超聲波焊接技術在注射針頭銷毀器中的應用

超聲波焊接技術在注射針頭銷毀器中的應用

摘　要:介紹基于超聲波焊接原理而設計的注射針頭銷毀器,并闡述其工作原理、結(jié)構(gòu)設計、技術方案和應用場合等。

1　前　言

　　我國目前處理使用過的注射器時,仍采取集中收集、集中銷毀的方法,做到當場有效銷毀,結(jié)果讓不法分子鉆空子。部分單位的相關管理人員在集中收集及處理注射器的過程中,有些人為謀取個人利益直接或間接將使用過的注射器轉(zhuǎn)賣給不法分子。而在收集、銷毀過程中,造成醫(yī)護人員及接觸廢棄針頭的人員誤傷感染事件時有發(fā)生。為防止使用過的一次性注射器被重復使用,杜絕病毒感染,保護環(huán)境衛(wèi)生,保障生命安全,衛(wèi)生管理機構(gòu)強調(diào)要求各醫(yī)療單位要將使用過的一次性注射實施現(xiàn)場銷毀。在已有技術中對注射針頭的銷毀處理采用多種方法進行,銷毀針頭設備種類繁多,比如傳統(tǒng)的銷毀設備- 老虎鉗,需要手工操作,效率低,操作不方便,安全性差,另外也有設備采用低頻電壓、高電流技術等,但這種設備在銷毀針頭時易產(chǎn)生火花、火焰或煙氣,造成不必要的損失,給人身安全帶來隱患[ 1 ]。

2　超聲波原理在焊接中的應用

　　超聲波焊接是利用超聲波頻率(超過20kHz)的機械振動能量,連接同種或異種金屬、半導體、塑料及金屬陶瓷等材料的特殊焊接方法。超聲波換能器將具有一定功率的超聲波信號轉(zhuǎn)換成相應的聲能,再經(jīng)聚能器對超聲波進行高度聚焦,使超聲波能量變強,聚焦后的強大超聲波施加到被焊接的金屬片的介面,其物理效應在此發(fā)生強烈反應,從而瞬間激活金屬晶格中的粒子,使金屬片相合處的分子相互滲透而牢固地焊接在一起。由于超聲波焊接不存在熱傳導與電阻率問題,因此,對于不同厚度的有色金屬箔片,帶材都能有效進行理想的焊接,尤其是對最難焊接的鋁及其合金材料的焊接質(zhì)量,更能突出其無可比擬的優(yōu)越性能。超聲波焊接無需材料熔化所需的能量,是一種焊接時間很短(點焊時小于1 s)的低能量焊接方法。正常工作時不會產(chǎn)生火花、火焰或煙氣,使焊接過程清潔環(huán)保[ 2 ]。筆者介紹的就是一種應用超聲波焊接原理成功開發(fā)的注射針頭銷毀器。

3　注射針頭銷毀器的設計

3. 1　針頭銷毀器的結(jié)構(gòu)設計

　　　圖1為針頭銷毀器外部示意圖,圖2為針頭銷毀器局部

　　左視圖,超聲波發(fā)生器是一個變頻裝置,它將工頻電流轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l率(16～60kHz)的振蕩電流。換能器則利用逆壓電效應轉(zhuǎn)換成彈性機械能。聚能器用來放大振幅,并通過耦合桿、上聲極傳遞到工件。換能器、傳動桿、聚能器、耦合桿及上聲極構(gòu)成一個整體,稱為聲學系統(tǒng)。聲學系統(tǒng)中各個組元的自振動頻率,將按同一頻率設計。當發(fā)生器的振蕩電流頻率與自振動頻率一致時,系統(tǒng)產(chǎn)生諧振(共振) ,并向針頭輸出彈性動能。圖3為針頭銷毀器局部主視圖。

圖1　針頭銷毀器外部示意圖　圖2　針頭銷毀器局部左視圖

　　　1. 箱體　2. 箱蓋　3. 電源開關按鈕　4. 針管插嘴　5. 廢料抽屜

　　　6. 超聲波發(fā)生器　7. 導線　8. 換能器　9. 聚能器　10. 耦合桿

　　　11. 上聲極

3. 2　具體技術方案

　　以下結(jié)合結(jié)構(gòu)設計圖通過實施,對針頭銷毀器特征作進一步詳細說明。箱體為一次注塑成型,箱蓋扣在箱體的上頂面,電源開關按鈕裝置在箱蓋上,在箱蓋中間留1個槽為針管插嘴,廢料抽屜置于銷毀裝置的下方,即在箱體的內(nèi)部下方。超聲波發(fā)生器通過導線和換能器連接,聚能器(又稱變幅桿)通過螺栓和換能器連接,耦合桿(又稱傳振桿) 焊接在聚能器上,上聲極焊接在耦合桿上。面板置于箱體的內(nèi)部上方,它和滑套配合連接,滑套置于滑軌上,滑套下部布置有彈簧,在外力作用下,面板跟著滑套向下滑動。

圖3　針頭銷毀器局部主視圖

12. 針管　13. 面板　14. 滑套　15. 滑軌　16. 彈簧

　　工作時,將電源開關按鈕按下,此時超聲波發(fā)生器開始工作,通過導線將高頻電流傳遞給換能器,換能器將電能轉(zhuǎn)換為機械能,然后機械能通過聚能器放大振幅,再通過耦合桿把聚能器輸出的縱向振動改變成彎曲振動。當操作者把一次性注射器插入面板的孔洞,向下推壓面板,直至針頭接觸上聲級,由于上聲級高頻振動,針頭其物理效應在此發(fā)生強烈反應,瞬間激活金屬晶格中的粒子,使內(nèi)部組織發(fā)生變形,針頭繼續(xù)向下壓,面板和滑套向下移動,使針頭繼續(xù)接觸上聲級,變形繼續(xù)進行,直至達到銷毀目的。銷毀殘渣掉入廢料抽屜。銷毀結(jié)束后,在彈簧的作用下,滑套帶動面板向上移至原始位置,然后將針管順利取出。

4　總　結(jié)

　　本針頭銷毀器運用超聲波技術原理,具有強大的銷毀能力和安全的使用性能,且結(jié)構(gòu)簡單、體積小,可在現(xiàn)場銷毀,操作方便、安全,效率高,無噪音,無污染,成本低。適用于各種醫(yī)療機構(gòu)、保健中心、防疫研究機構(gòu)、實驗室、檢疫部門等,減輕廣大醫(yī)療工作者的負擔。