CN112584883A - 具有剂量中断失效保护的注射装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种结合剂量设置机构的注射装置，其中剂量设置机构包含在中断的剂量输送事件期间激活的失效保护特征。具有突出肋的剂量选择器接合卡扣元件上的突起，以防止剂量旋钮在用户在剂量输送期间在近侧方向上移除轴向力的情况下向远侧移动。该剂量设置机构可以进一步包括防止重复使用的特征。

Description

具有剂量中断失效保护的注射装置

技术领域

本公开涉及一种注射装置，并且特别是涉及注射装置的剂量设置机构，其中，作为剂量设置机构的单个部件的设计和制造的直接结果，用户可以选择一个或多个预定的固定剂量设置。改变剂量设置机构的该单个部件的设计允许高效地制造注射装置，该注射装置可以是针对特定的给药方案定制的和/或用于剂量范围评估。

背景技术

市场上有许多能够自动、半自动或手动输送药物剂量的药物输送装置。在已知类型的输送装置中，“笔型”注射器越来越受欢迎，并且既可用于可重复使用的设计又可用于一次性使用设计。这种装置构造有剂量设置机构，该剂量设置机构包括用于获得期望功能（诸如设置剂量并且然后输送设置的剂量）的各种相互作用的部件。在大多数情况下，这些药物输送装置仅具有一个或两个单一的固定剂量设置或可变剂量设置，其中每个可能的设置剂量必须是最低可能设置剂量的倍数。换句话说，这些现有的可变剂量注射装置不允许设置最低可能剂量的分数的剂量。

笔型注射器设计的类型具有位于装置远端处的剂量设置机构和位于近端中的药物容器，诸如药筒。已知的注射器设计通常是多（可变）剂量装置，这意味着用户可以在0和最大可允许的可设置剂量之间选择（调拨）剂量。剂量调拨套筒印刷有一系列可能的剂量设置，这些设置通常对应于每个可能的增量剂量设置。例如，如果注射器被设计和制造有80国际单位（IU）的最大剂量设置，则每个增量可设置剂量相差1 IU。换句话说，为了设置60 IU的剂量，用户将旋转剂量设置旋钮通过60个可能的剂量设置，同时观察指示每个增量剂量的剂量调拨套筒标记，直到它示出60 IU。当然，没有什么可以防止用户意外地设置59 IU的不足剂量或61 IU的过量剂量，尤其是在用户身体受损（例如视力下降或严重关节炎）的情况下。

如上所述，一些注射装置被制造和设计为所谓的固定剂量设计，其中剂量调拨套筒包含仅表示一个或两个剂量的印刷物。这些装置背后的设计理念是让用户旋转剂量设置旋钮，直到观察到固定剂量设置中的一个，通常是在注射器外壳的窗口中观察到。然而，在这种注射器设计中，用户仍然需要逐步通过各个相等的增量剂量设置，直到在窗口中观察到固定剂量设置的标记。因为剂量设置机构需要用户在物理上逐步通过每个增量剂量设置，所以没有什么可以防止用户在剂量小于或大于固定剂量设置时停止。另外，当剂量设置机构被调拨通过每个增量剂量以达到最终剂量设置时，用户将经历触觉或听觉通知。

现有注射器设计的另一个缺点是不能具有不是单个增量值的倍数的固定剂量。换句话说，如果注射器被设计为最大可设置剂量为80 IU，那么通常每个增量剂量将为1 IU。因此，将不可能设置2.3 IU的剂量。用户只能设置2或3 IU的剂量。换句话说，分数的剂量不能用这种剂量设置机构来设置。设置分数剂量的能力是重要的，尤其是在尝试为新开发的药物和/或首次使用现有药物的新患者确定最佳剂量的量的研究期间。

尽管存在许多可供患者使用的药物输送装置，但显然需要有一种能够输送一个或多个预定固定剂量的注射器，其中预定固定剂量中的至少一个是第二预定固定剂量的分数的量。用户不能设置和/或输送不是多个预定固定剂量中的一个的剂量的笔型注射器的可用性也是一个重要的目标。并且，非常期望具有一种注射器设计，其中剂量设置机构的仅单个机械部件需要重新设计和制造，以便改变或变更预定的固定剂量。这将允许成本有效地制造能够容易地针对患者定制的注射装置，以允许注射专门为特定用户定制的一种或多种有效剂量的药物。

以下提出的公开内容解决了现有药物输送装置的上述问题，并提供了满足上述需求和要求的注射器设计。

发明内容

本公开提出了许多剂量设置机构设计，其允许注射装置被设置有一个或多个分数的预定固定剂量设置。这些设计还可以防止设置非预期的剂量，即，不同于预定固定剂量设置中的一个的剂量。剂量设置设计提供了一种制造注射装置的成本有效的方式，因为仅单个部件需要被重新设计和制造以便提供具有一个或多个不同预定固定剂量的完整注射装置。

在一个实施例中，剂量设置机构包括浮动花键、剂量旋钮、剂量选择器和卡扣元件。浮动花键与卡扣元件旋转地接合，卡扣元件具有一组固定的花键。在剂量设置和剂量输送期间，浮动花键与剂量选择器上对应的一组花键接合。浮动花键包括多个纵向延伸的花键，这些花键在剂量输送期间与剂量旋钮上的花键接合，但在剂量设置期间不如此接合。浮动花键也可以相对于卡扣元件轴向地固定。

在剂量设置和剂量输送两者期间，卡扣元件相对于浮动花键和剂量选择器旋转。这是由于浮动花键通过剂量选择器内表面上的对应花键旋转地固定到剂量选择器。由于剂量选择器通过花键连接旋转地固定到外壳，所以浮动花键与剂量选择器内表面上的花键的接合和啮合防止浮动花键在剂量设置和剂量输送期间相对于主体的旋转。卡扣元件还构造有柔性臂，该柔性臂具有径向延伸的突起，该突起优选地向外突出，以接合位于剂量选择器的内表面上的多个剂量止动件。这些剂量止动件优选地通过模制过程被设计和制造成彼此径向间隔开，使得它们限定一组有限的预定固定剂量。在设置预定剂量中的一个期间，卡扣元件相对于剂量选择器旋转，以使卡扣元件上的突起与剂量止动件中的一个接合并在行进越过该剂量止动件。一旦突起行进越过剂量止动件并停止旋转，卡扣元件的该位置就限定用于输送的单个固定剂量的药物。该组有限的预定固定剂量包括最低固定剂量和一个或多个更高的固定剂量。

剂量选择器内表面上的剂量止动件之间的距离可以被设计和制造成使得一个或多个较高的固定剂量不等于最低固定剂量的偶数倍。这导致固定剂量设置包括最低固定剂量的分数的量。换句话说，剂量止动件之间的距离可以被制造（即，预定）成使得所述一个或多个较高固定剂量中的至少一个等于最低固定剂量加上最低固定剂量的分数的量。这对于目前已知的剂量设置机构是不可能的。

因为有限的预定固定剂量仅由剂量止动件的数量和剂量止动件之间的相对间距来限定，并且那些剂量止动件唯一地位于剂量设置机构（即，剂量选择器）的单个部件上，这提出了一种高效且成本有效的方法来改变一组有限的预定固定剂量，而不需要制造剂量设置机构的任何其他部件。换句话说，只需要改变剂量选择器的设计，就可以导致制造第二剂量选择器，然后在组装注射装置期间，该第二剂量选择器可以代替原来的剂量选择器。剂量设置机构的其他部件无需更换。在某些情况下，剂量套筒上出现的印刷可能会改变，但剂量套筒的设计和制造保持不变。用具有剂量止动件的不同布置的第二剂量选择器替换原来的剂量选择器，导致剂量设置机构具有不同的一组有限的预定固定剂量。

剂量选择器和卡扣元件之间的空间关系在剂量设置和剂量输送之间变化。在卡扣元件和剂量选择器之间存在第一固定相对轴向位置，其发生在剂量设置期间，并且存在第二固定轴向相对位置，其发生在剂量输送期间。在第一固定位置中，突起可以接合剂量止动件。然而，在第二固定位置中，突起不能接合剂量止动件，其中，第一固定相对位置在剂量设置期间实现，并且第二固定相对位置在剂量输送期间实现。在剂量输送完成时，突起可以与注射凸起的端部接合并行进越过注射凸起的端部，以向用户提供输送完成的触觉和/或听觉通知。

如上所述，本公开的剂量设置机构可以包括功能和结构特征，其防止使用者设置除预定固定剂量之外的剂量，即所谓的非预期剂量。通过使用在剂量设置程序期间在卡扣元件上施加反向旋转力的偏压构件，本公开的这种失效保护特征防止设置除有限的一组预定固定剂量中的一个之外的剂量。偏压构件可以是通过与剂量套筒的连接可操作地连接到卡扣元件的扭簧。当剂量设置机构中包含扭簧时，扭簧在组装期间被偏压至预定扭矩。扭矩在卡扣元件上施加力，使得在通过用户调拨或旋转剂量旋钮来设置剂量期间，卡扣元件被推动以抵抗由用户施加的旋转力。尽管在剂量旋钮的旋转期间，用户很容易克服该反向旋转扭矩，但是如果用户由于某种原因而释放剂量旋钮，该扭矩将导致旋钮和卡扣元件在相反方向上旋转。在这种情况下，扭矩优选地足以反向旋转卡扣元件，使得突起将返回到先前的剂量止动件并与其接合。在一些情况下，可能期望使用偏压构件，该偏压构件将反向旋转卡扣元件，使得突起将行进回到零剂量硬止动件。只有在用户没有将剂量旋钮和卡扣元件旋转得足够远以使突起接合并行进越过下一个剂量止动件的情况下，失效安全特征才会起作用，该下一个剂量止动件对应于先前的剂量止动件更高的固定剂量。随着剂量旋钮在剂量设置期间旋转且卡扣元件接合相继的剂量止动件，扭簧施加的扭矩增加。

在一些情况下，可能期望选择仅施加足够的扭矩来将卡扣元件反向旋转到下一个最低剂量止动件的偏压构件。在这种情况下，在剂量输送程序期间，偏压构件将不会给用户增加任何机械辅助。还可能存在这样的情况，其中期望选择和使用在剂量设置期间产生足够扭矩的偏压构件，使得在剂量输送期间通过反向旋转力实现机械辅助，使得用户需要施加比使用具有固有较小扭矩的偏压构件所需的更小的轴向力。

剂量旋钮通过位于剂量旋钮内表面上的一组花键可操作地连接到卡扣元件。在剂量设置期间，这些花键与卡扣元件外表面上的固定的一组花键接合和啮合。剂量旋钮在剂量设置期间的旋转导致卡扣元件的旋转和轴向移动，并且仅导致剂量选择器的轴向远侧移动。卡扣元件相对于外壳在远侧方向上轴向平移，因为卡扣元件旋转地固定到剂量套筒，剂量套筒进而螺纹连接到外壳的内表面。剂量选择器不相对于外壳旋转，因为它用花键连接到外壳，使得其只能相对于外壳轴向地移动。剂量旋钮轴向地固定到剂量选择器，但是可以相对于剂量选择器旋转，使得剂量旋钮、剂量选择器、剂量套筒和卡扣元件在剂量设置和剂量输送两者期间都相对于外壳轴向地移动。

卡扣元件具有附接到卡扣元件的外表面的第二组花键。该第二组花键或浮动花键是剂量设置机构的独立部件，并且不是卡扣元件的一体部分，即，它们不旋转地固定在卡扣元件。浮动花键优选地以自由旋转的方式围绕卡扣元件的外表面周向定位，使得当浮动花键相对于外壳旋转地固定时，卡扣元件将在浮动花键内或相对于浮动花键旋转。浮动花键被构造成具有多个径向突出的纵向花键，这些花键彼此等距隔开。这与剂量选择器内表面上的剂量止动件形成对比，其中剂量止动件之间的间距不必相等。然而，每个剂量止动件之间的间距是浮动花键部件的每个径向突出纵向花键之间的间距的倍数。

为了输送设置的剂量，用户将在剂量旋钮上相对于外壳在近侧方向上施加轴向力。如果该轴向力停止，则可能出现停止剂量输送的情况。本公开的剂量设置机构包含第二失效保护特征，以防止与停止的剂量输送情况相关联的可能问题。如下文将更详细解释的，剂量输送程序的开始首先涉及剂量旋钮和剂量选择器的轴向移动，剂量选择器轴向地固定到剂量旋钮。剂量旋钮的这种轴向移动还导致剂量旋钮上的花键与卡扣元件上的固定花键脱离。这种脱离消除了剂量设置程序期间存在的剂量旋钮和卡扣元件之间的旋转固定关系。剂量旋钮和剂量选择器在剂量输送程序期间开始期间发生的近侧轴向移动是相对于外壳的，并且至少最初是相对于卡扣元件的。剂量选择器的轴向近侧移动导致剂量止动件移出与卡扣元件上的突起的径向对准。剂量旋钮和剂量选择器被第二偏压构件相对于卡扣元件在远侧方向上偏压，第二偏压构件优选为压缩弹簧。在剂量设置期间，该第二偏压构件确保剂量旋钮上的花键与卡扣元件上的固定花键接合。然而，在剂量输送期间，由第二偏压构件施加的向远侧指向的偏压力被用户施加在剂量旋钮上的向近侧指向的轴向力克服，从而允许花键脱离。

如上所述，在剂量输送期间，用户在近侧方向上施加反向轴向力，以相对于卡扣元件轴向地移动剂量旋钮和剂量选择器。如果注射停止并且在近侧方向上的轴向力被移除或充分减小，则第二偏压构件将在远侧方向上将剂量选择器推回，从而导致突起和剂量止动件重新对准，并导致剂量旋钮上的花键与卡扣元件上的固定花键重新接合。因为卡扣元件受到来自第一偏压构件的反向旋转力，所以这将倾向于导致卡扣元件和剂量旋钮两者沿将设置剂量减少到非预期的且很可能未知的较低量的方向旋转。换句话说，卡扣元件的反向旋转将导致突起旋转以接合下一个较低的预定剂量止动件。如下文将更详细解释的，卡扣元件的旋转还导致与活塞杆接合的螺母旋转，其中螺母相对于活塞杆的位置与待输送的药物量成正比。允许卡扣元件在停止注射的情况下的反向旋转起到将预期的先前设置的剂量减少可能不由用户确定的量从而导致潜在的危险的剂量不足的情况的作用。

本公开的剂量设置机构的第二失效安全特征可以在各种设计中实现，优选地包括使用径向突出的周向肋，该周向肋接合卡扣元件上的第一突起抑或第二突起，使得当第二突起与径向突出的肋中的切口对准时，剂量选择器只能在近侧方向上按压和移动以开始剂量输送。剂量选择器在剂量输送开始时的这种轴向近侧移动将径向突出的肋从第一位置移动到第二位置，在第一位置处，第二突起位于肋的面向近侧的一侧。在移动到第二位置时，肋相对于第二突起移动，使得切口移动经过第二突起，使得切口然后定位在肋的面向远侧的一侧。优选地，径向突出的肋具有对应于每个剂量止动件的多个切口。一旦处于第二位置中，如果用户释放剂量旋钮上的近侧指向的力，则随着剂量输送的进行，当卡扣元件开始反向旋转时，肋现在可以阻挡剂量选择器的远侧轴向移动。出现轴向阻挡特征是因为第二偏压构件在远侧方向上推动剂量选择器，从而导致第二突起与肋的面向远侧的表面邻接。这种邻接防止剂量选择器进一步移动，并因此防止固定花键与剂量旋钮内侧上的花键重新接合。

因此，当第二突起与径向突出肋中的切口对准时，第二失效安全特征允许剂量选择器仅在剂量输送期间沿远侧方向移动。如果当肋中的切口对应于或对准剂量止动件的位置时发生停止注射，将发生剂量选择器的远侧轴向移动，但是这种移动将使第一突起与对应的剂量止动件重新对准，并将使固定花键与剂量旋钮重新接合。由于第一突起现在与剂量止动件重新接合，所以卡扣元件和剂量旋钮不能相对于外壳反向旋转，并且因此螺母也不能相对于活塞旋转。结果是设置剂量没有减少。第二失效保护特征的另一个好处是，当卡扣元件上的突起与剂量选择器的剂量止动件中的一个接合时，剂量旋钮只能相对于卡扣元件轴向地移动。如果用户在在近侧方向上施加轴向驱动力的同时旋转剂量旋钮，这将防止非预期的剂量输送。

卡扣元件还可以包括卡锁臂，该卡锁臂在剂量输送期间接合剂量选择器的内表面上的径向突出的纵向花键，使得当卡锁臂行进越过径向突出的纵向花键时，卡扣元件的旋转产生听觉反馈。在剂量设置期间，卡扣元件的柔性臂上的第一突起与剂量止动件的接合生成第一数量的触觉和/或听觉通知。在剂量输送期间，生成第二数量的触觉和/或听觉通知，其中通知的第二数量大于第一数量。在一些情况下，通知的第二数量等于对应于所述一组预定固定剂量的花键总数。触觉通知的程度和/或听觉通知的水平可以通过改变用于制造花键或卡锁臂的形状和/或类型部件材料来改变。类似地，剂量止动件和柔性臂上的第一突起可以构造有各种形状或构造材料，以生成不同的触觉和/或听觉通知，使得用户将容易辨别剂量设置/剂量取消和剂量输送之间的差异。

本公开的剂量设置机构还可以包含离合器，该离合器在离合器的远端处可操作地连接到剂量旋钮。在一个实施例中，离合器的近端旋转地固定到螺母，并且可相对于螺母轴向地滑动。螺母可以与活塞杆螺纹接合，该活塞杆被构造成仅在近侧方向上轴向地移动，使得在剂量输送期间，活塞杆施加轴向力，从而导致药物容器内的柱塞向近侧移动，从而对药物加压，使得药物通过药物容器中的近侧开口排出。活塞杆的优选形状包括具有非圆形截面并且在外表面上具有螺纹的形状。这些螺纹的螺距与每个预定的固定药物剂量成正比。剂量设置机构中可以包括具有非圆形中心开口的活塞导向件，其中活塞导向件接受活塞杆的非圆形截面，使得活塞导向件在剂量设置和剂量输送两者期间防止活塞杆旋转。

剂量设置旋钮和离合器可操作地连接，使得它们彼此旋转地固定，从而在剂量设置期间，剂量旋钮的旋转使离合器旋转，离合器进而使螺母旋转。在剂量设置期间，螺母的旋转导致螺母沿着位于活塞杆外表面上的螺纹在远侧方向上轴向平移，并且在剂量取消期间在近侧方向上平移。在剂量输送期间，剂量旋钮由于与旋转地固定到外壳的浮动花键接合而被阻止旋转。由于离合器旋转地且轴向地固定到剂量旋钮，因此离合器同样不旋转，并且在剂量输送期间只能在近侧方向上轴向地移动。这样，螺母在剂量输送期间也不旋转，仅与活塞杆一起在近侧方向上轴向地移动一段距离。这个距离与设置的剂量成正比。由于与螺母的螺纹接合，螺母的这种仅轴向移动必然导致活塞杆的轴向移动。如上所述，在剂量设置期间，螺母在远侧方向上的轴向平移移动与如果活塞杆然后向近侧移动而螺母不相对于活塞杆旋转时将输送的药物量成正比。

剂量设置旋钮还可以包括防滚动特征，当用户将注射装置无人看管地放置在平坦表面（诸如，桌面）上时，该防滚动特征防止注射装置滚动。为了防止装置从可能损坏装置的表面滚动和落下，剂量旋钮可以包括径向突出的肋。当注射装置放置在平坦表面上时，该肋防止注射装置滚动超过180度。径向突出的肋没有指向或对准装置主体上的对应标记。换句话说，当转动剂量旋钮来设置剂量时，肋的相对周向位置与有限的一组预定固定剂量的任何一个都不相关。为了设置剂量，旋钮总是在一个方向上转动，例如：顺时针。旋钮在注射期间不转动。因此，随着每次注射，旋钮以及因此径向突出的肋进一步顺时针转动。这样，肋的径向位置不能与笔主体的任何部分相关，特别是不能与预定剂量相关。

本公开还涉及完整的注射装置。这种注射装置的一个可能的实施例包括在近端处具有附接机构的主体，该附接机构被构造成与用于容器的保持器连接，该容器优选为药筒，该药筒包含将以一系列设置的剂量输送给患者的药物。如上所述的剂量设置机构可用于该注射装置中，其中剂量选择器被构造成仅允许该装置的用户设置一组有限的预定固定剂量，其中该组有限的预定固定剂量包括最低固定剂量和一个或多个较高的固定剂量，并且其中一个或多个较高的固定剂量中的至少一个等于最低固定剂量加上最低固定剂量的分数的量。剂量止动件周向地定位在剂量选择器的内表面上，并且每个剂量止动件和零剂量硬止动件之间的周向距离与每个固定剂量成正比。

在本公开的注射装置的另一个实施例中，该装置具有主体，该主体在近端处具有附接机构，该附接机构被构造成连接到药筒保持器，该药筒保持器被设计成保持包含一定量药物的药筒，其中药物的量以剂量来测量。该装置还包括剂量设置机构，该剂量设置机构具有可旋转地固定到主体的剂量选择器，其中剂量选择器包含剂量止动件，该剂量止动件被构造成仅允许可以使用剂量设置机构设置的有限的一组预定固定剂量。还有可相对于剂量选择器旋转的卡扣元件。卡扣元件具有固定的一组花键，该组花键与外表面成一体并围绕外表面周向布置。剂量设置机构还包含失效保护部件，该失效保护部件被构造成防止注射装置的用户设置除有限的一组预定固定单位剂量之外的剂量。轴向固定到卡扣元件的浮动花键允许卡扣元件在剂量设置和剂量输送两者期间相对于浮动花键旋转。在剂量设置期间具有第一位置并且在剂量输送期间具有第二位置的剂量旋钮允许用户选择预定的固定剂量中的一个，其中在第一位置中，剂量旋钮用花键连接到一组固定花键，但不用花键连接到浮动花键，并且当在第二位置中时，剂量旋钮用花键连接到浮动花键，但不连接到所述一组固定花键。

本公开还涉及基于执行剂量范围评估来设计和制造注射装置的方法。这是可能的，因为剂量设置机构的独特设计，其中仅单个部件（即剂量选择器）需要用不同的剂量选择器来替换，以便注射装置具有新的有限的一组预定固定剂量或仅仅单个预定有效固定剂量。一种这样的方法包括提供具有第一剂量设置机构的第一注射装置，该第一剂量设置机构包括如上所述的浮动花键、剂量旋钮、剂量选择器和卡扣元件。在剂量设置和剂量输送期间，浮动花键与剂量选择器上的一组固定花键接合。另外，浮动花键在剂量输送期间与剂量旋钮上的花键接合，但在剂量设置期间不接合。然后，该第一注射装置被用于剂量范围评估试验，其中包含药物的多个第一注射装置被分配给多个试验患者。

指导试验患者使用第一注射装置来执行预定剂量药物的注射。可以在执行注射后从试验患者收集生理数据，以便对所收集的生理数据进行分析来确定药物的有效单一剂量。替代的，试验患者可以简单地报告注射预定剂量的效果。基于分析或报告的结果，可以提供已经用第二剂量设置机构制造的第二注射装置，其中制造过程包括重新设计剂量选择器，使得第二注射装置可以被设置成新的有限的一组预定剂量或单一有效固定剂量。第二剂量设置机构中的浮动花键、剂量旋钮和卡扣元件在设计上与第一剂量设置机构中使用的相同。换句话说，只有剂量选择器必须被重新设计并重新制造。用于组装第二剂量设置机构的所有其他部件保持与第一剂量设置机构中使用的部件相同。在一些情况下，可以改变剂量套筒外表面上的标记印刷物，以反映重新设计和新制造的剂量选择器的新的预定剂量设置。然而，剂量套筒的设计、制造和功能保持不变。

本公开的剂量设置机构的另一个优点是，用于组装整个注射装置的设备和用于组装的方法保持不变，该优点与仅单个部件需要改变来影响新的一组有限的预定剂量设置的事实相关。保持相同的组装设备和方法与这样一个事实直接相关，即只有剂量选择器内的剂量止动件的数量和位置需要改变才能实现新的注射装置。

上述优点与剂量选择器设计的固有灵活性直接相关，以实现零剂量和最大剂量之间的任何可能数量的预定固定剂量设置，包括最低设置剂量的分数剂量。这对于希望评估新药物或评估现有药物将如何影响不同疾病状态的制药公司来说变得非常重要。尤其有益的是容易且高效地设计不同的剂量选择器的能力，每个剂量选择器具有不同的有限的一组预定剂量，包括具有分数的固定的预定剂量，而不是具有是最低固定剂量的倍数的每个固定剂量。

在本公开中所公开类型的注射装置中，那些装置的制造可能会在药物输送装置的单个部件、特别是剂量设置机构的部件之间带来不可避免的公差和功能间隙。结果，即使在药物输送装置已经组装好之后，也可能出现间隙，诸如那些部件之间的间隙，诸如活塞杆底座和滑动活塞之间的间隙，使得活塞可能不与底座的远端接触。因此，重要的是消除任何这样的间隙或制造公差异常，使得剂量设置机构在第一次设置有限的预定设置剂量中的一个之前处于预应力状态。如果没有实现这一点，则将可能无法从装置中正确地准确分配所调拨的预定设置剂量。初始制造间隙可能已经篡改了剂量设置。为了针对使用来调节药物输送装置，进行启动动作以确保驱动机构被正确调节，例如活塞杆和附接的底座与滑动活塞接触，使得正确量的药物能够从装置中排出。这些调节动作可以在装置的制造/组装程序中实现，抑或由组装好的装置的用户就在首次使用装置之前实现。在后一种情况下，用户将需要分配小量的药物，这给出了药物输送装置准备好使用的视觉指示，但也导致了药物的浪费。本公开描述了涵盖两种可能性的启动程序。

根据本公开的以下详细描述和附图，本公开的这些和其他方面以及优点将变得显而易见。

附图说明

在本公开的以下详细描述中，将参考随附附图，其中

图1是包含本公开的结构部件的一种可能的完整药物输送装置的透视图；

图2示出了图1的装置的透视图，其中帽被移除，从而允许笔式针附接到药筒保持器；

图3是图1装置的分解图1;

图4示出了带有和不带有可旋转地连接到其上的浮动花键的卡扣元件的透视图；

图5示出了处于组装状态和预组装状态两者的浮动花键的透视图；

图6示出了剂量选择器的从远端和近端两者观察的透视图；

图7是活塞导向件的透视图；

图8是活塞杆的透视图；

图9是驱动器的透视图；

图10是螺母和离合器的透视分解图；

图11是剂量设置机构的外壳的透视图；

图12是剂量旋钮的透视图；

图13图示了剂量设置机构的可能的强制启动特征；

图14A–14E图示了卡扣元件相对于剂量选择器的各种位置；

图15示出了具有和不具有可旋转地连接到其上的替代性浮动花键的替代性卡扣元件的透视图；

图16示出了替代性浮动花键的透视图；

图17示出了第一替代性剂量选择器的从远端和近端两者观察的透视图；

图18示出了第二替代性剂量选择器的从远端和近端两者观察的透视图；

图19示出了第二替代性剂量选择器的从近端观察的截面视图，并且19A示出了图19的截面视图的放大区段；以及

图20示出了具有带导入倒角的卡扣臂的替代性卡扣元件的区段。

具体实施方式

在本申请中，术语“远侧部分/远端”是指根据装置的使用定位成最远离患者的输送/注射部位的装置的部分/端部，或其部件或构件的部分/端部。相应地，术语“近侧部分/近端”是指根据装置的使用定位成最接近患者的输送/注射部位的装置的部分/端部，或其构件的部分/端部。

本公开的剂量设置机构30（见图3）可以用于许多不同设计的完整注射装置。在图1中图示了完整注射装置10的一个这样的实施例，其被示为处于零剂量状态，如通过外壳3的窗口3a示出零的标记40所指示的。图2示出了图1的装置，其中帽1被移除以暴露药筒保持器2和近侧针连接器7。笔式针4通过卡扣配合、螺纹、鲁尔锁（Luer-Lok）或与毂5的其他牢固附接件而附接到针连接器7，使得双端针插管6可以实现与药筒8中包含的药物的流体连通。药筒8在近端处由隔膜8a密封，并且在相对的远端处具有滑动活塞9。

如上所述，与其他已知的笔型注射装置相比，本公开的剂量设置机构30是独特的，因为只有剂量设置机构的单个部件（即，剂量选择器35）主要负责在最大可允许剂量范围内确定有限的一组预定固定剂量。此外，有限的一组预定固定剂量可以包含分数剂量，这意味着每个固定剂量不必是其他固定剂量的等倍数。例如，一个固定剂量设置可以等于较低固定剂量的等倍数加上该等倍数的分数的量。

在图6中从近端视图和远端视图两者示出了剂量选择器35。剂量选择器的外表面具有多个纵向凹槽35a，这些凹槽35a总是与位于外壳3的内表面3d上的纵向花键3b接合（见图11）。这种接合防止剂量选择器和外壳之间的相对旋转，但是允许剂量选择器相对于外壳轴向地移动。剂量选择器的外表面还具有连接切口59，该连接切口59与剂量旋钮31上的卡扣配合31c永久接合和锁定（见图12），使得剂量旋钮轴向地固定到剂量选择器35。这些永久卡扣配合31c允许剂量旋钮在剂量设置和剂量取消两者期间相对于剂量选择器旋转。在剂量选择器35的内表面35b的远端处有一组固定花键54。花键54的数量和相对间距等于位于剂量旋钮31的内侧近端表面上的固定花键31a的数量和相对间距。如下文更全面解释的，这种等效的原因是为了确保当剂量旋钮脱离一组花键并接合另一组花键时，剂量设置程序和剂量输送程序的开始之间的平稳过渡。每个剂量止动件之间的间距是浮动花键34上每个径向突出的纵向花键52之间间距的倍数。

在本公开的剂量设置机构的一个实施例中，等距间隔的花键52的数量被选择成允许旋钮和卡扣元件之间的八十个径向位置。然而，出于人体工程学和其他原因，零剂量硬止动件55d和所选择的最大剂量硬止动件55c将剂量设置旋钮的可用相对旋转限制为270°。因此，这种有限的旋转意味着实际上只有60（六十）个可用的径向位置（80个花键x 270^o/360^o）。在一个示例中，顾客可能只想要最大剂量为0.60 ml的注射装置。于是，这将意味着60个径向位置将导致0.01 ml的栅格（或增量）。例如，用户可以选择0.20 ml或0.21 ml的固定剂量，但不能选择0.205 ml的剂量。在大多数应用中，0.01 ml的栅格足以满足任何实际用途。

在另一个可能的实施例中，如果使用80个等距花键52将最大剂量选择为0.30 ml，那么这将是0.005 ml的栅格。这种栅格通常比需要的更精细，并且对于这种选择的最大剂量，替代方法是用40个等距间隔的花键代替80个。栅格越精细，当剂量旋钮上的花键与卡扣元件33的浮动花键和固定花键44上的花键接合时，将发生结合/阻挡问题的可能性就越高。当使用80°花键时，优选的可接受径向不匹配应低于4.5°。

如图6所示，在剂量选择器35的内表面上也有不连续的径向突出的周向肋56，该肋在对应于剂量止动件55和启动止动件55a的周向位置处被多个切口56a选择性地中断。该肋56和切口56a的功能将在下面更详细地解释。剂量止动件55直接对应于剂量设置机构能够设置的有限数量的预定固定剂量，包括在某些情况下预定的固定启动剂量。剂量选择器35的内表面上可以包括一个或多个剂量止动件。优选地，剂量止动件55与剂量选择器35的内表面35b形成为一体部分，剂量选择器35可以制造为单个模制部件。单个模制剂量选择器有助于本公开的剂量设置机构的重要属性，即改变注射装置的单个部件以获得不同组的有限预定剂量的能力。这通过改变剂量选择器内侧上剂量止动件的数量和/或相对周向间距来实现。

内表面35b还具有零剂量硬止动件55d。每个剂量止动件55和零剂量硬止动件55d之间的周向间距与有限的一组预定固定剂量成正比。如上所述，在一些情况下，期望包括对应于固定启动剂量的启动止动件55a，其允许用户在尝试第一次注射之前，最初将活塞杆42的底座42a定位成与活塞9的远端表面邻接。该启动步骤确保第一次注射精确地分配对应于预定固定剂量设置中的一个的药物剂量。剂量止动件55和启动止动件55a被构造成具有有助于剂量设置和剂量取消的形状，如将在下面更详细地解释的。图6示出了具有倾斜表面55e和55f的剂量止动件。这与被构造为硬止动件的零剂量硬止动件55d形成对比。

也如图6所示，在剂量选择器内表面上的是注射凸起55b的任选端部。在剂量输送程序期间，当突起45与卡扣元件一起相对于剂量选择器旋转时，当卡扣元件返回到零剂量设置时，突起将最终到达注射凸起55b的端部处。突起将骑上凸起55b并越过凸起55b，从而向用户生成注射装置10已经返回到初始零剂量开始条件的通知信号。该通知不一定指示达到了设置剂量药物的排出，但它确实向用户发出开始建议的10秒针插入保持时间以确保剂量的完全输送的信号。

一个或多个预定固定剂量的设置通过卡扣元件33与剂量选择器35的相互作用来实现。图4示出了带有和不带有浮动花键34的卡扣元件33，浮动花键34可旋转地连接到卡扣元件33的外表面33a。卡扣元件可以通过花键48和卡扣元件48a旋转地且轴向地连接到剂量套筒38。突起45布置在柔性臂45a上，并且在剂量设置和剂量取消期间仅接合剂量止动件55和启动止动件55a。换句话说，出于下面解释的原因，在剂量输送期间，当卡扣元件相对于剂量选择器在反向旋转方向上旋转时，突起45不与剂量止动件接合。第二或阻挡突起46位于卡扣元件33近端处的外表面33d上。该阻挡突起的位置被选择成使得在剂量输送中断的情况下，它可以邻接径向突出肋56的面向远侧的表面。如下所解释的，如果在剂量输送期间，当剂量设置机构处于两个预定的固定剂量设置之间时，用户停止在剂量旋钮上施加向近侧指向的轴向力，则该邻接将防止剂量旋钮在远侧方向上轴向地移动。

图14A-14E图示了阻挡突起46、突起45、突出肋56以及零剂量硬止动件55d和最大剂量硬止动件55c的相对位置。图14A示出了处于初始零设置剂量位置的剂量设置机构，其中没有轴向力施加到剂量旋钮，即，所谓的释放状态。这里阻挡突起正邻接零剂量硬止动件55d，从而防止调拨小于零的剂量，即，在顺时针方向上转动卡扣元件33。突起45位于启动止动件55a的后侧上。图14B示出了设置有在按下剂量旋钮以开始剂量输送程序之前设置的有限预定设置剂量中的一个（0.1 ml）的剂量设置机构。突起45定位在剂量止动件55的前侧上，并且阻挡突起46定位在突出肋56的近侧上，但是与切口56a轴向对准。

图14C示出了在卡扣元件33开始旋转之前，图14B的设置的0.10 ml剂量的剂量输送的开始。这里，剂量选择器35现在已经相对于卡扣元件33向近侧移动，从而导致阻挡突起46定位在突出肋56的远侧上。这种相对位置改变仅仅是可能的，因为切口56a与阻挡突起46对准。剂量止动件55现在已经脱离与突起45的径向对准，因此随着剂量输送程序的继续，允许卡扣元件33相对于剂量选择器逆时针反向旋转。

图14D示出了在剂量输送程序期间用户释放（移除）剂量旋钮上向近侧指向的轴向力的条件下，阻挡突起46和突出肋56的相对位置。突出肋56与阻挡突起46邻接，从而防止剂量选择器向远侧轴向移动。这也防止了剂量旋钮上的花键与卡扣元件上的固定花键重新接合。图14E图示了在用户调拨经过最大预定固定剂量设置的情况下，最大剂量硬止动件55c与阻挡突起46的相互作用。如图所示，突起45已经向上移动并越过最大预定固定剂量止动件55，并且阻挡突起与最大剂量硬止动件55c邻接，从而防止卡扣元件33的任何进一步旋转。

卡扣元件33还具有一组固定花键44，优选地，在卡扣元件的制造期间，例如在模制过程期间，固定花键44与卡扣元件一体形成。这些固定花键44不相对于卡扣元件旋转或轴向地移动。这些花键44的数量和间距等于剂量选择器内表面上的花键54和剂量旋钮内侧上的花键31a的数量和间距。花键44的功能将在下面解释。卡扣元件33也可以具有作为具有径向指向的尖突的柔性臂的卡锁47（如图4所示）。卡锁被构造成仅在剂量输送期间接合剂量旋钮上的花键31a，使得当卡锁尖突在剂量旋钮31的花键31a上行进时，卡扣元件的旋转产生听觉和/或触觉反馈。在剂量设置期间，突起45与剂量止动件55和启动止动件55a的接合还产生触觉和/或听觉通知，但是仅在达到每个预定剂量设置时产生。剂量设置期间的通知数量少于剂量输送期间由卡锁47生成的通知数量。这是因为卡锁接合剂量旋钮内表面上的每个等距间隔的花键。

卡扣元件33还具有外表面33a，该外表面33a接收并轴向容纳浮动花键34。浮动花键被轴向容纳以限制浮动花键相对于卡扣元件的轴向移动。如图4所示，通过限定外表面33a的径向肋33b、33c来实现浮动花键的轴向容纳，以防止向远侧和近侧移动。浮动花键34如图5所示，其中优选的构造是两个半部34a、34b，它们可以在组装到表面33a上之后彼此连接。两个半部的连接可以通过卡扣配合，如图所示，臂49、51的组合分别接合卡位50a、50b。不管连接类型如何，重要的是与卡扣元件33的接合使得浮动花键和卡扣元件可以相对于彼此旋转。浮动花键34上的花键52的数量和间距等于花键44的数量和间距，等于剂量选择器内表面上的花键54和剂量旋钮内表面上的花键31a。这是必要的，因为在剂量输送期间，浮动花键34发挥连接器的功能，如下面更详细解释的，其中剂量旋钮被阻止相对于剂量选择器35旋转。当剂量设置机构被组装时，剂量选择器35的内表面上的花键54与花键52完全接合或啮合。花键52和54的这种啮合将浮动花键34旋转地固定到剂量选择器35。由于剂量选择器35通过花键连接到外壳3以防止旋转，因此这导致浮动花键34也旋转地固定到外壳3。

如图5所示，每个花键52的末端近端52a和末端远端52b被倒角，以在剂量输送开始期间帮助与剂量旋钮3上的花键31a平稳啮合。当剂量设置机构被组装时，剂量旋钮31通过仅啮合剂量旋钮上的花键44和花键31a而通过花键连接到卡扣元件33。因为花键44被旋转地固定到卡扣元件33，所以剂量旋钮31的旋转必然导致卡扣元件33的旋转，使得表面33a相对于浮动花键34的旋转固定的内表面53旋转。剂量旋钮和卡扣元件的这种旋转在剂量设置期间且相对于外壳3发生。在剂量输送程序开始期间，剂量旋钮在近侧方向上被按压，从而导致其相对于卡扣元件轴向地移动。该初始移动使花键31a与花键44脱离，并使花键31a然后接合浮动花键34。然后，花键31a和52的这种新接合防止在剂量输送期间剂量旋钮相对于外壳3旋转。

图12中图示了剂量旋钮31的细节。在剂量设置机构的组装期间，剂量旋钮被轴向地固定，并通过与对应切口59接合的卡扣元件31c附接到剂量选择器35。该连接允许剂量旋钮相对于剂量选择器旋转。剂量旋钮还在外表面上具有抓握表面31d，并且包括径向突出的肋31b，该肋31b发挥防滚动特征以及杠杆特征的功能，以帮助用户设置或取消剂量。

图10图示了螺母36和离合器32，它们在剂量设置机构的组装期间通过花键连接永久地彼此花键连接。花键连接由螺母36的连接元件37和离合器32的连接元件71建立。这种花键连接确保在剂量设置和剂量输送两者期间，离合器32和螺母36总是彼此旋转地固定。这种花键连接还允许离合器和螺母相对于彼此轴向地移动。为了补偿活塞杆42上的螺纹60（见图8）、剂量套筒38上的外螺纹39（见图3）和驱动器41上的螺纹67（见图9）之间的螺距差异，滑动连接是必要的。滑动连接是必要的，以补偿螺母和活塞杆外表面之间的螺纹螺距以及剂量套筒和主体之间的螺纹螺距的差异。驱动器和活塞导向件之间的螺纹与活塞杆和螺母之间的螺纹具有基本相同的螺距。

螺母36的近端具有与活塞杆42的螺纹60匹配的内螺纹70。离合器32的远端被构造为剂量按钮72，并且通过连接器73的接合永久地附接到剂量旋钮31的远端，连接器73的接合还可以包括卡扣锁、粘合剂和/或声波焊接。这种连接确保了在剂量设置和剂量输送两者期间，离合器既旋转地又轴向地固定到剂量旋钮。

如图8所示，除了活塞杆42的外表面上的螺纹60之外，还包括两个纵向平坦部61，这两个平坦部给予活塞杆42非圆形的截面。在末端近端处的是连接器62，其被示为卡扣配合，其与圆盘或底座42a连接（见图3）。在活塞杆42的远端处是剂量设置机构的最后一个剂量特征，如扩大区段63所示。该扩大区段63被设计成当药筒8中剩余的药物量小于下一个最高预定剂量设置时，停止螺母36绕螺纹60旋转。换句话说，如果用户试图设置超过药筒中剩余的药物量的一个预定的固定剂量设置，那么当用户尝试达到所期望的预定固定剂量设置时，扩大区段63将充当硬止动件，防止螺母沿着螺纹60进一步旋转。

在剂量设置和剂量输送两者期间，活塞杆42相对于外壳3保持在非旋转状态，因为它布置在活塞杆导向件43中心中的非圆形通孔64内（见图7）。活塞杆导向件既旋转地又轴向地固定到外壳3。如图所示，当活塞杆导向件是与外壳3分离的部件时，可以实现这种固定，或者活塞杆导向件可以与外壳制成一体。活塞杆导向件43还具有连接器65，该连接器65被构造成接合作为扭簧90的旋转偏压构件（如图3所示）的近端，其功能将在下面解释。旋转偏压构件与活塞杆导向件的这种连接将一端锚定在相对于外壳的旋转固定位置中。

旋转偏压构件（例如，扭簧90）的远端连接到驱动器41上的连接器66（见图9）。驱动器41通过驱动器远侧外表面上的花键69与剂量套筒38的内表面连接并旋转地固定。在驱动器41的近端上，在外表面上的是螺纹67，其与活塞杆导向件43的内部远侧表面上的匹配螺纹接合。驱动器和活塞导向件之间的螺纹与剂量套筒和外壳之间的螺纹具有显著不同的螺距。在剂量设置和剂量取消期间，螺母和驱动器一起旋转，并且因此，它们执行基本相同的轴向移动。然而，这种移动彼此独立，即，螺母由离合器转动，并由于活塞杆的螺纹而执行轴向移动，而驱动器由剂量套筒旋转，并由于活塞导向件的螺纹而执行轴向移动。在注射期间，驱动器也在旋转，并且因此它在注射期间主动在近侧方向上移动。但是，螺母在注射期间不旋转，并且因此不执行主动轴向移动。在注射期间，螺母仅在近侧方向上移动，因为它被驱动器轴向地推动。推动非旋转螺母的旋转驱动器导致注射，因为活塞杆由于与螺母的螺纹接合而被向前推动。

例如，如果螺母的螺纹具有比驱动器的螺纹更高的螺距，则在剂量设置期间螺母不能在远侧方向上自由移动，因为它将会受到移动较慢的驱动器的阻碍。因此，这将导致药物在剂量设置期间被排出。替代地，如果螺母的螺纹具有比驱动器的螺纹显著更低的螺距，则驱动器将在剂量设置期间远离螺母移动，并且驱动器将不会在注射开始时已经推动螺母，而是仅在间隙闭合后才这样做。因此，优选的是，驱动器上的螺纹的螺距等于或略高于螺母上的螺纹的螺距。并且，剂量套筒和外壳之间的螺纹具有比螺母和活塞杆更高的螺距。这是所期望的，因为它产生了使剂量输送过程对于用户更容易的机械优势。例如，当推动旋钮15 mm时，活塞杆仅移动4.1 mm。这导致传动比约为3.6：1。较低的传动比将导致用户完成注射所需的力增加。

如下文将更详细解释的，因为扭簧附接到驱动器41，并且驱动器旋转地固定到剂量套筒38，那么在剂量设置期间剂量套筒在第一方向上的旋转将卷绕扭簧，使得它在剂量套筒上在相反的第二方向上施加反向旋转力。该反向旋转力偏压剂量套筒，以使其在剂量取消方向上旋转，并为前面提到的第一失效保护特征提供必要的力。

现在将描述根据本公开的完整注射装置10和剂量设置机构30的功能。将注射装置10提供给用户，无论药物的药筒8是否定位在药筒保持器2内。如果注射装置10被构造为可重复使用的装置，则药筒保持器2以可释放和可重复使用的方式连接到剂量设置机构30的外壳3。当所有药物都从药筒排出或注射时，这允许用户用新的满药筒更换该药筒。如果该装置被构造为一次性注射装置，那么药筒是不可更换的，因为药筒保持器2和外壳3之间的连接是永久的。只有通过使这种连接断开或变形，才能将药筒从注射装置移除。这种一次性装置被设计成一旦药物已从药筒中排出就被扔掉。

用户首先从装置移除帽1，并使用连接器7将合适的笔式针4安装到药筒保持器2。如果该装置在装置组装期间没有被预启动，或者不具有如上所述的自动或强制启动特征，则用户将需要如下手动启动该装置。旋转剂量旋钮31，使得突起45接合第一剂量止动件，诸如启动止动件55a，其对应于预定的小固定剂量的药物。剂量旋钮的旋转使卡扣元件33上的突起45相对于剂量选择器35旋转，因为固定花键44与剂量旋钮上的花键31a啮合。在剂量设置期间，位于卡扣元件和剂量旋钮之间的作为压缩弹簧91的轴向偏压构件（如图3所示）在远侧方向上在剂量旋钮上施加轴向力以确保花键44和31a接合并在剂量设置期间保持接合。

本公开的注射装置10还可以具有所谓的强制或自动启动特征，其一个实施例在图13中图示，其中离合器32最初不可旋转地固定到剂量旋钮31。滑动锁80位于离合器的远端和剂量旋钮的内表面之间。在使用剂量设置机构之前，即，在用户能够调拨一个预定的固定剂量设置之前，滑动锁80将有必要需要在近侧方向上被推动，使得其相对于剂量旋钮向远侧移动。这种轴向移动导致卡扣指81接合离合器的面向近侧的表面32d，从而在剂量旋钮和离合器的远端之间形成不可逆的锁定关系。这种锁定关系还导致离合器32的齿32c和滑动锁80的对应齿82啮合和互锁，使得剂量旋钮和离合器彼此旋转地固定。在滑动锁80与离合器接合之前，离合器可以旋转，这也导致螺母旋转，从而导致活塞杆42相对于外壳轴向地移动。旋转离合器，直到视觉观察和/或触觉通知指示位于活塞杆42上的底座42a与滑动活塞9的面向远侧的表面牢固邻接。底座和滑动活塞之间的这种邻接将确保准确的所调拨的剂量将从针插管中输送出来。离合器的这种旋转优选地在注射装置的组装期间执行，并且同样在确保底座与滑动活塞9邻接之后，制造过程将导致滑动锁80被推到最终的锁定位置。实现离合器旋转的一种可能方法将是使用带有真空吸盘的夹具来转动离合器。替代地，槽或其它连接器可以被设计到离合器的远侧表面中，其与匹配的工具配合，以便接合和旋转离合器。该任选的连接器在图13中被示为狭缝32f。

突起45的旋转以及随后与启动止动件55a的一侧的接触，或者就此而言，剂量选择器上的任何预定剂量止动件，将导致柔性臂45a径向向内挠曲，从而允许突起45骑上剂量止动件55a、55的相反侧、越过该相反侧并沿其下来。突起45的这种移动和接触生成在剂量设置程序期间已经达到剂量止动件的听觉和/或触觉通知。通知的类型或水平可以通过改变突起45、柔性臂45a的设计和/或剂量止动件55或启动止动件55a的构造来修改。在某些情况下，对于每个预定剂量设置，可能期望具有不同的通知。同样，还可能期望剂量设置期间的通知不同于剂量输送期间由卡锁47生成的通知。

回到启动程序，一旦到达启动止动件55a，用户就可能需要取消启动程序，并且可以通过使用剂量取消程序来这样做。该取消程序也适用于任何预定的剂量设置。剂量取消是通过在相反方向上转动剂量旋钮来实现的，使得突起45相对于剂量止动件55或启动止动件55a在相反方向上反向旋转。这将再次生成与剂量设置通知和/或剂量输送通知相同或不同的通知。因为卡扣元件33旋转地固定到剂量套筒38，并且剂量套筒螺纹接合到外壳3的内表面，所以在剂量设置和剂量取消期间剂量旋钮的旋转导致剂量套筒和外壳之间的相对旋转。当剂量旋钮旋转时，外壳和剂量套筒之间的螺纹连接导致剂量套筒、卡扣元件、离合器和剂量旋钮轴向地平移。在剂量取消期间，这些部件在相反或近侧方向上旋转和轴向地平移。

剂量旋钮的旋转还导致螺母36绕活塞杆42外表面上的螺纹60旋转， 由于如上所述的螺纹部分的相对螺距差异，活塞杆42不旋转并且相对于外壳3保持轴向地固定。螺母相对于静止活塞杆的旋转（通过其与滑动活塞的接触得到支撑）导致螺母在远侧方向上平移或爬上活塞杆。剂量取消期间的反向旋转导致螺母相对于活塞杆在相反方向上平移。螺母为实现期望剂量设置而行进的距离与如果开始和完成剂量输送程序将排出的药物量成正比。因为剂量套筒和外壳之间的螺纹连接的螺距大于螺母上的螺纹的螺距，所以剂量套筒、卡扣元件、离合器和剂量旋钮将比螺母在其爬上和爬下活塞杆时行进更大的轴向距离。轴向移动的差异通常将会约束剂量设置机构，但不会这样做，因为螺距的差异通过螺母和离合器之间的滑动花键连接得到补偿，从而允许离合器轴向行进比螺母纵向移动更大的距离。在注射期间，离合器推动卡扣元件，并且从而推动剂量套筒。该轴向力导致剂量套筒由于螺纹连接到主体而转动。如果螺纹的螺距足够大，则剂量套筒只有在其被推动时才会开始转动。如果螺距太低，则推动将不会导致旋转，因为螺距低的螺纹变成所谓的“自锁螺纹”。

剂量旋钮的旋转还导致驱动器的旋转，因为花键旋转地固定连接到剂量套筒。由于扭簧90在一端处固定到驱动器，并且在另一端处固定在活塞杆导向件，而活塞杆导向件进而轴向地且旋转地固定到外壳，因此扭簧在剂量设置期间被拉紧而张力增加。如上所述，拉伸弹簧的扭矩在剂量套筒上施加反向旋转力。优选地，在剂量设置机构的组装期间，扭簧被预张紧，使得即使在零剂量条件下，扭簧也在剂量套筒上施加反向旋转力。反向旋转力提供剂量设置机构的第一失效保护特征。该第一失效保护机构防止用户设置不是所述有限的一组预定剂量设置中的一个的剂量。换句话说，如果用户正在旋转剂量旋钮，并且突起45位于两个剂量止动件之间，或者位于零剂量硬止动件和第一剂量止动件55或启动止动件55a之间，并且用户释放剂量旋钮，则扭簧的反向旋转力将使突起返回到最后接合的剂量止动件或零剂量硬止动件。另外，在剂量取消程序期间，反向旋转力将帮助用户将剂量旋钮向下旋转到下一个较低的固定剂量设置，或者可能一直旋转回到零剂量设置。

在剂量设置期间，剂量旋钮向外平移并远离外壳3的远端。当剂量套筒旋转和平移时，随着剂量套筒上的印刷标记40移动经过开放的窗口，在外壳3的窗口3a中观察到剂量设置（或剂量取消）的进展。当达到期望的预定剂量设置时，针对该剂量的标记将出现在窗口中。因为剂量止动件55或启动止动件55a与突起45接合，所以扭簧将没有足够的力来将设置剂量反向旋转到下一个较低的固定剂量设置。此时，注射装置10准备好启动程序，或者如果已经启动，则准备好将药物输送到注射部位。在任一种情况下，用户将在近侧方向上推动剂量旋钮，直到达到零剂量硬止动件55d，并且在窗口中观察到零剂量标记。在启动步骤期间，用户将观察药物是否从笔式针4的插管6中排出。如果没有药物排出，这意味着活塞底座42a不与滑动活塞9的远侧表面邻接。然后重复启动步骤，直到观察到药物离开插管。

本公开的剂量设置机构还可以具有最大剂量硬止动件特征，该特征防止用户设置大于最高预定剂量设置的剂量。这是通过使用最大剂量硬止动件55c来实现的，最大剂量硬止动件55c在用户调拨（即，旋转剂量旋钮）经过对应于最高预定剂量设置的剂量止动件（见图4和6）的情况下与第二突起47接合。第二突起与最大剂量硬止动件55c的接合将阻止卡扣元件的进一步旋转。最大剂量硬止动件55c被构造成具有使得第二突起46在不使剂量设置机构的一个或多个部件变形或断裂的情况下不能旋转经过硬止动件的形状。在用户调拨经过最后一个剂量止动件并将最大剂量硬止动件55c与第二突起46接合的情况下，剂量旋钮的释放将允许扭簧反向旋转剂量套筒、卡扣元件和剂量旋钮回到最后一个剂量止动件。

剂量设置机构还可以具有通常对应于最大剂量硬止动件的防伪或防拆卸特征。该防伪特征形成在位于螺母36的外表面上的硬止动件或钩36b和离合器32的切口32a的面向远侧的端壁32b之间（见图10）。如上所述，活塞杆42的螺纹60和剂量套筒38的外螺纹39之间的螺距差异要求在剂量设置期间，当离合器爬上活塞杆42时，离合器比螺母36向更远侧平移。切口32a和/或硬止动件36b可以定位成使得离合器相对于活塞杆的轴向平移停止在预定位置处，该预定位置通常对应于第二突起与最大剂量硬止动件的接合。硬止动件36b与面向远侧的壁32b的相互作用将防止离合器相对于螺母进一步向远侧移动，并且因此可以防止剂量设置机构的拆卸。通常，试图拆卸注射装置的目的是用伪造的药筒替换排出的药物药筒，以允许注射装置作为仿制的新装置出售和再使用。如果人拉动剂量旋钮，剂量旋钮拉动离合器，并且离合器进而拉动卡扣元件33和剂量套筒38，则防伪特征禁止拆卸。虽然剂量套筒与外壳内部的螺纹连接作为主要拆卸特征工作，但是当装置被调拨到最大剂量设置时，该主要拆卸特征可能不足以防止拆卸。如上所述的硬止动件36b接合面对的壁32b的辅助拆卸特征可以补偿这种不足。

一旦剂量设置机构被启动，用户然后通过重复用于启动的相同步骤来选择和设置期望的固定剂量，除了剂量旋钮将被旋转经过启动止动件55a，直到适当的剂量止动件被突起45接合并且期望的剂量值出现在窗口3a中。在一些情况下，当在预定剂量设置之间调拨时，优选在窗口中不示出标记，而在其他情况下，期望在窗口中示出指示固定剂量设置之间的不可设置的剂量位置的标记。

一旦在剂量设置机构上已经调拨出预定的剂量设置中的一个，用户就可以在近侧方向上施加轴向力来开始剂量输送程序。由用户施加的轴向力克服由第二偏压构件91施加的向远侧指向的力，从而导致剂量旋钮31、离合器32和剂量选择器35相对于卡扣元件33和外壳3在近侧方向上轴向地移动。该初始移动使花键31a与花键44脱离，并使花键31a与浮动花键34接合，从而通过浮动花键34和花键54之间的花键连接将离合器和剂量旋钮旋转地固定到外壳。即使剂量选择器35与剂量旋钮31一起轴向移动并相对于浮动花键34移动，花键54和浮动花键34在剂量设置期间和剂量输送期间保持接合。

剂量选择器相对于卡扣元件的初始轴向移动导致剂量止动件脱离与突起45的径向对准，使得卡扣元件相对于剂量选择器的旋转将不允许突起45接合任何剂量止动件，当然注射凸起55b的端部除外，注射凸起55b向用户提供该装置的机械剂量输送程序已经完成的听觉和/或触觉通知（即，所谓的注射结束通知）。如上所述，该通知还告知用户将插管保持在注射部位中达推荐的时间，通常为10秒。同样，剂量选择器相对于卡扣元件的初始轴向移动还使径向突出肋56相对于第二突起46向近侧移动，使得当在剩余剂量输送程序期间卡扣元件相对于剂量选择器发生旋转时，突起46面向突出肋56的远侧。突出肋能够轴向地移动经过第二突起46，因为切口56a位于突出肋56中处于与每个剂量止动件55a、55重合的位置中。在注射结束之后，卡扣元件的进一步旋转将导致第二突起邻接零剂量硬止动件55d，这将防止卡扣元件的任何进一步旋转。

除了上述注射结束特征之外，注射结束通知特征的另一端可以被结合作为驱动器41的一部分。当机械剂量输送程序完成时，该替代的或附加的注射结束特征还向用户提供触觉和/或听觉通知。这种注射结束特征的一种构造如图9所示，作为柔性臂68a、68b的组合。在剂量设置期间，柔性臂68b通过剂量套筒38内部的几何形状被加载。这将臂68b保持在剂量套筒38内，因为柔性臂68b向右和向内弯曲（见图9），并由柔性臂68a保持在适当位置。当剂量输送之后达到零时，柔性臂68a被剂量套筒的几何形状弯曲以释放柔性臂68b。这是可能的，因为驱动器41由剂量套筒38转动，使得两个部件由于两个相应螺纹39和67的螺距不同而相对于彼此具有纯线性移动。

当用户在剂量输送程序的持续过程期间维持剂量旋钮31和剂量按钮72两者上的轴向力时，离合器32将邻接卡扣元件的远端，从而使其在近侧方向上轴向移动。离合器推动卡扣元件。卡扣元件固定到剂量套筒，因此离合器推动剂量套筒。由于剂量套筒具有相对于主体具有足够高螺距的螺纹，所以剂量套筒上的轴向力将导致剂量套筒以及因此卡扣元件相对于主体转动，并且通过相对于主体转动，剂量套筒在近侧方向上移动。剂量选择器滑入外壳中，但是由于花键3b和凹槽35a之间的花键接合，剂量选择器不会相对于外壳3旋转。剂量套筒38的旋转还导致驱动器41旋转到与活塞杆导向件43的螺纹连接中，这向近侧驱动活塞杆，并导致扭簧90同时解除张紧。驱动器不直接驱动活塞杆。当驱动器旋转时，驱动器在近侧方向上移动并向前推动螺母。由于螺母不转动，所以驱动器向前推动螺母和活塞杆。

由于与离合器32的旋转固定关系，螺母36在剂量输送期间不旋转，离合器32通过剂量旋钮、浮动花键和外壳的旋转固定关系旋转地固定到外壳。因此，螺母只能随其携带活塞杆42轴向移动，因为活塞杆被与活塞杆上的平坦部61接合的非圆形开口64阻止旋转。在剂量设置期间，活塞杆轴向移动的距离与螺母最初相对于活塞杆平移的距离相同。这种没有旋转的轴向移动是由与螺母的凸缘36a邻接的驱动器近端的旋转和轴向移动引起的。活塞杆的轴向移动导致滑动活塞9也相对于静止药筒8的内壁轴向移动，从而迫使一定量的药物从针插管6中出来，该量等于在剂量设置程序期间设置的预定固定剂量。

如果用户通过移除剂量旋钮上的轴向力来停止剂量输送程序，则第二失效保护机构被激活。轴向力的移除导致压缩弹簧91在远侧方向上偏压剂量旋钮。如果用户在两个预定的固定剂量设置之间停止剂量输送，那么剂量旋钮和轴向固定剂量选择器两者都将被阻止向近侧移动，因为第二突起46将与突出肋56的面向远侧的一侧邻接，这将停止剂量选择器和剂量旋钮的轴向移动。在没有突起46与突出肋56的这种邻接的情况下，剂量选择器将向远侧移动，使得花键31a将与卡扣元件上的花键44重新接合，从而将剂量旋钮、离合器和螺母放回到与卡扣元件的旋转接合中。然后，通过驱动器施加在卡扣元件上的扭矩将反向旋转螺母，从而将设置剂量减少未知的量。这种反向旋转将继续，直到达到下一个最低的预定固定剂量设置，其中对应的剂量止动件将停止反向旋转。

另一方面，如果剂量输送在较低的预定固定剂量设置中的一个处停止，则突出肋56中的切口56a将允许剂量选择器向远侧移动，使得第二突起46定位在肋56的近侧上。这也将使剂量旋钮31的花键31a与固定花键44重新接合，从而将剂量旋钮、离合器和螺母放置成与如上文描述的卡扣元件旋转接合。然而，因为切口56a仅位于对应于剂量止动件的周向位置处，所以由于剂量止动件和第一突起45接合，卡扣元件将不会反向旋转，并且因此螺母也不会反向旋转。因为螺母没有反向旋转，所以设置剂量不会有未知的减少。因此，停止的剂量输送程序的恢复将继续，而设置剂量没有任何未知的减少，从而允许输送最初设置的预定剂量。

在图15-16中图示了卡扣元件和浮动花键两者的替代设计，图15-16示出了浮动花键134作为单个部件，与图5所示的两部分蛤壳设计相反。为了帮助将浮动花键134组装到卡扣元件133的外部外壳133a上，提供了纵向狭缝134a，该狭缝允许浮动花键的直径被扩大并夹到限定外表面133a的径向肋133b、133c之间的卡扣元件上。换句话说，浮动花键的形状像裂开的c形环，该c形环可以被扩张以打开狭缝，使得它可以被按压在或卡扣在卡扣元件的外表面上。浮动花键134的这种放置防止了相对于卡扣元件133向远侧和向近侧的轴向移动。为了防止浮动花键134相对于装置外壳的旋转移动，近端具有一个或多个径向向外突出的肋134b，其接合剂量选择器135的对应狭槽135d。剂量选择器135通过肋135a旋转地固定到装置外壳。与上述设计一样，卡扣元件133可以相对于浮动花键134旋转。

卡扣元件133也与上述设计类似，具有一组固定花键144，优选地，固定花键144在卡扣元件的制造期间形成为卡扣元件的一体部分或延伸部。然而，这些固定花键144被定位在围绕卡扣元件133远端的外周向部分的离散区段中。这与具有围绕卡扣元件的周向部分连续的固定的一组花键形成对比，如图4所示。固定花键144不相对于卡扣元件旋转或轴向移动。这些花键144的间距等于剂量旋钮内侧上的花键31a的间距，并且以与下面描述的花键44相同的方式发挥功能。卡扣元件133结合了从径向突起145向近侧延伸的卡锁145b，如图15所示。卡锁145b被构造成接合替代性剂量选择器135的突出肋156的近侧表面上的凹槽或齿154（见图17）。在卡扣元件133的这种替代性设计中，即使剂量选择器135与剂量旋钮31一起轴向地移动并且相对于替代性设计的浮动花键134移动，花键134b在剂量设置期间和剂量输送期间保持接合。

替代性剂量选择器135包括替代设计的凸出肋156，其作为替代的第二失效保护特征发挥功能。在该替代性设计中，肋156不再与第二突起146发生干涉，而是与突起145（即，柔性臂145a上的突起）发生干涉。在该替代性设计中，该突出肋156的轴向位置相对于肋56已经改变，如图6所示，一旦用户已经开始注射，剂量选择器就以这样的方式保持在径向突出肋156处，使得当用户移除在近侧方向上的轴向力时，旋钮31不能在远侧方向上跳出。

当扭簧90被设计成足够强以维持注射时，即使当用户停止按压旋钮时，替代性突出肋设计156也可以是有用的，从而导致卡扣元件相对于旋钮旋转。在上述第一设计中，压缩弹簧91将突出肋56抵靠突起45推动，并且突起在肋上滑动。但是，当突起45到达突出肋56中的切口56a时，压缩弹簧91在远侧方向上推动剂量选择器，并且自动注射停止。即使扭簧足够强以维持注射，如果用户将拇指保持在旋钮上，施加低的力，用户也可能在突起45到达切口56a时经历不均匀的注射力，因为压缩弹簧可能开始工作。因此，当扭簧足够强以维持注射时，失效保护机构的第一设计可能导致不希望的效果。另外，扭簧对于自动注射来说可能有意地稍微太弱，并且这将需要用户持续按压旋钮来维持注射。这将导致用户经历非常低的分配力，因为弹簧有助于注射。这可以称为“弹簧辅助注射”。

与自动注射相比，弹簧辅助注射的优点在于，用户可以影响注射速度（如在手动装置中）。弹簧辅助注射与纯手动注射相比的优点在于，用户不需要施加高的注射力（如在自动注射装置中）。当从药筒排出药物所需的力低于预期时，或者当用户按压的速度低于预期时，预期的弹簧辅助注射可以变成自动注射（尽管可能非常慢）。如上所述，当装置具有弹簧辅助注射时，第二失效保护机构的上述第一设计会导致不均匀的注射力。

图15和17所示地防止自动注射的替代性第二种失效保护设计在突起145和突出肋156之间包括足够的摩擦力。当注射速度由用户决定时（且不是由扭簧决定），突起145到径向突出肋156的距离约为0.5 mm。当用户在注射期间释放旋钮时，压缩弹簧91将肋156压向突起145。如果扭簧足够强以维持注射，突起滑过肋。在第二失效保护设计的替代方案中，目标是在突起145和肋156之间引入足够的摩擦力。例如，这可以是通过具有位于肋156的远侧上的凹槽或齿154引起的，如图17所示，其然后可以与突起145上的向近侧突出的齿145b相互作用。一旦用户释放旋钮（或以比扭簧引起的速度更慢的速度推动旋钮），摩擦将停止卡扣元件133的旋转。如果扭簧足够强以维持注射，则用户就可以仅施加力来压缩压缩弹簧。在这种情况下，突起具有上述与肋的距离，并且注射速度由扭簧决定。

用户也可以施加更高的力来加速注射。在这种情况下，如果用户释放旋钮，则注射停止。当用户释放旋钮31时，仍在旋转的卡扣元件133上的齿145b到达肋156上的凹槽或齿154，然后旋转停止。如果用户打算通过用拇指跟随旋钮来保持由扭簧引起的速度，但是用稍低于压缩弹簧的力的力按压，则可能会产生意想不到的副作用。在这种情况下，齿可能会擦伤尖端。然而，通过使用导致突起和肋之间摩擦的适当几何形状，可以避免这种非预期的效果。

如上所述，当旋钮在一个预定剂量设置下被释放时，旋钮跳出，其中肋具有切口。在那些位置中的确切的一个位置处释放旋钮的可能性很低。然而，如果用户打算仅用压缩压缩弹簧所需的力来按压旋钮，则旋钮会在切口56a处跳出。

第二失效保护设计的另一种替代方案是可能的，并在图18-19中示出，在图18-19中示出了第二替代性剂量选择器235，其在预定剂量设置下在凸出肋256中没有切口。图19A示出了图19的截面视图的放大区段。这与先前描述的两种设计形成对比。相反，凸出肋256具有缩小的或锯齿状的肋区段256a，肋区段256a具有导入倒角256a。突起145也可以具有导入倒角145c。当向近侧按压旋钮31以开始注射时，卡扣元件133上的卡扣臂145a和突起145必须挠曲以克服缩小的肋256a。当这种情况发生时，用户感觉到“咔哒声”形式的触觉和/或听觉反馈。一旦突起已经通过缩小的肋256a，压缩弹簧91就不能再将旋钮31按压到远侧位置中，因为缩小的肋256a的非倒角侧256d被压靠在突起145的非倒角侧145d上（见图20）。

如果扭簧90足够强，那么扭簧就可以维持注射，因为压缩弹簧91不能在较低的预定固定剂量设置中的一个下将旋钮按压在远侧位置中。第二失效保护特征的第二替代设计也将确保弹簧辅助注射是平稳的。如在上述设计中，用户可以使用这种设计来加速注射，但是用户不能停止注射。如图18和19所示，如果肋在零位置处具有切口256b，则压缩弹簧91将在注射结束时将旋钮压向远侧位置。然而，如果肋在零位置处没有切口，则旋钮将保持在相对于卡扣元件的近侧位置中。在该位置中，旋钮的该位置由剂量选择器235通过浮动花键134线性地引导，并且不能转动。因此，在零位置处没有切口的肋提供了防止重复使用的特征。

肋256在预定固定剂量设置下的缩小256a和倒角256b可以被选择成在注射开始时调节触觉和/或听觉咔哒声的强度。对于具有防止重复使用特征的装置，如上所述，最初的咔哒声可以被设计成有意地强，以避免注射的非预期开始（以及因此装置的不希望的禁用）。在某些情况下，将上述两种替代性第二失效保护设计结合成单个设计可能是有益的。一种可能的方式将是使用上述第一替代性方式，其中肋256将被制造成在零位置处没有切口，以产生防止重复使用的机构。同样，第二替代性第二失效保护设计可以包括类似于突起145和肋256之间的表面154的摩擦表面。在优选的设计中，摩擦表面可以具有可调节断裂的功能，其中如果用户以低于压缩弹簧的力的力按压，肋256被压靠在突起145上。旋钮31上的力越小，肋256和突起145之间的力就越大，且摩擦力就越大。这种可调节的断裂可以例如在摩擦表面、突起或两者上使用类似橡胶的材料。在这个优选实施例中，用户既能够降低速度也能够加速速度，这由扭簧给出。当然，如果凸出肋的设计包括切口，那么这种可调节的断裂特征将不可适用。

应当理解，上述和附图中所示的实施例仅被视为安全组件的可能设计的非限制性示例，并且这种设计可以在专利权利要求的范围内以许多方式进行修改。

Claims (20)

1.一种剂量设置机构，包括：

卡扣元件；

剂量旋钮；

浮动花键，其定位在所述卡扣元件的外表面上，使得所述卡扣元件能够相对于所述浮动花键旋转，但是轴向地固定在所述外表面上；

剂量选择器，其包括内表面，所述内表面具有对应于有限的一组预定固定剂量设置的剂量止动件；和

失效保护机构，其包括周向定位在所述剂量选择器的内表面上的凸出肋，使得当施加在所述剂量旋钮上的轴向近侧力减小时，所述凸出肋接合所述卡扣元件外表面上的突起。

2.根据权利要求1所述的剂量设置机构，其中，所述凸出肋具有临近每个剂量止动件的切口，所述切口允许所述凸出肋相对于所述突起轴向移动。

3.根据权利要求1所述的剂量设置机构，其中，所述凸出肋具有临近每个剂量止动件的缩小区段，所述缩小区段允许所述凸出肋相对于所述突起轴向移动。

4.根据权利要求3所述的剂量设置机构，其中，缩小区段包括倾斜表面，所述倾斜表面接合所述突起，以允许所述缩小区段在剂量输送期间相对于所述突起轴向地移动。

5.根据权利要求1所述的剂量设置机构，其中，所述凸出肋具有包括摩擦表面的面向远侧的表面。

6.根据权利要求5所述的剂量设置机构，其中，所述摩擦表面包括多个凹槽。

7.根据权利要求6所述的剂量设置机构，其中，所述突起包括卡锁，当轴向近侧力减小时，所述卡锁接合所述多个凹槽。

8.根据权利要求1所述的剂量设置机构，其中，所述突起具有面向远侧的倒角。

9.根据权利要求1所述的剂量设置机构，其中，所述浮动花键是成形为裂开的环的单个部件。

10.一种剂量设置机构，包括：

剂量旋钮；

剂量选择器；

径向突出肋，其周向地定位在所述剂量选择器的内表面上；和

卡扣元件，其包括第一突起和第二突起；

其中，所述第二突起与所述径向突出肋的接合防止所述剂量选择器向远侧轴向移动。

11.根据权利要求10所述的剂量设置机构，其中，所述径向突出肋还包括切口，所述切口定位成与剂量止动件对准，所述剂量止动件对应于有限的一组预定固定剂量设置中的一个。

12.根据权利要求10所述的剂量设置机构，其中，所述第一突起与所述第二突起轴向对准。

13.根据权利要求11所述的剂量设置机构，其中，所述径向突出肋接合所述第二突起，以在所述第一突起不与所述剂量止动件接合时防止所述剂量选择器向近侧轴向移动。

14.根据权利要求10所述的剂量设置机构，其中，当所述第二突起与所述径向突出肋中的切口对准时，所述剂量选择器仅在近侧方向上移动以开始剂量输送。

15.根据权利要求10所述的剂量设置机构，其中，所述径向突出肋包括多个切口，所述切口与定位在所述剂量选择器内表面上的多个剂量止动件轴向对准，其中，每个剂量止动件对应于有限的一组预定固定剂量设置中的一个。

16.根据权利要求10所述的剂量设置机构，其中，当所述第二突起与所述径向突出肋的切口对准时，所述剂量选择器在剂量输送期间只能在远侧方向上移动。

17.根据权利要求15所述的剂量设置机构，其中，当所述第一突起与所述剂量选择器的剂量止动件中的一个接合时，所述剂量旋钮只能相对于所述卡扣元件轴向移动。

18.根据权利要求10所述的剂量设置机构，其中，如果在剂量输送期间释放剂量旋钮，则第二突起将邻接径向突出肋的近侧。

19.根据权利要求10所述的剂量设置机构，其中，所述剂量选择器还包括最大剂量硬止动件。

20.根据权利要求10所述的剂量设置机构，其中，所述剂量选择器还包括零剂量硬止动件。

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