柱塞杆和包括该柱塞杆的注射器的制作方法

柱塞杆和包括该柱塞杆的注射器
1.发明背景
技术领域
2.本公开的构思大体涉及一种用于在注射器筒中使用的柱塞杆，该注射器筒可以与自动注入器相关联。本公开的构思还涉及一种包括柱塞杆组件的注射器，例如手动注射器。


背景技术：

3.注射器、特别是手动操作的皮下注射器在医学领域中是公知的，这些注射器用于分配流体(例如，药物)或用于抽取在其中的生物流体样品。常规的注射器组件典型地包括：注射器筒，该注射器筒在一端处具有流体开口；以及柱塞组件，该柱塞组件被设置成穿过相对端，以可滑动的布置设置穿过注射器筒。柱塞组件典型地包括刚性柱塞杆，该刚性柱塞杆具有延伸穿过筒的线性纵向轴线，具有位于柱塞杆的远端处的柱塞头或止动件，并且具有设置在柱塞杆的近端处的拇指按压部。在使用中，柱塞杆可以通过注射器筒缩回以抽吸流体(例如，药物)，或者用流体填充注射器筒。该柱塞杆也可以从注射器筒的一端向另一端推进以从注射器筒内排出流体(例如，药物)。为了向患者递送药物，注射器筒的开口可以适于与患者处于流体连通，例如通过安装在注射器筒远端处的皮下注射针、或通过从用于与流体管线附接的注射器筒远端延伸的标准鲁尔型配件而与患者处于流体连通。注射器筒内的柱塞杆组件的操作在医疗领域是公知的。
4.在标准医疗环境中，每年使用大量的注射器。结果，期望的是注射器的柱塞杆被制造得尽可能是具有成本效益的，注射器的柱塞杆是相对坚固的(例如，为了承受在使用期间施加的载荷)，并且注射器的柱塞杆在模制期间以相对短的周期时间进行制造。相应地，本领域需要一种改进的柱塞杆和包括该柱塞杆的注射器。


技术实现要素：

5.在一方面，提供了一种用于与具有注射器筒的注射器一起使用的柱塞杆。柱塞包括：长形本体，该长形本体具有近端、与近端相对的远端、在近端与远端之间延伸的中心轴线；第一弯曲端面；第二弯曲端面以及接合部，该接合部将第一弯曲端面接合至第二弯曲端面。第一弯曲端面、第二弯曲端面和接合部中的每一者在近端与远端之间延伸。第一弯曲端面和第二弯曲端面一起被包括在至少部分由长形本体的外周边限定的圆中。
6.在另一方面，提供了一种用于与具有注射器筒的注射器一起使用的柱塞杆。柱塞杆包括：长形本体，该长形本体具有近端、与近端相对的远端、在近端与远端之间延伸的中心轴线；以及接合部，该接合部在近端与远端之间延伸，该接合部至少部分地限定长形本体的弧形外周边。接合部不与中心轴线相交。
7.在另一方面，一种注射器组件包括：注射器筒，该注射器筒具有侧壁、远端和近端；以及柱塞杆，该柱塞杆包括：长形本体，该长形本体具有近端、与长形本体的近端相对的远端、在长形本体的近端与长形本体的远端之间延伸的中心轴线；第一弯曲端面；第二弯曲端
面以及接合部，该接合部将第一弯曲端面接合至第二弯曲端面，第一弯曲端面、第二弯曲端面和接合部中的每一者在长形本体的近端与长形本体的远端之间延伸。第一弯曲端面和第二弯曲端面一起被包括在由长形本体的外周边限定的圆中。
8.在另一方面，一种注射器组件包括：注射器筒，该注射器筒具有侧壁、远端和近端；以及柱塞杆，该柱塞杆包括：长形本体，该长形本体具有近端、与长形本体的近端相对的远端、在长形本体的近端与长形本体的远端之间延伸的中心轴线；接合部，该接合部在长形本体的近端与长形本体的远端之间延伸，该接合部至少部分地限定长形本体的弧形外周边。接合部不与中心轴线相交。
9.在以下条款中的一个或多个条款中列举了本公开的其他各种方面：
10.条款1：一种用于与具有注射器筒的注射器一起使用的柱塞杆，该柱塞杆包括：长形本体，该长形本体具有近端、与该近端相对的远端、以及在该近端与该远端之间延伸的中心轴线；第一弯曲端面；第二弯曲端面以及接合部，该接合部将该第一弯曲端面接合至该第二弯曲端面，该第一弯曲端面、该第二弯曲端面和该接合部中的每一者在该近端与该远端之间延伸，其中，该第一弯曲端面和该第二弯曲端面一起被包括在由该长形本体的外周边限定的圆中。
11.条款2：根据条款1所述的柱塞杆，其中，该接合部包括：中间面；第一连接面，该第一连接面从该中间面延伸至该第一弯曲端面；以及第二连接面，该第二连接面从该中间面延伸至该第二弯曲端面，并且其中，该中间面、该第一弯曲端面和该第二弯曲端面被包括在由该长形本体的外周边与该中间面、该第一弯曲端面和该第二弯曲端面一起界定的圆中。
12.条款3：根据条款2所述的柱塞杆，其中，该第一连接面是相对于该中间面的第一角度面(angular face)，并且其中，该第二连接面是相对于该中间面的第二角度面。
13.条款4：根据条款3所述的柱塞杆，其中，该第一角度面和该第二角度面各自相对于所述中间面以等于或大于90度的相应角度从该中间面延伸。
14.条款5：根据条款1所述的柱塞杆，其中，该第一弯曲端面、该第二弯曲端面以及该接合部不与该长形本体的中心轴线相交。
15.条款6：根据条款1所述的柱塞杆，其中，该接合部与该中心轴线相交并且直接从该第一弯曲端面延伸至该第二弯曲端面。
16.条款7：根据条款6所述的柱塞杆，其中，该长形本体具有大致s形截面。
17.条款8：根据条款1所述的柱塞杆，其中，该柱塞杆还包括若干支承肋，该若干支承肋在该近端与该远端之间从该长形本体延伸。
18.条款9：根据条款1所述的柱塞杆，其中，所述弧形外周边是不连续的。
19.条款10：一种用于与具有注射器筒的注射器一起使用的柱塞杆，该柱塞杆包括：长形本体，该长形本体具有近端、与该近端相对的远端、以及在该近端与该远端之间延伸的中心轴线；接合部，该接合部在该近端与该远端之间延伸，该接合部至少部分地限定该长形本体的弧形外周边，其中，该接合部不与该中心轴线相交。
20.条款11：根据条款10所述的柱塞杆，其中，所述弧形外周边面向该中心轴线是凹的。
21.条款12：根据条款10所述的柱塞杆，其中，该柱塞杆还包括若干支承肋，该若干支承肋在该近端与该远端之间从该长形本体延伸。
22.条款13：根据条款10所述的柱塞杆，其中，所述弧形外周边是不连续的。
23.条款14：根据条款10所述的柱塞杆，该柱塞杆还包括止动件，该止动件包覆成型(overmolded)在该长形本体上。
24.条款15：一种注射器组件，该注射器组件包括：注射器筒，该注射器筒具有侧壁、远端和近端；以及柱塞杆，该柱塞杆包括：长形本体，该长形本体具有近端、与该长形本体的近端相对的远端、以及在该长形本体的近端与该长形本体的远端之间延伸的中心轴线；第一弯曲端面；第二弯曲端面；以及接合部，该接合部将该第一弯曲端面接合至该第二弯曲端面，该第一弯曲端面、该第二弯曲端面和该接合部中的每一者在该长形本体的近端与该长形本体的远端之间延伸，并且其中，该第一弯曲端面和该第二弯曲端面一起被包括在由该长形本体的外周边限定的圆中。
25.条款16：根据条款15所述的注射器组件，其中，该接合部包括：中间面；第一连接面，该第一连接面从该中间面延伸至该第一弯曲端面；以及第二连接面，该第二连接面从该中间面延伸至该第二弯曲端面，并且其中，该中间面、该第一弯曲端面和该第二弯曲端面被包括在由该长形本体的外周边与该中间面、该第一弯曲端面和该第二弯曲端面一起界定的圆中。
26.条款17：根据条款16所述的注射器组件，其中，该第一连接面是相对于该中间面的第一角度面，并且其中，该第二连接面是相对于该中间面的第二角度面。
27.条款18：根据条款17所述的注射器组件，其中，该第一角度面和该第二角度面各自相对于所述中间面以等于或大于90度的角度从该中间面延伸。
28.条款19：根据条款15所述的注射器组件，其中，该第一弯曲端面、该第二弯曲端面和该接合部不与该长形本体的中心轴线相交。
29.条款20：根据条款15所述的注射器组件，其中，该柱塞杆还包括拇指按压部，该拇指按压部设置在该长形本体的近端处，并且其中，该拇指按压部比该注射器筒更宽。
30.条款21：根据条款15所述的注射器组件，其中，该柱塞杆还包括联接部，该联接部设置在该远端处；并且其中，该注射器组件还包括止动件，该止动件联接至该联接部并且相对于该注射器筒设置在内部。
31.条款22：根据条款15所述的注射器组件，其中，该弧形外周边是不连续的。
32.条款23：一种注射器组件，该注射器组件包括：注射器筒，该注射器筒具有侧壁、远端和近端；以及柱塞杆，该柱塞杆包括：长形本体，该长形本体具有近端、与该长形本体的近端相对的远端、以及在该长形本体的近端与该长形本体的远端之间延伸的中心轴线；接合部，该接合部在该长形本体的近端与该长形本体的远端之间延伸，该接合部至少部分地限定该长形本体的弧形外周边，其中，该接合部不与该中心轴线相交。
33.条款24：根据条款23所述的注射器组件，其中，该弧形外周边面向该中心轴线是凹的。
34.条款25：根据条款23所述的注射器组件，其中，该柱塞杆还包括拇指按压部，该拇指按压部设置在该长形本体的近端处，并且其中，该拇指按压部比该注射器筒更宽。
35.条款26：根据条款23所述的注射器组件，其中，该柱塞杆还包括联接部，该联接部设置在该长形本体的远端处；并且其中，该注射器还包括止动件，该止动件联接至该联接部并且相对于该注射器筒设置在内部。
36.条款27：根据条款23所述的注射器组件，其中，该弧形外周边是不连续的。
37.通过结合附图阅读以下对各种示例的详细描述，本文详细描述的各种示例的进一步细节和优点将变得显而易见。
附图说明
38.通过参考以下结合附图对本公开的实施方案的描述，本公开的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更加显而易见，并且将更好地理解本公开本身，在附图中：
39.图1为根据本公开的构思的一个非限制性方面的注射器的立体图；
40.图2为图1的注射器沿图1的a-a线截取的截面视图；
41.图3为图1的注射器用的柱塞杆的立体图；
42.图4为可以与图1的注射器一起使用的另一柱塞杆的立体图；
43.图5为图3的柱塞杆的侧视图；
44.图6为图5的柱塞杆沿图5的b-b线截取的截面视图；
45.图7为现有技术的柱塞杆的侧视图；
46.图8为图7的柱塞杆沿图7的c-c线截取的截面视图；以及
47.图9为根据本公开的构思的另一非限制性方面的、可以与图1的注射器一起使用的另一柱塞杆的截面视图。
48.对应的附图标记在几个视图中表示对应的部件。本文中阐述的示例说明了本公开的示例性方面，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
49.提供以下描述以使本领域技术人员能够制造和使用预期用于实施本构思的所描述的实施方案。然而，对于本领域技术人员来说，各种修改、等同物、变型和替代物仍将是显而易见的。任何和所有这样的修改、变型、等同物和替代物旨在落入本构思的精神和范围内。
50.为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“侧向”、“纵向”及其派生词将涉及如在图中定向的本构思。然而，应当理解，本构思可以呈现各种替代变型，除非有明确相反说明。还应当理解，附图中所示的以及以下说明书中描述的特定设备仅仅是本构思的示例性实施方案。因此，与本文公开的实施方案相关的特定尺寸和其他物理特性不应被视为限制性的。
51.在以下的讨论中，“远侧”是指通常朝向注射器组件的、适于与单独设备(诸如，针组件或iv连接组件)衔接的一端部的方向，并且“近侧”是指与远侧相反的方向，即背离注射器组件的适于与单独设备衔接的端部。出于本公开的目的，上述参考用于描述根据本公开的注射器组件的部件。
52.参照图1和图2，注射器组件2包括注射器筒4，该注射器筒具有远端、近端和侧壁，该侧壁在其中限定注射器内部。注射器组件2还包括：活塞或止动件6，该活塞或止动件可定位在注射器筒4的注射器内部内；凸缘8，该凸缘从注射器筒4的近端径向向外延伸；以及柱塞杆10，该柱塞杆可插入注射器筒4的注射器内部内。在一示例性实施方案中，柱塞杆10包括止动件6，该止动件可以包覆成型到柱塞杆10的长形本体12上。止动件6可以是聚合材料，
例如聚氨酯(polyurethane，pu)、硅和热塑性弹性体(thermoplastic elastomer，tpe)。注射器组件2可以适于流体的分配和输送和/或流体的收集。例如，注射器组件2可以用于将流体(诸如，药物)注入或输注到患者体内。注射器组件2还可以适于将流体抽吸至注射器筒4中，例如将药物抽取至注射器内部中和/或将流体样本抽取至注射器内部中。注射器组件2被预期用于与患者针连接(例如通过将注射器组件2连接至单独的针组件(未示出))，或替代地用于与静脉(iv)连接组件(未示出)连接。可以理解的是，本公开可以与任何类型的注射器一起使用，该注射器包括放置在储存空间有限的受控储存环境中的那些注射器。这些类型的注射器包括传统的预填充注射器组件、计量剂量注射器、以及用于从患者抽取流体或从容器中抽取药物的抽吸注射器等。
53.现在将详细讨论示例性柱塞杆10的结构。图3示出了柱塞杆10的立体图。如图所示，柱塞杆10包括长形本体12，该长形本体具有在近端16与远端18之间延伸的中心轴线14。在一示例性实施方案中，柱塞杆10的中心轴线14可以与注射器筒4的对应中心轴线重合。柱塞杆10的长形本体12具有近端16、远端18、第一弯曲端面20、第二弯曲端面22以及接合部24，该接合部将第一弯曲端面20接合至第二弯曲端面22。第一弯曲端面20和第二弯曲端面22也可以由直线段或多个对应的相邻段形成。在一示例性实施方案中，第一弯曲端面20、第二弯曲端面22和接合部24中的每一者在近端16与远端18之间延伸。在一种配置中，至少第一弯曲端面20和第二弯曲端面22一起被包括在由长形本体12的外周边40(如图6所示)限定的圆中。如图所示，外周边40可以是不连续的。如下文将讨论的，改进的柱塞杆10的几何形状允许柱塞杆10用更少的材料制造，并且以更短的周期时间模制。
54.继续参照图3，可选地，柱塞杆10还可以包括位于长形本体12的近端16处的拇指按压部52、以及位于长形本体12的远端18处的螺纹联接部62。拇指按压部52可以包括比注射器筒4的内部更宽的部分，并且为用户在推进柱塞杆10从注射器筒4一端到另一端时提供按压的结构。如图3所示，上述的弧形外周边40可以低于拇指按压部52的弧形外周边。如图2所示，螺纹联接部62可以螺纹式地联接至止动件6。替代性地，止动件6也可以夹在柱塞杆10上。结果，这允许柱塞杆10推进止动件6而作为组合组件从注射器筒4一端到另一端。此外，相对于注射器筒4来设定止动件6的尺寸，以提供与注射器筒4的侧壁的内表面的密封衔接。本文要注意的是，任何合适的止动件6都可以与本发明的柱塞杆一起使用。
55.长形本体12至少部分地设置在注射器筒4内，以便推动止动器6从注射器筒4一端到另一端。在一实施方案中，注射器筒4可以呈长形圆柱形筒的一般形式，如呈本领域已知的皮下注射器的一般形状。在替代实施方案中，注射器筒4可以呈用于容纳输送用的流体的其他形式。注射器筒4可以由玻璃形成，或者可以根据本领域普通技术人员已知的技术由热塑性材料(诸如，聚丙烯和聚乙烯)注塑成型，但是应当理解，注射器筒4可以由其他合适的材料且根据其他适用的技术制成。
56.在一示例性实施方案中，如图3所示，柱塞杆10还具有多个支承肋(示出了两个支承肋26、28)，这些支承肋在近端16与远端18之间从长形本体12延伸。支承肋26和28可以相对于中心轴线14径向地(例如，正交地)延伸，并且根据本公开的构思的柱塞杆可以包括多达五个肋。在另一示例中，如图4所示，柱塞杆80具有在近端86与远端88之间从长形本体82延伸的单个支承肋96。应当理解，柱塞杆80另外包括柱塞杆10的所有相同的结构特征和优点。支承肋26、28和96有利地起加强和稳定柱塞杆10、80的作用，从而允许它们移入和移出
注射器筒4而没有显著的和不期望的弯曲。
57.图5是柱塞杆10的侧视图，以及图6是柱塞杆10的截面视图。如图6所示，接合部24包括：中间面30；第一连接面(例如但不限于第一角度面32)，该第一连接面从中间面30延伸到第一弯曲端面20；以及第二连接面(例如但不限于第二角度面34)，该第二连接面从中间面30延伸到第二弯曲端面22。角度面32和34可以是弯曲的或直的。接合部24至少部分地限定长形本体12的弧形外周边40，该弧形外周边面向中心轴线14可以是凹的。在一示例性实施方案中，中间面30和弯曲端面20和22被包括在由长形本体的外周边与该中间面和这些弯曲端面一起界定的圆中。此外，中间面30可以是弯曲的或直的。相应地，应当理解，弧形外周边40可以是不连续的。此外，第一连接面和第二连接面可以分别包括相对于中间面30的第一角度面32和第二角度面34。更具体地，在一示例性实施方案中，第一角度面32和第二角度面34各自相对于中间面30以等于或大于90度的相应角度θ1、θ2从中间面30延伸。优选地，所述角度θ1、θ2相对于中间面30小于120度。此外，在一种配置中，第一弯曲端面20、第二弯曲端面22和/或接合部24的任何部分都不与长形本体12的中心轴线14(描绘为圆以便表示与页面垂直的轴线)相交。相应地，在这种配置中，柱塞杆10的中心轴线14没有材料。还应注意，在某些实施方案中，第一弯曲端面20和第二弯曲端面22不彼此相交，即第一弯曲端面20和第二弯曲端面22不形成连续的外部周边。
58.在操作中，柱塞杆10的几何形状为其提供了许多优于已知柱塞杆(例如但不限于图7和图8中所示的柱塞杆110)的优点。例如，通过具有不连续的弧形外周边40，并且具有彼此不相交的截面，长形本体12可以有利地使用比常规柱塞杆110更少的材料制造。如图8所示，常规柱塞杆110具有第一平面部112和第二平面部114，该第二平面部在中心区域116处与第一平面部112相交。换而言之，柱塞杆110的长形本体通常为十字形，具有在中心区域116处彼此相交的两个平面部112、114。可以容易地理解，由于第一平面部112和第二平面部114相交，中心区域116具有不期望的大量材料。这至少出于以下原因而是不利的。第一，通过在此区域中具有大量材料，制造柱塞杆110的材料成本由于此区域内存在的材料量增加而相对较高。第二，与模制柱塞杆110相关联的周期时间由于大中心区域116冷却所需的时间而相对较长。
59.本技术的本发明的柱塞杆10解决了这些问题。首先，通过使材料围绕中心轴线14间隔开、但在中心轴线14处是空的，并且没有可能产生大量材料的相交或重叠区域，可以降低成本。另外，与传统柱塞杆110相比，具有本文所描述的本发明结构的柱塞杆10、80能够在注射器筒4内的移动期间以更好的抗弯曲性(例如，背离中心轴线14的位移)抵抗断裂，并且能够使用明显更少的材料来实现这一点。由于抗断裂性增加，与柱塞杆110不同，柱塞杆10、80可以由不同的材料(例如，不限于诸如聚碳酸酯材料、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性材料)制成。
60.由于消除了在模制期间可能需要长时间段冷却的相对厚的区域，有利地能够减少与制造柱塞杆10(例如，和柱塞杆80)相关联的周期时间。另外，尽管柱塞杆10、80使用较少的材料，但是由于改进的几何形状，结构和功能完整性有利地不会受到损害。具体地，虽然使用较少的材料来制造柱塞杆10、80，但是如图6所示，改进的形状提供了有益的稳定性，以在进入和离开注射器筒4期间进行协助。改进的形状维持了执行塞入操作(plunging operation)所必需的功能属性，但是有利地允许显著降低材料成本和周期时间。而且，在一
示例性实施方案中，弯曲端面20、22和中间面30沿着长形本体12的弧形外周边40基本上彼此均匀间隔。此外，通过具有角度，当从图6的视角观察时，角度面32、34有利地限定长形本体12的三个基本相等尺寸的部分。
61.下面再现的表1示出了用于不同柱塞杆的3d建模数据，这些不同柱塞杆包括现有技术的“x截面”柱塞杆和根据本公开的构思的几个“ω截面”柱塞杆(例如，柱塞杆10、80)，其中“ω”表示柱塞杆10、80的一般截面形状，如图6所示。“厚度”是pr截面的最大厚度(在x截面pr的十字中心点处测量，以及在ω截面pr的圆形区域处测量)。在条目3至6中，“t”是条目2的pr厚度。截面表面在pr上除有肋的位置以外的任何位置测量。响应于10n的轴向力，通过数值模拟计算了压缩和弯曲位移。表1给出了所研究的各种配置，其中，#1是当前的x标准，#2至#5与具有厚度和肋数量的各种组合的ω轮廓相对应，以及#6是s轮廓的配置。表1反映了技术信息，比如截面表面(不同于凸缘表面)和主要使用结果(关于x形基100的通过指数的适用力)。
62.表1
[0063][0064]
*体积包括长形本体、肋、凸缘和螺纹部段。
[0065]
下面再现的表2呈现了与表1相同的配置，具有相对于参考x形状的％变化(百分比变化)。这样允许在配置间进行容易的比较。
[0066]
配置2对拇指力的抵抗性提高了3倍，价格仅上涨14％。这对于有限的成本增加而言是非常高性能的。配置3和配置4对力的抵抗性提高了2倍，节省了17％。这对于较低成本而言是高性能的。配置5比x形状#1的抵抗性高45％，成本降低25％。这对于非常低的成本而言是改进的性能。配置3和配置4示出了对于这种尺寸，肋的数量对性能没有显著影响。配置6示出了略低的性能，节省了有限的成本。这种解决方案专用于特定的应用和尺寸，典型地是具有小截面的柱塞杆。
[0067]
表2：在主点上10n力的法向位移和切线位移
[0068][0069]
在图9所示的本公开的构思的另一示例实施方案中，接合部224与中心轴线214相交并且直接从第一弯曲端面220延伸到第二弯曲端面222。在图9的实施方案中，柱塞杆210的长形本体具有大致s形的截面。应当理解，柱塞杆210在其他方面的功能基本上与上文讨论的柱塞杆10、80相同，并且提供了优于现有技术柱塞杆110的相同改进(例如，降低材料成本，降低模制期间的周期时间)。
[0070]
一个公开方面的要素可以与一个或多个其他公开方面的要素组合来形成不同的组合，所有这些组合都被认为在本构思的范围内。
[0071]
虽然本公开已经被描述为具有示例性设计，但是本公开可以在本公开的精神和范围内进一步修改。因此，本技术旨在涵盖使用本技术的一般原则对公开内容进行的任何变型、使用或改编。此外，本技术旨在涵盖本公开所属领域的已知或惯常实践内得到的并且落入所附权利要求范围内的偏离本公开的内容。