CN101554498B - 一种用于动物连续注射的无针注射系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于动物连续注射的无针注射系统，属于医疗器材中皮下无针给药系统技术领域，包括注射筒、药库、推射装置，注射筒包括带有腔室的筒体，筒体前端腔室内安装有注射头，筒体前端壁上安装有连接药库的药库接头，推射装置包括活动安装在筒体后端腔室内的带磁性的活塞，以及依次安装在筒体后方的壳体、滚珠锁合装置、偶合器、步进电机，壳体内安装有带主弹簧的主推杆，主推杆的前端端部设置有磁性元件，主推杆的后端穿过滚珠锁合装置后活动进入偶合器，并卡设于偶合器内，偶合器呈中空型，偶合器上的螺母与步进电机的丝杠相配合。本发明可多次使用，并能自动吸药，以致可实现快速规模注射，且电动复位、携带方便。
Description
技术领域
本发明公开了一种用于动物连续注射的无针注射系统，属于医疗器材中皮下无针给药系统技术领域。
背景技术
液体无针注射技术在医疗领域已经走向成熟，它是通过动力推动药物产生高速射流直接进入到人的皮下组织。国际标准组织(ISO)于2006年颁布了针对临床使用的无针注射装置标准(ISO21649：2006)。
一个标准的无针注射器通常由两部分组成：用来吸入药物、盛装药物和弹射药物的注射筒(安瓿)，以及触发时能产生推力的推射装置。推射装置包括动力装置、触发装置。动力通常由压缩的气体或弹簧产生。按照单个安瓿可进行注射的次数划分，无针注射器可分为一次性使用的无针注射器和多次使用的喷射注射器。目前使用的无针注射系统，用于人体注射的多是一次性使用的，其中某些是部分一次性(安瓿为一次性使用，推射装置可反复使用)，有些则是整体一次性(通常以封装的压缩气体为动力)。
申请人前置专利“用于无针注射的新型推射器”(专利号：ZL200620140489.3)、“用于液体无针注射的推射装置”(专利号：ZL200720192720.8)均描述了一种由弹簧产生动力、且能反复使用的无针注射器推射装置，该装置通过弹性翼片与带有弹簧的螺栓螺纹啮合进行动力复位。申请人另一申请专利“用于液体喷射注射的推射装置(申请号：200920114142.5)则描述了一种通过开合螺母进行复位的无针注射器推射装置。
无针注射系统也可用于动物注射。养殖动物通常要进行免疫注射。例如，为避免猪瘟，集约化养猪场要求对猪每年春、秋季用疫苗各免疫接种一次。有针注射通常引起操作复杂、剂量不精确、容易感染、环境污染等问题，而无针注射系统可以避免这些问题。由于动物注射对注射系统的卫生要求没有象人体注射那么严格，而且动物的免疫注射常常集中批量进行，这就要求用于动物注射的无针注射系统可以多次使用，最好能自动吸药、连续注射。
发明内容
针对上述的动物疫苗注射特点，本发明提供了一种可多次使用，并能自动吸药的用于动物连续注射的无针注射系统，该系统可实现快速规模注射。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于动物连续注射的无针注射系统，包括注射筒、药库、推射装置，注射筒包括带有腔室的筒体，
所述筒体前端腔室内安装有注射头，该注射头包括活动安装在套筒内、前端端部开设有喷孔、且前端部向套筒外延伸出的安瓿，安瓿的后部外径小于套筒内径，且后部外壁上套有弹簧，同时后部壁上开设有数个通孔；安瓿的末端封装有凸台，且凸台与套筒后端的台阶紧密配合，台阶的内径大于安瓿后部的外径、小于弹簧的直径；
所述筒体前端壁上安装有连接药库的药库接头，该药库接头包括两端开口的本体，本体前腔内径小于后腔内径，本体后腔外壁连接在筒体壁上；本体后腔内设置有阀芯，阀芯的外径小于后腔内径、大于前腔内径；阀芯的后端面中间，设置有直径小于阀芯外径的圆柱体，圆柱体末端延伸至开设在筒体前端壁上，并与腔室连通的第一通孔内，且该圆柱体外套有复位弹簧，复位弹簧的外径大于第一通孔的直径；第一通孔则位于套筒的后方；
所述推射装置包括活动安装在筒体后端腔室内的带磁性的活塞，以及依次安装在筒体后方的壳体、滚珠锁合装置、偶合器、步进电机，其中壳体直接固接在筒体的末端；壳体内安装有带主弹簧的主推杆，主推杆的前端端部设置有磁性元件，且磁性元件的直径大于筒体内径；主推杆的中部开设有第三周向槽，且第三周向槽的右侧端面为一向主推杆后端倾斜的倾斜面；主推杆的后端穿过滚珠锁合装置后活动进入偶合器，并卡设于偶合器内；
所述壳体的末端端面向外延伸出一外圈，外圈上开设有第二通孔；所述滚珠锁合装置包括由外而内依次设置的活动外圈、活动内圈、内圈；活动外圈配合设置在外圈外壁，活动内圈配合设置在外圈内壁，活动外圈与活动内圈之间通过螺钉相固接，且该螺钉位于第二通孔内；内圈配合设置在主推杆的后端外壁上，内圈末端外壁向外延伸形成凸块，内圈通过该凸块与外圈相固接，活动内圈的右端面与凸块的左端面之间留有一定的行程；活动内圈的内壁设置有一圈向内延伸而形成的凸起，凸起与内圈相配合，且凸起右侧为一向左倾斜的斜面；在凸起左侧与壳体末端端面之间的空隙内设置有第一复位弹簧；内圈上、位于凸起右侧，开设放置有滚珠的小通孔；
所述偶合器呈中空型，其后端壁上设置有与步进电机的丝杠相配合的螺母，该螺母与偶合器的腔体相通，且偶合器的前端端面外径大于活动外圈的内径。
所述安瓿、活塞、主推杆、丝杠位于同一中心线上。
所述安瓿后部壁上的数个通孔呈周向分布。
所述位于套筒内的安瓿前部外壁开设有周向槽，周向槽内安装有密封圈。
所述阀芯前端呈圆锥体，与本体后腔过渡到本体前腔的锥形内壁相配合，且圆锥面上设有第一周向槽，第一周向槽内安装有第一密封圈。
所述外圈上开设有两个位置相对的第二通孔；所述内圈上、位于凸起右侧，开设两个位置相对且均放置有滚珠的小通孔。
所述活塞前端外壁上开设有两道内部均安装有第二密封圈的第二周向槽；筒体中后部内壁设有挡圈，活塞中后部外壁开设有与挡圈相配合的周向长槽；活塞末端嵌设有磁性块。
所述药库接头与凸设于筒体前端壁上的筒体接头通过螺纹连接，且药库接头整体向右倾斜。
所述药库接头的本体前腔为外沿突起的法兰，可以由软管连接到药库。
所述筒体的前端端部螺纹旋接有封盖，且安瓿前端部向封盖外延伸出。
本发明一种用于动物连续注射的无针注射系统，先启动步进电机使其正转，由于步进电机的丝杠与偶合器的螺母配合，因此步进电机的转动将带动偶合器往步进电机方向拉动(即将偶合器向后拉)，偶合器再带动主推杆往后拉，同时压缩主弹簧，主推杆前端端部的磁性元件再将带磁性的活塞往后拉。活塞往后拉的过程中，药库接头的阀芯在药液压力及活塞往后拉的吸力作用下压缩复位弹簧，并向筒体方向压缩，使药液通过阀芯与本体后腔内壁之间的间隙，沿第一通孔流入腔室内。在主推杆往后行进到主弹簧到达最终位置时，位于小通孔内的滚珠刚好沿着倾斜面进入到第三周向槽内，同时活动内圈在第一复位弹簧的弹性恢复力作用下向后方移动，最终抵在凸块上，此时活动内圈的凸起刚好将滚珠压住，从而将主推杆锁住。由于活动外圈与活动内圈之间通过螺钉相固接，因此活动外圈在活动内圈的带动下也向后方移动，最终活动外圈的后端端面向外圈、内圈的后端端面外延伸出。
注射时，将注射头的安瓿前端抵住皮肤，推力的作用使安瓿在套筒内向后移动，压紧弹簧，并使安瓿末端的凸台与套筒后端的台阶分开，这时位于腔室内的药液通过凸台与台阶之间的间隙，进入安瓿后部外壁与套筒后部内壁之间的间隙内，再通过开设在安瓿后部壁上的通孔，最终进入安瓿内。此时，控制信号再启动步进电机使其反转，步进电机的丝杠带动偶合器向前移动，直至靠近滚珠锁合装置(距离1-3mm左右)停下，这样无针注射系统处于待推射，也就是待注射状态。由于主推杆与偶合器之间为活动连接，因此偶合器向前移动时，主推杆不动。
最后注射时，控制信号使步进电机继续反转，偶合器继续前行，直至偶合器将滚珠锁合装置的活动外圈抵在壳体末端端面。活动外圈前行时，带活动内圈也前行，而活动内圈的前行，使凸起脱离了滚珠，这样滚珠失去对主推杆锁紧作用，主推杆在主弹簧的弹性恢复力作用下快速前行，主推杆前行时同时推动活塞快速前行，最终将药液从安瓿的喷孔处喷射出去。活塞前行时，药库接头的阀芯在复位弹簧的弹性恢复力作用下向前移动，直至阀芯前端将本体前腔的腔体封闭，这样药液就不能回流到药库中，阀芯在此起到单向阀的作用。
总之，本发明可多次使用，并能自动吸药，以致可实现快速规模注射，且电动复位、携带方便。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1注射时的结构示意图；
图3为图1中注射筒的放大结构示意图；
图4为图1中推射装置的放大结构示意图；
图5为图2中注射筒的放大结构示意图；
图6为图2中推射装置的放大结构示意图；
图7为图3中药库接头的放大结构示意图；
图8为图4中滚珠锁合装置的放大结构示意图；
图9为滚珠锁合装置从锁紧状态到开始释放的示意图；
图10为滚珠锁合装置从释放状态到开始锁紧的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种用于动物连续注射的无针注射系统，包括注射筒1、药库2、推射装置3。
如图3所示，注射筒1包括带有腔室11的筒体12，筒体12前端腔室11内安装有注射头，该注射头包括活动安装在套筒13内、前端端部开设有喷孔14、且前端部向套筒13外延伸出的安瓿15，安瓿15的后部外径小于套筒13内径，且后部外壁上套有弹簧16，同时后部壁上开设有数个通孔17；安瓿15的末端封装有凸台18，且凸台18与套筒13后端的台阶19紧密配合，台阶19的内径大于安瓿15后部的外径、小于弹簧16的直径。为使药液注射的更为均匀，喷射效果更好，安瓿15后部壁上的数个通孔17呈周向分布。为进一步确保安瓿15在套筒13内活动时与套筒13内壁保持密封，位于套筒13内的安瓿15前部外壁开设有周向槽151，周向槽151内安装有密封圈152。为进一步完善注射筒1的结构，筒体12的前端端部螺纹旋接有封盖121，且安瓿15前端部向封盖121外延伸出。
如图3、图7所示，筒体12前端壁上安装有连接药库2的药库接头，该药库接头包括两端开口的本体21，本体前腔22内径小于本体后腔23内径，本体后腔23外壁连接在筒体12壁上；本体后腔23内设置有阀芯24，阀芯24的外径小于后腔内径23、大于前腔内径22；阀芯24的后端面中间，设置有直径小于阀芯24外径的圆柱体25，圆柱体25末端延伸至开设在筒体12前端壁上，并与腔室11连通的第一通孔26内，且该圆柱体25外套有复位弹簧27，复位弹簧27的外径大于第一通孔26的直径；第一通孔26则位于套筒13的后方。为进一步确保阀芯24的密封性，阀芯24前端呈圆锥体，与本体后腔23过渡到本体前腔22的锥形内壁相配合，且圆锥面上设有第一周向槽28，第一周向槽28内安装有第一密封圈29。为便于药库接头的拆装，并使药库2内的药液更为顺畅的流入腔室11内，药库接头与凸设于筒体12前端壁上的筒体接头122通过螺纹连接，且药库接头整体向右倾斜。为使药库2与药库接头之间的连接更为安全、便捷，药库接头的本体前腔22为外沿突起的法兰，可以由软管连接到药库2。
由于要求对养殖动物进行连续注射，需要实现从药库2吸药，然后从注射头进行喷射注射，注射完后再从药库2吸药，因此在药库接头和注射头内均设置有单向阀结构，即阀芯24和凸台18，使得从药库2吸药时，药库接头的阀芯24打开，注射头的凸台18关闭，药液从药库2中流入腔室11；注射时，药库接头的阀芯24关闭，而注射头的凸台18打开，药液在活塞31的推力作用下从注射头前端的喷孔14中喷射出去。
如图4所示，推射装置3包括活动安装在筒体12后端腔室内的带磁性的活塞31，以及依次安装在筒体12后方的壳体4、滚珠锁合装置、偶合器5、步进电机6，其中壳体4直接固接在筒体12的末端；壳体4内安装有带主弹簧41的主推杆42，主推杆42的前端端部设置有磁性元件43，且磁性元件43的直径大于筒体12内径；主推杆42的中部开设有第三周向槽422，且第三周向槽422的右侧端面为一向主推杆42后端倾斜的倾斜面423；主推杆42的后端穿过滚珠锁合装置后活动进入偶合器5，并卡设于偶合器5内。为进一步确保活塞31的密封性，活塞31前端外壁上开设有两道内部均安装有第二密封圈311的第二周向槽312。由于活塞31的行程与吸药量有关，也就是每次注射的剂量有关，因此，为了能实现对注射剂量的设定，筒体12中后部内壁设有挡圈123，活塞31中后部外壁开设有与挡圈123相配合的周向长槽313，这样就可以通过调节挡圈123的位置来调节注射剂量。同时，挡圈123的设置，会使活塞31行进到一定行程时被挡圈123挡住，以至活塞31与主推杆42脱开(步进电机6的扭矩力大于磁力)。而活塞31与主推杆42脱开有利于增加主推杆42撞击活塞31的冲击力，增强喷射性能，有利于注射。带磁性的活塞31，为末端嵌设有磁性块314的活塞31。
如图4、图8所示，壳体4的末端端面向外延伸出一外圈424，外圈424上开设有第二通孔425。滚珠锁合装置包括由外而内依次设置的活动外圈71、活动内圈72、内圈73。活动外圈71配合设置在外圈424外壁，活动内圈72配合设置在外圈424内壁，活动外圈71与活动内圈72之间通过螺钉74相固接，且该螺钉74位于第二通孔425内。内圈73配合设置在主推杆42的后端外壁上，内圈73末端外壁向外延伸形成凸块731，内圈73通过该凸块731与外圈424相固接，活动内圈72的右端面与凸块731的左端面之间留有一定的行程。活动内圈72的内壁设置有一圈向内延伸而形成的凸起721，凸起721与内圈73相配合，且凸起721右侧为一向左倾斜的斜面。在凸起721左侧与壳体4末端端面之间的空隙内设置有第一复位弹簧75。内圈73上、位于凸起721右侧，开设放置有滚珠76的小通孔77。为使活动外圈71、活动内圈72移动的更为平稳，外圈424上开设有两个位置相对的第二通孔425。为使主推杆42的锁紧状态更为稳定，内圈73上、位于凸起721右侧，开设两个位置相对且均放置有滚珠76的小通孔77。
偶合器5呈中空型，其后端壁上设置有与步进电机6的丝杠61相配合的螺母51，该螺母51与偶合器5的腔体相通，且偶合器5的前端端面外径大于活动外圈71的内径。
本发明的安瓿15、活塞31、主推杆42、丝杠61位于同一中心线上，使喷射的效果最佳。
本发明的药库2可以用一般较大的带有刻度的针筒固定在注射系统外壳上，针筒中原先针头的接头部分由软管连到药库接头。
本发明的工作原理如下：
如图2、图5、图6所示，先启动步进电机6使其正转，由于步进电机6的丝杠61与偶合器5的螺母51配合，因此步进电机6的转动将带动偶合器5往步进电机6方向拉动(即将偶合器5向后拉)，偶合器5再带动主推杆42往后拉，同时压缩主弹簧41，主推杆42前端端部的磁性元件43再将带磁性的活塞31往后拉。活塞31往后拉的过程中，药库接头的阀芯24在药液压力及活塞31往后拉的吸力作用下压缩复位弹簧27，并向筒体12方向压缩，使药液通过阀芯24与本体后腔23内壁之间的间隙，沿第一通孔26流入腔室11内。在主推杆42往后行进到主弹簧41到达最终位置时，位于小通孔77内的滚珠76刚好沿着倾斜面423进入到第三周向槽422内，同时活动内圈72在第一复位弹簧75的弹性恢复力作用下向后方移动，最终抵在凸块731上，此时活动内圈72的凸起721刚好将滚珠76压住，从而将主推杆42锁住。由于活动外圈71与活动内圈72之间通过螺钉74相固接，因此活动外圈71在活动内圈72的带动下也向后方移动，最终活动外圈71的后端端面向外圈424、内圈73的后端端面外延伸出。
注射时，将注射头的安瓿15前端抵住皮肤，推力的作用使安瓿15在套筒13内向后移动，压紧弹簧16，并使安瓿15末端的凸台18与套筒13后端的台阶19分开，这时位于腔室11内的药液通过凸台18与台阶19之间的间隙，进入安瓿15后部外壁与套筒13后部内壁之间的间隙内，再通过开设在安瓿15后部壁上的通孔17，最终进入安瓿15内。此时，控制信号再启动步进电机6使其反转，步进电机6的丝杠61带动偶合器5向前移动，直至靠近滚珠锁合装置(距离1-3mm左右)停下，这样无针注射系统处于待推射，也就是待注射状态。由于主推杆42与偶合器5之间为活动连接，因此偶合器5向前移动时，主推杆42不动。
最后注射时，控制信号使步进电机6继续反转，偶合器5继续前行，直至偶合器5将滚珠锁合装置的活动外圈71抵在壳体4末端端面。活动外圈71前行时，带活动内圈72也前行，而活动内圈72的前行，使凸起721脱离了滚珠76，这样滚珠76失去对主推杆42锁紧作用，主推杆42在主弹簧41的弹性恢复力作用下快速前行，主推杆42前行时同时推动活塞31快速前行，最终将药液从安瓿15的喷孔14处喷射出去。活塞31前行时，药库接头的阀芯24在复位弹簧27的弹性恢复力作用下向前移动，直至阀芯24前端将本体前腔22的腔体封闭，这样药液就不能回流到药库2中，阀芯24在此起到单向阀的作用。
为了使滚珠锁合装置的工作原理更清楚的展现，图9示意了滚珠锁合装置从锁紧状态到开始释放时的状态图，滚珠锁合装置处于锁紧状态时，主弹簧41处于压缩状态，主推杆42受到向左的推力，滚珠76通过压住第三周向槽422，从而锁住主推杆42；当推动活动外圈71向左运动时，通过螺钉74带动活动内圈72向左移动，滚珠76便在主推杆42向左的作用力及倾斜面423的特性下，失去对主推杆42的锁紧作用。
图10示意了滚珠锁合装置从释放状态到开始锁紧时的状态图，主推杆42向右运动过程中，当第三周向槽422的倾斜面423与滚珠76接触时，活动内圈72由于受到第一复位弹簧75向右的推力作用，即第一复位弹簧75的弹性恢复力，活动内圈72的凸起721便将滚珠76沿着倾斜面423压入第三周向槽422内，从而将主推杆42锁住。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于动物连续注射的无针注射系统，包括注射筒、药库、推射装置，注射筒包括带有腔室的筒体，其特征在于：
所述筒体前端腔室内安装有注射头，该注射头包括活动安装在套筒内、前端端部开设有喷孔、且前端部向套筒外延伸出的安瓿，安瓿的后部外径小于套筒内径，且后部外壁上套有弹簧，同时后部壁上开设有数个通孔；安瓿的末端封装有凸台，且凸台与套筒后端的台阶紧密配合，台阶的内径大于安瓿后部的外径、小于弹簧的直径；
所述筒体前端壁上安装有连接药库的药库接头，该药库接头包括两端开口的本体，本体前腔内径小于本体后腔内径，本体后腔外壁连接在筒体壁上；本体后腔内设置有阀芯，阀芯的外径小于后腔内径、大于本体前腔内径；阀芯的后端面中间，设置有直径小于阀芯外径的圆柱体，圆柱体末端延伸至开设在筒体前端壁上，并与腔室连通的第一通孔内，且该圆柱体外套有复位弹簧，复位弹簧的外径大于第一通孔的直径；第一通孔则位于套筒的后方；
所述推射装置包括活动安装在筒体后端腔室内的带磁性的活塞，以及依次安装在筒体后方的壳体、滚珠锁合装置、偶合器、步进电机，其中壳体直接固接在筒体的末端；壳体内安装有带主弹簧的主推杆，主推杆的前端端部设置有磁性元件，且磁性元件的直径大于筒体内径；主推杆的中部开设有第三周向槽，且第三周向槽的右侧端面为一向主推杆后端倾斜的倾斜面；主推杆的后端穿过滚珠锁合装置后活动进入偶合器，并卡设于偶合器内；
所述壳体的末端端面向外延伸出一外圈，外圈上开设有第二通孔；所述滚珠锁合装置包括由外而内依次设置的活动外圈、活动内圈、内圈；活动外圈配合设置在外圈外壁，活动内圈配合设置在外圈内壁，活动外圈与活动内圈之间通过螺钉相固接，且该螺钉位于第二通孔内；内圈配合设置在主推杆的后端外壁上，内圈末端外壁向外延伸形成凸块，内圈通过该凸块与外圈相固接，活动内圈的右端面与凸块的左端面之间留有一定的行程；活动内圈的内壁设置有一圈向内延伸而形成的凸起，凸起与内圈相配合，且凸起右侧为一向左倾斜的斜面；在凸起左侧与壳体末端端面之间的空隙内设置有第一复位弹簧；内圈上、位于凸起右侧，开设放置有滚珠的小通孔；
所述偶合器呈中空型，其后端壁上设置有与步进电机的丝杠相配合的螺母，该螺母与偶合器的腔体相通，且偶合器的前端端面外径大于活动外圈的内径。
2.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统，其特征在于：所述安瓿、活塞、主推杆、丝杠位于同一中心线上。
3.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统，其特征在于：所述安瓿后部壁上的数个通孔呈周向分布。
4.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统，其特征在于：位于套筒内的所述安瓿前部外壁开设有周向槽，周向槽内安装有密封圈。
5.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统， 其特征在于：所述阀芯前端呈圆锥体，与本体后腔过渡到本体前腔的锥形内壁相配合，且圆锥面上设有第一周向槽，第一周向槽内安装有第一密封圈。
6.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统，其特征在于：所述外圈上开设有两个位置相对的第二通孔；所述内圈上、位于凸起右侧，开设两个位置相对且均放置有滚珠的小通孔。
7.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统，其特征在于：所述活塞前端外壁上开设有两道内部均安装有第二密封圈的第二周向槽；筒体中后部内壁设有挡圈，活塞中后部外壁开设有与挡圈相配合的周向长槽；活塞末端嵌设有磁性块。
8.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统，其特征在于：所述药库接头与凸设于筒体前端壁上的筒体接头通过螺纹连接，且药库接头整体向右倾斜。
9.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统，其特征在于：所述药库接头的本体前腔为外沿突起的法兰。
10.如权利要求1所述的一种用于动物连续注射的无针注射系统，其特征在于：所述筒体的前端端部螺纹旋接有封盖，且安瓿前端部向封盖外延伸出。
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