CN1247475A - 喷嘴组件的柱塞 - Google Patents

Abstract

一种用于喷嘴组件(10)的柱塞(80)。该喷嘴组件(10)包括在其一端带有倾斜部分(96)的内腔(40)。柱塞(80)包括多个向外弯曲的支脚或支腿(82),它与内腔(40)的倾斜部分(96)相配合,目的是使注射器(30)的活塞(72)自柱塞(80)上脱离。结果,当喷嘴组件(10)自注射器(30)上取下时,柱塞(80)也可从其上取下。

Description

喷嘴组件的柱塞

发明的领域

本发明总体上涉及无针液体注射装置的喷嘴组件。更具体地，本发明涉及有助于防止该喷嘴组件自注射设备意外脱离接合的闭锁机构，以及涉及喷嘴组件内所用的柱塞。

发明的背景

无针液体注射装置过去已经为人所周知和得到应用。这些装置一般使用弹簧或压缩气体驱动的柱塞，以使液体加速到足以穿透皮肤并进入皮下组织的速度。

自从80年代后期，由于担心由传统注射器和针头偶然性针头“粘附”的可能性所造成艾滋病、肝炎和其他病毒疾病的传播，所以更多地希望使用无针注射器。无针注射器解除了健康保健工作者的忧虑，而且在消除疾病意外传染方面有优势。

已知的无针注射器有不同的几种，这包括授予Dunlap的美国专利No.5,062,830、Morrow等人的4,790,824、Lindmayer等人的4,623,332、Cohen的4,421,508、Schwebel等人的4,089,334、Gasamay的3,688,765、Morando的3,115,133、Venditty等人的2,816,543和Scherer的2,754,818。这些注射器一般包括一个喷嘴组件，该组件包括一个储药腔和一个柱塞。该储药腔有一个孔口，利用由一般与某种形式的能源相连接的活塞驱动的柱塞，药剂流通过该孔口迫出腔外。

由于一般无针注射器所产生的射流速度高和/或能源的压力大，人们已知发现，在能源起动的过程中，喷嘴组件有脱离的倾向。这能导致危险状况的发生，如果喷嘴组件作为抛射体尤为如此。已经发现，卡口安装的喷嘴组件出现这种倾向的较多，如授予Lilley等人的美国专利申请No.08/369,812。但是，对于传统的螺纹装配也有这种问题。因此，需要一种闭锁机构，防止喷嘴组件从注射器主体上意外松脱。

注射器的喷嘴组件一般包括一个安装在喷嘴组件的内腔内的柱塞，用途是将药剂排出喷嘴组件。在排出药剂之后，无论为了消毒还是丢弃，都最好将喷嘴组件从注射器上取下。

与喷嘴组件有关的一个问题是在能源起动后柱塞有仍联接在注射器的活塞上的趋势。因此，无论一次性或多次使用的喷嘴组件，当从注射设备上取下时，柱塞可能与活塞保持连接状态，为了避免可能的污染，柱塞必须从注射器上取下，或丢弃或重新消毒。取下这些柱塞常常很困难，而且有时在去除过程中需要将其破坏。因此，需要提供一种柱塞，它能容易地从注射设备上取下，而且它可以随喷嘴组件一同取下。

发明概要

相应地，本发明涉及一种柱塞，它可以在液体腔内滑动。该柱塞用于通过使柱塞相对于该腔运动，而将液体排出或抽入该腔。该柱塞包括第一和第二驱动件，它们分别具有端部和底部。该端部和底部借助其间的脆性联接部分保持相间隔的关系。第二驱动件相对于第一驱动件间隔一个缝隙。当一个足以折断该连接部分的力沿指向第一驱动件的方向作用到第二驱动件上时，该脆性联接部分折断。当施加这样一个力时，第二驱动件越过该缝隙向第一驱动件运动，迫使第一驱动件移向腔的端部以排出液体。在第一驱动件运动到腔的端部之后，第二驱动件自第一驱动件离开。当第二驱动件移开时，第一驱动件保留在腔内，防止柱塞再次使用。

柱塞为圆柱体，第一和第二驱动件相连以构成该脆性联接部分。该脆性联接部分至少包括一个横过柱塞直径延伸的部分。该脆性联接部分可以布置为垂直于第一和第二驱动件的端部的表面所形成的平面。该脆性联接部分相对于纵轴线可以是在径向相间隔开的。

第一和第二驱动件的端部和底部相互面对并由该脆性联接部分连在一起。该脆性联接部分自第二驱动件延伸，连接两驱动件的端部。当该脆性联接部分由于施加到第二驱动件上的力而折断时，第二驱动件越过缝隙向第一驱动件运动。第二驱动件的底部与第一驱动件的端部接触。同时，第二驱动件的端部与第一驱动件的底部接触。这将使第一驱动件向腔的端部移动。

在一第二实施例中，柱塞可在腔内滑动且包括一主体件和多个向外的弯曲支脚。该主体件有一远端和一近端。流体通过远端排出和抽入腔内。支脚处于近端，且与发力元件有效地相关联。

该腔也可以具有近端和远端，邻接该近端带有一外扩的部分。该外扩部分的结构和尺寸制成能够承纳向外弯曲的支脚，使发力元件能从该支脚上松开。

该支脚还可以在其内表面上包括一个唇缘并在外表面上包括一条脊。当采用脊时，腔的外扩部分也包括一个用于承纳该脊的环形槽。该唇缘用于在支脚置于腔内时与发力元件接合。

在本发明的另一个实施例中，一种适于与注射装置结合使用的喷嘴组件包括一个腔，一个发力元件和一个诸如第一或第二实施例的那种的柱塞。该腔盛放液体，且在一端有一个供流体通过的孔。发力元件用于产生将流体排出或抽入该腔的力。

附图的简要说明

本发明的最佳特点公开于附图之中，其中相同的参考标记在数个附图中表示相同的元件，其中：

图1是采用本发明闭锁特性的注射器喷嘴的正侧视图；

图2是与采用本发明闭锁特性的注射器喷嘴结合使用的止动元件的透视图；

图3是注射器主体的侧横截面图，其包括用于承纳采用本发明闭锁特性的喷嘴的止动元件；

图4是采用本发明闭锁特性的注射器喷嘴的顶视图；

图5是图1所示注射器喷嘴的截面图；

图6是注射器尖部的端视图，表示各侧的指示片；

图7是卡口安装喷嘴组件以截面图表示的零件分解图；

图8是图2所示本发明止动元件的顶视图；

图9是图2所示本发明止动元件的侧视图；

图10是沿图8中10-10线所截取的止动元件的横截面图；

图11是沿图8中11-11线所截取的止动元件的横截面图；

图12是本发明柱塞的一个实施例的部分横截面图；

图13是图12所示柱塞上的一个支脚的横截面图；

图14是图12所示柱塞近端的视图；

图15是柱塞于图12所示15-15区的横截面图；

图16是注射器已经起动且注射器的活塞已经回抽之后，安装在喷嘴组件的内腔内的柱塞的横截面图；

图17是本发明柱塞的另一个实施例的部分横截面图；

图18是是图17所示柱塞上的一个支脚的横截面图；

图19是图17所示柱塞的近端的视图；

图20是柱塞于图17所示20-20区的横截面图；

图21是在内腔内装入药剂之前图17所示柱塞安装在喷嘴组件的内腔内的横截面图；

图22A是在注射器起动后图17所示柱塞安装在喷嘴组件的内腔内的横截面图；

图22B是注射器已经起动、喷嘴组件已经转出闭锁位置且注射器的活塞将要抽回之后，图17所示柱塞安装在喷嘴组件的内腔内的横截面图；和

图23是图22的23-23区的零件分解图，表示随着注射器活塞的回抽，柱塞近端的支腿与喷嘴组件的内腔呈匹配布置。

优选实施例的详细说明

喷嘴组件10的外形示于图1，有本发明闭锁机构的几个实施例安装其上。止动元件20，或称卡环，示于图2。本发明所用的喷嘴组件10采用了与注射器30内的止动元件20相接合的闭锁机构。这种组合将会阻止喷嘴组件10自注射器30的意外脱离接合。

注射器30示于图3，止动元件20布置在注射器30的内部，靠近其远端。喷嘴组件10一般安装在注射器30的远端。所示的注射器30只是用于图示的目的，因为本发明的主旨不是教授在本技术领域内有基本技能的人如何制造注射器。就此目的，对于带气体弹簧能源的注射器可利用授予Lilley等人的美国专利申请No.08/369,812，其内容在此引用作为参考。应当指出，任何类型的注射器均可采用本发明的闭锁机构。再者，任何形式的能源均可用于本发明，例如气体弹簧、盘簧或压缩气体。而且，欲与本发明结合使用的喷嘴组件可以是一次性的也可是重复使用的。

在本应用中，远或前一词表示朝向注射器30的喷嘴组件10的一端或方向。近或后一词表示朝向动力单元32的一端或方向。纵向一词表示连接喷嘴组件10和动力单元32的轴线X-X，横向一词表示与纵向大体垂直的方向，包括沿注射器30的表面的弧。

再次参见图1，其中给出了本发明的喷嘴组件。喷嘴组件10有一个管状体且其包括一个位于远端的尖头12和一个位于近端的尾部14。喷嘴组件10还包括多条螺纹16，其在尖头12和尾部14之间布置于喷嘴10的管体上，以及过渡段18，其处于螺纹16和尖头12之间。

螺纹16最好是环绕喷嘴组件管体10的圆周呈部分螺旋线形式。螺纹16，当其呈部分螺旋线形式时，构成肋段16。各肋段16最好以β角倾斜，如图1所示，该角最好在0°至7°范围，而在0°至3°范围最佳。角β自垂直于喷嘴组件10的纵轴线X-X的平面测量。各肋段16相互间隔开，且最好是按照预定的节距。通过确定各肋段16之间的间距，当肋段转动时，节距决定了喷嘴组件的轴向移动的速度，节距最好为每道螺纹0.08英寸，但也可在每道螺纹0.04至0.2英寸左右的范围内变化。已经发现，当节距和角β较大，例如在7°角和每道螺纹0.1英寸的节距之时，喷嘴组件更可能脱离接合或旋下。因此，大β角和大节距导致松脱的可能性较大。

尾部14用于插入注射器30的远端34。当尾部14插入注射器30时，各肋段14承纳于注射器30内部相应的槽36内，所以在插入和旋转后喷嘴组件10的各肋段16和尾端14包覆在注射器内。当各肋已插入和适当旋转时，它们随即处于其最终位置。

如图1所示，各肋段16是卡口安装型。也可采用传统的螺旋式螺纹。当尾部14和各肋段16插入注射器30时，旋转喷嘴组件，以使卡口安装的各肋段16与注射器内的槽36接合。直径较各肋段16和尾部14为大的过渡段18随后抵靠在注射器30的远端。

参见图1、4和7，联接注射器30的最佳的各肋段16具有四分之一的转动变化，意即它们位于管体一侧的圆周的约1/4和管体另一侧的圆周的约1/4。前导或最近端的螺纹17在横截面上最好宽于其它的螺纹。其余的肋段16最好具有相同的横截面宽度，尽管这并不作为要求。齿17比其它齿宽是为了保证喷嘴组件10在旋入锁定位置之前能完全插入注射器30之内。由于注射器30的内槽36的尺寸最好是能够承纳各肋段16的，所以用于承纳各肋段16的最近端的槽最好宽于其它槽。这样，除非喷嘴组件10完全插入注射器30，要将喷嘴组件10旋入锁定位置如果不是不可能的也是很困难的。

另外，最远端的螺纹19最好是半螺纹。所谓半螺纹指的是螺纹19位于喷嘴组件10的圆周的大约1/2。此螺纹19与和槽36相关联的最远端脊21相交接。由于槽36最好在注射器30的内侧相对布置，所以半螺纹19不能越过脊21。用这种方式，防止了喷嘴组件10向注射器的远端插入过远。宽齿17和长齿19的组合有助于保证在击发前喷嘴组件10能在注射器30内定位合适。

另外已经发现，如图7所示，各肋段16的横截面尺寸虽然并不关键，但对于本发明是很重要的。对于卡口安装，齿16的优选形式一般是选作锯齿螺纹。在需要螺纹承受较大纵向载荷之处，这种螺纹是最佳的。锯齿形螺纹还有助于防止肋段16在受载时转动。如图7所示，该锯齿螺纹16最好有一垂直于纵轴X-X(图5)的远缘、一大体平行于纵轴X-X的平顶和一倾斜的近缘。远缘的斜面最好在垂线的10°以内。自平顶表面的平面测量，倾斜近缘最好为29°，但可在20°-40°的范围变化。

如图1、4和5中所示，喷嘴组件10有一细长主体，构成一个与喷嘴组件10的远端的孔口42联通的腔40。诸如液态药剂的流体可以通过孔口42进入腔40。在注射过程中，流体也能从孔口42排出。喷嘴组件10的主体一般为圆柱形，且在其远端有一锥形的尖头44，在顶尖44的中心最好是沿喷嘴组件10的纵轴线X-X有孔口42。一圆柱形套环46自圆锥顶尖42的尾端向近端方向延伸。在近端方向紧接套环46的是过渡段18，它可以用来将喷嘴组件10联接到一个适配装置(未示出)、一个帽盖(未示出)、或其它任何需要联接到喷嘴组件的顶端的装置上。过渡段18最好包括多个凹坑48，其结构和规格制成用于与上面所讨论类型的另一个装置接合。过渡段18最好还包括一自过渡段18的两侧向外延伸的指示片50。指示片50在下面将进行更全面的讨论。

过渡段18上的凹坑48可以是能使喷嘴组件与另一个装置相联接的任何型式。在近端方向紧接过渡段18的是肋段16，接下来是尾部14。尾部14包括本发明的闭锁机构。

已经发现，因为注射器起动所形成的高速射流，所以喷嘴组件10在起动过程中有借助螺旋旋出而脱离接合的倾向。虽然当采用如图1和4所示的卡口安装时，这种效应更加显著，但是在使用传统螺旋安装的情况下，也可发现其存在。所以希望有一种机构，禁止住或锁住注射器，避免喷嘴组件的意外或偶然脱离。本发明旨在提供几种在起动过程中将喷嘴组件锁定在位的机构。

可以看到，闭锁机构的一第一实施例是使用柱销52，它自喷嘴组件10的尾部14的外圆周凸出。如图5所示，虽然单独一个柱销52也可有效使用，但是柱销52最好有两个。两柱销最好位于尾部14的相反的两侧。当尾部14插入注射器30时，柱销52接合在注射器30内部的凹槽54内。正如下面将更详细讨论的，此凹槽54可由止动元件20提供。

当尾部14和肋段16插入注射器30内且将肋段16旋入槽36时，柱销52最好能在凹槽54内移动，直至它到达最终锁定位置56。柱销52最好以与肋段16相同的速度轴向移动。当柱销52移动到最终锁定位置56时，喷嘴组件10已经完全旋入注射器30。柱销52到达最终锁定位置时，使用者最好能收到喷嘴组件10已经锁入的确实反馈。这种确实的反馈可以是一咔哒声响或触觉反馈。当到达锁定位置时，使用者最好还能感到阻力减小，从而知道它们已经到达正确和最终的锁定位置。

闭锁机构的一第二个实施例是采用尖头或凸起58，它自喷嘴组件10的尾部14向近端纵向延伸。尽管最好是有两个尖头58，但使用一个效果亦佳。尖头58最好位于尾部14的相反的两侧，如图4所示。最佳的是，尖头58处在0°和180°位置，同时柱销52处于90°和270°位置。当尾部14插入注射器30时，尖头58接合在注射器30内部的凹槽60内。凹槽60可以提供于布置在注射器30内部之中的止动元件20内。

当尾部14和肋段16插入注射器30且将肋段旋入槽36时，尖头58可稍下压，并沿注射器30的内表面移动，直至其与凹槽60接合。

横向狭槽64的位置最好靠近尖头58。此狭槽64使尖头58表现出可变形的特性。如果喷嘴组件主体采用塑料或类似的软材料，可以用不带狭槽64的尖头58。但是，为了使尖头58能向内弯曲，希望紧接尖头提供狭槽64，以使尖头58在到达凹槽60之前能略向内弯曲。当尖头58进入凹槽60时，它们到达最终锁定位置。当尖头58到达凹槽60时，喷嘴组件10已完全旋入喷射器30。当尖头58到达最终锁定位置60时，使用者应收到喷嘴组件10已经锁住的确实反馈。此确实的反馈可以是一声咔哒声响或触觉反馈。当到达锁定位置时，使用者还最好能感觉阻力的减小，从而知道已经到达正确和最终的锁定位置。尖头58最好是圆形的，这有助于它们在到达最终锁定位置之前在注射器30内部移动。

尖头58和柱销52均表现出充分的可变形性能，使得喷嘴组件10能自注射器30旋出。

根据本发明的优选实施例，上述喷嘴组件10是用金属且最好是不锈钢整体构成的。这种类型的喷嘴组件10一般是可重复使用的。喷嘴组件10的另一个优选实施例是用塑料整体构成的。这种类型的喷嘴组件10一般是一次性的。其它材料也可用来构成喷嘴组件10。优选的塑料是聚碳酸脂，例如Bayer生产的Makrolon。

本发明的另一特点是为使喷嘴组件10在注射器30内适当定位而使用指示装置。喷嘴组件10最好包括两个不同的指示装置50、66，尽管预计用一个指示装置而不要另一个也可以。注射器30最好还应包括另一个指示装置68，它与喷嘴组件10上的指示装置50、66结合使用，以使喷嘴组件10恰当地对正。注射器30上的指示装置68沿注射器30的边缘70位于远端。指示装置68可以是向外延伸的舌片或凸起，但最好是一个标记，例如深色线或方块，如图3中虚线所示。注射器30上的指示装置68与喷嘴组件10上的指示装置50、66协同工作。这些指示装置50、66、68非常有用。因为喷嘴组件要例行从注射器30的主体上取下。通过提供指示器，喷嘴组件10可以很容易地对正，以便正确插入注射器。

设置于喷嘴组件10上的指示装置有两种类型。第一指示装置66可以布置在尾段14的圆周的一侧，或最好是两侧。此指示装置可以是切入喷嘴组件尾段14的缺口，或者是作为凸起的模制在尾段14上的指示装置66。图1中所示的指示装置66呈“A”字形，但也可以是任何其他类型的指示标记，例如圆点。

如上所述，第二指示装置50最好处于过渡段18上，且布置在过渡段18的近边缘。指示装置50最好自过渡段18向外延伸。如图6所示，尽管用一个也可以，但第二指示装置50最好有2个。第二指示装置50最好是一个自过渡段18的侧面向外延伸的舌片。

第一指示装置66的定位最好与尖头58有相同的旋转角度，而第二指示装置50的定位最好与柱销52有相同的转动角度。因此，第一指示装置66最好是位于0°和180°，而第二指示装置的位置是在90°和270°。但是指示装置的间距由喷嘴装置进入注射器的接合点或进入点到锁定点的位置差来决定。因此，此指示装置可以使用，与诸如柱销和凹槽的锁定装置无关。例如一个指示装置可以用来表示使用者如何将带有卡口安装齿的喷嘴组件插入注射器，并且当喷嘴组件旋转后，可以用来指示喷嘴组件已经完全旋入了。

在操作中，第一指示装置66最好与注射器指示装置68对正，将喷嘴组件10插入注射器30。而后旋转喷嘴组件10，使肋段16与槽36接合，闭锁机构52、58与凹槽54、60接合。当喷嘴组件10已经完全旋入，使闭锁机构52、58与凹槽54、60接合时，第二指示装置50将与注射器指示装置68对准，指示使用者，喷嘴组件10已经完好地安装在注射器30内。

如上面所讨论的，在注射器30中可以使用止动元件20，与闭锁机构52、58协同作用。希望有止动元件20是因为它可以用金属例如不锈钢制成，而注射器30可以用诸如塑料的软材料制成。金属的止动元件为闭锁机构提供了强硬的其抵靠的表面。如此，就更好地防止了意外脱离接合。同传统的塑料注射器主体相比，金属止动元件不大可能损坏。金属止动元件也是有用的，因为注射器30做少量改动它就能很容易地插入注射器30。止动件20以透视图形式示于图2，以正视图形式示于图8和9。

止动元件20最好是一具有远端22和近端24的圆柱体。如图3所示，止动元件20最好靠近注射器主体的远端固定。通过将止动元件20定位在注射器30内壁的圆环脊26之后可将其固定在注射器30内。而后动力单元32位于止动元件20附近。喷嘴组件的尾部14可以插入止动元件20的远端22。因此，止动元件20的尺寸最好制成能够容纳喷嘴组件10的尾部14。

壁28最好位于止动元件20的近端24。壁28最好包括一容纳注射器30的活塞72(示于图14和15)的开口70，如图10和11所示。活塞72自动力单元32接受能量，推动药剂排出喷嘴组件10的内腔40。因此，壁28上的开口70的尺寸能容纳活塞72的直径。

壁28还包括至少一个承纳第二闭锁机构，即尖头58的凹槽或槽60。如图10和11所示，槽60垂直于壁28内的止动元件20的纵轴线X-X延伸。如图2、8和9所示，止动元件20包括便于与槽60配合的孔65。该槽自止动元件20的外圆周延伸到壁28上的开口70。当在喷嘴组件10上采用两个尖头58时，槽60最好是相对于开口70的中心线不对称或径向偏置的。槽60的不对称为尖头58进入槽60提供了突然落入。为了容纳尖头58，槽60在壁28上最好相互旋转180°，尖头58最好也相互旋转180°。但是，如果尖头58相互间处于180°的位置，槽60最好与尖头58处在相同的径向角度。

止动元件20还包括一个容纳第一闭锁机构，即柱销52的凹槽54。此第二凹槽54最好呈大体为L形狭槽的形式。狭槽的一第一开口72自止动元件20的远端部分沿着止动元件20的长度方向轴向延伸。狭槽54的一第二开口74自第一狭槽的端部以角K呈螺旋形式延伸。此角K最好与喷嘴组件10的肋段16的部分螺旋具有相同的节距和角度β。角K使柱销52以与肋段16相同的速度轴向移动。棘爪56位于第二开口74的另一端，用于将柱销52接纳于锁定位置。

在使用中，当在喷嘴组件10上的柱销52和尖头58两者均采用时，喷嘴组件10在使柱销52与L形狭槽54的第一开口72对准的情况下插入注射器30和止动元件20。当喷嘴组件10已经完全纵向上插入止动元件20时，将其旋转，以将卡口的肋段16旋入注射器30上的相应的槽36内，如图3所示。狭槽54的第二开口74的尺寸最好是这样，当肋段16旋入槽36时，喷嘴组件10和止动元件20之间呈轻度过盈配合。随着喷嘴组件10的转动，柱销52沿L形狭槽54的第二开口74运动，直至其进入棘爪56。当柱销52进入棘爪56时，喷嘴组件10应完全旋转，使肋段16已和槽36接合。当柱销52到达棘爪56时，使用者最好能听到一声咔哒声响或收到一触觉信号，表示柱销52已经进入棘爪56。此触感可以是某种阻力的减小。柱销52一旦位于棘爪56内，第一闭锁机构52接合，并将阻止喷嘴组件10在注射器30起动过程中脱落。除了提供一个锁定位置，L形狭槽有助于保证喷嘴组件完好地插入和定位于注射器。因此，L形狭槽也有助于阻止喷嘴组件在注射器内的不正常脱离接合。

对于第二闭锁机构58，当喷嘴组件10旋入止动元件20，使肋段16与注射器30的槽36接合时，尖头58受到阻力，抵靠在壁28的内侧。随着肋段16的进一步旋入，此阻力增加。在喷嘴组件10的尾部14靠近尖头58提供有狭槽64时，尖头将略向内变形，足以使喷嘴组件10完全旋入止动元件20和注射器30。随着肋段16到达槽36内其移动路径的端部，尖头58将进入布置在壁28的内侧的凹槽60中，因此当喷嘴组件10完全旋入最终位置时，尖头58将处于凹槽60内。此闭锁机构有助于防止喷嘴组件10在起动过程中意外脱离接合，因为喷嘴组件10的旋转受阻。同时结合使用两种闭锁机构52、58，有助于进一步保证喷嘴组件10不脱离接合。这与使用节距最佳化的卡口螺纹16相结合将进一步有助于防止意外脱离接合。

图12给出了本发明改进后柱塞设计的一第一实施例。柱塞80一般处于喷嘴组件10的内腔40内，如图16所示。如更清楚地示于图21的柱塞80的一第二实施例，当喷嘴组件10联接到注射器30时，柱塞80与注射器30的活塞72相联接，活塞72联接到动力源32，所以当动力源32起动时，活塞72向远端推动柱塞72使药剂通过孔口42自内腔40排出。

在注射器30起动后，柱塞80移动到腔40的远端。为了重新装载动力源和更换喷嘴组件10，必须将柱塞80从活塞72上取下，从而可以重新安装一个消毒后的喷嘴组件。对于以前的柱塞已经发现有问题，起动后它们经常难于自活塞72上取下，所以当喷嘴组件自注射器30上取下时，柱塞80仍保持与活塞相联。结果，柱塞需要用人工取下，例如借助外力或将其损坏。本柱塞80和喷嘴组件10设计为通过在柱塞80上提供向外弯曲的支脚或支腿82来减轻这一问题。

如图12所示，本发明的柱塞80包括一个远端和一个近端。柱塞80最好呈圆柱形，其尺寸与喷嘴组件10的内腔40适当配合，但能在其中滑动。柱塞80的顶尖84位于其远端且其形状最好与喷嘴组件10内腔的远端的内轮廓大致匹配。柱塞80靠近顶尖84最好包括一密封装置86。该密封装置86有助于防止任何药剂在注射器30起动之前或期间从密封装置86旁通过。密封装置86在使用中最好是受压的，以便在内腔40中提供一紧配合，如图16所示。

多个支脚或支腿82处于柱塞80的近端。支脚82用于与注射器30的活塞或推杆72相联接。本发明的支脚82一般向外弯曲或屈曲，但具有足够的柔性相对于其正常位置弯转，所以柱塞80可以在腔40内滑动。如图14所示，尽管可以采用其它数目的支脚82，但支脚82最好是四个。活塞72的前导部分88最好制成与柱塞支脚82相联接的形状，如图21所示。各支脚82包括一个围绕活塞72的前导部分88的唇缘90。各支脚82绕柱塞80的外圆周最好以均匀的角度相间隔。支脚82还包括支柱92，其处在柱塞80的纵轴线X-X上，对中地位于各支脚82之间。此支柱92用于在动力源32起动时与活塞72接触。当动力源32起动时，活塞72向远端移动直至其与支柱92接触，在这一点，柱塞80和活塞72共同运动，将药剂通过孔口42排出内腔40。如果活塞72的前导部分具有与支脚唇缘90和支柱92之间的距离大体相同的长度，那么活塞72将不相对于柱塞80纵向移动，如果活塞72的前导部分88的长度小于唇缘92和支柱94之间的距离，那么活塞72将相对于柱塞80纵向移动直至它与支柱92接触。

柱塞80的向外弯曲的支脚82的长度可以短于柱塞80的长度，并在其近端延伸。唇缘90位于支脚82的近端，如图13中以零件分解截面图所示。支脚82的近端最好包括几个斜面。一第一斜面91最好处于约20°的角Δ，但可在0至40°的范围变化。此斜面有助于使柱塞与活塞72脱离接合。一第二斜面93最好处在约30°的角E，但可在0至90°的范围变化。提供第二斜面，有助于前导部分88在喷嘴组件10插入注射器30时进入柱塞80的近端，与支脚82接合。

图15给出柱塞80于15-15部分的截面图。在此位置，柱塞80为圆柱体且最好呈现圆形的横截面，与凹槽81构成X或交叉形状。在一侧，此交叉截面有一短臂83，带有向外延伸的凸出部分85。由于柱塞80一般用模制工艺制造，凹槽81和短臂83是用于模制工艺的。挖出凹槽81是为了减少柱塞的收缩，臂83用作与模具的联接点，而凸出部分85是柱塞与模具分离的点。通过提供短臂83，在与模具脱离后，柱塞不需要额外的表面加工。

喷嘴组件10的内腔40在近端包括一倾斜部分96，用于承纳向外弯曲的支脚82，如图5和16所示。此倾斜部分96最好倾斜充分，以使柱塞80的支脚82进入该倾斜部分和使活塞72在起动后与柱塞80脱离。

在操作中，柱塞80处于内腔40内，支脚82抵消其向外弯曲的特性向内压缩。注射器30起动后，柱塞80处于内腔40的远端。为了重新装备动力源32和更换喷嘴组件10以供下次注射，活塞72将退回至近端。随着活塞72向近端移动和随着柱塞80到达内腔40的外扩部分96，如图16所示，外弯的支脚82向外弯曲，回复到其松弛位置，并进入倾斜部分96。由于使支脚82向外弯曲到其松弛位置，提供了间隙，因此支脚82的唇缘90不再与活塞72的前导部分88接合。结果，活塞72可以容易地自柱塞支脚82回撤。当喷嘴组件10自注射器30旋下时，柱塞80保持在喷嘴组件10内，从而减轻了以前存在的柱塞80不能从活塞72脱离的问题。

尽管其它材料也可使用，但第一实施例的柱塞80最好用塑料制成。当柱塞为一次性使用时一般选择塑料。较好的塑料包括以下聚合物：聚碳酸脂、丙烯酸类、聚丙烯和聚苯乙烯。

柱塞80的一第二实施例示于图17。此柱塞80呈现出许多与图12所示柱塞相同的特性，但还包括一脆性部分100。柱塞80包括一个远端和一个近端，且最好是圆柱形，其尺寸与喷嘴组件10的内腔40适配，但能在其中滑动。柱塞80的顶尖84位于其远端且其形状最好与喷嘴组件10内腔40的远端的内轮廓大致匹配。柱塞80靠近顶尖84最好包括一密封装置86。该密封装置86有助于防止药剂在注射器30起动之前或期间从密封装置86旁通过。密封装置86在使用中最好是受压的，以便在内腔40中提供一紧配合，如图16所示。

多个支脚或支腿82位于柱塞80的近端。支脚82正常状态下向外弯曲，活塞72的前导部分88最好制成与柱塞支脚82联接的形状，如图21所示。各支脚82包括一个围绕活塞72的前导部分88的唇缘90。除了在其内表面上包括唇缘90外，支脚82在外表面包括脊94，唇缘90和脊94均处于支脚82的近端，如图18中以零件分解截面图形式所示。

脊94用于与喷嘴组件10的近端的倾斜部分96上的环形槽98相关联，如图21-23所示。槽98最好位于向外倾斜部分96的最宽部分处，且其尺寸适于承纳脊94。槽98和脊94有助于防止柱塞80在活塞72与支柱92接合前被推入喷嘴组件10。当活塞72将足够的压力施加到支柱92上时，支脚82将与槽98脱离接合，使柱塞80向远端移动，使支脚82和唇缘92与前导部分88接合。槽88最好还包括一倾斜的近缘99，提供它是为了便于制造。倾斜近缘99最好以角θ倾斜，与纵轴线X-X成约45°，但角θ可以在0°至90°范围变化。

如图17和20所示，第二实施例的柱塞80是脆性的。使用脆性活塞是众所周知的，如在此引用作为参考的美国专利申请No.08/608,799中所述。柱塞80有一第一驱动件110和一第二驱动件120。如图所示，这些部件总体为圆柱形，带有特殊形状的底112、122和端部114、124。尽管可以采用具有D形端部和底部的柱塞，但最好是使用改进D形，其中D81的圆弧部分已经去掉了，如图20所示。这些驱动件110、120借助脆性连接件或桥100连接在一起，横跨预定缝隙G呈相间隔关系。

如图17所示，优选的脆性桥100是第一和第二驱动件110、120的较薄，搭接和连接部分。为了提供一个局部剪力区，脆性桥的高度最好是最小。脆性部分100可以布置在第一和第二驱动件110、120的端部114、124两者的直侧边附近。脆性部分100的前导部或远端缘111最好呈尖角形。此尖角提供了应力集中，当适当的载荷施加到第二驱动件120上时，有助于剪断该脆性部分。脆性部分100的尾缘或近缘121最好是圆形的，确定一个半径。确定此半径是为了提供整齐的两部分断裂，它使得第二驱动件120闭合第一驱动件110和第二驱动件120之间的缝隙G。

再者，在构成脆性部分100的槽的端部有凹槽123。这些凹槽位于底部112、122，靠近脆性部分100，且其形状和尺寸是为了在剪断过程中承接自脆性部分100破碎开来的碎屑或废料。提供凹槽123是为了避免碎屑和第一和第二驱动件110、120的运动之间的干扰。

脆性部分100最好距纵轴线X-X有一小段距离，目的是有助于提供一个在施加上足够大小的力时将被剪断的脆性联接部分。柱塞80，包括脆性桥，最好用塑料制成，且其结构和尺寸是使脆性部分100能承受移动或抽动柱塞将药液抽入腔40而不折断的力“p”。典型情况下，丙烯酸聚合物不但能提供承受装药或药剂充注过程所需的强度，而且当施加起动力时也有足够的脆性折断。本发明的脆性部分100设计为在施加大于力“p”的力“P”时剪断。

或者，脆性柱塞80可与预充注腔40结合使用，从而无需纵向移动柱塞80将药液抽入腔40或从其中排出多余的液体或气泡。

第一驱动件110的前导端包括诸如0型密封圈或类似物的密封装置86，最好是绕其外周缘构成，以提供与腔40的内壁的密封。柱塞80本身可以是一密封装置。如果需要，在第二驱动件120的尾端可以包括其它密封装置或密封件，通过减少空气从第一和第二驱动件110、120周围进入腔内和通过防止由于液体自驱动件周围排出该腔而使空气自孔口42进入，为该腔提供更好的密封，防止液体泄漏。

作为充注操作的一部分，将柱塞80向远端方向推入腔40内，将空气自内腔清除，如图21所示。随着柱塞80向近端方向抽拉，在腔内建立部分真空，药液通过孔口42抽入腔40内。

应当指出，脆性连接部分的尺寸和结构是这样的，通常伴随有抽拉和注射前空气或药剂缓慢射出的推拉动作所要求的力“p”不会折断桥100。一旦有相对较大的注射力“P”施加到推杆上，该力将显著大于力“p”，推杆将此力“P”传递到第二驱动件120上，并折断脆性部分100。这使第二驱动件120闭合缝隙G且将力传递给第一驱动件110，使相应的底112、122和端部114、124碰到一起，将药剂射出腔40。具体地讲，第二驱动件120的端部114与第一驱动件110的底部112接触，同时第二驱动件120的底部122与第一驱动件110的端部124接触，迫使第一驱动件110向腔的孔口42运动，将液体自其中排出。

图22A给出注射完成且所有药剂射出后柱塞80的位置，在此位置，脆性连接部分100已经折断，从而第一驱动件110和第二驱动件120接触，柱塞80位于腔40的远端。

最后，图22B给出注射完成且喷嘴组件10已经从注射器旋出或松开后的柱塞80的位置。喷嘴组件10已经旋出，使肋段16脱离注射器30且可以拆除。在这一点，随着喷嘴组件10自注射器抽出或推回，活塞72和第二驱动件120在腔40内朝近端运动，直至外弯的支脚82与喷嘴组件10的外斜部分96相接合。当此接合在倾斜部分96内发生时，活塞72脱离支脚82，而喷嘴组件10可从注射器30完全拆除。这样，第一驱动件110和第二驱动件120保留在喷嘴组件内，且很容易从注射器30上取下，而后喷嘴组件10不能再次使用，必须丢弃。这就防止了所不希望的喷嘴组件重复使用。

在注射器的正常操作中，注射装置的活塞72有效地联接到能源32，将突发力或冲击“P”施加到第二驱动件120上，足以使第二驱动件120撞向第一驱动件110。这一作用足以驱动腔40内盛放的液体通过孔口42向外，以例如超过5000psi的峰值射流压力排出孔口42。此突发力“P”能够在注射开始之前折断脆性桥100。具体地讲，施加到第二驱动件120上的力“P”通过桥100传递给第一驱动件110。开始时，密封装置86中的摩擦力产生足够的摩擦，瞬间阻止柱塞80运动。一旦此摩擦力被克服，柱塞80开始运动并将压力施加给腔40内的药剂。这在第一驱动件110上产生阻力或反压。当液体施加到第一驱动件110上的阻力和第二驱动件120向第一驱动件110施加的力之间的差值达到一预定水平时，桥100折断，且第二驱动件120撞击第一驱动件110。

或者，脆性桥100可以在相对较大的注射力“P”施加到活塞72上之前由一大于力“p”的中间力折断。这种中间力可以由例如通过孔口42作用在腔40内所含液体上的压力或由其它触发机构产生。

在产生穿透患者的皮肤所需的最佳压力尖峰方面，缝隙“G”起重要作用。改变缝隙“G”将改变施加在第一驱动件110上的初始力。因此可以通过缝隙G来改变峰值压力。根据药剂的粘度，所需的注射穿透深度和其它可能影响初始注射压力输出的参数也可改变此峰值压力。本技术领域中的一个技术人员可以通过常规试验对于任何与特定药剂结合使用的脆性柱塞确定最佳缝隙。有利地是，脆性柱塞80或喷嘴组件10或这两者可用不同的颜色制造，其中各种颜色表示一种预定的缝隙G的宽度。这种颜色编号体系将帮助使用者对于具体的应用情况选择合适的喷嘴组件10。另外，折断桥100的力的大小可以通过改变桥100的尺寸来调节。

可以理解，根据本发明的脆性柱塞还可与具有皮下针头的注射器结合使用，脆性桥可以在注射开始前也可以在注射完成后折断。还可以理解，也可以使用带有外弯支脚的柱塞，而没有脆性部分。

上面讨论了本发明的各种特点，可以理解，本发明的各种特性可以单独采用，也可采用其任意组合。因此，本发明不仅局限于此处所示的特定优选实施例。

再者，应该理解，对于那些本发明涉及的技术领域内的专业人士，在本发明的实质和范围内可以进行变化和改进。相应地，由精通本技术的人士根据本文以上公开内容做出处在本发明范围和实质之内的所有现成的简单改进应包括在本发明的其它实施例内。本发明的范围即由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种可在流体腔内滑动的柱塞，其包括：

一个具有一个远端和一个近端的主体，上述远端用于将流体排出或将流体抽入该腔；以及

多个位于柱塞的近端向外弯曲的支脚，上述支脚与产生力的部件有效地相关联。

2.如权利要求1所述的柱塞，其中，该腔有近端和远端，靠近其近端带有一外扩部分，上述外扩部分的结构和尺寸是制成用于承纳该外弯支脚，目的是使产生力的部件自支脚上脱离。

3.如权利要求1所述的柱塞，其中，该外弯支脚有一内表面和一外表面，且一唇缘位于内表面上。

4.如权利要求3所述的柱塞，其中，该外弯支脚有一位于外表面上的脊部，且内腔的上述外扩部分包括一环形槽，用于承纳该脊部。

5.如权利要求3所述的柱塞，其中，该产生力的部件包括一前导部分，且当支脚位于腔内时，支脚的唇缘与该前导部分接合。

6.一种适于与注射装置配合使用的喷嘴组件，其包括：

一个用于盛装流体的腔，且在一端有一个供流体通过的孔口；

一个产生力的部件，用于产生将流体排出或将流体抽入腔内的力；以及

如权利要求1所述的柱塞。

7.如权利要求6所述的喷嘴组件，其中，该柱塞用丙烯酸聚合物制成。

8.如权利要求7所述的喷嘴组件，其中，该柱塞用从以下一组材料中选出的聚合物材料构成，包括聚碳酸脂、聚丙烯、聚苯乙烯和丙烯酸类。

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