CN101264020B - 刺针装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刺针装置(1)，通过该刺针装置可使刺针(10)沿着刺穿路径而移动，以便在皮肤表面产生刺穿创口，尤其是用以获得用于诊断用途的体液。为了取得低噪音和低冲击的刺穿运动的性能，本发明提出，这种刺针驱动器(2)包括用于调整刺针(10)的刺穿深度的控制单元，并且优选使刺针(10)可在刺穿方向上自由地摆动，而不受机械的刺穿深度止挡件的限制。

Description

刺针装置

技术领域

本发明涉及医学器械领域，具体涉及刺针装置(lancet device)。

背景技术

本发明涉及一种刺针装置，通过该装置可使刺针沿着刺穿路径而移动，以便在皮肤表面产生刺穿创口，尤其获得用于诊断用途的体液，该装置包括刺针驱动器，其具有用于产生驱动力，以便于刺针沿着刺穿路径在朝着皮肤表面的方向上进行刺穿运动的驱动机构，用于产生磁性保持力，以便将刺针保持在张紧位置的保持机构，以及触发机构，通过该触发机构可充分减小保持力，使得刺针在驱动机构所产生的驱动力的作用下，在朝着皮肤表面的方向上进行加速。

此外，本发明涉及一种用于操作刺针装置的方法，通过该装置可使刺针沿着刺穿路径而移动，以便在皮肤表面产生刺穿创口，尤其以获得用于诊断用途的体液，该装置包括刺针驱动器，通过该驱动器产生驱动力，以便通过驱动机构使刺针沿着刺穿路径在朝着皮肤表面的方向上进行刺穿运动，通过保持机构产生磁性保持力，以便将刺针保持在张紧位置，并且通过该触发机构可充分减小保持力，使得刺针在驱动机构所产生的驱动力的作用下，在朝着皮肤表面的方向上进行加速。

例如，糖尿病人需要刺针装置，其必须频繁地检查其血糖水平，以便通过胰岛素注射而能够将其保持在特定的设定值范围内。广泛的科学的实验已经证明利用每天四次分析的加强治疗可实现糖尿病最严重的长期的并发症(例如视网膜病及引起的病人失明)的显著减少。

对于刺针装置的使用者，一方面可能最低疼痛的皮肤刺穿能力，另一方面可能的最简单的操作和操纵所使用的刺针装置的能力具有极大的重要性。

低疼痛刺穿的需求是尽可能最快速的刺穿运动，其具有短暂的刺针停留在皮肤中的时间。驱动弹簧的使用已经证明其本身在现有技术中用于相应较强刺针的加速。这种类型的刺针装置的缺点是，在完全刺穿之后手动地张紧驱动弹簧对于许多使用者是比较厌烦的。这对于其手工灵巧性受到年龄或疾病限制的人尤其如此。

其中驱动弹簧通过电动机而自动张紧的刺针装置，其在这方面的确增加了使用者的舒适感，但具有由于电动机的原因而较大且更为沉重的缺点。因此具有集成的电动机的刺针装置代表了对于使用者的负担，其为了频繁的测量而必须持续地携带它。另外，由于电动机而显著地增加了生产费用。

此外，刺针装置在现有技术领域中是已知的，其中驱动力是利用线圈电磁性地产生的。例如在WO 02/1004602和US 6364889B1中公开了这种类型的刺针装置。为了能够利用这种类型的电磁型刺针驱动器而造成便于低疼痛刺穿皮肤的足够快速的刺穿运动，必须产生较强的磁场。这需要相对较强的电流流过所使用的激励线圈，这在小型紧凑的手持式装置中可能根本不会产生或只在极大的强度下才会产生。因此，在这方面，电磁型刺针驱动器不能超越具有驱动弹簧的机械驱动器。

从WO 2007/0063991中已经知晓补救这些缺点的具有电磁型驱动器的刺针装置，其特征被认为涉及刺针驱动器的有利的特征和设计。该出版物尤其涉及具有永久磁铁的刺穿驱动器的基本原理。该驱动器包含永久磁铁和电磁线圈，其容许永久磁场的补偿，并因而允许对有助于刺穿皮肤的驱动机构的控制。刺针通过磁力而被保持在第一位置，并且在相应地激励线圈的情况下，通过磁场的补偿可使刺针不再保持在该位置，使得刺针通过弹簧的驱动而执行刺穿过程。从该出版物知晓的刺针装置，其还可被称为弹道刺穿辅助机构，其具有用于限定刺穿深度的止挡件，类似于弹道刺穿辅助机构的其它已知实施例。然而，这具有多个后果和缺点：

-触发刺穿皮肤时引发噪音，其可发展成大声的干扰声。这些噪音时常被使用者感觉到非常烦扰的，或者可能惊吓使用者，这可能主观地增加了刺穿皮肤所造成的痛觉。

-在刺针系统中激励了振动，其被传递到刺入到组织中的刺针上，并因而可造成或增加疼痛。

-因为止挡件不是完全地非弹性的，所以动能从止挡件传回到刺针上，由于此原因，包含刺针的弹道系统将会在刺穿运动的轴线上发出回响。这甚至可能导致多个刺针出口，其也会造成疼痛。

为了抑制这些不合适的附带影响，根据现有技术需要各种复杂的辅助装置，其造成刺针装置或整个系统较大，并且制造更为昂贵。

如果这类刺穿或刺针装置将并入到血液分析单元中，那么适合在整个人机工程学方面包含″张紧″和″触发″刺针的作用，这将非常成功，如果其通过装置自动进行操作，和/或可由使用者利用任何情况下对于分析装置所需要的操作元件而起动。另外，可轻易地将电操作元件(开关，按钮等等)放置在装置上比机械操作元件更外面的人机工程学合适的点上，以便直接握紧。因而显著地增加了这种刺穿装置的费用。

此外，路径控制的刺穿辅助机构是已知的(例如，在商标名Softclix旗下的辅助机构)，其可相对较容易地并入到自动测量系统中，并装备辅助功能，但其总是使内部质量运动，其动能最后必须耗散掉，这出于功能和空间原因而利用止挡件来执行。这些系统还造成了显著的噪音。

此外，通过例如上述WO 2002/1004602已经知晓用于刺穿装置的电驱动器。这些是相对较安静的，因为其无需最后停止，但其具有缺点，即用于刺穿皮肤的所有动能，包括使刺针运动所需要的装置质量的运动动能，其必须直接由电功率源来提供。因为产生所需的作用力需要大的电感，但这些需要针对快速电流变化的高电压，所以除了该能量源(例如，蓄电池)以外，在装置中还必须包含功率源(例如，电容器)，其是针对高电压而设计的，并提供刺穿皮肤过程所需要的能量。然而实际上可能只使用这种储能器的大约一半能量。因而这种功率源就整个体积而言与能量源本身是一样大的。另外，因而完全需要最大程度地减小移动质量和刺穿路径上的阻力和摩擦，这需要从无菌包装中拆开刺穿元件(刺针)的额外的费用。这两者都需要整个体积在糖尿病人手动操纵的移动式测量系统中占比较小。

发明内容

本发明的目的是显示一种极具成本效率的方式，其中，在开头部分所陈述的那类具有紧凑设计的刺针装置中，可产生用于低疼痛刺穿皮肤的充分快速的刺穿运动，烦扰的噪音和冲击尽可能得以避免，并且尽可能地将使用者从准备操纵，例如张紧驱动弹簧的任务中解放出来。

该目的根据本发明而实现，其利用开头部分所陈述的那种类型的刺针装置，其中刺针驱动器包括用于调节刺针刺穿深度的控制单元，通过该控制单元可控制保持力的减小程度，从而在触发刺穿运动时，依据控制单元产生所需的刺针的刺穿深度。

根据另一特别有利的特征，其甚至可以相对于上面所解释的本发明而独立地适宜地用于开头部分所陈述的那种类型的刺针装置，该刺针建议被实现为可在刺穿方向上自由地摆动到摆动反转点，使得至少在利用控制单元可设定的实际可用的刺穿深度范围内的刺针的刺穿深度，其不会受到机械刺穿深度止挡件的限制。

根据本发明的刺针装置是一种由已经以机械形式储存在例如驱动机构所包括的驱动弹簧中的能量来提供用于执行刺穿运动所需要的能量的系统，该驱动弹簧能够通过磁性保持力而保持在张紧状态，并且受到电磁促动器的控制和调节，其需要极少的功率。刺针驱动器因而优选包括对刺针的运动起作用的电磁促动器，其可由控制单元激励，以调整刺穿深度，使得刺针的刺穿运动由可调节的推力和/或可调节的制动力来调整。

从具有高的机械品质因数，即低的内部阻尼的弹簧质量系统开始，根据本发明的刺针装置的一个实施例可优选如下构造而成，和/或考虑以下因素。

用于刺针，优选盒状刺针，即，存储并设于盒中的刺针的驱动柱塞，其在质量上是相对较大的。其悬挂在弹簧结构上，这容许其自由地从收缩位置摆动到伸展位置。最前面的位置相当于刺针的最大的安全撤除距离。弹簧结构的弹簧常数被确定为如果从最后面的张紧位置放开柱塞，使得柱塞在刺针开始离开时具有大约2m/s的速度。

此外，驱动柱塞包含固定地安装在柱塞上或柱塞中的永久磁铁。具有铁芯的电磁铁定位在柱塞的收缩位置附近。柱塞中或柱塞上的磁铁和铁芯，其尺寸以这样一种方式来确定，使得当柱塞磁铁与铁芯相接触时，柱塞克服弹簧结构的弹簧弹力而保持在收缩位置。然而，只要柱塞磁铁具有离铁芯小于2mm的小距离，例如，优选小于1.0mm至0.5mm，在铁芯和柱塞磁铁之间的引力就不足以保持刺针柱塞或甚至将其向后拉至铁芯。

检测柱塞运动状态的另一线圈，其沿着柱塞磁铁的摆动路径的一部分而定位，优选沿着柱塞磁铁的整个摆动路径而定位。如果需要，还可由电磁铁和/或其线圈来承担这另一线圈的功能，从而可免除这额外的线圈。

在组装装置之后或可能在对装置的强烈冲击之后，将柱塞定位，使其自由地悬挂在弹簧结构中，即，其不压住电磁铁的铁芯。为了张紧系统，具有电磁铁的柱塞发生摆动，直到柱塞磁铁达到铁芯时为止。具有柱塞磁铁的柱塞优选通过对电磁铁的相应的供电而以共振形式″建成″。然而，铁芯在与柱塞磁铁共振时不需要在极性上相反，在正确的循环中，为了在朝着铁芯的方向上产生加速度力而进行供电和断电是足够的，并简化了相关联的电路。

当将磁铁放置在铁芯上时，在绕组中产生电压峰值，其被用作关闭摆动激励的信号。刺穿系统现在充有所需要的能量，弹簧被张紧，并准备用于触发刺穿过程。

为了触发，利用电流脉冲以这样一种方式来激励电磁铁，使得铁芯被极化成与与永久磁铁极性相反，从而使保持力不再控制弹簧张力，并使柱塞脱离铁芯。弹簧质量系统因而向前摆动，造成刺针穿透可能提供的无菌保护，并将刺针的针尖刺入到皮肤中。因而损耗了摆动系统的能量。因此该系统优选以这样一种方式来确定例如，移动质量和弹簧张力的大小，使得在刺穿皮肤过程期间发生的这种能量损耗，其由于无菌保护机构的柔性变化，不同的皮肤刺穿阻力，或不规则的针尖锋利程度而发生变化，其只组成系统中的总能量的尽可能小的百分比。为此目的，如果柱塞具有大的质量，这是有利的。因而由于所列举的影响参数的原因，安全撤除距离只是被破坏或改变非常小。然而，这还同时意味着被触发的柱塞的动能几乎足以使柱塞磁铁在收缩运动期间再次到达铁芯。

为了使柱塞磁铁也可靠地再次到达铁芯，某些能量被有利地提供给摆动系统。为此目的，电磁铁或可能的额外的检测器线圈检测柱塞的收缩速度，并且在回摆终止时，即在回摆最后一半时，调节处理器为电磁铁供电，其至少或精确地足以使柱塞磁铁牢固地放置在铁芯上，但没有显著的残余速度，并因而没有产生显著的噪音，并因此得以再次保持在铁芯上。

刺针在执行刺穿运动时的安全撤除距离可机械地，例如通过可调节的与撤除刺针相关的皮肤接触，或通过在触发刺穿皮肤时控制电磁铁的功率而进行设定。例如，可非常快速地切换电磁铁，以排斥永久磁铁，弹簧质量系统因而可轻松无阻碍地摆动，并达到完全的安全撤除距离，或其只是被缓慢地带到所需要的触发场强，使得柱塞磁铁在脱离铁芯之后仍被其路线起动路径上，例如头2mm上的铁芯残余引力所制动。弹簧质量系统因而损失了能量，并且不会摆动至完全的安全撤除距离。这可由铁芯的磁极面的形状来支撑，使得永久磁铁在接近几毫米距离时已经遇到显著的引力，但这引力不足以完全克服驱动弹簧。

此外，可以这样一种方式来设计弹簧质量系统，使得自由摆动中只能达到最小可设定的安全撤除距离。电磁铁排斥的强度因而可赋予刺针柱塞额外的摆动，以用于所需的安全撤除距离。如果选择该方法，铁芯的磁极面可以是简单的二维表面。

在这两个实施例中，通过电张紧驱动器，即通过控制单元的触发电压的调节来确定安全撤除距离。实际的刺穿皮肤的驱动和/或主驱动通过弹簧结构的弹簧力来执行，刺穿运动由控制单元进行调节。

在另一实施例中，第二电磁铁或永久磁铁还可定位于柱塞磁铁的刺穿运动的前死点位置区域，从而或强或弱地制止柱塞在到达反转点之后的返回，或者可在返回运动的方向上加速。从现有技术领域中已经知晓这额外的电磁铁或永久磁铁在其功能上大致相当于止挡件，其限定了刺穿运动，但抑制和/或使柱塞的运动加速，而没有噪音或机械止挡件。因而还可实现特别的运动曲线。

然而，在这个实施例中，柱塞在刺穿过程之后的最终位置可能不是后面电磁铁的铁芯位置，而是弹簧质量系统的自由中间位置。这个位置因而当然位于刺针离开装置的开始部分的正面足够远的位置，使得刺针不会突出于装置之外。另外，在这种情况下，在使用该装置之前，必须建立起弹簧质量系统，使其回到起动位置，由此产生较高的能量消耗，另外，额外的制动电磁铁必须应用几乎整个刺穿驱动器的能量来使其停止。因此，这个实施例不会取得根据本发明的所有的优点。

利用根据本发明的装置，可使刺针沿着刺穿路径移动，以便在皮肤表面产生刺穿创口，从而获得用于诊断用途的体液。其包括刺针驱动器，其具有用于产生驱动力的驱动机构，以便使刺针沿着刺穿路径在朝着皮肤表面的方向上进行刺穿运动。刺针驱动器可包括磁铁，通过该磁铁可产生与驱动力定向相反的磁性保持力，并且刺针驱动器还可包括触发器机构，通过该触发器机构可充分减小保持力，使得刺针在朝着皮肤表面的方向上，在驱动机构所产生的驱动力的作用下进行加速。

驱动弹簧可用作驱动机构，其可通过磁性保持力而保持在张紧状态。在根据本发明的刺针装置中，刺针可在穿透到皮肤表面中之后，通过磁性保持力而收缩到其起动位置。利用例如一个电磁铁，或源自永久磁铁可产生保持力。如果使用永久磁铁，那么触发器机构包括线圈则是有利的，通过该线圈可产生磁场，其至少部分地，优选完全地补偿永久磁铁的保持力。通过合适的定制永久磁铁和线圈的尺寸，磁铁所产生的保持力可以足够大，致使驱动弹簧在完成刺穿运动之后重新张紧。

此外，线圈可用作根据本发明的刺针装置的驱动机构，以通过磁方式产生驱动力。线圈还可用作触发机构，通过该触发机构过度补偿磁性保持力。磁性保持力优选由永久磁铁产生，另一永久磁铁作为驱动机构的第二部分，作为被反向极化驱动磁铁而分配给该永久磁铁，使得永久磁铁的磁场破坏性地重叠起来。这样，由驱动磁铁所产生的驱动力得到产生保持力的永久磁铁的补偿，从而在没有线圈电流的条件下不会产生驱动力，并因此不会产生刺针运动。如果电流流过激励线圈，驱动磁铁的磁场构造性地重叠在线圈的磁场上，从而引起使刺针加速的驱动力。

即使这两个永久磁铁精确地相互补偿，通过结合反向极化的永久磁铁而使用激励线圈，可令人惊奇地产生比单独使用激励线圈所产生的驱动力更大的驱动力。通过迭加线圈磁场和反向极化的永久磁铁的磁场，在第一区域导致局部性增加的磁场强度，并且在第二区域导致局部性减少的磁场强度。局部性增加的磁场强度可用于磁化驱动元件的目的，例如软磁性线圈铁芯。由驱动元件上的磁场所施加的力由于局部性增加的磁场强度而整体上比没有永久磁铁的条件下使用线圈时更大。

以下将基于附图中所示的典型的实施例更详细地解释本发明。这里所示的特征可单独地或组合地使用，以提供本发明的优选设计。

附图说明

图1显示了根据本发明的刺针装置的第一典型的实施例，其带有松弛的驱动弹簧；

图2显示了图1中所示的典型的实施例，其带有张紧的驱动弹簧；

图3显示了图1中所示的刺穿到物体中时组建起的刺针的典型的实施例；

图4显示了图1中所示的典型实施例的线圈中的电压曲线；和

图5显示了根据本发明的刺针装置的第二典型的实施例，其带有松弛的驱动弹簧。

标号清单

1刺针装置

2刺针驱动器

3推杆

4驱动弹簧

5线圈

6铁轭

7永久磁铁

8刺针固定器

10刺针

11导向器

12框架

13皮肤触头

14皮肤

15增厚部分

16拉杆

17凹座

U电压

t时间

具体实施方式

图1至3和图5中所示的刺针装置1可集成在例如手持式分析装置中，其具有用于分析体液的测量器械，体液从产生的刺穿创口中获得。刺针装置还可作为穿刺辅助机构而安装在独立的装置中。

图1至3中所示的刺针装置1的中心构件是刺针驱动器2，其包括还可被称为刺针导向器的推杆3，采用驱动弹簧4或一对弹簧形式的用于前进和返回行程的驱动机构，具有铁轭6的线圈5，以及轴向定位于线圈5中的永久磁铁7。推杆3优选由磁中性材料制成，更优选由非电传导性材料，特别优选由塑料制成，以避免在磁场运动期间的涡电流损失，并且携带永久磁铁7和/或柱塞磁铁7以及具有可更换的刺针10的刺针固定器8，并且利用作为螺旋弹簧形式实现的驱动弹簧4而沿着由导向器11预定的刺穿路径进行加速，以产生刺穿创口。在备选实施例中，推杆3可携带由铁或另一铁磁性材料制成的电枢板，通过该电枢板使磁路在图2中所示的张紧位置通过铁轭6和可能的封闭线圈6的极靴而闭合。如果电枢板以永久磁铁(柱塞磁铁7)的形式来实现，那么其可能不仅受到铁轭6的吸引，而且还受到线圈5所产生的磁场的排斥，并额外获得加速。

刺针10可拆卸地固定在推杆3上的刺针固定器8上。永久磁铁7永久地连接在它上面。总地说来，刺针驱动器2可包括定位于推杆3上，携带着刺针10，并且由铁、另一铁磁性材料或永久磁铁实现的电枢板。与磁铁7(这里与导向器11同轴)相对应，铁轭6和线圈5固定地安装在框架上。推杆3装备有用于前进和返回行程的弹簧4或一对弹簧，其固定端固定在框架12上。皮肤触头13也定位于框架12上。线圈5用作保持机构的保持线圈，并且具有可磁化的或以永久磁铁形式实现的线圈铁芯6。推杆3突入到由铁轭6形成的线圈铁芯中，其组成了用于推杆3的导向器11。

除了驱动弹簧4之外，刺针驱动器2还可包括用于产生刺针10的收缩运动的复原弹簧。驱动弹簧4通过收缩运动而再次张紧。驱动弹簧4和复原弹簧可各由包围推杆3的螺旋弹簧的形式实现。驱动弹簧4和可能的复原弹簧各在一端被支撑于推杆3的支撑部分上，并且在另一端支撑于框架上，在所示的典型的实施例中，推杆3的支撑部分以增厚部分15的形式来实现。驱动弹簧4和复原弹簧可以这样一种方式来定位，即使得驱动弹簧4的松弛造成复原弹簧的张紧，并且复原弹簧的松弛造成驱动弹簧4的张紧。在这上下文中，术语″张紧″应被理解为其意味着能量储存在特定有效的弹簧中。这可由例如通过压缩弹簧中的压缩，通过扩展弹簧中的伸展，或通过片簧中的弯曲来造成。

在其它实施例中，除了驱动弹簧4以外或替代驱动弹簧4，驱动机构还可包括具有线圈铁芯的激励线圈，线圈铁芯可磁化或以永久磁铁的形式来实现。例如，在图1中，具有铁轭6的线圈5还可承担或促成驱动机构的功能。此外，激励线圈和保持线圈可以是相同的线圈。

在图1中，显示了刺针装置，其带有松弛的驱动弹簧4。为了张紧刺针装置1，由柱塞3和弹簧4组成的弹簧质量系统，其通过反馈地对线圈5交替供电而建成，直至柱塞磁铁7与铁芯6发生接触(图2)。在这种状态下，可保持线圈5不通电，柱塞磁铁7保持克服张紧弹簧4而固定在铁轭6上。

图2中显示了推杆3处于其驱动弹簧4张紧的位置。驱动弹簧4是螺旋弹簧，其作用在携带刺针10的推杆3上。推杆3和/或驱动弹簧4通过集成在线圈5的线圈铁芯中的铁轭6或永久磁铁的磁性保持力而保持在这个位置。线圈铁芯相对于线圈5固定地定位于合适位置。刺针装置1因而包括刺针驱动器2，保持机构和触发机构，刺针10通过该装置可沿着刺穿路径移动，从而在皮肤表面产生刺穿创口，尤其用以获得用于诊断用途的体液，刺针驱动器2具有用于产生驱动力的驱动机构，用于使刺针沿着刺穿路径在朝着皮肤表面的方向上进行刺穿运动，保持机构用于产生磁性保持力，以便将刺针10保持在张紧位置，通过触发机构可使保持力减小到足够小，使得刺针在朝着皮肤表面的方向上，在驱动机构所产生的驱动力的作用下进行加速，并且刺针装置1还具有用于调整刺针10的刺穿深度的控制单元，通过该控制单元可控制保持力的减小，从而在触发刺穿运动期间，根据控制单元而产生所需的刺针10的刺穿深度。

线圈5用作用于触发刺穿运动的触发机构。通过促使电流流过线圈5而产生磁场，其补偿柱塞磁铁7的保持力，使得驱动弹簧4松弛，并使具有刺针10的推杆3在朝着皮肤表面的方向上，在驱动弹簧4所产生的驱动力的作用下加速。

刺穿过程如图3中所示。对于刺穿过程，线圈5受到电流脉冲的冲击，从而克服永久磁铁7对铁轭6的保持力。刺入到皮肤14中的刺穿深度可由控制单元通过脉冲的强度和持续时间进行控制。如果必要，还可减慢收缩速度，因为在给定的时间可应用反向电流。

为此目的，控制器并不需要路径传感器或任何位置检测，而只需要关于运动方向上的速度信息，其可通过例如线圈5中的互感而获得。

通过调整″供电″可使弹簧张紧，并改变刺穿深度。这种触发可用于调节刺穿距离(例如，通过用于得到较大安全撤除距离的电磁推力和/或用于得到较小安全撤除距离的制动力)。线圈5因而用作一种刺针驱动器2的电磁促动器，其对刺针10的运动起作用，该促动器能够通过控制单元驱动，以便以这样一种方式来调整刺穿深度，使得刺针的刺穿运动通过可调整的推力和/或和可调整的制动力进行调节。

即使在故障情况下，也存在使推杆3从图1所示的中间位置移动回到图2中所示的张紧起始位置的可能性，因为利用线圈5通过周期性的电流浪涌会激发由驱动弹簧4，推杆3和可能的复原弹簧组成的机械系统的机械摆动。在该系统的谐振频率下的持续激励下，该摆动的幅度会增加，直到推杆3返回到图2中所示的起动或起始位置，并且可通过张紧位置的磁性保持力，即通过铁轭6上的柱塞磁铁7的保持力而保持在那里。

通过对线圈5的电容率的测量可确定柱塞磁铁7是否压靠在铁轭上。通过这种方式，因而可确定推杆3是否定位在图2中所示的张紧位置。线圈5的电容率优选在刺穿皮肤之后不久，例如，在刺穿皮肤之后的1至2秒内进行测量。如果确定推杆3没有定位在张紧位置，那么由驱动弹簧4和推杆3组成的机械系统的机械摆动会被周期性的电流浪涌所激励，从而使推杆3返回到其张紧位置。

这样，线圈5用作位置传感器，用于检测推杆3的位置。所示的刺针装置1可备选地或额外地装备其它位置传感器，从而可依据推杆3的瞬时位置而确定用于切断或使穿过线圈5的电流极性反转的最佳时刻。传感器的使用因此容许替代简单的线圈电流控制，其中依据推杆3的位置可为电流脉冲，线圈电流的调节预先确定预定的剖面。

总地说来，如果磁场可由电磁促动器产生，那么这是有利的，其部分地补偿，完全地补偿，或过度补偿保持力，以控制刺针10的刺穿深度。在有利的实施例中，电磁促动器包括促动器线圈，其可能具有可磁化的或以永久磁铁形式实现的线圈铁芯。在优选的实施例中，激励线圈，保持线圈和促动器线圈的至少其中两个线圈是相同的线圈，以节省构件。

此外，没有提供机械止挡件来限定刺针10的安全撤除距离，这方面已经从弹道刺穿辅助机构中知晓。相反，由推杆3和刺针10组成的共振系统，其以这样一种方式进行设计，使得刺针10摆动至高达其摆动反转点。具有刺针10的推杆3在刺穿方向上自由地摆动至高达摆动反转点，从而至少在利用控制单元可设定的实际可用的刺穿深度范围内，刺针10的刺穿深度不受机械的刺穿深度止挡件的限制。图3中显示了推杆3处于刺穿位置的刺针装置1。在刺穿位置，没有例如由柱塞磁铁7形成的止挡件，其压住导向器11的限定元件，从而使刺穿路径不受限定。当然，所示由推杆3和柱塞磁铁7组成的系统达到了机械停止点，其限定了进一步运动，以免刺穿方向上的进一步运动超出了正常操作。因而，例如，推杆3可具有增厚部分15，其撞击铁轭6，以防止使用者拔出推杆3。然而，在刺针装置1的正确使用期间，这种摆动并不受这种止挡件的限定。

此外，可保持系统中一旦建立摆动所获得的能量。一旦造成移动，柱塞3就来回摆动。在返回路径上，只需要很少的能量即可再次捕获它。这意味着过剩能量直到目前为止没有被耗散掉(例如，利用减振器转换成热量)，而是作为弹簧张力储存起来，直至下次刺穿运动。其只有在保持磁铁发生故障的条件下才需要组合回到系统中，其中在通过周期性的电流浪涌利用控制单元完成刺穿之后激励了刺针10的机械摆动，由此使携带刺针10的推杆3返回到其起始位置，其通过磁性保持力而保持在张紧位置。刺针驱动器2因而有利地包括促动器，其可利用控制单元以这样一种方式进行控制，使得刺针10可在执行刺穿运动之后，在与刺穿运动相反的收缩运动中以这样一种方式进行加速，使刺针10返回到起始位置，其通过磁性保持力而保持在张紧位置。

当然，在所示的刺针装置1中引起了摩擦力，使得储存在图3中所示的刺穿位置，以及可能还储存在额外的复原弹簧中的能量，其不足以使驱动弹簧4重新张紧。在所示的装置中，因此推杆3的收缩运动受到控制单元的支撑。在收缩运动中，由线圈5对柱塞磁铁7施加的加速足以使推杆3返回到图2中所示的张紧位置，同时使驱动弹簧4张紧。

为了支撑收缩运动，流过线圈5，以触发刺穿运动的电流的方向可在极性上反转，从而将线圈5所产生的磁场增加到柱塞磁铁7的保持力上。为了使电流的极性反转，例如，可使用具有H电桥的控制单元。例如，极性反转发生在刺针10已经到达刺穿路径的最外面的点位时。

根据本发明的刺针装置1因而根据另一有利的额外的特征，以这样一种方式来实现，即使得刺针驱动器2和刺针10，尤其携带刺针10的推杆3，刺针10，以及驱动机构组成了可沿着刺穿路径而摆动的摆动系统，驱动机构在所示的典型的实施例中是驱动弹簧4。有利的是，当利用刺针10执行刺穿运动时，包含在摆动系统中的摆动能量得以恢复较大部分，并通过刺穿运动之后发生的驱动机构的重新张紧而在驱动机构的起始位置储存为势能，从而可获得再生的动能，以执行后续的刺穿运动，并且不必再次应用它。执行刺穿运动所需要的能量大约是1.0mJ至5.0mJ，通常为2.5mJ。有利的是，摆动系统的摆动能量至少10倍于，优选至少50倍于，并且特别优选至少100倍于所需要的刺穿能量。因而典型的摆动能量在25mJ至250mJ之间。

刺针10的刺穿和收缩运动通常持续总共4至6ms。对于可能最快速的刺穿运动，优选使用相应较强的驱动弹簧4和相应较强的柱塞磁铁7，例如稀土磁铁。为了补偿磁性保持力，因此优选使用极大地超过商业上可用蓄电池的性能容量的电压和/或电流强度。因此线圈5通过电流缓冲器和/或电压变换器而连接在刺针装置1的内部电源上，例如蓄电池上，从而可由控制单元利用商业上可用的蓄电池，通过线圈5来产生能够补偿磁性保持力的电流脉冲。例如，电容器或蓄电器，尤其锂聚合物蓄电器适合用作电流缓冲器。合适的电压变换器可由DC/DC变换器获得。用于产生强烈的电流脉冲的相应技术通常见于例如，用于产生闪光的照相机中，并可用于所述的刺针装置1。

图4显示了图1中所示的典型实施例的线圈5中的电压曲线。

图5中显示了一个根据本发明的刺针装置1的经更改后的典型实施例。其具有″中继型″刺针驱动器2的实施例，其中线圈5定位于U形的铁轭6上，可来回移动和/或摆动的柱塞3的导向器11，其不由铁轭6形成，而与其分开定位。对携带刺针10的推杆3起作用的驱动弹簧4，其在这种情况下不是螺旋弹簧，而是片簧。其一端固定地夹紧在框架12上，并且在另一端连接在拉杆16上，拉杆16接合在柱塞3的凹座17中。当然，除了片簧以外，还可提供接合在拉杆16，凹座17或柱塞3上的螺旋弹簧。

拉杆16携带永久磁铁7，其可依据通过电压U对线圈5的激励功能而被铁轭6所吸引或保持住，该电压依据时间t而变化。

根据图1至3中所示的第一实施例可完成图5中所示的第二典型实施例的详细设计。图5中显示了带有松弛的驱动弹簧4的刺针装置。为了张紧刺针装置1，利用线圈5和铁轭6产生磁场是，由此吸引永久磁铁7，直至其与铁轭6相接触时为止。在这种状态下，可保持线圈5不通电，永久磁铁7保持克服张紧弹簧4而固定在铁轭6上。

线圈5还用作用于触发刺穿运动的触发机构。通过促使电流流过线圈5而产生磁场，其补偿永久磁铁7的保持力，使得驱动弹簧4松弛，并使具有刺针10的推杆3在朝着皮肤表面的方向上，在由驱动弹簧4经由拉杆6和推杆3上的凹座17所产生的驱动力的作用下进行加速。刺入到皮肤中的刺穿深度在这里可由控制单元通过应用于线圈5的脉冲的强度和持续时间进行控制。如果需要，通过恰当的供电还可以将共振系统组合到张力中。此外，还可参照关于图1至3的陈述。

Claims (15)

1.一种刺针装置(1)，刺针(10)可通过该刺针装置而沿着刺穿路径而移动，以便在皮肤表面产生刺穿创口，所述刺针装置(1)包括：

刺针驱动器(2)，其具有用于产生驱动力的驱动机构，以便使所述刺针(10)沿着所述刺穿路径在朝着皮肤表面的方向上进行刺穿运动，

用于产生磁性保持力、以便将所述刺针(10)保持在张紧位置上的保持机构，和

触发机构，利用所述触发机构可充分减小所述保持力，使得所述刺针(10)在由所述驱动机构产生的驱动力的作用下在朝着皮肤表面的方向上被加速，其特征在于，

所述刺针驱动器包括用于调整所述刺针(10)刺穿深度的控制单元，通过所述控制单元，可以控制保持力的减小，从而在触发所述刺穿运动期间，根据所述控制单元来产生所述刺针(10)的所需刺穿深度。

2.根据权利要求1所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述刺针(10)可通过该刺针装置而沿着刺穿路径而移动，以便在皮肤表面产生刺穿创口，用以获得用于诊断用途的体液。

3.根据权利要求1或2所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述刺针(10)被实现为可在刺穿方向上自由地摆动至摆动反转点，从而至少在可利用所述控制单元来设定的实际可用的刺穿深度范围内，使所述刺针(10)的刺穿深度不受机械的刺穿深度止挡件的限制。

4.根据权利要求1或2所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述驱动机构包括驱动弹簧(4)，所述驱动弹簧(4)能够通过所述磁性保持力而保持在张紧状态下。

5.根据权利要求1或2所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述刺针驱动器(2)包括电枢板，所述电枢板位于携带所述刺针(10)的推杆(3)上，并且由铁、另一铁磁性材料或以永久磁铁的形式来实现。

6.根据权利要求1或2所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述刺针驱动器(2)包括对所述刺针(10)的运动起作用的电磁促动器，其可由所述控制单元进行驱动，以便调整所述刺穿深度，即，使得通过可调整的推力和/或可调整的制动力来调节所述刺针的刺穿运动。

7.根据前述权利要求6所述的刺针装置(1)，其特征在于，通过所述电磁促动器可产生磁场，其部分地补偿，完全补偿，或过度补偿所述保持力。

8.根据权利要求6所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述促动器可利用所述控制单元进行控制，即，使得所述刺针(10)可在执行刺穿运动之后，在与所述刺穿运动相反的收缩运动中被加速而使所述刺针(10)返回到起始位置，在所述起始位置，所述刺针(10)通过所述磁性保持力而保持在所述张紧位置。

9.根据权利要求1或2所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述刺针驱动器(2)和所述刺针(10)一起组成了可沿着所述刺穿路径而摆动的摆动系统。

10.根据前述权利要求1或2所述的刺针装置(1)，其特征在于，携带所述刺针(10)的推杆(3)，所述刺针(10)和所述驱动机构一起组成了可沿着所述刺穿路径而摆动的摆动系统。

11.根据前述权利要求10所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述驱动机构是驱动弹簧(4)。

12.根据前述权利要求9所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述刺针装置(1)实现为，当利用所述刺针(10)执行刺穿运动时，包含在所述摆动系统中的摆动能量得以恢复了较大部分，并通过所述驱动机构的重新张紧而在刺穿运动之后所述驱动机构的起始位置储存为势能，从而可获得再生的动能，以执行后续的刺穿运动，并且不一定再次应用它。

13.根据权利要求9所述的刺针装置(1)，其特征在于，所述刺针装置(1)实现为，在利用所述刺针(10)执行刺穿运动时，包含在所述摆动系统中的摆动能量显著地大于执行皮肤刺穿所需的能量。

14.一种装置，是用于分析体液中的在医学上较重要的成分的分析仪器，其特征在于，所述装置包括根据权利要求1至13中任一项所述的刺针装置(1)。

15.一种装置，是用于通过刺入身体来提取体液样本的刺穿辅助机构，其特征在于，所述装置包括根据权利要求1至13中任一项所述的刺针装置(1)。

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