專利名稱：無痛注射器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫療器具，特別是涉及一種無痛注射器。
背景技術：
到醫院打針、抽血化驗、針灸、手術后的縫合等都是一件令人發怵的事，特別是那些需要長期注射的患者更是如此。為什么打針會領人如此毛骨悚然呢？這來自于打針時的入骨赤痛。注射痛是由于注射器采用的是圓柱形結構，外表面非常的光滑，在注射時，針頭刺入人的皮膚，其外表面與皮膚組織密切接觸，接觸面積越大，疼痛感越強。同時，注射針頭在刺入皮膚時會留下許多金屬微粒，從而對神經刺激較強，疼痛感也很強。讓注射“無痛”是每個患者夢寐以求的愿望。為解決這一難題，目前，主要有以下幾種技術方案一方面是從注射技巧上，一名優秀的注射治療師或治療護士在給病人注射時，可以通過自己多年的實踐經驗，找到最佳的注射速度、理想的注射深度和最優的注射部位等注射技巧把給人體帶來的刺痛降至最低，但可以肯定地說要想讓注射達到“無痛”的至高境界還無法實現。
另一方面是改變注射器的結構即改變注射器尺寸和材料，或增加輔助設施。目前已有以下幾種技術方案日本科學家模仿蚊子開發出極細的注射針頭，用二氧化硅制造了一種長1毫米、直徑僅0.1毫米的注射針，使注射針管壁僅0.16微米厚。然后將此注射針裝在0.5毫米的針管上，用它抽血或注射藥物。盡管這樣的針頭對人的神經刺激小，使人感覺不到疼痛，但是，目前的“微型針頭”很脆，針頭末端常常會折斷在血管里，這有可能導致血栓形成和致命的并發癥。針頭過細抽取藥物也比較困難。對加工精度要求極高。
英國發明家克魯克發明的注射器之所以“無痛”，主要是下針的速度極快。至于新儀器所用的針頭，也比傳統的更平滑、硬直和尖細。這種新型針頭已經在牛津丘吉爾醫院疼痛研究中心順利通過了臨床試驗。這種新型注射器大小與鋼筆相當，其中包含一個小型加壓空氣容器和小型密封藥物容器，兩個容器彼此相連，而注射器底部帶有一個高壓微型噴嘴裝置。這種具有特殊結構的針頭能以極快的速度穿透皮膚，但不會使皮下組織和血管受損。它是利用壓縮空氣移動針頭，針頭移動速度從零增至100千米/小時僅需二萬分之一秒。這項技術因輔助設施多，注射成本較高，一般的工薪階層難以接受。
發明內容
使用一種不但能夠減少人體肌肉損傷，還能讓輸出的藥液分布均勻的“無痛注射器”是至關重要的。理論研究表明，注射器表面的形狀、注射器的尺寸、注射速度對注射無痛行為都有作用，但起著決定性作用的是注射器表面形狀。采用什么形式能夠使進針阻力減小，而達到打針無痛的效果呢？本實用新型的目的在于根據仿生原理，提供一種結構簡單，注射針頭表面結構合理的無痛注射器。
本實用新型的上述目的是這樣實現的，結合附圖說明如下仿生非光滑表面形態無痛注射器技術是在注射針頭表面施加一定形狀的并且具有相應分布規律的非光滑單元體，使針頭表面由原來的光滑形態變成非光滑形態。無痛注射器的針刺部件表面具有呈近似均勻分布的非光滑單元體，其形狀可以是橢圓形凹坑、圓形凹坑、波浪形、鋸齒形；其分布狀態可以分布在整個部件表面，也可以分布在部件表面某一個或多個區域。非光滑單元體具有不同直徑大小、不同螺距的寬窄、不同加工深度等；兩個單元體之間具有不同的中心距離。可以采用激光雕刻的加工工藝，也可以采用機械加工、磙壓成型等制造工藝簡單、操作簡便、性能可靠、成本低廉的表面加工技術。
自然界中生物體表組織經過億萬年的進化優化，具有非常獨特的結構和性能。昆蟲的攝食器官稱為口器，昆蟲的口器就象一個空心的注射針頭，取食時把針狀的口器插到動植物的組織內吸食其中的汁液，這種口器叫做刺吸式口器。刺吸式口器(piercing-sucking mouthparts)不僅具有吮吸液體食物的構造，而且還具有刺入動植物組織的構造，因而能刺吸動物的血液或植物的汁液。半翅目、同翅目及雙翅目蚊類等的口器屬于刺吸式口器。科學家提出，蚊子叮咬人之所以無痛，是由于它的長喙突具有鋸齒形表面，因此能大大縮小痛覺感受面積。而注射器的針頭較光滑，從而引起疼痛感。雌蚊在普通的鏡頭前，即使放大幾十倍，他們的嘴巴看起來也很像注射器的針頭。但電子顯微鏡照片告訴我們，蚊子的嘴并沒有注射針頭那樣光滑的表面，直徑也只有它的幾十分之一。蚊子的嘴看上去像條狼牙棒，只有前端部分表面光滑，其他都是鋸齒狀的，但它吸血時尖銳的鋸齒像精巧的手術刀一樣切入皮膚，把針器光滑的前段像石油鉆頭一樣推進去，因此只能造成一個很小的傷口，和注射針頭平滑的表面相比，鋸齒狀的口器和皮膚組織接觸的面積較小，降低了刺入阻力，減少了對于神經的刺激，所以產生的疼痛感大大降低，讓我們幾乎感覺不到疼痛。蚊子的口器刺入皮膚后，分泌出的唾液含有抗凝血的物質，讓它能夠盡情地吸血。由于蚊子的唾液中含有細菌，所以會造成叮咬之后的瘙癢和疼痛。事實上，蚊子能夠在你完全沒有感覺的狀況下完成叮咬的動作。
傳統的觀念認為，零部件的表面粗糙度越小，運動時產生的阻力越小，也就是表面越光滑產生的阻力就越小。但是我們知道，穿山甲的鱗片波形體表，使體表與土壤表面間存在一些間隙，可有效地減小動物體表對土壤的吸引力，穿山甲的鱗片波形具有減粘降阻的作用。鯊魚在水中游動速度達到30KM/H，也是由于鯊魚皮的非光滑表面減阻的結果。研究機械部件的動力學特征，以類似的生物生存機理及體表形態為參照，將類似生物體表面形態關鍵特征運用到運動的零部件表面，以使得具有這種非光滑表面形態的零部件具有減阻特性。
本實用新型的效果是仿生無痛注射器技術恰恰具有這種特性。本實用新型是摹仿蚊子的口器形狀，在注射器表面進行仿生非光滑加工，減少了注射器與肌膚的接觸面積，降低了進針阻力。同時由于注射器內表面也是非光滑表面，這樣，在注射時，藥液流經注射器內孔，其凸凹不平的內壁表面使得藥液與針頭內壁接觸面積減小，水平方向推藥阻力減小，藥液流速也會相對地加快，從而使注射速度加快，減少了針頭與肌肉的接觸時間。而針頭尺寸的減小會降低注射速度。仿生無痛注射器技術突破了傳統的改變注射器針頭尺寸的方法，運用現代仿生學技術，應用優化實驗技術，使打針達到了無痛的境地。
圖1為非光滑單元體為橢圓形凹坑全排列示意圖；圖2為非光滑單元體為波浪型全排列示意圖；圖3為非光滑單元體為鋸齒型全程排列示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖所示實施例，進一步說明本實用新型的具體內容及其實施方式。
參閱圖1非光滑單元體為橢圓形凹坑全排列示意圖。所說的非光滑單元體為橢圓型凹坑形式，橢圓形短軸、坑深和橢圓間的中心距可以是變化的，橢圓短軸變化范圍是0.4mm～0.6mm，坑深的變化范圍是0.05mm～0.08mm，中心距的變化范圍是1.0mm～1.5mm，逐漸縮小或放大。橢圓型凹坑的截面形式可以是橢圓柱形凹坑，也可以是橢球形凹坑；非光滑單元體在針刺部件表面可以整體分布，也可以分布在與針尖3mm～25mm之間。具體參數可取凹坑深h＝0.05mm，橢圓長軸a＝0.7mm，短軸b＝0.4mm，中心距L＝1.0mm；凹坑深h＝0.065mm，橢圓長軸a＝0.7mm，短軸b＝0.5mm，中心距L＝1.25mm；凹坑深h＝0.08mm，橢圓長軸a＝0.7mm，短軸b＝0.6mm，中心距L＝1.5mm。
參閱圖2為非光滑單元體為波浪型全程排列示意圖。所說的非光滑單元體為鋸齒形的變異形式即波浪形，可以等距排列，也可以是變距排列或交叉排列，且其波紋深度、溝槽寬度、波谷距是可以變化的，其波紋深度變化范圍是0.05mm～0.08mm，溝槽寬度變化范圍是0.4mm～0.6mm，波谷距變化范圍是1.0mm～1.5mm。具體參數可取波紋深h＝0.05mm，溝槽寬b＝0.5mm，波谷距L＝1.5mm；波紋深h＝0.065mm，溝槽寬b＝0.6mm，波谷距L＝1.0mm；波紋深h＝0.08mm，溝槽寬b＝0.4mm，波谷距L＝1.25mm。
參閱圖3為非光滑單元體為鋸齒型全程排列示意圖。所說的非光滑單元體為尖頂鋸齒形或平頂鋸齒形，可以等距排列，也可以是變距排列或交叉排列，且其鋸齒深度、溝槽寬度、齒距是可以變化的，其齒深變化范圍是0.05mm～0.08mm，溝槽寬度變化范圍是0.4mm～0.6mm，齒距變化范圍是1.0mm～1.5mm。具體參數可取齒深h＝0.05mm，溝槽寬b＝0.6mm，齒距L＝1.25mm；齒深h＝0.065mm，溝槽寬b＝0.4mm，齒距L＝1.5mm；齒深h＝0.08mm，溝槽寬b＝0.5mm，齒距L＝1.0mm。
權利要求1.無痛注射器，其特征是針刺部件表面具有呈近似均勻分布的非光滑單元體，其形狀是橢圓形凹坑、圓形凹坑、波浪形、鋸齒形；其分布狀態可以分布在整個部件表面，也可以分布在部件表面某一個或多個區域。
2.根據權利要求1所述的無痛注射器，其特征是所說的非光滑單元體為橢圓型凹坑形式，橢圓形短軸、坑深和橢圓間的中心距可以是變化的，橢圓短軸變化范圍是0.4mm～0.6mm，坑深的變化范圍是0.05mm～0.08mm，中心距的變化范圍是1.0mm～1.5mm，逐漸縮小或放大，橢圓型凹坑的截面形式可以是橢圓柱形凹坑，也可以是橢球形凹坑；非光滑單元體在針刺部件表面可以整體分布，也可以分布在與針尖3mm～25mm之間。
3.根據權利要求1所述的無痛注射器，其特征是所說的非光滑單元體為鋸齒形的變異形式即波浪形，可以等距排列，也可以是變距排列或交叉排列，且其波紋深度、溝槽寬度、波谷距是可以變化的，其波紋深度變化范圍是0.05mm～0.08mm，溝槽寬度變化范圍是0.4mm～0.6mm，波谷距變化范圍是1.0mm～1.5mm。
4.根據權利要求1所述的無痛注射器，其特征是所說的非光滑單元體為尖頂鋸齒形或平頂鋸齒形，可以等距排列，也可以是變距排列或交叉排列，且其鋸齒深度、溝槽寬度、齒距是可以變化的，其齒深變化范圍是0.05mm～0.08mm，溝槽寬度變化范圍是0.4mm～0.6mm，齒距變化范圍是1.0mm～1.5mm。
專利摘要本實用新型涉及一種醫療器具，特別是涉及一種無痛注射器。本實用新型的目的在于根據仿生原理，提供一種結構簡單，注射針頭表面結構合理的無痛注射器。仿生非光滑表面形態無痛注射器技術是在注射針頭表面施加一定形狀的并且具有相應分布規律的非光滑單元體，使針頭表面由原來的光滑形態變成非光滑形態。無痛注射器的針刺部件表面具有呈近似均勻分布的非光滑單元體，其形狀可以是橢圓形凹坑、圓形凹坑、波浪形、鋸齒形；其分布狀態可以分布在整個部件表面，也可以分布在部件表面某一個或多個區域；非光滑單元體具有不同直徑大小、不同螺距的寬窄、不同加工深度等；兩個單元體之間具有不同的中心距離。
文檔編號A61M5/178GK2868318SQ20052002945
公開日2007年2月14日 申請日期2005年11月18日 優先權日2005年11月18日
發明者任露泉, 王京春, 叢茜, 邱小明, 趙壽經, 陳麗莉 申請人:吉林大學