专利名称：自动混合和注射设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及预装有药品并打算借助于肌内、皮下或经皮注射的方法来自动管理液体药品的预定剂量的装置。
背景技术：
更具体地说，本发明与现有技术相比包括有多种重要改进和特征，包括增强的功能性、方便性、安全性和通用性。本发明也提供一种当对快速紧急治疗的需要出现时用来快速管理预定药剂剂量的器械。本发明可以在人能容易、安全和便利地携带的器械中实施。本发明允许单个实施例，该实施例可以单独管理液体药品，或者要不然，允许在致动器械时把液体溶剂与干药品自动混合和与注射过程共同进行。最佳实施例自动使本身对于使用之后的处理变得安全，并且消除了通过与用过的皮下注射针的无意接触伤害其它人的危险。接受者在注射之前、期间或之后甚至不必看到皮下注射针。
自动注射器械的使用一直主要留给紧急、生命维持情形。对于本发明的辅助用途可能是这样的实例，其中诸如阴茎之类的注射解剖部位使与这样一种器械的使用有关的功能和心理益处胜过与常规注射器相比的添加成本的价值。
在现有技术中有多个自动注射设备的实施例，例如Wyick的美国专利No.5,665,071；Schmitz的No.5,620,421；及Wilmot的No.5,295,965。然而，现有技术专利都没有提供本发明的所有益处。
本发明的公开本发明涉及一种自动注射设备，该设备肌内或经皮注射单次、预测量的存储药品剂量，并且在完成注射后把皮下注射针自动缩回到器械中。在最佳实施例中，药品既可以包括一种预先准备的液体药品；一种液体溶质，强迫它穿过其中把可溶药品与溶质混合并且在溶液中带入接受者中的干燥药物腔室；或者也可以是液体药品的组合，该药品还可用作在注射时混合的干燥药物的溶质。
最佳实施例带有一个致动端和一个针端。对于本申请，器械的致动端称作器械的近端，而针端称作远端。用户把器械的远端压到希望的注射部位，并且压下致动按钮。这把柱塞和注射器组合从其与壳体的临时啮合中释放。柱塞和注射器组合然后由一根激励驱动器弹簧强迫离开壳体的近端。驱动器弹簧推动柱塞和注射器组合向前穿过壳体的孔，直到皮下注射针离开壳体，并且进入接受者的组织。在这种运动期间，定位在注射器组件与壳体的固定、远端之间的一根返回弹簧被压缩和激励。一旦柱塞和注射器组合靠在壳体远端处的冲击缓冲垫上，注射器组件就保持静止，并且柱塞开始相对于注射器轴向向前运动。随着柱塞向前运动，在注射器内的液体内的压力开始迅速升高，直到它达到一个临界阈值压力。在达到阈值压力时，一个把第一液体室与第二干燥药物腔室分离的刚性盘与一个把它相对于注射器保持到位的圆周密封脱开。一旦与圆周密封分离，盘就向前运动，直到它贴住在干燥药物腔室中的一个保持表面，并且液体流经盘周围的孔径而进入干燥药物腔室中。
如果干燥药物腔室装有一种干燥药品，则随着柱塞继续向前运动，把干燥药品通过液体抽入溶液中，并且强迫液体穿过干燥药物腔而进入到皮下注射针的进口。否则，液体药品流经相同腔室，并且继续进入接受者中。当排完液体时，啮合驱动器弹簧和柱塞的耦合进入与一个把驱动器弹簧与柱塞脱开的分裂器相接触。没有驱动器弹簧对于柱塞和注射器组合的影响，激励返回弹簧强迫柱塞和注射器组合向器械的近端向后缩回，直到皮下注射针完全缩回到壳体中。
附图简要描述
图1是在准备状态下最佳实施例的一种最佳实施的剖视图。图1A表示弹簧-柱塞耦合在其初始、未伸展状态下。图1B表示弹簧柱塞耦合在其伸展状态下。
图2提供壳体和柱塞、注射器、及针组件的另外细节。图2A表示从表示在图2B中的壳体中拿出的柱塞、注射器和针组件。
图3提供致动按钮组件的另外细节。图3A表示从壳体中拿出的按钮组件。图3B表示在壳体中放到位的按钮组件。
图4描述当压缩致动按钮时和刚好在柱塞、注射器、和针组件的初始向前运动之前的器械。
图5描述当把柱塞、注射器、和针组件轴向推入其中柱塞、注射器、和针组件的前端停在壳体的静止端处时和在刚性盘与其密封分离之前的状态下的器械。
图6描述当刚性盘与圆周密封完全分离，已经穿透下部药物腔室密封时，及当柱塞已经开始其相对于注射器组件的相对运动时的器械。
图7描述当柱塞已经向前运动，注射液体几乎全部分配，及弹簧-柱塞耦合的前端已经与壳体的脱开元件的表面进行接触时的器械。
图8描述当弹簧-柱塞耦合已经完全打开并且与柱塞脱开，及注射液体已经全部分配，但在返回弹簧强迫柱塞、注射器、和针组件向后之前的器械。
图9描述当注射过程已经完成，并且柱塞、注射器、和针组件已经完全缩回的器械。
实现本发明的最好模式重要的是要注意，尽管在最佳实施例的例子的上下文中定义如下描述，但这仅为了说明目的。本发明不受如此限制，并且适用于由权利要求书允许的所有其它实施例。
图1表示自动混合和注射设备的最佳实施例的剖视图。在本申请中，设备的“近端”是带有致动按钮(205)的端部，而“远端”是带有针(540)的设备的端部。最佳实施例最好带有一个用来防止意外触发的可拆除盖、一个致动按钮(205)、一个致动按钮杆(210)、一个致动按钮返回弹簧(215)、一个致动按钮保持器盖(220)、一个壳体盖(120)、一根驱动器弹簧(500)、一个弹簧-柱塞耦合(340)、一个壳体中部(110)、一个柱塞(300)、一个壳体管状部分(115)、一个耦合分离器(125)、一个上部注射器盖(405)、一个上部注射器盖密封(510)、一个柱塞密封(515)、一种液体药品、稀释液、或溶剂(下文统称为“一种液体”(425))、一个注射器筒(410)、一个分裂盘(430)、一个分裂盘密封(520)、一种选择性干燥、或冻干药品(545)、一个过滤器(440)、一个药物腔室下部密封(525)、一个下部注射器盖(415)、一个针柄(530)、一根针(540)、一个注射器返回弹簧(505)、一个冲击缓冲垫(535)、一个壳体鼻状物(105)、及一个针点密封(130)。图2表示壳体(100)，该壳体包括壳体盖(120)、壳体中部(110)、壳体管状部分(115)、及壳体鼻状物(105)，这些都借助于螺纹或约束连接永久地接合以形成壳体(100)。
参照图3，元件(205)、(210)、(215)、(220)及(120)形成一个永久组装的致动按钮组件(200)。在致动按钮组件(200)的组装期间，致动按钮杆(210)从致动按钮保持器盖(220)远端进入与致动按钮保持器盖(220)轴向啮合。致动按钮杆(210)可滑动地与致动按钮保持器盖(220)合作。一个外部径向台肩(225)存在于指示外径急剧减小的致动按钮杆(210)上。这个台肩与一个径向台肩(230)合作，径向台肩(230)在致动按钮保持器盖(220)内部并且限定出在致动按钮保持器盖(220)的主要和次要内径之间的过渡。致动按钮杆外部径向台肩(225)在致动按钮返回弹簧(215)的作用下紧靠致动按钮保持器盖(220)的内部径向台肩(230)。这限制致动按向器械近端的轴向行程。
在把致动按钮杆(210)与致动按钮保持器盖(220)组装之后，致动按钮返回弹簧(215)在致动按钮杆(210)的外侧上从近端滑动，并且停靠在致动按钮保持器盖(220)的近表面(235)上。然后最好借助于压配合将致动按钮(205)永久地附加到致动按钮杆(210)上。致动按钮返回弹簧(215)因而捕获在较小压缩状态下，使其远端停在致动按钮保持器盖(220)的近表面(235)上而使近端停靠在致动按钮(205)的内部台肩(240)上。在完成这些元件(205)、(210)、(215)和(220)的组装之后，然后最好借助于静配合将组件永久地组装到壳体盖(120)的近端中。
在与壳体盖(120)组装之后，致动按钮(205)可滑动地与壳体盖(120)的内孔(245)合作，而致动按钮杆(210)可滑动地与致动按钮保持器盖(220)的内孔(250)合作。当致动按钮(205)相对于壳体盖(120)向远端轴向运动时，致动按钮返回弹簧(215)压缩并且存储能量。当释放克服致动按钮(205)的力时，存储在致动按钮返回弹簧(215)中的能量使致动按钮(205)和致动按钮杆(210)返回到一个最佳位置，其中致动按钮(205)延伸过壳体盖(120)的远端，并且致动按钮杆(210)的径向台肩内的台肩停靠在致动按钮保持器盖(220)的内部径向台肩(230)上。
如图1中所示，表示一根驱动器弹簧(500)在完全压缩状态下。受压驱动器弹簧(500)的近端停靠在壳体盖(120)的内部表面(255)上。受压驱动器弹簧(500)的相反端停靠在弹簧-柱塞耦合(340)的近表面(385)上。在最佳实施例中，驱动器弹簧(500)存储机械能，并且提供一个适当量的轴向延伸，以在器械致动时向器械的远端轴向移动弹簧-柱塞耦合(340)、和与弹簧-柱塞耦合(340)啮合的柱塞(300)。这种轴向运动继续，直到弹簧-柱塞耦合(340)接触耦合分离器(125)并且由其径向展开。弹簧-柱塞耦合(340)的之前和之后状态分别表示在图1A和1B中。在最佳实施例中，驱动器弹簧(500)在其延伸端处保持一个残余压缩力。驱动器弹簧(500)和弹簧-柱塞耦合(340)可滑动地与壳体中部(110)的内孔(135)合作。
弹簧-柱塞耦合(340)径向捕获在壳体中部(110)的内孔(135)与柱塞(300)的圆周槽(315)之间。在最佳实施例中，绕柱塞(300)的圆周槽(315)接收弹簧-柱塞耦合(340)的内的一个对应成形的径向唇状物(365)，径向唇状物(365)允许施加到弹簧-柱塞耦合(340)上的驱动器弹簧(500)的压缩力轴向传递到柱塞(300)上。在组装期间，向器械的近端定位带有倒刺(325)的柱塞(300)的端部。驱动器弹簧(500)然后在壳体盖(120)与弹簧-柱塞耦合(340)之间轴向压缩，同时捕获在壳体中部(110)的内孔(135)内。这种轴向压缩继续，直到带有倒刺(325)的柱塞(300)的端部接触壳体盖(120)的锥形内表面(260)。最佳实施例的柱塞(300)由可以是金属或塑料的弹性材料构造，并因此拥有在倒刺区域(320)中弹性变形的能力。在驱动器弹簧的继续压缩时，倒刺(325)倒在一起并且穿过在壳体盖(120)中的一个孔(265)，在这时它们弹性变形。在驱动器弹簧(500)另外压缩并且弹性变形的柱塞倒刺(325)进一步通过壳体盖(120)的孔(265)时，倒刺(325)最终离开壳体盖孔(265)的约束表面。在近方向上离开孔(265)时，倒刺区域(320)的弹性性质允许它返回其原始形状。在最佳实施例中，在壳体盖(120)中的孔(265)的内径稍小于在柱塞倒刺颈部(330)处的自由距离，因而形成一个其上停放有倒刺(325)的棘爪(267)。这保证柱塞(300)的颈部(330)保持与壳体盖(120)的孔径表面(265)相接触，因而保证在器械的准备状态期间柱塞(300)保持定心于壳体盖(120)的孔(265)内。一旦柱塞(300)的倒刺(325)通过壳体盖(120)的孔(265)，驱动器弹簧(500)就保持在完全压缩状态下，直到实际上向器械的远端加压致动按钮(205)。
参照图4，当用户向器械的远端按下致动按钮(205)时，致动按钮杆(210)的内孔(270)与柱塞倒刺(325)的锥形表面(345)啮合。在致动按钮(205)继续运动时，致动按钮杆(210)把倒刺(325)收集在致动按钮杆(210)的内孔(270)内，战胜柱塞倒刺区域(320)的自然弹性。当致动按钮(205)接近其在末端方向上的行程极限时，把柱塞倒刺区域(320)推压在一起，直到与棘爪(267)的干涉不再存在。一旦柱塞倒刺(325)压缩，并且消除在柱塞倒刺(325)与壳体盖(120)之间的干涉条件，完全压缩和激励的驱动器弹簧(500)就不再限制在末端方向上延伸。驱动器弹簧延伸，并且依靠在柱塞(300)与其上作用有驱动器弹簧(500)的弹簧-柱塞耦合(340)之间的圆周啮合来向器械的远端推动柱塞。
如图2中所示，柱塞(300)带有倒刺(325)、一个其中加工一个圆周槽(315)的长圆柱轴(305)、及一个表面(310)。倒刺(325)已经在以前描述。绕长圆柱轴(305)的周缘加工的圆周槽(315)如以前描述的那样，接收在弹簧-柱塞耦合(340)内部的内部定向径向唇状物(365)。一个圆周槽(335)绕柱塞(300)的表面(310)的周缘加工。这个槽装配有驻留成与一个注射器筒(410)接触并且在其内部约束内的弹性柱塞密封(515)。柱塞密封(515)驻留在注射器筒(410)与柱塞(300)的表面的圆周槽(335)之间的较小压缩状态下，并且与注射器筒(410)的内部表面(420)滑动地合作。柱塞密封(515)用于防止当注射器筒(410)内的压力增大时通过柱塞(300)的液体(425)的泄漏。在最佳实施例中，注射器筒(410)和柱塞(300)的表面暴露出来，用于与液体(425)直接接触该表面由对于人体有益并且与液体无反应的惰性材料构造，或者涂有这种材料。
在最佳实施例中，把注射器筒(410)永久地粘合到一个上部注射器盖(405)上。一个上部注射器盖密封(510)驻留在上部注射器盖(405)的内部圆周槽(445)内，并且停靠在柱塞(300)的周缘上，同时驻留在压缩状态下。在注射器筒(410)的远端处，一个弹性分裂盘密封(520)驻留在一个圆柱形扩孔坑(450)内，其中分裂盘密封(520)进行与注射器筒的圆柱形扩孔坑(450)的圆周和扁平接触。
如果朝向器械近端的轴向力施加在分裂盘密封(520)上，则扁平接触防止盘密封(520)的运动。注射器筒(410)的圆周坑(450)的内径稍小于分裂盘密封(520)的外径。弹性分裂盘密封(520)当安装到注射器筒(410)的圆周坑(450)内时因而被压缩，并且形成一个防止液体(425)在接触表面之间泄漏的液体紧密密封。
在装配过程中，注射器筒(410)和上部注射器盖(405)最好借助于静配合永久地接合。上部注射器盖密封(510)然后安装在上部注射器盖(405)中。柱塞(300)和柱塞密封(515)然后与注射器筒(410)和上部注射器盖(405)组装，使柱塞(300)的倒刺(325)从注射器筒(410)的远端进入注射器筒(410)。然后柱塞(300)向注射器组件的远端轴向运动，直到柱塞(300)紧靠上部注射器盖(405)的内部扁平表面(455)。这种状态代表当组装器械并且在准备使用的状态下时在柱塞(300)与注射器组件(400)之间存在的关系。
一旦已经组装柱塞(300)、注射器筒(410)和上部注射器盖(405)，就将整个组件垂直放置，使柱塞(300)的倒刺(325)指向下且注射器筒(410)的开放端指向上。然后注射器筒的内部填充有高到一般与分裂盘密封(520)的平中心线平齐的点的液体(425)。
参照图5和6，分裂盘(430)是一个薄的、大体为盘形的、无孔元件，绕其周缘形成有一个圆周槽(435)。这个圆周槽(435)的形状和尺寸用以实现与盘密封(520)的可靠和弹性静配合，从而使分裂盘密封(520)配合在分裂盘(430)的周缘槽(435)内，并且实现与它的压缩配合。在组装期间，在把分裂盘密封(520)在其在柱塞(300)和注射器(400)组件的远端内的指定位置中安装到位之后并在注射器筒(410)填充有液体(425)之后，把分裂盘(430)固定成一种与分裂盘密封(520)的压缩、圆周配合。在把分裂盘密封(520)在其内侧上限制在注射器筒(410)的扩孔坑(450)内的同时通过把分裂盘(430)在分裂盘密封(520)的内部周缘内固定到位，分裂盘(430)和盘密封(520)形成一个防止空气进入液体同时也防止液体逃逸注射器筒的流体密封阻挡。
一旦注射器筒(410)装有液体(425)并且分裂盘(430)与分裂盘密封(520)组装在一起，在分裂盘外侧和在分裂盘密封内侧之间的静配合就足以在分裂盘的轴向加载下防止两者分离，直到达到一个最小阈值力。假定液体一般可以作为不可压缩流体描述，并且流体压力对称地施加，并且通过分裂盘的近表面均匀分布，从盘密封分离分裂盘必需的内部压力将是可预测的。一旦第一腔室装有液体(425)，并且安装分裂盘(430)，就可以在任何方向上定向最佳实施例。
在完全激励驱动器弹簧(500)的影响下，在柱塞(300)和注射器组件(400)的自由加速期间，在比由作用在液体(425)上的柱塞(300)创建的压力大的压力下，分裂盘(430)与分裂盘密封(520)的发生分离。只有在液体内的压力在柱塞(300)的影响下超过一个预定阈值之后，分裂盘(430)才与分裂盘密封(520)分离，并且液体(425)进入第二、干燥药物腔室(460)。
如图5中所示，下部注射器盖(415)包括一个无孔元件，其具有一个最好包含有一个过滤器(440)和一种可选择干燥或冻干药品(545)的近腔和一个包含一个药物腔室下部密封(525)和一个针柄(530)的远腔。一旦过滤器(440)和可选择冻干药品(545)组装在下部注射器盖(415)的近腔中，下部注射器盖的近端就配合在注射器筒(410)的远端内，并且永久地附加到其上。下部注射器盖(415)配合在其中驻留有分裂盘密封(520)和分裂盘(430)的扩孔内。当完全与注射器筒(410)啮合时，下部注射器盖(415)的径向表面在近方向上贴着分裂盘密封(520)压缩，并且在末端方向上防止分裂盘密封(520)的轴向运动。下部注射器盖(415)的近腔制作成提供一个扁平表面(465)，当液体压力超过把分裂盘(430)与同分裂盘密封(520)的啮合分离所必需的阈值级时分裂盘(430)停在该表面(465)上。径向布置的内侧表面(465)直径稍大于分裂盘(430)的外径。跨过内则表面(465)的至少一个孔径(470)设进下部注射器盖，以便当分裂盘驻留成与下部注射器盖(415)的内则表面(465)扁平接触时允许液体流过分裂盘(430)。当分裂盘(430)驻留在这个位置中时，把干燥药物腔室有效地划分成一个远部分和一个近部分，如图5中所示。
参照图5，一根针(540)以轴向关系永久地粘合到一个针柄(530)上。在注射器(400)的最终组装期间，一个包括圆顶形隔膜(475)的弹性药物腔室下部密封(525)在轴向、近方向上把隔膜端首先插入到下部注射器盖(415)的远腔中，直到药物腔室下部密封(525)的盘形压缩表面坐在下部注射器盖(415)的远腔内的接收表面上。刚好在插入和坐置药物腔室下部密封(525)之前，最好排空干燥药物腔室(460)(它包括在下部注射器盖(415)的近腔内侧并且一端由分裂盘(430)和另一端由药物腔室下部密封(525)封闭的空间)内部中的空气。
一旦安装药物腔室下部密封(525)，然后就插入针(540)和针柄(530)，并且永久地附着到下部注射器盖(415)中，从而把药物腔室下部密封(525)的密封表面夹持和压缩在下部注射器盖(415)与针柄(530)的扁平径向表面之间。一旦组装，针(540)的近端就靠近药物腔室隔膜(475)的下凹表面定位。在保持在排空状态下的同时，在干燥药物腔室(460)内的真空拉动干燥药物下部密封(525)的隔膜(475)以停靠在下部注射器盖(415)的远端内侧表面上，从而只有其上作用有真空压力的表面是暴露于从干燥药物腔室(460)引导到下部注射器盖(415)的远端腔室的孔径的表面。
参照图1和5，在最佳实施例的远端处，针(540)的锋利、组织穿透远端(480)在一个弹性针尖密封(130)的隔膜内侧并且紧密靠近其驻留。针尖密封(130)包括一个圆柱体和一个空腔，空腔尺寸稍大于在近端开放并在远端由一个薄隔膜封闭的针的外径。针尖密封(130)永久地约束到在壳体鼻状物(105)的最远端处的接收空腔中。针尖密封(130)用来保护针(540)免受器械外侧的源污染。
再次参照图1和5，稍微压缩和定位注射器返回弹簧(505)，从而其轴线一般与壳体(100)的长轴线对准。注射器返回弹簧(505)的远端停靠在壳体鼻状物(105)的一个径向布置的内侧表面(140)上，并且径向在冲击缓冲垫(535)的外侧。注射器返回弹簧(505)的近端停靠在靠近下部注射器盖(415)的远端的一个径向定位表面(145)上。没有驱动器弹簧(500)的影响，注射器返回弹簧(505)把柱塞(300)和注射器(400)组合从壳体鼻状物(105)处接近推动到原位，使上部注射器盖(405)的近表面停靠在耦合分离器(125)的远表面(380)上。参照图5，在下部注射器盖(415)的径向布置和远处面对的表面与壳体鼻状物(105)的内侧表面(140)之间的轴向距离，稍大于当下部注射器盖(415)的远端表面在冲击缓冲垫(535)上时静止时测量的注射器返回弹簧(505)的固定高度。
图1表示在准备状态下在最佳实施例的各种元件之间的关系。图4至9按致动序列的顺序描述器械的各种状态。图4表示在致动状态下的器械。图4表示器械的近端的放大细节。图4表示在与激励致动按钮返回弹簧(215)、致动按钮保持器盖(220)、壳体盖(120)及柱塞(300)的倒刺(325)的致动关系中的致动按钮(205)和致动按钮杆(210)。在这个视图中，致动按钮(205)和致动按钮杆(210)表示在其远端行程的终端处。这里柱塞(300)的倒刺(325)表示成引导到致动按钮杆(210)的内侧孔(270)中。
在图4中，柱塞的倒刺表示成通过致动按钮(205)和致动按钮杆(210)贴着倒刺(325)的锥形表面(345)的远端运动径向向内压缩。固定到致动按钮(205)上的致动按钮杆(210)的轴向和末端运动克服推动柱塞(300)的倒刺(325)的两半分开的弹性力。在由用户施加在致动按钮(205)上的力的作用下致动按钮(205)和致动按钮杆(210)相对于壳体盖(120)的连续轴向和远端运动，减小在柱塞倒刺(325)与在壳体盖(120)中孔径(265)的近表面之间的实际干涉，直到当致动按钮(205)和致动按钮杆(210)接近在末端方向上其轴向行程的极限时，在柱塞与壳体盖之间的实际干涉停止。
图4因而代表当柱塞(300)与壳体盖(120)之间的干涉停止时、并且刚好在柱塞(300)由完全激励的驱动器弹簧(500)推动开始其在末端方向上的加速之前的状态。
图5表示柱塞(300)和注射器(400)组合在末端方向上在其行程结束处，其中注射器组件的远端停靠在冲击缓垫(535)上。在这点处，针(540)暴露于超越壳体鼻状物(105)的远端可实现的最大程度。当柱塞(300)和注射器(400)组合穿过从其原点到该位置的距离时，基本上比驱动器弹簧(500)弱的注射器返回弹簧(505)压缩和获得能量。
当柱塞(300)从其与壳体盖(120)的干涉关系脱开时，完全激励的驱动器弹簧(500)依靠在其近端处其与壳体盖(120)的内侧表面(255)的支撑接触、和在远端处其与弹簧-柱塞耦合(340)的近表面(385)处的接触，强迫柱塞(300)在远离驱动器弹簧(500)的支撑端的轴向加速。弹簧-柱塞耦合(340)在其外侧上由壳体中部(110)的内侧孔(135)的内侧表面径向捕获，并且通过与柱塞槽(315)的可脱开干涉关系径向捕获在内侧上。在弹簧-柱塞耦合(340)、壳体中部(110)及柱塞(300)之间的这种合作关系保证驱动器弹簧(500)的力在纯轴向和末端方向上指向柱塞，并且引导柱塞(300)在使其中心线与壳体(100)的孔重合的情况下行驶。
因为液体(425)捕获在注射器筒内，一旦柱塞(300)和注射器(400)组合停靠在冲击缓冲垫(535)上，由驱动器弹簧(500)借助于弹簧-柱塞耦合(340)施加到柱塞(300)上的力就使在不可压缩液体(425)内的压力迅速升高。在注射器内的压力等同地压在所有表面上。结果，径向彼此抵消，而由柱塞(300)的表面(310)施加到液体(425)上的力传递到驻留在流体接触中的分裂盘(430)的近表面上。这个压力指向与流体接触表面垂直的轴向、末端方向。
只要在分裂盘(430)的近侧与分裂盘的远侧之间的压力差不超过把分裂盘(430)从其与分裂盘密封(520)的圆周干涉啮合移出必需的阈值压力，两个元件就保持啮合。直到超过阈值力，并且分裂盘与分裂盘密封(520)分离，由驱动器弹簧(500)施加到柱塞(300)上的力借助于液体(425)对于分裂盘(430)的流体压力施加到注射器组件(400)上，这又作用在捕获在注射器组件(400)内的轴向啮合中的分裂盘密封(520)上。使分裂盘(430)从与分裂盘密封(520)的啮合移出必需的阈值压力大于在注射器组件(400)的自由行程期间由作用在液体(425)上的柱塞(300)产生的力。通过设计，只有注射器组件停靠在冲击缓冲垫(535)上在其允许行程的末端时，才能超过阈值力。
在柱塞(300)对于液体(425)的作用和对于由可靠啮合的分裂盘(430)的施加力的阻力下，柱塞(300)、和注射器组件(400)在末端方向上串级运动。当注射器组件(400)开始运动时，针(540)的远端(480)刺透针尖密封(130)，并且进入在注射部位处的肉中。图5表示在其中随着注射器组件(400)接触冲击缓冲垫(535)和刚好在分裂盘(430)从与分裂盘密封(520)的啮合分离之前针(540)完全伸出的状态下的最佳实施例。
如在图6中描述的那样，一旦通过液体(425)作用在最佳实施例的分裂盘(430)上的流体压力超过阈值量，分裂盘(430)就从其与分裂盘密封(520)的圆周干涉关系脱开，并且向末端运动一个较短距离与在下部注射器盖(415)的近腔中的近似面对表面(465)实际相接触。下部注射器盖(41 5)的支撑表面(465)在至少一个位置处，且最好在几个位置处带有孔(470)，以允许液体(425)绕分裂盘(430)流动并且进入干燥药物腔室(460)的远端部分中，如果需要的话，则一种干燥药品(545)驻留在室中。
一旦分裂盘(430)与分裂盘密封(520)分离并且液体(425)开始溢出干燥药物腔室(460)，就打破在空腔内保持的真空，并且在单元内的体积填充有液体(425)。如果治疗用途需要其使用，则在干燥药物腔室(460)内驻留的干燥、高度可溶解、药品(545)会与液体(425)接触并且迅速开始溶解。一旦干燥药物腔室(460)的整个体积填充有液体(425)，压力就在注射器筒(410)内向末端运动并且压在液体(425)上的柱塞(300)的影响下迅速升高。随着压力在干燥药物腔室(460)内升高，液体(425)的压力使干燥腔室下部密封(525)的隔膜(475)向末端弯曲。
随着隔膜(475)开始弯曲，它从它通常驻留在其上的下部注射器盖(415)的内部表面脱离，并且暴露于液体的隔膜(475)的表面区域膨胀。这种增大的表面面积允许一个增大的力作用在隔膜(475)上，隔膜(475)又加速末端弯曲。隔膜(475)最终如在图6中描绘的那样倒转，并且进入与最好斜削以利于隔膜(475)的透过的针(540)的近端侵入接触。当施加在干燥腔室下部密封(525)的隔膜(475)上的压力超过一个阈值时，隔膜(475)变得完全由针(540)的静止和可靠固定斜削端穿过，并且可能与干燥药品(545)混合的液体(425)开始流出针(540)并且进入注射的接受者。
图6描绘在这样一种状态下的最佳实施例，其中分裂盘(430)从与分裂盘下部密封(520)的啮合中分离，在下部注射器盖(415)内的干燥药物腔室(460)用液体药品淹没，药物腔室隔膜(475)已经倒转并且由针(540)的近端穿透，且柱塞(300)向远端前进使液体药品流过针(540)并进入接受者。
参照图7，随着最佳实施例的柱塞(300)借助于弹簧-柱塞偶合(340)在驱动器弹簧(500)的影响下继续向远端运动，液体药品从注射器组件(400)经针(540)排出而进入接收者。随着柱塞(300)接近注射筒(410)的远端，弹簧-柱塞偶合(340)的远端(350)接近耦合分离器(125)的表面(355)的近端。这个表面(355)一般从柱塞轴(305)倾斜到较小厚度；例如，它可以具有一个锥形横截面。图7描述这样一种状态，其中分配的液体(425)的体积接近打算剂量的体积并且弹簧-柱塞偶合(340)已经开始与耦合分离器(125)接触。
参照图1和8，随着注射过程接近其结束，最佳实施例的柱塞(300)借助于弹簧-柱塞偶合(340)在驱动器弹簧(500)的影响下继续向远端运动，并且弹簧-柱塞偶合(340)的远端(350)开始骑在耦合分离器(125)的倾斜表面(355)上。弹簧-柱塞偶合(340)构造成包括多个轴向缝隙(370)，缝隙绕其周缘等同隔开并且从远端延伸到绕弹簧-柱塞偶合(340)的圆周槽(360)的远端。圆周槽(360)用来允许弹簧-柱塞偶合(340)的带槽部分在一个已知和轴向一致支点处在径向容易弯曲。驱动器弹簧力强迫弹簧-柱塞偶合(340)的远端部分(370)骑在耦合分离器(125)的表面(355)上。随着弹簧-柱塞偶合(340)的带槽部分开始在相对于耦合分离器(125)的倾斜表面(355)的滑动中打开成玫瑰图案，在弹簧-柱塞偶合(340)的径向唇状物(365)与绕柱塞(300)的周缘的对应槽(315)之间的尺寸干涉程度减小，直到在柱塞(300)与扩展的弹簧-柱塞偶合(375)之间的啮合一起停止。
图8描述这样一种状态，其中基本上已经分配液体(425)的整个体积，并且弹簧-柱塞偶合(340)已经全部从与柱塞(300)的接触脱开。驱动器弹簧(500)因此不再通过弹簧-柱塞偶合(340)对柱塞(300)-有进一步影响。接近槽(360)的弹簧-柱塞耦合的内部孔(395)的尺寸用以提供一种一旦在弹簧-柱塞偶合(340)与柱塞(300)之间的干涉关系终止就容易与柱塞(300)的轴(305)滑动配合的关系。当弹簧-柱塞偶合(340)与柱塞(300)脱开时，注射器筒(410)的药品流出就结束。柱塞(300)和注射器(400)组合现在仅受作用在下部注射器盖(415)的远端面对表面(145)上的激励注射器返回弹簧(505)的影响。图8代表这样一种状态，其中，弹簧-柱塞耦合已经与柱塞脱开，并且器械的液体流出已经停止，但排空的柱塞(300)和注射器(400)组合还没有响应激励注射器返回弹簧(505)的影响时。
如在图9中描绘的那样，一旦弹簧-柱塞偶合(340)通过其与耦合分离器(125)的牵连突然向外以便结束其与柱塞(300)的啮合，并因此柱塞(300)不再通过驱动器弹簧(500)向末端推动，激励注射器返回弹簧(505)就作用在下部注射器盖(415)上，并且在向近端方向上推动柱塞(300)和注射器(400)组合。柱塞(300)和注射器(400)组合在向近端方向上继续加速，直到上部注射器盖(405)的近表面接触耦合分离器(125)的远端表面(380)，此时针(540)的远端(480)完全退回到壳体鼻状物(105)中。注射器返回弹簧(505)在柱塞(300)和注射器(400)组合的完全缩回时保持在中等偏离和激励状态下。
因而使器械无害，因为没有暴露于用过的皮下注射针和经污染的皮下注射针可能传播的血液传播疾病的危险。器械然后可以通过常规手段处置，而没有伤害或感染可能与它接触的其它人的危险。图9因而代表已经完成注射过程、已经完全退回针、及已经使器械对于处置安全之后的最佳实施例的终止状态。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种自动混合和注射设备，包括a.一个壳体，带有一个腔和一个近端与一个远端；b.一个注射器组件，在壳体腔内，注射器组件进一步包括(1)一个第一腔室，用来保持一种液体；(2)一个第二腔室，用来保持一种干燥药品，第二腔室远离第一腔室布置；第二腔室相对于第一腔室可释放地密封；(3)一根针，针远离第二腔室布置；及(4)一个柱塞，柱塞带有一个靠近布置的柱塞轴；柱塞是可操作的以强迫液体从第一腔室进入第二腔室；(5)一个弹簧-柱塞耦合，啮合柱塞轴和驱动器弹簧；(6)一个分离器，分离器附加到对于弹簧-柱塞耦合在远端的壳体上；分离器进一步带有一个用来啮合弹簧-柱塞耦合的表面，并且强迫弹簧-柱塞耦合与柱塞轴脱开，由此把驱动弹簧与注射器组件脱开；及c.一根驱动器弹簧，在壳体内，驱动器弹簧啮合柱塞轴，并且当释放以注入针并且经第二腔室和经针从第一腔室移动液体时是可操作的。
3.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，其中柱塞轴进一步包括一个圆周槽；并且弹簧-柱塞耦合进一步包括a.多个轴向缝隙；和b.一个径向唇状物，用来可释放地啮合圆周槽，从而当弹簧-柱塞耦合啮合分离器时，径向唇状物与圆周槽脱开。
4.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括a.一个盘，可释放把第一腔室与第二腔室密封开；和b.至少一个孔径，在第二腔室的壁中，允许液体在靠近释放盘的第二腔室的部分与远离释放盘的第二腔室的部分之间连通，从而液体在被强迫通过针之前流经第二腔室。
5.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括一根返回弹簧；返回弹簧布置在壳体与注射器组件之间；返回弹簧向近端推动注射器组件。
6.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括a.至少两个可压缩倒刺；倒刺连接到柱塞轴的近端上；b.壳体，带有一个壳体盖；c.一根杆，可移动地布置在壳体盖内；杆带有一个其尺寸用以接收在其压缩状态下的倒刺的内部孔；及d.一个棘爪，与壳体盖成一体；棘爪的尺寸用以啮合在其未压缩状态下的倒刺并且防止柱塞轴向远端运动直到压缩倒刺。
7.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括一个可弯曲隔膜；可弯曲隔膜靠近针的近端布置并且把针与第二腔室密封开；从而使第二腔室中的液体压力使隔膜向远端弯曲，从而隔膜由针的近端穿透。
8.一种自动混合和注射设备，包括a.一个壳体，带有一个腔和一个近端与一个远端；b.一个注射器组件，在壳体腔内，注射器组件进一步包括(1)一个第一腔室，用来保持一种液体；(2)一个第二腔室；第二腔室远离第一腔室布置；(3)一个盘，可释放地把第一腔室与第二腔室密封开；(4)一根针，远离第二腔室布置；(5)一个柱塞，柱塞带有一个靠近布置的柱塞轴；柱塞是可操作的以加压来自第一腔室的液体并且使盘释放；(6)一个弹簧-柱塞耦合，啮合柱塞轴和驱动器弹簧；及(7)一个分离器；分离器附加到对于弹簧-柱塞耦合在远端的壳体上；分离器进一步带有一个用来啮合弹簧-柱塞耦合的表面，并且强迫弹簧-柱塞耦合与柱塞轴脱开，由此把驱动器弹簧与注射器组件脱开；c.至少一个孔径，在第二腔室的壁中，允许液体在靠近释放盘的第二腔室的部分与远离释放盘的第二腔室的部分之间连通，从而液体在强迫通过针之前流经第二腔室。
10.根据权利要求8所述的自动注射设备，其中柱塞轴进一步包括一个圆周槽；并且弹簧-柱塞耦合进一步包括a.多个轴向缝隙；和b.一个径向唇状物，用来可释放地啮合圆周槽，从而当弹簧-柱塞耦合啮合分离器时，径向唇状物与圆周槽脱开。
11.根据权利要求8所述的自动注射设备，进一步包括a.一个第二腔室，用来保持一种液体；b.一个盘，布置在第一腔室与第二腔室之间；盘可释放地把第一腔室与第二腔室密封开；和c.至少一个孔径，在第二腔室的壁中，允许液体在靠近脱开盘的第二腔室的部分与远离脱开盘的第二腔室的部分之间连通，从而液体在强迫通过针之前流经第二腔室。
12.一种自动混合和注射设备，包括a.一个壳体，带有一个腔和一个近端与一个远端；b.一个注射器组件，在壳体腔内，注射器组件进一步包括(1)一个第一腔室，用来保持一种液体；(2)一个第二腔室，用来保持一种干燥药品，第二腔室远离第一腔室布置；(3)一个盘，可释放地把第一腔室与第二腔室密封开；(4)一根针，远离第二腔室布置；(5)一个柱塞，柱塞带有一个靠近布置的柱塞轴；柱塞是可操作的以强迫液体从第一腔室进入第二腔室；(6)至少一个孔径，在第二腔室的壁中，允许液体在靠近释放盘的第二腔室的部分与远离释放盘的第二腔室的部分之间连通，从而液体在强迫通过针之前流经第二腔室。
c.一根驱动器弹簧，在壳体内，驱动器弹簧啮合柱塞轴，并且当释放以注入针并且经第二腔室和经针从第一腔室移动液体时是可操作的；d.弹簧-柱塞耦合，啮合柱塞轴和驱动器弹簧；和b.一个分离器；分离器附加到远离弹簧-柱塞耦合的壳体上；分离器进一步带有一个用来啮合弹簧-柱塞耦合的表面，并且强迫弹簧-柱塞耦合与柱塞轴脱开，由此把驱动器弹簧与注射器组件脱开；f.柱塞轴进一步包括一个圆周槽；并且弹簧-柱塞耦合进一步包括(1)多个轴向缝隙；和(2)一个径向唇状物，用来可释放地啮合圆周槽，从而当弹簧-柱塞耦合啮合分离器时，径向唇状物与圆周槽脱开；g.至少两个可压缩倒刺；倒刺连接到柱塞轴的近端上；h.一根杆，可除去地布置在壳体盖内；杆带有一个定尺寸以接收在其压缩状态下的倒刺的内部孔；及i.一个棘爪，与壳体盖成一体；定棘爪的尺寸，以啮合在其压缩状态下的倒刺并且防止柱塞轴向远端运动直到压缩倒刺；j.一根返回弹簧；返回弹簧布置在壳体与注射器组件之间；返回弹簧向近端推动注射器组件；及k.一个可弯曲隔膜；可弯曲隔膜靠近针的近端布置并且把针与第二腔室密封开；从而在第二腔室中的液体压力使隔膜向远端弯曲，直到它由针的近端透过。
权利要求
1.一种自动混合和注射设备，包括a.一个壳体，带有一个腔和一个近端与一个远端；b.一个注射器组件，在壳体腔内，注射器组件进一步包括(1)一个第一腔室，用来保持一种液体；(2)一个第二腔室，用来保持一种干燥药品，第二腔室远离第一腔室布置；第二腔室相对于第一腔室可释放地密封；(3)一根针，针远离第二腔室布置；及(4)一个柱塞，柱塞带有一个靠近布置的柱塞轴；柱塞是可操作的以强迫液体从第一腔室进入第二腔室；及c.一根驱动器弹簧，在壳体内，驱动器弹簧啮合柱塞轴，并且当释放以注入针并且经第二腔室和经针从第一腔室移动液体时是可操作的。
2.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括a.弹簧-柱塞耦合，啮合柱塞轴和驱动器弹簧；和b.一个分离器；分离器附加到远离弹簧-柱塞耦合的壳体上；分离器进一步带有一个用来啮合弹簧-柱塞耦合的表面，并且强迫弹簧-柱塞耦合与柱塞轴脱开，由此把驱动器弹簧与注射器组件脱开。
3.根据权利要求2所述的自动混合和注射设备，其中柱塞轴进一步包括一个圆周槽；并且弹簧-柱塞耦合进一步包括a.多个轴向缝隙；和b.一个径向唇状物，用来可释放地啮合圆周槽，从而当弹簧-柱塞耦合啮合分离器时，径向唇状物与圆周槽脱开。
4.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括a.一个盘，可释放把第一腔室与第二腔室密封开；和b.至少一个孔径，在第二腔室的壁中，允许液体在靠近释放盘的第二腔室的部分与远离释放盘的第二腔室的部分之间连通，从而液体在被强迫通过针之前流经第二腔室。
5.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括一根返回弹簧；返回弹簧布置在壳体与注射器组件之间；返回弹簧向近端推动注射器组件。
6.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括a.至少两个可压缩倒刺；倒刺连接到柱塞轴的近端上；b.壳体，带有一个壳体盖；c.一根杆，可移动地布置在壳体盖内；杆带有一个其尺寸用以接收在其压缩状态下的倒刺的内部孔；及d.一个棘爪，与壳体盖成一体；棘爪的尺寸用以啮合在其未压缩状态下的倒刺并且防止柱塞轴向远端运动直到压缩倒刺。
7.根据权利要求1所述的自动混合和注射设备，进一步包括一个可弯曲隔膜；可弯曲隔膜靠近针的近端布置并且把针与第二腔室密封开；从而使第二腔室中的液体压力使隔膜向远端弯曲，从而隔膜由针的近端穿透。
8.一种自动混合和注射设备，包括a.一个壳体，带有一个腔和一个近端与一个远端；b.一个注射器组件，在壳体腔内，注射器组件进一步包括(1)一个第一腔室，用来保持一种液体；(2)一个第二腔室；第二腔室远离第一腔室布置；(3)一个盘，可释放地把第一腔室与第二腔室密封开；(4)一根针，远离第二腔室布置；(5)一个柱塞，柱塞带有一个靠近布置的柱塞轴；柱塞是可操作的以加压来自第一腔室的液体并且使盘释放；及c.至少一个孔径，在第二腔室的壁中，允许液体在靠近释放盘的第二腔室的部分与远离释放盘的第二腔室的部分之间连通，从而液体在被强迫通过针之前流经第二腔室。
9.一种自动注射设备，包括a.一个壳体，带有一个腔和一个近端与一个远端；b.一个注射器组件，在壳体腔内，注射器组件进一步包括(1)一个第一腔室，用来保持一种液体；(2)一根针；及(3)一个柱塞，柱塞带有一个靠近布置的柱塞轴；柱塞是可操作的以加压来自第一腔室的液体；c.柱塞轴，啮合一个弹簧-柱塞耦合；d.一根驱动器弹簧，在壳体内，啮合弹簧-柱塞耦合，并且对于注射器组件是可操作的以注入针并且经针移动液体药品；及f.一个分离器，附加到远离弹簧-柱塞耦合的柱塞轴上；分离器带有一个用来啮合弹簧-柱塞耦合的表面，并且强迫弹簧-柱塞耦合与柱塞轴脱开，由此把驱动器弹簧与注射器组件脱开。
10.根据权利要求9所述的自动注射设备，其中柱塞轴进一步包括一个圆周槽；并且弹簧-柱塞耦合进一步包括a.多个轴向缝隙；和b.一个径向唇状物，用来可释放地啮合圆周槽，从而，当弹簧-柱塞耦合啮合分离器时，径向唇状物与圆周槽脱开。
11.根据权利要求9所述的自动注射设备，进一步包括a.一个第二腔室，用来保持一种液体；b.一个盘，布置在第一腔室与第二腔室之间；盘可释放地把第一腔室与第二腔室密封开；和c.至少一个孔径，在第二腔室的壁中，允许液体在靠近脱开盘的第二腔室的部分与远离脱开盘的第二腔室的部分之间连通，从而，液体在被强迫通过针之前流经第二腔室。
12.一种自动混合和注射设备，包括a.一个壳体，带有一个腔和一个近端与一个远端；b.一个注射器组件，在壳体腔内，注射器组件进一步包括(1)一个第一腔室，用来保持一种液体；(2)一个第二腔室，用来保持一种干燥药品，第二腔室远离第一腔室布置；(3)一个盘，可释放地把第一腔室与第二腔室密封开；(4)一根针，远离第二腔室布置；(5)一个柱塞，柱塞带有一个靠近布置的柱塞轴；柱塞是可操作的以强迫液体从第一腔室进入第二腔室；(6)至少一个孔径，在第二腔室的壁中，允许液体在靠近释放盘的第二腔室的部分与远离释放盘的第二腔室的部分之间连通，从而，液体在被强迫通过针之前流经第二腔室。c.一根驱动器弹簧，在壳体内，驱动器弹簧啮合柱塞轴，并且当释放以注入针并且经第二腔室和经针从第一腔室移动液体时是可操作的；d.一个弹簧-柱塞耦合，啮合柱塞轴和驱动器弹簧；和b.一个分离器；分离器附加到远离弹簧-柱塞耦合的壳体上；分离器进一步带有一个用来啮合弹簧-柱塞耦合的表面，并且强迫弹簧-柱塞耦合与柱塞轴脱开，由此把驱动器弹簧与注射器组件脱开；f.柱塞轴进一步包括一个圆周槽；并且弹簧-柱塞耦合进一步包括(1)多个轴向缝隙；和(2)一个径向唇状物，用来可释放地啮合圆周槽，从而，当弹簧-柱塞耦合啮合分离器时，径向唇状物与圆周槽脱开；g.至少两个可压缩倒刺；倒刺连接到柱塞轴的近端上；h.一根杆，可移动地布置在壳体盖内；杆带有一个其尺寸用以接收在其压缩状态下的倒刺的内部孔；及i.一个棘爪，与壳体盖成一体；棘爪的尺寸用以啮合在其压缩状态下的倒刺并且防止柱塞轴向远端运动直到压缩倒刺；j.一根返回弹簧；返回弹簧布置在壳体与注射器组件之间；返回弹簧向近端推动注射器组件；及k.一个可弯曲隔膜；可弯曲隔膜靠近针的近端布置并且把针与第二腔室密封开；从而在第二腔室中的液体压力使隔膜向远端弯曲，直到它由针的近端穿透。
全文摘要
一种自动混合和注射设备，包括在一个壳体(100)内的注射器组件(400)。注射器组件(400)带有一个用来保持可以是液体药品或溶剂的液体的腔室(425)。一个第二腔室(460)可以保持一种干燥药品。第二腔室(460)相对于第一腔室(425)可释放地密封。一个弹簧操作的柱塞(300)加压来自第一腔室(425)的液体，并且当针(540)已经进入接受者时使可释放密封(430)脱开。在这时，液体流经第二腔室(460)，并且溶解在该腔室(460)中的任何干燥药品。一个可释放耦合(340)把柱塞(300)与驱动器弹簧(500)脱开，并且允许柱塞(300)、弹簧组件(400)、和针(540)在一根返回弹簧(505)的推动下缩回。
文档编号A61M5/00GK1541121SQ01822173
公开日2004年10月27日 申请日期2001年12月21日 优先权日2000年12月21日
发明者R·D·吉莱斯皮三世, R D 吉莱斯皮三世 申请人:R·D·吉莱斯皮三世, R D 吉莱斯皮三世