CN107469186B - 流体输注装置及其驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于流体输注装置的驱动机构，包括：形状记忆驱动件，配置成通过形状变化产生驱动力；传动部件，所述传动部件具有应力分散部，所述应力分散部与所述形状记忆驱动件的一部分相接触以在传递所述驱动力的过程中分散所述形状记忆驱动件的该部分的应力；以及输出部件，与所述传动部件相配合，用于将所述驱动力输出至所述流体输注装置的流体推送机构。实施上述装置，可避免形状记忆驱动件的小半径弯折，从而提高形状记忆驱动件的疲劳寿命，增加驱动机构的整体使用寿命。

Description

流体输注装置及其驱动机构

技术领域

本发明涉及流体输送领域，具体而言，涉及一种流体输注装置及其驱动机构。

背景技术

糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖一般是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者综合作用引起。糖尿病患者体内长期存在的高血糖会导致多个身体器官(例如，眼、肾、心脏、血管、神经系统等)的慢性损害、功能障碍。

糖尿病临床诊断可分为1型糖尿病和2型糖尿病。1型糖尿病，也称为胰岛素依赖型糖尿病，患者病状通常出现在儿童或青少年时期，是一种由先天家族遗传的疾病。1型糖尿病属于一种自体免疫性疾病，身体的免疫系统对体内生产胰岛素的β细胞做出攻击，最终导致体内无法生产胰岛素。这类患者需要注射外源性的胰岛素来控制体内的血糖水平。1型糖尿病患者一般需要24小时佩戴电子式胰岛素泵治疗，例如，美敦力Minimed系列胰岛素泵。2型糖尿病，也称非胰岛素依赖型糖尿病，一般患者为成年人，特别是肥胖人群，其病症会导致消瘦。可能的病因包括：胰岛素抵抗，使身体不能有效地使用胰岛素；胰岛素分泌的减少，无法满足身体所需。早期的2型糖尿病患者可以通过改善生活方式(例如，健康饮食、适量运动、安全减肥、戒烟及避免二手烟等)来控制，甚至治愈糖尿病。大多数2型糖尿病患者可通过口服降糖药帮助控制身体血糖水平或者通过阶段性注射胰岛素控制血糖水平。

传统的药物输注装置采用电机和丝杠相配合的驱动机构。例如，通过电机转动丝杠，使丝杠向前移动从而驱动流体推送机构将储液器中的流体推送出。然而，这样的驱动机构需要复杂的电机组件和传动部件，使得输注装置的整体生产成本增加、重量也大大增加。

近年来，为减少生产成本和重量，出现了利用形状记忆合金(SMA)的变形能力提供驱动力的驱动机构，但是由于形状记忆合金在其变形过程中与传动组件接触的部分所受的应力极大，容易折断，因此，这些驱动机构通常是一次性使用的驱动机构，无法进行长时间、多次的输注。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供了一种能够重复使用的用于流体输注装置的驱动机构。

一方面，根据本发明的实施例提供了一种用于流体输注装置的驱动机构，包括：形状记忆驱动件，配置成通过形状变化产生驱动力；传动部件，所述传动部件具有应力分散部，所述应力分散部与所述形状记忆驱动件的一部分相接触以在传递所述驱动力的过程中分散所述形状记忆驱动件的该部分的应力；以及输出部件，与所述传动部件相配合，用于将所述驱动力输出至所述流体输注装置的流体推送机构。

另一方面，根据本发明的实施例提供了一种用于给患者进行给药的流体输注装置，该流体输注装置包括：储液器，用于存储流体；输注管路，用于将所述储液器中的流体输送至患者；流体推送机构，用于推送所述储液器中的流体以通过所述输注管路输送至患者；以及如前所述的驱动机构，用于驱动所述流体推送机构。

根据本发明的各实施例，通过使传动部件具有应力分散部以分散形状记忆驱动件的应力，可以避免形状记忆驱动件的小半径弯折，提高形状记忆驱动件的疲劳寿命，增加驱动机构的整体寿命，使其可以长时间重复使用于流体输注装置中。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式的用于流体输注装置的驱动机构的示意图；

图2是图1中的形状记忆驱动件与应力分散部接触处的放大示意图；

图3是图1中的电极的放大视图；

图4是根据本发明的另一种实施方式的用于流体输注装置的驱动机构的示意图；

图5a是图4中的一种形状的应力分散部与形状记忆驱动件接触处的放大示意图；

图5b是图5a中接触处胶粘后的示意图；

图6a是图4中的另一种形状的应力分散部与形状记忆驱动件接触处的放大示意图；

图6b是图6a中接触处胶粘后的示意图；

图7根据本发明的一种实施方式的用于向患者进行给药的流体输注装置的示意图。

其中，驱动机构-1/1’，形状记忆驱动件-11/11’，传动部件-12/12’，应力分散部(第一圆弧表面)-121/121’，拨叉-122/122’，拨叉基座-123/123’，应力分散部(保持部表面)-124’，输出部件-13/13’，第一电极-14/14’，第二电极-15/15’，复位部件-16，流体推送机构-2，储液器-3，输注管路-4。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。需要注意的是，本发明并不限于附图所示的部件构造和/或布置，在不脱离本发明实质的情况下，还可以对本发明的各种实施方式进行各种不同的组合。

下面结合附图描述本发明的用于流体输注装置的驱动机构的具体实施方式。

本发明的实施方式提供了一种用于流体输注装置的驱动机构，该驱动机构可包括，但不限于，形状记忆驱动件、传动部件和输出部件。其中，形状记忆驱动件可以进行形状变化，通过其形状变化产生驱动力；传动部件用于传递形状记忆驱动件产生的驱动力；输出部件与传动部件相配合，用于将驱动力输出至流体输注装置的流体推送机构。该传动部件具有应力分散部，应力分散部与形状记忆驱动件的一部分相接触以在传递驱动力的过程中分散形状记忆驱动件的该部分的应力。

【第一实施例】

图1是根据本发明的一种实施方式的用于流体输注装置的驱动机构的示意图；图2是图1中的形状记忆驱动件与应力分散部接触处的放大示意图；图3是图1中的电极的放大视图。

如图1和图2所示，驱动机构1包括2个形状记忆驱动件11、传动部件12和输出部件13，其中，传动部件12具有应力分散部121，应力分散部121与形状记忆驱动件11的一部分相接触以在传递驱动力的过程中分散形状记忆驱动件的该部分的应力。

驱动机构通过第一电极14和第二电极15向形状记忆驱动件11提供电力，通过通电和断电以加热和冷却形状记忆驱动件11从而改变形状记忆驱动件11的形状。第一电极14固定设置在传动部件12上，第二电极15固定设置在远离传动部件12的位置。

在本实施例中，每个形状记忆驱动件11均可由固定部和工作部组成，固定部用于固定形状记忆驱动件11，工作部用于进行形状改变，其中，固定部为相对的两个端部，一个端部与第一电极14固定连接，另一个端部与第二电极15固定连接；工作部为除相对的两个端部之外的部分，形状记忆驱动件靠近第一电极14的部分为工作部，环绕在应力分散部上。

在本实施例中，应力分散部121为形成在传动部件上的第一圆弧表面121。该圆弧表面与形状记忆驱动件的工作部相接触以分散工作部的应力，在形状记忆驱动件的形状改变(收缩、伸长)过程中，可以避免形状记忆驱动件工作部小半径的弯折，提高其疲劳寿命。例如，该第一圆弧表面的圆弧弧度可以为30至90度间任意的弧度，例如30度、45度、60度、90度等，以更好地分散形状记忆驱动件的所受的应力。

在本实施例中，形状记忆驱动件可呈丝状，例如，由形状记忆合金(例如镍钛锘合金)形成，设置有2根，其受热收缩、冷却伸长。可选地，形状记忆驱动件也可以呈其它形状，例如条状、带状等，也可以由其他具有形状记忆性能的材料形成，例如形状记忆聚合物等，其数量不限于2，例如可以是1、3、4或更多，可根据所需驱动力的需要进行具体设置。

如图2所示，第一电极和第二电极均具有夹紧形状记忆驱动件的端部的夹持部，夹持部可以通过钣金成形，从而更好地夹紧形状记忆驱动件的端部，并实现电传导和固定作用。可选地，第一电极和第二电极也可以通过其他方式固定形状记忆驱动件的端部，例如直接胶粘连接等，也可以通过其他形式形成夹持部。可选地，形状记忆驱动件的端部还可以通过胶粘(在图1所示的胶粘部位处)固定至夹持部以进一步增加固定效果，同时减少固定部所受的应力。

输出部件13为棘轮，传动部件12包括拨叉122和拨叉基座123，拨叉122固定在拨叉基座123上，与棘轮13可操作地连接，应力分散部121设置于拨叉基座123上，与形状记忆驱动件11相接触。可选地，输出部件也可以是其他齿轮，传动部件也不限于拨叉的形式，可以是任何能够传递驱动力并可与输出部件相配合的形式。

当第一电极14和第二电极15通电时，形状记忆驱动件11被加热，其工作部从第一形状向第二形状改(例如，长度缩短)，通过工作部与应力分散部第一圆弧表面121的接触，带动拨叉基座旋转，使得拨叉移动，推动棘轮旋转一格；当第一电极14和第二电极15断电时，形状记忆驱动件11被冷却，其工作部从第二形状向第一形状改变(例如，长度伸长)，通过工作部与应力分散部第一圆弧表面121的接触，带动拨叉基座恢复原始位置，使得拨叉复位；通过这样的循环加热冷却，使得棘轮间歇运动，向流体推送机构(见图7)输出运动和扭矩。

在本实施例中，为方便形状记忆驱动件11的工作部恢复形状，驱动机构1还包括复位部件16，该复位部件与传动部件相连接，配置成使形状记忆驱动件11在产生驱动力过程中从变形后的形状恢复到变形前的形状(从第二形状恢复为第一形状，例如拉长形状记忆驱动件11)。例如，复位部件可以是复位扭簧，其设置在拨叉基座123上，在形状记忆驱动件11被冷却时，其可协助拉长形状记忆驱动件11，以复位拨叉。

【第二实施例】

图4是根据本发明的另一种实施方式的用于流体输注装置的驱动机构的示意图；图5a是图4中的一种形状的应力分散部与形状记忆驱动件接触处的放大示意图，图5b是图5a中接触处胶粘后的示意图。

如图4至图6b所示，驱动机构1’包括1个形状记忆驱动件11’、传动部件12’和输出部件13’，其中，传动部件12’具有应力分散部，应力分散部与形状记忆驱动件11’的一部分相接触以在传递驱动力的过程中分散形状记忆驱动件的该部分的应力。

驱动机构通过第一电极14’和第二电极15’向形状记忆驱动件11’提供电力，以加热和冷却形状记忆驱动件11’从而改变形状记忆驱动件11’的形状，第一电极14’和第二电极15’均固定设置在远离传动部件12’的位置。

在本实施例中，应力分散部包括形成在传动部件上的第一圆弧表面121’和形成在第一圆弧表面一端的保持部124’，其中，该第一圆弧表面的圆弧弧度可以为30至90度间任意的弧度。

形状记忆驱动件11’由用于固定形状记忆驱动件11’的固定部和用于进行形状改变的工作部组成，固定部包括相对的两个端部和支承在保持部124’的表面的中间部分，一个端部与第一电极14’固定连接，另一个端部与第二电极15’固定连接，中间部分与保持部124’相固定以使形状记忆驱动件11’的工作部沿着第一圆弧表面121’至少部分地环绕传动部件12’。其中，形状记忆驱动件11’的形状材料、以及相对的两个端部的固定方式均可参见第一实施例所述，在此不再赘述。形状记忆驱动件11’与保持部124’的固定方式如下所述：

如图5a和图5b所示，应力分散部的保持部124’的表面可以为圆弧表面(即，第二圆弧表面)，形状记忆驱动件11’与保持部124’接触的部分可以通过胶粘(在图5b中的胶粘区域)的方式固定连接，通过胶水的固定，可以减小形状记忆驱动件与保持部表面接触所受的应力，使其不易弯折。可选地，形状记忆驱动件也可以通过其他方式固定在保持部124’的表面上，例如卡扣等。

输出部件13’为棘轮，传动部件12’包括拨叉122’和拨叉基座123’，拨叉122’固定在拨叉基座123’上，与棘轮13’可操作地连接，应力分散部的第一圆弧表面121’和保持部124’均设置于拨叉基座123’上，与形状记忆驱动件11’相接触。可选地，输出部件也可以是其他齿轮，传动部件也不限于拨叉的形式，可以是任何能够传递驱动力并可与输出部件相配合的形式。

当第一电极14’和第二电极15’通电时，形状记忆驱动件11’被加热，其工作部从第一形状向第二形状改(例如，长度缩短)，通过工作部与应力分散部第一圆弧表面121’、保持部124’的接触配合，带动拨叉基座旋转，使得拨叉移动，推动棘轮旋转一格；当第一电极14’和第二电极15’断电时，形状记忆驱动件11’被冷却，其工作部从第二形状向第一形状改变(例如，长度伸长)，通过工作部与应力分散部第一圆弧表面121’、保持部124’的接触配合，带动拨叉基座恢复原始位置，使得拨叉复位；通过这样的循环加热冷却，使得棘轮间歇运动，向流体推送机构输出运动和扭矩。

在本实施例中，为方便形状记忆驱动件的工作部恢复形状，驱动机构还可包括复位部件(图4中未示出)，该复位部件与传动部件相连接，配置成使形状记忆驱动件11’在产生驱动力过程中从变形后的形状恢复到变形前的形状。

【第三实施例】

图6a是图4中的另一种形状的应力分散部与形状记忆驱动件接触处的放大示意图，图6b是图6a中接触处胶粘后的示意图。

在本实施例中，除应力分散部的保持部的形状外，驱动机构的其余结构与第二实施例相同，可参见第二实施例所述，在此不再赘述。

在本实施例中，如图6a和图6b所示，应力分散部的保持部124’的表面可以为矩形表面。形状记忆驱动件11’与保持部124’接触的部分通过胶粘的方式固定连接。如图6b所示的胶粘区域可知，将胶水覆盖保持部的矩形表面，使形状记忆驱动件11’与保持部124’接触的部分被整个包裹在胶水中，这样，通过胶水的固定，可以减小形状记忆驱动件与矩形表面的接触所受的应力，使其不易弯折。

【第四实施例】

图7根据本发明的一种实施方式的用于向患者进行给药的流体输注装置的示意图。

如图7示，该流体输注装置包括储液器3、输注管路4、流体推送机构2和驱动机构1(例如，第一实施例中所述的驱动机构)。其中，储液器3用于存储待输注的流体，可以是各种形状，其中存储的流体可以是用于对患者进行给药的各种液体等。可选地，流体可以是诸如胰岛素之类的治疗性液体药物。

输注管路4与储液器3相连通，用于将储液器中的流体输送至目标对象(例如，患者)。流体推送机构2用于推送储液器3中的流体以通过输注管路4输送至患者，其可包括能够在储液器3中沿储液器3中轴向移动的活塞。驱动机构1用于驱动流体推送机构，例如，使活塞在储液器3中沿轴向移动，从而使储液器3中的流体通过输注管路4输送至患者。

作为选择，所述流体输注装置可以采用驱动机构1’(例如，第二实施例或第三实施例中所述的驱动机构1’)替换驱动机构1。

关于驱动机构的说明，请参照前文各个实施例中的相关描述，在此不再赘述。

根据本发明的驱动机构，能够避免记忆合金驱动件的小半径的弯折，提高其疲劳寿命，从而延长驱动机构的使用寿命，使该驱动机构可以长时间使用。

应当指出的是，尽管上述装置的各方面是按特定的顺序和特定的结构布置进行描述，但这仅用于举例说明，对本发明不构成限定，所请求保护的主题并不限于所述的顺序和结构布置。本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明实质的情形下，可以对发明做出各种修改，并且可以进行等同替换。因此，本发明所请求保护的主题并不限于上述公开的具体实施方式，还可包括落入权利要求保护范围的所有技术方案以及与之等同的技术方案。此外，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。

Claims (11)

1.一种用于流体输注装置的驱动机构，其特征在于，包括：

形状记忆驱动件，配置成通过形状变化产生驱动力，所述形状记忆驱动件由固定部和工作部组成；

传动部件，所述传动部件具有应力分散部，所述应力分散部与所述形状记忆驱动件的工作部相接触以在传递所述驱动力的过程中分散所述工作部的应力，所述应力分散部包括形成在所述传动部件上的第一圆弧表面和形成在所述第一圆弧表面一端的保持部，所述保持部具有第二圆弧表面；

输出部件，与所述传动部件相配合，用于将所述驱动力输出至所述流体输注装置的流体推送机构；以及

第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极固定设置在远离所述传动部件的位置；

其中，所述形状记忆驱动件的固定部包括相对的两个端部和支承在所述保持部的第二圆弧表面的中间部分，其中的一个端部与第一电极固定连接，另一个端部与所述第二电极固定连接，该中间部分与所述保持部的第二圆弧表面相固定以使所述形状记忆驱动件的工作部沿着所述第一圆弧表面至少部分地环绕所述传动部件。

2.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述第一电极和第二电极具有夹紧所述形状记忆驱动件的端部的夹持部。

3.根据权利要求2所述的驱动机构，其特征在于，所述夹持部通过钣金成形。

4.根据权利要求3所述的驱动机构，其特征在于，所述形状记忆驱动件的端部均通过胶粘固定至所述夹持部。

5.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述第一圆弧表面的圆弧弧度为30至90度。

6.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述形状记忆驱动件与所述保持部的第二圆弧表面接触的部分通过胶粘的方式与所述保持部的第二圆弧表面固定连接。

7.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构还包括复位部件，所述复位部件与所述传动部件相连接，配置成使所述形状记忆驱动件在产生驱动力过程中从变形后的形状恢复到变形前的形状。

8.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述形状记忆驱动件呈条状或丝状。

9.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述形状记忆驱动件由形状记忆合金形成。

10.根据权利要求1所述的驱动机构，其特征在于，所述输出部件为棘轮，所述传动部件包括拨叉和拨叉基座，所述应力分散部设置于所述拨叉基座上，所述拨叉可操作地与所述棘轮连接。

11.一种用于向患者进行给药的流体输注装置，其特征在于，所述流体输注装置包括：

储液器，用于存储流体；

输注管路，用于将所述储液器中的流体输送至患者；

流体推送机构，用于推送所述储液器中的流体以通过所述输注管路输送至患者；以及

如权利要求1-10中任一项所述的驱动机构，用于驱动所述流体推送机构。