药物输注器件的驱动结构的制作方法

1.本发明主要涉及医疗器械领域，特别涉及一种药物输注器件的驱动结构。


背景技术：

2.正常人身体中的胰腺可自动监测人体血液中的葡萄糖含量，并自动分泌所需的胰岛素/胰高血糖素。而糖尿病患者胰腺的功能出现异常状况，无法正常分泌人体所需胰岛素。因此糖尿病是人体胰腺功能出现异常而导致的代谢类疾病，糖尿病为终身疾病。目前医疗技术尚无法根治糖尿病，只能通过稳定血糖来控制糖尿病及其并发症的发生和发展。
3.糖尿病患者在向体内注射胰岛素之前需要检测血糖。目前多数的检测手段可以对血糖连续检测，并将血糖数据实时发送至远程设备，便于用户查看，这种检测方法称为连续葡萄糖检测(continuous glucose monitoring，cgm)。该方法需要检测装置贴在皮肤表面，将其携带的探头刺入皮下的组织液完成检测。根据cgm检测到的血糖值，输注设备将当前所需的胰岛素输入皮下，进而构成闭环或者半闭环人工胰腺。
4.但是，目前的药物输注器件驱动结构的功耗较大，提高了对电源的要求，而且可靠性较差。
5.因此，现有技术亟需一种功耗较小且可靠性较高的药物输注器件


技术实现要素：

6.本发明实施例公开了一种药物输注器件的驱动结构，由第一开关单元直接控制线性驱动器是否被供电，计时器通过第二开关单元控制供电电路，降低了输注器件的功耗。
7.本发明公开了一种药物输注器件的驱动结构，包括：驱动单元与驱动轮，驱动单元在驱动方向上运动以驱动驱动轮转动；线性驱动器，与驱动单元电连接，供电后的线性驱动器可拉动驱动单元在驱动方向上运动；开关单元组，包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一开关单元与线性驱动器电连接；电源，电源、开关单元组和线性驱动器之间电连接而形成向线性驱动器供电的供电电路；当线性驱动器被供电时，驱动单元实施驱动，可触发表征到达驱动方向终点的第一信号，第一开关单元接收第一信号后断开，以切断向所述线性驱动器供电；和程序单元，包括与第二开关单元电连接的计时器，计时器通过二开关单元控制断开所述供电电路。
8.根据本发明的一个方面，驱动单元包括至少一个驱动部，驱动轮上设置有轮齿，驱动部推动轮齿以驱动驱动轮。
9.根据本发明的一个方面，驱动单元的运动方式包括线性往复运动或者旋转往复运动。
10.根据本发明的一个方面，驱动单元包括两个驱动部，驱动轮包括两个子轮，两个驱动部分别与不同的子轮相互配合，驱动单元分别在往复旋转的两个方向上驱动不同的子轮转动。
11.根据本发明的一个方面，还包括挡墙，当驱动单元与挡墙接触，驱动单元到达驱动
方向的运动终点，在驱动单元向一个驱动方向运动的过程中，驱动单元运动的时间为t，计时器工作时间为t，则t≥t。
12.根据本发明的一个方面，0ms≤t-t≤30ms。
13.根据本发明的一个方面，还包括弹性部件，往复运动包括驱动方向和复位方向，弹性部件向驱动单元施加复位回弹力。
14.根据本发明的一个方面，还包括电连接点，电连接点位于线性驱动器与第一开关单元之间的供电电路上，程序单元与电连接点电连接以获取电连接点的第二信号，第二信号为电压变化信号。
15.根据本发明的一个方面，开关单元包括mos场效应晶体管、模拟开关或者继电器。
16.根据本发明的一个方面，线性驱动器为形状记忆合金。
17.根据本发明的一个方面，驱动单元包括多种不同的往复运动频率、多种不同的往复运动速率或者多种不同的运动幅度。
18.与现有技术相比，本发明的技术方案具备以下优点：
19.本发明公开的药物输注器件的驱动结构中，电源、开关单元组和线性驱动器之间电连接而形成向线性驱动器供电的供电电路；当线性驱动器被供电时，驱动单元实施驱动，可触发表征到达驱动方向终点的第一信号，第一开关单元接收第一信号后断开，以切断向所述线性驱动器供电；程序单元包括与第二开关单元电连接的计时器，计时器通过二开关单元控制断开所述供电电路，缩短线性驱动器被供电的时间，降低了输注器件的功耗。另外，缩短线性驱动器被供电的时间，也同时降低了线性驱动器疲劳断裂的几率，提高驱动的安全性，提升了输注器件的输注可靠性。
20.进一步的，驱动单元包括两个驱动部，驱动轮包括两个子轮，两个驱动部分别与不同的子轮相互配合，驱动单元分别在往复旋转的两个方向上驱动不同的子轮转动。驱动单元分别在往复旋转的两个方向上驱动不同的子轮转动，提高了输注器件的输注效率。
21.进一步的，弹性部件向驱动单元施加复位回弹力，以使驱动单元向复位方向运动。弹性部件能够使驱动单元自动复位，不需要消耗电能，降低输注器件的功耗。
22.进一步的，还包括电连接点，程序单元与电连接点连接，以接收电信号。程序单元通过接收到的电信号不断的调整计时器的预设时间，使预设时间更接近于驱动单元从开始向驱动方向转动直到与挡墙接触的时间，降低输注器件的功耗，提高输注器件的可靠性。
附图说明
23.图1为根据本发明一个实施例的药物输注器件的驱动结构的单元模块结构连接关系示意图；
24.图2为根据本发明一个实施例设置有挡墙的驱动结构的部分结构示意图；
25.图3为根据本发明另一个实施例设置有挡墙的驱动结构的部分结构示意图；
26.图4a-图4d为根据本发明一个实施例驱动结构控制电路示意图；
27.图5a-图5d为根据本发明另一个实施例驱动结构控制电路示意图。
具体实施方式
28.如前所述，现有技术的药物输注器件驱动结构的功耗较大，提高了对电源的要求，
而且可靠性较差。
29.经研究发现，造成上述问题的原因为线性驱动器被加电或断电完全由程序单元控制，由于程序单元需要响应的时间较长，因此，线性驱动器被加电的时间较长，功耗较大。
30.为了解决该问题，本发明提供了一种药物输注器件的驱动结构，第一开关单元控制线性驱动器是否被供电，计时器通过第二开关单元控制断开供电电路，降低输注器件的功耗。
31.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本发明范围的限制。
32.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些单元的厚度、宽度、长度或距离可以相对于其他结构有所放大。
33.以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。这里对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。
34.应注意，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或说明，则在随后的附图说明中将不需要对其进行进一步讨论。
35.图1为本发明实施例的药物输注器件的驱动结构的单元模块结构连接关系示意图。
36.药物输注器件包括输注针、储药单元、设置于储药单元中的活塞、与活塞相连接的螺杆和驱动结构等。螺杆前进可直接推动活塞前进，以实现药物输注。
37.药物输注器件的驱动结构包括电源30、程序单元10、开关单元组20、线性驱动器80、驱动单元50和驱动轮40。
38.电源30用于向线性驱动器80供电。线性驱动器80与驱动单元50相连接。电源30、开关单元组20与线性驱动器80之间电连接，进而形成向线性驱动器80供电的供电电路。
39.程序单元10用于控制输注器件某些功能单元执行相应的功能，如包括但不限于控制第二开关单元22的断开与闭合，检测药物余量，告警，充盈输注针。
40.第一开关单元21用于直接控制向线性驱动80器供电或断电。开关单元组20包括mos场效应晶体管、模拟开关或者继电器。优选的，在本发明实施例中，开关单元组20为mos场效应晶体管，根据作用于栅极电压的变化，控制沟道导通与断开导通，进而实现对供电电路的连接与断开。
41.这里需要说明的是，“切断向线性驱动器供电”与“断开向线性驱动器供电的供电电路”具有完全不同的意义。“切断向线性驱动器供电”是指直接导致停止向线性驱动器供电，进而停止向驱动单元施加拉力，如第一开关单元的断开直接导致线性驱动器被停止供电。然而，“断开向线性驱动器供电的供电电路”仅仅是指将供电电路断开，并不一定直接导致停止向线性驱动器供电，如下文所述的程序单元中的计时器通过第二开关单元控制断开的是供电电路。
42.线性驱动器80用于向驱动单元50施加动力进而使驱动单元50运动。通电后，线性
驱动器80材料的物理形态发生变化，线性驱动器80发生收缩形变，输出使驱动单元50转动的驱动力。电流越大，线性驱动器80的收缩形变量越大，驱动力就越大。明显的，当电流恒定，线性驱动器80输出的驱动力就恒定。因此，线性驱动器80能够输出稳定且可控的输注驱动力。明显的，在本发明的实施例中，电流越大，驱动单元50运动越快；通电时间越长，驱动单元50的运动幅度越大；交替通断电的频率越大，驱动单元50往复运动的频率就越大。因此，输注器件具备多种不同的输注模式，如具备不同的输注速率或者不同的单位输注量，下文将进行叙述。
43.线性驱动器80为电驱动型线性驱动器或者电加热型线性驱动器。通过交替通断电，线性驱动器80输出或停止输出动力。优选的，在本发明实施中，线性驱动器80为形状记忆合金。
44.驱动单元50可以驱动驱动轮40转动，进而实现药物输注。在本发明的实施例中，驱动单元50包括至少一个驱动部(如图2中的151)，驱动轮40上设置有轮齿，驱动部可推动轮齿以驱动驱动轮40转动，进而驱动螺杆前进。优选的，在本发明实施例中，驱动单元50上设置一个驱动部，驱动轮40为棘轮，轮齿为棘轮齿。棘轮齿能够更容易被推动，提高驱动效率。
45.驱动单元50的运动方式包括线性往复运动或者旋转往复运动。优选的，在本发明实施例中，驱动单元50绕着一个固定的转轴进行旋转往复运动。驱动结构还包括用于向驱动单元50施加复位回弹力的弹性部件(如图2中的170)。当驱动单元50向驱动方向运动时，弹性部件对驱动单元50施加不断增强的回弹力。弹性部件能够使驱动单元50自动复位，不需要消耗电能，降低输注器件的功耗。优选的，弹性部件为弹簧。在弹性部件与线性驱动器80的互相配合下，驱动单元50进行旋转往复运动。且驱动单元50在驱动方向运动可推动轮齿，在复位方向运动将停止推动轮齿。下文将结合图2详细叙述。
46.在本发明的其他实施例中，驱动单元50还可以包括两个或者多个驱动部，驱动轮40包括两个或多个子轮，不同的驱动部可与不同的子轮相互配合。此时，线性驱动器80能够拉动驱动单元50在往复旋转的两个方向上分别推动轮齿，进而驱动驱动轮40转动，此时不需要再设置弹性部件。
47.在本发明的其他实施例中，驱动单元50还可以是齿轮，并与驱动轮40互相配合，在这里不作具体限制。
48.常规的，在运动一定的行程后，驱动单元50需要停止运动。因此，为了确定驱动单元50在驱动方向的运动终点，驱动单元50需要触发表征其到达驱动方向终点的第一信号，第一开关单元21接收第一信号后断开，以切断向线性驱动器供电。程序单元10中设置有与第二开关单元22电连接计时器。计时器控制第二开关单元22断开供电电路。优选的，在本发明实施例中，计时器工作的时长预设为t。
49.在本发明的其他实施例中，驱动结构还包括挡墙(如图2中的171)。挡墙用于确定驱动单元50在驱动方向的运动终点，即当驱动单元50与挡墙接触，驱动单元50到达该驱动方向的运动终点。如下文所述。
50.具体的，在本发明的实施例中，当驱动结构中设置挡墙后，若驱动单元50从开始向驱动方向转动直到与挡墙接触用时为t，则一般的，t≥t。即当驱动单元50与挡墙接触后，计时器立即停止计时，或者继续计时t-t的时间。明显的，t-t的时间越短，线性驱动器80被供电的时间越短，输注器件的功耗越小。同时，这样也减少线性驱动器80被供电的时长，有效
降低线性驱动器80疲劳断裂的可能性，提高输注器件的可靠性。优选的，0ms≤t-t≤30ms。在本发明的另一个实施例中，t-t＝5ms。在本发明的再一个实施例中，t-t＝10ms。在本发明的又一个实施例中，t-t＝25ms。
51.需要说明的是，在本发明的实施例中，驱动单元50还包括多种不同的运动模式，如不同的运动速率、不同的运动频率或者不同的运动幅度等。如在本发明的一个实施例中，驱动结构虽然设置有挡墙，但是根据实际的输注需求，输注器件可变换输注模式，如计时器预设工作的时间t不足以使驱动单元50与挡墙接触，即驱动单元50在驱动方向上的运动与停止运动还可以由计时器控制。
52.图2为本发明一个实施例设置有挡墙的驱动结构部分结构示意图。
53.在本发明实施例中，当线性驱动器180以f
p
拉动驱动单元150时，驱动单元150绕着转轴160逆时针转动，推动轮齿141前进，驱动轮140转动，进而驱动螺杆130向da方向前进。此时，弹性部件170产生逐渐增强的弹力fr。驱动结构还设置有挡墙171，用于确定驱动单元150在驱动方向的运动终点。当驱动单元150与挡墙171接触时，驱动单元150停止向驱动方向运动。当计时器停止工作后，驱动单元150在弹力fr的作用下绕着转轴160顺时针复位转动。
54.图3为本发明另一个实施例设置有挡墙驱动结构的部分结构示意图。
55.线性驱动器280和弹性部件270分别将动力f
p
、fr作用于驱动单元250上，使驱动单元250在l方向上线性往复运动，驱动单元250在驱动方向上能够推动轮齿241，使驱动轮240沿w方向转动，以实现药物输注。
56.同样的，驱动结构内设置有挡墙271。当驱动单元250向线性驱动方向运动而接触挡墙271后，驱动单元250停止运动。当计时器停止工作后，驱动单元250在弹性部件270的作用下复位运动。其驱动原理请参考前文所述，在此不再赘述。
57.下文将以驱动单元旋转往复运动为例说明驱动结构的电路控制原理。
58.图4a-图4c为本发明一个实施例驱动结构控制电路示意图。
59.如图4a所示，在本发明实施例中，电源3000、程序单元3100、开关单元组3200和线性驱动器3800之间电连接，进而组成向线性驱动器3800供电的供电电路。本发明实施例设置有挡墙3710。在初始阶段，第一开关单元3201和第二开关单元3202均处于闭合状态，线性驱动器3800被供电，进而拉动驱动单元3500开始向驱动方向运动，直至驱动单元3500与挡墙3710接触，驱动单元3500到达驱动方向的运动终点。驱动单元3500在驱动方向运动了t时间，触发第一信号，在本发明实施例中，第一信号为电信号，第一开关电源3201接收第一信号后断开，线性驱动器3800停止被供电，但由于线性驱动器3800并不会立即撤回或者卸除拉力(材料发生相变需要一定的时间)，因此，驱动单元不会立即离开挡墙3710，如图4b所示。当驱动单元3500与挡墙3710接触后，计时器3101依然继续工作，直至工作到预设t时间。计时器3101控制断开开关单元3202，在此过程中，没有电信号传送到控制器3100，如图4c所示。随后，在弹性部件(图中未示出)的作用下，驱动单元3500解除与挡墙3710的接触，向复位方向运动，此时第一开关单元3201闭合而第二开关单元断开直至下一轮驱动开始，如图4d所示。由于第二开关单元3202控制切断了供电电路，因此，线性驱动器3800依然不能被供电，驱动单元3500复位运动。当下一次供电开始，第二开关单元3202闭合，线性驱动器3800重新被电源3000供电。
60.在本发明实施例中，由于增加了第一开关单元3201，在驱动单元接触挡墙3710时触发电信号，直接控制第一开关电源3201断开，线性驱动器3800立即停止被供电，相较于没有第一开关单元3201的驱动结构控制电路，直至计时器工作到t时间，线性驱动器3800被供电的时间可以缩减t-t时间，因此，降低线性驱动器3800功耗，有效降低线性驱动器3800疲劳断裂的可能性，提高输注器件的可靠性。
61.图5a-图5d为本发明另一个实施例驱动结构控制电路示意图。
62.如图5a所示，在本发明实施例中，电源4000、程序单元4100、开关单元组4200和线性驱动器4800之间电连接，进而组成向线性驱动器4800供电的供电电路。本发明实施例设置有挡墙4710。驱动单元4500的运动方式与前文相同。在初始阶段，第一开关单元4201和第二开关单元4202均处于闭合状态，线性驱动器4800被供电。电连接点a位于所述第一开关单元4200与线性驱动器4800之间的供电电路上。程序单元4100与电连接点a电连接，以获取电连接点a的第二信号。优选的，第二信号为电压信号。当驱动单元4500与挡墙4710接触之前，电连接点a为低电压。
63.如图5b所示，当驱动单元4500与挡墙4710接触时，驱动单元4500到达驱动方向的运动终点。驱动单元4500在驱动方向运动了t时间，触发第一信号，在本发明实施例中，第一信号为电压信号，第一开关单元4201接收第一信号后断开，切断向线性驱动器4800供电，驱动单元4500与挡墙4710的电接触点处于低电压状态。常规的，由于线性驱动器4800断电后并不会立即撤回或者卸除拉力(材料发生相变需要一定的时间)，因此驱动单元4500与挡墙4710将持续接触一段时间。电连接点a的电压将与驱动单元4500与挡墙4710的电接触点的电压一致，即，变为高电压状态。因此，第一开关单元4201断开前后，电连接点a的电压发生变化，进而产生第二信号发送至程序单元4100。明显的，在本发明实施例中，第二信号为电压变化信号。计时器4101依然继续工作，直至工作到预设t时间。计时器4101控制断开开关单元4202，如图5c所示。
64.如图5d所示，当线性驱动器4800卸除拉力后，驱动单元4500在弹性部件的作用下离开挡墙4710，此时驱动单元4500与挡墙4710的电接触点重新恢复到高电压状态，第一开关单元4201重新闭合，而第二开关单元断开直至下一轮驱动开始，如图5d所示。由于第二开关单元4202控制切断了供电电路，因此，线性驱动器4800依然不能被供电，驱动单元4500复位运动。当下一次供电开始，第二开关单元4202闭合，线性驱动器4800重新被电源4000供电。在本实施例中，程序单元4100可以跟根据电连接点a的信号不断的调整计时器4101的预设时间t，使预设时间t更接近于t，降低输注器件的功耗，提高输注器件的可靠性。
65.综上所述，本发明公开了一种药物输注器件的驱动结构，第一开关单元控制线性驱动器是否被供电，计时器通过第二开关单元控制断开供电电路，降低输注器件的功耗。
66.虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。