CN112245715A - 一种电磁力驱动自动注射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁力驱动的自动注射装置,装置利用线圈通电导线在磁场中产生安培力F实现装置驱动。装置包括针头、针管、导管、外壳端盖、外壳、外壳底盖、导线、推杆、推杆固定座、线圈架、永磁铁对、永磁铁对、磁轭、柱塞。线圈上下两端的导线置于两对永磁体磁场中,上下两端产生两个等大同向的力驱动线圈运动,且电流与驱动力呈线性关系,本装置可以提高自动注射装置精度、灵敏度,装置驱动平稳、无噪声且装置结构简单、体积小,适用于多种场合使用。
Description
技术领域
本发明涉及医疗领域,具体涉及一种电磁力驱动自动注射装置。
背景技术
注射装置是一种常见的医疗用具,在对病人的注射药物的过程中常常用到注射器,在使用过程中需要驱动推杆实现药物的注射。目前注射器的使用方式多为人工驱动或者机械驱动,人工驱动过程中操作人员劳动强度大,工作效率低,注射过程不稳定,且在特殊场合人工无法参与注射工作;机械驱动可提高注射工作效率,但机械结构复杂,注射过程不够灵活,实用性低。为此,设计一种电磁力驱动自动注射装置来实现注射装置的驱动机构稳定、高效、灵敏、安全的运行有很强的必要性。
发明内容
本发明的目的是提供一种电磁力驱动自动注射装置,解决注射装置注射过程的精度低、安全性差、驱动机构复杂以及不稳定等问题。
为达到上述目的本发明提供一种电磁力驱动自动注射装置,其特征在于,包括针头1、针管2、导管3、外壳端盖4、外壳5、外壳底盖6、导线7、推杆8、推杆固定座9、电磁力驱动机构;所述导线7穿过外壳底盖6接入电流,所述电磁力驱动机构用于带动推杆8运动,进一步推动所述针管2内的液体从针头1输出或液体从导管3流入针管2,推杆固定座9通过螺栓与线圈架10顶端上表面固定连接,所述推杆固定座9呈凸台状且内部中空;推杆8穿过外壳端盖4延伸至针管2;所述推杆8呈不规则凸台状,所述推杆8一端设有螺纹与推杆固定座9的凸台固定连接,另一端设有柱塞14置于针管2内部,针管2下端与外壳端盖4固定连接,外壳端盖4通过螺栓固定在外壳5上,所述外壳5另一端与外壳底盖6连接,外壳5将整个电磁力驱动机构包囊在内,所述导线7穿过外壳底盖6接入电流,用于产生安培力带动推杆8运动,进一步推动针管2内的液体从针头1输出或液体从导管3流入针管2。
进一步地,所述电磁力驱动机构由永磁铁对A11、永磁铁对B12、一对磁轭13、线圈组成,所述线圈由H型线圈架10和导线7构成,所述导线7穿过外壳底盖6通孔缠绕在线圈架10上,所述线圈架10两侧分别设有燕尾槽与所述磁轭13内侧的导轨啮合,所述线圈架10相对于磁轭13可上下活动;所述磁轭13分别竖直固定在装置的外壳底盖6上,所述磁轭13为T型以线圈为中心轴呈两侧对称分布,两对永磁铁上下对称分布镶嵌在T型磁轭13内部,用于提供稳定磁场。
进一步地,所述外壳底盖6中心设有通孔,所述针管2与整个外壳机构固定不动,所述电磁力驱动机构中的一对磁轭13和两对永磁铁保持固定,推杆8与线圈固定连接可实现上下运动。
进一步地,所述外壳5为铝制材料,起到隔磁的作用,防止磁泄露与磁干扰,同时减轻装置质量。
进一步地,所述电磁力驱动机构中永磁铁对A11在线圈上半部分以线圈为中心对称分布,左侧靠近线圈的永磁铁为N极,右侧靠近线圈的为S极,磁感应强度方向水平向右,永磁铁对B12在线圈下半部分以线圈为中心对称分布,左侧靠近线圈的永磁铁为S极,右侧靠近线圈的为N极,磁感应强度方向水平向左,永磁铁对A与永磁铁对B以T型磁轭13中心的凸台为中心呈对称分布。
进一步地,线圈上下两端导线有效长度小于永磁铁对A11和永磁铁对B12形成的磁场宽度,线圈两侧导线7分布宽度大于永磁铁的宽度,线圈上下两端始终置于磁场内,而线圈两侧导线7置于磁场外部,上下两端的线圈在磁场内产生安培力F,保证上下的直线运动。
本发明的有益效果是:一种电磁力驱动自动注射装置,利用安培力驱动注射器柱塞运动,为磁悬浮装置,驱动过程平稳、无噪声。驱动力与线圈电流呈线性关系,装置精度好、灵敏度高。装置结构简单、体积小、便捷,适用于多种场合。
附图说明
图1是本发明一种电磁力驱动自动注射装置的整体外部结构示意图;
图2是本发明一种电磁力驱动自动注射装置的整体内部结构示意图;
图3是本发明一种电磁力驱动自动注射装置电磁力驱动机构的磁轭线圈架结构示意图;
图4是本发明一种电磁力驱动自动注射装置的推杆结构示意图;
图5是本发明一种电磁力驱动自动注射装置的驱动机构原理图。
图中:1.针头,2.针管,3.导管,4.外壳端盖,5.外壳,6.外壳底盖,7.导线,8.推杆,9.推杆固定座,10.线圈架,11.永磁铁对A,12.永磁铁对B,13.磁轭,14.柱塞。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1,图2,一种电磁力驱动自动注射装置,其特征在于,包括针头1、针管2、导管3、外壳端盖4、外壳5、外壳底盖6、导线7、推杆8、推杆固定座9、电磁力驱动机构;所述导线7穿过外壳底盖6接入电流,所述电磁力驱动机构用于带动推杆8运动,进一步推动所述针管2内的液体从针头1输出或液体从导管3流入针管2,推杆固定座9通过螺栓与线圈架10顶端上表面固定连接,所述推杆固定座9呈凸台状且内部中空;推杆8穿过外壳端盖4延伸至针管2;所述推杆8呈不规则凸台状,所述推杆8一端设有螺纹与推杆固定座9的凸台固定连接,另一端设有柱塞14置于针管2内部,针管2下端与外壳端盖4固定连接,外壳端盖4通过螺栓固定在外壳5上,所述外壳5另一端与外壳底盖6连接,外壳5将整个电磁力驱动机构包囊在内,所述导线7穿过外壳底盖6接入电流,用于产生安培力带动推杆8运动,进一步推动针管2内的液体从针头1输出或液体从导管3流入针管2。
如图2,图3,所述电磁力驱动机构由永磁铁对A11、永磁铁对B12、一对磁轭13、线圈组成,所述线圈由H型线圈架10和导线7构成,所述导线7穿过外壳底盖6通孔缠绕在线圈架10上,所述线圈架10两侧分别设有燕尾槽与所述磁轭13内侧的导轨啮合,所述线圈架10相对于磁轭13可上下活动;所述磁轭13分别竖直固定在装置的外壳底盖6上,所述磁轭13为T型以线圈为中心轴呈两侧对称分布,两对永磁铁上下对称分布镶嵌在T型磁轭13内部,用于提供稳定磁场。
优选地一个实施例,所述外壳底盖6中心设有通孔,所述针管2与整个外壳机构固定不动,所述电磁力驱动机构中的一对磁轭13和两对永磁铁保持固定,推杆8与线圈固定连接可实现上下运动。
优选地一个实施例,所述外壳5为铝制材料,用于起到隔磁的作用。
优选地一个实施例,所述电磁力驱动机构中永磁铁对A11在线圈上半部分以线圈为中心对称分布,左侧靠近线圈的永磁铁为N极,右侧靠近线圈的为S极,磁感应强度方向水平向右,永磁铁对B12在线圈下半部分以线圈为中心对称分布,左侧靠近线圈的永磁铁为S极,右侧靠近线圈的为N极,磁感应强度方向水平向左,永磁铁对A与永磁铁对B以T型磁轭13中心的凸台为中心呈对称分布。
优选地一个实施例,线圈上下两端导线有效长度小于永磁铁对A11和永磁铁对B12形成的磁场宽度,线圈两侧导线7分布宽度大于永磁铁的宽度,线圈上下两端始终置于磁场内,而线圈两侧导线7置于磁场外部,上下两端的线圈在磁场内产生安培力F,保证上下的直线运动。
如图2图3一种电磁力驱动自动注射装置,包括由永磁铁对A11、永磁铁对B12、一对磁轭13和线圈组成的电磁力驱动机构,线圈架10呈H型框架,导线7穿过外壳底盖6缠绕在线圈架10中心位置上,构成线圈,线圈架10两侧分别设有燕尾槽与磁轭13内侧的导轨啮合,线圈架10相对于磁轭13可实现上下活动,一对T型磁轭13分别竖直固定在装置的外壳底盖6上,磁轭13以线圈为中心轴呈两侧对称分布,两对永磁铁上下对称分布镶嵌在T型磁轭13内部,可提供稳定磁场,其中,永磁铁对A11在线圈上半部分以线圈为中心对称分布,永磁铁对B12在线圈下半部分以线圈为中心对称分布,永磁铁对A与永磁铁对B以磁轭13中心的凸台为中心呈对称分布。推杆固定座9通过螺栓与线圈架10顶端上表面固定连接,推杆固定座9呈凸台状且内部中空,推杆8穿过外壳端盖4延伸至针管2,如图4所示,推杆8呈不规则凸台状,推杆8一端设有螺纹与推杆固定座9的凸台固定连接,另一端设有柱塞14置于针管2内部,针管2下端与外壳端盖4固定连接,外壳端盖4通过螺栓固定在外壳5上,外壳5另一端与外壳底盖6连接,外壳5将整个电磁力驱动机构包囊在内,外壳5为铝制材料,起到隔磁的作用,防止磁泄露与磁干扰,同时减轻装置质量。外壳底盖6中心设有通孔。在工作过程中,针管2与针头1连同整个外壳机构保持不动,电磁力驱动机构中的一对磁轭13和两对永磁铁保持固定,推杆8与线圈固定连接可实现上下运动。
如图5所示:本发明设有两对永磁铁,永磁铁对A11设在线圈的上半部分,左侧靠近线圈的永磁铁为N极,右侧靠近线圈的为S极,磁感应强度方向水平向右,永磁铁对B12设在线圈的下半部分,左侧靠近线圈的永磁铁为S极,右侧靠近线圈的为N极,磁感应强度方向水平向左。线圈上下两端导线有效长度小于永磁铁对A11和永磁铁对B12形成的磁场宽度,线圈两侧导线7分布宽度大于永磁铁的宽度,使得线圈上下两端始终置于磁场内,而线圈两侧导线7始终置于磁场外部,确保整个过程只有上下两端的线圈在磁场内产生安培力F,保证上下的直线运动。导线7穿过外壳底盖6接入电流,若线圈外侧边的电流方向竖直向上,线圈顶端的电流方向水平向里,则产生竖直向上的安培力F1,同理线圈内侧边的电流方向竖直向下,线圈底端的电流方向水平向外,则产生竖直向上的安培力F2,两个安培力的合力F驱动线圈向上运动,从而带动推杆8向上运动,从而推动针管2内的液体从针头1输出。反之,接入方向相反的电流,则线圈带动推杆8向下运动,造成负压使液体从导管3流入。
本发明一种电磁力驱动自动注射装置的驱动原理是:利用通电导线在磁场中产生驱动安培力F,线圈置于两对磁极相反的永磁体形成的磁场中,线圈通入电流后上下两端导线的电流方向相反,此时上下两端线圈产生两个同向的安培力F1、F2,由安培力公式可得其大小为F1、2=BIdl,其中I为通入线圈电流大小,dl为通电导线在磁场中的有效长度,B为永磁体形成磁场的磁感应强度。由上式可知,驱动力F与通入线圈的电流大小呈线性关系,通过控制输入线圈的电流即可调节装置驱动力。
需要说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例,不能一次限定本发明的实施范围,因此,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电磁力驱动自动注射装置,其特征在于,包括针头(1)、针管(2)、导管(3)、外壳端盖(4)、外壳(5)、外壳底盖(6)、导线(7)、推杆(8)、推杆固定座(9)、电磁力驱动机构;所述导线(7)穿过外壳底盖(6)接入电流,所述电磁力驱动机构用于带动推杆(8)运动,进一步推动所述针管(2)内的液体从针头(1)输出或液体从导管(3)流入针管(2),推杆固定座(9)通过螺栓与线圈架(10)顶端上表面固定连接,所述推杆固定座(9)呈凸台状且内部中空;推杆(8)穿过外壳端盖(4)延伸至针管(2);所述推杆(8)呈不规则凸台状,所述推杆(8)一端设有螺纹与推杆固定座(9)的凸台固定连接,另一端设有柱塞(14)置于针管(2)内部,针管(2)下端与外壳端盖(4)固定连接,外壳端盖(4)通过螺栓固定在外壳(5)上,所述外壳(5)另一端与外壳底盖(6)连接,外壳(5)将整个电磁力驱动机构包囊在内,所述导线(7)穿过外壳底盖(6)接入电流,用于产生安培力带动推杆(8)运动,进一步推动针管(2)内的液体从针头(1)输出或液体从导管(3)流入针管(2)。
2.根据权利要求1所述一种电磁力驱动自动注射装置,其特征在于,所述电磁力驱动机构由永磁铁对A(11)、永磁铁对B(12)、一对磁轭(13)、线圈组成,所述线圈由H型线圈架(10)和导线(7)构成,所述导线(7)穿过外壳底盖(6)通孔缠绕在线圈架(10)上,所述线圈架(10)两侧分别设有燕尾槽与所述磁轭(13)内侧的导轨啮合,所述线圈架(10)相对于磁轭(13)可上下活动;所述磁轭(13)分别竖直固定在装置的外壳底盖(6)上,所述磁轭(13)为T型以线圈为中心轴呈两侧对称分布,两对永磁铁上下对称分布镶嵌在T型磁轭(13)内部,用于提供稳定磁场。
3.根据权利要求1,2所述一种电磁力驱动自动注射装置,其特征在于所述外壳底盖(6)中心设有通孔,所述针管(2)与整个外壳机构固定不动,所述电磁力驱动机构中的一对磁轭(13)和两对永磁铁保持固定,推杆(8)与线圈固定连接可实现上下运动。
4.根据权利要求1所述一种电磁力驱动自动注射装置,其特征在于所述外壳(5)为铝制材料,用于起到隔磁的作用。
5.根据权利要求2所述一种电磁力驱动自动注射装置,其特征在于所述电磁力驱动机构中永磁铁对A(11)在线圈上半部分以线圈为中心对称分布,左侧靠近线圈的永磁铁为N极,右侧靠近线圈的为S极,磁感应强度方向水平向右,永磁铁对B(12)在线圈下半部分以线圈为中心对称分布,左侧靠近线圈的永磁铁为S极,右侧靠近线圈的为N极,磁感应强度方向水平向左,永磁铁对A与永磁铁对B以T型磁轭(13)中心的凸台为中心呈对称分布。
6.根据权利要求2所述一种电磁力驱动自动注射装置,其特征在于线圈上下两端导线有效长度小于永磁铁对A(11)和永磁铁对B(12)形成的磁场宽度,线圈两侧导线(7)分布宽度大于永磁铁的宽度,线圈上下两端始终置于磁场内,而线圈两侧导线(7)置于磁场外部,上下两端的线圈在磁场内产生安培力F,保证上下的直线运动。
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