一种可连续自动注射的无针注射装置以及控制方法与流程

本发明涉及医疗器材领域，具体涉及一种可连续自动注射的无针注射装置以及控制方法。

背景技术：

1、无针注射是一种没有传统毛细管针头的注射方式，它不需要通过针头扎入肉体，而是由无针注射推动器通过机械性能稳定的驱动模块产生一定的压力，在压力作用下推动药液弥散注入注射对象的皮下组织。无针注射在注射过程中不会产生创口，因此也会一定程度上减少注射对象针扎肉刺的痛苦与恐惧。当前，无针注射技术已在畜牧养殖行业内得到了广泛的应用。但是，现有的无针注射技术在实际应用过程中(尤其是兽用药物或兽用疫苗的注射环境下)也还存在一定的缺陷。

2、例如，无针注射在自动取药过程中容易在药液中生成气泡。以养殖厂的疫苗注射为例，

3、操作者需要连续地针对一批动物(如一间厂房的鸡或猪)进行疫苗注射，而一但在某次注射过程中形成了气泡，操作者可能会很难发觉，而这将严重影响注射安全。同时，现有的无针注射装置还可能存在漏液、橡胶头卡住等问题。如参见申请号为202022260566.1的实用新型专利，其公开了一种连续注射器，这种连续注射器在频繁注射过程中即存在内部单向阀结构卡住而无法取液等问题。

4、又例如，由于无针注射需要获取瞬时高压来完成药物注射，因此对于电力稳定供应的依赖性较大。通常，无针注射装置会采用外接电源线的方式来获取电力。然而，外接电源线的方式很容易对操作者(如医护人员)的操作活动产生一定限制或影响。例如，电源线的长度会限制操作者的活动范围，并且在使用过程中电源线还可能发生缠绕等问题影响操作安全性。采用电池供电可以在一定程度上避免电源线供电的一些弊端，但是电池供电也会在安全稳定性上产生新的问题。例如，由于长时间存储或者使用等原因，电池的电量(或者说存储电压)会逐渐降低，而这将逐步地影响到电池在提供瞬时高压时的工作稳定性。例如，专利申请号为cn201010176016.x的发明专利申请，其公开了一种电池供电的微型电动无针注射器。又例如，专利申请号为cn201610031353.7的专利申请，其公开了一种基于压电转换的无针注射器及其使用方法。上述两个专利申请均采用的是传统的由开关量控制的电池供电方式，因此一旦当无针注射器在长时间使用或者存储后，都容易存在供电电压下降而产生电量供应不稳定的问题。

5、因此，当前亟需一种在长时间重复注射过程中仍然能够维持较高安全性、稳定性的无针注射装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可连续自动注射的无针注射装置以及控制方法，以部分地克服或缓解现有技术中的上述缺陷。本发明一方面提供了一种可连续自动注射的无针注射装置，包括：

2、壳体，设置在壳体的第一端的注射模块，注射模块包括：无针注射头组件；其中，无针注射头组件包括：

3、主体，主体用于容纳液体，主体内侧设置有推进杆；且主体的出口端设置有第一单向阀；当推进杆沿注射方向运动时，第一单向阀开启，以使得液体可通过第一单向阀向外喷射；

4、输液单元，输液单元包括：输液管道，输液管道的第一端用于与储液模块相连接，输液管道的第二端与主体相连通，且输液管道的第二端内侧设置有第二单向阀，以使得液体从储液模块中输入至主体；输液管道上还设置有吸气阀，吸气阀用于引入外部空气；

5、其中，当推进杆沿进液方向运动时，第二单向阀开启；

6、磁驱动式电机，磁驱动式电机设置在壳体内部，且磁驱动式电机包括：前端盖、后端盖，以及设置在前端盖和后端盖之间的定子组件和动子组件，动子组件能够沿定子组件

7、的轴向方向往复运动，并带动推进杆同步运动；

8、电控模块，电控模块靠近后端盖设置并与磁驱动式电机相连接。

9、在一些实施例中，还包括：第一安装套，第一安装套与壳体的第一端通过螺纹配合相连接，第一安装套的一侧边缘向外延伸设置有固定面，且第一安装套内侧还设置有卡槽；主体的第二端的外侧设置有与卡槽对应的卡凸；其中，主体通过与第一安装套的密封连接固定在壳体的第一端。

10、在一些实施例中，主体在靠近其第一端处设置有接口，输液管道通过接口与主体相连接；无针注射装置还包括：第二安装套，第二安装套的第一端、第二端分别用于与接口、储液模块通过螺纹配合相连接；第二安装套上对应于吸气阀的区域上还设置有开口，开口用于排出空气。

11、在一些实施例中，第一单向阀和/或第二单向阀采用弹簧钢珠式单向阀。

12、在一些实施例中，主体的第一端还连接有无针注射头；相应地，无针注射装置还包括：

13、压力触发模块，压力触发模块与电控模块相连接，且设置在无针注射装置的注射端，

14、压力触发模块包括：第一触发单元以及第二触发单元；其中，第一触发单元包括：分别沿无针注射头的周向设置的至少两组按压组件，且按压组件包括：可沿设定距离滑动的感应块，感应块的第一端被配置为用于感应皮肤表面的表面压力，感应块的第二端连接有弹性件；第二触发单元的第一端设置有与弹性件相对应的至少一个触发键，且当弹性件向触发键施加的压力大于设定压力时，触发键被触发；第二触发单元的第二端与无针注射装置的主体相连接；其中，感应块在表面压力的作用下，可以在弹性件的带动下沿靠近触发键的方向移动，并使得弹性件的末端按压触发键，且当弹性件的按压力大于设定压力时，触发键被触发。

15、在一些实施例中，弹性件包括：按压螺栓，按压螺栓的第一端与感应块相连接，按压螺栓的第二端用于触发触发键，且按压螺栓的外侧设置有弹簧；其中，当感应块受到表面压力的作用时，弹簧也将对应地发生压缩变形，以使得感应块能够沿靠近触发键的方向移动，进而使得按压螺栓的第二端能够逐渐靠近触发键并按压触发键。

16、在一些实施例中，电控模块包括：依次连接的控制器、驱动电路以及功率放大电路，

17、功率放大电路分别与储能单元、供电单元相连接，以用于控制储能单元通过供电单元放电。

18、本发明还提了一种用于可连续自动注射的无针注射装置的控制方法，包括步骤：

19、s301提供一种如上述实施例中任一的无针注射装置；

20、s302获取第一注射条件，第一注射条件包括：液体的剂量，和/或液体的类型，和/

21、或用户预先设定的规定输入速度，和/或用户预先设定的规定输出力；

22、s303周期性地获取无针注射装置的第一设备条件；其中，第一设备条件包括：储能单元在当前时刻的电压值，供电单元在当前时刻的电流值；

23、s304将第一注射条件和第一设备条件输入至电压动态控制模型，并以第一时间为间隔周期性地输出储能单元的控制量，控制量用于调节储能单元的控制阀的开启状态；其

24、中，电压动态控制模型为：

25、

26、其中，u为控制量，k0为第一调节参数；uc是储能单元在当前时刻的电压值，t为时间，λ为去噪参数，a、b、c、d分别为对应的第二调节参数；kp、ki、kd分别为对应的比例系数、积分系数以及微分系数，e(k)为供电单元的目标电流值与当前时刻的电流值之间的误差，e(i)为历史时间内误差的累积，e(k)-e(k-1)为当前时刻的误差与前一时刻的误差之间差值；

27、s305根据控制量周期性地生成相应的控制信号，电控模块响应于控制信号动态地调节储能单元的控制阀开启状态。

28、在一些实施例中，在s304之前，还包括步骤：

29、1)获取电压动态控制模型中第一调节部分的初始参数组合，并将根据初始参数组合设定得到当前电压动态控制模型，其中，第一调节部分为包括以下至少一个或多个参数的集合，参数包括：k_0、u_c、t、λ、a、b、c、d；其中，初始参数组合中a＝d＝1，b＝c＝0；

30、2)采用当前电压动态控制模型进行预注射实验，并通过测力传感模块采集预注射实验过程中驱动模块所输出的驱动力的集合；

31、3)通过驱动力的集合确定力输出图形，力输出图形表示驱动力与时间的变化关系；

32、4)根据力输出图形判断是否需要对当前电压动态控制模型进行修正；若是，则执行步骤5)，若否，则执行步骤s304；

33、5)根据力输出图形的形状特征对当前电压动态控制模型进行修正；并根据修正后的电压动态控制模型再次执行步骤2)。

34、在一些实施例中，步骤5)包括：

35、(i)获取力输出图形的形状特征，其中，形状特征包括：

36、第一变化特征，第一变化特征表示驱动力在实验时间内的下降趋势或上升趋势呈相对平稳的状态；和/或，第二变化趋势，第二变化趋势表示驱动力在实验时间内的下降趋势或上升趋势呈相对陡峭的状态；和/或，第三变化特征，第三变化特征表示驱动力在实验时间内的变化趋势呈周期性波动的状态；

37、(ii)根据形状特征确定电压动态控制模型中至少一个可调节参数或可调节系数的修正优先级；其中，当判断出力输出图形的形状特征为第一或第二变化特征时，将第一调节部分中的至少一个参数设定为第一修正优先级；当判断出力输出图形的形状特征为第三变化特征时，将第二调节部分中的至少一个系数设定为第一修正优先级，其中，第二调节部分包括kp、ki、kd中的一个或多个系数。

38、有益技术效果：本发明中的无针注射装置集成有自动吸药、自动触发注射流程、以及在注射流程中动态地调节供电条件等功能，其既能够在对厂房内的动物进行批量药物注射时，减轻用户的操作负担，同时能够在启动注射之间、注射流程中等过程内保证注射的安全性与稳定性(如避免气泡生成、漏液污染、驱动力不足等等)。