包括操作机构系统的泵组件.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200880007387.6

申请日:

2008.03.06

公开号:

CN101641123A

公开日:

2010.02.03

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的撤回IPC(主分类):A61M 5/142公开日:20100203|||实质审查的生效IPC(主分类):A61M 5/142申请日:20080306|||公开

IPC分类号:

A61M5/142

主分类号:

A61M5/142

申请人:

诺沃-诺迪斯克有限公司

发明人:

K·R·克拉夫; F·詹森

地址:

丹麦鲍斯韦

优先权:

2007.3.6 EP 07103590.1

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

赵华伟;刘华联

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内容摘要

本发明提供一种泵组件,该泵组件包括操作杆、用于移动操作杆的操作机构、支承结构,同时泵包括泵构件、第一枢轴节、和第二枢轴节,该泵构件可通过驱动操作杆移动,第一枢轴节在操作杆和支承结构之间形成,而第二枢轴节在操作机构和支承结构之间形成。操作杆和操作机构通过联接节相互连接,该联接节这样安装在第一和第二枢轴节之间,以便操作机构朝第一方向的旋转使操作杆朝相反的第二方向旋转。通过提供操作机构系统,该操作机构系统包括两个操作元件,所述两个操作元件通联接节相互连接,同时保证两个构件的相反旋转,提供一种系统,该系统可以制成对加速作用的影响不太敏感。

权利要求书

1.  一种泵组件(600),包括:
-操作杆(630),
-操作机构,该操作机构包括用于移动操作杆的操作件(640),
-支承结构(620),
-泵(150,300),该泵(150,300)包括可通过驱动操作杆而移动的泵构件(151),
-第一枢轴节(633),该第一枢轴节(633)在操作杆和支承结构之间形成,和
-第二枢轴节(643),该第二枢轴节(643)在操作件和支承结构之间形成,
-其中操作杆和操作件通过联接节(650)相互连接,该联接节(650)设置在第一和第二枢轴节之间,
-从而操作件朝第一方向的旋转使操作杆朝相反的第二方向旋转。

2.
  如权利要求1所述的泵组件,其中联接节提供可变的传动比,用于将旋转运动从操作件转移到操作杆。

3.
  如权利要求2所述的泵组,其中联接节包括销钉(635)和导槽(645),该销钉(635)设置成在导槽(645)中滑动,销钉在导槽中的位置决定操作杆和操作件之间的实际传动比。

4.
  如上述权利要求其中之一所述的泵组件,其中操作杆在第一位置和第二位置之间移动,组件包括第一和第二止动机构(628,629),该第一和第二止动机构(628,629)分别适合于限制操作杆在第一和第二位置中的运动。

5.
  如权利要求4所述的泵组件,其中止动机构设置在支承结构上,并分别适合于在第一和第二位置中接合操作杆(630,637)。

6.
  如权利要求4或5所述的泵组件,其中泵构件具有:
-第一位置,该第一位置与操作杆的第一位置和泵的第一静止状况相对应,和
-第二位置,该第二位置与操作杆的第二位置和泵的第二驱动状况相对应,
-其中泵构件在第一位置中施加第一力于操作杆上和在第二位置中施加第二更高的力于操作杆上。

7.
  如权利要求6所述的泵组件,其中泵包括挠性件(154),当泵构件在第一和第二位置之间移动时,该挠性件(154)被泵构件拉伸。

8.
  如权利要求6或7所述的泵组件,其中联接节当操作杆处于第一位置时具有第一传动比,而当操作杆处于第二位置时具有第二较低的传动比。

9.
  如上述权利要求其中之一所述的泵组件,其中操作机构是线圈-磁铁操作机构,线圈(636)和磁铁(641)分别设置在操作件和支承结构。

10.
  如上述权利要求其中之一所述的泵组件,其中泵适合于在其入口和出口(322)之间泵送液体,泵构件当被操作杆驱动时实施泵冲程。

11.
  如权利要求10所述的泵组件,其中泵包括入口阀和出口阀(161,171)及泵室(153),该入口阀和出口阀(161,171)分别与泵入口和泵出口相联,而泵室(153)被泵构件驱动以分别实施泵送冲程和吸入冲程。

12.
  如权利要求10或11所述的泵组件,还包括:
-容器(760),该容器(760)适合于装入流体药物,且包括一出口,所述出口与泵入口流体连通或者适合于安排成与泵入口成流体连通,和
-经皮进入装置(1017),该经皮进入装置(1017)包括一远端,所述远端适合于穿过治疗对象的皮肤插入,同时经皮进入装置包括一入口,该入口与泵出口成流体连通或者适合于安排成与泵出口成流体连通。

13.
  如上述权利要求其中之一所述的泵组件,还包括用于控制操作机构的电源和处理器。

说明书

包括操作机构系统的泵组件
本发明涉及操作机构系统,该操作机构系统适合于驱动泵用于输送流体。在特定情况下,本发明涉及一种操作机构系统,该操作机构系统适合于驱动隔膜泵,所述隔膜泵安装在适合于由人携带的药物输送装置中。然而,本发明可以在任何领域中找到广泛的应用,其中规定的构件、部件或结构以受控制的方式移动。
发明背景
在本发明的公开内容中,大多涉及通过注射或输注胰岛素治疗糖尿病,然而,这仅是本发明的示例性的使用。
用于给病人输送药物的便携式药物输送装置众所周知,及一般包括容器及排出机构,该容器装有液体药物并具有一出口,所述出口与一经皮进入装置如空心的输液针或插管成流体连通,而排出机构用于将药物排出容器,并通过进入装置穿过治疗对象的皮肤。这类药物输送装置常常叫做输液泵。
基本上,输液泵可分成两类。第一类包括价格较贵打算使用3-4年的输液泵,由于这个原因,所以这种泵的初期投资成本常常是这种治疗类型的障碍。尽管比传统的注射器和笔更复杂,但泵提供下述优点即连续输注胰岛素、剂量精确和任选地可编程输送分布及使用者驱动的与膳食有关的药团输注(bolus infusion)。
针对上述问题,已作了某些努力以便提供第二类药物输注装置,该第二类药物输注装置成本低且使用方便。这些装置中的某些预定是部分地或全部一次性使用,并可以提供许多优点,这些优点与输液泵没有维护成本和不方便有关,例如泵可以预先被充满,因此省去了充装或再充装药物容器。这种类型输注装置的一些例子从美国专利4340048和4552561(基于渗透泵),美国专利5858001(基于活塞泵),美国专利6280148(基于隔膜泵),美国专利5957895(基于节流泵,也通称为出血孔泵),美国专利5527288(基于气体发生泵),或美国专利5814020(基于可膨胀的凝胶)中已知,上述专利近数十年来全部提出供在廉价的主要是在一次性药物输注装置中使用,所列举的文献全都包括在本文中作为参考文献。
因为隔膜泵可以用作计量泵(亦即泵的每次驱动(或冲程)都产生特定量流体从泵入口泵送到泵出口侧的运动),所以小隔膜泵适合于在上述类型的药物输注装置中提供基本药物流速(亦即以预定的间隔提供冲程)及药团输注(亦即规定的许多冲程)二者。
更准确地说,计量隔膜泵可以起作用如下。在初始状态下,泵隔膜位于起初预定的位置处,而入口阀和出口阀处在它们的闭合位置。当移动隔膜的机构(亦即隔膜操作机构)被激励时,发生增压室内压力的增加,该压力的增加引起打开出口阀。然后装在增压室中的流体通过泵隔膜从其起初位置移向完全被驱动的位置经由流出通道排出,该完全被驱动的位置对应于“排气冲程”或“排出冲程”的终端位置。在这种状态期间,入口阀通过增压室中占优势的压力保持闭合。当泵隔膜返回到它的起初位置时(无是由于它的弹性性能还是通过隔膜操作机构),增压室中的压力下降。这造成关闭出口阀和打开入口阀。由于泵隔膜从它的驱动位置位移到起初位置,该起初位置对应于“吸入冲程”或“吸气冲程”的终端位置,所以然后流体经由流入通道被吸到增压室中。因为通常使用被动式阀,所以阀的实际设计将决定对外部条件(例如背压)及其打开和关闭特性的敏感度,通常在希望具有低打开压力和最小回流之间产生一折衷方案。如另外显而易见的,计量隔膜起任何常规类型隔膜泵的作用,例如在美国专利2980032中用作燃料泵所述。
如从上述可以得出,计量泵的精度很大程度上由泵隔膜用受控制的方式在它的起初位置和驱动位置之间的运动决定。例如,运动可以通过在预定的位置之间移动隔膜操作机构件确定,如WO 2005/094919中所公开的。更准确地说,在这种现有技术泵组件中,设置一泵操作机构,该泵操作机构取枢轴操作杆的形式,所述操作杆作用在泵活塞上,操作杆提供线圈一磁铁操作机构,同时线圈安装在操作杆上,而磁铁安装在支承结构上。因为操作杆在杠杆的一端处具有枢轴节,而较重的线圈安装在杠杆的另一端处,所以杠杆对来自外部的影响不平衡,亦即,如果泵及其支承结构被外力移动,则杠杆往往不会与泵一起移动,而是相对于泵移动,并因此可能驱动泵,这是由于杠杆的惯性动量。
考虑到上述问题,本发明的目的是提供一种操作机构系统或其部件,该操作机构系统适合于用受控制的方式驱动-可驱动的结构,并适合于比已知系统更大程度地承受外部影响。
另一个目的是提供一种操作机构系统,该操作机构系统可以与一泵组件结合使用,所述泵组件安装在便携式药物输送装置中,系统或部件因此提供控制式输注药物给治疗对象。另一个目的是提供一种操作机构系统,该操作机构系统可以与泵如隔膜泵结合使用。本发明的另一个目的是提供一种操作机构或其部件,该操作机构或其部分可以用低成本的方式提供和应用。
发明公开
在本发明的公开中,将说明一些实施例和情况,该实施例和情况讲述上述目的中的一个或多个,或者讲述从下面公开及从示例性实施例的说明中显而易见的目的。
因此,本发明提供一种泵组件,该泵组件包括操作杆、操作机构、支承结构、泵、第一枢轴接合、和第二枢轴接合,上述操作机构包括用于移动操作杆的操作件,上述泵包括可通过驱动操作杆移动的泵构件,上述第一枢轴接合在操作杆和支承结构之间形成,而上述第二枢轴接合在件和支承结构之间形成。操作杆和操作件通过联接节相互联接,该联接节这样安装在第一和第二枢轴节之间,以便操作件朝第一方向的旋转使操作杆朝相反的第二方向旋转。
通过提供一种操作机构系统,该操作机构系统包括两个操作元件,所述两个操作元件通过联接节相互联接,同时保证两个元件的相反旋转,提供一种系统,该系统可以制成对加速度的影响不太敏感。
在一实例性实施例中,联接节提供可变的齿轮传动比,用于将旋转运动从操作件转移到操作杆。联接节可以包括销钉和导槽,销钉被安装在导槽中滑动,其中销钉在导槽中的位置决定操作杆和操作件之间的实际齿轮传动比。操作杆可以在第一位置和第二位置之间移动,组件包括第一和第二止动机构,该第一和第二止动机构适合于分别限制操作杆在第一位置和第二位置中的运动。止动机构可以安装在支承结构上,且可以适合于将操作杆分别接合在第一和第二位置中。
在示例性实施例中,泵构件具有第一位置和第二位置,该第一位置与操作杆的第一位置和泵的第一静止状况相对应,而第二位置与操作杆的第二位置和泵的第二驱动状况相对应,其中泵构件在第一位置中施加第一力于操作杆上,和在第二位置中施加第二更高的力于操作杆上。泵可以包括挠性构件,当泵构件在其第一和第二位置之间移动时,该挠性构件被泵构件拉伸,而当处于第二位置时,则泵构件施加一更大的力于操作杆上。为了对这种情况进行调节,联接节可以设计成当操作杆处于第一位置时提供第一齿轮传动比,而当操作杆处于第二位置时提供第二较低的齿轮传动比。在本文中,术语“齿轮传动比”用来描述操作件将转矩传递到操作杆上的能力,因此,低齿轮传动比意味着传递转矩的能力高。换句话说,在起初位置中,操作件具有较低的传递转矩的能力。
操作机构可以是任何合适的类型,例如具有线圈和磁铁的线圈-磁铁操作机构,该线圈和磁铁分别安装在操作件和支承结构上。如从上述显而易见的,术语操作机构用来代表一系统,该系统仅是整个操作机构的一部分。例如,全部工作的操作机构系统包括另一些部件如控制器和能源。
泵可以适合于在入口和出口之间泵送液体,同时泵构件当被操作杆驱动时实施泵送冲程。泵可以包括入口阀和出口阀,例如隔膜阀,及泵室,该入口阀和出口阀分别与泵入口和泵出口有关,而泵室被泵构件驱动以便分别实施泵送冲程和吸入冲程。组件还可以包括容器和经皮进入装置,该容器适合于装入流体药物并包括一出口,所述出口与泵入口成流体连通或者适合于安装成与泵入口成流体连通,而经皮进入装置包括远端,该远端适合于穿过治疗对象的皮肤插入,经皮进入装置包括一入口,该入口与泵出口成流体连通或者适合于安装成与泵出口成流体连通。泵组件可以按需要修改,例如,泵也许可编程及无线控制,容器可以预先装满药物,及经皮进入装置也许可从收缩位置驱动到伸展位置。本发明的平衡式操作机构系统也可以和除非另外的部件结合使用,例如,待移动的元件可以直接安装在操作杆上。
如本文所用的,术语“药物”意思是指包括任何含药物的可流动的药品,该药品能用受控制的方式通过输送机构如空心输液针,如液体、溶液、凝胶或悬浮体。代表性的药物包括药剂(包括肽类、蛋白类、和激素类)、生物学方法得到的或活性剂、激素和基因基的药剂、营养配方及其它取固体(分散的)和液体形式二者的物质。在示例性实施例的说明中,将参照胰岛素的使用。因此,术语“皮下”输液意味着包括任何不经肠输送给治疗对象的方法。
附图简介
下面,将参照附图进一步说明本发明,其中:
图1示出现有技术操作机构与泵结合的实施例的部件分解图,
图2示意示出穿过泵和操作机构组件的示意剖视图,
图3示出另一现有技术操作机构,
图4示出图3的操作机构的剖视图,
图5和6操作机构系统分别处在第一位置和第二位置,
图7示出具有泵组件的泵装置,
图8和9分别示出泵装置部分和全部拉伸的接线装置,和
图10A-10C用于数学模型的杠杆和线圈。
图中同样标号用来主要代表相同或类似的结构。
示例性实施例说明
当下面使用像“上”和“下”,“右”和“左”,“水平的”和“垂直的”术语或类似的相关说法时,这些术语仅涉及附图,而不涉及实际使用情况。所示的附图是示意表示,其原因是不同结构的配置及它们的相关尺寸打算仅用于举例说明的目的。
更准确地说,泵操作机构1包括上壳件10和下壳件20,该上壳件10和下壳件20二者包括远端主要部分11,21,和从那儿延伸的近端臂部分12,22。在下面主要部分的上表面上,安装一对对置的壁23,24,而在下面臂的近端处安装一支柱件25和刀刃件26,该支柱件25和刀刃件26垂直于下面臂的一般平面。在装配好的状态下,两个主要部分形成外壳,在该外壳中一对磁铁40,41安装在主要部分的对置的上和下内表面上。泵操作机构还包括杠杆(或“臂”)30,该杠杆30具有近端31和远端32,所述近端31包括第一和第二纵向上偏置和对置的接合结构,该第一和第二接合结构取槽33和刀刃34的形式垂直于杠杆的纵向轴线安装,而上述远端32具有一对夹紧臂35,该夹紧臂35用于夹持由导线卷绕的线圈构件36。隔膜泵安装在泵壳50中,该泵壳50具有一镗孔,在该镗孔中安装一驱动/活塞杆51,该杆51用来驱动隔膜泵的泵隔膜(见下面隔膜泵的更详细说明)。杆的外部自由端成形为基本上是平面表面52。在装配好的状态下,杠杆安装在外壳的内部,同时线圈设置在两个磁铁之间,且外壳用刀刃构件26的刀刃附接到泵壳上,该刀刃构件26套叠在杠杆槽33中,而杠杆的刀刃设置在平面的杆端表面上,这种安排提供第一和第二枢轴接头。随着操作杆被有弹性的泵隔膜向外偏移,杠杆被两个接头和外壳联合夹持在合适位置,杠杆仅能相对于第一接头枢转(也见下面)。由于这种安排,实现从线圈-磁铁操作机构到操作杆所提供的力的传动,传动由两个枢轴接头(亦即第一操作臂)之间的距离和第一/近端枢轴接头与杠杆上线圈的“有效位置”(亦即第二操作臂)之间的距离确定。所谓术语“有效的”,致力解决的问题是由线圈操作机构所产生的力可以随杠杆的旋转位置的变动而改变,这是由于线圈在固定的磁铁之间移动,这可以导致随着线圈移动而产生变动的磁场。操作机构还包括一对接触件28,29,该接触件28,29适合于与安装在外壳中的接触杆37协同工作。关于接触件及其监测泵组件的运行的使用参见申请人的共同待批的申请WO 2005/094919。
图2示出图1所示类型的泵和操作机构组件的示意剖视图,该剖面与杠杆上方的平面相对应,与图1的实施例相对应,该组件包括外壳120、一对磁铁140及泵组件150,该外壳120用于容纳操作杆130,外壳包括刀刃构件126。泵组件可以属于图7中所公开的类型。操作杆包括第一和第二槽133,134,线圈136和接触杆137,该接触杆137适合于接合安装在外壳上的第一和第二接触件128,129。杠杆还包括一对导线138和139,该导线138用于给线圈通电,而导线139用于给接触杆通电。在所示的实施例中,导线示出具有末端接触点,然而,有利地在柔性印刷电路上形成三根导线,该柔性印刷电路附接到杠杆上和连接到操作机构安装于其中的装置的结构上,移动杠杆和其它结构之间的连接由柔性印刷电路所形成的薄膜铰接件提供。泵包括泵室153和镗孔156,有弹性的泵隔膜154安装在该泵室153中,而镗孔156用于滑动式接收和支承活塞杆151,该活塞杆151用凸形活塞头155接合泵隔膜。泵隔膜在所有位置中都处于拉伸的状态,因而隔膜对活塞杆施加一偏置力,该偏置力用来将操作杆夹持在合适位置,如上所述。泵还包括入口管道160和出口管道170,该入口管道160具有一入口阀161与泵室处于流体连通,而出口管道170具有一出口阀171与泵室处于流体连通。入口阀和出口阀可以具有任何所希望的配置,但有利地它们是被动式隔膜阀。
图2示出泵和操作机构组件处于起初状态,同时操作杆处于起初位置,在该起初位置中接触杆137顶着第一接触件128设置,因而所述第一接触件128用作杠杆的止动件。如上所述,活塞杆151具有一长度,该长度保证活塞杆151被泵隔膜强迫进入与杠杆接触处于其起初位置。术语“起初的”和“驱动的”状态涉及所示的实施例,在该实施例中利用操作机构来驱动泵,以便产生泵冲程,然而,尽管泵的吸气冲程可以是被动式的(亦即在泵冲程期间由泵隔膜中储存的弹性能实施),但操作机构也可以朝相反方向被驱动(亦即从驱动位置到起初位置),以便在吸气冲程期间主动地驱动泵。因此,更一般地说,操作机构在第一和第二位置之间朝两个方向移动。
参见图3,将说明另一泵操作机构。尽管图3取向不同,但将使用与图1相同的术语。两个泵操作机构一般具有相同的配置。在如所示的装配好的状态下(为清楚起见下面外壳件未示出),杠杆530安装在外壳的内部,该外壳由第一外壳件510、第二外壳件、和近端连接件526形成,同时线圈设在两对磁铁之间。杠杆具有近端和远端,所述近端包括第一和第二纵向上偏置并对置的接头结构,该第一和第二接头结构分别取轴杆533的形式,一接头杆534垂直于杠杆的纵向轴线安装,而上述远端夹持从导线卷绕的线圈构件。当操作机构附接到泵组件上时(见例如图7),接头杆534接合活塞杆551的基本上是平面的端表面,因而形成远端浮动式刀刃枢轴接头。尽管接头杆不是“刀”,但杆的圆形横断面配置在杆和端面之间形成一行接触,并因此提供“刀刃”接头。利用更一般的术语,这种接头也可以叫做“线”接头。由于这种安排,实现了从线圈-磁铁操作机构提供给操作杆的力的传动,该传动由两个枢轴接头之间的距离和近端枢轴接头与杠杆上线圈的“有效”位置之间的距离确定。随着活塞杆被有弹性的泵隔膜向外偏置,杠杆通过两个接头和外壳联合被夹持在合适位置,杠杆仅能相对于第一接头枢转。操作机构还包括一对杆形止动件528,529(也可以用作触点),该杆形止动件528,529安装在杠杆的远端上,并适合于与安装在近端连接件中的杆件537协同工作。
在如图1-4所示的现有技术泵组件和操作机构系统中,设置一泵操作机构,该泵取枢转式操作杆的形式,所述操作杆作用在取活塞形式的泵构件上,操作杆提供线圈-磁铁传动装置,同时线圈安装在操作杆上,和磁铁安装在支承外壳结构上。因为操作杆在杠杆的一端处具有一枢轴节,而较重的线圈被安装在杠杆的另一端处,所以杠杆对外来的影响不平衡,亦即,如果泵及其支承结构被外力移动,则杠杆往往不与泵一起移动,而是相对于泵移动,并因此可能驱动泵,这是由于杠杆的惯性的动量。
为了补偿这种情况,杠杆可用一对线圈起反作用的质量平衡,然而,这只对线性力平衡杠杆,而对旋转力不平衡杠杆,实际上,这种平衡重量显著地增加惯性角动量,且使泵甚至更易于受旋转影响。因此,为了完美地平衡杠杆,所有质量都必需对应于枢轴节安装,这实际上是不可能的。
因此,为了提供一种操作机构系统,该操作机构系统高度地能优化系统以便减少外力对系统的影响,所以提供一两构件联结的操作机构系统。
更准确地说,图5所示的操作机构系统600包括一操作杆630和线圈-磁铁传动装置,该操作机构包括一操作件640,具有一线圈636设置在磁铁641(仅示出一个)之间,所述磁铁安装在支承结构620上。系统适合于与泵一起使用,该泵包括一泵构件所述泵构件可通过驱动例如与图1相对应的操作杆移动,为此操作杆包括接头部分634(对应于接头销534),该接头部分适合于啮合待移动的构件。第一枢轴接头取第一轴向轴承633的形式,该第一轴向轴承633在操作杆和支承结构之间形式,第二枢轴接头取第二轴向轴承643的形式,该第二轴向轴承643在操作件和支承结构之间形成。操作杆和操作件通过安装在第一和第二枢轴接头之间的连轴器连接650相互连接,从而操作件朝第一方向的旋转使操作机构朝相反的第二方向旋转。
这种安排原则上与两齿轮相互啮合相对应。如果两个齿轮(或构件)相同,则它们相互平衡,然而,如果它们不同,但只要它们相互啮合,则具有较低惯性动量的“较小”构件将在某种程度上补偿具有较高惯性动量的“较大”构件,这导致杠杆操作机构系统与例如图4中所示的系统相比,对外部线性或旋转的影响具有较低的敏感度,在上述图4所示的系统中一长的单个操作臂对应于第一枢轴节枢转,并具有一线圈安装在与操作机构相同的位置处。为了增加操作杆的惯性动量,设有一重量638,例如金属元件,该金属元件附接到聚合物操作杆上。
在所示的实施例中,操作杆在第一位置(见图5)和第二位置(见图6)之间移动,组件包括第一和第二止动机构628,629,该第一和第二止动机构628,629分别适合于将操作杆的运动限制在第一和第二位置中。在所示的实施例中,操作杆包括一接触件637,该接触件637接合也用作接触件的止动件,这样能检测操作机构运动(见上面)。在使用的情况下,操作机构系统连接到泵上(如在图7中那样),该泵包括一泵构件,所述泵构件可通过接头点驱动操作杆移动,泵包括一挠性构件,该挠性构件取泵隔膜的形式,当泵构件在其第一和第二位置之间移动时,泵隔膜被泵构件拉伸。
当连接到泵上时,泵构件(例如活塞)具有第一位置和第二位置,该第一位置与操作杆的第一位置和泵的第一静止状况相对应,而第二位置与操作杆的第二位置和泵的第二驱动状况相对应,其中当泵隔膜对应于泵冲程被拉伸时,泵构件通过泵隔膜在第一位置中施加第一力在操作杆上,和在第二位置中施加第二力在操作杆上。
所示的传动装置系统的联接节不似两个传统的齿轮之间的齿啮合,而是取销钉635和导槽(或“长孔”)645的形式,该销钉635安装在操作杆上,而导槽645在操作件中具有两个对置的壁,销钉安装成在导槽645中滑动,这样使销钉在导槽中的位置能确定操作杆和操作机构之间的实际齿轮传动比。根据导槽的取向和配置,能将系统设计成随着操作件并因此操作杆的旋转位置的变化而在操作件,和操作杆之间具有不同的齿轮传动比。这种效应是由于下述原因:当操作件旋转时,“实际的”力朝一个方向被传送到销钉上,该方向由垂直于壁部分作用在销钉上限定,然而,提供传送到操作杆上的“旋转的”力的转矩是在垂直于穿过第一枢轴节和销钉的连线的方向上起作用的力的一部分。正如在图5出可以看出的,在第一位置中的旋转力小于实际力,而在如图6所示的第二位置中,旋转力基本上相当于实际力。
如从上述可以得出,当包括如图5所示的操作机构系统的泵组件受到加速作用且加速作用产生线圈操作件的旋转运动时,则来自操作机构作用在操作杆上的力在第一位置中最小,这相当于“高”齿轮传动比。因为该位置相当于泵的静止位置,所以这也意味着对泵被泵组件的角加速作用驱动的敏感度减小。实际上,这仅与系统是否不完美地相对于线性加速度或角加速度二者平衡有关,然而,为得到这种系统实际上也许不可能。关于所希望的通过线圈操作机构的旋转驱动隔膜泵,在开始驱动时作用在泵构件上的较低驱动力不影响泵组件的功能性,因为起初泵阻力像泵隔膜刚开始伸展时一样低。随着泵阻力由于泵隔膜的进一步伸展而增加,则操作机构线圈和操作杆之间的齿轮传动比也从“高”改变到“低”。
如从上面可以得出,通过改变例如两个构件的枢轴节、质量、质量的重心、槽的位置和配置,能相对于效率和对外力影响的敏感度将系统优化在所需的参数框架内。
图7示出一种泵装置,同时外壳的上面部分被除去。泵装置505包括容器760、具有泵300及线圈操作机构581的泵组件、和用于控制其的控制器机构580。泵组件包括出口322和开口323,该出口322用于连接到经皮进入装置上,而开口323能驱动安装在泵组件中的流体连接器,并因而将泵组件与容器连接。容器760取预充装的柔软而可折叠的囊的形式,该囊包括一注液针可穿过的中隔,所述中隔适合于安装成与泵组件流体连通。所示的泵组件包括图2所示类型的机械驱动式隔膜泵,然而,不同类型的泵也可以使用。
控制机构包括一微处理器连接于其上的PCB(印刷电路板)或柔性印刷电路,该微处理器用于控制其中包括泵驱动、与接线装置(见下面)上相应接触操作机构配合的接触588、589、操作机构中的位置检测器、用于产生音响信号和/或触觉信号的信号发生机构585、显示器(如果设置的话)、存储器、能使泵装置与无线遥控装置通信的发射机和接收机。能源586提供能量。
图8示出一种接线装置1010的实施例,该接线装置1010在它的侧面具有一泵装置1050,而图9示出泵装置完全但可松开式连接。更准确地说,图8示出医疗装置1000的实施例,该医疗装置1000包括在申请人的共同待批的申请WO 2006/120253中所公开的类型的插管装置1010,且泵装置1050可安装于其上。在所示的实施例中,插管装置包括一外壳1015,该外壳1015具有一轴,泵装置的一部分1051插入所述轴中。轴具有一盖部分1011,该盖部分1011具有开口1012,盖的自由端形成一具有较低突起(未示出)的挠性闭锁件1013,所述闭锁件1013适合于接合泵装置中的相应凹入部分1052,因为当泵装置插入插管装置的轴中时,提供一种速动连接。另外可以看到一通风口1054。外壳1015设有一对对置的支脚1018,且用下面的用作安装面的胶粘剂表面1020安装在挠性薄板件1019的顶部上,所述薄板件1019包括用于插管1017的开口1016。
如所显示的,从插管装置的外壳将插管以一倾斜的角度延伸,该插管这样安装,以便它穿过皮肤表面的插入部位可以例如在刚插入之后检查(在图中整个插管可以看到)。在所示的实施例中,盖中的开口提供改善的插入部位的不可检查性。当泵装置连接到插管装置上时,它完全盖住并保护插管和插入部位免受外部例如水、污物和机械力的影响(见图9),然而,因为泵装置是可拆卸式连接到插管装置上,所以可以将泵装置松开(通过升起闭锁件)并全部或部分地从插管装置中抽出,这样能在任何所希望的时间点处检查插入部位,通过这种安排,提供一种药物输送装置,该药物输送装置具有一经皮装置,例如软插管,如所示,该软插管在正常使用期间很好地受保护,然而,通过全部或部分地拆卸泵装置可以按希望对其检查。实际上,规定的装置可以这样形成,以便在连接泵期间,至少在某种程度上,插入部位也可以例如通过相应的开口或透明区进行检查,然而,连接的泵在使用期间提供高度保护,而与为在连接泵期间检查插入部位全部或部分地被闭合无关。在所示的实施例中,使用倾斜的插管,然而,在可供选择的实施例中,注液针或插管可以相对于安装表面垂直地插入。
参见图8和9,已说明了包括泵装置和接线装置的组合式泵系统,然而,系统也可以作为整体装置提供。
实例:
设计一种两部分臂和线圈操作机构系统并进行理论分析,以便确定当系统经受外力如线性加速度和角加速度时的机械响应,见图10A-10C。
为了简化问题,作出下列近似表示方法:泵壳、臂、和线圈系统是刚性的;臂和线圈紧密座落在它们的轴上,以便作用可以忽略不计;线圈连接销紧密座落在臂长孔中,以便作用可以忽略不计;虚构的离心力和复合向心力忽略不计;动态方程在静止位置周围线性化。
分析表明,原则上能设计一种系统,该系统在静止位置中对线性加速度和角加速度二者不敏感:为了使系统相对于线性加速度平衡,臂和线圈的质量位置的重心应按下式对准:
M1(C1-A1)=M2G(C2-A2),G=-dθ2/dθ1
式中下标“1”代表臂和“2”代表线圈,A代表旋转点,C代表质量的中心,M代表质量,和G代表齿轮传动,同时θ代表与水平轴线的偏转角。
另外,为了使系统相对于角加速度平衡,臂和线圈的惯性矩应按下式平衡:
I1=G(I2+M2L2L0cos(θ220))
式中I代表A周围的惯性矩,L2代表距离|A2C2|,L0代表距离|A1A2|,δ2代表线圈轴线与A2C2之间的角度,及δ0代表线圈轴线与A1A2之间的角度。
实际上,上述分析也可以用来优化一种系统,而不用为在静止位置对线性加速度和角加速度完全不敏感的系统努力。
在上述示例性实施例的说明中,已经说明了对不同部件提供所述功能性的不同结构,在一定程度上本发明的思想对该领域的专业读者来说显而易见。不同结构的详细构造和配置可以认为是由该领域的技术人员沿着本说明所陈述的路线实施的正常设计操作的对象。例如,所公开的实施例的各个部件可以用适合于医用和大量生产的材料例如合适的聚合物材料制造,且装配利用低成本的技术如粘结法、粘接法、胶粘剂和机械互连。

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本发明提供一种泵组件,该泵组件包括操作杆、用于移动操作杆的操作机构、支承结构,同时泵包括泵构件、第一枢轴节、和第二枢轴节,该泵构件可通过驱动操作杆移动,第一枢轴节在操作杆和支承结构之间形成,而第二枢轴节在操作机构和支承结构之间形成。操作杆和操作机构通过联接节相互连接,该联接节这样安装在第一和第二枢轴节之间,以便操作机构朝第一方向的旋转使操作杆朝相反的第二方向旋转。通过提供操作机构系统,该操作机构系。

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