带有气动动力单元的药物输送装置的制作方法

本公开涉及诸如自动注射装置等药物输送装置。

背景技术：

除在本文中另有所示外，本节中所述的材料对于本申请中的权利要求来说不属于现有技术，并且通过包含在本节中而不被认为是现有技术。

在某些情况下，患者希望能够自助给药，例如不需要受过训练的医务人员给药。有许多具有不同程度的自动功能的不同现有输送装置。例如，现有的自动注射装置提供了一种响应于装置的激活而自动向前推动柱塞以从自动注射装置中排出药剂的手段。

在现有装置中，用于自动向前推动柱塞以排出药剂的装置通常很复杂，并且造价很高。因此，希望在降低自动注射装置的制造成本的同时能保持注射装置排出药剂的可靠性。

此外，对于某些类型的药剂，希望以基本恒定的力排出药剂。但是，用于以基本恒定的力排出药剂的某些现有装置制造起来很复杂，并且造价高昂。因此，希望在降低自动注射装置的制造成本的同时能保持注射装置以基本恒定的力排出药剂的可靠性。

技术实现要素：

提供了一种配置为施用一定剂量的药剂的药物输送装置。在一种示例性实施方式中，所述药物输送装置包括主壳体、布置在主壳体中的注射器、以及布置在主壳体中的气动动力单元。注射器容纳药剂。气动动力单元包括：(i)储存加压气体的加压气源；(ii)加压气源的阀门；(iii)具有内壁的套管，其中该套管配置为接收从加压气源释放的加压气体；以及(iv)可相对于套管和注射器二者轴向移动的柱塞。该柱塞与套管的内壁滑动地气密接合。在阀门激活时，阀门释放加压气体，释放的加压气体流入套管中并相对于套管和注射器向远侧方向推动柱塞，从而从注射器排出药剂。

在另一种示例性实施方式中，所述药物输送装置包括主壳体、布置在主壳体中的药剂容器、可相对于主壳体轴向移动的针盖、以及布置在主壳体中的气动动力单元。药剂容器容纳药剂。气动动力单元包括：(i)具有阀门并储存加压气体的加压气源；(ii)具有内壁的套管，其中该套管可相对于主壳体轴向移动；以及(iii)包括内腔的柱塞。柱塞可相对于套管和药剂容器轴向移动。此外，柱塞与套管的内壁滑动地气密接合。另外，套管和内腔配置为接收从加压气源释放的加压气体。针盖向近侧方向的轴向移动导致套管向近侧方向的轴向移动，而套管向近侧方向的轴向移动激活阀门以释放加压气体。释放的加压气体流入套管和内腔中，并相对于套管和药剂容器向远侧方向推动柱塞，从而从药剂容器排出药剂。

在又一种示例性实施方式中，所述药物输送装置包括主壳体、布置在主壳体中的药剂容器、以及布置在主壳体中的气动动力单元。药剂容器容纳药剂。气动动力单元包括：(i)储存加压气体的加压气源；(ii)加压气源的阀门；(iii)具有内壁的套管；以及(iv)柱塞，该柱塞包括内腔和压力释放阀，该压力释放阀配置为当内腔中的压力达到阈值压力水平时从内腔释放压力。柱塞可相对于套管和药剂容器轴向移动。此外，柱塞与套管的内壁滑动地气密接合。套管和内腔配置为接收从加压气源释放的加压气体。用于加压气体源的阀门配置为在阀门激活时释放加压气体。此外，释放的加压气体流入套管和内腔中，并以基本上恒定的力相对于套管和药剂容器向远侧方向推动柱塞，从而从药剂容器排出药剂。

上文的概述只是示例性的，并不意图以任何方式进行限制。除了上述的示例性方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下详细说明，本发明的其它方面、实施方式和特征将变得明显。

附图说明

下面参照附图说明示例性实施方式，在附图中：

图1示出了本公开的一种示例性实施方式的具有示例性气动动力单元的示例性药物输送装置的透视图；

图2示出了图1所示的本公开的一种示例性实施方式的药物输送装置处于注射前的初始状态时的示例性部件的分解透视图；

图3示出了图1所示的本公开的一种示例性实施方式的示例性药物输送装置在剂量输送期间的前视图；

图4示出了图1所示的本公开的一种示例性实施方式的药物输送装置在剂量输送期间的示例性部件的透视图；

图5示出了图1所示的本公开的一种示例性实施方式的药物输送装置在剂量输送结束时的示例性部件的透视图；

图6示出了图1所示的本公开的一种示例性实施方式的药物输送装置的示例性柱塞的透视横截面图；

图7示出了本公开的一种示例性实施方式的具有示例性气动动力单元的示例性药物输送装置的透视图；

图8示出了图7所示的本公开的一种示例性实施方式的药物输送装置的气动动力单元的透视横截面图；

图9示出了图8所示的本公开的一种示例性实施方式的气动动力单元的示例性阀门的透视图；

图10示出了图7所示的本公开的一种示例性实施方式的药物输送装置的气动动力单元在药剂输送期间的透视横截面图。

具体实施方式

在下面的详细说明中，将参照附图进行说明，这些附图构成本说明书的一部分。除非在上下文中另有所示，否则附图中的相似符号通常标识相似的部件。在详细说明、附图和权利要求中所述的示例性实施方式并不意味着是限制性的。在不脱离本文所述的主题的精神或范围的前提下，可以采用其它实施方式，并且可以做出其它变化。容易理解的是，在本文中总体说明和在附图中示出的本公开的各个方面可按多种不同的配置进行布置、替换、组合、拆分和设计，所有这些都被明确地考虑在此。

本公开的方法和系统有益地提供了用于向前推动柱塞以从自动注射装置排出药剂的改良的方法和系统。所公开的方法和系统提供了一种可靠、直观且易用的药物输送装置，该药物输送装置使用加压气体以排出一定剂量的药剂。此外，所公开的方法和系统提供了一种用于向前推动柱塞以排出药剂的经济高效的手段，从而有助于降低制造自动注射装置的成本。

根据本公开的一种示例性实施方式，所述药物输送装置包括主壳体、布置在主壳体中的注射器、以及布置在主壳体中的气动动力单元。注射器容纳一定剂量的药剂。气动动力单元包括存储加压气体的加压气源、用于加压气源的阀门、具有内壁的套管、以及柱塞。套管与加压气源气密接合，并配置为接收从加压气源释放的加压气体。柱塞至少部分地被套管包围，并且可相对于套管和注射器轴向移动。此外，柱塞与套管的内壁滑动地气密接合。在阀门激活时，阀门释放加压气体。释放的加压气体随后流入套管，并相对于套管和注射器向远侧方向推动柱塞，从而从注射器排出药剂。

在一种示例性实施方式中，柱塞包括用于接收释放的加压气体的内腔。在该实施方式中，在阀门激活时，释放的加压气体流入套管和内腔。该加压气体随后相对于套管和注射器向远侧方向推动柱塞，从而从注射器排出药剂。

图1总体示出了一种使用加压气体输送一定剂量药剂的示例性药物输送装置。尤其是，图1示出了处于注射之前的初始状态的药物输送装置100。此外，图2示出了处于注射之前的初始状态的药物输送装置100的部件的分解图。

如图1和图2所示，药物输送装置100包括主壳体102和布置在主壳体102中的注射器104。主壳体102包括第一壳体部分106和第二壳体部分108。第一和第二壳体部分106、108包括相应的接合构造，用于在两个壳体部分106、108之间实现接合。在一种示例性实施方式中，在药物输送装置100的组装期间，第一和第二壳体部分不可逆地彼此附接到一起。虽然主壳体102在此被描绘为包括第一和第二壳体部分106、108，但是在其它示例中，主壳体102可包括更多或更少的部分。例如，在一种示例性实施方式中，主壳体102为整体构造。

请参考图2，注射器104包括容纳药剂112的注射器主体110、注射针114、以及遮盖注射针114的针盖116。在注射器主体110内布置有活塞或塞件118。药物输送装置100还包括用于从注射器104排出药剂的气动动力单元120。气动动力单元120包括存储加压气体123的加压气源122、用于加压气源122的阀门124、套管126、以及柱塞128。

套管126与加压气源122气密接合，并配置为接收从加压气源122释放的加压气体123。在本文中所用的术语“气密接合”指实现密封的接合，该密封在剂量输送过程中能防止或基本上防止气体通过密封泄漏。术语“基本上”指所述特征、参数或数值不一定必须精确地实现，而是允许出现偏差或变化(包括公差、测量误差、测量精度限制、以及本领域技术人员已知的其它因素等)，但该偏差或变化的量不妨碍所述特征预定提供的效果。在一种示例性实施方式中，所述气密接合防止或限制气体泄漏，使得收纳在套管126中的释放的加压气体123在剂量输送过程中能够通过气密接合泄漏的量少于0.5％。在另一种示例性实施方式中，所述气密接合防止或限制气体泄漏，使得收纳在套管126中的释放的加压气体123在剂量输送过程中能够通过气密接合泄漏的量少于1％。在又一个示例中，所述气密接合防止或限制气体泄漏，使得收纳在套管126中的释放的加压气体123在剂量输送过程中能够通过气密接合泄漏的量少于5％。

套管126具有内壁130，并且柱塞128与套管126的内壁130滑动地气密接合。在药物输送装置100的注射过程中，加压气体123会使柱塞128相对于套管126轴向移动，并因此相对于注射器104轴向移动。尤其是，在阀门124激活时，阀门124释放加压气体123。加压气体123随后流入套管126，并相对于套管126和注射器104向远侧方向132推动柱塞128，从而通过注射针114从注射器104排出药剂。

总体来说，阀门124可被药物输送装置100以任何适当的方式激活。在图1的示例性实施方式中，针盖116和套管126彼此相互作用，以激活阀门124。为了启动注射过程，用户可将药物输送装置100置于注射部位，例如图3中所示的注射部位140。当药物输送装置100被向远侧方向132按压到注射部位140上时，针盖116相对于主壳体102向近侧方向136移动。针盖116的这种缩回使注射针114露出，因此注射针114刺入注射部位140。

除了露出注射针114之外，针盖116的这种缩回还用于激活气动动力单元120的阀门124。尤其是，针盖116向近侧方向136的轴向移动导致套管126向近侧方向136的轴向移动。套管126的这种轴向移动使套管126与阀门124相互作用并激活阀门124。针护罩116可通过任何适当的方式与套管126相互作用，以便移动套管126以激活阀门124。在图2所示的示例中，耦合凸缘138附接至套管126。针护罩116向近侧方向136的轴向移动导致针盖116的近端144与耦合凸缘138接合，并使套管126向近侧方向136移动，以激活阀门124。

套管126可通过任何适当的方式与阀门124相互作用，以激活阀门124。在图2的示例中，阀门124包括配置为打开阀门124的推动部分142。尤其是，阀门124配置为在推动部分142向近侧方向136移动的量达到阈值时打开。套管126向近侧方向136的轴向移动使套管126与推动部分142接触，然后使推动部分142向近侧方向136移动，并使移动量达到阈值。这种移动会打开阀门124，并释放加压气体123。总体来说，对于这种通过推动激活的阀门，可向近侧方向136移动任何适当的阈值量来激活阀门124。在一个示例中，该阈值量在0.5和5毫米之间。但是，小于0.5毫米和大于5毫米的阈值量也是可能的。

虽然图2的示例描绘了推动致动的阀门124，但是在其它示例性实施方式中，阀门124可通过其它适当的方式激活。例如，阀门124可包括扭转部分，该扭转部分配置为在旋转时打开阀门124。在这样的示例中，装置100配置为使得套管126的移动导致扭转部分的旋转，以打开阀门124。其它的示例也是可能的。

在阀门124激活之后，气动动力单元120释放加压气体123，以自动注射一定剂量的药剂112。在此参照图2和图4-5详细说明注射过程。如上所述，图2描绘了处于注射之前的初始状态的装置100。此外，图4描绘了剂量输送期间的气动动力单元120和注射器104。另外，图5描绘了剂量输送结束时的气动动力单元120和注射器104。

在初始状态(参见图2)，柱塞128的近端146处于套管126的近端148中。当阀门124激活时，阀门124释放加压气体123。加压气体123随后如箭头150(图4)所示流入套管126，并相对于套管126和注射器104向远侧方向推动柱塞128，从而通过注射针114从注射器104排出药剂。由于套管126与加压气源122气密接合并且柱塞128与套管126的内壁滑动气密接合，因此流入套管126的释放的加压气体123产生足以相对于套管126向远侧方向132推动柱塞128的压力。

加压气体123向远侧方向132推动柱塞128，直到塞件118到达注射器主体110的远端152(参见图5)。当塞件118到达注射器主体110的远端152时，柱塞128的近端146处于套管126的远端154中。

在剂量输送期间，套管126、注射器104和气源122可相对于主壳体102轴向固定。由于这些部件在剂量输送期间轴向固定，因此来自释放的加压气体123的所有压力或基本上所有压力会有利地趋向于向远侧方向132推动柱塞128。

在一种示例性实施方式中，柱塞128包括配置为接收加压气体123的内腔。图6示出了柱塞128的透视横截面图，该柱塞128包括内腔170。在输送期间，流入套管126的加压气体123也会流入柱塞128的内腔170中。其优点是，包括内腔170的柱塞128有助于减小柱塞128的质量，并且因此能减小在剂量输送期间向前推动柱塞128所需的力。

虽然柱塞128被描绘为具有用于接收加压气体123的开放式内腔170，但是在其它的示例性实施方式中，该内腔是封闭式的，因而加压气体123不会流入内腔170。这种封闭式内腔170有助于减小柱塞128的质量，并且因此能减小在剂量输送期间向前推动柱塞128所需的力。在另外的示例性实施方式中，柱塞128不包括内腔。

如上所述，套管126与加压气源122气密接合，并且柱塞128与套管126的内壁130滑动地气密接合。套管126与气源122之间的气密接合可通过任何适当的方式实现。例如，套管126与气源122之间的接合可包括至少一个垫圈或o形圈，以实现气密接合。类似地，可通过任何适当的方式实现滑动气密接合。例如，至少一个垫圈或o形圈可附接至柱塞128，以实现与内壁130的滑动气密接合。如图4所示，柱塞128包括附接在柱塞128的近端146处的第一垫圈172和第二垫圈174。柱塞128可包括一个或多个肋，例如肋178和180(参见图6)，以将垫圈172、174保持在柱塞128上。布置在柱塞128周围的垫圈172、174确保柱塞128与加压气源122之间的空间基本上是气密的，从而最大限度地减少或防止会减小推力的任何气体泄漏。用于在套管126与气源122之间实现气密接合并实现与内壁130的滑动气密接合的其它方法也是可能的。

在注射完成之后，可将装置100从注射部位140移除，并且针盖116会向外伸出并锁定就位。这种伸出和锁定可减少或防止针刺伤。针盖116可通过任何适当的方式向外伸出并锁定就位。在一种示例性实施方式中，当从注射部位140移除药物输送装置100时，针盖116在力(例如弹簧力)的作用下自动向远侧方向132向外伸出。如图2所示，药物输送装置100包括位于注射器104与针盖116之间的弹簧182。在用户从注射部位140移除药物输送装置100之后，该弹簧182提供使针盖116自动向远侧方向132延伸的力。将针盖116锁定在伸出位置的其它方式也是可能的。

在一种示例性实施方式中，在剂量输送期间，用户能够在整个剂量输送过程中听到和/或感觉到声音和/或触觉反馈(例如咔哒声)。例如，当柱塞128被向远侧方向132向前推动时，装置100可包括产生咔哒声的发声件。注射的结束可通过声音/可触知的咔哒声的停止来指示。附加地或可替代地，在注射完成时，能在主体窗口184中看到塞件118和柱塞128(参见图3)。在这样的示例中，输送的结束可由塞件118和柱塞128停止移动来指示。剂量输送完成的其它指示方式也是可能的。

加压气源122可以是适合于向前推动柱塞128以排出药剂112的任何加压气源。在一种示例性实施方式中，加压气体是二氧化碳、氩气或氮气。其它的示例性加压气体也是可能的。此外，在一种示例性实施方式中，加压气源122包含加压至50-3000psi压力的气体。但是，在其它示例中，压力可小于600psi或大于3000psi。例如，在另一个示例中，压力在500-600psi之间。在又一个示例中，压力在3000-3500psi之间。其它的示例性压力也是可能的。

另外，虽然在图1的这种示例性实施方式中所述的是注射器104，但是在公开的药物输送装置100中可以使用任何适当类型的药剂容器，例如注射器、药瓶、药筒、壳体等。此外，药剂可以是用于医疗的任何适当的物质。在一种示例性实施方式中，药剂是肾上腺激素(通常称为肾上腺素)。

在一种示例性实施方式中，所公开的气动动力单元可配置为以恒定或基本恒定的力推动柱塞。在此参照图7-10说明一种具有气动动力单元的示例性药物输送装置，该气动动力单元配置为以恒定或基本恒定的力推动柱塞。

图7描绘了药物输送装置200。药物输送装置200以与药物输送装置100类似的方式工作；但是，药物输送装置200不包括动力单元120，而是包括动力单元202(参见图8)。药物输送装置200的其它元件可与药物输送装置100的其它元件相同或基本相似，因此在此不详细说明药物输送装置200。但是，应明确指出的是，上文中参照药物输送装置100说明的任何可能性和替换同样适用于药物输送装置200，反之亦然。此外，在图7-10的说明中，药物输送装置200中的与药物输送装置100的元件相同或基本相似的元件以相同的附图标记描述。

图8描绘了药物输送装置200的动力单元202的横截面图。动力单元202处于第二壳体部分108中。此外，动力单元202包括存储加压气体206的加压气源204、阀门208、套管210、以及具有内腔214的柱塞212。套管210与加压气源204气密接合，并且柱塞212与套管210的内壁211滑动地气密接合。为了以恒定或基本恒定的力推动柱塞212，阀门208配置为以基本恒定的速率释放加压气体206，并且柱塞212配置为在内腔214中的加压气体206达到阈值压力水平时释放压力。

请参考图8，阀门208包括流量控制孔216。阀门208还包括配置为打开和关闭流量控制孔216的垫层218。流量控制孔216包括开口220和出口222，并且其尺寸设计为使其以基本恒定的速率释放加压气体206，而不论开口220处的压力和出口222处的压力如何。流量控制孔216的示例性尺寸可以在大约5微米至大约250微米的级别。

流量控制孔216可按任何适当的基本恒定的速率释放加压气体。如本文中所述，术语“基本上”指所述特征、参数或数值不一定必须精确地实现，而是允许出现偏差或变化(包括公差、测量误差、测量精度限制、以及本领域技术人员已知的其它因素等)，但该偏差或变化的量不妨碍所述特征预定提供的效果。

在一种示例性实施方式中，流量控制孔216释放加压气体的基本恒定的速率是任何基本恒定的速率。此外，在本文所用的基本恒定的速率x指x±0.05*(x)范围内的任何速率。

柱塞212包括泄压阀224，该泄压阀224配置为在内腔214中的加压气体达到阈值压力水平时释放压力。泄压阀224包括一个或多个释放孔(例如释放孔226)、垫层228、以及弹簧230。垫层228和弹簧230布置在内腔214的远端中。当内腔214中的压力水平低于阈值压力水平时，垫层228处于释放孔226位置的近侧位置，以防止加压气体206到达释放孔226。图8示出了处于释放孔226位置的近侧位置处的垫层228。另一方面，当内腔214中的压力水平高于阈值水平时，加压气体206克服弹簧230向远侧方向132推动垫层228，直到垫层228向远侧移动至超过释放孔226的至少一部分的位置，以允许加压气体206从释放孔226流出。图10描绘了处于释放孔226的远侧位置处的垫层228。

总体来说，可根据推动柱塞212所需的力来选择阈值压力水平。在一种示例性实施方式中，阈值压力水平是25psi和400psi之间的压力水平。

在图8所示的示例中，气动动力单元202包括用于容纳加压气源204的容器230。容器230包括注射针232，该注射针232在动力单元202的组装过程中刺穿加压气源204。在该示例性实施方式中，用于加压气源204的阀门208由容器230中的流量控制孔216和垫层218实现。但是，在其它实施方式中，加压气源204可由已具有释放阀(例如阀门124)的气源代替。

在药物输送装置200的操作期间，可通过任何适当的方式激活阀门208。在图8的示例中，通过垫层218的旋转来激活阀门208，以露出流量控制孔216。与药物输送装置100类似，针盖116的移动可作用在套管210上，以激活阀门208。例如，针盖116的轴向移动作用在套管210上，从而使垫层218沿顺时针方向238(参见图9)旋转，以露出流量控制孔216。在一种布置形式中，套管210和包围垫层218的内壳体部分在组装期间耦合。根据具体设计，针盖116可作用在套管210或内壳体部分上，并且垫层218通过内壳体部分旋转，以打开并激活阀门208。换言之，针盖116可作用在套管210或内壳体部分上，以激活阀门208。

当通过垫层218的旋转激活阀门208以露出流量控制孔216时，加压气体206以基本恒定的流速通过流量控制孔216，如箭头240所示(参见图10)。加压气体206随后流入套管210和内腔214中，如箭头242所示。由于柱塞212与套管210的内壁211滑动地气密接合，因此箭头242所示的气流会增加套管210和内腔214中的压力，从而向远侧方向132推动柱塞212，以排出药剂112。加压气体206以基本恒定的力向远侧方向132推动柱塞212，直到塞件118到达注射器主体110的远端152。当柱塞212到达该终点时，任何剩余的加压气体206会通过泄压阀224释放，直到加压气源204变空或基本上变空。

在向远侧方向132推动柱塞212期间，若内腔214中的压力超过阈值水平，则加压气体206会通过泄压阀224释放(如箭头244所示)。这种通过泄压阀224的压力释放允许有效地将内腔214中的压力保持在基本恒定的数值。由于通过这种方式调节压力，因此气动动力单元202能够利用由套管210和内腔214中的压力产生的基本恒定的力向远侧方向132推动柱塞212。

气动动力单元202可使用任何适当的基本恒定的力向前推动柱塞212。如本文中所述，术语“基本上”指所述特征、参数或数值不一定必须精确地实现，而是允许出现偏差或变化(包括公差、测量误差、测量精度限制、以及本领域技术人员已知的其它因素等)，但该偏差或变化的量不妨碍所述特征预定提供的效果。

在一种示例性实施方式中，推动柱塞212的基本恒定的力是在10n和100n±15n之间的范围内的任何基本恒定的力。此外，在本文中所用的基本恒定的x牛顿力指在10n和100n±15n范围内的任何力。

其优点是，所公开的气动动力单元提供了一种用于在自动注射装置中向前推动柱塞的经济高效的装置。此外，所公开的气动动力单元的实施方式还提供了一种用于以基本恒定的力向前推动柱塞的低成本装置。因此，所公开的气动动力单元可有助于降低制造自动注射装置的成本。

在附图所示的示例中，药物输送装置100和200配置为注射不可变剂量的药剂。但是，在其它实施方式中，药物输送装置可配置为允许用户选择可变的单次剂量。例如，在一种示例性实施方式中，用户能够选择两个不同的剂量值、三个不同的剂量值、四个不同的剂量值等。

在附图中，示出了用于实现药物输送装置的一个或多个部件之间的接合的多种接合构造。所述接合构造可以是任何适当的连接机构，例如卡扣锁定机构、卡扣配合机构、形状配合机构、卡口机构、鲁尔锁机构、螺纹机构、或者这些设计的组合。其它的设计也是可能的。

应理解，所示的部件仅是示例性的。在其他示例性实施方式中，较少部件、附加部件和/或替代部件也是可能的。此外，应理解，上文所述和所示的本公开的实施方式应仅视为非限定性示例，并且在权利要求的范围之内可以修改。

虽然在本文中已公开了多个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对于本领域技术人员而言是显而易见的。在本文中公开的各个方面和实施方式是为了说明的目的，而不是限制性的，实际范围由所附权利要求以及这些权利要求的等同内容的全部范围限定。还应理解，本文中所用的术语仅用于说明具体实施方式的目的，而不是限制性的。