CN102170928A - 插入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及插入装置，该插入装置带有一个持针器(2)、一个用来驱动持针器(2)沿着刺入方向直线运动的驱动机构(4、5、6、12)和至少一个用来操作驱动机构(4、5、6、12)的操作元件(7)。根据本发明，驱动机构(4、5、6、12)把操作元件(7)的横向作用于刺入方向的驱动运动转变为持针器(2)的刺入运动。

Description

插入装置
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的插入装置。
背景技术
为了把测定体内分析浓度例如葡萄糖液浓度的传感器插入病人的例如皮下脂肪组织内，必须使用插入装置，这种插入装置用一个驱动机构引起插入针的刺入运动。为此，常用的插入针设计成空心针或V形槽，传感器置入其中。传感器可设计成例如电化学测量用的电极系统或包括一个用于输入和导出注入液体的微液体导管。插入后，从人体组织中拔出插入针，而传感器则保留在已产生的刺扎伤口中。
插入装置的另一用途是例如用作胰岛素或别的活性物质的注入导管。就简单的插入装置而言，驱动机构只把操作元件的驱动运动转换成插入针的直线刺入运动。而刺入所需的力则须使用者本人在插入过程中通过操作元件的相应驱动运动进行施加。这给许多使用者在自己使用这类插入装置来把例如传感器插入自己腹部的皮下脂肪组织中带来了困难。特别是那些因年龄或疾病而使其活动性受到限制的人更难把插入装置以正确的角度保持在其身体上并施加刺入所需的力。亦即在施加所需的力时很难使插入装置保持不动和不产生倾斜。在刺入时颤抖的手或插入装置倾斜都会导致插入针的疼痛的横向运动，在极端情况中甚至导致插入失败。特别是在刺入时横向运动可导致已插入的传感器在以后通过周围的人体组织遭受机械应力，这种机械应力可使传感器受力甚至产生弯曲。此外，人体组织在这种情况下总是受到刺激，从而加剧发炎并产生排斥反应，对传感器的测量产生不利影响。
通过使用带有弹簧储能驱动机构的比较昂贵的插入装置，基本上可以消除上述缺点。在用这类插入装置时，刺入运动所需的能量由驱动弹簧或别的储能器提供。使用者在插入时只需把这种插入装置放到一个合适的人体部位并通过例如按压释放元件即可释放刺入运动。为此所用的力很小，所以即使活动性受限的人也容易在插入过程中保持插入装置不动。
发明内容
本发明的目的是阐述一种花费少而又便于操作的插入装置。
这个目的是通过一种具有权利要求1所述特征的插入装置来实现的，本发明的诸多有利改进可从各项从属权利要求中得知。
在用本发明插入装置时，驱动机构把一个或多个操作元件的横向作用的或与刺入方向相反作用的驱动运动转换成持针器的刺入运动。虽然使用者本人必须把刺入运动所需的力通过手动施加到操作元件上，但由于操作元件的驱动运动是横向于刺入方向进行的，所以本发明插入装置很容易操作。亦即从人机工程学的观点考虑，横向于刺入方向的运动要比在刺入方向内的运动容易进行得多。这也适用于与刺入方向相反的运动。所以即使是活动受限的人也可用平稳的手把传感器或注入导管插到例如上臂或腹部的皮下脂肪组织中。
本发明的插入装置还具有一个重要的心理学方面的优点。因为刺入运动所需的力是横向于或反向于刺入方向施加的，使用者不会感觉到这个力是针对自己的。即使在驱动运动的过程中进行刺入运动，也必须在操作插入装置时克服小小的心理上的阻抗极限。相比之下，本发明插入装置则消除了有意识地用大的力朝自己身体方向驱动带尖物件这种对任何人都会产生或多或少的心理上的阻抗极限。
本发明解决方案横向于刺入方向进行操作元件的驱动运动的另一优点在于，插入装置自身起操作力的支座作用而不是自己的身体，这样就可使使用者用插入针插入的那个身体部分放松、比较平稳地握住插入装置，并由此有助于用较小的机械应力进行疼痛较小的插入。
本发明插入装置可这样设计，即操作元件横向于刺入方向进行的驱动运动是垂直于刺入方向进行的，但这不是必须的。在另一个不平行于刺入方向的方向内进行的驱动运动也是垂直于刺入方向的，并可利用上述的优点。特别是操作元件的驱动运动不必一定是直线运动。例如操作元件的驱动运动也可是回转运动。也即回转运动涉及的角度越小和回转运动的半径越大，则与直线运动的区别从人机工程学上讲就变得越小。
本发明插入装置的优点是，既不需要弹簧又不需要别的储能器。所以本发明插入装置的驱动机构是不用储能器的，因而是成本低的。正因为如此，本发明插入装置可做成在一次使用后就被清除掉的一次性用品。这时，驱动机构在使用后自动锁紧，例如操作元件在驱动运动结束时卡死，以防止被重复滥用。
如欲插入针的特别快速的刺入运动，则可通过使用者的手作为储能器来达到这个目的。为此，操作元件的运动可通过一个锁销来锁定。该锁销只有在达到预定的力时才被克服例如锁定件被折断，或通过弹性变形被克服。该锁销的突然折断导致使用者比在没有这种锁销时快得多地操作该操作元件。
本发明插入装置也可变成多次使用，这时，总是在持针器中放入新的插入针。在一次性使用的插入装置中，制造厂家一般已经在持针器中放入一根插入针，而多次使用的插入装置也可不在持针器中放入插入针进行销售，因为使用者自己可把单独销售的插入针放入持针器中。可重复使用的插入装置的优点是配置有一个复位弹簧，该弹簧可把操作元件在重新使用操作后推回到起始位置。对这种复位弹簧的机械要求很低，所以这种复位弹簧制造成本也很低例如可用塑料制成。
为了把横向于刺入方向进行的操作元件的驱动运动转变成持针器的直线运动，应优先采用带有一根连杆的驱动机构，这样，驱动运动首先引起旋转或回转运动，就可以很小的力量产生刺入运动所需的直线运动。但例如也可用活节四边形代替连杆。但驱动机构应优先具有一个与操作元件连接的转动件和一个与该转动件连接的连杆。该连杆把转动件的旋转运动转变成持针器的直线运动。操作元件与转动件的连接例如可通齿条来进行。
原则上本发明插入装置只用一个横向于刺入方向运动的操作元件足够，但插入装置配备两个对置的操作元件是特别有利的。这样，由操作元件作用到装置或驱动机构上的横向力和反作用力就可平衡。此外，带有两个操作元件的装置用右手和左手都可自如使用。此时，这两个操作元件应优先与驱动机构这样连接，使其在刺入运动过程中沿着相反的方向运动。例如这两个操作元件在刺入运动过程中可进行相向运动，这样例如用一只手握住装置并将该手紧握在一起就可用手施加刺入运动所需的力，这样的运动相当于攥紧拳头，也就是说是一种非常简单的不需要特别精确或协调的运动。此外，这种运动实施起来不会把反作用力传递到病人的身体。所以可以根本上减少插入过程中装置产生倾斜的危险。
可插入的传感器通常和传感器支架一起使用，该支架可粘接到病人的腹部。为了插入传感器，插入装置可与该支架连接。在结束插入后，插入装置照例要从支架上拆下，而支架则保留在病人体上。与适用于这种用途的插入装置粘接的传感器支架例如可从US 2006/0183984 A1得知。
所以本发明的一个有利改进是，插入装置带有一个连接机构，后者在插入时把传感器支架固定在插入装置上，并在插入过程结束后被驱动机构操作，于是传感器支架即可脱离插入装置。除了这种自动脱扣外，在结束插入时例如为了中止疼痛的插入而进行提前脱扣，乃是有利的。为此，该连接机构可配置一个操作元件，使用者可操作该元件而无需驱动机构动作。
该连接机构优先具有两个相互铰接的臂，这两个臂用于夹持传感器支架并由驱动机构操动，以使插入装置脱离传感器支架。
附图说明
本发明的其它细节和优点参照附图所示的实施例来进行说明。附图中相同的和相应的部件用一致的附图标记表示。附图表示：
图1本发明插入装置在打开外壳时的一个实施例；
图2本发明插入装置在打开外壳时的另一实施例；
图3本发明插入装置在打开外壳时的又一实施例；
图4插入装置连接到一个传感器支架上的示意图；
图5插入装置连接到一个传感器支架上的另一个实施例的示意图；
图6插入装置连接到一个传感器支架上的又一个实施例的示意图；
图7插入装置连接到一个传感器支架上的再一个实施例的示意图。
具体实施方式
图1所示的插入装置具有一个外壳1，持针器2在该外壳中可沿着刺入方向进行直线运动。图1示出了带有一根插入针3的持针器。持针器2连接到一个驱动机构上，该驱动机构在所示实施例中包括一个连杆4、一个曲柄5、一个设计成齿轮的转动件6和两个操作元件7。操作元件7配有齿条8、后者与做成齿轮的转动件6啮合。当这两个操作元件7被压入外壳1中，即垂直于刺入方向进行相向运动时，做成齿轮的转动件6便产生旋转运动。转动件6通过曲柄5连接到连杆4上，于是后者把转动件6的旋转运动转变成持针器2的直线运动，这样在操作元件7的驱动运动的过程就可进行插入针3的刺入运动。
两个操作元件7在其图1所示的起始状态中从插入装置的外壳1的两侧伸出。特别是对在一次使用后须按相关规定作为废物处理的一次性用品来说，从外壳两侧伸出的操作元件7可用原样保护膜例如密封膜包裹，以告知使用者该装置为崭新状态。在去掉原样保护膜后，可将插入装置握在手中，这时加宽的外壳终端紧贴鱼际(大拇指根部突出的肌肉)，并用拇指和食指包围两个操作元件7。然后使用者相对按压这两个操作元件7，它们便产生横向于刺入方向的驱动运动，该驱动运动被上述驱动机构转变成插入持针器2的直线刺入运动。为了使插入针3的令人疼痛的横向运动减少到最低限度，特为此配置了一个直线导向9。持针器2连接到直线导向9上，后者例如可以是导机，持针器2可在其上或沿着它滑动。
由于有利于平衡操作元件7作用到转动件6上的横向力，所以避免了该转动件的增加摩擦的错位运动。
外壳1具有一个与刺入方向倾斜延伸的下边10，插入装置在使用时用该下边放置在病人的身体上。下边10优先以30°至60°的角度向刺入方向延伸，所以插入针3可倾斜刺入使用者的皮下脂肪组织。使用者由于有外壳1不可能看见插入针3，这从心理学上考虑是对他有利的。
所示的插入装置用于插入体内测量例如测定葡萄糖液浓度的传感器。所以驱动机构把操作元件7的横向于刺入方向进行的驱动运动既转变成刺入运动又转变成持针器2随即进行的返回运动。这是通过操作元件7的齿条8的长度精确地与转动件6旋转一整圈360°相匹配来实现的。连接在插针3上的传感器在持针器2运动的前拐点内与插针分离并由此在返回运动时保留在病人身体产生的刺入伤口内。就这样以连贯的运动过程完成了传感器的插入。病人只感觉到插入装置安放时的起始状态和结束插入后的最终状态。
操作元件7在其操作行程结束时锁紧例如卡入或与外壳1锁定。操作机构就这样被锁定，所以该插入装置只可能一次性使用。此外通过驱动机构的锁定，使插入针3在使用后保留在外壳1中，所以保护了使用者免遭使用过的插针伤害。
对示出的插入装置而言，刺入过程中刺入运动所需的力通过使用者自己操作操作元件7来产生，其优点是，既不需要驱动弹簧，又不需要别的储能器。所以所示的插入装置是没有储能器的，没有储能器的插入装置也叫做手动的插入装置。
图2表示插入装置的另一实施例，比例与上述实施例只是传动机构的结构有所不同：操作元件7横向于刺入方向进行的驱动运动在上例中是直线运动，而操作元件7在图2所示实施例中则是旋转运动，所以操作元件7带有一个回转轴承11例如轴颈11而可旋转地支承在外壳1内。
为了操作驱动机构，两个操作元件7同样像上例那样被挤压在一起。操作元件7通过一根细线12与一个设计成曲柄轴的转动件6连接，所以操作元件7的回转运动可引起转动件6的旋转运动。转动件6同样像上例那样通过一个曲柄5与一根连杆连接，所以转动件6的旋转运动被转变成持针器2的刺入运动。
图3表示图2所示实施例的变型。两个操作元件7在此例中也像图2所示实施例那样进行回转运动。但两个操作元件7类似图1实施例那样具有齿条8，后者与一个设计成齿轮的转动件6啮合。所以在此例中的操作元件7围绕轴颈11的回转运动也通过啮合的齿条8引起转动件6的旋转运动，后者则通过连杆4转变成持针器2的直线运动。
插入装置的外壳1例如可通过两半壳体拼接而成。为此，两半壳体之一可配有凸榫或别的连接件，后者插入另一半壳体的互补连接件13例如空心轴或塞孔中。也可设计成两半壳体用一个膜片铰链连接成一体的外壳，这两半壳体扣合和锁闭或以材料连接方式例如用粘接或焊接而成关闭的外壳。膜片铰链是两个部件之间的一种连接方式，这种连接以其很薄的材料厚度而成为柔性的，并由此实现两个部件的相互回转运动。
为了减少部件，这种膜片铰链也可用于上述实施例的其它部位，例如持针器2即可通过一个膜片铰链与连杆4构成，还有图2所示实施例的回转支承11也可用膜片铰链替代。
图4表示传感器支架20的一种实施例的示意图，该支架与上面例如参照图2或3所述的插入装置一起可粘接在患者腹部以便插入传感器。
在图4所示实施例中，插入装置带有一个连接机构15，插入装置通过该连接机构连接插到传感器支架20上。示意示出的连接机构15被设计成剪刀形杆15。为此两个杆臂16交叉布置并可围绕连接点17回转。在图4所示连接位置内，杆臂16的下端16b从后面卡住传感器支架20的锁紧件20a并由此实现插入装置和传感器支架20之间的机械连接。
在插入时，插入装置的两个操作元件7沿着图4所示箭头B方向弧形运动，如结合图2和3所述的那样。在这个运动结束时，操作元件7撞到连接机构15的杆臂16的上端16a，从而把杆臂16的下端16a压到一起，于是其下端16b也相向运动并松开其与传感器支架20的卡接。所示的插入装置以这种方式在插入过程结束时自动地与传感器支架20脱扣并可轻易地从该处取下。也即杆臂16的上端16a构成连接机构的操作元件。
此外，使用者可直接用其手指压到杆臂16的上端16a并由此操作剪切杆机构，从而使插入装置与传感器支架脱扣。使用者按此方式可中断插入过程并使插入装置与传感器支架脱扣。
图5表示连接机构15的另一实施例的示意图，该连接机构用于插入装置与传感器支架20的插入连接并在结束插入后与之脱。
图5所示的连接机构15具有两个在连接点17相互铰接的臂16。每个臂16都有一个上臂16c和一个下臂16d，这两个臂像一个肘那样相互活节连接。下臂16d在图5所示连接位置内卡入传感器支架20的锁紧件20a中并由此实现插入装置和传感器支架20之间的机械连接。
连接机构15在插入过程结束时类似于上述实施例被插入装置的驱动机构操作，这样连接机构15的两个铰接臂16在其铰接点17沿着箭头C的方向拉回，这时两个下臂16d相向运动，于是连接机构15与传感器支架20脱扣。
连接机构15在图5所示实施中包括一个带有一臂18的正弦曲柄传动机构，此臂作为连杆与两臂16的连接点17铰接在一起。该正弧曲柄传动机构通过驱动机构的齿条8驱动，所以在插入过程结束时传感器支架20与插入装置脱扣。
图6表示图5所示实施例的变型。此时两个臂16由一个可在两个直线导向19之间移动的臂18拉回，而不用正弦传动机构。臂18带有一个滑槽21，该滑槽在操作运动结束时被销22运走。销22在所示实施例中固定在两个操作元件7之一上并在操作运动结束时碰到滑槽21的一个斜面上，这就引起臂18沿着箭头C的方向运动并由此使插入装置与传感器支架20脱扣。
图7表示上面参照图6所述的连接机构15的另一变型的实施例。直线导向19在图7所示连接机构15中设计成一个可固定在外壳1上的销子，这个销子插入臂18的一个槽中。唯一的一个活节臂16铰接在臂18上，该活节臂16带有一个锁销，该锁销用于插入传感器支架的锁紧件20a中并在插入过程结束时由臂18从其啮合位置拉出，于是传感器支架20便与插入装置脱扣。
附图标记
1 外壳
2 持针器
3 插入针
4 连杆
5 曲柄
6 转动件
7 操作元件
8 齿条
9 直线导向
10 外壳底面
11 回转轴承
12 细线
13 连接件
15 连接机构
16 活节臂
16a 臂的上端
16b 臂的下端
16c 上臂
16d 下臂
17 连接点
18 臂
19 直线导向
20 传感器支架
20a 锁紧件
21 滑槽
22 销

Claims (15)

1.插入装置具有
一个持针器(2)，
一个用来使持针器(2)沿着刺入方向直线运动的驱动机构(4、5、6、12)，和
至少一个用来操作驱动机构(4、5、6、12)的操作元件(7)，
其特征为，驱动机构(4、5、6、12)把操作元件(7)的横向作用的或与刺入方向相反作用的驱动运动转变成持针器(2)的刺入运动。
2.按权利要求1的插入装置，其特征为，在驱动运动的过程中进行刺入运动。
3.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，驱动机构(4、5、6、12)没有储能器。
4.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，驱动机构(4、5、6、12)具有一根连杆(4)。
5.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，驱动机构(4、5、6、12)具有一个转动件(6)和一个与转动件(6)连接的连杆(4)，该连杆把转动件(6)的旋转运动转变成持针器(2)的直线运动。
6.按权利要求5的插入装置，其特征为，驱动机构(4、5、6、12)把操作元件(7)的驱动运动转变成转动件(6)的旋转运动。
7.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征在于，操作元件(7)的驱动运动是回转运动。
8.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，操作元件(7)具有一个齿条(8)。
9.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，驱动机构(4、5、6、12)布置在外壳(1)中，操作元件(7)从该外壳伸出。
10.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，两个操作元件(7)是相对布置的。
11.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，两个操作元件(7)在刺入运动过程中沿相反的方向运动。
12.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，两个操作元件(7)在刺入运动过程中进行相向运动。
13.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，驱动机构(4、5、6、12)把操作元件(7)的横向于刺入方向的驱动运动转变为持针器(2)的刺入运动及紧接着的退回运动。
14.按前述权利要求任一项的插入装置，其特征为，为持针器(2)设置有一个直线导向(9)。
15.带有一个按前述权利要求任一项所述插入装置和一个传感器支架(20)的插入系统，其特征为，该插入装置带有一个连接机构，该连接机构在插入时把传感器支架(20)锁定在插入装置上并在插入过程结束时被驱动机构(4、5、6、12)操动，从而使传感器支架(20)与插入装置脱扣。
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