CN219271813U - 一种用于电子注射器的自动排气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电子注射器的自动排气装置，属于医疗器械技术领域，包括控制模块、执行模块和报警装置；控制模块能够控制执行模块向药瓶方向进行推进，执行模块能够与药瓶的胶塞相抵，完成排气动作；当执行模块出现异常时，控制模块能够控制报警装置进行报警动作；控制模块和执行模块能够实现全自动、精准的排气，不浪费药液；设置双控制器进行控制，当其中一个控制器出现异常时，能够及时控制电机驱动单元停下电机并进行报警，避免电机出现排气失控的情况；电机编码器能实时给双控制器发监测信号，能更安全有效的完成排气过程；薄膜压力传感器的耐久性强。

Description

一种用于电子注射器的自动排气装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于电子注射器的自动排气装置。

背景技术

注射器是一种常用的医疗器械，常规的注射器仅包括针筒、针头、及活塞三个核心部件，通过推动活塞，即可便捷的将针筒内的药剂经针头注入体内。

现有的笔式注射器，大多数都采用手动排气的方式，病人不仅需要多次按下排气按键，还需要长时间等待并仔细观察针头是否会有药液溢出，这样对药液也产生了浪费。

电子笔式注射器在使用前需将装有药物的卡式瓶插入分体结构中，然后与主体连接；使用时将安全帽取下，安装一次性注射针并排气后，通过按键调节所需剂量并控制注射，从而向人体皮下肌肉注射药物，如胰岛素、生长激素等，以达到治疗疾病的目的。

中国实用新型专利CN205163830U公开了及一种电动注射装置，包括外壳、注射器、推拉杆、伸缩弹簧和驱动电机等，外壳的上端设置有固定槽，固定槽内安装有注射器，注射器的针头设置在外壳的外部；外壳的侧壁上竖直设置有滑槽，滑槽内水平安装有一推拉杆，推拉杆的左端安装有伸缩弹簧，推拉杆的右端与注射器的活塞杆对应安装；伸缩弹簧的左侧安装有与伸缩弹簧相匹配的丝杠，丝杠的前端安装有驱动电机，驱动电机的信号输入端通过滑动开关与电源模块相连接，电源模块安装在外壳上。用驱动电机带动丝杠转动，实现推拉杆对注射器活塞杆推拉运动。虽然此实用新型实现了代替人力进行注射和抽取的功能，避免了因使用者长期使用对手造成伤害，降低了交叉感染的风险，但是不能实现注射前的自动排气。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种用于电子注射器的自动排气装置，本实用新型要解决的技术问题是如何实现注射前的自动排气。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于电子注射器的自动排气装置，包括控制模块、执行模块和报警装置，控制模块与执行模块连接，控制模块与报警装置连接；

控制模块能够控制执行模块向药瓶方向进行推进，执行模块能够与药瓶的胶塞相抵，完成排气动作；当执行模块出现异常时，控制模块能够控制报警装置进行报警动作；

控制模块包括第一控制器、第二控制器、电机编码器、电机驱动单元、信号采样电路和药仓检测开关；

电机编码器与第一控制器连接，第一控制器与电机驱动单元连接，第一控制器与信号采样电路连接，信号采样电路与执行模块连接；电机编码器与第二控制器连接，第二控制器与电机驱动单元连接，电机驱动单元与执行模块连接；电机编码器与执行模块连接；药仓检测开关与第一控制器电连接；第一控制器和第二控制器分别与报警装置连接；第一控制器和第二控制器连接；

药仓检测开关能够被药仓触发；排气过程开始时，第一控制器和第二控制器能够向电机驱动单元输出使能信号，然后第一控制器向电机驱动单元输出控制信号；电机驱动单元能够控制执行模块向药瓶方向进行推进；排气过程中，电机编码器能够监测执行模块的运行，监测信号同时传递给第一控制器和第二控制器，进而判断排气的进程；信号采样电路能够将执行模块的阻值变化信号反馈给第一控制器。

使用两个控制器进行控制，当其中一个控制器出现异常时，能够及时控制电机驱动单元停下电机并报警，避免电机排气失控的情况出现。

进一步的，执行模块包括电机、减速箱、丝杆、推杆以及传感器；电机的输出轴与减速箱连接，减速箱的输出轴与丝杆连接，丝杆的一端与推杆连接，推杆的一端与传感器连接；信号采样电路与传感器连接；电机驱动单元与电机连接；电机编码器与电机连接。

进一步的，电机为步进电机。当电机在转动时，电机编码器能够同时向第一控制器和第二控制器输出高低电平，如果电机运行状态与编码器读取的状态不一样(即电机输出的脉冲数M与编码器读取的脉冲数N误差较大)，第一控制器和/或者第二控制器控制电机停止并通过报警装置进行报警。

进一步的，丝杆的一端与推杆螺纹连接。

进一步的，所述传感器为压力传感器。

进一步的，所述传感器为薄膜压力传感器。薄膜压力传感器在受到的压力为零时，电阻趋近于无穷大，经过信号采样电路后，输出电压Vout趋近于0V；在受到压力时，电阻阻值变的很小为Rs，经过信号采样电路后，第一控制器1能够收到采样信号Vout＝Vcc*R0/(R0+Rs)，其中R0为设定的固定阻值，与薄膜压力传感器的阻值Rs有关，R0可以在1-10KΩ内进行取值。

进一步的，所述丝杆上设置有外螺纹。

进一步的，推杆内部设置有内螺纹。

进一步的，报警装置包括蜂鸣器和屏幕，蜂鸣器和屏幕分别与第一控制器连接，蜂鸣器和屏幕分别与第二控制器连接。

进一步的，电机编码器内部设置有霍尔传感器。

上述用于电子注射器的自动排气装置的使用过程如下：

S1.用户将药瓶和针头装入药仓后，将药仓与自动排气装置连接，药仓检测开关13被压下；

S2.第一控制器收到药仓检测开关的电平信号，下发开始排气指令；

S3.第一控制器和第二控制器向电机驱动单元输出使能信号，然后第一控制器开始向电机驱动单元输出控制信号；

S4.电机驱动单元控制电机旋转，通过减速箱带动丝杆旋转，丝杆推动推杆前进开始排气过程，排气过程中，第一控制器和第二控制器通过电机编码器实时监控电机的运转；

S5.当推杆前进直至传感器即将要接触药瓶的胶塞时，推杆继续前进，此时传感器受到了胶塞的阻力，阻值发生了变化，经过信号采样电路反馈给第一控制器，此时第一控制器和第二控制器停止向电机驱动单元输出使能信号，使电机停止旋转，排气结束。

本实用新型一种用于电子注射器的自动排气装置，通过第一控制器、第二控制器、传感器和信号采样电路的设置，实现对推杆的推进行程的控制，从而完成排气；电机编码器能够监测电机的运行，监测信号会同时传递给第一控制器和第二控制器，进而判断排气的进程，当电机运行状态发生异常，第一控制器和第二控制器使电机停止，并通过屏幕提示排气异常和蜂鸣器报警；设置两个控制器进行控制，当其中一个控制器出现异常时，能够及时控制电机驱动单元停下电机并报警，避免电机排气失控的情况出现。

本实用新型能够实现全自动、精准的排气，不浪费药液；使用双控制器进行控制，当其中一个控制器出现异常时，能够及时控制电机驱动单元停下电机并进行报警，避免电机出现排气失控的情况；电机编码器能实时给双控制器发监测信号，能更安全有效的完成排气过程；薄膜压力传感器的耐久性强，能够使用100万次以上，激响应时间短，小于10ms；排气时，屏幕上会显示排气中；故障时，屏幕会显示故障并让蜂鸣器报警。

附图说明

图1为本实用新型一种用于电子注射器的自动排气装置实施例示意图；

图2为本实用新型一种用于电子注射器的自动排气装置信号采样电路示意图；

其中，1、第一控制器；2、第二控制器；3、电机编码器；4、电机驱动单元；5、信号采样电路；6、电机；7、减速箱；8、丝杆；9、推杆；10传感器；11、蜂鸣器；12、屏幕；13、药仓检测开关。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种用于电子注射器的自动排气装置作进一步详细描述。

实施例1：

结合图1所示，本实用新型的实施例中提供了一种用于电子注射器的自动排气装置，包括控制模块、执行模块和报警装置。

控制模块与执行模块连接，控制模块与报警装置连接。

控制模块能够控制执行模块向药瓶方向进行推进，执行模块能够与药瓶的胶塞相抵触，从而完成自动排气；当执行模块出现异常时，报警装置能够立即报警。

实施例2：

结合图1所示，本实用新型的实施例中提供了一种用于电子注射器的自动排气装置，包括控制模块、执行模块和报警装置。

控制模块与执行模块连接，控制模块与报警装置连接。

控制模块能够控制执行模块向药瓶方向进行推进，执行模块能够与药瓶的胶塞相抵触，从而完成自动排气；当执行模块出现异常时，报警装置能够立即报警。

本实施例与第一实施例不同之处在于：

控制模块包括第一控制器1、第二控制器2、电机编码器3、电机驱动单元4、信号采样电路5和药仓检测开关13。

执行模块包括电机6、减速箱7、丝杆8、推杆9以及传感器10。

传感器10为薄膜压力传感器。薄膜压力传感器的耐久性强，可以100万次以上；激响应时间短，小于10ms。

电机编码器3与第一控制器1连接，第一控制器1与电机驱动单元4连接，第一控制器1还与信号采样电路5连接，信号采样电路5与传感器10连接；电机编码器3还与第二控制器2连接，第二控制器2与电机驱动单元4连接，电机驱动单元4与电机6连接；电机编码器3与电机6连接；电机6的输出轴与减速箱7连接，减速箱7的输出轴与丝杆8连接，丝杆8的一端与推杆9螺纹连接，推杆9的一端连接有传感器10；报警装置与第一控制器1和第二控制器2电连接。药仓检测开关13与第一控制器1电连接。

在排气过程中，电机编码器3能够监测电机6的运行，监测信号会同时传递给第一控制器1和第二控制器2，进而判断排气的进程。使用两个控制器进行控制，当其中一个控制器出现异常时，能够及时控制电机驱动单元4停下电机6并报警，避免电机6排气失控的情况出现。

在开始排气过程时，第一控制器1开始向电机驱动单元4输出使能信号，同时第一控制器1向电机驱动单元4输出控制信号。电机驱动单元4控制电机6旋转，推动推杆9完成排气过程。

电机6为直流步进电机，通过电机驱动单元4控制电机6的正反转、步长及转动的角度。第一控制器1给电机驱动单元4M个脉冲，电机6转1圈；

电机编码器3包含霍尔传感器，分别为AB项，当电机在转动时，可以向第一控制器1和第二控制器2输出高低电平。电机6转1圈，霍尔传感器可以检测到N个电平；

减速箱7内部为行星齿能，能调整减速比为X:1，即电机旋转X圈，丝杆8旋转1圈,通过螺纹可推进推杆Ymm,故可以通过控制电机6的旋转进而控制推杆前进的距离Y＝(电机输出的脉冲数/M/X)*Y；

薄膜压力传感器在受到的压力为零时，电阻趋近于无穷大，经过信号采样电路5后，输出电压Vout趋近于0V；在受到压力时，电阻阻值变的很小为Rs，经过信号采样电路5后，第一控制器1能够收到采样信号Vout＝Vcc*R0/(R0+Rs)，其中R0为设定的固定阻值，与薄膜压力传感器的阻值Rs有关，R0可以在1-10KΩ内进行取值；

自动排气装置上还安装有药仓检测开关，当装有药瓶的药仓与自动排气装置连接时，药仓检测开关会被压下，电平发生变化，第一控制器1能收到电平信号并下发排气指令；

第一控制器1和第二控制器2既能同时控制电机驱动单元4的使能，使电机6停止，还能同时通过电机编码器3监控电机6的运行；

第一控制器1还能够控制电机6的转动和监控传感器10的状态。

控制器1和控制器2之间能相互通讯，当其中一个控制器发生故障，另一个控制器会停止电机6的运行并通过报警装置进行报警。

当电机6在转动时，电机编码器3能够同时向第一控制器1和第二控制器2输出高低电平，如果电机运行状态与编码器读取的状态不一样(即电机输出的脉冲数M与编码器读取的脉冲数N误差较大)，第一控制器1和/或者第二控制器2控制电机6停止并通过报警装置进行报警。

实施例3：

结合图1所示，本实用新型的实施例中提供了一种用于电子注射器的自动排气装置，包括控制模块、执行模块和报警装置。控制模块与执行模块连接，控制模块与报警装置连接。

控制模块能够控制执行模块向药瓶方向进行推进，执行模块能够与药瓶的胶塞相抵触，从而完成自动排气；当执行模块出现异常时，报警装置能够立即报警。

控制模块包括第一控制器1、第二控制器2、电机编码器3、电机驱动单元4、信号采样电路5和药仓检测开关13。

执行模块包括电机6、减速箱7、丝杆8、推杆9以及传感器10。丝杆8上设置有外螺纹，推杆9内部设置有内螺纹。

传感器10为薄膜压力传感器。薄膜压力传感器的耐久性强，可以100万次以上；激响应时间短，小于10ms。

电机编码器3与第一控制器1连接，第一控制器1与电机驱动单元4连接，第一控制器1还与信号采样电路5连接，信号采样电路5与传感器10连接；电机编码器3还与第二控制器2连接，第二控制器2与电机驱动单元4连接，电机驱动单元4与电机6连接；电机编码器3与电机6连接；电机6的输出轴与减速箱7连接，减速箱7的输出轴与丝杆8连接，丝杆8的一端与推杆9螺纹连接，推杆9的一端连接有传感器10；报警装置与第一控制器1和第二控制器2电连接。药仓检测开关13与第一控制器1电连接。

在排气过程中，电机编码器3能够监测电机6的运行，监测信号会同时传递给第一控制器1和第二控制器2，进而判断排气的进程。使用两个控制器进行控制，当其中一个控制器出现异常时，能够及时控制电机驱动单元4停下电机6并报警，避免电机6排气失控的情况出现。

在开始排气过程时，第一控制器1开始向电机驱动单元4输出使能信号，同时第一控制器1向电机驱动单元4输出控制信号。电机驱动单元4控制电机6旋转，推动推杆9完成排气过程。

电机6为直流步进电机，通过电机驱动单元4控制电机6的正反转、步长及转动的角度。第一控制器1给电机驱动单元4M个脉冲，电机6转1圈；

电机编码器3包含霍尔传感器，分别为AB项，当电机在转动时，可以向第一控制器1和第二控制器2输出高低电平。电机6转1圈，霍尔传感器可以检测到N个电平；

减速箱7内部为行星齿能，能调整减速比为X:1，即电机旋转X圈，丝杆8旋转1圈,通过螺纹可推进推杆Y mm,故可以通过控制电机6的旋转进而控制推杆前进的距离Y＝(电机输出的脉冲数M/X)*Y；

薄膜压力传感器在受到的压力为零时，电阻趋近于无穷大，经过信号采样电路5后，输出电压Vout趋近于0V；在受到压力时，电阻阻值变的很小为Rs，经过信号采样电路5后，第一控制器1能够收到采样信号Vout＝Vcc*R0/(R0+Rs)，其中R0为设定的固定阻值，与薄膜压力传感器的阻值Rs有关，R0可以在1-10KΩ内进行取值；

自动排气装置上还安装有药仓检测开关，当装有药瓶的药仓与自动排气装置连接时，药仓检测开关会被压下，电平发生变化，第一控制器1能收到电平信号并下发排气指令；

第一控制器1和第二控制器2既能同时控制电机驱动单元4的使能，使电机6停止，还能同时通过电机编码器3监控电机6的运行；

第一控制器1还能够控制电机6的转动和监控传感器10的状态。

控制器1和控制器2之间能相互通讯，当其中一个控制器发生故障，另一个控制器会停止电机6的运行并通过报警装置进行报警。

当电机6在转动时，电机编码器3能够同时向第一控制器1和第二控制器2输出高低电平，如果电机运行状态与编码器读取的状态不一样(即电机输出的脉冲数M与编码器读取的脉冲数N误差较大)，第一控制器1和/或者第二控制器2控制电机6停止并通过报警装置进行报警。

本实施例与第一、二实施例不同之处在于：

报警装置包括蜂鸣器11和屏幕12。蜂鸣器11和屏幕12分别与第一控制器1连接，蜂鸣器11和屏幕12分别与第二控制器2连接。

当电机运行状态发生异常，第一控制器1和/或者第二控制器2使电机6停止，并通过屏幕12提示排气异常和蜂鸣器报警。

薄膜压力传感器具有体积小，灵敏度高的优点，其厚度为0.3mm，直径5mm，压力敏感范围为30g～1KG,即当压力大于0.3N时压力传感器的阻值发生明显变化。

本实施例一种用于电子注射器的自动排气装置的使用过程如下：

S1.用户将药瓶和针头装入药仓后，将药仓与自动排气装置连接，药仓检测开关13被压下；

S2.第一控制器1收到药仓检测开关13的电平信号，下发开始排气指令；

S3.第一控制器1和第二控制器2向电机驱动单元4输出使能信号，然后第一控制器1开始向电机驱动单元4输出控制信号；

S4.电机驱动单元4控制电机6旋转，通过减速箱7带动丝杆8旋转，丝杆8推动推杆9前进开始排气过程，排气过程中，第一控制器1和第二控制器2通过电机编码器3实时监控电机6的运转；

S5.当推杆9前进直至传感器10即将要接触药瓶的胶塞时，推杆9继续前进，此时传感器10受到了胶塞的阻力，阻值发生了变化，经过信号采样电路5反馈给第一控制器1，此时第一控制器1和第二控制器2停止向电机驱动单元4输出使能信号，使电机6停止旋转，排气结束。

本实用新型一种用于电子注射器的自动排气装置，通过第一控制器1、第二控制器2、传感器10和信号采样电路5的设置，实现对推杆9的推进行程的控制，从而完成排气；电机编码器3能够监测电机6的运行，监测信号会同时传递给第一控制器1和第二控制器2，进而判断排气的进程，当电机运行状态发生异常，第一控制器1和第二控制器2使电机6停止，并通过屏幕12提示排气异常和蜂鸣器11报警；设置两个控制器进行控制，当其中一个控制器出现异常时，能够及时控制电机驱动单元4停下电机6并报警，避免电机6排气失控的情况出现。

本实用新型能够实现全自动、精准的排气，不浪费药液；使用双控制器进行控制，当其中一个控制器出现异常时，能够及时控制电机驱动单元4停下电机6并进行报警，避免电机6出现排气失控的情况；电机编码器3能实时给双控制器发监测信号，能更安全有效的完成排气过程；薄膜压力传感器的耐久性强，能够使用100万次以上，激响应时间短，小于10ms；排气时，屏幕12上会显示排气中；故障时，屏幕12会显示故障并让蜂鸣器11报警。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，包括控制模块、执行模块和报警装置，控制模块与执行模块连接，控制模块与报警装置连接；

控制模块包括第一控制器、第二控制器、电机编码器、电机驱动单元、信号采样电路和药仓检测开关；

电机编码器与第一控制器连接，第一控制器与电机驱动单元连接，第一控制器与信号采样电路连接，信号采样电路与执行模块连接；电机编码器与第二控制器连接，第二控制器与电机驱动单元连接，电机驱动单元与执行模块连接；电机编码器与执行模块连接；药仓检测开关与第一控制器电连接；第一控制器和第二控制器分别与报警装置连接；第一控制器和第二控制器连接。

2.根据权利要求1所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，执行模块包括电机、减速箱、丝杆、推杆以及传感器；电机的输出轴与减速箱连接，减速箱的输出轴与丝杆连接，丝杆的一端与推杆连接，推杆的一端与传感器连接；信号采样电路与传感器连接；电机驱动单元与电机连接；电机编码器与电机连接。

3.根据权利要求2所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，电机为步进电机。

4.根据权利要求2所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，丝杆的一端与推杆螺纹连接。

5.根据权利要求2所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，所述传感器为压力传感器。

6.根据权利要求5所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，所述传感器为薄膜压力传感器。

7.根据权利要求2所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，所述丝杆上设置有外螺纹。

8.根据权利要求2所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，推杆内部设置有内螺纹。

9.根据权利要求1所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，报警装置包括蜂鸣器和屏幕，蜂鸣器和屏幕分别与第一控制器连接，蜂鸣器和屏幕分别与第二控制器连接。

10.根据权利要求1所述的用于电子注射器的自动排气装置，其特征在于，电机编码器内部设置有霍尔传感器。

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