技术领域
[0001] 本
发明涉及用于利用至少一个分析辅助装置采集液体样品的采样系统。本发明还涉及采集液体样品的方法。这样的采样系统和方法尤其在医院领域、家庭护理领域或在家庭监控理念的范围内用于医疗诊断以确定至少一种被分析物例如
代谢物,特别是血糖在体液中的浓度。
背景技术
[0002] 检查血液样品或其它体液样品例如间质液允许在临床诊断中早期可靠地检测出病变并且有目的有依据地监测身体状态。医疗诊断通常要求采集个人的血液样品或间质液以供检查。
[0003] 为了获得样品,可利用消过毒的尖锐或锋利的刺入装置刺破例如人的指尖或
耳垂上的
皮肤,以获得几微升或更少的血液以供分析。这种方法尤其适合于在采集样品之后直接进行的样品分析。
[0004] 尤其在所谓的“家庭监控”领域即非医疗专业人员自己对血液或间质液进行简单的分析中提供了允许尽可能少地致痛而重复样品采集的适合于所述目的的刺入装置和设备(所谓的刺血器械),在所述领域中,所述刺入装置和设备尤其用于由糖尿病患者进行常规的血液采集(一天数次)以监测
血糖浓度。这样的刺入装置和设备(刺血器械)是例如WO-A98/48695、US4,442,836、US5,554,166或WO2006/013045A1的主题。
[0005] 近来,在糖尿病监测中自我确定血糖已是普遍采用的方法。在
现有技术中,血糖设备通常具有其中插入了测试元件(测试条)的分析设备。使所述测试元件与事先利用刺血器械从例如指尖上采集的样品滴
接触。
[0006] 在分析设备中,待分析的样品位于测试元件的测试区上,并且如果需要的话,则所述样品在被分析之前与测试区中的一种或多种
试剂反应,这样的分析设备经常用于分析液体样品,例如诸如血液或尿液的体液。测试元件的光学(尤其是光度)和电化学变化是快速确定样品中被分析物浓度的最常用方法。具有用于样品分析的测试元件的分析系统通常用在分析、环境分析领域,特别是医疗诊断领域。采用光度或电化学装置评估的测试元件在利用毛细管血进行血糖诊断的领域中尤其重要。
[0007] 存在不同形式的测试元件。作为示例,在其中心处具有多层测试区的、基本方形的小板(也称为玻片)是已知的。具有条状设计的诊断测试元件称为测试条。现有技术例如在文献CA2311496A1、US5,846,837A、US6,036,919A或WO97/02487中全面描述了测试元件。
[0008] 具有多个测试区、卷绕在带盒中并供在分析设备中使用的分析带是现有技术中公开的其它多层测试元件。作为示例,文献DE10332488A1、DE10343896A1、EP1424040A1、WO2004/056269A1和US2006/0002816A1描述了这样的带盒和分析带。
[0009] 众多系统构件(刺入装置、刺血器械、测试元件和分析设备)需要很多空间,并且操纵起来相对复杂。同时,具有较高集成度从而更易于操纵的系统也是可获得的;本文中,测试元件例如存储在分析设备中的储筒内并用于测量。例如可通过将很多功能或功能元件集成在单个分析辅助装置(一次性的)中而进一步实现小型化。通过在测试元件上适当地组合穿刺过程和传感被分析物浓度检测,可例如极大地简化操作。
[0010] US2006/0155317A1公开了一种用于在皮肤表面产生穿刺创伤的刺血器械,所述器械包括呈基准元件形式的、具有刺入装置和样品采收单元的集成测试元件。所述测试元件首先固定地联接到刺血器械的联接机构上。在所述联接机构的第一
位置时,利用联接杆和
连接杆致动测试元件的刺入装置,从而实施穿刺运动。然后,使固定地联接有测试元件的整个联接机构通过枢转运动运动到第二位置,在所述第二位置,测试元件的样品采收通道的开口处在用于采收液体样品的穿刺位点上方。
[0011] WO2005/107596A2公开了在带上有很多间隔开的刺入装置的设置。根据一个
实施例变型,所述带不仅携带刺入装置,而且还携带很多测试元件,每个测试元件被分配给一个刺入装置。因此,这是一种具有很多分析辅助装置的带,其中所述分析辅助装置以间隔开的方式布置并允许将穿刺程序和样品采收程序集成在一个采样系统中。
[0012] 总体尺寸在集成测量系统中扮演突出的
角色。集成系统的目的须是提供不比常规非集成系统大得多的设备。朝这个方向努
力的一种方法是,使用联合驱动,其中动作序列继承很多功能。作为示例,WO2006/013045公开了一种系统,在所述系统中,靠电运行的
马达首先提供用于机械能存储装置的
能量,不过其次也与此同时或独立地操作额外的系统功能。作为示例,所述系统功能可为储筒运送或测试元件运送。为了在后续时间使马达用于不同的功能,提出了一种传动装置和/或联接器,其主动使马达联接于届时期望的相应系统功能或再使马达与所述系统功能脱离。提出了多种联接系统。
[0013] 因此,在WO2006/013045中提出的器械代表朝较高集成度努力的实质性一步。然而,在该例中并非穷尽了所有的集成化选择,因为即使在WO2006/013045中所提出的系统里,仍然存在通常必须通过另外的驱动器来供应能量的附加系统功能。此外,WO2006/013045中所提出的用于将驱动器联接至不同系统功能的主动联接元件在技术上复杂,并且在某些情况下易于发生故障。
发明内容
[0014] 因此,本发明的目的是提供一种采样系统,尤其是根据以上所述的采样系统,其适合于采集液体样品,尤其是体液,并且能避免已知系统的缺点。特别地,所述采样系统应该具有高的集成度并且应该提供简单的不易发生故障的联合驱动,以用于采样系统的不同系统功能。
[0015] 所述目的是通过具有
权利要求1所述特征的采样系统实现的。在
从属权利要求中阐述了本发明的有利改进,其可单独实施或联合实施。因此所有权利要求的措辞均包含在本
说明书的内容中。
[0016] 所提出的采样系统应该是为采集液体样品(尤其是体液),尤其是为检测被分析物(例如,对血糖进行定性和/或定量的检测)而设计的。这里,“采样系统”应该理解成这样的系统,即该系统设计成产生液体样品和/或采收液体样品和/或甚至至少部分地处理所采收的样品(即,对其进行完全或部分的分析)。在这个方面,术语“采样系统”的含义应该被相当广义地理解。
[0017] 所述采样系统包括至少一个分析辅助装置。该分析辅助装置例如可以控制样品的采收、样品的产生、样品的分析、这些功能的组合或类似的任务。在这种情况下,尤其优选地,分析辅助装置具有至少一个刺入装置和/或至少一个测试元件,所述测试元件具有至少一个用于分析液体样品的测试区。作为示例,刺入装置可为刺血针或具有带锋利刃的元件的刺入装置,所述锋利刃例如适合于对指尖处和/或耳垂上的皮肤区域进行刺孔。作为示例,测试元件可按照上述测试元件之一进行设计,例如可以包括用于分别利用合适的测试化学品进行被分析物光学检测和/或被分析物电化学检测的测试区。
[0018] 在所述过程中,尤其优选地是设置多个分析辅助装置或一个包括多个分析辅助装置子单元(例如,多个刺入装置和/或多个测试元件)的分析辅助装置。作为示例,用于采收和提供多个分析测试元件的采样系统可包括合适的元件,例如,储筒,尤其是鼓式储筒、棒式储筒、排式储筒或交错储筒;具有很多分析辅助装置的分析带(114);其上布置有多个分析辅助装置的分析盘;或允许提供和使用很多分析辅助装置的类似元件。在本发明的范围内,尤其优选的是,分析辅助装置具有分析带,很多刺入装置和/或测试区布置在所述分析带上。这里,又优选的是,刺入装置和测试区交替布置,因此,例如,后续测试区被分配给每个刺入装置。在本发明的范围内,也可以使用只具有刺入装置的带和只具有测试区的带。其上布置有刺入装置的分析带也公知为“带上刺入装置(LOT)”分析带。这里,术语“带”以及“分析带”应该优选地理解成大意为:该分析带包括连续的载带,例如由
聚合物材料(例如,聚酯箔)、纸质材料或
复合材料制成的载带。然而,术语“带”并不限于连续的带,而是原则上包括相邻分析辅助装置的任何串行连接技术,所述技术包含分析辅助装置向应用位置的连续供应。因此,例如,该术语还包括相邻分析辅助装置之间的元件链、钩眼连接、通过中间元件的连接或相似类型的串行连接。此外,要谈及以下事实:然而本发明并不限于分析带的使用,而是例如,也可以使用不同的方法来提供分析辅助装置。
[0019] 采样系统包括用于联接到分析辅助装置上的联接元件以及至少一个用于驱动所述联接元件从休息位置至偏转位置之运动的驱动单元。在所述过程中,优选地执行联接,使得在分析辅助装置(例如,刺入装置)被用过之后,它与该分析辅助装置脱离联接,从而随后可以再联接下一个分析辅助装置,例如测试元件,例如与之前使用过的刺入装置布置在相同分析带上的测试元件。
[0020] 因此,“联接于”或“联接到…上”可以尤其理解为意味着物理接触的产生,“脱离联接”可以理解为这种接触的松开或分离。联接元件可以主动和/或被动地联接到处于应用位置的分析辅助装置上,因此能够使该分析辅助装置沿着预定路径类似地执行向一个或多个偏转位置的运动。在所述过程中,可为不同类型的分析辅助装置提供不同的偏转位置,例如,用于利用测试元件采收样品的偏转位置和用于刺入装置进行穿刺运动的偏转位置。
[0021] 本文中,“主动联接”可以理解为意味着将联接元件联接至分析辅助装置的不同方式。因此,例如,联接元件可以主动夹持分析辅助装置,例如通过采用夹具和/或允许主动联接和脱离联接的以不同方式设计的开闭机构来主动夹持。相反,在这个背景下,“被动联接”应理解成没有主动开闭的联接,即,例如,由联接元件对分析辅助装置简单地施加力或者利用带倒刺的钩进行的联接。
[0022] “主动或被动联接”也可理解成不同的含义——这两种可能性均可实施——即,分析辅助装置被联接元件主动或被动地驱动。这里,“主动联接”可理解成意味着这样的联接,即联接元件联接到分析辅助装置上(例如,通过压入配合和/或互
锁联接,例如通过夹持刺入装置或测试元件或由于具有带倒刺的钩(在联接元件被拉回时所述带倒刺的钩也将刺入装置或测试元件拉回)的微结构而实现所述联接),使得刺入装置或测试元件从偏转位置向休息位置进行的返回运动也由所述联接元件引导和驱动。相反,在“被动联接”中,联接元件将分析辅助装置(例如,刺入装置或测试元件)推动或推进至偏转位置。之后分析辅助装置向休息位置进行的返回运动必须由另外的驱动元件执行,例如由
弹簧执行,所述弹簧在刺入装置或测试元件的偏转期间被张紧,当其松弛时其作用于刺入装置或测试元件,从而产生刺入装置或测试元件向休息位置的返回运动。
[0023] 联接元件可以不同的方式联接到分析辅助装置上,所述不同的方式例如可以与分析辅助装置的实施例匹配。在所述过程中,原则上,任何适合于使分析辅助装置进行限定移动的驱动器均可使用。这里,偏心驱动器、肘杆驱动器等均可作为实例提及。然而,在本发明的范围内,尤其优选的是,联接元件包括连接杆驱动器和/或
曲柄驱动器,尤其是在使用分析带的情况下。连接杆驱动器例如可以包括连接杆。连接杆驱动器和/或曲柄驱动器应该设计成使得它们联接到布置在应用位置中的分析辅助装置上。在本发明的范围内,“应用位置”应理解成这样的位置,即在该位置处分析辅助装置可被用于采样系统的采样功能。作为示例,应用位置可为这样的位置,即在该位置处,刺入装置进行穿刺运动以在皮肤区域上刺孔,和/或这样的位置,即在该位置处,测试元件被用于采集或采收液体样品。在这两种情况下,分析辅助装置(即,在一种情况下为
采血器,在另一种情况下为测试元件)从其休息位置偏转以执行所述功能。如果提供了不同类型的分析辅助装置(例如,刺入装置和测试元件),则可为这些不同类型的分析辅助装置设置多个应用位置。然而,优选地,为所有的分析辅助装置使用一个且相同的应用位置。作为示例,应用位置可包括采样系统的壳体中的开口,例如可由口盖或滑
块封闭的开口。
[0024] 驱动联接元件的运动的驱动单元包括能量转换器。该能量转换器优选地被设计为机
电能量转换器。在本发明的范围内,“机电能量转换器”应理解为这样的转换器,即该转换器设计成将电能(例如,由电能供应装置(例如,电力
电缆)和/或电能存储装置(例如,蓄电器、
电池或电容器)提供的电能)转换为机械能。在所述过程中,在本发明的范围内,尤其优选的是使用
电机。然而,可替代地或附加地,能量转换器也可包括不同类型的机电能量转换器,例如,
致动器、
泵或类似的转换器或转换器组合。然而,原则上,作为优选使用的电-机械(即机电)能量转换器的替代,任何其它类型的能量转换器也将是可行的,即设计成将一种类型的能量转换为机械能(优选地,旋转能)的转换器。作为示例,机械致动的驱动器,即机械-机械能量转换器,也是可以的。在这个方面,术语“能量转换器”应该被相当广义地理解,原则上应该包括任何类型的能够将一种类型的能量(例如,电能和/或机械能)转换成运
动能的驱动器。
[0025] 能量转换器设计成产生包含不同旋转方向的旋转运动。如果使用电机,则这例如可以通过简单的
电极反转(导致旋转方向的反转)而实现。
[0026] 本发明的基本构思包括,通过将能量转换器(优选地,机电能量转换器)的不同旋转方向用于不同的系统功能而提高采样系统的集成度。为了这个目的,驱动单元还包括可联接到能量转换器上并可将由该能量转换器提供的机械能(尤其是旋转能)供应给不同系统功能的联接装置。为了这个目的,联接装置具有至少一个旋转方向敏感元件并且设计成在第一旋转方向上将能量转换器联接到至少第一系统功能上,在第二旋转方向上将所述能量转换器联接到至少第二系统功能上,其中所述第二系统功能不同于所述第一系统功能,所述第二旋转方向不同于所述第一旋转方向。因此,可以利用旋转方向敏感元件在不同的系统功能之间切换。
[0027] 在这种情况下,“联接系统功能或使系统功能脱离联接”应该理解成意味着采样系统的动作,在该动作中,相应的系统功能被启动并被使用,或者被停用并不再被使用。第一和/或第二系统功能可为采样系统的很多可能功能或这些功能的组合。在所述过程中,尤其优选的是,第一系统功能和/或第二系统功能包括采样系统以下功能中的至少一种:为使分析辅助装置的刺入装置进行穿刺运动而作的驱动;分析辅助装置的测试元件的采样运动;对能量存储装置的张紧,用于驱动刺入装置的穿刺运动,所述能量存储装置尤其是机械能存储装置(例如,弹簧元件);对分析辅助装置的运送功能,用于将分析辅助装置提供至应用位置;对分析辅助装置的运送功能,用于将分析辅助装置(尤其是分析辅助装置的测试元件)提供至测量位置,尤其是用于对测试元件进行光学和/或电化学评估的测量位置;对采样系统的储筒的运送功能,用于将来自储筒的分析辅助装置提供至应用位置(例如,使储筒前进);对包含多个分析辅助装置的分析带的运送功能,用于将分析辅助装置提供至应用位置(例如,使分析带前进以提供测试元件和/或使所述带前进以提供刺入装置);
对包含多个分析辅助装置的分析盘的运送功能,用于将分析辅助装置提供至应用位置。然而,可替代地或附加地,也可以使用其它的系统功能。在所述过程中,也可以使用这样的循环:在单个循环的范围内在不同阶段反复改变旋转方向,在每种情况下,完全或部分不同的系统功能被联接上。作为示例,循环可包括四个阶段:
[0028] -第一阶段:沿第一旋转方向旋转,联接于系统功能A;
[0029] -第二阶段:沿第二旋转方向旋转,联接于系统功能B;
[0030] -第三阶段:沿第一旋转方向旋转,联接于系统功能C;
[0031] -第四阶段:沿第二旋转方向旋转,联接于系统功能D;
[0032] 然而,其它的改进也是可行的,例如,具有多于或少于四个阶段的循环和/或在一个阶段联接多个系统功能和/或在不同阶段重复联接一个系统功能(也就是说,在上述实例中,系统功能A和C是相同的)。
[0033] 在这种情况下,所述至少一个第一系统功能和所述至少一个第二系统功能可分别包括一个或多个系统功能。如果设置了多个第一和/或第二系统功能,则这些系统功能例如可以同时、在时间上重叠或在时间上错开地执行。作为示例,这可利用以下事实来实现:在能量转换器处于相同的旋转方向时,各系统功能在不同的角度位置处被联接,如以下将基于实例更详细解释的,这可通过局部有齿的
齿轮或类似的联接机构来实现。也可以不同的方式实现在相同的旋转方向上联接到多个系统功能时时间上的错开。将多个系统功能在时间上错开地联接到相同方向的旋转的一个重要实例是,使能量存储装置张紧或者说为其储入能量,随后进行释放程序。下文中将更详细地解释其它实例。
[0034] 所提出的采样系统(其中,为启动不同的系统功能或者说为不同的系统功能提供能量,使用了能量转换器的两个不同旋转方向)与常规的集成采样系统(例如,在现有技术中公开的上述系统)相比,提供了众多优点,尤其是在系统复杂性和系统可靠性方面。因此,由于使用了两个旋转方向,尤其显著提高了集成度。此外,各个系统功能的主动联接和脱离联接(如通过例如在WO2006/013045中所描述的联接机构而实施的)不是必须的。因此,可省却用于联接系统功能或使系统功能脱离联接的独立联接运动(需要额外的致动器、使用者干预等)。例如,可由于电机或以不同方式设计的能量转换器的旋转方向而专
门启动或联接不同的系统功能,这例如可以通
过采样系统的
电子控制器容易地实现。作为示例,采样系统可包括用于此目的的控制器,例如微型计算机和/或其它类型的电子控制器,其通过规定能量转换器的旋转方向而联接不同的系统功能。这允许容易地控制采样系统的各个运行阶段或运行循环,而无需额外地致动联接元件。
[0035] 有利地,可以不同的方式改进采样系统,所述改进可以尤其取决于采样系统的功能。作为示例,如果采样系统包括用于对皮肤区域刺孔的刺入装置,则尤其优选的是,该采样系统还包括机械能存储装置。该机械能存储装置应该设计成释放能量以使分析辅助装置的刺入装置进行穿刺运动,所述能量转而通过联接元件传递给所述刺入装置。优选地,这种联接设计成使得刺入装置在穿刺运动期间达到大约2至3m/s的速度,因此优选地,使用能够快速释放所储能量的能量存储装置作为机械能存储装置。为了这个目的,包括弹簧元件(例如,
螺旋弹簧、涡旋弹簧、板簧、盘形弹簧或其它类型的弹簧元件)的能量存储装置被证明是尤其有利的。然而,可替代地或附加地,机械能存储装置还可包括弹性元件,例如弹性体元件(例如
橡胶元件),可通过压缩和/或拉伸而张紧所述弹性元件使得机械能被储入。然而,也可使用其它类型的能量存储装置,例如,
气动压力存储装置或其它类型的存储装置。
[0036] 如果使用了这样的机械能存储装置,则采样系统应该尤其具有允许突然释放所储机械能并将该机械能传递至刺入装置的装置。在所述过程中,原则上可使用很多种释放机构,例如包括用于释放的机械
开关的释放机构。作为示例,该开关可由使用者的动作启动,或者可替代地或附加地,同样通过采样系统的电子控制器启动。然而,在本发明的范围内,尤其优选的是,刺血运动的释放,即机械能存储装置的能量向刺入装置的释放,也通过驱动单元实施,尤其通过能量转换器的旋转运动实施。为了这个目的,驱动单元例如可以具有齿传动装置,其中,所述齿传动装置设计成在能量转换器的第一角度位置范围内为机械能存储装置储入能量并将所述机械能存储装置保持在储能状态,其中,所述齿传动装置还设计成在第二角度位置范围内松开机械能存储装置,从而为刺入装置的穿刺运动提供能量。为了这个目的,齿传动装置例如可以具有一个或多个局部有齿的齿轮,所述局部有齿的齿轮在至少一个第一圆周区中有齿,并且在至少一个第二圆周区中无齿。然而,在这个背景下,术语“齿轮”应该被广义地理解,它包括很多可能的齿轮系统,例如,正齿轮、伞齿轮、
涡轮、
齿条-齿轮、轴齿轮、端面齿轮、行星齿轮等。此外,齿传动装置还可具有锁,所述锁设计成在第一角度位置范围内防止能量存储装置进行不期望的能量释放。作为示例,所述锁可包括在第一角度位置范围内防止能量存储装置的能量释放的钩。然而,也可实施其它类型的锁。
[0037] 总体上,整个驱动单元可包括齿轮系统,上述齿轮系统可以单独使用或联合使用。因此,齿轮系统可以又包括,例如,以下传动机构中的一个或多个:正
齿轮传动机构;伞齿轮传动机构;
蜗杆传动机构;齿条传动机构;轴齿轮传动机构;
冠状齿轮传动机构;行星齿轮传动机构。在所述过程中,齿轮系统可以布置在一个平面内,然而齿轮传动装置的各个元件或许多元件也可以突伸出这个平面,例如在伞齿轮传动装置的范围内。因此,优选地,齿轮传动装置的平面也是实施分析辅助装置向偏转位置的运动(例如,测试元件的采样运动或样品采收运动以及/或者刺入装置的刺血运动)的平面。因此,整个采样系统可具有特别平的设计。然而,其它的实施例也是可行的,例如,垂直于齿轮传动装置的平面的刺血运动和/或采样运动。
[0038] 在本发明的特别优选的实施例中,联接装置包括第一
驱动轮和第二驱动元件。例如,第一驱动轮可以同样为上述齿轮中的一种和/或这些齿轮的组合。优选地,第二驱动元件也设计成轮,但在这种情况下也可包括驱动杆。同样,可以使用上述齿传动装置中的一种或多种。
[0039] 第一驱动轮联接于能量转换器。该联接可以直接或间接(即,通过中间传动装置或中间连接器)实现,使得第一驱动轮可被能量转换器驱动,优选地,确切而言沿两个方向被驱动。第二驱动元件联接于第一系统功能和/或第二系统功能。第一驱动轮和第二驱动元件通过旋转方向敏感元件互相连接。这里,所述旋转方向敏感元件设计成使得其在第一旋转方向(例如,顺
时针或逆时针)上将第一驱动轮与第二驱动元件联接在一起,而在第二旋转方向(例如,逆时针或顺时针)上使第一驱动轮与第二驱动元件彼此脱离联接。由于本发明的这种改进,可通过简单地设定某一旋转方向和通过使用第一驱动轮、第二驱动元件和旋转方向敏感元件来联接系统功能或使系统功能脱离联接。
[0040] 在所述过程中,尤其优选地是,设置两个或甚至更多个通过两个或更多个旋转方向敏感元件连接于第一驱动轮的第二驱动元件。在所述过程中,相应的旋转方向敏感元件应该设计成使得第一驱动轮处于不同的旋转方向时分别联接于不同的驱动元件。因此,例如,第一驱动轮可在第一旋转方向上联接到所述第二驱动元件中的第一个上,而在第二旋转方向上联接到所述第二驱动元件中的第二个上。这允许分别将不同的系统功能联接到第一驱动轮上,所述系统功能可根据旋转方向而被启动。在这种情况下,旋转方向敏感元件的“旋转方向敏感性”应该理解成意味着实现第一驱动轮与第二驱动元件之间联接的方向或者发生“脱离联接”的方向。在每种情况下,这些方向对于所述两个或更多个第二驱动元件而言应该不相同。
[0041] 本发明的另一个优选改进涉及旋转方向敏感元件的优选实施例。因此,尤其优选的是,旋转方向敏感元件具有至少一个自由轮。在这种情况下,“自由轮”应该理解成两个元件之间的旋转联接器,当所述两个元件中的第一元件处于一个旋转方向时,所述旋转联接器实现与第二元件的压入配合或互锁联接(从而实现驱动),而处于另一个旋转方向时,所述压入配合或互锁则被取消。这样的自由轮也被称为“超越联接器”。
[0042] 从现有技术中已知了非常不同的自由轮实施例。这里,在本发明的范围内尤其优选的是,自由轮包括:夹紧辊式自由轮(其中,这里“辊”既可理解为“辊”,也可理解为“球”);夹紧体式自由轮;止动爪式自由轮;摩擦锁定机构式自由轮;拖杆式自由轮或这些自由轮的组合和/或其它类型的自由轮。为了减少自由轮死行程(即,驱动方向上的即使在该驱动方向上也不发生驱动的旋转范围)的问题(这在常规自由轮中是已知的),自由轮可以还包括至少一个自由轮锁。这种用于减少自由轮死行程的自由轮锁在现有技术中是已知的。
[0043] 然而,作为对自由轮所述用途的替代或补充,旋转方向敏感元件也可以不同的方式设计或者可包括不同类型的旋转方向敏感元件。旋转方向敏感元件的这种其它实施例例如包括处于不同平面上的联接器,每个旋转方向使用一个平面。因此,作为示例,旋转方向敏感元件可具有至少一个联接于能量转换器的第一驱动轮和至少两个联接于不同系统功能并布置在不同平面内的第二驱动元件。关于术语“驱动元件”,再次提及上述的选择。这里,第一驱动轮设计成使得在第一旋转方向上其布置在第一平面上并联接于所述第二驱动元件中的第一个,而在第二旋转方向上,第一驱动轮布置在第二平面上并联接于所述第二驱动元件中的第二个。这种不同平面的使
用例如可以通过让第一驱动轮布置在设有凹槽或
螺纹的轴上而实现,其中第一驱动轮的接合元件(例如,螺纹段,有齿段,销、
螺栓或凸起)接合在所述凹槽或螺纹中。因此,第一驱动轮在第一旋转方向时被“拧”到第一平面上,而在第二旋转方向时该驱动轮被移动(拧)到第二平面上。其它类型的向不同平面的运动也是可行的。所提出的这种选择也构成对创造性构思(即,能量转换器的不同旋转方向可用于与不同系统功能的联接)的实施。
[0044] 不同的系统功能也可在一个且相同的旋转方向时联接于彼此。因此,例如,采样系统可设计成使得在第一旋转方向时两个或更多个系统功能联接于能量转换器,或者可替代地或附加地,在第二旋转方向时至少两个不同的系统功能也联接于能量转换器。
[0045] 在本发明的这种改进的范围内,尤其优选的是,如果处于其中一个旋转方向时(即,处于第一或第二旋转方向时),“机械能存储装置被储入能量”这一系统功能与“测试元件被转移至偏转位置(在该偏转位置时,可在所述测试元件的测试区上施加液体样品)”这一系统功能同时联接于能量转换器。“为能量存储装置储入能量”和“采样运动”的这种联接是尤其优选的,因为这两种系统功能总体上需要慢速的运动。因此,利用测试元件进行的采样运动,即,例如利用布置在带上的测试区来采集血滴的采样运动,例如由通常在几cm/s的速度下实施的运动来执行。
[0046] 如果以联合的方式将一个旋转方向用于“为能量存储装置储入能量”和“采样运动”,则还尤其优选的是,联接装置布置成使得能量转换器在第二旋转方向上能够联接于“将分析辅助装置提供至应用位置”这一系统功能,其中所述第二旋转方向不同于第一旋转方向。
[0047] 根据本发明,如果具有联接装置的同一驱动单元被用于联接到不同的系统功能上,则经常会存在这样的技术挑战,即这些系统功能需要不同类型的驱动能量供应。因此,例如,待提供的力、待提供的转矩、待提供的能量大小、联接的持续时间或其它变量可根据系统功能而变化。即使在一个且相同的系统功能中,上述变量和/或其它变量中一个或多个的最佳供应或最佳联接在采样系统的使用期间也可改变。这种改变的典型实例在意图联接采样系统的运送功能时发生。重要的实例有,对一个或多个包含多个分析辅助装置(例如,多个刺入装置和/或测试元件或测试区)的带(例如,分析带)的运送功能。这种带例如可以由盘和/或带卷提供。然而,随着这种带卷(例如,供带盘和/或收带盘)不断的卷绕或退绕,所述带卷的状态因所述带的退绕位置距旋
转轴的距离增加或减少而发生改变。因此,例如,与带卷上有较小数量绕圈的情形相比,在带卷上有较大数量绕圈的情形下,退绕点距
旋转轴具有增加的距离。因此,如果拟缠绕预定距离的带,则与较小数量的绕圈相比,所需的只是较小的旋转角,因为旋转角或带卷角与距旋转轴的距离成反比。不过,为了总是将分析辅助装置精确地
定位在应用位置和/或测量位置,因此期望采取额外的技术措施,所述技术措施确保与相应系统功能的联接的恒定性,甚至在采样系统的一段运行时期内。
[0048] 因此,在根据本发明的优选实施例中,采样系统,尤其是所述至少一个驱动单元,具有至少一个打滑
离合器。在本发明的范围内,“打滑离合器”应该理解成在待传递转矩的
基础上和/或在待传递力的基础上独立切换的元件。因此,打滑离合器例如可以具有最大力和/或
最大转矩,如果“联接到系统功能上”所需的力或所需的转矩超过所述最大力和/或最大转矩,则会独立地阻止联接。可替代地,也可存在沿相反方向的独立切换,使得在所述最大力或最大转矩以上时发生联接,而在其以下时不发生联接。
[0049] 这样的打滑离合器在很多不同的实施例中是已知的。因此,所述至少一个打滑离合器例如可以包括以下类型打滑离合器中的至少一个:压入配合式联接器,尤其是具有摩擦联接的打滑离合器;互锁打滑离合器,尤其是具有至少一个装有弹簧的第一接合元件的打滑离合器,当达到最大力和/或最大转矩时,所述第一接合元件与至少一个第二接合元件脱离接合;具有涡旋弹簧的打滑离合器;具有弹簧臂的打滑离合器;具有柔性塑料和/或金属元件的打滑离合器。在下文中更详细地解释了这些打滑离合器的不同示例性实施例。
[0050] 打滑离合器也经常被称为“安全联接器”或“过载联接器”。在所述过程中,最大转矩和/或最大力不必对应于精确限定的值,而是在打滑离合器的“联接”与“脱离联接”之间还可存在连续和/或阶梯式的过渡。
[0051] 如上所述,在采样系统和/或驱动单元和/或联接装置内可在不同位置处设置打滑离合器。使用多个打滑离合器也是可行的。采样系统可包括一个或多个完全或部分地处于不同位置的打滑离合器。尤其优选的是,驱动单元包括至少一个打滑离合器。然而,可替代地或附加地,也可在采样系统的其它位置处设置一个或多个打滑离合器。在所述过程中,就本发明的改进而言,采样系统,尤其是驱动单元,可以完全或部分地包括打滑离合器。因此,驱动单元也例如可以仅仅部分地包括打滑离合器,而不是完全地包括打滑离合器。因此,例如,可以仅有打滑离合器的一部分集成到驱动单元中,而该打滑离合器的第二部分可被包括在采样系统的另一元件中,例如被包括在提供拟实现联接的系统功能的元件中。
[0052] 如上所述,改变联接参数(例如,待提供的力、待提供的转矩、待提供的能量、联接的持续时间、联接的距离或类似参数、或者上述或其它联接参数的组合)的问题,尤其发生在拟实现联接的系统功能包括至少一个运送功能时。因此,第一系统功能和/或第二系统功能例如可以包括采样系统以下功能中的至少一种:对分析辅助装置的运送功能,用于将分析辅助装置提供至测量位置;对采样系统的储筒的运送功能,用于将来自储筒的分析辅助装置提供至应用位置;对包含多个分析辅助装置的分析带的运送功能,用于将分析辅助装置提供至应用位置;对包含多个分析辅助装置的分析盘的运送功能,用于将分析辅助装置提供至应用位置。在这种情况下,滑动连接器优选地设计成,当已到达测量位置和/或应用位置时,抑制或防止运送功能的进一步执行。作为示例,这可通过需要由驱动单元或联接单元提供将超过最大力和/或最大转矩的力和/或转矩的运送功能的进一步执行而实现。作为示例,这可由还包括至少一个锁定元件的采样系统来实施,所述锁定元件设计成在测量位置和/或应用位置产生锁定力和/或锁定转矩,所述力和/或转矩超过滑动连接器的最大力和/或最大转矩。这可防止进一步执行运送功能。
[0053] 可以众多方式生产这样的锁定元件。因此,这些锁定元件例如可以包括孔,例如带(例如,具有一个或多个测试元件和/或一个或多个刺入装置的分析带)中的一个或多个孔。锁定元件的锁可接合到这些孔中以防止所述带的向前运送。锁定元件例如还可设计成横向于带的纵向延伸的台阶,当分析辅助装置(例如,刺入装置和/或测试元件)一到达测量位置和/或应用位置,所述台阶就抵靠采样系统的挡块。然后锁定元件施加超过打滑离合器的最大力和/或最大转矩的对抗力和/或对抗转矩,从而发生运送功能的脱离联接,并且阻止了向前的运送。于是,打滑离合器滑动通过。
[0054] 可替代地或附加地,许多其它类型的锁定元件是可行的和可以实施的。因此,例如,对抗力和/或对抗转矩也可通过在分析带上设置具有变化的尺寸(尤其是具有变化的厚度)的部位而施加,其中所述部位以限定的方式布置并与采样系统的相应机构相互作用。一旦这些部位(例如,隆起部)已到达某一位置,所述机构就可识别出它(例如,通过扫描),从而可将所期望的对抗转矩和/或所期望的对抗力传输至分析带上(优选地,自动进行)。分析带上的这种几何尺寸异常于其余分析带的部位的实例可以是测试元件、测试区或刺入装置,它们例如可以由于它们的空间范围而在相应点处引起分析带的厚度变化。因此,作为示例,锁定元件可以包括具有夹具(尤其是永久闭合的夹具)的机构。所述夹具例如可以扫描分析带的厚度。因此,作为示例,可设置分析带在几乎没有摩擦的情况下被拉动通过其中的夹具,尤其是装有弹簧的夹具。如果具有异常厚度的部位(例如,隆起部,例如将要使用的某一刺入装置)抵靠为此目的设置的夹具的边缘,则会在分析带上施加对抗力,该对抗力会被转换成盘(例如,收带盘)中的对抗转矩。随后,在进一步的方法步骤中,可再次松开锁定元件以允许分析带的向前运送。作为示例,为此目的可短暂地自动或手动打开所述夹具或者可以其它方式松开。然而,作为对所述锁定元件的替代或补充,为产生对抗力和/或对抗转矩,其它类型的锁定元件也是可行的。
[0055] 特别地,使用锁定元件的优点在于,驱动运动不必与正确定位到应用位置和/或测量位置所需的供应路径相匹配,因此也可以更大。因此,也可以防止例如由于上述退绕效应和/或卷绕效应而引起的所需供应路径的变化。
[0056] 尤其优选的是,所述至少一个分析辅助装置包括至少一个具有至少一个测试元件(例如,具有至少一个测试区的测试元件)和/或至少一个刺入装置的分析带。作为示例,这可以是具有多个布置在卷绕方向上的测试区、多个布置在卷绕方向上的刺入装置的分析带以及/或者是具有多个交替布置的测试区和刺入装置的分析带。这样的分析带例如可以保持在一个或多个带卷和/或盘上,所述带卷和/或盘例如可以是在下文中更详细描述的带盒的一部分。作为示例,可存在至少一个供带盘(其包含尚未使用的测试元件和/或刺入装置)和/或至少一个收带盘(其可包含用过的测试元件和/或刺入装置)。在这种情况下,所述运送功能例如可以包括对供带盘和/或收带盘的驱动,而对收带盘的驱动是优选的。作为示例,收带盘可由盘驱动器(例如,作为驱动单元的一部分的盘驱动齿轮)驱动。因此,盘驱动器和盘(例如,收带盘)之间的联接例如可以通过上述的至少一个打滑离合器来实现。
[0057] 总体上,由于根据本发明使用了所述至少一个打滑离合器,因此可以技术简单地实现采样系统的稳定、平顺的运行。由于这点,可以显著提高和简化与不同系统功能的联接(其中,联接参数可改变)。然而,一般来说,要谈及以下事实:前述实施例以及在下文中所述的实施例(其中,采样系统包括打滑离合器)也可以独立于本发明的其余方面的实施而使用。因此,一般来说,具有至少一个分析辅助装置的、用于采集液体样品的采样系统可装有打滑离合器以便改善或平顺化所述采样系统与分析辅助装置(通常设计为消耗品)的联接。因此,例如,如上所述,利用至少一个打滑离合器可实现任意的盘驱动器和/或其它类型的运送功能(在该运送功能中以不同的方式运送和/或移动分析辅助装置)。在这种情况下,驱动单元与不同系统功能的联接不是必须的。然而,出于上述理由,打滑离合器的使用对于包含与不同系统功能的联接的实施例而言是尤其有利的。
[0058] 还要谈及以下事实:为联接到一个、多个或所有系统功能上而如上所述那样使用一个或多个打滑离合器不是必须的。整个采样系统还可以在没有所述打滑离合器的情况下实施。因此,例如,采样系统和/或驱动单元还可以完全或部分地装有能够控制和/或实施联接的电子控制器。作为示例,在这种情况下,可省却打滑离合器,因为分别需要的联接参数例如可以由电子控制器提供和/或设定和/或控制。然而,即使在在采样系统和/或驱动单元中使用至少一个电子控制器的情况下,原则上也可以在采样系统和/或驱动单元中设置一个或多个打滑离合器。然而,例如在纯机械驱动单元和/或纯机械联接的情况下,使用一个或多个打滑离合器是尤其有利的。
[0059] 如上已述,以上在可能的实施例之一中描述的采样系统,优选地可以在顺次执行的不同运行阶段的范围内使用,所述顺次执行的不同运行阶段整体上形成一个采样循环。在所述过程中,既包括液体样品的产生(例如,刺血运动)又包括利用测试元件进行的液体样品采集的采样系统和方法是尤其优选的。为了这个目的,提出了一种用于采集液体样品的方法,所述方法例如可以在根据上述实施例之一的采样系统上实施,并且提出了一种设计用于实施所述方法或采样程序的采样系统。在所述过程中,下文所述的方法步骤优选地可以按照下文中所示的顺序执行,然而,也可以额外地执行其它的方法步骤(未示出)。可替代地,以下所示顺序之外的其它顺序也是可以的。附加地,方法步骤a)至d)的所示顺序可以循环或反循环地改变次序,因此,作为顺序a)、b)、c)、d)的替代,例如也可以执行顺序d)、a)、b)、c);c)、d)、a)、b)或b)、c)、d)、a)。此外,也可以重复执行各个方法步骤或多个方法步骤,或者可以在时间上重叠地或并行地执行各个方法步骤。
[0060] 所述方法包括以下步骤:
[0061] a)能量转换器沿第一旋转方向进行第一旋转运动,其中,机械能存储装置被松开,从而释放出能量以使布置在应用位置中的分析辅助装置的刺入装置进行穿刺运动;
[0062] b)能量转换器沿第二旋转方向进行第二旋转运动,其中,具有测试区的测试元件被转移至应用位置以便对液体样品进行分析;
[0063] c)能量转换器沿第一旋转方向进行第三旋转运动,其中,机械能存储装置被储入能量,并且其中,测试元件被转移至偏转位置以便在所述测试元件的测试区上施加液体样品;
[0064] d)能量转换器沿第二旋转方向进行第四旋转运动,其中,刺入装置被转移至应用位置。
[0065] 如上所述,可提供其它的方法步骤。因此,例如,可在方法步骤c)与d)之间和/或在不同时间提供测量步骤,在所述测量步骤中,其上施加了液体样品的测试元件被评估,即被测量。这例如可以直接在应用位置处进行,在这种情况下,会在应用位置处提供相应的测量设备(例如,光学和/或电化学测量设备)。然而,可替代地或附加地,测量也可以在其它位置进行,尤其是在特定的测量位置处。作为示例,为了这个目的,在这种情况下,可以提供另外的运送步骤,在该另外的运送步骤中,其上施加有样品的测试元件被转移至测量位置。作为示例,可在所述测量位置处提供相应的光学测量装置或其它类型的测量设备。然而,特别地,所述另外的运送步骤也可以在方法步骤c)和d)之间执行。所述运送步骤也可以完全或部分地与其它方法步骤重合,例如与方法步骤d)重合。作为示例,在这种情况下,采样系统可以设计成使得刺入装置与测试元件上测试区之间的距离确切地对应于测量位置与应用位置之间的距离。如果在方法步骤d)中刺入装置被驱动至应用位置,则测试区也同时被驱动至测量位置。然而,其它的改进也是可以的。
[0066] 在所示其中一个变型中,所述方法允许以非常集成的方式并且优选地采用单个能量转换器一个接一个地执行或者启动采样所需的不同功能。附加的方法步骤(未列出)例如可以包括:对测试区上液体样品的分析,例如,如上所述,利用测试化学品、利用光学方法和/或利用电化学方法对样品中的至少一种被分析物进行定量检测。所述检测同样可以直接在应用位置处进行(例如,通过让处于所述应用位置处的光照射测试元件,以及例如,通过检测到
颜色变化),或者可提供另外的分析位置来进行测试元件的评估。
[0067] 除了在所示实施例之一中描述的采样系统和方法之外,还提出了一种带盒,所述带盒适合于在根据上述示例性实施例之一的采样系统中使用。所述带盒包括如上所述的分析带,即,尤其是其上布置有至少一个测试元件和/或至少一个刺入装置的带。所述带盒还包括至少一个供带盘(从所述供带盘可退绕并提供分析带)和至少一个收带盘(即,其上可卷绕用过的分析带的卷)。根据本发明,还提出,将联接元件的一部分集成到带盒中,从而将其设计为可互换的方式。这简化了在更换带盒时与分析带的联接,因为在互换带盒时,现在只有留在带盒中的联接元件部分需要联接到剩余的、未更换的联接元件上,而不需要与敏感带进行新的联接。特别地,联接件(其优选地直接与分析带相互作用)例如可以设计成带盒的可互换部分。此外,带盒可包括其它部分,例如,壳体、
基板和其它元件。特别地,带盒可以由于其机械尺寸而适合于插入或引入到采样系统中,例如插入或引入到采样系统的壳体中,并且可以设计成单次使用或多次使用(即,可回收的)的带盒。
附图说明
[0068] 从以下结合从属权利要求对优选示例性实施例进行的描述中将清楚本发明的其它细节和特征。本文中,各特征可单独实施或者多个特征可进行组合。本发明并不限于示例性实施例。在图中示意性地示出了示例性实施例。这里,各图中的相同附图标记表示相同或功能上相同的元件,或者在功能方面对应的元件。
[0069] 详细来说,
[0070] 图1A和1B示出了具有分析带的采样系统的基本构思;
[0071] 图1C示出了分析带的示例性实施例;
[0072] 图2A至2C示出了采样系统的示例性实施例的各种透视图;
[0073] 图3A至3D示出了一个采样循环,用于阐明利用图2A至2C的采样系统进行的液体样品采集方法的示例性实施例;
[0074] 图4示出了旋转方向敏感元件的可替代示例性实施例;
[0075] 图5A至9示出了可被用作旋转方向敏感元件的自由轮的多个示例性实施例;以及[0076] 图10至12示出了用于驱动收带盘的打滑离合器的不同示例性实施例。
具体实施方式
[0077] 图1A和1B以平面视图示意性地示出了根据本发明的采样系统110的示例性实施例的基本构思。在该例中,采样系统使用呈分析带形式的分析辅助装置112。在图1C中以示例的方式示出了这种分析带114的示例性实施例。
[0078] 在图1A和1B中,以及在后续的图中,采样系统仅以示例的方式并以剖视图示出,可包括未示出的其它构件。特别地,其可包括其它的电子构件,例如用于执行和评估样品的定性和/或定量分析的构件(例如,电子控制、显示元件,输入输出装置和/或其它构件)。采样系统110的图中所示部分安装在基板116上。此外,还可存在其它构件,尤其是环绕基板116的壳体,例如在采样系统110的应用位置118处具有开口(例如,可由口盖和/或滑块封闭的开口)的壳体,通过所述开口可
访问分析辅助装置112。
[0079] 图1A和1B仅示出了对分析带114的示意性引导。驱动系统的进一步细节并未示出;这些将在后续的图2A至3D中更详细地重点介绍。
[0080] 如图1A和1B所示,分析带114首先被保持在供带盘120上,供带盘120设计成带卷,其上卷绕有分析带114。通过示出分析带114的截面,图1C清晰地示出,分析带114包括以测试区124形式交替布置的测试元件122。这些测试区124例如可以印刷到和/或
层压到和/或粘接到载带126上,并且可包含测试化学品,该测试化学品在与至少一种待检测被分析物接触时改变至少一种化学或物理性质。作为示例,所述性质可为能够被光化学装置检测到的性质和/或能够被光学装置检测到的性质,例如颜色变化。
[0081] 刺入装置128分别在测试元件122之间施加于载带126。本文中,测试区124和刺入装置128布置在载带126上,使得它们面向该载带126的同一侧。这些刺入装置128和测试区124或测试元件122中的每一个其本身均形成一个分析辅助装置112,因此在本发明的范围内,可以相同的方式称呼整体的分析辅助装置和单独的分析辅助装置112。在所示使用了刺入装置128和测试区124的优选示例性实施例中,相应地一个刺入装置128和一个测试元件122形成分配给彼此的分析辅助装置112的对子130,相应地分配给刺入装置128的测试区124在分析带114的行进方向132上布置于所述刺入装置128之后。标记134在各个分析辅助装置112之间(即,在刺入装置128和测试区124之间)印刷于载带126上。作为示例,这些标记134可由采样系统110光学检测到,从而用于将分析带114的某一分析辅助装置112定位在应用位置118处。
[0082] 然而,不同于图1C所示实施例的分析辅助装置112、分析带114和刺入装置128以及测试元件122的实施例也是可行的。因此,例如,也可以存在其上只施加有测试区124而没有刺入装置128的分析带114,或者只包括刺入装置128的分析带114。
[0083] 在图1A和1B中,分析带114通过辊子系统136被从供带盘120处引导至应用位置118处,其中辊子系统136包括固定辊138和活动辊140。这里,辊子系统136设计成使得分析带114在到达应用位置118之前其取向被包括偏转辊的偏转系统142偏转。在远离应用位置118处,辊子系统136基本上将分析带114引导在一平面内,分析带114在该平面内布置成垂直于图1A和1B的绘制平面(即,垂直于基板116),而在应用位置118处,偏转系统142使分析带114的取向与基板116大致平行。这种平行取向确保,分析带114在应用位置118处的偏转(见下文,参见图1A和1B)能够使分析带114的侧边(图1C中分析带114的上边)转向采样。作为示例,这可用于(如下文详细解释的)在布置于应用位置118处的测试区124上采收液体样品或者用于通过布置在应用位置118处的刺入装置128实施采血运动。
[0084] 在图1A和1B中分析带114的运动方向由箭头132示出。这样,当供带盘120沿退绕方向144(在图1A中为顺时针方向)旋转时,各个分析辅助装置122被接连带至(循环至)应用位置118处。用过的分析辅助装置112,即其上施加有液体样品的测试区124或曾用于采血运动的刺入装置128,通过辊子系统136随后被移动至沿卷绕方向148(在该示例性实施例中同样为顺时针方向)旋转的收带盘146处。这确保,例如,这些分析辅助装置112不会被再次使用,而是被安全卫生地丢弃,对使用者没有
风险。
[0085] 图1A和1B还示出了联接件150,其形成联接元件152(在图1A和1B中未完整示出,参见后续的图)的一部分并且可动地安装在偏转方向154(在图1A中由双头箭头示出)上。这里,应用位置118处的偏转方向154基本上垂直于分析带114的运动方向132。这里,图1A示出了应用位置118处的联接件150和分析辅助装置112的未偏转位置,而图1B示出了这些元件的偏转位置。作为示例,联接件150可包括狭缝156,狭缝156嵌入在联接件150中并且分析带114被引导通过该狭缝,使得应用边(即图1A和1B中的上边)保持为可访问的,例如用于施加液体样品和/或进行采血运动。分析带114可以滑移的方式被引导通过狭缝156。
[0086] 在所述过程中,联接件150附接于联接元件152的其它部分,所述其它部分在应用位置118时使分析带114可以偏转,并且由驱动单元(参见后面的图)驱动以实现偏转运动。在该例中,活动辊140的目的在于,防止在偏转(参见图1B)过程中在分析带114内形成
张力,因为这些活动辊140在偏转位置(参照图1B,其与图1A形成对比)中处于高能态,因此,分析带114上由偏转所致的张力得到抵偿。
[0087] 图1A和1B所示采样系统110的整个部分例如可以通过将独立的元件或许多这些元件分别引入采样系统110中而制成。这样,例如,可以将供带盘120和收带盘146分别引入采样系统110中并相应地将分析带114穿过辊子系统136,如同将胶卷装入
照相机那样。用过的分析带114可以这种方式由未用过的新分析带114代替。
[0088] 然而,由于所述穿带执行起来有困难,尤其是对于身体残疾的患者(在糖尿病病例中并非罕见)而言,因此,图1A和1B所示的采样系统110部分优选地设计成带盒158。在这种情况下,带盒158优选地至少包括可选的基板116、供带盘120、收带盘146以及可选的辊子系统136的至少一些部分。联接件150也可相应地成为带盒158的一部分。带盒
158还可包括壳体(在图1A和1B中未示出),该壳体优选地使采样系统110的其它元件可以联接至供带盘120、收带盘146以及可能联接至联接件150。这允许将带盒158作为单独的构件完整地引入采样系统110中,并且允许例如将所述带盒联接至驱动单元和/或那里的联接元件152的其它部分。这意味着,即使是身体残疾的患者也可以通过更换完整的带盒158而容易地将新的分析辅助装置112插入采样系统110中。
[0089] 图2A至2C示出了根据本发明的采样系统110的示例性实施例的不同透视图,随后将在图3A至3D所述次序的基础上解释该系统的运行。采样系统110优选地设计成利用用于分析带114的带盒158工作,带盒158例如可以类似于图1A和1B所示的实例那样设计。然而,在图2A至2C中只部分示出了带盒158,因此,例如基板116就并未示出,因为它会遮住带盒158的更多主要元件。在图2A至2C中,该基板将位于所示设计的上方。
[0090] 带盒158还是包括供带盘120、收带盘146和辊子系统136、偏转系统142以及联接件150。这里,在图2A至2C中仅不完全地示出了辊子系统136,该系统的设计略微背离于图1A和1B所示的辊子系统136。不过,类似地,也可以使用图1A和1B的辊子系统136,尤其是具有固定辊138和活动辊140的辊子系统136,其中活动辊140防止在分析带114中产生张力。
[0091] 同样在图2A至2C中未示出的还有,带盒158的可能壳体,或者,再次提到,采样系统110的其它构件,例如电子控制器、输入装置、显示元件、数据存储装置、用于对液体样品进行定性和定量分析的评估装置、采样系统110的壳体或类似元件。
[0092] 图2A至2C中的采样系统110还包括用于驱动采样系统110的各功能的驱动单元160。驱动单元160又包括能量转换器,在该例中能量转换器优选地设计为呈马达162形式的机电能量转换器,但对该能量转换器的可能设计并没有限制。马达162优选地设计为电机。驱动单元160还包括联接至联接元件152上的齿传动装置164。除了在图1A和1B中已经提及的并形成带盒158的一部分的联接件150,联接元件152还包括作为附加元件的连接杆166,其在图2A至2C所示的示例性实施例中作为连接元件,所述连接杆166联接至联接件150并且能够实现沿图1A和1B中的偏转方向154进行的偏转运动。
[0093] 在图2A至2C所示示例性实施例中,整个驱动单元160附接于基板168。这里,马达162固定在马达引导部170中,使得该马达162的一大部分布置在基板168的下方(即,在基板168的与齿传动装置164相反的一侧),其中马达引导部170呈基板168中狭缝的形式。此外,基板168具有
支撑件172,通过该支撑件基板168例如可以组装在采样系统110的壳体中。然而,除了图2A至2C中以示例性方式示出的驱动单元160组件的这一实施例之外,还有很多额外的选择可用于设计或固定该驱动单元,因此所述实例仅用于说明之目的。
[0094] 齿传动装置164包括许多以各种方式联接于彼此的齿轮。起点为马达齿轮174,其充当第一驱动轮并且以旋转固定的方式连接于马达162的马达轴178。马达齿轮174连接于第一传动系180和第二传动系182,这些传动系驱动不同的系统功能。
[0095] 第一传动系180包括穿刺驱动齿轮184,其与马达齿轮174直接
啮合,从而相对于该马达齿轮174反向旋转。在穿刺驱动齿轮184上方,第一传动系180还包括释放齿轮186(仅在图2A和2C中示出,在图2B中被省略),该释放齿轮仅在其圆周的将近一半上有齿,因此具有第一有齿圆周区188和第二无齿圆周区190。虽然释放齿轮186与穿刺驱动齿轮安装在共同的轴192上,但其并不以旋转固定的方式连接于该轴192,而是仅以滑动的方式安装在该轴上。此外,释放齿轮186和穿刺驱动齿轮184通过第一旋转方向敏感元件194相连,第一旋转方向敏感元件194以第一自由轮196的形式布置在这两个元件之间。第一自由轮196可在图2B的视图中(在该图中省略了释放齿轮186)看到,其同样安装在轴192上并以旋转固定的方式固定于穿刺驱动齿轮184。自由轮196包括自由轮臂,该自由轮臂从轴192处开始,围绕该轴以逆时针方式涡旋地延伸。这些自由轮臂198或这些自由轮臂198的端部接合在释放齿轮196下侧上的驱动销或以不同方式设计的驱动元件(在图2A至2C中不可见)中。这意味着,如果图2A至2C中的穿刺驱动齿轮184逆时针旋转,则穿刺驱动齿轮184会驱动释放齿轮186,而沿相反的旋转方向时这两个齿轮184、186彼此脱离联接。
换句话说,马达齿轮174只有在顺时针运动的情况下才会额外地驱动释放齿轮186,而沿相反的旋转方向时释放齿轮186与马达齿轮174脱离联接,不会共同旋转。
[0096] 图2B中所示第一旋转方向敏感元件194的这一实施例仅构成实施这种沿一个方向驱动而沿另一旋转方向脱离联接的旋转方向敏感元件的一种选择。因此,作为示例,也可以使用不同类型的自由轮,例如具有更多自由轮臂198或这些自由轮臂的不同实施例的自由轮。具有这种自由轮臂198(例如可设计为臂或叉或钩)的自由轮在本发明的范围内通常是指止动爪式自由轮臂。由于自由轮臂198的过度展开会导致在采样系统110的运行过程中产生强烈的噪音并且会导致第一自由轮196的死行程增加,因此设置用于减少死行程和减少噪音产生的自由轮锁的有利的。这样的可选自由轮锁在第一自由轮196的所示实施例中并未设置,但可以附加地实施。
[0097] 此外,第一传动系180包括穿刺弹簧齿轮202,其与释放齿轮186啮合(至少在几个角度位置上)。穿刺弹簧齿轮202以旋转固定的方式连接于呈涡旋穿刺弹簧206形式的机械能存储装置204。这里,穿刺弹簧206的一端连接于穿刺弹簧齿轮202,而穿刺弹簧206的另一端具有固定位置。在所述过程中,穿刺弹簧206围绕穿刺弹簧齿轮202的轴208布置,使得穿刺弹簧齿轮202的顺时针旋转将实现穿刺弹簧206的张紧,从而实现机械能存储装置204的能量储入,而穿刺弹簧齿轮202的逆时针旋转将实现穿刺弹簧206的松弛,从而实现机械能存储装置104的能量释放。
[0098] 此外,在释放齿轮186上设置了锁200,其固定地连接于基板168,将在图2D和2E的基础上解释该锁的功能。这里,图2D示出了第一传动系180的局部透视图,该图清晰示出,锁200接合在释放齿轮186中。穿刺弹簧206处于张紧状态时,锁200用于防止由于释放齿轮186的旋转(顺时针方向)和穿刺弹簧齿轮202的旋转(逆时针旋转)而导致穿刺弹簧206发生的突然松弛。作为示例,锁200具有弹性设计(例如,作为板簧)并与释放齿轮186下侧上的从圆周侧面凸出的钩201接合。钩201可在图2E中看到,该图示出了释放齿轮186的仰视图。钩201布置在钩环203的外侧,钩环203布置在释放齿轮186的下侧上,即在释放齿轮186的面向自由轮臂198的那侧上。钩环203在其内侧具有带齿结构154,其具有两个齿256,这两个齿与所述两个自由轮臂198相互作用并与其形成第一旋转方向敏感元件194。此外,在该图中,释放齿轮186具有用于容纳轴192的孔205。钩201定位在圆周侧面上,使得在穿刺弹簧206处于张紧状态时其被锁200(例如,以互锁的方式)保持住,因此,只能使释放齿轮186逆时针旋转。在下文中将基于图3A至3D更详细地解释释放机构。
[0099] 穿刺弹簧齿轮202通过偏心螺栓210连接于联接元件152的连接杆166,因此穿刺弹簧齿轮202的旋转运动可直接转换成连接杆166的运动,从而通过联接件150转换成位于应用位置118的分析辅助装置112的偏转。如上所述,在该例中,所述偏转对于各种分析辅助装置112而言可采用不同的形式,因此,对刺入装置128的偏转可不同于(即,例如,不同的偏转距离)测试元件122的偏转。这可以多种方式实现,例如,可通过使用曲柄驱动器而实现,该曲柄驱动器具有用于刺入装置128和测试元件122的不同曲柄。作为示例,刺入装置128相对于分析带114的位置也影响穿刺深度。各种其它实施例变型是可行的。
[0100] 因此,第一传动系180基本上用于分析辅助装置112的偏转,例如用于刺入装置128的穿刺运动和/或测试元件122的采样运动。通过第一传动系180,所述各种系统功能联接至马达齿轮174上,从而联接至马达162上。如上所述,这种联接仅仅在马达齿轮174顺时针旋转的情况下才实施。
[0101] 此外,图2A至2C的采样系统110还包括第二传动系182。该传动系182首先包括盘驱动齿轮212,其与马达齿轮174啮合。作为示例,如果马达齿轮174顺时针旋转,则盘驱动齿轮212逆时针旋转。
[0102] 与盘驱动齿轮212一起,运送齿轮216被保持在盘驱动齿轮212的轴214上,但所述运送齿轮并非以旋转固定的方式连接于盘驱动齿轮212。此外,盘驱动齿轮212和运送齿轮216通过第二旋转方向敏感元件218彼此连接,在该示例性实施例中第二旋转方向敏感元件218可以设计成第二自由轮220。第二自由轮220的实施例,可参考以上对第一自由轮196进行的描述,因此,这两个自由轮196、220例如可以具有相同的设计。同样,也可设置用于减少死行程和用于消除噪音产生的自由轮锁,所述锁仅在图2B中标出,由附图标记222表示。
[0103] 这里,第二自由轮220设计成使得只有当盘驱动齿轮212顺时针旋转时才驱动运送齿轮216。相反,如果盘驱动齿轮212逆时针旋转,则在盘驱动齿轮212与运送齿轮216之间没有联接。或者,在马达齿轮174的旋转含义下来说,只有当马达齿轮174逆时针旋转时,马达齿轮174才联接于运送齿轮216。因此,第二传动系只有在马达齿轮174逆时针旋转时才联接于由马达162提供的驱动;相反,如果马达162顺时针旋转,则所述第二传动系与该马达脱离联接。
[0104] 例如,如图2B所示,运送齿轮216转而与盘齿轮224啮合。盘齿轮224以旋转固定的方式连接于收带盘146(例如,通过齿接)并驱动该收带盘。由于在驱动单元160的所示实施例中,运送齿轮216只能被马达162沿顺时针方向驱动,因此收带盘146只能被逆时针驱动,即分析带114被卷绕到收带盘146上的收带盘旋转运动。这里,要谈及以下事实(作为示例):在图2A至2C中以示例性方式示出的采样系统110中,只有收带盘146被驱动。然而,可替代地,驱动的不同实施例将是可行的,例如,只有供带盘120被驱动的实施例(向收带盘146上的卷绕例如可能地由收带盘146的弹簧驱动器实现),或者存在联合驱动(即供带盘120和收带盘146均被驱动)的实施例。
[0105] 下面将基于图3A至3D一步一步地阐述图2A至2C所示采样系统110的运行和用于采集液体样品的根据本发明的方法。图3A至3D示出了图2A至2C中所示采样系统110的平面图,因此为了解各元件的运行和实施例,还可参照图2A至2C以及对这些图的描述。
[0106] 在该例中,起点是图3A所示采样系统110的情形。然而,由于所提出的方法优选为循环式方法,即各方法步骤(运行阶段)一个接一个重复地分别实施,因此,也可以容易地在不同的点开始所述方法,例如从图3B开始。
[0107] 起点为图3A中所示的情形,其中刺入装置128位于应用位置118。连接杆166布置成使得其位于上部位置,在该上部位置时,偏心螺栓210大致布置在穿刺弹簧齿轮202的12点钟位置。穿刺弹簧齿轮202处于这个位置时,穿刺弹簧206为张紧的,即,机械能存储装置204为储入了能量的(这在图3A中不可见,因为它被穿刺弹簧齿轮202遮住了)。释放齿轮186处于这样的位置,即,有齿圆周区188仍然刚接合到穿刺弹簧齿轮202的齿中。
由于如上所述,锁200转而保持住释放齿轮186,从而防止了释放齿轮186的顺时针旋转,因此穿刺弹簧齿轮202仍然就以这种方式保持在张紧位置。
[0108] 其后跟随者实际的释放程序,从图3A所示的位置开始。为了这个目的,使马达齿轮174顺时针旋转,如在图3A中由箭头226所示。该旋转226被转换成穿刺驱动齿轮184的逆时针旋转228,并且从穿刺驱动齿轮184处通过第一旋转方向敏感元件194传递至释放齿轮186。然而,旋转228致使释放齿轮186的有齿圆周区188与穿刺弹簧齿轮202的齿脱离啮合,从而释放穿刺弹簧齿轮202。现在穿刺弹簧齿轮202不再被保持于图3A所示的张紧位置,而是通过逆时针旋转而松弛。在所述过程中,驱动单元160通过穿刺弹簧齿轮202驱动连接杆166,连接杆166转而通过联接件150联接于处在应用位置118的刺入装置
128,从而驱动所述刺入装置至偏转位置。换句话说,刺入装置128通过联接元件152被驱动进行穿刺运动,该运动在图3A中由附图标记230表示。当偏心螺栓210到达9点钟位置时,刺入装置128达到其最大偏转。随后,由于穿刺弹簧206继续松弛,连接杆166再次返回。分析带114也返回至其未偏转位置。这种返回运动例如可以由联接元件152主动实现和/或可以通过其他的方式驱动,例如通过分析带114中的固有张力驱动。这阐明了,该示例性实施例包括联接元件152与分析辅助装置112的被动联接。在任何情况下,均存在向每个处于应用位置的独立分析辅助装置112分别进行的联接,并且仅有向前的运动是被驱动的。然而,可替代地,也可以进行主动联接,即刺入装置128或分析辅助装置112的返回运动也将是被驱动的。刺入装置128的这种穿刺运动230例如对患者的一个皮肤区域实施刺孔,结果,例如产生血滴。
[0109] 在马达齿轮174进行顺时针旋转226的这个释放过程中,仍然只有盘驱动齿轮212被马达齿轮174驱动,而不是相反,运送齿轮216被马达齿轮174驱动。这可归因于第二旋转方向敏感元件218的旋转方向敏感性。因此,在该过程中,收带盘146不运动,盘驱动齿轮212共同空转而不致动第二传动系182的其余部分。
[0110] 图3B示出了采样系统110的第二运行阶段,该阶段例如跟在图3A所示运行阶段的后面。在图3A所示的阶段中,“第一传动系180联接于马达齿轮174以启动穿刺运动230”这一系统功能,而在图3B所示的过程中第二传动系182现在联接于马达齿轮174以实现分析带114的向前运送。在该程序中,穿刺弹簧206处于松弛状态,在该状态下偏心螺栓210处于6点钟位置。该松弛状态可以限定的方式设计,例如通过设置限定的挡块和/或通过让穿刺弹簧206加载有机械预张力。
[0111] 在第二运行阶段中,马达162的旋转方向反转,这可通过利用控制器使马达162的极性反转而实现。马达齿轮174从而进行逆时针旋转运动232。盘驱动齿轮212相应地沿顺时针方向旋转,在图3B中由附图标记234表示。由于第二旋转方向敏感元件218的旋转方向敏感性,盘驱动齿轮212驱动运送齿轮216,因此运送齿轮216也进行顺时针旋转234。如上所述,运送齿轮216啮合在盘齿轮224中,因此收带盘146沿逆时针方向进行旋转236。
因此,分析带114被卷绕到收带盘146上。对马达齿轮174的旋转时长或旋转角度的相应控制(例如,这可转而由采样系统110的控制器实施)可导致将精确的一个呈测试区124形式的测试元件122驱动至应用位置118。这优选为分析带114上在图3A中使用的刺入装置128后面的那个测试元件122。作为示例,这允许在分析带114上前进精确的一个分析辅助装置112。
[0112] 由于第一旋转方向敏感元件194的旋转方向敏感性相反,因此在该程序中第一传动系180与马达齿轮174脱离联接,因而例如穿刺弹簧齿轮202和释放齿轮186不共同旋转。虽然穿刺驱动齿轮184(在图3B中被遮住了)共同旋转,但其通过第一旋转方向敏感元件194而与释放齿轮186脱离联接。这确保连接杆186在该部分程序166中不变化。因此,图3B所示部分程序的结果是,呈具有测试区124的测试元件122形式的新分析辅助装置112再次位于应用位置118。这里,穿刺弹簧206得到松弛,即能量存储装置204被释放能量。也就是说,在图3B所示的部分程序中利用了马达齿轮174的逆时针旋转来通过第二传动系182使“让分析带114前进”这一系统功能联接到马达162上。
[0113] 图3C示出了第三部分程序,在该部分程序中第一传动系180再次联接到马达162。这里,在该部分程序中马达162被驱动使得其再次进行顺时针旋转226,如在图3A中那样。
由于第二旋转方向敏感元件218的旋转方向敏感性,盘驱动齿轮212确实沿逆时针方向共同旋转,但运送齿轮216由于第二旋转方向敏感元件218而与其脱离联接,因此是不运动的。所以分析带114保持在这样的位置:测试元件122处于应用位置118。
[0114] 相反,第一传动系180是联接的,因为马达齿轮174驱动穿刺驱动齿轮184进行旋转228,穿刺驱动齿轮184转而通过第一旋转方向敏感元件194驱动释放齿轮186。所述驱动被实施直到释放齿轮186的有齿圆周区188再次啮合到穿刺弹簧齿轮202的齿中并驱动其进行顺时针旋转238。这里,许多过程同时发生。一方面,穿刺弹簧206被再次张紧,因此机械能存储装置204被储入能量。然而,偏心螺栓210使连接杆166同时运动。在所述过程中,联接元件152的联接件150再次与分析带114接合,并使处于应用位置118的测试元件122偏转。当偏心螺栓210处于9点钟位置时,测试元件122处于偏转位置。随后,当偏心螺栓210从9点钟位置向12点钟位置运动时,测试元件122向未偏转位置进行返回运动。
测试元件122的这种运动可用于采收样品。因此,例如,测试区214可进行采样运动240,在该采样运动中,测试区124向先前被刺孔的皮肤区域运动;在这里,例如,测试区124采收血滴或另一种液体样品的液滴,然后返回。
[0115] 因此,该采样运动由马达174以齿轮驱动的方式实施。因此,采样运动240显著地比先前穿刺运动230中进行的分析带114的偏转更慢,这对于采样是有利的。这可确保有足够量的液体样品施加到测试区124上。
[0116] 由于图3C所示的采样循环的部分程序,因此穿刺弹簧206再次处于张紧状态(如在图3A中那样),并且液体样品被施加到了处于应用位置118的测试区124上。该部分程序后面可跟随以下部分程序(未示出):对样品进行定性和/或定量的评估。作为示例,测试区124为此可被处于应用位置118的光照明,并且合适的探测器可确定,例如,测试区124中测试化学品的颜色变化,据此转而可推断出液体样品中被分析物浓度(例如,血糖浓度)。可替代地或附加地,电化学评估也是可以的,例如通过电接触分析带114或测试区
124。然而,通常来说,在所示实例或本发明的其它示例性实施例中,被分析物浓度的测量可有利地在不同于应用位置118的位置处进行。因此,例如,可提供至少一个别处的测量位置,使测试区124移动到该位置(例如,在后续方法步骤的范围内)并且在该位置例如由光学和/或电化学装置对测试区124进行评估。这种将测试区124向测量位置的运送例如可以在以下基于图3D所述运送步骤的同时实施,或者可在另外的运送步骤的范围内实施。
[0117] 随后,再次是图3D中的运送程序,在该程序中分析带114前进一个位置,即前进一个分析辅助装置112,因此又有新的刺入装置128处于应用位置118。在图3D的这个运送部分程序中,马达162再次被驱动使得马达齿轮174进行逆时针旋转232,其中第一传动系180由于第一旋转方向敏感元件194而与马达162脱离联接。
[0118] 然而,类似于图3B,盘驱动齿轮212再次被驱动,运送齿轮216转而被盘驱动齿轮212和第二旋转方向敏感元件218驱动,盘齿轮224又被运送齿轮216驱动,因此收带盘146再次进行逆时针旋转运动236,由于该运动分析带114被卷绕。以这种方式,适当的前进(即还是通过对马达162的持续时间和/或旋转角度的相应控制来实现)可使在图3C中所用测试区124后面的刺入装置128前进至应用位置118。要了解图3D的该部分程序的各个步骤,可相应地参考对图3B的描述。在这种情况下应该注意的与图3B的唯一区别在于,在图
3D的该运送部分程序中,穿刺弹簧206被张紧并且偏心螺栓210处于12点钟位置。
[0119] 因此,图3D的该运送部分程序的结果又是图3A中部分程序的起点。因此,部分程序的循环可重新开始,例如以进行新的分析。
[0120] 如上所述,自由轮196、200的使用只是实现旋转方向敏感元件194、218的一种选择。然而,可替代地或附加地,存在很多额外的选择,用于实现将马达162和马达齿轮174按不同的旋转方向联接至不同的传动系180、182,使得在每种情况下只有一个传动系被联接或者说是有效的。实现旋转方向敏感元件242的另一选择在图4中以示例方式示出。这里,在该例中再次使用了驱动马达轴192的马达162。同样,在该轴192上存在呈马达齿轮174形式的第一驱动轮176。然而,在该例中所述马达齿轮通过螺栓243连接于轴192,使得马达齿轮174可在两个平面244、246内运动。在第一驱动平面244(在图4中布置于顶部)上,马达齿轮174与第一传动系的驱动元件248啮合,而在第二驱动平面246(在图4中位于底部)上,马达齿轮174与第二传动系的驱动元件250啮合。这里,所述两个传动系不必非与图3A至3D的示例性实施例中的传动系180、182相同,但是,例如,还可以与它们互换。
[0121] 马达齿轮174通过轴192中周向布置的凹槽252布置在所述两个平面上。螺栓243被保持在凹槽252中。例如,这导致轴192的逆时针旋转会将马达齿轮174“拧下”至第二驱动平面146内,而轴192的顺时针旋转会使马达齿轮174布置到第一驱动平面244上,从而与第一传动系的驱动元件248啮合。凹槽252根据螺旋曲线进行设计。所述两个传动系的驱动元件248、250例如可以同样实施为齿轮。然而,其它的实施例也是可行的。
[0122] 图5A至9以不同视图示出了呈自由轮196、220形式的旋转方向敏感元件194、218的多个其它示例性实施例。特别示出的是止动爪式自由轮和一种拖杆式自由轮的实施例。然而,如上所述,这并不排除其它类型自由轮的使用。
[0123] 如果使所示自由轮196、220的其中之一在驱动侧沿工作方向旋转得比在
输出侧更快,则呈自由轮臂198形式的驱动器在系统特有的旋转角度(死行程)之后接合并将最大转矩传输至输出侧。如果超过所述最大转矩,则会破坏自由轮196、220。如果驱动侧沿与工作方向相反的方向旋转,则只有最小转矩(空转转矩)被传输至输出侧。
[0124] 适合于本采样系统110的自由轮196、220例如可以传输高达大约100mNm的转矩,并可具有约为0mNm的空转转矩。此外,自由轮196、220应该具有小的安装尺寸、简单的设计、牢固的结构和短的死行程,并且应该安静地运行。
[0125] 图5A和5B示出了第一自由轮196、220的各种透视图,该自由轮基于自动钟表中的自由轮。该自由轮为100mNm以上的转矩而设计,并具有极其小的空转转矩(<1mNm)。
[0126] 图5A和5B所示的自由轮196、220是所谓拖杆式自由轮的示例性实施例,所谓拖杆式自由轮是这样的自由轮:在该自由轮中,驱动侧260或者输出侧262(在该例中为驱动侧260)被呈指状物264形式的至少一个自由轮臂198连接,其中指状物264以枢转方式围绕轴266安装。在所示示例性实施例中设置了两个指状物264。图2A示出的是移除了驱动侧260的自由轮196、220,而图5B以半透明方式示出了驱动侧260。这里,在该示例性实施例中,驱动侧260和输出侧262每个均设计成六边形盘;然而,其它实施例也是可行的,例如呈齿盘形式的实施例。
[0127] 指状物264不对称地形成并与输出侧262的有齿结构254相互作用。在驱动侧260进行逆时针旋转运动的情况下,指状物264在有齿结构254的平坦侧面268上滑动,而不驱动输出侧262。相反,在顺时针旋转的情况下,指状物264的驱动器端270被推动抵靠在有齿结构254的陡峭侧面272上,从而驱动输出侧262。输出侧262内部的第二有齿结构
274确保,弯曲的指状物264始终以最佳方式抵靠外部的有齿结构254。有齿结构254和第二有齿结构274共同形成通道275,指状物264就在该通道中延伸。在驱动侧260和输出侧
262的中心分别设有孔276、278,一个或多个轴(未示出)被引导通过这些孔并且可连接于驱动侧260和/或输出侧262。也可以设置不同数量的自由轮臂198,而不是两个自由轮臂
198,例如更多数量的自由轮臂,其例如可以用于进一步减小死行程。
[0128] 与其它类型的自由轮相比,图5A和5B的指状物构造具有一些优点,这些优点尤其对于医疗应用是有利的。已经提到过极小的空转转矩。就此而言,这在自由轮198、264不受
润滑剂作用的情况下尤其有利,因为这样的润滑剂由于其粘性也会沿空转方向引起转矩。相反,可使用自由运动材料,尤其是例如聚酰胺和/或聚缩
醛(PM)的材料。可替代地或附加地,可使用金属零件。在该过程中,由激光
烧结工艺形成的金属零件尤其合适。
[0129] 在指状物构造中空转转矩非常小的另一个原因在于,在这些自由轮的情形下,自由轮臂198在空转方向不需要弹性和/或塑形
变形。相反,指状物264具有刚性设计,因此可省却本来变形所需的力。与此同时,自由轮臂198的这种构造具有非常牢固的设计,这导致高的最大转矩,在本例中,在100mNm以上。
[0130] 图5A和5B所示设计的另一优点在于,产生极低的噪音。由于,如同在常规弹性自由轮臂198中那样,在该例中没有突然撤销的弹性变形,因此没有硬部件彼此邻接,而邻接会导致产生噪音。相反,指状物264在有齿结构254、278上滑动,而这只引起很少的噪音。
[0131] 图6示出了自由轮196、220的实施例,其基本上对应于图2B中的自由轮196。自由轮196、220具有两个自由轮臂198,这两个自由轮臂198在工作方向(在图6中为所述臂的顺时针旋转)上,接合在待驱动的驱动元件248、250的有齿结构254中。然而,在相反方向上则不发生驱动,因为自由轮臂198在有齿结构154上滑动。在图6的实例中,有齿结构254在该例中具有两个齿256。图6的自由轮为大约75mNm的最大转矩而设计,并具有大约
11mNm的空转转矩。
[0132] 图7示出了自由轮196、220的示例性实施例,其为图6中实施例的替代。自由轮196、220同样具有两个自由轮臂198,在该示例性实施例中这两个自由轮臂同样在待驱动的驱动元件248、250的有齿结构254上滑动。在该示例性实施例中,驱动方向为自由轮臂
198的逆时针旋转方向。与图6相反的是,在图7的实例中,附加地提供了更多数量的齿
256,这会导致更小的死行程。根据图7的自由轮196、220为大约20mNm的最大转矩而设计。
[0133] 图8A和8B示出了自由轮196、220的另一变型,其可优选地整个由
钢板制成。这里,同样设置了驱动侧260和输出侧262,在该例中它们分别由钢板圆盘制成。图8A示出了从输出侧262上方俯视的平面图,而图8B示出了自由轮196、220的侧视图。
[0134] 所述圆盘分别具有孔276或278。取向相反的呈驱动器杆280、282形式的自由轮臂198在所述圆盘上切割出,其中驱动器杆具有舌的形状。在该例中,分别设置了四个这样的驱动器杆280、282,但这不排出具有不同数量驱动器杆的实施例。如果在图8A中驱动侧260逆时针旋转,则这些舌状驱动器杆280、282在彼此上滑动,因此不发生驱动(即空转)。
相反,顺时针旋转时,驱动器杆280、282彼此卡住,因此发生驱动。
[0135] 图8A和8B中示出的这个变型允许进行特别平的设计,并且在具有两个驱动器杆198的情况下,该变型为50mNm的最大转矩和大约2.8mNm的空转转矩而设计。在具有四个自由轮臂198的所示变型中,自由轮196、220为大约100mNm的最大转矩和大约5.6mNm的空转转矩而设计。
[0136] 图9示出了根据本发明的自由轮196、220的另一示例性实施例。与前述示例性实施例中的自由轮臂相比,本例中的自由轮臂198短得多,并且构成具有8个齿的齿轮结构。两个驱动器臂258接合在这些自由轮臂198中。这些驱动器臂的作用在于,如果自由轮196、
220顺时针旋转,则发生对驱动器臂258的驱动,而在逆时针旋转的情况下则并非如此。图
9的自由轮196、220设计成具有2个驱动器臂258,即如图9所示,是为25mNm的最大转矩和大约4.4mNm的空转转矩设计的,在具有四个驱动器臂258的变型(未示出)中,是为大约40mNm的最大转矩和大约6.6mNm的空转转矩设计的。
[0137] 在以上基于图2A至3D进行描述的采样系统110中,至少一个联接的系统功能包含运送功能,即对收带盘146的驱动。例如可以在图2B中看到的,所述驱动通过盘齿轮224实现。原则上,不同形式的盘驱动器也是可行的。在这种情况下,盘驱动器与收带盘146的联接例如可以实现为刚性的,例如通过将收带盘146(例如,作为带盘158的构件)以旋转固定的方式置于该盘驱动器上而实现。因此,例如,盘驱动器可接合到收带盘146内部区域内的一个或多个凹槽中,当盘驱动器尤其是盘齿轮224旋转时,收带盘146被驱动。然而,原则上,线性驱动器也是可以的。
[0138] 作为盘驱动器与收带盘146之间旋转固定连接方式的替代或补充,也可使用一个或多个打滑离合器,如以上所示,所述打滑离合器可为驱动单元160的一部分,例如,盘驱动器的一部分。这种打滑离合器的实例在图10至12中示出,将在下文中进行解释。在那里,打滑离合器总体上由附图标记284表示。
[0139] 在图10至12中,在每个例子中仅示出了收带盘146的一个盘轮286以便允许看到打滑离合器284。盘轮286由盘驱动器288(为驱动单元160的一部分)驱动,并可以,例如,包括盘齿轮224。盘驱动器288
驱动盘轮286,带有用过的测试元件122和/或刺入装置128的分析带114(在图中未示出)可转而被卷绕在盘轮286上。在所述过程中,盘轮286可直接为收带盘146的一部分。然而,可替代地,收带盘146也可以只置于盘轮286上。
[0140] 在所示示例性实施例中,打滑离合器284仅部分地是驱动单元160的组成部分,并且包括盘轮286和盘驱动器288的元件。在图10所示示例性实施例中,打滑离合器284包括涡旋弹簧元件292,其连接于盘驱动器288的中心毂290,并可以,例如由金属材料(例如
弹簧钢)制成。然而,原则上,也可以使用其它材料,例如塑料材料。如以下基于其它实例所解释的,打滑离合器284还可包括不同类型的弹簧元件。
[0141] 涡旋弹簧元件292结束于弯端294,弯端294充当第一接合元件296。第一接合元件296也可具有不同于弯端294的设计,其与第二接合元件298相互作用。在图10所示示例性实施例中,这些第二接合元件298设计成斜坡状齿300的形式。然而,原则上,这些第二接合元件298的不同设计也是可以的。
[0142] 如果使盘驱动器288沿一个旋转方向302旋转,则第一接合元件296首先接合至第二接合元件298中。在所述过程中,分布在盘轮286内周上的齿300的数量原则上应该选择成尽可能大以实现尽可能短的死行程。在所示示例性实施例中,设置了11个齿300,但原则上,不同数量的齿300也是可以的。
[0143] 在所述沿旋转方向312进行的旋转中,涡旋弹簧元件292由于接合元件296、298的接合而驱动盘轮286,直至实现了分析带114的期望定位。作为示例,所述定位可包括某个测试区124和/或某个刺入装置128(例如,分别为下一个刺入装置128和/或下一个测试区124)到达应用位置118和/或测量位置。如上所述,可在应用位置118和/或测量位置设置例如锁定元件,用于防止分析带114的向前运送和/或使其更困难。作为示例,所述锁定元件可以又至少包括固定地连接于采样系统的第一接合元件、连接于分析带114的第二接合元件,这两个接合元件接合在彼此中并在达到所期望的应用位置和/或测量位置时防止向前运送。夹具或其它类型的锁定元件也是可行的。然后锁定元件向分析带114施加力;这里所述力对应于保持力。该保持力在盘驱动器288处被转换成转矩,该转矩对抗盘驱动器288的驱动转矩。涡旋弹簧元件292然后收缩至限定的最大转矩。该最大转矩是由于在相互作用的过程中涡旋弹簧元件292的弯端294径向向内漂移直至齿300不再被驱动而引起的。从这个转矩起,第一接合元件296与第二接合元件298脱离接合,并且打滑离合器284打开。现在涡旋弹簧元件292的弯端294在盘轮286上的齿300上滑动,从而使驱动单元160与收带盘146脱离联接,因此不再执行运送功能。一方面,这防止将分析带114向前运送至错误位置,另一方面,也可防止对分析带114、锁定元件(例如,夹具)和/或驱动单元160的损坏。此外,在收带盘146的卷绕度不同时可以这种方式对上述的改变后的驱动条件进行补偿。
[0144] 如上所述,图10所示打滑离合器284只是众多可能的示例性实施例中的一种。因此,例如,涡旋弹簧元件292可包括金属涡旋弹簧元件和/或塑料涡旋弹簧元件,其例如可以附接于盘驱动器288的中心毂290和/或其它元件,例如以互锁、压入配合或粘接的方式。然而,可替代地,该弹簧元件也可被保持在待驱动元件上,所以可存在图10所示原理的颠倒。因此,例如,盘驱动器288可包括第二接合元件298(例如,呈齿300的形式),而待驱动的盘轮286可包括具有第一接合元件296的弹簧元件(例如,涡旋弹簧元件292)。多个接合元件296也是可行的。
[0145] 图11和12示出了打滑离合器284的可替代示例性实施例。在这些可替代示例性实施例中,图10所示示例性实施例的涡旋弹簧元件292由弹簧元件304代替,在该例中弹簧元件304包括弹簧臂306。这里,图11和12的示例性实施例在弹簧元件304或弹簧臂306的数量上有所不同。图11的示例性实施例只设置了一个弹簧臂306,而在图12的示例性实施例中存在多个弹簧臂306。作为示例,弹簧臂306,和打滑离合器184的其余部分一样,可由金属材料和/或塑料材料制成。然而,原则上,也可使用其它材料,尤其是具有弹性性质的材料。在图12的这个示例性实施例中,三个弹簧臂306沿着中心毂290的圆周均匀分布并连接于中心毂290。然而,原则上,弹簧臂306的不同数量和/或布置也是可以的。
[0146] 在图11和12所示的示例性实施例中,第一接合元件296同样设置在弹簧臂306的端部。在所示示例性实施例中,这些第一接合元件296包括从弹簧臂306径向突伸的突伸部308。然而,原则上,第一接合元件296的不同实施例也是可以的。
[0147] 呈突伸部308形式的第一接合元件296转而与呈齿300形式的第二接合元件298相互作用,其中齿300布置在盘轮286的内圆周上。作为示例,这些齿300同样可具有坡状设计,其中突伸部308的外表面例如可以是倾斜的,从而设计成基本上平行于齿300的坡表面。然而,原则上,不平行的布置也是可以的。
[0148] 这里,图11和12的打滑离合器284的作用原则上与基于图10所描述的作用类似。同样,盘轮286的齿300被突伸部308驱动至最大转矩。然而,如果盘轮286对抗该驱动的对抗转矩超过最大转矩,则弹簧臂306向内弯曲,突伸部308径向向内运动。当突伸部308不再接合于齿300中或盘轮286不再被驱动时,运送功能在最大转矩以上被暂停。同样,该最大转矩例如可由一个或多个锁定元件(例如将分析带114保持在期望位置的夹具)提供。
[0149] 如上所述,图10至12所示的打滑离合器284仅构成这种打滑离合器的可能实施例。此外,要谈及以下事实:将打滑离合器284用于联接到盘轮286及其运送功能上这一选择仅构成在采样系统110中适当使用这种打滑离合器284的若干选择中的一种。作为示例,可替代地或附加地,一种或多种其它系统功能的联接也例如可以由一个或多个打滑离合器284实现。此外,可替代地或附加地,驱动单元160也可以包括一个或多个用于其它目的的打滑离合器284,例如用于驱动联接元件152和/或用于联接到能量转换器162上。因此,例如,打滑离合器284也可适当地用于联接到能量转换器162上,例如以避免在能量转换器
162发生故障的情况下驱动单元160和/或其它元件受到损坏。例如,打滑离合器284也例如可以用于联接到机械能存储装置204上,例如以避免穿刺弹簧206的过度张紧及由此对其造成的损坏。各种额外的改进是可行的。
[0150] 附图标记清单
[0151] 110采样系统 170马达引导部
[0152] 112分析辅助装置 172支撑件
[0153] 114分析带 174马达齿轮
[0154] 116基板 176第一驱动轮
[0155] 118应用位置 178马达轴
[0156] 120供带盘 180第一传动系
[0157] 122试元件 182第二传动系
[0158] 124测试区 184穿刺驱动齿轮
[0159] 126载带 186释放齿轮
[0160] 128刺入装置 188有齿圆周区
[0161] 130分析辅助装置对 190无齿圆周区
[0162] 132分析带的行进方向 192轴
[0163] 134标记 194第一旋转方向敏感元件
[0164] 136辊子系统 196第一自由轮
[0165] 138固定辊 198自由轮臂
[0166] 140活动辊 200锁
[0167] 142偏转系统 201钩
[0168] 144退绕方向 202穿刺弹簧齿轮
[0169] 146收带盘 203钩环
[0170] 148卷绕方向 204机械能存储装置
[0171] 150联接件 205孔
[0172] 152联接元件 206穿刺弹簧
[0173] 154偏转方向 208轴
[0174] 156狭缝 210偏心螺栓
[0175] 158带盒 212盘驱动齿轮
[0176] 160驱动单元 214轴
[0177] 162马达 216运送齿轮
[0178] 164齿传动装置 218第二旋转方向敏感元件
[0179] 166连接杆 220第二自由轮
[0180] 168基板 222自由轮锁
[0181] 224盘齿轮 274第二有齿结构
[0182] 226马达齿轮的顺时针旋转 275通道
[0183] 228穿刺驱动齿轮的旋转 276孔
[0184] 230穿刺运动 278孔
[0185] 232马达齿轮的逆时针旋转 280驱动器杆
[0186] 234盘驱动齿轮和运送齿轮的顺 282驱动器杆
[0187] 时针旋转 284打滑离合器
[0188] 236收带盘的逆时针旋转 286盘轮
[0189] 238穿刺弹簧齿轮的顺时针旋转 288盘驱动器
[0190] 240采样运动 290中心毂
[0191] 242旋转方向敏感元件 292涡旋弹簧元件
[0192] 243螺栓 294弯端
[0193] 244第一驱动平面 296第一接合元件
[0194] 246第二驱动平面 298第二接合元件
[0195] 248第一传动系的驱动元件 300齿
[0196] 250第二传动系的驱动元件 302旋转方向
[0197] 252凹槽 304弹簧元件
[0198] 254有齿结构 306弹簧臂
[0199] 256齿 308突伸部
[0200] 258驱动器臂
[0201] 260驱动侧
[0202] 262输出侧
[0203] 264指状物
[0204] 266轴
[0205] 268平坦侧面
[0206] 270驱动器端
[0207] 272陡峭侧面