具有用于防止设置剂量的止动元件的驱动与定量装置的制造方法

具有用于防止设置剂量的止动元件的驱动与定量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明应用于具有用于防止设置超过筒中存在的产品的量的剂量的机构的注射 装置的驱动与定量装置。该驱动与定量装置用作分配流体产品，尤其是药剂。
【背景技术】
[0002] 术语"药剂"包括适合于通过诸如，例如，插管或者空心针等装置控制给药的任何 可流动的药物配方，并且包括含有一种或者多种药物活性成分的液体、溶液、凝胶或者微细 粒悬浮液。药剂可以是包括单种活性成分的组合物或者具有存在于单个容器中的一种以上 的活性成分的预混或者共同配方的组合物。药剂包括药物，诸如，多肽(例如，胰岛素、含胰 岛素的药物、含GLP-1的药物、或者衍生或者类似的制剂)、蛋白质和激素、从生物源衍生出 来或者由生物源得到的活性成分、基于激素或者基因的活性成分、营养配方、酶、以及固体 (悬浮）或者液体形式的其它物质，其不仅包括多糖、疫苗、DNA、RNA、寡核苷酸、抗体或者部 分抗体，而且包括适当的基本物质、辅助物质和载体物质。
[0003] 注射装置，诸如，注射笔可从现有技术获知。利用这种注射装置可以设置产品的单 个剂量并且随后对其进行分配。可以重复操作该过程数次。因为限制了筒中存在的药剂的 量，即，通常为300国际单位（IU)，所以可能发生设置的剂量超过可以从筒中分配出来的量 (特别地为公称体积，也称为筒所包含的体积)。这可能导致，可以设置例如35IU，但随着后 续的注射，只可以分配20IU。在给药过程中丢失了 15IU的差值。装置的使用者可能不会 注意到这种情况，这可能会导致危险的不利定量。
[0004] 在现有技术中，提出了防止设置超过筒中存在的产品的量的剂量的其它定量装 置。在W0 01/19434A1中，例如，在图3中，提出了如下装置：其具有围绕活塞杆的驱动套 筒，该活塞杆在其外表面上具有接合止动螺母的内螺纹的螺纹。止动螺母具有凹陷和围绕 止动螺母的套筒，从而使止动螺母与套筒转动固定地并可轴向滑动地接合。如果在剂量设 置期间使外套筒相对于驱动套筒转动(这在剂量设置期间发生)，那么止动螺母共同转动并 且沿着驱动套筒的螺纹朝着止动位置旋拧自身。在剂量递送期间，止动螺母相对于驱动套 筒和外套筒静止不动，由此建立了对已设置并且已分配的剂量进行计数的计数机构。在试 图设置超过存在于筒中产品的量的剂量时，止动螺母邻接驱动套筒上的捕捉件并且阻止剂 量设置的进一步增加，从而防止设置超过筒中存在的量的剂量。
[0005] 在W02007/017052中示例性地示出了具有相同效果的替代装置。尤其描述了一种 与活塞杆处存在的外螺纹螺纹接合的止动螺母。活塞杆可相对于壳体转动以用于分配已 设置的剂量，并且还与壳体螺纹接合从而使活塞杆的转动驱使其在分配方向上旋拧。在设 置要超过筒中存在的产品的量的剂量期间，止动螺母击打活塞杆的近端处存在的机械止动 件，从而阻止该机构并且防止设置超过筒中存在的量的剂量。
[0006] 在W02005/018721中，描述了一种具有剂量旋钮的注射装置，该剂量旋钮可以相 对于壳体转动以便设置剂量，并且该剂量旋钮的转动被传递至剂量设置构件或者刻度筒。 在分配期间，剂量旋钮与刻度筒转动地分离，由此，在剂量递送期间，用拇指按住旋钮，这样 该旋钮不会相对于壳体转动，而刻度筒转回到装置中。
[0007] 在W02004/020027中，描述了一种注射装置，该注射装置具有用于设置剂量的剂 量旋钮，以及如果使用者在转动基本上被剂量设置力阻止时想要过度扭动剂量旋钮，由此 防止对系统的机械部件的损坏的对于剂量设置力的过载保护装置。

【发明内容】

[0008] 本发明的目的在于提出一种与上述机构相比用于注射装置的替代驱动与定量装 置。本发明的另外目的在于提供一种具有改进的驱动效率和改进的使用者装置操作性的驱 动与定量机构。本发明的另一个目的在于减小了装置的大小和复杂性。
[0009] 该目的利用根据权利要求1所述的驱动与定量装置来解决。在从属权利要求、说 明书和附图中详细说明了优选实施例。
[0010] 本发明的驱动与定量装置具有壳体，例如，该壳体可以是单个部件或者多个部件。 壳体可以例如具有细长的形状，例如，套筒形状或者展示出一个或者多个套筒，该一个或者 多个套筒例如可以同心设置。壳体可以具有外套筒，该外套筒可以由装置的使用者握持。 壳体例如可以具有内套管(通常称为力保持器)，该内套管转动地(优选地，轴向地）连接至 外套筒(特别地，通过卡扣配合机构、或者胶水连接或者焊接连接)。壳体例如可以具有显示 器，例如，用于读取当前剂量设置的观察窗。观察窗例如可以由透明材料制成；特别地为透 镜或者仅仅是壳体中的切口。
[0011] 套筒形状的筒保持件是或者可以是可移除地或者永久地附接至壳体的远端。筒 (例如，安瓿瓶）由或者可以由筒保持件支撑。
[0012] 装置还包括活塞杆，该活塞杆具有远端、近端和螺纹(优选地，外螺纹）并且可以相 对于壳体朝着分配方向移动。螺纹位于远端与近端之间。在活塞杆的远端处，可以设置有 例如碟形的凸缘，该碟形的凸缘推动抵靠存在于筒中的塞并且可以使其移动，该筒附接或 者可以附接至驱动与定量装置。活塞杆优选地相对于壳体优选地可在分配方向上移动并且 转动地固定。活塞杆可以通过壳体或者通过转动固定地连接至壳体的导向构件来转动地 固定。导向构件可以相对于壳体转动地固定，从而使活塞杆也转动固定地安装至导向构件。 优选地，活塞杆可相对于导向构件轴向（即，沿着装置的纵轴线)滑动。活塞杆例如可以具有 非圆形的截面(特别地，具有一个或者多个槽口，例如，两个槽口）或者平整的表面，该平整 的表面沿着活塞杆的纵轴线延伸并且接合导向构件，从而使活塞杆可轴向滑动并且转动地 锁定。导向构件例如可以相对于壳体轴向锁定和滑动。导向构件可以是壳体的一部分或者 是单独的部件，尤其是当导向构件可沿着纵轴线并且相对于壳体轴向移动时。如果导向构 件相对于壳体转动地并且轴向地固定时，那么，具体地，可以将导向构件视为是壳体的一部 分。
[0013] 此外，驱动与定量装置具有转动构件，该转动构件接合活塞杆的螺纹并且与止动 限位器操作性地(特别地，防扭矩）连接。转动构件相对于活塞杆的转动确保了活塞杆在分 配方向上相对于壳体移动，其远端沿着装置的纵轴线向前。转动构件可以相对于壳体轴向 锁定或者仅限于轴向移动。通过转动构件相对于壳体的转动在远端方向上旋抒活塞杆，这 意味着，在转动构件与活塞杆之间存在螺旋式的运动，并且通过壳体或者导向构件引导活 塞杆，从而使活塞杆在分配方向上(沿着分配距离）轴向滑动，并且例如相对于壳体转动地 锁定。
[0014] 此外，设置有用于增加可以从筒中分配出来的剂量的剂量设置构件，该剂量设置 构件可在第一方向上相对于壳体和/或活塞杆转动。该剂量设置构件可以(特别地，在剂量 设置和分配期间）相对于壳体轴向锁定。然而，优选地，剂量设置构件可相对于壳体旋拧， 从而，通过在第一方向上的转动可以将剂量设置构件从壳体中旋转出来，并且通过在相反 方向（例如，第二方向）上的转动可以将剂量设置构件旋转回到壳体中。优选地，剂量设置 构件设置在壳体的近端处，而且可以从壳体的近端旋转出来并且可以旋转进入壳体的近端 中。优选地，剂量设置构件可以旋转进入壳体中或者至少在第二方向上转动以便减少可以 分配的剂量和/或以便分配剂量。通过剂量设置构件在第二转动方向上的转动可以完成剂 量修正或者剂量的减少。优选地，剂量设置构件可以由装置的使用者握持并且可以相对于 壳体转动。剂量设置构件也可以指定为剂量旋钮。
[0015] 驱动与定量装置进一步包括止动元件，该止动元件具有接合活塞杆的另一螺纹的 螺纹或者接合转动构件的螺纹。剂量旋钮与止动元件如此连接：剂量旋钮在第一方向上相 对于活塞杆和/或壳体的转动引起止动元件相对于活塞杆的转动(优选地，在与用于剂量 旋钮的方向相同的方向上)。通过剂量旋钮和/或止动元件的转动(特别地，在第一转动方 向上)，可以将止动元件朝着活塞杆的远端旋抒。止动元件具有捕捉件，该捕捉件通过剂量 旋钮在第一方向上的转动朝着止动限位器或者止动位置移动。在沿着与接合止动元件的螺 纹相对应的螺旋曲线成形的止动限位器与捕捉件之间的测得距离与（分配）体积成比例（特 别地，公称体积或者筒中的可分配体积)。通过剂量旋钮在第一方向上的转动，来减小该距 离。如果捕捉件邻接止动限位器，那么止动元件会阻止设置例如会超过筒中存在的产品的 量的剂量，或者，换言之，阻止剂量旋钮在第一方向上的转动。因此，防止设置会超过筒中存 在的产品的量(例如，公称体积）的剂量；同时，当在原则上可以利用驱动与定量装置设置更 高的剂量时，可以在观察窗中分别读取剂量刻度的值，该剂量刻度的值低于剂量刻度的最 大值。替代地，可以防止设置剂量，该设置剂量会导致：少于公称体积的剩余体积留在筒中， 或者，该分配会引起至少一部分剩余体积的分配，特别地，当在观察窗中可以读取低于剂量 刻度的最大值的剂量刻度值时，如果利用该驱动与定量装置在原则上可以分别设置更高的 剂量。特别地，参照下面描述的另一个方面。设置剂量或者筒中可用的可分配剂量可以经 由观察窗从刻度筒中读出。因此，使用者确实注意到利用该装置可以安全给予自己的剂量。
[0016] 因为当捕捉件邻接止动限位器时(例如，当止动元件在其止动位置时）转动构件、 活塞杆和止动元件的部件相对于彼此锁定，所以，通过使止动元件邻接与转动构件转动地 固定的止动限位器，实现了极其稳定的机构。
[0017] 更优选地，转动构件特征在于止动限位器。转动构件可以是单个部件或者多个部 件。如果转动构件是多个部件，那么优选的是形成转动构件的部件彼此紧密连接并且/或 者作为单个部件来运转。多个部件的转动构件的优点在于：一个部件可以由第一聚合物制 成，而另一个部件可以由不同于第一聚合物的第二聚合物(例如，具有其它性质）制成。例 如，与活塞杆螺纹接合的部件可以具有优化的摩擦性质，例如，与活塞杆建立低摩擦轴承联 接。例如可以特征在于止动限位器并且可以在机械强度方面进行优化的另一个部件意味着 例如由纤维增强聚合物制成。后一个部件，例如，可以展现出一种或者多种联接结构等，例 如，齿系统或者齿。特别地，对于联接结构，有利的是留意增加的机械强度。
[0018] 在本发明的优选实施例中，剂量旋钮可在与第一方向相反的第二方向上转动，以 用于减少剂量或者设置剂量。剂量旋钮在第二方向上相对于活塞杆的转动可以引起止动元 件相对于活塞杆的转动(优选地，还在第二转动方向上)。由于这种转动，可以将止动元件朝 着活塞杆的近端旋拧。从而，优选地也使止动元件沿着壳体的纵轴线移动。特别地，通过剂 量旋钮和/或止动元件相对于活塞杆的转动，实现了使捕捉件移动远离止动限位器，例如， 增加在捕捉件与止动限位器之间的距离。
[0019] 驱动与定量装置有利地包括致动构件，由装置的使用者致动(优选地推动）该致动 构件以分配设置剂量。致动构件优选地位于驱动与定量装置的近端处。特别地，在致动期 间，致动构件可以沿着纵轴线并且/或者在远端方向上移动。致动构件可以由剂量旋钮保 持。作为示例，致动构件可以是驱动与定量装置的近端。致动构件可以特别地成形为剂量 按钮。致动构件有利地定位为：使得装置的使用者可以利用握持驱动与定量装置的手的拇 指致动(优选地推动)致动构件。可以相对于壳体和/或剂量旋钮在远端方向上将致动构件 从非致动位置推到致动位置。优选地，存在弹簧，该弹簧在致动构件的致动期间受压。如果 释放致动构件，那么致动构件可以(优选地，通过预受压的弹簧）从致动位置移动至非致动 位置。
[0020] 在将剂量旋钮从壳体的近端旋转出来以增加剂量的实施例中，优选地，推动致动 构件首先开始致动构件相对于剂量旋钮的远端移动(致动构件的致动距离)，从而，进一步 推动致动构件使剂量旋钮旋抒回壳体中（剂量旋钮(分别地，致动构件）的剂量设置距离)。
[0021] 通过使用者将致动构件在剂量设置距离上按压确保了使转动构件相对于壳体和 活塞杆(优选地在第二方向上)转动，从而使活塞杆在分配方向上相对于壳体移动。同时，将 止动元件朝着活塞杆的近端旋拧，从而使在止动限位器与捕捉件之间的距离理想地保持不 变。所描述的效果是由于将剂量旋钮旋拧回到壳体中从而使转动构件相对于壳体和活塞杆 (特别地，在第二方向上)转动的结果。在该移动期间，例如，在分配期间，止动元件可相对于 壳体轴向不动并且在第二转动方向上转动。从而，实现了使在止动限位器与捕捉件之间的 距离保持不变，但是，因为活塞杆在剂量分配期间不会进行转动移动而是进行纯轴向移动， 所以止动元件在近端方向上相对于活塞杆旋抒。
[0022] 在上述实施例中，致动构件(或者剂量按钮）和剂量设置构件(或者剂量旋钮）设计 为两个单个的部件，并且由装置的使用者引起的剂量按钮的致动和剂量按钮的进一步推动 确保了使剂量设置构件旋转回到壳体的近端中。使用者用手抓住壳体并且用其拇指将剂量 按钮连同剂量旋钮推回到壳体中。从而，剂量旋钮优选地在第二方向上转动，而剂量按钮由 使用者的拇指转动地固定。这两个部件在剂量分配期间相对于彼此的转动可以通过使用者 的拇指推动未转动的剂量按钮并且还接触转动的剂量旋钮来减弱。因此，本发明的另一个 目的在于按照如下的方式来设计装置：将用于剂量分配的剂量按钮和用于剂量设置的剂量 旋钮的功能结合成针对使用者的整体部件，例如，在剂量设置期间，使用者转动组合式按钮 来设置剂量，而在剂量递送期间，他或她推动组合式按钮来分配设置剂量，并且组合式按钮 在分配期间不会转动。因此，剂量设置和剂量递送这两种功能可以通过两个单独的部件或 者一个单个部件来激活。这种组合式剂量设置和剂量递送按钮从现有技术，诸如，例如，Eli Lilly的KwikpenTO2005018721 中获知。
[0023] 如上所述，驱动机构具有止动元件，当止动元件在止动位置时，例如，当止动元件 的捕捉件邻接止动限位器时，止动元件防止设置超过筒中存在的产品的量的剂量。在这种 情况下，使用者不能通过在第一方向上转动剂量旋钮来设置更高的剂量，并且扭矩经由捕 捉件从剂量旋钮传递至止动限位器。为了防止驱动与定量机构的过度扭转(该过度扭转可 损坏该机构的止动限位器、捕捉件、止动元件或者其它驱动部件的组装)，可能有利的是在 剂量设置机构与驱动机构之间设置单向的过载保护机构。该过载保护可以设计为，例如，过 载离合器、单向棘轮系统、预定断裂点、或者在解除联接之前具有转矩上限的任何其它联接 系统。在当止动元件在止动位置时使用者试图在第一转动方向上转动剂量旋钮的情况下， 在驱动机构的部件受到机械损坏之前，激活过载保护。替代地并且另外地，该过载保护可 以保护驱动机构或者停止限制设置各个单个剂量，例如，止动零剂量和/或止动最大剂量。 在这种情况下，需要单向过载保护。过载保护机构位于剂量旋钮与转动构件之间，例如，位 于剂量旋钮与中间套筒(诸如，例如，驱动套筒、剂量套筒或者联接器套筒(下文所描述)）之 间，优选地位于剂量旋钮与刻度筒之间。如上所述，剂量旋钮和剂量按钮可以设计为两个单 独的部件或者一个单个部件。在剂量旋钮和剂量按钮构造为两个单独的部件的情况下，过 载保护机构也可以位于剂量旋钮与剂量按钮之间。过载保护可以是可逆的或者不可逆的系 统，并且可以通过声音的、触觉的或者可视的指示器将该系统的激活通知给使用者。从而， 让使用者注意到，他或她在系统上使用了过多的转矩，同时，通过仅仅允许将预设阈值转矩 值传送到驱动与定量机构来保护驱动机构。如先前所述，HumalogKwikpen(W02005018721) 已经具有组合式剂量设置/递送按钮的特征，但是不具有用于剂量设置构件的过载保护机 构。已经在W02004020027中公开了这种过载保护，但是并未公开与组合式剂量旋钮结合的 过载保护。在W02004020027中，公开了一种用于保护剂量设置力（mechanics)免受过载影 响的过载保护，但是缺乏本发明的组合式旋钮的特征。本发明的另一目的在于通过将过载 保护和组合式剂量旋钮结合为单个部件(过载离合器）来减少部件的数量(成本）和/或装 置的复杂性。从而，当剂量旋钮处于非致动位置时，实施例的过载保护是活动的；而当剂量 旋钮处于致动位置时，过载保护是非活动的。
[0024] 描述了一种用于可重复使用或者一次性注射装置的驱动与定量机构，该驱动与定 量机构包括管状壳体、具有螺纹且可在分配方向上相对于壳体移动以用于分配产品的活塞 杆、转动构件、刻度筒和剂量旋钮。转动构件可以与活塞杆的螺纹接合，从而转动构件在第 二方向上相对于活塞杆的转动确保了活塞在分配方向上相对于壳体移动。刻度筒在其表面 上具有螺旋状的剂量刻度，而壳体具有用于观察剂量刻度的装置(特别地，观察窗)，用于读 取与设置剂量对应的剂量刻度的值。存在于壳体的近端处的剂量旋钮在剂量设置期间可以 在第一方向上或者与第一方向相反的第二方向上转动，从而，在剂量设置期间，当未致动剂 量旋钮时，剂量旋钮转动地联接至刻度筒，并且剂量旋钮的转动被传递到相对于壳体进行 螺旋式运动的刻度筒，从而使得螺旋状剂量刻度沿着观察窗移动。在剂量分配期间致动剂 量旋钮，并且使剂量旋钮与刻度筒转动地分离，并且剂量旋钮和刻度筒一起在远端方向上 移动，并且刻度筒在第二方向上转动而剂量旋钮不转动，从而将刻度筒在第二方向上的转 动传递到转动构件，并且活塞杆在分配方向上转动以从筒分配产品。在剂量旋钮的致动期 间，在不转动的情况下剂量旋钮在远端方向上相对于刻度筒移动。刻度筒在剂量旋钮的致 动期间不会在远端方向上移动或者相对于壳体转动。套筒形状的过载离合器可以存在于剂 量旋钮与刻度筒之间，过载离合器连接至刻度筒，而剂量旋钮可相对于过载离合器轴向滑 动。过载离合器可以具有周向设置在外部表面上的联接结构(优选地，齿)，该外部表面可以 接合周向设置的联接结构(优选地，在剂量旋钮内部的齿)。所述两个联接结构设置为可以 沿着驱动与定量机构的纵轴线相对于彼此滑动。当未致动剂量旋钮时，所述两个联接结构 联接，而当致动剂量旋钮时，所述两个联接结构彼此分离。联接结构中的其中一个或者两个 均可以存在于弹性构件上，并且联接结构成形为提供单向的或者双向的棘轮联轴器。在剂 量设置期间，转动剂量旋钮，并且经由棘轮联轴器和所述两个联接结构的接合齿将剂量旋 钮的旋转力传输至刻度筒。当刻度筒处于最大剂量或者最小剂量位置并且使用者试图分别 设置更高或者更低的剂量时，激活棘轮联轴器，例如，这两个联接结构开始在周向方向上发 出嗒嗒声。为此，需要单向联轴器。当使用者试图设置超过筒中存在的药剂的量的剂量时， 例如，当止动元件处于止动位置时，防止设置该剂量。存在于剂量旋钮与刻度筒之间的单向 棘轮联轴器可以防止对驱动与定量机构的损坏。因此，双向联轴器针对保护止动零剂量、止 动最大(单个）剂量和止动总剂量机构（防止设置超过筒中存在的量的剂量）来设想。单向 联轴器针对止动最大(单个）剂量和止动总剂量机构来设想。
[0025] 优选地，单向联轴器(优选地，棘轮）位于壳体与转动构件之间，该单向联轴器：例 如通过施加低转矩从而使单向联轴器的弹力或者弹性元件(弹簧或者保持棘轮）发生弹性 变形(这引起活塞杆在分配方向上移动)，来允许转动构件在转动方向上(优选地，在第二转 动方向上)转动，但是这不允许在相反的方向上(优选地，在第一方向上)转动。有利的是，通 过这种设置，当捕捉件邻接止动限位器时(例如，当止动元件处于止动位置时)，在试图在第 一方向上转动剂量旋钮时，可以实现防止在第一方向上转动。优选地，在第一方向上执行在 剂量旋钮上的转矩从止动元件传输至转动构件并且经由单向联轴器从转动构件传输至壳 体，从而，当止动元件处于其止动位置时，防止剂量旋钮在第一方向上转动。作为一种选择， 可以将上述过载保护加入到系统中，从而，当扭矩被传输至壳体时，保护驱动机构的部件。
[0026] 壳体与转动构件之间的单向联轴器允许转动构件在第二方向上转动以用于分配 剂量，并且单向联轴器优选地设计为棘轮系统。该棘轮系统例如可以由存在于被弹性构件 (诸如，弹簧)偏置的两个单独部件上的啮合齿组成。所述啮合齿具有陡的并且平的的斜面， 并且允许仅在第一方向上转动，从而在齿棘轮彼此相对时，产生咔哒声。因此，一方面，防止 了转动构件在第一转动方向上转动，而在剂量分配期间允许在第二方向上转动，从而产生 声音信号和/或触觉信号。棘轮系统吸收由驱动机构提供的一部分能量，并且因此影响装 置的驱动效率。后者定义为通过活塞杆作用在卡普耳（carpoule)的塞上的输出力与来自 推动剂量按钮或者剂量旋钮以用于进行剂量递送的输入力之比。输入的轴向力转化成转动 移动，而系统中的损失定义了要将输入力以何种程度传输至卡普耳的塞。例如，单向棘轮系 统吸收用于产生咔哒声的转动力矩，并且具有可以减少的摩擦损失以优化装置效率。用于 优化功效的参数是，例如，啮合齿的数量、啮合齿的斜率、棘轮系统的半径、啮合齿的高度、 所使用的材料、以及优选地棘轮系统的偏置力。偏置力可以由柔性臂或者弹簧构件提供，并 且偏置力可以优化为仅用于棘爪功能。摩擦损失与作用在棘轮系统的啮合齿上的法向力成 比例，因此力越大，会导致摩擦和/或力矩损失越大。另一方面，太低的法向力防止了有效 地发出咔哒声，或者不利地影响了棘轮系统也必须具有的单向联轴器特征。因此，针对实现 棘轮系统的所有功能的法向力，存在最佳区域。本发明的驱动与定量装置可以具有改善的 装置效率，为此，不仅仅需要优化用于剂量分配的单向棘轮系统。在下面描述的示例性实 施例中，用于分配的单向棘轮系统和用于剂量设