CN112274725A - 介质输注结构、介质输注方法、微剂量分泌泵、胰岛素泵 - Google Patents

介质输注结构、介质输注方法、微剂量分泌泵、胰岛素泵 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种介质输注结构、介质输注方法、微剂量分泌泵、胰岛素泵，包括：动力装置、存储腔体和剂量输注组件；所述存储腔体的输出端分别连接所述剂量输注组件两端的阀；通过所述动力装置提供的动力将剂量输注组件已有容积大小的定量介质挤压输出。本发明能够精确单次输送剂量的效果，且单次输送的剂量不会因为外界因素的影响而改变。

Description

介质输注结构、介质输注方法、微剂量分泌泵、胰岛素泵
技术领域
本发明涉及介质输注领域，具体地，涉及一种介质输注结构、介质输注方法、微剂量分泌泵、胰岛素泵。
背景技术
传统的介质输注方式，是通过在管路后端通过泵等加压设备施加压力的方式将介质从管路的后端传输至前端输出，输送介质的量可以通过管路上设置的传感器来计算。而在小剂量甚至微计量的介质输注领域中，由于介质的量非常少，通过后端加压和控制的输送方式面临输出难以控制的情况。
以胰岛素注射为例来说，专利文献CN101137408公开了便携的机械式胰岛素注射装置，就提及了为了精确性考虑，用手动旋转部件替代采用电池电源操作的胰岛素泵内的马达的方式进行注射，通过传感器检测齿轮的旋转来测定注射的胰岛素的量。这种方式虽然理论上看似精确，但是在实际使用过程中并非如此：
这种方式与前文提到的传统技术相比，相同的地方在于都是在后端进行剂量控制，在实际操作过程中，这种后端控制的方式存在多种难以解决的影响因素，例如外界振动、人体自身抖动或者旋转角度难以控制、环境温度导致热胀冷缩影响螺杆精度等等情况，都可能导致前端输出剂量不可控。所以目前市场上类似产品的输出剂量只能以小时为单位来统计累积输出剂量，无法精确单次注射的剂量。
同时，这种设计即使在目前最高精密的螺杆下，一次也只能注射0.05ul以上剂量，难以实现更小级别的剂量输送。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种介质输注结构、介质输注方法、微剂量分泌泵、胰岛素泵。
根据本发明提供的一种介质输注结构，包括：
存储腔体1，用以储存输注介质；
动力装置11，所述动力装置用以向存储腔体1内的输注介质提供动力，输入所述剂量输注组件2；
剂量输注组件2，将所述存储腔体1内的介质通过固定容积的腔体23进行输送，固定容积的大小用以控制输注介质的剂量。
优选地，所述存储腔体的输出端连接所述剂量输注组件2，所述剂量输注组件2包含阀、腔体23、往复装置24，所述往复装置24设置于所述腔体23内，位于所述往复装置24两端的腔体分别连接阀；
所述阀为具有切换流道功能的阀。
优选地，所述阀包括两位三通阀、两位四通阀。
优选地，所述输注介质为胰岛素。
优选地，所述动力装置11包括弹簧、气囊、液压、电机、电磁铁、发条中的至少一个。
优选地，所述介质输注结构为一次性或可多次重复使用。
优选地，所述动力装置11为持续加压的动力装置。
优选地，所述剂量输注组件2包括第一多通阀21、第二多通阀22和腔体23，所述腔体23内连接有往复装置24，通过所述往复装置24使所述往复装置24一侧的第一腔体空间与另一侧的第二腔体空间相互独立，所述第一腔体空间与所述第二腔体的体积随所述往复装置24的移动或形变而变化。
优选地，所述第一多通阀21和所述第二多通阀22均包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一多通阀21和所述第二多通阀22的第一端口分别连接所述存储腔体1，所述第一多通阀21的第二端口连接所述第一腔体空间，所述第二多通阀22的第二端口连接所述第二腔体空间，所述第一多通阀21和所述第二多通阀22的第三端口作为所述剂量输注组件2的输出端口。
优选地，所述剂量输注组件2的数量为一个或多个，多个剂量输注组件2的腔体23体积相同或不同。
优选地，所述第一多通阀21和所述第二多通阀22的阀杆25连接在一起；
在所述第一多通阀21的第一端口与第二端口导通的状态下，所述第二多通阀22的第二端口与第三端口导通；
在所述第二多通阀22的第一端口与第二端口导通的状态下，所述第一多通阀21的第二端口与第三端口导通。
优选地，所述往复装置24包括活塞、薄膜或球体；
所述活塞或所述球体滑动连接在所述腔体23内；
所述薄膜固定连接在所述腔体23内。
优选地，所有所述剂量输注组件2的所述第一多通阀21和所述第二多通阀22的第三端口连接在一起，并引出一个输出端口。
优选地，所述存储腔体1包括：缸体13和第二往复装置12，所述第二往复装置12连接在所述缸体13内，将所述第二往复装置12一侧的第一缸体空间与另一侧的第二缸体空间相互独立；
所述动力装置11连接所述第二往复装置12；
所述第一缸体空间的体积与所述第二缸体空间的体积随所述第二往复装置12的移动或形变而变化；
所述第二缸体空间与所述剂量输注组件2以及介质源4连接。
优选地，所述存储腔体1的数量为多个，所有所述存储腔体1的所述第二缸体空间相互连通。
根据本发明提供的一种介质输注方法，采用上述介质输注结构，执行包括以下任一步骤：
补充介质步骤：向存储腔体1内补充介质，执行一次第一定量输送步骤或第二定量输送步骤，使第二腔体空间或第一腔体空间的体积在往复装置24的挤压下达到最小；
第一定量输送步骤：导通第一多通阀21的第一端口与第二端口，导通第二多通阀22的第二端口与第三端口，介质在动力装置11的加压作用下，经过第一多通阀21进入第一腔体空间，从而使往复装置24向第二腔体空间移动或形变，使第二腔体空间内的介质经过第二多通阀22输出；
第二定量输送步骤：导通第二多通阀22的第一端口与第二端口，导通第一多通阀21的第二端口与第三端口，介质在动力装置11的加压作用下，经过第二多通阀22进入第二腔体空间，从而使往复装置24向第一腔体空间移动或形变，使第一腔体空间内的介质经过第一多通阀21输出；
连续输送步骤：循环执行所述第一定量输送步骤与所述第二定量输送步骤；
更换输送步骤：采用大剂量的剂量输注组件2执行一次第一定量输送步骤、执行一次第二定量输送步骤或者循环执行所述第一定量输送步骤与所述第二定量输送步骤，直至大剂量的剂量输注组件2一次输出的剂量大于剩余所需输出的剂量，更换小剂量的剂量输注组件2执行一次第一定量输送步骤、执行一次第二定量输送步骤或者循环执行所述第一定量输送步骤与所述第二定量输送步骤，直至累计输出的剂量等于所需输出的剂量。
根据本发明提供的一种微剂量分泌泵，包括上述的介质输注结构。
根据本法提供的一种胰岛素泵，包括上述的介质输注结构。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果。
1、通过在后端与输出端之间的剂量输注组件，达到了能够精确单次、多次输送剂量的效果，且单次输送的剂量不会因为外界因素的影响而改变，一次输送完成后只要不进行切换多通阀的导通状态，就不会有多余的剂量输出，相较于现有技术，介质输出更为稳定、精密。
2、通过本发明的剂量输注组件结构，可以实现比现有的0.05ul 更小剂量的介质输注，从而实现如模仿生物激素分泌的输送泵功能，并应用于相关的医疗、实验等领域。
3、介质可以在存储腔体中进行补充、存储，多缸体连通结构的存储腔体可以在实现大剂量存储、连续输出的同时，也可以避免单个缸体过长而导致的设备体积增加、动力装置因加压行程过长而导致的不精确问题。
4、可根据实际需求剂量选择采用单个剂量输注组件或者多个剂量输注组件。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施例1的整体结构示意图；
图2为实施例1剂量输注组件在一种导通状态下的示意图；
图3为实施例1剂量输注组件在另一种导通状态下的示意图；
图4为实施例2的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明中，所提及的输注介质可以包括液体、气体、胶体，且并不局限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种介质输注结构，包括一个存储腔体1、一个剂量输注组件2和动力装置11。存储腔体1与剂量输出装置2连接，通过动力装置11提供一定的压力，将介质输入剂量输注组件2。而存储腔体1上连接有介质源4，用于向存储腔体1内补充介质。
在本实施例中，剂量输注组件2包括第一多通阀21、第二多通阀22和腔体23，腔体23内连接有往复装置24，通过往复装置24使往复装置24一侧的第一腔体空间与另一侧的第二腔体空间相互独立，第一腔体空间与第二腔体的体积随往复装置24的移动或形变而变化。第一多通阀21和第二多通阀22均包括第一端口、第二端口和第三端口，第一多通阀21和第二多通阀22的第一端口分别通过第一管路14和第二管路15连接存储腔体1，第一多通阀21的第二端口连接第一腔体空间，第二多通阀22的第二端口连接第二腔体空间，第一多通阀21和第二多通阀22的第三端口作为剂量输注组件2的输出端口3。第一多通阀21、第二多通阀22在本实施例中皆采用了两位三通阀。
本实施例的工作原理如下：
如图2所示，在第一多通阀21的第一端口与第二端口导通的状态下，第二多通阀22的第二端口与第三端口导通。介质在动力装置11的加压作用下，经过第一多通阀21进入第一腔体空间，从而使往复装置24向第二腔体空间移动或形变，使第二腔体空间内的介质经过第二多通阀22输出。只要动力装置11输出的压力足够，即可将第二腔体内的介质全部排出，此时输出的介质的量即第二腔体的最大体积（容量）。
如图3所示，在第二多通阀22的第一端口与第二端口导通的状态下，第一多通阀21的第二端口与第三端口导通。介质在动力装置11的加压作用下，经过第二多通阀22进入第二腔体空间，从而使往复装置24向第一腔体空间移动或形变，使第一腔体空间内的介质经过第一多通阀21输出。只要动力装置11输出的压力足够，即可将第一腔体内的介质全部排出，此时输出的介质的量即第一腔体的最大体积（容量）。
而体积的计算只需要得知剂量输注组件的几何参数即可，因此往复装置24完成一次挤压输出的剂量是固定的。往复装置24包括活塞、薄膜或球体，优选活塞，其原因是更容易计算体积，只需要知道活塞的截面积及其滑动距离即可，在往复装置24为薄膜的情况下，就可以利用薄膜的形变来实现挤压腔体空间的目的。
由于第一多通阀21和第二多通阀22的状态是同步改变的，因此，本实施例将第一多通阀21和第二多通阀22的阀杆25连接在一起，阀杆25通过一个驱动机构26来驱动往复运动，驱动机构可以是电机等，本发明不作限制。
存储腔体1包括：缸体13和第二往复装置12，第二往复装置12滑动连接在缸体13内，将第二往复装置12一侧的第一缸体空间与另一侧的第二缸体空间相互独立，第一缸体空间与第二缸体的体积随第二往复装置12的移动或形变而变化，第二缸体空间与剂量输注组件2以及介质源4连接。
动力装置11的压力来源可以是各种现有的方式，比如气囊、液压、电机、电磁铁、发条、螺杆至少其一，驱动所述存储腔体1内的往复装置，也可以是本发明提供的方式：
（1）弹性件试压
在第一缸体空间设置有弹性元件，当介质源4向第二缸体空间注入介质时，第一缸体空间被压缩，因此带动弹性元件压缩。此时可以关闭第一多通阀21和第二多通阀22，避免介质注入第二缸体空间时输出端口3泄露。弹性元件11可以是弹簧等等。
（2）人工推动
当介质源4向第二缸体空间注入介质时，第一缸体空间被压缩，通过人工推动第二往复装置12的杆部即可实现压力的提供，且不会影响到后续的输出。
实施例2
如图4所示，在实施例1的基础上，存储腔体1的数量为两个，剂量输注组件2的数量也为两个。所有剂量输注组件2的第一多通阀21和第二多通阀22的第三端口连接在一起，并引出一个输出端口3。两个剂量输注组件2的腔体23体积可以相同或不同，两个存储腔体1的第二缸体空间相互连通，因此可以使第二缸体空间外壁的各个输出位置的压力相等。
当然，在其他实施例中，也可以是一个存储腔体1对应多个剂量输注组件2，也可以是多个存储腔体1对应一个剂量输注组件2。对于微计量介质输注来说，采用这种多缸体连通的方式可以有效避免存储腔体1的长度过长，过长的存储腔体1即第二往复装置12的行程同样过长，容易出现第二往复装置偏斜等情况发生。
本发明的介质输注方法，包括以下任一步骤：
补充介质步骤：向存储腔体1内补充介质，执行一次第一定量输送步骤或第二定量输送步骤，使第二腔体空间或第一腔体空间的体积在往复装置24的挤压下达到最小。
第一定量输送步骤：导通第一多通阀21的第一端口与第二端口，导通第二多通阀22的第二端口与第三端口，介质在动力装置11的加压作用下，经过第一多通阀21进入第一腔体空间，从而使往复装置24向第二腔体空间移动或形变，使第二腔体空间内的介质经过第二多通阀22输出。
第二定量输送步骤：导通第二多通阀22的第一端口与第二端口，导通第一多通阀21的第二端口与第三端口，介质在动力装置11的加压作用下，经过第二多通阀22进入第二腔体空间，从而使往复装置24向第一腔体空间移动或形变，使第一腔体空间内的介质经过第一多通阀21输出。
连续输送步骤：循环执行第一定量输送步骤与第二定量输送步骤；
更换输送步骤：采用大剂量的剂量输注组件2执行一次第一定量输送步骤、执行一次第二定量输送步骤或者循环执行第一定量输送步骤与第二定量输送步骤，直至大剂量的剂量输注组件2一次输出的剂量大于剩余所需输出的剂量，更换小剂量的剂量输注组件2执行一次第一定量输送步骤、执行一次第二定量输送步骤或者循环执行第一定量输送步骤与第二定量输送步骤，直至累计输出的剂量等于所需输出的剂量。
本发明还提供一种微剂量分泌泵、胰岛素泵，包括上述的介质输注结构。称之为分泌泵的理由即，由于实现了非常小的剂量控制，实现了类似人体、动物或植物的分泌级别效果，并可用于医疗领域的注射输液，此时仅需将输出端口3配置为针体即可。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (15)

1.一种介质输注结构，其特征在于，包括：
存储腔体（1），用以储存输注介质；
动力装置（11），所述动力装置用以向存储腔体（1）内的输注介质提供动力，输入剂量输注组件（2）；
剂量输注组件（2），将所述存储腔体（1）内的输注介质通过固定容积的腔体（23）进行输送，固定容积的大小用以控制输注介质的剂量；
所述剂量输注组件（2）包括第一多通阀（21）、第二多通阀（22）和腔体（23），所述腔体（23）内连接有往复装置（24），通过所述往复装置（24）使所述往复装置（24）一侧的第一腔体空间与另一侧的第二腔体空间相互独立，所述第一腔体空间与所述第二腔体的体积随所述往复装置（24）的移动或形变而变化；
所述第一多通阀（21）和所述第二多通阀（22）均包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一多通阀（21）和所述第二多通阀（22）的第一端口分别连接所述存储腔体（1），所述第一多通阀（21）的第二端口连接所述第一腔体空间，所述第二多通阀（22）的第二端口连接所述第二腔体空间，所述第一多通阀（21）和所述第二多通阀（22）的第三端口作为所述剂量输注组件（2）的输出端口。
2.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所述第一多通阀（21）、所述第二多通阀（22）包括两位三通阀、两位四通阀。
3.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所述输注介质为胰岛素。
4.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所述动力装置（11）包括弹簧、气囊、液压、电机、电磁铁、发条中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所述介质输注结构为一次性或多次重复使用。
6.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所述动力装置（11）为持续加压的动力装置。
7.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所述剂量输注组件（2）的数量为一个或多个，多个剂量输注组件（2）的腔体（23）体积相同或不同。
8.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所述第一多通阀（21）和所述第二多通阀（22）的阀杆（25）连接在一起；
在所述第一多通阀（21）的第一端口与第二端口导通的状态下，所述第二多通阀（22）的第二端口与第三端口导通；
在所述第二多通阀（22）的第一端口与第二端口导通的状态下，所述第一多通阀（21）的第二端口与第三端口导通。
9.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所述往复装置（24）包括活塞、薄膜或球体；
所述活塞或所述球体滑动连接在所述腔体（23）内；
所述薄膜固定连接在所述腔体（23）内。
10.根据权利要求1所述的介质输注结构，其特征在于，所有所述剂量输注组件（2）的所述第一多通阀（21）和所述第二多通阀（22）的第三端口连接在一起，并引出一个输出端口。
11.根据权利要求8所述的介质输注结构，其特征在于，所述存储腔体（1）包括：缸体（13）和第二往复装置（12），所述第二往复装置（12）连接在所述缸体（13）内，将所述第二往复装置（12）一侧的第一缸体空间与另一侧的第二缸体空间相互独立；
所述动力装置（11）连接所述第二往复装置（12）；
所述第一缸体空间的体积与所述第二缸体空间的体积随所述第二往复装置（12）的移动或形变而变化；
所述第二缸体空间与所述剂量输注组件（2）以及介质源（4）连接。
12.根据权利要求11所述的介质输注结构，其特征在于，所述存储腔体（1）的数量为多个，所有所述存储腔体（1）的所述第二缸体空间相互连通。
13.一种介质输注方法，其特征在于，采用权利要求1至12任一项所述介质输注结构，执行包括以下任一步骤：
补充介质步骤：向存储腔体（1）内补充介质，执行一次第一定量输送步骤或第二定量输送步骤，使第二腔体空间或第一腔体空间的体积在往复装置（24）的挤压下达到最小；
第一定量输送步骤：导通第一多通阀（21）的第一端口与第二端口，导通第二多通阀（22）的第二端口与第三端口，介质在动力装置（11）的加压作用下，经过第一多通阀（21）进入第一腔体空间，从而使往复装置（24）向第二腔体空间移动或形变，使第二腔体空间内的介质经过第二多通阀（22）输出；
第二定量输送步骤：导通第二多通阀（22）的第一端口与第二端口，导通第一多通阀（21）的第二端口与第三端口，介质在动力装置（11）的加压作用下，经过第二多通阀（22）进入第二腔体空间，从而使往复装置（24）向第一腔体空间移动或形变，使第一腔体空间内的介质经过第一多通阀（21）输出；
连续输送步骤：循环执行所述第一定量输送步骤与所述第二定量输送步骤；
更换输送步骤：采用大剂量的剂量输注组件（2）执行一次第一定量输送步骤、执行一次第二定量输送步骤或者循环执行所述第一定量输送步骤与所述第二定量输送步骤，直至大剂量的剂量输注组件（2）一次输出的剂量大于剩余所需输出的剂量，更换小剂量的剂量输注组件（2）执行一次第一定量输送步骤、执行一次第二定量输送步骤或者循环执行所述第一定量输送步骤与所述第二定量输送步骤，直至累计输出的剂量等于所需输出的剂量。
14.一种微剂量分泌泵，其特征在于，包括权利要求1至12任一项所述的介质输注结构。
15.一种胰岛素泵，其特征在于，包括权利要求1至12任一项所述的介质输注结构。
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