CN103370092A - 改进的无针注射器 - Google Patents

Abstract

本发明披露了改进的无针注射器，其包括能量源、触发机构、冲击构件以及药物输送活塞组成。在一优选的实施例中，触发机构包括用来密封由压缩气体构成的能量源的滑阀，以及释放滑阀的部件，用以释放加压气体和前推冲杆而迫使液体药物制剂通过药物输送孔。该装置可包括覆盖孔的盖帽和阻止意外输送的安全机构。

Description

改进的无针注射器

技术领域

本发明涉及无针注射器、改进无针注射器可靠性和可制造性的技术，以及能够传递增加剂量的无针注射器。

背景技术

许多病人是打针反对派或遭受打针恐惧症，或害怕自我管理基于打针的医疗注射。许多病人和/或卫生保健工作者具有另外的困难，包括不能或不想遵循复杂的使用指导；针刺受伤的危险；以及交叉感染。要确保治疗的配合可以说是问题颇多。此外，还有一问题是，病人对于自我管理注射可能需要进行培训，但某些情况表明，病人能自我管理的注射为数不多。此外，针和注射器通常需要被充填，对于某些处方，干的药物需要重组，这进一步使自我管理变得复杂化，病人的顺从配合度降低。这些问题经常排除了在家中进行处理、或者是自行处理或者是通过诸如家庭成员之类相对未经训练的看护者进行处理的可能性。无法在家中服药会导致较高的治疗成本、延迟处理、降低病人配合性、减小舒适性以及可能暴露于医源性感染。

粘性制剂中的各种生物活性试剂会受益于使用无针注射器的输送。活性。该组药剂包括（但不限于）：消炎药、抗菌药、抗寄生虫药、抗真菌药、抗病毒药、抗肿瘤药、止痛药、麻醉剂、疫苗、中枢神经系统药、生长因子、荷尔蒙、抗组胺、骨诱导药、心血管药、抗溃疡药、支气管扩张药、血管扩张药、避孕药、提高生育药剂、干扰素α、生长荷尔蒙、包括PTH和PTH类似物及部分的骨质疏松症药物、减肥药、精神病药、抗糖尿病药、女性不育症、AIDS、儿童生长阻滞症的治疗药、肝炎药；多发性硬化药，偏头痛药、以及过敏性反应药物。

发明内容

本发明的一个方面是由加压气体的气缸组成的无针注射器，在没有滑阀和密封件的情况下，该气缸未被完全密封。在储存期间，由储存密封件构成的滑阀使玻璃缸保持在压力状态下。注射器包括用来释放滑阀的装置，释放方式是将加压气体释放到腔体内。冲杆可滑动地定位在该腔体内，使得释放的压力将该冲杆从气缸向前推。药物容器使液体药物制剂保持与药物输送孔流体地连接。当释放的加压气体强迫冲杆移动时，冲杆致使液体制剂通过药物输送孔以足够的速度挤压成狭窄的射流，其刺穿病人皮肤，提供无针注射的液体药物制剂。

本发明的一个方面在于，由于滑阀的存在，加压缸无需被打穿。

本发明的另一方面在于，装置不需要提供喷嘴和病人皮肤上注射部位之间的气隙的间隔件。

本发明的另一方面在于，该装置包括安全特征，使得盖帽被移去时该装置不会意外地被触发。

本发明的另一方面在于，该装置可提供皮下注射。

本发明的另一方面是螺纹帽安全特征，其在移去时不触发该装置。盖帽可旋入到药物容器上，以确保维持良好的密封。在没有某种类型安全装置的情况下，如果结合朝向装置的其余部分推进盖帽的话，那么旋出盖帽的动作会使装置触发。然而，该装置包括盖帽上的啮合盖帽的第二组螺纹，当盖帽旋出时，它也被驱动离开装置。盖帽上的第二组螺纹的该种结构布置，能消除对诸如由杠杆致动的块体那样的安全机构的需求，并使得该装置用起来更加简单。

在本发明的一个方面，滑阀还包括另一附加的密封件，在气体释放到腔室内之后，该密封件起到密封作用，防止加压气体的丢失。此外，滑阀可构造成：在释放滑阀之前，加压气体借助阻塞滑阀运动的可移动体而将滑阀保持在第一位置中。

本发明的一个方面包括用于释放滑阀的装置，使滑阀移动可移动体，由此，使滑阀的一端暴露于凹进部分，加压气体所施加的力使滑阀移入该凹进部分内。可通过将装置的药物输送孔按压在诸如病人皮肤的表面上的动作，使可移动体移动。

本发明的一个方面包括注射器，其构造成：一旦释放滑阀就发生皮下注射，迫使液体药物制剂流出药物孔，流过注射部位处的病人皮肤。

在本发明的一个方面，提供无针注射器，其包括含有液体药物制剂的药囊。该装置包括容器中的孔，该孔以流体连接的方式通向液体药物制剂。使用含有第一压力的第一加压气体的第一气体容器，第一加压气体与药物分配构件接触，并将该药物分配构件向前推。触发器机构阻止药物分配构件的运动。

还存在有含有第二压力的第二加压气体的第二气体容器，其中，第二加压气体不向前推进药物分配构件，直到触发器机构释放药物分配构件之后为止。

可使用预充填的、自含有的、单次使用的、手持式无针注射器来实施本发明。

在一特别较佳的的实施例中，本发明使用无针注射器来实施，该无针注射器由自含有的压缩气体提供动力，无针注射器的元件可见美国专利No.5,891,086中描述（以参见方式引入其全部内容）。该实施例包括由无针注射提供的液体药物制剂的装置，例如，皮下方式（SC）、皮肤内方式（ID）或肌肉内方式（IM）。结合药囊来使用激发器以形成无针注射器。药囊用要注射到对象内的液体进行预充填，药囊具有至少一个液体出口和从液体出口向内的与液体接触的自由活塞。

激发器包括：

（a）具有前部的壳体，前部适于与药囊相连接；

（b）安装在所述外壳内在所述前部之内的的冲击构件，以便从第一位置朝向前部移动，从而在药囊连接和继续移动自由活塞朝向液体出口时，撞击自由活塞，由此，一定剂量的液体通过药囊内的液体出口排出；

（c）位于所述壳体内的元件，其在储存和搬运期间啮合所述冲击构件，以阻止冲击元件运动，其中，一旦致动，该元件就允许冲击构件运动；

（d）覆盖一个或多个注射孔的盖帽，用以保持孔口干净和确保药物制剂无菌状态；

（e）安全机构，其确保装置不过早地被致动；以及

（f）用于所述安全机构的致动器，所述致动器仅在孔口盖帽被移去之后才可被使用者触及，以确保移去孔口盖帽的动作不会意外地致使装置启动，或者替代地：

（f）其中，安全机构包括这样的特征：移去盖帽的动作可有效地阻止意外地触发装置。

本发明描述了可使用无针注射器输送的各种药物制剂，无针注射器包括专利5,891,086所述的注射器。这些药物制剂活化各种成分，并可包括各种聚合物、载体等。

本发明的一个方面是理想的输送时间，尤其是输送高粘度的制剂。理想的输送时间可包括任何输送时间，其中，制剂成功地被输送。较佳的输送时间包括少于人皮肤反应时间的时间，例如，每输送0.5ml制剂，时间少于600ms，更佳地，少于400ms，最佳地，少于100ms。

本发明的另一方面是与注射相关的疼痛是可接受的。

本发明的另一方面涉及减轻对与制剂注射相关的针的畏惧。

本发明的另一方面涉及消除与制剂注射相关的针刺受伤的危险和交叉感染。

本发明的另一方面涉及与制剂注射相关的准备工作的简化，其通过提供预充填的、单次使用后丢弃的注射器来简化准备工作。

本发明的另一方面涉及与高粘度储库制剂注射相关的药物释放曲线。

本发明的另一方面是提高无针注射器的可靠性。

本发明的另一方面是使应变和随之而来的变形为最小，在储存过程中，暴露于成功地进行无针注射所需的大的力的激发器元件中丧失的可靠性为最小。

本发明的另一方面是使形成无针注射器的药容器所需的玻璃形成量为最小，使玻璃中的缺陷为最小，以及一旦对药物制剂加压，使随之而来的与制剂注射相关的玻璃破碎为最小。

本发明的另一方面是消除与形成玻璃中的小的注射孔相关的制造困难。

本发明的另一方面是在为了快速输送而对制剂加压时，在形成在玻璃中的注射孔附近形成气泡时，消除此时可能出现的破碎的可能性。

本发明的另一方面是提高无针注射器的可制造性。

本发明的另一方面是使用无针注射时能输送较高的剂量。

本发明的另一方面是对于无针注射器的能量源来说能够使用低的气体压力。

本发明的另一方面是提供无针注射器，其使用起来非常简单，具有简单的指导设置和最少数量的准备和输送步骤，以及只需要基本的手动灵巧性和手的力气。

本发明的另一方面是提供具有安全特征的无针注射器，其消除了在储存或为输送作准备期间意外致动的可能性。

本发明的另一方面是提供带有用于注射孔的盖子的无针注射器，盖子使各个孔保持干净和无菌状态，并保持药物制剂的无菌性，直到准备好装置进行输送为止。

本发明的另一方面是提供一种装置，用以确保使用者必须以正确的顺序执行注射器的输送准备步骤，例如，在移去安全机构之前或在移去的同时必须移去孔的盖帽，以确保移去盖帽的动作不会触发装置。

本发明的另一方面是无需通过刺破密封的气体囊来启动无针注射器。

本发明的另一方面是消除压力随动力源温度变动而有很大的变化，动力源由可刺破的密封的CO₂气体囊组成。

本发明的另一方面是去除与气体囊相关的附加零件和复杂性，气体囊必须在刺破构件上刺破，以释放气体和从无针注射器中提供药物。

本技术领域内技术人员在阅读过以下更为完整描述的构成和方法的细节后，本发明上述的和其它的目的、优点和特征将会变得明晰。

附图说明

从以下结合附图阅读详细描述中，可最好地理解本发明。要强调指出的是，根据通常的做法，附图中的各种特征不是按比例绘出的。相反，为清晰起见，各种特征的尺寸是任意放大或减小的。附图中包括以下诸图：

图1是本发明优选实施例的示意图，其带有滑阀、剪切销和分离的喷嘴。

图2是图1所示的本发明实施例的气缸、滑阀和冲杆头的更为详细图。

图3是图1所示的本发明实施例的冲杆导向件、活塞、药囊和盖帽孔的更为详细图。

图4示出本发明另一实施例，其有两个压力的气缸和球支承件触发器。

图5示出本发明另一实施例，其有易碎的气缸密封件和组合的药囊和冲杆缸。

图6示出本发明另一实施例，其贝氏（Belleville）垫圈堆叠电源和金属板片支杆触发器。

图7示出本发明另一实施例，其有中心机械弹簧和后触发器组件。

图8示出本发明另一实施例，其中，气体压力通过其它实施例所示的冲杆直接作用在活塞上。

图9示出本发明另一实施例，其有转动的冲杆。

图10示出本发明另一实施例，其有中空的冲杆。

图11示出装置顶部原型，其设计用来研究图1所示实施例的动态特性。

图12a示出两个示例的配方压力曲线，其由使用1ml钢制药囊的图11原型产生的。

图12b示出一示例的配方压力曲线，其是由’086中所述类型的装置产生的。

图13示出一示例的配方压力曲线，其是由使用0.5ml玻璃制药囊的图11原型产生的，玻璃药囊类似于产生图12b中所示配方压力曲线的装置中所用的药囊。

图14示出装置顶部原型，其设计用来研究诸如图4所示本发明的两个压力气缸的动态特性。

图15示出由图14的原型产生的示例配方压力曲线。

具体实施方式

在描述本发明的构成和方法之前，应该理解到，本发明不局限于这里所述的特殊制剂和方法，当然，可以变化。还应该理解，这里所用术语仅是为了描述特殊实施例之用，无意要加以限制，因为本发明的范围将仅由附后的权利要求书予以限定。

如果提供了数值范围，则应该理解到，介于该范围的上限和下限之间的精确到下限单位十分之一（除非文中另有清楚地指出）的各个中间值也具体地披露了。所述范围内介于任何所述值或中间值之间的各个较小范围，以及该所述范围内任何其它所述的值或中间值，都被包括在本发明之内。这些较小范围的上限和下限可以独立地被包括入范围之内或排斥在外，其中包括在该较小范围内的任一限值或两个限值，或不包括限值的各个范围，都被包括在本发明内，服从于该所述范围内任何具体排斥的限值。如果所述范围包括一个或两个限值，则排斥这些包括的限值中的任一个或两个的范围也被包括在本发明中。

除非另有规定，这里所用的所有技术和科学术语具有本发明所属技术领域内技术人员普遍理解的相同的含义。尽管类似于或等价于本文所述的任何方法和材料，可在本发明的实践或试验中使用，但现描述优选的方法和材料。本文所提及的所有出版物都被本文以参见方式引入，并描述了与出版物所引用的方法和材料相接合的各种方法和/或材料。

必须指出的是，如在文中和附后权利要求书中所用的，单数形式冠词“a”、“an”和“the”包括复数形式，除非文中另有清楚地指出。因此，例如，说到“制剂”，则包括多个如此的制剂，说到“该方法”，则包括涉及一个或多个方法以及为本技术领域内技术人员公知的等价的方法，等等。

提供文中讨论的各种出版物，仅是在本发明提交日期之前进行披露。其中，没有内容可被认为允许本发明借助于现有的发明不授权提早日期早于如此的出版物。此外，所提供的出版物日期可不同于实际出版物的日期，可能需要独立确认。

定义

活性药物成分、API、活性药物物质、药剂等：药物活性并且为产生所期望的效果而输送的药物制剂成分制剂。

致动器：用以移动或控制机构或系统的机械装置。致动器的一个实例是杆件，病人使用它准备用于输送的自动注射器。

聚集体：通过范德瓦耳斯力或化学键保持在一起的接头（linked）分子的制剂。

AUC：曲线下的面积，或者说是输送药物的等离子浓度相对于时间的积分输送。

贝氏（Belleville）垫圈、贝氏垫圈堆叠、贝氏弹簧等：由多个截头锥形状的垫圈制成的用于无针注射器的动力源，所述截头锥形状的垫圈具有弹簧特性，当压缩时其储存能量。其名字来自于发明者Jullian F.Belleville。

生物可降解的：能够在体内化学地分解或降解以形成无毒组分。降解速率可与药物释放速率相同或不相同。

生物学的：由生物学过程（与化学过程相比）形成的药用产品。实例包括疫苗、血和血组分、过敏原、体细胞、基因治疗、组织、干细胞、免疫球蛋白，以及重组治疗蛋白质。生物学的可以与诸如人类、动物、植物或微有机物之类的自然源隔离，或可以由生物技术的方法产生。

二氧化碳或CO₂：无色气体，其通常在大气压下为无嗅的。CO₂通常用作为无针注射器的动力源。CO₂具有可在市面上以加压密封容器购得的优点。这些容器中的CO₂为液化的，因此，随着容器被耗尽（大约为853PSI，70°F），仍保持相对恒定的压力。CO₂的缺点是随温度变化有相当大的压力变化。

载体：制剂的非活性部分，其可以是液体和可起作制剂的溶剂，或其中制剂是悬浮的。有用的载体不会不利地与活性药物成分互相作用，并具有允许通过注射输送的特性，具体来说，通过无针注射器来输送。用于注射的较佳的载体包括：水、盐水和它们的混合物。可使用其它的载体，只要它们可构成为形成合适的制剂，且不会不利地影响活性药物成分或人的组织即可。

厘泊和厘斯：粘度的不同测量单位，它们不只是不同的单位。厘泊是粘度的动态度量，而厘斯是粘度的运动学度量。从厘斯和厘泊转换为s.i.单位，可如下给出：

1cS＝0.0001m²/s       1cP＝0.001Ns/m²

热膨胀的系数，热膨胀系数等：每摄氏度C的材料尺寸的单位变化（ΔL/L）。

摩擦系数：涉及两种材料之间的法相力和这两种材料之间的摩擦力的比例常数。一般地，摩擦被认为独立于其它的因素，诸如接触面积。静摩擦系数的特征是静止时材料之间的摩擦力。该力通常是启动相对运动所需的力。动摩擦系数的特征是材料相对于彼此移动时的摩擦力。一般地说，静摩擦系数高于动摩擦系数。

容器闭合件、容器闭合系统、药物容器、药囊等：药物容器是设计成保持药物制剂的无菌性并消除其被污染的可能性。对于容纳液体制剂的容器闭合系统而言，容器关闭系统还必须具有足够低的水汽传输率，以使制剂的浓度在货架期不会有显著的改变。较佳的材料具有足够低的可浸出的材料，以在储存期间不会污染制剂。用于容器闭合件的较佳材料包括玻璃，更为较佳的是硅酸硼玻璃，或诸如聚四氟乙烯（PTFE）之类的氟化材料。

容器闭合件的完整性：容器闭合系统保持无菌性、消除污染可能性以及尽可能减少储存期间载体损失的能力。

CPV试验：400个对象试验，用来证实本发明IVIVC的预测功效。

输送阶段：制剂的压力恒定地或缓慢地变化，在此期间大批制剂剂量从无针注射器输送出来（见图2）。在本发明的优选实施例中，要求的注射是皮下注射。这一般需要在前的较高压力阶段（见“针刺阶段”），其中，形成输送注射物通过其输送的孔。

储库注射、储库等：药剂的注射，通常为皮下注射、静脉内注射或肌肉内注射，药剂在长时间内以均匀一致的方式释放其活性化合物。储库注射可以某些形式的药物提供，例如，癸酸盐或酯类。储库注射的实例包括甲羟孕酮和氟哌丁苯。储库可以是但不总是位于体内的某一点。

多斯普罗（DosePro）、因杰特（Intraject）、’086系统等：目前由周吉尼克斯（Zogenix）公司制造的一次性的、预充填的、用后丢弃的无针注射器。药囊用要被注射到对象的液体预充填，药囊具有液体出口和与液体接触的自由活塞。注射器包括激发器，其包括由压缩气体弹簧推动的冲击构件，并暂时被约束住，直到该装置被致动为止，冲击构件在弹簧力的作用下可沿第一方向移动，以便首先撞击自由活塞，然后继续沿第一方向移动该活塞，通过液体出口排出一定剂量的液体，该弹簧提供内置的能量储存，并适于从高能量状态移动到低能量状态，但反之则不然。激发器可包括触发装置以致动该装置，因此，仅在将装置压靠在皮肤上时，才启动注射。DosePro的元件和变化描述在美国专利No.5,891,086（’086）中，其它附加的描述、改进和变体可见以下专利：US6620135、US6554818、US6415631、US6409032、US6280410、US6258059、US6251091、US6216493、US6179583、US6174304、US6149625、US6135979、US5957886、US5891086，以及US5480381，本文以参见方式援引这些专利。

激发器：自动注射器的机械部分，其提供注射能量，触发该装置并确保在输送过程中合适的压力曲线。激发器可包含安全机构，其必须在输送之前予以设定。在某些现有技术中要注意，该部分被称作致动器。然而，这里我们称其为激发器以避免与安全机构致动器混淆。

赋形剂：添加到活性药物内的任何物质，包括载体，，以使得混合物能达到有效输送活性药物所需的合适的物理特性。

滤纸重量或FPW：无针注射事件之后留在皮肤上的注射物量的一种量度。为了测量FPW，使未经注射的材料被吸收在过滤纸上，对试样称重并减去皮重。如果在试样中见到血，则要加以注意，一般说该结果不被采用，因为血会造成对FPW的高估。FPW可用来纠正VAS，见VAS的定义和实例1。

制剂、注射物等：可被注射的任何液体、固体或其它状态的物质。较佳的制剂是液体制剂，包括但不限于：溶液、悬浮液，后者包括纳米级悬浮液、乳液、聚合物和凝胶。制剂包括但不限于那些含有适于注射的赋形剂的制剂，并含有一种或多种活性药物成分。

截头锥：具有锥体的形状，但其顶部被平行于底部的平面截去。见贝氏垫圈。

密闭地密封的容器等：装有加压气体的容器，其用作无针注射的动力源，容器不能渗透通过所装的泄漏气体。通常地，密闭地密封的容器通过镀锌钢板深拔加工形成，其装有诸如氮那样的加压气体，或诸如二氧化碳或氧化氮那样的液化气体。密闭地密封的容器经常用于食品行业，用来准备苏打水或掼奶油等，但也可在诸如喷雾法（参见US6,981,660）或无针注射（参见us3.10.US6607510）领域内找到医学的应用。通常这些容器具有这样的特征，其设计成被刺穿，以触及加压的内容物。

免疫原性：物质（抗原）引起免疫响应的能力。即使在非凝集的分子不是免疫原时，块状的生物药物也可以是免疫性的。

撞击间隙等：冲击构件（见冲杆）和用于在构成物中形成压力尖峰的活塞之间的间隙宽度。在无针注射过程中，冲击构件横贯该间隙被推压，例如，用压缩气体或其它能量源来推压，其中，当冲击构件横贯间隙移动时，它积聚能量源所作的功，一旦冲击后，将该能量提供给制剂，形成早期的压力尖峰。也可参见“刺穿阶段”。

体内（In vivo）（来自于拉丁语“活体内”）：与部分的或死体或者体外实验相对的是，使用完整的活体进行实验。体内的研究包括动物试验和人类临床试验。相对于体外试验，体内试验通常是首选的，因为试验结果对于临床结果更有预测性。

体外（In vitro）（来自于拉丁语“玻璃内”）：不是在活体内的程序（见in vivo），但在受控的环境中，例如，在试管中或其它实验室的实验装置中。相对于体内试验，由于成本降低以及对人和/或动物对象的危险性降低，所以，体外试验经常是首选的。

体内/体外相关性、IVIVC等：基于体外测量值、设计参数等预测体内特性的模型，较佳的是数学模型。预测的IVIVC允许得到体内测量的预测值，无需昂贵的和有潜在危险的人或动物临床试验。IVIVC最好基于若干个临床的最好是人的试验，其利用药物的不同结构、药物输送技术，或其它医学器械技术。为了进行该讨论，IVIVC可用来意指一种模型，其基于注射器设计参数和特性的批量测量值，预测无针注射器的体内注射特性。

喷射试验、喷射试验器、喷射试验方法等：在模拟的药物输送过程中，液体射流撞击时测量作用在传感器上的力的实验室装置。使用这些数据，可计算出制剂随时间变化的压力。喷射试验通常与应变仪试验同时进行。

无针注射器、不带针的注射器、喷射注射器等：药物输送系统，其提供皮下注射、肌肉内注射，或皮内注射，无需使用皮下注射用的针。通过形成至少一个高速液体射流，其速度足以穿透皮肤、皮下层或肌肉到达要求的深度，以此实现注射。无针注射系统包括但不限于：由周吉尼克斯（Zogenix）公司制造的

系统、

2000、由百尔杰克特医学技术公司（BiojectMedical Technologies）制造的Iject or Vitaject装置、由安塔尔（Antares）制造的Mediject VISION和Mediject VALEO装置、由梦想医疗（Visionary Medical）制造的PenJet装置、克鲁斯杰克特（Crossject）制造的CrossJect装置、生物瓣膜（Biovalve）制造的MiniJect装置、凯尔泰克医疗（Caretek Medical）制造的Implaject装置、安新（AlgoRx）制造的PowderJect装置、由天然医疗制品（National Medical Product）制造的J-tip装置、由埃克提瓦系统（ActivaSystem）制造的AdvantaJet、由英杰利达（Injex-Equidyne）制造的Injex30装置以及家用医疗制品（Medical House Products）制造的Mhi-500装置。

活塞：无针注射器的一个部件，其在来自于能量源的力作用下驱动液体制剂流出孔口之外而实现无针注射。在一优选实施例中，无针注射器用制剂进行预充填，活塞然后变成容器封闭系统的药物接触表面。在一特别优选的实施例中，活塞具有将能量从冲击构件传递到制剂以形成压力尖峰的附加功能，见“刺穿阶段”。较佳地，活塞包括PTFE。

聚四氟乙烯、PTFE、特氟龙等：四氟乙烯的合成含氟聚合物。PTFE是以杜邦商标特氟龙而最为众所周知的。PTFE是高分子量的碳氟化合物固体，全由碳和氟组成。PTFE对于任何固体都有最低的摩擦系数之一。对于许多药物制剂，PTFE还显示为可接受的药物接触表面。

预防：施用药物，以防止出现或演变出不利条件或药物失调。

刺穿阶段、初始压力尖峰等：在无针注射器内的制剂中初始压力尖峰，其形成具有足够能量的射流，以进入或通过皮肤（见图12、13和15）钻至要求的深度。在本发明的优选实施例中，注射是皮下注射。为了达到有效的、可重现的皮下注射，重要的是，射流应有足够的能量以向下钻入皮下。然而，其后重要的是，大量的制剂要以低压力进行输送，以在注射变成疼痛的肌肉内注射之前，就已经停止孔的形成。

冲杆、冲击构件等：在撞击药物输送活塞之前，面对压力时横贯空气间隙被前推的部件（见“冲击间隙”）。当冲杆撞击活塞时，随着冲杆横过冲击间隙，膨胀气体所作的功基本上全部输送到制剂，形成压力尖峰，（见“刺穿阶段”），该压力尖峰在皮肤内形成孔洞并达到要求的深度，例如，皮下的深度。然后，加压气体驱动冲杆和活塞向前，输送制剂通过孔洞而进入要求的组织内。

弹性：弯曲、压缩或伸展之后，返回到原始形状或位置。

比重：化合物密度对水密度之比。

滑阀：一种阀门，其中，无针注射器加压气体的动力源的压力会将气体阻塞部件向前推，但气体阻塞部件的运动会被一个附加装置元件阻止。当移去附加装置元件时，较佳的是，当无针注射器压靠在病人皮肤上时，由于附加装置部件的相对运动，允许气体阻塞部件向前运动，暴露出气体出口端口，该端口允许加压气体流到药物输送机构，致使药物输送。在一个实施例中，“平衡的滑阀”、气体阻塞部件的近端和远端暴露于动力源压力，不同区域的表面暴露于加压气体，允许调节致动力，可能优化和/或使作用在对气体阻塞部件的运动进行阻塞的附加装置部件上的摩擦力减到最小。

弹簧：一种能够储存能量的机构，以用来将注射器中的药物推进到病人皮肤内并通过皮肤进入身体内，其中，储存能量所提供的力正比于位移。该机构可以是机械的，例如，诸如盘簧或贝氏垫圈堆叠之类的可压缩金属部件。较佳地，机构是压缩气体弹簧，其中，能量被储存起来，且在释放时气体膨胀。

刚性：具有高的弹性模量或低的可压缩性。在该情形中，材料能够传递冲击能量有效地通过材料介质。

应变仪试验、应变仪方法等：在体外输送过程中，一种测量制剂压力的方法，其中，应变仪附连到制剂容器上，对制剂压力进行标定，然后，用来测量制剂随时间变化的压力曲线。应变仪试验通常随同喷射试验同时进行。

皮下组织、皮下层、下皮、下皮层，或浅筋膜等：直接位于皮肤真皮下面的组织层，主要由疏松连接的组织和脂肪小叶组成。皮下层是皮下注射的目标。

视觉评价得分、VAS等：根据观察来评价无针注射的半定量方法，分为0-4级，任何注射记分为0、1或2，则表示为不成功（见下面的“湿式注射”），而记分3或4则是成功的注射。注射得分定义如下：

0＝注射物100％溅泼回，甚至没有在表皮中形成孔

1＝如果有注射物穿透的话，也仅仅是极少的注射物进入表皮孔

2＝注射物有某些的穿透（～5％和<90％）

3＝注射物的～90％和<95％穿透

4＝注射物的～95％穿透

水汽传输率（WVTR）是水汽渗透通过材料的稳态速率。其数值用美国标准单位表达为g/100in²/24hr，用公制单位表达为g/m²/24hr。

湿式注射：不成功的无针注射，其中，超过10％的注射物没有穿透到皮下层。相关的定义是视觉评价得分（VAS）小于3的注射。

发明综述

本发明涉及对预充填的无针注射器的改进，以提高可靠性、安全性和可制造性。

本发明的一个实施例显示在图1中。针对现有技术装置，该实施例具有多个改进之处。

一个改进是气缸20。与其它装置相比，气缸20直径较大且拉拔得较浅。这允许有较大的体积，因此，随着输送的进展，压力变化较小。同时，制造较为容易，例如，比’086中所描述装置内的气缸拉拔得较浅。尽管可使用其它的加工技术，包括但不限于：冲击挤压加工、模铸或机加工，但气缸20较佳地是深拉拔的铝。如图1所示，气缸20和阀块19可以是分开的部件，但可要求使用可能与深拉拔组合的机加工来组合它们。

在储存期间气体容纳在气缸20中，可通过滑阀21触发装置就可释放缸中气体。与某些现有技术的装置不同，滑阀21在功能上与将气缸20中的气体压力转换为造成无针注射所需的能量的部件分离开，在该实施例中，所述部件是冲杆12。这使得储存期间滑阀21经受的力，显著地小于冲杆12在储存期间暴露于加压气体而经受的力，这是因为暴露于加压气体的面积有很大的差异。这使变形和蠕变的可能性减到最小，由此，减小过早启动或不启动的可能性。这些问题可因储存期间的高温或加速的药物稳定性而加剧。本发明的这个方面可去除对这样一种装置的需求，该装置启动克服这些问题的步骤。

滑阀21的功能如下。当该装置由其外壳（未示出）保持且注射孔27压靠在病人皮肤上的要注射的部位时，滑动体15向下移动。这将使滑阀芯17暴露于滑阀挡座18，滑阀挡座18又使滑阀芯17移到如图1所示的左边。这暴露阀块19底部处的气体出口22，来自于气缸20的加压气体通过阀块19顶部处的气体入口23，以使气体移动并形成作用在冲杆头14上的力。

阀块19最好是机加工过的铝，但可用各种方法制造，包括但不限于：模铸，并可与气缸20和/或冲杆缸13组合。

诸如US6607510（’510）所述的现有技术装置具有封闭密封的气体囊，其中，通过在刺破元件上将气体囊刺破以释放气体，即可使该装置“启动”。在’510所披露的发明中，移去孔口盖帽，然后，将其旋入到该装置的相对端上，迫使封闭密封的气体囊放置在刺破元件上。这样，任何附加的阀部件都不需要诸如O形环密封那样完善的密封，’510中没有披露如此的密封件。然而，在这里所述的实施例中，滑阀是主要的密封件，其在储存期间保持加压气体不泄漏，因此，在滑阀芯17中需要附加的密封元件24和25。这些密封元件24和25可以是但不限于O形环或密封油脂，但最好是包覆模制在滑阀芯17上，或可能是各种类型密封中的一种，因为永久密封24的要求比临时密封25的要求更为严格，暂时密封在输送期间仅保持压力维持至多几百毫秒。滑阀芯17最好是机加工的黄铜，但也可采用其它的材料，包括但不限于其它的金属或聚合物，可以采用其它的加工方法，包括但不限于注射模制或金属模铸。

滑阀挡座18最好是冲压制成的，但替代的方案包括但不限于金属模铸或注射模制聚合物或金属。

在’086中所述的装置中，冲杆是一正圆柱，冲杆和垂直的细节以上已描述过。因为冲杆具有恒定的且相当小的横截面面积，所以，形成要求的制剂压力和刺穿阶段的压力所需的气体压力要相当地大，造成有关部件变形和气体泄漏的问题。为了减小气体压力，通过冲杆头14，引入如图1所示的本发明实施例中的加压气体，冲杆头具有比冲杆12大很多的直径，参见图1和2。这让冲杆的长度、直径和质量得到优化，以在冲杆的导向件11中受到引导，并与活塞8在药囊6中所需的行程加上理想的刺穿阶段压力所需的冲击间隙相匹配，同时实现刺穿阶段所要求的力以及在显著减小的气体压力下的输送阶段所要求的力。利用包括但不限于O形环或包覆模制密封件的密封方法，将冲杆头14通过冲杆密封件26与冲杆缸13的内部保持密封。O形环密封件的优选材料是PTFE、腈或涂敷FEP的硅树脂。替代地，冲杆密封件26可以是附连到顶部冲杆头14上的圆盘或垫圈，类似于自行车打气筒，成为单通阀或“止回阀”。这样就有可能填充越过冲杆头14。

冲杆12和冲杆头14较佳地用单块铝材机加工而成，但替代地，也可以是单一的冷成形的零件、用单独的零件机加工、模铸镁或锌，或在机加工的轴上包模制聚合物头。较佳地，在填充加压气体之后，并在任何泄漏检查之后和冲杆缸13附连到阀块19之后，将冲杆12插入冲杆的导向件11中，但替代地，如果冲杆密封件26是单通阀的话，则可在填充之前进行组装，或者，可在冲杆缸13附连到阀块19之前将冲杆12插入到冲杆缸13内。

为了使冲杆12保持就位且组装成能维持要求的冲击间隙，冲杆12必须通过某一特征保持住，该特征在加压气体的力作用下断开，或通过摩擦力固定就位，在搬运和储存期间该摩擦力很大足以保持住冲杆12，但与作用在冲杆头14上的加压气体的力相比却很小。显示在图1中的该结构的实施例是剪切销或多个剪切销52，其在作用于冲杆头14上的加压气体的力的作用下断裂。相关的方案是通过摩擦配合安装在冲杆导向件11上的冲压或蚀刻的挤压圆盘。另外的方案包括附连到冲杆的导向件11的包覆模制的或摩擦配装的聚合物零件。

冲杆的导向件11较佳地是锌或铝模铸件，但其它的方案包括但不限于注射模制聚合物或金属，或机加工的钢材或铝材。冲杆头14由冲杆缸13导向，且较佳地，冲杆缸13用管坯加工制造，其它的方案包括但不限于深拉拔或冲击挤压、注射模制聚合物、机加工包括如加工为阀块19那样、模铸或挤压成型。较佳地，冲杆缸13是带有锻造端的管坯，焊接到阀块19和附连到带有翻卷环（crimp ring）10的冲杆导向件11。替代方案包括但不限于焊接到冲杆的导向件11和/或翻卷压接到阀块19上。

冲杆12由冲杆的导向件11导向而进行撞击，然后驱动活塞8，输送装在药物容器内的液体药物制剂，药物容器由活塞8、药囊6、喷嘴5和橡胶密封件4界定和闭合。药囊6由药囊套筒7加强，药囊套筒7也用来使喷嘴5保持与药囊6接触，在本发明的这些实施例中，其中，喷嘴5是分离部件，如图1所示。

药囊套筒7最好是注射模制的塑料部件，但其它的方案也是可能的，包括但不限于钢冲压或锌或镁的模铸。药囊套筒7最好螺纹地旋入到冲杆的导向件11，但也可用翻卷环或通过其它附连方法进行附连。药囊套筒7还具有另外的使盖帽1附连的特征（见下文）。

药囊6的本体最好是玻璃，更佳的是硼硅酸盐玻璃。在一个实施例中，药囊6的侧边是玻璃管的简单部分，也称作“茎杆”。在该实施例中，喷嘴5是由药囊套筒7固定就位的分离零件。该实施例具有制造容易的优点，还具有从喷嘴5入口到注射孔口27具有连续锥度的优点，这使得液体有更佳的流动特性。较佳地，喷嘴5由聚合物机加工而成，更佳的是，由聚四氟乙烯（PTFE）加工制成。其它的实施例利用其它的聚合物或金属，并可采取注射模制、模铸、机加工、冲压工艺，或利用任何其它的加工技术。可供选择地，喷嘴5可包括金属支承套环，以在施加压力时使注射孔口27的变形为最小。药囊6和药囊套筒7最好通过以下方式组装：将可供选择的支承套环，然后是可供选择的喷嘴5以及最后是药囊6插入到药囊套筒7内，以紧配合方式插入。注射孔27最好是机加工而成，但也可用其它方法加工制造，其它方法选自但不限于：电子束（e-beam）、激光钻孔或液体射流切割。可供选择地，用任何上述手段形成的孔的质量还可通过蚀刻步骤加以改进，包括但不限于化学蚀刻，或等离子蚀刻，或随着孔口形成的同时旋转该零件。

在另一优选的实施例中，药囊6没有分离的喷嘴5，相反地由单块玻璃形成，一个或多个注射孔27加工在该玻璃块中。尽管该种结构有一定的缺点：可加工性、注射孔的形成以及对制剂28加压时发生破裂等，但它具有正在开发并为’086所述的装置验证的优点。就上述的带有分离聚合物喷嘴5的药囊6实施例而言，该实施例通过用紧配合的方式将玻璃囊壳6插入药囊套筒7中而进行组装。在该实施例中，一个或多个注射孔27较佳地用激光来钻孔，更佳的是UV激光钻孔，最佳的是激态原子激光钻孔，但也可用其它方法来加工，其它方法选自但不限于电子束、机加工，或液体射流切割。可供选择地，孔27的质量和对中度可通过在加工孔的同时旋转药囊6来加以改进。还可供选择地是，用任何上述手段形成的孔27的质量还可通过蚀刻步骤加以改进，包括但不限于化学蚀刻，或等离子蚀刻。

活塞8最好由PTFE加工制造。这具有某些优点，包括PTFE的润滑特性，PTFE是非反应性的，因此是优秀的药物接触表面，PTFE还是这样的一种材料，当其经受缓慢施加的力时，其基本上是非弹性的，但当经受快速施加的力时，其是高度弹性的（参见US5,891,086），这样，允许将其缓慢地插入玻璃囊壳6内，且带有非常紧的过盈配合，但仍允许其几乎瞬时地将冲杆12大量冲击能量传递到制剂28。

为了保持制剂28的无菌性、限制水汽传输，以及保持孔口27无异物碎片，一个或多个注射孔27最好用橡胶密封件4覆盖住。橡胶密封件4通过旋转元件（旋转盖帽3）附连到盖帽1。通过将盖帽1旋入到作为药囊套筒7一部分的螺纹上，该旋转盖帽3能防止应变以及随之而来的从橡胶密封件4的泄漏，当把橡胶密封件4转动地座落在喷嘴5上时，可能出现所述的泄漏。

尽管如图1所示地可通过旋开螺接来移去帽子是首选的，但还有其它的方法，其包括但不限于折断、卡扣断开，或不移去盖帽1但允许液体射流通过屏障使之断开。在一个实施例中，盖帽1附连到全部的或部分的第二包装上，例如，盒子或聚合物膜外包装，从第二包装中移去装置的动作可造成盖帽1的移去，或类似地需要将盖帽1移去。

为了确保装置在储存、运输或移去盖帽1的过程中不会意外地被触发，可纳入安全机构9。安全机构9阻碍外壳相对于内部部件运动，因此，防止触发装置。在图1所示的实施例中，安全装置9包括杠杆，使用者可致动该杠杆将装置置于准备启动的状态。安全机构9的杠杆末端被捕捉在盖帽1之下（见图1），其确保盖帽1必须在装置可放置在准备输送状态之前移去，消除了通过移去盖帽1的动作而意外地和过早地触发装置的可能性。较佳地，安全机构9用注射模制聚合物制造而成，并通过被俘获在两个蛤壳形外壳部件之间而附连到外壳，但其它的材料、加工方法，和/或附连方法也是可能的。在图1所示的本发明的实施例中，安全机构9在由杠杆保持夹子54将安全机构9移动到准备启动位置之后固定就位。安全机构9的另一实施例具有与锁定外壳运动的部件分开的致动器杠杆。该实施例的优点是：如果失去了分离的杠杆部件的话，那么其是防故障的。

在还有其它的装置实施例中，没有分离的安全机构9。相反，盖帽1旋入到外壳2和药囊套筒7，这样，当它旋上时，盖帽到达底部，稳固地将橡胶密封件4压靠在密封注射孔的喷嘴5上。在组装（具体地说，盖帽1附连）、储存、搬运和运输过程中，以及在移去盖帽1过程中，外壳上的螺纹偏置盖帽1和药囊套筒7以及因此的内部部件向下（这里，向下方向如图1所示），确保装置不被意外地触发。这样做的优点在于，零件数量减少，还使装置使用起来更加容易，因为它消除了移动安全机构9的杠杆的步骤。

外壳（未示出）较佳地是注射模制的塑料蛤壳组件，最好通过摩擦紧配合附连到内部部件，但也可使用其它的附连方法，包括但不限于卡配、粘结或摩擦焊接。较佳地，冲杆的导向件11具有防止内部部件相对于外壳转动的特征，但替代的方案包括但不限于在冲杆缸13上的特征、阀块19、滑动体15上的特征，或药囊套筒7上的特征。同样地，外壳较佳地设计成与冲杆缸13互相作用，以在注射孔27压靠在皮肤上时，相对于外壳线性地引导内部部件，但替代的方案包括但不限于与阀块19、滑动体15或药囊套筒7上特征的互相作用。此外，反应性的聚合物，或更佳的是，将粘滞的或千泊的油脂纳入在冲杆缸13和外壳之间，或替代地纳入在冲杆缸13和滑动体15之间。这有许多的优点，包括：

·在装置压靠在皮肤上时，维持最小的可接受的触发力

·致动时保持正确的皮肤伸展

·在设定装置处于准备触发状态之后，但在输送之前，避免意外地触发

·致动后，阻止注射孔27从皮肤回弹。

保持最小可接受的触发力、维持皮肤的伸展以及避免意外地触发的其它方法，包括但不限于弹簧或介于内部部件和外壳之间的掣子。使意外触发减到最小的其它方法包括但不限于可伸缩的防护装置，其类似于用来防止因针注射器引起的针刺伤害的装置。

图4示出装置的另一不同实施例，其具有球支承件触发器432和两个压力气缸420。尽管球支承件触发器432和两个压力气缸420一起显示在图4中，但应该理解到，它们是独立的，可以单独地与上文和下文所述的实施例相组合。其它部件的功能，例如，活塞408、药囊406、喷嘴405、注射孔427、液体制剂428、盖帽（未示出）以及外壳402，类似于以上所述如图1中所示的类似部件。

在图4中所示的球支承件触发器实施例中，冲杆412具有凸轮表面433，该表面加工成在加压气体的力作用下径向向外地将球支承件432推压到如图4所示的右边。附连到药囊406的滑动构件434擒获住球支承件432和冲杆412，阻止冲杆412移动到如图4a所示的右边。在装置为输送作好准备之后，最好按照上述的方式，将喷嘴405压靠在要求的注射部位上。这造成滑动构件434相对于球支承件432移动，直到球支承件432到达滑动构件434不再约束其径向运动的部分，如图4b所示。在冲杆412中的凸轮表面433力的作用下，球支承件432径向地移动，释放开冲杆412。冲杆412现越过冲击间隙443，如以上实施例那样撞击活塞408，形成与刺穿阶段相关的压力尖峰。在气体压力的推动下，冲杆412和活塞408然后被驱动到如图4c所示的左边，形成输送阶段。还如图4所示，该实施例具有可供选择的排气孔436，在输送完成之后，排气孔能使加压气体排走。

图4还示出气缸的两个压力实施例。在该实施例中，由于气缸中心区域437内的压力，与冲杆412飞过冲击间隙443一样，冲杆412经受在储存、触发过程中所受的第一力。其后，在输送阶段，冲杆412经受最好是小一些的第二力，其是气缸中心区域437的气体和气缸外围区域438的气体的组合结果。该实施例还使刺穿阶段和输送阶段的特性得到独立的优化。在相关的实施例（未示出）中，气缸435的中心部分438包含机械弹簧而不是气体弹簧，诸如是盘簧或贝氏垫圈堆叠。如果在冲杆412撞击活塞408之前，弹簧越过其零点，则该实施例允许第一力和第二力有完全的独立性，因为其后将仅由气缸435的外围区域438内的气体压力前推冲杆412。

图5示出本发明的一实施例，其中，冲杆缸、冲杆导向件和玻璃药囊的功能组合在药囊/冲杆缸506内，且其中，触发器包括易碎的气缸密封件539，其通过按钮540而破碎。尽管该触发器实施例和冲杆导向件/药物容器的实施例一起图示在图5中，但应该理解到，它们是独立的，可个别地于上文和下文中所述的实施例组合。其它部件的功能，例如，气缸520、活塞508、喷嘴505、注射孔527、液体制剂528、盖帽（未示出）以及外壳502，类似于以上所述如图1中所示的类似部件。

在图5所示的实施例中，药囊的玻璃茎杆/冲杆缸506延伸，冲杆512由一对与玻璃茎杆接触的冲杆密封件526导向和密封。冲杆512可由包括金属或聚合物在内的任何材料制成。冲杆密封件526可以多种方式形成，包括O形环、密封油脂，或包覆模制的聚合物。在一个实施例中，冲杆和密封件由单块的PTFE加工制成。在另一实施例中，冲杆512是机加工过的黄铜，冲杆密封件526包覆模制在黄铜上，或替代地，冲杆密封件526是O形环密封件。在储存时和搬运以及为输送作准备的过程中，冲杆512的位置通过由爆破膜541形成的空气空间保持在如图5a所示的冲杆512的左边，由冲杆512和活塞508形成的空气空间保持在冲杆512右边。如果冲杆512移动，则空气压差将会上升，形成使冲杆512返回到其平衡位置的恢复力。如图5b所示，当装置被触发时，来自气缸520的空气压力将爆破膜爆开，其后，气体将压力作用在冲杆512上。其后，冲杆512在气体压力的力作用下被推向如图5c所示的右边，在这里冲杆512撞击活塞508，形成刺穿阶段，然后，在输送阶段，在加压气体力的作用下输送液体药物制剂528。

还如图5所示，在触发器的实施例中，气缸530用易碎密封件539密封。图5a示出处于准备输送态的装置，其中孔口盖帽已经移去。在该实施例中，使用者将装置压靠在要求注射的部位上，然后，按压推钮540而触发。如图5b所示，按压推钮540使易碎气缸密封件539破碎，以使气体跑逸和触发该装置。

图6示出本发明的一个实施例，其中，动力源是压缩的贝氏垫圈620的堆叠，还示出触发器、金属板支杆触发器632的替代的实施例。尽管该触发器和动力源一起显示在图6中，但应该理解到，它们是独立的，可以个别地与上文和下文中所述的实施例组合。其它部件的功能，例如，活塞608、注射孔627、液体制剂628、药囊606、盖帽（未示出）以及外壳602，类似于以上所述如图1中所示的类似部件。

在如图6所示的实施例中，通过压缩贝氏垫圈620的堆叠提供注射的动力。动力源的该实施例具有一定的优点，包括不会发生泄漏并且不需封闭的密封。该系统的功能类似于图1所示和上述的系统：图6a示出处于准备输送态的系统，其中盖帽已移去。当装置被触发时，贝氏垫圈620的堆叠致使冲杆612飞过冲击间隙643并撞击活塞608，如图6b所示，形成刺穿阶段的压力尖峰。其后，贝氏垫圈620的堆叠通过冲杆612驱动活塞608，在输送阶段输送液体制剂628。使用不同弹簧常数的贝氏垫圈的堆叠能够对输送参数作某些调节。如图6b所示，可用两个或更多个嵌套的垫圈替代单个的贝氏垫圈来构造较强的贝氏垫圈的堆叠。通过用嵌套的垫圈来替代某些或全部的贝氏垫圈，可获得精确调谐的弹簧力。

还如图6所示，示出触发器、金属板支杆触发器632的替代的实施例。该实施例稍许类似于上述的球支承件触发器，但球支承件432被图6所示的金属板支杆触发器632所替代。在图6a中，该装置显示为处于准备触发态。冲杆612上的凸轮表面633向外推压金属板支杆触发器632，但其运动受到机械地附连到药囊606上的滑动构件634的阻碍。当装置压靠在要求的注射部位上时，滑动构件634移至如图6b所示的左边，消除对将支杆632保持在位的滑动构件634的约束，这又使得支杆632在凸轮表面633的力作用下径向向外地移动，放开冲杆612并触发该装置。冲杆612现飞过冲击间隙643，如以上实施例那样撞击活塞608，形成与刺穿阶段相关的压力尖峰。

图7示出装置的另一实施例。在该实施例中，略微与图4所示和上文所述的相关，动力源是两部分的气缸720，其具有中心的机械弹簧735（已示出）或气体弹簧（未示出）。其它部件的功能，例如，冲杆712、活塞708、药囊706、喷嘴705、注射孔727、液体制剂728、盖帽（未示出）以及外壳702，类似于以上所述如图1中所示的类似部件。这里的中心弹簧735缠绕在中心杆742上并被杆擒获住，中心杆742附连到装置左边的触发器组件744，如图7a所示，致动触发器按钮740。为了防止意外触发，就在输送之前转动触发按钮740，以将装置置于准备输送阶段。喷嘴705然后压靠在要求的输送部位上，按压触发器按钮740以释放中心杆742，中心杆然后横贯冲击间隙743驱动冲杆712到右边，如图7b所示。输送的其余过程如上所述。如以上图4中所述，可独立地调整气缸720的中心区域735和外围区域738的弹簧力，以调谐输送压力曲线的特性。在一个优选的实施例中，由于中心弹簧735的缘故，力刚好足以将冲杆712移至如图7b所示的右边，将其暴露于气缸720的外围区域738的压力，据此，外围区域738的压力为刺穿阶段和输送阶段提供能量。这在输送之前使得冲杆712和触发器组件740上的力为最小，从而提高触发器的可靠性，使所需的触发器力为最小，以及在储存过程中装置部件的蠕变和变形为最小。

图8示出概念上非常类似于图7中所示和以上所述的实施例，只是当冲杆812被触发器组件844释放时，会露出气体旁路845，允许加压气体流过该气体旁路845，使气体压力直接作用在活塞上。

图9示出本发明的一实施例，其中，冲杆912是转拍锤击式冲杆，具有集成的冲击和气体释放时间。尽管该实施例显示有滑阀921触发器的实施例，但应该理解到，它可以与其它实施例一起使用，例如，易碎的气体密封阀539。其它部件的功能，例如，活塞908、药囊906、注射孔927、盖帽（未示出）、气缸920、液体制剂928以及外壳902，类似于以上所述如图1中所示的类似部件。图9a示出处于准备启动结构中的装置，移去孔口盖帽，任何安全机构都处于准备启动的构造中。当装置被触发时，转拍锤击式冲杆912被扭转弹簧946推压，其如图9b所示地逆时针方向转动，撞击冲击力传递部件947将冲杆912的冲击力传递到活塞908，在制剂中为刺穿阶段形成压力尖峰。同时，冲杆912撞击阀致动器948，阀致动器致动压力阀921，从气缸920中释放加压气体，如图9c所示地向下驱动活塞908，并在输送阶段输送液体制剂928。该实施例具有如此的优点：使冲击构件912的各功能与输送力解除联系，并从冲击构件912中除去任何对气体密封的要求。

图10示出本发明另一实施例，其具有中空的冲杆1012和后安装的触发器组件1044。其它部件的功能，例如，活塞1008、药囊1006、盖帽（未示出）、注射孔1027、气缸1020、冲击间隙1043、液体制剂1028、冲杆缸1013以及外壳1002，类似于以上所述如图1中所示的类似部件。在该实施例中，气缸1020是位于冲杆缸1013之外的环形区域，加上中空冲杆1012的内部区域。如图10a所示，加压气体将中空的冲杆1012推压到右边，但被冲杆的突出物1049擒获住。图10a示出处于准备启动构造中的装置，其中将孔口盖帽移去，任何安全机构（例如，触发器按钮1040的转动，见图7和以上的描述）处于准备启动的状态。一个或多个注射孔1027压靠在要求的输送部位上，按压触发器按钮1040，如图10b所示。按压触发器按钮1040使中空的冲杆1012与冲杆突出物1049脱开。在图10所示的实施例中，这通过使中空的冲杆1012端部变形来实现，以使冲杆突出物1049不再啮合冲杆缸1013，但其它的实施例也是可能的，例如，冲杆缸1013的端部向外变形。当中空的冲杆1012与冲杆突出物1049脱开时，如图10c所示，中空的冲杆1012自由地移至右边，撞击活塞1008而为刺穿阶段形成压力尖峰，然后，加压气体继续驱动冲杆1012和活塞1008通过药囊1006，在输送阶段中输送制剂1028。图10示出中空的冲杆1012外面的冲杆密封件1026，但它们也可放置在冲杆缸1013的内部。

实例

阐述以下的实例，是为了向本技术领域内技术人员提供完整的发明披露，以及如何制造和使用本发明的描述，这些实例无意限制发明人所认为的发明范围，也无意表示以下的实验是所要作的所有实验或唯一的实验。已经作了种种努力来确保对于所用构件的精度（例如，数量、温度等），但应考虑到某些实验误差和偏差。除非另有所指，分量是重量计的分量，分子量是平均分子量，温度是摄氏度，以及压力是大气压或接近大气压。

实例1

在实例1中，在实验室的原型上进行试验，系统的重要的激发器特征显示在图1中并在上面描述过。原型的外观显示在图11a中。为了模仿将装置压靠在皮肤上的触发效果，提供简单的套环1150来释放滑阀芯1117。制剂药囊1106用钢材制成，并装有1ml的液体制剂1128，且包括直径为0.41mm的注射孔1127。气缸1120通过气体源接头1151加压到60巴。冲杆1112由剪切销1152固定就位。原型的操作显示在图11c中。套环1150向上滑动，释放滑阀芯1117，允许其如图11c所示地移至左边。这允许加压气体从气缸1120流出，流过气体入口1123，通过由滑阀芯1117腾出的区域，流出气体出口1122，由此，加压气体通过冲杆头1114将力作用在冲杆1112上。该力足以断开剪切销1152，放开冲杆而撞击活塞1108，其后驱动液体制剂1128通过注射孔1127。液体制剂1128的压力对时间的曲线显示在图12a中。这可与图12b相比较，图12b示出’086中所述系统类型的系统的类似数据，该系统具有的制剂体积为0.5ml。如图12a所示的刺穿阶段的压力尖峰小于所要求的值（比较图12b）。然而，可通过增加冲击间隙来增加该值。输送阶段的压力可与’086的系统相比拟，输送时间大约是期望值的两倍之长，因为制剂体积是两倍之大。

实例2

在实例2中，用实例1中所述的实验室装置进行试验，但使用0.5ml的玻璃制剂囊，等同于’086装置中所用的药囊。该试验结果显示在图13中，可以看到，与’086装置的结果相当一致（图12b），但在实例1中所见的刺穿阶段中有同样的减小。

实例3

在实例3中，在实验室的原型上进行试验（外观见图14a），其设计成模仿图4中所示和以上所述的双气缸。通过用第一压力P1填充气缸中心区域1435，然后，用较低的第二压力P2填充气缸外围区域1438，由此获得两个压力。冲杆1414（注意为清晰起见，略去了冲杆密封）使用掣子1453固定就位。制剂药囊1406用钢材制成，并装有1ml的液体制剂1428，且包括直径为0.4mm的注射孔1427。气缸中心区域1435填充到200Mpa的压力P1。气缸外围区域1438填充到180Mpa的压力P2。当把掣子1453推到如图14c所示的右边时，冲杆1414被释放并在气缸中心区域1435的加压气体力作用下加速经过冲击间隙1443，其后，撞击活塞1408而形成刺穿阶段的压力尖峰。然后，如图14d所示，在气缸中心区域1435和气缸外围区域1438的气体组合压力的力作用下，冲杆1414和活塞1408继续被下推，驱动液体制剂1428通过注射孔1427，形成输送阶段。图15示出制剂压力测量值对时间的曲线结果，并可与图12b比较，图12b代表’086中所述类型的装置所作的类似测量的结果，该装置具有的制剂体积为0.5ml。如图14所示，具有两个压力气缸的系统实现了几乎等同于’086的系统的刺穿阶段的压力，因此，应能达到类似的皮下注射结果。与’086的系统相比，预期输送阶段的持续时间大约是双压力系统的两倍之长，因为制剂体积是两倍之大。然而，与在输送阶段显示为压力显著地下降的’086的系统相比，，输送阶段期间的压力对于两个压力的系统来说几乎是恒定的。将图12b外推到1ml的输送，这将建议在输送结束时几乎为零的压力。

以上用被认为是最实用的和较佳的实施例对本发明进行了图示和描述。然而，可以由此脱离而仍在本发明的范围之内，本技术领域内技术人员阅读了本发明之后，将会想到明显的修改。

尽管本发明参照其具体的实施例进行了描述，但本技术领域内技术人员应该理解到，可以作出各种变化，且可用各种等价物替代，而不会脱离本发明真正的精神和范围。此外，可作出许多修改，将特殊的情形、材料、物质的组合、方法、方法步骤改适到本发明目标的精神和范围之内。所有如此的修改都将纳入到附后权利要求书的范围之内。

Claims (50)

1.一种无针注射器，其包括：

加压气体的气缸；

包括储存密封件的滑阀，其在储存期间使气缸保持在压力状态下；

用来释放滑阀的装置，释放方式是将加压气体释放到腔体内；

冲杆可滑动地定位在该腔体内，使得释放的压力将该冲杆推向前；以及

药物容器使液体药物制剂保持与药物输送孔流体地连接；

其中，被释放的加压气体强迫冲杆移动，致使液体制剂通过药物输送孔输送。

2.如权利要求1所述的无针注射器，其特征在于，所述滑阀还包括另一附加的密封件，在气体释放到腔室内之后，该密封件起到密封作用，防止加压气体的丢失。

3.如权利要求2所述的无针注射器，其特征在于，所述滑阀构造成：在释放滑阀之前，使得加压气体借助阻塞滑阀运动的可移动体将滑阀保持在第一位置中。

4.如权利要求3所述的无针注射器，其特征在于，用于释放滑阀的装置使可移动体移动，由此，使滑阀的一端暴露于凹进部分，加压气体所施加的力使滑阀移入该凹进部分内。

5.如权利要求4所述的无针注射器，其特征在于，通过将药物输送孔压靠在表面上的动作，使可移动体移动。

6.如权利要求5所述的无针注射器，其特征在于，所述表面是人皮肤上所要注射的部位。

7.如权利要求6所述的无针注射器，其特征在于，所述注射器构造成：一旦释放滑阀就发生皮下注射，迫使液体药物制剂流出药物孔，通过注射部位处的病人皮肤。

8.如权利要求7所述的无针注射器，其特征在于，在释放滑阀之前，空气空间使冲杆与活塞部件分开一定的气隙；以及

其中，活塞部件与液体药物制剂接触；以及

其中，活塞部件将液体药物密封在药物容器内。

9.如权利要求8所述的无针注射器，其特征在于，还包括：

覆盖药物输送孔的盖帽。

10.如权利要求9所述的无针注射器，其特征在于，在释放滑阀之前，所述盖帽必须被移去。

11.如权利要求10所述的无针注射器，其特征在于，用选自以下的动作来移去所述盖帽：

旋下；

折断；

卡扣断开；以及

拉开。

12.如权利要求11所述的无针注射器，其特征在于，所述盖帽由第一组螺纹构成，并通过螺旋脱开而移去盖帽。

13.如权利要求12所述的无针注射器，其特征在于，所述盖帽包括附加的特征，其确保移去盖帽的动作不会意外地触发所述装置。

14.如权利要求13所述的无针注射器，其特征在于，还包括：

基本上包封所述注射器的外壳，所述外壳包括一机构，该机构用来偏置药物输送孔朝向与释放所述滑阀所要求的运动方向相反的方向。

15.如权利要求9所述的无针注射器，其特征在于，移去所述盖帽而露出安全机构，在释放所述滑阀之前，该机构需要致动器的致动滑阀。

16.如权利要求15所述的无针注射器，其特征在于，所述致动器由杠杆组成，而所述杠杆由末端组成，在移去盖帽之前，该末端被盖帽擒获。

17.如权利要求16所述的无针注射器，其特征在于，所述安全机构包括阻挡元件，当药物输送孔压靠在表面上时，该阻挡元件阻挡可移动体移动，其中，通过致动器来致动安全机构，以此移去阻挡元件。

18.如权利要求8所述的无针注射器，其特征在于，滑阀的释放致使加压气体使所述冲杆朝向活塞移动，然后撞击所述活塞，致使液体药物制剂压力出现初始尖峰。

19.如权利要求18所述的无针注射器，其特征在于，所述冲杆包括冲杆头，冲杆头的特征在于横截面面积，当所述滑阀释放时，该横截面面积暴露于加压气体。

20.如权利要求19所述的无针注射器，其特征在于，选择以下数据：冲杆头的面积、加压气体的压力、药物输送孔的面积，以及冲杆与活塞部件分开的气隙长度，使压力中的初始尖峰将液体药物制剂射出孔外，从而在皮肤下方形成进入皮下区域的孔。

21.如权利要求20所述的无针注射器，其特征在于，在所述装置储存期间，通过保持元件来保持气隙的长度，在释放滑阀之前，所述保持元件将冲杆保持就位，一旦释放滑阀就释放所述冲杆。

22.如权利要求21所述的无针注射器，其特征在于，所述保持元件用选自以下的机理来释放所述冲杆：

剪切；

变形；

克服冲杆和保持元件之间的摩擦力；

用致动器致动；以及

上述机理的组合。

23.如权利要求8所述的无针注射器，其特征在于，药物容器是单一部件，其包括药物输送孔。

24.如权利要求23所述的无针注射器，其特征在于，所述容器由硼硅酸盐玻璃组成。

25.如权利要求5所述的无针注射器，其特征在于，所述药物输送容器包括含有药物输送孔的喷嘴部件，以及分开的硼硅酸盐玻璃部件，其中，所述硼硅酸盐玻璃是圆形管；

其中，所述喷嘴部件对玻璃部件保持足够的刚性，在储存期间不发生药物制剂的泄漏；以及

其中，所述喷嘴部件对玻璃部件保持足够的刚性，在触发注射器时不发生药物制剂的泄漏。

26.如权利要求12所述的无针注射器，其特征在于，所述盖帽包括弹性体密封元件，其密封药物输送孔内的任何开口。

27.如权利要求26所述的无针注射器，其特征在于，所述盖帽还包括：

转动元件，其消除弹性体密封元件的应变和随之而来的泄漏，否则的话，当把所述盖帽旋入到装置上时会出现应变和泄漏。

28.如权利要求1所述的无针注射器，其特征在于，所述容器用0.6ml或以上的液体药物制剂进行预填装。

29.如权利要求1所述的无针注射器，其特征在于，所述容器用0.9ml至约1.6ml的液体药物制剂进行预填装。

30.如权利要求1所述的无针注射器，其特征在于，所述注射器用约1.0ml的液体药物制剂进行预填装。

31.如权利要求14所述的无针注射器，其特征在于，所述附加的特征包括第二组螺纹。

32.如权利要求31所述的无针注射器，其特征在于，所述第一组螺纹啮合对应的螺纹组，所述对应的螺纹组的特征在于选自以下的特性：

是药物容器的一部分；

附连到药物容器；

附连到无针注射器的部件上，该无针注射器刚性地保持在离药物容器的固定距离处。

33.如权利要求32所述的无针注射器，其特征在于，所述机构是与所述第二组螺纹啮合的一组螺纹。

34.一种无针注射器，其包括：

含有液体药物制剂的药囊；

容器中的孔，该孔通向液体药物制剂；

含有第一压力的第一加压气体的第一气体容器；

第一加压气体，其与药物分配构件接触并将药物分配构件往前推；

其中，触发机构阻止药物分配构件移动；

含有第二压力的第二加压气体的第二气体容器；

其中，直到第二加压气体被所述触发机构释放之后，所述药物分配构件才被所述第二加压气体往前推。

35.如权利要求34所述的无针注射器，其特征在于，所述第一压力大于所述第二压力。

36.如权利要求35所述的无针注射器，其特征在于，所述第一气体容器与所述分配构件轴向地对齐，所述第二气体容器从所述分配构件径向地位移。

37.如权利要求35所述的无针注射器，其特征在于，所述注射器构造成：在触发机构释放药物分配构件之后，药物分配构件向前移动，暴露出气体流动路径，该路径允许第二加压气体将药物分配构件往前推。

38.如权利要求37所述的无针注射器，其特征在于，所述气体流动路径还将第一加压气体暴露于第二加压气体，混合的第一和第二加压气体随后将所述药物分配构件往前推。

39.如权利要求38所述的无针注射器，其特征在于，所述药物分配构件与液体药物制剂接触。

40.如权利要求38所述的无针注射器，其特征在于，所述药物分配构件不接触液体药物制剂，

其中，药物分配构件接触活塞部件，所述活塞部件与液体药物制剂接触。

41.如权利要求38所述的无针注射器，其特征在于，选择以下数据：第一压力、第二压力、药物分配构件为暴露气体流动路径而必须移动的距离、药物分配构件和活塞部件之间的距离，以及至少一个孔的面积，以使无针注射器将产生以下的注射：

真皮内的注射；

皮下注射；以及

肌肉内注射。

42.如权利要求38所述的无针注射器，其特征在于，所述触发机构包括至少一个球支承件。

43.一种无针注射器，其包括：

含有液体药物的药囊；

孔；

能量源；

包括球支承件的触发机构；

其中，当所述触发机构触发无针注射器时，所述能量源迫使大部分所述液体药物通过所述至少一个孔。

44.如权利要求43所述的无针注射器，其特征在于，所述能量源包括弹簧。

45.如权利要求44所述的无针注射器，其特征在于，所述弹簧从以下选择：

机械的盘簧；

贝氏垫圈堆叠；以及

压缩的气体弹簧。

46.如权利要求45所述的无针注射器，其特征在于，还包括：

药物分配构件，其被弹簧前推，所述药物分配构件还包括凹进部分，可移动部件将至少一个球支承件保持在该凹进部分内。

47.如权利要求46所述的无针注射器，其特征在于，当可移动部件移动时，所述球支承件不再保持在该凹进部分内。

48.如权利要求47所述的无针注射器，其特征在于，所述凹进部分包括凸轮表面，由于弹簧前推药物分配构件，该凸轮表面推压球支承件远离所述药物分配构件。

49.如权利要求48所述的无针注射器，其特征在于，当所述可移动部件移动时，所述球支承件移动得远离药物分配构件，允许药物分配构件在弹簧的推压下移动，由此，触发所述装置。

50.如权利要求49所述的无针注射器，其特征在于，所述可移动部件通过按压至少一个孔抵靠在表面上而移动。

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