CN103316398A - 基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置及其方法 - Google Patents

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邹鸿生
李会雨
李华
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Abstract

本发明公开了一种基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置及其方法。底板上设有挡板、第一固定板及第二固定板，支撑板与挡板上均开有定位孔，第一固定板及第二固定板上开有半圆形固定槽，推杆中间设有挡块，挡块两侧设有形状记忆合金弹簧和复位弹簧，安装复位弹簧的推杆端部穿过挡板定位孔，并与一次性注射器接触，一次性注射器放置于第一固定板与第二固定板上的半圆形固定槽内，并通过第一夹具及第二夹具固定在第一固定板及第二固定板上，安装形状记忆合金弹簧的推杆端部穿过支撑板的定位孔，支撑板通过螺栓固定在底板上。本发明具有结构简单、无噪声、体积小等特点，适用于微量药物注射等方面。

Description

基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置及其方法
技术领域
本发明涉及微量药物注射的输液装置，尤其涉及一种基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置及其方法。
背景技术
输液装置一般是指一种以微型电机代替普通重力输液，能够精确控制输液速度的智能输液设备。它可以实现对输液状态的全程监测，当出现管路堵塞、气泡等异常情况时，能够迅速自动关闭输液通路，防止发生安全事故。但是普通微型电机输液装置存在系统复杂、成本昂贵、系统不稳定等问题。
目前全球每年约有5000-6000万人使用输液装置进行治疗，全球市场输液装置年总销售额已突破1000亿美金，输液装置类产品在发达国家已在临床取得广泛应用。
近20年来针对新型微量注射式输液装置的研究比较多，比如专利CN201110416533.4公布了一种可调式定量注射装置，通过调整滑块传动销相对于电机输出轴的距离，达到控制注射器输出量的目的；专利CN200810217720.8也发明了一种由马达驱动、通过齿轮传动的注射装置。这些发明的共同点是驱动方式都是马达，使得输液装置的结构复杂，噪音不易降低。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置及其方法。
基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置包括支撑板、形状记忆合金弹簧、推杆、复位弹簧、一次性注射器、第一夹具、第二夹具及基座；基座包括挡板、第一固定板、第二固定板、底板；底板上设有挡板、第一固定板及第二固定板，支撑板与挡板上均开有定位孔，第一固定板及第二固定板上开有半圆形固定槽，推杆中间设有挡块，挡块两侧设有形状记忆合金弹簧和复位弹簧，安装复位弹簧的推杆端部穿过挡板定位孔，并与一次性注射器接触，一次性注射器放置于第一固定板与第二固定板上的半圆形固定槽内，并通过第一夹具及第二夹具固定在第一固定板及第二固定板上，安装形状记忆合金弹簧的推杆端部穿过支撑板的定位孔，支撑板通过螺栓固定在底板上。
所述的形状记忆合金弹簧采用镍钛合金材料，相变温度为55到75摄氏度或者70到90摄氏度，为螺旋形结构，外径在7毫米到15毫米之间，最大行程在1厘米到6厘米之间。
所述的复位弹簧采用弹簧钢材料，螺旋形结构，外径在7毫米到15毫米之间，弹簧系数在0.2N/mm到3N/mm之间。
基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液方法是：形状记忆合金弹簧通过1伏到5伏电信号作用下温度升高，当温度达到相变温度以上时，形状记忆合金弹簧由马氏体状态转变为奥氏体状态，硬度增大，同时长度变大，带动推杆向一次性注射器方向运动，并挤压复位弹簧，开始注射过程，注射过程结束后，电信号停止作用，形状记忆合金弹簧自然冷却，由奥氏体状态回复到马氏体状态，硬度减小，由复位弹簧通过推杆将形状记忆合金弹簧回复到初始位置。根据一次性注射器容量的不同，形状记忆合金弹簧的行程在4厘米到12厘米之间，通过控制形状记忆合金弹簧弹开的速度，调节注射速度在0.1毫升/小时到1500毫升/小时之间。
本发明与现有技术相比具有的有益效果
1）形状记忆合金弹簧直接由电信号控制，电能直接转换为机械能，能量转换效率高，节省能量。
2）驱动器在工作过程中没有噪声，适合临床使用。
3）驱动器相对于马达结果而言，结构简单、体积小。
4）可以方便地实现输液的速度控制与容量控制。
附图说明
图1为基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置结构示意图；
图2为本发明的基座结构示意图；
图3为本发明的推杆结构示意图；
图4为本发明的固定推杆的支持板结构示意图；
图5为基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置完成输液时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明一下基于形状记忆合金弹簧驱动的针筒微量注射式输液装置工作过程。
如图1～4所示，基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置包括支撑板1、形状记忆合金弹簧2、推杆3、复位弹簧4、一次性注射器5、第一夹具6、第二夹具7及基座8；基座8包括挡板8.1、第一固定板8.2、第二固定板8.3、底板8.4；底板8.4上设有挡板8.1、第一固定板8.2及第二固定板8.3，支撑板1与挡板8.1上均开有定位孔，第一固定板8.2及第二固定板8.3上开有半圆形固定槽，推杆3中间设有挡块3.1，挡块3.1两侧设有形状记忆合金弹簧2和复位弹簧4，安装复位弹簧4的推杆3端部穿过挡板8.1定位孔，并与一次性注射器5接触，一次性注射器5放置于第一固定板8.2与第二固定板8.3上的半圆形固定槽内，并通过第一夹具6及第二夹具7固定在第一固定板8.2及第二固定板8.3上，安装形状记忆合金弹簧2的推杆3端部穿过支撑板1的定位孔，支撑板1通过螺栓固定在底板8.4上。
所述的形状记忆合金弹簧采用镍钛合金材料，相变温度为55到75摄氏度或者70到90摄氏度，为螺旋形结构，外径在7毫米到15毫米之间，最大行程在1厘米到6厘米之间。
所述的复位弹簧采用弹簧钢材料，螺旋形结构，外径在7毫米到15毫米之间，弹簧系数在0.2N/mm到3N/mm之间。
基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液方法是：形状记忆合金弹簧2通过1伏到5伏电信号作用下温度升高，当温度达到相变温度以上时，形状记忆合金弹簧2由马氏体状态转变为奥氏体状态，硬度增大，同时长度变大，带动推杆3向一次性注射器5方向运动，并挤压复位弹簧4，开始注射过程，注射过程结束后，电信号停止作用，形状记忆合金弹簧2自然冷却，由奥氏体状态回复到马氏体状态，硬度减小，由复位弹簧4通过推杆3将形状记忆合金弹簧2回复到初始位置。根据一次性注射器5容量的不同，形状记忆合金弹簧2的行程在4厘米到12厘米之间，通过控制形状记忆合金弹簧2弹开的速度，调节注射速度在0.1毫升/小时到1500毫升/小时之间。
如图5所示，为形状记忆合金弹簧2达到最大行程时，将一次性注射器5中的药物完全挤出时的示意图，此时复位弹簧4的压缩量达到最大值，同时电控制信号输出降为零。

Claims (4)

1.一种基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置，其特征在于所述输液装置包括支撑板(1)、形状记忆合金弹簧(2)、推杆(3)、复位弹簧(4)、一次性注射器(5)、第一夹具(6)、第二夹具(7)及基座(8)；基座(8)包括挡板(8.1)、第一固定板(8.2)、第二固定板(8.3)、底板(8.4)；底板(8.4)上设有挡板(8.1)、第一固定板(8.2)及第二固定板(8.3)，支撑板(1)与挡板(8.1)上均开有定位孔，第一固定板(8.2)及第二固定板(8.3)上开有半圆形固定槽，推杆(3)中间设有挡块(3.1)，挡块(3.1)两侧设有形状记忆合金弹簧(2)和复位弹簧(4)，安装复位弹簧(4)的推杆(3)端部穿过挡板(8.1)定位孔，并与一次性注射器(5)接触，一次性注射器(5)放置于第一固定板(8.2)与第二固定板(8.3)上的半圆形固定槽内，并通过第一夹具(6)及第二夹具(7)固定在第一固定板(8.2)及第二固定板(8.3)上，安装形状记忆合金弹簧(2)的推杆(3)端部穿过支撑板(1)的定位孔，支撑板(1)通过螺栓固定在底板(8.4)上。
2.按照权利要求1所述的基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置，其特征在于所述的形状记忆合金弹簧(2)采用镍钛合金材料，相变温度为55到75摄氏度或者70到90摄氏度，为螺旋形结构，外径在7毫米到15毫米之间，最大行程在1厘米到6厘米之间。
3.按照权利要求1所述的基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液装置，其特征在于所述的复位弹簧(4)采用弹簧钢材料，螺旋形结构，外径在7毫米到15毫米之间，弹簧系数在0.2N/mm到3N/mm之间。
4.一种使用如权利要求1所述装置的基于形状记忆合金驱动的针筒微量注射式输液方法，其特征在于：形状记忆合金弹簧(2)通过1伏到5伏电信号作用下温度升高，当温度达到相变温度以上时，形状记忆合金弹簧(2)由马氏体状态转变为奥氏体状态，硬度增大，同时长度变大，带动推杆(3)向一次性注射器(5)方向运动，并挤压复位弹簧(4)，开始注射过程，注射过程结束后，电信号停止作用，形状记忆合金弹簧(2)自然冷却，由奥氏体状态回复到马氏体状态，硬度减小，由复位弹簧(4)通过推杆(3)将形状记忆合金弹簧(2)回复到初始位置，根据一次性注射器(5)容量的不同，形状记忆合金弹簧(2)的行程在4厘米到12厘米之间，通过控制形状记忆合金弹簧(2)弹开的速度，调节注射速度在0.1毫升/小时到1500毫升/小时之间。
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