CN218793406U - 一种电子注射笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子注射笔，包括壳体、控制组件、驱动组件和注射组件，控制组件包括设置于壳体内部的电路板，以及设置于壳体后端与电路板连接的旋转操作部；驱动组件包括设置于壳体内部的驱动机构，驱动机构至少包括电机，以及与电机通过螺杆连接的推杆，注射组件包括与壳体的前端可拆卸连接的内部设有用于安装药品的空腔的药筒，电路板用于采集旋转操作部的旋转位移和开关状态，控制电机带动推杆移动，从而控制药品注射；本申请提出的电子注射笔，通过采集编码器脉冲信号对步进电机进行精密控制，从而自动完成精确注射、排气等操作，采用旋转操作部延续了机械注射器手动注射胰岛素的使用习惯，结构简单，体积小巧，安全可靠，携带便捷。

Description

一种电子注射笔

技术领域

本实用新型涉及医疗用品领域，尤其涉及一种电子注射笔。

背景技术

笔式注射器通过皮下或肌肉注射药物，用于治疗糖尿病、生长迟缓、心血管疾病等疾病，注射药物包括胰岛素，胰高血糖素样肽-1、生长激素、疫苗、干扰素等，此外还可以用于医疗领域药物注射。

笔式注射器一般可分为两种，常规的是机械注射器，主要靠手动推动实现药物注射，该类注射器结构简单，易于携带，便于操作，成本低廉，普及率较高，用户人群较多，缺点是注射精度低，功能单一，容易人为操作不当，可能会导致疼痛、注射后药物泄漏等诸多问题，严重影响治疗效果。

现有的电子注射笔，一般通过电机推动实现自动药物注射，该类注射器注射精度高，可以人机交互，能对患者进行智能提醒，可记录注射信息，便于健康管理，缺点是结构复杂，体积较大，成本较高，不便于携带，不能延续原来机械注射器的使用习惯，特别是针对特定人群，用户使用体验不友好，不利于电子注射笔的推广。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提供一种电子注射笔，既延续了机械注射器手动注射胰岛素的使用习惯，又可实现注射精确，使用方便，结构简单，体积较小，便于携带，使用户使用体验及其友好。

本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：一种电子注射笔，包括壳体、控制组件、驱动组件和注射组件，控制组件包括设置于壳体内部的电路板，以及，设置于壳体后端与电路板连接的旋转操作部；驱动组件至少包括设置于壳体内部的驱动机构，所述驱动机构至少包括电机，以及，与电机通过螺杆连接的推杆；注射组件至少包括与壳体的前端可拆卸连接的药筒，所述药筒内部设有用于安装药品的腔体；电路板用于采集操作旋转操作部产生的旋转位移和开关状态，从而控制电机带动推杆移动，控制药品注射。

通过旋转操作做的操作，控制药品注射和注射相关参数设置。

进一步的，电路板至少包括依次耦接的采集单元、主控单元和电机驱动单元，所述采集单元用于采集旋转操作部的旋转位移和开关状态，并输出电信号至主控单元，所述主控单元基于电信号输出电机控制信号至电机驱动单元，所述电机驱动单元基于电机控制信号输出驱动信号从而控制电机运行。

进一步的，所述主控单元至少包括控制芯片，所述控制芯片的输入端耦接采集单元的电信号，输出电机控制信号至电机驱动单元。

进一步的，所述采集单元至少包括编码器，所述编码器的输入端耦接旋转操作部并用于采集旋转操作部的旋转位移和开关状态，输出端输出脉冲信号至控制芯片的输入端。

通过编码器实现精确的动作采集，包括正反向旋转，旋转速度和开关确认信号，转换输入控制芯片的脉冲信号。

进一步的，所述电机驱动单元至少包括驱动管理芯片，所述驱动管理芯片的输入端和控制端分别耦接控制芯片的相位输出端和驱动使能端，输出端耦接电机的输入端，所述驱动管理芯片用于基于控制芯片的相位输出端和驱动使能端控制电机运行速度和方向。

进一步的，还包括充电组件，所述充电组件至少包括设置于壳体上的充电孔、设置于壳体内部的电池，以及，设置于壳体内部的电池充电板，所述电池、电池充电板和电路板依次耦接，所述电池充电板至少包括充电单元和供电连接件，所述供电连接件与所述充电孔对应设置；所述充电单元的输入端用于耦接电池，以及通过所述供电连接件耦接外部供电电源，输出端耦接所述电路板用于提供电路板工作电源。

供电连接件采用Micro-USB接插件，接入外部电源为电池充电。

进一步的，所述电路板还包括供电单元，所述供电单元至少包括电源转换芯片，所述电源转换芯片的输入端耦接所述电池充电板，输出端分别耦接控制芯片和驱动管理单元的供电端，并为控制芯片和驱动管理单元提供电源。

进一步的，所述壳体上还设有开关键，所述电路板还包括开关控制单元，所述开关控制单元包括至少包括与开关键对应设置的开关，所述开关控制单元耦接电源转换芯片的使能控制端，当所述开关闭合时，使能电源转换芯片工作，当所述开关断开时，关闭电源转换芯片。

进一步的，电路板还包括用于与外部终端设备通信的通信单元，所述通信单元的输入端耦接控制芯片的通信端，用于传输注射信息至外部终端设备。

通过通信单元将注射信息发送至外部终端设备。

进一步的，还包括显示组件，所述显示组件至少包括设置于壳体上的显示屏，所述电路板还包括耦接显示屏的显示单元，所述显示单元的输入端分别耦接控制芯片的显示控制端和显示通信端，输出端分别耦接显示屏的输入端。

本实用新型具有如下技术优点或有益效果：

1、通过旋转操作调节设置注射参数，从而控制电机带动药品实现高精度注射；

2、延续机械注射器的使用习惯，使用感受好，有利于电子注射笔的推广。

3、结构简单，体积较小，便于携带且防误启动；

4、保存注射记录，并可实现与终端设备的通讯，便于实现智能提醒和健康管理；

5、编码器可根据旋转操作部的操作速度精确调整参数，用户使用体验友好。

附图说明

图1为本实用新型电子注射器结构示意图；

图2为本实用新型电子注射器内部结构示意图；

图3为本实用新型电子注射器的电路板原理框图；

图4为本实用新型电路板主控单元的实施例的原理示意图；

图5为本实用新型电路板采集单元的原理示意图；

图6为本实用新型电路板电机驱动单元的原理示意图；

图7为本实用新型电路板供电单元的原理示意图；

图8为本实用新型电路板开关控制单元的原理示意图；

图9为本实用新型电路板显示单元的原理示意图；

图10为本实用新型电池充电板的充电单元的原理示意图；

图中，1-壳体，11-笔套；12-开关键；2-控制组件；21-电路板；211-编码器；22-旋转操作部；3-驱动组件；31-电机；4-注射组件,41-药筒；411-腔体；5-充电组件；51-电池充电板；511-供电连接件；6-显示组件；61-显示屏。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的，不限定本实用新型的保护范围。

如图1是本实用新型所述的电子注射笔的结构示意图，图2为图1所示的电子注射笔的内部结构示意图，本实用新型所述的电子注射笔包括壳体1、控制组件2、驱动组件3、注射组件4、充电组件5和显示组件6，其中，控制组件2包括设置于壳体1内部的电路板21，以及，设置于壳体1后端与电路板21连接的旋转操作部22。其中旋转操作部可通过旋转操作产生位移信号，其端部可按压从而产生确认信号。

如图3所示，为本发明实施例的电路板21的原理框图，电路板21包括依次耦接的采集单元、主控单元和电机驱动单元。其中采集单元用于采集旋转操作部22的旋转位移和开关状态，并输出电信号至主控单元，主控单元基于电信号输出电机控制信号至电机驱动单元，电机驱动单元基于电机控制信号输出驱动信号从而控制电机31运行。电路板21还包括分别与主控单元耦接的开关控制单元、供电单元、通信单元和显示单元。其中开关控制单元用于通过开关键12开启或者关闭供电单元工作。供电单元用于接收外部电源供电，并转换电路板21工作所需的电源。通信单元用于与外部终端设备进行通讯，显示单元用于指示电子注射笔工作状态、注射剂量，以及设置参数等信息。

如图4-图9分别为主控单元、采集单元、电机驱动单元、供电单元、开关控制单元和显示单元的原理示意图。

如图4所示，主控单元包括控制芯片U3，控制芯片U3的通过输入引脚24、25和35分别连接采集单元的Encoder_A、Encoder_B和Confirm_Key信号。通过输出引脚44、33、45、47、2和43分别输出AIN1、AIN2、NSLEEP、BIN1、BIN2和mFAOUT信号连接电机驱动单元。

具体的，控制芯片U3采用带蓝牙通信功能的MCU TLSR8251F512ET48。

如图5所示，采集单元包括编码器J4，其中，编码器采集到旋转操作部的旋转操作，则通过编码器J4的引脚1和引脚2输出一组脉冲信号Encoder_A、Encoder_B至控制芯片U3，控制芯片U3通过Encoder_A、Encoder_B这组脉冲信号判断旋转操作部的旋转方向是正向还是反向，并进行计数，控制芯片U3还通过检测开关状态Confirm_Key的高低信号，判断编码器对应的确认是否按下。

在本发明的一个实施例中，编码器J4的A引脚和控制芯片U3的引脚24耦接电阻R27的一端，电阻R27的另一端耦接电压VCC3V，编码器J4的B引脚和控制芯片U3的引脚25耦接电阻R28的一端，电阻R28的另一端耦接电压VCC3V。

编码器J4的引脚4耦接二极管D8的阴极和双向稳压管D9的2脚，引脚5-7和双向稳压管D9的1脚耦接地，二极管D8的阳极、电容C28的一端、电阻R26的一端和电阻R29的一端耦接，电阻R29的一端耦接Confirm_Key至控制芯片U3的引脚35，电容C28的另一端耦接地，电阻R26的一端耦接电源VCC3V。

如图6所示，电机驱动单元包括驱动管理芯片U2。驱动控制芯片U2和控制芯片U3耦接，从而驱动电机运行，其中，控制芯片U3的输出引脚44、33、47和2分别作为AIN1、AIN2、BIN1和BIN2四相控制信号，分别输出至驱动管理芯片U2的引脚14、13、7和8，为四相方波控制信号，控制芯片U3的引脚45输出nSLEEP信号至驱动管理芯片U2的引脚15，作为驱动管理芯片U2的控制引脚，从而控制驱动管理芯片使能或休眠。驱动管理芯片U2的引脚4输出nFAOUT信号至控制芯片U3的引脚43，nFAOUT信号为驱动管理芯片的报错信号。驱动管理芯片U2的引脚16、2、5和3分别输出AOUT1、AOUT2、BOUT1和BOUT2至接插件J3，通过接插件J3和电机耦接，从而驱动电机工作。

在一些实施方式中，还包括电机电源管理单元，通过控制芯片U3，控制电机电源管理单元的使能引脚，从而控制耦接输出VCC3V_MT至电机。电机通过接插件的引脚6反馈电机旋转信号Singal至控制芯片U3的引脚42。

在本发明的一个实施例中，驱动管理芯片U2采用SY6703QIC，电机采用步进电机。

在本发明的一个实施例中，电路板还包括供电单元，在正常工作时，由充电组件的电池为电路板的正常工作提供工作电源。供电单元至少包括电源转换芯片U1，如图7所示，电源转换U1的引脚3输入电池的供电电压VBAT，输出VCC3V为电路板的工作提供工作电源，引脚5耦接图8所示的开关控制单元的控制引脚PW_EN，从而通过开关控制单元的开关K1控制是否使能电源转换芯片U1工作。开关K1和设置于壳体上的开关键12对应设置，通过按压开关键12，从而触动开关K1。

具体的，电池采用3.7V可充电锂电池，电源转换芯片U1采用MP1601GTF。

如图8所示的开关控制单元，其工作通过锂电池提供工作电源。当微动开关K1通过开关键12按下时，三极管Q1导通，电池通过电阻R10、D5和R11给C8充电，使得控制引脚PW_EN变为高电平并保持稳定状态，使能电源转换芯片U1开始稳定工作，开启电子注射笔为工作状态。

在电子注射笔为工作状态时，如果长按微动开关K1，那么通过电阻R13为电容C11充电，当三极管Q2的基极电压达到0,7V，那么Q2导通，则将控制引脚PW_EN变为低电平，电源转换芯片U1停止工作。另外，可通过耦接至控制芯片U3的引脚PWNOFF_INT检测开关的状态。

在一些实施方式中，可通过增加按键的启动时间，从而达到防止误触发的效果。

在本发明的一个实施例中，电路板21还包括显示单元，如图9所示，其中接插件J2用于连接显示组件6中的显示屏61，控制芯片U3主要通过SPI通讯从而控制显示屏的显示。其中控制芯片U3的引脚3、4、6、7、48分别输出LCD_RST,SPI_MOSI、SPI_CLK、LCD D/C和SPI_CS信号至接插件J2，从而分别控制显示屏复位，发送显示屏SPI数据，以及发送显示屏数据或指令。另外，控制芯片U3的引脚1输出LCD_EN，从而控制是否开启提供给显示屏61的工作电源。

具体的，显示屏61采用0.96寸白光液晶屏，用于显示电子注射笔的工作状态、状态参数、注射参数设置以及注射记录等信息。

在本发明的一个实施例中，还包括通信单元，用于电子注射笔和外部进行蓝牙通信，可以发送注射记录或注射配置参数至手机等终端设备，从而可以通过终端设备进行健康管理。

在一些实施方式中，还包括存储单元，采用非易失性存储介质，可以存储注射记录，保存设置的参数等。

在一些实施方式中，还包括报警单元，可以用于定时进行注射提醒。

在本发明的一个实施例中，充电组件包括设置于壳体1上的充电孔、设置于壳体1内部的电池，以及，设置于壳体1内部的电池充电板51，其中电池充电板51的部分电路原理图如图10所示，充电单元主要包括充电管理芯片U1。电池充电板51和电路板21之间通过接插件连接。图10中，J1为电池的安装位置，电池充电板51引脚6，通过供电连接件511输入外部电源，并输入至充电管理芯片U1的引脚6。充电管理芯片U1的引脚1输出充电电压至电池接插件J1的引脚1，从而为电池充电。通过电池接插件J1的引脚2反馈目前的电池的充电状态，并通过发光二极管指示当前的充电状态。

在一些实施方式中，电池充电板51输出至电路板21的有VBAT+电压，用于整个电路板21的供电。还包括电池充电板输出充电状态检测信号和供电连接件电压检测信号分别至电路板21的控制芯片U3的引脚23和46。

具体的，供电连接件511采用Micro-USB接插件，输入5V电压，充电管理芯片采用MP26092。

在一些实施方式中，还包括过压和过流保护，防止外部电源的波动对电子注射器造成损坏。

在本发明的一个实施例中，注射组件包括与壳体1的前端可拆卸连接的药筒41，药筒41设有用于安装药品的腔体411。且药筒41前端还可拆卸的安装针头。套在药筒外面还设有笔套11，用于保护药品、针头与外部隔离。在使用时候，将笔套11卸下，更安全、清洁。

当使用本实用新型所述的电子注射笔进行胰岛素注射时，需与含有药品的药瓶和针头装配为一个完整的输注系统。如药瓶和针头均已安装完成，拆下笔套11，操作开关键12，从而开启电子注射笔，如果注射参数不需要更改，则电子注射笔显示屏61上显示的已设置好的注射量，按压旋转操作部22的端部确认键从而进行自动注射，则控制芯片U3根据设置的参数，控制电机31通过螺杆带动推杆，从而带动药瓶的橡胶塞移动，进行药品注射。带动其中注射时间可设置。注射完成后，可在显示屏61上提示注射完成，相应的还有声音提示。

在进行注射前，要进行排气操作，将药瓶针头内的气泡排出，长按开关键12开机进入显示屏61的主界面，通过前后旋转操作旋转操作部22进入排气界面，然后按压旋转操作部22端部的确认键，进行排气，排气量根据设定值进行排气，并且可根据需要连续排气，排气完成后可返回注射界面进行正常注射。注射完成后，操作开关键12关机，并套上笔套11，随身携带，等待下次注射提醒。

如果药品不足需要更换药瓶，则操作开关键12开机，进入主界面，通过前后旋转操作旋转操作部22进入换药界面，选择确定换药，则电机带动推杆复位，更换药瓶后，返回主界面。若需注射药品，则按照上述步骤注射。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子注射笔，至少包括壳体(1)、控制组件(2)、驱动组件(3)和注射组件(4)，其特征在于：所述控制组件(2)至少包括设置于壳体(1)内部的电路板(21)，以及，设置于壳体(1)后端与电路板(21)连接的旋转操作部(22)；

所述驱动组件(3)至少包括设置于壳体(1)内部的驱动机构，所述驱动机构至少包括电机(31)，以及，与电机(31)通过螺杆(32)连接的推杆(33)；

所述注射组件(4)至少包括与壳体(1)的前端可拆卸连接的药筒(41)，所述药筒(41)内部设有用于安装药品的腔体(411)；

所述电路板(21)用于采集操作旋转操作部(22)产生的旋转位移和开关状态，从而控制电机(31)带动推杆移动，控制药品注射。

2.根据权利要求1所述的电子注射笔，其特征在于：所述电路板(21)至少包括依次耦接的采集单元、主控单元和电机驱动单元，所述采集单元用于采集旋转操作部(22)的旋转位移和开关状态，并输出电信号至主控单元，所述主控单元基于电信号输出电机控制信号至电机驱动单元，所述电机驱动单元基于电机控制信号输出驱动信号从而控制电机(31)运行。

3.根据权利要求2所述的电子注射笔，其特征在于：所述主控单元至少包括控制芯片，所述控制芯片的输入端耦接采集单元的电信号，输出电机控制信号至电机驱动单元。

4.根据权利要求3所述的电子注射笔，其特征在于：所述采集单元至少包括编码器(211)，所述编码器(211)的输入端耦接旋转操作部(22)并用于采集旋转操作部(22)的旋转位移和开关状态，输出端输出脉冲信号至控制芯片的输入端。

5.根据权利要求3所述的电子注射笔，其特征在于：所述电机驱动单元至少包括驱动管理芯片，所述驱动管理芯片的输入端和控制端分别耦接控制芯片的相位输出端和驱动使能端，输出端耦接电机(31)的输入端，所述驱动管理芯片用于基于控制芯片的相位输出端和驱动使能端控制电机(31)运行速度和方向。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电子注射笔，其特征在于：还包括充电组件，所述充电组件至少包括设置于壳体(1)上的充电孔、设置于壳体(1)内部的电池，以及，设置于壳体(1)内部的电池充电板(51)，所述电池、电池充电板(51)和电路板(21)依次耦接，所述电池充电板(51)至少包括充电单元和供电连接件(511)，所述供电连接件(511)与所述充电孔对应设置；

所述充电单元的输入端用于耦接电池，以及通过所述供电连接件耦接外部供电电源，输出端耦接所述电路板(21)用于提供电路板(21)工作电源。

7.根据权利要求6所述的电子注射笔，其特征在于：所述电路板(21)还包括供电单元，所述供电单元至少包括电源转换芯片，所述电源转换芯片的输入端耦接所述电池充电板(51)，输出端分别耦接控制芯片和驱动管理单元的供电端，并为控制芯片和驱动管理单元提供电源。

8.根据权利要求7所述的电子注射笔，其特征在于，所述壳体(1)上还设有开关键(12)，所述电路板(21)还包括开关控制单元，所述开关控制单元包括至少包括与开关键(12)对应设置的开关，所述开关控制单元耦接电源转换芯片的使能控制端，当所述开关闭合时，使能电源转换芯片工作，当所述开关断开时，关闭电源转换芯片。

9.根据权利要求3所述的电子注射笔，其特征在于：所述电路板(21)还包括用于与外部终端设备通信的通信单元，所述通信单元的输入端耦接控制芯片的通信端，用于传输注射信息至外部终端设备。

10.根据权利要求3所述的电子注射笔，其特征在于：还包括显示组件(6)，所述显示组件(6)至少包括设置于壳体(1)上的显示屏(61)，所述电路板(21)还包括耦接显示屏(61)的显示单元，所述显示单元的输入端分别耦接控制芯片的显示控制端和显示通信端，输出端分别耦接显示屏的输入端。

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