CN109821097A - 一种气体挤压式输液装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体挤压式输液装置，属医疗器械领域。主体上设有上出入孔、带上出口腔的凸台及至少两个体台组，从上入孔到上出孔的各体台组所含体台数量依次减少；箱体上设有下出入孔、带下出口腔的孔腔、经下出孔与下出口腔连通的缓冲腔、体腔组及体腔；主体装在箱体上并经密封圈将隔板压接在孔腔、将压电驱动器压接在体腔内；驱动器及密封圈与主体和箱体分别构成上下压缩腔，同一体腔组内的上下压缩腔分别并联成上下压缩腔组；上入孔、上压缩腔组及上出孔串联成上压缩单元，下入孔、下压缩腔组及下出孔串联成下压缩单元，上下压缩单元经缓冲腔串联；气囊和药囊置于主体顶部的囊腔内，气囊与上出孔连通，药囊输液管上装有针头和流量阀。

Description

一种气体挤压式输液装置

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种气体挤压式输液装置。

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

本发明提出一种气体挤压式输液装置，本发明的实施方案是：主体上设有上出入孔、带上出口腔的凸台及至少两个体台组，从上入孔到上出孔的各体台组所含体台数量依次减少；各体台组中，靠近上入孔一侧的体台上设有上进口腔和上出气孔，其它体台上设有上进出气孔；含体台数量最多的体台组的上进口腔与上入孔连通，含体台数量最少的体台组中靠近上出孔一侧的上出气孔经上出口腔与上出孔连通，其余的同一体台组中两相邻的上进出气孔连通，左右相邻两体台组中的上出气孔和上进口腔连通；箱体上设有下出入孔、带下出口腔的孔腔、经下出孔与下出口腔连通的缓冲腔及与体台组及其所含体台数量分别相等的体腔组和体腔；各体腔组中靠近下入孔一侧的体腔上设有下进口腔和下出气孔，其它体腔上设有下进出气孔；含体腔数量最多的体腔组的下进口腔与下入孔连通，含体腔数量最少的体腔组中靠近下出孔一侧的下出气孔经下出口腔与下出孔连通，其余的同一体腔组中两相邻的下进出气孔连通，左右相邻两体腔组的下出气孔和下进口腔连通；上下进出口腔与其内所装阀片分别构成上下进出口阀，阀片为悬臂梁阀或碟形阀；主体经螺钉装在箱体上，凸台经密封圈将隔板压接在孔腔，体台经密封圈将驱动器压接在体腔内，密封圈位于驱动器及隔板的上下两侧，驱动器为弯曲型压电驱动器；驱动器也可为单个压电振子；驱动器也可由两个压电振子及其中间压接的环形垫圈构成，压电振子由基板和压电片粘接而成，压电片靠近环形垫圈安装，压电振子的表面涂有绝缘漆或粘接有绝缘薄膜，驱动器中两个压电振子受电压作用时的弯曲变形方向相同，驱动器的变形方向即为两个压电振子的变形方向；驱动器及密封圈与主体和箱体分别构成上下压缩腔，同一体腔组内的上下压缩腔分别并联成上下压缩腔组；上入孔、各上压缩腔组及上出孔串联成上压缩单元，下入孔、各下压缩腔组及下出孔串联成下压缩单元，上下压缩单元经缓冲腔串联、即上入孔经管路和缓冲腔与下出孔连通；工作中，同一体腔组内驱动器的变形方向相同，两相邻体腔组中驱动器的变形方向相反；气囊和药囊置于主体顶部的囊腔内，囊腔端部装有挡板，挡板经囊腔侧壁的滑槽安装；气囊经管路与上出孔连通，药囊的输液管上装有针头和流量阀。

以具有三对上下压缩腔组的输液装置为例，从上下出孔到上下入孔：体台组依次定义为体台组一、二和三，体腔组依次定义为体腔组一、二和三，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，上压缩腔组依次定义为上压缩腔组一、二和三，下压缩腔组依次定义为下压缩腔组一、二和三，则工作过程为：上半周内，体腔组一和三中的驱动器向下弯曲、体腔组二中的驱动器向上弯曲，上进口阀一和三、下进口阀二及下出口阀开启，上进口阀二、上出口阀及下进口阀一和三关闭，上压缩腔组一和三、下压缩腔二吸入气体，上压缩腔组二、下压缩腔一和三排出气体，即上压缩单元从缓冲腔吸入气体、下压缩单元将气体排出到缓冲腔，简称上吸下排过程，下压缩单元所排出的气体经历了下压缩腔组三、二和一的逐级累积压缩，压力逐级提高；下半周内，体腔组一和三中的驱动器向上弯曲、体腔组二中的驱动器向下弯曲，上进口阀一和三、下进口阀二及下出口阀关闭，上进口阀二、上出口阀及下进口阀一和三开启，上压缩腔组一和三、下压缩腔二排出气体，上压缩腔组二、下压缩腔一和三吸入气体，上压缩单元将气体排出到气囊、下压缩单元从外界吸入气体，简称上排下吸过程，上压缩单元所排出的气体经历了上压缩腔组三、二和一的逐级累积压缩，压力进一步提高；上压缩单元排出的气体进入气囊后，气囊膨胀并压缩药囊，药囊内的压力增加并输出药液，药液输出量经驱动器的驱动电压或流量阀调节。

本发明中，上下压缩腔高度和半径分别相等；工作中，上下压缩单元输出的最大气体压力为P_max＝P₀η_p{(1+α)/(1-α)[β+(1+α)/(1-α)]^n-1-1}，其中：P₀对下压缩单元为标准大气压、对上压缩单元为缓冲腔内的气体压力，η_p为修正系数，α＞0为压缩比、即压电振子变形引起的上下压缩腔的容积变化量与上下压缩腔的容积之比，β＞1为同一压缩单元中各左右相邻的上或下压缩腔组所含上或下压缩腔数量之比的最小值，n≥2为体腔组的数量；为获得最大压缩比，上下压缩腔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下压缩腔高度为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为上下压缩腔半径。

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装置的结构剖面示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明一个较佳实施例中输液装置工作时阀片开启与驱动器变形的关系图；

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箱体的结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明一个较佳实施例中驱动器的结构示意图。

具体实施方式

主体a上设有上入孔a1、上出孔a8、带上出口腔a7的凸台a3及至少两个体台组Ai，从上入孔a1到上出孔a8的各体台组Ai所含体台a2的数量依次减少；各体台组Ai中，靠近上入孔a1一侧的体台a2上设有上进口腔a4和上出气孔a5，其它体台a2上设有上进气孔a6和上出气孔a5；含体台a2数量最多的体台组Ai的上进口腔a4与上入孔a1连通，含体台a2数量最少的体台组Ai中靠近上出孔a8一侧的上出气孔a5经上出口腔a7与上出孔a8连通，其余的同一体台组Ai中两相邻的上进气孔a6和上出气孔a5连通，左右相邻两体台组Ai中的上出气孔a5和上进口腔a4连通；上进口腔a4和上出口腔a7与其内所安装的阀片e分别构成上进口阀vi和上出口阀v，阀片e为悬臂梁阀或碟形阀；箱体b上设有下入孔b1、下出孔b8、带下出口腔b7的孔腔b3、经下出孔b8与下出口腔b7连通的缓冲腔b9及与体台组Ai及其所含体台a2数量分别相等的体腔组Bi和体腔b2；各体腔组Bi中靠近下入孔b1一侧的体腔b2上设有下进口腔b4和下出气孔b5，其它体腔b2上设有下进气孔b6和下出气孔b5；含体腔b2数量最多的体腔组Bi的下进口腔b4与下入孔b1连通，含体腔b2数量最少的体腔组Bi中靠近下出孔b8一侧的下出气孔b5经下出口腔b7与下出孔b8连通，其余的同一体腔组Bi中两相邻的下进气孔b6和下出气孔b5连通，左右相邻两体腔组Bi中的下出气孔b5和下进口腔b4连通；下进口腔b4和下出口腔b7与其内所装阀片e分别构成下进口阀Vi和下出口阀V；主体a经螺钉装在箱体b上，凸台a3经密封圈将隔板k压接在孔腔b3，体台a2经密封圈将驱动器D压接在体腔b2内，密封圈位于驱动器D及隔板k的上下两侧，驱动器D为弯曲型压电驱动器；驱动器D也可为单个压电振子d，驱动器D也可由两个压电振子d及其中间压接的环形垫圈d’构成，压电振子d由基板d1和压电片d2粘接而成，压电片d2靠近环形垫圈d’安装，压电振子d的表面涂有绝缘漆或粘接有绝缘薄膜，驱动器D中两个压电振子d受电压作用时的弯曲变形方向相同，驱动器D的变形方向即为两个压电振子d的变形方向；驱动器D及密封圈与主体a和箱体b分别构成上压缩腔c和下压缩腔C，同一体腔组Bi内的上压缩腔c并联成上压缩腔组ci、下压缩腔C并联成下压缩腔组Ci；上入孔a1、各上压缩腔组ci及上出孔a8串联成上压缩单元，下入孔b1、各下压缩腔组Ci及下出孔b8串联成下压缩单元，上下压缩单元经缓冲腔b9串联、即上入孔a1经管路和缓冲腔b9与下出孔b8连通；工作中，同一体腔组Bi内驱动器D的变形方向相同，两相邻体腔组Bi中驱动器D的变形方向相反；气囊y1和药囊y2置于主体a顶部的囊腔a9内，囊腔a9端部装有挡板z，挡板z经囊腔a9侧壁的滑槽a10安装；气囊y1经管路与上出孔a8连通，药囊y2的输液管q上装有针头和流量阀m。

本发明中，体台组Ai、体腔组Bi、上进口阀vi、下进口阀Vi、上压缩腔组ci、下压缩腔组Ci中的i代表从上出孔a8到上入孔a1或从下出孔b8到下入孔1的序号；以具有三对上下压缩腔组的输液装置为例，从上下出孔到上下入孔：体台组Ai依次定义为体台组一A1、二A2和三A3，体腔组Bi依次定义为体腔组一B1、二B2和三B3，上进口阀vi依次定义为上进口阀一v1、二v2和三v3，下进口阀Vi依次定义为下进口阀一V1、二V2和三V3，上压缩腔组ci依次定义为上压缩腔组一c1、二c2和三c3，下压缩腔组Ci依次定义为下压缩腔组一C1、二C2和三C3，则工作过程为：上半周内，体腔组一B1和三B3中的驱动器D向下弯曲、体腔组二B2中的驱动器D向上弯曲，上进口阀一v1和三v3、下进口阀二V2及下出口阀V开启，上进口阀二v2、上出口阀v及下进口阀一V1和三V3关闭，上压缩腔组一c1和三c3、下压缩腔二C2吸入气体，上压缩腔组二c2、下压缩腔一C1和三C3排出气体，即上压缩单元从缓冲腔b9吸入气体、下压缩单元将气体排出到缓冲腔b9，简称上吸下排过程，下压缩单元所排出的气体经历了下压缩腔组三C3、二C2和一C1的逐级累积压缩，压力逐级提高；下半周内，体腔组一B1和三B3中的驱动器D向上弯曲、体腔组二B2中的驱动器D向下弯曲，上进口阀一v1和三v3、下进口阀二V2及下出口阀V关闭，上进口阀二v2、上出口阀v及下进口阀一V1和三V3开启，上压缩腔组一c1和三c3、下压缩腔二C2排出气体，上压缩腔组二c2、下压缩腔一C1和三C3吸入气体，上压缩单元将气体排出到气囊y1、下压缩单元从外界吸入气体，简称上排下吸过程，上压缩单元所排出的气体经历了上压缩腔组三c3、二c2和一c1的逐级累积压缩，压力进一步提高；上压缩单元排出的气体进入气囊y1后，气囊y1膨胀并压缩药囊y2，药囊y2内的压力增加并输出药液，药液输出量经驱动器D的驱动电压或流量阀m调节。

本发明中，上下压缩腔c和C的高度和半径分别相等；工作中，上下压缩单元输出的最大气体压力为P_max＝P₀η_p{(1+α)/(1-α)[β+(1+α)/(1-α)]^n-1-1}，其中：P₀对下压缩单元为标准大气压、对上压缩单元为缓冲腔b9内的气体压力，η_p为修正系数，α＞0为压缩比、即压电振子d变形引起的上下压缩腔c和C的容积变化量与上下压缩腔c或C的容积之比，β＞1为各左右相邻上下压缩腔组ci和Ci所含压缩腔c或C数量之比的最小值，n≥2为体腔组Bi的数量；为获得最大压缩比，上下压缩腔c和C的高度等于压电振子d中心点的变形量，压电振子d由等厚度PZT4晶片与黄铜基板粘接而成时上下压缩腔c和C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d2的厚度，r为上下压缩腔c和C的半径。

Claims (1)

1.一种气体挤压式输液装置，其特征在于：主体上设有上出入孔、带上出口腔的凸台及至少两个体台组，从上入孔到上出孔的各体台组所含体台数量依次减少；各体台组中，靠近上入孔一侧的体台上设有上进口腔和上出气孔，其它体台上设有上进出气孔；箱体上设有下出入孔、带下出口腔的孔腔、经下出孔与下出口腔连通的缓冲腔及与体台组及其所含体台数量分别相等的体腔组和体腔；各体腔组中靠近下入孔一侧的体腔上设有下进口腔和下出气孔，其它体腔上设有下进出气孔；上下进出口腔与其内所装阀片分别构成上下进出口阀；主体装在箱体上，凸台经密封圈将隔板压接在孔腔，体台经密封圈将驱动器压接在体腔内，驱动器为弯曲型压电驱动器；驱动器及密封圈与主体和箱体分别构成上下压缩腔，同一体腔组内的上下压缩腔分别并联成上下压缩腔组；上入孔、各上压缩腔组及上出孔串联成上压缩单元，下入孔、各下压缩腔组及下出孔串联成下压缩单元，上下压缩单元经缓冲腔串联；气囊和药囊置于主体顶部的囊腔内，囊腔端部装有挡板；气囊经管路与上出孔连通，药囊的输液管上装有针头和流量阀。