專利名稱：帶有深度調(diào)節(jié)和接觸作用力的控制的單次刺穿的針刺夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及血液監(jiān)測(cè)裝置，更具體地說，涉及一種用來刺穿使用者的皮膚以便獲得分析用的血液樣品的針刺機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
快速地獲得血液的樣品并且實(shí)施血樣品的分析常常是必須的。最好，血液的獲得盡可能是無痛的。需要無痛地獲得血液樣品的一個(gè)示例是與血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的，在這種情況下，使用者必須頻繁地使用該系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)使用者的血糖水平。
血糖濃度水平不正常的那些人要自己監(jiān)測(cè)他們的血糖濃度水平。多種原因包括疾病比如糖尿病可能帶來不正常的血糖水平。監(jiān)測(cè)血糖濃度水平的目的是確定血糖濃度水平，且隨后基于血糖水平是否太高或太低而采取正確的措施，以使血糖水平返回到正常范圍內(nèi)。沒有采取正確的措施可能有嚴(yán)重的后果。當(dāng)血糖水平降得太低時(shí)，即被稱為低血糖的狀態(tài)，人可能變得神經(jīng)質(zhì)，哆嗦，并且糊涂，低血糖可能造成人死亡。如果血糖水平變得太高，即被稱為高血糖的狀況，人也可能變成嚴(yán)重的病態(tài)。低血糖和高血糖兩種狀況都是潛在的威脅生命的緊急狀態(tài)。
一種監(jiān)測(cè)人的血糖水平的方法使用便攜式的手持血糖檢查裝置。這些裝置的便攜性能使得使用者不管在什么地方都可以方便地檢查他們的血糖水平。為了檢查血糖水平，需要采用一種針刺裝置由指尖獲得一滴血液。這種針刺裝置包括用來刺穿皮膚的一個(gè)刺血針。一旦在指尖上產(chǎn)生所要求數(shù)量的血液，就使用血糖檢查裝置獲得血液，并且確定血糖水平。
盡管在針刺機(jī)構(gòu)方面已經(jīng)有了明顯的改進(jìn)，但是，刺穿(或刺入)的深度仍然是一個(gè)問題。許多先有技術(shù)的針刺裝置采用一個(gè)連接到致動(dòng)刺血針上的彈簧，以使刺血針運(yùn)動(dòng)到它的刺穿深度。把刺血針向后拉，以壓縮彈簧。當(dāng)松開時(shí)，彈簧伸展，從而將刺血針向前推到它的刺穿深度。一個(gè)與某些先有技術(shù)的針刺裝置相關(guān)聯(lián)問題是那些刺血針的刺穿深度取決于彈簧的彈性常數(shù)，此彈性常數(shù)是對(duì)彈簧的剛硬度的一種度量。彈簧的機(jī)械品質(zhì)包括剛硬度會(huì)由于使用隨著時(shí)間變差。類似地，如果過分地施加應(yīng)力，彈簧安裝件會(huì)發(fā)生“蠕變”或變形。因此，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，許多先有技術(shù)的刺血針的刺穿深度可能減小。當(dāng)刺血針的刺穿深度隨著時(shí)間減小時(shí)，刺血針可能不能產(chǎn)生足夠深的破口，以足以抽出用于實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)难欠治鏊仨毜难后w積(或血液量)。如果使用者沒有注意到針刺不能產(chǎn)生出用來分析所要求的血液數(shù)量或體積，針刺的深度不足可能會(huì)造成錯(cuò)誤的分析?；蛘?，如果使用者已經(jīng)注意到出現(xiàn)了針刺不足夠的情況，使用者必須重新進(jìn)行針刺，在使用者的皮膚上造成另一個(gè)傷口和更多的疼痛。使用者將逐漸地替換隨著時(shí)間已經(jīng)變差的刺血針。
一個(gè)與許多先有技術(shù)的針刺裝置相關(guān)聯(lián)的類似的問題在于，當(dāng)彈簧把刺血針向前推進(jìn)到它的刺穿深度時(shí)，彈簧會(huì)越過它的靜止長(zhǎng)度。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，彈簧就會(huì)將刺血針縮回。然而，由于彈簧的振蕩性質(zhì)，會(huì)使刺血針縮回越過它的靜止長(zhǎng)度。因此，刺血針繼續(xù)振蕩，使得刺血針的刺穿端多次地進(jìn)入在使用者的皮膚中已經(jīng)產(chǎn)生的傷口。換個(gè)說法，隨著取決于彈性常數(shù)的裝置的每一次致動(dòng)(或啟動(dòng))，使用者的皮膚都會(huì)被針刺幾次，這樣會(huì)造成較大的傷口。在使用者皮膚中一個(gè)較大的傷口進(jìn)而會(huì)對(duì)于使用者造成較大的疼痛，并且傷口愈合的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。為了減輕這種振蕩效應(yīng)，某些先有技術(shù)的裝置已經(jīng)采用了阻尼裝置和內(nèi)部的止動(dòng)件。然而，由于多種因素比如部件的公差，這些部件的性能是不可預(yù)測(cè)的。
另一個(gè)與許多先有技術(shù)針刺裝置相關(guān)的問題是這些裝置使使用者不能通過精確地調(diào)節(jié)刺血針頂端與皮膚之間的間隙準(zhǔn)確地控制刺穿深度。盡管某些先有技術(shù)裝置采用可調(diào)節(jié)的端部帽蓋以改變皮膚與刺血針頂端之間的距離，但是因?yàn)?a)一次性刺血針的長(zhǎng)度的變化，以及(b)使用不透明的端部帽蓋，這種帽蓋妨礙了使用者用肉眼確認(rèn)皮膚與針頂端之間的距離，刺穿深度仍然可能是有誤差的。另外造成這種刺穿深度問題的是，因?yàn)槠つw是彈性的，施加在端部帽蓋上的作用力不同會(huì)造成與端部帽蓋孔的尺寸相關(guān)的對(duì)皮膚的拉伸或腫脹程度的不同，這些將改變皮膚與刺血針頂端之間的間隙。沒有任何一種先有技術(shù)的針刺裝置能控制施加到端部帽蓋上的作用力。
因此，存在對(duì)于一種針刺機(jī)構(gòu)的需求，這種機(jī)構(gòu)可嚴(yán)格地使刺血針移動(dòng)一個(gè)已知的距離，容許可以看見地調(diào)節(jié)刺穿深度，并且可以控制接觸作用力。
發(fā)明內(nèi)容
提供有一種用來刺穿皮膚的針刺機(jī)構(gòu)。此針刺機(jī)構(gòu)包括一個(gè)刺血針，該刺血針具有一個(gè)適于刺穿皮膚的穿透端。在向前沖程過程中，刺血針的穿透端可以由第一位置移動(dòng)到第二位置，而在返回沖程過程中，該穿透端可以由第二位置回到第一位置。
通過一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)控制刺血針的運(yùn)動(dòng)，該凸輪機(jī)構(gòu)包括一個(gè)狹縫凸輪和一個(gè)凸輪隨動(dòng)件。將刺血針連接到凸輪隨動(dòng)件上，此凸輪隨動(dòng)件接合到可移動(dòng)的狹縫凸輪上。一個(gè)驅(qū)動(dòng)件將線性作用力施加到狹縫凸輪上，該狹縫凸輪的線性運(yùn)動(dòng)和狹縫路徑的形狀迫使刺血針由第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置，并且返回到第一位置。
圖1a是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的針刺機(jī)構(gòu)的頂視圖，示出的是處于針刺之前的位置；圖1b是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的針刺機(jī)構(gòu)的透視圖，示出的是處于針刺之前的位置；圖2a是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的針刺機(jī)構(gòu)的頂視圖，示出的是處于大約沖程中間的位置；圖2b是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的針刺機(jī)構(gòu)的透視圖，示出的是處于大約沖程中間的位置；圖3a是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的針刺機(jī)構(gòu)的頂視圖，示出的是處于針刺之后的位置；以及圖3b是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的針刺機(jī)構(gòu)的透視圖，示出的是處于針刺之后的位置。
具體實(shí)施例方式
參見圖1a和1b，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的針刺機(jī)構(gòu)10。該針刺機(jī)構(gòu)10包括一個(gè)在夾具14上的刺血針12。該刺血針12有一個(gè)尖銳的穿透端16，此穿透端適于刺穿皮膚，以獲得用于分析的血液滴。為了獲得血液樣品，刺血針12的穿透端16延伸穿過一個(gè)在端部帽蓋20上形成的孔18，以刺穿使用者的皮膚。在使用者的皮膚中形成初始的破口之后，刺血針12通過端部帽蓋20上的孔18返回。
希望針刺機(jī)構(gòu)10在沒有經(jīng)歷造成較大的傷口的振蕩情況下驅(qū)動(dòng)刺血針12。在沖程(或行程)過程中，引導(dǎo)刺血針12的穿透端16通過端部帽蓋20，到達(dá)它的穿透深度，并且由于狹縫凸輪22的運(yùn)動(dòng)返回。在這個(gè)實(shí)施例中的狹縫凸輪22具有在其中形成的大致“v”或“u”形狀的或者彎曲的狹縫路徑24，此狹縫路徑迫使一個(gè)裝接到刺血針12上的凸輪隨動(dòng)件26跟隨著該狹縫路徑24。在沖程過程中隨著與狹縫凸輪22接合的凸輪隨動(dòng)件26刺血針12被移動(dòng)一個(gè)已知的距離。由狹縫凸輪22的狹縫路徑24確定該沖程的距離，而不是由彈簧的彈性常數(shù)和彈簧通過彈簧的靜止長(zhǎng)度的延伸決定該沖程的距離。
在這個(gè)實(shí)施例中的線性馬達(dá)28提供使刺血針12的穿透端16移動(dòng)穿透使用者的皮膚到達(dá)一個(gè)希望的穿透深度所必須的作用力。線性馬達(dá)28迫使狹縫凸輪22在與它的縱向軸線平行的方向上運(yùn)動(dòng)。狹縫凸輪22的線性運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)裝接到刺血針12上的凸輪隨動(dòng)件26沿著狹縫路徑24運(yùn)動(dòng)，迫使所裝接的刺血針12在基本上與狹縫凸輪22的方向垂直的方向上運(yùn)動(dòng)?？梢杂靡粋€(gè)觸發(fā)器48啟動(dòng)該線性馬達(dá)28。當(dāng)被啟動(dòng)時(shí)，觸發(fā)器開動(dòng)線性馬達(dá)28，此馬達(dá)28使得狹縫凸輪22運(yùn)動(dòng)，并且觸發(fā)針刺機(jī)構(gòu)10。
在本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例中，可以用一個(gè)彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)代替線性馬達(dá)28。在這個(gè)替代實(shí)施例中，一個(gè)連接到狹縫凸輪22上的被壓縮的彈簧的伸展將提供使狹縫凸輪22在線性方向上的運(yùn)動(dòng)所必須的作用力，實(shí)現(xiàn)對(duì)針刺機(jī)構(gòu)10的驅(qū)動(dòng)。
處于觸發(fā)(或擊發(fā))之前位置的刺血針12(圖1a)在沖程過程中依據(jù)刺血針12和凸輪隨動(dòng)件26在狹縫路徑24中處于什么位置可以在由箭頭A和箭頭B所指示的方向上運(yùn)動(dòng)。夾具14包括第一通道30，此通道限制刺血針12的運(yùn)動(dòng)。第一通道30基本上與刺血針12的縱向軸線平行。
仍然參見圖1a和1b，夾具14也包括一個(gè)限制狹縫凸輪22的運(yùn)動(dòng)的第二通道32。將狹縫凸輪22和第二通道32基本上與刺血針12垂直地設(shè)置在夾具14上。狹縫凸輪22在箭頭C指示的方向上由觸發(fā)之前的位置(圖1a)運(yùn)動(dòng)到觸發(fā)之后的位置(圖3a)。狹縫凸輪22由觸發(fā)之前的位置運(yùn)動(dòng)到觸發(fā)之后的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生刺血針12由第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置返回到第一位置。狹縫凸輪22具有一個(gè)設(shè)置在狹縫路徑24中的大致“v”或“u”形狀的曲線36。狹縫路徑24的形狀與狹縫凸輪22的線性運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來引導(dǎo)刺血針12在朝向端部帽蓋20且在與狹縫凸輪22的運(yùn)行(或行進(jìn))方向垂直的方向上運(yùn)動(dòng)。
夾具14包括一個(gè)端部帽蓋安裝板38。將此端部帽蓋安裝板38設(shè)置成使得刺血針穿過一個(gè)在此端部帽蓋安裝板38上形成的孔46。把一個(gè)環(huán)形測(cè)壓元件(an annular load cell)40安裝到此端部帽蓋安裝板38的背面44上。將端部帽蓋20的底座42安裝在環(huán)形測(cè)壓元件40上。沿著刺血針12的運(yùn)行的軸線設(shè)置端部帽蓋20和環(huán)形測(cè)壓元件40，使得在沖程過程中刺血針12的穿透端部16穿過在端部帽蓋20上形成的孔18伸展。當(dāng)作用力施加到端部帽蓋20上時(shí)，環(huán)形測(cè)壓元件40通過電子學(xué)的方式記錄由端部帽蓋20施加到該環(huán)形測(cè)壓元件40上的作用力，并且，當(dāng)施加上預(yù)定的作用力時(shí)，啟動(dòng)線性馬達(dá)28。
在本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例中，可以用一個(gè)機(jī)械彈簧加載機(jī)構(gòu)代替記錄作用力的電子學(xué)的環(huán)形測(cè)壓元件40。這個(gè)機(jī)械加載機(jī)構(gòu)包括帶有預(yù)先設(shè)定的剛硬度的彈簧，從而可以基于彈簧被壓縮的距離確定施加到端部帽蓋20上的作用力的大小。當(dāng)彈簧被壓縮一個(gè)預(yù)定的距離時(shí)，該彈簧加載機(jī)構(gòu)將啟動(dòng)線性馬達(dá)28。
夾具14包含一個(gè)高速攝像系統(tǒng)50，用來(a)觀察并記錄在端部帽蓋20內(nèi)發(fā)生的情況，以及(b)測(cè)量刺血針12的刺穿深度并通過確認(rèn)在皮膚的表面與穿透端部16之間的間隙容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)刺穿深度的調(diào)節(jié)。可以將攝像系統(tǒng)50設(shè)置在鄰近端部帽蓋20的位置，以觀察穿過端部帽蓋20中的孔18并進(jìn)入皮膚表面中的刺血針12的穿透端16。設(shè)想端部帽蓋20是透明的和/或端部帽蓋20在其中形成一個(gè)狹縫或者一個(gè)窗口，攝像系統(tǒng)通過該狹縫或窗口可以觀察在端部帽蓋20內(nèi)發(fā)生的情況。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，用一個(gè)帶有觀察透鏡和適當(dāng)?shù)臏y(cè)量標(biāo)記的端部帽蓋替代高速攝像系統(tǒng)50。在這個(gè)替代實(shí)施例中，使用者可以通過觀察透鏡用肉眼觀察并確認(rèn)皮膚表面與穿透端之間的間隙，并且按照所希望的那樣調(diào)節(jié)刺血針12的刺穿深度。
現(xiàn)在參見圖1b，夾具14包含一個(gè)穿透端部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)52。設(shè)想此穿透端部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)52包括一個(gè)帶螺紋的旋鈕組件，此旋鈕組件使得夾具14的一部分與刺血針的運(yùn)行軸線平行地運(yùn)動(dòng)，其中刺血針12設(shè)置在此部分上。穿透端部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)52使得可以調(diào)節(jié)穿透端16相對(duì)于在端部帽蓋20中的皮膚表面的位置。夾具14也包含一個(gè)端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)54。設(shè)想此端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)54包括一個(gè)帶螺紋的旋鈕組件，此旋鈕組件使得夾具14的包括端部帽蓋安裝板38的那部分與刺血針12的運(yùn)行軸線平行地運(yùn)動(dòng)。端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)54使得可以調(diào)節(jié)端部帽蓋20相對(duì)于穿透端16的位置的位置。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，可以通過采用一個(gè)可調(diào)節(jié)的端部帽蓋替代端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)54和帶螺紋的旋鈕組件，這種端部帽蓋包括用于調(diào)節(jié)穿透端16與皮膚表面之間的間隙的結(jié)構(gòu)。在美國(guó)專利No.5916230中可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)這樣的可調(diào)節(jié)的端部帽蓋的示例，在這里將該專利結(jié)合進(jìn)來作為參考。
現(xiàn)在將由圖1a和1b開始描述針刺機(jī)構(gòu)的工作。為了針刺使用者的皮膚，使用者將他的皮膚沿著刺血針的運(yùn)行軸線壓靠在端部帽蓋20上。這里的皮膚典型地是使用者的手指或者手的皮膚。然而，可以設(shè)想使用另外的部位。在圖1a和1b中，所示出的針刺機(jī)構(gòu)10處于觸發(fā)之前的位置，刺血針12處于第一位置。當(dāng)使用者對(duì)端部帽蓋20施加一個(gè)作用力時(shí)，環(huán)形測(cè)壓元件40測(cè)量并記錄所施加的作用力的大小。使用者繼續(xù)施加作用力到端部帽蓋20上，直到作用力達(dá)到預(yù)定的數(shù)值且這個(gè)數(shù)量被環(huán)形測(cè)壓元件40記錄下來為止。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)作用力達(dá)到預(yù)定的數(shù)值(閾值)時(shí)，點(diǎn)亮一個(gè)指示燈(未示出)，向使用者發(fā)出信號(hào)正在施加所希望的壓力。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一個(gè)可見的作用力計(jì)(未示出)向使用者顯示出正在施加到端部帽蓋20上的作用力的量。在保持作用在端部帽蓋20上的預(yù)定量的作用力的同時(shí)，使用者調(diào)節(jié)在端部帽蓋20中形成的孔18中的皮膚表面與刺血針12的穿透端16之間的間隙，以設(shè)定精確的刺穿深度。采用刺血針調(diào)節(jié)件52和端部帽蓋調(diào)節(jié)件54實(shí)現(xiàn)刺穿深度的調(diào)節(jié)?？梢允勾萄?2的穿透端16相對(duì)于皮膚表面的觸發(fā)之前的位置在由箭頭A和箭頭B表示的兩個(gè)方向上移動(dòng)。也可以使端部帽蓋20相對(duì)于刺血針12的穿透端16的觸發(fā)之前的位置在由箭頭A和箭頭B表示的方向上移動(dòng)。
通過使用高速攝像機(jī)控制的深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)50，例如可以對(duì)精確地調(diào)節(jié)到穿透端16和皮膚表面的位置進(jìn)行控制。高速攝像機(jī)系統(tǒng)50向使用者顯示出端部帽蓋20內(nèi)部的圖像。為了便于確認(rèn)和精確調(diào)節(jié)皮膚表面與穿透端16之間的間隙，攝像系統(tǒng)50將預(yù)先測(cè)量的測(cè)量標(biāo)記重疊到端部帽蓋20內(nèi)的圖像上。在一個(gè)替代實(shí)施例中，可以通過使用在透明的端部帽蓋上或者鄰近透明的端部帽蓋的可見的測(cè)量標(biāo)記或者采用在不透明的端部帽蓋中的觀察透鏡確認(rèn)穿透端16和皮膚表面的位置。
在調(diào)整皮膚表面與穿透端16之間的間隙，同時(shí)把預(yù)定的作用力施加到端部帽蓋20上之后，使用者就用手啟動(dòng)針刺機(jī)構(gòu)的觸發(fā)器48。一旦用手啟動(dòng)，在觸發(fā)器開啟時(shí)，觸發(fā)器48開動(dòng)線性馬達(dá)28，并且因此觸發(fā)針刺機(jī)構(gòu)10。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)(a)針刺機(jī)構(gòu)10被手動(dòng)開啟時(shí)，并且(b)使用者將用于設(shè)定穿透深度的預(yù)定量的作用力施加到端部帽蓋20上時(shí)，刺血針將被觸發(fā)。如果施加了適當(dāng)量的作用力，線性馬達(dá)28就將被開動(dòng)，使得針刺機(jī)構(gòu)10被觸發(fā)驅(qū)動(dòng)。
當(dāng)線性馬達(dá)28被開動(dòng)時(shí)，它使狹縫凸輪22在由圖1a中的箭頭C表示的方向上迅速地加速。狹縫凸輪22在箭頭C的方向上的線性運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)凸輪隨動(dòng)件26沿著狹縫路徑24運(yùn)動(dòng)。進(jìn)而，狹縫凸輪22的線性運(yùn)動(dòng)隨著狹縫路徑24的“v”或“u”的形狀36迫使裝接到凸輪隨動(dòng)件26上的刺血針12在由箭頭A表示的線性方向上運(yùn)行(向前沖程)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2a和2b，線性馬達(dá)28已經(jīng)使得狹縫凸輪22移動(dòng)了它的容許行程的大約一半的距離，使得狹縫路徑24的“v”或“u”的形狀36已經(jīng)將凸輪隨動(dòng)件26和裝接在其上的刺血針12引導(dǎo)到狹縫路徑24的“v”或“u”的形狀36的底部。當(dāng)處在此第二位置時(shí)，已經(jīng)使得穿透端16移動(dòng)了一定距離，此距離足夠使得穿透端16延伸越過在端部帽蓋20中形成的孔18等于穿透深度的距離d。距離d取決于狹縫路徑24的尺寸和形狀，同時(shí)也取決于皮膚表面與穿透端之間的觸發(fā)之前的間隙。如在圖2a和2b中示出的那樣，當(dāng)裝接在其上的凸輪隨動(dòng)件26達(dá)到狹縫路徑24的“v”或“u”的形狀36的底部時(shí)，刺血針12停止在由箭頭A表示的方向上運(yùn)動(dòng)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3a和3b，線性馬達(dá)28已經(jīng)使得狹縫凸輪22移動(dòng)了由線性馬達(dá)和第二通道容許的整個(gè)距離(或者全部沖程)。當(dāng)狹縫凸輪22繼續(xù)在由箭頭C表示的方向上運(yùn)行時(shí)，狹縫路徑24繼續(xù)沿著狹縫路徑24的“v”或“u”的形狀36(圖2a和2b)引導(dǎo)它所接合的凸輪隨動(dòng)件26和刺血針。如上面討論過的那樣，一旦凸輪隨動(dòng)件26達(dá)到狹縫路徑24的“v”或“u”的形狀36的底部(圖2a和2b)，將不再在由箭頭C表示的方向上對(duì)凸輪隨動(dòng)件26施加作用力。狹縫凸輪22在箭頭C的方向上繼續(xù)的線性運(yùn)動(dòng)將迫使裝接到凸輪隨動(dòng)件26上的刺血針12沿著狹縫路徑24運(yùn)動(dòng)，這使得刺血針在由箭頭B表示的方向上運(yùn)行到圖3a和3b中示出的位置(返回沖程)。當(dāng)處于圖3a和3b中示出的位置時(shí)，穿透端16離開皮膚縮回，并且通過在端部帽蓋20中形成的孔18縮回一定距離，此距離等于在向前沖程過程中運(yùn)行的距離。穿透端16返回到與觸發(fā)針刺機(jī)構(gòu)10之前的相同(第一)位置(返回沖程過程)。因此，針刺機(jī)構(gòu)10的一次觸發(fā)只形成刺血針12的一次向前沖程和一次返回沖程。因?yàn)榇萄?2的線性運(yùn)動(dòng)被狹縫路徑24的固定形狀所限制，這種固定的形狀限制了刺血針12和穿透端16在箭頭A的方向上有任何進(jìn)一步的移動(dòng)，所以刺血針12不會(huì)出現(xiàn)振蕩。采用狹縫凸輪22使得刺血針的運(yùn)行距離在該針刺機(jī)構(gòu)10的整個(gè)壽命期間保持固定不變，從而使得使用者可以一致并且精確地設(shè)定刺穿深度。
在本發(fā)明中，刺血針12的向前沖程取決于狹縫凸輪22的狹縫路徑24的尺寸和形狀以及皮膚表面與穿透端16之間的間隙?？梢栽O(shè)想到，可以改變狹縫路徑24的形狀，從而改變刺血針12的這個(gè)固定的運(yùn)行距離?？蛇M(jìn)一步設(shè)想到，可以改變狹縫路徑24的形狀，從而改變刺血針12運(yùn)行的速度。
實(shí)施例A一種用來刺穿皮膚的針刺機(jī)構(gòu)的夾具包括一個(gè)設(shè)置在該夾具上的刺血針，它具有適于刺穿皮膚的穿透端，此穿透端可以在基本上與刺血針的縱向軸線平行的方向上運(yùn)動(dòng)，在向前沖程過程中該刺血針的穿透端可以由第一位置移動(dòng)到第二位置，而在返回沖程過程中該刺血針的穿透端可以由第二位置返回到第一位置；一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，它包括一個(gè)狹縫凸輪和一個(gè)凸輪隨動(dòng)件，此凸輪隨動(dòng)件連接到刺血針上，此凸輪隨動(dòng)件與狹縫凸輪接合，使得狹縫凸輪的縱向軸線大致與刺血針的縱向軸線垂直，狹縫凸輪可以沿著它的縱向軸線運(yùn)動(dòng)，以將凸輪隨動(dòng)件和與它連接的刺血針移動(dòng)一個(gè)固定的距離；以及一個(gè)連接到狹縫凸輪上的驅(qū)動(dòng)件，該驅(qū)動(dòng)件適于幫助移動(dòng)狹縫凸輪。
實(shí)施例B實(shí)施例A的針刺機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)沿著刺血針的運(yùn)行軸線設(shè)置的端部帽蓋，該端部帽蓋將皮膚表面定位在離開穿透端的一定距離，該端部帽蓋包括一個(gè)從中穿過的孔，穿透端在此孔中通過，以將皮膚表面刺穿。
實(shí)施例C實(shí)施例B的針刺機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)連接到端部帽蓋上的記錄作用力的部件，該部件記錄施加到端部帽蓋上的作用力的量。
實(shí)施例D實(shí)施例C的針刺機(jī)構(gòu)，其中，記錄作用力的部件是一個(gè)環(huán)形測(cè)壓元件。
實(shí)施例E實(shí)施例C的針刺機(jī)構(gòu)，其中，記錄作用力的部件是一個(gè)彈簧加載的機(jī)構(gòu)。
實(shí)施例F實(shí)施例C的針刺機(jī)構(gòu)，其中，當(dāng)把預(yù)定量的作用力施加到端部帽蓋上時(shí)，記錄作用力的部件啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)件。
實(shí)施例G
實(shí)施例B的針刺機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)穿透端調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和一個(gè)端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來調(diào)節(jié)刺血針的刺穿深度。
實(shí)施例H實(shí)施例G的針刺機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)高速攝像系統(tǒng)。
實(shí)施例I實(shí)施例G的針刺機(jī)構(gòu)，其中，端部帽蓋一般是透明的，帶有測(cè)量標(biāo)記。
實(shí)施例J實(shí)施例G的針刺機(jī)構(gòu)，其中，端部帽蓋包括一個(gè)觀察透鏡和測(cè)量標(biāo)記。
實(shí)施例K實(shí)施例A的針刺機(jī)構(gòu)，其中，驅(qū)動(dòng)件是一個(gè)線性感應(yīng)馬達(dá)。
實(shí)施例L實(shí)施例A的針刺機(jī)構(gòu)，其中，驅(qū)動(dòng)件是一個(gè)彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
實(shí)施例M實(shí)施例A的針刺機(jī)構(gòu)，其中，狹縫凸輪的縱向軸線與刺血針的縱向軸線基本垂直。
實(shí)施例N實(shí)施例M的針刺機(jī)構(gòu)，其中，狹縫凸輪的縱向軸線與刺血針的縱向軸線垂直。
實(shí)施例O一種用來刺穿皮膚的針刺機(jī)構(gòu)的夾具，它包括一個(gè)設(shè)置在該夾具上的刺血針，它具有適于刺穿皮膚的穿透端，此穿透端可以在基本上與刺血針的縱向軸線平行的方向上運(yùn)動(dòng)，在向前沖程過程中刺血針的穿透端可以由第一位置移動(dòng)到第二位置，而在返回沖程過程中刺血針的穿透端可以由第二位置返回到第一位置；一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，它包括一個(gè)狹縫凸輪和一個(gè)凸輪隨動(dòng)件，此凸輪隨動(dòng)件連接到刺血針上，此凸輪隨動(dòng)件與狹縫凸輪接合，使得狹縫凸輪的縱向軸線大致與刺血針的縱向軸線垂直，狹縫凸輪可以沿著它的縱向軸線運(yùn)動(dòng)，以將凸輪隨動(dòng)件和與它連接得刺血針移動(dòng)一個(gè)固定的距離；一個(gè)連接到狹縫凸輪上的驅(qū)動(dòng)件，該驅(qū)動(dòng)件適于幫助移動(dòng)狹縫凸輪；以及一個(gè)沿著刺血針的運(yùn)行軸線設(shè)置的端部帽蓋，該端部帽蓋將皮膚表面定位在離開穿透端的一定距離，該端部帽蓋包括一個(gè)從中穿過的孔，穿透端在此孔中通過，以將皮膚表面刺穿。
實(shí)施例P實(shí)施例O的針刺機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)連接到端部帽蓋上的記錄作用力的部件，該部件記錄施加到端部帽蓋上的作用力的量。
實(shí)施例Q實(shí)施例P的針刺機(jī)構(gòu)，其中，記錄作用力的部件是一個(gè)環(huán)形測(cè)壓元件。
實(shí)施例R實(shí)施例P的針刺機(jī)構(gòu)，其中，記錄作用力的部件是一個(gè)彈簧加載的機(jī)構(gòu)。
實(shí)施例S實(shí)施例P的針刺機(jī)構(gòu)，其中，當(dāng)把預(yù)定量的作用力施加到端部帽蓋上時(shí)，記錄作用力的部件啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)件。
實(shí)施例T實(shí)施例O的針刺機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)穿透端調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和一個(gè)端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來調(diào)節(jié)刺血針的刺穿深度。
實(shí)施例U實(shí)施例T的針刺機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)高速攝像系統(tǒng)。
實(shí)施例V實(shí)施例T的針刺機(jī)構(gòu)，其中，端部帽蓋一般是透明的，帶有測(cè)量標(biāo)記。
實(shí)施例W實(shí)施例T的針刺機(jī)構(gòu)，其中，端部帽蓋包括一個(gè)觀察透鏡和測(cè)量標(biāo)記。
實(shí)施例X實(shí)施例O的針刺機(jī)構(gòu)，其中，驅(qū)動(dòng)件是一個(gè)線性感應(yīng)馬達(dá)。
實(shí)施例Y實(shí)施例O的針刺機(jī)構(gòu)，其中，驅(qū)動(dòng)件是一個(gè)彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
實(shí)施例Z實(shí)施例O的針刺機(jī)構(gòu)，其中，狹縫凸輪的縱向軸線與刺血針的縱向軸線垂直。
實(shí)施例AA一種用來刺穿皮膚的針刺機(jī)構(gòu)的夾具，它包括一個(gè)設(shè)置在該夾具上的刺血針，它具有適于刺穿皮膚的穿透端，此穿透端可以在基本上與刺血針的縱向軸線平行的方向上運(yùn)動(dòng)，在向前沖程過程中刺血針的穿透端可以由第一位置移動(dòng)到第二位置，而在返回沖程過程中刺血針的穿透端可以由第二位置返回到第一位置；一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，它包括一個(gè)狹縫凸輪和一個(gè)凸輪隨動(dòng)件，此凸輪隨動(dòng)件連接到刺血針上，此凸輪隨動(dòng)件與狹縫凸輪接合，使得狹縫凸輪的縱向軸線大致與刺血針的縱向軸線垂直，狹縫凸輪可以沿著它的縱向軸線運(yùn)動(dòng)，以將凸輪隨動(dòng)件和與它連接得刺血針移動(dòng)一個(gè)固定的距離；一個(gè)連接到狹縫凸輪上的彈簧裝置，此彈簧裝置適于幫助移動(dòng)狹縫凸輪一個(gè)固定的距離；一個(gè)沿著刺血針的運(yùn)行軸線設(shè)置的端部帽蓋，該端部帽蓋將皮膚表面定位在離開穿透端的一定距離，該端部帽蓋包括一個(gè)孔，穿透端在此孔中通過，以將皮膚表面刺穿；一個(gè)連接到端部帽蓋上的一個(gè)記錄作用力的部件，該部件記錄施加到端部帽蓋上的作用力的量，當(dāng)把預(yù)定量的作用力施加到端部帽蓋上時(shí)，此記錄作用力的部件啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)件；以及一個(gè)穿透端調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和一個(gè)端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來調(diào)節(jié)刺血針的穿透端的刺穿深度。
過程BB一種用一個(gè)針刺機(jī)構(gòu)用于刺穿皮膚以獲得血液樣品的方法，該針刺機(jī)構(gòu)包括一個(gè)狹縫凸輪，刺血針，端部帽蓋，驅(qū)動(dòng)件以及觸發(fā)器，此方法包括以下步驟將使用者的皮膚壓靠在連接到一個(gè)記錄作用力的部件上的端部帽蓋上；確定施加到端部帽蓋上的作用力；以及如果已經(jīng)將預(yù)定量的作用力施加到端部帽蓋上，就啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)件，驅(qū)動(dòng)件使得狹縫凸輪在線性方向上運(yùn)動(dòng)，狹縫凸輪的線性運(yùn)動(dòng)使得刺血針由第一位置移動(dòng)到第二位置，并且返回到第一位置，在使用者的皮膚中形成一次刺穿。
過程CC過程BB的方法還包括調(diào)節(jié)穿透端和端部帽蓋的位置，以確保在皮膚表面與穿透端之間有所希望的間隙。
盡管本發(fā)明可以有多種改進(jìn)和替代的形式，但是，在附圖中已經(jīng)以示例的方式示出了它的具體實(shí)施例，并且將在這里詳細(xì)地描述這些實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，不希望將本發(fā)明限制為所公開的特定形式，而是相反，本發(fā)明包括落在由所附的權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍以內(nèi)的所有改進(jìn)，等價(jià)物以及替代方案。
權(quán)利要求
1.一種用來刺穿皮膚的針刺機(jī)構(gòu)的夾具，它包括設(shè)置在所述夾具上的刺血針，所述刺血針具有適于刺穿皮膚的穿透端，所述穿透端可以在基本上與所述刺血針的縱向軸線平行的方向上運(yùn)動(dòng)，在向前沖程過程中所述刺血針的所述穿透端可以由第一位置移動(dòng)到第二位置，而在返回沖程過程中所述刺血針的所述穿透端可以由所述第二位置回到所述第一位置；包括狹縫凸輪和凸輪隨動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，所述凸輪隨動(dòng)件連接到所述刺血針上，所述凸輪隨動(dòng)件與所述狹縫凸輪接合，使得所述狹縫凸輪的縱向軸線大致與所述刺血針的縱向軸線垂直，所述狹縫凸輪可以沿著它的縱向軸線運(yùn)動(dòng)，以將所述凸輪隨動(dòng)件和與它連接的所述刺血針移動(dòng)一個(gè)固定的距離；以及連接到所述狹縫凸輪上的驅(qū)動(dòng)件，所述驅(qū)動(dòng)件適于幫助使所述狹縫凸輪移動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，其還包括沿著所述刺血針的運(yùn)行軸線設(shè)置的端部帽蓋，所述端部帽蓋將皮膚的表面定位在離開所述穿透端的一定距離，所述端部帽蓋包括從中穿過的孔，所述穿透端在所述孔中通過，以將皮膚表面刺穿。
3.按照權(quán)利要求2所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，其還包括連接到所述端部帽蓋上的記錄作用力的部件，所述部件記錄施加到所述端部帽蓋上的作用力的量。
4.按照權(quán)利要求3所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述記錄作用力的部件是環(huán)形測(cè)壓元件。
5.按照權(quán)利要求3所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述記錄作用力的部件是彈簧加載的機(jī)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求3所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)把預(yù)定量的作用力施加到所述端部帽蓋上時(shí)，所述記錄作用力的部件啟動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)件。
7.按照權(quán)利要求2所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，其還包括穿透端調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來調(diào)節(jié)所述刺血針的刺穿深度。
8.按照權(quán)利要求7所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，其還包括高速攝像系統(tǒng)。
9.按照權(quán)利要求7所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述端部帽蓋一般是透明的，帶有測(cè)量標(biāo)記。
10.按照權(quán)利要求7所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述端部帽蓋包括觀察透鏡和測(cè)量標(biāo)記。
11.按照權(quán)利要求1所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件是線性感應(yīng)馬達(dá)。
12.按照權(quán)利要求1所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件是彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
13.按照權(quán)利要求1所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述狹縫凸輪的縱向軸線與所述刺血針的縱向軸線基本垂直。
14.按照權(quán)利要求13所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述狹縫凸輪的縱向軸線與所述刺血針的縱向軸線垂直。
15.一種用來刺穿皮膚的針刺機(jī)構(gòu)的夾具，它包括設(shè)置在所述夾具上的刺血針，所述刺血針具有適于刺穿皮膚的穿透端，所述穿透端可以在基本上與所述刺血針的縱向軸線平行的方向上運(yùn)動(dòng)，在向前沖程過程中所述刺血針的所述穿透端可以由第一位置移動(dòng)到第二位置，而在返回沖程過程中所述刺血針的所述穿透端可以由所述第二位置回到所述第一位置；包括狹縫凸輪和凸輪隨動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，所述凸輪隨動(dòng)件連接到所述刺血針上，所述凸輪隨動(dòng)件與所述狹縫凸輪接合，使得所述狹縫凸輪的縱向軸線大致與所述刺血針的縱向軸線垂直，所述狹縫凸輪可以沿著它的縱向軸線運(yùn)動(dòng)，以將所述凸輪隨動(dòng)件和與它連接的所述刺血針移動(dòng)一個(gè)固定的距離；連接到所述狹縫凸輪上的驅(qū)動(dòng)件，所述驅(qū)動(dòng)件適于幫助使所述狹縫凸輪移動(dòng)；以及沿著所述刺血針的運(yùn)行軸線設(shè)置的端部帽蓋，所述端部帽蓋將皮膚的表面定位在離開所述穿透端的一定距離，所述端部帽蓋包括從中穿過的孔，所述穿透端在所述孔中通過，以將皮膚表面刺穿。
16.按照權(quán)利要求15所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，其還包括連接到所述端部帽蓋上的記錄作用力的部件，所述部件記錄施加到所述端部帽蓋上的作用力的量。
17.按照權(quán)利要求16所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述記錄作用力的部件是環(huán)形測(cè)壓元件。
18.按照權(quán)利要求16所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述記錄作用力的部件是彈簧加載的機(jī)構(gòu)。
19.按照權(quán)利要求16所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)把預(yù)定量的作用力施加到所述端部帽蓋上時(shí)，所述記錄作用力的部件啟動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)件。
20.按照權(quán)利要求15所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，其還包括穿透端調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來調(diào)節(jié)所述刺血針的刺穿深度。
21.按照權(quán)利要求20所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，其還包括高速攝像系統(tǒng)。
22.按照權(quán)利要求20所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述端部帽蓋一般是透明的，帶有測(cè)量標(biāo)記。
23.按照權(quán)利要求20所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述端部帽蓋包括觀察透鏡和測(cè)量標(biāo)記。
24.按照權(quán)利要求15所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件包括線性感應(yīng)馬達(dá)。
25.按照權(quán)利要求15所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件包括彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
26.按照權(quán)利要求15所述的針刺機(jī)構(gòu)，其特征在于，狹縫凸輪的縱向軸線與刺血針的縱向軸線垂直。
27.一種用來刺穿皮膚的針刺機(jī)構(gòu)的夾具，它包括設(shè)置在所述夾具上的刺血針，所述刺血針具有適于刺穿皮膚的穿透端，所述穿透端可以在基本上與所述刺血針的縱向軸線平行的方向上運(yùn)動(dòng)，在向前沖程過程中所述刺血針的所述穿透端可以由第一位置移動(dòng)到第二位置，而在返回沖程過程中所述刺血針的所述穿透端可以由所述第二位置回到所述第一位置；包括狹縫凸輪和凸輪隨動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，所述凸輪隨動(dòng)件連接到所述刺血針上，所述凸輪隨動(dòng)件與所述狹縫凸輪接合，使得所述狹縫凸輪的縱向軸線大致與所述刺血針的縱向軸線垂直，所述狹縫凸輪可以沿著它的縱向軸線運(yùn)動(dòng)，以將所述凸輪隨動(dòng)件和與它連接的所述刺血針移動(dòng)一個(gè)固定的距離；連接到所述狹縫凸輪上的彈簧裝置，所述彈簧裝置適于幫助使所述狹縫凸輪移動(dòng)一個(gè)固定的距離；沿著所述刺血針的運(yùn)行軸線設(shè)置的端部帽蓋，所述端部帽蓋將皮膚表面定位在離開所述穿透端的一定距離，所述端部帽蓋包括孔，所述穿透端通過所述孔，以將皮膚表面刺穿；連接到所述端部帽蓋上的記錄作用力的部件，所述部件記錄施加到所述端部帽蓋上的作用力的量，當(dāng)把預(yù)定量的作用力施加到所述端部帽蓋上時(shí)，所述記錄作用力的部件啟動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)件；以及穿透端調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和端部帽蓋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來調(diào)節(jié)所述刺血針的穿透端的刺穿深度。
28.一種用針刺機(jī)構(gòu)用于刺穿皮膚以獲得血液樣品的方法，所述針刺機(jī)構(gòu)包括狹縫凸輪，刺血針，端部帽蓋，驅(qū)動(dòng)件以及觸發(fā)器，所述方法包括以下步驟將使用者的皮膚壓靠在連接到記錄作用力的部件上的所述端部帽蓋上；確定施加到所述端部帽蓋上的作用力；以及如果已經(jīng)將預(yù)定量的作用力施加到所述端部帽蓋上，就啟動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)件，所述驅(qū)動(dòng)件使得所述狹縫凸輪在線性方向上運(yùn)動(dòng)，所述狹縫凸輪的線性運(yùn)動(dòng)使得所述刺血針由第一位置移動(dòng)到第二位置，并且返回到所述第一位置，在使用者的皮膚中形成一次刺穿。
29.按照權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，其還包括調(diào)節(jié)穿透端和所述端部帽蓋的位置，以確保在皮膚表面與所述穿透端之間有所希望的間隙。
全文摘要
一種用來刺穿皮膚的針刺機(jī)構(gòu)，它具有一個(gè)刺血針，該針具有有可以在基本上與刺血針的縱向軸線平行的方向上運(yùn)動(dòng)的一個(gè)穿透端，在向前沖程過程中，該穿透端可以由第一位置移動(dòng)到第二位置，而在返回沖程過程中，該穿透端可以由第二位置回到第一位置。一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)控制刺血針的運(yùn)動(dòng)，該凸輪機(jī)構(gòu)包括一個(gè)狹縫凸輪和一個(gè)連接到刺血針上的凸輪隨動(dòng)件。一個(gè)驅(qū)動(dòng)件將線性作用力施加到狹縫凸輪上，該狹縫凸輪的線性運(yùn)動(dòng)和狹縫路徑的形狀迫使刺血針由第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置，并且返回到第一位置。
文檔編號(hào)A61B5/15GK101072538SQ200580038374
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者B·A·弗洛拉, D·R·赫塞爾, A·J·布倫納曼, G·V·西頓斯 申請(qǐng)人:拜爾健康護(hù)理有限責(zé)任公司