專利名稱：輸液和顯微透析泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣一種輸液和顯微透析泵，其中，做成注射器的形式的柱塞泵可以裝在一個(gè)箱子中，該箱子包括一電動(dòng)機(jī)和與之相連的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，柱塞可以在泵室中移動(dòng)并用它將用于輸液和顯微透析的液體緩慢地壓出。更具體一些，本發(fā)明涉及一種在下面的權(quán)利要求1的前序部分中所限定的那種輸液和顯微透析泵。
這種裝置是眾所周知并可在市場上購買到的。在裝備了現(xiàn)代的電子控制裝置以后，這種裝置能做很多的工作，例如在病人需要時(shí)，給病人注射恰當(dāng)份量的胰島素，或是嗎啡。這種設(shè)備小到足以舒適地與病人連接或被舒適地?cái)y帶，并可將它用于顯微透析。
但是，為這種裝置的小型化和易于運(yùn)用所付出的代價(jià)為，在安裝實(shí)際的注射器時(shí)既困難又麻煩。不過，當(dāng)該裝置由于需要而在臨床或聯(lián)合診治時(shí)由有經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)過訓(xùn)練的人員充灌和安放的話，這種困難是可以被容忍的，但是，當(dāng)病人或親屬不得不在其家中充灌和安放該裝置時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這種工作很麻煩。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種在引言部分中限定的那種輸液和顯微透析泵，其中不需要特別的專門知識或技能，即可以將注射器安裝并插入箱子中。
采用本發(fā)明的輸液和顯微透析泵，可以實(shí)現(xiàn)這些和其它的目的與優(yōu)點(diǎn)，該泵具有在權(quán)利要求1的特征部分中所限定的特征。對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中作了限定。
按照本發(fā)明，注射器，最好是一次性注射器應(yīng)當(dāng)能容易地裝在箱子中并與一用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺桿相連，同時(shí)，用一放在注射器上方的蓋子，最好是一有鉸接的蓋子保持就位。這樣，不管盛裝在注射器中的液體體積如何，都可以保證注射器的推動(dòng)部分與螺桿形成強(qiáng)制性的螺紋接合。但是，由于行走部分的彈性，即使螺桿轉(zhuǎn)過的量大于注射器允許的行程長度，這種螺紋接合的強(qiáng)度也不會(huì)大到足以阻止螺桿接合被松開的地步。行走部分最好用塑料制造，并且可以與泵柱塞的外端做成一整體或是可以具有能緊固在上述端部上的一個(gè)單獨(dú)的零件的形式。
注射器可以在其排出孔附近做出一凹座或類似裝置，它在箱子的注射位置容納一個(gè)小球。當(dāng)將注射器裝入箱子中時(shí)，使注射器以其凹座靠著小球，從而使注射器的后部斜靠在一個(gè)彈簧裝置上，當(dāng)可擺動(dòng)的蓋子在注射器上方向下擺動(dòng)時(shí)，注射器將繞小球移動(dòng)到某個(gè)位置，在該處，注射器在彈簧裝置的作用下，與螺桿平行，從而使位于后方的推動(dòng)部分上的行走部分被往下壓，在螺桿上處于行走位置。行走部分的兩條腿壓靠在螺桿的兩側(cè)上，行走部分的做有鋸齒或溝槽的一側(cè)將在例如六個(gè)螺紋的長度內(nèi)與螺桿接合。
在右旋螺桿的情況下，在沿注射器的朝外伸出的方向看去時(shí)，適合于使行走部分的左手側(cè)與螺桿接合，這樣，就使在螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)所作用的橫向力以及由于溝槽和螺紋的傾斜而產(chǎn)生的橫向力有將注射器向內(nèi)拉而不是朝向蓋子向外拉的傾向。
將驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)成一個(gè)用于容納泵室和柱塞的箱子，具有一做有螺紋的螺桿，它與一個(gè)用電池操作的電動(dòng)機(jī)相連，其特征為，柱塞桿伸出泵室并載有一叉形裝置，該叉形裝置有與柱塞軸線成直角的開口并能彈性地夾住螺桿；叉形裝置的至少一個(gè)朝內(nèi)側(cè)有溝槽形花紋，其通常周期性與螺桿的螺距一致并相對于柱塞移動(dòng)的方向傾斜，以使其斜度與和叉形裝置向內(nèi)的開槽側(cè)彈性地靠緊的螺桿螺紋側(cè)的斜度一致。最好使叉形裝置只有一側(cè)做有溝槽，這是因?yàn)?，即使螺桿與叉形裝置之間的對中精度不高，也可以保持其功能。叉形裝置最好用塑料例如德爾林制造。螺桿最好用金屬制造，更好一些，用鋼制造。
現(xiàn)在將參考其非限制性的實(shí)施例并參考附圖較詳細(xì)地說明本發(fā)明。


圖1示意地并用局部的剖面示出了泵和插入的注射器；圖2是顯微透析泵的示意框圖；圖3是帶有驅(qū)動(dòng)裝置的箱子的剖視圖，該箱子用于容納注射器型的泵室并與圖2所示的設(shè)計(jì)相對應(yīng)；圖4示出了用于裝在注射器的柱塞桿上的一個(gè)行走螺母；圖5是沿圖4中的V-V線的剖視圖。
在圖1中非常大略地示出了箱子100，它有一可擺動(dòng)的蓋子200，并且其中插有一注射器300，該注射器通過其上形成的溝槽310被牢固地夾持。如同下面要詳細(xì)地描述的那樣，注射器的柱塞可以由圖中所示出的螺桿來移動(dòng)。
圖2中的原理圖示出了顯微透析泵的工作元件和一個(gè)通過傳動(dòng)裝置2驅(qū)動(dòng)螺桿3的驅(qū)動(dòng)電機(jī)1。螺桿上跨裝有一個(gè)開口螺母4，如同下面要詳細(xì)描述的那樣，該螺母緊固在對應(yīng)于注射器或類似物的泵的柱塞桿上(或與之做成一整體)。動(dòng)力源的形式為電池，它由微控制器8通過一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元9控制，以便向電動(dòng)機(jī)1供給電流。電動(dòng)機(jī)有一根通軸，它在其遠(yuǎn)離傳動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)的一端上載有一個(gè)設(shè)有暗條紋與亮條紋(未示出)的代碼輪10，由光傳感器11(光源與光傳感器的組合)檢測這些條紋并通過一個(gè)光邏輯裝置向微控制器8發(fā)出電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的信號。
從圖3的剖視圖中可以看出，電動(dòng)機(jī)1、代碼輪10、齒輪機(jī)構(gòu)和螺桿3以及電池(7)都裝在箱子20中。其余的零件都裝在圖中所示的線路板21上。雖然未示出，但上部是可繞樞軸擺動(dòng)地裝在件22上的，其中裝有一“跨裝螺母”4的一次性注射器可被安裝并夾緊在蓋子的下方，并且使注射器的出口端13位于一開口23中，而柱塞桿則被連接成能在螺桿3旋轉(zhuǎn)時(shí)作平移運(yùn)動(dòng)。
采用在圖4和5中更詳細(xì)地示出的螺母4，就有可能做出這種簡單的布置，該螺母包括一U形的凹槽，凹槽的一條U形腿有在其上切出的螺紋30，其中，兩條腿之間的距離與螺桿3上的螺紋相配。
在一個(gè)實(shí)施例中，絲桿的尺寸為符合SMS1705的M5×0.5，在切削螺紋前U形腿之間的距離為4.5mm。在U形腿上縱向切削的螺紋30與螺母的橫向適當(dāng)?shù)叵薅ǔ鲆粋€(gè)1.95°的角。螺母可合適地用塑料，如德爾林制造。
在所示的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)1與普通的齒輪箱(未示出)做在一起，以便與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2一起得到一個(gè)1081的總速比。當(dāng)采用普通的一次性注射器(3ml)時(shí)，注射器在電動(dòng)機(jī)每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)送0.5ml的液體。螺桿的螺距為0.5mm，因此，電動(dòng)機(jī)的一整圈的1/108將產(chǎn)生4μm左右的移動(dòng)。由于電動(dòng)機(jī)總是沿一個(gè)而且是同樣的方向旋轉(zhuǎn)，所存在的任何間隙只有可以忽略不計(jì)的影響。
當(dāng)采用按名義電壓12V設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)時(shí)，有可能在用4V電池時(shí)得到一合適的進(jìn)給速度，其中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈大概需要十分之一秒。當(dāng)間隙地使用該裝置并且電動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)一圈時(shí)，電池消耗得很慢，以致電池可以持續(xù)用15個(gè)日歷日。但是，試驗(yàn)期很少比三至五個(gè)日歷日長。
當(dāng)插入一顯微透析導(dǎo)管時(shí)，需要有一個(gè)充灌與沖洗期，它例如可以包括以每分鐘15μl的速度排放100μl的液體，由此電動(dòng)機(jī)可以每秒鐘轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。此外，所有的傳動(dòng)間隙與公隙在此過程中都可以消除。在后繼的取樣期中，液體以每分鐘一轉(zhuǎn)從而以0.5μl的間隙量被排出。
此例子涉及一具有0.5μl或略比它大的有效體積的顯微透析導(dǎo)管。當(dāng)采用其它的顯微透析導(dǎo)管時(shí)，泵必須相應(yīng)地與之相配，這是因?yàn)?，在概念上是每次更換導(dǎo)管的有效部分中的液體，并且不通過它并用它壓出過剩的液體，以免稀釋樣本溶液。可以提一下，通常是在隨后的時(shí)間段例如15分鐘、30分鐘或1小時(shí)中采集各個(gè)樣品體積的，這要取決于例如新陳代謝發(fā)展變化的速度，諸如糖尿病病人的糖值的變化或其它變化。在其它情況下，該泵可用于向病人輸送其它物質(zhì)，因此此例子不應(yīng)被考慮成有限制性的。
應(yīng)當(dāng)指出，圖1和3的剖視圖中所示的設(shè)備大體上是按比例示出的，因此很容易看到，該設(shè)備易于被病人攜帶，并且病人不會(huì)感到有明顯的不舒服，同時(shí)，該設(shè)備不管在任何情況下都可以使用，即使是在采取工作樣品(working sample)時(shí)。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，借助于條帶或膠帶可以將整個(gè)設(shè)備附著在病人的身體上。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員都會(huì)理解，用這種裝置給病人輸送液體和流體是非常靈活的，可以在醫(yī)院，綜合醫(yī)院和家庭中使用。
權(quán)利要求
1.一種輸液和顯微透析泵，包括一箱子和一注射器，該注射器有可安裝在箱子中的一個(gè)泵室和一個(gè)柱塞，其中，泵室的前部可以裝在箱子上并帶有一從其上伸出的配送管線，該泵還進(jìn)一步包括一裝在箱子中的電動(dòng)機(jī)、一與所述電動(dòng)機(jī)連接的減速齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一與減速齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸連接的螺桿和一當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)沿螺桿移動(dòng)的推動(dòng)裝置，以使柱塞在泵室中移動(dòng)，其特征為，所述推動(dòng)裝置與柱塞相連并包括一行走部分，該行走部分可抵靠在螺桿上并包括一具有溝槽的表面，該溝槽與上述螺桿的螺紋互補(bǔ)。
2.如權(quán)利要求1所述的泵，其特征為，所述箱子有一可繞樞軸擺動(dòng)的蓋，當(dāng)蓋子打開時(shí)，露出安放注射器的位置，在其一端包括一半圓形的球，它容納在位于上述注射器的泵室中并靠近上述泵室排出孔的一個(gè)凹座中。
3.如權(quán)利要求2所述的泵，其特征為，所述安放注射器的位置還包括一彈簧裝置，該裝置在將注射器插入箱子中時(shí)把持處于傾斜位置的注射器，使其后端略微抬起，其中，當(dāng)降下可擺動(dòng)的蓋子時(shí)，上述蓋子起著抵抗著彈簧裝置的作用力將注射器的后端壓下，從而用它將行走部分壓至在螺桿上行走的位置的作用。
4.如上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的泵，其特征為，所述螺桿沿一條平行于柱塞在安裝好的注射器中移動(dòng)的方向延伸的直線設(shè)置并相對于上述柱塞的中心線偏置。
5.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的泵，其特征為，所述螺桿通常沿安裝好的注射器的中心線設(shè)置。
6.如上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的泵，其特征為，所述行走部分包括兩個(gè)相互面對的通常是平的并且互相平行的表面，其中一個(gè)表面有脊和槽，脊和槽的循環(huán)性對應(yīng)于螺桿螺紋的螺距，脊和槽的傾角對應(yīng)于螺桿螺紋的切線方向，而另一個(gè)表面沒有脊和槽。
7.如權(quán)利要求2和5所述的泵，其特征為，設(shè)有所述脊與槽的表面要相對于螺桿螺紋如此配合并選擇，以使當(dāng)螺桿沿泵的排空方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，作用在上述垂直于螺桿方向的面上的力的分量的指向使注射器朝內(nèi)移動(dòng)而不朝蓋子移動(dòng)。
全文摘要
一種輸液和顯微透析泵包括一箱子(100，200)和一注射器型的可插入的柱筒與柱塞(300)。座落在柱塞桿上的行走裝置(4)在由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺桿(3)上行走，從而使柱塞配送液體。
文檔編號A61M1/02GK1163577SQ9519622
公開日1997年10月29日 申請日期1995年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月13日
發(fā)明者烏爾班·翁格爾施泰德 申請人:Cma微透析股份公司