CN106604753A - 输注泵系统和方法 - Google Patents

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Abstract

输注泵系统的一些实施方案包括具有驱动系统的泵设备，该驱动系统配置为以减少剂量不准确的可能性的方式与药物筒附接。在一个示例中，泵设备的驱动系统可以配备有柱塞接合设备，该柱塞接合设备配置成机械地锚固到药物筒的柱塞中，然后沿着朝向驱动系统的活塞杆的方向偏压药物筒的柱塞。

Description

输注泵系统和方法
技术领域
本文件涉及输注泵系统，例如，用于分配药物的便携式输注泵系统。
背景
泵系统通常用于将一种或多种流体递送至目标个体。例如，医疗输注泵系统可以用于作为医疗治疗的一部分将药物递送给患者。由输注泵系统递送的药物可以取决于患者的状况和期望的治疗计划。例如，输注泵系统已经用于将胰岛素递送至糖尿病患者的脉管系统以便管理血糖水平。
输注泵系统通常需要以精确控制的剂量递送药物。药物的过剂量和不足剂量可能对患者有害。例如，将过剂量或不足剂量的胰岛素递送到糖尿病患者的输注泵系统可能显著影响患者的血糖水平。
概述
输注泵系统的一些实施方案包括具有驱动系统的泵设备，该驱动系统配置为以减少剂量不准确的可能性的方式与药物筒附接。例如，在特定的实施方案中，泵设备的驱动系统可以配备有柱塞接合设备，该柱塞接合设备配置成机械地锚定到药物筒的柱塞中，然后沿着朝向驱动系统的活塞杆的方向偏压药物筒的柱塞。在这些情况下，柱塞接合设备可以减小或消除原本可能存在于柱塞的朝后的面和驱动系统的推动元件的向前的面之间的间隙，并且可以和之后在泵设备的操作过程中将柱塞保持在相对于活塞杆的可预测的位置中。
本文描述的特定的实施方案包括便携式输注泵系统。该系统可以包括界定接纳药物筒的空间的泵壳体和当药物筒被泵壳体接纳时从药物筒分配药物的驱动系统。该驱动系统可以包括活塞杆以及联接到活塞杆的柱塞接合设备，该活塞杆配置成当药物筒被泵壳体接纳时向前朝向药物筒前进。柱塞接合设备可以包括至少一个穿透构件以将驱动系统联接至药物筒的柱塞。任选地，柱塞接合设备还可以包括可从非激活状态调节到激活状态的弹簧，其中弹簧的弹簧力朝向活塞杆偏压柱塞。
在其它的实施方案中，便携式输注泵系统可以包括界定接纳药物筒的空间的泵壳体和当药物筒被泵壳体接纳时从药物筒分配药物的驱动系统，以及控制器设备。任选地，该驱动系统可以包括活塞杆以及联接到活塞杆的柱塞接合设备，该活塞杆配置成当药物筒被泵壳体接纳时向前朝向药物筒前进。任选地，控制器设备可以是可移除地可附接到泵壳体的设备的形式，以便与包括泵壳体和驱动系统的泵设备电连接。该控制器设备可以容纳控制电路，该控制电路配置为与定位在泵壳体中的驱动系统连通以控制从泵设备分配药物。柱塞接合设备可以包括联接到活塞杆的活塞毂，围绕活塞毂安装的保持板，以及由保持板支撑以将驱动系统联接到药物筒的柱塞的至少一个穿透构件。另外，柱塞接合设备可以任选地包括坐落在活塞毂和保持板之间的弹簧。弹簧可以是从非激活状态可调节到激活状态的，其中弹簧的弹簧力将保持板偏压远离活塞毂，以拉动柱塞使其抵靠活塞毂的表面。
在便携式输注泵系统的一些实施方案中，该系统可以包括泵壳体和包括柱塞接合设备的驱动系统。该泵壳体可以界定接纳药物筒的空间。该驱动系统可以配置成当药物筒被泵壳体接纳时从药物筒分配药物。该驱动系统可以包括配置成当药物筒被泵壳体接纳时向前朝向药物筒前进的活塞杆以及联接到活塞杆的柱塞接合设备。柱塞接合设备可以包括用于穿透药物筒的柱塞的至少一个装置，以及用于通过从非激活状态调节到激活状态而朝向活塞杆偏压柱塞的装置。任选地，用于偏压的装置可以包括弹簧设备。
本文描述的特定的实施方案包括操作输注泵设备的方法。该方法可以包括在泵设备的壳体的内部空间中接纳药物筒。柱塞接合设备可以定位在该内部空间中。该方法还可以包括利用柱塞接合设备的至少一个穿透构件穿透药物筒的柱塞。任选地，该方法还可以包括在利用所述至少一个穿透构件穿透柱塞之后，向柱塞施加弹簧偏压以朝向泵设备的驱动系统的部件偏压柱塞。
本文描述的实施方案中的一些或全部可以提供以下的优点中的一个或多个。首先，泵设备的驱动系统的一些实施方案可以以受控的方式从泵设备精确地且增量地分配流体。例如，容纳在泵设备内的驱动系统可以包括附接至安装到泵设备中的药物筒的柱塞的柱塞接合设备(定位在活塞杆的前端部处)，且柱塞接合设备可以配置成减小或消除活塞和柱塞之间的任何间隙(例如，是药物分配中的不准确的潜在来源的间隙)。因此，在特殊情况下，柱塞接合设备可以通过抑制柱塞相对于活塞杆的无意移动而减小输注泵设备的剂量不准确的可能性。
其次，在特定的实施方案中，该泵设备可以可移除地附接至控制器设备，使得用户可以通过简单地观察可释放地连接到泵设备的用户界面来容易地监控输注泵操作。
第三，输注泵系统的一些实施方案可以配置成便携式、可穿戴和以及(在一些情况下)可隐藏的。例如，用户可以方便地将输注泵系统在衣服下穿戴在用户的皮肤上，或者可以在接纳从泵设备分配的药物的同时将泵设备携带在用户的口袋中(或其它便携位置)。
在附图和以下描述中阐述本发明的一个或多个实施方案的细节。从描述和附图中以及从权利要求中，本发明的其它特征、目的和优点将是明显的。
附图描述
图1是根据一些实施方案的输注泵系统的分解透视图。
图2是根据一些实施方案的输注泵系统的透视图。
图3是图1的输注泵系统的泵设备的分解透视图。
图4是图1的输注泵系统的柱塞接合设备和流体筒的分解透视图。
图5A是图4的柱塞接合设备的透视图。
图5B是图4的柱塞接合设备的透视分解图。
图6是图4的柱塞接合设备的活塞毂和弹簧毂的透视图。
图7是图4的柱塞接合设备的保持板的的透视图。
图8A-8C是图4的柱塞接合设备和流体筒的渐进透视图。
图9是根据一些实施方案的可选的输注泵系统的透视图。
说明性实施方案的详细描述
参考图1，输注泵系统10可以包括泵设备100和与泵设备100连通的控制器设备200。在该实施方案中，泵设备100包括壳体110，该壳体110界定流体筒120可以接纳在其中的腔116。泵设备100还包括帽设备130以将流体筒120保持在壳体110的腔116中。泵设备100可以包括驱动系统300(图3)，其使得柱塞125在流体筒120中前进以便从其分配流体126。泵设备的驱动系统300可以配备有柱塞接合设备400，该柱塞接合设备400定位在腔116内并且配置成在将筒120插入至腔中时与柱塞125附接。例如，如下面结合图5A-8C更加详细地描述的，柱塞接合设备400可以配置成初始地固定到柱塞125(例如，通过锚定到柱塞125中的一个或多个穿透构件)，且然后在减小或消除柱塞125的朝后的面和驱动系统300的向前的驱动面之间的间隙(否则其可能导致分配剂量的不准确性)的朝后的方向上偏压柱塞125。
在一些实施方案中，控制器设备200与泵设备100连通以控制驱动系统的操作。当控制器设备200、泵设备100(包括帽设备130)以及流体筒120组装在一起时，用户(在一些实施方案中)可以方便地将输注泵系统10在衣服下方穿戴在用户的皮肤上、穿戴在夹在腰部处的小袋中(例如，类似于手机小袋)或穿戴在用户的口袋中，同时用户接纳分配自泵设备100的流体。任选地，控制器设备200可以配置为提供电子器件和用户界面以控制泵设备100的操作的可重复使用的部件。在这样的情况下，泵设备100可以是单次使用后丢弃的一次性部件。例如，泵设备100可以是在其中的流体筒120耗尽之后丢弃的“一次使用”部件。此后，用户可以将新的泵设备(具有新的流体盒)可移除地附接到可重复使用的控制器设备200，用于从新的流体筒分配流体。因此，允许用户重复使用控制器设备200(其可以包括复杂或有价值的电子器件以及可重复充电电池)，同时在每次使用之后处置相对低成本的泵设备100。由于新的泵设备(和其中的驱动系统)每一个新的流体筒一起使用，因此这种泵系统10可以提供增强的用户安全性。
简而言之，在使用中，泵设备100配置为以提供牢固配合、总体紧凑尺寸以及耐水迁移的可靠电连接的方式可移除地附接到控制器设备200。例如，控制器设备200可以包括具有与泵壳体110的互补特征匹配的多个特征的壳体210。在这样的情况下，控制器设备200可以以大致并排的构型与泵设备100可移除地附接。紧凑尺寸允许该输注泵系统10是分立的且便携的(如下面结合图2描述的)。此外，泵设备100或控制器设备200中的至少一个可以包括促进易于使用的拆卸和更换过程的释放构件。
泵系统10可以是药物输注泵系统，其配置成从流体筒120可控制地分配药物。因此，包含在流体筒120中的流体126可以包括待输注到目标个体(例如人或动物患者)的组织或脉管系统中的药物。例如，泵设备100可以适于接纳采用预装载有胰岛素或用于治疗糖尿病的其它药物(例如，或其它)的卡普尔(carpule)形式的流体筒120。这样的流体筒120例如可以由印第安纳州的印第安纳波利斯的Eli Lilly和Co.提供。可以包含在流体筒120中的药物的其它示例包括：止痛药、激素治疗、血压治疗、止吐药、骨质疏松治疗或其它可注射的药物。流体筒120可以具有其它的构型。例如，流体筒120可以包括与泵壳体110一体的储器(例如，流体筒120可以由泵壳体110的一个或多个壁界定，该一个或多个壁包围柱塞以界定药物被注射或以其它方式接纳在其中的储器)。
在一些实施方案中，泵设备100可以包括一个或多个结构，该一个或多个结构在流体筒120插入腔116中之后干扰流体筒120的移除。例如，泵壳体110可以包括至少部分地延伸到腔116中以在流体筒120安装在腔116中时与流体筒120的一部分接合的一个或多个保持器翼(在图1中未示出)。这样的构型可以促进泵设备100的“一次使用”特征。在一些实施方案中，保持器翼可以干扰从泵设备100移除流体筒120的尝试，从而保证在流体筒120被排空、过期或以其它方式耗尽之后泵设备100将与流体筒120一起被抛弃。在另一个示例中，帽设备130可以配置成不可逆地附接到泵壳体110，以便覆盖腔116的开口。例如，帽设备130的头部结构可以配置成转动以便使帽设备130与沿着腔116的内壁的匹配结构螺纹接合，但头部结构可以防止帽设备沿相反方向转动以便使螺纹脱离。因此，泵设备100可以以防篡改并安全的方式操作，这是由于泵设备100可以被设计为具有预定的寿命预期(例如，“一次使用”特征，其中泵设备在流体筒120被清空、过期或以其它方式耗尽之后被抛弃)。
仍然参考图1，控制器设备200可以可移除地附接至泵设备100，使得两个部件以固定关系机械地安装到彼此。这种机械安装可以形成可移除控制器设备200和泵设备100之间的电连接。例如，控制器设备200可以与泵设备100的驱动系统的一部分进行电通信。如下面更加详细地描述的，泵设备100可以包括驱动系统300(图3)，该驱动系统300导致药物或其它流体从流体筒120受控的分配。在一些实施方案中，驱动系统300使活塞杆370(参见图3)纵向地增量前进到流体筒120中，使得流体被推出其输出端部122。当帽设备130联接到泵壳体110时，流体筒120的输出端部122处的隔膜121可被刺穿以允许流体流出。例如，帽设备130可以包括穿透针(未示出)，其在帽设备130与壳体110接合的过程中刺穿隔膜121，这产生到帽设备130的输出端口135的流体路径。
在一些实施方案中，当泵设备100的各种部件准备供用户使用时，纵向力140被施加到流体筒120。例如，在一些实施方案中，当流体筒120插入到泵壳体110中时(例如，用户可以将流体筒120纵向压入腔中)，纵向力140可以由用户的手指施加。在一些实施方案中，纵向力140可以在帽设备130与壳体110接合的过程中施加。例如，用户将帽设备130与壳体110接合的一个或多个动作(例如，向下按压帽设备130的一部分或旋转帽设备130的一部分)可以导致帽设备130的肩部表面136倚靠流体筒120的凸缘表面129。在一些实施方案中，纵向力140可以分阶段施加。例如，纵向力140的第一阶段可以在流体筒120插入至泵壳体110中时由用户的手指施加，且纵向力140的第二阶段可以在帽设备130的接合过程中由按压在筒120上的帽设备130施加。
仍然参考图1，在一些实施方案中，纵向力140导致柱塞125固定至活塞杆370的柱塞接合设备400。例如，纵向力140可以朝后(相对于壳体110)驱动流体筒120朝向柱塞接合设备400的一个或多个穿透构件436(还参考图7)。在这样的情况下，穿透构件436可以穿透至柱塞125中，并且从而将流体筒120固定至柱塞杆370(图8A)。优选地，当用户用他的或她的手指施加插入力以将筒120插入腔116中时(在附接帽设备130之前)，实现纵向力140的这种初始分量(导致柱塞接合设备400穿透到柱塞125中)。然后，如上所述，当帽设备130安装到泵壳体110时，筒120的隔膜121被帽设备130的穿透针刺穿。如先前描述的，帽设备130然后施加纵向力140的第二分量，其可以进一步推动筒设备120朝后进入到腔116中。在一些实施方案中，由帽设备130施加在筒120上的纵向力140的分量提供“脱离”力，引发柱塞125的移动以从输注泵装置100分配少量药物。这种少量的分配可以至少部分地填充将药物递送到输注部位的柔性管147(图2)。如下面结合图4-8C更加详细地描述的，在一些实施方案中，纵向力140(例如，初始分量或第二分量)可以导致柱塞接合设备400的保持弹簧406(图5A-5B)的激活。一旦激活，保持弹簧406朝着活塞杆370推动柱塞125(参考图8C)，这可以减少或消除可能存在于柱塞125和活塞杆370的前驱动面之间的任何间隙(例如，可能以其它方式导致药物的分配剂量的不准确的间隙)。因此，柱塞接合设备400可以通过抑制柱塞125相对于活塞杆370的无意移动而减小输注泵设备100的剂量不准确的可能性。
当泵设备100和控制器设备200被附接并由此电连接时，控制器设备200经由硬线连接部(例如，电触点或类似物)将电控制信号传送到泵设备100的驱动系统或其它部件。响应于来自控制器设备200的电控制信号，泵设备100的驱动系统导致药物从流体筒120增量地分配。电力信号(例如来自控制器设备200的可重复充电电池(未示出)和来自泵设备100的电源310(参考图3)的信号)也可以在控制器设备200和泵设备100之间传递。
如在图1中示出的，泵设备100可以包括电连接器118(例如，具有导电垫、引脚及类似物)，电连接器118暴露于控制器设备200且与控制器设备200的相邻面上的互补的电连接器218匹配。电连接器118和218提供容纳在控制器设备200中的控制电路(例如，参考图6)与泵设备100的驱动系统或其它部件的至少一部分之间的电连通。例如，在一些实施方案中，电连接器118和218可以允许将电控制信号传输到泵设备100以及接收来自泵设备100内的特殊部件的反馈信号(例如，传感器信号)。电连接器118和218可以类似地促进一个或多个电力信号从电源310传输到控制器设备200，其中，信号可以用于对可重复充电电池充电或对控制器设备200的部件供电。另外地或可选地，电连接器118和218可以促进一个或多个电力信号从控制器设备200的可重复充电电池传输到泵设备100，其中这些信号可以用于向泵设备100的部件供电。
仍然参考图1，控制器设备200可以包括允许用户监控泵设备100的操作的用户界面220。在一些实施方案中，用户界面220可以包括显示设备222和一个或多个用户可选择按钮(例如，示出在图1的实施方案中的数个按钮224)。显示设备222可以包括活动区域，数字、文本、符号、图像或其组合可以显示在该活动区域中。例如，显示设备222可以用于传送用于输注泵系统10的多个设置或菜单选项。在该实施方案中，用户可以按下按钮中的一个或多个来浏览显示特定设置和数据的多个菜单或程序屏幕(例如，显示药物分配速率、在给定时间段内分配的药物的总量、在特定时间或日期计划分配的药物的量、在流体筒120中剩余的药物的近似量或类似物的检查数据)。在一些实施方案中，用户可以通过按压用户界面220的一个或多个按钮来调节设置或以其它方式对控制器设备200进行编程。例如，在配置成分配胰岛素的输注泵系统10的实施方案中，用户可以按压按钮中的一个或多个来改变胰岛素的分配速率或请求立即分配一剂量的胰岛素(a bolus of insulin)或在计划的稍后时间分配一定剂量的胰岛素。在一些实施方式中，显示设备222还可以用于传送关于剩余电池寿命的信息。
因此，当控制器设备200连接至泵设备100时，可以向用户提供通过简单地观察连接到泵设备100的控制器设备200的用户界面220来容易地监控输注泵操作的机会。这样的监控能力可以向可能具有关于泵设备100的当前操作的紧急问题的用户提供舒适性。另外，在这些实施方案中，可能不需要用户携带和操作单独的模块来监控泵设备100的操作，从而简化了监控过程并减少了用户必须携带的设备的数量。如果出现用户期望监控泵设备100的操作或调节泵系统10的设置(例如，请求一剂量的药物(abolus amount of medicine))的需要，则用户可以容易地操作控制器设备200的用户界面220，该用户界面220可移除地附接到泵设备100，而不需要定位和操作单独的监控模块。
控制器设备200还可以配备有检验灯设备230。检验灯设备230可以向用户提供工具以照亮并检验目标位置。例如，检验灯设备230可以被引导在用户皮肤上的输注部位处，以验证输注套件被适当地嵌入，或者检验灯设备230可以被引导在泵设备100处以照亮腔116或其它区域。检验灯设备230还可以用于通知用户泵系统10的警报状况。因此，检验灯设备230的激活可以向用户提供视觉通知(作为在显示设备222上提供的视觉通知的替代或补充)，使得注意泵系统10是有保证的。
当输注泵系统10运行时，控制器设备200可以以并排布置可移除地附接到泵设备100。例如，泵设备100可以在纵向方向上朝向连接器设备200移动，直到互补特征以并排布置连接并固定单独的部件。控制器设备200可以包括具有多个特征的控制器壳体210，该多个特征配置成与泵壳体110的互补特征匹配以便形成可释放机械连接部。
参考图2，输注泵系统10可以配置为是便携的并且可以是可穿戴的和可隐藏的。例如，用户可以方便地将输注泵系统10在用户的衣服下面穿戴在用户的皮肤(例如，皮肤粘合剂)上或者可以将泵设备100携带在用户的口袋(或其它便携位置)中，同时用户接纳从泵设备100分配的药物。泵系统10在图2中示出为保持在用户的手5中以便说明根据一些实施方案的系统10的示例性尺寸。输注泵系统10的该实施方案是紧凑的，使得用户可以穿戴便携式输注泵系统10(例如，在用户的口袋中、连接到皮带夹、粘附到用户的皮肤及类似方式)，而不需要携带和操作单独的模块。在这样的实施方案中，泵设备100的帽设备130可以配置成与输注套件146匹配。通常，输注套件146可以是将输注泵系统10连接到用户的组织或脉管系统(例如，将药物递送到用户皮肤下的组织或脉管系统中)的管系统。输注套件146可以包括从泵设备100延伸到皮下套管149的柔性管147，皮下套管149可以由将皮下套管149固定到输注部位的皮肤粘合贴片(未示出)保持。皮肤粘合贴片可以保持输注套管149与用户的组织或脉管系统流体连通，使得通过管147分配的药物穿过套管149并进入用户的身体。帽设备130可以提供在流体筒120的输出端部122(图1)和输注套件146的管147之间的流体连通。
在一些实施方案中，输注泵系统10可以是口袋大小的，使得泵设备100和控制器设备200可以穿戴在用户的口袋中或用户的衣服的另一部分中。在一些情况下，用户可能期望以更加分立的方式穿戴泵系统10。因此，用户可以将管147从口袋中、在用户的衣服下方穿过，并到达粘合贴片可以被定位的输注部位。因此，泵系统10可以用于以便携、可隐藏和分立的方式将药物递送到用户的组织或脉管系统。
在一些实施方案中，输注泵系统10可以配置成在皮肤被穿透以用于药物输注的位置处直接粘附到用户的皮肤。例如，泵设备100的后表面可以包括皮肤粘合贴片，使得泵设备100可以在特殊位置处物理地粘附到用户的皮肤。在这些实施方案中，帽设备130可以具有药物直接从帽设备130穿过进入至穿透至用户的皮肤中的输注套管149中的构型。在一些实施方案中，用户可以临时拆卸控制器设备200(同时泵设备100保持粘附到皮肤)，以便观察用户界面220并与用户界面220交互。
现在参考图3，在该实施方案中，泵设备100的驱动系统300由控制器设备200(图1)控制。如下面更加详细地描述的，驱动系统300可以以受控的方式从插入至泵设备100中的流体筒120增量地分配流体。此外，泵设备100可以包括连接器电路318，以便于将信号转移到电连接器118和从电连接器118转移信号。在一些实施方式中，泵设备100中的连接器电路318可以包括可以存储关于泵设备100及其操作历史的数据的存储设备。如先前描述的，泵设备100的电连接器118可以与控制器设备200的连接器218匹配，使得可以在泵设备100和控制器设备200之间发生电连通。在一些实施方案中，连接器电路318可以充当将电控制信号从控制器设备200的控制器电路传输到驱动系统300的通路。连接器电路318还可以充当用于来自容纳在泵设备100中的电源310的电力的通路，以传递至控制器设备200以便用于可重复充电电池的重复充电。而且，连接器电路318可以充当用于从驱动系统300到控制器设备200的控制器电路的反馈信号的通路。
在该实施方案中，泵设备100的壳体110携带驱动系统300和电源310。例如，电源310可以包括碱性电池单元(例如，1.5伏“AAA”碱性电池单元)，其包含在泵壳体110的专用空间中。电源310可以能够在泵设备100被附接至控制器设备200时经由上面描述的连接器118和218将电能传输至控制器设备200。例如，电源310在泵设备100被附接至控制器设备200时可以用于对控制器设备200的可重复充电电池组充电。在一些实施方案中，电源310用于向泵设备100的驱动系统300提供能量(响应于来自控制器设备200的控制信号)，且还用于向控制器设备200的电部件提供能量。在特定的实施方案中，电源310可以提供能量以向输注泵系统10的所有方面供电。在一些可选的实施方案中，容纳在控制器设备200中的可重复充电电池可以提供能量以向输注泵系统10的所有方面供电。在其它的实施方案中，控制器设备200的可重复充电电池和电源310可以各自负责为输注泵系统10的特定方面供电。在另外的实施方案中，可重复充电电池可以提供能量以补充电源310提供的能量以向输注泵系统的各方面供电。
仍然参考图3，在一些实施方案中，驱动系统300可以包括多个部件，例如，电动致动器(例如，可逆马达320或类似物)、驱动轮360、轴承365、柔性活塞杆370、活塞杆引导件363以及柱塞接合设备400。柔性活塞杆370包括由铰链部分373串联连接的多个区段372，使得柔性活塞杆370可以从弯曲的形状调节至非弯曲的形状。多个区段372和互连铰链部分373可以由一种或多种可模制材料(例如，诸如尼龙或POM的聚合物材料)一体地形成在一个件中。在该实施方案中，多个杆区段372中的每一个包括沿至少一个圆柱表面部分的外螺纹图案374。柱塞接合设备400布置在活塞杆370的前端处。因此，柱塞接合设备400在流体筒120插入至腔116中时面向流体筒120。
柔性活塞杆370可以增量地向前前进(朝向流体筒120)以便通过压靠柱塞125分配来自泵设备100的药物。来自活塞杆370的力克服柱塞125的摩擦“滑动力”，以使柱塞125前进经过流体筒120以分配药物。在该实施方案中，可逆马达320驱动齿轮系统(在图3中未示出，但是在美国专利第8,409,142号中进行了描述，在此通过引用全部并入)以导致与轴承365联接的驱动轮360的旋转。驱动轮360可以包括具有内螺纹图案的中心孔，该中心孔与杆区段372的外螺纹图案374匹配。驱动轮360的螺纹部分和柔性活塞杆370的杆区段372的接口可以用于将力从驱动轮360传输到活塞杆370。因此，在图3的实施方案中，驱动轮360是驱动器，而柔性活塞杆370是驱动构件。因此，驱动轮360的旋转可以在线性纵向方向上增量地向前驱动柔性活塞杆370以分配药物。在一些实施方案中，驱动轮360可以使活塞杆370前进约16微米或更小(例如，约4微米至约12微米、约5微米至约9微米，或约6微米至约8微米)的纵向距离以用于齿轮系统的每一个增量运动循环。控制器设备200可以将控制信号传送到驱动系统300或泵设备100的其它部件，以基于特定剂量的药物来管理活塞杆370的增量移动。
现在参考图4，柱塞接合设备400可以在柱塞接合设备400和柱塞125被推动在一起时附接至流体筒120的柱塞125。例如，如先前结合图1描述的，纵向力140可以在流体筒120插入至腔116(经由用户的手指施加)的过程中和/或在帽设备130接合至泵壳体110的过程中被施加至流体筒120。纵向力140可以推动流体筒120(以及其中的柱塞125)朝向柱塞接合设备400。在该实施方案中，柱塞接合设备400包括多个穿透构件436，其朝向柱塞125延伸并配置成响应于纵向力140穿透至柱塞125中(图8A-8C)。此后，在泵设备100的操作过程中，柱塞125可以经由柱塞接合设备400保持联接到活塞杆370。如下面描述的，穿透构件436可以是锚定倒钩的形式，该穿透构件通过阻止筒120从腔116移除(且在该实施方案中从而阻止尝试重复使用一次性使用的泵设备100)的保持力将柱塞125(并因此将筒120)保持在腔116内。
在某些情况下，施加在柱塞125上的其它应力可以克服穿透构件436的保持力，导致柱塞125不完全坐靠在活塞杆370的向前的面(例如，如图8A所示的推动块413的面)上，或者从活塞杆370经过流体筒120移动离开。在这样的情况下，间隙405可能出现在柱塞125的朝后的面和活塞杆370的向前的面之间(例如，参考图8A)。如下面更加详细地描述的，这种间隙可能是从泵设备100的剂量分配的不准确性的来源(例如，活塞杆370可能向前前进，但是柱塞125可能不会向前前进相同的量)。另外地，在柱塞125在接合之后相对于柱塞125移动的一些情况下，柱塞125的这种移动可能导致一些流体126被无意地分配。施加在柱塞125上的这种其它应力可以例如通过材料蠕变、热冲击、柱塞的弹性体材料的弹性复原，和/或冲击力(例如，如果泵设备100掉落在地面上)。作为还有的另一个示例，当在泵设备100的内部和外部之间存在压差时，在一些情况下，柱塞125可以被偏压以从活塞杆370拉离小的量。
如先前描述的，在泵设备100的操作过程中，柱塞125和活塞毂404之间的间隙可能导致剂量不准确性。例如，在活塞毂404接触柱塞125以推动柱塞125穿过流体筒120之前，活塞杆370可以被向前驱动经过等于间隙尺寸的纵向距离。在这样的情况下，活塞杆370比柱塞125移动经过流体筒120更大的距离，这可能导致药物的不准确的分配(在该特定示例中为低剂量(under-dosage))。
如果柱塞125的移动与活塞杆370的增量移动不紧密匹配，则可以分配不准确的药物剂量(例如，比由控制器设备200确定的剂量更多或更少的药物)。如上面提到的，在该实施方案中，从流体筒120分配适当剂量的药物所需的活塞杆370和柱塞125的增量运动可以是16微米或更小。因此，柱塞125的朝后的面和活塞杆的向前的面之间的小间隙(甚至小至约6微米至约8微米的间隙)可能潜在地导致沿驱动系统的大约一个或多个分配周期的剂量不准确性。因此，在一些实施方案中，柱塞接合设备400设置有保持弹簧406(图5A和图5B)，以通过减少或消除任何这种间隙并且通过抑制柱塞125相对于活塞杆370的无意移动来增加输注泵设备100的剂量准确性。如下面描述的，一旦激活，保持弹簧406永久地推动柱塞125抵靠活塞毂404以抵抗任何外围力。
如示出在图5A和图5B中的，柱塞接合设备400包括保持板402、活塞毂404、保持弹簧406以及弹簧毂408。参考图6，活塞毂404包括圆形基座410、从基座410竖立的中心框架412以及形成在基座410的下侧上(与框架412相对并面向柱塞125)的推动块413。推动块413设置有大体上平坦的表面，当活塞杆370被驱动轮360向前驱动时，该表面接触柱塞125的朝后的面，以按压柱塞125经过流体筒120。框架412包括螺纹孔414、椭圆型的卵形支撑结构416、相对的平台418以及相对的臂构件420。开口421设置在支撑结构416的任一侧上，并延伸穿过活塞毂404的平台418和基座410，以及延伸穿过弹簧毂408。
孔414成形为接纳活塞杆370的带螺纹的向前的端部376(图5B)。随着活塞杆370的向前的端部376由孔414螺纹地接纳，活塞杆370的径向肩部378邻接孔414的开口处的负载支承周缘415。在使用过程中，当活塞杆370被驱动轮360向前推进时，活塞杆370的肩部378压靠活塞毂404的周缘415，从而推动活塞毂404并因此推动柱塞125经过流体筒120。椭圆型的支撑结构416的两个长侧中的每一个界定侧壁422以及端壁424。平台418沿基座410从侧壁422的下部部分朝外延伸。臂构件420从孔414朝外延伸，以悬于对应的平台418之上。侧壁422、端壁424、平台418以及臂构件420一起产生用于接纳保持板402的闩锁构件434(图7)的狭槽425。
基座410径向地环绕框架412以提供包括多个径向辐条426的凸缘。辐条426彼此间隔开并围绕基座410周向地分布。弹簧毂408附接至基座410的下表面且包括突出穿过相邻的辐条426之间的空间的多个径向翼片(radial tab)428。在该实施方案中，活塞毂404包括六个辐条426，且弹簧毂408包括六个翼片428。然而，其它合适的构型也预期在本文件的范围内。弹簧毂408的翼片428沿着弯曲的上坡倾斜地朝外延伸以与流体筒120的内壁会合。翼片428是柔性的且有弹性的，且因此倚靠筒120的内壁。因此，翼片428提供抵抗弹簧毂408(以及因此附接的活塞毂404)相对于流体筒120朝后移动的相当大的摩擦力。然而，当弹簧毂408(以及因此附接的活塞毂404)相对于流体筒120向前前进时(例如，响应于由活塞杆370提供的力或力140)，翼片428的弯曲的上坡形状和取向导致翼片428朝内弯曲。
参考图7，保持板402包括支撑触发器翼片432和一对相对的支柱433的底座430。保持板402与活塞毂404和弹簧毂408安装在一起(如在图5A中示出的)。因此，在该实施方案中，底座430具有接近活塞毂404的支撑结构416的形状的椭圆型形状，其具有用于暴露活塞毂404的与活塞杆370接合的孔414的相对较大的中心开口438。支柱433从椭圆型底座430的长侧纵向地延伸，部分地突出穿过活塞毂404和弹簧毂408的开口421。触发器翼片432从底座430的较短端部中的一个沿与支柱433相同的方向纵向地延伸。在该实施方案中，触发器翼片432包括倾斜朝内的唇部439。
支柱433中的每一个包括闩锁构件434和穿透构件436。闩锁构件434包括捕捉构件440和指状凸缘442。在保持板402安装在活塞毂404上的情况下，每个支柱433的闩锁构件434位于活塞毂404的相应狭槽425中。在该位置，捕捉构件440和指状凸缘442与活塞毂404的侧壁422和平台418滑动地接合，指状凸缘442坐靠在端壁424上，并且捕获构件440位于臂构件420下方。每一个穿透构件436包括长形柄部446，其突出穿过活塞毂404(和弹簧毂408)的相应开口421终止于远侧尖端448中。如上面提到的，在泵设备100的操作过程中，穿透构件436配置(例如，适当地确定尺寸、成形以及以其它方式制造)成将柱塞125联接到活塞杆370。穿透构件436可以延伸到稍微小于柱塞125的轴向长度的总长度(包括柄部446和尖端448)。在这样的情况下，穿透构件436不穿透柱塞125的前面(例如，“湿”面)(图8A-8C)。
在该实施方案中，各个穿透构件436的远侧尖端448中的每一个以包括尖头450和相对的成角度切割的保持倒钩452的箭头形构件的形式提供。尖端448的尖头450可以便于插入柱塞125的朝后的面中(例如，与“湿”面相对的柱塞125的“干”面)。尖端448的保持倒钩452可以增强穿透构件436和柱塞125之间的接合，从而增加抵抗柱塞125和穿透构件436之间的相对纵向运动的保持力。
从本文的描述应理解，在其它的实施方案中，穿透构件436可以具有不同的构型。例如，在一些实施方案中，可以以销插入件的形式提供合适的穿透构件。这样的穿透构件可以包括大致笔直的柄部和尖的尖端，以便穿透至柱塞的朝后的面中。在一些实施方案中，可以以径向弯曲叶片的形式提供合适的穿透构件。穿透构件的这样的实施方案可以包括围绕纵向轴线弯曲的大致平坦的叶片柄部。在一些实施方案中，保持倒钩可以是直切部分。在一些实施方案中，穿透构件的尖端处的尖头可以包括一个或多个锯齿或其它保持特征以增加保持力。具有不同构型的穿透构件可以提供不同量的保持力。
在一些实施方案中，穿透构件436可以减小柱塞材料的顺应性，从而增加剂量准确性。例如，柱塞125可以包括弹性体材料，当其相对于流体筒120的内壁被纵向推动时，弹性体材料表现出柔性和顺应性(例如，柱塞的中心被向前推动，而外径向表面由于与流体筒的内壁的摩擦接合而弯曲)。这种顺应性可能产生在活塞杆运动和对应的柱塞运动之间的一定水平的不可预测性。穿透构件436可以穿透到柱塞125中，并且从而充当大致刚性的插入件，该插入件减小由柱塞125呈现的顺应性。在一些情况下，穿透构件436可以充当在活塞杆运动和对应的柱塞运动之间提供更大一致性的插入件。因此，泵设备100可以对于响应于活塞杆370的增量运动而分配的药物的剂量具有增加的准确性。在该实施方案中，保持板402包括两个穿透构件436，该两个穿透构件436从中心柱塞125横向偏移，以便刺穿柱塞125的朝后的面刺穿在柱塞125的外径向部分(例如，否则在柱塞125在流体筒120内的前进过程中可能更具顺应性的柱塞部分)中。
返回参考图5A和图5B，保持弹簧406夹在保持板402和活塞毂404之间。在该实施方案中，保持弹簧406是围绕支撑结构416的螺旋压缩弹簧(图5A)。保持弹簧406在一端抵靠活塞毂404的基座410，并且在相对端处抵靠保持板402的底座430。因此，保持弹簧406通过弹簧力454推动保持板402远离活塞毂404。弹簧力454的大小基于保持弹簧406的构型(例如，保持弹簧406的刚度和压缩位移)。如下面描述的，在非激活的情况下(图8A)，保持板402在弹簧力454的阻力下通过与保持板402的捕捉构件440相互作用的活塞毂404的臂构件420相对于活塞毂404保持在固定位置中。在激活的情况下(图8B)，当捕捉构件440从臂构件420脱离时，允许弹簧力454移动保持板402。
参考图8A-8C，在操作中，柱塞接合设备400可以固定到柱塞125并且减小或消除柱塞125和活塞杆370之间的间隙405(或者可能以其它方式导致间隙的相对运动)。如先前结合图1描述的，纵向力140可以例如在流体筒120插入至腔116(经由用户的手指施加)的过程中和/或在帽设备130接合至泵壳体110的过程中被施加至流体筒120。纵向力140用于推动流体筒120(以及其中的柱塞125)朝向柱塞接合设备400的穿透构件436。当柱塞125响应于纵向力140继续其朝向推动块413的运动时，穿透构件436可以刺穿至柱塞125的朝后的面中。保持弹簧406仍然处于非激活状态。
如示出在图8A中的，流体筒120在纵向力140下移动(具有由穿透构件436移动经过柱塞125的材料引起的一些相对较小的阻力)，直到流体筒120的外周缘456遇到触发器翼片432的唇部439。如示出在图8B中的，由于底座430相对于筒120的后周缘456滑动(由于纵向力140)，唇部439的朝内倾斜导致保持板402的底座430被推动横穿流体筒120(相对于活塞毂404)。底座430的横向移动140’激活保持弹簧406。在该实施方案中，底座430的横向移动140'导致每个支柱433的穿透构件436在柱塞125内移动。例如，尖端448可以旋转和/或柄部446可以在柱塞125内弯曲或弯折。另外，底座430的横向运动140'导致每个支柱433的捕捉构件440沿活塞毂404的狭槽425滑动，以与活塞毂404的臂构件420脱离，由此释放保持弹簧406。
如在图8C中示出的，一旦释放，保持弹簧406施加弹簧偏压力454，弹簧偏压力454纵向地推动保持板402远离活塞毂404，直到由穿透构件436携带的柱塞125被压成邻接活塞毂的推动块413(图8C)。因此，保持弹簧406将柱塞125偏压抵靠推动块413的向前的面，从而消除间隙405或以其它方式将间隙405减小到可忽略的量，并且此后在泵设备100的操作过程中将柱塞125保持在相对于活塞杆370可预测的位置中。此外，保持板402的纵向移动允许穿透构件436在柱塞125内变直，以将底座430保持在合适位置中，其中触发器翼片432通过周缘456和流体筒120的侧壁。
现在参考图9，具有柱塞接合设备975的便携式输注泵系统900的一些实施方案可以采用可重复使用的泵装置(而不是先前描述的一次性泵设备)。在这样的情况下，输注泵系统900可以包括将控制电路和泵驱动系统容纳在单个壳体构造内的可重复使用的设备。在图9中描绘的特殊的实施方案中，泵系统900包括容纳控制器电路和泵驱动系统两者的可重复使用的泵设备。类似于先前描述的实施方案，泵系统900可以包括界定腔的壳体，流体筒可以接纳在该腔中(图9中未示出；例如参考图1中的流体筒120)。例如，泵系统900可以适于接纳采用预装载有胰岛素或其它药物的卡普尔形式的流体筒。泵驱动系统可以作用在流体筒上以经过输注套件146可控制地分配药物并分配打到用户的组织或脉管系统中。在该实施方案中，用户可以在接收经过输注套件146分配的药物的同时将便携式泵系统900在衣服下穿戴在用户的皮肤上或穿戴在用户的口袋中。
类似于柱塞接合设备400(图8A-8C)的先前描述的实施方案，输注泵系统900的柱塞接合设备975可以包括保持弹簧(未示出)，该保持弹簧一旦被激活就朝向驱动系统的活塞杆370偏压流体筒的柱塞，以增加剂量准确性。
仍然参考图9，泵系统900的用户界面920包括显示设备922和一个或多个用户可选按钮924a-924e。显示设备922可以包括活动区域，其中可以显示数字、文本、符号、图像或其组合。显示设备922可以用于传送用于输注泵系统900的多个设置或菜单选项。例如，显示设备922可以用于传送药物递送信息927，例如，基础递送速率、单次剂量(bolus dosage)、递送的药物的历史记录、剩余在流体筒中的药物的量及类似信息。在另一个示例中，显示设备922可以用于传送时间和日期信息，其可以由用户用来确定剂量计划、单次剂量递送时间、进餐次数，或类似信息。
因此，用户可以按下按钮924a、924b、924c、924d以及924e中的一个或多个来浏览显示特定设置和数据的多个菜单或程序屏幕(例如，显示药物分配速率、在给定时间段内分配的药物的总量、在特定时间或日期计划分配的药物的量、在流体筒120中剩余的药物的近似量或类似物的检查数据)。另外，用户可以通过按压用户界面920的一个或多个按钮924a、924b、924c、924d以及924e来调节设置或以其它方式对泵系统900进行编程。因此，用户可以从相同的用户界面920同时监控泵系统900的操作。
本发明的多个实施方案已经被描述。然而，应理解，可以进行各种修改而不脱离本发明的范围。相应地，其它实施方案处于以下权利要求的范围之内。

Claims (21)

1.一种便携式输注泵系统，包括：
泵壳体，其界定接纳药物筒的空间；以及
驱动系统，其在所述药物筒被所述泵壳体接纳时从所述药物筒分配药物，所述驱动系统包括配置成在所述药物筒被所述泵壳体接纳时朝向所述药物筒向前地前进的活塞杆以及联接至所述活塞杆的柱塞接合设备，
其中，所述柱塞接合设备包括将所述驱动系统联接至所述药物筒的柱塞的至少一个穿透构件以及能从非激活状态调节到激活状态的弹簧，在所述激活状态中所述弹簧的弹簧力朝向所述活塞杆偏压所述柱塞。
2.根据权利要求1所述的便携式输注泵系统，其中，所述柱塞接合设备还包括保持板，所述保持板包括底座，所述底座坐靠所述弹簧，导致所述保持板在所述弹簧在从所述非激活状态到所述激活状态的调节过程中膨胀时移动，且其中，所述底座固定地联接到所述至少一个穿透构件。
3.根据权利要求1所述的便携式输注泵系统，其中，所述柱塞接合设备还包括触发器翼片，所述触发器翼片与所述药物筒的一部分是可接合的，以响应于施加到所述药物筒的纵向力将所述弹簧从所述非激活状态调节到所述激活状态。
4.根据权利要求3所述的便携式输注泵系统，还包括帽设备，所述帽设备在所述药物筒被所述泵壳体接纳时接合所述泵壳体以将所述药物筒保持在所述泵壳体中，其中，当所述帽设备接合所述泵壳体时，所述帽设备作用在所述药物筒上以提供所述纵向力。
5.根据权利要求4所述的便携式输注泵系统，其中，所述帽设备包括针设备，当所述帽设备接合所述泵壳体时，所述针设备穿透所述药物筒的输出部分。
6.根据权利要求3所述的便携式输注泵系统，其中，所述触发器翼片从支撑所述至少一个穿透构件的底座延伸，且其中，所述触发器翼片包括倾斜朝内的唇部，所述倾斜朝内的唇部倚靠所述药物筒的所述部分，以响应于所述纵向力使所述底座横穿所述药物筒移动。
7.根据权利要求1所述的便携式输注泵系统，其中，所述柱塞接合设备还包括固定地联接至所述活塞杆的活塞毂，所述活塞毂包括支撑所述弹簧的基座和当所述弹簧处于所述激活状态时接触所述柱塞的推动块。
8.根据权利要求1所述的便携式输注泵系统，其中，所述柱塞接合设备还包括弹簧毂，所述弹簧毂包括多个径向翼片，所述多个径向翼片沿弯曲的上坡倾斜地朝外，以在所述药物筒被所述泵壳体接纳时与所述药物筒的内壁会合。
9.根据权利要求1所述的便携式输注泵系统，其中，所述至少一个穿透构件包括尖头和相对的保持倒钩。
10.根据权利要求1所述的便携式输注泵系统，其中，所述柱塞接合设备还包括与活塞毂的支撑所述弹簧的部分可接合的捕捉构件，且其中，所述捕捉构件从所述活塞毂的所述部分是可释放的以将所述弹簧从所述非激活状态调节至所述激活状态。
11.根据权利要求1所述的便携式输注泵系统，还包括控制器设备，所述控制器设备可移除地可附接至所述泵壳体，以便与包括所述泵壳体和所述驱动系统的泵设备电连接，其中，所述控制器设备容纳控制电路，所述控制电路配置成与定位在所述泵壳体中的所述驱动系统通信以控制从所述泵设备分配所述药物。
12.一种便携式输注泵系统，包括：
泵壳体，其界定接纳药物筒的空间；
驱动系统，其在所述药物筒被所述泵壳体接纳时从所述药物筒分配药物，所述驱动系统包括配置成在所述药物筒被所述泵壳体接纳时朝向所述药物筒向前地前进的活塞杆以及联接至所述活塞杆的柱塞接合设备；以及控制器设备，其可移除地可附接至所述泵壳体，以便与包括所述泵壳体和所述驱动系统的泵设备电连接，其中，所述控制器设备容纳控制电路，所述控制电路配置成与定位在所述泵壳体中的所述驱动系统通信以控制从所述泵设备分配所述药物，
其中，所述柱塞接合设备包括：联接到所述活塞杆的活塞毂，围绕所述活塞毂安装的保持板，由所述保持板支撑以将所述驱动系统联接到所述药物筒的柱塞的至少一个穿透构件，以及坐落在所述活塞毂和所述保持板之间的弹簧，且
其中，所述弹簧是从非激活状态可调节到激活状态的，在所述激活状态中，所述弹簧的弹簧力将所述保持板偏压远离所述活塞毂，以拉动所述柱塞使其抵靠所述活塞毂的表面。
13.根据权利要求12所述的便携式输注泵系统，其中，所述保持板包括触发器翼片，所述触发器翼片界定倾斜朝内的唇部，所述倾斜朝内的唇部倚靠所述药物筒的一部分，以响应于施加到所述药物筒的纵向力将所述弹簧从所述非激活状态调节到所述激活状态。
14.根据权利要求13所述的便携式输注泵系统，还包括帽设备，所述帽设备接合所述泵壳体以在所述药物筒被所述泵壳体接纳时将所述药物筒保持在所述泵壳体中，
其中，当所述帽设备接合所述泵壳体时，所述帽设备作用在所述药物筒上以提供所述纵向力，且
其中，所述帽设备包括针设备，当所述帽设备接合所述泵壳体时，所述针设备穿透所述药物筒的输出部分。
15.根据权利要求12所述的便携式输注泵系统，其中，所述柱塞接合设备还包括附接至所述活塞毂的基座的弹簧毂，所述弹簧毂包括多个径向翼片，所述多个径向翼片沿弯曲的上坡倾斜地朝外，以在所述药物筒被所述泵壳体接纳时与所述药物筒的内壁会合。
16.根据权利要求12所述的便携式输注泵系统，其中，所述保持板包括捕捉构件，所述捕捉构件与活塞毂的一部分是可接合的，以将所述弹簧保持在所述非激活状态，且其中，所述捕捉构件从所述活塞毂的所述部分是可释放的，以将所述弹簧从所述非激活状态释放至所述激活状态。
17.一种便携式输注泵系统，包括：
泵壳体，其界定接纳药物筒的空间；以及
驱动系统，其在所述药物筒被所述泵壳体接纳时从所述药物筒分配药物，所述驱动系统包括配置成在所述药物筒被所述泵壳体接纳时朝向所述药物筒向前地前进的活塞杆以及联接至所述活塞杆的柱塞接合设备，
其中，所述柱塞接合设备包括用于穿透所述药物筒的柱塞的至少一个装置，以及用于通过从非激活状态调节到激活状态而朝向所述活塞杆偏压所述柱塞的装置。
18.一种操作输注泵设备的方法，包括：
将药物筒接纳在泵设备的壳体的内部空间中，其中，柱塞接合设备定位在所述内部空间中；
利用所述柱塞接合设备的至少一个穿透构件穿透所述药物筒的柱塞；以及
在利用所述至少一个穿透构件穿透所述柱塞之后，向所述柱塞施加弹簧偏压以朝向所述泵设备的驱动系统的部件偏压所述柱塞。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，穿透所述柱塞并向所述柱塞施加所述弹簧偏压包括向所述药物筒施加纵向力。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，向所述柱塞施加弹簧偏压还包括通过施加所述纵向力将弹簧从非激活状态调节至激活状态。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，施加所述纵向力包括将帽设备与所述泵壳体接合以将所述药物筒保持在所述内部空间中。
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