CN102014992A - 电动注射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种注射器(12)。其包括用于从筒(10)排出药物的柱塞或推动件(17)，所述筒(10)可以插入到所述注射器(12)中。设有致动器(27)用于操作擒纵机构(21)以在驱动力的作用下控制所述柱塞或推动件的运动，从而控制排出的药物。

Description

电动注射器
技术领域
本发明涉及注射器，例如由胰岛素使用者使用的注射器。
背景技术
为需要定期自我注射的那些病人提供可以提供多剂量的自动注射装置已经成为趋势。这显然是值得的以确保每次传送正确的剂量，但是正确的剂量对于不同的病人是不同的。因此提供可以传送剂量单元以便于使用者可以传送适合自身条件的正确数量的单元的系统同样是期望的。提供电控制系统是具有吸引力的，但是这种系统必须是自动防止故障的。
一般的注射器是机械的并且以钢笔状的注射器为基础工作的，一次性药物筒可以引入到该注射器中。所述筒设置成接收皮下注射用针头。对于当前的系统，监视剂量单元是困难的，其中筒不足够有效来传送整个所需的剂量。
一些或所有的这些问题可以由下述的本发明的实施方式解决。
发明内容
在一个方面中，本发明包括一种与药物筒一起使用的注射器，包括：
柱塞或推动件，其在使用中沿着作用的方向运动以从所述筒排出一剂量或一剂量的一部分；
动力源，其作用在所述柱塞或推动件上以使所述柱塞或推动件在所述方向上运动；
擒纵机构，其作用在所述柱塞或推动件上以在动力源的作用下将柱塞或推动件止住和将柱塞或推动件释放来控制所述柱塞或推动件在所述方向上的运动；以及
致动器(27)，其用于在“释放”与“止住”位置之间移动所述擒纵机构。
术语“擒纵机构”广泛地用来描述在驱动力的作用下交替地止住和释放一个元件的任何机构，无论是线性的还是转动的。术语“筒”用于描述使药物能够从一容器排出的任何装置，包括注射器等。
尽管所述致动器可以包括电或诸如螺线管之类的电磁致动器，但是其优选地是压电致动器。压电致动器通过施加的电压是非常高度可控并且也是快速作用的。因此压电致动器的使用能够使柱塞或推动件以非常小的增量向前运动，从而可以非常精确地控制剂量。但是，如果对压电致动器供电的电源存在任何故障，或者极度不寻常地在致动器本身中存在故障，所述致动器将停止作用并且所述擒纵机构将止住所述柱塞或推动件不在所述方向上运动。
因此可以通过逐步的电压改变、或者由合适的脉冲发生器或振荡器产生的电脉冲或脉冲列来对所述致动器供电。因为供应到所述致动器的每个脉冲或状态的改变产生了所述柱塞或推动件的运动的一组小的增量，这使得通过适当地控制脉冲的数量以及它们的频率或间隔可以对剂量的排出体积还有剂量的排出速率施加高度的控制。此外，通过对脉冲计数(因此获得的运动增量)，控制范围可以推断柱塞或推动件的实际位置，从而推断出已经传送的药物量和仍然保留的量。
所述柱塞或推动件可以具有纵向棘齿，所述擒纵机构可以包括协同操作的带齿的装置，例如内部带齿的轭状件，所述轭状件设置相对于所述方向成横向地运动以与所述棘齿啮合和脱开。当然可以使用除所述轭状件之外的装置。例如，所述柱塞或推动件可以具有两个平行的向内指向的棘齿，它们的齿彼此面对，所述擒纵机构可以包括带齿的擒纵构件，其在所述两个棘齿之间内部地设置，可以在止住和释放位置之间交替地运动。此外，所述擒纵机构可以包括在所述柱塞或推动件上的成型成一定形状的轨道，其与在止住与释放位置之间移动的锁定操纵拨爪配合。所述轨道可以具有锯齿形状。优选地，所述柱塞或推动件具有成对横向相对的、对齐的棘齿表面，所述轭状件可以具有相应的齿部用于结合相应的棘齿表面。在该种情况下，相应部分的齿优选地彼此相位差180°以便于如果所述擒纵机构与所述方向横向摆动，所述柱塞或推动件首先由一个齿部限制，然后在基本由齿节距间隔限定的增量步幅中的另一个齿部限制。可选地，这些齿部可以精确地对齐并且棘齿表面彼此相位差180°。所述压电致动器可以是薄板形式的或梁形式的，并响应于施加的电压弯曲，所述注射器可以进一步包括将所述致动器和所述擒纵机构相互连接的力放大器。更一般地，该机械致动器是可枢转杠杆的形式。
所述注射器可以进一步包括所述筒，在这种情况下通过所述擒纵机构使所述棘齿释放与再捕获之间花费的时间大于将药物从所述筒排出的最小时间。
在上述任意情况下，所述动力源可以是弹簧或液压马达。如果其是弹簧，其优选地是恒力弹簧。
所述注射器可以进一步包括用于控制对所述压电致动器的电压的施加的控制器。附加地或可选地，其可以包括用于允许剂量单元的设定的触敏界面/显示器和/或用于启动注射器的触发开关。
尽管上面已经详细说明了本发明，但是应该理解的是其包括上面指出的或下面描述中的特征的任何创造性的结合。
附图说明
本发明可以以各种方式执行，现在通过示例并参照附图将要描述一个具体的实施方式，其中：
图1是其中安装有筒的注射器的总体视图；
图2是穿过图1的注射器和筒的结合的纵向截面；
图3(a)-3(d)是示出了两个不同擒纵机构结构的视图；
图4是从另一侧看的具有内部结构的图1和2的注射器的视图；以及
图5是电子控制电路的示意图。
具体实施方式
在图1中，筒(cartridge)10安装到注射器12的桶(barrel)11中。注射器12具有触敏交互式显示器13和触发或起动按钮14、15。皮下注射用针头16可以以公知的方式安装在筒10上。
参见图2，柱塞或推动件17沿桶11的大部分延伸，当筒10安装在注射器12中时，其与滑动设置在所述筒10内的活塞头18协同作用。易知，柱塞或推动件17和活塞头18在方向A上的运动会使包含在所述筒10内的一定量的药物从针头11排出。
柱塞或推动件17具有一对细长的支柱17a，它们带有面向外的棘齿，棘齿具有与擒纵机构21的相应的面向内的表面接合的齿表面19、20，这在下面将详细地描述。
支柱17a在桶11的夹持端处连接在座22。座22构成用于容纳恒力弹簧23a的卷的弯曲的支座23，恒力弹簧23a在活塞头18与桶11的侧壁上的固定锚之间作用以在方向A上推动所述柱塞或推动件17，从而将药物通过皮下注射用针头11排出。恒力弹簧对柱塞或推动件从其图2中示出的最外位置到最前位置的整个行程长度上施加基本恒定的力，最前位置是筒的全部内容物通过数次剂量排出之后，其已经驱动柱塞或推动件到达筒的前端。
但是这种运动由擒纵机构21限制。擒纵机构基本包括在图3和4中可以最佳示出的轭状件(collar)24。轭状件24具有敞开的U形形状并且由后壁和两个平行的侧壁构成，每个侧壁具有相应的面向内的轭状件齿部25、26，轭状件齿部25、26用于与相应的棘齿表面20、19接合。可以理解的，如果轭状件24在箭头B的方向上下移动，棘齿齿表面19和20将以柱塞或推动件17可以向前移动一个棘齿步的方式分别释放和接合。
在这种情况下，控制器的这种水平特别是通过使部分25的齿在箭头F的方向上与部分26中的那些齿偏置棘齿的半节距来实现的。在图3a和3b中示出了这种布置。作为替代，棘齿齿表面19和20可以从侧向偏置1/2节距。在图3c和3d中示出了该后一种布置。在这两种情况下，盖24的每个完整的上/下循环，柱塞或推动件被推进一个节距增量‘P’。
轭状件24以这种方式的非常精确的移动可以在使用弯曲的压电致动器27的实施方式中实现，压电致动器27作用在枢转杠杆28的一端上，其另一端连接到轭状件24。枢轴如附图标记29所示，要指出的是其不对称地设置在杠杆28上以便于将由压电致动器27产生的相对小的力在其施加到轭状件24时通过由杠杆承担的机械效益来放大。
通过将步幅电压施加到压电致动器27，轭状件24可以以这种方式以高度受控的形式摆动以便于柱塞或推动件以小的步幅向前移动，通过针头16将单独的剂量增量排出，一般多个这样的增量构成了单个剂量。将会想到的是可以使用其他合适的致动器，例如螺线管等等。
这种控制可以使用图5中示出的电路实现。正如在图5中可以看出的，在控制单元30的控制下根据开关29的操作可以将电压从一个电池或几个电池28施加到致动器27。
控制单元30还连接到交互式显示器13，籍此使用者可以‘拨号呼叫’所需的剂量，然后通过按压开关14来启动注射程序。然后控制器30向开关29传送适当数量的脉冲，造成致动器27适当数量的摆动，从而轭状件24允许柱塞或推动件17的所需数量的步幅前进运动。
电池28事实上可以是多个如在图2所示的锂电池并且可以设置非接触充电系统(例如附图标记32总体标示出的)。
筒10优选地通过卡销固定件接合在桶11中。棘齿表面19、20上的齿面对与箭头A相反的方向以便于当将筒推入桶11中时，柱塞或推动件可以在一次移动中被向后驱动，正如棘齿表面上的齿会凸轮式传动通过轭状件24上的齿。
当然，柱塞或推动件17在方向A上的任何运动具有足够的持续时间是必要的以克服液体药物的惯性，因为如果没有药物从筒10排出，那么柱塞或推动件17实际上不能移动。因此，在所述的实施方式中，轭状件24上的齿相对于棘齿表面19和20的齿的间隔必须使得‘释放’与‘止住’之间的时间大于柱塞或推动件17足够地移动以将流体从筒10排出的时间。这可以根据药物、筒和皮下注射用针头的特性来变化，这不构成本发明的基础实施方式的一部分，因此详细说明与具体注射器12一起使用的药物/筒组合是必要的。
可选地，释放与止住之间的时间可以通过控制单元30的调节来控制，从而使注射器适应于特殊的药物/筒/针头组合。
也可以使用这种调节来通过减慢擒纵机构的频率来减慢药物传送的速度。这在当快速传送时会痛苦的药物的情况下或者当大量的药物要皮下传送这会花费显著的时间来吸收时是有用的。同样，受到上面的约束，可以增加传送速度，或者在排出阶段改变传送速度。

Claims (16)

1.一种与药物筒(10)一起使用的注射器，包括：
柱塞或推动件(17)，其在使用中沿着作用的方向运动以从所述筒排出一剂量或一剂量的一部分；
动力源(24)，其作用在所述柱塞或推动件上以使所述柱塞或推动件在所述方向上运动；
擒纵机构(21)，其作用在所述柱塞或推动件上以在动力源(24)的作用下将柱塞或推动件止住和将柱塞或推动件释放来控制所述柱塞或推动件在所述方向上的运动；以及
致动器(27)，其用于在“释放”与“止住”位置之间移动所述擒纵机构。
2.根据权利要求1所述的注射器，其中所述致动器是压电致动器(27)。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的注射器，其中所述柱塞或推动件(17)具有纵向棘齿(19，20)，所述擒纵机构包括带齿构件(24)，带齿构件(24)设置用于相对于所述方向成横向地运动以与所述棘齿接合和脱开。
4.根据权利要求3所述的注射器，其中所述柱塞或推动件(17)具有成对的相对的棘齿齿表面(19，20)，所述带齿构件包括轭状件，所述轭状件具有与相应的棘齿表面(19，20)接合的相应的带齿部(26，25)。
5.根据权利要求4所述的注射器，其中所述轭状件的所述相应的带齿部(26，25)彼此相位差180°。
6.根据权利要求4所述的注射器，其中所述相应的棘齿表面(19，20)的齿侧向偏置1/2节距。
7.根据权利要求2或任意从属于权利要求2的权利要求所述的注射器，其中所述压电致动器(27)是薄板形式的或梁形式的，并响应于施加的电压而弯曲，并且还包括将所述致动器与所述擒纵机构相互连接的力放大器(28)。
8.根据权利要求7所述的注射器，其中所述力放大器是枢转杠杆(28)。
9.根据前述任一项权利要求所述的注射器，还包括筒(10)，其中在通过所述擒纵机构(21)使所述棘齿释放与再捕获之间花费的时间大于将药物从所述筒排出的最小时间。
10.根据前述任一项权利要求所述的注射器，其中所述动力源(24)是弹簧或液压马达。
11.根据权利要求10所述的注射器，其中所述弹簧是恒力弹簧(24)。
12.根据前述任一项权利要求所述的注射器，还包括用于控制对所述压电致动器的电压施加的控制器(30)。
13.根据权利要求12所述的注射器，其中所述控制器(30)设置成控制所述柱塞或推动件在所述方向上的移动速率。
14.根据权利要求13所述的注射器，包括用于允许剂量设定的触敏界面/显示器(13)。
15.根据前述任一项权利要求所述的注射器，还包括触发开关(14)。
16.一种与筒(10)一起使用的注射器，其包括：柱塞或推动件(17)，能够与所述筒协作以在一个方向上运动来将一剂量或一剂量的一部分排出；动力源，作用在所述柱塞或推动件上以使其在所述方向上运动；以及电动擒纵机构，所述电动擒纵机构可操作以在动力源的作用下交替地止住和释放所述柱塞或推动件以允许所述柱塞或推动件的增量驱动推进。
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