專利名稱：一種藥劑注射器及其控制方法
技術領域：
本發明屬于醫療用品技術領域，用于藥劑注射，具體為一種一種藥劑注射器及其 控制方法。
背景技術：
目前，糖尿病已成為繼心血管病、腦血管病、癌癥之后的第四大殺手。針對糖尿病 患者最有效的治療方法就是長期注射胰島素，而患糖尿病的人群往往是較高年齡段。目前 市場上常見的胰島素注射器多為普通注射器分為一次性和可再用性；市場上流通的可再 用性的胰島素注射用的器具，一種是純機械的注射筆，另一種是價格昂貴的注射泵。胰島素 筆如諾和筆，優伴筆等，存在如下缺點劑量設置麻煩，每次使用前均需要調整刻度旋轉 胰島素筆尾部的螺紋結構，對準所需的刻度線用來設置每次的胰島素注射劑量，因患者大 多為老年群體，視力不佳，且很多糖尿病患者都伴有視力受損的并發癥，使得每次注射前的 劑量設置，主要是將細密的刻度線對齊，成為一個很大的困難。且一旦劑量設置不對將會造 成嚴重的后果。另外，很多老年人容易健忘，容易造成多次注射的風險。鑒于對二種產品的分析，了解病人的心聲，希望有一種價格能承受和使用方便的 注射產品。有一些老年病人，經濟差，老眼昏花，看不清注射筆刻度，調整進藥量困難，誤操 作機率大，潛在風險性高，多次誤操作會加劇病情。因此如何依據醫囑按時、精確調整劑量、安全無誤地對自己在身體的有效部位進 行穿刺和推藥是關系到患者能科學、正確地進行治療，最終達到提高生活質量、保持生命活 力和身體康健的大問題。

發明內容
本發明要解決的問題是現有藥劑注射用品，特別是胰島素注射產品大多操作不 夠精確，患者自行注射存在操作風險，不適于老年群體使用，而且制造成本高，需要提供性 能好，易于精確操作，成本低的產品。本發明的技術方案為一種藥劑注射器，包括電機驅動部分、注射推進部分、注射 部分、控制部分和電源部分，及注射器殼體控制部分為微處理器電路板；電機驅動部分包括步進電機總成和感應結構，步進電機總成包括定子線圈、磁鋼 轉子和電機軸，控制部分發出脈沖信號至定子線圈，驅動磁鋼轉子旋轉，電機軸與磁鋼轉子 同步旋轉，感應結構包括感應盤和光電感應器，感應盤為齒輪狀結構，感應盤中心與電機軸 固定連接，并與電機軸同步旋轉，光電感應器設置在感應盤邊緣，其感應光路對應于齒輪狀 結構的齒的位置，用于監測感應盤的旋轉，光電感應器與控制部分電連接；注射推進部分包括螺桿和頂出管，螺桿設置在頂出管內，螺桿和頂出管通過滑配 的螺紋連接，將螺桿的旋轉轉化為頂出管的直線運動；注射部分包括注射液總成和注射針，注射液總成包括活塞、藥液筒和注射針固定套，活塞設置在藥液筒內，并與頂出管連接，注射針固定套與藥液筒連為一體，注射針通過 注射針固定套固定在藥液筒上，并與藥液筒連通；電機驅動部分的電機軸通過連軸節與螺桿連接，螺桿與電機軸同步旋轉，螺桿隨 電機軸的同步旋轉轉化為頂出管沿電機軸向的直線運動，活塞隨頂出管的移動在藥液筒中 移動，頂出管的長度不小于活塞在藥液筒內的移動行程長度。做為優選方式，注射推進部分設有頂出管保護套，頂出管在頂出管保護套內滑動， 頂出管與活塞之間設有頂出盤，通過頂出盤連接頂出管和活塞。優選的，頂出管保護套內側設有T型槽，頂出管外側設有與T型槽對應的凸塊，所 述凸塊在T型槽內滑動。進一步的，電機驅動部分、注射推進部分、注射部分、控制部分和電源部分均設置 在注射器殼體中，注射器殼體為筆型，電機驅動部分，注射推進部分和注射部分設置在同一 軸線上，電機驅動部分位于筆型注射器殼體的筆尾端，注射部分位于筆頭端，注射部分的注 射針伸出注射器殼體，對應設置帽蓋，密閉注射針。
注射部分結構具體為藥液筒連接注射針的一端伸出注射器殼體，伸出的部分外 設有藥液筒護套，帽蓋與藥液筒護套配合密閉注射針，帽蓋中對應注射針設有注射針護套。藥劑注射器設有顯示屏、按鍵、蜂鳴器和USB接口，顯示屏、按鍵、蜂鳴器和USB接 口分別連接控制部分。上述藥劑注射器的控制方法包括1)、控制部分的微處理器發出脈沖信號，通過步進電機驅動器來驅動步進電機按 設定的方向轉動相應的角度及步進角，與步進電機連接的螺桿相應旋轉，頂出管在內壁與 螺桿相配的螺紋作用下，與螺桿相對軸向位移，推動活塞在藥液筒內移動，進而推動藥液筒 內的藥液，步進電機轉動的角位移由此轉化為活塞的直線位移，由這一線性關系控制胰島 素的注射劑量；2)、步進電機上設置的感應盤及光電感應器監測電機的轉動，感應盤為齒輪狀結 構，光電感應器設置在感應盤邊緣，其感應光路對應于齒輪狀結構的齒的位置，由于感應盤 隨電機同步旋轉，電機轉動時，感應盤的輪齒間歇性的隔斷光電感應器的感應光路，由此而 產生和電機轉動情況緊密相關的脈沖信號，控制部分根據光電感應器的監測信號判斷電機 的轉動狀態，根據當前設定的電機工作狀態與光電感應器的監測結果，判斷電機是否正常 工作，當電機因為異常情況停轉、堵轉或者異速轉動時，進行報警；3)、控制部分連接人機接口，包括顯示屏、按鍵、蜂鳴器和USB接口，顯示屏用于注 射器狀態和注射數據顯示，按鍵用于設定注射器的工作，蜂鳴器用于提醒，USB接口用于與 計算機設備連接和充電。控制部分的微處理器設有Flash存儲器，通過軟件方式實現以下控制1)、注射模式設定快捷模式或分時模式快捷模式下，每次設定完注射劑量的時候，將參數存入Flash存儲器中，之后每次 注射前如果不重新設置新的注射劑量，就直接從Flash存儲器中讀取出上一次保存的注射 劑量參數，作為當前注射的注射劑量；分時模式下，對不同時刻設置不同注射劑量值，并設定時間提醒；2)、存儲注射信息，采用FIFO模式實現信息的存儲，存儲區中保存最近20次的歷史注射信息，包括注射開始時刻、注射劑量和注射模式；3)、歷史注射數據的瀏覽，通過按鍵選擇將Flash存儲器中存儲的信息直接在顯 示屏上逐條顯示出來，或將存儲的信息通過USB接口傳輸到上位機上，在上位機上的軟件 中進行瀏覽和查閱；4)兩次注射時間間隔太短則禁止注射，設定注射時間間隔閾值，根據存儲的最近 一次注射信息，本次注射時間間隔小于閾值則禁止本次注射；5)設定省電模式，經過設定的時間如果沒有操作，注射器進入低功耗狀態，以此來 節約電量，處在低功耗狀態下的控制部分在遇到按鍵中斷的時候跳出低功耗狀態，回到正 常的工作模式。
藥劑注射器設有以下操作提醒方式1)、當一次注射結束時，控制部分根據光電感應器的監測信號，控制蜂鳴器提示使 用者本次注射結束，同時在顯示屏顯示本次注射的設定劑量，并顯示注射結束信息；2)、控制部分根據存儲的注射信息，計算藥液筒的剩余劑量，當藥液筒中的剩余 劑量小于本次設定的注射劑量時，蜂鳴器發出警報以提醒使用者更換藥液筒；藥液筒劑量 全部注射完后，控制部分控制電機自動回到初始位置，準備使用新的藥液筒的藥液進行注 射；3)、實時監測電池的電壓，電壓信息通過A/D轉換傳輸到控制部分，當小于設定的 閾值時就進行報警，提醒使用者進行充電或更換電池，電池剩余電量低于設定閾值時禁止 注射；4)、設定注射時刻提醒，包括蜂鳴器聲音提示和屏幕顯示。本發明由控制部分發出脈沖信號驅動步進電機，再經螺桿、頂出管推動活塞在藥 液筒內移動，步進電機轉動的角位移由此轉化為活塞的直線位移，由這一線性關系精確控 制胰島素的注射劑量，傳動環節少，精確度高，誤差< 0. IU。現有胰島素注射器都是患者設定好注射量后，注射器進行注射，期間注射器是否 正常工作沒有明確的提示，由于注射行為的特殊性，是否正確完成了注射不易察覺，特別是 藥劑瓶不透明的話，患者僅憑自身感覺很難判斷注射是否成功。如注射器無傳感反饋裝置， 輕則增加病情，病人還不知何原因，重則有生命危險。本發明特別在注射器中設置了光電感 應裝置，利用光電感應反饋步進電機運轉信息。光電傳感器檢測到的信號與控制部分發送 給步進電機的脈沖信號相對應，則電機運轉正常；若光電傳感器檢測到的信號與發送給步 進電機的脈沖信號不匹配，則電機運轉異常；沒有檢測到信號，則表示電機停轉；如根據控 制部分的設置顯示電機工作在異常狀態，則發出警示提醒患者，注射器沒有正常工作，等于 沒有用藥，以此減少用藥隱患。本發明螺桿與步進電機通過聯軸節相連，減少不必要的傳動環節，螺桿與頂出管 通過螺紋滑配，調整螺紋角度可以調節螺桿將電機軸圓周運動轉化為頂出管的軸向直線運 動的速度，頂出管螺紋材料采用聚四氟乙烯或聚甲醛等耐磨材料，在運動過程中，幾乎是零 磨損，所以使用起來壽命長，出現咬牙機率很微小。同時本發明頂出管特意加設了頂出管護 套，并設計了 T型槽，保證在頂出管沿著護套與電機軸同一軸線上平穩移動，并且防止螺桿 旋轉帶動頂出管同時旋轉，完成注射動作。本發明在控制部分上也有諸多改進，實現智能化。本發明通過USB接口和內部Flash的作用，可以記憶患者的注射信息，方便用戶查詢、使用，同時也方便醫生進行跟蹤、 分析。在軟件的智能控制上也極大地考慮患者使用的方便性及安全性。快捷模式直接取代 原有純機械式注射器的功能，同時記憶上一次注射劑量值，簡單、易于患者操作；分時模式 極大的體現智能化控制的特點，拒絕錯誤設置，一旦設置好參數，智能判定注射條件，通過 顯示屏提示、聲音提示等人機交互方式，避免了患者因記憶力下降、視力不佳而導致的非預 期注射事件的發生，使患者能夠更好的操作注射器，存儲注射信息便于患者查詢、使用，多 樣的提醒極大地保證了注射的安全性。


圖1為本發明注射器的結構示意圖。圖2為本發明注射器的電機驅動部分局部放大結構示意圖。圖3為本發明注射器的注射推進部分局部放大結構示意圖。圖4為本發明注射器的注射部分局部放大結構示意圖。圖5為本發明注射器電機驅動部分與注射推進部分的連接圖。圖6為本發明注射推進部分的截面圖。圖7為本發明電源部分和控制部分的框圖。圖8為本發明注射器的操作流程圖。
具體實施例方式本發明提供了一種使用便捷，操作精確的藥劑注射器，下面具體說明本發明藥劑 注射器的結構和其控制方法。如圖1，藥劑注射器包括電機驅動部分，注射推進部分，注射部分，控制部分和電源 部分13，圖2-4為各部分的局部當大示意圖，其中控制部分為微處理器；電機驅動部分包括步進電機22，控制部分發出脈沖信號，通過芯片解碼驅動步 進電機22的磁鋼轉子旋轉，電機軸21與磁鋼轉子同步旋轉，電機軸21上固定一感應盤23， 感應盤23中心設有一個鼓形孔，與電機軸21后端的鼓形部分緊配安裝，使感應盤23與電 機軸21同步旋轉，感應盤23的截面為齒輪形狀，光電感應器24設置在感應盤23邊緣，其感 應光路對應于齒輪狀結構的齒的位置，由于感應盤23隨步進電機同步旋轉，電機轉動時， 感應盤23的輪齒間歇性的隔斷光電感應器24的感應光路，監測感應盤23的旋轉，光電感 應器24與控制部分電連接；注射推進部分包括螺桿15和頂出管16，螺桿15外和頂出管16內壁設有相互滑 配的螺紋，頂出管16與螺桿15通過所述螺紋相對軸向移動，螺桿的旋轉轉化為頂出管的直 線運動，調整所述螺紋角度可以調節頂出管相對螺桿的直線運動的速度；注射部分包括注射液總成5，注射針3，注射液總成5包括活塞7、藥液筒和注射 針固定套4，活塞7設置在藥液筒內，并與頂出管16連接，注射針固定套4與藥液筒連為一 體，注射針3通過注射針固定套4固定在藥液筒上，并與藥液筒連通；注射液總成5可以選 擇現成的市售產品，注射針3是一次性使用的。如圖5，電機驅動部分的電機軸21通過連軸接20與螺桿15連接，螺桿15與電機軸21同步旋轉，螺桿15隨電機軸21的同步旋轉轉化為頂出管16沿電機軸向的直線運動， 活塞7位于注射液總成5的藥液筒內，隨頂出管16的移動在藥液筒中移動，頂出管16的長 度不小于活塞7在藥液筒內的移動行程長度。其中，連軸節20是連接電機軸21與螺桿15 的一種軟連接的接頭，它的內截面是鼓形孔，與螺桿15、電機軸21前端的外截面鼓形狀配
I=I O注射推進部分設有頂出管保護套17，頂出管16在頂出管保護套17內滑動，頂出管 16與活塞7之間設有頂出盤10，以在頂出管16的移動中平穩推動活塞7移動。如圖6，頂出管保護套17內側設有T型槽，頂出管16外側設有與T型槽對應的凸 塊，所述凸塊在T型槽內滑動。頂出管保護套17結合T型槽和凸塊使頂出管16的運動更 加穩定，保證注射器的精確工作。做為本發明的一種具體優選實現方式，電機驅動部分、注射推進部分、注射部分、 控制部分和電源部分均設置在注射器殼體中，注射器殼體為筆型，電機驅動部分，注射推進 部分和注射部分設置在同一軸線上，電機驅動部分位于筆型注射器殼體的筆尾端，注射部 分位于筆頭端，注射部分的注射針伸出注射器殼體，對應設置帽蓋1，密閉注射針；控制部 分設置在筆尾端，電源部分13設置在注射推 進部分與注射器殼體之間的空隙中，合理的布 局使得本發明注射器具有小巧的體積，便于攜帶。注射部分結構具體為藥液筒連接注射針3的一端伸出注射器殼體，伸出的部分 外設有藥液筒護套6，帽蓋1與藥液筒護套6配合密閉注射針，帽蓋1中對應注射針設有注 射針護套2。這樣的設計使得本發明注射器可以適應不同長度的注射液總成5，當需要不同 規格的注射部分，主要是注射液總成5的藥液筒容積不同的情況下，注射器殼體、電機驅動 部分，注射推進部分，控制部分和電源部分13可以批量生產，只要對應注射液總成5的藥液 筒對應配置不同規格的藥液筒護套即可。藥劑注射器設有顯示屏18、按鍵9、蜂鳴器和USB接口 25，顯示屏18、按鍵9、蜂鳴 器和USB接口 25分別連接控制部分，同樣，為使整個注射器內部結構布局合理，顯示屏18 和按鍵9利用注射推進部分與注射器殼體的空隙，設置在與電源部分相對的另一側，USB接 口 25設置在控制部分旁。顯示屏18采用點陣式IXD顯示屏，按鍵9采用薄膜按鍵開關，通過將IXD顯示與 按鍵相配合使用，來實現菜單式顯示，記下每級菜單的層標，然后通過按鍵來轉向需要的那 一層，從而實現菜單式顯示。IXD狀態屏幕顯示內容包括(1)電池的實時電量；(2)胰島素藥液筒剩余劑量；(3)當前注射劑量動態顯示；(4)當前模式狀態；(5)已注射次數；(6)日期和時間。選用的IXD尺寸為128X32，將其上半部分作為狀態顯示欄，下半部分作為菜單 欄。通過監測電池容量和胰島素藥液筒剩余劑量，可以在LCD屏上來實時顯示這些信息。通 過讀取單片機內部的實時時鐘，可以將當前的日期和時間顯示在LCD屏上。當正在進行注射時在LCD屏上實時動態顯示注射，告訴使用者此時正在進行注射。每完成一次注射就會 將注射時間和劑量等相關信息存在Flash中，并可以通過菜單中“回顧”項來查看這些歷史 fn息ο按鍵9設定的內容包括實時時鐘、注射劑量、注射次數及每次的注射時刻，菜單 共有時間、劑量和回顧三個選項，其中劑量選項下有一個二級菜單，二級菜單的內容為快捷 模式和分時模式，與菜單顯示配合的按鍵有四個，分別是“退出(ESC) ”、“確認(ACT) ”、“上翻 (UP) ”、“下翻(DOWN) ”，通過這四個按鍵的配合和IXD屏上的對應提示，可以設定系統實時 時鐘，注射劑量(快捷模式和最多五個時刻點的分時模式所對應的劑量)，通過菜單中“回 顧”選項可以瀏覽之前注射的歷史信息。本發明注射器通過控制部分進行控制，各電控模塊框圖如圖7所示，整個注射器 中涉及的電控部分主要由微處理器MCU、按鍵模塊、點陣式LCD顯示器，電機驅動單元，光電 開關監測單元，蜂鳴器報警單元，USB接口單元，電量監測單元，存儲單元，實時時鐘RTC單 元，可充電鋰電池以及電源模塊組成。其中微處理器MCU為系統的核心，它由低功耗高性能處理器MSP430F5437構成，用 來完成胰島素注射劑量的精確設定、注射信息的存貯和顯示，驅動步進電機完成注射器的 準確推藥，出現異常情況報警處理；按鍵模塊和點陣式LCD構成了整個系統的人機交互部 分，由人機交互單元完成實時時鐘的設置，胰島素注射模式和注射劑量的設置，點陣式LCD 采用菜單化的操作模式，對注射器相關信息進行顯示，以及各種提示和報警信息等；電機驅 動單元主要由電機驅動芯片A3901構成，用來提供足夠的驅動電流，驅動步進電機按照要 求的速度轉動；實時時鐘RTC為MCU內部單元，為整個系統工作提供一個時間基準；存儲單 元為MCU內部Flash，用來保存一些設置參數和注射信息；蜂鳴器報警電路主要用來進行注 射結束事件的聲音提示和異常情況的聲音報警；光電開關監測單元主要用于電機轉動狀態 的反饋監測，當出現堵轉和停轉等異常情況時，及時通知MCU進行異常情況處理；電量監測 單元由MCU的A/D通道實時采集鋰電池的電壓，當電壓低于設定的閾值時，進行低電量報 警；USB接口單元用于胰島素注射器與上位機之間進行數據傳輸，將胰島素注射器中保存 的歷史注射信息傳輸到上位機中，同時還可以利用USB接口給鋰電池充電；可充電鋰電池 為整個系統提供能量，鋰電池輸出的電壓經電源模塊TPS63031穩壓為3. 3V，為系統的各個 部分提供一個穩定的工作電壓。本發明可采用單節鋰電池供電，通過DC/DC模塊TPS63031將鋰電池的輸出電壓轉 換為3. 3V的直流電壓，給微處理器，LCD以及步進電機驅動器以及步進電機等單元供電。利 用通用的USB接口，采用電池充電管理芯片BQ24072進行控制和管理，可以對鋰電池進行充 電，控制器MSP430F5437監控整個充電的過程，IXD屏幕上動態顯示鋰電池的充電狀態和實 時電量，充電結束后，LCD屏幕給出充電結束的文字提示。如圖8，為本發明注射器的操作流程圖 ，藥劑注射器的控制方法包括1)、控制部分的微處理器發出脈沖信號，本發明中使用的微處理器為TI公司的 MSP430F5437，通過步進電機驅動器來驅動步進電機按設定的方向轉動相應的角度及步進 角，與步進電機連接的螺桿相應旋轉，頂出管在內壁與螺桿相配的螺紋作用下，與螺桿相對 軸向位移，推動活塞在藥液筒內移動，進而推動藥液筒內的藥液，步進電機轉動的角位移由 此轉化為活塞的直線位移，由這一線性關系控制胰島素的注射劑量；
2)、步進電機上設置的感應盤及對應設置的光電感應器監測電機的轉動，由于感 應盤隨電機同步旋轉，控制部分根據光電感應器的監測信號判斷電機的轉動狀態，根據當 前設定的電機工作狀態與光電感應器的監測結果，判斷電機是否正常工作，當電機因為異 常情況停轉或者堵轉時，進行報警；感應盤的截面為齒輪形狀，光電感應器的感應光路對應 齒的位置，光電感應器工作時，一直有連續不斷的光信號發出穿過感應盤齒型處，如信號不 間斷感應則表示感應盤不在旋轉，也就是電機軸不運轉，反之光電感應器信號有間斷反饋， 則是被感應盤時擋時通，表示感應盤在旋轉，也就是電機軸與螺桿在旋轉，螺桿旋轉帶動頂 出桿在頂出桿護套內向前移動，推進藥液筒內活塞，活塞擠壓藥液通過注射針進入人體，完 成用藥過程。如注射過程中由于故障，電機停轉，則光電感應器感應不到感應盤旋轉，光電 感應器無均勻間斷信號反饋到系統，系統則根據設定的程序，報警提示病人，注射動作沒有 正常完成。如注射器在進行注射動作表現為螺桿勻速在旋轉，同理電機軸在勻速旋轉，帶動 感應盤勻速旋轉，則光電感應器感應到均勻的間斷信號，反饋到控制系統的芯片，芯片會根 據輸入的程序，判斷注射運作正常，不發出警報提示。3)、控制部分連接人機接口，包括顯示屏、按鍵、蜂鳴器和USB接口，顯示屏用于注射器狀態和注射數據顯示，按鍵用于設定注射器的工作，蜂鳴器用于提醒，USB接口用于與 計算機設備連接交換數據和充電。控制部分的微處理器設有Flash存儲器，并能智能化判斷注射條件，進行以下操 作1)、注射模式設定快捷模式或分時模式快捷模式下，每次設定完注射劑量的時候，將參數存入Flash存儲器中，之后每次 注射前如果不重新設置新的注射劑量，就直接從Flash存儲器中讀取出上一次保存的注射 劑量參數，作為當前注射的注射劑量；分時模式下，對不同時刻設置不同注射劑量值，并設定鬧鈴時間提醒；快捷模式完全取代現有純機械式胰島素注射器的功能，設定劑量即可進行注射， 方便使用；分時模式根據病人的不同飲食習慣設定單日內最多五個時刻點的不同注射劑量 滿足患者不同進食狀態下對不同劑量的胰島素的需求；特別是分時模式下，智能判斷設定值的有效性，錯誤的設定，如兩次注射時間過 短，鬧鈴的時間遠遠超出注射時刻有效作用區段等，將被禁止也不會被保存至Flash中。完 成有效的設定后，不同時刻注射時自動選擇相應劑量，未到注射時刻有效區段時禁止注射， 同時禁止相同時間段內的連續注射；2)、存儲注射信息，采用FIFO模式實現信息的存儲，存儲區中保存最近20次的歷 史注射信息，包括注射開始時刻、注射劑量和注射模式；3)、歷史注射數據的瀏覽，通過按鍵選擇將Flash存儲器中存儲的信息直接在顯 示屏上逐條顯示出來，或將存儲的信息通過USB接口傳輸到上位機上，在上位機上的軟件 中進行瀏覽和查閱；4)考慮到藥效和安全等問題，兩次注射時間間隔過短會對身體產生不利的影響， 因此兩次注射時間間隔太短則禁止注射，設定注射時間間隔閾值，根據存儲的最近一次注 射信息，本次注射時間間隔小于閾值則禁止本次注射；5)設定省電模式，經過設定的時間如果沒有操作，注射器進入低功耗狀態，以此來節約電量，處在低功耗狀態下的控制部分在遇到按鍵中斷的時候跳出低功耗狀態，回到正 常的工作模式。注射器設有以下操作提醒方式1)、注射過程中檢測電機轉動情況，一旦出現停轉、堵轉、異速轉動，電機停止轉 動，并發出蜂鳴器警報；2)、當一次注射結束時，控制部分根據光電感應器的監測信號，控制蜂鳴器提示使 用者本次注射結束，同時在顯示屏顯示本次注射的設定劑量，并顯示注射結束；3)、控制部分根據存儲的注射信息，計算藥液筒的剩余劑量，當藥液筒中的剩余 劑量小于本次設定的注射劑量時，蜂鳴器發出警報以提醒使用者更換藥液筒；藥液筒劑量 全部注射完后，控制部分控制電機自動回到初始位置，準備使用新的藥液筒的藥液進行注 射；4)、實時監測電池的電壓，電壓信息通過A/D轉換傳輸到控制部分，當小于設定的 閾值時就進行報警，提醒使用者進行充電或更換電池，電池剩余電量低于設定閾值時禁止 注射；
5)、設定注射時刻提醒，包括蜂鳴器聲音提示和屏幕顯示。6)、設定劑量、時間等不符合既定規則時，通過顯示屏顯示錯誤提示，并且放棄保 存當前設置的參數，所述既定規則可以是預先在注射器中設置的警告閾值，或是用戶在之 前的劑量、時間設置；7)、注射時刻未到，或者試圖在規定時間段內連續注射時，注射將被禁止，并在顯 示屏上顯示警示信息。
權利要求
一種藥劑注射器，其特征是包括電機驅動部分、注射推進部分、注射部分、控制部分和電源部分，及注射器殼體控制部分為微處理器電路板；電機驅動部分包括步進電機總成和感應結構，步進電機總成包括定子線圈、磁鋼轉子和電機軸，控制部分發出脈沖信號至定子線圈，驅動磁鋼轉子旋轉，電機軸與磁鋼轉子同步旋轉，感應結構包括感應盤和光電感應器，感應盤為齒輪狀結構，感應盤中心與電機軸固定連接，并與電機軸同步旋轉，光電感應器設置在感應盤邊緣，其感應光路對應于齒輪狀結構的齒的位置，用于監測感應盤的旋轉，光電感應器與控制部分電連接；注射推進部分包括螺桿和頂出管，螺桿設置在頂出管內，螺桿和頂出管通過滑配的螺紋連接，將螺桿的旋轉轉化為頂出管的直線運動；注射部分包括注射液總成和注射針，注射液總成包括活塞、藥液筒和注射針固定套，活塞設置在藥液筒內，并與頂出管連接，注射針固定套與藥液筒連為一體，注射針通過注射針固定套固定在藥液筒上，并與藥液筒連通；電機驅動部分的電機軸通過連軸節與螺桿連接，螺桿與電機軸同步旋轉，螺桿隨電機軸的同步旋轉轉化為頂出管沿電機軸向的直線運動，活塞隨頂出管的移動在藥液筒中移動，頂出管的長度不小于活塞在藥液筒內的移動行程長度。
2.根據權利要求1所述的一種藥劑注射器，其特征是注射推進部分設有頂出管保護 套，頂出管在頂出管保護套內滑動，頂出管與活塞之間設有頂出盤，通過頂出盤連接頂出管 和活塞。
3.根據權利要求2所述的一種藥劑注射器，其特征是頂出管保護套內側設有T型槽，頂 出管外側設有與T型槽對應的凸塊，所述凸塊在T型槽內滑動。
4.根據權利要求1-3任一項所述的一種藥劑注射器，其特征是電機驅動部分、注射推 進部分、注射部分、控制部分和電源部分均設置在注射器殼體中，注射器殼體為筆型，電機 驅動部分，注射推進部分和注射部分設置在同一軸線上，電機驅動部分位于筆型注射器殼 體的筆尾端，注射部分位于筆頭端，注射部分的注射針伸出注射器殼體，對應設置帽蓋，密 閉注射針。
5.根據權利要求4所述的一種藥劑注射器，其特征是注射部分結構具體為藥液筒連 接注射針的一端伸出注射器殼體，伸出的部分外設有藥液筒護套，帽蓋與藥液筒護套配合 密閉注射針，帽蓋中對應注射針設有注射針護套。
6.根據權利要求1-3任一項所述的一種藥劑注射器，其特征是藥劑注射器設有顯示 屏、按鍵、蜂鳴器和USB接口，顯示屏、按鍵、蜂鳴器和USB接口分別連接控制部分。
7.根據權利要求4所述的一種藥劑注射器，其特征是藥劑注射器設有顯示屏、按鍵、蜂 鳴器和USB接口，顯示屏、按鍵、蜂鳴器和USB接口分別連接控制部分。
8.權利要求1-7任一項所述的藥劑注射器的控制方法，其特征是包括1)、控制部分的微處理器發出脈沖信號，通過步進電機驅動器來驅動步進電機按設定 的方向轉動相應的角度及步進角，與步進電機連接的螺桿相應旋轉，頂出管在內壁與螺桿 相配的螺紋作用下，與螺桿相對軸向位移，推動活塞在藥液筒內移動，進而推動藥液筒內的 藥液，步進電機轉動的角位移由此轉化為活塞的直線位移，由這一線性關系控制胰島素的 注射劑量；2)、步進電機上設置的感應盤及光電感應器監測電機的轉動，感應盤為齒輪狀結構，光 電感應器設置在感應盤邊緣，其感應光路對應于齒輪狀結構的齒的位置，由于感應盤隨電 機同步旋轉，電機轉動時，感應盤的輪齒間歇性的隔斷光電感應器的感應光路，由此而產生 和電機轉動情況緊密相關的脈沖信號，控制部分根據光電感應器的監測信號判斷電機的轉 動狀態，根據當前設定的電機工作狀態與光電感應器的監測結果，判斷電機是否正常工作， 當電機因為異常情況停轉、堵轉或者異速轉動時，進行報警；3)、控制部分連接人機接口，包括顯示屏、按鍵、蜂鳴器和USB接口，顯示屏用于注射器 狀態和注射數據顯示，按鍵用于設定注射器的工作，蜂鳴器用于提醒，USB接口用于與計算 機設備連接和充電。
9.根據權利要求8所述的藥劑注射器的控制方法，其特征是控制部分的微處理器設有 Flash存儲器，通過軟件方式實現以下控制1)、注射模式設定快捷模式或分時模式快捷模式下，每次設定完注射劑量的時候，將參數存入Flash存儲器中，之后每次注射 前如果不重新設置新的注射劑量，就直接從Flash存儲器中讀取出上一次保存的注射劑量 參數，作為當前注射的注射劑量；分時模式下，對不同時刻設置不同注射劑量值，并設定時間提醒；2)、存儲注射信息，采用FIFO模式實現信息的存儲，存儲區中保存最近20次的歷史注 射信息，包括注射開始時刻、注射劑量和注射模式；3)、歷史注射數據的瀏覽，通過按鍵選擇將Flash存儲器中存儲的信息直接在顯示屏 上逐條顯示出來，或將存儲的信息通過USB接口傳輸到上位機上，在上位機上的軟件中進 行瀏覽和查閱；4)兩次注射時間間隔太短則禁止注射，設定注射時間間隔閾值，根據存儲的最近一次 注射信息，本次注射時間間隔小于閾值則禁止本次注射；5)設定省電模式，經過設定的時間如果沒有操作，注射器進入低功耗狀態，以此來節約 電量，處在低功耗狀態下的控制部分在遇到按鍵中斷的時候跳出低功耗狀態，回到正常的 工作模式。
10.根據權利要求9所述的藥劑注射器的控制方法，其特征是注射器設有以下操作提 醒方式1)、當一次注射結束時，控制部分根據光電感應器的監測信號，控制蜂鳴器提示使用者 本次注射結束，同時在顯示屏顯示本次注射的設定劑量，并顯示注射結束信息；2)、控制部分根據存儲的注射信息，計算藥液筒的剩余劑量，當藥液筒中的剩余劑量小 于本次設定的注射劑量時，蜂鳴器發出警報以提醒使用者更換藥液筒；藥液筒劑量全部注 射完后，控制部分控制電機自動回到初始位置，準備使用新的藥液筒的藥液進行注射；3)、實時監測電池的電壓，電壓信息通過A/D轉換傳輸到控制部分，當小于設定的閾 值時就進行報警，提醒使用者進行充電或更換電池，電池剩余電量低于設定閾值時禁止注 射；4)、設定注射時刻提醒，包括蜂鳴器聲音提示和屏幕顯示。
全文摘要
一種藥劑注射器及其控制方法，藥劑注射器包括電機驅動部分、注射推進部分、注射部分、控制部分和電源部分，及注射器殼體，電機驅動部分包括步進電機總成和感應結構，感應結構通過光電感應器監測步進電機的運行狀態，電機驅動部分通過注射推動部分驅動注射部分完成注射工作，控制部分實現智能化控制，電源供電。本發明機械結構部分運行穩定，特別在設置了光電感應裝置，利用光電感應反饋步進電機運轉信息，警示提醒患者注射器的工作狀態，減少用藥隱患。本發明在控制部分上也有諸多改進，實現智能化，操作便捷，保證了注射的安全性。
文檔編號G05B19/02GK101862489SQ20101020072
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者寧新寶, 展慶波, 莊建軍, 徐小軍, 朱建軍, 李曉聰, 許云初, 趙文睿, 邵毅 申請人:江蘇華陽電器有限公司;南京大學