微型泵的制作方法

专利名称：微型泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微型泵系统，尤其是用在医学应用领域的微型泵系统。
背景技术：
在国际申请WO 2005 039674中描述了一种非常适用于少量液体药 物例如胰岛素的精确的皮下管理的微型泵。因为上述微型泵结构简单和 独特的功能性原理，所以该微型泵是精确的、紧凑的、便携的和可靠的。 然而，液体药物的皮下传送需要高度的安全性， 一些重要的要求是确保 不能把空气注射进患者的血液系统，并且确保实际注射的药物数量对应 于泵控制单元的读数。
对于药物传送系统的操作，还需要降低由使用者进行的操作的次数 和复杂性，诸如部件的相互连接，例如储液器与泵的相互连接，从而降 低使用者错误操作带来的风险。
而且需要不断地降低医疗设备的成本。
考虑到上述原因，本发明的目的是提供一种精确的、可靠的、紧凑 的和使用非常安全的用于医学应用的泵。
本发明的优点是提供一种制造上尤其成本有效的微型泵，从而该微 型泵净皮提供为 一次性系统。
本发明的优点是提供一种成本有效的一次性的液体药物传送微型 泵，该微型泵可以容易地与包含要被传送的药物的储液器整体形成，当 储液器的药物用尽时，该微型泵与药物储液器一起被清除掉。

发明内容
通过提供根据权利要求1的泵而实现本发明的目的。
在此，公开了一种泵，该泵尤其适用于医学应用，该泵包括定 子、转子和至少第一阀和第二阀；该转子包括可滑动并可转动地至少 部分安装在适于进行泵出动作的所述定子的转子腔室中的轴向延伸 部；并且所述至少第 一阀和第二阀分别在一入口和转子腔室之间以及 转子腔室和泵的一出口部分之间，所述阀至少随所述转子的角位移的 变化而打开和关闭；所述泵还包括在转子和定子上的相互作用的凸轮 元件，以及偏压装置，该偏压装置作用于转子，用于将力沿所述定子 的凸轮元件的轴向方向施加到转子上。
在优选实施方式中，所述转子包括具有液体供给通道的直径不同 的第一和第二轴向延伸部，以及固定到围绕所述第一和第二轴向延伸 部安装的外壳的密封环，从而在其间形成第一阀和第二阀。所述密封 环大体上被设置在相对于与转子的旋转轴线垂直的平面倾斜的角度 处，以便当转子转动时，每个液体供给通道的末端从密封环的一侧变 化到另一侧，从而打开和关闭穿过密封环的液体连通。在转子的360。 旋转周期上，当任意一个阀打开时，转子还实现轴向移位，从而由于 转子的两个轴向延伸部之间的直径的差而导致的容积的改变，产生泵 出动作。后一实施例的功能性原理与在WO 2005 039674中所描述的 微型泵的功能性原理相似，其内容通过引用并入在此。
在本发明中，通过转子上的凸轮元件的凸轮表面与定子外壳上的 互补凸轮的互补凸轮表面协作以及用于施加轴向力以将转子推向定子 的表面的装置，产生转子的轴向移位。
通过按压在转子上的弹簧或通过磁体产生施加到转子上的轴向
力。在优选实施方式中，考虑到其简单性而设置了一弹簧，该弹簧包 括沿其轴向中心按压到转子上的中央突起，以便使它们之间的摩擦力最小。
使液体供给通道相对于密封环被定位，以便在从一个阀的打开位 置到另一个阀的打开位置的过渡中的一定角度上，两个阀均关闭。这 样，确保了考虑到任何故障容差的情况下，两个阀永远不会同时打开， 从而避免了储液器和皮下针之间的自由流动路径。在至少一个角度区域中，两个阀均关闭，凸轮表面彼此不接触， 转子上的凸轮元件处在距离定子一定轴向距离处。在密封环的一个中 存在非故意泄漏的情况下，或者如果在泵系统的液体腔室中存在空气， 在转子和定子之间施加的轴向力会造成转子相对于定子的相对移位。 可以通过传感器例如霍尔传感器或者任何其它已知的位置传感器检测 转子的轴向位移，从而向泵的控制单元发出出现故障的信号。
还可以通过使转子前进然后反向直到凸轮元件抵接来采用凸轮元 件确定转子相对于定子的基准位置。可以采用基准位置来设定转子的 起始位置，以便确定转子的角度位置，尤其是其上的凸轮元件相对于 定子的角度位置，从而精确地确定停止位置。
转子可以由具有嵌入在其中的永磁体的注塑材料制成，该转子由 在可以插入到泵模块的 一端上的驱动模块上的定子线圏驱动。
还可以通过提供根据权利要求11的泵模块来实现本发明的目的。
在此公开了一种泵模块，该泵模块包括转子、定子和第一和第 二密封件；所述转子包括具有不同的直径的第一和第二轴向延伸部； 所述定子包括具有用于在其中容纳所述轴向延伸部的至少一部分转子 腔室的定子外壳；所述第一和第二密封件被安装在所述第一和第二轴 向延伸部周围；所述轴向延伸部设置有液体供给通道，该液体供给通 道与各自的第一和第二密封件协作，以形成随所述转子的角位移的变 化打开和关闭越过相应的密封件的液体连通的第一阀和第二阀。所述 泵模块包括固定到定子的外壳并围绕笫一大的直径的轴向延伸部定 位、靠近转子本体的第三密封环，以限定出定位在所述第二密封环和 第三密封环之间的所述转子腔室的出口部分。
采用该配置，转子本体与泵出的液体密封隔离，保持在泵中的液 体的容积最小，从而易于实现在泵的起始周期期间的泵中的任何空气 的排出。另外，避免了由转子本体带来的液体的不必要的剪切，从而 降低了由于剪切效应而导致的可能的灵敏度或大的分子的劣变。这种 配置也消除了在泵的周期期间的任何回流泵出，换句话说，只提供了 向前流动泵出。 各种密封环可以有利地与塑料外壳部件整体模制而成，从而形成 特别紧凑并且成本有效的泵配置。
还通过提供权利要求17所阐述的操作泵模块的方法来实现本发 明的目的。
在此公开了一种操作泵的方法，所述泵包括定子、转子和至少第 一阀和第二阀；该转子包括可滑动并可转动地至少部分安装在所述定
子的转子腔室中的轴向延伸部；并且所述至少第一阀和第二阀分别在
一入口和转子腔室之间以及转子腔室和一出口之间，所述至少第一阀
和第二阀至少随所述转子的角位移的变化而打开和关闭；所述方法包 括检测作为所述转子的角度位置的函数的所述转子的轴向位移；将 所检测到的轴向位移与所期望的位移值进行比较，以便确定是否存在 故障。该故障可以是由于泵的下游部分中或者与泵的出口连接的元件 或装置中的阻塞，或者由于阀的泄漏或所述转子腔室中的空气。
在优选实施方式中，在所述转子的第一和第二轴向延伸部周围安 装第一和第二密封件，所述轴向延伸部设置有液体供给通道，该液体 供给通道与相应的第一和第二密封件协作，以形成至少随所述转子的 角位移的变化打开和关闭越过相应的密封件的液体连通的第一阀和第 二阀。然而，这些阀还可以具有不同的配置，而不偏离本发明的范围， 例如，阀可以内置在定子中，并且在定子和转子之间桥接穿过限定出 转子腔室的密封件。
上述测试方法有利地实现了不合格的阀或者在转子腔室中存在空 气或者由于在出口部分或导管的堵塞而造成的转子腔室的下游的阻塞 的检测。可以在具有本发明中所阐述的结构特征的泵中采用上述方法，
采用上述方法，或者甚至是其中泵出动作是基于在转子腔室中的转子 的被合并地旋转和轴向移位的其它泵结构中采用上述方法。
在此还公开了一种操作泵模块的方法，所述泵模块包括定子、转 子和至少第一阀和第二阀；该转子包括轴向延伸部；所述定子包括具 有在其中容纳所述轴向延伸部的至少一部分的转子腔室的定子外壳；
并且所述至少第一阀和第二阀分别在一入口和所述转子腔室之间以及 所述转子腔室和一出口部分之间，所述至少第一阀和第二阀至少随所
述转子的角位移的变化而打开和关闭；所述泵模块还包括在所述转子 和定子上相互作用的凸轮元件，以及作用在所述转子上用于沿所述定 子的凸轮元件的轴向方向将力施加到所述转子上的偏压装置；所述方 法包括使所述转子沿一泵出方向转动一个或多个周期；和随后使所 述转子的旋转反向，直到所述转子的凸轮元件和所述定子的凸轮元件 的肩部抵接，从而限定所述转子相对于所述定子的基准角度位置。
当执行阀的测试步骤时，可以有利地采用基准角度位置来精确地 确定和寻找测试位置，或者确保当在使用期间泵的操作停止时，转子 在两个阀均关闭的位置中被停止。
在此还公开了 一种贴片泵装置，该贴片泵装置包括一次性单元， 该一次性单元包括安装到储液器上的泵模块，并包括用于驱动泵模块 的转子的驱动器。贴片泵装置的一次性单元还包括适于皮下药物传送 的、与泵模块的出口连接的导管。


根据权利要求和结合附图描述的本发明的实施例的以下详细描 述，本发明的进一步的目的和优点方面将是更加明了，其中
图la是根据本发明的实施方式的泵系统的截面视图，其中，转子 处于这里被标识为0。的初始角度位置；
图lb是图la所示的泵系统的局部截面透视图2a和2b分别与图la和lb相似，除了转子处在60。的角度位 置中外；
图3a和3b分别与图la和lb相似，除了转子处在正好经过了 180° 的角度位置外；
图3c是与图3a相似的视图，除了转子处在相对于图3a所示的轴 向位置被移位的轴向位置中外；
图4与图1相似，除了转子处在270。的角度位置中外；
图5是根据本发明的第一实施方式的泵系统的具有凸轮部件的转 子和相应的定子部分的分解透视图6a至6c是在第一实施方式的不同角度位置中的转子上的凸轮 和定子上的互补凸轮的简化示意性说明；
图7是根据本发明的第二实施方式的泵系统的具有凸轮部件的转 子和相应的定子部分的分解透视图8a和8b是在第二实施方式的不同角度位置中的转子上的凸轮 和定子上的互补凸轮的简化示意图9a是随第一实施方式的转子和定子的凸轮元件的相对位置的 变化而打开和关闭密封件的示意性说明的曲线图9b是随第一实施方式的转子和定子的相对位置的变化而打开 和关闭密封件的示意性说明的曲线图，尤其说明了堵塞的检测；
图9c是随第一实施方式的转子和定子的凸轮元件的相对位置的 变化而打开和关闭密封件的示意性说明的曲线图，尤其说明了泄漏或 空气检测功能；
图10a是随第二实施方式的转子和定子的凸轮元件的相对位置的 变化而打开和关闭密封件的示意性说明的曲线图10b是随第二实施方式的转子和定子的相对位置的变化而打开 和关闭密封件的示意性说明的曲线图，尤其说明了堵塞的检测；
图10c是随第二实施方式的转子和定子的相对位置的变化而打开 和关闭密封件的示意性说明的曲线图，尤其说明了泄漏或空气检测功 能；
图lla是并入根据本发明的泵系统的贴片泵的第一实施方式的分 解截面图llb是贴片泵的第一实施方式的截面图12a是并入根据本发明的泵系统的贴片泵的第二实施方式的分
解截面图12b是贴片泵的第二实施方式的截面图。
具体实施例方式
参考附图，尤其是图la和lb，根据本发明的泵模块的实施例包括 定子4和可旋转地安装在定子上的转子6。定子4包括限定腔室10、 12 (在下文中被称为转子腔室)的外壳8以及第一和第二密封件18、 20， 转子的第一和第二轴向延伸部14、 16被安装在转子腔室内，而第一和第 二密封件18、 20被安装在定子的外壳8内，分别限定密封地围绕转子的 第一和第二轴向延伸部14、 16的密封环。液体供给通道22、 24被设置 在转子的第一和第二轴向延伸部中。转子的第一轴向延伸部大体上具有 直径为Dl的圆柱形状，其直径D1比同样大体上具有圆柱形状的第二轴 向延伸部16的直径D2小。
根据转子相对于定子的角度和轴向位置，液体供给通道22， 24使入 口和出口通道26、 28分别与位于第一和第二密封环18、 20之间的转子 腔室10的一部分连通，液体供给通道22， 24在所阐述的实施例中是在 各自的延伸部表面上以轴向延伸的槽的形式。
第一和第二密封环18、20均相对于与转子的旋转轴线垂直的平面 倾斜，从而密封环的倾斜角度可以彼此相同或不同。设置与液体供给 通道结合的倾斜的密封环的主要目的是用作阀，该阀随转子的角度和 轴向位置的变化而打开和关闭。由于当任一阀打开时由转子的轴向移 位引起的在密封环18、 20之间的转子腔室部分10的容积改变，这实 现了通过入口 26从储液器被供给并通过出口 28流出的液体的泵出。 在在先专利申请WO 2005039674中描述了通用的功能性原理，该申请 通过引用而并入在此。在优选实施方式中，将入口 26配置在转子的轴 向中心处，然而作为打开和关闭阀的功能，也可以通过在转子的轴向 移动中的适当改变而使泵出方向相反，从而入口 26成为出口而出口 28成为入口 。
应该注意，可以通过在设计中的不同结构以及液体供给通道22 、 24和密封件18、 20的不同位置来实现在转子腔室部分IO和入口及出 口之间的液体连通的打开和关闭，其主要目的是随着转子的角度和轴 向位置的变化、越过密封件打开和关闭液体连通。例如，代替在轴向 延伸部的表面上的槽，可以将液体供给通道嵌入转子内，并且在延伸 部的表面上具有孔(入口、出口)，而这种孔不一定沿轴向对准。此外， 液体供给通道不必须位于转子上的径向相对的位置上，并且密封环可
以具有台阶或s形，换句话说，密封环可以具有非恒定的倾斜角度。
在所示实施方式中，使密封环18、 20形成为优选在外壳的部分 32上注模而成的整体密封元件30的一部分，该外壳可以例如采用塑 料材料通过注模而成。然而，密封环也可以是注模在外壳中或组装在 外壳中的分开的元件。例如，密封件可以由硅基或热塑性弹性体或橡 胶注射而成，从而外壳部分和密封件的模塑为制造泵模块的部件提供 了尤其具有成本效率的方法，不仅降低了制造单个部件的成本，而且 也降低了其组件的成本，同时提供了较少的部件，并提高了所组装的 部件的精度。
转子6包括例如通常可以是圆柱盘的形式的电机部分34，该圆柱 盘具有一个多个永磁体，该磁体在其周围提供多个磁极，该电机部分 被设置在基体元件38中的电磁体36驱动旋转。
基体元件38可以是泵2的一部分，或者是分开的基体单元的一部 分，泵模块可移除的被安装到该基体单元中。基体单元可以设置有用 于控制和操作泵和/或用于经由无线或有线链路将信号发送到控制单 元的电子元件。作为优选，将泵模块可移除地插入到基体单元中，以 便当泵模块被清除掉时，可以重复使用基体单元。
例如，参考图lla、 lib和12a、 12b，示出了应用于患者皮肤的 贴片泵(patch pump) 1、 l'，其中，包括用于驱动转子的电》兹体36 的基体元件38被可分离地安装到泵模块2和贴片泵的储液器41的外 壳40上。
泵单元或模块2可优选地安装到包含要泵出的液体的储液器，作 为一旦储液器中的液体已经被消耗掉或者由于例如在使用 一段时间后 需要改变注射点等其它原因就被清除掉的单个单元。可以将泵的外壳 8以与储液器成整体的或被永久固定并密封到储液器上的方式永久安 装到外壳40上。作为选择，可以使泵单元2与液体供给储液器分离的
设置，并采用例如刺穿通过储液器的橡胶膜的针、被密封地卡口联接 和其它已知的手段等任何已知的密封联接手段与液体供给储液器连 接。
泵和储液器被并入单个单元中在需要高度安全性的医疗应用中是 十分有利的。因为其消除了在使泵与液体药物储液器连接中的操作的 风险，阻止了储液器的再填充和泵的重复使用，并且该单元可以作为 单个元件被清除掉。
参考图lla、 lib和12a、 12b，例如，以贴片泵的形式设置了特 别紧凑的单元l、 l'，用于与分离的贴片单元3连接或者并入具有直接 安装到患者的皮肤上的粘接基体43的贴片3'，用于皮下药物传送。
以适用于皮下药物传送的合适的导管的形式设置泵模块2的出口 28，或者可以使泵模块2的出口 28引导到贴片泵或者其它系统的导管 5、 5'。
在第一个贴片泵的实施方式(图lla和lib)中，借助于定位在 导管5中和贴片泵外壳40的腔7中的针(未示出)，使可以是柔性或 刚性管形式的导管5被引导通过患者的皮肤，并从贴片泵的顶部伸出。 在患者的皮肤上应用贴片泵并皮下插入针和导管后，抽出针，并借助 自关闭或自愈合密封塞9封闭地密封所述腔7。
在第二个贴片泵的实施方式(图12a和12b)中，在将储液器41 和泵模块2安装在贴片单元3之前，采用借助于针(未示出)而被皮 下插入的导管，将贴片单元3和导管5'安装到患者上。
转子磁极和定子电磁体可以有利地运转为允许转子以精确的角度 停止、开始和向前或反向移动的步进电机。然而，也可以采用其它电 机并采用用于确定转子相对于定子的角度位置的传感器。
在定子和转子上分别由凸轮元件42、 44限定转子的轴向位移。该 凸轮元件分别具有将转子相对于定子的轴向位置确定为转子相对于定 子的角度位置的函数的表面46、 48。在所示实施方式中，凸轮元件44 被定位在转子的通用的盘形电机部分34上并在一定弧度上延伸。凸轮 表面48确定转子的轴向位置，而定子上的凸轮元件42是沿转子的凸
轮表面48行进的简单突起。应该注意，凸轮的突起可以釆用不同的形 状，并且可以使转子和定子的凸轮的功能相反，即在转子上具有突起 而在定子上具有凸轮表面，该突起沿该凸轮表面行进。
定子4还设置有用于沿轴向相对于定子偏压转子的装置，从而使 各自的凸轮元件被推到一起。在所示实施例中，偏压装置采用被固定 到定子的弹簧50的形式，该弹簧利用在转子的旋转轴线A的区域中 的中央部分52压靠转子的外端。弹簧元件50可以具有不同的形状和 结构，主要目的是采用限定的弹簧力使转子的凸轮元件向定子上的凸 轮元件偏压。在所示实施方式中，弹簧元件有利地由弹性金属板冲压 并成形，并以卡环或帽的形式安装到转子的盘上，该弹簧元件具有通 过其它手段被扣紧或固定到定子的外壳的端部54。可以从帽部分58 形成弹簧梁部分56以按压到转子上。优选弹簧元件50由非磁性弹性 金属制成，从而使转子和定子之间的磁场在其中通过。
为了减小转子的轴向长度并提高其相对于倾斜的稳定性，转子本 体部分34设置有中央腔部分59，凸轮元件位于该中央腔部分59中。
注意，在本发明的范围内，作为偏压转子的弹簧的替代，可以采 用磁性力产生装置。在后一实施方式中，可以在转子的盘中安装一个 或多个永磁体，而与其相对在基体38中安装一个或多个电磁体或永磁 体，从而将转子推向定子的外壳，或者在定子的外壳8内安装吸引转 子的永磁体。可以通过位置传感器检测转子的轴向位置，例如位置传 感器包括嵌入转子中的永磁体60和嵌入基体38中的霍尔传感器62。 围绕周向可以设置多个位置传感器。
有利地，在所阐述的本发明的实施方式中，转子的电机部分34 和凸轮元件42、 44未被浸没在要泵出的液体中，第三密封件64被设 置在靠近转子部分34的轴向延伸部16的周围。第三密封件64减小了 转子腔室的出口部分12的容积，并阻止了在WO2005 039674中描述 的现有泵中出现的回流步骤。在第二轴向延伸部16上配置第三密封件 64具有多个优点其减小了转子腔室中的容积并改善了在起始周期期 间转子腔室中的气泡的消除；其确保了只向前流动泵出；并且其提供
了进一步的轴承支撑，改进了相对于转子的倾斜的稳定性。
第三密封件64可以有利地由例如硅树脂基或热塑性弹性体或橡 胶等弹性体注模而成，该第三密封件64具有组装到外壳部分32或与 外壳部分32整体形成的注模而成的外壳部分66。与被浸没在要泵出 的液体中不同，具有在空气中的转子电机部分和凸轮元件的另一个优 点是降低了液体上的剪切力，从而降低了可能的负面结果，例如胰岛 素等大的分子在剪切力的影响下容易劣变。
具体参考涉及第一凸轮的实施例的图5、 6a-6c和9和涉及第二 凸轮的实施例的图7、 8a、 8b和10,更详细地描述泵的功能及其安全 性。
在图9和10中，线Sl表示第一液体供给通道22相对于第一密封 件18的作为转子角度位置的函数的相对轴向位置，线2表示第二液体 供给通道24相对于第二密封件20的作为转子角度位置的函数的相对 轴向位置。线Rl和R2分别表示作为角度位置的函数的由凸轮表面 48限定的转子的轴向位置(即，位移)。线Sl和R1的重叠表示第一 阀Vl打开和关闭的位置，而线S2和R2的重叠表示第二阀2打开和 关闭的角度位置。从两个曲线图中可以分辨出交迭位置，在该交迭位 置第一阀和第二阀VI、 V2均被关闭，而两个阀永远都不会同时打开， 从而避免了储液器和出口之间的直接液体连通。在这些曲线图中，示 意性示出了液体供给通道22、 24和凸轮元件42、 44的位置。
在图7所示的位置0°，该位置相应于图la和lb所示的转子的位 置，液体供给通道22、 24以及第一和第二密封件18、 20的相对位置 分别被设置成不存在越过任一密封件的液体连通。换句话说，关闭第 一阀和第二阀。随着转子旋转，在大约40。和170。的角度位置之间， 第一液体供给通道22的一端越过第一密封件18，使通向储液器的入 口 26与位于密封件之间的转子腔室部分10之间液体连通。换句话说， 第一阀V1打开。在第一阀打开的这种角度位置上，凸轮表面48具有 斜坡66，使得转子抵抗弹簧F的偏压力被移位。随着轴向延伸部沿方 向F移动(图la所示)，在第一和第二密封件18、 20之间的转子腔
室部分的容积增大，从而将液体从储液器吸到该腔室部分中。
然后，在大约170。的角度位置，第一阀VI关闭，并在所示的360° 周期的其余角度保持关闭。在图7中可以看出，在大约200°-大约330。 处，由第二液体供给通道24与第二密封件20协作限定的第二阀V2 打开。
因此，存在两个阀均关闭的从大约170°到200。的交迭，从而提供 了确保两个阀永远不会同时打开的安全裕度。当两个阀均关闭并正常 运行时，由于在转子腔室部分IO中的流体的不可压缩性，转子的轴向 位置被阻塞。
一旦第二阀24、 20打开，转子上的偏压力使转子的轴向方向反向 -F，从而减小了腔室部分10的容积，使得其中的液体被泵出到转子 腔室出口部分12,从而,皮向泵的出口 28泵出。
将凸轮元件设计成当两个阀均关闭时，至少在角位移的一部分上， 凸轮元件以一定的最大距离h (见图6b、 9和8b、 10)沿轴向隔开。 在图9所示的第一实施例中，在大约l卯。实现凸轮元件之间的这种轴 向隔开，而在图IO所示的第二实施例中，在大约180。实现凸轮元件 之间的这种轴向隔开，从而两个阀均被关闭，转子的轴向位置被阻塞。 在该位置(在下文中称作"测试位置，，T)转子停止，该位置可以通过位 置传感器或通过使用确定一定位置的步进电机来确定，以便确定阀的 任何故障或在转子腔室部分10内空气的存在。
当转子位于测试位置T处时，如果由于不合格的或破损的密封件 或由于任何其它原因，任意一个阀发生泄漏，借助通过弹簧施加到转 子上的偏压力，在第一和第二密封件之间的腔室部分IO中的液体将泄 漏通过不合格的阀。即使在阀正常运行并未发生泄漏的情况下，如果 在转子腔室部分10中存在任何空气，其可压缩性将使转子发生一些轴 向移动。可以通过位置传感器例如包括位于转子上的磁体的位置传感 器60、62和在基体上的或在定子中的霍尔效应传感器来检测转子的轴 向位移。传感器可以测量轴向距离的绝对值，而作为优选，传感器可 以输出转子相对于定子的轴向距离的差分测量，从而可以检测出轴向位移，而不是转子相对于定子的绝对位置。后者消除了与故障容差和 传感器测量漂移有关的任何问题。
在测试位置T中转子轴向移位的情况下，位置传感器可以产生警 告。警告可以例如使泵系统经历特定数量的泵出周期，以确保泵中的 任何空气的移除，随后进行几秒的测试，从而万一在测试位置T处转 子轴向移位，则控制单元能指示泵出现故障。
可以采用使凸轮元件隔开的轴向距离h来测试泵的阻塞，该阻塞 可能是由于泵或者由于在泵的导管的下游中的凝结物或其它阻塞而造 成的。第二阀V2打开时，如果出现这种阻塞，施加到转子上的偏压 力将不能使凸轮元件推到一起，从而转子相对于定子的轴向位置的差 分测量将检测到没有发生如第二阀打开时所期望的那样的沿转子的轴 向位置的改变。换句话说，转子的角度位置和轴向位置的读数将能检 测到泵或者泵的下游中的阻塞，从而发出出现故障的信号。
也可以有利地采用凸轮元件42、 44的上述结构来设定用来初始化 步进电机的计数的转子的基准位置，并基于该基准位置，使转子旋转 特定的角度。因此，该基准位置能实现精确可靠的转子的角度定位， 这在当执行测试步骤时使转子在测试位置T停止尤其有用。
在第一实施例中(如图5、 6a-6c、 9所示)，可以采用转子上的 凸轮元件44上的肩部68来限定该基准位置，该突肩68抵接到定子的 凸轮元件42上的相应肩部70上。为了得到基准位置，根据泵是处于 初始起始相位中还是处于中间相位中，使转子旋转特定数量的周期。 在初始起始相位，泵系统被充满液体并且移除了空气。而在中间相位， 泵系统在定子42和转子上的凸轮元件之间的轴向距离基本上为零(其 可以通过采用上述差分测量或其它测量的轴向位置传感器来检测)的 位置停止，然后反向，如图6c所示，直到肩部68、 70抵接并阻止进 一步的反向旋转。然后，可以将该抵接位置作为转子的基准位置存储 在控制单元中。
在第二实施例中(如图7、 8a、 8b、 9所示)，可以通过检测当凸 轮与凸轮表面接合时作为转子角位移的函数的转子的轴向位移图来设
定基准位置。第二实施例具有代替第一实施例的肩部的反向斜面66'， 从而使转子反向旋转用于系统的反向泵出动作。换句话说，在第二实 施例中，泵可以采用任意方式泵出液体，这在某些应用中是理想的。
权利要求
1.一种泵，包括定子(8)、转子(6)和至少第一阀和第二阀；该转子(6)包括可滑动并可转动地至少部分安装在所述定子的转子腔室(10)中的轴向延伸部(14，16)；所述至少第一阀和第二阀分别在一入口和转子腔室之间以及转子腔室和一出口(12)之间，所述至少第一阀和第二阀至少随所述转子的角位移的变化而打开和关闭；所述泵还包括在所述转子和定子上的相互作用的凸轮元件(42，44)，以及偏压装置，该偏压装置作用于所述转子，用于将力沿所述定子的凸轮元件的轴向方向施加到所述转子上，所述凸轮元件(42，44)被配置成当两个阀均关闭时，使所述凸轮元件(42，44)在特定角度位置处隔开一定的轴向距离(h)。
2. 根据权利要求l的泵，其中，所述转子(6)至少包括具有不 同的直径的第一和第二轴向延伸部(14， 16)，以及安装在所述第一和 第二轴向延伸部周围的第一和第二密封件(18， 20),所述第一和第二 轴向延伸部设置有液体供给通道，该液体供给通道与相应的第一和第 二密封件协作，以形成至少随所述转子的角位移的变化打开和关闭越 过相应的密封件的液体连通的第一阀和第二阀。
3. 根据权利要求2的泵，其中，所述凸轮元件包括在所述转子反 向旋转时能够接合的抵接肩部(68， 70)，从而限定所述转子相对于所述定子的一角度基准位置。
4. 根据权利要求l、 2或3的泵，其中，围绕所述定子设置的所 述凸轮元件(42)采用突起的形式，而所述转子上的凸轮元件(44) 被设置在电机部分(34)上，所述第一和第二轴向延伸部(14， 16) 从该电机部分延伸，所述转子的凸轮元件(44)包括沿一弧度延伸的 凸轮表面(48),该凸轮表面的轴向高度作为所述角度位置的函数而变 化。
5. 根据上述任一权利要求的泵，其中，所述偏压装置包括附接到 所述定子上的弹簧(50)，从而按压到所述转子上。
6. 根据上述任一权利要求的泵，其中，所述泵的入口 (26)位于 第一轴向转子延伸部(14)的一端。
7. 根据权利要求6的泵，其中，限定所述泵的入口的外壳部分(40 ) 与用于容纳要泵出的液体的一储液器整体形成。
8. 根据上述任一权利要求的泵，其中，所述第一和第二密封件被 形成为单个整体的密封元件(30)。
9. 根据上述任一权利要求的泵，其中，所述泵模块包括靠近所述 转子的电机部分(34 )安装在所述第二轴向延伸部周围的第三密封件， 从而限定出所述转子腔室的出口部分(12)。
10. 根据上述任一权利要求的泵，其中，所述密封件与所述定子的外壳的至少一部分注模而成。
11. 一种泵，包括转子(6)、定子(8)和第一和第二密封件(18, 20);所述转子(6)包括电机部分(34)和具有不同的直径的从所述 电机部分开始延伸的第一和第二轴向延伸部(14， 16);所述定子(8) 包括具有用于在其中至少容纳所述第一和第二轴向延伸部的转子腔室(10, 12)的定子外壳；所述第一和第二密封件(18， 20)被安装在 所述第一和第二轴向延伸部周围；所述第一和第二轴向延伸部设置有 液体供给通道，该液体供给通道与相应的第一和第二密封件协作，以 形成至少随所述转子的角位移的变化打开和关闭越过相应的密封件的 液体连通的第一阀和第二阀，其特征在于，所述泵模块包括靠近所述 转子的电机部分(34 )安装在所述第二轴向延伸部周围的第三密封件， 从而限定出所述转子腔室的出口部分(12)。
12. 根据上述任一权利要求的泵，还包括根据权利要求1-10的 任意一个所述的泵模块的进一步特征中的任意一个。
13. —种贴片泵装置，包括一次性单元，该一次性单元包括储液 器和安装到该储液器(41)上的根据上述任一权利要求的泵。
14. 根据权利要求13的贴片泵装置，还包括适于将所述贴片泵粘 接安装到患者的皮肤上的粘接基体(43)。
15. 根据权利要求13或14的贴片泵装置，还包括与所述泵的出口连通并适于皮下给药的导管。
16. 根据权利要求13或14或15的贴片泵装置，还包括可再利用 的基体单元(38)，该基体单元包括用于驱动所述泵的转子的驱动器(36 ),所述基体单元可移除地安装到所述一次性单元上。
17. —种操作泵的方法，所述泵包括定子(8)、转子(6)和至少 第一阀和第二阀；该转子(6)包括可滑动并可转动地至少部分安装在 所述定子的转子腔室(10)中的轴向延伸部(14， 16);所述至少第一 阀和第二阀分别在一入口和转子腔室之间以及转子腔室和一出口( 12) 之间，所述至少第一阀和第二阀至少随所述转子的角度位置的变化而 打开和关闭；所述方法包括检测作为所述转子的角度位置的函数的所述转子的轴向位移； 将所检测到的轴向位移与所期望的位移值进行比较，以便确定是否存在由于下游的阻塞、阀的泄漏或所述转子腔室中的空气而造成的故障。
18. 根据权利要求17的方法，该方法用于测试由于在所述转子腔 室中存在空气或者由于任意一个阀的泄漏而导致的故障，所述方法还 包括使所述转子转动到一测试位置，在该测试位置，所述第一阀和第 二阀^皮关闭；和沿轴向方向将一力施加到所述转子上。
19. 根据权利要求18的方法，该方法用于操作泵，该泵还包括在 所述转子和定子上的相互作用的凸轮元件(42， 44)以及作用在所述 转子上用于沿所述定子的凸轮元件的轴向方向将一力施加到所述转子 上的偏压装置，所述方法包括选择所述凸轮元件被隔开一定的轴向距离(h)并且两个阀均被 关闭的位置作为所述测试位置。
20. 根据权利要求17、 18或19的方法，该方法包括限定所述转 子相对于所述定子的基准角度位置的步骤，该步骤通过以下步骤实现使所述转子沿一泵出方向转动一个或多个周期；和随后使所述转子的旋转反向，直到所述转子的凸轮元件和所述定子的凸轮元件的肩部(68， 70)抵接。
21. —种操作泵的方法，所述泵包括定子(8)、转子(6)和至少 第一阀和第二阀；该转子(6)包括可滑动并可转动地至少部分安装在 所述定子的转子腔室(10)中的轴向延伸部(14， 16);所述至少第一 阀和第二阀分别在一入口和所述转子腔室之间以及所述转子腔室和一出口 (12)之间，所述至少第一阀和第二阀至少随所述转子的角位移 的变化而打开和关闭；所述泵还包括在所述转子和定子上的相互作用 的凸轮元件(42， 44)以及作用在所述转子上用于沿所述定子的凸轮 元件的轴向方向将力施加到所述转子上的偏压装置；所述方法包括 使所述转子沿泵出方向转动一个或多个周期；和 随后使所述转子的旋转反向，直到所述转子的凸轮元件和所述定 子的凸轮元件的肩部(68， 70)抵接，从而限定所述转子相对于所述 定子的基准角度位置。
全文摘要
本发明公开了一种泵，该泵包括定子(8)、转子(6)和至少第一阀和第二阀；该转子(6)包括可滑动并可转动地至少部分安装在所述定子的转子腔室(10)中的轴向延伸部(14，16)；所述至少第一阀和第二阀分别在入口和所述转子腔室之间以及所述转子腔室和出口(12)之间，所述至少第一阀和第二阀至少随所述转子的角位移的变化而打开和关闭。所述泵还包括在所述转子和定子上的相互作用的凸轮元件(42，44)以及作用在所述转子上用于沿所述定子的凸轮元件的轴向方向将力施加到所述转子上的偏压装置。
文档编号F04B51/00GK101351642SQ200680049687
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月8日 优先权日2005年12月28日
发明者约瑟夫·希尔贝尔, 西格弗里德·施特雷斯勒 申请人:森西勒Pat股份公司