一种高精度无虚位微量注射机的制作方法

本实用新型涉及医疗设备领域，特别是一种高精度无虚位微量注射机。

背景技术：

在某些疾病或对危重患者的抢救，微量注射机能够将少量药液精准、微量、均匀、持续地送入人体内，操作便捷、定时、定量，使得药物能够在体内保持有效血液浓度，能够大大减轻医护人员的工作量，并且能够提高工作效率，准确、安全、有效地配合医生进行医治/抢救。

而现有的注射机通常是通过电机驱动，电机的各部件之间通常是有缝隙，从而构成虚位，从而使得微量注射机在使用时对注射量的注射存在偏差，降低了注射机的精确性，并且螺旋形的槽在经过多次使用后，磨损过量，使得槽与配合件的缝隙进一步加大，从而导致注射的精度降低。

技术实现要素：

针对上述在病人输液存在的现有问题，本实用新型的技术目的在于提供一种注射流量控制更加精准，能够针对不同病人、不同药液进行微量注射，不存在注射虚位的问题，避免注射机传动件磨损的高精度无虚位微量注射机。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种高精度无虚位微量注射机，包括：缸体、活塞、活塞杆及液动缸，所述缸体的截面为圆形，缸体右端面设有注射针，缸体内设有活塞，缸体的左端面通过硬管与液动缸连通，活塞靠近缸体的左端面的中心位置处设有活塞杆，活塞杆的长度大于缸体的长度，液动缸内充有设定压力的动力液，硬管上设有电控阀，电控阀与缸体之间设有放液阀，液动缸上设有支管一，支管一上安装有过压阀，缸体外设有容量刻度。

上述技术方案中，缸体右端面设有注射针，从而对病人进行注射输液，液动缸内的动力液能够推动活塞移动，从而将药液注射到病人体中，相比于传动的利用机械电机进行旋转推动活塞，避免了磨损问题及部件间的间隙造成的虚位问题，设有的活塞杆能够在液动注射作为动力失效后，具有第二种通过控制方式，增加控制的可靠性；硬管上设有的电控阀能够精确控制对活塞的压力，设有的放液阀，放液阀为过压保护阀，能够避免过压的情况发生，在缸体外设有的容量刻度能够方便观察注射情况。

进一步地，所述活塞包括活塞盘及活塞环，活塞环安装在活塞盘的外围，活塞环的截面形状为倒梯形，活塞环外圆面上设有两环形槽，两环形槽内均设有硅橡胶密封圈；所述活塞环及活塞盘的材质为聚四氟乙烯。

上述技术方案中，通过将活塞设为活塞盘及活塞环，活塞盘主要起支撑作用，活塞环与缸体接触密封，活塞盘及活塞环分别采用不同材质，活塞环外圆面上设有两环形槽，两环形槽内均设有硅橡胶密封圈，两圈密封圈的密封使得密封效果更好，而聚四氟乙烯材质具有无毒、摩擦力小、密封可靠等优点，保证活塞的密封更加可靠，更加安全。

进一步地，所述液动缸通过液压管连有储液罐，所述液压管上设有调节阀；储液罐与液动缸之间设有加压机；液动缸内充有动力液及高压气体。

上述技术方案中，液动缸连有的储液罐及设于储液罐与液动缸之间的加压机能够及时为液动缸内补液，在液动缸内设有的高压气体能够为动力液提供动力，维持液动缸内的压力。

进一步地，所述活塞杆的一端固定安装在活塞上，活塞杆的另一端伸出液动缸通过联轴器与伺服电动缸固定安装。

上述技术方案中，通过将活塞杆与伺服电动缸配合安装，在利用动力液推动活塞杆失效后，能够提供一种可靠的不错注射手段，使得输液机更加可靠。

进一步地，所述液动缸内设有压力传感器a，缸体的左侧内设有压力传感器b，液动缸与缸体之间的管路上设有流量计，活塞杆配合安装有位移传感器，压力传感器a、流量计及位移传感器与MCU连接，MCU还与电控阀、报警器、加压机、压力传感器b、伺服电动缸、过压阀及调节阀连接。

进一步地，所述的高精度无虚位微量注射机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、通过MCU控制伺服电动缸将活塞杆往远离注射针端拉动，吸入药液；

（2）、若压力传感器a测得的压力小于设定压力，则MCU启动加压机，使得液动缸内的压力为设定压力；若压力传感器a测得的压力小于设定压力，则MCU控制调节阀，使得储液罐内的高压液体进入液动缸，将液动缸内的压力调节到设定值，并且使得活塞左侧的缸体内充满动力液；

（3）、输液机以输液流量进行输液时，推动活塞并使得输液机以设定流量进行输液，此时，药液内的压力为P1，活塞左侧的压力为P2，当P1=P2时，输液机即可进行均匀输液，MCU通过控制电控阀的开度，使得P1=P2，使得输液机均匀输液；并且，位移传感器将活塞移动的位移数值实时传送给MCU，MCU经过公式：q= 计算出进入缸体的流量值，式中，s为单位时间内位移传感器测得的位移量，d为缸体的内径，q为单位时间内的输液流量；若输液流量与通过位移传感器计算得到的值超过额定误差，则MCU将电控阀关闭，并触发报警器报警；

（4）若液动缸发生故障，则MCU控制伺服电动缸继续推动活塞，使得输液继续进行。

上述技术方案中，利用上述控制系统及控制方法能够使得控制智能化、控制可靠、高效。

进一步地，所述硅橡胶密封圈包括以下重量组分：硅橡胶颗粒52-60份，聚四氟乙烯25-30份，石墨粉1-4份，碳化硅纤维3-5份，偶联剂2-4份，交联剂3.5-6份，甘油4.5-6.5份。

所述硅橡胶密封圈包括以下重量组分：硅橡胶颗粒55-58份，聚四氟乙烯26-28份，石墨粉2-3份，碳化硅纤维3-5份，偶联剂2.5-3.5份，交联剂4-5.5份，甘油5-6份。

所述碳化硅纤维的长度为25～50微米，直径为1.5～２微米；石墨粉的粒径大小为5～8微米。

通过将碳化硅纤维的长度设为25～50微米，直径为1.5～２微米，能够使得碳化硅纤维能够更好融合在硅橡胶颗粒之间，成为一整体，通过将石墨粉的粒径大小为5～8微米，避免石墨粉过大，从而影响硅橡胶的结合。

所述硅橡胶密封圈的制备方法为：

（1）按上述重量份，将硅橡胶颗粒粉碎后，石墨粉研磨粉碎后，加入到聚四氟乙烯乳液中，同时加入偶联剂、交联剂、碳化硅纤维、甘油，进行1～2小时的搅拌混合，在搅拌的同时进行超声波处理30min，制得混合乳液；

（2）将步骤制得的混合乳液加热至120～150℃后投入充满氮气的反应釜中熔炼25～30min，自然冷却，从而得到硅橡胶材料，再制作成型。

本实用新型的有益效果是:

通过将传统的机械传动来作为注射机的动力源改为通过液压动力来作为推动活塞的动力源，从而避免了机械传动的磨损，同时也避免了机械零部件之间的间隙造成的虚位，从而能够大大提高注射量的精准性，并且通过压力传感器a、压力传感器b及MCU等控制器件的智能控制，使得控制更加精准；通过将活塞的活塞环设为硅橡胶密封圈，硅橡胶密封圈的聚四氟乙烯能够降低硅橡胶的摩擦力，碳化硅纤维能够大大提高密封圈的耐磨及强度，设有的石墨粉能够对硅橡胶密封圈的摩擦系数降低50%，偶联剂与交联剂、甘油能够使得硅橡胶颗粒、聚四氟乙烯及石墨粉更好结合，并且使得硅橡胶密封圈更加适合于注射机的活塞密封，提高密封的可靠性与耐用性。

附图说明

图1是高精度无虚位微量注射机的总体结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大图。

图中标记：1为缸体、2为活塞、2.1为活塞盘、2.2为活塞环、2.3为环形槽、2.4为硅橡胶密封圈、3为活塞杆、4为加压机、5为液动缸、6为过压阀、7为电控阀、8为储液罐。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述。

实施例一：

如图1及图2所示的高精度无虚位微量注射机，包括：缸体1、活塞2、活塞盘2.1、活塞环2.2、环形槽2.3、硅橡胶密封圈2.4、活塞杆3、加压机4、液动缸5、过压阀6、电控阀7及储液罐8，包括：缸体1、活塞2、活塞杆3及液动缸5，所述缸体1的截面为圆形，缸体1右端面设有注射针，缸体1内设有活塞2，缸体1的左端面通过硬管与液动缸5连通，活塞2靠近缸体1的左端面的中心位置处设有活塞杆3，活塞杆3的长度大于缸体1的长度，液动缸5内充有设定压力的动力液，硬管上设有电控阀7，电控阀7与缸体1之间设有放液阀，液动缸5上设有支管一，支管一上安装有过压阀6，缸体1外设有容量刻度。

所述活塞2包括活塞盘2.1及活塞环2.2，活塞环2.2安装在活塞盘2.1的外围，活塞环2.2的截面形状为倒梯形，活塞环2.2外圆面上设有两环形槽2.3，两环形槽2.3内均设有硅橡胶密封圈2.4；所述活塞环2.2及活塞盘2.1的材质为聚四氟乙烯；所述液动缸5通过液压管连有储液罐8，所述液压管上设有调节阀；储液罐8与液动缸5之间设有加压机4；液动缸5内充有动力液及高压气体；所述活塞杆3的一端固定安装在活塞2上，活塞杆3的另一端伸出液动缸5通过联轴器与伺服电动缸固定安装。

所述液动缸5内设有压力传感器a，缸体1的左侧内设有压力传感器b，液动缸5与缸体1之间的管路上设有流量计，活塞杆3配合安装有位移传感器，压力传感器a、流量计及位移传感器与MCU连接，MCU还与电控阀7、报警器、加压机4、压力传感器b、伺服电动缸、过压阀6及调节阀连接。

高精度无虚位微量注射机的控制方法，包括以下步骤：

（1）、通过MCU控制伺服电动缸将活塞杆3往远离注射针端拉动，吸入药液；

（2）、若压力传感器a测得的压力小于设定压力，则MCU启动加压机4，使得液动缸5内的压力为设定压力；若压力传感器a测得的压力小于设定压力，则MCU控制调节阀，使得储液罐8内的高压液体进入液动缸5，将液动缸5内的压力调节到设定值，并且使得活塞2左侧的缸体1内充满动力液；

（3）、输液机以输液流量进行输液时，推动活塞2并使得输液机以设定流量进行输液，此时，药液内的压力为P1，活塞左侧的压力为P2，当P1=P2时，输液机即可进行均匀输液，MCU通过控制电控阀7的开度，使得P1=P2，使得输液机均匀输液；为了确定输液机以流量q进行输液时，可绘制流量q输液时对应的药液内的压力P曲线，从而能够在任何流量下，便于确定药液内及活塞左侧的压力，使得控制更加精准；并且，位移传感器将活塞2移动的位移数值实时传送给MCU，MCU经过公式：q=计算出进入缸体1的流量值，式中，s为单位时间内位移传感器测得的位移量，d为缸体1的内径，q为单位时间内的输液流量；若输液流量与通过位移传感器计算得到的值超过额定误差，则MCU将电控阀7关闭，并触发报警器报警。

（4）若液动缸发生故障，则MCU控制伺服电动缸继续推动活塞，使得输液继续进行。

硅橡胶密封圈2.4包括以下重量组分：硅橡胶颗粒56份，聚四氟乙烯27份，石墨粉2.5份，碳化硅纤维3.5份，偶联剂3.1份，交联剂4.8份，甘油5.5份。

所述碳化硅纤维的长度为30～40微米，直径为1.5～２微米，石墨粉的粒径大小为5～8微米。

硅橡胶密封圈2.4的制备方法为：

（1）按上述重量份，将硅橡胶颗粒粉碎后，石墨粉研磨粉碎后，加入到聚四氟乙烯乳液中，同时加入偶联剂、交联剂、碳化硅纤维、甘油，进行1.5小时的搅拌混合，在搅拌的同时进行超声波处理30min，制得混合乳液；

（2）将步骤（1）制得的混合乳液加热至132℃后投入充满氮气的反应釜中熔炼26min，从而得到硅橡胶材料，再通过成型机制得硅橡胶密封圈。

实施例二：

如图1及图2所示的高精度无虚位微量注射机，包括：缸体1、活塞2、活塞盘2.1、活塞环2.2、环形槽2.3、硅橡胶密封圈2.4、活塞杆3、加压机4、液动缸5、过压阀6、电控阀7及储液罐8，包括：缸体1、活塞2、活塞杆3及液动缸5，所述缸体1的截面为圆形，缸体1右端面设有注射针，缸体1内设有活塞2，缸体1的左端面通过硬管与液动缸5连通，活塞2靠近缸体1的左端面的中心位置处设有活塞杆3，活塞杆3的长度大于缸体1的长度，液动缸5内充有设定压力的动力液，硬管上设有电控阀7，电控阀7与缸体1之间设有放液阀，液动缸5上设有支管一，支管一上安装有过压阀6，缸体1外设有容量刻度。

所述活塞2包括活塞盘2.1及活塞环2.2，活塞环2.2安装在活塞盘2.1的外围，活塞环2.2的截面形状为倒梯形，活塞环2.2外圆面上设有两环形槽2.3，两环形槽2.3内均设有硅橡胶密封圈2.4；所述活塞环2.2及活塞盘2.1的材质为聚四氟乙烯；所述液动缸5通过液压管连有储液罐8，所述液压管上设有调节阀；储液罐8与液动缸5之间设有加压机4；液动缸5内充有动力液及高压气体；所述活塞杆3的一端固定安装在活塞2上，活塞杆3的另一端伸出液动缸5通过联轴器与伺服电动缸固定安装。

所述液动缸5内设有压力传感器a，缸体1的左侧内设有压力传感器b，液动缸5与缸体1之间的管路上设有流量计，活塞杆3配合安装有位移传感器，压力传感器a、流量计及位移传感器与MCU连接，MCU还与电控阀7、报警器、加压机4、压力传感器b、伺服电动缸、过压阀6及调节阀连接。

高精度无虚位微量注射机的控制方法，包括以下步骤：

（1）、通过MCU控制伺服电动缸将活塞杆3往远离注射针端拉动，吸入药液；

（2）、若压力传感器a测得的压力小于设定压力，则MCU启动加压机4，使得液动缸5内的压力为设定压力；若压力传感器a测得的压力小于设定压力，则MCU控制调节阀，使得储液罐8内的高压液体进入液动缸5，将液动缸5内的压力调节到设定值，并且使得活塞2左侧的缸体1内充满动力液；

（3）、输液机以输液流量进行输液时，推动活塞2并使得输液机以设定流量进行输液，此时，药液内的压力为P1，活塞左侧的压力为P2，当P1=P2时，输液机即可进行均匀输液，MCU通过控制电控阀7的开度，使得P1=P2，使得输液机均匀输液；为了确定输液机以流量q进行输液时，可绘制流量q输液时对应的药液内的压力P曲线，从而能够在任何流量下，便于确定药液内及活塞左侧的压力，使得控制更加精准；并且，位移传感器将活塞2移动的位移数值实时传送给MCU，MCU经过公式：q=计算出进入缸体1的流量值，式中，s为单位时间内位移传感器测得的位移量，d为缸体1的内径，q为单位时间内的输液流量；若输液流量与通过位移传感器计算得到的值超过额定误差，则MCU将电控阀7关闭，并触发报警器报警。

（4）若液动缸发生故障，则MCU控制伺服电动缸继续推动活塞，使得输液继续进行。

硅橡胶密封圈2.4包括以下重量组分：硅橡胶颗粒57份，聚四氟乙烯26.5份，石墨粉2.7份，碳化硅纤维4份、偶联剂3.4份，交联剂4.5份，甘油5.2份。

所述碳化硅纤维的长度为30～40微米，直径为1.5～２微米，石墨粉的粒径大小为5～8微米。

硅橡胶密封圈2.4的制备方法为：

（1）按上述重量份，将硅橡胶颗粒粉碎后，石墨粉研磨粉碎后，加入到聚四氟乙烯乳液中，同时加入偶联剂、交联剂、碳化硅纤维、甘油，进行1.8小时的搅拌混合，在搅拌的同时进行超声波处理30min，制得混合乳液；

（2）将步骤（1）制得的混合乳液加热至135℃后投入充满氮气的反应釜中熔炼30min，从而得到硅橡胶材料，再通过成型机制得硅橡胶密封圈。

实施例三：

如图1及图2所示的高精度无虚位微量注射机，包括：缸体1、活塞2、活塞盘2.1、活塞环2.2、环形槽2.3、硅橡胶密封圈2.4、活塞杆3、加压机4、液动缸5、过压阀6、电控阀7及储液罐8，包括：缸体1、活塞2、活塞杆3及液动缸5，所述缸体1的截面为圆形，缸体1右端面设有注射针，缸体1内设有活塞2，缸体1的左端面通过硬管与液动缸5连通，活塞2靠近缸体1的左端面的中心位置处设有活塞杆3，活塞杆3的长度大于缸体1的长度，液动缸5内充有设定压力的动力液，硬管上设有电控阀7，电控阀7与缸体1之间设有放液阀，液动缸5上设有支管一，支管一上安装有过压阀6，缸体1外设有容量刻度。

所述活塞2包括活塞盘2.1及活塞环2.2，活塞环2.2安装在活塞盘2.1的外围，活塞环2.2的截面形状为倒梯形，活塞环2.2外圆面上设有两环形槽2.3，两环形槽2.3内均设有硅橡胶密封圈2.4；所述活塞环2.2及活塞盘2.1的材质为聚四氟乙烯；所述液动缸5通过液压管连有储液罐8，所述液压管上设有调节阀；储液罐8与液动缸5之间设有加压机4；液动缸5内充有动力液及高压气体；所述活塞杆3的一端固定安装在活塞2上，活塞杆3的另一端伸出液动缸5通过联轴器与伺服电动缸固定安装。

所述液动缸5内设有压力传感器a，缸体1的左侧内设有压力传感器b，液动缸5与缸体1之间的管路上设有流量计，活塞杆3配合安装有位移传感器，压力传感器a、流量计及位移传感器与MCU连接，MCU还与电控阀7、报警器、加压机4、压力传感器b、伺服电动缸、过压阀6及调节阀连接。

高精度无虚位微量注射机的控制方法，包括以下步骤：

（1）、通过MCU控制伺服电动缸将活塞杆3往远离注射针端拉动，吸入药液；

（2）、若压力传感器a测得的压力小于设定压力，则MCU启动加压机4，使得液动缸5内的压力为设定压力；若压力传感器a测得的压力小于设定压力，则MCU控制调节阀，使得储液罐8内的高压液体进入液动缸5，将液动缸5内的压力调节到设定值，并且使得活塞2左侧的缸体1内充满动力液；

（3）、输液机以输液流量进行输液时，推动活塞2并使得输液机以设定流量进行输液，此时，药液内的压力为P1，活塞左侧的压力为P2，当P1=P2时，输液机即可进行均匀输液，MCU通过控制电控阀7的开度，使得P1=P2，使得输液机均匀输液；为了确定输液机以流量q进行输液时，可绘制流量q输液时对应的药液内的压力P曲线，从而能够在任何流量下，便于确定药液内及活塞左侧的压力，使得控制更加精准；并且，位移传感器将活塞2移动的位移数值实时传送给MCU，MCU经过公式：q=计算出进入缸体1的流量值，式中，s为单位时间内位移传感器测得的位移量，d为缸体1的内径，q为单位时间内的输液流量；若输液流量与通过位移传感器计算得到的值超过额定误差，则MCU将电控阀7关闭，并触发报警器报警。

（4）若液动缸发生故障，则MCU控制伺服电动缸继续推动活塞，使得输液继续进行。

硅橡胶密封圈2.4包括以下重量组分：硅橡胶颗粒56份，聚四氟乙烯27.5份，石墨粉2.4份，碳化硅纤维4份，偶联剂2.8份，交联剂4.7份，甘油5.4份。

所述碳化硅纤维的长度为30～40微米，直径为1.5～２微米，石墨粉的粒径大小为5～8微米。

硅橡胶密封圈2.4的制备方法为：

（1）按上述重量份，将硅橡胶颗粒粉碎后，石墨粉研磨粉碎后，加入到聚四氟乙烯乳液中，同时加入偶联剂、交联剂、碳化硅纤维、甘油，进行1.8小时的搅拌混合，在搅拌的同时进行超声波处理30min，制得混合乳液；

（2）将步骤（1）制得的混合乳液加热至135℃后投入充满氮气的反应釜中熔炼30min，从而得到硅橡胶材料，再通过成型机制得硅橡胶密封圈。

通过将传统的机械传动来作为注射机的动力源改为通过液压动力来作为推动活塞2的动力源，从而避免了机械传动的磨损，同时也避免了机械零部件之间的间隙造成的虚位，从而能够大大提高注射量的精准性，并且通过压力传感器a、压力传感器b及MCU等控制器件的智能控制，使得控制更加精准；通过将活塞2的活塞环2.2设为硅橡胶密封圈，硅橡胶密封圈2.4的聚四氟乙烯能够降低硅橡胶的摩擦力，设有的石墨粉能够对硅橡胶密封圈2.4的摩擦系数降低50%，偶联剂与交联剂、甘油能够使得硅橡胶颗粒、聚四氟乙烯及石墨粉更好结合，并且使得硅橡胶密封圈2.4更加适合于注射机的活塞密封，提高密封的可靠性与耐用性。