CN108697848A

CN108697848A - 自动注射器

Info

Publication number: CN108697848A
Application number: CN201680079974.0A
Authority: CN
Inventors: S·温德兰; M·哈姆斯
Original assignee: Sanofi Aventis Deutschland GmbH
Current assignee: Sanofi Aventis Deutschland GmbH
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-10-23
Anticipated expiration: 2036-11-21
Also published as: EP3380140A1; JP2018535046A; US20180326159A1; EP3380140B1; US10653844B2; HK1254132A1; TW201731539A; EP3380140C0; WO2017089289A1; CN108697848B

Abstract

一种用于输送液体药物的自动注射器，包括：壳体，其布置成容纳具有活塞的注射筒，用于密封所述注射筒和使所述药物移位，所述壳体具有近端和意欲被施加抵靠注射部位的远端；以及可伸缩柱塞单元，其布置在所述活塞与所述壳体的近端之间，所述可伸缩柱塞单元包括可伸缩框架和围绕柱塞元件的弹簧元件，其中所述柱塞元件固定至所述可伸缩柱塞单元的基部，并且所述弹簧元件通过由所述可伸缩柱塞单元的基部施加的压缩力而被保持在初始压缩状态；其中当所述弹簧元件被释放时，所述可伸缩框架的锥形轮廓被构造为提供随着延伸而变化的摩擦力，使得随着所述可伸缩柱塞单元的增加的延伸，伸缩延伸阻力随着由所述弹簧元件提供的弹簧力减小而减小。

Description

自动注射器

技术领域

本发明涉及一种用于将液体药物输送给使用者的自动注射器。

背景技术

通过自我施用注射输送的目前疗法包括用于糖尿病的药物(胰岛素和新型GLP-A类药物)、偏头痛药物、激素疗法、抗凝血剂等。施用注射剂是对使用者和健康护理专业人员提出心理和身体上的多种风险和挑战的过程。

传统注射装置通常分为两类，即手动装置和自动注射器。在传统的手动装置中，使用者必须提供力来驱动液体药物离开装置，例如通过按下柱塞。手动装置的使用者存在许多固有的缺点。例如，如果使用者停止按下柱塞，则可输送少于全剂量的液体药物。此外，对于老年使用者或具有灵活性问题的人来说，按下柱塞所需的力可能是有问题的，这可导致在对准或注射时和/或在施用一定剂量的液体药物时颤动或发抖。另外，手动装置的按钮或柱塞的延伸可能太大。因此，对于使用者而言，到达完全延伸按钮可为不方便的。

自动注射器旨在使使用者自我施用注射治疗更容易。自动注射器是完全或部分取代涉及手动装置的药物输送的活动的装置。这些活动可包括移除保护注射筒帽，将针插入到患者的皮肤中，注射药物，移除针、针罩和防止装置的重复使用。这克服了手动装置的许多缺点。注射力/按钮延伸、手颤抖和输送不完全剂量的可能性减小。触发可通过多种手段(例如，触发按钮或到达其注射深度的针的作用)执行。

在一些自动注射器中，输送流体的能量由弹簧提供。然而，在一些自动注射器中，由弹簧施加的用于将液体药物推出自动注射器的注射筒的推力可在整个剂量输送过程中以不合意的方式变化。这可导致以非恒定的力输送药物，并且因此可在注射被触发时对使用者具有很大的影响。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于输送液体药物的自动注射器，包括：壳体，其布置成容纳具有活塞的注射筒，所述活塞用于密封注射筒和使药物移位，该壳体具有近端和意欲被施加抵靠注射部位的远端；以及可伸缩柱塞单元，其布置在活塞与壳体的近端之间，该可伸缩柱塞单元包括可伸缩框架和围绕柱塞元件的弹簧元件，其中柱塞元件固定至可伸缩柱塞单元的基部，并且弹簧元件通过由可伸缩柱塞单元的基部施加的压缩力而被保持在初始压缩状态；其中当弹簧元件被释放时，可伸缩框架的锥形轮廓被构造为提供随着延伸而变化的摩擦力，使得随着可伸缩柱塞单元的增加的延伸，伸缩延伸阻力随着由弹簧元件提供的弹簧力减小而减小，并且其中由弹簧元件提供的减小的弹簧力和减小的伸缩延伸阻力的组合可以提供施加在可伸缩柱塞单元的基部上的基本恒定的合成驱动力，使得当将弹簧元件释放时，基本恒定的推力施加在活塞上。

由于由弹簧元件提供的驱动力是随着弹簧被释放并且开始减压而减小的弹簧力，并且可伸缩框架的锥形轮廓提供了随着延伸而变化的摩擦力，使得伸缩延伸阻力随着弹簧力减小而减小，随着活塞被推向壳体的远端以使被容纳在注射筒内的液体药物移位，施加在注射筒的活塞上的合力可以相对恒定，或者至少更加恒定，没有可伸缩框架的情况将是如此。这减轻了在活塞上产生不合意的变化推力的问题，这可能在注射被触发时导致对使用者的高冲击。

自动注射器还可以包括布置在壳体的近端处的锁定机构，该锁定机构被构造成使得当脱离时，弹簧元件释放并且在可伸缩柱塞单元的基部上施加驱动力，由此将弹簧元件的负载转移到柱塞元件并且使可伸缩柱塞单元延伸，朝着壳体的远端推动活塞以使药物移位。

基本恒定的合成驱动力可以具有比减小的弹簧力的梯度小至少80％的力分布梯度。

可伸缩框架可以包括多个可伸缩柱塞部分，并且多个可伸缩柱塞部分中的每一个都可以具有截头圆锥形状。可伸缩柱塞部分的截头圆锥形状允许可伸缩柱塞部分之间的接触点处的摩擦在可伸缩柱塞单元的延伸期间减小。这是由于可伸缩柱塞部分的内径朝向一端增加。

多个可伸缩柱塞部分可以包括最外面的可伸缩柱塞部分，并且最外面的可伸缩柱塞部分固定地附接到壳体的近端。

锁定机构可以包括设置在柱塞元件处的第一锁定单元和第二锁定单元，第一锁定单元和第二锁定单元被构造成彼此可释放地接合。这样的布置允许柱塞元件在锁定机构脱离时容易地从初始状态释放。

第一锁定单元可以是设置在柱塞元件处的凹槽，并且第二锁定单元可以是可移动的突起，其中当突起处于第一位置时，其与凹槽接合以将弹簧元件保持在初始压缩状态，并且当突起处于第二位置时，其从凹槽脱离，使得弹簧元件被释放。通过使用这种机械布置，柱塞元件可以通过简单地移动突起而被释放。这消除了对用于推动柱塞的延长按钮的需要，并且因此防止了与使用者尝试到达完全延伸的按钮相关联的问题。

第一锁定单元可以是设置在柱塞元件处的槽，并且第二锁定单元可以是设置在壳体的近端的可旋转帽处的钩，其中当钩处于第一取向时，它与槽相接合以将弹簧元件保持在初始压缩状态，并且当钩处于第二取向时，它将从槽中脱离，使得弹簧元件被释放。

第二取向可以通过使可旋转帽从第一取向旋转来实现。

滚花可以设置在可旋转帽的外边缘上。

在注射筒中可以包含药物。

根据本发明的另一方面，提供了一种在具有可伸缩柱塞单元和弹簧元件的自动注射器中保持基本恒定的合成驱动力的方法，其中可伸缩柱塞单元的可伸缩框架的锥形轮廓被构造成提供随着延伸而变化的摩擦力，使得随着可伸缩柱塞单元的增加的延伸，伸缩延伸阻力随着由弹簧元件提供的弹簧力减小而减小，并且由弹簧元件提供的减小的弹簧力和减小的伸缩延伸阻力的组合提供施加在可伸缩柱塞单元的基部上的基本恒定的合成驱动力。

本发明的这些和其它方面将从参考下文所描述的实施例变得明显并且得到阐释。

附图说明

现在将仅以示例的方式结合附图来描述本发明的实施例，在这些附图中：

图1A和图1B是根据本发明实施例的自动注射器装置的侧视图；

图2是根据本发明第一实施例的处于初始状态的自动注射器的横截面图；

图3是根据本发明第一实施例的处于中间状态的自动注射器的横截面图；

图4是根据本发明第一实施例的处于最终状态的自动注射器的横截面图；

图5是本发明的图2至图4的实施例的可伸缩框架的横截面图；图6是示出包括两个柱塞部分的可伸缩柱塞单元的力分布的图；以及

图7是示出包括三个柱塞部分的可伸缩柱塞单元的力分布的图。

现在将详细参考这些实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。

具体实施方式

提供了一种带柱塞布置的自动注射器。柱塞布置包括在注射筒的活塞与自动注射器的壳体的近端之间的可伸缩柱塞单元。可伸缩柱塞单元包括具有渐缩轮廓的可伸缩框架和围绕柱塞元件的弹簧元件，并且柱塞元件固定到可伸缩柱塞单元的基部。在初始状态下，通过可伸缩柱塞单元的基部施加的压缩力将弹簧元件保持在压缩状态，该可伸缩柱塞单元的基部又通过锁定机构被锁定就位，该锁定机构包括位于可旋转帽处的钩和位于柱塞元件处的槽。

当使钩从槽脱离时，弹簧元件被释放(即，开始解压)并且在可伸缩柱塞单元的基部上施加驱动力以推动注射筒的活塞以使注射筒中所包含的液体药物移位。可伸缩框架被构造成提供随着延伸而变化的摩擦力，使得随着可伸缩柱塞单元的延伸增加，伸缩延伸阻力随着由弹簧元件提供的弹簧力减小而减小。这减轻了在活塞上产生不希望的变化推力的问题，所述问题可在注射被触发时导致对使用者的高冲击。

如本文所述的药物输送装置可被构造成将药物注射到患者体内。例如，输送可为皮下的、肌内的或静脉内的。这样的装置可由患者或护理人员(例如护士或医师)操作，并且可包括各种类型的安全注射筒、笔式注射器或自动注射器。该装置可包括需要在使用前刺穿密封安瓿的、基于药筒的系统。用这些各种装置输送的药物的体积可在约0.5ml至约2ml的范围内。另一种装置可包括大体积装置(“LVD”)或贴片泵，其被构造为在一段时间(例如，约5、15、30、60或120分钟)上附着于患者的皮肤，以输送“大”体积的药物(通常约2ml至约10ml)。

结合特定药物，目前描述的装置也可被定制，以在要求的规范内操作。例如，该装置可被定制成在一定时间段(例如，对于自动注射器约3秒至约20秒，对于LVD约10分钟至约60分钟)内注射药物。其它的规范可包括低程度或最低程度的不适，或某些与人为因素、保质期、失效期、生物相容性、环境考虑等有关的条件。这些变化可由于各种因素而产生，例如粘度在约3cP至约50cP范围内的药物。因此，药物输送装置通常会包括尺寸从约25号到约31号规格(Gauge)的空心针。常见的尺寸是27号和29号。

本文所述的输送装置还可包括一个或多个自动化功能。例如，针插入、药物注射和针退回中的一个或多个可自动化。用于一个或更多个自动化步骤的能量可由一个或多个能量源提供。能量源可包括例如机械能、气动能、化学能或者电能。例如，机械能量源可包括弹簧、杆件、弹性体或者储存或释放能量的其它机械机构。一个或多个能量源可组合成为单个装置。装置可进一步包括齿轮、阀，或将能量转换成为装置的一个或多个部件的移动的其它机构。

自动注射器的一个或多个自动化功能每一个可经由激活机构来激活。这样的激活机构可包括按钮、杆件、针套筒或激活部件其它中的一个或多个。自动化功能的激活可为单步或多步过程。即，使用者可需要激活一个或多个激活部件以产生自动化功能。例如，在单步过程中，使用者可将针套筒压靠于它们的身体以引起药物的注射。其它装置可需要自动化功能的多步激活。例如，使用者可需要压下按钮并使护针罩退回以引起注射。

另外，一个自动化功能的激活可激活一个或更多个后续自动化功能，由此形成激活序列。例如，第一自动化功能的激活可激活针插入、药物注射和针退回中的至少两个。一些装置也可需要特定步骤顺序，以引起一个或多个自动化功能。其它装置可通过一系列独立步骤操作。

一些输送装置可包括安全注射筒、笔式注射器或者自动注射器的一个或多个功能。例如，输送装置可包括构造成自动地注射药物的机械能量源(如通常见于自动注射器中的)和剂量设定机构(如通常见于笔式注射器中的)。

根据本公开的一些实施例，示例性药物输送装置10在图1A和图1B中示出。如上所述，装置10被构造成将药物注射到患者体内。装置10包括壳体11，该壳体11通常包含容纳待注射药物的储存器(例如，注射筒)以及促进输送过程的一个或多个步骤所需的部件。装置10还可以包括能够以可拆卸方式安装到壳体11的帽组件12。通常，在可以操作装置10之前，使用者必须从壳体11移除帽12。

如所示出的，壳体11是大致筒形的并且沿纵向轴线X具有大致恒定的直径。壳体11具有远侧区域20和近侧区域21。术语“远侧”是指相对更靠近注射部位的位置，而术语“近侧”是指离该注射部位相对更远的位置。

装置10还可以包括联接到壳体11的针套筒13，以允许套筒13相对于壳体11的移动。例如，套筒13可以在平行于纵向轴线X的纵向方向上移动。具体而言，套筒13沿近侧方向的移动可允许针17从壳体11的远侧区域20延伸。

针17的插入可以通过几个机构发生。例如，针17可以相对于壳体11固定地定位并且最初位于延伸的针套筒13内。通过将套筒13的远端放置在患者身体上并使壳体11沿远侧方向移动，套筒13的近侧移动将揭露针17的远端。这种相对运动允许针17的远端延伸到患者体内。这样的插入被称为“手动”插入，因为通过壳体11相对于套筒13的患者的手动移动手动地插入针17。

另一种形式的插入是“自动的”，由此针17相对于壳体11移动。这样的插入可以通过套筒13的移动或者通过另一种形式的致动，如例如通过按钮22来触发。如图1A和图1B所示，按钮22位于壳体11的近端。然而，在其它实施例中，按钮22可位于壳体11的一侧上。

其它手动或自动化结构可包括药物注射或针缩回，或两者。注射是将筒塞或活塞23从注射筒(未示出)内的近侧位置移动到注射筒内的更远侧位置以迫使药物从注射筒通过针17的过程。在一些实施例中，驱动弹簧(未示出)在装置10被致动之前处于压缩状态下。驱动弹簧的近端可固定在壳体11的近侧区域21内，并且驱动弹簧的远端可被构造为将压缩力施加到活塞23的近侧表面。在致动之后，存储在驱动弹簧中的至少部分能量可被施加到活塞23的近侧表面。该压缩力可作用在活塞23上以使其沿远侧方向移动。这样的远侧移动起到压缩注射筒内的液体药物，迫使其从针17中流出的作用。

在注射之后，针17可以缩回到套筒13或壳体11内。当使用者从患者身体移除装置10时，在套筒13向远侧移动时，可以发生缩回。这种情况会在针17保持相对于壳体11固定定位时发生。一旦套筒13的远端已经移过针17的远端，并且针17被覆盖，则套筒13就可以被锁定。这样的锁定可以包括锁定套筒13相对于壳体11的任何近侧运动。

如果针17相对于壳体11移动，则可以发生另一种形式的针缩回。如果壳体11内的注射筒相对于壳体11沿近侧方向移动，则会发生这种移动。该近侧移动可以通过使用位于远侧区域20中的缩回弹簧(未示出)来实现。被压缩的缩回弹簧在被致动时可以向注射筒提供足够的力以使其沿近侧方向移动。在足够的缩回之后，针17与壳体11之间的任何相对运动可以用锁定机构锁定。另外，可以根据需要锁定按钮22或装置10的其它部件。

图2是根据第一实施例的处于初始状态的自动注射器装置10的横截面图。

图2示出了包括壳体11的自动注射器装置10。具有中空注射针17的注射筒18被容纳在壳体11内。注射筒18容纳在注射期间将被输送给患者的液体药物。中空注射针17覆盖有可收缩套筒13，该可收缩套筒13布置在壳体11的内表面上并且靠近壳体11的远端，即，在注射期间指向患者的方向。

注射筒18包括活塞、止挡件或筒塞23，用于密封注射筒18并且将液体药物特别是通过中空注射针17朝向壳体的远端移位。

可伸缩柱塞单元19布置在活塞23和壳体11的近端之间。可伸缩柱塞单元19包括可伸缩框架，该可伸缩框架包括多个可伸缩柱塞部分192、194、196。在本实施例中，所述多个可伸缩柱塞部分中的每一个都具有截头圆锥形状，其为可伸缩框架提供锥形轮廓。而且，多个可伸缩柱塞部分192、194、196中的每一个都具有不同的下基部直径，下基部直径是可伸缩柱塞部分的截头圆锥形状的下基部直径。

在本实施例中，如图2所示，可伸缩框架包括三个可伸缩柱塞部分，即第一可伸缩柱塞部分192、第二可伸缩柱塞部分194和第三可伸缩柱塞部分196。

第一可伸缩柱塞部分192是最外面的可伸缩柱塞部分并且具有较低的基部直径D1。在该实施例中，第一可伸缩柱塞部分192被固定地附接到壳体11的近端。第二可伸缩柱塞部分194是中间可伸缩柱塞部分，其被夹在第一可伸缩柱塞部分192和第三可伸缩柱塞部分196之间，并且具有较小的底部直径D2。第三可伸缩柱塞部分196是最内部的可伸缩柱塞部分并且具有较小的基部直径D3。在本实施例中，可伸缩柱塞部分的底部直径具有关系：D1>D2>D3。第三可伸缩柱塞部分，即，最内部的可伸缩柱塞部分包括形成可伸缩柱塞单元19的基部19a的基端。

在本实施例中，可伸缩柱塞单元的可伸缩框架由可压缩材料制成，从而在驱动力的作用下在可伸缩柱塞单元19的整个延伸范围内提供摩擦。特别地，在该实施例中，可伸缩框架由聚合物(例如，PVC)制成。将参照图3至图5更详细地解释可伸缩柱塞部分192、194、196的相互作用和运动。

如图2所示，处于初始状态的可伸缩柱塞单元19完全缩回，即，第一伸缩部分192容纳第二可伸缩柱塞部分194，并且第二可伸缩柱塞部分194容纳第三可伸缩柱塞部分196。

可伸缩柱塞单元19还包括弹簧元件25和柱塞元件24。在本实施例中，弹簧元件25围绕柱塞元件24并且通过可伸缩柱塞单元19的基部19a施加的压缩力被保持在压缩状态。在该实施例中，弹簧元件25通过附接在可伸缩柱塞单元19的顶部和基部两者而固定在可伸缩柱塞单元25内。

设置锁定机构以便在初始状态下将柱塞元件24和可伸缩柱塞单元19的基部锁定就位，以便将弹簧元件25保持在压缩状态。锁定机构包括第一锁定单元24a和第二锁定单元27。在本实施例中，第一锁定单元是布置在柱塞元件24的第一端处的槽24a，并且第二锁定单元是设置在可旋转帽26处的钩27。可旋转帽26布置在壳体11的近端处。

本实施例中的柱塞元件24是当可伸缩柱塞单元19处于完全缩回状态下时沿着可伸缩柱塞单元19的长度延伸的柱塞杆。柱塞元件24的第二端固定到可伸缩柱塞单元19的基部19a，即第三可伸缩柱塞部分的基部端。柱塞元件24的第二端与形成槽24a的第一端相对，并且柱塞元件24的第二端更靠近壳体11的远端。

图2示出了钩27何时处于第一取向，其中它与槽24a接合以便将弹簧元件保持在初始压缩状态下。在初始状态下，弹簧元件25通过由可伸缩柱塞单元19的基部19a施加的压缩力而被保持在压缩状态。可伸缩柱塞单元19继而在完全缩回状态下通过在可旋转帽26处的T形钩27保持就位，该T形钩27与柱塞元件24的槽24a可释放地接合。钩27的第二取向可以通过使可旋转帽26旋转来实现。

如将参照图3和图4所解释的，当锁定机构(即，钩27和槽24a)脱离时，弹簧元件25释放(即开，始解压)并且在可伸缩柱塞单元19的基部19a上施加驱动力。如图3和图4所示，可伸缩柱塞单元19在此驱动力下延伸。

图3是根据第一实施例的处于中间状态的自动注射器装置10的横截面图。图3特别示出了在其中可伸缩柱塞单元19完全缩回的自动注射器装置10的初始状态和可伸缩柱塞单元19完全伸出的自动注射器装置10的最终状态之间的中间状态。

如上所述，锁定机构，即钩27和槽24a可以通过使可旋转帽26旋转而脱离，使得钩处于第二取向。在本实施例中，钩27的第二取向通过将可旋转帽26从第一取向旋转90°来实现。这在图3中示出，其中T形钩27已经旋转了90°。

为了便于旋转，在本实施例中，在可旋转帽26的外边缘上设置滚花等(图中未示出)，从而增加了使用者的手指与外边缘之间的摩擦。此外，本实施方式中的可旋转帽26由橡胶制成，以便容易抓持帽26。另外，在可旋转帽12(图中未示出)上设置有突起，以允许使用者抓持帽26并旋转帽26。

在自动注射器装置10的中间状态下，可伸缩柱塞单元19部分地延伸。如图3所示，第二可伸缩柱塞部分194的顶部圆周(即，可伸缩柱塞部分的具有较小直径的一端)与第一可伸缩柱塞部分192的内表面接触。类似地，第三可伸缩柱塞部分196的顶部圆周与第二可伸缩柱塞部分194的内表面接触。当可伸缩柱塞单元19延伸时，可伸缩柱塞部分192、194、196之间的接触点是摩擦点。关于图7将更详细地解释摩擦力的力分布。

图4是根据第一实施例的处于最终状态下的自动注射器装置10的横截面图。在自动注射器装置10的最终状态下，可伸缩柱塞单元19完全延伸，并且活塞23被推向壳体11的远端，以排出被容纳在注射筒18内的液体药物。

优选的是，当可伸缩柱塞单元19处于完全延伸状态时，活塞23到达注射筒18的远端并且排出被容纳在注射筒内的所有液体药物。当活塞23位于注射筒18的远端时，完全延伸状态下的可伸缩柱塞单元19具有与壳体11的近端和活塞23之间的距离相对应的长度。

根据第一实施例的自动注射器装置10的操作序列如下：

为了触发注射，将自动注射器装置10压靠在注射部位，例如患者的皮肤上。使用者(例如，患者或护理人员)用自己的整个手抓住自动注射器装置10并将自动注射器装置10的远端推靠注射部位。

当被推靠注射部位时，自动注射器装置10的可缩回套筒13缩回到壳体11中以暴露中空注射针17，准备注射。在已经将针17插入注射部位之后，可旋转帽12旋转90°，使得可旋转帽12的T形钩27从柱塞元件24的槽24a脱离。当从槽24a释放钩27时，弹簧元件25释放(即，开始解压)并且在可伸缩柱塞单元19的基部19a上施加驱动力。该驱动力将活塞23推向注射筒18的远端以便将容纳在注射筒18中的液体药物输送给患者。

图5是图2至图4所示实施例的可伸缩框架的横截面图。图5示出了包括第一可伸缩柱塞部分192、第二可伸缩柱塞部分194和第三可伸缩柱塞部分196的伸缩柱塞框架。如图5所示，可伸缩柱塞单元19处于部分延伸的状态。

图5还示出了第一摩擦点A和第二摩擦点B。摩擦点A和摩擦点B的摩擦力分布在图7中的力-距离图中示出。

摩擦点A是第一可伸缩柱塞部分192和第二可伸缩柱塞部分194之间的摩擦点。具体地，摩擦点A是第二可伸缩柱塞部194的顶部周边与第一可伸缩柱塞部192的内表面接触的点。类似地，摩擦点B是第三可伸缩柱塞部分196的顶部圆周与第二可伸缩柱塞部分194的内表面接触的点。

由于在本实施例中，第一可伸缩柱塞部分192具有截头圆锥形状，所以随着第二可伸缩柱塞部分194向壳体11的远端移动，摩擦点A处的摩擦力减小，这是由于第一可伸缩柱塞部分192的内径朝向壳体11的远端增加。类似地，因为第二可伸缩柱塞部分194具有截头圆锥形状，由于第二可伸缩柱塞部分194的内径朝向壳体11的远端增加，所以随着第三可伸缩柱塞部分196朝壳体11的远端移动，摩擦点B处的摩擦力减小。

在图7中的力-距离图中表示可伸缩柱塞部分192、194、196之间的摩擦力的力分布。

图6是示出包括两个柱塞部分的可伸缩柱塞单元的力分布的图。该实施例中的可伸缩柱塞单元具有与图5所示的可伸缩柱塞单元19类似的构造，但是仅具有两个可伸缩柱塞部分而不是三个。

图6是力-距离图，其中力的x轴上，距离在y轴上。在力-距离图中分别表示了弹簧力(即，随着具有两个可伸缩柱塞部分的可伸缩柱塞单元延伸，由弹簧元件提供的力)和摩擦力(即，可伸缩柱塞单元中两个可伸缩柱塞部分之间的接触点处的摩擦力)。图6中的力-距离图描述了弹簧元件的伸长和解压力以及两个可伸缩柱塞部分之间的摩擦力行为。

距离[s]是可伸缩柱塞单元的基部的初始位置和最终位置之间的相对距离。换句话说，距离[s]是基部的当可伸缩柱塞单元处于初始状态(即，完全缩回)时与当可伸缩柱塞单元处于最终状态(即，完全延伸)时之间的相对距离。

如图所示，在该实施例中由弹簧元件提供的弹簧力随着可伸缩柱塞单元的基部从初始状态移动到最终状态而减小。根据胡克定律，这是由于随着弹簧元件被释放并且开始解压所致的储存在弹簧元件中的能量损失。

同时，随着可伸缩柱塞单元的基部从初始状态移动到最终状态，两个可伸缩柱塞部分之间的接触点处的摩擦力减小。这是由于可伸缩柱塞部分的增加的内径所致。换句话说，随着可伸缩柱塞单元的基部朝自动注射器装置的壳体的远端移动，由可伸缩柱塞部分的内表面提供的阻力减小并且因此摩擦力减小。

当弹簧力和摩擦力以相同的速率减小时(如由图中两条力线的相同梯度所示)，合力(即[弹簧力-摩擦力])基本上是恒定的，如图中的F_res所示。当弹簧力和摩擦力以相似的速率减小时，也可获得相对恒定的合力。在本发明的上下文中，“基本恒定的”合力可被定义为具有比弹簧力的力分布梯度小至少80％的力分布梯度的合力。优选地，“基本恒定的”合力具有比弹簧力小90％的梯度。从图6中可以清楚地看出合力的梯度显著小于弹簧力的梯度。

图7是示出包括三个柱塞部分的可伸缩柱塞单元的力分布的图，如图2至图5所示。

图7是力-距离图，其中力的x轴上，距离在y轴上。在力-距离图中分别表示了弹簧力(即，随着具有三个可伸缩柱塞部分192、194、196的可伸缩柱塞单元19延伸，由弹簧元件25提供的力)和摩擦力(即，可伸缩柱塞单元19中三个可伸缩柱塞部分192、194、196之间的接触点处摩擦力)。图7中的力-距离图描述了弹簧元件的伸长和解压力以及三个可伸缩柱塞部分之间的摩擦力行为。

距离[s]是可伸缩柱塞单元19的基部19a的初始位置和最终位置之间的相对距离。换句话说，距离[s]是基部19a的当可伸缩柱塞单元19处于初始状态(即，如图2所示完全缩回)时与当可伸缩柱塞单元处于最终状态时(即，如图4所示的完全延伸)时之间的相对距离。

如图所示，随着可伸缩柱塞单元19的基部19a从初始状态移动到最终状态，由弹簧元件25提供的弹簧力减小。根据胡克定律，这是由于随着弹簧元件25被释放并开始减压时储存在弹簧元件25中的能量损失。

同时，随着可伸缩柱塞单元19从完全缩回状态延伸，摩擦点A处的摩擦力减小(如由摩擦力分布的第一部分所示)。具体而言，摩擦力分布的第一部分示出随着弹簧元件25解压第二可伸缩柱塞部分194在由弹簧元件25施加的推力下延伸时摩擦点A处的摩擦力的变化。减小的摩擦力是由于第一可伸缩柱塞部分192的增加的内径所致。换句话说，随着第二可伸缩柱塞部分194延伸，由第一可伸缩柱塞部分192的内表面提供的阻力减小，因此摩擦力减小。

由于在该实施例中存在多于一个的摩擦点，所以一个点处的摩擦总是小于另一个点处的摩擦。因此，可伸缩柱塞部分连续延伸。在本实施例中，摩擦点A处的摩擦小于摩擦点B处的摩擦，并且因此第二可伸缩柱塞部分194在第三可伸缩柱塞部分196延伸之前延伸。一旦第二可伸缩柱塞部分194完全延伸，第三可伸缩柱塞部分196就在弹簧元件25解压时所施加的推力的作用下开始延伸。随着可伸缩柱塞单元19朝向完全延伸状态延伸，摩擦点B处的摩擦力减小(如由摩擦力分布的第二部分所示)。摩擦力分布的第二部分示出随着第三可伸缩柱塞部分196在弹簧元件25继续减压时施加的推力下延伸在摩擦点B处的摩擦力的变化。减小的摩擦力是由于第二可伸缩柱塞部分194的增加的内径所致。换言之，随着第三可伸缩柱塞部分196延伸，由第二可伸缩柱塞部分194的内表面提供的阻力减小，因此摩擦力减小。

当弹簧力和摩擦力以相同的速率减小时(如由图中的弹簧力线、摩擦力线(A)的第一部分和摩擦力线(B)的第二部分的相同梯度所示)，当第二可伸缩柱塞部分194延伸时，合力(即[弹簧力-摩擦力])随着第二可伸缩柱塞部分194延伸而基本恒定(即，具有比弹簧力的梯度小至少80％的梯度)并且也随着第三可伸缩柱塞部分196延伸而基本恒定(但处于较低值)。这在具有一个步骤的图中被图示为F_res。当弹簧力和摩擦力以相似的速率减小时，也可以获得相对恒定的合力。

在替代实施例中，可伸缩框架可以包括不同数量的可伸缩柱塞部分。例如，在这种替代实施例中的伸缩式框架可以仅具有两个可伸缩柱塞部分，以便被容纳在较小尺寸的自动注射器中。可伸缩框架中的可伸缩柱塞部分的数量可以取决于自动注射器的尺寸、由弹簧元件提供的大小和力以及其它考虑因素，诸如与可伸缩柱塞单元的运动相关联的那些考虑因素。

在替代实施例中，可伸缩框架可以由诸如橡胶的其它可压缩材料制成，以实现与在可伸缩柱塞单元的整个延伸范围内提供摩擦相同的效果。

在替代实施例中，代替具有截头圆锥形状，可伸缩框架的可伸缩柱塞部分可以采用不同的形状，以实现减小可伸缩柱塞部分之间的摩擦的效果。例如，在这样的替代实施例中，第一可伸缩柱塞部分可以具有圆柱形和锥形内表面，使得随着可伸缩柱塞单元在来自弹簧元件的驱动力下延伸，第一和第二可伸缩柱塞部分之间的摩擦减小。

在替代实施例中，代替杆，柱塞元件可以以不同的形状形成。

在替代实施例中，代替钩和槽，第一锁定单元和第二锁定单元可以采用不同的构造。例如，在替代实施例中，锁定机构可以包括：凹槽，其在柱塞元件处，作为第一锁定单元；以及可移动突起，其作为第二锁定单元。在该替代实施例中，当突起处于第一位置时，其与凹槽接合以便将弹簧元件保持在初始压缩状态，并且当突起处于第二位置时，其从凹槽脱离，使得弹簧元素被释放并且开始解压缩。

在替代实施例中，代替T形，锁定机构的钩可以采用另一种形状，诸如L形，以便接合设置在可伸缩柱塞单元的柱塞元件处的槽。

在替代实施例中，代替橡胶，可旋转帽可以由其它高摩擦材料制成，这些高摩擦材料允许帽的容易抓持和旋转。

尽管在上文中已经描述了第二取向通过将可旋转帽从第一取向旋转90°来实现，但是在替代实施例中，第一取向和第二取向可以以不同的角度分开。

在替代实施例中，代替可旋转帽，可以在自动注射器的壳体的近端处提供致动机构，其中钩被固定到致动机构，并且在致动致动机构时，钩被构造为从柱塞元件的槽脱离。在这样的实施例中，致动机构可以是设置在壳体近端处供手动操作的按钮。

尽管在本申请中已经将权利要求阐述为特征的特定组合，但应该理解的是，本公开的范围还包括本文明确或隐含地公开的任何新颖特征或任何新颖特征组合或其任何概括，无论它是否涉及与任何权利要求中目前要求保护的相同的发明，并且无论它是否减轻了与本发明相同的技术问题中的任何一个或全部问题。申请人在此提供通知，在本申请或由此衍生的任何进一步申请的审查期间，新的权利要求可以被制定为这样的特征和/或特征的组合。

尽管已经示出和描述了一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理的情况下可以对这些实施例进行改变，本发明的范围在权利要求中限定。

术语“药物”或“药剂”在本文中同义使用，并且描述了含有一种或多种活性药物成分或其药学上可接受的盐或溶剂化物和任选的药学上可接受的载体的药物制剂。最广义地说，活性药物成分(“API”)是对人或动物具有生物学效应的化学结构。在药理学中，药物或药剂用于疾病的治疗、治愈、预防或诊断，或用于以其他方式增强身体或精神健康。药物或药剂可在有限的持续时间使用，或定期地用于慢性疾病。

如下文所述，药或药物可包括至少一种API或其组合，以多种形式的制剂用于治疗一种或多种疾病。API的实例可包括具有500Da以下分子量的小分子；多肽；肽和蛋白(例如激素、生长因子、抗体、抗体片段和酶)；糖和多糖；及核酸、双链或单链DNA(包括裸和cDNA)、RNA、反义核酸如反义DNA和RNA、小干扰RNA(siRNA)、核酶、基因和寡核苷酸。核酸可并入分子递送系统如载体、质粒或脂质体。还涵盖一种或多种药物的混合物。

术语“药物输送装置”应涵盖被构造成将药物分配到人或动物体内的任何类型的装置或系统。无限制地，药物输送装置可为注射装置(例如，注射筒、笔型注射器、自动注射器、大体积装置、泵、输注系统、或被构造成用于眼内、皮下、肌肉内、或血管内输送的其它装置)、皮肤贴片(例如，渗透性、化学品、微型针)、吸入器(例如，用于鼻或肺的)、可植入装置(例如，药物或API涂层支架、胶囊)、或用于胃肠道的供给系统。本文描述的药物与包括针(例如，具有24或更高规格号的皮下针)的注射装置一起可为特别有用的。

药物或药剂可被包含在适于与药物输送装置一起使用的初级包装或“药物容器”内。药物容器可为例如药筒、注射筒、存储器、或被构造成为储存(例如，短期或长期储存)一种或多种药物提供适当的腔室的其它固定或柔性容器。例如，在某些情况下，腔室可被设计成储存药物至少一天(例如，1天至至少30天)。在某些情况下，腔室可被设计成储存药物约1个月至约2年。储存可在室内温度(例如，约20℃)或冷冻温度(例如，约-4℃至约4℃)进行。在某些情况下，药物容器可为或可包括双腔室药筒，所述双腔室药筒被构造成分别储存待施用的药物制剂的两种以上组分(例如，API和稀释剂，或两种不同的药物)，每个腔室一种组分。在这样的情况下，双腔室药筒的两个腔室可被构造成允许药物或药剂的两种以上组分之间在分配到人或动物体内之前和/或在分配到人或动物体内期间进行混合。例如，两个腔室可被构造成使得它们彼此流体连通(例如，借助两个腔室之间的导管)并且当在分配之前使用者需要时允许混合两种组分。可替代地或另外，两个腔室可被构造成允许在这些成分正被分配到人或动物体内时进行混合。

包含在如本文所述的药物输送装置中的药物或药剂可用于治疗和/或预防许多不同类型的医学病症。病症的例子包括例如糖尿病或与糖尿病相关的并发症，例如糖尿病性视网膜病、血栓栓塞病症如深静脉或肺血栓栓塞症。病症的其它实例是急性冠状动脉综合征(ACS)、心绞痛、心肌梗塞、癌症、黄斑变性、炎症、枯草热、动脉粥样硬化和/或类风湿性关节炎。API和药物的实例是在手册如Rote Liste 2014中所述的那些，例如但不限于主要组12(抗糖尿病药物)或86(肿瘤药物)，以及Merck Index，第15版中所述的那些。

用于治疗和/或预防1型或2型糖尿病或与1型或2型糖尿病有关的并发症的API的实例包括胰岛素，例如人胰岛素或者人胰岛素类似物或者衍生物，胰高血糖素样肽(GLP-1)，GLP-1类似物或者GLP-1受体拮抗剂或其类似物或衍生物，二肽基肽酶-4(DPP4)抑制剂，或者其药学上可接受的盐或溶剂合物，或其任何混合物。如本文使用的，术语“类似物”和“衍生物”涉及与原始物质在结构上充分相似以具有基本上相似功能或活性(例如，治疗有效性)的任何物质。特别是，术语“类似物”是指具有分子结构的多肽，所述分子结构可通过缺失和/或交换天然存在的肽中存在的至少一个氨基酸残基和/或通过添加至少一个氨基酸残基，而在形式上源自天然存在的肽的结构，例如人胰岛素的结构。添加和/或交换的氨基酸残基可为可编码氨基酸残基，或其他天然存在的残基，或纯合成氨基酸残基。胰岛素类似物也被称为“胰岛素受体配体”。特别是，术语“衍生物”是指具有形式上可源自天然存在的肽的结构的分子结构的多肽，例如源自人胰岛素的结构，其中一个或多个有机取代基(例如脂肪酸)与一个或多个氨基酸结合。任选地，天然存在的肽中存在的一个或多个氨基酸可已被缺失和/或被其他氨基酸替换，包括不可编码的氨基酸，或者氨基酸(包括不可编码的氨基酸)已被添加至天然存在的肽。

示例性的胰岛素类似物是Gly(A21)、Arg(B31)、Arg(B32)人胰岛素(甘精胰岛素)；Lys(B3)、Glu(B29)人胰岛素(赖谷胰岛素)；Lys(B28)、Pro(B29)人胰岛素(赖脯胰岛素)；Asp(B28)人胰岛素(门冬胰岛素)；人胰岛素，其中位置B28处的脯氨酸替换为Asp、Lys、Leu、Val或Ala且其中位置B29处的Lys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。

示例性的胰岛素衍生物为例如B29-N-肉豆蔻酰-Des(B30)人胰岛素；Lys(B29)(N-十四酰)-Des(B30)人胰岛素(地特胰岛素，)；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-γ-谷氨酰)-Des(B30)人胰岛素；B29-N-ω-羧基十五烷酰基-γ-L-谷氨酰-Des(B30)人胰岛素(德谷胰岛素，)；B29-N-(N-石胆酰-γ-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。

示例性的GLP-1、GLP-1类似物和GLP-1受体激动剂为例如：Lixisenatide(利西那肽)(Exenatide(艾塞那肽)(Exendin-4(毒蜥外泌肽-4)，通过毒蜥唾液腺产生的39个氨基酸的肽)、Liraglutide(利拉鲁肽)Semaglutide(索马鲁肽)、Taspoglutide(他司鲁泰)、Albiglutide(阿必鲁泰)Dulaglutide(度拉糖肽)rExendin-4、CJC-1134-PC、PB-1023、TTP-054、Langlenatide/HM-11260C、CM-3、GLP-1Eligen、ORMD-0901、NN-9924、NN-9926、NN-9927、Nodexen、Viador-GLP-1、CVX-096、ZYOG-1、ZYD-1、GSK-2374697、DA-3091、MAR-701、MAR709、ZP-2929、ZP-3022、TT-401、BHM-034、MOD-6030、CAM-2036、DA-15864、ARI-2651、ARI-2255、Exenatide-XTEN和Glucagon-Xten。

示例性的寡核苷酸是例如mipomersen sodium(米泊美生钠)一种用于治疗家族性高胆固醇血症的降低胆固醇的反义治疗。

示例性的DPP4抑制剂是Vildagliptin(维达列汀)、Sitagliptin(西他列汀)、Denagliptin(地那列汀)、Saxagliptin(沙格列汀)、Berberine(小檗碱)。

示例性的激素包括垂体激素或下丘脑激素或调节性活性肽及其拮抗剂，如促性腺激素(Gonadotropine)(促滤泡素(Follitropin)、促黄体激素(Lutropin)、绒毛膜促性腺激素(Choriongonadotropin)、促生育素(Menotropin))、Somatropine(生长激素)(促生长激素(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)和戈舍瑞林(Goserelin)。

示例性的多糖包括糖胺聚糖、透明质酸、肝素、低分子量肝素或超低分子量肝素或其衍生物，或硫酸化多糖例如上述多糖的多硫酸化形式和/或其药物上可接受的盐。多硫酸化的低分子量肝素药物上可接受的盐的实例是依诺肝素钠(enoxaparin sodium)。透明质酸衍生物的实例是Hylan G-F 20(欣维可)，一种透明质酸钠。

本文使用的术语“抗体”指免疫球蛋白分子或其抗原结合部分。免疫球蛋白分子抗原结合部分的实例包括F(ab)和F(ab')₂片段，其保留结合抗原的能力。抗体可为多克隆、单克隆、重组、嵌合、去免疫或人源化、全长人、非人(例如鼠类)或单链抗体。在一些实施方案中，抗体具有效应物功能且可固定补体。在一些实施方案中，抗体不具有或具有减少的结合Fc受体的能力。例如，抗体可为同型或亚型、抗体片段或突变体，其不支持与Fc受体的结合，例如其具有诱变或缺失的Fc受体结合区。术语抗体还包括基于四价双特异性串联免疫球蛋白(TBTI)的抗原结合分子和/或具有交叉结合区域定向(CODV)的双重可变区抗体样结合蛋白。

术语“片段”或“抗体片段”指源自抗体多肽分子(例如抗体重链和/或轻链多肽)的多肽，其不包含全长抗体多肽但仍至少包含能够与抗原结合的全长抗体多肽的一部分。抗体片段可包含全长抗体多肽的切割部分，但术语并不限于这些切割片段。在本发明中有用的抗体片段包括例如Fab片段、F(ab')2片段、scFv(单链Fv)片段、线性抗体、单特异性或多特异性抗体片段如双特异性、三特异性、四特异性和多特异性抗体(例如双抗体、三抗体、四抗体)、单价或多价抗体片段如二价、三价、四价和多价抗体、微型抗体、螯合重组抗体、三功能抗体(tribodies)或双功能抗体(bibodies)、内抗体、纳米抗体、小模块免疫药物(SMIP)、结合域免疫球蛋白融合蛋白、驼源化抗体和含VHH的抗体。抗原结合抗体片段的其他实例为本领域已知。

术语“互补决定区”或“CDR”指在重链和轻链多肽两者可变区内的短多肽序列，其主要负责介导特异性抗原识别。术语“框架区”指在重链和轻链多肽两者可变区内的氨基酸序列，其并非CDR序列，且主要负责维持CDR序列的正确定位以允许抗原结合。如本领域已知，尽管框架区它们自己通常不直接参与抗原结合，一些抗体框架区内的一些残基可直接参与抗原结合或可影响CDR中一个或多个氨基酸与抗原相互作用的能力。

抗体的实例为抗PCSK-9mAb(例如阿利库单抗(Alirocumab))、抗IL-6mAb(例如Sarilumab)和抗IL-4mAb(例如Dupilumab)。

也涵盖本文所述的任何API的药学上可接受的盐用于药物输送装置中的药物或药剂。药学上可接受的盐例如是酸加成盐和碱式盐。

本领域技术人员会理解，在不脱离本发明的全部范围和精神的情况下，可对本申请描述的API、制剂、装置、方法、系统和实施方案的各种组分/部件进行修改(添加和/或去除)，本发明的范围和精神涵盖这样的修改以及其任何和全部等同物。

Claims

1.一种用于输送液体药物的自动注射器，包括：

壳体，其布置成容纳具有活塞的注射筒，用于密封所述注射筒和使所述药物移位，所述壳体具有近端和意欲被施加抵靠注射部位的远端；以及

可伸缩柱塞单元，其布置在所述活塞与所述壳体的近端之间，所述可伸缩柱塞单元包括可伸缩框架和围绕柱塞元件的弹簧元件，其中所述柱塞元件固定至所述可伸缩柱塞单元的基部，并且所述弹簧元件通过由所述可伸缩柱塞单元的基部施加的压缩力而被保持在初始压缩状态；

其中当所述弹簧元件被释放时，所述可伸缩框架的锥形轮廓被构造为提供随着延伸而变化的摩擦力，使得随着所述可伸缩柱塞单元的增加的延伸，伸缩延伸阻力随着由所述弹簧元件提供的弹簧力减小而减小，

并且其中由所述弹簧元件提供的减小的弹簧力和减小的伸缩延伸阻力的组合提供施加在所述可伸缩柱塞单元的基部上的基本恒定的合成驱动力，使得当所述弹簧元件被释放时，基本恒定的推力被施加在所述活塞上。

2.根据权利要求1所述的自动注射器，其中所述基本恒定的合成驱动力具有比所述减小的弹簧力的梯度小至少80％的力分布梯度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的自动注射器，其中所述可伸缩框架包括多个可伸缩柱塞部分，并且所述多个可伸缩柱塞部分中的每一个都具有截头圆锥形状。

4.根据权利要求3所述的自动注射器，其中所述多个可伸缩柱塞部分包括最外面的可伸缩柱塞部分，并且所述最外面的可伸缩柱塞部分固定地附接到所述壳体的所述近端。

5.根据权利要求1所述的自动注射器，还包括布置在所述壳体的近端处的锁定机构，所述锁定机构被构造成使得当脱离时，所述弹簧元件释放并且在所述可伸缩柱塞单元的基部上施加驱动力，由此将所述弹簧元件的负载传递至所述柱塞元件并且使所述可伸缩柱塞单元延伸，朝向所述壳体的远端推动所述活塞以使所述药物移位。

6.根据权利要求5所述的自动注射器，其中所述锁定机构包括设置在所述柱塞元件处的第一锁定元件和第二锁定元件，所述第一和第二锁定元件被构造成彼此可释放地接合。

7.根据权利要求6所述的自动注射器，其中所述第一锁定元件是设置在所述柱塞元件处的凹槽，并且所述第二锁定元件是可移动突起，其中当所述突起处于第一位置时，它与所述凹槽相接合从而将所述弹簧元件保持在所述初始压缩状态，并且当所述突起处于第二位置时，它与所述凹槽脱离，使得所述弹簧元件被释放。

8.根据权利要求6所述的自动注射器，其中所述第一锁定元件是设置在所述柱塞元件处的槽，并且所述第二锁定元件是设置在所述壳体的近端的可旋转帽处的钩，其中当所述钩处于第一取向时，它与所述槽相接合从而将所述弹簧元件保持在所述初始压缩状态，并且当所述钩处于第二取向时，它与所述槽脱离，使得所述弹簧元件被释放。

9.根据权利要求8所述的自动注射器，其中所述第二取向通过将所述可旋转帽从所述第一取向旋转来实现。

10.根据权利要求8或9所述的自动注射器，其中滚花设置在所述可旋转帽的外边缘上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的自动注射器，包括被包含在所述注射筒中的药物。

12.一种在具有可伸缩柱塞单元和弹簧元件的自动注射器中保持基本恒定的合成驱动力的方法，其中所述可伸缩柱塞单元的可伸缩框架的锥形轮廓被构造为提供随着延伸而变化的摩擦力，使得随着可伸缩柱塞单元的增加的延伸，伸缩延伸阻力随着由弹簧元件提供的弹簧力减小而减小，并且由弹簧元件提供的减小的弹簧力和减小的伸缩延伸阻力的组合提供了施加在可伸缩柱塞单元的基部上的基本恒定的合成驱动力。