CN110913929B - 具有柱塞装置和收敛斜坡的注射装置 - Google Patents

具有柱塞装置和收敛斜坡的注射装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种注射装置，该注射装置包括壳体组件，该壳体组件限定了一对斜坡并且适于保持药筒。驱动器适于在药筒内推进活塞。具有一对臂的柱塞可在缩回位置与推进位置之间移动。当柱塞被推进时，每个臂都可与相应的一个斜坡接合。制动机构可包括在臂上的制动构件和靠近斜坡的制动轨道。施加在柱塞上的过大的力可能会使臂挠曲并使制动构件与制动轨道接合。柱塞臂可通过材料桥接部连接在一起，该材料桥接部将柱塞臂偏压成彼此分开。臂可包括棘爪，当臂处于完全缩回位置时，该棘爪接合以防止臂由于材料桥接部的偏压力而移动。

Description

具有柱塞装置和收敛斜坡的注射装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年5月2日提交的美国临时专利申请序列号No.62/500,055的优先权，该申请的公开内容通过引用明确地整体结合于此。
技术领域
本公开涉及诸如注射装置的医疗输送装置。
背景技术
传统的注射装置通常用于将药品注射到患者体内。此类装置通常采用柱塞或类似的细长杆来推进活塞以分配药品。这样的装置可以是可再充填的，其中在注射过程之前利用活塞的缩回来吸入药品，或者，该装置可以构造成与已经预充填有药品的一次性容器一起使用。
例如，糖尿病患者经常使用接纳装有胰岛素的一次性药筒的注射笔。此类笔通常包括作用在药筒内的活塞上的细长杆。当活塞杆推进活塞时，药筒内的药品经针头分配到患者体内。
还已知各种其它构型。例如，Judson，2016年9月22日公开的WO 2016/149014 A1以及2015年3月18日提交的美国临时专利申请序列号No.62/134,865——两申请的公开内容通过引用结合于此——公开了一种具有驱动机构的分配装置，该驱动机构具有收敛斜坡。所公开的装置包括具有两个单独的柱塞臂的柱塞，所述柱塞臂在按钮端被枢转地连接在一起，所述按钮端由使用者按压以排出药品。尽管所公开的装置是有效的，但是需要改进。
例如，一些使用者往往用力过大地按压柱塞。这样的使用者动作在装置的部件上施加了更大的压力和应力，并不是用于从装置中排出药品的最佳方法。它还可能导致设备的各个部件过度磨损或损坏。需要改进来解决此问题。此外，需要改进以在保持或增强装置功能的同时降低制造成本和复杂性。
发明内容
本公开提供了一种增强的注射装置，其具有与收敛斜坡接合的柱塞。
在一个说明性实施例中，该注射装置包括制动机构，当使用者在注射程序期间在柱塞上施加过大的力时，该制动机构接合。
在一个说明性实施例中，该注射装置包括提高了制造效率的一体式柱塞。
附图说明
通过参考以下结合附图对本发明的实施例的描述，本公开的上述和其它特征以及实现它们的方式将变得更加显而易见，并且将被更好地理解，在附图中：
图1是注射装置的分解图。
图2是注射装置的侧视图，其中柱塞处于推进位置。
图2A是沿着图2的线2A-2A截取的截面图。
图2B是图2的装置的端视图。
图2C是注射装置的俯视图，其中柱塞处于推进位置，其中移除了壳体构件。
图3是注射装置的侧视图，其中柱塞处于缩回位置。
图3A是沿着图3的线3A-3A截取的截面图。
图3B是沿着图3的线3B-3B截取的截面图。
图3C是注射装置的俯视图，其中柱塞处于缩回位置，其中移除了壳体构件。
图4是注射装置的侧视图，其中柱塞处于部分推进位置。
图4A是沿着图4的线4A-4A截取的截面图。
图4B是沿着图4的线4B-4B截取的截面图。
图4C是注射装置的俯视图，其中柱塞处于部分推进位置，其中移除了壳体构件。
图5是壳体构件的俯视图。
图5A是图5的壳体构件的透视图。
图5B是图5的壳体构件的端视图。
图5C是图5的壳体构件的端视图。
图5D是图5的壳体构件的侧视图。
图5E是图5的壳体构件的透视图。
图6是另一壳体构件的俯视图。
图6A是图6的壳体构件的透视图。
图6B是图6的壳体构件的端视图。
图6C是图6的壳体构件的端视图。
图6D是图6的壳体构件的侧视图。
图6E是图6的壳体构件的透视图。
图7是药筒保持器的透视图。
图7A是药筒保持器的侧视图。
图7B是药筒保持器的另一侧视图。
图7C是沿着图7B的线7C-7C截取的截面图。
图7D是沿着图7B的线7D-7D截取的截面图。
图7E是药筒保持器的端视图。
图7F是药筒保持器的另一端视图。
图8是柱塞的透视图。
图8A是柱塞的透视图。
图8B是柱塞的端视图。
图8C是柱塞的侧视图。
图8D是柱塞的侧视图。
图8E是柱塞的俯视图。
图9是示出柱塞臂的推进的示意图。
图9A是描绘替代柱塞臂的推进的示意图。
在全部多个附图中相应的附图标记表示相应的部件。本文阐述的范例示出了本发明的示例性实施例，并且这些范例不应以任何方式被解释为限制本发明的范围。
具体实施方式
在图1中示出了示例性的药品分配装置20。装置20包括将药筒24固定到装置上的壳体组件22，以及驱动组件26。壳体组件22包括第一壳体构件28和第二壳体构件30以及药筒保持器32，在此也将其称为药筒保持件。驱动组件26包括驱动杆34、驱动器36和柱塞38。
如图3A中最佳所示，药筒24是常规药筒，包括具有内部储器的筒体40，所述内部储器在一端由可滑动活塞42密封，而在另一端由通过压接环46保持的隔膜44密封。针组件48安装在药筒保持器32的外螺纹端52上并刺穿隔膜44，以在分配充填筒式储器的药品50期间提供出口。当不使用装置20时，可以使用可移除的罩帽(未示出)来覆盖针组件。药筒24可以容纳多剂药品或单剂药品，取决于装置20的设计。所示的装置20是多次使用的固定剂量装置，这意味着该装置可以用于在多种场合下从单个药筒24递送相同的剂量。所示的药筒仅仅是驱动装置26可以迫使其排空的容器的一种示例性形式，因为例如可采用通过驱动组件的作用而压缩的容器。
驱动组件26的驱动杆34伸入筒体40中，并具有与活塞42接合的底脚54。当驱动杆34沿着驱动轴线56被推进时，底脚54推进筒体40中的活塞42以从针组件48排出药品50。如下文进一步讨论的，柱塞38的推进使驱动器36沿着轴线56向前偏压，从而在装置用于排出药品时推进驱动杆34与活塞42接合。
驱动器36与驱动杆34直接接合，并受到壳体组件22的内表面的约束，以可轴向平移并可旋转地固定在其中。位于壳体组件22的内表面上的收敛斜坡表面58与柱塞臂60的相互作用提供了机械优势，从而允许使用者用比在该装置没有提供机械优势的情况下否则将需要的力小的力压下柱塞并排出药品。
在图5、5A-5E和图6、6A-6E中更详细地示出了壳体构件28、30。壳体构件28、30被固定在一起并且将驱动器36和柱塞38捕获在其间，同时仍允许这些部件的相对运动。壳体构件28、30可以用粘合剂、螺纹紧固件、卡扣配合连接或其它合适的方式固定在一起。
壳体构件28、30在一端具有圆柱形开口64，该圆柱形开口包括螺纹构件66。每个所示的壳体构件还包括位于圆柱形开口64中或邻近圆柱形开口64的棘轮构件68。药筒保持器32在与壳体构件28、30接合的端部上包括螺旋沟槽70和棘齿72。沟槽70限定接纳螺纹构件66的双头螺旋沟槽。棘齿72位于沟槽70之间的螺旋台面(land)上。棘轮构件68与棘齿72之间的相互作用允许药筒保持器32向内旋转到圆柱形开口64中，但阻止药筒保持器32向后旋转。为了将药筒保持器32和位于其中的药筒24与壳体构件28、30分离，必须将壳体构件28、30分开。装置20可以是用于在排空初始药筒24之后被丢弃的一次性使用的分配器。对于这种一次性使用的分配器，壳体构件28、30可以被永久地固定在一起。或者，可以采用螺纹紧固件或其它合适的附接装方式，以允许壳体构件28、30彼此分离并由使用者重新固定，从而允许使用者用满的药筒替换空的药筒24。
在一个实施例中，药筒保持器32和壳体构件28、30构造成便于药筒24的初始引动。例如，装置20出厂时，满药筒24位于药筒保持器32内并且药筒保持器32未完全旋转到其最终位置。在第一次注射之前，使用者旋转药筒保持器32，直到螺纹构件66撞到螺旋沟槽70的端部，这阻挡或阻止了药筒保持器32的进一步旋转。当药筒保持器32扭转到其安装位置时，它将药筒24移向驱动杆34的底脚54。驱动杆34可以定位成使得药筒保持器32这样扭转到其安装位置将活塞42少量向前偏压，从而引动药筒24以用于其第一次分配药品50。在一个实施例中，针组件48被安装成使得，如果要利用药筒保持器32的固定来引动药筒24，则其刺穿隔膜44并准备排出位于针组件中的空气并分配少量药品，然后将药筒保持器32扭到其最终位置。
如果药筒40是透明的或至少部分透明的，则药筒保持器32中的窗口73允许使用者观察药筒24，从而可视地确定药筒24中剩余的药品量。窗口73还可以定位成使得当药筒24被置于其安装位置时，其相对于壳体组件22处于预定位置，从而向使用者提供药筒保持器32处于其正确的安装位置的确认。
与本申请相同的申请人在2017年5月2日提交并且标题为“INJECTION DEVICEWITH PRIMING ARRANGEMENT(具有引动装置的注射装置)”的美国临时申请序列号No.62/500,004中也讨论了通过药筒保持器32相对于壳体构件28、30旋转来对药筒24进行引动，该申请的公开内容通过引用合并于此。不一定包括引动功能的各种其它药筒保持器结构可以替代地与本申请的装置一起使用。例如，WO 2016/149014 A1公开了这种替代药筒保持器的一个示例。
柱塞38与药筒保持器32相对地从壳体组件22突出，由此使用者可通过将柱塞38从壳体组件22向外拉来使柱塞38缩回，以将装置20置于注射过程的条件下并将柱塞38推入壳体组件22以引发注射过程。每个壳体构件28、30限定了开口62的供柱塞38突出的部分。壳体构件28还限定了斜坡表面58。当柱塞38被朝向针组件48推进时，斜坡表面58约束柱塞臂60的向外运动。
柱塞38在图8、8A-8E中被详细示出。每个柱塞臂60都包括滑动构件74。当柱塞38在壳体组件22内被推进时，每个滑动构件74沿着斜坡表面58之一滑动。柱塞臂60的内部部分包括凹入区域76，该凹入区域76允许在随着柱塞38从壳体组件22中拉出臂60被以与剪刀闭合时剪刀的一对刀片重叠的方式类似的方式彼此相对偏压时两个臂的凹入区域76重叠。棘爪(detent，卡位装置)78位于每个柱塞臂的凹入区域76中。当柱塞38从壳体组件22缩回以准备注射时，棘爪78彼此接合，从而将柱塞38保持在缩回位置。当使用者开始将柱塞38推入壳体组件22以开始注射时，使用者施加的力将首先使棘爪脱离，然后开始推进柱塞38。克服棘爪78的附接所需的力相对较小，如下面进一步讨论的。
当柱塞38被推进时，靠近柱塞臂60的前末端的接合表面84与驱动器36的倾斜表面86接合。在所示的实施例中，斜坡表面58与倾斜表面86之间的间隙不足以允许柱塞臂60通过其间，因此，随着滑动构件74沿着斜坡表面58推进，臂60上的接合表面84将在倾斜表面86上施加力，并将驱动器36向前推向针组件48。在这一点上，注意到倾斜表面86和斜坡表面58不是平行的，因此接合表面84沿着倾斜表面86滑动，直到它们开始向前推动驱动器36，并且随着柱塞臂60推进，接合表面84既沿着倾斜表面86滑动，又推动倾斜表面86。
驱动杆34包括围绕驱动杆34的中心杆的多个棘齿88。棘齿88的面向针组件48的表面90是倾斜的，而齿88的相对侧限定了垂直于轴线56延伸的止动表面92。驱动器36包括与驱动杆34接合并在图3A中示出的两个爪构件94。当驱动器36被柱塞臂60推进时，爪构件94与驱动杆34上的止动表面92之一接合，并且向前推动驱动杆34，由此底脚54向前推动活塞42，并使药品50经针组件48排出。
当柱塞38缩回时，滑动构件74在缩回的最后阶段与缩回头96接合并向后拉动驱动器36(见图3C)。当驱动器36缩回时，爪构件94沿着驱动杆34滑动。当爪构件94遇到棘齿88时，棘齿的倾斜表面90允许爪构件94在棘齿88上滑动。
壳体构件28包括两个棘轮构件95(图5)，其与驱动杆34接合并且在柱塞38缩回时阻挡或阻止驱动杆34缩回。棘轮构件95具有倾斜的表面，其允许驱动杆34被朝向针组件48推进，如图5A和5E所示。
每个柱塞臂60还包括制动构件80，并且壳体构件28包括一对制动轨道82。当滑动构件74沿着斜坡表面58行进时，制动构件80将保持在前后两个方向上都与制动轨道82间隔开，只要在柱塞推进过程中使用者施加到柱塞38的按钮端110上的力不过大即可。当滑动构件74沿着斜坡表面58行进并且在所示的实施例中制动轨道82和斜坡表面58两者都设置在同一壳体构件28上时，制动轨道82偏离制动构件80所顺循的路径。当使用者在将柱塞38推进到壳体组件22中时向柱塞38的按钮端110施加过大的力时，该过大的力会将制动构件80偏压到制动轨道82中，从而增加了对使用者所施加的力的阻力。说明性的制动构件80和制动轨道82包括凹凸部或齿，当制动构件80沿着制动轨道82推进时，所述凹凸部或齿将接合和脱离，从而引起可听见的颤动，并且还使使用者感觉到阻力，该阻力包括制动构件80和制动轨道82的各个齿接合然后释放时阻力的反复增大或尖峰。
图9提供了放大视图，示出了制动构件80和制动轨道82的操作。图9示出了柱塞臂61，其类似于柱塞臂60，但为柱塞组件的一部分，该柱塞组件具有两个单独的可枢转地连接在一起的柱塞臂61，而不是，两个臂都是单个的一体地形成的部件的一部分。
在图9中，用实线和虚线示出了柱塞臂61。当使用者使用适当大小的力向内推动柱塞时，滑动构件74将与斜坡表面58接合，并且柱塞臂61的接合表面84将与驱动器36上的表面86接合，而制动构件80与制动轨道82间隔开。当使用者用过大的力推动柱塞时，柱塞臂61将开始弓曲或挠曲，如图9中的虚线所示。在这种弓曲状态下，制动构件80将与制动轨道82接触。
应当注意，可以计算使柱塞臂挠曲所需的临界力，并且可以选择柱塞臂的材料和截面轮廓，使得在临界力下臂将挠曲所需的量以使制动构件与制动轨道接触，该临界力对应于推荐施加到柱塞以推进药筒24中的活塞的力的上限。
制动构件80包括面对制动轨道82的多个齿98。制动轨道82包括多个齿100。当制动构件80与轨道82接合时，齿98与齿100接合并在齿98撞到齿100时以一系列撞击沿着轨道82滑动，然后释放并与轨道82上的下一组齿100接合。
当柱塞臂61在制动构件80与制动轨道82接合的状态下被向前推动时，这种接合将增加使用者感受到的阻力，并且在制动构件80上的齿越过制动轨道82上的齿100时还产生“颤动”。使用者可能会感觉到这种颤抖，并且这种颤动还会产生使用者可能听到的声音。
在所示的实施例中，齿100具有有利于齿98向后滑动的倾斜滑动表面102和几乎垂直于齿98的行进方向定位以抵抗齿98和因此柱塞38的向前运动的撞击表面104。柱塞38的向前运动的增加大的阻力以及齿98与齿100的一系列有冲击力的接合导致的颤动两者都将提醒使用者他们正在以过度用力的方式按压柱塞38并且他们应该减轻施加至柱塞38的力。即使使用者没有减轻所施加的力，增大的阻力也会稍微减慢柱塞38的向前推进，然而，这通常将是次要目的，主要目的是制动构件80和制动轨道82提醒使用者正在施加过大的力。然而，替代实施例将类似的制动机构用于减慢运动的主要目的，而不是提醒使用者。
图9A公开了柱塞臂的替代实施例。图9A所示的柱塞臂61A类似于图9所示的柱塞臂61，但制动构件80A在摩擦接合表面81上不包括齿。另一个差别是制动轨道82A包括代替齿的摩擦接合表面83。在图9A中，实线示出了当使用者向柱塞施加适量的力时的柱塞臂61A，而虚线示出了由于过大的力而导致处于弓曲状态的柱塞臂。施加过大的力使制动构件80A与制动轨道82A接触。
摩擦接合表面81和83中的一个或两个可以包括表面材料层，该表面材料层增强了表面81和83之间的滑动的摩擦阻力。这些表面还可以设置有增强摩擦阻力或在两个表面滑动接合时产生可听噪声的纹理。类似于图9的实施例，当使用者在柱塞上施加过大的力时，图9A的实施例既增大了向前运动的阻力，又由于增大的阻力而提醒使用者。
还应注意的是，臂61、61A各自具有开口106，用于接纳销以将臂与另一臂可枢转地联接。在一个实施例中，销位于对向的臂上，或者对向的臂也包括具有第三部分的开口，该第三部分限定用于与两个臂中的开口枢转地接合以由此形成柱塞的一个或多个销。
与臂61、61A相反，柱塞38的臂60是同一整体部件的一部分，并且经由材料桥接部108连接在一起。材料桥接部108形成柱塞38的按钮端110的中心部分，并且连接按钮端110的两个对向的半部112。
材料桥接部108比按钮端110的两个对向的半部112薄，并且足够薄以在柱塞38沿着轴线56移动时挠曲。柱塞38是单个模制部件，并且柱塞38的原始模制构型是图8C和8D所示的构型。在这种构型中，对向的臂60散开。当臂60在完全推进的位置被组装到壳体组件22中时，臂60被一起略微偏压。图2、2A-2C示出了处于完全推进位置的柱塞38。当柱塞38从壳体组件22向外缩回时，臂60被进一步朝向彼此偏压。当臂60朝向彼此和远离彼此移动时，材料桥接部108挠曲。然而，在所示的实施例中，在由装置20的正常操作引起的运动范围内施加到材料桥接部108的应力没有达到形成材料桥接部108的材料的屈服应力。结果，材料桥接部108施加了试图将臂60置于图2、2A-2C所示的构型中的偏压力。
当柱塞38至少部分地从壳体组件22缩回时，由材料桥接部108施加的偏压力将趋于将柱塞38拉回到壳体组件22中。图4、4A-4C示出了处于部分缩回位置的柱塞38，而图3、3A-3C示出了处于完全缩回位置的柱塞38。当使用者在准备注射事件时使柱塞38完全缩回时，希望柱塞38保持在完全缩回位置(图3、3A-3C)，直到使用者已将针插入到注射部位并准备开始注射之后。臂60上的棘爪78彼此接合，以将臂60保持在完全缩回位置。
有利地，在该示例性实施例中，使棘爪78脱离所需的力仅略大于由材料桥接部108产生的偏压力，从而不需要使用者施加很大的力来分开棘爪78。当使用者将柱塞38压下以引起注射时，由材料桥接部108产生的偏压力将辅助使用者。
使用材料桥接部允许柱塞38由单个模制部件而不是两个或多个部件形成。例如，可枢转地连接到另一个柱塞臂的图9和9A的柱塞臂需要至少两个部件来形成柱塞。单个模制部件的使用减少了零件库存和制造装置20所需的组装劳动，从而提高了制造效率。
模制单件式柱塞的替代实施例采用按钮端，其中按钮端的材料桥接部被加压超过屈服点而不会使材料断裂，由此材料桥接部不会在臂60上施加偏压力。在这样一个实施例中，材料桥接部可以充当活动铰链。
装置20可以进一步包括药品或药物。在一个实施例中，系统可以包括一个或多个装置(包括装置20)和药物。术语药物或药品是指一种或多种治疗剂，包括但不限于胰岛素、胰岛素类似物如赖脯胰岛素或甘精胰岛素、胰岛素衍生物、胰高血糖素样肽(GLP-1)受体激动剂如杜拉鲁肽或利拉鲁肽、胰高血糖素、胰高血糖素类似物、胰高血糖素衍生物、胃抑制性多肽(GIP)、GIP类似物、GIP衍生物、泌酸调节肽类似物、泌酸调节肽衍生物、治疗性抗体和任何能够通过装置20递送的治疗剂。装置20中所用的药物可以用一种或多种赋形剂配制。装置20由患者、护理人员或保健专业人员以通常如上所述的方式操作以将药物递送给病人。
尽管本发明已被描述为具有示例性设计，但在本发明的精神和范围内可以对本发明进一步进行修改。因此，本申请旨在涵盖使用本发明基本原理的任何变型、使用或调整。此外，本申请旨在涵盖那些脱离本公开内容的在本发明所属领域内并且落入附后权利要求的限制内的公知或惯例实践内的内容。

Claims (10)

1.一种注射装置，包括：
壳体组件，所述壳体组件限定了一对斜坡并适于保持药筒，其中，所述药筒限定用于容纳药品的容器，并具有适于接纳针组件的第一端和与所述针组件相对设置的活塞，其中在使用过程中在所述药筒内推进所述活塞使药品从所述针组件中排出；
驱动器，所述驱动器可操作地与所述活塞联接并适于在所述药筒内推进所述活塞；
具有一对臂的柱塞，所述柱塞能通过施加在所述柱塞上的力在缩回位置与推进位置之间移动，每个所述臂能与相应的一个斜坡接合，由此当所述柱塞从所述推进位置移动到缩回位置时，所述臂朝向彼此偏压，当所述柱塞从所述缩回位置移动到所述推进位置时，所述臂的移动由所述斜坡引导，并且所述柱塞推动所述驱动器，从而推进所述活塞；和
制动机构，所述制动机构包括设置在所述臂中的一个臂上的制动构件和靠近与所述一个臂接合的斜坡设置在壳体组件上的制动轨道，其中，当施加在柱塞上的力超过阈值并使所述臂挠曲时，所述臂的挠曲使所述制动构件与所述制动轨道接合，其中所述制动构件与所述制动轨道的接合增大了所述柱塞对施加在其上的力的阻力。
2.根据权利要求1所述的注射装置，其中，当所述柱塞推进时，所述制动构件与所述制动轨道的接合产生可听见的噪声。
3.根据权利要求1所述的注射装置，其中，当所述臂与所述斜坡接合时，所述制动轨道偏离所述制动构件所顺循的路径。
4.根据权利要求1所述的注射装置，其中，柱塞的每个臂都包括制动构件，并且所述注射装置包括一对制动轨道，每个所述制动轨道都靠近相应的一个所述斜坡设置，由此，当施加在柱塞上的力超过阈值并导致所述臂挠曲时，所述臂的挠曲使所述制动构件与所述制动轨道接合。
5.根据权利要求4所述的注射装置，其中，当所述柱塞推进时，所述制动构件与所述制动轨道的接合产生可听见的噪声。
6.根据权利要求5所述的注射装置，其中，当所述臂与所述斜坡接合时，每个所述制动轨道都偏离相应的一个所述制动构件所顺循的路径。
7.根据权利要求1所述的注射装置，其中，所述柱塞的臂通过材料桥接部连接在一起，所述材料桥接部随着所述臂相对于彼此移动而挠曲，并且其中所述材料桥接部将所述柱塞臂偏压成彼此分开。
8.根据权利要求7所述的注射装置，其中，由所述材料桥接部施加的偏压力将所述柱塞偏压向所述推进位置。
9.根据权利要求8所述的注射装置，其中，每个所述臂限定一个棘爪，所述棘爪能在所述柱塞处于所述缩回位置时接合，并且其中接合的棘爪防止所述材料桥接部将所述柱塞偏压向所述推进位置。
10.根据权利要求1所述的注射装置，其中，注射装置还包括容纳在所述药筒中的药品。
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