CN2782118Y - 全自动自毁式输液器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动自毁式输液器，由外套、针尖、弹簧、矩形环、管形扣、穿刺体、蝶形活塞、针座、软管、滤液器、流量调节器、滴斗、滴管、瓶塞穿刺器和护套组成。针座本体前端圆柱体由外套内壁上的环形凸缘定位在外套内腔前端，尾部凸设一矩形平台外环；蝶形活塞的塞体设置在平台外环的矩形内腔中；针座本体前端圆柱体外面套一弹簧，中段套一穿刺体；弹簧和穿刺体的外面套一管形扣，矩形环套于管形扣扣臂之上。在使用完毕时，针座被自动刺断成两部分，针头自动回缩到外套腔体内，整个输液器针尖回缩和自毁过程不依赖使用者的操作而自动完成，具有使用方便、安全的特点。

Description

全自动自毁式输液器

技术领域

本实用新型涉及一种新型的医用输液器，特别是一种全自动自毁式输液器。

背景技术

由于常用的一次性输液器存在可重复使用，造成使用者间交叉传染疾病(如艾滋病、肝炎、SARS等)的弊端，一些自毁式输液器相继问世，如中国专利号为03222305.6的“一次性使用自毁式输液器”和中国专利号为03266826.0的“一种改进的自毁式输液器”等。这些自毁式输液器存在两个共同缺陷：一是其自毁功能必须借助使用者有意识的操作才能实现，即通过人工破坏输液器的必要技术结构，使输液器不能再使用，这一缺陷不仅使医务人员要多付出破坏输液器必要结构的额外操作，而且客观上给故意重复使用者留下了重复使用的机会，不能从根本上杜绝输液器重复使用的现象；二是这些自毁式输液器对常用输液器的改进主要集中在瓶塞穿刺器及其相邻部位，而真正因重复使用造成交叉传染疾病的关键部位是输液针，如果输液针在使用后不能自动改变结构，就可被重复使用。因此，医学临床上需有一种自毁功能更完善，使用更方便、安全的自毁式输液器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种不依赖使用者操作行为的全自动自毁式输液器，在输液完毕针尖拔出机体时，针座被自动刺断成两部分，使输液器不能再使用，且针头自动回缩到外套腔体内，以防止伤及人体。为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种全自动自毁式输液器，由瓶塞穿刺器、滴管、滴斗、流量调节器、滤液器、粗软管、细软管、针座、针柄和针尖组成；所述穿刺器内腔与所述滴斗间由所述滴管连通，所述滴斗与所述滤液器间由粗软管连通，所述粗软管贯穿于所述流量调节器，所述滤液器与所述针座、针头间由细软管连通；其特征在于：所述针座的外面设置一分体外套，所述针柄设于外套前部，外套前部内腔容纳相关部件，后部中空，后端变形为与所述细软管相接的连通管，定位后前后两部分粘结为一体；所述针座本体前端圆柱体由外套前部内壁上的环形凸缘定位在其内腔前端，中部圆柱体表面设置两个圆对称凹坑，尾部设置一圆柱形梯台，尾端凸设一矩形平台外环；所述矩形平台的中间设置一环形凹槽，其内腔分设为一环形内腔和两个矩形内腔；所述矩形内腔位于环形内腔的两边；所述环形内腔的底部设置一环形凹槽；所述平台外环矩形平面与所述两矩形内腔间各设置一相通的小孔；设置一蝶形活塞，其内腔套于所述针座本体圆柱体上，其一端两翼的塞体分别置于所述两矩形内腔中，其另一端设置两个不同轴向角的大、小环形斜面；所述大环形斜面端部轴垂面上沿轴向设置有平行布置的推杆；所述针座本体中段的圆柱体外面套一穿刺体；所述穿刺体一端设置沿圆周对称分布的尖刺，穿刺体表面沿轴向设置有定位条形平面，内壁上设置一环形梯台；所述环形梯台与所述针座本体尾部圆柱形梯台相配合；针座本体前段圆柱体外面套一弹簧，弹簧定位于外套前部内壁环形凸缘与穿刺体之间，定位后弹簧的长度短于自由状态的长度；所述弹簧和穿刺体的外面套一管形扣；所述管形扣一端外沿设置一环形凸缘，固定于外套前部内壁上的环形凹槽中，另一端设置两只圆对称扣臂；所述扣臂的前段外侧设置一横向V型凹槽和一楔形凸台，末段内侧设置一向内的扣齿，末端为一轴垂面；所述扣齿的前段为平面段，末段设置一轴向斜面；所述管形扣的内壁上沿轴向设置有与扣臂内侧相连的定位条形平面，与所述穿刺体外表面的条形平面相配合；所述扣臂外侧平面延伸至圆面的凸起部分为定位键，与外套前部内壁的键槽相配合；所述扣臂两楔形凸台的外侧套一矩形环，使所述扣臂自V型凹槽处向内折弯，并使所述扣齿嵌入所述针座本体表面的凹坑内；所述矩形环的内侧斜面与所述楔形凸台的外侧斜面相配合；定位后，所述穿刺体在所述压缩弹簧初始回复力的作用下其尖刺间隙部位抵于所述扣臂内侧弯折处；所述蝶形活塞、矩形环、管形扣、穿刺体和弹簧的动作状态取决于临界压强值的设定和所设临界压强值与使用过程中实际液压值的动态差。

上述平台外环的矩形平面与两矩形内腔间的小孔直径为0.05mm-0.3mm。

上述临界压强值为2000Pa-5000Pa。

上述扣臂的V型凹槽分别至扣齿和扣臂末端的长度之比(L₂/L₁)、弹簧的初始回复力(F)、矩形环扣于楔形凸台上和扣齿平面段扣于穿刺体之上的静摩擦因素(μ)、楔形凸台外侧斜面的轴向角角度(α)、矩形环套于楔形凸台后扣臂的轴向倾角角度(α′)、扣齿斜面与轴垂线的夹角角度(θ)、动作过程中扣齿斜面与轴垂线夹角角度的增加值(θ′)、小环形斜面的轴向角角度(β)、大环形斜面的轴向角角度(β′)、临界压强值(P₂)、蝶形活塞的两塞体底平面面积之和(S)分别满足临界平衡方程：(1/2)μFsin2α′cos(α-α′)-P₂S＝0、2μFL₂/L₁-P₂Ssin2β＝0和(L₂/4L₁)Fsin2(θ+θ′)sin2β′-P₂S＝0。

使用时，将瓶塞穿刺器插入瓶塞，调整流量调节器，使药液在重力作用下沿滴管、滴斗、粗软管、滤液器、细软管、经输液针头流出以排出器内空气，同时，微量药液从两小孔进入矩形内腔与蝶形活塞塞体构成的密封区域，推动蝶形活塞沿轴向运动；在蝶形活塞的推杆将矩形环推离楔形凸台时，蝶形活塞小环形斜面的端部也正好抵住扣臂端部，使蝶形活塞不能继续运动。

当排气完毕，调整流量调节器使药液停止流动时，输液器针部的液压消失，蝶形活塞所受推力也随之消失，被折弯的扣臂在穿刺体的作用下复原，穿刺体的尖刺间隙部位抵于扣齿的平面段，同时，两扣臂端部的内侧距离变为大于蝶形活塞小环形斜面端部的直径。

当调整流量调节器使药液输入人体静脉时，输液器针部的液压升高，再次推动蝶形活塞沿轴向运动，使蝶形活塞的小环形斜面从管形扣扣臂的内侧插入，将其撑开，扣齿与穿刺体的接触面由原来的平面段变为斜面段，弹簧回复力经穿刺体、扣齿斜面、扣臂端部作用于大环形斜面。由于输液过程中蝶形活塞始终受到液压的轴向作用，使大环形斜面始终对扣臂端部施以反作用力，阻止扣臂进一步撑开。

当输液完毕针尖拔出机体时，输液器针部的液压迅速消失，大环形斜面对扣臂的反作用力也随之消失，穿刺体在压缩弹簧回复力的推动下将扣臂全部撑开，沿轴向刺断针座本体与外环相连部位的薄壁，穿刺体内壁上的环形梯台抵住针座本体尾部的圆柱形梯台，将针座本体及针尖一并推入外套后部的空腔内。

本实用新型采用以上技术方案，实现了输液器针尖回缩和自毁过程的全自动化，整个针尖回缩和自毁过程不依赖使用者的操作而独立完成，既使医务人员免于销毁输液器的额外操作，又使故意重复使用输液器者无机可乘，且消除了处理报废输液器过程中针尖伤及人体和交叉感染疾病的隐患，从根本上弥补了现有自毁式输液器的缺陷，具有使用方便和安全的特点。

附图说明

图1、本实用新型的整体结构示意图；

图2、本实用新型的局部结构分解图；

图3、本实用新型的局部结构剖视图；

图4、本实用新型针座的立体结构示意图；

图5、本实用新型针座的立体结构主视剖面图

图6、本实用新型针座的立体结构左视剖面图；

图7、本实用新型针座的立体结构俯视图；

图8、本实用新型蝶形活塞的立体结构示意图；

图9、本实用新型蝶形活塞的立体结构剖面图；

图10、本实用新型管形扣的立体结构示意图；

图11、本实用新型管形扣的立体结构剖面图；

图12、本实用新型矩形环的立体结构示意图；

图13、本实用新型穿刺体的立体结构示意图；

图14、本实用新型穿刺体的立体结构剖面图；

图15、本实用新型矩形环与管形扣扣臂定位的立体结构剖面图；

图16、本实用新型蝶形活塞与管形扣扣臂相互作用的立体结构剖面图；

图17、本实用新型相关部件共点力临界平衡示意图；

图18、本实用新型穿刺体使针座本体与外环相分离的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1至18所示，本实用新型提供了一种全自动自毁式输液器，由外套1、针尖2、弹簧3、矩形环4、管形扣5、穿刺体6、蝶形活塞7、针座8、细软管9、滤液器10、粗软管13、流量调节器14、滴斗15、滴管16、瓶塞穿刺器17、护套18和一组使相关部件有效动作的关系式组成。

瓶塞穿刺器17的内腔与滴斗15间由滴管16连通，滴斗15与滤液器10间由软管13连通，软管13贯穿流量调节器14，滤液器10与外套后部12的内腔间由细软管9连通，外套后部12的内腔与置于外套前部11内腔中的针座8和针尖2相通。

外套前部11的外面设一针柄111，内腔容纳相关部件，后部12中空，末端变形为与细软管9相接的连接管，定位后外套前后两部分粘结为一体。

针座本体81内设有针孔811，中部圆柱体表面设置两圆对称凹坑813，尾部设置一圆柱形梯台812，尾端凸设一矩形平台外环82，平台中间设置一环形凹槽823，其壁厚最薄处为0.1mm-0.3mm。针座本体81前端圆柱体由外套11内壁上的环形凸缘114定位在内腔前端。

矩形平台外环82的内腔分设为一环形内腔826和两个矩形内腔827、828；环形内腔826的底部设置一环形凹槽824，其环形直径大于凹槽823的环形直径，使得针座本体81与平台外环82相连处形成两个环形薄弱部位；平台外环82的矩形平面825与两矩形内腔827、828间各设置一相通的小孔821、822，其直径为0.05mm-0.2mm。

蝶形活塞7一端的两个矩形塞体71和72分别置于两个矩形内腔827和828中，另一端为环形斜面73，内腔76套于针座本体81之上。塞体71和72的侧面各设置一环形凹槽711和721，以增强塞体51的密封性；塞体71和72与矩形内腔827和828的接触面加润滑剂，以减少两者间的摩擦力，使该摩擦力在系统结构中可忽略不计；塞体71和72的底平面712和722面积之和为S(M²)；当底平面712和722受到液压P₁的作用时，塞体71和72所受轴向作用力f₁为：

       f₁＝P₁S(N)                 (1)环形斜面73包括一个轴向角角度为β的环形斜面731和一个轴向角角度为β′的环形斜面732。环形斜面732端部的轴垂面74上沿轴向设置有平行布置的推杆75(或推板)。

针座本体81中段的圆柱体外面套一穿刺体6。穿刺体6的一端设置沿圆周对称分布的尖刺61；穿刺体6的表面沿轴向设置有起定位作用的条形平面62；穿刺体6的内壁上设置一环形梯台63，能与针座本体81尾部所设圆柱形梯台812相配合。穿刺体6的外径小于蝶形活塞内腔76和环形内腔826的内径，使得穿刺体6能顺畅穿过蝶形活塞内腔76和环形内腔826。

针座本体81前段圆柱体外面套一弹簧3，弹簧3定位于外套11内壁上的环形凸缘114与穿刺体6之间，定位后弹簧3的长度短于自由状态的长度，其初始回复力F为2.5N-3.5N。

弹簧3和穿刺体6的外面套一管形扣5。管形扣5一端的端部外沿设置一环形凸缘52，定位于外套前端内壁上的环形凹槽112中，另一端设置一对圆对称扣臂51；扣臂51的前段外侧设置一横向V型凹槽511和一楔形凸台512，末段内侧设置一向内的扣齿514，端部513为一轴垂面；扣臂51在V型凹槽511部位的臂厚最薄处为0.1mm-0.3mm，使得当扣臂81受到向内压力或向外撑力作用时，能自V型凹槽811处折弯，其形变回复力在系统结构中可忽略不计；楔形凸台512外侧斜面5121的轴向角角度为α；扣齿514前段为平面段5141，其长度为L₃，末段设置一轴向斜面5142，斜面5142与轴垂线的夹角角度为θ；V型凹槽511至扣臂末端513的长度为L₁，至扣齿平面段5141的长度为L₂；扣臂51外侧平面延伸至圆面的凸起部分为定位键515，定位后置于外套前部内壁的键槽113中。管形扣5的内壁沿轴向设置与扣臂51内侧相连的定位条形平面53，与穿刺体6外表面的条形平面62相配合。

楔形凸台512的外侧斜面5121上扣一矩形环4，使扣臂51自V型凹槽511处向内折弯，扣齿514嵌入针座本体81表面的凹坑813内，并使两扣臂端部513间的内侧距离小于环形斜面731端部的直径，外侧距离大于环形斜面731端部的直径；矩形环4扣于楔形凸台512后使扣臂51向内弯折的轴向倾角角度为α′；矩形环4的内侧斜面41与楔形凸台512的外侧斜面5121相配合；定位后，穿刺体6在压缩弹簧3初始回复力的作用下其尖刺间隙部位抵于扣臂51内侧的弯折处，矩形环内侧斜面41与楔形凸台外侧斜面5121间的静摩擦因素为μ，μ的值为0.16-0.22。

上述蝶形活塞7、管形扣5、穿刺体6和弹簧3等内部装置的自动动作取决于临界压强值P₂的设定。临界压强P₂的含义是指：当输液器针部液压P₁小于或等于P₂时，内部装置不动作；当输液器针部液压P₁大于P₂时，内部装置就会动作，并且在P₁大于P₂之后再变为小于P₂时，内部装置就会进一步动作，最终使输液器自毁。本实用新型的临界压强值P₂设定为2000Pa-5000Pa。

据此，上述蝶形活塞的临界作用力f₂满足以下关系式：

        f₂＝P₂S(N)                   (2)

使用时，将瓶塞穿刺器17插入瓶塞，调整流量调节器14，使药液在重力作用下沿滴管16、滴斗15、粗软管13、滤液器10、细软管9、外套后部12，经针尖2流出以排出器内空气。同时，微量药液从两小孔821、822进入矩形内腔827、828与蝶形活塞塞体71、72构成的密封区域，推动蝶形活塞7沿轴向运动。在蝶形活塞的推杆75将矩形环4推离楔形凸台512时，环形斜面731的端部也正好抵住扣臂端部513，使蝶形活塞7不能继续运动。为在输液器针部液压P₁大于临界压强P₂时，推杆75能迅速将矩形环4推离楔形凸台512，令楔形凸台外侧斜面的轴向角角度α和矩形环扣于楔形凸台后扣臂的轴向倾角角度α′满足以下临界平衡方程：

    (1/2)μFsin2α′cos(α-α′)-P₂S＝0         (3)

当排气完毕，调整流量调节器14使药液停止流动时，输液器针部的液压P₁消失，矩形内腔827、828中的药液从小孔821、822流出，蝶形活塞所受推力f₁也随之消失，被折弯的扣臂51在穿刺体6的作用下复原，穿刺体6沿轴向位移L₂，穿刺体6尖刺间隙部位抵于扣齿的平面段5141，同时，两扣臂端部513间的内侧距离变为大于环形斜面731端部的直径。穿刺体6尖刺间隙部位抵于扣齿平面段5141后两者的静摩擦因素为μ，μ的值为0.16-0.22；亦即两者的静摩擦力为μF。

当打开流量调节器14使药液输入人体静脉时，微量药液从小孔821、822再次进入矩形内腔827、828与蝶形活塞塞体71、72构成的密封区域，推动蝶形活塞7沿轴向运动。为使环形斜面731在P₁大于P₂时迅速从管形扣扣臂端部513的内侧插入，令环形斜面731的轴向角角度β满足以下临界平衡方程：

       2μFL₂/L₁-P₂XSsin2β＝0               (4)由于环形斜面731的轴向角角度β满足临界平衡方程(4)，当P₁大于P₂时，环形斜面731能迅速从管形扣扣臂51的内侧插入，使扣臂自V型凹槽511处折弯，向外撑开。

随着环形斜面731撑开扣臂51的过程，扣臂末端513沿着环形斜面731位移至环形斜面731与环形斜面732的夹角处，其位移距离为L₄；为使扣齿514与穿刺体6的扣面由原来的平面段5141移至斜面段5142，“L₄sinβ”的值须约大于“L₃L₁/L₂”；此时斜面5142与轴垂线的夹角角度也由原来的θ增至“θ+θ′”，其中：

        θ′＝arcsin(L₄sinβ/L₁)              (5)

穿刺体6在弹簧3轴向回复力F的推动下紧顶扣齿斜面5142，轴向回复力F经扣齿斜面5142转化为向外的垂直于轴向的撑力F₁，F₁满足以下关系式：

       F₁X＝(L₂/2L₁)Fsin 2(θ+θ′)(N)         (6)

撑力F₁通过扣臂末端513作用于环形斜面732。环形斜面732将撑力F₁转化为轴向力F₂，与蝶形活塞7所受推力f₁方向相反，形成共点力。F₂满足以下关系式：

     F₂＝(L₂/4L₁)Fsin2(θ+θ′)sin2β′(N)    (7)

为使内部装置在蝶形活塞塞体71、72所受液压P₁小于临界压强P₂时开始自毁动作，令F₂等于f₂。由关系式(2)、(7)得临界平衡方程：

(L₂/4L₁)Fsin2(θ+θ′)sin2β′-P₂S＝0(2500Pa＜P₂＜3500Pa)   (8)

因此，以下参数的取值均须同时满足临界平衡方程(8)，其中2、7项须同时满足临界平衡方程(3)，1、2、7项须同时满足临界平衡方程(4)：

1、V型凹槽511分别至扣齿514和扣臂末端513的长度之比(L₂/L₁)；

2、弹簧3的初始回复力F；

3、扣齿斜面5142与轴垂线的夹角角度θ；

4、扣齿斜面5142与轴垂线夹角角度的增加值θ′；

5、环形斜面732的轴向角角度β′；

6、临界压强值P₂；

7、塞体底面712、722的面积之和S。

由于上述参数的取值满足临界平衡方程(8)，且输液过程中输液器针部液压P₁始终大于临界压强P₂，蝶形活塞7所受轴向作用力f₁始终大于临界作用力f₂，亦即f₁大于F₂。因此环形斜面732始终对扣臂末端513施以大于F₁的反作用力，使扣臂51不能进一步撑开。

当输液完毕针头2拔出机体时，输液器针部液压P₁迅速降至临界压强P₂以下，矩形内腔827、828中的药液从小孔821、822流出，蝶形活塞7所受作用力f₁迅速小于f₂，使得蝶形活塞7在F₂的作用下迅速退回。由于环形斜面732对扣臂的反作用力消失，穿刺体6在弹簧3轴向回复力F的推动下将扣臂51全部撑开，沿轴向刺断由环形凹槽823和824构成的环形薄壁，使输液器无法再使用，同时穿刺体内腔的环形梯台63抵住针座本体尾部的圆柱形梯台812，将针座本体81和针尖2一并推入外套后部12的空腔内。

Claims (4)

1、一种全自动自毁式输液器，由瓶塞穿刺器、滴管、滴斗、流量调节器、滤液器、粗软管、细软管、针座、针柄和针尖组成；所述穿刺器内腔与所述滴斗间由所述滴管连通，所述滴斗与所述滤液器间由粗软管连通，所述粗软管贯穿于所述流量调节器，所述滤液器与所述针座、针头间由细软管连通；其特征在于：所述针座的外面设置一分体外套，所述针柄设于外套前部，后部中空，后端变形为与所述细软管相接的连通管；所述针座本体前端圆柱体由外套前部内壁上的环形凸缘定位在外套内腔前端，圆柱体中部表面设置两个圆对称凹坑，圆柱体尾部设置一圆柱形梯台，圆柱体尾端凸设一矩形平台外环；所述矩形平台的中间设置一环形凹槽，其内腔分设为一环形内腔和两个矩形内腔；所述环形内腔的底部设置一环形凹槽；所述平台外环矩形平面与所述两矩形内腔间各设置一相通的小孔；所述针座本体后段圆柱体上套一蝶形活塞；所述蝶形活塞一端两个塞体分别置于所述两矩形内腔中，其另一端设置两个不同轴向角的大、小环形斜面；所述大环形斜面端部轴垂面上沿轴向设置有平行布置的推杆；所述针座本体中段的圆柱体外面套一穿刺体；所述穿刺体一端设置沿圆周对称分布的尖刺，穿刺体表面沿轴向设置有定位条形平面，内壁上设置一环形梯台；针座本体前段圆柱体外面套一弹簧，弹簧定位于外套前部内壁环形凸缘与穿刺体之间，定位后弹簧的长度短于自由状态的长度；所述弹簧和穿刺体的外面套一管形扣；所述管形扣一端外沿设置一环形凸缘，固定于外套前部内壁上的环形凹槽中，另一端设置两只圆对称扣臂；所述扣臂的前段外侧设置一横向V型凹槽和一楔形凸台，末段内侧设置一向内的扣齿，末端为一轴垂面；所述扣齿的前段为平面段，末段设置一轴向斜面；所述管形扣的内壁上沿轴向设置有与扣臂内侧相连的定位条形平面；所述扣臂两楔形凸台的外侧套一矩形环；所述蝶形活塞、矩形环、管形扣、穿刺体和弹簧的动作状态取决于临界压强值的设定和所设临界压强值与使用过程中实际液压值的动态差。

2、如权利要求1所述的全自动自毁式输液器，其特征在于：平台外环的矩形平面与两矩形内腔间的小孔直径为0.05mm-0.3mm。

3、如权利要求1所述的全自动自毁式输液器，其特征在于：临界压强值为2000Pa-5000Pa。

4、如权利要求1所述的全自动自毁式输液器，其特征在于：扣臂的V型凹槽分别至扣齿和扣臂末端的长度之比(L₂/L₁)、弹簧的初始回复力(F)、矩形环扣于楔形凸台上和扣齿平面段扣于穿刺体之上的静摩擦因素(μ)、楔形凸台外侧斜面的轴向角角度(α)、矩形环套于楔形凸台后扣臂的轴向倾角角度(α′)、扣齿斜面与轴垂线的夹角角度(θ)、动作过程中扣齿斜面与轴垂线夹角角度的增加值(θ′)、小环形斜面的轴向角角度(β)、大环形斜面的轴向角角度(β′)、临界压强值(P₂)、蝶形活塞的两塞体底平面面积之和(S)分别满足临界平衡方程：(1/2)μFsin2α′cos(α-α′)-P₂S＝0、2μFL₂/L₁-P₂Ssin2β＝0和(L₂/4L₁)Fsin2(θ+θ′)sin2β′-P₂S＝0。

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