CN113509617A - 一种电磁撞击式无针注射装置 - Google Patents

Abstract

一种电磁撞击式无针注射装置包括药物存储瓶、吸药排气泡组件、撞杆、音圈电机运动组件。吸药排气泡机构带动活塞推杆完成药液的吸取和空气排放，音圈电机动子加电后，该音圈电机动子缩回音圈电机定子腔室内，此时音圈电机动子与撞杆间产生固定的间隔距离，改变音圈电机动子加电方向后，音圈电机动子加速移动一段距离后，以一定的初速度撞击推杆，在瞬间撞击力的冲击下，药物存储瓶内少量的药物以高速射流从药物存储瓶的喷嘴喷出，刺破皮肤产生注射孔，撞击完成后，音圈电机动子、撞杆和活塞推杆无相对间隙，为音圈电机动子提供稍小于之前的持续电压输入，确保药物存储瓶中剩余药液沿注射孔进入人体。

Description

一种电磁撞击式无针注射装置

技术领域

本发明涉及一种电磁撞击式无针注射装置，尤其是使用预先已加速后电磁动能撞击刺破皮肤产生注射孔，再使用持续电磁推力完成剩余药液沿注射孔进入人体，属于医疗器械领域。

背景技术

无针注射装置利用高压射流原理，使药液汇聚成较细的液体流，瞬间穿透皮肤进入皮下组织的一种新型给药的注射装置。

目前市面上以弹簧和弹药为动能的无针注射装置存在动能不能精确调节，即不能精确进行注射深度和剂量的调节；高压气体可以进行动能调节，但需要携带高压气瓶气源，携带不方便，存在安全性隐患；传统电磁力式无针注射器电磁动力部件与注射器活塞一直处于固联状态，虽可以进行动能调节，但为了提供刺破皮肤的初始动能，电机的体积较大，携带的电源所需功率和体积较大。

发明内容

本发明的目的在于解决对注射全过程进行药物射流能量的控制，电磁力作为动力源的无针注射装置应运而生，为了应对传统电磁动力部件与注射器活塞一直处于固联状态带来的动力部件、电源部件体积大、重量较重、成本较高等问题。

具有撞击爆发力和持续电磁力的无针注射装置允许在选取更小体积的音圈电机、更小功率和更小尺寸的电源情况下，实现药物传送至人体或动物表面的精确控制。电磁动力部件预先加速到一定速度后，电磁动能撞击刺破皮肤产生注射孔，再使用持续电磁推力完成剩余药液沿注射孔进入人体。电磁撞击式无针注射装置包括用于存放药液的药物存储瓶；吸药排气泡组件，该吸药排气泡机构带动活塞推杆完成药液的吸取和空气排放；以及用于传递撞击力和后续持续推力的撞杆；以及音圈电机运动组件。

所述吸药排气泡组件的动力由所述吸药电机组件转动产生，也可以由手指转动齿轮产生。其中所述吸药电机组件进一步包括空心杯电机，电机可以顺时针转动，也可逆时针转动。其中所述吸药排气泡组件进一步包括转角传感器，用于自动感应电机的转动角度和角速度。其中所述吸药排气泡组件进一步包括控制器和驱动器，控制器获取转角传感器反馈自动调整驱动器的输出。其中所述吸药电机组件进一步包括一对齿轮。所述空心杯电机转轴通过承接在轴承内圈的中心过度轴与第一齿轮进行联接，空心杯电机外壳与轴承外圈通过基座结构进行联接。所述空心杯电机的转动传递至第一齿轮，第一齿轮带动第二齿轮进行转动。所述第二齿轮中心包括一个长方形孔，该孔与所述活塞推杆方形轴段形成间隙配合。所述活塞推杆进一步包括活塞圆柱段、方形轴段、丝杆螺纹段。所述吸药排气泡组件进一步包括一组螺母丝杆。所述活塞推杆的丝杆螺纹段与螺母形成螺母丝杆副，其用于将齿轮转动的旋转运动，转为由所述活塞推杆的轴向位移，以实现药液的吸取和空气气泡的排出。

所述音圈电机运动组件包括基板、音圈电机动子、音圈电机定子。其中所述音圈电机运动组件还进一步包括运动控制电路，该电路为所述音圈电机动子提供动能。

在一个实施方案中，所述吸药排气泡组件中控制器获取转角传感器反馈自动调整驱动器的输出，控制空心杯电机中电压数值大小和电压符号为正，所述空心杯电机带动所述第一齿轮和所述第二齿轮转动，所述第二齿轮通过螺母丝杆副带动所述活塞推杆运动，促使药物存储瓶内形成负压力，外部药物通过所述药物存储瓶端部的微孔进入所述药物存储瓶；待注射的药物全部进入所述药物存储瓶后，控制所述空心杯电机中电压数值大小和电压符号为负，可以实现所述活塞推杆向相反方向运动，排出药物存储瓶内空气。

进行药液注射前，所述运动控制电路控制所述音圈电机动子线圈中电压极性为负性，所述音圈电机动子缩回所述音圈电机定子腔室内，与所述活塞推杆间保持一定距离。所述音圈电机动子加速移动一段距离后，才与所述撞杆进行接触。所述音圈电机动子以一定的初速度撞击所述活塞推杆，在瞬间撞击力的压缩下，所述药物存储瓶内少量的药物以高速射流从所述药物存储瓶喷嘴喷出，刺破皮肤产生注射孔；撞击完成后，所述音圈电机动子、所述撞杆和所述活塞推杆无相对间隙，所述电机动子与所述撞杆接触后，所述音圈电机动子、所述撞杆和所述活塞推杆无相对间隙地同时移动；在无相对间隙地同时移动过程中，为所述音圈电机动子提供稍小于之前的持续电压输入，确保所述药物存储瓶中绝大部分药液沿注射孔进入人体；持续电压输入来源于所述运动控制电路提供的电能。

附图说明

通过以下对如附图中所示出的本发明优选实施方案的更加具体的描述，本发明前述的以及其他的目标、特征和优势都会更加的清楚和明显，在附图中，相同的参考数字在各个附图中都是用来指代相同的部件。附图不是必须按照比例绘制的，其重点在于示出发明的原理。

附图1是本发明的药液吸取和空气排出结构示意图；附图2是本发明的撞击结构示意图；附图3是本发明的整体结构示意图；附图4是本发明的整体结构剖面示意图；图中有：药物存储瓶1、吸药排气泡组件2、撞杆3、音圈电机运动组件4、音圈电机动子5、音圈电机定子6、基板7、运动控制电路8、活塞推杆9、吸药电机组件10、空心杯电机11、第一齿轮12、第二齿轮13、中心过渡轴14、基座15。

具体实施方式

无针注射装置利用高压射流原理，使药液汇聚成较细的液体流，瞬间穿透皮肤进入皮下组织的一种新型给药的注射装置。

目前市面上以弹簧和弹药为动能的无针注射装置存在动能不能精确调节，即不能精确进行注射深度和剂量的调节；高压气体可以进行动能调节，但需要携带高压气瓶气源，携带不方便，存在安全性隐患；传统电磁力式无针注射器电磁动力部件与注射器活塞一直处于固联状态，虽可以进行动能调节，但为了提供刺破皮肤的初始动能，电机的体积较大，携带的电源所需功率和体积较大。

为了对注射的全过程进行药物射流能量的控制，电磁力作为动能源的无针注射装置应运而生，为了应对传统电磁动力部件与注射器活塞一直处于固联状态带来的动力部件、电源部件体积大、重量较重、成本较高的问题。

具有撞击爆发力和持续电磁力的无针注射装置允许在选取更小体积的音圈电机、更小功率和更小尺寸的电源情况下，实现药物传送至人体或动物表面的精确控制。电磁动力部件预先加速到一定速度后，电磁动能撞击刺破皮肤产生注射孔，再使用持续电磁推力完成剩余药液沿注射孔进入人体。电磁撞击式无针注射装置包括用于存放药液的药物存储瓶1；吸药排气泡组件2，该吸药排气泡机构带动所述活塞推杆9完成药液的吸取和空气排放；以及用于传递撞击力和后续持续推力的撞杆3；以及音圈电机运动组件4。

所述吸药排气泡组件2的动力由所述吸药电机组件10转动产生，也可以由手指转动齿轮产生。其中所述吸药电机组件10进一步包括所述空心杯电机11，所述空心杯电机11可以顺时针转动，也可逆时针转动。其中所述吸药排气泡组件2进一步包括转角传感器，用于自动感应电机的转动角度和角速度。其中所述吸药排气泡组件2进一步包括控制器和驱动器，控制器获取转角传感器反馈自动调整驱动器的输出。其中所述吸药电机组件10进一步包括一对齿轮。所述空心杯电机11与所述第一齿轮12通过所述中心过渡轴14进行连接，所述空心杯电机11外壳与轴承外圈通过所述基座15结构进行联接。所述空心杯电机11的转动传递至第一齿轮12，所述第一齿轮12带动所述第二齿轮13进行转动。所述第二齿轮13中心包括一个长方形孔，该孔与所述活塞推杆9方形轴段形成间隙配合。所述活塞推杆9进一步包括活塞圆柱段、方形轴段、丝杆螺纹段。所述吸药排气泡组件2进一步包括一组螺母丝杠。所述活塞推杆9的丝杠螺纹段与螺母形成螺母丝杆副，其用于将齿轮转动的旋转运动，转为由所述活塞推杆9的轴向位移，以实现药液的吸取和空气气泡的排出。

所述音圈电机运动组件4包括基板7、音圈电机动子5、音圈电机定子6。其中所述音圈电机运动组件4还进一步包括运动控制电路8，该电路为所述音圈电机动子5提供动能。

在一个实施方案中，所述吸药排气泡组件2中控制器获取转角传感器反馈自动调整驱动器的输出，控制所述空心杯电机11中电压数值大小和电压符号为正，所述空心杯电机11通过所述中心过渡轴14带动第一齿轮12和第二齿轮13转动，所述第二齿轮13通过螺母丝杠副带动所述活塞推杆9运动，促使所述药物存储瓶1内形成负压力，外部药物通过所述药物存储瓶1端部的微孔进入所述药物存储瓶1；待注射的药物全部进入所述药物存储瓶1后，控制所述空心杯电机11中电压数值大小和电压符号为负，可以实现所述活塞推杆9向相反方向运动，排出所述药物存储瓶内空气。

进行药液注射前，所述运动控制电路8控制所述音圈电机动子5中电压极性为负性，所述音圈电机动子5缩回所述音圈电机定子6腔室内，与所述活塞推杆9间保持一定距离。所述音圈电机动子5加速移动一段距离后，才与所述撞杆3进行接触。所述音圈电机动子5以一定的初速度撞击所述活塞推杆9，在瞬间撞击力的压缩下，所述药物存储瓶1内少量的药物以高速射流从所述药物存储瓶1的喷嘴喷出，刺破皮肤产生注射孔；撞击完成后，所述音圈电机动子5、所述撞杆3和所述活塞推杆9无相对间隙，所述音圈电机动子5与所述撞杆3接触后，所述音圈电机动子5、所述撞杆3和所述活塞推杆9无相对间隙地同时移动；在无相对间隙地同时移动过程中，为所述音圈电机动子5提供稍小于之前的持续电压输入，确保所述药物存储瓶1中绝大部分药液沿注射孔进入人体；持续电压输入来源于所述运动控制电路8提供的电能。

Claims (20)

1.一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，该装置包括用于存放药液的药物存储瓶（1）；吸药排气泡组件（2），该吸药排气泡机构带动活塞推杆（9）完成药液的吸取和空气排放；以及用于传递撞击力和后续持续推力的撞杆（3）；以及音圈电机运动组件（4）。

2.根据权利要求1所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述吸药排气泡组件（2）的动力由所述吸药电机组件（10）转动产生，也可以由手指转动齿轮产生。

3.根据权利要求1所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述活塞推杆（9）进一步包括活塞圆柱段、方形轴段、丝杆螺纹段。

4.根据权利要求1所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述音圈电机运动组件（4）包括基板（7）、音圈电机动子（5）、音圈电机定子（6）。

5.根据权利要求2所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述吸药排气泡组件（2）包括一组螺母丝杆，其用于将齿轮转动的旋转运动，转为由所述活塞推杆（9）的轴向位移。

6.根据权利要求2所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述吸药电机组件（10）进一步包括所述空心杯电机（11），电机可以顺时针转动，也可逆时针转动。

7.根据权利要求2所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其中所述吸药电机组件（10）进一步包括一对齿轮。

8.根据权利要求2所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述吸药排气泡组件（2）进一步包括转角传感器，用于自动感应电机的转动角度和角速度。

9.根据权利要求2所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述吸药排气泡组件（2）进一步包括控制器和驱动器，控制器获取转角传感器反馈自动调整驱动器的输出。

10.根据权利要求7所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述一对齿轮包括第一齿轮（12）和第二齿轮（13）。

11.根据权利要求10所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述第一齿轮（12）与所述空心杯电机（11）通过所述中心过渡轴（14）连接，一同转动。

12.根据权利要求10所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述第二齿轮（13）中心包括一个长方形孔，该孔与所述活塞推杆（9）方形轴段形成间隙配合。

13.根据权利要求1所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述音圈电机运动组件（4）包括运动控制电路（8），该电路为所述音圈电机动子（5）提供动能。

14.一种电磁撞击式无针注射方法，该方法包括以下步骤：

所述吸药排气泡组件（2）将药液吸入所述药物存储瓶（1）中；

所述音圈电机动子（5）缩回所述音圈电机定子（6）腔室内；

所述音圈电机动子（5）提供反方向电能后撞击所述活塞推杆（9）；

高速药液射流从所述药物存储瓶（1）喷出，刺破皮肤产生注射孔；

所述音圈电机动子（5）继续运动完成剩余药液沿注射孔进入人体。

15.根据权利要求14所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，进行药液注射前所述音圈电机动子（5）缩回所述音圈电机定子（6）腔室内，与所述撞杆（3）间保持一定距离。

16.根据权利要求14所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述音圈电机动子（5）加速移动一段距离后，才与所述撞杆（3）进行接触。

17.根据权利要求14所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述音圈电机动子（5）以一定的初速度撞击所述活塞推杆（9），在瞬间撞击力的压缩下，药物存储瓶内少量的药物以高速射流从所述药物存储瓶（1）喷嘴喷出，刺破皮肤产生注射孔。

18.根据权利要求14所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，所述音圈电机动子（5）与所述撞杆（3）接触后，所述音圈电机动子（5）、所述撞杆（3）和所述活塞推杆（9）无相对间隙地同时移动。

19.根据权利要求15所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，无相对间隙地同时移动过程中，为所述音圈电机动子（5）提供稍小于之前的持续电压输入，确保所述药物存储瓶（1）中绝大部分药液沿注射孔进入人体。

20.根据权利要求19所述的一种电磁撞击式无针注射装置，其特征在于，持续电压输入来源于所述运动控制电路（8）提供的电能。

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