JP2014104131A - Design method for syringe - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently design the shape of a tip part of a plunger.SOLUTION: A method for designing a medical solution filling type syringe H using a computer 1. The design method includes: a first deformation calculation step S3 of calculating a deformation shape of a gasket model 26 when only the gasket model 26 is mounted in a barrel model 21 in the compressed state, by a computer 1; a step S4 of designing a shape of a tip part 16 of a plunger 4 according to the shape of a recessed part 28 of the compressed gasket model 26; a second deformation calculation step S6 of inserting the tip part 34 of a plunger model 31 in the recessed part 28 of the compressed gasket model 26 and calculating the physical amount related to the sliding resistance F2 of the gasket model 26; and a step S8 of evaluating the shape of the tip part 16 of the plunger 4 based upon the physical amount.

Description

本発明は、プランジャの先端部の形状を効率良く設計しうる注射器の設計方法に関する。   The present invention relates to a method for designing a syringe that can efficiently design the shape of the tip of a plunger.

図2に示されるように、医療分野においては、薬液Mが予め充填された注射器Hが広く用いられている。このタイプの注射器Hは、一端側T1に注射針が接続可能な出口7を有する筒状のバレル2と、出口7を閉塞するキャップ体10と、バレル2の他端側T2に圧縮状態で装着されるガスケット3と、ガスケット3を一端側T1に押すことにより、出口7から薬液Mを射出させるプランジャ4とを含んで構成されている。また、ガスケット3の他端側T2の面には、凹部11が形成されている。この凹部11には、プランジャ4の先端部16が挿入される。   As shown in FIG. 2, in the medical field, a syringe H pre-filled with a drug solution M is widely used. This type of syringe H is mounted in a compressed state on the cylindrical barrel 2 having an outlet 7 to which an injection needle can be connected at one end T1, a cap body 10 for closing the outlet 7, and the other end T2 of the barrel 2. And the plunger 4 that injects the chemical M from the outlet 7 by pushing the gasket 3 toward the one end T1. Further, a recess 11 is formed on the surface of the other end T2 of the gasket 3. The tip end 16 of the plunger 4 is inserted into the recess 11.

注射器Hの製造工程では、バレル2に薬液Mが注入される。薬液Mは、バレル2に装着されたキャップ体10及びガスケット3で封止される。次に、ガスケット3の凹部11に、プランジャ4の先端部16が挿入される。関連する文献としては次のものがある。   In the manufacturing process of the syringe H, the drug solution M is injected into the barrel 2. The chemical M is sealed with a cap body 10 and a gasket 3 attached to the barrel 2. Next, the tip portion 16 of the plunger 4 is inserted into the recess 11 of the gasket 3. Related literature includes:

特開2012−147859号公報JP 2012-147859 A

一般に、プランジャ4の先端部16は、ガスケット3の凹部11の形状に基づいて設計されている。しかしながら、図15に示されるように、ガスケット3がバレル2に圧縮状態で装着されると、凹部11の内径D3が、装着される前に比べて小さくなるため、プランジャ4の先端部16が、凹部11に挿入し難くなるという問題があった。   In general, the distal end portion 16 of the plunger 4 is designed based on the shape of the concave portion 11 of the gasket 3. However, as shown in FIG. 15, when the gasket 3 is attached to the barrel 2 in a compressed state, the inner diameter D3 of the recess 11 is smaller than before the attachment, so that the distal end portion 16 of the plunger 4 is There was a problem that it was difficult to insert into the recess 11.

また、プランジャ4の先端部16が凹部11に挿入された場合でも、先端部16の外側面16oが、凹部11の内側面11iを径方向外側に押圧し、ガスケット3とバレル2との摺動抵抗が大きくなることがある。これは、ガスケット3のスライド性能を低下される。このように、注射器の設計段階では、プランジャ4の先端部16の形状を特定することが難しいため、先端部16の形状を効率良く設計しうる注射器の設計方法が強く求められていた。   Even when the distal end portion 16 of the plunger 4 is inserted into the concave portion 11, the outer surface 16 o of the distal end portion 16 presses the inner side surface 11 i of the concave portion 11 radially outward, and the gasket 3 and the barrel 2 slide. Resistance may increase. This reduces the sliding performance of the gasket 3. Thus, since it is difficult to specify the shape of the tip portion 16 of the plunger 4 at the design stage of the syringe, a syringe design method that can efficiently design the shape of the tip portion 16 has been strongly demanded.

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、プランジャの先端部の形状を効率良く設計しうる注射器の設計方法を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been devised in view of the above circumstances, and has as its main object to provide a method for designing a syringe that can efficiently design the shape of the tip of the plunger.

本発明のうち請求項1記載の発明は、一端側に注射針が接続可能な出口を有しかつ他端側が開放された開口部をなす筒状のバレルと、前記バレルの他端側に圧縮状態で装着されかつ前記他端側の面に凹部が形成されたガスケットと、先端部が前記ガスケットの前記凹部に挿入されるとともに前記ガスケットを前記一端側に押すことにより、前記出口から薬液を射出させるための棒状のプランジャとを有し、しかも、前記出口がキャップ体で閉塞され、かつ、前記開口部が前記ガスケットで閉塞された前記バレルの気密空間に予め薬液が充填される薬液充填タイプ用の注射器を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、前記コンピュータに、前記バレルを有限個の要素でモデル化したバレルモデルを入力するステップ、前記コンピュータに、前記凹部を有する前記ガスケットを、有限個の要素でモデル化したガスケットモデルを入力するステップ、前記コンピュータが、前記バレルモデルに前記ガスケットモデルのみが圧縮状態で装着されたときの前記ガスケットモデルの変形形状を計算する第1変形計算ステップ、前記圧縮状態の前記ガスケットモデルの前記凹部の形状に基づいて、前記プランジャの前記先端部の形状を設計するステップ、前記コンピュータに、設計された前記プランジャの先端部を、有限個の要素でモデル化したプランジャモデルを入力するステップ、前記コンピュータが、前記圧縮状態の前記ガスケットモデルの前記凹部に、前記プランジャモデルの前記先端部を挿入して、前記ガスケットモデルを前記一端側に移動させたときの摺動抵抗に関する物理量を計算する第2変形計算ステップ、及び、前記物理量に基づいて、前記プランジャの前記先端部の形状を評価するステップを含むことを特徴とする。   The invention according to claim 1 of the present invention includes a cylindrical barrel having an opening that can be connected to an injection needle on one end side and an opening on the other end side, and compression on the other end side of the barrel. The gasket is mounted in a state and a recess is formed on the surface on the other end side, and a tip is inserted into the recess of the gasket and the gasket is pushed toward the one end side to inject the chemical solution from the outlet. For a chemical solution filling type in which a chemical solution is pre-filled in an airtight space of the barrel in which the outlet is closed with a cap body and the opening is closed with the gasket. A method of designing a syringe using a computer, wherein a barrel model obtained by modeling the barrel with a finite number of elements is input to the computer; Inputting a gasket model in which the gasket having the recess is modeled by a finite number of elements, and the computer is configured to input the gasket when only the gasket model is attached to the barrel model in a compressed state. A first deformation calculating step of calculating a deformed shape of the model; a step of designing a shape of the tip portion of the plunger based on the shape of the concave portion of the gasket model in the compressed state; A step of inputting a plunger model in which the tip of the plunger is modeled by a finite number of elements; and the computer inserts the tip of the plunger model into the recess of the gasket model in the compressed state, Regarding the sliding resistance when the gasket model is moved to the one end The second deformation calculation step of calculating the physical quantity, and, on the basis of the physical quantity, characterized in that it comprises a step of evaluating the shape of the tip portion of the plunger.

また、請求項2記載の発明は、前記バレルモデル、前記ガスケットモデル及び前記プランジャモデルは、前記バレルの中心軸を含む断面形状に基づいた二次元モデルである請求項1に記載の注射器の設計方法である。   The invention according to claim 2 is the syringe design method according to claim 1, wherein the barrel model, the gasket model, and the plunger model are two-dimensional models based on a cross-sectional shape including a central axis of the barrel. It is.

また、請求項3記載の発明は、前記第1変形計算ステップは、前記バレルモデルの内径を大きくし、その内側に前記ガスケットモデルを配置する拡径ステップ、及び、前記ガスケットモデルが配置された後、前記バレルモデルの内径を元に戻して前記ガスケットモデルの変形計算を行う縮径ステップとを含む請求項1又は2に記載の注射器の設計方法である。   According to a third aspect of the present invention, in the first deformation calculation step, the inner diameter of the barrel model is increased, the diameter increasing step for disposing the gasket model inside thereof, and the gasket model being disposed. 3. A method for designing a syringe according to claim 1, further comprising a diameter reducing step of performing deformation calculation of the gasket model by returning the inner diameter of the barrel model.

本発明の注射器の設計方法は、コンピュータが、バレルモデルにガスケットモデルのみが圧縮状態で装着されたときのガスケットモデルの変形形状を計算する第1変形計算ステップ、及び、圧縮状態のガスケットモデルの凹部の形状に基づいて、プランジャの先端部の形状を設計するステップを含む。   According to the syringe designing method of the present invention, the computer calculates a deformed shape of the gasket model when only the gasket model is attached to the barrel model in a compressed state, and a concave portion of the compressed gasket model. And designing the shape of the tip of the plunger based on the shape of the plunger.

さらに、本発明の設計方法では、コンピュータに、設計されたプランジャの先端部を、有限個の要素でモデル化したプランジャモデルを入力するステップ、プランジャモデルの先端部を凹部に挿入して、ガスケットモデルを一端側に移動させたときの摺動抵抗に関する物理量を計算する第2変形計算ステップ、及び、物理量に基づいて、プランジャの先端部の形状を評価するステップを含む。   Further, in the design method of the present invention, the step of inputting a plunger model in which the tip end of the designed plunger is modeled by a finite number of elements to a computer, the tip end of the plunger model is inserted into the recess, and the gasket model is inserted. A second deformation calculating step of calculating a physical quantity related to sliding resistance when the is moved to one end side, and a step of evaluating the shape of the tip of the plunger based on the physical quantity.

このように、本発明の設計方法では、コンピュータを用いたシミュレーションにより、圧縮状態のガスケットの凹部に確実に挿入しうるプランジャの先端部を設計することができるため、設計効率を高めることができる。しかも、本発明の設計方法では、ガスケットの摺動抵抗に関する物理量に基づいて、プランジャの先端部の形状が評価されるため、プランジャのスライド性能に優れた注射器を設計することができる。   As described above, in the design method of the present invention, it is possible to design the distal end portion of the plunger that can be reliably inserted into the recessed portion of the compressed gasket by simulation using a computer. Moreover, in the design method of the present invention, since the shape of the tip of the plunger is evaluated based on the physical quantity relating to the sliding resistance of the gasket, it is possible to design a syringe with excellent plunger sliding performance.

本実施形態の設計方法を実行するコンピュータの斜視図である。It is a perspective view of the computer which performs the design method of this embodiment. 注射器の側面図である。It is a side view of a syringe. バレル、ガスケット及びプランジャを分解して示す注射器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the syringe which decomposes | disassembles and shows a barrel, a gasket, and a plunger. 本実施形態の設計方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the design method of this embodiment. バレルモデルを視覚化して示す平面図である。It is a top view which visualizes and shows a barrel model. ガスケットモデルを視覚化して示す平面図である。It is a top view which visualizes and shows a gasket model. 本実施形態の第1計算ステップを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st calculation step of this embodiment. (a)、(b)は、拡径ステップを説明する平面図、(c)は、縮径ステップを説明する平面図である。(A), (b) is a top view explaining a diameter expansion step, (c) is a top view explaining a diameter reduction step. プランジャの先端部の形状を設計するステップを説明する平面図である。It is a top view explaining the step which designs the shape of the front-end | tip part of a plunger. プランジャモデルを視覚化して示す平面図である。It is a top view which visualizes and shows a plunger model. 本実施形態の第2計算ステップを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd calculation step of this embodiment. (a)は、ガスケットモデルの凹部に、先端部を挿入したプランジャを示す平面図、(b)は、一端側に移動したガスケットモデル26を示す平面図である。(A) is a top view which shows the plunger which inserted the front-end | tip part in the recessed part of a gasket model, (b) is a top view which shows the gasket model 26 which moved to the one end side. ガスケットモデルの接触応力のコンター図である。It is a contour figure of the contact stress of a gasket model. ガスケットモデルの移動量とガスケットモデルの摺動抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the movement amount of a gasket model, and the sliding resistance of a gasket model. 図2の注射器の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the syringe of FIG.

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態の注射器の設計方法(以下、単に「設計方法」ということがある)は、注射器のプランジャの先端部の形状を、コンピュータを用いて能率的に設計するための方法である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The syringe design method of the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “design method”) is a method for efficiently designing the shape of the tip of the plunger of the syringe using a computer.

図1に示されるように、コンピュータ1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含む。この本体1aには、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリー、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置1a1、1a2などが設けられる。なお、記憶装置には、本実施形態の設計方法を実行するための処理手順(プログラム)が予め記憶される。   As shown in FIG. 1, the computer 1 includes a main body 1a, a keyboard 1b, a mouse 1c, and a display device 1d. The main body 1a is provided with an arithmetic processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, and disk drive devices 1a1, 1a2. Note that a processing procedure (program) for executing the design method of the present embodiment is stored in the storage device in advance.

図2に示されるように、注射器Hは、バレル2と、バレル2に圧縮状態で装着されるガスケット3と、バレル2から薬液Mを射出させるプランジャ4とを含んでいる。本実施形態の注射器Hは、バレル2の気密空間に予め薬液Mが充填される薬液充填タイプ用として利用される。   As shown in FIG. 2, the syringe H includes a barrel 2, a gasket 3 attached to the barrel 2 in a compressed state, and a plunger 4 for injecting the drug solution M from the barrel 2. The syringe H according to the present embodiment is used for a chemical solution filling type in which the airtight space of the barrel 2 is filled with the chemical solution M in advance.

バレル2は、薬液Mが充填される筒状の本体部6と、本体部6の一端側T1に注射針(図示省略)が接続可能な出口7と、本体部6の他端側T2が解放された開口部8と、本体部6の他端側T2で鍔状にのびるフランジ9とを含んで構成されている。また、バレル2には、出口7を閉塞するキャップ体10が着脱自在に設けられている。
The barrel 2 has a cylindrical main body portion 6 filled with a chemical M, an outlet 7 to which an injection needle (not shown) can be connected to one end side T1 of the main body portion 6, and the other end side T2 of the main body portion 6 released. And a flange 9 extending like a bowl on the other end T2 of the main body 6. Further, the barrel 2 is detachably provided with a cap body 10 that closes the outlet 7.

ガスケット3は、例えば、ゴム等の弾性体からなる。図3に示されるように、ガスケット3は、バレル2に装着される前において、その最大の外径D2がバレル2の本体部6の内径D1よりも大きい略円柱状に形成されている。   The gasket 3 is made of an elastic body such as rubber, for example. As shown in FIG. 3, the gasket 3 is formed in a substantially cylindrical shape whose maximum outer diameter D <b> 2 is larger than the inner diameter D <b> 1 of the main body 6 of the barrel 2 before being attached to the barrel 2.

このようなガスケット3は、バレル2の開口部8から挿入されることにより、バレル2の他端側T2に圧縮状態で装着される。これにより、バレル2内の空間が気密に保持される。また、ガスケット3の他端側T2の面3Sには、プランジャ4が装着される有底の凹部11が形成されている。この凹部11は、円筒状に形成されている。   Such a gasket 3 is inserted into the other end side T <b> 2 of the barrel 2 in a compressed state by being inserted from the opening 8 of the barrel 2. Thereby, the space in the barrel 2 is kept airtight. Further, a bottomed recess 11 to which the plunger 4 is attached is formed on the surface 3S of the other end T2 of the gasket 3. The recess 11 is formed in a cylindrical shape.

図2に示されるように、プランジャ4は、棒状の基部15と、基部15の一端側T1で、ガスケット3の凹部11に挿入される先端部16と、基部15の他端側T2で鍔状にのびるフランジ17とを含んで構成されている。図3に示されるように、先端部16は、バレル2に装着前のガスケット3の凹部11の内径D3よりも小さい外径D4を有する円筒状に形成されている。   As shown in FIG. 2, the plunger 4 has a rod-like base portion 15, a distal end portion 16 inserted into the recess 11 of the gasket 3 at one end side T <b> 1 of the base portion 15, and a bowl shape at the other end side T <b> 2 of the base portion 15. And a flange 17 that extends. As shown in FIG. 3, the tip 16 is formed in a cylindrical shape having an outer diameter D4 that is smaller than the inner diameter D3 of the recess 11 of the gasket 3 before being attached to the barrel 2.

このようなプランジャ4は、図2に示されるように、先端部16がガスケット3の凹部11に挿入されて、一端側T1への外力F1が加えられることにより、ガスケット3を一端側T1に押してスライドさせることができる。このガスケット3のスライドにより、バレル2の内部に充填された薬液Mを、出口7から射出させることができる。   As shown in FIG. 2, such a plunger 4 is inserted into the recess 11 of the gasket 3 and an external force F1 applied to the one end T1 is applied to push the gasket 3 toward the one end T1. Can be slid. By the sliding of the gasket 3, the chemical solution M filled in the barrel 2 can be injected from the outlet 7.

図4には、本実施形態の設計方法の具体的手順が示されている。本実施形態では、先ず、コンピュータ1に、バレル2(図2に示す)をモデル化したバレルモデルが入力される(ステップS1)。   FIG. 4 shows a specific procedure of the design method of the present embodiment. In the present embodiment, first, a barrel model obtained by modeling the barrel 2 (shown in FIG. 2) is input to the computer 1 (step S1).

図5に示されるように、バレルモデル21は、図2に示したバレル2を、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素22でモデル化(離散化)することにより設定される。数値解析法として、本実施形態では有限要素法が採用される。   As shown in FIG. 5, the barrel model 21 is set by modeling (discretizing) the barrel 2 shown in FIG. 2 with a finite number of elements 22 that can be handled by a numerical analysis method. As a numerical analysis method, a finite element method is employed in this embodiment.

図2に示されるように、バレル2は、その中心軸Cを中心とする回転対称性を有している。このため、図5に示されるように、バレルモデル21は、バレル2の中心軸Cを含む断面形状に基づいた二次元モデルとして設定される。本実施形態のバレルモデル21は、中心軸Cに関して半分で定義されるため、三次元モデルに比べて、要素22の個数を大幅に少なくすることができ、計算時間を短縮しうる。なお、中心軸Cには、固定の境界条件が設定されている。   As shown in FIG. 2, the barrel 2 has rotational symmetry about the central axis C thereof. Therefore, as shown in FIG. 5, the barrel model 21 is set as a two-dimensional model based on a cross-sectional shape including the central axis C of the barrel 2. Since the barrel model 21 of this embodiment is defined by half with respect to the central axis C, the number of elements 22 can be significantly reduced as compared with the three-dimensional model, and the calculation time can be shortened. A fixed boundary condition is set for the central axis C.

本実施形態のバレルモデル21には、図2で示したバレル2の本体部6、出口7、開口部8及びフランジ9のうち、本体部6の他端側T2の一部、及び、開口部8のみをモデル化した本体部23及び開口部24が含まれる。このように、バレルモデル21は、本体部6の一部、及び、開口部8のみを限定してモデル化されるため、モデル化に要する時間、及び、計算時間が短縮される。また、ステップS1では、バレルモデル21の本体部23の内径D5が、バレル2の本体部6の内径D1(図3に示す)と同一に設定されている。   The barrel model 21 of the present embodiment includes a part of the other end T2 of the main body 6 and the opening of the main body 6, the outlet 7, the opening 8, and the flange 9 of the barrel 2 shown in FIG. A main body 23 and an opening 24 that model only 8 are included. Thus, since the barrel model 21 is modeled by limiting only a part of the main body 6 and the opening 8, the time required for modeling and the calculation time are reduced. In step S1, the inner diameter D5 of the main body 23 of the barrel model 21 is set to be the same as the inner diameter D1 (shown in FIG. 3) of the main body 6 of the barrel 2.

本実施形態の要素22としては、四辺形要素が用いられているが、これ以外にも、例えば、複雑な形状を表現するのに適した三角形要素などが用いられても良い。また、各要素22には、要素番号、節点22sの番号、節点22sの座標値、及び、バレル2(図2に示す)の材料特性(例えば密度、ヤング率又は減衰係数等)などの数値データが定義される。これらの数値データは、コンピュータ1に記憶される。   A quadrilateral element is used as the element 22 of this embodiment, but other than this, for example, a triangular element suitable for expressing a complicated shape may be used. Each element 22 includes numerical data such as an element number, a node 22s number, a coordinate value of the node 22s, and material characteristics (for example, density, Young's modulus, damping coefficient, etc.) of the barrel 2 (shown in FIG. 2). Is defined. These numerical data are stored in the computer 1.

次に、コンピュータ1に、ガスケット3(図2で示す)をモデル化したガスケットモデルが入力される(ステップS2)。   Next, a gasket model obtained by modeling the gasket 3 (shown in FIG. 2) is input to the computer 1 (step S2).

図6に示されるように、ガスケットモデル26は、バレルモデル21と同様に、有限個の要素27でモデル化(離散化)することによって設定される。図2に示したように、ガスケット3は、バレル2と同様に、バレル2の中心軸Cを中心とする回転対称性を有している。このため、図6に示されるように、ガスケットモデル26も、バレル2の中心軸Cを含む断面形状に基づいた二次元モデルとして設定される。   As shown in FIG. 6, the gasket model 26 is set by modeling (discretizing) with a finite number of elements 27, similarly to the barrel model 21. As shown in FIG. 2, the gasket 3 has rotational symmetry about the central axis C of the barrel 2, similar to the barrel 2. For this reason, as shown in FIG. 6, the gasket model 26 is also set as a two-dimensional model based on a cross-sectional shape including the central axis C of the barrel 2.

また、ガスケットモデル26には、ガスケット3(図2に示す)と同様に、凹部28が設定されている。このステップS2では、ガスケットモデル26の外径D6が、装着前のガスケット3の最大の外径D2(図3に示す)と同一に設定されている。さらに、凹部28の内径D7は、装着前のガスケット3の内径D3(図3に示す)と同一に設定されている。   In addition, the gasket model 26 is provided with a recess 28 as in the gasket 3 (shown in FIG. 2). In this step S2, the outer diameter D6 of the gasket model 26 is set to be the same as the maximum outer diameter D2 (shown in FIG. 3) of the gasket 3 before mounting. Furthermore, the inner diameter D7 of the recess 28 is set to be the same as the inner diameter D3 (shown in FIG. 3) of the gasket 3 before mounting.

要素27は、バレルモデル21の要素22と同様に、要素番号、節点27sの番号、節点27sの座標値、及び、ガスケット3(図2に示す)の材料特性(例えば密度、ヤング率又は減衰係数等)などの数値データが定義される。これらの数値データは、コンピュータ1に記憶される。   The element 27 is the same as the element 22 of the barrel model 21, and the element number, the number of the node 27s, the coordinate value of the node 27s, and the material properties (for example, density, Young's modulus or damping coefficient) of the gasket 3 (shown in FIG. 2). Etc.) are defined. These numerical data are stored in the computer 1.

次に、コンピュータ1が、バレルモデル21にガスケットモデル26のみが圧縮状態で装着されたときのガスケットモデル26の変形形状を計算する第1変形計算ステップS3が行われる。図7には、本実施形態の第1変形計算ステップS3の具体的な処理手順が示されている。   Next, a first deformation calculation step S3 is performed in which the computer 1 calculates a deformation shape of the gasket model 26 when only the gasket model 26 is mounted on the barrel model 21 in a compressed state. FIG. 7 shows a specific processing procedure of the first deformation calculation step S3 of the present embodiment.

本実施形態の第1変形計算ステップS3では、先ず、バレルモデル21の内径D1を大きくする拡径ステップS31が行われる。この拡径ステップS31では、図8(a)に示されるように、バレルモデル21の本体部23の内径D5が、ステップS1でのバレルモデル21の内径D1、及び、ステップS2でのガスケットモデル26の外径D6(図8(b)に示す)よりも大に設定されている。そして、図8(b)に示されるように、拡径されたバレルモデル21の内側に、ガスケットモデル26が配置される。なお、この拡径ステップS31において、バレルモデル21の内径D5は、例えば、ガスケットモデル26の外径D6よりも大きければ適宜設定することができる。   In the first deformation calculation step S3 of the present embodiment, first, a diameter expansion step S31 for increasing the inner diameter D1 of the barrel model 21 is performed. In this diameter expansion step S31, as shown in FIG. 8A, the inner diameter D5 of the main body portion 23 of the barrel model 21 is the inner diameter D1 of the barrel model 21 in step S1, and the gasket model 26 in step S2. Is set larger than the outer diameter D6 (shown in FIG. 8B). Then, as shown in FIG. 8B, the gasket model 26 is disposed inside the barrel model 21 whose diameter has been expanded. In this diameter expansion step S31, the inner diameter D5 of the barrel model 21 can be appropriately set as long as it is larger than the outer diameter D6 of the gasket model 26, for example.

次に、バレルモデル21の内径D5を元に戻す縮径ステップS32が行われる。この縮径ステップS32では、図8(c)に示されるように、バレルモデル21の本体部23の内径D5が、ステップS1でのバレルモデル21の内径D1と同一になるように復元される。ガスケットモデル26は、中心軸Cにおいて、固定の境界条件が設定されているため、バレルモデル21の本体部23によって径方向内側に押圧され、ガスケットモデル26の圧縮変形が計算される。このような圧縮変形の計算により、バレルモデル21に圧縮状態で装着されたガスケットモデル26の変形形状を計算することができる。また、ガスケットモデル26の圧縮変形により、凹部28が、圧縮変形前の凹部28(図8(b)に示す)に変形している。   Next, a diameter reduction step S32 for returning the inner diameter D5 of the barrel model 21 is performed. In this diameter reduction step S32, as shown in FIG. 8C, the inner diameter D5 of the main body 23 of the barrel model 21 is restored so as to be the same as the inner diameter D1 of the barrel model 21 in step S1. Since a fixed boundary condition is set in the central axis C, the gasket model 26 is pressed radially inward by the main body portion 23 of the barrel model 21, and the compression deformation of the gasket model 26 is calculated. By calculating such compression deformation, the deformation shape of the gasket model 26 attached to the barrel model 21 in a compressed state can be calculated. Further, due to the compression deformation of the gasket model 26, the recess 28 is deformed into a recess 28 (shown in FIG. 8B) before the compression deformation.

ガスケットモデル26の変形計算は、各要素27(図6に示す)の形状及び材料特性などをもとに、要素27の質量マトリックス、剛性マトリックス及び減衰マトリックスがそれぞれ作成され、これらのマトリックスを組み合わせて全体の系のマトリックスが作成される。そして、コンピュータ1が、各種の条件を当てはめて運動方程式を作成して、これらを単位時間Tx(x=0、1、…)ごと(例えば、1μ秒ごと)にガスケットモデル26の変形計算を行う。このような変形計算は、例えば、JSOL社製のLS-DYNAなどの市販の有限要素解析アプリケーションソフトを用いて計算することができる。   In the deformation calculation of the gasket model 26, the mass matrix, stiffness matrix and damping matrix of the element 27 are created based on the shape and material properties of each element 27 (shown in FIG. 6), and these matrices are combined. A matrix of the entire system is created. Then, the computer 1 creates equations of motion by applying various conditions, and performs deformation calculation of the gasket model 26 every unit time Tx (x = 0, 1,...) (For example, every 1 μsec). . Such deformation calculation can be performed using commercially available finite element analysis application software such as LS-DYNA manufactured by JSOL, for example.

本実施形態の第1変形計算ステップS3では、ガスケットモデル26の径方向内側への圧縮変形のみを計算することにより、バレルモデル21に圧縮状態で装着されたガスケットモデル26を設定することができる。これにより、本実施形態では、例えば、バレルモデル21の開口部24にガスケットモデル26を挿入して変形計算を行う場合に比べて、ガスケットモデル26とバレルモデル21とのスライド摩擦などの計算を、省略することができる。従って、本実施形態の第1変形計算ステップS3は、計算時間が短縮される。   In the first deformation calculation step S3 of the present embodiment, the gasket model 26 attached to the barrel model 21 in a compressed state can be set by calculating only the radially inward compression deformation of the gasket model 26. Thereby, in this embodiment, compared with the case where the gasket model 26 is inserted into the opening 24 of the barrel model 21 and the deformation calculation is performed, for example, the calculation of the sliding friction between the gasket model 26 and the barrel model 21 is performed. Can be omitted. Accordingly, the first modification calculation step S3 of the present embodiment reduces the calculation time.

なお、第1変形計算ステップS3では、上述したように、バレルモデル21の開口部24にガスケットモデル26を挿入して変形計算が行われてもよい。このような方法によれば、より現実に近似した状態で、ガスケットモデル26の変形計算を行うことができるため、シミュレーション精度を向上させることができる。   In the first deformation calculation step S3, the deformation calculation may be performed by inserting the gasket model 26 into the opening 24 of the barrel model 21 as described above. According to such a method, the deformation calculation of the gasket model 26 can be performed in a more realistic approximation, so that the simulation accuracy can be improved.

次に、図9に示されるように、圧縮状態のガスケットモデル26の凹部28の形状に基づいて、プランジャ4の先端部16の形状を設計するステップS4が行われる。このステップS4では、プランジャ4の先端部16の外径D4が、圧縮状態のガスケットモデル26の凹部28の内径D7よりも小に設定される。これにより、本実施形態のステップS4では、圧縮状態のガスケット3の凹部11(図3に示す)に、確実に挿入しうる先端部16を設計することができる。   Next, as shown in FIG. 9, step S4 for designing the shape of the distal end portion 16 of the plunger 4 based on the shape of the concave portion 28 of the compressed gasket model 26 is performed. In this step S4, the outer diameter D4 of the distal end portion 16 of the plunger 4 is set smaller than the inner diameter D7 of the concave portion 28 of the compressed gasket model 26. Thereby, in step S4 of this embodiment, the front-end | tip part 16 which can be reliably inserted in the recessed part 11 (shown in FIG. 3) of the gasket 3 of a compression state can be designed.

また、プランジャ4の先端部16の外径D4が、圧縮状態のガスケットモデル26の凹部28の内径D3よりも小に設定されるため、先端部16と凹部28との間に隙間29が形成される。隙間29は、プランジャ4の先端部16が、凹部28の内側面28iを径方向外側に押圧するのを抑制できる。従って、設計されたプランジャ4は、ガスケット3の外側面3o(図2に示す)と、バレル2の内面2i(図2に示す)との摺動抵抗の増加を抑制できるため、ガスケット3のスライド性能を向上しうる。なお、内径D3は、凹部28において変化する場合、最小値で特定される。   Further, since the outer diameter D4 of the distal end portion 16 of the plunger 4 is set smaller than the inner diameter D3 of the recessed portion 28 of the compressed gasket model 26, a gap 29 is formed between the distal end portion 16 and the recessed portion 28. The The gap 29 can suppress the distal end portion 16 of the plunger 4 from pressing the inner side surface 28 i of the concave portion 28 radially outward. Therefore, since the designed plunger 4 can suppress an increase in sliding resistance between the outer surface 3o (shown in FIG. 2) of the gasket 3 and the inner surface 2i (shown in FIG. 2) of the barrel 2, the sliding of the gasket 3 is suppressed. Performance can be improved. The inner diameter D3 is specified as a minimum value when it changes in the recess 28.

次に、コンピュータ1に、設計されたプランジャ4の先端部16をモデル化したプランジャモデルを入力する(ステップS5)。   Next, a plunger model obtained by modeling the tip 16 of the designed plunger 4 is input to the computer 1 (step S5).

図10に示されるように、プランジャモデル31は、バレルモデル21及びガスケットモデル26と同様に、プランジャ4を有限個の要素32でモデル化(離散化)することにより設定される。図2に示したように、プランジャ4は、バレル2やガスケット3と同様に、バレル2の中心軸Cを中心とする回転対称性を有している。このため、図10に示されるように、プランジャモデル31も、バレル2の中心軸Cを含む断面形状に基づいた二次元モデルとして設定される。   As shown in FIG. 10, the plunger model 31 is set by modeling (discretizing) the plunger 4 with a finite number of elements 32, similarly to the barrel model 21 and the gasket model 26. As shown in FIG. 2, the plunger 4 has rotational symmetry about the central axis C of the barrel 2, like the barrel 2 and the gasket 3. For this reason, as shown in FIG. 10, the plunger model 31 is also set as a two-dimensional model based on a cross-sectional shape including the central axis C of the barrel 2.

本実施形態のプランジャモデル31には、図2に示した基部15、先端部16及びフランジ17のうち、基部15の一端側T1の一部、及び先端部16のみがモデル化された基部33、先端部34が含まれる。このように、プランジャモデル31は、基部15の一端側T1の一部、及び、先端部16のみを限定してモデル化されるため、計算時間が短縮される。   The plunger model 31 of the present embodiment includes a base portion 33 in which only one end side T1 of the base portion 15 and only the distal end portion 16 among the base portion 15, the distal end portion 16 and the flange 17 shown in FIG. A tip 34 is included. Thus, since the plunger model 31 is modeled by limiting only a part of the one end side T1 of the base portion 15 and the tip end portion 16, the calculation time is shortened.

また、各要素32には、要素番号、節点32sの番号、節点32sの座標値、及び、プランジャ4の材料特性(例えば密度、ヤング率又は減衰係数等)などの数値データが定義される。これらの数値データは、コンピュータ1に記憶される。   Each element 32 is defined with numerical data such as an element number, a node 32s number, a coordinate value of the node 32s, and a material property of the plunger 4 (for example, density, Young's modulus or damping coefficient). These numerical data are stored in the computer 1.

次に、コンピュータ1が、ガスケットモデル26の摺動抵抗に関する物理量を計算する(第2変形計算ステップS6)。図11には、本実施形態の第2変形計算ステップS6の具体的な処理手順が示されている。   Next, the computer 1 calculates a physical quantity related to the sliding resistance of the gasket model 26 (second deformation calculation step S6). FIG. 11 shows a specific processing procedure of the second deformation calculation step S6 of the present embodiment.

この第2変形計算ステップS6では、先ず、図12(a)に示されるように、コンピュータ1が、プランジャモデル31の先端部34を、圧縮状態のガスケットモデル26の凹部28に挿入する(ステップS61)。本実施形態のステップS61では、プランジャモデル31とバレルモデル21とを中心軸Cに一致させて、先端部34を凹部28に挿入する。プランジャ4の先端部34の外径D4(図9(a)に示す)は、圧縮状態のガスケットモデル26の凹部28の内径D3(図9(a)に示す)よりも小に設定されるため、先端部34を凹部28にスムーズに挿入することができる。   In the second deformation calculation step S6, first, as shown in FIG. 12A, the computer 1 inserts the distal end portion 34 of the plunger model 31 into the recessed portion 28 of the compressed gasket model 26 (step S61). ). In step S61 of this embodiment, the plunger model 31 and the barrel model 21 are aligned with the central axis C, and the tip portion 34 is inserted into the recess 28. The outer diameter D4 (shown in FIG. 9A) of the tip 34 of the plunger 4 is set smaller than the inner diameter D3 (shown in FIG. 9A) of the recess 28 of the compressed gasket model 26. The tip portion 34 can be smoothly inserted into the recess 28.

次に、図12(b)に示されるように、コンピュータ1が、ガスケットモデル26を一端側T1に移動させたときの摺動抵抗F2に関する物理量を計算する(ステップS62)。このステップS62では、先ず、プランジャモデル31に、一端側T1に向く外力F1が定義される。これにより、ガスケットモデル26が、プランジャモデル31に押圧されて、バレルモデル21の内面21iを摺動しながら、一端側T1に移動する状態を計算することができる。   Next, as shown in FIG. 12B, the computer 1 calculates a physical quantity related to the sliding resistance F2 when the gasket model 26 is moved to the one end T1 (step S62). In this step S62, first, an external force F1 directed to one end T1 is defined in the plunger model 31. Accordingly, it is possible to calculate a state in which the gasket model 26 is pressed by the plunger model 31 and moves to the one end T1 while sliding on the inner surface 21i of the barrel model 21.

このようなガスケットモデル26の移動に伴う変形計算は、第1変形計算ステップS3と同様に、コンピュータ1が、各種の条件を当てはめて運動方程式を作成して、これらを単位時間Tx(x=0、1、…)ごと(例えば、1μ秒ごと)にガスケットモデル26の変形計算を行う。これにより、ガスケットモデル26を一端側T1に移動させたときの摺動抵抗F2に関する物理量を求めることができる。摺動抵抗F2に関する物理量としては、摺動抵抗(摩擦力)F2そのものや、摺動抵抗F2を求めるためのパラメータの一つであるガスケットモデル26の接触応力等が含まれる。本実施形態では、摺動抵抗(摩擦力)F2、及び、ガスケットモデル26の接触応力を求めている。   In the deformation calculation accompanying the movement of the gasket model 26, as in the first deformation calculation step S3, the computer 1 creates various equations of motion by applying various conditions, and these are expressed as unit time Tx (x = 0). ,...) (For example, every 1 μs), the deformation calculation of the gasket model 26 is performed. Thereby, the physical quantity regarding the sliding resistance F2 when moving the gasket model 26 to the one end side T1 can be calculated | required. The physical quantity related to the sliding resistance F2 includes the sliding resistance (friction force) F2 itself, the contact stress of the gasket model 26, which is one of the parameters for obtaining the sliding resistance F2. In the present embodiment, the sliding resistance (friction force) F2 and the contact stress of the gasket model 26 are obtained.

次に、コンピュータ1が、予め定められた終了時間が経過したか判断する(ステップS63)。このステップS63では、終了時間が経過したと判断した場合、第2変形計算ステップS6を終了させて、ガスケットモデル26の摺動抵抗F2に関する物理量が出力される(ステップS7)。   Next, the computer 1 determines whether a predetermined end time has elapsed (step S63). In step S63, when it is determined that the end time has elapsed, the second deformation calculation step S6 is ended, and the physical quantity related to the sliding resistance F2 of the gasket model 26 is output (step S7).

一方、コンピュータ1が、終了時間が経過していないと判断した場合には、単位時間Txを一つ進めて(ステップS64)、ステップS62〜S63が行われる。これにより、本実施形態では、ガスケットモデル26の移動開始から終了までにおいて、単位時間Txごとに、ガスケットモデル26の摺動抵抗F2に関する物理量を取得することができる。   On the other hand, when the computer 1 determines that the end time has not elapsed, the unit time Tx is advanced by one (step S64), and steps S62 to S63 are performed. Thereby, in this embodiment, the physical quantity regarding the sliding resistance F2 of the gasket model 26 is acquirable for every unit time Tx from the movement start of the gasket model 26 to completion | finish.

ステップS7で出力される物理量には、例えば、ガスケットモデル26の接触応力コンター図(図13に示す)や、ガスケットモデル26の移動量とガスケットモデル26の外側面26o(図10(b)に示す)で測定される摺動抵抗F2との関係を示すグラフ(図14に示す)が含まれる。   Examples of the physical quantity output in step S7 include a contact stress contour diagram of the gasket model 26 (shown in FIG. 13), a movement amount of the gasket model 26, and an outer surface 26o of the gasket model 26 (shown in FIG. 10B). The graph (shown in FIG. 14) showing the relationship with the sliding resistance F2 measured in (1) is included.

次に、ガスケットモデル26の摺動抵抗F2に関する物理量に基づいて、プランジャモデル31の先端部34の形状を評価する(ステップS8)。このステップS8では、先ず、図13に示される接触応力コンター図から、ガスケットモデル26に作用する接触応力が評価される。   Next, the shape of the distal end portion 34 of the plunger model 31 is evaluated based on the physical quantity related to the sliding resistance F2 of the gasket model 26 (step S8). In this step S8, first, the contact stress acting on the gasket model 26 is evaluated from the contact stress contour diagram shown in FIG.

図13から明らかなように、本実施形態のガスケットモデル26は、凹部28の径方向外側の接触応力が小さくなっている。これは、プランジャ4の先端部16の外径D4が、圧縮状態のガスケットモデル26の凹部28の内径D3よりも小に設計されたことによるものものと考えられる。このように、ガスケットモデル26の接触応力が小さくなると、摺動抵抗F2が小さくすることができ、スライド性能を向上しうる。一方、ガスケットモデル26の接触応力が大きい場合は、摺動抵抗F2が大きくなり、スライド性能が低下する。このようなコンター図により、プランジャ4の先端部16の形状を評価することができる。   As is apparent from FIG. 13, the gasket model 26 of the present embodiment has a small contact stress on the radially outer side of the recess 28. This is considered to be because the outer diameter D4 of the distal end portion 16 of the plunger 4 is designed to be smaller than the inner diameter D3 of the concave portion 28 of the gasket model 26 in the compressed state. Thus, when the contact stress of the gasket model 26 is reduced, the sliding resistance F2 can be reduced, and the sliding performance can be improved. On the other hand, when the contact stress of the gasket model 26 is large, the sliding resistance F2 increases, and the sliding performance decreases. From such a contour diagram, the shape of the tip 16 of the plunger 4 can be evaluated.

次に、図14に示されるグラフから、ガスケットモデル26の外側面26oでの摺動抵抗F2が、閾値の範囲内か否かが確認される。この摺動抵抗F2が、所定の閾値内であれば、設計されたプランジャ4の先端部16の形状は、スライド性能を向上しうることを確認できる。一方、摺動抵抗F2が、所定の閾値を超える場合は、設計されたプランジャ4の先端部16の形状では、スライド性能を十分に向上できないことを確認できる。なお、本実施形態の閾値は、7.0Nである。   Next, it is confirmed from the graph shown in FIG. 14 whether or not the sliding resistance F2 on the outer surface 26o of the gasket model 26 is within the threshold range. If the sliding resistance F2 is within a predetermined threshold, it can be confirmed that the shape of the designed tip portion 16 of the plunger 4 can improve the sliding performance. On the other hand, when the sliding resistance F2 exceeds a predetermined threshold value, it can be confirmed that the sliding performance cannot be sufficiently improved with the designed shape of the tip portion 16 of the plunger 4. In addition, the threshold value of this embodiment is 7.0N.

そして、ステップS8では、上記評価により、設計されたプランジャ4の先端部16の形状が良好と判断された場合、先端部16の形状に基づいて、プランジャ4が製造される(ステップS9)。   In step S8, when it is determined by the above evaluation that the shape of the tip 16 of the designed plunger 4 is good, the plunger 4 is manufactured based on the shape of the tip 16 (step S9).

一方、設計されたプランジャ4の先端部16の形状が不良であると判断された場合には、先端部16の形状を設計変更して(ステップS10)、ステップS5〜S8が再度実施される。   On the other hand, when it is determined that the shape of the tip portion 16 of the designed plunger 4 is defective, the shape of the tip portion 16 is changed (step S10), and steps S5 to S8 are performed again.

このように、本実施形態では、ガスケットモデル26の摺動抵抗F2に関する物理量に基づいて、設計されたプランジャ4の先端部16の形状が評価されるため、スライド性能の優れた注射器Hを効率良く設計することができる。   Thus, in this embodiment, since the shape of the tip 16 of the designed plunger 4 is evaluated based on the physical quantity related to the sliding resistance F2 of the gasket model 26, the syringe H having excellent sliding performance can be efficiently used. Can be designed.

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。   As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.

図4に示した処理手順に従って、プランジャの先端部の形状(外径D4:4.40mm)が設計された(実施例)。この実施例のプランジャの先端部の形状に基づいて、注射器が製造された。   The shape (outer diameter D4: 4.40 mm) of the tip of the plunger was designed according to the processing procedure shown in FIG. 4 (Example). A syringe was manufactured based on the shape of the tip of the plunger of this example.

また、比較のために、ガスケットがバレルに装着される前の凹部の形状に基づいて、プランジャの先端部の形状(外径D4:4.90mm)が設計された(比較例)。この比較例のプランジャの先端部の形状に基づいて、注射器が製造された。   For comparison, the shape of the plunger tip (outer diameter D4: 4.90 mm) was designed based on the shape of the recess before the gasket was mounted on the barrel (comparative example). A syringe was manufactured based on the shape of the tip of the plunger of this comparative example.

そして、実施例及び比較例の注射器において、プランジャの先端部が、ガスケットの凹部に挿入できるか否かが、テスターの目視によって確認された。さらに、実施例及び比較例の注射器において、ガスケットのスライド性能が、テスターの官能により評価された。なお、共通仕様は次の通りである。   And in the syringe of an Example and a comparative example, it was confirmed by the tester's visual observation whether the front-end | tip part of a plunger can be inserted in the recessed part of a gasket. Further, in the syringes of Examples and Comparative Examples, the sliding performance of the gasket was evaluated by the sensory function. The common specifications are as follows.

バレルの内径D1:8.65mm
ガスケット(圧縮前):
最大の外径D2:8.95mm
凹部の内径D3:5.00mm
外力F1:8.0(N)
Barrel inner diameter D1: 8.65mm
Gasket (before compression):
Maximum outer diameter D2: 8.95mm
Inner diameter D3 of recess: 5.00 mm
External force F1: 8.0 (N)

テストの結果、実施例のプランジャの先端部は、バレルに装着されたガスケットの凹部に、スムーズに挿入できることが確認できた。一方、比較例のプランジャの先端部は、バレルに装着されたガスケットの凹部に挿入できなかった。さらに、実施例の注射器は、ガスケットのスライド性能が優れることが確認できた。従って、実施例の設計方法は、プランジャの先端部の形状を効率良く設計できることを確認できた。   As a result of the test, it was confirmed that the tip of the plunger of the example could be smoothly inserted into the recess of the gasket attached to the barrel. On the other hand, the tip of the plunger of the comparative example could not be inserted into the recess of the gasket attached to the barrel. Furthermore, it was confirmed that the syringe of the example was excellent in the sliding performance of the gasket. Therefore, it was confirmed that the design method of the example can efficiently design the shape of the tip of the plunger.

21 バレルモデル
26 ガスケットモデル
28 凹部
31 プランジャモデル
34 先端部
21 Barrel model 26 Gasket model 28 Recess 31 Plunger model 34 Tip

Claims (3)

一端側に注射針が接続可能な出口を有しかつ他端側が開放された開口部をなす筒状のバレルと、
前記バレルの他端側に圧縮状態で装着されかつ前記他端側の面に凹部が形成されたガスケットと、
先端部が前記ガスケットの前記凹部に挿入されるとともに前記ガスケットを前記一端側に押すことにより、前記出口から薬液を射出させるための棒状のプランジャとを有し、
しかも、前記出口がキャップ体で閉塞され、かつ、前記開口部が前記ガスケットで閉塞された前記バレルの気密空間に予め薬液が充填される薬液充填タイプ用の注射器を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、
前記コンピュータに、前記バレルを有限個の要素でモデル化したバレルモデルを入力するステップ、
前記コンピュータに、前記凹部を有する前記ガスケットを、有限個の要素でモデル化したガスケットモデルを入力するステップ、
前記コンピュータが、前記バレルモデルに前記ガスケットモデルのみが圧縮状態で装着されたときの前記ガスケットモデルの変形形状を計算する第1変形計算ステップ、
前記圧縮状態の前記ガスケットモデルの前記凹部の形状に基づいて、前記プランジャの前記先端部の形状を設計するステップ、
前記コンピュータに、設計された前記プランジャの先端部を、有限個の要素でモデル化したプランジャモデルを入力するステップ、
前記コンピュータが、前記圧縮状態の前記ガスケットモデルの前記凹部に、前記プランジャモデルの前記先端部を挿入して、前記ガスケットモデルを前記一端側に移動させたときの摺動抵抗に関する物理量を計算する第2変形計算ステップ、及び、
前記物理量に基づいて、前記プランジャの前記先端部の形状を評価するステップを含むことを特徴とする注射器の設計方法。
A cylindrical barrel having an opening to which an injection needle can be connected at one end and an opening having the other end opened;
A gasket attached to the other end of the barrel in a compressed state and having a recess formed on the other end; and
A rod-shaped plunger for injecting a chemical solution from the outlet by pushing the gasket toward the one end side while the distal end portion is inserted into the concave portion of the gasket,
Moreover, in order to design, using a computer, a medical solution filling type syringe in which the outlet is closed with a cap body and the opening is closed with the gasket, and the hermetic space of the barrel is pre-filled with a medical solution. The method of
Inputting to the computer a barrel model obtained by modeling the barrel with a finite number of elements;
Inputting to the computer a gasket model in which the gasket having the recess is modeled by a finite number of elements;
A first deformation calculating step in which the computer calculates a deformed shape of the gasket model when only the gasket model is mounted in a compressed state on the barrel model;
Designing the shape of the tip of the plunger based on the shape of the recess of the gasket model in the compressed state;
Inputting to the computer a plunger model obtained by modeling the designed tip of the plunger with a finite number of elements;
The computer calculates a physical quantity related to sliding resistance when the distal end portion of the plunger model is inserted into the concave portion of the gasket model in the compressed state and the gasket model is moved to the one end side. Two deformation calculation steps; and
A method for designing a syringe, comprising a step of evaluating a shape of the tip of the plunger based on the physical quantity.
前記バレルモデル、前記ガスケットモデル及び前記プランジャモデルは、前記バレルの中心軸を含む断面形状に基づいた二次元モデルである請求項1に記載の注射器の設計方法。   The syringe design method according to claim 1, wherein the barrel model, the gasket model, and the plunger model are two-dimensional models based on a cross-sectional shape including a central axis of the barrel. 前記第1変形計算ステップは、前記バレルモデルの内径を大きくし、その内側に前記ガスケットモデルを配置する拡径ステップ、及び、前記ガスケットモデルが配置された後、前記バレルモデルの内径を元に戻して前記ガスケットモデルの変形計算を行う縮径ステップとを含む請求項1又は2に記載の注射器の設計方法。   In the first deformation calculation step, the inner diameter of the barrel model is increased, the diameter increasing step for disposing the gasket model inside thereof, and after the gasket model is disposed, the inner diameter of the barrel model is restored. The method for designing a syringe according to claim 1, further comprising a diameter reduction step of calculating deformation of the gasket model.
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