CN102743808A

CN102743808A - 一种无针注射器

Info

Publication number: CN102743808A
Application number: CN2012102527797A
Authority: CN
Inventors: 肖莹华; 孙成峰; 王传洋; 钟康民
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开了一种无针注射器，包括电气控制部分和冲击注射装置，所述冲击注射装置包括轭铁、固设于轭铁两端的前端盖和后端盖、固设于轭铁内的电磁线圈；所述前、后端盖与电磁线圈所包围形成的容腔内设有冲击衔铁；所述后端盖上固定设有永磁铁，所述前端盖上设有可更换的无针安瓿组件；所述电磁线圈具有至少2个绕组，且绕组的方向相同而电磁驱动力不同；所述永磁铁的最大磁场强度，与所述电磁线圈所能够产生的最大磁场强度相等。本发明利用电磁驱力和永磁助力叠加，使得冲击衔铁的输出动能与冲量大幅度提高，结构简单，体积小；且冲击衔铁至少能够输出3种大小不同的冲量，对病人皮肤强度的适应范围广，便于在临床上推广应用。

Description

一种无针注射器

技术领域

本发明涉及一种无针注射器，属于医疗器械领域。

背景技术

将药液以高速高压射流迅速穿透皮肤而完成注射的技术称为无针注射。相对于传统的针刺注射，无针注射极大地减轻了病人的恐惧感和疼痛感，因而近一时期来得到了较快发展。但是，现有的无针注射器一般都是弹簧蓄能机械式结构。这种弹簧蓄能机械式无针注射器在使用过程中需要人工复位，不适合连续注射，不仅操作不方便，效率低，噪音大，而且医护人员劳动强度大。此外，一个规格的注射器，其注射力是一定的，没有调节功能。弹簧蓄能机械式无针注射器的上述缺点，极大制约了其在医疗行业的推广应用。

针对上述问题，出现了电磁式无针注射器。如中国发明专利申请CN101455868A公开了一种电磁式无针注射器，包括壳体和手柄，在壳体内设有击发线圈和回程线圈，击发线圈和回程线圈设在线圈支架上，击发线圈和回程线圈之间设有隔离圈，击发线圈和回程线圈与线圈支架之间设有导磁体，线圈支架内设有撞针，壳体出口内设有内螺丝，手柄内设有电子线路，手柄上设有开关。使用时将药液抽到安瓿内，再将安瓿装到壳体出口内的内螺丝上，然后将安瓿的注射孔对准所需注射的部位，按动开关即可完成一次注射。其工作原理是给击发线圈送入经调整后的脉冲电压，线圈得电产生磁场，推动撞针向前冲击，将药液射出；接着将脉冲电压送入回程线圈，线圈得电产生磁场将撞针吸回原位，这样即可周而复始按指令工作。

然而，上述电磁式无针注射器存在如下问题：(1) 由于器体内设有击发线圈和回程线圈，结构比较复杂，体积大，成本较高；(2) 撞针亦即冲击衔铁所受的驱动力，只是击发线圈的电磁驱力，因而冲击起始阶段撞针的加速度小，造成冲击时的冲量相对较小，这势必造成须要加大击发线圈的尺寸规格；(3) 撞针亦即冲击衔铁对安瓿活塞的冲击力是固定的，不能适应皮肤强度差别较大的注射，如成人与儿童。

以上缺陷，造成上述电磁式无针注射器难以推广应用。

综上所述，开发一种相对体积小，结构简单，能适应不同皮肤强度的无针注射器，具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小，结构简单，能适应不同皮肤强度的电磁无针注射器。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种无针注射器，包括电气控制部分和冲击注射装置，所述冲击注射装置包括轭铁、固设于轭铁两端的前端盖和后端盖、固设于轭铁内的电磁线圈；所述前、后端盖与电磁线圈所包围形成的容腔内设有冲击衔铁；所述后端盖上固定设有永磁铁，所述前端盖上设有无针安瓿组件。

进一步的技术方案，所述电磁线圈具有至少2个绕组，且绕组的方向相同而电磁驱动力不同。

优选的，所述永磁铁的最大磁场强度，与所述电磁线圈所能够产生的最大磁场强度相等。

对所述电磁线圈交替通入正向电流和反向电流。正向电流的电磁场，对所述冲击衔铁施加向前的电磁驱力，并使所述冲击衔铁磁化后，其后端的极性与永磁铁前端的极性相同，形成斥力。因此，当正向电流励磁时，冲击衔铁除了受到电磁线圈产生的电磁驱力外，还受到永磁铁的排斥力。在这2个力的合力的作用下，冲击衔铁加速向前运动，其前端撞击无针安瓿组件的活塞杆，实现药液的注射。反向电流的电磁场，对所述冲击衔铁施加向后的电磁驱力，并使所述冲击衔铁后端的极性与永磁铁前端的极性相反，形成吸力，从而驱动冲击衔铁向后运动实现复位。

本发明的工作过程和受力分析如下所述：

在非运行状态时，电磁线圈不通电，冲击衔铁不呈现磁性，冲击衔铁被永磁铁吸附在后端位置。

设永磁铁前端为S极，后端为N极；当电控系统对电磁线圈通以正向励磁电流时，设定冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向前，冲击衔铁被磁化为后端为S极，前端为N极；此时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_电磁和永磁铁的排斥力F_永磁，在上述2种力的共同作用下，冲击衔铁将以较大的加速度向前运动产生冲击力，以整体动能转化为对无针安瓿组件活塞杆的冲量，完成药液的注射。

冲击衔铁与无针安瓿组件活塞杆相接触的一瞬间，无针安瓿组件活塞杆所受到的冲击力为：

F_冲击=F_电磁+F_永磁+F_动能

注意，此时F_永磁已经减弱，主要转化为F_动能。

当电控系统对电磁线圈通以反向励磁电流时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向后，冲击衔铁被磁化为后端为N极，前端为S极。此时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的向后电磁驱动力F_电磁和永磁铁的吸引力F_永磁，在上述2种力的共同作用下，冲击衔铁加速向后运动。运动停止后，切断励磁电流，冲击衔铁被永磁铁吸附在行程最后端。此后，更换安装于前端盖上的无针安瓿组件，以准备下一次注射。

进一步的技术方案，所述电磁线圈具有至少2个方向相同但电磁驱动力不同的绕组，因而可以得到至少3种大小不同的电磁驱动力。例如绕组A单独通电产生第1级电磁驱动力，绕组B单独通电产生第2级电磁驱动力，绕组A和绕组B同时通电产生第3级电磁驱动力。注射之前可以根据病人皮肤强度的级别，选择电磁驱动力的大小级别。

优选的，所述永磁铁的最大磁场强度，与所述电磁线圈所能够产生的最大磁场强度相等。根据作用力反作用力定律，在电磁线圈开始通以正向励磁电流的一瞬间，永磁铁对冲击衔铁的排斥力F_永磁与冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_电磁相等。亦即冲击衔铁在此一瞬间的总受力F_总=F_电磁+F_永磁=2F_电磁。又根据加速度公式a=F/m，可知本发明相对于没有永磁助力的普通电磁无针注射器，加速度提高1倍。而加速度的提高意味着冲击时速度的提高。再根据动能公式W=mv²/2与冲量公式I＝Ft，可知本发明相对于没有永磁助力的普通电磁无针注射器，冲击速度、能量与冲量都有显著提高。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明利用反向电流实现衔铁的回程，不存在回程电磁线圈，结构简单，体积小。

2．本发明在后端盖上固定设有永磁铁，冲击时利用同性相斥原理对冲击衔铁实现永磁助力，使得在电磁线圈参数相同的情况下，作用于冲击衔铁向前运动的合力增加，合力增加又同时使其向前运动的速度增加，因而其冲击动能与冲量较大，故而在冲量要求一定的前提下，可以进一步缩小体积，节约材料。

3．由于本发明的电磁线圈具有至少2个方向相同但电磁驱动力不同的绕组，因而可以得到至少3种大小不同的电磁驱动力，亦即可以使衔铁得到至少3种大小不同的冲量，所以对病人皮肤强度变化的适应范围广。

4．本发明在结构简单的前提下，显著提高了技术性能指标，而且制造成本低，工作安全可靠，适于推广应用。

附图说明

图1~4是本发明实施例一种无针注射器的工作过程图。

其中：1、轭铁；2、前端盖；3、后端盖；4、冲击衔铁；5、无针安瓿组件；6、电磁线圈；7、永磁铁。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

参见图1~4所示，一种无针注射器，包括电气控制部分和冲击注射装置，所述冲击注射装置包括轭铁1、固设于轭铁两端的前端盖2和后端盖3、固设于轭铁内的电磁线圈6；所述前、后端盖与电磁线圈所包围形成的容腔内设有冲击衔铁4；所述后端盖上固定设有永磁铁7，所述前端盖上设有可更换的无针安瓿组件5。

进一步的技术方案，所述电磁线圈6具有至少2个绕组，且绕组的方向相同而电磁驱动力不同。

优选的，所述永磁铁7的最大磁场强度，与所述电磁线圈6所能够产生的最大磁场强度相等。

本发明的工作过程和受力分析如下所述：

在非运行状态时，电磁线圈不通电，冲击衔铁不呈现磁性，冲击衔铁被永磁铁吸附在后端位置，参见图1所示；

参见图2所示，设永磁铁前端为S极，后端为N极；当电控系统对电磁线圈通以正向励磁电流时，设定冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向前，并将冲击衔铁被磁化为后端为S极，前端为N极；此时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_电磁和永磁铁的排斥力F_永磁铁，在上述2种力的共同作用下，冲击衔铁将以较大的加速度向前运动产生冲击力，以整体动能转化为对无针安瓿组件活塞杆的冲量，完成药液的注射。

F_冲击=F_电磁+F_永磁+F_动能

注意，此时F_永磁已经减弱，主要转化为F_动能。

完成药液的注射后，冲击衔铁到达行程最前端，同时切断正向励磁电流，参见图3所示。

当电控系统对电磁线圈通以反向励磁电流时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向后，冲击衔铁被磁化为后端为N极，前端为S极。此时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的向后电磁驱动力F_电磁和永磁铁的吸引力F_永磁，在上述2种力的共同作用下，冲击衔铁加速向后运动，参见图4所示。

向后运动停止并切断反向励磁电流，冲击衔铁被永磁铁吸附在行程最后端，又回复到图1所示位置。此后，更换安装于前端盖上的无针安瓿组件，以准备下一次注射。

进一步的技术方案，由于所述电磁线圈具有至少2个方向相同但电磁驱动力不同的绕组，因而可以得到至少3种大小不同的电磁驱动力。例如绕组A单独通电产生第1级电磁驱动力，绕组B单独通电产生第2级电磁驱动力，绕组A和绕组B同时通电产生第3级电磁驱动力。亦即可以使衔铁得到至少3种大小不同的冲量，注射之前可以根据病人皮肤强度的级别，选择电磁驱动力的大小级别。

优选的，所述永磁铁7的最大磁场强度，与所述电磁线圈6所能够产生的最大磁场强度相等。根据作用力反作用力定律，在电磁线圈开始通以正向励磁电流的一瞬间，永磁铁对冲击衔铁的排斥力F_永磁与冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_电磁相等。亦即冲击衔铁在此一瞬间的总受力F_总=F_电磁+F_永磁=2F_电磁。又根据加速度公式a=F/m，可知本发明相对于没有永磁助力的普通电磁无针注射器，加速度提高1倍。而加速度的提高意味着冲击时速度的提高。再根据动能公式W=mv²/2与冲量公式I＝Ft，可知本发明相对于没有永磁助力的普通电磁无针注射器，冲击速度、能量与冲量都有显著提高。

以上仅为本发明具体实施方式的说明，不以任何形式对本发明做出限制。本技术领域的技术人员根据本发明提供的思路及总体方案设计出的相同或相近的方案，以及变更本发明的用途，如用于对动物进行注射等等，均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种无针注射器，包括电气控制部分和冲击注射装置，其特征在于：所述冲击注射装置包括轭铁(1)、固设于轭铁两端的前端盖(2)和后端盖(3)、固设于轭铁内的电磁线圈(6)；所述前、后端盖与电磁线圈所包围形成的容腔内设有冲击衔铁(4)；所述后端盖上固定设有永磁铁(7)，所述前端盖上设有无针安瓿组件(5)。

2.根据权利要求1所述的无针注射器，其特征在于：所述电磁线圈(6)具有至少2个绕组，且绕组的方向相同而电磁驱动力不同。

3.根据权利要求1、2所述的无针注射器，其特征在于：所述永磁铁(7)的最大磁场强度与所述电磁线圈(6)所能够产生的最大磁场强度相等。