一种无针注射设备及其药液检测装置的制作方法

1.本发明涉及自动控制技术领域。具体地，本发明涉及一种无针注射设备及其药液检测装置。


背景技术：

2.随着规模化养殖产业的不断发展，牲畜饲牧类的圈舍区(例如养猪场、养牛场等)中牲畜的数量不断增大。在饲养过程中，为了提升养殖效率，需要尽量减少圈舍区中牲畜间疾病传播。养殖区中的工作人员会选择在设定的时间段对牲畜进行疫苗接种，从而有效降低牲畜患病风险。由于圈舍区中种群的数量较大，如果采用常规的疫苗接种方式，即采用同一个针头对大量的群体进行疫苗注射，必然会带来较大的生物安全风险，而如果每个牲畜都采用一次性注射材料，则需要耗费大量的针头等。为了有效降低风险和针头使用费用，目前通常采用无针头注射技术，药物通过超级强力“特殊弹簧”将药液形成极细的液束压入皮肤中。而无针头注射技术中采用的无针注射设备可以实现一次取药多次注射，从而有效提升了注射效率，并降低了感染疾病的风险。
3.在当前无针注射设备中，设备内部可以通过输液管(或药液管)将疫苗瓶中的药液引入到注射储液仓(药液仓)内。实际操作中，若不能及时对注射药液仓中的药液的存量进行检测，则可能造成无针注射设备空打现象，即实际上没有注射疫苗的牲畜被认定已经注射过，导致部分牲畜漏打疫苗，对整体种群的免疫带来安全隐患。并且目前疫苗存在油性药液和水性药液，两种不同性质的药液也给药液存量的检测带来了难度。
4.因此，如何实现快速、准确地对药液注射过程中药液存量的状态进行检测，对防止出现“打空针”现象的发生至关重要。


技术实现要素：

5.本发明通过提出一种对无针注射设备的储液仓中的药液进行检测的方案，利用油性药液检测单元实现对油性药液有无的检测，利用水性药液检测单元实现对输液管中水性药液有无的检测，从而信号处理单元可以根据两个检测单元输出最终的检测结果，实现了储液仓内药液有无的准确检测。
6.为至少解决上述技术问题，在第一方面中，本发明提供了用于无针注射设备的药液检测装置，所述无针注射设备包括储液仓，包括：油性药液检测单元，设置在所述储液仓中，用于检测所述储液仓中是否存在油性药液；水性药液检测单元，设置在所述储液仓中，用于检测所述储液仓中是否存在水性药液；信号处理单元，其与所述油性药液检测单元的输出端和水性药液检测单元的输出端连接，用于对所述油性药液或水性药液进行识别，当有水性药液或有油性药液时识别为有药液。
7.在一个实施例中，所述水性药液检测单元包括电容检测电路，所述电容检测电路包括至少一个电容感应模块，用于根据电容感应模块感应到的感应电容值判断所述储液仓中是否存在水性药液。
8.在一个实施例中，所述电容感应模块包括金属片或金属线圈。
9.在一个实施例中，所述油性药液检测单元包括光电检测电路，所述光电检测电路包括发射模块、接收模块和光电检测模块，所述光电检测模块的输入端与所述接收模块的输出端连接，所述光电检测模块的输出端为所述油性药液检测单元的输出端，用于根据所述接收模块接收的信号判断所述储液仓中是否存在油性药液。
10.在一个实施例中，所述光电检测模块包括比较器，所述比较器的一个输入端与所述接收模块连接，所述比较器的另一个输入端用于输入基准值，以便于根据所述接收模块接收的信号和所述基准值的大小关系判断所述储液仓中是否存在油性药液。
11.在一个实施例中，所述发射模块包括发光二极管，用于提供发光光源；所述接收模块包括光敏接收管，用于接收所述发光光源发出的光信号，并将所述光信号转换为电信号。
12.在一个实施例中，所述发射模块和所述接收模块采用红外对管，所述发射模块为红外发射管，所述接收模块为光电三极管。
13.在一个实施例中，所述信号处理单元包括逻辑或门电路，所述逻辑或门电路的第一输入端与所述电容检测电路的输出端连接，所述逻辑或门电路的第二输入端与所述光电检测电路的输出端连接，用于将所述电容检测电路输出的电平信号与所述光电检测电路输出的电平信号进行逻辑或运算，以输出表示药液状态的电平信号。
14.在一个实施例中，所述药液检测装置还包括供电单元，所述供电单元与所述油性药液检测单元、水性药液检测单元和信号处理单元连接，用于提供供电电源。
15.在第二方面中，本发明还提供了一种无针注射设备，所述无针注射设备包括储液仓，所述储液仓中设置有前述第一方面中的多个实施例中所述的药液检测装置。
16.本发明通过在储液仓中设置药液检测装置，利用其中油性药液检测单元和水性药液检测单元分别对储液仓中的油性药液和水性药液分别进行检测，实现了对输液管中不管是油性药液还是水性药液的有效检测，从而工作人员能够及时获取药液信息，以便于及时对储液仓中的药液进行补充，提升了药液注射过程的有效性。同时通过油性药液检测单元和水性药液检测单元的设置，实现了油性药液和水性药液的准确识别，使得该检测装置能够兼顾多种药液的检测，有效提升了检测过程的准确性。
17.进一步地，将电容感应模块和光电发射、接收模块的组合，并设置在储液仓中分别对油性药液和水性药液进行检测，有效减小了检测装置的体积，便于该检测装置在无针注射设备这种小型设备中的安装。并且通过电容检测方式和光电检测方式可以实现对药液的无接触式检测，例如可以将对应的检测单元设置在药液管上，从而有效减少了对药液的污染和对相应器件的损毁，延长了检测装置的使用寿命。
附图说明
18.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
19.图1是示意性示出其中应用本发明的用于无针注射设备的药液检测方案的示例性场景的示意图；
20.图2是示意性示出根据本发明实施例的用于无针注射设备的药液检测装置的示意
图；
21.图3是示意性示出根据本发明实施例的水性药液检测单元的示意图；
22.图4是示意性示出根据本发明实施例的发射模块和接收模块的组成形式的示意图；
23.图5是示意性示出根据本发明实施例的油性药液检测单元的示意图；
24.图6是示意性示出根据本发明实施例的信号处理单元的示意图；
25.图7是示意性示出根据本发明实施例的药液检测装置壳体的示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.目前市场上存在针对药液有无进行检测的主要有电容式检测方式和光电式检测方式，但这两种方式都是针对单一类药液的检测，而实际中疫苗药液有水性透明状疫苗和油性乳状疫苗(以下简称水性药液和油性药液)，利用当前的检测方式并不能实现对两种不同类型的疫苗的检测。鉴于此，需要设计一种检测方式能无差别的识别两类药液在储液仓中的有无状态，从而及时对无针注射设备的储液仓中的药液状态进行监控，以避免在进行注射时出现疫苗无效注射的情况发生。
28.下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。
29.图1是示意性示出其中应用本发明的用于无针注射设备的药液检测方案的示例性场景10的示意图。在本发明的上下文中，前述的场景可以包括各类无针注射设备的储液仓100(药液仓)中，例如前述无针注射设备的储液仓100中连接储液仓和喷头的药液管上，还可以用于静脉注射的墨菲式输液滴管上。基于此，可以理解的是图1仅为了示例性的目的而将该场景示出为无针注射设备，因此本发明的方案中将主要从无针注射设备中的储液仓中剩余药液的检测过程进行详细说明。
30.如图1所示，本方案中的无针注射设备的工作原理是通过无针注射设备内部的压力装置产生压力，从而通过压力推动无针注射设备内部的储液仓100中的药液经过头部的微型孔，从而形成极细的药液柱。利用压力射流原理，使得药液瞬间被注射到皮下部分，从而完成一次药液的无接触注射过程。在一个应用场景中，前述无针注射设备可以采用挂瓶式吸药的方式，通过输液管400将外部疫苗瓶300中的药液引入前述无针注射设备的储液仓100中。在利用前述无针注射设备对猪只进行疫苗注射时，工作人员按压注射按钮可以进行连续注射，从而实现对规模养殖场中的牲畜进行注射。例如，前述无针注射设备可以实现1ml或2ml两档无针注射。
31.鉴于工作人员在进行注射时并不会实时关注无针注射设备中储液仓中药液的余量，有些储液仓也不是透明结构，无法从外部观察药液余量。如果在多次注射后没有及时对药液进行补充，就可能导致“打空针”的情况发生，即圈舍中的部分牲畜并没有完成药液的注射，却被认为已经接种了疫苗。因此通过对储液仓中的药液进行检测，可以有效监控药液余量，从而可以及时提醒工作人员进行补充，例如可以更换外部疫苗瓶。
32.为了实现对输液管中液位的准确检测，本方案中通过在前述无针注射设备的储液仓100中设置药液检测装置200，实现对油性药液和水性药液的准确识别，从而能够及时提醒工作人员进行药液补充。利用前述药液检测装置200中设置的油性药液检测单元可以实现对油性药液有无的检测，通过水性药液检测单元则可以实现对水性药液的有无的检测。通过对两个检测结果的处理，可以综合得到储液仓中是否存在药液，从而实现对储液仓中药液状态的准确监控。在一个实现场景中，前述药液检测装置200例如可以设置在连接无针注射设备喷头和储液仓的管路上，也可以设置在储液仓中的其他位置，本领域技术人员可以根据需求进行适应性地设置。
33.以上结合图1对本发明的方案进行了简单描述，可以理解的是上面的描述仅仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员根据本发明的教导可以对图1中的场景进行改变而不脱离本发明的精神和实质。例如，也可以将上述药液检测装置200应用于静脉注射过程中对药液余量地监测。可以理解的是，前述的无针注射设备特别适合分栏前仔猪、牛、羊等疫苗注射，也适合各种体型较小动物，如狗、猫、兔子等，工作人员只要抓起动物，将注射部位对准凸出的无针注射头，轻轻按下注射按钮即可完成注射。
34.图2是示意性示出根据本发明实施例的用于无针注射设备的药液检测装置的示意图。可以理解的是图2中所示出的装置可以在图1中所示出的示例性场景中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图2。
35.如图2所示，前述药液检测装置200中的油性药液检测单元可以设置在前述储液仓中，以便于对储液仓中是否存在油性药液进行检测。在一个实施场景中，前述油性药液主要是油性乳状液体，可以采用多种方式进行识别，例如利用液体导电性质，利用相应的探针直接与药液接触，也可以采用称重式，根据储液仓中的药液的重量判断药液剩余情况。还可以采用电容式检测方式，利用感应电容对储液仓中相应管路上的油性药液进行检测。
36.前述药液检测装置200的水性药液检测单元，水性药液检测单元设置在储液仓中，从而检测储液仓中是否存在水性药液。前述水性药液检测单元例如可以采用电容式检测方式对剩余药液进行检测。
37.前述药液检测装置200中还设置有信号处理单元，信号处理单元可以与前述油性药液检测单元的输出端和水性药液检测单元的输出端连接，从而对油性药液和水性药液进行识别，以便于对储液仓中的药液剩余状态进行检测。在一个应用场景中，前述信号处理单元可以通过控制电路实现，并将控制电路设置在电路板203上，从而实现与前述油性药液检测单元和水性药液检测单元的连接。进一步地，为了实现对该电路板上的信号处理单元等的供电，还设置有供电线缆205。
38.更进一步地，为了及时提醒工作人员储液仓中的药液状态，还可以设置告警单元，当检测到无药液时进行告警。例如该告警单元可以是指示灯，也可以采用蜂鸣器，从而通过灯光或声音等形式进行提醒。
39.以上结合图2对本发明的液位检测装置的组成进行了简要说明，接下来将详细阐述每个部分的组成方式。
40.图3是示意性示出根据本发明实施例的水性药液检测单元的示意图。可以理解的是图3中所示出的电路可以在图1中所示出的示例性场景中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图3。
41.在一个应用场景中，前述水性药液检测装置可以包括电容检测电路202，电容检测电路202包括至少一个电容感应模块，电容感应模块贴设于前述连接无针注射设备喷头和储液仓的管路201处，以便于根据电容感应模块感应到的电容变化量确定输液管中是否存在水性药液。例如前述电容感应模块可以采用一个感应板，将感应版和前述管路紧贴设置，从而形成一个电容，有液体流经前述输液管时，会使得电容值发生变化，从而实现对输液管中液位的监测。
42.前述电容检测电路202可以包括电容检测芯片和至少一个电容感应模块。前述电容检测芯片的输入端与电容感应模块连接，电容检测芯片的输出端可以作为前述水性药液检测单元的输出端，从而可以根据电容感应模块感应到的感应电容值判断储液仓中是否存在水性药液。在一个应用场景中，如图3所示，电容检测芯片u1的引脚3为电容量输入引脚，其中电容c4为电容量灵敏度调整器件，当电容c4增大时，电容检测灵敏度减小，电容检测芯片u1上的引脚1为状态输出引脚。在默认状态时，此引脚输出电平为低电平，当输入引脚1上的电容量足够大时，输出电平跳变为高电平。进一步地，前述电容感应模块包括金属片或金属线圈等可导材料。例如本方案中的电容感应模块可以是铜片或多个铜片的组合形式。
43.图4是示意性示出根据本发明实施例的发射模块和接收模块的组成形式的示意图，图5是示意性示出根据本发明实施例的油性药液检测单元的示意图。可以理解的是图4和图5中所示出的电路可以在图1中所示出的示例性场景中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图4和图5。
44.在一个应用场景中，前述油性药液检测单元可以包括光电检测电路204，光电检测电路204可以包括发射模块和接收模块，发射模块可以是一个光源，接收模块则可以是一个光敏器件，从而感应到发射模块发出的光信号。将发射模块和接收模块布置于前述储液仓中管路的两侧，可以根据接收模块接收到的光信号检测前述管路中是否存在油性药液，从而判断储液仓中是否存在药液。在一个应用场景中，当连接前述喷头和储液仓的管路中有药液流过和无药液流过时，接收模块所接收到的光强不同，则可以根据接收模块接收到的光强的大小，实现对储液仓中的药液进行检测。
45.前述光电检测电路包括发射模块、接收模块和光电检测模块。前述光电检测模块的输入端与前述接收模块连接，光电检测模块的输出端作为前述油性药液检测单元的输出端，以便于根据所述接收模块接收的信号判断所述储液仓中是否存在油性药液。在一个应用场景中，如图4所示，前述发射模块包括发光二极管，用于在前述管路的一侧提供发光光源。接收模块包括光敏接收管，以便于接收前述管路的另一侧的光信号，并将光信号转换为电信号。
46.进一步地，前述发射模块和接收模块可以采用红外对管，即发射模块可以采用红外发射管，接收模块可以采用光电三极管。在一个应用场景中，如图4所示，红外对管g1中发射模块采用发光二极管，接收模块则采用光敏三极管。电阻r2为发光二极管的限流电阻，c3为红外对管g1的电源输入端的滤波电容，r3为输出端下拉电阻。器件g1的输出端即三极管端的光电流与输入端电流大小呈线性关系，当输入端电流固定时，输液管透明度将影响输出端电流大小，并通过电阻r3转换为电压的变化。
47.如图5所示，前述光电检测模块可以采用比较器，比较器的一个输入端与前述接收模块连接，比较器的另一个输入端则可以用于输入基准值，比较器的输出端作为油性药液
检测单元的输出端，以便于根据检测到的电信号判断储液仓中是否存在油性药液并将检测结果发送至信号处理单元。在一个应用场景中，将前述红外对管g1的输出端out和电压比较器的反向输入端连接，电压比较器的正向输入端则连接一个分压电路，从而提供参考电压，即基准值。其中电容c5为电压比较器u3电源输入端的滤波电容，电压比较器u3的反相输入端引脚3与红外对管g1的输出引脚5相连，电阻r5和电阻r6为分压电阻，电阻r5和电阻r6的连接端与电压比较器u3的同相输入端相连。电阻r4可以作为前述比较器的输出端的上拉电阻。当比较器u3的反相输入端的引脚3输入电压比同相输入端引脚1上电压高时，引脚4输出高电平，反之，则输出低电平。
48.图6是示意性示出根据本发明实施例的信号处理单元的示意图。可以理解的是图6中所示出的电路可以在图1中所示出的示例性场景中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图6。
49.在一个应用场景中，前述信号处理单元可以包括逻辑或门电路，前述逻辑或门电路的第一输入端可以与前述电容检测电路的输出端连接，逻辑或门电路的第二输入端可以与前述光电检测电路的输出端连接，用于将所述电容检测电路输出的电平信号与前述光电检测电路输出的电平信号进行逻辑或运算，以输出表示药液状态的电平信号。如图6所示，逻辑或门器件u2的引脚1和引脚2为逻辑或门器件u2的电平输入引脚，引脚4为电平选择输出引脚。当输入引脚1和2只要有至少有一个输入电平是高电平，那么输出引脚4为高电平，反之则为低电平。
50.前述信号处理单元可以通过接收前述电容检测电路和光电检测电路输出的电平信号，以实现储液仓中药液有无的准确检测。在一个实施场景中，定义高电平状态为1，低电平状态为0。在利用前述电容检测电路对储液仓进行检测时，由于油性药液的相对介电常数较低，水性药液的相对介电常数较高，当测试油性药液时，电容检测电路的输出状态均为0。其中，相对介电常数是表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数。其值等于以预测材料为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器电容量之比，该值也是材料贮电能力的表征。当利用光电检测电路检测储液仓中的水性药液时，由于水性药液在有液体和无液体时均为透明状态，此时光电检测电路输出状态均为0。鉴于此，通过前述设置以及对应信号处理单元的输出，则可以生成如下不同药液状态下前述液位检测装置输出的电平状态表，即表1：
51.表1
[0052][0053]
[0054]
进一步地，为了对前述油性药液检测单元、水性药液检测单元和信号处理单元中的各模块进行供电，本方案中的药液检测装置中还设置有供电单元，供电单元与前述对前述油性药液检测单元、水性药液检测单元和信号处理单元进行连接，以提供供电电源。在一个应用场景中，前述供电单元中可以包括与前述油性药液检测单元、水性药液检测单元和信号处理单元对应的电源模块。每个对应的电源模块中包括至少一个滤波电容，前述滤波电容的一端与药液检测装置的电源输入端连接，前述滤波电容的另一端接地，以便于滤除干扰。例如，水性药液检测单元中的电源模块中可以设置并联的电容c1和电容c2，从而实现滤波作用。油性药液检测单元中的电源模块中可以设置电容c3对输入电源进行滤波。
[0055]
图7是示意性示出根据本发明实施例的药液检测装置壳体的示意图。可以理解的是图7中所示出的结构可以在图1中所示出的示例性场景中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图7。
[0056]
如图7所示，前述液位检测装置可以通过一个具有一定形状的结构进行密封处理。例如采用一个长方体的盒子207，在盒子207中部设置输液管孔206，用于穿过前述管路203。设置一个电路板作为前述各检测单元、信号处理单元的载体。例如可以将前述电容检测电路中的电容感应模块设置在该电路板上，并且令管路紧贴该电容感应模块。前述盒子将电路板密封，从而抑制外部环境、器件对内部检测电路造成的干扰。可以理解的是本方案中所提出的密封处理结构仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据需要选择合适的结构设置。
[0057]
前述本发明的方案中，通过将电容式检测方式和光电检测方式相结合的方式对储液仓中的剩余药液进行检测，这种组合方式具有体积较小、安装方便的特点，使得装置可以灵活地安装于各种小型设备中，例如前述无针注射设备中。在利用前述两种方式进行检测时，利用电容感应原理和光电传感器原理可以避免在检测时器件与药液的直接接触，从而降低对药液污染的风险，同时也避免了药液对器件的腐蚀作用。进一步地，通过设置用于密封的壳体对前述各元件进行安装，可以有效减小外部环境等对检测装置的干扰，从而提升检测结果的准确性。
[0058]
在本发明的另一个方面，本发明还提供了一种无针注射设备，无针注射设备包括储液仓，在前述储液仓中可以设置药液检测装置，药液检测装置可以采用以上实施例中所介绍的药液检测装置。进一步的，前述药液检测装置还可以包括处理器和执行机构，执行机构响应于处理器的指令，根据药液有无的情况执行相应的动作；例如，执行机构可以是微动开关，报警装置等。
[0059]
在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0060]
根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及
的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。
[0061]
另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
[0062]
虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。