专利名称：防冻注射设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于液体药物给药的注射设备。
背景技术：
注射设备，诸如注射笔，广泛地用于由需要治疗处理的人来进行液体药物的自给药。很多注射设备能够在设备中操作相应剂量设定和注射机构时重复地设定和注射固定或可变体积的药物。某些注射设备适于利用包含一定体积药物的预填充药物容器来加载，该体积的药物足以提供若干次可注射的剂量。当容器空了时，使用者利用新的来更换，注射设备因此能够一再地被使用。其它注射设备当运输给使用者时是预填充的，并且仅当药物容器被清空之后才可以使用。各种注射设备典型地通过使用运动受控的活塞杆来使容器中的活塞前进而排出药物。为了使注射设备输送精确的剂量，要求在注射机构的激励之后的活塞杆驱动件的动作期间活塞杆在任何时刻都与容器中的活塞接触。然而，在运输和搬运注射设备期间，可能将不期望的间隙弓I入活塞杆和活塞之间，该间隙应该在注射之前例如通过执行启动操作而被除去。某些注射设备设有单向联接机构，防止活塞杆在注射设备中向近侧或向后移动。 例如，WO 2004/0006997公开了一种给药装置，其包括带有两排锯齿的活塞杆，与保持部件中的阻止舌持续接合，防止活塞杆在任何轴向位置的返回运动。这种非返回装置有效地降低了在活塞杆和活塞初始被结合到一起之后在它们之间存在间隙的可能性。如果容纳有液体药物的注射设备由于任何原因而暴露于液体药物的冰点之下的温度，则液体将在容器内膨胀，造成容器壁(包括活塞)上较大的压力。当活塞杆和活塞之间没有间隙时，活塞杆驱动件将必然地通过活塞杆而暴露于来自活塞的较大的向后的力。尤其是对于采用单向棘轮和棘齿驱动机构的注射设备来说，活塞杆和活塞杆驱动件之间的联接可能不能够耐受这种较大的力，有可能导致设备中关键构件的破损，从而引入故障风险或导致设备不能使用。一些液体药物应该存储在特定温度限制内，以维持它们所需的治疗效果。例如，为了避免细菌的生长，一些液体药物应该低温存储。然而，意外地将药物容器放置得过于接近高度有效的冷却元件可能造成药物冻结。该问题与居住在热气候中的人来说尤其相关。在液体药物本身在冻结时不变坏的情况下，如果封装的输送设备也不变坏，则将是方便的，使用者将避免浪费药物。因此，期望提供一种注射设备，其能够抵抗低于所含药物的冰点的温度，即，其不会由于在容器内膨胀的药物而损坏或变得不能使用。
发明内容
考虑到以上所述，本发明的一个目的是提供一种注射设备，其能够给药一个或多个剂量的液体药物，该一个或多个剂量可靠地/持续地并以高精度地给药。本发明的另一个目的是提供一种注射设备，其允许包含药物的容器的暂时膨胀， 其不损坏注射机构并且不影响设备的剂量精确度。
在本发明的公开中，将描述各方面和实施例，其解决以上目的中的一个或多个，或者将解决从以下公开以及从示例性实施例的描述而清楚的目的。在本发明的一个方面中，提供了一种用于给药液体药物的注射设备，该注射设备包括适于包含液体药物并包括出口和可移动壁的可变体积容器，以及注射装置，该注射装置包括致动部件，该致动部件适于造成可移动壁在第一方向上的位移，注射设备构造成响应于沿第二方向作用在致动部件上的力(例如，单一力、合力、力的分量)而允许致动部件在第二方向上的可逆移动。在本发明的具体实施例中，第二方向与第一方向相反或至少基本上与第一方向相反。如果由于例如温度降低导致相变而使药物在容器内膨胀，则力通过可移动壁作用在致动部件上，因此注射设备的构造允许可移动壁在第二方向上的位移而不会对注射装置造成损害。注射装置，或至少其组成部分可构造成响应于作用在第二方向上的力而在第二方向上变形或位移，并且响应于作用在第二方向上的力的中断而弹性地恢复到原始状态。注射设备还可以包括用于在第一方向上偏置致动部件的偏置装置。这可以提供当作用在第二方向上的位移力中断时致动部件自动地返回至其原始位置。在示例性实施例中，偏置装置形成注射装置的一部分，由此注射设备被设置为能够自动地注射一定剂量的液体药物，并且在作用于第二方向上的力的中断的情况下自动地将致动部件返回至其原始位置，不需要额外的结构部件。注射装置可以是注射机构，并且还可包括致动部件驱动装置，例如，适于将偏置力从偏置装置传递至致动部件。该驱动装置可包括单一的可移动的驱动元件或它可包括多个相互作用的元件，例如，可移动的驱动元件和固定元件。具体而言，驱动装置可以是能够在一个方向经历相对于致动部件的相对运动并且在另一方向上与致动部件接合并驱动该致动部件的类型。在本发明的一个实施例中，注射机构构造成响应于作用在第二方向上的力而允许致动部件和/或驱动装置在第二方向上逆着偏置装置的偏置而位移并且当作用在第二方向上的力中断时使致动部件和/或驱动装置返回至基本上初始位置。特别是，致动部件包括接触表面，该接触表面适于在可移动壁在注射期间位移时与可移动壁邻接或接合，并且注射机构构造成响应于作用在第二方向上的力而允许接触表面相对于出口从第一位置位移至第二位置，并且当作用在第二方向的力中断时使接触表面返回至基本上第一位置。偏置装置可包括注射设备中的弹性可变形的几何构造，能量装置，诸如弹簧部件， 或甚至适于偏置将装置和/或致动部件在特定方向(例如，朝向容器出口)上传递的力的任何装置。容器可以是具有可移动壁的刚性容器，诸如包括轴向可位移的活塞的盒。或者，容器可以是柔性容器，诸如可压缩的袋，或部分刚性和部分柔性的容器。注射设备还可包括可移除的帽，以及当帽安装在注射设备上时适于与帽邻接或接合的帽容纳部。该帽可包括用于通过帽容纳部与注射机构联接的连接件。该连接件可以是适于与驱动装置邻接或接合的接触点或表面，或者是与驱动装置联接的中间部件。可移除的帽可以适于在注射设备没有使用时覆盖注射设备的出口部，诸如针保持部或喷出注射嘴。由此，可移除的帽能够例如保护安装在针保持部上的针，防止针刺以及防止液体药物意外溢出。当期望注射剂量时，帽可以被移除，从而露出针保持部。帽容纳部可以是注射设备的一部分，当帽安装在注射设备上时，其适于容纳并保持可移除的帽。帽容纳部可以包括用于保持帽的装置，诸如插接式接头、螺纹部、弹簧锁等。帽容纳部可适于当帽安装在注射设备上以覆盖注射设备的远侧或出口部分时容纳该帽。或者， 帽容纳部可以适于当帽安装在注射设备的近侧部分时容纳该帽。注射设备还可包括壳体，例如限定大致纵向轴线的圆柱形状，类似箱形状，或另一种相关形状。在本发明的具体实施例中，从帽容纳部卸下帽造成致动部件和/或驱动装置经历轴向位移。在本发明的另一个方面中，提供了一种用于给药液体药物的机械注射设备，该注射设备包括适于容纳液体药物的可变体积的容器，其包括出口和可移动壁，以及注射机构，该注射机构包括适于造成可移动壁在第一方向上位移的致动部件，以及用于使致动部件在第一方向上偏置的偏置装置，该注射机构构造成响应于在第二方向上作用于可移动壁的力而允许可移动壁在第二方向上的可逆移动。在本发明的一个实施例中，注射机构构造成响应于在第二方向上的力施加在可移动壁上而允许可移动壁在第二方向上从第一位置移动到第二位置，并且在该力中断时， 利用存储在偏置装置中的能量，使可移动壁在第一方向上从第二位置移动到基本上第一位置。由此，确保了当负载结束时，可移动壁和注射机构自动地返回至它们各自初始状态，即， 不需要使用者来操纵注射设备的任何部件。在注射设备的正常使用情况下，例如在运输期间或另一结构部件与致动部件接触或相互作用的剂量设定期间，致动部件可能受到第二方向上的力。然而，为了确保剂量精确度，致动部件不能够相对于可移动壁进行不受控制的移动是重要的，因为这将使得在接下来的注射期间的这两个部件的同步移动变得不能实现。因此，在本发明的又一个方面中，提供了一种用于给药液体药物的机械注射设备， 该注射设备包括适于容纳液体药物的可变体积容器，其包括出口和可移动壁，注射机构， 该注射机构包括致动部件，该致动部件适于造成可移动壁在第一方向上位移，驱动装置，该驱动装置适于造成致动部件的移动，并且可选的偏置装置，用于造成致动部件在第一方向上的偏置，以及联接机构，例如包括接合结构，用于影响致动部件至少在第二方向上的移动。接合结构适用于与注射机构(例如致动部件和/或驱动装置的一个或多个部件)联接或分离，注射装置构造成联接接合结构和注射机构，例如致动部件，以便响应于作用在致动部件上的幅度小于阈值的力而防止致动部件在第二方向上的移动，并且响应于作用在致动部件上的幅度等于或大于该阈值的力而可逆地分离接合结构和注射机构以允许致动部件在第二方向上的可逆移动。这种装置提供了可移动壁和致动部件在第一方向和第二方向上的完全同步的移动。由此，确保了在注射设备的寿命内维持剂量精确度，不管致动部件受到与例如设定剂量相关联的相对较小的力(在这种情况下，其将不会在第二方向上移动离开可移动壁)或受到由于药物在容器内膨胀造成的相对较大的力(在这种情况下，其将与可移动壁一起在第二方向上移动并且当药物恢复其原始密度时而与可移动壁一起返回)。
接合结构和致动部件的可逆联接包括非破坏性地使接合结构和致动部件分离，由此确保接合结构和致动部件能够在接下来操作地相互联接。在一些实施例中，驱动装置适于与致动部件相互作用并在偏置装置的影响下在第一方向驱动致动部件。该相互作用可以例如包括单向棘轮机构，在这种情况下，驱动装置适于与致动部件接合并在第一方向驱动它，或者是致动部件和驱动装置之间的螺纹联接，在这种情况下，例如，驱动部件的旋转造成致动部件在第一方向上的平移运动。注射设备还可包括壳体，接合结构可提供壳体和致动部件之间的联接，用于防止致动部件在第二方向上相对于壳体的移动，联接构造成响应于在第二方向上作用于致动部件的幅度等于大于阈值的力而可逆地分开壳体和致动部件。在本发明的一个实施例中，致动部件包括齿，接合结构是可偏转的棘爪，该棘爪适于接合齿并且当致动部件受到在第二方向上的低于阈值的力时防止致动部件在第二方向上的移动，以及当致动部件受到在第二方向上的等于或大于该阈值的力时可逆地与齿分
1 O在另一实施例中，致动部件包括螺纹，该螺纹与驱动装置的固定部件上的配合螺纹接合，并且还相对于驱动装置的可移动部件旋转锁定，使得例如驱动装置的可移动部件的顺时针旋转导致致动部件的顺时针旋转以及通过驱动装置的固定部件的平移向前。在内壳体壁上的周向布置的齿适于与驱动装置的可移动部件上的可偏转棘爪接合，使得只要接触力低于特定大小，则壳体和驱动装置的可移动部件的相对旋转运动在一个方向上被允许，在相反方向上被禁止，该特定大小对应于当致动部件受到第二方向上的低于阈值的力。 当致动部件受到第二方向上的等于或大于阈值的力时，可偏转棘爪和其接触的齿适于可逆地分开，由此允许在所述相反方向上的旋转，从而允许致动部件通过与驱动装置的固定部件的螺纹接合而在第二方向上可逆地平移。在另一实施例中，致动部件是与注射设备中的螺母部件接合的螺纹杆。该接合使得(例如)该杆的顺时针旋转通过与螺母部件的相互作用而转换为平移运动。螺母部件包括保持自锁定螺纹段的柔性爪。这意味着如果杆受到第二方向上的轴向或平移的力，它不能够通过螺纹而逆时针向后旋转而在第二方向上移动。然而，如果杆受到第二方向上的等于或大于阈值的力，则柔性爪将偏转离开杆，由此螺纹段与杆分离并且杆在第二方向上非旋转地自由移动。当力结束时，柔性爪将返回至其原始位置，并且杆将再次与螺母部件螺纹接
I=I O注射设备可以是能够仅输送单次剂量药物的类型。或者，注射设备可以是能够重复地设定和输送一定剂量药物的类型。在这种情况下，注射设备还包括可操作来设定剂量的剂量设定装置。在具体实施例中，注射设备能够重复地设定和输送预先确定的剂量。剂量设定装置是注射设备的一部分，其在设定剂量时被操作。剂量设定装置包括将注射设备的元件带入相对位置的机构，在该相对位置上，给定量的药物将在注射机构操作时被输送。注射机构是注射设备的部件，当被操作时，注射机构造成设定的剂量被注射。 注射机构包括力传递元件，例如，可移动的致动部件，适于与可移动壁协作，例如容器的活塞，使得注射机构的操作造成致动部件移动，由此活塞在容器内部沿一个方向移动，造成液体药物例如通过附接于容器的针组件中的针而从容器排出。剂量设定机构和注射机构可以共用一个或多个结构和/或功能元件。
偏置装置可包括能量装置，该能量装置用于在一定剂量的药物的注射期间释放存储的能量，所释放的能量造成剂量被注射。能量装置可连接到剂量设定装置，使得在设定剂量的过程中能量被存储在能量装置中。能量装置可包括弹簧部件，该弹簧部件可适于例如通过压缩弹簧或拉伸弹簧而沿其中央轴线加载。替代性地，或附加地，弹簧可适于例如通过交替地扭转各弹簧端部而绕其中央轴线加载。致动部件驱动装置可包括与能量装置联接的驱动部件，使得驱动部件的移动造成能量装置存储和/或释放能量，和/或相反地，使得从能量装置释放的能量造成驱动部件移动。在该方面，能量装置可以包括压缩弹簧，该压缩弹簧旋转地预加应力，以便在特定平移方向和特定旋转方向上都偏置驱动部件。驱动部件因此还可以作为弹簧压缩元件。或者， 能量装置可包括能够存储和释放用于平移和旋转运动的能量的其它装置，诸如两个或更多个弹簧，每个弹簧能够提供平移和旋转运动所需能量的一部分，例如，能够提供用于平移运动的能量的压缩弹簧和能够提供用于旋转运动的扭转弹簧、轴向可压缩的扭转杆或包括旋转预加应力的拉伸弹簧的装置。致动部件可包括用于与一个或多个接合元件接合的一组轴向隔开的齿，并且驱动部件可包括适于与致动部件齿接合的接合元件。在这种实施例中，当剂量设定装置被操作来设定剂量时，驱动部件将经历相对于致动部件的相对旋转，由此接合元件将移动而不与致动部件上的齿接合，并且沿着致动部件移动以越过更为近侧的齿。当接下来操作注射机构以注射设定剂量时，接合元件将与其刚刚越过的齿接合并且驱动部件将在壳体中向更远侧移动，同时驱动致动部件。在本发明的实施例中，注射机构构造成响应于致动部件受到第二方向上的等于或大于阈值的力而允许驱动部件在第二方向上移动一段距离，并且当致动部件上的力中断时使驱动部件返回至其原始位置。一旦达到阈值，致动部件将移动而与驱动部件接合并且逆着弹簧部件的偏置力而使驱动部件在第二方向上偏置。然后，驱动部件将进一步压缩弹簧部件，由此弹簧部件存储额外的用于平移运动的能量，直到产生平衡状态。当致动部件上的力停止时，弹簧部件将释放存储的额外能量并且使驱动部件在第一方向上移动回到其原始由致动部件接合的位置。在该返回位移的过程中，驱动部件驱动致动部件，该致动部件又驱动可移动壁。弓丨导装置可被提供用于引导驱动部件和/或致动部件的移动。弓丨导装置可以形成壳体的一部分或可包括相对于壳体具有固定位置的单独元件。替代性地，或附加地，引导装置可包括能够相对于壳体移动的元件。引导装置可构造成使驱动部件和致动部件在该相对运动的一部分期间执行单纯的平移相对运动以及在该相对运动的另一部分期间执行组合的平移和旋转相对运动。引导装置可包括第一载置表面或第一保持平台，用于将驱动部件支撑在精确限定的轴向位置， 还可包括第二载置表面或第二保持平台，用于将驱动部件支撑在另一精确限定的轴向位置。在一个特定的实施例中，第一保持平台和第二保持平台之间的轴向距离对应于驱动部件在注射期间的轴向位移。或者，引导装置可构造成限定例如注射期间的驱动部件的旋转运动的最大范围。
8在这种情况下，引导装置可包括用于驱动部件或用于与驱动部件旋转互锁的另一部件的旋转止动件。在本发明的特定实施例中，帽包括能够将力传递至驱动部件或传递至与驱动部件联接的中间元件的圆形边缘，使得当帽在帽容纳部安装在注射设备上时，驱动部件被使得相对于帽容纳部占据某一位置，在该位置驱动部件不与致动部件接合。只要帽安装在注射设备上，驱动部件逆着偏置装置的偏置力被保持在该位置。从帽容纳部卸下帽可能造成驱动部件经历位移，由此驱动部件被使得与致动部件接合并使致动部件移动而与可移动壁邻接，以便在可移动壁上施加偏置力。替代性地，或附加地，从帽容纳部卸下帽可能造成致动部件使可移动壁位移。在本发明的又一方面中，提供一种药物输送设备，其包括包括出口和可移动壁的容器，适于造成可移动壁在第一方向上移动的致动部件，柔软的接合结构，以及具有多个用于与柔软接合结构连续接合的结构不规则件，其中，至少一个结构不规则件包括相对于主体表面成钝角的接触表面，以便当柔软接合结构受到基本与第一方向相反的第二方向上的幅度小于阈值的力时提供柔软接合结构和主体表面之间的锁定接合，并且当柔软接合结构受到第二方向上的幅度等于或大于阈值的力时提供柔软接合结构和主体表面的非破坏性分离。结构不规则件可以是主体表面上的凹入和/或突出。主体表面可以是致动部件的表面。或者，主体表面可以是药物输送设备的另一部件的表面。组成注射设备的系统通常包括两个部件，包括注射机构以及可选的剂量设定机构的激励器，该激励器包含在注射设备的第一主体部分中，以及嵌在注射设备的第二主体部分(通常称为容器保持器)中的容器。在本发明的又一方面中，提供一种系统，包括包括注射机构的激励部，注射机构带有致动部件和偏置装置，以及包含液体药物并包括可移动壁的可变体积容器，致动部件和可移动壁能够在第一方向上共同地位移，并且激励部构造成响应于在第二方向作用在可移动壁上的力而允许致动部件和可移动壁在第二方向上的可逆共同位移。第二方向可以与第一方向相反。另外，力可以作用在可移动壁上。激励部还可包括用于分别与致动部件接合和分离的接合结构，结钢结构适于在致动部件受到幅度小于阈值的力时与致动部件接合从而防止致动部件和可移动壁在第二方向上的共同位移，并且当致动部件受到幅度等于或大于阈值的力时可逆地与致动部件分离而允许致动部件和可移动壁在第二方向上的可逆共同位移。容器和激励部可以不可分离地联接，在这种情况下，注射设备不允许容器由另一容器来替代。这意味着一旦原始容器被清空之后，或一旦最后完整的剂量被注射之后，整个设备不能够重新使用并且必须被丢弃。任何成功尝试分开容器和激励部将导致注射设备不能够使用，因为容器保持器或容器保持器和激励部之间的连接被破坏。关于本发明的以上方面和实施例，应该注意到，致动部件和/或可移动壁在第二方向上的相应被允许的可能移动是非破坏性的。在该上下文中，这应该被理解为意味着没有对于注射设备的总体功能(例如，执行注射或剂量设定)关键的注射设备的部分或部件由于所述移动而破损或被破坏。换句话说，在注射设备是能够输送多剂量药物的类型的情况下，设备能够在所述一个或多个元件的返回运动之后执行对应于容器中剩余量的药物的多次剂量设定和注射循环。在注射设备是单次注射类型的情况下，设备能够在所述一个或多个元件的返回运动之后执行药物的单次剂量注射。阈值可以由制造商例如通过选择相互接触的元件之间的摩擦关系以及连接表面的构造而预先设定，使得当某力沿第二方向作用在致动部件上时达到阈值。在该方面，阈值原理上可以任意设定。相互接触的元件之间的摩擦关系可以通过连接构件的材料的选择来建立。在一个实施例中，连接构件由塑料制成。连接表面的构造可包括接合结构的齿和/或具体设计的相应的角度。在该方面， 一个或多个齿可以相对于带齿部件的主体表面成钝角。这将提供接合结构和带齿部件之间的牢固接合，只要连接区域的接触力相对小，例如，只要致动部件在接合结构上造成大约 2-5N的力。然而，对于更大的接触力，成角度的齿允许接合结构和带齿部件的滑动分离。如果接合结构有些柔软，则其将在分离期间偏转，并且在超过相应的齿之后弹性地恢复。在本发明的一个实施例中，阈值等于弹簧部件的偏置轴向力或扭矩。从而，当接合结构与齿分离并且致动部件在第二方向上移动时，弹簧部件将被压缩或扭转超过其初始压缩或扭转状态。然而，应该注意到，阈值不需要由制造商本身所知道。阈值可以是阈值“区间”，其含义是制造商可以选择该区间来使注射设备构造成保证阈值大于足以获得注射设备的期望特征的某最小值，例如，使得接合结构能够至少在剂量设定期间防止致动部件在第二方向上移动。这样，注射设备将如本文所述地发挥作用，制造商不需要知道将造成接合结构移动而不与致动部件接合从而允许致动部件在第二方向上位移的力的确切幅度。该足以获得注射设备的期望特征的最小值可以由实验确定并且可选地被选择为包括安全余量。如上所述的装置的效果是，如果药物有意或无意地接触到造成它冻结的温度时， 它自由地在容器内膨胀，因为注射设备的结构，例如，注射机构的构造允许可移动壁在不同于药物应注射的方向的另一方向上移动，不会导致设备的损坏。另外，由于在注射过程中输送的药物的体积仅取决于致动部件和驱动部件之间的牢固接合以及第一保持平台和第二保持平台之间的距离，因此，装置确保了在药物冻结并融化之后注射的剂量与不冻结情况下注射的剂量相同。这是因为在药物的融化之后，致动部件和驱动部件将相对于引导部件定位成使得当使用者操作注射设备时，构件将经历与它们在正常情况下相同的移动。具体而言，当驱动部件位于第一保持平台上时，驱动部件和致动部件将牢固接合。换句话说，药物的冻结将不会影响注射设备的剂量精确度。在本文中，术语“机械注射设备”应该理解为表示机械操作的注射设备，与电动马达驱动的注射设备不同。在本文中，术语“致动部件”用于表示将驱动力传递给容器的可移动壁的机械元件。“致动部件”可包括杆和杆脚，杆脚是物理地接触可移动壁的元件。杆和杆脚可以制作成两个分开的部件或它们可以制作为一个整体元件。或者，“致动部件”包括没有脚的杆，在这种情况下，杆自身适于物理地接触可移动壁。在容器是包括轴向可位移的活塞的盒类型容器的情况下，“致动部件”可以是带有或不带有活塞杆脚的活塞杆。应该注意到，术语“致动部件”还包括用于将驱动轮传递给可移动壁的其它适当结构，诸如板或膜。
在本文中，术语“液体药物”应该被理解为表示液体状态的药物，诸如溶液或悬浮液。在本文中，术语“预先确定的剂量”应该被理解为当操作剂量设定装置时，设定具体固定的剂量，即，不能够设定任意剂量。然而，预先确定的剂量在能够将注射设备初始地设定到所选剂量的意义上来说是可变的，然后，剂量设定装置将在每次操作剂量设定装置时设定该所选剂量。应该注意到，术语“预先确定的剂量”不排除注射设备可具有启动功能。在本说明书中，说到某个方面或某个实施例(例如，“一个方面”、“第一方面”、“一个实施例”、“一个示例性实施例”)指的是接合相应方面或实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少本发明的所述一个方面或实施例中，但不一定包括在本发明的所有方面或实施例中。然而，一个强调，关于本发明的各种方面和实施例所述的特征、结构和/或特性的任何组合都包括在本发明中，除非本文另外指明或本文清楚地否定。任何和全部示例的使用、或者本文提供的示例性语言(例如，“例如”、“等”)仅仅旨在阐述本发明，并不提供对本发明范围的限制，除非另有声明。另外，说明书中没有语言或措辞应当理解为表示对于本发明实践来说关键的任何不要求保护的成分。
以下将参考附图来进一步描述本发明，附图中
图1是根据本发明的实施例的注射设备在第一次注射之前的横截面图， 图2是图1的注射设备的横截面图，其帽已经被卸下并且设备已经启动， 图3是图1的注射设备在第一次注射之后的横截面图， 图4是图1的注射设备的横截面图，其帽已经被重新装上并且设备被加载， 图5是图1的注射设备在对应于图1的情况下的另一横截面图， 图6是图1的注射设备在对应于图2的情况下的另一横截面图， 图7是壳体部件的横截面透视图，详细示出了引导装置， 图8是用于图1的注射设备的推动元件的透视图， 图9是用于图1的注射设备的驱动部件的透视图， 图IOa和图IOb是用于图1的注射设备的活塞杆的不同透视图， 图11是用于图1的注射设备的弹簧保持元件的透视图， 图12是用于图1的注射设备的联接元件的透视图， 图13是用于图1的注射设备的注射按钮的透视图，
图14是注射机构的部件的透视图，显示了驱动部件、活塞杆、弹簧、弹簧保持元件和联接元件之间的关系，
图15是图14的注射机构的透视图，其包括注射按钮和推动元件， 图16是分别注射的剂量设定期间的驱动部件的运动的两维表示， 图17是图1的注射设备在剂量结尾情况下的横截面图，其中，通过壳体中的窗可以看到驱动部件，
图18a-c是注射设备中的可越过的单向机构的实施例的横截面图， 图19a和19b是注射设备中的可越过的单向机构的另一实施例的透视图， 图20a是根据本发明的另一实施例的注射设备的横截面图，
11图20b是图20a的注射设备的一部分的放大视图， 图21是图20a的注射设备的可越过的单向机构的透视图， 图22是根据本发明的又一实施例的注射设备的横截面图， 图23是图22的注射设备的可越过的单向构件的透视图， 在附图中，相同的结构主要由相同的参考标号表示。
具体实施例方式在以下相对的表达中，使用诸如“顺时针”和“逆时针”以及“向近侧”和“向远侧”， 这些指示的是附图，并且不一定是实际的使用情况。所示的附图是示意性表示，因此，不同结构的构造以及它们的相对尺寸仅仅用于说明目的。图1显示了根据本发明的示例性实施例的注射设备100。注射设备100处于从制造商输送时的加载状态，即，它还没有被用于注射。注射设备100包括壳体102和用于支撑盒104的盒保持部件103，该盒104包含液体药物。液体药物位于活塞108、管状盒壁140 和覆盖药物出口 141的自密封隔膜142之间，其中，活塞108能够在盒104中轴向地移动。 当活塞108在盒104中前进时，液体药物应该流过通过针接口连接件143而附接到注射设备100的注射针106。帽115安装在壳体102中的帽容纳部109，通过该帽115保护盒104 并覆盖药物出口 141。显示了注射按钮105处于从壳体102的远端突出的位置，该注射按钮 105能够相对于壳体102往复地轴向运动。活塞杆107通过活塞杆底座147而附接到活塞108，并操作地联接到注射按钮 105，使得当帽115脱离并且注射按钮105压靠在壳体102上时，活塞杆107将轴向地在壳体102内前进一定距离，从而使活塞108在盒104中位移相等距离以便将期望量的药物注射通过出口 141。活塞杆107的运动通过联接环130和驱动件110来实现，联接环130与注射按钮 105中的螺旋轨道(未示出)接合，驱动件110与联接环130接合，其适于与活塞杆107接合， 并且将驱动力传递给活塞杆107。驱动件110由弹簧111来驱动，弹簧111是能够存储和释放用于平移和旋转运动的能量的扭转预张紧压缩弹簧。弹簧111的一个端部保持在弹簧座 160中，该弹簧座160相对于壳体102平移地和旋转地固定，弹簧111的另一端部与驱动件 110接合，使得弹簧111和驱动件110能够互换力和扭矩。驱动件110因此能够相对于壳体 102执行平移和旋转运动。在注射设备100的组装期间，可以通过例如使弹簧111的两个端部相互地扭转半圈或一圈来使弹簧111扭转地预张紧。在剂量设定和注射期间，驱动件110 的移动由引导部件120和推动元件112来引导，推动元件112通过一对卡紧臂118而与驱动件110接合。驱动件110包括可偏转的棘爪176，当驱动件110向远侧方向移动时，该可偏转的棘爪176适于与活塞杆107上的齿119接合，当驱动件110向近侧方向移动时，该可偏转的棘爪176适于搭在齿119上。在图1中，棘爪176与最远侧齿191分开，即，驱动件 110不与活塞杆107接合。在图2中，帽115已经从帽容纳部109移去。这导致注射设备100的自动启动，通过该自动启动，棘爪176首先被弹簧111向远侧施力而与最远侧齿191接合，接下来活塞杆 107被驱动件110驱动而使活塞108在盒104中位移小的距离(未示出)。以下将更详细地解释自动启动过程。
图3示出了第一次注射之后的注射设备100。注射按钮105已被压靠在壳体102 上，这导致弹簧111被激励，以及活塞108对应于设定剂量的移动。在图4中，帽115已经在帽容纳部109处重新安装在注射设备100上，并且也已经设定了剂量。在重新安装期间，帽115邻接推动元件112并且将推动元件112向近侧移动。因此，驱动件110向近侧移动，弹簧111被轴向地压缩。棘爪176向近侧提升一段距离，当前位于活塞杆107上的接下去的齿192的近侧，在它们之间有一小的间隙。图5示出了第一次注射之前的注射设备100的不同的横截面图，帽115安装在帽容纳部109。帽115通过帽115的外表面和壳体102的内表面之间的螺纹连接件(未示出) 而保持在安装位置。帽115具有圆形的帽边缘182，该帽边缘182邻接推动元件112上的一对接触底部116。帽边缘182对接触底部116施力，该力通过两个腿113而传递到驱动件110。当驱动件110与弹簧111接合时，驱动件110被弹簧111偏置而靠在推动元件112 上。当帽115安装在帽容纳部109时，推动元件112因此偏置靠在帽115上。驱动件110包括一端滑动部件173，该一对滑动部件173适于通过与引导部件120 的连接而控制驱动件110的移动。在图5中，驱动件110不与引导部件120接触。这可以通过相应的滑动部件173上的接触底部174和引导部件120上的剂量板123之间的小的间隙而看出。图5还示出了壳体102中的观察窗199以及被钩162占据的孔口 161，该钩162提供弹簧座160相对于壳体102的旋转和平移的固定。一对卡紧臂168将联接环130相对于弹簧座I60平移锁定。图6示出了移去帽115之后的注射设备100。可以看到，由于卸下了帽115，弹簧 111使滑动部件173移动为与剂量板123邻接。图7是壳体102的横截面透视图，其更详细地示出了引导部件120。为了清楚起见，盒保持部件103的近侧端部已经被从图中移除。引导部件120包括剂量板123，该剂量板123适于在从帽容纳部109移去帽115之后支撑驱动件110。纵向引导表面IM从剂量板123的边缘1 至剂量止动件125的端部。一对径向可偏转的卡指1 设置在引导部件 120上(仅示出一个)，每个卡指1 具有用于与活塞杆107接合的顶端127。引导部件120 在壳体102中同心地布置，由多个间隔件186而与壳体102分开。突出部187设置在远侧壳体边缘185附近，用于与帽115上的螺旋轨道段接合。当帽115安装在帽容纳部109时， 该接合提供帽115相对于壳体102的轴向固定。图8是推动元件112的透视图，示出了两个螺旋引导段117，在剂量设定期间，驱动件Iio沿着这两个螺旋引导段117滑动。腿113位于壳体102中，在相应的间隔件186之间，从而通过与接触表面114的接触而使推动元件112相对于壳体102旋转固定。推动元件112处于这种布置，然而，其能够相对于壳体102轴向移动。图9是驱动部件110的透视图，其大致包括管状体170，管状体170具有两个从其近侧端部延伸的径向相对的纵向缝171，每个缝171与纵向接触表面172相邻。肩部177将管状体170与远侧部分连接，远侧部分包括两个滑动部件173，滑动部件173适于在引导部件120的引导表面上运动。滑动部件173具有相应的滑动表面175，每个滑动表面175与纵向引导表面124中的一个连接。棘爪176坚固地连接到滑动部件173，使得棘爪176与滑动部件173经历相同的平移和/或旋转移动，并且反之亦然。肩部177提供物理连接，使得在弹簧111和驱动件110之间交换轴向力。弹簧保持段179提供物理连接，用于在弹簧311 和驱动件310之间交换扭矩。螺旋轨道178适于与推动元件112上的卡紧臂118连接，并且使驱动件110能够相对于推动元件112进行旋转运动。图IOa是示出了活塞杆107的两侧的透视图。多个齿119在第一侧上沿着活塞杆 107分布，两个相邻齿119之间的距离在整个分布之中是恒定的。在剂量注射期间，齿119 适于与驱动件110接合，其中，棘爪176与齿119接合，并驱动活塞杆107向前运动。另外，在第二侧，多个较小齿簇195沿着活塞杆107均等地分布。在注射期间，一个卡指126的顶端127搭在齿195上，从而提供注射进程的听觉确认。图IOb是示出了活塞杆107的另外两侧的透视图。在与第一侧相对的第三侧上，多个齿119以与第一侧上的分布类似地方式分布。多个齿196分布在第四侧上，齿196小于齿119但大于齿195。两个相邻齿196之间的距离等于活塞杆107的第一和第三侧上的两个相邻齿119之间的距离。然而，齿196轴向偏离齿119。在注射的结尾，另一卡指126的顶端127搭在齿196上，以提供剂量完成的听觉确认。由于齿196大于齿195，当卡指126 搭在齿196上提供的咔哒声能够与另一卡指1 搭在齿195上时提供的咔哒声从听觉上区分开。齿196和卡指顶端127布置为提供棘齿和棘爪机构，防止活塞杆107相对于引导部件120向近侧移动。图11是弹簧座160的透视图，该弹簧座160适于将弹簧111的一个端部相对于壳体102保持在不变的位置。弹簧座160具有两个径向相对的臂164，每个臂164包括用于与壳体102中的相应孔口 161接合的钩162。由于钩162和孔口 161之间的接合，弹簧座160 完全地锁定到壳体102，即，防止弹簧座160相对于壳体102做旋转运动和平移运动。设置有凸起部件165，用于保持弹簧111的近侧端部，并且用于限制驱动件110的轴向运动。弹簧座160还包括适于邻接联接环130的近侧面163，以及使联接环130相对于弹簧座160轴向固定的一对卡紧臂168。还设有突起部167，用于与注射按钮105连接。图12是联接环130的透视图，联接环130适于将注射按钮105与驱动件110联接。 联接环130具有近侧面131和远侧面132以及两个径向相对的隆凸133，隆凸133适于与驱动件110的管状体170上的接触表面172相互作用，以便提供联接环130和驱动件110之间的旋转主-从关系。在使用中，隆凸133和接触表面172成对邻接，以便当联接环130顺时针旋转时，使得驱动件110顺时针旋转，当驱动件110逆时钟旋转时，使得联接环130逆时钟旋转。联接环130的远侧面132适于邻接弹簧座160的近侧面163，联接环130的近侧面131适于由卡紧臂168接合，即，联接环130轴向地固定到弹簧座160。联接环130和驱动件110能够执行由缝171的长度限制的相对平移运动。设置两个突出部134，用于与注射按钮105联接。另外，联接环130的材料厚度沿着周向变化，以提供联接环130相对于弹簧座160的旋转游隙。在此方面，当联接环130相对于弹簧座160旋转时，卡紧臂168将能够在相应的壁135和136之间滑动。图13是注射按钮105的透视图，注射按钮105包括用于与注射设备100的操作者连接的推动面152。注射按钮105还包括两个凸缘153，每个凸缘153设有螺旋轨道151和纵向缝157。螺旋轨道151适于与相应的突出部134连接，以便将注射按钮105的平移运动转换为联接环130的旋转运动，反之亦然。另外，设置两个间隙154，用于与相应的臂164 连接，从而允许注射按钮105相对于弹簧座160的平移运动，同时阻止注射按钮105相对于
14弹簧座I60的旋转运动。由于弹簧座160相对于壳体102旋转固定，注射按钮105仅被允许相对于壳体102平移地移动。纵向缝157适于可滑动地结合相应的突起部167。因此， 通过突起部167和纵向缝157的相应远侧端部之间的相互作用而将注射按钮105相对于弹簧座160的平移运动限制在近侧方向上，而通过臂164的相应近侧端部和间隙154的相应近侧端部之间的相互租用而将注射按钮105相对于弹簧座160的平移运动限制在远侧方向上。图14是显示驱动件110、弹簧111、联接环130、弹簧座160和活塞杆107的组合的透视图。具体而言，图14显示了联接环130和弹簧座160之间的轴向固定联接。图15是显示注射按钮105、驱动件110、弹簧111、联接环130、弹簧座160、推动元件112和活塞杆107的组合的透视图，并示出了注射按钮105和驱动件110之间的功能连接。该图显示了注射按钮105完全地压靠弹簧座160，即，位于与刚刚被注射的剂量对应的位置。近侧弹簧端部(未示出)保持在弹簧座160中，远侧弹簧端部在弹簧保持段179与驱动件110连接。由于弹簧座160锁定到壳体102并且从而不能够移动，扭转预张紧的弹簧 111将使驱动件110在从注射按钮105看到的逆时针方向偏置。在注射过程期间，推推动面152将使注射按钮105向下朝向弹簧座160。由于注射按钮105相对于弹簧座160被锁定不能旋转，该向下的移动仅仅是平移。在注射按钮105 的平移移动期间，突出部134在螺旋轨道151上运动。该接合将注射按钮105的移动转变为联接环130的旋转运动，并且由于联接环130与驱动件110旋转接合，驱动件110也将旋转。螺旋轨道151被布置为使得当注射按钮105被推向弹簧座160时联接环130以及因此驱动件110将在从注射按钮105看到的顺时针方向旋转，S卩，反抗弹簧111的旋转偏置。图16是注射设备100的启动、注射和加载期间相应的滑动部件173和活塞杆107 相对于彼此以及相对于壳体102中的引导部件120的运动模式的二维表示。图16中的表示预先假定滑动部件173的接触底部174和棘爪176相对于壳体102轴向对准。但这也不是必然的情况。然而，为了清楚起见，此处采用了驱动件110的该特定结构。应该懂得，弓丨导部件120包括两组引导表面，两个滑动部件173同时在这两组引导表面上运动。然而，由于滑动部件173沿着相应引导表面的这种移动是相同的，因此，仅示出了其中的一个。以下将详细描述各种移动。图17是注射之后的注射设备100的横截面图。可以看到，尽管可以通过图7和图8中的窗看到推动元件112的腿113，但现在可以看到驱动件110的肩部177。推动元件 112和驱动件110之间的连接被布置为使得仅在注射完全完成的点(即，在完全的设定剂量的药物从盒104排出的点)才能通过窗199看到驱动件110。驱动件110具有与推动元件 112不同的颜色，因此使用者能够通过窗来检查是否已经实际上输送了所需剂量。如果在使用者压下注射按钮105几秒钟之后窗没有完全地填充有驱动件110的颜色，则指示输送发生障碍，剂量是不完全的。在该实施例中，驱动件110是绿色的，推动元件112是黑色的。 然而，可以设想两种结构元件的颜色的任意组合，只要它们可以视觉区分开。在图17中，还可以看到，卡指126的顶端127刚刚越过剂量结尾咔哒齿196，其进一步提供了剂量完成的听觉指示。从而，提供了两种不同的剂量结尾指示，短暂的听觉咔哒声以及持久的视觉颜色改变，增强了使用者的安全。图18a-c示出了引导部件120和活塞杆107’之间的联接的横截面图。活塞杆107’类似于图1的注射设备所示出的活塞杆107，唯一的区别在于活塞杆107’在两侧设有剂量咔哒齿196的端部。图18a示出了活塞杆107’相对于引导部件120最远侧位置或起始位置。该位置对应于注射设备还没有被使用(即，在注射第一剂量之前)的情况。一对前齿197 位于卡指126的远侧，提供对活塞杆107’在近侧方向上轴向位移的限制。活塞(未示出)通过活塞杆底座(也未示出)提供对活塞杆107’在远侧方向上的轴向位移的限制。齿197的各个面向近侧的表面与活塞杆107’的主体的表面成钝角Φ (如图18b最佳所示)，并且与相应顶端127的面向远侧的表面成锐角。该布置提供了活塞杆107’和壳体102之间的单向联接，其仅在活塞杆107’受到高于某阈值的力时才能够被越过。只要活塞杆107’上的向近侧或向后方向的力低于该阈值，则齿197和顶端127之间的接合防止活塞杆107’向后移动。然而，如果力大于该阈值，例如，由于药物在盒104中冻结和膨胀，从而对活塞108施加较大的向后的压力，卡指1 将径向地偏转，并允许活塞杆107’相对于引导部件120向近侧位移。这可以在图18b中看到。在图18c中，顶端127已经完全地越过齿197，活塞杆 107'可以自由地相对于引导部件120进一步向后移动。卡指126已经弹性地恢复到其原始未受应力的位置。图19a示出了活塞杆和壳体之间的单向联接的不同设计。在该实施例中，在由于卡指126"和齿196"之间的接合而阻止活塞杆107"相对于引导部件120"向后(图中的左侧)移动的情况下示出了引导部件120"和活塞杆107"，其中，引导部件120"与以上所述的引导部件120的总体特征相同，除了不同的卡指126"布置，活塞杆107"与以上所述的活塞杆107的总体特征相同，除了不同的剂量咔哒齿196"的端部的布置。齿196"是倾斜的， 艮口，它们相对于活塞杆107〃的横向轴线T成角度。只要活塞杆107〃上的向后的力低于某阈值，则卡指126"和齿196"之间的接合足以防止活塞杆107"相对于引导部件120"向后移动。图19b示出了在活塞杆107"上的向后的力已经超过该阈值的情况下的图19a的布置。这造成了卡指126"侧向偏转，由此顶端127"经过倾斜的齿表面，最终破坏齿196" 和卡指126"之间的接合而允许活塞杆107"相对于引导部件120"向后移动。一旦齿196" 越过卡指126"，卡指126"将弹性地恢复到其与活塞杆107"的纵向轴线平行的原始位置。在以下将描述注射设备100的使用的一种情况。图1和图5中所示的注射设备100是帽115安装于其上的非使用状态。只要帽 115在帽容纳部109安装于注射设备100上，它就通过帽边缘182接触推动元件112的接触底部116并防止推动元件112向远侧方向轴向移动。推动元件112与驱动件110邻接，因此推动元件112的轴向位置决定了驱动件110在壳体102中的轴向位置。当帽115安装在帽容纳部109时，驱动件110的接触底部174向近侧提升离开引导部件120的剂量板123。 在该位置，帽115防止驱动件110逆着弹簧111的偏置而向远侧方向轴向移动，其中，弹簧 111被轴向压缩并且对驱动件110施加向远侧方向的力。棘爪176与相应的齿191分开，导致驱动件110和活塞杆107之间的小的间隙。当使用者需要执行注射时，他从注射设备100移去帽115。如果注射针106安装在针接口连接件143上，则将发生以下情况。帽115对推动元件112向近侧方向上的力被移去，弹簧111被释放，并且将使驱动件110向远侧方向上移动，直到滑动部件173的接触底部174到达剂量板123。当这发生时，驱动件110停止，并且弹簧111保持在新的、稍微较小压缩的状态。由于驱动件110的刚性结构，滑动部件173的移动直接反映在棘爪176上，棘爪176向远侧方向移动相应的距离。在该移动过程中的某个点，棘爪176将与一对齿191接合，并驱动活塞杆107 —小段距离。如同可从图16看到的，从帽容纳部109移去帽115导致滑动部件173向远侧的移动D，由此造成驱动件110和棘爪176的向远侧的移动D。当驱动件110移动距离D-E时，棘爪176和齿191 (为了清楚，在图16中示出了齿192)接合，导致齿191 (图16中是齿192)以及活塞杆107向远侧的移动是E。如果在活塞杆脚147和活塞108之间没有初始间隙，则活塞杆107的整个移动将传递到活塞108，即，活塞108将位移距离E。然而，如果在活塞杆脚147和活塞108之间存在初始间隙δ (未示出)，则活塞108的位移将是E-δ。在任何情况下，从帽容纳部109移除帽115将导致活塞108在盒104内的自动前进，导致通过注射针106排出小体积的药物。因此，在使注射针106自动地排出空气，并且确保活塞杆脚147和活塞108之间适当邻接的情况下，注射设备100已经准备好被用于注射一定剂量的药物。使用者将注射针106插入皮肤并对推动面152施加力，朝向壳体102向下压注射按钮105。这将导致注射按钮105相对于壳体102单纯向远侧的平移移动，直到弹簧座160 的臂164的近侧端部和间隙154的近侧端部邻接。在注射按钮105的该移动过程中，突起部167在纵向缝157中从纵向缝157的相应远侧端部的位置运动到纵向缝157的相应近侧端部的位置。另外，突出部134也在螺旋轨道151中向近侧方向运动。由于注射按钮105 相对于壳体102旋转固定，突出部134沿着螺旋轨道151的该移动将导致联接环130相对于弹簧座160顺时针旋转。由于联接环130和驱动件110之间的旋转主-从关系，联接环 130的旋转直接传递到驱动件110。因此，驱动件110逆着作用在弹簧保持段179上的弹簧 111的旋转偏置而顺时针旋转。当驱动件110相对于壳体102旋转，它也相对于推动元件112和引导部件120旋转。滑动部件173沿着剂量板123滑动，直到它们到达边缘128。当滑动部件173越过边缘 128时，弹簧111从其轴向保持释放，并向远侧方向驱动驱动件110，由此滑动部件173在纵向引导表面124中运动，直到它们到达剂量止动件125的端部。在滑动部件173沿着纵向引导表面IM移动并且但滑动部件位于剂量止动件125的端部期间，它们由于弹簧111的扭转张紧而偏置抵靠纵向引导表面124，沿逆时针方向偏置驱动件110。这意味着当驱动件 110处于剂量位置的末端时，它不能够相对于壳体102旋转。由于驱动件110不能够相对于壳体102旋转，因此联接环130也不能够相对于壳体102旋转，并且由于联接环130不能够相对于壳体102旋转，使得注射按钮105保持其相对于壳体102的轴向位置。换句话说，一旦使用者激活了注射机构，则注射按钮105保持为压靠壳体102。在驱动件110向远侧移动过程中，由棘爪176驱动的活塞杆107以及由此活塞108 位移距离H (见图16)，对应于要输送到使用者的药物的期望体积。活塞杆107相对于壳体 102的位移造成卡指1 中的一个搭在齿簇195上，由此为使用者提供注射实际上在进行的听觉指示。在剂量输送的过程中，活塞杆107从而位移总距离A，等于E+H。活塞杆107、驱动件110、和引导部件120分别定位并构造成使得E比H小得多，S卩，启动剂量在任何时刻都仅仅是治疗剂量的一部分。当驱动件110在壳体102中向远侧方向移动时，它在相同方向推推动元件112。最初，并且只要注射还在进行，当使用者通过窗199观察时，推动元件112对于使用者都是可见的。然而，恰恰在滑动部件173移动到与剂量止动件125的端部邻接的点，驱动件110 推推动元件112完全超过窗199，由此，当使用者通过窗199观察时，他仅能够看到驱动件 110。因为驱动件110是绿色的，推动元件112是黑色的，当剂量完成时，窗199中的颜色改变，指示使用者注射已经完成。同时，卡指126的顶端127搭在剂量咔哒齿196的端部，提供听觉咔哒响声，指示使用者剂量已经被执行完毕。如果注射针没有安装在针接口连接件143上，当使用者移除帽115时，驱动件110 将由弹簧111向远侧方向施力，直到棘爪176与齿191接合，并且活塞杆脚147与活塞108 邻接。如果在活塞杆脚147和活塞108之间没有初始间隙，则驱动件110的向远侧的移动将是D-E (见图16)。如果在活塞杆脚147和活塞108之间存在初始间隙δ (未示出)，则驱动件110的向远侧的移动将是D-E+δ。在任何的情况下，活塞杆107将通过活塞杆脚147对活塞108施加压力，但由于盒104中内容物的非压缩性，活塞108将不移动。盒104保持加压，然而，由于弹簧111对驱动件110施加恒定力，直到使用者将注射针106附接到针接口连接件143为止。当注射针106刺隔膜142时，盒104中过量的压力被释放，导致弹簧111 能够向远侧进一步推驱动件110，直到滑动部件173到达剂量板123。当这一点，驱动件110 停止，并且弹簧111保持在新的、稍微较小压缩的状态。如同在以上情况所述，这造成活塞 108位移距离E (如果在活塞杆脚147和活塞108之间没有初始间隙)或距离E- δ (如果在活塞杆脚147和活塞108之间存在初始间隙)，导致从盒104排出小体积的药物。注射设备 100现在已经自动启动，并且接下来的注射过程将与以上所述的相同。在注射之后将帽115重新安装到帽容纳部109将造成下一剂量被设定，如同以下所解释的。在将帽115重新安装到帽容纳部109的过程中的某个点，帽边缘182将与腿113的接触底部116邻接，并且当帽边缘182逐渐进一步朝向注射设备100的近侧端部移动，推动元件112将相应地向近侧位移。推动元件112的该向近侧位移将导致驱动件110逆着弹簧 111的轴向偏置而向近侧位移。由此，驱动件110被推离窗199，滑动部件173在纵向引导表面1 上从剂量止动件125的端部朝向边缘1 运动。当滑动部件173运动了距离H并到达边缘128时，弹簧111的旋转偏置将使得驱动件110相对于壳体102逆时针旋转。在该旋转期间，驱动件110将沿着推动元件112上的螺旋引导段117滑动。当驱动件110在螺旋引导段117上运动时，棘爪176以组合的平移和旋转运动从下一对齿192之下的位置向齿192稍微之上的位置向近侧移动距离D。由此，在棘爪176和齿192之间引入小的间隙 (间隙的轴向长度取决于加载过程是否在活塞杆脚147和活塞108之间引入了间隙)。由于接触表面172和隆凸133之间的接合，驱动件110的逆时钟旋转导致联接环 130的相等的逆时钟旋转。由于突出部134和螺旋轨道151之间的相互作用，联接环130的旋转导致注射按钮105向近侧方向平移移动出壳体102。由此造成的注射按钮105的轴向移动被突起部167在纵向缝157中的运动所限制。当突起部167到达纵向缝157的远侧端部时，注射按钮105的移动停止，因为注射按钮105不能够进一步从壳体102突出。因此联接环130的旋转也停止，因此驱动件110的旋转也停止。弹簧111现在旋转地保持在原始预加应力状态。
以下将进一步详细地描述活塞杆107’和引导部件120之间的可越过的单向联接的功能，如图18a-c所示，以及其与防冻注射机构的关系。因此，以下描述假定注射设备100 包括活塞杆107’而不是活塞杆107。在图1和图5中，注射设备100处于第一次使用之前的存储状态。棘爪176定位在最远侧齿191的近侧，卡指1 定位在前齿197的近侧。如果注射设备100正在被运输， 或者以其它方式经历粗糙处理，则防止活塞杆107’在壳体102中向近侧移动超过齿197和卡指126之间的接合点，只要该接合能够耐受某个相对低值的力。然而，如果注射设备100受到低于药物冰点的温度，例如，如果放置在冰箱中的高度有效的冷却元件旁边，则药物将冻结并且使盒104膨胀。这将导致活塞108上向近侧或向后方向的压力，将导致活塞108在盒104中向近侧位移。如果在活塞108和活塞杆脚147 之间没有间隙，则这将直接导致很大的向后方向的力施加到活塞杆107’。如果在活塞108 和活塞杆脚147之间存在间隙，则这两个部件将首先被作用到一起。然后，活塞108将造成活塞杆107’通过齿197和顶端127之间的接触连接对卡指1 施加向后方向的力。由于齿 197的对应的面向近侧的表面与活塞杆107’的主体成钝角，卡指1 将径向向外地偏转， 艮口，朝向引导部件120的内表面，并且沿着齿197滑动，直到活塞杆107’已经充分地向后移动，使得顶端127超过齿197的边缘。在超过齿197的边缘之后，卡指1 将弹性地恢复到其原始径向位置，并且沿着齿197的面向远侧的表面自由滑动。活塞杆由此不再与引导部件120锁定接合，并且能够进一步向后移动，直到最远侧的齿191与驱动件110的棘爪176 接合。齿191和棘爪176之间的单向连接防止活塞杆107’相对于驱动件110进一步向后移动。然而，因为驱动件Iio能够在壳体102中轴向向后地移动，由于纵向缝171，力仅传递到驱动件110，由此驱动件110和活塞杆107’同时抵抗弹簧111的轴向偏置而向后移动。在某一点，由盒104内膨胀的药物产生的驱动件110上的向后方向的力和来自压缩的弹簧111的驱动件110上的向前方向的偏置力将达到平衡状态，由此驱动件110和活塞杆107’停止。驱动件110和活塞杆107’将保持在该位置，直到药物再次融化。当这发生时，活塞108上的压力被释放，传递到活塞杆107’和驱动件110的力被移去。然后，压缩的弹簧111将使驱动件110返回至其由帽边缘182和推动元件112限定的原始轴向位置， 并且在该返回运动中，驱动件110将驱动活塞杆107’和活塞108。因此，弹性恢复的活塞杆驱动件布置确保了注射设备100即使在活塞108在壳体102内向后驱动活塞杆107’的情况下也不会损坏。另外，当活塞杆107’返回至操作位置(当帽115从帽容纳部109卸下时， 活塞杆107’应该从该操作位置向活塞108偏置和/或位移)时，低温还没有造成注射设备 100的剂量精度的任何降低。应该注意，结合有活塞杆107’的注射设备100也可以结合在其一侧上具有剂量咔哒齿196的端部的活塞杆107，不会影响所述的单向联接机构的总体功能。还应该注意到，尽管仅示出了前齿197带有钝角的齿表面，但清楚的是，剂量咔哒齿196的端部可以类似地布置，从而使得活塞杆107和壳体102之间的可越过的单向联接可以位于卡指126和齿196之间的接合的任何点。这可以确保例如在棘爪176沿着活塞杆 107滑动并搭在一对齿119上的剂量设定过程中的驱动件110和活塞杆107之间的摩擦力
19将不会相对于引导部件120移动活塞杆107，同时仍然允许整个活塞杆驱动件响应于阈值或阈值以上的力而轴向位移。与本发明相关的实验表明在注射设备100的运输和总体处理期间，包括设定剂量，活塞杆107可能受到2-5N大小的向近侧方向的力，而由于液体药物在盒104中的冻结， 活塞杆107可能受到200-250N范围的力。因此，可越过的单向联接应该能够抵抗至少5N 的力，同时允许由于200N左右的力导致的活塞杆驱动件的位移。相应的齿196、197和卡指 126的顶端127之间的连接可以被设计成允许活塞杆107和引导部件120之间的单向联接在实际任何相关轴向力下可逆的分离。相应的齿196、197和顶端127之间的摩擦关系对于分离何时发生是决定性的，即，角度Φ是调节的一个参数，用于获得期望的分离阈值。为了获得对于活塞杆107响应于注射设备100的正常运输和使用产生的力的向后移动的某安全余量，角度Φ可以被选择为当向后方向的力时大约15-25Ν时发生分离。这将大致对应于大约110-130度的角度Φ。图20a显示了根据本发明的另一实施例的在设定的剂量被输送之前的注射设备 200，图20b显示了注射设备200的由部分Q指示的部分的放大图。注射设备200包括壳体 202和用于支撑盒204的盒保持部件203，该盒204包含液体药物。液体药物位于活塞208、 管状盒壁240和覆盖药物出口 241的自密封隔膜242之间，其中，活塞208能够在盒204中轴向地移动。自密封隔膜M2由注射针206穿过，例如，针组件通过针接口连接件243附接到注射设备200。当活塞208由专用的活塞杆207而在盒204中前进时，液体药物流过注射针206，其中，专用的活塞杆207通过活塞垫圈247而与活塞208接触。可移除的帽(未示出)适于安装在注射设备200上，以便保护盒204以及当注射设备200没有使用时覆盖药物出口 241。显示了注射按钮205处于从壳体202的远端突出的位置，该注射按钮205能够相对于壳体202往复地轴向运动。注射按钮205由按钮弹簧259向近侧方向偏置。管230布置在壳体202中，并且平移锁定到注射按钮205，即，注射按钮205的所有轴向运动都传递到管230。管230平移和旋转地锁定到驱动件210，该驱动件210联接到扭力弹簧211的一端。管230还旋转锁定到剂量拨动按钮255。扭力弹簧211的另一端与固定地布置在壳体 202中的弹簧座260联接。由此，提供了一种布置，其能够将剂量拨动按钮相对于壳体202 的旋转转换为驱动件210的旋转和弹簧211的扭转。另外，在壳体202中布置了刻度鼓轮 221，指示剂量拨动按钮255的旋转所设定的剂量的大小。刻度鼓轮221旋转锁定到驱动件 210并且通过螺纹联接到壳体202。在零剂量位置，刻度鼓轮221与弹簧座260连接，限定了刻度鼓轮221的旋转停止点。驱动件210通过棘轮机构联接到驱动件离合器四0，该棘轮机构允许驱动件210相对于驱动件离合器290在一个方向旋转但阻止驱动件210相对于驱动件离合器290在相反方向旋转。驱动件210和驱动件离合器290还旋转锁定，意味着驱动件210的所有轴向运动传递到驱动件离合器四0。驱动件离合器290适于在近侧位置和远侧位置之间轴向移动，在近侧位置，其旋转锁定到壳体202，在远侧位置，其相对于壳体202自由旋转。由于注射按钮205、管230、驱动件210和驱动件离合器290之间的旋转关系，当注射按钮205压下时，驱动件离合器四0 移动至远侧位置，当注射按钮205由于按钮弹簧259而返回时，驱动件离合器移动至近侧位置。刻度鼓轮221和弹簧座260之间的连接以及刻度鼓轮221和驱动件210之间的连接、 联接驱动件210和驱动件离合器210的棘轮机构、以及驱动件离合器290在近侧位置的旋转锁定使得扭力弹簧211能够在注射设备200的组装期间旋转预加应力。
当处于远侧位置时，驱动件离合器290与传递离合器276旋转地接合，该传递离合器276相对于活塞杆207旋转地锁定。活塞杆207进一步由螺母观0的螺纹段281接合， 该螺母观0固定地布置在壳体202中。因此，驱动件离合器四0的旋转将导致传递离合器 276的旋转，通过传递离合器276的旋转导致活塞杆207的旋转。螺纹段281将活塞杆207 的旋转转变为螺旋运动，由此，活塞杆207相对于药物出口 241轴向位移。
为了输送一定剂量的液体药物，剂量拨动按钮255初始被顺时针(从注射设备200 的近侧端部看)转动一定的度数，直到刻度鼓轮221通过壳体202中的窗(未示出)显示了所需的剂量。这将导致管230的类似顺时针旋转，并且通过以上所述的旋转关系，也导致驱动件210的类似顺时针旋转。当注射按钮205没有被压下时，驱动件离合器209位于其近侧位置，即在被防止相对于壳体202旋转的位置。因此驱动件210相对于驱动件离合器290 顺时针旋转。驱动件210的该旋转将使扭力弹簧211在驱动件210和固定的弹簧座260之间扭转。由于驱动件210和驱动件离合器290之间的棘轮连接，扭力弹簧211将不能在剂量拨动期间返回至其原始状态，因此，驱动件210将保持旋转偏置，直到注射按钮205被压下。
当注射按钮205逆着按钮弹簧259的偏置被压下时，驱动件离合器290将如上所述地移动至远侧位置。在该移动期间，驱动件离合器290与传递离合器276接合并进一步移动而不与壳体202接合，由此释放扭力弹簧211。然后，来自扭力弹簧211的扭矩造成驱动件210、驱动件离合器四0、和传递离合器276逆时钟旋转，由此活塞杆207逆时钟旋转， 并且由于与螺母观0的螺纹连接而使活塞208在盒204中前进。螺纹，扭力弹簧211的释放使刻度鼓轮211沿着壳体202中的螺纹返回至零剂量位置。由于刻度鼓轮221和驱动件 210旋转地互锁，因此该零剂量位置限定了驱动件210逆时钟旋转的最大范围。
螺母280和活塞杆207之间的螺纹连接是非锁定的，S卩，向近侧方向作用在活塞杆 207上的轴向力原理上将使活塞杆207在螺纹段281中顺时针旋转，并因此移动远离药物出口 Ml。然而，壳体202和传递离合器276之间的联接抵抗活塞杆207的顺时针旋转，如以下更详细所述。
图21示出了壳体202和传递离合器276之间的联接的远侧透视图。壳体202的内壁设有齿四6的周向带，并且传递离合器276具有可偏转臂2 形式的弹性结构。在药物输送期间，传递离合器276相对于壳体逆时钟旋转(图21中的顺时针，是远侧视图)，由此， 臂2 就沿着相应的尾侧面298搭在齿296上。
当活塞杆207因例如施加给它的向近侧方向的力而顺时针偏置时，由于活塞杆 207和传递离合器276之间的旋转关系，传递离合器276也顺时针偏置。在图21中，这对应于传递离合器276试图相对于壳体202逆时钟旋转的情况。这种相对旋转由臂2 和一个齿四6的前侧面294之间的相互作用抵抗。只要传递离合器276上的旋转负载小于阈值， 则该相互作用将防止传递离合器276和壳体202之间的相对旋转。
当传递离合器276上的旋转负载达到阈值时，例如，由于药物在盒204内冻结而使向近侧方向的力通过活塞208而施加到活塞杆207，则臂2 将向内偏转，并沿着前侧面294而搭并进一步超过齿边缘，并沿着尾侧面四8向下，由此传递离合器276旋转地与壳体 202分离，并且活塞杆207能够相对于壳体202向近侧移动。相应的前侧面294和壳体202 的内壁之间的角度决定了臂2 沿逆时针方向(相对于图21来说)超过齿四6的旋转负载的阈值。
在这种情况下，如果驱动件离合器290处于近侧位置(对应于注射按钮205不在壳体202中下压)，则传递离合器276将如以上所述相对于壳体202旋转，并且活塞杆207将在注射设备200中与活塞208 —起向近侧移动。当由于药物融化并由此缩小而使活塞杆207 上的向近侧方向的力中断时，传递离合器276和活塞杆207将保持在它们相应的位置，同时活塞208将被向远侧拉，大致后退至其在盒204中的原始位置。这将在活塞208和活塞垫圈247之间引入间隙，使用者必须通过执行启动操作而手动消除该间隙。
然而，如果驱动件离合器290处于远侧位置，则传递离合器276的顺时针旋转(从近侧端部看到的)将逆着扭力弹簧211的偏置而发生，由此扭力弹簧211将超过其原始预加应力状态地受到应力。只要力保留，则扭力弹簧211将因此保持受应力，但是当力中断时， 扭力弹簧211将使传递离合器276并由此使活塞杆207返回至它们在注射设备200中的原始相应旋转和轴向位置。因此，活塞杆207通过活塞垫圈247而保持与活塞208接触，并且自动地确保了注射设备200的剂量精确度。注射设备200能够存储为由于使用者可释放的按钮保持机构(未示出)将注射按钮205保持在逆着按钮弹簧259的偏置的下压位置而使驱动件离合器290处于远侧位置。
图22显示了根据本发明的又一实施例的注射设备300。注射设备300包括壳体 302和用于支撑盒304的盒保持部件303，该盒304包含液体药物。液体药物位于活塞308、 管状盒壁340和覆盖药物出口 341的自密封隔膜342之间，其中，活塞308能够在盒304中轴向地移动。自密封隔膜342由注射针(未示出)穿过，例如，针组件附接到注射设备300。 当活塞308由专用的活塞杆307而在盒304中前进时，液体药物流过注射针，其中，专用的活塞杆307通过活塞垫圈347而与活塞308接触。可移除的帽(未示出)适于安装在注射设备300上，以便保护盒304以及当注射设备300没有使用时覆盖药物出口 341。与以上所述的注射设备不同的是，注射设备300不是自动设备，即，使活塞308在盒304中前进所需的力必须由使用者来提供。
螺旋肋设置在限定了带有高螺距的内螺纹的壳体202的内壁上。刻度鼓轮321位于设有螺旋槽的外壁上，该外壁限定了与所述内螺纹配合的对应的外螺纹。螺纹的螺距角超过了形成螺纹连接的部件的材料的摩擦角度，因此，该连接是非锁定类型的，当部件相对于彼此轴向运动时，产生所涉及的部件的相对旋转。
剂量指示部件印刷在刻度鼓轮321的外壁上，使得对应于设定剂量的数字显示在壳体302的壁中的窗(未示出)中。
连接管322同心地布置在刻度鼓轮321中，并且适于相对于刻度鼓轮321在近侧位置和远侧位置之间轴向移动一小段距离，其中，在近侧位置时，连接管322和刻度鼓轮 321分开，在远侧位置，连接管322和刻度鼓轮321旋转地互锁。连接管322相对于刻度鼓轮321的该轴向运动由与剂量输送相关的注射按钮305的操作期间的注射按钮305通过离合器3 来实现。另外，驱动件310与连接管322同心布置。驱动件310花键连接到连接管322，由此这些构件旋转地互锁。驱动件310还与活塞杆307旋转地互锁，活塞杆307具有非圆形的横截面。
活塞杆307与螺母380的螺纹段381螺纹接合，该螺母380固定地布置在壳体302 中。该螺纹连接是自锁定的，表示活塞杆307上的线性力将不会导致活塞杆307相对于螺母380旋转。
在剂量设定期间，刻度鼓轮321顺时针旋转(从近侧端部看)，直到窗中显示出所需剂量。由于与壳体302的螺纹接合，刻度鼓轮321由此向近侧旋出壳体302。因为刻度鼓轮 321和连接管322在该点旋转地分开，连接管322或驱动件310都不因该动作而旋转。
为了排出设定的剂量，注射按钮305被向下推向壳体302。这首先导致离合器3 使连接管322与刻度鼓轮321连接，由此，连接管322和刻度鼓轮321旋转地联接。注射按钮305上的持续的压力使得刻度鼓轮321沿着螺纹连接逆时钟旋转并且相对于壳体302轴向运动，回到零剂量位置。刻度鼓轮321在其返回至零剂量位置过程中的逆时钟旋转被转换为连接管322、驱动件310和活塞杆307的逆时钟旋转，活塞杆307由此在盒304中前进， 由于与螺母380的螺纹接合而将旋转输入转换为螺旋输出。整个设定剂量因此通过药物出口 341和注射针排出。注射按钮305和离合器3 旋转地分开，意味着注射按钮305在药物输送期间不旋转。
图23是螺母380的透视图，示出了螺母主体384和位于中央的螺纹段381。螺纹段381布置在四个柔性爪383的内侧。柔性爪383分隔开并组成周向片段式的管状部。如果向近侧方向的力施加到活塞杆307，则只要该力低于阈值，螺母380和活塞杆307之间的自锁定的螺纹连接将放置活塞杆307相对于壳体302的任何向近侧的移动。然而，如果因为药物在盒304中冷冻而使该力达到阈值，则柔性爪383将径向地偏转，由此螺纹段381将于活塞杆307分离，并且使活塞杆307与活塞308 —起相对于螺母380自由地向近侧移动。
当由于药物再次融化使该力中断时，柔性爪383将返回至它们相应的原始位置， 并且由此再一次与活塞杆307接合。活塞308将被向远侧拉，大致回到其在盒304中的原始位置，由此在活塞垫圈347和活塞308之间产生间隙，使用者必须通过执行启动操作来手动地消除该间隙。
因此，通过根据本发明的注射设备，所包含的药物能够在容器中冻结和膨胀而不会造成注射机构的关键部件的损坏。另外，当药物再次融化时，注射机构能够自动地或通过执行简单的手动启动操作而重新获得其冻结之前的状态。因此这种注射设备的剂量精确度不会因为药物的暂时冻结而变差。
权利要求
1.一种医疗注射设备，包括可变体积的容器，包含液体药物并且包括出口和可移动壁，注射机构，所述注射机构可操作注射一定剂量的液体药物，并且包括致动部件，所述致动部件适于使所述可移动壁在第一方向上位移，以及联接机构，用于影响所述致动部件在第二方向上的移动，其中，所述注射设备构造成响应于所述致动部件受到幅度小于阈值的第一力而防止所述致动部件在所述第二方向上移动，并且响应于所述致动部件受到幅度等于或大于所述阈值的第二力而允许所述致动部件在所述第二方向上可逆移动。
2.如权利要求1所述的注射设备，其中，所述第二力通过所述可移动壁作用在所述致动部件上。
3.如权利要求1或2所述的注射设备，其中，所述第二方向与所述第一方向基本相反。
4.如权利要求1-3中任一项所述的注射设备，其中，所述注射机构进一步包括驱动装置，所述驱动装置适于造成所述致动部件在所述第一方向上的移动。
5.如权利要求4所述的注射设备，其中，所述驱动装置包括用于使所述致动部件在所述第一方向偏置的偏置装置，并且其中，所述注射机构构造成响应于所述第二力而允许所述致动部件在所述第二方向上移动一距离，并且当所述第二力中断时使所述致动部件在所述第一方向上移动基本上相同距离。
6.如以上权利要求中任一项所述的注射设备，其中，所述联接机构包括接合结构，所述接合结构适于在所述致动部件受到所述第一力时与所述致动部件接合，并且另外在所述致动部件受到所述第二力时与所述致动部件可逆地分离。
7.如以上权利要求中任一项所述的注射设备，其中，所述致动部件包括纵向主体和用于与所述接合结构接合的接触表面，所述接触表面从所述主体表面横向地突出。
8.如权利要求7所述的注射设备，其中，所述接触表面与所述主体表面成钝角。
9.如权利要求8所述的注射设备，其中，所述接触表面和所述主体表面之间的角度在 110度和130度之间。
10.如权利要求4或5所述的注射设备，其中，所述联接机构包括接合结构，所述接合结构适于在所述致动部件受到所述第一力时与所述驱动装置接合，并且另外在所述致动部件受到所述第二力时与所述驱动装置可逆地分离。
11.如权利要求5所述的注射设备，其中，所述偏置装置包括弹簧部件，所述弹簧部件适于存储和释放用于平移和/或旋转运动的能量。
12.如以上权利要求中任一项所述的注射设备，其中，所述阈值在5N和200N之间，优选地在15N禾口 25N之间。
13.如权利要求5或11所述的注射设备，其中，所述阈值基本上等于所述偏置装置的偏置力。
14.一种系统，包括激励部件，所述激励部件包括注射机构，所述注射机构带有致动部件和用于使所述致动部件在第一方向上偏置的偏置装置，以及可变体积的容器，包含液体药物并且包括可移动壁，其中，所述致动部件和所述可移动壁能够在所述第一方向上共同地位移，以便降低所述容器的体积和排出一定剂量的液体药物，并且其中，所述激励部件构造成响应于沿第二方向作用在所述可移动壁上的力而允许所述致动部件和所述可移动壁在所述第二方向上可逆地共同位移。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述第二方向与所述第一方向相反，并且其中， 所述激励部件构造成响应于所述力的中断而造成所述致动部件和所述可移动壁在所述第一方向上的共同位移。
全文摘要
本发明涉及一种注射设备(100，200，300)，该注射设备能够在活塞杆(107，207，307)受到低于阈值幅度的向近侧方向的力时抵抗活塞杆(107，207，307)相对于壳体(102，202，302)向近侧方向的移动，并且当活塞杆(107，207，307)受到高于阈值幅度的向近侧方向的力时允许活塞杆(107，207，307)相对于壳体(102，202，302)可逆地向近侧方向的移动。
文档编号A61M5/315GK102481415SQ201080030614
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者奥斯特加尔德 B., P. 恩格加尔德 C., K. 詹森 J., 拉斯·莫顿·博姆 申请人:拉斯·莫顿·博姆, 诺沃—诺迪斯克有限公司