CN216571055U - 一种旋转计量泵 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种旋转计量泵，包括：歧管；包括侧孔的套筒，该套筒适于在歧管内在第一取向与第二取向之间轴向旋转，套筒还包括螺旋槽；柱塞，其包括密封件，柱塞的轴向平移使泵容积改变，柱塞还包括联接构件，适于在螺旋槽的第一端与第二端之间移动，以使在柱塞旋转时使柱塞在套筒内轴向平移；马达，其适于在第一方向上旋转柱塞，当套筒处于第一取向时使泵容积增加，并且当联接构件到达螺旋槽的第一端时使套筒与柱塞一起旋转，从而使得套筒移动到第二取向；输出齿轮，包括凸轮，凸轮中具有梭件凸轮狭槽，输出齿轮将马达的运动传递到柱塞；梭件，梭件与梭件凸轮狭槽互锁。本实用新型可减小尺寸，降低成本，简化操作，增加安全性和准确性。

Description

一种旋转计量泵
技术领域
本实用新型总体上涉及用于可穿戴药物输注贴片的计量系统，特别地涉及一种旋转计量泵。
背景技术
糖尿病是以由胰岛素产生、胰岛素作用或胰岛素产生与作用二者中的缺陷导致的高水平血糖为指标的一组疾病。糖尿病会导致严重的健康并发症和过早死亡，但是已有一些众所周知的产品供糖尿病患者获取来帮助控制疾病并降低并发症的风险。
糖尿病患者的治疗选择包括专门的饮食、口服药物和/或胰岛素治疗。糖尿病治疗的主要目标是控制患者的血糖(糖)水平，以增加无并发症生活的机会。然而，要在平衡其他生活需求和环境的同时实现良好的糖尿病管理并不总是那么容易。
目前，有两种主要的每日胰岛素治疗模式用于治疗1型糖尿病。第一种模式包括每次注射时需要针刺的注射器和胰岛素笔，通常每天三到四次。这些设备使用简单且成本相对较低。另一种广泛采用且有效的管理糖尿病的治疗方法是使用胰岛素泵。胰岛素泵可以帮助使用者根据个人需要将血糖水平保持在目标范围内，通过以不同的速度提供胰岛素的连续输注以更接近地模拟胰腺的行为。通过使用胰岛素泵，使用者可以将他们的胰岛素治疗与他们的生活方式相匹配，而不是将他们的生活方式与胰岛素注射如何为他们工作相匹配。
然而，传统的胰岛素泵具有几个缺点。例如，通常用在胰岛素泵中的丝杠与活塞式的计量系统往往对于使用者来说很笨重，需要较大高度和较大占用空间。
传统的胰岛素泵通常还需要大量的部件和运动件，从而增加了机械故障的风险。
传统的胰岛素泵通常还具有过长的剂量准确度公差循环，该过长的剂量准确度公差循环取决于过多的有时难以确定的因素。这会导致剂量准确性降低。
传统的胰岛素泵通常还具有过于复杂的流体路径。这会导致复杂或不充分的灌注和空气去除。
传统的胰岛素泵通常还需要高精度的致动器，从而增加了传统贴片泵的成本。
一些胰岛素泵也有在储存器和胰岛素贴片的插管之间产生直接流体路径的风险。这可能导致使用者用药过量。
传统的胰岛素泵通常还需要复杂的感测方案。这会导致成本增加以及准确性和可靠性降低。
传统的胰岛素泵通常还具有在升高的系统背压下易于泄漏的阀。这会导致准确性和可靠性降低。
传统的胰岛素泵通常还需要大的工作容积和暴露于潜在高背压的大系统容积。这会导致准确性和可靠性降低。
传统的胰岛素贴片通常还具有需要大型电池的低效率马达，从而增加了胰岛素贴片的尺寸。
因此，需要一种与传统的丝杠和活塞式计量系统相比具有减小的高度和占用空间的计量系统，以增加使用者的舒适度。
需要一种与传统的胰岛素泵相比具有数量减少的部件和运动件的计量系统，以增加胰岛素贴片的机械安全性。
还需要一种与传统的计量泵相比具有取决于较少因素的较短剂量准确度公差循环的计量系统，从而提高了剂量准确性。
还需要一种与传统的计量系统相比具有简单流体路径的计量系统，从而简化灌注和空气去除。
还需要一种与传统的计量系统相比利用较低精度的致动器的计量系统，从而降低胰岛素贴片的成本。
还需要一种与传统的计量系统相比在储存器与插管之间没有直接流体路径的计量系统，从而更好地保护使用者免于用药过量。
还需要一种与传统的计量系统相比具有简单的感测方案的计量系统，从而降低成本并提高胰岛素贴片的准确性和可靠性。
还需要一种与传统的计量系统相比具有在升高的系统背压下不易泄漏的阀的计量系统，从而提高胰岛素贴片的准确性和可靠性。
还需要一种与传统的计量系统相比具有较小工作容积和暴露于潜在的高背压的较低系统容积的计量系统，从而提高胰岛素贴片的准确性和可靠性。
还需要一种与传统的计量系统相比需要具有小型电池的高效率马达的计量系统，从而减小胰岛素贴片的尺寸。
实用新型内容
本实用新型的说明性实施方式的一个方面是基本上解决上述和其他问题，并提供一种小型且可靠的计量系统。
本实用新型的说明性实施方式的一个方面是提供一种旋转计量泵，其特征在于，所述旋转计量泵包括：歧管，所述歧管包括与流体储存器流体连通的储存器端口和与插管流体连通的插管端口；套筒，所述套筒包括侧孔，所述套筒适于在所述歧管内在第一取向与第二取向之间轴向旋转，在所述第一取向，所述侧孔与所述储存器端口对准，在所述第二取向，所述侧孔与所述插管端口对准，所述套筒还包括具有第一端和第二端的螺旋槽；柱塞，所述柱塞包括模制在柱塞塞头上的包覆成型的密封件，所述密封件适于在所述套筒内旋转及轴向平移，其中，所述柱塞在所述套筒内的轴向平移使泵容积改变，所述泵容积与所述套筒的所述侧孔流体连通，所述柱塞还包括联接构件，所述联接构件适于在所述螺旋槽内且在所述螺旋槽的所述第一端与所述第二端之间移动，以使在所述柱塞旋转时使所述柱塞在所述套筒内轴向平移；马达，所述马达适于在第一方向上旋转所述柱塞，当所述套筒处于所述第一取向时使所述泵容积增加，并且当所述联接构件到达所述螺旋槽的所述第一端时使所述套筒与所述柱塞一起旋转，从而使得所述套筒移动到所述第二取向；输出齿轮，所述输出齿轮包括凸轮，所述凸轮中具有梭件凸轮狭槽，所述输出齿轮将所述马达的运动传递到所述柱塞；梭件，所述梭件与所述梭件凸轮狭槽互锁，使得所述梭件前进及缩回以限制或允许所述套筒的旋转。
本实用新型的说明性实施方式的一个方面是提供一种计量系统，其与传统的丝杠和活塞式计量系统相比具有减小的高度和占用空间，以增加使用者的舒适度。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其与传统的胰岛素泵相比具有数量减少的部件和运动件，以增加胰岛素贴片的机械安全性。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其与传统的计量泵相比具有取决于较少因素的较短剂量准确度公差循环，从而提高了剂量准确性。例如，在本实用新型的说明性实施方式中，剂量准确度公差循环很短，仅取决于两个易于测量的尺寸：泵直径和螺旋狭槽的轴向尺寸。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其与传统的计量系统相比具有简单流体路径，从而简化灌注和空气去除。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其与传统的计量系统相比利用较低精度的致动器，从而降低胰岛素贴片的成本。例如，在本实用新型的说明性实施方式中，机构可以在行程的两端过度旋转并仍然维持剂量准确性。
本实用新型的说明性实施方式的另一个方面是提供一种计量系统，其与传统的计量系统相比在储存器与插管之间没有直接流体路径，从而更好地保护使用者免于用药过量。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其与传统的计量系统相比具有简单的感测方案，从而降低成本并提高胰岛素贴片的准确性和可靠性。例如，在本实用新型的说明性实施方式中，感测方案基于接触开关。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其中泵的机械冲程允许容易地触发插管插入机构。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其与传统的计量系统相比具有在升高的系统背压下不易泄漏的阀，从而提高胰岛素贴片的准确性和可靠性。例如，在本实用新型的说明性实施方式中，阀在各状态之间变化时没有容积变化。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其与传统的计量系统相比具有暴露于潜在的高背压的小工作容积和低系统容积，从而提高胰岛素贴片的准确性和可靠性。
本实用新型的说明性实施方式的另一方面是提供一种计量系统，其与传统的计量系统相比使用具有小型电池的高效率马达，从而减小胰岛素贴片的尺寸。
本实用新型的前述和/或其他方面通过提供一种用于在可穿戴胰岛素输注贴片中使用的计量系统来实现。例如，在本实用新型的说明性实施方式中，计量系统是一个较大的流体子系统的一部分，其包括用于储存胰岛素的柔性储存器和用于将胰岛素输送到皮下组织中的插管组件。计量系统从储存器中抽取小剂量流体，然后将其沿插管管线向下推至患者体内。流体剂量相对于储存器容积是较小的，使得需要许多个泵冲程才能完全排空储存器。
本实用新型的附加和/或其他方面和优点将在以下描述中阐述，或从描述中显而易见，或者将从该描述中变得显而易见，或者可以通过实践本实用新型而获知。本实用新型可以包括具有一个或多个以上方面和/或一个或多个特征及其组合的方法或设备或系统。本实用新型可以包括例如以下实施方式所叙述的上述方面中的一个或多个特征和/ 或组合：
实施方式1：一种旋转计量泵，其特征在于，所述旋转计量泵包括：
歧管，所述歧管包括与流体储存器流体连通的储存器端口和与插管流体连通的插管端口；
套筒，所述套筒包括侧孔，所述套筒适于在所述歧管内在第一取向与第二取向之间轴向旋转，在所述第一取向，所述侧孔与所述储存器端口对准，在所述第二取向，所述侧孔与所述插管端口对准，所述套筒还包括具有第一端和第二端的螺旋槽；
柱塞，所述柱塞包括模制在柱塞塞头上的包覆成型的密封件，所述密封件适于在所述套筒内旋转及轴向平移，其中，所述柱塞在所述套筒内的轴向平移使泵容积改变，所述泵容积与所述套筒的所述侧孔流体连通，所述柱塞还包括联接构件，所述联接构件适于在所述螺旋槽内且在所述螺旋槽的所述第一端与所述第二端之间移动，以使在所述柱塞旋转时使所述柱塞在所述套筒内轴向平移；
马达，所述马达适于在第一方向上旋转所述柱塞，当所述套筒处于所述第一取向时使所述泵容积增加，并且当所述联接构件到达所述螺旋槽的所述第一端时使所述套筒与所述柱塞一起旋转，从而使得所述套筒移动到所述第二取向；
输出齿轮，所述输出齿轮包括凸轮，所述凸轮中具有梭件凸轮狭槽，所述输出齿轮将所述马达的运动传递到所述柱塞；
梭件，所述梭件与所述梭件凸轮狭槽互锁，使得所述梭件前进及缩回以限制或允许所述套筒的旋转。
实施方式2：如实施方式1所述的旋转计量泵，其特征在于，所述套筒包括止动部，并且所述梭件定位成当所述梭件处于前进位置时阻挡所述止动部旋转。
实施方式3：如实施方式1所述的旋转计量泵，其特征在于，所述梭件包括与所述梭件凸轮狭槽接合的销。
实施方式4：如实施方式1所述的旋转计量泵，其特征在于，所述梭件凸轮狭槽适于使所述梭件前进以防止所述套筒旋转，直到所述柱塞在所述输出齿轮旋转的期间充分移动为止。
本实用新型可以减小尺寸，降低成本，简化操作，增加安全性和准确性。
附图说明
从以下结合附图阅读的详细描述中，将更容易理解本实用新型说明性实施方式中的各种目的、优点和新特征，其中：
图1示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的结构框图；
图2示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的射流和计量系统各部件的布局；
图3示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统的示意性分解图；
图4示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统的布局；
图5示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统的示意性剖面图；
图6A和6B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统处于起始位置的多个视图；
图7A和7B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在吸入冲程期间的多个视图；
图8A、8B和8C示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在吸入冲程之后的阀状态变化期间的多个视图；
图9A和9B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在吸入行程停止位置的多个视图；
图10A和10B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在排放冲程期间的多个视图；
图11A、11B和11C示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在排放冲程之后的阀状态变化期间的多个视图；
图12A和12B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在泵循环完成之后的多个视图；
图13示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统的分解图；
图14示出了根据本实用新型的计量泵的一个说明性实施方式的泵组件的示意性分解图；
图15示出了根据本实用新型的计量泵的一个说明性实施方式的马达与齿轮箱组件的示意性分解图；
图16A、16B、16C和16D示出了图示说明根据本实用新型的将活塞组装到套筒中的方法的多个示意图；
图17A、17B和17C示出了图示说明根据本实用新型的将插塞组装到套筒中的方法的多个示意图；
图18A、18B、18C和18D示出了图示说明根据本实用新型的将套筒组装到歧管中的方法的多个示意图；
图19是根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的泵组件的示意性剖视图；
图20A、20B、20C、20D和20E示出了图示说明根据本实用新型的阀状态改变的方法的多个示意性剖面图；
图21A、21B和21C示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统中用于泵和套筒旋转的限位开关的多个视图；
图22A、22B和22C示出了图示说明根据本实用新型的将泵组装到齿轮箱中的方法的多个示意性剖视图；
图23A、23B和23C示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在起始位置的多个视图；
图24A和24B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在排放冲程期间的多个视图；
图25A、25B和25C示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在排放冲程之后的阀状态改变期间的多个视图；
图26A和26B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在排放旋转停止位置的多个视图；
图27A和27B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在吸入冲程期间的多个视图；
图28A、28B和28C示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在吸入冲程之后的阀状态改变期间的多个视图；
图29A和29B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在吸入旋转停止位置的多个视图；
图30A、30B和30C示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的计量子系统在泵循环完成之后的多个视图；
图31A、31B和31C示出了根据本实用新型的计量组件的一个说明性实施方式的马达与齿轮箱组件以及修改的泵组件的多个视图；
图32示出了根据本实用新型的计量组件的一个说明性实施方式的泵组件的分解图；
图33A和33B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的活塞组装到套筒中；
图34A、34B、34C、34D和34E示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的套筒组装到歧管中；
图35示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的套筒与歧管组件的剖面；
图36A、36B和36C示出了当套筒旋转时截取的根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的阀状态变化的多个剖面；
图37A、37B、37C和37D示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的套筒旋转限位开关；
图38A和38B示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的泵组件的分解图，其中弹性端口和活塞密封件分别包覆成型在歧管和泵活塞上；
图39A、39B、39C和39D示出了根据本实用新型的贴片泵的一个说明性实施方式的具有替代的旋转限位开关设计的泵组件的分解图；
图40示出了根据本实用新型的计量组件的一个说明性实施方式的分解图；
图41示出了图40的计量组件的组装图；
图42示出了图40的计量组件的剖面；
图43A、43B和43C示出了根据本实用新型的一个说明性实施方式的互锁装置与图40的计量组件的套筒的相互作用；
图44示出了根据本实用新型的计量组件的另一个说明性实施方式的剖面；
图45是在本实用新型的替代示例性实施方式中有效的限位开关和致动臂的立体图；
图46是根据图45的实施方式的限位开关和旋转套筒的立体图；
图47是图45的限位开关的俯视图；
图48是图45的限位开关和致动臂的俯视图；
图49是图46的旋转套筒的端视图；
图50是图45的限位开关和致动臂的剖视正视图；
图51A和51B是示出根据本实用新型的一个示例性实施方式的限位开关和旋转套筒的相对位移的图表；
图52至58示出了根据本实用新型的另一个示例性实施方式的用于泵的改进柱塞的不同立体图；
图59至62示出了用于图52至58的改进柱塞的包覆成型密封件的不同立体图；
图62至67示出了改进的泵插塞的不同立体图；
图68是利用本实用新型的一个示例性实施方式的改进柱塞、插塞和包覆成型密封件的泵系统的分解图；
图69是根据本实用新型的一个示例性实施方式的制造泵的方法的流程图；
图70A-70L示出了根据本实用新型的另一个示例性实施方式；
图71示出根据本实用新型的一个示例性实施方式的梭件输出齿轮与梭件的组件的分解图；
图72A-72C示出根据本实用新型的一个示例性实施方式的梭件沿箭头所示的方向前进和缩回。
在整个附图中，相似的附图标记应理解为指代相似的元件、特征和结构。
具体实施方式
本申请涉及于2019年7月25日提交的美国专利申请16/521,685 号，其是2016年9月29日提交的美国专利申请15/300,695号的部分继续申请，该美国专利申请是2015年4月6日提交的国际申请 PCT/US2015/024517号的美国国家阶段申请，该国际申请要求2014 年4月7日提交的美国临时申请61/976,361号的优先权。这些申请中的每一个在此通过引用整体并入。
如本领域普通技术人员将理解的，根据本文所公开的本实用新型实施方式的计量系统的示例、改进和布置存在多种实现方式。尽管将参照附图和以下描述中所描绘的说明性实施方式，但是本文所公开的实施方式并不意味着穷尽了所公开的实用新型所涵盖的各种替代设计和实施方式，而是本领域普通技术人员将容易理解的是，在不脱离本实用新型的情况下，可以进行各种修改，并且可以进行各种组合。
尽管包括但不限于患者或医疗保健专业人员在内的各种人员可以操作或使用本实用新型的说明性实施方式，但是为了简洁起见，在下文中操作者或使用者将被称为“使用者”。
尽管在本实用新型的说明性实施方式中可以采用各种流体，但是为了简洁起见，在下文中将注射装置中的液体称为“流体”。
在图1至图30中描绘了一些根据本实用新型的说明性实施方式。在根据本实用新型的一个说明性实施方式中，所提供的计量系统用在可穿戴式胰岛素输注贴片中。例如，在本实用新型的说明性实施方式中，计量系统是较大型射流子系统的一部分，其包括用于存储胰岛素的柔性储存器和用于将胰岛素输送到皮下组织中的插管组件。计量系统从储存器中抽取小剂量流体，然后将其沿插管管线向下推至患者体内。流体剂量相对于储存器容积是较小的，使得需要许多个泵冲程才能完全排空储存器。
图1示出了根据本实用新型一个示例性实施方式的贴片泵100的结构框图。贴片泵100包括射流子系统120、电子子系统140和动力存储子系统160。
射流子系统120包括与储存器124流体连通的填充端口122。储存器124适于通过填充端口从注射器接收流体。
射流子系统120还包括机械地联接到储存器124的体积传感器 126。体积传感器126适于检测或确定储存器的流体体积。
射流子系统120还包括计量子系统130，该计量子系统130包括集成的泵与阀系统132，该集成的泵与阀系统132机械地联接至泵与阀致动器134。集成的泵与阀系统132与射流子系统120的储存器124 流体连通，并由泵与阀致动器134致动。
射流子系统120进一步包括插管机构，该插管机构具有与插管129 机械地联接的部署致动器128。部署致动器128适于将插管129插入使用者体内。插管129与计量子系统130的集成的泵与阀系统132流体连通。
射流子系统120进一步包括阻塞传感器136，该阻塞传感器136 机械地联接至位于插管129与集成的泵与阀系统132之间的流体路径。阻塞传感器136适于检测或确定插管129与集成的泵与阀系统132之间的通道中的阻塞。
电子子系统140包括电联接至射流子系统120的体积传感器126 的体积感测电子器件142、电联接至计量子系统130的泵与阀致动器 134的泵与阀控制器144、电联接至射流子系统120的阻塞传感器136 的阻塞感测电子器件146、和电联接至射流子系统的插管129的可选的部署电子器件148。电子子系统140进一步包括电联接至体积感测电子器件142、泵与阀控制器144、阻塞感测电子器件146和部署电子器件148的微控制器149。
动力存储子系统160包括电池162或本领域已知的任何其他电源。电池162可以适于为贴片泵100的任何元件或电子部件供电。
图2示出了根据本实用新型一个示例性实施方式的贴片泵200的射流和计量系统各部件的布局。贴片泵200包括计量子系统230、控制电子器件240、电池260、储存器222、填充端口224和插管机构226。贴片泵200的元件基本上类似于图示的贴片泵100中以类似附图标记指代的元件并且基本上类似于这些元件地相互作用。
图3是根据本实用新型一个示例性实施方式的贴片泵的计量子系统300的分解图。计量子系统300包括DC齿轮马达302，该DC齿轮马达302机械地联接至设置在泵罩壳306内的泵活塞304。泵活塞 304通过联接销310机械地联接至泵壳体308。计量子系统300进一步包括位于泵活塞304与泵壳体308之间的泵密封件312。计量子系统 300进一步包括设置在阀壳体318内的密封支架316上的端口密封件 314。
在本实用新型的一个示例性实施方式中，DC齿轮马达的输出轴 320可以在任一方向上旋转360°。泵活塞304可以在任一方向上旋转 360°并且可以平移大约0.050英寸。泵壳体308可以在任一方向上旋转180°。泵罩壳306、端口密封件314、密封支架316和阀壳体318优选地是不动的。
计量子系统300包括具有集成的流量控制阀及机械致动器与驱动系统的正排量泵。该泵包括活塞304和旋转致动的选择阀。计量系统将精确体积的胰岛素从柔性储存器推入到形成在活塞304与泵壳体 308之间的泵容积320中(见图5)，然后通过插管将该体积的胰岛素排出到患者的皮下组织中，从而以小的离散剂量施用胰岛素。泵冲程在流体路径内产生正负压力梯度以引起流动。泵容积的内径和冲程确定了剂量的标称尺寸和准确度。流体控制阀在泵冲程的每次结束时、于储存器流体端口与插管流体端口之间主动地穿梭，以交替地阻塞和打开端口，从而确保流体流动是单向的(从储存器到患者)，以及确保不可能在储存器与患者之间自由流动。
图4是根据本实用新型的一个示例性实施方式的计量子系统300 的组装图。还示出了马达至活塞的联接器322、活塞至泵壳体的联接器324、储存器端口326以及插管端口328。
图5是本实用新型一个示例性实施方式的计量子系统300的剖面图。如图所示，泵容积320形成在活塞与泵壳体308之间。泵壳体包括侧端口330，该侧端口330的取向随着马达302使泵往复运动而在储存器端口326与插管端口328之间交替，如下面将更详细地描述的。
在操作中，根据本实用新型的计量系统的一个图示的循环包括4 个步骤：180°泵吸入(逆时针)(当从泵朝向马达观察时)；180°阀状态变化(逆时针)；180°泵排放(顺时针)；和180°阀状态变化(顺时针)。一个完整的循环需要在每个方向上旋转一整圈(360°)。
图6A是立体图，而图6B是计量子系统300在起始位置的剖面图。在起始位置，泵活塞302充分地伸出，泵壳体在插管端口328处阻塞插管端口流动路径，而储存器端口326向泵壳体308的侧端口330开放，并且旋转限制传感器332被接合。泵壳体308包括接收联接销310的螺旋槽334。活塞304与泵壳体308滑动接合，使得随着活塞304 在泵壳体308内旋转(通过马达302的旋转力)，联接销310沿着螺旋槽334滑动而迫使活塞304相对于泵壳体308轴向平移。在该实施方式中，螺旋槽334形成在泵壳体308中并为联接销310提供180°的旋转。
图7A是立体图，而图7B是计量子系统300在吸入冲程期间的剖面图。DC马达302转动泵活塞304，该泵活塞304通过联接销310而被沿着泵壳体308的螺旋槽334驱动(旋转和平移)。泵活塞304朝向 DC马达302平移，将流体吸入到增加的泵容积320中。在吸入冲程期间，密封件与泵壳体308的外径之间的摩擦力优选地足够高以确保泵壳体308不旋转。泵壳体308是不动的，而泵容积320正在扩大。插管端口328被阻塞，而储存器端口326向流入到扩大的泵容积320 中的流体开放。在马达302与泵活塞304之间存在滑动接合。
图8A为组装图，图8B是细节图，且图8C是贴片泵在吸入冲程之后阀状态改变期间的剖面图。扭矩从马达302的驱动轴传递到泵活塞304，然后经由联接销310传递到泵壳体308。一旦联接销310旋转到螺旋槽334的端部，则马达302的进一步旋转会致使联接销310将泵壳体308和泵活塞304作为一个单元一起旋转而没有相对轴向平移。泵壳体308上的侧端口330在储存器端口326与插管端口328之间旋转。泵壳体308的侧端口330的表面张力将流体保持在泵容积320中。泵壳体的侧端口330在马达302接下来的180°旋转上从与储存器端口326对准离开而移向与插管端口328对准。其间，插管端口328和储存器端口326两者都被阻塞。联接销310位于螺旋槽334的端部并将扭矩传递到泵壳体308。联接销310将泵活塞304与泵壳体308锁定在一起以防止这两个部件之间的相对轴向运动。泵活塞304与泵壳体308因此作为一个单元旋转并且不相对于彼此平移。泵壳体308旋转而泵容积320固定且泵活塞304旋转。密封件314、密封支架和阀壳体318优选是不动的。
图9A为组装图，且图9B是计量子系统在吸入行程停止位置并准备输注时的剖面图。如图所示，泵壳体308的侧端口330与插管端口 328对准，泵容积320扩大，并且储存器端口326被阻塞。旋转限制传感器332通过旋转泵壳体308上的特征部接合。马达302、泵活塞304和泵壳体308是不动的。
图10A为组装图，且图10B是计量子系统300在排放冲程期间的剖面图。在吸入冲程结束处，泵壳体308接合限位开关332，这致使 DC马达302切换方向。因此，马达302转动活塞304并将联接销310 向下沿着泵壳体308的螺旋槽334驱动，从而致使活塞304轴向平移。泵活塞304远离DC马达302轴向平移，从而将流体从泵容积320推动并从插管端口328离开而至插管。在排放冲程期间，密封件314与泵壳体308的外径之间的摩擦力优选地足够高以确保泵壳体308不旋转。插管端口328对流出收缩的泵容积320的流体开放。储存器端口 326被阻塞。泵壳体308是不动的，而泵容积320正在收缩并且泵活塞304以螺旋运动旋转和平移。马达与活塞304滑动连接以适应活塞在螺旋槽334中旋转时的平移运动。
图11A为计量子系统300在排放冲程之后阀状态改变期间的组装图，图11B是其细节图，且图11C是其剖面图。扭矩从马达302的驱动轴传递到泵活塞304，然后经由联接销310传递到泵壳体308。泵壳体308和泵活塞304作为一个单元旋转而没有相对轴向运动。泵壳体308上的侧端口330在储存器端口326与插管端口328之间旋转，这两者在旋转过程中被阻塞。泵壳体308的侧端口330的表面张力将流体保持在泵容积320中。联接销310将泵活塞304与泵壳体308锁定在一起以防止这两个部件之间的相对轴向运动。因此，泵活塞304与泵壳体308作为一个单元旋转并且不相对于彼此平移。泵壳体308旋转而泵容积320固定。密封件314、密封支架和阀壳318优选是不动的。
图12A为组装图，且图12B是计量子系统300在一个泵循环完成之后的剖面图。泵机构(活塞304)充分伸出，从而完成泵循环。旋转限制传感器332被接合以使马达302倒转并再次开始泵循环。插管端口328被阻塞，而储存器端口326对来自储存器的流动路径开放。
在前述示例性实施方式中，泵活塞既旋转又平移，泵壳体旋转，而阀壳体不动。然而，应当理解的是，在另一些实施方式中，该系统可以构造为使得泵活塞旋转、泵壳体既旋转又平移、且阀壳体平移，或为致使泵容积增加以及减少并且与泵容积连通的端口从与储存器端口对准移动到与插管端口对准的任意其他运动组合。
在前述示例性实施方式中，泵冲程和阀状态变化构造为具有来自马达的180°旋转致动。然而，应当理解的是，可以为泵循环的分段选择任意合适的角度。
在前述示例性实施方式中，在阀状态改变期间在插管端口与储存器端口之间存在大气中断。然而，应当理解的是，在另一些实施方式中，可以将密封件构造为或者可以添加额外的密封件为在状态改变期间消除大气中断并密封泵与阀系统。
在前述示例性实施方式中，使用DC齿轮马达来驱动泵和阀。然而，在另一些实施方式中，可以提供任意合适的驱动机构来驱动泵和阀。例如，可以使用螺线管、镍钛诺线、音圈致动器、压电马达、蜡马达和/或本领域已知的任意其他类型的马达来驱动泵。
在前述示例性实施方式中，泵使用全排放冲程。然而，应当理解的是，在另一些实施方式中，可以使用具有顺序递增排放冲程的系统来分配更精细的剂量。
在前述示例性实施方式中，泵使用开/关限位开关来确定系统在旋转行程极限处的状态。然而，应当理解的是，在另一些实施方式中，可以使用具有确定中间状态的能力的其他传感器(诸如编码轮和光学传感器)来提高感测方案的分辨率。
应当理解的是，可以调节泵的内径以改变每个循环的标称输出。
在前述示例性实施方式中，泵使用弹性的O形环密封件。然而，应当理解的是，也可以使用其他布置。例如，流体密封件可以直接模制在密封支架上，也可以使用其他弹性密封件(诸如方形环)，或者使用其他密封材料(诸如特氟隆或聚乙烯唇缘密封件)。
在本实用新型的替代实施方式中，泵的运动可用于启动或触发插管的部署。
在前述示例中，系统有利地使用双向致动。马达旋转被反向以在吸入冲程与排出冲程之间交替。这提供了防止在马达出现故障时失控的安全特征。马达必须往复运动，以便泵继续从储存器输送药物。然而，应当理解的是，在另一些实施方式中，计量系统设计为使用单向致动器。
在前述示例性实施方式中，系统使用具有两个柔性壁的袋式储存器。然而，在另一些实施方式中，储存器可以以任意合适的方式形成，包括具有一个刚性壁和一个柔性壁。
图13是根据本实用新型的另一个说明性实施方式的贴片泵的计量子系统1300的分解图。计量子系统1300包括马达与齿轮箱组件 1302以及泵组件1304。
图14是泵组件1304的分解图。泵组件1304包括在泵歧管1312 内通过联接销1310机械地联接到套筒1308的活塞1306。泵组件1304 还包括端口密封件1314、插塞1316、套筒旋转限制开关1318和输出齿轮旋转限制开关1320。
活塞1306在任一方向上总共旋转196°并且可以平移大约0.038 英寸。套筒1308和插塞1316在任一方向上一起(成对)旋转56°。泵歧管1312和端口密封件1314是不动的。
图15是马达与齿轮箱组件1302的分解图。马达与齿轮箱组件 1302包括齿轮箱盖1322、复合齿轮1324、输出齿轮1326、轴1328、齿轮箱底座1330、马达小齿轮1332和DC马达1334。
图16A-16D示出了活塞1306、套筒1308和联接销1310的组装与操作。图16A示出了活塞1306，其包括接收联接销1310的压配合孔 1338、以及将活塞紧密地密封在套筒1308内的活塞密封件1340。套筒1308包括螺旋槽1342。活塞1306被轴向压入套筒1308中，然后联接销1310穿过螺旋槽1342压配合到孔1338中。这提供了与上述实施方式类似的操作，其中活塞1306的旋转由于联接销1310与螺旋槽 1342之间的相互作用而致使活塞1306相对于套筒1308轴向平移。图 16B示出了组装的活塞1306、套筒1308和联接销1310，其中联接销 1310示出在螺旋槽1342的下端。图16C示出了由于螺旋槽1342而形成的活塞1306相对于套筒1308的轴向行程长度1344。图16D示出了锥形面1346，其优选地设置在螺旋槽1342的端部处以使联接销1310 居中在槽1342内。
图17A示出了插塞1316与套筒1308的组装。如图所示，插塞1316 包括键1346和密封件1348。密封件1348为套筒1308内的插塞提供紧密配合。套筒1308设置有适于接收键1346的凹部1350。键1346 将插塞1316锁定为与套筒1308旋转接合。插塞1316在组装过程中被压靠在(前进的)活塞1306的端面上以便使泵室中的空气最少化。密封件1348与套筒1308的内表面之间的摩擦力在轴向上保持插塞 1316。在适当选择密封件直径、挤压性以及材料的情况下，插塞1316 还可以用作阻塞或过压传感器。大于阈值的泵压力将致使插塞1616轴向移动进而与套筒旋转限位开关1318脱开接合。摩擦力克服低于所期望阈值的压力而将插塞1316保持就位。图17B和17C示出了活塞 1306在套筒1308内的轴向运动。图17B示出了处于第一状态的活塞 1306，其中在活塞1306与插塞1316之间具有最小泵容积或没有泵容积。如图所示，联接销1310抵靠螺旋槽1342的最低端。图17C图示说明了处于第二状态的活塞1306，其中在活塞1306与插塞1316之间具有最大泵容积1352。如图所示，联接销1310抵靠螺旋槽1342的最高端。
图18A-18D示出了套筒1308组装到歧管1312中。如图18A所图示说明的，歧管1312包括端口密封件1314以分别密封储存器端口 1354和插管端口1356。套筒上的小侧孔1358(参见图17B)在相隔 56度的两个端口之间旋转地来回穿梭。如图18B所示，套筒1308包括突部1360，并且歧管1312包括对应的狭槽1362以允许套筒1308 组装到歧管1312中。图18C示出了设置在歧管中的歧管窗口1364。当套筒1308组装到歧管1312中时，突部1360被接收在窗口1364内并在窗口1364中行进。突部1360和窗口1364相互作用以允许套筒 1308在两个位置之间旋转且同时防止套筒1308相对于歧管1312轴向平移。套筒1308在侧孔1358与储存器端口1354对准的第一位置和侧孔1358与插管端口1356对准的第二位置之间旋转。图18D示出了组装到歧管1312中的套筒1308，其中突部1360位于歧管窗口1364内。
图19是组装好的计量系统的剖面图。如所图示的，端口密封件 1314是面密封件，其被压缩在套筒1308OD与歧管1312中的凹穴之间。还如图示说明的，突部1360位于歧管窗口1364内，并且侧孔1358 示出为在储存器端口1354与插管端口1356之间转变。输出齿轮1326 包括凸轮特征部1366，该凸轮特征部1366接合旋转限位开关1320以发出活塞1306和套筒1308在任一方向上的旋转运动结束的信号。
图20A-20E是图示套筒1308在歧管1312内旋转以将侧孔从与储存器端口1354对准移动成与插管端口1356对准的剖面图。图20A示出了与储存器端口1354对准的侧孔1358。在该位置时，活塞1306远离插塞1316移动以用来自储存器的流体填充容积1352。图20B示出了开始朝向插管端口1356旋转时的套筒1308。在该位置，侧孔1358 由储存器端口1354上的密封件1314密封。因此，密封件1314和侧孔 1358的直径优选地选择为使得密封件1314覆盖侧孔1358的开口。图 20C示出了套筒1308的侧孔1358处于储存器端口1354的密封件1314 与插管端口1356的密封件1314之间。在该位置，密封件1314均未阻塞侧孔1358，但液体的表面张力使液体保持在泵室中。图20D示出了侧孔1358进一步旋转到插管端口1356的密封件1314覆盖侧孔1358 的开口的位置。最终，图20E示出了侧孔1358旋转成与插管端口1356 对准。在该位置时，活塞1306轴向平移以减小容积1352，从而迫使流体离开插管端口1356并到达插管。
图21A-21C示出了限位开关的操作。如图21A中所示，插塞1316 包括与限位开关1318相互作用的凸轮特征部1368。随着套筒1308和插塞1316旋转，凸轮特征部1368致使限位开关1318的金属挠曲部变得彼此接触，直到插塞1316完全旋转到下一位置。当插塞1316处于插塞旋转的任一端点时，挠曲部之一中的凸块1370置于凸轮特征部 1368中，如图21C所图示说明的。限位开关1318打开及关闭每个旋转循环使得发出插塞1316保持与限位开关1318正确对准的信号。在过压或阻塞情况下，增加的压力将导致插塞1316从套筒1308滑出，进而不与限位开关1318对准。因此，检测出过压情况。限位开关1320 在旋转循环的每一结束处由输出齿轮1326的凸轮特征部1366接合。这向马达1334发出反转方向的信号。如所图示的，通过两个金属挠曲部，无法从限位开关确定完成了哪个旋转循环。然而，如将理解的是，第三挠曲部将允许确定所要接合的方向。
图22A-22C示出了马达与齿轮箱1302和泵组件1304的组装。如图22A和22B所图示说明的，马达与齿轮箱1302包括开口1372以接收旋转限位开关1320。以此方式，齿轮箱壳体内部的输出齿轮1326 可以接近并接合限位开关1320的挠曲部。马达与齿轮箱1302还包括轴向保持卡扣1374，使得泵组件1304可以卡扣配合到马达与齿轮箱 1302。马达与齿轮箱1302包括在泵接收插座1378内的旋转键1376 以接收泵组件1304并防止泵组件1304相对于马达与齿轮箱1302旋转。输出齿轮1326包括狭槽1380(图22B)，狭槽1380适于接收设置在活塞1306上的突部1382(图22C)。组装时，突部1382被接收到狭槽1380中，使得输出齿轮1326可以将扭矩传递到活塞1306。随着输出齿轮1326旋转，泵活塞突部1382在狭槽中旋转并轴向滑动。马达连接装置和限位开关上的金属弹簧挠曲部用于在最终组装期间与电路板上的焊盘进行电接触。
在操作中，上述实施方式的泵循环包括五个步骤。首先，大约 120°的泵排放(从泵向齿轮箱观察时逆时针方向)；56°阀状态变化 (逆时针)；140°泵吸入(顺时针)；56°阀状态变化(顺时针)；和大约20°的点动(逆时针)以清除限位开关。整个泵循环需要输出齿轮在每个方向上旋转196度。
图23A-30C示出了泵循环。为了清楚起见，图中仅示出齿轮箱组件1302的输出齿轮1326。
图23A示出了起始位置。如图所示，输出齿轮1326的凸轮1366 不与旋转限位开关1320接触，使得挠曲部彼此不接触。泵活塞1306 缩回，如图22C中的联接销1310在螺旋槽1342内的位置所示。在该位置，套筒1308阻塞储存器流动路径，插管端口1356向套筒1308的侧孔1358开放，并且旋转限制传感器1320和套筒传感器1318(参见图23B)两者都打开。
图24A和24B示出了排放冲程期间的计量子系统。输出齿轮1326 沿第一旋转方向(参见图24B中的箭头)转动泵活塞1306，该转动泵活塞1306通过联接销1310而被沿着套筒1308中的螺旋槽1342的螺旋路径驱动(见图24A)。泵活塞1306在旋转的同时远离齿轮箱平移，从而使流体从泵室1352排出并从插管端口1356离开。在排放冲程期间，端口密封件1314与套筒1308的外径之间的摩擦力应该足够高以确保套筒1308不会在循环的这一部分期间旋转。
图25A-25C示出了在排放冲程之后阀状态改变期间的计量子系统。如图25A所示，在联接销1310到达螺旋槽1342的远端之后，扭矩继续从输出齿轮1326传递到泵活塞1306，并经由联接销1310传递到套筒1308。套筒1308和泵活塞1306作为一个单元旋转而没有相对轴向运动。套筒1308上的侧孔1358(图25A-25C中未示出)在储存器端口1354与插管端口1356之间移动。突部1360在歧管1312的窗口1364内沿箭头所示的方向移动。如图25B所示，套筒限位开关1318 由插塞1316的凸轮表面闭合。
图26A和26B示出了处于排放旋转停止位置的计量子系统。套筒的侧孔1358(图26A或26B中未示出)与储存器端口1354对准，泵容积1352收缩，并且插管端口1356被阻塞。插塞1316处于停止位置，并且套筒限位开关1318打开。输出齿轮凸轮1366接触旋转限位开关1320以发出旋转结束的信号，使得输出齿轮1326停止而反向。
图27A和27B示出了吸入冲程期间的计量子系统。输出齿轮1326 沿图27B中箭头所示的方向转动泵活塞1306。由于联接销1310在螺旋槽1364内的相互作用，活塞1306相对于套筒1308轴向平移。泵活塞1306朝向齿轮箱平移，从而将流体从储存器拉入泵室1352中。在吸入冲程期间，密封件与套筒1308的外径之间的摩擦力应足够高以确保套筒1308不会相对于歧管1312旋转。
图28A至28C示出了在吸入冲程之后阀状态改变期间的计量子系统。联接销1310到达螺旋槽1342的上端，马达1302继续传递扭矩，从而致使套筒1308和活塞1306一起旋转。套筒1308上的突部1360 沿图28A中箭头所示的方向在歧管1312中的窗口1364内移动。随着插塞1316与套筒1308一起旋转，插塞1316的凸轮表面1368使套筒限位开关1318闭合。套筒1308和泵活塞1306作为一个单元旋转而没有相对轴向运动。在该旋转过程中，套筒1308的侧孔1358在储存器端口1354与插管端口1356之间移动。
图29A和29B示出了处于吸入旋转停止位置的计量子系统。在该位置，套筒1308的侧孔1358与插管端口1356对准，泵容积1352扩大，并且储存器端口1354被阻塞。输出齿轮1326的凸轮1366接合旋转限位开关1320以发出旋转完成的信号。马达1302停止而反向。套筒限位开关1318打开。
图30A-30C示出了泵循环完成后的计量子系统。输出齿轮凸轮 1366从旋转开关1320点动离开并准备开始另一循环。
图31A-31C示出了根据本实用新型一个示例性实施方式的另一计量系统3100a。图31A示出了马达与齿轮箱组件3101以及修改的泵组件3100。马达与齿轮箱组件3101基本上与上面结合图13至图30C示出和描述的马达与齿轮箱组件类似。
图32是泵组件3100的分解图。泵组件3100包括泵歧管3102、端口密封件3104、密封件保持件3106、旋转±196°并轴向平移±0.038 英寸的活塞3108、联接销3110、具有导电垫的套筒3112和具有挠性臂3128的套筒旋转限位开关3114。如图示的，具有导电垫的套筒3112 旋转±56°。
泵组件3100包括三个挠性臂3128，其操作作为旋转行程限位开关3114。下面将更详细地描述旋转行程限位开关3114。旋转行程限位开关3114直接感测套筒3112的位置，而不是感测输出齿轮的位置。这允许套筒3112相对于歧管3102和插管端口更精确的角度对准。
图33A-33B示出了活塞3108组装到套筒3112中。在该实施方式中，套筒3112中的内壁3113形成泵室的端面。活塞套筒上的特征设计有公差以使活塞3108的端面与套筒的内壁3113的壁面之间的间隙最小化。
图34A-34E示出了插管3108组装到歧管3102中。如图示的，端口密封件3104、密封件保持件3106和套筒3112插入到歧管3102中。套筒3112上的小侧孔3115(参见图34E)在储存器端口与插管端口之间旋转地来回穿梭，其中储存器端口与插管端口优选地相隔56度。套筒3112被插入而通过歧管3102中的保持突部3116(见图34D)，然后被旋转到位以防止轴向移动。因为该实施方式防止或最小化插塞的轴向运动，所以通常不提供通过插塞的轴向运动的堵塞感测。
图35示出了经端口密封件3104并经通向歧管3102的侧端口的轴线截取的套筒3112与歧管3102组件的剖面。通向歧管3102的侧端口包括插管端口3118和储存器端口3120。端口密封件3104是面密封件，其被压缩在套筒3112的外径与歧管3102中的凹穴之间。
图36A-36C是套筒3112从储存器端口3120向插管端口3118旋转时经侧端口的轴线截取的剖面，以示出阀状态变化。在图36A所示的初始位置中，套筒侧孔3115向储存器端口3120开放。在该位置，插管端口3118被阻塞。在图36B所示的中间位置，套筒侧孔3115在转变期间被端口密封件3104阻塞。在图36C所示的最终位置，套筒侧孔3115向插管端口3118开放。在该位置，储存器端口3120被阻塞。
图37A-37D示出了套筒旋转限位开关3114的操作。三触点开关设计允许贴片系统通过开关输入信号而不是通过借由软件跟踪套筒的角度取向来在两个旋转极限之间进行区分。歧管3102优选地包括歧管安装柱3122。开关触点3114通过粘合剂、超声波焊接、热熔或任意其他合适的结合方法结合到柱3122。套筒3112包括位于套筒3112端部上的导电垫3124。这些可以是印刷或包覆成型的金属插入物，或者可以由任意其他合适的方式提供。套筒旋转限位开关3114包括用于挠曲部的间隔与安装特征部的塑料包覆成型件3126。套筒旋转限位开关 3114还包括三个金属挠曲部3128。歧管3102设有接收挠曲部3128的对准狭槽3130。在第一位置，如图37B所示，套筒3112上的侧孔3115 与插管端口3118对准。在该位置，套筒3112上的导电垫3124桥接中央触点与右侧触点3128a、3128b。在中间位置，如图37C所示，套筒 3112上的侧孔3115位于端口3118与3120之间的中间处。在该位置，开关3114的两侧都是打开的。在最终位置，如图37D所示，套筒3112 上的侧孔3115与储存器端口3120对准。在该位置，套筒3112上的导电垫3124桥接中央触点与左侧触点3128b、3128c。
上述泵具有修改的操作顺序。操作顺序与上述基本相同，只是不再需要20°后退点动。上述三触点开关设计不需要后退点动，并且一个完整的泵循环由以下四个分段组成。第一，有一个大约140°的泵排放，当从泵朝向齿轮箱观察时其为逆时针的。第二，有一个56°的阀状态变化，其也是逆时针的。第三，有一个140°的泵吸入，其为顺时针的。第四，有一个56°的阀状态变化，其为顺时针的。整个泵循环需要输出齿轮在每个方向上旋转196度。
图38A和38B示出了另一个型式的泵组件的分解图，其中弹性端口和活塞密封件分别包覆成型到歧管和泵活塞上。该型式的泵以与上述泵基本相同的方式工作，但具有较少的分立部件进而更易于组装。直接在歧管和活塞上的包覆成型密封减少了有助于密封压缩的尺寸量，从而实现更严格的控制和更少的密封性能上的可变性。
图39A示出了具有替代旋转限位开关设计的泵组件3900的分解图。此型式的泵组件包括用于套筒旋转限位开关的两触点设计。通过该设计，泵将在泵循环结束时适当地向回点动，使得接触开关3902 将在非工作状态下是打开的。如图39B所图示说明的，在第一位置，套筒上的侧孔3115与插管端口对准。在该位置，套筒上的第一肋3904 迫使触点闭合。在图39C所示的中间位置，套筒上的侧孔3115位于端口之间的中间处，并且肋3904、3906都不接触接触开关3902，因此它是打开的。在图39D所示的第三位置，套筒上的侧孔3115与储存器端口对准。在该位置，套筒上的第二肋3906再次迫使接触开关 3902闭合。
图40是计量组件4000的另一个示例性实施方式的分解图。该实施方式与上述实施方式具有基本相似之处，因此以下描述集中于不同之处。计量组件4000包括具有螺旋槽4004的套筒4002、插塞4006、密封件4008、柱塞4010、联接销4012、歧管4014、端口密封件4016 和柔性互锁件4018。图41示出了组装形式的计量组件。密封件4008 优选地由弹性材料形成，并且在构造上是一体的。一个密封件4008 安装在插塞4006上，而另一个密封件4008安装在柱塞4010上。插塞 4006优选地通过胶合、热密封或任意其他合适的方式固定到套筒4002 中。插塞的端面形成泵容积的一个表面。柱塞4010被插入到套筒4002 中，并且联接销4012被压配合到柱塞4010中且延伸到螺旋槽4004 中以在柱塞4010通过马达(未示出)旋转时提供柱塞4010的轴向平移。柱塞4010的端面形成泵容积的相对表面。端口密封件4016优选地是弹性材料的单个模制件。该实施方式减少了部件的数量，并提高了可制造性。图42是组装好的计量组件的剖面。
图43A-43C示出了互锁件4018与套筒4002的相互作用。如图41 所示，互锁件4018在互锁件4018的任一端处安装到歧管4014上。如图43A所示，套筒4002的端面包括止动部4020，当计量组件处于第一位置(侧孔与储液泵对准)时，止动部4020邻近互锁件4018的凸块4022。在某些条件下，诸如背压下，活塞4010与套筒4008之间的摩擦力可能足以致使套筒在柱塞4010和联接销4012到达螺旋槽4004 的任一端之前旋转。这可能导致每冲程泵送的液体量不完全。为了防止该情况，互锁件4018防止套筒4002旋转，直到扭矩超过预定阈值为止。这确保了活塞4010在套筒4008内充分地旋转，直到联接销4012 到达螺旋槽4004的端部为止。一旦联接销撞击螺旋槽4004的端部，通过马达的进一步运动使套筒上的扭矩增加超过阈值，从而致使互锁件弯曲并允许止动部4020通过凸块4022。这在图43B中示出。在套筒4008旋转完成使得侧孔与插管端口同一取向时，止动部4020移动通过互锁件4018中的凸块4022。这在图43C中示出。
图44示出了计量系统4400的另一个示例性实施方式的剖面图。计量系统4400包括修改的套筒4402，其具有形成泵容积的一个表面的面4404。该实施方式消除了对前一实施方式中的插塞的需要，并且简化了制造。
图45图示说明了具有修改的套筒4500和切换机构4502的另一个示例性实施方式。图46是修改的套筒4500的立体图，其包括与上述套筒类似的止动部4504以与互锁件(未示出)相互作用。切换机构 4502包括限位开关臂4506，其适于向远离其中间位置的任一方向旋转。套筒4500包括适于在套筒4500旋转时与限位开关4506相互作用的切换杆(致动臂)4508。图47示出了限位开关4506如何围绕轴线旋转。切换机构4502提供电信号以指示限位开关4506的位置。图48 是示出了套筒4500旋转到其中限位开关4506已经从中间位置旋转到其最大角度(α)的取向的俯视图。套筒的进一步旋转使限位开关4506 脱离致动臂4508并返回到其中间位置。开关臂取向的这种变化表明套筒4500在一个方向上的旋转结束，并导致使旋转计量泵反向。图49 是朝向套筒面定向的侧视图，示出了限位开关4506与致动臂4508之间的相同的相互作用。图50是示出了结合到贴片泵中的套筒4500与切换机构4502连同互锁环4510的侧视图。
图51A示出了限位开关4506与致动臂4508的相对角位置。α是限位开关4506的角度。β是旋转套筒和致动臂的角度。图51B示出了d(α)/d(β)相对β的相对变化。反转优选地在β＝33°处触发。如图示的，当致动臂4608旋转时，它推动限位开关4506远离中间位置(α＝0°)。当致动臂的角度β达到大约30°时，致动臂4508清除限位开关4506，并且限位开关4506返回到中间处(α＝0°)，从而启动旋转泵的反转。当套筒4508在另一个方向上旋转时，相同的过程反过来发生。因此，套筒来回往复运动。
现在将结合图52-67描述改进的柱塞和泵插塞部件。正如现在将要描述的，改进的柱塞5210和泵底部5206通过使这些部件更易于制造和组装、并且通过消除现有设计中潜在的流体泄漏源来改进泵。柱塞5210在图52-58中以多个视图示出。除了由于将在下面描述的密封件包覆成型到柱塞5210的塞头5212上而不需要O形环4008之外，柱塞5210与图40所示出的柱塞4010基本上类似。
密封件5214在图59-62中的多个视图中示出。有利的是，密封件 5214包覆成型到柱塞5210的塞头5212上。因此，有利的是，具有密封件的柱塞以双射成型工艺制造。柱塞5210由刚性塑料材料模制，然后密封件5214由粘弹性弹性体模制到柱塞5210上作为第二次注射。组合的柱塞5210与密封件5214更易于组装到整体泵中，并减少了采用O形环设计出现的泄漏的可能性。
泵塞件或插塞5206在图63-67中示出。除了密封件5214(相同或基本上类似的密封件部件可以用于柱塞5210和塞件5206两者)代替O形环而被包覆成型到塞件5206的塞头5208上之外，塞件5206 基本上对应于图40中的插塞4006。类似于上述柱塞5210，塞件5206和密封件5214优选地以双射成型工艺制造。塞件5206由刚性塑料材料模制，密封件5214由粘弹性弹性体模制到塞件5206上作为第二次注射。
图68示出了计量组件4000的分解图，但具有改进的柱塞5210、塞件5206和密封件5214。本领域普通技术人员将理解的是，正如插塞4006在现有设计中是可选的并且可以由图44所示出的壁4404代替，所以塞件5206是可选的并且可以用类似的壁代替。
现在将结合图69描述根据本实用新型的示例性实施方式的利用上述包覆成型部件制造和组装泵的方法6900。首先，在步骤6902，由刚性塑料模制柱塞。接下来，在步骤6904，将密封件包覆成型到柱塞的塞头上。密封件由粘弹性弹性体模制，并且其尺寸确定为装配在泵室内并密封泵室。可选地，在步骤6906，由刚性塑料模制泵塞件，并且在步骤6908，将密封件包覆成型到泵塞件的塞头上。在步骤6910，将柱塞和泵塞件插入到泵的泵室中。在步骤6912，将销插入到柱塞中的孔中以使得在泵马达旋转泵室时柱塞能够轴向平移。
本实用新型的另一个实施方式在图70A-70L中图示说明。为了按预期作用，套筒和柱塞必须以正确的顺序操作。即，由于输出齿轮联接到柱塞，意图是输出齿轮首先旋转柱塞，从而由于联接销在套筒的螺旋狭槽内移动而致使柱塞前进或缩回。然后，在联接销到达狭槽的端部(任一端，取决于旋转方向)之后，进一步的旋转致使柱塞和套筒一起旋转，以相对于歧管重新定向套筒。然而，如上所述，在实践中，摩擦力或其他力可能使运动不按顺序发生。如果柱塞与套筒之间的力太大，并且没有减轻，则在柱塞相对于套筒移动之前，柱塞与套筒最初可能会一起旋转。图40-43C示出了最初阻止套筒旋转直到柱塞已完全前进或缩回之前为止的柔性互锁件。图70A-70L示出了本文描述的泵的替代实施方式，其中代替柔性互锁件，在泵机构中可以包括往复梭件。往复梭件不依赖于互锁部件的柔性或其他特性，并且有利的是确定性地使泵机构以增加的可靠性正确按顺序进行。现在将描述示例性往复梭件。
图70A-70L示意性地示出了套筒7001、输出齿轮7002、联接销 7003、螺旋狭槽7004和往复梭件7005。为了示出梭的运动，梭件7005 上的“靶心”或“点”表示沿着垂直于图延伸的轴线从图面移出的运动，梭件上的“十字”或“x”表示移入图面的运动。应当理解的是，如上所述，联接销7003在螺旋狭槽7004内的运动对应于柱塞在套筒内的轴向运动，从而使得泵室的容积增加或减少。
在图示的实施方式中，当梭件7005缩回到图面中时，它不干涉套筒7001的旋转，并且当梭件7005前进到图面之外时，梭件7005通过与止动部7006的运动相干涉而防止套筒7001旋转。图70C、70D、70I 和70J示出了梭件7005干涉套筒7001的旋转的部分顺序。然而，如果需要的话，前进/缩回位置可以颠倒，并且实施方式仍然可以如预期那样作用，只要梭件在泵送顺序的正确时刻阻挡或允许套筒旋转即可。
现在将详细描述随着梭件7005运动的泵送顺序。图70A示出了泵送顺序中的初始位置。套筒7001处于第一位置，例如，输入端口与歧管的储存器端口对准。柱塞和销7003处于初始位置，其中泵储存器处于空配置。输出齿轮7002处于初始位置，准备开始其往复旋转的第一部分。梭件7005完全缩回到图中，使得其不会干涉止动部7006的运动。
图70B示出了输出齿轮7002旋转开始。优选地，在该部分期间，联接销7003在狭槽7004内移动，致使柱塞缩回并且致使泵室的容积增加。然而，由于摩擦力或其他力，套筒7001可能会趋于与输出齿轮一起旋转。通过与凸轮或后面将描述的其他类似结构的相互作用，在此顺序阶段，梭件7005开始向图面之外的方向前进。如图70C所示出的，由于梭件中的输出齿轮间的凸轮或其他相互作用件，梭件充分地前进并且已经显示出阻挡止动部7006进一步旋转，同时允许输出齿轮和联接销7003旋转。由此，输出齿轮和联接销旋转，直到联接销到达螺旋狭槽7004的端部为止。其间，套筒7001及其止动部7006保持不动，如70D所示出的。如图70E所示出的，在此阶段，凸轮(或输出齿轮与梭件的其他合适的相互作用件)使梭件7005缩回到图面中。由此，允许套筒7001和止动部7006旋转。图70F示出了输出齿轮7002、联接销7003和套筒7001全部一起旋转以使套筒移动成将其端口从相对于歧管的输入位置定向到输出位置。图70G示出了往复运动前半段结束时的泵机构。套筒7001充分地旋转到相对于歧管的输出位置，并且梭件7005保持缩回。
图70H示出了向初始位置返回的往复运动的开始。输出齿轮 7002、联接销7003和可能的套筒7001开始沿逆时针方向旋转。由于与凸轮相互作用件(或输出齿轮与梭件之间的其他合适的相互作用件)，梭件7005开始再次向图面之外的方向前进。图70I示出了该顺序的一部分，其中梭件7005已再次充分地前进而防止套筒7001旋转，且同时输出齿轮7002和联接销7003沿逆时针方向旋转。图70J示出了该顺序的一部分，其中联接销7003已在螺旋狭槽7004内充分地旋转从而致使泵室的尺寸减小进而通过歧管的输出端口排出流体。图70K示出了随着输出齿轮7002继续以顺时针方式旋转，凸轮(或梭件中的输出齿轮间的其他合适的相互作用件)使梭件7005缩回到图面中。图70L示出了梭件7005充分地缩回并且输出齿轮7002、联接销 7003和套筒7001全部都一起旋转以返回到图70A中示出的初始位置的情况。这是完整的泵送顺序，其可以根据需要重复以将医用流体从储存器通过泵送室输送到输出端口。
图71示出了输出齿轮7002与梭件7005的组件的分解图，其使梭件往复运动以相对于泵组件的其余部分前进和缩回适当次。梭件7005 包括梭件销7009。图示了梭件销7009，但是当然如本领域普通技术人员将理解的那样，任何其他互锁或互连结构也可以。输出齿轮7002 包括凸轮结构7007，该凸轮结构7007进一步包括梭件凸轮狭槽7008。梭件销7009被接收到梭件凸轮狭槽7008中，因此当输出齿轮7002 旋转时，随着梭件销7009被迫使在梭件凸轮狭槽7008内移动，梭件 7005沿箭头所示的方向前进和缩回。图72A-72C进一步示出了此移动。应注意的是，当然需要包括用于限制梭件7005沿图71所示箭头以外的方向移动的结构，但为了简单起见，这里没有示出。在图72A 中，输出齿轮7002准备开始在一个方向上旋转，并且梭件7005处于充分缩回位置。梭件销7009在梭件凸轮狭槽7008的远端。如图72B所示出的，输出齿轮7002沿该方向旋转到半途，并且梭件7005已经通过梭件销7009与梭件凸轮狭槽7008的相互作用而前进到其充分前进位置。图72C示出了输出齿轮7002的第一次旋转的结束。在该位置，梭件7005再次充分缩回并且梭件销7009位于梭件凸轮狭槽7008 的相对远端处。如对于本领域的普通技术人员将理解的是，该示例示出了一种示例性机械结构，以实现梭件的规则和确定性的前进和缩回，以阻挡或允许如上所述的套筒的旋转。用以提供梭件的前进缩回和套筒旋转的正确定时的任意其他合适的机械布置被认为是处于本领域普通技术人员的技能内。
尽管以上仅详细描述了本实用新型的几个示例性实施方式，但是本领域技术人员将容易地理解的是，可以对示例性实施方式进行许多修改，并且可以对示例性实施方式进行各种组合，而未实质上背离本实用新型的新颖性教示和优点。因此，所有这些修改都旨在包括在本实用新型的范围内。

Claims (4)

1.一种旋转计量泵，其特征在于，所述旋转计量泵包括：
歧管，所述歧管包括与流体储存器流体连通的储存器端口和与插管流体连通的插管端口；
套筒，所述套筒包括侧孔，所述套筒适于在所述歧管内在第一取向与第二取向之间轴向旋转，在所述第一取向，所述侧孔与所述储存器端口对准，在所述第二取向，所述侧孔与所述插管端口对准，所述套筒还包括具有第一端和第二端的螺旋槽；
柱塞，所述柱塞包括模制在柱塞塞头上的包覆成型的密封件，所述密封件适于在所述套筒内旋转及轴向平移，其中，所述柱塞在所述套筒内的轴向平移使泵容积改变，所述泵容积与所述套筒的所述侧孔流体连通，所述柱塞还包括联接构件，所述联接构件适于在所述螺旋槽内且在所述螺旋槽的所述第一端与所述第二端之间移动，以使在所述柱塞旋转时使所述柱塞在所述套筒内轴向平移；
马达，所述马达适于在第一方向上旋转所述柱塞，当所述套筒处于所述第一取向时使所述泵容积增加，并且当所述联接构件到达所述螺旋槽的所述第一端时使所述套筒与所述柱塞一起旋转，从而使得所述套筒移动到所述第二取向；
输出齿轮，所述输出齿轮包括凸轮，所述凸轮中具有梭件凸轮狭槽，所述输出齿轮将所述马达的运动传递到所述柱塞；
梭件，所述梭件与所述梭件凸轮狭槽互锁，使得所述梭件前进及缩回以限制或允许所述套筒的旋转。
2.如权利要求1所述的旋转计量泵，其特征在于，所述套筒包括止动部，并且所述梭件定位成当所述梭件处于前进位置时阻挡所述止动部旋转。
3.如权利要求1所述的旋转计量泵，其特征在于，所述梭件包括与所述梭件凸轮狭槽接合的销。
4.如权利要求1所述的旋转计量泵，其特征在于，所述梭件凸轮狭槽适于使所述梭件前进以防止所述套筒旋转，直到所述柱塞在所述输出齿轮旋转的期间充分移动为止。
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