CN108245742A - 一种胰岛素注射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胰岛素注射装置，该胰岛素注射装置包括：佩戴模块、检测模块和给药模块；所述佩戴模块分别与所述检测模块和所述给药模块相连，可用于将所述检测模块和所述给药模块固定在用户的身上；所述检测模块，用于利用拉曼光谱检测所述用户的血糖浓度，并根据所述血糖浓度确定所需胰岛素的剂量，根据所述所需胰岛素的剂量生成对应的给药指令，并将所述给药指令发送给所述给药模块；所述给药模块，用于存储胰岛素，并根据所述给药指令向所述用户体内注入对应剂量的所述胰岛素。本方案能够为患者的使用带来方便。

Description

一种胰岛素注射装置
技术领域
本发明涉及机械技术领域，特别涉及一种胰岛素注射装置。
背景技术
糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者兼有而引起的。糖尿病为患者带来了较大的痛苦。
目前治疗糖尿病的方法中，一般采用药物治疗的方式对糖尿病进行控制。其中，在各种药物治疗方法中以注射胰岛素为主要治疗方法。
在利用胰岛素治疗糖尿病时，糖尿病患者根据医嘱在饭前或饭后的指定时间段内注射胰岛素，以控制饭后体内血糖的增高。虽然糖尿病患者在饭前或饭后的指定时间段内注射胰岛素，但是糖尿病患者每顿餐饭所摄入食物的量和类型各不相同，采用相同的标准注射胰岛素，容易导致糖尿病患者出现低血糖或高血糖的症状。并且，患者还需要自己记住注射胰岛素的时间。因此，为患者的使用带来了较大的不便。
发明内容
本发明实施例提供了一种胰岛素注射装置，能够为患者的使用带来方便。
本发明实施例提供了一种胰岛素注射装置，包括：佩戴模块、检测模块和给药模块；
所述佩戴模块分别与所述检测模块和所述给药模块相连，可用于将所述检测模块和所述给药模块固定在用户的身上；
所述检测模块，用于利用拉曼光谱检测所述用户的血糖浓度，并根据所述血糖浓度确定所需胰岛素的剂量，根据所述所需胰岛素的剂量生成对应的给药指令，并将所述给药指令发送给所述给药模块；
所述给药模块，用于存储胰岛素，并根据所述给药指令向所述用户体内注入对应剂量的所述胰岛素。
可选地，
所述检测模块包括：光发射器、光接收器和处理器；
所述光发射器，用于透过所述用户的皮肤向所述用户的皮下组织发射检测光；
所述光接收器，用于接收所述检测光发生非弹性散射后所形成的散射光，根据所述散射光形成对应的拉曼光谱；
所述处理器，用于根据所述光接收器形成的所述拉曼光谱，确定所述用户的血糖浓度。
可选地，
所述处理器，用于根据所述拉曼光谱，通过如下公式计算所述用户的血糖浓度；
其中，所述G表征所述用户的血糖浓度，所述Q1表征所述检测光在所述用户皮肤层所形成散射光的强度，所述Q2表征所述检测光在所述用户的皮下组织层所形成散射光的强度，所述t表征所述拉曼光谱的拉曼位移。
可选地，
所述检测模块进一步包括：第一皮肤张紧器；
所述第一皮肤张紧器包括至少两个扇环，所述至少两个扇环可组成圆环状结构；每一个所述扇环上与所述用户的皮肤相接触的一侧设置有防滑层；
所述第一皮肤张紧器，用于在所述光发射器发射所述检测光之前，驱动所述至少两个扇环向远离所述圆环状结构的圆心的方向运动，以将所述至少两个扇环所环绕区域内的所述用户的皮肤张紧。
可选地，
所述给药模块包括：至少一个气罐、无针注射器、给药机构和储药机构；
所述给药机构，用于根据所述给药指令，从所述储药机构中获取对应剂量的所述胰岛素，并将获取到的所述胰岛素添加到所述无针注射器中；
所述至少一个气罐，用于在所述给药机构将所述胰岛素添加到所述无针注射器中之后，向所述无针注射器中充入高压驱动气体；
所述无针注射器，用于在所述高压驱动气体的驱动下，以液体流的形式将所述胰岛素注入到所述用户的皮下组织。
可选地，
所述无针注射器包括：缸体、活塞、复位弹簧和活塞式喷嘴；
所述缸体为圆筒状结构，所述缸体的第一端设置有至少一个进气口，所述缸体的第二端设置有所述活塞式喷嘴，其中，所述进气口通过管路与所述气罐相连；
所述活塞位于所述缸体内部，所述活塞能够沿所述缸体的轴线方向往复运动；
所述复位弹簧位于所述缸体内部，并位于所述活塞与所述活塞式喷嘴之间；
所述活塞，用于在所述高压驱动气体的驱动作用下沿所述缸体的轴线向靠近所述活塞式喷嘴的方向运动，冲击所述活塞式喷嘴的活塞杆，以将位于所述活塞式喷嘴内的所述胰岛素以液体流的形式射出；
所述复位弹簧，用于在所述活塞沿所述缸体的轴线向靠近所述活塞式喷嘴的方向运动至极限位置后，驱动所述活塞沿所述缸体的轴线向远离所述活塞式喷嘴的方向运动至自由位置。
可选地，
所述给药模块包括：至少两个气罐；
所述缸体的第一端均匀设置有至少两个所述进气口，每一个所述进气口通过管道与一个所述气罐相连。
可选的，
所述储药机构为轮式结构，在所述轮式结构的内壁上设置有至少两个管状储药仓，每一个所述管状储药仓可以存放单位剂量的所述胰岛素，且所述轮式结构能够在所述给药机构的驱动下沿轴线旋转；
所述给药机构为杆状结构，用于根据所述给药指令，驱动所述储药机构转动，并依次进入至少一个所述储药仓，以将进入的各个所述储药仓中存放的所述胰岛素推进到所述无针注射器中。
可选地，
所述给药模块进一步包括：第二皮肤张紧器；
所述第二皮肤张紧器包括至少两个扇环，所述至少两个扇环可组成圆环状结构；每一个所述扇环与所述用户的皮肤相接触的一侧设置有防滑层；
所述第二皮肤张紧器，用于在所述无针注射器向所述用户的皮下组织注射所述胰岛素之前，驱动所述至少两个扇环向远离所述圆环状结构的圆心的方向运动，以将所述至少两个扇环所环绕区域内的所述用户的皮肤张紧。
可选地，
所述佩戴模块包括：可充气扎带、魔术贴和充气泵；
所述检测模块和所述给药模块连接在所述可充气扎带的内侧，所述魔术贴固定在所述可充气扎带的两端；
所述魔术贴，用于在所述可充气扎带缠绕在所述用户的身上之后，对所述可充气扎带的位置进行固定；
所述充气泵，用于在所述检测模块检测所述用户的血糖浓度之前，向所述可重启扎带中充气，以使所述检测模块和所述给药模块与所述用户的皮肤贴紧。
本发明实施例提供了一种胰岛素注射装置，佩戴模块可以将检测模块和给药模块固定在用户身上，检测模块通过拉曼光谱检测用户的血糖浓度，并根据血糖浓度生成对应的给药指令发送给给药模块，给药模块根据接收到的给药指令向用户体内注入对应剂量的胰岛素。由此可见，通过佩戴模块将检测模块和给药模块固定到糖尿病患者的身上后，检测模块检测患者的血糖浓度并生成对应的给药指令，给药模块根据检测模块生成的给药指令向患者体内注入对应剂量的胰岛素，实现了根据血糖浓度自动完成胰岛素注射，患者无需自己记忆注射胰岛素的时间并手动注射，从而为糖尿病患者的使用带来了方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的一种胰岛素注射装置的示意图；
图2是本发明一个实施例提供的另一种胰岛素注射装置的示意图；
图3是本发明一个实施例提供的一种第一皮肤张紧器的示意图；
图4是本发明一个实施例提供的另一种第一皮肤张紧器的示意图；
图5是本发明一个实施例提供的又一种胰岛素注射装置的示意图；
图6是本发明一个实施例提供的一种无针注射器的示意图；
图7是本发明一个实施例提供的一种储药机构的示意图；
图8是本发明一个实施例提供的一种胰岛素注射方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种胰岛素注射装置，该装置可以包括：佩戴模块10、检测模块20和给药模块30；
佩戴模块10分别与检测模块20和给药模块30相连，可用于将检测模块20和给药模块30固定在用户的身上；
检测模块20用于利用拉曼光谱检测用户的血糖浓度，并根据检测出的血糖浓度确定所需胰岛素的剂量，根据确定出的所需胰岛素的剂量生成对应的给药指令，并将生成的给药指令发送给给药模块30；
给药模块30用于存储胰岛素，并根据接收到的给药指令向用户体内注入对应剂量的胰岛素。
本发明实施例提供了一种胰岛素注射装置，佩戴模块可以将检测模块和给药模块固定在用户身上，检测模块通过拉曼光谱检测用户的血糖浓度，并根据血糖浓度生成对应的给药指令发送给给药模块，给药模块根据接收到的给药指令向用户体内注入对应剂量的胰岛素。由此可见，通过佩戴模块将检测模块和给药模块固定到糖尿病患者的身上后，检测模块检测患者的血糖浓度并生成对应的给药指令，给药模块根据检测模块生成的给药指令向患者体内注入对应剂量的胰岛素，实现了根据血糖浓度自动完成胰岛素注射，患者无需自己记忆注射胰岛素的时间并手动注射，从而为糖尿病患者的使用带来了方便。
可选地，在图1所示胰岛素注射装置的基础上，如图2所示，胰岛素注射装置所包括的检测模块20可以包括：光发射器201、光接收器202和处理器203；
光发射器201用于透过用户的皮肤向用户的皮下组织发射检测光；
光接收器202用于接收光发射器201所发射检测光发生非弹性散射后所形成的散射光，并根据接收到的散射光形成对应的拉曼光谱；
处理器203用于根据光接收器202所形成的拉曼光谱，确定用户的血糖浓度。
光发射器所发射的检测光可以透过用户的皮肤到达皮下组织，到达皮下组织的检测光受血液中葡萄糖分子的影响发生非弹性散射，非弹性散射所形成的散射光穿出用户的皮肤后被光接收器所接收，光接收器根据接收到的散射光形成对应的拉曼光谱。由于血液中葡萄糖分子的含量会影响非弹性散射所形成散射光的强度，而拉曼光谱可以反映散射光的强度信息，并且血糖浓度是指血液中葡萄糖的含量，因此处理器可以根据光接收器所形成的拉曼光谱来确定用户的血糖浓度。
处理器利用光接收器所形成的拉曼光谱来确定用户的血糖浓度，是一种无创的血糖浓度检测方法，相对传统采集用户血液样本进行体外血糖浓度检测的方法，无需刺穿用户的皮肤，除了可以降低用户的痛苦外，还可以避免采血过程导致的感染。
具体地，光发射器所发射的检测光可以是单色光，也可以是分时发送的多色光，当光发射器发射多色光时，光发射器按照设定的间隔时间交替对两种或另种以上的单色光进行发射。比如，光发射器可以通过激光器发射激光作为检测光，由于激光器的输出功率稳定，可以发射具有稳定强度的激光，保证对血糖浓度进行检测的准确性。
可选地，如图2所示，处理器203在根据光接收器202所形成的拉曼光谱确定用户的血糖浓度时，处理器203具体可以通过如下公式计算用户的血糖浓度；
在上述公式中，G表征了用户的血糖浓度，Q1表征了光发射器201所发射检测光在用户的皮肤层所形成散射光的强度，Q2表征了光发射器201所发射检测光在用户的皮下组织层所形成散射光的强度，t表征了光接收器202所形成的拉曼光谱的拉曼位移。
光发射器所发射的检测光需要透过用户的皮肤层才能到达皮下组织层，部分检测光在皮肤层发生非弹性散射形成对应的散射光，这部分散射光被光接收器接收到后，会在所形成的拉曼光谱上对应一条曲线。透过皮肤层的检测光在皮下组织中葡萄糖分子的作用下发生非弹性散射形成对应的散射光，这部分散射光在被光接收器接收到后，会在所形成的拉曼光谱上对应另一条曲线。由于皮肤层所形成散射光会优先于皮下组织层所形成散射光被光接收器接收到，所以处理器能够从光接收器所形成的拉曼光谱上识别出皮肤层所形成散射光和皮下组织层所形成散射光对应的曲线。
在光接收器所形成的拉曼光谱中，横坐标表征拉曼位移，即光接收器所接收散射光相对于光发射器所发射检测光的波数差，纵坐标表征光子的数量，即散射光的强度。在上述公式中，由于拉曼光谱的拉曼位移是连续变化的，因此∫(Q2t)dt项通过积分运算，可以计算不同拉曼位移与相对应的皮下组织成所形成散射光乘积之和，而该值与用户血糖浓度G存在正相关关系。
光发射器所发射检测光透过不同厚度的皮肤层时，在皮肤层所形成散射光的强度也不相同，在光发射器所发射检测光强度一点的前提下，皮肤层所形成散射光的强度与皮下组织层所形成散射光的强度存在负相关关系。因此，考虑到用户皮肤层厚度对血糖浓度检测结果的影响，可以通过修正系数 对∫(Q2t)dt进行修正。可见，当用户身上接受检测光照射位置的皮肤层较厚时，∫(Q1t)dt项具有相对较大的数值，而∫(Q2t)dt项具有相对较小的数值，此时修正系数具有相对较大的数值，通过修正系数对具有较小数值的∫(Q2t)dt项进行修正，增大对∫(Q2t)dt项进行放大的倍数，保证计算获得的血糖浓度G与用户的真实血糖浓度之间具有较小的差值；当用户身上接受检测光照射位置的皮肤层较薄时，∫(Q1t)dt项具有相对较的数值，而∫(Q2t)dt项具有相对较大的数值，此时修正系数具有相对较小的数值，通过修正系数对具有较大数值的∫(Q2t)dt项进行修正，缩小对∫(Q2t)dt项进行放大的倍数，保证计算获得的血糖浓度G与用户的真实血糖浓度之间具有较小的差值。
由于用户身上被光发射器所发射检测光照射位置的皮肤厚度会对光接收器所形成的拉曼光谱造成影响，为此将检测光在用户皮肤层发生非弹性散射所形成散射光强度作为计算血糖浓度的一个参数，保证处理器计算出的血糖浓度的准确性，从而可以保证给药模块向用户体内所注入胰岛素剂量的准确性，提高了用户注射胰岛素的安全性。
可选地，在图2所示胰岛素注射装置的基础上，该胰岛素注射装置所包括的检测模块20还可以包括第一皮肤张紧器；
第一皮肤张紧器包括有至少两个扇环，所包括的各个扇环可以组成圆环状结构；每一个扇环上与用户皮肤像接触的一侧设置有防滑层；
在光发射器201发射检测光之前，第一皮肤张紧器所包括的各个扇环向远离圆环状结构的圆心的方向运动，以将各个扇环所环绕区域内用户的皮肤张紧，以便光发射器201对着处于张紧状态的皮肤发射检测光。
以第一皮肤张紧器包括有3个扇环为例，如图3和图4所示，第一皮肤张紧器包括有3个扇环2041，每个扇环2041的一侧设置有防滑层2042。
用户在通过佩戴模块将检测模块和给药模块固定到身上时，3个防滑层2042与用户的皮肤相接触，第一皮肤张紧器包括的3个扇环2041处于图3所示的状态3个扇环2041组成圆环状结构。在光发射器201没有发射检测光时，第一皮肤张紧器保持图3所示的状态，此时与3个防滑层2042相接触的皮肤处于自然状态，保证用户将胰岛素注射装置佩戴上身上后仍具有良好的舒适性。
在光发射器201发射检测光之前，3个扇环2041在相应驱动机构的驱动作用下沿圆环状结构的径向运到一定距离，达到图4所示的状态。在扇环2041向远离圆环状结构圆心的方向运动过程中，设置与各个扇环2041上的防滑层2042与用户的皮肤紧贴，由于防滑层2042与用户的皮肤之间具有较大的摩擦力，每一个扇环2041运动时会带动与该扇环2041上所设置防滑层2042相接触的皮肤运动，从而使得3个扇环2041所环绕区域内的皮肤张紧。在将用户的皮肤张紧后，光发射器201对着处于张紧状态的皮肤发射单射光，光接收器202接收处于张紧状态皮肤所形成的散射光和透过处于张紧状态皮肤的散射光(皮下组织层形成的散射光)。
第一皮肤张紧器将用户的皮肤张紧，使得光发射器向处于张紧状态的皮肤发射检测光，一方面可以减薄皮肤厚度，降低皮肤层所形成散射光对血糖浓度计算的影响，提高处理器计算用户血糖浓度的准确性；另一方面处于张紧状态的皮肤具有更加稳定的状态，减小皮肤状态改变对光发射器发射单射光和光接收器接收散射光过程的影响，提高光接收器所形成拉曼光谱的准确性，进而进一步提高处理器计算用户血糖浓度的准确性。
设置于扇环上的防滑层可以通过亲和人体的材料制成，比如硅胶。为了提高防滑层与用户皮肤之间的摩擦力，可以在防滑层的表面设置多个突起。
可选地，在图1所示胰岛素注射装置的基础上，如图2所示，该胰岛素注射装置所包括的给药模块30可以包括：至少一个气罐301、无针注射器302、给药机构303和储药机构304；
给药机构303用于根据检测模块20发送的给药指令，从储药机构304中获取对应剂量的胰岛素，并将获取都的胰岛素添加到无针注射器302中；
各个气罐301用于在给药机构303将胰岛素添加到无针注射器302中之后，向无针注射器302中充入高压驱动气体；
无针注射器302用于在各个气罐301所充入高压驱动气体的驱动下，以液态流的形式将胰岛素注入到用户皮下组织。
储药机构用于存储胰岛素，当给药机构接收到检测模块发送的给药指令后，根据给药指令从储药机构处获取对应剂量的胰岛素，并将获取到的胰岛素添加到无针注射器中，无针注射器利用各个气罐充入的高压驱动气体，以液体流的形式将给药机构添加的胰岛素输入到用户的皮下组织。无针注射器可以利用高压射流的原理，使药液形成较细的液体流，瞬间穿透皮肤到达皮下组织。
其一，通过无针注射器注射胰岛素，胰岛素在皮下组织呈弥散分布状态，胰岛素的起效时间更快，吸收率更高，从而可以更加精确地对糖尿病患者的血糖进行控制，提升对糖尿病进行控制的效果；其二，无针注射器没有针头，用户无痛感或具有很小的痛感，降低了糖尿病患者的痛苦；其三，由于没有针头对注射部位的反复穿刺，可以避免硬结的形成，进一步降低了糖尿病患者的痛苦。
可选地，在图5所示胰岛素注射装置的基础上，如图6所示，无针注射器可以包括：缸体3021、活塞3022、复位弹簧3023和活塞式喷嘴3024；
缸体3021为圆筒状结构，在缸体3021的第一端设置有一个或多个进气口3025，在缸体3021的第二端设置有活塞式喷嘴3024，其中，各个进气口3025通过管路与气罐301相连；
活塞3022位于缸体3021内部，能够沿缸体3021的轴线方向往复运动；
复位弹簧3023也位于缸体3021内部，并且复位弹簧3023位于活塞3022和活塞式喷嘴3024之间；
气罐301从进气口3025向气缸3021中充入高压驱动气体后，活塞3022在高压驱动气体的驱动作用下沿缸体3021的轴线向靠近活塞式喷嘴3024的方向运动，活塞3022运动至与活塞式喷嘴3024的活塞杆30241接触后对活塞杆30241产生冲击作用，使得活塞杆30241将位于活塞式喷嘴3024内的胰岛素40以液体流的形式射出；
在活塞3022沿缸体3021的轴线向靠近活塞式喷嘴3024的方向运动至极限位置后，被压缩后的复位弹簧3023可以驱动活塞3022沿缸体3021的轴线向运力活塞式喷嘴3024的方向运动，直至活塞3022到达自由位置。
各个气罐通过进气口向缸体中充入高压驱动气体后，活塞在高压驱动气体的驱动作用下会以较快的速度冲击活塞式喷嘴的活塞杆，活塞杆被冲击后将以较快的速度推动位于活塞式喷嘴中的胰岛素向活塞式喷嘴的前端运动，胰岛素在活塞杆的推动作用下从活塞式喷嘴前端的小孔射出，保证能够以液体流的形式将胰岛素注入到用户的皮下组织。为了便于该胰岛素注射装置的便携性，无针注射器的尺寸不能过大，因此缸体的高度应控制在较小的尺寸内，但是为了保证胰岛素能够以液体流的形式射出，活塞需要具有足够的动能，为此需要缸体具有较大的直径，通常情况下缸体直径与缸体高度的比值需要大于等于2。
由于无针注射器是可以重复使用的胰岛素注射器件，在活塞冲击活塞式喷嘴的活塞杆后，需要使活塞恢复到远离活塞杆的位置。为此，在活塞喷嘴与活塞之间设置复位弹簧，当活塞向靠近活塞式喷嘴的方向运动时，复位弹簧被压缩而存储能量，在活塞向靠近活塞式喷嘴的方向运动至极限位置后，复位弹簧锁存储的能量最大；之后复位弹簧释放存储的能量而伸长，推动活塞向远离活塞式喷嘴的方向运动，直至复位弹簧无法继续推动活塞运动，活塞达到自由位置，在下一次需要注射胰岛素时活塞又可以在高压驱动气体的作用下冲击活塞式喷嘴的活塞杆。这样，在复位弹簧的作用下活塞可以在缸体内实现往复运动，使得无针注射器可以多次进行胰岛素注射。
可选地，在包括图6所示无针注射器的胰岛素注射装置中，给药模块可以包括至少两个气罐，相应地无针注射器缸体的第一端上可以包括均匀设置的至少两个进气口，每一个进气口通过管道与一个气罐相连。
为了保证胰岛素注射装置的便携性，给药模块所包括气罐具有较小的尺寸，较小尺寸气罐所提供的压力有限，为了保证气罐所释放的高压驱动气体能够驱动活塞以较快的速度冲击活塞式喷嘴的活塞杆，可以使多个气罐同时向缸体中充入高压驱动气体，保证活塞能够获得足够的动能对活塞式喷嘴的活塞杆进行冲击，进而保证无针注射器能够以液体流的形式将胰岛素射出。
另外，位于缸体第一端上的各个进气口均匀分布，使各个气罐充入缸体内的高压驱动气体在缸体内均匀分布，保证高压驱动气体施加给活塞的驱动力沿缸体的轴线方向，保证活塞运动的流畅性和稳定性。
可选地，在图5所示胰岛素注射装置的基础上，如图7所示，给药模块所包括的储药机构304为轮式结构，轮式结构的内壁上设置有多个管状储药仓3041，每一个管状储药仓3041可以存放单位剂量的胰岛素，且储药机构304可以在给药机构的驱动下沿轮式结构的轴线旋转。相应地，给药机构为杆状结构，给药机构在接收到给药指令后，确定所需胰岛素的剂量，如果需要单位剂量的胰岛素，则给药机构进入一个存储有胰岛素的管状储药仓3041，将该管状储药仓3041中存储的单位剂量胰岛素推进到无针注射器中；如果需要多个单位剂量的胰岛素，给药机构将一个管状储药仓3041中存储的胰岛素推进到无针注射器之后，驱动储药机构304转动一定角度，进入下一个管状储药仓3041，以将所进入管状储药仓3041中存储的胰岛素推荐到无针注射器中，重复上述步骤直至向无针注射器中注入胰岛素的剂量与给药指令所要求的剂量相同。
储药机构包括有多个管状储药仓，每一个管状储药仓中可以存储单位剂量的胰岛素，这样给药机构可以根据给药指令将一个或多个管状储药仓中存储的胰岛素推进到无针注射器中，使得无针注射器向用户体内所注射胰岛素的剂量与用户血糖浓度相符，保证向用户体内所注射胰岛素剂量的准确性。
存储于管状储药仓中的胰岛素可以通过高分子材料包装成柱状药包，每一个柱状药包中容纳有单位剂量的胰岛素，具体地高分子材料可以为聚氯乙烯或聚丙烯。柱状药包在给药机构的推进作用下会发生破裂，使柱状药包中容纳的胰岛素进入无针注射器中。这样，通过高分子材料将胰岛素包装为柱状药包，可以保证胰岛素药液的纯净性，防止胰岛素药液被污染，提高用户注射胰岛素的安全性。
可选地，在图5所示胰岛素注射装置的基础上，给药模块30还可以包括第二皮肤张紧器；
第二皮肤张紧器包括有多个扇环，各个扇环可以组成圆环状结构，且每一个扇环与用户皮肤相接触的一侧设置有防滑层；
在无针注射器向用户的皮下组织注射胰岛素之前，第二皮肤张紧器可以驱动各个扇环向远离圆环状结构圆心的方向运动，从而将各个扇环所环绕区域内用户的皮肤张紧。
第二皮肤张紧器可以与第一皮肤张紧器，具体结构可以参见图3、图4以及上述实施例对第一皮肤张紧器的描述，此处不再对第二皮肤张紧器进行赘述。
在无针注射器向用户皮下组织注射胰岛素之前，第二皮肤张紧器将用户对应区域的皮肤张紧，无针注射器通过处于张紧状态的皮肤将胰岛素注射到用户的皮下组织。一方面，张紧皮肤后可以减薄皮肤的厚度，并使毛孔扩张，使得液体流状态的胰岛素更加容易达到用户的皮下组织；另一方面，处于张紧状态的皮肤具有更加稳定的状态，使得用户皮肤与无针注射器的相对位置保持稳定，固定无针注射器向用户皮肤发射液体流形式胰岛素的方向，保证胰岛素注射的成功率，并可以减小用户注射胰岛素过程中的痛感。
可选地，在图1所示胰岛素注射装置的基础上，佩戴模块10可以包括可充气扎带、魔术贴和充气泵；
检测模块20和给药模块30均固定在可充气扎带的内侧，魔术贴固定在可充气扎带的两端。当可充气扎带被缠绕到用户的身上之后，魔术贴可以对可充气扎带的位置进行固定。在通过魔术贴将可充气扎带固定到用户的身上之后，当检测模块20要检测用户的血糖浓度时，充气泵启动向可充气扎带中充气，使检测模块20和给药模块30与用户的皮肤贴紧。
由于检测模块20可以是周期性工作的，比如每隔30分钟对用户的血糖进行一次检测，在检测模块20进行血糖检测之前充气泵向可充气扎带充气，使检测模块20和给药模块30与用户皮肤贴紧，在检测模块20完成一次血糖检测后，可充气扎带可以自动放气。这样，向可充气扎带中充气保证检测模20和给药模块30与用户皮肤贴紧，保证血糖检测结果的准确性；在血糖检测完成后，可充气扎带自动放气，保证佩戴该胰岛素注射装置的用户具有较舒适的体验。
如图8所示，本发明一个实施例提供了一种利用上述任一实施例提供的胰岛素注射装置为用户注射胰岛素的方法，该方法可以包括以下步骤：
步骤801：通过佩戴模块将检测模块和给药模块固定在用户身上。
在本发明一个实施例中，患有糖尿病的用户在进食后血糖会升高，因此用户需要在进食之前佩戴该胰岛素注射装置，当然也可以长时间佩戴。具体地，用户在佩戴该胰岛素注射装置时，通过佩戴模块将检测模块和给药模块固定在用户的身上，使得检测模块能够检测用户的血糖浓度，给药模块能够向用户体内注射胰岛素。
例如，当佩戴模块包括可充气扎带、魔术贴和充气泵时，将可充气扎带缠绕在用户的腹部或臂部并与用户的皮肤直接接触后，通过魔术贴固定可充气扎带的位置。
步骤802：通过检测模块，利用拉曼光谱检测用户的血糖浓度。
在本发明一个实施例中，预先设定检测模块周期性检测用户的血糖浓度，当检测模块需要检测用户的血糖浓度时，检测模块利用拉曼光谱检测用户的血糖浓度。
例如，在检测模块需要检测用户的血糖浓度时，佩戴模块所包括的充气泵向可充气扎带中充气，使得检测模块与用户的皮肤贴紧。在检测模块与用户的皮肤贴紧后，检测模块所包括的第一皮肤张紧器将用户的皮肤张紧，检测模块包括的光发射器向张紧的皮肤发射检测光，检测模块包括的光接收器接收检测光发生非弹性散射后形成的散射光，并根据接收到的散射光生成对应的拉曼光谱，检测模块所包括的处理器根据光接收器生成的拉曼光谱，通过如下公式计算用户的血糖浓度；
其中，所述G表征所述用户的血糖浓度，所述Q1表征所述检测光在所述用户皮肤层所形成散射光的强度，所述Q2表征所述检测光在所述用户的皮下组织层所形成散射光的强度，所述t表征所述拉曼光谱的拉曼位移。
步骤803：通过检测模块根据血糖浓度确定所需胰岛素的剂量，根据所需胰岛素的剂量生成对应的给药指令，并将给药指令发送给给药模块。
在本发明一个实施例中，在通过检测模块确定出用户的血糖浓度后，根据用户的血糖浓度确定用户所需胰岛素的剂量，根据所需胰岛素的剂量生成对应的给药指令，并将给药指令发送给给药模块。
例如，检测模块检测出用户的血糖浓度后，检测模块根据预先定义血糖浓度与胰岛素剂量之间的对应关系，确定与本次血糖浓度检测结果相对应的胰岛素剂量。当所需胰岛素剂量不为零时，检测模块根据确定出的胰岛素剂量生成对应的给药指令，并将生成的给药指令发送给给药模块；当所需胰岛素剂量为零时，检测模块不生成给药指令或生成所需胰岛素剂量为零的给药指令发送给给药模块。
步骤804：通过给药模块，根据给药指令向用户体内注入对应剂量的胰岛素。
在本发明一个实施例中，给药模块在接收到给药指令后，根据给药指令向用户体内注入对应剂量的胰岛素。
例如，给药模块在接收到给药指令后，给药模块包括的给药机构根据给药指令从储药机构中获取对应剂量的胰岛素，并将获取到的胰岛素添加到无针注射器中。在将胰岛素添加到无针注射器中之后，给药模块包括的第二皮肤张紧器将用户的皮肤张紧，各个气罐向无针注射器中充入高压驱动气体，使得无针注射器以液体流的形式将胰岛素射向被张紧的皮肤，从而将胰岛素注射到用户的皮下组织。
上述利于前述各个实施例提供的胰岛素注射装置为用户注射胰岛素的方法，仅包括了使用该胰岛素注射装置为用户注射胰岛素的总体步骤，步骤细节可以根据该胰岛素注射装置的具体结构而进行，在此不再赘述。
综上所述，本发明各个实施例提供的胰岛素注射装置，至少具有如下有益效果：
1、在本发明实施例中，佩戴模块可以将检测模块和给药模块固定在用户身上，检测模块通过拉曼光谱检测用户的血糖浓度，并根据血糖浓度生成对应的给药指令发送给给药模块，给药模块根据接收到的给药指令向用户体内注入对应剂量的胰岛素。由此可见，通过佩戴模块将检测模块和给药模块固定到糖尿病患者的身上后，检测模块检测患者的血糖浓度并生成对应的给药指令，给药模块根据检测模块生成的给药指令向患者体内注入对应剂量的胰岛素，实现了根据血糖浓度自动完成胰岛素注射，患者无需自己记忆注射胰岛素的时间并手动注射，从而为糖尿病患者的使用带来了方便。
2、在本发明实施例中，检测模块利用拉曼光谱检测用户的血糖浓度，这是一种无创的血糖浓度检测方法，相对传统采集用户血液样本进行体外血糖浓度检测的方法，无需刺穿用户的皮肤，除了可以降低用户的痛苦外，还可以避免采血过程导致的感染。
3、在本发明实施例中，由于用户身上被光发射器所发射检测光照射位置的皮肤厚度会对光接收器所形成的拉曼光谱造成影响，为此将检测光在用户皮肤层发生非弹性散射所形成散射光强度作为计算血糖浓度的一个参数，保证处理器计算出的血糖浓度的准确性，从而可以保证给药模块向用户体内所注入胰岛素剂量的准确性，提高了用户注射胰岛素的安全性。
4、在本发明实施例中，在光发射器发射检测光之前，通过第一皮肤张紧器将用户的皮肤张紧，一方面可以减薄皮肤厚度，降低皮肤层所形成散射光对血糖浓度计算的影响，提高处理器计算用户血糖浓度的准确性；另一方面处于张紧状态的皮肤具有更加稳定的状态，减小皮肤状态改变对光发射器发射单射光和光接收器接收散射光过程的影响，提高光接收器所形成拉曼光谱的准确性，进而进一步提高处理器计算用户血糖浓度的准确性。
5、在本发明实施例中，通过无针注射器注射胰岛素，胰岛素在皮下组织呈弥散分布状态，胰岛素的起效时间更快，吸收率更高，从而可以更加精确地对糖尿病患者的血糖进行控制，提升对糖尿病进行控制的效果，另外，无针注射器没有针头，用户无痛感或具有很小的痛感，降低了糖尿病患者的痛苦，由于没有针头对注射部位的反复穿刺，可以避免硬结的形成，进一步降低了糖尿病患者的痛苦。
6、在本发明实施例中，位于缸体第一端上的各个进气口均匀分布，使各个气罐充入缸体内的高压驱动气体在缸体内均匀分布，保证高压驱动气体施加给活塞的驱动力沿缸体的轴线方向，保证活塞运动的流畅性和稳定性。
7、在本发明实施例中，在无针注射器向用户皮下组织注射胰岛素之前，第二皮肤张紧器将用户对应区域的皮肤张紧，无针注射器通过处于张紧状态的皮肤将胰岛素注射到用户的皮下组织。一方面，张紧皮肤后可以减薄皮肤的厚度，并使毛孔扩张，使得液体流状态的胰岛素更加容易达到用户的皮下组织；另一方面，处于张紧状态的皮肤具有更加稳定的状态，使得用户皮肤与无针注射器的相对位置保持稳定，固定无针注射器向用户皮肤发射液体流形式胰岛素的方向，保证胰岛素注射的成功率，并可以减小用户注射胰岛素过程中的痛感。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种胰岛素注射装置，其特征在于，包括：佩戴模块、检测模块和给药模块；
所述佩戴模块分别与所述检测模块和所述给药模块相连，可用于将所述检测模块和所述给药模块固定在用户的身上；
所述检测模块，用于利用拉曼光谱检测所述用户的血糖浓度，并根据所述血糖浓度确定所需胰岛素的剂量，根据所述所需胰岛素的剂量生成对应的给药指令，并将所述给药指令发送给所述给药模块；
所述给药模块，用于存储胰岛素，并根据所述给药指令向所述用户体内注入对应剂量的所述胰岛素。
2.根据权利要求1所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述检测模块包括：光发射器、光接收器和处理器；
所述光发射器，用于透过所述用户的皮肤向所述用户的皮下组织发射检测光；
所述光接收器，用于接收所述检测光发生非弹性散射后所形成的散射光，根据所述散射光形成对应的拉曼光谱；
所述处理器，用于根据所述光接收器形成的所述拉曼光谱，确定所述用户的血糖浓度。
3.根据权利要求2所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述处理器，用于根据所述拉曼光谱，通过如下公式计算所述用户的血糖浓度；
其中，所述G表征所述用户的血糖浓度，所述Q1表征所述检测光在所述用户皮肤层所形成散射光的强度，所述Q2表征所述检测光在所述用户的皮下组织层所形成散射光的强度，所述t表征所述拉曼光谱的拉曼位移。
4.根据权利要求2所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述检测模块进一步包括：第一皮肤张紧器；
所述第一皮肤张紧器包括至少两个扇环，所述至少两个扇环可组成圆环状结构；每一个所述扇环上与所述用户的皮肤相接触的一侧设置有防滑层；
所述第一皮肤张紧器，用于在所述光发射器发射所述检测光之前，驱动所述至少两个扇环向远离所述圆环状结构的圆心的方向运动，以将所述至少两个扇环所环绕区域内的所述用户的皮肤张紧。
5.根据权利要求1所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述给药模块包括：至少一个气罐、无针注射器、给药机构和储药机构；
所述给药机构，用于根据所述给药指令，从所述储药机构中获取对应剂量的所述胰岛素，并将获取到的所述胰岛素添加到所述无针注射器中；
所述至少一个气罐，用于在所述给药机构将所述胰岛素添加到所述无针注射器中之后，向所述无针注射器中充入高压驱动气体；
所述无针注射器，用于在所述高压驱动气体的驱动下，以液体流的形式将所述胰岛素注入到所述用户的皮下组织。
6.根据权利要求5所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述无针注射器包括：缸体、活塞、复位弹簧和活塞式喷嘴；
所述缸体为圆筒状结构，所述缸体的第一端设置有至少一个进气口，所述缸体的第二端设置有所述活塞式喷嘴，其中，所述进气口通过管路与所述气罐相连；
所述活塞位于所述缸体内部，所述活塞能够沿所述缸体的轴线方向往复运动；
所述复位弹簧位于所述缸体内部，并位于所述活塞与所述活塞式喷嘴之间；
所述活塞，用于在所述高压驱动气体的驱动作用下沿所述缸体的轴线向靠近所述活塞式喷嘴的方向运动，冲击所述活塞式喷嘴的活塞杆，以将位于所述活塞式喷嘴内的所述胰岛素以液体流的形式射出；
所述复位弹簧，用于在所述活塞沿所述缸体的轴线向靠近所述活塞式喷嘴的方向运动至极限位置后，驱动所述活塞沿所述缸体的轴线向远离所述活塞式喷嘴的方向运动至自由位置。
7.根据权利要求6所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述给药模块包括：至少两个气罐；
所述缸体的第一端均匀设置有至少两个所述进气口，每一个所述进气口通过管道与一个所述气罐相连。
8.根据权利要求5所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述储药机构为轮式结构，在所述轮式结构的内壁上设置有至少两个管状储药仓，每一个所述管状储药仓可以存放单位剂量的所述胰岛素，且所述轮式结构能够在所述给药机构的驱动下沿轴线旋转；
所述给药机构为杆状结构，用于根据所述给药指令，驱动所述储药机构转动，并依次进入至少一个所述储药仓，以将进入的各个所述储药仓中存放的所述胰岛素推进到所述无针注射器中。
9.根据权利要求5所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述给药模块进一步包括：第二皮肤张紧器；
所述第二皮肤张紧器包括至少两个扇环，所述至少两个扇环可组成圆环状结构；每一个所述扇环与所述用户的皮肤相接触的一侧设置有防滑层；
所述第二皮肤张紧器，用于在所述无针注射器向所述用户的皮下组织注射所述胰岛素之前，驱动所述至少两个扇环向远离所述圆环状结构的圆心的方向运动，以将所述至少两个扇环所环绕区域内的所述用户的皮肤张紧。
10.根据权利要求1至9中任一所述的胰岛素注射装置，其特征在于，
所述佩戴模块包括：可充气扎带、魔术贴和充气泵；
所述检测模块和所述给药模块连接在所述可充气扎带的内侧，所述魔术贴固定在所述可充气扎带的两端；
所述魔术贴，用于在所述可充气扎带缠绕在所述用户的身上之后，对所述可充气扎带的位置进行固定；
所述充气泵，用于在所述检测模块检测所述用户的血糖浓度之前，向所述可重启扎带中充气，以使所述检测模块和所述给药模块与所述用户的皮肤贴紧。
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