CN105611959A - 具有改进的剂量重置机构的药物输送装置 - Google Patents

Abstract

上调/下调的弹簧驱动的药物输送装置包括可旋转驱动器组件，从而允许用户设置待排出的剂量的量并对应地拉紧驱动弹簧。可旋转棘轮构件被联接到驱动器组件且具有旋转游隙，该游隙允许驱动器组件释放棘轮构件且从而减小设置剂量。螺旋运动的刻度筒被联接到驱动器组件并且包括停止表面，从而防止驱动器组件旋转到初始位置之下，由此防止处于初始位置的驱动器组件对应于旋转游隙相对于棘轮构件沿重置方向旋转。

Description

具有改进的剂量重置机构的药物输送装置

技术领域

本发明总体上涉及适于从药筒排出用户可设置的剂量的药物的药物输送装置。在具体方面，本发明涉及发条型弹簧驱动的装置。

背景技术

在本发明的公开内容中，主要参照糖尿病的治疗，然而，这仅仅是本发明的示例性用途。

适于输送用户设置的量的药物的药物输送装置的一般类型包括弹簧，在剂量设置期间该弹簧被拉紧，存储的能量随后被用于从布置在装置中的药筒排出设置剂量的药物。用户通常通过旋转可旋转剂量设置构件来拉紧扭力弹簧，由此由用户施加的力被存储在扭力弹簧中以用于之后释放。

公知的具有笔形构造并应用扭力弹簧的"发条"型装置的示例公开在US 5, 104,380中。在这种发条型装置中，剂量设置构件位于近侧并且工作使得当用户旋转剂量设置构件时弹簧被拉紧并维持在这种拉紧位置中直到用户通过激活设置在壳体侧面上的闩锁来释放设置剂量。在US 5, 104, 380中公开的发条型笔的缺点在于如果用户设置的剂量过大，则不可能减小设置剂量。于是，在能够设置并输送新的正确剂量之前，用户必须释放闩锁机构从而排出全部设置剂量。

为解决这个问题，参见例如WO 2006/045526和WO 2010/089418，已提出在剂量给药之前用户能够实际上减少设置剂量的发条型笔。

这些"自动"输送装置基于扭力弹簧，其在剂量设置期间张紧并且之后被释放以注射设置剂量。如果用户错误地将剂量设置成高于所需的剂量，则这些注射装置有可能通过沿相对的旋转方向旋转剂量设置构件来降低设置剂量。这样的下调（dial-down）机构因此能够防止用户由于错误的剂量设置而排出昂贵的药物。

在WO 2006/045526中，上调/下调机构基于柔性棘轮臂，其与齿环以单向接合方式锁定。当用户设置剂量时，旋转设置在输送装置的近侧处的剂量设置按钮。该剂量设置按钮经由纵向拉伸的管状套筒连接至棘轮元件。棘轮元件设有棘轮臂，其与齿环形成齿接合，使得当旋转剂量设置按钮时，棘轮臂克服齿环的后续齿中的扭力弹簧的力而锁定，从而以增量步进方式拉紧扭力弹簧。为了减小设置大小，棘轮臂被主动地拉出与齿环的接合，从而蓄积在扭力弹簧中的力使棘轮元件快速向后旋转，使得棘轮臂接合齿环中之前的齿，从而以单次增量降低设置剂量。由于存在纵向管，因此可能将棘轮机构置于远离剂量设置按钮的位置，例如在驱动机构附近，当侧面安装的闩锁机构直接接合在驱动机构上时这是优选的。由丹麦巴格斯瓦德的Novo Nordisk提供的Flex-Touch®和FlexPro®药物输送装置包括在WO 2006/045526中所公开的类型的棘轮机构。WO 2011/025448公开了包括这种类型的棘轮机构的另一药物输送装置。

由于WO 2006/045526和WO 2011/025448中所公开的类型的棘轮机构的设计，在某些元件之间允许存在一定的旋转松弛或游隙，这会导致这样的整体设计，其中设置剂量之间的旋转增量是不相同的。具体地，初始零位置和第一设置位置之间的旋转增量（例如对应于1 IU胰岛素）会小于后续增量。例如，在FlexTouch®药物输送装置中，0和1 IU胰岛素之间的旋转增量是近似9度，而达到80 IU胰岛素的每个IU之间的旋转增量是15度。在刻度筒（scale drum）上，这反映在0和1之间相比于例如1和2之间的更短的距离中，这对视力受损的用户可能是问题。进一步地，由于装置机构中的公差，初始较小的旋转增量使得基于对旋转增量的检测来实现电子剂量记录特征更加困难。

从WO 2006/045526中已知的下调布置可以被称为是"主动"下调布置，因为棘轮臂必须径向地且主动地被运动脱离其齿接合，以便下调设置剂量大小。"被动"下调布置的示例从例如WO 2008/031235已知，其公开了带有双向棘轮的剂量设置机构。

从WO 2007/063342已知非主动的下调机构。如在图12中最佳地示出的这种布置中，多个柔性臂接合驱动齿轮的内侧齿，从而将扭力弹簧保持在其拉紧位置。这些臂是柔性的并且当用户下调设置剂量时能够在没有附加元件来释放臂的情况下径向向内偏转。

考虑到上述情况，本发明的目标是提供一种上述“主动”类型的药物输送装置，其在每个用户可设置剂量增量之间具有相同的旋转增量。所包含的剂量设置机构应该是精确的、可靠的且成本有效的。

发明内容

在本发明的公开中，将描述多个实施例和多个方面，其将解决上述目标中的一个或多个，或其将解决从以下公开内容以及从示例性实施例的描述显而易见的目标。

因此，在本发明的第一方面，提供一种上调/下调的弹簧驱动药物输送装置，其包括可旋转驱动器组件，允许用户设置待排出的剂量并对应地拉紧驱动弹簧。可旋转棘轮构件被联接到驱动器组件并且具有旋转游隙，该游隙允许驱动器组件释放棘轮构件并且从而减小设置剂量。螺旋运动的刻度筒被联接到驱动器组件并且包括停止表面，从而防止驱动器组件旋转到初始位置之下，由此防止处于初始位置的驱动器组件对应于旋转游隙相对于棘轮构件沿重置方向旋转。

在更具体的方面，提供药物输送装置，其具有排出组件，该排出组件包括活塞杆、驱动弹簧、驱动器组件、棘轮和刻度筒。活塞杆适于接合活塞并使其沿远侧方向在装载的药筒中轴向地移位，以便由此从药筒中排出剂量的药物。可旋转驱动器组件允许用户设置待排出的剂量并对应地拉紧驱动弹簧。棘轮允许驱动器组件从初始位置沿第一方向旋转"上调"并且被保持在对应于设置剂量的旋转位置。棘轮包括齿结构（toothing structure）和可旋转的棘轮构件，其被联接到驱动器组件并与其一起旋转，棘轮构件包括棘轮臂（即至少一个），其适于单向接合齿结构。刻度筒可旋转地锁定但可轴向移位地被联接到驱动器组件，并且被布置成在剂量设置期间相对于壳体螺旋地旋转。驱动器组件包括重置部分，其适于接合棘轮臂以便将其从与齿的接合释放，从而对应于调整的剂量位置允许棘轮构件和驱动器组件沿与第一方向相对的第二"下调"方向旋转。棘轮构件被联接到驱动器组件且具有旋转游隙，该游隙允许带有重置部分的驱动器组件相对于棘轮构件沿第二方向旋转（即从其对应于设置剂量被旋转地保持在其中的给定位置）以由此将棘轮臂从与齿的接合释放。刻度筒包括第一停止表面，其适于接合与壳体相关联的对应的第一停止表面，对应于初始位置，所述第一停止表面彼此接合。通过这种布置，防止处于初始位置的驱动器组件能够对应于旋转游隙相对于棘轮构件沿第二方向旋转。

换言之，通过"主动"下调机构的上述设计，操作主动棘轮重置结构所需的游隙被定位成使得其被处于初始位置的驱动器组件阻挡，该设计允许上调/下调药物输送具有每个用户可设置剂量增量之间的相同的旋转增量。

驱动器组件可以包括剂量设置部分，其适于在剂量设置和剂量调整期间被用户抓持和旋转，例如呈如大多数笔形药物输送装置上所用的近侧布置的剂量旋钮或环的形式。

偏压器件可以被布置在棘轮构件和驱动器组件（例如棘轮构件或驱动器组件的柔性部分）之间以便确保当使带有重置部分的驱动器组件克服偏压相对于棘轮构件沿第二方向旋转来重置设置剂量时提供旋转游隙。实际上，在初始位置，通过上述停止表面阻挡重置。

驱动弹簧可以包括直接地或间接地连接到壳体的近端和直接地或间接地连接到棘轮构件的远端。驱动弹簧可以呈螺旋缠绕的扭力弹簧的形式。

离合器可以被布置在剂量设置部分和驱动器组件的其余部分之间。离合器在正常剂量设置和剂量调整操作期间提供剂量设置部分和驱动器组件的其余部分之间的非旋转联接，并且当超出给定扭矩并且驱动器组件处于初始零位置时允许剂量设置部分沿第二方向旋转，从而保护剂量设置机构免于过度拉紧且因此被损坏。

刻度筒可以设有第二停止表面，其适于接合与壳体关联的对应第二停止表面，对应于驱动器组件能够设置的最大剂量位置，所述两个第二停止表面彼此接合。

药物输送装置可以进一步包括用户致动的释放器件，其用于释放驱动器组件和驱动弹簧，旋转驱动器组件从而直接地或者间接地对应于设置剂量沿远侧方向驱动活塞杆。释放器件可以包括被联接到棘轮构件的可轴向移位的离合器构件，离合器构件包括齿结构。替代性地，齿结构可以被布置在例如壳体的内表面上。

排出组件可以包括驱动元件，其与活塞杆接合并且适于由驱动器组件和弹簧旋转从而向远侧驱动活塞杆。例如，活塞杆可以被旋转锁定但轴向可移位地连接到驱动元件，驱动元件从而经由与非旋转螺母部分的螺纹接合使活塞向远侧旋转，其中该螺母部分被连接到壳体或与其一体化地形成。替代性地，驱动器可以被布置成与活塞杆螺纹连接，活塞杆被布置成不可旋转但可轴向运动通过螺母孔。

刻度筒可以设有外表面，该外表面带有螺旋地布置成行的多个剂量数字，从而在剂量设置期间随着刻度筒相对于壳体螺旋旋转在壳体窗口中示出对应于设置剂量的剂量数字。刻度筒可以与壳体螺纹接合，壳体内表面包括螺旋螺纹，刻度筒外表面包括适于接合壳体螺旋螺纹的螺纹器件。

如本文所使用的，术语"胰岛素"意在涵盖能够以受控制方式穿过诸如套管或中空针头的输送器件的任何含药可流动药品（诸如液体、溶液、胶或微悬浮液），并且其具有血糖控制效果，例如，人体胰岛素和其类似物以及诸如GLP-1和其类似物的非胰岛素。在示例性实施例的描述中将参考胰岛素的使用。

附图说明

在下文中，将参照附图来进一步描述本发明，附图中：

图1A和图1B分别示出安装有药筒和未安装药筒的情况下的前载型药物输送装置，

图2A和图2B分别示出处于打开和闭合状态的图1A的药筒保持器的细节视图，

图3示出图1A所示类型的笔装置的部件的分解视图，

图4示出图3所示部件的一部分的分解视图，

图5A示出控制轨道组件的截面图，

图5B示出控制轨道组件的透视图，

图6A-6C示出处于不同操作状态的药筒保持器组件的透视图，

图7A-7C示出处于对应于图6A-6C的操作状态的联接组件的透视图，

图8对应于图7A且去除了一些结构，

图9A和图9B示出处于不同操作状态的替代性联接组件的透视图，

图10A和图10B示出用于排出机构的旋转制动器的部件，

图11A和图11B示出用于排出机构的另一旋转制动器的部件，

图12A和图12B示出安装有和未安装药筒和针头组件的前载型药筒保持器的替代性构造，

图13A和图13B示出图12B的药筒保持器的控制轨道，

图14A详细示出图4所示部件的稍微改变的样式，以及

图14B示出处于组装状态的图14A的部件。

在附图中，同样的结构主要由同样的附图标记来标记。

具体实施方式

当下文中使用诸如"上"和"下"、"右"和"左"、"水平"和"竖直"的术语或类似的相对表达时，这些仅指附图且不必须指实际使用情形。所示出的图是示意性表示，由于这个原因，不同结构的构造以及其相对尺寸仅旨在用于说明性目的。当针对给定部件使用术语构件或元件时，其通常表明在所描述的实施例中所述部件是单式部件，但是，相同构件或元件可替代性地包括许多子部件，正如所描述的部件中的两个或多个可被提供为单式部件那样（例如，制造成单一注塑模制零件）。当限定构件被安装成轴向上彼此自由时，这通常表明它们能够相对于彼此运动，通常在限定的停止位置之间运动，而当限定构件被安装成彼此旋转自由时，这通常表明它们能够相对于彼此或者自由地或者在限定的停止位置之间旋转。术语"组件"和"子组件"并不意味着必定能够组装所描述的部件以在给定组装过程期间提供单式或功能组件或子组件，而是仅用于描述由于功能上更密切相关而集合在一起的部件。

参照图1A和图1B，将描述笔形药物输送装置1。更具体地，笔装置包括帽部（未示出）和主要部分，所述主要部分具有带壳体40的近侧主体或驱动组件部分2和远侧药筒保持器部分，药物排出机构被布置或整合在壳体40内，带有远侧针可穿透的隔膜92的药物填充透明药筒90通过安装于近端分的药筒保持器组件3被布置并保持在合适位置。药筒可以保含例如胰岛素、GLP-1或生长激素配方。装置被设计成由用户使用新药筒通过药筒保持器组件中的远侧接收开口来装载，所述药筒设有由形成排出机构的一部分的活塞杆80驱动的活塞。最近侧的可旋转剂量设置构件70作用为手动设置显示器窗口50中所示出的期望药物剂量，并且之后当致动释放按钮81时能够排出该药物剂量。在所示药物输送装置中，排出机构包括弹簧，该弹簧在剂量设置期间被拉紧并且然后当致动释放按钮时被释放以驱动活塞杆。可替代地，排出机构可以是完全手动的，在这种情况下，剂量设置构件和释放按钮在对应于设置剂量大小的剂量设置期间向近侧运动，并且然后由用户将其向远侧运动以排出设置剂量。药筒设有呈针头接口安装件95形式的远侧联接器件，在所示出的示例中，所述针头接口安装件95具有适于接合针头组件的对应接口的内螺纹的外螺纹。在替代性实施例中，螺纹可与其它连接器件（例如，卡口式联接）组合或被其替代。所示示例性接口安装件进一步包括周向凸缘，其带有许多面对远侧的尖锐凸出部，其作用为药筒保持器组件的联接器件，如下文将更具体描述的。US 5, 693, 027中描述了所示类型的接口安装件。替代性地，针头接口安装件可以形成为药筒保持器的一部分，例如呈具有布置在每个夹紧肩部上的两部分的"分体式"接口安装件的形式，见下文。

如所示出的那样，药筒保持器组件3具有与传统的药筒保持器相同的一般外观，传统的药筒保持器通过例如螺纹联接或卡口联接被可分离地联接到壳体并且新药筒能够被接收在其内以及通过近侧开口被移除，即其不包括额外的用户操作的释放或锁定器件。而且，看上去仅仅是药筒保持器本身的部分实际上是呈外部可旋转管构件10的形式的用户操作的联接器件，其由用户操作以控制呈内部药筒保持器构件30的形式的药筒保持器件（见图2A）的运动，从而打开和闭合被构造成夹紧并保持药筒的夹紧肩部35。更具体地，夹紧肩部35设有多个夹紧齿38，其周向间隔开以提供多个间隙，每个齿均具有三角形构造且带有面向近侧的尖锐端部，从而形成具有面向远侧的尖锐构造的多个间隙，这允许当药筒保持器件已经被运动成与药筒接合时，以上描述的在药筒上的面向远侧的尖锐凸出部被接收在齿38之间从而作用为夹紧器件。以此方式，提供了易用的前载型药物输送装置，其外观如同传统的后载型装置并且其也由旋转运动致动以安装和移除药筒，这种相似性在习惯于传统类型的后载型药物输送装置的用户当中提供接受和适应的容易性。

当应当安装新药筒时，外部管构件被旋转例如90度，通过这个动作使夹紧肩部35向远侧且稍向外地运动，这允许移除安装的药筒。为了易于操作，药筒可以随着肩部运动而向远侧运动一定距离，例如通过与形成夹紧肩部的臂接合和/或通过提供向远侧偏压的作用力的附加弹簧器件。图1B示出在药筒被移除并且夹紧肩部处于其未锁定的"打开"位置（其中能够移除药筒并且插入新药筒）的情况下的装置。根据锁定和致动机构的设计，当外部管构件通过返回弹簧器件而倒向旋转时，夹紧肩部可能够保持在打开位置或者它们可以自动缩回。不论是否提供弹簧，药筒保持器均可以设有锁定器件，从而允许外部管构件稳固地停止在打开位置或者闭合位置中的任一者，例如通过旋转弹簧锁。当插入新药筒时，驱动排出器件必须处于允许活塞杆被新药筒的活塞向近侧推动的状态。下文将描述提供这种功能的联接机构的示例性实施例。

能够以大量方式提供提供上述用户接口的机械布置，即外部管状套筒构件的旋转使得夹紧肩部向内和向外运动。如图2A和图2B所示，药筒保持器30包括两个相对的柔性臂31，其从近侧环部分延伸，被布置成轴向引导滑动地并且因此不可旋转地与外部管状套筒构件接合，每个臂均设有夹紧肩部35。通过这种布置，当它们轴向地运动时，夹紧肩部将与外部管状套筒构件一起旋转并且因此相对于壳体40旋转。在所示实施例中，两个相对的窗口32被形成在夹紧构件中，每个臂上一个窗口，每个窗口与在外部管状套筒构件中形成的对应窗口12对齐，这两对窗口以旋转对齐方式一起运动。替代性地，夹紧构件和/或外部管状套筒构件可以完全地或部分地由透明材料制成。每个夹紧肩部均包括外部倾斜且弯曲的表面37以及一对倾斜的边缘部分36，所述表面37适于接合外部管状套筒构件10的对应的弯曲的远侧致动边缘17，所述边缘部分36适于接合被布置在致动套筒的内表面上的一对对应的倾斜致动表面16。通过这种布置，当使致动表面36向远侧运动并形成与套筒致动表面16的滑动接触时，倾斜致动表面36将向外驱使夹紧肩部到其打开位置。相应地，当使臂向近侧运动时，外部弯曲表面37接合致动边缘17并且因而被向内驱使到其夹紧位置。

在替代性实施例中，夹紧构件可以被设置成不可相对于主体部分2旋转，如同致动套筒可以被设置成仅轴向运动或者通过轴向和旋转运动的组合而运动。

图3示出图2A和图2B所示类型的笔形药物输送装置101的分解视图。因为本发明的方面涉及这种笔的工作原理，所以本文将描述完整的笔机构的示例性实施例及其特征，其大部分仅是适于作用于和支持本发明的方面的特征和设计的说明性示例。笔将被描述为包括三个组件，剂量设置组件100、剂量排出和联接组件200和药筒保持器和壳体组件300。图4对应于图3，不过，为了提供更好的细节视图，一些部件未示出并且其余部件被重新布置。

更具体地，剂量设置组件100包括棘轮构件110、棘轮管120、重置管130、螺旋扭力弹簧139、带有外部螺旋布置的剂量数字行（未示出）的刻度筒140、弹簧基体构件150、按钮模块160、用于设置待排出的药物剂量的用户操作的刻度盘构件170以及包括按钮环181、按钮顶部窗口182和按钮弹簧180的释放按钮子组件。按钮模块可以呈适于被结合到所述机械设计中的简单机械构件的形式，或者其可以呈适于检测不同构件之间的相对运动以便提供电子剂量记录特征的电子模块形式，不过，后者的模块样式以与简单样式相同的方式被结合。当按钮模块呈具有面向近侧的显示器的记录模块的形式时，适于使用按钮窗口。否则，按钮环和顶部可以被制造为单一按钮构件。重置管构件130的近端适于被旋转锁定且轴向锁定地连接到按钮模块160的远侧管部分，不过，这种布置主要允许按钮部分作为独立模块（例如，带有或不带有电子特征）被提供。

在功能上，在组装状态中，按钮模块远侧管部分161被轴向锁定且旋转锁定地安装到同心地安装在棘轮管120内部的重置管130，这两个管在其远端处轴向地且旋转地锁定，后者的布置主要是出于这两个部件的模制和后续组装的目的。然而，分体式设计也允许这两个构件经由被接收在棘轮管上的开口124内的重置管上的凸出部134（见图14A）以类似于万向接头的方式被连接，这提供机动性更少地被过度约束的改进的运动学的机构。因此，在剂量设置期间，刻度盘构件170、棘轮管120、重置管130和按钮模块160被旋转锁定从而形成驱动器组件。

棘轮构件110轴向锁定地被安装在重置管上但是被允许借助于重置管上的轴向卡扣连接器件135旋转几度（见下文），这种“游隙”通过布置在棘轮管切口123内的控制凸出部113控制。以此方式在棘轮构件和重置管之间，且因此也在棘轮构件和棘轮管之间提供旋转的柔性连接。更具体地，重置管上的轴向延伸的柔性臂136（见图14A）被接收在棘轮构件中，柔性臂将控制凸出部113定位在切口123中，使得在剂量设置期间棘轮管和棘轮构件之间没有旋转游隙，然而，在剂量重置期间，允许棘轮构件克服偏压且对应于提供在凸出部113和棘轮管切口123之间的旋转游隙而运动。

重置管在其内表面上包括两个相对的纵向沟槽131，其适于接合EOC构件的径向凸出部286（见下文），由此EOC能够由重置管旋转，还被允许轴向运动。带有外部花键元件的离合器构件290被轴向锁定地安装在棘轮构件上；这使得经由棘轮构件的棘轮管能够轴向地运动进入和脱离经由离合器构件与壳体的旋转接合。刻度盘构件170被轴向锁定但旋转自由地安装在内部壳体的近端。在剂量设置期间，刻度盘构件经由与按钮模块的齿接合被旋转地锁定到重置管（见下文），刻度盘构件的旋转由此导致重置管的对应旋转且由此导致棘轮管和棘轮构件的对应旋转。释放按钮181经由按钮模块被轴向锁定到重置管，但是可以自由旋转。返回弹簧180在按钮上以及安装至其的重置管上提供指向近侧的作用力。刻度筒140被布置在棘轮管和内部壳体之间的周向空间中，筒经由协作的纵向花键121、141被旋转地锁定到棘轮管并且经由协作的螺纹结构142、202与内部壳体的内表面形成旋转的螺纹接合，由此当棘轮管使滚筒相对于壳体旋转时，数字行分别经过内部壳体和外部壳体中的窗口开口203、343（见下文）。刻度筒的近端包括停止表面144，其适于接合弹簧基体构件150上的对应停止表面151从而为初始（或结束）旋转位置提供旋转止动，并且刻度筒的远端包括另一停止表面143，其适于当剂量设置期间已经达到最大剂量（例如100单位胰岛素（IU））时，接合近侧壳体内表面上的对应停止表面205。扭力弹簧139被布置在棘轮管和重置管之间的周向空间中，并且在其近端处被固定到弹簧基体构件150并且因此固定到壳体，并且在其远端处固定到棘轮构件110，由此当棘轮构件通过刻度盘构件的旋转而相对于壳体旋转时使弹簧拉紧。带有柔性棘轮臂111的棘轮机构设置在棘轮构件和离合器构件之间，后者设有内部周向齿结构291（或带齿），每个齿均提供棘轮止动，使得棘轮管被保持在当设置剂量时由用户经由重置管所旋转到的位置。为了允许减少设置剂量，呈释放构件122形式的棘轮释放机构被设置在棘轮管上并且作用在棘轮构件上以便使其向内运动并因而脱离与齿结构的接合，这允许通过使刻度盘构件沿相对的第二方向转向来将设置剂量减少一个或多个棘轮增量，当棘轮管相对于棘轮构件旋转上述的几度游隙时致动释放机构。替代性地，释放机构可以被布置在重置管上。

剂量排出和联接组件200包括叉构件（或"滑动件"）210、远侧壳体220、环构件230、压缩弹簧235、包括带有螺纹螺母孔245的中央部分的螺母壳体240、包括外部驱动构件250、联接构件260和内部驱动构件270的驱动组件、具有外螺纹284和两个相对的纵向平面表面283的螺纹活塞杆280、内容物排空（end-of-content, EOC）构件285、活塞杆垫圈289、离合器构件290和近侧壳体201。

功能上，在组装状态中，包括中央孔且带有两个相对的平面表面的内部驱动构件270借助于围绕螺母孔的近侧开口的周向凸缘244（见图8）和布置在内部驱动构件的远端上的一对相对的夹紧凸缘274被轴向锁定但旋转自由地安装在螺母壳体240的中央部分上。中央螺母部分由臂构件246（见图8）被承载在螺母壳体中从而提供开口，叉元件的最近侧部分214穿过该开口。活塞杆被布置成通过两个对齐的孔，并且螺纹孔245接收活塞杆螺纹284并且内部驱动构件的两个相对的平面表面273与活塞杆上的相对的平面表面283接合，从而由于活塞杆和螺母孔之间的螺纹接合，内部驱动构件的旋转导致活塞杆的旋转且因而向远侧的轴向运动。内容物排空（EOC）构件285被螺纹地安装在活塞杆上且在远端上垫圈289被轴向地安装但可自由旋转。垫圈能够被看作是适于直接接合药筒活塞的活塞杆的一部分。EOC构件包括用于接合重置管（见上文）的一对相对的径向凸出部286。

被轴向锁定但旋转自由地安装在螺母壳体中的环形外部驱动构件250借助于协作的联接结构与环形离合器构件290永久地旋转接合，使得所述接合允许离合器构件相对于外部驱动构件轴向运动。外部驱动构件进一步包括一对相对的周向延伸的柔性棘轮臂251，其适于单向接合被布置在螺母外壳内表面上的对应的棘轮齿241（见图7A）。在图4的实施例中，外部驱动构件设有近侧支撑环结构256。离合器构件设有外部花键元件292，其适于接合近侧壳体内表面上的对应花键元件204，这允许离合器构件在旋转锁定近侧位置和自由旋转远侧位置之间运动，在所述旋转锁定近侧位置，所述花键与内部壳体接合，并且在所述自由旋转远侧位置，所述花键脱离与内部壳体的接合。

在外部驱动构件和内部驱动构件之间，布置有环形联接构件260，这使得驱动组件能够在重置状态（见下文）和操作状态之间被致动，其中在所述重置状态中，内部驱动构件且因此活塞杆能够相对于外部驱动构件且因而相对于螺母壳体旋转，并且在操作状态中，内部驱动构件和外部驱动构件彼此旋转锁定。联接构件经由协作的花键结构261、271被轴向锁定但是旋转自由地安装在叉构件210的近端部分214上，以及旋转锁定但轴向自由地安装在内部驱动构件上。联接构件包括周向布置的外部联接齿262，其适于轴向地运动进入和脱离与周向地布置在外部驱动构件的内表面上的对应联接齿252的接合。通过这种布置，联接构件能够经由叉构件在近侧位置和远侧位置之间的轴向运动被致动，其中在所述近侧位置中，联接构件和外部驱动构件旋转地断开接合，这对应于重置状态，并且在所述远侧位置中，联接构件和外部驱动构件被旋转地接合，这对应于操作状态。如下文将描述的，叉构件在用户操作的药筒更换期间被致动。

通过提供带有作为轴向致动的联接部件的“内部”联接构件的驱动组件，可能如上所述轴向固定地安装外部驱动构件和内部驱动构件二者，这允许例如内部驱动构件与EOC构件协作以作用为安全系统的一部分，这在WO 2007/017053中被描述。

环构件230被旋转锁定但轴向自由地安装于螺母壳体240，并且由压缩弹簧235向远侧偏压，该环从而在插入的药筒上提供指向远侧的作用力。环构件以及远侧壳体220的功能将与药筒保持器和壳体组件的部件一起被描述。

药筒保持器和壳体组件300包括帽构件360、用户操作的大体管状的致动套筒310、环形套筒安装件320、药筒保持器330和外部壳体组件，该外部壳体组件包括管状壳体构件340、放大透镜350和也作用为透镜安装件的卡夹构件355。药筒保持器适于接收并保持大体圆筒形药物填充的药筒380，该药筒380设有呈针头接口安装件385的形式的远侧联接器件，在所示出的示例中，所述针头接口安装件385具有适于接合针头组件的对应接口的内螺纹的外螺纹。在替代性实施例中，螺纹可与其它连接器件（例如，卡口式联接）组合或被其替代。接口安装件进一步包括周向凸缘，其带有许多面对远侧的尖锐凸出部388，其作用为药筒保持器组件的联接器件，如将在下文更具体地描述的。所示类型的接口安装件在US 5,693,027中描述。

功能上，在组装状态中，药筒保持器330被旋转锁定但轴向自由地安装在致动套筒310内，该致动套筒310被轴向锁定但可旋转运动地安装于套筒安装件320，该套筒安装件320再次被轴向且旋转锁定地安装于远侧壳体。叉构件210借助于被接收于形成在药筒保持器内的相对的槽339中的两个叉腿219被旋转锁定但轴向自由地安装于药筒保持器。如下文将具体描述的，组合的套筒安装件和远侧壳体提供内部周向控制轨道，在其中接收分别属于药筒保持器和叉构件的相对的侧面控制凸起333、213对，当药筒保持器和叉构件借助于用户旋转致动套筒而相对于轨道旋转时，该轨道提供相应的这两个部件的受控的轴向运动。套筒安装件进一步设有两对停止表面329（见图5A），其适于接合被设置在一对控制延伸部319上的对应侧面停止表面，所述控制延伸部319被布置在致动套筒的近端上，所述停止表面为致动套筒提供旋转止动。

药筒保持器包括从近侧环部分延伸的一对相对的柔性臂331，每个臂均设有远侧夹紧部分或者"钳爪"335，其具有周向间隔开的多个面向近侧的夹紧齿338以便接合药筒上的上述面向远侧的尖锐凸出部388。在臂之间形成一对纵向取向的相对的槽，每个槽均接收形成在致动套筒的内表面上的纵向取向的花键314，这提供了与套筒的轴向引导的不可旋转的接合。两个相对窗口332被形成在药筒保持器中，每个臂中形成一个窗口，每个窗口与形成在外部管状套筒中的对应窗口312对齐，这两对窗口以旋转对齐方式一起运动。对应于图2B的实施例，每个夹紧部分335均包括外部面向近侧的倾斜且弯曲的表面337以及一对倾斜的面向远侧的边缘部分336，所述表面337适于接合套筒构件310的对应的弯曲的远侧周向边缘317，所述边缘部分336适于接合被布置在致动套筒的内表面上的一对对应的倾斜的面向近侧的致动表面316。通过这种布置，当使致动表面336向远侧运动并形成与套筒致动表面316的滑动接触时，倾斜的致动表面336将向外驱使夹紧肩部到其打开位置。相应地，当臂向近侧运动时，外部弯曲表面337接合致动边缘317并且因而被向内驱使到其夹紧位置。如上文表明的，通过借助于旋转致动套筒使得药筒保持器控制凸起333在控制轨道内旋转，来控制药筒保持器的轴向运动。

如上所述，叉构件经由叉腿219被旋转地联接到药筒保持器并且当致动套筒被旋转时对应地与该叉腿219一起旋转，通过叉控制被接收在控制轨道中的凸起213来控制轴向运动。为了确保在药筒插入期间活塞杆可被自由地推向近侧，药筒保持器在其接收和夹紧状态之间的致动和驱动联接经由叉构件的致动顺序发生。更具体地，在所示实施例中，在致动套筒旋转60度期间（这期间叉构件不轴向运动），发生药筒保持器的完全致动。当药筒因此已经被恰当地锁定就位并且活塞杆已经被对应地推到对应近侧位置时，致动套筒的随后的30度的进一步旋转借助于叉构件向远侧运动（这期间药筒保持器不轴向运动）导致驱动联接在重置状态和操作状态之间被致动。以此方式，高度确保了活塞杆垫圈被定位成刚好接触药筒活塞而不会在系统中累积张力或在活塞杆垫圈和药筒活塞之间产生空气间隙。

环构件230包括环部分、适于接合螺母壳体中的对应开口242的一对相对的径向引导凸起232，和一对相对的近侧凸起231。后者中的每个均具有远侧表面233和近侧停止表面，所述远侧表面233适于接合插入的药筒的近侧边缘，所述近侧停止表面适于接合在叉构件上的对应远侧停止表面。出于该目的，叉构件包括一对周向臂212，每个臂212均提供远侧停止表面。如看上去那样，环绕药筒保持器的环部分仅用作不同凸起的承载件。为了防止用户将药筒过深地插入药筒保持器内，环构件在接收状态和操作状态之间被致动。更具体地，当药筒保持器处于初始接收状态且夹紧部分335完全分开时，用户将克服由环构件提供的偏压力来将药筒插入。然而，为了防止药筒被过深地推入药筒保持器，叉构件经由上述停止表面为环构件提供近侧止动，停止位置对应于完全插入位置稍微更远的位置。随着用户之后开始旋转致动套筒并且使夹紧部分向近侧运动，叉构件停止表面212旋转脱离与环构件的接合，于是随着药筒借助于夹紧部分向近侧运动，这允许环构件运动到其操作位置。在前载型药物输送装置中这样的布置帮助确保在药筒的初始装载期间药筒不被过深地插入，即能够在插入药筒时防止用户向近侧过远地推动活塞杆并且因而在药筒被安装在药筒保持器内且活塞杆被锁定在其操作状态中的操作状态中在活塞杆和药筒活塞之间产生空气间隙。如看出的那样，根据控制轨道的实际设计，在停止表面旋转脱离与环构件的接合之前，锁定臂可以开始向近侧运动，不过为了避免系统内的张力，当夹紧臂接合药筒并且开始将其从环构件向近侧朝向偏压力拉动时环构件应该能够向近侧自由运动。

为了防止用户在致动套筒完全旋转到其操作位置之前释放排出机构，叉构件也用作防止被设定和拉紧的排出机构被释放。更具体地，被安装在叉元件上的联接构件的最近侧表面作用为棘轮组件的止动件从而防止离合器构件向远侧运动脱离与壳体的接合并且因此被释放，直至驱动联接处于操作状态。下文将参考图9A和图9B描述防止用户在药筒已安装之前释放排出机构的另一机构。

外部壳体340主要用于保护内部部件并且提供刚性和有吸引力的外观。尤其地，外部壳体覆盖不同的内部壳体部分的所有接头。

在已经参考图3和图4的分解图描述了各个部件以及结构和功能关系的情况下，将参考图5-9更具体地描述某些子系统的功能，图5-9示出了各个部件之间的结构和功能上的相互作用。

更具体地，图5A示出了控制一个药筒保持器控制凸起和一个叉构件控制凸起的轴向运动的控制轨道221的完整180度的一半部分的截面图，控制轨道的相对的另外一半接合另外两个控制凸起。通过套筒安装件320和远侧壳体220组合形成控制轨道。图5B示出控制轨道的一部分的透视图。所示轨道部分包括（附图标记指代轨道的套筒部分）套筒安装件上的药筒保持器倾斜部分321、中间轴向等距部分323和叉构件倾斜部分324。

图6A-6C示出处于不同操作状态的药筒保持器组件，该药筒保持器组件包括上述药筒保持器330、叉构件210、致动套筒310、套筒安装件320和联接构件260。如上所述，致动套筒被可旋转地安装在套筒安装件中，该套筒安装件被安装到远侧壳体220从而形成控制轨道，药筒保持器被可轴向移位地安装在致动套筒中且控制凸起333被布置在控制轨道中，叉构件可轴向移位地安装在药筒保持器中且控制凸起213被布置在控制轨道中，并且联接构件260被可旋转地安装在叉构件远端上。当致动套筒被旋转时，经由与控制轨道的接合，药筒保持器且叉构件随其一起旋转并且轴向运动。因为联接构件旋转地锁定到内部驱动构件270，所以其不相对于活塞杆旋转，然而，因为在药筒装载期间活塞杆被向近侧推动，所以活塞杆且因而联接构件将相对于壳体旋转。

在药筒装载期间，对于所述实施例，发生下述操作。在药筒保持器处于其接收状态且夹紧部分335完全分开并处于其最远侧位置的情况下，能够移除已使用的药筒并且能够插入新的药筒，这同时使得最初被定位在对应于活塞在已使用的药筒中的位置处的活塞杆被向近侧推动。如图6A所示，药筒保持器控制凸起333被定位在药筒保持器倾斜部分的远端，并且叉构件控制凸起213被定位在中间轨道部分中恰好邻近药筒保持器倾斜部分。

之后在致动套筒的60度旋转期间发生药筒保持器的致动，这期间夹紧部分向内运动并缩回到其最近侧保持位置。在这个中间状态，药筒已经被恰当地锁定就位并且活塞杆对应地已经被推动到对应的近侧位置。在这个操作期间叉构件不轴向运动而是仅仅旋转。更具体地如图6B所示，在致动套筒310的初始60度旋转期间，药筒保持器控制凸起333在药筒保持器倾斜部分321中向近侧运动并且进入恰好邻近套筒保持器倾斜部分的中间轨道部分323，并且叉构件控制凸起213在中间轨道部分中从恰好邻近药筒保持器倾斜部分运动到恰好邻近叉构件倾斜部分324。

之后在致动套筒的进一步30度旋转期间发生驱动联接的致动，其间叉构件运动到其最远侧位置并且联接构件接合于外部驱动构件250。药筒保持器330在这个操作期间不轴向运动而是仅仅旋转。更具体地如图6C所示，在致动套筒的进一步30度旋转期间叉构件210控制凸起213在叉构件倾斜部分324中向远侧运动，并且药筒保持器控制凸起333在中间轨道部分中324从恰好邻近药筒保持器倾斜部分321运动到中间轨道部分323的中间部分。以此方式，高度确保了活塞杆垫圈被定位成刚好接触药筒活塞而不会在系统中累积张力。

当装载的药筒将要被更换时，上述操作如下以倒序执行：沿相对方向使致动套筒旋转完整的90度，由此首先驱动联接脱离接合并且之后药筒保持器从其近侧保持位置运动到其远侧接收位置。

虽然图6A-6C处于图释的目的没有示出环构件230，不过能够看出在初始药筒保持器致动期间叉构件210的周向臂212如何旋转，从而旋转地缩回环构件的停止表面，这允许药筒使偏压的环构件向近侧运动。

参考图6A-6C，描述了用于药筒保持器的组合的致动机构和驱动联接。之后参考图7A-7C，将关注于联接元件本身描述相同的操作状态。

更具体地，图7C（提供部件的最佳视图）示出联接组件，其包括上述叉构件210、螺母壳体240、包括外部驱动构件250、联接构件260和内部驱动构件270的驱动组件、螺纹活塞杆280、EOC构件285和活塞杆垫圈289。

如上所述，内部驱动构件270借助于围绕螺母孔的近侧开口的周向凸缘244（见图8）和布置在内部驱动构件的远侧上的相对的夹紧凸缘274对被轴向锁定但旋转自由地安装在螺母壳体240的中央部分上。活塞杆被布置成通过两个对齐的孔并且螺纹孔接收活塞杆螺纹并且内部驱动构件的两个相对的平面表面273（见图4）与活塞杆上的相对的平面表面283接合。在活塞杆上安装有EOC构件285和垫圈289。外部驱动构件250被轴向锁定但旋转自由地安装在螺母壳体中且柔性棘轮臂251单向接合被布置在螺母壳体内表面上的棘轮齿241。

联接构件260经由协作的花键结构261、271被轴向锁定但旋转自由地安装在叉构件210的近端分214上，以及旋转锁定但轴向自由地安装在内部驱动构件270上。联接构件包括周向布置的外部联接齿262，其适于轴向运动进入和脱离与周向布置在外部驱动构件的内表面上的对应联接齿252的接合。通过这种布置，能够经由叉构件的轴向运动（如参考图6A-6C在上文所述）致动联接构件使其从近侧位置经由中间状态到达远侧位置，其中在所述近侧位置，联接构件和外部驱动构件旋转地脱离接合（见图7A），这对应于重置状态，在所述中间状态，叉构件已经被旋转但不轴向运动（见图7B），并且在所述远侧位置，联接构件和外部驱动构件被旋转地接合，这对应于操作状态，如图7C所示。

图8对应于图7A，不过，为了更好地示出内部驱动构件260经由上述轴承结构244、274在中央螺母部分上的安装，已去除联接构件并且局部剖切叉构件210。

参考图9A和图9B，将描述图4的环构件230和外部驱动构件250的替代性构造，构件已经被修改成不论药筒保持组件的状态如何，均提供防备被设定且拉紧的排出机构的释放的锁定，除非药筒已经被装载在药筒保持器中。

更具体地，环构件430如上述环构件230那样包括适于接合螺母壳体中的开口的一对相对的径向引导凸起432和一对相对的近侧凸起431。由于设有内部控制凸起434，控制臂433从侧面引导凸起中的一个向近侧延伸。在修改的螺母壳体（未示出）中的对应纵向槽中引导控制臂。外部驱动构件450如上述外部驱动构件250那样包括一对相对的棘轮臂451、多个联接齿452以及近侧支撑环部分456，不过除了多个齿结构454被周向布置在外部远侧表面上之外，等距布置的齿提供多个间隙455，每个间隙455均被配置成容纳控制凸起434。当没有药筒被插入药筒保持器中时，环构件且因此控制凸起434也被弹簧235偏压到其最远侧位置，从而如图9A所示，控制凸起被安置在两个齿结构454之间，从而防止外部驱动构件旋转。当药筒已经被装载在药筒保持器中时，环构件且因而控制凸起434也已经向近侧运动并且脱离与外部驱动构件的接合。当药筒被移除时，弹簧235将使环构件返回到其初始位置且因而使控制凸起运动形成与外部驱动构件的卡合接合（blocking engagement），如图9B所示。为了促进控制凸起在齿之间的安置，两种结构均设有在其面对端部上的尖角表面。

参考图10A和图10B，将描述图4的螺母壳体240和外部驱动构件250的替代性构造，改型与布置在两个构件之间的进一步的制动构件575的组合提供用于排出机构的旋转制动。

更具体地，修改的螺母壳体540如图4的实施例那样包括中央螺母部分、螺母壳体内表面上的周向布置的棘轮齿541和远侧引导开口542，其中所述中央螺母部分带有螺纹孔545，其由支撑臂结构546承载在螺母壳体中。修改的螺母壳体的主要附加特征在于周向凸缘，其带有用于制动构件575的近侧滑动表面547以及一对相对的径向引导沟槽548，所述沟槽548形成在凸缘近侧表面中并且被布置成大体对应于支撑臂546的位置。修改的外部驱动构件550如图4的实施例那样包括一对棘轮臂551和多个周向布置的联接齿552，但是已去除支撑环部分256。修改的外部驱动构件的主要附加特征是布置在面向远侧的周向表面557上的奇数个周向布置的制动齿结构558。每个制动齿具有大体三角形构造且带有内部面向轴（axially facing）的尖端、两个相邻倾斜表面（其中一个用作制动表面559）、面向外的基底和面向远侧的表面，后者组合地形成制动构件575的远侧滑动表面。制动齿组合地形成径向取向的指向内的锯齿状表面结构。

制动构件575呈带有近侧（图10B中上部）滑动表面和相对的远侧滑动表面的大体椭圆形金属环的形式。在远侧表面上布置有一对径向取向的相对引导部分576，其适于被布置在螺母壳体的径向沟槽547中。因为对应于相对的引导部分的制动构件的宽度小于螺母壳体的内径，所以安装的制动构件能够对应于引导沟槽往复滑动但不能够旋转。在近侧表面上并且对应于引导部分布置有一对相对的制动凸起577，每个制动凸起577均具有大体三角形的构造且带有面向外的尖端、相邻的第一和第二倾斜表面（其中之一用作制动表面578）和面向内的基底。制动凸起适于被接收在外部驱动构件上的齿结构之间的空间中。制动构件进一步设有第二组面向近侧的相对凸起，其相对于制动凸起偏移90度并且对应于椭圆形环的内边缘定位，这些凸起仅仅为制动构件增加了刚性和重量。

在组装状态中，制动构件575被安装在螺母壳体540和外部驱动构件550之间且带有轻微的轴向游隙，从而使得基本上重力将导致构件的远侧和近侧表面之间的滑动接触，即在笔形药物输送装置被竖直地定位的情况下，或者制动构件的远侧滑动表面将在凸缘近侧表面547上滑动，或者制动构件的近侧滑动表面将在滑动表面的远侧滑动表面上滑动，制动构件将在凸缘近侧表面558上滑动。制动构件引导部分的远侧表面和制动凸起的近侧表面分别不与引导沟槽和外部驱动构件远侧表面滑动接触。

图10A和图10B的制动机构作用如下：当驱动机构由释放的弹簧被驱动旋转时，带有周向布置的制动齿的外部驱动构件将旋转并且作为机构的一部分。对于邻近制动齿定位的制动凸起，“前”制动齿的接触表面将在制动构件的接触制动表面上生产切向力，并且螺母壳体将在相对引导部分的相对表面上生产对应的反作用力。因为驱动机构的旋转部分上的制动表面相对于朝向旋转部分的回转轴线的径向线倾斜，并且螺母壳体上的引导沟槽的接触表面平行于朝向旋转部分的回转轴线的径向线，所以在制动凸起上的切向力将导致制动构件朝向对应于引导沟槽的中心轴线的径向运动。

有时，因为旋转部分上的齿具有有限长度，所以制动构件上的滑动制动表面将丧失与旋转部分上的制动表面的接触。然而，在制动构件575和旋转部分之间没有接触的情况下短暂的运动之后，制动构件上的相对制动凸出部将撞击旋转驱动构件550的相对侧上的制动齿的倾斜表面。随后，旋转部分将迫使制动构件改变方向并沿相对方向滑回。制动构件的这种往复运动将继续直到驱动机构已停止。

因为制动构件具有有限的质量，所以其需要一定的力以使其加速并改变速度方向。在装置的正常操作期间，当驱动机构缓慢地旋转时，即由于通过细针头被排出的药物的流动阻力，制动构件的加速度较小并且仅需要小的力。但是当驱动机构快速旋转时，由于制动构件惯性以及摩擦和冲击生成的部件的加热，制动效果明显。

在药筒活塞和活塞杆之间没有接触且没有其它元件来阻止运动的情况下，驱动机构将持续旋转直到使制动构件加速往复所需要的力等于来自弹簧的力。由于制动构件的加速度、当制动构件在旋转外部驱动构件和螺母壳体之间滑动时的滑动摩擦以及由于当制动构件冲击相对的滑动表面并停止/改变运动方向时的内部摩擦，在制动中损失来自弹簧的动能。

被用于执行制动构件的线性运动的能量的量取决于制动构件的速度和重量（动能=1/2mv²）。在所述实施例中，制动构件575由聚合物形成，但是能够替代性地由金属形成。因为制动构件的速度由驱动机构的旋转速度和倾斜滑动表面的角度限定，所以当驱动机构的旋转速度增加时，用于使制动构件运动的能量的量将增加。

如上所述，由于制动构件的惯性并且由于摩擦和冲击生成的部件的加热，制动构件生成制动作用。当驱动机构的速度高时，所有这些制动作用提高。因此，当活塞杆垫圈和药筒活塞之间没有接触时，来自制动元件的制动作用将显著地更大。

参考图11A和图11B，将描述图10A和图10B的制动组件的替代性构造，主要区别在于包括多个相对小的金属制动构件675而不是单一的相对大的制动构件。

更具体地，螺母壳体640如图10A的实施例那样包括中央螺母部分、在螺母壳体内表面上周向布置的棘轮齿641、带有近侧表面647的周向凸缘和远侧引导开口642，该中央螺母部分带有由支撑臂结构646承载在螺母壳体中的螺纹孔645。然而，代替图10A的螺母壳体中的仅两个引导沟槽，多个径向引导沟槽648形成在凸缘近侧表面中，每个引导沟槽均包括相对的径向表面，一个径向表面用作制动表面。外部驱动构件650如图10A的实施例那样包括一对棘轮臂651、多个周向布置的联接齿652和面向远侧的周向滑动表面657，该滑动表面657具有多个周边布置的外部制动齿结构658。进一步地，提供多个周向布置的内部制动齿结构659，每个制动齿均具有大体三角形的构造，该构造对应于外部制动齿但是具有面向外的尖端，内部齿被布置成相对于外部齿对应于后者之间的间距偏移。外部制动齿组合形成径向取向的指向内的锯齿状表面结构，并且内部制动齿形成径向取向的指向外的锯齿状表面结构。

每个制动构件675均具有带有四个侧表面（其中的一个用作制动表面578）、近侧（图11B中的上部）滑动表面676和相对的远侧滑动表面的大体立方体形式。垂直于滑动表面布置的四个"角"呈四个倾斜斜面的形式，其中两个用作适于接合制动齿的制动表面的制动斜面677。

在组装状态中，制动构件675被安装在螺母壳体640和外部驱动构件650之间，每个制动构件均被布置在对应的引导沟槽648中且具有轻微的轴向游隙，从而使得基本上重力将导致构件的远侧和近侧表面之间的滑动接触，即在笔形药物输送装置被竖直地定位的情况下，或者制动构件的远侧滑动表面将在近侧引导沟槽底表面上滑动，或者制动构件的近侧滑动表面676将在外部驱动构件的远侧滑动表面657上滑动。在所示实施例中，相对的凸缘表面657、647垂直于旋转轴线被布置，不过，替代性地它们可以倾斜，即具有大体上凹的或凸的构造。对应地，引导沟槽的取向可以偏离所示的严格的径向取向。

图11A和图11B的制动机构工作如下：当驱动机构由释放的弹簧驱动旋转时，外部驱动构件将在许多制动构件上的制动斜面上生成切向力，并且螺母壳体引导沟槽将在制动构件上的相对制动表面上生成对应的反作用力。由于外部驱动构件上的滑动制动表面相对于朝向外部驱动构件的回转轴线的径向线倾斜，并且螺母壳体上的引导沟槽制动表面平行于朝向外部驱动构件的回转轴线的径向线，因此制动构件上的切向力将导致制动构件的径向运动（一些制动构件将朝向中心轴线运动并且一些将远离中心轴线运动）。因此，制动构件在其制动斜面677上朝向外部驱动构件滑动且在其制动表面678上朝向螺母壳体滑动。

有时，因为外部驱动构件上的齿制动表面具有有限长度，所以给定制动构件上的制动斜面将丧失与滑动表面（例如在外部驱动构件上的外部圆周上的该组齿上的）的接触。然而，在制动构件和外部驱动构件之间没有接触的情况下短暂运动之后，制动构件上的另一侧将撞击外部驱动构件的相对组的齿上（例如，在外部驱动构件上的内部圆周上的该组齿上）的齿的滑动表面。随后，外部驱动构件将迫使制动构件改变方向并沿相对方向滑动。制动构件的这种运动将持续直到驱动机构停止。

在如图11A和图11B所示的制动机构的上述操作期间，将发生基本与关于图10A和图10B中所示的制动机构在上文所描述的相同的制动作用，其主要区别在于是多个更小的制动元件径向往复运动而不是单一更大制动元件。

在图10A和图10B的实施例中，所述一个或多个制动元件被布置成不相对于壳体旋转，不过替代性地，制动元件可以与旋转部件一起旋转，锯齿状表面结构被布置在壳体上并且引导结构被布置在旋转部件上。

如上所述，刻度筒140经由协作的螺纹结构142、202与内部近侧壳体201的内表面旋转地螺纹接合。在所示实施例中近侧壳体包括呈基本完整的螺旋沟槽220的形式的阴螺纹，而刻度筒仅设有呈对应于刻度筒的近端分布置的螺纹结构的形式的阳螺纹。刻度筒螺纹结构可以呈跨越例如360度的单一凸缘结构的形式，或者被划分成许多离散凸缘部分或凸出部，即“沟槽引导件”，从而接合螺旋沟槽。通过仅在端部处布置刻度筒外部螺纹结构而不是沿筒的整个长度周向布置，可能使螺旋布置的剂量数字行被刻印得更靠近彼此，从而允许对于给定数量的数字占用更短的筒长度。

在已经描述了排出机构的不同部件及其功能关系以及药筒保持器和联接的操作的情况下，接下来将主要参考图3和图4描述笔排出机构的操作。

笔机构能够被看作是两个相互作用的系统，即剂量系统和刻度盘系统。在剂量设置期间，刻度盘机构旋转并且扭力弹簧被加载。剂量机构被锁定到壳体并且不能运动。当按钮被按下时，从壳体释放剂量机构，并且由于接合到刻度盘系统，扭力弹簧现在将使刻度盘系统旋转回到起点并且使剂量系统随其一起旋转。

剂量机构的中央部分是活塞杆280，活塞的实际位移由活塞杆来执行。在剂量输送期间，由内部驱动构件270使活塞杆旋转并且由于与固定到壳体的螺纹螺母孔245的螺纹相互作用，活塞杆沿远侧方向向前运动。橡胶活塞和活塞杆之间放置有活塞垫圈289，其用作旋转活塞杆的轴承并且使得橡胶活塞上的压力均衡。因为活塞杆具有非圆形横截面（活塞杆驱动构件在此与活塞杆接合），所以内部驱动构件被旋转锁定到活塞杆但是可沿活塞杆轴线自由运动。因此，内部驱动构件的旋转导致活塞线性向前（即向远侧）运动。外部驱动构件250设有一对棘轮臂251，其经由联接构件260防止内部驱动构件顺时针旋转（从按钮端部观察）。由于与内部驱动构件接合，因此活塞杆仅能够向前运动。在剂量输送期间，内部驱动构件逆时针旋转，并且由于与螺母壳体内表面上的棘轮齿的接合，棘轮臂251向用户提供小咔嗒声，例如每排出一个单位胰岛素产生一个咔嗒声。

转向刻度盘系统，通过转动刻度盘构件170设置和重置剂量。当转动刻度盘构件时，重置管130、EOC构件285、棘轮管120、棘轮构件110和刻度筒140均随其转动。当棘轮管经由棘轮构件连接到扭力弹簧139的远端时，弹簧被加载。在剂量设置期间，由于与离合器构件290的内部齿结构291的相互作用，每拨动一个单位，棘轮的臂111产生一次拨盘咔嗒声。在所示实施例中，针对相对于壳体的完整360度旋转，离合器构件设有24个棘轮止动件从而提供24次咔嗒声（增量）。在组装期间预加载弹簧，这使得机构能够在可接受的速度间隔内输送小剂量和大剂量二者。因为刻度筒被旋转地接合于棘轮管，但是可沿轴向方向运动并且刻度筒与壳体螺纹接合，所以当刻度盘系统转动时，刻度筒将以螺旋方式运动，对应于设置剂量的数字在壳体窗口343中示出。

棘轮管120和离合器构件290之间的棘轮110、291防止弹簧使零件返回。在重置期间，重置管移动棘轮臂111，从而一次咔嗒声接一次咔嗒声地释放棘轮，在所述实施例中，一次咔嗒声对应于一个单位IU的胰岛素。更具体地，当刻度盘构件顺时针转动时，重置管仅旋转棘轮管，从而允许棘轮的臂与离合器元件中的齿结构291自由地相互作用。当刻度盘构件逆时针转动时，重置管与棘轮掣子臂直接相互作用，从而驱使掣子臂朝向笔的中心远离离合器中的齿，因此允许棘轮上的掣子臂由于被加载的弹簧引起的转矩而向后移动“一次咔嗒声”的距离。

为了输送设置剂量，用户沿远侧方向推动按钮181。随着刻度盘构件和按钮模块之间的带齿接合部162、172轴向运动分开（见下文）并且随后离合器构件290与壳体花键204脱离接合并且开始与外部驱动构件270一起旋转，重置管130从刻度盘构件分离。现在刻度盘机构与离合器构件、驱动构件250、270和联接构件260一起返回到“零”，这导致一定剂量的药物被排出。在药物输送期间的任意时刻可能通过释放或推动按钮来在任意时刻停止和开始剂量给药。通常不能中止少于5 IU的剂量，这是因为橡胶活塞被非常快地压缩，从而导致橡胶活塞的压缩和当活塞返回到原始尺寸时胰岛素的后续输送。

EOC特征防止用户设置大于药筒内保留的剂量的剂量。EOC构件285被旋转锁定到重置管，这使得EOC构件在剂量设置、重置和剂量输送期间旋转，这期间其能够遵循活塞杆的螺纹往复轴向运动。当其到达活塞杆的近端时，提供止动，这防止包括刻度盘构件的所有连接的零件由于弹簧而沿剂量设置方向进一步旋转，即现在设置的剂量对应于药筒中的剩余药物含量。

刻度筒140设有适于接合壳体内表面上的对应止动表面的远侧止动表面，这为刻度筒提供了最大剂量止动，从而防止包括刻度盘构件的所有连接的零件沿剂量设置方向进一步旋转。在所示实施例中，最大剂量被设置成100 IU。对应地，刻度筒设有适于接合弹簧基体构件上的对应止动表面的近侧止动表面，这防止包括刻度盘构件的所有连接的零件沿剂量排出方向进一步旋转，从而为整个排出机构提供“零”止动。即，刻度盘构件可以设有扭矩限制器，从而允许其被拨动超过其正常停止位置，见下文。

为了防止万一拨动机构中某些部分失效从而允许刻度筒或棘轮管运动超出其零位置的情况下的意外过量给药，EOC构件作用以提供安全系统。更具体地，在药筒充满的初始状态中，EOC构件被定位在最远侧轴向位置，几乎接触内部驱动元件。在已经排出给定剂量之后，EOC构件将再次被定位成几乎接触内部驱动元件。对应地，如果机构试图超出零位置地输送剂量，则EOC构件将抵靠内部驱动元件锁定。由于机构的不同零件的公差和灵活性，EOC将行进短距离，从而允许排出小的“过剂量”药物，例如3-5 IU的胰岛素。

排出机构进一步包括停止给药（EOD）咔嗒声特征，从而在排出剂量的结束处提供清楚的反馈，从而通知用户已经排出全部量的药物。更具体地，通过弹簧基体和刻度筒之间的相互作用来产生EOD功能。当刻度筒返回到零时，由行进的刻度筒向后驱使弹簧基体上的小掣子臂。恰在"零"之前，臂被释放并且该臂撞击刻度筒上的表面。

所示机构进一步设有扭矩限制器以便保护机构免于用户经由刻度盘构件施加过载。这种特征由刻度盘构件170和按钮模块160（如上所述，在剂量设置期间其被旋转锁定到彼此）之间的界面来提供。更具体地，在所示实施例中，刻度盘构件设有周向内部齿结构172，其接合布置在按钮模块的柔性承载件部分162上的许多对应齿。按钮模块齿被设计为传送给定具体的最大大小的扭矩，例如150-300 Nmm，高于该扭矩则柔性承载件部分和齿将向内弯曲并且使得刻度盘构件转动而不会旋转刻度盘机构的其余部分。因此，笔内部的机构不能够以大于扭矩限制器通过齿传送的负载的负载被施加应力，这是对于沿两个方向旋转的情况。

参考图4-6，描述了用于药筒保持器的组合的致动机构和驱动联接。之后参考图12和图13，将描述替代性药筒保持器机构，该机构包括阻挡器件，该器件被构造成当带有安装好的针头组件790的药筒780被保持在如图12A所示的安装位置时防止药筒保持器在闭合状态和打开状态之间被致动。

参考图4，描述了单式药筒保持器330，其包括一对相对的侧面控制凸起333，该凸起333在控制轨道中被引导，从而当借助于用户旋转致动套筒而相对于轨道被旋转时提供药筒保持器的受控的轴向运动。实际上，每个控制凸起和控制轨道的相关部分提供相同的运动。

与此不同，在图12A和图12B的实施例中，药筒保持器沿长度方向被分开，从而提供第一和第二药筒保持器构件730、731，每个构件的轴向运动由布置在控制轨道的相关部分中的控制凸起被独立地控制，其中由套筒安装件720和刻度盘壳体721组合地形成控制轨道，刻度盘壳体721被安装到螺母壳体740。

虽然这两个药筒保持器构件上的控制凸起可以是相同的，不过对应的两个控制轨道部分是不同的，从而使得当致动套筒710被旋转时，两个药筒保持器零件能够彼此独立地轴向运动，这如图12B中所示出的那样，其中仅已使第一药筒保持器构件的钳爪735向远侧运动。

转向图13A，控制第一药筒保持器构件的第一控制轨道部分725被设计成带有第一斜坡，该第一斜坡被布置成确保在从操作状态朝向加载状态的旋转的第一阶段期间第一药筒保持器构件相对远地向远侧运动。

转向图13B，控制第二药筒保持器构件的第二控制轨道部分726被设计成带有第二斜坡，该第二斜坡被布置成确保在致动套筒从操作状态朝向加载状态的旋转的第一阶段期间第二药筒保持器构件不向远侧运动。这种第二药筒保持器构件及其钳爪因此将在旋转的第一阶段期间将加载的药筒保持在操作位置，这对应于上述实施例。在图13B中，也能够看出，当两个药筒保持构件上的控制凸起（在图中）从左向右运动时，引导轨道上的第二斜坡相比于第一斜坡“更迟”开始。

在使用且使用加载的药筒的情形中，两个药筒保持器构件均对应于操作状态处于其最近侧位置，见图1A，其示出了保持在加载位置的药筒。当针头组件被安装在药筒的针头接口安装件95上时，针头接口的近端分被定位为紧密靠近钳爪的最远侧部分。转向图12B，其示出没有插入药筒的药筒保持器，致动套筒710已经被旋转一定量，从而导致第二药筒保持器构件已经向远侧运动而第一药筒保持器构件基本上未轴向运动。于是进一步旋转也将导致第一药筒保持器构件向远侧运动，即对应于图1B。然而，如果针头组件已经被安装在药筒接口安装件上，则第二药筒保持器构件的钳爪将接合针头接口的最近侧边缘，由于被布置在第二控制轨道部分中的第二药筒保持器构件的控制凸起阻挡进一步旋转，这防止致动套筒进一步旋转。通过这种布置，第二药筒保持器构件用作阻挡构件，从而防止药筒保持器件在闭合状态和打开状态之间被致动。

在替代性实施例（未示出）中，阻挡器件可以包括阻挡构件，该阻挡构件适于当针头组件被安装在安装的药筒上时被移动到阻挡位置，例如在致动套筒内被轴向引导并且当被向近侧推动时用于阻挡致动套筒的杆构件。当针头组件被附接时被致动的这种类型的阻挡器件相比于“被动的”可以被看作是“主动的”，在“被动的”类型中如图12A和图12B所示的实施例那样，由于被安装的针头组件防止阻挡器件运动。

参考图10和图11，描述了两种样式的制动组件。作为弹簧驱动的药物输送装置中的制动机构（其中部件具有不期望的高速的问题是个难题）的替代方案，可以提供能量吸收停止给药止动件，其适于吸收并耗散来自撞击的能量。

由聚合物制成的停止给药止动件将通常是弹性的，直至特定阈值水平的冲击力。如果冲击力低于阈值水平，则停止给药止动件将弹性变形，即没有屈服。然而如果冲击时的能量由于高速而高，则停止给药止动件将塑性变形，并且反作用力实质上等于阈值作用力水平。由于来自停止给药止动件的反作用力受限于阈值水平，所以其限制装置中其它部件上的作用力，即壳体的零件和驱动机构的零件且可能地传感器系统的零件上的作用力。然而停止给药止动件已经由于塑性屈服而被损坏并且会断裂。

替代性地，由弹性金属制成的停止给药止动件将通常能够承受来自驱动机构的冲击能量，即使其以高速撞击停止给药止动件。然而来自驱动机构的能量将导致高作用力，这将与相等的反作用力抵消。这种反作用力将被传送到装置中的其它部件，即壳体的零件和驱动机构的零件且可能地传感器系统的零件。因此，这样的带有弹性金属的停止给药止动件可以导致其它部件被损坏。

然而，在停止给药止动件由伪弹性材料（例如诸如镍-钛合金的形状记忆合金）制成的情况下，可能使优点结合而不具有上述两种方案的缺点。已知由伪弹性金属制成的弹簧具有正常弹性行为直至特定阈值作用力水平。如果冲击力低于阈值水平则停止给药止动件将弹性变形，像上述聚合物停止给药止动件那样。然而，如果冲击时的能量由于高速而高，则停止给药止动件将变形并且反作用力实质上等于阈值作用力水平。然而由于停止给药止动件是伪弹性的，所以其将能够弹回而不损坏，即使在止动件的大变形之后，即没有屈服。由于来自停止给药止动件的反作用力受限于阈值水平，所以其限制装置中的其它部件上的作用力。

在示例性实施例的以上描述中，已在本发明的构思对于本领域的技术读者而言是显而易见的程度上描述了针对不同部件提供所描述的功能的不同结构和器件。对于不同部件的详细构造和说明将视为由本领域技术人员顺着本说明书中所阐述的思路执行的正常设计过程的目标。

Claims (13)

1.一种药物输送装置（101），其包括或适于接收药筒（380），所述药筒（380）包括圆筒形主体部分、出口部分和能够轴向移位的活塞，所述药物输送装置包括：

-壳体（201、240），

-排出组件，包括：

-活塞杆（280），其适于在装载的药筒中接合所述活塞并使所述活塞沿远侧方向轴向移位，从而从所述药筒中排出剂量的药物，

-驱动弹簧（139），

-能够旋转的驱动器组件（120、130、160、170），其允许用户设置待排出的剂量的量并且对应地拉紧所述驱动弹簧（139），

-棘轮，其允许所述驱动器组件从初始位置沿第一方向旋转并且被保持在对应于设置剂量的旋转位置，所述棘轮包括：

-带齿结构（291），

-能够旋转的棘轮构件（110），其联接到所述驱动器组件并且与所述驱动器组件一起旋转，其包括适于单向接合所述带齿结构（291）的棘轮臂（111），

-刻度筒（140），其旋转锁定但能够轴向移位地联接至所述驱动器组件（120、130、160、170），所述刻度筒被布置成在剂量设置期间相对于所述壳体螺旋旋转，

其中：

－所述驱动器组件包括重置部分（122），其适于接合所述棘轮臂（111）以便将所述棘轮臂（111）从与所述带齿结构（291）的接合释放，从而允许所述棘轮构件（110）和所述驱动器组件对应于调整的剂量位置沿与所述第一方向相对的第二方向旋转，

－所述棘轮构件（110）被联接至所述驱动器组件并且具有旋转游隙（113、123），所述游隙允许带有所述重置部分（122）的所述驱动器组件（120、130、160、170）相对于所述棘轮构件（110）沿所述第二方向旋转从而将所述棘轮臂（111）从与所述带齿结构（291）的接合释放，以及

－所述刻度筒（140）包括第一停止表面（144），其适于接合与所述壳体相关联的对应第一停止表面（151），所述第一停止表面（144、151）对应于所述初始位置彼此接合，由此防止处于所述初始位置的所述驱动器组件（120、130、160、170）对应于所述旋转游隙相对于所述棘轮构件（110）沿所述第二方向旋转。

2.根据权利要求1所述的药物输送装置，其中，所述驱动器组件（120、130、160、170）包括剂量设置部分（170），所述剂量设置部分（170）适于在剂量设置和剂量调整期间由用户抓持和旋转。

3.根据权利要求2所述的药物输送装置，其中，离合器（162、172）被布置在所述剂量设置部分（170）和所述驱动器组件的其余部分（120、130、160）之间，在正常剂量设置和剂量调整操作期间，所述离合器提供所述剂量设置部分和所述驱动器组件的其余部分之间的非旋转联接，当超出给定扭矩并且所述驱动器组件处于所述初始位置时，所述离合器允许所述剂量设置部分沿所述第二方向旋转。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的药物输送装置，其中，所述刻度筒（140）包括第二停止表面（143），其适于接合与所述壳体相关联的对应第二停止表面（205），所述第二停止表面对应于所述驱动器组件能够设置于其中的最大剂量位置彼此接合。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的药物输送装置，还包括用户致动的释放器件（181、290）以便释放所述驱动器组件和所述驱动弹簧，所述旋转驱动器组件从而对应于所述设置剂量沿所述远侧方向驱动所述活塞杆。

6.根据权利要求5所述的药物输送装置，其中，所述释放器件包括联接到所述棘轮构件的能够轴向移位的离合器构件（290），所述离合器构件包括所述带齿结构（291）。

7.根据权利要求1-5中的任一项所述的药物输送装置，其中，所述带齿结构被布置在所述壳体的内表面上。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的药物输送装置，其中，所述排出组件包括驱动元件（270），其与所述活塞杆（280）接合并且适于旋转从而向远侧驱动所述活塞杆。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的药物输送装置，其中，所述刻度筒（140）包括带有螺旋地布置成行的多个剂量数字的外表面，由此当在剂量设置期间所述刻度筒相对于所述壳体螺旋地旋转时，对应于所述设置剂量的剂量数字在壳体窗口（343）中示出。

10.根据权利要求9所述的药物输送装置，其中，所述刻度筒与所述壳体螺纹接合，所述壳体内表面包括螺旋螺纹（202），所述刻度筒外表面包括适于接合所述壳体螺旋螺纹的螺纹器件（142）。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的药物输送装置，其中，所述驱动弹簧（139）包括连接到所述壳体的近端和连接到所述棘轮构件的远端。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的药物输送装置，其中，所述驱动弹簧（139）是螺旋缠绕的扭力弹簧。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的药物输送装置，还包括偏压器件（136），其布置在所述棘轮构件（110）和所述驱动器组件（120、130、160、170）之间以使得当带有所述重置部分的所述驱动器组件相对于所述棘轮构件沿所述第二方向旋转时提供所述旋转游隙。