CN102307606B - 药物递送装置 - Google Patents
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Abstract
一种药物递送装置(1)，包括壳体(15)、用于驱动药物容器(9)的塞子(20)的伸缩活塞杆组件(12)以及用于伸缩活塞杆组件的驱动机构(17)。所述伸缩活塞杆组件(12)具有伸缩连接于柱塞(55)的输入驱动器(23)以用于经中间联轴器驱动塞子(20)。所述中间联轴器包括彼此伸缩连接的第一圆筒和第二圆筒(45，49)。所述柱塞(55)伸缩连接于第一圆筒和第二圆筒(45，49)中的一个且所述输入驱动器(23)伸缩连接于另一个圆筒。提供栓(14)以限制柱塞(55)相对于壳体(15)的旋转，由此当所述驱动机构(17)驱动所述输入驱动器时，所述柱塞、第一元件和第二元件以及输入驱动器彼此伸缩地伸展或缩回。
Description
技术领域
本发明涉及用于将药物递送至人体或动物体的药物递送装置，具体并非唯一地涉及具有可替换药筒(replaceable medicament cartridge)的装置。所述装置通常由糖尿病患者使用，用于给药胰岛素。
背景技术
药物递送装置通常由未接受正规医学培训的人(即对他们的病症的自我处理日益普遍的患者)所使用。这些情况产生了对该类药物递送装置的许多需求。注射器应当在构造上坚实，而在使用者对其的操作以及部件的操控方面上容易使用。对于糖尿病患者，许多使用者可为视觉损伤且也可为身体虚弱。因此体积大难以操作的装置可能被证实难以使用，对灵巧受损的人更是如此。
专利申请说明书WO03/061736描述了具有轴向可移位的导螺杆(leadscrew)的药物注射装置。在该装置中，所述导螺杆在与包括齿轮和电动机的驱动机构啮合的螺纹活塞中。发动机的旋转驱动力通过齿轮和螺纹活塞转变为轴向力，所述轴向力施加于药筒的塞子(bung)或弹性活塞。可操作该驱动作用以由药筒排出一定量的药物。为了完全清空所述药筒，导螺杆的长度需要至少等于药筒的长度，从而使得该装置的总长度至少为药筒长度的两倍。该类型注射装置的问题是总长度太长而不能放置在外套口袋或手提包内而不突出。
为了生产短于药筒长度两倍的装置，已经开发了伸缩活塞杆(telescopicpiston rod)。在输注装置中采用了这样的伸缩活塞杆，示于WO97/00091中。该申请说明书描述了一种线性传动注射器柱塞，其具有包括许多通过交配螺纹彼此连接的部件或部件的活塞杆。所述伸缩活塞杆的远端部分连接于注射器的弹性活塞，且通过围绕伸缩活塞杆的多个套管(bushings)防止旋转。最大直径的套管需要匹配在注射器直径的范围内，结果是伸缩的活塞仅适于相当大尺寸的注射器。
本发明的目标是提供一种具有更紧凑(compact)的伸缩活塞杆组件的药物递送装置。
发明内容
根据本发明，提供了一种药物递送装置，其包括：壳体；用于驱动药物容器的塞子的伸缩活塞杆组件；以及用于伸缩活塞杆组件的驱动机构，其中所述伸缩活塞杆组件具有伸缩连接于柱塞(plunger)的输入驱动器，用于经中间联轴器(intermediate coupling)驱动塞子，其特征在于：
所述中间联轴器包括：彼此伸缩连接的第一元件和第二元件，所述柱塞伸缩连接于第一元件和第二元件中的一个，以及所述输入驱动器伸缩连接于第一元件和第二元件中的另一个；以及用于限制柱塞相对于壳体旋转的栓(key)；
其中当所述驱动机构驱动输入驱动器时，所述输入驱动器、第一元件和第二元件以及柱塞合作伸展或缩回。
所述栓可包括第一套筒和第二套筒(sleeve)，所述第一套筒和第二套筒伸缩地连接且彼此栓锁，所述柱塞和壳体使得它们可相对于壳体轴向移动而不是旋转移动。换句话说，所述柱塞和中间联轴器不能相对于壳体旋转。所述栓可通过柱塞、第一套筒和第二套筒中提供的齿条(splines)和相应的凹槽或凹口起作用。所述第一元件和第二元件可为大体上圆筒形(generallycylindrical)，以形成第一圆筒和第二圆筒(cylinders)。所述第一套筒和第二套筒优选地具有基本上符合第一圆筒和第二圆筒各自长度的长度。所述柱塞和输入驱动器也优选地具有符合第一圆筒和第二圆筒长度的长度，由此当处于缩回状态时使伸缩活塞杆组件的长度最小。所述柱塞、第一圆筒和第二圆筒以及输入驱动器之间的伸缩关系使得它们各自的直径由柱塞至输入驱动器渐进地减小。相反地，所述柱塞、第一套筒和第二套筒之间的伸缩关系使得它们各自的直径由柱塞至第一套筒渐进地增大。
所述柱塞可具有内螺纹，其与第二圆筒的外螺纹相配合。所述第二圆筒在其远离柱塞的末端配备有内螺纹，所述内螺纹与第一圆筒的外螺纹相配合。类似地，所述第一圆筒在其远离第二圆筒的末端配备有内螺纹，所述内螺纹与输入驱动器上提供的外螺纹相配合。输入齿轮(input gear)固定于远离第一圆筒的输入驱动器的末端，以与驱动机构的齿轮传动链啮合。这使得驱动力由驱动机构的电池供电的发动机经齿轮传动链向伸缩活塞杆组件的传送。
本发明的实施方案不限于以任何特定时期或阶段的方式伸展和缩回的伸缩活塞杆组件。在一些实施方案中，可渐进地执行所述伸缩活塞杆组件由缩回状态伸展或向缩回状态缩回，其中所述柱塞、第一圆筒和第二圆筒以及套筒置于彼此的范围内。这可能在三个时期或阶段中，或在其它实施方案中所述伸缩活塞杆组件的伸展/缩回可为连续的。在另外的实施方案中，所述伸缩活塞杆组件的伸展或缩回可能没有确定的预先顺序。所述柱塞、第一元件和第二元件以及输入驱动器伸展或缩回的顺序可因下述因素不同：内螺纹和外螺纹的设计以及在这些组件的接口的相对直径和摩擦特性。
在第1阶段，所述输入驱动器通过驱动机构的齿轮传动链与输入齿轮啮合来旋转但通过壳体限制在轴向旋转。因此所述输入驱动器将轴向力传递至壳体，同时将转矩输入由驱动机构传递至第一圆筒。在第1阶段的过程中，所述第一圆筒、第二圆筒、第一套筒和第二套筒以及柱塞沿输入驱动器的长度整体(bodily)且轴向移动(但不旋转)。这种情况由于以下原因出现：所述第一圆筒将转矩输入由输入驱动器传递且向第二圆筒提供轴向力；所述第二圆筒将轴向输入力由第一圆筒传递且将轴向输入力传递至柱塞；所述第一套筒由第二套筒作用于转矩且将其传递至壳体；所述第二套筒由柱塞作用于转矩且将其传递至第一套筒；以及所述柱塞将轴向力传递至药筒的塞子以分配药物。
当第一圆筒已经完全伸展时开始第2阶段，也就是说第一圆筒已经沿输入驱动器的长度移动直到它们之间的相对旋转被伸展档块阻止。在此时，所述第一圆筒不再轴向移动而与输入驱动器旋转。然后所述第一圆筒将输入转矩由输入驱动器传递至第二圆筒，因此引起第二圆筒沿第一圆筒轴向前进而不旋转。所述第二圆筒将转矩输入由第一圆筒传递且向柱塞提供轴向力。所述柱塞轴向移动而不旋转。所述柱塞将转矩输入由第二圆筒传递且向药筒的塞子提供轴向力以分配药物。在第2阶段的过程中，所述第一套筒不移动而是作用于来自第二套筒的转矩上且将其传递至驱动机构壳体。所述第二套筒不移动且作用于来自柱塞的转矩上且将其传递至第一套筒使得其不旋转。套筒的啮合通过轴向运转齿条和相应的凹槽之间的轻巧配合来推进。套筒移动的顺序不是必要的或预知的。这取决于套筒和柱塞之间的相对摩擦。所述凹槽在一个末端为隐蔽的(未显示)以防止套筒和柱塞失去连接。
当所述第二圆筒已经完全伸展时开始第3阶段，也就是说第二圆筒已经沿第一圆筒的长度移动直到相对旋转被第二伸展档块阻止，其不再轴向移动而是与输入驱动器和第一圆筒旋转。然后所述第二圆筒将转矩由第一圆筒传递至柱塞使得所述柱塞沿第二圆筒的长度轴向移动而不旋转。所述柱塞被锁定至第二套筒，防止其与输入驱动器旋转，由此实现与第二圆筒的相对旋转。当所述柱塞相对于第二圆筒完全伸展时，提供第三伸展档块以阻止柱塞和第二圆筒之间的相对旋转。可通过闭合端螺纹(closed endthread)提供的所述第一、第二和第三伸展档块也用于防止伸缩活塞杆组件失去连接。可提供夹式阻止环(clip-on stop ring)以防止螺旋组件失去连接。所述夹式阻止环已经特定地发展为提供充足的阻止力度而不需要焊接过程或限制对螺旋组件的材料选择。
第一套筒和第二套筒的操作顺序通过驱动螺纹的摩擦效率进行控制。在伸缩活塞杆组件的连续伸展的第一阶段中所述第一圆筒趋向于首先优先于第二圆筒和柱塞移动，这是由于输入驱动器和第一圆筒之间的最小直径螺纹接口间的相对低的摩擦引起的。换句话说，摩擦力随着第一圆筒、第二圆筒以及柱塞螺纹接口而增加，这使得能够进行先第一圆筒、然后第二圆筒以及最终柱塞的连续伸展。
本发明的术语“药物递送装置”是指单剂量的或多剂量的或预设剂量的或预先限定的、一次性或可重复使用的装置，该装置被设计成分配给使用者可选择的或预先限定剂量的医药产品，优选地多剂量的医药产品，例如胰岛素、生长激素、低分子量肝素以及它们的类似物和/或衍生物等。所述装置可以为任何形状，例如紧凑型或笔型。剂量递送可通过机械机构(任选为手动机构)或电驱动机构或储能驱动机构例如弹簧等来实现。剂量选择可通过手动机构或电子机构来实现。另外，所述装置可包含被设计成监控生理特性例如血糖水平等的组件。此外，所述装置可包含针或可不包含针。具体地，术语“药物递送装置”可指具有电驱动机构的、提供多剂量的基于针的装置，该装置被设计成由未受过正规医学培训的人员诸如患者使用。优选地，该药物递送装置为自动型，即自动注射器。
本发明的术语“壳体”优选地是指任何外部壳体(“主壳体”、“体部”、“外壳”)或内部壳体(“插入件”、“内体部”)，该壳体具有单向轴向联接件以防止特定组件朝近端移动。该壳体可被设计成使得能够安全、正确和舒适地操纵药物递送装置或其任何机构。通常，该壳体被设计成通过限制向污染物诸如液体、灰尘、污垢等的暴露，来容纳、固定、保护、引导和/或啮合药物递送装置的任何内部组件(例如，驱动机构、药筒、柱塞、活塞杆)。一般来说，该壳体可以是管形或非管形的、单体式或多部分组成的组件。通常，外部壳体用于容纳药筒，从该药筒可分配一定剂量的医药产品。
本发明的术语"发动机"优选地是指任何机动化的装置，其用于驱动齿轮系统以及最终驱动输入驱动器装置。在本发明中，优选地采用分档器发动机，尽管用于驱动齿轮系统或驱动装置的任何装置包括机械或手动启动装置也可并入到该装置中。
装置或装置组件的"近端"是指距离装置的分配端最远的端部。
装置或装置组件的“远端”是指最接近装置的分配端的端部。
本发明的实施方案提供了一种用于就该装置的轴向长度以及药物容器的直径而言更紧凑的药物递送装置的四阶段伸缩活塞杆组件。本发明具体实施的伸缩活塞杆组件可由薄壁注射模制部件(extremely thin walledinjection mounded parts)使用精密技术可塑物质来制造。具体地，所述输入驱动器具有已经减小以向周围组件提供空间的直径。因此，本发明具体实施的装置可通常采用包括可替换的药筒的可重新使用的药物递送装置且也可在自动注射器装置范围内使用。
附图说明
本发明将进一步参考附图通过实施例进行描述，其中相同或类似的附图标记表示相同或类似的元件：
图1为可包括本发明实施方案的药物递送装置的主视图；
图2为图1的药物递送装置的主视图，药筒通道(cartridge door)处于开启位置，用于接收药筒；
图3为本发明具体实施的伸缩活塞杆组件的透视图，显示发动机、齿轮和驱动机构壳体；
图4为图3的发动机、齿轮传动链和驱动机构的截面透视图；
图5为伸缩活塞杆组件在药筒内处于伸展位置的截面图；
图6为通道锁定元件(door locking memeber)以及处于伸展位置的伸缩活塞杆组件的改进的实施方案的截面图；
图7为缩回状态的图3的伸缩活塞杆组件以及处于前向位置的通道锁定元件的改进的实施方案的截面图；以及
图8为图7的改进的实施方案的截面图，其中通道锁定元件处于后向位置。
具体实施方式
在图1中，药物递送装置1包括具有显示器3的外壳2，所述显示器显示关于操作药物递送装置的功能信息，包括设定的剂量、药筒中剩余的给药次数。提供使用者界面按钮4、5和6以允许使用者操作注射器，包括启动、设定剂量、打开药筒保持部分和通道7以及开始分配设定的剂量。提供螺纹针连接物8，其能够与针连接以输送剂量以及可随后移除且弃去。可提供盖子(未显示)，以匹配覆盖外壳2的较低部分，从而协助保护装置以防颗粒和液体进入。图2显示药物递送装置1，其中药筒保持部分和通道7处于开启位置，用于接受替换药筒9的。
图3为伸缩活塞杆组件12(如下参照图5-8更详细地描述)与发动机13和壳体15的透视图，所述壳体15容纳驱动机构以将驱动力传递至伸缩活塞杆组件12。所述伸缩活塞杆组件12配备有将参照图5如下所述的栓14。该组件可容纳在药物递送装置1的底座16。所述药物递送装置1的底座包括用于电池的空间(未显示)以及用于药筒保持部分和通道7的空间。
图4为图3的组件的截面透视图，其中壳体15被移除。该图显示了驱动机构17，其包括伸缩活塞杆组件12的齿轮传动链19、输入齿轮21和输入驱动器23。齿轮传动链19包括发动机小齿轮(motor pinion)25和三个复合齿轮节27、29和31。所述发动机小齿轮25保持在具有干涉配合(interferencefit)的发动机13的轴上且具有在发动机小齿轮25周围成180°安置的一对模制标记33。所述标记33在底座中断动作监测光学遥感器(未显示)，可操作所述遥感器以提供相应于且预示发动机13的旋转速度的输出。所述发动机小齿轮25、每个复合齿轮节27至31以及输入齿轮21一起用于降低任何适当比例(可为例如62.8:1)的发动机13和输入驱动器23之间的驱动的旋转速度，由此对于输入驱动器23的每次旋转，所述发动机旋转62.8次。位于复合齿轮31和输入齿轮21之间的传递齿轮35为不可压缩(non-reducing)的，由此用于提供机械连接。所述复合压缩(reduction)齿轮节27至31装配在两个平行的不锈钢钉37和39上。所述输入齿轮21在壳体15内得到支撑由此与传递齿轮35旋转啮合，诸如推进旋转所述输入驱动器23。所述输入齿轮21和输入驱动器23在轴向为不可移动的。
图5为伸缩活塞杆组件12在药筒9内处于伸展位置的截面图。所述伸缩活塞杆组件12包括在近端的输入驱动器23，其不可旋转地固定输入齿轮21。所述输入驱动器23具有与中间联轴器的第一圆筒45的内螺纹部分43配合的螺纹外部表面41，所述第一圆筒45也具有螺纹外部表面47。所述第一圆筒45的螺纹外部表面47与在中间联轴器的第二圆筒49的近端的内螺纹部分48合作，所述第二圆筒也具有螺纹外部表面51。所述螺纹外部表面51的远端63与在柱塞55的近端的内螺纹部分53配合。所述柱塞55在其远端配备有表面伸展凸缘57以使通过在药筒9的塞子59上的柱塞55所施加的负载散开。为了在使用过程中由此处放出药物，当所述发动机13驱动伸缩活塞杆组件12使得其伸展以沿药筒9驱动塞子55时，施加于塞子59上的负载上升。在柱塞55的远端提供向内伸展的环状插入物61且其起到阻止柱塞缩回到第二圆筒49的远端63之外的作用。相应的末端档块62固定在第一圆筒45的近端且起到阻止第二圆筒49缩回到第一圆筒45的近端之外的作用。所述输入驱动器23、第一圆筒45和第二圆筒49的远端配备有闭合的螺纹以放着它们彼此失去连接。
所述柱塞55通过第一套筒65和第二套筒67栓锁壳体。提供栓14(参见图3)由此使得柱塞55和所述第一套筒和第二套筒65、67不能相对于彼此和壳体旋转。通过纵向(即轴向伸展)的凹槽或凹口沿柱塞55以及第一套筒和第二套筒65、67各自的外部表面运转来提供栓14。所述凹槽或凹口与壳体的内部表面(未显示)以及第一套筒65和第二套筒67的内部表面提供的相应的钉或齿条69相配合。
图6至8显示根据目前发明的装置的改进的实施方案。图6显示了在伸展位置的伸缩活塞杆组件12以及在壳体15内旋转且轴向移动地安置的锁定元件71的详图。将参考图7和8如下更详细地描述的锁定元件71具有向外伸展的突出物73，其与通道扣紧释放机构(door catch releasemechanism)(未显示)可操作地啮合/分离，这取决于其相对于输入齿轮21和输入驱动器23的轴向位置。在第一和第二螺纹圆筒45、49各自的近端另外提供夹式阻止环75以防止组件失去连接。所述夹式阻止环75一方面提供足够地阻止力，另一方面无需粘结过程。
图7和8为以缩回状态显示的伸缩活塞杆组件12的截面图，且其中通道锁定元件分别位于前向的'通道闭合'位置和后向的'通道开放'位置。由于所述驱动机构驱动输入齿轮21和输入驱动器23以使伸缩活塞杆组件12缩回，所述柱塞55、第一圆筒和第二圆筒47和49最终移动至图7中所示的缩回状态。在该位置，在锁定元件71的近端和输入齿轮21之间保留有间隙d。在该位置，所述突出物73并未前进或缩回足够远以分离药筒通道打开掣子(未显示)。当需要替换药筒9时，发动机控制器(未显示)驱动发动机13，由此所述驱动机构17驱动输入驱动器23以使伸缩活塞杆组件12缩回直到间隙d闭合，因此分离所述突出物73并开放通道打开掣子。
将对如上所述的药物递送装置1的操作进行如下描述。所述伸缩活塞杆组件12由初始缩回状态的伸展(如在图7和8中显示)在三个时期或阶段进行，其中所述柱塞55、第一圆筒和第二圆筒45、49以及套筒65,67置于彼此的范围内。
在第1阶段，所述输入驱动器23通过驱动机构17的齿轮传动链19与输入齿轮21啮合来旋转。由此所述输入驱动器23将轴向力传递至壳体15，同时将转矩输入由驱动机构17传递至第一圆筒45。在第1阶段的过程中，所述第一圆筒45、第二圆筒49、第一套筒和第二套筒65、67以及柱塞55沿输入驱动器23的长度整体且轴向移动(但不旋转)。这种情况由于以下原因出现：所述第一圆筒45将转矩输入由输入驱动器23传递且向第二圆筒49提供轴向力；所述第二圆筒49将轴向输入力由第一圆筒45传递且将所述轴向输入力传递至柱塞55；所述第一套筒65由第二套筒67作用于转矩且将其传递至壳体15；所述第二套筒67由柱塞55作用于转矩且将其传递至第一套筒65；以及所述柱塞55将轴向力由柱塞传递且将其传递至药筒9。
当第一圆筒45已经完全伸展时开始第2阶段，也就是说第一圆筒45已经沿输入驱动器23的长度向下移动直到它们之间的相对旋转通过伸展档块75或闭合螺纹阻止。在此时，所述第一圆筒45已经达到其轴限度且不再轴向移动而与输入驱动器23旋转。然后所述第一圆筒45将输入转矩由输入驱动器23传递至第二圆筒49，因此引起第二圆筒沿第一圆筒轴向前进而不旋转。所述第二圆筒49将转矩输入由第一圆筒45传递且向柱塞55提供轴向力。所述柱塞轴向移动而不旋转。所述柱塞55将转矩输入由第二圆筒67传递且向药筒9提供轴向力。
在第2阶段的过程中，所述第一套筒65不移动而是由第二套筒67作用于转矩且将其传递至驱动机构壳体15。所述第二套筒67不移动且由柱塞55作用于转矩且将其传递至第一套筒65使得其不旋转。
当所述第二圆筒49已经完全伸展时开始第3阶段，也就是说第二圆筒49已经沿第一圆筒45的长度向下移动直到相对旋转通过第二伸展档块75或闭合螺纹阻止，由于已经达到其轴限度，其不再轴向移动而是与输入驱动器23和第一圆筒45旋转。然后所述第二圆筒49将转矩由第一圆筒45传递至柱塞55使得所述柱塞沿第二圆筒的长度轴向移动而不旋转。所述柱塞55啮合于第二套筒67使得其防止与输入驱动器23旋转，由此实现与第二圆筒49的相对旋转。当所述柱塞相对于此完全伸展时，提供闭合螺纹形式的第三伸展档块以阻止柱塞55和第二圆筒67之间的相对旋转。
所述药物递送装置1包括用于控制装置操作的电子控制系统(未显示)。可操作该控制系统来控制发动机13以经驱动机构17驱动所述输入驱动器23。提供传感器(未显示)以感应伸缩活塞杆组件12的状态且向使用者提供操作信息。
Claims (11)
1.药物递送装置，包括：壳体；用于驱动药物容器的塞子的伸缩活塞杆组件；以及用于伸缩活塞杆组件的驱动机构，其中所述伸缩活塞杆组件具有伸缩连接于柱塞的输入驱动器，用于经中间联轴器驱动塞子，其特征在于：
所述中间联轴器包括：彼此伸缩连接的第一元件和第二元件，所述柱塞伸缩连接于第一元件和第二元件中的一个，以及所述输入驱动器伸缩连接于第一元件和第二元件中的另一个；以及用于限制柱塞相对于壳体旋转的栓；
其中当所述驱动机构驱动输入驱动器时，所述柱塞、第一元件和第二元件以及输入驱动器彼此相互伸缩地伸展或缩回，
其中所述栓包括第一套筒和第二套筒，其彼此伸缩地连接且栓锁，所述柱塞和壳体使得所述第一套筒和第二套筒可相对于壳体轴向移动而不是旋转移动。
2.如权利要求1所述的药物递送装置，其中所述柱塞、第一元件和第二元件以及输入驱动器之间的伸缩关系使得它们各自的直径由柱塞至输入驱动器渐进地减小。
3.如权利要求2所述的药物递送装置，其中所述柱塞、第一套筒和第二套筒之间的伸缩关系使得它们各自的直径由柱塞至第一套筒渐进地增大。
4.如前述权利要求中任一项所述的药物递送装置，其中在输入驱动器远离第一元件的末端提供输入齿轮，用于与驱动机构的齿轮传动链啮合。
5.如权利要求1-3中任一项所述的药物递送装置，其中渐进地执行伸缩活塞杆组件由初始缩回状态的伸展，在初始缩回状态所述柱塞、第一元件和第二元件以及套筒至少置于彼此之内。
6.如权利要求5所述的药物递送装置，其中所述输入驱动器旋转以轴向移动，使得所述伸缩活塞杆组件整体且轴向移动，而不沿输入驱动器的长度旋转。
7.如权利要求6所述的药物递送装置，其中所述第一元件达到轴限度，由此与输入驱动器旋转以将输入转矩由输入驱动器传递至第二元件，因此引起第二元件和柱塞沿第一元件轴向前进而不旋转。
8.如权利要求7所述的药物递送装置，其中所述第二元件达到轴限度，由此与输入驱动器和第一元件旋转，因此将所述转矩由第一元件传递至柱塞由此所述柱塞沿第二元件的长度轴向移动而不旋转。
9.如权利要求1-3中任一项所述的药物递送装置，其中所述第一套筒和第二套筒各自具有等于所述第一元件和第二元件各自长度的长度，由此当处于缩回状态时使伸缩活塞杆组件的长度最小。
10.如权利要求1-3中任一项所述的药物递送装置，其中所述壳体包括用于使用者可替换的药筒的容器。
11.一种自动注射器，包括如前述权利要求中任一项所述的药物递送装置。
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