包括流体泵送装置和驱动系统的流体输送系统

摘要

一种流体泵送装置，包括泵外壳(1、101、201、301、701、901)、进口(10i、110i、210i、310i、710i、921)以及出口(10o、110o、210o、310o、710o、920)，泵外壳包含活塞室(11、101′、201′、310a、301b、701′、901′)和在活塞室内来回移动的活塞(2、102、202、302、302′、702、902、902″)，进口(10i、110i、210i、310i、710i、921)和出口(10o、110o、210o、310o、710o、920)允许流体在活塞的内向行程期间被吸入活塞室中并且在外向行程期间从活塞室中排出。该装置还包括抵着阀座构件(7、107、207、307、707、907)可移动地安装的阀切换元件(9、109、201、309、701、909)，阀座构件包括连接到活塞室的活塞室孔(12p、112p、212p、312p 1、712p、912p)以及分别连接到流体泵送装置的进口和出口的进口孔(12i、112i、212i、312i、712i、912i)和出口孔(12o、112o、212o、312o、712o、912o)。所述元件包括抵着阀座构件而移动的凹槽(14、114、214、314、314′、714、914)或其它凹部(514)，使得第一连通允许在进口孔和活塞室孔之间的泄漏，因此在活塞内向行程的一部分期间，使流体从进口被吸入、通过凹槽或凹部、进入活塞室中，而在活塞外向行程的一部分期间，第二连通允许在活塞室孔和出口孔之间的泄漏，使流体通过凹槽或凹部以及出口而排出活塞室。

说明书

技术领域

本文描述的发明涉及包括流体泵送装置和相关联的驱动系统的流体 输送系统。本发明还涉及用于制造流体泵送装置的方法。根据本发明的流 体输送系统旨在用于任何工业领域，例如化学工业或制药工业。此系统特 别地适于在医疗行业中用作肠内泵、肠胃外泵或者IV泵，并且其优选地 用作胰岛素泵，其中其内部结构能够易于被减小以得到极小的且非常轻的 泵，同时能够直接从可负载的注射剂筒输送非常小的丸药。

发明背景

胰岛素泵在现有技术中是广泛已知的，并且是通过胰岛素注射器或胰 岛素笔而进行的多次日常胰岛素注射的可选择方案。胰岛素泵能够输送比 使用注射器能够注射的胰岛素量更加精确的胰岛素量。这支持对血糖和血 红素A1c水平的更加密集的控制，减小了与糖尿病相关的长期并发症的机 会。相对于多次的日常注射，这预示将获得长期的成本节约。

一些胰岛素泵包括用于胰岛素圆柱形注射剂筒的内部接纳设备。 US2007/0167912描述了此类型的泵，该泵包括安装在泵内的柱塞接合装 置，以当所述筒插入泵的接纳设备时，面对胰岛素注射剂筒的柱塞。柱塞 接合装置被配置成当被推在一起时附接到筒柱塞。此装置连接到柔性活塞 杆，柔性活塞杆被布置成沿着预定距离在注射剂筒的内部推动筒柱塞，以 使胰岛素剂量能够排出筒。此泵的主要缺点在于驱动活塞杆的驱动机构的 复杂性。此泵的机构由许多部件组成，这些部件在泵内的的布置使其难于 最小化其尺寸。因为胰岛素泵多数时间需要被磨损，所以泵的使用者可能 发现其不舒服或笨重的。另外，组装如本文所述的泵的所有部件是耗费时 间的过程，因为众多相互作用的部件增加了使泵更加不可靠的风险，所以 该过程还需要费力的质量控制。

此类型泵的另一劣势发生于当活塞在注射剂筒内沿其纵向轴线直接 推动筒柱塞时，由于重要的、不规则的和不受控的摩擦存在，所以柱塞趋 于沿着所述轴线不规则地运动。此现象更好地已知为所谓的“蠕动”效应并 对泵的精度具有直接的影响。

这些劣势通过如WO2006056828中所述的容积泵机构而被很大程度上 地解决了。此容积泵包括第一和第二活塞，第一和第二活塞安装在第一和 第二中空圆柱形部件(室)内以沿着所述圆柱形部件的纵向轴线可移动， 同时彼此是同步的，使得在第一活塞的内向行程期间一定量的流体被吸 入，而在第二活塞的外向行程期间相同量的流体被排出。第一和第二中空 圆柱形部件面对彼此端对端地组装以形成外壳。包括分别连接到进口和出 口T形通道的进口和出口的阀圆盘(阀系统)安装在外壳内的第一和第二 活塞之间，并被布置成通过组合的双向线性运动和角运动而活动起来，该 组合运动将活塞行程和阀系统的运动结合在一起。更准确地，圆盘的线性 运动产生圆柱形外壳的沿着活塞的轴线的往复滑动，引起第一和第二活塞 的交替内向行程由第一和第二活塞在其各自的室内的交替外向行程紧随， 同时其角运动使第一活塞室的填充阶段和第二活塞室的释放阶段同步。此 同步化通过位于阀圆盘内的进口和出口T形通道实现，当所述通道交替地 重叠横穿与圆盘的侧向侧部毗邻的两个圆柱形部件的直径而定位的进口 孔和出口孔时，阀盘交替地将进口连接到第一和第二室并将第一和第二室 连接到出口。由泵释放的流体流实际上是连续的。

此容积泵的主要缺点是被设置成与进口和出口T形通道交替对齐的进 口孔和出口孔横穿与圆盘的侧向侧部毗邻的两个圆柱形部件的直径而定 位。因此，第一和第二室的容积减少受限于孔的尺寸，在该尺寸以下将不 足以获得正常的流体输送。

此泵的另一缺点源于以下事实：进口和出口通道安装在阀圆盘上，其 中线性运动和角运动被提供给阀圆盘。因此，进口和出口以及连接到进口 和出口的管在工作状态下连续地移动，这对于可能发现其使用不舒服的泵 使用者来说可能是讨厌的。

发明概述

本发明的目的是简化流体泵送装置的内部机构以减小其尺寸，从而提 高其可靠性及其精确度。

该目的通过下述流体泵送装置实现，该流体泵送装置包括外壳、至少 一个进口和至少一个出口，外壳包含至少一个活塞室和至少一个活塞，该 至少一个活塞被设置为线性地可驱动成在活塞室内来回移动，至少一个进 口和至少一个出口被设置成使得流体在活塞的内向行程期间可以通过进 口而吸入活塞室中并且在活塞的外向行程期间可以通过出口而从活塞室 中排出。流体泵送装置还包括阀系统，阀系统具有抵着阀座构件可移动地 安装的阀切换元件。所述阀座构件包括连接到活塞室的至少一个活塞室孔 以及分别连接到流体泵送装置的进口和出口的至少一个进口孔和至少一 个出口孔。阀切换元件包括被设置成抵着阀座构件而移动的至少一个凹槽 或其它凹部，使得所述凹槽或凹部产生允许在进口孔和活塞室孔之间泄漏 的第一连通，因此在活塞的内向行程的至少一部分期间，流体从进口被吸 入、通过凹槽或凹部、进入活塞室中，同时所述凹槽或凹部产生允许在活 塞室孔和出口孔之间泄漏的第二连通，因此在活塞的外向行程的至少一部 分期间，流体通过凹槽或凹部以及出口而从活塞室排出。

本发明的另一方面是提供一种驱动系统，该驱动系统适于向阀切换元 件提供相对于如所附权利要求中提出的流体泵送装置的阀座构件的旋转 运动和/或往复运动，以得到可操作的流体输送系统。

本发明的又一方面是提供一种便携泵，该便携泵包括具有可移除盖的 箱单元。箱单元包含根据本发明的流体泵送装置和驱动系统、电池和被配 置用于容纳包含有治疗剂的筒的隔间。流体泵送装置包括针且被连接到可 移除盖的底部部件，使得当筒在所述隔间内被推动时，针穿透筒。

本发明的再一方面是提供施用到人体皮肤的贴片，贴片包括：

一次性接纳单元，其具有包含根据本发明的流体泵送装置的一次性 箱；

粘性膜，其是一次性接纳单元的一部分；以及

箱单元，其接合在一次性接纳单元上并包含根据本发明的驱动系统、 电池和被配置用于容纳包含有治疗剂的筒的隔间。

本发明的甚至再一方面是提供用于混合不同类型流体的流体输送系 统。此流体输送系统包括多个进口和至少一个出口，其中每个进口和出口 独立地可选择成与活塞室流体连通。阀座构件包括为此目的的相应的多个 进口孔和出口孔。每个进口孔通过进口通道而连接到流体输送系统的进口 中的一个，而每个出口孔通过出口通道而连接到所述系统的相应的出口。 阀座构件还包括与活塞室连通的至少一个活塞室孔。通过向阀切换元件提 供相对于阀座构件的运动，以使凹槽重叠相应的进口孔和活塞室孔，任何 进口都是可选择的。

最终，本发明的最后方面是提供用于以最少数目的步骤制造流体泵送 装置以减小其生产成本并提高其可靠性的注模工艺。此工艺包括以下步 骤：(a)将能够形成大体刚性元件的可模制塑料材料注入模具空腔组件中， 用于得到流体泵送装置的外壳，所述外壳包括适于接纳阀座构件的部件； (b)将被设计成再制造进口空腔、出口空腔和活塞室空腔的密封模具基 体放置在所述部件上；以及(c)在所述基体中注入处于可流动状态的可模 制橡胶弹性材料，橡胶弹性材料在模具基体中聚合，同时结合到流体泵送 装置的外壳以形成阀座构件。

附图简述

由于多个实施方式的以下详细描述并参照附图，本发明将被更好地理 解，在附图中：

图1显示根据本发明第一实施方式的流体泵送装置的透明透视图；

图2显示图1的流体泵送装置的透明透视仰视图；

图3显示图1的流体泵送装置的透明仰视图；

图4显示图1的流体泵送装置的部分阀系统的分解示图；

图5显示流体输送系统的正视图，流体输送系统包括图1的流体泵送 装置、驱动系统和注射剂筒；

图6显示图5的俯视图；

图7显示取自图5中线A-A的流体输送系统的横截面图；

图8显示取自图6中线D-D的流体输送系统的横截面图；

图9显示取自图5中线B-B的流体输送系统的横截面图；

图10显示取自图5中线C-C的流体输送系统的横截面图；

图11显示驱动系统的透视图；

图12显示包括箱单元、注射剂筒和固定地保持在图1流体泵送装置 底部部件上的可移除盖的便携式泵的分解示图；

图13显示施用到人体皮肤的贴片的透视图，贴片包含第一实施方式 的流体输送系统；

图14显示适于将图13的贴片连接到插管的系统的透视图；

图15显示图13的贴片的一次性接纳单元，一次性接纳单元包括用于 接纳驱动系统和图8的注射剂筒的装置以及包含图1的流体泵送装置的 箱；

图16显示图13的贴片的透视图，没有一次性接纳单元；

图17显示根据图13的变型的贴片的透视图；

图18显示用于将插管插入病人身体中的自动装置的透视图；

图18a显示图18的部分横截面图；

图19显示安装在图13的贴片上的图18的自动装置；

图20a显示当没有泵送运动时正好在泵送循环开始之前的流体输送系 统的上部部件的前视图；

图20a′显示分别取自图20a中线A-A、B-B和C-C的横截面图；

图20b显示在流体输送系统的活塞内向行程期间，图20a的类似示图；

图20b′显示分别取自图20b中线A-A、B-B和C-C的横截面图；

图20c显示在流体输送系统的活塞内向行程结束时，图20a的类似示 图；

图20c′显示分别取自图20c中线A-A、B-B和C-C的横截面图；

图20d显示在流体输送系统的活塞外向行程期间，图20a的类似示图；

图20d′显示分别取自图20d中线A-A、B-B和C-C的横截面图；

图21显示根据第一实施方式的变型的流体泵送装置的透明透视图；

图22显示图21的仰视透视图；

图23显示图21的俯视图；

图24显示取自图23中线A-A的横截面图；

图25显示根据本发明第二实施方式的流体输送系统的流体泵送装置 和驱动系统的分解示图；

图26显示图25的流体输送系统的透视图；

图27显示图25的流体泵送装置的分解示图；

图28显示图26的流体输送系统的正视图；

图29显示取自图28中线A-A的流体泵送装置的横截面图；

图30显示图28的俯视图；

图31显示取自图30中线B-B的流体输送系统的部分横截面图；

图32显示根据本发明第三实施方式的流体输送系统的流体泵送装置 和驱动系统的透视图；

图33显示图32的仰视图；

图34显示图30的正视图；

图35显示取自图34中线A-A的流体输送系统的横截面图；

图36显示图32的俯视图；

图37显示取自图36中线B-B的流体输送系统的横截面图；

图38显示图32的流体泵送装置的分解仰视图；

图39显示图32的流体泵送装置的分解俯视图；

图40显示根据本发明第四实施方式的包括第一和第二活塞的流体泵 送装置的透明透视图；

图41显示图40的透明仰视图；

图42显示图40的流体泵送装置的部分阀系统的分解示图；

图43显示包括图40的流体泵送装置和驱动系统的流体输送系统的透 视图；

图44显示图43的俯视图；

图45显示取自图44中线A-A的流体输送系统的横截面图；

图46显示取自图44中线B-B的流体输送系统的横截面图；

图47a显示当没有泵送运动时正好在泵送循环开始之前图43的上部部 件的前视图；

图47a′显示分别取自图47a中线A-A、B-B和C-C的流体输送系统的 横截面图；

图47b显示在第一活塞的内向行程和第二活塞的外向行程期间，图47a 的类似示图；

图47b′显示分别取自图47b中线A-A、B-B和C-C的流体输送系统的 横截面图；

图47c显示在第一活塞的内向行程和第二活塞的外向行程结束时，图 47a的类似示图；

图47c′显示分别取自图47c中线A-A、B-B和C-C的流体输送系统的 横截面图；

图47d显示在第一活塞的外向行程和第二活塞的内向行程期间，图47a 的类似示图；

图47d′显示分别取自图47d中线A-A、B-B和C-C的流体输送系统的 横截面图。

图48显示根据本发明第五实施方式用于流体泵送装置的阀系统的示 意图；

图49显示根据本发明第六实施方式用于流体泵送装置的阀系统的示 意图；

图50显示根据本发明第七实施方式用于流体泵送装置的阀系统的示 意图；

图51显示根据本发明第八实施方式的流体泵送装置的透明透视图；

图52显示在图51的流体泵送装置的泵外壳内的圆柱形阀保持器的透 明透视图；

图53显示圆柱形阀保持器的透视图；

图54显示泵外壳的透明透视图，其中活塞轴向地安装在泵外壳内；

图55显示图54的轴向横截面图；

图56、57、58显示根据图51到55的变型的流体泵送装置的透明透 视图；

图59显示根据本发明第九实施方式的阀系统的透视图，该阀系统包 括位于阀切换元件上的密封元件；

图60显示根据本发明第十和最后实施方式的流体输送系统的透视图， 该流体输送系统包括具有多个进口的流体泵送装置及其驱动系统；

图61显示图60的驱动系统的透视图；

图62显示图60的流体泵送装置的俯视图；

图63显示图62的侧视图；

图64显示取自图62中线A-A的流体泵送装置的横截面图；

图65显示取自图62中线B-B的流体泵送装置的横截面图；

图66显示取自图63中线C-C的流体泵送装置的横截面图；

图67显示具有其阀系统的流体泵送装置的透视图；

图68显示具有其根据变型的阀系统的流体泵送装置的透视图。

本发明实施方式的详细描述

本发明的第一实施方式

根据如图1到12中显示的本发明的第一实施方式，流体输送系统包 括与驱动系统结合的优选的一次性流体泵送装置。如图1到3中所示，流 体泵送装置包括具有活塞室的塑料模制外壳1，活塞2安装在活塞室内以 在所述室内来回可移动，并且流体泵送装置包括用于接纳注射剂筒4的头 部4′的圆柱形罩3(图8)。针5轴向地安装在圆柱形罩3的内部并适于当 筒头部4′推入所述罩3中时穿透筒头部4′。为此目的，筒头部4′的内部部 件4a由柔软材料制成以简化针5向筒内容物的引入。

流体泵送装置的底部部件包括具有大体平坦的底表面的圆柱形凹部6 (图3)，衬垫7(图4)形式的密封元件被结合到平坦的底表面。所述衬 垫7包括由第一密封部件和直径相对的第二密封部件8、8′附接在一起的两 个同心环，即内环7a和外环7b。是圆盘的阀切换元件9被可旋转地安装 在衬垫7上，以在泵送循环期间依次打开和关闭流体泵送装置的进口和出 口10i、10o，衬垫7可被看成是代表阀座构件。

例如图3中所示，衬垫7被成型以用于得到关于圆盘9的旋转轴线对 称地相对的拱形进口空腔和出口空腔11i、11o以及轴向地居中于所述轴线 上的圆形空腔11p(之后称为活塞室空腔)。进口空腔和出口空腔11i、11o 由衬垫7的内环7a、外环7b和两个密封部件8、8′限定，同时圆形室空腔 11p由衬垫内环7a限定。

参照图3、8和9，圆柱形凹部6包括分别位于由衬垫7限定的进口空 腔、出口空腔和活塞室空腔11i、11o、11p内的进口孔、出口孔和活塞室 孔12i、12o、12p。进口孔和出口孔12i、12o分别通过L形进口通道13i (图8)与针5(其可被看成是流体泵送装置的进口10i)流体连通并通过 出口通道13o(图1和7)与出口10o流体连通，同时如图8所示，活塞 室孔12p通过活塞室通道13p与活塞室流体连通，其中活塞室通道13p被 设置成平行于进口通道13i的一部分从活塞室延伸到活塞室空腔11p。

如图4和9所示，直线形凹槽14设置在圆盘9上以径向延伸到衬垫 内环7a的两侧。圆盘9可旋转地可驱动成使得在活塞的内向行程期间，凹 槽14沿着内环7a的毗邻活塞室空腔11p和拱形进口空腔11i的一部分而 运动并穿过内环7a的毗邻活塞室空腔11p和拱形进口空腔11i的一部分而 延伸，同时在活塞的外向行程期间，凹槽14沿着内环7a的毗邻活塞室空 腔11p和拱形出口空腔11o的一部分而运动并穿过该内环7a的毗邻活塞室 空腔11p和拱形出口空腔11o的一部分而延伸。因此，由于圆盘9的旋转 产生允许在进口空腔11i和活塞室空腔11p之间泄漏的第一连通，所以在 活塞的内向行程期间，活塞室与流体泵送装置的进口10i流体连通，同时 由于圆盘9的旋转产生允许在活塞室空腔11p和出口空腔11o之间泄漏的 第二连通，所以在活塞的外向行程期间，活塞室与流体泵送装置的出口10o 流体连通。从而，阀系统根据圆盘9的角运动而被驱动。

现参照图8到10，流体泵送装置的驱动系统包括支撑结构15，支撑 结构15具有适于接纳马达17的旋转轴16的下部部件。第一可旋转元件 18同轴地安装在轴16上并由第一球轴承组件19侧向地固定。第二轴20 的下部部件偏心地安装在可旋转元件18上并通过T形滑动拖盘22的大体 矩形的孔21从可旋转元件18竖直地延伸，以使其上部部件偏心地连接到 第二可旋转元件23，其中第二可旋转元件23与第一可旋转元件18轴向地 对齐并由第二球轴承组件24侧向地固定。T形滑动拖盘22设置在支撑结 构15上，以通过在垂直于旋转轴16的旋转轴线的方向上的往复线性运动 而可驱动。

为此目的，如图10所示，T形滑动拖盘22包括垂直于第二矩形部件 27延伸的第一矩形部件26。第一部件26包括大体矩形的孔21，同时第二 部件27的两个侧向侧部都被搁置于通过任何合适的方式固定到支撑结构 15的两个轨道28上。球轴承组件30围绕孔21内的偏心轴20装配，以当 偏心轴20旋转时向滑动拖盘22提供所述往复的线性运动。驱动轴31被 设置成从滑动拖盘22的第二矩形部件27穿过活塞头2a(图8)而竖直地 突出，以向其室内的活塞2提供往复的线性运动。

滑动拖盘22的孔21被成形为具有特定的轮廓，使得当球轴承组件30 沿着孔21的轮廓移动时，所述滑动拖盘22被驱动以在阀切换循环过程中 产生受控的泵送循环。

参照图2，圆盘9的底部部件包括直线形凸起32，凸起32沿圆盘9 整个直径延伸并具有在圆盘旋转轴线上对中的圆形部件。此凸起32适于 被装配在位于驱动系统第二可旋转元件23的上部部件上的相应凹槽33内 (图11)。包括直线形凹槽14的圆盘9从而在泵送循环期间以受控的速度 连续旋转360°的角度。径向延伸到衬垫内环7a两侧的所述凹槽14从而被 设置成在泵送循环期间沿着所述内环7a的整个周边运动(图9)，据此产 生允许在活塞室以及随后的流体泵送装置的进口和出口10i、10o之间泄漏 的连通。

如图12所示，根据本发明此第一实施方式的流体泵送装置和其驱动 系统可以以箱单元40的形式整合在便携式泵的内部。此箱单元40包括固 定地保持在其底部部件上的一次性可移除盖41，一次性流体泵送装置如上 所述并具体地在图1中阐示。驱动系统安装在箱单元40的内部，使得其 活塞驱动轴31插入穿过活塞头2a，并且当盖41固定地配合在箱单元40 上时，其第二可旋转元件23连接到流体泵送装置的圆盘9。箱单元40还 包括被配置用于容纳包含有注射剂的筒4的隔间42，注射剂例如为胰岛素。 所述隔间42被设置成接纳在流体泵送装置的圆柱形盖3的一端处。当注 射剂筒4插入其保持单元42内部且其头部4′推进到所述盖3中时，筒头部 4′的柔软内部部分4a从而被轴向安装在盖3内部的针5穿透。

注射剂筒可以由直接整合在流体输送系统的一次性部件中或可连接 到流体输送系统的所述一次性部件的任何可填充容器取代。此容器可通过 容器上的孔以任何方式填充(例如注射器、填充台)。容器的类型不限制 于任何意义且可具有例如填充口和排出口。所述容器可以由包括例如圆柱 形和可移除的盖的刚性部件制成，或者其可以是可充气的袋。另外，流体 输送系统可包含多个容器，该多个容器可任选地具有在运行时用于控制来 自每个容器的液体流动的阀部件。

如图13到17和19所示，一次性流体泵送装置可整合到防水耐磨的 贴片泵(patch pump)中。在此构造中，可重复使用的驱动单元60整合有 流体泵送装置的驱动系统、电池79(图19)以及被配置用于容纳注射剂 筒的隔间60′。例如如图16所示，狭缝69沿着所述隔间60′根据比例布置， 使得筒4中流体的水位可以被恒定地监测。驱动单元60还包括憎水过滤 器60a，只有空气能够通过憎水过滤器60a以避免单元内的降压。驱动单 元60适于安装在一次性接纳单元61的内部，该一次性接纳单元61包括 整合有此第一实施方式的流体泵送装置的箱泵62和适于粘在病人身体一 部分上的粘性膜63。图14显示零件64，其适于安装在箱泵62内部，以 将管65连接到流体泵送装置的出口10o(图19)。插管针66轴向地且可 滑动地安装在此零件64内且其上部部件连接到锁定装置67。当连接到所 述插管上端的旋钮68(图13)被压缩时，插管针被插入皮肤中，因此锁 定装置67被夹持到位于箱泵62内的相应部件上(未示出)，以将插管66 保持就位，同时通过拉动旋钮68针被取出。图17显示贴片泵的变型，其 包括允许通过调节其插入角度来控制插管插入皮肤中深度的系统。

图18显示用于将插管插入皮肤中的自动装置。此装置包括外壳70， 拖盘71可滑动地安装在外壳70内，拖盘71通过被设置成在U形部件73 内部膨胀的弹簧72而沿着竖直轴线可驱动。插管针66可释放地连接到拖 盘71的底部。弹簧72的一端连接到杆74，杆74被布置成穿过拖盘71， 以当弹簧72沿着整个U形部件73膨胀时，沿着实施在所述拖盘71两个 纵向侧部上的两个纵向狭缝75运动。两个推进按钮76位于自动装置的两 个侧向侧部上，以在驱动时释放拖盘71。自动装置通过施加小的压力可被 简单地装配并固定在箱泵62上。两个推进按钮76然后一起被按压，从而 释放拖盘71，拖盘71通过弹簧72的膨胀与插管66一起被向下驱动至杆 74到达U形部件底部的部位，因此插管已经以需要的深度插入皮肤中，且 锁定装置67被夹持到位于箱泵内的相应部件上(未示出)，以将插管保持 就位。在此阶段，弹簧72进一步在U形部件内膨胀并向上推动拖盘71， 从而将针从插管66取出。然后通过简单地同时按压设置在所述装置的两 个侧向侧部上的两个释放设备78，自动装置可以从贴片泵中移除。

现将参照附图20a到20d具体地描述包括根据本第一实施方式的流体 泵送装置和驱动系统的流体输送系统在其经历泵送循环的原理性阶段时 的详细描述。在这些附图中，驱动系统稍微不同于由图8到10所示的驱 动系统，不同之处在于支撑结构15和滑动拖盘22的形状以及由平行于彼 此并垂直于支撑结构15的一个侧向侧部而突出的两个杆34构成的滑动设 备。这些杆34在安装于滑动拖盘22的一个侧部上的两个相应直线轴承34′ 的内部可滑动地被调节(图20b′的横截面图C-C)。

图20a及其相应的横截面图(图20a′)显示在活塞2基本没有运动且 发生阀的切换时，正好在泵送循环开始之前的流体输送系统。在泵送循环 的此阶段，滑动拖盘22已经被球轴承30推动到其最远侧向位置中的一个 位置(图20a的横截面图C-C)，并且圆盘9的直线形凹槽14被有角度地 定位成在衬垫7的第一密封部件8下方径向地延伸(图20a的横截面图 B-B)。在此构造中，活塞室全部密封于流体输送系统的进口和出口10i、 10o。

阀的切换由圆盘9的旋转进行，圆盘9将其直线形凹槽14从衬垫7 的第一密封部件8的一侧带到另一侧，因此所述凹槽14产生允许在拱形 进口空腔11i和活塞室空腔11p之间泄漏的连通，以将活塞室连接到流体 输送系统的进口。

从此时开始，球轴承30与孔21的边界接触(图20b的横截面图C-C) 并向后推动拖盘22，这通过活塞驱动轴31而同时引起活塞2的内向行程 (图20b的横截面图A-A)，同时当圆盘9旋转经过大约150°的角度时， 圆盘9的直线形凹槽14径向延伸至内环7a的两侧，并且沿着其毗邻拱形 进口空腔11i和活塞室空腔11p两者的部分而运动(图20b的横截面图 B-B)。在此旋转期间，如图8所示，L形进口通道13i永久地连接到流体 泵送装置的活塞室通道13p。因此，包含在注射剂筒4中的例如胰岛素的 治疗剂通过针5吸入，依次通过L形进口通道13i、拱形进口空腔11i、直 线形凹槽14、活塞室空腔11p和活塞室通道13p以填充活塞室。

图20c及其相应的横截面图显示在活塞2基本没有运动且发生阀的切 换时，在活塞内向行程结束时的流体输送系统。在泵送循环的此阶段，滑 动拖盘22已经被球轴承30推动到其最远侧向位置中的另一个位置(图20c 的横截面图C-C)，并且圆盘9的直线形凹槽14被有角度地定位成在衬垫 7的第二密封部件8′下方径向地延伸(图20c的横截面图B-B)。在此构造 中，活塞2全部密封于流体输送系统的进口和出口10i、10o。

阀的切换通过旋转圆盘9进行，以将其直线形凹槽14从衬垫7的第 二密封部件8′的一侧带到另一侧，因此所述凹槽14产生允许在拱形出口空 腔11o和活塞室空腔11p之间泄漏的连通，以将活塞室1′连接到流体输送 系统的出口10o。

从此时开始，球轴承30与孔21的边界接触并向前推动拖盘22，这通 过活塞驱动轴31而引起活塞2的外向行程(图20d的横截面图A-A)，同 时当圆盘9进一步旋转经过大约150°的角度时，圆盘9的直线形凹槽14 径向延伸至内环7a的两侧，并且沿着其毗邻拱形出口空腔11o和活塞室空 腔11p两者的部分而运动(图20d的横截面图B-B)。在此旋转期间，活塞 室通道13p永久地连接到流体泵送装置的出口10o。因此，治疗剂从活塞 室排出，依次穿过活塞室通道13p、活塞室空腔11p、直线形凹槽14、拱 形出口空腔11o和出口通道13o。此时，如上所述，另一个泵送循环开始。

图21到24显示根据本发明第一实施方式的变型的流体泵送装置，其 中圆柱形外壳1′被布置成通过沿着静止活塞2′的往复线性运动而可驱动。 更具体地，流体泵送装置包括具有圆形凹部6′的大体圆形的部件6a，且其 中衬垫7′设置在其底部部件上以得到阀座构件。以圆盘9′形式的阀切换元 件可旋转地安装以抵靠所述凹部6′内的衬垫7′运动。图21中显示根据此变 型的流体泵送装置的衬垫的一般构造。圆盘9′和衬垫7′等同于第一实施方 式(图4)的相应部件。流体泵送装置的圆形部件6a包括用作活塞的圆柱 形延伸部2′，并沿圆柱形延伸部2′可移动地安装圆柱形外壳1′。圆柱形外 壳1′包括在其远端附近适于接纳驱动轴(未示出)的通孔1a。根据此变型 的流体泵送装置从而可以由如本发明第一实施方式中所述的驱动系统来 驱动，以得到可操作的流体输送系统。

如图24所示，圆柱形延伸部2′包括在一端处与活塞室连通且在另一端 处与阀座构件连通的轴向活塞室通道13p′。鼻状物10′被布置成从流体泵送 装置的与活塞2′相对的圆形部件6a延伸，并包括与阀座构件连通的T形进 口通道13i′。在上述流体输送系统的运行中，泵送循环以与关于如在第一 实施方式中所述的流体输送系统相同的方式实现。当活塞外壳1′被驱动成 沿着活塞2′远离流体泵送装置的圆形部件6a运动时(活塞的内向行程)， 流体从进口10i′吸入，依次通过进口通道13i′、设置在圆盘上的凹槽(未示 出)以及活塞室通道13p′以填充活塞室，而当活塞外壳1′被驱动成沿着活 塞2′运动到流体泵送装置的圆形部件6a时(活塞的外向行程)，所述流体 排出活塞室，依次穿过活塞室通道13p′、所述凹槽、出口通道13o′而从出 口10o′排出。此泵当然适于反向地工作。从而，当泵的驱动偏移180°时， 上述实施方式的进口和出口就分别变成了出口和进口。

本发明的第二实施方式

图25到31显示了根据本发明第二实施方式的流体输送系统。此流体 输送系统被有利地设计为去除了如本发明第一实施方式中所述的驱动系 统的引导元件，具体是为了最小化其尺寸并为了简化其制造过程。

为此目的，流体泵送装置包括下部部件和上部部件。如图27所示的 下部部件包括中空圆柱形外壳101(活塞室)和上部表面，活塞102安装 在中空圆柱形外壳101的内部以在所述室内来回地可移动，上部表面适于 接纳衬垫107形式的密封元件，密封元件可被看成表示阀座构件。活塞102 的两个侧向侧部上所设置的两个圆柱形突出部件120、120′沿着位于外壳 101的两个侧向侧部上的两个半圆柱形引导设备130、130′而可滑动地安装， 使得活塞102能够通过单个平面内的往复线性运动而可驱动。衬垫107被 成形为用于限定通过进口通道和出口通道113i、113o(图29)而连接到进 口和出口110i、110o的环状矩形(或O形)进口空腔和出口空腔111i、111o 以及通过活塞室通道113p(图31)而连接到活塞室的大体T形活塞室空 腔111p。进口空腔和出口空腔111i、111o沿着其被定向在垂直于活塞运动 的方向上的共同纵向轴线而彼此相邻地设置，而活塞室空腔111p被设置为 具有其邻近进口空腔和出口空腔111i、111o的一个侧向侧部的直线形部分。

参照图31，流体泵送装置的活塞室包括具有两个不同直径D1、D2的 第一轴向延伸部和第二轴向延伸部L1、L2。第一O形环和第二O形环140、 140′围绕活塞102设置，以在泵送循环期间分别沿着第一轴向延伸部和第 二轴向延伸部L1、L2运动。活塞室的体积从而根据“((D1-D2)/2)²×π×L” 给出，其中L是活塞行程的长度，并且从而该活塞室的体积远远小于根据 如本发明第一实施方式中所述的流体输送系统的活塞室的整个直径而给 出的活塞室的体积。从而，较小的丸药可以被输送，增加了流体输送系统 的精度。

如图27所示，流体泵送装置的上部部件109(之后称为阀切换元件) 包括具有直线形凹槽114的平坦底表面。所述平坦底面被安装以开始与流 体泵送装置的下部部件的衬垫107接触。阀切换元件109通过在垂直于活 塞运动的方向上的往复线性运动而可驱动，使得当凹槽114沿着所述O形 进口空腔和出口空腔的纵向轴线垂直地来回运动时，凹槽114的一部分在 活塞室空腔111p上方部分地延伸，同时所述凹槽114的另一部分依次在O 形进口空腔和出口空腔111i、111o上方部分地延伸。

图25显示了适于向活塞102并向阀切换元件109提供往复线性运动 的驱动系统。此驱动系统包括围绕马达169′的旋转轴169安装的可旋转元 件168。第二轴170偏心地安装在可旋转元件168上以从可旋转元件168 竖直地延伸，并适于突出穿过两个重叠的引导元件172、172′的两个大体矩 形的孔171、171′，两个大体矩形的孔171、171′分别形成流体泵送装置的 活塞102和阀切换元件109的一部分。两个矩形的孔171、171′的两条纵向 轴线彼此垂直，使得第二轴170的旋转驱动引导元件172以产生活塞的内 向行程和外向行程，并驱动引导元件172′以在垂直于活塞运动的方向上移 动阀切换元件109。

更具体地，第一球轴承组件173围绕第二轴170装配以搁置于活塞引 导元件172的孔171的部分轮廓上，同时第二球轴承组件174围绕所述轴 170装配以搁置于阀切换引导元件172′的孔171′的部分轮廓上。当球轴承 173沿着活塞引导元件172的孔171的全部轮廓移动时，偏心轴172的旋 转向活塞102提供往复线性运动，并且当球轴承174沿着阀切换引导元件 172′的孔171′的全部轮廓移动时，偏心轴172的旋转向流体泵送装置的阀 切换元件109提供垂直的往复线性运动。

在上述实施方式的操作中，当在活塞的内向行程期间，当阀切换元件 109的直线形凹槽114沿着衬垫107的毗邻进口空腔111i和活塞室空腔 111p两者的一部分而运动时，活塞室被连接到流体泵送装置的进口110i， 从而产生允许在所述空腔111i、111p之间泄漏的第一连通，使得流体从进 口110i中被吸入，依次穿过进口通道113i、进口空腔111i、直线形凹槽114、 活塞室空腔111p和活塞室通道113p以填充活塞室。在活塞的外向行程期 间，当阀切换元件109的直线形凹槽114进一步沿着衬垫107的毗邻出口 空腔111o和活塞室空腔111p两者的一部分而运动时，活塞室被连接到流 体泵送装置的出口110o，从而产生允许在所述空腔111o、111p之间泄漏 的第二连通，使得流体从活塞室中排出，依次穿过活塞室通道113p、活塞 室空腔111p、直线形凹槽114、出口空腔111o和出口通道113o而从出口 110o排出。

流体泵送装置的下部部件可通过注模工艺得到，该工艺包括以下步 骤：(a)将能够形成大体刚性元件的可模制塑料材料注入模具空腔组件中， 用于得到所述下部部件的座；(b)在座构件要安装到的所述座的上部部件 上放置密封模具基体，密封模具基体被设计成再制造衬垫107的形状；以 及(c)将处于可流动状态的可模制的橡胶弹性材料注入所述基体中，橡胶 弹性材料在模具基体中聚合，同时结合到所述座的上部部件。

衬垫107也能够通过单独的注模工艺得到，并被添加到设置于流体泵 送装置的下部部件的上表面上的相应凹槽上。

本发明的第三实施方式

图32到39显示根据本发明第三实施方式的流体输送系统。该系统包 括中空圆柱形外壳201，中空圆柱形外壳201适于接纳阀保持器207(图 38和39)，并适于通过往复的线性运动和角运动而可驱动。活塞202轴向 地安装在中空圆柱形外壳201的内部，以在阀保持器207的相应的中空圆 柱形室201′内突出。如通过图39所示，衬垫207′设置在阀保持器207的圆 柱形部分的外表面上，并被配置成限定O形进口空腔和出口空腔211i、211o 以及矩形的活塞室空腔211p。进口空腔和出口空腔211i、211o彼此毗邻地 并与活塞室空腔211p毗邻地对齐。所述进口空腔和出口空腔211i、211o 分别包括通过各自的进口通道和出口通道213i、213o(图35)而连接到流 体输送系统的进口和出口210i、210o的进口孔和出口孔212i、212o，同时 活塞室空腔211p通过活塞室通道213p(图37)而连接到活塞室。直线形 凹槽214设置在泵外壳201的内表面上(图38)，使得当圆柱形外壳201 围绕其旋转轴线来回旋转时，所述凹槽214的一部分在活塞室空腔211p 上方延伸，而所述凹槽214的另一部分在进口空腔和出口空腔211i、211o 上方可选择地延伸。

圆柱形外壳201的往复线性运动和角运动通过驱动系统提供，驱动系 统包括偏心地安装在马达291′上的轴291，并且第一球轴承和第二球轴承 292、293围绕轴291装配(图37)。此偏心轴291被布置成延伸穿过被连 接到泵外壳201的引导元件282的大体方形孔。此引导元件282被安装成 与活塞轴线轴向地不平衡，使得在泵送循环期间，第一球轴承292围绕其 旋转轴线摆动外壳201，而第二球轴承293向所述外壳201提供往复线性 运动以产生活塞的内向行程和外向行程。

现将更详细描述当图32到30的流体输送系统经历泵送循环时的不同 顺序。

当所述轴291转过90度时(图32)，偏心轴291的第一球轴承292沿 着引导元件282的内轮廓的第一部分运动，从而旋转圆柱形外壳201，使 得其直线形凹槽214延伸穿过衬垫207′的毗邻进口空腔211i和活塞室空腔 211p的一部分，产生允许在所述空腔211i、211p之间泄漏的第一连通。当 偏心轴291进一步旋转时，第二球轴承293然后开始与引导元件282的突 出部件294接触。当第二球轴承293抵着引导元件的突出部件294推动时， 然后产生活塞的内向行程，使得流体可从流体输送系统的进口210i吸入， 依次穿过进口通道213i(图35)、进口空腔211i、直线形凹槽214、活塞 室空腔211p和活塞室通道213p以填充活塞室。当活塞202到达其内向行 程的末端时，第一球轴承292沿着引导元件282的内轮廓的与第一部分直 径相对的第二部分运动，从而在相反的方向上旋转泵外壳201，使得其直 线形凹槽214延伸穿过衬垫207′的毗邻流体输送系统的出口空腔211o和活 塞室空腔211p的一部分，产生允许在所述空腔211o、211p之间泄漏的第 二连通。当偏心轴291进一步旋转时，第二球轴承293然后开始与圆柱形 外壳201的侧向侧部接触。当第二球轴承293抵着外壳201的侧向侧部推 动时，然后产生活塞的外向行程，使得流体可从活塞室释放，依次穿过活 塞室通道213p、活塞室空腔211p、直线形凹槽214、出口空腔211o和进 口通道213o，以被排出流体输送系统的出口210o。

根据变型，上述第二和第三实施方式可适于包括第二活塞室。为此目 的，等同于本发明第二或第三实施方式中的一种实施方式的第二流体泵送 装置被结合到其相应的第一流体泵送装置且被设置成关于中央面对称。在 此构造中，第一和第二活塞以及阀系统由如第二或第三实施方式中所述的 一个或两个共同引导元件来引导，使得在第一活塞内向行程期间，一定量 的流体被吸入第一活塞室中，而在第二活塞外向行程期间，相同量的流体 被排出第二活塞室。

本发明的第四实施方式

根据如图40到47所示本发明的第四实施方式，流体输送系统被设计 用于输送实际连续的流体流。此流体输送系统包括优选的一次性流体泵送 装置，该流体泵送装置包括含有第一室和第二室301a、301b的圆柱形外壳 301，第一室和第二室301a、301b沿着外壳301的纵向轴线相对于彼此设 置(图40和45)。第一活塞和第二活塞302、302′被安装成在所述第一活 塞室和第二活塞室的内部来回地可移动。

如图41所示，流体泵送装置的底部部件包括具有大体平坦的底表面 的圆柱形凹部306，衬垫307形式的密封元件(图42)被结合到底表面上。 所述衬垫307包括三个同心环，即内环、中间环和外环307a、307b、307c。 内环和中间环307a、307b通过直径相对的第一和第二密封部件308、308′ 连接在一起。衬垫307还包括两个附接设备308a、308a′，以将外环307c 和中间环307b保持在一起。圆盘形式的阀切换元件309可旋转地安装在 衬垫307上，衬垫307可被视为表示阀座构件。

例如如图47b的横截面图B-B所示，内环307a限定第一活塞室空腔 311p，而关于圆盘309的旋转轴线对称地相对的拱形进口空腔和出口空腔 311i、311o由内环和中间环307a、307b以及两个密封部件308、308′限定。 环形第二活塞室空腔311p′进一步由中间环和外环307b、307c限定。

参照图41，圆柱形凹部306包括分别位于进口空腔和出口空腔311i、 311o内部的在其底表面上的进口孔和出口孔312i、312o，以及分别位于第 一和第二活塞室空腔311p、311p′内部的第一和第二活塞室孔312p、312p′。 进口孔和出口孔312i、312o通过进口通道313i与进口310o流体连通并通 过出口通道313o与出口310o分别地流体连通(图46)，而第一和第二活 塞室孔312p、312p′通过第一和第二活塞室通道313p、313p′与第一和第二 活塞室301a、301b流体连通(图45)。

参照图42，圆盘309包括沿其直径的两段延伸的第一和第二同等的直 线形凹槽314、314′。当圆盘309抵着所述衬垫307可旋转地安装时，第一 直线形凹槽314位于圆盘309的旋转轴线附近，且被布置成径向地延伸到 衬垫内环307a的两侧，而第二直线形凹槽314′位于圆盘309的周边附近， 且被布置成径向地延伸到衬垫中间环307b的两侧。

如图45所示，根据本实施方式的流体泵送系统的驱动系统包括U形 支撑结构315，U形支撑结构315具有适于接纳马达317的旋转轴316的 下部部件。第一可旋转元件318同轴地安装在所述轴316上并由第一球轴 承组件319侧向地固定。第二轴320的下部部件偏心地固定安装在可旋转 元件318上并从可旋转元件318竖直地延伸穿过U形滑动拖盘322的矩形 孔321(图47a的横截面图C-C)，以使其上部部件偏心地连接到第二可旋 转元件323(图45)，其中第二可旋转元件323与第一可旋转元件318轴 向地对齐并由安装在支撑零件340上的第二球轴承组件324侧向地固定， 流体泵送装置的外壳301固定到支撑零件340上。

圆盘309固定在第二可旋转元件323上，并从而在泵送循环期间以受 控的速度连续旋转经过360°的角度。因此第一和第二直线形凹槽314、314′ 被设置成在泵送循环期间分别沿着衬垫内环和中间环307a、307b的整个圆 周垂直地移动。

U形滑动拖盘322被安装成通过穿过U形支撑结构315的往复线性运 动而可驱动。为此，如图43所示，一个杆334被布置成从支撑结构315 的一个侧向侧部315a垂直地突出，以延伸穿过位于拖盘322一侧中的相应 的直线轴承334a，从而固定地固定到支撑零件340的一个侧向侧部；而一 对杆334′平行于彼此地安装并从支撑结构315的另一侧向侧部315b垂直地 突出，以延伸穿过位于滑动拖盘322另一侧中的两个相应的直线轴承 334a′，从而固定地固定到支撑零件340的另一侧向侧部。

滑动拖盘322的往复线性运动由球轴承组件330提供，球轴承组件330 围绕偏心轴320装配在拖盘322的矩形孔321内(图47a的横截面图C-C)。 第一和第二活塞驱动轴331、331′被布置成在滑动拖盘322的每个侧向侧部 附近从滑动拖盘322垂直地突出并延伸穿过第一和第二活塞302、302′的头 部302a、302a′，以向所述活塞提供在其各个室301a、301b内的往复线性 运动(图45)。

现将具体参照图47a到47d描述根据本发明第四实施方式的流体输送 系统在其经历泵送循环的原理性阶段时的详细描述。

图47a及其相应的横截面图(图47a′)显示在第一和第二活塞302、 302′基本没有运动且发生阀的切换时，正好在泵送循环开始之前的流体输 送系统。在泵送循环的此阶段，滑动拖盘322已经被球轴承组件330推动 到其最远侧向位置中的一个位置(图47a的横截面图C-C)，并且圆盘309 的两个直线形凹槽314、314′中的每一个被有角度地定位成在衬垫307的两 个密封部件308、308′中的每一个下方径向地延伸(图47a的横截面图B-B)。 在此构造中，第一和第二活塞室全部密封于流体输送系统的进口和出口 310i、310o，同时圆盘309旋转以将其第一和第二直线形凹槽314、314′ 从所述衬垫307的两个密封部件308、308′中的每一个的一侧带到另一侧， 由此第一直线形凹槽314在第一活塞室空腔311p和拱形进口空腔311i之 间产生泄漏，而第二直线形凹槽314′在第二活塞室空腔311p′和拱形出口空 腔311o之间产生泄漏。因此，第一活塞室301与流体输送系统的进口310i 处于稳定的流体连通，同时第二活塞室301′与所述系统的进口310i处于稳 定的流体连通。

从此时开始，偏心地旋转的球轴承组件330与矩形孔321的边界接触 并向前推动滑动拖盘322，这将通过第一和第二活塞驱动轴331、331′引起 第一活塞302的内向行程和第二活塞302′的外向行程(图47b的横截面图 A-A)。在此泵送阶段期间，圆盘309旋转经过大约150°的角度，从而沿着 衬垫内环307a的毗邻拱形进口空腔311i和第一活塞室空腔311p两者的一 部分而移动其第一直线形凹槽314，并沿着衬垫中间环307b的毗邻第二活 塞室空腔311p′和拱形出口空腔311o两者的一部分而移动其第二直线形凹 槽314′(图47b的横截面图B-B)。在第一活塞302的内向行程期间，预定 量的流体从而从进口310i吸入，依次穿过进口通道313i、拱形进口空腔 311i、第一直线形凹槽314、第一活塞室空腔311p和第一活塞室通道313p 以填充第一活塞室301a；同时在第二活塞302′的外向行程期间，相同量的 流体从第二活塞室301b排出，依次穿过第二活塞室通道313p′、第二活塞 室空腔311p′、第二直线形凹槽314′、拱形出口空腔311o、出口通道313o 到达出口310o。

图43c及其相应的横截面图(图47c′)显示了当阀的切换发生时，分 别在第一和第二活塞302、302′的内向行程和外向行程结束时的流体输送系 统。

在泵送循环的此阶段，滑动拖盘322已经被球轴承组件330推动到其 最远侧向位置中的另一个位置(图47c的横截面图C-C)，并且圆盘309的 两个直线形凹槽314、314′中的每一个被有角度地定位成在衬垫307的两个 密封部件308、308′中的每一个下方径向地延伸(图47c的横截面图B-B)。 在此构造中，第一和第二活塞室301a、301b全部密封于流体输送系统的进 口和出口310i、310o，同时圆盘309旋转以将其第一和第二直线形凹槽314、 314′从所述衬垫307的两个密封部件308、308′中的每一个的一侧带到另一 侧，由此第一直线形凹槽314在第一活塞室空腔311p和拱形出口空腔311o 之间产生泄漏，而第二直线形凹槽314′在第二活塞室空腔311p′和拱形进口 空腔311i之间产生泄漏。因此，第一活塞室301与流体输送系统的出口 310o处于稳定的流体连通，同时第二活塞室301′与所述系统的进口310o 处于稳定的流体连通。

从此时开始，偏心地旋转的球轴承组件330与矩形孔321的边界接触 并向前推动滑动拖盘322(图47d的横截面图C-C)，这将通过第一和第二 活塞驱动轴331、331′引起第一活塞302的外向行程和第二活塞302′的内向 行程(图47d的横截面图A-A)。在此泵送阶段期间，圆盘309进一步旋 转经过大约150°的角度，从而沿着衬垫内环307a的毗邻拱形出口空腔311o 和第一活塞室空腔311p两者的一部分移动其第一直线形凹槽314，并沿着 衬垫中间环307b的毗邻第二活塞室空腔311p′和拱形进口空腔311i两者的 一部分移动其第二直线形凹槽314′(图47d的横截面图B-B)。从而在第一 活塞302的外向行程期间，流体从流体输送系统的第一活塞室301a排出， 依次穿过第一活塞室通道313p、第一活塞室空腔311p、第一直线形凹槽 314、拱形出口空腔311o、出口通道313o到达出口310o；同时在第二活塞 302′的内向行程期间，相同量的流体从流体输送系统的进口310i吸入，依 次穿过进口通道313i、拱形进口空腔311i、第二直线形凹槽314′、第二活 塞室空腔311p′和第二活塞室通道313p′以填充第二活塞室301b。从而根据 本发明此第四实施方式的流体输送系统能够输送实际连续的流体流。

本发明的第五实施方式

根据本发明的第五实施方式，流体输送系统包括如图48示意性显示 的阀系统。此阀系统具有包括直线形凹槽414的圆盘(未示出)。圆盘可 旋转地安装在衬垫407上，以通过经过180°角度的双向角运动而可驱动。 衬垫407被成形为限定内半环形部件411p和外半环形部件，内半环形部件 411p被连接到活塞室401，外半环形部件毗邻所述内半环形空腔411p并且 被密封部件408划分成两个等同的拱形进口空腔和出口空腔411i、411o。 所述空腔411i、411o分别连接到流体输送系统的进口和出口410i、410o。 直线形凹槽414设置在可旋转圆盘上，使得在活塞的内向行程期间，其沿 着衬垫407的毗邻拱形进口空腔411i和半环形空腔411p的一部分而运动 并且穿过衬垫407的毗邻拱形进口空腔411i和半环形空腔411p的一部分 而径向地延伸，从而产生允许在所述空腔411i、411p之间泄漏的第一连通， 使得在活塞的内向行程期间，流体通过进口410i吸入；而在活塞的外向行 程期间，直线形凹槽414沿着衬垫407的毗邻拱形出口空腔411o和半环形 空腔411p的一部分而运动并穿过衬垫407的毗邻拱形出口空腔411o和半 环形空腔411p的一部分而径向地延伸，从而产生允许在所述空腔411o、 411p之间泄漏的第二连通，使得流体经过出口410o被排出活塞室401。

本发明的第六实施方式

根据本发明的第六实施方式，流体输送系统包括如图49示意性显示 的阀系统。此阀系统包括具有角扇形凹部514的圆盘(未示出)。圆盘可 旋转地安装在衬垫507上，以通过单向角运动而可驱动。衬垫507被成形 为限定直径相对的两个等同的角扇形空腔511i、511o(所述空腔之后被称 为进口空腔和出口空腔)，且其分别连接到流体输送系统的进口和出口 510i、510o，而两个另外的直径相对的空腔511p(其中一个被凹部514隐 藏)连接到活塞室501(所述空腔之后被称为两个活塞室空腔)。凹部514 设置在可旋转圆盘上，使得在活塞的内向行程期间，其移动经过衬垫507 的毗邻进口空腔511i的一部分以及两个活塞室空腔511p中的一个，从而 产生允许在所述空腔之间泄漏的第一连通，使得在活塞的内向行程期间， 流体被吸入活塞室501中；而在活塞的外向行程期间，凹部514移动经过 衬垫507的毗邻出口空腔511o的一部分以及两个活塞室空腔511p中的另 一个，从而产生允许在所述空腔之间泄漏的第二连通，使得在活塞的外向 行程期间，流体被排出活塞室501。

本发明的第七实施方式

根据本发明的第七实施方式，流体输送系统包括如图50示意性显示 的阀系统。阀系统包括含有四个直线形凹槽614的圆盘(未示出)，该四 个直线形凹槽614彼此角偏移大约90度。圆盘可旋转地安装在衬垫607 上，衬垫607被配置成限定外环形部件、中间环形部件和内环形部件，外 环形部件被划分为形成分别被连接到流体输送系统的进口和出口610i、 610o的第一拱形进口空腔和第一拱形出口空腔611i、611o，中间环形部件 被分成各自被连接到活塞室601a、601b、601c、601d的四个拱形活塞室空 腔611a、611b、611c、611d，内环形部件被划分为形成分别被连接到流体 输送系统的进口和出口610i、610o的第二拱形进口空腔和第二拱形出口空 腔611i′、611o′。

本发明的第八实施方式

图51到55显示具有根据本发明第八实施方式的另一阀构造的流体泵 送装置。该流体泵送装置包括中空圆柱形外壳701，中空圆柱形外壳701 被设计成接纳用作阀座构件的圆柱形阀保持器707。马达730适于向中空 圆柱形外壳701提供角运动，而圆柱形阀保持器707保持静止。活塞702 轴向地安装在流体泵送装置的中空圆柱形外壳701的内部，以在阀保持器 707的相应的圆柱形室701′内突出。

具体如图53所示，衬垫708设置在圆柱形阀保持器707的外表面上， 并被配置成限定进口空腔和出口空腔711i、711o，进口空腔和出口空腔 711i、711o关于阀保持器的轴线而彼此相对并围绕所述保持器707优选地 延伸经过165°。O形环708′围绕圆柱形阀保持器707的整个圆周设置，以 限定毗邻衬垫708一部分的环形空腔711p，所述环形空腔711p之后称为 活塞室空腔。阀保持器707包括分别位于进口空腔、出口空腔和活塞室空 腔711i、711o和711p内部的进口孔、出口孔和活塞室孔712i、712o、712p。

进口空腔和出口空腔711i、711o由进口通道和出口通道713i、713o 分别连接到流体泵送装置的进口和出口，而活塞室空腔711p由活塞室通道 713p连接到活塞室701′(图51)。

直线形凹槽714设置在外壳701的内表面上(图55)，使得当外壳701 旋转经过360°以完成泵送循环时，凹槽714的一部分在活塞室空腔711p 上方部分地延伸，而凹槽714的另一部分在进口空腔和出口空腔711i、711o 上方可选择地延伸。

螺旋状表面750在倾斜平面上围绕圆柱形阀保持器707的上部部件延 伸，并被设计成与位于流体泵送装置的外壳701内部的引导突出部件740 接触(图55)。弹簧731安装在外壳701的一端处(图51)，据此当通过 马达730向泵外壳701提供角运动时，因为引导突出部件740沿着螺旋状 表面750的整个圆周运动，所以往复线性运动被提供给外壳701。弹簧731 确保引导突出部件740一直与螺旋状表面750接触，以获得中空圆柱形外 壳701相对于圆柱形阀保持器702的准确定位。

现将描述图51到55的流体泵送装置在其经历泵送循环时的不同顺 序。在泵送循环开始时，直线形凹槽714被设置成在泵外壳701旋转时， 沿着衬垫708的毗邻进口空腔711i和活塞室空腔711p两者的一部分运动， 据此产生允许在所述空腔711i、711p之间泄漏的第一连通，同时外壳701 的突出部件740沿一定梯度的螺旋状表面750向上移动，据此产生流体泵 送装置的活塞内向行程。在所述活塞内向行程期间，流体可从进口被吸入， 依次穿过进口通道713i、进口空腔711i、直线形凹槽714、活塞室空腔711p 和活塞室通道713p以填充活塞室701′。

在活塞内向行程结束时，泵外壳701的突出部件740沿着螺旋状表面 750的不具有梯度的部分移动，以确保在阀的切换发生时活塞702不移动。 当泵外壳701进一步旋转时，直线形凹槽714于是沿着衬垫708的毗邻出 口空腔711o和活塞室空腔711p两者的一部分移动，从而产生允许在所述 空腔711o、711p之间泄漏的第二连通，同时外壳701的突出部件740沿一 定梯度的螺旋状表面750向下移动，据此产生流体泵送装置的活塞外向行 程。在所述活塞的外向行程期间，流体可从活塞室701′释放，依次穿过活 塞室通道713p、活塞室空腔711p、直线形凹槽714、出口空腔711o和出 口通道713o，而被排出流体泵送装置的出口。

需要注意，直线形凹槽714被成形为足够长以用于确保其在泵送循环 期间在活塞室空腔711p以及进口空腔和出口空腔711i、711o两者上方的 连续移动。在变型中，将考虑调整流体泵送装置，以使毗邻活塞室空腔以 及进口空腔和出口空腔的部件被配置成使得其在泵送循环期间遵循直线 形凹槽714的往复线性角运动。

除此之外，如图56到58所示，流体泵送装置可被修改，以使在活塞 702的内向行程期间所提供到活塞702的线性速度适用于需要被泵送流体 的类型。在此构造中，进口空腔711i围绕圆柱形阀保持器707延伸经过优 选地位于280°和320°之间的角度，而出口空腔710o围绕所述阀保持器延 伸经过优选地位于10°和60°之间的角度。螺旋状表面750适于具有经过 280°和320°角度的正梯度和经过10°到60°角度的负梯度，使得当引导突出 部件740沿其负梯度移动时，发生全活塞外向行程。从而可以缓慢地填充 泵室以防止任何空穴现象。此泵可被设计成顺时针和逆时针地可驱动，以 能够缓慢地(经过～280°)或迅速地(经过～40°)填充和清空泵室。

进口空腔和出口空腔711i、711o的尺寸以及螺旋状表面的轮廓可被调 整，以使活塞室的填充通过将圆柱形外壳701旋转经过从1到350度变化 的角度来进行。

圆柱形阀保持器707的螺旋状表面750或流体泵送装置的另一部分可 带齿，使得圆柱形外壳701能够通过棘爪而容易地保持在轴向位置，以适 应于手动驱动。

本发明的第九实施方式

根据本发明的第九实施方式，流体泵送装置包括阀系统，其中密封元 件是阀切换元件的部分，而阀座构件包括分别连接到流体泵送装置的进口 和出口以及活塞室的进口孔、出口孔和活塞室孔。

图59显示根据此具体实施方式的流体泵送装置的阀系统，其中密封 元件807′被超模制(over-mold)成圆盘809，圆盘809在其中心包括圆形 开口，以使所述圆盘809围绕轴向安装在圆柱形凹部807内部的轴820而 可旋转地布置。凹部807具有包括进口孔、出口孔和活塞室孔812i、812o、 812p的平坦座。进口孔和出口孔812i、812o优选地直径相对并接近于凹 部807的圆周而定位，而活塞室孔812p接近轴820定位，圆盘809可旋 转地围绕轴820安装。密封元件807′被成形为用于限定凹槽814，凹槽814 具有环形部件814a和拱形部件814b，环形部件814a被布置成开始与围绕 轴820的圆周的圆柱形座接触，拱形部件814b位于所述圆盘809的周边 附近。所述凹槽的拱形部件814b相对于圆盘809的旋转轴线弯曲并延伸 经过大约150°。凹槽814的环形部件814a和拱形部件814b通过径向凹槽 814c而彼此流体连通。

在上述实施方式的操作中，拱形凹槽814b的一个末端重叠进口孔 812i，并在泵送循环开始时，产生允许在所述进口孔812i和活塞室孔812p 之间泄漏的第一连通。在活塞内向行程期间，当圆盘809旋转经过大约150° 时，流体于是可从流体泵送装置的进口被吸入，依次穿过拱形凹槽814b 的一部分、径向凹槽814c、环形凹槽814a的一部分，进入活塞室中。在 活塞内向行程结束时，进口孔812i被密封，并且当圆盘809进一步旋转而 产生允许在活塞室孔812p和出口孔812o之间泄漏的第二连通时，拱形凹 槽814b的一个末端重叠出口孔812o。当在活塞的外向行程期间当圆盘 809进一步旋转经过大约150°时，流体然后从活塞室排出，依次经过环形 凹槽814a的一部分、径向凹槽814c以及拱形凹槽814b的一部分，排出流 体泵送装置的出口。

本发明的第十实施方式

图60到67显示了根据本发明第十实施方式的设计用于混合不同流体 的流体输送系统。此系统包括流体泵送装置，流体泵送装置包括被布置成 在第一和第二活塞外壳901a、901b内部可驱动的第一和第二活塞902、902′ (图66)以及多个口921、922、923、920、920′、926、925和924(图65)， 在所述第一和第二活塞902、902′的内向行程或外向行程期间，上述多个口 中的每一个能够与第一和第二活塞室901′流体连通。流体输送系统从而适 于被配置成具有被连接到不同类型流体的所需要的进口。在此具体实施方 式中，流体输送系统被配置成具有两个出口920、920′和连接到不同类型流 体的六个进口921、922、923、924、925、926(图60)。

流体输送系统的进口和出口的选择通过两个阀系统900a来实现，该两 个阀系统900a安装在每个活塞外壳901a、901b的与每个活塞室901′相对 的一端处。如图67所示，每个阀系统包括圆盘909形式的阀切换元件， 阀切换元件可旋转地安装在沿着活塞轴线从圆形的大体平坦表面907突出 的轴930上。之后被称为阀座构件的此圆形表面907包括在所述阀座构件 907的周边附近以圆形形式布置的六个进口孔912i和两个出口孔912o。如 图65所示，每个阀系统的六个进口孔912i中的每一个通过共有的进口通 道913i而连接到其相应的进口921、922、923、924、925、926，而每个 阀系统的两个出口孔912o中的每一个通过共有的出口通道913o而连接到 其相应的出口920、920′。每个阀系统的阀座构件907还包括与活塞室流体 连通的八个活塞室孔912p(图65)。

如图67所示，O形环形式的流体密封元件907′装配在阀座构件907 上的每个进口孔和出口孔912i、912o上，而开始与阀座构件907接触的圆 盘909的表面包括直线形凹槽914，直线形凹槽914被设置成重叠八个进 口孔和出口孔912i、912o以及相应的活塞室孔912p中的一个。

如图60所示，两个阀系统以及第一和第二活塞902、902′被设置成由 两个独立的驱动系统950、960驱动。阀驱动系统950包括被设置成向阀 驱动圆盘951提供旋转运动的轴950′，阀驱动圆盘951具有直线形凹槽， 该直线形凹槽适于接纳延伸穿过阀切换元件909的整个直径的相应凸起 952(图63)。两个活塞902、902′的往复运动优选地彼此相对以确保实际 连续的流体输送。所述活塞优选地由蜗杆(endless-screw)驱动系统或液 压马达来驱动。

在上述实施方式的操作中，阀切换元件909有角度地可驱动成将直线 形凹槽914移动到六个进口孔912i中的一个上方，使得活塞室901′与需要 的进口流体连通，由此在活塞内向行程的一部分期间，流体从所述进口吸 入，穿过进口通道913i、进口孔912i、凹槽914和相应的活塞室孔912p 进入活塞室901′。在活塞内向行程的过程期间，活塞可以在任何部位被固 定一段时间，在该段时间期间，阀切换元件909由其驱动系统而有角度地 驱动，以将其凹槽914移动到六个进口孔912i中的另一个上方，从而将活 塞室901′与另一进口连接，由此在活塞内向行程的另一部分期间，不同类 型的流体可以吸入活塞室中。在活塞内向行程期间，阀的切换能在任何时 间发生，并达到五次以得到需要的流体的混合。在活塞内向行程结束时， 阀切换元件909进一步由其驱动系统有角度地驱动，以将其凹槽914移动 到两个出口孔912o中的一个上方，使得活塞室与两个出口920、920′中的 一个流体连通，由此流体可以经过相应的活塞孔912p、凹槽914、出口孔 912o和出口通道913o直到两个出口920、920′中的一个而排出活塞室901′ (图65)。

根据如图68所示此实施方式的变型，开始与每个阀系统的阀座构件 907接触的圆盘909的表面包括被成形为用于限定准完整圆形凹槽914的 流体密封元件907′，准完整圆形凹槽914被布置成用于重叠活塞室孔912p。 所述凹槽914还包括径向延伸部914′，径向延伸部914′被配置成仅重叠八 个进口孔和出口孔912i、912o中的一个。在此构造中，阀座构件907不具 有任何密封元件。

虽然上述流体输送系统包括彼此相对的两个活塞以确保实际连续的 流体输送，但是阀系统可包括阀座构件，且阀切换元件可适用于仅包括一 个活塞或多于两个活塞的流体输送系统。除此之外，阀系统可被调节，使 得通过向阀切换元件提供相对于阀座构件的往复运动，使任何进口是可选 择的，以使凹槽重叠相应的进口孔和活塞室孔。

任何实施方式中所述的流体输送系统能够通过有线或无线的方式连 通到远程控制单元或便携式移动电话，以通过所述输送系统控制流体释放 的量。其还可包括监测内部传感器，例如压力、力、温度、湿度传感器或 空气传感器或连接到驱动系统的任何其它类型传感器。这些传感器可以直 接或间接地与流体路径连通。另外，流体输送系统还可通过有线或无线的 方式连接到外部传感器，例如葡萄糖传感器或用于向电子设备提供信息的 任何其它类型传感器，以通过例如在封闭的环路系统中由传感器测量的数 据来调节流体的输送。流体泵送装置的驱动系统和远程控制单元之间的通 信协议可以是任何类型的。驱动系统或控制单元中的任一个可以被编程， 以根据病人的输入数据或传感器数据来调节流体输送。

例如振动器或扩音器的附加元件可被整合到流体泵送装置的驱动系 统，以对于如下情形发出警报，例如流体线路中的闭塞、电池失效、容器 中低水位的药物或者泵的任何其它操作上的失效，包括当任何传感器监测 到可能对病人造成风险的预定水平时的失效。

本发明多个实施方式的本质特征存在于阀切换元件中，该阀切换元件 是可旋转地安装在阀座构件上并在泵送循环期间优选地转过360°的圆盘。

根据本发明其它实施方式的本质特征存在于以下事实中：阀座构件的 进口空腔和出口空腔对齐，使得每个进口空腔和出口空腔的直线形边缘毗 邻，而活塞室空腔被布置成使一个直线形边缘毗邻进口空腔和出口空腔两 者的另一个直线形边缘，且其中阀切换元件包括直线形凹槽，直线形凹槽 被布置成沿着阀构件的毗邻进口空腔、出口空腔和活塞室空腔的边缘移动 并穿过该阀构件的毗邻进口空腔、出口空腔和活塞室空腔的边缘延伸。

根据本发明任意实施方式的流体泵送系统的密封元件可以是任何种 类的O形环和/或任何特定的衬垫。除此之外，流体泵送系统的任何部件 可以机加工或由注模工艺得到。流体泵送系统的活塞、外壳或阀座构件可 以以呈现弹性性质的材料有利地整体模制，以省略密封元件。此整体模制 件被广泛地用于密封陶瓷部件，而不需要密封元件。

尽管在本发明不同实施方式中描述的流体输送系统特别适于用作胰 岛素泵，但是其基本部件还可以放大到任何尺寸，使得流体输送系统可以 在其它领域中操作。例如，可以得到在很大程度的流体速率上操作的高压 阻力流体输送系统。

不同的阐示性实施方式的元件和/或特征可以在本公开内容和所附权 利要求的范围内彼此组合和/或者彼此取代。例如，如第一实施方式中所述 的贴片泵可适用于整合根据任何实施方式的泵。