专利名称：脉冲注射装置的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种脉冲注射装置，属于医疗器材中皮下给药装置 技术领域。
背景技术：
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透皮给药系统是指直接在皮肤表面给药，使药物通过皮肤各层， 进入体循环产生全身或局部治疗作用的新剂型。作为一种无创伤性给 药途径，透皮给药系统具有明显的优势，具体表现为药物吸收不受 消化道内的pH值、食物以及药物在肠道移动时间等复杂因素的影响；
15 避免了药物在肝脏的首过效应；可产生持久、恒定及可控的给药速度 和血药浓度，减少给药次数和剂量，从而减轻不良反应；提高了药物 的生物利用度；用药部位在体表，使用和中断给药方便等。然而，由 于天然皮肤屏障的原因，大多数药物分子通透皮肤的能力极差，大分 子亲水性药物如胰岛素尤其如此。因此，目前最普及的透皮给药方式:
20 药物贴片的给药效果并不理想。为了克服这一障碍，近年来，科研人 员相继开发出多种新型给药技术，即利用机械能量的技术改变皮肤屏 障或增加药物分子的能量来增加透过皮肤的药物释放量。研究活跃的 技术包括离子导入贴片技术、超声波技术和微针技术及喷射注射技术
等。
喷射注射技术是一种通过弹簧或压縮气体产生高速射流，由微型 喷孔直接射入皮下组织的给药技术。喷射注射起源可追溯到19世纪末 期，当时一种名为皮下注水法的技术在医学杂志上发表。喷射注射应
5用于药物注射的现代史起始于20世纪30年代，从那时起，多种喷射 注射器开始面世并应用于临床应用。
一个标准的喷射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。动力通常由压縮的气体或弹簧产 10生。由弹簧产生动力的推射装置通常能反复使用，需要有动力复位装
置。如申请人前置专利"用于无针注射器"(专利号ZL200620105022.5) 描述了一种通过分体式的螺旋弹簧复位装置；前置专利"用于无针注 射的新型推射器"(专利号ZL200620140489.3)及"用于液体无针注 射的推射装置"(专利号ZL200720192720.8)描述了一种通过弹性翼 15片与带有弹簧的螺栓螺纹啮合进行动力复位的装置；申请人的前置专 利"用于液体无针注射器的安瓿"(专利号ZL200720113453.0)，描 述了一种聚焦型的多喷孔结构的安瓿，以利于在注射过程中控制注射 深度。
现行的喷射注射系统仍存在着诸多不足(1)注射药量小是各种 20喷射注射给药系统的普遍问题，因为喷射注射只在一次动作内完成， 所以一般的给药体积在0.1~1 ml，现有产品中最大注射体积不超过1.5 ml，若注射体积太大，则会引起严重的疼痛；(2)注射深度不可控，
因而当注射深度过深，射流触及到皮肤组织下的神经系统时，会伴有 较强的疼痛感，虽然聚焦型的多喷孔在理论上可以控制深度，但是由
于加工难度的问题，很难在实际中应用；(3)注射剂量精度差，弹簧 动力喷射注射器工作稳定性差，易于引起给药剂量的差异；(4)注射 5 释药过程(速度、频率)不可控，因为注射器的动力源压縮弹簧或高 压气体其固有的特性参数(弹簧的刚度或气体的压力)是注射器系统 自身给定的。上述喷射注射系统的种种缺点主要是因为动力源设计不 足造成的。
针对动力源设计的不足而产生的各种问题，本领域技术人员提出 io 选用压电装置作为动力源的设计，如申请号200610086860.7的专利， 描述了利用压电材料在驱动电压下的伸縮变形的特性，通过驱动电压 使压电装置瞬间产生形变，挤压腔管中的间隙液体，将液体挤入喷射 管，从而推动喷射管中的活塞，由该活塞产生一个推动作用。虽然从 该专利的文字叙述上看，它具有方便、安全、注射流量与速度更稳定、 15 更容易控制，且注射剂量大的优点，但在实际应用过程中却很难实施， 且喷射管取药不方便。
发明内容
20 为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供了一种取药方便的脉
冲注射装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为 一种脉冲注射装置，包括安装在压电脉冲推射装置前端的安瓿及
药库，安瓿包括前端端部开设有微型喷孔、后端开口的筒体，筒体内 活动安装有前端固定有活塞的推杆，所述筒体前端壁上开设有与药库
相连通的接口，且该接口位于活塞起始位与最大行程之间；药库包括 开设有出药口的封闭式箱体，该箱体内安装有增压系统，且出药口与 5接口之间套接有带开关的软管。
所述增压系统包括开设在箱体顶端的注气口、通过活动密封盖密 封在箱体上端的压縮气体。
所述增压系统包括安装在箱体上端的活动密封盖，且活动密封盖 与箱体内壁顶端之间连接有受压弹簧。 io 所述压电脉冲推射装置包括活动安装在推射管前端内壁上的壳 体，推射管后端腔体内安装有压电堆，该压电堆后端与外部电源相连 接，前端安装外壁套有复位弹簧的顶杆；壳体内由后向前依次安装有 法兰、大活塞、小活塞，且法兰与壳体底端内壁活动连接；顶杆与大 活塞通过穿设在法兰上的连接杆相连接；大活塞与小活塞之间灌注有 15液压油，且大活塞、小活塞外壁均设有密封圈。
所述推射管前端内壁与壳体之间为螺纹连接；法兰与壳体底端内 壁之间为螺纹连接。
所述连接杆外壁设有螺纹，顶杆顶端、大活塞后端均开设有与连 接杆螺纹相配合的螺纹孔。 20 所述大活塞、小活塞之间的壳体上开设有注油孔。
所述推杆末端外壁设有螺纹，小活塞上开设有与该螺纹相配合的 螺纹孔。
所述壳体前端安装有连接法兰，该连接法兰后端内壁与壳体前端 外壁通过螺纹活动连接，该连接法兰前端内壁与筒体后端外壁通过螺 25 纹活动连接。
所述筒体外壁上设有卡位于连接法兰端部的挡圈。
采用上述方案后，本发明于安瓿的筒体前端壁上开设有与药库相 连通的接口，且该接口位于活塞起始位与最大行程之间，并靠近活塞 起始位，这样的设计避免了使用单向阀来控制微小流量的困难。由于药 5库包括开设有出药口的封闭式箱体，该箱体内安装有增压系统，且出 药口与接口之间套接有带开关的软管。使用时，将安瓿安装到压电脉 冲推射装置上以后，使其带有活塞的推杆位于所需注射剂量的位置， 再打开软管开关，由于药库内安装有增压系统，使药库内的药物压力 大于一个标准大气压力，因此软管开关打开后，药物自动流入筒体内，
10 待药物充满，开启压电脉冲推射装置推动推杆进行第一次脉冲注射， 注射时活塞前进封住接口，使药物从微型喷孔中注射出去，注射完毕， 关闭压电脉冲推射装置，将推杆拉回到所需注射剂量的位置，拉回的 过程中，药库内的药物在增压系统及推杆吸力的作用下顺畅的流入筒 体内，待药物充满，开启压电脉冲推射装置推动推杆进行第二次脉冲
15 注射。以此方式连续取药、注射直至药库内的药物用尽，药库的整个 取药过程极其方便、快捷且药物在取药过程中没有一点浪费。 以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
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图l是发明的结构示意图； 图2是图1中安瓿的放大图； 图3是图1中药库的放大图； 图4是另一结构的药库结构示意图； 25 图5是图1中压电脉冲推射装置的放大图6是有针注射安瓿的结构示意图。
具体实施例方式
5 如图1、 2、 3、 4、 5所示，本发明脉冲注射装置，包括安装在压
电脉冲推射装置1前端的安瓿2及药库3，安瓿2包括前端端部开设 有微型喷孔4、后端开口的筒体9，筒体9内活动安装有前端固定有活 塞6的推杆8，此为脉冲注射装置的常见结构。
本案的改进点是筒体9前端壁上开设有与药库3相连通的接口
io 5，且该接口 5位于活塞6起始位与最大行程之间、靠近活塞6处。为 了套接方便，接口 5可设计成高出于筒体9外壁的形式。药库3包括 开设有出药口 lO的封闭式箱体ll，该箱体ll内安装有增压系统，且 出药口 10与接口 5之间套接有带开关13的软管12。接口 5及药库3 结构设计，使脉冲注射装置取药极其方便、快捷且药物在取药过程中
15 没有一点浪费。其中，开关13可选用旋转压力式开关。在实际使用中， 若有需要，则可在箱体ll上端侧壁上开设注药口。
其中，增压系统包括开设在箱体11顶端的注气口 14、通过活动 密封盖15密封在箱体11上端的压縮气体16。压縮气体16使药库3 内的药物压力大于一个标准大气压力，当软管12开关13开启后，使
20药物自动顺畅的从药库3流入筒体9内。
增压系统还可以是，包括安装在箱体11上端的活动密封盖15， 且活动密封盖15与箱体11内壁顶端之间连接有受压弹簧17。此处的 受压弹簧17与上述压縮气体16作用是一样的，因此不做赘述。
压电脉冲推射装置1包括活动安装在推射管22前端内壁上的壳体
2521。为了使安装定位更为准确、稳固，推射管22前端内壁与壳体21之间为螺纹连接。
推射管22后端腔体内安装有压电堆23，该压电堆后端与外部电 源相连接，前端安装外壁套有复位弹簧25的顶杆24。
壳体21内由后向前依次安装有法兰26、大活塞28、小活塞29， 5且法兰26与壳体21底端内壁活动连接。为了使安装定位更为准确、 稳固，法兰26与壳体21底端内壁之间为螺纹连接。壳体21前端安装 有连接法兰30，该连接法兰30后端内壁与壳体21前端外壁通过螺纹 活动连接，该连接法兰30前端内壁与筒体9后端外壁通过螺纹活动连 接。筒体9外壁上设有卡位于连接法兰30端部的挡圈7。 io 顶杆24与大活塞28通过穿设在法兰26上的连接杆27相连接。
连接杆27外壁设有螺纹，顶杆24顶端、大活塞28后端分别开设有与 连接杆27螺纹相配合的螺纹孔241、螺纹孔281。
大活塞28与小活塞29之间灌注有液压油20，且大活塞28、小活 塞29外壁均设有密封圈18。为了使注油方便，大活塞28、小活塞29 15之间的壳体21上开设有注油孔19。
为了使推杆8快速、连续、准确复位，推杆8末端外壁设有螺纹， 小活塞29上开设有与该螺纹相配合的螺纹孔291。
本发明使用时，先将带有活塞6的推杆8旋接到小活塞29的螺纹 孔291上，再把整个安瓿2旋接到壳体21前端的连接法兰30上，并 20使活塞6位于所需注射剂量的位置，接着将药库3通过软管12与安瓿 2上的接口 5相连接，然后打开软管12开关13，由于药库3内安装有 增压系统，使药库3内的药物压力大于一个标准大气压力，因此软管 12开关13打开后，药物自动流入筒体9内，待药物充满，打开压电 堆23供电开关，脉冲信号(其频率可以任意设定)经高压功率放大器 25放大后，施加在压电堆23上，在脉冲信号的峰值处，压电堆23伸长，
先推动顶杆24、大活塞28向前移动，再通过介质液压油20推动小活 塞29向前移动，最终推动带有活塞6的推杆8进行第一次脉冲注射。 由于大活塞28面积要大于小活塞29面积，根据液压原理，作用于大 活塞28的位移会按面积之比在小活塞29中放大。通常压电堆23的位
移在几十微米，经放大后位移达毫米级。注射时活塞6前进封住接口 5，使药物从微型喷孔4中注射出去。由于接口 5靠近活塞6起始位置， 并且其尺寸要远小于活塞6行程(接口 5直径约为1/10-1/5的活塞6 行程)，活塞6前进时通过接口 5回流的药物可以忽略。注射完毕，关 闭压电堆23供电开关，脉冲信号消失，压电堆23失压而縮短，活塞6在复位弹簧25的复位作用力下复位。活塞6复位过程中，药库3内 的药物在增压系统及推杆8吸力的作用下顺畅的流入筒体9内，待药 物充满，再次打开压电堆23供电开关，进行第二次脉冲注射。以此方 式连续取药、注射直至药库3内的药物用尽，药库3的整个取药过程 极其方便、快捷且药物在取药过程中没有一点浪费。另外，由于本发明安装有带位移放大功能的压电脉冲推射装置1，注射药量大、注射 深度可控、注射剂量精度高、注射释药过程可控。在实际注射中，安 瓿2及药库3可以作为一次性使用耗材，而压电脉冲推射装置1可以 反复使用。如图6所示，本专利也可以将带有微型喷孔4的安瓿2改 为有针注射安瓿2。由于压电堆23产生的位移非常微小(通常是几十微米，经放大后
在0.5到2毫米之间)，精度非常高，单次脉冲注射的精度可以控制在 0.5到IO纳升之间(具体按设计而定)。而且注射速度和频率可以方便 通过脉冲电压进行调节，非常适合需要精确控制精度的微量药物连续 注射，如胰岛素、蛋白、肽、以及DNA等药物。
目前一次性注射的喷射注射系统上使用的喷孔的典型直径是
100-200微米，小于标准皮下注射器针头的外径(21克的针的外径是 810微米)。喷射注射深度比较大， 一般大于2毫米，喷射速度比较大， 一般大于150m/s，所以穿透皮肤的深度大，因而部分患者感到疼痛。
5 相关研究表明外径80微米、长度为150微米的微针剌入到人的皮肤 中，不会引起疼痛，相反，26克(外径475微米)的针头刺入到人的 皮肤中，会引起剧烈的疼痛。而本申请专利设计的安瓿3微型喷孔4 直径在50-80微米，相应的注射深度一般小于1毫米，不会引起疼痛。 一个典型的安瓿2尺寸为腔体内径0.5-1毫米，活塞6行程1-2毫米，
io 接口 5直径100400微米(1/10-1/5的活塞行程)。 一次注射在1.5微升 以下。
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。
权利要求
1、一种脉冲注射装置，包括安装在压电脉冲推射装置(1)前端的安瓿(2)及药库(3)，安瓿(2)包括前端端部开设有微型喷孔(4)、后端开口的筒体(9)，筒体(9)内活动安装有前端固定有活塞(6)的推杆(8)，其特征在于所述筒体(9)前端壁上开设有与药库(3)相连通的接口(5)，且该接口(5)位于活塞(6)起始位与最大行程之间；药库(3)包括开设有出药口(10)的封闭式箱体(11)，该箱体(11)内安装有增压系统，且出药口(10)与接口(5)之间套接有带开关(13)的软管(12)。
2、 如权利要求l所述的脉冲注射装置，其特征在于所述增压系 统包括开设在箱体(11)顶端的注气口 (14)、通过活动密封盖(15) 密封在箱体(11)上端的压縮气体(16)。
3、 如权利要求1所述的脉冲注射装置，其特征在于所述增压系 15统包括安装在箱体(11)上端的活动密封盖(15)，且活动密封盖(15)与箱体(11)内壁顶端之间连接有受压弹簧(17)。
4、 如权利要求1所述的脉冲注射装置，其特征在于所述压电脉 冲推射装置(1)包括活动安装在推射管(22)前端内壁上的壳体(21)， 推射管(22)后端腔体内安装有压电堆(23)，该压电堆后端与外部电 源相连接，前端安装外壁套有复位弹簧(25)的顶杆(24);壳体(21) 内由后向前依次安装有法兰(26)、大活塞(28)、小活塞(29)，且法 兰(26)与壳体(21)底端内壁活动连接；顶杆(24)与大活塞(28) 通过穿设在法兰(26)上的连接杆(27)相连接；大活塞(28)与小 活塞(29)之间灌注有液压油(20),且大活塞(28)、小活塞(29) 外壁均设有密封圈(18)。
5、 如权利要求4所述的脉冲注射装置，其特征在于所述推射管(22)前端内壁与壳体(21)之间为螺纹连接；法兰(26)与壳体(21) 底端内壁之间为螺纹连接。
6、 如权利要求4所述的脉冲注射装置，其特征在于所述连接杆 5 (27)外壁设有螺纹，顶杆(24)顶端、大活塞(28)后端分别开设有与连接杆(27)螺纹相配合的螺纹孔(241)、螺纹孔(281)。
7、 如权利要求4所述的脉冲注射装置，其特征在于所述大活塞 (28)、小活塞(29)之间的壳体(21)上开设有注油孔(19)。
8、 如权利要求4所述的脉冲注射装置，其特征在于所述推杆(8) io 末端外壁设有螺纹，小活塞(29)上开设有与该螺纹相配合的螺纹孔(291)。
9、 如权利要求4所述的脉冲注射装置，其特征在于所述壳体(21) 前端安装有连接法兰(30)，该连接法兰(30)后端内壁与壳体(21) 前端外壁通过螺纹活动连接，该连接法兰(30)前端内壁与筒体(9)15后端外壁通过螺纹活动连接。
10、 如权利要求9所述的脉冲注射装置，其特征在于所述筒体 (9)外壁上设有卡位于连接法兰(30)端部的挡圈(7)。
全文摘要
本发明公开了一种脉冲注射装置，属于医疗器材中皮下给药装置技术领域，包括安装在压电脉冲推射装置前端的安瓿及药库，安瓿包括前端端部开设有微型喷孔、后端开口的筒体，筒体内活动安装有前端固定有活塞的推杆，所述筒体前端壁上开设有与药库相连通的接口，且该接口位于活塞起始位与最大行程之间；药库包括开设有出药口的封闭式箱体，该箱体内安装有增压系统，且出药口与接口之间套接有带开关的软管。本发明不仅取药方便，且注射药量大、注射深度可控、注射剂量精度高、注射释药过程可控。
文档编号A61M5/31GK101337099SQ200810063468
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月8日 优先权日2008年8月8日
发明者吕永桂, 凯 陈 申请人:凯 陈