发明内容
[0003] 为提高气体输出压力,本发明提出一种压电片驱动的药品推注器,本发明的实施方案是:主体顶部设有缸腔和带滑槽的挡板,缸腔的中心线处于水平面内;缸腔的侧壁端部装有缸盖,主活塞套在缸腔内并将其分隔成左右缸腔;注射器由药筒和副活塞构成,副活塞置于药筒内并构成药腔,药筒一端的耳板置于挡板的滑槽内、另一端装有带针头的输液管;主活塞的推杆经缸腔左壁上的通孔伸出并顶靠在副活塞的推杆上;主体底部设有上进气孔、带上出口腔的凸台及至少两个圆台组,从左到右各圆台组所含圆台的数量依次减少;各圆台组中的一个圆台上设有上进口腔和上出气孔,其它圆台上仅设有上通气孔;最左侧圆台组中的上进口腔与上进气孔连通,最右侧圆台组中的上出气孔与上出口腔连通;同一圆台组中的上出气孔和上通气孔经上连通孔连通,两左右相邻圆台组中的上进口腔和上出气孔连通;上进出口腔与其内所安装的阀片分别构成上进出口阀,阀片为悬臂梁阀或碟形阀;
箱体的顶部设有下进气孔、带下出口腔的孔腔、与下出口腔连通的储气室及与圆台组及其所含圆台数量分别相等的体腔组和体腔;各体腔组中的一个体腔上设有下进口腔和下出气孔,其它体腔上仅设有下通气孔;最左侧体腔组中的下进口腔与下进气孔连通,最右侧体腔组中的下出气孔与下出口腔连通;同一体腔组中的下出气孔和下通气孔经下连通孔连通,其它两个左右相邻体腔组中的下进口腔和下出气孔连通;下进出口腔与其内所安装的阀片分别构成下进出口阀;主体经螺钉安装在箱体上,凸台置于孔腔内并使上下出口腔及储气室相连通;圆台置于体腔内并经密封圈将驱动器压接在体腔内,密封圈位于驱动器上下两侧,驱动器由两个压电振子及其中间压接的垫圈构成,压电振子由基板和压电片粘接而成,压电片靠近垫圈安装,压电振子的表面涂有绝缘漆或粘接有绝缘薄膜;驱动器中两个压电振子受电压作用时的弯曲变形方向相同,驱动器的变形方向即为两个压电振子的变形方向;驱动器及密封圈与主体和箱体分别构成上下压缩腔,同一体腔组内的上下压缩腔分别并联成上下压缩腔组,各上压缩腔组和各下压缩腔组分别串联成上下压缩单元,上下压缩单元并联;工作中,同一体腔组内驱动器的变形方向相同,两相邻体腔组中驱动器的变形方向相反,上下压缩单元分别对气体进行逐级累积压缩后交替地排入储气室;左缸腔经输气管与换向阀连接,右缸腔经输气管及换向阀与储气室相连;换向阀为三位四通阀。
[0004] 以具有三个上下压缩腔组的药品推注器为例,从右到左,圆台组依次定义为圆台组一、二和三,体腔组依次定义为体腔组一、二和三,上进口阀依次定义为上进口阀一、二和三,下进口阀依次定义为下进口阀一、二和三,上压缩腔组依次定义为上压缩腔组一、二和三,下压缩腔组依次定义为下压缩腔组一、二和三,则具体工作过程为:上半周内,体腔组一和三中的驱动器向下弯曲、体腔组二中的驱动器向上弯曲,上进口阀一和三、下进口阀二及下出口阀开启,上进口阀二、上出口阀及下进口阀一和三关闭,上压缩腔组一和三、下压缩腔二吸入气体,上压缩腔组二、下压缩腔一和三排出气体,此为上吸下排过程,所排出的气体经历了上压缩腔组三、二和一的逐级累积压缩;下半周内,体腔组一和三中的驱动器向上弯曲、体腔组二中的驱动器向下弯曲,上进口阀一和三、下进口阀二及下出口阀关闭,上进口阀二、上出口阀及下进口阀一和三开启,上压缩腔组一和三、下压缩腔二排出气体,上压缩腔组二、下压缩腔一和三吸入气体,此为上排下吸过程,所排出的气体经历了下压缩腔组三、二和一的逐级累积压缩。上下压缩单元分别对气体进行逐级累积压缩后交替地排入储气室;换向阀的阀芯处于中位时,储气室内的气体及药腔内的药液均无输出;换向阀的阀芯处于左位时,储气室内的气体经输气管进入右缸腔并推动主活塞和副活塞向左运动,药腔中药液经输液管和针头输出;换向阀的阀芯置于右位时,储气室内的气体经输气管进入左缸腔并推动主活塞向右运动,右缸腔内的气体经输气管及换向阀排出,主活塞复位;更换注射器。
[0005] 本发明中,上下压缩腔的高度和半径分别相等,同一个体腔组中的上下压缩腔数量相等;储气室的最大储气压力为Pmax=P0ηp{(1+α)/(1-α)[β+(1+α)/(1-α)]n-1-1},其中:P0为标准大气压,ηp为效率系数,α>0为压缩比、即压电振子变形引起的上压缩腔的容积变化量与上压缩腔的容积之比,β>1为各相邻上压缩腔组所含上压缩腔数量之比的最小值,n≥2为上压缩腔组的数量;工作中,两相邻上压缩腔组相互连通、即其间阀片开启时,含上压缩腔数量较多的上压缩腔组的容积变化量不小于含上压缩腔数量较少的上压缩腔组的容积变化量;为获得最大压缩比,上压缩腔的高度等于压电振子中心点的变形量,压电振子由等厚度PZT4晶片与黄铜基板粘接而成时上压缩腔的高度为 ηh、U0分别为
动态修正系数和驱动电压,d31为压电常数,hp为压电片厚度,r为上压缩腔半径。
[0006] 优势与特色:利用压电驱动器与气体耦合作用控制药液输出,易于通过驱动电压高低精确地控制输液速度;静脉注射时无需吊挂装置,方便移动和携带;药液不与空气接触,不会发生药液被污染、气体进入血管及血液倒流等现象,无需实时看守、安全可靠;肌肉及皮下注射时,可根据需要延长注射时间,避免手动快速推注所造成人体内血药浓度不均的问题,有助于提高药品疗效。