一種基于壓電轉(zhuǎn)換的無(wú)針注射器及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)針注射器研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于壓電轉(zhuǎn)換的無(wú)針注射器及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為克服國(guó)內(nèi)外很多藥物存在的口服給藥難以直達(dá)病灶、藥物穩(wěn)定性差和效果差等缺點(diǎn)，目前多以液體形式由專業(yè)的醫(yī)護(hù)人員使用帶不銹鋼針頭的注射器通過(guò)注射途徑給藥。由于針頭要侵入人體，如果操作不當(dāng)，經(jīng)常會(huì)誘發(fā)感染或造成交叉感染，傳播烈性傳染病的危險(xiǎn)性極高。因此，注射安全問(wèn)題成為全球臨床感染控制的焦點(diǎn)問(wèn)題。
[0003]近幾十年來(lái)，研究者提出了一種無(wú)針注射技術(shù)，它是一種獨(dú)特的經(jīng)皮給藥方法，該方法利用動(dòng)力產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓將安瓿瓶?jī)?nèi)的藥液從噴嘴擠壓而出形成高速、高壓的噴射流，射流的壓力足以刺破皮膚，從而擊穿皮膚并實(shí)現(xiàn)給藥。基于上述方法，研發(fā)了相應(yīng)的無(wú)針注射器，目前使用的動(dòng)力通常為壓縮彈簧和高壓氣體。但是，壓縮彈簧的回復(fù)力和高壓氣體的壓力是無(wú)針注射器系統(tǒng)自身給定的，難以針對(duì)不同人和動(dòng)物的皮膚特性進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，以彈簧和高壓氣體為動(dòng)力的無(wú)針注射器存在極其難受的爆破噪音，可能造成嚴(yán)重的局部刺激性。此外，市面上常見(jiàn)的無(wú)針注射器在同一時(shí)間只能注射一種藥液，對(duì)需注射兩種或兩種以上藥液的人和動(dòng)物，只能等待第一種藥液注射完畢后重新吸取第二種藥液再注射，或者同時(shí)使用兩支無(wú)針注射器進(jìn)行注射，存在著效率低和成本高的問(wèn)題。
[0004]因此，研究一種可調(diào)的、噪聲小、可同時(shí)混合多種藥液的無(wú)針注射器，具有重要的研究?jī)r(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于壓電轉(zhuǎn)換的無(wú)針注射器，該注射器利用壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源，具有體積較小、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，且適合于一次注射兩種或兩種以上不同藥液，效率高。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種基于上述無(wú)針注射器的使用方法，該方法操作簡(jiǎn)單、能夠精確地控制注射器的注射量。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于壓電轉(zhuǎn)換的無(wú)針注射器，包括手柄部分、吸藥部分、活塞驅(qū)動(dòng)器部分、給藥部分和控制電路部分，所述手柄部分包括一外殼體和一端蓋，外殼體內(nèi)部中空，與端蓋形成一空腔，所述活塞驅(qū)動(dòng)器部分和控制電路部分均設(shè)置在上述空腔內(nèi)；所述活塞驅(qū)動(dòng)器部分包括活塞和壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)，二者固定連接;所述吸藥部分設(shè)置在手柄部分的前端，其內(nèi)部設(shè)有一中空區(qū)域，藥瓶中的藥液被吸到該中空區(qū)域;所述控制電路部分控制壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行收縮和伸長(zhǎng)，進(jìn)而推動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng);所述給藥部分設(shè)置在吸藥部分的前端，吸藥部分中空區(qū)域中的藥液在活塞作用下通過(guò)給藥部分往外噴射。本發(fā)明利用壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源，通過(guò)控制其收縮和伸長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)給藥，不會(huì)產(chǎn)生爆破噪音，同時(shí)具有控制精確、體積小的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]優(yōu)選的，所述外殼體為帶手柄的變徑階梯形中空殼體，殼體外側(cè)設(shè)有若干個(gè)用于放置操作按鈕和指示裝置的安裝孔，所述操作按鈕和指示裝置均分別與控制電路部分相連。
[0009]更進(jìn)一步的，所述操作按鈕包括吸藥按鈕、注射按鈕、電源開(kāi)關(guān)、劑量調(diào)節(jié)旋鈕，所述指示裝置包括電源指示燈、操作指示燈。通過(guò)設(shè)置上述按鈕，使用戶操作、使用更方便。
[0010]優(yōu)選的，所述吸藥部分包括吸藥管座、滑結(jié)、吸藥閥座、吸藥針頭、藥瓶卡扣，所述吸藥管座包括相互連接的第一圓柱體單元和第二圓柱體單元，第一圓柱體單元內(nèi)部中空，形成一中空區(qū)域，第二圓柱體單元一端與該中空區(qū)域相通，另一端通過(guò)滑結(jié)與吸藥閥座連接，吸藥針頭固定在吸藥閥座上方，藥瓶卡扣設(shè)置在吸藥閥座上方用以固定藥瓶。所述的滑結(jié)為正六棱柱中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有螺紋，用于連接吸藥管座和吸藥閥座，使拆裝簡(jiǎn)單方便。
[0011]更進(jìn)一步的，所述第二圓柱體單元為實(shí)心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)置有若干條內(nèi)流道和一螺旋流道，螺旋流道的一端與第一圓柱體單元內(nèi)部中空區(qū)域相通，另一端與各個(gè)內(nèi)流道相通;在每個(gè)內(nèi)流道的上端設(shè)有一吸藥口，每個(gè)吸藥口分別通過(guò)滑結(jié)與一吸藥閥座密封連接。采用這種結(jié)構(gòu)，可以在吸藥閥座上同時(shí)放多個(gè)藥瓶，一次注射兩種或兩種以上不同藥液，實(shí)現(xiàn)混藥的功能，提尚注射效率。
[0012]更進(jìn)一步的，所述吸藥部分還包括吸藥彈簧和吸藥閥芯，二者設(shè)置在吸藥閥座內(nèi)，組成單向閥。設(shè)置該單向閥是為了阻止吸藥管座內(nèi)的藥液回流到藥瓶。
[0013]更進(jìn)一步的，所述吸藥閥座內(nèi)圓周面設(shè)有卡扣式連接扣，吸藥針頭外圓周面設(shè)有卡扣式連接鉤，二者利用扣鉤連接方式進(jìn)行固定。采用這種結(jié)構(gòu)，安裝拆卸都比較方便。
[0014]更進(jìn)一步的，所述吸藥針頭為二通針頭，其中一個(gè)通道用于空氣流動(dòng)，其通道口末端用帶變徑孔的空氣塞進(jìn)行填堵，另一個(gè)通道用于藥液流動(dòng)，通道口末端與吸藥閥座的上端部密封連接。
[0015]更進(jìn)一步的，所述藥瓶卡扣包括懸臂夾和圓環(huán)體，所述懸臂夾設(shè)置在圓環(huán)體的兩偵U，且在二者連接處設(shè)有豁口。在放置藥瓶時(shí)，懸臂夾在微小的壓力下發(fā)生變形，藥瓶端口部位利用豁口進(jìn)行定位，從而將藥瓶固定在吸藥閥座上。
[0016]優(yōu)選的，所述活塞為雙重活塞頭結(jié)構(gòu)，第一重活塞頭為設(shè)有多個(gè)變徑孔的圓錐形結(jié)構(gòu)，在吸藥管座第一圓柱體單元內(nèi)部中空區(qū)域做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，第二重活塞頭為帶密封圈的圓柱形結(jié)構(gòu)，在外殼體中間的圓柱腔內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)設(shè)置第一重活塞頭，可以在有多種藥液混合時(shí)，預(yù)先對(duì)藥液進(jìn)行攪拌。
[0017]優(yōu)選的，所述壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)一端與端蓋固定連接，包括若干個(gè)微位移放大單元，每個(gè)微位移放大單元包括一鈸型壓電驅(qū)動(dòng)器和一機(jī)架，鈸型壓電驅(qū)動(dòng)器由若干個(gè)鈸型壓電驅(qū)動(dòng)單元組成，每個(gè)鈸型壓電驅(qū)動(dòng)單元包括兩片鈸型金屬帽和一個(gè)壓電陶瓷單元，鈸型壓電驅(qū)動(dòng)單元之間采用結(jié)構(gòu)上串聯(lián)、電路上并聯(lián)的方式相互貼合疊加，機(jī)架為橢圓形的框架結(jié)構(gòu)，鈸型壓電驅(qū)動(dòng)單元置于機(jī)架內(nèi)部，微位移放大機(jī)構(gòu)的一輸出端通過(guò)螺紋與活塞進(jìn)行固定連接，另一輸出端通過(guò)螺栓與端蓋進(jìn)行固定連接。采用上述的壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)，具有行程大、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]優(yōu)選的，所述給藥部分安裝在吸藥部分中吸藥管座的前端，二者密封連接，所述給藥部分包括給藥頭、給藥閥座、給藥閥芯、給藥彈簧，給藥頭與給藥閥座密封連接，給藥頭前端為噴嘴結(jié)構(gòu)，給藥彈簧和給藥閥芯置于吸藥閥座內(nèi)組成單向閥結(jié)構(gòu)。通過(guò)設(shè)置上述單向閥，可以阻止空氣從給藥頭流入，同時(shí)有利于防止注射器注射完畢后給藥頭出現(xiàn)藥液垂涎。
[0019]優(yōu)選的，所述控制電路部分包括控制電路、推挽電路、驅(qū)動(dòng)電路和H橋電路，所述控制電路采用單片機(jī)控制，控制電路通過(guò)控制推挽電路中MOS管的導(dǎo)通時(shí)間以調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值，進(jìn)而控制壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)的收縮或伸長(zhǎng)的位移;控制電路與驅(qū)動(dòng)電路相連，驅(qū)動(dòng)電路輸出高低電平控制H橋電路上的MOS管的通斷，進(jìn)而控制壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)是收縮還是伸長(zhǎng);控制電路與電源相連。
[0020]更進(jìn)一步的，所述電源采用內(nèi)置的充電電池，控制電路將上述充電電池的電壓轉(zhuǎn)換為高壓直流電壓后經(jīng)推挽電路輸出到壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)。
[0021]一種基于上述無(wú)針注射器的使用方法，包括步驟:將藥瓶插入吸藥部分中吸藥針頭處，排出注射器內(nèi)部流道中的空氣;控制電路部分控制壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)發(fā)生收縮，帶動(dòng)活塞往端蓋方向移動(dòng)，藥瓶?jī)?nèi)的藥液在大氣壓的作用下流入吸藥部分的中空區(qū)域;吸藥完畢后，控制電路部分控制壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)發(fā)生伸長(zhǎng)，帶動(dòng)活塞往給藥部分移動(dòng)，吸藥部分中空區(qū)域中的藥液在活塞的作用下通過(guò)給藥部分往外噴射。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0023]1、本發(fā)明提出的無(wú)針注射器，利用壓電型微位移放大機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源，具有體積小、頻響快、控制精度高、不受磁場(chǎng)干擾、噪音小等優(yōu)點(diǎn)。
[0024]2、本發(fā)明提出的無(wú)針注射器，將內(nèi)置的充電電池轉(zhuǎn)換輸出高壓直流電壓到壓電型微位