CN109771737A - 一种便携式输液器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式输液器，属医疗器械领域。主体装在底座上，主体上设有带上入孔的左凸台、带上出口腔和上出孔的右凸台和至少两个从左到右直径依次减小的体台，体台上设有上进口腔和上出气孔；主体的囊腔内装有气囊和药囊，药囊输液管上装有流量阀和针头，气囊经输气管与上出孔连通，输气管上装有放气阀；底座上设有带下入孔的左腔、带下出口腔的右腔及体腔，体腔上设有下进口腔和下出气孔；上下进出口腔与其内阀片分别构成上下进出口阀；左凸台置于左腔内、右凸台置于右腔内、体台经密封圈将驱动器压接在体腔内，驱动器由两个压电振子及其中间压接的垫圈构成；驱动器及密封圈与主体和底座分别构成上下压缩腔，各上下压缩腔分别串联后再并联。

Description

一种便携式输液器

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种便携式输液器。

背景技术

注射给药主要有静脉注射、肌肉注射和皮下注射等。静脉注射也称输液给药，现有输液装置大都由输液瓶、输液管及输液架构成，输液瓶吊挂在输液架上、依靠药液自重流动并经输液管注入到人的血管中。这种输液模式在实际使用中会带来许多问题：通过手动方法调节流量，流量控制精度不够；病人走动、如厕等情况下需他人高举输液瓶，活动不方便且输液瓶高度不够时还会使血液回流；需要病人或护理人员长时间看守，如未及时发现输液完成还可能造成事故；药液与空气接触，环境空气不洁时还有被污染的可能性。除了上述直接问题外，有时还会通过减少溶液量、加快输液速度等方法缩短输液时间，这不仅加重了心脏负担，还影响了治疗效果：肌肉注射和皮下注射在相对较短的时间内将药物注射到肌肉或皮下，其最大弊端是一个注射周期内血药浓度差异较大，不利于药物的有效吸收与利用，因为：大多数药物在人体内都有较佳浓度范围，药物浓度过高时具有毒副作用、过低时将不具治疗效果。因此，可延长药品注射时间、保持合理药品浓度的微小型便携式药品控释装置或系统是目前医疗领域所急需的。

发明内容

本发明提出一种便携式输液器，本发明的实施方案是：主体经螺钉装在底座上，主体底部设有带上入孔的左凸台、带上出口腔和上出孔的右凸台和至少两个从左到右直径依次减小的体台，体台上设有上进口腔和上出气孔；最左侧体台的上进口腔与上入孔连通，最右侧体台的上出气孔经上出口腔与上出孔连通，其余两相邻体台的上进口腔和上出气孔连通；主体顶部的囊腔内自下至上地装有气囊和药囊，囊腔侧壁的端部装有挡板，挡板经囊腔侧壁上的滑槽安装在囊腔侧壁的端部；药囊的输液管上装有流量阀和针头，气囊经输气管与上出孔连通，输气管上装有放气阀；底座顶部设有带下入孔的左腔、带下出口腔的右腔及与体台数量和直径分别相等的体腔，体腔底壁上设有下进口腔和下出气孔；最左侧体腔的下进口腔与下入孔连通，最右侧体腔的下出气孔与下出口腔连通，其余两相邻体腔的下进口腔和下出气孔连通；上下进出口腔与其内所装阀片分别构成上下进出口阀，阀片为悬臂梁或碟形结构；左凸台置于左腔内并使上下入孔连通，右凸台置于右腔内并使上下出口腔及上出孔连通；体台经密封圈将驱动器压接在体腔内，密封圈位于驱动器上下两侧，驱动器由两个压电振子及其中间所压接的垫圈构成，压电振子基板和压电片粘接而成，压电片靠近垫圈安装，压电振子表面涂有绝缘漆或粘接有绝缘薄膜；驱动器及密封圈与主体和上进口阀构成上压缩腔、与底座和下进口阀构成下压缩腔，各上压缩腔及上出口阀串联成上压缩单元、各下压缩腔及下出口阀串联成下压缩单元，上下压缩单元并联；工作中，同一个驱动器中两压电振子变形方向相同，左右两相邻驱动器中压电振子变形方向相反，驱动器的变形方向即为压电振子的变形方向。

以具有三个驱动器的输液装置为例，自左至右，上进口阀依次定义为上进口阀一、二和三，下进口阀依次定义为下进口阀一、二和三，驱动器依次定义为驱动器一、二和三，上压缩腔依次定义为上压缩腔一、二和三，下压缩腔依次定义为下压缩腔一、二和三，体台依次定义为体台一、二和三，体腔依次定义为体腔一、二和三；则具体工作过程为：上半周内，驱动器一和三向下弯曲变形、驱动器二向上弯曲变形，上进口阀一和三、下进口阀二、下出口阀开启，上进口阀二、上出口阀、下进口阀一和三关闭，上压缩腔一和三、下压缩腔二吸入气体，上压缩腔二、下压缩腔一和三排出气体，此为上吸下排过程；下半周内，驱动器一和三向上弯曲变形、驱动器二向下弯曲变形，上进口阀一和三、下进口阀二及下出口阀关闭，上进口阀二、上出口阀、下进口阀一和三开启，上压缩腔一和三、下压缩腔二排出气体，上压缩腔二、下压缩腔一和三吸入气体，此为上排下吸过程；在上述的上吸下排及上排下吸过程中，气体依次经历了上压缩腔一、二和三或下压缩腔一、二和三的逐级压缩，输出压力逐级增加；逐级压缩后的气体经输气管进入气囊，气囊容积增加并挤压药囊，药囊内药液压力增加并经输液管和针头输出，药液输出量经驱动腔的驱动电压或输液管上的流量阀调节；输液结束后打开放气阀，更换新的药囊。

本发明中，上下相对的上下压缩腔的半径和高度分别相等；气囊的最大储气压力为P_max＝P₀η_p{(1+α)/(1-α)[β+(1+α)/(1-α)]^n-1-1}，其中：P₀为标准大气压，η_p为效率系数，α＞0为压缩比、即压电振子变形引起的上压缩腔容积变化量与上压缩腔的容积之比，β＞1为两左右相邻上压缩腔的半径比，n≥2为驱动器的数量；工作中，两左右相邻上压缩腔相互连通、即其间阀片开启时半径较大者的容积变化量不小于半径较小者的容积变化量；为获得最大压缩比，上压缩腔的高度等于压电振子中心点的变形量，压电振子由等厚度PZT4晶片与黄铜基板粘接而成时上压缩腔的高度为η_h、U₀分别为动态修正系数和驱动电压，d₃₁为压电常数，h_p为压电片厚度，r_i为上压缩腔半径、即上压缩腔中密封圈的内圆半径。

优势与特色：利用累积压缩的方法可大幅度提高气体压力；利用气体驱动药液，易于通过驱动电压精确地控制输液速度，无需吊挂装置、方便移动和携带；药液不与空气接触，不会发生药液被污染、气体进入血管及血液倒流等现象，无需实时看守、安全可靠。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中输液器的结构剖面图；

图2是本发明一个较佳实施例中输液器工作状态下的结构示意图；

图3本发明一个较佳实施例中驱动器的结构示意图；

图4是本发明一个较佳实施例中主体的结构示意图；

图5是图4的仰视图；

图6是本发明一个较佳实施例中底座的结构示意图；

图7是图6的俯视图。

具体实施方式

主体a经螺钉安装在底座b上，主体a的底部设有带上入孔a4的左凸台a1、带上出口腔a5和上出孔a10的右凸台a2和至少两个从左到右直径依次减小的体台a3i，体台a3i上设有上进口腔a6和上出气孔a7；最左侧体台a3i的上进口腔a6与上入孔a4连通，最右侧体台a3i的上出气孔a7经上出口腔a5与上出孔a10连通，其余两相邻体台a3i的上进口腔a6和上出气孔a7相互连通；上进口腔a6和上出口腔a5与其内所安装的阀片v分别构成上进口阀si和上出口阀s，阀片v为悬臂梁或碟形结构；主体a顶部的囊腔a8内自下至上地装有气囊C2和药囊C1，挡板c经囊腔a8侧壁上的滑槽a9安装在囊腔a8的端部；药囊C1的输液管q上装有流量阀m和针头，气囊C2经输气管与上出孔a10连通，输气管上装有放气阀e；底座b的顶部设有带下入孔b4的左腔b1、带下出口腔b5的右腔b2及与体台a3i数量和直径分别相等的体腔b3i，体腔b3i的底壁上设有下进口腔b6和下出气孔b7；最左侧体腔b3i的下进口腔b6与下入孔b4连通，最右侧体腔b3i的下出气孔b7与下出口腔b5连通，其余两相邻体腔b3i的下进口腔b6和下出气孔b7相连通；底座b的下进口腔b6和下出口腔b5与其内所安装的阀片v分别构成下进口阀ti和下出口阀t；左凸台a1置于左腔b1内并使上入孔a4与下入孔b4连通，右凸台a2置于右腔b2内并使上出口腔a5、下出口腔b5及上出孔a10连通；体台a3i经密封圈将驱动器Di压接在体腔b3i内，密封圈位于驱动器Di上下两侧，驱动器Di由两个压电振子di及其中间所压接的垫圈h构成，压电振子di基板di1和压电片di2粘接而成，压电片di2靠近垫圈h安装，压电振子di表面涂有绝缘漆或粘接有绝缘薄膜；驱动器Di与主体a、密封圈及上进口阀si构成上压缩腔xi，各上压缩腔xi及上出口阀s串联成上压缩单元I；驱动器Di与底座b、密封圈及下进口阀ti构成下压缩腔zi，各下压缩腔zi及下出口阀t串联成下压缩单元II，上压缩单元I和下压缩单元II并联；工作中，同一个驱动器Di中两个压电振子di的变形方向相同，左右两相邻驱动器Di中压电振子di的变形方向相反，驱动器Di的变形方向即为压电振子di的变形方向。

本发明中，上进口阀si、下进口阀ti、驱动器Di及上压缩腔xi、下压缩腔zi、体台a3i和体腔b3i中的i代表自左至右的序号，i＝1，2，3，...；以具有三个驱动器Di的输液装置为例，自左至右，上进口阀si依次定义为上进口阀一s1、二s2和三s3，下进口阀ti依次定义为下进口阀一t1、二t2和三t3，驱动器Di依次定义为驱动器一D1、二D2和三D3，上压缩腔xi依次定义为上压缩腔一x1、二x2和三x3，下压缩腔zi依次定义为下压缩腔一z1、二z2和三z3，体台a3i依次定义为体台一a31、二a32和三a33，体腔b3i依次定义为体腔一b31、二b32和三b33；则具体工作过程为：上半周内，驱动器一D1和三D3向下弯曲变形、驱动器二D2向上弯曲变形，上进口阀一s1和三s3、下进口阀二t2、下出口阀t开启，上进口阀二s2、上出口阀s、下进口阀一t1和三t3关闭，上压缩腔一x1和三x3、下压缩腔二z2吸入气体，上压缩腔二x2、下压缩腔一z1和三z3排出气体，此为上吸下排过程；下半周内，驱动器一D1和三D3向上弯曲变形、驱动器二D2向下弯曲变形，上进口阀一s1和三s3、下进口阀二t2及下出口阀t关闭，上进口阀二s2、上出口阀s、下进口阀一t1和三t3开启，上压缩腔一x1和三x3、下压缩腔二z2排出气体，上压缩腔二x2、下压缩腔一z1和三z3吸入气体，此为上排下吸过程；在上述的上吸下排及上排下吸过程中，气体依次经历了上压缩腔一x1、二x2和三x3或下压缩腔一z1、二z2和三z3的逐级压缩，输出压力逐级增加；逐级压缩后的气体经输气管进入气囊C2，气囊C2容积增加并挤压药囊C1，药囊C1内药液压力增加并经输液管和针头输出，药液输出量经驱动腔Di的驱动电压或输液管q上的流量阀m调节；输液结束后打开放气阀e，更换新的药囊。

本发明中，上下相对的上压缩腔xi和下压缩腔zi的半径和高度分别相等；气囊C2的最大储气压力为P_max＝P₀η_p{(1+α)/(1-α)[β+(1+α)/(1-α)]^n-1-1}，其中：P₀为标准大气压，η_p为效率系数，α＞0为压缩比、即压电振子di变形引起的上压缩腔xi容积变化量与上压缩腔xi的容积之比，β＞1为两左右相邻上压缩腔xi的半径比，n≥2为驱动器Di的数量；工作中，两左右相邻上压缩腔xi相互连通、即其间阀片v开启时半径较大者的容积变化量不小于半径较小者的容积变化量；为获得最大压缩比，上压缩腔xi的高度等于压电振子di中心点的变形量，压电振子di由等厚度PZT4晶片与黄铜基板粘接而成时上压缩腔xi的高度为η_h、U₀分别为动态修正系数和驱动电压，d₃₁为压电常数，h_p为压电片di2的厚度，r_i为上压缩腔xi半径、即上压缩腔xi中密封圈的内圆半径。

Claims (1)

1.一种便携式输液器，其特征在于：主体装在底座上，主体底部设有带上入孔的左凸台、带上出口腔和上出孔的右凸台和至少两个从左到右直径依次减小的体台，体台上设有上进口腔和上出气孔；最左侧体台的上进口腔与上入孔连通，最右侧体台的上出气孔经上出口腔与上出孔连通，其余两相邻体台的上进口腔和上出气孔连通；主体顶部的囊腔内装有气囊和药囊，囊腔侧壁的端部装有挡板，药囊的输液管上装有流量阀和针头，气囊经输气管与上出孔连通，输气管上装有放气阀；底座顶部设有带下入孔的左腔、带下出口腔的右腔及与体台数量和直径分别相等的体腔，体腔底壁上设有下进口腔和下出气孔；最左侧体腔的下进口腔与下入孔连通，最右侧体腔的下出气孔与下出口腔连通，其余两相邻体腔的下进口腔和下出气孔连通；上下进出口腔与其内所装阀片分别构成上下进出口阀；左凸台置于左腔内、右凸台置于右腔内、体台经密封圈将驱动器压接在体腔内，驱动器由两个压电振子及其中间压接的垫圈构成；驱动器及密封圈与主体和上进口阀构成上压缩腔、与底座和下进口阀构成下压缩腔，各上压缩腔及上出口阀串联成上压缩单元、各下压缩腔及下出口阀串联成下压缩单元，上下压缩单元并联。