全自动电脉冲穿孔术注射器

技术领域

本发明涉及一种穿孔术注射器，特别涉及一种全自动电脉冲穿孔术注射器。

背景技术

现有的疫苗注射器多采用手动操作，操作繁琐，易出现误差，而且无法改变细胞膜的渗透度，导致疫苗的注射效率较低；而电脉冲穿孔术是透过外界的电场引起细胞质膜的导电率，乃至细胞膜渗透度的增加，能够提高疫苗注射效率；因此，要提高疫苗注射效率，开发一种将疫苗注射器与电脉冲穿孔术结合为一体的新型注射器是十分有必要的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种全自动电脉冲穿孔术注射器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种全自动电脉冲穿孔术注射器，包括可导电注射针部、针筒部、切换阀门、驱动部、直流升压器、可编程微控制器和电源部；

所述可导电注射针部连接在所述针筒部的前端，所述可导电注射针部的外部设置感应器，用于感应所述可导电注射针部的刺入深度；所述针筒部内形成有疫苗容置腔，疫苗容置腔内滑动设置有活塞，所述针筒部的前端内部形成有连通所述可导电注射针部和疫苗容置腔的出液通道，在所述针筒部的前端的下部形成有与所述疫苗容置腔连通的进液通道；所述切换阀门设置在所述针筒部上，用于在注射和充注疫苗时使出液通道和进液通道切换地连通疫苗容置腔；所述驱动部设置在所述针筒部的后端，所述驱动部的驱动端与所述活塞连接，用于驱动所述活塞在所述疫苗容置腔内往复运动；所述感应器、驱动部和直流升压器均与所述可编程微控制器连接，所述直流升压器与可导电注射针部连接，所述电源部分别电连接所述感应器、驱动部、直流升压器和可编程微控制器。

在一些实施例中，所述可导电注射针部包括针头、Y型分流管、针头固定支架和导电弹簧针；所述针头固定支架安装在所述针筒部的前端，所述针头固定支架内形成与所述针筒部上的出液通道连通的第一流道；所述Y型分流管固定在所述针头固定支架上，所述Y型分流管包括互为连通的主接口以及两个支接口；所述Y型分流管上的主接口与所述针头固定支架内的流道连通，在所述Y型分流管上的两支接口上分别安装针头；所述导电弹簧针固定设置在所述针头固定支架上，所述导电弹簧针与两所述针头接触，所述导电弹簧针与所述直流升压器电连接，所述感应器固定设置在所述针头固定支架上。

在一些实施例中，在所述针头固定支架的外部套设有支架外壳，在两所述针头的外部套置有针头保护盖，所述针头保护盖的后端活动插设在所述支架外壳内，在所述支架外壳上设置针头锁扣，所述针头锁扣用于锁紧/解锁所述针头保护盖和支架外壳之间的连接。

在一些实施例中，所述针筒部包括气缸、透明针管和固定座；

气缸的后端可拆卸地安装在所述固定座上，所述气缸内形成有主缸室，所述气缸的后端与其主缸室贯通，在所述气缸的前端形成与所述可导电注射针部的后端配合的第一接口，在所述气缸的前端下部形成有第二接口，在所述气缸内形成连通所述主缸室、第一接口和第二接口的第二流道；其中，所述第一接口和第二流道共同构成所述针筒部的出液通道，所述第二接口和第二流道共同构成所述针筒部的进液通道；

所述透明针管的内部中空，两端敞口，所述透明针管设置在所述气缸的主缸室内，所述透明针管的内腔即为所述针筒部的疫苗容置腔，所述活塞设置在所述透明针管内；所述切换阀门设置在气缸内，用于控制所述第一接口和第二接口切换地连通所述第二流道。

在一些实施例中，在所述进液通道的外端口处密封连接进液接头；所述切换阀门包括活动设置在所述可导电注射针部和出液通道的连通位置处的第一橡胶阀，设置在所述可导电注射针部和第一橡胶阀之间设置第一阀弹簧，活动设置在所述进液通道和进液接头的连通位置处的第二橡胶阀，以及设置在所述进液通道和第二橡胶阀之间的第二阀弹簧。

在一些实施例中，在所述透明针管的端部和主缸室的内壁之间设置密封垫圈，在所述透明针管的端部和固定座的端面之间设置密封垫圈；在所述活塞和透明针管之间间隔设置两密封圈，在所述可导电注射针部和第一接口之间设置密封垫圈；

在所述气缸的主缸室上开设观察窗口，所述透明针管为玻璃管，所述透明针管上标有容量刻度。

在一些实施例中，所述驱动部包括马达、螺杆和推杆；所述马达的输出端与所述螺杆连接，所述推杆套置在所述螺杆的外部，所述推杆与所述螺杆之间为螺纹配合，所述推杆的前端作为驱动端与所述活塞连接，所述马达与所述可编程微控制器连接。

在一些实施例中，所述驱动部还包括剂量调节指示部，包括金属件、调节丝杆、调节滚轮、剂量大小顶位、剂量刻度面板和指示箭头；所述金属件设置在所述推杆的后端，所述调节丝杆平行布置在所述螺杆的一侧，所述剂量大小顶位位于所述金属件的后方并螺纹配合在所述调节丝杆上，所述调节滚轮固定设置在所述调节丝杆的前端，所述剂量刻度面板上设置刻度窗口，所述指示箭头与刻度窗口位置相对应，所述指示箭头设置在所述剂量大小顶位上。

在一些实施例中，所述可编程微控制器包括第一电路板以及设置在所述第一电路板上的可编程微控制器电路底板，所述感应器、驱动部均与所述可编程微控制器电路底板连接；

所述可编程微控制器还包括与所述第一电路板连接的第二电路板，所述第二电路板上设置有LED指示灯、LCD显示器、开关键和重设键，LED指示灯、LCD显示器、开关键和重设键均与所述可编程微控制器电路底板连接；

所述电源部包括第三电路板，所述第三电路板上设置有电池、降压器、升压器、高电压电容组、高电压电容检测组件和放电回路触发器，电池通过降压器与可编程微控制器电路底板连接，所述升压器和高电压电容组连接共同构成直流升压器，所述升压器与电池连接，用于升高所述电池电压并充入所述高电压电容组内，所述高电压电容组和放电回路触发器均与所述可导电注射针部连接；所述高电压电容检测组件连接在所述可编程微控制器电路底板和高电压电容组之间，用于检测所述高电压电容组的电压状态，并将高电压电容组的电压状态反馈给可编程微控制器电路底板，升压器和放电回路触发器均与可编程微控制器电路底板连接。

在一些实施例中，还包括枪形机壳，所述枪形机壳包括顺次可拆卸连接的针筒外壳部以及手柄壳部，所述可导电注射针部设置在所述针筒外壳部的前端，所述针筒部设置在所述针筒外壳部内，所述驱动部和可编程微控制器集成设置于所述手柄壳部内，从所述手柄壳部的底部引出与所述可导电注射针部、驱动部和可编程微控制器连接的电缆，在所述手柄壳部的底部设置水管接头，所述水管接头通过管路与所述进液通道连接，所述管路设置在所述枪形机壳内，所述针筒外壳部上开设有观察窗；

在所述手柄壳部的前侧的上部设置注射按钮，所述注射按钮与所述可编程微控制器连接；

还包括疫苗容器，所述直流升压器和电源部一起与所述疫苗容器隔开地设置在壳体内，在所述壳体的顶部设置电缆防水接头，在所述壳体的底部设置电源盖。

本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：本发明的注射器包括可导电注射针部、针筒部、切换阀门、驱动部、直流升压器、可编程微控制器和电源部；可导电注射针部的外部设置感应器，感应器感应注射针部的刺入深度，可编程微控制器根据感应器反馈的信号控制驱动部和直流升压器工作，实现全自动电脉冲注射，提高疫苗注射效率。

附图说明

图1是本发明的原理示意图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明的俯视剖面示意图；

图4是本发明注射按钮的结构示意图；

图5是本发明的直流升压器、电源部和疫苗容器的结构示意图；

图6是本发明的电路原理图；

图中，1、可导电注射针部；11、针头；12、Y型分流管；13、针头固定支架；14导电弹簧；15、支架外壳；16、针头保护盖；17、针头锁扣；18、针头锁紧螺母；2、针筒部；201、疫苗容置腔；202、活塞；203、出液通道；204、进液通道；20、进液接头；21、气缸；211、主缸室；212、第一接口；213、第二接口；214、第二流道；22、透明针管；23、固定座；3、切换阀门；31、第一橡胶阀；32、第一阀弹簧；33、第二橡胶阀；34、第二阀弹簧；4、驱动部；41、马达；42、螺杆；43、推杆；44、金属件；45、调节丝杆；46、调节滚轮；47、剂量大小顶位；48、剂量刻度面板；49、指示箭头；5、直流升压器；6、可编程微控制器；7、电源部；74、电缆防水接头；75、电池盖；8、枪形机壳；81、针筒外壳部；82、手柄壳部；83、水管接头；9、注射按钮；91、手动开关帽；92、按键开关；93、复位弹簧；10、疫苗容器。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如近端、远端、前端、后端等)仅用于解释在一般操作姿态下各部件的相对位置关系、运动情况等，即以靠近操作者一侧称为近端或后端，远离操作者的一侧称为远端或前端；如果操作姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1、图2所示，本发明提供的一种全自动电脉冲穿孔术注射器，又称为电击注射器，其包括可导电注射针部1、针筒部2、切换阀门3、驱动部4、直流升压器5、可编程微控制器6和电源部7；

可导电注射针部1连接在针筒部2的前端，可导电注射针部1的外部设置感应器100，用于感应可导电注射针部1的刺入深度；针筒部2内形成有疫苗容置腔201，疫苗容置腔201内滑动设置有活塞202，针筒部2的前端内部形成有连通可导电注射针部1和疫苗容置腔201的出液通道203，在针筒部2的前端的下部形成有与疫苗容置腔201连通的进液通道204；切换阀门3设置在针筒部2上，用于在注射和充注疫苗时使出液通道203和进液通道204切换地连通疫苗容置腔201；驱动部4设置在针筒部2的后端，驱动部4的驱动端与活塞202连接，用于驱动活塞202在疫苗容置腔201内往复运动；感应器100、驱动部4和直流升压器5均与可编程微控制器6连接，直流升压器5与可导电注射针部1连接，电源部7分别电连接感应器100、驱动部4和直流升压器5和可编程微控制器6。

进行疫苗注射时，可导电注射针部1刺入肌肉内，感应器100感应刺入深度到达预定深度时，将信号反馈给可编程微控制器6，可编程微控制器6控制驱动部4和直流升压器5工作，驱动部4推动活塞202在疫苗容置腔201内向前运动，切换阀门3使得出液通道203与疫苗容置腔201连通，同时，直流升压器5向可导电注射针部1提供脉冲电压，从而实现在电脉冲电压作用下的疫苗注射，提高疫苗注射效率；完成一次注射后，活塞202被驱动部4的驱动端向前推进到最前端且再不能前进，此时驱动部4的电流便会变大，可编程微控制器6控制驱动部4停下来，之后控制驱动部4的驱动端带动活塞202向后运动，切换阀门3使得进液通道204与疫苗容置腔201连通，疫苗通过进液通道204不断进入疫苗容置腔201，当活塞202向后运动到最后端且再不能后进时，驱动部4的电流便会变大，可编程微控制器6则控制驱动部4停下来，完成针筒部2的疫苗容置腔201内疫苗的自动充注，可进行下一次的疫苗注射。

在一个实施例中，如图2所示，可导电注射针部1包括针头11、Y型分流管12、针头固定支架13和导电弹簧针14；针头固定支架13安装在针筒部2的前端，针头固定支架13内形成与针筒部2上的出液通道203连通的第一流道；Y型分流管12固定在针头固定支架13上，Y型分流管包括互为连通的主接口以及两个支接口；Y型分流管12上的主接口与针头固定支架13内的第一流道连通，在Y型分流管12上的两支接口上分别安装针头11；导电弹簧针14固定设置在针头固定支架13上，导电弹簧针14与直流升压器5电连接，导电弹簧针14与两针头11接触，感应器100固定设置在针头固定支架13上。

在一个优选实施例中，在针头固定支架13的外部套设有支架外壳15，在两针头11的外部套置有针头保护盖16，针头保护盖16的后端活动插设在支架外壳15内，在支架外壳15上设置针头锁扣17，针头锁扣17用于锁紧/解锁针头保护盖16和支架外壳15之间的连接；当针头锁扣17被解锁后，针头保护盖16便可向支架外壳15内移入，露出针头11，当针头锁扣17被锁紧后，针头保护盖16便不可相对于支架外壳15运动，保证针头保护盖16罩置在针头11的外部。

在一个优选实施例中，针头11通过针头锁紧螺母18固定在Y型分流管的支接口上。

在一个优选实施例中，针头11可采用不锈钢针头，可随时使用转换针头辅助匙装备更换。

在一个实施例中，如图2所示，针筒部2包括气缸21、透明针管22和固定座23；气缸21的后端可拆卸地安装在固定座23上，气缸21内形成有主缸室211，气缸21的后端与其主缸室211贯通，在气缸21的前端形成与可导电注射针部1配合的第一接口212，在气缸21的前端下部形成有第二接口213，在气缸21内形成连通主缸室211、第一接口212和第二接口213的第二流道214；其中第一接口212和第二流道214共同构成针筒部2的出液通道203，第二接口213和第二流道214共同构成针筒部2的进液通道204；透明针管22的内部中空，两端敞口，透明针管22设置在气缸21的主缸室211内，透明针管22的内腔即为针筒部2的疫苗容置腔201，活塞202设置在透明针管22内；切换阀门3设置在气缸21内，用于控制第一接口212和第二接口213切换地连通第二流道214。

在一个优选实施例中，在透明针管22的端部和主缸室211的内壁之间设置密封垫圈，在透明针管22的端部和固定座23的端面之间设置密封垫圈；在活塞202和透明针管22之间间隔设置两密封圈，在可导电注射针部1和第一接口212之间设置密封垫圈。

在一个实施例中，在进液通道204的外端口处密封连接进液接头20；切换阀门3包括活动设置在可导电注射针部1和出液通道203的连通位置处的第一橡胶阀31，设置在可导电注射针部1和第一橡胶阀31之间设置第一阀弹簧32，活动设置在进液通道204和进液接头20的连通位置处的第二橡胶阀33，以及设置在进液通道204和第二橡胶阀33之间的第二阀弹簧34；注射疫苗时，活塞202在透明针管22内向前运动，气缸21内的容积减小，压力增大，第一橡胶阀31被推着向前运动，使得可导电注射针部1与出液通道203连通，而第二橡胶阀33被压紧在进液通道204和进液接头20的连通位置处；充注疫苗时，第一橡胶阀31和第二橡胶阀33的运动与注射疫苗时的运动相反，从而保证疫苗注射与充注过程互不干扰。

在一个优选实施例中，在进液通道204的外端口和进液接头20之间设置密封圈。

在一个优选实施例中，在气缸21的主缸室211上开设观察窗口，透明针管22可为玻璃管，透明针管22上标有容量刻度。

在一个实施例中，如图3所示，驱动部4包括马达41、螺杆42和推杆43；马达41的输出端与螺杆42连接，推杆43套置在螺杆42的外部，推杆43与螺杆42之间为螺纹配合，推杆43的前端作为驱动端与活塞202连接，马达41与可编程微控制器6连接。工作时，可编程微控制器6控制马达41正反转，螺杆42便驱动推杆43带着活塞202在疫苗容置腔201内往复运动。

在一个优选实施例中，驱动部4还包括剂量调节指示部，包括金属件44、调节丝杆45、调节滚轮46、剂量大小顶位47、剂量刻度面板48和指示箭头49；金属件44设置在推杆43的后端，调节丝杆45平行布置在螺杆42的一侧，剂量大小顶位47位于金属件44的后方并螺纹配合在调节丝杆45上，调节滚轮46固定设置在调节丝杆45的前端，剂量刻度面板48上设置刻度窗口，指示箭头49与刻度窗口位置相对应，指示箭头49设置在剂量大小顶位47上。使用时，通过转动调节滚轮46带动调节丝杆45转动，调节丝杆45转动时剂量大小顶位47则带着指示箭头49移动，指示箭头49在刻度窗口上所指的刻度，即为注射器内可吸入的疫苗剂量；当推杆43向后移动时，推杆43的后端的金属件44随着推杆43一同移动，当金属件43撞到剂量大小顶位47时，马达41电流便会变大，可编程微控制器6检测到马达电流变大后，便会控制马达41停止运行，从而实现疫苗剂量大小的调节以及指示。

在一个实施例中，如图6所示，可编程微控制器6包括第一电路板以及设置在第一电路板上的可编程微控制器电路底板，感应器100和驱动部4均与可编程微控制器电路底板连接；电源部7包括第三电路板，第三电路板上设置有电池和降压器，电池通过降压器与可编程微控制器电路底板连接；第三电路板上还设置有升压器、高电压电容组、高电压电容检测组件和放电回路触发器；升压器和高电压电容组连接共同构成直流升压器5，升压器与电池连接，用于升高电池电压并充入高电压电容组内，高电压电容组、放电回路触发器均与可导电注射针部1连接，构成放电回路；高电压电容检测组件连接在可编程微控制器电路底板和高电压电容组之间，用于检测高电压电容组的电压状态，并将高电压电容组的电压状态反馈给可编程微控制器电路底板；升压器和放电回路触发器均与可编程微控制器电路底板连接。当高电压电容组的电压状态达到放电电压时，可编程微控制器电路底板接收感应器100反馈的信号，并向放电回路触发器发出触发电压信号，放电回路触发器接收触发电压信号，并使得高电压电容组向可导电注射针部1释放电脉冲，同时可编程微控制器电路底板控制升压器停止向高电压电容组充电；完成一次放电后，可编程微控制器电路底板控制升压器继续向高电压电容组充电。

在一个优选实施例中，可编程微控制器6还包括与第一电路板连接的第二电路板，第二电路板上设置有LED指示灯、LCD显示器、开关键和重设键，LED指示灯、LCD显示器、开关键和重设键均与可编程微控制器电路底板连接；可编程微控制器6能够控制注射器在关机模式、待机模式、运行模式和设定模式切换，其中，在关机模式下，同时按着开关键和重设键保持3秒钟，注射器由关机模式切换到待机模式，LCD显示器上显示“STDB”；在待机模式下，按着重设键保持3秒钟，注射器完成疫苗的充注，按下并即时放开开关键，注射器由待机模式切换为关机模式，按着开关键保持3秒钟，注射器由待机模式切换为运行模式；在运行模式下，按下并即时放开开关键，注射器进入关机模式，按着开关键保持3秒钟，注射器由运行模式切换到设定模式；在设定模式下，可通过开关键改变设定项目，通过重设键选择设定参数，按着开关键保持3秒钟，确定选择参数并退出设定模式；LCD显示器用于显示注射次数和设定信息；LED指示灯包括绿灯和红灯，当LCD显示器正常、绿灯亮，表明高电压已准备就绪；当LCD显示器正常、绿灯灭，表明注射器的电脉冲穿孔注射所需的放电电压未达到；当LCD显示器正常、红灯亮，表明注射器的电源电压低；当LCD显示器关闭、红灯闪烁，表明注射器的电源电压过低，需更换电池；当LCD显示器关闭、绿灯闪烁，表明注射器的高电压未释放，不要直接碰针头，当绿灯灭时，说明高压电降低至35V或者更低时。

在一个优选实施例中，放电回路触发器是由四组金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)和晶体管(TRANSISTOR)组成，每组金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)和晶体管(TRANSISTOR)与可编程微控制器连接，并由可编程微控制器控制。

在一个实施例中，本发明还包括枪形机壳8，枪形机壳8包括顺次可拆卸连接的针筒外壳部81以及手柄壳部82，可导电注射针部1设置在针筒外壳部81的前端，针筒部2设置在针筒外壳部81内，驱动部4和可编程微控制器6集成设置于手柄壳部82内，从手柄壳部82的底部引出与可导电注射针部1、驱动部4和可编程微控制器6连接的电缆，在手柄壳部82的底部设置水管接头83，水管接头83通过管路与进液通道204连接，管路设置在枪形机壳8内，针筒外壳部81上开设有观察窗。

在一个优选实施例中，在手柄壳部82的前侧的上部设置注射按钮9，注射按钮9与可编程微控制器6连接，这样，不仅可通过感应器100触发可编程微控制器6上的注射程序，也可通过注射按钮9触发可编程微控制器6上的注射程序，使用时，操作者手握手柄壳部73，食指按压注射按钮8，操作方便简单。

在一个优选实施例中，如图4所示，注射按钮9包括活动设置在手柄壳部82上的手动开关帽91，设置在手柄壳部82内并位于手动开关帽91的后方的按键开关92，以及连接在手动开关帽91和按键开关92之间的复位弹簧93，按键开关92与可编程微控制器6连接，当使用者按下手动开关帽91后，手动开关帽91的后端会按下按键开关92，按键开关92发信号给可编程微控制器6，当使用者放开手动开关帽91后，复位弹簧93便会把手动开关帽91向外推，使手动开关帽91和按键开关92保持距离。

在一个实施例中，直流升压器5可将电压提升到100V/cm、200V/cm、300V/cm；传送电流最大为2A/cm；每个脉冲波长20ms；相隔20ms；一连串的脉冲包有六个方型脉冲。

在一个实施例中，感应器100可为红外感应开关。

在一个实施例中，如图5所示，本发明还包括疫苗容器10，直流升压器5和电源部7一起与疫苗容器10隔开地设置在壳体内，在壳体的顶部设置电缆防水接头74，在壳体的底部设置电源盖75，以方便更换电池，

在一个实施例中，在电池和升压器之间设置晶体管，晶体管与可编程微控制器连接，可编程微控制器与控制按钮连接，由此，按下控制按钮，可编程微控制器给出晶体管低电压，晶体管断开电池和升压器之间的电源供给，从而达到电子关闭增压放电电路，此时整个注射器可作为普通无电击注射器使用。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。