【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 为了分析-诊断目的从一个身体部位(多数从手指或耳垂)中抽取少量血液而使用刺血针，该刺血针为产生一个伤口而刺入相应身体部位中。只要手动进行，那就需要经过专门培训的人员。但刺孔会带来巨大的疼痛。很长时间以来就已使用采血系统，这些采血系统包括一个针剌仪和附属的与该相应的针刺仪专门匹配的刺血针。在针刺仪的一个壳体中有一个刺血针驱动机构，通过该驱动机构用机械方法将一根刺血针刺入皮肤中。在这种情况下，通常使用弹簧作为用于刺入运动的驱动元件。但为了定期对血液的特定的分析值进行监控，经常有必要使病人在一天内多次进行检验。这尤其适用于糖尿病患者，这些人应该经常检查其血糖水平，用于使胰岛素注射量与需求(该需求量依赖于营养吸收、身体活动等而剧烈变化)相匹配，以此尽可能总是将其血糖水平保持在特定的额定极限内。因此，这种强化治疗的前提是，采血带来尽可能少的疼痛。过去，随着在这方面获得改进这一目标，开发了大量不同的采血系统，这些采血系统包括用于刺血针或注射针的机械驱动单元。在当今时代，已经如此高水平地开发出所述驱动单元，使得刺入过程可以用可再现的痛苦少的方式进行。但在可以操作所述采血系统之前...
【技术保护点】
用于在一个身体部位中产生一个皮肤开孔的刺孔辅助装置，包括：－具有开口的壳体，刺血针可以从该开口中伸出，－具有刺血针本体的刺血针，以及－用于驱动所述刺血针本体和刺血针的驱动单元，使得刺血针的针尖至少可以部分地从壳体中伸 出用于执行刺入过程，其中－所述驱动单元包括－电机，该电机可以与电蓄能器相接触，从而提供驱动刺血针所需要的能量，－机械式蓄能器，该蓄能器如此耦合到所述电机上，使得由电蓄能器所存储的电能转换为机械能，并且至少部分地由所述 机械式蓄能器加以存储，以及－耦合机构，该耦合机构将所...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-7-31 102004037270.5得到解决。特别优选的实施方式按照从属权利要求产生。本发明包括一个用于在身体部位中产生一个皮肤开孔的刺孔辅助装置。该刺孔辅助装置的壳体具有一个开口，一根刺血针可从该开口中伸出。在该壳体内部定位了刺血针，该刺血针通过一个用于执行刺入过程的驱动单元进行驱动。按本发明，所述采血系统的驱动单元包括一个机械式蓄能器，该蓄能器可以通过一个电机与一个电蓄能器相连接，从而可以提供用于驱动刺血针的能量。在此，如早已说明的一样，电蓄能器的突出之处在于很高的存储密度，并且可以比如包括电池或蓄电池。为从所述电蓄能器中提取能量，电机与所述电蓄能器及机械式蓄能器进行耦合，从而使提供给该电机的电能可以转换为机械能并加以存储。与此相反，所述机械式蓄能器的突出之处在于很快的能量提取速度，并且在短短几毫秒之内向采血系统提供执行刺入过程所需要的能量。刺血针本体通过一个耦合机构与机械式蓄能器相耦合，使得所存储的能量可以直接传递给刺血针本体。在一种优选的实施方式中，所述耦合机构在机械式蓄能器和刺血针之间包括一个用于对所述刺血针本体的运动过程进行控制的机械式运动转换器，使得该刺血针执行一种强制导引的运动。通过这种方式可以如此将刺血针运动控制在刺入方向上或与刺入相反的方向上，从而保证刺入过程疼痛很少。所述按本发明的系统实现了电机与机械式蓄能器的组合，并且由此实现与采血系统的驱动单元的其它机械部件的组合，从而可以保证在刺入过程中所述刺血针本体的运动过程受到控制。该采血系统由此为将刺血针本体耦合到所述机械式蓄能器上，可以采用根据早已公开的机械部件的原理如控制滑槽(比如参见US 6,409,740和US6,419,661)，为耦合到刺血针上，这样的机械部件使用了弹簧。通过这种方式，那些在过去数年里早已经过考验的部件可以集成在该采血系统中，用于在机械驱动机构中确定地导引刺血针。在此可以放弃昂贵的就象在电驱动机构中所必需的控制单元。除此以外，该采血系统不仅拥有很高的存储密度，而且还同时拥有很高的能量提取速度。因而这种按本发明的采血系统的突出之处在于电机与机械式蓄能器的组合，使得电能可以转换为机械能。机械式蓄能器可以按照本发明以多种方式得以实现。优选所述机械式蓄能器作为固体集成在所述驱动单元中。一种所述的蓄能器比如是弹簧，就象其早已在机械式驱动单元中加以应用的一样。而后通过一个首先对该弹簧进行压缩的电机来张紧该弹簧。作为弹簧，比如可以使用螺旋弹簧、扭簧或螺旋扭力弹簧等，其在现有技术中同样得到早已公知。刺入过程可以相应地象在机械式驱动单元中一样由弹簧的卸载来触发，并且可以在弹簧和刺血针本体之间使用相应的耦合机构。为张紧弹簧，将电机通过一个耦合器和/或通过一个传动机构与机械式蓄能器进行耦合这一做法有时证实很有帮助。通过这种方式，可以由较小的电机顺利地提供张紧弹簧所需要的转矩。如果将耦合器用作电机和机械式蓄能器之间的连接，那么可以由此以简单的方式将30mNm的转矩传递给所述机械式蓄能器。作为电机和机械式蓄能器之间的耦合器，比如优选使用转矩或旋转角控制的耦合器，这样的耦合器可以同时用简单的方式对电机进行控制。作为传动机构，可以比如使用锥齿轮传动机构。同样也可以考虑其它类型的在现有技术中早已公开的能够将电机耦合到机械式蓄能器上的传动机构或耦合器类型等。如果使用用于将电机的力传递到所述机械式蓄能器上的耦合器，则可如上所述一样考虑根据加载的转矩对所述电机进行控制。在这种情况下，在一种优选的实施方式中对张紧过程中的电机电流进行测量，并且与预先给定的数值进行比较。如果比如所述机械式蓄能器通过弹簧来实现，那就加大弹簧的压缩程度来提高用于张紧弹簧的转矩。因此根据弹簧的压缩程度来提高电机电流，其中所述相应地测量出的电机电流值反映了弹簧的指定的压缩状态。借助于预先设定的电机电流值，可以由此向采血系统表示，已经完全执行了张紧过程。如果电机电流超过一个所述的阈值，那就停下电机，从而结束弹簧的张紧过程。因而可以用简单的方式实现对电机的自动控制。所说明的优选的实施方式可以驱动采血系统，而不需要用于对工作过程进行控制的附加的位置传感器等。随后以相同的方式通过由所述加载的转矩进行的控制来触发刺入过程。这里首先要重新激活电机，从而首先使弹簧的张紧过程继续下去，直至达到一个预先设定的第二转矩，一个第二阈值。现在随着电机达到所述第二阈值的预先设定的转矩，在电机和弹簧之间的连接就自动松开，从而可以释放由弹簧存储的机械能。该弹簧由此卸载，其中所述刺血针本体通过由弹簧释放的能量进行驱动。在此，该能量可以通过相应的如在现有技术中用于在弹簧和刺血针本体之间进行力传递的耦合机构一样按指定方式作用于刺血针本体。除此以外，也可以考虑通过其它的实施方式对电机进行类似的控制，在这些实施方式中比如通过旋转角对耦合器进行控制。此外，同样可以通过一个质量实现固体形式的机械式蓄能器，该质量比如由一个电机置于旋转之中。通过这种方式产生的动能被传递给刺血针本体，使得刺血针执行刺入运动。因而这一切表明，电机的电能不仅可以转换为势能的形式，而且可以转换为动能的形式，并且可以由机械式蓄能器加以存储。如果电能由机械式蓄能器作为动能加以存储，那么随后在这里也将刺血针本体与机械式蓄能器进行耦合，从而可以直接地并且损失很少地释放所存储的能量，并且转换为刺血针本体的一种有针对性的运动。为此在使用旋转质量作为蓄能器时，优选将耦合器设置为机械式蓄能器和刺血针本体之间的耦合机构，该耦合器可以使所述质量的动能再次作用到刺血针本体上，或者在一种优选的实施方式中作用到一个机械式运动转换器上。一种所述的耦合器可以比如包括一个摩擦调整联锁装置(Reibrichtsperre)和一根轴，就象其在现有技术中早已公开的一样。同样可以考虑具有缠绕弹簧或具有自动耦合器的实施方式，下面还将对这样的实施方式进行详细说明。通过将耦合器集成在所述移动质量和刺血针本体之间来实现很高的能量提取速度，并且由此实现优选处于1毫秒范围内的耦合时间。所以，作为机械式蓄能器和刺血针本体之间的耦合机构，除了在现有技术中早已公开的用于将弹簧与刺血针本体进行耦合的实施方式以外，也可以考虑使用这样的耦合器，这样的耦合器能够将能量从移动的质量直接传递到刺血针本体上。机械式蓄能器和刺血针本体之间的耦合器由此可以一方面通过简单的机构得以实现，比如在US5,318,584中就为机械式驱动单元对这些机构作了说明。另一方面，耦合器和/或传动机构的使用也证实十分有利。在此，所述负责机械式蓄能器和刺血针本体之间的耦合的部件也可以同时起到机械式运动转换器的作用，或者也通过机械式运动转换器与刺血针本体相连接，从而使刺血针执行经过强制导引的运动。比如对此应该提到一种十字头曲拐传动机构，这种十字头曲拐传动机构实现了所述部件的耦合，并且同时用作机械式运动转换器。所提到的实施方式仅仅示例性地列出。就象在用于传递能量的现有技术中所公开的一样，同样可以考虑其它的实施方式以及这些实施方式与所述在现有技术中所公开的机械式蓄能器的组合。作为用于按确定方式对被驱动的刺血针本体进行导引的机械式运动转换器，同样可以使用如在现有技术中在机械式驱动单元中所使用的机构。比如，这里应该提到一种控制滑槽的原理(DE 10223558.9)。在此，由于使用了一种控制滑槽，可以实现刺血针本体在刺入方向或与刺入方向相反的方向上的指定的运动过程。但同样这里也可以使用传动机构，比如如上所述的十字头曲拐传动机构。所述按本发明的系统可以将电机集成在传统的机械式采血系统驱动单元中。通过这种方式可以满足很高的对疼痛少的刺入过程的要求，其中尤其对运动机能受到限制的病人来说同时保证操作过程十分舒适。其中，所述按本发明的系统实现了一种简单的和成本很低的结构。其中，按本发明实现了电机与机械式驱动元件的耦合，就象在现有技术中早已公开的一样。这一点尤其通过将电能由一个电机转换为机械能这种做法来解决。通过使用机械式蓄能器，可以与其它的机械部件如机械式运动转换器相耦合，就象在用于使刺入运动在机械式驱动单元中按指定方式进行导引的现有技术中所使用的一样。通过这种方式，不仅提供了很高的能量提取速度，而且提供了指定的运动过程。作为电机，比如可以使用电动机(直流电机、外转子/电机或无刷电机或一种所谓的“形状记忆合金致动器(Memory shaped AlloyActuator)”)。所谓的“形状记忆合金致动器”在现有技术中又被称为“Nanomuscle”，在这样的致动器中通过电流对优选由高纯度合金制成的单个元件进行加热，从而由此改变其形状(相应的元件的膨胀)。除此以外，所述按本发明的系统证实在集成系统中的应用中特别有利，这样的集成系统在分析系统中优选将多种功能集于一身。所述系统将多个系统功能集成在一个仪器中，由此使用者省去复杂的操作步骤。其中，集成系统的使用由此使使用者可以借助于一台唯一的仪器首先执行刺入过程，并且而后将血液放到由采血系统提供的测试元件上。而后直接在仪器中对测试元件进行分析，而病人则不必在不同的仪器元件(刺孔辅助装置、测试元件、测量仪)之间更换。比如，在文件WO 98/24366中对刺孔辅助装置集成在测量仪中的情况进行了说明。病人由此可以通过一台仪器执行所有分析所需要的操作步骤。但在现有技术中也公开了一些其它的系统，这些系统具有与此不同的集成方式。例如在一些不太复杂的仪器中要操作独立于测量仪的刺孔辅助装置，这样的仪器具有测试元件盒，并且自动地输出测试元件。比如这里应该提到Roche Diagnostics GmbH公司的AccuCheck Compact仪器。除此以外，所述的集成系统可以优选除了测试元件盒以外还具有刺血针盒。如果按本发明的系统与如上所述的集成系统进行组合，那么由此可以满足很高的对操作舒适性的要求。在对按本发明的系统进行集成之后，就可以在一种优选的实施方式中将所述电机用作组合驱动机构。按本发明在组合驱动机构中，所述电驱动的电机一方面如所说明的一样为所述机械式蓄能器提供能量，但另一方面所述电驱动的电机也同时或者在时间上独立地为另一系统功能提供能量。这种系统功能可以比如是储备盒输送、测试元件输送等。如果该电机在时间上先后用于执行不同的功能，那么证明十分有利的是使用另一个将该电机耦合到所述相应的系统功能上或使其与相应的系统功能脱耦的传动机构和/或耦合器。由此不仅可以轻易地在空间上而且在时间上独立地将电机用于相应的系统功能。由此可以实现高度集成的系统的紧凑结构形式。附图说明下面根据附图对示例性优选的实施方式进行更详细地描述。附图示出图1a)是具有一根作为机械式蓄能器的弹簧的电气刺孔辅助装置；图1b)是具有锥齿轮传动机构和弹簧的电气刺孔辅助装置；图1c)是具有可移动导向的滑杆的电气刺孔辅助装置； 图2是作为机械式蓄能器的具有自动耦合器的旋转质量；图3a)是具有一个组合式驱动机构的集成系统；图3b)是具有用于滚筒盒的组合式驱动机构的集成系统；图4是具有旋转角控制的耦合器的系统；图5是具有转矩控制的耦合器的系统；图6是具有一个作为机械式蓄能器的旋转质量的系统。 图1a)示出了一个采血仪器1的剖面图。该仪器包括一个外部的壳体2，该壳体2在其前面的端部3上具有一个用于刺血针尖伸出的出口4。该出口4集成在刺孔辅助装置的一个盖帽5中，该盖帽5可转动地与壳体1相连接。通过该盖帽5围绕着轴线A的转动可以改变针尖从出口4中伸出的伸出距离，并且由此可以由使用者选择采血仪的刺入深度。此外，在采血仪的前面区域6中布置了一根刺血针，优选布置一个刺血针盒(未示出)，从该刺血针盒中可以取出刺血针用于刺入过程。为执行刺入过程，通过一个驱动单元8在沿着轴线A的刺入方向上驱动刺血针，并且在刺入过程之后再次将其退回所述壳体中。在所示出的实施例中，所述驱动单元包括一个电机9，该电机9与一个电池形式的电蓄能器相连接(未示出)。该电机通过一个传动机构10与一个耦合器11相耦合。如果该电机由使用者起动以执行刺入过程，那就通过传动机构和耦合器将旋转运动传递给弹簧12，该弹簧12就以这种方式被压缩。在此，通过耦合器产生对弹簧的压缩来说所必需的转矩，从而即使在电机功率很低的情况下也能对弹簧进行足够的压缩。优选通过对加载的电机电流及由此对当前转矩的测量来控制电机。如果在此超过一个预先确定的极限值，则向该系统传递信号，该弹簧现在已加载了足够的预紧力，其中所述电机自动停止。使用者现在可以通过一个触发按钮7触发刺入过程。在这种情况下，使用者重新通过操纵触发按钮来起动电机，其中该弹簧再次被压缩，直至达到一个预先确定的第二转矩。在达到所述第二极限值时，先前在张紧状态中被锁止的弹簧自动松开，从而由该弹簧所存储的势能得以释放。弹簧的释放出来的能量现在通过一个运动转换器(未示出)比如一个控制滑槽被导向刺血针本体，使得所述刺血针进行强制导引的运动，并且可以疼痛少的刺入身体部位。 图1b)示出一个自动化的刺孔辅助装置的粗略功能图，并且在此表明电机耦合到一个机械式蓄能器以及一个导引刺血针本体的刺入运动的机械式运动转换器上的情况。在所示出的实施例中，仅仅示意示出了电机9，该电机9通过一个传动机构10以及一个耦合器11与一根作为机械式蓄能器的弹簧20相耦合。该弹簧在其第二端部上与一个滑杆15相连接，该滑杆15则通过轴承13可运动地支承在一个按本发明的系统中。该滑杆具有一个导向凹槽16，其用作刺血针支架14的控制滑槽。如果起动电机以张紧弹簧，则弹簧被压缩，其中所述滑杆移近该电机。该滑杆因此可在旁边朝电机移动。与此相反，所述刺血针支架14沿着方向B位置固定地定位在系统中，并且位置固定地留在其相对于电机的旁边的位置中，而所述滑杆则进行侧向移动。在这期间，所述刺血针支架沿着导向凹槽16进行导引，该导向凹槽16作为控制曲线引起所述刺血针支架的垂直于滑杆的运动方向偏移。因此该刺血针支架得到一个沿着刺入方向A的移动升程，并且随后通过导向凹槽的构造再次被拉回到其原始位置中。在张紧后，所述滑杆位置固定地锁止在系统中。在触发刺入过程之后，首先松开锁止状态，从而弹簧可以再次返回到其消除应力的状态中。由此引起滑杆的垂直于刺入方向A的运动，所述刺血针支架14也因此重新跑完导向凹槽16的行程，其中执行了所述刺入过程。 图1c示出了一种按本发明的系统，它具有一个作为机械式运动转换器的十字头曲拐传动机构。该系统具有一个电驱动的电机9，该电机9通过轴承19位置固定地定位在系统中。该电机与一个锥齿轮传动机构10相连接，而该锥齿轮传动机构10则又与一个耦合器11(仅仅示意示出)相耦合。由于使用了锥齿轮传动机构，因而可以灵活地构造系统的空间结构，使得所述电机如在附图中举例示出的一样不必线性布置在刺血针支架14后面。由此可以毫无问题地将由所述电机提供的能量进行90°的转向。通过这种方式，可以实现该系统一种紧凑的结构形式。这里同样可以集成其它的系统功能(这里未示出)，其中所述按本发明的系统的空间结构可以相应地与所述其它的系统功能相匹配。如果该锥齿轮传动机构和耦合器通过所述电机进行驱动，那就张紧螺旋弹簧12。在所说明的实施例中对电机进行依赖于旋转角的控制，其中一旦耦合器旋转了360°，那就停下电机。该弹簧锁止在其张紧状态中。现在该采血系统处于准备工作状态。通过操作触发开关7，所述弹簧被释放，并且所存储的势能通过一个十字头曲拐传动机构18传递到刺血针本体上。在所示出的实施例中，使用一个十字头曲拐传动机构作为机械式运动转换器，该十字头曲拐传动机构使得刺血针支架进行强制导引的运动。所说明的实施方式示例性地示出按本发明的系统的不同的可能部件的组合。同样也可以考虑如在图1b中所说明的一样，代替十字头曲拐传动机构将一个滑杆导向装置集成在该系统中。在此，所述单个部件的多方面组合可以实现对按本发明的系统进行灵活构造，可以根据要求尤其为集成系统对该系统进行调整。 图2示出一个驱动机构的详细示图，其中作为机械式蓄能器使用了一个旋转质量。这种系统的结构基本上类似于早已在图1中所示的采血仪。但是，代替在图1中通过一根弹簧所示的机械式蓄能器，这里使用了一个旋转质量。由此在系统中进行一些调整，从而可以快速而有效地将旋转质量的能量传递给刺血针本体。下面仅仅示出全套系统的详细示图，该全套系统可以直接将一个旋转质量的能量传递到一个刺血针本体上。在此，图2示出一个自动耦合器的功能原理，该自动耦合器不仅将动能直接传递给一个刺血针本体，或者也首先与一根弹簧相耦合，从而使耦合器通过一根弹簧间接耦合到针血针本体上。如果该耦合器与一根弹簧耦合，那么由此首先将动能转换为首先在弹簧中进行中间存储的势能。在这种情况下，由于自动耦合器突入耦合，就将旋转质量的足够能量传递给弹簧，用于将该弹簧张紧。当然，也可以将自动耦合器直接连接到刺血针本体上。这些系统方案的优点和缺点如下面在图6中进行描述的。除此以外，与在图1中所示的系统相类似，将所述部件耦合到一个电机、刺血针本体等上面，为简化该图，这里未示出电机、刺血针本体等。...
【专利技术属性】
技术研发人员：J舍雷，G施梅尔泽詹雷德克，W施米德，J拉施门格斯，R帕克尔，J舒拉特，C霍劳夫，F德克，B索斯，J多帕，S温海姆，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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