CN107666930A - 注射装置的具有两种模式齿轮部的驱动 - Google Patents

Abstract

一种具有驱动部件的注射装置，该驱动部件具有相对于彼此固定的第一和第二模式齿轮部。驱动构件可在相反的第一和第二轴向方向上旋转和平移。当柱塞沿前进方向平移时，柱塞从筒中排出药剂。剂量指示器指示设定的剂量。第一传动装置将第一模式齿轮部与柱塞可操作地联接，其中驱动构件在第一方向上的旋转沿第一轴向方向平移驱动构件而柱塞不动，并且驱动构件在相反的轴向方向上的平移沿前进方向驱动柱塞。第二传动装置将第二模式齿轮部与剂量指示器可操作地联接，并且当驱动构件在第一轴向方向上平移时使剂量指示器运动以指示设定剂量的增加。

Description

注射装置的具有两种模式齿轮部的驱动

技术领域

本发明涉及注射装置和这种注射装置采用的注射机构。

背景技术

许多不同疾病的患者需要大量注射合适的药剂/药物用于其疾病。通常这样的患者自己设定剂量并进行注射。已经开发了各种注射装置，例如用于递送胰岛素或其他药剂的注射笔，其允许患者设定所需剂量并自己进行注射。

虽然本领域中已知许多这样的注射装置，但仍然需要进一步的改进。

发明内容

本发明提供了一种注射装置，其允许患者设定期望的剂量并自己进行注射，并且该注射装置还具有相对简单的设计，从而促进高效制造和稳定的性能。

本发明的一种形式包括与药剂筒一起使用的注射装置。注射装置包括限定轴线并具有第一和第二模式齿轮部/第一和第二构型齿轮部的驱动构件，其中第一和第二模式齿轮部相对于彼此固定。驱动构件可围绕轴线旋转并可在第一和相反的第二轴向方向上平移。当柱塞沿前进方向平移时，具有细长杆的柱塞可与筒联接以从筒排出药剂。剂量指示器是可动的以指示设定的剂量。第一传动装置将第一模式齿轮部与柱塞可操作地联接，其中驱动构件在第一旋转方向上的旋转使驱动构件在第一轴向方向上平移而柱塞不动，并且其中驱动构件在第二轴向方向上的平移沿前进方向驱动柱塞。第二传动装置将第二齿轮部件与剂量指示器可操作地联接，其中当驱动构件在第一轴向方向上平移时，第二传动装置使剂量指示器运动以指示设定剂量的增加。

在一些实施例中，第一和第二模式齿轮部相对于彼此轴向移位/错位布置。第一模式齿轮部还可以有利地限定蜗轮。驱动构件采取细长的轴的形式也是有利的，其中第二模式齿轮部是限定螺旋角为0度的多个环形齿轮齿。

一些实施例具有第一传动装置，其包括与第一模式齿轮部接合的第一可旋转齿轮构件和与第一可旋转齿轮构件可操作地联接的单向离合器，其中单向离合器在驱动构件沿第一旋转方向旋转时防止第一齿轮构件旋转，并且驱动构件在第二轴向方向上的平移使第一齿轮构件旋转从而驱动柱塞。这样的第一传动装置还可以包括与第一可旋转齿轮构件联接的第二可旋转齿轮构件和与柱塞联接的齿条，其中第二可旋转齿轮构件可与齿条接合。

在具有第一和第二可旋转齿轮构件的第一传动装置的这种实施例中，第一和第二可旋转齿轮构件可以有利地限定非单一传动比。在这样的实施例中，将第一和第二可旋转齿轮构件固定到共用的轴上也是有利的。

在一些实施例中，由驱动构件产生的第二传动装置的运动完全是由于驱动构件的平移，第二传动装置的运动与驱动构件的旋转位置和旋转运动无关。在其它实施例中，当驱动构件在第二轴向方向上平移时第二传动装置使剂量指示器运动以指示设定剂量的减小。

一些实施例可以具有第二传动装置，其包括与第二模式齿轮部接合并与剂量指示器可操作地联接的第三可旋转齿轮构件。在这样的实施例中，剂量指示器可以相对于第三可旋转齿轮构件固定。

在其他实施例中，注射装置可以包括至少部分地包围注射装置的壳体和与驱动构件可操作地联接的可手动操作的致动器组件。致动器组件至少部分地布置在壳体的外部。致动器组件包括致动构件，该致动构件可旋转以设定所选择的剂量并且可轴向平移以注射所选择的剂量。在包括致动器组件的一些实施例中，致动器组件还包括键槽和偏压构件。键槽设置在驱动构件附近并且相对于驱动构件轴线旋转固定/在旋转方面是固定的。致动构件可在剂量设定位置和注射位置之间相对于键槽轴向运动并且与驱动构件可旋转地轴向联接。在剂量设定位置，致动构件可围绕驱动构件轴线旋转，并且致动构件的旋转使驱动构件旋转。在注射位置，致动构件与键槽接合，从而使致动构件相对于驱动构件轴线旋转固定/在旋转方面是固定的，并且其中致动构件在第二轴向方向上的轴向运动沿第二轴向方向驱动该驱动构件。偏压构件与致动构件可操作地联接并且朝着剂量设定位置偏压致动构件。

在具有致动器组件的一些实施例中，致动器组件可包括套筒构件，其中套筒构件相对于驱动构件轴线旋转固定并且具有设置在其上的键槽。在这种实施例中，套筒构件和致动构件与驱动构件轴向对齐是有利的，其中套筒构件能够在第一和第二轴向方向上相对于壳体不可旋转地滑动，并且偏压构件可操作地设置在套筒构件和致动构件之间。

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，本发明的上述和其它特征以及实现它们的方式将变得更加明显并且本发明本身将更好理解，在附图中：

图1是注射装置的示意图。

图2是驱动构件和第一传动装置的示意图。

图3是驱动构件和第二传动装置的示意图。

图4是第二传动装置的另一示意图。

图5是剂量指示器的视图。

图6是剂量指示器的另一视图。

图7是致动器组件的示意图。

图8是致动器组件的另一示意图。

相应的附图标记在全部多个视图中指示对应的部分。尽管本文中阐述的示例以一种形式示出了本发明的实施方式，下面公开的实施例并不旨在穷举，也并不解释为将本发明的范围限制为所公开的精确形式。

具体实施方式

如图1中示意性地示出，注射装置20包括壳体22，并与药剂筒24一起使用。筒24是具有通过压接密封件27紧固的可刺穿隔膜、活塞30的常规药剂筒并储存药剂28。壳体22包括筒保持器32，其中安装有筒24。针组件26可附接到筒保持器32的远端。将筒24安装在筒保持器32中后，针组件26固定到筒保持器32上。针组件26的附件刺穿组件27的隔膜以允许药剂通过针组件26排出。在将组件26的针插入患者体中之后，活塞30前进，迫使药剂28从针组件26进入患者体内。

壳体22至少部分地包围注射装置20的各个部分，并且在使用装置20时为使用者提供方便的结构以便抓握。壳体22包括筒保持器32和包含驱动组件36的主壳体34两者。从主壳体34拆卸筒保持器32允许去除废弃的筒24并用新的筒24更换。

驱动组件36包括致动器组件38，驱动构件40，第一传动装置42和第二传动装置44。第一传动装置42将驱动构件40与柱塞46联接，柱塞46又与活塞30接合以使柱塞46与筒24联接。当与筒24联接时，柱塞46的前进使药剂从筒24排出。第二传动装置44将驱动构件40与剂量指示器48联接，从而向使用者提供指示设定剂量的反馈。

驱动构件40具有细长的轴52并且限定轴线50。驱动构件40既可绕轴线50旋转又可在第一轴向方向58和相反的第二轴向方向60上平移。驱动构件40还限定第一模式齿轮部54作为第一传动装置42的一部分和第二模式齿轮部56作为第二传动装置44的一部分。如图1所示，第一和第二模式齿轮部54、56在公共轴52上相对于彼此轴向移位布置并相对彼此固定。

在所示实施例中，第一模式齿轮部54是具有单螺纹62的蜗轮，而第二模式齿轮部56由限定0度螺旋角的多个环形齿轮齿64形成。从下面的讨论将会显而易见的是，当这种旋转不伴随着驱动构件40的轴向平移时，这允许驱动构件40的旋转驱动第一传动装置42而不驱动第二传动装置44。

第一传动装置42将第一模式齿轮部54与柱塞46可操作地联接，因而驱动构件40沿第一旋转方向78的旋转使驱动构件40在第一轴向方向58上平移，而柱塞46不运动，驱动构件40在第二轴向方向60上的平移沿前进方向70驱动柱塞46。

当使用者期望设定剂量时，使用者沿旋转方向78旋转致动器组件38(图1)，致动器组件38进而导致驱动构件40沿旋转方向78旋转。第一模式齿轮部54与第一可旋转齿轮构件80接合，并且当驱动构件40沿方向78旋转时，单向离合器82防止齿轮构件80沿着其被驱动构件40推动的方向旋转。由于齿轮构件维持固定不动，在驱动构件40沿方向78旋转时其将沿方向58轴向缩回。驱动构件40的该轴向缩回设定了剂量。因为齿轮构件80是静止的，所以当剂量被设定时，柱塞46也将保持静止，并且因此抑制了由于柱塞46的向前运动而导致的药剂的意外排放。

图2示意性地示出了安装在轴86上的齿轮80。当驱动构件40沿第一旋转方向78旋转时，单向离合器82防止轴86旋转。单向离合器82可以采取棘轮和棘爪装置的形式或其他合适的机构，以便提供本领域技术人员熟知的单向离合器。支承所述轴86的与单向离合器82相对的端部的轴承88可以是简单的轴承或单向离合器，其阻止轴86沿与单向离合器82相同的方向旋转。

在设定剂量之后，用户将按下致动器组件38，使驱动构件40沿第二轴向方向60的轴向前进，从而沿前进方向70驱动柱塞46。柱塞46的前进方向70和缩回方向72在图1中用箭头表示。柱塞46通过将柱塞头68与活塞30接合而与筒24联接，由此当柱塞46在前进方向70上平移时，药剂28从筒24排出。如下所述，当使用者按下致动器组件38以使驱动构件40在轴向方向60上轴向平移时，防止驱动构件40围绕其轴线50旋转，从而确保驱动构件40的轴向前进导致齿轮构件80的旋转。

从图1中可以看出，柱塞46具有细长的杆66，柱塞头68设置在其远端处用于与活塞30接合。齿条74设置在杆66上，使得齿条74的轴向平移引起柱塞46的类似的轴向平移。在一些实施例中，齿条74可以直接与齿轮构件80接合。然而，在图示的实施例中，第二可旋转齿轮构件84与第一齿轮构件80和齿条74联接。更具体地，在所示实施例中，齿轮构件84与齿条74啮合并且两个齿轮构件80、84都固定在同一轴86上。结果，当齿轮构件80旋转时，该旋转通过轴86传递到与齿条74接合的齿轮构件84上。

在所示实施例中，齿轮构件80、84限定非单一传动比。在所示实施例中，传动比为大约3:1。使用非单一传动比允许齿轮构件80、84限定减速齿轮，从而便于设备20的用户友好的操作。在操作中，当驱动构件40在方向60上轴向前进而不发生驱动构件40的旋转时，这使得齿轮构件80旋转。这进而使齿轮构件84旋转，从而引起齿条74和柱塞46沿前进方向70轴向平移。

第二传动装置44与剂量指示器48联接并有利于正确设定所需剂量。应注意，图1和图2中为了图形清晰而省略了第二传动装置44和剂量指示器48。第二传动装置44和剂量指示器48的操作可以参照图3和图4来理解。应理解，在图3和图4中为图形清晰而省略了第一传动装置42。

第二传动装置44将第二模式齿轮部56与剂量指示器48可操作地联接。第二传动装置44使剂量指示器48运动以指示当驱动构件40沿第一轴向方向58平移时设定剂量的增加。

剂量指示器48的运动为使用者提供可见的指示，使得使用者知道已设定的剂量。图5示出了剂量指示器48的一个实施例，其包括在外圆周附近印刷或压印一系列数字的表盘。随着剂量指示器48旋转，数字顺序地旋转经过指针或窗口，以指示哪一个数字准确地反映已设定的剂量。图6示出了剂量指示器48如何定位在盖板或壳体22的一部分的后面的示例，其中窗口允许指示器48上的准确反映设定剂量的数字可通过窗口或切口看到。

如参考图3和图4可最佳理解的，随着驱动构件40在方向58上缩回，第二传动装置44使剂量指示器48旋转。由于第二模式齿轮部56由具有螺旋角为0度的环形齿轮形成，所以第二传动装置44的由驱动构件40引起的运动仅仅是由于驱动构件40的轴向平移，并且第二传动装置44的运动与驱动构件40的旋转位置和旋转运动无关。

第二传动装置44包括与第二模式齿轮部56接合并且与剂量指示器48可操作地联接的第三可旋转齿轮构件91。在所示实施例中，齿轮构件91通过与第四可旋转齿轮构件90接合而与剂量指示器48可操作地联接。剂量指示器48相对于第四齿轮构件90固定。在替代实施例中，可以使用单个齿轮构件来代替齿轮构件90、91。合适的轴承装置89为齿轮构件90、91提供可旋转的支承。齿轮构件90、91的比例选择成使其基于驱动构件40的轴向位移提供适当的剂量指示。

在所示的实施例中，驱动构件40的轴向平移使齿轮构件90、91和剂量指示器48沿两个轴向方向58、60旋转。结果，当驱动构件40在第一轴向方向58上平移时，第二传动装置44使剂量指示器48这样旋转：随着驱动构件40在方向58上继续平移，其指示增大的剂量。如上所述，设定剂量时，驱动构件40在方向78上的旋转导致驱动构件40沿方向58轴向平移。当通过按压致动器组件38使驱动构件40在方向60上轴向平移时，第二传动装置44将使剂量指示器48运动以指示设定剂量的减小。一旦驱动构件40已经沿轴向方向60完全前进，则剂量指示器48将返回其初始位置。这种配置允许使用者从剂量指示器48的位置看到必须再注射多少设定剂量以完成整个注射剂量。当整个设定剂量都已从筒24排出时，使用者还将能够看到剂量指示器48返回其初始位置。

在第二传动装置44的替代实施例中，单向离合器可以集成到传动装置44中，使得当驱动构件40在轴向方向60上前进时，剂量指示器48不运动。在这样的实施例中(未示出)，可以有利的是，包括一机构，当驱动构件40在轴向方向60上充分地前进以完成注射时向使用者提供可听见的咔嗒声或触觉反馈。在这样的实施例中，剂量指示器在注射后能够复位到其零位置也是有利的。例如，具有窗口——通过该窗口可以看到剂量指示器48的单个数字——的盖板可以围绕与剂量指示器48相同的轴线旋转，因此完成注射后盖板重新定位以暴露剂量指示器48的零位置。

使用者通过操纵致动器组件38来设定剂量并递送药剂。如上所述，使用者沿着旋转方向78旋转致动器组件38，以将驱动构件40沿轴向方向58缩回以设定剂量。致动器组件在方向60上的按压使驱动构件在轴向方向60上递送药剂。

致动器组件38的操作可参考图7和图8来最好地理解。致动器组件38与驱动构件40可操作地联接，并且在所示实施例中，驱动构件40的轴52固定到致动构件98。致动组件38的所示实施例还包括套筒构件96，套筒构件96可关于壳体22轴向滑动。套筒构件96具有突起95或类似的特征，其在壳体22上的槽94内滑动，从而防止套筒96围绕轴线50旋转。套筒96的形状通常为管状。轴52延伸穿过套筒96的中心，套筒96和轴52基本上围绕轴线50设置为同心。

套筒96的内表面是大致圆柱形的，并且限定了多个轴向延伸的花键110。图7和图8中为了图形清晰没有示出所有花键110。花键110围绕套筒96的整个圆周延伸并且等距离间隔开。花键110限定相邻花键110之间的键槽109。由于突起95防止套筒96围绕轴线50旋转，所以键槽109相对于轴线50旋转固定。

致动构件98可相对于套筒96和布置在其上的键槽109在剂量设定位置100和注射位置102之间轴向运动，如图8中示意性地示出。致动构件98包括多个花键108，它们能滑入由花键110限定的键槽109中。在剂量设定位置100，花键108与花键110和键槽109轴向隔开，从而允许致动构件98在方向78上围绕轴线50旋转。致动构件98沿方向78的旋转将使驱动构件40在方向78上旋转，从而设定剂量。图7示出了处于剂量设定位置100的致动构件98。

偏压构件104与致动构件98可操作地联接并且朝向剂量设定位置100偏压致动构件98。在所示实施例中，偏压构件104是定位在套筒96和致动构件98之间的螺旋弹簧。如图7所示，致动构件98和套筒96上的凸缘捕获套筒96上的致动构件98，并且限制致动构件98可被偏压远离套筒96的轴向距离。如上所述，致动构件98附接到轴52，由此捕获装置20上的致动构件98和套筒96。

当使用者开始注射时，使用者按下致动构件98以在轴向方向60上对其施压。当致动构件98前进时，弹簧104被压缩并且花键108滑动到花键110之间的键槽109中，从而将致动构件98置于其注射位置102。当致动构件98处于该注射位置102时，花键108与键槽109的接合使得致动构件98相对于轴线50旋转固定。

因为致动构件98与驱动构件40既可旋转地联接又轴向联接，所以当致动构件98在轴向方向60上进一步前进时，驱动构件40也在方向60上轴向前进，并且由于花键108和110阻止致动构件98的旋转而不能旋转。驱动构件40的这种不旋转的轴向前进使齿轮80旋转，从而使第一传动装置42使柱塞46在方向70上前进。

在所示实施例中，套筒构件96和致动构件98与驱动构件40轴向对准，其中套筒构件96能在第一和第二轴向58、60上相对于壳体22不可旋转地滑动，并且偏压构件104可操作地设置在套筒构件96和致动构件98之间。然而，也可以使用替代实施例。例如，不需要使用套筒96。相反，可以在壳体22上设置键槽以接合致动构件98上的特征，以防止其在注射位置时旋转。然而，使用套筒96可以是有利的，因为它有助于延长轴向行进距离。

还应注意，虽然图7的实施例示出了轴52具有其上设置有花键108的扩大直径部分，其他实施例可以具有不需要扩大直径部分的轴52。此外，对于通过致动组件38实现的致动构件98的轴向和旋转运动，可以采用各种其它机构提供相同的控制。

在一次或多次注射已用尽筒24之后，取出筒并用新的筒替换。在安装新的筒24之前，柱塞46沿轴向方向72缩回。为了实现柱塞46的缩回，柱塞杆66可以包括处于壳体22内的槽(未示出)中的横向延伸的销(未示出)。当柱塞46已经达到其在前进方向70上的轴向行进的极限时，所述槽可构造成使杆66相对于齿轮84移位并由此使齿条74脱离齿轮84，从而使柱塞46能够缩回。还可以采用各种其他机构来提供柱塞46的缩回。例如，单向齿轮82可以被分离以允许柱塞46沿方向72缩回，而齿条74仍然与第一传动装置42接合。例如，在棘爪和棘轮单向离合器上，棘爪上的杆可用于使棘爪脱离并允许柱塞46缩回。本领域普通技术人员将认识到，各种其它布置也可用于实现在安装新的筒24之前缩回柱塞46。

尽管已经将本发明描述为具有示例性设计，但是本发明可以在本公开的精神和范围内进一步修改。因此，本申请旨在涵盖使用了本发明的一般原理的任何变化、使用或改进。

Claims (16)

1.一种与药剂筒一起使用的注射装置，该注射装置包括：

限定轴线并具有第一和第二模式齿轮部的驱动构件，其中第一和第二模式齿轮部相对于彼此固定，驱动构件能围绕轴线旋转并能在第一轴向方向和相反的第二轴向方向上平移；

具有细长的杆的柱塞，当柱塞沿前进方向平移时，柱塞能与筒联接以从筒排出药剂；

剂量指示器，该剂量指示器能运动以指示设定的剂量；

第一传动装置，该第一传动装置将第一模式齿轮部与柱塞可操作地联接，其中驱动构件在第一旋转方向上的旋转使驱动构件在第一轴向方向上平移而柱塞不动，并且其中驱动构件在第二轴向方向上的平移沿前进方向驱动柱塞；和

第二传动装置，该第二传动装置将第二模式齿轮部与剂量指示器可操作地联接，其中当驱动构件在第一轴向方向上平移时，第二传动装置使剂量指示器运动以指示设定剂量的增加。

2.根据权利要求1所述的注射装置，其中，第一和第二模式齿轮部相对于彼此轴向移位布置。

3.根据前述权利要求中任一项所述的注射装置，其中，第一传动装置包括与第一模式齿轮部接合的第一可旋转齿轮构件和与第一可旋转齿轮构件可操作地联接的单向离合器，其中，在驱动构件沿第一旋转方向旋转时单向离合器防止第一齿轮构件旋转，并且其中，驱动构件在第二轴向方向上的平移使第一齿轮构件旋转从而驱动柱塞。

4.根据权利要求3所述的注射装置，其中，第一传动装置还包括与第一可旋转齿轮构件联接的第二可旋转齿轮构件和与柱塞联接的齿条，其中第二可旋转齿轮构件能与齿条接合。

5.根据权利要求4所述的注射装置，其中，第一和第二可旋转齿轮构件限定非单一传动比。

6.根据权利要求4或5所述的注射装置，其中，第一和第二可旋转齿轮构件固定到公共轴。

7.根据前述权利要求中任一项所述的注射装置，其中，所述第一模式齿轮部限定蜗轮。

8.根据前述权利要求中任一项所述的注射装置，其中，由驱动构件产生的第二传动装置的运动完全是由于驱动构件的平移，第二传动装置的运动与驱动构件的旋转位置和旋转运动无关。

9.根据前述权利要求中任一项所述的注射装置，其中，当驱动构件在第二轴向方向上平移时第二传动装置使剂量指示器运动以指示设定剂量的减小。

10.根据前述权利要求中任一项所述的注射装置，其中，第二传动装置包括与第二模式齿轮部接合并与剂量指示器可操作地联接的第三可旋转齿轮构件。

11.根据权利要求10所述的注射装置，其中，剂量指示器相对于第三可旋转齿轮构件固定。

12.根据前述权利要求中任一项所述的注射装置，其中，驱动构件包括细长的轴，并且第二模式齿轮部包括限定0度的螺旋角的多个环形齿轮齿。

13.根据前述权利要求中任一项所述的注射装置，还包括：

至少部分地包围注射装置的壳体；和

与驱动构件可操作地联接的可手动操作的致动器组件，所述致动器组件至少部分地布置在壳体的外部，其中致动器组件包括致动构件，该致动构件是可旋转的以设定所选择的剂量并且能轴向平移以注射所选择的剂量。

14.根据权利要求13所述的注射装置，其中，致动器组件还包括：

设置在驱动构件附近的键槽，所述键槽相对于驱动构件轴线旋转固定；

致动构件能在剂量设定位置和注射位置之间相对于键槽轴向运动，并且致动构件与驱动构件旋转地和轴向地联接，其中，在剂量设定位置，致动构件能围绕驱动构件轴线旋转，并且致动构件的旋转使驱动构件旋转，在注射位置，致动构件与键槽接合，从而使致动构件相对于驱动构件轴线旋转固定，并且其中，致动构件在第二轴向方向上的轴向运动沿第二轴向方向驱动该驱动构件；

偏压构件，所述偏压构件与致动构件可操作地联接并且朝着剂量设定位置偏压致动构件。

15.根据权利要求14所述的注射装置，还包括套筒构件，所述套筒构件相对于驱动构件轴线旋转固定并且具有设置在该套筒构件上的键槽。

16.根据权利要求15所述的注射装置，其中，套筒构件和致动构件与驱动构件轴向对准，其中，套筒构件能在第一和第二轴向方向上相对于壳体不可旋转地滑动，并且其中，偏压构件可操作地设置在套筒构件和致动构件之间。