本发明整体涉及自动注射器和预充式注射器，并更具体地涉及以紧凑状态储存但允许在将药品组分递送给患者之前制备或混合各种药品组分的自动注射器。
背景技术：
人们已经认识到如果药品作为干药物与稀释剂分开储存，药物的货架期可显著延长。此外，这些药物通常在优选自行给药的紧急情况下使用。然而，涉及刚好在注射之前将干药物溶解于液体剂量的额外负担通常需要用户执行行多个麻烦的步骤，并且通常因为剂量错误、失手、泄漏、高注射故障率以及其它已知问题让过程显得棘手。为此，有用的是具备易于使用的自动注射器或预充式注射器装置，自动进行药品制备过程，同时还提供最大程度减少用户培训和用户失败几率的平台。
当前可用的系统通常包括使用带流体旁通的料筒型设计。通过致动将流体推动到泻落料筒中，以将流体与另外的流体和/或干药物混合。然而，问题存在于这些泻落料筒中，其中旁通可泄漏或者流体通过泻落柱塞以错误方向逸出。这通常是因为系统中的压力与需要具有某些压力释放机构相联。柱塞通常并非旨在用作高压密封件，因为需要它们平移，由此限制柱塞可施加在壁上的径向压力量，以获得合适的挣脱力。这样，它们提供的密封在长时间段内通常不足，并且如果并非最佳设计可导致无菌问题。这种储存期间的泄漏导致过早污染，同时注射期间的泄漏将降低剂量准确度和精度。因此，具有没有在恒定压力下的密封腔室的装置还可提供增强的密封耐久性和延长的寿命。
本文描述的发明提供一种解决方案，力图解决以上确定的问题，并且因此就耐久性、无菌、剂量控制、精度、准确度和致动时系统的方向自由度进行改善。
技术实现要素：
人们已经认识到通过提供在分离且不同的腔室之间具有可操作的阀的自动注射装置可克服现有技术的各种不足，其中在各个阀部件之间提供的正压缩力可增强密封完整性并减少泄漏；并且因此保持寿命和剂量准确度。
为了实现上述有益效果，本文设想了一种可包括壳体的药物混合装置，其中壳体包括包含第一药物组分的第一腔室和包含第二药物组分的第二腔室，第二药物组分被配置成与第一组分混合。
壳体还可包括被构造成选择性地改变第一腔室的有效容积以便将第一药物组分推动到第二腔室中进行混合的第一移位机构。
然后可提供被构造成将第一腔室与第二腔室隔离的密封结构，其中密封结构可包括具有第一密封接口的第一密封部件，第一密封接口可抵靠或对着第二密封部件配合，第二密封部件具有与第一密封部件的第一密封接口相对的第二密封接口。可随后将第一压缩力施加至第一密封部件和第二密封部件或其间以便对密封接口提供密封力从而形成密封。
然后应当理解这些相对的第一密封接口和第二密封接口可被构造成以这样的方式配合或接合，以便相对于彼此保持至少一个自由度，从而允许因此形成的阀在打开或关闭状态下的相对运动和对应操作。
在一些实施方案中，第一密封部件可设有可用作第一腔室的出口或与其流体连通的第一孔，并且其中第二密封部件可设有提供与第二腔室的流体连通的第二孔，其中第一孔和第二孔可选择性地对准。在一些此类实施方案中，自由度可被提供为选择性地将第一孔和第二孔对准的滑动平移。另选地，自由度可被提供为选择性地将第一孔和第二孔对准的径向平移。在另外的此类实施方案中，自由度可为选择性地将第一孔和第二孔对准的轴向旋转。在另外的此类实施方案中，自由度可为选择性地将第一孔和第二孔对准的线性平移。
在另外的实施方案中，可利用内柱管来形成第一腔室，其中可提供被构造成承载内柱管的柱管套筒。在一些此类实施方案中，可在内柱管和柱管套筒之间的第一密封部件上提供上凸缘，其中在柱管套筒和内柱管之间提供第二压缩力，以便压缩内柱管和柱管套筒之间的上凸缘，从而将第一药物组分密封在内柱管中。
在一些另外的实施方案中，可提供中间支撑件以便容纳柱管套筒，其中通过中间支撑件提供第二密封部件，并且其中通过提供一个或多个径向向内取向的突起在柱管套筒和中间支撑件之间提供第一压缩力，这些突起接合柱管套筒的顶部边缘并将柱管套筒偏置到中间支撑件中，从而形成第一压缩力。
然后应当认识到在一些实施方案中，并不对两个腔室使用单个移位机构，而是可提供可被构造成选择性地改变第二腔室的有效容积的第二移位机构。
在另外的布置中，药品混合装置可被描述为具有第一腔室和第二腔室的装置。可随后提供设置在第一腔室和第二腔室之间的阀密封件。该阀密封件可包括围绕在第一腔室中提供的孔设置的第一密封部件；直接接触第一密封部件的第二密封部件，该第二密封部件提供与第二腔室形成选择性流体连通的入口；其中可通过各种结构部件或储存的能量源提供压缩力，该压缩力可随后使得第一密封部件和第二密封部件的相对表面以密封的方式彼此接合。
如之前所述，形成的密封可被构造成在第一密封部件和第二密封部件之间保持至少一个自由度，使得阀密封件通过之前所述的各种平移在关闭和打开构型之间变化。
本文还设想了一种利用上述装置的药品混合方法，其中除了提供所述装置，该方法还可包括各种步骤，诸如向第一腔室提供第一药物组分；向第二腔室提供第二药物组分；移动压缩阀密封件的一部分，由此该移动将在压缩阀密封件中形成的第一孔和第二孔对准，由此在第一腔室和第二腔室之间形成流体路径；以及通过流体路径将第一药物组分从第一腔室移位到第二腔室中，由此使得第一药物组分与第二药物组分混合。
附图说明
图1a至图1c示出了药物混合和递送装置的透视外部视图，通过第一致动步骤的各个阶段示出了本发明的各个方面；
图2a至图2b通过第二致动或递送步骤的各个阶段示出了图1a至图1c的药物混合和递送装置的侧面剖视图；
图3a示出了图1a至图1c的药物混合和递送装置的分解图，示出了其中使用的多个单个部件；
图3b示出了图3a的选择a圈出的混合子组件的分解图；
图4a至图4d示出了在图1a至图1c的药物混合和递送装置中使用的混合子组件和递送组件的侧面剖视图；
图5示出了图4b中示出的选择b圈出的区域的放大剖视图；
图6a至图6b示出了旋转阀及其工作原理的透视图，可调整该旋转阀以用于本文所述的任一个实施方案；
图7a至图7b示出了径向阀及其工作原理的透视图，可调节该径向阀以用于本文所述的任一个实施方案；
图8示出了具有至少另选混合组件的药物混合和递送装置的另选实施方案的分解透视图；
图9a至图9b示出了形成图8的药物混合和递送装置的另选混合组件的一部分的各个部件的放大透视图和分解透视图；
图10a至图10b示出了形成图8的药物混合和递送装置的另选混合组件的一部分的各个部件的侧面和水平剖视图；并且
图11a至图11b示出了形成采用轻微轴向旋转构型的图8的药物混合和递送装置的另选混合组件的一部分的各个部件的侧面和水平剖视图。
具体实施方式
本申请要求以下专利申请的权益：提交于2017年2月9日的共同未决的美国临时专利申请62/456,727；提交于2017年12月5日的共同未决的美国专利申请15/832,346；共同未决的美国专利申请15/034,967；提交于2015年8月18日的pct申请pct/us15/45761；提交于2015年8月13日的美国临时专利申请62/204,940；提交于2015年2月27日的美国临时专利申请62/126,011；提交于2015年2月25日的美国临时专利申请62/120,792；提交于2015年10月8日的美国临时专利申请62/061,664；以及提交于2014年8月18日的美国临时专利申请62/038,386，这些专利均全文以引用方式并入本文中。
如上所述，人们已经认识到通过提供在分离且不同的腔室之间具有可操作的阀的自动注射装置可克服现有技术的各种不足，其中在各个阀部件之间提供的正压缩力可增强密封完整性并减少泄漏，并且由此保持寿命和剂量准确度。为了实现这些和其它有益效果，本文设想了药物混合装置10，其部件和实施方案在图1至图7中示出。药物混合装置10可包括壳体12，其中壳体12包括第一腔室和第二腔室，该第一腔室和第二腔室包含旨在用于在递送前进行混合的组分。应当理解药物混合装置10可利用各种方式以各种状态致动，然而，出于举例说明的目的，图1a至图1b示出了发起混合步骤的第一致动方法，其中盖14相对于壳体12旋转以发起包含在壳体的各个腔室内的组分的混合。至少在以上提到的相关申请中有关于致动方法的详细描述。
图2a至图2b通过第二递送步骤示出了药物混合装置10的侧面剖视图，而图4a至图4d则示出了未混合、混合前打开、已混合的各个阶段以及顶出状态。这些视图更好地示出了包含在内柱管210中的第一腔室212，其中第一药物组分可包含在其中，优选地为液体稀释剂或可注射的药物悬浮组分。
这些视图还示出了包括在第二柱管270中的第二腔室272，第二腔室被构造成包含被配制成与第一药物组分混合的第二药物组分。还应理解，第二药物组分可作为干组分提供。另外，还可在设在第一腔室和第二腔室之间的通道中提供该第二药物组分，以便在第一药物组分从第一腔室递送到第二腔室中时确保混合。
药物混合装置10还可包括可作为柱塞提供的第一移位机构204，其中第一移位机构204可被构造成选择性地改变第一腔室212的有效容积，以便将第一药物组分推动到第二腔室中进行混合。
然后可提供被构造成将第一腔室212与第二腔室272隔离的密封结构230，其中密封结构230可包括具有第一密封接口234的第一密封部件280，第一密封接口可抵靠或对着在本文示出为中间支撑件240的第二密封部件配合，其中中间支撑件包括作为其内部底表面提供的第二密封接口244。这样，第二密封接口244与第一密封部件280的第一密封接口234相对。可随后将第一压缩力施加至第一密封部件和第二密封部件或其间以便对密封接口提供密封力从而形成密封。
然后应当理解这些相对的第一密封接口和第二密封接口可被构造成以这样的方式配合或接合，以便相对于彼此保持至少一个自由度，从而允许因此形成的阀在打开或关闭状态下的相对运动和对应操作。该自由度可描述为存在于第一密封部件和第二密封部件之间的平面，其中第一密封部件和第二密封部件可以旋转或径向方式相对于彼此滑动。
在一些实施方案中，第一密封部件280可设有可用作第一腔室212的出口或与其流体连通的第一孔214，并且其中第二密封部件240可设有与第二腔室272形成流体连通的第二孔246，其中第一孔和第二孔可通过第一密封部件和第二密封部件之间的相对运动选择性地对准。
在一些此类实施方案中，自由度可被提供为选择性地将第一孔和第二孔对准的滑动平移。其中在一些此类实施方案中，滑动或平移可被提供为选择性地将第一孔和第二孔对准的径向平移，如图7a至图7b中所示。在另外的此类实施方案中，自由度可被提供为选择性地将第一孔和第二孔对准的轴向旋转，如图6a至图6b中所示。
在本文示出的示例性实施方案中，可利用内柱管210来形成第一腔室212，其中可提供被构造成承载内柱管210的柱管套筒220。在一些此类实施方案中，可在内柱管210和柱管套筒220之间的第一密封部件280上提供上凸缘284，其中在柱管套筒220和内柱管210之间提供第二压缩力，以便压缩内柱管210和柱管套筒220之间的上凸缘284，从而将第一药物组分密封在内柱管中，其中当正确对准时唯一的流出路径经过孔214。在一些此类实施方案中，柱管套筒220可具有一个或多个径向向内偏置或取向的突起224，这些突起可被构造成接合内柱管210的顶部边缘并且将柱管向下偏置到柱管套筒220的内部，因此形成将上凸缘284夹置在柱管套筒220与柱管220的底部边缘之间的第一压缩力。
另外，第一密封部件可具有可设在柱管套筒220与中间支撑件240的内部边缘之间的下凸缘288，其中在柱管套筒220与中间支撑件的内部之间提供的压缩力可随后使得下凸缘288夹置在或按压在柱管套筒220的下边缘与中间支撑件的内表面之间，然后由此提供双倍密封并防止流体压缩在内柱管210中时递送到柱管套筒220与壳体12之间或柱管套筒220与中间支撑件240之间的壳体12的内部。
在一些实施方案中，密封部件还可分别具有轮廓或突起290和294，可策略性地布置这些轮廓或突起以允许围绕各自表面变形并增大密封可靠性以及均匀地分布密封力，尤其通过抵靠相对表面诸如柱管内壁或抵靠第二密封接合表面244进行平移来实现。
然后应当认识到在一些实施方案中，并不对两个腔室使用单个移位机构，而是可提供可被构造成选择性地改变第二腔室的有效容积的第二移位机构250。在所述实施方案中，第二移位机构250作为围绕中间支撑件240的下外表面的柱塞提供，其中第二移位机构250延伸到第二腔室272的内部周向表面中并与其配合。中间主体240和柱塞250可分别具有穿过其的孔246和256，这些孔在与第一腔室212的出口孔214对准时一起用作进入第二腔室272的流体路径，从而允许流体流经它们并且与可包含在该路径中或包含在第二腔室自身中的第二药物组分混合。这样，第一药物组分到第二腔室中的移动提供第一药物组分和第二药物组分的必要混合。
这样，药品混合装置10可被描述为具有第一腔室和第二腔室的装置。通过孔214和孔246的选择性不对准或对准来提供阀。
本文还设想了一种利用上述装置的药品混合方法，其中除了提供所述装置，该方法还可包括各种步骤，诸如向第一腔室提供第一药物组分；向第二腔室提供第二药物组分；移动压缩阀密封件的一部分，由此该移动将在压缩阀密封件中形成的第一孔和第二孔对准，由此在第一腔室和第二腔室之间形成流体路径；以及通过流体路径将第一药物组分从第一腔室移位到第二腔室中，由此使得第一药物组分与第二药物组分混合。
图3a至图3b示出了根据本发明的至少一个实施方案的自动注射器10的分解图。该分解图示出了壳体12和盖14内的各种内部部件。可提供包括混合组件200的自动注射器10。药品混合系统具有至少一个腔室，用于储存至少一种药物组分，诸如湿溶剂、稀释剂或悬浮流体。药品混合组件200还可围绕其端部设置可容纳至少一种第二药物组分诸如干药品成分的第二柱管或容器270，其中第二柱管被构造成用于接收第一药物组分。如本文所示，第一腔室和第二腔室可为分离且不同的腔室，具有形成其各自容积的不同分离结构，并且可相对于彼此移动。
如本文所示，第一腔室和第二腔室可被构造成朝向和远离彼此平移、相对于彼此径向滑动、以及沿着公共轴线相对于彼此旋转、或它们的任何组合。
壳体可包括预加载的能量源122，能量源在此处显示为弹簧，或者可被实现为压缩空气腔室，压缩空气腔室尽管未示出，但可由本领域技术人员改造。弹簧可被构造成在内柱塞轴112之间提供驱动力和反作用力，并且在各个阶段将驱动力和反作用力传递到混合组件200的各个部件，下文将对此进行讨论。混合组件200可容纳在框架110内，其中混合组件200的各独立部件可被构造成在壳体12内选择性地旋转。弹簧还可构造成提供一个或多个压缩力以分别对上凸缘284和下凸缘288提供密封，如上所述，具体方式为通过柱塞轴112将力传送到内柱管210或柱管套筒220的上边缘或轮缘。
可使用框架盖114将混合组件200保持在框架内，该框架盖可与框架110分开形成或一体地形成。框架盖114防止在递送或注射后混合组件200被推动穿过框架110并完全离开壳体12，并且向弹簧122的伸出部提供反作用力以便从第二腔室272推动混合的第一药物组分和第二药物组分。
框架盖114还可在注射针穿过或刺穿针套314时帮助保持该针套，提供该针套可在插入用户的状态下更好地保持针310无菌。因此，当向下推动时，混合组件200的底部被推出并由框架盖114保持，同时针310可刺穿针套314并延伸超出壳体，以便将混合的药物组分递送到注射部位。
如本文所示，可在壳体12的注射端处的框架110与壳体12之间设置针罩150和针罩弹簧154。针罩150可用作第二递送步骤的触发器，如图2a至图2b中所示，并且针罩弹簧154可被构造成轴向向下偏置针罩150以便持续限制针310在注射前后的不当暴露。这些功能在相关的申请中有更详细的描述。
框架110以及混合组件200的多个部分可被构造成当在盖14与壳体12之间施加轴向扭力时在壳体内一起旋转，如图1a至图1c中所示。盖14因此可以径向固定方式连接到框架110，该框架又连接到混合组件200的某些部件，并且还可提供驱动器接口118，该驱动器接口不但以径向固定方式联接到混合组件200的备选部分(诸如连接到内柱塞轴112)，而且刚性连接到壳体12。以这种方式，施加在盖和壳体之间的轴向扭力和反作用力可被传递到混合组件200的某些部件中并且使得这些部件得到致动。
混合组件可包括一起用作上述第一移位机构的内柱塞轴112和内柱塞204。第一移位机构可被构造成减小第一腔室的有效容积，第一腔室最初容纳第一药物组分，即药物的液体组分。
所述柱塞被构造成与形成第一腔室的内柱管210配合。内柱管可容纳在柱管套筒220内，或者备选地，柱管套筒220和内柱管210可由单一材料一体地形成。
柱管套筒220可随后与位于中间支撑件240内的旋转阀密封件280配合。中间支撑件240可具有第二移位机构250，即与其联接的第二柱塞，该第二柱塞被构造成减小位于第二柱管270内的第二腔室的有效容积。
第二柱管270接着可具有附连到其上的递送组件300，该递送组件可包括针310或插管以及针套314或其他屏障，所述针套或其他屏障被构造成在递送组件使用之前保持其无菌性。
柱管套筒可具有一个或多个径向向内延伸的突起，这些突起对应于玻璃柱管的顶部边缘。通过插入玻璃柱管并提供向下力或压缩力，其中径向向内延伸的柱管套筒的突起将接合柱管自身的上边缘并维持压缩力。柱管自身与柱管套筒之间的压缩力可被构造成将压缩密封的上凸缘夹置在其间，并由此防止包含在湿润腔室内的流体逸出到柱管与柱管套筒之间的区域中。在一些实施方案中，压缩密封可进一步包括另外的向上伸出部，该伸出部延伸到柱管的内部腔体中并在注射后用作柱塞的止挡件。该向上伸出部还可具有一个或多个伸出部，这些伸出部可被构造成与在柱管自身的内表面上形成的对应凹槽相互作用或接合，由此添加另一系列的密封，以防止包含在其中的药品出现泄漏和过早污染。
应当理解，各个孔和/或流体路径可通过各种方式不对准，诸如设置在侧壁中、并轴向位移或置于底部端壁以及轴向扭曲或径向平移。
图6a至图6b示出了在上述实施方案中使用的旋转阀密封件400的工作原理。可形成旋转阀，其中通过使一个孔相对于另一个孔旋转来建立流体路径。在该示例性图示中，可在形成腔室的柱管的底部部分中设置孔214a，并且穿过密封件400的底部接合部分设置第二孔246a，其可以是通向另一个腔室的流体通道的剩余部分的入口。图6a示出了闭合构型，其中两个孔不对准并且不存在流体连通。图6b示出了打开构型，其中两个孔对准并且建立了流体连通。应当理解，为了形成更好的密封，所述部件中的一者或两者可由具有可变形属性的材料(诸如橡胶或硅树脂)形成。在另一个实施例中，其中一个部件是橡胶，另一个是硬塑料。在另一个实施方案中，每个密封表面在一个接合部由硬塑料和弹性体材料的组合制成。
图7a至图7b示出了在上述实施方案中使用的径向阀密封件500的工作原理。可形成径向阀，其中通过使一个孔相对于另一个孔径向滑动来建立流体路径。在该示例性图示中，可在形成腔室的柱管的底部部分中设置孔214b，并且穿过密封件500的底部接合部分设置第二孔246b，其可以是通向另一个腔室的流体通道的剩余部分的入口。图7a示出了闭合构型，其中两个孔不对准并且不存在流体连通。图7b示出了打开构型，其中两个孔对准并且建立了流体连通。应当理解，为了形成更好的密封，所述部件中的一者或两者可由具有可变形属性的材料(诸如橡胶或硅树脂)形成。在另一个实施例中，其中一个部件是橡胶，另一个是硬塑料。在另一个实施方案中，每个密封表面在一个接口处由硬塑料和弹性体材料的组合制成。
图8至图11示出了药品混合和递送装置600的另选实施方案，该装置包括各种另选的布置(即在混合组件700中)，从而不再需要至少一个密封压缩力。具体地讲，混合组件700可包括带柱管部分624的柱管套筒620，柱管部分一体形成在套620的内部中，因此不再需要之前实施方案中所述的分离且不同的柱管。应当理解，该另选的实施方案仍然包括分别由柱管670和柱管套筒620形成的两个分离且不同的腔室，其中相关联的分离且不同的移位机构604和650被构造成减少其各自腔室的有效容积。
类似于以上的实施方案，该药物混合和递送装置包括阀组件630，该阀组件在闭合和打开位置之间操作，以便将第一药物组分保留在柱管部分624中，从而与位于柱管部分之外(即在第二柱管670中)的第二药物组分混合。类似地，可布置与通向第二腔室的入口或流体路径654选择性对准的出口634，在本文中显示为流经第二移位机构650。
阀组件主要从柱管套筒620的底部边缘表面628形成，该柱管套筒紧靠第二移位机构650的相对表面或对应中间支撑件640的内表面。中间支撑件640可向各个组件提供结构支撑和功能，包括至少承载第二移位机构；各种致动特征部，诸如突片或突起，操作这些特征部可打开或闭合阀组件；以及向柱管套筒提供结构支撑，以便在其自身与柱管套筒之间以及柱管套筒620与第二移位机构250的上边缘之间提供压缩密封力，如此处所示。
上述压缩力可通过提供突片或弹簧644施加，这些突片或弹簧可向内偏置，使得当柱管套筒插入中间支撑件至某个压缩深度后，突片644可弯曲到中心部分并接合在柱管套筒的外表面上提供的对应唇缘，由此将柱管套筒保持为抵靠第二移位机构650的背部或相对表面的压缩布置，或另选地弯曲至中间支撑件(如果提供，但此处未示出)的内表面。
如本文所示，移位机构650可通过对应的突起、唇缘和/或凹槽相对于中间支撑件640保持在轴向固定位置。这样，其可对抗并密封以响应通过柱管套筒620的压缩力。该压缩力(尤其是在出口634与通道654未对准时)可随后导致柱管套筒620与移位机构的相对表面之间形成正密封力。
在一些实施方案中，柱管套筒620可由在玻璃柱管部分上包覆模制的热塑性塑料形成。另选地，整个柱管套筒可由具有形成其结构的均匀材料的一体结构形成。类似地，第二移位机构650可为在中间支撑件640之上或之内包覆模制的橡胶材料。
可在本文公开的任一实施方案中的任一结构中采用类似的包覆模制。
应当理解，在本文的任一实施方案中讨论的柱塞或阀部件可由适当的密封物质形成，诸如橡胶、硅树脂或几乎任何可单独定制成与第一药物组分或第二药物组分的物质相容的延展性物质。