CN110691624B - Pcb的垂直组装 - Google Patents

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Abstract

一种电子注射器，包括针插入组件，其被配置为将针在插入方向上从第一针位置移动至第二针位置，其中在第一针位置，针位于患者皮肤的表面之上，在第二针位置，针刺穿患者皮肤。注射器还包括机械地耦合到针上，且被配置为当相应针移动时移动的构件。注射器还包括光学探测器，其具有大致平坦的探测表面，且被配置为基于至少一个构件在探测表面上的横向投影的变化，探测至少一个构件的运动，并基于横向投影的变化输出信号。另外，处理器被配置为被配置为根据输出的信号确定相应针的位置，并且在相应针或针罩移动时，构件的横向投影发生变化。

Description

PCB的垂直组装
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年5月30日提交的美国临时专利申请62/512,496的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板(PCB)。更具体地说，本发明涉及一种垂直安装在电子贴片注射器内的PCB。
背景技术
对于佩戴电子贴片注射器的患者，注射器应尽可能的不引人注目。这导致了一种行业趋势，即最小化设备的长宽比，使其平坦、低调。因此，传统的电子贴片注射器设计已最大限度地利用了电路板内部最大的平面尺寸，例如，PCB通常位于平行于皮肤接触表面的方向。
在一些现有的PCB平行于皮肤的接触面的设备中，存在以下条件：1)在PCB中需要有一个切口来提供针的孔径，2)即使不是设备的所有部件，但大部分部件需要安装在PCB上，3)PCB占用了不必要的空间，增加了设备的占用空间，以及4)很难感觉到针的垂直运动。
通常，在PCB平行于表面皮肤时，相应的光学位置传感器直接位于针组件/或针头防护组件的放射臂(或标志)的下方。光传感器发出垂直光束(垂直于PCB表面)，并且放射臂将发出的一部分光反射回光传感器的探测器。然后根据探测到的光的强度计算针/或针罩的位置。针和针罩的位置的微小变化会导致探测到的光强度的更小变化。因此很难准确探测出针的位置。
申请人通过安装垂直于各部件运动的光学位置传感器，提高了针和/或针罩位置探测的准确性。在一些典型的实施例中，一个或多个光学位置传感器安装在垂直设置的PCB上(即，垂直于皮肤接触表面)。此外，通过将PCB安装在垂直方向上，PCB的封装可能被减小，最小化设备的尺寸以及在设备内的部件的设计布局中提供更大的灵活性。此外，垂直地安装PCB还可以使设备内的电子元件容易从外壳中移除以进行再循环，而无需移除部分或全部生物污染的部件。
发明概述
本发明的示例实施例中，公开了一种电子注射器。注射器可以包括
针插入组件，被配置为将针在插入方向上从第一针位置移动至第二针位置，其中在所述第一针位置，所述针位于患者皮肤的表面之上，在所述第二针位置，所述针刺穿所述患者皮肤；
针罩，能够从所述针被至少部分覆盖的第一针罩位置移动到所述针被暴露的第二针罩位置；
至少一个构件，机械地耦合到所述针或所述针罩上，且被配置为当相应针或针罩移动时移动；
至少一个光学探测器，具有大致平坦的探测表面，且被配置为基于所述至少一个构件在所述探测表面上的横向投影的变化，探测所述至少一个构件的运动，并基于所述横向投影的变化输出信号；以及处理器，被配置为根据输出的信号确定相应针或针罩的位置；其中，在相应针或针罩移动时，所述至少一个构件的横向投影发生变化。
在电子注射器的一些实施例中，所述至少一个光学探测器安装在印刷电路板的平坦的表面上，所述表面由所述印刷电路板的两个最大尺寸限定，以及其中，当所述针处于所述第二针位置时，所述平坦的表面垂直于所述患者皮肤的所述表面定向。
在电子注射器的一些实施例中，所述处理器安装在所述印刷电路板上。
在电子注射器的一些实施例中，所述至少一个光学传感器被配置为输出与所述至少一个构件在所述探测表面上的所述横向投影发生的变化成比例的信号。
在电子注射器的一些实施例中，所述至少一个构件位于远离所述至少一个光学探测器的高程距离处，并且在相应针或针罩的移动期间，所述高程距离保持恒定。
在电子注射器的一些实施例中，所述至少一个构件包括针构件和针罩构件，所述针组件被配置为当所述针移动时移动，所述针罩构件被配置成当所述针罩移动时移动；所述至少一个光学探测器包括针光学探测器和针罩光学探测器，所述针光学探测器具有大致平坦的探测表面，且被配置为基于所述针构件在所述探测表面上的横向投影的变化来探测所述针构件的移动，并基于所述横向投影的变化来输出信号；所述针罩光学探测器具有大致平坦的探测表面，被配置成基于所述针罩构件在所述探测表面上的横向投影的变化来探测所述针罩构件的移动，并基于所述横向投影的变化来输出信号；所述处理器被配置为基于来自于所述针光学传感器的输出信号来确定所述针的位置，并基于来自于所述针罩光学传感器的输出信号来确定所述针罩的位置；以及当所述针移动时，所述针构件的横向投影变化，当所述针罩移动时，所述针罩构件的横向投影变化。
附图说明
结合附图，将更好地理解上述概要以及以下对本发明优选实施例的描述。为了说明本发明，附图示出了当前优选实施例。然而，应当理解，本发明不限于所示的精确的设置以及所示仪器。
在附图中：
图1为电子贴片注射器的示例实施例的爆炸视图。
图2为图1所示的电子贴片注射器的顶部、正面和右侧视图，其中电子贴片注射器的顶部外壳隐藏在视图中。
图3为图1所示电子贴片注射器的顶部、正面、右侧、横截面视图。
图4为图1所示的电子贴片注射器的PCB的顶部、正面和右侧视图。
图5为图1所示的电子贴片注射器的PCB的顶部、背面和左侧视图。
图6为图1所示的电子贴片注射器的一些内部部件的顶部、背面和左侧视图。
图7为图1所示的电子贴片注射器的一些内部部件的顶部、背面和左侧视图。
图8A-8C为各种配置的针插入组件的右侧视图。
图9A和9B为概念视图，示出了通过示例性光学传感器对横向移动对象的位置探测。
图9C为图9A和图9B所示的光学位置传感器相对电流输出的图形表示。
图10A和10B为概念视图，展示了通过图中所示的光学传感器对垂直运动物体的位置探测。
图10C为图10A和图10B所示的光学位置传感器相对电流输出的图形表示。
发明详述
现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。本发明描述中使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明。
以下描述是针对依照本发明的电子贴片注射器的各种实施例。
详细参考附图，相似的数字表示相同的元件，图1-10B为柔性领(flexiblecollar)的实施例。
图1示出了根据本发明示例性实施例的电子贴片注射器1。电子贴片注射器1可包括用于外壳内部部件的下壳体40和上壳体41，例如PCB 10，在下面的描述中会更详细地讨论。上下壳体40、41还可包括用于插入药瓶(未显示)的门44。下壳体41的底面可附接有用于将电子贴片注射器1可拆卸地附着在患者皮肤表面上的胶垫组件50(一旦附着，该表面在下文被称为接触面)。
图2描述了电子贴片注射器1的内部部件。PCB 10可以垂直于胶垫组件50放置，也可以大致垂直于胶垫组件50放置。因此，一旦附接至皮肤表面，PCB可以垂直定向到接触面。可以将PCB 10定位为将设备内的某些部件与电源部件分开，如用于向PCB 10供电的电池42，以及直接通过PCB 10或直接向其他部件供电的其他部件。PCB 10中面对电池42的一面在这里被称为电源侧，而面对其他元件的一面在这里被称为元件侧。如图7所示，电池42的终端通过第一弹簧夹47与PCB 10进行电通信(见图6)，该弹簧夹通过PCB 10电源侧的第一电源垫17(见图5)进行电连接。第一弹簧夹47使用机械弹簧力与电池42和PCB 10保持电通信，而不需要焊接连接。然而，在未示出的其他实施例中，第一弹簧夹47可焊接到电池42和/或第一电源垫17上。第一弹簧夹47可拆卸地设置在从下壳体40垂直延伸的突起43上。电池42的另一端也通过第二弹簧夹45与PCB 10进行电通信，该弹簧夹45与PCB 10部件侧的第二电源垫15进行电连接。第二个弹簧夹45通过PCB下的一个间隙通向对面，使用机械弹簧力与电池42和PCB 10保持电通信，而不需要焊接连接。然而，在未示出的其他实施例中，第二弹簧夹45可焊接到电池42和/或第二电源垫15上。
PCB 10可以由第一、第二、第三和第四PCB支撑件48a、49a、48b、49b固定在适当的位置，这些支撑件与下壳体40的下表面是一体的，并且与上、下壳体40、41的侧面隔开。第一和第三PCB支撑件48a、48b具有直角支撑表面，其中一个表面与PCB 10的部件侧相接，另一个表面与PCB10的垂直边相接。第二和第四PCB支撑部件49a、49b面向PCB 10的电源侧，并且有一个引脚，该引脚垂直于PCB 10的相应孔18a、18b。组装方向如图2和图7所示，第二和第四PCB支撑件49a、49b的引脚分别与孔18a、18b啮合，使PCB分别与第一和第三PCB支撑件48a、48b固定。通过略弯曲PCB 10和/或第二和第四PCB支撑件49a、49b，直到第二和第四的PCB支持件49a、49b的销插入PCB 10的各个孔18a、18b，从而将PCB 10可拆卸组装到贴片注射器1。孔18a、18b以及第一、第二、第三和第四PCB支撑件被定位以支撑从下壳体40的下表面升高的PCB 10。换句话说，在PCB 10的下边缘和下壳体40之间有一个间隙。当上壳体41被组装到下壳40时，PCB 10与上壳体41之间也存在间隙。因此，PCB 10的每个边缘都与上、下壳体的外壁隔离。这可能有助于隔离PCB 10的弯曲应力，可能适用于壳体，并可能隔离PCB从内部和外部振动传播通过下和上壳体40,41。
贴片注射器还可以包括马达20，该马达20被配置为通过多个齿轮23来驱动套筒式螺杆组件24，以便从药瓶中分发药物(未示出)。马达20可以通过第一马达弹簧夹21a和第二马达弹簧夹(未示出)电连接到PCB 10。第一和第二马达弹簧夹21a可以焊接到马达20上，而用通过机械弹簧力固定在PCB 10上的第一和第二马达动力垫11a、11b(图3和图4)上，以便与PCB 10电通讯。马达弹簧夹21a可使PCB 10可拆卸安装，不需要焊接连接到PCB 10。此外，马达弹簧夹21a有助于减弱从马达到PCB 10的振动，从而减少到上下壳体40、41的振动。马达20还可以包括从与齿轮23相对的轴上延伸出来的编码器22。所述编码器22可配置为在安装在PCB10上的马达位置探测器12前面的绕着与PCB 10的部件侧表面平行的轴旋转。因此，马达20的移动导致编码器22的一个或多个臂朝向或远离马达位置探测器12旋转。马达位置探测器12可被配置成基于编码器22的探测位置输出信号。
贴片注射器1还可包括针插入组件30，用于通过下壳体40中的开口和通过接触面来转换针31(图8A-8C)。例如，针插入被配置为将针31从第一针位置(针31位于患者皮肤表面之上)移动到第二针位置(针31刺入患者皮肤)。针插入组件30还包括针构件33(图2)，针构件33机械耦合到针31，并且配置为当针31移动时移动。针构件33位于针光学探测器13附近，用于探测针构件33的移动，并最终用于探测针31的移动。所述针光学探测器13可具有大致平坦的探测表面，其与PCB 10部件侧平行。在图2所示的示例性实施例中，针构件33被配置为与针31朝着同一方向移动，并且因此，通过在针光学探测器13的前面移动来朝向和远离针光学探测器13。针光学探测器13可被配置成基于针构件33的探测位置输出信号。
贴片注射器1还可以包含针罩组件32，其被配置为从针31至少部分被覆盖的第一针罩位置旋转到针31暴露的第二针罩位置。针罩组件32还包括与针罩组件32机械耦合的针罩构件34，针罩构件34被配置为在针罩组件32移动时移动。针罩构件34位于针罩光学探测器14附近，用于探测针罩构件34的移动。针罩光学探测器14可具有与PCB 10部件侧平行的大致平坦的探测表面。在图2中所示的示例性实施例,针构件33被配置成绕着与PCB 10部件侧的表面垂直的轴旋转，并通过在针罩光学探测器14的前面移动，从而朝向或远离针罩光学探测器14。例如，针罩构件34在与光学针罩探测器14的探测表面平行的平面旋转，并距光学针罩探测器14的探测表面有一定的高度距离。针罩光学探测器14可被配置为根据针罩构件34的探测位置输出信号。
如图2和图6所示，贴片注射器还包括导光管46。导光管46的一端可设置在上壳体41的一个窗口内，另一端可以设置在安装在PCB 10上的光源(如LED)16(图3)附近。导光管46被配置成将光源16的光引导到贴片注射器1的外部，以便在视觉上向患者传达信息。
PCB也可以包括处理器19。处理器19可以是单个电路元件，也可以包括多个与处理器19一起工作的电路元件。处理器可以被配置为基于针光学探测器13、针罩光学探测器14、马达位置探测器12分别输出的信号来确定针31、针罩32以及马达22的位置。
图9A-10B展示了光学探测器52的示例操作，例如威视半导体(VishaySemiconductors)VCNT2020。针光学探测器13、针罩光学探测器14和马达位置探测器12中的每一个均可包括光学探测器52。光学探测器52可以具有与安装表面相对的大致平坦的探测表面。探测表面可以包括被配置为发光(如红外光)的发射器53，以及被配置为接收发射器53发出的光，并根据接收到的光的强度输出电流的集电器54。图9A-9B所示为在x方向平移时经过光学探测器52前面的反射体21。反射体51可以是，例如，编码器22或针构件33或针罩构件34上的反射面。在图9A中，反射面位于X1处，反射体的横向投影的阴影部分覆盖发射器53。图9B所示为转换至位置X2后的反射体51，其横向投影完全覆盖发射器53，部分覆盖集电器54。图9C绘出了当反射体51从在X方向其横向投影不覆盖光学探测器52的任何部分的位置，通过X1和X2向，其横向投影完全涵盖了发射器51和集电器53的位置平移时的电流输出。如图9C所示，作为在X方向的位置的函数的输出电流表示为S曲线。进一步，S曲线的一部分可以近似成线性，这样X方向上的位置可以近似地与输出电流成比例。尽管没有示出，当反射体51在与X方向相同但垂直的平面上沿Y方向平移时，光学探测器52具有与位置轮廓相似的输出电流。因此，在与光学探测器平行的平面内，反射体51的任何线性运动都可以通过输出电流线性近似。
图10A举例说明了光学探测器52的示例操作，其中反射体51沿垂直于光学探测器52的Z方向移动。例如，在Z1和Z2位置，反射体51的横向投影完全覆盖发射器53和集电器54。图10B描绘了反射体51在Z方向通过Z1和Z2，从与光学探测器52接触的位置向超过Z2的位置平移时的电流输出。从图10B可以看出，作为z方向位置的函数的输出电流，在z方向的某个位置有一个最大值，并且随着z方向距离的增加呈指数衰减。
图8A-8C示出了针罩组件32的操作。图8B示出了针罩部件32覆盖针31的配置。在该配置中，针罩组件32还覆盖着针罩光学探测器14。例如，针罩组件32在针罩光学探测器14上的横向投影在第一位置。当针罩组件32转向下壳体40时(图8C)，针罩构件34从针罩光学探测器14处旋转。例如，针罩部件32在针罩光学探测器14上的横向投影移动到第二位置。当针罩组件32进一步转向下壳体40进入关闭位置(图8A)，针罩构件34进一步旋转远离针罩光学探测器14。例如，针罩组件32的横向投影不再在针罩光学探测器14上(然而，在某些实施例中，针罩构件仍然可以横向投影到针罩光学传感器上)。由于针罩位置探测器14的位置与输出信号之间的关系可以线性近似，针罩构件34的角位置可以与针罩组件32的角位置线性相关。虽然图8A-9C中没有示出针部件33，针构件33在针光学探测器13上的横向投影，其行为与针罩构件34大致相同。例如，当针31在插入方向上移动时，针构件33也在同一方向上移动。当针构件移动时，其横向投影在针光学探测器13上移动。因为针光学探测器13的位置与输出信号之间的关系可以线性近似，针构件33的线性位置与针31的线性位置可以线性相关。因此，针31和针罩组件32的位置可以分别根据针光学探测器13和针罩光学探测器14的输出信号来计算。
已经参考特定实施例公开了本发明的前述详细描述。然而，本公开内容并非旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。本领域技术人员将理解，可以在不脱离其广泛的发明构思的情况下对上述实施例进行改变。因此，本公开旨在覆盖由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (6)

1.一种电子注射器，包括：
针插入组件，被配置为将针在插入方向上从第一针位置移动至第二针位置，其中在所述第一针位置，所述针位于患者皮肤的表面之上，在所述第二针位置，所述针刺穿所述患者皮肤；
针罩，能够从所述针被至少部分覆盖的第一针罩位置移动到所述针被暴露的第二针罩位置；
其特征在于，所述电子注射器还包括：
至少一个构件，机械地耦合到所述针或所述针罩上，且被配置为当相应针或针罩移动时移动；
至少一个光学探测器，具有大致平坦的探测表面，且被配置为基于所述至少一个构件在所述探测表面上的横向投影的变化，探测所述至少一个构件的运动，并基于所述横向投影的变化输出信号；以及
处理器，被配置为根据输出的信号确定相应针或针罩的位置；
其中，在相应针或针罩移动时，所述至少一个构件的横向投影发生变化。
2.根据权利要求1所述的电子注射器，其中，所述至少一个光学探测器安装在印刷电路板的平坦的表面上，所述表面由所述印刷电路板的两个最大尺寸限定，以及
其中，当所述针处于所述第二针位置时，所述平坦的表面垂直于所述患者皮肤的所述表面定向。
3.根据权利要求2所述的电子注射器，其中所述处理器安装在所述印刷电路板上。
4.根据权利要求1所述的电子注射器，其中所述至少一个光学传感器被配置为输出与所述至少一个构件在所述探测表面上的所述横向投影发生的变化成比例的信号。
5.根据权利要求1所述的电子注射器，其中所述至少一个构件位于远离所述至少一个光学探测器的高程距离处，并且在相应针或针罩的移动期间，所述高程距离保持恒定。
6.根据权利要求1所述的电子注射器，其中：
所述至少一个构件包括针构件和针罩构件，所述针组件被配置为当所述针移动时移动，所述针罩构件被配置成当所述针罩移动时移动；
所述至少一个光学探测器包括针光学探测器和针罩光学探测器，所述针光学探测器具有大致平坦的探测表面，且被配置为基于所述针构件在所述探测表面上的横向投影的变化来探测所述针构件的移动，并基于所述横向投影的变化来输出信号；所述针罩光学探测器具有大致平坦的探测表面，被配置成基于所述针罩构件在所述探测表面上的横向投影的变化来探测所述针罩构件的移动，并基于所述横向投影的变化来输出信号；
所述处理器被配置为基于来自于所述针光学传感器的输出信号来确定所述针的位置，并基于来自于所述针罩光学传感器的输出信号来确定所述针罩的位置；以及
当所述针移动时，所述针构件的横向投影变化，当所述针罩移动时，所述针罩构件的横向投影变化。
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