一种无针注射系统及注射方法与流程

本发明涉及医用注射装置相关，尤其涉及一种无针注射系统及注射方法。

背景技术：

1、目前的美容护肤方式主要有两种，分别是涂抹美容产品及美容针，其中，涂抹美容产品是通过皮肤自身的吸收来达到美容效果，这种方式吸收效率低，美容效果有限。而美容针是通过针剂注射的方式将特定的药物或营养成分直接输送到皮肤内层，从而快速达到预期的美容效果。

2、现有的美容针采取的是细长针头进行皮下注射，会给消费者带来剧烈的疼痛感，针对上述问题，市面出现了一些无针注射技术，其是通过一定动力系统将药物高速射出，输送到皮下组织。如公开号为cn101934106b的专利公开了一种激光驱动无针注射系统，其虽然具有安全无痛的优点，但这种无针注射系统为单点注射，需要在皮肤表面一定区域逐次进行注射，效率低下，另外，多次注射还会存在注射点分布不均、药物注射深度无法精确控制的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种无针注射系统及注射方法，来解决现有的无针注射系统为单点注射，效率低下，且多次注射会存在注射点分布不均、药物注射深度无法精确控制的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一方面，本发明提供了一种无针注射系统，包括注射装置，所述注射装置包括：

4、动能产生组件，包括激光发射器及与激光发射器相连接的动能室，所述动能室内设置有压力液体，激光发射器用于产生激光以和压力液体反应产生能量；

5、储药室，设置在动能室远离激光发射器的一侧，用于储存药物溶液，储药室和动能室之间设置有动力传递装置，用于将压力液体和药物溶液隔离，所述动力传递装置用于将动能室内的产生的能量通过动力传递装置传递到储药室内；

6、喷射组件，包括多个喷杆及与分别与喷杆相连接的执行机构，喷杆的一端伸入至储药室内，喷杆的另一端设置有与储药室内部相连通的喷射口，所述喷杆用于将储药室内的药物溶液通过喷射口喷出，执行机构设置在储药室的外部，用于调节喷杆伸出储药室外部的长度，以使多个喷杆远离储药室的一端到皮肤表面的间距相同。

7、在上述技术方案的基础上，优选的，所述动力传递装置包括隔离板、弹性件及弹性膜，所述储药室的顶部开口端与动能室的底部开口端之间密封固定连接，储药室的顶部开口端设置有安装槽，隔离板水平设置于安装槽内，弹性件设置有多个，均匀分布在安装槽内，弹性件的一端与安装槽内底面抵持，弹性件的另一端向上抵持隔离板以使隔离板与动能室底部开口端相抵持，弹性膜密封设置在动能室的底部开口端。

8、进一步，优选的，所述弹性膜的面积大于动能室的底部开口端面积。

9、在上述技术方案的基础上，优选的，所述喷射组件还包括安装壳体，所述安装壳体固定设置在储药室底部，多个喷杆呈矩形阵列设置在安装壳体内，喷杆的上端伸入到储药室内，喷杆的下端伸出安装壳体外部，执行机构为直线模组，所述直线模组用于驱使喷杆上下移动。

10、在上述技术方案的基础上，优选的，所述无针注射系统还包括：

11、图像扫描单元，用于获取皮肤表面的轮廓数据；

12、控制单元，用于处理图像扫描单元获取的数据并得到皮肤表面三维模型，根据三维模型计算喷杆相对于皮肤表面的理想延伸长度，来指导执行机构动作，以使每个喷杆在执行机构作用下能够独立地相对于皮肤表面进行调整，以保持多个喷杆底端与皮肤表面呈现相同的预定距离。

13、在上述技术方案的基础上，优选的，所述无针注射系统还包括机械臂，用于夹持注射装置，所述图像扫描单元设置在机械臂末端或注射装置的底端，所述控制单元与机械臂、图像扫描单元、激光发射器及执行机构电性连接。

14、另一方面，本发明还公开了一种无针注射系统的注射方法，其利用了第一方面所述的无针注射系统，包括如下操作步骤：

15、s1、利用图像扫描单元采集所述皮肤表面的三维图像数据，并将所述数据传输至控制单元，由控制单元生成皮肤的三维曲面模型；

16、s2、通过机械臂驱使注射装置移动至特定皮肤区域表面上方，再次使用图像扫描单元对该皮肤区域进行扫描，以获取实时的皮肤表面曲率数据；

17、s3、控制单元对初始扫描数据与实时扫描数据进行比对，以确定该特定皮肤区域的实际曲率；

18、s4、控制单元根据实际曲率数据，计算出每个喷杆所需调整的伸出长度，以使多个喷杆底端的曲率和该特定皮肤区域的实际曲率吻合，并发出相应的控制指令至各个执行机构；

19、s5、执行机构根据接收到的控制指令调整各个喷杆的伸出长度，以使得所有喷杆的底端与该皮肤区域的曲率相匹配；

20、s6、控制单元控制机械臂调整注射装置的位置，确保注射装置与皮肤表面保持预定的距离，以实现喷杆底端与皮肤之间的等距离；

21、s7、控制单元控制激光发射器产生激光以和压力液体反应产生能量，使动能腔内的能量通过动力传递构件传递到储药室内，储药室内的药物液体在压力作用下经各个喷杆高速喷射入皮肤组织内；

22、s8、喷射完成后，机械臂将注射装置移动至下一个预定的皮肤喷射区域，并重复步骤s3-s7直至整个目标皮肤表面接受药物注射处理。

23、在上述技术方案的基础上，优选的，在步骤s2中，控制单元根据当前皮肤区域的实时曲率调整机械臂的位置和角度，使得注射装置中大部分喷杆垂直于当前皮肤表面。

24、在上述技术方案的基础上，优选的，所述控制单元根据皮肤表面区域的实时曲率数据计算出相对于皮肤表面法线的喷杆方向，获得最佳的逼近平面，所述逼近平面最小化所有喷杆喷射口到皮肤表面法线的总偏差，使得喷杆组合中尽可能多的喷杆与皮肤表面垂直。

25、在上述技术方案的基础上，优选的，在步骤s5中，使所有喷杆的底端与该皮肤区域的曲率相匹配的方法为：控制单元通过最小二乘法、曲面逼近算法或机器学习算法来调整多个喷杆底端到皮肤表面的垂直高度，使得喷杆底端与皮肤表面的曲率相匹配，并保持所需的间距。

26、本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

27、(1)本发明公开的无针注射系统，通过在储药室底部设置多个喷杆，多个喷杆可以同时喷射出药物溶液，从而可以在皮肤特定区域表面进行一次性多点注射，大大提高皮肤表面区域无针注射效率。通过在对每个喷杆对应设置一个执行机构，通过执行机构可以独立的调节喷杆伸出储药室底部的长度，从而确保多个喷杆的喷射口到皮肤表面的间距是一致的，由于储药室内的药液压力是一致的，每个喷杆中的药液流速是一致的，当多个喷杆的底端和对应皮肤表面的间距相同时，则每个喷杆喷射到皮肤组织内的药量是均匀的，由此确保药物在皮肤特定区域上分布均匀，使得药物在皮肤特定区域吸收均衡，提高治疗效果；(2)通过将动力传递装置设置为包括隔离板、弹性件及弹性膜，由于弹性膜密封设置在动能室的底部开口端，同时动能室和储药室连接处密封连接，这样一来，药物溶液和压力液体被弹性膜进行密封隔离，当强激光能量瞬间集中在密封地填充在动能室中的压力液体上时，压力液体被汽化，从而在液体中产生气泡。压力液体中产生的气泡在激光照射停止时瞬间膨胀后消失，由于气泡的快速膨胀，弹性膜向外侧变形，即朝向储药室方形变形。弹性膜的这种变形对隔离板施加压力，隔离板压缩弹性件并对储药室内的药液施压压力，由于隔离板在储药腔内移动过程中，隔离板底面是平面状态，储药室内的药液在隔离板底面各个位置所受到的压力是相同的，由此一来，储药室内的药液在被隔离板压缩过程中，各个位置的药液压力是均匀的，因此这可以保证多个喷杆高速喷出的药液流速也是一致的，故可以实现多个喷杆喷射出的高速微射流形式的药液穿透皮肤组织的深度是一致的，同时药量也是一致的。

28、(3)通过将弹性膜的面积设置为大于动能室的底部开口面积，这样一来，弹性膜在动能室内随着动能室内的压力增大而向储药室方形凹陷，弹性膜并不吸收动能室内的压力，仅起到密封作用，动能室内的压力液体膨胀产生的瞬间能量通过弹性膜作用到隔离板上，来推动隔离板对储药室内的药液进行瞬间施压，这样一来，可以避免弹性膜吸收部分能量再传递到隔离板上的情形，从而降低激光发射器的使用功率。

29、(4)通过将喷杆在安装壳体内呈矩形阵列排布，由此设置，多个喷杆在皮肤表面特定区域注射的点位为矩形分布，这样一来，可以在皮肤表面划分多个注射区域时，各个区域中形成的注射点位为矩形布局，矩形布局在多个区域交接处无死角产生，可以使多个皮肤区域均能够均匀的注射药物，保证整个皮肤表面药物注射点均匀，避免漏注射或重复注射的情形出现，确保皮肤表面在美容过程中，能够均匀的通过无针注射方式注射美容药物，提高美容效果。

30、(5)通过设置与注射装置相连接的图像扫描单元和控制单元，在使用者的皮肤表面特定区域上方使用注射装置时，通过图像扫描单元进行皮肤表面三维曲率数据获取，控制单元根据获取的数据计算多个喷杆底端距离皮肤表面的最佳距离，使得喷杆底端与皮肤表面的曲率相匹配，当控制单元获得多个喷杆底端的曲率数据后，控制单元通过控制各个执行机构动作，从而使各个执行机构分别调整对应的喷杆底端伸出的长度，使多个喷杆底端与皮肤表面的间距一致，此时启动激光能量产生，多个喷杆可以同步将储药室内的药物溶液以微喷射形式高速注射入皮肤组织内部，从而实现皮肤特定区域多点注射，且能够实现药物注射深度和药量一致性。

31、(6)通过设置机械臂，可以利用机械臂对注射装置在皮肤表面定位后，不会发生位置移动，避免人工手持注射装置所带来的位置移动情形的发生，从而保证注射装置在皮肤特定区域表面上方时，多个喷杆底端的曲率和皮肤表面曲率一致，从而确保在皮肤表面多点注射药液后，药物的注射深度及药量是均匀的。(7)本发明公开的无针注射系统的注射方法，具备较多的优势：1)、由于系统使用激光和压力液体产生的能量来驱动药物入皮肤，因此无须针头穿透皮肤，这减少了疼痛和感染的风险，提高了患者的舒适度；2)、整个注射过程由控制单元和机械臂自动完成，提高了注射的效率和重复性，使得注射过程更加快速和一致3)、控制单元可根据实时扫描的曲率数据调整喷杆的伸出长度，以适应不同曲率的皮肤表面，这使得系统可以应用于不同部位和不同形状的皮肤区域；4)、通过机械臂快速移动注射装置至下一个注射点，并重复注射过程，这种方式比手动注射更为高效，特别是在需要在多个不同的位置提供治疗时。