CN101454034B - 用于注射装置的机构 - Google Patents

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Abstract

加压式注射装置包括机械加载机构，该机械加载机构包括两组棘爪(17、18)以及滚珠轴承/销，该滚珠轴承/销在弯曲轨道(20)上运行，从而通过使装置的两个壳体部分相对于彼此来回扭转使弹性元件(7)能够被预加压。当在一个方向上扭转时，一组棘爪(17)与连接到弹性元件的活塞杆(9)的齿接合，并且当在相反方向上扭转时，另一组棘爪(18)与相同的活塞杆接合。弹性元件开始与容器的柱塞相结合，容器中储存的药物通过按下释放按钮(1)而注射，这可由安全开关确保安全可靠。

Description

用于注射装置的机构
技术领域
本发明涉及用于对加压式注射装置进行加载的机构，其中该加压式注射装置适于抵靠着人体的皮肤表面放置，以便将一定剂量的药物注射进人体。本发明的机构使用低摩擦机构将加压弹簧的作用力减小为低的使用者加载力，并且还使得在不改变使用者对该装置的抓握方式的情况下对该装置进行加载成为可能。
背景技术
在医疗领域中通过注射进行液体药物的皮下和肌肉给药是很常见的。由于一些药物(例如胰岛素)必须频繁地注射给个体，所以希望注射操作易于进行。
由于疼痛或对针头的恐惧，许多患者不喜欢针刺注射。此外，诸如HIV和肝炎等血源性病原体可能会通过意外的针刺伤传染给医护人员。而且，人们越来越关注对已用针头的处理。这种处理对医护人员以外的人也存在问题。例如，儿童可能在垃圾中捡到用过的针头，这使他们有感染传染病的危险。废弃的针头也会对废品处理工人造成危险。目前，这是一个巨大的世界性问题，导致数以百万的人死亡(但是由于其主要威胁不发达国家，因而人们在某种程度上对其有所忽略)。
为了尽力将与针头感染有关的担忧和危险降至最低，已经开发了若干种无针射流注射器。这些装置使用高速流体射流穿透皮肤，并将药物输送到患者的组织。为了达到此目的，要将作用力施加到液体药物上。射流注射器通常包含流体药物，该流体药物已经被输送到在一端具有小孔口的腔内。使用螺旋弹簧或压缩气体能量源使驱动装置例如冲头加速。冲头撞击活塞，活塞又在腔内产生高压冲量。此压力冲量使流体药剂高速经过孔口喷出而穿透皮肤。能量源继续将作用力施加到柱塞上，该柱塞快速推动药物穿过皮肤上的开口，从而在几分之一秒内排空注射腔。驱动装置可用于提供两级式注射，即，首先是药物在高压下的穿透冲破，随后是剩余的药物量在较低压力下输送。应当注意的是，当需要使用者在注射时无须自己压入药物而注射的情况下，具有加压式注射装置的相同原理也可用于针式注射器。在希望知道注射压力和时间的情况下，或者使用者对于必须进行实际注射感到不适的的情况下即是这样的。
为了提供足够高能的注射，尤其是进行射流注射时，施加到加压式注射器上的能量冲量的大小需要能量源具有高于传统人工注射装置中已知的能量级。对于需要更高压力或一定自动化程度的系统而言，提供内置能量源(例如贮气瓶、燃爆单元或机械弹簧)通常是有益的。使用机械弹簧的主要优点在于能够重复利用，而例如气动操作系统在使用后则需要更换气体单元或废弃整个装置。然而，弹簧的预加压需要由使用者或诸如电动机的一些附加动力系统提供的一定程度的作用力，该附加动力系统还需要电池或外部能量供给。为了确保操作简便，因此需要使用者进行人工加载。
市场上的若干弹簧操作式注射系统解决了此问题。在大多数情况下，弹簧通过扭转操作或专用于加载步骤的独立装置来加载。需要使用者进行扭转操作的装置(例如，EP 1332767中公开的Medical House的MHI500和US 5879327中公开的Antares Pharma的Ltd.MediJectorVision)在多数情况下被设计成具有用于弹簧预加压操作的螺纹。这种螺纹会造成一定程度的机械损耗，损耗的程度取决于螺纹间相互作用的摩擦。这导致使用者要付出多余的额外劳动。US 2006089593和EP 0834330中描述了其它已知装置，其中仅提供了单套的单向固定装置。
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于对加压式注射装置进行加载的机构，该机构使得能够对加压式注射装置进行人工加载。
本发明的一个进一步的目的是提供一种确保注射装置能被重复使用的加载机构。
本发明的另一个进一步的目的是提供一种加载机构，其能够有效地通过高效传动和低摩擦从使用者提供的加载作用力中获取最大增益。
另一个进一步的目的还在于要确保使用者操作的简便。
本发明的一个进一步的目的是提供一种用于加压式注射装置的简单加载机构。
在替代性方案中，为了使患者对射流注射装置感到舒适并且使得例如需要胰岛素的糖尿病患者的非专业使用者能够简便地使用注射装置，一个进一步的目的是要提供功能和构造与传统笔型注射器相似的加压式注射装置。
发明内容
在本发明的公开中，所描述的实施例和方案将实现一个或多个上述目的，或者解决根据下文的公开以及示例性实施例的描述易见的目的。
在第一方案中，所提供的加压式注射装置包括用于储存药物的容器。该容器在远端具有用于注射药物的装置、孔口或针头，在近端具有适于封装药物并且在进行注射时将药物推出容器的柱塞。注射装置外壳封装有驱动机构，该驱动机构具有用于加载、保持和释放弹性元件的装置。触发机构将弹性元件保持在其加载位置。当按下释放按钮时，弹性元件被释放，然后将活塞杆推向柱塞，从而推出药物。可以设置安全开关，使得弹性元件不会在无意中被释放。由于本发明涉及的是弹性元件的加载机构，因此将不对注射装置的其余部分进行更详细的描述。
弹性构件(在一个实施例中可为机械弹簧)被预加压以提供注射压力。为了确保当人工对加压式注射装置进行加载时便于操作，根据本发明的机械加载机构在许多循环步骤中对弹簧进行预加压，在一个实施例中通过使用低摩擦力传递元件(诸如一组在弯曲轨道上滚动的滚珠轴承或一组销)进行预加压。外壳的壳体被划分为适于使用者抓握的近和远部分，每只手各抓握该装置的一个部分。两个部分以对应于弯曲轨道角度的角度来回扭转，直到装置的活塞杆到达其完全加载状态下的终点。轴承的滚动提供了明显高于螺纹系统的效率，因为螺纹系统在两个扭转部分之间具有相对大的接触表面，这给系统造成了摩擦损耗。如果使用销代替轴承，仍然只有相对小的面积与轨道接触，便于通过将销涂覆上低摩擦材料来减小摩擦损耗。这也可通过涂覆螺纹来实现，不过这需要更加精细且昂贵的制造工艺。所述发明进一步的优点在于使用者能够在不改变抓握方式的情况下对该装置进行加载，这是因为本发明的装置合并有两组棘爪，当使用者在加载操作中反拨时，这两组棘爪会将活塞杆保持就位。
作为弯曲轨道以及轴承或连接外壳的两个外壳体部分的销的替代，在本发明的另一个实施例中，外壳体部分自身可具有相应的弯曲端边缘，这些弯曲端边缘直接相互接合或与摩擦限制构件(诸如滚珠或辊子)接合。同样地，这两个外壳体部分可经由联接机构连接，从而在两部分被扭转时使它们相对于彼此进行所需的轴向运动。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行进一步的描述，其中：
图1示出了根据本发明的加压式注射装置在其加载状态下的截面图。
图2示出了根据本发明的加压式注射装置在其释放状态下的截面图。
图3示出了从外部观察的根据本发明的加压式注射装置，示出了弯曲轨道。
在附图中相同的结构通常由相同的附图标记表示。
附图标记
1：按扭
2：弯曲轨道构件
3：壳体
4：容器
5：孔口/(针头)
6：活塞
7：弹簧
8：棘爪复位弹簧
9：活塞杆
10：下托载件
11：滚珠
12：辊子构件
13：滚珠/辊子
14：锁定构件
15：释放构件
16：中空部分
17：棘爪臂
18：棘爪臂
19：下主体
20：弯曲轨道
21：棘爪臂保持件
22：上棘爪臂
23：止动构件
24：棘爪释放构件
具体实施方式
在下文中使用诸如“远”、“近”和“径向”等术语或类似的相关表达时，仅仅是针对附图而言的，并不一定符合实际的使用状态。所示附图为示意性表示，因此不同结构的构造以及其相关尺寸仅应用于说明的目的。
图1描述了弹性元件处于加载状态下的机构，其中弹性元件被预加压。此机构的基本设计思想是通过使用者多次扭转(或旋拧)来加载弹性元件，在本实例中弹性元件为机械弹簧。弹簧的作用力此后用于将冲量传递到注射单元，藉此，液体体积被加压，从而使液体经过孔口(或针头)排出，在本实例中注射单元为射流注射单元。容器4储存由活塞6和出口孔口(替代性地可为针头)5封装的液体体积，该孔口允许加压液体排出容器。活塞杆9作用于活塞并且具有阶梯形齿轨，两组棘爪臂17和18接合在阶梯形齿轨上。在底部，中空部分16在活塞杆处连接到轴环上，该轴环承载操作弹簧7的负荷。由于滚珠轴承的轴连接下托载件10和壳体3二者，当加载弹簧7时，壳体旋转使滚珠轴承(替代性地可为滑动轴颈)沿弯曲轨道20行进(见图3)。下托载件的曲线运动使其通过许多在弯曲轨道上滚动的滚珠11在竖直方向上抬升棘爪臂保持件21。棘爪臂保持件的下棘爪17通过一组允许它们在该图平面中旋转的轴嵌入到保持件21内。这些棘爪具有O型环形状的弹性构件，其确保棘爪臂17可靠地接合在活塞杆9的阶梯形齿轨的齿中。当壳体3已被转到弯曲轨道20的末端时，其倒回到初始位置。在这一倒回运动开始时，嵌入在弯曲轨道构件2内的上棘爪臂18与阶梯形齿轨的齿相接合。这种接合防止了在倒回操作过程中降低下托载件10时，活塞杆9向下运动。壳体的扭转以循环运动的方式来回重复，直到活塞杆9的顶部凹槽与被锁定构件14迫使就位的一组滚珠或辊子13接合。当壳体3在活塞杆9锁定后反向倒回时，止动构件23使较低的一组棘爪臂17与活塞杆9脱离。
该机构现在处于加载状态下。通过按下按扭1启动液体散播，这将向下带动锁定构件14和释放构件15。首先，释放构件15将会作用于将从活塞杆9脱离的上棘爪臂22。之后，在弹簧7的作用力驱动下，锁定构件14将允许滚珠/辊子13向外移动。随着弹簧7向下推动活塞6，弹簧7的作用力将导致液体从容器4散出。
发明特征
1.一种医用装置，包括：
弹性元件，其用于存储力能并将力能传递到注射单元，所述弹性元件由加载机构预加压，所述加载机构适于将所述医用装置的第一部分和第二部分之间的循环旋转相对运动转化为所述弹性元件的线性压缩，
其特征在于，所述医用装置还包括至少一个低摩擦作用力传递元件，用于控制所述医用装置的第一和第二部分之间的作用力传递。
2.根据条目1所述的医用装置，
其特征在于，所述低摩擦力传递元件包括一个或多个滚珠轴承、辊子轴承、滑动轴承、滚珠和导向轴承、辊子和导向轴承或联接接头。
3.根据条目1或2中任一项所述的医用装置，
其特征在于，所述医用装置的所述第一部分、或所述第二部分、或第一和第二部分二者包括一个或多个弯曲的轨道或导向器，或与所述装置的中心线的垂线成角度的轨道或导向器，当所述医用装置的所述第一和第二部分相对于彼此转动时，所述轨道或导向器适于与所述作用力传递元件共同协作。
4.根据前述条目中任一项所述的医用装置，
其特征在于，所述医用装置包括至少一个第一单向固定装置和至少一个第二单向固定装置，当所述医用装置的所述第一部分和所述第二部分在第一方向上相对旋转时，所述第一单向固定装置防止所述医用装置的所述第一部分和所述弹性元件的承载件(16)之间的相对轴向运动，从而使所述弹性元件被压缩；并且当所述医用装置的所述第一部分和所述第二部分在第二方向上相对旋转时，所述第二单向固定装置防止所述医用装置的所述第二部分和所述承载件(16)之间的相对轴向运动，从而使所述医用装置的所述两个部分倒回，并且从而使所述弹性元件被逐步地预加压，而使用者无需改变对所述医用装置的抓握。
5.根据条目4所述的医用装置，
其特征在于，所述单向固定装置包括一个或多个棘爪，一个或多个楔形物，或者一个或多个楔形物和辊子。
6.根据前述条目中任一项所述的医用装置，
其特征在于，所述弹性元件为弹簧。
7.根据前述条目中任一项所述的医用装置，
其特征在于，所述医用装置为医疗射流注射装置。

Claims (7)

1.一种医用装置，包括：
弹性元件，其用于存储力能并将力能传递到注射单元，所述弹性元件由加载机构预加压，所述加载机构适于将所述医用装置的第一部分和第二部分之间的循环旋转相对运动转化为所述弹性元件的线性压缩，
其特征在于，所述医用装置还包括至少一个低摩擦作用力传递元件，用于控制所述医用装置的第一和第二部分之间的作用力传递。
2.根据权利要求1所述的医用装置，
其特征在于，所述低摩擦力传递元件包括一个或多个滚珠轴承、辊子轴承、滑动轴承、滚珠和导向轴承、辊子和导向轴承或联接接头。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的医用装置，
其特征在于，所述医用装置的所述第一部分、或所述第二部分、或第一和第二部分二者包括一个或多个弯曲的轨道或导向器，或与所述装置的中心线的垂线成角度的轨道或导向器，当所述医用装置的所述第一和第二部分相对于彼此转动时，所述轨道或导向器适于与所述作用力传递元件共同协作。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的医用装置，
其特征在于，所述医用装置包括至少一个第一单向固定装置和至少一个第二单向固定装置，当所述医用装置的所述第一部分和所述第二部分在第一方向上相对旋转时，所述第一单向固定装置防止所述医用装置的所述第一部分和所述弹性元件的承载件(16)之间的相对轴向运动，从而使所述弹性元件被压缩；并且当所述医用装置的所述第一部分和所述第二部分在第二方向上相对旋转时，所述第二单向固定装置防止所述医用装置的所述第二部分和所述承载件(16)之间的相对轴向运动，从而使所述医用装置的所述两个部分倒回，并且从而使所述弹性元件被逐步地预加压，而使用者无需改变对所述医用装置的抓握。
5.根据权利要求4所述的医用装置，
其特征在于，所述单向固定装置包括一个或多个棘爪，一个或多个楔形物，或者一个或多个楔形物和辊子。
6.根据权利要求5所述的医用装置，
其特征在于，所述弹性元件为弹簧。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的医用装置，
其特征在于，所述医用装置为医疗射流注射装置。
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