用於藥物注射裝置的多狀態棘輪機構的製作方法

2023-10-04 21:41:14

本發明在第一方面涉及用於藥物注射裝置的多狀態棘輪機構。多狀態棘輪機構包括棘輪傳動部件和協作的棘輪爪部件。棘輪齒輪部件的環形內表面包括第一環形表面部分，其中第一預定截面輪廓包括布置在環形內表面的第一軸向位置處的第一非對稱齒。棘輪齒輪部件的環形內表面還包括布置在與第一軸向位置沿軸向間隔開的內表面的第二軸向位置處的第二環形表面部分。第二環形表面部分包括不同於第一預定截面輪廓的第二預定截面輪廓。棘輪爪部件可在第一環形表面部分與第二環形表面部分之間沿軸向移位，以分別提供多狀態棘輪機構的第一操作狀態和第二操作狀態。多狀態棘輪機構的第一操作狀態提供棘輪齒輪部件與棘輪爪部件之間沿第一方向的單向旋轉。提出的多狀態棘輪機構特別適合用於藥物注射裝置，諸如用於輸注胰島素來用於治療糖尿病的使用者操作的藥物注射裝置。

發明背景

本發明涉及可用於許多類型的藥物注射裝置的多狀態棘輪機構。棘輪機構是藥物輸注裝置中公知的，以便僅允許第一部件與第二部件沿一個方向的移動或旋轉。為了關於此現有技術的棘輪機構的使用鎖定第一部件與第二部件之間沿兩個方向的移動或旋轉，或為了允許沿通常鎖定的方向的移動或旋轉，一般需要第二離合器機構。該第二離合器機構可鎖定第一部件和第二部件，在分離第一棘輪的同時接合第二且反向定向的棘輪，或切換至分度(棘爪)機構。此離合器機構將需要額外的部分和/或更複雜的部分，增加了棘輪機構的製造成本和尺寸。離合器機構可關於棘輪機構的不同狀態之間的切換帶來各種同步問題。例如，在此基於離合器的棘輪機構在負載下且在鎖定狀態與解鎖狀態之間切換時，離合器機構可帶來齒跳(toothjumping)。在本發明的以下公開內容中，將描述解決一個或多個以上目的或解決從本公開內容和從示例性實施的描述中清楚的目的的方面和實施例。

發明概要

本發明的第一方面涉及一種用於藥物注射裝置的多狀態棘輪機構。多狀態棘輪機構包括棘輪齒輪部件，其包括預定形狀和大小的外表面以及環形內表面。環形內表面包括具有第一預定截面輪廓的第一環形表面部分，其包括布置在環形內表面的第一軸向位置處的第一非對稱齒，其中第一非對稱齒的各個非對稱齒包括第一斜緣和第二斜緣，其中第一斜緣的斜率比第二斜緣的斜率更陡。環形內表面還包括第二環形表面部分，其布置在與第一軸向位置沿軸向間隔開的內表面的第二軸向位置處，且具有不同於第一預定截面輪廓的第二預定截面輪廓。多狀態棘輪機構的棘輪爪部件可在第一環形表面部分與第二環形表面部分之間沿軸向移位，以分別提供多狀態棘輪機構的第一操作狀態和第二操作狀態。棘輪爪部件包括爪齒或指部，其包括構造成用於與各個非對稱齒的第一斜緣或第二斜緣接合的面向前的沿徑向突出的止擋表面，以及構造成用於與各個非對稱齒的第一斜緣和第二斜緣中的相反的那個接合的面向後的沿徑向突出的止擋表面，以在多狀態棘輪機構的第一狀態中提供棘輪齒輪部件與棘輪爪部件之間沿第一方向的單向旋轉。棘輪齒輪部件的第一環形表面部分和第二環形表面部分的不同截面輪廓取決於棘輪爪部件相對於棘輪齒輪部件的軸向位置而提供多種且不同類型的鎖定旋轉狀態。此外，棘輪爪部件的爪齒/指部不必在多狀態棘輪機構的不同操作狀態之間的切換期間使棘輪齒輪部件的第一環形表面部分或第二環形表面部分脫離。確保爪齒/指部與棘輪齒輪部件之間的恆定接合同時在不同操作狀態之間變換的能力是顯著的優點，因為其消除了狀態切換期間關於齒跳的前述問題。最終，用於製造提出的多狀態棘輪機構的額外成本很低，因為該機構相比於現有技術的棘輪機構不需要引入額外的部分或構件。

在多狀態棘輪機構的一個實施例中，棘輪齒輪部件的第二環形表面部分的第二預定截面輪廓包括：

-物理地接合爪齒或指部以在第二狀態中提供棘輪齒輪部件與棘輪爪部件之間的雙向旋轉的大致光滑的表面；或

-構造成用於與爪齒或指部接合以在第二狀態中提供棘輪齒輪部件與棘輪爪部件之間的雙向旋轉的多個一致傾斜的凸起。

棘輪齒輪部件的外表面可為圓柱形，且外表面可形成多狀態棘輪機構整體結合在其中的藥物注射裝置的筆形殼體結構的部分。此圓柱形棘輪齒輪部件的外徑可小於30mm或小於25mm，以匹配藥物注射裝置的筆形殼體結構的典型外殼體大小。

在多狀態棘輪機構的另一個實施例中，第二環形表面部分的第二預定截面輪廓包括與第一非對稱齒相反地定向的第二非對稱齒，

-第二非對稱齒的各個非對稱齒包括第一斜緣和第二斜緣，其中第一斜緣的斜率比第二斜緣的斜率更陡，以在多狀態棘輪機構的第二狀態中提供棘輪齒輪部件與棘輪爪部件之間在多狀態棘輪機構的第二狀態中沿與第一方向相反的第二方向的單向旋轉。

在一個優選實施例中，第二環形表面部分的第二預定截面輪廓包括具有非常規截面輪廓的齒，該輪廓具有如下文參照附圖更詳細論述的至少三個斜緣。在後一實施例中，第二預定截面輪廓包括第一斜緣和第二斜緣，其中第一斜緣的斜率比第二斜緣的斜率更陡；以及

布置在第一斜緣與第二斜緣之間的第三斜緣，其中第三斜緣的斜率比第二斜緣的斜率更陡，使得第一斜緣構造成用於接合爪齒的面向前的沿徑向突出的止擋表面，且第三斜緣構造成用於接合爪齒的面向後的沿徑向突出的止擋表面，從而在多狀態棘輪機構的第二狀態中提供棘輪齒輪部件與棘輪爪部件之間的雙向旋轉鎖定。在第二環形表面部分的第二預定截面輪廓中，第一斜緣的斜率可大致等於第三斜緣的斜率。

環形旋轉部件的內表面可包括分別具有特定截面輪廓以提供多狀態棘輪機構的不同操作狀態的兩個、三個或甚至更多個獨立環形表面部分。在一個實施例中，環形旋轉部件包括具有第三預定截面輪廓的第三環形表面部分。第三環形表面部分布置在環形內表面的第三軸向位置處，且第三預定截面輪廓優選不同於第一和第二預定截面輪廓中的各個。在多狀態棘輪機構的第三操作狀態中，棘輪爪部件可沿軸向移位至第三環形表面部分。

在一些實施例中，如下文參照附圖更詳細論述的那樣，第三環形表面部分在棘輪齒輪部件的軸向方向上布置在棘輪齒輪部件的第一環形表面部分與第二環形表面部分之間。

棘輪爪部件可具有匹配棘輪齒輪部件的形狀和大小的各種形狀和大小。棘輪齒輪部件可包括具有大致環形外表面的大致平的環形本體部分。大致平的環形本體部分可包括用於匹配部件(諸如匹配活塞杆)的接納的中心貫穿帶齒孔口。活塞杆可包括將活塞杆和棘輪爪部件聯接到彼此上的接合或鎖定到帶齒孔口的齒上的螺紋表面。

棘輪爪部件的大致平的環形本體部分可包括沿大致環形外表面的第一部分延伸以形成窄的彎曲壁節段的伸長的彎曲貫穿孔口；其中窄的彎曲壁節段包括爪指部。

技術人員將理解到棘輪爪部件可包括單個齒或爪指部或多個爪齒或爪指部。多個爪指部可能夠增大活塞杆與棘輪爪部件之間的聯接的機械強度。

本發明的另一個方面涉及一種藥物注射裝置，包括：

中空伸長殼體結構，

注射結構，其布置在中空殼體結構內且包括聯接至可動活塞的帶螺紋的軸向延伸的活塞杆，

其中帶螺紋的軸向延伸的活塞杆構造成使活塞在藥物筒內前進預定軸向距離以輸送預定劑量的藥物，

聯接至劑量調整結構的使用者可操作的劑量撥盤，

根據其前述實施例中任一者的多狀態棘輪機構。多狀態棘輪機構的棘輪爪部件經由聯接部件聯接至帶螺紋的軸向延伸的活塞杆。藥物注射裝置還包括可軸向移位的使用者可促動的按鈕，其聯接至棘輪齒輪部件以用於使棘輪齒輪部件相對於棘輪爪部件至少在多狀態棘輪機構的第一狀態與第二狀態之間沿軸向移位。

下文參照附圖更詳細論述了藥物注射裝置的細節和提出的多狀態棘輪機構到其中的整體結合。

附圖的簡要描述

下文關於附圖更詳細描述了本發明的優選實施例。

圖1示出了用於示出本發明的操作原理的多狀態棘輪機構的第一狀態中的適合用於藥物注射裝置或其它類型的注射裝置中的多狀態棘輪機構100的簡化示意圖10,20,30,40，

圖2示出了用於示出本發明的操作原理的多狀態棘輪機構的第二狀態中的適合用於藥物注射裝置或其它類型的注射裝置的多狀態棘輪機構100的簡化示意圖10,20,30,40，

圖3示出了用於示出本發明的操作原理的多狀態棘輪機構的第三狀態中的適合用於藥物注射裝置或其它類型的注射裝置的多狀態棘輪機構100的簡化示意圖10,20,30,40，

圖4a)、圖4b)和圖4c)為根據本發明的第一實施例的多狀態棘輪機構的三種不同操作狀態的相應示意性透視圖，

圖5a)、圖5b)和圖5c)為根據本發明的第二實施例的多狀態棘輪機構的三種不同操作狀態的相應示意性透視圖；且

圖6a)示出了根據其第一實施例和第二實施例中的任一者在停用狀態中且包括多狀態棘輪機構的藥物注射裝置的軸向截面視圖，

圖6b)示出了在裝置的停用狀態中穿過多狀態棘輪機構截取的藥物注射裝置的徑向截面視圖，

圖7a)示出了在停用狀態中的藥物注射裝置的第二軸向截面視圖，

圖7b)示出了在停用狀態中的藥物注射裝置的擴大的局部視圖，

圖8a)示出了在啟用狀態中的藥物注射裝置的軸向截面視圖，

圖8b)示出了在裝置的啟用狀態中穿過多狀態棘輪機構截取的藥物注射裝置的徑向截面視圖，

圖9a)示出了在啟用狀態中的藥物注射裝置的第三軸向截面視圖；以及

圖9b)示出了在啟動狀態中的藥物注射裝置的擴大的局部視圖。

優選實施例的詳細描述

圖1示出了適合用於藥物注射裝置或其它類型的注射裝置的多狀態棘輪機構100的簡化示意圖10,20,30,40。多狀態棘輪機構100置於多狀態棘輪機構的第一狀態中，且圖2和圖3示出了如下文論述的多狀態棘輪機構100的另外的第二和第三狀態。如最下圖10的頂側定向的透視圖中所示，多狀態棘輪機構100包括棘輪齒輪部件101和協作的棘輪爪部件102。視圖20是指出截面線118的多狀態棘輪機構100的頂視圖。視圖30是穿過線118的多狀態棘輪機構100的垂直截面視圖，其中第一非對稱齒的齒由灰色填充指出。視圖40是多狀態棘輪機構100的側視圖，示出了第一非對稱齒的齒和指向第一非對稱齒的相反方向的第二非對稱齒的齒，這在下文中更詳細論述。棘輪爪部件102的指部104或齒相對於第一非對稱齒偏壓以接合後者。

棘輪齒輪部件101包括預定形狀和大小的外表面109，如視圖40中最清楚所示，實際上其可為多狀態棘輪機構100整體結合在其中的藥物注射裝置(未示出)的殼體外部或使用者可操作的按鈕的圓柱形壁區段。因此，外表面109可具有圓柱形形狀，例如，包括波狀表面以改善使用者的操縱和促動。棘輪齒輪部件101包括與外表面109相對的內表面111，其包括具有布置在內表面111的第一位置處的第一非對稱齒的第一表面部分110。第一非對稱齒包括具有第一預定截面輪廓的多個非對稱齒。第一非對稱齒的各個非對稱齒包括第一斜緣110a和第二斜緣110b，其中第一斜緣110a的斜率比第二斜緣110b的斜率更陡，這在示出第一非對稱齒的截面輪廓的視圖30上最佳示出。所示非對稱齒通常稱為單向齒。

棘輪齒輪部件101的內表面111還包括第二表面部分113，其布置在與棘輪齒輪部件101的第一位置間隔開的內表面111的第二位置處，且具有不同於第一預定截面輪廓的第二預定截面輪廓。在所示實例中，第二表面部分113也包括非對稱齒，其包括具有第二預定截面輪廓的多個非對稱齒。例如由第二非對稱齒的齒108所示，各個齒包括第一斜緣和第二斜緣，其中第一斜緣的斜率比第二斜緣的斜率更陡，這在視圖10上最佳示出。然而，第一邊緣和第二邊緣的相對斜率相比於第一表面部分110的第一非對稱齒的斜緣的斜率相反。以此方式，形成在第二表面部分113上的單向齒與第一表面部分110的單向齒相反地定向。

多狀態棘輪機構100包括上文提到的棘輪爪部件102，其可在棘輪齒輪部件101的內表面111的第一表面部分110與第二表面部分113之間移位。當棘輪爪部件101定位在第一表面部分110處時，爪部件102的爪指部或爪齒104相對於第一非對稱齒偏壓，使得爪指部104的向前和向後定向的止擋表面接合或接觸各個齒。爪指部104的向前定向的止擋表面106在視圖30上最佳示出，其中同樣指出了爪指部104的向後定向的止擋表面107。結果，第一表面部分110的單向或非對稱齒與棘輪爪部件101協作提供棘輪齒輪部件101與棘輪爪部件102之間沿第一方向122的單向相對運動，例如旋轉。棘輪齒輪部件101與棘輪爪部件102之間的相對運動(例如，旋轉)在相反方向或第二方向120上受阻。因此，多狀態棘輪機構100的第一狀態在棘輪爪部件101布置在棘輪齒輪部件101的第一表面部分110處的情形下獲得，其中棘輪指部104接合第一齒中的齒。

多狀態棘輪機構100構造成使得棘輪爪部件102和棘輪齒輪部件101在前述第一方向120和第二方向122的正交方向上相對地移位。該正交方向可為如下文更詳細論述的棘輪齒輪部件的環形或圓柱形實施例的軸向方向。

多狀態棘輪機構100的第二狀態通過使棘輪爪部件102移位或移動到棘輪齒輪部件101的第二表面部分113來獲得，使得爪指部104接合相對於第一單向齒相反定向的第二表面部分113處的第二單向齒。

圖2示出了置於該第二狀態的多狀態棘輪機構100的簡化示意圖10,20,30,40。在多狀態棘輪機構100的第二狀態中，棘輪齒輪部件100與棘輪爪部件102之間的相對運動(例如，旋轉)在第一方向122上受阻且在第二方向120上是允許的，這是由於布置在棘輪部101的第二表面部分113上的第二單向齒相對於上文所述的第一單向齒的相反定向。第二非對稱齒的各個非對稱齒均包括第一斜緣108a和第二斜緣108b，其中第一斜緣108a的斜率比第二斜緣108b的斜率更陡，這在示出第一非對稱齒的截面輪廓的視圖30上最佳示出。因此，通過使棘輪爪部件102在棘輪齒輪部件101的第一表面部分110和第二表面部分113的這些相反定向的單向齒之間移位，多狀態棘輪機構100的不同旋轉鎖定狀態或不同移動鎖定狀態以需要較少單獨部分或構件的相對簡單的方式提供。

多狀態棘輪機構100的第三或中間狀態在圖3上示出。中間狀態通過使棘輪爪部件102移位或移動到棘輪齒輪部件101的第三表面部分117獲得，這是布置在第一表面部分110與第二表面部分113之間的過渡表面。圖3示出了置於該中間狀態的多狀態棘輪機構100的簡化示意圖10,20,30,40。在該中間狀態，由於爪指部104的寬度，爪指部104接合第一表面部分110處的第一單向齒的齒和第二表面部分113處的第二單向齒的齒兩者。更具體而言，在中間狀態中，爪指部104的向前定向的止擋表面106接合第一單向齒的齒的上述第一陡斜緣110a，而爪指部104的向後定向的止擋表面107構造成接合第二表面部分113的第二相反定向的單向齒的齒的對應陡斜緣108a，如連同透視圖10在截面視圖40中最佳示出的那樣。最終，第三斜緣110b位於第一陡斜緣110a與第二陡斜緣108a之間。因此，第三表面部分117的齒的截面輪廓不是常規的，其中三個斜緣與爪指部104相互作用。第一斜緣110a和第二斜緣108a的相應斜率比第三斜緣110b的斜率明顯更陡。第一斜緣110a的斜率可大致等於第二斜緣108a的斜率。因此，在多狀態棘輪機構100的該中間狀態中，棘輪齒輪部件100與棘輪爪部件102之間的相對運動(例如，旋轉)分別在第一方向120和第二方向122兩者上受阻。因此，通過使棘輪爪部件102在第一表面部分110、第二表面部分113和棘輪齒輪部件101的第三/中間表面部分117之間移位，多狀態棘輪機構100的三個不同旋轉鎖定狀態或不同移動鎖定狀態以需要多狀態棘輪機構100的較少單獨部分或構件的相對簡單的方式提供。

圖4a)、圖4b)和圖4c)是根據本發明的第一實施例在其三種不同操作狀態中的多狀態棘輪機構400的相應的示意性透視圖。多狀態棘輪機構400適合用於藥物注射裝置或其它類型的注射裝置。圖4a)示出了第一狀態中的多狀態棘輪機構400，且圖4b)和圖4c)示出了如下文論述的多狀態棘輪機構400的另外的第二狀態和第三狀態。

多狀態棘輪機構400包括如圖4a)中的透視圖中所示的圓柱形棘輪齒輪部件401和協作的棘輪爪部件402。棘輪爪部件402的第一指部或齒404a和第二指部或齒404b兩者均相對於布置在圓柱形棘輪齒輪部件401的內表面的第一環形表面部分411上的第一非對稱齒410偏壓。以此方式，第一指部404a和第二指部404b接合第一非對稱齒410的相應的齒。圓柱形棘輪齒輪部件401還包括預定大小的圓柱形外表面409，該外表面實際上可為多狀態棘輪機構400整體結合在其中的藥物注射裝置(未示出)的殼體外部或使用者可操作的按鈕的圓柱形壁區段。圓柱形外表面409可包括改善使用者抓持、操縱和促動的波紋。第一環形表面部分411的第一非對稱齒410包括具有第一預定截面輪廓的多個非對稱齒。如圖上所示，第一非對稱或單向齒的各個非對稱齒包括第一斜緣410a和第二斜緣410b，其中第一斜緣410a的斜率比第二斜緣410b的斜率更陡。棘輪爪部件402可沿圓柱形棘輪齒輪部件401的中心軸線(未示出)在圓柱形棘輪齒輪部件401的環形內表面的第一環形表面部分411與圓柱形棘輪齒輪部件401的環形內表面的第二環形表面415(參見圖4b)和第三環形表面413之間沿軸向移位。當棘輪爪部件402定位在第一環形表面部分411處時，爪指部404a,404b相對於第一非對稱齒410偏壓，使得各個爪指部的向前和向後定向的止擋表面以與上文關於圖1-圖3上繪出的多狀態棘輪機構100論述的一個的相似方式接合或接觸齒。因此，與爪指部404a,404b協作的圓柱形棘輪齒輪部件401的第一環形表面部分411的單向或非對稱齒410提供圓柱形棘輪齒輪部件401與棘輪爪部件402之間在第一方向422上的單向旋轉。圓柱形棘輪齒輪部件401與棘輪爪部件402之間的相對旋轉運動在相反方向420上受阻。因此，在棘輪爪部件401布置在圓柱形棘輪齒輪部件401的第一環形表面部分411處的情形下，獲得了多狀態棘輪機構400的第一操作狀態。

如圖4b)的透視圖中所示，圓柱形棘輪齒輪部件401的環形內表面還包括布置在包括上述第一非對稱齒的第一環形表面部分411附近的環形內表面的第二軸向位置處的第二環形表面部分415。第二環形表面部分415包括大致光滑的表面，其可構造成物理地接合爪指部404a,404b來在這些部件401,402之間的相對旋轉期間提供棘輪爪部件402與圓柱形棘輪齒輪部件401之間的一定量的摩擦。在備選實施例中，大致光滑的表面415可構造成沒有與爪指部404a,404b的物理接觸，使得棘輪爪部件402和圓柱形棘輪齒輪部件401可大致自由旋轉而沒有任何旋轉摩擦。在還有另個備選實施例中，第二環形表面部分415包括多個一致傾斜的凸起，其構造成與爪指部404a,404b接合，以向通過抓取其外表面來操縱圓柱形棘輪齒輪部件401的多狀態棘輪機構400的使用者提供觸覺反饋。多個一致傾斜的凸起中的各個可沿軸向延伸跨過第二環形表面部分415。例如，一致傾斜的凸起的數目可對應於布置在相鄰布置的第一環形部分411上的單向齒410的齒的數目。爪指部404a,404b中的各個在圓柱形棘輪齒輪部件401的軸向方向上的寬度小於第二環形表面部分415的軸向寬度，使得爪指部404a,404b未接合從在兩側包繞第二環形表面部分415的第一環形表面部分411和第三環形表面部分413突出的任何單向齒。因此，本領域技術人員將理解到，第二環形表面部分415的這些截面輪廓中的各個允許棘輪爪部件402與圓柱形棘輪齒輪部件401之間在多狀態棘輪機構400的第二狀態中的雙向相對旋轉，即，在第一方向422和第二方向442兩者上的旋轉。圓柱形棘輪齒輪部件401包括中心孔口419，其中帶齒的表面匹配下文參照圖6、圖7、圖8和圖9論述的藥物注射裝置的注射結構的帶螺紋的軸向延伸的活塞杆(未示出)。因此，中心孔口419形成與注射結構的聯接部件。

如圖4c)的透視圖中所示，圓柱形棘輪齒輪部件401的環形內表面411還包括布置在環形內表面411的第三軸向位置處且在上文論述的第二環形表面部分415附近的完全可選的第三環形表面部分413。因此，第二環形表面部分415沿圓柱形棘輪齒輪部件401的軸向方向置於第一環形表面部分與第三環形表面部分之間。第三環形表面部分413包括第二非對稱齒，其包括類似於包括在第一環形表面部分411上的第一非對稱齒的多個非對稱齒。然而，第二非對稱齒的齒通過不同定向的截面輪廓與第一非對稱齒410的齒相反地定向。第二非對稱或單向齒的各個非對稱齒可包括第一斜緣和第二斜緣，其中第一斜緣的斜率比如上文關於第一非對稱齒論述的第二斜緣的斜率更陡。然而，第二非對稱齒的齒的第一斜緣和第二斜緣的相對斜率相比於第一非對稱齒的齒的斜率相反。以此方式，形成在第三環形表面部分413上的第二單向齒420與第一環形表面部分411的單向齒相反地定向。因此，與爪指部404a,404b協作的圓柱形棘輪齒輪部件401的第三環形表面部分的單向或非對稱齒420提供圓柱形棘輪齒輪部件401與棘輪爪部件402之間在第二方向420上的單向旋轉。另一方面，相對旋轉運動在第一和相反方向422上受阻。因此，在棘輪爪部件401布置在圓柱形棘輪齒輪部件401的第三環形表面部分440處的情形下，獲得了多狀態棘輪機構400的第三操作狀態。

多狀態棘輪機構400構造成使得棘輪爪部件402和圓柱形棘輪齒輪部件401可沿圓柱形棘輪齒輪部件401的軸向方向相對地移位。

圖5a)、圖5b)和圖5c)是根據本發明的第二實施例在其三種不同操作狀態中的多狀態棘輪機構500的相應的示意性透視圖。多狀態棘輪機構500適合用於藥物注射裝置或其它類型的注射裝置。圖5a)示出了第一狀態中的多狀態棘輪機構500，且圖5b)和圖5c)示出了如下文論述的多狀態棘輪機構500的另外的第二狀態和第三狀態。多狀態棘輪機構400,500的第一實施例和第二實施例的對應特徵分別設有對應的參考標號以易於比較。

多狀態棘輪機構500包括如圖5a)中的透視圖中所示的圓柱形棘輪齒輪部件501和協作的棘輪爪部件502。第一非對稱齒510類似於圓柱形棘輪齒輪部件401的上述第一實施例的第一單向或非對稱齒410布置在圓柱形棘輪齒輪部件501的環形內表面的第一環形表面部分511上。如圖5b)和圖5c)的透視圖中所示，圓柱形棘輪齒輪部件501的環形內表面還包括布置在圓柱形棘輪齒輪部件501的環形內表面的在下文更詳細論述的第二軸向位置515附近的第三軸向位置處的完全可選的第三環形表面部分513。第三環形表面部分513包括第二非對稱齒，其包括多個非對稱齒，該齒可類似於布置在第一環形表面部分511上的第一非對稱齒510的齒，除了第二非對稱齒的相反定向外。因此，圓柱形棘輪齒輪部件501的相反定向的第一非對稱齒和第二非對稱齒的位置和形狀可與上文論述的棘輪齒輪部件401的第一實施例的相反定向的第一非對稱齒和第二非對稱齒的位置和形狀大致相同。圖5c)的透視圖示出了布置在圓柱形棘輪齒輪部件501的第三環形部分513處的棘輪爪部件502。圓柱形棘輪齒輪部件501包括中心孔口519，其中帶齒的表面匹配下文參照圖6、圖7、圖8和圖9論述的藥物注射裝置的注射結構的帶螺紋的軸向延伸的活塞杆(未示出)。因此，中心孔口519形成與注射結構的聯接部件。

然而，圓柱形棘輪齒輪部件501與根據第一實施例的對應圓柱形棘輪齒輪部件401的差別在於內表面的第二環形表面部分515的截面輪廓。在圓柱形棘輪齒輪部件501的軸向方向上，該第二環形表面部分515分別置於第一環形表面部分511與第三環形表面部分513之間。圖5b)的透視圖示出了布置在圓柱形棘輪齒輪部件501的第二環形部分515處的棘輪爪部件502。第二環形表面部分515的齒包括具有至少三個斜緣的非常規截面輪廓，使得各個齒能夠在爪指部504b接合第二環形表面部分515的齒時類似於置於上文關於圖3論述的示例性棘輪齒輪部件101的中間表面部分117上時的爪指部104的接合和雙向鎖定那樣鎖定爪指部504b的向前定向的止擋表面(未示出)和爪指部504b的向後定向的止擋表面(未示出)。爪指部504b的向前和向後定向的止擋表面可分別類似於圖1上所示的示例性爪指部104的向前和向後定向的止擋表面106,107。第三環形表面部分515的齒的該非常規截面輪廓可很大程度上對應於上文關於圖3論述的示例性棘輪齒輪部件101的中間表面部分117的截面輪廓。因此，第三環形表面部分515的齒的截面輪廓可包括第一斜緣和第二斜緣，其中第一斜緣的斜率比第二斜緣的斜率更陡；以及布置在第一斜緣與第二斜緣之間的第三斜緣，其中第三斜緣的斜率比第二斜緣的斜率更陡。第一斜緣構造成接合爪齒504b的面向前的沿徑向突出的指定表面，且第三斜緣構造成接合爪齒504b的面向後的沿徑向突出的止擋表面。因此，第二環形表面部分515的齒的各個齒的非常規截面輪廓提供棘輪爪部件502與圓柱形棘輪齒輪部件501之間在多狀態棘輪機構500的第二狀態的雙向旋轉鎖定，即，在第一方向520和第二方向522兩者上的旋轉鎖定。這裡，多狀態棘輪機構500包括三種不同的操作狀態，其中第一狀態提供第一方向522上的單向旋轉，第三狀態允許在相反的第二方向520上的單向旋轉，且第二狀態提供圓柱形棘輪齒輪部件501與棘輪爪部件502之間的雙向旋轉鎖定。多狀態棘輪機構500的這三種不同狀態中的每一種可通過選取棘輪爪部件502與圓柱形棘輪齒輪部件501之間的適當相對軸向移位來選擇或設置。

圖6a)示出了包括根據上文論述的第一實施例和第二實施例中任一者的多狀態棘輪機構的藥物注射裝置600的軸向截面視圖。如下文更詳細論述的那樣，藥物注射裝置600置於停用狀態。圖6b)示出了沿指出的線d-d穿過多狀態棘輪機構截取的藥物注射裝置600的徑向截面視圖。藥物注射裝置600包括中空伸長殼體結構622和布置在中空殼體結構622內的注射結構。注射結構包括聯接到可軸向移位或移動的活塞626的帶螺紋的軸向延伸的活塞杆624。帶螺紋的軸向延伸的活塞杆624構造成使可動活塞626在藥物筒室628內前進預定軸向距離，以向患者或使用者輸送或注射預定劑量的藥物。藥物注射裝置600還包括聯接至劑量調整結構的使用者可操作的劑量撥盤630。藥物注射裝置600包括聯接至圓柱形棘輪齒輪部件(500)(參看圖7b的擴大局部視圖625)的可軸向移位的使用者可促動的按鈕636。在藥物注射裝置600的徑向截面視圖645中，棘輪爪部件(未示出)的第一指部604a和第二指部604b相對於從棘輪齒輪部件的第一環形內表面部分突出的第一齒615的相應非對稱齒偏壓。

圖7a)示出了包括根據上文論述的第一實施例和第二實施例中的任一者的多狀態棘輪機構的藥物注射裝置600的第二軸向截面視圖。本領域的技術人員將理解到，棘輪齒輪部件(500)與藥物注射裝置600的殼體結構622整體結合形成，使得棘輪齒輪部件的圓柱形外表面609形成殼體622的殼體表面的區段。如圖7b)的擴大局部視圖625中所示，具有前述非常規截面輪廓的第一齒615從棘輪齒輪部件(500)的第一環形內表面部分突出。如上文論述的那樣，棘輪爪部件(未示出)的第一指部604a相對於第一齒615的非對稱齒偏壓。因此，該第一環形內表面部分的第一齒615確保藥物注射裝置600的停用狀態下棘輪爪部件與棘輪齒輪部件500之間的雙向旋轉鎖定，使得棘輪爪部件鎖定至藥物注射裝置600的殼體622。在該停用狀態中，使用者可操作的劑量撥盤630可旋轉，且使壓縮彈簧壓縮，使得設置或選擇期望的藥物劑量。

圖8a)示出了上文論述的藥物注射裝置600的第三軸向截面視圖。如下文更詳細論述的那樣，藥物注射裝置600置於啟用狀態或定量狀態。圖8b)示出了沿指出的線d-d穿過多狀態棘輪機構截取的啟用狀態中的藥物注射裝置600的徑向截面視圖。壓下可軸向移位的使用者可促動的按鈕636，從而推動棘輪齒輪部件(500)(參見圖9b的擴大局部視圖925)。在藥物注射裝置600的徑向截面視圖845中，棘輪爪部件(未示出)的第一指部604a和第二指部604b相對於從棘輪齒輪部件的第二環形內表面部分突出的上述第二單向齒610的相應非對稱齒偏壓。

圖9a)示出了上文論述的藥物注射裝置600的第四軸向截面視圖。藥物注射裝置600置於啟用狀態或定量狀態。如圖9b)的擴大局部視圖925中所示，具有前述非常規截面輪廓的第一齒615從棘輪齒輪部件(500)的第一環形內表面部分突出。然而，在藥物注射裝置的該啟用狀態中，棘輪爪部件(未示出)的第一指部604a相對於第二齒610的單向或非對稱齒而非如停用狀態中相對於第一齒偏壓。從第一齒到第二齒的齒的此變換通過使棘輪爪部件沿軸向移位的可軸向移位的使用者可促動的按鈕636的壓下引起。因此，第一指部604a抵靠在棘輪齒輪部件的第二齒610上，該齒610是常規單向齒。後一屬性確保了在藥物注射裝置600的繪出的啟用狀態的棘輪爪部件與棘輪齒輪部件500之間的單向旋轉鎖定，使得棘輪爪部件僅沿一個旋轉方向鎖定至藥物注射裝置600的殼體622。在該啟用狀態中，壓縮彈簧中累積的力可釋放以沿遠側方向推動可軸向移位的活塞626且從藥物筒室628排出選擇的藥物劑量。