CN104736188A - 弹簧驱动的注射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扭转弹簧驱动式注射装置，其通过使柱塞在药筒内侧中向前移动来从药筒输送多个设置剂量的液体药物。扭转弹簧（134）向驱动构件（120）施加旋转扭矩，驱动构件（120）接合活塞杆（115），活塞杆（115）然后通过这种旋转向前驱动。活塞杆驱动器可以联接到扭转弹簧机构和与扭转弹簧机构分开。在分开位置，活塞杆驱动器可自由旋转并且如果活塞杆在轴向上移动，因此能旋转。优选地设置另一扭转布置（124）从而使得每当活塞杆向后移动时扭矩积聚在活塞杆驱动器与外壳之间。这种扭转布置推压活塞杆驱动器在使活塞杆向前邻接柱塞的方向上旋转。

Description

弹簧驱动的注射装置
技术领域
本发明涉及一种用于输送多个个别设置剂量的液体药物的扭转弹簧驱动的药物输送装置。药物输送装置优选地为下面这样的类型：在剂量喷射期间驱动构件由扭转弹簧旋转以使活塞杆在药筒内向前移动。本发明更具体地涉及使驱动构件与弹簧驱动机构联接和分开。
相关技术的描述：
自动扭转弹簧驱动的注射装置广为人知并且已经在先前全面透彻地描述于PCT申请No： PCT/EP2013/063249、PCT/EP2013/063250和WO 2006/076921中。
在公开于PCT/EP2013/063249 和PCT/EP2013/063250中的扭转弹簧驱动的注射装置中，通过张紧所述扭转弹簧而设置的剂量由针覆盖屏蔽件的向后或缩回移动而释放。这常常被称作屏蔽件触发。
在公开于WO 2006/076921中的扭转弹簧驱动的注射装置中，也通过张紧所述扭转弹簧而设置了剂量，但由使用者推动位于注射装置的近端处的按钮而释放。
在WO 2006/076921在图10中所公开的一实施例中，可旋转的驱动构件接合着具有螺纹外表面的活塞杆的非圆形截面。活塞杆的螺纹外表面被旋拧/螺接到设置于外壳中的内螺纹。当可旋转的驱动构件旋转时，活塞杆随之旋转并且由此在轴向向前以螺旋运动而旋拧到外壳的内螺纹中。由扭转弹簧的扭矩通过弹簧驱动布置来旋转了所述可旋转的驱动构件，弹簧驱动布置将扭转弹簧联接到外壳。当在剂量设置期间扭转弹簧被张紧时扭矩积聚并且之后在按定量给药/定量给料期间完全或部分释放。
在非定量给药情形下，例如，当并未启动所述剂量释放按钮时，可旋转的驱动构件被锁定到外壳上，由此固定所述活塞杆的任何轴向移动。
类似扭转弹簧驱动的注射装置被公开于US2011/0054412中。在这种注射装置中，驱动器也经由键接合而联接到活塞杆并且活塞杆被旋拧到外壳以当驱动器被旋转时向远端旋转。由弹簧驱动布置来旋转所述驱动器，弹簧驱动布置通过位于近端的剂量按钮的轴向移动而联接到驱动器。剂量按钮的轴向移动联接了标注为K2的联接件并了且分开标注为K1的联接件以由此允许分配。当并未启动所述剂量按钮时，驱动器被锁定防止旋转从而使得活塞杆不能向远端或向近端移动。
在定量给药期间并且由于温差，则在注射装置中的药筒中所包含的液体药物中积聚了压力。这个压力作用于活塞杆上，活塞杆不能在轴向移动。可能地，这种不可逃脱的超压（exceeding pressure）仅当注射针被附连到注射装置上时释放，结果导致在安装所述注射针时液体药物开始从注射针的针尖流出。
如果在注射之间使用者将注射装置保持为注射针安装到注射装置上，那么，超压可能通过注射针泄放，结果导致液体药物将从注射针滴出。另外，由于这些温差，通过注射，空气可能吸入到气筒内。常常结果是导致药筒内侧的橡胶柱塞移动脱离其与活塞杆的邻接/抵接。因此，总是推荐在进行注射之前灌注药物输送装置从而使得空气从药筒移除并且活塞杆邻接/抵接着在药筒内侧的橡胶柱塞。这种空气的移除也常常被称作空气排出/喷出或流动阻抑。
灌注通常通过保持所述注射装置在直立位置并且排出较小剂量直到空气已被喷出并且液体药物开始从注射针的针尖流动而进行。
首次使用注射装置时，常常推荐执行初始灌注，因为在组装所述注射装置和填充所述药筒期间的公差常常导致所述注射装置最初被输送到使用者且在活塞杆与药筒的橡胶柱塞之间具有间隙。为了使活塞杆移动成与橡胶柱塞邻接，初始灌注通常遵循与当执行正常空气排出时相同的程序。
通常，活塞杆底座被设置于活塞杆与药筒的橡胶柱塞之间以在橡胶柱塞的较大表面上分布注射压力。这种活塞杆底座能铰接到活塞杆或者松动地安装，即，并不附连到活塞杆上。其也可以与活塞杆一体地模制。
为了减少包含于注射装置内的液体药物的浪费并且为了简化所述装置的使用，优选的是减少或避免注射之间的初始灌注和空气排出二者。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机构，其中，能至少部分地，但优选地完全地避免在注射之间的初始灌注和空气排出。
另一目的在于提供一种机构，其能使得药筒中的药物自动泄放在药筒内侧积聚的任何超压。
这种压力可以例如由于温度变化造成或者如果注射装置为其中在注射结束时注射针从药筒抽出的类型，这能阻碍药筒内侧的压力发生调定（settling）。
在权利要求1中限定了本发明。
因此，在本发明的一方面，本发明提供了一种用于输送多个个别设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动的药物输送装置。
这种扭转弹簧注射装置包括：
-外壳，其封装了包括含液体药物的药筒的机械部件。然而，药筒也可以设置于药筒保持器中，药筒保持器被附连到外壳上。外壳也封装所述扭转弹簧，扭转弹簧施加用以排出所述设置的剂量所需的扭矩。
-活塞杆，其具有螺纹外表面和非圆形截面，
-可旋转的驱动构件，其配合活塞杆的非圆形截面（或者具有与活塞杆的外螺纹配合的内螺纹）；
-螺母构件，其不可旋转地接合所述外壳并且具有与活塞杆的外螺纹配合（或者与活塞杆的非圆形截面配合）的内螺纹。当驱动构件相对于螺母构件旋转时，这种活塞杆在外壳内在轴向向前移动。在活塞杆的向前运动（其可以是旋转的或线性的）期间，在药筒内的橡胶柱塞被推迫向前以从药筒排出药物。
-弹簧驱动布置，其由扭转弹簧旋转以旋转所述可旋转的驱动构件来使活塞杆在外壳中向前移动。
可旋转的驱动构件通过离合器元件而牢固固连或联接到弹簧驱动布置，离合器元件能在第一位置与第二位置之间在轴向移动；
i)第一位置为其中所述可旋转驱动构件与弹簧驱动组件断开从而使得驱动构件独立于弹簧驱动组件而旋转的位置；以及
ii)第二位置是其中所述可旋转驱动构件被连接到弹簧驱动组件从而使得驱动构件和弹簧驱动组件一起旋转的位置。
驱动构件是旋转的并且能与活塞杆成键接合或花键接合，活塞杆然后旋拧到螺母构件，或者驱动构件能与活塞杆成螺纹接合，活塞杆然后被键接合或花键接合到外壳。在第一示例中，每当驱动构件旋转时，活塞杆向前旋转。在后一示例中，当驱动构件旋转时，活塞杆线性向前移动而不旋转。驱动构件优选地是单件构件，但可以替代地是组件的部分。
在第一位置，当不执行注射时，驱动构件与弹簧驱动组件断开并且当活塞杆在轴向移动时能够旋转。
如果活塞杆被旋拧到螺母构件，活塞杆当在轴向移动时旋转并且驱动构件随着活塞杆旋转。在其中活塞杆键合到螺母构件的第二示例中，活塞杆在轴向移动但不旋转，然而，当驱动构件旋拧到活塞杆上并且在轴向锁定时，驱动构件旋转。
在第二位置，当执行注射时，驱动构件连接到弹簧驱动组件从而使得扭转弹簧的扭矩使驱动构件旋转并且因而使活塞杆以所描述的方式之一向前移动。
螺母构件可以与外壳一体地模制或者能是单独零件，单独零件被锁定到外壳上，即不能相对于外壳旋转。
因为在注射之间，当活塞杆在轴向移动时驱动构件能自由旋转，在药筒的液体药物中积聚的任何压力能被泄放。如果压力在药筒内侧积聚，则在药筒中的橡胶柱塞将在近端方向上被推迫，因而也使活塞杆底座和最终地所述活塞杆在近端方向上移动。当驱动构件在第一位置自由旋转时，在活塞杆向近端移动时，驱动构件将简单地旋转，由此避免了任何压力积聚于药筒内侧。
在例如屏蔽件触发的定量给药期间，驱动构件立即被锁定到弹簧驱动组件的其旋转位置并且释放了所述弹簧驱动组件从而使得所释放的扭转弹簧的扭矩被转变为驱动构件的旋转和因而活塞杆的远端移动。
驱动构件到弹簧驱动组件的联接经由离合器而进行从而使得离合器元件在第一位置不可旋转地接合所述螺母构件由此防止离合器元件相对于外壳而旋转并且脱开驱动构件并且进一步脱开所述弹簧驱动组件，由此驱动构件能独立于弹簧驱动组件而旋转。当在此第一位置使活塞杆在两个方向上在轴向移动时，驱动构件相对于外壳和相对于螺母构件以及相对于离合器旋转，在此位置离合器接合螺母构件。
在离合器元件与螺母构件之间的接合经由齿状接合来实现，但可以设想到多种其它方式。
在第二位置，在定量给药期间，离合器元件脱开螺母构件并且进一步联接到驱动构件和弹簧驱动组件从而使得弹簧驱动组件旋转离合器元件和驱动构件以执行喷射。当处于第二位置时，释放了扭转弹簧的扭矩，扭矩旋转所述弹簧驱动组件并且随之旋转所述驱动构件，因而使活塞杆向前。
离合器元件经由第一齿状接合而与驱动构件接合、并且经由第二齿状接合而与弹簧驱动组件接合，然而也可以设想到其它类型的接合。
扭转元件诸如弹性臂或扭转弹簧连接到驱动构件（或与驱动构件一体地模制）从而使得当驱动构件旋转时张紧所述扭转元件。扭转元件优选地设置于驱动构件与离合器元件之间从而使得在第一位置在驱动构件的旋转期间扭转元件被张紧。然而，扭转元件可以替代地设置于驱动构件与外壳或螺母或实际上驱动元件在第一位置相对旋转的任何元件之间。
每当活塞杆在第一释放位置在轴向移动时，例如当压力在药筒内侧在液体药物内积聚时，扭矩在扭转元件中积聚。当在液体药物中的压力被泄放时，这种扭矩因而将总是使驱动构件返回。如果例如压力积聚在药物中，活塞杆将由这种压力而向近端移动。如果由于某些原因压力降低，驱动构件将在扭转元件的影响下向后朝向其初始位置旋转并且因而使活塞杆向前。
以此方式，活塞杆例如经由活塞杆底座将总是邻接所述药筒的柱塞。通过向扭转元件初始施加扭矩，能避免初始灌注，因为活塞杆将会总是由这种初始扭矩向远端移动。
为了进一步允许驱动构件旋转多于一个完整的绕转，中间元件可以被设置于驱动构件与离合器元件之间。中间元件优选地通过单向联接件而联接到离合器元件，单向联接件允许中间元件在一个方向上旋转多于一转但防止在相反方向上旋转。中间元件优选地联接到驱动构件从而使得所允许的旋转方向是允许活塞杆不明确地在近端方向上移动的方向。
中间元件优选地经由扭转元件例如板簧而联接到驱动构件从而使得当驱动构件旋转时扭矩被储存在扭转元件中。在一示例中，这种扭矩用于使驱动构件在相反方向上旋转从而使得活塞杆和例如活塞杆底座自动地向远端移动成与药筒内侧的柱塞邻接。
因此，在压力升高期间，中间元件使得可能所述活塞杆不明确地在近端方向上移动，而在压力降低期间所述驱动构件的远端移动限于储存在扭转元件中的扭矩，其通常小于驱动构件的一次完整旋转。这是因为在药筒内侧的压力更可能升高而不是降低。通常，压力仅由于温度变化而降低，而在剂量注射期间发生的若干物理参数（以及还有温度）影响压力升高。
在另一实施例中，可以通过将活塞杆直接牢固固连到柱塞上而避免所述扭转元件。这优选地通过采用活塞杆底座来进行，以允许活塞杆底座与活塞杆之间旋转但防止它们之间轴向移位的方式，活塞杆底座永久地附连到柱塞上并且进一步附连到活塞杆上。
活塞杆底座可以例如胶合或钉到柱塞上，或者与柱塞一体地制成，而在活塞杆底座与活塞杆之间的联接可以是常规的卡扣联接。这种卡扣联接优选地被设计成使得其在轴向方向上自行拧紧，表示在活塞杆与活塞杆底座之间不可能存在游隙。这例如通过在联接件中具有某些柔性而完成从而使得当卡扣在一起时联接件自动地自行拧紧而不存在任何游隙。替代地，活塞杆和活塞杆底座能模制为一个整体/集成元件，但这将会防止在活塞杆与活塞杆底座之间的旋转，使之成为仅在剂量喷射期间活塞杆并不旋转的情况下优选的方案。
重要的是活塞杆永久地联接到柱塞从而使得柱塞在任一轴向方向上的任何移动立即转移为活塞杆的轴向移动和因此驱动构件的旋转移动。因此无需使扭转元件在压力降低方向上驱动该驱动构件，因为活塞杆遵循柱塞的任何轴向移动。在这种方案中，活塞杆能够不明确地在两个方向上移动。
弹性元件将离合器元件推压到第一位置从而使得当不对注射装置采取任何动作时驱动构件自由旋转。
在一示例中，离合器元件邻接棘轮元件，弹性元件设置于棘轮元件上。弹性元件可以是任何类型的弹簧器件，包括与例如棘轮元件模制在一起的塑料弹簧。棘轮元件然后将离合器元件向远端推动到第一分开位置。
在注射期间，离合器元件克服弹性元件的偏压而移动到第二联接位置。离合器的移动优选地是轴向的并且优选地向近端并且在释放注射机构之后，注射机构可以由使用者启动注射按钮或者通过屏蔽件触发机构来释放。在屏蔽件触发配置，离合器的轴向移动也释放了弹簧驱动组件的扭矩从而使得驱动构件的联接和扭矩释放同时进行。
定义：
“注射笔”典型地是一种注射设备，其具有略微类似于用于书写的自来水笔的长形或细长形状。尽管这样的笔通常具有管状截面，它们可以容易地具有不同的截面，诸如三角形、矩形或方形或这些几何形状周围的任何变型。
在本文中使用的术语“药物”意图包含任何能够以受控方式被传送通过输送器件(诸如空心针）的含有药物的可流动药，诸如液体、溶液、凝胶或微悬浮液。代表性的药物包括诸如肽、蛋白质（例如胰岛素、胰岛素类似物和C肽）以及激素这样的药剂，生物衍生或活性剂，基于激素或基因的试剂，营养配方以及其它固体（配药的）或液体形式的物质。
术语“针套管”用于描述在注射期间执行皮肤刺入的实际导管。针套管通常由诸如不锈钢的金属材料制成且连接到毂以形成完整的注射针，也被称作“针组件”。然而，针套管也可以由聚合材料或玻璃材料制成。毂也携带了用于将针组件连接到注射设备的连接器件，并且通常由合适热塑性材料模制而成。“连接器件”可以例如是鲁尔联接件、卡口联接件、螺纹连接或者其任何组合，例如在EP 1,536,854中所描述的组合。
术语“针单元”用于描述承载于容器中的单个针组件。这种容器通常具有闭合远端和开放近端，开放近端被可移除的密封件所密封。这种容器的内部通常是无菌的从而使得针组件随时可用/就绪待用。特殊地被设计用于笔注射系统的针单元被限定于ISO标准No. 11608，部分2中，并且常常被称作“笔针”。笔针具有用于穿入到使用者组织内的前端和用于穿入到含药物的筒内的后端。
“筒”是用于描述包含药物的容器的术语。筒通常由玻璃制成但也可由任何合适聚合物模制而成。筒或安瓿优选地在一端处由可刺穿的膜密封，所述可刺穿的膜称为“隔膜”，其可例如由针套管的非患者端所刺穿。相对端通常由橡胶或合适聚合物所制成的柱塞或活塞关闭。柱塞或活塞在筒内可滑动地移动。在可刺穿的膜与可移动的柱塞之间的空间保持药物，随着柱塞减小保持着药物的空间的体积，则药物被压出。然而，任何类型的容器，刚性的或柔性的，可以用来容纳药物。
结合注射装置使用的术语“自动”表示注射装置能自动执行注射，而注射装置的使用者不传送将药物排出所需的力。所述力通常由电动马达或由弹簧（如本文所描述）输送。弹簧通常被使用者在剂量设置期间张紧。然而，这种弹簧通常是预张紧的以便避免输送很小剂量的问题。替代地，弹簧可以被制造商完全加载一种足以通过一定数量的剂量来排空所述药筒的预负荷。通常，使用者启动闩锁机构，例如在注射装置上呈按钮形状的闩锁机构，以当执行注射时释放积聚在弹簧中的力。释放机构也可以联接到位于近端的注射按钮。
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本发明包括如由适用法律所许可的在本文所附权利要求中叙述的所述主题的所有修改和等效物。
附图说明
将结合优选实施例且参考附图在下文中更全面地解释本发明，在附图中：
图1示出了在第一分开位置，带有活塞杆驱动器的注射装置的截面图。
图2示出了沿着图1中的线A-A的视图。
图3示出了沿着图1中的线B-B的视图。
图4示出了离合器元件的透视图。
图5示出了离合器元件的截面图。
图6示出了棘轮元件的透视图。
图7示出了棘轮元件的截面图。
图8示出了棘轮元件的端视图。
图9示出了活塞杆驱动器的透视图。
图10示出了活塞杆驱动器的截面图。
图11示出了活塞杆驱动器的端视图。
图12示出了在第二联接位置，带有活塞杆驱动器的注射装置的截面图。
图13示出了图1的注射装置的特写，即处于分开位置。
图14示出了图12的注射装置的特写图，即处于联接位置。
图15示出了不同实施例的分解图。
图16示出了图15的实施例处于第一分开位置的截面图。
图17示出了根据图15的泄压机构的主要部件的分解图。
图18示出了图17的中间元件的透视图。
图19示出了图17的活塞杆驱动件的透视图。
图20示出了图17的活塞杆驱动件的侧视图。
图21示出了图17的离合器元件的侧视图。
图22示出了处于第一分开位置的另一实施例。
图23示出了图22的活塞杆和活塞杆底座的侧视图。
为了清楚，附图是示意性的和简化的，并且其仅显示出了对于理解发明所必不可少的细节，而省略了其它细节。自始至终，相同的附图标记用于相同或相应的零件。
具体实施方式
当使用以下术语如“上”和“下”，“右”和“左”，“水平”和“垂直”，“顺时针”和“逆时针”或类似相关表达时，这些仅仅参考附图而不是参考实际使用情况。所示附图是示意图，因此，不同结构的配置以及它们的相对尺寸仅仅意图用于说明性目的。
在这种情况下，可能方便的是限定了附图中的术语“远端”意图指通常携载有注射针的注射装置的端部，而术语“近端”意图指的是指向背离注射针（方向）的并携载有剂量标度按钮4的相反端，如图1所描绘。
不同部件中的某些仅关于本发明的单个实施例公开，但意味包括于其它实施例中而无需进一步解释。
图1公开了处于剂量设置位置（“第一位置”）的注射装置，其中，活塞杆驱动器20与弹簧驱动组件30断开。
注射装置的基本元件为：
-外壳1，其包含各种部件。
-刻度转筒2，其通过外壳1中的窗口3在视觉上告知使用者剂量大小。刻度转筒2优选地旋拧到外壳1并花键接合到驱动管31从而使得其随着驱动管31旋转并且执行螺旋移动。
-剂量设置按钮4，其可旋转地安装到外壳1的近端并且使用者可以利用按钮4来设置待注射的剂量。
-活塞杆15，其用于使柱塞在含液体药物的药筒内向前移动以便排出所设置的剂量。活塞杆15在其外表面上带螺纹16并且进一步设有纵向延伸轨道或类似非圆形外截面17。优选地，活塞杆底座设置于活塞杆15与柱塞之间以将从活塞杆施加的力分配到柱塞。这种活塞杆底座例如在图16中被标注为“110”。
-含待排出的药物的药筒，药筒安装于外壳1中，或者在活塞杆15远侧安装到与外壳1相连接的药筒保持器中，如在任何注射装置中。药筒在图22中被标注为“214”。
弹簧驱动组件30包括驱动管31和扭转弹簧34，扭转弹簧34被定位于驱动管31与弹簧基部35之间。弹簧基部35以不可移动的方式牢固地连接到外壳1，但可以替代地被模制为外壳1的部分。扭转弹簧34在远侧连接到驱动管31从而使得当驱动管31相对于外壳和弹簧基部35旋转时扭转弹簧34被张紧。
图2示出了穿过图1的线A-A的视图并且披露了螺母元件5，螺母元件在公开的实施例中被模制为外壳1的部分并且具有与所述活塞杆15的外螺纹16以螺纹方式接合的内螺纹9从而使得当相对于螺母元件5旋转时活塞杆15在轴向移动。螺母元件5在外部设有多个外齿6。
图3示出了穿过图1的线B-B的视图，提供了在活塞杆驱动器20与离合器元件40之间的接合的视图，如将在下文中所解释。
在图1中，离合器元件40的近端表面41邻接所述棘轮元件50的远端表面51（参看图5和图7）。离合器元件40和棘轮元件50仅彼此邻接而没有任何互连，离合器元件40的近端表面41简单地邻接棘轮元件50的远端表面51。
在图9至图11中所披露的活塞杆驱动器20具有中心开口51，中心开口21配合活塞杆15的非圆形截面17从而使得每当活塞杆驱动器20旋转时活塞杆15旋转。
离合器40还在图4和图5中进一步描绘。离合器40在外部设有多个外齿42并且在内部设有多个内齿43，其功能将在下文中解释。
如在图6至图8中所披露的棘轮元件50在近端设有棘轮臂52，棘轮臂52接合着在弹簧基部35中的内齿部36。棘轮元件50还设有内脊53，内脊53通过设置于所述剂量设置按钮4（参看图1）内部的轨道7而花键接合到剂量设置按钮4从而使得棘轮元件50随着剂量设置按钮4旋转。
未图示的扭矩限制器能被设置于剂量设置按钮4与棘轮元件50之间从而使得在防止棘轮元件50旋转的情况下，剂量设置按钮4能继续旋转，例如当在药筒中不再有药物可以提供时。扭矩限制器能例如设置为在剂量设置按钮4上的部分或者在棘轮元件50上的部分，当施加特定扭矩时，其被推迫以在径向移动脱离。这种扭矩限制器的示例设置于US 5,921,966（例如图6）中。
当使用者在第一位置（图1）设置剂量时，他旋转所述剂量设置按钮4，剂量设置按钮继而经由轨道7和脊53来旋转所述棘轮元件50，而棘轮臂52卡扣到弹簧基部35中的齿部36上。在棘轮元件50的远侧设有一组外齿55，这组外齿55接合着在驱动管31内侧的类似齿32从而使得驱动管31随着棘轮元件50一起旋转以张紧所述扭转弹簧34。
在棘轮臂52与齿36之间的接合被设计成使得棘轮元件50能仅相对于弹簧基部35的齿部36在一个方向上旋转，然而，当在相反方向上旋转所述剂量设置按钮4时，在剂量设置按钮4内部的元件启动并且从弹簧基部35的齿36释放所述棘轮臂52由此允许扭转弹簧31将棘轮臂52旋转回到齿部36的先前的齿。“向下拨动”机构进一步在欧洲专利申请EP 2012 170139中解释。
棘轮元件50还设有弹簧臂54，弹簧臂54相对于剂量设置按钮4在远端方向上推压所述棘轮元件50，所述弹簧臂54当向近端移动时邻接所述剂量设置按钮54，如将在下文中所解释。弹簧臂54可以被单独弹簧所替换。
在如图1和图2所公开的剂量设置位置中，棘轮元件50向远端方向上推压并且因而也在远端方向上推动离合器元件40。在此位置，在离合器元件40内的内齿接合着螺母构件5的外齿6，由此防止离合器元件40旋转。当使用者旋转剂量设置按钮40以选择剂量时，棘轮元件50的远端表面51抵靠所述离合器元件40的近端表面41旋转。
在离合器元件40上的外齿42同时脱离与驱动管31的接合，由此允许驱动管31相对于离合器元件40的旋转。
离合器元件40的内齿43当接合所述螺母构件5时脱离与活塞杆驱动器20的接合，由此允许活塞杆驱动器20旋转，因为在此第一位置，并无限制活塞杆驱动器20旋转移动的物品。
活塞杆驱动器20（图9至图10）在内部具有开口21并且在外部具有齿形环22，开口21被配置成用以配合所述活塞杆15的非圆形截面17。另外，活塞杆驱动器20在内部设有扣合臂23，扣合臂23接合着在外部设置于螺母构件5上的相对应圆形脊8。这允许活塞杆驱动器20相对于螺母构件5旋转，因而防止它在轴向移动。
因为在这个第一位置，并无任何物品防止活塞杆驱动器20旋转，每当活塞杆15在轴向移动时，例如通过在药筒内侧的压力，则其能旋转。这被称作泄压。
活塞杆驱动器20在其外表面上设有弹簧臂24，弹簧臂24邻接所述离合器元件40的内表面44，如在图3中所描绘。这个内表面44是不对称的从而使得当活塞驱动器20旋转时，弹簧臂24逐渐地朝向注射装置1的中心线X推压，例如参看图3和图5。
结果导致如果在药筒内侧的压力升高，则活塞杆15将在近端方向上在轴向方向移动，由此对活塞杆驱动器20施加旋转。然而，如果在药筒内侧的压力降低，在弹簧臂24与离合器40的不对称内表面44之间的邻接将迫使活塞杆驱动器20在相反方向上旋转，因而使活塞杆15在远端前移。换言之；在弹簧臂24与不对称表面44之间的接合作为扭转机构而操作，在它旋转时，将扭转力加载到弹簧臂24内。
替代地，弹簧臂24和不对称表面44能被扭转弹簧替换，其中，当活塞杆驱动器20相对于离合器40旋转时，扭矩得以积聚。这将在下文中关于第二实施例解释。另外，简单地通过将活塞杆连接到药筒内侧的柱塞，能完全避免弹簧臂24或扭转弹簧，从而使得活塞杆在轴向前后移动以沿循所述柱塞的轴向移位。这也将在下面的实施例中进行解释。
当使用者注射了设置的剂量时，离合器40在近端方向上移动到图12中所描绘的位置。离合器元件40的轴向移动可以用许多不同方式来执行，其中的一种方式可以是通过屏蔽件触发机构，如在欧洲专利申请EP 2012 174289中所披露。
在这个注射位置（第二位置，图12），离合器40克服弹簧臂54的偏压而使棘轮元件50随着它在轴向在近端方向上而移动。在这个位置，离合器元件40的内齿43从螺母构件5的外齿6释放，这允许离合器元件40相对于螺母构件5旋转。同时，离合器元件40的内齿43接合着在活塞杆驱动器20上的外齿圈22从而使得当旋转时，活塞杆驱动器20随着离合器元件40旋转。
离合器元件40的内齿43具有朝向每个齿43的顶部呈锥形的形状。这在图2中最佳地看出。以此方式，（齿43的）略微更宽的杆能接合所述螺母构件5的齿部6，在此示例中，螺母构件5承载着24个个别齿6，而较窄顶部能接合着活塞杆驱动器20的齿圈22，驱动器活塞杆20在此示例中也承载36个个别齿22。
在离合器元件40上的外齿42与在内部设置于驱动管31上的类似齿32相接合从而使得在此第二位置，离合器元件40随着驱动管31一起旋转。同时，棘轮元件50的外齿55移动脱离与驱动管31的接合，由此允许扭转弹簧34旋转所述驱动管31并且随之一起旋转离合器元件40和活塞杆驱动器20。
替代地，齿32可以设置为齿的两个独立圆，一个圆在近端设置于驱动管31中并且在第一位置与棘轮元件50的齿55接合；并且一个圆在远端设置于驱动管31中并且在第二位置与离合器元件40的齿42相接合。
总之，为了在第一位置设置一定剂量，使用者旋转所述剂量设置按钮4，剂量设置按钮4继而旋转所述棘轮50和驱动管31。在剂量设置期间，扭转弹簧34的扭矩由棘轮臂52所保持。在剂量设置期间，离合器元件处于其远端位置，允许活塞杆驱动器20独立地旋转，而同时离合器元件40本身被锁定到螺母构件5和因此锁定到外壳1上。
当使用者想要释放所设置的剂量时，他在轴向并且向近端移动所述离合器元件40，这将离合器元件40联接到驱动管31，驱动管31同时从棘轮元件50释放并且被设置为在扭转弹簧34的扭矩影响下自由旋转。当驱动管31和离合器40旋转并且棘轮元件50不旋转时（因为由棘轮臂52防止它旋转），卡扣臂56抵靠着在内部设置于驱动管31中的内齿部33发出咔哒声，咔哒声对应于被喷射的剂量。在离合器元件40的旋转期间，其被锁定到活塞杆驱动器20，活塞杆驱动器20然后旋转所述活塞杆15以在轴向向前旋拧。
第一位置在图13中描绘并且第二位置在图14中描绘。箭头A指示着离合器40的移动。在第一位置（图14），活塞杆驱动器20在活塞杆15的轴向移动的影响下自由旋转并且在第二位置（图15），活塞杆驱动器20被锁定到离合器元件40并且随着离合器元件40旋转，当离合器向近端移动时，离合器元件40从螺母元件5释放，因而使活塞杆5在螺纹9螺母构件5中向前旋转和移动。
在图15中描绘了略微不同的实施例，其披露了剂量设置和注射机构的分解图，这种剂量设置和注射机构也常常被称作注射装置的引擎。
各种元件被标注了与第一实施例（图1至图14）中相同的附图标记，然而，前面加了“1”。在整个图15中，第二实施例的主要元件从左向右为：
螺母构件： 105
活塞杆： 115
可旋转的驱动构件： 120
扭转元件： 124
离合器元件： 140
刻度转筒： 102
外壳： 101
弹簧驱动组件 130，包括：
- 驱动管： 131
- 扭转弹簧： 134
- 弹簧基部： 135
- 棘轮：150
剂量设置按钮： 104。
另外在扭转元件124与离合器元件140之间设置了中间元件160，这是在此实施例中的不同的/区分性特征。
在图16中描绘了在第一位置的机构的截面图，并且在图17中以分解图进一步披露了释放机构的相关零件。离合器元件140在远端设有齿143，齿143接合着设置于螺母元件5上的类似齿106从而使得离合器元件110在第一位置被保持相对于外壳101不可旋转。在所披露的示例中，螺母构件105不可旋转地联接到外壳101（螺母构件105和外壳101经由卡扣器件而装配在一起），但可以替代地模制为一体部件。当齿142脱离与驱动管131的齿132的接合时，在近端，离合器元件140与驱动管131分开。
应当指出的是由于在图17和图20中所示的切口146，在图16的截面图中离合器元件140的部分是不可见的。
另外，在第一位置，驱动构件120与离合器元件140分开从而使得每当活塞杆115在轴向移动时所述驱动构件120能旋转。驱动构件120经由其中心开口121而联接到活塞杆115，中心开口121与活塞杆115的非圆形截面117配合。如在第一实施例中，驱动构件120由柔性臂123在轴向锁定到螺母构件105上并且活塞杆115设有与螺母构件105的内螺纹109配合的外螺纹116。
在第二位置（未公开），离合器元件140在近端方向上在轴向移动从而使得齿143脱开螺母构件105的齿106并且接合所述驱动构件120的齿122并且齿142接合了设置于驱动管131内部的齿132从而使得在第二位置，驱动构件120遵循驱动管131的旋转。在第二位置，驱动管131在扭转弹簧134的扭矩的影响下旋转。
中间元件160被设置于驱动构件120与离合器元件140之间。在图18中进一步描绘的中间元件160具有中心开口161以用于获得驱动构件120的部分。在近端，中间元件160设有一个或多个棘轮臂162，一个或多个棘轮臂162接合了在离合器元件140内部的齿形表面145。这种接合限制了中间元件160相对于离合器元件140仅在一个方向上旋转。当从远端查看时，所允许的方向是逆时针方向，如由图17中的箭头“B”所示。齿表面145的个别齿具有陡前部，防止中间元件160的顺时针旋转。
扭转元件124被包含在驱动构件120与中间元件160之间，扭转元件124在此第二实施例中被实施为具有第一端125和第二端126的单独板簧。为了这个目的，中间元件160设有指向远端的臂163以用于保持所述扭转元件124的第二端126。
在图19中所描绘的驱动构件120具有类似臂127以用于保持扭转元件124的第一端125。当驱动构件120和中间元件160由扭转元件124联接在一起并且进一步由设置于驱动构件120上的小柔性臂128连接时，所有三个元件120、124、160一致地在轴向移动。为了便于这样，齿形表面145的轴向长度具有充分的长度以总是与棘轮臂162接合。
参考图17进一步解释了泄压机构的工作。当药筒内侧的药物膨胀并且由于在药筒内侧增加的压力，柱塞随着活塞杆底座110一起向近端移动时，驱动构件120被推迫以逆时针旋转，如由箭头“C”所示。这是由于活塞杆115的非圆形截面117与驱动构件120中开口121形状的接合。
当驱动构件120逆时针旋转时，扭转元件124的第一端125也逆时针旋转，如由箭头“D”所示，由此拧紧所述扭转元件124。中间元件160的棘轮臂162具有充分向外弯曲以耐受施加到扭转元件124上的扭矩，而不会移动到在离合器元件140的齿形表面145中随后的齿。然而，当第一端125邻接所述扭转元件125的第二端126并且活塞杆115继续在近端移动时，扭矩升高超过阈值，并且棘轮臂162跳到齿形表面145的下一随后齿并且保持在那个位置直到扭矩再次升高超过由在棘轮臂162与齿形环145之间的接合所形成的阈值。
以此方式，活塞杆115能不明确地在近端方向上移动，因为并不限于中间元件160能相对于离合器140执行的旋转次数。
如果在药筒内侧的压力降低并且柱塞在药筒内在远端方向上移动，则扭转元件124的扭矩将在顺时针方向（与箭头“B”、“C”、“D”相反）上自动地旋转所述驱动构件120从而使得活塞杆115经由活塞杆底座110将邻接所述柱塞。在这个顺时针方向，由于棘轮臂162与齿形表面145的接合而防止了中间元件160旋转。活塞杆115在远端方向上的移动因此限于由储存在扭转元件124中的扭矩所执行的驱动构件120的可能旋转，而这种可能旋转实际上被限制于在扭转元件124的第一端125与第二端126之间的间隙。一旦扭转元件124已恢复其初始配置，不再有扭矩存在于泄压机构中。
在图22至图23中披露了第三实施例。在此第三实施例中，各种元件被标注了与在第一实施例（图1至图14）中相同的附图标记，然而在附图标记前面有“2”。
主要部件为：
螺母构件： 205
活塞杆： 215
可旋转的驱动构件： 220
离合器元件： 240
刻度转筒： 202
外壳： 201
弹簧驱动组件 230，包括：
- 驱动管： 231
- 扭转弹簧： 234。
弹簧基部和剂量设置按钮在图22中并未披露但与先前实施例中相同。
另外，图22还披露了带柱塞212的药筒211，柱塞212当由活塞杆215向前移动时从药筒210喷射药物。活塞杆底座或垫圈210被设置于活塞杆215与柱塞212之间。
图22还披露了离合器元件240处于第一位置，在第一位置，离合器元件240的齿243接合所述螺母构件205的齿206并且离合器元件240的齿242与所述驱动管231的齿232脱开。
工作原理与先前实施例中相同。一旦离合器元件240从图22中的其第一位置向近端移动到其第二位置，离合器元件240的齿243脱开所述螺母构件205的齿206并且接合所述驱动构件220的齿222。同时，离合器元件240的齿242接合了弹簧驱动组件230的驱动管231的齿232从而使得扭转弹簧234的扭矩被转移为离合器元件240和因此驱动构件220的旋转移动，驱动构件220然后在轴向在远端方向上移动所述活塞杆215。
活塞杆215永久地固定到柱塞212上从而使得活塞杆215一一对应地遵循所述柱塞212在第一位置的任何轴向移动。由于这种接合，能避免在离合器元件240与驱动构件220之间的扭转元件，因为当药筒211内侧的压力降低时，活塞杆215现在自动地在远端反向上跟随柱塞212。因此，在图22中，离合器元件240的内齿部245并不具有接合对应件。
在示例中，柱塞212被牢固固连到活塞杆底座210上，活塞杆底座210具有插入于柱塞212内的长钉213。
这在图23中进一步披露，其中，活塞杆底座210在远端设有长钉213并且在近端设有多个柔性臂214。长钉213牢固地被插入于柱塞212内，柱塞212通常由橡胶材料制成。然而，活塞杆底座210和柱塞212能以许多不同方式永久地连接，例如通过将柱塞212与活塞杆底座210胶合或焊接在一起。替代地，它们可以被模制在一起，例如通过使用两组分模制技术。
如在先前实施例中，活塞杆215具有柔性螺纹216和纵向轨道217。另外，轨道218设置于远端处，远端与柔性臂214扣合在一起从而使得活塞杆215和活塞杆底座210在轴向锁定，但能相对于彼此旋转。与轨道218相反，活塞杆215能设有倾斜远端表面219，当活塞杆215和活塞杆底座210连接时所述倾斜远端表面219将活塞杆底座310向前压，以由此减小或优选地排除在两个零件210、215之间的任何游隙。
在其中驱动构件220被花键接合到活塞杆215并且活塞杆215旋拧到螺母构件205的示例中，当在轴向移动时活塞杆215旋转。因此，在该示例中，优选地活塞杆215可旋转地安装到活塞杆底座210上。在其中所述驱动构件220被旋拧到活塞杆215并且活塞杆215花键接合到螺母构件205上的其它示例中，活塞杆215和活塞杆底座210可以模制为单件，因为在后一示例中在喷射期间，活塞杆215并不旋转。
已在前文中示出了某些优选实施例，但应强调的是本发明并不限于这些实施例，而是可在下面的权利要求所限定的主题内以其它方式来体现/实施。

Claims (15)

1.一种用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，包括：
-外壳(1, 101)，其储存包含液体药物的药筒和用于施加扭矩的扭转弹簧(34, 134)；
-活塞杆(15, 115, 215)，其具有螺纹外表面（16）和非圆形截面（17），
-可旋转的驱动构件(20, 120)，其配合所述活塞杆(15, 115)的所述非圆形截面(17, 117)或者具有与所述活塞杆（15）的外螺纹(16, 116)配合的内螺纹(9, 109)；
-螺母构件(5, 105)，其以不可旋转方式接合所述外壳(1, 101)并且具有与所述活塞杆(15, 115)的所述外螺纹(16, 116)配合的内螺纹或者具有与所述活塞杆(15, 115)的所述非圆形截面(17, 117)配合的截面，从而使得当所述驱动构件(20, 120)相对于所述螺母构件（5）旋转时，所述活塞杆(15, 115)在所述外壳中沿轴向向前移动；
-弹簧驱动布置(30, 130)，其能由所述扭转弹簧(34, 134)旋转，定位于所述外壳(1, 101)与所述弹簧驱动机构(30, 130)之间，以使所述可旋转的驱动构件(20, 120)旋转从而使所述活塞杆(15,15)在所述外壳(1, 101)中向前移动；以及
其中所述可旋转的驱动构件(20, 120)由轴向可移动的离合器元件(40, 140)联接到所述弹簧驱动组件(30, 130)，所述轴向可移动的离合器元件(40, 140)能在第一位置与第二位置之间沿轴向移动，
i)在所述第一位置，所述可旋转的驱动构件(20, 120)与所述弹簧驱动组件(30, 130)断开从而使得所述驱动构件(20, 120)能独立于所述弹簧驱动组件(30, 130)旋转，由此允许所述活塞杆(15, 115)向近端移动；以及
ii)在所述第二位置，所述可旋转的驱动构件(20, 120)连接到所述弹簧驱动组件(30, 130)，从而使得所述弹簧驱动组件(30, 130)旋转所述驱动构件(20, 120)以使所述活塞杆(15, 115)向远端移动。
2.根据权利要求1所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述离合器元件(40, 140)在所述第一位置：
-接合所述螺母构件(5, 105)；
-脱开所述驱动构件(20, 120)；以及
-脱开所述弹簧驱动组件(30, 130)。
3.根据权利要求2所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述离合器元件(40, 140)经由齿状接合(6, 43; 106, 143)来接合所述螺母构件(5, 105)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述离合器元件(40, 140)在所述第二位置：
-脱开所述螺母构件(5, 105)；
-接合所述驱动构件(20, 120)；以及
-脱开所述弹簧驱动组件(30, 130)。
5.根据权利要求4所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述离合器元件(40, 140)经由齿状接合(22, 43; 122, 143)接合所述驱动构件(20, 120)并且还经由齿状接合(32, 42; 132, 142)接合所述弹簧驱动组件(30, 130)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：扭转元件(24, 44; 124)，其设置于所述驱动构件(20, 120)与所述离合器元件(40, 140)之间，在所述第一位置，在所述驱动构件(20, 120)旋转期间，张紧所述扭转元件(24, 44; 124)。
7.根据权利要求6所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：中间元件（160）设置于所述可旋转的驱动构件（120）与所述离合器元件（140）之间。
8.根据权利要求7所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述中间元件（160）经由单向联接件(145, 162)联接到所述离合器元件(140)，所述单向联接件(145, 162)仅允许所述中间元件（160）相对于所述离合器元件（140）在一个方向上旋转。
9.根据权利要求7或8所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述中间元件（160）经由所述扭转元件（124）联接到所述驱动构件（120）。
10.根据权利要求9所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述扭转弹簧（124）包括设置于所述驱动构件（120）与所述中间元件（160）之间的扭转板簧。
11.根据权利要求1至5所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述活塞杆（215）牢固固连到所述药筒（214）的所述柱塞上。
12.根据前述权利要求中任一项所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：弹性元件（54）推压所述离合器元件(40, 140)进入所述第一位置。
13.根据权利要求12所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：棘轮元件(50, 150, 250)承载所述弹性元件（54）并且所述棘轮元件(50, 150, 250)抵靠所述离合器元件(40, 140, 240)。
14.根据权利要求13所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述离合器元件(40, 140, 240)在所述剂量喷射期间并且克服所述弹性元件（54）的偏压力而移动进入所述第二位置。
15.根据权利要求14所述用于输送设定剂量的液体药物的扭转弹簧驱动式药物输送装置，其特征在于：所述离合器元件(40, 140, 240)在所述剂量喷射期间在轴向在所述近端方向上移动。
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