專利名稱：包括操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的泵組件的制作方法
包括操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的泵組件 本發(fā)明涉及操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，該操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)適合于驅(qū)動(dòng)泵用于輸
送流體。在特定情況下，本發(fā)明涉及一種操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，該操作;f幾構(gòu) 系統(tǒng)適合于驅(qū)動(dòng)隔膜泵，所述隔膜泵安裝在適合于由人攜帶的藥物輸 送裝置中。然而，本發(fā)明可以在任何領(lǐng)域中找到廣泛的應(yīng)用，其中規(guī) 定的構(gòu)件、部件或結(jié)構(gòu)以受控制的方式移動(dòng)。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容中，大多涉及通過(guò)注射或輸注胰島素治療糖 尿病，然而，這僅是本發(fā)明的示例性的使用。
用于給病人輸送藥物的便攜式藥物輸送裝置眾所周知，及一般包 括容器及排出機(jī)構(gòu)，該容器裝有液體藥物并具有一出口，所述出口與 一經(jīng)皮進(jìn)入裝置如空心的輸液針或插管成流體連通，而排出機(jī)構(gòu)用于 將藥物排出容器，并通過(guò)進(jìn)入裝置穿過(guò)治療對(duì)象的皮膚。這類藥物輸 送裝置常常叫做輸液泵。
基本上，輸液泵可分成兩類。第一類包括價(jià)格較貴打算使用3-4 年的輸液泵，由于這個(gè)原因，所以這種泵的初期投資成本常常是這種 治療類型的障礙。盡管比傳統(tǒng)的注射器和筆更復(fù)雜，但泵提供下述優(yōu) 點(diǎn)即連續(xù)輸注胰島素、劑量精確和任選地可編程輸送分布及使用者驅(qū) 動(dòng)的與膳食有關(guān)的藥團(tuán)輸注(bolus infusion )。
針對(duì)上述問(wèn)題，已作了某些努力以便提供第二類藥物輸注裝置， 該第二類藥物輸注裝置成本低且使用方便。這些裝置中的某些預(yù)定是 部分地或全部一次性使用，并可以提供許多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)與輸液泵 沒(méi)有維護(hù)成本和不方便有關(guān)，例如泵可以預(yù)先被充滿，因此省去了充 裝或再充裝藥物容器。這種類型輸注裝置的一些例子從美國(guó)專利 4340048和4552561(基于滲透泵)，美國(guó)專利5858001 (基于活塞泵)， 美國(guó)專利6280148 (基于隔膜泵)，美國(guó)專利5957895 (基于節(jié)流泵， 也通稱為出血孔泵)，美國(guó)專利5527288 (基于氣體發(fā)生泵)，或美 國(guó)專利5814020 (基于可膨脹的凝膠)中已知，上述專利近數(shù)十年來(lái) 全部提出供在廉價(jià)的主要是在一次性藥物輸注裝置中使用，所列舉的 文獻(xiàn)全都包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。因?yàn)楦裟け每梢杂米饔?jì)量泵(亦即泵的每次驅(qū)動(dòng)(或沖程)都產(chǎn) 生特定量流體從泵入口泵送到泵出口側(cè)的運(yùn)動(dòng))，所以小隔膜泵適合 于在上述類型的藥物輸注裝置中提供基本藥物流速(亦即以預(yù)定的間 隔提供沖程)及藥團(tuán)輸注(亦即規(guī)定的許多沖程)二者。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，計(jì)量隔膜泵可以起作用如下。在初始狀態(tài)下，泵隔 膜位于起初預(yù)定的位置處，而入口閥和出口閥處在它們的閉合位置。 當(dāng)移動(dòng)隔膜的機(jī)構(gòu)(亦即隔膜操作機(jī)構(gòu))被激勵(lì)時(shí)，發(fā)生增壓室內(nèi)壓 力的增加，該壓力的增加引起打開(kāi)出口閥。然后裝在增壓室中的流體 通過(guò)泵隔膜從其起初位置移向完全被驅(qū)動(dòng)的位置經(jīng)由流出通道排出， 該完全被驅(qū)動(dòng)的位置對(duì)應(yīng)于"排氣沖程"或"排出沖程，，的終端位置。 在這種狀態(tài)期間，入口閥通過(guò)增壓室中占優(yōu)勢(shì)的壓力保持閉合。當(dāng)泵 隔膜返回到它的起初位置時(shí)(無(wú)是由于它的彈性性能還是通過(guò)隔膜操 作機(jī)構(gòu))，增壓室中的壓力下降。這造成關(guān)閉出口閥和打開(kāi)入口閥。 由于泵隔膜從它的驅(qū)動(dòng)位置位移到起初位置，該起初位置對(duì)應(yīng)于"吸 入沖程"或"吸氣沖程"的終端位置，所以然后流體經(jīng)由流入通道被
吸到增壓室中。因?yàn)橥ǔＪ褂帽粍?dòng)式閥，所以閥的實(shí)際"i殳計(jì)將決定對(duì)
外部條件(例如背壓)及其打開(kāi)和關(guān)閉特性的敏感度，通常在希望具
有低打開(kāi)壓力和最小回流之間產(chǎn)生一折衷方案。如另外顯而易見(jiàn)的，
計(jì)量隔膜起任何常規(guī)類型隔膜泵的作用，例如在美國(guó)專利2980032中 用作燃料泵所述。
如從上述可以得出，計(jì)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驅(qū)動(dòng)位置之間的運(yùn)動(dòng)決定。例如，運(yùn)動(dòng)可以 通過(guò)在預(yù)定的位置之間移動(dòng)隔膜操作機(jī)構(gòu)件確定，如WO 2005/094919 中所公開(kāi)的。更準(zhǔn)確地說(shuō)，在這種現(xiàn)有技術(shù)泵組件中，設(shè)置一泵操作 機(jī)構(gòu)，該泵操作機(jī)構(gòu)取樞軸操作桿的形式，所迷操作桿作用在泵活塞 上，操作桿提供線圈一磁鐵操作機(jī)構(gòu)，同時(shí)線圏安裝在操作桿上，而 磁鐵安裝在支承結(jié)構(gòu)上。因?yàn)椴僮鳁U在杠桿的一端處具有樞軸節(jié)，而 較重的線圈安裝在杠桿的另 一 端處，所以杠桿對(duì)來(lái)自外部的影響不平 衡，亦即，如果泵及其支承結(jié)構(gòu)被外力移動(dòng)，則杠桿往往不會(huì)與泵一 起移動(dòng)，而是相對(duì)于泵移動(dòng)，并因此可能驅(qū)動(dòng)泵，這是由于杠桿的慣 性動(dòng)量。
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)或其部
5件，該操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)適合于用受控制的方式驅(qū)動(dòng)一可驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，并 適合于比已知系統(tǒng)更大程度地承受外部影響。
另一個(gè)目的是提供一種操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，該操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可以與一 泵組件結(jié)合使用，所述泵組件安裝在便攜式藥物輸送裝置中，系統(tǒng)或 部件因此提供控制式輸注藥物給治療對(duì)象。另一個(gè)目的是提供一種操 作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，該操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可以與泵如隔膜泵結(jié)合使用。本發(fā)明的 另一個(gè)目的是提供一種操作機(jī)構(gòu)或其部件，該操作機(jī)構(gòu)或其部分可以 用低成本的方式提供和應(yīng)用。
發(fā)明公開(kāi)
在本發(fā)明的公開(kāi)中，將說(shuō)明一些實(shí)施例和情況，該實(shí)施例和情況 講述上述目的中的一個(gè)或多個(gè)，或者講述從下面7>開(kāi)及從示例性實(shí)施 例的說(shuō)明中顯而易見(jiàn)的目的。
因此，本發(fā)明提供一種泵組件，該泵組件包括操作桿、操作機(jī)構(gòu)、 支承結(jié)構(gòu)、泵、第一樞軸接合、和第二樞軸接合，上述操作機(jī)構(gòu)包括 用于移動(dòng)操作桿的操作件，上述泵包括可通過(guò)驅(qū)動(dòng)操作桿移動(dòng)的泵構(gòu) 件，上述第一樞軸接合在操作桿和支承結(jié)構(gòu)之間形成，而上述第二樞 軸接合在件和支承結(jié)構(gòu)之間形成。操作桿和操作件通過(guò)聯(lián)接節(jié)相互聯(lián) 接，該聯(lián)接節(jié)這樣安裝在第一和第二樞軸節(jié)之間，以便操作件朝第一 方向的旋轉(zhuǎn)使操作桿朝相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。
通過(guò)提供一種操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，該操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)包括兩個(gè)操作元 件，所述兩個(gè)操作元件通過(guò)聯(lián)接節(jié)相互聯(lián)接，同時(shí)保證兩個(gè)元件的相 反旋轉(zhuǎn)，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以制成對(duì)加速度的影響不太敏感。
在一實(shí)例性實(shí)施例中，聯(lián)接節(jié)提供可變的齒輪傳動(dòng)比，用于將旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從操作件轉(zhuǎn)移到操作桿。聯(lián)接節(jié)可以包括銷釘和導(dǎo)槽，銷釘被 安裝在導(dǎo)槽中滑動(dòng)，其中銷釘在導(dǎo)槽中的位置決定操作桿和操作件之 間的實(shí)際齒輪傳動(dòng)比。操作桿可以在第 一 位置和第二位置之間移動(dòng)， 組件包括第一和第二止動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第一和第二止動(dòng)機(jī)構(gòu)適合于分別限 制操作桿在第一位置和第二位置中的運(yùn)動(dòng)。止動(dòng)機(jī)構(gòu)可以安裝在支承 結(jié)構(gòu)上，且可以適合于將操作桿分別接合在第 一和第二位置中。
在示例性實(shí)施例中，泵構(gòu)件具有第一位置和第二位置，該第一位 置與操作桿的第 一位置和泵的第 一靜止?fàn)顩r相對(duì)應(yīng)，而第二位置與操 作桿的第二位置和泵的第二驅(qū)動(dòng)狀況相對(duì)應(yīng)，其中泵構(gòu)件在第一位置中施加第一力于操作桿上，和在第二位置中施加第二更高的力于操作 桿上。泵可以包括撓性構(gòu)件，當(dāng)泵構(gòu)件在其第一和第二位置之間移動(dòng) 時(shí)，該撓性構(gòu)件被泵構(gòu)件拉伸，而當(dāng)處于第二位置時(shí)，則泵構(gòu)件施加 一更大的力于操作桿上。為了對(duì)這種情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，聯(lián)接節(jié)可以設(shè)計(jì) 成當(dāng)操作桿處于第 一位置時(shí)提供第 一齒輪傳動(dòng)比，而當(dāng)操作桿處于第 二位置時(shí)提供第二較低的齒輪傳動(dòng)比。在本文中，術(shù)語(yǔ)"齒輪傳動(dòng)比" 用來(lái)描述操作件將轉(zhuǎn)矩傳遞到操作桿上的能力，因此，低齒輪傳動(dòng)比 意味著傳遞轉(zhuǎn)矩的能力高。換句話說(shuō)，在起初位置中，操作件具有較 低的傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。
操作機(jī)構(gòu)可以是任何合適的類型，例如具有線圏和^F茲鐵的線圏-磁鐵操作機(jī)構(gòu)，該線圈和磁鐵分別安裝在操作件和支承結(jié)構(gòu)上。如從 上述顯而易見(jiàn)的，術(shù)語(yǔ)操作機(jī)構(gòu)用來(lái)代表一系統(tǒng)，該系統(tǒng)僅是整個(gè)操 作才幾構(gòu)的一部分。例如，全部工作的才乘作才幾構(gòu)系統(tǒng)包括另一些部件如 控制器和能源。
泵可以適合于在入口和出口之間泵送液體，同時(shí)泵構(gòu)件當(dāng)被4乘作 桿驅(qū)動(dòng)時(shí)實(shí)施泵送沖程。泵可以包括入口閥和出口閥，例如隔〗莫閥，
及泵室，該入口閥和出口閥分別與泵入口和泵出口有關(guān)，而泵室^皮泵 構(gòu)件驅(qū)動(dòng)以便分別實(shí)施泵送沖程和吸入沖程。組件還可以包括容器和 經(jīng)皮進(jìn)入裝置，該容器適合于裝入流體藥物并包括一出口 ，所述出口 與泵入口成流體連通或者適合于安裝成與泵入口成流體連通，而經(jīng)皮 進(jìn)入裝置包括遠(yuǎn)端，該遠(yuǎn)端適合于穿過(guò)治療對(duì)象的皮膚插入，經(jīng)皮進(jìn) 入裝置包括一入口 ，該入口與泵出口成流體連通或者適合于安裝成與 泵出口成流體連通。泵組件可以按需要修改，例如，泵也許可編程及 無(wú)線控制，容器可以預(yù)先裝滿藥物，及經(jīng)皮進(jìn)入裝置也許可從收縮位 置驅(qū)動(dòng)到伸展位置。本發(fā)明的平衡式操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)也可以和除非另外 的部件結(jié)合使用，例如，待移動(dòng)的元件可以直接安裝在操作桿上。
如本文所用的，術(shù)語(yǔ)"藥物"意思是指包括任何含藥物的可流動(dòng) 的藥品，該藥品能用受控制的方式通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)如空心輸液針，如液 體、溶液、凝膠或懸浮體。代表性的藥物包括藥劑(包括肽類、蛋白 類、和激素類)、生物學(xué)方法得到的或活性劑、激素和基因基的藥劑、 營(yíng)養(yǎng)配方及其它取固體(分散的)和液體形式二者的物質(zhì)。在示例性 實(shí)施例的說(shuō)明中，將參照胰島素的使用。因此，術(shù)語(yǔ)"皮下，，輸液意味著包括任何不經(jīng)腸輸送給治療對(duì)象的方法。 附圖簡(jiǎn)介
下面，將參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，其中


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)操作機(jī)構(gòu)與泵結(jié)合的實(shí)施例的部件分解圖，
圖2示意示出穿過(guò)泵和操作機(jī)構(gòu)組件的示意剖視圖，
圖3示出另 一現(xiàn)有技術(shù)操作機(jī)構(gòu)，
圖4示出圖3的操作機(jī)構(gòu)的剖視圖，
圖5和6操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)分別處在第一位置和第二位置，
圖7示出具有泵組件的泵裝置，
圖8和9分別示出泵裝置部分和全部拉伸的接線裝置，和
圖10A-10C用于數(shù)學(xué)模型的杠桿和線圏。
圖中同樣標(biāo)號(hào)用來(lái)主要代表相同或類似的結(jié)構(gòu)。
示例性實(shí)施例i兌明
當(dāng)下面使用像"上"和"下"，"右"和"左"，"水平的"和 "垂直的"術(shù)語(yǔ)或類似的相關(guān)說(shuō)法時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)僅涉及附圖，而不涉 及實(shí)際使用情況。所示的附圖是示意表示，其原因是不同結(jié)構(gòu)的配置 及它們的相關(guān)尺寸打算僅用于舉例說(shuō)明的目的。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，泵操作機(jī)構(gòu)1包括上殼件IO和下殼件20，該上殼 件IO和下殼件20二者包括遠(yuǎn)端主要部分11, 21，和從那兒延伸的近 端臂部分12, 22。在下面主要部分的上表面上，安裝一對(duì)對(duì)置的壁 23， 24,而在下面臂的近端處安裝一支柱件25和刀刃件26，該支柱 件25和刀刃件26垂直于下面臂的一般平面。在裝配好的狀態(tài)下，兩 個(gè)主要部分形成外殼，在該外殼中一對(duì)磁鐵40, 41安裝在主要部分 的對(duì)置的上和下內(nèi)表面上。泵操作機(jī)構(gòu)還包括杠桿(或"臂")30， 該杠桿30具有近端31和遠(yuǎn)端32，所述近端31包括第一和第二》從向 上偏置和對(duì)置的接合結(jié)構(gòu)，該第一和第二接合結(jié)構(gòu)取槽33和刀刃34 的形式垂直于杠桿的縱向軸線安裝,而上述遠(yuǎn)端32具有一對(duì)夾緊臂 35,該夾緊臂35用于夾持由導(dǎo)線巻繞的線圈構(gòu)件36。隔膜泵安裝在 泵殼50中，該泵殼50具有一鏜孔，在該鏜孔中安裝一驅(qū)動(dòng)/活塞桿 51，該桿51用來(lái)驅(qū)動(dòng)隔膜泵的泵隔膜(見(jiàn)下面隔膜泵的更詳細(xì)說(shuō)明)。 桿的外部自由端成形為基本上是平面表面52。在裝配好的狀態(tài)下，杠 桿安裝在外殼的內(nèi)部，同時(shí)線圏設(shè)置在兩個(gè)磁鐵之間，且外殼用刀刃
8構(gòu)件26的刀刃附接到泵殼上，該刀刃構(gòu)件26套疊在杠桿槽33中， 而杠桿的刀刃設(shè)置在平面的桿端表面上，這種安排提供第一和第二樞 軸接頭。隨著操作桿被有彈性的泵隔膜向外偏移，杠桿被兩個(gè)接頭和 外殼聯(lián)合夾持在合適位置，杠桿僅能相對(duì)于第一接頭樞轉(zhuǎn)(也見(jiàn)下 面)。由于這種安排，實(shí)現(xiàn)從線圈-磁鐵操作機(jī)構(gòu)到操作桿所提供的力 的傳動(dòng)，傳動(dòng)由兩個(gè)樞軸接頭(亦即第一操作臂)之間的距離和第一 /近端樞軸接頭與杠桿上線圈的"有效位置"(亦即第二操作臂)之間 的距離確定。所謂術(shù)語(yǔ)"有效的"，致力解決的問(wèn)題是由線圈操作機(jī) 構(gòu)所產(chǎn)生的力可以隨杠桿的旋轉(zhuǎn)位置的變動(dòng)而改變，這是由于線圈在 固定的磁鐵之間移動(dòng)，這可以導(dǎo)致隨著線圈移動(dòng)而產(chǎn)生變動(dòng)的》茲場(chǎng)。 操作才幾構(gòu)還包括一對(duì)接觸件28， 29，該接觸件28, 29適合于與安裝 在外殼中的接觸桿37協(xié)同工作。關(guān)于接觸件及其監(jiān)測(cè)泵組件的運(yùn)行 的使用參見(jiàn)申請(qǐng)人的共同待批的申請(qǐng)WO 2005/094919。
圖2示出圖1所示類型的泵和操作機(jī)構(gòu)組件的示意剖視圖，該剖 面與—工4干上方的平面相對(duì)應(yīng)，與圖1的實(shí)施例相^"應(yīng)，該組件包4舌外 殼120、一對(duì)磁鐵140及泵組件150,該外殼120用于容納操作桿130, 外殼包括刀刃構(gòu)件126。泵組件可以屬于圖7中所公開(kāi)的類型。操作 桿包括第一和第二槽133， 134,線圈136和接觸桿137,該接觸桿137 適合于接合安裝在外殼上的第一和第二接觸件128, 129。杠桿還包括 一對(duì)導(dǎo)線138和139,該導(dǎo)線138用于給線圈通電，而導(dǎo)線139用于 給接觸桿通電。在所示的實(shí)施例中，導(dǎo)線示出具有末端接觸點(diǎn)，然而， 有利地在柔性印刷電路上形成三根導(dǎo)線，該柔性印刷電路附接到杠桿 上和連接到操作機(jī)構(gòu)安裝于其中的裝置的結(jié)構(gòu)上，移動(dòng)杠桿和其它結(jié) 構(gòu)之間的連接由柔性印刷電路所形成的薄膜鉸接件提供。泵包括泵室 153和鏜孔156，有彈性的泵隔膜154安裝在該泵室153中，而鏜孔 156用于滑動(dòng)式接收和支承活塞桿151,該活塞桿151用凸形活塞頭 155接合泵隔膜。泵隔膜在所有位置中都處于拉伸的狀態(tài)，因而隔膜 對(duì)活塞桿施加一偏置力，該偏置力用來(lái)將操作桿夾持在合適位置，如 上所述。泵還包《^入口管道160和出口管道170，該入口管道160具 有一入口閥161與泵室處于流體連通，而出口管道170具有一出口閥 171與泵室處于流體連通。入口閥和出口閥可以具有任何所希望的配 置，但有利地它們是被動(dòng)式隔膜閥。圖2示出泵和操作機(jī)構(gòu)組件處于起初狀態(tài)，同時(shí)操作桿處于起初位置，在該起初位置中接觸桿137頂著第一接觸件128i殳置，因而所述第一接觸件128用作杠桿的止動(dòng)件。如上所述，活塞桿151具有一長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度保證活塞桿151被泵隔膜強(qiáng)迫進(jìn)入與杠桿接觸處于其起初位置。術(shù)語(yǔ)"起初的"和"驅(qū)動(dòng)的"狀態(tài)涉及所示的實(shí)施例，在該實(shí)施例中利用操作機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)泵，以便產(chǎn)生泵沖程，然而，盡管泵的吸氣沖程可以是被動(dòng)式的(亦即在泵沖程期間由泵隔膜中儲(chǔ)存的彈性能實(shí)施)，但操作機(jī)構(gòu)也可以朝相反方向被驅(qū)動(dòng)(亦即從驅(qū)動(dòng)位置到起初位置)，以便在吸氣沖程期間主動(dòng)地驅(qū)動(dòng)泵。因此，更一般地說(shuō)，操作機(jī)構(gòu)在第 一 和第二位置之間朝兩個(gè)方向移動(dòng)。
參見(jiàn)圖3，將說(shuō)明另一泵操作機(jī)構(gòu)。盡管圖3取向不同，但將使用與圖l相同的術(shù)語(yǔ)。兩個(gè)泵操作機(jī)構(gòu)一般具有相同的配置。在如所示的裝配好的狀態(tài)下(為清楚起見(jiàn)下面外殼件未示出)，杠桿530安裝在外殼的內(nèi)部，該外殼由第一外殼件510、第二外殼件、和近端連接件526形成，同時(shí)線圈設(shè)在兩對(duì)磁鐵之間。杠桿具有近端和遠(yuǎn)端，所述近端包括第一和第二縱向上偏置并對(duì)置的接頭結(jié)構(gòu)，該第一和第二接頭結(jié)構(gòu)分別取軸桿533的形式， 一接頭桿534垂直于杠桿的縱向軸線安裝，而上述遠(yuǎn)端夾持從導(dǎo)線巻繞的線圈構(gòu)件。當(dāng)操作機(jī)構(gòu)附接到泵組件上時(shí)(見(jiàn)例如圖7),接頭桿534接合活塞桿551的基本上是平面的端表面，因而形成遠(yuǎn)端浮動(dòng)式刀刃樞軸接頭。盡管接頭桿不是"刀"，但桿的圓形橫斷面配置在桿和端面之間形成一行接觸，并因此提供"刀刃"接頭。利用更一般的術(shù)語(yǔ)，這種接頭也可以叫做"線"接頭。由于這種安排，實(shí)現(xiàn)了從線圈-磁鐵操作機(jī)構(gòu)提供給操作桿的力的傳動(dòng)，該傳動(dòng)由兩個(gè)樞軸接頭之間的距離和近端樞軸接頭與杠桿上線圏的"有效"位置之間的距離確定。隨著活塞桿被有彈性的泵隔膜向外偏置，杠桿通過(guò)兩個(gè)接頭和外殼聯(lián)合被夾持在合適位置，杠桿僅能相對(duì)于第一接頭樞轉(zhuǎn)。操作機(jī)構(gòu)還包括一對(duì)桿形止動(dòng)件528, 529(也可以用作觸點(diǎn))，該桿形止動(dòng)件528， 529安裝在杠桿的遠(yuǎn)端上，并適合于與安裝在近端連接件中的桿件537協(xié)同工作。
在如圖1-4所示的現(xiàn)有技術(shù)泵組件和操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中，設(shè)置一泵操作機(jī)構(gòu)，該泵取樞轉(zhuǎn)式操作桿的形式，所述操作桿作用在取活塞形式的泵構(gòu)件上，操作桿提供線圏-磁鐵傳動(dòng)裝置，同時(shí)線圏安裝在操作桿上，和磁鐵安裝在支承外殼結(jié)構(gòu)上。因?yàn)椴僮鳁U在杠桿的一端處具有一樞軸節(jié)，而較重的線圈被安裝在杠桿的另一端處，所以杠桿對(duì)外來(lái)的影響不平衡，亦即，如果泵及其支承結(jié)構(gòu)被外力移動(dòng)，則杠桿往往不與泵一起移動(dòng)，而是相對(duì)于泵移動(dòng)，并因此可能驅(qū)動(dòng)泵，這是由于杠桿的慣性的動(dòng)量。
為了補(bǔ)償這種情況，杠桿可用一對(duì)線圏起反作用的質(zhì)量平衡，然而，這只對(duì)線性力平衡杠桿，而對(duì)旋轉(zhuǎn)力不平衡杠桿，實(shí)際上，這種平衡重量顯著地增加慣性角動(dòng)量，且使泵甚至更易于受旋轉(zhuǎn)影響。因此，為了完美地平衡杠桿，所有質(zhì)量都必需對(duì)應(yīng)于樞軸節(jié)安裝，這實(shí)際上是不可能的。
因此，為了提供一種操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，該操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)高度地能優(yōu)化系統(tǒng)以便減少外力對(duì)系統(tǒng)的影響，所以提供 一 兩構(gòu)件聯(lián)結(jié)的操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，圖5所示的操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)600包括一操作桿630和線圈-磁鐵傳動(dòng)裝置，該操作機(jī)構(gòu)包括一操作件640,具有一線圈636設(shè)置在磁鐵641 (僅示出一個(gè))之間，所述磁鐵安裝在支承結(jié)構(gòu)620上。系統(tǒng)適合于與泵一起使用，該泵包括一泵構(gòu)件所述泵構(gòu)件可通過(guò)驅(qū)動(dòng)例如與圖l相對(duì)應(yīng)的操作桿移動(dòng)，為此操作桿包括接頭部分634(對(duì)應(yīng)于接頭銷534 )，該接頭部分適合于嚙合待移動(dòng)的構(gòu)件。第一樞軸接頭取第一軸向軸承633的形式，該第一軸向軸承633在操作桿和支承結(jié)構(gòu)之間形式，第二樞軸接頭取第二軸向軸承643的形式，該第二軸向軸承643在操作件和支承結(jié)構(gòu)之間形成。操作桿和操作件通過(guò)安裝在第一和第二樞軸接頭之間的連軸器連接650相互連接，從而操作件朝第 一 方向的旋轉(zhuǎn)使操作機(jī)構(gòu)朝相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。
這種安排原則上與兩齒輪相互嚙合相對(duì)應(yīng)。如果兩個(gè)齒輪(或構(gòu)件)相同，則它們相互平^f，然而，如果它們不同，^a只要它們相互嚙合，則具有較低慣性動(dòng)量的"較小"構(gòu)件將在某種程度上補(bǔ)償具有較高慣性動(dòng)量的"較大"構(gòu)件，這導(dǎo)致杠桿操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)與例如圖4中所示的系統(tǒng)相比，對(duì)外部線性或旋轉(zhuǎn)的影響具有較低的敏感度，在上述圖4所示的系統(tǒng)中一長(zhǎng)的單個(gè)操作臂對(duì)應(yīng)于第一樞軸節(jié)樞轉(zhuǎn)，并具有 一線圈安裝在與操作機(jī)構(gòu)相同的位置處。為了增加操作桿的慣性動(dòng)量，設(shè)有一重量638,例如金屬元件，該金屬元件附接到聚合物操
ii作桿上。
在所示的實(shí)施例中，操作桿在第一位置(見(jiàn)圖5)和第二位置(見(jiàn)
圖6)之間移動(dòng)，組件包括第一和第二止動(dòng)機(jī)構(gòu)628， 629，該第一和第二止動(dòng)機(jī)構(gòu)628， 629分別適合于將操作桿的運(yùn)動(dòng)限制在第一和第二位置中。在所示的實(shí)施例中，操作桿包括一接觸件637,該接觸件637接合也用作接觸件的止動(dòng)件，這樣能檢測(cè)操作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)(見(jiàn)上面)。在使用的情況下，操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)連接到泵上(如在圖7中那樣)，該泵包括一泵構(gòu)件，所述泵構(gòu)件可通過(guò)接頭點(diǎn)驅(qū)動(dòng)操作桿移動(dòng)，泵包括一撓性構(gòu)件，該撓性構(gòu)件取泵隔膜的形式，當(dāng)泵構(gòu)件在其第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，泵隔膜被泵構(gòu)件拉伸。
當(dāng)連接到泵上時(shí)，泵構(gòu)件(例如活塞)具有第 一 位置和第二位置，該第 一位置與操作桿的第 一位置和泵的第 一靜止?fàn)顩r相對(duì)應(yīng)，而第二位置與操作桿的第二位置和泵的第二驅(qū)動(dòng)狀況相對(duì)應(yīng)，其中當(dāng)泵隔膜
對(duì)應(yīng)于泵沖程被拉伸時(shí)，泵構(gòu)件通過(guò)泵隔膜在第 一 位置中施加第 一 力在操作桿上，和在第二位置中施加第二力在操作桿上。
所示的傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的聯(lián)接節(jié)不似兩個(gè)傳統(tǒng)的齒輪之間的齒嚙合，而是取銷釘635和導(dǎo)槽(或"長(zhǎng)孔")645的形式，該銷釘635安裝在操作桿上，而導(dǎo)槽645在操作件中具有兩個(gè)對(duì)置的壁，銷釘安裝成在導(dǎo)槽645中滑動(dòng)，這樣使銷釘在導(dǎo)槽中的位置能確定操作桿和操作機(jī)構(gòu)之間的實(shí)際齒輪傳動(dòng)比。根據(jù)導(dǎo)槽的取向和配置，能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成隨著操作件并因此操作桿的旋轉(zhuǎn)位置的變化而在操作件，和操作桿之間具有不同的齒輪傳動(dòng)比。這種效應(yīng)是由于下述原因當(dāng)操作件旋轉(zhuǎn)時(shí)，"實(shí)際的"力朝一個(gè)方向被傳送到銷釘上，該方向由垂直于壁部分作用在銷釘上限定，然而，提供傳送到操作桿上的"旋轉(zhuǎn)的"力的轉(zhuǎn)矩是在垂直于穿過(guò)第 一樞軸節(jié)和銷釘?shù)倪B線的方向上起作用的力的一部分。正如在圖5出可以看出的，在第一位置中的旋轉(zhuǎn)力小于實(shí)際力，而在如圖6所示的第二位置中，旋轉(zhuǎn)力基本上相當(dāng)于實(shí)際力。
如從上述可以得出，當(dāng)包括如圖5所示的操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的泵組件受到加速作用且加速作用產(chǎn)生線圏操作件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則來(lái)自操作機(jī)構(gòu)作用在操作桿上的力在第一位置中最小，這相當(dāng)于"高"齒輪傳動(dòng)比。因?yàn)樵撐恢孟喈?dāng)于泵的靜止位置，所以這也意味著對(duì)泵被泵組件的角加速作用驅(qū)動(dòng)的敏感度減小。實(shí)際上，這僅與系統(tǒng)是否不完美地相對(duì)于線性加速度或角加速度二者平衡有關(guān)，然而，為得到這種系統(tǒng)實(shí)際上也許不可能。關(guān)于所希望的通過(guò)線圈操作機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)隔膜泵，在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)時(shí)作用在泵構(gòu)件上的較低驅(qū)動(dòng)力不影響泵組件的功能性，因?yàn)槠鸪醣米枇ο癖酶裟傞_(kāi)始伸展時(shí)一樣低。隨著泵阻力由于泵隔膜的進(jìn)一 步伸展而增加，則操作機(jī)構(gòu)線圏和操作桿之間的齒輪傳動(dòng)比也從"高"改變到"低"。
如從上面可以得出，通過(guò)改變例如兩個(gè)構(gòu)件的樞軸節(jié)、質(zhì)量、質(zhì)量的重心、槽的位置和配置，能相對(duì)于效率和對(duì)外力影響的敏感度將系統(tǒng)優(yōu)化在所需的參數(shù)框架內(nèi)。
圖7示出一種泵裝置，同時(shí)外殼的上面部分被除去。泵裝置505包括容器760、具有泵300及線圈操作機(jī)構(gòu)581的泵組件、和用于控制其的控制器機(jī)構(gòu)580。泵組件包括出口 322和開(kāi)口 323,該出口 322用于連接到經(jīng)皮進(jìn)入裝置上，而開(kāi)口 323能驅(qū)動(dòng)安裝在泵組件中的流體連接器，并因而將泵組件與容器連接。容器760取預(yù)充裝的柔軟而可折疊的嚢的形式，該嚢包括一注液針可穿過(guò)的中隔，所述中隔適合于安裝成與泵組件流體連通。所示的泵組件包括圖2所示類型的機(jī)械驅(qū)動(dòng)式隔膜泵，然而，不同類型的泵也可以使用。
控制機(jī)構(gòu)包括一微處理器連接于其上的PCB (印刷電路板)或柔性印刷電路，該微處理器用于控制其中包括泵驅(qū)動(dòng)、與接線裝置(見(jiàn)下面)上相應(yīng)接觸操作機(jī)構(gòu)配合的接觸588、 589、操作機(jī)構(gòu)中的位置檢測(cè)器、用于產(chǎn)生音響信號(hào)和/或觸覺(jué)信號(hào)的信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)585、顯示器(如果設(shè)置的話)、存儲(chǔ)器、能使泵裝置與無(wú)線遙控裝置通信的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。能源586提供能量。
圖8示出一種接線裝置1010的實(shí)施例，該接線裝置1010在它的側(cè)面具有一泵裝置1050,而圖9示出泵裝置完全但可松開(kāi)式連接。更準(zhǔn)確地說(shuō)，圖8示出醫(yī)療裝置1000的實(shí)施例，該醫(yī)療裝置1000包括在申請(qǐng)人的共同待批的申請(qǐng)WO 2006/120253中所公開(kāi)的類型的插管裝置1010，且泵裝置1050可安裝于其上。在所示的實(shí)施例中，插管裝置包括一外殼1015，該外殼1015具有一軸，泵裝置的一部分1051插入所述軸中。軸具有一蓋部分1011，該蓋部分1011具有開(kāi)口 1012,蓋的自由端形成一具有較低突起(未示出)的撓性閉鎖件1013,所述閉鎖件1013適合于接合泵裝置中的相應(yīng)凹入部分1052,因?yàn)楫?dāng)泵裝置插入插管裝置的軸中時(shí)，提供一種速動(dòng)連接。另外可以看到一通風(fēng)口 1054。外殼1015設(shè)有一對(duì)對(duì)置的支腳1018,且用下面的用作安裝面的膠粘劑表面1020安裝在撓性薄板件1019的頂部上，所述薄板件1019包括用于插管1017的開(kāi)口 1016。
如所顯示的，從插管裝置的外殼將插管以一傾斜的角度延伸，該插管這樣安裝，以便它穿過(guò)皮膚表面的插入部位可以例如在剛插入之后檢查(在圖中整個(gè)插管可以看到)。在所示的實(shí)施例中，蓋中的開(kāi)口提供改善的插入部位的不可檢查性。當(dāng)泵裝置連接到插管裝置上時(shí)，它完全蓋住并保護(hù)插管和插入部位免受外部例如水、污物和4幾械力的影響(見(jiàn)圖9),然而，因?yàn)楸醚b置是可拆卸式連接到插管裝置上，所以可以將泵裝置松開(kāi)(通過(guò)升起閉鎖件)并全部或部分地從插管裝置中抽出，這樣能在任何所希望的時(shí)間點(diǎn)處檢查插入部位，通過(guò)這種安排，提供一種藥物輸送裝置，該藥物輸送裝置具有一經(jīng)皮裝置，例如軟插管，如所示，該軟插管在正常使用期間很好地受保護(hù)，然而，通過(guò)全部或部分地拆卸泵裝置可以按希望對(duì)其檢查。實(shí)際上，規(guī)定的裝置可以這樣形成，以便在連接泵期間，至少在某種程度上，插入部位也可以例如通過(guò)相應(yīng)的開(kāi)口或透明區(qū)進(jìn)行;險(xiǎn)查，然而，連接的泵在使用期間提供高度保護(hù)，而與為在連接泵期間檢查插入部位全部或部分地被閉合無(wú)關(guān)。在所示的實(shí)施例中，使用傾斜的插管，然而，在可供選擇的實(shí)施例中，注液針或插管可以相對(duì)于安裝表面垂直地插入。
參見(jiàn)圖8和9,已說(shuō)明了包括泵裝置和接線裝置的組合式泵系統(tǒng)，然而，系統(tǒng)也可以作為整體裝置提供。
實(shí)例
設(shè)計(jì) 一種兩部分臂和線圈操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)并進(jìn)行理論分析，以便確定當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)受外力如線性加速度和角加速度時(shí)的機(jī)械響應(yīng)，見(jiàn)圖10A-10C。
為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，作出下列近似表示方法泵殼、臂、和線圈系統(tǒng)是剛性的；臂和線圏緊密座落在它們的軸上，以便作用可以忽略不計(jì)；線圏連接銷緊密座落在臂長(zhǎng)孔中，以便作用可以忽略不計(jì)；虛構(gòu)的離心力和復(fù)合向心力忽略不計(jì)；動(dòng)態(tài)方程在靜止位置周圍線性化。
分析表明，原則上能設(shè)計(jì)一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)在靜止位置中對(duì)線性加速度和角加速度二者不敏感為了使系統(tǒng)相對(duì)于線性加速度平衡， 臂和線圈的質(zhì)量位置的重心應(yīng)按下式對(duì)準(zhǔn)
M,(C,畫A一M2G (C2-A2) ， G:國(guó)d02/de
式中下標(biāo)"1"代表臂和"2"代表線圏，A代表旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，C代表質(zhì)量 的中心，M代表質(zhì)量，和G代表齒輪傳動(dòng)，同時(shí)e代表與水平軸線的
偏轉(zhuǎn)角。
另外，為了使系統(tǒng)相對(duì)于角加速度平衡，臂和線圏的慣性矩應(yīng)按 下式平^軒
I尸G (I2+M2L2L0cos(e2+S2-S0)) 式中I代表A周圍的慣性矩，L2代表距離IA2C2卜Lo代表距離IA!A21, 52代表線圈軸線與A2C2之間的角度，及So代表線圏軸線與A,A2之間
的角度。
實(shí)際上，上述分析也可以用來(lái)優(yōu)化一種系統(tǒng)，而不用為在靜止位 置對(duì)線性加速度和角加速度完全不敏感的系統(tǒng)努力。
在上述示例性實(shí)施例的說(shuō)明中，已經(jīng)說(shuō)明了對(duì)不同部件提供所述 功能性的不同結(jié)構(gòu)，在 一 定程度上本發(fā)明的思想對(duì)該領(lǐng)域的專業(yè)讀者 來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)。不同結(jié)構(gòu)的詳細(xì)構(gòu)造和配置可以認(rèn)為是由該領(lǐng)域的技 術(shù)人員沿著本說(shuō)明所陳述的路線實(shí)施的正常設(shè)計(jì)操作的對(duì)象。例如， 所公開(kāi)的實(shí)施例的各個(gè)部件可以用適合于醫(yī)用和大量生產(chǎn)的材料例 如合適的聚合物材料制造，且裝配利用低成本的技術(shù)如粘結(jié)法、粘接 法、力交粘劑和枳4成互連。
權(quán)利要求
1.一種泵組件(600)，包括-操作桿(630)，-操作機(jī)構(gòu)，該操作機(jī)構(gòu)包括用于移動(dòng)操作桿的操作件(640)，-支承結(jié)構(gòu)(620)，-泵(150，300)，該泵(150，300)包括可通過(guò)驅(qū)動(dòng)操作桿而移動(dòng)的泵構(gòu)件(151)，-第一樞軸節(jié)(633)，該第一樞軸節(jié)(633)在操作桿和支承結(jié)構(gòu)之間形成，和-第二樞軸節(jié)(643)，該第二樞軸節(jié)(643)在操作件和支承結(jié)構(gòu)之間形成，-其中操作桿和操作件通過(guò)聯(lián)接節(jié)(650)相互連接，該聯(lián)接節(jié)(650)設(shè)置在第一和第二樞軸節(jié)之間，-從而操作件朝第一方向的旋轉(zhuǎn)使操作桿朝相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的泵組件，其中聯(lián)接節(jié)提供可變的傳動(dòng)比， 用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從操作件轉(zhuǎn)移到操作桿。
3. 如權(quán)利要求2所述的泵組，其中聯(lián)接節(jié)包括銷釘(635 )和導(dǎo) 槽(645 )，該銷釘(635 )設(shè)置成在導(dǎo)槽(645 )中滑動(dòng)，銷釘在導(dǎo) 槽中的位置決定操作桿和操作件之間的實(shí)際傳動(dòng)比。
4. 如上述權(quán)利要求其中之一所述的泵組件，其中操作桿在第一位 置和第二位置之間移動(dòng)，組件包括第一和第二止動(dòng)機(jī)構(gòu)(628， 629), 該第一和第二止動(dòng)機(jī)構(gòu)(628, 629)分別適合于限制操作桿在第一和 第二位置中的運(yùn)動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求4所述的泵組件，其中止動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在支承結(jié)構(gòu) 上，并分別適合于在第一和第二位置中接合操作桿(630, 637)。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的泵組件，其中泵構(gòu)件具有-第一位置，該第一位置與操作桿的第一位置和泵的第一靜止?fàn)?況相^"應(yīng)，和-第二位置，該第二位置與操作桿的第二位置和泵的第二驅(qū)動(dòng)狀 況相對(duì)應(yīng)，-其中泵構(gòu)件在第 一位置中施加第 一力于操作桿上和在第二位置中施加第二更高的力于操作桿上。
7. 如權(quán)利要求6所述的泵組件，其中泵包括撓性件(154),當(dāng) 泵構(gòu)件在第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，該撓性件(154)被泵構(gòu)件拉伸。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的泵組件，其中聯(lián)接節(jié)當(dāng)操作桿處于第 一位置時(shí)具有第 一傳動(dòng)比，而當(dāng)操作桿處于第二位置時(shí)具有第二較低 的傳動(dòng)比。
9. 如上述權(quán)利要求其中之一所述的泵組件，其中操作機(jī)構(gòu)是線圏 -磁鐵操作機(jī)構(gòu)，線圈(636)和磁鐵(641 )分別設(shè)置在操作件和支承結(jié)構(gòu)。
10. 如上述權(quán)利要求其中之一所述的泵組件，其中泵適合于在其 入口和出口 ( 322 )之間泵送液體，泵構(gòu)件當(dāng)被操作桿驅(qū)動(dòng)時(shí)實(shí)施泵 沖程。
11. 如權(quán)利要求10所述的泵組件，其中泵包括入口閥和出口閥 (161， 171 )及泵室(153 ),該入口閥和出口閥(161, 171 )分別與泵入口和泵出口相:眹，而泵室(153 )凈皮泵構(gòu)件驅(qū)動(dòng)以分別實(shí)施泵 送沖程和吸入沖程。
12. 如^l利要求10或11所述的泵組件，還包括-容器(760 ),該容器(760 )適合于裝入流體藥物，且包括一 出口 ，所述出口與泵入口流體連通或者適合于安排成與泵入口成流體 連通，和-經(jīng)皮進(jìn)入裝置(1017)，該經(jīng)皮進(jìn)入裝置(1017)包括一遠(yuǎn)端， 所述遠(yuǎn)端適合于穿過(guò)治療對(duì)象的皮膚插入，同時(shí)經(jīng)皮進(jìn)入裝置包括一 入口，該入口與泵出口成流體連通或者適合于安排成與泵出口成流體連通。
13. 如上述權(quán)利要求其中之一所述的泵組件，還包括用于控制操 作機(jī)構(gòu)的電源和處理器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種泵組件，該泵組件包括操作桿、用于移動(dòng)操作桿的操作機(jī)構(gòu)、支承結(jié)構(gòu)，同時(shí)泵包括泵構(gòu)件、第一樞軸節(jié)、和第二樞軸節(jié)，該泵構(gòu)件可通過(guò)驅(qū)動(dòng)操作桿移動(dòng)，第一樞軸節(jié)在操作桿和支承結(jié)構(gòu)之間形成，而第二樞軸節(jié)在操作機(jī)構(gòu)和支承結(jié)構(gòu)之間形成。操作桿和操作機(jī)構(gòu)通過(guò)聯(lián)接節(jié)相互連接，該聯(lián)接節(jié)這樣安裝在第一和第二樞軸節(jié)之間，以便操作機(jī)構(gòu)朝第一方向的旋轉(zhuǎn)使操作桿朝相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)提供操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，該操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)包括兩個(gè)操作元件，所述兩個(gè)操作元件通聯(lián)接節(jié)相互連接，同時(shí)保證兩個(gè)構(gòu)件的相反旋轉(zhuǎn)，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以制成對(duì)加速作用的影響不太敏感。
文檔編號(hào)A61M5/142GK101641123SQ200880007387
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者F·詹森, K·R·克拉夫 申請(qǐng)人:諾沃-諾迪斯克有限公司