专利名称：机电步进微量自动注射装置的制作方法
技术领域：
本发明属于一种将介质输入人体的装置，特别涉及一种便携式可用于糖尿病人的自动定时定量向人体输送胰岛素的或用于其他疾病的自动定时定量向人体输送其他药液的机电步进微量自动注射装置。
背景技术：
在目前公知的医疗器械中的自动微量注射装置。是目前国内外发展较快的一种医疗器械，应用日益广泛。根据动力源、注射量和速度性能的不同以及固定和便携等不同方式区分为很多类型，例如胰岛素泵就是一种便携式微量定时智能注射系统。目前国内市场上有国外多家厂商的产品如美国MiniMed系列，瑞士H-TRON，韩国DANA和意大利等国产品。国产同类装置是由北京鼎涛医疗器械技术有限公司自主开发的专利产品“圣唐--III型”胰岛素泵。由于该装置为医用设备对可靠性要求严格，因此系统工作时需要多项监测与显示，并实现反馈控制，动作精度要求高。上述方案是通过传感器以电气形式实现反馈控制及显示，结构复杂、不直观、成本高使用维护不方便。另外作为一种便携设备上述方案自动注射系统使用微电机作为动力源，最终是机械动作微量进给输出，定时动作间隔周期长，为此这种微型机电一体化高级智能控制系统技术含量要求高，从而又进一步提高了制造成本，以上商品价格均在2万至5万元甚至更高，一般工薪阶层很难接受。因此目前对于上述公知的自动微量注射装置的推广有一定困难。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种不使用微电机作为动力源和采用直观机械显示的机电步进微量自动注射装置。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是它包括有一壳体、在壳体内固装有由微处理器及外围电路和输入按键及LED/LCD指示面板组成的电控部件、储液注射部件和电池，由按键输入的控制信号输出到微处理器并在指示面板LED/LCD显示，它还包括有在壳体内固装的发条盒、由发条盒驱动的齿轮传动机构、由微处理器控制使齿轮传动机构微量进给的步进控制部件并进而推进与其连动的储液注射部件定量输出储液以及由齿轮传动机构驱动在壳体面板显示发条盒的发条机械储能状态、药液进给状态、储液注射部件储液状态的机械指示部件。
本发明还可以采用如下技术措施储液注射部件为直推式注射器。
所述步进控制部件包括有步进爪、外周带有突出齿的步进轮及由微处理器控制的电磁铁，步进爪的前后两个爪对步进轮的突出齿以释放使步进轮旋转再由步进轮后续齿将步进爪复位的方式彼此相互啮合。
齿轮传动机构包括有一相互啮合的变速齿轮组和一直线推进机构，直线推进机构包括有一齿轮和与此齿轮啮合的齿条；变速齿轮组的第一级齿轮的轴与发条盒驱动轴固连，变速齿轮组中的一级齿轮与直线推进机构的齿轮相互啮合。
直线推进机构的齿条与直推式注射器的推进杆固连。
变速齿轮组的最后一级齿轮与步进轮啮合。
机械指示部件包括有在壳体指示面板上表示药液储量的药液指针，此药液指针与直推式注射器的推进杆固连。
机械指示部件包括有在壳体指示面板上表示药液进给状态的药液进给指示盘，此药液进给指示盘的指针轴与步进轮的轴固连机械指示部件包括有在壳体指示面板上表示发条盒机械储能状态的发条机械储能指示盘，此发条机械储能指示盘的指针轴与变速齿轮组的第一级齿轮轴固连。
本发明具有的优点和积极效果是因为应用发条盒这种机械储能原理，采用特殊的步进控制传动机构，具备机电结合的输入与指示功能，系统由微处理器控制，运用电子技术与精密机械设计技术合理分担各项功能，从而大大降低了成本，方便使用。与现有技术相比，其特点是1.采用发条储能作为储液注射部件的动力源，具有转矩大，储能时间长，动作可靠。2.利用步进控制技术，精确保证每次进给量。3.采用机械指示方式，简单直观，检测方便。4.选用先进的节电型PIC微处理器，降低电能消耗以适应各种电池。整机功能安排合理，成本低廉，有利于向广大工薪阶层推广应用。
图1是本发明的构成示意图之一；图2是本发明的构成示意图之二；图3是本发明的齿轮传动机构与步进控制机构示意图；
图4是本发明的电气控制原理图。
具体实施例方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下如图1、2所示，在可开合矩形盒式壳体1内固定安装有发条盒2、齿轮组11、直推式注射器3、直线推进机构的齿条4、电池5、LED/LCD显示屏6、药液进给指示盘7、发条机械储能指示盘8、数据输入按键9、药液量指示指针10、直线推进机构的齿轮15。齿轮组11的第一个齿轮与发条盒2的发条轴为同一轴。
如图3所示，机械传动机构是由彼此啮合总传动比为1∶36的三个齿轮组成的齿轮组11，齿轮组11的最后一个齿轮与外周带有突出齿的步进轮12相啮合，而带有前后两个爪钩的步进爪13与步进轮12的外周突出齿相互啮合，步进爪13的爪柄由于被微处理器控制的电磁铁14的有磁而吸附绕轴转动，使步进轮12前进一步和随后电磁铁14的失磁同时向前转动的步进轮的后一个齿则又使步进爪13复位的原理实现步进工作。而齿轮组11的中间一个齿轮与直线推进机构的齿轮15啮合，直线推进机构齿轮15与直线推进机构的齿条4啮合，直线推进机构的齿条4与直推式注射器3的注射推进杆固定连接。齿轮组11的总传动比也可以为1∶45、1∶60等也就是可在1∶36--60范围内。
如图4所示，本发明的电控部件包括有微处理器PIC16F86、电阻R1-R12、电容C1、C2、发光二极管LED1-8、按钮开关SW1、SW2、3伏电池B、三极管BG、二极管D、4MHz晶体振荡器OSC、其中R1、R2、R3分别为3.3K、27K、27K，R4-R11分别为180Ω，R12为500Ω，C1、C2分别为18P，电磁铁14的继电器线圈REL。由按键SW1、SW2输入的信号通过微处理器PIC输出到LED/LCD显示屏6显示，并控制继电器线圈REL使电磁铁14动作。
在使用本发明时是由人工上紧发条盒2的发条，发条盒2的主轴驱动齿轮组11的第一级齿轮，再通过齿轮组11的适当传动比，由齿轮组11的最后一级齿轮与步进轮12相互啮合，由步进轮12控制传动机构步进工作。而齿轮组11的中间一个齿轮与直线推进机构的齿轮15啮合并进一步使与直线推进机构齿轮15啮合的直线推进机构的齿条4作直线运动，并同时带动直推式注射器3的注射推进杆作直线推进而将药液注射进人体。每次药液注射量由步进轮12的转动进给量多少来决定。即由微处理器控制电磁铁14的有磁的频率即可控制了注射器的药液注射量。另外，由齿轮组11第一级齿轮的主轴与发条机械储能指示盘8的指针轴固定连接从而可显示发条储能情况，步进轮13的轮轴与药液进给指示盘7的指针轴同轴以指示药液进给状态，直推式注射器3的注射推进杆与药液量指示指针10固定连接指示直推式注射器3内的药液储量情况，这样以机械指示部件显示了本发明的工作状态。
此外，储液注射部件除了可采用上述直推式注射器3以外还可应用蠕动泵、脉冲管道泵和螺旋泵等其他形式作为储液注射部件的泵体结构。齿轮传动机构的齿轮组11也可采用2-10级齿轮传动系统，并且也可直接用齿轮传动机构的其他齿轮轴输出驱动力。步进控制部件也可采用棘轮机构、马氏机构或擒纵机构等。药液量指示指针10也可采用旋转指针式结构。另外，也可由齿轮组11的最后一级齿轮轴与进给指示盘7的指针轴固连以指示药液进给状态；也可以齿条4与药液量指示指针10固定连接指示直推式注射器3内的药液储量情况。
权利要求
1.一种机电步进微量自动注射装置，它包括有一壳体、在壳体内固装有由微处理器及外围电路和输入按键及LED/LCD指示面板组成的电控部件、储液注射部件和电池，由按键输入的控制信号输出到微处理器并在指示面板LED/LCD显示，其特征在于还包括有在壳体内固装的发条盒、由发条盒驱动的齿轮传动机构、由微处理器控制使齿轮传动机构微量进给的步进控制部件并进而推进与其连动定量输出储液的储液注射部件以及由齿轮传动机构驱动在壳体面板显示发条盒的发条机械储能状态、药液进给状态、储液注射部件储液状态的机械指示部件。
2.根据权利要求1所述的机电步进微量自动注射装置，其特征在于储液注射部件为直推式注射器。
3.根据权利要求1所述的机电步进微量自动注射装置，其特征在于所述步进控制部件包括有步进爪、外周带有突出齿的步进轮及由微处理器控制的电磁铁，步进爪的前后两个爪对步进轮的突出齿以释放使步进轮旋转再由步进轮后续齿将步进爪复位的方式彼此相互啮合。
4.根据权利要求1所述的机电步进微量自动注射装置，其特征在于齿轮传动机构包括有一相互啮合的变速齿轮组和一直线推进机构，直线推进机构包括有一齿轮和与此齿轮啮合的齿条；变速齿轮组的第一级齿轮的轴与发条盒驱动轴固连，变速齿轮组中的一级齿轮与直线推进机构的齿轮相互啮合。
5.根据权利要求2或4所述的机电步进微量自动注射装置，其特征在于直线推进机构的齿条与直推式注射器的推进杆固连。
6.根据权利要求3或4所述的机电步进微量自动注射装置，其特征在于变速齿轮组的最后一级齿轮与步进轮啮合。
7.根据权利要求1或2所述的机电步进微量自动注射装置，其特征在于机械指示部件包括有在壳体指示面板上表示药液储量的药液指针，此药液指针与直推式注射器的推进杆固连。
8.根据权利要求1或3所述的机电步进微量自动注射装置，其特征在于机械指示部件包括有在壳体指示面板上表示药液进给状态的药液进给指示盘，此药液进给指示盘的指针轴与步进轮的轴固连。
9.根据权利要求1或4所述的机电步进微量自动注射装置，其特征在于机械指示部件包括有在壳体指示面板上表示发条盒机械储能状态的发条机械储能指示盘，此发条机械储能指示盘的指针轴与变速齿轮组的第一级齿轮轴固连。
全文摘要
本发明涉及一种用于疾病治疗的机电步进微量自动注射装置。包括有一壳体、在壳体内固装的由微处理器及外围电路和输入按键及LED/LCD指示面板组成的电控部件、储液注射部件和电池，它还包括有发条盒、由发条盒驱动的齿轮传动部件、由微处理器控制使齿轮传动部件微量进给的步进控制部件和机械指示部件。由于采用了发条盒作为储液注射部件的能源，具有转矩大，储能时间长，动作可靠和特殊的步进控制传动机构保证每次进给量，以及选用先进的节电型PIC微处理器，降低电能消耗以适应各种电池使整机功能安排合理，运用电子技术与精密机械设计技术合理分担各项功能，成本低廉，并且采用机械指示，简单直观，检测方便有利于推广应用。
文档编号A61M5/00GK1502378SQ02149069
公开日2004年6月9日 申请日期2002年11月22日 优先权日2002年11月22日
发明者冯筠荪, 林隆正, 曹盛明 申请人:冯筠荪, 林隆正, 李博