CN101745163B - 注射泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种注射泵，包括壳体、安装于所述壳体内的马达组件、以及与注射器相连接的推进机构，其中，所述注射泵还包括连接于所述马达组件和所述推进机构之间的齿轮传动装置，所述马达组件包括基座和安装于所述基座的压电马达；所述压电马达被激励时驱动所述齿轮传动装置，所述齿轮传动装置进而带动所述推进机构作直线运动。本发明实施例的注射泵具有结构简单，体积较小以及具有较高的注射精度等优点。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种注射泵。
背景技术
普通注射泵一般包括步进电机或直流电机、减速机构、丝杆、螺母、导向杆和针管推座，电机的旋转经过减速装置减速后，传递给丝杆，丝杆与螺母配合，导向杆与螺母固联，针管推座与导向杆相连，从而可将运动再通过与螺母连接的导向杆传递给针管推座，来推动针管。
然而，上述使用步进电机或直流电机的普通注射泵，结构复杂，难以小型化，以及难以高精度控制，此外，由于采用电磁马达驱动，在某些特殊场合(如强磁场或电磁敏感等)可靠性较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种注射泵，包括壳体、安装于所述壳体内的马达组件、以及与注射器相连接的推进机构，其中，所述注射泵还包括连接于所述马达组件和所述推进机构之间的齿轮传动装置，所述马达组件包括基座和安装于所述基座的压电马达；所述压电马达被激励时驱动所述齿轮传动装置，所述齿轮传动装置进而带动所述推进机构作直线运动。
本发明进一步的改进为：所述齿轮传动装置包括一驱动轮和至少两级依次相互啮合的减速齿轮，所述压电马达被激励时，其摩擦块摩擦连接到所述驱动轮以向该驱动轮施加力使其旋转，进而带动所述至少两级减速齿轮工作。
本发明进一步的改进为：当所述压电马达被激励时，其摩擦块摩擦连接到所述驱动轮的端面；或者，当所述压电马达被激励时，其摩擦块摩擦连接到所述驱动轮的侧面。
本发明进一步的改进为：所述压电马达安装于所述基座上开设的开槽内，在所述基座与所述齿轮传动装置的壳体间还设有垂直或倾斜地对所述压电马达弹性地施力的弹性装置。
本发明所举实施例具有的有益效果是：结构简单，体积较小；由于压电马达具有低速大转矩的特性，因此齿轮变速比小，从而可以减少减速齿轮的数量，并且由于压电马达在系列驱动脉冲作用下的位移量为纳米级，因此可以保证较高的注射精度；此外，由于不利用电磁力驱动，压电马达驱动的注射泵更可以适用于如强磁场或电磁敏感等特殊场合。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的注射泵的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的注射泵移除壳体后的示意图；
图3是本发明一实施例提供的注射泵中马达组件及移除壳体后的齿轮传动装置的分解示意图；
图4是本发明一实施例提供的注射泵中马达组件及移除壳体后的齿轮传动装置的另一角度的分解示意图；
图5是本发明一实施例提供的注射泵中推进机构和针筒的示意图；
图6是本发明一实施例提供的注射泵中推进机构和针筒的剖视图；
图7是本发明另一实施例提供的注射泵中马达组件及移除壳体后的齿轮传动装置的分解示意图；
图8是本发明再一实施例提供的注射泵中马达组件及移除壳体后的齿轮传动装置的分解示意图。
具体实施方式
为了使本发明的所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的注射泵，包括壳体、安装于所述壳体内的马达组件、以及与注射器连接的推进机构，其中，所述注射泵还包括连接于所述马达组件和所述推进机构之间的齿轮传动装置，所述马达组件包括基座和安装于所述基座的压电马达；所述压电马达被激励时驱动所述齿轮传动装置，所述齿轮传动装置进而带动所述推进机构作直线运动。
图1至图6示出根据本发明一实施例的胰岛素注射泵100，其包括壳体10、安装于壳体10内的马达组件、齿轮传动装置31、以及用于推动注射器40的推动机构。
齿轮传动装置31包括齿轮箱壳体11和12、驱动轮32、第一级减速齿轮33、第二级减速齿轮34以及第三级减速齿轮35，各级减速齿轮依次相互啮合。马达组件包括基座21和压电马达22。齿轮箱壳体12上开有安装马达组件的槽13，马达组件可安装到齿轮箱壳体12的槽13内。基座21的中心线90与驱动轮32的旋转轴线80垂直，压电马达22安装于基座21的开槽内，在基座21与齿轮箱壳体12间还设有弹性装置(如弹簧)24，弹性装置24以一定的角度安装在基座21的一侧，从而倾斜地对压电马达22弹性地施力，确保压电马达22的摩擦块25同驱动轮32摩擦接触。
推进机构包括与第三级减速齿轮35连接的丝杆51和套于丝杆51外侧的推进螺母52，推进螺母52与注射器40的活塞54固连。第三级减速齿轮35的内槽36具有正多边形结构，丝杆51与其连接的一端53具有与之相应的结构。
其工作原理是：当压电马达22被激励时，其摩擦块25摩擦连接到驱动轮32的侧面，以向驱动轮32施加力使其旋转，进而带动各级减速齿轮工作，将旋转减速后传递到丝杆51，丝杆51与推进螺母52配合将旋转转化为推进螺母52的直线运动，从而带动注射器40的活塞54前进或后退。
可选地，本发明实施例中的压电马达可以是在美国专利申请US2008/007399A1中所描述的一种压电马达，其公开内容在此并入作为参考。该马达包含长度为L、高度为H的压电板形式振荡器以及一个或两个设置在振荡器上并相对于要被运动的部件的摩擦面弹性挤压的摩擦块，其压电板被垂直于大的表面延伸的截面划分成两个相同部分，其中至少一个所述部分包括不对称声学驻波的不对称发生器，其在激励后生成不对称两维驻波，使得设置在板的长端面中央的摩擦元件进行相对于端面倾斜的运动，从而运动能被传递到被运动的元件。其压电板一面为单个大电极，另外一面分成两组电极，构成两个不对称声学驻波发生器。未图示的控制器激励振荡器的一个不对称发生器的电极，则振荡器产生振动，摩擦块25就能够产生相对于端面倾斜的运动，从而推动和它接触的驱动轮32向一个方向运动。通过控制不同的不对称发生器的电极的激励，可以使驱动轮围绕旋转轴线80选择性地顺时针或者逆时针旋转。
可选地，本发明实施例中的压电马达也可以是美国专利5,453,653中描述的一种压电马达，其公开内容在此并入作为参考。该马达包含薄的长方形的陶瓷压电振动器，摩擦块位于振动器的短边上。可选地，四个象限电极在压电马达的上表面上以对称的棋盘图形设置。单个大电极(未图示)位于后表面上。未图示的控制器对象限电极通电，以在压电马达的振动器上产生振动，从而在摩擦块上产生振动，驱动同它接触的被运动元件。
图7示出根据本发明另一实施例的胰岛素注射泵的马达组件及移除壳体后的齿轮传动装置的分解示意图。其为注射泵100的一种变形，区别之处在于，本实施例中，弹性装置24不是以一定的角度安装在基座21的一侧，而是垂直于基座端面，安装在基座21与齿轮箱壳体12间，从而垂直地对压电马达22弹性地施力。并且，在本实施例中，马达组件被设在减速齿轮组的一侧，这样能够有效利用空间，有利于注射泵的小型化。
在齿轮传动装置中还可以安装位置传感器。位置传感器38安装在齿轮箱体上，在驱动轮32上贴有码盘39。位置传感器38可以是反射式传感器，相应的码盘39上有用来反射光线的明暗条纹。驱动轮32旋转时，码盘39一起旋转，位置传感器38发出的光信号到码盘上，并接收通过码盘39上的明暗条纹反射回来的光线，通过对反射光的强弱的判断就能够感知驱动轮的旋转运动。可选的，相应的码盘也可以安装在上述实施例中的减速齿轮上。
图8示出根据本发明另一实施例的胰岛素注射泵的马达组件及移除壳体后的齿轮传动装置的分解示意图。其为注射泵100的一种变形，区别之处在于，本实施例中，基座21的中心线90不是与驱动轮32的旋转轴线80垂直，而是与旋转轴线80平行，当压电马达22被激励时，其摩擦块25摩擦连接到驱动轮32的端面38。并且，在本实施例中，马达组件被设在靠近推进机构的一侧，这样能够有效利用空间，有利于注射泵的小型化。在本实施例中，使用了两组基座和压电马达，为驱动轮提供更大的驱动力。
上述本发明实施例的利用压电马达驱动的注射泵，与现有的利用步进电机或直流电机驱动的注射泵相比，结构简单，体积较小；由于压电马达具有低速大转矩的特性，因此齿轮变速比小，从而可以减少减速齿轮的数量，并且由于压电马达在系列驱动脉冲作用下的位移量为纳米级，因此可以保证较高的注射精度；此外，由于不利用电磁力驱动，压电马达驱动的注射泵更可以适用于如强磁场或电磁敏感等特殊场合。
并且，在本发明上述实施例中，马达组件中可以仅包括一组基座和压电马达，也可以包括两组或两组以上的基座和压电马达，以根据实际的输出要求，提供更大的驱动力和提高注射泵的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种注射泵，包括壳体、安装于所述壳体内的马达组件、以及与注射器相连接的推进机构，其特征在于，所述注射泵还包括连接于所述马达组件和所述推进机构之间的齿轮传动装置，所述马达组件包括基座和安装于所述基座的压电马达；所述压电马达被激励时驱动所述齿轮传动装置，所述齿轮传动装置进而带动所述推进机构作直线运动；所述齿轮传动装置包括齿轮箱壳体、设于齿轮箱壳体内的一驱动轮和至少两级依次相互啮合的减速齿轮，所述压电马达被激励时，其摩擦块摩擦连接到所述驱动轮以向该驱动轮施加力使其旋转，进而带动所述至少两级依次相互啮合的减速齿轮工作；所述齿轮箱壳体设有环绕所述驱动轮的圆形驱动轮收容部、以及安装马达组件的槽，所述槽具有底壁和侧壁，所述底壁和侧壁自圆形驱动轮收容部向外延伸。
2.如权利要求1所述的注射泵，其特征在于，所述槽的底壁和侧壁自所述驱动轮收容部的底壁的外表面向外延伸；当所述压电马达被激励时，其摩擦块摩擦连接到所述驱动轮的端面。
3.如权利要求1所述的注射泵，其特征在于，所述槽的底壁和侧壁自所述驱动轮收容部的侧壁的内表面向外延伸；当所述压电马达被激励时，其摩擦块摩擦连接到所述驱动轮的侧面。
4.如权利要求1所述的注射泵，其特征在于，所述压电马达设于齿轮箱壳体内并安装于所述基座上开设的开槽内，在所述基座与所述齿轮传动装置的壳体间还设有用于垂直或倾斜地对所述压电马达弹性地施力的弹性装置。
5.如权利要求3所述的注射泵，其特征在于，所述推进机构包括与所述齿轮传动装置的最后一级减速齿轮连接的丝杆和套于所述丝杆外侧的推进螺母，所述推进螺母与所述注射器的活塞相对固定连接，所述马达组件被设在减速齿轮组的一侧。
6.如权利要求1至4任一项所述的注射泵，其特征在于，所述马达组件包括一组基座和压电马达。
7.如权利要求3所述的注射泵，其特征在于，所述马达组件包括至少两组基座和压电马达。
8.如权利要求1或3所述的注射泵，其特征在于，在齿轮箱壳体上安装有位置传感器，感知安装在驱动轮或者减速齿轮上的码盘的运动。
9.如权利要求1至4任一项所述的注射泵，其特征在于，所述注射泵的类型为胰岛素注射泵。
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