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时钟机制流量调节器

阅读：707发布：2020-05-08

专利汇可以提供时钟机制流量调节器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种具有流量调节功能的自动注射装置。所述自动注射装置具有被配置为插入患者体内的插入针和容纳药品并包括柱塞的药物容器。所述自动注射装置还包括：流体路径，所述流体路径经由插入装置将所述药物容器流体地连接到患者；势能源；和调节器，所述调节器配置为限制势能的释放并限制所述柱塞和药品以规定的节奏线性进入所述流体路径。所述调节器包括钟表擒纵机构。所述势能源可以是围绕所述药物容器的弹簧，并且能够磁联接至所述柱塞。所述钟表擒纵机构配置成使用齿轮箱和包括齿条和小齿轮的旋转-线性转换器在一定的时间间隔内以可调节的速率控制所述弹簧。，下面是时钟机制流量调节器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自动注射装置，包括：
药物容器，所述药物容器容纳药品，所述药物容器包括柱塞；
流体路径，所述流体路径通过插入装置将所述药物容器连接到患者；
可移动元件，所述可移动元件配置成移动所述柱塞并将药品压入所述流体路径；
调节器，包括：
机械，所述机械与所述柱塞联接；
齿轮箱，所述齿轮箱包括至少一组齿轮；和
线性转换器，所述线性转换器包括齿条和小齿轮；以及
势能源，所述势能源配置为释放势能；
其中所述调节器被配置为在规定的时间段内限制从所述势能源释放势能。
2.根据权利要求1所述的自动注射装置，其中所述调节器还包括：
钟表擒纵机构，包括擒纵叉和擒纵轮齿轮，所述钟表擒纵机构配置成以固定量限制规则的周期性运动以限制时间间隔内势能的释放。
3.根据权利要求2所述的自动注射装置，其中所述钟表擒纵机构还包括摆轮。
4.根据权利要求1所述的自动注射装置，其中所述势能源是配置成使所述柱塞运动的弹簧。
5.根据权利要求4所述的自动注射装置，其中所述弹簧间接地连接到所述柱塞并且使所述柱塞磁性地移动。
6.根据权利要求1所述的自动注射装置，其中所述势能源包括配置成使所述柱塞运动的压缩气体容器。
7.根据权利要求1所述的自动注射装置，其中所述势能源通过所述齿条和小齿轮机械地连接至所述齿轮箱。
8.根据权利要求1所述的自动注射装置，其中所述线性转换器沿着所述药物容器移动，并且被配置为将所述齿轮箱的旋转运动转换成线性运动。
9.根据权利要求1所述的自动注射装置，其中所述调节器还包括测量时间并控制限制间隔的电路。
10.一种流量调节器，所述流量调节器用于注射装置，包括：
钟表擒纵机构，所述钟表擒纵机构包括擒纵叉和擒纵轮齿轮，并且还包括摆轮；
齿轮箱，所述齿轮箱包括与所述钟表擒纵机构耦合的至少一组齿轮；以及旋转-线性转换器，所述旋转-线性转换器包括与所述齿轮箱和自动注射装置的势能源连接的齿条和小齿轮；
其中所述钟表擒纵机构被配置为在规定的时间段内限制从所述势能源释放势能。
11.根据权利要求10所述的流量调节器，其中所述势能源包括弹簧，所述弹簧被配置为使所述注射装置中的柱塞运动。
12.根据权利要求10所述的流量调节器，其中所述旋转-线性转换器被配置为抵抗所述势能源的运动并且将所述齿轮箱的旋转运动转换为线性运动。
13.根据权利要求10所述的流量调节器，其中所述擒纵轮齿轮配置成在时间间隔内限制从所述势能源释放势能。

说明书全文

时钟机制流量调节器

[0001] 优先权要求

[0002] 本申请根据美国法典第35条119款要求2017年7月20日提交的美国临时申请62/535083和2018年6月12日提交的美国非临时申请16/006188的优先权，通过引用将其全部内容明确并入本文。
发明内容

[0003] 本公开涉及自动注射装置的流量调节。所述自动注射装置包括：被配置为插入患者体内的插入针；以及容纳药品并包括柱塞的药物容器。所述自动注射装置还包括：流体路径，所述流体路径将所述药物容器流体连接到所述插入针；势能源；以及调节器，所述调节器被配置为实现所述柱塞的预定的，可行的线性运动，以迫使药品以规定的速度进入所述流体路径。所述势能源能够是围绕所述药物容器的弹簧，并且可以磁联接至所述柱塞。所述调节器包括钟表擒纵机构。所述钟表擒纵机构施加反作用力，从而使用齿轮箱和旋转-线性转换器在指定的时间间隔内以受控的速率限制所述弹簧和柱塞的运动。附图说明

[0004] 图1是位于患者身上的示例性自动注射装置的侧视图；

[0005] 图2是与所公开的实施方式一致的自动注射装置的部件的示意图；

[0006] 图3是自动注射装置的顶侧的立体图；

[0007] 图4是自动注射装置的底侧的立体图；

[0008] 图5是根据自动注射装置的实施方式的内部部件的透视图；以及

[0009] 图6是结合在用于调节器的钟表擒纵机构的实施方式中的时钟的内部部件的透视图。

具体实施方式

[0010] 注射装置用于向患者(即，人或动物)递送药品，例如生物制剂和药物。注射器和插入针是广泛使用的注射装置的一个例子。该基本系统通常涉及人手动移动注射器的柱塞部分以迫使药品通过插入针并进入患者体内。已经开发的其他注射装置，通过按钮碰触或开关的驱动以自动输送药品。这些装置的优点在于它们允许患者更容易地自我给送药品。此外，一些自动注射装置允许根据需要缓慢或定期递送药品，这是例如依赖于胰岛素注射的患者的典型程序。然而，需要自动注射装置在紧凑的装置中提供增强的注射控制，使得该装置易于操作并且对于可能长时间佩戴该装置的患者而言是分离的。

[0011] 所公开的实施方式涉及用于自动注射装置的调节器。例如，调节器可以配置成控制设置在药物容器中的柱塞的运动。柱塞在药物容器内的进一步移动推动药品通过流体路径并到达连接到患者的插入针。柱塞的这种受控运动允许根据所需的参数计量输送药品。

[0012] 所公开的调节器包括允许基于存储的势能精确控制柱塞运动的特征，同时提供允许自动注射装置紧凑的小尺寸的条件。所公开的调节器利用钟表擒纵机构和势能源以控制柱塞的运动。在附图所示的实施方式中，并且如下所述，势能源是弹簧，其可以磁性地推动柱塞或可以直接推动连接的柱塞，但这仅是示例。在其他实施方式中，可以利用任何势能源，包括压缩空气。

[0013] 用于自动注射装置的当前能量源利用弹簧作为能量源，用于将药品从装置中泵出并进入患者体内。然而，这些弹簧施加的是可变的力，因为弹簧的力是相对于其位移的。这改变了输注的速度和速率。

[0014] 相反，所描述的实施方式以规定的调节速度调节势能。在附图所示的实施方式中，并且如下所述，所公开的调节器包括机械钟表擒纵机构，该机械钟表擒纵机构在指定的时间段内限制弹簧的运动，以使弹簧更受限制和受控地释放。因此，钟表擒纵机构控制柱塞，以使势能源的速度和输注速率恒定。这种配置允许使用一种经济、节省空间的替代方案，以通过被动的机械驱动装置来控制柱塞的运动。当完全机械化时，这种配置可能会经过灭菌程序，而带有电子器件的单元可能无法采用灭菌程序。

[0015] 应当理解的是，可以使用其他类型的调节器来代替时钟机构，并且本领域技术人员可以利用其他机械机构来限制和调节柱塞的运动。在一些实施方式中，钟表擒纵机构可以连接到在指定的时间间隔内进一步调节弹簧的装置。弹簧的这种运动限制会限制柱塞的运动，并因此限制药品随时间的推移(例如，并通过流体路径进入患者体内)的运动。

[0016] 图1是在患者10身体上的自动注射装置12的示例性实施方式的图示。患者10不受限制并且可以是可以接受注射的任何生物。装置12被配置为自动地将药品输送给患者10。这意味着装置12以某种方式控制注射，使得系统不同于仅手动输入促使注射的其他注射系统(即，传统的注射器和插入针系统或其他可用系统)。装置12的自动方面可以附加地或替代地涉及注射的持续时间，受控的注射间隔，输入和注射之间的延迟等。

[0017] 装置12包括接触患者皮肤的底座14。装置12包括插入针16，插入针16进入患者12以向患者输送药品，例如胰岛素。在WO 2017/007952中描述了包括可以结合到装置12中的许多特征的自动注射装置的示例，其通过引用结合在此。然而，应该理解的是，装置12不限于其中描述的自动注射装置或下面描述的示例性实施方式。符合本公开的自动注射装置可包括本文描述的一些特征，但不限于此。例如，所公开的自动注射装置可以类似于注射器和插入针系统或其他注射系统，其适于通过本文所述的特征进行自动注射。

[0018] 图2是自动注射装置12和流量调节器24以及装置12的基本特征的示意图，其有助于将药品自动注射到患者10中。装置12优选地包括壳体18，壳体18保持装置12的至少一些特征。除了插入针16之外，这些特征优选地还包括药物容器20、流体路径22、调节器24和势能源26。这些特征彼此协同工作，以根据期望的参数自动且机械地将药品传送给患者10。

[0019] 调节器24经由装置12提供注射的自动方面。例如，调节器24是机械系统，其限制药品从药物容器20到流体路径22的运动，并最终以规定的速度运动进入到患者10中。在附图和下文中描述的实施方式中，调节器24机械地调节柱塞(未示出)的运动。在其他实施方式中，调节器24可包括机械单元和小型电气单元，其可施加最小量的能量以按规定的速度调节柱塞的运动和流体的释放。例如，在一个实施方式中，调节器24可以包括棘轮机构，该棘轮机构以一定的速度从势能源释放势能并且施加一小部分能量，以便以所需的速度停止该机构。棘轮可通过小型电子单元(例如螺线管或其他执行器)停止和释放。另外，在另一个实施方式中，调节器可通过周期性地阻碍流体流动来控制针与流体路径之间的流动。

[0020] 药物容器20是供应药品的容纳元件。药物容器20可以是小瓶，注射器等，并且包括用于容纳药品的空间，药品不限于特定物质。例如，药品可以被认为是麻醉药、生物制剂、药物或安慰剂中的一种或多种的任何物质。药物容器20优选是接收药品的中空圆柱形管。然而，应该理解，其他构造也是可能的。

[0021] 在装置12中，药物容器20通过流体路径22流体地连接到插入针16。流体路径22可以是物理连接通道，其用作将药品从药物容器20输送到插入针16并最终输送到患者10中的导管。流体路径22可包括另外的结构，其包括启动药品的输送的致动机构和/或在任何特定时间测量输送到患者10的产品量的控制机构。流体路径22可包括配置为建立连接通道的元件或机构，例如穿刺针等。流体路径22可以与机械启动按钮或控制开关相关联，该机械启动按钮或控制开关控制流体路径22的元件(例如，阀)以便开始或停止药品的输送。然而，应该理解，在至少一些实施方式中，流体路径22可以是被动系统部件。

[0022] 图3和图4进一步示出了自动注射装置12的示例性实施方式。图3示出了装置12的第一侧，包括放置在底座14的顶部上的壳体18。壳体18被示出为矩形的，但是可以包括任何形状。壳体18可以包括可选的特征，例如提供查看药物容器20并因此查看当前液位的窗口30。

[0023] 图4示出了包括底座14的底表面的装置12的第二侧。底表面32包括用于容纳插入针16的开口34。在使用中，装置12抵靠患者10放置，其中底座14的底表面32抵靠皮肤。注射针延伸穿过开口34并进入患者10以输送药品。底表面32可以在其上包括粘合材料，以根据装置12的特定用途将装置12短时间或长时间地粘附到患者10身上。

[0024] 图5示出了结合有流量调节器24的装置12，其中，移除了壳体18的顶部，使得内部特征显示在由壳体18的下部和底座14形成的封闭空间36中。装置12包括插入针16、药物容器20、流体路径22和调节器24的示例性实施方式。封闭空间36至少容纳药物容器20和调节器24，使得元件位于壳体18的内部。

[0025] 在该实施方式中，流体路径22包括连接器38，其物理地连接到药物容器20，以在药物容器20的内部和插入针16之间建立连接通道。在所示的实施方式中，插入针16定位成垂直于药物容器20，使得药品的路径要从药物容器20中出来并通过流体路径22横向进入插入针16的区域中。药品随后垂直向下穿过插入针16行进并进入患者10。然而，该配置是示例性的，并且所公开的实施方式不限于此。在其他实施方式中，插入针16可以在与药物容器20和/或流体路径22相同的方向一致。

[0026] 在本实施方式中，调节器24包括钟表擒纵机构40。钟表擒纵机构40包括一组齿轮40A、小齿轮40C，其连接至旋转-线性转换器40B。在一个实施方式中，钟表擒纵机构40通过对弹簧44施加反作用力来抑制弹簧44经由齿轮40A、小齿轮40C和线性转换器40B的运动。齿轮40A和小齿轮40C可以彼此连接并且与线性转换器40B连接，并且以线性运动接合和移动线性转换器40B。因此，线性转换器40B必须配置成当施加反作用力时将来自齿轮40A和小齿轮40C的旋转运动转换成线性运动。在一个实施方式中，线性转换器40B可包括机架40D。齿轮40A和小齿轮40C可与线性转换器40B的齿条和小齿轮的齿接合，使得齿轮的旋转运动随着齿轮的齿彼此接合而使线性转换器40B递增移动。线性转换器40B的运动控制和限制弹簧
44沿着药物容器20的运动，弹簧44的运动控制和限制柱塞50在药物容器20内部以线性运动的运动。

[0027] 在附图所示的实施方式和下文中描述的实施方式中，弹簧44位于药物容器20的外部，并且不直接连接至柱塞50，但这仅是示例性的。钟表擒纵机构40配置成在指定的时间间隔内缓慢地允许弹簧44返回到静止位置。在返回到静止位置的过程中，弹簧44将柱塞50逐渐地推向药物容器20的第二纵向端部48，从而迫使药品进入流体路径22，并最终根据需要在指定的时间间隔内以受控方式将其最终通过插入针16输送到患者10。

[0028] 在附图和下文描述的实施方式中，可移动元件42控制柱塞50的运动，使得弹簧44以规定的速率移动并以磁性方式推动柱塞50，但这仅是示例性的。应当注意，在其他实施方式中，可以利用用于连接弹簧44和柱塞50以控制运动的其他机构。

[0029] 在本实施方式中，可移动元件42包括外套环56、外磁体58和内磁体60。外磁体58和内磁体60将外套环56的运动转换成柱塞50的运动。磁体58围绕药物容器20的外部。外套环56通常可以由软磁性合金形成。在示例性实施方式中，外套环56与弹簧44的第一端接触。因此，弹簧44的伸展和缩回引起外套环56沿着药物容器20的轴线的相应线性运动。外套环56和外磁体58可以彼此附接，例如通过磁吸引力、摩擦配合、粘合剂、紧固件等。在替代实施方式中，外套环56和外磁体58可以是相同的部件(例如，外套环56被径向磁化或包括磁化部分)。

[0030] 内磁体60通常是圆柱形的并且可以是实心的或呈环形。内磁体60也可能是其他形状(例如，U形、球形、正方形等)。内磁体60的尺寸设置成可装配在药物容器20内并邻接柱塞50的第一侧。在一个实施方式中，内磁体60和柱塞50是相同的部件(例如，柱塞50被径向磁化或包括磁化部分)。

[0031] 外磁体58和内磁体60配置为产生磁场，该磁场保持两者之间的相对位置。例如，外磁体58可以包括沿彼此相反的方向径向磁化的第一外磁体和第二外磁体。第一外磁体和第二外磁体可以分别以第一径向侧为第一磁极并且第二径向侧为第二磁极完全地被磁化。内磁体60可以包括沿彼此相反的方向径向磁化的第一内磁体和第二内磁体。第一内磁体和第二内磁体可以分别以第一径向侧为第一磁极并且第二径向侧为第二磁极径向地磁化。第一内磁体可以在与第一外磁体相反的方向上被径向磁化，并且第二内磁体可以在与第二外磁体相反的方向上完全地被磁化。

[0032] 例如，第一内磁体可包括第一径向侧，该第一径向侧与第一外磁体的第一径向侧对齐，并且是第一外磁体的第一径向侧的相反极。类似地，第一内磁体可包括第二径向侧，该第二径向侧与第一外磁体的第二径向侧对齐，并且是第一外磁体的第二径向侧的相反极。以这种方式，第一外磁体的第一侧被吸引到第一内磁体的第一侧，并且第一外磁体的第二侧被吸引到第一内磁体的第二侧。此外，第二内磁体可包括第一径向侧，该第一径向侧与第二外磁体的第一径向侧对齐，并且是第二外磁体的第一径向侧的相反极。类似地，第二内磁体可包括第二径向侧，该第二径向侧与第二外磁体的第二径向侧对齐，并且是第二外磁体的第二径向侧的相反极。以这种方式，第二外磁体的第一侧被吸引到第二内磁体的第一侧，并且第二外磁体的第二侧被吸引到第二内磁体的第二侧。通过这种配置，第一内磁体可以平衡地定位在第一外磁体的通孔中，并且第二内磁体可以平衡地定位在第二外磁体的通孔中，使得内磁体60将跟随外磁体58的运动。

[0033] 外磁体58与内磁体60一致地围绕药物容器20的外部定位。外套环56围绕外磁体58(或者在替代实施方式中是外磁体58)。弹簧44围绕药物容器20，并且可操作地连接到外磁体58和外套环56。弹簧44可以定位在外套环56的任一侧。因此，外套环56的运动引起外磁体58的相应线性运动。以这种方式，弹簧44被配置为引起外磁体58沿药物容器20的外部沿药物容器20的纵向(即，沿药物容器20的纵向轴线)线性运动。外磁体58在药物容器外部的运动引起内磁体60在药物容器内部的相应运动，而不会物理地打破屏障进入药物容器内。在这种配置中，弹簧44使内磁体60(通过外磁体58和外套环56)逐渐移动，这将柱塞50推向药物容器20的第二纵向端部48，从而迫使药品进入流体路径22，并最终根据需要在指定的时间间隔内以受控方式将其最终通过插入针16输送到患者10。

[0034] 图6是结合在用于调节器24的时钟机构40的实施方式中的时钟的内部部件的透视图。钟表擒纵机构的部件可以类似于钟表擒纵机构78，其包括擒纵轮78A和擒纵叉78B。在本实施方式中，钟表擒纵机构78进一步调节小齿轮40C(未示出)的周期性运动，同时摆轮74经由擒纵叉78B可操作地联接至擒纵机构78。

[0035] 当弹簧44开始移动时，擒纵机构78、摆轮74、齿轮40A和小齿轮40C开始移动。当摆轮74周期性地顺时针和逆时针旋转时，该运动释放了擒纵机构78的擒纵轮78A的齿。擒纵轮78A的齿的释放允许齿轮40A和小齿轮40C(未示出)仅前进固定的量。该规则的周期性前进以受控和受限的方式移动齿轮40A、小齿轮40C和齿条40D。该控制还限制了弹簧44(未示出)在一定时间间隔内的运动。这种配置使得能够在指定时间内以更可控的速率输送药品。

[0036] 已经详细描述了目前优选的实施方案，应该理解并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不改变体现在其中的发明概念和原理的情况下做出许多物理变化，其中只有少数在本发明的详细描述中举例说明。还应当理解，仅结合优选实施方式的一部分的许多实施方式是可能的，相对于那些部分，这些实施方式不会改变其中包含的发明构思和原理。因此，本发明的实施方式和可选的配置在所有方面都被认为是示例性的和/或说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是前面的描述以及所有替换实施方式和对此的改变来指示。因此，在所述权利要求的含义和等同范围内的实施方式包含在其中。

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