背景技术
本发明的领域涉及注射器，更具体地是涉及可提供防止意外刺伤 的注射器。
意外刺伤，此处是指针刺，长期以来一直被认为是医护工作者的 潜在危险。最近，由此类刺伤所引起的严重的和潜在致命的感染的传 播引起了极大的关注。在(美国)职业安全与健康局之前之前，已有 很多州考虑通过立法来要求安全的针头技术。
已采取了许多方法来提供防止此类刺伤。国际公布WO 01/41843A1公开了一种具有伸缩式针头的注射器，该注射器包括一个 活塞，该活塞中具有一个纵向延伸的空腔。一个弹性元件被放置在该 空腔中并被固定到一个心轴上，该心轴从该心轴延伸到注射筒中，且 该心轴连接到针头并可将针头缩回到注射筒中。该弹性元件的另一端 与卡子相连，当活塞在注射筒内向前运动时，卡子可使弹性元件处于 紧张状态。与活塞的这一端相连的保持部件接收卡子并确保卡子使弹 性元件保持在紧张状态下。当活塞向前运动到其行程末端时，可导致 针头部件被心轴抓紧，而且心轴从活塞的封闭端松开，从而导致针头 部件的缩回。
前述设计的一个进一步改进装置公开于国际公布WO 01/41830A2 中。对后一装置的改进包括将针头部件保持在注射筒前端的弹性卡爪 (dogs)。活塞上的驱动表面使卡爪脱离啮合以缩回针头部件。此外， 沿贯穿活塞的空腔的两侧设置有齿状物，从而为弹性元件后端上的卡 子提供一个啮合范围。上述专利公布所公开的内容以引用方式并入此 处。
发明内容
本发明涉及一种皮下注射器，该皮下注射器包括一个注射筒，一 个活塞被可滑动地放置在该注射筒中。该活塞具有一个纵向延伸的空 腔。一个孔延伸穿过活塞的封闭端并接收一个心轴。该空腔内的一个 弹性元件的一端被固定到该心轴上，而另一端在紧张状态下相对于活 塞是可固定的。针头接口可松开地安装在位于注射筒一端的接口固定 器中。提供了许多具体特征以改善注射器的操作。
在本发明的第一个单独方面中，位于所述孔中的心轴包括一个环 形凸缘，该环形凸缘在活塞的纵向方向上是柔性的，并且与伸入所述 孔中的一个或多个棘爪相啮合。该柔性凸缘提供更均匀(uniform)的 释放，即不需要非常精密的公差也不需要弯曲弱弹性材料。一个或多 个棘爪的每个均可提供一个啮合表面，该啮合表面与活塞的纵向成锐 角以进一步增强心轴释放的均匀性。
在本发明的第二个单独方面中，心轴具有沿活塞纵向的尖齿。这 些尖齿互相之间有间隔且每个均具有倒钩，该倒钩具有朝外的圆锥形 表面。圆锥形倒钩表面的轴互相偏移，以致当弹性尖齿互相之间相向 弯曲时轴可互相靠近。这些倒钩的布局如下：随着倒钩的移动，倒钩 表面的相应元件移动以界定一个圆。当用力使尖齿进入针头接口上的 啮合孔时，就会发生这个动作。因此，倒钩表面的中心确定了插入啮 合孔的阻力，从而确保了更加可预测的、均匀的阻力。
在本发明的第三个单独方面中，注射筒包括位于其一端的用来保 持针头接口的卡爪。注射筒还包括与注射筒纵向方向垂直的且朝向注 射筒内部的凸肩。针头接口所包括的凸肩也与注射筒的纵向方向垂直， 并且朝向第一个凸肩。卡爪和凸肩限定了两个位置，一个是针头接口 紧靠卡爪的位置，另一个是凸肩被啮合的位置。这些位置互相之间有 间隔。凸肩的法向平面提供了一个位于凸肩啮合点之上的固定位置以 有利于针头接口与心轴的啮合与缩回。位置间的位移有助于确保针头 接口与卡爪的脱离。也可行的是，针头接口与注射筒之间的O形密封 圈可以使该接口偏向第一位置以得到稳定放置用以注射。凸肩的位置 最好沿针头接口的长度方向选择。
在本发明的第四个单独方面中，弹性元件包括一个卡子，该卡子 被可滑动地安装在活塞的空腔内。卡子包括当活塞进一步向注射筒内 移动时可与注射筒啮合的元件。另外一些元件与限定于活塞空腔内的 凸肩相啮合。空腔内有两个相对的光滑壁，且每个壁上有一个凸肩。 这可使凸肩的布置能够保持卡子，这样，多个啮合元件就不会遇到阻 力，且活塞为了啮合不再需要完全伸入到注射筒中。
在本发明的第五个单独方面中，任何前述单独方面可被结合以更 加有利。
因此，本发明的一个目的是提供一种具有伸缩式针头的改进型安 全注射器。其它的以及进一步的目的和优点将在后文中描述。
附图说明
图1是一个伸缩式皮下注射器的透视图。
图2是透视图1所示装置的分解装配图。
图3是图1所示装置的侧视图。
图4是沿图3中的线4-4剖切的剖视图。
图5是活塞已被移动的类似于图4的剖视图。
图6是活塞已被移动的类似于图4的剖视图。
图7是针头已被缩回的类似于图4的剖视图。
图8是一个心轴的侧视图。
图9是一个心轴的主视图。
图10是沿图8中的线10-10剖切的剖视图。
图11是一个活塞的主视图。
图12是沿图11中的线12-12剖切的剖视图。
图13是沿图11中的线13-13剖切的剖视图。
图14是沿图3中的线4-4剖切的注射筒前端的详细剖视图。
图15是针头接口已被向前推进的类似于图14的剖视图。
图16是第二实施例的类似于图14的剖视图。
图17是第二实施例的类似于图15的剖视图。
图18是第三实施例的类似于图14的剖视图。
图19是第三实施例的类似于图15的剖视图。
图20是在注射筒内向前看的图14至19的任意一个的剖视图。
具体实施方式
详细查阅图纸，图1示出了一个具有伸缩式针头的注射器。该图 所示的装置是已装配好的。图2在一个分解装配图中示出了同一装置， 该装置包括注射筒80、活塞部件30、保护性针头帽160以及具有相应 针头106的针头接口100。
图4、图5、图6和图7中所示的活塞部件分别位于注射筒80内 不同位置处。此外，在图11中示出了活塞部件本身。活塞部件30包 括一个模塑而成的主体32，其具有一个封闭端34和一个外端36。外 端36限定了一个用于驱动注射器的拇指按钮，同时封闭端34起到了 活塞(具有套到细部40周围的环形密封圈38)的作用。基本为圆锥形 的前表面限定了一个驱动表面42，其与注射筒前端的相互作用将在后 面描述。
在封闭端34和外端36之间具有一个空腔44。该空腔被示为在两 侧是开口的，并由两个光滑表面46限定，这两个光滑表面是相对置的 且长度与空腔44的长度基本相同。每个光滑表面46均具有一个凸肩 48。这两个表面内的凸肩48朝向外端36。这两个凸肩48相互对齐以 接收一个卡子，如后文所述。光滑表面46在主体32中部附近是弯曲 的，从而使空腔的宽度变窄。当针头正被缩回到注射器中时，这可被 用来阻止针头的运动，这将在下文中论述。
安装孔50沿活塞部件30穿过封闭端纵向地延伸到空腔44。该孔 50在图12中被最佳地示出。安装孔50在除了两个棘爪52之外的所有 横截面上都基本上是圆形的，棘爪52在直径方向上相对置地位于活塞 部件30的封闭端34的附近。活塞主体32在棘爪52周围被减弱或被 铲削(relieved)，以使它们具有一些弹性。由于这种减弱在棘爪52周 围向下延伸，因而可实现较大的弹性。棘爪52包括一个啮合表面54， 其与活塞部件30的纵向方向成锐角。另外，这些啮合表面54向内延 伸到大致圆柱形的安装孔50中。
心轴56在安装孔50中与活塞部件30相连。该心轴56包括容纳O 形密封圈60的环形密封空腔58。在图12中可以很清楚地看到，安装 孔50在O形密封圈60的位置附近被减弱，这样有助于心轴56从安装 孔50缩回。心轴56的内端包括一个具有各种不同外形的固定销62， 用以与一个弹性束(bungee)相结合，该弹性束模塑固定在销62上。
心轴56通过环形槽被减弱以确定环形凸缘64。此外，心轴56优 选使用比活塞30的主体32更有弹性的材料制成。该材料的柔性以及 环形凸缘64的几何形状共同使凸缘64在活塞纵向上能够变形。其径 向地向外延伸并将心轴56限定到该位置。凸缘64的外围被圆化成横 截面为大致半圆形的表面。该环形凸缘64由棘爪52的啮合表面54固 定以防止心轴56的缩回。这种结构使心轴56从安装孔50中拔出的力 更加一致。
弹性尖齿66位于心轴56的外端。这些尖齿66被间隔分开，并且 每个尖齿66均包括一个倒钩68。倒钩68朝外彼此远离，并由一段截 去顶端的圆锥形表面70限定。每个表面70限定了一个沿心轴56的纵 向延伸的圆锥轴。这两个表面70的圆锥轴互相偏移，以致当弹性尖齿 66互相之间相向弯曲时，这两个圆锥轴互相靠近。因此，确定插入下 述针头接口阻力的是圆锥形表面的中心，而不是圆锥形表面的边缘。
注射筒80包括一个开口端82和一个接口端84。图14-图20中 详细示出了接口端的多种实施例。注射筒在接口端84包括一个接口固 定器86。注射筒80的主体在其接口端84具有一个啮合凸缘88。这个 啮合凸缘88接收接口固定器86上的凸肩90，接口固定器具有等间隔 纵向狭缝92以方便装配。固定器86包括一个与注射筒80同轴的贯穿 其中的孔94。三个卡爪96延伸到孔94中以防止针头接口向内移动到 注射筒80中。卡爪96被弹性地安装并具有一个与活塞部件30相互作 用的倾斜表面98。
针头接口100在接口端84位于注射筒80的孔94中。针头接口100 包括一个安装主体102和一个下部的啮合主体104。安装主体102通常 是圆柱形的，并具有接收针头106的空腔。针头106可被粘接定位。
啮合主体104包括一个同心地布置在针头接口100内端的啮合孔 108。该孔108的尺寸被设计成用来接收心轴56的尖齿66，这将对所 述倒钩施加向内的力。一旦倒钩穿过孔108，啮合凸肩110就可接收所 述倒钩。这就将针头接口100固定到心轴56上。在啮合主体104的内 端设有一个内表面112，用于与卡爪96形成可松开的保持状态。注射 筒80的主体和接口固定器86在安装主体102和啮合主体104交会处 的附近提供了一个环形空间，用以容纳O形圈114。针头接口100能 够在接口固定器86内进行少量的轴向移动。该移动受到O形圈114的 阻碍。
已经一般性地描述介绍了注射筒80的接口端84内的针头接口100 的安装，这里将具体说明不同实施例间的区别。图14和图15构成第 一实施例。在该实施例中，六条纵向延伸的肋116位于安装主体102 外围。这些肋将一系列止块限定为复合凸肩118。接口固定器86包括 一个向内延伸的凸缘120，凸缘具有一个与凸肩118相对的凸肩122。 这些凸肩118和122与注射筒80的纵向方向垂直。通过对比图14和 图15，可看出在第一位置处针头接口100紧靠卡爪96。而在图15所 示的第二位置处，凸肩118和122相啮合。这两个位置之间相距一小 段距离。该间距使心轴56与针头接口100在啮合之后还可向前移动一 段额外的距离。阻碍针头接口100移动的O形圈114有助于心轴56啮 合。然而，可能需要活塞部件30的进一步前移以松开卡爪96。操作者 将觉得越来越难推动，直到针头接口100被松开且针头106缩回。与 注射筒80纵向方向相垂直的凸肩可限定一个固定的第二位置。如果没 有这样的固定的移动限制，那么O形圈114可被接口100拖起来，或 者组件挤在一起并抑制针头缩回。
在图16和图17中，使用了另一个实施例，其中凸肩124形成于 针头接口100的外端，且凸缘120包括一个接收凸肩124的凸肩126。 图18和图19还表示了另一种实施例，其中凸肩128被限定在安装主 体102和啮合主体104的交会处，同时阻碍凸肩130形成了孔94的上 部的低端。还考虑了另一种实施例，其中在安装主体102的整个外围 附近的一个类似于由肋116所限定的位置上形成整个圆形搁板。
弹性束140形式的弹性元件位于活塞部件的空腔44内。弹性束140 的一端被模塑在心轴56的固定销62的周围。弹性束140的另一端被 模塑在卡子144的另一个固定销142上。卡子144包括从固定销142 向外延伸的元件146。注射筒80包括向内延伸的凸肩148，其与元件 146相啮合以阻止卡子移动到注射筒80内部。
卡子144还包括从固定销142稍稍向外延伸的侧元件150。这些侧 元件150沿限定空腔44的光滑表面146滑动。活塞的这些表面处有一 定的弹性恢复力，因此在松弛位置下，侧元件150将与两个凸肩48啮 合，但卡子144仍可在空腔44内相当容易地向凸肩48移动。这一套 凸肩48帮助确定活塞部件30准备工作的位置。可确定凸肩48的位置， 以使拇指按钮可被控制且活塞可容易地被缩回，从而填充注射筒80。 同样地，在推进活塞部件30过程中用力程度(force profile)会有一个 了比较明显的变化，这样可更容易地避免针头的提前缩回。
在操作中，如图1所示，注射器的活塞部件30部分插入注射筒80 中。保护性针头帽160使针头106与外界隔离。图1的结构也展示于 图4中。如图所示，弹性束140可处于松弛的或大体上松弛的状态以 避免长期蠕变(creep)，从而延长了注射器的闲置寿命。
图5示出了活塞30已向前基本上完全进入注射筒80。因为卡子 144由于元件146啮合凸肩148而被阻止进入注射筒，所以弹性束140 被该插入过程拉长并处于紧张状态。此外，卡子144与凸肩148在空 腔44的光滑表面46上啮合。
随着凸肩48与卡子144啮合，弹性束将保持紧张状态直到心轴56 从安装孔50中抽出为止。当活塞部件30被拉回以吸入待注射物质时 弹性束仍然保持紧张状态。
一旦适量液体被抽入到注射器中，便可进行注射直到活塞部件30 再次完全进入注射筒80。然后，注射器可从注射点撤走，并进一步对 活塞部件30的外端36的拇指按钮施力。该动作驱使弹性尖齿66进入 针头接口100的啮合孔108并到达倒钩68与啮合凸肩110在啮合主体 104内啮合的点。同时，活塞部件30的封闭端34上的驱动表面42与 卡爪96的倾斜表面98啮合，并强迫它们向外移动以松开针头接口100。 与心轴56从安装接口50的脱离相比，针头接口100与心轴56的啮合 需要力较小并且先于该脱离。
随着卡爪96缩回以及心轴56和针头接口100啮合，心轴56从活 塞部件30的封闭端34脱离，而且处于紧张状态的弹性束使针头接口 100和针头106缩回到活塞部件30的空腔44中。这一最终状态可在图 7中清楚地看到。在缩回过程中，环形凸缘64通过朝心轴56的外端下 陷而被纵向地弯曲。这使心轴56与棘爪52脱离以允许弹性束140收 缩、心轴56收回。一旦心轴与安装孔50分离开，如果不对该装置进 行充分拆卸，那么部件不能作为注射器重新使用。
因此，本发明公开了一种具有伸缩式针头的改进型注射器。虽然 示出和描述了本发明的具体实施例和具体应用，但是对于本领域技术 人员而言明显的是，在不脱离本发明原理的情况下可以作出非常多的 修改。因此，除了所附权利要求的精神外，本发明不应受到其他任何 限制。