一种具有气泡检测功能的自动注射装置的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械领域，特别涉及一种具有气泡检测功能的自动注射装置。


背景技术：

2.目前，医院中如皮试、疫苗接种等药液微量注射的操作以及患者输液的工作都由医护人员完成，在药物注射过程中，如果注射器内的药液中有气泡，气泡进入人体内会对病人产生不利影响，当气泡直径大于5ml时甚至会导致病人死亡，为了保证注射安全，必须在注射前进行排气泡检查，而现有的排气泡的检查一般由医务人员肉眼检查，存在误差。其次，医护人员反复注射操作工作强度大，且长时间与患者接触存在交叉感染风险等问题。
3.申请号cn201620445905.4的专利公开了一种注射器管路气泡检测结构，注射筒固定在注射泵的基座上，注射筒一端开设注射口，注射口上安装注射器接头，管路通过注射器接头与注射筒连接；红外线检测结构包括带有报警指示灯的红外线检测块和固定座，固定座安装在注射泵的基座上，红外线检测块固定在固定座上，且红外线检测块安装在注射口处。本实用新型实现管路漏气及有气泡时能自动报警暂停功能，方便及时维修注射器管路。其通过光电式原理检测药液中是否有气泡，但是光电式检测只对介质的颜色敏感，对液柱和气泡的区别不明显。
4.因此，亟待设计一种具有气泡检测功能的自动注射装置，可以精确方便地检测药液中的气泡的同时，自动采集药液并进行注射操作。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.本实用新型的目的在于提供一种具有气泡检测功能的自动注射装置，以解决现有的注射器辅助装置对药液中气泡检测不够准确，以及不能自动采集药液并进行注射操作的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述具有气泡检测功能的自动注射装置解决现有的注射器辅助装置对药液中气泡检测不够准确，以及不能自动采集药液并进行注射操作的问题，本实用新型提供如下技术方案：
9.一种具有气泡检测功能的自动注射装置，包括竖直旋转电动滑台、水平旋转电动滑台、注射器滑台、注射器活塞杆滑台，所述竖直旋转电动滑台、水平旋转电动滑台相连接，所述水平旋转电动滑台连接注射器滑台，所述注射器滑台连接注射器活塞杆滑台，所述注射器活塞杆滑台连接注射器，所述注射器前部两侧设置超声波传感器发射端、超声波传感器接收端，所述超声波传感器接收端与控制器电连接。
10.优选的，所述注射器滑台包括第一丝杆电机、第一电机固定零件、第一丝杆螺帽、第一滑块、第一滑轨、第一丝杆支撑轴承，所述第一丝杆电机通过第一电机固定零件安装在
转接板上，所述第一丝杆电机的丝杆贯穿连接在第一滑块中，所述滑块第一滑块外部与第一滑轨相接触，所述第一滑轨安装在转接板上；
11.所述注射器活塞杆滑台包括第二丝杆电机、第二电机固定零件、第二丝杆螺帽、第二滑块、第二滑轨、第二丝杆支撑轴承，所述第二丝杆电机通过第二电机固定零件安装在底板上，所述第二丝杆电机的丝杆贯穿连接在第二滑块中，所述第二滑块外部与第二滑轨相接触，所述第二滑轨安装在底板上
12.优选的，所述皮试装置转接板上还安装夹爪，所述夹爪夹住注射器的腔体，所述第一滑块前端与注射器的抽吸杆连接。
13.优选的，所述控制器包括单片机处理器、触摸屏、放大电路、电机驱动模块、电源模块、报警提示模块，所述单片机处理器与超声波传感器发射端、触摸屏、电机驱动模块、电源模块、报警提示模块电性连接，所述电机驱动模块输出端连接第一丝杆电机，所述电源模块还与电机驱动模块电性连接，所述超声波传感器接收端输出端连接放大电路，所述放大电路输出端连接单片机处理器。
14.优选的，所述注射器的腔体后部与转接板之间还设置基准零件。
15.优选的，所述第一滑块连接注射器的抽吸杆的部分剖面形状为倒l形。
16.优选的，所述第一丝杆电机的丝杆前端连接在第一丝杆支撑轴承中，所述第一丝杆电机的丝杆后端通过第一丝杆螺帽连接在第一滑块上；所述第二丝杆电机的丝杆前端连接在第二丝杆支撑轴承中，所述第二丝杆电机的丝杆后端通过第二丝杆螺帽连接在第二滑块上。
17.优选的，所述第一丝杆电机、第二丝杆电机的丝杆分别贯穿连接在第一滑块、第二滑块中，其中所述第一丝杆电机、第二丝杆电机的丝杆外侧设置螺纹，所述第一滑块、第二滑块内部设置螺纹孔，所述第一丝杆电机、第二丝杆电机的丝杆外侧与第一滑块、第二滑块内部通过螺纹连接。
18.(三)有益效果
19.与现有技术相比，本实用新型提供了一种具有气泡检测功能的自动注射装置，具备以下有益效果：本实用新型通过设计注射器滑台、注射器活塞杆滑台，实现了对注射器采集药液的自动控制，医务人员只需远程操作，减轻医患交叉感染风险；通过超声传感器，实现了药液采集过程中气泡的自动检测、自动排出，无需通过医务人员肉眼判断，控制精度较高，节约了时间、提升了工作效率。
附图说明
20.图1为本实用新型一种具有气泡检测功能的自动注射装置的整体结构示意图；
21.图2为本实用新型一种具有气泡检测功能的自动注射装置的排气泡结构示意图；
22.图3为本实用新型一种具有气泡检测功能的自动注射装置的控制系统原理框图；
23.图4为本实用新型一种具有气泡检测功能的自动注射装置的超声波传感器发射端电路原理图；
24.图5为本实用新型一种具有气泡检测功能的自动注射装置的超声波接收端以及放大电路电路原理图。
25.图中：1、竖直旋转电动滑台；2、水平旋转电动滑台；3、第一丝杆电机； 4、第一电机
固定零件；5、第一丝杆螺帽；6、第一滑块；7、第一滑轨；8、第一丝杆支撑轴承；9、基准零件；10、夹爪；11、超声波传感器发射端；12、转接板；13、注射器；14、超声波传感器接收端；15、残液回收罐；22、底板；23、第二丝杆电机；24、第二电机固定零件；25、第二丝杆螺帽；26、第二滑块；27、第二滑轨；28、第二丝杆支撑轴承。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1、2所示，一种具有气泡检测功能的自动注射装置，包括竖直旋转电动滑台1、水平旋转电动滑台2、注射器滑台、注射器活塞杆滑台，竖直旋转电动滑台1、水平旋转电动滑台2相连接，水平旋转电动滑台2连接注射器滑台，注射器滑台连接注射器活塞杆滑台，注射器活塞杆滑台连接注射器13，注射器13前部两侧设置超声波传感器发射端11、超声波传感器接收端14，超声波传感器接收端14与控制器电连接。
28.其中，注射器滑台包括第一丝杆电机3、第一电机固定零件4、第一丝杆螺帽5、第一滑块6、第一滑轨7、第一丝杆支撑轴承8，第一丝杆电机3通过第一电机固定零件4安装在转接板12上，第一丝杆电机3的丝杆贯穿连接在第一滑块6中，滑块第一滑块6外部与第一滑轨7相接触，第一滑轨7安装在转接板12上；
29.注射器活塞杆滑台包括第二丝杆电机23、第二电机固定零件24、第二丝杆螺帽25、第二滑块26、第二滑轨27、第二丝杆支撑轴承28，第二丝杆电机23通过第二电机固定零件24安装在底板22上，第二丝杆电机23的丝杆贯穿连接在第二滑块26中，第二滑块26外部与第二滑轨27相接触，第二滑轨27安装在底板22上。
30.另外，皮试装置转接板12上还安装夹爪10，夹爪10夹住注射器13的腔体，第一滑块6前端与注射器13的抽吸杆连接。注射器13的腔体后部与转接板12之间还设置基准零件9。第一滑块6连接注射器13的抽吸杆的部分剖面形状为倒l形。
31.第一丝杆电机3的丝杆前端连接在第一丝杆支撑轴承8中，第一丝杆电机3的丝杆后端通过第一丝杆螺帽5连接在第一滑块6上；第二丝杆电机23 的丝杆前端连接在第二丝杆支撑轴承28中，第二丝杆电机23的丝杆后端通过第二丝杆螺帽25连接在第二滑块26上。
32.第一丝杆电机3、第二丝杆电机23的丝杆分别贯穿连接在第一滑块6、第二滑块26中，其中第一丝杆电机3、第二丝杆电机23的丝杆外侧设置螺纹，第一滑块6、第二滑块26内部设置螺纹孔，第一丝杆电机3、第二丝杆电机 23的丝杆外侧与第一滑块6、第二滑块26内部通过螺纹连接。
33.如图3所示，所述控制器包括单片机处理器、触摸屏、放大电路、电机驱动模块、电源模块、报警提示模块，所述单片机处理器与超声波传感器发射端11、触摸屏、电机驱动模块、电源模块、报警提示模块电性连接，所述电机驱动模块输出端连接第一丝杆电机3，所述电源模块还与电机驱动模块电性连接，所述超声波传感器接收端14输出端连接放大电路，所述放大电路输出端连接单片机处理器。
34.如图4所示，为超声波传感器发射端电路原理图，其中电阻r1连接单片机处理器，
单片机脉冲信号通过电阻r1依次经过q1、q2组成的推挽放大电路、mosfet功率管q3放大后，经过变压器t1升压，通过超声波换能器输出超声波信号，超声波换能器与电阻r3同时并联在变压器t1的次级。
35.如图5所示，为超声波接收端以及放大电路电路原理图，接收电路由op37 构成的两级运放电路，tl082构成的二阶带通滤波电路以及lm393构成的比较电路三部分组成。因超声波频率较高，回波信号非常弱，为毫伏级，因此设计成两级放大电路，第一级放大100倍，第二级放大50倍，共放大5000倍左右。
36.本实用新型的工作原理是：
37.第一步，通过调整竖直旋转电动滑台1、水平旋转电动滑台2调整整个装置到合适位置，竖直旋转电动滑台1、水平旋转电动滑台2可以调整使得药液采集装置在空间运动，调整皮试装置本体到合适位置便于采集操作。同时，通过夹爪10夹取注射器13，使注射器13的针柄面靠紧基准零件9，以注射器的针柄面为控制的基准面。
38.第二步，机器控制注射器滑台向前运动，进而夹持注射器的注射器活塞杆滑台向前运动，使得针头向上插入提前配好药液的药瓶中(针头针尖在液面以下)，接着控制注射器活塞杆滑台向后移动，定位精度在0.02mm以内，注射器吸入一定量的药液(3ml，吸液动作完成后，针头针尖仍在液面以下)。
39.第三步，控制注射器滑台向后退缩，进而注射器活塞杆滑台向后退缩，注射器从药瓶中拔出，如图2所示，竖直旋转电动滑台1转动使得注射器倾斜一定角度且针尖向上，将注射器针尖插入残液回收罐，然后控制夹持注射器活塞杆的滑台向前移动定位精度在0.02mm以内，将注射器前部少量气体排出，同时将多余药液排入残液罐中，此时完成注射药液量的精确控制。
40.其中，上述对注射器活塞杆滑台控制的原理为：操作触摸屏让外部控制器实现对注射器活塞杆滑台的控制，如图3所示，单片机处理器接收到控制信号，通过电机驱动模块驱动丝杆电机工作，其中丝杆电机为步进电机，可以实现丝杆正反转，电机驱动模块为电机驱动芯片，这里型号不做具体限制，比如l9170。由于第一丝杆电机3的丝杆贯穿连接在第一滑块6中，其中第一丝杆电机3的丝杆外侧设置螺纹，第一滑块6内部设置螺纹，第一丝杆电机3 的丝杆外侧与第一滑块6内部通过螺纹连接，从而电机正反转时，第一滑块6 将前后运动，而第一滑块6连接注射器13的抽吸杆，进而注射器13的抽吸杆前后运动，实现注射器的抽吸操作，完成上述第二步操作。
41.如图1所示，注射器滑台与注射器活塞杆滑台结构和工作原理相同，其中注射器活塞杆滑台是用来控制注射器的活塞杆前后移动实现吸取药液或者排气泡。注射器滑台是用来控制注射器活塞杆滑台整体前后移动，进而实现注射器插入或者拔出药瓶。注射器滑台包括第二丝杆电机23、第二电机固定零件24、第二丝杆螺帽25、第二滑块26、第二滑轨27、第二丝杆支撑轴承 28，其部件与注射器活塞杆滑台对应，原理相同，这里不再赘述。
42.上述第三步的具体原理是：注射器13前部两侧设置超声波传感器发射端 11、超声波传感器接收端14，结合图3，在检测注射器中的药液是否有气泡时，超声波传感器发射端11向注射器上部的药液中发射超声波，由超声波传感器接收端14接收超声波，接收的超声波信号转换为电信号然后经过放大电路放大后，输出到单片机处理器。超声波传感器发射端11、超声波传感器接收端14和放大电路的具体原理上述内容已经说明。当药液中无气泡，
超声波信号经过药液衰减较小，超声波传感器接收端14能接收到较大的超声波能量信号，当药液中有气泡，超声波信号经过药液衰减较大，超声波传感器接收端14能接收到很小的超声波能量信号。当单片机处理器检测到放大电路放大后的信号仍然较小，说明超声波能量信号衰减，药液中有气泡，报警提示模块(声光报警)报警。然后，单片机控制第一丝杆电机3以一定的步进量前进进而使得注射器的抽吸杆前进，排出药液中的气泡，直到单片机处理器检测到放大电路输出的信号较大(说明药液中无气泡)，控制第一丝杆电机3 停止动作。
43.综上，本实用新型通过设计注射器滑台、注射器活塞杆滑台，实现了对注射器采集药液的自动控制，无需医务人员操作，减轻医患交叉感染风险；通过超声传感器，实现了药液采集过程中气泡的自动排出，无需通过医务人员肉眼判断，控制精度较高，节约了时间、提升了工作效率。
44.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
45.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。