CN104703641A - 自动注射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动注射器(1)，包括壳体(2)、适于旋转驱动齿轮(20)的电机(15)、适于与驱动齿轮(20)配合的曲线式柱塞(18)，其中，柱塞(18)包括具有弹性凸缘的远端，该弹性凸缘在处于非偏转状态时抵接注射筒(4)的近侧套管(5.2)，而在处于偏转状态时前进通过近侧套管(5.2)并且接合注射筒(4)中的阻塞件(19)。

Description

自动注射器
技术领域
本发明涉及一种用于给送药剂的自动注射器。
背景技术
执行注射是向用户和专业医护人员提出精神和身体方面的多种风险和挑战的过程。注射装置通常分为两类——手动装置和自动注射器。传统的手动装置，需要手动力来驱动药剂通过针。这通常是通过需要在注射期间连续按下的一些形式的按钮/柱塞完成。这种方法存在许多缺点。例如，如果按钮/柱塞过早地释放，则注射会停止，并且无法提供预期的剂量。另外，推动按钮/柱塞所需的力可能太高(例如，如果用户是老人或儿童的话)。并且，在注射过程中对准注射装置、执行注射、以及保持注射装置静止不动，都会需要灵巧性。一些患者(例如，老年患者、儿童、关节炎患者等)可能不具备这样的灵活性。
自动注射装置的目的是使患者更容易进行自注射。传统的自动注射器可通过弹簧、触发按钮或其它可以用于启动注射的机构提供执行注射所需的力。自动注射器可以是一次性的或可重复使用的装置。
自动注射器可以是机械的、机电的或全电子的。传统的机械自动注射器可以自动地提供针插入和药剂输送所需的力，但可能不会提供机电和全电子自动注射器可以提供的额外的功能(例如，对准验证、注射部位验证等)。
因此，仍需要一种改进的自动注射器。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的自动注射器。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器包括壳体、适于旋转驱动齿轮的电机、和适于与驱动齿轮配合的曲线式柱塞。柱塞包括具有弹性凸缘的远端，该弹性凸缘在处于非偏转状态时抵接注射筒的近侧套管，并且在处于偏转状态时前进通过近侧套管并且接合注射筒中的阻塞件。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括门，当门处于关闭位置时，其适于覆盖壳体中的开口。在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括使门偏置于打开位置的门弹簧。在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括适于将门闩定在关闭位置的可释放门闩。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括联结到电机的传动系，传动系包括具有适于与驱动齿轮配合的螺纹端的联动装置。
柱塞可包括多个铰接连杆。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括设置在壳体内的多个引导件，其中，柱塞接合引导件。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括能量源，包括可充电或不可充电的电池。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括回缩弹簧，回缩弹簧使得注射筒偏置于壳体内的缩回位置。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括套移除机构，其包括：适于在门从打开位置转换到关闭位置时旋转的齿轮；适于在齿轮旋转时与齿轮配合并沿轴向平移的齿条；适于夹住设置在注射筒的针上的针套的弹性锁定梁；以及向齿条施加偏置力的套移除弹簧。当门从打开位置转换到关闭位置时，套移除弹簧被压缩。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括适于提供视觉和声音反馈中的至少一个以及指令的用户界面。
在一示例性实施例中，根据本发明的自动注射器还包括适于检测接近注射部位表面和注射部位表面的特性的传感器组合体。传感器组合体包括：适于照亮注射部位表面的至少一个近红外发光二极管；和适于获得注射部位表面的影像的摄像头。在另一示例性实施例中，传感器组合体进一步包括适于在注射部位表面上显示图案的投影仪。
如本文中使用的，术语“药物”(drug)或“药剂”(medicament)”意指含有至少一种药学活性化合物的药物配制剂，
其中在一个实施方案中，所述药学活性化合物具有多至1500Da的分子量并且/或者是肽、蛋白质、多糖、疫苗、DNA、RNA、酶、抗体或其片段、激素或寡核苷酸，或是上述药学活性化合物的混合物，
其中在又一个实施方案中，所述药学活性化合物对于治疗和/或预防糖尿病或与糖尿病有关的并发症，诸如糖尿病性视网膜病(diabetic retinopathy)、血栓栓塞病症(thromboembolism disorders)诸如深静脉或肺血栓栓塞、急性冠状动脉综合征(acute coronary syndrome，ACS)、心绞痛、心肌梗死、癌症、黄斑变性(macular degeneration)、炎症、枯草热、动脉粥样硬化和/或类风湿关节炎是有用的，
其中在又一个实施方案中，所述药学活性化合物包括至少一种用于治疗和/或预防糖尿病或与糖尿病有关的并发症(诸如糖尿病性视网膜病)的肽，
其中在又一个实施方案中，所述药学活性化合物包括至少一种人胰岛素或人胰岛素类似物或衍生物、胰高血糖素样肽(glucagon-like peptide，GLP-1)或其类似物或衍生物、或毒蜥外泌肽-3(exedin-3)或毒蜥外泌肽-4(exedin-4)或毒蜥外泌肽-3或毒蜥外泌肽-4的类似物或衍生物。
胰岛素类似物例如Gly(A21)、Arg(B31)、Arg(B32)人胰岛素；Lys(B3)、Glu(B29)人胰岛素；Lys(B28)、Pro(B29)人胰岛素；Asp(B28)人胰岛素；人胰岛素，其中B28位的脯氨酸被替换为Asp、Lys、Leu、Val或Ala且其中B29位的赖氨酸可以替换为Pro；Ala(B26)人胰岛素；Des(B28-B30)人胰岛素；Des(B27)人胰岛素；和Des(B30)人胰岛素。
胰岛素衍生物例如B29-N-肉豆蔻酰-des(B30)人胰岛素；B29-N-棕榈酰-des(B30)人胰岛素；B29-N-肉豆蔻酰人胰岛素；B29-N-棕榈酰人胰岛素；B28-N-肉豆蔻酰LysB28ProB29人胰岛素；B28-N-棕榈酰-LysB28ProB29人胰岛素；B30-N-肉豆蔻酰-ThrB29LysB30人胰岛素；B30-N-棕榈酰-ThrB29LysB30人胰岛素；B29-N-(N-棕榈酰-Υ-谷氨酰)-des(B30)人胰岛素；B29-N-(N-石胆酰-Υ-谷氨酰)-des(B30)人胰岛素；B29-N-(ω-羧基十七酰)-des(B30)人胰岛素和B29-N-(ω-羧基十七酰)人胰岛素。
毒蜥外泌肽-4意指例如毒蜥外泌肽-4(1-39)，其是具有下述序列的肽：HHis-Gly-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Leu-Ser-Lys-Gln-Met-Glu-Glu-Glu-Ala-Val-Arg-Leu-Phe-Ile-Glu-Trp-Leu-Lys-Asn-Gly-Gly-Pro-Ser-Ser-Gly-Ala-Pro-Pro-Pro-Ser-NH2。
毒蜥外泌肽-4衍生物例如选自下述化合物列表：
H-(Lys)4-des Pro36,des Pro37毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-(Lys)5-des Pro36,des Pro37毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
des Pro36[Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[IsoAsp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Met(O)14,IsoAsp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Trp(O2)25,IsoAsp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Met(O)14Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Met(O)14Trp(O2)25,IsoAsp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)；或
des Pro36[Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[IsoAsp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Met(O)14,IsoAsp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Trp(O2)25,IsoAsp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Met(O)14Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
des Pro36[Met(O)14Trp(O2)25,IsoAsp28]毒蜥外泌肽-4(1-39),
其中-Lys6-NH2基团可以结合于毒蜥外泌肽-4衍生物的C端；
或下述序列的毒蜥外泌肽-4衍生物：
H-(Lys)6-des Pro36[Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-Lys6-NH2,
des Asp28Pro36,Pro37,Pro38毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36,Pro38[Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-Asn-(Glu)5des Pro36,Pro37,Pro38[Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
des Pro36,Pro37,Pro38[Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36[Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-Lys6-NH2,
H-des Asp28Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-Lys6-NH2,
des Met(O)14Asp28Pro36,Pro37,Pro38毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-(Lys)6-desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-Asn-(Glu)5des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-Lys6-des Pro36[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-Lys6-NH2,
H-des Asp28Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-NH2,
des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2,
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(S1-39)-(Lys)6-NH2,
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]毒蜥外泌肽-4(1-39)-(Lys)6-NH2；
或前述任一种毒蜥外泌肽-4衍生物的药学可接受盐或溶剂合物。
激素例如在Rote Liste,ed.2008,第50章中列出的垂体激素(hypophysishormones)或下丘脑激素(hypothalamus hormones)或调节性活性肽(regulatory active peptides)和它们的拮抗剂，诸如促性腺激素(促滤泡素(Follitropin)、促黄体激素(Lutropin)、绒毛膜促性腺激素(Choriongonadotropin)、绝经促性素(Menotropin))、Somatropine(生长激素(Somatropin))、去氨加压素(Desmopressin)、特利加压素(Terlipressin)、戈那瑞林(Gonadorelin)、曲普瑞林(Triptorelin)、亮丙瑞林(Leuprorelin)、布舍瑞林(Buserelin)、那法瑞林(Nafarelin)、戈舍瑞林(Goserelin)。
多糖例如葡糖胺聚糖(glucosaminoglycane)、透明质酸(hyaluronic acid)、肝素、低分子量肝素或超低分子量肝素或其衍生物，或前述多糖的硫酸化，例如多硫酸化的形式，和/或其药学可接受的盐。多硫酸化低分子量肝素的药学可接受盐的一个实例是依诺肝素钠(enoxaparin sodium)。
抗体是球状血浆蛋白质(～150kDa)，也称为免疫球蛋白，其共有一种基础结构。因为它们具有添加至氨基酸残基的糖链，所以它们是糖蛋白。每个抗体的基础功能单元是免疫球蛋白(Ig)单体(仅含有一个Ig单元)；分泌的抗体也可以是具有两个Ig单元的二聚体如IgA、具有四个Ig单元的四聚体如硬骨鱼(teleost fish)的IgM、或具有五个Ig单元的五聚体如哺乳动物的IgM。
Ig单体是“Y”形分子，其由四条多肽链组成；两条相同的重链和两条相同的轻链，它们通过半胱氨酸残基之间的二硫键连接。每条重链长约440个氨基酸；每条轻链长约220个氨基酸。每条重链和轻链均含有链内二硫键，链内二硫键稳定它们的折叠。每条链都由称为Ig域的结构域构成。这些域含有约70-110个氨基酸，并根据它们的大小和功能分类被归入不同的范畴(例如，可变或V、恒定或C)。它们具有特征性的免疫球蛋白折叠，其中两个β片层创建一种“三明治”形状，该形状由保守的半胱氨酸和其它带电荷的氨基酸之间的相互作用而保持在一起。
哺乳动物Ig重链有五种类型，表示为α、δ、ε、γ、和μ。存在的重链的类型决定抗体的同种型；这些链分别可以在IgA、IgD、IgE、IgG、和IgM抗体中找到。
不同的重链的大小和组成是不同的；α和γ含有大约450个氨基酸，δ含有大约500个氨基酸，而μ和ε具有大约550个氨基酸。每条重链具有两个区，即恒定区(CH)和可变区(VH)。在一个物种中，恒定区在同一同种型的所有抗体中是基本上相同的，但是在不同同种型的抗体中是不同的。重链γ、α和δ具有包含三个串联Ig域的恒定区，和用于增加柔性的绞链区；重链μ和ε具有包含四个免疫球蛋白域的恒定区。重链的可变区在由不同B细胞生成的抗体中是不同的，但其对于由单个B细胞或单个B细胞克隆生成的所有抗体而言是相同的。每条重链的可变区为大约110氨基酸长并包含单个Ig域。
在哺乳动物中，有两种类型的免疫球蛋白轻链，表示为λ和κ。轻链具有两个连续的域：一个恒定域(CL)和一个可变域(VL)。轻链长大约211到217个氨基酸。每个抗体含有两条轻链，它们总是相同的；在哺乳动物中每个抗体仅存在一种类型的轻链，或是κ或是λ。
如上文详述的，虽然所有抗体的大体结构非常相似，但是给定抗体的独特性质是由可变(V)区决定的。更具体地说，可变环--其在轻链(VL)上和重链(VH)上各有三个--负责结合抗原，即抗原特异性。这些环被称为互补决定区(Complementarity Determining Regions，CDRs)。因为来自VH和VL域的CDR都对抗原结合位点有贡献，所以是重链和轻链的组合，而不是其中单独一个，决定最终的抗原特异性。
“抗体片段”含有如上定义的至少一个抗原结合片段，并呈现与衍生抗体片段的完整抗体基本上相同的功能和特异性。以木瓜蛋白酶(papain)限制性的蛋白水解消化将Ig原型裂解为三个片段。两个相同的氨基末端片段是抗原结合片段(Fab)，每个片段含有一个完整L链和大约一半H链。第三个片段是可结晶片段(Fc)，其大小相似但包含的是两条重链的羧基末端的那一半，并具备链间二硫键。Fc含有糖、补体结合位点、和FcR结合位点。限制性的胃蛋白酶(pepsin)消化产生含有两条Fab和铰链区的单一F(ab')2片段，其包括H-H链间二硫键。F(ab')2对于抗原结合而言是二价的。F(ab')2的二硫键可以裂解以获得Fab'。此外，可将重链和轻链的可变区融合到一起以形成单链可变片段(scFv)。
药学可接受盐例如酸加成盐和碱性盐。酸加成盐例如HCl或HBr盐。碱性盐例如具有选自碱或碱土的阳离子，例如Na+、或K+、或Ca2+，或铵离子N+(R1)(R2)(R3)(R4)的盐，其中R1至R4彼此独立地为：氢、任选取代的C1-C6烷基、任选取代的C2-C6烯基、任选取代的C6-C10芳基、或任选取代的C6-C10杂芳基。药学可接受盐的更多实例在"Remington'sPharmaceutical Sciences"17.ed.Alfonso R.Gennaro(Ed.),Mark PublishingCompany,Easton,Pa.,U.S.A.,1985中及Encyclopedia of PharmaceuticalTechnology中描述。
药学可接受溶剂合物例如水合物。
本发明的进一步应用范围从下面给出的详细描述将变得清楚。但是，应该明白，这些详细描述和具体例子虽然指出了本发明的优选实施方式，但是仅仅是以图解的方式给出的，因为从这些详细描述中，在本发明的精神和范围内的各种变化和改进对于本领域技术人员来说将变得清楚。
附图说明
从下面给出的详细描述和仅作为图解给出并因此对本发明没有限制性的附图，本发明将得到更加充分的理解。在这些附图中：
图1是自动注射器的示例性实施例的前视图，
图2是自动注射器的示例性实施例的侧视图，
图3是自动注射器的示例性实施例的后视图，
图4是用于与根据本发明的自动注射器一起使用的注射筒的示例性实施例的透视图，
图5是用于与根据本发明的自动注射器一起使用的注射筒的示例性实施例的透视图，
图6是用于与根据本发明的自动注射器一起使用的注射筒的示例性实施例的透视图，
图7是根据本发明的针套移除机构的示例性实施例的透视详图，
图8是根据本发明的针套移除机构的示例性实施例的透视详图，
图9是根据本发明的自动注射器中的柱塞的示例性实施例的纵向截面，
图10是根据本发明的自动注射器在针伸出之前的示例性实施例的纵向截面，
图11是根据本发明的自动注射器的示例性实施例的纵向截面，其中针伸出并且阻塞件向前用于排出注射筒的内容物，
图12是具有传感器组合体的自动注射器的示例性实施例的半透明透视详图，
图13是通过根据本发明的传感器组合体的示例性实施例照射平表面的示例性实施例，和
图14是通过根据本发明的传感器组合体的示例性实施例照射起伏表面的示例性实施例。
在所有图中，相应的部件用相同的附图标记标示。
具体实施方式
图1-3分别显示了根据本发明的自动注射器1的示例性实施例的前视图、侧视图和后视图。
在一个示例性实施例中，自动注射器1包括壳体2，其具有拟被用于靠在患者皮肤上的接触表面3。壳体2可以具有大致细长的矩形形状，并且可以包括一个以上符合人体工程学的特征(例如，用于夹持的手指槽)和/或有纹理的表面或表层，以防止用户的手在使用自动注射器1时打滑。
在一个示例性实施例中，壳体2包括能够处于打开位置或关闭位置的门22。在打开位置，门22提供通往壳体2内的注射筒托架的通路，该通路适于保持注射筒或容纳有药剂的药筒。在关闭位置，门22可被锁定。如在图1的示例性实施例中所示，门22可以形成在壳体2的侧面，并且围绕铰接件在打开位置和关闭位置之间旋转。然而，本领域的技术人员将会理解，门22可形成在壳体2的任何一侧或面上，并且可以相对于壳体2旋转、滑动或平移，以便打开和关闭。在另一个示例性实施例中，注射筒可被设置在形成于壳体2中的通道中，并且可不使用注射筒托架。
在一个示例性实施例中，门弹簧24可以布置在壳体2中，以将门22偏到打开位置。门闩25可以形成在壳体2和/或门22上，以便将门22保持在关闭位置。在一个示例性实施例中，门闩25可以由螺线管(未示出)驱动旋转或偏转，以接合/脱离壳体2和/或门22，以允许门22打开和关闭。当门22处于打开位置时，使用后的注射筒可以从注射筒托架移除，并且新的注射筒可以插入注射筒托架。门止挡34可以被布置在壳体2中，用于防止门22旋转超出关闭位置。
图4-6示出了用于与根据本发明的自动注射器1一起使用的注射筒4的示例性实施例。注射筒4包括容纳有药剂的主体5和联接到主体5的壳体6。壳体6可包括附接件(例如，钩、搭扣等)，其接合位于主体5的近端上的手指凸缘5.1。针罩9可伸缩地联结到壳体6并被弹簧10相对于壳体6向一侧偏。针7被布置在主体5的远端。如图4中所示，在使用之前，针套8布置在针7上。图5示出了注射筒4，其中针套8被移除并且针罩9处于缩回位置，露出了针7。图6示出了注射筒4，其中针罩9处于伸出位置，覆盖针7的远端末端。针护罩9可以被锁定在伸出位置，以防止再使用针7。
在一个示例性实施例中，数据存储装置11可以被设置在注射筒4上，并且包括数据，如药剂的类型和容积、药剂的填充和/或到期日期、药剂温度(例如若在注射筒4上或附近设有温度传感器)、药剂和/或自动注射器1的制造商、患者数据(例如姓名、医师、给药组织(dosing regiment)等)、使用/未使用指示等。
回到图3，自动注射器1包括适于驱动柱塞杆18的电机15。在一个示例性实施例中，电机15可联结到传动系17，传动系17可以包括齿轮箱17.1和联动装置17.2。如本领域技术人员所熟知的，传动系17可减小电机15的输出速度并增加其扭矩。
在一个示例性实施例中，联动装置17.2包括螺纹端，例如蜗轮21。蜗轮21与驱动齿轮20配合。驱动齿轮20包括齿18.3，齿18.3与形成在柱塞18的连杆18.2中的凹口相配合。因此，当电机15被致动时，联动装置17.2旋转蜗杆21，蜗杆21旋转驱动齿轮20，驱动齿轮20使柱塞18前进或后退。柱塞18的连续的连杆18.2铰接附接，允许柱塞18在旋转状态(环绕驱动齿轮20)和轴向状态(不环绕驱动齿轮20)之间变化。在一个示例性实施例中，连杆18.2可容纳弹性元件，该弹性元件使连续的连杆18.2偏置于轴向状态。如本领域技术人员所熟知的，曲线式柱塞18可减小自动注射器1的形状因子。
在其他的示例性实施例中，柱塞18可以由来自电机15的齿轮传动通过例如导螺杆或齿条和小齿轮所驱动。在其他的示例性实施例中，柱塞18可以被布置为伸缩柱塞，或者弯曲弹簧或带，或者螺旋弹簧、柔性齿条或分段活塞。辊或引导元件(图9中示出)可以被布置在自动注射器1内，以确保柱塞18随着它的旋转和伸出而具有适当的行进路径。
在一个示例性实施例中，自动注射器1包括能量源12，其可以包括可充电或不可充电的一个以上电池。例如通过插入式电源线、通过在插接站定位自动注射器1或者通过无线感应充电方式，将自动注射器1连接到外部电源，可以对可充电电池进行充电。在一个示例性实施例中，能量源12是具有扁平形状的可充电锂离子或锂聚合物电池。
图9示出了柱塞18的远端的一个示例性实施例。柱塞18的远端可以包括设置在柱塞18的径向表面上的弹性凸缘18.1。在一个示例性实施例中，弹性凸缘18.1可包括倾斜的或圆的边缘，所述边缘适于接合布置在注射筒主体5的近端开口上的周向套管5.2。在非偏转状态时，弹性凸缘18.1的第一直径比注射筒主体5的近侧开口的第二直径大。当柱塞18开始接触注射筒主体5时，凸缘18.1抵接套管5.2，并相对于壳体2向远侧推动注射筒托架(以及内部的注射筒4)，直到注射筒托架被停止(例如，靠在壳体2或位于外壳2中的远端止挡上)，这使得针7通过孔3.1插入注射部位。针插入之后，凸缘18.1转换到偏转状态，允许柱塞18进入注射筒主体5并且推动阻塞件19来分配药物。
在一个示例性实施例中，回缩弹簧28使得注射筒托架偏置于壳体2中的缩回位置。因此，当柱塞18使注射器托架向远侧前进时，回缩弹簧28被压缩。在一个示例性实施例中，回缩弹簧抵靠在注射筒托架上。在另一个示例性实施例中，回缩弹簧28可抵靠在形成在注射器壳体6上的肋6.1上。在后一示例性实施例中，自动注射器1可以不使用注射筒托架，但包括适于接收注射筒4的通道。近端止挡可被定位在外壳2，以防止注射筒托架向近侧移动超出缩回位置。
在一个示例性实施例中，自动注射器1包括控制自动注射器1的操作的数据处理单元13。数据处理单元13可包括微处理器和存储器。如本文进一步描述，数据处理单元13可以处理/存储自动注射器1的数据和控制操作。例如，数据处理单元13可以从注射筒4的数据存储装置11读出数据和/或写数据到数据存储装置11。
在一个示例性实施例中，至少一个编码器被用来向数据处理单元13提供用于确定柱塞18的位置的数据信号。编码器可以是光学的、机械的、磁的等等，以检测柱塞18的位置。在另一个示例性实施例中，编码器可以设置在驱动齿轮20上，以感测角旋转，并且数据处理单元13可根据旋转数据确定柱塞18的位置。
如图7和8所示，自动注射器1的一个示例性实施例可以包括用于从针7除去针套8的套移除机构29。在一个示例性实施例中，套移除机构29包括与设置在壳体2中的齿条31配合的齿轮30。齿轮30通过关闭门22而转动。当门22被关闭时，齿轮30转动，使齿条31在近端方向前进并且压缩套移除弹簧26。联结到齿条31的弹性锁定梁32越过针套8前进，直到锁定梁32上的钩子接合针套8的近端。锁定梁32可以由螺线管保持在该位置。在注射之前，螺线管被放电，以释放锁定梁32，锁定梁32在套移除弹簧26的偏置力的作用下，推动针套8离开针7并且至少部分地通过孔3.1(因此用户可以手动完全移除针套8)。本领域技术人员将会理解，套移除机构29可被构造成从针7完全除去针套8(例如，通过使用更强的套移除弹簧26)。
在一个示例性实施例中，自动注射器1包括用户界面，其可以包括视觉和声学元件，如LED、显示器、触摸屏14、扬声器、麦克风、按钮、拨盘、开关等。数据处理单元13可以例如提供视觉/声音提示，以引导用户通过注射过程，提醒患者注射时间到了，在注射过程中转移注意力和/或再保证，提供有关药剂的数据(例如，从数据存储装置11获得的数据)等等。
此外，用户界面可以例如用于配置患者简档，配置插入深度、注射速度和药剂类型，提供用户注射时的舒适反馈，显示关于装载注射筒4或重装载注射筒4的指令，验证用户，给用户提供视觉/声音/振动反馈以指示注射进度、注射完成、历史用户数据、药物特性(如按日期使用)等。
在一个示例性实施例中，用户界面包括设置在壳体2中用于启动注射过程的触发按钮16。
在一个示例性实施例中，加热/冷却装置(未示出)可以布置在壳体2内部，用于加热或冷却药剂。
图12示出了用于与根据本发明的自动注射器1一起使用的传感器组合体27的一个示例性实施例。在一个示例性实施例中，传感器组合体27被布置在接触表面3中或接触表面3后，用于检测静脉、瘢痕组织，检测与注射部位接触，和/或检测针7相对于注射部位的角度。在一个示例性实施例中，传感器组合体27包括至少一个近红外LED 27.1、投影仪27.2和摄像头27.3。近红外发光二极管27.1布置成照亮注射部位，然后摄像头27.3可以获得注射部位的图像，以确定静脉或疤痕是否存在，这将指示出不希望的注射部位。摄像头27.3可以被布置为集成的图像传感器和透镜。投影仪27.2可以包括激光器和衍射光学元件，激光器和衍射光学元件布置成在注射部位上投影可以由摄像头27.3来检测的平面栅格33。可以根据由摄像头27.3检测到的栅格33的变形来确定自动注射器1相对于注射部位的取向和/或注射部位的异常情况。例如，图13和14示出栅格33的示例性实施例，其中指示出相对平的注射部位表面(图13)和起伏的注射部位表面(图14)，后者对于注射而言可能是不希望的。
对自动注射器1操作的示例性顺序可以如下：
自动注射器可提供注射告警(例如，基于治疗方案计划)，指示出已到执行注射的时间。用户界面可以提供关于注射的各种细节，例如上一次注射的日期/时间、待注射药剂、下一次注射的日期/时间等。在一个示例性实施例中，自动注射器1可保持在低功率或“休眠”模式，直到它提供注射告警或由用户手动启动。
当自动注射器1被启动时，门22被打开并且注射器4被放置在注射筒托架中。当门22关闭时，套移除机构29被操作而接合注射筒4上的针套8。在门22关闭之后，门闩25可以将门22锁在关闭位置。
当门22关闭并锁定时，数据处理单元13可以执行各种功能，诸如像(通过数据存储装置11上的数据)验证注射筒4，检测药剂状态(例如，温度、失效日期等)，以及初始化自动注射器1的机械、电子和光学部件以确保所有部件处于工作状态下。
在一个示例性实施例中，如果药剂没有处于适当的注射温度，则加热/冷却装置可以适当地加热/冷却药剂。
当自动注射器1准备好进行注射时，用户界面可以通知用户。如果例如用户第一次按下触发按钮16，套移除机构29的螺线管可被放电，针套8可以至少部分地与针7脱离并通过孔3.1显现出来。然后，用户可以移除针套8，同时保持针安全性，因为针7保持由壳体2完全包围。
当自动注射器1被定位在注射部位上，传感器组合体可提供各种信息给数据处理单元13，以确定注射部位是否合适(例如，适当对准、没有无静脉/疤痕检测到、相对平的表面等)。
如图10所示，自动注射器1准备好进行注射。当例如用户按下触发按钮16时，电机15旋转驱动齿轮20以旋转柱塞18并使柱塞18前进。柱塞的弹性凸缘18.1接合注射筒主体5的近侧套管5.2，并且在远侧方向上推动注射筒4(和/或注射筒托架)，压缩回缩弹簧28。当注射筒托架抵靠壳体2中的远侧止挡时，针7通过孔口3.1伸出并插入到注射部位中。
当注射筒托架抵靠远侧止挡时，驱动齿轮20继续转动，使弹性凸缘18.1偏转，允许柱塞18进入注射筒主体5并接合阻塞件19。在注射筒主体5内，柱塞18向远侧推动阻塞件19，以便通过针7来分配药物，如图11所示。
在药剂已被分配之后，电机15可释放驱动齿轮20上的压力，使回缩弹簧28的力在近侧方向上推动注射筒托架，以便从注射部位退出针7。在另一个示例性实施例中，电机15可以在相反的旋转方向上反向旋转驱动齿轮20，以便撤回作用于注射筒托架上的力。在另一个示例性实施例中，驱动齿轮20可与电机15脱离，释放作用于注射筒托架上的力。
在一个示例性实施例中，随着针7从注射部位退出，注射筒4上的针罩9可在弹簧10的力的作用下展开。例如，当注射筒4处于穿透深度时，针罩9上的闩可以脱离，并允许弹簧10推动针罩9。然而，在药剂输送期间，针罩9可抵接壳体2的远端。随着注射筒4缩回，针罩9可以完全展开到伸出位置，覆盖针7。在一个示例性实施例中，回缩弹簧28可以在近端方向推动注射器4一段足够的距离，以确保针罩9可达到伸出位置。
当注射完成时，门22可以被打开，并且使用后的注射筒4可以被移除。因为针罩9处于伸出位置，所以针7被完全覆盖，显著减少针刺伤害的风险。
在整个注射过程中，自动注射器1可以连续地监视其状态并经由用户界面提供反馈/指令给用户。例如，数据处理单元13可以监视柱塞13的位置、自动注射器1和注射部位之间的接触等等。例如，在检测到从注射部位过早移除自动注射器1时，自动注射器1可以被控制立即停止分配药物并且收回针7。控制针插入速度、分配速度和针插入深度可以改善患者的舒适度并使其遵守治疗方案。
本领域技术人员将会理解，可以在不偏离本发明的全部范围和精神的情况下，对各种各样的装置部件、方法和/或系统以及在此描述的实施例进行修改(添加和/或除去)，本发明的全部范围和精神涵盖这些修改及其任何和所有的等同物。

Claims (15)

1.一种自动注射器(1)，包括：
壳体(2)；
适于旋转驱动齿轮(20)的电机(15)；
适于与驱动齿轮(20)配合的曲线式柱塞(18)，
其中，柱塞(18)包括具有弹性凸缘的远端，该弹性凸缘在处于非偏转状态时抵接注射筒(4)的近侧套管(5.2)，而在处于偏转状态时前进通过近侧套管(5.2)并且接合注射筒(4)中的阻塞件(19)。
2.根据权利要求1的自动注射器(1)，还包括：
门(22)，当门处于关闭位置时，门适于覆盖壳体(2)中的开口。
3.根据权利要求1的自动注射器(2)，还包括：
使门(22)偏置于打开位置的门弹簧(24)。
4.根据权利要求2或者3的自动注射器(1)，还包括：
适于将门(22)锁定在关闭位置的可释放门闩(25)。
5.根据前述权利要求中的任一项的自动注射器(1)，还包括：
联结到电机(15)的传动系(17)，传动系(17)包括具有适于与驱动齿轮(20)配合的螺纹端的联动装置(17.2)。
6.根据前述权利要求中的任一项的自动注射器(1)，其中，柱塞(18)包括多个铰接的连杆(18.2)。
7.根据前述权利要求中的任一项的自动注射器(1)，还包括：
设置在壳体(2)内的多个引导件，其中，柱塞(18)接合引导件。
8.根据前述权利要求中的任一项的自动注射器(1)，还包括：
能量源(12)，包括可充电或不可充电的电池。
9.根据前述权利要求中的任一项的自动注射器(1)，还包括：
回缩弹簧(28)，回缩弹簧(28)使注射筒(4)偏置于壳体(2)内的缩回位置。
10.根据权利要求2的自动注射器(2)，还包括：
套移除机构(29)，套移除机构(29)包括：
适于在门(22)从打开位置转换到关闭位置时旋转的齿轮(30)；
适于在齿轮(30)旋转时与齿轮(30)配合并沿轴向平移的齿条(31)；
适于夹住设置在注射筒(4)的针(7)上的针套(8)的弹性锁定梁(32)；
向齿条(31)施加偏置力的套移除弹簧(26)。
11.根据权利要求10的自动注射器(1)，其中，当门从打开位置转换到关闭位置(22)时，套移除弹簧(26)被压缩。
12.根据前述权利要求中的任一项的自动注射器(1)，还包括：
适于提供视觉和声音反馈中的至少一个和指令的用户界面。
13.根据前述权利要求中的任一项的自动注射器(1)，还包括：
适于检测接近注射部位表面和注射部位表面的特性的传感器组合体(27)。
14.根据权利要求1的自动注射器(13)，其中，传感器组合体(27)包括：
适于照亮注射部位表面的至少一个近红外发光二极管(LED)(27.1)；和
适于获得注射部位表面的影像的摄像头(27.3)。
15.根据权利要求14的自动注射器(1)，其中，传感器组合体(27)进一步包括：
适于在注射部位表面上显示图案的投影仪(27.2)。
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