CN112842607A - 一种人机交互式家畜用无针注射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人机交互式家畜用无针注射器，包括手持注射枪、储药装置、注射控制装置，所述手持注射枪与注射控制装置连通，所述储药装置与所述注射控制装置连接；所述注射控制装置包括液压回路，所述液压回路与所述手持注射枪连通，所述液压回路与所述储药装置连通，所述液压回路连接有传动机构，所述传动机构连接有制动触发机构，本发明提高无针注射效率，实现连续自定义药液量注射，有效记录注射相关信息，增加肉品安全性。

Description

一种人机交互式家畜用无针注射器

技术领域

本发明涉及注射器技术领域，特别是涉及一种人机交互式家畜用无针注射器。

背景技术

采用不锈钢制成的注射针或一次性注射器对人体和畜禽进行药液注射是目前国内外普遍采用的方式，这种传统注射器要考虑针头的大小，注射位置的深浅及注射方法，注射效率低下。传统针头注射会使药液只集中在局部，需要很长时间才能消散吸收，从而影响药效的及时发挥，而无针注射疫苗在皮肤内的分散面较大，能快速产生抗体。随着近年来政府相关部门越来越重视畜牧业生产，兽用无针注射器开始在畜禽类疫苗注射迅速发展。发明专利(徐俊鸽.一种兽用无针注射器[P].中国专利：ZL201610703730.7，2016-11-16.)抛弃了传统的针式注射针头，提供了一种兽用无针注射器，利用压缩机产生的高速高压气体将药液打入兽禽皮下。该发明专利并不能实现药液注射量的精确控制，只能局限于固定量药液的注射，不能有效的实现药液的自定义药液量的连续注射，不能有效记录注射相关信息，效率较低。发明专利(江苏丞宇米特医疗科技有限公司.枪式无针注射器[P].中国专利：ZL202010911549.1，2020-11-17.)提供了一种可以连续多次定量注射的枪式无针注射器，动力源释放瞬间高压推动药液从微米级的孔中喷出，使高速药液瞬间注入皮下，并可实现一次装药多次定量注射。该发明专利弥补了发明专利(徐俊鸽.一种兽用无针注射器[P].中国专利：ZL201610703730.7，2016-11-16.)无法连续定量注射的不足，但其本身也只局限于药液定量的连续无针注射，并未提供一种可以自定义药液注射量以及有效记录相关注射信息的无针注射方案。总之，目前的家畜用无针注射器产品有以下缺点：第一，目前家畜用无针注射器多为一次性定量注射，在大规模注射疫苗的场景下手动填充药剂，耗时费力；第二，无法自定义药液注射量，不能通过人机交互的方式实现单次注射剂量、总注射量、注射次数的设置，在出现问题时不能提示错误警报，导致不能及时处理，造成注射效率低下；第三，相关设备使用信息、药物注射信息及药物使用量无法得到有效记录，监管部门无法进行相关信息的查询和事故的追溯。

发明内容

本发明的目的是提供一种人机交互式家畜用无针注射器，以解决上述现有技术存在的问题，提高无针注射效率，实现连续自定义药液量注射，有效记录注射相关信息，增加肉品安全性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种人机交互式家畜用无针注射器，包括手持注射枪、储药装置、连通机构和注射控制装置，所述手持注射枪分别与所述储药装置、所述连通机构和所述注射控制装置连通，所述注射控制装置包括外壳，所述外壳内设置有传动机构和制动触发机构，所述传动机构和所述连通机构相配合，所述传动机构连接有制动触发机构。

所述注射控制装置包括控制模块，所述控制模块分别与所述手持注射枪和所述注射控制装置电性连接。

优选的，所述传动机构包括与所述连通机构滑动连接的活塞组件，所述活塞组件一端滑接在所述连通机构内，另一端固定连接有氮气弹簧，所述氮气弹簧上设置有固定环，所述活塞组件上设置有冲击套，所述氮气弹簧下方设置有电机，所述电机的输出轴通过联轴器连接有滚珠丝杠，所述活塞组件、所述滚珠丝杠和所述氮气弹簧分别与所述制动触发机构套接，所述电机和所述氮气弹簧固接在所述外壳上。

优选的，所述活塞组件包括活塞杆，所述活塞杆的一端固接有活塞，所述活塞杆的另一端与所述冲击套固接，所述活塞与所述连通机构滑接。

优选的，所述制动触发机构包括直线导向轴,所述直线导向轴下方设置有制动杆，所述制动杆上轴接有制动拨片，所述制动拨片的端部上固接有制动复位弹簧，所述制动杆外套设有导向套架，所述导向套架与所述活塞杆套接，所述导向套架和所述滚珠丝杠螺纹连接，所述制动拨片外套设有制动板，所述直线导向轴贯穿所述制动板长条孔且轴两端固接于外壳上，所述制动板与所述氮气弹簧相套接，所述滚珠丝杠贯穿所述制动板长条孔，所述滚珠丝杠两端通过两轴承支撑，两轴承固接于所述外壳上。

优选的，所述制动拨片上开设有两个通孔，其中一通孔内贯穿有固定轴，所述固定轴固定在所述外壳上，另一通孔内铰接有制动杆。

优选的，所述外壳内固定安装有触发位置传感器和起始位置传感器，且所述触发位置传感器和起始位置传感器位于所述滚珠丝杠下方，所述触发位置传感器和起始位置传感器与所述控制模块电性连接。

优选的，所述储药装置包括储药罐，所述储药罐下方连通有储液罐软管，所述连通机构包括安瓿，所述安瓿的顶部与所述储液罐软管相连通，所述安瓿的两端分别连通有注射软管和活塞组件，所述注射软管在接近所述手持注射枪一端设置，所述活塞组件在远离所述手持注射枪一端设置，所述安瓿和储液罐软管设有进药单向阀，所述安瓿和所述注射软管之间设有注射单向阀。

优选的，所述手持注射枪包括内置导管，所述内置导管连通有喷嘴，所述内置导管外部套设有手持柄，所述手持柄上设置有开关，所述内置导管与所述注射软管连通,所述喷嘴内侧设置有接近开关，所述接近开关和所述开关分别与所述控制模块电性连接。

优选的，所述控制模块包括显示器和输入器，所述显示器和所述输入器位于所述外壳外部，所述显示器和输入器可实现单次注射剂量与连续注射次数的设置，显示器可显示电量耗尽、电机未复位等故障报警信息。

优选的，所述控制模块分别无线连接有物联网云服务平台和手机软件。

操作人员通过输入器和显示器进行人机交互，自定义药液注射量与连续注射次数；控制器控制电机正转，并按照设定的药液注射量转动相应圈数；电机通过联轴器带动滚珠丝杠正向转动；滚珠丝杠与导向套架配合，将滚珠丝杠的正向旋转运动转化为导向套架的直线右移运动，导向套架从起始位置传感器位置处向右移动并推动冲击套向右移动；同时，氮气弹簧向右压缩，冲击套左侧活塞杆向右运动，药液通过进药单向阀进入安瓿；电机完成相应圈数转动后，电机停转并反转；此时，导向套架停止推动冲击套，即氮气弹簧完成动力的存储；制动复位弹簧释放弹性势能，制动拨片以固定轴作为圆心做顺时针弧线运动，使制动拨片抵住制动板长条孔孔壁，制动板受到向下偏移的作用力，制动板通孔孔壁向下抵住并锁紧氮气弹簧；电机反转，通过联轴器带动滚珠丝杠反向转动，导向套架向左移动，起始位置传感器检测到导向套架到达起始位置传感器所在位置时，电机停转，其他部分保持现有状态不变，等待注射操作；若接近开关检测到手持注射枪贴近被注射家畜的皮肤，操作人员按下手持注射枪上的开关，电机继续反转；导向套架带动制动杆向左移动，制动拨片沿固定轴逆时针偏移，逐渐压缩制动复位弹簧；触发位置传感器检测到导向套架到达触发位置传感器所在位置时，电机停转，制动拨片完全压缩制动复位弹簧，制动板不再锁紧氮气弹簧，氮气弹簧瞬间释放；氮气弹簧通过冲击套向左推动活塞杆，活塞杆推动活塞向左运动，安瓿内药液被高速喷出；电机正转，使导向套架回到起始位置传感器所在位置。至此完成一次注射操作，控制模块按照预先设定的连续注射次数控制重复上述操作，实现连续自定义药液量的注射。

本发明公开了以下技术效果：本发明可实现自定义药液量的连续注射，采用电机压缩氮气弹簧将药液以高速射流的形式注入皮下，药液在皮肤内的分散面较大，能快速产生抗体；人机交互界面可更好的掌握当前无针注射器的工作状态并显示故障报警信息；基于物联网技术和云服务平台，实现数据的传输、存储、分析和预警，通过手机软件即可轻松进行相关参数设置、故障诊断和防疫追溯，配合家畜的身份二维码，可以实现一畜一码，注射数据可具体到某个家畜，不会出现遗漏或重复注射的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为人机交互式家畜用无针注射器的结构示意图；

图2为冲击套的结构示意图；

图3为导向套架的结构示意图；

图4为固定环的结构示意图；

图5为制动板的结构示意图；

图6为人机交互式家畜用无针注射器初始状态图；

图7为人机交互式家畜用无针注射器氮气弹簧压缩状态图；

图8为人机交互式家畜用无针注射器氮气弹簧压缩后等待触发状态图；

图9为人机交互式家畜用无针注射器释放状态图；

图10为人机交互式家畜用无针注射器云交互示意图；

图中：1、接近开关；2、喷嘴；3、手持柄；4、开关；5、内置导管；6、注射软管；7、储液罐软管；8、进药单向阀；9、注射单向阀；10、安瓿；11、储药罐；12、活塞；13、活塞杆；14、导向套架；15、冲击套；16、固定环；17、制动板；18、氮气弹簧；19、轴承；20、滚珠丝杠；21、触发位置传感器；22、起始位置传感器；23、轴承；24、联轴器；25、电机；26、直线导向轴；27、制动杆；28、固定轴；29、制动拨片；30、制动复位弹簧；31、电池；32、输入器；33、显示器；34、控制器；35、外壳；36、注射控制装置；37、长条孔；38、通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种人机交互式家畜用无针注射器，包括手持注射枪、储药装置、连通机构和注射控制装置36，所述手持注射枪分别与所述储药装置、所述连通机构和所述注射控制装置36连通，所述注射控制装置36包括外壳35，所述外壳35内设置有传动机构和制动触发机构，所述传动机构和所述连通机构相配合，所述传动机构连接有制动触发机构；

所述注射控制装置36包括控制模块，所述控制模块分别与所述手持注射枪和所述注射控制装置36电性连接。

进一步优化方案，所述传动机构包括与所述连通机构滑动连接的活塞组件，所述活塞组件一端滑接在所述连通机构内，另一端固定连接有氮气弹簧18，所述氮气弹簧18上套设有固定环16，固定环16用于保证压缩弹簧压缩和释放方向不偏移，固定环16外部为环形凸出结构，环形凸出结构嵌入设备外壳35中，用于固定其相对位置，所述活塞组件上固定连接有冲击套15，冲击套15为锥形结构，锥形结构可保证其工作精度，所述氮气弹簧18下方设置有电机25，所述电机25的输出轴通过联轴器24连接有滚珠丝杠20，联轴器24左侧通过轴承23与滚珠丝杠20相连，滚珠丝杠20左端连接轴承19，滚珠丝杠20贯穿长条孔37，滚珠丝杠20两端通过轴承23与轴承19支撑，轴承23与轴承19固定在外壳35上，所述活塞组件、所述滚珠丝杠20和所述氮气弹簧18分别与所述制动触发机构套接，所述电机25和所述氮气弹簧18固接在所述外壳35上。滚珠丝杠20驱动导向套架14，导向套架14带动氮气弹簧18，氮气弹簧18驱动活塞杆13带动活塞12进行往复运动，直线导向轴26对导向套架14产生导向作用，防止导向套架14产生偏移，所述驱动装置和直线导向轴26分别与所述外壳35固定连接。

进一步优化方案，所述活塞组件包括活塞杆13，所述活塞杆13的一端固接有活塞12，所述活塞杆13的另一端与所述冲击套15固接，所述活塞12与所述连通机构滑接，氮气弹簧18通过冲击套15驱动活塞杆13带动活塞12在连通机构内往复运动，产生正压和负压，负压时进行吸药动作，正压时进行喷药动作。

进一步优化方案，所述制动触发机构包括直线导向轴26,所述直线导向轴26下方设置有制动杆27，所述制动杆27上轴接有制动拨片29，所述制动拨片29的端部上固接有制动复位弹簧30，所述制动复位弹簧30顶部与所述外壳35固定连接，所述制动杆27外套设有导向套架14，所述导向套架14与所述活塞杆13套接，所述导向套架14和所述滚珠丝杠20螺纹连接，所述制动拨片29外套设有制动板17，所述制动板17底部开设有长条孔37，所述制动拨片29贯穿所述长条孔37与所述制动复位弹簧30固定连接，所述制动拨片29的宽度小于长条孔37的长度，所述制动板17与所述氮气弹簧18相套接，所述直线导向轴26贯穿所述长条孔37且轴两端固接于所述外壳35上。触发注射时，导向套架14拉动制动杆27向左移动，带动制动拨片29沿固定轴28逆时针旋转，压缩制动复位弹簧30，释放制动板17从而释放氮气弹簧18。

进一步优化方案，所述制动拨片29为台阶状，所述制动拨片29上开设有两个通孔，其中一通孔内贯穿有固定轴28，所述固定轴28固定在所述外壳35上，另一通孔内铰接有制动杆27，制动拨片29可沿固定轴28旋转。

进一步优化方案，所述外壳35内固定安装有触发位置传感器21和起始位置传感器22，且所述触发位置传感器21和起始位置传感器22位于所述滚珠丝杠20下方，所述触发位置传感器21和起始位置传感器22与所述控制模块电性连接，所述初始位置传感器22位于导向套架14的初始位置，用于检测导向套架14是否到达初始位置并将信号传输给控制模块，所述触发位置传感器21位于导向套架14的触发位置，用于检测导向套架14是否到达触发制动机构的位置并将信号传给控制模块。

进一步优化方案，所述储药装置包括储药罐11，储药罐11用于盛放药液，所述储药罐11下方连通有储液罐软管7，所述连通机构包括安瓿10，所述安瓿10的顶部与所述储液罐软管7相连通，所述安瓿10的两端分别连通有注射软管6和活塞组件，所述注射软管6在接近所述手持注射枪一端设置，所述活塞组件在远离所述手持注射枪一端设置，所述安瓿10和储液罐软管7设有进药单向阀8，使药液只能从储药装置11进入安瓿10，所述安瓿10和所述注射软管6之间设有注射单向阀9，使药液只能从安瓿10进入手持注射枪。活塞组件在安瓿10内往复运动，产生正压和负压，负压时从储药罐11内吸取，正压时将安瓿10内药液通过手持注射枪喷出。

进一步优化方案，所述手持注射枪包括内置导管5，所述内置导管5连通有喷嘴2，所述内置导管5外部套设有手持柄3，方便手持，所述手持柄3上设置有开关4，所述内置导管5与所述注射软管6连通,使得手持注射枪可以调整角度，所述喷嘴2内侧设置有接近开关1，所述接近开关1和所述开关4分别与所述控制模块电性连接，接近开关1用于检测喷嘴2是否贴近被注射家畜的皮肤，并将信号传给控制模块，开关4用于控制注射器开关，如果接近开关1检测到喷嘴2是贴近被注射家畜的皮肤，控制模块未锁死开关4，则开关4可以正常启动，如果接近开关1检测到喷嘴2是未贴近被注射家畜的皮肤，控制模块锁死开关4，则开关4不能正常启动。

进一步优化方案，所述控制模块包括显示器33和输入器32、控制器34和电源31，所述显示器33和所述输入器32位于所述外壳35外部，所述控制器34和电源31位于所述外壳35内部，所述接近开关1、开关4、电机25、电源31、显示器33、输入器32、初始位置传感器22和触发位置传感器21分别与所述控制器34电性连接；所述显示器33和输入器32可实现单次注射剂量与连续注射次数的设置，所述控制器34控制所述电机25转动方向和转动圈数，显示器33可显示电量耗尽、电机25未复位等故障报警信息。

进一步优化方案，所述控制模块分别无线连接有物联网云服务平台和手机软件，所述控制模块可实现物联网功能，连接至物联网云服务平台，实时记录注射信息，防止疫苗漏种、重复接种，实现注射信息的共享，利于监管，并将相关设备使用信息、药物注射数据及药物使用量等参数信息上传至该平台，手机软件可从该平台获取数据，将上述参数信息的查看与修改，实现无针注射器相关数据信息的云交互。

操作人员通过输入器32和显示器33进行人机交互，自定义药液注射量与连续注射次数；控制器34控制电机25正转，并按照设定的药液注射量转动的相应圈数；电机25通过联轴器24带动滚珠丝杠20正向转动；滚珠丝杠20与导向套架14配合，将滚珠丝杠20的正向旋转运动转化为导向套架14的直线右移运动，导向套架14从起始位置传感器22位置处向右移动并推动冲击套15向右移动；同时，氮气弹簧18向右压缩，冲击套15左侧活塞杆13向右运动，药液通过进药单向阀8进入安瓿10；电机25完成相应圈数转动后，电机25停转并反转；此时，导向套架14停止推动冲击套15，即氮气弹簧18完成动力的存储；制动复位弹簧30释放弹性势能，制动拨片29以固定轴28作为圆心做顺时针弧线运动，使制动拨片29抵住制动板17下方长条孔37孔壁，制动板17受到向下偏移的作用力，制动板17上方与氮气弹簧18接触的孔为通孔38，通孔38孔壁向下抵住并锁紧氮气弹簧18；电机25反转，通过联轴器24带动滚珠丝杠20反向转动，导向套架14向左移动，起始位置传感器22检测到导向套架14到达起始位置传感器22所在位置时，电机25停转，其他部分保持现有状态不变，等待注射操作；若接近开关1检测到手持注射枪贴近被注射家畜的皮肤，操作人员按下手持注射枪上的开关4，电机25继续反转；导向套架14带动制动杆27向左移动，制动拨片29沿固定轴28逆时针偏移，逐渐压缩制动复位弹簧30；触发位置传感器21检测到导向套架14到达触发位置传感器21所在位置时，电机25停转，制动拨片29完全压缩制动复位弹簧30，制动板17不再锁紧氮气弹簧18，氮气弹簧18瞬间释放；氮气弹簧18通过冲击套15向左推动活塞杆13，活塞杆13推动活塞12向左运动，安瓿10内药液被高速喷出；电机25正转，使导向套架14回到起始位置传感器22所在位置。至此完成一次注射操作，控制器34按照预先设定的连续注射次数控制重复上述操作，实现连续自定义药液量的注射。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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，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的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：包括手持注射枪、储药装置、连通机构和注射控制装置(36)，所述手持注射枪分别与所述储药装置、所述连通机构和所述注射控制装置(36)连通，所述注射控制装置(36)包括外壳(35)，所述外壳(35)内设置有传动机构和制动触发机构，所述传动机构和所述连通机构相配合，所述传动机构连接有制动触发机构；

所述注射控制装置(36)包括控制模块，所述控制模块分别与所述手持注射枪、和所述注射控制装置(36)电性连接。

2.根据权利要求1所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述传动机构包括与所述连通机构滑动连接的活塞组件，所述活塞组件一端滑接在所述连通机构内，另一端固定连接有氮气弹簧(18)，所述氮气弹簧(18)上设置有固定环(16)，所述活塞组件上设置有冲击套(15)，所述氮气弹簧(18)下方设置有电机(25)，所述电机(25)的输出轴通过联轴器(24)连接有滚珠丝杠(20)，所述活塞组件、所述滚珠丝杠(20)和所述氮气弹簧(18)分别与所述制动触发机构套接，所述电机(25)和所述氮气弹簧(18)固接在所述外壳(35)上。

3.根据权利要求2所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述活塞组件包括活塞杆(13)，所述活塞杆(13)的一端固接有活塞(12)，所述活塞杆(13)的另一端与所述冲击套(15)固接，所述活塞(12)与所述连通机构滑接。

4.根据权利要求2所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述制动触发机构包括直线导向轴(26),所述直线导向轴(26)下方设置有制动杆(27)，所述制动杆(27)上轴接有制动拨片(29)，所述制动拨片(29)的端部上固接有制动复位弹簧(30)，所述制动杆(27)外套设有导向套架(14)，所述导向套架(14)与所述活塞杆(13)套接，所述导向套架(14)和所述滚珠丝杠(20)螺纹连接，所述制动拨片(29)外套设有制动板(17)，所述制动板(17)与所述氮气弹簧(18)相套接。

5.根据权利要求3所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述制动拨片(29)上开设有两个通孔，其中一通孔内贯穿有固定轴(28)，所述固定轴(28)固定在所述外壳(35)上，另一通孔内铰接有制动杆(27)。

6.根据权利要求2所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述外壳(35)内固定安装有触发位置传感器(21)和起始位置传感器(22)，且所述触发位置传感器(21)和起始位置传感器(22)位于所述滚珠丝杠(20)下方，所述触发位置传感器(21)和起始位置传感器(22)与所述控制模块电性连接。

7.根据权利要求1所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述储药装置包括储药罐(11)，所述储药罐(11)下方连通有储液罐软管(7)，所述连通机构包括安瓿(10)，所述安瓿(10)的顶部与所述储液罐软管(7)相连通，所述安瓿(10)的两端分别连通有注射软管(6)和活塞组件，所述注射软管(6)在接近所述手持注射枪一端设置，所述活塞组件在远离所述手持注射枪一端设置，所述安瓿(10)和储液罐软管(7)设有进药单向阀(8)，所述安瓿(10)和所述注射软管(6)之间设有注射单向阀(9)。

8.根据权利要求7所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述手持注射枪包括内置导管(5)，所述内置导管(5)连通有喷嘴(2)，所述内置导管(5)外部套设有手持柄(3)，所述手持柄(3)上设置有开关(4)，所述内置导管(5)与所述注射软管(6)连通,所述喷嘴(2)内侧设置有接近开关(1)，所述接近开关(1)和所述开关(4)分别与所述控制模块电性连接。

9.根据权利要求1所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述控制模块包括显示器(33)和输入器(32)，所述显示器(33)和所述输入器(32)位于所述外壳(35)外部，所述显示器(33)和输入器(32)可实现单次注射剂量与连续注射次数的设置，显示器(33)可显示电量耗尽、未复位等故障报警信息。

10.根据权利要求1所述的人机交互式家畜用无针注射器，其特征在于：所述控制模块分别无线连接有物联网云服务平台和手机软件。

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