CN109876242B - 一种注射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注射器，涉及医疗器械领域。包括容纳器、注射装置和动力装置；所述容纳器上设置有通孔和盲孔；所述通孔中放置有注射装置，盲孔放置有动力装置。该注射器结构简单，容易加工制造，成本低，操作简单，使用方便，没有噪音影响，安全性更容易保障，且目前机械弹簧动力的相关技术发展比较成熟，设计和制造性能稳定的动力弹簧更容易实现。

Description

一种注射器

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种注射器。

背景技术

注射器从正式用于医学到现在已有300多年的历史。传统注射器从设计到投入医疗事业中使用给医疗过程带来巨大的便利，尤其是对西医治疗过程帮助巨大。但随着人类科技水平和生活水平的提高，传统注射器就逐渐显现出了它的一些问题和弊端，例如容易造成传染病传播、针头感染、针头污秽等等一系列问题。当今科技的发达使得越来越多的注射器出现在人们的视野当中，并成功投入到医疗事业当中，如一次性注射器、自毁注射器、螺旋注射器、胰岛素泵等等。一次性使用注射器是由外套、芯杆、胶塞、锥头、按手及锥头等组成，广泛运用于全球的医疗事业，而胰岛素泵是由泵、小注射器和与之相连的输液管组成。

糖尿病是一种严重危害人类健康、降低生存质量的慢性病，1980年糖尿病流行病学首次在上海调查10万余人，患病率10.12％；1995年调查全国25岁以上成年人25万人，糖尿病患病率较1980年增长了3倍。全球患糖尿病人数1980年为1.08亿，到2014年患病人数增长为4.22亿。全球18岁以上成人患病率从1980年的4.7％上升到2014年的8.5％，其中低等收入和中等收入国家糖尿病患病率比发达国家上升速度快。2012年死亡病例中，有150万人由于糖尿病死亡，另有220万人因由糖尿病并发症死亡。糖尿病导致的所有死亡中约近50％发生在人类70岁之前。患糖尿病的患者需要定期注射胰岛素来降低血糖，就目前医疗方法来说，注射给药是补充胰岛素的主要途径。

就现今而言，大多数糖尿病患者都是选择使用一次性注射器为自己补充胰岛素，而在一些特殊的情况下，糖尿病患者需要定时定量的为自己输入胰岛素，为了应对这方面的需求，目前市场上也有胰岛素泵销售，但目前市场上胰岛素泵价格普遍偏高，而一次性注射器又存在无法使注射器进行恒流注射的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的是提供一种注射器，以解决现有技术中存在的注射器无法进行恒流注射的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种注射器，包括容纳器、注射装置和动力装置；

所述容纳器上设置有通孔和盲孔；

所述注射装置适配卡合在通孔中；

所述动力装置适配卡合在盲孔中。

所述注射装置就是改装过的普通一次性塑料注射器，里面装胰岛素药物(约1-2ml)。

进一步的，所述动力装置包括流体容器、活塞、弹簧和推杆；

所述流体容器中设置有弹簧；

所述弹簧的顶部连接活塞；

所述弹簧的底部固定有推杆；

所述活塞与流体容器的顶部之间填充有液体；

所述活塞上设置有通孔。

进一步的，所述液体可为在20℃下，粘度系数μ为2.42的蓖麻油。

由于流体容器是粘性流体的流体容器，是弹簧和活塞以及推杆进行工作的流体容器，所以材料应选用强度较大的塑料，用于承受弹簧较大的弹力，同时尽量将流体容器内壁打磨光滑，以减小活塞在上移时和流体容器内壁的摩擦力；

进一步的，所述动力装置还包括先导杆；所述先导杆固定在流体容器的顶壁上；所述活塞套接在先导杆上；所述先导杆为上细下粗的平滑杆。

进一步的，所述活塞上的通孔包括阻尼孔；所述活塞通过阻尼孔套接在先导杆上。

由于注射器在注射过程中，弹簧弹力成线性变化，逐渐减小，无法使注射器匀速注射，因此，流体容器中竖一个上细下粗，变直径的先导杆，由先导杆控制单位时间内的流量一定，从而使活塞保持匀速运动，注射装置匀速注射；该先导杆穿过活塞上的通孔，活塞可以在先导杆上上下滑动。

进一步的，所述推杆的底部设置有椭圆形托盘；所述注射装置的底部放置于推杆的椭圆形托盘上。

进一步的，所述椭圆形托盘和封口盖之间设置有支撑块；所述支撑块适配卡合在椭圆形托盘和封口盖之间。

进一步的，所述椭圆形托盘上设置有卡槽，所述注射器的下端适配卡合在卡槽中。

进一步的，所述弹簧材质为碳素钢；所述封口盖为齿状塑料材质。

该注射器中活塞用来减慢弹簧释放形变能，形状为开有一个阻尼孔的扁平圆柱体状，为先导杆穿过和粘性流体流过；使用从上至下粗细、疏密不变的线性压缩弹簧作为注射器弹簧动力装置；该注射器为注射装置和动力装置分离式结构，容纳器将二者相连起到连接的作用。

该注射器的工作原理为：流体容器中装粘性流体，把动力装置的支撑块移开，在弹簧的作用下，推杆缓慢移动，上端的粘性流体通过活塞上的通孔，匀速缓慢地流向弹簧的下侧，推杆向上移动的同时，带动注射装置将胰岛素均匀缓慢注射到病人体内。

假设流体在流体容器中的流动为定常流动，层流，不可压，具有粘性。

流体容器中流体流过阻尼孔的流量Q为：

式中，ΔP为导致流体流过阻尼孔的压强差，μ为流体的粘性系数，L′为活塞的厚度(若忽略，则可以视为单位1)，r′为活塞上阻尼孔的半径，r₁为先导杆在阻尼孔处横截面的半径(过阻尼孔部分的先导杆近似为等直径的圆柱体)。

流体过阻尼孔的速度v₂：

导致流体流过阻尼孔的压强差ΔP为：

式中，k为弹簧的弹性系数，Δx为弹簧最大形变量，v₁为活塞的速度，t为活塞运动的时间，f为该动力装置所受的外力，S为活塞面积。

由单位时间内流量相等可得，活塞速度v₁与流体过阻尼孔速度v₂的比为：

式中，S′为活塞上阻尼孔的面积，S₁为先导杆在阻尼孔处横截面的面积,r为活塞半径。

由式(1)-式(4)可得，弹簧的弹性系数k与其他参数之间的关系为：

如图4，先导杆底面直径d₂与先导杆任意横截面直径d₁的比为：

式中，l为流体高度，L为流体容器总高度(即先导杆的高度)。根据装置流体容器的总高度L，由式(6)可以得到先导杆的底面直径d₂和阻尼孔处先导杆横截面的直径d₁，利用式(1)-式(5)可以得到先导杆的各个参数和弹簧系数k。控制流体容器里过阻尼孔的流体在单位时间内的流量一定，从而使活塞保持匀速，整个胰岛素注射装置达到恒流注射的目的。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

在支撑块移出之后，弹簧弹力成线性变化，逐渐减小，过活塞上的孔在流体容器中竖一个上细下粗，变直径的先导杆，控制单位时间内的流量一定，使活塞保持匀速运动，注射装置匀速缓慢注射，该装置操作简单，又没有噪声影响。

附图说明

图1为本发明注射器的结构示意图；

图2为注射器整体结构剖视图；

图3为动力装置示意图；

图4为先导杆的剖面图。

附图标记：1-容纳器；2-流体容器；3-先导杆；4-活塞；5-密封圈；6-弹簧；7-封口盖；8-支撑块；9-推杆。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2、图3、图4所示，一种注射器，包括容纳器1、注射装置和动力装置；容纳器1上设置有通孔和盲孔；注射装置适配卡合在通孔中；动力装置适配卡合在盲孔中。

注射装置就是改装过的普通一次性塑料注射器，里面装胰岛素药物(约1-2ml)，该注射器把注射装置和动力装置放入到容纳器1中，通过容纳器1将注射装置和动力装置连接，并通过动力装置带动注射装置运动，实现注射过程。

动力装置包括流体容器2、活塞4、弹簧6、推杆9和先导杆3；流体容器2中设置有弹簧6；弹簧6的顶部连接活塞4；弹簧6的底部固定有推杆9；活塞4与流体容器2的顶部之间填充有液体；该液体为粘性流体，活塞4上设置有通孔，该通孔可以是一个也可以是多个；先导杆3固定在流体容器2的顶壁上；活塞4套接在先导杆3上；先导杆3为上细下粗的平滑杆。

活塞4上的通孔也可以是一个阻尼孔；同时活塞4通过该阻尼孔套接在先导杆3上。

活塞4的底部连接有密封圈5；流体容器2的底部设置有封口盖7；推杆9穿过封口盖7固定在弹簧6上。

先导杆3穿过活塞4上的通孔并固定在流体容器2的顶壁上，活塞4可以在先导杆3上上下自由活动，并且保证先导杆3穿过通孔不被先导杆3堵塞，同时先导杆3固定在弹簧6的内侧，保证弹簧6上下压缩不受影响。

其次，先导杆3也可以穿过弹簧6的内侧，固定在封口盖7上。

推杆9的底部设置有椭圆形托盘；注射装置的底部放置于推杆9的椭圆形托盘上。托盘和封口盖7之间设置有支撑块8；支撑块8适配卡合在椭圆形托盘和封口盖7之间。椭圆形托盘上设置有卡槽，注射器的下端适配卡合在卡槽中。弹簧6材质为碳素钢。

流体容器2中装粘性流体，把动力装置的支撑块8移开，在弹簧6的作用下，推杆9缓慢移动，上端的粘性流体通过活塞4的小孔，匀速缓慢地流向弹簧6的下侧，推杆9向上移动的同时，带动注射装置将胰岛素均匀缓慢注射到病人体内，避免注射速度过快而引起患者的不适。

假设流体在流体容器2中的流动为定常流动，层流，不可压，具有粘性。

流体容器2中流体流过阻尼孔的流量Q为：

式中，ΔP为导致流体流过阻尼孔的压强差，μ为流体的粘性系数，L′为活塞4的厚度(若忽略，则可以视为单位1)，r′为活塞4上阻尼孔的半径，r₁为先导杆3在阻尼孔处横截面的半径(过阻尼孔部分的先导杆3近似为等直径的圆柱体)。

流体过阻尼孔的速度v₂：

导致流体流过阻尼孔的压强差ΔP为：

式中，k为弹簧6的弹性系数，Δx为弹簧6最大形变量，v₁为活塞4的速度，t为活塞4运动的时间，f为该动力装置所受的外力，S为活塞4面积。

由单位时间内流量相等可得，活塞4速度v₁与流体过阻尼孔速度v₂的比为：

式中，S′为活塞4上阻尼孔的面积，S₁为先导杆3在阻尼孔处横截面的面积,r为活塞4半径。

由式(1)-式(4)可得，弹簧6的弹性系数k与其他参数之间的关系为：

如图4，先导杆3底面直径d₂与先导杆3任意横截面直径d₁的比为：

式中，l为流体高度，L为流体容器2总高度(即先导杆3的高度)。根据装置流体容器2的总高度L，由式(6)可以得到先导杆3的底面直径d₂和阻尼孔处先导杆3横截面的直径d₁，利用式(1)-式(5)可以得到先导杆3的各个参数和弹簧6系数k。控制流体容器2里过阻尼孔的流体在单位时间内的流量一定，从而使活塞4保持匀速，整个胰岛素注射装置达到恒流注射的目的。

该注射器的工作原理结合了普通注射器的注射原理和胰岛素泵定时定量的功能，利用弹簧机械动力作为动力源，依据目前发展比较成熟的机械弹簧动力的相关技术，设计和制造性能稳定的动力弹簧更容易实现。

该装置结构简单，操作简单，使用方便，没有噪音影响，安全性更容易保障的前提下，以解决恒流注射的问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对其限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可依据本发明的技术实质，做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同替换与修饰等，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种注射器，其特征在于，包括容纳器、注射装置和动力装置；

所述容纳器上设置有通孔和盲孔；

所述注射装置适配卡合在通孔中；

所述动力装置适配卡合在盲孔中；

所述动力装置包括流体容器、活塞、弹簧和推杆；

所述流体容器中设置有弹簧；

所述弹簧的顶部连接活塞；

所述弹簧的底部固定有推杆；

所述活塞与流体容器的顶部之间填充有液体；

所述活塞上设置有通孔；

所述动力装置还包括先导杆；

所述先导杆固定在流体容器的顶壁上；

所述活塞套接在先导杆上；

所述先导杆为上细下粗的平滑杆。

2.根据权利要求1所示的一种注射器，其特征在于，

所述液体包括蓖麻油。

3.根据权利要求1所示的一种注射器，其特征在于，

所述活塞上的通孔包括阻尼孔；

所述活塞通过阻尼孔套接在先导杆上。

4.根据权利要求1所示的一种注射器，其特征在于，

所述活塞的底部连接有密封圈；

所述流体容器的底部设置有封口盖；

所述推杆穿过封口盖固定在弹簧上。

5.根据权利要求4所示的一种注射器，其特征在于，

所述推杆的底部设置有椭圆形托盘；

所述注射装置的底部放置于推杆的椭圆形托盘上。

6.根据权利要求5所示的一种注射器，其特征在于，所述椭圆形托盘和封口盖之间设置有支撑块；所述支撑块适配卡合在椭圆形托盘和封口盖之间。

7.根据权利要求5所示的一种注射器，其特征在于，

所述椭圆形托盘上设置有卡槽，所述注射器的下端适配卡合在卡槽中。

8.根据权利要求1所示的一种注射器，其特征在于，所述弹簧材质为碳素钢。

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