專利名稱：微型泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型泵系統(tǒng)，尤其是用在醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的微型泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在國(guó)際申請(qǐng)WO 2005 039674中描述了ー種非常適用于少量液體藥物例如胰島素的精確的皮下管理的微型泵。因?yàn)樯鲜鑫⑿捅媒Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和獨(dú)特的功能性原理，所以該微型泵是精確的、緊湊的、便攜的和可靠的。然而，液體藥物的皮下傳送需要高度的安全性，ー些重要的要求是確保不能把空氣注射進(jìn)患者的血液系統(tǒng)，并且確保實(shí)際注射的藥物數(shù)量對(duì)應(yīng)于泵控制單元的讀數(shù)。 對(duì)于藥物傳送系統(tǒng)的操作，還需要降低由使用者進(jìn)行的操作的次數(shù)和復(fù)雜性，諸如部件的相互連接，例如儲(chǔ)液器與泵的相互連接，從而降低使用者錯(cuò)誤操作帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。而且需要不斷地降低醫(yī)療設(shè)備的成本?？紤]到上述原因，本發(fā)明的目的是提供一種精確的、可靠的、緊湊的和使用非常安全的用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的泵。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供一種制造上尤其成本有效的微型泵，從而該微型泵被提供為一次性系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供一種成本有效的一次性的液體藥物傳送微型泵，該微型泵可以容易地與包含要被傳送的藥物的儲(chǔ)液器整體形成，當(dāng)儲(chǔ)液器的藥物用盡時(shí)，該微型泵與藥物儲(chǔ)液器一起被清除掉。

發(fā)明內(nèi)容
在此，公開(kāi)了ー種泵，該泵尤其適用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，該泵包括定子、轉(zhuǎn)子和至少第一閥和第二閥；該轉(zhuǎn)子包括可滑動(dòng)并可轉(zhuǎn)動(dòng)地至少部分安裝在適于進(jìn)行泵出動(dòng)作的所述定子的轉(zhuǎn)子腔室中的軸向延伸部；并且所述至少第一閥和第二閥分別在一入口和轉(zhuǎn)子腔室之間以及轉(zhuǎn)子腔室和泵的ー出口部分之間，所述閥至少隨所述轉(zhuǎn)子的角位移的變化而打開(kāi)和關(guān)閉；所述泵還包括在轉(zhuǎn)子和定子上的相互作用的凸輪元件，以及偏壓裝置，該偏壓裝置作用于轉(zhuǎn)子，用于將カ沿所述定子的凸輪元件的軸向方向施加到轉(zhuǎn)子上。在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述轉(zhuǎn)子包括具有液體供給通道的直徑不同的第一和第二軸向延伸部，以及固定到圍繞所述第一和第二軸向延伸部安裝的外殼的密封環(huán)，從而在其間形成第一閥和第二閥。所述密封環(huán)大體上被設(shè)置在相對(duì)于與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面傾斜的角度處，以便當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)液體供給通道的末端從密封環(huán)的ー側(cè)變化到另ー側(cè)，從而打開(kāi)和關(guān)閉穿過(guò)密封環(huán)的液體連通。在轉(zhuǎn)子的360°旋轉(zhuǎn)周期上，當(dāng)任意ー個(gè)閥打開(kāi)吋，轉(zhuǎn)子還實(shí)現(xiàn)軸向移位，從而由于轉(zhuǎn)子的兩個(gè)軸向延伸部之間的直徑的差而導(dǎo)致的容積的改變，產(chǎn)生泵出動(dòng)作。后一實(shí)施例的功能性原理與在WO 2005 039674中所描述的微型泵的功能性原理相似，其內(nèi)容通過(guò)引用并入在此。在本發(fā)明中，通過(guò)轉(zhuǎn)子上的凸輪元件的凸輪表面與定子外殼上的互補(bǔ)凸輪的互補(bǔ)凸輪表面協(xié)作以及用于施加軸向カ以將轉(zhuǎn)子推向定子的表面的裝置，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的軸向移位。通過(guò)按壓在轉(zhuǎn)子上的彈簧或通過(guò)磁體產(chǎn)生施加到轉(zhuǎn)子上的軸向力。在優(yōu)選實(shí)施方式中，考慮到其簡(jiǎn)單性而設(shè)置了一彈簧，該彈簧包括沿其軸向中心按壓到轉(zhuǎn)子上的中央突起，以便使它們之間的摩擦力最小。使液體供給通道相對(duì)于密封環(huán)被定位，以便在從ー個(gè)閥的打開(kāi)位置到另ー個(gè)閥的打開(kāi)位置的過(guò)渡中的一定角度上，兩個(gè)閥均關(guān)閉。這樣，確保了考慮到任何故障容差的情況 下，兩個(gè)閥永遠(yuǎn)不會(huì)同時(shí)打開(kāi)，從而避免了儲(chǔ)液器和皮下針之間的自由流動(dòng)路徑。在至少ー個(gè)角度區(qū)域中，兩個(gè)閥均關(guān)閉，凸輪表面彼此不接觸，轉(zhuǎn)子上的凸輪元件處在距離定子一定軸向距離處。在密封環(huán)的ー個(gè)中存在非故意泄漏的情況下，或者如果在泵系統(tǒng)的液體腔室中存在空氣，在轉(zhuǎn)子和定子之間施加的軸向カ會(huì)造成轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的相對(duì)移位?？梢酝ㄟ^(guò)傳感器例如霍爾傳感器或者任何其它已知的位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的軸向位移，從而向泵的控制單元發(fā)出出現(xiàn)故障的信號(hào)。還可以通過(guò)使轉(zhuǎn)子前進(jìn)然后反向直到凸輪元件抵接來(lái)采用凸輪元件確定轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的基準(zhǔn)位置?？梢圆捎没鶞?zhǔn)位置來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)子的起始位置，以便確定轉(zhuǎn)子的角度位置，尤其是其上的凸輪元件相對(duì)于定子的角度位置，從而精確地確定停止位置。轉(zhuǎn)子可以由具有嵌入在其中的永磁體的注塑材料制成，該轉(zhuǎn)子由在可以插入到泵模塊的一端上的驅(qū)動(dòng)模塊上的定子線圈驅(qū)動(dòng)。在此公開(kāi)了ー種泵模塊，該泵模塊包括轉(zhuǎn)子、定子和第一和第二密封件；所述轉(zhuǎn)子包括具有不同的直徑的第一和第二軸向延伸部；所述定子包括具有用于在其中容納所述軸向延伸部的至少一部分轉(zhuǎn)子腔室的定子外売；所述第一和第二密封件被安裝在所述第一和第二軸向延伸部周?chē)?；所述軸向延伸部設(shè)置有液體供給通道，該液體供給通道與各自的第一和第二密封件協(xié)作，以形成隨所述轉(zhuǎn)子的角位移的變化打開(kāi)和關(guān)閉越過(guò)相應(yīng)的密封件的液體連通的第一閥和第二閥。所述泵模塊包括固定到定子的外殼并圍繞第一大的直徑的軸向延伸部定位、靠近轉(zhuǎn)子本體的第三密封環(huán)，以限定出定位在所述第二密封環(huán)和第三密封環(huán)之間的所述轉(zhuǎn)子腔室的出ロ部分。采用該配置，轉(zhuǎn)子本體與泵出的液體密封隔離，保持在泵中的液體的容積最小，從而易于實(shí)現(xiàn)在泵的起始周期期間的泵中的任何空氣的排出。另外，避免了由轉(zhuǎn)子本體帶來(lái)的液體的不必要的剪切，從而降低了由于剪切效應(yīng)而導(dǎo)致的可能的靈敏度或大的分子的劣變。這種配置也消除了在泵的周期期間的任何回流泵出，換句話說(shuō)，只提供了向前流動(dòng)泵出。各種密封環(huán)可以有利地與塑料外殼部件整體模制而成，從而形成特別緊湊并且成本有效的泵配置。在此公開(kāi)了ー種操作泵的方法，所述泵包括定子、轉(zhuǎn)子和至少第一閥和第二閥；該轉(zhuǎn)子包括可滑動(dòng)并可轉(zhuǎn)動(dòng)地至少部分安裝在所述定子的轉(zhuǎn)子腔室中的軸向延伸部；并且所述至少第一閥和第二閥分別在一入口和轉(zhuǎn)子腔室之間以及轉(zhuǎn)子腔室和一出口之間，所述至少第一閥和第二閥至少隨所述轉(zhuǎn)子的角位移的變化而打開(kāi)和關(guān)閉；所述方法包括檢測(cè)作為所述轉(zhuǎn)子的角度位置的函數(shù)的所述轉(zhuǎn)子的軸向位移；將所檢測(cè)到的軸向位移與所期望的位移值進(jìn)行比較，以便確定是否存在故障。該故障可以是由于泵的下游部分中或者與泵的出口連接的元件或裝置中的阻塞，或者由于閥的泄漏或 所述轉(zhuǎn)子腔室中的空氣。在優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述轉(zhuǎn)子的第一和第二軸向延伸部周?chē)惭b第一和第二密封件，所述軸向延伸部設(shè)置有液體供給通道，該液體供給通道與相應(yīng)的第一和第二密封件協(xié)作，以形成至少隨所述轉(zhuǎn)子的角位移的變化打開(kāi)和關(guān)閉越過(guò)相應(yīng)的密封件的液體連通的第一閥和第二閥。然而，這些閥還可以具有不同的配置，而不偏離本發(fā)明的范圍，例如，閥可以內(nèi)置在定子中，并且在定子和轉(zhuǎn)子之間橋接穿過(guò)限定出轉(zhuǎn)子腔室的密封件。上述測(cè)試方法有利地實(shí)現(xiàn)了不合格的閥或者在轉(zhuǎn)子腔室中存在空氣或者由于在出ロ部分或?qū)Ч艿亩氯斐傻霓D(zhuǎn)子腔室的下游的阻塞的檢測(cè)?？梢栽诰哂斜景l(fā)明中所闡述的結(jié)構(gòu)特征的泵中采用上述方法，或者更常見(jiàn)地在具有在W02005039674中描述的結(jié)構(gòu)特征的現(xiàn)有泵中采用上述方法，或者甚至是其中泵出動(dòng)作是基于在轉(zhuǎn)子腔室中的轉(zhuǎn)子的被合并地旋轉(zhuǎn)和軸向移位的其它泵結(jié)構(gòu)中采用上述方法。在此還公開(kāi)了ー種操作泵模塊的方法，所述泵模塊包括定子、轉(zhuǎn)子和至少第一閥和第二閥；該轉(zhuǎn)子包括軸向延伸部；所述定子包括具有在其中容納所述軸向延伸部的至少一部分的轉(zhuǎn)子腔室的定子外売；并且所述至少第一閥和第二閥分別在一入口和所述轉(zhuǎn)子腔室之間以及所述轉(zhuǎn)子腔室和一出口部分之間，所述至少第一閥和第二閥至少隨所述轉(zhuǎn)子的角位移的變化而打開(kāi)和關(guān)閉；所述泵模塊還包括在所述轉(zhuǎn)子和定子上相互作用的凸輪元件，以及作用在所述轉(zhuǎn)子上用于沿所述定子的凸輪元件的軸向方向?qū)ⅴ┘拥剿鲛D(zhuǎn)子上的偏壓裝置；所述方法包括使所述轉(zhuǎn)子沿ー泵出方向轉(zhuǎn)動(dòng)ー個(gè)或多個(gè)周期；和隨后使所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)反向，直到所述轉(zhuǎn)子的凸輪元件和所述定子的凸輪元件的肩部抵接，從而限定所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的基準(zhǔn)角度位置。當(dāng)執(zhí)行閥的測(cè)試步驟時(shí)，可以有利地采用基準(zhǔn)角度位置來(lái)精確地確定和尋找測(cè)試位置，或者確保當(dāng)在使用期間泵的操作停止時(shí)，轉(zhuǎn)子在兩個(gè)閥均關(guān)閉的位置中被停止。在此還公開(kāi)了ー種貼片泵裝置，該貼片泵裝置包括一次性単元，該一次性単元包括安裝到儲(chǔ)液器上的泵模塊，并包括用于驅(qū)動(dòng)泵模塊的轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)器。貼片泵裝置的一次性單元還包括適于皮下藥物傳送的、與泵模塊的出口連接的導(dǎo)管。


根據(jù)權(quán)利要求和結(jié)合附圖描述的本發(fā)明的實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的進(jìn)ー步的目的和優(yōu)點(diǎn)方面將是更加明了，其中圖Ia是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的泵系統(tǒng)的截面視圖，其中，轉(zhuǎn)子處于這里被標(biāo)識(shí)為O。的初始角度位置；圖Ib是圖Ia所示的泵系統(tǒng)的局部截面透視圖；圖2a和2b分別與圖Ia和Ib相似，除了轉(zhuǎn)子處在60°的角度位置中外；圖3a和3b分別與圖Ia和Ib相似，除了轉(zhuǎn)子處在正好經(jīng)過(guò)了 180°的角度位置外；圖3c是與圖3a相似的視圖，除了轉(zhuǎn)子處在相對(duì)于圖3a所示的軸向位置被移位的軸向位置中外；圖4與圖I相似，除了轉(zhuǎn)子處在270°的角度位置中外；圖5是根據(jù)本發(fā) 明的第一實(shí)施方式的泵系統(tǒng)的具有凸輪部件的轉(zhuǎn)子和相應(yīng)的定子部分的分解透視圖；圖6a至6c是在第一實(shí)施方式的不同角度位置中的轉(zhuǎn)子上的凸輪和定子上的互補(bǔ)凸輪的簡(jiǎn)化示意性說(shuō)明；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的泵系統(tǒng)的具有凸輪部件的轉(zhuǎn)子和相應(yīng)的定子部分的分解透視圖；圖8a和8b是在第二實(shí)施方式的不同角度位置中的轉(zhuǎn)子上的凸輪和定子上的互補(bǔ)凸輪的簡(jiǎn)化示意圖；圖9a是隨第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子和定子的凸輪元件的相對(duì)位置的變化而打開(kāi)和關(guān)閉密封件的示意性說(shuō)明的曲線圖；圖9b是隨第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)位置的變化而打開(kāi)和關(guān)閉密封件的示意性說(shuō)明的曲線圖，尤其說(shuō)明了堵塞的檢測(cè)；圖9c是隨第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子和定子的凸輪元件的相對(duì)位置的變化而打開(kāi)和關(guān)閉密封件的示意性說(shuō)明的曲線圖，尤其說(shuō)明了泄漏或空氣檢測(cè)功能；圖IOa是隨第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子和定子的凸輪元件的相對(duì)位置的變化而打開(kāi)和關(guān)閉密封件的示意性說(shuō)明的曲線圖；圖IOb是隨第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)位置的變化而打開(kāi)和關(guān)閉密封件的示意性說(shuō)明的曲線圖，尤其說(shuō)明了堵塞的檢測(cè)；圖IOc是隨第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)位置的變化而打開(kāi)和關(guān)閉密封件的示意性說(shuō)明的曲線圖，尤其說(shuō)明了泄漏或空氣檢測(cè)功能；圖Ila是并入根據(jù)本發(fā)明的泵系統(tǒng)的貼片泵的第一實(shí)施方式的分解截面圖；圖Ilb是貼片泵的第一實(shí)施方式的截面圖；圖12a是并入根據(jù)本發(fā)明的泵系統(tǒng)的貼片泵的第二實(shí)施方式的分解截面圖；圖12b是貼片泵的第二實(shí)施方式的截面圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，尤其是圖Ia和lb，根據(jù)本發(fā)明的泵模塊的實(shí)施例包括定子4和可旋轉(zhuǎn)地安裝在定子上的轉(zhuǎn)子6。定子4包括限定腔室10、12 (在下文中被稱為轉(zhuǎn)子腔室)的外殼8以及第一和第二密封件18、20，轉(zhuǎn)子的第一和第二軸向延伸部14、16被安裝在轉(zhuǎn)子腔室內(nèi)，而第一和第二密封件18、20被安裝在定子的外殼8內(nèi)，分別限定密封地圍繞轉(zhuǎn)子的第一和第二軸向延伸部14、16的密封環(huán)。液體供給通道22、24被設(shè)置在轉(zhuǎn)子的第一和第二軸向延伸部中。轉(zhuǎn)子的第一軸向延伸部大體上具有直徑為Dl的圓柱形狀，其直徑Dl比同樣大體上具有圓柱形狀的第二軸向延伸部16的直徑D2小。根據(jù)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角度和軸向位置，液體供給通道22，24使入口和出ロ通道26,28分別與位于第一和第二密封環(huán)18、20之間的轉(zhuǎn)子腔室10的一部分連通，液體供給通道22，24在所闡述的實(shí)施例中是在各自的延伸部表面上以軸向延伸的槽的形式。第一和第二密封環(huán)18、20均相對(duì)于與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面傾斜，從而密封環(huán)的傾斜角度可以彼此相同或不同。設(shè)置與液體供給通道結(jié)合的傾斜的密封環(huán)的主要目的是用作閥，該閥隨轉(zhuǎn)子的角度和軸向位置的變化而打開(kāi)和關(guān)閉。由于當(dāng)任一閥打開(kāi)時(shí)由轉(zhuǎn)子的軸向移位引起的在密封環(huán)18、20之間的轉(zhuǎn)子腔室部分10的容積改變，這實(shí)現(xiàn)了通過(guò)入ロ 26從儲(chǔ)液器被供給并通過(guò)出口 28流出的液體的泵出。在在先專利申請(qǐng)WO 2005039674中描述了通用的功能性原理，該申請(qǐng)通過(guò)引用而并入在此。在優(yōu)選實(shí)施方式中，將入口 26配置在轉(zhuǎn)子的軸向中心處，然而作為打開(kāi)和關(guān)閉閥的功能，也可以通過(guò)在轉(zhuǎn)子的軸向移動(dòng)中的適當(dāng)改變而使泵出方向相反，從而入口 26成為出口而出口 28成為入口。應(yīng)該注意，可以通過(guò)在設(shè)計(jì)中的不同結(jié)構(gòu)以及液體供給通道22、24和密封件18、20的不同位置來(lái)實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)子腔室部分10和入口及出口之間的液體連通的打開(kāi)和關(guān)閉，其主要目的是隨著轉(zhuǎn)子的角度和軸向位置的變化、越過(guò)密封件打開(kāi)和關(guān)閉液體連通。例如，代替在軸向延伸部的表面上的槽，可以將液體供給通道嵌入轉(zhuǎn)子內(nèi)，并且在延伸部的表面上具有孔(入口、出口)，而這種孔不一定沿軸向?qū)?zhǔn)。此外，液體供給通道不必須位于轉(zhuǎn)子上的徑向相対的位置上，并且密封環(huán)可以具有臺(tái)階或S形，換句話說(shuō)，密封環(huán)可以具有非恒定的傾斜角度。 在所示實(shí)施方式中，使密封環(huán)18、20形成為優(yōu)選在外殼的部分32上注模而成的整體密封元件30的一部分，該外殼可以例如采用塑料材料通過(guò)注模而成。然而，密封環(huán)也可以是注模在外殼中或組裝在外殼中的分開(kāi)的元件。例如，密封件可以由硅基或熱塑性彈性體或橡膠注射而成，從而外殼部分和密封件的模塑為制造泵模塊的部件提供了尤其具有成本效率的方法，不僅降低了制造單個(gè)部件的成本，而且也降低了其組件的成本，同時(shí)提供了較少的部件，并提高了所組裝的部件的精度。轉(zhuǎn)子6包括例如通常可以是圓柱盤(pán)的形式的電機(jī)部分34，該圓柱盤(pán)具有一個(gè)多個(gè)永磁體，該磁體在其周?chē)峁┒鄠€(gè)磁扱，該電機(jī)部分被設(shè)置在基體元件38中的電磁體36驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。基體元件38可以是泵2的一部分，或者是分開(kāi)的基體単元的一部分，泵模塊可移除的被安裝到該基體単元中?；w単元可以設(shè)置有用于控制和操作泵和/或用于經(jīng)由無(wú)線或有線鏈路將信號(hào)發(fā)送到控制單元的電子元件。作為優(yōu)選，將泵模塊可移除地插入到基體單元中，以便當(dāng)泵模塊被清除掉時(shí)，可以重復(fù)使用基體單元。例如,參考圖11a、Ilb和12a、12b,示出了應(yīng)用于患者皮膚的貼片泵(patch pump)1，其中，包括用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的電磁體36的基體元件38被可分離地安裝到泵模塊2和貼片泵的儲(chǔ)液器41的外殼40上。泵單元或模塊2可優(yōu)選地安裝到包含要泵出的液體的儲(chǔ)液器，作為一旦儲(chǔ)液器中的液體已經(jīng)被消耗掉或者由于例如在使用一段時(shí)間后需要改變注射點(diǎn)等其它原因就被清除掉的單個(gè)單元?？梢詫⒈玫耐鈿?以與儲(chǔ)液器成整體的或被永久固定并密封到儲(chǔ)液器上的方式永久安裝到外殼40上。作為選擇，可以使泵単元2與液體供給儲(chǔ)液器分離的設(shè)置，并采用例如刺穿通過(guò)儲(chǔ)液器的橡膠膜的針、被密封地卡ロ聯(lián)接和其它已知的手段等任何已知的密封聯(lián)接手段與液體供給儲(chǔ)液器連接。泵和儲(chǔ)液器被并入單個(gè)單元中在需要高度安全性的醫(yī)療應(yīng)用中是十分有利的。因?yàn)槠湎嗽谑贡门c液體藥物儲(chǔ)液器連接中的操作的風(fēng)險(xiǎn)，阻止了儲(chǔ)液器的再填充和泵的重復(fù)使用，并且該単元可以作為單個(gè)元件被清除棹。
參考圖IlaUlb和12a、12b，例如，以貼片泵的形式設(shè)置了特別緊湊的單元1，用于與分離的貼片單元3連接或者并入具有直接安裝到患者的皮膚上的粘接基體43的貼片，用于皮下藥物傳送。以適用于皮下藥物傳送的合適的導(dǎo)管的形式設(shè)置泵模塊2的出ロ 28，或者可以使泵模塊2的出ロ 28引導(dǎo)到貼片泵或者其它系統(tǒng)的導(dǎo)管5。在第一個(gè)貼片泵的實(shí)施方式(圖Ila和Ilb)中，借助于定位在導(dǎo)管5中和貼片泵外殼40的腔7中的針(未示出)，使可以是柔性或剛性管形式的導(dǎo)管5被引導(dǎo)通過(guò)患者的皮膚，并從貼片泵的頂部伸出。在患者的皮膚上應(yīng)用貼片泵并皮下插入針和導(dǎo)管后，抽出針，并借助自關(guān)閉或自愈合密封塞9封閉地密封所述腔7。在第二個(gè)貼片泵的實(shí)施方式(圖12a和12b)中，在將儲(chǔ)液器41和泵模塊2安裝在貼片單元3之前，采用借助于針(未示出)而被皮下插入的導(dǎo)管，將貼片単元3和導(dǎo)管安裝到 患者上。轉(zhuǎn)子磁極和定子電磁體可以有利地運(yùn)轉(zhuǎn)為允許轉(zhuǎn)子以精確的角度停止、開(kāi)始和向前或反向移動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。然而，也可以采用其它電機(jī)并采用用于確定轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角度位置的傳感器。在定子和轉(zhuǎn)子上分別由凸輪元件42、44限定轉(zhuǎn)子的軸向位移。該凸輪元件分別具有將轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的軸向位置確定為轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角度位置的函數(shù)的表面46、48。在所示實(shí)施方式中，凸輪元件44被定位在轉(zhuǎn)子的通用的盤(pán)形電機(jī)部分34上并在一定弧度上延伸。凸輪表面48確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，而定子上的凸輪元件42是沿轉(zhuǎn)子的凸輪表面48行進(jìn)的簡(jiǎn)單突起。應(yīng)該注意，凸輪的突起可以采用不同的形狀，并且可以使轉(zhuǎn)子和定子的凸輪的功能相反，即在轉(zhuǎn)子上具有突起而在定子上具有凸輪表面，該突起沿該凸輪表面行迸。定子4還設(shè)置有用于沿軸向相對(duì)于定子偏壓轉(zhuǎn)子的裝置，從而使各自的凸輪元件被推到一起。在所示實(shí)施例中，偏壓裝置采用被固定到定子的彈簧50的形式，該彈簧利用在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線A的區(qū)域中的中央部分52壓靠轉(zhuǎn)子的外端。彈簧元件50可以具有不同的形狀和結(jié)構(gòu)，主要目的是采用限定的彈簧カ使轉(zhuǎn)子的凸輪元件向定子上的凸輪元件偏壓。在所示實(shí)施方式中，彈簧元件有利地由弾性金屬板沖壓并成形，并以卡環(huán)或帽的形式安裝到轉(zhuǎn)子的盤(pán)上，該彈簧元件具有通過(guò)其它手段被扣緊或固定到定子的外殼的端部54。可以從帽部分58形成彈簧梁部分56以按壓到轉(zhuǎn)子上。優(yōu)選彈簧元件50由非磁性弾性金屬制成，從而使轉(zhuǎn)子和定子之間的磁場(chǎng)在其中通過(guò)。為了減小轉(zhuǎn)子的軸向長(zhǎng)度并提高其相對(duì)于傾斜的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)子本體部分34設(shè)置有中央腔部分59，凸輪元件位于該中央腔部分59中。注意，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，作為偏壓轉(zhuǎn)子的彈簧的替代，可以采用磁性力產(chǎn)生裝置。在后ー實(shí)施方式中，可以在轉(zhuǎn)子的盤(pán)中安裝一個(gè)或多個(gè)永磁體，而與其相對(duì)在基體38中安裝一個(gè)或多個(gè)電磁體或永磁體，從而將轉(zhuǎn)子推向定子的外殼，或者在定子的外殼8內(nèi)安裝吸引轉(zhuǎn)子的永磁體?？梢酝ㄟ^(guò)位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的軸向位置，例如位置傳感器包括嵌入轉(zhuǎn)子中的永磁體60和嵌入基體38中的霍爾傳感器62。圍繞周向可以設(shè)置多個(gè)位置傳感器。有利地，在所闡述的本發(fā)明的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子的電機(jī)部分34和凸輪元件42、44未被浸沒(méi)在要泵出的液體中，第三密封件64被設(shè)置在靠近轉(zhuǎn)子部分34的軸向延伸部16的周?chē)５谌芊饧?4減小了轉(zhuǎn)子腔室的出口部分12的容積，并阻止了在WO 2005 039674中描述的現(xiàn)有泵中出現(xiàn)的回流步驟。在第二軸向延伸部16上配置第三密封件64具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)其減小了轉(zhuǎn)子腔室中的容積并改善了在起始周期期間轉(zhuǎn)子腔室中的氣泡的消除；其確保了只向前流動(dòng)泵出；并且其提供了進(jìn)ー步的軸承支撐，改進(jìn)了相對(duì)于轉(zhuǎn)子的傾斜的穩(wěn)定性。第三密封件64可以有利地由例如硅樹(shù)脂基或熱塑性弾性體或橡膠等弾性體注模而成，該第三密封件64具有組裝到外殼部分32或與外殼部分32整體形成的注模而成的外殼部分66。與被浸沒(méi)在要泵出的液體中不同，具有在空氣中的轉(zhuǎn)子電機(jī)部分和凸輪元件的另ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是降低了液體上的剪切力，從而降低了可能的負(fù)面結(jié)果，例如胰島素等大的分子在剪切力的影響下容易劣變。具體參考涉及第ー凸輪的實(shí)施例的圖5、6a — 6c和9和涉及第ニ凸輪的實(shí)施例的圖7、8a、8b和10，更詳細(xì)地描述泵的功能及其安全性。在圖9和10中，線SI表示第一液體供給通道22相對(duì)于第一密封件18的作為轉(zhuǎn) 子角度位置的函數(shù)的相對(duì)軸向位置，線2表示第二液體供給通道24相對(duì)于第二密封件20的作為轉(zhuǎn)子角度位置的函數(shù)的相對(duì)軸向位置。線Rl和R2分別表示作為角度位置的函數(shù)的由凸輪表面48限定的轉(zhuǎn)子的軸向位置(即，位移)。線SI和Rl的重疊表示第一閥Vl打開(kāi)和關(guān)閉的位置，而線S2和R2的重疊表示第二閥2打開(kāi)和關(guān)閉的角度位置。從兩個(gè)曲線圖中可以分辨出交迭位置，在該交迭位置第一閥和第二閥VI、V2均被關(guān)閉，而兩個(gè)閥永遠(yuǎn)都不會(huì)同時(shí)打開(kāi)，從而避免了儲(chǔ)液器和出口之間的直接液體連通。在這些曲線圖中，示意性示出了液體供給通道22、24和凸輪元件42、44的位置。在圖7所示的位置0°，該位置相應(yīng)于圖Ia和Ib所示的轉(zhuǎn)子的位置，液體供給通道22、24以及第一和第二密封件18、20的相對(duì)位置分別被設(shè)置成不存在越過(guò)任ー密封件的液體連通。換句話說(shuō)，關(guān)閉第一閥和第二閥。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在大約40°和170°的角度位置之間，第一液體供給通道22的一端越過(guò)第一密封件18，使通向儲(chǔ)液器的入口 26與位于密封件之間的轉(zhuǎn)子腔室部分10之間液體連通。換句話說(shuō)，第一閥Vl打開(kāi)。在第一閥打開(kāi)的這種角度位置上，凸輪表面48具有斜坡66，使得轉(zhuǎn)子抵抗彈簧F的偏壓カ被移位。隨著軸向延伸部沿方向F移動(dòng)(圖Ia所示)，在第一和第二密封件18、20之間的轉(zhuǎn)子腔室部分的容積増大，從而將液體從儲(chǔ)液器吸到該腔室部分中。然后，在大約170°的角度位置，第一閥Vl關(guān)閉，并在所示的360°周期的其余角度保持關(guān)閉。在圖7中可以看出，在大約200° —大約330°處，由第二液體供給通道24與第二密封件20協(xié)作限定的第二閥V2打開(kāi)。因此，存在兩個(gè)閥均關(guān)閉的從大約170°到200°的交迭，從而提供了確保兩個(gè)閥永遠(yuǎn)不會(huì)同時(shí)打開(kāi)的安全裕度。當(dāng)兩個(gè)閥均關(guān)閉并正常運(yùn)行吋，由于在轉(zhuǎn)子腔室部分10中的流體的不可壓縮性，轉(zhuǎn)子的軸向位置被阻塞。一旦第二閥24、20打開(kāi)，轉(zhuǎn)子上的偏壓カ使轉(zhuǎn)子的軸向方向反向一 F，從而減小了腔室部分10的容積，使得其中的液體被泵出到轉(zhuǎn)子腔室出ロ部分12，從而被向泵的出ロ 28栗出。將凸輪元件設(shè)計(jì)成當(dāng)兩個(gè)閥均關(guān)閉時(shí)，至少在角位移的一部分上，凸輪元件以ー定的最大距離h (見(jiàn)圖6b、9和8b、10)沿軸向隔開(kāi)。在圖9所示的第一實(shí)施例中，在大約190°實(shí)現(xiàn)凸輪元件之間的這種軸向隔開(kāi)，而在圖10所示的第二實(shí)施例中，在大約180°實(shí)現(xiàn)凸輪元件之間的這種軸向隔開(kāi)，從而兩個(gè)閥均被關(guān)閉，轉(zhuǎn)子的軸向位置被阻塞。在該位置(在下文中稱作“測(cè)試位置”T)轉(zhuǎn)子停止，該位置可以通過(guò)位置傳感器或通過(guò)使用確定一定位置的步進(jìn)電機(jī)來(lái)確定，以便確定閥的任何故障或在轉(zhuǎn)子腔室部分10內(nèi)空氣的存在。當(dāng)轉(zhuǎn)子位于測(cè)試位置T處時(shí)，如果由于不合格的或破損的密封件或由于任何其它原因，任意ー個(gè)閥發(fā)生泄漏，借助通過(guò)彈簧施加到轉(zhuǎn)子上的偏壓力，在第一和第二密封件之間的腔室部分10中的液體將泄漏通過(guò)不合格的閥。即使在閥正常運(yùn)行并未發(fā)生泄漏的情況下，如果在轉(zhuǎn)子腔室部分10中存在任何空氣，其可壓縮性將使轉(zhuǎn)子發(fā)生ー些軸向移動(dòng)。可以通過(guò)位置傳感器例如包括位于轉(zhuǎn)子上的磁體的位置傳感器60、62和在基體上的或在定子中的霍爾效應(yīng)傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的軸向位移。傳感器可以測(cè)量軸向距離的絕對(duì)值，而作為優(yōu)選，傳感器可以輸出轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的軸向距離的差分測(cè)量，從而可以檢測(cè)出軸向位移，而不是轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的絕對(duì)位置。后者消除了與故障容差和傳感器測(cè)量漂移有關(guān)的任何問(wèn)題。
在測(cè)試位置T中轉(zhuǎn)子軸向移位的情況下，位置傳感器可以產(chǎn)生警告。警告可以例如使泵系統(tǒng)經(jīng)歷特定數(shù)量的泵出周期，以確保泵中的任何空氣的移除，隨后進(jìn)行幾秒的測(cè)試，從而萬(wàn)一在測(cè)試位置T處轉(zhuǎn)子軸向移位，則控制単元能指示泵出現(xiàn)故障。可以采用使凸輪元件隔開(kāi)的軸向距離h來(lái)測(cè)試泵的阻塞，該阻塞可能是由于泵或者由于在泵的導(dǎo)管的下游中的凝結(jié)物或其它阻塞而造成的。第二閥V2打開(kāi)時(shí)，如果出現(xiàn)這種阻塞，施加到轉(zhuǎn)子上的偏壓カ將不能使凸輪元件推到一起，從而轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的軸向位置的差分測(cè)量將檢測(cè)到?jīng)]有發(fā)生如第二閥打開(kāi)時(shí)所期望的那樣的沿轉(zhuǎn)子的軸向位置的改變。換句話說(shuō)，轉(zhuǎn)子的角度位置和軸向位置的讀數(shù)將能檢測(cè)到泵或者泵的下游中的阻塞，從而發(fā)出出現(xiàn)故障的信號(hào)。也可以有利地采用凸輪元件42、44的上述結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)定用來(lái)初始化步進(jìn)電機(jī)的計(jì)數(shù)的轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置，并基于該基準(zhǔn)位置，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)特定的角度。因此，該基準(zhǔn)位置能實(shí)現(xiàn)精確可靠的轉(zhuǎn)子的角度定位，這在當(dāng)執(zhí)行測(cè)試步驟時(shí)使轉(zhuǎn)子在測(cè)試位置T停止尤其有用。在第一實(shí)施例中(如圖5、6a — 6c、9所示)，可以采用轉(zhuǎn)子上的凸輪元件44上的肩部68來(lái)限定該基準(zhǔn)位置，該突肩68抵接到定子的凸輪元件42上的相應(yīng)肩部70上。為了得到基準(zhǔn)位置，根據(jù)泵是處于初始起始相位中還是處于中間相位中，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)特定數(shù)量的周期。在初始起始相位，泵系統(tǒng)被充滿液體并且移除了空氣。而在中間相位，泵系統(tǒng)在定子42和轉(zhuǎn)子上的凸輪元件之間的軸向距離基本上為零(其可以通過(guò)采用上述差分測(cè)量或其它測(cè)量的軸向位置傳感器來(lái)檢測(cè))的位置停止，然后反向，如圖6c所示，直到肩部68、70抵接并阻止進(jìn)ー步的反向旋轉(zhuǎn)。然后，可以將該抵接位置作為轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置存儲(chǔ)在控制單元中。在第二實(shí)施例中(如圖7、8a、8b、9所示)，可以通過(guò)檢測(cè)當(dāng)凸輪與凸輪表面接合時(shí)作為轉(zhuǎn)子角位移的函數(shù)的轉(zhuǎn)子的軸向位移圖來(lái)設(shè)定基準(zhǔn)位置。第二實(shí)施例具有代替第一實(shí)施例的肩部的反向斜面，從而使轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)用于系統(tǒng)的反向泵出動(dòng)作。換句話說(shuō)，在第二實(shí)施例中，泵可以采用任意方式泵出液體，這在某些應(yīng)用中是理想的。
權(quán)利要求
1.ー種泵，所述泵包括轉(zhuǎn)子(6)、定子(8)、第一密封件(18)和第二密封件；所述轉(zhuǎn)子包括電機(jī)部分(34)和具有不同的直徑的從所述電機(jī)部分開(kāi)始延伸的第一軸向延伸部(14)和第二軸向延伸部(16);所述定子包括具有用于在其中至少容納所述第一軸向延伸部和第ニ軸向延伸部的轉(zhuǎn)子腔室(10，12)的定子外殼；所述第一密封件被安裝在所述第一軸向延伸部周?chē)?；所述第二密封件被安裝在所述第二軸向延伸部周?chē)?，所述第一軸向延伸部和第ニ軸向延伸部設(shè)置有液體供給通道，該液體供給通道與相應(yīng)的第一密封件和第二密封件協(xié)作，以形成至少隨所述轉(zhuǎn)子的角位移的變化打開(kāi)和關(guān)閉越過(guò)相應(yīng)的密封件的液體連通的第ー閥和第二閥， 其特征在干，泵模塊包括靠近所述轉(zhuǎn)子的電機(jī)部分(34)安裝在所述第二軸向延伸部周?chē)牡谌芊饧?，從而限定出所述轉(zhuǎn)子腔室的出口部分(12 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵，其中，所述泵還包括在所述轉(zhuǎn)子和定子上的相互作用的凸輪元件(42，44)，以及偏壓裝置，該偏壓裝置作用于所述轉(zhuǎn)子，用于將カ沿所述定子的凸輪元件的軸向方向施加到所述轉(zhuǎn)子上，所述凸輪元件(42，44)被配置成當(dāng)所述第一閥和第ニ閥均關(guān)閉時(shí)，使所述凸輪元件在特定角度位置處隔開(kāi)一定的軸向距離(h)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵，其中，所述凸輪元件包括抵接肩部(68，70)，所述抵接肩部在所述轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠接合，從而限定所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的一角度基準(zhǔn)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵，其中，圍繞所述定子設(shè)置的所述凸輪元件(42)采用突起的形式，而所述轉(zhuǎn)子上的凸輪元件(44)被設(shè)置在電機(jī)部分(34)上，所述第一軸向延伸部(14)和第二軸向延伸部(16)從該電機(jī)部分延伸，所述轉(zhuǎn)子的凸輪元件(44)包括沿一弧度延伸的凸輪表面(48)，該凸輪表面的軸向高度隨著所述角度位置而變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵，其中，所述偏壓裝置包括彈簧(50)，所述彈簧附接到所述定子上，從而按壓到所述轉(zhuǎn)子上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵，其中，所述泵的入口(26)位于所述第一軸向延伸部(14)的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵，其中，限定所述泵的入口的外殼部分(40)與用于容納要泵出的液體的一儲(chǔ)液器整體形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵，其中，所述第一密封件和第二密封件被形成為單個(gè)整體的密封元件(30)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵，其中，所述第一密封件、第二密封件和第三密封件與所述定子外殼的至少一部分注模而成。
10.ー種貼片泵裝置，包括一次性単元，該一次性単元包括儲(chǔ)液器和安裝到該儲(chǔ)液器(41)上的根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的貼片泵裝置，還包括適于將所述貼片泵粘接安裝到患者的皮膚上的粘接基體(43)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的貼片泵裝置，還包括與所述泵的出ロ連通并適于皮下給藥的導(dǎo)管。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的貼片泵裝置，還包括可再利用的基體単元(38)，該基體單元包括用于驅(qū)動(dòng)所述泵的轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)器(36)，所述基體単元可移除地安裝到所述一次性單元上
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種泵，該泵包括定子(8)、轉(zhuǎn)子(6)和至少第一閥和第二閥；該轉(zhuǎn)子(6)包括可滑動(dòng)并可轉(zhuǎn)動(dòng)地至少部分安裝在所述定子的轉(zhuǎn)子腔室(10)中的軸向延伸部(14，16)；所述至少第一閥和第二閥分別在入口和所述轉(zhuǎn)子腔室之間以及所述轉(zhuǎn)子腔室和出口(12)之間，所述至少第一閥和第二閥至少隨所述轉(zhuǎn)子的角位移的變化而打開(kāi)和關(guān)閉。所述泵還包括在所述轉(zhuǎn)子和定子上的相互作用的凸輪元件(42，44)以及作用在所述轉(zhuǎn)子上用于沿所述定子的凸輪元件的軸向方向?qū)⒘κ┘拥剿鲛D(zhuǎn)子上的偏壓裝置。
文檔編號(hào)A61M5/142GK102691637SQ20121014777
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者約瑟夫·希爾貝爾, 西格弗里德·施特雷斯勒 申請(qǐng)人:森西勒Pat股份公司