JP2011031049A - リフターアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】自動薬品投与装置のためのリフターアッセンブリを提供する。
【解決手段】自動薬品投与装置の針を操作するリフターアッセンブリは、モーターと、モーターにより駆動される減速器と、減速器により堅牢な伝達装置を経て駆動される出力シャフトと、針を移動するよう構成され、出力シャフトに接続されて出力シャフトにより駆動される駆動レバーと、出力シャフトの回転位置を感知するように構成された感知装置とを備えている。減速器は、ウォームギアと噛み合うウォームを含む。出力シャフト、ウォームギア及び堅牢な伝達装置が協働して、４バーリンケージメカニズムを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動薬品投与装置のためのリフターアッセンブリに係る。

米国特許出願第２００７０２３３００１号は、薬剤液を患者へ投与するための注入装置を開示している。この注入装置は、複数のドラグ注入針を含む針カセットと、液体を収容し且つ液体にアクセスするためのシール可能な孔を含むドラグカートリッジと、この孔を通して液体を排出するためにドラグカートリッジに係合可能な駆動アッセンブリと、針の１つを患者へ駆動すると同時に孔を通してドラグカートリッジの液体にアクセスし、その後、測定されたドーズの液体が与えられた後に患者から針を引き抜くために針カセットに係合可能なリフターアッセンブリとを備えている。リフターアッセンブリは、２つのスプリングを使用する。一方のスプリングは、注入の始めに、リフターを下方へ移動して針を患者へ駆動するように働く。他方のスプリングは、薬の注入が完了した後に、リフターを上方へ移動して患者から針を引き抜くように働く。

しかしながら、スプリングを使用して針を駆動するリフターアッセンブリを使用して針の移動を安定に且つ正確に制御することは困難である。

そこで、上述した問題を克服できる改良されたリフターアッセンブリが要望される。

従って、本発明は、その１つの態様において、自動薬品投与装置の針を操作するためのリフターアッセンブリを提供する。このリフターアッセンブリは、モーターシャフトを有するモーターと、モーターにより駆動される減速器と、この減速器により堅牢な伝達装置を経て駆動される出力シャフトと、針を移動するように構成され、出力シャフトに接続されて出力シャフトにより駆動される駆動レバーと、出力シャフトの回転位置を感知するように構成された感知装置と、を備えている。

好ましくは、減速器は、ウォーム、及びウォームと噛み合うウォームギアを含み、出力シャフト、ウォームギア及び堅牢な伝達装置が協働して、４バーリンケージメカニズムを構成する。

好ましくは、ウォームギアは、ウォームギアの中心からオフセットした接続構造体を含み、堅牢な伝達装置は、一端が出力シャフトに固定され且つ他端が出力シャフトから離れるように延びるアームと、２つの反対端がアームの他方の端及びウォームギアの接続構造体に各々枢着されたリンケージレバーとを備え、ウォームギアの中心、リンケージレバーとウォームギアとアームとの間の接合部、及び出力シャフトの中心は、４バーリンケージメカニズムの４つの点を構成する。

好ましくは、リンケージレバーとウォームギアとアームとの間の接合部は、各接合部の一方の部分のポストがその他方の部分の対応穴に枢着可能に受け入れられることにより形成される。

好ましくは、リフターアッセンブリは、モーターに固定されたハウジングを有し、このハウジング内に４バーリンケージメカニズムが配置される。

好ましくは、出力シャフトが所定の範囲を越えて回転するのを防止するためにハウジングと出力シャフトとの間にリミット構造体が配置される。

好ましくは、リミット構造体は、ハウジングに形成されたリミットブロックと、出力シャフトから延びる一対の突起であって、出力シャフトが所定の範囲の終わりまで各々時計方向及び反時計方向に回転するときにリミットブロックに当接するように配置された一対の突起と、を含む。

好ましくは、感知装置は、出力シャフトに固定されてそれと共に回転できるエンコーダディスクと、このエンコーダディスクの付近にあってそれと協働するセンサと、を含む。

好ましくは、ハウジングに回路板が固定され、この回路板の片側にセンサが配置され、そして回路板の反対側に電気コネクタが配置されてハウジングの外部へ露出される。

好ましくは、駆動レバーは、接続部材を経て出力シャフトに接続され、その接続部材は、出力シャフト及び駆動レバーの一方とモノリシック構造として形成され、且つ出力シャフト及び駆動レバーの他方に取り付けられる。

或いは又、駆動レバーは、接続部材を経て出力シャフトに接続され、その接続部材は、一端が出力シャフトの非円形穴に一致する非円形構成であり、且つ反対端が、駆動レバーの穴にしっかり受け入れられる。

好ましくは、ウォームがモーターシャフトに固定され、従って、モーターは、ウォームを経てウォームギアを駆動する。

好ましくは、ハウジングは、座部を備え、この座部にウォームギアが枢着され、ウォームギアの軸は、出力シャフトの軸に平行で且つモーターシャフトに垂直である。

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも正しいスケールで示されていない。

本発明の一実施形態によるリフターアッセンブリの分解図である。 図１のリフターアッセンブリのハウジングの斜視図である。 図１のリフターアッセンブリのウォームの斜視図である。 図１のリフターアッセンブリの部分組み立て平面図で、ハウジング内のコンポーネントを示すためにハウジングの頂部プレート及び位置センサを除去した図である。 図１のリフターアッセンブリの４バーリンケージメカニズムの概略図である。 駆動レバーを除去した状態で図１のリフターアッセンブリの片側及び下から見た図である。 モーター及びハウジングの一部分を除去した図６のリフターアッセンブリの端面図である。 位置センサを示すために頂部カバーを除去した状態で図１のリフターアッセンブリの一端及び上から見た図である。 駆動レバーのフック及び針カセットの一部分を示す。

図１を参照すれば、モーター１０は、モーターシャフト１２を有する。減速器は、モーターシャフト１２に配置されたウォーム１４と、このウォーム１４に噛み合うウォームギア２０とを含む。駆動レバー４０が接続部材５０を経て出力シャフト３０の一端に接続される。リフターアッセンブリは、更に、減速器及び出力シャフト３０を収容するハウジング６０も備えている。ハウジング６０は、モーター１０のハウジングとスクリュー（図示せず）を経て固定される。

図２を参照すれば、ハウジング６０は、底部プレート６２を備え、これには座部６４が設けられる。座部６４は、装着穴６５を画成する。底部プレート６２の中央には円筒状の装着部６６が配置される。この装着部６６は、ステップスルー穴６７を画成する。底部プレート６２から離れた装着部６６の端面には、リミットブロック６８が形成される。

図３を参照すれば、ウォームギア２０は、その中央にステップスルー穴２２を有する。ポスト２４の形態で任意に示されている接続構造体は、ウォームギア２０の中心からオフセットしてウォームギア２０の端面２１の点から軸方向に延びる。或いは又、接続構造体は、穴でもよい。

図４から８を参照すれば、ウォームギア２０は、ピン２６を経て座部６４に枢着され、ピン２６は、ウォームギア２０のスルー穴２２を通して延びて、座部６４の装着穴６５へ圧入される。ピン２６は、その大きな頭部がウォームギア２０のステップスルー穴２２の大きな部分に受け入れられ、そしてステップスルー穴２２の肩部に当接し、ウォームギアをピン２６に対して捕獲する。好ましくは、ピン２６の頭部の頂面は、ウォームギア２０の端面２１と同一平面である。ウォームギア２０は、ハウジング６０の座部６４に固定されたピン２６の周りで枢着回転可能である。ウォームギア２０の軸は、出力シャフト３０の軸と平行であり、且つモーター１０のモーターシャフト１２と垂直である。出力シャフト２０の端３４は、ステップスルー穴６７の大きな部分にしっかり受け入れられるベアリング３６を経てステップスルー穴６７に枢着される。端３４は、ステップスルー穴６７を通してハウジング６０の外側へ延びる（図６に示す）。

図１及び４を参照すれば、アーム３２は、その一端が出力シャフト３０に固定され、そしてその他端が出力シャフト３０から離れるように延びる。アーム３２の他端にはピボット穴３３が画成される。ウォームギア２０とアーム３２との間にはリンケージレバー７０が枢着接続される。このリンケージレバー７０は、その一端から延びるポスト７２と、その他端に形成されたピボット穴７４とを有する。リンケージレバー７０のポスト７２は、アーム３２のピボット穴３３に枢着可能に受け入れられる。ウォームギア２０のポスト２４は、リンケージレバー７０のピボット穴７４に枢着可能に受け入れられる。ピボット穴３３及び７４の位置と、ポスト７２及び２４の位置は、交換可能であることが理解されよう。ポスト７２、２４は、リンケージレバー７０、ウォームギア２０に一体的に形成されるか、或いは形成された後に、リンケージレバー７０、ウォームギア２０に固定される。

図５に概略的に示すように、ウォームギア２０、リンケージレバー７０、アーム３２、及び出力シャフト３０は、堅牢な４バーリンケージメカニズムを形成するよう協働する。ウォームギア２０の中心Ｏ１からウォームギア２０のポスト２４の中心Ｏ２までの線は、４バーリンケージメカニズムの第１のバーを形成する。リンケージレバー７０は、４バーリンケージメカニズムの第２のバーを構成する。アーム３２は、リンケージレバー７０とアーム３２との間の接合部Ｏ３から出力シャフト３０の中心Ｏ４まで延びる第３のバーを構成する。出力シャフト３０の中心Ｏ４からウォームギア２０の中心Ｏ１までの線は、４バーリンケージメカニズムの第４のバーを構成する。モーター１０がウォームギア２０を時計方向に回転するときには、ポスト２４の中心Ｏ２が出発点ＳＰ１から終了点ＥＰ１へ時計方向に移動し、アーム３２がリンケージレバー７０により回転駆動され、リンケージレバー７０とアーム３２との間の接合部Ｏ３が出発点ＳＰ２から終了点ＥＰ２へ時計方向に移動される。アーム３２の回転度は、ウォームギア２０より小さい。これは、出力シャフト３０がウォームギア２０よりゆっくり回転することを意味する。モーター１０がウォームギア２０を反時計方向に回転して、ポスト２４の中心Ｏ２を終了点ＥＰ１から出発点ＳＰ１へ反時計方向に戻すときには、アーム３２がリンケージレバー７０により駆動され、そしてリンケージレバー７０とアーム３２との間の接合部Ｏ３が終了点ＥＰ２から出発点ＳＰ２へ反時計方向に移動される。一対の突起３９が出力シャフト３０の周辺から延びて、ハウジング６０のリミットブロック６８と協働し、出力シャフト３０の回転を所定の範囲内に保持する。リンケージレバー７０とアーム３２との間の接合部Ｏ３が出発点ＳＰ２又は終了点ＥＰ２に到達すると、それに対応する突起３９がハウジング６０のリミットブロック６８に当接し、出力シャフト３０のそれ以上の回転を停止する。

或いは又、モーター１０は、ウォームギア２０を一方向にのみ駆動して、時計方向にのみ回転させ、ポスト２４の中心Ｏ２を終了点ＥＰ１から出発点ＳＰ１へ時計方向に戻すようにさせて、アーム３２をその元の位置へ時計方向に戻すように構成されてもよい。戻り路において、モーター１０が同じ方向に回転し続ける場合には、出力シャフト３０がウォームギア２０より速く回転する。この構成は、患者から針を速く引き抜くことが望まれる場合に、好ましい。

図７及び８を参照すれば、出力シャフト３０の他端には、環状肩部３８が形成される。この肩部３８にはエンコーダディスク８０が支持され、装着ワッシャー８２により肩部３８に固定される。装着ワッシャー８２は、出力シャフト３０が圧入される装着穴を有する。ディスク８０は、肩部３８と装着ワッシャー８２との間にサンドイッチされ、従って、出力シャフト３０に固定されてそれと共に回転される。出力シャフト３０の端は、エンコーダディスク８０及び装着ワッシャー８２を通して延び、頂部プレート６９に枢着される。ハウジング６０の片側には回路板９０が取り付けられる。ディスク８０を向いた回路板９０の一方の面には、ディスク８０の回転位置を感知するためにセンサ９２が配置される。回路板９０の他方の面には電気コネクタ９４が配置されて、ハウジング６０の外部へ露出され、薬品投与装置の電源及び／又はコントロールセンターに接続する。回路板９０は、センサ９２によって発生された信号がコントロールセンターへ送信されるようにコントロールセンターと通信される。

再び図１を参照すれば、接続部材５０は、駆動レバー４０とは別々に形成されるのも任意である。接続部材５０の一端は、出力シャフト３０の長方形の穴３５（図６に示す）にぴったり受け入れられるように長方形にされる。接続部材５０の他端は、駆動レバー４０の丸い穴４２に受け入れられてピン又はグラブスクリュー５２によりその穴４２に固定されるように丸い形状にされ、ピン又はグラブスクリュー５２は、穴４２の壁を通して半径方向に挿入されて接続部材５０に係合される。従って、駆動レバー４０は、出力シャフト３０と共に回転可能である。或いは又、接続部材５０は、図９に概略的に示したように、駆動レバー４０又は出力シャフト３０と一体的に形成されてもよい。駆動レバー４０の遠方端は、フック４４を形成する。

又、図９を参照すれば、動作中に、モーター１０は、ウォーム１４を経てウォームギア２０を駆動し、ある方向、例えば、時計方向に回転させる。ウォームギア２０は、リンケージレバー７０及びアーム３２を経て出力シャフト３０を時計方向に回転するよう駆動させる。出力シャフト３０は、駆動レバー４０を穴４２の軸の周りで時計方向に回転するよう駆動させる。駆動レバー４０の遠方端に形成されたフック４４は、薬品投与装置の針カセット１００の針支持体に向かって移動してそれに係合する。モーターは、ディスク８０が所定の角度にわたって回転したことを薬品投与装置のコントロールセンターが検出するまでアーム３２を駆動し続け、そしてモーター１０に停止信号を送信し、モーター１０を停止させる。アームが針キャリアを押したときに、駆動レバー４０のフック４４が針支持体１０２のとげ１０４の下に滑り落ち、針支持体１０２を下方に押して、針１０６の一端をカセットから引き出して患者へ挿入すると共に、その他端を薬品投与装置のドラグカートリッジと連通させて、薬剤液ドラグを患者へ投与できるようにする。薬剤液ドラグが患者へ投与された後に、コントロールセンターは、モーター１０を逆方向、例えば、反時計方向に回転するように制御して、出力シャフト３０を反時計方向に回転させ、駆動レバー４０のフック４４を上方に移動させる。出力シャフト３０が所定の角度にわたって回転すると、コントロールセンターは、モーター１０を停止させる。このとき、駆動レバー４０がその元の位置へ戻り、フック４４がとげ１０４を上方に押し、針１０６を患者から引き抜くと共に、針キャリアをその引っ込んだ位置へ戻す。或いは又、モーター１０は、ウォームギア２０を時計方向に回転するように駆動して、駆動レバー４０をその元の位置へ戻してもよい。

上述した実施形態では、ウォームギア２０、リンケージレバー７０、アーム３２、及び出力シャフト３０が、モーター１０の運動を駆動レバー４０へ安定に伝達できる堅牢な伝達装置を形成する４バーリンケージメカニズムを構成する。エンコーダディスク８０及びセンサ９２が協働してセンサ装置を形成し、これは、薬品投与装置のコントロールセンターが出力シャフト３０の回転を正確に制御して、駆動レバー４０の運動を正確に制御するのを促進する。２つの突起３９は、出力シャフト３０が時計方向及び反時計方向に回転するときにリミットブロック６８と協働して、出力シャフト３０の回転位置を所定の範囲内に確保する。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。

１０：モーター
１２：モーターシャフト
１４：ウォーム
２０：ウォームギア
２１：端面
２２：ステップスルー穴
２４：ポスト
２６：ピン
３０：出力シャフト
３２：アーム
３３：ピボット穴
３８：環状肩部
３９：突起
４０：駆動レバー
４４：フック
５０：接続部材
６０：ハウジング
６２：底部プレート
６４：座部
６５：装着穴
６６：円筒状装着部
６７：ステップスルー穴
６８：リミットブロック
６９：頂部プレート
７０：リンケージレバー
７２：ポスト
８０：エンコーダディスク
８２：装着ワッシャー
９０：回路板
９２：センサ
９４：電気コネクタ
１００：針カセット
１０２：針支持体
１０４：とげ
１０６：針

Claims (13)

1. 自動薬品投与装置の針を操作するためのリフターアッセンブリにおいて、
   モーターシャフトを有するモーターと、
   モーターにより駆動される減速器と、
   前記減速器により堅牢な伝達装置を経て駆動される出力シャフトと、
   針を移動するように構成され、前記出力シャフトに接続されて前記出力シャフトにより駆動される駆動レバーと、
   前記出力シャフトの回転位置を感知するように構成された感知装置と、
   を備えたリフターアッセンブリ。
2. 前記減速器は、ウォーム、及びウォームと噛み合うウォームギアを含み、前記出力シャフト、ウォームギア及び堅牢な伝達装置が協働して、４バーリンケージメカニズムを構成する、請求項１に記載のリフターアッセンブリ。
3. 前記ウォームギアは、そのウォームギアの中心からオフセットした接続構造体を含み、
   前記堅牢な伝達装置は、一端が前記出力シャフトに固定され且つ他端が前記出力シャフトから離れるように延びるアームと、２つの反対端がそのアームの他方の端及び前記ウォームギアの接続構造体に各々枢着されたリンケージレバーとを備え、
   前記ウォームギアの中心、前記リンケージレバーとウォームギアとアームとの間の接合部、及び前記出力シャフトの中心は、前記４バーリンケージメカニズムの４つの点を構成する、請求項２に記載のリフターアッセンブリ。
4. 前記リンケージレバーとウォームギアとアームとの間の接合部は、各接合部の一方の部分のポストがその他方の部分の対応穴に枢着可能に受け入れられることにより形成される、請求項３に記載のリフターアッセンブリ。
5. 前記モーターに固定されたハウジングを備え、このハウジング内に前記４バーリンケージメカニズムが配置される、請求項２、３又は４に記載のリフターアッセンブリ。
6. 前記出力シャフトが所定の範囲を越えて回転するのを防止するために前記ハウジングと前記出力シャフトとの間にリミット構造体が配置される、請求項５に記載のリフターアッセンブリ。
7. 前記リミット構造体は、前記ハウジングに形成されたリミットブロックと、前記出力シャフトから延びる一対の突起であって、前記出力シャフトが所定の範囲の終わりまで各々時計方向及び反時計方向に回転するときに前記リミットブロックに当接するように配置された一対の突起と、を含む請求項６に記載のリフターアッセンブリ。
8. 前記感知装置は、前記出力シャフトに固定されてそれと共に回転できるエンコーダディスクと、このエンコーダディスクの付近にあってそれと協働するセンサと、を含む請求項５、６又は７に記載のリフターアッセンブリ。
9. 前記ハウジングに固定された回路板を更に備え、この回路板の片側に前記センサが配置され、そして回路板の反対側に電気コネクタが配置されて前記ハウジングの外部へ露出される、請求項８に記載のリフターアッセンブリ。
10. 前記ハウジングは、座部を備え、この座部に前記ウォームギアが枢着され、前記ウォームギアの軸は、前記出力シャフトの軸に平行で且つ前記モーターシャフトに垂直である、請求項５から９のいずれかに記載のリフターアッセンブリ。
11. 前記ウォームが前記モーターシャフトに固定され、従って、前記モーターは、前記ウォームを経て前記ウォームギアを駆動する、請求項２から１０のいずれかに記載のリフターアッセンブリ。
12. 前記駆動レバーは、接続部材を経て前記出力シャフトに接続され、前記接続部材は、前記出力シャフト及び駆動レバーの一方とモノリシック構造として形成され、且つ前記出力シャフト及び駆動レバーの他方に取り付けられる、請求項１から１１のいずれかに記載のリフターアッセンブリ。
13. 前記駆動レバーは、接続部材を経て前記出力シャフトに接続され、前記接続部材は、その一端が前記出力シャフトの非円形穴に一致する非円形構成であり、且つ反対端が、前記駆動レバーの穴にしっかり受け入れられる、請求項１から１１のいずれかに記載のリフターアッセンブリ。

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