TWI539934B - 醫療手持式裝置 - Google Patents

Description

醫療手持式裝置

本發明係有關於一種醫療手持式裝置，特別是血糖計，其包含一具有用於容納可更換式檢測帶匣盒之匣型隔艙的殼體、一驅動組件其包含一電動馬達及一用來轉動該檢測帶匣盒的捲帶軸的齒輪配置，使得該檢測帶匣盒的檢測帶可被向前捲繞且其上的檢測元件可被提供以供連續的使用。

此等裝置特別是被用作為糖尿病患者自我診斷的血糖計。多個檢測區被設置在該帶匣內的一可捲動的檢測帶上。該等反應性的檢測區在被施加小量的血液樣本之後被光測定地檢驗，用以儘可能精確地可靠地決定葡萄糖含量。此等帶匣係如一可拋棄式部件般地被插入到一精巧的手持式裝置殼體內，用以允許必要的分析步驟被自動地及快速地實施。除了該等檢測元件的可靠的放置之外，為了實用的目的，確保它們在使用位置上不會因過度的噪音發展(noise development)而受到損害亦是必要的。關於此點，WO 2010/046323 A1提出了使用一精巧的高速馬達結合一減速齒輪單元。

在此基礎上，本發明的目的是要進一步改善已知的檢測裝置及在一精巧的結構中以很小的干涉噪音達成一可靠的檢測元件的放置。

申請專利範圍第1項中所述的特徵的組合被提出以達到此目的。本發明的有利的實施例及進一步的發展可從申請專利範圍附屬項推知。

本發明係根據使用一蝸桿驅動件及後續的正齒輪來縮小尺寸及精確地控制轉動運動的概念。因此，依據本發明被提出的是，該齒輪配置具有一蝸桿驅動件，一蝸桿在該蝸桿驅動件內與一蝸輪嚙合，及一多段式減速單元，其包含數個被配置在該蝸桿驅動件與一可直接耦合至該捲帶軸的輸出齒輪之間的正齒輪。較佳地，該蝸桿被直接安裝在該馬達軸上。此組合可在確保一用於該捲帶軸的轉動之充分的轉動力矩的同時顯著地減小尺寸及操作噪音。詳言之，一高齒輪比可在一小的結構空間內被實施，且傳動可被保持不可逆轉且具有低反衝力。

在一較佳的實施例中，該減速單元具有至少兩對，較佳地三對，嚙合齒輪對，用來降低該蝸桿驅動件與該輸出齒輪之間的轉速。

另一特別有利的實施例提供的是，該電動馬達與該輸出齒輪的轉速之間的減速比大於300，較佳地大於400。此一齒輪比被令人意外地發現，用以提供一用於數個對於該裝置設計而言很關鍵的邊界條件的最佳值。

為了進一步避免操作噪音，每一正齒輪具有至少10齒，較佳地至少14齒，是較佳的。

該輸出齒輪可提供一大於20mNm且較佳地約50mNm的扭矩於該捲帶軸上是較佳的。這可允許可靠的帶體輸送，即使是輸送通過遮蔽密封件，通時可避免不利的帶體緊拉。

另一有利的實施例提供的是，該帶體匣盒包含一用於未使用的帶體的第一捲帶軸、一用與已使用的帶體的第二捲帶軸及一密封件，該檢測帶通過該密封件被輸送於該等捲帶軸之間，其中該輸出齒輪係作用在該第二捲帶軸上。以此方式，大量的檢測可被存放在該檢測帶上，使用者無需處理廢棄物質。

在安全及可靠處理上的一進一步的改善可在該蝸桿驅動件被自鎖使得當一逆向的扭矩被施加在該捲帶軸上時該蝸齒輪無法驅動該蝸桿的時候被達成。關於此點，應被保證的是，該蝸桿驅動件的自鎖力量大於10mNm且較佳地大於14mNm。

為了要達成一精巧的組態，該等正齒輪的轉動軸線平行於該捲帶軸的轉動軸線是較佳的。在這方面的的一進一步的改善係導因於該電動馬達的轉動軸線與該等正齒輪的轉動軸線斜交或正交。

為了進一步減小總結構尺寸，該等正齒輪包含重疊的級階式輪子對，及該等正齒輪以一種非直線的組態予以配置，使得該等正齒輪的中心構成一多邊形，特別是三角形或四角形是較佳的。

進一步的製造簡化及構造改善可在該驅動組件被安裝在一齒輪箱的一頂蓋與一底蓋之間的時候被達成。該等正齒輪的軸線從該齒輪箱的底蓋延伸至頂蓋且該電動馬達的軸水平地平放在該頂蓋、底蓋之間亦是較佳的。

為了該組件的進一步改善，該齒輪箱的頂蓋及底蓋被可拆卸地(較佳地藉由螺釘)連結在一起是較佳的。

附圖顯示一被建構成用於血糖自我監測之可攜式血糖計10的醫療裝置，其包含一殼體12其具有一用於一可拋棄式帶匣16插入之匣形隔艙14及一用來轉動該帶匣16的捲帶軸20的驅動組件18，使得該帶匣的一分析用檢測帶22可被向前纏繞且其上的反應性檢測區可被提供在一施用尖端24處以供一血液樣本的施用及檢查。待測物的裝置上的(on-board)光測定偵測在此技藝中是習知的且無需加以進一步說明。

圖1從寬的一側顯示該血糖計10，其中該殼體的蓋子被取下。用於樣本施加的殼體開孔被一可移動的護蓋26蓋住。該捲帶軸20是用來將該檢測帶22的已使用過的區段捲取，而用於尚未使用的檢測帶的捲帶軸28被遮蓋在一被密封件30所封蓋的室內，該密封件仍許該檢測帶被推動穿過它。該驅動組件18被設計來在顯著地減小安裝空間及操作噪音的同時確保檢測帶可靠地運送通過該密封件30。為了這些目的，該驅動組件18包含一高速直流微型馬達32，其可透過在電路板34上的一連接至電源供應器，醫如電池36，的控制邏輯電路來充能。

圖2例示該驅動組件18，其包含一齒輪箱38、該直流馬達32及一用來降低轉速並相應地提高扭矩之齒輪配置40，用以保證該捲帶軸20的一適當的轉動。該齒輪箱38包含一底蓋42及一頂蓋44其透過螺釘46被固定至該底蓋42。該底蓋42形成一用來以該馬達軸50可水平地放置在該底蓋42與該頂蓋44之間的方位設置該直流馬達32的容室48。因此，總高度可降低且該組件變得很精巧。

如圖3的分解圖所進一步闡示的，該齒輪配置40包含一蝸桿驅動件52及一多段式減速傳動單元54。

該蝸桿驅動件52包含一圓柱形螺桿形式的蝸桿56及一蝸輪58。在該被組裝的狀態，該蝸桿56被安裝在該馬達軸50上，使得它與該蝸輪58以90度嚙合。該螺旋蝸桿56及該馬達軸50的軸線既不平行於該蝸輪58的軸線亦不與其相交。

該傳動單元54包含數個正齒輪60，62，64，66，其係接在該蝸輪58之後的驅動列上並形成三對用於一減速齒輪比之嚙合的齒輪對。正齒輪62，64包含同軸組態之一大一小直徑的帶齒輪子62’，62”及64’，64”的級階式輪子。為了支撐齒輪60，62，64，66，該底蓋42具有四根直立的軸頸68，其彼此平行且卡入到頂蓋的孔70內。

圖4顯示在安裝好的狀態下之完整的驅動組件，其包含該直流馬達32、該蝸桿驅動件52、該傳動單元54及一輸出齒輪72，其支撐該捲帶軸20且可藉由中心驅動軸頸被直接耦合至該捲帶軸。

該蝸桿56及該蝸桿輪58具有彼此成90度的轉動軸線。該蝸桿56每一次完整的旋轉只讓與其圓周地相嚙合的蝸輪58前進一個齒。對於一22齒的蝸輪58而言，該蝸桿驅動件52將提供該直流馬達22：1的減速比。與一般的正齒輪相比，這可在一相當小的體積內被達成。與此同時，與該蝸輪一體的齒輪60的角度位置及該檢測帶的位置可被精確地控制。再者，因為該蝸桿螺旋及較大的摩擦的關係，該蝸桿驅動件52具有可讓該蝸桿56輕易地轉動該蝸輪58但該蝸輪不能轉動該蝸桿的特性。因此，傳動的方向是不可逆向的且該蝸桿驅動件52被自我鎖定。當該自我鎖定的力量超過10mNm(毫Nm)及較佳地為14mNm時，為了實用的目地而被保證的是，檢測帶22在待用模式時將是不可移動的。

在該蝸桿驅動件52之後的該傳動單元54中，所有正齒輪都具有至少14個齒，用以確保低噪音操作。該等正齒輪的轉動軸68彼此平行且分別平行於該輸出齒輪72的軸線74及捲帶軸20的軸線。為了要在有限的空間內達到高齒輪比，該傳送單元54包含重疊的級階式輪子60，62，64。此外，為了要減小總縱向長度，該等正齒輪60-66的軸68係以非直線式的方式予以配置，使得該等正齒輪的中心在所示的配置中形成一梯形的四邊形。

對於一較佳的實施例而言，該齒輪配置40的齒輪參數被列在下面的表1中，其中n是齒數，m是模數(module)及PD，OD，ID分別為節距直徑，外徑及內徑(單位是公釐)，及CC為第一列所示之元件標號所標示之正齒輪的中心至中心的距離：

從表1可得知的是，總齒輪比為438，因此可將每秒數千轉的該直流馬達的速度減低至該輸出齒輪之小於10/s的輸出速速。因為這高的齒輪比的關係，因此可使用一相對弱的、安靜的且精巧的微型馬達32，同時仍可在輸出齒輪72達到大於20mNm之輸出扭矩。

10．．．血糖計

12．．．殼體

14．．．匣型隔艙

16．．．檢測帶匣盒

18．．．驅動組件

20．．．捲帶軸

22．．．檢測帶

24．．．施用尖端

26．．．護蓋

28．．．捲帶軸

30．．．密封件

32．．．馬達

34．．．電路板

36．．．電池

38．．．齒輪箱

40．．．齒輪配置

42．．．底蓋

44．．．頂蓋

46．．．螺釘

48．．．容室

50．．．馬達軸

52．．．蝸桿驅動件

54．．．傳動單元

56．．．蝸桿

58．．．蝸輪

60．．．正齒輪

62．．．正齒輪

64．．．正齒輪

66．．．正齒輪

62’．．．有齒的輪子

62”．．．有齒的輪子

64’．．．有齒的輪子

64”．．．有齒的輪子

68．．．轉動軸

70．．．孔

72．．．輸出齒輪

74．．．軸線

在示意地顯示於附圖中的實施例的基礎上，本發明於下文中被進一步說明，其中

圖1為一匣盒式血糖計的頂視圖，其蓋子被去除掉並顯示出匣盒驅動組件的位置；

圖2為該匣盒驅動組件的一分解立體圖；

圖3為該匣盒驅動組件的分解圖；及

圖4為該匣盒驅動組件的頂視圖，其蓋子被去除掉且顯示出一蝸桿驅動件結合一減速正齒輪單元。

32．．．馬達

52．．．蝸桿驅動件

54．．．傳動單元

56．．．蝸桿

58．．．蝸輪

60．．．正齒輪

66．．．正齒輪

62’．．．有齒的輪子

62”．．．有齒的輪子

64’．．．有齒的輪子

64”．．．有齒的輪子

68．．．轉動軸

72．．．輸出齒輪

74．．．軸線

Claims (23)

1. 一種醫療手持式裝置，包含：一殼體，其具有匣型隔艙；一可更換式檢測帶匣盒，其被容納在該匣型隔艙內；一驅動組件，其包含一電動馬達及一齒輪配置，其被設計來轉動該檢測帶匣盒的捲帶軸，其中該檢測帶匣盒的檢測帶(22)可被向前捲繞且其上的檢測元件可被提供以供連續使用，其中該齒輪配置)具有一蝸桿驅動件，一蝸桿在該蝸桿驅動件內與一蝸輪嚙合，及一多段式減速單元其包含多個被配置在該蝸輪與一可直接耦合至該捲帶軸的輸出齒輪之間的正齒輪，其中該等多個正齒輪的每一正齒輪具有至少10個齒，及其中該一蝸桿被直接安裝在該電動馬達的一馬達軸上。
2. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該減速單元包含至少兩對嚙合的齒輪對，用來降低該蝸桿驅動件與該輸出齒輪之間的轉速。
3. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該輸出齒輪具有60個齒，及其中該電動馬達與該輸出齒輪具有一至少300的減速比。
4. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該輸出齒輪具有60個齒，及其中該電動馬達與該輸出齒輪具有一至少400的減速比。
5. 如申請專利範圍第3項之醫療手持式裝置，其中該輸出齒輪可提供至少20mNm的扭矩於該捲帶軸上。
6. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該檢測帶匣盒進一步包含一用於尚未使用的檢測帶的第一捲帶軸、一用於已用過的檢測帶的第二捲帶軸及一密封件，該檢測帶可穿過該密封件被輸送於該等捲帶軸之間，及該輸出齒輪係作用在該第二捲帶軸上。
7. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該蝸桿驅動件係自鎖式，使得當一扭矩被施加於該捲帶軸上時，該蝸輪不能驅動該蝸桿。
8. 如申請專利範圍第7項之醫療手持式裝置，其中施加於該捲帶軸上的扭矩至少10mNm。
9. 如申請專利範圍第7項之醫療手持式裝置，其中施加於該捲帶軸上的扭矩至少14mNm。
10. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該等正齒輪的轉動軸平行於該捲帶軸的轉動軸線。
11. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該電動馬達的轉動軸線與該等正齒輪的轉動軸斜交或正交。
12. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該等正齒輪包含重疊的級階式輪子對。
13. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該等正齒輪係以一種非直線的組態予以配置，使得該等正齒輪的中心構成一選自於一由三角形及四角形所組成的群 組中的多邊形。
14. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該驅動組件被安裝在一齒輪箱的頂蓋與底蓋之間。
15. 如申請專利範圍第14項之醫療手持式裝置，其中該等正齒輪的轉動軸從該齒輪箱的底蓋延伸至該頂蓋且該電動馬達的軸水平地平放在該頂蓋與底蓋之間。
16. 如申請專利範圍第14項之醫療手持式裝置，其中該齒輪箱的頂蓋與底蓋係可拆卸地連結在一起。
17. 如申請專利範圍第14項之醫療手持式裝置，其中該齒輪箱的頂蓋與底蓋係藉由螺釘可拆卸地連結在一起。
18. 如申請專利範圍第1項之醫療手持式裝置，其中該蝸輪有22個齒且以一22：1的比率減低馬達速率。
19. 如申請專利範圍第2項之醫療手持式裝置，其中該多段式減速單元有三對嚙合的齒輪對。
20. 一種醫療手持式裝置，包含：一殼體，其具有匣型隔艙；一可更換式檢測帶匣盒，其被容納在該匣型隔艙內，該檢測帶匣盒包含一其上有設置來用於連續使用的檢測元件的檢測帶及至少一連接至該檢測帶的捲帶軸；及一驅動組件，其包含一電動馬達及一齒輪配置，其被設計來轉動該捲帶軸，其中該齒輪配置具有一蝸桿驅動件，一蝸桿在該蝸桿驅動件內與一蝸輪嚙合，及一多段式減速單元其包含多個被配置在該蝸輪與一可直接耦合至該捲帶軸的輸出齒輪之間的正齒輪，其中該等正齒輪係以一 種非直線的組態予以配置，使得該等正齒輪的中心構成一選自於一由三角形及四角形所組成的群組中的多邊形，及其中該電動馬達的轉動軸線與該等正齒輪的轉動軸斜交或正交。
21. 如申請專利範圍第20項之醫療手持式裝置，其中該等正齒輪的每一者具有至少10個齒，其中該輸出齒紋具有60個齒，及其中該蝸桿係被直接安裝在該電動馬達的一馬達軸上。
22. 如申請專利範圍第20項之醫療手持式裝置，其中該蝸輪有22個齒且以一22：1的比率減低馬達速率。
23. 如申請專利範圍第20項之醫療手持式裝置，其中該多段式減速單元有三對嚙合的齒輪對。