CN105722542A - 用于注射装置的驱动机构 - Google Patents

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C.U.格乔德森
C.S.安德森
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Abstract

本发明涉及一种用于医疗注射装置的驱动机构，其中活塞杆(10)具有螺纹外表面和非圆形的横截面，并与螺母组件(2,102,202)相接合，螺母组件具有与活塞杆(10)的外螺纹(11)相配合的内螺纹(41,141,241)，或者与活塞杆(10)的非圆形截面相配合的形状。螺母组件(2)包括第一部分(30,130,230)和第二部分(40,140,240)，其通过铰链连接在一起，从而容许第一部分(30,130,230)和第二部分(40,140,240)在非轴向平面中相对于彼此倾斜。

Description

用于注射装置的驱动机构
技术领域
本发明涉及一种用于挤出一定剂量的液体药物的注射装置。本发明尤其涉及用于这种注射装置的驱动机构，更特别地涉及这种驱动机构，其包含用于使活塞杆前进的螺母和螺纹连接。
背景技术
注射装置通常具有储存药筒的外壳，药筒容纳有待注射的液体药物。液体药物通过在药筒内部移动柱塞经由注射针而从药筒中压出。这种前进运动通常通过紧贴柱塞的活塞杆来完成，该活塞杆通过驱动机构进行轴向移动。
在WO99/38554(尤其参照图15-17，其目前由Novo Nordisk A/S以商标名Flexpen®进行出售)和US2011/0054412中公开了这种注射装置的一个示例。公开的配量机构包括活塞杆，其具有与内螺纹相接合的外螺纹，内螺纹设于牢固地固定在外壳中的螺母部件中。驱动管道与设于活塞杆中的纵向轨道相接合，使得当驱动管道旋转时，活塞杆随之旋转，并且轴向向前拧入到螺母部件的内螺纹中。
在WO99/38554中，当注射按钮被压回到外壳中时，驱动管道被迫旋转。
在US2011/0054412中所公开的注射装置被称为自动注射装置，即利用弹簧挤出液体药物的注射装置。在这个注射装置中，驱动管道通过扭簧而被迫旋转，扭簧在设定剂量期间是张紧的。驱动管道的旋转使活塞杆向前拧过螺母部件，螺母部件固定在外壳上。
在WO2011/003979(尤其图20A-B)中公开了不同的自动注射装置。在由Novo Nordisk A/S以商标名Flexpen®进行出售的这种注射装置中，活塞杆还被管道包围，该管道用于重置所选择的剂量。活塞杆被旋拧到固定在外壳中的螺母部件上，并且活塞杆的非圆形截面与传递离合器相接合。因而当转换离合器相对于螺母部件旋转时，活塞杆被向前旋动。
当制造注射装置时，各种公差会应用于单个部件的造型和单个部件的装配中。由于这些公差，所以存在螺母部件定位在偏心位置的风险，使得活塞杆不会沿着注射装置的中心线而是偏离中心线向前移动。螺母部件例如可能经过安装，使得螺纹不会百分之百垂直于中心线。结果，活塞杆的近端可能靠着包围活塞杆的一部分的内侧壁而滑动，并因而产生寄生性负载，如图1中的示意图所示。寄生性负载还可能出现于螺纹中。
此外，在活塞杆上或螺母部件内部(或两者)的螺纹造型可为不精确的，其同样可能导致活塞杆的偏转。
有时螺母部件是与外壳整体造型而成的，然而在这种情况下公差也可能使得活塞杆在其轴向运动期间发生偏转。
为了最大限度地减小注射装置的外径，组成注射装置机构的不同的层需要定位在彼此非常接近的位置，这最大限度地减小活塞杆可能的偏转，而不会产生寄生性负载。
遍及本说明书，普通词语“寄生性负载”用于描述任何一种不合适宜的力损失。主要的损失是当活塞杆靠着相对固定的构件，即相对于活塞杆的运动固定构件的内表面滑动时由于非预期的摩擦而发生的。
如果注射装置是US2011/0054412中的加载了弹簧的自动注射装置，那么弹簧的力必须足以克服这些不合适宜的寄生性负载。在手动注射装置中，有待由用户传递的力需要更高，以便克服这些负载。
为了最大限度地减小生产成本，需要容许大的公差，然而这需要可除去或至少减少这些不合适宜的寄生性负载。
发明内容
因而本发明的一个目的是提供一种用于注射装置的驱动机构，其除去或至少极大地减少了寄生性负载，从而容许使用具有相对较大公差的模制部件。
这种驱动机构必须优选可在手动和自动注射装置中工作。
本发明被限定在权利要求1中。因此一方面，本发明涉及一种用于医疗注射装置的驱动机构。
这种驱动机构通常包括活塞杆和螺母组件。活塞杆具有螺纹外表面和非圆形的横截面，并且螺母组件具有与活塞杆的外螺纹相配合的内螺纹，或者与活塞杆的非圆形截面相配合的内部形状。
通常活塞杆还与驱动元件相接合，驱动元件要么具有活塞杆的螺纹相配合的螺纹，或者与活塞杆的非圆形截面相配合的内部形状。
注射装置的液体药物通常包含在药筒中，药筒一端具有可通过活塞杆的轴向运动而移动的柱塞，并且在相反的末端具有注射针，其中当柱塞向前移动时，液体药物可通过该注射针而流动。
此外，在注射装置中提供了一种机构，其能够使驱动元件旋转与挤出的剂量大小相关的角度。驱动元件的旋转因而迫使活塞杆在远端方向上移动。
如果活塞杆被旋拧到螺母组件上时，其通常用键连接到驱动元件上，使得驱动元件的旋转造成活塞杆旋转，并因而以旋转和螺旋运动向前旋动。
如果活塞杆用键连接到螺母组件上，其通常被旋拧到驱动元件上，使得驱动元件的旋转造成活塞杆轴向向前移动，而没有旋转。
在这两种情况下，在活塞杆和螺母组件之间的相对旋转造成活塞杆的轴向移动。
根据第一实施例，螺母组件包括第一部分和第二部分，其铰链连接而连接在一起，从而容许第一部分和第二部分相对于彼此倾斜，因而容许活塞杆偏离注射装置的中心线而没有产生寄生性负载。
倾斜意味着这两个部分回转地安装并因而能够在一个平面中围绕固定轴线而相对于彼此移动，类似于跷跷板的倾斜运动，然而，固定轴线不需要跟随水平面，而可为由空间中的三个点的位置所确定的任何平面。
这种铰链连接使得第二部分的中心轴线(Y)和第一部分的中心轴线(X)相对于彼此偏转成为可能，而没有产生寄生性负载。
第一部分被在旋转方面且在轴向上锁定在外壳上，使得第一部分的中心轴线(X)跟随注射装置的中心轴线。因为第二部分被容许倾斜，所以第二部分的第二中心轴线(Y)被容许偏离第一中心轴线(X)。
在一个示例中，第一部分可能与外壳是整体的。第一部分例如可能与外壳模制成一个整体，或者其可为连接在注射装置的外壳上的单独部分，使得第一部分和外壳作为同一个构件进行操作。
在一个示例中，第二部分被在旋转方面锁定在第一部分上，使得无论与驱动元件接合的活塞杆何时旋转，活塞杆都向前移动。当第二部分被在旋转方面锁定在同样被在旋转方面且在轴向上锁定在外壳上的第一部分上时，第二部分也被在旋转方面锁定在外壳上，因而第一部分和第二部分共同形成了一个在旋转方面固定的螺母组件。
第二部分优选也沿轴向固定在第一部分上。在一个优选的实施例中，这种轴向方向上的连接可形成为球窝连接的形式，从而容许第二部分相对于第一部分倾斜，因而防止这两个部分的相对轴向运动。
铰链连接优选通过第二部分进行，其具有许多与第一部分中相似的切口相接合的突出物。优选地，提供两个180度分开的这种突出物，使得突出物位于同注射装置的中心轴线垂直的同一轴线上，因而成为第二部分可围绕其倾斜的轴线。突出物和切口还阻碍了第二部分相对于第一部分旋转。
在第二实施例中，在第一部分和第二部分之间提供了第三部分和第四部分，从而使得第二部分相对于第一部分同时倾斜和摇摆成为可能。
摇摆还意味着在一个平面中围绕固定轴线执行回转运动。然而，词语“倾斜和摇摆”表示该轴线相对于其倾斜的轴线移动。该位移优选大约90度，使得两个轴线彼此大致垂直，然而权利要求意图覆盖这两个平面之间的任何角位移。
在第二实施例中，第二部分不可移动地装配在第三部分上，例如通过模制成一个元件或通过卡配合或压配合在一起。
第三部分然后铰接在第四部分上，第四部分同样铰接在第一部分上。第四部分因而可相对于第一部分倾斜，并且第三部分可相对于第四部分摇摆。
在注射装置中包含容许构件在例如两个径向方向上相对于彼此倾斜和摇摆的机构从而保持传递扭矩的可能性的原理可用于注射装置中应避免寄生性负载的其它位置。例如在扭簧装置中传递扭矩的离合器机构可做成万向接头或奥海姆接头。
本发明还包括利用这种驱动机构的注射装置。
如上面解释的那样，这种注射装置通常具有驱动元件，其通过螺纹或通过非圆形截面与活塞杆相接合。无论这种驱动元件何时旋转，活塞杆都执行轴向运动。这种轴向运动可为纯粹的轴向运动，或者其可为与旋转运动结合，导致螺旋运动。
定义
“注射笔”通常是一种注射装置，其具有矩形的或伸长的形状，有些类似用于书写的自来水笔。虽然这种笔通常具有管状的横截面，但是它们可以很容易具有不同的横截面，例如三角形、矩形或方形或围绕这些几何形状的任何变体。
这是使用的术语“药物”意味着包括任何能够以一定的控制方式通过输送装置例如空心针进行传送的含有药性的流动性药物，例如液体、溶液、凝胶或细微的悬浮液。典型的药物包括医药制品，例如缩氨酸、蛋白质(例如胰岛素、胰岛素同型物和C-缩氨酸)、激素、生物学派生物或活化剂、荷尔蒙和基因试剂、营养配方以及其它固体(悬浮)或液态物质。
“药筒”是用于描述包含药物的容器的词语。药筒通常由玻璃制成，但也可由任何合适的聚合物模制而成。药筒或安瓿优选在一端通过可刺破的膜(被称为“隔膜”)进行密封，膜可通过例如针管的后端来刺破。相反的末端通常被柱塞或活塞关闭，柱塞或活塞由橡胶或合适的聚合物制成。柱塞或活塞可在药筒内部滑动地移动。在可刺破的膜和可移动的柱塞之间的空间保持药物，药物在柱塞减少保持药物的空间的容积时而被挤压出来。然而，任何种类的容器-刚性或柔性的–均可用于包含药物。
此外，词语“注射针”限定了适合于穿透受体表皮的刺破部件，以用于传送或去除液体的目的。对于许多注射笔系统，注射针的针插管包括用于穿透用户表皮的前面部分和用于穿透药筒隔膜的后面部分，因而在药筒内部和用户的皮下层之间产生液流。
这里列举的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利都通过引用而完整地接合在本文中，并且达到如同各个参考文献都被单独且特别地指出通过引用而结合在本文中，并在本文中进行完整陈述的程度。
这里使用的所有标题和副标题仅仅出于方便起见，并且不应被认为以任何方式限制本发明。
除非申明，否则这里提供任何和所有示例或举例语句(即“例如”)的使用仅仅意图更好地展示本发明，而并不对本发明的范围施以限制。说明书中没有语句应被认为指示了实践本发明所必须的任何非申明权利要求的元件。
这里专利文献的列举和引入仅仅出于方便起见而做的，并且不反映这种专利文献的有效性、可申请专利性和/或可强制性的任何观点。
本发明包括这里附属权利要求所陈述的主题的所有变体和等效物，其是可适用的法律所允许的。
附图说明
下面将结合优选的实施例并参照附图更完整地解释本发明，其中：
图1显示了现有技术的一个示例。
图2显示了本发明的原理。
图3显示了第一实施例的横截面图。
图4显示了第一实施例的透视图，其具有切开的一部分。
图5显示了图3中的实施例的分解图。
图6显示了第二实施例的横截面图。
图7显示了第二实施例的透视图，其具有切开的一部分。
图8显示了图6中的实施例的分解图。
图9显示了本发明的第三实施例的端视图。
图10A-B显示了本发明的又一实施例的视图。
这些图出于清晰起见是示意性的和简化的，并且它们是理解本发明所必须的，而其它细节被省去了。通篇相同的标号用于相同或相对应的部件。
具体实施方式
当下文中使用了例如“上”和“下”、“右”和“左”、“水平”和“竖向”、“顺时针”和“逆时针”或相似的相对表述词语时，这些只是参照了附图，而并非实际的使用情形。所示的附图是示意图，出于示意的原因，不同结构的配置以及它们的相对尺寸只是用于说明性的目的。
在这种情况下可能便利的是限定附图中的词语“远端”，其意味着指通常携带注射针的注射装置的末端，而词语“近端”意味着指远离注射针，并用于携带剂量度盘按钮的相反末端。
图1公开了现有技术的示意图。螺母部件1通常不可旋转地连接在注射装置的外壳上，使其不能在任何方向上移动。或者，螺母部件1与注射装置的外壳模制成整体。螺母部件1在内部设有螺纹。活塞杆10在外部设有螺纹，其被旋拧在螺母部件1的内螺纹上，使得活塞杆10在旋转时向前旋动。活塞杆10因而执行螺旋形运动。
管道20包围活塞杆10。这个管道20可为驱动管道、复位管道或者只是该机构的一个简单层。当活塞杆10移动时，管道20相对于活塞杆10至少在轴向方向上通常是固定的。
如果活塞杆10例如由于公差而偏离注射装置的中心线A，那么活塞杆10的近端可能邻接或在管道20的内表面上滑动，并因而在向前移动时产生寄生性负载。在螺纹连接中由于这种偏转可能会产生进一步的寄生性负载。
图2公开了根据本发明的一种解决方案，其中螺母组件2现在由第一部分30和第二部分40组成，第一部分30牢固地装配在外壳上，并且第二部分40携带用于向前旋拧活塞杆10的螺纹。第二部分40通过铰链连接在第一部分30上，使得第一部分30可相对于第二部分40至少在一个平面中倾斜。
第一部分30具有第一中心轴线X，并且第二部分40具有第二中心线Y。如图2中所示，在第一部分30和第二部分40之间的铰链连接容许第一中心轴线X和第二中心轴线Y彼此偏转。这个在第一部分30和第二部分40之间操作的铰链因而容许活塞杆10偏转，而不会产生寄生性负载，其将在后面进行详细地解释。
在图3中公开了横截面图。第一部分30牢固地连接在未显示的外壳上，使得第一部分30相对于外壳是固定的。第一部分30的第一中心轴线X因而通常遵循注射装置的中心轴线A。
活塞杆10在外部设有纵向螺纹11，其与第二部分40中所提供的内螺纹41相接合。活塞杆10进一步具有通过未显示的驱动元件夹紧的非圆形的横截面12。
如图4中进一步公开的那样，第二部分40设有许多组成铰链的突出物42。这些突出物42搁置在第一部分30的相似的切口31中。优选具有两个突出物42和两个切口31，其位于180度错开的位置，使得第二部分40可在一个平面中相对于第一部分30倾斜。此外，这样第二部分40被在旋转方面锁定在第一部分30上，使得当活塞杆10相对于螺母组件2旋转时，活塞杆10在螺纹41中向前旋转。
在图5中详细地公开了具有第一中心轴线X的第一部分30以及具有第二中心轴线Y的第二部分40。
如图5中进一步描绘的那样，第二部分40的外壁43优选是球形的，并压配合到第一部分30的相似的杯状表面32中，从而组成球座连接，使得第一部分30和第二部分40保持轴向连接，即第一部分30不能沿轴向相对于第二部分40移动。因而，第二部分40在这种联接中只能相对于第一部分30旋转；然而这个旋转运动由于突出物42与切口31的接合而被防止。在第二部分40和第一部分30之间只能产生的可容许的运动因而是第二部分40在一个平面中相对于第一部分30的倾斜。该平面由穿过两个突出物42的公共轴线来限定。
图6至8公开了不同的实施例，其中相同的标号用于相似的部件。
活塞杆(其在这个第二实施例中未显示)具有外螺纹，其与第二部分40中的螺纹41相接合。此外，第一部分30牢固地固定在未显示的外壳中。如同第一实施例中，第一部分30具有第一中心轴线X，并且第二部分具有第二中心轴线40。
携带螺纹41的第二部分40通过具有若干个突出物42而固定在第三部分50上，突出物与第三部分50中的相似的凹槽51相接合。第二部分40和第三部分50以这种方式彼此在轴向上且在旋转方面连接在一起，使得第二部分40不能在任何方向上相对于第三部分50移动。或者第二部分40和第三部分50可作为单个元件来生产。
此外，第三部分50设有外部突出物52，其与第四部分60中的相似的凹槽61相接合。优选具有两个这种突出物52，其定位在180度间隔开的位置，使得第三部分50可相对于第四部分60倾斜或摇摆。
第四部分60以相同的方式设有外臂62，外臂62具有指向远端的伸展部分63，其搁置在第一部分30所形成的杯状变形33中。伸展部分63优选被未显示的压力元件等等推入到杯33中。这些臂62也优选成对提供，其错开180度，使得第四部分60可相对于第一部分30倾斜或摇摆。
凹槽61优选具有S形入口64，使得第三部分50在正确安装时不能相对于第四部分60沿轴向移动。
第三部分50和第四部分60共同使得第二部分40在两个平面中相对于第一部分30移动成为可能。第二部分40因而可相对于第一部分30同时倾斜和摇摆。同时，第二部分40被在旋转方面且在轴向上锁定在第一部分30和因而外壳上。
这样，活塞杆10可相对于中心线X同时倾斜和摇摆。第一部分30、第二部分40、第三部分50和第四部分60可由任何合适的材料，例如聚合材料制成；然而第一部分30、第三部分50和第四部分60优选由金属材料制成。
图9显示了螺母组件的另一实施例，并且图10A和10B显示了螺母组件的又一实施例。
虽然图3-8的实施例具有通常圆柱形的设计，使其适合包含在具有通常圆柱形配置的笔状药物传送装置中(以及具有非圆柱形配置的装置中)，但是图9和图10的实施例没有针对包含在需要小直径的笔状药物传送装置中进行优化。相反，图9和图10的实施例可更适合具有盒状配置的药物传送装置，例如采用“推土机”的形式，其可以是手工促动的或电动化的。
参照图9，显示螺母组件102包括第一部分和第二部分。仅仅示意性显示的第一部分采用底座部件130的形式，其包括开口或孔131。底座部件可与药物传送装置的普通外壳整体地成形，或者是连接在外壳上的单独部件。第二部分采用螺母部件140的形式，其包括圆柱形的主要部分145，该圆柱形的主要部分145具有限定了Z轴(设置为垂直于图纸平面)的中心孔，中心孔设有螺纹141，其适合于接收并与相对应的螺纹活塞杆相接合。第二部分还包括杆状部分146，其从主要部分的外表面沿径向延伸。杆包括自由远端和放大的头部部分147，放大的头部部分147适合于容纳在与底座部件孔131的滑动接合中，这提供了螺母部件相对于底座部件关于Z轴的旋转锁定，但仍然容许螺母部件关于Y轴沿轴向移动，如图所示。此外，当头部部分以少量松弛容纳在孔中时，螺母部件被容许关于X轴也少量移动，只是容许其在X-Y平面中少量旋转。
参照图10A和10B，显示螺母组件202包括第一部分和第二部分。第一部分采用叉状部件230的形式，其包括主体部分231、一对相反的壁部分232和铰链销部分233。第二部分采用螺母部件240的形式，其包括通常圆柱形的主要部分245，圆柱形的主要部分245具有限定了Z轴(设置为垂直于图10A的平面)的中心孔，中心孔设有螺纹241，其适合于接收并与相对应的螺纹活塞杆相接合。在外部，螺母部件包括一对相反的共面的平直部分，其适合于容纳在叉状部件的壁部分之间，在其之间形成了组合的第一铰链250，从而容许螺母部件与设置在图10A的平面中的Y轴相对应而回转。在所示的实施例中，在各个侧面通过从壁向内延伸的轴杆而形成回转铰链，壁容纳在相对应的螺母壁腔中。销部分233适合于容纳在例如通过外壳部件(未显示)形成的相对应的铰链结构中。在所示的实施例中，所形成的第二铰链容许叉状部件关于X轴旋转，就如容许其在X-Y平面中沿轴向少量移动。在所示的实施例中，销部分233设有扩大的端部部分234，其提供了轴向运动的止挡件。两个铰链的组合自由度容许螺母部件在Y轴方向上，而非轴向移动。此外，两个铰链提供了螺母部件相对于叉状部件相对应于外壳部件的旋转锁定。
虽然在前文中已经显示了某些优选实施例，但是应该强调的是，本发明不局限于此，而是可以在以下权利要求所限定的主题范围内以其它方式来体现。

Claims (14)

1. 一种用于医疗注射装置的驱动机构，包括：
活塞杆(10)，其具有螺纹外表面(11)和非圆形的横截面(12)，
螺母组件(2,102,202)，其具有与所述活塞杆(10)的外螺纹(11)相配合的内螺纹(41,141,241)，或者与所述活塞杆(10)的非圆形截面(12)相配合的内部形状，使得在所述螺母组件(2,102,202)和所述活塞杆(10)之间的相对旋转沿轴向驱动活塞杆，其中，
所述螺母组件(2,102,202)包括第一部分(30,130,230)和第二部分(40,140,240)，所述第一部分(30,130,230)和所述第二部分(40,140,240)通过铰链连接而连接在一起，从而容许所述第一部分(30,130,230)和所述第二部分(40,140,240)相对于彼此倾斜。
2. 根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述第一部分(30,130,230)具有第一中心轴线(X)，并且所述第二部分(40,140,240)具有第二中心轴线(Y)，其中所述第一部分(30,130,230)和所述第二部分(40,140,240)可从第一位置相对于彼此倾斜至第二位置，其中在所述第一位置，所述第二中心轴线(Y)平行于所述第一中心轴线(X)，在所述第二位置，所述第一轴线(Y)与所述第二轴线(X)是非平行的。
3. 根据权利要求1或2所述的驱动机构，其特征在于，所述第一部分(30,130,230)被在旋转方面且在轴向上锁定在外壳上。
4. 根据权利要求3所述的驱动机构，其特征在于，所述第二部分(40,140,240)相对于所述第一部分(30,130,230)是在旋转方面锁定的。
5. 根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的驱动机构，其特征在于，所述第二部分(40,140,240)相对于所述第一部分(30,130,230)是轴向固定的。
6. 根据任一之前权利要求所述的驱动机构，其特征在于，所述第二部分(40,140,240)被旋拧在所述活塞杆(10)上，或者与所述活塞杆(10)的非圆形的横截面相接合。
7. 根据任一之前权利要求所述的驱动机构，其特征在于，所述第二部分(40)具有若干个突出物(42)，其与所述第一部分(30)中的相似的切口(31)相接合。
8. 根据权利要求1至6中的任一权利要求所述的驱动机构，其特征在于，所述第二部分(40)装配在第三部分(50)中。
9. 根据权利要求8所述的驱动机构，其特征在于，所述第三部分(50)铰接在第四部分(60)上。
10. 根据权利要求9所述的驱动机构，其特征在于，所述第四部分(60)铰接在所述第一部分(30)上。
11. 根据权利要求9或10所述的驱动机构，其特征在于，所述第三部分(50)设有若干个突出物(52)，其与所述第四部分(60)中的相似的凹槽(61)相接合。
12. 根据权利要求9至11中的任一权利要求所述的驱动机构，其特征在于，所述第四部分(60)具有若干个臂(62)，其与设于所述第一部分(30)中的杯(32)相接合。
13. 一种注射装置，包括根据权利要求1至12中的任一权利要求所述的驱动机构。
14. 根据权利要求13所述的注射装置，其特征在于，驱动元件与所述活塞杆(10)相接合，并且其中所述活塞杆(10)在所述驱动元件旋转时受到远端方向上的驱动。
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