CN103316399A - 基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置及其方法。固定板上设有卡槽，一次性输液管置于固定板的卡槽内，挡板和支撑板上设有多个形状记忆合金弹簧驱动器固定孔，形状记忆合金弹簧驱动器包括复位弹簧、导杆和形状记忆合金弹簧，导杆中间设有挡块，挡块两侧的导杆上设有复位弹簧和形状记忆合金弹簧；基座上设有固定板、挡板，设有复位弹簧的导杆端部穿入挡板固定孔，并与一次性输液管相接触，设有形状记忆合金弹簧的导杆端部穿入支撑板的固定孔，支撑板通过螺栓固定在基座上。本发明具有结构智能、无噪声、重量轻等特点，适用于临床输液等方面。

Description

基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置及其方法
技术领域
本发明涉及药物输液装置装置，尤其涉及一种基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置及其方法。
背景技术
人工静脉滴注法作为一种传统临床输液方法,在医院的应用相当广泛。但此方法存在诸如控制精度差、容易操作失误、输液过程监控不及时等问题，容易导致医疗事故的发生。因此，智能输液技术逐渐成为医疗设备研发的热点方向。近些年来，相关研究人员大力开发智能输液装置，已取得一系列研究成果，部分产品在临床医疗中得到了大力推广与应用。但是，目前市场上已有的智能输液设备仍存在诸多技术问题，并时常引发医疗事故。智能输液设备引发医疗事故的原因很多，其中最重要的一个原因在于输液设备内部机械零部件的设计缺陷，比如控制药液流速的驱动电机控制精度不高、机械部件内部润滑液有污染药物的危险以及设备内部机械结构复杂、机构之间相互摩擦产生噪声等等。为改正这些缺点，需要简化智能输液器内部的机械部件，设计出更加简单、可靠的输液控制器。
基于形状记忆合金控制器而开发的智能结构输液设备还有无需润滑、无药物污染危险，工作时几乎不产生噪声、绿色环保等优点。该装置结构简单，控制方便，力能密度高，动态响应速度快，不需要附加制动装置，断电后具有自锁定功能，特别适用于高精度的输液控制器。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置及其方法。
基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置包括基座、固定板、挡板、支撑板、多个形状记忆合金弹簧驱动器、一次性输液管；固定板上设有卡槽，一次性输液管置于固定板的卡槽内，挡板和支撑板上设有多个形状记忆合金弹簧驱动器固定孔，形状记忆合金弹簧驱动器包括复位弹簧、导杆和形状记忆合金弹簧，导杆中间设有挡块，挡块两侧的导杆上设有复位弹簧和形状记忆合金弹簧；基座上设有固定板、挡板，设有复位弹簧的导杆端部穿入挡板固定孔，并与一次性输液管相接触，设有形状记忆合金弹簧的导杆端部穿入支撑板的固定孔，支撑板通过螺栓固定在基座上。
所述的形状记忆合金驱动器的行程在3毫米到5毫米之间。
所述的复位弹簧采用弹簧钢，其刚度系数在1N/mm到1.8N/mm之间。
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。
基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式常输液方法是：形状记忆合金弹簧为推力弹簧，其高温时长度比温时大，工作中形状记忆合金弹簧在电信号加热下温度升高，发生马氏体向奥氏体结构的转变，弹簧刚度变大，沿长度方向弹开并驱动导杆挤压一次性输液管，挤压过程完成后，电信号结束加热，形状记忆合金弹簧温度降低,由奥氏体状态恢复到马氏体状态，弹簧刚度降低，由复位弹簧将形状记忆合金弹簧驱动器回复原位，并在电信号控制下开始下一个挤压行程，多个形状记忆合金弹簧驱动器在电信号的控制下，按顺序完成挤压过程，以实现一次性输液管的蠕动运动，使一次性输液管中的药物定向流动，实现输液，通过调整多个形状记忆合金弹簧驱动器的作动频率，调节输液速度。
本发明与现有技术相比具有有益效果
1）形状记忆合金弹簧驱动器取代传统的步进电机，结构简单、可靠性提高。
2）形状记忆合金驱动器的运动不受磁场影响，只和电信号有关，因此适合核磁共振等一些特殊场合应用。
3）形状记忆合金弹簧直接由电信号驱动，驱动方式成熟可靠，易于运用控制算法调整输液精度。
附图说明
图1为基于形状记忆合金驱动的蠕动控制式输液装置结构示意图；
 图2为本发明的底座及支持板结构示意图；
 图3为本发明的导杆结构示意图；
 图4为本发明的固定一次性输液管的卡槽结构示意图。
具体实施方式
 结合附图，有利于更加全面准确地了解前面对于本发明的基本概述以及本发明的具体实施过程。附图仅提供本发明的一种示例，实际发明并不局限于所示的精确布局、几何形状及实施手段。
如图1～3所示，基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置包括基座1、固定板2、挡板3、支撑板4、多个形状记忆合金弹簧驱动器5、一次性输液管6；固定板2上设有卡槽，一次性输液管6置于固定板2的卡槽内，挡板3和支撑板4上设有多个形状记忆合金弹簧驱动器固定孔，形状记忆合金弹簧驱动器5包括复位弹簧5.1、导杆5.3和形状记忆合金弹簧5.4，导杆5.3中间设有挡块5.2，挡块5.2两侧的导杆上设有复位弹簧5.1和形状记忆合金弹簧5.4；基座1上设有固定板2、挡板3，设有复位弹簧5.1的导杆5.3端部穿入挡板3固定孔，并与一次性输液管6相接触，设有形状记忆合金弹簧5.4的导杆5.3端部穿入支撑板4的固定孔，支撑板4通过螺栓固定在基座1上。
所述的形状记忆合金驱动器5的行程在3毫米到5毫米之间。
所述的复位弹簧5.1采用弹簧钢，其刚度系数在1N/mm到1.8N/mm之间。
所述的形状记忆合金弹簧5.4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。
如图4所示的位于固定板2上的2个卡槽结构，用于固定一次性输液管6。
基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式常输液方法是：形状记忆合金弹簧5.4为推力弹簧，其高温时长度比温时大，工作中形状记忆合金弹簧5.4在电信号加热下温度升高，发生马氏体向奥氏体结构的转变，弹簧刚度变大，沿长度方向弹开并驱动导杆5.3挤压一次性输液管6，挤压过程完成后，电信号结束加热，形状记忆合金弹簧5.4温度降低,由奥氏体状态恢复到马氏体状态，弹簧刚度降低，由复位弹簧5.1将形状记忆合金弹簧驱动器5回复原位，并在电信号控制下开始下一个挤压行程，多个形状记忆合金弹簧驱动器5在电信号的控制下，按顺序完成挤压过程，以实现一次性输液管6的蠕动运动，使一次性输液管6中的药物定向流动，实现输液，通过调整多个形状记忆合金弹簧驱动器5的作动频率，调节输液速度。

Claims (5)

1.一种基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置，其特征在于包括基座(1)、固定板(2)、挡板(3)、支撑板(4)、多个形状记忆合金弹簧驱动器(5)、一次性输液管(6)；固定板(2)上设有卡槽，一次性输液管(6)置于固定板(2)的卡槽内，挡板(3)和支撑板(4)上设有多个形状记忆合金弹簧驱动器固定孔，形状记忆合金弹簧驱动器(5)包括复位弹簧(5.1)、导杆(5.3)和形状记忆合金弹簧(5.4)，导杆(5.3)中间设有挡块(5.2)，挡块(5.2)两侧的导杆上设有复位弹簧(5.1)和形状记忆合金弹簧(5.4)；基座(1)上设有固定板(2)、挡板(3)，设有复位弹簧(5.1)的导杆(5.3)端部穿入挡板(3)固定孔，并与一次性输液管(6)相接触，设有形状记忆合金弹簧(5.4)的导杆(5.3)端部穿入支撑板(4)的固定孔，支撑板(4)通过螺栓固定在基座(1)上。
2.按照权利要求1所述的一种基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置，其特征在于所述的形状记忆合金驱动器(5)的行程在3毫米到5毫米之间。
3.按照权利要求1所述的一种基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置，其特征在于所述的复位弹簧(5.1)采用弹簧钢，其刚度系数在1N/mm到1.8N/mm之间。
4.按照权利要求1所述的一种基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液装置，其特征在于所述的形状记忆合金弹簧(5.4)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。
5.一种使用如权利要求1所述装置的基于形状记忆合金弹簧驱动的蠕动控制式输液方法，其特征在于：形状记忆合金弹簧(5.4)为推力弹簧，其高温时长度比常温时大，工作中形状记忆合金弹簧(5.4)在电信号加热下温度升高，发生马氏体向奥氏体结构的转变，弹簧刚度变大，沿长度方向弹开并驱动导杆(5.3)挤压一次性输液管(6)，挤压过程完成后，电信号结束加热，形状记忆合金弹簧(5.4)温度降低,由奥氏体状态恢复到马氏体状态，弹簧刚度降低，由复位弹簧(5.1)将形状记忆合金弹簧驱动器(5)回复原位，并在电信号控制下开始下一个挤压行程，多个形状记忆合金弹簧驱动器(5)在电信号的控制下，按顺序完成挤压过程，以实现一次性输液管(6)的蠕动运动，使一次性输液管(6)中的药物定向流动，实现输液，通过调整多个形状记忆合金弹簧驱动器(5)的作动频率，调节输液速度。
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