专利名称：紧凑型蠕动医用泵的制作方法
紧凑型蠕动医用泵背景技术
紧凑型医用泵是高度便携的，这减少了对将它们的使用限制于供许多医疗使用 的临床环境的需要。与较大的临床对应物相比，紧凑型医用泵一般更便宜，从而使得在 更多治疗中使用它们更加成本有效。例如，采用泵来给药，而不是采用在时间上间隔开 的许多次注射来给药，能导致治疗更一致，这种更一致的治疗通常是更有效的且因而也 是更成本有效的。将医用泵送设备隐藏在患者的衣服中使得患者能在任何时间和任何地 方离散性地接受连续医疗。为了有效地治疗患者，一些医用流体(诸如胰岛素)要求仅 施给少量流体。这种流体所用的注射泵附带有流体贮存器(例如小瓶或盒子)、且小得足 以隐藏在患者的衣服中。但是其他医用流体(例如喂养溶液)必须以更大的剂量提供给 患者，以有效地治疗患者。例如，附带有具有这样较大体积流体的贮存器的注射泵不容 易隐藏在患者的衣服中。发明内容
本发明的多个方案提供了一种紧凑型的、高度便携的医用泵，其可容易地隐藏 在患者的衣服中。盛放有喂养溶液的分离式贮存器例如可保持在患者衣服的一个口袋 中，而紧凑型泵可定位在另一口袋中。两个分离的部件(即泵和贮存器)能被隐藏在患者 的衣服中，而具有足够流体体积和泵送机构的单一装置则不能隐藏在患者的衣服中。希 望提供一种与远离式贮存器一起使用的紧凑型泵送设备。
在一个方案中，紧凑型医用泵送设备的尺寸设置成使得它可隐藏在患者的衣服 中，且能从远离式贮存器将流体泵送给患者。泵包括皮带，皮带带有用于压缩将贮存器 和患者连接的管子的指部。所述指部抵靠着泵的压板挤压管子，且随着皮带贴近所述管 子行进，所述指部将流体从所述贮存器中移走并使流体通过所述管子移向患者。通过定 位在由所述皮带的内表面限定的空间内的马达，将原动力提供给皮带。所述泵送设备的 电池定位在齿轮组附近，所述齿轮组将所述原动力从所述马达传递给支撑所述皮带的驱 动皮带轮。
本发明内容部分以简化形式介绍了一些选定的构思，所述构思将在下面的具体 实施方式中予以进一步说明。本发明内容部分并不意欲表明请求保护的主题的关键特征 或必要特征，也不意欲用来辅助确定请求保护的主题的范围。
其他特征部分是显而易见的且部分将在下文中给出。
图1是根据本发明的一个实施例的紧凑型医用泵系统的立体图，所述紧凑型医 用泵系统具有与流体贮存器连通且定位在医用泵中的管子。
图2是图1的紧凑型医用泵的部件分解立体图，所述紧凑型医用泵的壳体的顶部 和后部被去除。
图3是图1的紧凑型医用泵的剖视图，所述紧凑型医用泵带有定位在泵中的管子。
图4是图1的紧凑型医用泵的俯视图，所述紧凑型医用泵的壳体的顶部被去除。
图5是根据本发明的一个实施例的紧凑型医用泵的部件分解立体图，所述紧凑 型医用泵的壳体的后部被去除。
图6是图5的紧凑型医用泵的俯视图，所述紧凑型医用泵的壳体的顶部被去除。
图7是一个示例性流程图，其示出了根据本发明的一个实施例的控制器操作的方案。
在所有附图中相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
参照图1，示出了总体标示为100的紧凑型医用泵送设备的前侧的立体图。泵包 括壳体102、用户界面104以及压板106。包括管子108的泵装置由壳体102的包括压板 106的底部来支撑，管子108用于将流体从流体源(即贮存器11 传送给患者114。如 本领域中众所周知的，管子108可以由任意合适的材料(例如包括硅树脂)制成。压板 106示出为通过一组卡子110而连接至壳体102，但是压板106可通过任意系统(例如铰 链和紧固件)而连接至壳体102。有利的是，壳体102的整体尺寸和形状为紧凑型的、易 携带的、且易于隐藏于使用者的衣服中。
在操作时，使用者(例如患者114或另一个操作者)通过用户界面104将一组 泵送参数输入到所述泵中。所述泵送参数表示例如待输送给患者114的流体的速率和体 积，而且可以是用于连续流体输送、快速注射O^olus)流体输送、或本领域技术人员所知 晓的任何其他流体输送型式。随后，所述泵操纵管子108，以根据所述泵送参数将医用流 体从贮存器112泵送给患者114。在一个实施例中，使用者可以经由用户界面104随时改 变泵送参数。用户界面104可包括防止使用者无意中改变泵送参数的设置(例如软件锁 定系统或物理覆盖物)。
参照图2，示出图1的紧凑型医用泵100的后侧的部件分解立体图，紧凑型医用 泵100的壳体102的顶部和后部被除去。电池202提供动力给控制器204，且控制器204 根据由经由用户界面104(参见图1，在图2中未示出)提供的使用者输入所确定的泵送参 数，选择性地提供动力给马达206。与马达206操作连接的齿轮组208将马达的原动力传 递给驱动皮带轮210。在一个实施例中，驱动皮带轮210和惰轮212支撑着定位在壳体 102内的皮带214。齿轮组208例如包括与马达206和驱动皮带轮210操作连接的五个齿 轮，用于将原动力从马达206提供给皮带214。在该示例性实施例中，驱动齿轮连接至 马达206的转子。惰齿轮将原动力从驱动齿轮传递给中间齿轮。中间齿轮在支撑齿轮组 208的框架构件2M的每侧上具有一齿轮。中间齿轮将原动力从惰齿轮传递给与驱动皮带 轮210连接的皮带轮齿轮。在本发明的范围内，可设想其他齿轮构型。
在所示出的实施例中，与壳体102 —体的框架构件2M支撑马达206、多个皮带 轮(例如皮带轮210和212)以及齿轮组208。在另一实施例中，框架构件2 通过其他 手段(例如胶、紧固件或声波焊)连接至壳体102。驱动皮带轮210和惰轮212与皮带 214的内表面接合。在一个实施例中，皮带214具有凹槽，而轮210、212具有对应的突 起，以防止皮带214和驱动皮带轮210之间的打滑。在其他实施例中，惰轮212可以是光滑的(即无突起)，或者惰轮212和驱动皮带轮210及皮带214的内表面均可是光滑的， 以形成摩擦配合。
在一个实施例中，皮带214具有总体以215标示的多个向外延伸的指部。指部 215绕着皮带214的外表面均勻间隔分布，用于随着皮带行进而接合管子108。在一个实 施例中，每个指部215包括辊子216，辊子216通过在辊子216的每一端的支座218与皮 带214隔开。销(未示出)穿过辊子216连接两个支座21，以保持辊子216并允许辊子 216围绕着所述销旋转。在另一个实施例中，指部215不旋转且包括用于沿管子108滑动 的减摩擦材料。压板106具有凹槽220，与辊子216随着皮带214移动而行进的路径相 对应；以及导槽222，位于凹槽220内，用于当管子108被装载在所述泵中时容置并定位 管子108。当皮带214绕着轮210、212移动时，指部215与管子108接合，对处于指部 215和导槽222的相对面之间的管子108进行挤压，以在管子108内产生蠕动泵送作用。
参照图3，示出图1和图2的紧凑型医用泵100的从泵后面观察的剖视图。在操 作时，辊子216抵靠着压板106挤压管子108，在每个辊子216接触管子108的位置处阻 塞管子108。随着皮带214贴近所述管子移动，辊子216沿着管子108移动，且迫使管子 108中的任何处于辊子216前方的流体朝向患者114通过管子108前进。背垫板302沿着 皮带214的内表面在惰轮212和驱动皮带轮210之间延伸，以使得辊子216保持作用于管 子108上的足够压力，以随着它们沿着管子108的长度移动而连续地阻塞管子108。管子 108在每个辊子216后面基本上恢复至其原始形状，且在管子108中所得到的真空或者负 压将从贮存器112中抽吸更多的流体。医用泵100附带着管子108的有限部分。随着每 个辊子216到达管子108的该部分的末端，皮带214将辊子216从管子108上升起，并将 其携带回到被所述泵所附带的管子108的该部分的始端。在所示出的实施例中，当管子 108定位在泵100中以用于泵送操作时，至少一个辊子216阻塞管子108。阻塞辊子108 由此防止发生自由流动情况(即由于贮存器112和患者114之间的压差，流体从患者114 朝贮存器112流动或者从贮存器112朝患者114流动)。
在一个实施例中，所述医用泵根据马达206的电流确定流体路径特征。流体路 径特征包括管子中的气泡、空流体源(即空贮存器)、管子的部分阻塞以及管子的完全阻 塞。泵可以经由用户界面104将所确定的流体路径特征指示给使用者，或者响应所确定 的流体路径特征来改变泵操作，以改变所确定的流体路径特征。例如，如果管子108被 堵塞或者以其它方式阻塞(而非被辊子216阻塞)，则对辊子216沿管子108移动的阻力 增加。由此，需要马达206产生额外的原动力或扭矩来驱动辊子216向前。控制器204 包括用于感测经过马达206的电流的传感器，而且因为电流与扭矩成比例，所以由控制 器204感测的经过马达206的电流表示了正由马达206提供的扭矩。如果所感测的电流 超过最大阈值，则控制器204确定管子108中存在着所不希望的阻塞，且可经由用户界面 104向使用者或患者报警，提供警报或采取一些其他动作(例如停止泵送)或者这些动作 的组合。控制器204也可采用一个或更多个的纠正动作，例如使流体流动反向然后尝试 恢复正常泵送操作。按照这种方式使流体流动反向就在泵下游的管子108中形成真空， 从而可能清除位于泵100和患者114之间的管子108中的阻塞。按照类似方式，控制器 204可构造成通过将所感测到的电流与多个阈值进行比较来确定阻塞的程度。
如果在管子108中存在气泡，则对辊子216移动的阻力降低，且需要马达206产生较小的扭矩来驱动辊子216向前。由此，马达206中的电流和控制器204检测到的电 流减小。如果所感测到的电流落在最小阈值之下，则控制器204确定在管子108中存在 着气泡。控制器204可经由用户界面104来向使用者或患者报警，提供警报或采取一些 其他动作(例如停止泵送)或者这些动作的组合。
控制器204也可确定贮存器112是否是空的。如果马达206的电流停在最小阈 值之下超过预定时间段，显示管子108中存在较大量空气，则控制器204确定贮存器112 是空的。所述预定时间段根据泵的泵送参数而改变。例如，对于较高的流体输送速率， 所述预定时间段可以较短，而对于较低的流体输送速率，所述预定时间段可以较长。如 果控制器204确定贮存器112为空的，则控制器204可经由用户界面104来向使用者或患 者报警，提供警报或采取一些其他动作(例如停止泵送)或者这些动作的组合。
参照图4，示出图1至图3的紧凑型医用泵的俯视图，其中去除了壳体的顶部。 马达206为无刷直流短轴型马达，尺寸适于装配在皮带214的外周内并定位在惰轮212和 驱动皮带轮210之间。这种布置使得泵送组件(即马达206、齿轮组208、驱动皮带轮 210、惰轮212以及皮带214)的整体尺寸最小化，且由此允许获得紧凑型、高度便携及可 隐藏的设计。在驱动皮带轮212和马达206处，齿轮组208增加了泵送组件的深度，从 而在泵送组件的同一侧上形成一空间，因为惰轮212和电池202至少部分地定位在该空间 中。在该实施例中，用户界面104安装在泵的前面，而控制器204紧位于用户界面104 的后面。齿轮组208和电池202位于控制器204附近，而皮带214位于泵的背面附近。 通过将皮带214和辊子216定位在医用泵的后部，而非更靠近泵的中心，就将管子108定 位成更靠近患者的身体。
根据另一实施例，图5示出了紧凑型医用泵的后侧的部件分解立体图，其中去 除了泵的壳体的后部。图5的医用泵以与图1至图4的医用泵大体相同的方式起作用。 不同点包括泵的某些元件的位置和构造，包括齿轮组的构造、泵送组件的定向以及电池 的定位。例如，医用泵的齿轮组502具有与图1至图4的实施例中的五齿轮构型相反的 三齿轮构型。齿轮组502具有一个与医用泵的马达连接的齿轮、一个与驱动皮带轮504 连接的齿轮以及一个介于位于马达上的齿轮和位于驱动皮带轮上的齿轮之间的惰齿轮， 所有这些齿轮均位于框架构件618的同一侧。可以理解的是，本领域的技术人员将会认 识到在本发明范围内实现合适紧凑性的各种物理构型。
参照图6，示出图5的紧凑型医用泵的俯视图，其中去除了壳体602的顶部。壳 体602具有位于壳体602的前侧的用户界面604，而控制器606在壳体602内位于在用户 界面604后面紧接的位置。在一个实施例中，控制器606包括印刷电路板和集成电路。 医用泵的泵送组件定位在控制器606后面。泵送组件包括马达608、齿轮组502、具有辊 子612的皮带610、驱动皮带轮614和惰轮616。泵送组件的驱动系统包括马达608、齿 轮组502以及皮带轮614、616。所述驱动系统至少部分地定位在由皮带610的内表面所 限定的内部空间中。所述泵送组件由自壳体602的底部竖直延伸的框架构件618来支撑。 框架构件618可以与壳体602为一体，或者可紧固至壳体602。所述泵送组件定向成使得 皮带610位于控制器606附近。皮带610由驱动皮带轮614和惰轮616支撑，而马达608 位于皮带616的外周内侧，在所述两个皮带轮之间。马达608由控制器606支撑，从而 无需电线来连接马达608和控制器606。齿轮组502在马达608和驱动齿轮614处位于框架构件618后面，而电池620定位成与齿轮组502相邻且位于框架构件618后面。图 5至图6示出的实施例允许马达608安装至控制器606，这省除了一些部件(即电线)并 简化了泵的结构(即省除了将马达608安装至壳体602)。
控制器204包括开关，用于根据上述泵送参数而选择性地将动力从电池202提 供给马达206;电流感测电路，用于确定提供给马达206的电流；存储器，用于存储操作 泵的计算机可执行指令；处理器，用于执行所存储的指令；以及输入输出电路，用于与 用户界面104接口。参照图7，控制器204执行用于操作泵的计算机可执行指令。在步 骤702，控制器初始化计数器并将计数器设置为零。在步骤704，控制器使动力被提供给 马达以产生原动力。在步骤706，在具有与管子108接合的指部215的皮带处接收原动 力，以使得指部215以蠕动方式贴近管子108移动。在步骤708，控制器确定提供给马达 的电流；且在步骤710，控制器确定所提供的马达电流是否超过最大电流阈值。如果马 达电流超过最大电流阈值，则控制器确定管子被阻塞并在步骤712尝试清除阻塞。在一 个实施例中，控制器尝试通过使驱动系统反向运转预定距离来清除阻塞。在步骤714，通 过尝试使驱动系统前进并监测马达电流，控制器确定清除阻塞的尝试是否成功。如果阻 塞已清除，则控制器返回步骤704，并将动力提供给马达来产生原动力，且使皮带和指部 相对于管子前进。如果阻塞未被清除，则在步骤716，控制器经由泵的用户界面来提供 声音警报或其他指示，且控制器在步骤718停止泵送操作直到使用者重置(即动力进行循 环，或者按下重置按钮)为止。
如果在步骤710中马达电流并未超过最大电流阈值，则在步骤720中，控制器确 定马达电流是否低于最小阈值。如果在步骤720中电流并未低于最低电流阈值，则控制 器在步骤704中继续根据泵送参数向马达提供动力。如果在步骤720中电流低于最小电 流阈值，则在步骤722中，控制器确定管子中存在空气(即气泡)，并经由泵的用户界面 来提供声音警报或其他出错指示。可选择地，控制器能确定气泡是否超过预定尺寸，并 且只有气泡超过预定尺寸，才提供警报并结束泵送操作。通过监测马达电流低于电流最 小值的时间长度和通过监测马达电流低于电流最小值的程度，控制器确定气泡尺寸是否 超过预定尺寸。在步骤7M中，控制器使计数器递增，且在步骤726，控制器确定计数器 是否超过计数器阈值。如果计数器超过计数器阈值，则在步骤728中，控制器确定贮存 器为空，并经由泵的用户界面来提供显示空贮存器的声音警报或其他指示。在步骤718 中，控制器使得泵送操作停止。在步骤726中，如果计数器并未超过计数器阈值，则控 制器继续使得能够在步骤704中根据泵送参数向马达提供动力。
在一个替代实施例中，控制器606包括开关，用于选择性地根据上述泵送参 数将动力从电池620提供给马达608;电流感测电路，用于确定提供给马达608的电流； 存储器，存储用于操作泵的计算机可执行指令；处理器，用于执行所存储的指令；以及 输入输出电路，用于与用户界面604接口。在该实施例中，控制器606例如根据图7所 示的操作来执行用于操作泵的计算机可执行指令。
尽管图1至图6示出了皮带具有五个指部的实施例，但是可设想的是，皮带可具 有任意数量的指部，而不脱离本发明的范围。
在所示出的且在此说明的本发明的各实施例中操作的执行或运行顺序不是必须 的，除非另有说明。就是说，所述操作可以以任意顺序来执行，除非另有说明，且本发明的各实施例可以包括比在此披露的那些操作或多或少的操作。例如，可设想的是，在 另一操作之前、同时或之后执行或运行特定操作都在本发明的方案的范围。
本发明的实施例可包括利用计算机可执行指令实施的方案。计算机可执行指令 可被组织成一个或更多个的计算机可执行部件或模块。所述方案可以利用任意数量和组 织的这种部件或模块来实施。例如，所述方案不限于在图中示出且在此说明的特定计算 机可执行指令或特定部件或模块。本发明的其他实施例可包括具有比在此示出和说明的 实施例或多或少的功能的不同的计算机可执行指令或部件。
当介绍本发明的方案或其实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”、 “所述”等意欲指存在一个或更多个的该元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”等意欲指开放式的，且指的是除了所列元件之外可存在其他元件。
尽管以上已经详细说明了本发明的方案，但是将显而易见的是，可作出多种修 改和变形，而不脱离本发明的方案的范围。可针对上述结构、产品及方法作出各种改 变，而不脱离本发明的方案的范围；以上说明所包含和附图所示的所有内容都应解释为 示例性的而非限制性的。
权利要求
1.一种医用泵送设备，用于经由装载在其内的泵装置来向患者施给流体，所述泵装 置包括与流体源处于流体连通的管子，所述泵送设备包括导槽，其适于当所述泵装置装载在所述泵送设备中时容置所述管子的一部分； 皮带，其响应于提供给其的原动力，用于贴近所述管子的容置在所述导槽中的所述 部分行进，所述皮带在其外表面上具有至少一个指部，所述指部随着所述皮带行进而与 所述管子的容置在所述导槽中的所述部分接合，以使得所述管子在所述指部和所述导槽 的相对表面之间受到挤压，从而迫使流体从所述流体源通过所述管子而到达患者；以及驱动系统，其至少部分地定位在由所述皮带的内表面限定的内部空间内，用于将原 动力提供给所述皮带。
2.如权利要求1所述的医用泵送设备，其中，所述指部包括用于与所述管子接合的辊 子；而且其中，所述导槽的所述相对表面包括压板，所述辊子抵靠着所述压板挤压所述 管子。
3.如权利要求1所述的医用泵送设备，还包括围绕所述皮带的外表面均勻间隔分布的 多个指部，用于随着所述皮带行进而周期性地与所述管子的容置在所述导槽中的所述部 分相接合。
4.如权利要求1所述的医用泵送设备，其中，所述驱动系统包括多个皮带轮，其用于支撑所述皮带，所述皮带轮中的至少一个皮带轮包括与所述皮 带的内表面接合的驱动皮带轮；马达，其用于提供所述原动力；以及齿轮组，其与所述马达和所述驱动皮带轮接合，用于将所述马达提供的所述原动力 传递给所述驱动皮带轮以驱动所述皮带。
5.如权利要求1所述的医用泵送设备，还包括用户界面，其用于显示和接收与一个或更多个泵送参数相关的信息；以及 控制器，其用于根据所述泵送参数选择性地向所述驱动系统提供动力； 其中，所述控制器响应于所感测到的电流来确定所述泵送设备的流体路径特征，所 述流体路径特征包括以下特征中的至少一个 所述管子中的气泡； 空流体源；所述管子的部分阻塞；以及 所述管子的完全阻塞；以及壳体，所述壳体具有前部，用于支撑所述用户界面；底部，用于支撑所述导槽； 以及后部；其中，所述控制器定位在所述壳体内位于所述用户界面后面，所述皮带定位 在所述壳体内位于所述控制器后面，而所述驱动系统的齿轮组定位成与所述壳体的所述 后部相邻。
6.一种确定装载在医用泵送设备内的泵装置的流体路径特征的方法，所述泵装置包 括与流体源处于流体连通的管子，其中，所述管子的一部分容置在所述医用泵送设备的 导槽中，所述方法包括将动力提供给所述医用泵送设备的马达，所述马达将所提供的动力转换成原动力， 并将所述原动力提供给所述医用泵送设备的皮带，其中，所述马达至少部分地设置在由所述皮带的内表面限定的内部空间中；在所述皮带处接收所提供的所述原动力，其中所述皮带响应于接收提供给其的原动 力而贴近所述管子的容置在所述导槽中的所述部分行进，所述皮带在其外表面上具有至 少一个指部，所述指部随着所述皮带行进而与所述管子的容置在所述导槽中的所述部分 接合，以使得所述管子在所述指部和所述导槽的相对表面之间受到挤压，从而迫使流体 从所述流体源通过所述管子而到达患者；感测所述马达的电流，其中所述电流表示由所述马达提供给所述皮带的所述原动力； 将所感测到的电流与阈值进行比较；以及 根据所述比较而确定所述流体路径特征。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述阈值为最大阈值，且确定流体路径特征包括 如果所感测到的电流超过所述最大阈值，则确定所述管子被阻塞。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述阈值为最小阈值，且确定流体路径特征包括如果所感测到的电流低于所述最小阈值，则确定在所述管子中存在着气泡；以及 如果所感测到的电流保持低于所述最小阈值达预定时间段，则确定所述贮存器为 空，其中，所述预定时间段根据所述医用泵送设备的泵送参数而变化。
9.如权利要求6所述的方法，还包括将所述马达定位成至少部分地位于由所述皮带的内表面限定的内部空间中；以及 设置齿轮组，所述齿轮组操作连接至所述马达和所述皮带，用于将所述原动力从所 述马达传递给所述皮带，所述齿轮组定位成邻近所述医用泵送设备的电池，其中，所述 电池给所述马达提供动力。
10.如权利要求6所述的方法，还包括以下步骤中的至少一个 在所述医用泵送设备的用户界面上显示所确定的流体路径特征； 响应于所确定的流体路径特征来提供警报；以及响应于所确定的流体路径特征来改变泵操作，以改变所确定的流体路径特征。
全文摘要
本发明公开了一种紧凑型医用泵，其包括线性蠕动泵送机构，所述线性蠕动泵送机构由定位在所述泵送机构的皮带外周内的马达来驱动。所述马达驱动齿轮组，所述齿轮组驱动与具有辊子的皮带相接合的驱动皮带轮。供所述泵使用的电池定位成与所述齿轮组相邻。所述泵包括控制器和用户界面，用于根据经由所述用户界面输入的泵送参数操作所述泵送机构。所述控制器可感测马达电流并基于所感测的电流而确定流体路径特征。
文档编号A61M5/168GK102022308SQ20101028110
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月9日 优先权日2009年9月10日
发明者J·哈尔 申请人:泰科保健集团有限合伙公司