[发明专利]活塞密封件

说明书

本发明涉及在例如注射器或注射泵中使活塞相对于外围筒状物进行密封，并且还涉及一种包括活塞和筒状物的注射泵。

传统注射器和注射泵的操作方式是借助于活塞或柱塞的运动来使流体在筒状物内移动。在使柱塞在筒状物内从一端开始运动时，就使得筒状物内的流体从另一端流出。另一方面，在从一端将柱塞拔出筒状物时，流体就通过另一端进入到筒状物内。为了使这一泵送操作正常进行，需要相对于筒状物密封柱塞，这样流体就不会流到柱塞外。

在一次性注射器中，一种相对于筒状物密封柱塞的常用方法是使用弹性密封，例如O型圈。这样的O型圈设置在柱塞外侧周围，靠近柱塞驱动筒状物内流体的那一端。该O型圈形成可相对变形的表面，从而可使其形状与筒状物适配，并形成紧密的密封。这样，该O型圈位于柱塞与筒状物之间，并与筒状物内的流体接触。

另一种相对于筒状物密封柱塞的方法是用弹性材料制作整个柱塞头部，这样，柱塞的头部作为一个整体发生变形，从而在筒状物内形成密封。

在这两种方式中，筒状物内的流体均与用来产生密封的弹性材料接触。这带来流体可能会被污染/受到影响。在流控和微流控的应用场合，特别是在生物流控的应用场合，将可能与流体发生反应或会向工质流体渗透污染的材料引入到注射器或注射泵是不利的，这样多少会影响正进行的试验。

还有一种方式是，在可变形的筒状物中使用相对坚硬的柱塞头部，这样筒状物产生变形从而形成紧密的密封。然而，可变形的筒状物并非在所有情况下都是有利的。

此外，在开始移动柱塞时，采用的弹性密封材料会产生固有的阻延/滑移跳顿。这是因为弹性密封材料与筒状物之间存在较大的静摩擦力，必须要克服该静摩擦力材料使柱塞运动。这一较大的静摩擦力意味着要施加相应较大的力来使柱塞开始运动，一旦向柱塞施加了足够大的力来克服该静摩擦力，就会产生固有的冲顿，之后柱塞才进行平滑的运动。即使在已经克服该静摩擦力之后，由于存在弹性O型圈，从而也会产生相对较大的动摩擦力(从而需要相应的较大驱动力)，要保持柱塞运动，也需要克服该动摩擦力。这种情况下，难以精细控制注射器，特别是在开始移动柱塞时更是如此。

此外，传统注射器和注射泵通常依赖活塞密封件(不管是O型圈还是整个活塞头部)周围的外围筒状物的变形来实现良好的密封。即，筒状物在密封区域内会稍向外变形，这样，在活塞运动的同时保持了作用在密封上的压力。

一种替代弹性材料的方式是使(例如由金属制成的)注射器与筒状物完全适配，其中筒状物例如由玻璃制成。然而，由于筒状物与注射器之间的误差精度要求较高，从而这一方式成本较高，不适合用来大规模生产一次性注射器。采用金属也会带来流体污染。

本发明的目的在于提供一种注射泵头部，其至少能部分地解决或者全部解决以上问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种活塞密封件，该活塞密封件包括：屏障部分，该屏障部分用于驱动流体；以及/或者弹性构件，该弹性构件设置成用以抵抗所述屏障部分的外周部分的变形。

根据本发明的这一方面，提供了一种寿命长的密封。设置的弹性构件有助于保持所述屏障部分的密封截面的形状。这使得所述活塞的所述密封能有效利用所述弹性构件的材料特性，从而维持良好的密封力，并同时还可利用所述屏障部分的材料特性，从而形成低摩擦的密封，或者形成例如不与泵送流体相互作用的密封。因此，即使所述屏障部分的材料会发生蠕变，随着时间的推移其自身不能提供良好的密封，但是所述弹性构件却能持续抵抗变形，并维持良好的密封。这样，能以合理的成本生产一次性密封，同时也适用于流控和微流控应用场合。所述弹性构件的蠕变优选低于所述屏障部分的蠕变，即，所述弹性构件在应力影响下随着时间推移发生永久变形的趋势较低。优选地，所述弹性材料基本上不蠕变。

所述屏障部分的外周部分可成形为密封件，用于对围绕所述活塞密封件的筒状物进行密封。例如在注射器或注射泵中的那样，所述活塞密封件的所述屏障部分对周围的筒状物进行密封，从而减少了注射器中与保持在注射器腔室内的流体接触的部件的数量。