智能化无针注射系统及方法

1.本发明属于医疗卫生健康领域，具体涉及一种智能化无针注射系统，同时还涉及该智能化无针注射方法。


背景技术：

2.医疗卫生健康领域是目前重点投入建设的领域之一，疫苗注射也还在持续化的进行。
3.目前，疫苗、针剂的注射基本还需要医护人员人工进行，因此当执行大量人员的同时注射时，往往耗时长，传统的有针注射器也存在着诸多问题，这样的注射和接种方式不仅耗费大量人力物力，且接种效率较低，并存在人员大量聚集引发交叉感染的风险；同时医护人员的工作强度也非常大，对于这种需求，目前一些自动化注射装置也有在研发。现有技术中，如公布号为cn113289158a的发明专利申请中，公开了一种疫苗自动注射装置，能够自动化的完成疫苗注射操作。但该装置中注射结构依旧为传统的注射器结构，需要将注射针插入到人体中进行注射，风险大，且注射器为一次性耗材，每次注射都需要新的注射器，使得工序繁琐，设备成本大，不利于推广。
4.目前高压式的无针注射方式开始出现，因此本技术基于该技术，对智能化注射系统进行了进一步的设计和研究。


技术实现要素：

5.针对以上现有技术中的不足，本发明提供了一种智能化无针注射系统及方法，采用的自动化的无针注射方式，降低了成本，避免了注射创伤，提高了注射效率；同时提供智能化的自助式注射方式，降低了管理成本。
6.为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。
7.本技术中的一种智能化无针注射系统，包括终端机与注射装置，所述终端机上设有触碰式的显示屏，还设有身份识别模组、信息输出模组；所述注射装置包括台体，所述台体上设有竖向设置的升降柱机构，所述升降柱机构上设有可升降的注射机构，所述注射机构中设有气动驱动的无针注射组件；所述注射机构上设有用于和手臂接触的弧形板，所述弧形板中设有通孔，所述无针注射组件上的注射口置于该通孔中；还包括用于提供气动驱动力的气泵组件。本技术中的全自动智能化的无针注射系统，可以方便的进行无针注射、身份识别、系统录入，适用于不同身高人士，使用方便。
8.一种优选的实施方式中，所述终端机上还设有摄像头和红外测温头，可以进行人脸识别认证、测量体温等操作。
9.一种优选的实施方式中，所述终端机上的身份识别模组为扫码装置和/或身份证识别装置，可以扫描二维码信息，或者直接读取身份证芯片的信息；所述终端机上的信息输出模组为打印机构，可以打印凭条、二维码信息条等，方便使用者取走留存。
10.一种优选的实施方式中，所述无针注射组件包括驱动气缸，所述驱动气缸中设有
连通的第一腔体和第二腔体；所述第一腔体中设有可在其中密封移动的第一活塞，所述第二腔体中设有可在其中密封移动的第二活塞，所述第一活塞和第二活塞之间通过连杆连接；所述第一活塞远离第二活塞的一侧的第一腔体连通至第一气管，所述第一活塞和第二活塞之间的第一腔体或第二腔体连通至第二气管；所述第一气管和所述第二气管连通至气泵组件；依靠气压所述第二活塞朝向弧形板并将液体从注射口中压出进行无针注射。
11.该结构中，第一气管进气，第二气管出气时，高压气体使得第一活塞和第二活塞同步向注射口移动，挤压液体（疫苗）从注射口喷出，进行无针注射。完成注射后，通过气泵组件上的换向阀使第一气管和第二气管的进出气顺序调换，使第一气管出气，第二气管进气，此时在高压气体的压力下第一活塞和第二活塞同步远离注射口，为下一次无针注射做准备。
12.一种优选的实施方式中，所述第二活塞与所述注射口之间的腔体中设置有进液管，所述进液管连通至液瓶，所述进液管和所述液瓶之间设有第一单向阀；所述第二腔体与所述注射口之间设有第二单向阀。
13.该结构中，液体（疫苗）通过第一单向阀和进液管进入到第二腔体中，无针注射时，高压气体推动第一活塞和第二活塞同步向注射口移动，此时第一单向阀关闭，液体（疫苗）从通过第二单向阀后从注射口喷出，进行无针注射。复位时，在高压气体的压力下第一活塞和第二活塞同步远离注射口，此时第二腔体中用于存放液体（疫苗）的空腔形成负压，第二单向阀关闭，体（疫苗）通过第一单向阀和进液管进入到第二腔体中，为下一次无针注射做准备。
14.一种优选的实施方式中，所述第一活塞远离第二活塞的一侧设有弹簧，用于提供弹性力。
15.一种优选的实施方式中，所述无针注射组件安装在滑台上，所述滑台可移动的设于所述升降柱机构上，所述升降柱机构为丝杠式升降装置，其上设有驱动电机，驱动电机工作带动丝杠转动，实现滑台的升降。
16.一种优选的实施方式中，所述升降柱机构的上部设有消毒机构，该消毒机构可以为紫外灯消毒装置或喷雾式消毒装置，一次无针注射完成后，无针注射组件移动到上部的消毒位置处，置于紫外线下一段时间进行消毒，或者喷雾器自动排除酒精喷雾进行消毒，然后再进行下一次注射。
17.本技术中的一种智能化无针注射方法，包括以下步骤：s：通过身份识别模组获取注射信息；s：根据注射信息，调整气泵组件状态；s：将无针注射组件移动至注射位置；s：气泵组件工作，驱动无针注射组件工作，完成无针注射；s：气泵组件工作，完成注射前的吸液制备操作；s：将无针注射组件移动至消毒机构所在位置，进行消毒。
18.一种优选的实施方式中，该智能化无针注射方法还包括以下步骤中的一条或多条：s：通过摄像头验证注射对象信息；s：通过摄像头获取注射位置高度，并移动无针注射组件至该位置；s：通过摄像头获取无针注射组件与注射位置之间的抵靠关系，并分析是否可执行注射操作s：通过红外测温头获得注射对象信息的体温信息；s：打印出注射记录信息，并将该信息存档、发送至本地或云端设备。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种智能化无针注射系统及方法，采用的自动化的无针注射方式，降低了成本，避免了注射创伤，提高了注射效率；同时
提供智能化的自助式注射方式，降低了管理成本。
附图说明
20.图1为本发明中的无针注射系统的立体图一。
21.图2为本发明中的无针注射系统的立体图二。
22.图3为图2中a区域的放大图。
23.图4为本发明中的升降柱机构及其上的无针注射组件和消毒机构的剖视图。
24.图5为图4中b区域的放大图。
25.图6为图5中c区域的放大图。
26.图7为本发明中的无针注射系统的使用状态示意图。
27.图8为本发明中的无针注射组件的高度调整的流程示意图。
28.图9为本发明中的无针注射组件的气动原理示意图。
29.图10为本发明中的无针注射组件中的剂量控制流程图。
30.图11为本发明的一种实施方式中的系统操作流程图。
31.图12为本发明中的无针注射组件在注射状态的示意图。
32.图13为本发明中的无针注射组件在吸药状态的示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
34.以下实施方式中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的原件，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.本发明的描述中，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、逆时针等指示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发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语：第一、第二等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所示技术特征的数量。本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语：安装、相连、连接等应做广义理解，本领域的普通技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用性中的具体含义。
36.参照图1至图13，本技术中的一种智能化无针注射系统，包括终端机1与注射装置2，所述终端机1上设有触碰式的显示屏11，还设有身份识别模组、信息输出模组；所述注射装置2包括台体21，所述台体21上设有竖向设置的升降柱机构25，所述升降柱机构25上设有可升降的注射机构24，所述注射机构24中设有气动驱动的无针注射组件；所述注射机构24上设有用于和手臂接触的弧形板243，所述弧形板243中设有通孔，所述无针注射组件上的注射口621置于该通孔中；还包括用于提供气动驱动力的气泵组件。
37.此外，本技术中，所述终端机1上还设有摄像头14和红外测温头13，可以进行人脸识别认证、测量体温等操作。所述终端机1上的身份识别模组为扫码装置和/或身份证识别装置15，可以扫描二维码信息，或者直接读取身份证芯片的信息；所述终端机1上的信息输出模组为打印机构17，可以打印凭条、二维码信息条等，方便使用者取走留存。
38.具体来看本技术中的无针注射组件，如图4、5、6所示，所述无针注射组件包括驱动气缸244，所述驱动气缸244中设有连通的第一腔体245和第二腔体249；所述第一腔体245中设有可在其中密封移动的第一活塞247，所述第二腔体249中设有可在其中密封移动的第二活塞248，所述第一活塞247和第二活塞248之间通过连杆连接；所述第一活塞247远离第二活塞248的一侧的第一腔体245连通至第一气管51，所述第一活塞247和第二活塞248之间的第一腔体245或第二腔体249连通至第二气管52；所述第一气管51和所述第二气管52连通至气泵组件；依靠气压所述第二活塞248朝向弧形板243并将液体从注射口621中压出进行无针注射。所述第一活塞247远离第二活塞248的一侧设有弹簧246，用于提供弹性力。
39.一种实施例中，所述弧形板243上设有接触感应器，可以感知是否与人体皮肤接触，进而判断是否达到注射条件。
40.该结构中，第一气管51进气，第二气管52出气时，高压气体使得第一活塞247和第二活塞248同步向注射口621移动，挤压液体（疫苗）从注射口621喷出，进行无针注射。完成注射后，通过气泵组件上的换向阀使第一气管51和第二气管52的进出气顺序调换，使第一气管51出气，第二气管52进气，此时在高压气体的压力下第一活塞247和第二活塞248同步远离注射口621，为下一次无针注射做准备。
41.此外，所述第二活塞248与所述注射口621之间的腔体中设置有进液管611，所述进液管611连通至液瓶241，所述进液管611和所述液瓶241之间设有第一单向阀61；所述第二腔体249与所述注射口621之间设有第二单向阀62。该结构中，液体（疫苗）通过第一单向阀61和进液管611进入到第二腔体249中，无针注射时，高压气体推动第一活塞247和第二活塞248同步向注射口621移动，此时第一单向阀61关闭，液体（疫苗）从通过第二单向阀62后从注射口621喷出，进行无针注射。复位时，在高压气体的压力下第一活塞247和第二活塞248同步远离注射口621，此时第二腔体249中用于存放液体（疫苗）的空腔形成负压，第二单向阀62关闭，体（疫苗）通过第一单向阀61和进液管611进入到第二腔体249中，为下一次无针注射做准备。
42.本技术中，所述无针注射组件安装在滑台29上，所述滑台29可移动的设于所述升降柱机构25上，所述升降柱机构25为丝杠式升降装置，其上设有驱动电机26，驱动电机26工作带动丝杠转动，实现滑台29的升降。
43.此外，所述升降柱机构25的上部设有消毒机构23，该消毒机构可以为紫外灯消毒装置或喷雾式消毒装置，一次无针注射完成后，无针注射组件移动到上部的消毒位置处，置于紫外线下一段时间进行消毒，或者喷雾器自动排除酒精喷雾进行消毒，然后再进行下一次注射。
44.本技术中的一种智能化无针注射方法，包括以下步骤：s10：通过身份识别模组获取注射信息；s20：根据注射信息，调整气泵组件状态；s30：将无针注射组件移动至注射位置；s40：气泵组件工作，驱动无针注射组件工作，完成无针注射；s50：气泵组件工作，完成注射前的吸液制备操作；s60：将无针注射组件移动至消毒机构所在位置，进行消毒。
45.此外，该智能化无针注射方法还包括以下步骤中的一条或多条：s70：通过摄像头验证注射对象信息；s72：通过摄像头获取注射位置高度，并移动无针注射组件至该位置；s73：通过摄像头获取无针注射组件与注射位置之间的抵靠关系，并分析是否可执行注射操作s74：通过红外测温头获得注射对象信息的体温信息；s80：打印出注射记录信息，并将该
信息存档、发送至本地或云端设备。
46.本技术中，终端机1是用来显示个人信息、实现操作流程、完成疫苗注射的控制主体，其中身份证识别装置15可识别被注射者身份，摄像头14可进行人脸识别，两者配合完成被注射者身份验证，同时，摄像头14可自动检测被注射者坐下后的身高，用以控制后续的无针注射组件的升降高度，摄像头14旁的红外测温头13用以检测被注射者的体温，以上被测信息均可通过显示屏11显示，显示屏11的操作界面可引导被注射者完成接种流程。同时，终端机1可联网操作，调取被注射者信息，同时记录每次接种信息入库；接种完成之后被注射者可选择打印票据，票据上附有二维码可供被注射者查询信息等。
47.以下结合附图详细来看。
48.本技术的一种实施方式中，其中的滑台29连同其上的无针注射组件的升降高度调节方式，如图8所示。首先，由终端机1上的摄像头14对被注射者的身高进行检测，提取出被注射者的手臂高度作为滑台的预设高度，通过控制器控制伺服电机（驱动电机26）转动，带动丝杠上的滑台29的上下移动，使滑台29到达预设高度，同时，利用传感器检测滑台29的高度与预设高度进行对比，行程闭环控制，保证注射器位于被注射者手臂高度的位置上。
49.本技术的一种实施方式中，其中的无针注射组件的气动原理如图9所示。无针注射组件连接至气泵组件，该气泵组件包括换向阀、比例阀、气源等结构。第一气管51和第二气管52与换向阀相连，换向阀供气端连接比例阀，气源连接比例阀提供气体。其主要注射原理为：由高压气瓶排出气体经比例阀与换向阀进入驱动气缸，由换向阀不同位置控制无针注射器注射与回复吸药的两个主要过程，经过气阀控制的气体传给驱动气缸中的活塞机构，活塞机构被推动的过程中挤压药液，经第二单向阀与注射口将药液排出腔体，通过注射口上小孔的挤压，将药液压力能转化为药液的喷射能，最终完成皮肤穿刺注射。在回复吸药过程，先由继电器控制换向阀移位，驱动气缸中的活塞进行回复，由于此时腔体产生的低气压使储药瓶中的药液经第一单向阀进入腔体，完成吸药过程。
50.本技术的一种实施方式中，其中的药液剂量的控制原理流程如图10所示，在回复吸药过程中，药液剂量的控制为闭环控制。在回复吸药时，控制器控制比例阀来控制驱动气缸回复，活塞左侧的弹簧246与比例阀配合，控制活塞的回复行程，同时，液瓶241内部设有液位传感器，通过液瓶241内部的液位传感器可检测出每次输入的剂量大小，将腔体内实际的吸入剂量检测出来，再反馈到输入端去，与预设剂量进行比较，并利用控制器控制比例阀对驱动气缸的回复位置进行控制，这样就形成闭环控制，抑制了内部或外部扰动对实际吸入剂量的影响，减小实际剂量的误差，达到精准控制剂量的目的。
51.本技术的一种实施方式中，全套的无针注射操作流程图如图11所示首先要求被注射者在终端机上进行身份确认，终端机上摄像头会进行人脸识别与身份证配合验证被注射者身份，同时通过网络调取被注射者身份信息进行记录，确认身份之后，终端机上的红外测温头会自动检测被注射者体温，准备进行注射；在注射之前，终端机的屏幕上会有疫苗确认的步骤，此时注射器会完成吸药过程，而后系统会自动控制滑台到顶部位置，用紫外线进行消毒，消毒完毕之后，系统通过检测被注射者身高，将注射器升降到被注射者手臂位置，此时，被注射者可利用终端机上的开始按钮开始进行注射，注射完成后，终端机屏幕上会提示注射完成的信号，并且被注射者可选择打印票据，票据上有二维码，可供被注射者进行信息查询，而滑台将恢复到起始高度再次对无针注射组件进行杀毒，到此整个注射过程便全部
完成。
52.具体的注射状态和吸液状态的活塞机构的运动情况，可以从附图12、13中看出。
53.以上描述可以看出，本技术中的发明创造具有以下的有益效果。
54.1、本发明是一种一体式的无需医务人员操作的一体式无针注射系统，被注射者完全可以自主完成其全部的疫苗注射过程，不仅可以提高接种效率，而且避免了接种疫苗造成的人员聚集引发的交叉感染，为防疫工作带来极大便利。
55.2、本发明可设置在一个封闭小型空间内，这样不仅保护被注射者的隐私，同时方面对空间进行消杀，保证被注射者的防护安全。
56.3、本发明所述摄像头可进行人脸识别，同时可进行身份证验证，完成信息调用和录取，保证被注射者注射疫苗符合接种要求。
57.4、本发明所述的终端机上端设置由测温器，可对被注射者进行体温检测，保证接种安全。
58.5、本发明所述的摄像头可对被注射者进行身高检测，并计算被注射者手臂高度，为控制滑台高度提供参考。
59.6、本发明所述的自动升降滑台，可进行自动控制，通过检测被注射者身高对滑台高度进行调整，同时传感器可检测滑台高度行程反馈，保证注射器高度与被注射者手臂高度相同。
60.7、本发明所述的滑台顶部安置有消毒装置，在每次疫苗注射之前对无针注射器进行消菌杀毒，保证接种的安全可靠。
61.8、本发明所设计注射器为气动无针注射器，其中的气动回路可以完成药液注射、回复吸药等两个重要过程，9、本发明所设计的剂量控制方法可控制每次注射疫苗药液的剂量，保证所注射的疫苗剂量与所要求的剂量一致。
62.10、本发明所设计的护臂一侧与无针注射器的喷嘴相连，另一侧可供被注射者手臂贴靠，符合人体工学。
63.11、本发明所述的无针注射器在注射完成之后可打印票据，方便被注射者查询信息。
64.本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。