CN108290000B - 具有无菌特征部的混合和注射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合和注射器装置，所述装置可包括：壳体，所述壳体具有设置在其中的多个分离且不同的腔室；一个或多个位移机构，所述位移机构对应于设置在所述壳体内的所述多个腔室中的每一个；围绕所述多个腔室中的一个设置的针组件，所述针组件包括以下：隔膜；通过所述隔膜与所述多个腔室隔开的针，所述针具有被构造成在致动状态下刺穿所述隔膜的近端；以及针托架，所述针托架被构造成相对于并朝向所述隔膜轴向平移，并且在所述致动状态下刺穿所述隔膜并通过所述针从所述多个腔室提供流体连通。

Description

具有无菌特征部的混合和注射装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月18日提交的PCT申请号PCT/US15/45761，以及2015年8月13日提交的美国专利申请62/204,940的权益，所述专利申请的每一者全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明整体涉及自动注射器和预充式注射器，并且更具体地讲，涉及以紧凑状态储存并允许注射用治疗剂形成或重构的自动注射器。

背景技术

患有某些病症的人通常需要随身携带自动注射器或预充式注射器，以便解决医疗需要。这种情况的几个示例为供患有糖尿病的人使用的胰岛素笔、供食物和蚊虫叮咬过敏的人使用的肾上腺素，以及供在战场上有暴露于化学毒素和/或生物毒素的风险的士兵使用的解毒剂。例如，过敏反应可能在与最近的医院或医疗设施物理距离较远的位置发生。例如，蜜蜂叮咬更可能发生在户外，而不是室内。含花生的食物更可能被提供给远离可控的家庭环境(如在棒球场)的人。近旁具有便携式肾上腺素自动注射器能够在暴露于过敏原后进行紧急干预。

对于自动注射器，尺寸是一个问题。所述装置的许多拥有者假如感到注射器是个负担，就会犹豫是否将其随身携带，通过提供尺寸更紧凑的注射器，则这些拥有者更有可能愿意随身携带注射器。

保质期对于自动注射器来说也是个大问题，因为自动注射器不仅可能价格昂贵，其使用频率还可能相当低。例如，对贝类有强烈过敏反应的使用者在接触贝类并注射之后，可能过去数年才会再次接触贝类并进行后续注射。在这种情况下，使用者在使用完毕之后可能很容易忘记更换自动注射器，遇到紧急情况时，自动注射器中容纳的药物已过期，并且这些药物由于分解而失效或有效性大大降低。如本领域技术人员将理解的，通过以非混合和干燥状态储存所需的药物，并且在溶解后立即注射，可延长保质期。将湿组分和干组分分开储存在所述装置内的这种能力可延长保质期，从而增大紧急情况出现时使用者能够拥有含有效剂量药物的注射器的可能性。

在此类装置中，要求混合过程与重构过程一致，并且在注射之前全部完成。

发明内容

已认识到，如果药物可以不保持液相并以干药物形式储存，则保质期可显著延长，并且温度敏感性可明显降低，从而允许药物的功效和效力保持更长的时间并耐受更严苛的环境。

已认识到，比常规的肾上腺素自动注射器更小的可附接到钥匙链上和/或易于放入口袋的药物递送装置将使所述装置更易于携带并且使用者更可能在需要时用到它。本文设想了各种结构，这些结构通过利用混合结构以及确保恰当的储存完整性的致动装置，并且借助在注射之前完全混合，来解决上述多个问题。

具体地讲，这里考虑的实施方案包括混合和注射器装置，所述装置可包括具有设置在其中的多个分离且不同的腔室的壳体。所述多个腔室中的每一个可包括关联的位移机构，该位移机构被构造成减小其相应的有效容积。这些腔室中的至少一个可具有针组件，该针组件被构造成将由装置提供的混合药物注射到注射部位中。该针组件还可包括隔膜；通过隔膜与所述多个腔室隔开的针，针具有被构造成在致动状态下刺穿隔膜的近端；以及针托架，该针托架被构造成相对于并朝向隔膜和所述多个腔室轴向平移，从而使所述针在所述致动状态下刺穿所述隔膜并通过所述针从所述多个腔室提供流体连通。

应当理解，混合和注射器装置还可包括具有预载的能量源的致动机构，该预载的能量源被构造成选择性地使针刺穿隔膜，并且使设置于所述多个腔室中的流体移位。

在各种实施方案中，混合和注射器装置可包括设置于针的一部分上的无菌屏障，其可在注射步骤之前或注射步骤期间被完全刺穿或移除。

在另外的实施方案中，混合和注射器装置还可包括针罩，该针罩构成致动机构的一部分，其中针罩作为碰击触发器操作，针罩可操作地连接至致动机构，使得在针罩抵靠注射部位压下时，从预载的能量源释放一部分能量，所释放的能量将针托架推向注射部位并紧靠针罩，所释放的能量还使得隔膜驱动抵靠针的近端，从而使针穿透隔膜并允许所述多个腔室内容纳的流体通过针移位。

在一些实施方案中，针托架可包括接合凸缘，并且其中所述多个腔室中的至少一个包括容纳隔膜的隔膜突起，该隔膜突起包括对应的接合凸缘，其中针托架的接合凸缘允许针托架沿隔膜突起的长度轴向平移。在一些此类实施方案中，针托架的接合凸缘可设置为从针托架的内圆周径向向内突起的唇缘，并且其中隔膜突起的对应接合凸缘设置为从隔膜突起的外圆周径向向外突起的唇缘。

在另外的实施方案中，针的近端可被构造成以初始状态或收起状态嵌入隔膜内。

在另外的实施方案中，针托架可以是圆柱形的，其中隔膜突起也是圆柱形的。在一些此类实施方案中，隔膜突起然后可被构造成嵌套在针托架内。

在另外的实施方案中，所述多个分离且不同的腔室可包括第一腔室和第二腔室，其中隔膜突起围绕第二腔室设置，其中当混合和注射器装置处于第一收起状态时，第一腔室初始储存液体；当混合和注射器装置处于第一收起状态时，第二腔室初始储存干药剂；致动机构被构造成选择性地将液体从第一腔室移位到第二腔室中。

本发明的上述方面并非是排他性的，在结合以下描述、所附权利要求书和附图阅读时，本发明的其他特征、方面和优点对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。此外，应当理解，本文所讨论的各种特征、结构、步骤或其他方面中的任一者仅仅是用于举例说明，这些特征、结构、步骤或其他方面中的任一者视情况可与备选实施方案中所讨论的任何此类特征任意组合应用。

附图说明

通过如附图中所示的本发明具体实施方案的以下描述，本发明的上述和其他对象、特征和优点将是显而易见的，其中在不同的视图中类似的参考符号是指相同的部件。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上，其中：

图1A至图1C示出了在各个致动步骤中的药物混合和递送装置的外部透视图；

图2A至图2B示出了根据图1A至图1C的实施方案的药物混合和递送装置及混合子组件的分解透视图；

图3A至图3D示出了根据图1A至图1C的实施方案的在各个致动步骤中的药物混合和递送装置的侧面剖视图；

图4A至图4D示出了在图1A至图1C的实施方案内结合使用的在各个致动步骤中的混合子组件的侧面剖视图；

图5A至图5E示出了在各个致动步骤中的框架内的混合子组件从收起状态移动到混合状态的各种外部透视图，所述状态改变是如使用图1A至图1C的实施方案所实现的；

图6A至图6E示出了混合子组件的图5E中标为区域A的放大区域的各种外部透视图和剖视图；

图7A至图7D示出了在图1A至图1C的药物混合和递送装置内使用的框架的各种透视图和剖视图；

图8A至图8E示出了在各个致动步骤中的混合子组件和第二致动机构从混合状态移动到注射状态的各种外部透视图，所述状态改变是如使用图1A至图1C的实施方案所实现的；

图9A至图9B示出了在使用图1A至图1C的实施方案注射之后，用于遮蔽暴露的针的在各个致动步骤中的针套和相关联子组件的各种外部透视图；

图10A至图10B示出了隔膜的延伸和缩回状态的侧面剖视图，以及适用于上述实施方案的自动注射器中的针组件；

图11A至图11E示出了在各种致动状态下的自动注射器的第一实施方案的侧面剖视图，该自动注射器利用了图10A至图10B的隔膜和针组件；并且

图12A至图12F示出了在各种致动状态下的自动注射器的备选实施方案的侧面剖视图，该自动注射器利用了图10A至图10B的隔膜和针组件。

具体实施方式

药物制造和储存领域的技术人员应当理解，通过将药物保持在干燥状态，可显著延长药物的寿命、大幅提高药物的有效性。以干燥状态储存还可以降低温度(例如热暴露)的劣化速率以及劣化效果。通过将药物保持在干燥状态，增大了可将装置储存在其中的环境的范围，同时降低了需要更换药物的频率。

本发明示出了各种原理和装置，这些原理和装置使得能保存这样的装置，在该装置中容纳有两种或更多种组分，但这种装置可以在即将递送所述组分(即混合所述组分)之前能快速而可靠地对这些组分进行重构、溶解、流体化和/或将所述组分形成悬浮液。

因此，本文设想了用于储存和/或混合干药剂组分与湿组分以便递送给使用者的系统和方法。该系统可包括其中具有各种腔室的自动注射器，其中药物的组分以各种状态分开储存在各种腔室内以便延长保质期，也就是说，在一个室中储存干药物组分，而在另一个室中储存液体(诸如溶剂)。需要自动注射器时，可致动该系统，以便混合各组分，从而对可递送的混合药物进行重构、溶解、流体化和/或使所述可递送的混合药物悬浮，其中所述混合药物随后可被恰当地递送给患者。递送的示例可包括但不限于雾化供吸入、通过针或插管进行注射、局部施用，等等。

参考图1至图9，示出了根据第一实施方案的自动注射器10的示例性实施方案。自动注射器10示出了本发明的各个方面，这些方面各自将在下文更详细地讨论。

参见图1A至图1C，图中示出了说明本发明的各个方面的自动注射器的透视图。该实施方案示出了自动注射器10，该自动注射器具有壳体100和盖14。盖14可与容纳在壳体100内的第一致动机构机械连通。通过在盖14和外部壳体之间施加轴向扭力，致动器可致使容纳在壳体内的某些部件引发混合过程中的某些步骤，例如打开所述各种室之间的阀，然后将容纳在一个室中的流体移动到容纳干药剂组分的腔室中，这些步骤将在下文更详细地讨论。

在某些实施方案中，盖14可被构造成使得盖14与壳体100的分离可被延迟，直到装置已完全从收起状态移动到完全混合状态为止。以这种方式，可确保自动注射器10的针端部不暴露，直到装置完全准备好用于递送。此类机构可包括位于盖14和壳体100之间的螺纹接口，或者所述部件可被键接，使得在已实现一定程度的旋转之前，无法将所述部件分离，诸如此类。一旦盖被移除，则可暴露壳体的注射端，并且触发第二致动装置，以便将混合的药剂注射或以其他方式递送到递送部位或注射部位，例如通过抵靠递送部位压下壳体。

在其他实施方案中，可按在装置已完全从收起状态移动至完全混合状态之前，第二致动步骤一直不能被激活这样的方式，配置混合药剂向注射部位的递送。以这种方式，可确保自动注射器10的针端部在移除盖14之后暴露的同时不能被激活，直到装置准备好为止。此类实施方案由装置内部的特征部实现，这些特征部将在下文描述。一旦混合完成，第二致动装置就可被触发，以便将混合的药剂注射或以其他方式递送到递送部位或注射部位，例如通过抵靠递送部位压下壳体。

图2A至图2B示出了根据本发明的一个实施方案的自动注射器10的分解图。该分解图示出了壳体100和盖14内的各种内部部件。壳体可包括预载的能量源122，该能量源在此处被示为弹簧，或者可被实现为压缩空气室，压缩空气室尽管未示出，但可由本领域技术人员改造。弹簧可被构造成在内柱塞轴212之间提供驱动力和反作用力，并在各个阶段将驱动力和反作用力传递到混合组件200的各个部件，如下文将讨论的。混合组件200可容纳在框架110内，其中混合组件200的各独立部件可被构造成在壳体100内选择性地旋转。

可使用框架盖114将混合组件200保持在框架内，该框架盖可与框架110分开形成或一体地形成。框架盖114防止混合组件200在注射时从框架110中挤过继而完全离开壳体100。

针罩150和针罩弹簧154可在壳体100的注射端处设置在框架110和壳体100之间。针罩弹簧154可被构造成轴向向下偏置针罩150，以便在注射之前、期间和之后持续限制针310出现不恰当的暴露。

当在盖14和壳体100之间施加轴向扭力时，框架110与混合组件200的部分可被构造成在壳体内一起旋转。盖14因此可按径向固定的方式联接到框架110，该框架又联接到混合组件200的某些部件，并且还可提供驱动器接口118，该驱动器接口不但以径向固定的方式联接到混合组件200的替代部分(诸如联接到内柱塞轴212)，而且刚性地联接到壳体100。以这种方式，施加在盖和壳体之间的轴向扭力和反作用力可被传递到混合组件200的某些部件中并且致使这些部件得到致动。

混合组件可包括一起形成第一位移机构的内柱塞轴212和内柱塞214。第一位移机构可被构造成减小第一腔室的有效容积，所述第一腔室最初将容纳药剂的湿溶剂或其他液体组分。

柱塞214被构造成与形成第一腔室的内柱管210配合。内柱管可容纳在柱管套筒220内，或者另选地，柱管套筒220和内柱管210可由单一材料一体地形成。

柱管套筒220然后可与坐置在中间支撑件240内的旋转阀密封件230配合。中间支撑件240可具有第二位移机构250，即与其联接的第二柱塞，该第二柱塞被构造成减小位于第二柱管270内的第二腔室的有效容积。

第二柱管270接着可具有附连到其上的递送组件300，该递送组件可包括针310或插管以及针套314或其他屏障，所述针套或其他屏障被构造成在递送组件使用之前保持其无菌性。

图3A至图3D以及图4A至图4D示出了在混合与递送的各个阶段的自动注射器10和混合组件200从收起状态到递送状态的剖视图。

图3A和图4A具体地示出了自动注射器10和容纳在其中的混合组件200的收起构型。在这种状态下，内柱塞轴212被构造成停留在内部框架110的上边缘上，其中框架110的上边缘被构造成防止预载的能量源释放储存在其中的能量以及使柱塞轴212压下和迫使内柱塞214向下移动并减小内柱管(即第一腔室)内部的有效容积。由于内柱管或第一柱管的出口(这里未示出)未与流体通道254对准，所以第二柱管270内包含的第一腔室和第二腔室之间的流体连通尚未建立。

干药物可保存在围绕第二柱管270内的第二腔室的入口形成的凹槽258中，使得流过流体通道的流体流经、或至少靠近其中储存的干药剂。应当理解，干药物也可储存在连接第一腔室和第二腔室的流体通道中，或者只保存在第二腔室的未设置特定凹槽的任何部分中。

在该收起状态下，第二腔室的有效容积最初被第二位移装置或柱塞250减小到接近零，以便进一步减小自动注射器装置10所占据的空间，空间占用程度减轻有助于允许装置逐渐变小，因而更容易携带。

在该状态下，针310和组件或其他递送机构缩回，以防止过早注射。针310还仍在针套314内，以便保持无菌，直到自动注射器准备好注射。

应当理解，出于简洁的考虑，这些视图中未示出盖，然而，为处于该收起状态，盖可以在上面、而且通常也会在上面。

图3B和图4B示出了第二中间状态，其中，柱塞轴212和柱塞214即将被压下之前，旋转阀打开，并且第一腔室和第二腔室之间建立起流体连通。在该状态下，已在保持驱动器接口118、柱塞轴212、柱管套筒220、内柱管210和阀密封件230相对于外部壳体100静止的该壳体之间施加旋转力，然后，可施加作用于盖14的反作用力，以便扭转框架110和承载流体通道的中间支撑件240。柱塞轴212、内柱管210和旋转阀密封件230之间的这种相对的相应旋转导致两件事情同时发生：首先，使内柱管的出口与流体通道的入口对准，由此在内柱管210和第二腔室270之间建立流体连通；第二，柱塞轴212的一组突起216被带入设置在框架110内的轴向对准通道中，这允许柱塞轴212被部分向下驱动，并且导致容纳在内柱管中的流体通过流体通道移位进入第二柱管或第二腔室270。

在该实施方案中，相应的旋转导致第一腔室或内柱管210的出口224(该出口形成于旋转阀密封件230中)围绕中心轴线旋转，直到其与入口流体通道254对准。在一些实施方案中，旋转阀密封件230可被构造成形成内柱管210的底壁，或者内柱管210和旋转阀密封件230可各自不同地分别形成。

如图2中所见，该实施方案的旋转阀密封件230具有对应于柱管套筒中的突起和孔的突起和通道或孔，该密封件被键接，使得其相对于柱管套筒保持静止，并且不随着盖和中间支撑件240旋转而旋转，以便允许出口224与流体通道254之间选择性地对准和不对准。或者，在没有特定流体通道的实施方案中，出口224到第二腔室的入口可能需要直接在出口224与第二腔室的入口之间实现对准，以便于选择性地允许或禁止这两者之间的直接流体连通。

在该状态下，第二腔室的有效容积仍然被第二位移装置或柱塞250减小到接近零。另外，在该状态下，针310或其他递送机构和组件仍然缩回，以防止在混合尚未发生的情况下过早注射。针310仍然留在针套314内，以便保持无菌，直到自动注射器准备好注射，并且针罩150仍然延伸以防止过早注射。

图3C和图4C示出了混合状态，其中中间支撑件240和框架110已相对于混合组件200旋转，使得柱塞轴212的柱塞突起216已与柱管套筒220的轴向对准通道对准以及通过中间支撑件240的侧壁中的通道。

柱塞轴突起216和通道之间的轴向对准允许柱塞轴212轴向平移到内柱管210中。一旦已实现这种对准，便允许柱塞轴212向下轴向平移，从而将内柱塞214压入内柱管210中，起到的作用是使容纳在该内柱管中的流体移位穿过出口224通过流体通道254，然后进入容纳在第二柱管270内的第二腔室。第二柱管270由于在框架和壳体内自由地向下略微平移，而被准许扩大其有效容积。在第二腔室膨胀以接收从第一腔室移位而来的流体时，流体流经或流入容纳干药剂的凹槽258，流体将干组分溶解，并在进入第二腔室时与所述流体混合。在另一个实施方案中，流体流入没有凹槽258的第二腔室270，该第二腔室270中别的位置容纳粉末。由于第二腔室的体积膨胀，仍然允许流体与干药剂充分混合，从而实现恰当的混合。

在所示的实施方案中，中间支撑件240包括停留在框架110的中间止动件134上的类似的突起，并且柱塞轴的柱塞突起变为停留在中间止动件134上的中间支撑通道130的底部上，这表明第一柱塞214完全压入内柱管，还表示混合已完成并且装置已准备好进入注射步骤。

在该状态下，针310或其他递送机构和组件仍然缩回，以防止在混合尚未发生的情况下过早注射。针310仍然留在针套314内，以便保持无菌，直到自动注射器准备好注射，并且针罩150仍然延伸以防止过早注射。然而，形成第二触发器的一部分的针罩150准备好被压下进而触发注射。针罩150的功能将在下文更详细地讨论。

图3D和图4D示出了注射状态，其中混合组件200已在自动注射器10的壳体100内旋转了另一个小增量，使得柱塞轴212的突起以及附加的突起、如图8A至图8E中所见设置在中间支撑件240上的中间支撑件下部突起244(将在下文更详细地讨论)已充分旋转，以便与框架110的第二轴向对准通道138(如图7B至图7D中所见)对准。

一旦实现了这种对准，储存在预储存能量源内的第二部分能量便引起整个混合组件被向下推动，使得针套314变为与框架盖114接触以阻止针套314移动，由此针310刺穿针套314并延伸穿过针套314。针310然后进一步延伸经过针罩150，并因此针310延伸到递送部位中或周围，进一步随着第二柱管或第二腔室270碰撞框架盖114的底部部分，第二柱塞250被压入第二柱管或第二腔室270从而减小其有效容积，并致使流体通过递送组件喷射到患者体内或递送部位上。

图5A至图5E示出了框架110内的混合组件200的透视图，这些透视图示出了混合和注射过程中的各个致动阶段。

特别地，图5A示出了在收起状态下混合组件200相对于框架110的相对位置。在该状态下，柱塞轴212设置有多个柱塞突起216，这些柱塞突起径向向外延伸，并停留在中间支撑件240的上唇缘上。应当理解，柱管套筒220还设置有通道，柱塞突起216延伸穿过该通道并借以在随后的致动步骤中轴向平移。以这种方式，柱塞轴保持在非压下状态或收起状态，其中柱塞突起216旋转进入中间支撑通道248必须在柱塞轴212能够轴向平移并压入容纳在柱管套筒220内的柱管(未示出)之前实现。

图5B至图5D示出了旋转状态的柱塞轴212相对于柱管套筒220和中间支撑件240行进的过程。柱塞突起216与通道248对准，因此准备好释放预载的能量源中所包含的一部分能量，以将柱塞轴212压入柱管套筒220和容纳在其中的柱管(未示出)，以便使其中容纳的流体移位。在该实施方案中，柱塞轴旋转还引起柱管套筒220旋转，该旋转致使第一腔室的出口与通向第二腔室的流体通道的入口对准。以这种方式，所述对准以及因而导致的流体通道打开与突起216和中间支撑件通道的对准同时发生，并允许预载的能量源压下柱塞轴212。

图5C示出了中间的部分压下状态，并且图5D示出了混合构型，其中柱塞轴和柱塞已被完全压入第一腔室，从而使所有液体移位到第二腔室中。

图5E示出了完全混合状态，其中自动注射器完全准备好注射。如图5E所示的区域A将进一步详细地讨论，其中混合组件200的多个部分(包括中间支撑件240连同柱管套筒220和柱塞轴212)都需要旋转一小段距离进入框架110，以便发起注射步骤。

图6A至图6E示出了如图5E所限定的区域A的各种透视细节图和剖视图。如上所述，框架设置有多个通道。第一框架通道130和中间止动件134具有其中支撑的中间支撑件的一对上部支撑突起242。在混合阶段完成之后，柱塞轴212的突起216停留在上部支撑突起242顶上的中间支撑件240上。

为了轴向向下平移以通过递送组件喷射流体，中间支撑件240、柱管套筒230和内柱塞必须一起旋转，以便与第二框架通道对准，从而允许第二部分能量从预载的能量源释放，进而向下驱动混合组件，此时递送组件附连到底端，进而实现注射或递送。要从混合状态移动并开始注射，上部支撑突起242随同柱塞轴突起216一起径向旋转到第二框架通道138中，在图6D至图6E中所示的位置之间可以很清楚地看到这一点。

具体地讲，图6A至图6B示出了图5E的区域A所示界面的外部透视图和剖视图，其中自动注射器和混合组件处于混合状态，并且柱塞突起216被压靠在中间支撑件240和相关联的上部支撑突起242上。所有这些部件都停留在第一框架通道130内的中间止动件134上。

图6C至图6D示出了图5E的区域A所示界面的外部透视图，其中自动注射器和混合组件处于混合状态，但更重要地示出了即将注射之前，柱塞突起216和上部支撑突起242分别相对于框架110中间旋转为与第二框架通道138成对准构型。

图6E示出了在混合组件200被进一步压入框架110时的状态，其中柱塞轴212和突起216连同中间支撑件240被向下压，因而向下驱动递送组件(未示出)以注射针，直到第二柱管与框架的下端接合并停止运动为止，并且中间支撑件(未示出)随后驱动第二柱塞(未示出)进入第二柱管，从而使混合药物移出递送组件并进入递送部位。如上所述，正是这个原因，使得在混合完成之前，引起混合组件向下平移的第二致动将一直不会发生。在柱塞突起216能够与上部支撑突起242一起旋转、通过框架并接近第二框架通道138之前，所述柱塞突起将一直不会与所述上部支撑突起一起旋转。如果使用者在柱塞突起216变为与上部支撑突起242接触之前试图致动第二致动机构，则框架110将阻止混合组件进入第二框架通道138。该机构有助于在来自第一腔室的所有流体都已被转移到第二腔室中之前，防止第二致动步骤发生。

图7A至图7D示出了框架110的各种外部透视图和剖视图。这些视图更清楚地示出了内部的第一框架通道130和第二框架通道138。这些视图还示出了中间支撑件的上部支撑突起(未示出)停留在其上的中间止动件134。在一些实施方案中，第二框架通道138随着各种突起在第二框架通道138内向下行进而有效地增大第二框架通道138的宽度时，可具有锥形的通道。这种锥形的状态确保各种突起在注射步骤期间不过紧，并允许突起向下自由行进，直到第二柱管碰撞止动件，这标志着针完全延伸并且第二柱塞被驱动进入柱管，从而完全排出混合的流体和药物化合物。

图7A至图7D还示出了盖旋转锁112形式的安全机构，这些盖旋转锁与柱塞轴的上部以及驱动器接口配合，使得一旦盖旋转一定程度，相应的突起就进入框架的盖旋转锁112的齿并与之啮合，而且防止盖被扭回。以这种方式，如果盖被无意间扭转，并且由于这种旋转而存在过早混合的风险，则使用者无法轻易将盖扭回并将自动注射器重新置于储存状态，而认为没有发生混合。应当理解，一旦发生混合，即便是部分混合，干药物通常就会开始以增大的速率降解。盖旋转锁的用途是防止意外混合，或者至少向使用者发送信号，让使用者知道内部的药物之前可能已经混合，其中可提供有关是否在已过早混合的情况下使用药物的说明。

图8A至图8E示出了针罩150可以怎样在一个实施方案中被构造成用作碰击开关，并通过使突起216和242略微旋转离开中间止动件(此处未示出)并进入上文讨论的第二框架通道(未示出)而触发注射步骤。应当理解，混合组件200和针罩150的这一视图在此处未显示框架，是为了更好地示出针罩150与混合组件200的相互作用。然而，应当理解，此处示出的轻微旋转提供了如图6C至图6E所示的旋转。

在图8A至图8E所示的实施方案中，通过将自动注射器的注射端压靠在递送部位，而向针罩150施加向上的力。响应于该下压力，针罩150在壳体和框架内向上平移，使得下部支撑突起244从针罩钩158释放。针罩钩防止中间支撑件在由于如上所述柱管套筒和内柱塞旋转而从收起状态改变为混合状态的过程中过早地旋转离开中间止动件，从而防止中间支撑件在混合期间与那些部件一起旋转，进而防止过早注射。另外，罩钩158可被构造成便于把将要施加于盖的轴向旋转力通过框架传递进入中间支撑件，这允许如上所述的旋转阀密封件与设置在中间支撑件内的流体通道之间出现相对旋转，以便允许初步打开旋转阀。

当针罩150向上平移时，中间支撑件的下部支撑突起244与针罩凸轮坡道162配合。当针罩150继续相对于中间支撑件向上行进时，下部支撑突起244在针罩凸轮坡道162上滑动，并且引起整个混合组件200旋转，如8C所示。在该实施方案中，针罩凸轮坡道162的宽度对应于使上部支撑突起242和柱塞突起216移动离开中间止动件并且进入第二框架通道所需的径向距离，该径向距离对应于如图8D所示的释放构型。于是，如图8E所示，整个混合组件200可在从预储存的能量源施加的力作用下向下行进，并引起注射或其他递送。

图9A至图9B示出了针罩150的延伸和锁定功能。应当理解，人们通常关注的是减少在注射之前、注射期间和注射之后意外污染或刺伤他人的可能性。因此，本实施方案的针罩150既用作碰击开关，又用作使用者和他人之间的防护屏障，防止他人被暴露的针意外刺伤、戳伤或切伤。因此，在激活碰击开关之后，如上所述的针罩钩被释放，并且如图2所示的针罩弹簧154或其他偏置机构被释放，以便在激活之后向外或轴向向下推动针罩。递送组件和针直到碰击开关被首次激活后才弹出，然后在注射之后，当使用者将自动注射器拉离递送部位时，针罩同时延伸直到其越过针尖端，从而基本上消除了注射后对他人造成二次刺伤和体液交叉污染的风险。

在所示的实施方案中，框架盖114可设置有多个突起，两个锁突起116都用于与一个或多个针罩引导通道166和针罩延伸锁定突片170配合，所述针罩延伸锁定突片与框架或壳体的内部配合。所述引导通道可具有用于允许初始按压的空间，因此，所述延伸锁定突起可向上滑动，然后在注射之后以完全延伸状态与锁定突片干涉接合。所述突片不仅可防止第二次压下将暴露延伸的针的针罩150，而且还可防止针罩150被完全拉离壳体。

图10A至图10B示出了适于与上述任何自动注射器一起使用的针组件。图10A示出了类似于本文公开的任何混合组件的示例性混合组件650，混合组件650具有在即将注射之前容纳混合的药物和液体组分的膨胀的第二腔室670。隔膜612设置在针610的入口端之间，并且在注射之前隔离针的内部通道或插管以免将污染物通过其引入到第二腔室670中。另外，隔膜612将针610与第二腔室670的内部隔离，以防止在致动和注射之前各组分的过早泄漏和完全混合。

应当理解，针610具有远端或注射端和近端。远端可被构造成在注射部位进入患者，并且近端或入口端被构造成刺穿并最终穿透隔膜。还应当理解，在图10A中，针610仍然尚未穿透隔膜612。

如图10A所示，针610可部分地嵌入处于收起状态下的隔膜612中，但不完全穿透该隔膜，其中针610可在即将注射之前穿透隔膜612并从注射端向外打开流体连通。

为了通过针610提供隔膜612的穿透，针可以由平移针托架620承载。针托架620可具有平移主体，其被允许相对于第二腔室670和隔膜612沿针轴线轴向平移。平移程度可通过提供邻接肩部突起(即分别为618和614)来限制或控制，所述邻接肩部突起在沿托架和第二腔室之间的相对行进距离的某些点处彼此干扰。在一种情况下，肩部可接合以防止针从系统释放并且完全滑出自动注射器，并且在另一种情况下，肩部可接合以恰好在注射前向下推动时提供针穿过隔膜的轴向平移和刺穿力。在图10A的剖视图中，针托架延伸到其离开第二腔室的最大距离。

图10B示出了将自动注射器向上压到注射部位的注射运动。向下的力将针610相对于针罩向下驱动，以使针从自动注射器主体的内部露出。可以在针罩的内部提供肩部或止动件，其与针托架接合并且推动针的近端穿过以完全穿透隔膜。在此时建立了流体路径，并且从第二腔室向患者的身体或其他注射部位提供流体连通。一旦建立了流体连通，则第二柱塞即位移机构可被推入第二腔室，从而迫使混合药物进入注射部位。

图11A至图11E和图12A至图12F分别示出了利用图10A至图10B所示针组件600的自动注射器20和30的两个不同实施方案。

这些实施方案都包括具有壳体500的自动注射器，该壳体用于容纳混合组件200，该混合组件的工作方式与上面关于图2至图8所讨论的相同。应当理解，之前讨论的实施方案的针组件已被改变以结合其中嵌入针的隔膜612，如关于图10A至图10B所讨论的。

如上所述，混合组件200可包括对应于设置在壳体内的多个腔室中的每一个的一个或多个位移机构，其如上所述起作用。

然而，这些实施方案还包括围绕混合组件200的第二腔室设置的针组件600，该针组件600包括隔膜612，以及针610。应当理解，针610具有嵌入在收起状态下的隔膜内的近端，其中隔膜612将针与所述多个腔室隔开，直到致动到致动状态。因此，图11A示出了未混合和收起状态，并且图11B示出了致动的开始，其中已与第二腔室建立了流体连通。图11C示出准备用于致动针组件和随后注射的混合状态。在这种状态下，针610仍未完全穿透隔膜612。图11D示出了当已通过将针套550按压到注射部位上触发注射后混合组件200的向下运动，其中混合组件被向下驱动，使无菌屏障塌陷514塌陷，并将针组件600夹在针套550和向下行进混合组件200之间。针组件600设置有针托架620，该针托架被构造成沿隔膜突起614(即具有从包含隔膜612的第二腔室或柱管延伸的容积的颈部)轴向平移。将针组件600夹在混合组件200和针套550之间所导致的该轴向平移使针托架相对混合组件200向上驱动针，并且刺穿隔膜612，如图11D所示。此时已在第二腔室和针610之间建立了预载流体连通，从而允许能量源(即弹簧)向下驱动混合组件200，以同样使第二位移机构通过针610将混合药物从第二腔室移位到递送部位或注射部位中，如图11E所示。

图12A至图12F示出了自动注射器30，该自动注射器与自动注射器20具有类似的致动和刺穿隔膜的结构，但在该实施方案中使用盖504，以及附连到盖的无菌屏障516作为替代。在该实施方案中，混合是通过盖的扭转致动的，即从图12A所示的状态(示出了完全收起状态)转移到图12B所示的位置(示出了第一腔室和第二腔室之间的阀处于打开状态)。一旦完全旋转，盖504可被移除，并且无菌屏障516随其一起取下，如图12C所示。然后可使用致动机构将流体从第一腔室推动到第二腔室，这一过程从预载的能量源释放了一些能量，如图12D所示，其中隔膜尚未被刺穿，这导致了第一腔室和第二腔室之间的流体连通，如图12B所示。致动机构然后可导致混合组件200向下驱动与针罩550接触，如图12E所示，由此将针组件600夹在中间并造成隔膜612被刺穿，类似于图11A至图11D的实施方案，并且使针610刺穿注射部位。再一次，这种刺穿允许第二腔室通过针610到注射部位的流体连通，但是完全限制流体连通直到隔膜612被刺穿。

应当理解，针托架620可围绕隔膜突起614卷曲，从而导致接合凸缘624，这避免了针托架过早将针从隔膜分离或拔出。以这种方式，可以确保针在隔膜中的适当嵌入深度。另外，隔膜突起614可设置有相应的接合凸缘618，其以最大延伸长度接合接合凸缘，以确保适当定位。应当理解，隔膜突起和针托架可在形状上对应，并且尽管示出为圆柱形，但实际上可以提供任何横截面形状。

应当理解，隔膜612嵌套在针托架内，但针托架也可被构造成嵌套在隔膜突起的内部，其中隔膜突起围绕针托架卷曲，反之亦然。

在另一个实施方案中，在实现注射之前，针610不需要部分地嵌入隔膜612中。因此，作为替代，针610可以保持在距离隔膜612一定距离处，由此在致动注射时隔膜612被完全刺穿。

同样特别参考图12A至图12F，并且如上所述，可以设想，混合组件可被致动，并且因此通过旋转并在随后移除盖(诸如盖504)从收起状态移动到混合状态。特别是在图12A至图12B所示实施方案中，显示了附连到盖的无菌屏障516，使得在取下盖时，无菌屏障516随其被移除。无菌屏障516可通过压配合密封地接合，或以其他方式粘结在针托架620周围，使得在拉拔时到针托架620的无菌屏障附接断开，或者在无菌屏障516到盖504的粘结或连接断开前，无菌屏障附接以其他方式被置于承受拉力的状态。以这种方式，在致动(即注射时压缩)注射触发器时，可完全移除无菌屏障，从而不干扰混合组件的向下运动。移除无菌屏障允许弹簧更小和/或弹力更小，这是因为在未移除无菌屏障时，无菌屏障的压缩为弹簧提供了要克服的反作用力或反向力。

已认识到，从针托架620上拉动无菌屏障516所需的张力被传送或可被传送到混合组件200的第二柱管270，该张力可能足以拉动第二柱管27摆脱第二位移机构或柱塞，而不是拉动无菌屏障516使之不受约束。在这种情况下，内部位移机构可能会卡住、混合的药物溢出或出现多种可能不希望的影响。为了避免这种过早分离，已认识到，在移除无菌屏障时，可利用各种方法来最小化或消除第二柱管270移动所带来的风险。应当理解，有各种填充方法，或者通过绕过各种柱塞去除空气/气体，或者另选地，可通过在混合组件200内提供增加的真空力，可在真空条件下填充柱管以增加保持力。

无菌屏障的分离力需小于将下部柱管保持在合适位置所需的保持力或张力。或者，增加保持力或张力以保持适当位置也是一种充分的方法。

已认识到，隔膜612以及将针从第二柱管270分离由此也允许混合组件保持在密封状态，直到灭菌屏障被移除之后，并且恰好在混合药物从其中排出之前。应当理解，由于只有当无菌屏障被移除之后针才刺穿隔膜612，响应于该张力的下部柱管270的平移将被减缓，因为该张力将仅增加容积，而不允许增加其中所含的物质，并且因此将仅增加真空压差，该真空压差将倾向于使下部或第二柱管270保持在适当位置。

增加真空或负压差的其他方法包括：在下部柱管270处于真空时，或者在冻干第二柱管270中所含干药剂之后，密封或关闭阀231，其中冻干通常需要真空来干燥多孔状态下的药剂块。如果不用氮气回填，保持真空或负压，则在张力作用下(即移除无菌屏障516)，有利于更好地保持下部柱管270相对其位移机构的位置。

应当理解，可在第二柱管270和其相应位移机构之间设置类似的止动件或接合唇缘，以限制扩展和可能的分离。这样的结构可允许压配合或过盈配合，然而，本文未示出这些实施方案，但仍然被认为是可能的有益结构。

虽然本文描述了本发明的原理，但本领域的技术人员应当了解，该描述只是示例性的，不是对本发明范围的限制。除本文所示和描述的示例性实施方案外，本文未介绍但构成明显变体的其他实施方案亦在本文中予以考虑，并且因此落入本发明的范围内。还应当理解，尽管在此单独讨论了各个实施方案，但是可以修改每个实施方案以结合任何替代实施方案的特征或选项，而不偏离本文包含的发明构思。本领域普通技术人员进行的修改和替换因此被视为在本发明范围内。

Claims (20)

1.一种混合和注射器装置，包括：

壳体，所述壳体具有设置在其中的分离且不同的多个腔室,所述多个腔室包括第一腔室和第二腔室；

在所述第一腔室中提供的第一药剂组分，其中所述第一药剂组分以液体形式提供；

在所述第二腔室中提供的第二药剂组分，其中所述第二药剂组分以干燥形式提供；

阀组件，所述阀组件设置在所述第一腔室与所述第二腔室之间，所述阀组件构造成选择性地允许在所述第一腔室与所述第二腔室之间的流体连通；

第一位移机构和第二位移机构，所述第一位移机构和所述第二位移机构对应于设置在所述壳体内的所述多个腔室中的相应的所述第一腔室和所述第二腔室；

围绕所述多个腔室中的一个设置的针组件，在初始的流体不连通的状态中，所述针组件还包括：

隔膜；

通过所述隔膜与所述多个腔室隔开的针，所述针具有被构造成在致动状态下刺穿所述隔膜的近端；和

针托架，所述针托架被构造成相对于并朝向所述隔膜和所述多个腔室轴向平移，从而使所述针在所述致动状态下刺穿所述隔膜并通过所述针从所述多个腔室提供流体连通；以及

致动机构，所述致动机构构造成使所述阀组件打开，并且构造成从预载的能源中释放能量，所述预载的能量源被构造成将所述第一位移机构驱动到所述第一腔室中，从而迫使液体形式的所述第一药剂组分流入所述第二腔室，从而与干燥形式的所述第二药剂组分混合；以及

触发机构，所述触发机构构造成从所述预载的能量源释放能量以将所述第二位移机构驱动到所述第二腔室中，引起所述第二腔室与所述针组件之间的流体连通，并且迫使流体从所述第二腔室穿过所述针组件。

2.根据权利要求1所述的混合和注射器装置，还包括附连到所述针组件的可移除无菌屏障，其中移除所述无菌屏障所需的分离力小于所述针组件所附接到的第二腔室的位置保持力。

3.根据权利要求2所述的混合和注射器装置，其中所述位置保持力包括由所述分离力产生的真空。

4.根据权利要求1所述的混合和注射器装置，还包括：

针罩，所述针罩形成所述触发机构的一部分；

其中所述针罩作为碰击触发器操作，所述针罩能够操作地连接至所述致动机构，使得在所述针罩抵靠注射部位压下时，从所述预载的能量源释放一部分能量，所释放的能量将所述针托架推向所述注射部位并紧靠所述针罩，所释放的能量还使得所述隔膜驱动抵靠所述针的所述近端，从而使所述针穿透所述隔膜并允许所述第二腔室内容纳的所述流体通过所述针移位。

5.根据权利要求1所述的混合和注射器装置，其中所述针托架包括接合凸缘，并且其中所述多个腔室中的至少一个包括容纳所述隔膜的隔膜突起，所述隔膜突起包括对应的接合凸缘，其中所述针托架的所述接合凸缘允许所述针托架沿所述隔膜突起的长度轴向平移。

6.根据权利要求4所述的混合和注射器装置，其中所述针托架包括接合凸缘，并且其中所述多个腔室中的至少一个包括容纳所述隔膜的隔膜突起，所述隔膜突起包括对应的接合凸缘，其中所述针托架的所述接合凸缘允许所述针托架沿所述隔膜突起的长度轴向平移。

7.根据权利要求5所述的混合和注射器装置，其中所述针托架的所述接合凸缘从所述针托架的内圆周径向向内设置，并且其中所述隔膜突起的所述对应接合凸缘从所述隔膜突起的外圆周径向向外设置。

8.根据权利要求5所述的混合和注射器装置，其中所述针托架是圆柱形的，并且其中隔膜突起是圆柱形的，并且嵌套在所述针托架内。

9.根据权利要求1所述的混合和注射器装置，其中所述针的近端初始嵌入在处于收起状态下的所述隔膜内。

10.根据权利要求6所述的混合和注射器装置，其中分离且不同的所述多个腔室包括第一腔室和第二腔室，并且其中所述隔膜突起围绕所述第二腔室设置，其中当所述混合和注射器装置处于第一收起状态时，所述第一腔室初始储存液体；当所述混合和注射器装置处于所述第一收起状态时，所述第二腔室初始储存干药剂；所述致动机构被构造成选择性地将所述液体从所述第一腔室移位到所述第二腔室中。

11.一种混合和注射器系统，包括：

壳体，所述壳体具有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室在其中具有第一药剂组分，所述第二腔室在其中具有第二药剂组分；

阀组件，所述阀组件设置在所述第一腔室与所述第二腔室之间；

致动机构，所述致动机构构造成使所述阀组件打开并且具有预储存的能量源，所述能量源构造成在释放能量时将第一位移机构驱动到所述第一腔室中，从而迫使所述第一药剂组分穿过打开的阀组件进入所述第二腔室以与所述第二药剂组分混合；

针组件，所述针组件能够操作地连接至所述第二腔室，

其中所述针组件还包括：

针，

携带所述针的针托架，所述针托架将所述针耦接到所述第二腔室，所述针托架允许所述针托架和所述针在相对于所述针的轴向上平移；

隔膜，所述隔膜被构造成在收起状态下防止所述第二腔室与所述针之间的流体连通；并且

其中所述针在注射状态下穿透所述隔膜，其中所述注射状态是由触发机构实现的，所述触发机构构造成从预载的能量源释放能量，以将第二位移机构驱动到所述第二腔室中，引起所述第二腔室与所述针组件之间的流体连通，并且迫使流体从所述第二腔室穿过所述针组件。

12.根据权利要求11所述的混合和注射器系统，还包括：

针罩，所述针罩形成所述触发机构的一部分；并且

其中所述针罩作为碰击触发器操作，所述针罩能够操作地连接至所述致动机构，使得在所述针罩抵靠注射部位压下时，储存在所述预储存的能量源中的一部分能量被释放，并且将所述针托架推向所述注射部位以紧靠所述针罩，所释放的能量还使得所述隔膜驱动抵靠所述针的近端，从而使所述针穿透所述隔膜并允许所述第一腔室和所述第二腔室内容纳的所述流体通过所述针移位。

13.根据权利要求11所述的混合和注射器系统，其中所述针托架包括接合凸缘，并且其中所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一个包括容纳所述隔膜的隔膜突起，所述隔膜突起包括对应的接合凸缘，所述对应的接合凸缘被构造成与所述针托架的所述接合凸缘配合。

14.根据权利要求12所述的混合和注射器系统，还包括：

围绕所述第二腔室设置的隔膜突起；

其中所述针托架还包括接合凸缘；并且

其中所述隔膜突起包括对应的接合凸缘,所述对应的接合凸缘被构造成在所述收起状态下接合所述针托架的接合凸缘。

15.根据权利要求13所述的混合和注射器系统，其中所述针托架的所述接合凸缘从所述针托架的内圆周径向向内设置，并且其中所述隔膜突起的所述对应接合凸缘从所述隔膜突起的外圆周径向向外设置。

16.根据权利要求13所述的混合和注射器系统，其中所述针托架的横截面形状与所述隔膜突起的横截面形状一致，使得所述隔膜突起嵌套在所述针托架内。

17.根据权利要求11所述的混合和注射器系统，其中所述针的近端初始嵌入在处于收起状态下的所述隔膜内。

18.根据权利要求11所述的混合和注射器系统，其中所述隔膜被构造成在使得所述混合和注射器系统进入混合状态之后被刺穿，其中初始储存在所述第一腔室中的流体从所述第一腔室移位至所述第二腔室中。

19.根据权利要求14所述的混合和注射器系统，其中当所述混合和注射器装置处于所述收起状态时，第一腔室初始储存液体；当所述混合和注射器系统处于所述收起状态时，所述第二腔室初始储存干药剂；所述致动机构被构造成选择性地将所述液体从所述第一腔室移位到所述第二腔室中，并随后通过所述针从所述第二腔室移位。

20.一种混合和注射器系统，包括：

壳体，所述壳体具有第一腔室和第二腔室；

阀组件，所述阀组件设置在所述第一腔室与所述第二腔室之间；

致动机构，所述致动机构构造成使所述阀组件打开并且具有预储存的能量源；

针组件，所述针组件能够操作地连接至所述第二腔室，

其中所述针组件还包括：

针，

携带所述针的针托架，所述针托架具有接合凸缘，并且所述针托架将所述针耦接到所述第二腔室，所述针托架允许所述针托架和所述针在相对于所述针的轴向上平移；

围绕所述第二腔室设置的隔膜突起，所述隔膜突起包括对应的接合凸缘，所述对应的接合凸缘被构造成与所述针托架的所述接合凸缘接合，其中所述针托架的所述接合凸缘允许所述针托架沿所述隔膜突起的长度轴向平移；

设置在所述隔膜突起内的隔膜，所述隔膜被构造成在收起状态下防止所述第二腔室与所述针之间的流体连通，并且其中所述针在注射状态下穿透所述隔膜；

针罩，所述针罩形成所述致动机构的一部分；

其中当所述混合和注射器系统处于所述收起状态时，所述第一腔室初始储存液体；当所述混合和注射器系统处于所述收起状态时，所述第二腔室初始储存干药剂；所述致动机构被构造成选择性地将所述液体从所述第一腔室移位到所述第二腔室中，并随后通过所述针从所述第二腔室移位；

其中所述针罩作为碰击触发器操作，所述针罩能够操作地连接至所述致动机构，使得在所述针罩抵靠注射部位压下时，储存在所述预储存的能量源中的一部分能量被释放，并且将所述针托架推向所述注射部位以紧靠所述针罩，所释放的能量还使得所述隔膜驱动抵靠所述针的近端，从而使所述针穿透所述隔膜并允许所述第一腔室和所述第二腔室内容纳的流体通过所述针移位；并且

其中所述针托架的横截面形状与所述隔膜突起的横截面形状一致，使得所述隔膜突起嵌套在所述针托架内。

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