CN1177305A - 弹簧驱动的撒播装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于撒播原料或物品的装置,包括一个撒播部件,它在弹簧力的作用下移动并储存能量。使用了一种带有粘性阻尼介质的阻尼装置以在撒播过程中减小反弹。特别是,表示了这种阻尼装置应用于一种通过撞击撒播活塞来工作的无针注射器。

Description

弹簧驱动的撒播装置

本发明涉及一种撒播装置，它使用一个弹性装置(可以是，例如，金属的或压缩气体的)来推动撒播部件进行撒播，如一定量的液体，粉末或小颗粒。

弹簧驱动的撒播装置应用广泛。例如在医学领域，有一种将药剂注入组织的自动操作注射器。通常将装置放在病人的皮肤上，按动松脱按钮，从而松开预先装在其中的弹簧推动皮下注射针头进入表皮，然后将药剂注入组织。在松开的那一瞬间，注射管沿着注射的反方向抵抗从动活塞后退，即反弹。尽管对于简单注射器，使用者可以用手阻止反弹，但大部分弹性力用于移动针头和药剂，这就浪费了能量。

更完善的装置，旨在对皮肤施加一预定的力，从而在对装置进行操作之前就得到最优的定位。后者的例子可参见本发明人的PCT/GB94/01608(WO95/03844)中公开的无针注射器。在这些例子中，可以很方便地经过套管或环由弹簧来产生力，使用者握住套管或环，将注射器的注射孔压在皮肤上。当套管的位移达到与皮肤上所需的接触力相对应的预置值时，就启动一释放机构，产生注射。在松开的一瞬间，在操作套管中可以“浮动”的注射器体抵抗操作套管弹簧的作用从注射位置弹回。这就意味着浪费能量，因为在理想状态中，所有的弹性能量都是用于将药剂注入到组织中的，而不是向相反的方向移动注射器体。

可以使用一牢固的弹性装置通过操作套管将注射器压在病人皮肤上，然后通过弹簧和套管将注射器体与使用者的手连接来减小反弹。然而，这将导致在皮肤和击发机构上产生难以承受的高压力。例如，对于皮下注射，一种无针注射器得通过相对较轻的力压在皮肤上，否则皮下组织受压过大，会产生故障注射。

其它一些装置可通过预加的弹性能来输送定量的液体或粉末，这些装置包括呼吸激励定剂量滤气器(breath-actuated metered doseinhalers(MDI′S))，自动杀菌剂撒播器，和喷射器。在所有使用者不握住动力弹簧作用的装置部件的情况下，都有潜在的能量浪费。许多这些装置要单独使用，或是间断的使用，这就是说，小而轻，而且有效地利用储存的能量是很重要的。

根据本发明提供的一种用于撒播原料或物品的装置，它包括：可移动的撒播部件，在储存能量的弹簧的作用力下，可进行撒播；阻尼装置，具有粘性阻尼介质，用于在撒播过程中阻碍装置的反弹。

在一个优选实施方案中，本发明用于一种无针注射器。操作套管和注射器体之间用高粘性润滑脂接合，皮肤上的接触力通过套管作用到注射器体上，从而获得了对于无针注射器工作特性的重大改进。这种润滑脂要足够顺滑，从而使套管产生相对缓慢的位移，来操作脱开机构，但在松开的一瞬间，高粘度润滑脂阻碍注射器体相对于操作套管的快速反弹。当然，注射器瞬时地与操作套管相连，这使整个结合体倾向于反弹，但因为在释放的一瞬间，使用者的手紧握套管，这样阻止了大部分反弹，更大一部分储能弹簧的能量应用到了注射的过程中。

本发明中更有利的是大量减少了误操作的危险，因为阻尼润滑脂可以阻碍由突然施加的作用力(由注射器掉落，处理不熟练或使用过快导致)而产生的击发操作。

在一优选实施方案中，一个无针注射器具有一圆柱形注射器体，该注射器体通过作用一个紧密配合的同轴套管将释放喷嘴压到皮肤上来进行操作。套管在与注射器体产生位移时释放弹簧驱动的顶杆来进行注射，在注射器体的壁上有纵向凹槽，用来盛放高粘度润滑脂，在操作套管上有相应的键与凹槽滑动配合。轻压套管可使其在注射器体内产生平滑的阻尼运动，用于阻止键在凹槽中快速运动的高粘度润滑脂强烈地防止产生快速运动。当注射器注射时，注射器体倾向于快速反弹，然而，由于润滑脂的影响，它只能相对于操作套管移动很小一段距离，而且通过所述润滑脂与操作套管接合，套管主体重量阻止了运动，并且由于使用者紧握套管，使用者手的重量加到套管重量，这样进一步阻止了反弹运动。

在附图中：

图1是根据本发明的无针注射器第一实施方案沿纵轴的剖面图，其中各零件所在位置示出了注射中的装置情形；

图2所示的是图1中注射器的局部放大图，表示出配合的凹槽和键，和在操作前的击发机构；

图3是无针注射器第二实施方案的沿纵轴剖面图，表示出在使用前的注射器；

图3a以较大比例表示出图3中所用的锁销。

参见图1，图1表示的是注射中的注射器第一实施方案，注射器包括内管1，它被密封的装在操作套管2里面，但可以相对其沿纵向自由滑动。套管2具有一个安全挡20，它通过一个活动铰链21与套管的其余部分枢接成为一个整体，并可相对其余部分旋转。图1和2中所示的锁销是处于打开位置。注射器有一个与内管1紧密相连的药剂瓶3，其中有一可滑动且密封地装在其中的活塞4，活塞4与药剂5接触。从图1的上端来看，活塞包括一个圆柱形部分，一个直径大一点的圆柱密封部分，和一个截头圆锥形的部分。药剂瓶3上有一注射孔6。

参见图2，图2表示的是在操作之前注射器击发机构的放大图，注射器体1中装有一螺旋压力弹簧10，它沿箭头W方向推动顶杆11，但是一个与顶杆11上的凹槽12配合的锁销8阻止了顶杆11的运动。顶杆11在内管1的平面13上插入锁销8，弹簧10是作用在内管1的平面14上的。内管1具有一凹槽15，操作套管2的键16在该凹槽中紧密地滑动配合。凹槽15中有粘性润滑脂，可以阻碍键16在凹槽15中的相对运动：实际上是，将阻碍套管2和内管1之间的相对运动。

参见图1和2，其中所示的是注射器的安全挡已处在打开位置时的操作步骤：用于握住操作套管2，将注射孔6放在病人皮肤7上，沿箭头W方向压动。这将使套管2产生相对于内管1的运动，使得凸轮面9将锁销8从顶杆11的凹槽12中放出。弹簧10沿箭头W方向快速推动顶杆11，导致顶杆11撞击药剂瓶3中的活塞4，从而以已知的方式将药剂注射进去。

在松开的一瞬间，弹簧10沿箭头W方向推动顶杆11，如上所述，但是弹簧也作用在内管1的平面14上，这样内管1要沿与箭头W相反的方向运动。这将有两个作用阶段；第一是在松开的瞬间，即作用在内管1上的作用力抵抗顶杆11的质量时，第二阶段是当作用力抵抗药剂瓶3和内管1的结合体的质量时。然而，第二个作用是在紧密接合的药剂瓶3和内管1之间进行的，所以能量损失较少。而第一个作用就有能量损失了，此外还易导致内管和药剂瓶的结合体从注射位置上跳出来，从而破坏与皮肤之间的液体连接，使药剂漏出。这个第一种作用可通过凹槽15中阻尼润滑脂的作用被基本缓解。

可对上述的实施方案中进行许多改动。例如，可将阻尼润滑脂放在内管1的周向凹槽中，内管1可在操作套管2内紧密地滑动配合(例如参见图3的实施方案)。在所有情况中，可以很简便地改变粘度和运转间隙，以获得所要的阻尼特性。还可通过使用胀流型或剪力增稠化合物来对阻尼特性进行进一步调整。

为利用击发释放条件而采用的阻尼润滑脂会产生速度灵敏性-这就是说，如果操作者采用非常大的力来击发注射器，至少是一部分过余的力在注射瞬间作用在皮肤上。然而实际上，使用者所加力的范围是在可察觉的限度内，由此可得到一致的结果。

图3的实施方案在许多方面都与图1和2的实施方案相似，图3中与图1和2中列举的基本对应的部件使用了相同的参考数字，但都增加了100。

在图3的实施方案中，在图1和2的实施方案中采用的机械式弹簧被压缩气体弹簧取代。此处具体为一圆柱筒130，它的上端封闭，内部装有气体，通常是空气，一般情况下承受的压强是在5.5MPa(800psi)到20.7MPa(3000psi)的范围内。顶杆111的上端有一截头圆锥形部分131和一凸缘盘132，在两者之间有一O形密封圈133。在使用之前，顶杆111通过装在顶杆凹槽中的锁销108保持在图示所示位置，凹槽的上表面形成一个凸轮面109。锁销108用大比例图显示在图3a中。在这种情况下，锁销不能向左移动，因为它顶住了套管102的内壁。

圆柱体130的下端具有一个向外突出的凸缘盘130a，可以通过将凸缘盘130a卷边来固定圆柱筒，130a位于向外凸出的定向凸缘盘104a的下面。凸缘盘104a是在联接器140的上端。套管102由其中装有圆柱筒的上部102和下部102b构成。套管部分102b是通过相互啮合的螺纹141与联接器相连的，互相啮合的螺纹141是分别在套管部分102b和联接器140的内外壁上形成的。

注射孔106是由弹性密封塞134来密封的，密封塞是由密封托架135来固定的。密封托架135通过易卸接口136与套管下部102b相连。

作为一个预防注射事故的措施，上套管部分102a的下部是一个裂开的带环137。裂开的带环137的下边顶住圆环142，圆环固定在联接器140的外表面上或(未示出)与其为一个整体。圆环的功能是阻止套管部分102a相对于联接器140向下运动，只要裂开的带环137存在的情况下。据此，圆环142不必绕联接器周长整个一圈，并可被一个或多个分立的元件所代替。

在套管102的内壁中形成了一个环形空间138，在套管与圆柱体130相邻的空间内填满了阻尼润滑脂(在图中用连续的黑条纹示意)，这样润滑脂与套管102和圆柱体130都紧密接触。应当指出，尽管从为润滑脂提供一个特殊位置的角度来看，限定一环形空间很方便，但可以省略环形空间，而只将润滑脂抹在圆柱体130的外面和/或套管102的里面的部分或全部范围上。

当使用图3的优选实施方案时，使用者在易卸接口136处将密封托架135连同密封塞134一同拔下，露出注射孔106。使用者接着去掉裂开的带环137，握住套管102的上部将注射孔压到要注射的垫托物上(例如，使用者自己的皮肤)。这使套管上部102a相对于套管下部102b向下移动。这样使孔径130对准锁销108，锁销108就可以通过圆柱体130中气体压力作用沿侧面进入孔径，气体压力是通过顶杆111中的凸轮面109作用在锁销上的。这样注射器就进行了注射。作为预防措施，当锁销不能在凸轮面109的作用下移动时，可在套管部分102a的内部设置一个辅助凸轮面109a。跟图1和2的实施方案一致，产生的反弹通过阻尼润滑脂得到减弱。

仅通过举例的形式得出下面图3的实施方案的典型测量值：

气体圆柱体的外径和滑动套管内径之间的径向间隙 0.05mm

剪切区(即润滑脂的横截面)大致面积             375mm²

润滑脂粘度                                   2.2千泊

顶杆冲击的动量                               0.06kg.m/s

套管部分102a质量                             1.3g

顶杆质量                                     2.5g

顶杆和活塞之间的冲击缝隙                     4mm

气体压强                                     6.2MPa

气体圆柱筒内径                               5.0mm

尽管润滑脂被当作一种优选的阻尼介质加以讨论，但也可通过使用空气或润滑油的阻尼装置-通常是圆柱筒和活塞的结合体，即被称为“液压缓冲器筒”的东西，来产生相似的结果，其中流体物质通过节流阀产生流动，从而阻止运动。其它的粘性阻尼装置采用一个叶片或多个叶片在阻尼介质中旋转，例如在空气中，如果适合特殊用途，可应用这些装置。

Claims (13)

1.一种用于撒播原料或物品的装置，包括：可移动的注射部件，在储能弹簧的力的作用下进行注射；阻尼装置，其中有阻尼介质，在注射中阻止装置的反弹。

2.根据权利要求1的一种装置，做成无针注射器的形式，具有一个液体出口。

3.根据权利要求1的一种装置，做成适用的传动机构的形式，与药剂瓶相连，形成了一个无针注射器，药剂瓶中装满了要注射的液体，且有一个液体出口。

4.根据权利要求3的一种装置，适用于与一个药剂瓶相连，瓶上具有一个与液体接触的自由活塞，传动机构包括一个冲击部件，由上述的弹簧推动，并且暂时由一锁销限制，冲击部件在弹簧的作用下沿第一方向先撞击自由活塞，然后沿第一方向推动活塞，从而通过液体出口挤出一定量的液体。

5.根据权利要求2到4中任一的一种装置包括：第一个便于使用者握住的部件，第二个具有液体出口的部件，第一个和第二个部件都可相对于另外一个部件移动，所述的阻尼装置可用于阻尼该第一部件相对于该第二部件的运动。

6.根据权利要求5的一种装置，其中上述的阻尼装置包括：在一个所述部件中的凹槽，凹槽中有粘性介质；另外在另一个上述部件中有一元件，使用时在所述粘性阻尼介质中移动，产生阻尼作用。

7.根据上述权利要求的一种装置，其中的阻尼介质是一种润滑脂。

8.根据权利要求1到5中任一的一种装置，其中的阻尼介质是一种润滑油。

9.根据权利要求1到5中任一的一种装置，其中的阻尼介质是空气。

10.根据权利要求1到5中任一，权利要求8或9的一种装置，其中阻尼装置包括一个圆柱筒和活塞，从而形成了液压缓冲器筒。

11.根据权利要求1到5中任一，权利要求8或9的一种装置，其中阻尼装置包括一个机构，它有至少一个叶片在粘性阻尼介质中旋转。

12.根据上述权利要求的一种装置，其中的弹性装置是一机械式弹簧。

13.根据权利要求1到11中任一的一种装置，其中所述弹簧是一压缩气体弹簧机构。

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