CN115025329A - 自动注射器和相关使用方法 - Google Patents

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CN115025329A
CN115025329A CN202210536230.4A CN202210536230A CN115025329A CN 115025329 A CN115025329 A CN 115025329A CN 202210536230 A CN202210536230 A CN 202210536230A CN 115025329 A CN115025329 A CN 115025329A
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CN
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needle
housing
container
shuttle
configuration
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CN202210536230.4A
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雷切尔·阿诺特
斯科特·巴顿
巴特·E·伯吉斯
理查德·吉尔德斯利夫
阿列克谢·戈拉尔乔科
布莱恩·C·格里格斯
丹尼尔·哈尔比格
克里斯多佛·卡内尔
崔佛·兰利
阿尔弗雷德·马利诺
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Original Assignee
Regeneron Pharmaceuticals Inc
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Abstract

一种注射装置，包括：托架；针；耦接到所述针的驱动器，所述驱动器可在回缩配置与部署配置之间相对于所述托架滑动；梭动件，所述梭动件被配置来在所述回缩配置与所述部署配置之间移动所述驱动器；以及止动件，所述止动件被配置来从第一配置移动到第二配置，其中所述止动件被配置来将所述驱动器保持在所述部署配置中，并且所述止动件从所述第一配置到所述第二配置的移动允许所述梭动件将所述驱动器从所述部署配置移动到所述回缩配置。

Description

自动注射器和相关使用方法
本申请是申请号201880027244.5，申请日2018.5.4，名称《自动注射器和相关使用方法》的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本专利申请根据《美国法典》第35条第119款要求2017年5月5日提交的美国临时专利申请号62/502,278的权益，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本公开涉及一种自动注射器和相关使用方法。
背景技术
在各种可用的自动注射器中，一旦由用户启动，就对针进行部署并且将流体从针递送到用户体内。完成流体递送后，出于用户舒适度、针安全性和产品正面感知的目的，可将针回缩。然而，许多自动注射器使用单独的弹簧或马达进行注射和针移除步骤。此外，此类注射组件通常需要单独的用户操作进行插入和移除针两者。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种注射装置。所述注射装置包括：托架；针；耦接到所述针的驱动器，所述驱动器可在回缩配置与部署配置之间相对于所述托架滑动；梭动件，所述梭动件被配置来在所述回缩配置与所述部署配置之间移动所述驱动器；以及止动件，所述止动件被配置来从第一配置移动到第二配置的，其中所述止动件被配置来将所述驱动器保持在所述部署配置中，并且所述止动件从所述第一配置到所述第二配置的移动允许所述梭动件将所述驱动器从所述部署配置移动到所述回缩配置。
所述梭动件可从第一位置移动到第二位置，并且从所述第二位置移动到第三位置，其中当所述梭动件处于所述第一位置时，所述驱动器处于所述回缩配置；当所述梭动件处于所述第二位置时，所述驱动器处于所述部署配置；当所述梭动件处于所述第三位置时，所述驱动器处于所述回缩配置。所述第一位置与所述第三位置是不同的。所述梭动件沿轴线在一个方向上移动，以从所述第一位置移动到所述第二位置，并且从所述第二位置移动到所述第三位置。所述梭动件被配置来仅在一个方向上移动。所述注射装置还包括耦接到所述托架的部署齿轮和耦接到所述托架的回缩齿轮，其中所述驱动器耦接到所述部署齿轮和所述回缩齿轮，所述梭动件包括被配置来接合所述部署齿轮和所述回缩齿轮的齿条齿轮，其中所述齿条齿轮与所述部署齿轮的直接接合使所述驱动器从所述回缩配置移动到所述部署配置，并且所述齿条齿轮与所述回缩齿轮的直接接合使所述驱动器从所述部署配置移动到所述回缩配置。所述齿条齿轮在任何时候都仅与所述部署齿轮和所述回缩齿轮中的一个直接接触。所述齿条齿轮被配置来驱动所述部署齿轮沿第一方向的旋转，以使所述驱动器从所述回缩配置移动到所述部署配置，并且驱动所述回缩齿轮沿所述第一方向的旋转，以使所述驱动器从所述部署配置移动到所述回缩配置。所述驱动器包括第一齿条和第二齿条，其中所述第一齿条被配置来接合所述部署齿轮，并且所述第二齿条被配置来接合所述回缩齿轮。所述第一齿条和所述第二齿条位于所述驱动器的相对侧。所述梭动件被配置来沿第一轴线移动，所述驱动器被配置来沿第二轴线移动，并且所述第一轴线与所述第二轴线彼此垂直。在启动之前，所述驱动器与障碍物接触，并且通过所述障碍物防止所述驱动器移出所述回缩配置。所述注射装置还包括包封所述托架的外壳，其中所述障碍物与所述外壳是一体的。所述托架相对于所述外壳的移动使所述驱动器移动而不与所述障碍物接触，从而允许所述驱动器从所述回缩配置移动到所述部署配置。所述注射装置还包括耦接到所述梭动件的弹力构件，其中在所述驱动器移动而不与所述障碍物接触之后，所述弹力构件被配置来从第一压缩状态伸展到第二压缩状态以使所述梭动件从所述第一位置移动到所述第二位置。在所述止动件从所述第一配置移动到所述第二配置之后，所述弹力构件被配置来从所述第二压缩状态伸展到静止状态，以将所述梭动件从所述第二位置移动到所述第三位置。
在另一方面，本公开涉及一种注射装置，其包括：具有止动件的托架，其中所述止动件具有固定到所述托架的其余部分的第一端和自由第二端；耦接到所述托架的第一齿轮；针；耦接到所述托架的驱动器，所述驱动器可在回缩配置与部署配置之间相对于所述托架滑动；梭动件，所述梭动件包括被配置来驱动所述第一齿轮的旋转的齿条齿轮，其中所述第一齿轮的旋转使所述驱动器从所述回缩配置移动到所述部署配置，其中所述止动件的所述自由第二端被配置来在所述驱动器处于所述部署配置时至少暂时阻止所述梭动件的移动。
所述注射装置还包括耦接到所述托架的第二齿轮，其中所述止动件围绕所述固定第一端屈曲，同时所述自由第二端与所述梭动件接触，使所述梭动件相对于所述止动件滑动并且驱动所述第二齿轮的旋转，其中所述第二齿轮的所述旋转将所述驱动器从所述部署配置移动到所述回缩配置。
在另一方面，本公开涉及一种注射装置，其包括：针，所述针可在回缩配置与部署配置之间移动；小瓶，所述小瓶被配置来与所述针流体连通；活塞，所述活塞被配置来在所述小瓶内移动；马达，所述马达被配置来驱动所述活塞；以及耦接到所述马达的控制器，其中所述控制器被配置来接收注射装置被定位成与用户接触的指示，在接收到所述指示之后，向所述马达发送信号以沿第一方向驱动所述活塞以使所述针和所述小瓶流体连通并将所述针从所述回缩配置移动到所述部署配置，并且在接收到所述指示后不需要用户进行任何干预，并且在发送所述信号以沿所述第一方向驱动所述马达之后，自动向所述马达发送信号以沿第二方向驱动所述活塞以将所述针从所述部署配置移动到所述回缩配置。
所述注射装置还包括外壳，当所述针处于所述回缩配置时，所述外壳包封所述小瓶、所述活塞、所述马达、所述控制器和所述针，其中所述针在所述部署配置中延伸出所述外壳。所述注射装置可包括盖子或护罩，所述盖子或护罩容纳处于所述回缩配置的所述针的最远端部分。所述注射装置可包括音频模块、视觉模块和触觉模块，所述模块的每一个耦接到所述控制器并且被配置来向所述注射装置的用户提供反馈。所述注射装置可包括密封所述小瓶的开口的顶部，所述顶部包括包含消毒剂可透过的橡胶材料的部分，其中所述针包括被配置来与所述小瓶耦接的最近端部分，并且，在所述针和所述小瓶彼此流体连通之前，所述针的所述最近端部分被设置在由所述橡胶材料形成的所述部分内。所述注射装置可包括悬臂，所述悬臂耦接到所述控制器，并且可通过所述针移动，其中当所述针处于所述回缩配置时，所述悬臂形成开路的一部分，所述开路向所述控制器发信号，指示所述针处于所述回缩配置，并且当所述针处于所述部署配置时，所述悬臂形成闭路的一部分，所述闭路向所述控制器发信号，指示所述针处于所述部署配置。
附图说明
并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出各种实例，并且连同描述一起用于解释所公开的实例和实施方案的原理。
可结合附图中示出的实施方案来实现本公开的各方面。这些附图示出本公开的不同方面，并且在适当的情况下，类似地标记了示出不同附图中的相似结构、部件、材料和/或元件的附图标号。应当理解，除了具体示出的那些之外的结构、部件和/或元件的各种组合都是所预期的并且处于本公开的范围内。
此外，本文描述和说明了许多实施方案。本公开不限于其任何单一方面或实施方案，也不限于此类方面和/或实施方案的任何组合和/或排列。此外，本公开的每个方面和/或其实施方案可单独使用，或与本公开的一个或多个其他方面和/或其实施方案组合使用。为简洁起见，本文不单独讨论和/或说明某些排列和组合。值得注意的是，本文描述为“示例性”的实施方案或实现方式不应被解释为优选的或有利的，例如，相对于其他实施方案或实现方式；相反，它意图反映或指示一个或多个实施方案是“示例性”的一个或多个实施方案。
图1是根据本公开的实例的自动注射器的透视图。
图2是图1的自动注射器的底视图。
图3是图1的自动注射器的侧视图，其示出远离面向组织的表面延伸的启动开关。
图4是图1的自动注射器的分解图。
图4A是图1的自动注射器的控制系统的示意图。
图4B是根据本公开的自动注射器的分解图。
图4C是根据本公开的方面的外壳和电子板的一部分的透视图。
图5是针机构的分解图。
图6是图5的处于第一位置的针机构的透视图。
图7至图11是图5的针机构的侧视图。
图12是图1的自动注射器的一部分的侧面剖视图。
图13和图14是刺穿机构的侧面剖视图。
图14A是用于可替代刺穿机构的帽的剖视图。
图15是针插入开关的侧视图。
图16是根据本公开的示例性方法的流程图。
图17至图23示出根据本公开的其他实例的针机构。
图24是图1的自动注射器和针护罩的剖视图。
图25是图24的一部分的放大图。
同样，本文描述和说明了许多实施方案。本公开不限于其任何单一方面或实施方案，也不限于此类方面和/或实施方案的任何组合和/或排列。本公开的每个方面和/或其实施方案可单独使用，或与本公开的一个或多个其他方面和/或其实施方案组合使用。为简洁起见，本文不单独讨论这些组合和排列中的许多。
值得注意的是，为了使说明简化和清楚，附图的某些方面描绘了各种实施方案的一般结构和/或构造方式。可省略众所周知的特征和技术的描述和细节，以避免不必要地模糊其他特征。附图中的元件未必按比例绘制；一些特征的尺寸可相对于其他元件被放大，以提高对示例性实施方案的理解。例如，本领域普通技术人员应当了解，剖视图不按比例绘制并且不应当被视为表示不同部件之间的比例关系。提供剖视图以帮助说明所描绘的组件的各种部件并显示它们相对于彼此的定位。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实例，所述实例在附图中予以说明。在任何可能的情况下，整个附图中将使用相同的附图标号来指代相同或相似部分。在以下讨论中，相关术语诸如“约”、“基本上”、“近似”等用于指示所陈述数值的±10％的可能变化。
如上文所描述，现有的自动注射器通常需要多次用户交互来自我给药，包括例如用于对针进行部署和用于随后在药物递送后使针回缩的单独的用户交互。这些附加步骤会增加药物的自我给药的复杂性、引入用户错误并引起用户不适。因此，本公开涉及简化用户对药物或其他治疗剂的自我给药的注射装置(例如，自动注射器)的各种实施方案。具体地，根据某些实施方案，当针经皮下插入到用户体内时，自动注射器可不需要任何另外的用户交互来使针抽出。因此，简化了本公开的自动注射器从而帮助防止误用或用户错误。
总体系统
图1至图4示出此类自动注射器2的实例。自动注射器2可包括外壳3，所述外壳3具有组织接合(例如，底部)表面4，针可通过开口6(图2)穿过组织接合表面4进行部署和回缩。启动开关1409(图2)可设置在组织接合表面4上，并且可被配置来启动自动注射器2，或以其他方式将自动注射器2置于“准备”模式。触摸传感器1410(图2)也可设置在组织接合表面4上，并且可被配置来帮助自动注射器2的控制器确定自动注射器2是否设置在用户的皮肤上(指示自动注射器应当击发针或以其他方式对针进行部署)，或是否不正确地触发了启动开关1409(指示应当停止自动注射器2的操作)。启动开关1409和触摸传感器1410将在下文参照图4A进一步详细讨论。连接端口13也可设置在组织接合表面4上，以方便自动注射器2的编程。外壳3可包括透明窗口50，以使观察者能够观看到设置在外壳3内的一个或多个显示器或LED 52(参见图4B)，并且还可包括多个开口51，所述多个开口51被配置来方便外壳3内产生(通过例如扬声器)的声音的行进。LED 52可以环状形式或任何其他合适的形式布置。
自动注射器2可具有适于用户能够携带和进行自附接的任何合适的尺寸。在一个实例中，自动注射器2可具有约2.98英寸的长度、约2.07英寸的宽度和约1.07英寸的高度。然而，也可利用其他合适的值，包括例如约0.5英寸至约5.0英寸的长度、约0.5英寸至约3.0英寸的宽度、以及从0.5英寸至约2.0英寸的高度。
自动注射器2可围绕纵向轴线40(例如，X轴)、基本上垂直于纵向轴线40的横向轴线42(例如，Y轴)和基本上垂直于纵向轴线40和横向轴线42两者的竖直轴线44(例如，Z轴)定向。
粘合剂贴片12可耦接到组织接合表面4，以帮助将自动注射器2固定到用户的身体(例如，皮肤)。粘合剂贴片12可由织物或任何其他合适的材料形成，并且可包括粘合剂。粘合剂可以是水性或溶剂型粘合剂，或可以是例如热熔融粘合剂。合适的粘合剂还包括丙烯酸基、糊精基和氨基甲酸酯基粘合剂以及天然弹性体和合成弹性体。在一些实例中，贴片12上提供的粘合剂可在与用户的皮肤接触时被活化。在又另一实例中，贴片12可包括非织造聚酯基材和丙烯酸或硅酮粘合剂。贴片12可通过例如双面粘合剂或通过如超声焊接的其他机制接合到外壳3。贴片12的长度尺寸可大于自动注射器2的宽度。
针机构
参考图5至图11，针机构20包括托架202，托架202可在第一位置(图6)与第二位置(图7)之间在外壳3内移动(例如，可滑动)。针机构20还可包括安装到托架202的流体导管300，并且所述流体导管300可被部署到用户体内且由驱动器320使其回缩。梭动件340(例如，梭动件致动器)可被配置来通过部署齿轮360和回缩齿轮362移动驱动器320。梭动件340可耦接到弹力构件(例如，弹簧370)。盖子380(图5)可耦接到托架202以包封针机构20的各种部件。
参考图5，流体导管300可从第一端部302延伸到第二端部304。第一端部302可包括被配置来注射到用户体内的针306。针306可包括尖锐和/或斜的尖端，并且可大致沿轴线44延伸或平行于轴线44延伸。第二端部304可包括针308，所述针308基本上类似于针306，但是其可定位在自动注射器2内以穿透小瓶1302(在图13中示出并且在下文进一步详细描述)以接入待注射到用户体内的药物。流体导管300可包括中间节段310，所述中间节段310包括沿轴线40延伸或平行于轴线40延伸的一部分，以及沿轴线40延伸或平行于轴线40延伸的第二部分。中间节段310的第一部分和第二部分可接合在线圈312中，线圈312有助于流体导管300的屈曲以及在将针306部署到用户体内期间和从用户体内回缩出来期间针306沿轴线44的移动。虽然示出线圈312，但也可设想任何其他合适的形状，例如蛇形、弯曲或其他能够使流体导管300屈曲的形状。当针306被部署和/或回缩时，线圈312或类似结构可用作悬臂。线圈312还可将流体导管300偏置到图5中所示的部署配置中。一旦针308穿透小瓶1302并与小瓶1302建立流体连通(参见例如图14)，药物即可从小瓶1302穿过针308、中间节段310和针306(刺穿穿过用户的皮肤)行进，并进入用户体内。在一些实例中，流体管道300可仅包括金属或金属合金。在其他实例中，流体导管300可包括任何其他合适的材料，诸如，例如聚合物等。针308和中间部分310可定义为22规格或23规格的薄壁针，而针306可以是27规格的针。也可适当地利用范围从例如6规格到34规格的其他大小的针。流体导管300可减少与药物接触的材料的量，减少接头和组装步骤，并且需要比常规装置更少的消毒。
托架202可由塑料(例如，注塑塑料)、金属、金属合金等形成，并且可包括具有开口206的凸缘204、以及柱子210和柱子212。托架202还可包括开口216，针或其他流体导管可穿过开口216被部署。开口216可以是从托架202的端面凹进的狭槽，或者，在可替代实施方案中，开口216的整个周边可由托架202的材料限定。托架202还包括驱动器路径218。驱动器路径218可以是沿轴线44延伸或平行于轴线44延伸的托架202中的狭槽。驱动器路径218可被配置来接纳驱动器320的突起，诸如，例如下文进一步详细讨论的突起330。托架202还可包括梭动件路径220，梭动件340可沿梭动件路径220移动，如下文进一步详细描述的。
托架202还可包括止动件240，止动件240被配置来接合梭动件340。止动件240可以是具有固定端241(图8)和自由端242(图8)的悬臂。止动件240可包括倾斜斜坡243(图9和图12)，当由斜坡1500(参考图12描述)接合或推动时，使得止动件240绕固定端241偏转。在第一位置中，自由端242可阻挡或以其他方式阻碍梭动件340的移动，并且在第二配置中，自由端242可允许梭动件340的移动。止动件240与梭动件340之间的关系将稍后在本申请中进一步详细讨论。
驱动器320包括彼此平行并且被设置在驱动器320的相反侧上的两个齿条322和齿条324(如图8所示)。齿条322和齿条324可包括齿，并且可被配置来分别与部署齿轮360和回缩齿轮362接合并驱动它们的旋转。驱动器320可包括内腔326(或轨道、凹槽或其他合适的结构)(图5)，所述内腔326被配置来接纳流体导管300的针306。驱动器320还可包括突起330(图6和图7)，突起330被配置来在托架202的驱动器路径218内滑动。突起330可包括钩状配置，其可“抓住”障碍物600，如下文进一步详细描述的。
继续参考图5，梭动件340可包括齿条342，所述齿条342被配置来与齿轮360和齿轮362接合。梭动件340还可包括端面344和凹槽346，所述凹槽346在与齿条342相同的方向上沿梭动件340的长度延伸。狭槽348(图9)可沿凹槽346的长度延伸。狭槽348可延伸穿过凹槽346的中部，并且可沿整个凹槽346或基本上整个凹槽346延伸。
梭动件340可沿轨道220从第一起始位置(图8)移动到第二中间位置(图9和图10)，并且从第二位置移动到第三最终位置(在图11中的第二配置与第三配置之间示出)。当梭动件340沿轨道220移动时，齿条342可首先接合部署齿轮360，然后接合回缩齿轮362。在某些时候，齿条342在任何给定时间都是接合部署齿轮360和回缩齿轮362中的至多一个。在一些实例中，诸如当齿条342纵向设置在部署齿轮360与回缩齿轮362之间时，齿条342不与部署齿轮360与回缩齿轮362中的任一个接合。梭动件340可被配置来仅沿一个轴线(例如，轴线40)移动并且仅沿一个轴线在一个方向上移动。使梭动件340沿轨道220移动所需的力可通过弹簧370的伸展来提供。弹簧370可从静止状态被压缩，并且弹簧370的伸展可使梭动件340通过上文阐述的一系列位置/配置沿轨道220移动。在梭动件340的各个位置处，自动注射器2的不同特征可直接或间接地阻挡梭动件340的移动。
如图8所示，梭动件340的第一位置可对应于自动注射器2的未使用、未部署和/或新的状态。在此第一位置，驱动器320可处于未部署状态。通过在驱动器320的路径中定位障碍物600(图6)将梭动件340保持在第一位置。可以是外壳3的架子的障碍物600或其他合适的阻挡装置可通过接合和/或保持突起330来防止驱动器320的移动。因此，因为驱动器320、部署齿轮360和齿条342彼此耦接，所以对驱动器320的阻挡也阻止了梭动件340的移动。通过相对于托架202移动障碍物600(或反之亦然)，梭动件340可从第一位置移动到第二位置。在一个实例中，托架202移动(例如，在图6中向左)，而障碍物600保持静止。
当驱动器320的路径没有障碍物600(图7)时，弹簧370可伸展并沿轨道220移动梭动件340。梭动件340的此线性移动可通过齿条342逆时针(或在其他实例中为顺时针)旋转部署齿轮360，并且部署齿轮360的旋转可通过驱动器320的齿条322沿轴线44向下移动驱动器320。驱动器320的此向下移动可使针306刺穿穿过用户的皮肤。在一些实例中，驱动器320可被配置来相对于托架202仅沿轴线44移动。
梭动件340可通过弹簧370的伸展而移动，直到其端面344邻接止动件240的自由端242，使得梭动件340保持在图9和图10所示的第二位置。此时，自由端242可防止弹簧370的进一步伸展以及梭动件340沿轨道220的进一步移动。在此第二位置，流体导管300可被部署在用户体内，并且来自小瓶1302的流体可通过针306注射到用户体内。除此之外，当梭动件340处于第二位置时，齿条342可与部署齿轮360接合以将针306保持在部署配置。通过止动件240绕其固定端241的屈曲，梭动件340可从第二位置移动到第三位置。此屈曲的进一步细节在下文参照图12至图14阐述。止动件240的屈曲可允许弹簧370继续伸展，从而沿轨道220进一步推动梭动件340。在一些实例中，当梭动件340从第二位置移动到第三位置时，止动件240可由梭动件340的凹槽346接纳和/或被接纳在梭动件340的凹槽346内，并且斜坡243可在狭槽348内滑动。
梭动件340从第二位置到第三位置的移动可对应于针306从用户体内回缩到外壳3中。特别地，当部署齿轮360旋转时，齿条342可与回缩齿轮362接合并使回缩齿轮362沿相同方向(例如，逆时针或顺时针)旋转。回缩齿轮362的旋转可通过齿条324将驱动器320推回到回缩位置。当梭动件340的端面344与托架202的壁接合时、当止动件240的自由端242到达凹槽346的端部时、和/或当弹簧370到达静止状态时，梭动件340可到达第三位置，其中驱动器320完全回缩。
在一些实施方案中，一旦驱动器320从部署状态移回到回缩状态，就可防止其移出回缩状态。由此，将会防止针306重新部署到用户体内。在此配置中，自动注射器2可以是一次性装置(例如，在完成一次注射后被丢弃)。在其他实施方案中，可重置和重复使用自动注射器2。此外，在一些实例中，部署齿轮360和回缩齿轮362可以是设置在自动注射器2内的唯一旋转齿轮。
刺穿系统和无菌连接器
图13和图14示出自动注射器2的刺穿系统1300的特征。示例性刺穿系统的其他细节可见于2016年9月15日公布的Arnott等人的美国专利申请公开号2016/0262984A1，其全部内容以引用方式并入本文。刺穿系统1300包括主容器、腔室、针筒、药筒或小瓶1302，所述小瓶1302具有第一端部1304和第二端部1306。小瓶1302还可包括腔1308，所述腔1308在第一端部1304处开口并朝向第二端部1306延伸。第二端部1306可包括具有帽1312的颈部1310，所述帽1312接合颈部1310以闭合第二端部1306。隔膜1314可定位在小瓶1302与帽1312之间，以帮助闭合第二端部1306，并允许针308(例如，立桩针(staked needle))插入小瓶1302中。腔1308可通过活塞1316在第一端部1304处闭合。
在一些实例中，小瓶1302可具有5mL容量，但是根据待递送的药物，可利用任何其他合适的容积(例如，从1mL至50mL、或从2mL至10mL、或从3mL至6mL、或从2mL至5mL、或其他合适的范围)。在其他实例中，小瓶1302可具有大于或等于1mL、或大于或等于2mL、或大于或等于3mL、或大于或等于4mL、或大于或等于5mL的容量。小瓶1302可容纳和保存用于注射到用户体内的药物，并且可帮助保持药物的无菌性。小瓶1302可具有13mm直径的颈部、45mm的长度和19.05mm的内径。这些值仅仅是示例性的，并且可适当地利用其他合适的尺寸。在一些实例中，小瓶1302可使用常规材料形成，并且可比现有装置短，这可帮助自动注射器2保持成本效益和小型化。小瓶1302可以是缩短的ISO 10mL药筒。
隔膜1314可包括未涂覆的溴化丁基材料或另一种合适的材料。活塞1316可包括含氟聚合物涂覆的溴化丁基材料，并且还可包括锥形鼻部1316a以帮助减少小瓶1302内的死体积。活塞1316可包括一种或多种橡胶材料，诸如，例如卤化丁基(例如溴化丁基、氯化丁基、氟化丁基)和/或腈、以及其他材料。
刺穿系统1300还可包括定位在第二端部1306处的顶部1354。顶部1354可包括定位在隔膜1314上的基部1355和小瓶1302的开口。顶部1354可包括腔室1356，所述腔室1356从基部1355在远离活塞1316的方向上延伸。腔室1356限定腔1357并包括与腔1357连通的开口1358。在一些实施方案中，顶部1354可与隔膜1314整合(例如，整体式结构或一体式结构)。在可替代的实施方案(未示出)中，顶部1354可设置在流体导管300上或起初组装在流体导管300上，而不是直接安装在小瓶1302上/与小瓶1302一起安装和/或与隔膜1314整合在一起。
在预启动状态下，流体导管300的一部分，诸如针308、管等可延伸穿过腔室1356的开口1358并进入腔1357，但是不穿过基部1355。开口1358可以是预成形的，或可通过针308穿过腔室1356的穿透而形成。腔室1356的开口1358可形成围绕针308的无菌滑动密封，使得防止病原体或其他污染物通过进入腔1357中。针308可相对于顶部1354移动而不破坏其间的无菌密封。腔1357可以是无菌的或经消毒的，使得腔1357的内表面和针308是无菌的。在另一实施方案中，在针308插入穿过开口1358并进入腔1357之后，腔1357可被消毒。在可替代的实施方案中，不是顶部1354，而是旋绕的柔性(例如，橡胶)波纹管或囊状构件可形成腔1357并且允许小瓶1302相对于针308平移(或反之亦然)。柔性构件还可在消毒后密封腔1354或形成围绕针308的腔1354。
在图14A所示的可替代的实施方案中，顶部1354a可与刺穿系统1300一起使用以代替顶部1354。顶部1354a可包括塞子1356a和定位在小瓶1302的开口上的基部1355a。塞子1356a可从基部1355a在远离活塞1316的方向上延伸。在预启动状态下，针308可设置在塞子1356a内。塞子1356a可以是没有任何孔、腔或开口的实心塞子，并且可由第一橡胶材料形成。第一橡胶材料对消毒气体(诸如，例如环氧乙烷或汽化过氧化氢)可以是可透过的。第一橡胶材料可包括异戊二烯、乙烯丙烯二烯单体(M级)橡胶(EPDM)和苯乙烯-丁二烯等中的一种或多种。第一橡胶材料对消毒气体的透过性可允许在使用之前对设置在塞子1356a内的针308进行消毒。塞子1356a可围绕针308模制，以便针308刺入塞子1356a中。基部1355a对消毒气体的不可透过性可防止对小瓶1302内容纳的药物的污染和/或改动。基部1355a可包括不可透过的橡胶，诸如，例如卤化丁基(例如溴化丁基、氯化丁基、氟化丁基)和/或腈、以及其他材料。
活塞1316可耦接到平移机构1366，所述平移机构1366被配置来使活塞1316和小瓶1302在朝第二端部1306的方向上平移。活塞1316朝第二端部1306的移动引起活塞1316作用于小瓶1302内的内容物(例如，药物、药剂)，其最终将力转移到小瓶1302的第二端部1306，从而致使小瓶1302沿纵向轴线40移动。平移机构1366可包括具有五级齿轮减速(360:1)的12mm马达。平移机构1366可具有弹簧触点，所述弹簧触点与相关联的印刷电路板(例如，第一电子板1402)形成电连接。马达可被配置来在36rpm下产生约136mN*m的扭矩。马达的这些设计参数仅仅是示例性的，并且也可利用其他合适的马达。
平移机构1366可包括耦接到活塞1316的丝杆机构，所述丝杆机构在绕纵向轴线40相对旋转时轴向地延伸。此伸缩式丝杆可具有100N输出、20mm行程和螺距为0.75mm的7°/45°偏梯形螺纹形状。用于丝杆机构的材料可包括乙缩醛和聚对苯二甲酸丁二醇酯。丝杆机构可在活塞1316内延伸，以减少活塞1316后面的死空间。虽然图13和图14中所示的活塞1316具有纵向间隔的螺纹，但在一些实例中，可不存在此类螺纹。在另一示例性实施方案(未示出)中，平移机构1366可包括由用户手动操纵以使活塞1316移动的可手动接合表面或构件。例如，刺穿系统1300可包括耦接到活塞1316的后侧的药筒或柱塞。在另一示例性实施方案(未示出)中，平移机构1366可包括由用户致动或发起以使活塞1316移动的气动或液压驱动构件。驱动构件可以是例如膨胀波纹管、膨胀囊、膨胀隔膜或者滑动密封件或活塞的形式。直接的气动压力或液压压力可提供使活塞1316移动所需的力。
刺穿系统1300还包括耦接到或固定到第二端部1306的套环1390。套环1390可包括接合并围绕颈部1310的多个周向间隔开的指状物1392。套环1390可固定到或以其他方式耦接到第二端部1306。套环1390可包括至少部分地围绕颈部1310、第二端部1306的开口、帽1312、隔膜1314和/或顶部1354延伸的壁1390a。套环1390的壁1390a可径向或横向地定位在颈部1310的外侧，并且纵向延伸超过颈部1310、帽1312和隔膜1314。
在图13所示的刺穿系统1300的预启动状态中，套环1390的边缘1393可接合驱动器保持构件1395的对应的径向或横向向内延伸的凸轮、闩锁或致动部分1394。保持构件1395可能够相对于套环1390滑动。套环1390和保持构件1395可被配置成使得在图13所示的预启动状态或布置中，保持构件1395的凸轮或致动部分1394的至少一部分直接定位在于保持构件1395内可滑动的驱动器1398的保持部分1399的后面。驱动器1398的壁1391可延伸进入并穿过保持构件1395的端帽部分1396，并且进入保持构件1395的内部部分，并且驱动器1398的保持部分1399可从壁1391径向向外延伸。在一些实施方案中，驱动器1398的壁1391可以是基本上圆柱形的，并且驱动器1398的保持部分1399可以是围绕壁1391的端部延伸的凸缘。
在刺穿系统1300的预启动状态中，弹性变形的偏置或弹力构件1397可定位在保持构件1395的帽部分1396与驱动器1398的保持部分1399之间。偏置构件1397可在刺穿系统1300的预启动状态下向驱动器1398施加沿朝着小瓶1302的方向上作用的力。偏置构件1397可以是有效地在预启动状态下施加所述力，然后在启动时释放此类力的任何构件，如下文参照图14所讨论的。在一些实施方案中，偏置构件1397可以是锥形弹簧或板片弹簧。
流体导管300的针308可固定到或耦接到驱动器1398，使得流体导管300与驱动器1398一起移动。在刺穿系统1300的预启动状态下，针308可定位在无菌腔1357内，但不穿过顶部1354的基部1355、隔膜1314和/或进入小瓶1302的腔1308。
为了使穿刺系统1300从图13的预启动状态移动，可启动平移机构1366以使活塞1316朝第二端部1306移动并使小瓶1302沿纵向轴线40朝驱动器1398平移。因为针308尚未与小瓶1302流体连通，所以平移机构1366的启动对容纳在小瓶1302中的流体施加压力，所述压力然后被施加到小瓶1302自身。此压力还使边缘1393推靠致动部分1394并使致动部分1394径向向外偏转。在没有致动部分1394阻挡其路径的情况下，保持部分1399和针308通过偏置构件1397的伸展朝小瓶1302移动。驱动器1398可耦接到托架202的凸缘204，因此，驱动器1398朝小瓶1302的此移动也可使托架202沿相同方向移动。此移动对应于图6和图7中的托架202相对于外壳3的移动，这使得突起330能够清除障碍物600以使针306注入。
针308朝小瓶1302的第二端部1306的移动还使针308刺穿顶部1354的基部1355、隔膜1314和腔1308，进入与小瓶1302的内容物的流体连通。一旦针308与小瓶1302流体连通，活塞1316朝第二端部1306的进一步移动就推动流体穿过针308和流体导管300的其余部分。在一些实施方案中，刺穿系统1300可被配置来使得在启动之后，针308不再有比已经定位在无菌腔1357内的部分更多的部分延伸到腔1308中。这可帮助防止小瓶1302的内容物被针308的非无菌部分污染。
偏置构件1397可被配置来伸展以使得流体导管300以高速(诸如以至少约10mm/sec或至少约40mm/sec的速度)刺穿顶部1354和/或隔膜1314。顶部1354和/或隔膜1314通过偏置构件1397的相对快速的刺穿可帮助防止可通过活塞1316处于压力下的腔1308的内容物泄漏。
在药物已经通过针306递送到用户之后，针306可自动地从用户体内抽出。参考图12至图14，平移机构1366可以反向模式操作，使得与插入步骤相比，丝杆的旋转方向相反。此反向旋转可使活塞316朝第一端部1304移回，并且还使得小瓶1302沿轴线40在相反方向上移动(与在流体递送和针306的插入期间相比)。小瓶1302在相反方向上的移动可引起图12中的斜坡1500(其附接到壁1391)推靠止动件240的斜坡243。这可使止动件240在箭头240a的方向上绕其固定端241偏转，并允许梭动件340从其第二位置移动到其第三位置以如上文所阐述地回缩针306。以此方式，可用装置内的单个弹簧完成针抽出和针插入患者体内两者。
进一步预期流体导管300可以是自动注射器2的被配置来与小瓶1302流体连通的唯一流体导管。因此，在自动注射器2的正常操作期间，来自小瓶1302的药物可仅穿过流体导管300被部署并进入用户体内。除此之外，针306可以是自动注射器2的被配置来部署到患者体内的唯一针。以此方式，可使用单件金属或塑料将流体从小瓶1302运送到患者体内。
无菌针护罩
参考图24和图25，自动注射器2可包括被配置来帮助保持针306的无菌性的针盖或针护罩2400。针护罩2400可从第一端部2402朝第二端部2404延伸。凸缘2406可设置在第一端部2402处，并且管状延伸部2408可从凸缘2406朝第二端部2404延伸。针护罩2400可包括穿过凸缘2406的开口2410，所述开口2410可与延伸穿过延伸部2408的内腔2412连通。密封件2414可设置在内腔2412内的第二端部2404处。密封件2414可限定开口2416，所述开口2416与内腔2412的其余部分连通。密封件2414可包括缢缩部分2414a、中间部分2414b和内部密封部分2414c。中间部分2414b可设置在缢缩部分2414a与内部密封部分2414c之间，并且在三个部件之中，缢缩部分2414a可设置成最靠近第二端部2404。中间部分2414b可具有比缢缩部分2414a更大的内径，并且缢缩部分2414a可具有比内部密封区域2414c更大的内径。针护罩2400还可包括覆盖凸缘2406中的开口2410的膜2418。膜2418可由不可透过液体的可透气材料形成，诸如，例如高密度聚乙烯纤维膜。在一个实例中，膜2418可以是
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牌材料。膜2418可帮助保持密封件2414无菌，使得当针护罩2400与外壳3脱离接合时，密封件2414不污染针306。
凸缘2406和延伸部2408可由塑料或其他合适的材料形成，而密封件2414由橡胶材料形成。在另一实施方案中，凸缘2406和延伸部2408也可由橡胶形成。橡胶材料可以是基本上类似于上文所阐述的形成塞子1356a的材料。例如，形成凸缘2406、延伸部2408和密封件2414的橡胶材料可以是对消毒剂或消毒气体(诸如，例如环氧乙烷或汽化过氧化氢)可透过的。橡胶材料可包括异戊二烯、乙烯丙烯二烯单体(M级)橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯和热塑性(TPE)弹性体等中的一种或多种。在一个实施方案中，当凸缘2406由消毒剂可透过的橡胶材料形成时，凸缘2406可不包括开口2410，而是可以为实心材料塞。
针护罩2400可与自动注射器2耦接，以便在例如在使用前的自动注射器2的运输期间保持针306的无菌性。在此耦接期间，针306可刺穿密封件2414的内部密封部分2414c，以便密封件2414在针306周围形成密封。也就是说，内部密封部分2414c起初可以是封闭的且可刺穿的膜。可替代地，内部密封部分2414c可以是具有小于缢缩部分2414a的内径的缢缩部分，并且针306可滑动穿过此更小的缢缩部分。密封件2414的被刺穿部分(内部密封部分2414c)可以是相对较薄的，以便它不显著地使针306钝化。缢缩部分2414a可与导管300的中间节段310的一部分接合并围绕其形成密封。中间节段310可具有比针306的外径更大的外径。除此之外，容积或间隙2414d可形成在中间部分2414b的内径与中间节段310的外径之间。
在针护罩2400耦接到自动注射器2之后，自动注射器2可通过暴露于消毒气体(例如，环氧乙烷)来消毒。内腔2412和间隙2414d、限定内腔2412和间隙2414d的表面、以及容纳在其中的部件(诸如，例如针306的刺穿穿过患者/用户的组织的暴露部分)可在暴露于消毒气体之后进行消毒。用户可被指示手动移除针护罩2400，例如，通过将针护罩2400拉离外壳3。在另一实施方案中，针护罩2400可与自动注射器2的包装整合，使得当自动注射器2从包装移除时，针护罩2400从自动注射器2移除。例如，凸缘2406可通过粘合剂固定到包装(未示出)。然后，当用户从包装中抽出自动注射器2时，针护罩2400将与外壳3脱离接合，以便针306可在自动注射器2的正常操作中自由地被部署。在一些情况下，密封件2414的暴露部分比缢缩部分2414a(和/或缢缩部分2414a本身)更靠近第二端部2404可在消毒后被污染。因此，在从自动注射器2抽出护罩2400期间，这些污染表面不接触针306可以是重要的。通过在移除护罩2400时将护罩2400的延伸部2408保持居中，内部密封部分2414c的较窄内径有助于确保这些可能被污染的部分不接触针306，特别是针306的插入患者/用户的组织中的那些部分。
在可替代的实施方案中，密封件2414可直接耦接到驱动器320。在此实施方案中，密封件2414可抵靠延伸部2408的塑料或其他部分密封，并且当移除针护罩2400时密封件2414将保留在自动注射器2内。
电子器件
图4A示出自动注射器2的控制系统1400。控制系统1400可包括定位在第一电子板1402和第二电子板1404上的部件，并且还可包括电源1406。第一电子板1402可包括控制器1408、启动开关1409、触摸传感器1410、针插入开关1412和发射器1414。第二电子板1404可包括检测器1416、音频模块1418、视觉模块1420和触觉模块1422。第一电子板1402和第二电子板1404的一个或多个部件能够可操作地耦接到控制器1408，并且由电源1406供电。控制器1408还能够可操作地耦接到平移机构1366，并且可被配置来控制平移机构1366的操作以发起和控制如上文所阐述的针插入和回缩。在其中小瓶1302插入到外壳3中的最终组装步骤期间，平移机构1366可通过一个或多个弹簧触点耦接到第一电子板1404。
自动注射器2的大部分组装可例如在制造设施的组装线上进行。然后，两个装置半部(或部分)可被运输到药物填充或最终组装设施。实际上，两个独立的部分1490和1492不需要具有相同的尺寸，如图4B所示。一旦药物小瓶(例如小瓶1302)填充有药物或其他药剂，小瓶1302就可与自动注射器2的其余部分组装在一起。例如，两个装置半部(部分1490和1492)可与其中经填充的药物小瓶1302组装在一起。在一个实例中，部分1490和平移机构1366可在小瓶1302后面卡扣就位。部分1490可以是外壳3的一部分，其包括被配置来容纳平移机构1366及其相关联的电子器件的基部或模块。部分1492可以是外壳3的一部分，其容纳本文所述的基本上所有其他部件，包括例如本文所述的针机构、无菌连接器和刺穿机构。在此实例中，平移机构1366的马达的电连接必须在平移机构1366在小瓶1302后面的卡扣期间进行(即，在其中部分1490和部分1492以及小瓶1302被组合以形成完整的功能性自动注射器2的组装步骤期间)。为了适应此类电连接，平移机构1366的传动系可包括一个或多个弹簧触点1494(参考图4C)，所述一个或多个弹簧触点1494将在组装时接触第一电子板1402上的焊盘1495(也参考图4C)。因此，平移机构1366与第一电子板1402(包括控制器1408)的连接可在没有任何松散的线材或其他类似结构的情况下进行。
此类组装过程可比具有相对更复杂的最终组装过程的装置(例如，自动注射器)相对更简单。由此，本文描述的预期组装过程可使劳动力成本降低。
控制器1408可被配置来接收来自上文描述的系统和系统部件的信息，并根据各种算法处理信息以产生用于控制平移机构1366的控制信号。处理器可接收来自系统和系统部件的信息、根据各种算法处理信息，并产生信息信号，所述信息信号可被引导到例如第二电子板1404的音频模块1418、视觉模块1420、触觉模块1422或其他指示器，以便向用户通知系统状态、部件状态、过程状态或系统正在监控的任何其他有用信息。处理器可以是数字IC处理器、模拟处理器或任何其他合适的执行控制算法的逻辑或控制系统。
如上文参照图2和图3所讨论的，启动开关1409可以是远离自动注射器2的组织接合表面4延伸的机械柱塞型开关。启动开关1409可包括电路，所述电路是断开的，除非按下启动开关1409。例如，当自动注射器2附接到用户皮肤时，可按下开关1409，从而完成电路并且向控制器1408指示应当启动自动注射器2。为了节省电力，自动注射器2的部件可处于空闲或睡眠模式，直到开关1409被启动。在又另一实例中，自动注射器2在启动开关1409之前可根本不被供电，并且开关1409的停用可完全切断自动注射器2的供电。虽然公开了机械柱塞型开关，但是可利用用于启动自动注射器2的任何其他合适的机构，包括例如由用户按下的按钮、语音信号、来自另一电子装置的无线信号等。
触摸传感器1410可被配置来帮助控制器1408确定自动注射器2是否正确地被部署在用户皮肤上。在一个实例中，触摸传感器1410可以是电容感测电极或任何其他装置，其被配置来区分出与皮肤的接触而不是与其他材料(诸如，例如木材、塑料、金属或另一材料)的接触。当皮肤在电容感测电极附近时，指示此类接触的信号可被发送到控制器1408。因此，即使按下开关1409，触摸传感器1410也可用于验证自动注射器2被正确地放置在用户皮肤上。触摸传感器1410可包括耦接到第一电子板1402并且还耦接到外壳3的内部的电容感测电极。外壳3和粘合剂贴片12可用作覆盖物(绝缘体)，其充当用户皮肤与电容感测电极之间的电介质。在电容感测电极附近的外壳3和/或粘合剂贴片12的部分的接触可使电极的电容增加例如约1pF至约10pF，从而指示自动注射器2放置在皮肤表面上。
针插入开关1412可被配置来向控制器1408发送针306被部署在用户体内的信号。例如，参考图15，针插入开关1412可包括弯曲的悬臂1510，所述悬臂1510包括第一触点1512。针插入开关1412还可包括第二触点1514。当针306被部署到用户体内时，第一触点1512可放置成与第二触点1514电接触。在针306的部署期间，驱动器320可沿轴线44向下移动并使弯曲的悬臂1510和第一触点1512朝第二触点1514偏转。当第一触点1512和第二触点1514彼此连接时，可向控制器1408发送信号，指示针306已经成功地部署到用户体内。第一触点1512和第二触点1514的分离可指示针306已从用户体内回缩。
发射器1414和检测器1416可作为光学中断传感器或光电断路器操作，以便允许控制器1408确定自动注射器2的状态。发射器1414可以是发光二极管(LED)或其他合适的光发射器，并且检测器1416可以是例如被配置来接收由发射器1414发射的光的光电晶体管。在一个实例中，发射器1414可发射红外线，但是也可使用其他合适波长的光。红外线的使用可帮助减少外部光的干扰。发射器1414和检测器1416可在外壳3内彼此相对地布置，以使光束1430能够从发射器1414穿过小瓶1302传递到检测器1416。小瓶1302和其中容纳的任何流体对光束1430可以是至少部分透明的，以便光束1430可穿过小瓶1302及其内容物。在药物递送期间活塞1316朝第二端部1306移动时(参考图13和图14)，活塞1316，特别是活塞1316的肩部可中断光束1430。当检测器1416未能感测到光束1430时，可将信号发送到控制器1408，所述控制器1408可解释所述信号以指示注射的结束(例如，容纳在小瓶1302内的所有药物已被排出)。在一些实例中，当将发射器1414和检测器1416相对于彼此定位时，可考虑光束1430的折射路径。例如，光束1430可在其穿过小瓶1302和其中容纳的任何液体时被折射，并且发射器1414和检测器1416可相应地彼此偏离。除此之外，发射器1414和检测器1416可与外壳3的中心偏离，以便活塞1316的肩部可阻挡光束1430。在至少一些实例中，光学中断传感器或类似机构可帮助避免在传动系故障的情况下的误报。也就是说，光学开关可帮助控制器1408以比其他机构更高的精度确定注射没有完成。
音频模块1418可包括扬声器等以向用户提供音频反馈。外壳3中的开口可有助于声音从音频模块1418到用户的传播。音频模块1418可在注射开始和结束时产生音调或其他声音，和/或在注射期间指示任何其他基准的音调或其他声音。视觉模块1420可包括一个或多个LED或类似装置以向用户提供视觉反馈。视觉模块1420可包括不同颜色的LED以向用户提供各种消息。例如，布置在环中的多个绿色LED可用于显示注射随时间的进度，而红色LED可用于向用户显示错误。在各种实例中可使用任何其他合适的颜色、组合和/或数量的LED。例如，可利用红色、蓝色和紫色LED的组合。在一种布置中，十六个LED可被布置成直径为约26.5mm或直径为约10.0mm至约40.0mm的圆圈。LED可围绕圆圈依序地启动以指示注射的进度(例如，在以与时钟类似的方式布置的进度环中-参见例如图4C中的LED 52)。控制器1408还可被配置来从各种传感器接收反馈，并且基于来自传感器的反馈重新调整各种LED被启动的速度。例如，可在三个或更多个操作阶段(包括例如注射工序启动阶段、注射阶段和回缩阶段)中启动进度环中的LED。本领域普通技术人员将认识到，自动注射器2可具有比上文描述的三个操作阶段更多或更少的操作阶段。可存在完成每个阶段的预期时间，但是在自动注射器2的任何前述操作阶段期间所经历的实际时间也可存在一些变化。可利用算法来例如当某个阶段比预期更早结束时帮助避免LED的过早启动，或当某个阶段比预期花费更长时间时沿环停止进度。在任何给定时刻，算法可将用于完成药物递送的剩余估计时间除以进度环中未启动的LED的数目，以确定应当启动进度环中的剩余LED的速率。
例如，在注射工序启动阶段之前，可以等于整个药物递送过程的估计时间(例如，注射工序启动阶段、注射阶段和回缩阶段全部完成的估计时间)除以进度环中未启动LED的总数所得的速率启动LED。换句话说，整个药物递送过程的估计时间可除以一个数，所述数是进度环中的LED总数减去任何已经启动的LED的数目。因此，例如，如果一个LED已经被启动，则整个药物递送过程的估计时间可除以比进度环中的LED总数少一的数。
在完成注射工序启动阶段之后，LED可以等于用于完成剩余阶段(例如，注射阶段和回缩阶段)的估计时间的总和除以进度环中未点亮的LED的数目所得的速率被启动。在完成注射阶段之后，LED可以等于完成回缩阶段的估计时间除以未点亮的LED的数目所得的速率被启动。
视觉模块1420还可包括显示屏、触摸屏或其他合适的装置，以提供与用户的单向或双向通信。用户可通过外壳3中的窗口从外壳3的外部看到视觉模块1420。触觉模块1422可包括例如被配置来产生可被用户感觉到的振动的触觉马达。振动可表明注射的开始和结束，和/或可帮助向用户提供另外的信息。
控制器1408可耦接到无线通信模块和天线。无线通信模块可被配置来将数据从控制器1408传输到例如移动装置、计算机、蜂窝电话等。无线通信模块可被配置来通过一个或多个无线模态(诸如，例如蓝牙、蓝牙低功耗(BLE)、红外、蜂窝网络和无线网络等)传输信息。天线可以是被配置来协助无线通信模块进行数据传输和/或放大的任何合适的装置。因此，控制器1408可被配置来将用户和/或自动注射器2的诊断信息、与注射完成有关的信息和/或与自动注射器2的错误状态有关的信息传输到用户的装置或传输到云。指示针插入和/或早期装置移除的信号也可通过无线通信模块传输。控制器1408还可通过无线通信模块接收启动和/或延迟命令。
图16示出根据本公开的示例性方法2000。方法2000可在步骤2002处开始，其中用户可将自动注射器2定位在其身体上，以便组织接合表面4接触皮肤表面。自动注射器2可安装在任何合适的位置，诸如，例如股部、腹部、肩部、前臂、上臂、腿部、臀部或其他合适的位置。自动注射器2可通过粘合剂贴片12固定到皮肤上。在步骤2002处，自动注射器2的固定可使从组织接合表面4向外延伸的启动开关1409被压下并完成电路。电路的完成可使信号被发送到控制器1408以从节电、睡眠模式转换到活动模式。可替代地，任何其他合适的机构可在步骤2002之前或之后使自动注射器2通电或以其他方式启动自动注射器2。
一旦在步骤2002处启动自动注射器2，方法2000可前进到步骤2004，其中控制器1408可确定组织接合表面4是否定位在皮肤表面上。在步骤2004处，控制器1408可从触摸传感器1410接收指示自动注射器2是否定位在皮肤或另一表面上的测量值。如果控制器1408确定触摸传感器1410与皮肤接触，例如，当从触摸传感器1410接收的电容值在预定范围内时，方法2000可前进到步骤2008。如果控制器1408确定触摸传感器未与皮肤接触，例如，如果从触摸传感器1410接收的电容测量值指示自动注射器2与如木材或金属的非皮肤表面接触，则方法2000可前进到步骤2006。在步骤2006处，可将自动注射器2置于错误状态。在错误状态中，可启动LED(例如，红色LED)以向用户指示已经发生错误，或可在显示屏上显示消息。在一些实例中，自动注射器2在完成注射之前可需要手动重置。在其他实例中，自动注射器2可循环回到步骤2004，其中控制器1408连续地尝试确定触摸传感器1410是否与皮肤接触。方法2000还可要求触摸传感器1410在整个注射期间与皮肤接触。因此，如果在注射期间的任何时刻，控制器1408确定触摸传感器1410不再与皮肤接触，则控制器1408可停止注射(例如，通过停止平移机构1366的进一步移动)，可产生错误信号或消息，并且如果针306已被延伸，则可使其回缩。
在步骤2008处，控制器1408可发送信号以启动平移机构1366。一旦平移机构1366被启动，其可朝小瓶1302的第二端部1306移动(参考图13和图14)，从而使小瓶1302自身沿相同方向移动。这可使针308沿相反方向移动以如上文所阐述地接入小瓶1302。驱动器1398和针308的移动使得托架202沿相同方向移动，这阐述了通过图5至图11中所阐述的机构最终将针306部署到用户体内的事件链。平移机构1366将继续朝第二端部1306移动，直到将容纳在小瓶1302内的所需量的药物分配到用户体内。
方法2000可前进到步骤2010，其中控制器1408可确定注射是否完成。此确定可基于活塞1316对光束1430的中断(如参考图4A、图13和图14所描述)。也就是说，当光束1430断开(未被检测器1416接收到)时，控制器1408可确定注射完成。一旦控制器1408确定注射完成，控制器1408可向平移机构1366发送信号以反转丝杆的旋转方向，这可使斜坡1500推靠止动件240的斜坡243，从而使针306回缩(如上文参考图11所讨论)。在一个实例中，控制器1408可在接收到光束1430已经被中断的指示之后建立延迟。所述延迟可以是例如0.1秒至60秒。可使用另外的端部检测机构来代替上文描述的中断型传感器或与之结合使用。例如，可利用平移机构1366的马达的电流来确定注射是否已经完成。也就是说，当活塞1316到达小瓶1302的第二端部1306时，马达上的电流将增加(例如，由于活塞1316接合小瓶1302的端部)，从而表明排出了小瓶1302的所有内容物或基本上所有的内容物。一个示例性组合可包括光束1430的使用，其中光束1430的中断指示例如已完成90％至98％的注射。然后，可分析平移机构1366的马达的电流以确定是否已经完成剩余的2％至10％的注射。在另一实例中，代替使用光学开关，控制器1408可使用从平移机构1366的发起计的延迟来确定何时反转平移机构1366。在一个实例中，此延迟可以是例如约1秒至约120秒，但是也可预期其他合适的时间。在任何情况下，从发起计的延迟可足够长以允许排空小瓶1302。
在一些实例中，从启动开关1409的初始启动到递送药物后针306从用户体内的回缩所计量的注射过程的时限可以是从约20秒到约90秒、或从约25秒到约60秒、从约30秒到约45秒、或小于或等于约120秒、或小于或等于约90秒、或小于或等于约60秒、或小于或等于约45秒、或小于或等于约30秒。
方法2000还可包括附加步骤。例如，方法2000可包括：确定小瓶1302内的药物是否太冰而不能递送到用户体内，电源1406是否具有足够的能量来完成注射，针306是否已经过早地部署和/或回缩，平移机构1366的马达的电流是否在适当范围内，以及注射过程是否已经延长超过最大可接受的过程时间。当控制器1408感测到上面的任何错误时，它可将此类错误传达给用户，并且可通过例如使平移机构1366停止或反转并使针306从用户体内回缩来结束正在进行的注射。
可替代实施方案
图17至图19示出针机构的另一实施方案。针机构2400包括基部2402和梭动件2420。基部2402可具有延伸构件2404，所述延伸构件2404远离基部2402的顶部表面延伸。基部2402还可包括沿基部2402的纵向轴线(与轴线40平行)延伸并凹入基部2402的顶部表面的沟槽2406。沟槽2406可延伸穿过基部2402的第一壁2407和第二壁2408，并且还延伸穿过延伸构件2404。延伸构件2404可包括例如从延伸构件2404的顶部穿过基部2402的一部分朝基部2402的底部表面延伸的狭槽2410。狭槽2410可大致垂直于沟槽2406定位并且平行于轴线44延伸。基部2402还可包括销2412和第二销2414。
梭动件2420可包括端部构件2422，所述端部构件2422在第一侧耦接到第一壁2426且在第二侧耦接到第二壁2428。第一壁2426和第二壁2428可以基本上平行于彼此。第一壁2426和第二壁2428可间隔开基部2402的宽度的距离，以允许基部2402相对于梭动件2420平移。开口2424可延伸穿过端部构件2422，并且其可被配置来接收轴2456的第一端部。
壁2426可包括第一狭槽2430、第二狭槽2432和具有放大部分2434a的驱动器构件开口2434(其中突出部2454可处于第一未部署配置中)。第一狭槽2430可被定位成与第二狭槽2432相邻并且与第二狭槽2432纵向间隔开。第一狭槽2430接合销2412，并且第二狭槽2432接合销2414。狭槽2430、2432可包括从梭动件2420的底部朝顶部延伸的第一弯曲部分或注射斜面、定位在开口2434附近的顶端、以及从顶端延伸到靠近梭动件2420底部的位置的第二弯曲部分或移除斜面。当从针机构2400上方观察时，第一弯曲部分可具有例如凸形形状，并且第二弯曲部分可具有例如凹形形状。注射斜面可具有例如小于移除斜面的角度和曲率的角度和曲率。较浅的注射斜面可在零件静止时提供机械增益以帮助克服静摩擦。第一弯曲部分允许将针(例如，上文描述的针306)插入用户体内以用于药剂的施用，并且第二弯曲部分允许从用户体内移除针306。第二壁2428也可包括类似于狭槽2430和2432和开口2434的两个狭槽和开口。第二壁2428的狭槽和开口可以与定位在壁2426上的那些类似或相同的方式布置。
针机构2400还可包括耦接到轴2456的弹性构件或弹簧(未示出)。轴2456可定位在梭动件2420的开口2424中。轴2456可耦接到突出部2454。突出部2454可滑动穿过延伸构件2404的狭槽2410，并且可耦接到针306。
为了将图17中所示的未部署配置移动到图18中所示的部署配置，可允许弹簧伸展，从而使得梭动件2420沿纵向轴线40相对于轴2456纵向滑动。由于狭槽2430和2432的曲率，施加到梭动件2420的纵向力也向下推动梭动件2420。此向下运动还使突出部2454向下移动穿过狭槽2410，从而对针306进行部署。当针机构2400处于部署配置时，销2412和2414被定位在狭槽2430和狭槽2432的注射斜面与移除斜面之间的顶端或连接处。此外，突出部2454被定位在开口2434的中部或中心附近。突出部2454也被定位在位于延伸构件2404的顶部表面与狭槽2410的底部之间的狭槽2410的中部附近。轴2456可从开口2424延伸超过梭动件2420的端部。
一旦已施用药剂，可通过允许弹簧进一步伸展来移除注射针470。弹簧的进一步伸展使梭动件2420沿纵向轴线40相对于轴2456进一步纵向滑动。由于狭槽2430和2432的曲率，施加到梭动件2420的附加纵向力也向上推动梭动件2420。此向上运动还使突出部2454向上移动穿过狭槽2410，从而使针306回缩。突出部2454可在最靠近端面2422的一端处被定位在驱动构件开口2434中。此外，突出部2454被定位在狭槽2410的顶部附近。轴2456可从开口2424进一步延伸超出梭动件2420的端部。
针组件的另一实施方案如图20所示。针组件3300包括：托架3302、驱动器3320、梭动件3340、齿轮3360和弹簧(弹力构件)3370。驱动器3320可耦接到流体导管(诸如上文所描述的流体导管300)，并且可被配置来将针在此流体导管的端部处驱动到用户体内。驱动器3320可类似于驱动器320，不同的是驱动器320可仅包括被配置来由齿轮3360驱动的一个齿条齿轮3222。梭动件3340可类似于梭动件340，不同的是它可包括第一齿条3342和第二齿条3344。第一齿条3342和第二齿条3344可纵向间隔开但基本上彼此平行，并且可在不同时间处接合齿轮3360。在一些实例中，第一齿条3342和第二齿条3344可被配置来仅在不同时间处接合齿轮3360。当梭动件3340沿纵向轴线40在方向3380上移动时，第二齿条3344可使齿轮3360沿第一方向(例如，逆时针)旋转，而当梭动件3340沿方向3380移动时，第一齿条3342可使齿轮3360沿与第一方向相反的第二方向(例如，顺时针)移动。齿轮3360沿第一方向的旋转可使驱动器3320通过齿条3222向下移动并将针推入用户体内，并且齿轮3360沿第二方向的旋转可使驱动器3320向上移动以使针从用户体内回缩出来。可耦接到托架3302和梭动件3340的内部表面的弹簧3370的伸展可使梭动件3340沿方向3380移动以发起针的部署和随后的回缩。除此之外，可设想，当驱动器3320(和相关联的针)处于部署配置时，类似于止动件240的止动件可用于阻碍梭动件3340的纵向移动。然后可将止动件移出梭动件3340的路径，以使得驱动器3320及其相关联的针能够回缩。
针组件的又另一实施方案在图21中示出。针组件4000包括托架4202和驱动器(仅通过突起330示出)。针组件4000还可包括以下未示出的部件，但是它们可基本上类似于上文用相同名称描述的部件，诸如，例如梭动件、部署齿轮和回缩齿轮、以及弹簧。针组件4000的驱动器可耦接到流体导管(诸如流体导管300)，并且可被配置来将针在那个流体导管的端部处驱动到用户体内。在未部署的配置中(如图21所示)，驱动器的突起330可被障碍物4600阻挡。可沿方向4002推动托架4202以使突起330能够沿斜坡4602向下滑动，从而将驱动器和相关联的针从回缩配置移动到部署配置。可通过例如平移机构1366和小瓶1302以与上文参照托架202所阐述的基本类似的方式在方向4002上推动托架4202。
针组件4000可包括与托架4202分开的止动件4240。可通过弹簧4241在方向4004上推动止动件4240。止动件4240的一端可包括悬突4242，所述悬突4242可通过阻挡突起330的回缩路径而帮助将驱动器保持在部署配置。因此，当驱动器被部署时，突起330可被定位在止动件4240的悬突4242下方，从而防止驱动器回缩直到止动件4240被移动。可通过例如反转平移机构1366的马达来实现驱动器和针的回缩，平移机构1366可通过一个或多个机械连杆(未示出)对止动件4240施加方向4002的力以压缩弹簧4241。止动件4240在方向4002上的移动可为突起330提供间隙以移回到回缩配置。
针组件的又另一实施方案在图22和图23中示出。针组件5300包括托架5302。在此实施方案中，止动件5240可被配置来直接阻碍部署和/或回缩齿轮5360的旋转，而不是直接阻碍针组件的梭动件或驱动器。在此实施方案中，齿轮5360可通过轴5361耦接到拨动装置5362。齿轮5360可围绕轴线5364旋转，以方便相关联的驱动器和/或针的部署和/或回缩。拨动装置5362可具有基本上垂直于轴线5364延伸的长度，并且还可围绕轴线5364旋转。
止动件5240可包括开口5380，拨动装置5362可穿过开口5380设置。开口5380可包括圆形部分5382和限制部分5384。圆形部分5382的直径可大于拨动装置5362的长度，以使拨动装置5362(和齿轮5360)能够无阻碍地旋转，而拨动装置5362设置在圆形部分5382内。止动件5240可能够通过任何合适的机构相对于托架5302滑动。当止动件5240和托架5302相对于彼此滑动时，拨动装置5362可在限制部分5384内滑动，限制部分5384的大小可被设定来限制拨动装置5362(和齿轮5360)的旋转。例如，当拨动装置5362是如图所示的大致矩形时，限制部分5384也可以是矩形的。
值得注意的是，本文对“一个实施方案”或“实施方案”的引用意味着结合所述实施方案所描述的特定特征、结构或特性可包括、采用和/或并入在本公开的一个、一些或所有实施方案中。本说明书中的短语“在一个实施方案中”或“在另一实施方案中”的用法或出现不是指相同的实施方案，也不是必须相互排斥一个或多个其他实施方案的单独的实施方案或可替代的实施方案，也不限于单个排他性的实施方案。这同样适用于术语“实现方式”和“实例”。本公开不限于其任何单一方面或实施方案，也不限于此类方面和/或实施方案的任何组合和/或排列。此外，本公开的每个方面和/或其实施方案可单独使用，或与本公开的一个或多个其他方面和/或其实施方案组合使用。为简洁起见，本文不单独讨论和/或说明某些排列和组合。
另外，如上文所指出，本文描述为“示例性”的实施方案或实现方式不应被解释为优选的或有利的，例如，相对于其他实施方案或实现方式；相反，它意图传达或指示一个或多个实施方案是“示例性”的一个或多个实施方案。

Claims (23)

1.一种注射装置，包括：
外壳；
设置在所述外壳内的容器，所述容器包封药剂；和
具有刺穿端的流体导管，其中所述刺穿端配置成从其中所述流体导管完全容纳在所述外壳内的未部署位置移动至其中所述流体导管的刺穿端延伸到所述外壳的外部的部署位置；
其中所述容器相对于所述外壳的移动配置成使所述流体导管的刺穿端从所述部署位置移动至其中所述流体导管完全容纳在所述外壳内的第三位置。
2.根据权利要求1所述的注射装置，其中所述未部署位置和所述第三位置是相同的。
3.根据权利要求1所述的注射装置，还包括设置在所述容器内的活塞，其中在所述流体导管的刺穿端处于所述部署位置时，所述活塞沿第一方向从所述容器的第一端朝向所述容器的第二端的移动迫使药剂从所述容器中出来并进入所述流体导管中。
4.根据权利要求3所述的注射装置，其中所述容器沿与所述第一方向相反的第二方向的移动使所述流体导管的刺穿端从所述部署位置移动至所述第三位置。
5.根据权利要求4所述的注射装置，还包括：
配置成驱动所述活塞的马达；和
连结至所述马达的控制器，其中所述控制器配置成：
向所述马达发送第一信号以沿所述第一方向驱动所述活塞；和
向所述马达发送第二信号以沿所述第二方向驱动所述活塞。
6.根据权利要求5所述的注射装置，其中所述控制器配置成在发送所述第一信号后发送所述第二信号，而不需要用户进行任何干预。
7.根据权利要求1所述的注射装置，还包括：
连结至所述流体导管的驱动器，所述驱动器可相对于所述外壳在回缩配置和部署配置之间滑动；
配置成使所述驱动器在所述回缩配置和所述部署配置之间移动的梭动件；和
配置成从第一配置移动至第二配置的止动件，其中
所述止动件配置成将所述驱动器保持在所述部署配置，
所述止动件从所述第一配置至所述第二配置的移动允许所述梭动件将所述驱动器从所述部署配置移动至所述回缩配置；并且
所述容器的移动使所述止动件从所述第一配置移动至所述第二配置。
8.根据权利要求7所述的注射装置，其中所述止动件从所述第一配置至所述第二配置的移动包括所述止动件围绕固定端的屈曲。
9.根据权利要求8所述的注射装置，其中所述止动件包括可相对于所述止动件的固定端移动的自由端，并且所述止动件配置成在所述止动件的所述自由端接触所述梭动件时将所述驱动器保持在所述部署配置。
10.根据权利要求9所述的注射装置，其中所述止动件围绕所述固定端的屈曲移动所述止动件的所述自由端使其不再与所述梭动件接触，从而允许所述梭动件将所述驱动器从所述部署配置移动至所述回缩配置。
11.根据权利要求8所述的注射装置，其中：
所述止动件包括第一倾斜表面；
所述注射装置还包括斜坡，所述斜坡具有邻接所述第一倾斜表面的第二倾斜表面；并且
所述容器的移动配置成推动所述斜坡抵靠所述止动件从而导致所述止动件的屈曲。
12.根据权利要求8所述的注射装置，还包括在所述外壳内的托架，其中：
所述托架包括所述止动件；并且
所述梭动件可相对于所述托架移动。
13.根据权利要求7所述的注射装置，其中所述梭动件可从第一位置移动至第二位置，和从所述第二位置移动至第三位置，其中：
当所述梭动件处于所述第一位置时，所述驱动器处于所述回缩配置；
当所述梭动件处于所述第二位置时，所述驱动器处于所述部署配置；并且
当所述梭动件处于所述第三位置时，所述驱动器处于所述回缩配置。
14.根据权利要求13所述的注射装置，其中所述第一位置和所述第三位置是不同的。
15.根据权利要求14所述的注射装置，其中所述梭动件沿轴线在一个方向上移动，以从所述第一位置移动到所述第二位置，并且从所述第二位置移动到所述第三位置。
16.根据权利要求15所述的注射装置，其中所述梭动件配置成仅在所述一个方向上移动。
17.一种注射装置，包括：
外壳；
设置在所述外壳内的容器，所述容器包括第一端和第二端；
密封所述容器的所述第一端的活塞，其中所述活塞可沿第一方向从所述容器的第一端移动通过所述容器朝向所述容器的第二端，以分配药剂；和
具有刺穿端的针，其中所述刺穿端配置成从其中所述针完全容纳在所述外壳中的未部署位置移动至其中所述针的刺穿端延伸到所述外壳的外部的部署位置；
其中所述容器沿与所述第一方向相反的第二方向的移动配置成使所述针的刺穿端从所述部署位置移动至其中所述针完全容纳在所述外壳中的第三位置。
18.根据权利要求17所述的注射装置，其中所述未部署位置和所述第三位置是相同的。
19.一种操作注射器的方法，所述方法包括：
启动所述注射器以使完全包封在所述注射器的外壳内的流体导管的刺穿端延伸到所述外壳的外部并刺穿用户；
其中启动所述注射器还导致：
(1)在所述流体导管的刺穿端放置在所述用户内时，药剂从容器分配到所述流体导管中，其中所述容器完全设置在所述外壳内；和
(2)所述容器相对于所述外壳移动使得所述流体导管的刺穿端从所述用户完全回缩到所述外壳内。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在所述启动步骤之后，所述药剂的分配和所述容器的移动不需要所述用户的任何附加的干预。
21.一种输送注射器的药剂的方法，所述方法包括：
用户一启动所述注射器，就：
(1)使完全包封在所述注射器的外壳内的流体导管的刺穿端延伸到所述外壳的外部，以刺穿用户；
(2)在所述流体导管的刺穿端放置在所述用户内时，药剂从容器分配到所述流体导管中，其中所述容器完全设置在所述外壳内；和
(3)相对于所述外壳移动所述容器使得所述流体导管的刺穿端从所述用户完全回缩到所述外壳内。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述注射器的启动通过所述用户按下连结至所述外壳的按钮而发生。
23.一种注射装置，包括：
配置成刺穿用户的皮肤的针；
容纳药剂的小瓶，所述小瓶配置成与所述针流体连通；
包封所述针和所述小瓶的外壳；
连接至所述外壳的多个灯；和
控制器，所述控制器配置成：
响应于所述注射器的启动而使所述针刺穿所述用户的皮肤；和
在注射工序期间，使所述多个灯中的每一个被依次点亮以指示所述注射工序的进度。
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