CN203075363U - 基于角位移传感器的注射泵运行监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于角位移传感器的注射泵运行监测装置，包括电机、传动齿轮组（2）、传动骨架（3），在传动骨架（3）上设置丝杠（4），丝杠（4）上设置半丝母（5），传动齿轮组（2）与丝杠（4）相连接，所述半丝母（5）与滑块（6）固定连接，滑块（6）通过轴（7）与运动平移机构相连接，在运动平移机构及滑块（6）间设置角位移传感器（8），所述滑块（6）、角位移传感器（8）及运动平移机构同轴。本实用新型能够完成对注射泵注射过程的全程检测，完成对安全隐患的监控。在保证正常安全的注射的前提下，解决了注射器失控时不报警而带来的安全困扰，具有安全可靠、便捷高效且造价成本低的特点。

Description

基于角位移传感器的注射泵运行监测装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及一种基于角位移传感器的注射泵运行监测装置。

背景技术

角位移传感器是位移传感器的一种型号，采用非接触式专利设计，与同步分析器和电位计等其它传统的角位移测量仪相比，有效地提高了长期可靠性。它的设计独特，在不使用诸如滑环、叶片、接触式游标、电刷等易磨损的活动部件的前提下仍可保证测量精度。

该传感器采用特殊形状的转子和线绕线圈，模拟线性可变差动传感器（LVDT）的线性位移，有较高的可靠性和性能，转子轴的旋转运动产生线性输出信号，此输出信号的相位指示离开零位的位移方向。转子的非接触式电磁耦合使产品具有无限的分辨率，即绝对测量精度可达到零点几度。

齿轮是指轮缘上有齿，能连续啮合传递运动和动力的机械元件。

齿条是具有一系列等距离分布齿的平板或直杆。齿条也分直齿齿条和斜齿齿条，分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用；齿条的齿廓为直线而非渐开线（对齿面而言则为平面），相当于分度圆半径为无穷大圆柱齿轮。

齿轮齿条传动是指当齿轮转动时，齿轮的一个齿与一条齿条相吻合，从而带动齿条左右直线运动或者齿轮沿固定的齿条做直线方向上的转动。

注射泵是一种以注射器为耗材的自动注射装置，与传统的手动注射方式相比，具有精度高、流速范围宽、能提供较大正向压力、具有较完备报警的特点。但在临床使用中，一直有一个安全问题在困扰着使用者和产品设计者。由于注射泵的动力部分—注射泵体是一个机械运动部件，在实际使用中必然存在磨损、老化等问题，加之注射器的批次差异，环境温度对注射器的影响等问题，使注射泵在实际工作中存在失控的安全隐患，由此引起的医疗事故已有报道。为了更全面实时地监控注射泵的运行状态，目前部分厂家主要采用线性位移传感器检测技术或光耦检测技术，并通过注射泵的控制***构成反馈，从而及时发现失控的情况，很好解决了失控带来的安全风险。但这些技术同时存在另外一个问题：线性位移传感器行程不够长；光耦检测不均匀，精度不足，不能够实时检测。传感器频繁的误检测，给临床使用带来了很多额外的烦恼和负担。所以实际使用中该项技术还未得到广泛应用，这些技术仅仅停留在理论上提供注射泵安全风险的风险回避手段，而临床使用中失控的风险依然存在，患者依然受到潜在的威胁。

相关的现有技术是在注射泵泵体的半丝母滑动过程中设有光耦检测装置或线性位移传感器装置。光耦检测装置是通过在行程过程中对光耦的触发时间及时间差来检测泵体的运行情况，从而反馈给***。线性位移传感器装置是通过在行程过程中对于电阻的变化值及变化频率来分析泵体的运行情况，反馈给***。如上面提到的，检测运行情况，并通过注射泵的控制***构成反馈，从而及时发现运行失控的情况。

现有技术之一：

如图1所示，在注射泵的泵体部分装入线性位移传感器1的情况，当泵体的传动机构14运行时，半丝母5带动线性位移传感器1滑动，半丝母滑块做直线运动，则可以通过线性位移传感器的阻值变化大小及变化的频率，实时检测半丝母滑块的运行情况。可以全程检测半丝母滑块的运行情况，即对泵体的工作做全程的监测。

线性位移传感器是电路中的一个重要元件，它可以通过移动滑片的位置来改变自身的电阻，从而起到控制电路的作用。在电路分析中，滑动变阻器既可以作为一个定值电阻，也可以作为一个变值电阻。滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。

在实际使用中，下面一些因素会影响线性位移传感器的实际应用：

线性位移传感器的行程过长，市场上难以买到相应的行程的线性位移传感器；

行程过长的线性位移传感器造价过高，不适合批量生产中的应用；

当在潮湿或温度过高的情况下可能对线性位移传感器的数值造成影响，不稳定；

在长期使用过程中，容易受灰尘及污渍的影响，造成不准确，产生误报警；

线性位移传感器作为一个电子元件，在注射泵的泵体结构中还没有广泛应用。

现有技术之二：

如图2所示，光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。

如图2所示，注射泵泵体中装入多个光耦13，实现全程的检测，当泵体的传动机构14工作时，丝杠4转动，带动半丝母5做横向的位移，从而实现泵体的工作。在半丝母移动过程中，触发光耦阵列13，通过触发光耦的时间及频率来检测半丝母的运动情况，实现全程检测。

光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。

但是，在实际使用中，下面一些因素会影响光耦合器方案的实际应用：

光耦检测为阵列检测，全程检测是“相对的”全程，并不能做到实时检测，只是检测相应的时间段或位移段内的数据；

光耦为阵列式，即有一个光耦出现问题，则整个***检测将造成影响，不能正常的按预定的检测进行；

光耦检测不能够精准的检测整体的运行情况，只能检测部分运行状态，光耦检测不能够精准的反馈实时的运行状态；

光耦合器作为一个电子元件，在注射泵的泵体结构中应用具有局限性。

实用新型内容

针对现有技术缺陷，本实用新型的目的是在不增加其他装置或设备***及不改变注射泵泵体结构的情况下，为注射泵提供一种全行程检测的装置，以回避和降低因失控引起的患者医疗风险，以替代十几年来的不稳定的注射检测模式。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述：

一种基于角位移传感器的注射泵运行监测装置，包括电机、传动齿轮组、传动骨架，在传动骨架上设置丝杠，丝杠上设置半丝母，传动齿轮组与丝杠相连接，其特征在于：所述半丝母与滑块固定连接，滑块通过轴与运动平移机构相连接，在运动平移机构及滑块间设置角位移传感器，所述滑块、角位移传感器及运动平移机构同轴。

进一步，所述的运动平移机构包括齿轮与齿条，所述滑块通过轴与齿轮相连接。

再进一步，所述的运动平移机构包括卷条盒与卷条，所述滑块通过轴与卷条盒相连接，卷条设置在卷条盒内的轴上。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型在采用角位移传感器配合齿轮齿条啮合进行检测的情况下，能够完成对注射泵注射过程的全程检测，完成对安全隐患的监控。在保证正常安全的注射的前提下，解决了注射器失控时不报警而带来的安全困扰，具有安全方便的特点，同时可以监控注射泵的正常工作与

非正常工作，这无疑会对注射泵的推广、整个社会注射泵技术水平的提高带来积极的影响。

与现有技术相比，本实用新型的技术特点主要在于：

（1）、齿轮齿条属于机械传动啮合，比较安全可靠;

（2）、齿轮齿条啮合传动简单便捷、高效，造价成本较低；

（3）、基于齿轮齿条的啮合传动，齿轮转动从而带动角位移传感器的转动，在齿条的整个行程过程中，角位移传感器可以全面检测运行的时间及单位时间内的位移等情况，可以做到全程检测而不存在断点等问题；

（4）、齿轮齿条啮合的角位移传感器检测安装方便快捷、稳定性高、运行安全可靠。

附图说明

图1是现有技术中在注射泵泵体部分装入线性位移传感器的结构示意图；

图2是现有技术中在注射泵泵体部分装入多个光耦合器的结构示意图；

图3是本实用新型采用角位移传感器和齿轮齿条作为实施例的结构示意图；

图4是本实用新型采用角位移传感器和齿轮齿条并加入了传动齿轮组的作为实施例的结构示意图；

图5是本实用新型采用角位移传感器和卷条和卷条盒作为实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

一种基于角位移传感器的注射泵运行监测装置，包括电机、传动齿轮组2、传动骨架3，在传动骨架3上设置丝杠4，丝杠4上设置半丝母5，传动齿轮组2与丝杠4相连接，所述半丝母5与滑块6固定连接，滑块6通过轴7与运动平移机构相连接，在运动平移机构及滑块6间设置角位移传感器8，所述滑块6、角位移传感器8及运动平移机构同轴。

所述的运动平移机构可以为以下两种结构形式：

1.如图4所示的，运动平移机构包括齿轮9与齿条10，滑块6通过轴7与齿轮9相连接;

2.如图5所示的，运动平移机构包括卷条盒11与卷条12，滑块6通过轴7与卷条盒11相连接，卷条12设置在卷条盒11内的轴7上。

本实用新型的安全工作机制叙述如下：

相对于现有的注射泵经常出现的故障，如注射泵不能正常运行、传动机构不能正常工作或***不能预期报警及提示，本实用新型可以随时检测传动机构的运行情况，属于检测输出端，即当传动机构工作不正常时，角位移传感器会立刻检测到不均匀或不满足预设的数值，并立刻发出警报或提示，从而有效的避免事故的发生;

本实用新型还可以随时检测传动机构的传动情况，即当传动机构工作异常时，角位移传感器会立刻检测到没有数值输出，并会立刻发出警报。

在一个实施例中，如图3、4所示，本实用新型在传统的注射泵泵体的结构上，在滑块6上安装角位移传感器8，同轴连接齿轮9，齿条10啮合安装固定在齿轮9的下方。

当电机带动传动齿轮组2转动时，齿轮组2连接丝杠4转动，半丝母5与丝杠4是齿轮啮合关系，半丝母5沿丝杠4轴向做平移运动，滑块6与半丝母5固定连接，则滑块6也做平移运动。滑块6通过轴7与齿轮9连接，在滑块6与齿轮9之间设置角位移传感器8，因此滑块6、角位移传感器8及齿轮9可以自如转动，当滑块6移动时，则齿轮9转动，齿轮9与齿条10啮合，则齿轮9在齿条10上做同步的位移动作。在此过程中，角位移传感器8可以实时检测齿轮9的转动情况即反推为丝杠的转动情况，并反馈给***。总之，角位移传感器8可以检测半丝母5全程的运动情况。当检测到半丝母运动停止或者与设定内容不相符合时，则会反馈给***报警。

在另一个实施例中，如图5所示，本实用新型在传统的注射泵泵体结构上，在滑块6上安装角位移传感器8，同轴连接卷条盒11，卷条12定位在卷条盒11下方。卷条12可以自如的向卷条盒11内收缩/伸展，卷条盒11会随着卷条12的收缩/伸展做相应方向的转动。

当电机带动传动齿轮组2转动时，齿轮组2连接丝杠4转动，半丝母5与丝杠4是齿轮啮合关系，半丝母5沿丝杠4轴向做平移运动，滑块6与半丝母5固定连接，则滑块6也做平移运动。滑块6通过轴7与卷条盒11连接，在滑块6与卷条盒11之间设置角位移传感器8，因此，滑块6、角位移传感器8及卷条盒11可以自如转动，当滑块6移动时，则卷条盒11转动，卷条盒11沿卷条12方向上做直线方向上的转动，卷条12向卷条盒11内收缩。在此过程中，角位移传感器8可以实时检测卷条盒11的转动情况即反推为丝杠的转动情况，并反馈给***。总之，角位移传感器8可以检测半丝母5全程的运动情况，当检测到半丝母运动停止或者与设定内容不相符合时，则会反馈给***报警。

本实用新型的重点就是将角位移传感器应用于注射泵的运动位置及采用齿轮齿条啮合传动或卷条盒卷条转动以带动角位移传感器工作。其中卷条盒及卷条转动的原理就如皮尺的原理。

本实用新型在齿轮齿条啮合结合角位移传感器检测的情况下，能够完成对注射泵注射过程的全程检测，完成对安全隐患的监控。在保证对用户进行正常安全的注射的前提下，解决了在注射失控而又不报警的情况下所致的安全困扰。同时满足了安全与易于使用的特点，可以监控注射泵的正常工作与非正常工作，这无疑会对注射泵的推广使用及注射泵技术水平的提高带来积极的影响。

与现有技术相比，本实用新型的技术特点主要在于：

（1）、齿轮齿条属于机械传动啮合，比较安全可靠;

（2）、齿轮齿条啮合传动简单便捷、高效，造价成本较低；

（3）、基于齿轮齿条的啮合传动，齿轮转动从而带动角位移传感器的转动，在齿条的整个行程过程中，角位移传感器可以全面检测运行的时间及单位时间内的位移等情况，可以做到全程检测而不存在断点等问题；

（4）、齿轮齿条啮合的角位移传感器检测安装方便快捷、稳定性高、运行安全可靠。

需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本实用新型的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本实用新型的目的，并非用于限制本实用新型。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于角位移传感器的注射泵运行监测装置，包括电机、传动齿轮组（2）、传动骨架（3），在传动骨架（3）上设置丝杠（4），丝杠（4）上设置半丝母（5），传动齿轮组（2）与丝杠（4）相连接，其特征在于：所述半丝母（5）与滑块（6）固定连接，滑块（6）通过轴（7）与运动平移机构相连接，在运动平移机构及滑块（6）间设置角位移传感器（8），所述滑块（6）、角位移传感器（8）及运动平移机构同轴。

2.如权利要求1所述的基于角位移传感器的注射泵运行监测装置，其特征在于：所述的运动平移机构包括齿轮（9）与齿条（10），所述滑块（6）通过轴（7）与齿轮（9）相连接。

3.如权利要求1所述的基于角位移传感器的注射泵运行监测装置，其特征在于：所述的运动平移机构包括卷条盒（11）与卷条（12），所述滑块（6）通过轴（7）与卷条盒（11）相连接，卷条（12）设置在卷条盒（11）内的轴（7）上。

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