改进的泵装置的制作方法

1.本发明涉及注射器式泵的领域，特别是旨在计量小体积的精密泵。


背景技术：

2.精确的剂量，特别是在药物的情况下，可以是至关重要的。然而，泵的精度会随着时间的增长而降低。例如，在注射器柱塞的密封处或注射器与流体进入或离开管道的连接处可能会发生泄漏。泵的不同部件之间可能出现或恶化间隙。堵塞物或障碍物也会妨碍泵的正常运行。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提出一种泵，该泵配备有用于监测其运行并确保比现有技术的泵中更精确的计量的装置。
4.根据本发明的第一目的，一种用于致动注射器式泵中的注射器的活塞的系统，所述活塞配有连接器，所述系统包括：
[0005]-发动机；
[0006]-传动装置；和
[0007]-推动件；
[0008]
所述传动装置被设置用于将发动机的动作传递到所述推动件，并且所述推动件被设置用于使所述活塞沿着注射器轴线平移移动，
[0009]
所述推动件包括：
[0010]-用于所述连接器的插接件；
[0011]-固定节段，所述固定节段设置为被固定至所述传动装置；
[0012]-梁，所述梁横向于所述注射器轴线将所述插接件连接到所述固定节段；和
[0013]-弯曲传感器，用于测量所述梁围绕一条与所述注射器轴线垂直的轴线的弯曲。
[0014]
所述发动机有利地是旋转发动机，旋转发动机包括形成螺钉的轴；并且，所述传动装置包括拧在所述螺钉上的螺母和与所述螺母连在一起平移的支架，所述推动件的固定节段固定到所述支架。发动机有利地是步进发动机。
[0015]
传感器可以是粘贴在梁的一个面上的弯曲计。
[0016]
有利地，插接件和连接器在它们之间形成线性-环形连接。所述连接器可以包括在所述活塞的轴向杆的一端部处形成的球体；并且，所述插接件可以包括一圆柱形的凹槽和一缝隙，所述凹槽被设置为用于容纳所述球体，所述凹槽沿着基本上垂直于所述注射器轴线的一轴线延伸，并且所述凹槽的直径基本上等于所述球体的直径，并且所述缝隙被设置用于，当所述球体在所述凹槽中时，所述轴向杆具有间隙地通过缝隙。所述凹槽可以包括用于将所述连接器引入凹槽中的轴向开口。
[0017]
根据本发明的第二目的，精密泵包括根据本发明的第一目的的系统。其优选地包括用于将根据本发明的第二目的的注射器以可移除的方式安装在精密泵中的插接装置。
[0018]
这种精密泵有利地包括以下中的至少一个传感器：用于所述发动机的电流传感器，环境空气压力传感器，环境温度传感器，振动传感器，红外传感器，超声波传感器和湿度传感器。它还可以包括远程控制装置和用于将由所述弯曲传感器和在适当情况下的一个或多个其他传感器采集的数据传输到所述远程控制装置的传输装置。
[0019]
根据本发明的第三个目的，根据本发明的第三目的的用于控制泵中注射器的磨损的方法，使用由弯曲传感器和在适当情况下由一个或多个其它传感器采集的数据。优选地，该方法包括预先学习步骤。
附图说明
[0020]
下面将参照附图以非限制性示例的方式描述本发明的几个实施例，其中：
[0021]
[图1]是根据本发明的注射器式泵的左前四分之三的示意性透视图；
[0022]
[图2]是图1的泵的纵向截面和仰视示意图；
[0023]
[图3]是图1的泵的前部部分在注射器附近的纵向仰视示意图；
[0024]
[图4]是图3的注射器的推动件的右前四分之三的示意性透视图；
[0025]
[图5]是用于致动注射器的装置的细节的示意性正视图；和
[0026]
[图6]是类似于图4的右前四分之三的示意性透视图，示出了可用于图1的泵中的推动件的另一实施例。
具体实施方式
[0027]
图1示出了根据本发明的精密泵1。该泵包括并使用注射器2。它还包括：
[0028]-底座3；
[0029]-阀4；
[0030]-用于致动注射器的致动装置6；
[0031]-用于致动阀4的发动机7；和
[0032]-电子控制装置8。
[0033]
注射器的致动装置6包括注射器发动机10、传动装置11和推动件12。
[0034]
注射器是基本上围绕注射器轴线x2回转的。在所示示例中，注射器轴线是竖直的。如图3中特别示出的，注射器2包括圆柱部13、可穿过圆柱部的轴向的开口15移动的活塞14、和轴向的流体插接件16。流体插接件16是阳插接件，形成在圆柱部的外部，与圆柱部的底部17中的开口15相对。注射器还包括轴向通道18，该轴向通道允许流体通过底部17和流体插接件16在圆柱部的腔室19和注射器的外部之间循环。腔室19限定在圆柱部和活塞之间；其内部容积随活塞在圆柱部中的位置而变化。
[0035]
在所示的示例中，活塞14包括头部21、杆22和连接器23，所述头部21安装成在圆柱部13中密封地滑动，所述杆22从头部轴向延伸到圆柱部外部，所述连接器23形成在杆的与头部21相对的一端处。头部包括用于在活塞14和圆柱部13之间形成密封的环形密封件21a。在所示的示例中，具有球体23形状的连接器23安装在杆22的截面减小部22b处。杆及其截面减小部各自具有绕注射器轴线x2的圆形的截面。截面减小部具有记为d22b的恒定直径。球体23具有表示为d23的直径。
[0036]
阀4是围绕阀轴线x4的旋转阀。阀由阀发动机7致动。阀包括三个端口46-48。在所
示示例中，所有三个端口都是阴流体插接件。设置有第一阴流体插接件46，用以与注射器的阳流体插接件16接合。阀还包括每个用于将管道连接到其中的第二阴流体插接件47和第三阴流体插接件48。例如，一个管道可以连接到储备器以便泵送其中的流体，另一个管道用于倾倒如此泵送的流体的所需体积。阀的旋转使得能够使第一插接件46与第二插接件47或与第三插接件48连通。
[0037]
底座3由铝注塑而成。它呈“l”形。底座包括基本上矩形板状且前后细长的基部25。它还包括从基部25的前端向上延伸的基本上竖直的支柱26。
[0038]
注射器发动机10固定在底座24的后端。注射器发动机包括竖直设置并形成螺钉的轴28。传动装置11包括驱动螺母29、和支架31。驱动螺母29与螺钉28啮合。支架前后延伸；支架通过后端31a与驱动螺母29啮合，并且通过前端31b与线性的引导件32接合。引导件32固定到底座3的支柱26。驱动螺母竖直地驱动支架31，并且引导件32使支架保持竖直平移。
[0039]
线性编码器固定在底座3上，刻度标尺固定到支架31，与线性编码器相对。刻度尺的运动由线性编码器读取。线性编码器-刻度标尺对允许以高精度检查运动发生，并允许确定活塞相对于底座的基本绝对位置。
[0040]
推动件12固定到支架31的前端31b。如图4中特别示出的，推动件12具有“l”形，其立柱用附图标记34标示，其基部用附图标记37标示。“l”的立柱34用作推动件固定到支架的节段；立柱压靠在支架31的前端31b的竖直前表面上；立柱34通过螺钉固定在前端的竖直前表面上。基部37从支柱34的下端大致水平地向前延伸。推动件的基部37包括插接件36和梁38，梁38使插接件水平地连接到推动件12的立柱34的下端。
[0041]
推动件12的插接件36包括围绕大致水平的插接件轴线x41的圆柱形的通道41。通道的整个截面通过插接件的前表面开放。它还在插接件的上表面上开有连接通道和该上表面的缝隙。通道41的直径d41基本上等于球体23的直径d23，使得球体与通道形成线性-环形连接，并且球体可以在通道中沿着插接件轴线x41滑动。缝隙42的宽度l42大于注射器6的杆22的截面减小部22b的直径d22b，使得在杆的截面减小部22b的两侧设置间隙，以便允许杆围绕插接件轴线x41的摆动。
[0042]
注射器2是可拆卸的，即可以用另一个注射器替换一个注射器。为了安装注射器，必须使阳流体插接件16和第一阴流体插接件46相对，将连接器23在这种情况下将球体23插入插接件36中，使得注射器轴线x2基本上竖直，然后将流体插接件16、46它们之间拧紧。
[0043]
通过通道在球体上的作用，推动件允许从底部向上推动和从顶部向下拉动活塞14。球体23在通道41中的移动自由度确保推动件在杆上的作用沿着注射器的轴线x2定向。
[0044]
梁38包括基本上水平的下表面38a。弯曲计44固定到下表面38a。该弯曲计被设置为测量围绕横向于梁的水平轴线的弯曲应力。如此测量的应力基本上取决于注射器2施加在推动件12上的力。
[0045]
当推动件12移动并且与之一起移动注射器2的活塞14时，在推动件上产生力。这些力来自活塞的密封件21a的摩擦力和位于注射器的腔室19中的流体的压力。弯曲计44特别允许评估密封件的摩擦力和密封件的磨损。
[0046]
在梁38的上部形成弱化区域39。弱化区域允许提高弯曲计44的灵敏度。弱化区域被布置成在梁38处保持足够的刚度，以确保活塞14的移动因此确保计量的令人满意的精度。在所示的示例中，弱化区域由横向于梁的两个半圆柱部39构成，所述两个半圆柱部39在
梁的上表面中向上开口。在弱化区域39的下表面和底部之间测量的梁的当前厚度表示为e38。正是该厚度决定了弯曲计44能够测量的力的范围。
[0047]
图6示出了推动件12的第二实施例。其与图4所示的第一实施例不同,其特征在于梁38的横向于插接件轴线x41的横截面是恒定的并且是矩形的。在该构造中，如果该构造允许在梁中具有均匀的应力，则对于梁的相同的当前厚度e38，梁的弯曲位移大于在第一实施例的情况下的相同位移。
[0048]
在该第二实施例中，弯曲计44可以固定在梁38的上表面38b上，而不是布置在下表面38a上。因此，可以使用两个弯曲计，一个在下表面38a上，另一个在上表面38b上。
[0049]
实时测量密封件的摩擦力可以跟踪密封件的磨损随时间的演变，并防止泄露发生，和预测密封件或整个注射器的更换。
[0050]
在根据本发明的系统用于在诊断的背景下执行剂量的情况下，错误的风险被降低，这对所涉及的患者是有利的。
[0051]
测量密封件的磨损是非常重要的，因为它可以避免泄露，从而避免由此产生的计量错误。当所述泵为连接输液的药物泵时，这因此降低了输液的病人的风险。
[0052]
测量这种磨损也有助于规划注射器的更换并在正确的时间进行更换，即不早也不晚。因此，更换是基于物理测量。
[0053]
此外，泵1包括用于每个发动机的控制装置。
[0054]
在腔室中产生的任何压力变化都转化为力，并由弯曲计测量。
[0055]
这里只有一个传感器，即弯曲计44，可以测量磨损和压力。
[0056]
使推动件12动作的发动机10和使阀4动作的发动机7是步进发动机。控制装置8包括用于发动机7、10的控制装置，所述控制装置包括用于每个发动机7、10的电流传感器。每个电流传感器实现以下功能：
[0057]-控制由在发动机中流动的电流引起的发动机的加热；
[0058]-控制发动机的转矩，特别是注射器的发动机10的转矩，因为电流和转矩之间存在联系；
[0059]-发动机磨损预测，电流消耗与泵磨损之间存在关系。有利地实施远程跟踪。可以有利地提供包括基于人工智能的算法的应用，以帮助远程跟踪。
[0060]
泵还包括传感器，该传感器使得能够跟踪泵的总耗电，该传感器除了控制总耗电之外，还使得能够预测泵1的总寿命或剩余寿命。
[0061]
泵可以有利地包括其它传感器，特别是选自环境空气压力传感器，环境温度传感器，振动传感器，红外传感器，超声波传感器和/或湿度传感器。
[0062]
空气压力与泵的剂量功能之间存在联系。实际上，剂量功能是活塞运动产生的压力变化与管道(或取样针)末端处存在的大气压之间的关系。因此，环境空气的压力传感器，即泵所在位置的压力传感器，可以校正剂量功能产生的体积。
[0063]
体积和温度之间也有联系。借助环境温度传感器，剂量功能根据环境温度进行校正或调整。该温度传感器还确保产品在规定的温度范围内工作。
[0064]
泵1包括产生振动的多个机械运动。振动传感器允许跟踪振动水平的演变，以便预测和预料机械故障和故障。
[0065]
超声波传感器的目的是测量由机械运动产生的声音，以便预测和/或预料机械故
障以及故障。
[0066]
红外传感器有利地朝向发动机7、10中的每一个。它允许非接触式测量发动机的实际温度。由于泵1通常安装在密闭介质中，例如在分析机内部，因此对发动机温度和一般发热温度的精确控制是有利的。
[0067]
湿度传感器测量环境湿度。它确保泵在指定的湿度范围内运行。此外，在泵泄漏的情况下，湿度水平增加，因此湿度传感器可以检测这种泄漏。
[0068]
泵1的控制装置8有利地包括连接到远程控制装置和/或例如连接到“云”的装置。这些连接装置可以包括蜂窝连接、蓝牙连接和/或wi-fi连接。这些连接装置允许将由传感器收集的数据或测量值实时或延迟地发送到远程控制装置。
[0069]
泵的控制装置8有利地被设置为接收输入信息。这些传入信息可以是特定的配置或软件更新。
[0070]
将传感器数据发送到云中以进行实时或延迟分析，可以为用户提供重要的服务，例如：
[0071]-预测注射器的磨损和预期更换；
[0072]-预测维修需求；
[0073]-故障预测；
[0074]-寿命结束预测；和/或
[0075]-当产品的使用超出规格时，例如特定的温度或湿度范围，提供警报和信息，以确保剂量结果符合用户的期望。
[0076]
根据本发明的注射器式泵具有以下特征：
[0077]-活塞14的线性运动通过螺钉28和螺母29之间的机械连接来实现，而现有技术的泵使用传动带。螺钉/螺母连接提供了以下改进：
[0078]-机械简单，减少了零件的数量；
[0079]-减少总机械间隙，这可以提高泵的精度；
[0080]-由于零件数量减少而节省空间；
[0081]-更高的速度和加速是可能的；
[0082]-简化生产，因为不需要调整传动带的张力；和
[0083]-比传动带寿命长。
[0084]-活塞14的线性运动还由线性引导件32保证，以支撑力；
[0085]-推动件12用于推动和拉动注射器2的活塞14从而实现剂量功能。
[0086]
根据本发明的相同泵可以设置成接受多个注射器尺寸，例如，可容纳100μl，250μl，500μl，1000μl，2.5ml，5ml，12.5μl，25ml或50ml的注射器。这种泵可被设置为精确地计量约0.1μl至50ml的体积。
[0087]
当然，本发明不限于刚刚描述的示例。
[0088]
相反，本发明由以下权利要求书限定。
[0089]
对于本领域技术人员来说，实际上将显而易见的是，可以根据刚刚向其公开的教导对上述实施例进行各种修改。
[0090]
特别是，注射器轴线可能不是竖直的。泵还可以包括多个注射器，所述多个注射器由相同的推动件驱动或不由相同的推动件驱动。
[0091]
此外，底座也可以由塑料材料制成，而不是由铝制成。

技术特征：
1.一种用于致动注射器式泵(1)中的注射器(2)的活塞(14)的系统(6)，所述活塞配有连接器(23)，其特征在于，所述系统包括：-发动机(10)；-传动装置(11)；和-推动件(12)；所述传动装置被设置用于将发动机的动作传递到所述推动件，并且所述推动件被设置用于使所述活塞沿着注射器轴线(x2)平移移动，所述推动件包括：-用于所述连接器(23)的插接件(36)；-固定节段(34)，所述固定节段设置为被固定至所述传动装置；-梁(38)，所述梁横向于所述注射器轴线(x2)将所述插接件(36)连接到所述固定节段；和-弯曲传感器(44)，用于测量所述梁(38)围绕一条与所述注射器轴线(x2)垂直的轴线的弯曲。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机(10)是旋转发动机，旋转发动机包括形成螺钉(28)的轴；并且，所述传动装置包括拧在所述螺钉(28)上的螺母(29)和与所述螺母连在一起平移的支架(31)，所述推动件(12)的固定节段(34)固定到所述支架(31)。3.根据权利要求1和2中任一项所述的系统，其特征在于，所述发动机(10)是步进发动机。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述弯曲传感器(44)是粘贴在梁(38)的一个面(38a)上的弯曲计。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述插接件(36)和所述连接器(23)在它们之间形成线性-环形连接。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述连接器包括在所述活塞(14)的轴向杆(22b)的一端部处形成的球体(23)；并且，所述插接件(36)包括一圆柱形的凹槽(41)和一缝隙(42)，所述凹槽(41)被设置为用于容纳所述球体，所述凹槽沿着基本上垂直于所述注射器轴线(x2)的一轴线(x41)延伸，并且所述凹槽的直径(d41)基本上等于所述球体的直径(d23)，并且所述缝隙(42)被设置用于，当所述球体在所述凹槽中时，所述轴向杆(22b)具有间隙地通过缝隙。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述凹槽包括用于将所述连接器引入凹槽中的轴向开口。8.精密泵(1)，其特征在于，精密泵包括根据权利要求1至7中任一项所述的系统。9.根据权利要求8所述的精密泵，其特征在于，所述精密泵包括用于将注射器以可移除的方式安装在所述精密泵上的插接装置(36-46)。10.根据权利要求8和9中任一项所述的精密泵，其特征在于，所述精密泵还包括以下中的至少一个传感器：用于所述发动机(10)的电流传感器，环境空气压力传感器，环境温度传感器，振动传感器，红外传感器，超声波传感器和湿度传感器。11.根据权利要求11至13中任一项所述的精密泵，其特征在于，所述精密泵包括远程控
制装置和用于将由所述弯曲传感器(44)和在适当情况下的一个或多个其他传感器采集的数据传输到所述远程控制装置的传输装置。12.一种用于控制根据权利要求8至11中任一项所述的精密泵中的注射器的磨损的方法，其特征在于，所述方法使用由所述弯曲传感器(44)和在适当情况下的一个或多个其他传感器采集的数据。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括预先学习步骤。

技术总结
本发明涉及一种使用注射器(2)的精密泵(1)，其中用于注射器活塞(14)的推动件(12)设置有弯曲计(44)。置有弯曲计(44)。置有弯曲计(44)。


技术研发人员：哈立德
受保护的技术使用者：哈立德
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2023/9/9