CN113289158A - 一种疫苗自动注射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种疫苗自动注射装置，包括智能显示播报控制机构、手臂固定机构、疫苗注射机构和疫苗上下料机构，所述智能显示播报控制机构分别连接疫苗注射机构和疫苗上下料机构，所述疫苗注射机构通过一底座与手臂固定机构连接，其中，所述手臂固定机构包括臂筒、两块半月板和联动式执行单元，两块所述半月板通过联动式执行单元安装于臂筒内，所述臂筒上开设有用于显露注射区域的孔洞；所述疫苗注射机构包括安装于所述底座上的疫苗针定位单元和注射执行单元；所述疫苗上下料机构包括上料口、疫苗针推动单元和下料口，所述上料口用于连接低温储存箱。与现有技术相比，本发明具有高效、便捷、全自动化等优点。

Description

一种疫苗自动注射装置

技术领域

本发明属于医疗注射器具技术领域，尤其是涉及一种疫苗自动注射装置。

背景技术

在防疫领域，疫苗的接种是应对各种传播性疾病的有效方式，当前很多疾病可以通过接种疫苗进行有效的预防。大范围的疫苗接种，对医护人员的需求量较大，而枯燥且重复的注射工作也会影响接种效率。目前，对大范围的疫苗注射还是采用人为注射，工作效率较低。由于疫苗注射是一份较为基本的医护技能，为了能让人力资源合理运用在最紧急的地方，由此需要一种能够自动化进行的应急疫苗注射装置。

实用新型专利CN206543305U公开了一种预防接种注射器，它包括针筒；针筒前端连通有连接头；连接头前端套接设置有针头；针头外套有针套；针套前端设置有药棉；针筒内滑动密封连接有活塞；活塞内填充有储能冰体；活塞后端固定有推杆；推杆后端固定有指板；针筒外壁的一侧设置有支架，另一侧插接有支撑臂；所述的支架前端与针筒前端相连，后端固定有指套；支架前部固定有定位翼。该注射器能够实现自动注射，一定程度上减轻医护人员负担，但对于疫苗注射的其他环节还是需要人工辅助，自动化程度不够。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效、便捷、全自动化的疫苗自动注射装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种疫苗自动注射装置，包括智能显示播报控制机构、手臂固定机构、疫苗注射机构和疫苗上下料机构，所述智能显示播报控制机构分别连接疫苗注射机构和疫苗上下料机构，所述疫苗注射机构通过一底座与手臂固定机构连接，其中，

所述手臂固定机构包括臂筒、两块半月板和联动式执行单元，两块所述半月板通过联动式执行单元安装于臂筒内，在所述联动式执行单元的作用下放松或夹紧，所述臂筒上开设有用于显露注射区域的孔洞；

所述疫苗注射机构包括安装于所述底座上的疫苗针定位单元和注射执行单元；

所述疫苗上下料机构包括上料口、疫苗针推动单元和下料口，所述上料口用于连接低温储存箱，所述疫苗针推动单元将上料口处的疫苗针推至所述疫苗针定位单元处，并将使用完毕的疫苗针推至所述下料口处。

进一步地，所述智能显示播报控制机构包括电子显示屏、语音播报器和智能控制板，所述智能控制板分别连接电子显示屏、语音播报器、疫苗注射机构和疫苗上下料机构。

进一步地，所述智能控制板采用Arduino Uno R3控制板。

进一步地，所述联动式执行单元包括第一弹簧和卡扣，所述第一弹簧设有两个，分别连接于臂筒和半月板之间，所述卡扣通过丝线与第一弹簧连接，当所述卡扣受到压力时，通过丝线带动第一弹簧拉伸，使得两块半月板相互夹紧。

进一步地，所述半月板采用柔性胶质材料，且表面覆盖有薄面橡胶。

进一步地，所述疫苗针定位单元包括预设挡板、针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部，所述针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部分别与智能显示播报控制机构连接。

进一步地，所述针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部的结构相同，均包括相连接的舵机、第二弹簧和夹具，所述舵机与智能显示播报控制机构连接。

进一步地，所述注射执行单元包括分别与智能显示播报控制机构连接的针帽执行部、针管执行部和针柄执行部，所述针帽执行部与针帽夹持部连接，带动疫苗针的针帽运动，以取下针帽，所述针管执行部与针管夹持部连接，带动疫苗针的针管运动，以实现扎针或退针动作，所述针柄执行部与针柄夹持部连接，带动疫苗针的针柄运动，以实现药剂注射动作。

进一步地，所述针帽执行部、针管执行部和针柄执行部的结构相同，均包括步进电机。

进一步地，所述疫苗针推动单元包括马达、活动推杆和约束板，所述活动推杆通过连接杆与马达连接，并通过所述约束板限制活动轨迹，所述约束板端部铰接有上料挡板。疫苗针通过所述上料口运动至所述上料挡板处，所述活动推杆在马达作用下推动疫苗针至所述疫苗针定位单元处，此过程中上料挡板可被压于水平状态，并在疫苗针离开时返回原始状态，疫苗针使用完毕后，所述活动推杆在马达作用下疫苗针推至下料口处，且通过上料挡板对疫苗针进行限位。

进一步地，该装置还包括消毒模块，该消毒模块包括依次连接的消毒瓶、雾化器和喷管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明能将非核心的注射工作程序化，能够有效地减轻医护人员的工作量，达到人力资源的合理运用，能够高效率高质量地对人群完成疫苗接种任务，可集成实现低温储存箱、自动化疫苗注射、消毒注射区及相应的智能化信息提示等功能。

2、本发明采用联动式执行单元达到收缩固定手臂的作用，使用方式简单，有效防止注射时，手臂晃动导致注射者体验感下降，以及疫苗针的损坏导致注射准确度下降。

3、本发明的半月板采用柔性胶质材料，同时外部覆盖薄面橡胶，进而便于夹持手臂且给用户带来舒适感及安全感。

4、本发明采用弹夹式进补疫苗针，活动推杆做前后往复运动，以达到结构简单、能耗低、工作可靠的特点。

5、疫苗一般是由减毒活病原微生物，或者是用灭活的病原微生物或其代谢产物制成的，其成份中大多是蛋白质，具有易污染特性。活疫苗一旦被污染，就会失去原有的免疫效果。因此，本装置将低温储存箱与注射部分相连接，并可以在装置内部完成夹取和归置功能。

5、智能控制板采用具有开发效率高、稳定性、兼容性较好的Arduino Uno R3控制板，使用最小系统板制作独立板块，方便后续使用其他的单片机以实现多个插件的集成联动的需求。

6、本发明注射装置不仅可面向新冠疫苗，还可面向与新冠疫苗相类似性质的大规模流行疾病病毒疫苗注射工作中，适用范围广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明手臂固定机构的结构示意图；

图4为本发明疫苗注射机构和疫苗上下料机构的结构示意图；

图5为本发明疫苗上下料机构的结构示意图；

图6为本发明疫苗针推动的结构示意图；

图7为本发明疫苗注射机构的结构示意图；

图8为本发明疫苗注射机构的俯视图；

图9为本发明疫苗注射机构的侧视图；

图10为本发明消毒机构的结构示意图；

图中，1、臂筒，2、半月板，3、第一弹簧，4、卡扣，5、第一步进电机，6、第一舵机，7、针帽夹具，8、疫苗针，9、预设挡板，10、针管夹具，11、针柄夹具，12、第二弹簧，13、第二舵机，14、第二步进电机，15、第三步进电机，16、底座，17、上料口，18、上料挡板，19、约束板，20、活动推杆，21、下料口，22、连接杆，23、马达，24、雾化器，25、喷管，26、消毒瓶、27、第三舵机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

参考图1-图9所示，本实施例提供一种疫苗自动注射装置，包括智能显示播报控制机构(图中未示出)、手臂固定机构、疫苗注射机构和疫苗上下料机构，智能显示播报控制机构分别连接疫苗注射机构和疫苗上下料机构，疫苗注射机构通过一底座16与手臂固定机构连接。通过该装置可实现高效的疫苗自动注射。本实施例中，内部起支撑作用的零件采用铝件，部分设计零件采用亚克力和塑料打印件。

智能显示播报控制机构包括电子显示屏、语音播报器和智能控制板，智能控制板分别连接电子显示屏、语音播报器、疫苗注射机构和疫苗上下料机构。本实施例中，智能控制板采用Arduino Uno R3控制板。电子显示屏上会出示该用户的姓名、身份证号、联系方式以及接种疫苗的类型、容量、批次等信息，以达到提供用户在接种前确认个人信息的作用。用户根据装置上的智能显示屏信息以及语音播报信息进行操作，待确认好个人信息后伸出需要接种的手臂，进行接种，接种完毕后，语音播报器会提示已接种成功。

如图3所示，手臂固定机构包括臂筒1、两块半月板2和联动式执行单元，两块半月板2通过联动式执行单元安装于臂筒1内，在联动式执行单元的作用下放松或夹紧，臂筒1上开设有用于显露注射区域的孔洞。本实施例中，联动式执行单元包括第一弹簧3和卡扣4，第一弹簧3设有两个，分别连接于臂筒1和半月板2之间，卡扣4通过丝线与第一弹簧3连接，当用户将手臂三角肌区域紧贴于臂筒孔洞处时，卡扣4会受到压力下压，并通过丝线带动第一弹簧3拉伸，使得两块半月板2相互夹紧，以此达到固定手臂的作用，当外力消失时，卡扣4复位，松开两块半月板2。

在优选的实施方式中，半月板2采用柔性胶质材料，且表面覆盖有薄面橡胶，便于夹持手臂且给用户带来舒适感及安全感。卡扣4采用橡胶质卡扣。

参考图7-图9所示，疫苗注射机构包括安装于底座16上的疫苗针定位单元和注射执行单元。

疫苗针定位单元包括预设挡板9、针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部，针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部分别与智能显示播报控制机构连接。针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部的结构相同，均包括相连接的舵机、第二弹簧12和夹具，舵机与智能显示播报控制机构连接。具体地，针帽夹持部包括第一舵机6和针帽夹具7，第一舵机6通过第二弹簧12、丝线与针帽夹具7连接，实现针帽夹具7的开合；针管夹持部包括针管夹具10和第三舵机27，第三舵机27通过第二弹簧12、丝线与针管夹具10连接，实现针管夹具10的开合；针柄夹持部包括针柄夹具11和第二舵机13，第二舵机13通过第二弹簧12、丝线与针柄夹具11连接，实现针柄夹具11的开合。当夹具收到夹取疫苗针的信号时，舵机拉动丝线，从而实现夹头闭合；当收到归置疫苗针的信号时，舵机自动回到原位，同时夹具依靠弹簧的恢复力回到原位，保持打开的状态。

注射执行单元包括分别与智能显示播报控制机构连接的针帽执行部、针管执行部和针柄执行部，针帽执行部与针帽夹持部连接，带动疫苗针8的针帽运动，以取下针帽，针管执行部与针管夹持部连接，带动疫苗针8的针管运动，以实现扎针或退针动作，针柄执行部与针柄夹持部连接，带动疫苗针8的针柄运动，以实现药剂注射动作。针帽执行部、针管执行部和针柄执行部的结构相同，均包括步进电机。具体地，针帽执行部包括第一步进电机5，该第一步进电机5通过连接柱与针帽夹持部连接；针管执行部包括第三步进电机15，该第三步进电机15通过连接柱与针管夹持部连接；针柄执行部包括第二步进电机14，该第二步进电机14通过连接柱与针柄夹持部连接。本实施例中，第三步进电机15为大号步进电机，第一步进电机5和第二步进电机14为小号步进电机，大小号步进电机协同运动实现注射动作。

参考图5所示，疫苗上下料机构包括上料口17、疫苗针推动单元和下料口21，上料口17用于连接低温储存箱，疫苗针推动单元将上料口17处的疫苗针8推至疫苗针定位单元处，并将使用完毕的疫苗针8推至下料口21处，进而回收。

参考图6所示，疫苗针推动单元包括马达23、活动推杆20和约束板19，活动推杆20通过连接杆22与马达23连接，并通过约束板19限制活动轨迹，约束板19端部铰接有上料挡板18。疫苗针8通过上料口17运动至上料挡板18处，活动推杆20在马达23作用下推动疫苗针8至疫苗针定位单元处，疫苗针8使用完毕后，活动推杆20在马达23作用下疫苗针8推至下料口21处。此过程中上料挡板18可被压于水平状态，并在疫苗针8离开时返回原始状态，疫苗针8使用完毕后，活动推杆20在马达23作用下疫苗针8推至下料口21处，且通过上料挡板18对疫苗针8进行限位。本实施例中，活动推杆20具有容纳疫苗针8的空间，该空间一侧将疫苗针8推入疫苗针定位单元处，另一侧反方向将疫苗针8推至下料口21处。

在另一实施例中，该装置还包括消毒模块，参考图10所示，该消毒模块包括依次连接的消毒瓶26、雾化器24和喷管25。消毒瓶26里的消毒液会在雾化器24的作用下变成消毒喷雾，在喷管25对接种区域进行小剂量喷雾消毒。

用户在使用本装置时首先需要通过电子显示屏确认个人信息，其中包括用户的姓名、身份信息，联系方式以及接种疫苗的型号、容量，日期。用户在确认信息完毕之后，智能语音播报模块就会提示用户将手臂三角肌区域紧贴于臂筒的孔洞处，同时臂筒收缩夹持固定手臂。一方面消毒模块使用蠕动泵对接种部位进行喷射消毒处理。另一方面低温储存箱内的排列有序的疫苗针在活动推杆的作用下依次上膛，进入预注射状态。其机理是疫苗针在重力的作用下，出现在下料口最下方，随即被活动推杆向前推动，之后被针柄夹具和针管夹具固定，同时另一个针帽夹具取下针帽。准备就绪之后，大小号步进电机实现相对运动则将针管推动进行疫苗的注射。完毕后，退出恢复原始状态，活动杆外推，进而回收废弃物。完成整个接种过程后语音播报会提示已接种完毕。该装置能帮助医护人员在少量监督甚至是无监督的情况下高效完成针对人群的疫苗接种工作。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种疫苗自动注射装置，其特征在于，包括智能显示播报控制机构、手臂固定机构、疫苗注射机构和疫苗上下料机构，所述智能显示播报控制机构分别连接疫苗注射机构和疫苗上下料机构，所述疫苗注射机构通过一底座(16)与手臂固定机构连接，其中，

所述手臂固定机构包括臂筒(1)、两块半月板(2)和联动式执行单元，两块所述半月板(2)通过联动式执行单元安装于臂筒(1)内，在所述联动式执行单元的作用下放松或夹紧，所述臂筒(1)上开设有用于显露注射区域的孔洞；

所述疫苗注射机构包括安装于所述底座(16)上的疫苗针定位单元和注射执行单元；

所述疫苗上下料机构包括上料口(17)、疫苗针推动单元和下料口(21)，所述上料口(17)用于连接低温储存箱，所述疫苗针推动单元将上料口(17)处的疫苗针(8)推至所述疫苗针定位单元处，并将使用完毕的疫苗针(8)推至所述下料口(21)处。

2.根据权利要求1所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，所述智能显示播报控制机构包括电子显示屏、语音播报器和智能控制板，所述智能控制板分别连接电子显示屏、语音播报器、疫苗注射机构和疫苗上下料机构。

3.根据权利要求1所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，所述联动式执行单元包括第一弹簧(3)和卡扣(4)，所述第一弹簧(3)设有两个，分别连接于臂筒(1)和半月板(2)之间，所述卡扣(4)通过丝线与第一弹簧(3)连接，当所述卡扣(4)受到压力时，通过丝线带动第一弹簧(3)拉伸，使得两块半月板(2)相互夹紧。

4.根据权利要求1所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，所述半月板(2)采用柔性胶质材料，且表面覆盖有薄面橡胶。

5.根据权利要求1所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，所述疫苗针定位单元包括预设挡板(9)、针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部，所述针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部分别与智能显示播报控制机构连接。

6.根据权利要求5所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，所述针帽夹持部、针管夹持部和针柄夹持部的结构相同，均包括相连接的舵机、第二弹簧(12)和夹具，所述舵机与智能显示播报控制机构连接。

7.根据权利要求5所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，所述注射执行单元包括分别与智能显示播报控制机构连接的针帽执行部、针管执行部和针柄执行部，所述针帽执行部与针帽夹持部连接，带动疫苗针(8)的针帽运动，以取下针帽，所述针管执行部与针管夹持部连接，带动疫苗针(8)的针管运动，以实现扎针或退针动作，所述针柄执行部与针柄夹持部连接，带动疫苗针(8)的针柄运动，以实现药剂注射动作。

8.根据权利要求7所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，所述针帽执行部、针管执行部和针柄执行部的结构相同，均包括步进电机。

9.根据权利要求1所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，所述疫苗针推动单元包括马达(23)、活动推杆(20)和约束板(19)，所述活动推杆(20)通过连接杆(22)与马达(23)连接，并通过所述约束板(19)限制活动轨迹，所述约束板(19)端部铰接有上料挡板(18)。

10.根据权利要求1所述的疫苗自动注射装置，其特征在于，还包括消毒模块，该消毒模块包括依次连接的消毒瓶(26)、雾化器(24)和喷管(25)。

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