CN220899270U - 注射器用的控制系统及其注射器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及精密注射技术领域，尤其涉及一种注射器用的控制系统及其注射器。注射器用的控制系统包括：控制模块；驱动模块，与控制模块连接，驱动模块还与电机连接；第一检测模块，与控制模块连接，第一检测模块包括第三传感器和第四传感器，第三、第四传感器在同时改变输出状态后且改变后的输出状态相同时，控制电机通电；第二检测模块，与控制模块连接，第二检测模块包括第一传感器和第二传感器，控制模块根据第一传感器和第二传感器的输出状态改变，控制电机是否工作；若第一、第二传感器的输出状态相同，控制电机停止进针工作。本实用新型的注射器用的控制系统，自动化控制精度高，安全性、可靠性和注射稳定性高，防止误触情况的发生。

Description

注射器用的控制系统及其注射器

技术领域

本实用新型涉及精密注射技术领域，尤其涉及一种注射器用的控制系统及其注射器。

背景技术

传统注射器结构细长，标准针头在制造时已固定到注射器上。使用者必须保证操作时拇指和食指间较宽的伸展范围，才能适当推动注射器柱塞，完成注射动作。因此，对该类传统注射器的操作受到操作者使用技巧、身体健康状况和协调性的制约，特别对老人和身体病弱者而言更是难以自行使用。

随着科技的进步，药物注射器越来越自动化、精密化，传统的注射器面临挑战。如今市场上也出现了诸多自动注射仪器、自动注射泵、精密注射器等新型注射仪器，此类仪器的出现提高了药物注射方式的自动化程度，现有的自动注射器的行程一般通过电机进行控制，如现有的一种具有自动进出针功能的注射器，包括：壳体；注射组件；驱动组件，驱动组件与注射组件相连以驱动注射组件活动；注射组件包括：笔芯支架，笔芯支架内限定有沿其轴向延伸的笔芯腔；笔芯，笔芯设在笔芯腔内，笔芯内限定有沿其轴向延伸的药液腔；活塞杆，活塞杆沿笔芯的轴向可伸缩地设在药液腔内；套筒，套筒套设在活塞杆上且与笔芯支架的一端相连；齿条，齿条沿套筒的轴向设在套筒的一侧，驱动组件能够驱动齿条以带动活塞杆和笔芯共同沿其长度方向运动。不仅便于实现注射的自动化，减少护理人员的工作量，提高工作效率，而且可以减轻患者在扎针过程中的恐惧感。

但是，注射器在自动化控制时，控制系统可能出现失准，进而导致注射行程的不准确，尤其在伴随使用时长的增加以及机械件的磨损时，自动控制准确度会受到限制，在安全性、可控性和注射稳定性等方面还不够理想。此外，在注射过程中还可能产生误触的情况，导致自动注射器凭空进行注射，可能会导致风险或隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有注射器在自动化控制精度低，易发生误触情况的技术问题，本实用新型提供一种注射器用的控制系统，自动化控制精度高，安全性、可靠性和注射稳定性高，能够避免误触情况的发生。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种注射器用的控制系统，包括：控制模块；驱动模块，与所述控制模块连接，所述驱动模块还与电机连接；第一检测模块，与所述控制模块连接，所述第一检测模块包括第三传感器和第四传感器，所述第三传感器和所述第四传感器在同时改变输出状态后且改变后的输出状态相同时，所述控制模块发送第一信号至所述驱动模块，所述驱动模块执行所述第一信号，控制所述电机通电；第二检测模块，与所述控制模块连接，所述第二检测模块包括第一传感器和第二传感器，所述控制模块根据所述第一传感器和所述第二传感器的输出状态改变，控制所述电机是否工作；其中，若所述第一传感器和所述第二传感器的输出状态相同，所述控制模块发送第二信号至所述驱动模块，所述驱动模块执行所述第二信号，控制所述电机停止进针工作。

进一步，具体地，还包括：通信模块，所述控制模块和所述驱动模块均与所述通信模块连接。

进一步，具体地，还包括：电池管理模块，所述电池管理模块与所述主控模块连接；其中，所述电池管理模块包括电池充电单元和电源转换单元，所述电池充电单元和所述电源转换单元均与所述电池连接，所述电池充电单元给对所述电池进行充电管理，所述电源转换单元对所述电池进行转换处理。

进一步，具体地，还包括警示模块，所述警示模块与所述主控模块连接；其中，所警示模块包括显示单元和所述声音提醒单元，所述显示单元和所述声音提醒单元均与所述主控模块连接，所述声音提醒单元还与所述通信模块连接。

进一步，具体地，所述第三传感器和所述第四传感器均为触摸传感器。

进一步，具体地，所述第一传感器和所述第二传感器均为光敏传感器。

进一步，具体地，所述通信模块为蓝牙模块。

一种注射器，包括：注射主体和设置在注射主体内的注射组件和驱动组件，所述注射组件与所述驱动组件电连接，所述驱动组件用于驱动所述注射组件产生位移以完成药物注射；其中，所述驱动组件包括如上所述注射器用的控制系统。

进一步，具体地，所述注射组件包括推杆，所述电机用于驱动所述推杆沿轴向运动，所述推杆上设有供所述第一传感器和所述第二传感器进行检测的检测部，所述第一传感器和所述第二传感器位于所述推杆的侧边并沿所述推杆的轴向延伸方向分布；

所述注射器在使用时，所述检测部跟随所述推杆在所述第一传感器和所述第二传感器之间往复运动。

进一步，具体地，所述检测部跟随所述推杆在所述第一传感器和所述第二传感器之间往复运动时，所述检测部能够遮挡所述第一传感器和所述第二传感器，当所述第一传感器和所述第二传感器检测到的输出状态均相同，所述控制模块控制所述电机停止进针工作。

进一步，具体地，所述注射器在使用时，当所述第三传感器和所述第四传感器均与被注射者的皮肤接触，所述第三传感器和所述第四传感器同时改变输出状态，且改变后的输出状态相同，所述控制模块控制所述电机通电。

本实用新型的有益效果是，一种注射器用的控制系统，通过设置第一检测模块避免了注射器使用过程中误触情况的发生；通过设置第二检测模块，提高了自动化控制精度，确保了使用过程中安全性、可靠性和注射稳定性；另外，结构简单，易于操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例一控制系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一驱动模块的原理图。

图3是本实用新型实施例一第一检测模块的原理图。

图4是本实用新型实施例一第二检测模块的原理图。

图5是本实用新型实施例一通信模块的原理图。

图6是本实用新型实施例一电池管理模块的原理图。

图7是本实用新型实施例一的显示单元的原理图。

图8是本实用新型实施例一的声音提醒单元的原理图。

图9是本实用新型实施例二注射器的结构示意图。

图10是本实用新型实施例三注射方法的流程示意图。

图中1、驱动组件；2、注射组件；3、第一传感器；4、第二传感器；5、检测部；6、第三传感器；7、第四传感器；8、电池；11、电机、21、推杆；91、控制模块；92、驱动模块；93、第一检测模块；94、第二检测模块；95、通信模块；96、电池管理模块；97、警示模块；961、电池充电单元；962、电源转换单元；971、显示单元；972、声音提醒单元。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供了一种注射器用的控制系统，包括：控制模块91；驱动模块92，与控制模块91连接，驱动模块92还与电机11连接；第一检测模块93，与控制模块91连接，第一检测模块93包括第三传感器6和第四传感器7，第三传感器6和第四传感器7在同时改变输出状态后且改变后的输出状态相同时，控制模块91发送第一信号至驱动模块92，驱动模块92执行第一信号，控制电机11通电；第二检测模块94，与控制模块91连接，第二检测模块94包括第一传感器3和第二传感器4，控制模块91根据第一传感器3和第二传感器4的输出状态改变，控制电机11是否工作；其中，若第一传感器3和第二传感器4的输出状态相同，控制模块91发送第二信号至驱动模块92，驱动模块92执行第二信号，控制电机11停止进针工作。

控制模块91包括MCU，MCU的型号采用但不限于STM32L072RB，STM32L072RB具有高性能Arm Cortex-M0+的通用串行总线(无USB 2.0晶体)以32MHz频率运行的32位RISC内核，还包括存储器保护单元(MPU)、高速嵌入式存储器以及广泛的增强型I/O和外围设备。

驱动模块92包括：驱动芯片U73，驱动芯片U73的型号采用但不限于MS41939，MS41939为单通道5V低压步进电机驱动芯片，通过具有电流细分的电压驱动方式以扭矩纹波修正技术，实现超低噪声微步进驱动，芯片另外还内置一个直流电机11驱动器驱动电流为±0.5A。

具体的，驱动芯片U73的第1引脚SCK与MCU的第27引脚PB1相连，驱动芯片U73的第2引脚SIN与MCU的第26引脚PB0相连，驱动芯片U73的第3引脚VD_FZ与MCU的第17引脚PA3相连，驱动芯片U73的第4引脚PLS2与MCU的第23引脚PA7相连，驱动芯片U73的第5引脚RSTB与MCU的第22引脚PA6相连，驱动芯片U73的第23引脚SOUT与MCU的第30引脚PB11相连，驱动芯片U73的第24引脚CS与MCU的第29引脚PB10相连；驱动芯片U73的第9引脚OUTE2与电机11正极端相连，驱动芯片U73的第11引脚OUTE1与电机11负极端相连。驱动芯片根据MCU芯片传输信号来控制电机11。

第一检测模块93中，第三传感器(6)和第四传感器(7)置于注射器的表面，便于与注射者的皮肤接触。第三传感器6和第四传感器7均为触摸传感器。触摸传感器采用但不限于TTP223E-BA6的单按键触摸检测芯片，具体的，第三传感器6的第1引脚Q为CMOS输出并与MCU的第14引脚PA0相连，第四传感器7的第1引脚Q为CMOS输出并与MCU的第16引脚PA2相连，第三传感器6和第四传感器7的第2引脚VSS均接地，第一触摸按键和电容C511的一端均与第三传感器6的第3引脚I连接，第二触摸按键和电容C510的一端均与第四传感器7的第3引脚I连接，电容C511的另一端和电容C510的另一端均接地，第三传感器6的第5引脚VDD和第四传感器7的第5引脚VDD相连后与MCU的第13引脚VDDA相连。

当第一触摸按键和第二触摸按键用于检测是否有信号输入，当第一触摸按键和第二触摸按键同时有信号输入时，第三传感器6和第四传感器7切换输出状态，且切换后的输出状态均相同，经第三、第四传感器7的第1引脚Q将该输出状态传输给MCU，MCU根据该输出状态生成第一信号，并将生成的第一信号传输至驱动芯片U73，驱动芯片接收并执行第一信号，控制电机11通电。

需要说明的是，第一触摸按键和第二触摸按键仅有一个信号输入，或无信号输入时，电机11不通电。

第二检测模块94中，第一传感器3和第二传感器4均为光敏传感器。光敏传感器采用但不限于RPI-0226，具体的，第一传感器3的第1引脚和第4引脚均接地，第二传感器4的第1引脚和第4引脚均接地，第一传感器3的第2引脚与电阻R506的一端相连，第二传感器4的第2引脚与电阻R505的一端相连，电阻R506的另一端和电阻R505的另一端相连，连接后与MCU的第32引脚VDD相连，MCU的第25引脚PC5和电阻R514的一端均与第一传感器3的第3引脚相连，MCU的第24引脚PC4和电阻R475的一端均与第二传感器4的第3引脚相连，电阻R514的另一端和电阻R475的另一端相连，连接后与电源输出端连接。

第一传感器3和第二传感器4用于检测光信号，当光信号同时变化时，第一传感器3和第二传感器4的输出状态相同，第一、第二传感器4的第3引脚将输出状态传输给MCU，MCU根据输出状态生成第二信号，并将生成的第二信号传输至驱动芯片U73，驱动芯片U73执行第二信号，控制电机11停止进针工作。

在本实施例中，还包括：通信模块95，控制模块91和驱动模块92均与通信模块95连接。通过通信模块95与外部设备建立通信连接。控制模块91与通信模块95连接，控制模块91可以接收通信模块95控制指令，进行注射控制参数和交互界面的操作，另外控制模块91和通信模块95同时对电机11运动进行反馈处理并相互验证反馈结果，确保电机11安全运行，减小电机11运行出错风险。通信模块95在驱动模块92运行时，接收驱动模块95的运行信息反馈，在驱动异常时，通信模块95能够正确在人机交互信号中给出异常信息，确保驱动模块95运行正常。

通信模块95为蓝牙模块，蓝牙模块包括无线射频芯片U66，无线射频芯片的型号采用但不限于TLSR8251F512ET32，驱动芯片U73的第9引脚OUTE2连接在无线射频芯片U66的第22引脚UART_TX上，驱动芯片U73的第11引脚OUTE1连接在无线射频芯片U66的第21引脚I2C_SCK上。

在本实施例中，还包括：电池管理模块96，电池管理模块96与控制模块91连接；其中，电池管理模块96包括电池充电单元961和电源转换单元962，电池充电单元961和电源转换单元962均与电池连接，电池充电单元961给对电池进行充电管理，电源转换单元962对电池进行转换处理。

具体的，电池充电单元961包括电池电源管理芯片IC71，电池电源管理芯片IC71的型号采用但不限于MCP73831-2ACI，电源转换单元962包括：低压差稳压器IC69，低压差稳压器IC69的型号采用但不限于MCP1700-3002，电池电源管理芯片IC71的第1引脚STAT与MCU的第8引脚PC0_ADC_IN10，电池电源管理芯片IC71的第3引脚VBAT与低压差稳压器IC69的第3引脚IN相连，电池电源管理芯片IC71的第2引脚VSS通过电容C491和电容C493与电池电源管理芯片IC71的第3引脚VBAT并联，同时，电池电源管理芯片IC71的第3引脚VBAT连接电池接口，电池电源管理芯片IC71的第4引脚VDD连接电源接口，用以实现对电池8充电。

在本实施例中，还包括警示模块97，警示模块97与控制模块91连接；其中，所警示模块97包括显示单元971和声音提醒单元972，显示单元971和声音提醒单元972均与控制模块91连接，声音提醒单元972还与通信模块95连接。

显示单元971包括液晶屏幕，液晶屏幕选用但不限于VGM128128A7W01，液晶屏幕的第8引脚CS与MCU的第50引脚PA15相连，液晶屏幕的第9引脚RES与MCU的第54引脚PD2相连，液晶屏幕的第10引脚A0与MCU的第53引脚PC12相连，用以接收MCU传输信号，并显示。显示单元971用于注射参数，注射状态，电池信息以及报警信息的显示。

控制模块91控制声音提醒单元972的运行，同时将控制信息反馈给通信模块95，同时，通信模块95也能够获取到声音提醒单元972的运行状态，声音提醒单元972包括音频放大器U79和扬声器，扬声器和音频放大器U79连接，音频放大器U79的型号采用但不限于功放8002A，音频放大器U79的第1引脚与NPN型三极管Q129的集电极相连，NPN型三极管Q129的发射极与电容C518的一端均接地，音频放大器U79的第2引脚和第3引脚均与电容C518的另一端相连，NPN型三极管Q129的基极与无线射频芯片U66的第31引脚PD2相连，NPN型三极管Q129的基极还与MCU的第2引脚PC13相连。

实施例二

如图1所示，本申请实施例提供了一种注射器，包括：注射主体和设置在注射主体内的注射组件2和驱动组件1，注射组件2与驱动组件1电连接，驱动组件11用于驱动注射组件2产生位移以完成药物注射；其中，驱动组件1包括如上注射器用的控制系统。

在本实施例中，注射组件2包括推杆21，电机11用于驱动推杆21沿轴向运动，推杆21上设有供第一传感器3和第二传感器4进行检测的检测部5，第一传感器3和第二传感器4位于推杆21的侧边并沿推杆21的轴向延伸方向分布；注射器在使用时，检测部5跟随推杆21在第一传感器3和第二传感器4之间往复运动。

在本实施例中，检测部5跟随推杆21在第一传感器3和第二传感器4之间往复运动时，检测部5能够遮挡第一传感器3和第二传感器4，当第一传感器3和第二传感器4检测到的输出状态均相同，控制模块91控制电机11停止进针工作。换言之，检测部5在随推杆21在第一传感器3和第二传感器4之间往复运动时，会使得第一传感器3或第二传感器4所检测到的光信号变化，以此改变第一传感器3或第二传感器4的输出状态，当第一传感器3和第二传感器4所检测到的光信号同时减弱或增强时，输出状态均相同，电机11停止进针工作。

需要说明的是，第一传感器3和第二传感器4也可以是其他类型的传感器，只要是能够实现对推杆21运动距离的限位即可，具体可以根据需要进行设置，在此不做任何限制。

在本实施例中，注射器在使用时，当第三传感器6和第四传感器7均与被注射者的皮肤接触，第三传感器6和第四传感器7同时改变输出状态，且改变后的输出状态相同，控制模块91控制电机11通电。进一步的，当第三传感器6和第四传感器7均与被注射者的皮肤接触，第三传感器6和第四传感器7之间导通，即第三传感器6和第四传感器7之间通过皮肤产生电连接，控制模块91控制电池8向电机11供电，第三传感器6和第四传感器7之间不连通时，电池8不向电机11供电，即在未接触皮肤时，注射组件2不能够被触发，以此来避免使用操作过程中可能的误触。

实施例三

如图1所示，本申请实施例提供了一种采用如上的注射器的注射方法，注射方法包括：

S1：第三传感器6和第四传感器7检测是否有接触被注射者的皮肤；

若第三传感器6和第四传感器7均检测到有接触被注射者的皮肤，控制电机11通电；

S2：电机11用于驱动推杆21沿轴向运动，推杆21沿着第二传感器4至第一传感器3的方向运动，以完成药物注射；

S3：推杆21在初始位置时，检测部5同时遮挡第一传感器3和第二传感器4，推杆21刚开始运动时，第二传感器4不在被检测部5遮挡，第二传感器4的输出状态改变，第一传感器3还被检测部5遮挡，第一传感器3的输出状态不变，随着推杆21的继续运动，直至第一传感器3不被检测部5遮挡，第一传感器3的输出状态得到改变，此时第一传感器3和第二传感器4输出状态相同，控制电机11停止进针工作，完成药物注射。

在本实施例中，在步骤S1中，若第三传感器6和第四传感器7中未检测到有接触被注射者的皮肤，或仅第三传感器6或第四传感器7检测到有接触被注射者的皮肤，电机11不通电，以此来避免使用操作过程中可能的误触。

综上所述，本实用新型的一种注射器用的控制系统，通过设置第一检测模块93避免了注射器使用过程中误触情况的发生，通过设置第二检测模块94，提高了自动化控制精度，确保了使用过程中安全性、可靠性和注射稳定性，另外，结构简单，易于操作。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (11)

1.一种注射器用的控制系统，其特征在于，包括：

控制模块(91)；

驱动模块(92)，与所述控制模块(91)连接，所述驱动模块(92)还与电机(11)连接；

第一检测模块(93)，与所述控制模块(91)连接，所述第一检测模块(93)包括第三传感器(6)和第四传感器(7)，所述第三传感器(6)和所述第四传感器(7)在同时改变输出状态后且改变后的输出状态相同时，所述控制模块(91)发送第一信号至所述驱动模块(92)，所述驱动模块(92)执行所述第一信号，控制所述电机(11)通电；

第二检测模块(94)，与所述控制模块(91)连接，所述第二检测模块(94)包括第一传感器(3)和第二传感器(4)，所述控制模块(91)根据所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)的输出状态改变，控制所述电机(11)是否工作；

其中，若所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)的输出状态相同，所述控制模块(91)发送第二信号至所述驱动模块(92)，所述驱动模块(92)执行所述第二信号，控制所述电机(11)停止进针工作。

2.如权利要求1所述的注射器用的控制系统，其特征在于，还包括：通信模块(95)，所述控制模块(91)和所述驱动模块(92)均与所述通信模块(95)连接。

3.如权利要求2所述的注射器用的控制系统，其特征在于，还包括：电池管理模块(96)，所述电池管理模块(96)与所述控制模块(91)连接；

其中，所述电池管理模块(96)包括电池充电单元(961)和电源转换单元(962)，所述电池充电单元(961)和所述电源转换单元(962)均与所述电池连接，所述电池充电单元(961)给对所述电池进行充电管理，所述电源转换单元(962)对所述电池进行转换处理。

4.如权利要求3所述的注射器用的控制系统，其特征在于，还包括警示模块(97)，所述警示模块(97)与所述控制模块(91)连接；

其中，所警示模块(97)包括显示单元(971)和声音提醒单元(972)，所述显示单元(971)和所述声音提醒单元(972)均与所述控制模块(91)连接，所述声音提醒单元(972)还与所述通信模块(95)连接。

5.如权利要求1所述的注射器用的控制系统，其特征在于，所述第三传感器(6)和所述第四传感器(7)均为触摸传感器。

6.如权利要求1所述的注射器用的控制系统，其特征在于，所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)均为光敏传感器。

7.如权利要求2所述的注射器用的控制系统，其特征在于，所述通信模块(95)为蓝牙模块。

8.一种注射器，其特征在于，包括：注射主体和设置在注射主体内的注射组件(2)和驱动组件(1)，所述注射组件(2)与所述驱动组件(1)电连接，所述驱动组件(1)用于驱动所述注射组件(2)产生位移以完成药物注射；

其中，所述驱动组件(1)包括如权利要求1至7中任一项所述注射器用的控制系统。

9.如权利要求8所述的注射器，其特征在于，所述注射组件(2)包括推杆(21)，所述电机(11)用于驱动所述推杆(21)沿轴向运动，所述推杆(21)上设有供所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)进行检测的检测部(5)，所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)位于所述推杆(21)的侧边并沿所述推杆(21)的轴向延伸方向分布；

所述注射器在使用时，所述检测部(5)跟随所述推杆(21)在所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)之间往复运动。

10.如权利要求9所述的注射器，其特征在于，所述检测部(5)跟随所述推杆(21)在所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)之间往复运动时，所述检测部(5)能够遮挡所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)，当所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)检测到的输出状态均相同，所述控制模块(91)控制所述电机(11)停止进针工作。

11.如权利要求9所述的注射器，其特征在于，所述注射器在使用时，当所述第三传感器(6)和所述第四传感器(7)均与被注射者的皮肤接触，所述第三传感器(6)和所述第四传感器(7)同时改变输出状态，且改变后的输出状态相同，所述控制模块(91)控制所述电机(11)通电。