CN103961768A - 一种气动无针注射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动无针注射器，包括基座、注射组件、气路组件、手动触发组件、注射剂量调节组件和针筒组件。注射组件中的冲击活塞推动针筒组件中的药液，达到注射的目的；气路组件引入高压气体推动注射组件中的活塞运动；手动触发组件通过一个扳机和连杆与气路组件的阀芯接触，控制气路组件开闭；注射剂量调节组件中的螺纹杆和限位挡块采用螺纹连接，通过旋转螺纹杆使限位挡块发生轴向移动，限制注射组件中冲击活塞停留的初始位置，达到剂量调节的目的；针筒组件通过柱塞和喷嘴的单向阀结构形成密封，用于导入和容纳药液。

Description

一种气动无针注射器

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体来说，涉及一种无针注射器。

背景技术

传统的注射器是将钢针扎入人体皮肤进行注射，这样做容易对皮肤造成损伤，产生很明显的疼痛感，甚至还有可能发生断针的危险。并且，如果针头不够洁净，还会造成疾病的传播。与传统的注射相比，无针注射有很多的优势：它对神经末梢的刺激很小，无明显的疼痛感；由于没有针头，消除了因针头不洁净而造成的疾病传播；注射后药物扩散均匀，利于吸收。另外，由于无针注射器可连续使用，与传统的注射器相比，降低了医疗垃圾的处理，净化了环境，也降低了垃圾处理的费用。据调查发现：在发达国家有20%的未成年人和8.1%的成年人恐惧注射器。对于患糖尿病等需要经常注射的病人来讲，无针注射无疑是一个很好的选择。

发明内容

技术问题：本发明提供一种无需手动加载、可实现注射剂量调节的气动无针注射器。

技术方案：本发明的气动无针注射器，包括基座、用于推射药液的注射组件、用于引入压缩气体的气路组件、用于控制气路组件开闭的手动触发组件、用于调节药液剂量的注射剂量调节组件、用于导入和容纳药液的针筒组件，气路组件引入的气体推动注射组件动作，推射针筒组件中的药液；

注射组件包括设置在基座上方的套筒、设置在套筒中段并能沿套筒轴心往复运动的冲击活塞、设置在套筒内壁上的推程气孔和回程气孔，推程气孔位于冲击活塞前进行程的极限位置，回程气孔位于冲击活塞退回行程的极限位置；

气路组件包括设置在基座中的第一气体通道、第二气体通道和第三气体通道，设置在第一气体通道中的直动式阀芯，以及设置在第一气体通道内壁上的第一排气通道和第二排气通道；第一排气通道和第二排气通道将第一气体通道与基座外部大气连通；第二气体通道一端与直动式阀芯的端面密封端连接，另一端与回程气孔连通，第三气体通道一端与直动式阀芯的周向密封端连接，另一端与推程气孔连通；第一排气通道和第二排气通道分别将第一气体通道与外界大气连通；

手动触发组件包括铰接在基座上的扳机、一端与扳机端部铰接的连杆、与连杆另一端铰接的前部阀芯，前部阀芯设置在第一气体通道中，前部阀芯的另一端与直动式阀芯的端面密封端相对；

剂量调节组件设置在套筒一端内侧并与冲击活塞一端接触，包括定位座、套在定位座内部的活动限位块和螺纹杆，活动限位块能沿定位座轴线往复运动但不能转动，螺纹杆一端与定位座内壁螺纹连接，另一端与活动限位块通过螺纹连接；

针筒组件设置在套筒另一端，包括针筒、设置在针筒一端的注射喷嘴、设置在针筒上连接注射喷嘴一端的侧面的用以连接药液储备装置的针筒连接件、设置在针筒内的柱塞、设置在针筒另一端外侧面的针筒定位座和压紧螺母，针筒通过压紧螺母与针筒定位座连接为一体，针筒定位座与套筒一端固定连接，柱塞一端与冲击活塞连接，针筒连接件中设置有单向阀结构。

本发明气动无针注射器的一种优选方案中，螺纹杆与活动限位块通过梯形螺纹连接。

本发明气动无针注射器的一种优选方案中，注射喷嘴中设置有单向阀结构，单向阀结构的阀芯的配合圆柱面上设置有圆弧槽。

本发明气动无针注射器的一种优选方案中，针筒是由前针筒和后针筒两部分连接组成。

本发明气动无针注射器的一种优选方案中，柱塞和冲击活塞之间设置有连接件，柱塞从连接件一端嵌入并能沿连接件轴线往复运动，冲击活塞与连接件另一端固定连接。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1．手动触发组件一方面节省了扣动扳机所需的力，另一方面，现有的注射器触发结构是通过扳机挤压阀芯前段的球头状轴段，从而使阀芯前进，而本发明加入了连杆与阀芯连接，通过连杆去推动阀芯前进，降低了使阀芯被压弯的风险，也降低了阀芯的加工精度要求，提高了阀芯的使用寿命；

2．剂量调节采用了多级螺纹传动方式，现有的剂量调节机构主要采用单级螺纹传动。与现有机构相比，通过多级螺纹传动方式的传动效果，一方面可使限位挡块的行程得到放大，特别是在大范围剂量调节的要求下，可缩短外部剂量调节旋钮的移动行程，简化了外形尺寸；另一方面可以配比出不同的最小调节分度值，并且使调节的剂量值能够呈线性地增长或减小。

3．针筒的设计采用了前后分离式结构，可将注射后需要进行消毒处理的部分局部拆卸，与现有技术相比，无需进行整机的拆卸进行消毒处理，简化了消毒处理的程序，也让使用者操作起来更加容易。

4．注射喷嘴中的单向阀结构中的阀芯配合圆柱面上设置有圆弧槽，圆弧槽沿阀芯轴线方向设置，起到连通阀芯两侧的作用，这种结构设计可以有效地缩短整个阀芯长度，从而减少了注射完成后残留于阀孔中的药液量。一般常用的单向阀阀芯如图8c所示，是将整个阀芯长度分为两段，一段用于将阀芯支撑于孔中，另一段的圆柱面上钻孔，将孔作为药液流通的通道。而本设计采用的单向阀阀芯的原理是：将常用阀芯的两个轴段功能合成为一体，通过在配合圆柱面上开槽，形成的沟槽作为药液流通的通道，为减少无针注射器的药液残留提供了一种可行的优化方案。

附图说明

图1为本发明的外观主视图。

图2a为待触发状态下的剖视图。

图2b为连接件的轴测视图。

图2c为柱塞、连接件和冲击活塞连接关系的局部放大视图。

图3a为触发组件中扳机的轴测视图。

图3b为触发组件中前部阀芯的轴测视图。

图4为触发过程中的剖视图。

图5为触发过程完成时剖视图。

图6a为注射剂量调节组件的结构视图。

图6b为图6a中所示剖视部分的局部放大视图。

图7a为针筒组件部分的结构剖视图。

图7b为针筒组件局部拆卸后的爆炸视图。

图8a为注射喷嘴注射口处的剖视图。

图8b为注射喷嘴阀芯的轴测视图。

图8c为现有常用阀芯的轴测视图。

图中有：套筒11、冲击活塞12、轴段121、推程气孔13、回程气孔14、扳机21、转轴211、方孔212、扳机销孔213、连杆22、前部阀芯23、端面O型密封圈231、前阀芯径向O型密封圈232、前部阀芯槽233、阀芯销孔234、定位座31、定位座螺纹孔311、定位座台阶面312、定位座固定螺钉313、定位座内孔314、定位端面315、活动限位块32、限位台阶面321、螺纹盲孔322、键槽323、定位销324、螺纹杆33、调节旋钮331、普通螺纹段332、梯形螺纹段333、调节旋钮螺纹孔334、螺纹端面335、针筒41、前针筒411、后针筒412、空腔413、柱塞限位端面414、针筒定位座端面415、螺纹分离轴段416、阀孔417、注射喷嘴42、阀芯421、圆柱面422、圆弧槽423、喷嘴孔424、一次性喷嘴425、微孔426、喷嘴螺母427、喷嘴端面O型密封圈428、管口O型密封圈429、针筒连接件43、螺纹轴段431、单向阀弹簧432、单向阀阀芯433、单向阀阀芯O型密封圈434、挡块435、柱塞44、柱塞台阶面441、胶塞442、柱塞头443、压紧螺母45、针筒定位座46、定位座螺纹轴段461、针筒定位座台阶面462、紧定螺钉463、针筒定位孔464、连接件47、第一台阶面471、半圆形大孔472、第一半圆形小孔473、第二半圆小孔474、冲击间隙475、第一气体通道51、前端孔511、第二气体通道52、第三气体通道53、直动式阀芯54、直动阀芯通气孔541、斜面542、进气O型密封圈543、排气O型密封圈544、第一排气通道55、第二排气通道56、回复弹簧57、基座6、进气孔61、储药装置7、常用阀芯8、阀芯配合段81、液体通道轴段82、药液流通孔83。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明。

图1是注射器的外观全貌图，外型为冲锋枪，包括扳机21、连杆22、第一排气通道55、第二排气通道56、基座6、调节旋钮331、套筒11、转轴211、针筒定位座46、压紧螺母45、针筒41、针筒连接件43、喷嘴螺母427、一次性喷嘴425、储药装置7。扳机21通过转轴211与基座6铰接形成转动关系，扳机21通过圆柱销与连杆22铰接形成转动关系。

图2a是注射器待触发状态下的结构剖面图。进气孔61位于基座6的后端部，进气孔61内壁上有螺纹，使用时将通用的气管接头接在进气孔61的螺纹上，气管接头的另一端接通气软管，将高压气体引入到进气孔61中。从进气孔61进入的高压气体通过直动式阀芯54中间的直动阀芯通气孔541向前部阀芯23的方向流动，前部阀芯23的右端凸台上套有端面O型密封圈231，当扣动扳机21推动前部阀芯23时，端面O型密封圈231会压在直动式阀芯54的斜面542上，阻断从直动阀芯通气孔541流过来的气体进入第二气体通道52中。图2a所示的是未激发状态下，此时斜面542没有与端面O型密封圈231贴合，因此高压气体可以进入第二气体通道52中。与此同时，此时位于前部阀芯23上的前阀芯径向O型密封圈232被压入第一气体通道51的前端孔511中形成了密封，从而阻断高压气体从第一排气通道55（图1所示）排出。第一排气通道55位于图1所示的壁面上，与前端孔511的位于前阀芯径向O型密封圈232左端的部分连通。所以，第二气体通道52中的高压气体最终通过回程气孔14进入了位于套筒11内、冲击活塞12前进方向的空腔内。同时，直动式阀芯54上的进气O型密封圈543压入了第一气体通道51中，阻止了高压气体通过第三气体通道53流经推程气孔13推动冲击活塞12前进。因此，冲击活塞12在高压气体的作用下与活动限位块32贴合。如图2a至图2c所示，冲击活塞12前端的轴段121卡入了连接件47的第二半圆形小孔474中，与连接件47连成了一体。连接件47的外形如图2b所示，沿连接件47轴线方向上有半圆形大孔472和第一半圆形小孔473，半圆形大孔472用于容纳柱塞44的柱塞头443，从而使柱塞44能沿着连接件47轴线滑动。连接件47的端部有第一台阶面471，如图2c所示，第一台阶面471紧压在柱塞44的台阶面上，所以，在连接件47的连接作用下，冲击活塞12将柱塞44一起拉回初始位置。由于柱塞44的退回，储药装置7（图1所示）中的药液在大气压的作用下被压入了针筒41的空腔413中。当冲击活塞12向前推进时，冲击活塞12的端面122与柱塞头443的端面撞击，推动柱塞44向前运动，从而将空腔413中的药液推射出注射器外部；通过改变柱塞头443的长度，可以调整柱塞44与冲击活塞12之间的冲击间隙475的长度，有利于提高注射的动力。

扣动扳机21可通过连杆22推动前部阀芯23前进。图3a为扳机21的轴测视图。扳机21上开有方孔212，可将连杆22插入方孔中，并通过扳机销孔213插入销进行铰接。前部阀芯23的轴测视图如图3b所示，前部阀芯23上开有前部阀芯槽233，连杆22的另一端插入前部阀芯槽233中并通过阀芯销孔234插入销进行铰接。因此，当扣动扳机21时，扳机会推动连杆22前进，连杆22推动前部阀芯23前进。

扣动扳机21运动至图4所示的位置时，端面O型密封圈231与斜面542（图2a所示）贴合形成了密封，阻断从直动阀芯通气孔541流过来的高压气体进入第二气体通道52中。同时，前阀芯径向O型密封圈232此时已经脱离了第一气体通道51的前端孔511，之前用来压紧冲击活塞12紧贴于活动限位块32（如图2a）的高压气体此时可以流经第二气体通道52，从第一排气通道55（图1所示）中排出。由于直动式阀芯54上的进气O型密封圈543还压在第一气体通道51中，因此高压气体还不能通过第三气体通道53推动冲击活塞12向前运动。

继续扣动扳机21直至紧靠基座6上形成运动截止，此时如图5所示，进气O型密封圈543已经从第一气体通道51中脱开，高压气体进入了第三气体通道53中。第二排气通道56位于图1所示的壁面上，与进气O型密封圈543和排气O型密封圈544之间的空腔连通。在图5所示的位置，直动式阀芯54被推动向右移动，此时排气O型密封圈544阻断了第二排气通道56与进气O型密封圈543和排气O型密封圈544之间的空腔的连通，高压气体无法从第二排气通道56（图1所示）中排出，从而推动冲击活塞12向前激发。冲击活塞12的端面122与柱塞44的端面撞击，推动柱塞44向前运动直至柱塞44的柱塞台阶面441与针筒41的柱塞限位端面414贴合。在柱塞44的推动下，空腔413（图2a所示）中的药液被全部推射出。当注射完成后，松开扳机21，在回复弹簧57的作用下，前部阀芯23和直动式阀芯54一起退回，在退回的过程中通过第二排气通道56（图1所示）将高压气体排出注射器，最终退回到了图2a所示的状态，完成一个注射周期。

剂量调节机构组件如图6a所示，包括调节旋钮331、螺纹杆33、定位座31、活动限位块32。图6b为图6a的局部放大视图，螺纹杆33分别有普通螺纹段332和梯形螺纹段333，普通螺纹段332的直径小于梯形螺纹段333的直径，并通过梯形螺纹段333的螺纹端面335限制螺纹杆33右端的极限位置。普通螺纹段332端面开有调节旋钮螺纹孔334，将螺钉旋入调节旋钮螺纹孔334中，使调节旋钮331与螺纹杆33连为一体，旋转调节旋钮331可带动螺纹杆33旋转前进，当调节旋钮331与定位座31的定位端面315接触时，到达了螺纹杆33左端的极限位置。螺纹杆33的普通螺纹段332与定位座31上的定位座螺纹孔311旋合，旋转调节旋钮331可使螺纹杆33沿定位座31的轴线移动。定位座31插入套筒11的后部，通过一个定位座台阶面312限位在套筒11中，并采用定位座固定螺钉313与套筒11连为一体。定位座31有定位座内孔314，活动限位块32可在定位座内孔314中沿轴向自由滑动，并通过限位台阶面321限制活动限位块32右端的极限运动位置。活动限位块32开有梯形螺纹盲孔322，与螺纹杆33上的梯形螺纹段333旋合。活动限位块32外圆柱面上开有键槽323，定位销324通过定位座31上的孔插入键槽323中。通过定位销324卡入键槽323可限制活动限位块32的转动，并且定位销324可沿着键槽323自由滑动。当旋转调节旋钮331时，通过螺纹杆33上普通螺纹段332和梯形螺纹段333的运动传递，活动限位块32可以从定位座31的定位座内孔314中伸出，根据活动限位块32伸出定位座内孔314位置的不同，可使冲击活塞12每次注射完成后限定在不同的位置，改变吸下来的药液量，达到调节剂量的目的。并且通过普通螺纹段332和梯形螺纹段333的两级运动传递，活动限位块32的运动行程将比调节旋钮331的运动行程大；另外，通过两级螺纹传动，调节的剂量时可以获得不同的最小分度值，从而提高调节剂量精度，并且可以保证当旋转调节旋钮331固定圈数时，调节的剂量值总是呈线性增大或减小。

如图7a所示，针筒定位座46通过定位座螺纹轴段461旋入套筒11前端的螺纹孔中，通过针筒定位座台阶面462限制旋入的极限位置，并通过紧定螺钉463压紧，防止定位座螺纹轴段461松动。针筒41插入针筒定位座46的针筒定位孔464中，通过针筒定位座端面415与针筒定位座46的端面接触限位，并拧上压紧螺母45将针筒41固定。

如图7b所示，针筒41采用了分离式结构，可拆分为前针筒411和后针筒412，后针筒412端部通过螺纹分离轴段416与前针筒411形成可拆卸的连接关系。当把前针筒411和后针筒412分离后，柱塞44和胶塞442露出了注射器外部，在不整体拆卸注射器的情况下，即可以完成柱塞44、胶塞442、前针筒411等与药液接触部分的清洗消毒工作。

在前针筒411的前端设置有注射喷嘴42和针筒连接件43，两者都设有单项阀结构。图8a为注射喷嘴42和针筒连接件43结构示意，针筒连接件43通过螺纹轴段431与前针筒411一端（即与注射喷嘴42连接、不与后针筒412连接的一端）的侧面连接，在未注射状态时单向阀弹簧432的处于压缩状态，将单向阀阀芯433上的单向阀阀芯O型密封圈434压在针筒连接件43内部的斜面上实现密封，单向阀弹簧432的另一端压在挡块435上，挡块435外部有螺纹，旋转挡块435可使其沿针筒连接件43移动，从而改变单向阀弹簧432的压缩量，主要功能是改变单向阀阀芯433正向开启时所需的最小压力。注射喷嘴42管口一端套有弹簧，弹簧的另一端压在阀芯421端面上。注射喷嘴42通过喷嘴螺母427紧压在前针筒411内部，并通过喷嘴端面O型密封圈428密封。阀芯421的结构如图8b所示。在图8b中，阀芯421的圆柱面422与前针筒411的阀孔417（图8a所示）贴合并滑动，配合圆柱面422上开有圆弧槽423，被胶塞442推动的药液可以从槽中流过。图8c为现有的常用阀芯8的结构图，在整个阀芯长度可分为阀芯配合段81和液体通道轴段82，阀芯配合段81用于将阀芯支撑于阀孔中，药液通道轴段82的壁面上开有药液流通孔83，可使药液从孔中流过。因此相比图8c所示现有的阀芯结构，阀芯421的配合圆柱面422上设置圆弧槽423后，就无需在阀芯上附加液体通道轴段，从而缩短了整个阀芯的长度，有利于减少注射完成后残留在阀孔417中的药液量。单向阀阀芯433与阀芯421的结构类似。当柱塞44被推动到图8a所示的位置时，单向阀阀芯433上的单向阀阀芯O型密封圈434在药液的挤压下将牢牢压在斜面上实现密封，因此药液不会回流进储药装置7（图1所示）中。同时，在药液压力的推动下，阀芯421上的管口O型密封圈429将被推离密封斜面，药液通过阀芯421上的圆弧槽进入注射喷嘴42的喷嘴孔424中，在一次性喷嘴425端部的微孔426的收缩挤压下最终喷射到外界。一次性喷嘴425通过螺纹与注射喷嘴42连为一体，当注射完成后，可将一次性喷嘴425卸下做一次性使用处理。当柱塞44退回时，阀芯421不再受药液的挤压，在弹簧的作用下将管口O型密封圈429重新压在斜面上实现密封，此时前针筒411的空腔413（如图2a）会形成一定的真空，在大气压的作用下，储药装置7（图1所示）中的药液会被压入针筒连接件43中，进而流入到前针筒411的空腔413中实现药液的再填装。

以上实施例仅仅是对本发明方案的进一步具体说明，在阅读了本发明实施例之后，本领域普通技术人员对本发明的各种等同形式的修改和替换均属于本发明申请权利要求所限定的保护的范围。

Claims (5)

1.一种气动无针注射器，其特征在于，该注射器包括基座、用于推射药液的注射组件、用于引入压缩气体的气路组件、用于控制所述气路组件开闭的手动触发组件、用于调节药液剂量的注射剂量调节组件、用于导入和容纳药液的针筒组件，所述气路组件引入的气体推动注射组件动作，推射针筒组件中的药液；

所述注射组件包括设置在基座上方的套筒（11）、设置在所述套筒（11）中段并能沿套筒（11）轴心往复运动的冲击活塞（12）、设置在套筒（11）内壁上的推程气孔（13）和回程气孔（14），所述推程气孔（13）位于冲击活塞（12）前进行程的极限位置，所述回程气孔（14）位于冲击活塞（12）退回行程的极限位置；

所述气路组件包括设置在基座中的第一气体通道（51）、第二气体通道（52）和第三气体通道（53）、设置在所述第一气体通道（51）中的直动式阀芯（54），以及设置在第一气体通道（51）内壁上的第一排气通道（55）和第二排气通道（56），所述第二气体通道（52）一端与直动式阀芯（54）的端面密封端连接，另一端与回程气孔（14）连通，所述第三气体通道（53）一端与直动式阀芯（54）的周向密封端连接，另一端与推程气孔（13）连通，所述第一排气通道（55）和第二排气通道（56）分别将第一气体通道（51）与外界大气连通；

所述手动触发组件包括铰接在基座上的扳机（21）、一端与所述扳机（21）端部铰接的连杆（22）、与所述连杆（22）另一端铰接的前部阀芯（23），所述前部阀芯（23）设置在第一气体通道（51）中，前部阀芯（23）的另一端与直动式阀芯（54）的端面密封端相对；

所述剂量调节组件设置在套筒（11）一端内侧并与冲击活塞（12）一端接触，包括定位座（31）、套在定位座（31）内部的活动限位块（32）和螺纹杆（33），所述活动限位块（32）能沿定位座（31）轴线往复运动但不能转动，螺纹杆（33）一端与定位座（31）内壁螺纹连接，另一端与活动限位块（32）通过螺纹连接；

所述针筒组件设置在套筒（11）另一端，包括针筒（41）、设置在所述针筒（41）一端的注射喷嘴（42）、设置在针筒（41）上连接注射喷嘴（42）一端的侧面的用以连接药液储备装置的针筒连接件（43）、设置在针筒（41）内的柱塞（44）、设置在针筒（41）另一端外侧面的针筒定位座（46）和压紧螺母（45），针筒（41）通过压紧螺母（45）与针筒定位座（46）连接为一体，针筒定位座（46）与套筒（11）一端固定连接，柱塞（44）一端与冲击活塞（12）连接，所述针筒连接件（43）中设置有单向阀结构。

2.根据权利要求1所述的一种气动无针注射器，其特征在于，所述螺纹杆（33）与活动限位块（32）通过梯形螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种气动无针注射器，其特征在于，所述注射喷嘴（42）中设置有单向阀结构，所述单向阀结构的阀芯（421）的配合圆柱面上设置有圆弧槽。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种气动无针注射器，其特征在于，所述针筒（41）是由前针筒（411）和后针筒（412）两部分连接组成。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种气动无针注射器，其特征在于，所述柱塞（44）和冲击活塞（12）之间设置有连接件（47），柱塞（44）从连接件（47）一端嵌入并能沿连接件（47）轴线往复运动，冲击活塞（12）与连接件（47）另一端固定连接。