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、結構設計、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)生管理機構強調要求各醫(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換成相應的聲能,再經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　針頭銷毀器的結構設計

　　　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

　　以下結合結構設計圖通過實施,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

　　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,且結構簡單、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、保健中心、防疫研究機構、實驗室、檢疫部門等,減輕廣大醫(yī)療工作者的負擔。