CN105899246A - 用于机动药物输送装置的变速装置组件 - Google Patents

Abstract

变速装置包括具有螺纹孔的第一齿轮和第二齿轮，以及带螺纹的布置成不旋转的杆，其与螺纹孔进行螺纹接合，第二齿轮的旋转从而提供杆的轴向移动。第一和第二齿轮布置在公共平面中且彼此进行旋转接合，其中组合的第二齿轮和杆被布置成对应于杆轴线和公共平面的相交部限定的中心点而枢转，其中在齿轮接合的情况下，杆可布置成与第一齿轮轴线失准。

Description

用于机动药物输送装置的变速装置组件

技术领域

本发明大体涉及变速装置组件。在特定方面，本发明涉及机动药物输送装置，其适于接收填充药物的筒且后续从其中排出剂量。

背景技术

在本发明的公开中，主要参照通过离散或连续的皮下药物输送而对糖尿病的治疗，但是，这仅是本发明的示例性用途。

适于接收填充药物的筒和从其中排出离散的期望大小的剂量的最普遍的类型的耐用的药物输送装置被手动器件或在剂量设定期间激励的弹簧驱动，这个类型的筒包括沿轴向可移位活塞，其具有初始近侧位置，并且由活塞杆向远侧移动。皮下药物输送通过注射针进行，注射针布置成与筒处于流体连通。该装置可为笔形或更像箱形的所谓的剂量装置的形式。为了提高便利性、用户友好性和提供额外的特征，例如排出数据的检测和存储，药物输送装置设有典型地为以电子的方式控制的马达的形式的电动器件，其通过齿轮组件驱动活塞杆，例如如US 6,514,230和US 2011/306927中显示。

虽然较少使用用于通过离散地注射例如胰岛素治疗糖尿病的机动药物输送装置，但是在连续药物输送的领域中，机动药物输送装置广泛地用了几十年。连续类型的装置一般称为输注泵，并且通常设计成非常高的标准，并且对应地非常昂贵。虽然用于离散地注射药物的机动药物输送装置也必须满足非常高的安全标准，但是成本问题是非常重要的，因为例如笔类型的相对廉价的机械药物输送装置对于大部分用户而言是可接受的备选方案。

笔或泵类型的机动药物输送装置通常具有两轴线设计，其中旋转从对应于第一轴线而布置的马达传递到沿轴向可移位驱动部件，例如活塞杆，其对应于第二轴线而布置。在大多数情况下，在两个轴线之间的传递使用具有齿轮的变速装置而进行。为了以紧凑的设计确保可靠和耐用的变速装置，需要构件的高精度来避免变速装置中的失准。两轴线设计的示例从例如公开了输注泵的US 2012/0191043和US 6,854,620和公开了剂量装置类型的注射装置的US 2012/179112中已知，它们都包括驱动机构，这包括马达和能够使活塞杆线性地移位的变速装置齿轮组件。

关于以上内容，本发明的目标为提供机动药物输送装置以及其构件，它们以成本有效的方式提供高的可靠性。

发明内容

在本发明的公开中，将描述将解决一个或多个上面的目标或将解决根据下面的公开以及根据示例性实施例的描述而显而易见的目标的实施例和各方面。

因而，根据本发明的第一方面，提供一种变速装置，其包括第一轴线和第二轴线，它们在基准位置布置成彼此平行，变速装置包括第一和第二齿轮和杆。第一齿轮具有第一中心平面和对应于第一轴线的旋转轴线。第二齿轮具有第二中心平面、对应于第二轴线的基准旋转轴线和对应于第二轴线的螺纹孔。杆布置成相对于第二齿轮不旋转，并且具有沿着其长度的至少一部分的外螺纹，杆在基准位置布置成对应于第二轴线和与螺纹孔进行螺纹接合，第二齿轮的旋转从而提供杆的轴向移动。第一和第二齿轮在基准位置时布置成使得的第一和第二中心平面在公共平面中且彼此进行旋转接合，其中组合的第二齿轮和杆布置成对应于第二轴线和第二中心平面的相交部所限定的中心点而枢转，其中在齿轮进行旋转接合的情况下，杆可布置成与第一轴线失准。

通过这种组件，提供以成本有效的方式提供高的可靠性的变速装置。更具体而言，上面描述的在不同构件之间的枢转可用来补偿变速装置的“瑕疵”：(i)适应在组装期间由于不同构件的“松弛”公差导致的静态失准，(ii)可适应在运行期间的动态失准，例如如果不是完美笔直的话，活塞杆可摆动，以及齿轮可在加载期间相对于杆扭转。

在本公开的背景下，用语“枢转”大体用来描述“小的”旋转运动，例如小于10度，从而使构件脱离基准位置且具有不同于基准旋转轴线的轴线。

在示例性实施例中，变速装置包括球接头组件，其具有包括第二齿轮的球部分，以及球壳体，其中球接头允许组合的第二齿轮和杆对应于中心点而枢转。

球部分可包括：齿轮部件，其包括螺纹孔和布置成垂直于第二轴线的第一周向球轴承表面；球壳体，其包括第二周向球轴承表面，其布置成垂直于第二轴线；以及旋转轴承部件，其布置在齿轮部件和球壳体之间且垂直于第二轴线。在这种组件中，第一和第二周向球轴承表面结合球壳体上的对应的轴承表面形成第一和第二周向轴承，它们共同提供球接头。旋转轴承的摩擦低于第二周向轴承的旋转摩擦。第一周向轴承的半径可小于第二周向轴承的半径。

上面描述的变速装置可结合在药物输送装置中，药物输送装置进一步包括隔室，其适于接收填充药物的筒，筒包括本体部分、沿轴向可移位活塞和远侧出口部分，远侧出口部分适于布置成与流管道处于流体连通，其中杆适于直接地或间接地接合加载的筒的活塞和使其沿轴向移动，从而从筒排出药物，药物输送装置进一步包括以电子的方式控制的驱动组件，其适于使第一齿轮旋转。驱动组件可包括马达和用于控制马达的控制器。控制器可与接收器和/或发送器相关联或包括接收器和/或发送器，从而允许装置与外源通信，例如通过无线器件与智能电话通信。照这样，排出的剂量的记录可传递到智能电话或智能电话可用来便利地输入预先设定的剂量大小。

药物输送装置可设有设定器件，从而允许用户设定排出的药物的剂量。设定器件可为设定装置的形式，例如一个或多个用户输入键，或上面提到的硬接线或无线接收器，该接收器适于接收来自外源(诸如PC或智能电话)的设定输入。

如本文使用，用语“药物”意图包含能够以受控制的方式传送通过输送器件(诸如套管或空心针)的任何可流动的药配方，诸如液体、溶液、凝胶或细悬液，并且包含一种或多种药剂。代表性的药物包括医药品，诸如缩氨酸(例如胰岛素、包含药物的胰岛素、包含药物的GLP-1，以及其衍生物)、蛋白质和激素、生物衍生或活性剂、基于激素和基因的药剂、营养配方和为固体(分散)或液体形式的其它物质。在示例性实施例的描述中，将参照包含药物的胰岛素的使用，这包括其类似物，以及与一种或多种其它药物的组合。

附图说明

在下面，将参照附图来进一步描述本发明的示例性实施例，其中

图1显示具有变速装置组件的药物输送装置的横截面视图，

图2显示图1的变速装置组件的分解视图，以及

图3显示图1的变速装置组件的横截面视图。

具体实施方式

当在下面使用用语诸如“上”和“下”，“右”和“左”，“水平”和“竖向”或类似相对表达时，这些仅参照附图而不一定参照实际的使用情况。显示的图为示意性表达，为了该原因，不同结构的构造以及它们的相对尺寸仅意图用作说明性目的。当用语“部件”或“元件”用于给定构件时，其大体指示在描述的实施例中，构件为整体构件，但是，该部件或元件可备选地包括多个子构件，正因为两个或更多个描述的构件可设置为整体构件，例如制造为单个注射模制部件。用语“组件”不表示描述的构件必须在给定组装过程期间可组装来提供整体或功能性组件，而是仅用于描述因为在功能上更紧密相关而组合在一起的构件。

参照图1，将描述大体笔形的药物输送装置1。更具体而言，笔装置包括帽部件(未显示)和主要部件10，主要部件10具有：近侧本体或驱动组件部分，其具有壳体11，机动药物排出组件100(在下面更详细描述)和具有电功率源的电子控制器30布置在其中；以及远侧筒保持器部分12，其具有隔室19，填充药物的筒20布置在其中且保持就位。功率源可用进一步包括电连接器的装置充电，电连接器允许功率源的外连接器被连接，以对功率源充电。控制器可与接收器和/或发送器相关联或包括接收器和/或发送器，从而允许装置与外源通信，例如通过无线器件与智能电话通信。照这样，排出的剂量的记录可传递到智能电话或智能电话可用来便利地输入预先设定的剂量大小。

筒包括大体圆柱形主要部分，其具有沿轴向可移位活塞21和包括针可穿透的隔膜22的远侧出口部分。筒进一步设有为针毂安装件25形式的远侧联接器件，在显示的示例中，其具有外螺纹，外螺纹适于接合针组件的对应的毂的内螺纹。筒可例如容纳胰岛素、GLP-1或生长激素配方。装置进一步包括允许用户设定排出的药物的剂量的剂量设定器件，以及显示设定的剂量的显示器(未显示)。显示器可适于显示文本或显示器可为简单的7段显示器，其可适于显示一个或多个额外的符号。

在显示的实施例中，装置涉及成由用户通过筒保持器组件中的远侧接收开口13加载新的筒，筒保持器包括封壳器件(未显示)，其可由用户在打开位置和关闭位置之间操作，在打开位置，筒可插入其中，相应地可移除，而在关闭位置，插入的筒保持就位。为了沿轴向定位筒，装置包括座部件15，其适于接收筒的近侧端，座部件被弹簧17沿近侧方向偏压，从而迫使筒接触封壳器件。

转到图2，将描述机动药物排出组件100。该组件包括适于安装在壳体内的马达组件、适于安装在壳体内的齿轮箱组件，以及活塞杆组件，活塞杆组件适于沿轴向可移位地安装在壳体中。不同旋转构件的旋转轴线大体布置成沿例如由活塞杆的纵向轴线限定的Z方向同轴。参照图1和3，Z和X轴线布置在图的平面中，而Y轴线垂直于它们。马达组件包括马达单元110，其具有旋转输出轴111(参见图1)，以及用于与齿轮箱的输入轴对接的联接件。在显示的实施例中，联接件为奥海姆(Oldham)联接件的形式，其包括适于安装在输出轴111上的第一部件112(显示在图3中)和适于接合齿轮箱输入轴的第二部件113，两个部件在组装时通过铰接件连接。备选地，可使用万向接头或另一个类型的柔性连接件。在显示的实施例中，马达单元包括示意性地显示的马达、齿轮箱和马达控制器。

活塞杆组件包括螺纹活塞杆120、导引部件125和活塞垫圈129。活塞杆包括外螺纹121、适于接合导引部件的近侧联接部分122(参见图3)，以及适于接合活塞垫圈的远侧球形联接头123。导引部件包括贯通开口，其适于关于Z轴线不旋转地接合活塞杆近侧端，但是提供球状接头，从而允许关于X和Y轴线的小量枢转。导引部件进一步包括一对相对的向外定向的突起126，其适于滑动地接合与壳体相关联的对应的导引凹槽16(参见图1)，导引部件从而阻止活塞杆相对于壳体旋转。如可看到的那样，外突起具有略微弯曲的面，从而允许导引部件相对于壳体关于X轴线有小量枢转。在显示的实施例中，活塞杆包括纵向凹槽124，其意图容纳布置在活塞垫圈中的传感器器件(未显示)和装置电子控制器之间的有线连接件。

齿轮箱组件包括齿轮箱壳体130、齿轮箱盖140、螺母组件150，以及具有第一齿轮中心平面的输入正齿轮160。螺母组件包括具有第二齿轮中心平面的输出正齿轮170、球轴承180和轴承壳体190。齿轮箱壳体和齿轮箱盖适于彼此搭扣配合，从而形成球壳体，从而将螺母组件和输入齿轮保持就位。输出正齿轮包括中心孔，其具有：内螺纹171，内螺纹171适于接合活塞杆外螺纹(输出齿轮从而对活塞杆提供传统上所谓的“螺母部件”)；以及向近侧延伸的部分172，其具有适于不旋转地安装在球轴承内壳体中的外圆柱形表面，球轴承外壳体不旋转地安装在轴承壳体中，球轴承从而提供在输出齿轮和轴承壳体之间的低摩擦轴承。“螺母齿轮”的面向远侧的表面包括周向第一内球接头表面175，其适于接合齿轮箱盖的对应的周向第一外球接头表面145，并且轴承壳体的面向近侧的表面包括周向第二内球接头表面195，其适于接合齿轮箱壳体的对应的周向第二外球接头表面135。在显示的实施例中，第一球接头表面具有小半径和狭窄宽度，而第二球接头表面具有较大半径和较大宽度，但是，因为它们具有布置在第二齿轮中心平面中的对应于螺母齿轮轴线的公共旋转中心，所以形成组合的球接头。如显示的那样，旋转螺母齿轮设有为球轴承180的形式的近侧低摩擦轴承，以及远侧轴承，远侧轴承直接地形成在螺母齿轮和齿轮箱盖之间，可期望其具有略微更高的摩擦。原理上，螺母组件可形成为单个部件，其具有球接头，从而在螺母组件和齿轮箱壳体的侧部之间提供旋转轴承，但是，对于聚合构件，这可导致来自近侧大直径轴承的较高摩擦。也就是说，对于所意图的在螺母组件和齿轮箱壳体(见下面)之间的小枢转运动，相对高的摩擦不是必须的。输入正齿轮160包括输入轴161，其可旋转地接收在齿轮箱壳体的齿轮孔132中，输入轴具有一对相对的联接表面，其适于不旋转地接合联接部件112。如上面所描述，在显示的实施例中，联接件为奥海姆联接件的形式，从而在马达输出轴和齿轮箱输入轴之间提供不旋转联接，但是仍允许在其它方向上的相对的轴向和枢转运动。在安装好的状态中，第一和第二齿轮中心平面布置在同一平面中，齿进行旋转力传递接合。

转到图3，显示排出组件100处于组装好状态，齿轮布置在公共平面中且接合彼此。如阴影线显示，螺母组件“球”可确认在齿轮箱壳体中。因为两个齿轮布置成具有小量游隙，球接头中的球被允许关于X和Y轴线而小量枢转，而不显著影响变速效率。特别地，因为螺母组件的旋转中心与输出齿轮的中心相同，所以轴线距离和因而齿轮比保持基本恒定。进一步，马达和齿轮箱之间的奥海姆联接件允许在两个组件之间进行平移和旋转，正如上面描述的活塞杆导引部件允许活塞杆近侧端略微枢转那样。

上面描述的允许的在不同构件之间的运动可用来补偿整个排出组件的不同的“瑕疵”：(i)适应在组装期间由于不同构件的“松弛”公差导致的静态失准，(ii)可适应在运行期间的动态失准，例如如果不是完美笔直的话，活塞杆可摆动，以及马达和齿轮可在加载期间相对于彼此扭转。

在示例性实施例的以上描述中，给不同构件提供描述的功能的不同结构和器件被描述到本发明的概念对于有技术的阅读者将显而易见的程度。不同构件的详细结构和规定看作技术人员沿着本说明书中设定的线路执行的正常设计过程的目标。

Claims (7)

1.一种变速装置(100)，包括：

第一轴线和第二轴线，其在基准位置布置成彼此平行，

第一齿轮(160)，其具有：

第一中心平面，以及

对应于所述第一轴线的旋转轴线，

第二齿轮(170)，其具有：

第二中心平面，

对应于所述第二轴线的基准旋转轴线，以及

对应于所述第二轴线的螺纹孔(171)，

布置成不旋转的杆(120)，其具有沿着其长度的至少一部分的外螺纹(121)，所述杆在基准位置布置成对应于所述第二轴线且与所述螺纹孔进行螺纹接合，所述第二齿轮旋转从而提供所述杆的轴向移动，

其中：

所述第一齿轮和所述第二齿轮在基准位置布置成使得所述第一中心平面和所述第二中心平面在公共平面中且彼此进行旋转接合，

组合的第二齿轮和杆布置成对应于所述第二轴线和所述第二中心平面的相交部限定的中心点而枢转，

其中在所述齿轮进行旋转接合的情况下，所述杆可布置成与所述第一轴线失准。

2. 根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于，包括球接头组件，其具有：

球部分(170，180，190)，其包括所述第二齿轮，以及

球壳体(130，140)，

其中所述球接头允许所述组合的第二齿轮和杆对应于所述中心点而枢转。

3.根据权利要求2所述的变速装置，其特征在于，所述球部分包括：

齿轮部件(170)，其包括所述螺纹孔(171)和布置成垂直于所述第二轴线的第一周向球轴承表面(175)，

轴承壳体(190)，其包括布置成垂直于所述第二轴线的第二周向球轴承表面(195)，以及

旋转轴承部件(180)，其布置在所述齿轮部件和所述球壳体之间且垂直于所述第二轴线，

其中所述第一和第二周向球轴承表面结合所述球壳体上的对应的轴承表面(145，135)形成共同提供所述球接头的第一和第二周向轴承，以及

其中所述旋转轴承的摩擦低于所述第二周向轴承的旋转摩擦。

4.根据权利要求2所述的变速装置，其特征在于，所述第一周向轴承的半径小于所述第二周向轴承的半径。

5. 一种药物输送装置，其包括根据权利要求1到4中的任一项所述的变速装置，所述药物输送装置进一步包括：

隔室(19)，其适于接收填充药物的筒(20)，所述填充药物的筒包括本体部分、沿轴向可移位活塞(11)和远侧出口部分，所述远侧出口部分适于布置成与流管道处于流体连通，以及

以电子的方式控制的驱动组件(110)，其适于使所述第一齿轮旋转，

其中所述杆适于直接地或间接地接合加载的填充药物的筒的活塞和使其沿轴向移动，从而从所述筒排出药物。

6.根据权利要求5所述的药物输送装置，其特征在于，进一步包括设定器件，其允许用户设定排出的药物的剂量。

7.根据权利要求5或6所述的药物输送装置，其特征在于，所述隔室包括远侧开口，其允许在近侧方向上接收填充药物的筒。