超聲波焊接技術(shù)在注射針頭銷毀器中的應(yīng)用

超聲波焊接技術(shù)在注射針頭銷毀器中的應(yīng)用

摘　要:介紹基于超聲波焊接原理而設(shè)計(jì)的注射針頭銷毀器,并闡述其工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)方案和應(yīng)用場(chǎng)合等。

1　前　言

　　我國(guó)目前處理使用過的注射器時(shí),仍采取集中收集、集中銷毀的方法,做到當(dāng)場(chǎng)有效銷毀,結(jié)果讓不法分子鉆空子。部分單位的相關(guān)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(gè)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(hù)人員及接觸廢棄針頭的人員誤傷感染事件時(shí)有發(fā)生。為防止使用過的一次性注射器被重復(fù)使用,杜絕病毒感染,保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生,保障生命安全,衛(wèi)生管理機(jī)構(gòu)強(qiáng)調(diào)要求各醫(yī)療單位要將使用過的一次性注射實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)銷毀。在已有技術(shù)中對(duì)注射針頭的銷毀處理采用多種方法進(jìn)行,銷毀針頭設(shè)備種類繁多,比如傳統(tǒng)的銷毀設(shè)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(shè)備采用低頻電壓、高電流技術(shù)等,但這種設(shè)備在銷毀針頭時(shí)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(yīng)用

　　超聲波焊接是利用超聲波頻率(超過20kHz)的機(jī)械振動(dòng)能量,連接同種或異種金屬、半導(dǎo)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(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能,再經(jīng)聚能器對(duì)超聲波進(jìn)行高度聚焦,使超聲波能量變強(qiáng),聚焦后的強(qiáng)大超聲波施加到被焊接的金屬片的介面,其物理效應(yīng)在此發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),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(dǎo)與電阻率問題,因此,對(duì)于不同厚度的有色金屬箔片,帶材都能有效進(jìn)行理想的焊接,尤其是對(duì)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(shí)間很短(點(diǎn)焊時(shí)小于1 s)的低能量焊接方法。正常工作時(shí)不會(huì)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(yīng)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(shè)計(jì)

3. 1　針頭銷毀器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　　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(gè)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(yīng)轉(zhuǎn)換成彈性機(jī)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(dòng)桿、聚能器、耦合桿及上聲極構(gòu)成一個(gè)整體,稱為聲學(xué)系統(tǒng)。聲學(xué)系統(tǒng)中各個(gè)組元的自振動(dòng)頻率,將按同一頻率設(shè)計(jì)。當(dāng)發(fā)生器的振蕩電流頻率與自振動(dòng)頻率一致時(shí),系統(tǒng)產(chǎn)生諧振(共振) ,并向針頭輸出彈性動(dòng)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(guān)按鈕　4. 針管插嘴　5. 廢料抽屜

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

　　　11. 上聲極

3. 2　具體技術(shù)方案

　　以下結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖通過實(shí)施,對(duì)針頭銷毀器特征作進(jìn)一步詳細(xì)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(guān)按鈕裝置在箱蓋上,在箱蓋中間留1個(gè)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(dǎo)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(dòng)。

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(shí),將電源開關(guān)按鈕按下,此時(shí)超聲波發(fā)生器開始工作,通過導(dǎo)線將高頻電流傳遞給換能器,換能器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,然后機(jī)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(dòng)改變成彎曲振動(dòng)。當(dāng)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(jí),由于上聲級(jí)高頻振動(dòng),針頭其物理效應(yīng)在此發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),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(dòng),使針頭繼續(xù)接觸上聲級(jí),變形繼續(xù)進(jìn)行,直至達(dá)到銷毀目的。銷毀殘?jiān)羧霃U料抽屜。銷毀結(jié)束后,在彈簧的作用下,滑套帶動(dòng)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(yùn)用超聲波技術(shù)原理,具有強(qiáng)大的銷毀能力和安全的使用性能,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小,可在現(xiàn)場(chǎng)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(jī)構(gòu)、保健中心、防疫研究機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室、檢疫部門等,減輕廣大醫(yī)療工作者的負(fù)擔(dān)。