CN101500629B - 用于无针注射器的装载机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在压力作用下将药物输送到动物或人内的无针注射器，所述注射器具有装载机构，所述装载机构具有螺纹轴/螺母构件的结合件。注射装置的类型是包括致动装置的注射装置，所述致动装置包括：气密室；活塞-推杆组件，其以可滑动方式容纳在所述气密室内并且能够在前部位置和后部位置之间移动；所述气密室内的气体填充物，其用于将所述活塞-推杆组件向所述前部位置推动；用于逆着气体填充物将所述活塞-推杆组件向后部位置移动的机构；以及触发器，其用于以可释放方式将活塞-推杆组件保持在后部位置处。本发明还提供了一种使用这种包括装载机构以通过动物或人体的皮肤施用液体的装置的方法和套件。

Description

用于无针注射器的装载机构

相关申请

本申请要求2006年6月7日提交的U.S.60/811,415的优先权，在此以参考的方式将其全文引入到本申请中。

技术领域

本发明属于无针注射器的领域。更具体地说，本发明属于用于无针注射器的装载机构的领域。

背景技术

通常使用包括针的注射器来进行药物注射。存在许多与包括针的注射器相关的问题，这些问题包括：接受注射的对象的交叉感染、由这种注射引起的痛苦以及针在正在进行注射的对象体内折断以及针在对象体内移动的潜在危险。当对象是牲畜时，针在对象体内折断不仅有害于对象的健康和幸福，并且还会产生严重的经济影响。

逐渐地，人们将努力放在了发展无针注射器上，试图避免与当前使用包括针的注射器相关的问题。通常，这种无针注射器由外部气体供应装置提供动力，从而提供足够的能量以驱动液体穿过皮肤。需要使用外部气体供应装置对于使用者来说是不利的，因为外部气体供应装置笨重且不适用于例如办公室、实验室、牲口棚等封闭空间内。存放这些种外部动力供应装置也是不便的。另外，以前的无针注射器的设计通常很复杂，这进而又导致了制造成本的增加。

因此，仍然存在对用于无针注射器的装载装置的需求。

在此提供背景信息的目的是为了让人们了解本申请人认为可能与本发明相关的信息。申请人并非意在、也不可解释为承认了前述任何信息都构成本发明的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于无针注射装置的装载机构。根据本发明的一个方面，提供一种无针注射装置，其用于在压力作用下通过用于施药的出口孔将药物从给药器输送到动物或人，这种无针注射装置包括柱塞，所述柱塞以可滑动方式容纳在所述给药器中并且能够沿前向方向移动以通过所述出口孔排出所述药物，所述注射装置包括致动装置，并且所述致动装置包括：(a)气密室；(b)活塞-推杆组件，其以可滑动方式容纳在所述气密室中，并且能够在前部位置和后部位置之间移动；(c)所述气密室内的气体填充物，其用于将所述活塞-推杆组件向所述前部位置推动；(d)装载机构，其用于逆着所述气体填充物将所述活塞-推杆组件向所述后部位置移动，所述装载机构包括螺纹轴，所述螺纹轴与螺母构件螺纹接合，所述螺母构件以可操作方式与所述活塞-推杆组件关联并且当所述螺纹轴旋转时能够沿着一段螺纹轴移动；以及(e)触发器，其用于以可释放方式将所述活塞-推杆组件保持在所述后部位置处，由此，致动所述触发器使得所述活塞-推杆组件被释放以在所述气体填充物的作用下向所述前部位置移动，以便于以足以使所述柱塞沿所述前向方向移动从而通过所述出口孔排出所述药物的力直接或间接冲击所述柱塞，并且所述气密室适于最小化或防止所述气体填充物的逃逸，从而将所述气体填充物维持在加压状态。

根据本发明的另一方面，提供一种将药物注射到动物或人体内的方法，包括：(i)提供如本文所述的致动的无针注射装置，所述无针注射装置在所述给药器内具有药物；(ii)将所述出口孔抵靠住所述动物放置在用于施药的部位；以及(iii)触发所述注射装置，使得所述药物通过所述出口孔被排出。

根据本发明的另一方面，提供一种用于使用如本文所描述的无针注射装置的套件，包括：(a)无针注射装置；以及(b)其使用说明。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的无针注射装置的横截面图；

图2提供了致动装置在根据本发明一实施方式的无针注射装置的工作的三个阶段中的横截面图。图2A示出安装至无针注射装置的外壳中之前的致动装置。图2B示出安装在无针注射装置的外壳中的致动装置，其中致动装置处于未装载状态。图2C示出使用者给该装置装载之后使得活塞-推杆组件处于后部位置处的与图2B中所示相同的致动装置。

图3是适用于根据本发明一实施方式的无针注射装置的间隙耦接件的横截面图。图3A示出柱塞、间隙耦接件及连接件的分解图。图3B和3C示出以滑动方式容纳在间隙耦接件中的柱塞，该间隙耦接件附接到连接件，而连接件进而又连接到推杆。

图4A和B是根据本发明一实施方式的无针注射装置(A)和手持单元(B)的横截面图；

图5是根据本发明一实施方式的无针注射装置的横截面图；

图6是在触发本发明的注射装置后观测到的压力型式的图示；

图7是根据本发明一实施方式的无针注射装置的侧视图，示出了处于前部位置处的装载机构；

图8是图7的无针注射装置的立体侧视图，示出处于后部位置处的装载机构；

图9是图7的无针注射装置的立体仰视图，示出处于后部位置处的装载机构；

图10是图7的无针注射装置的仰视图，示出处于后部位置处的装载机构；

图11是图7的无针注射装置的立体侧视图，示出处于后部位置处的装载机构；

图12是图7的无针注射装置的前视图，示出处于后部位置处的装载机构；

图13是根据本发明一实施方式的无针注射装置的前视图；

图14是根据本发明一实施方式的无针注射装置的侧视图，示出处于前部位置处的装载机构；

图15是图14的无针注射装置的立体侧视图；

图16是图14的无针注射装置的侧视图；

图17是图14的无针注射装置的立体侧视图；

图18是图14的无针注射装置的俯视图；

图19是图14的无针注射装置的立体侧视图；

图20是本发明的双向驱动传动系统的一实施方式的立体侧视图；

图21是图20的双向驱动传动系统的立体侧视图；

图22是图20的双向驱动传动系统的立体侧视图；

图23是图20的双向驱动传动系统的前视图；

图24是图20的双向驱动传动系统的立体俯视-侧视图；

图25是图20的双向驱动传动系统的立体俯视-侧视图；以及

图26是图20的双向驱动传动系统的立体俯视-侧视图。

在下面的具体实施方式部分中，黑体的附图标记用以标识关于示出本发明的各种实施方式的附图所描述和提及的部件。应当注意，在描述本发明的各种实施方式时，使用了相同的附图标记来标识相同或类似的元件。此外，为了简明起见，这些图中省略了一些部件。

具体实施方式

如同下面将更详细地说明，本发明提供了一种无针注射装置，其用于在压力作用下将药物注射到人体或动物体内。本发明的装置包括标准无针注射装置的一些特征，这些特征包括：用于药物的给药器；以及所述给药器中的出口孔，通过所述出口孔将药物排出以施药于动物或人体。如同公知技术中的一些无针注射装置，本发明的装置利用了柱塞，所述柱塞以可滑动方式容纳在给药器中并且能够向前移动从而将药物通过出口孔排出。在本发明的装置中，这些特征与致动装置结合，所述致动装置包括：气密室，气密室中具有以可滑动方式容纳在气密室中的活塞-推杆组件；气体填充物，其用于将活塞-推杆组件推动到前部位置；用于逆着气体填充物将活塞-推杆组件向后部位置移动的装置；以及触发器，用于以可释放方式将活塞-推杆组件保持在后部位置处，使得当释放触发器时，活塞-推杆组件向前部位置移动从而用充足的力直接或间接地冲击柱塞以使柱塞向前移动，以便于从给药器排出药物并使药物穿过接受治疗的人体或动物的皮肤。

无针注射装置全部或者部分的尺寸都优选地设置成便携——例如手持——的，从而使得使用者可以将其在对象(例如人或动物)之间移动以进行注射。替代地，无针注射装置全部或部分可以以永久方式或以可拆卸方式附接到例如注射站等结构，从而使得使用者可以让对象到注射站接受注射。在一些应用中，仅将该装置的给药部分的尺寸设计成由使用者手持也是有利的。在此实施方式中，致动部分保持以可操作方式与给药部分相关联。

参照附图，无针注射装置包括用于容纳例如药物等液体的给药器16。给药器16具有排出端，该排出端具有出口孔，出口孔具有喷嘴17，可以通过喷嘴17将给药器中的液体排出以施药于动物或人。可选地，喷嘴17以例如螺纹配合等可拆卸方式附接到给药器16的排出端。可选地，给药器16具有注入口，通过该注入口可以注入液体。给药器16的尺寸可以设计成能容纳一定范围体积的液体。另外，给药器16可以拆卸以便于根据具体应用使用适用于不同体积或不同液体的不同尺寸和/或材料的储存器。

通常与给药器的排出端相对的是排出装置，用于将给药器中的液体通过出口孔排出。在本发明的一实施方式中，如图1中所示，排出装置是柱塞15，其以可滑动方式容纳在给药器16中并且能够在后部位置和前部位置之间移动。柱塞15的尺寸设计成配合在给药器16中，使得当柱塞15从后部位置向前部位置移动时，给药器16中的液体被排出。柱塞15从后部位置到前部位置的移动受致动装置40控制。

致动装置40设置在无针注射装置的外壳1中。致动装置40的部件通常由耐用材料形成，所述耐用材料的非限制性的示例包括钢、不锈钢和/或合金。无针注射装置的部件通常由耐用材料形成，所述耐用材料的非限制性的示例包括钢、不锈钢、合金、碳纤和/或合成塑料。

根据本发明的一实施方式，外壳1适于被使用者手持，并且可选地适于通过连接件22容纳延长手柄2。替代地，致动装置40可设置在外壳1上。给药器16可选地以例如通过螺纹配合等可拆卸方式附接到外壳1。

在替代实施方式中，外壳1并不是配置成由使用者手持，而是配置成附接到皮带或保持在由使用者所背的背包等中。替代地，外壳1适于以可拆卸方式附接到结构。在每种情况下，致动装置40在使用时都保持以可操作方式与无针注射装置的给药部分相关。

致动装置

致动装置40包括气密室4，活塞-推杆组件32以往复运动方式置于气密室4内并且能够在前部位置和后部位置之间移动。此处所使用的术语“气密室”通常表示具有以往复运动方式置于其中的活塞-推杆组件的室。气密室适于最小化或防止加压气体或气体混合物的逃逸，以便于将其中所容纳的气体或气体混合物维持在加压状态。

活塞-推杆组件32包括活塞部分60和推杆部分30。活塞60的形状大致对应于气密室4内部的形状。在本发明的具体实施方式中，如图2A、2B和2C中所示，气密室4基本上呈筒形，其内部横截面大致呈圆形。活塞-推杆组件32的活塞60大致呈盘形，活塞60的外周限定外边缘62，所述外边缘62与气密室4的内表面64接触，使得活塞64在气密室4内限定出扩充部分E和压缩部分C。活塞60的外周可以由密封构件66来限定，该密封构件66可以是O型圈。活塞60进一步包括贯通的通道(未图示)，用于扩充部分E和压缩部分C之间的流体连通。该通道的尺寸设计成使得活塞-推杆组件32在气密室4内能够迅速地从后部位置向前部位置移动。这种配置类似于传统的充气弹簧或减震装置中所用的配置，其中活塞中的通道的尺寸设计成使得可以抑制或减慢活塞-推杆组件在室中的移动。

在一实施方式中，活塞60具有贯穿的大致呈圆形的通道，所述通道的直径大约为活塞60的直径的三分之一(比值为1∶3)。本领域普通技术人员可以理解的是，圆形通道的直径与活塞60的直径的比值可以变化。例如，如果该比值是1∶6，从而与上述的比值1∶3相比具有更小的通道直径，则活塞-推杆组件32的速度将会减小。速度的这种减小将使得可以将原本应用于体型较大的动物或人的装载装置用于给体型较小的动物或人进行注射。相反，当该比值接近1∶1时，与上述的1∶3的比值相比，活塞-推杆组件32的速度将增加。在这种1∶1的配置中，气密室4由足够坚硬的材料构成，以确保活塞-推杆组件32在向前部位置移动时不会破坏气密室4的端部。

活塞-推杆组件32的推杆30置于气密室4内并且穿过气密室4中的开口68。推杆30与位于气密室4的开口68周围的密封装置70的相互作用提供了密封，以便于最小化或防止气体填充物从气密室4中逃逸。在具体实施方式中，密封装置70是O型圈。

根据本发明的另一实施方式，气密室4设置有位于开口68附近的增强构件72。增强构件72用以给气密室4的壁以及推杆30提供支撑。

气密室4容纳有用于将活塞-推杆组件32推动到其前部位置(如图2A中所示)的气体填充物。在此所使用的术语“气体填充物”通常是容纳在气密室4中的加压惰性气体或者多于一种惰性气体的加压混合物。适用于本发明的无针注射装置的致动装置中的惰性气体的示例包括但不局限于氮气、二氧化碳、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气及其混合物。惰性气体的选择将取决于多种因素，包括：应用场合、成本、使用的难易程度等。在实践中，可以使用经验性试验来验证所选择的气体或气体混合物的适用性。在这种试验中，通过测量所实现的注射深度同用传统的针(工业标准)进行注射时的深度和/或药物制造商推荐的给药深度相比来确定适用性。有利地，所述惰性气体是氮气。可以使用用于将气体填充物引入到气密室4内的传统装置，并且所述传统装置对本领域普通技术人员来说是公知的。

气密室4中的气体填充物的压力大于周围大气压的压力，因而将活塞-推杆组件推压到前部位置(如图2A中所示)。最终，适当的气体压力和气体种类的选择将取决于注射装置的应用。有利地，气密室内的气体填充物的压力被选择成使得以100N至2900N的力排出药物。在替代实施方式中，气密室内的气体填充物的压力被选择成使得以100N至5000N的力排出药物。如同某些当前使用的无针注射装置，能够例如以50N为增量调整所产生的力(例如100N，150N，200N......4550N，5000N)。但是，本领域的普通技术人员清楚地了解，根据穿透对象的皮肤所需的力可以选择任何在100N至5000N之间的力。可以通过调整气体填充物的压力来调整该力。

当活塞-推杆组件32从前部位置向后部位置移动时，作用以向前推动活塞-推杆组件32的气体的压力增加。活塞-推杆组件32上的受压缩气体的推力与气体填充物的压力及活塞-推杆组件32暴露于受压缩气体的表面积有关。

根据本发明的实施方式，致动装置40包括润滑介质，用于润滑活塞-推杆组件32和气密室4的内部之间的相互作用。润滑介质还可以增强活塞-推杆组件32的推杆30和气密室4的开口68中的O型圈70之间的相互密封作用。由于推杆30和密封装置70的密封作用，所以最小化或防止了气体填充物和/或润滑介质从气密室4损失。本领域的普通技术人员可以理解的是，润滑介质——如果存在的话——的属性取决于在致动装置40上的全面施用及其使用条件。在一示例中，润滑介质的体积和粘度被选择成使得润滑介质的存在不会显著地削弱活塞-推杆组件32在气密室4内从后部位置到前部位置的移动。例如，小体积轻质油比大体积或重质油削弱活塞-推杆组件32的移动的可能性小。相反，如果普通使用者需要降低活塞-推杆组件32的速度(例如在将要使用高压气体填充物时这是必需的)，则使用大体积和/或更粘的油。

当将致动装置安装在无针注射装置中时，活塞-推杆组件会稍微地受压，如图2B中所示。这种稍微地受压有助于润滑介质在活塞-推杆组件32周围分布。

根据本发明的替代实施方式，致动装置40是市场上可以买到的气压弹簧(例如从Standfast Industries得到)的改型。

在本发明的一实施方式中，致动装置40设置在导管中，所述导管通过连接件连接到给药器16。连接件通常是端部开口的筒状件，其具有用于以可拆卸方式附接到导管的第一端以及用于以可拆卸方式附接到给药器16的第二端。可选地，该连接件通过螺纹连接以可拆卸方式附接到导管。类似地，连接件可选地通过螺纹连接以可拆卸方式附接到给药器16。

在替代实施方式中，连接件通过直角转向释放机构以可拆卸方式附接到给药器16。在这种直角转向释放机构中，连接件进一步包括两个从连接件的内表面伸出的销。在此示例中，给药器16在其外表面上包括大致呈L形的槽。当给药器16被插到连接件中并旋转使得所述销顺着大致呈L形的槽行进时，凸出的销与大致呈L形的槽配置成彼此以滑动方式相配合。在直角转向释放机构中，桶状波形弹簧能够设置于连接件和给药器16之间以便于将连接件和给药器16推开，并且防止连接件和给药器16的自由转动。

间隙耦接件

在本发明的一实施方式中，注射装置的致动部分和给药部分彼此直接附接。在此实施方式中，间隙耦接件13将活塞-推杆组件32的推杆30连接到柱塞15。当活塞-推杆组件32处于后部位置处时，间隙耦接件13维持推杆30和柱塞15之间的间隙X。间隙耦接件13以可拆卸方式附接到推杆30并且与柱塞15滑动接合。如图3A、3B和3C中所示，柱塞15穿过开口配合到间隙耦接件13中，使得柱塞15以滑动方式容纳在间隙耦接件13的一端内。间隙耦接件13在相反端处附接到连接件12，而连接件12进而又连接到推杆30。在替代实施方式中，间隙耦接件13直接附接到活塞-推杆组件32，并且不需要连接件。本领域的普通技术人员可以明白，间隙耦接件13能够以多种方式连接到推杆30和柱塞15，只要在活塞-推杆组件32处于后部位置处时在活塞-推杆组件32及柱塞15之间维持间隙距离X即可。这种配置导致在释放所述活塞-推杆组件32以被所述气体填充物推到其前部位置时活塞-推杆组件32直接冲击所述柱塞15。

在一些情况下，期望将注射装置的致动部分与给药部分分开地设置(参见图4和5)。这将会是有利的，例如，如果致动装置很重，因此使用者易于将在遥控部分202中的致动部分携带在他们的腰部、背部、挎在肩上等。在此实施方式中，手持部分200包括给药室16、柱塞15和喷嘴17。在无针注射装置的这种配置中，用于将活塞-推杆组件32的移动所产生的力传递到所述柱塞15上的传递装置100包括在整个无针注射装置中。这种配置导致当释放活塞-推杆组件32以被所述气体填充物移动到其前部位置时活塞-推杆组件32“间接”冲击所述柱塞15。具体地说，触发器的致动使得活塞-推杆组件32被释放从而在所述气体填充物的作用下向前部位置移动，因此向传递装置100施加力，传递装置100进而又将力传递到柱塞15。在这种示例中，间隙耦接件13将传递装置100连接到柱塞15(图4)，或者将活塞-推杆组件32的推杆30连接到传递装置100(图5)。当活塞-推杆组件32处于后部位置处时，间隙耦接件13维持分别在传递装置100和柱塞15之间(图4)或者推杆30和传递装置100之间(图5)的间隙距离X。传递装置100能够呈例如封闭在壳体中的柔性多联线缆/轴、封闭液压软管等形式。

选择适当的间隙距离X以最大化活塞-推杆组件32在该装置触发之后或与柱塞15直接或间接冲击之前的速度。这进而又最大化了对该装置的孔口端的液体的有效冲击。此冲击力对该装置的工作非常重要，因为其提供了用于使药物穿过皮肤及皮下组织的开口。间隙距离X也使得注射器可以使用较低的压力进行体型较大的动物的注射，因为穿透皮肤和皮下组织所需的冲击远大于将剩余剂量的药物注射到期望组织内所需的压力。这使得与传统的无针注射装置相比，注射器更加安全，并且接受注射的对象的疼痛感小得多。比较起来，当被触发时，在注射期间以一恒压工作的注射器穿透皮肤和皮下组织并且使用相同的压力输送要注射的液体。如果使用者在此过程期间移动或滑动该装置的孔口端，则会像手述刀一样切开对象的肌肉，从而有可能会引起严重的伤口。通过包括有间隙耦接件13，在冲击之处压力以峰值的形式分布，压力增大到所需等级以穿透组织，但却降低以进行其余的注射过程(参见图6)。

如果间隙距离X太小，则活塞-推杆组件32不能达到最大的速度，则冲击变弱，在孔口处所得到的穿透力也变小。如果间隙距离X增大，则对冲击压力产生非常小的影响，因为已经达到了最大的速度，并且因而在孔口端已经达到了最大的力。

在本发明的一实施方式中，间隙距离X是固定距离。在一示例中，间隙距离是3/8英寸。在替代实施方式中，使用者能够调整间隙耦接件使得能够根据装置的用途来改变间隙距离。在另一替代实施方式中，间隙耦接件与推杆30一体地形成。

在工作中，当活塞-推杆组件32从后部位置向前部位置移动时，其在推杆30的冲击端直接(图2和4)或通过传递装置100间接(图4和5)冲击柱塞15的后端之前行进间隙距离X。柱塞15进而在给药器16中从其后部位置向其前部位置移动，以便于通过喷嘴17将液体从给药器16中排出。

根据本发明的具体实施方式，柱塞15设置在给药器16中，并且以可拆卸方式附接到间隙耦接件13。在一示例中，柱塞15通过有螺纹的螺丝钉附接到间隙耦接件13。在另一示例中，柱塞15通过直角转向机构附接到间隙耦接件13。

装载机构

本发明的无针注射装置的致动装置40进一步包括用于逆着气密室4内的气体填充物将活塞-推杆组件32从其前部位置向其后部位置移动的装载机构。通过使用这种装载机构，使用者能够给注射装置“装载”以使其准备好用于注射。装载机构能够包括用于移动活塞-推杆组件32的手动或机动装置。

根据本发明的具体实施方式，用于移动活塞-推杆组件32的装置是机动装置。这种机动装置可以包括DC(可选为能够再充电的)和/或AC供电装置。在一示例中，马达以可拆卸方式安装在其机组上或者安装在支架内。

根据本发明的替代实施方式，用于移动活塞-推杆组件32的装置是手动装置。

图7-19示出了根据本发明一方面的无针注射器，其中，装载机构包括螺纹构件/螺母机构，以传递和/或放大施加到注射器以逆着气体填充物移动活塞-推杆组件的致动力。螺纹构件/螺母机构以可操作方式与用于移动活塞-推杆组件的手动装置或机动装置相关以给致动装置装载。术语“螺纹构件/螺母机构”在此用于表示与螺母接合的螺纹轴的组合件，其中，螺母的内表面上形成有内螺纹，用以螺纹接合螺纹轴。应当理解，根据不同的参数——包括整体装置的尺寸、成本、材料等——可以改变螺母构件的形状和尺寸。

参照图7-19，室16和喷嘴17设置在外壳1的第一端230上，致动装置40设置在外壳1的块状构件620内。如上所述，活塞-推杆组件从其前部位置向其后部位置的移动给致动装置40装载。在图7-19中所示的装置中，注射器通过螺母构件沿着一段螺纹轴(通过螺纹轴的旋转)从前部位置向后部位置的移动来实现装载，螺母构件进而又将间隙耦接件13和活塞-推杆组件从其前部位置向其后部位置移动。

在具体实施方式中，螺纹构件/螺母机构包括导螺杆和球螺母，球螺母602以螺纹联接方式接合在导螺杆600上。导螺杆600进一步包括运转在导螺杆的较大螺纹部分内的球轴承。下面的描述将涉及导螺杆600和球螺母602，但是，此描述意在提供本发明的示例性实施方式，而并非意在将本发明限制于使用导螺杆和球螺母。

根据本发明的具体实施方式，用于转动导螺杆600的装置是机动装置。这种机动装置可以包括DC(可选为能够再充电的)和/或AC供电装置。在一示例中，马达将以可拆卸方式安装在其机组上或者安装在支架内。在具体实施方式中，例如直齿轮等齿轮装置被用来以可操作方式连接机动装置和导螺杆以实现所需的速度控制和力控制。

根据本发明的替代实施方式，用于移动活塞-推杆组件的装置是手动装置。在一示例中，手动装置包括手动曲柄。在具体实施方式中，手动装置包括自动反向离合系统，所述自动反向离合系统能够以机械方式感测到完全停止的阻力，以使旋转反向。这种反向机构通常用在自动攻丝机床中，并且对本领域的普通技术人员来说是公知的。

在本发明中适用的球螺母和导螺杆的商业来源包括例如NGK、WMBerg和/或SKF。这些来源也出售各种类似的导螺杆和球螺母。

导螺杆600能够被操作从而旋转，导螺杆600进而以使得球螺母602旋转并在前部位置(图7)和后部位置(图8-12)之间移动，这由导螺杆600的旋转方向确定。球螺母直接或间接地连接到间隙耦接件。在示出的具体示例中，板构件604将球螺母602连接到间隙耦接件13。板构件604包括与导杆606具有滑动关系的第一导向通道及尺寸配置成用于以可拆卸方式附接到间隙耦接件13的第二通道。

在此实施方式中，间隙耦接件13包括第一端608和第二端612，所述第一端608的尺寸配置成以滑动方式配合在板构件604的第二通道610内，所述第二端612的尺寸配置成使得第二端612不配合在第二通道610内。

球螺母602从前部位置到后部位置的移动以及板构件604相应的移动使得板构件604中的第二通道610经过间隙耦接件13的第一端608并且抵接第二端612，从而接合间隙耦接件13。进而，间隙耦接件13的移动引起活塞-推杆组件从其前部位置向其后部位置的移动。由于间隙耦接件13的第二端612与板构件604的第二通道610相比的相对尺寸，防止了第二通道610经过间隙耦接件13。

致动装置40继续装载，直到达到所需的装载量为止。在一示例中，使用剂量环(未图示)来设定所需的装载量。在一示例中，能够在约0.01cc至约5cc之间的容量范围上调整剂量环。

图13-19示出根据本发明一方面的无针注射器，其中装载机构包括螺纹构件/螺母机构以传递和/或放大施加到注射器以逆着气体填充物移动活塞-推杆组件的致动力。在此示例中，注射器进一步包括作为旋转装置的双向驱动传动系统以转动导螺杆600，从而给致动装置40装载。双向驱动传动系统能够通过齿轮传动装置或用于传递输入力的其它装置功能性地连接到螺纹轴(例如导螺杆)以使螺纹轴转动并因而给注射器装载。

在图13-19中所示的具体示例中，连接齿轮传动装置包括主驱动齿轮800，主驱动齿轮800被以可操作方式与导螺杆驱动齿轮802相关的双向驱动传动系统900驱动，并配置成转动导螺杆600。

在此示例中，导螺杆600接合导螺杆驱动齿轮802。在一示例中，导螺杆驱动齿轮以可拆卸方式附接到导螺杆600。在另一示例中，导螺杆驱动齿轮以固定方式附接到导螺杆600。

主轴804具有附接到外壳1的第一端和靠近导螺杆驱动齿轮802的第二端。

主驱动齿轮800包括：第一端，其适于与导螺杆驱动齿轮802齿轮配合；第二端，其适于与双向驱动传动系统900的输出轴901齿轮配合；第一端和第二端之间的鞍状件容纳部；以及中心通道，使得主驱动齿轮800以可滑动方式安装在主轴804上。

主齿轮鞍状件806包括：第一端，其以可枢转方式附接到外壳1；通道，主驱动齿轮800的鞍状件容纳部延伸穿过该通道。主驱动齿轮800的第一端和第二端配置成使得它们不能穿过主齿轮鞍状件806的通道，并且分别位于主齿轮鞍状件806的相反侧。因而，主驱动齿轮800和主齿轮鞍状件806一起移动。

弹簧(未图示)将主齿轮鞍状件806的第二端从后部位置推动到前部位置，并且进而将主驱动齿轮800从前部位置向后部位置移动。在前部位置处，主驱动齿轮800的第一端与导螺杆驱动齿轮802形成齿轮接触，主驱动齿轮800的第二端与双向驱动传动系统900的输出轴901齿轮接触。在后部位置处，通过主齿轮鞍状件806的移动，主驱动齿轮800不再与导螺杆驱动齿轮802接触。

如上文所指出的，致动装置40继续装载，直到达到所需的装载量为止。在一示例中，如图13-19中所示，包括多个剂量计量孔812的剂量计量杆808和剂量设定点构件(未图示)被用以设定所需的装载量。使用者和/或制造商将剂量计量杆808上的剂量设定点构件调整到将提供所需装载的位置。可选地，剂量计量杆808包括标示或指示，以标识相应设定的装载量和/或剂量。

剂量计量杆808以可滑动方式安装在外壳1和板构件604内的通道中，并且包括第一端和第二端。剂量计量杆808的第一端的尺寸配置成用于滑动配合地穿过板604内的通道，并且还包括远离板构件604的位置处的剂量销(未图示，但是大致用810标出)。剂量销的尺寸配置成使得其并非配合地穿过板构件604内的通道。

剂量计量杆808能够从前部位置向后部位置移动。在前部位置处，第二端与主齿轮鞍状件806脱离接触；在后部位置处，第二端与主齿轮鞍状件806接触并将主齿轮鞍状件从其前部位置向后部位置移动。因而，当剂量计量杆向后部位置移动时，主动驱动齿轮800与导螺杆驱动齿轮802脱离接触。

在使用时，剂量设定点构件(未图示)以可拆卸方式或以固定方式设置在至少一个剂量计量孔812中。在致动装置40进行装载时，板构件604从前部位置向后部位置移动。剂量计量杆808以滑动方式设置在板构件604的通道内，因而板构件604沿着剂量计量杆808滑动。当板构件604抵接位于剂量计量孔812内的剂量设定点构件时，剂量计量杆808从前部位置向后部位置移动。如上文所指出的，当剂量计量杆808向后部位置移动时，剂量计量杆808的第二端将主齿轮鞍状件806向后部位置移动，并因此将主驱动齿轮800向后部位置移动。当主齿轮鞍状件806移动到其后部位置时，主驱动齿轮800移动到其后部位置并与导螺杆驱动齿轮802脱离接触，因此使导螺杆600的运动停止。

一旦主齿轮鞍状件移动到后部位置，则弹簧(未图示)将锁定爪814从第一位置推动到第二位置。在第二位置处，锁定爪814将主齿轮鞍状件806维持在后部位置处。

因而致动装置进行装载，直到达到计量杆808上的设定点特征为止。至少一个剂量计量孔812中的剂量设定点构件沿着剂量计量杆808的长度的定位设定致动装置40的装载量。在一示例中，能够在约0.01cc至约5cc之间的容量范围上调整剂量计量杆808。

参照图7-26，在一示例中，用于转动导螺杆600的装置进一步包括双向驱动传动系统900。在此示例中，双向驱动传动系统900以固定方式或以可拆卸方式附接到外壳1。双向驱动传动系统900包括输入轴和输出轴，所述输入轴以可操作方式与用于操作该输入轴的手动或机动装置关联，所述输出轴以可操作方式与导螺杆关联。

双向驱动传动系统900包括输入轴901、空转轴902和输出轴903。轴901、902和903安装在框架或外壳920内，并且被轴承922支撑以绕它们的纵向轴线旋转。

输入轴901承载齿轮904和齿轮905。齿轮904用锁定键或其它适当的装置以固定方式安装在输入轴901上，以沿与输入轴901相同的方向旋转。齿轮905安装在单向离合器轴承910上，其配置成用以(i)当输入轴901沿逆时针方向旋转时自由转动；以及(ii)当输入轴901沿顺时针方向旋转时锁定在轴901上。单向离合器和/或轴承可以用多种材料制成，并且能够从例如Timkem、WM Berg及McMaster Carr等供应商处获得。

空转轴902承载齿轮906和齿轮907。齿轮906用锁定键或其它适当的装置以固定方式安装在空转轴902上，以沿与空转轴相同的方向旋转。齿轮907安装在单向离合器轴承909上，并且配置成用以(i)当空转轴902沿逆时针方向旋转时自由转动；以及(ii)当空转轴902沿顺时针方向转动时锁定在空转轴902上。

输出轴903承载齿轮908，齿轮908通过锁定键或其它适当的装置以固定方式安装在输出轴903上。

齿轮904与齿轮906啮合。齿轮907与齿轮908啮合。齿轮905与齿轮908啮合。齿轮905和907沿纵向错开，使得它们分别与齿轮908维持局部地表面啮合，但彼此却不相啮合。

输入轴1的顺时针转动

轴901的顺时针转动锁定单向离合器轴承910，并且使得齿轮905顺时针转动，齿轮905的顺时针转动进而又引起齿轮908和输出轴903的逆时针转动。

轴901的顺时针转动引起齿轮904的顺时针转动，齿轮904的顺时针转动进而又引起齿轮906和空转轴902的逆时针转动。当空转轴902在单向离合器轴承909内沿逆时针方向自由转动时，该转动不驱动齿轮907。当齿轮907与齿轮908啮合时，齿轮908的逆时针转动将引起齿轮907的顺时针转动，齿轮907可以通过离合器轴承909的操作成为空转轴902上的自由轮。

输入轴1的逆时针转动

轴901的逆时针转动引起齿轮904的逆时针转动，齿轮904的逆时针转动引起齿轮906和空转轴902的顺时针转动。空转轴902的顺时针转动锁定单向离合器轴承909并引起齿轮907的顺时针转动，齿轮907的顺时针转动进而又引起齿轮908和输出轴3的逆时针转动。

当输入轴901在离合器轴承910中沿逆时针方向自由地转动时，此转动不驱动齿轮905。当齿轮908与齿轮905啮合时，齿轮908的逆时针转动将引起齿轮905的顺时针转动，齿轮905可以通过离合器轴承910的操作成为输入轴901上的自由轮。

在此示例中，输入轴901的顺时针转动和逆时针转动都引起输出轴903的逆时针转动。可以理解的是，双向驱动传动系统的操作可以改变，使得输入轴901的顺时针转动和逆时针转动引起输出轴903的顺时针转动。例如，单向离合器轴承909的方向和单向离合器轴承910的方向可以被反向。

双向驱动传动系统900可以具有不同的尺寸，并且能够由不同的材料制成，这一点可以由使用者的偏好、材料成本和可用性、使用目的等来确定。适当的材料包括但不限于简单规则的聚碳酸酯塑料、尼龙、玻璃填充尼龙、特氟纶、铝、不同硬度的钢、以及不锈钢。

手动装置或机动装置可以用来转动输入轴901。机动装置可以包括DC(可选为能够再充电的)和/或AC供电装置。在一示例中，马达以可拆卸方式安装在其机组上或安装在支架内。

根据本发明的具体实施方式，用于转动输入轴901的装置是手动装置，例如手动曲柄。由使用者操作的手柄以前后或上下的运动来移动，并且作用在输入轴901上。虽然使用者可以提供相反的输入方向，但是传动系统将所述相反的输入方向转换成单向输出。

在无针注射器中包括有双向驱动传动系统的情况下，能被使用者操作的手柄以前后或上下的运动来移动，并且作用在输入轴901上。虽然使用者可以提供相反的输入方向，但是传动系统将所述相反的输入方向转换成单向输出以及导螺杆的操作。

可替代地，机动装置可用以转动输入轴901。

应当清楚，双向驱动传动系统可以以固定方式或以可拆卸方式包含在无针注射器中。双向驱动传动系统可以用于套件中以替换已经包括这种双向驱动传动系统的无针注射器，例如替换部件。可替代地，双向驱动传动系统可以用来将现有的无针注射器改装为包括这种双向驱动传动系统。

根据具体实施方式，所述装置包括视觉信号和/或听觉信号以指示使用者致动装置已被装载。在替代实施方式中，视觉信号和/或听觉信号指示致动装置已被装载、触发器已经被接合、螺母602已返回到其前部位置、以及装置已经被触发。

触发器

一旦处于后部位置处，活塞-推杆组件32就被触发器保持在位。触发器是将活塞-推杆组件32维持在后部位置处的机构，使用者能够致动该触发器以允许从其后部位置释放活塞-推杆组件32，从而由于受压的气体填充物所产生的压力而向前部位置移动。

与本发明的注射装置相反，先前的注射器在整个注射期间都需要按压住触发器。在这种注射器中，如果使用者停止按压触发器，则注射过程停止。因此，这些先前的装置会由于使用者错误地使用触发器而导致不完全施用所需的药物剂量。

根据本发明的一实施方式，注射装置包括触发器保护件，所述触发器保护件被设计成最小化或消除对致动装置的意外触发的可能性。

在图7-19中所示的具体实施方式中，触发器机构包括触发器板614。触发器板614包括锁定通道(未图示)，其适于滑动配合在推杆30上。触发器板614能够在锁定位置和解锁位置之间移动。在解锁位置处，锁定通道基本上与推杆30对准，并且推杆30与锁定通道具有滑动的关系。在锁定位置处，触发器板614被移动成使得锁定通道基本上不再对准推杆30，并且锁定通道的内壁接合推杆30。因而，在此锁定位置处，触发器板614以摩擦方式接合推杆30，从而将活塞-推杆组件的推杆30维持在位。

在一示例中，触发器板614被位于触发器板614和块状构件620之间的简单弹簧保持成与推杆30基本上对准(并因而被维持在锁定位置处)。

因而，在装载期间，触发器板614受将锁定通道维持成基本上与推杆30对准的弹簧(未图示)的作用，并且推杆30不受约束以与锁定通道具有滑动关系。当完成装载或导螺杆的转动方向被反向时，活塞-推杆组件32被推动到前部位置，然后弹簧将触发器板614推动到锁定位置。因为块状构件615阻止住触发器板614，所以防止了触发器板614的前向移动。块状构件615在两侧上被壳体1的框架板固定在位。

根据具体实施方式，触发器板614附接到凸轮622，凸轮622附接到手柄624。手柄624的转动引起凸轮622的运动，凸轮622将触发器板614从锁定位置移动到解锁位置，并且活塞-推杆组件被释放以向前部位置移动。

一旦触发器板614与推杆30脱开之后，活塞-推杆组件进行前向运动，即，活塞-推杆组件响应于受压缩的气体填充物而从其后部位置到其前部位置的移动不被阻止或减慢。在包括遥控部分和手持部分的装置的情况下，使用者对触发器的致动可以通过或者遥控部分或者手持部分或者两者一起来实现。

在一示例中，桶状触发器700以可操作方式与触发器板614相关。在此示例中，用足以逆着桶状弹簧移动桶状触发器700从而将触发器板614从其锁定位置移动到解锁位置的力将喷嘴17推压到待被注射的身体上。

在另一示例中，一旦活塞-推杆组件返回到前部位置，则电动开关(未图示)被致动，这使得机动装置可以起动以对所述单元重新装载。

根据本发明的一实施方式，注射装置包括触发器锁定件，所述触发器锁定件设计成最小化或消除对致动装置的意外触发的可能性。

在图中所示的具体示例中，当完成注射装置的装载后，或者将螺纹轴的转动方向反向后，活塞-推杆组件32被推动到前部位置，然后弹簧将触发器板614推动到锁定位置。因为块状构件615将触发器板614阻止住，所以防止了触发器板614的前向移动。

一旦主齿轮鞍状件806与导螺杆驱动齿轮802脱离接触之后，触发器板614适于从解锁位置移动到锁定位置。导螺杆600然后不受任何载荷作用且也能够沿两个方向转动。球螺母板被机械弹簧816向前推动到前部位置，准备好下一次装载循环。

当板构件604向前部位置移动时，板构件604中的通道沿着剂量计量杆808移动。当板构件604抵接剂量销810时，剂量计量杆从后部位置移动到前部位置。

当操作无针注射器以进行下一次注射时，无针注射器重新设定锁定爪814，将爪814从其第二位置移动到第一位置，这使得齿轮鞍状件806可以向前移动，使得主驱动齿轮800可以向前部位置移动并且接合导螺杆驱动齿轮802。该机构目前准备好被重新装载。

可以理解的是，在致动之前必需将螺母602从后部位置移动到前部位置。将螺母602返回到前部位置通过沿将其向后部位置移动的方向转动导螺杆600来实现。

无针注射器的用途和使用方法

如同本领域的普通技术人员很容易理解得那样，喷嘴抵靠对象的位置取决于多个因素，包括但不限于要被注射的物种和身体部位、要被注射的对象的年龄以及气体填充物的压力。例如，某些动物物种的皮肤比其它动物物种的皮肤更难以刺穿。这部分地是由于不同物种的皮肤厚度不同。另外，特定物种的成员也有更难以刺穿或更易于注射的身体部位。动物或人类的年龄对注射的难易程度也可能有影响，因为皮肤的厚度及粗糙程度会随年龄的不同而不同。例如，在某些物种中，更年幼的个体(例如新生体或婴幼体)的皮肤比成年个体的皮肤更易于注射。同样，在各种动物中，例如，通常耳朵后面的部位或者在肢体的折皱部位中易于注射。与更难以注射的身体部位相比，那些更易于注射的身体部位所需的气体填充物的压力较低。本领域的普通技术人员在选择气体填充物的压力时需要了解并且考虑各种物种、身体部位和/或年龄差别。

本发明的注射装置可选地包括用于向给药器16供应液体的供应容器。在具体但非限制性的示例中，如图1和5中所示，供应容器是容纳药物的注射管21。在图4中，供应容器是容纳药物的瓶208。注射管21和瓶208通过一段导管19和单向阀18连接到给药器16。单向阀18允许药物从注射管24单向移动到给药器16。在这些实施方式中，柱塞15在给药器16中从前部位置到后部位置的移动使得从注射管21将一剂药物抽吸到给药器16中。

根据本发明的另一方面，提供了一种使用用于穿过对象的皮肤注射液体的无针注射装置的方法，所述对象可以是动物或人。该方法包括步骤：(i)提供本发明的无针注射装置，其具有至少一剂待施用的液体；(ii)通过将活塞-推杆组件32移动到后部位置来致动该装置；将喷嘴17设置成抵靠住要被注射的对象的皮肤；以及(iii)触发致动装置以通过出口孔和喷嘴17并穿过对象的皮肤排出一剂液体。

根据本发明的另一方面，提供了用于使用本申请的无针注射器注射装置的套件。

根据本发明的另一方面，提供了用于改进无针注射器以使用本发明的装载机构的套件。

在本申请中所提到的所有出版物、专利和专利申请都表明了本发明所属领域的普通技术人员的技术水平，并且在此将其以参引的方式并入本申请，就如每个单独的出版物、专利或专利申请都以参引的方式被专门地并且分别地并入本申请一样。

通过如此描述本发明，很显然可以理解的是，本发明也可以以许多方式进行变型。这种变型并不被看作是偏离了本发明的精神和范围，并且对本领域的普通技术人员来说很明显的所有这些改型都预期被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种无针注射装置，其用于在压力作用下通过用于施药的出口孔将药物从给药器施加到动物或人体内，这种无针注射装置包括柱塞，所述柱塞以可滑动方式容纳在所述给药器中并且能够沿前向方向移动以通过所述出口孔排出所述药物，所述注射装置包括致动装置，并且所述致动装置包括：

(a)气密室；

(b)活塞-推杆组件，其以可滑动方式容纳在所述气密室中，并且能够在前部位置和后部位置之间移动；

(c)所述气密室内的气体填充物，其用于将所述活塞-推杆组件向所述前部位置推动；

(d)装载机构，其用于逆着所述气体填充物将所述活塞-推杆组件向所述后部位置移动，所述装载机构包括螺纹轴，所述螺纹轴与螺母构件螺纹接合，所述螺母构件以可操作方式与所述活塞-推杆组件关联并且当所述螺纹轴旋转时能够沿着一段螺纹轴移动；以及

(e)触发器，其用于以可释放方式将所述活塞-推杆组件保持在所述后部位置处，

由此，致动所述触发器使得所述活塞-推杆组件被释放以在所述气体填充物的作用下向所述前部位置移动，以便于以足以使所述柱塞沿所述前向方向移动从而通过所述出口孔排出所述药物的力直接或间接冲击所述柱塞，并且所述气密室适于最小化或防止所述气体填充物的逃逸，从而将所述气体填充物维持在加压状态。

2.如权利要求1所述的无针注射装置，其中，所述活塞-推杆组件的活塞的外周限定与所述气密室的内表面接触的外边缘，使得所述活塞限定所述气密室的扩充部分和压缩部分。

3.如权利要求2所述的无针注射装置，其中，所述活塞-推杆组件的所述活塞包括用于在所述气密室的所述扩充部分和所述压缩部分之间进行流体连通的通道。

4.如权利要求1至3中任一项所述的无针注射装置，其中，所述气体填充物是受压缩的惰性气体或受压缩的惰性气体的混合物。

5.如权利要求1至3中任一项所述的无针注射装置，进一步包括用于润滑所述活塞-推杆组件的润滑介质。

6.如权利要求1至3中任一项所述的无针注射装置，进一步包括间隙耦接件，所述间隙耦接件将所述活塞-推杆组件的推杆连接到所述柱塞并且直接或间接地连接到所述装载机构的所述螺母构件，其中，所述间隙耦接件配置成当所述活塞-推杆组件处于所述后部位置时在所述推杆和所述柱塞之间维持一间隙距离。

7.如权利要求6所述的无针注射装置，进一步包括将所述螺母构件连接到所述间隙耦接件的板构件，其中，所述螺母构件沿所述一段螺纹轴从前部位置到后部位置的移动引起所述板构件和所述间隙耦接件的相应移动。

8.如权利要求7所述的无针注射装置，其中，所述板构件包括第一导向通道和第二通道，所述第一导向通道与导杆具有滑动关系，所述间隙耦接件包括：第一端，其用于与所述柱塞以滑动方式接合，并且其尺寸设计成以滑动方式配合在所述板构件的所述第二通道中；以及第二端，其用于以可拆卸方式将所述间隙耦接件附接到所述推杆，并且其尺寸设计成使得其不配合在所述板构件的所述第二通道中。

9.如权利要求1至3中任一项所述的无针注射装置，进一步包括用于转动所述螺纹轴的转动装置。

10.如权利要求9所述的无针注射装置，其中，所述转动装置是机动的或手动的。

11.如权利要求10所述的无针注射装置，其中，机动的所述转动装置是DC供电装置或者AC供电装置。

12.如权利要求10所述的无针注射装置，其中，手动的所述转动装置是手动曲柄。

13.如权利要求1至3中任一项所述的无针注射装置，其中，所述螺纹轴是导螺杆。

14.如权利要求13所述的无针注射装置，进一步包括在所述导螺杆的较大的螺纹部分中运转的球轴承。

15.如权利要求1至3中任一项所述的无针注射装置，其中，所述螺母构件是球螺母。

16.如权利要求9所述的无针注射装置，其中，所述转动装置包括双向驱动传动系统。

17.如权利要求16所述的无针注射装置，其中，所述双向驱动传动系统通过齿轮传动装置以可操作方式与所述螺纹轴关联。

18.如权利要求1至3中任一项所述的无针注射装置，其中，所述触发器包括触发器板，所述触发器板包括锁定通道，所述推杆的一部分延伸穿过所述锁定通道，所述触发器板能够在锁定位置和解锁位置之间移动，在所述解锁位置处，所述锁定通道大致沿轴向与所述推杆对准以允许所述推杆沿轴向移动，在所述锁定位置处，所述触发器板大致沿轴向不与所述推杆对准，使得所述锁定通道的内表面与所述推杆的表面以摩擦方式接合，从而将所述活塞-推杆组件保持在所述后部位置处。

19.如权利要求1至3中任一项所述的无针注射装置，进一步包括用于设定待输送药物的所需剂量的计量机构。

20.一种用于使用如权利要求1至19中任一项所述的无针注射装置的套件，包括：

(i)如权利要求1至19中任一项所述的无针注射装置；以及

(ii)其使用说明。

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