CN102614565A - 自动微量注射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动微量注射装置，包括容纳液体的注射针筒、注射装置壳体、微量注射模块、控制模块和安全模块，微量注射模块包括可控高精度的微型电机和传动部件，微型电机通过驱动传动部件，使传动部件的动力输出端连接的滑块带动注射针筒的注射器推杆实现微量注射；控制模块包括人机交互子系统和安装于装置内腔中的检测子系统、驱动单元和控制器；安全模块包括运动安全单元和结构安全单元，通过驱动单元实现微型电机运行与停止，结构安全单元至少包括启动按钮，启动按钮与控制器信号连接。本发明自动微量注射装置，使用更加便携和安全，可广泛应用于生物医药、复合材料制备、喷涂、润滑、食品加工等微流体精密注入的领域。

Description

自动微量注射装置

技术领域

本发明涉及一种注射器，尤其是一种安全可控上的微量注射装置，可广泛应用于生物医药、复合材料制备、喷涂、润滑、食品加工等微流体精密注入领域。

背景技术

传统注射器结构细长，标准针头在制造时已固定到注射器上。使用者必须保证操作时拇指和食指间较宽的伸展范围，才能适当推动注射器柱塞，完成注射动作。因此，对该类传统注射器的操作受到操作者使用技巧、身体健康状况和协调性的制约，特别对老人和身体病弱者而言更是难以自行使用。

随着科技的进步，药物注射仪器越来越自动化、精密化，传统的注射器面临挑战。如今市场上也出现了诸多自动注射仪器、自动注射泵、精密注射器等新型注射仪器，此类仪器的出现提高了药物注射方式的自动化程度。但现有药物注射仪器在安全性、可控性和注射稳定性等方面还不够理想。

另外，有研究显示，活体电穿孔技术利用电脉冲信号改变细胞膜的通透性，有利于药物进入细胞组织从而极大的提高了受体对药物的吸收效果，这项技术已在医学领域得到广泛重视。因此，在提高自动注射器性能的同时加入电刺激装置，不仅能够更好的保证注射的安全性，而且还能有效的提高药物的吸收率。以往分离式操作导致的微量注射和弱电刺激两者的执行间隔长，影响药物受体细胞对注射药液的吸收率。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种自动微量注射装置，使用更加便携，采用更为平稳、精准的传动结构，并引入考虑到各种安全要素的控制系统，提高了操作实施过程的精确有效性和安全性。该发明可广泛应用于生物医药、复合材料制备、喷涂、润滑、食品加工等微流体精密注入的领域。其中特别针对生物医药领域，除完成药物注射功能外，还能对注射部位的细胞组织进行弱电刺激，以提高细胞对作用液体的吸收效率。

为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种自动微量注射装置，包括容纳液体的注射针筒、注射装置壳体、微量注射模块、控制模块和安全模块，注射装置壳体包括依次连接的注射装置前端部壳体、注射装置主体壳体和注射装置手持部壳体，注射装置前端部壳体和注射装置主体壳体活动连接，注射装置主体壳体和注射装置手持部壳体组成的装置内腔形成电器元件安装空间，注射针筒安装于注射装置前端部壳体的内腔中，具体地，微量注射模块包括可控高精度的微型电机和传动部件，微型电机通过驱动传动部件，使传动部件的动力输出端连接的滑块带动注射针筒的注射器推杆实现微量注射；控制模块包括人机交互子系统和安装于装置内腔中的检测子系统、驱动单元和控制器，控制器根据人机交互子系统设定的参数进行运算，根据运算结果发出运行指令，检测子系统实时监测滑块的运动位置，并将滑块的位置信号实时传递给控制器，控制器通过驱动单元控制微型电机启动和停止，从而控制注射量；安全模块包括运动安全单元和结构安全单元，运动安全单元安装于装置内腔中，包括压力传感器、前后限位部件和限位开关，压力传感器设置于滑块表面上，压力传感器实时监测滑块和注射器推杆之间的压力信号，并将该压力信号反馈至控制器，通过驱动单元控制微型电机运行与停止，前后限位部件通过限制滑块的运动，实现对注射器推杆的直线进给位移区间进行控制，限位开关位于限位部件上，限位开关向控制器发送弹性接触反馈信号，通过驱动单元实现微型电机运行与停止；结构安全单元至少包括启动按钮，启动按钮与控制器信号连接。

作为本发明技术方案的改进，本发明自动微量注射装置还包括电刺激模块，电刺激模块包括电极针和安装于装置内腔中的激励源、电激传导线路，电极针安装于注射装置前端部壳体的前端，激励源受控制于控制器，在控制器向微型电机发出启动指令后，激励源接收来自控制器的延时指令信号，使激励源被触发并释放电刺激脉冲电流，该电刺激脉冲电流通过电激传导线路传至电极针，进入受体组织，实现与微量注射短时间隔的电刺激；当限位开关向控制器发送弹性接触反馈信号时，驱动单元接受来自控制器指令，并向激励源发出电刺激中止信号，控制器根据压力传感器实时监测数据控制激励源的通断。

作为本发明技术方案的进一步改进，检测子系统还包括光电编码器，光电编码器将微型电机的当前旋转角度信息转换成脉冲信号并反馈发送至控制器，并与由人机交互子系统输入的预设参数进行对比，根据对比后的结果向驱动单元发送指令信号，进而控制微型电机的运行与停止，实现对注射量的控制，控制器还根据对比后的结果一并控制激励源的通断，设置于装置内腔中的PCB板和导线使控制模块和安全模块的各电子器件信号连接，实现信号通信及电传输。

作为本发明技术方案的更进一步改进，传动部件为双联齿轮及齿条机构、锥齿轮及滚珠丝杠机构或双联齿轮及同步带机构，传动部件和滑块将微型电机的旋转运动转换为直线运动以带动注射器推杆实现微量注射。

作为本发明技术方案的更进一步的另一种改进，人机交互子系统具有人机交互界面，通过显示屏和触控按键对微量注射模块的电机转速、液体流量的参数值进行设置，也一并对电刺激模块的参数值进行设定，并实时显示装置系统运行的相关数据，实现注射过程的负反馈实时控制。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种改进，光电编码器记录反映当前注射器推杆直线行程的微型电机主轴转过的角度总数并转换为脉冲数，在控制器内与由人机交互界面输入的预设参数进行对比，当记录脉冲数未达预设值则装置系统照常运行；当记录脉冲数到达预设值，即为注射器推杆直线位移到达规定行程，此时控制器向驱动单元发出微型电机停止运行指令信号，使微型电机停止运行，并同时向激励源发出电刺激中止指令信号。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种改进，运动安全单元还包括滑块的极限位置进行限位的锁定装置，锁定装置上还设有极限位置开关，当滑块运动到极限位置时，极限位置开关向控制器发送弹性接触反馈信号，终止微型电机的运转，一并终止激励源的运行。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种改进，启动按钮通过两次触发设置进入工作模式。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种改进，注射装置前端部壳体和注射装置主体壳体之间通过螺纹结构活动连接。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种进一步改进，注射装置主体壳体上开设注射装置透视窗，实现对注射针筒中液位的观察和监测。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种更进一步改进，装置内腔中靠近内壁设有电磁屏蔽罩，包裹装置系统的各电气元件和电路。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种更进一步改进，结构安全单元还包括安全电源按钮，安全电源按钮信号输出端与控制器信号接收端信号相连，控制安全外接电源为装置系统供电。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种更进一步改进，滑块在传动部件的推动下沿着安全模块导杆运动，安全模块导杆引导滑块的直线运动，前后限位装置固定安装安全模块导杆上。

作为本发明技术方案的再更进一步的另一种更进一步改进，微型电机的输出轴上固定一个锥齿轮，锥齿轮与传动部件配合传递运动，光电编码器的信号输入端与传动部件的锥齿轮相配合，纪录锥齿轮转过的角度并将其转换成脉冲信号反馈至控制器。

本发明的工作原理简述如下：

将所需注射的微量液体进行适当的、必要的预处理，如：混合、脱泡等，注入注射针筒中；将填充好液体的注射针筒安装入注射装置前端部壳体内。连接外接好电源，调试好系统各个功能模块，准备电刺激微量注射。开启电源按钮，在人机交互界面设置注射模块的电机转速、液体流量等工艺参数，设置电刺激模块的电压值和时间；按动回复钮，通过传感器、限位开关、控制器和驱动器的信号使注射模块的传动部件回复到起始位置。确保一切就绪后，两次触发启动该按钮，实现平稳、精确、可控的电刺激微量注射过程。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1. 本发明自动微量注射装置结构新颖，携带便捷，操作方便。

2. 采用的新型微电刺激模块，可突破以往分离式操作导致的微量注射和弱电刺激两者的执行间隔长的缺陷。

3．通过单片机和软件程序控制注射动作，使注射速度和用量精确可调，带有系统反馈。

4．设有包括运动安全单元、结构安全单元的安全模块，实现硬件和软件的双重安全控制。

5. 设有电磁屏蔽罩，保障控制模块不受外界环境干扰，保障正常运行。

6. 友好的人机界面放宽了使用该装置对操作者的专业技术水平的要求，易于操作，同时可直观反映注射过程的参数信息。

7. 本发明自动微量注射装置可实现微量且高精度的流体注入，可广泛应用于生物医药、复合材料制备、喷涂、润滑、食品加工等微流体精密注入的领域。

附图说明

图1是本发明实施例一自动微量注射装置结构示意图。

图2是本发明实施例一的安全模块的架构及其信号传输关系图。

图3是本发明实施例二自动微量注射装置结构示意图。

图4是本发明实施例二安全模块的架构及其信号传输关系图。

图5是本发明实施例三自动微量注射装置结构示意图。

图6是本发明实施例三自动微量注射装置的工作原理流程图。

图7是本发明实施例五的人机交互子系统结构示意图。

图8是本发明实施例七自动微量注射装置结构示意图。

图9是本发明实施例七安全模块的架构及其信号传输关系图。

图10是本发明实施例八自动微量注射装置结构示意图。

图11是本发明实施例八安全模块的架构及其信号传输关系图。

图12是本发明实施例九自动微量注射装置结构示意图。

图13是本发明实施例九安全模块的架构及其信号传输关系图。

图14是本发明实施例十自动微量注射装置结构示意图。

图15是本发明实施例十安全模块的架构及其信号传输关系图。

图16是本发明实施例十一自动微量注射装置结构示意图。

图17是本发明实施例十二自动微量注射装置结构示意图。

图18是本发明实施例十四自动微量注射装置结构示意图。

具体实施方式

结合附图，对本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

参见图1和图2，一种自动微量注射装置，包括容纳液体的注射针筒1、注射装置壳体、微量注射模块100、控制模块300和安全模块400，注射装置壳体包括依次连接的注射装置前端部壳体2、注射装置主体壳体3和注射装置手持部壳体4，注射装置前端部壳体2和注射装置主体壳体3活动连接，注射装置主体壳体3和注射装置手持部壳体4组成的装置内腔形成电器元件安装空间，注射针筒1安装于注射装置前端部壳体2的内腔中，其特征在于：微量注射模块100包括可控高精度的微型电机101和传动部件103，微型电机101通过驱动传动部件103，使传动部件103的动力输出端连接的滑块104带动注射针筒1的注射器推杆105实现微量注射；控制模块300包括人机交互子系统和安装于装置内腔中的检测子系统、驱动单元302和控制器301，控制器301根据人机交互子系统设定的参数进行运算，根据运算结果发出运行指令，检测子系统实时监测滑块104的运动位置，并将滑块104的位置信号实时传递给控制器301，控制器301通过驱动单元302控制微型电机101启动和停止，从而控制注射量；安全模块400包括运动安全单元5和结构安全单元6，运动安全单元5安装于装置内腔中，包括压力传感器405、前后限位部件401和限位开关410，压力传感器405设置于滑块104表面上，压力传感器405实时监测滑块104和注射器推杆105之间的压力信号，并将该压力信号反馈至控制器301，通过驱动单元302控制微型电机101运行与停止，前后限位部件401通过限制滑块104的运动，实现对注射器推杆105的直线进给位移区间进行控制，限位开关410位于限位部件401上，限位开关410向控制器301发送弹性接触反馈信号，通过驱动单元302实现微型电机101运行与停止；结构安全单元6至少包括启动按钮409，启动按钮409与控制器301信号连接。

在本实施例中，微量注射模块100在控制模块300的控制下完成注射用量精确可控、注射运动稳定的自动注射功能，该模块中的微型电机101由控制系统控制，从而实现带有反馈且安全可靠的自动注射，实现注射用量精确可控、注射运动稳定的自动注射功能。微量注射模块100实现工作介质——液体在注射针筒内用量高度可控且平稳的注射运动。控制系统安置于控制模块300中，使用可视化人机交互子系统对整个系统进行可编程操作，控制器301根据人机交互子系统设定的参数发出运行指令，控制器301结合安全模块400的反馈信息做出判断，并通过内置的控制器301和驱动单元302等元件实现整个系统的自动运行，即通过驱动单元302实现微型电机101运行与停止，以完成微量注射的反馈控制过程。安全模块400中的运动安全单元保障在注射过程中将系统的运行从故障导向安全，结构安全元件的设置保障操作人员安全。运动安全单元5的压力传感器405将注射器推杆105处的压力信息反馈到控制系统：当压力传感器405测定压力值超越安全值时，控制系统自动通过控制器301发送信号至驱动单元302停止微型电机101的运转，以实现安全控制；当滑块104达到运动行程前后极位时，通过触发限位开关410获得急停信号，经由导线传送至控制器301，以实现安全控制，保障操作人员、操作对象及注射装置的安全。通过运动安全控制和结构安全控制，实现微量注射模块100安全、可靠运行。它能够实现高精度的流体注射及电刺激功能，同时具有较高的安全性和可控性。自动微量注射装置可广泛应用于生物医药、复合材料制备、喷涂、润滑、食品加工等微流体精密注入领域。

实施例二：

本实施例与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图3和图4，在本实施例中，自动微量注射装置还包括电刺激模块200，电刺激模块200包括电极针202和安装于装置内腔中的激励源203、电激传导线路204，电极针202安装于注射装置前端部壳体2的前端，激励源203受控制于控制器301，在控制器301向微型电机101发出启动指令后，激励源203接收来自控制器301的延时指令信号，使激励源203被触发并释放电刺激脉冲电流，该电刺激脉冲电流通过电激传导线路204传至电极针202，进入受体组织，实现与微量注射短时间隔的电刺激；当限位开关410向控制器301发送弹性接触反馈信号时，驱动单元302接受来自控制器301指令，并向激励源203发出电刺激中止信号，控制器301根据压力传感器405实时监测数据控制激励源203的通断。

在本实施例中，电刺激模块200提供电极针202的伴随微量注射模块100注射运动的微电流刺激功能。电极针202通过电激传导线路204与激励源203相连接，从而产生微电流实现电刺激，电极针202是实现电刺激的媒介。激励源203受到控制模块300的控制：当药物自动注射开始后的短时间内，激励源203通过激励源产生电流，经由电激传导线路204将产生的电脉冲信号经由电极针202传入受体组织，改变组织细胞膜的通透性，提高注射过程中细胞对药物的吸收率，以实现电刺激注射。在本实施例中，激励源203在控制器301发出运行指令后动作，产生电脉冲信号，该指令滞后于微型电机101运行指令。电刺激脉冲通过电激传导线路204传至注射装置前端部壳体2上的电极针202，进入受体组织，改变组织细胞膜的通透性，提高细胞对药物的吸收率。控制器301结合安全模块400的反馈信息做出判断，通过驱动单元302实现微型电机101运行与停止和激励源203的通断，以完成微量注射和电刺激的反馈控制过程。通过运动安全控制和结构安全控制，实现微量注射模块100和电刺激模块200安全、可靠运行。

本实施例自动微量注射装置具有电刺激功能和高精度流体注射功能，同时具有较高的安全性和可控性。该自动微量注射装置的使用摆脱操作技能和灵活协调性的制约，可让使用者自行完成安全可控的注射，它可广泛应用于医药行业的微流体精密注入领域。此外，本实施例自动微量注射装置可以在使用过程中减小环境带来影响，可以实现一种安全、可靠注射和喷涂，可被广泛应用于多种领域。

实施例三：

本实施例与实施例二的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图5和图6，在本实施例中，检测子系统还包括光电编码器304，光电编码器304将微型电机101的当前旋转角度信息转换成脉冲信号并反馈发送至控制器301，并与由人机交互子系统输入的预设参数进行对比，根据对比后的结果向驱动单元302发送指令信号，进而控制微型电机101的运行与停止，实现对注射量的控制，控制器301还根据对比后的结果一并控制激励源203的通断，设置于装置内腔中的PCB板303和导线305使控制模块300和安全模块400的各电子器件信号连接，实现信号通信及电传输。

在本实施例中，PCB板303可作为布置和联接各元器件的载体安装于电机容腔下部的PCB板槽中，并通过安置其上元器件的I/O接口实现整个系统相互连接。导线305连接各部分硬件并可合理安置于装置内壁上，以实现各硬件间的I/O通讯及电路通断。控制器301根据人机交互子系统设定的参数发出运行指令，光电编码器304实时监测传动部件103的运动状态，并传递信号给控制器301；控制器301结合安全模块400的反馈信息做出判断，通过驱动单元302实现微型电机101运行与停止和激励源203的通断，以完成微量注射和电刺激的反馈控制过程，并规划每次注射用量。

本实施例自动微量注射装置的使用方法：

1.将所需注射的微量液体进行适当的、必要的预处理后，注入注射针筒1中。

2.将填充好液体的注射针筒1安装入注射装置前端部壳体2的内腔中。

3.连接外接电源，调试好系统的各个功能模块，准备电刺激微量注射。

4.通过人机交互子系统设置微量注射模块100的微型电机101转速、液体流量等工艺参数；设置电刺激模块200的电压值和时间。

5.按动回复按钮，通过各传感器、限位开关、控制器301和驱动单元302的信号，使微量注射模块100的传动部件103回复到起始位置。

6.确保一切就绪后，触发启动按钮409，实现平稳、精确、可控的电刺激微量注射过程。

实施例四：

本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

在本实施例中，传动部件103为双联齿轮及齿条机构、锥齿轮及滚珠丝杠机构或双联齿轮及同步带机构，传动部件103和滑块104将微型电机101的旋转运动转换为直线运动以带动注射器推杆105实现微量注射。

实施例五：

本实施例与实施例三的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图7，在本实施例中，人机交互子系统具有人机交互界面306，通过显示屏307和触控按键308对微量注射模块100的电机转速、液体流量的参数值进行设置，也一并对电刺激模块200的参数值进行设定，并实时显示装置系统运行的相关数据，实现注射过程的负反馈实时控制。在本实施例中，人机交互界面306可安装于自动微量注射装置后端，它是本实施例自动微量注射装置的信息输入与输出窗口，通过显示屏307、触控按键308及软件设置微量注射模块100的电机转速、液体流量等工艺参数及电刺激模块200的电压值和时间等参数，实现人机交互和自动控制。人机交互子系统是本实施例的信息输入与输出窗口，通过显示屏307、触控按键308及相应的交互程序控制微量注射及电刺激系统按照预设指令的运行、实时显示，及同步存储电刺激微量注射系统设置、运行和输出的各个参数及其变化，保证注射过程的负反馈控制。

本实施例按照实施例三的图6的工作流程图实现自动微量注射装置的参数设定，完成流体微量注射功能和电刺激功能的精确控制；控制模块300通过人机交互界面306进行参数设定，可设置微量注射模块100的电机转速、液体流量等工艺参数及电刺激模块200的电压值和时间；控制模块300通过I/O接口通讯，将信号送至控制器301再经由驱动单元302驱动微型电机101运行；通过微量注射模块100中高精度可控微型电机101带动传动部件103和滑块104组成的高精度传动机构，实现平稳、精确的直线运动传递，经由滑块104推动注射活塞推杆105实现平稳、精确、可控的微量注射运动；电刺激模块200通过接收来自控制器301的电机启动后延时信号以触发激励源203，通过电刺激传导线路204传递至电极针202，以实现与微量注射短时间隔的电刺激功能；控制模块300通过光电编码器304记录反映当前行程的微型电机101的主轴旋转角度总数并转换为脉冲数，并与控制器301内由人机交互界面306输入的预设参数对比，当记录脉冲数未达预设值则系统照常运行；当记录脉冲数到达预设值即表示到达规定行程，此时控制器301向驱动单元302发信停止微型电机101运行，同时向激励源203发信以中止电刺激功能；安全模块400通过限位装置401和压力传感器405满足运动安全控制：当压力传感器405检测到的压力超出程序预设值时，通过控制器301及驱动单元302停止微型电机101和激励源203的运行；当传动部件103直线运动的输出端滑块104接触前后限位装置401的限位开关410时，通过控制器301及驱动单元302停止微型电机101和激励源203的运行。 

实施例六：

本实施例与实施例五的技术方案基本相同，不同之处在于：

在本实施例中，光电编码器304记录反映当前注射器推杆105直线行程的微型电机101主轴转过的角度总数并转换为脉冲数，在控制器301内与由人机交互界面306输入的预设参数进行对比，当记录脉冲数未达预设值则装置系统照常运行；当记录脉冲数到达预设值，即为注射器推杆105直线位移到达规定行程，此时控制器301向驱动单元302发出微型电机101停止运行指令信号，使微型电机101停止运行，并同时向激励源203发出电刺激中止指令信号。

实施例七：

本实施例与实施例六的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图8和图9，在本实施例中，运动安全单元5还包括滑块104的极限位置进行限位的锁定装置404，锁定装置404上还设有极限位置开关411，当滑块104运动到极限位置时，极限位置开关411向控制器301发送弹性接触反馈信号，终止微型电机101的运转，一并终止激励源203的运行。在本实施例中，当传动机构达到运动极限位置时，通过触发极限位置开关411获得急停信号，经由导线传送至控制器301，以实现安全控制。同时，该锁定装置404亦作为物理限位装置限制传动机构的运动行程，保障操作人员、操作对象及注射装置的安全。安全模块400通过前后限位装置401、锁定装置404和压力传感器405满足运动安全控制：当传动部件103直线运动的输出端滑块104接触前后限位装置401或锁定装置404的位置开关410、411时，通过控制器301及驱动单元302停止微型电机101和激励源203的运行。同时，该锁定装置404亦作为物理限位装置限制传动机构的运动行程，保障操作人员、操作对象及注射装置的安全。

实施例八：

本实施例与实施例七的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图10和图11，在本实施例中，注射装置主体壳体3上开设注射装置透视窗402，实现对注射针筒1中液位的观察和监测。在本实施例中，注射装置透视窗402设置于自动微量注射装置的两侧壳体外壁，通过注射装置透视窗402，便于操作者观察、监测注射装置运行及注射针筒内流体推进的过程。

实施例九：

本实施例与实施例八的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图12和图13，在本实施例中，装置内腔中靠近内壁设有电磁屏蔽罩407，包裹装置系统的各电气元件和电路。在本实施例中，电磁屏蔽罩407可避免外界电磁信号对控制模块300的干扰，以保障整个系统的安全运行。

实施例十：

本实施例与实施例九的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图14和图15，在本实施例中，结构安全单元6还包括安全电源按钮403，安全电源按钮403信号输出端与控制器301信号接收端信号相连，控制安全外接电源408为装置系统供电。在本实施例中，外置的安全电源408与自动微量注射装置通过导线电连接，该安全电源408电压设定可采用小于36V的安全电压，可在紧急情况下即时停止注射器的运行，保障操作人员、操作对象及注射装置的安全。安全电源按钮403可在紧急情况下按下以停止自动微量注射装置的运行，保障操作人员、操作对象及自动微量注射装置的安全。通过外接安全电源408的电压限制、安全电源按钮403的即时断电急停功能、启动按钮409的触发启动功能来保障操作人员、操作对象及注射装置的安全，避免误操作，实现结构安全控制。

实施例十一：

本实施例与实施例十的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图16，在本实施例中，滑块104在传动部件103的推动下沿着安全模块导杆406运动，安全模块导杆406引导滑块104的直线运动，前后限位装置401固定安装安全模块导杆406上。在本实施例中，安全模块导杆406可通过结构装配与注射装置本体的壳壁固连，它用于引导滑块104的直线运动，同时用于安置前后限位装置401，在滑块104达到行程极限位置时实现安全急停。滑块104在传动部件103的推动下沿着安全模块导杆406运动，当滑块104与注射器推杆105相接触，位于滑块104上的压力传感器405将压力信息反馈到控制器301，通过控制器301及驱动单元302停止微型电机101和激励源203的运行。滑块104在传动部件103的推动下沿着安全模块导杆406运动，当滑块104与前后限位部件401相接触，位于前后限位部件401上的限位开关410动作，通过控制器301及驱动单元302停止微型电机101和激励源203的运行。滑块104在传动部件103的推动下沿着安全模块导杆406运动，当滑块104与锁定装置404相接触，位于锁定装置404上的极限位置开关411动作，通过控制器301及驱动单元302停止微型电机101和激励源203的运行。安全模块导杆406使滑块104的直线运动更加稳定和精确，方便实现高精度自动控制。

实施例十二：

本实施例与实施例十一的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图17，在本实施例中，微型电机101的输出轴上固定一个锥齿轮102，锥齿轮102与传动部件103配合传递运动，光电编码器304的信号输入端与传动部件103的锥齿轮相配合，纪录锥齿轮102转过的角度并将其转换成脉冲信号反馈至控制器301。在本实施例中，微型电机101可通过联轴器与锥齿轮102相连，锥齿轮102的输出端与传动部件103相配合，安置于自动微量注射装置的容腔内，该传动结构将微型电机101主轴的转动转换成传动部件103的线性运动，该传动结构可实现对运动更加平稳、精准的传递。微型电机101可固定于自动微量注射装置的内腔下部，微型电机101的输出轴上固定一个锥齿轮102，该锥齿轮102与传动部件103配合，以平稳、精确地传递运动。通过微量注射模块100中高精度可控微型电机101带动由齿轮102、传动部件103和滑块104组成的高精度传动机构实现平稳、精确的直线运动传递，经由滑块104推动注射活塞推杆105实现平稳、精确、可控的微量注射运动。控制模块300通过光电编码器304记录反映当前行程的传动齿轮102转过的角度总数并转换为脉冲数，并与控制器301内由人机交互界面306输入的预设参数对比，若记录脉冲数未达预设值则系统照常运行。

实施例十三：

本实施例与实施例三～实施例六的技术方案基本相同，不同之处在于：

在本实施例中，启动按钮409通过两次触发设置进入工作模式。在本实施例中，启动按钮409设置于适合手指触发的位置，通过导线与控制系统相连。通过两次触发启动按钮409使注射装置动作，可很大程度上避免误操作引起的注射装置运行。通过外接安全电源408的电压限制、安全电源按钮403的即时断电急停功能、启动按钮409的双击触发启动功能来保障操作人员、操作对象及注射装置的安全，实现结构安全控制。微型电机101在整个注射过程中，控制模块300通过压力传感器405和位置开关的信号反馈和人机交互界面306的参数设定对其进行全程控制，包括行程控制和急停控制，从而实现安全可控的自动注射。

实施例十四：

本实施例与实施例三～实施例六的技术方案基本相同，不同之处在于：

参见图18，在本实施例中，注射装置前端部壳体2和注射装置主体壳体3之间通过螺纹结构201活动连接。在本实施例中，螺纹结构201使自动微量注射装置得腔体活动连接组合，便于拆卸及更换。本实施例所需注射的微量液体进行适当的、必要的预处理后，注入注射针筒1中，将填充好液体的注射针筒1安装入注射装置前端部壳体2，通过螺纹结构201拧紧，与注射器主体配合。注射装置前端部壳体2作为安置电极针202和部分电激传导线路的壳体，是独立于注射装置主体的配件部分；此外，注射装置前端部壳体2和注射装置主体壳体3两者的配合端口均设计有便于相互装配的螺纹结构，使得使用者可以快速且频繁地更换使用完毕或者填装有不同流体的电极针202的注射装置。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明自动微量注射装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种自动微量注射装置，包括容纳液体的注射针筒（1）、注射装置壳体、微量注射模块（100）、控制模块（300）和安全模块（400），所述注射装置壳体包括依次连接的注射装置前端部壳体（2）、注射装置主体壳体（3）和注射装置手持部壳体（4），所述注射装置前端部壳体（2）和所述注射装置主体壳体（3）活动连接，所述注射装置主体壳体（3）和注射装置手持部壳体（4）组成的装置内腔形成电器元件安装空间，所述注射针筒（1）安装于所述注射装置前端部壳体（2）的内腔中，其特征在于：所述微量注射模块（100）包括可控高精度的微型电机（101）和传动部件（103），所述微型电机（101）通过驱动传动部件（103），使所述传动部件（103）的动力输出端连接的滑块（104）带动所述注射针筒（1）的注射器推杆（105）实现微量注射；

所述控制模块（300）包括人机交互子系统和安装于所述装置内腔中的所述检测子系统、驱动单元（302）和控制器（301），控制器（301）根据所述人机交互子系统设定的参数进行运算，根据运算结果发出运行指令，所述检测子系统实时监测所述滑块（104）的运动位置，并将所述滑块（104）的位置信号实时传递给所述控制器（301），所述控制器（301）通过所述驱动单元（302）控制所述微型电机（101）启动和停止，从而控制注射量；

所述安全模块（400）包括运动安全单元（5）和结构安全单元（6），所述运动安全单元（5）安装于所述装置内腔中，包括压力传感器（405）、前后限位部件（401）和限位开关（410），所述压力传感器（405）设置于所述滑块（104）表面上，所述压力传感器（405）实时监测所述滑块（104）和所述注射器推杆（105）之间的压力信号，并将该压力信号反馈至所述控制器（301），通过所述驱动单元（302）控制所述微型电机（101）运行与停止，所述前后限位部件（401）通过限制所述滑块（104）的运动，实现对所述注射器推杆（105）的直线进给位移区间进行控制，所述限位开关（410）位于限位部件（401）上，所述限位开关（410）向所述控制器（301）发送弹性接触反馈信号，通过驱动单元（302）实现微型电机（101）运行与停止；所述结构安全单元（6）至少包括启动按钮（409），所述启动按钮（409）与所述控制器（301）信号连接。

2.根据权利要求1所述的自动微量注射装置，其特征在于：其还包括电刺激模块（200），所述电刺激模块（200）包括电极针（202）和安装于所述装置内腔中的激励源（203）、电激传导线路（204），所述电极针（202）安装于所述注射装置前端部壳体（2）的前端，所述激励源（203）受控制于所述控制器（301），在所述控制器（301）向所述微型电机（101）发出启动指令后，所述激励源（203）接收来自控制器（301）的延时指令信号，使所述激励源（203）被触发并释放电刺激脉冲电流，该电刺激脉冲电流通过所述电激传导线路（204）传至电极针（202），进入受体组织，实现与微量注射短时间隔的电刺激；当所述限位开关（410）向所述控制器（301）发送弹性接触反馈信号时，所述驱动单元（302）接受来自所述控制器（301）指令，并向激励源（203）发出电刺激中止信号，所述控制器（301）根据所述压力传感器（405）实时监测数据控制所述激励源（203）的通断。

3.根据权利要求2所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述检测子系统还包括光电编码器（304），所述光电编码器（304）将所述微型电机（101）的当前旋转角度信息转换成脉冲信号并反馈发送至所述控制器（301），并与由所述人机交互子系统输入的预设参数进行对比，根据对比后的结果向驱动单元（302）发送指令信号，进而控制所述微型电机（101）的运行与停止，实现对注射量的控制，所述控制器（301）还根据对比后的结果一并控制所述激励源（203）的通断，设置于所述装置内腔中的PCB板（303）和导线（305）使所述控制模块（300）和所述安全模块（400）的各电子器件信号连接，实现信号通信及电传输。

4.根据权利要求3所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述传动部件（103）为双联齿轮及齿条机构、锥齿轮及滚珠丝杠机构或双联齿轮及同步带机构，所述传动部件（103）和滑块（104）将所述微型电机（101）的旋转运动转换为直线运动以带动所述注射器推杆（105）实现微量注射。

5.根据权利要求3所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述人机交互子系统具有人机交互界面（306），通过显示屏（307）和触控按键（308）对微量注射模块（100）的电机转速、液体流量的参数值进行设置，也一并对所述电刺激模块（200）的参数值进行设定，并实时显示装置系统运行的相关数据，实现注射过程的负反馈实时控制。

6.根据权利要求5所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述光电编码器（304）记录反映当前所述注射器推杆（105）直线行程的所述微型电机（101）主轴转过的角度总数并转换为脉冲数，在所述控制器（301）内与由所述人机交互界面（306）输入的预设参数进行对比，当记录脉冲数未达预设值则装置系统照常运行；当记录脉冲数到达预设值，即为所述注射器推杆（105）直线位移到达规定行程，此时所述控制器（301）向所述驱动单元（302）发出所述微型电机（101）停止运行指令信号，使所述微型电机（101）停止运行，并同时向激励源（203）发出电刺激中止指令信号。

7.根据权利要求3～6中任意一项所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述运动安全单元（5）还包括所述滑块（104）的极限位置进行限位的锁定装置（404），所述锁定装置（404）上还设有极限位置开关（411），当所述滑块（104）运动到极限位置时，所述极限位置开关（411）向所述控制器（301）发送弹性接触反馈信号，终止所述微型电机（101）的运转，一并终止激励源（203）的运行。

8.根据权利要求7所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述注射装置主体壳体（3）上开设注射装置透视窗（402），实现对注射针筒（1）中液位的观察和监测。

9.根据权利要求8所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述装置内腔中靠近内壁设有电磁屏蔽罩（407），包裹装置系统的各电气元件和电路。

10.根据权利要求9所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述结构安全单元（6）还包括安全电源按钮（403），所述安全电源按钮（403）信号输出端与所述控制器（301）信号接收端信号相连，控制安全外接电源（408）为装置系统供电。

11.根据权利要求10所述的自动微量注射装置，其特征在于：所所述滑块（104）在传动部件（103）的推动下沿着安全模块导杆（406）运动，所述安全模块导杆（406）引导滑块（104）的直线运动，所述前后限位装置（401）固定安装所述安全模块导杆（406）上。

12.根据权利要求11所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述微型电机（101）的输出轴上固定一个锥齿轮（102），所述锥齿轮（102）与所述传动部件（103）配合传递运动，所述光电编码器（304）的信号输入端与所述传动部件（103）的锥齿轮相配合，纪录所述锥齿轮（102）转过的角度并将其转换成脉冲信号反馈至所述控制器（301）。

13.根据权利要求3～6中任意一项所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述启动按钮（409）通过两次触发设置进入工作模式。

14.根据权利要求3～6中任意一项所述的自动微量注射装置，其特征在于：所述注射装置前端部壳体（2）和注射装置主体壳体（3）之间通过螺纹结构（201）活动连接。

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