CN109821096A - 一种便携式药品推注器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式药品推注器，属医疗器械领域。主体顶部装有注射器、设有缸腔，主活塞将缸腔分成左右腔，主活塞的推杆经缸腔左壁伸出并顶靠在副活塞的推杆上；主体装在箱体上，主体的左右凸台分别置于箱体的左右沉腔内并使主体的上进出流孔分别与箱体的上进出流孔连通；主体的体台经密封圈将驱动器压接在箱体的体腔内并形成上下压缩腔，从左到右的上下压缩腔直径逐渐减小，各上下压缩腔分别串联后再并联；换能器由两个压电振子与其中间的垫圈构成，压电振子由基板和压电片粘接而成；工作中，同一个换能器中两个压电振子的变形方向相同，左右两相邻驱动器中压电振子的变形方向相反；左右腔经输气管与换向阀连接，换向阀经输气管与储气室相连。

Description

一种便携式药品推注器

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种便携式药品推注器。

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

为提高气体输出压力，本发明提出一种便携式药品推注器，本发明的实施方案是：主体顶部安装有注射器、设有缸腔和带滑槽的挡板，缸腔的中心线处于水平面内；缸腔内套有主活塞，缸腔的侧壁端部装有缸盖；主活塞将缸腔分隔成左右腔；注射器由药筒和副活塞构成，副活塞置于药筒内并与药筒构成药腔，药筒一端的耳板置于挡板的滑槽内、另一端安装有带针头的输液管；主活塞的推杆经缸腔左壁上的通孔伸出并顶靠在副活塞的推杆上；主体底部设有带上进流孔的左凸台、带上出口腔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流孔；最左侧体台的上进口腔与上进流孔连通，最右侧体台的上出流孔与上出口腔连通，其余两相邻体台的上进口腔和上出流孔连通；上进出口腔与其内所安装的阀片分别构成上进出口阀，阀片为悬臂梁阀或碟形阀；箱体顶部设有带下进流孔的左沉腔、带下出口腔的右沉腔及与体台数量和直径分别相等的体腔，体腔的底壁上设有下进口腔和下出流孔；最左侧体腔的下进口腔与下进流孔连通，最右侧体腔的下出流孔与下出口腔连通，其余两个相邻体腔的下进口腔和下出流孔连通；箱体底部设有经出流孔与下出口腔连通的储气室；箱体的下进出口腔与其内所安装的阀片分别构成下进出口阀；主体经螺钉安装在箱体上，左凸台置于左沉腔内并使上下进流孔连通，右凸台置于右沉腔内并使上下出口腔及储气室连通；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；驱动器与主体、上进口阀及密封圈构成上压缩腔，各上压缩腔串联成上压缩单元；驱动器与箱体、下进口阀及密封圈构成下压缩腔，各下压缩腔串联成下压缩单元，上下压缩单元并联；工作中，同一个换能器中两个压电振子的变形方向相同，左右两相邻驱动器中压电振子的变形方向相反，换能器的变形方向即为压电振子的变形方向；左右腔经输气管与换向阀连接，换向阀经输气管与储气室相连，换向阀为三位四通阀。

以具有三个驱动器的药品注射器为例，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；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1、二和三的逐级压缩，有效地提升了输出压力；逐级压缩后的气体存储进储气室；换向阀的阀芯处于中位时，储气室内的气体及药腔内的药液均无输出；换向阀的阀芯处于左位时，储气室内的气体经输气管进入右腔并推动主活塞和副活塞向左运动，药腔中药液经输液管和针头输出；换向阀的阀芯置于右位时，储气室内的气体经输气管进入左腔并推动主活塞向右运动，右腔内的气体经输气管及换向阀排出，主活塞复位；更换注射器。

本发明中，驱动器上下两侧上下压缩腔的半径和高度分别相等；储气室最大储气压力为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为上压缩腔的数量；工作中，两左右相邻上压缩腔相互连通、即其间阀片开启时容积较大者的容积变化量不小于静容积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。

优势与特色：利用压电驱动器与气体耦合作用控制药液输出，易于通过驱动电压高低精确地控制输液速度；静脉注射时无需吊挂装置，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；肌肉及皮下注射时，可根据需要延长注射时间，避免手动快速推注所造成人体内血药浓度不均的问题，有助于提高药品疗效。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中药品推注器的结构剖面图；

图2是本发明一个较佳实施例中推杆前进时药品推注器的结构状态示意图；

图3是本发明一个较佳实施例中推杆后退时药品推注器的结构状态示意图；

图4是本发明一个较佳实施例中上壳体的结构示意图；

图5是图4的仰视图；

图6是图4的A-A剖视图；

图7是本发明一个较佳实施例中箱体的结构示意图；

图8是图7的俯视图

图9是本发明一个较佳实施例中驱动器的结构示意图；

图10是本发明一个较佳实施例中注射器的结构示意图。

具体实施方式

主体a的顶部安装有注射器z、设有缸腔a11和带滑槽a10的挡板a9，缸腔a11的中心线处于水平面内；缸腔a11的内部套有主活塞h，缸腔a11的侧壁端部装有缸盖g；主活塞h将缸腔a11分隔成左腔a13和右腔a14；注射器z由药筒z1和副活塞z2构成，副活塞z2置于药筒z1内并与药筒z1构成药腔z3，药筒z1一端的耳板z4置于挡板a9的滑槽a10内、另一端安装有带针头的输液管；主活塞h的推杆经缸腔左壁a12上的通孔伸出并顶靠在副活塞z2的推杆上；主体a的底部设有带上进流孔a4的左凸台a1、带上出口腔a5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和上出流孔a7；最左侧体台a3i的上进口腔a6与上进流孔a4连通，最右侧体台a3i的上出流孔a7与上出口腔a5连通，其余两相邻体台a3i的上进口腔a6和上出流孔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为悬臂梁阀或碟形阀；箱体b的顶部设有带下进流孔b4的左沉腔b1、带下出口腔b5的右沉腔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和下出流孔b7；最左侧体腔b3i的下进口腔b6与下进流孔b4连通，最右侧体腔b3i的下出流孔b7与下出口腔b5连通，其余两个相邻体腔b3i的下进口腔b6和下出流孔b7连通；箱体b的底部设有经出流孔b8与下出口腔b5连通的储气室b9；箱体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。主体a经螺钉安装在箱体b上，左凸台a置于左沉腔b1内并使上进流孔a4与下进流孔b4连通，右凸台a2置于右沉腔b2内并使上出口腔a5与下出口腔b5及储气室b9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d0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d0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、上进口阀si及密封圈构成上压缩腔xi，各上压缩腔xi串联成上压缩单元I；驱动器Di与箱体b、下进口阀ti及密封圈构成下压缩腔zi，各下压缩腔zi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，同一个换能器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，换能器Di的变形方向即为压电振子di的变形方向；左腔a13和右腔a14经输气管与换向阀e连接，换向阀e经输气管与储气室b9相连，换向阀e为三位四通阀。

本发明中，上进口阀si、下进口阀ti、驱动器Di及上压缩腔xi和下压缩腔zi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的药品注射器为例，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；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，有效地提升了输出压力；逐级压缩后的气体存储进储气室b9；换向阀e的阀芯处于中位时，储气室b9内的气体及药腔z3内的药液均无输出；换向阀e的阀芯处于左位时，储气室b9内的气体经输气管进入右腔a14并推动主活塞h和副活塞z2向左运动，药腔z3中药液经输液管和针头输出；换向阀e的阀芯置于右位时，储气室b9内的气体经输气管进入左腔a13并推动主活塞h向右运动，右腔a14内的气体经输气管及换向阀e排出，主活塞h复位；更换注射器z。

本发明中，驱动器Di上下两侧的上压缩腔xi和下压缩腔zi的半径和高度分别相等；储气室b9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为上压缩腔xi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开启时容积较大者的容积变化量不小于静容积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)

1.一种便携式药品推注器，其特征在于：主体顶部安装有注射器、设有缸腔，缸腔内套有主活塞，缸腔的侧壁端部装有缸盖；主活塞将缸腔分隔成左右腔；注射器由药筒和副活塞构成，副活塞置于药筒内并与药筒构成药腔；主活塞的推杆经缸腔左壁上的通孔伸出并顶靠在副活塞的推杆上；主体底部设有带上进流孔的左凸台、带上出口腔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流孔；上进出口腔与其内所安装的阀片分别构成上进出口阀；箱体顶部设有带下进流孔的左沉腔、带下出口腔的右沉腔及与体台数量和直径分别相等的体腔，体腔的底壁上设有下进口腔和下出流孔；箱体底部设有经出流孔与下出口腔连通的储气室；箱体的下进出口腔与其内所安装的阀片分别构成下进出口阀；主体装在箱体上，左凸台置于左沉腔内并使上下进流孔连通，右凸台置于右沉腔内并使上下出口腔及储气室连通；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；驱动器与主体、上进口阀及密封圈构成上压缩腔，各上压缩腔串联成上压缩单元；驱动器与箱体、下进口阀及密封圈构成下压缩腔，各下压缩腔串联成下压缩单元，上下压缩单元并联；工作中，同一个换能器中两个压电振子的变形方向相同，左右两相邻驱动器中压电振子的变形方向相反；左右腔经输气管与换向阀连接，换向阀经输气管与储气室相连。