基于减速电机的微量药物输送系统的研制

　　0 引 言

　　微量药物输送装置主要应用于麻醉剂、治疗肿瘤用的止痛药物、生长激素类药物、胰岛素等药物的微量注射，从而达到精确控制药量、保证治疗效果、保障患者安全的目的[1]。相对于普通药物输送，微量输送对系统的精度、可靠性等要求更高，同时还应考虑系统的功耗、价格以及便携性[2]。目前，国内外微量药物输送装置面临的主要问题是精度不够和成本较高[3]。临床上常见微量药物输送装置多采用步进电机作为驱动，价格较高，步进电机产生的微小抖动、噪音大、耗电量大等缺点会导致药量控制的误差，不适于大批量产业化的生产[4]。本文阐述了一种以直流电机为驱动原件的微量药物输送装置的研制，此装置实现了药量的微量精确控制，同时兼具整体尺寸小、价格低廉等优势，适于此类产品的微型化。

　　1 输注系统设计

　　1. 1 总体基本组成

　　输注系统由直流电机、驱动机构、控制系统、储液器等机构组成，如图 1 所示。

　　按键与液晶显示器构成人机交换的输入与输出; 存储器用来储存输注记录与时间; 蜂鸣器在系统出现液尽、低电等异常情况时发出警报。通过操作按键，进行输出剂量的设置、输注记录的查询及工作情况查询。在操作按键的同时，液晶显示屏同时有相应的指示信息。

　　驱动机构是由直流电机、光电传感器、减速齿轮箱、丝杆等组成。输注机构的作用是将直流电机的旋转运动转变成直线运动，并且用大的减速比提高输注机构的扭矩，以满足推动储液器活塞排出药液的力矩要求。光电传感器用于计量电机旋转的圈数，通过计算可以得到输出药液的量与电机圈数的关系。

　　1. 2 驱动机构

　　驱动机构采用直流电机驱动齿轮箱，通过齿轮箱的最终齿轮与丝杆的配合，将齿轮的旋转运动转化成直线运动。图 2 是驱动机构的示意图。

　　齿轮箱由 3 个齿轮和两侧夹板构成，3 个齿轮相互啮合。电机通电后，电机带动与其输出轴相配合的齿轮箱第一齿轮，由于齿轮的啮合作用，相继带动齿轮箱的中间齿轮和最终齿轮转动。

　　丝杆通过螺纹配合穿过最终齿轮，丝杆的尾部固定一个丝杆旋转限制零件，当最终齿轮旋转时，丝杆能够沿其轴向进行往复运动。丝杆的前端安装有推板，推板随丝杆的往复运动，可以推动储液器的活塞，将液体排出储液器，完成输注。

　　除此之外，系统还包含用于固定用的螺钉螺母，与丝杆相配合的定位装置。

　　1. 3 直流电机计圈方式与计算

　　1. 3. 1 光电传感器的原理