專利名稱:為診斷目的抽取血液的采血系統(tǒng)的制作方法
為了分析-診斷目的從一個(gè)身體部位(多數(shù)從手指或耳垂)中抽取少量血液而使用刺血針，該刺血針為產(chǎn)生一個(gè)傷口而刺入相應(yīng)身體部位中。只要手動(dòng)進(jìn)行，那就需要經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員。但刺孔會(huì)帶來巨大的疼痛。
很長時(shí)間以來就已使用采血系統(tǒng)，這些采血系統(tǒng)包括一個(gè)針剌儀和附屬的與該相應(yīng)的針刺儀專門匹配的刺血針。在針刺儀的一個(gè)殼體中有一個(gè)刺血針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用機(jī)械方法將一根刺血針刺入皮膚中。在這種情況下，通常使用彈簧作為用于刺入運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件。
但為了定期對(duì)血液的特定的分析值進(jìn)行監(jiān)控，經(jīng)常有必要使病人在一天內(nèi)多次進(jìn)行檢驗(yàn)。這尤其適用于糖尿病患者，這些人應(yīng)該經(jīng)常檢查其血糖水平，用于使胰島素注射量與需求(該需求量依賴于營養(yǎng)吸收、身體活動(dòng)等而劇烈變化)相匹配，以此盡可能總是將其血糖水平保持在特定的額定極限內(nèi)。
因此，這種強(qiáng)化治療的前提是，采血帶來盡可能少的疼痛。過去，隨著在這方面獲得改進(jìn)這一目標(biāo)，開發(fā)了大量不同的采血系統(tǒng)，這些采血系統(tǒng)包括用于刺血針或注射針的機(jī)械驅(qū)動(dòng)單元。在當(dāng)今時(shí)代，已經(jīng)如此高水平地開發(fā)出所述驅(qū)動(dòng)單元，使得刺入過程可以用可再現(xiàn)的痛苦少的方式進(jìn)行。但在可以操作所述采血系統(tǒng)之前，必須首先將該驅(qū)動(dòng)單元的一個(gè)驅(qū)動(dòng)元件-經(jīng)常是一根彈簧-轉(zhuǎn)移到一個(gè)張緊的位置中。在隨后觸發(fā)刺入過程時(shí)，該驅(qū)動(dòng)元件又被轉(zhuǎn)移到一個(gè)卸載的位置中。在這過程中釋放的力被用來沿刺入方向驅(qū)動(dòng)刺血針。
但現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，采血系統(tǒng)的張緊過程在機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元中經(jīng)常很費(fèi)力氣，并且/或者要求使用者進(jìn)行復(fù)雜的操作步驟。比如在文件DE 10223558.9中對(duì)一種采血系統(tǒng)的張緊進(jìn)行了描述，在該采血系統(tǒng)中通過殼體旋鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)來張緊驅(qū)動(dòng)單元中的彈簧。為此，病人被迫使用雙手來操作該儀器。
但事實(shí)經(jīng)常表明，年紀(jì)較大的或運(yùn)動(dòng)機(jī)能受限制的人感到所述操作步驟非常費(fèi)力。因此，尤其在經(jīng)常必須在年紀(jì)較大的人身上使用的強(qiáng)化治療中，除了盡可能疼痛少地進(jìn)行刺入，還期望能夠?qū)Σ裳到y(tǒng)進(jìn)行輕松操作。
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)帶有自動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的采血系統(tǒng)進(jìn)行了描述，這樣的采血系統(tǒng)尤其對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)能有殘障的人來說應(yīng)該可以簡(jiǎn)便而舒適地進(jìn)行操作。在此，對(duì)使用者來說在很大程度上省去了部分繁瑣的刺血針張緊過程以及隨后刺入過程的觸發(fā)。病人可以通過按壓按鈕來激活電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而不必進(jìn)行除此以外的其它操作步驟，而且使用者不必費(fèi)力。文件WO 02/100 461、WO 02/100 460以及WO 02/001 01和WO02/100 251分別公開了采血系統(tǒng)，在這樣的采血系統(tǒng)上電驅(qū)動(dòng)單元使刺血針沿驅(qū)動(dòng)方向移動(dòng)，并且執(zhí)行刺血過程。比如在文件WO 02/100 251中提到了電磁式驅(qū)動(dòng)元件。通過控制單元對(duì)由驅(qū)動(dòng)單元向刺血針本體進(jìn)行的力傳輸進(jìn)行控制，從而可以進(jìn)行指定的刺入運(yùn)動(dòng)。
同樣在文件US 6,530,892中公開了一種具有多個(gè)刺血針的自動(dòng)采血系統(tǒng)。與上述現(xiàn)有技術(shù)相類似，通過磁體實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元。
所說明的系統(tǒng)分別使用電驅(qū)動(dòng)單元。向刺血針進(jìn)行的快速的力傳遞將電能轉(zhuǎn)換為刺血針本體的一種運(yùn)動(dòng)，這種力傳遞必須通過額外的部件來實(shí)現(xiàn)。為了能夠在使用電驅(qū)動(dòng)單元的情況下也能實(shí)現(xiàn)很高的驅(qū)動(dòng)速度，比如將電容器集成在電驅(qū)動(dòng)單元中，這樣的電容器通過快速放電提供進(jìn)行針刺所需要的能量。通過這種方式試圖將能量快速而直接地從所述電驅(qū)動(dòng)單元傳遞到刺血針上。盡管電驅(qū)動(dòng)單元由于其很高的大于每克100焦耳的存儲(chǔ)密度特別優(yōu)選用作針刺輔助裝置中的長時(shí)間存儲(chǔ)器，但事實(shí)表明，能量從電驅(qū)動(dòng)單元中的提取速度由于給定的內(nèi)阻通常限制在每秒幾十焦耳。此外，隨著能量提取速度的增加，系統(tǒng)的效率在下降。除此以外，為控制刺血針本體的指定的運(yùn)動(dòng)過程還需要采取額外的措施，這樣的額外措施保證刺血針以很少的振動(dòng)刺入病人的一個(gè)身體部位中，并且保證隨后刺血針退回到采血系統(tǒng)中。
因此，所說明的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于，除了所述電驅(qū)動(dòng)單元以外還需要昂貴的對(duì)在刺入過程中刺血針本體的指定的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行控制的控制機(jī)構(gòu)。由于所述電驅(qū)動(dòng)單元，無法在所述系統(tǒng)中集成早已經(jīng)過充分證明的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此，必須放棄在過去數(shù)年里總是重新開發(fā)出來的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元的優(yōu)點(diǎn)，這樣的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元由于刺血針本體的運(yùn)動(dòng)過程得到精確確定所以刺入過程中疼痛很少。
為在電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)一種可與機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元相當(dāng)?shù)拇倘脒^程控制，由此必須采取一些費(fèi)用很高的額外措施，但這些額外措施與所述機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元相比經(jīng)常證實(shí)是不夠的。除此以外，安排為此所必需的額外構(gòu)件如電容器和控制單元使得刺孔輔助裝置的結(jié)構(gòu)費(fèi)用很高并且增加其制造成本。此外，除了對(duì)移動(dòng)過程的控制不夠之外，驅(qū)動(dòng)單元向刺血針本體進(jìn)行的力傳遞經(jīng)常遲延，從而導(dǎo)致刺血針本體的移動(dòng)過程變慢?？墒怯纱擞衷黾恿舜倘胩弁础Ｒ虼?，電驅(qū)動(dòng)單元和機(jī)械驅(qū)動(dòng)單元的比較表明，電驅(qū)動(dòng)單元雖然一方面具有很高的供系統(tǒng)使用的存儲(chǔ)密度，但另一方面能量提取速度經(jīng)常不足，并且由此也經(jīng)常使驅(qū)動(dòng)單元向刺血針本體進(jìn)行的力傳遞不足。
由此表明，具有電驅(qū)動(dòng)單元的采血系統(tǒng)很難滿足在疼痛少的刺孔方面的要求。
與此相反，機(jī)械驅(qū)動(dòng)單元的使用由很高的能量提取速度確定，就象比如為一根刺血針的刺入運(yùn)動(dòng)所迫切需要的能量提取速度一樣。這里，普通彈簧在近乎理想的效率中提供高達(dá)每秒數(shù)千焦耳的能量提取速度。但作為蓄能器，所述其中經(jīng)常以彈簧形式實(shí)現(xiàn)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)單元證實(shí)是無效率的，因?yàn)闉榈玫胶芨叩拇鎯?chǔ)密度需要很大的體積。與電驅(qū)動(dòng)單元相比，比如在一種典型的機(jī)械驅(qū)動(dòng)單元中所使用的彈簧僅僅擁有很低的大約每克150毫焦的存儲(chǔ)密度。鑒于采血系統(tǒng)的緊湊的結(jié)構(gòu)形式，就象在現(xiàn)代分析學(xué)中所規(guī)定的一樣，因而在機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中無法實(shí)現(xiàn)很高的存儲(chǔ)密度。除此以外，機(jī)械驅(qū)動(dòng)單元的使用經(jīng)常要求使用者進(jìn)行復(fù)雜而費(fèi)力的操作，如上文早已說明的一樣這一點(diǎn)被視為十分不利。
由此在過去幾年里，事實(shí)越來越多地表明，人們對(duì)采血系統(tǒng)有很大興趣，該采血系統(tǒng)同時(shí)盡可能在很大程度上滿足困難的及部分互相相反的要求(最小的疼痛感，簡(jiǎn)單的操作，緊湊，盡可能細(xì)長的結(jié)構(gòu)形式以及簡(jiǎn)單且費(fèi)用很低的設(shè)計(jì))。
本發(fā)明的任務(wù)是，避免所說明的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且提供一種采血系統(tǒng)，該采血系統(tǒng)對(duì)年紀(jì)較大的或殘疾的人士來說也可以簡(jiǎn)單操作，其中應(yīng)該保證用于采血的刺入過程疼痛很少。在此，尤其應(yīng)該簡(jiǎn)化采血系統(tǒng)的通常復(fù)雜又費(fèi)力的張緊過程。
按本發(fā)明的任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求
得到解決。特別優(yōu)選的實(shí)施方式按照從屬權(quán)利要求
產(chǎn)生。
本發(fā)明包括一個(gè)用于在身體部位中產(chǎn)生一個(gè)皮膚開孔的刺孔輔助裝置。該刺孔輔助裝置的殼體具有一個(gè)開口，一根刺血針可從該開口中伸出。在該殼體內(nèi)部定位了刺血針，該刺血針通過一個(gè)用于執(zhí)行刺入過程的驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。按本發(fā)明，所述采血系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元包括一個(gè)機(jī)械式蓄能器，該蓄能器可以通過一個(gè)電機(jī)與一個(gè)電蓄能器相連接，從而可以提供用于驅(qū)動(dòng)刺血針的能量。在此，如早已說明的一樣，電蓄能器的突出之處在于很高的存儲(chǔ)密度，并且可以比如包括電池或蓄電池。為從所述電蓄能器中提取能量，電機(jī)與所述電蓄能器及機(jī)械式蓄能器進(jìn)行耦合，從而使提供給該電機(jī)的電能可以轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并加以存儲(chǔ)。與此相反，所述機(jī)械式蓄能器的突出之處在于很快的能量提取速度，并且在短短幾毫秒之內(nèi)向采血系統(tǒng)提供執(zhí)行刺入過程所需要的能量。刺血針本體通過一個(gè)耦合機(jī)構(gòu)與機(jī)械式蓄能器相耦合，使得所存儲(chǔ)的能量可以直接傳遞給刺血針本體。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述耦合機(jī)構(gòu)在機(jī)械式蓄能器和刺血針之間包括一個(gè)用于對(duì)所述刺血針本體的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行控制的機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，使得該刺血針執(zhí)行一種強(qiáng)制導(dǎo)引的運(yùn)動(dòng)。通過這種方式可以如此將刺血針運(yùn)動(dòng)控制在刺入方向上或與刺入相反的方向上，從而保證刺入過程疼痛很少。
所述按本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與機(jī)械式蓄能器的組合，并且由此實(shí)現(xiàn)與采血系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元的其它機(jī)械部件的組合，從而可以保證在刺入過程中所述刺血針本體的運(yùn)動(dòng)過程受到控制。該采血系統(tǒng)由此為將刺血針本體耦合到所述機(jī)械式蓄能器上，可以采用根據(jù)早已公開的機(jī)械部件的原理如控制滑槽(比如參見US 6,409,740和US6,419,661)，為耦合到刺血針上，這樣的機(jī)械部件使用了彈簧。通過這種方式，那些在過去數(shù)年里早已經(jīng)過考驗(yàn)的部件可以集成在該采血系統(tǒng)中，用于在機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中確定地導(dǎo)引刺血針。在此可以放棄昂貴的就象在電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中所必需的控制單元。除此以外，該采血系統(tǒng)不僅擁有很高的存儲(chǔ)密度，而且還同時(shí)擁有很高的能量提取速度。因而這種按本發(fā)明的采血系統(tǒng)的突出之處在于電機(jī)與機(jī)械式蓄能器的組合，使得電能可以轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。
機(jī)械式蓄能器可以按照本發(fā)明以多種方式得以實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選所述機(jī)械式蓄能器作為固體集成在所述驅(qū)動(dòng)單元中。一種所述的蓄能器比如是彈簧，就象其早已在機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元中加以應(yīng)用的一樣。而后通過一個(gè)首先對(duì)該彈簧進(jìn)行壓縮的電機(jī)來張緊該彈簧。作為彈簧，比如可以使用螺旋彈簧、扭簧或螺旋扭力彈簧等，其在現(xiàn)有技術(shù)中同樣得到早已公知。刺入過程可以相應(yīng)地象在機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元中一樣由彈簧的卸載來觸發(fā)，并且可以在彈簧和刺血針本體之間使用相應(yīng)的耦合機(jī)構(gòu)。
為張緊彈簧，將電機(jī)通過一個(gè)耦合器和/或通過一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)械式蓄能器進(jìn)行耦合這一做法有時(shí)證實(shí)很有幫助。通過這種方式，可以由較小的電機(jī)順利地提供張緊彈簧所需要的轉(zhuǎn)矩。
如果將耦合器用作電機(jī)和機(jī)械式蓄能器之間的連接，那么可以由此以簡(jiǎn)單的方式將30mNm的轉(zhuǎn)矩傳遞給所述機(jī)械式蓄能器。作為電機(jī)和機(jī)械式蓄能器之間的耦合器，比如優(yōu)選使用轉(zhuǎn)矩或旋轉(zhuǎn)角控制的耦合器，這樣的耦合器可以同時(shí)用簡(jiǎn)單的方式對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以比如使用錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。同樣也可以考慮其它類型的在現(xiàn)有技術(shù)中早已公開的能夠?qū)㈦姍C(jī)耦合到機(jī)械式蓄能器上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或耦合器類型等。
如果使用用于將電機(jī)的力傳遞到所述機(jī)械式蓄能器上的耦合器，則可如上所述一樣考慮根據(jù)加載的轉(zhuǎn)矩對(duì)所述電機(jī)進(jìn)行控制。在這種情況下，在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中對(duì)張緊過程中的電機(jī)電流進(jìn)行測(cè)量，并且與預(yù)先給定的數(shù)值進(jìn)行比較。如果比如所述機(jī)械式蓄能器通過彈簧來實(shí)現(xiàn)，那就加大彈簧的壓縮程度來提高用于張緊彈簧的轉(zhuǎn)矩。因此根據(jù)彈簧的壓縮程度來提高電機(jī)電流，其中所述相應(yīng)地測(cè)量出的電機(jī)電流值反映了彈簧的指定的壓縮狀態(tài)。借助于預(yù)先設(shè)定的電機(jī)電流值，可以由此向采血系統(tǒng)表示，已經(jīng)完全執(zhí)行了張緊過程。如果電機(jī)電流超過一個(gè)所述的閾值，那就停下電機(jī)，從而結(jié)束彈簧的張緊過程。因而可以用簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的自動(dòng)控制。所說明的優(yōu)選的實(shí)施方式可以驅(qū)動(dòng)采血系統(tǒng)，而不需要用于對(duì)工作過程進(jìn)行控制的附加的位置傳感器等。隨后以相同的方式通過由所述加載的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行的控制來觸發(fā)刺入過程。這里首先要重新激活電機(jī)，從而首先使彈簧的張緊過程繼續(xù)下去，直至達(dá)到一個(gè)預(yù)先設(shè)定的第二轉(zhuǎn)矩，一個(gè)第二閾值?，F(xiàn)在隨著電機(jī)達(dá)到所述第二閾值的預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)和彈簧之間的連接就自動(dòng)松開，從而可以釋放由彈簧存儲(chǔ)的機(jī)械能。該彈簧由此卸載，其中所述刺血針本體通過由彈簧釋放的能量進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在此，該能量可以通過相應(yīng)的如在現(xiàn)有技術(shù)中用于在彈簧和刺血針本體之間進(jìn)行力傳遞的耦合機(jī)構(gòu)一樣按指定方式作用于刺血針本體。
除此以外，也可以考慮通過其它的實(shí)施方式對(duì)電機(jī)進(jìn)行類似的控制，在這些實(shí)施方式中比如通過旋轉(zhuǎn)角對(duì)耦合器進(jìn)行控制。
此外，同樣可以通過一個(gè)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)固體形式的機(jī)械式蓄能器，該質(zhì)量比如由一個(gè)電機(jī)置于旋轉(zhuǎn)之中。通過這種方式產(chǎn)生的動(dòng)能被傳遞給刺血針本體，使得刺血針執(zhí)行刺入運(yùn)動(dòng)。因而這一切表明，電機(jī)的電能不僅可以轉(zhuǎn)換為勢(shì)能的形式，而且可以轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的形式，并且可以由機(jī)械式蓄能器加以存儲(chǔ)。如果電能由機(jī)械式蓄能器作為動(dòng)能加以存儲(chǔ)，那么隨后在這里也將刺血針本體與機(jī)械式蓄能器進(jìn)行耦合，從而可以直接地并且損失很少地釋放所存儲(chǔ)的能量，并且轉(zhuǎn)換為刺血針本體的一種有針對(duì)性的運(yùn)動(dòng)。為此在使用旋轉(zhuǎn)質(zhì)量作為蓄能器時(shí)，優(yōu)選將耦合器設(shè)置為機(jī)械式蓄能器和刺血針本體之間的耦合機(jī)構(gòu)，該耦合器可以使所述質(zhì)量的動(dòng)能再次作用到刺血針本體上，或者在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中作用到一個(gè)機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器上。一種所述的耦合器可以比如包括一個(gè)摩擦調(diào)整聯(lián)鎖裝置(Reibrichtsperre)和一根軸，就象其在現(xiàn)有技術(shù)中早已公開的一樣。同樣可以考慮具有纏繞彈簧或具有自動(dòng)耦合器的實(shí)施方式，下面還將對(duì)這樣的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。通過將耦合器集成在所述移動(dòng)質(zhì)量和刺血針本體之間來實(shí)現(xiàn)很高的能量提取速度，并且由此實(shí)現(xiàn)優(yōu)選處于1毫秒范圍內(nèi)的耦合時(shí)間。
所以，作為機(jī)械式蓄能器和刺血針本體之間的耦合機(jī)構(gòu)，除了在現(xiàn)有技術(shù)中早已公開的用于將彈簧與刺血針本體進(jìn)行耦合的實(shí)施方式以外，也可以考慮使用這樣的耦合器，這樣的耦合器能夠?qū)⒛芰繌囊苿?dòng)的質(zhì)量直接傳遞到刺血針本體上。機(jī)械式蓄能器和刺血針本體之間的耦合器由此可以一方面通過簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)，比如在US5,318,584中就為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元對(duì)這些機(jī)構(gòu)作了說明。另一方面，耦合器和/或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用也證實(shí)十分有利。在此，所述負(fù)責(zé)機(jī)械式蓄能器和刺血針本體之間的耦合的部件也可以同時(shí)起到機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器的作用，或者也通過機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器與刺血針本體相連接，從而使刺血針執(zhí)行經(jīng)過強(qiáng)制導(dǎo)引的運(yùn)動(dòng)。比如對(duì)此應(yīng)該提到一種十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了所述部件的耦合，并且同時(shí)用作機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器。
所提到的實(shí)施方式僅僅示例性地列出。就象在用于傳遞能量的現(xiàn)有技術(shù)中所公開的一樣，同樣可以考慮其它的實(shí)施方式以及這些實(shí)施方式與所述在現(xiàn)有技術(shù)中所公開的機(jī)械式蓄能器的組合。
作為用于按確定方式對(duì)被驅(qū)動(dòng)的刺血針本體進(jìn)行導(dǎo)引的機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，同樣可以使用如在現(xiàn)有技術(shù)中在機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元中所使用的機(jī)構(gòu)。比如，這里應(yīng)該提到一種控制滑槽的原理(DE 10223558.9)。在此，由于使用了一種控制滑槽，可以實(shí)現(xiàn)刺血針本體在刺入方向或與刺入方向相反的方向上的指定的運(yùn)動(dòng)過程。但同樣這里也可以使用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，比如如上所述的十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述按本發(fā)明的系統(tǒng)可以將電機(jī)集成在傳統(tǒng)的機(jī)械式采血系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)單元中。通過這種方式可以滿足很高的對(duì)疼痛少的刺入過程的要求，其中尤其對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)能受到限制的病人來說同時(shí)保證操作過程十分舒適。
其中，所述按本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的和成本很低的結(jié)構(gòu)。其中，按本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與機(jī)械式驅(qū)動(dòng)元件的耦合，就象在現(xiàn)有技術(shù)中早已公開的一樣。這一點(diǎn)尤其通過將電能由一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能這種做法來解決。通過使用機(jī)械式蓄能器，可以與其它的機(jī)械部件如機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器相耦合，就象在用于使刺入運(yùn)動(dòng)在機(jī)械式驅(qū)動(dòng)單元中按指定方式進(jìn)行導(dǎo)引的現(xiàn)有技術(shù)中所使用的一樣。通過這種方式，不僅提供了很高的能量提取速度，而且提供了指定的運(yùn)動(dòng)過程。
作為電機(jī)，比如可以使用電動(dòng)機(jī)(直流電機(jī)、外轉(zhuǎn)子/電機(jī)或無刷電機(jī)或一種所謂的“形狀記憶合金致動(dòng)器(Memory shaped AlloyActuator)”)。所謂的“形狀記憶合金致動(dòng)器”在現(xiàn)有技術(shù)中又被稱為“Nanomuscle”，在這樣的致動(dòng)器中通過電流對(duì)優(yōu)選由高純度合金制成的單個(gè)元件進(jìn)行加熱，從而由此改變其形狀(相應(yīng)的元件的膨脹)。
除此以外，所述按本發(fā)明的系統(tǒng)證實(shí)在集成系統(tǒng)中的應(yīng)用中特別有利，這樣的集成系統(tǒng)在分析系統(tǒng)中優(yōu)選將多種功能集于一身。所述系統(tǒng)將多個(gè)系統(tǒng)功能集成在一個(gè)儀器中，由此使用者省去復(fù)雜的操作步驟。其中，集成系統(tǒng)的使用由此使使用者可以借助于一臺(tái)唯一的儀器首先執(zhí)行刺入過程，并且而后將血液放到由采血系統(tǒng)提供的測(cè)試元件上。而后直接在儀器中對(duì)測(cè)試元件進(jìn)行分析，而病人則不必在不同的儀器元件(刺孔輔助裝置、測(cè)試元件、測(cè)量?jī)x)之間更換。比如，在文件WO 98/24366中對(duì)刺孔輔助裝置集成在測(cè)量?jī)x中的情況進(jìn)行了說明。病人由此可以通過一臺(tái)儀器執(zhí)行所有分析所需要的操作步驟。但在現(xiàn)有技術(shù)中也公開了一些其它的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)具有與此不同的集成方式。
例如在一些不太復(fù)雜的儀器中要操作獨(dú)立于測(cè)量?jī)x的刺孔輔助裝置，這樣的儀器具有測(cè)試元件盒，并且自動(dòng)地輸出測(cè)試元件。比如這里應(yīng)該提到Roche Diagnostics GmbH公司的AccuCheck Compact儀器。除此以外，所述的集成系統(tǒng)可以優(yōu)選除了測(cè)試元件盒以外還具有刺血針盒。如果按本發(fā)明的系統(tǒng)與如上所述的集成系統(tǒng)進(jìn)行組合，那么由此可以滿足很高的對(duì)操作舒適性的要求。
在對(duì)按本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行集成之后，就可以在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中將所述電機(jī)用作組合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。按本發(fā)明在組合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，所述電驅(qū)動(dòng)的電機(jī)一方面如所說明的一樣為所述機(jī)械式蓄能器提供能量，但另一方面所述電驅(qū)動(dòng)的電機(jī)也同時(shí)或者在時(shí)間上獨(dú)立地為另一系統(tǒng)功能提供能量。這種系統(tǒng)功能可以比如是儲(chǔ)備盒輸送、測(cè)試元件輸送等。
如果該電機(jī)在時(shí)間上先后用于執(zhí)行不同的功能，那么證明十分有利的是使用另一個(gè)將該電機(jī)耦合到所述相應(yīng)的系統(tǒng)功能上或使其與相應(yīng)的系統(tǒng)功能脫耦的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和/或耦合器。由此不僅可以輕易地在空間上而且在時(shí)間上獨(dú)立地將電機(jī)用于相應(yīng)的系統(tǒng)功能。由此可以實(shí)現(xiàn)高度集成的系統(tǒng)的緊湊結(jié)構(gòu)形式。
下面根據(jù)附圖對(duì)示例性優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)地描述。附圖示出圖1a)是具有一根作為機(jī)械式蓄能器的彈簧的電氣刺孔輔助裝置；圖1b)是具有錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和彈簧的電氣刺孔輔助裝置；圖1c)是具有可移動(dòng)導(dǎo)向的滑桿的電氣刺孔輔助裝置；
圖2是作為機(jī)械式蓄能器的具有自動(dòng)耦合器的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量；圖3a)是具有一個(gè)組合式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的集成系統(tǒng)；圖3b)是具有用于滾筒盒的組合式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的集成系統(tǒng)；圖4是具有旋轉(zhuǎn)角控制的耦合器的系統(tǒng)；圖5是具有轉(zhuǎn)矩控制的耦合器的系統(tǒng)；圖6是具有一個(gè)作為機(jī)械式蓄能器的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的系統(tǒng)。
圖1a)示出了一個(gè)采血儀器1的剖面圖。該儀器包括一個(gè)外部的殼體2，該殼體2在其前面的端部3上具有一個(gè)用于刺血針尖伸出的出口4。該出口4集成在刺孔輔助裝置的一個(gè)蓋帽5中，該蓋帽5可轉(zhuǎn)動(dòng)地與殼體1相連接。通過該蓋帽5圍繞著軸線A的轉(zhuǎn)動(dòng)可以改變針尖從出口4中伸出的伸出距離，并且由此可以由使用者選擇采血儀的刺入深度。此外，在采血儀的前面區(qū)域6中布置了一根刺血針，優(yōu)選布置一個(gè)刺血針盒(未示出)，從該刺血針盒中可以取出刺血針用于刺入過程。為執(zhí)行刺入過程，通過一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元8在沿著軸線A的刺入方向上驅(qū)動(dòng)刺血針，并且在刺入過程之后再次將其退回所述殼體中。在所示出的實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)單元包括一個(gè)電機(jī)9，該電機(jī)9與一個(gè)電池形式的電蓄能器相連接(未示出)。該電機(jī)通過一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10與一個(gè)耦合器11相耦合。如果該電機(jī)由使用者起動(dòng)以執(zhí)行刺入過程，那就通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和耦合器將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給彈簧12，該彈簧12就以這種方式被壓縮。在此，通過耦合器產(chǎn)生對(duì)彈簧的壓縮來說所必需的轉(zhuǎn)矩，從而即使在電機(jī)功率很低的情況下也能對(duì)彈簧進(jìn)行足夠的壓縮。優(yōu)選通過對(duì)加載的電機(jī)電流及由此對(duì)當(dāng)前轉(zhuǎn)矩的測(cè)量來控制電機(jī)。如果在此超過一個(gè)預(yù)先確定的極限值，則向該系統(tǒng)傳遞信號(hào)，該彈簧現(xiàn)在已加載了足夠的預(yù)緊力，其中所述電機(jī)自動(dòng)停止。使用者現(xiàn)在可以通過一個(gè)觸發(fā)按鈕7觸發(fā)刺入過程。在這種情況下，使用者重新通過操縱觸發(fā)按鈕來起動(dòng)電機(jī)，其中該彈簧再次被壓縮，直至達(dá)到一個(gè)預(yù)先確定的第二轉(zhuǎn)矩。在達(dá)到所述第二極限值時(shí)，先前在張緊狀態(tài)中被鎖止的彈簧自動(dòng)松開，從而由該彈簧所存儲(chǔ)的勢(shì)能得以釋放。彈簧的釋放出來的能量現(xiàn)在通過一個(gè)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(未示出)比如一個(gè)控制滑槽被導(dǎo)向刺血針本體，使得所述刺血針進(jìn)行強(qiáng)制導(dǎo)引的運(yùn)動(dòng)，并且可以疼痛少的刺入身體部位。
圖1b)示出一個(gè)自動(dòng)化的刺孔輔助裝置的粗略功能圖，并且在此表明電機(jī)耦合到一個(gè)機(jī)械式蓄能器以及一個(gè)導(dǎo)引刺血針本體的刺入運(yùn)動(dòng)的機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器上的情況。在所示出的實(shí)施例中，僅僅示意示出了電機(jī)9，該電機(jī)9通過一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10以及一個(gè)耦合器11與一根作為機(jī)械式蓄能器的彈簧20相耦合。該彈簧在其第二端部上與一個(gè)滑桿15相連接，該滑桿15則通過軸承13可運(yùn)動(dòng)地支承在一個(gè)按本發(fā)明的系統(tǒng)中。該滑桿具有一個(gè)導(dǎo)向凹槽16，其用作刺血針支架14的控制滑槽。如果起動(dòng)電機(jī)以張緊彈簧，則彈簧被壓縮，其中所述滑桿移近該電機(jī)。該滑桿因此可在旁邊朝電機(jī)移動(dòng)。與此相反，所述刺血針支架14沿著方向B位置固定地定位在系統(tǒng)中，并且位置固定地留在其相對(duì)于電機(jī)的旁邊的位置中，而所述滑桿則進(jìn)行側(cè)向移動(dòng)。在這期間，所述刺血針支架沿著導(dǎo)向凹槽16進(jìn)行導(dǎo)引，該導(dǎo)向凹槽16作為控制曲線引起所述刺血針支架的垂直于滑桿的運(yùn)動(dòng)方向偏移。因此該刺血針支架得到一個(gè)沿著刺入方向A的移動(dòng)升程，并且隨后通過導(dǎo)向凹槽的構(gòu)造再次被拉回到其原始位置中。在張緊后，所述滑桿位置固定地鎖止在系統(tǒng)中。在觸發(fā)刺入過程之后，首先松開鎖止?fàn)顟B(tài)，從而彈簧可以再次返回到其消除應(yīng)力的狀態(tài)中。由此引起滑桿的垂直于刺入方向A的運(yùn)動(dòng)，所述刺血針支架14也因此重新跑完導(dǎo)向凹槽16的行程，其中執(zhí)行了所述刺入過程。
圖1c示出了一種按本發(fā)明的系統(tǒng)，它具有一個(gè)作為機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器的十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)具有一個(gè)電驅(qū)動(dòng)的電機(jī)9，該電機(jī)9通過軸承19位置固定地定位在系統(tǒng)中。該電機(jī)與一個(gè)錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10相連接，而該錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10則又與一個(gè)耦合器11(僅僅示意示出)相耦合。由于使用了錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而可以靈活地構(gòu)造系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)，使得所述電機(jī)如在附圖中舉例示出的一樣不必線性布置在刺血針支架14后面。由此可以毫無問題地將由所述電機(jī)提供的能量進(jìn)行90°的轉(zhuǎn)向。通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)一種緊湊的結(jié)構(gòu)形式。這里同樣可以集成其它的系統(tǒng)功能(這里未示出)，其中所述按本發(fā)明的系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)可以相應(yīng)地與所述其它的系統(tǒng)功能相匹配。如果該錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和耦合器通過所述電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，那就張緊螺旋彈簧12。在所說明的實(shí)施例中對(duì)電機(jī)進(jìn)行依賴于旋轉(zhuǎn)角的控制，其中一旦耦合器旋轉(zhuǎn)了360°，那就停下電機(jī)。該彈簧鎖止在其張緊狀態(tài)中?，F(xiàn)在該采血系統(tǒng)處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。通過操作觸發(fā)開關(guān)7，所述彈簧被釋放，并且所存儲(chǔ)的勢(shì)能通過一個(gè)十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18傳遞到刺血針本體上。在所示出的實(shí)施例中，使用一個(gè)十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，該十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使得刺血針支架進(jìn)行強(qiáng)制導(dǎo)引的運(yùn)動(dòng)。所說明的實(shí)施方式示例性地示出按本發(fā)明的系統(tǒng)的不同的可能部件的組合。同樣也可以考慮如在圖1b中所說明的一樣，代替十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將一個(gè)滑桿導(dǎo)向裝置集成在該系統(tǒng)中。在此，所述單個(gè)部件的多方面組合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)按本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行靈活構(gòu)造，可以根據(jù)要求尤其為集成系統(tǒng)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。
圖2示出一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的詳細(xì)示圖，其中作為機(jī)械式蓄能器使用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本上類似于早已在圖1中所示的采血儀。但是，代替在圖1中通過一根彈簧所示的機(jī)械式蓄能器，這里使用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。由此在系統(tǒng)中進(jìn)行一些調(diào)整，從而可以快速而有效地將旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的能量傳遞給刺血針本體。下面僅僅示出全套系統(tǒng)的詳細(xì)示圖，該全套系統(tǒng)可以直接將一個(gè)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的能量傳遞到一個(gè)刺血針本體上。在此，圖2示出一個(gè)自動(dòng)耦合器的功能原理，該自動(dòng)耦合器不僅將動(dòng)能直接傳遞給一個(gè)刺血針本體，或者也首先與一根彈簧相耦合，從而使耦合器通過一根彈簧間接耦合到針血針本體上。如果該耦合器與一根彈簧耦合，那么由此首先將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為首先在彈簧中進(jìn)行中間存儲(chǔ)的勢(shì)能。在這種情況下，由于自動(dòng)耦合器突入耦合，就將旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的足夠能量傳遞給彈簧，用于將該彈簧張緊。當(dāng)然，也可以將自動(dòng)耦合器直接連接到刺血針本體上。這些系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下面在圖6中進(jìn)行描述的。除此以外，與在圖1中所示的系統(tǒng)相類似，將所述部件耦合到一個(gè)電機(jī)、刺血針本體等上面，為簡(jiǎn)化該圖，這里未示出電機(jī)、刺血針本體等。
圖2a)示出一個(gè)具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分解圖以及一個(gè)自動(dòng)耦合器。作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在此使用一種無刷外轉(zhuǎn)子電機(jī)。該電機(jī)主要包括一個(gè)具有設(shè)置的繞組(未示出)的定子疊片鐵心21，一個(gè)具有內(nèi)置磁體的軟鐵轉(zhuǎn)子23和一個(gè)共同的軸22。與該轉(zhuǎn)子23固定地相連接的是自動(dòng)耦合器，其包括部件24-27。耦合器殼24如上所述要么直接與一個(gè)有待驅(qū)動(dòng)的針刺傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，要么通過一根彈簧與針刺傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行軸向連接(未示出)。所述定子疊片21和軸22位置固定地(不旋轉(zhuǎn)地)定位在系統(tǒng)中。在接合狀態(tài)下，所述轉(zhuǎn)子23旋轉(zhuǎn)，其中所述與該轉(zhuǎn)子固定相連接的耦合元件25-27跟隨此運(yùn)動(dòng)過程，并且圍繞著定子21旋轉(zhuǎn)。所述耦合器殼24可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在共同的軸22上，并且沒有與所述部件23、25、26、27相連接，從而所述耦合器殼首先位置固定地留在系統(tǒng)中。在一個(gè)極限轉(zhuǎn)速以上，所述自動(dòng)耦合器的旋轉(zhuǎn)的部件一下子與耦合器殼24相耦合。所存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)能量以及旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)能量由此轉(zhuǎn)移到耦合器殼中以及與耦合器殼相連接的針刺傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中或者一根彈簧中。在耦合過程之后，該電機(jī)被鎖止并且被一個(gè)控制電子裝置關(guān)閉。所述自動(dòng)耦合器隨后自動(dòng)地分開在轉(zhuǎn)子23和耦合器殼24之間的連接。該系統(tǒng)現(xiàn)在已為新的過程作好準(zhǔn)備。
在圖2b-2d中示出了自動(dòng)耦合器的詳細(xì)功能原理。圖2b示出耦合器的低于極限轉(zhuǎn)速的脫耦狀態(tài)。兩個(gè)對(duì)稱布置的耦合爪25通過彈簧26保持在一個(gè)靜止位置中。所述耦合爪25的表面沒有接觸到包圍著的耦合器殼(未示出)。隨著超過極限轉(zhuǎn)速，所述耦合爪25圍繞著支承銷27旋轉(zhuǎn)，并且接觸耦合器殼。通過耦合爪25與耦合器殼內(nèi)壁的摩擦連接，耦合器與耦合殼24耦合，使得耦合器殼跟隨著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為避免在耦合過程中的摩擦損失，這個(gè)過程必須盡可能突然進(jìn)行。為此按如下所述選擇一個(gè)專用的彈簧裝置26作為躍進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在圖2d中，借助于線條A-C示意示出了耦合過程中彈簧的位置。其中，線條A表示耦合器的原始位置(未耦合)，而線條C則示出處于極限轉(zhuǎn)速以上的彈簧最終位置。該彈簧固定在系統(tǒng)中點(diǎn)28和29之間，并且作為壓力彈簧工作。由于耦合爪質(zhì)量重心的位置處于旋轉(zhuǎn)軸承之外，所以在旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)一個(gè)與轉(zhuǎn)速成比例的離心力Fz。通過這種選擇的裝置，以上升的離心力Fz對(duì)所述彈簧進(jìn)行壓縮。隨著達(dá)到極限轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到壓縮的最大值，并且由線條B表示。但這種狀態(tài)不穩(wěn)定并且直接和突然導(dǎo)致耦合爪繼續(xù)旋進(jìn)根據(jù)線條C表示的位置中。一旦轉(zhuǎn)子停止，那么耦合器殼就會(huì)脫耦。在此，由于電機(jī)停止，離心力Fz降到零，其中由于彈簧力F彈簧，耦合爪再次旋轉(zhuǎn)到脫耦的原始位置中。所說明的自動(dòng)耦合器的實(shí)施方式保證，通過耦合器殼的耦合，能量可以突然地直接或間接傳遞到刺血針支架上。由此實(shí)現(xiàn)足夠快的能量提取速度，從而可以在疼痛少的情況下進(jìn)行刺血針本體的刺入過程，或者說可以對(duì)作為中間蓄能器的彈簧進(jìn)行張緊。
圖3a)示意示出了一個(gè)組合的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(組合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))的可能結(jié)構(gòu)。由于使用了一個(gè)按本發(fā)明的組合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以可以對(duì)集成的系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步小型化處理并降低其設(shè)備重量。由此向使用者保證在結(jié)構(gòu)緊湊的便攜式儀器上實(shí)現(xiàn)舒適的操作性。此外，降低對(duì)系統(tǒng)誤操作的可能性。在此，電機(jī)9通過一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10與一個(gè)齒輪32相連接，該齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在系統(tǒng)中。通過電機(jī)的致動(dòng)，該齒輪可以執(zhí)行沿著不同的旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該齒輪在所示出的實(shí)施例中不僅與一根用于存儲(chǔ)機(jī)械能的彈簧20相連接，而且也直接與一個(gè)滾筒盒34的殼體側(cè)相耦合。因此，該電機(jī)通過一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10與兩個(gè)系統(tǒng)功能相耦合。由此該齒輪的旋轉(zhuǎn)一方面對(duì)彈簧20進(jìn)行壓縮。另一方面該齒輪嚙合在一個(gè)滾筒盒的具有相應(yīng)造型的底部中，從而使該滾筒盒圍繞著其縱軸線旋轉(zhuǎn)。該滾筒盒可以比如設(shè)置用于對(duì)測(cè)試帶或刺血針進(jìn)行盒裝化處理，使得該滾筒盒以如此方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而可以將滾筒盒中的一次性物品根據(jù)取用單元定位在儀器中。因此比如可以考慮，在彈簧為驅(qū)動(dòng)刺血針而張緊的過程中同時(shí)使該滾筒繼續(xù)前進(jìn)一步，從而可以借助于一個(gè)為此而設(shè)置的取用單元比如一根頂桿將測(cè)試帶從滾筒盒取出以用于檢驗(yàn)任務(wù)。
圖3b)示出在圖3a)中示出的組合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的詳細(xì)示圖，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)起到滾筒盒輸送機(jī)的功能并且將一根彈簧張緊以驅(qū)動(dòng)刺血針。該組合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)直流電機(jī)9，該直流電機(jī)9則同時(shí)使?jié)L筒盒(未示出)繼續(xù)步進(jìn)前進(jìn)，并且張緊刺孔輔助裝置35。該電機(jī)為驅(qū)動(dòng)滾筒與一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)36相連接。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將在電機(jī)中提供的電能傳遞到一根軸37上并使其旋轉(zhuǎn)。該軸在其上頂端具有一種齒狀結(jié)構(gòu)，該齒狀結(jié)構(gòu)則嚙合在一個(gè)滾筒盒(未示出)的一個(gè)相應(yīng)成形的殼體底部中。滾筒盒由此在放入所述測(cè)量?jī)x中時(shí)被套到所述軸37上，并且鎖止在那里。如果電機(jī)激活并且此軸旋轉(zhuǎn)，那么滾筒就跟隨運(yùn)動(dòng)。此外，為了同樣為張緊刺孔輔助裝置而截取能量，將一個(gè)圓柱齒輪40與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)36相連接。由此在所示出的實(shí)施例中使?jié)L筒盒繼續(xù)步進(jìn)前進(jìn)，而與此同時(shí)采血系統(tǒng)的彈簧被張緊?，F(xiàn)在使用者可以根據(jù)愿望觸發(fā)一次刺入過程，并且要求從滾筒盒中輸出一個(gè)新的測(cè)試元件。當(dāng)然可以考慮，使系統(tǒng)功能(彈簧的張緊和滾筒盒的繼續(xù)步進(jìn)前進(jìn))在時(shí)間上彼此分開。在這樣的情況下，該系統(tǒng)優(yōu)選包括一個(gè)耦合器，該耦合器使一項(xiàng)系統(tǒng)功能與電機(jī)脫耦或進(jìn)行耦合，只要期望激活相應(yīng)的系統(tǒng)功能。所述刺孔輔助裝置的結(jié)構(gòu)首先可以自由選擇，其中在所示出的實(shí)施例中使用一根螺旋彈簧作為機(jī)械式蓄能器。對(duì)于刺孔輔助裝置的其它結(jié)構(gòu)，在此完全在內(nèi)容上參照早已在現(xiàn)有技術(shù)中公開的系統(tǒng)，如DE10336933.3。
在原理上，可以為任意的系統(tǒng)功能考慮使用按本發(fā)明的組合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且不局限于特定的應(yīng)途。比如在此應(yīng)該提及測(cè)試元件輸送等。
圖4示出一個(gè)旋轉(zhuǎn)角控制的耦合器的詳細(xì)視圖，該耦合器比如用于將電機(jī)與一根彈簧相耦合。該耦合器在一根軸47的一個(gè)第一軸段45上與一個(gè)刺孔輔助裝置的一根彈簧(未示出)相接觸，而該軸的一個(gè)第二軸段46則與一個(gè)電機(jī)(未示出)相連接，并且由該電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。為此將該軸段46插入該電機(jī)(未示出)的一個(gè)接口中，并且由該電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該軸段46在其未與電機(jī)相連接的端部上具有一種齒狀結(jié)構(gòu)42，該齒狀結(jié)構(gòu)42嚙合在所述軸段45的相對(duì)置的端部41的齒狀結(jié)構(gòu)中。由于所述兩個(gè)軸端彼此進(jìn)行不可轉(zhuǎn)動(dòng)的嚙合，由此保證由電機(jī)引起的軸段46的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到所述軸段45上。軸段46的旋轉(zhuǎn)由此引起整個(gè)軸47的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一根與軸段45固定連接的彈簧(未示出)由于該軸的旋轉(zhuǎn)而得到壓縮，并且由此被張緊。此外，該耦合器具有一個(gè)滑桿44，在該滑桿44中所述第一軸段46由一根與軸段46固定連接的螺栓43進(jìn)行導(dǎo)引。如果所述軸段46進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，那么該螺栓43就相應(yīng)地沿著滑桿44進(jìn)行導(dǎo)引。由此該螺栓43及所述與其固定相連接的軸段46根據(jù)滑桿的輪廓進(jìn)行軸向偏移。由于該軸段46的軸向移動(dòng)，就導(dǎo)致齒狀結(jié)構(gòu)41和42脫耦，從而使所述軸段45和46相互松開。由于由彈簧的壓縮而起作用的轉(zhuǎn)矩，現(xiàn)在所述軸段45以相反方向旋轉(zhuǎn)，使得所述彈簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以幾乎無摩擦地回行。以這種方式釋放出的能量被傳遞到刺血針本體上，從而使該刺血針本體沿刺入方向移動(dòng)。圖4由此示出一個(gè)耦合器，該耦合器能夠根據(jù)規(guī)定的由滑桿的輪廓預(yù)先確定的旋轉(zhuǎn)角對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，并且由此對(duì)驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行控制。通過軸47的旋轉(zhuǎn)，所述軸段46的螺栓43首先到達(dá)滑桿的一個(gè)位置48處。在該位置中，軸段46進(jìn)行第一軸向偏移，電機(jī)因此而停止。為觸發(fā)針刺，該電機(jī)由使用者再度激活。此外，隨著旋轉(zhuǎn)角的上升，螺栓43繼續(xù)跟隨滑桿的強(qiáng)制導(dǎo)向，直至其到達(dá)位置49。由此，所述軸段46在合適的程度上進(jìn)行了偏移，從而如上所述實(shí)現(xiàn)了軸端的解耦。
圖5示出一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制的耦合器，它同樣作為電機(jī)和一根彈簧之間的耦合機(jī)構(gòu)應(yīng)用。這個(gè)轉(zhuǎn)矩控制的耦合器包括一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)元件52，該第一驅(qū)動(dòng)元件52則具有一個(gè)板式彈簧53。另一個(gè)具有銷釘54的驅(qū)動(dòng)元件51可轉(zhuǎn)動(dòng)地與驅(qū)動(dòng)元件52相連接。如在圖5a)到d)中所示，該彈簧進(jìn)行張緊，其中首先所述驅(qū)動(dòng)元件51借助于一個(gè)電機(jī)(未示出)而旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)元件52則位置固定地留在系統(tǒng)中。由此將所述板式彈簧53壓在銷釘54上，并且由此而彎曲。隨著旋轉(zhuǎn)角的上升，所必需的轉(zhuǎn)矩也增加，并且由此如在圖5f)中所示一樣用于張緊彈簧的電機(jī)電流也一同上升。電機(jī)電流由一個(gè)驅(qū)動(dòng)電子裝置(未示出)進(jìn)行測(cè)量，并且與一個(gè)設(shè)定的極限值進(jìn)行比較。隨著轉(zhuǎn)速到達(dá)一個(gè)規(guī)定的第一極限值，該電機(jī)停止。現(xiàn)在該彈簧已張緊完畢(參見圖5d)。為觸發(fā)刺入過程，再次接通電機(jī)。該轉(zhuǎn)矩再度上升。隨著耦合器達(dá)到一個(gè)預(yù)先設(shè)定的第二極限值的觸發(fā)轉(zhuǎn)矩，該觸發(fā)轉(zhuǎn)矩大于所設(shè)定的第一極限值，板式彈簧53和銷釘54之間的形狀配合連接松開，并且該彈簧現(xiàn)在可以幾乎無摩擦地回行。所釋放出的能量實(shí)現(xiàn)了刺入過程的實(shí)施(參見圖5e)。所加載的轉(zhuǎn)矩如在圖(5f)中所示一樣回落到幾乎為零的程度。
圖6示出了一種耦合器的多個(gè)實(shí)施例，其中作為機(jī)械式蓄能器使用了一個(gè)被置于旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量。通過這種方式，所述對(duì)一次刺入過程來說所需要的能量以動(dòng)能的形式被存儲(chǔ)，并且隨后提供給一次刺入過程。在使用一個(gè)質(zhì)量作為機(jī)械式蓄能器的情況下，其中可以放棄用于將電機(jī)耦合到該機(jī)械式蓄能器上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和/或耦合器。由此使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與利用彈簧作為機(jī)械式蓄能器的結(jié)構(gòu)相比得到簡(jiǎn)化。同樣，以此也可以縮小驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)。如果使用移動(dòng)的質(zhì)量作為機(jī)械式蓄能器，那么由此比如可以將一個(gè)電機(jī)直接與有待加速的質(zhì)量相連接，并且使該質(zhì)量旋轉(zhuǎn)。通過這種方式，首先通過一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式來存儲(chǔ)動(dòng)能。但為執(zhí)行刺入過程，所存儲(chǔ)的能量必須快速且損失少地從蓄能器傳遞到刺血針本體上。所述的能量傳遞可以通過合適的在機(jī)械式蓄能器-這里是移動(dòng)的質(zhì)量-和刺血針之間的耦合器進(jìn)行。在這種情況下，所述耦合器應(yīng)該盡可能無損失地工作，并且具有很小的開關(guān)動(dòng)作時(shí)間，從而將摩擦能量損失降低到最低限度。在原理上可以使用兩種優(yōu)選的實(shí)施方式，它們能夠快速且損失少地將能量傳遞到刺血針本體上。一方面，可以將動(dòng)能直接轉(zhuǎn)換到刺血針本體上，或者轉(zhuǎn)換到一個(gè)機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器上并且由此轉(zhuǎn)換到刺入過程中。但也可以考慮，首先將旋轉(zhuǎn)能量傳遞到另一個(gè)比如以彈簧的形式實(shí)現(xiàn)的中間蓄能器上。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，在觸發(fā)刺入過程時(shí)不必首先將該質(zhì)量置于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，用于為刺入過程提供必要的能量。一種所述的機(jī)構(gòu)會(huì)引起這樣的結(jié)果，即在觸發(fā)刺入過程時(shí)使用者首先必須等待幾秒鐘，直到質(zhì)量由電機(jī)相應(yīng)地進(jìn)行加速，并且隨后可以傳遞能量。但如果使用與旋轉(zhuǎn)質(zhì)量連接的中間蓄能器，那就可以將通過旋轉(zhuǎn)獲得的能量首先暫時(shí)存儲(chǔ)在彈簧中。而后可以隨時(shí)和直接地通過一根被壓縮的作為中間蓄能器的彈簧的卸載來觸發(fā)刺入過程，并且類似于上文早已說明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，在所述系統(tǒng)中使用了彈簧作為機(jī)械式蓄能器。如果因此結(jié)合中間蓄能器來使用旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，那就可以向使用者提供對(duì)早已說明的按本發(fā)明的系統(tǒng)的相同操作方案。該旋轉(zhuǎn)質(zhì)量由此在該實(shí)施例中成為對(duì)彈簧進(jìn)行張緊的替代方案，而不必為此設(shè)置相應(yīng)的用于連接電機(jī)和蓄能器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和/或耦合器。由此，可以通過將動(dòng)能直接傳遞到彈簧上這一做法來張緊彈簧，而彈簧的張緊在其他情況下需要很高的轉(zhuǎn)矩。一般來說，一個(gè)處于質(zhì)量和一個(gè)中間蓄能器或者說一個(gè)刺血針本體之間的耦合器可以在大約1毫秒的時(shí)間里突然傳遞動(dòng)能。由此，盡管該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但這種做法要么能夠?qū)⑿D(zhuǎn)能量直接轉(zhuǎn)換為刺入運(yùn)動(dòng)，要么能夠?qū)⒛芰坑行У卮鎯?chǔ)到中間蓄能器中。
圖6a示出一個(gè)電機(jī)9，該電機(jī)9為對(duì)一個(gè)質(zhì)量62進(jìn)行加速而與其相連接，并且將其置于旋轉(zhuǎn)之中。通過按開關(guān)鍵65將纏繞彈簧63的螺圈擠壓到所述旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62的軸頸上。如果該質(zhì)量被電機(jī)驅(qū)動(dòng)，那么由此該彈簧63就會(huì)突然卷繞到軸頸上，軸64由此得到加速。根據(jù)所應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)原理，軸64的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被用來張緊所述用作中間蓄能器的驅(qū)動(dòng)彈簧66，或者直接轉(zhuǎn)換為刺入運(yùn)動(dòng)。通過按開關(guān)鍵65，由此可以一方面直接觸發(fā)刺入過程。但如果使用中間蓄能器66，那么動(dòng)能就通過所述開關(guān)鍵的自動(dòng)致動(dòng)而首先得到暫時(shí)存儲(chǔ)，其中該彈簧66被壓縮。隨后通過為所述中間蓄能器進(jìn)行的單獨(dú)的觸發(fā)過程使該彈簧卸載，由此可以驅(qū)動(dòng)刺血針本體。為減輕可能夾住的纏繞彈簧63的松開過程，可以在執(zhí)行張緊過程或刺入過程之后使電機(jī)短時(shí)間地沿相反方向旋轉(zhuǎn)。在原理上，可以對(duì)刺入過程所必需的過程步驟進(jìn)行自動(dòng)化操作，從而比如在達(dá)到一個(gè)預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)頻率時(shí)自動(dòng)地致動(dòng)所述開關(guān)鍵65。此外，所述纏繞彈簧的松開以及由此電機(jī)沿相反方向的致動(dòng)可以在刺入過程結(jié)束之后進(jìn)行初始化。但經(jīng)常期望，有意識(shí)地由使用者來觸發(fā)刺入過程。
圖6b)示出另一種使用摩擦校正聯(lián)鎖裝置的原理，該原理可以將旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的動(dòng)能傳遞到刺血針本體上。與圖6a)相類似，圖6b)中的機(jī)械式蓄能器首先具有一個(gè)電機(jī)9，該電機(jī)9使質(zhì)量62加速。通過移動(dòng)開關(guān)鍵65使摩擦調(diào)整聯(lián)鎖裝置67進(jìn)行軸向移動(dòng)。由此使該摩擦調(diào)整聯(lián)鎖裝置67的夾緊接片壓緊在該旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62的圓錐體的外壁上。如果所述夾緊接片與該質(zhì)量62之間夾緊，所述摩擦調(diào)整聯(lián)鎖裝置就突然加速，并且跟隨旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62的運(yùn)動(dòng)過程。類似于上文早已說明的實(shí)施方式，該驅(qū)動(dòng)原理可以直接與刺血針本體或中間蓄能器相耦合。為松開耦合器連接并且由此松開摩擦調(diào)整聯(lián)鎖裝置67和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62之間的夾緊連接，移動(dòng)所述開關(guān)鍵65，以此將摩擦調(diào)整聯(lián)鎖裝置67從旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62的圓錐體中拉出來。
圖6c)示出另一種用于將一個(gè)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量耦合到一個(gè)刺血針本體或者說中間蓄能器上的實(shí)施方式，就象在圖6a和6b中已經(jīng)介紹的刺血針本體或中間蓄能器一樣。與上文說明的實(shí)施方式相類似，該系統(tǒng)具有一個(gè)對(duì)一個(gè)質(zhì)量62進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加速的電機(jī)9。移動(dòng)一個(gè)開關(guān)鍵65，使空轉(zhuǎn)軸68突然與旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62耦合，使得該質(zhì)量62的動(dòng)能盡可能損失少地并且直接地傳遞到刺血針本體或一個(gè)中間蓄能器上。該系統(tǒng)為此具有多個(gè)夾緊球69，這些夾緊球69類似于在圖6b中介紹的原理通過開關(guān)鍵的移動(dòng)來與旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62的圓錐體夾緊。在這種情況下，止動(dòng)圓片70防止這些夾緊球69落出，軸63通過這些夾緊球69與旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62相耦合。通過這種方式，所述空轉(zhuǎn)軸68被強(qiáng)制跟隨旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62的運(yùn)動(dòng)，其中能量在一毫秒內(nèi)從旋轉(zhuǎn)質(zhì)量傳遞到軸69上。為松開耦合連接，這里也通過開關(guān)鍵65的移動(dòng)來松開軸64和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量62之間的耦合連接，其具體方式是將該軸64從該質(zhì)量的圓錐體中拉出。
權(quán)利要求
1.用于在一個(gè)身體部位中產(chǎn)生一個(gè)皮膚開孔的刺孔輔助裝置，包括-具有開口的殼體，刺血針可以從該開口中伸出，-具有刺血針本體的刺血針，以及-用于驅(qū)動(dòng)所述刺血針本體和刺血針的驅(qū)動(dòng)單元，使得刺血針的針尖至少可以部分地從殼體中伸出用于執(zhí)行刺入過程，其中-所述驅(qū)動(dòng)單元包括-電機(jī)，該電機(jī)可以與電蓄能器相接觸，從而提供驅(qū)動(dòng)刺血針?biāo)枰哪芰浚?機(jī)械式蓄能器，該蓄能器如此耦合到所述電機(jī)上，使得由電蓄能器所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并且至少部分地由所述機(jī)械式蓄能器加以存儲(chǔ)，以及-耦合機(jī)構(gòu)，該耦合機(jī)構(gòu)將所述刺血針本體耦合到所述機(jī)械式蓄能器上，使得蓄能器的所存儲(chǔ)的能量可以至少部分傳遞到所述刺血針本體上，其中-所述耦合機(jī)構(gòu)具有機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器將蓄能器的能量引導(dǎo)到所述刺血針本體上，使得對(duì)刺血針運(yùn)動(dòng)的控制轉(zhuǎn)換為一種強(qiáng)制導(dǎo)引的運(yùn)動(dòng)。
2.按權(quán)利要求
1所述的刺孔輔助裝置，其中所述機(jī)械式蓄能器作為固體集成在該刺孔輔助裝置中。
3.按權(quán)利要求
1所述的刺孔輔助裝置，其中所述機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器具有控制滑槽。
4.按權(quán)利要求
1所述的刺孔輔助裝置，其中所述機(jī)械式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器具有十字頭曲拐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5.按權(quán)利要求
1-4中任一項(xiàng)所述的刺孔輔助裝置，其中所述電機(jī)具有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將該電機(jī)耦合到所述蓄能器上。
6.按權(quán)利要求
1-5中任一項(xiàng)所述的刺孔輔助裝置，其中所述電機(jī)具有耦合器，通過該耦合器將該電機(jī)耦合到所述蓄能器上。
7.按權(quán)利要求
2所述的刺孔輔助裝置，其中所述機(jī)械式蓄能器是彈簧。
8.按權(quán)利要求
6所述的刺孔輔助裝置，其中在所述驅(qū)動(dòng)單元中測(cè)量電機(jī)電流，并且將其與預(yù)先確定的數(shù)值進(jìn)行比較，并且在這種比較的基礎(chǔ)上對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。
9.按權(quán)利要求
6所述的刺孔輔助裝置，其中所述耦合器至少將10mNm的轉(zhuǎn)矩傳遞到所述蓄能器上。
10.按權(quán)利要求
5所述的刺孔輔助裝置，其中所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
11.按權(quán)利要求
2所述的刺孔輔助裝置，其中所述機(jī)械式蓄能器是一種質(zhì)量。
12.按權(quán)利要求
1所述的刺孔輔助裝置，其中所述耦合機(jī)構(gòu)包括耦合器。
13.按權(quán)利要求
6所述的刺孔輔助裝置，其中所述耦合器是轉(zhuǎn)矩控制的或旋轉(zhuǎn)角控制的。
14.按權(quán)利要求
1所述的刺孔輔助裝置，其中所述電機(jī)是壓電電機(jī)或外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
15.按權(quán)利要求
1所述的刺孔輔助裝置，該刺孔輔助裝置集成在用于測(cè)定來自血樣的分析物的測(cè)量?jī)x中。
16.按權(quán)利要求
15所述的刺孔輔助裝置，其中所述電機(jī)與另一個(gè)在測(cè)量?jī)x中獨(dú)立于所述機(jī)械式蓄能器的系統(tǒng)功能相耦合。
17.按權(quán)利要求
16所述的刺孔輔助裝置，其中同時(shí)或彼此獨(dú)立地提供用于機(jī)械式蓄能器的能量和用于所述獨(dú)立于蓄能器的系統(tǒng)功能的能量。
18.按權(quán)利要求
16所述的刺孔輔助裝置，其中所述獨(dú)立于蓄能器的系統(tǒng)功能是測(cè)試元件輸送或儲(chǔ)備盒輸送。
19.按權(quán)利要求
15所述的刺孔輔助裝置，其中將多個(gè)測(cè)試元件支承在測(cè)量?jī)x中的儲(chǔ)備盒中。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種為診斷目的抽取血液的采血系統(tǒng)(1)。該采血系統(tǒng)包括一個(gè)電驅(qū)動(dòng)的電機(jī)(9)，該電機(jī)(9)提供用于驅(qū)動(dòng)刺血針的能量。按本發(fā)明，該采血系統(tǒng)還包括一個(gè)機(jī)械式蓄能器(20)，由電機(jī)轉(zhuǎn)換的電能以機(jī)械能的形式存儲(chǔ)在該蓄能器(20)中。通過使用機(jī)械式蓄能器，可以使用早已公開的機(jī)械驅(qū)動(dòng)元件。同時(shí)可以用電氣方式激活采血系統(tǒng)，并且由此對(duì)使用者來說實(shí)現(xiàn)了舒適的操作。
文檔編號(hào)A61B5/15GK1993079SQ200580025970
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月27日
發(fā)明者J·舍雷, G·施梅爾澤詹-雷德克, W·施米德, J·拉施-門格斯, R·帕克爾, J·舒拉特, C·霍勞夫, F·德克, B·索斯, J·多帕, S·溫海姆 申請(qǐng)人:霍夫曼-拉羅奇有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan