一种高压注射器及其注射头的制作方法

本实用新型属于医疗设备器械领域，尤其涉及一种高压注射器及其注射头。

背景技术：

压力检测是高压注射器的重要功能之一，通过检测精准的注射压力和注射参数的设置，可以降低皮下渗漏和配套耗材问题产生伤害的风险。目前大多数高压注射器中检测注射压力的结构主要是在高压注射器的推杆前端或后端设置一个刚性的压力传感器。但是，这种结构因为需要移动的导线，导致导线故障率增高，或者对空间较小的注射头难以实现。

技术实现要素：

本实用新型要解决的主要技术问题是，提供一种高压注射器及其注射头，以解决现有技术中将压力传感器设在推杆前端或后端，使得在进行注射压力检测时需要移动的导线，导致导线故障率增高以及增大空间要求的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种注射头，包括传动装置、压力检测装置和夹头；所述压力检测装置包括基座筒和应变片传感器组，所述基座筒包括中空的筒体、分别设置于所述筒体前、后两端且与所述筒体相通的夹头固定板和电机固定板；所述夹头设置在所述夹头固定板上以固定安装针筒；所述应变片传感器组固定在所述筒体上，其包含至少一个应变片传感器；所述传动装置包括推杆，所述推杆位于所述基座筒内；工作时，所述推杆向前推进施加给针筒内部的压力作用于所述筒体上使所述筒体受力拉伸，所述应变片传感器组随所述筒体的拉伸产生形变并输出相应的电信号。

在本实用新型一种实施例中，所述应变片传感器组设于所述筒体的中间位置。

在本实用新型一种实施例中，所述应变片传感器组包含至少两个应变片传感器。

在本实用新型一种实施例中，所述应变片传感器组包含两个应变片传感器,所述两个应变片传感器分别设置在所述筒体两侧对称位置上。

在本实用新型一种实施例中，还包括滑动块和导向轴，所述滑动块设在所述推杆上，且滑动块上设有通孔，所述导向轴从所述滑动块的通孔中穿过，两端分别固定在所述电机固定板和夹头固定板上。

在本实用新型一种实施例中，所述传动装置还包括滚珠丝杆，所述滚珠丝杆一端进入所述基座筒与所述推杆一端固定连接；所述滚珠丝杆带动所述推杆向前推进时施加给针筒内部的压力作用于所述筒体上，所述应变片传感器受力形变并输出相应的电信号。

在本实用新型一种实施例中，所述筒体内径与所述推杆外径相适配。

在本实用新型一种实施例中，还包括处理器，所述处理器对所述应变片传感器组输出的电信号进行处理。

进一步地，本实用新型还提供了一种高压注射器，包括控制器和如上所述的注射头；所述控制器与所述注射头连接。

在本实用新型一种实施例中，还包括控制台，所述控制台与所述控制器连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种高压注射器及其注射头，包括传动装置、压力检测装置和夹头；压力检测装置包括基座筒和应变片传感器组，基座筒包括中空的筒体、分别设置于筒体前、后两端且与筒体相通的夹头固定板和电机固定板；夹头设置在夹头固定板上以固定安装针筒；应变片传感器组固定在筒体上，其包含至少一个应变片传感器；传动装置包括推杆，推杆位于基座筒内；工作时，推杆向前推进施加给针筒内部的压力作用于筒体上使筒体受力拉伸，应变片传感器组随筒体的拉伸产生形变并输出相应的电信号。与现有技术中通过在推杆前端或后端设置一个存在移动导线连接的刚性压力传感器来检测注射压力相比，本实用新型通过将应变片传感器固定在基座筒上，基座筒受力拉伸使得应变片传感器的长度也被拉长，且应变片传感器在长度上的拉伸形变量比刚性压力传感器的拉伸形变量更大，从而达到提升注射压力的检测精度；同时，将应变片传感器置于基座筒上，使得压力检测装置可以不受注射头空间大小的限制，更能避免因移动导线故障致使压力检测失效的风险。此外，将应变片传感器固定在基座筒上进行压力检测的检测方式，使得安装简便且易于维护，从而降低了安装成本和维护成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例二提供的双针筒注射头示意图；

图2为本实用新型实施例三提供的单针筒注射头示意图；

图3为本实用新型实施例三提供的图2中A的应变片传感器组位置示意图；

图4为本实用新型实施例六提供的高压注射器示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

本实用新型提供了一种注射头，该注射头包括传动装置、压力检测装置和夹头；其中，压力检测装置包括基座筒和应变片传感器组，基座筒包括中空的筒体、分别设置于筒体前、后两端且与筒体相通的夹头固定板和电机固定板，应该理解的是，筒体、夹头固定板和电机固定板三者可通过焊接、一体成型等形式结合在一起，优选地采用一体成型的方式将三者结合起来；夹头设置在夹头固定板上以固定安装针筒；应变片传感器组固定在筒体上，其包含至少一个应变片传感器；传动装置包括推杆，推杆位于基座筒内；工作时，推杆向前推进施加给针筒内部的压力作用于筒体上使筒体受力拉伸，应变片传感器随筒体的拉伸产生形变并输出相应的电信号。此外，注射头还包括动力装置，动力装置与传动装置固定，为传动装置提供驱动力；该动力装置包括电机和编码器，电机可以是超声电机、步进电机、直流电机、伺服电机等，编码器设在电机上以反馈电机的转动情况。

进一步地，注射头有单针筒注射头和多针筒注射头两种类型，且多针筒注射头是以双针筒注射头为基础在结构上进行适应性的调整以提高测压精度和注射效率，本实用新型以单针筒注射头和双针筒注射头两种类型为例进行说明。相应的，注射头中的传动装置也分为两种结构，针对单针筒的传动装置包括推杆、滚珠丝杆、轴承和联轴器；针对双针筒的传动装置包括推杆、滚珠丝杆、轴承和减速箱。对于单针筒的传动装置，电机通过联轴器与滚珠丝杆一端固定，滚珠丝杆另一端进入基座筒与推杆一端固定连接，然后推杆另一端穿出基座筒，进入针筒内部与活塞固定连接；其中，基座筒引导推杆在固定方向上运行，避免在其他方向上产生较大幅度的摆动，并且基座筒内径大于推杆外径，但二者内外径之差越小引导效果越好。对于双针筒的传动装置，电机通过减速箱与滚珠丝杆一端固定连接，另一端与单针筒的传动装置类似，这里不再赘述。

此外，在夹头固定板上设有夹头，夹头将针筒固定住，且在夹头和夹头固定板之间设有泛塞封，以减小滑动摩擦和防止药液泄漏于注射头内。然后，在基座筒上固定有转动头连接板，在转动头连接板上设有转动头，通过转动头控制整个注射头在与水平面成-60°至+120°的范围内转动，从而方便注射头对针筒进行吸药、排气及注射药液。

进一步地，注射头的受力过程具体分析如下：传动装置与针筒内的活塞配合连接，当传动装置受到动力装置驱动向针筒方向推进时，带动活塞一起运动，从而实现排气及注射的过程，同时，传动装置将驱动力传递至针筒内部的活塞上，当药液受到挤压时，就将驱动力作用到针筒内部，使得针筒通过向前运动来减小针筒内部的压力。由于针筒安装固定于夹头内，夹头与夹头固定板固定连接，该压力也相应的作用到夹头固定板上，迫使夹头固定板有随着针筒向前拉伸的趋势。此外，筒体也与夹头固定板固定在一起，或者筒体与夹头固定板一体成型，且筒体上设有至少一个应变片传感器，使得筒体随着夹头固定板的向前拉伸，也相应的产生拉伸形变，从而使粘贴在筒体上的应变片传感器产生拉伸变形，进而输出电压信号，达到检测注射压力的目的。应当理解的是，所述应变片传感器包括但不限于电阻式应变片传感器或光电应变片传感器，优选地，采用电阻式应变片传感器进行测压；同时，应变片传感器组优选地设置在筒体的中间位置，更优选地，在筒体中间且两侧对称的位置上分别设置至少一个应变片传感器，使得传动装置在筒体中向前推进时避免因为左右摇摆导致测压精度较低的问题出现；或者仅在在筒体两侧相对称的位置上分别设置至少一个应变片传感器，不限定于筒体中间位置，优选地在筒体中间位置且两侧对称的位置上分别设置一个应变片传感器。

实施例二：

在实施例一的基础上，本实施例还提供了一种注射头，该注射头在实施例一的基础上增加了一个导向轴，该导向轴两端与电机固定板和夹头固定板固定连接，且优选地导向轴与基座筒相互平行，该导向轴同样也可起到引导方向的作用。此外，该注射头的测压原理与实施例一类似，故本实施例不再详细说明，现对其具体结构进行阐述：

请参见图1所示的双针筒注射头示意图。图1中，推杆109上设有滑动块，滑动块上设有一个通孔，优选地，滑动块设在推杆109与滚珠丝杆117定位固定连接的一端，使得推杆109的移动范围较大，然后推杆109另一端依次从夹头固定板111、泛塞封119和夹头120中间穿过进入针筒与活塞固定连接。此外，在电机固定板104和夹头固定板111上均设有用于固定导向轴110两端的孔位，导向轴110穿过滑动块，两端分别固定在所述孔位内，且与传动装置(即滚珠丝杆117和推杆109)相互平行，因此，推杆109带着滑动块沿导向轴110的轴向运动，使推杆109在运行过程中尽量避免出现其他方向的摆动。应该理解的是，滑动块上的通孔直径与导向轴110直径差值应尽量缩小，从而更好的控制推杆109在其他方向上的摆动。

进一步地，滑动块上设有挡光片，挡光片与限位开关配合限制推杆109的移动范围。其中，限位开关安装板107上设有限位开关，一路传动装置对应两个限位开关，靠近电机固定板104的限位开关为后限位开关，靠近夹头固定板111的限位开关为前限位开关。应该理解的是，限位开关在限位开关安装板107上的位置关系包括但不限于上述设置方式，只要达到限制传动装置移动范围的效果，其他设置方式依然属于本实用新型保护的范围。然后，限位开关安装板107的两端分别与电机固定板104的顶部和夹头固定板111的顶部固定连接，优选的限位开关安装板107设置在两个传动装置中上方，且与传动装置平行。当电机101运行时，减速箱121传动，使滚珠丝杆117转动并带动推杆109及滑动块向前移动，相应的挡光片也向前移动，当挡光片运行到后限位开关处时，处理器就会检测到限位开关的状态变化，同理当挡光片运行至前限位开关时，电机101会停止运行，说明药液注射完毕或已注射到预设剂量，检测过程与后限位开关一致，这里不再赘述。此外，由于电机上设有编码器125，编码器125将读取电机101的运行速度和方向信息，并将读取的信息传递给处理器处理。

进一步地，由于传动装置中推杆109的一端设有滑动块，滑动块上又设有挡光片，且挡光片需要与限位开关配合使用，故沿着滑动块的运动轨迹在基座筒的筒体上设有开口122，方便滑动块跟随推杆109往复运动。开口122的大小不做具体限制，可根据实际需求进行设定。应该理解的是，导向轴110设置在筒体上方，优选地与筒体部分重合或者不重合，然后滑动块的开孔优选地设置在靠近导向轴110的一侧，方便导向轴110通过。

实施例三：

在实施例一或二的基础上，本实施例提供的注射头为单针筒注射头，该注射头只含有一个基座筒、一路传动装置和一套动力装置，其中，动力装置包括电机，传动装置包括推杆、滚珠丝杆、轴承和联轴器。注射头检测注射压力的原理与实施例一或二中的测压原理一致，本实施例不再赘述。如图2所示，注射头包括电机101、联轴器115、转轴支架126、垂臂转动轴127、垂臂转头128。转轴支架126设在电机101与基座筒之间，且在转轴支架126上设有通孔，垂臂转动轴127一端穿过转轴支架126的通孔通过螺钉等方式进行固定，另一端与垂臂转头128固定连接，通过垂臂转头128控制注射头在与水平面成-60°至+120°的范围内转动，从而方便注射头对针筒进行吸药、排气及注射药液。然后，滚珠丝杆和轴承通过轴承压板进行固定，且滚珠丝杆一端通过联轴器115与电机101固定，另一端穿入基座筒与推杆固定；电机101通过转轴支架126和轴承压板与基座筒固定。此外，单针筒注射头上还设有限位开关安装板，限位开关安装板上分别设有一个前、后限位开关，其中，前限位开关靠近夹头固定板，后限位开关靠近电机固定板。此外，该注射头的动力装置与传动装置通过联轴器连接，且动力装置与基座筒之间采用支撑板或电机支撑柱固定。当电机正转时，电机通过联轴器与滚珠丝杆连接，带动滚珠丝杆转动，然后滚珠丝杆带动推杆、滑动块和挡光片一起向前推进，实现对药液注射压力的检测。

进一步地，如图3所示，图3是图2中A的放大图，该图为基座筒上设置应变片传感器的具体位置示意图。图中基座筒包括筒体123、电机固定板和夹头固定板，且三者为一体成型。在筒体123上设有两个应变片传感器，其中一个应变片传感器124如图中所示，另一个应变片传感器设在筒体123的另一侧，并与图中应变片传感器124位置相对称，筒体123两侧均设有应变片传感器的目的在于，在推杆向前推进时，不能完全保证推杆不会左右摆动，如果仅在筒体123一侧设有应变片传感器124，当推杆左右摆动时，使得检测精度降低，从而影响测压效果。因此，在筒体123两侧均设有应变片传感器，以提高测压精度。应该理解的是，应变片传感器可以设置在基座筒任意位置，优选地的是设在筒体123上且位于中间部分。

实施例四：

在实施例一或二的基础上，本实施例提供的注射头为双针筒注射头，该注射头含有两个基座筒、两路传动装置以及两套动力装置，其检测注射压力的原理与实施例一或二中的测压原理一致，本实施例也不再赘述。本实施例与实施例三不同之处在于，双针筒注射头由两个单针筒注射头构成，以实现双针筒共同注射以提高工作效率。此外，请继续参见图1，双针筒注射头的动力装置包括电机101，传动装置包括滚珠丝杆117、推杆109、轴承116和减速箱121。电机101通过减速箱121与滚珠丝杆117一端固定，带动滚珠丝杆117转动，然后滚珠丝杆117带动推杆109、滑动块和挡光片向前推进实现测压。其中，减速箱121设置在基座筒上以固定滚珠丝杆117和轴承116，电机101通过减速箱121固定在基座筒上。

进一步地，双针筒注射头的限位开关安装板107的四个角落均设有一个限位开关(靠近电机固定板的为后限位开关，靠近夹头固定板的为前限位开关)，以便限制两套传动装置的运动范围，其具体原理请参见实施例三。应当理解的是，双针筒注射头是在单针筒注射头基础上进行适应性改变，使得两个针筒的注射头能正常工作，因此，在单针筒注射头的基础上，也可适应性的调整为多针筒注射头以提高效率，其运行原理基本类似，同样属于本实施例保护的方案。应当知道的是，由于双针筒注射头包括两套动力装置，相应的就包括两个电机，当需要进行注射压力检测时，可同时运行两个电机，操控两套传动装置同时测压，也可以只运行其中一个电机，操控其对应的传动装置测压。

实施例五：

本实施例还提供了一种注射头，该注射头同样适用于专利文献1(中国专利公开号204512028U，公开日20150729)中的动力装置，通过动力装置为传动装置提供驱动力，进而使应变片传感器产生形变输出电信号。本实施例重点对采用专利文献中的动力装置的注射头进行说明，其具体工作原理分析如下：

注射头包括注射液缸、电机固定板、夹头固定板、应变片传感器、推杆以及液压活塞，将注射液缸两端分别与电机固定板和夹头固定板一体成型或者密封设置，并在电机固定板与注射液缸固定的地方开设通孔，且通孔的直径小于注射液缸的内径，同理在夹头固定板与注射液缸固定地方开设一个小于注射液缸内径的通孔，然后在注射液缸中设置一个与该注射液缸内径大小相同的液压活塞，该活塞将注射液缸分割成靠近电机固定板的第一空腔和靠近夹头固定板的第二空腔，优选地第一空腔与第二空腔隔绝。推杆一端穿过夹头固定板上的通孔进入注射液缸，与液压活塞固定连接，另一端与针筒中的活塞固定连接，针筒固定在夹头内。在电机固定板的通孔上固定连接第一液压管，优选地电机固定板与第一液压管的连接为密封连接，防止液体泄漏，影响测压精度。该液压管与一个第三方的液压装置连接，为注射头中的第一空腔提供液体，进而产生液压，推动液压活塞前进。此外，在第二空腔对应的注射液缸上开设通孔，并在该通孔上固定连接第二液压管，该液压管同样与第三方的液压装置连接，为注射头的第二空腔提供液体。当需要注射药液时，液体从第一液压管进入第一空腔，挤压液压活塞推动推杆向夹头固定板方向移动以挤压药液，进而给针筒内部施加压力，导致注射液缸受力拉伸，由于注射液缸上设有应变片传感器，使得应变片传感器也相应受力形变，从而产生电信号；当吸取药液时，液体从第二液压管进入第二空腔，挤压液压活塞推动推杆向电机固定板方向移动，挤压第一空腔的液体，将第一空腔的液体挤出注射液缸达到吸药的目的。

实施例六：

本实施例提供了一种高压注射器，请参见图4，该高压注射器包括注射头30和控制器10，控制器10与注射头30均可设置在注射头机架上。其中，注射头30包括处理器，处理器对应变片传感器组输出的电信号进行处理。控制器10通过通信电缆与注射头30连接，实现对注射头30的控制。此外，在注射头机架上安装的托盘附件可以用于操作人员放置物品，在注射头机架的底座上安装有脚轮(有带刹车脚轮和不带刹车脚轮各两个)，使注射头机架可以在室内任意范围移动。进一步地，高压注射器还包括控制台20，控制台20与控制器10通过电缆连接，将控制器10的信息反馈给控制台20，同时控制台20作为人机交互界面可以发出控制指令，通过电缆传递给控制器10，从而实现对高压注射器的控制。应当知道的是，本实施例中控制台20与控制器10之间也可选择光纤或者无线等方式进行连接，优选地通过电缆连接。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。