專利名稱：一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，屬于醫(yī)療器材 中皮下給藥裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
噴射注射技術(shù)是一種通過彈簧或壓縮氣體產(chǎn)生高速射流，由微型
噴孔直接射入皮下組織的給藥技術(shù)。噴射注射起源可追溯到19世紀(jì)末 期，當(dāng)時(shí)一種名為皮下注水法的技術(shù)在醫(yī)學(xué)雜志上發(fā)表。噴射注射應(yīng) 用于藥物注射的現(xiàn)代史起始于20世紀(jì)30年代，從那時(shí)起，多種噴射 注射器開始面世并應(yīng)用于臨床應(yīng)用。
現(xiàn)行的噴射注射系統(tǒng)仍存在著諸多不足(1)注射藥量小是各種 噴射注射給藥系統(tǒng)的普遍問題，因?yàn)閲娚渥⑸渲辉谝淮蝿?dòng)作內(nèi)完成， 所以一般的給藥體積在0.廣l ml，現(xiàn)有產(chǎn)品中最大注射體積不超過1. 5 ml，若注射體積太大，則會(huì)引起嚴(yán)重的疼痛；(2)注射深度不可控， 因而當(dāng)注射深度過深，射流觸及到皮膚組織下的神經(jīng)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)伴有 較強(qiáng)的疼痛感；(3)注射劑量精度差，彈簧動(dòng)力噴射注射器工作穩(wěn)定 性差，易于引起給藥劑量的差異；(4)注射釋藥過程(速度、頻率) 不可控，因?yàn)樽⑸淦鞯膭?dòng)力源壓縮彈簧或高壓氣體其固有的特性參數(shù) (彈簧的剛度或氣體的壓力)是注射器系統(tǒng)自身給定的。另一方面，噴射技術(shù)也被用來在醫(yī)療上進(jìn)行組織切割，比如在本 世紀(jì)初有美國科學(xué)家用高壓氣體推動(dòng)液體(水)在微型噴孔處產(chǎn)生的 連續(xù)噴射流來進(jìn)行組織切片(比如牙床組織、腦組織等)。同樣，這種 連續(xù)的液體噴射也會(huì)造成組織內(nèi)部噴射深度難以控制，切割時(shí)會(huì)噴到 毛細(xì)血管造成血液濺出。最近，有日本科學(xué)家利用固體脈沖激光的能 量在液體上產(chǎn)生間隙的汽泡來驅(qū)動(dòng)液體從微噴口出噴出。這種脈沖式 微噴射，可以有效地控制噴射深度，對(duì)組織微切割起到良好的作用。 但是這種方式不適合噴射給藥，因?yàn)橐后w藥物汽化后會(huì)發(fā)生變化，而 且這種方式很難達(dá)到藥物注射安瓿-一次性使用的要求。
申請(qǐng)人前置申請(qǐng)專利"脈沖注射裝置"(申請(qǐng)?zhí)?00810063468. X) 提出一種基于壓電的脈沖式微給藥噴射注射系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由帶有位 移放大的壓電脈沖推射器、帶有噴孔的安瓿及藥庫組成。其注射工作 原理為，電壓脈沖信號(hào)施加在壓電堆上，在脈沖信號(hào)的峰值處，壓電 堆伸長，經(jīng)放大后推動(dòng)活塞使得注射液從噴孔中噴出，在脈沖信號(hào)消 失后，壓電堆失壓而縮短，活塞在彈簧力的作用下復(fù)位，安瓿腔體內(nèi) 再次注入注射液，進(jìn)行第二次注射，直至將藥庫中的所有注射液注射 完成。在實(shí)際注射中，安瓿及藥庫可以作為一次性使用耗材，而壓電 脈沖推射器可以反復(fù)使用。這種脈沖注射在注射效果上將一次性的"猛 烈"注射改成持續(xù)的"溫柔"注射，具有透皮給藥系統(tǒng)所具有的創(chuàng)傷 性小，可以持續(xù)給藥、控制藥物釋放等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閴弘姸旬a(chǎn)生的位移 非常小，通常只有幾十微米，需要將位移放大后才能推動(dòng)活塞注射。 而壓電堆的位移放大機(jī)構(gòu)通常是硬連接，這樣造成整個(gè)注射裝置難以小型化，使得操作不太方便。另外這種基于壓電的脈沖注射裝置不能 用來進(jìn)行微噴射組織切割，因?yàn)閴弘姸鸭拔灰品糯蠛妥⑸鋰娍锥际怯?連接。帶電的壓電及位移放大機(jī)構(gòu)不能在一些諸如口腔及腦部等部位 操作。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了克服上述不足，本實(shí)用新型提供了一種小型化、安全性能高 且注射深度可控的由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為 --種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，包括前端安裝有安瓿的推射裝置，
所述推射裝置包括安裝在殼體內(nèi)的推動(dòng)塊、擋圈；推動(dòng)塊前端外壁套
設(shè)有彈簧、前端端部開設(shè)有螺孔、后端端部安裝有金屬材料，且推動(dòng)
塊后端形成-凸臺(tái)，彈簧底端抵靠在凸臺(tái)的臺(tái)階面上；擋圈固定安裝 在殼體末端，并與推動(dòng)塊后端端部形成一個(gè)密閉空間；擋圈與其前方 殼體內(nèi)壁上的一個(gè)臺(tái)階形成一個(gè)凹槽，凸臺(tái)位于該凹槽內(nèi)；密閉空間 內(nèi)穿設(shè)有與金屬材料相對(duì)應(yīng)的激光光纖，該激光光纖與外部的脈沖激 光器相連接；在殼體壁上且靠近擋圈處開設(shè)一個(gè)或多個(gè)周向分布的排 氣孔。
所述金屬材料位于推動(dòng)塊后端端部的正中間，且正對(duì)著激光光纖。 所述激光光纖由擋圈的底部正中間穿入密閉空間內(nèi)。 所述金屬材料為銅、鎳、鋁中的任意一種。所述激光光纖的外壁包覆有一層絕熱材料。 所述擋圈外壁與殼體內(nèi)壁之間通過螺紋活動(dòng)連接。 所述凸臺(tái)外壁固設(shè)有密封套。
所述安瓿包括前端端部開設(shè)有微型噴孔、后端端部開口的筒體， 筒體內(nèi)活動(dòng)安裝有前端固定有活塞的推桿，推桿后端與推動(dòng)塊前端端 部的螺孔螺旋連接，筒體前端壁上開設(shè)有藥液接口。
所述微型噴孔的直徑為50-80微米。 所述活塞由彈性密封材料制成。
本實(shí)用新型采用激光作用于金屬材料表面所形成的高壓氣體作為
微噴射裝置的動(dòng)力源，不僅可使整個(gè)微噴射裝置做到小型化，以便靈
活操作，而且相對(duì)壓電堆動(dòng)力源來說，其安全性能更高，因壓電堆要
連接220伏的電壓，因此相對(duì)人體具有一定的安全隱患。另外，本實(shí)
用新型注射深度可控、注射劑量精度高。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，包括前 端安裝有安瓿1的推射裝置。推射裝置包括安裝在殼體4內(nèi)的推動(dòng)塊17、擋圈13。推動(dòng)塊17前端外壁套設(shè)有彈簧6、前端端部開設(shè)有螺孔 5、后端端部安裝有金屬材料8，且推動(dòng)塊17后端形成一凸臺(tái)15，彈 簧6底端抵靠在凸臺(tái)15的臺(tái)階面上。擋圈13固定安裝在殼體4末端， 并與推動(dòng)塊17后端端部形成一個(gè)密閉空間9。擋圈13與其前方殼體4 內(nèi)壁上的一個(gè)臺(tái)階形成一個(gè)凹槽7，凸臺(tái)15位于該凹槽7內(nèi)。密閉空 間9內(nèi)穿設(shè)有與金屬材料8相對(duì)應(yīng)的激光光纖10，該激光光纖10與 外部的脈沖激光器11相連接。在殼體4壁上且靠近擋圈13處開設(shè)一 個(gè)或多個(gè)周向分布的排氣孔14。
為了使激光的效果更好，金屬材料8位于推動(dòng)塊17后端端部的正 中間，且正對(duì)著激光光纖10。為進(jìn)一步優(yōu)化效果，激光光纖10由擋 圈13的底部正中間穿入密閉空間9內(nèi)。
為了更好的配合激光以產(chǎn)生所需的高壓氣體，金屬材料8為銅、 鎳、鋁中的任意一種。
激光光纖10的外壁包覆有一層起保護(hù)作用的絕熱材料12，以延長 激光光纖10的使用壽命。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步設(shè)置，擋圈13外壁與殼體4內(nèi)壁之間通 過螺紋活動(dòng)連接，使整體結(jié)構(gòu)更為合理。凸臺(tái)15外壁固設(shè)有密封套 16，進(jìn)一步保證了密閉空間9的密封性。
本實(shí)用新型安瓿1包括前端端部開設(shè)有微型噴孔20、后端端部開 口的筒體19，筒體19內(nèi)活動(dòng)安裝有前端固定有活塞18的推桿3，推 桿3后端與推動(dòng)塊17前端端部的螺孔5螺旋連接，筒體19前端壁上 開設(shè)有藥液接口 2。其中，微型噴孔20的直徑為50-80微米。活塞18由彈性密封材料制成。
本實(shí)用新型利用激光可以用光纖在激光發(fā)生器端引入，并可以通 過光纖傳輸，這樣整個(gè)微噴射裝置可以做到小型化，并且可以靈活操
作。當(dāng)一個(gè)高強(qiáng)度(大于lGW/cmO的瞬間激光脈沖(一般的固體YAG 激光即可打到lGW/cnf的能級(jí))作用于金屬材料8 (如銅、鎳、鋁等) 表面時(shí)，金屬材料8會(huì)瞬間汽化，汽化物會(huì)吸收其余的激光能量，從 而產(chǎn)生迅速擴(kuò)散的等離子擴(kuò)散體及氣體混合物。這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生非常 高的壓力作用到金屬材料(通常壓力會(huì)超過100MPa)。這個(gè)高壓的時(shí) 間會(huì)持續(xù)到2到3個(gè)激光脈沖時(shí)段。
本實(shí)用新型使用時(shí)，先打開藥庫開關(guān)，使藥液通過藥液接口 2充 滿筒體19的內(nèi)腔，再用電子開關(guān)打開脈沖激光器11，當(dāng)激光通過激 光光纖10作用在金屬材料8上時(shí)，在密閉空間9內(nèi)會(huì)產(chǎn)生高壓混合物， 推動(dòng)塊17在高壓混合物的高壓作用下向前行進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)推射功能。
行進(jìn)過程中，推動(dòng)塊17邊緣超過排氣孔14時(shí)，高壓混合物可以 通過排氣孔14釋放出去。如果氣體成分有害，排氣孔14可以通過軟 管接到指點(diǎn)排放處。當(dāng)高壓混合物經(jīng)排氣孔14釋放后，密閉空間9內(nèi) 的壓力下降，推動(dòng)塊17在彈簧6的彈性恢復(fù)力的作用下，回到起始位 置。
本實(shí)用新型的藥庫設(shè)計(jì)成使藥液壓力稍大于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力， 以便于活塞18復(fù)位時(shí)藥液能順利的注入筒體19的內(nèi)腔。在每次注射 之前，活塞18均要退到藥液接口 2之后，注射時(shí)活塞18前進(jìn)封住藥 液接口 2，使藥液從微型噴孔20中注射出去。由于整個(gè)安瓿1的尺寸 很小(一般安瓿活塞行程在2毫米以下，安瓿腔體直徑在1毫米以內(nèi)，噴孔直徑在50-80微米內(nèi))，藥液接口 2位置的設(shè)計(jì)避免了單向閥的使
用。單向閥很難控制如此小的流量。
本實(shí)用新型，每次噴射穿刺皮膚的深度可以通過每次噴射的液體 體積來調(diào)節(jié)。另外本實(shí)用新型可以做成小型噴頭，方便移動(dòng)，除了藥 物注射外，還可以用來進(jìn)行組織切割等微型手術(shù)。激光激發(fā)材料時(shí)， 會(huì)對(duì)材料有一定損耗，但是每次損耗量很小、在微米以下，基本不影 響脈沖噴射。
上述實(shí)施例僅用于解釋說明本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思，而非對(duì)本實(shí) 用新型權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的 改動(dòng)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，包括前端安裝有安瓿(1)的推射裝置，其特征在于所述推射裝置包括安裝在殼體(4)內(nèi)的推動(dòng)塊(17)、擋圈(13)；推動(dòng)塊(17)前端外壁套設(shè)有彈簧(6)、前端端部開設(shè)有螺孔(5)、后端端部安裝有金屬材料(8)，且推動(dòng)塊(17)后端形成一凸臺(tái)(15)，彈簧(6)底端抵靠在凸臺(tái)(15)的臺(tái)階面上；擋圈(13)固定安裝在殼體(4)末端，并與推動(dòng)塊(17)后端端部形成一個(gè)密閉空間(9)；擋圈(13)與其前方殼體(4)內(nèi)壁上的一個(gè)臺(tái)階形成一個(gè)凹槽(7)，凸臺(tái)(15)位于該凹槽(7)內(nèi)；密閉空間(9)內(nèi)穿設(shè)有與金屬材料(8)相對(duì)應(yīng)的激光光纖(10)，該激光光纖(10)與外部的脈沖激光器(11)相連接；在殼體(4)壁上且靠近擋圈(13)處開設(shè)一個(gè)或多個(gè)周向分布的排氣孔(14)。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特征在 于所述金屬材料(8)位于推動(dòng)塊(17)后端端部的正中間，且正對(duì) 著激光光纖(10)。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特征在 于所述激光光纖(10)由擋圈(13)的底部正中間穿入密閉空間(9) 內(nèi)。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特 征在于所述金屬材料(8)為銅、鎳、鋁中的任意一種。
5、 如權(quán)利要求1或2或3所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特征在于所述激光光纖(10)的外壁包覆有--層絕熱材料(12)。
6、 如權(quán)利要求l所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特征在 于所述擋圈(13)外壁與殼體(4)內(nèi)壁之間通過螺紋活動(dòng)連接。
7、 如權(quán)利要求l所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特征在于所述凸臺(tái)(15)外壁固設(shè)有密封套(16)。
8、 如權(quán)利要求l所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特征在于所述安瓿(1)包括前端端部開設(shè)有微型噴孔(20)、后端端部開口的筒體(19)，筒體(19)內(nèi)活動(dòng)安裝有前端固定有活塞(18)的推 桿(3)，推桿(3)后端與推動(dòng)塊(17)前端端部的螺孔(5)螺旋連 接，筒體(19)前端壁上開設(shè)有藥液接口 (2)。
9、 如權(quán)利要求8所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特征在 于所述微型噴孔(20)的直徑為50-80微米。
10、 如權(quán)利要求8所述的一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，其特征 在于所述活塞(18)由彈性密封材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種由激光驅(qū)動(dòng)的微噴射裝置，屬于醫(yī)療器材中皮下給藥裝置技術(shù)領(lǐng)域，包括前端安裝有安瓿的推射裝置，所述推射裝置包括安裝在殼體內(nèi)的推動(dòng)塊、擋圈；推動(dòng)塊前端外壁套設(shè)有彈簧、前端端部開設(shè)有螺孔、后端端部安裝有金屬材料，且推動(dòng)塊后端形成一凸臺(tái)，彈簧底端抵靠在凸臺(tái)的臺(tái)階面上；擋圈固定安裝在殼體末端，并與推動(dòng)塊后端端部形成一個(gè)密閉空間；擋圈與其前方殼體內(nèi)壁上的一個(gè)臺(tái)階形成一個(gè)凹槽，凸臺(tái)位于該凹槽內(nèi)；密閉空間內(nèi)穿設(shè)有與金屬材料相對(duì)應(yīng)的激光光纖，該激光光纖與外部的脈沖激光器相連接；在殼體壁上且靠近擋圈處開設(shè)一個(gè)或多個(gè)周向分布的排氣孔。本實(shí)用新型小型化、安全性能高且注射深度可控。
文檔編號(hào)A61M5/30GK201342161SQ20092011254
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月10日
發(fā)明者凱 陳 申請(qǐng)人:凱 陳