CN116234592A - 设置在流体输送装置中的储存器外部的双作用伸缩螺杆驱动泵机构 - Google Patents

Abstract

一种流体输送装置，其具有带柱塞的注射器筒型储存器，以及柱塞驱动器组件，该柱塞驱动器组件包括位于筒的后面和外面的双作用伸缩导向螺杆。当套筒螺杆旋转时，同时且反向旋转的套筒螺杆和中心螺杆从柱塞驱动器组件的嵌套构造中伸缩出来，并且以它们各自的双倍的且相等的螺距和导程参数的速率伸入到储存器中。设置在注射器筒的端部上的螺母和齿轮锚固件接纳套筒螺杆，并且螺母响应于马达操作而使套筒螺杆平移和旋转。中心螺杆的远端可以键接到柱塞推动件，以便当马达在螺母和套筒螺杆上施加旋转时被限制旋转。

Description

设置在流体输送装置中的储存器外部的双作用伸缩螺杆驱动 泵机构

本申请要求在2020年8月18日提交的美国临时申请第63/066,832号的权益，其内容通过引用整体并入到本文中。

技术领域

说明性实施例总体上涉及用于流体输送装置(例如可穿戴式药物输注贴片)的泵机构。示例性实施例总体上涉及用于可控地延伸或缩回注射器筒型储存器中的柱塞驱动器的螺杆，其不影响储存器容积以确保生物兼容性，其可完全缩回到储存器外部，并且被键入储存器内以进行防旋转控制。

背景技术

典型的药物输送贴片泵设计受到实现小尺寸、低功耗、精确输送、高可靠性和低制造成本的需求的挑战。此外，药物输送贴片泵设计不能影响药物质量。例如，用于与被输送流体接触的泵机构部件的材料不能存在生物兼容性问题。

发明内容

通过说明性实施例，克服了上述和其它问题，并且实现了附加的优点。

本公开的示例性实施例实现了若干优点，诸如最小化装置尺寸包络或形状因子，同时保持诸如药物笔和笔式针、注射器或采用导向螺杆驱动机构的更昂贵的非便携式泵送系统的高度可靠且经证实的系统的有益特征。

示例性实施例的一个方面是提供一种改进的和新颖的双作用、伸缩螺杆驱动泵机构设计，其使得能够使用已经被证明是药物友好的或与药物和经由流体输送装置输送的其它流体生物相容的注射器筒型药物容器或类似的储存器。

根据示例性实施例，提供了一种流体输送装置，其包括储存器和柱塞，所述储存器包括位于远端处的出口端口，所述柱塞能够沿着所述储存器的纵向轴线移动，所述柱塞构造成相对于所述储存器的内壁提供密封，以防止设置在被限定在所述柱塞的第一侧上并且包括所述出口端口的流体腔室中的流体泄漏到所述储存器的由所述柱塞的第二侧限定的部分中；以及柱塞驱动器组件，所述柱塞驱动器组件安装在所述储存器的近端处并且包括具有相似螺距和导程参数的伸缩式同时反向旋转的螺杆，所述螺杆在螺母旋转时以相应螺杆的各自的螺距和导程参数的两倍的速率从不延伸到所述储存器中的嵌套构造运动到延伸到所述储存器中的延伸构造。根据说明性实施例的方面，可以相对于柱塞驱动器组件提供编码器(一个或多个)，以生成与柱塞驱动器组件的操作有关的反馈数据。

根据说明性实施例的方面，所述螺杆包括套筒螺杆和中心螺杆，所述套筒螺杆和所述中心螺杆各自具有相反旋向的外螺纹，如果所述套筒螺杆的外螺纹是左旋螺纹，则所述中心螺杆的外螺纹是右旋螺纹，并且如果所述套筒螺杆的外螺纹是右旋螺纹，则所述中心螺杆的外螺纹是左旋螺纹。

根据说明性实施例的方面，所述套筒螺杆的内螺纹和所述套筒螺杆的外螺纹具有相反旋向的螺纹。

根据说明性实施例的方面，所述螺母具有带内螺纹的孔，当所述螺母旋转时，所述螺母的内螺纹与所述套筒螺杆上的外螺纹配合以将所述套筒螺杆推进到所述储存器中。

根据说明性实施例的方面，所述储存器还包括安装到其近端的齿轮锚固件，所述齿轮锚固件包括孔，所述孔的尺寸被设计成接收所述套筒螺杆的远端并且当所述螺母旋转时允许所述套筒螺杆和所述中心螺杆延伸到所述储存器中。此外，所述齿轮锚固件可以包括用于通气的通孔。

根据说明性实施例的方面，所述柱塞驱动器组件还包括联接到所述中心螺杆的远端的柱塞推动件。

根据说明性实施例的方面，所述柱塞推动件构造成当所述柱塞驱动器组件被控制以展开所述反向旋转的螺杆时，所述柱塞推动件可分开地抵接所述柱塞并且朝向所述储存器的远端轴向地推动所述柱塞，以通过所述柱塞的移位从所述储存器中的流体腔室排出指定量的流体。

根据说明性实施例的方面，所述中心螺杆连接到所述柱塞推动件，并且通过抗旋转机构被限制旋转。

根据说明性实施例的方面，所述抗旋转机构是所述储存器和所述柱塞推动件，所述储存器和所述柱塞推动件具有非圆形横截面，以在所述套筒螺杆旋转时防止所述柱塞推动件在所述储存器内发生旋转。

根据说明性实施例的方面，所述柱塞驱动器组件还包括抗旋转机构，所述抗旋转机构包括在所述柱塞推动件的近侧上的止动部，所述止动部的尺寸被设计成与所述中心螺杆的远端配合，以在所述套筒螺杆旋转时防止所述柱塞推动件相对于所述储存器的内壁发生旋转。例如，中心螺杆或最内侧螺杆的远端的尺寸和/或形状被设置成压力配合到相应尺寸和/或形状的止动部中。此外，例如，所述止动部可以包括通向所述柱塞推动件的远侧的通孔，并且所述中心螺杆的远端延伸穿过所述通孔。所述中心螺杆的远端可以在所述柱塞推动件的远侧在所述通孔处被热熔。所述通孔可以包括抗旋转槽以便于热熔。或者，所述柱塞推动件可以包括位于其远侧上的突起，并且所述通孔可以延伸穿过所述突起。根据另一方面，所述柱塞推动件可以包括用于通气的至少一个通孔和/或沿着其周边的至少一部分的用于通气的凹口。

根据说明性实施例的方面，所述储存器包括经由入口流体路径连接到填充端口的入口端口，所述填充端口设置在所述流体输送装置中以与填充设备联接，并且所述柱塞构造成当流体从所述入口端口被引入所述流体腔室中时朝向所述储存器的近端被移位，所述柱塞驱动器组件构造成在填充期间处于其嵌套构造。

根据说明性实施例的方面，所述储存器是注射器筒型容器。

根据示例性实施例的方面，所述储存器和柱塞具有选自非圆形形状和椭圆形横截面的横截面形状。

根据说明性实施例的方面，所述相应螺杆具有相等的螺距。

说明性实施例的附加和/或其它方面和优点将在以下描述中阐述，或者将从描述中显而易见，或者可通过实践说明性实施例来了解。说明性实施例可以包括具有一个或多个上述方面和/或一个或多个特征及其组合的装置和用于操作该装置的方法。说明性实施例可以包括例如在所附权利要求中所述的一个或多个特征和/或上述方面的组合。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，将更容易理解说明性实施例的上述和/或其它方面和优点，其中：

图1是根据示例性实施例构造的可穿戴式流体输送装置的立体图；

图2A、2B、2C和2D分别是根据示例性实施例构造的图1的流体输送装置的部分俯视图、立体图、侧视图和俯视图，其中移除了盖；

图3是根据示例性实施例构造的流体输送装置的示例性部件的框图；

图4A、4B、4C和4D是根据示例性实施例构造的移除了盖的流体输送装置的立体俯视图，并示出了填充储存器的不同阶段；

图5A和5B分别是根据示例性实施例构造的齿轮锚固件的后视立体图和前视立体图；

图6A和6B分别是根据示例性实施例构造的柱塞推动件的前视立体图和后视立体图；

图7A和7B分别是根据示例性实施例的相对于齿轮锚固件处于缩回位置的柱塞驱动器组件的侧视图，以及图7A中所示的部件的分解图；

图8A、8B、8C、8D和8E是移除盖的流体输送装置的立体俯视图，并示出通过根据示例性实施例构造的柱塞驱动器组件从储存器排放流体的不同阶段；

图9是根据示例性实施例构造的具有键锁特征的中心螺杆的立体图；以及

图10A和10B分别是根据示例性实施例的具有分度和失控防止特征和/或编码器的流体输送装置的框图。

在所有附图中，相同的附图标记将被理解为指代相同的组件、特征和结构。

具体实施方式

如本领域技术人员将理解的，存在多种方式来执行根据本文公开的实施例的用于流体输送装置的泵机构的示例、改进和布置。尽管将参考附图和以下描述中所描绘的说明性实施例，但本文所公开的实施例并不意味着穷举了所公开的技术方案所包含的各种替代设计和实施例，并且本领域技术人员将容易地理解，在不脱离所公开的技术方案的范围的情况下，可以进行各种修改，并且可以进行各种组合。

本公开的示例性实施例实现了若干优点，诸如最小化装置尺寸包络或形状因子，同时保持诸如药物笔和笔式针、注射器或采用导向螺杆驱动机构的更昂贵的非便携式泵送系统的高度可靠且经证实的系统的有益特征。根据本文所述的示例性实施例，公开了一种用于流体输送装置的新颖的泵机构。嵌套伸缩螺杆设计被用于泵机构，其使得能够使用注射器筒型药物容器或类似储存器，其已经被证明是药物友好的或与经由流体输送装置输送的药物和其它流体是生物相容的。双作用的、可伸缩的导向螺杆机构位于注射器筒式储存器的后方和外部。本文描述的示例性实施例实现了对药物质量具有极小影响至没有影响的高度精确、可控、紧凑且高效的泵设计。根据示例性实施例，采用伸缩的、同时反向旋转的套筒螺杆和中心螺杆，它们以两倍于它们各自和相等的螺距/导程参数的速率从它们的嵌套构造中伸缩出来。为了实现反向旋转功能，最内部的螺杆和套筒螺杆的外螺纹(以及容器盖的螺纹)必须具有相反的旋向。最内部的或中心的螺杆可以是左旋的或右旋的，只要套筒螺杆的外螺纹(和容器盖的内螺纹)对应地是右旋的或左旋的即可。此外，与套筒螺杆的外螺纹相比，套筒螺杆上的内螺纹总是具有相反的旋向。动力源转动齿轮系，齿轮系通过螺母转动套筒螺杆。当套筒螺杆上的螺纹围绕中心螺杆旋转时，键接到柱塞推动件上且不能旋转的中心螺杆前进。与例如现有贴片泵所使用的单个前进导向螺杆相比，伸缩动作减小了柱塞驱动机构的整体占地面积。应当注意，总的螺杆驱动扭矩等于最内部螺杆和套筒螺杆旋转的组合扭矩(相加的，总的有效导程也是如此)。而且，最内部的螺杆是左旋的还是右旋的在某种程度上是任意的，除非来自驱动机构、马达和/或分度器的力具有优选的旋转方向。

图1是根据示例性实施例构造的可穿戴式流体输送装置10的立体图。流体(例如，药物)输送装置10包括处于未展开位置的基板12、盖14和插入机构16。通过使用者将填充的注射器36的针插入到设置在基板12中的填充端口(未示出)，流体输送装置10可以填充流体(例如，药物)，该基板具有从填充端口到储存器的入口流体路径。应当理解，流体输送装置10可以使用不同的机构和方法来填充流体(例如，药物)。

图2A、2B、2C和2D分别是根据示例性实施例构造的图1的流体输送装置的部分俯视图、立体图、侧视图和俯视图，其中移除了盖。基板12支撑插入机构16、马达18、动力源(例如电池20)、控制板50和用于存储流体的储存器22或容器，该流体将通过从储存器的出口端口到插入机构16的出口流体路径24被输送到使用者。储存器22还可以具有通过入口流体路径26连接到填充端口(例如设置在基板12中)的入口端口。储存器22包含具有塞子组件的柱塞28。储存器22的近端还设置有柱塞驱动器组件30，其具有伸缩的、同时反向旋转的套筒螺杆72和中心螺杆74、齿轮锚固件34、经由连接到马达18和齿轮箱44的齿轮系32旋转的螺母70。

图3是根据示例性实施例构造的流体输送装置的示例性部件的框图。盖/壳体或装置10的壳体用14表示，装置10具有皮肤保持子系统40，例如将装置10连接到使用者皮肤上的粘合垫。流体输送装置10还包括储存器22、插入机构16和流体移位模块42，所述流体移位模块可包括马达18、马达外壳和齿轮箱44、齿轮系32、泵机构(例如，柱塞驱动器组件30)和出口路径24。流体输送装置还包括电气部件，诸如动力源模块(例如，电池20)，以及电气模块50，其包括控制器52、马达驱动器54、用于感测流体流动状况(例如，阻塞或泵机构的失控)的可选的感测模块56、可选的音频驱动器58(例如，用于指示正在进行的给药、储存器不足、阻塞、与外部装置成功配对、或经由诸如蜂鸣器的听觉警报的其它状况)，以及用于经由发光二极管提供视觉反馈的可选的视觉驱动器60和/或用于经由振动部件提供触觉反馈的可选的触觉驱动器，以及用于在流体输送装置和可选的远程泵控制装置(例如，智能手机或专用控制器63)之间进行无线通信的可选的无线驱动器62。关于感测模块56，流体输送装置可以例如设置有一个或多个编码器，以提供驱动机构(例如，柱塞驱动器组件30)的反馈，用于分度和防止泵机构失控的目的。

图4A、4B、4C和4D是根据示例性实施例构造的移除了盖的流体输送装置的立体俯视图，并示出了填充储存器的不同阶段。储存器22中的流体填充室64由柱塞28的远侧或前侧限定，并且该柱塞被构造成密封流体以防止其进入由柱塞的近侧或后侧限定的储存器部分，使得柱塞驱动器组件30或齿轮锚固件34不接触被从储存器输送的流体。

在图4A中，储存器22中没有任何流体，柱塞28处于其最远端位置。在图4A至4D中示出柱塞驱动器组件30完全缩回。使用者可以将填充的注射器36的针头插入到设置在基板12上的填充端口(未示出)中，该基板具有从填充端口到储存器22的入口流体路径26，如图2D所示。当流体从注射器36经由入口流体路径26传送到储存器22时，由柱塞28的前表面限定在储存器22中的流体腔室的容积增加，分别如图4B、4C和4D所示。柱塞28具有塞子组件，以防止在储存器22的流体腔室部分64中保持的任何流体的泄漏，塞子组件可以包括例如类似于注射器塞子的弹性材料。

图5A和5B分别是根据示例性实施例构造的齿轮锚固件34的后视立体图和前视立体图。齿轮锚固件34具有(一个或多个)突起80，以将其压配合或以其它方式接合设置在容器安装件(例如，基板上的壁、安装板、上部结构或装置壳体14中的其它结构)上的销或其它部件(未示出)。虽然突起(例如，突片)80可将齿轮锚固件34保持在适当位置以对来自柱塞移动和流体压力的力作出反应，但其它替代示例性实施例可用于在相对大的区域上支撑齿轮锚固件34以避免局部变形。齿轮锚固件34具有孔82以容纳螺母70的第一部分。孔82具有螺纹84，其被配置成与套筒螺杆72的外螺纹72a配合。螺纹84的数量可以被调节以平衡扭矩和运动稳定性。可以增加螺纹84的数量而不负面地影响长度(即，只需要对驱动螺母的几何形状进行小的变化)。凹进的后表面86被构造成可旋转地接收螺母70的远端。齿轮锚固件34具有前表面88，当柱塞驱动器组件30完全缩回并且储存器被充满时(例如，如图4D所示)，该前表面可以抵接柱塞推动件76，但是根据储存器22和柱塞驱动器组件30的尺寸，并不要求齿轮锚固件34抵接柱塞。齿轮锚固件34还具有至少一个孔或通孔85用于通气。如下所述，推动件76也具有(一个或多个)开口和/或间隙，以允许在其在储存器22中轴向移动时通气。

图6A和6B分别是根据示例性实施例构造的柱塞推动件76的前视立体图和后视立体图。柱塞推动件76在其后表面上具有止动部90，以容纳中心螺杆74上的键特征74b。柱塞推动件76的前表面上的可选的凸起92可撞击柱塞28的后表面。推动件76与储存器22上的盖34一起或选择性地设有允许通气的(一个或多个)特征。例如，可以沿着推动件76的周边的至少一部分设置通气特征，并且该通气特征可以是包括凹口76a的扇形边缘的形式。当凹口76a设置在推动件76的周边上时，这些特征可以布置成通过偏置设计来最小化轴向平移摩擦，并且这些特征76a中的一些周围的边缘的公差设置成比其余凹口边缘的公差更大，以便首先与内部储存器筒表面接触，从而防止旋转。推动件76还可以在推动件的板状部分中设置有一个或多个通孔76b，用于通气。

图7A和7B分别是根据示例性实施例的相对于齿轮锚固件34处于缩回位置的柱塞驱动器组件30的侧视图，以及图7A中所示的部件的分解图。柱塞驱动器组件30包括螺母70，该螺母在其与齿轮系32和马达18接合的部分上具有齿70b。螺母70的远端部分可转动地容纳在齿轮锚固件34中，螺母70中的内螺纹70c接合套筒螺杆72的外螺纹72a。套筒螺杆的腔72b中的内螺纹接合最内部螺杆或中心螺杆74的外螺纹74a。如图9所示，中心螺杆74的远端设有与柱塞推动件76上的止动部90接合的键特征74b。如图6A所示，突起92可设有抗旋转槽92a。当组装时，最内部螺杆74的远端上的柱可延伸进入止动部90，穿过推动件76并稍微超过其突起92。在最内部螺杆74的远端上的柱在最内部螺杆74相对于推动件76热熔期间与槽92a配合。突起92的热熔端例如在图7A中示出。螺母70可设有编码器70a，用于分度和进行精确的剂量输送，并向电气模块50提供反馈，以进一步保护驱动螺母70以防止其失控或发生不期望或不准确的泵马达动作和旋转。

图8A、8B、8C、8D和8E是移除盖的流体输送装置的立体俯视图，并示出通过根据示例性实施例构造的柱塞驱动器组件30从储存器排放流体的不同阶段。在图8A中，柱塞驱动器组件30处于完全缩回位置，并且储存器22的流体填充的腔室部分64的容积最大化。安装在储存器22后面的柱塞驱动器组件30的双作用、伸缩导向螺杆设计的构造有利于最大化可用的储存器流体体积，同时最小化储存器在基板12上的总占地面积。当柱塞驱动器组件30处于完全缩回位置时，套筒螺杆72的后部延伸超过螺母70，但是通过根据示例性实施例的双作用、伸缩导向螺杆设计，柱塞驱动器组件30在未展开时的总长度以及因此储存器22和柱塞驱动器组件30的总占地面积最小化。

在图8B中，螺母70由马达和齿轮箱18以及中间动力传动齿轮系32通过其齿70b的接合而旋转。螺母的内螺纹70b和齿轮锚固件34的孔螺纹84与套筒螺杆72的外螺纹72a配合，以使套筒螺杆72前进通过螺母70和齿轮锚固件34并进入储存器22。同时，套筒螺杆72的旋转导致键接到柱塞推动件76上的中心螺杆74的非旋转前进。结果，随着柱塞推动件76被向远侧推进以抵接柱塞28时，柱塞28被向远侧推进。图8C、8D和8E示出了随着螺母由马达和齿轮箱18以及中间动力传动齿轮系32旋转时，套筒螺杆72和中心螺杆74以基本相等的长度的进一步的双向作用延伸。

参考图6B和图9，中心螺杆74上的键特征74b和柱塞推动件76的后表面上的其相应的止动部90在柱塞驱动器组件30的螺母由马达和齿轮箱18以及中间动力传输齿轮系32旋转时为柱塞推动件76提供相对于储存器22的抗旋转机构。中心螺杆74使用键特征接合柱塞推动件76。该键特征可以与非圆形的柱塞推动件几何形状接合，由此通过几何形状防止旋转，或者可以与用于防止在工作的注射器筒型储存器22中旋转的中间结构接合。该键特征74b应该小于同一最内部螺杆(例如中心螺杆74)的外螺纹，使得其可以从组件的后端被组装。例如，中心螺杆74的远端的尺寸和/或形状可以被设置成与柱塞推动件76中的相应尺寸和/或形状的止动部或凹口90接合，这防止了由其它部件70和72施加在中心螺杆74上的任何有限旋转导致柱塞推动件76相对于储存器22的内壁发生旋转。此设计还可以依赖于椭圆形的注射器筒型的储存器，以容纳药物并提供防旋转功能。椭圆形还具有潜在地节省装置的高度的附加益处。

在此描述的示例性实施例采用椭圆形注射器筒型储存器22来容纳待输送的药物或流体。椭圆形注射器筒型存储器22提供了防旋转功能和相关的益处。例如，当施加扭矩时，由椭圆形注射器筒型储存器22的固有设计提供的防旋转自然地防止筒的旋转。椭圆形还具有潜在地节省整个装置的高度的附加益处。然而，可以采用单独的部件来实现相同的防旋转。例如，中心螺杆74可以键接到柱塞推动件76中的止动部或其它特征90，因此，即使储存器22不是椭圆形的(例如，具有圆形横截面)，仍然实现了柱塞驱动器组件30在轴向平移期间相对于储存器22的内壁的抗旋转。

储存器22可以被构造成耐用的，即不是可移除的，而是预安装在流体输送装置壳体14内。储存器22的材料可以与注射器筒和相关的塞子类似。储存器22可以被预填充，并且柱塞驱动器组件30最初处于缩回位置。或者，流体输送装置壳体14可设有填充端口和从填充端口到储存器22的流体通道26。填充端口可被构造成由使用者用注射器或通过使用与填充端口流体连接的填充站来填充。

在此描述的示例性实施例采用了多个技术原理，诸如：(a)螺杆的楔力(例如，套筒螺杆72和中心螺杆74的相反螺纹)；(b)驱动器、内螺纹螺母70和套筒螺杆72之间的滑动联接(例如，内螺纹螺母70和套筒螺杆72一起旋转，但螺杆72在螺母70的外部轴向平移)；(c)用于筒型储存器内部的中心螺杆74的防旋转特征(例如，在柱塞推动件76上或单独的结构上)；(d)相对于螺母70和各种螺纹构件的摩擦和齿轮动力传递；(e)注射筒型药物容器或储存器22以及长宽比调节，以便根据药物类型和使用场景调节给药分辨率；以及(f)用于节省空间的可选的扁平电池型电池20。

应当理解，本文描述的示例性实施例可以经受操作变化和替代配置。例如，可以采用不同的导向螺杆设计来改变给药分辨率。(一个或多个)编码器可用于提供驱动机构30的反馈。分度驱动器可用于重复地和故障安全地推进柱塞28。通常，非圆形的注射器筒横截面可用于优化空间利用和调整装置尺寸以最佳地适合使用者的舒适度。根据药物类型和递送速率、分辨率需要，注射器筒型储存器22可以在长宽比上变化，即，可以采用较小的长宽比(较宽的横截面，较短的筒)来以低分辨率递送药物，而可以采用大的长宽比以促进更精确的给药。此外，该设计基于基本的螺旋驱动机构，其中提升扭矩是所施加的轴向载荷(力或压力)、螺距、摩擦参数和直径的函数。在一些情况下，方程式可进一步扩展以获得螺纹几何形状的全部细节，例如齿侧面和导程角，以及许多其它特殊参数。ACME螺纹通常可用于调整提升扭矩、所需功率、效率和其它功能参数(如操作平稳性)和成本的平衡。

图10A和10B分别是根据示例性实施例的具有总体以96表示的分度和失控防止特征和/或编码器98的流体输送装置10的框图。可相对于驱动螺母70设置分度器和失控防止装置96，以确保通过马达的螺母70的受控旋转，从而防止泵机构失控。如上所述，驱动螺母70的旋转导致套筒螺杆72的轴向平移，由于本文所述的螺杆螺纹的伸缩、同时反向旋转布置，这也导致中心螺杆74的轴向平移。中心螺杆74将轴向运动传递给柱塞28的推动件76。储存器的盖或齿轮锚固件34为注射器筒型容器或外壳提供线性和锚固支撑以免受套筒螺杆的摩擦的影响。齿轮锚固件34还可以为注射器筒型容器或外壳提供通气口以及锚固支撑、以及线性和旋转支撑，以免受由于最内部的螺杆74的接合而引起的推动件的轴向运动和扭矩的影响。编码器(例如，备用编码器)98还可以连接到驱动螺母70，并且向电气模块50提供反馈，以进一步保护驱动螺母70以防止其失控或发生不期望或不准确的泵马达动作和旋转(例如，如果编码器98感测到失控状况，则电气模块可以使马达断电)。

本文描述的示例性实施例及其等同变型提供了对现有的流体输送装置、特别是贴片型或可佩带的流体输送装置的多个技术问题的技术解决方案。例如，现有的可穿戴式一次性贴片泵中没有一个具有本文所述的嵌套、伸缩、同时反向旋转的螺杆技术。示例性实施例的使用使得能够使用标准注射器筒型容器作为储存器22，从而简化了药物兼容性，同时为完全位于注射器筒外部和移动柱塞28后面的机械驱动机构带来显著的空间节省。可以使用超过市场上现有装置功能的大容积储存器。

此外，示例性实施例提供的紧凑设计允许储存器横截面设计的额外灵活性，因此使得流体输送装置的设计者能够具有可以有益于给药精度的额外的设计控制，例如通过略微减小横截面(并且延伸长度)、从而需要更多行程来分配最小流体剂量来实现。这种增加的行程对应于旋转驱动齿轮的更大旋转，这又意味着驱动运动可以更精确。

示例性实施例提供的另一技术方案是使用椭圆形横截面的注射器筒型容器用于储存器22。例如，经由螺母70和齿轮锚固件34的构造，在筒上推动的旋转螺杆(例如，螺杆72)将自然地向筒22施加旋转运动。因此，物理特征有益于防止旋转。椭圆形注射器横截面实现了这个要求，因为它不允许像圆形横截面那样旋转。应当理解，储存器和柱塞的横截面形状可以是任何非圆形形状。虽然椭圆形是几何上更容易实现以便于密封和平衡力的截面形状，但是其他形状可以实现更好的包装。根据如何实施填充过程，可以实施防止旋转的附加方法。例如，如果希望用注射器36进行可变的充注(例如，由患者操作)，则柱塞28可以被装配到最低点并且被充注体积推到初始位置。在防旋转特征附接到最内部螺杆(例如，中心螺杆74)的情况下，同一螺杆组可通过具有预先对准的接合特征而前进且然后适当地接合柱塞。

柱塞驱动器组件30的部件相对于储存器22和柱塞28的构造实现了许多其它优点。例如，具有安装在储存器22近端的柱塞驱动器组件30和具有直到螺母70旋转才延伸到储存器中的嵌套结构优化了储存器腔室用于流体输送的使用，而不必须容纳输送前的柱塞驱动器部件。另外，储存器的总长度可以基本上与壳体的长度相同，增加了少量的顶部空间以容纳连接到螺母70的驱动齿轮齿70b的齿轮系34和从处于完全缩回位置的螺母延伸的套筒螺杆72的标称长度。因此，泵机构的整体占地面积以及流体输送装置的壳体14的纵向轴线尺寸被最小化。柱塞28和柱塞驱动器组件30的设计的使用还最小化泵机构与被输送的流体的接触，以确保流体和流体输送壳体之间的生物兼容性。在此描述的示例性实施例采用适当尺寸和螺纹构造的嵌套伸缩螺杆以实现注射器筒型储存器柱塞28的受控移动。螺纹技术是明确和理解的，并且能够重复和有力地运动。当由马达18以适当的分辨率受控运动驱动时，嵌套的螺杆(例如72和74)可以在几乎所有环境条件下提供精确的运动。此外，驱动机构(例如，柱塞驱动器组件30)不影响药物驻留的流体腔室64的基本容积，因此对任何兼容性问题没有影响。

尽管包括但不限于患者或保健专业人员的各种人员可以操作或使用本公开的说明性实施例，但为了简洁起见，操作员或用户在下文中将被称为“用户”。

尽管在本公开的说明性实施例中可以采用各种流体，但为了简洁起见，注射装置中的液体在下文中将被称为“流体”。

本领域技术人员将理解，本公开在其应用方面不限于以上描述中阐述的或附图中示出的部件的构造和布置的细节。本文的实施例能够是其它实施例，并且能够以各种方式实践或执行。而且，应当理解，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当被认为是限制。“包括”、“包含”或“具有”及其变型在本文中的使用意在包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另外限制，否则术语“连接”、“联接”和“安装”及其变型在本文中被广泛地使用，并且涵盖直接和间接的连接、联接和安装。此外，术语“连接”和“联接”及其变型不限于物理或机械的连接或联接。此外，诸如上、下、底和顶的术语是相对的，并且用于帮助说明，而不是限制。

根据所示实施例采用的示例性设备、系统和方法的部件可以至少部分地在数字电子电路、模拟电子电路中实现，或者在计算机硬件、固件、软件或其组合中实现。这些部件可以例如实现为计算机程序产品，诸如有形地体现在信息载体或机器可读存储设备中的计算机程序、程序代码或计算机指令，用于由诸如可编程处理器、计算机或多个计算机的数据处理装置执行或控制其操作。

上述说明和附图仅作为示例，而不是以任何方式限制示例性实施例，除了在所附权利要求中阐述的之外。特别注意，本领域技术人员可以容易地以多种其他方式组合以上已经描述的各种说明性实施例的各种组件的各种技术方面，所有这些都被认为在权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种流体输送装置，所述流体输送装置包括：

储存器，所述储存器包括在远端处的出口端口，以及能够沿着所述储存器的纵向轴线移动的柱塞，所述柱塞被构造成相对于所述储存器的内壁提供密封，以防止设置在被限定在所述柱塞的第一侧上并且包括所述出口端口的流体腔室中的流体泄漏到所述储存器的由所述柱塞的第二侧限定的部分中；以及

柱塞驱动器组件，所述柱塞驱动器组件安装在所述储存器的近端处并且包括具有相似螺距和导程参数的伸缩式同时反向旋转的螺杆，所述螺杆在螺母旋转时以相应螺杆的各自的螺距和导程参数的两倍的速率从不延伸到所述储存器中的嵌套构造运动到延伸到所述储存器中的延伸构造。

2.根据权利要求1所述的流体输送装置，其中所述螺杆包括套筒螺杆和中心螺杆，所述套筒螺杆和所述中心螺杆各自具有相反旋向的外螺纹，如果所述套筒螺杆的外螺纹是左旋螺纹，则所述中心螺杆的外螺纹是右旋螺纹，并且如果所述套筒螺杆的外螺纹是右旋螺纹，则所述中心螺杆的外螺纹是左旋螺纹。

3.根据权利要求1所述的流体输送装置，其中所述套筒螺杆的内螺纹和所述套筒螺杆的外螺纹具有相反旋向的螺纹。

4.根据权利要求2所述的流体输送装置，其中所述螺母具有带内螺纹的孔，当所述螺母旋转时，所述螺母的内螺纹与所述套筒螺杆上的外螺纹配合以将所述套筒螺杆推进到所述储存器中。

5.根据权利要求4所述的流体输送装置，其中所述储存器还包括安装到其近端的齿轮锚固件，所述齿轮锚固件包括孔，所述孔的尺寸被设计成接收所述套筒螺杆的远端并且当所述螺母旋转时允许所述套筒螺杆和所述中心螺杆延伸到所述储存器中。

6.根据权利要求5所述的流体输送装置，其中所述齿轮锚固件包括用于通气的通孔。

7.根据权利要求2所述的流体输送装置，其中所述柱塞驱动器组件还包括联接到所述中心螺杆的远端的柱塞推动件。

8.根据权利要求7所述的流体输送装置，其中所述柱塞推动件构造成当所述柱塞驱动器组件被控制以展开所述反向旋转的螺杆时，所述柱塞推动件可分开地抵接所述柱塞并且朝向所述储存器的远端轴向地推动所述柱塞，以通过所述柱塞的移位从所述储存器中的流体腔室排出指定量的流体。

9.根据权利要求2所述的流体输送装置，其中所述中心螺杆连接到所述柱塞推动件，并且通过抗旋转机构被限制旋转。

10.根据权利要求9所述的流体输送装置，其中所述抗旋转机构是所述储存器和所述柱塞推动件，所述储存器和所述柱塞推动件具有非圆形横截面，以在所述套筒螺杆旋转时防止所述柱塞推动件在所述储存器内发生旋转。

11.根据权利要求2所述的流体输送装置，其中所述柱塞驱动器组件还包括抗旋转机构，所述抗旋转机构包括在所述柱塞推动件的近侧上的止动部，所述止动部的尺寸被设计成与所述中心螺杆的远端配合，以在所述套筒螺杆旋转时防止所述柱塞推动件相对于所述储存器的内壁发生旋转。

12.根据权利要求11所述的流体输送装置，其中所述中心螺杆的远端的尺寸和/或形状被设置成压力配合到相应尺寸和/或形状的止动部中。

13.根据权利要求11所述的流体输送装置，其中所述止动部包括通向所述柱塞推动件的远侧的通孔，并且所述中心螺杆的远端延伸穿过所述通孔。

14.根据权利要求13所述的流体输送装置，其中所述中心螺杆的远端在所述柱塞推动件的远侧在所述通孔处被热熔。

15.根据权利要求14所述的流体输送装置，其中所述通孔包括抗旋转槽。

16.根据权利要求13所述的流体输送装置，其中所述柱塞推动件包括位于其远侧上的突起，并且所述通孔延伸穿过所述突起。

17.根据权利要求7所述的流体输送装置，其中所述柱塞推动件包括用于通气的至少一个通孔。

18.根据权利要求7所述的流体输送装置，其中所述柱塞推动件包括沿着其周边的至少一部分的用于通气的凹口。

19.根据权利要求1所述的流体输送装置，其中所述储存器包括经由入口流体路径连接到填充端口的入口端口，所述填充端口设置在所述流体输送装置中以与填充设备联接，并且所述柱塞构造成当流体从所述入口端口被引入所述流体腔室中时朝向所述储存器的近端被移位，所述柱塞驱动器组件构造成在填充期间处于其嵌套构造。

20.根据权利要求1所述的流体输送装置，其中所述储存器是注射器筒型容器。

21.根据权利要求1所述的流体输送装置，其中所述储存器和所述柱塞具有选自非圆形形状和椭圆形横截面的横截面形状。

22.根据权利要求1所述的流体输送装置，其中所述相应螺杆具有相等的螺距。

23.根据权利要求1所述的流体输送装置，其中所述流体输送装置还包括编码器，所述编码器相对于所述柱塞驱动器组件设置成产生与所述柱塞驱动器组件的操作相关的反馈数据。

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