CN102526840B - 一种全自动机械式胰岛素注射泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动机械式胰岛素注射泵，包括机械手表改制机芯、带式摩擦轮无级变速器、技术方案调整凸轮装置、齿轮齿条精密注射传动机构、餐前加量注射机构、推注药系统等组成，一方面机芯输出轴驱动技术方案调整凸轮装置，进一步驱动带式摩擦轮无级变速器、齿轮齿条精密注射传动机构，最后驱动推药给药系统完成基本量微量注射；另一方面凸轮装置上的从动推杆推动带式摩擦轮无级变速器上的传动带改变在摩擦轮上的轴向位置，从而调节带式摩擦轮无级变速器的传动比。本发明采用全自动机械方式驱动、环保、安全可靠、能降低使用成本，因此将有力地促进糖尿病人的治疗效果减轻经济和精神压力，提高生活质量水平，取得较好的经济和社会效益。

Description

一种全自动机械式胰岛素注射泵

技术领域

本发明所述的项目属于家用精密医疗器械技术领域，具体涉及一种便于携带、全天候、用于治疗I、II型糖尿病的全自动机械式胰岛素注射泵，特别是II型患者的治疗。

背景技术

正常的胰腺分泌胰岛素时，同时存在两种分泌方式，一种是胰岛素基础分泌，胰腺将24小时不间断的小剂量释放胰岛素，以维持基础血糖不至于升高。第二种分泌方式是在进餐后，胰腺会在短时间内分泌大量的胰岛素，以保证进餐的食物不会使血糖突然升高。正是由于人体胰腺同时存在基础和进餐后两种分泌形式，才使正常人的血糖得以维持在正常水平。 

采用注射方式进行胰岛素治疗的最根本的缺点就在于胰岛素只能一次一次地注入人体，很难完全模拟正常人体胰岛素分泌的两个时相。胰岛素泵的开发目的就是为了要尽量模仿正常人胰腺分泌胰岛素的两种方式。以使血糖更加准确的控制到正常范围。

目前广泛使用的胰岛素泵是一种内装有短效胰岛素的微电脑动力装置，形状如手机大小，泵需随身携带，泵内的胰岛素通过长期置入皮下的小针或软管注入体内。通过微电脑，胰岛素可以以基础和餐前大剂量两种方式给予，因此，象一个简单的“人工胰腺”。又叫“持续皮下胰岛素注射，CSII”。 将放置短(超短)效胰岛素的容器通过导管分别与针头和泵联接，将针头置于腹部皮下组织，用可调程序的微型电子计算机控制胰岛素输注，模拟胰岛素的持续基础分泌(通常为每小时0.5～2u)和进餐时的脉冲式释放，胰岛素剂量和脉冲式注射时间均可通过计算机程序的调整来控制。隔天更换1次注射部位以避免感染及针头堵塞。人工胰由血糖感应器、微型电子计算机和胰岛素泵组成。葡萄糖感受器能敏感地感知血糖浓度的动态变化，将信息传给电子计算机，指令胰岛素泵输出胰岛素，模拟胰岛β细胞分泌胰岛素的模式。由于技术上及经济上的原因，未能广泛应用。它可以持续皮下小剂量输注给药以模拟胰岛素的基础分泌，并且根椐需要可预先设定，使每餐前输注大剂量胰岛素以控制餐后血糖。这是所有胰岛素治疗方案中最能模拟生理性胰岛素分泌模式的方案，因此血糖可以控制得更好，低血糖发生的频率也更低，患者的生活质量可以得到更大提高。胰岛素泵的种类：1）开环式泵：需要自己监测血糖、需要自己设定胰岛素剂量；2）闭环式泵：真正的人工“胰腺”，是目前研究的方向。目前在我国使用的胰岛素泵基本上都是开环式泵，即需要自己监测血糖，自己预先设定胰岛素释放的基础量和餐前大剂量。对于这种泵，血糖监测显得非常重要，根据血糖监测结果调整出正确的基础和餐前剂量是病友要做的主要事情。闭环式胰岛素泵是日后胰岛素泵的发展趋势，目前技术尚不成熟，这种胰岛素泵的优点在于血糖监测及基础/餐前大剂量胰岛素的设定都将由微电脑来自动完成，那就是一个真正的“人工胰腺”。病友唯一需要做的就是定期更换胰岛素。

2007年，全世界用于慢性糖尿病医治和预防的花销大约为2320亿美元，预计到2025年，这一数字将达到3000亿美元。慢性糖尿病每年夺去近400万人命。国际慢性糖尿病联盟（IDF）估计，到2025年，全球有近3.8亿人将患上慢性糖尿病。因为许多人久坐不动、吃喝形式变更以及城市化进程项加快，在进展中国家，慢性糖尿病入口将会提高。到现在为止，在全世界慢性糖尿病人次最多的10个国家里，7个是进展中国家。中国、印度和美国占全世界慢性糖尿病患者的二分之一以上。以往几十年来，肥胖比值在全世界各地不断升涨。全世界有10亿以上的成年人生体的重量超重，这是造成慢性糖尿病的一个主要危险因素。慢性糖尿病发病率在世界各地愈演愈烈，这显示着全世界胰岛素给药市场的需要正在以稳健的步伐提高。特别是在美国、欧西和东洋。因为胰岛素面向一些特别指定患者群（比如妊妇和孩童）时具备灵活性和血糖扼制更加严格的优势，以往几年来，其市场获得了迅速的进展。

2009年，全世界胰岛素泵的市场总值达到5.864亿美元，预计从2009~2016年，这一市场将以年复合提高率（CAGR）9%的速度提高。推动胰岛素泵的市场进展的关键因素涵盖，老龄化入口的增加以及涵盖慢性糖尿病在内的有关恶疾的流行，对于很好扼制血糖水准的需要不断升涨，以及病人的认识一天比一天加强。与传统的胰岛素注射相似，这种胰岛素给药方式相对无痛，可以便捷对血糖水准的监视检测，不会萌生严重的反应。技术的进步提高（比如人工胰腺以及胰岛素和胰高血糖素给药系统的出现）也在推动市场的进展。

美国为全世界最大的胰岛素泵市场。在美国，慢性糖尿病已经变成一种相当常见的恶疾，各个岁数段、各私人种或种族的美国人都可能患上这种慢性恶疾，反映在胰岛素给药系统上，则显示着强有力的提高潜在力量。预计2009~2016年，美国胰岛素泵市场将以9%/年的速度提高，到时候其规模将达到8.43亿美元。2009年，美国传统的胰岛素泵市场价值为3.94亿美元，一次性胰岛素泵市场价值为5890万美元。大型出产厂家的渗透率不断增长以及下一代胰岛素泵（比如人工胰腺以及胰岛素和胰高血糖素同步给药）将推动这一市场的进展。在美国，胰岛素泵是胰岛素给药的一种主要形式。胰岛素泵在欧洲市场上的渗透率相对较低。不过，随着互联网以及INPUT等整体为胰岛素泵的推广施展着重要的作用，胰岛素泵正在渐渐取得欧洲人的青睐。涵盖亚太地区在内的最近兴起市场对胰岛素泵的需要会不断增加。在这一市场上，领头的供应商是美敦力企业，2009年，该企业占领了胰岛素泵市场58%的份额。美敦力的MiniMedParadigm销行令人满意，且是第一个与该企业实时蝉联性血糖监视检测（CGM）系统整拼凑的胰岛素泵，它对血糖水准实行更加严格的控制，让患者有更好的生存品质。罗氏企业是全世界第二大胰岛素泵供应商，占全世界12%的市场份额。罗氏的Accucheck卓然胰岛素泵具备三大操作点菜单、四种剂量挑选、五种基本给药率以及体格更小等独特的地方。另外，Animas企业推出了R1000胰岛素泵，Deltec企业推出了Cozmo胰岛素泵。Insulet是现为止惟一一家供给一次性胰岛素泵的企业，自打它于2005年进入了这一市场以来，已经迅速取得了10%市场份额。

到现在为止，人工胰腺、一次性胰岛素泵、贴片样胰岛素泵、纳米泵和胰岛素-胰高血糖素打点滴泵等产品正在研发当中。与现为止在市场上销行的现存产品相似，预计这些产品会更好，尺寸更小，不太可能显示出故障。比如，运用智能监控的算法可以在一夜之间扼制血糖水准，而不会发生低血糖，能够让患者用正常运作的胰腺系统调节它们的血糖。胰岛素—胰高血糖素给药系统还有助于扼制血糖水准，而不会发生低血糖（纵然是在患者摄入了包括较高碳水化物的食品以后）。在胰岛素泵市场上，与其它有关产品配搭的胰岛素泵（被称为组合产品）一天比一天流行。作为不甘心落后于竞争对手的一个战略举动，好几家胰岛素泵出产厂家正在将血糖检验测定仪、伤口敷盖物和激素开释电极与胰岛素泵整合拼凑。之外，组合产品的研发主旨在增长胰岛素用户对血糖扼制的保护上。投身血糖监视检测/胰岛素泵一体化器械研发的大型出产厂家，涵盖罗氏Disetronic、美敦力、BectonDickinson、Deltec和Animas企业。

2008年6月25日，Debiotech和意法半导体发布了首款微型胰岛素输液泵的评测原型产品-纳米泵。这款微型设备可安装在一次性敷贴上，为患者连续输送胰岛素注射液，糖尿病患者更容易取得药物，治疗效率和生活品质方面更取得巨大改善。这个创新的纳米泵基于微射流微机电系统（micro-fluidic MEMS）技术，成功通过了初期的测试阶段，现已进入量产准备阶段。这个高度微型化的一次性胰岛素注射泵融合了Debiotech的胰岛素输注系统技术和ST的微射流MEMS芯片的量产能力。纳米泵的尺寸只有现有胰岛素泵的四分之一，可以装在几乎看不见的敷贴上。微射流技术还能更好地控制胰岛素液的注射量，更精确地模仿胰岛自然分泌胰岛素的过程，同时还能检测泵可能发生的故障，更好地保护患者的安全。

国内胰岛素泵的开发情况。史仪凯：分体式胰岛素泵，受理国家发明专利（200810017278）；刘砚纶、马延辉：人工智能胰岛素泵的电机驱动装置；戴宁：一种新型结构的胰岛素泵，一种体积小、使用方便、防水效果好、延长机器使用寿命的新型结构的胰岛素泵。技术方案是：包括壳体、键盘、显示装置、主机板、注射器室、电源、电机、减速器和注射器驱动杆，主机板上至少设有中央处理单元电路及外围电路，中央处理单元有信号线连接所述键盘和显示装置，其特征是所述的电机为无刷直流电机，无刷直流电机通过换向装置与注射器驱动杆连接。北京君研院科技有限公司独立研发的具有自主知识产权（专利号为ZL200810000066.5）的Pomelo?“便携式闭环智能胰岛素治疗泵”在糖尿病治疗技术上实现了实时监控血糖和胰岛素自动输注功能的完美结合，不仅为患者带来了福音，同时，也使我国糖尿病治疗仪的技术，站在了该领域世界先进水平。

综上所述，目前胰岛素泵一方面由于市场需求量大，市场发展空间较广，但由于主要集中在高端技术垄断，价格昂贵，我国患者受益较少，进口的胰岛素泵的价格为4万～5万元,国产的2～3万元.加上平时耗材、药品等用费，对于大部分患者来说无疑是一个天文数字，所以购买力不强，普及不广，只能采取退而求其次、副作用大的口服药物疗法，严重影响了患者的生活生命质量，致使患者不能接受有效、安全可靠的方法治疗；另一方面，技术上呈现出多技术融合，高科技产品逐步推出，智能化、微型化、可靠性都有很大的提高，但价格上将有可能进一步提高从而进一步限制了使用群体。因此开发适合中国国情的中低端胰岛素泵技术是目前我国在开发该市场的当务之急。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用全自动机械方式驱动、环保、安全可靠、能降低使用成本的全自动机械式胰岛素注射泵。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种全自动机械式胰岛素注射泵，包括利用其全自动和计时功能提供给注射泵自动、定时、按技术方案所要求的基础量驱动注射泵全天候注射动力的机械手表改制机芯、带式摩擦轮无级变速器、技术方案调整凸轮装置、齿轮齿条精密注射传动机构、餐前加量注射机构、推注药系统，在所述机械手表改制机芯上设有与技术方案调整凸轮装置连接的输出轴，所述带式摩擦轮无级变速器与技术方案调整凸轮装置呈相互垂直安装，所述带式摩擦轮无级变速器通过齿轮齿条精密注射传动机构与推注药系统连接，所述餐前加量注射机构与推注药系统相连；所述机械手表改制机芯通过输出轴输出驱动动力至技术方案调整凸轮装置，所述技术方案调整凸轮装置驱动带式摩擦轮无级变速器、齿轮齿条精密注射传动机构，最后驱动推注药系统完成基本量微量注射。

所述技术方案调整凸轮装置包括基本圆环盘、端部带滚子的从动推杆、弹性压紧机构、精密螺旋调整机构、弹性环。所述基本圆盘沿圆周方向24等分排列安装24个结构相同、可按所设定的注射量大小成比例沿径向调整其位置的精密螺旋调整机构，精密螺旋调整机构的基本结构为：一端为焊装Φ2微型圆柱滚子轴承、另一端为精密制造螺距1mm的M5～6细牙螺纹且头部为内六角孔；所述无级变速器安装在基本圆环盘的孔内并与基本圆环盘垂直安装，所述弹性环设在精密螺旋调整机构的圆柱滚子轴承与从动推杆的滚子之间；从动推杆的滚子在弹性压紧机构的作用下将弹性环压在精密螺旋调整机构的滚子表面上，当圆盘转动时弹性环、精密螺旋调整机构和从动推杆三者随动形成凸轮轮廓；同时弹性压紧机构将弹性环的活动限制在三个精密螺旋调整机构的端部之间。

还包括报警装置，所述报警装置包括微动开关和报警器，所述报警器设在机械手表改制机芯的内部，设定所述微动开关的阈值，微动开关感应精密注射系统内的压力，所述报警器接收微动开关发出的动作指令。

胰岛素注射泵是用于糖尿病人控制血糖值而注射胰岛素的精密注射装置，其主要实现模拟全天候人的胰岛素分泌规律：正常的胰腺分泌胰岛素时，同时存在两种分泌方式，一种是胰岛素基础分泌，胰腺将24小时不间断的小剂量释放胰岛素，以维持基础血糖不至于升高；第二种分泌方式是在进餐后，胰腺会在短时间内分泌大量的胰岛素，以保证进餐的食物不会使血糖突然升高。正是由于人体胰腺同时存在基础和进餐后两种分泌形式，才使正常人的血糖得以维持在正常水平。

本发明的工作原理：当人佩带上本发明注射泵后，人体的运动使机械手表改制机芯充分利用全自动功能获取驱动泵正常运行、基础量注射等所需的动力，该动力首先驱动基本圆环盘使之产生回转，当圆盘转动时从动推杆、弹性环和精密螺旋调整机构随着圆盘一起转动，使从动推杆推动摩擦轮式无级变速器的传动带改变在摩擦轮上的轴向位置，从而改变从动摩擦轮的传动比及其输出速度，从动摩擦轮经由齿轮齿条传动机构进一步驱动推药给药精密注射系统实现基础量注射。具体的原理如下：

1、该注射泵充分利用全自动机械手表改制机芯全自动和计时功能提供给注射泵自动、定时、按技术方案所要求的基础量驱动注射泵的全天候注射动力：1）驱动：当人佩带上该泵后，人体以全自动机械手表的“全自动”功能获取并储存所需的运动能量，以此作为注射泵微量注射的驱动动力；2）定时：以手表的时间计测功能实现按个性化技术方案的自动、定时、按技术方案基础量的胰岛素微量注射，所述技术方案基础量为该注射泵注射调整精度范围为0.1~2u/h（u为单位胰岛素量），注射步长为300s即5min/次。该泵和所有其他市售注射泵一样餐前加量注射由人工操作餐前加量注射系统完成。

2、采用技术方案调整凸轮装置来调节各个时段的注射基础量，保证技术方案基础量的实施，这是本发明中的核心关键技术。技术方案调整凸轮装置工作原理如下：在基本圆环盘上并沿圆周方向24等分排列安装24个结构相同、可按技术方案注射量的大小成比例沿径向调整其位置、端部带圆柱滚子轴承的精密螺旋调整机构，即每个时段对应一个精密螺旋调整机构装置；另一方面，两精密螺旋调整机构间根据注射步长的要求须被12等分以实现5分钟/次的注射，但由以上结构设计可知，两精密螺旋调整机构装置滚子间是不连续的，不是一个完整有效的凸轮轮廓表面，不能直接推动具有弹性回复的圆珠滚子从动推杆机构实现直动，因此在两滚子间须增加一个过渡结构面，以保证凸轮从动杆能顺利传动；实际结构为在24个圆珠滚子内侧和具有弹性回复的圆珠滚子从动推杆机构间加一活动弹性环，从动推杆机构的滚子在弹簧的作用下将弹性环压在精密螺旋调整机构的滚子表面上，当圆盘转动时三者随动形成凸轮轮廓，这样从动推杆的运动就和普通凸轮工作原理相同。

3、摩擦轮式无级变速器的传动比大小代表了各时刻的注射量的大小。从动推杆推动传动带沿摩擦轮式无级变速器轴向运动，由此改变摩擦轮式无级变速器的传动比，从而改变无级变速器中从动摩擦轮的转动速度，该从动摩擦轮进一步驱动注射泵的推药及注射系统实现胰岛素精密注射，转速的快慢即为基础注射量的大小变化，也即完成了按技术方案的注射要求；另一方面，摩擦轮式无级变速器在机械手表改制机芯及其相应的传动系统的驱动下，以以上的瞬时传动比或速度，进一步传动至齿轮齿条精密注射机构，直至驱动推注药系统完成注射。

4、检测报警系统主要完成注射系统可能出现的意外故障的检测及其报警，主要是防止出现堵塞、注射不顺畅或药剂用完等可能产生低血糖反应危及人的生命时的机器故障预警，以保证人的生命安全，同时也保证机器的维修和维护及系统的稳定运行。如出现堵塞等故障时注射系统的压力会突然发生变化超过设定阈值，由检测报警系统微动开关发出相应的动作指令使闹铃响起。

5、将注射泵其他结构做成一个活动整体形成一个泵体，在泵体外做出所述餐前加量注射机构并安装在所述防水防震防摔模块壳体结构中。

6、该泵采用全自动机械手表驱动无须电源，不必更换电池；采用全自动机械式结构无须电源，使用、生产中无类似于电池、电路板等“三废”污染产生，报废后可回收利用，对环境无污染，低碳环保；另一方面，与现在市面上所售昂贵的注射泵相比性价比具有相当的优势，精度上满足使用要求，从而极大地降低制造、购置和使用成本，减轻患者经济负担，造福患者。

有益效果：与现有技术相比，本发明采用全自动机械方式驱动，无须电源、电路，使用、生产、报废都无污染残余，对环境无影响且报废后仍可回收利用，结构可靠，重量轻，购置和使用成本低，大大减轻患者经济负担，因此本发明将有力地促进糖尿病人的治疗效果减轻经济和精神压力，提高生活质量水平，取得较好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的工作原理框图；

图2 为本发明的结构装配简图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明中摩擦轮无级变速器结构示意图；

图5为本发明中推注药系统、餐前加量注射机构、检测报警系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

该注射泵在结构设计方法具有以下特点： 1）在设计制造的技术手段上采用了多种现代设计方法和计算机辅助应用技术，以提高设计的质量、效率，降低设计成本；2）采用机械结构组合部件，降低材料和制造成本，给患者以经济、安全、可靠的治疗器械，现结合该泵的相关技术要求及各部件工作结构示意图图1至图5所示来说明其结构：注射泵主要部件包括按照注射要求订制的全自动机械式机械手表改制机芯20、带式摩擦轮无级变速器5、技术方案调整凸轮装置、齿轮齿条精密注射传动机构1、餐前加量注射机构7、检测报警系统8、推注药系统19及防水防震防摔泵壳体6等机构系统组成。在机芯20上设有与技术方案调整凸轮装置连接的输出轴，技术方案调整凸轮装置与无级变速器5相连，无级变速器5通过齿轮齿条精密注射传动机构1与推注药系统19连接，餐前加量注射机构7与推注药系统19相连，将全自动机械式机械手表改制机芯20、带式摩擦轮无级变速器系统5、技术方案调整凸轮装置、齿轮齿条精密注射传动机构1、检测报警系统8、推注药系统19做成一个活动整体形成一个泵体，在泵体外做出餐前加量注射机构7并将泵体和餐前加量注射机构7安装在防水防震防摔模块壳体6中。

各系统或机构具体说明实施方式如下：

1、本发明所述按照注射要求订制的全自动机械式手表改制机芯20，采用全自动机械式手表的工作原理、参数按照注射泵的技术要求订制的机械手表改制机芯结构形式。直接从手表厂家订货。为了保证泵在工作时的动力要求、可靠性及其经济性要求，考核的主要参数包括：瞬时驱动功率、最大驱动功率、时计功能、使用寿命、可靠性及可维修维护性等。经过调研确定为由上海新世纪表业有限公司生产“上海牌”SH546型全自动单历机械手表改制机芯为改制原型，具有成本低、寿命长、可靠性好、售后服务及时方便等优点；改制原则及方法：根据胰岛素注射泵是实现模拟胰岛素在人体内分泌规律该泵设计为实现“一天24小时全天候，每5分钟输注1次基础量”的注射要求，这样所述设计订制的机芯基本参数及结构为：1）去掉秒针结构输出的运动；2）时针结构部分每转1圈为24小时；3）分针结构部分改为每5分钟输出运动一次，每次持续10～20秒；4）秒:分:时的传动比改制为1:300:1800；5）为保证在各种状态下的功率要求，即根据传动计算的要求改进提升全自动机械式手表改制机芯20包括手工和全自动两种储能功能部分在内所有的结构尺寸；6）增加闹钟或（和）振动功能。

2、技术方案调整凸轮装置主要包括：端部带滚子的从动推杆10、精密螺旋调整机构3、基本圆环盘16、弹性环9，其中：基本圆环盘16为中间Φ45mm孔、Zn青铜材料环形盘零件，采用三点旋转支撑在泵的壳体6上。技术方案调整凸轮装置的形成原理及方法：基本圆环盘16沿圆周方向24等分排列安装24个结构相同、可按注射量的大小成比例沿径向调整其位置、端部带圆柱滚子轴承的精密螺旋调整机构3，即每个时段对应一个精密螺旋调整机构3以形成调整凸轮轮廓，在基本圆环盘16周向内还装有滚子从动推杆10形成凸轮机构；另一方面，两精密螺旋调整机构间根据注射步长的要求须被12等分以实现5分钟/次的注射。调整从动推杆10推动摩擦轮无级变速器5的传动带12改变在摩擦轮上轴向位置，该位置对应相应的注射基础量，实现摩擦轮的无级调速。摩擦轮无级变速器5通过固定支架207也安装在基本圆环盘16孔内并与基本圆环盘16呈垂直安装结构。全自动机械式手表改制机芯20的输出轴18通过齿轮对17传动到基本圆环盘16驱动本发明所述技术方案调整凸轮装置，其中齿轮对中的从动齿轮安装在基本圆环盘16外侧上；在基本圆环盘16的另一侧面上同心安装内齿轮对传动系统15，内齿轮对传动系统15将运动传动至带式摩擦轮无级变速器5上的主动摩擦轮203，经传动带12传动至从动摩擦轮201，在从动摩擦轮201上同轴安装有锥齿轮传动，改变运动方向后进一步传动至齿轮齿条精密注射传动机构1，直至驱动推注药系统19完成注射。在基本圆环盘16的周向上24等分钻有24个精密螺纹孔，孔内安装有按24小时为一工作循环周期的24只精密螺旋调整机构3，精密螺旋调整机构3可在手工调节机构的作用下实现24小时任一时段调整精度为0.1u/h注射量技术方案的调整，手工调节机构为另外附加的；精密螺旋调整机构3的基本结构为：一端为焊装Φ2微型圆柱滚子轴承、另一端为精密制造螺距1mm的M5～6细牙螺纹且头部为内六角孔。两两相邻的精密螺旋调整机构3的端部是不连续的，不能形成完整的凸轮轮廓，因此在精密螺旋调整机构3的端部与从动推杆10端部间加装了一种特殊的既要能产生一定的弹性变形又要具有一定强度的弹性环9，弹性环9的材料为日本CuZn37黄铜；同时采用弹性压紧机构11将弹性环9的活动限制在三个精密螺旋调整机构3的端部之间，这样可以形成具有较好的类似于二次拟合曲线平滑过渡的凸轮实际轮廓表面，从而可以较好地实现对从动推杆10推动运动。弹性压紧机构11还有防止人突然剧烈动作时弹性环9、从动推杆10等由于惯性而脱开精密螺旋调整机构3，可能破坏系统中的弹簧弹性或使传动系统齿轮轮齿断裂、失效等的发生。

3、带式摩擦轮无级变速器5主要由传动带12、传动带拨杆206及驱动齿轮机构204（驱动齿轮机构204与从动推杆10联接，驱动齿轮机构204中心固定在支架205上）、主动摩擦轮203、从动摩擦轮201、齿轮齿条传动机构4等组成。带式摩擦轮无级变速器5是一种常用的机械式间接接触的、带式传动摩擦无级变速装置，以下简称变速器。变速器5由支架207支撑安装在基本圆环盘16内，并与该基本圆环盘16成垂直安装，从动推杆10通过齿轮齿条传动机构4推动变速器5上的传动带12改变其在摩擦轮上的轴向位置实现无级调速，从而调节变速器5的传动比和从动摩擦轮201的转动速度；另一方面，变速器5在机械手表改制机芯20及输出轴18、传动齿轮对17、基本圆环盘16、内齿轮对传动系统15，的驱动下，以以上的瞬时传动比或速度，进一步传动至齿轮齿条精密注射传动机构1，直至驱动推注药系统19完成微量注射。根据注射基础量的注射范围，经计算变速器5主从轮的传动比确定为5～1/5，主从轮小端直径取Φ3mm，大端则为Φ15mm，两轮安装间隙为1mm，轮的设计长度为30 mm，材料：铸铝青铜，机械性能较好，切削性好。

4、推注药系统19是胰岛素注射泵与人体相连接的注射部分，主要包括注射活塞13、活塞推杆309、活塞缸310、精密注射机构、针头（图中未全部画出或标号）、软针管及其连接接头（图中未画出）等组成。变速器5传动来的动力推动由齿轮传动机构305、306、307、308所组成的精密注射机构，再进一步推动活塞推杆309、注射活塞13实现注射，针头与人体相连并通过连接接头与软针管拆卸、装配，软针管通过连接接头还与活塞缸310相连。这些零部件都是常见的医用物品，可直接采用外购订制，经比较选用福尼亚牌胰岛素泵所用的推注药结构。注射量的多少或快慢由所述摩擦轮无级变速器5、技术方案调整凸轮装置控制决定。

5、餐前加量注射机构7由手工方式完成餐前等需要大剂量胰岛素的注射，包括螺旋注射机构301、剂量刻度显示窗口302、顶杆机构303等组成。将注射泵其他结构做成一个活动整体形成一个泵体，在泵体外做出所述餐前加量注射机构7并安装在所述防水防震防摔模块壳体6结构中。结构原理与胰岛素常用的注射笔相同。

6、检测报警系统8主要完成系统可能出现的意外故障的检测及其报警，特别是可能危及人的生命机器故障的预警以保证人的生命安全，同时也保证机器的稳定运行，实现微量注射与餐前加量的互锁。主要包括：微动开关304、机械闹钟。一方面系统要求微量注射与餐前加量两者不同时工作，以防系统被意外破坏，实现微量注射与餐前加量互锁：由笔式注射结构7通过控制微量齿轮齿条精密注射传动机构1任一齿轮轴上安装的离合器实现与推注药系统19的互锁，与此同时解除检测报警系统8的作用；另一方面，当出现堵塞、注射不顺畅或药剂用完等可能产生低血糖反应危及人的生命时的机器故障预警，以保证人的生命安全，同时也保证机器的维修和维护及泵系统的稳定运行。如出现针头堵塞等故障时齿轮齿条精密注射传动机构1内的压力会突然或逐步变化超过微动开关304设定阈值，由检测报警系统8微动开关304发出相应的动作指令使机械手表改制机芯20内的闹铃响起。其中微动开关采用欧姆龙SS-5。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种全自动机械式胰岛素注射泵，其特征在于，包括利用其全自动和计时功能提供给注射泵自动、定时、按技术方案所要求的基础量驱动注射泵全天候注射动力的机械手表改制机芯、带式摩擦轮无级变速器、技术方案调整凸轮装置、齿轮齿条精密注射传动机构、餐前加量注射机构、推注药系统，在所述机械手表改制机芯上设有与技术方案调整凸轮装置连接的输出轴，所述带式摩擦轮无级变速器与技术方案调整凸轮装置呈相互垂直安装，所述带式摩擦轮无级变速器通过齿轮齿条精密注射传动机构与推注药系统连接，所述餐前加量注射机构与推注药系统相连；所述机械手表改制机芯通过输出轴输出驱动动力至技术方案调整凸轮装置，所述技术方案调整凸轮装置驱动带式摩擦轮无级变速器、齿轮齿条精密注射传动机构，最后驱动推注药系统完成基本量微量注射；所述技术方案调整凸轮装置包括基本圆环盘、端部带滚子的从动推杆、弹性压紧机构、精密螺旋调整机构、弹性环；所述基本圆环盘沿圆周方向24等分排列安装24个结构相同、可按所设定的注射量大小成比例沿径向调整其位置的精密螺旋调整机构，精密螺旋调整机构的结构为：一端为焊装Φ2微型圆柱滚子轴承、另一端为精密制造螺距1mm的M5～6细牙螺纹且头部为内六角孔；所述无级变速器安装在基本圆环盘的孔内并与基本圆环盘垂直安装，所述弹性环设在精密螺旋调整机构的圆柱滚子轴承与从动推杆的滚子之间；从动推杆的滚子在弹性压紧机构的作用下将弹性环压在精密螺旋调整机构的滚子表面上，当圆盘转动时弹性环、精密螺旋调整机构和从动推杆三者随动形成凸轮轮廓；同时弹性压紧机构将弹性环的活动限制在三个精密螺旋调整机构的端部之间；所述带式摩擦轮无级变速器包括传动带、传动带拨杆、主动摩擦轮、从动摩擦轮；所述传动带与传动带拨杆相连，所述主动摩擦轮通过传动带与从动摩擦轮连接，所述从动推杆通过齿轮传动机构传动动力至所述传动带拨杆。

2.根据权利要求1所述的全自动机械式胰岛素注射泵，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置包括微动开关和报警器，所述报警器设在所述机械手表改制机芯的内部，设定所述微动开关的阈值，微动开关感应精密注射系统内的压力，所述报警器接收微动开关发出的动作指令。

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