DE1058222B - Injektionsspritze - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 30 k 3/02

INTERNAT. KL. A 61 Hl

L 17449 VIIId /30 k

ANMELDETAG: 16. DEZEMBER 1953

BEKANNTMACHUNG OER ANMELDUNG DND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 27.MAI1959

Die Erfindung betrifft eine Injektionsspritze mit einem eine Pumpe enthaltenden Gehäuse, das eine mit dem Pumpenzylinder in Verbindung stehende kleine Auslaßöffnung für das flüssige Medikament hat. Bei Injektionsspritzen dieser Art soll die in dem Gehäuse befindliche Pumpe das subkutan zu injizierende Medikament mit erheblichem Druck durch die kleine Auslaßöffnung so pressen, daß das Medikament die Haut des Patienten durchbohrt und in das darunterliegende Gewebe eindringt. Auf diese Weise wird die Verwendung der sonst üblichen Hohlnadel bei der Injektion überflüssig.

Bei den bekannten, ohne Hohlnadel arbeitenden Injektionsspritzen der geschilderten Art sind Ein- oder Auslaßventile erforderlich, damit die Pumpe das zu injizierende flüssige Medikament in der richtigen Weise fördern kann und das Medikament mit dem notwendigen Druck durch die kleine Auslaßöffnung austritt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Injektionsspritze so zu verbessern und zu vereinfachen, daß keine Ventile mehr erforderlich sind.

Es sind zwei Ausführungsformen einer ohne Hohlnadel arbeitenden Injektionsspritze bekanntgeworden, bei denen eine mit verhältnismäßig hoher Frequenz arbeitende Pumpe zur Förderung des flüssigen Medikamentes und zur Erzeugung des notwendigen hohen Druckes vorgesehen ist. In dem Pumpenzylinder, der mit der kleinen Auslaßöffnung für das zu injizierende flüssige Medikament in Verbindung steht, wird ein Kolben mit entsprechend hoher Frequenz hin- und herbewegt, der bei dieser Hin- und Herbewegung das flüssige Medikament abwechselnd aus einem Vorratsbehälter in den Pumpenzylinder saugt und unter Druck durch die kleine Auslaßöffnung wieder herausdrückt.

Bei der ersten Ausführungsform der vorbekannten Injektionsspritze ist die Pumpe mit dem von einem Elektromotor in schnelle Hin- und Herbewegung versetzten Kolben stationär und getrennt von der eigentlichen Injektionsspritze ausgebildet. Die Injektionsspritze ist mit dem Zylinder der Pumpe durch eine längere biegsame Leitung verbunden. Außerdem ist in dem Mantel des Pumpenzylinders eine Einlaßöffnung für das flüssige Medikament vorgesehen, die mit dem Vorratsbehälter in Verbindung steht. In dieser Einlaßöffnung ist ein besonderes Ventil nicht vorgesehen.

Dagegen befindet sich in der eigentlichen Injektionsspritze ein federbelastetes Auslaßventil, das die kleine Auslaßöffnung für das flüssige Medikament normalerweise verschlossen hält und erst dann freigibt, wenn der Druck des flüssigen Medikamentes im Innern der ■Injektionsspritze bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens im Pumpenzylinder einen bestimmten und an dem Auslaßventil einstellbaren Wert überschreitet.

Inj ektionsspritze

Anmelder:

Laboratoire d'Hygiene Scientifique Hygiscient,

Paris -

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner, Patentanwalt, Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68

Ohne dieses Auslaßventil kann die Injektionsspritze· nicht oder nicht einwandfrei arbeiten. Bei dem Rückweg des Kolbens würde durch die kleine Auslaß-Öffnung der Injektionsspritze so viel Luft in die Verbindungsleitung zu dem Pumpenzylinder eingesaugt werden, daß der Kolben nach der Freigabe der Einlaßöffnung für das Medikament aus dem Vorratsbehälter aus letzterem kein oder nicht genügend Medikament ansaugen könnte, weil in dem Zylinderraum kein ausreichender Unterdruck vOrhanden ist. Diese bekannte Ausführungsform der Injektionsspritze kann nur arbeiten, wenn bei dem Rückweg des Kolbens, also bei dessen Saughub, ein gewisser Unterdruck in dem Zylinderraum entsteht. Hierzu ist aber das Auslaßventil in der Injektionsspritze, das die kleine Auslaßöffnung während des Saughubes des Kolbens ver^J schließt, unbedingt erforderlich.

Bei der zweiten Ausführungsform der vorbeschriebenen Injektionsspritze ist die das zu injizierende flüssige Medikament fördernde Pumpe unmittelbar in dem Gehäuse der Injektionsspritze angeordnet. Der Kolben dieser Pumpe wird hydraulisch durch die von einer zweiten Pumpe erzeugten Druckschwankungen hin- und herbewegt.

Bei dieser Ausführungsform ist zwar ein Auslaßventil an der kleinen Auslaßöffnung nicht notwendig und nicht vorgesehen, weil die in der Zylinderwand der Pumpe vorhandene Einlaßöffnung aus dem Vor-

909 528/20

ratsbchällcr für das flüssige Medikament mit einem Einlaßventil versehen ist, das ein Zurückströmen des flüssigen Medikamentes in den Vorratsbehälter während des Druckhubes des Kolbens verhindert. Ohne dieses Einlaßventil würde nämlich das Medikament aus dem Pumpenzylinder in den Vorratsbehälter zurückströmen, weil die Einlaßöffnung einen größeren Querschnitt als die AuslaßöfTnung der Injektionsspritze haben muß, wenn an der Auslaßöffnung kein Auslaßventil vorhanden ist.

Durch die Erfindung ist es nun erstmalig gelungen, eine Injektionsspritze mit einem eine Pumpe haltenden Gehäuse, das eine mit dem Pumpenzylinder in Verbindung stehende kleine Auslaßöffnung für das flüssige Medikament hat, ganz ohne besondere \>"entile auszubilden. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der l'umpciizylindcr aus zwei Kammern verschiedenen Durchmessers besteht, derart, daß die Kammer größeren Durchmessers den Pumpenkolben mil einem Zwischenraum umgibt und eine Einlaßöffnung für das 1-lcilniittcl aufweist, während die mit der Aiislaßöffnung verbundene Kammer kleineren Durchmessers den Kolben ohne Spielraum umgibt, und daß im Gehäuse Mittel angeordnet sind, die eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens bewirken, wobei der Kolben derart angeordnet ist, daß er während seiner 11 in- und Herbewegung durch die Kammer größeren Durchmessers in die Kammer kleineren Durchmessers abwechselnd ein- und austritt.

Die Erfindung besteht also in der besonderen Gestaltung des Pumpenzylindcrs und der Aufteilung des Innciiraumes des Pumpenzylindcrs in zwei axial hintcreinanderliegcndcn Kammern verschiedenen Durchmessers. Eine sich an die Auslaßöffnung in der Injektionsspritze anschließende Kammer kleineren Durchmessers umgibt den zylindrischen Kolben der Pumpe ohne wesentliches Spiel, so daß sich der Kolben zwar ohne Behinderung in dieser Kammer axial bewegen kann, aber keine nennenswerten Flüssigkeitsmengen zwischen Kolben und Kammerwand durchtreten können.

An diese Kammer kleineren Durchmessers schließt sich eine Kammer größeren Durchmessers an, die die Einlaßöffnung für das Medikament aufweist. Der Durchmesser dieser größeren Kammer ist so, daß sich zwischen dem Kolben und der Kammerwand wesentliche Flüssigkcitsmcngcn befinden können. Der Kolben ist so angeordnet und wird so bewegt, daß er bei seinem Hin- und Hergang die Kammer mit dem kleineren Durchmesser abwechselnd ganz oder nahezu ganz ausfüllt und wieder vollständig verläßt.

Sobald der Kolben bei seinem Rückgang die Kammer mit dem kleineren Durchmesser verläßt und das Kolbencnde sich in der Kammer mit dem größeren Durchmesser bewegt, wird das Medikament durch die Einlaßöffnung aus dem Vorratsbehälter angesaugt, da sich der Raum, den der Kolben in der Kammer mit dem größeren Durchmesser einnimmt, ständig verringert. Bei der Vorwärtsbewegung, also dem Druckhub des Kolbens, kann die Flüssigkeit aus der Kammer mit dem größeren Durchmesser in die Kammer mit dem kleineren Durchmesser fließen, bis das Ende des Kolbens in die Kammer mit dem kleineren Durchmesser einzutreten beginnt. Von diesem Augenblick an drückt der Kolben die in der Kammer mit dem kleineren Durchmesser befindliche Flüssigkeit durch die kleine Aiislaßöffnung in die Haut des Patienten.

Iu Weiterbildung der erfindungsgemäßen injektionsspritze wird vorgeschlagen, unmittelbar in dem Gehäuse der Injektionsspritze eine elektromagnetische Schwingvorrichtung anzuordnen, die die Hin- und Herbewegung des Kolbens bewirkt. Mit einer solchen elektromagnetischen Schwingvorrichtung lassen sich Frequenz und Hubhöhe des Kolbens am einfachsten auf einen gewünschten oder vorgegebenen Wert einstellen. _

Weitere Einzelheiten der Gestaltung undWirkungsweisc der erfindungsgemäßen Injektionsspritze gehen

ίο aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung hervor. In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel sowie drei Abwandlungen des elektromagnetischen Antriebes der Pumpe dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen "Längsschnitt einer elcktromagnetisch angetriebenen Injektionsspritze gemäß der Erfindung und

Fig. 2, 3 und 4 schematisch drei andere Ausführungsmöglichkeiten des elektromagnetischen Antriebes. Die in Fig. 1 dargestellte Injektionsspritze besteht aus einem Gehäuse 1, in welchem die Einzelteile angebracht sind, und einem Injektionskopf 2, der in den Körper 1 eingeschraubt ist und auf dem ein Nippel 3 sitzt. Der Nippel 3 ist mittels einer biegsamen Leitung oder eines Schlauches 4 mit einem äußeren Dosierungsgefäß, wie der Spritze 5, verbunden.

Der Nippel 3 steht mittels einer Leitung 6 mit einer axialen zylindrischen Kammer 7 in Verbindung, die ihrerseits mit einer ebenfalls zylindcrförmigen und axial angeordneten Zufuhrkammer 8 in A^erbindung steht, die jedoch einen kleineren Durchmesser hat als

- Kammer 7 und deren äußeres Ende zu einer sehr klein bemessenen öffnung 9 führt, die durch die Einspritzung der Flüssigkeit in das Gewebe des Patienten erfolgt. Um das Auseinandernehmen zu erleichtern und die verschiedenen Kammern und Leitungen zugänglich zu machen, ist der Kopf 2 aus drei ineinandergeschraubten Teilen gefertigt. Die Austrittsöffnung 9 ist in einem konischen, auf die Haut des Patienten aufzulegenden Teil 10 angebracht.

Mit 11 ist ein Kolbenglied bezeichnet, welches die Flüssigkeit aus dem Gefäß 5 ansaugt, wenn es sich von links nach rechts bewegt (unter Bezugnahme auf Fig. 1), und diese Flüssigkeit in die Kammer 8 und von da durch die genau bemessene Austrittsöffiiung 9 drückt, wenn es sich in entgegengesetzter Richtung bewegt. Der Kolben 11 ist in einer im Kopf 2 vorgesehenen axialen Bohrung geführt und hat einen Kopf 37, der ständig durch eine Feder 38 gegen eine Stange 39 gedrückt wird. Ein Anker 12 eines Elektromagneten 28 ist mittels einer Mutter 13 auf dem mit Gewinde versehenen Teil 14 dieser Stange 39 befestigt. Ferner sind zwei Scheiben 15 und 16 auf der Stange 39 befestigt: sie sind auf mit Gewinde versehene Teile 17 und 18 der Stange 39 geschraubt. Diese Gewinde haben gleiche Steigung in entgegengesetzter Richtung. Die zwei Scheiben 15 und 16 werden darüber hinaus an den Stangen 19 geführt. Zwei sich gegenüberliegende Federn 20 und 21 drücken mit ihren äußeren Enden gegen die Scheiben 15 und 16 und mit ihren inneren Enden gegen die entsprechenden Flächen eines ringförmigen Zwischcnflanschcs 22. Der Ringflansch 22 wird einerseits durch eine glatte Stange 23 gehalten, an der er frei entlangglciten kann, und andererseits durch eine mit Gewinde versehene Stange 24, die in ein mit Innengewinde versehenes Loch des Ringflansches 22 geschraubt ist. Die mit Gewinde versehene Stange 24 kann von außen her mittels ihres Senkkopfes 25 eingestellt und in jeder Einstellung mittels einer Klemmschraube 26 gesichert werden. Ganz ähn-Hch kann die Stange 39 von außen her mittels ihres

geschlitzten Endes 27 eingestellt werden. Das Einstellen der mit Gewinde versehenen Stange 24 ermöglicht eine Veränderung der neutralen Lage des Ringflansches und somit des Luftspaltes zwischen dem Anker 12 und dem Elektromagnetkern 28. Das Einstellen der mit Links- und Rechtsgewinden versehenen Teile 17 und 18 an der Stange 39 ermöglicht eine Veränderung des Abstandes der beiden Scheiben 15-16· gegen den Zwischenflansch 22 und somit der Spannung der Druckfedern 20-21.

In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der Elektromagnet 28, der die aus dem Anker 12, der Stange 39 und dem elastischen System 20-21 bestehende Schwingvorrichtung betätigt, mit einem zylindrischen Kern mit Ε-Form im Axialschnitt und mit einem Anker 12 ausgerüstet, der in einer parallelen translatorischen Bewegung hin- und herschwingt.

In der abgeänderten Ausführung nach Fig. 2 ist der Elektromagnet 28a mit einem L-förmigen Anker 12 a versehen, der bei 29 schwenkbar ist, und der kürzere Schenkel dieses Ankers wird ständig durch die elastische Vorrichtung in seine Mittellage gedrückt, wobei die elastische Vorrichtung aus zwei sich gegenüberliegenden Druckfedern 38 a und 21a besteht. Das Einstellen der Spannung dieser beiden Federn und somit des Luftspaltes wird in diesem Beispiel durch eine Rändelmutter 30 gewährleistet, die mit einer starr an dem Magnetkern 28a befestigten, mit Gewinde versehenen Stange 39a zusammenarbeitet. Der Kopf 37 des Kolbens 11 der Pumpe, der in dem Injektionskopf 2 eingebaut ist, dessen Anschlußnippel 3 in dieser Figur schematisch bei 3 gezeigt wird, wird ständig durch Einwirkung der Feder 38 kraftschlüssig gegen den kurzen Schenkel des Ankers 12a gedrückt.

Tn dem abgeänderten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 hat der Elektromagnet 28 b einen U-förmigen Kern, und sein Anker 12 b ist frei zwischen zwei Federn 38& und 21 b aufgehängt; der Luftspalt ist in der Weise verstellbar wie bei der Ausführungsart nach Fig. 2, und zwar mittels einer Rändelmutter 30 b, die mit dem mit Gewinde versehenen Ende der starr an dem Magnetkern 28 & befestigten Stange 39 b zusammenarbeitet. Bei dieser Ausführungsform legt sich der Anker 12 b. wenn der Eelektromagnet 28 b erregt wird, zuerst mit seinem unteren Teil gegen den Kern des Elektromagneten und schwingt dann um seinen Stützpunkt.

Schließlich hat in der Ausführungsart nach Fig. 4 der Elektromagnet einen E-förmigen Kern, und der Anker ist wie in Fig. 3 zwischen den Federn 21 c und 38 c aufgehängt, wobei die gesamte Anordnung so getroffen ist, daß der Ausbringungshub des Kolbens unter Einwirkung des Elektromagneten, und nicht, wie in Fig. 3, durch die Rückholfeder erfolgt. Das Einstellen des Luftspaltes wird in gleicher Weise wie in dem vorgehenden Beispiel mittels einer Rändelmutter 30c durchgeführt, die mit einer starr an dem Magnetkern 28c befestigten, mit Gewinde versehenen Stange 39c zusammenarbeitet.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der subkutane Injektor in Form einer Pistole konstruiert, deren Handgriff 33 einen Schalter 34 enthält, welcher durch einen abzugähnlichen Teil 35 betätigt wird. Der Elektromagnet 28 wird durch den Schalter 34 von den Stiften 36 aus, auf die man die Steckerhülse aufstecken kann, unter Strom gesetzt.

Es ist besonders beachtlich, daß die in den Injektionskopf 2 eingebaute Pumpvorrichtung kein Verschlußglied braucht, weder zum Ansaugen noch für die Abgabe. Wenn beim Gebrauch die. spitz zulaufende Düse auf die .Haut gesetzt wird, so verschließt·diese die genau bemessene öffnung 9 und dient so als Auslaßventil oder -klappe. Darüber, hinaus tritt während des Abgabehubes das äußere Ende des Kolben« 11 in die Druckkammer 8, und von diesem Augenblick an ändert sich das Volumen des in der Vorratskammer 7 enthaltenen Kolbens nicht mehr, so daß die Flüssigkeit nicht das Bestreben hat, durch die Leitung 6 zum Gefäß 5 hin zurückgedrückt zu werden. Ein Auslaß·- ventil kann folglich auch entbehrt werden.

Außerdem ist Saugwirkung auch dann wirksam, wenn der Injektor nicht auf die Haut des Patienten gesetzt ist, und zwar infolge des geringen Durchmessers der Öffnung 9, der einen ausreichenden Druckverlust verursacht, um als Absaugventil zu wirken.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und/oder beschriebenen Ausführungsformen oder Konstruktionsmerkmale beschränkt; sie

ao kann viele dem Fachmann geläufige Änderungen je nach der beabsichtigten Anwendung erfahren. Insbesondere die Form und die Zahl der Elektromagneten, die die Pumpe betätigen, die Konstruktion des Schwingsystems, welches mit diesem oder den Elektromagneten zusammenarbeitet, die Teile für die Zufuhr der Flüssigkeit, die Einstell- und Regelteile können sich innerhalb weiter Grenzen ändern.

Das beschriebene Gerät wird mit Wechselstrom betrieben. Selbstverständlich können, falls gewünscht, die üblichen Mittel für den Betrieb mit Gleichstrom vorgesehen werden.

Der Zylinder könnte möglicherweise mit der Vorratskammer durch in seiner Wandung vorgesehene öffnungen verbunden werden. In diesem Falle würde der Kolben die öffnungen in geeigneter Lage seines Hubes schließen oder öffnen, um die Flüssigkeit im richtigen Augenblick in den Zylinder gelangen zu lassen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Injektionsspritze mit einem eine Pumpe enthaltenden Gehäuse, das eine mit dem Pumpenzylinder in Verbindung stehende kleine Auslaßöffnung für das flüssige Medikament hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder aus zwei Kammern verschiedenen Durchmessers besteht, derart, daß die Kammer größeren Durchmessers (7) den Pumpenkolben (11) mit einem Zwischenraum umgibt und eine Einlaßöffnung für das Heilmittel aufweist, während die mit der Auslaßöffnung (9) verbundene Kammer kleineren Durchmessers (8) den Kolben ohne Spielraum umgibt, und daß im Gehäuse (1) Mittel angeordnet sind, die eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens (11) bewirken, wobei der Kolben (11) derart angeordnet ist, daß er während seiner Hin- und Herbewegung durch die Kammer größeren Durchmessers in die Kammer kleineren Durchmessers abwechselnd ein- und austritt.

2. Injektionsspritze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens (11) bewirkenden Mittel aus einer im Gehäuse (1) eingebauten elektromagnetischen Schwingvorrichtung (12, 15, 16, 20, 21) bestehen.

3. Injektionsspritze nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Stange (24) zum Einstellen des Luftspaltes zwischen der elektromagnetischen

7 8

Schwingvorrichtung und dem Elektromagne- (15 und 16) enthält, an dem der Kolben unmittel-

ten (28). bar befestigt ist.

4. Injektionsspritze nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Schwingvorrichtung ein In Betracht gezogene Druckschriften:

elastisch und einstellbar gelagertes Schwingglied 5 Britische Patentschrift Nr. 693 505.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 528/20 5. 59