CN102448520A - 递送液体药剂的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于递送固定剂量或可调节剂量的液体药剂到患者的装置。本发明的特征在于，所述装置配置有用于增大将液体药剂递送出该类型的装置所需要的动力的行星齿轮系。关于市售的用于递送固定剂量或可调节剂量的液体药剂的几乎全部该类型的装置，剂量体积能够在单独的步骤中设定。借助于行星齿轮系，各自代表待递送的药剂体积的增加的这些间距变得更小，这增大了设定最优剂量体积的药剂的可能性。在本发明的主要使用领域，本发明意图与注射针头一起使用。本发明有利于提高药剂流体压力，并且能够用以同时操作吸入器或无针头注射器，因为本发明将保持小型化的外侧尺寸。

Description

递送液体药剂的装置

技术领域

本发明涉及用于将固定剂量或可变剂量的液体药剂分配到患者的装置。

本发明的特征在于，所述装置配置有行星齿轮系，所述行星齿轮系用于增大将液体药剂从该类型的装置药物递送出所需要的动力，以避免使用粗笨的主弹簧、昂贵的特殊制造的弹簧比如钟表弹簧或者其中存储的弹簧力偶然会超过50N的非常强力的压缩弹簧。一个示例是专利：WO 2008/155144A1。本发明中使用的行星齿轮系提供了其它的优点，因为其减小了角速度，这使得比使用传统的注射器能够实现更为精确且更小的剂量步进。在第一方面，本发明旨在与现今存在的标准化的用于液体药剂的玻璃容器结合使用，例如下面的药管，该药管是带有开口底部且已知为柱塞的橡胶柱塞密封药管的开口底部的玻璃容器。此外，该药管还包括在前部中的开口，该开口由设置有具有软性分隔壁的孔的盖密封，该孔在大多数情况中由注射针头后侧穿透以形成从药剂到外部的流体管道。因此，当使用者转动附接到装置的后侧上的剂量钮时，标示使用者意图药物递送的药剂量的窗口中的数值改变。同时，装置中的主弹簧被设定到带载状态，并且由在装置中整合的棘轮机构配置保持在该状态。当剂量被制备以递送到身体时，使用者致动与棘轮机构连接的触发钮，然后棘轮机构被释放，由此通过装置中的机械部件预设的主弹簧被允许以一定大小且预定的力将柱塞向前推动一定的预定距离。整个剂量递送由窗口中的数值来标示，该窗口现在显示起始位置，例如该数值可以是数值“0”。

在大多数的类似装置中，使用手动施加的力来完成柱塞向前输送，其中使用者通常用他/她的拇指形成该力。尽管如此，市场上仍存在若干由主弹簧操纵的装置，与类似装置相同的是，本发明遵循笔型注射器的国际标准化ISO11608-1中规定的指导准则。

背景技术

液体药剂通常被注射到身体内，之后在身体内被循环系统吸收。在大多数情况中，一些种类的皮下注射器被用于该目的。由于存在许多不同的液体药剂，这些液体药剂具有各种粘度、浓度和在从约5微升剂量直到约800微升剂量的范围内显著变化的剂量体积，所以现今存在许多具体设计的、以手动方式操作或配置有驱动机构的注射器，这些注射器全部适于不同的操作模式。本发明被设计用以通过适度的修改或不进行修改就能够应用于大多数所存在的、使用具有可调节剂量设定配置的注射器的操作模式。

大多数的注射器的共同点在于，它们配置有固定在药剂容器中的注射针头或者配置有国际标准ISO 11608-2中所规定的分离注射针头，其中可更换针头能够被螺旋配合到注射器或皮下注射器。在下面的文本中，“前侧”或“前方”指注射器的包含注射针头的端部，“后侧”或“后方”指相反端部，在大多数情况中，该相反端部如所附示出的实施方式中那样由剂量钮构成，或者由用于设定使用者意图注入的剂量体积的另一种配置构成。

皮下注射器的最简单的实施方式是完全手动操作的皮下注射器，其最重要的组成元件是称为注射针头的管状针头、在大多数情况中是透明的并且配置有用于标示已经注射到身体内的药剂量的分级刻度的透明药剂容器。在皮下注射器的上部是称为柱塞杆的杆，所述杆在顶端配置有拇指把柄，使得使用者可以施加压力到柱塞杆上。柱塞杆在前端处附接到在药剂容器内移动的称为柱塞或者限位器的活塞。通过在柱塞杆上施加压力，柱塞在药剂容器中向前移动，由此封闭的药剂通过管状针头传送出。

常规类型的皮下注射器是已经为胰岛素笔(笔式注射器)的皮下注射器。在患者中，这些注射器还由糖尿病人使用，而且有时每天使用若干次。在大多数情况中，胰岛素被保持在药剂容器中，该药剂容器另外已知为药管。药管是前端由专用帽密封的玻璃筒或塑料筒。该帽在其前端包括孔且通常由安装在帽内侧上的高弹性布(隔膜)密封。医药行业非常常见地使用标准化药管并且通常适用于国际标准ISO 11608-3，这也便于成品的FDA批准。有若干公司生产笔式注射器，使得笔式注射器能够设计成多种方式。虽然如此，国际标准ISO 11608-1规定了笔式注射器必须满足的一定标准要求，并且此外该标准提出了关于笔式注射器的设计的指导准则。该标准另外对于笔式注射器必须满足的剂量设定的品质和可重复性提出了最低限度的要求。典型地，关于笔式注射器，使用者通过操作布置于笔式注射器主体的后端上的剂量钮来设定所要求的剂量体积，由此设定的剂量体积作为数值显示在沿笔式注射器主体布置在某处的窗口中。另外对于许多手动操纵的笔式注射器典型地，所述剂量钮在被转动时通过转动运动而向后突出到笔式注射器主体之外。随着设定了适当的剂量值，这通过正确的数值剂量显示在窗口中来确认，使用者用注射针头穿刺注射部位，例如大腿或胃部。之后，使用者将他的/她的拇指推压剂量钮，由此剂量钮被再次向回推压到笔式注射器主体内。由于剂量钮直接或间接地以机械方式与柱塞杆连接，由此预设体积的液体药剂被注射到身体内。窗口中的剂量刻度再次标示起始位置，这能够标示为“0”或者另外的符号，则确认注射完成。

存在有许多液体药剂，并且胰岛素是液体药剂中的一个典型示例。液体药剂的其它示例是用以支持人类繁殖的生长激素或者FSH。治疗用A型肉毒毒素是液体药剂的又一个示例。全部的药剂由独有的化学成分、浓度和根据剂量体积的表示方式以例如μl(微升)或者一些其它剂量刻度测量的特征剂量大小构成。在一些情况中，药品制造商提出能够溶解在液体中并且以变化的浓度溶解的活性物质的重量单位。因此，在本情况中，活性物质的量决定剂量测量的表示方式。此外，不同液体药剂之间存在粘度波动。作为示例，治疗用A型肉毒毒素具有高的粘度。在许多情况中，粘度与温度相关，这使得在冰箱中储存的药剂比室温下储存的药剂更粘。

在许多情况中，单个药剂容器(药管)被用于重复治疗。作为示例，根据患者需要注射的剂量大小和该剂量的给药频率，3ml体积的、包含胰岛素的药管足够一个月的使用。由于在针头上生长的细菌能够通过针头管道传播到药剂内，可更换针头系统被用于胰岛素。推荐的是在每次注射之后更换针头。相同的具有可更换针头的系统也用于许多其它类型的药剂。

可变的剂量大小使得在设定剂量时，剂量钮的(将被推入注射器主体内的)后部将被移动到注射器主体后方的、与当前剂量体积对应的不同位置，即螺距波动。

患者在用注射针头穿刺他/她自身时感受到或多或少的疼痛，如果频繁使用针头，这还能够在注射部分造成组织损伤，这另外在糖尿病患者中是熟知的，因此，针头制造商一直在致力于开发出更细的针头。即使声称新的更细的注射针头的流动阻力与旧的较粗的注射针头相同，但实际测试显示随着新的注射针头和未来的注射针头的截面面积变得更细，流动阻力趋于增大。在实践中，这意味着在使用未来的更细的注射针头时，需要施加更高的力在柱塞杆上以将药剂从药剂容器排出。在患者具有他的/她的手部中的受限的灵活性或力量的那些情况中，这被认为是一种限制。通常寻求使这些患者应依靠自身来注射给药。作为示例，手部较小的小孩在注射大剂量的生长激素时，如果他们用一只手在拇指与小指之间抓握注射部位附近即身体组织，而用另一只手推压剂量钮，则这将使小孩经受当时的人机控制困难。关于使用主弹簧、电动机或气体容器或一些其它类型的集中动力源来驱动柱塞杆的、被设计用于分配液体药剂的自动装置将以牺牲手动驱动的柱塞杆的市场份额为代价而增大它们的市场份额仍存在争论。

第三种类型的笔式注射器是如下的笔式注射器：其中，使用者通过转动大多数情况中在注射器主体的后端上布置的剂量钮来设定待分配的所期望剂量体积，同时通过剂量钮施加载荷到弹簧上，弹簧接着随药剂被注射到身体内而推进柱塞。该笔式注射器例如有Autopen(商标)。

通常存在的用于驱动柱塞杆的动力源是由钢丝制成的具有弹簧特性的普通的螺旋压缩弹簧、扭力弹簧或者钟表弹簧，所述钟表弹簧是以薄或窄的方式系结的、不同变型的钟表弹簧(已知为马达弹簧)。这些弹簧的共同点在于他们以一定的间隔工作并且这些弹簧以预设的状态储存。其原因在于在整个注射过程中，弹簧中必须有足够的力以克服内部动力损失比如机械摩擦、流动阻力，以及另外地最大允许注射时间。

发明内容

本发明涉及由主弹簧辅助而作为液体经由注射针头或经由将液体药剂转换成为喷雾的管口件分配液体药剂到身体的装置。见图1，本发明包括：盖，所述盖在本实施方式中包括前盖和后盖；药筒，液体药剂储存在所述药筒中，并且在所述的实施方式中包括药管，所述药管带有附着的柱塞，柱塞的前端由配置有隔膜的帽封闭，所述隔膜构成能够由注射针头刺穿的分隔壁，由此形成从药管到注射针头的密封的液体管道。

液体药剂以如下方式分配：通过柱塞杆以及它的由滚针轴承支撑的旋扣器朝向注射针头向前输送柱塞，由此被置于过压力作用下的液体通过注射针头的孔被挤出。根据所要求的给药药物量，即剂量体积，柱塞杆在药管内向前移动预定的距离。该前向移动从现在起将称为螺距。由此，剂量体积等于螺距乘以柱塞的截面面积。柱塞杆配置有螺纹，并且根据使用者用剂量钮预先设定的剂量体积而被向前螺旋推进整转的一定部分。柱塞杆另外至少在一侧上但在大多数情况中沿着两侧配置有纵向轨道或者交替的平的纵向表面，其中各侧之间的标准距离小于柱塞杆上的最大直径。

剂量钮被牢固锁定到驱动轴。驱动轴的内侧成形为纵向管，其中柱塞杆能够自由移动。驱动轴的后部配置有纵向轨道，所述纵向轨道配置为键槽。

剂量滚筒配置有沿驱动轴中的纵向键槽状槽能够自由移动的纵向凸缘。通过使剂量钮转动，流量滚筒将同时旋转。由于剂量滚筒的外壳面配置有在后盖中的螺纹槽中移动的螺纹部，剂量滚筒还被强制朝向剂量钮向后旋转。此外，剂量滚筒配置有数值，其中每个值表示一定的预设的剂量体积。通过在后盖中开口的窗口，使用者能读到当前有效的数值，并且由于自动注射器内的机构完全同步，一定的可视数值通常表示一定的柱塞杆螺距。主弹簧同步地被压缩，使得剂量滚筒在相反方向上朝向剂量钮旋转。当使用者已经设定所要求的剂量体积时，自动注射器将处于静止的激活状态。这意味着压缩的弹簧被锁定在加载状态中。这通过将棘轮整合在驱动轴的前端中来完成，如图1中清楚地可见，棘轮在卷起步骤中与离合机构和离合回位弹簧一起作用。该离合器简单地是棘轮机构并且在本实施方式中被布置成纵向圆筒构造。离合器使驱动轴在一个方向上旋转，因为接近的齿缘在该旋转方向上倾斜，并且因为使用者通过手动施加的力能够容易地克服轴向以及反向的轴向离合器回位弹簧力。在被限制的旋转方向上，离合器齿与驱动轴齿之间的接触面在轴向上是垂直的，并且推动离合器向前的全力是小的并且可忽略。

为使上述的棘轮配置工作，要求离合器不能转动，而仅能够在其前向方向上移动并且由此跳过配置有齿的棘轮表面。这通过使离合器配置有纵向键槽或者配置有在剂量限位器中的相应键槽配置中移动的交替突起的键特征来实现。

通过向后定向的力推压在离合器上的离合器回位弹簧确保离合器和驱动轴齿总是相互连接。由于离合器被锁定而不能相对于剂量限位轮转动，因而剂量限位轮被锁定而不能相对于触发钮转动，设定剂量是可能的，并且之后使用者将释放剂量限位器，在所示的实施方式中这意味着使用者向前推动触发钮，由此液体药剂被传送通过注射针头。

随着使用者根据上述的步骤药物递送一定剂量的液体药剂，使用者释放剂量限位器，这在所示的实施方式中示出为通过朝向药管向前推动触发钮来释放剂量限位器。

预设的主弹簧被再次允许向前伸展，由此剂量滚筒朝向其起始位置转动，并且通过将剂量滚筒连接到驱动轴的键槽连接而将转矩传送到驱动轴。驱动轴通过离合器和剂量限位器将转矩传送到行星齿轮系。

以许多不同的方式构造行星齿轮系是可能的。在本发明中，外齿环被锁定并且整合在前盖中。

剂量限位器的前端配置有中心齿轮，所述中心齿轮通过两个或更多的、安装在行星齿轮架上的行星齿轮而将转矩传送到行星齿轮架。中心齿轮与行星齿轮架之间的理论齿比将保持不变，而与行星齿轮的数目无关。

行星齿轮架的毂盘或成形为具有与柱塞杆螺纹对应的螺纹的螺母，可成形为配置有纵向凸缘或平表面的圆形轴向突出孔，其中各表面之间的标准距离小于柱塞杆的最大直径。在柱塞杆毂盘成形为螺母的实施方式中，柱塞杆离合器毂盘成形为配置有纵向凸缘或平表面的圆形纵向突出孔，其中各面之间的标准距离小于柱塞杆的最大直径。在本情况中，行星齿轮架螺纹部旋转，同时柱塞杆离合器被锁定。在本实施方式中，柱塞杆以线性运动被驱动向前并且推动其前方的柱塞，由此液体药剂被药物递送出自动注射器，这里假设注射针头被螺旋配合到或者扣合到前端而打开了药剂的液体管道。在其它情况下，液体压力升高直到全部的弹性部件例如可能存在的气泡被压缩。之后，柱塞杆的纵向前向运动停止。

在第二实施方式中，行星齿轮架毂盘配置有带有纵向凸缘或平表面的圆形轴向突出孔，并且在各行星齿轮之间的标准距离小于柱塞杆的最大直径，行星齿轮架以与上述的先前实施方式中相同的方式旋转。在本实施方式中，转矩并不通过螺纹部传输，相反，其经由纵向凸缘或者平表面而被传递到柱塞杆，由此强制柱塞杆旋转。在第二实施方式中，柱塞杆离合器的毂盘配置有被保持静止的螺纹部。

在本实施方式中，柱塞杆通过前向旋转而向前移动。

这两个实施方式能够进行比较，在第一实施方式中，将螺母紧固到被保持静止的螺纹件，而在第二实施方式中，将螺纹件紧固到固定的螺母。螺纹件与螺母之间的相对运动在两种情况是相同的。在第一情况中，力从螺母传送到螺纹件，而在第二情况中，力从螺纹件传输到螺母。两个过程相互类似，并且所述过程中的任一个相对于另一个不具有任何直接的优点或者缺点。

因此，上述装置中的行星齿轮架通过下述两种方式从驱动轴经由离合器和剂量限位器到柱塞杆，通过具有配置有螺纹部并且由此向前螺旋推进柱塞杆的毂盘、或者通过带有传送转矩的纵向凸缘的毂盘，由此柱塞杆向前旋转穿过被整合在柱塞杆离合器中的固定螺纹部。

附图说明

将通过给出了本实际发明的有利实施方式的、具体且说明性的设计方案来说明本发明。构成本发明的部件能够以一种以上的方式设计，因此，本发明将进一步地称为“说明性实施方式”。该说明性实施方式通过这些包含的附图进行说明，另外在附图中，附图标记指代本专利中提到的部件，在附图中：

图1示出了本发明的设计方案的示例的截面图，其中示出了属于本设计方案的所设计的部件。部件的数目在本发明准备用于生产时当然能够减少，但本设计方案包括全部功能和作为本发明的特征的机械设计方案。

图2示出了图1中的截面图的放大细节图，其中详细示出了驱动柱塞杆的主弹簧、以及到驱动轴、离合机构、用于离合器的回位弹簧、剂量限位器以及包含在行星齿轮系中的部件的动力传输的设计。

图3示出了驱动轴、离合器、用于离合器的回位弹簧、剂量限位器、带有三个安装的行星齿轮的行星齿轮架和带有扣合的旋扣器的柱塞杆的两个透视图，一个是前侧透视图，一个是下侧透视图，其中能够看到每个部件的几何形状。

图4示出了本发明的设计方案的示例的截面图，其中药管被整合在药管壳体中，在药管壳体内侧也配置有隔膜。在其它方面中，该设计方案与图1、图2、图3和图5中所示的实施方式相同。

图5示出了另外在图1中示出的设计方案的分解图。

图6示出了用于本发明的行星齿轮系的示意图。Z1表示中心齿轮上的齿数，Z3表示行星齿轮上的齿数，并且Z2表示固定齿环上的齿数。

图7示出了图示本发明的实施方式的图。

具体实施方式

在本详细说明中，使用术语“前侧”或“前方”以及“后侧”或“后方”来限定不同部件的方向。应解释为，这些方向是指吸入器在使用时的位置以限定构成所述实施方式的部件之间的物理关系，而不应被认为是对本发明的限定。

在下文中，“前侧”或“前方”指本发明的药剂从所述装置药物递送出的物理端部，并且另外构成外部部件能够连接到所述装置的端部。其能够是螺旋配合到或扣合到所述装置上的注射针头，或者是将加压的液体药剂转换成为喷雾或者气雾剂的管口件。

也能够是另一种类型的孔口，例如配置有被压靠在皮肤上的孔的部件，其中液体药剂的液体压力足够高以使得液体能够穿透患者皮肤而不用穿刺针，由此本实施方式中的装置构成用于药剂的无针头注射器。

在下文中，“后侧”或“后方”是指本发明的配置有图中所示的剂量钮的物理端部。

图中所示的、用于液体药剂的分配的自动装置包括由后盖和前盖构成的盖。

在所述的实施方式中，该两个盖通过扣合闭合件而结合在一起。在该结合部的另一个实施方式中，所述部件能够以超声焊接、胶粘、热堆叠、铆接或螺旋配合的方式被配合在一起。方便的是这些部件由塑料模制成，例如由聚碳酸酯、cycoloy或者ABS模制成，但所述盖也能够由金属制成，例如由黄铜或钢制成。在所述实施方式中，所述结合部进一步通过成形为桶环的深冲金属片件、和另外包括朝向装置的后侧定向的凸出的装饰性盖来强化。金属片件，例如不锈钢，能够由塑料例如LCP制成的模制特征来代替。装饰性盖并不仅用于前盖与后盖之间的结合部的强化，另外其遮盖所述结合部并且另外引导触发钮。触发钮作用为两个目的，主要功能是作用为触发器，即通过朝向装置的前端按压触发钮，使限位器特征沿剂量限位器的周边分离，并且由此允许内部部件自由旋转。在使用者意图递送液体药剂时执行该步骤。优选的是触发钮由透明塑料制成，例如透明聚碳酸酯，因为触发钮的后部凸起能够用作沿着沿剂量滚筒的外壳面的螺旋轨道布置的数值的窗口，如图5所示。触发钮还能够由金属制成或由另一种塑料材料制成。在本情况中，布置在剂量滚筒上的数值的位置必须能够移位，或者通过使触发钮参照装置的纵向在角向上移位从而能够在触发钮的侧部读取数值，或者另外触发钮能够在其后凸出部配置有孔，使用者能够通过该孔读取数值。

在本情况中，该孔能够配置有玻璃或透明塑料制成的放大镜。

触发钮在非激活模式中相对于其后部限位位置移位，并且只要使用者不向前推动触发钮，则在转动方向上锁定剂量限位器。触发钮通过触发器弹簧而在其后部限位位置被保持到位，在所示实施方式中，触发器弹簧的前端压靠后盖中的表面，并且其后端压靠触发钮中的凹面。以此，产生了朝向后方定向的力，该力被用以确保剂量限位器被锁定。当药物递送一定剂量时，触发钮被向前推动，由此剂量限位器被释放。在图3中，根据前侧视图和后侧视图示出了剂量限位器。该剂量限位器在其纵向上中空的，其中孔的直径超过柱塞杆截面的最大直径。剂量限位器配置有向后定向的轴端，该轴端配置有键槽，离合器能够在该键槽中前后移动。另外，该剂量限位器配置有外环，在该外环的外壳面上配置有均匀分布的限位特征，这些限位特征与触发钮的前端上的限位特征一起构成触发器功能，或者换句话说，构成能够由使用者操作的旋转锁定。

图2中所示的后盖配置有一个或多个在内侧以螺旋状模式伸展的螺纹轨道，由此构成内螺纹部。轨道的数目依赖于所述螺纹部是否具有一个或多个引入线。剂量滚筒配置有与整合在后盖中的内螺纹部相对应的外螺纹部。剂量滚筒通过螺纹轨道引导，并且在剂量钮被手动转动时后向转动，直到其最终撞击到后限位位置，该后限位位置在本实施方式中由剂量钮构成。以同样的方式，剂量滚筒自由移动到前限位位置，该前限位位置在本实施方式中由后盖中的内螺纹部的前端构成。

这由此构成了剂量滚筒的前向移动的前限位位置。产生剂量滚筒运动的前端限位位置的另一种方式是使后盖配置有也将构成限位器的凸出特征或分隔壁。剂量滚筒另外通过后盖中的窗口或孔旋转。由于剂量滚筒配置有与离合器中的限位位置同步的预定的稳定位置，剂量滚筒能够沿其外壳面配置有数值。这些数值沿具有与剂量滚筒的外螺纹相同的螺距的螺旋状假想曲线分组。这意味着剂量滚筒的特定运动和同步的向后转动将总是导致某些数值显示在窗口中。该数值标示装置的使用者意图药物递送的液体药剂的剂量大小。在本发明的另一个实施方式中，后盖的内壁能够配置有外螺纹，在情况中，所述外螺纹与剂量滚筒中的凹陷螺纹对应。剂量滚筒优选地由塑料例如ABS制成，但其也能够由金属例如黄铜制成。使用塑料的优点在于该材料能够被着色，例如用白涂料着色以提高背景，即剂量滚筒的外外壳面与数值之间的对比度，所述数值例如通过使用移印被印刷，或者由例如通过模内复合施加到外壳面上的或者通过使用喷射式打印技术或者激光打印技术标记的印花构成。如果糖尿病患者将使用该装置，则这是特别重要的，因为糖尿病患者经常遭受由该疾病引起的视图受损的痛苦。剂量滚筒毂盘在其纵向上配置有毂孔，驱动轴能够在该毂孔中在装置的纵向上自由移动。通过为毂孔设计键槽功能，所述键槽功能在本实施方式中意味着纵向凸起的槽，并且为驱动轴配置相应的纵向槽，转矩能够从剂量滚筒传送到驱动轴。

驱动轴的纵向定向的毂盘是中空的并且具有超过柱塞杆的最大直径的内径。这意味着柱塞杆能够沿内孔的纵向自动移动。剂量钮牢固地附接到驱动轴的后侧。

剂量钮由使用者操作，以此使用者转动剂量钮直到正确的数值显示在后盖中的窗口内。在所示的实施方式中，剂量钮的前部配置扣合闭合件。由于主弹簧被预设/剂量被预设，剂量钮将转矩从使用者的手部传送到驱动轴，这意味着剂量钮不能相对于驱动轴自由旋转，因此，在本发明的本实施方式中，剂量钮配置有扣合闭合件，所述扣合闭合件与驱动轴的后部中的相应的孔一起在纵向上锁定剂量钮并且同时允许到驱动轴的转矩传输。将剂量钮相对于驱动轴锁定的替代方式是通过使用超声焊接、胶粘或热堆叠将它们结合在一起。这些部件还能够被压配起来，如果这些部件中的一个配置有小的凸缘，所述凸缘高度在0.1mm到0.3mm之间波动并且在两个部件被压在一起时发生变形。

当使用者转动剂量钮时，主弹簧将聚集负载，并且由此存储使装置能够随使用者向前按压触发钮并且由此释放剂量限位器而递送液体药剂所需要的力。在本发明的本实施方式中，主弹簧是规则的螺旋形压缩弹簧，其中弹簧丝具有圆形截面廓线。所述丝的截面廓线还能够是矩形或者一些另外的形状。弹簧使用的材料能够例如是弹性不锈钢或者弹性普碳钢。市场上在售的大多数用于递送液体的自动装置使用某些类型的弹簧单元，以产生分配液体药剂所需要的力。最常用弹簧类型的一个示例是以线圈之间具有距离的方式缠绕的、或者紧密缠绕的并且由平面螺旋金属片带制成的钟表弹簧。另一个示例是在本发明中用作能量源的压缩弹簧。主弹簧的再一个示例是某些类型的扭力弹簧。这些弹簧的共同点在于，它们的对于线性弹簧的力/压缩曲线以及分别地对于径向弹簧的力/角向转动在弹簧的激活操作间隔内能够被认为大致上是线性的。关于用于分配液体药剂的自动装置，在全部现有的实施方式中，存在若干在全部的装置中引起固有摩擦并且由此引起必须由主弹簧克服的摩擦力的因素。另外，在医药行业中广泛地已知的，柱塞多次附着到药管的玻璃表面，这在某些情况中根据柱塞与玻璃之间的表面压力而在时间进程中施压除去玻璃表面的硅处理。必须施加到柱塞以开始运动的力已知为“挣脱束缚”力。由于全部的内部摩擦的原因，弹簧必须在整个分配阶段、或者换句话说在剂量药物递送阶段中提供最小的力到柱塞杆。如果该力比必须提供的最小的力小，则固有的摩擦力将超过该移动，而导致剂量药物递送停止。由此，全部的主弹簧以下面的方式预设，即它们全程药物递送足够的力直到剂量药物递送机构在前限位位置中停止，这在将主弹簧保持在静态预设状态中是需要的。从该静态预设状态开始，使用者随着他/她转动剂量钮而增大弹簧力以设定正确的剂量大小。

驱动轴执行各种任务。如上所述，其后端成形为配合以能够附接到剂量钮的机械结合。驱动轴的后部配置有键，用于将转矩传送到剂量滚筒和从剂量滚筒传送转矩。驱动轴在其纵向上是中空的，以使柱塞杆在内侧在纵向上自由移动，并且另外能够在该孔内部自动旋转。驱动轴在其前端配置有构成棘轮的齿状凸缘。所述齿的成形方式与规则棘轮中的齿相同，其中齿的顶部在本实施方式中指向前方。所述齿设计成在一侧成斜坡，这允许离合器的相应齿在其表面的顶部上滑动。所述齿的反向侧从齿状凸缘的底部在法向上以近似90°倾斜。这意味着力在驱动轴的齿与离合器的齿之间的传输与所述面垂直，这意味着它们在该方向上彼此旋转锁定。驱动轴能够由塑料制成，例如带有比如玻璃和塔夫伦的添加物的聚碳酸酯，但驱动轴也能够由金属例如不锈钢或黄铜制成。重要的是中心齿轮被旋转锁定到驱动轴，以能够从驱动轴传输转矩。当使用者设定他/她意图分配的剂量时，棘轮中的每个齿与在盖中的窗口中标示为数值的剂量增量对应。一个齿对应于一定的角向转动，该角向转动通过机械部件被转换为一定的柱塞杆螺距。由主弹簧产生的转矩通过离合器传送到剂量限位器，并经由花键配置传送到其中心齿轮状前端。

剂量限位器与其整合的中心齿轮构成连接到行星齿轮系的输入轴。图6示出了本发明的示意性结构。输入轴由附图标记1表示。行星齿轮架构成另外由字符C表示的输出轴。典型的行星齿轮系配置由配置有中心齿轮的输入轴1构成，所述中心齿轮配置有若干齿Z1，此外行星齿轮系配置成由行星齿轮架构成，所述行星齿轮架的毂轴另外构成行星齿轮系配置的输出轴C。一个或多个行星齿轮被安装在行星齿轮架上并且与毂轴相距一定的距离，并且它们配置有若干具Z3。

在本发明中，齿环相对于中心齿轮和行星齿轮保持锁定。在本实施方式中，这通过将齿环整合在前盖中完成。齿环是具有指向毂盘的若干齿Z2的齿轮。此外，在本实施方式中，行星齿轮架中的毂孔成形为螺母，所述螺母以比驱动轴更低的齿速驱动柱塞杆向前。为实现向前定向的柱塞杆运动，替代于与行星齿轮架协同的自旋，柱塞杆必须在行星齿轮架的前方或后方被线性引导。这意味着，柱塞杆仅必须具有一定的自由度，并且仅被允许通过线性运动向前移动。本实施方式中的线性引导件由柱塞杆离合器机构中的非圆形纵向突出毂孔构成。所述孔的廓线与沿着柱塞杆长侧的相应廓线对应。当观察柱塞杆的原材料时，其是带螺纹杆，具有一个或多个螺纹引入线。通过从原材料去除材料，能够实现非圆形截面廓线。柱塞杆运动的结果将是前向运动，并且柱塞杆中的合力将向前定向。本发明的再一个实施方式通过使柱塞杆离合器机构中的毂孔成形为配置有与柱塞杆螺纹部对应的内螺纹来完成。在本情况中，行星齿轮架配置有纵向突出毂孔，所述毂孔具有与柱塞杆的截面廓线对应的线性引导件。不同在于，本情况中的转矩从行星齿轮架传送到沿柱塞杆的螺旋长侧的平凹部。

图5清楚地示出了能够设计柱塞杆的方式。在本实施方式中，柱塞杆将在其向前移动时旋转。为防止柱塞阻挡柱塞杆旋转且由此使限制柱塞杆的所期望的前向线性运动的阻力增大，滚针轴承支撑的旋扣器已安装在柱塞杆有前端。其构成柱塞杆的前端轴承。在所示的实施方式中，旋扣器扣合到柱塞杆前端的凸缘轴颈上。

图6示出了以角速度ω1旋转的输入轴1。该轴推动输出轴C，所述输出轴C以角速度ωC旋转。输出轴的转速另外依赖于所包括的齿轮配置的齿数，即中心齿轮的齿数Z1、行星齿轮上的齿数Z3、和具有内齿的固定外齿环的齿数Z2，其中所述齿环的角速度ω2相应为0。

ω1与ωC之间的关系表述下面的公式：

$\mathrm{\ωC}=\frac{\mathrm{\ω}1}{1+\frac{Z2}{Z1}}$

通过使角速度减速，能够获得若干优点。与笔式注射器的已知技术相比的一个优点在于现今的已有注射器，例如胰岛素笔，并不具有该类型的变速器，这使得如果单次剂量步进较小，或者换句话说如果期望柱塞杆移动非常短的距离，则几乎全部设计方案中使用的棘轮的齿的大小必须更小。这对于棘轮的齿成形时的制造精度提出了要求。另外，这意味着在爪与棘轮之间发生的磨损将迅速使齿磨损并且由此限制了已有注射器的使用寿命。通过引入行星齿轮，则齿能够具有更为重负荷的形状，因为角速度被减速，这在本情况中增大了设计的可靠性。另一方面，如果齿之间的精细齿比保持为大约与现在已有的注射器相同，则使用者将可以精细调节剂量体积，这在具体的示例中意味着非常好地理解他/她应注射的胰岛素的量的糖尿病患者将可以利用本发明精细调节剂量。如果使用者现今可以以5IU的步进调节他的/她的剂量，则行星齿轮将使使用者可以以2.5IU的步进调节剂量。

本发明的再一个实施方式通过串联的两个或更多的行星齿轮实现，其中第一行星齿轮的输出轴配置有与剂量限位器的前端中的中心齿轮等效的中心齿轮，以使角速度进一步减速，这将使得能够精确地如1IU地或更小地设定剂量，或者实现作用于柱塞杆上的更高的力。

本发明具有显著的优点，因为行星齿轮占据非常小的空间。将固定剂量或可调节剂量的液体药剂药物递送到患者的装置不应该庞大，相反，该装置应易于装入在手袋或者夹克口袋中。此外，国际笔式注射器标准ISO 11608-1在规范中提出该装置应该“类似于笔”。

通过实现行星齿轮系可达到的再一个优点在于具有未改变的主弹簧力的柱塞杆能够将向前定向的显著更高的力药物递送到柱塞。这意味着本发明适于用于高粘度液体药剂比如作为高粘度药剂的BOTOX(r)和Zoladex(r)，同时因为该装置不会变得庞大，因为该装置不要求特别强力的主弹簧。作为在国际标准ISO 11608-2中说明的未来的注射针头，如果针头的长度保持恒定，其中该长度在大多数情况中为12mm，则该针头趋于越来越细，这些针头中的流动阻力将比当前针头高。针头变得更细的原因在于经常的使用者趋于在注射部位处形成瘢痕组织并且损及注射部位处的神经，并且还在于如果用更细的针头刺穿皮肤，则疼痛感减轻。使用行星齿轮系的再一个优点在于能够减少主弹簧的预设，这使得本发明的技术寿命长度与现今已有的配置有主弹簧的注射器相比能够得以提高。通常限制注射器的理论寿命长度的因素在于热塑性塑料的蠕变行为，因为它们暴露于静载荷，例如由预设的主弹簧施加的静载荷。

由于在本发明中存在行星齿轮系的结果，因此在液体药剂中能够实现高的流体压力，并且同时将本发明的外部尺寸保持为较小并且便携，并且由此用于将液体药剂转换成为雾汽，也称为软雾。在该应用领域中，本发明能够用以推进药剂吸入器，在药剂吸入器中，药剂以液态储存在药管中。最后，由于本发明产生高的流体压力的能力，本发明可用于将药剂直接注射到身体组织内，而不需要使用任何用于穿刺皮肤的针头，由此打开用于药剂到身体组织内的传送的流体通道。

用于液体药剂的分配的自动装置，特别地是胰岛素笔，通常分为一次性装置或可重复使用装置。在下文中，一次性装置将称为一次性装置，可重复使用装置将称为可重复使用装置。

一次性装置的具体示例是一次性胰岛素笔。与可重复使用胰岛素笔类似，一次性胰岛素笔包括容纳胰岛素的药管。所述药管多数时间容纳3毫升的胰岛素。这依赖于药量将持续若干个胰岛素治疗。当药管被排空时，整个胰岛素笔被弃用。关于一次性装置，药管整合在胰岛素笔中或者被安装在胰岛素笔的内部，这样使得该装置不能被卸开除非破坏该一次性装置。替代的安装方法的示例是标准的非可拆卸扣合闭合件，该闭合件被设计成使得其只能通过被破坏的方式卸开。另一个示例是将在大多数情况中由塑料制成的药管壳体胶粘到或熔焊到胰岛素笔盖。关于为什么一次性装置要好于可重复使用装置，以往通常使用的论据在于使用者不必要过多地苦恼于病菌生长，并且还在于一次性装置不能用其预期药剂之外的另一种药剂来填充。此外，该机械平台能够得以简化，因为在几乎全部这些已有的用于液体药物的分配的自动装置中，柱塞杆不能倒转，因为它们没有配置柱塞杆离合器机构。因此，柱塞杆逐渐向前移动，或者换句话说，逐剂量地向前移动直到柱塞杆已将柱塞推进到药管的前端，并由此排空药管中的全部药剂。

可重复使用装置是用于液体的分配的自动装置，其中当药剂用尽之后药管能够更换为新的药管。当药剂已用尽时，药管壳体与排空的药管及其柱塞一起被卸开。药管与其柱塞然后被更换为填充有液体药剂的、新的类似的药管。在本发明的本实施方式中，药管壳体配置有螺纹接口，该螺纹接口与前盖中的螺纹对应。使用者通常必须用手使柱塞杆倒转，但在本发明的本实施方式中，所述装置配置有另一个离合器机构，该离合器机构在其前端中由前盖中的与柱塞杆离合器机构中的齿对应的齿构成。由于药管壳体被螺旋配合到前盖上，这些齿彼此互锁并且锁定柱塞杆离合器机构。

在药管壳体已配置有新的药管并且将要被螺旋配合到前盖的情况中，柱塞杆回位弹簧使齿相互分离，由此柱塞杆离合器机构能够自由旋转。由于柱塞杆离合器机构能够自由旋转的原因，使得柱塞杆通过由行星齿轮架的带螺纹毂盘引导的向后自旋运动被推动向后，并且由于液体药剂大致可认为是不可压缩的而被向后推，直到药管壳体被螺旋配合到前盖，并且柱塞杆离合器机构的齿与前盖中的齿再次彼此互锁。

Claims (11)

1.用于递送液体药剂的装置，其中，所述装置的驱动机构配置有行星齿轮系，

所述行星齿轮系由输入中心齿轮、被锁定到所述装置的罩的齿环、和配置有用于安装行星齿轮的、与旋转中心相距一定距离的若干轴的行星齿轮架，所述行星齿轮在所述中心齿轮与锁定的齿环之间移动，而在输出轴处产生减速旋转，

所述行星齿轮系的功能在于使本发明的受主弹簧推动的驱动机构所产生的旋转减速，由此减少柱塞杆(19)的前向运动并同时增大作用于所述柱塞杆(19)的驱动力，其中所述柱塞杆(19)在所述药剂容器(9)内在所述柱塞杆本身的前方推压所述柱塞(8)，并且将药剂通过中空注射针头推挤出所述药剂容器进入患者身体，所述行星齿轮架(5)构成所述行星齿轮系的输出轴，其特别之处在于带螺纹的毂孔，所述毂孔螺旋推进所述柱塞杆穿过与所述柱塞杆中的相应的非圆形纵向突出轨道相对应的锁定的非圆筒形孔，由此所述柱塞杆的外壳面带有螺纹，并且在这些非圆形转矩传送轨道的材料中沿其纵向配置有切除部，因此，在权利要求1中，所述柱塞杆通过线性前向运动向前移动。

2.根据权利要求1所述的用于递送液体药剂的装置，其中，所述行星齿轮架(5)的毂盘成形为非圆形转矩传送毂孔，用于传输转矩并使所述柱塞杆转动向前穿过与所述柱塞杆上的相应螺纹对应的螺纹孔，由此所述柱塞杆的外壳面带有螺纹，并且在这些非圆形转矩传送轨道的材料中沿其纵向配置有切除部，因此，所述柱塞杆通过旋转前向运动向前移动。

3.用于递送液体药剂的装置，其中，所述装置配置有两个或更多的串联联接的行星齿轮系，用于在两个或更多的步骤中使注射器的驱动机构所产生的转动运动减速，从所述行星齿轮伸出的第一后输出轴由行星齿轮架(5)构成，其前端成形为中心齿轮并且还构成连接至下一个行星齿轮系的输入轴(20)，根据权利要求1，第一至倒数第二个行星齿轮系配置有通过旋转中心的纵向定向的孔，所述柱塞杆(19)穿过该孔自由移动，后行星齿轮架的输出轴成形为中心齿轮用于将减速的旋转传送到下一个行星齿轮系，前行星齿轮系的行星齿轮架配置有毂孔，所述毂孔带有螺纹并且螺旋推进所述柱塞杆，或者具有将转矩传送到所述柱塞杆(19)的非圆形毂孔截面，彼此串联联接的行星齿轮的数目增加得越大，加速力将越大，并且输出轴的转动将越少。

4.构成用于分配弹簧力的驱动机构的装置，所述驱动机构用在用于递送液体药剂的装置中，其中，所述驱动机构包括主弹簧(11)，所述主弹簧(11)由常规压缩弹簧构成，并且所述主弹簧(11)在其静止状态下被收纳在由移动前限位位置限制且在后部由剂量钮(1)限制的隔室中，所述移动前限位位置由剂量滚筒(13)的前壁构成，而所述剂量钮(1)仅自由转动而不能前后移动，该转动通过使所述剂量滚筒的外表面配设外螺纹而实现，该外螺纹由在所述装置的罩中内部定位的螺旋轨道所引导，

当通过转动附接到所述驱动轴(10)的剂量钮(1)来设定新的剂量时，所述剂量滚筒被强制沿所述后罩(12)内的螺旋轨道向后旋转，这导致所述主弹簧的压缩进一步增大，弹簧力的增加构成了在后面的阶段中被用以推进所述柱塞杆向前的驱动力，

当通过致动触发钮(2)和释放剂量限位件(20)来递送剂量时，所述剂量滚筒旋转返回到其前限位位置，与此同时，所述弹簧力通过所述驱动轴和所述离合机构被传输到构成通往所述行星齿轮系的输入轴的所述剂量限位件，进而所述行星齿轮推进所述柱塞杆向前。

5.用于以喷雾形式递送流体药剂的装置，其中，所述装置配置有行星齿轮系，所述行星齿轮系使受主弹簧推动的驱动机构中产生的力升高，以增大作用于柱塞杆的前向力，这使得能够在药筒(9)内的流体药剂中实现超过10bar的流体压力，该压力足够高以通过附接到所述药剂容器的喷嘴/喷口件配置将液体药剂转换成为喷雾，也称为软雾。

6.用于以射流形式递送液体药剂的装置，其中，所述装置包括行星齿轮系，所述行星齿轮系用以产生高的流体压力，从而使得作为射流的药剂能够直接注射到身体组织内，而不需要使用注射针头来穿刺皮肤，在足够高的压力下喷射的射流能够穿过皮肤并且将药剂直接传送到身体组织内。

7.用于递送固定剂量或可调节剂量的液体药剂的装置，其中，所述装置在患者向前推动剂量钮时以手动方式被操作，根据权利要求1的行星齿轮系被用以减小手动施加的力，该手动施加的力通过剂量钮作用于剂量滚筒(13)，并且通过所述剂量滚筒的具有键槽配置的毂孔而作用于驱动轴(10)上的隆起状轨道，由于所述剂量滚筒(13)通过螺纹而配合到机壳，所以所述剂量滚筒发生转动运动，并且该转动运动被传送到所述驱动轴，当设定剂量时，所述剂量滚筒由患者手动旋回并旋出所述装置，而当递送该剂量时，由患者再次将所述剂量滚筒推回到所述装置内。

8.用于递送固定剂量的或可调节剂量的液体药剂的装置，其中，使用根据权利要求1的行星齿轮系，所述行星齿轮系用以使转速减速，并且，驱动力由具有平面螺旋式钟表弹簧的形状的主弹簧产生。

9.用于递送固定剂量的或可调节剂量的液体药剂的装置，所述装置包含根据权利要求1的行星齿轮系用于使转速减速，其中，具有钟表弹簧形状的驱动机构替代根据权利要求4所述的驱动机构。

10.用于递送固定剂量的或可调节剂量的液体药剂的装置，其中，使用行星齿轮系，所述行星齿轮系用以使由主弹簧驱动的驱动机构所产生的转速减速，其中所述主弹簧是扭力弹簧。

11.根据权利要求1和2所述的用于递送固定剂量的或可调节剂量的液体药剂的装置，其中，所述柱塞杆离合机构被整合在所述装置的罩中，整合的毂孔以与所述柱塞杆离合机构毂孔正好相同的方式与所述柱塞杆相互作用，不同之处在于所述装置仅能够使用到药剂容器被排空为止，此后认为所述装置已被耗尽，这些类型的装置称为一次性装置。

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