一种胰岛素注射仪及其药剂分配方法与流程

1.本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种胰岛素注射仪及其药剂分配方法。


背景技术：

2.糖尿病是一组由多病因引起的以慢性高血糖为特征的代谢性疾病，是由于胰岛素分泌和(或)利用缺陷所引起。长期碳水化合物、脂肪、蛋白质代谢紊乱，可引起多系统损害，导致眼、肾、神经、心脏、血管等组织器官出现慢性进行性病变、功能减退及衰竭。病情严重或应激时，可发生急性严重代谢紊乱，如糖尿病酮症酸中毒、高渗高血糖综合征。糖尿病的病情分1型糖尿病、2型糖尿病。在糖尿病患者中，2型糖尿病所占的比例约为95％。
3.目前治疗糖尿病主要药物有双胍类药物、磺脲类药物、噻唑烷二酮类药物、α-糖苷酶抑制剂、格列奈类药物等几大类。而注射类药物主要是胰岛素，在实际的治疗过程中，胰岛素一般是患者自己或者家属注射，注射要求是将胰岛素注射至皮下层。注射过深会加快胰岛素的吸收速度，不仅增加了低血糖风险，还会过早的出现并发症，而且过深注射还会增加疼痛感。反之，如果注射部位进针太浅，只扎到表皮层，则胰岛素吸收减慢，也不利于血糖控制。所以胰岛素应当被注射到皮下层。
4.为了确保将胰岛素注射至皮下层，严格上说，注射需要掌握“选择合适的针头”、“正确捏皮”、“掌握正确注射角度”这三个方面。但在实际上，患者自己或者家属不能与医务人员相比，其不具备专业的注射技巧，通常是凭感觉直接扎入皮肤，扎入深度无参考，也无法把控。根据相关调查，绝大部分初诊患者无注射经验，由于疼痛感带来的心理压力极大，无法对自己“下手”，自行注射的可能性极低。特别是上年纪的患者或身边无照顾的患者，因怕疼而经常耽误治疗，使得病情反复加重。市面上有一种胰岛素注射笔，其针头短且细，刺入皮肤可以降低疼痛感，然而仍然存在以下不足：
5.1、针头长度是固定不变的，实际上注射深度还与患者的胖瘦相关，短细的针头虽然降低疼痛，但无法根据患者的胖瘦程度而调整刺入皮肤的深度。
6.2、胰岛素注射笔设有内腔和推杆，将装有胰岛素的药瓶(市面上的胰岛素装是在具有统一尺寸的专用药瓶中)安装在内腔里，推杆顶紧于药瓶一端的活塞，通过推杆挤压活塞而将胰岛素从药瓶的另外一端挤入针头。而这种专用的药瓶容量非常小，一般是几毫升、十毫升等，一支药瓶可使用的次数少，更换频繁，特别是独居老人，自行无法更换药瓶，寻求邻居或去医院寻求医务人员帮助，使用极其不便。另外，专用药瓶容量小的目的之一是便于准确控制注射剂量。如果专用药品的直径大，推杆每次推进的距离非常小，挤出药剂的量很难做到准确定量，导致误差大，血糖控制的效果随之打折。
7.3、胰岛素注射笔的针头仍然是手动刺入皮肤，并不是自动刺入，大部分患者无法“下手”，不能克服疼痛的心里阴影。


技术实现要素：

8.针对现有技术中的缺陷，以辅助患者走出心理阴影，减少自行注射胰岛素的难度，
同时增加可注射的次数，降低更换药瓶的频率。本发明提供一种胰岛素注射仪，包括外壳以及安装于外壳中的钢针、推动机构和注射机构；所述外壳的下端设有开口，所述钢针沿着外壳的中心轴方向与外壳滑动连接；所述推动机构包括伸缩电机和中间管，所述中间管的下端与钢针的上端连通；中间管与伸缩电机的缸座沿着外壳的轴向与外壳滑动连接，且中间管与缸座联动；所述伸缩电机的伸缩杆的上端与外壳固定连接，通过伸缩电机伸缩以带动中间管滑动，进而使钢针从开口伸出或缩回；所述注射机构包括储液筒、活塞杆、丝杆、活动板和驱动组件；所述储液筒的内部设有多个沿着外壳的轴向延伸的活塞腔，每个活塞腔内均安装一个所述活塞杆，每个活塞杆通过活塞胶塞滑动连接于对应的活塞腔中且每个活塞杆的上端均从储液筒的上端伸出，以及储液筒的下端设有与每个活塞腔连通的出液嘴；所述出液嘴通过软管与所述中间管的上端连通；所有的活塞杆均穿过所述活动板，且活动板的上面设有与每个活塞杆一一对应的第一电磁插销，以及每个活塞杆设有与每个第一电磁插销对应的第一凹槽；所述储液筒的上面设有与每个活塞杆一一对应的第二电磁插销，以及每个活塞杆设有与每个第二电磁插销对应的第二凹槽；所述丝杆沿着外壳的轴向转动连接于储液筒的上端，且丝杆的上端穿过活动板；所述驱动组件传动连接于丝杆与活动板之间，通过驱动组件带动活动板沿着丝杆上下移动。
9.本发明的有益效果体现在：
10.1、使用时，外壳的开口压在待注射的部位，然后伸缩电机带动中间管瞬间推动钢针刺入皮肤，刺入的深度由伸缩电机的伸出长度决定，且该伸出长度可根据患者的胖瘦或不同部位而适应性调节，刺入皮下即可，有利于降低疼痛程度。利用推动机构代替患者手动刺入，解决了大部分患者无法“下手”以及不能克服疼痛的心里阴影的问题。
11.2、活塞腔的容积可调整，根据实际需求而定，可容纳8-12ml胰岛素，与市面上专用的胰岛素药瓶容量一致，而多个活塞腔可容纳胰岛素的总量可达100ml以上，大幅度提升了容量，可注射的次数大大增加，延长了使用时间。在使用过程中，驱动组件带动其中一个活塞杆将对应的活塞腔中的胰岛素完全挤出后，再对另外一个活塞杆重复相同的动作，从而依次挤出所有活塞腔中的胰岛素。所有的活塞腔虽然是连同，但是在注射时又是相互独立，互不影响，而每个活塞腔独立注射有利于增加活塞杆每次推进的位移，减小因为位移太小而增大注射药剂用量的误差，即实现了更为准确的定量注射，提升控制血糖的效果。
12.优选地，所述伸缩电机设有两个；两个伸缩电机对称分布于中间管的两侧，且两个伸缩电分别通过固定杆与中间管固定连接。两个伸缩电机同步伸缩，使钢针受力平稳，穿刺跟容易。
13.优选地，所述中间管和两个缸座分别通过滑轨组件与外壳滑动连接。滑轨组件保证了直线移动，避免钢针垂直皮肤方向刺入，刺入点准确无误。
14.优选地，所有的活塞腔沿着储液筒的周向环形分布多圈，且每圈的多个活塞腔沿着周向均匀分布。储液筒内一共分布三圈活塞腔组，最外圈的活塞腔最多，可达到十个活塞腔。最内圈的活塞腔最少，排布六个活塞腔。整个储液筒内总计分布多大二十个以上的活塞腔，大大提升了总容积，延长使用周期，特别适用于上年纪的患者或身边无照顾的患者。
15.优选地，所述储液筒的下端设有伸出外壳的注液管，且注液管与所有的活塞腔连通；所述出液嘴设有电磁阀。关闭电磁阀，通过注液管加入胰岛素药剂，胰岛素药剂注入的过程中推动活塞杆上移，所有的活塞腔无空气注入。
16.优选地，所述第一凹槽和第二凹槽均靠近对应活塞杆的上端，且第二凹槽位于第一凹槽的下方。如果第一电磁插销的销轴插入对应的第一凹槽，同时第二电磁插销的销轴不伸出，使得活动板与对应的活塞杆联动。如果第二电磁插销的销轴插入对应的第二凹槽，同时第一电磁插销的销轴不伸出，使得活塞杆保持最低点的位置，即对应的活塞腔中的胰岛素药剂已被完全挤出。
17.优选地，所述外壳内腔的上部设有隔板，所述丝杆的下部和上部分别转动连接于储液筒和隔板。隔板将设备腔中的零部件隔开，设备腔中安装重要零部件，单独保护。
18.优选地，所述驱动组件包括蜗杆、涡轮、转动电机和壳体；所述涡轮转动连接于所述壳体内，所述丝杆贯穿壳体和涡轮，且蜗杆套设于丝杆进而使涡轮与丝杆螺纹转动连接；所述转动电机的机座与活动板固定连接，且电机的输出轴通过蜗杆与涡轮传动连接，通过电机带动涡轮转动，进而使活动板沿着丝杆移动。涡轮的内侧面设有与丝杆适配的螺纹，两者形成转动连接，涡轮在转动过程中带动壳体和活动板沿着丝杆直线运动，从而带动对应的活塞杆移动。
19.优选地，位于所述隔板上方的部分内腔形成设备腔；所述设备腔内设有电源、主控板和按键板，所述按键板的按钮伸出外壳，所述主控板的输入端与电源和按键板电连接，以及主控板的输出端分别与所述电磁阀、所有的伸缩电机、转动电机、所有的第一电磁插销以及所有的第二电磁插销电连接。主控板采用成熟的plc芯片，通过按键板发出指令，由主控板实现自动注射、自动调节剂量等功能，摆脱了对人工经验的依赖，参考具体数据作为依据，可靠性更高。
20.本发明还提供了一种胰岛素注射仪的药剂分配方法，应用于上述胰岛素注射仪，包括以下步骤：
21.s1、储液筒、软管和中间管均充满胰岛素药剂，通过按键板的“注射剂量按钮”以选择注射量；所有的活塞杆依次标记为第一活塞杆、第二活塞杆...第n活塞杆；
22.s2、按下“注射剂量按钮”，主控板使第一活塞杆对应的第一电磁插销的销轴插入第一活塞杆的第一次凹槽中卡住，转动电机通过蜗杆带动涡轮转动，涡轮转动以使活动板带第一活塞杆往下移动，从第一活塞杆对应的活塞腔中挤出定量的胰岛素药剂；
23.s3、重复s2多次，从而实现胰岛素药剂的多次定量挤出，直至第一活塞杆下移至最低点，第一活塞杆对应的第二电磁插销的销轴插入第一活塞杆的第二次凹槽中卡住，第一活塞杆对应的第一电磁插销的销轴从第一次凹槽中缩回，主控板使旋转电机反转，使活动板上移复位；
24.s4、按照s2、s3，主控板使第二活塞杆对应的活塞腔中多次挤出定量的胰岛素药剂，主控板使第三活塞杆对应的活塞腔中多次挤出定量的胰岛素药剂，直至主控板使第n活塞杆对应的活塞腔中多次挤出定量的胰岛素药剂。
25.本方法的有益效果体现在：所有的活塞杆均对应一个活塞腔，每次进行注射时主控板会自动选择一个活塞杆挤出定量的胰岛素药剂，而其余的活塞杆保持不动，使得每次注射只有一个活塞腔参与。由于单个活塞腔直径小，注射单位药剂的情况下，单个活塞杆下移的距离较大，相比所有的活塞腔同时参与注射而言，更准确控制了剂量，有利于准确控制血糖。而按照上述方法依次挤空所有的活塞腔中的胰岛素药剂，使得每次注射均是准确的定量注射，即可以使患者长期正常的血糖。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
27.图1为本实施例的结构示意图；
28.图2为图1的局部放大图；
29.图3为图2的俯视图。
30.附图中，外壳1、钢针2、开口3、伸缩电机4、中间管5、滑轨组件6、储液筒7、活塞杆8、丝杆9、活动板10、活塞腔11、活塞胶塞12、出液嘴13、软管14、第一电磁插销15、第二电磁插销16、第一凹槽17、第二凹槽18、电磁阀19、蜗杆20、涡轮21、转动电机22、壳体23、隔板24、设备腔25、电源26、主控板27、按键板28、注液管29。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
32.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
33.实施例一：
34.如图1所示，本实施例提供了一种胰岛素注射仪，包括外壳1以及安装于外壳1中的钢针2、推动机构和注射机构。其中外壳1的形状为空心的圆柱形，所述外壳1的下端设有开口3，所述钢针2沿着外壳1的中心轴方向与外壳1滑动连接。推动机构的具体结构如下：
35.推动机构包括伸缩电机4和中间管5，所述中间管5的下端与钢针2的上端连通。中间管5的材料采用医用级不锈钢，主要作用是便于连接伸缩电机4。中间管5与伸缩电机4的缸座沿着外壳1的轴向与外壳1滑动连接，且中间管5与缸座联动。所述伸缩电机4的伸缩杆的上端与外壳1固定连接，通过伸缩电机4伸缩以带动中间管5滑动，进而使钢针2从开口3伸出或缩回。具体地，所述伸缩电机4设有两个；两个伸缩电机4对称分布于中间管5的两侧，且两个伸缩电分别通过固定杆与中间管5固定连接。两个伸缩电机4同步伸缩，使钢针2受力平稳，穿刺跟容易。所述中间管5和两个缸座分别通过滑轨组件6与外壳1滑动连接。滑轨组件6保证了直线移动，避免钢针2垂直皮肤方向刺入，刺入点准确无误。使用时，外壳1的开口3压在待注射的部位，然后伸缩电机4带动中间管5瞬间推动钢针2刺入皮肤，刺入的深度由伸缩电机4的伸出长度决定，且该伸出长度可根据患者的胖瘦或不同部位而适应性调节，刺入皮下即可，有利于降低疼痛程度。利用推动机构代替患者手动刺入，解决了大部分患者无法“下手”以及不能克服疼痛的心里阴影的问题。
36.另外，储液筒7的下端设有伸出外壳1的注液管29，且注液管29与所有的活塞腔11连通；所述出液嘴13设有电磁阀19。关闭电磁阀19，通过注液管29加入胰岛素药剂，胰岛素药剂注入的过程中推动活塞杆8上移，所有的活塞腔11无空气注入。
37.本实施例中注射机构的具体结构如下：
38.如图1、3所示，注射机构包括储液筒7、活塞杆8、丝杆9、活动板10和驱动组件；所述
储液筒7的内部设有二十三个沿着外壳1的轴向延伸的活塞腔11，每个活塞腔11内均安装一个所述活塞杆8，每个活塞杆8通过活塞胶塞12滑动连接于对应的活塞腔11中且每个活塞杆8的上端均从储液筒7的上端伸出，以及储液筒7的下端设有与每个活塞腔11连通的出液嘴13。具体地，所有的活塞腔11沿着储液筒7的周向环形分布三圈，且每圈的多个活塞腔11沿着周向均匀分布。储液筒7内一共分布三圈活塞腔11组，最外圈的活塞腔11最多，可达到十个活塞腔11。最内圈的活塞腔11最少，排布六个活塞腔11。整个储液筒7内总计分布多大二十个以上的活塞腔11，大大提升了总容积，延长使用周期，特别适用于上年纪的患者或身边无照顾的患者。
39.所述出液嘴13通过软管14与所述中间管5的上端连通；所有的活塞杆8均穿过所述活动板10，且活动板10的上面设有与每个活塞杆8一一对应的第一电磁插销15，以及每个活塞杆8设有与每个第一电磁插销15对应的第一凹槽17。所述储液筒7的上面设有与每个活塞杆8一一对应的第二电磁插销16，以及每个活塞杆8设有与每个第二电磁插销16对应的第二凹槽18；所述丝杆9沿着外壳1的轴向转动连接于储液筒7的上端，且丝杆9的上端穿过活动板10。其中第一凹槽17和第二凹槽18均靠近对应活塞杆8的上端，且第二凹槽18位于第一凹槽17的下方。如果第一电磁插销15的销轴插入对应的第一凹槽17，同时第二电磁插销16的销轴不伸出，使得活动板10与对应的活塞杆8联动。如果第二电磁插销16的销轴插入对应的第二凹槽18，同时第一电磁插销15的销轴不伸出，使得活塞杆8保持最低点的位置，即对应的活塞腔11中的胰岛素药剂已被完全挤出。
40.如图1、2所示，本实施例中的驱动组件传动连接于丝杆9与活动板10之间，通过驱动组件带动活动板10沿着丝杆9上下移动。具体地，驱动组件包括蜗杆20、涡轮21、转动电机22和壳体23；所述涡轮21转动连接于所述壳体23内，所述丝杆9贯穿壳体23和涡轮21，且蜗杆20套设于丝杆9进而使涡轮21与丝杆9螺纹转动连接；所述转动电机22的机座与活动板10固定连接，且电机的输出轴通过蜗杆20与涡轮21传动连接，通过电机带动涡轮21转动，进而使活动板10沿着丝杆9移动。涡轮21的内侧面设有与丝杆9适配的螺纹，两者形成转动连接，涡轮21在转动过程中带动壳体23和活动板10沿着丝杆9直线运动，从而带动对应的活塞杆8移动。蜗杆20与涡轮21啮合，两者具有单向传动的特性，且啮合精度高，有利于提升活塞杆8的位移准确性。
41.为了实现自动控制，本实施例中外壳1内腔的上部设有隔板24，所述丝杆9的下部和上部分别转动连接于储液筒7和隔板24，具体是通过轴承组件转动连接。隔板24将设备腔25中的零部件隔开，设备腔25中安装重要零部件，单独保护。位于所述隔板24上方的部分内腔形成设备腔25；所述设备腔25内设有电源26、主控板27和按键板28，所述按键板28的按钮伸出外壳1，所述主控板27的输入端与电源26和按键板28电连接，以及主控板27的输出端分别与所述电磁阀19、所有的伸缩电机4、转动电机22、所有的第一电磁插销15以及所有的第二电磁插销16电连接。主控板27采用成熟的plc芯片，通过按键板28发出指令，由主控板27实现自动注射、自动调节剂量等功能，摆脱了对人工经验的依赖，参考具体数据作为依据，可靠性更高。
42.实施例二：
43.本实施例提供了一种胰岛素注射仪的药剂分配方法，应用于实施例一的胰岛素注射仪，包括以下步骤：
44.s1、储液筒7、软管14和中间管5均充满胰岛素药剂，通过按键板28的“注射剂量按钮”以选择注射量；所有的活塞杆8依次标记为第一活塞杆8、第二活塞杆8...第n活塞杆8。s2、按下“注射剂量按钮”，主控板27使第一活塞杆8对应的第一电磁插销15的销轴插入第一活塞杆8的第一次凹槽中卡住，转动电机22通过蜗杆20带动涡轮21转动，涡轮21转动以使活动板10带第一活塞杆8往下移动，从第一活塞杆8对应的活塞腔11中挤出定量的胰岛素药剂。s3、重复s2多次，从而实现胰岛素药剂的多次定量挤出，直至第一活塞杆8下移至最低点，第一活塞杆8对应的第二电磁插销16的销轴插入第一活塞杆8的第二次凹槽中卡住，第一活塞杆8对应的第一电磁插销15的销轴从第一次凹槽中缩回，主控板27使旋转电机反转，使活动板10上移复位。s4、按照s2、s3，主控板27使第二活塞杆8对应的活塞腔11中多次挤出定量的胰岛素药剂，主控板27使第三活塞杆8对应的活塞腔11中多次挤出定量的胰岛素药剂，直至主控板27使第n活塞杆8对应的活塞腔11中多次挤出定量的胰岛素药剂。
45.本方法的有益效果体现在：所有的活塞杆8均对应一个活塞腔11，每次进行注射时主控板27会自动选择一个活塞杆8挤出定量的胰岛素药剂，而其余的活塞杆8保持不动，使得每次注射只有一个活塞腔11参与。由于单个活塞腔11直径小，注射单位药剂的情况下，单个活塞杆8下移的距离较大，相比所有的活塞腔11同时参与注射而言，更准确控制了剂量，有利于准确控制血糖。而按照上述方法依次挤空所有的活塞腔11中的胰岛素药剂，使得每次注射均是准确的定量注射，即可以使患者长期正常的血糖。
46.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。