CN110141780B - 一种具有超声波导入功能的营养液注射装置及注射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有超声波导入功能的营养液注射装置，包括壳体、营养液瓶、活塞、导向组件、驱动电机、注射头、给营养液提供超声波导入功能的超声波导入组件，还公开了所述营养液注射装置的注射方法:所述驱动电机轴向驱动所述导向组件、活塞向所述注射头方向匀速推进，从所述营养液瓶输出定量的营养液由所述注射头传输、并通过所述超声片导入超声波后，促进皮肤细胞吸收营养液至皮肤表层。本发明灌装营养液的容器整体密封性好，有效防止细菌感染；营养液通过电机驱动匀速推送，保持营养液注射流量恒定，人体适应性良好，根据实际需要输送定量的营养液，合理满足人体需求不造成浪费。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，主要涉及一种具有超声波导入功能的营养液注射装置及注射方法。
背景技术
传统单一结构的注射器是将营养液用塑料材质的管体灌装，整体密封性差，营养液容易感染细菌产生变质，活塞推杆抽动时，外界的细菌灰尘很容易沾落在杆体上而带来严重的污染问题；用于灌装营养液的塑料材质管体，内壁浸泡营养液时间长了会老化分解一些有害物质影响营养液的保质期。
现有的由人工推动推杆活塞，液体通过针头注入皮肤，因为每个操作者的熟练程度有所不同，针头扎入皮肤的深度和液体流入量也会不同，无法保证液体均匀地导入皮肤内；营养液的输入速度无法准确控制，速度过快时会超出人体胃部的耐受能力，导致身体不适。还有的是将液体直接涂于皮肤表面，等待皮肤慢慢自然吸收，每个人的肤质、使用的环境和液体的挥发性各不相同，导致液体被吸收的效率也各不一样，且液体进入皮肤的速度十分缓慢，液体长时间留于皮肤表面，会导致大量的液体挥发流失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电机传动、保持营养液注射流量恒定，采用超声波导入技术、皮肤吸收效果好的具有超声波导入功能的营养液注射装置及注射方法。
本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：
一种具有超声波导入功能的营养液注射装置，其特征在于，包括壳体、用于盛装营养液的营养液瓶、用于将所述营养液瓶分为营养液腔和气体腔的活塞、给所述活塞提供运动导向的导向组件、驱动所述导向组件带动所述活塞在所述营养液瓶内轴向移动的驱动电机、保证营养液匀速均量输出的注射头、给营养液提供超声波导入功能的超声波导入组件，所述超声波导入组件包括设置在所述壳体内的超声波电路板、若干与所述超声波电路板连接的超声片；
所述注射头、营养液瓶、活塞、导向组件、驱动电机同轴设置在所述壳体内，所述注射头与营养液瓶的营养液腔连接，所述活塞径向密封设置在所述营养液瓶的内部，所述导向组件的一端伸入所述营养液瓶的气体腔内与所述活塞固定连接，所述导向组件的另一端与驱动电机的输出轴传动连接，所述超声片径向设置在所述注射头伸出所述壳体的金属探头的内部；
所述驱动电机轴向驱动所述导向组件，所述导向组件带动所述活塞朝所述注射头方向匀速前进或后退，注射装置推送或抽取定量的营养液，推送出的营养液由所述注射头传输、并通过所述超声片导入超声波后，促进皮肤细胞吸收营养液至皮肤表层。
在本发明的一个优选实施例中，所述营养液注射装置还包括连接所述驱动电机并伸出所述壳体的电气组件，所述电气组件包括由运算器和控制器组成的中央处理器CPU、用于给所述驱动电机提供电能的电源、设置在所述壳体内部的主控电路板。
在本发明的一个优选实施例中，所述营养液注射装置还包括驱动电机控制电路，用于控制所述驱动电机的启停、正反转以及步数，所述驱动电机控制电路包括驱动电机驱动芯片、电容C27、电容C31、电容C32、电阻R29、电阻R30、电阻R32、电阻R33；驱动电机驱动芯片管脚21接地，管脚18与管脚19并联后接5V电源，管脚19与电容C27一端、电容C31一端并联后接地，管脚15与管脚20并联后依次连接电容C32一端、接地；驱动电机驱动芯片管脚8连接电阻R29一端，管脚5连接电阻R30一端，电阻R29另一端与电阻R30另一端并联后接地。
在本发明的一个优选实施例中，所述营养液注射装置还包括超声波导入控制电路，用于控制所述超声波导入组件实现超声波导入，所述超声波导入控制电路包括芯片U15、芯片U16、芯片U18、芯片U19、电容C29、电容C30、电容C33、电容C34、电容C37、电容C38、电容C39、电容C40、电容C41、电容C42、电容C43、电阻R34、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、二极管D6、二极管D7、MOS管Q3、MOS管Q4、变压器TF2；
芯片U15、芯片U16、芯片U18用于产生两路频率为997k-1002khz的方波，芯片U15管脚16与5V电源、电容C37一端并联，电容C37另一端接地；芯片U16管脚1与5V电源、电容C38一端并联，电容C38另一端接地，管脚15依次连接与电阻R38一端、芯片U19管脚5，管脚2、管脚4、管脚6并联后依次连接电阻R39一端、芯片U19管脚6；芯片U18管脚1依次连接电阻R36一端、电容C41一端后接地，电容C40在电阻R36一端、电容C41另一端，管脚14、电容C39一端、5V电源、电阻R37一端并联，电容C39另一端接地；
芯片U19用于增强两路方波的驱动能力，芯片U19管脚1连接电容C42一端后接地，管脚2连接电容C43一端后与管脚4、MOS管Q3源极S、MOS管Q4漏极D、变压器TF2的4N部分并联连接，变压器TF2的16N部分两端并联连接电阻R34后分别串联连接电容C29一端、电容C30一端；管脚3依次串联连接电阻R41一端、MOS管Q3漏极D、电容C34一端、变压器TF2的4N部分，电阻R41两端并联连接二极管D6，电容C34一端并联连接电容C33一端后接地；管脚7接地，管脚8依次串联连接电阻R40一端、MOS管Q4栅极G，MOS管Q4源极S接地。
一种具有超声波导入功能的营养液注射装置的注射方法，包括如下步骤：
步骤1：所述中央处理器CPU收到工作指示信号；
步骤2：所述中央处理器CPU发送电机启动信号，并且送出电机步数数据，启动所述驱动电机；
步骤3：所述中央处理器CPU同时发送超声波导入信号启动PWM，给所述超声波电路板上的超声波导入控制电路产生一个频率为997k-1002khz的正弦波，进而驱动所述超声片产生超声波；
步骤4：所述驱动电机的输出轴带动所述导向组件、推动所述活塞朝所述注射头方向匀速前进，所述营养液玻璃瓶中的营养液被均匀推出至所述注射头；
步骤5：步骤3中所述超声片产生的超声波使步骤4所述注射头中的营养液产生细微震动变成细微粒子，从而进入皮肤达到营养液导入的目的。
本发明的有益效果是：一种具有超声波导入功能的营养液注射装置及注射方法，营养液通过电机驱动匀速推送，保持营养液注射流量恒定，人体适应性良好，根据实际需要输送定量的营养液，合理满足人体需求不造成浪费；配合营养液采用超声波技术导入皮肤，促进皮肤细胞吸收涂抹在皮肤上的营养液，营养液注射效果好；超声波导入技术在使用过程中产生的热量非常微弱，大大提高了操作使用的安全性，防止使用时发热对营养液品质造成破坏。
附图说明
图1是本发明一种具有超声波导入功能的营养液注射装置的结构示意图。
图2是本发明一种具有超声波导入功能的营养液注射装置的剖视图。
图3是本发明一种具有超声波导入功能的营养液注射装置的分解示意图。
图4是本发明电路板接线图。
图5是本发明营养液注射控制电路图。
图6是本发明超声波导入控制电路图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1至图3，图中给出的是一种具有超声波导入功能的营养液注射装置，包括壳体、用于盛装营养液的营养液瓶、用于将营养液瓶分为营养液腔和气体腔的活塞51、给活塞51提供运动导向的导向组件4、驱动导向组件4带动活塞51在营养液瓶内轴向移动的驱动电机3、保证营养液匀速均量输出的注射头6、给营养液提供超声波导入功能的超声波导入组件7，超声波导入组件7包括设置在壳体内的超声波电路板71、若干与超声波电路板连接的超声片72；注射头6、营养液瓶、活塞51、导向组件4、驱动电机3同轴设置在壳体的腔体13内，注射头6与营养液瓶的营养液腔连接，活塞51径向密封设置在营养液瓶的内部，导向组件4的一端伸入营养液瓶的气体腔内与活塞51固定连接，导向组件4的另一端与驱动电机3的输出轴传动连接，超声片72径向设置在注射头6伸出壳体的金属探头650的内部；驱动电机3轴向驱动导向组件4，导向组件4带动活塞51朝注射头6方向匀速前进或后退，注射装置推送或抽取定量的营养液，推送出的营养液由注射头6传输、并通过超声片72导入超声波后，促进皮肤细胞吸收营养液至皮肤表层。
壳体包括横向设置的上壳体11、横向设置与上壳体11扣合形成一中空腔体13的下壳体12，上壳体11、下壳体12(左方)前端的外环面沿径向方向略鼓起，上壳体11、下壳体12(右方)后端呈空心圆柱体状，在腔体13的前端设置有注射口15、后端设置有电缆接口14；电气组件2、驱动电机3、导向组件4、活塞51、营养液玻璃瓶5、注射头6由电缆接口14朝注射口15方向依次轴向设置在腔体13内,在腔体13的内壁设置有若干用于支撑定位各部件的定位柱。在上壳体11的电缆接口14端设置有指示灯111、注射口端15沿轴向并列设置有若干按键112,在指示灯111与按键112之间设置有透明窗113，透明窗113的底部于腔体13内设置有显示屏114；指示灯111为总指示灯,优选的，在上壳体11的注射口15端沿轴向并列设置有4个按键112,4个按键112包括关机复位按键:黑屏的时候按一下是开机，亮屏的时候长按是关机，暂停的时候按一下是复位,皮肤类型选择按键,模式选择按键,启动或暂停按钮,显示屏114为液晶显示屏。
营养液注射装置还包括连接驱动电机3并伸出壳体的腔体13的电气组件2，电气组件2包括由运算器和控制器组成的中央处理器CPU、用于给步进电机31提供电能的电源、设置在腔体内部于步进电机31上方的主控电路板21、密封设置在电缆接口14的电线接头、包覆在电线接头外周围的线套22、将电线接头与电源连接在一起的电源线23；电源线23通过电线接头与主控电路板21连接,实现给主控电路板21供电,主控电路板21的输出端口与步进电机31连接,实现控制步进电机31的启动停止以及活塞推杆的进退。
驱动电机3为步进电机31，在步进电机31的底部两侧沿轴向方向对称设置有一对电机固定支架32，电机固定支架32的侧截面呈一倒立的凵字形。
导向组件4包括套设在营养液玻璃瓶5后端的外环面上的瓶套41、卡设在瓶套41外环面前端的定位卡环42、套设在瓶套41后端的外环面上的导向套43，传动连接在步进电机31输出轴上的活塞推杆33依次穿过导向套43内的导向孔、瓶套41的通孔并与活塞51的后端面接触，实现稳定精准传动。瓶套41为一中空的圆柱体，在瓶套41外环面的前端径向间隔设置有2个环状凸起，2个环状凸起之间形成一环形凹槽，定位卡环42卡入环形凹槽内；在瓶套41内环面的后端径向设置有环形卡扣，活塞51的外径略大于营养液玻璃瓶5的内径，步进电机31的活塞推杆33包括设置在前端的大径活塞推杆、设置在后端的且与大径活塞推杆连接的小径活塞推杆，步进电机31大径活塞推杆的外径小于营养液玻璃瓶5的内径、不大于瓶套41环形卡扣的内径。导向套43的横截面为轴心线上中空的侧倒的凸字形，导向套43前端的内径不小于瓶套41圆柱体的外径，导向套43后端的内径不小于步进电机31大径输出轴的外径。
营养液瓶为塑料材质或玻璃材质，优选的，营养液瓶为玻璃材质的营养液玻璃瓶5，将灌装营养液的容器由塑料材质的注射器更换成玻璃瓶，整体密封性好，有效防止细菌感染；营养液玻璃瓶5采用硼硅材料制成，营养液玻璃瓶5包括氧化钠(Na2O)、氧化硼(B2O3)、二氧化硅(SiO2)中的一种或多种组成，耐酸耐碱耐水，抗腐蚀性能优越，拥有良好的热稳定性、化学稳定性和电学性能，故具有抗化学侵蚀性、抗热冲击性、机械性能好、承受高温等特性。在营养液玻璃瓶5的顶部设置有一将其密封的瓶盖，瓶盖包括与内部接触的橡胶塞、包覆在橡胶塞外部的金属壳，针头刺破瓶盖的橡胶塞，然后由步进电机31的活塞推杆33推动营养液玻璃瓶5里面的活塞51，将营养液从针头导出来；整体密封性好，时间长了不会老化分解一些有害物质影响营养液的保质期，有效防止细菌感染。
注射头6包括针头61、将针头61固定在营养液玻璃瓶5前端的针头固定件62、套设在针头61前端的插片固定套63、套设在插片固定套63后端外环面上的弹片固定座64、盖设在插片固定套63前端的金属探头65，金属探头65向外伸出壳体。针头整体呈一侧立凸字形，在针头61凸字形后侧凹槽内环面设置有内螺纹，在针头固定件62的外环面前侧设置有外螺纹，针头固定件62套设在营养液玻璃瓶外环面前侧，针头固定件62前侧伸出营养液玻璃瓶5瓶盖前部且外螺纹与针头61内螺纹相匹配，插片固定套63后端、弹片固定座64依次套设在针头61外部；插片固定套63沿轴心处设置有一营养液通道，营养液玻璃瓶中的营养液依次通过针头61、插片固定套63内的营养液通道运输到金属探头65内。注射头6各部件互相卡接装配，将针头61牢固密封的对接在营养液玻璃瓶5前端，密封性非常好，全程无菌注射安全可靠，营养液注射效果好。
营养液注射装置还包括促进皮肤细胞吸收营养液的超声波导入组件7，超声波导入组件7包括设置在腔体13内的营养液玻璃瓶5下方的超声波电路板71、至少一个设置在注射头6内部的产生超声波的超声片72；优选的，超声片72为设置有4个的压电陶瓷片，超声片72径向环形对称设置在金属探头65内部。
如图2和图3所示，本发明的基本工作原理为：
首先按下注射装置背部的导向组件4定位卡环42，取下注射头7处的注射口15，用手捏住注射头6的针头固定件62，拧下插片固定套63；然后把针头61拧到针头固定件62上，拔出针头61保护套，露出针尖，然后将针头固定件62卡入插片固定套63；用手捏住针头固定件62，拧开导向组件4的瓶套41，把营养液玻璃瓶5***针头固定件62，然后将瓶套41***针头固定件62；把注射头7处的注射口15插回注射器；最后将注射装置插上电源，按下开机键，设置操作模式和皮肤类型，按下启动按钮开始工作。
参见图4，主控电路板、超声波电路板与按键电路板之间的接线图，主控电路板的左上方设置有A+、B+、B-、A-四个触点，其中A+触点接蓝，B+触点接黑，B-触点接红，A-触点接黄，左下方设置有触点分别连接电源、接地、与供电电源变换设备12V适配器电连接；超声波电路板的右部设置有两个触点，分别通过导线与金属探头的正负极弹片连接。
在主控电路板的右上方设置有五个触点，分别与按键电路板上的5v电源、四个按键电连接，其中号码1为5v电源连接线，用于按键识别需要；在主控电路板的右下方设置有两个触点和正负极触点，两个触点1、2和正负极触点分别与超声波电路板上的1、2触点和正负极触点电连接。主控电路板、超声波电路板与按键电路板之间的连接线路规范简便，防止线路杂乱意外短路。
参见图5，步进电机31的控制电路，用于控制步进电机31的启停、正反转以及步数，包括步进电机驱动芯片、电容C27、电容C31、电容C32、电阻R29、电阻R30、电阻R32、电阻R33；步进电机驱动芯片管脚21接地，管脚18与管脚19并联后接5V电源，管脚19与电容C27一端、电容C31一端并联后接地，管脚15与管脚20并联后依次连接电容C32一端、接地；步进电机驱动芯片管脚8连接电阻R29一端，管脚5连接电阻R30一端，电阻R29另一端与电阻R30另一端并联后接地；步进电机控制电路选用元器件较少，连接较简单，步进电机31灵活控制，实现活塞推杆33匀速推进。驱动电机控制电路选用元器件较少，连接较简单，集成性较高。
参见图6，超声波导入控制电路，包括芯片U15、芯片U16、芯片U18、芯片U19、电容C29、电容C30、电容C33、电容C34、电容C37、电容C38、电容C39、电容C40、电容C41、电容C42、电容C43、电阻R34、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、二极管D6、二极管D7、MOS管Q3、MOS管Q4、变压器TF2。
芯片U15、芯片U16、芯片U18用于产生两路频率为1Mhz的方波，芯片U15管脚16与5V电源、电容C37一端并联，电容C37另一端接地；芯片U16管脚1与5V电源、电容C38一端并联，电容C38另一端接地，管脚15依次连接与电阻R38一端、芯片U19管脚5，管脚2、管脚4、管脚6并联后依次连接电阻R39一端、芯片U19管脚6；芯片U18管脚1依次连接电阻R36一端、电容C41一端后接地，电容C40在电阻R36一端、电容C41另一端，管脚14、电容C39一端、5V电源、电阻R37一端并联，电容C39另一端接地。
芯片U19用于增强两路方波的驱动能力，芯片U19管脚1连接电容C42一端后接地，管脚2连接电容C43一端后与管脚4、MOS管Q3源极S、MOS管Q4漏极D、变压器TF2的4N部分并联连接，变压器TF2的16N部分两端并联连接电阻R34后分别串联连接电容C29一端、电容C30一端；管脚3依次串联连接电阻R41一端、MOS管Q3漏极D、电容C34一端、变压器TF2的4N部分，电阻R41两端并联连接二极管D6，电容C34一端并联连接电容C33一端后接地；管脚7接地，管脚8依次串联连接电阻R40一端、MOS管Q4栅极G，MOS管Q4源极S接地。超声波导入控制电路可控制射频电极输出一定频率的电磁波，控制超声片震动，通过超声波的震动能量使扩散速度变快，能够让营养液渗透到皮肤里面去吸收，增强导入效果。
注射器工作时的电气控制步骤如下：
(1)中央处理器CPU收到工作指示信号；(2)中央处理器CPU发送电机启动信号，并且送出电机步数数据，启动步进电机31；(3)CPU同时发送超声波导入信号启动PWM，给超声波电路板71上的超声波导入控制电路产生一个频率为997k-1002khz的正弦波，优选的，超声波导入控制电路产生一个频率为1Mhz的正弦波，进而驱动压电陶瓷超声片72产生超声波；(4)步进电机31的输出轴带动导向组件4、推动活塞51朝注射头6方向匀速前进，营养液玻璃瓶5中的营养液被均匀推出至注射头6；(5)步骤(3)中超声片产生的超声波使步骤(4)注射头6中的营养液产生细微震动变成细微粒子，从而进入皮肤达到营养液导入的目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及同等物界定。
Claims (3)
1.一种具有超声波导入功能的营养液注射装置，其特征在于，包括壳体、用于盛装营养液的营养液瓶、用于将所述营养液瓶分为营养液腔和气体腔的活塞、给所述活塞提供运动导向的导向组件、驱动所述导向组件带动所述活塞在所述营养液瓶内轴向移动的驱动电机、保证营养液匀速均量输出的注射头、给营养液提供超声波导入功能的超声波导入组件，所述超声波导入组件包括设置在所述壳体内的超声波电路板、若干与所述超声波电路板连接的超声片；
所述注射头、营养液瓶、活塞、导向组件、驱动电机同轴设置在所述壳体内，所述注射头与营养液瓶的营养液腔连接，所述活塞径向密封设置在所述营养液瓶的内部，所述导向组件的一端伸入所述营养液瓶的气体腔内与所述活塞固定连接，所述导向组件的另一端与驱动电机的输出轴传动连接，所述超声片径向设置在所述注射头伸出所述壳体的金属探头的内部；
所述驱动电机轴向驱动所述导向组件，所述导向组件带动所述活塞朝所述注射头方向匀速前进或后退，注射装置推送或抽取定量的营养液，推送出的营养液由所述注射头传输、并通过所述超声片导入超声波后，促进皮肤细胞吸收营养液至皮肤表层；
还包括超声波导入控制电路，用于控制所述超声波导入组件实现超声波导入，所述超声波导入控制电路包括芯片U15、芯片U16、芯片U18、芯片U19、电容C29、电容C30、电容C33、电容C34、电容C37、电容C38、电容C39、电容C40、电容C41、电容C42、电容C43、电阻R34、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、二极管D6、二极管D7、MOS管Q3、MOS管Q4、变压器TF2；
芯片U15、芯片U16、芯片U18用于产生两路频率为997k-1002khz的方波，芯片U15管脚16与5V电源、电容C37一端并联，电容C37另一端接地；芯片U16管脚1与5V电源、电容C38一端并联，电容C38另一端接地，管脚15依次连接与电阻R38一端、芯片U19管脚5，管脚2、管脚4、管脚6并联后依次连接电阻R39一端、芯片U19管脚6；芯片U18管脚1依次连接电阻R36一端、电容C41一端后接地，电容C40在电阻R36一端、电容C41另一端，管脚14、电容C39一端、5V电源、电阻R37一端并联，电容C39另一端接地；
芯片U19用于增强两路方波的驱动能力，芯片U19管脚1连接电容C42一端后接地，管脚2连接电容C43一端后与管脚4、MOS管Q3源极S、MOS管Q4漏极D、变压器TF2的4N部分并联连接，变压器TF2的16N部分两端并联连接电阻R34后分别串联连接电容C29一端、电容C30一端；管脚3依次串联连接电阻R41一端、MOS管Q3漏极D、电容C34一端、变压器TF2的4N部分，电阻R41两端并联连接二极管D6，电容C34一端并联连接电容C33一端后接地；管脚7接地，管脚8依次串联连接电阻R40一端、MOS管Q4栅极G，MOS管Q4源极S接地。
2.如权利要求1所述的一种具有超声波导入功能的营养液注射装置，其特征在于，所述营养液注射装置还包括连接所述驱动电机并伸出所述壳体的电气组件，所述电气组件包括由运算器和控制器组成的中央处理器CPU、用于给所述驱动电机提供电能的电源、设置在所述壳体内部的主控电路板。
3.如权利要求2所述的一种具有超声波导入功能的营养液注射装置，其特征在于，所述营养液注射装置还包括驱动电机控制电路，用于控制所述驱动电机的启停、正反转以及步数，所述驱动电机控制电路包括驱动电机驱动芯片、电容C27、电容C31、电容C32、电阻R29、电阻R30、电阻R32、电阻R33；驱动电机驱动芯片管脚21接地，管脚18与管脚19并联后接5V电源，管脚19与电容C27一端、电容C31一端并联后接地，管脚15与管脚20并联后依次连接电容C32一端、接地；驱动电机驱动芯片管脚8连接电阻R29一端，管脚5连接电阻R30一端，电阻R29另一端与电阻R30另一端并联后接地。
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