CN113226411B - 固定剂量注射笔 - Google Patents

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Abstract

固定剂量注射笔包括传动元件(30)，旋转该传动元件以设定并且从多剂量药筒(8)递送药物的剂量。圆形棘轮34绕其周长限定少量接合位置，并选择性地将传动元件30的旋转传递至活塞杆驱动器24。具体地，仅当在剂量递送方向上旋转传动元件30时，并且仅如果传动元件30已经在相反的剂量设定方向上旋转通过足以到达一个接合位置的角度时，圆形棘轮34将传动元件30的旋转传递至活塞杆驱动器24。优选地，轴向移动的注射器元件4用于经由螺旋连接件31、32驱动传动元件30的旋转。当活塞杆16前进至预定轴向位置时，最后剂量锁定机构42、44保持圆形棘轮34处于接合以防止其它剂量被设定。

Description

固定剂量注射笔
技术领域
注射笔提供一种用于设置药物的预定剂量并且将该剂量从药筒递送至患者的机构。药筒通常在腔体中包含药物的多个剂量，而注射笔包括逐级从笔延伸以从所述腔体递送各个剂量的活塞杆，该活塞杆移动确定递送药剂的体积的距离。如果只设置了部分剂量，则笔式机构会阻止药物的递送。
背景技术
注射笔的许多设计是已知的。通常，笔具有圆筒笔身和剂量选择器。在操作的剂量设定阶段中，使用者相对笔身轴向地和/或旋转地移动剂量选择器至确定递送剂量的位置，然后在操作的药物递送阶段中，使用者将剂量选择器轴向地推入笔身以递送剂量。笔还包括用于将药筒附接至笔的结构；以及活塞杆，其沿着笔的轴线移动以作用在药筒的活塞上。在药物递送阶段中，例如通过使用者的拇指按压笔的近端以将剂量选择器推入笔身。在药物递送期间，笔身中的驱动机构将剂量选择器的运动转换为活塞杆的通过一定距离的轴向运动，该距离适于从药筒中递送所需剂量。活塞杆移动的距离因此由剂量选择器移动的距离确定，但两个距离不需要相等。每次使用笔从同一个药筒中递送药物时，活塞杆都会沿轴线进一步前进。在剂量设定阶段中，活塞杆不会轴向移动。
在许多情况下，希望将由注射笔递送的药物剂量不应由使用者自由选择，而应为预先确定以匹配规定剂量的固定体积。应防止使用者仅设定和递送部分剂量。
由于注射器笔可以从单个药筒中递送药物的多个剂量，因此在重复使用后，药筒可能会达到剩余的药量少于一完整剂量的状态。在这种情况下，法规通常要求自动锁定笔以防止进一步使用。此功能称为“最后剂量锁定”。
发明内容
本发明提供如权利要求1限定的固定剂量注射笔。
在各个从属权利要求中限定了本发明的优选但非必要的特征。在本说明书中，词语“药物”用于描述待由笔以测量剂量递送的任何液体物质。它通常是一种生物活性物质，该物质被注射到人或动物受试者的体内，例如用于医学或美容目的。然而，本发明可以用于需要分配物质的固定数量的其它应用中。
附图说明
图1a和图1b分别是穿过根据本发明的具有位于完全插入和完全拉出位置的注射元件的注射笔的纵向截面。
图2是图1的注射笔的一部分的剖开透视图。
图3是沿图1的平面C-C截取的、穿过注射笔的活塞杆引导件的径向截面。
图4是沿图1的平面D-D截取的、穿过注射器笔的第一圆形棘轮的径向截面。
图5是沿图1的平面E-E截取的、穿过注射器笔的第二圆形棘轮的径向截面。
图6是穿过图1的注射笔的最后剂量锁定机构的纵向截面。
具体实施方式
根据注射的优选实施例的注射笔在图1至图6中示出。其包括以笔的纵向轴线3为中心的大体上圆柱形的空心笔身2。注射器元件4安装在笔身2中并构造成相对于笔身2轴向滑动以设定或递送药物的剂量。通过诸如一对平面或键和键槽(未示出)之类的互补特征阻止笔身2和注射器元件4之间的相对旋转。注射器元件4的近端从笔身2的近端突出以形成注射器按钮6，使用者可以手动握住注射器按钮6以将其从笔身2中拉出(图1b)或将其推回笔身2(图1a)。
药筒8安装在笔身2的远端上。药筒8包括腔体10，腔体10包含用于注射入患者中的药物的多个剂量。药筒8由罩11包围，罩11提供了用于将药筒8保持在笔身2中的连接机构。罩11还包括用于安装与腔体10液体联通的皮下注射针头(未示出)的螺纹12或其它机构。可以沿着笔的轴线3推动腔体10中的活塞15以将药物的各个剂量经由针头从腔体10中挤出。在不使用时，笔的远端被可移动的笔帽15覆盖。
注射笔包括沿轴线3放置的活塞杆16，该活塞杆部分地位于笔身2内并且部分地从笔身2的远端延伸以穿透附接的药筒8的腔体10。通过沿着轴线3在从笔身的近端朝笔身的远端的方向(第一轴向方向)上移动，活塞杆16沿着轴线3推动活塞14以从腔体10递送药物的剂量。
在本发明的该实施例中，活塞杆16在横截面上是实心的并在其外表面上具有螺旋螺纹17。活塞杆16还包括沿其长度延伸的一对相对的平面18，这样的结果导致螺纹17是不连续的。
活塞杆引导件20被固定在笔身2中使得其不能旋转。活塞杆引导件20与活塞杆16同轴地安装，并包括与活塞杆16的各平面18接合的一对相对的内平面21，以允许活塞杆16滑动穿过活塞杆引导件20而防止活塞杆16旋转(图3)。显然，不同于平面18、21的接合方式可以用于实现活塞杆16和活塞杆引导件20之间相似的滑动但不旋转的连接，例如作用于活塞杆16的键槽中的引导件20上的栓；或者具有替代互补、非圆形横截面的活塞杆16和活塞杆引导件20。
活塞杆16的轴向运动由同轴安装在笔身2中的活塞杆驱动器24驱动，以便能够旋转但不能轴向平移。活塞杆驱动器24中的孔包括内螺纹25，该内螺纹与活塞杆16上的外螺纹17接合。由于活塞杆引导件20防止活塞杆16旋转，所以活塞杆驱动器24绕螺纹连接件的旋转驱动活塞杆16沿着轴线3滑动。第一圆形棘轮26(图4)允许活塞杆驱动器24仅在第一旋转方向上的旋转，该第一旋转方向是使得活塞杆16在第一轴向方向上前进并从药筒8递送药物的剂量的方向。在示出的实施例中，第一圆形棘轮26包括棘轮臂27和圆形棘爪28。棘轮臂27与活塞杆驱动器24一体形成并从活塞杆驱动器24向外延伸。棘爪28形成为分立元件并且固定地安装在笔身2中。显然，棘轮26可以具有其它形式：例如，棘轮臂27可以由附接到活塞杆驱动器24的分立元件提供，和/或圆形棘爪28可以与笔身2或活塞杆引导件20一体形成。
圆柱形的传动元件30同心地安装在笔身2中，在活塞杆驱动器24的外部且在注射器元件4的内部。传动元件30能够绕轴线3旋转但被限制而不能沿着轴线3移动。突起螺旋螺纹31从传动元件30的外圆柱形表面突出并与注射器元件4的内圆柱形表面中的凹进螺旋凹槽32接合。由螺纹31和凹槽32形成的螺旋连接件不是自锁的，使得注射器元件4在任一方向上的轴向滑动会导致传动元件30旋转。显然，能够以替代的方式实现该螺旋连接件，例如通过互换突起螺纹31和凹进凹槽32，并且该突起部件不必是完整螺纹而可以包括沿凹槽32行进的多个小突起。在示出的实施例中，螺纹31和凹槽32有两个起点，但可以选择不同数量的起点。
第二圆形棘轮34安装在传动元件30和活塞杆驱动器24之间用于选择性地将传动元件30的旋转传递至活塞杆驱动器24。如图5所示，第二圆形棘轮34包括从活塞杆驱动器24向外延伸的两个弹性棘轮臂38和在传动元件30的内圆柱形表面37中形成的相应一对直径上相对的轴向凹槽36。在本发明示出的实施例中，棘轮臂38是固定至活塞杆驱动器24的分立棘轮元件39的一部分，但显然，在替代实施例中，它们可以与活塞杆驱动器24一体形成。每个凹槽36具有不对称的横截面，其中一个壁为浅角，而相对壁则为一个陡角，每个棘轮臂38的尖端具有互补的形状，其可以在传动元件30沿第一旋转方向旋转期间抵靠在凹槽36的较陡壁上，但是在传动元件30沿相反方向(以下称为“第二旋转方向”)旋转期间跨过凹槽36的浅壁。显然，轴向延伸的凹槽36并不是能够选择性地与棘轮38接合的唯一凹槽状结构：例如，内圆柱形表面37可以设置有适当成形的凹坑或面向周向的台阶，以实现类似的功能。
当在操作的剂量设定阶段中从笔身2拉出注射器元件4时，这使得传动元件30在第二旋转方向上旋转。然后棘轮臂38的尖端跨过棘轮凹槽36且不将旋转传递至活塞杆驱动器24。第一圆形棘轮26也防止可能由棘轮臂38和内圆柱形表面37之间的摩擦接触导致的活塞杆驱动器24在第二旋转方向上的旋转。
当在操作的剂量递送阶段中将注射器元件4推入笔身2中时，这使得传动元件30在第一旋转方向上旋转。然后棘轮凹槽36能够与棘轮臂38的尖端牢固接合并将旋转传递至活塞杆驱动器24，这转而驱动活塞杆16沿着轴线3前进并从药筒8递送剂量。
应当注意的是，棘轮臂38仅可在围绕传动元件30的圆周的某些接合位置处接合凹槽36。在这些接合位置之间，当沿任一方向旋转时，棘轮臂38在传动元件30的内圆柱形表面37上自由滑动。
当注射笔已经完成药物的剂量的递送时，注射器元件4如图1a所示被完全推入笔身2以到达其最终位置，并且传动元件30在第二圆形棘轮34接合的情况下已沿第一旋转方向旋转。如果现在拉出注射器元件4以设定用于递送的新的剂量，则这使得传动元件30在棘轮臂38滑过其内表面37的情况下在第二旋转方向上旋转。从图5能够看出，在棘轮臂38再次接合于棘轮凹槽36中之前，传动元件30需要沿第二旋转方向旋转180°。如果旋转在达到180°之前反转，则臂38将不会接合并且旋转将不会被传递给活塞杆驱动器。如果在第二旋转方向上的剂量设定旋转超过180°，则棘轮臂38将首先跨过凹槽36并且继续滑过内表面37，直到在随后反转方向以递送药物时，臂38向后滑动并在180°接合位置处重新接合凹槽36。从那里开始，传动元件30沿第一旋转方向的继续旋转将驱动活塞杆驱动器24旋转通过180°，直到注射器元件4再次到达最终位置。
通过选择活塞杆16的螺纹17以具有合适的螺距，可以布置成活塞杆驱动器24的通过180°的旋转导致从药筒8递送所需的固定剂量。传动元件30和活塞杆驱动器24的通过180°的旋转对应于注射器元件4通过预定轴向距离到达图1b所示的位置的运动。该预定距离取决于螺旋连接件31、32的螺距。优选地限制注射器元件4以防止其移动通过明显大于该预定距离的轴向距离。
根据本发明的优选实施例的注射笔还包括最后剂量锁定特征，如果药物筒8中的药物剂量少于预定的固定剂量，则该最后剂量锁定特征防止该笔用于设定和递送剂量。随着笔被重复使用，活塞杆16的位置因此是药筒8中剩余的药物量的量度。
活塞杆16包括在其近端处的扩大的头部40。图1和图2示出了在早期阶段的笔，此时活塞杆16在其初始位置处或附近并且在近端方向上完全延伸。随着递送多个剂量，活塞杆16沿远端方向前进直到活塞杆16的头部40接近最后剂量锁定机构，如图6所示。最后剂量锁定机构包括套环42和锁定元件44，它们在传动元件30内围绕着活塞杆16。套环42固定至第二圆形棘轮34。锁定元件44能够相对于套环42轴向移动，并且由安装在套环42和锁定元件44之间的弹簧46促使锁定元件44在第一轴向方向上移动。然而，一对钩子48阻止了锁定元件44移动，该对钩子与套环42的近端表面49接合。
随着活塞杆16前进，其头部40与钩子48的倾斜的凸轮表面50接触。头部40在第一轴向方向的继续前进迫使钩子48分开，如图6中上方的一对黑色箭头所示，直到钩子48从近端表面49脱开。现在弹簧46驱动锁定元件44在第一轴向方向上移动，如图6中下方的黑色箭头所示，使得锁定楔块52从第二圆形棘轮34的棘轮臂38径向向内推入到适当位置。回想一下，由于活塞杆16正在前进，因此必须接合第二圆形棘轮34。因此其棘轮臂38向外弯曲以进入传动元件30的凹槽36，在其后方留出空间以插入楔块52。
当进行随后的尝试以拉出注射器元件4并沿第二旋转方向旋转传动元件30以设定新的剂量时，楔块52防止棘轮臂38从凹槽36脱开，因此传动元件30保持旋转锁定在活塞杆驱动器24上。第一圆形棘轮26防止活塞杆驱动器24在第二旋转方向上的旋转。反过来，这防止了传动元件30旋转以设定新的剂量，所以笔变得无法使用。
显然，应选择活塞杆16的长度，使得其头部40在药筒8中的最终完全剂量递送完成时或接近完成时激活该最后剂量锁定机构。
在本发明的优选实施例中，存在第二圆形棘轮34的两个接合位置，彼此间隔180度。然而，在替代实施例中，可以存在不同数量n个接合位置，彼此相等间隔360/n度。优选地，1≤n≤4。
活塞杆驱动器24和活塞杆引导件20的另一种配置是可能的，其包括在活塞杆引导件20和活塞杆16之间的螺纹连接件以及在活塞杆16和活塞杆驱动器24之间的滑动共同旋转连接件。例如，活塞杆驱动器24可以包括一对内部平面，以与活塞杆16的外平面18接合，并迫使活塞杆16与活塞杆驱动器24共同旋转。因此，在活塞杆引导件20的螺纹连接件内的活塞杆16的旋转驱动活塞杆16沿轴线3前进。
上面已经描述了所示实施例的几种变型。在没有相反声明的情况下，每个变型可以独立于其它变型采用，并且它们可以以任何组合使用。

Claims (10)

1.一种注射笔，包括：
活塞杆引导件(20)；
活塞杆驱动器(24)，其构造为相对于所述活塞杆引导件(20)旋转而没有轴向运动；
活塞杆(16)，其连接至所述活塞杆驱动器(24)和所述活塞杆引导件(20)，使得所述活塞杆驱动器(24)的旋转驱动所述活塞杆(16)相对于所述活塞杆引导件(20)的轴向运动；
第一圆形棘轮(26)，其限制所述活塞杆驱动器(24)以仅在第一旋转方向上旋转，所述第一旋转方向驱动所述活塞杆(16)在第一轴向方向上移动；
传动元件(30)，其构造为相对于所述活塞杆引导件(20)在所述第一旋转方向上或在相反的第二旋转方向上旋转而没有轴向运动；以及
第二圆形棘轮(34)，其选择性地使所述传动元件(30)与所述活塞杆驱动器(24)接合，使得：
所述传动元件(30)在所述第二旋转方向上的旋转不传递至所述活塞杆驱动器(24)；以及
仅如果所述传动元件(30)已经在所述第二旋转方向上旋转通过足以允许所述第二圆形棘轮(34)接合的预定角度，则所述传动元件(30)在所述第一旋转方向上的旋转传递至所述活塞杆驱动器(24)。
2.根据权利要求1所述的注射笔，其中，所述第二圆形棘轮(34)包括绕其圆周上等距间隔的n个接合位置；其中，所述预定角度是360/n 度；并且其中，所述活塞杆驱动器(24)的通过360/n度的旋转使所述活塞杆(16)前进了从所述笔递送药物的预定剂量所需的距离。
3.根据权利要求2所述的注射笔，其中，n＝2。
4.根据权利要求2或3所述的注射笔，其中，所述第二圆形棘轮(34)的每个接合位置是在其处棘轮臂(38)能够接合在凹槽(36)中的角度位置，所述凹槽(36)和所述棘轮臂(38)的横截面形状使得，当所述传动元件(30)沿所述第二旋转方向旋转时所述棘轮臂(38)跨过所述凹槽(36)，但当所述传动元件(30)沿所述第一旋转方向旋转时所述棘轮臂(38)与所述凹槽(36)接合。
5.根据权利要求4所述的注射笔，其中，所述凹槽(36)是形成在所述传动元件(30)的内圆周表面中的轴向凹槽，并且所述棘轮臂(38)从所述活塞杆驱动器(24)向外延伸。
6.根据权利要求4或5所述的注射笔，还包括最后剂量锁定机构(42、44)，从而，当所述活塞杆(16)移动至预定轴向位置时，防止了所述第二圆形棘轮(34)脱开，并且所述第一和第二圆形棘轮(26、34)共同防止了所述传动元件(30)在所述第二旋转方向上旋转。
7.根据权利要求6所述的注射笔，其中，所述最后剂量锁定机构(42、44)包括楔块(52)，其当在所述第二圆形棘轮(34)的所述臂(38)后面被驱动时，防止所述臂(38)从所述第二个圆形棘轮(34)的所述凹槽(36)脱开。
8.根据任一项前述权利要求所述的注射笔，还包括：
注射器元件(4)，其构造为相对于所述活塞杆引导件(20)在所述第一轴向方向上或在相反的第二轴向方向上移动而没有旋转；以及
螺旋连接件(31、32)，其在所述注射器元件(4)和所述传动元件(30)之间，构造成使得所述注射器元件(4)在所述第一或第二轴向方向上的轴向运动导致所述传动元件(30)分别在所述第一或第二旋转方向上的旋转。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的注射笔，包括在所述活塞杆(16)和所述活塞杆驱动器(24)之间的螺纹连接件(17、25)，以及在所述活塞杆(16)和所述活塞杆引导件(20)之间的非旋转连接件(18、21)，从而所述活塞杆驱动器(24)绕所述螺纹连接件(17、25)的旋转驱动所述活塞杆(16)相对于所述活塞杆引导件(20)轴向移动而没有旋转。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的注射笔，包括在所述活塞杆(16)和所述活塞杆驱动器(24)之间的共同旋转连接件，以及在所述活塞杆(16)和所述活塞杆引导件(20)之间的螺纹连接件，从而所述活塞杆驱动器(24)的旋转迫使所述活塞杆(16)旋转，并且所述活塞杆(16)在所述活塞杆引导件(20)的螺纹连接件中的旋转驱动所述活塞杆(16)轴向移动。
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