注射装置及其部件的制作方法

1.本发明涉及注射装置领域。


背景技术：

2.人类和动物的注射通常是通过带有针头的注射器进行的。由于使用针头有许多缺点，包括疼痛、医疗锐器的浪费以及通过针头的重复使用传播疾病的风险，因此无针头注射是一种新兴的输送方法。
3.无针头注射装置通常使用可滑动地置于气动活塞室中的气动活塞(称为动力活塞)来驱动可滑动地置于剂量室中的注射物活塞(称为柱塞或液压活塞)前行，以在压力下通过孔口排出液体。可滑动地置于气动活塞室中的气动活塞和可滑动地置于剂量室中的注射物活塞是注射装置的注射驱动组件的部件。这种对液体加压并通过孔口排出液体的过程产生很窄的注射流，该注射流能够刺穿人或动物的组织。通常使用弹簧、磁铁、锁、液压装置和气动装置推动动力活塞，进而推动柱塞或其它药物活塞。在无针头注射器中，动力活塞推进系统很重要，因为希望对要排出的液体产生很高的初始压力。这种对于液体的很高初始压力有助于注射流的初始部分穿透组织，并为注射流的剩余部分产生开口，以穿过该开口并进入组织。若初始液压不足，则注射流的初始部分可能无法穿透目标组织并阻止注射液体的全部剂量，或者注射流可能无法到达所需的注射深度，例如皮下或肌肉组织层。
4.由于初始液压是由动力活塞和药物活塞的移动速度决定的，因此注射装置通常包括蓄能器。如本文中所用的术语“蓄能器”指注射驱动组件的配置成在使任何能量可用于开始注射循环之前存储势能(例如以存储的加压流体的形式)直到存储的势能达到预定阈值的装置或部件。如本文中所用的术语“注射循环”指注射驱动组件从注射前位置到注射后位置并回到注射前位置的移动。蓄能器使动力活塞能够在注射循环开始时迅速加速。例如，弹簧能够附接至动力活塞，并且该弹簧能够被压缩并保持，从而一旦该弹簧被释放，动力活塞就以初始能量脉冲快速向前行进。蓄能器的一个限制在于，它们需要额外的部件来储存势能，并将动力活塞保持或锁定在注射前位置，直到储存的能量被释放。此外，蓄能器的操作导致动力活塞和将动力活塞保持或锁定在注射前位置直到储存的能量被释放的任何部件的额外磨损。在上述的弹簧例子中，在弹簧被压缩但尚未释放的时间内，弹簧和动力活塞会磨损。此外，将弹簧保持在压缩位置和/或保持或锁定动力活塞直到储存的能量被释放的夹具或其它保持机构会随着时间而磨损。类似的限制也存在于其它蓄能器中，包括磁铁、锁、液压装置和气动装置。
5.在本领域中，将动力活塞附接至药物活塞使得这些活塞之一的移动也会带动另一个活塞也是常见的。动力活塞向药物活塞的这种附接允许两个活塞在注射循环开始或启动时一致地向前移动。类似地，在准备用于注射的注射器时，由于动力活塞和液压活塞彼此附接，因此只需要对其中一个活塞施加力来实现两个活塞的移动。但是，动力活塞向药物活塞的附接确实有缺点。例如，动力活塞的向前或向远侧的移动受到动力活塞与药物活塞的附接的阻碍，因为药物活塞会产生额外的阻力。在许多应用中，动力活塞的移动的这种阻碍并
不妨碍动力活塞和药物活塞产生足以进行注射的脉冲。但是，在一些高工作负荷和/或高压力的应用中(例如注射大型动物)，阻碍动力活塞的向前移动的任何东西都可能需要使用更大的能量来进行注射，或者对注射质量产生负面影响。
6.在第6,770,054号美国专利中示出并说明了包括蓄能器和附接至药物活塞的动力活塞的注射装置的一个例子。
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054专利通过引用整体并入本文。
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054专利中公开的注射装置包括球锁组件，该球锁组件被锁定，然后被释放(解锁)，以向远侧方向驱动动力活塞，而动力活塞又驱动附接至动力活塞的药物/液压活塞向远侧移动。药物活塞的这种向远侧的移动将药物从所述装置中排出。当在气动活塞室或气缸内达到预定量的气动压力时，球锁组件能够从锁定位置释放，以向前驱动动力活塞。因此，至少球锁组件起到蓄能器的作用，更具体地说，起到加压流体蓄能器的作用。动力活塞被球锁组件保持在注射前位置，直到气动活塞室内达到预定量的气动压力。也如
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054专利中所述，动力活塞和药物活塞是单个一体部件，因此动力活塞的移动必然会带动药物活塞。
7.在第5,782,802号美国专利(
“‘
802专利”)中示出并说明了包括蓄能器和附接至药物活塞的动力活塞的注射装置的另一个例子。
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802专利中公开的注射装置包括球锁组件，该球锁组件被锁定，然后被释放(解锁)，以向远侧方向驱动动力活塞，而动力活塞又驱动附接至动力活塞的药物活塞向远侧移动。药物活塞的这种向远侧的移动将药物从所述装置中排出。在机械弹簧被扳起并处于锁定位置时，球锁组件能够从锁定位置释放，以向前驱动动力活塞。因此，至少球锁组件起到蓄能器的作用。动力活塞被保持在注射前位置，直到操作者按下注射按钮释放动力活塞。此外，活塞头(药物活塞)牢固地安装在柱塞头上，该柱塞头是柱塞(动力活塞)的一个组成部分。因此，柱塞(动力活塞)的向远侧和近侧的移动又使活塞头(药物活塞)向远侧和近侧移动。
8.在第7,357,781号美国专利(
“‘
781专利”)中示出并说明了包括蓄能器和附接至药物活塞的动力活塞的注射装置的另一个例子。
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781专利中公开的注射装置包括磁锁组件，该磁锁组件被锁定，然后被释放(解锁)，以向远侧方向驱动活塞(动力活塞)，该活塞又驱动通过耦接器附接至动力活塞的柱塞(药物活塞)向远侧移动。柱塞(药物活塞)的这种向远侧的移动将药物从所述装置中排出。当达到预定量的气动压力时，磁锁组件能够从锁定位置释放，以向前驱动活塞(动力活塞)。可以手动地按下触发器以打开开/关气阀。一旦开/关气阀被打开，加压气体就流入位于动力活塞后面的压力室。在压力室中的气体压力克服磁锁的力时，它向前推动活塞(动力活塞)和柱塞(药物活塞)，以通过孔口排出液体。因此，至少压力室和磁锁组件起到加压流体蓄能器的作用。动力活塞被磁锁组件保持在注射前位置，直到在压力室内达到预定量的气动压力。此外，柱塞(药物活塞)牢固地安装到耦接器上，该耦接器通过牵引器(动力活塞组件的一部分)可滑动地附接至活塞(动力活塞)。因此，药物活塞和动力活塞彼此间接附接，结果，活塞(动力活塞)向远侧和近侧的移动又使柱塞(药物活塞)向远侧和近侧移动。
9.在第6,676,630号美国专利(
“‘
630专利”)中示出并说明了包括蓄能器和附接至药物活塞的动力活塞的注射装置的另一个例子。
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630专利中公开的注射装置包括被提升阀从活塞室分开的储气室(蓄压室)。提升阀能够被释放(解锁)，以将高压气体从蓄压室供应至包含活塞(动力活塞)和柱塞(药物活塞)的活塞室。从储气室供应至活塞室的气体向远侧方向驱动活塞(动力活塞)，而该活塞又驱动与动力活塞抵接接触的柱塞(药物活塞)向远侧移
动。柱塞(药物活塞)的这种向远侧的移动将药物从所述装置中排出。在储气室中达到预定量的气动压力时，提升阀能够从关闭或锁定位置释放，以向活塞室供应高压气体，从而向前驱动活塞(动力活塞)。因此，至少储气室起到蓄能器的作用。一旦在储气室中达到预定量的压力，就向动力活塞提供爆发的动力/压力。此外，柱塞(药物活塞)附接至活塞(动力活塞)，并由弹簧(回位弹簧)保持。因此，活塞(动力活塞)向远侧的移动又使柱塞向远侧移动，柱塞(药物活塞)向近侧的移动又使活塞(动力活塞)向近侧移动。
10.虽然上述注射装置如预期的那样起作用，但是这些设计存在某些缺陷，包括但不限于以下缺陷。首先，所有提及的喷射器都包括用作蓄能器的部件。虽然在注射装置中使用蓄能器能够使动力活塞快速移动以获得高质量的注射曲线，但是蓄能器往往是许多注射器的故障点。这是因为蓄能器储存势能，使其承受很大的应力和磨损。这提高了维修频率，因为用作蓄能器的部件必须维修或更换。例如，用作蓄能器的磁铁、弹簧、锁和阀会随着时间的推移而磨损，随后无法按预期的那样工作。
11.其次，由于向注射驱动组件提供加压气体的阀的操作可能受到人为错误和/或疲劳的影响，因此上述注射装置容易提供不一致的注射。例如，对于那些需要操作者按下按钮来打开阀以向注射驱动组件提供加压流体的注射装置，操作者按下按钮的力会影响阀从关闭位置移动至打开位置的速度和/或影响阀是否只是部分地打开；这又会影响供气速率。例如，若阀仅部分地打开，则供气速率可能不足以在注射装置的蓄能器内实现预定的压力阈值。这可能导致剂量室中的液体以不足以达到目标组织深度的压力和速度排出。或者，该压力可能不足以解锁气动活塞，从而根本不能从剂量室排出液体。
12.第三，由于如上所述的注射装置包括附接至药物活塞和/或与药物活塞始终接触的动力活塞，因此需要更多的能量来将活塞从注射前位置移动至注射后位置。在注射循环中，这限制了注射的压力曲线，因为动力活塞和药物活塞必须在整个注射循环中移动，而不是在注射循环的初始阶段只移动一个部件(动力活塞)。


技术实现要素：

13.本发明涉及一种注射装置及其使用方法。该注射装置包括注射驱动组件，该注射驱动组件本身包括气动活塞室、剂量室、可滑动地置于气动活塞室中的气动活塞、以及可滑动地置于剂量室中的注射物活塞。
14.在一个方面中，本发明的注射装置可以包括注射驱动组件。该注射驱动组件包括气动活塞室、剂量室、可滑动地置于气动活塞室中的气动活塞、以及可滑动地置于剂量室中的注射物活塞。所述注射驱动组件能够在注射前位置与注射后位置之间移动。在某些方面中，所述气动活塞和所述注射物活塞彼此独立地移动，并且在注射装置内的某些位置彼此间隔开。所述注射驱动组件配置成使得由向注射驱动组件施加力所导致的任何能量都能立即用于开始注射循环。
15.在另一个方面中，本发明的注射装置可以包括用于气动活塞和注射物活塞中的每一个的分立的相应弹性构件。气动活塞和注射物活塞都能够在注射前位置与注射后位置之间移动。每个相应的弹性构件配置成将气动活塞和注射物活塞中的每一个置于注射前位置。
16.在另一个方面中，本发明的注射装置可以包括阀组件，该阀组件包括阀。该阀能够
在关闭位置与打开位置之间移动。该阀配置成在该阀处于打开位置时向气动活塞室提供加压流体。阀在关闭位置与打开位置之间移动的速度独立于注射装置的用户的控制。
17.在本发明的注射装置的各个方面的某些实施例中，注射驱动组件配置成使得由向注射驱动组件施加力所导致的能量能够立即用于开始注射循环，而无需a)首先将能量存储为势能，直到存储的势能达到预定阈值；和/或b)手动释放存储的势能。
18.优选地，所述注射驱动组件不包含蓄能器，包括但不限于蓄压器，例如加压流体蓄能器。因此，优选地，气动活塞和气动活塞室没有被配置成作为蓄压器操作。
19.优选地，所述注射驱动组件不包含配置成将注射驱动组件保持在注射前位置的锁。优选地，所述气动活塞不用锁保持在注射前位置。
20.在本发明的注射装置的各个方面的其它实施例中，所述注射装置包括用于气动活塞和注射物活塞中的每一个的分立的相应弹性构件，该弹性构件配置成将气动活塞和注射物活塞中的每一个置于注射前位置。
21.优选地，气动活塞和注射物活塞不直接或间接地相互附接。
22.优选地，在注射驱动组件处于注射前位置时，气动活塞和注射物活塞彼此间隔开。
23.优选地，注射驱动组件配置成使得由向注射驱动组件施加力所导致的能量能够立即用于移动气动活塞穿过气动活塞与注射物活塞之间的空间。更优选地，注射驱动组件配置成使得施加到注射驱动组件上的力和气动活塞的移动产生足以向前推动注射物活塞的动能。
24.优选地，在注射驱动组件处于注射前位置时，气动活塞和注射物活塞各自处于它们的最近侧位置。优选地，在注射驱动组件处于注射后位置时，气动活塞和注射物活塞各自处于它们的最远侧位置。
25.优选地，每个弹性构件是弹簧。优选地，所述力是由加压流体提供的。更优选地，所述加压流体是加压气体、加压流体、以及它们的组合。
26.在本发明的注射装置的各个方面的其它实施例中，所述注射装置包括阀组件。该阀组件包括阀，该阀可在关闭位置与打开位置之间移动，并且配置成在该阀处于打开位置时向注射驱动组件提供加压流体。阀在关闭位置与打开位置之间移动的速度独立于注射装置的用户的控制。
27.优选地，所述阀组件还包括阀开关弹性构件和阀开关。该阀开关弹性构件可操作以将阀开关从阀关闭的位置移动至阀打开的位置。优选地，所述阀开关弹性构件是弹簧。更优选地，所述阀组件还包括阀开关闩锁，该阀开关闩锁配置成将阀开关可释放地保持在阀关闭的位置。
28.优选地，所述注射装置还包括能够在致动前位置与致动位置之间移动的气动活塞室弹性构件。该气动活塞室弹性构件配置成将气动活塞室置于致动前位置。优选地，所述阀开关弹性构件配置成通过气动活塞室向致动位置的移动而被致动。优选地，所述气动活塞室弹性构件是弹簧。
29.在另一个方面中，本发明涉及一种使用本发明的各个方面的注射装置的方法。该方法包括向注射驱动组件施加力的步骤。向注射驱动组件施加力所导致的能量能够立即用于开始注射循环。优选地，由向注射驱动组件施加力所导致的能量能够立即用于注射循环，而无需a)首先将能量存储为势能，直到存储的势能达到预定阈值；和/或b)存储的势能被手
动地释放。
30.优选地，所述方法还包括以下附加步骤：向处于注射前位置的注射驱动组件施加第一力。该第一力足以超过由气动活塞的相应弹性构件施加的第二力。该第一力迫使气动活塞向远侧移动。气动活塞向远侧的移动导致气动活塞与注射物活塞接触，从而向注射物活塞施加第二力。该第二力足以超过由注射物活塞的相应弹性构件施加的第三力。该第三力迫使注射物活塞向远侧移动。注射驱动组件被移动至注射后位置，从而迫使储存在剂量室中的注射物离开剂量室。所述第二力是由第一力和气动活塞移动所产生的动能产生的。该动能取决于气动活塞与注射物活塞之间的空间的长度。优选地，所述第一力是由加压流体提供的。更优选地，所述加压流体是加压气体、加压液体或者它们的组合。
31.优选地，所述方法还包括以下附加步骤：向阀提供加压流体，并将阀移动至打开位置。阀在关闭位置与打开位置之间移动的速度独立于注射装置的用户的控制。更优选地，所述方法还包括以下附加步骤：向阀提供加压流体，并将气动活塞室从致动前位置移动至致动位置。气动活塞室移动至致动位置导致阀开关弹性构件的致动。在致动时，阀开关弹性构件使得阀开关将阀从关闭位置移动至打开位置。一旦阀处于打开位置，阀就向气动活塞室提供加压流体。优选地，所述加压流体是加压气体、加压液体或者它们的组合。
附图说明
32.图1是本发明的示例性注射装置的横截面图，其中注射驱动组件的部件处于注射前位置，阀的部件处于关闭位置。
33.图2是图1的注射装置的横截面图，其中注射驱动组件的部件处于注射后位置，阀处于打开位置。
34.图3是图1的注射装置的横截面图，其中致动复位弹簧和阀弹簧被完全压缩或扳起，注射驱动组件处于注射前位置，阀处于关闭位置。
35.图4是图1的注射装置的横截面图，其中致动复位弹簧被完全压缩或扳起，注射驱动组件处于注射前位置，阀处于打开位置。
36.图5是图1的注射装置的保持器的透视图。
具体实施方式
37.本发明涉及一种注射装置及其使用方法。该注射装置包括气动活塞室、剂量室、可滑动地置于气动活塞室中的气动活塞、以及可滑动地置于剂量室中的注射物活塞。本发明的注射装置可用于给动物和人注射。
38.在一个方面中，本发明的注射装置可以包括注射驱动组件。该注射驱动组件包括气动活塞室、剂量室、可滑动地置于气动活塞室中的气动活塞、以及可滑动地置于剂量室中的注射物活塞。所述注射驱动组件能够在注射前位置与注射后位置之间移动。在某些方面中，所述气动活塞和所述注射物活塞彼此独立地移动，并且在注射装置内的某些位置彼此间隔开。所述注射驱动组件配置成使得向注射驱动组件施加力所导致的任何能量都能够立即用于开始注射循环。
39.在另一个方面中，本发明的注射装置可以包括用于气动活塞和注射物活塞中的每一个的分立的相应弹性构件。气动活塞和注射物活塞都能够在注射前位置与注射后位置之
间移动。每个相应的弹性构件配置成将气动活塞和注射物活塞中的每一个置于注射前位置。
40.在另一个方面中，本发明的注射装置可以包括阀组件，该阀组件包括阀。该阀能够在关闭位置与打开位置之间移动。该阀配置成在该阀处于打开位置时向气动活塞室提供加压流体。阀在关闭位置与打开位置之间移动的速度独立于注射装置的用户的控制。
41.本发明的注射装置的上述方面在本文中是参照图1所示的注射装置10的示例性实施例说明的。虽然注射装置10包括本发明的注射装置的所有上述方面，但是应理解，本发明的注射装置可以仅包括这些方面中的一些方面(而不是全部)。此外，虽然参照附图说明了注射装置10的某些部件，但是应理解，可以对某些部件的配置和关系等进行修改。
42.请参考图1，注射装置10是无针头注射装置。但是，注射装置包括针头也在本发明的范围之内。注射装置10包括注射驱动组件12、圆柱形外壳14、阀组件16和致动复位弹簧18。注射驱动组件12包括气动活塞20、气动活塞复位弹簧22、气动活塞室24、注射物活塞26、注射物活塞复位弹簧28、剂量室30和剂量室安装架32。注射装置10和注射驱动组件12的部件可在图1所示的注射前位置与图2所示的注射后位置之间移动。注射驱动组件12的部件是大致圆柱形的，并且彼此轴向对准，并且与致动复位弹簧18和外壳14轴向对准。剂量室安装架32附接至气动活塞室24的远端，剂量室30的圆柱形剂量室安装凸缘34利用剂量室螺母36可移除地附接至剂量室安装架32的远端。气动活塞20被可滑动地置于气动活塞室腔体38内，该腔体由气动活塞室24和剂量室安装架32限定。注射物活塞26的远侧部分被可滑动地置于由剂量室30限定的剂量室腔体40中，注射物活塞26的近侧部分和附接到其上的弹簧板42被置于气动活塞室腔体38内。气动活塞室24被可滑动地置于由外壳14限定的外壳内腔44内。致动复位弹簧18也被置于气动活塞室24的近端与外壳14的近端壁46之间的外壳内腔44内。
43.请参考图1，气动活塞复位弹簧22和注射物活塞复位弹簧28均为弹性构件，该弹性构件配置成将每个相应的气动活塞和注射物活塞置于注射前位置。如本文所述，气动活塞复位弹簧22和注射物活塞复位弹簧28分别配置成将相应的气动活塞20和注射物活塞26从图2所示的注射后位置返回到图1所示的注射前位置。气动活塞20和注射物活塞26是独立部件，不直接或间接地彼此附接，并且能够彼此独立地移动。此外，虽然气动活塞20和注射物活塞26可以彼此抵接接触(例如在注射后位置)，但是它们并不是在所有位置都彼此抵接接触(例如在注射前位置)。
44.回到图1，气动活塞20和注射物活塞26分别处于它们的最近侧位置，并且彼此间隔开。如本文所述，在注射前位置，气动活塞20与注射物活塞26之间的间距很重要，并且影响注射装置10的总体性能。在注射循环开始后不久，该间距允许气动活塞20独立地移动，并因此在与注射物活塞26的近端接合之前积累动能。因此，在注射前位置，气动活塞20与注射物活塞26之间的距离决定了气动活塞20在与注射物活塞26接合之前会积累多少动能。因此，气动活塞20与注射物活塞26之间的间距与由注射装置10排出的液体穿透动物或人的皮肤的能力直接相关。因此，通过增加气动活塞20与注射物活塞26之间的间距，由注射装置10排出的液体能够穿透更厚的组织。相反，通过减小气动活塞20与注射物活塞26之间的间距，注射装置10可以被优化以向较薄的组织注射。
45.请仍然参考图1，气动活塞复位弹簧22的近端与气动活塞20抵接接触，气动活塞复
位弹簧22的远端与剂量室安装架32抵接接触。气动活塞复位弹簧22施加足以将气动活塞20置于注射前位置的力。气动活塞20的近端处于抵靠气动活塞室24的近端的位置。注射物活塞复位弹簧28的近端与弹簧板42的远端抵接接触，注射物活塞复位弹簧28的远端与剂量室安装凸缘34抵接接触。注射物活塞复位弹簧28施加足以将注射物活塞26置于注射前位置的力。致动复位弹簧18的近端与外壳14的近端壁46抵接接触，致动复位弹簧18的远端与气动活塞室24的近端抵接接触。致动复位弹簧施加足以将气动活塞室24置于所示位置的力。气动活塞回位弹簧22、注射物活塞回位弹簧28和致动回位弹簧18各自独立地操作，以将相应的气动活塞20、注射物活塞26和气动活塞室24置于图1所示的位置。虽然致动复位弹簧18、气动活塞复位弹簧22和注射物活塞复位弹簧28都是弹簧，但是配置成将这些部件置于注射前位置的任何适当的弹性构件都在本发明的范围之内。
46.在开始注射之前，弹性构件(例如图1-3的弹簧)提供足够的力以将它们各自的部件置于期望的位置。但是，它们与现有技术的锁的不同之处在于弹性构件移动相应部件和将相应部件保持就位所需的力最小，因为不存在弹性构件需要抵抗的累积势能。这很重要，因为如下文所更详细地论述的，在注射循环期间，由弹性构件提供的力很容易被向相反方向施加的力立即克服。此外，与现有技术的蓄能器不同的是，在注射循环开始时，由弹性构件施加在注射驱动组件上的力与注射驱动组件的移动方向相反。结果，弹性构件中的任何势能是在注射循环期间而不是在之前产生的，并且在注射循环结束时被释放。在注射循环开始之前，没有这种势能来开始注射循环。
47.注射驱动组件12在图1所示的注射前位置与图2所示的注射后位置之间的移动是通过向注射驱动组件12施加力实现的。如图所示，注射装置10配置成使得该力由加压气体(未示出)提供，在阀48处于打开位置时，该加压气体经由阀组件16供应至注射驱动组件12。其它适当的加压流体包括加压液体或一种或更多种加压气体与一种或更多种加压流体的组合。或者，向注射驱动组件12提供的力可以由配置成在注射前位置与注射后位置之间推动注射驱动组件的任何适当机构提供。
48.如本文所述，注射驱动组件12配置成使得由向注射驱动组件12施加力所导致的任何能量可立即用于开始注射循环。如上文所述，发生这种情况的一部分原因是弹性构件施加的力最小，一部分原因是动力活塞20在注射前位置与注射物活塞26间隔开。此外，注射驱动组件12不包括一个或更多个在注射循环开始之前将能量存储为势能直到存储的势能达到预定阈值或者在使能量可用于开始注射循环之前被手动释放的部件。因而注射驱动组件12不包括蓄能器或蓄压器，其部件(包括气动活塞20、气动活塞室24、气动活塞复位弹簧22、注射物活塞复位弹簧28、注射物活塞26和注射物活塞复位弹簧28)都不用作蓄能器或蓄压器，并且注射驱动组件12不包括配置成抵抗势能以将注射驱动组件12或其任何部件保持在注射前位置的锁。例如，注射驱动组件12不包括锁(例如球锁组件(例如如
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054专利中所公开))、磁体或在注射循环开始之前处于由势能施加的压力下的阀。注射驱动组件12也不包括在注射循环开始之前处于由势能施加的压力下的弹簧。因此，注射驱动组件12和注射装置10不易磨损和破裂，并且不易发生零件故障。
49.请参考图2，本发明的一个方面涉及该图中所示的阀组件16。阀组件16包括圆柱形滑阀48、圆柱形滑阀开关50、滑阀开关弹簧52和多个滑阀开关闩锁54。虽然仅示出了两个滑阀开关闩锁54，但是阀组件16包括四个阀开关闩锁54。虽然阀组件16包括四个阀开关闩锁
54，但是阀组件16具有多于四个和少至一个阀开关闩锁54也在本发明的范围之内。阀组件16的部件能够在图1所示的位置(阀48的关闭位置)与图2和图4所示的位置(阀48打开位置)之间移动。如本文所述，阀48在关闭位置与打开位置之间的移动的速度独立于注射装置10的用户的控制。
50.请再次参考图2，端口56由圆柱形内端口表面58和圆柱形外端口表面60限定，并且从气动活塞室24的近端的中心向近侧延伸。阀48的圆柱形内阀表面62的远侧部分附接至端口56的圆柱形外端口表面60。阀48的圆柱形外阀表面64可滑动地位于阀开关50内。阀开关闩锁54通过销68可枢转地安装到阀开关板66的近端上，阀开关板66又附接至气动活塞室24的近端。
51.请再次参考图1，阀开关闩锁54通过闩锁弹簧(未示出)围绕销68侧向向内并朝向阀48的中心纵向轴线旋转。阀开关弹簧52位于外壳端盖70的远端与阀开关50的圆柱形外阀开关表面74上的外圆柱形凸缘72的近端之间，并抵接外壳端盖70的远端和外圆柱形凸缘72的近端。阀开关弹簧52对阀开关50的外圆柱形凸缘72的近端施加力，从而使外圆柱形凸缘72的远端与圆柱形保持器78(如图5所示)的四个保持凸缘76的近侧部分抵接接合，该保持器78附接至外壳14的近端壁46。结果，阀开关50被偏压在所示的位置。如图5所示，保持凸缘76通过保持凸缘支撑件79附接至保持器78。保持凸缘支撑件79围绕保持器78的周边等距地间隔。请参考图2和图5，如本文所述，该间隔允许四个阀开关闩锁54在相应的相邻保持凸缘支撑件79之间不受限制地向近侧和远侧移动。请参考图2，如本文所进一步说明的，阀开关弹簧52配置成将阀开关50从阀48关闭的位置移动至阀48打开的位置。虽然阀开关弹簧52是弹簧，但是配置成将阀开关50从阀48关闭的位置移动至阀48打开的位置的任何适当机构都在本发明的范围之内。例如，可以利用除了弹簧之外的弹性构件。同样如本文所述，在阀48处于所示的关闭位置时，阀开关50的橡胶密封件80形成气密密封，该气密密封配置成防止向阀组件16提供的任何加压气体进入注射驱动组件12或从阀开关50逸出。
52.现在将参照附图中所示的示例性实施例说明注射装置10的注射循环和使用注射装置10的方法。在使用之前，注射装置10的部件处于图1所示的位置。注射装置10的用户可以握住注射装置10的手柄82。安全(开/关)销83被切换至“开”位置，以使用户能够按下安全杆84。然后，用户按下安全杆84，以使注射装置10能够操作，尤其是使气动活塞室24能够在外壳14内不受限制地移动。加压气体(未示出)通过气体适配器86以恒定压力供应至阀组件16。由于阀48处于关闭位置，因此供应至阀组件的加压气体无法进入注射驱动组件12，并且无法从阀开关50逸出。加压气体无法进入注射驱动组件，因为它不能通过阀屏障88。此外，虽然加压气体能够经由阀旁路开口90离开阀48，但是阀开关50的橡胶密封件80形成气密密封，该气密密封防止加压气体离开阀开关50以及进入注射驱动组件。
53.附接至剂量室30并与其轴向对准的喷嘴92抵靠待注射的对象，并压靠该对象，从而压缩致动复位弹簧18，并导致注射驱动组件12和阀组件16朝向外壳14的近端向近侧移动，直到它们到达图3所示的位置。在该移动期间，阀开关闩锁54的近侧阀开关接合部分94与阀开关50的外圆柱形凸缘72的远端接触并抵接接合，从而使阀开关向近侧移动至图3所示的位置。一旦注射驱动组件12和阀组件16处于图3所示的位置，致动复位弹簧18和阀开关弹簧52被完全压缩或扳起。由于阀开关闩锁54的远侧壳体接合结构96与附接至外壳14的近端壁46的圆柱形闩锁接合侧壁98抵接接触，因此一旦致动复位弹簧18和阀开关弹簧52被完
全扳起，阀开关闩锁54就围绕销68侧向向外旋转到图3所示的位置。
54.一旦阀开关闩锁54不再可释放地保持阀开关50从而限制其向远侧移动，阀开关50就从图3所示的阀48关闭的位置快速向远侧移动到图4所示的阀48因阀开关弹簧52的卸压而打开的位置。阀开关50向远侧的移动受到阀开关50的外圆柱形凸缘72的远端与保持器78的四个保持壁76的近侧部分的抵接接合的限制(如图5所示)。阀48在图3所示的关闭位置与图4所示的打开位置之间的移动的速度独立于注射装置10的用户的控制；换句话说，注射装置10的用户无法改变或操纵阀开关50的移动速度。例如，用户使注射驱动组件12和阀组件16从图1所示的位置向图3所示的位置移动的速度对阀48从关闭位置向打开位置移动的速度没有影响。
55.应理解，阀开关弹簧52可以配置成被完全扳起，而不是如在本文中所示和所述的那样。例如，阀开关弹簧52可以配置成由用户手动扳起和释放。在这样的实施例中，气动活塞室24不一定必须可滑动地置于外壳14内，从而气动活塞室24的移动不一定必须致动阀开关弹簧52，并且注射装置10不一定必须包括致动复位弹簧18。
56.在阀开关50移动至图4所示的阀48打开的位置时，通过气体适配器86供应至阀组件16的加压气体(未示出)立即通过端口56经由阀48释放至注射驱动组件12。更具体地说，加压气体被立即供应至气动活塞室24的位于气动活塞20的近侧的部分，在该处，加压气体可立即用于开始注射循环。加压气体从气体适配器86进入阀48的近侧部分。一旦加压气体处于阀48的近侧部分，它就通过阀旁路开口90(在内阀表面62与外阀表面64之间延伸)离开阀48，并通过阀排气口100(也在内阀表面62与外阀表面64之间延伸)重新进入阀48的远侧部分，从而绕过阀屏障88。由于阀旁路开口90和阀排气口100分别位于阀开关50的橡胶密封件80之间，因此加压气体无法从阀开关50逸出，并且所有的加压气体都被导向气动活塞室腔体38。
57.由于阀开关50从阀48关闭的位置快速移动至阀打开的位置，因此加压气体被以高供气速率提供至气动活塞室38。在加压气体进入气动活塞室38时，它对气动活塞20的近端施加力，该力足以超过气动活塞复位弹簧22对气动活塞20的远端施加的有限力。结果，气动活塞20从图4所示的位置向远侧方向快速移动至图2所示的注射后位置，导致气动活塞复位弹簧22的压缩，如图2所示。最初时，气动活塞20的加速不受注射物活塞26或剂量室腔体40中所包含的剂量(未示出)的影响，因为气动活塞20是与注射物活塞26间隔开的，并且不直接或间接地附接至注射物活塞26。换句话说，最初时，注射物活塞26和剂量室腔体40中的剂量(未示出)都不会对气动活塞20向远侧的移动和加速产生任何阻力。
58.随着气动活塞20向远侧移动，它产生动能，并且气动活塞20撞击注射物活塞26的球形近端102，从而将其部分动能传递给注射物活塞26。气动活塞20向注射物活塞26施加的力足以超过注射物活塞复位弹簧28向弹簧板42的远端施加的有限的力，结果，注射物活塞26被迫迅速向远侧移动，从而压缩注射物活塞复位弹簧28。注射物活塞26和气动活塞20的向远侧的快速移动导致包含在剂量室腔体40中的剂量(未示出)快速达到液压峰值，并且注射物活塞26向远侧移动至图2所示的位置导致剂量被通过出口阀104和喷嘴92排出并进入对象体内。入口阀106配置成允许液体(未示出)被吸入剂量室腔体40，并且还配置成防止剂量室腔体40内的加压液体通过入口阀106逸出。
59.如上文所述，气动活塞复位弹簧22和注射物活塞复位弹簧28不是蓄能器。这是因
为，虽然这些部件确实用于将相应的气动活塞20和注射物活塞26置于注射前位置，并且必须在注射循环期间被压缩以将注射驱动组件12移动至注射后位置，但是它们并不在注射循环开始之前将能量储存为势能，直到所存储的势能达到预定阈值或被手动释放，然后使能量可用于开始注射循环。相反，向注射驱动组件12提供的用于开始注射的能量是从相反方向提供的，并且可立即用于开始注射循环。
60.一旦注射完成并且注射驱动组件12处于图2所示的注射后位置，气动活塞20和注射物活塞26就分别处于它们的最远侧位置，并且气动活塞20与注射物活塞26的球形端102抵接接触。气动活塞复位弹簧22、注射物活塞复位弹簧28和致动复位弹簧18均被完全压缩或扳起。在用注射装置10进行注射之后，喷嘴92被向远离注射对象的方向移动，这允许致动复位弹簧18减压，从而迫使气动活塞室24向远侧移动并返回到图1所示的注射前位置。
61.随着气动活塞室24向远侧移动，如上文所述地附接至气动活塞室24的阀48和阀开关闩锁54也向远侧移动。结果，阀开关闩锁54的远侧壳体接合结构96脱离与圆柱形闩锁接合侧壁的抵接接触，从而允许阀开关闩锁围绕销68侧向向内旋转至所示的位置。此外，阀48返回到关闭位置，从而导致阀排气口100脱离与阀开关50的对准，使得阀排气口100不位于阀开关50的橡胶密封件80之间。在该位置，随着气动活塞复位弹簧22减压并迫使气动活塞20向近侧移动，包含在气动活塞腔体24内的残余加压气体可以通过阀排气口100逸出。
62.随着气动活塞20脱离与注射物活塞26的抵接接触，注射物活塞复位弹簧28减压并迫使注射物活塞26向近侧移动并返回到注射前位置，此时注射驱动组件12的所有部件都处于图1所示的注射前位置。注射物活塞26向近侧的移动在剂量室30内产生负压，而这又导致液体(未示出)被从入口阀106吸入剂量室腔体40。结果，注射装置10现在准备好完成另一个注射循环。虽然仅示出了一个阀旁路开口90和一个阀排气口100，但是阀48包括两个阀旁路开口90和两个阀排气口100。虽然阀48包括两个阀旁路开口90，但是阀48也可以仅具有一个或不止两个阀旁路开口90。类似地，虽然阀包括两个阀排气口100，但是阀48也可以仅具有一个或不止两个阀排气口100。此外，应理解，虽然注射装置10的操作是参照阀组件16的一个实施例与某些其它阀和开口结合说明的，但是其它类型的阀和排气装置也可以用于控制气体流入和流出注射装置10。任何配置成向注射驱动组件12提供加压气体以开始注射循环并在气动活塞20和注射物活塞26返回到注射前位置时允许加压气体从注射驱动组件12逸出的阀组件都在本发明的范围之内。此外，在某些其它实施例中，可以按不存在阀的方式提供力。
63.从上文能够看出，本发明非常适于实现上述所有目的和目标、以及本发明固有的其它明显优点。
64.由于在不脱离本发明的范围的情况下可对本发明做出许多可能的实施例，因此应理解，在此阐述的或在附图中示出的所有内容都应理解为示例性的，而不是限制性的。
65.虽然在上文中示出并论述了一些具体实施例，但是当然可对这些实施例进行各种修改，并且本发明不限于在此说明的部件和步骤的具体形式或布置，除非这些限制包括在以下权利要求中。此外，应理解，某些特征和子组合是有用的，并且可在不参考其它特征和子组合的情况下使用。这是权利要求已设想到的，并且在权利要求的范围内。