CN114010879A - 一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，包括安瓿瓶、注射笔本体和微型伺服电机，其特征在于：所述安瓿瓶与注射笔本体为卡合连接，所述注射笔本体的内部滑动连接有推杆，所述推杆的右侧设置有滑块，所述微型伺服电机的左侧传动连接有螺杆,所述螺杆的外侧与滑块为螺纹连接，所述推杆与安瓿瓶的内部为滑动连接，所述注射系统包括注射单元、控制处理模块、推进长度计算模块和压力分析模块，所述注射单元与控制处理模块为电连接，所述推进长度计算模块和压力分析模块与控制处理模块为通信连接,所述注射单元用于控制微型伺服电机的旋转速度和旋转圈数，本发明，具有实用性强和压力可调节的特点。
Description
技术领域
本发明涉及医疗注射技术领域，具体为一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统。
背景技术
当被确诊为患了糖尿病后，许多人都会选择胰岛素治疗，经过一段住院调治后，医生们会为其制定出一个完整的胰岛素注射方案，病人们只要按照这个方案每天在规定的时间完成胰岛素注射就可以控制血糖了。
胰岛素无针注射器是通过注射器内的装置释放产生强大的动力，快速推动注射器前端安瓿内的药液，药液通过安瓿前端直径为0.17mm的微孔，以“液体针”的形式瞬间穿过表皮细胞，渗透入皮下组织，完成注射。
糖尿病人在注射胰岛素时经常会出现下述问题：一是胰岛素注射剂量是有严格的要求，患者采用手动注射往往会出现胰岛素注射过多或过少的问题，导致影响病情控制；二是由于注射的人群不同，不同年龄段的人的皮肤弹性也不同，而注射笔的注射压力是较大的，对有些怕疼痛的人来说，注射胰岛素时还是会有痛感，且注射压力大会产生音爆声，会影响人的情绪，从而影响注射过程。
因此，设计实用性强和压力自调节的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，包括安瓿瓶、注射笔本体和微型伺服电机，所述安瓿瓶与注射笔本体为卡合连接，所述注射笔本体的内部滑动连接有推杆，所述推杆的右侧设置有滑块，所述微型伺服电机的左侧传动连接有螺杆,所述螺杆的外侧与滑块为螺纹连接，所述推杆与安瓿瓶的内部为滑动连接，所述安瓿瓶与人体表面贴合，所述安瓿瓶的内部设置有胰岛素。
根据上述技术方案，所述注射系统包括注射单元、控制处理模块、推进长度计算模块和压力分析模块，所述注射单元与控制处理模块为电连接，所述推进长度计算模块和压力分析模块与控制处理模块为通信连接；
所述注射单元用于控制微型伺服电机的旋转速度和旋转圈数，从而控制注射笔的注射剂量和注射压力，所述控制处理模块用于接收推进长度和压力分析模块的反馈信息，从而将该信息传输给注射单元，所述推进长度计算模块用于根据胰岛素的使用剂量计算出注射笔注射的推进长度，所述压力分析模块用于根据人体的皮肤紧致程度计算出注射笔注射时的最合适的压力。
根据上述技术方案，所述推进长度计算模块包括胰岛素剂量计算模块和血糖检测模块，所述推进长度计算模块与胰岛素剂量计算模块为通信连接，所述胰岛素剂量计算模块与血糖检测模块为通信连接；
所述血糖检测模块用于对人体餐前餐后的血糖进行检测，所述胰岛素剂量计算模块用于根据血糖的含量量化计算胰岛素的使用剂量。
根据上述技术方案，所述所述压力分析模块包括皮肤含水分析模块，所述皮肤含水分析模块包括皮肤弹性计算模块和空气湿度检测模块，所述皮肤弹性计算模块包括按压形变检测模块；
所述皮肤含水分析模块用于对人体的皮肤含水量进行分析，所述皮肤弹性计算模块用于对人体皮肤的弹性进行评估，所述按压形变检测模块用于对人体的按压变形进行检测测量，为皮肤弹性的计算提供依据，所述空气湿度检测模块用于对空气中的湿度进行检测。
根据上述技术方案，所述按压形变检测模块包括按压单元、测量单元和计时单元，所述按压单元、测量单元和计时单元与按压形变检测模块均为通信连接；
所述按压单元用于对人体进行按压使皮肤发生变形，所述测量单元用于对人体皮肤的形变进行测量，所述计时单元用于对皮肤形变后恢复原状的时间进行计量。
根据上述技术方案，该注射系统的工作步骤如下：
S1、先利用血糖检测模块，检测出餐前餐后的血糖值；
S2、再利用检测出的血糖值，通过胰岛素剂量计算模块计算出胰岛素的使用剂量；
S3、随后利用注射笔的直径参数和胰岛素剂量计算模块，计算出注射该剂量胰岛素所需要推动的长度；
S4、通过按压单元对皮肤按压、测量单元对形变进行测量、计时单元对形变回复的时间进行计量，从而通过按压形变检测模块对皮肤按压形变进行评估，再通过皮肤弹性计算模块计算出皮肤的的大致弹性系数；
S5、通过空气湿度检测模块检测出空气中的湿度，再根据皮肤的弹性，评估出皮肤的含水量；
S6、利用压力分析模块，根据皮肤的含水量、皮肤的弹性估算出注射胰岛素所需要的压力；
S7、将注射胰岛素需要的推进长度和注射压力都反馈给控制处理模块，控制处理模块对该信息进行处理，传输给注射单元相应的命令，通过对注射单元的命令传输，使伺服电机根据命令进行运转，从而实现对注射剂量和压力的控制。
根据上述技术方案，上述步骤S4中，皮肤的弹性系数k为：
其中F为按压力，x为形变距离，形变距离x是通过一个光敏传感器使测量单元开始测量，当光敏传感器接收不到光源时，这时与皮肤完全贴合，开始对皮肤施加压力，使其形变，当压力F停止加大时，这时皮肤不再变形，而测量单元可以测量出形变的距离x。
根据上述技术方案，上述步骤S5中，人体表面积P为：
P＝0.0061h+0.0128m-0.1529
上述公式为许文生氏公式，h为身高，m为体重；
单位皮肤内的含水量的压强C为：
其中α为不同年龄段的皮肤水分与体重的占比，P为人体的表面积，M为人体重量，k为弹性系数，S为空气湿度，δ为修正系数。
根据上述技术方案，上述步骤S6中，注射压力f为：
其中ρ为胰岛素药剂的密度，V为胰岛素药剂的剂量，R为注射针头的半径，P气为大气压强。
根据上述技术方案，上述步骤S7中，通过已经得出的注射推进长度和注射压力，利用控制处理模块，根据推进长度估算出螺杆的旋转圈数，再根据注射压力估算出螺杆的旋转速度，从而控制伺服电机按照估算的参数进行运作，使得推进长度符合要求，进一步对胰岛素的剂量进行控制，同时按照要求进行旋转速度的调节，使得注射压力满足使用要求，能够将胰岛素注入皮下组织，被人体缓慢吸收。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，在注射时，先通过血糖测量模块检测出餐前餐后的血糖，在利用胰岛素剂量计算模块计算出胰岛素的用量，进而估算出注射时需要推进的长度，同时利用按压形变检测模块、皮肤弹性计算模块和空气湿度检测模块，估算出皮肤的弹性以及皮肤的含水量，再通过皮肤含水量以及皮肤弹性，估算出将该剂量的胰岛素注入所需要的压力，随后将得出的推进长度和注射压力数据传输给控制处理模块，通过控制处理模块将数据转换成命令信号，使得伺服电机可以根据命令信号进行运动，使注射过程能够符合该注射剂量和注射压力。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的注射笔整体正面剖视结构示意图；
图2是本发明的模块示意图；
图中：1、安瓿瓶；2、注射笔本体；3、伺服电机；4、滑块；5、推杆。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-2，本发明提供技术方案：一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，包括安瓿瓶1、注射笔本体2和微型伺服电机3，安瓿瓶1与注射笔本体2为卡合连接，注射笔本体2的内部滑动连接有推杆5，推杆5的右侧设置有滑块4，微型伺服电机3的左侧传动连接有螺杆,螺杆的外侧与滑块4为螺纹连接，推杆5与安瓿瓶1的内部为滑动连接，安瓿瓶1与人体表面贴合，安瓿瓶1的内部设置有胰岛素；通过对微型伺服电机的运作进行控制，从而改变螺杆的旋转速度和旋转的圈数，从而使滑块4能够推进一定的长度，从而对注射的剂量进行控制同时滑块4的运动速度，能够改变注射时的注射压力，使得注射时能够将胰岛素注入到皮下组织中，且避免压力过大人体皮肤产生痛感影响注射过程的正常进行。
注射系统包括注射单元、控制处理模块、推进长度计算模块和压力分析模块，注射单元与控制处理模块为电连接，推进长度计算模块和压力分析模块与控制处理模块为通信连接；
注射单元用于控制微型伺服电机的旋转速度和旋转圈数，从而控制注射笔的注射剂量和注射压力，控制处理模块用于接收推进长度和压力分析模块的反馈信息，从而将该信息传输给注射单元，推进长度计算模块用于根据胰岛素的使用剂量计算出注射笔注射的推进长度，压力分析模块用于根据人体的皮肤紧致程度计算出注射笔注射时的最合适的压力。
推进长度计算模块包括胰岛素剂量计算模块和血糖检测模块，推进长度计算模块与胰岛素剂量计算模块为通信连接，胰岛素剂量计算模块与血糖检测模块为通信连接；
血糖检测模块用于对人体餐前餐后的血糖进行检测，胰岛素剂量计算模块用于根据血糖的含量量化计算胰岛素的使用剂量。
压力分析模块包括皮肤含水分析模块，皮肤含水分析模块包括皮肤弹性计算模块和空气湿度检测模块，皮肤弹性计算模块包括按压形变检测模块；
皮肤含水分析模块用于对人体的皮肤含水量进行分析，皮肤弹性计算模块用于对人体皮肤的弹性进行评估，按压形变检测模块用于对人体的按压变形进行检测测量，为皮肤弹性的计算提供依据，空气湿度检测模块用于对空气中的湿度进行检测。
按压形变检测模块包括按压单元、测量单元和计时单元，按压单元、测量单元和计时单元与按压形变检测模块均为通信连接；
按压单元用于对人体进行按压使皮肤发生变形，测量单元用于对人体皮肤的形变进行测量，计时单元用于对皮肤形变后恢复原状的时间进行计量。
该注射系统的工作步骤如下：
S1、先利用血糖检测模块，检测出餐前餐后的血糖值；
S2、再利用检测出的血糖值，通过胰岛素剂量计算模块计算出胰岛素的使用剂量；
S3、随后利用注射笔的直径参数和胰岛素剂量计算模块，计算出注射该剂量胰岛素所需要推动的长度；
S4、通过按压单元对皮肤按压、测量单元对形变进行测量、计时单元对形变回复的时间进行计量，从而通过按压形变检测模块对皮肤按压形变进行评估，再通过皮肤弹性计算模块计算出皮肤的的大致弹性系数；
S5、通过空气湿度检测模块检测出空气中的湿度，再根据皮肤的弹性，评估出皮肤的含水量；
S6、利用压力分析模块，根据皮肤的含水量、皮肤的弹性估算出注射胰岛素所需要的压力；
S7、将注射胰岛素需要的推进长度和注射压力都反馈给控制处理模块，控制处理模块对该信息进行处理，传输给注射单元相应的命令，通过对注射单元的命令传输，使伺服电机根据命令进行运转，从而实现对注射剂量和压力的控制。
上述步骤S4中，皮肤的弹性系数k为：
其中F为按压力，x为形变距离，形变距离x是通过一个光敏传感器使测量单元开始测量，当光敏传感器接收不到光源时，这时与皮肤完全贴合，开始对皮肤施加压力，使其形变，当压力F停止加大时，这时皮肤不再变形，而测量单元可以测量出形变的距离x。
上述步骤S5中，人体表面积P为：
P＝0.0061h+0.0128m-0.1529
上述公式为许文生氏公式，h为身高，m为体重；
单位皮肤内的含水量的压强C为：
其中α为不同年龄段的皮肤水分与体重的占比，P为人体的表面积，M为人体重量，k为弹性系数，S为空气湿度，δ为修正系数。
上述步骤S6中，注射压力f为：
其中ρ为胰岛素药剂的密度，V为胰岛素药剂的剂量，R为注射针头的半径，P气为大气压强。
上述步骤S7中，通过已经得出的注射推进长度和注射压力，利用控制处理模块，根据推进长度估算出螺杆的旋转圈数，再根据注射压力估算出螺杆的旋转速度，从而控制伺服电机按照估算的参数进行运作，使得推进长度符合要求，进一步对胰岛素的剂量进行控制，同时按照要求进行旋转速度的调节，使得注射压力满足使用要求，能够将胰岛素注入皮下组织，被人体缓慢吸收。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等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。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，包括安瓿瓶(1)、注射笔本体(2)和微型伺服电机(3)，其特征在于：所述安瓿瓶(1)与注射笔本体(2)为卡合连接，所述注射笔本体(2)的内部滑动连接有推杆(5)，所述推杆(5)的右侧设置有滑块(4)，所述微型伺服电机(3)的左侧传动连接有螺杆,所述螺杆的外侧与滑块(4)为螺纹连接，所述推杆(5)与安瓿瓶(1)的内部为滑动连接，所述安瓿瓶(1)与人体表面贴合，所述安瓿瓶(1)的内部设置有胰岛素。
2.根据权利要求1所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：所述注射系统包括注射单元、控制处理模块、推进长度计算模块和压力分析模块，所述注射单元与控制处理模块为电连接，所述推进长度计算模块和压力分析模块与控制处理模块为通信连接；
所述注射单元用于控制微型伺服电机的旋转速度和旋转圈数，从而控制注射笔的注射剂量和注射压力，所述控制处理模块用于接收推进长度和压力分析模块的反馈信息，从而将该信息传输给注射单元，所述推进长度计算模块用于根据胰岛素的使用剂量计算出注射笔注射的推进长度，所述压力分析模块用于根据人体皮肤的含水量计算出注射笔注射时的最合适的压力。
3.根据权利要求2所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：所述推进长度计算模块包括胰岛素剂量计算模块和血糖检测模块，所述推进长度计算模块与胰岛素剂量计算模块为通信连接，所述胰岛素剂量计算模块与血糖检测模块为通信连接；
所述血糖检测模块用于对人体餐前餐后的血糖进行检测，所述胰岛素剂量计算模块用于根据血糖的含量量化计算胰岛素的使用剂量。
4.根据权利要求3所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：所述压力分析模块包括皮肤含水分析模块，所述皮肤含水分析模块包括皮肤弹性计算模块和空气湿度检测模块，所述皮肤弹性计算模块包括按压形变检测模块；
所述皮肤含水分析模块用于对人体的皮肤含水量进行分析，所述皮肤弹性计算模块用于对人体皮肤的弹性进行评估，所述按压形变检测模块用于对人体的按压变形进行检测测量，为皮肤弹性的计算提供依据，所述空气湿度检测模块用于对空气中的湿度进行检测。
5.根据权利要求4所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：所述按压形变检测模块包括按压单元、测量单元和计时单元，所述按压单元、测量单元和计时单元与按压形变检测模块均为通信连接；
所述按压单元用于对人体进行按压使皮肤发生变形，所述测量单元用于对人体皮肤的形变进行测量，所述计时单元用于对皮肤形变后恢复原状的时间进行计量。
6.根据权利要求5所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：该注射系统的工作步骤如下：
S1、先利用血糖检测模块，检测出餐前餐后的血糖值；
S2、再利用检测出的血糖值，通过胰岛素剂量计算模块计算出胰岛素的使用剂量；
S3、随后利用注射笔的直径参数和胰岛素剂量计算模块，计算出注射该剂量胰岛素所需要推动的长度；
S4、通过按压单元对皮肤按压、测量单元对形变进行测量、计时单元对形变回复的时间进行计量，从而通过按压形变检测模块对皮肤按压形变进行评估，再通过皮肤弹性计算模块计算出皮肤的的大致弹性系数；
S5、通过空气湿度检测模块检测出空气中的湿度，再根据皮肤的弹性，评估出皮肤的含水量；
S6、利用压力分析模块，根据皮肤的含水量、皮肤的弹性估算出注射胰岛素所需要的压力；
S7、将注射胰岛素需要的推进长度和注射压力都反馈给控制处理模块，控制处理模块对该信息进行处理，传输给注射单元相应的命令，通过对注射单元的命令传输，使伺服电机根据命令进行运转，从而实现对注射剂量和压力的控制。
7.根据权利要求6所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：上述步骤S4中，皮肤的弹性系数k为：
其中F为按压力，x为形变距离，形变距离x是通过一个光敏传感器使测量单元开始测量，当光敏传感器接收不到光源时，这时与皮肤完全贴合，开始对皮肤施加压力，使其形变，当压力F停止加大时，这时皮肤不再变形，而测量单元可以测量出形变的距离x。
8.根据权利要求7所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：上述步骤S5中，人体表面积P为：
P＝0.0061h+0.0128m-0.1529
上述公式为许文生氏公式，h为身高，m为体重；
单位皮肤内的含水量的压强C为：
其中α为不同年龄段的皮肤水分与体重的占比，P为人体的表面积，M为人体重量，k为弹性系数，S为空气湿度，δ为修正系数。
9.根据权利要求8所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：上述步骤S6中，注射压力f为：
其中ρ为胰岛素药剂的密度，V为胰岛素药剂的剂量，R为注射针头的半径，P气为大气压强。
10.根据权利要求9所述的一种智能控量式胰岛素无针注射笔及注射系统，其特征在于：上述步骤S7中，通过已经得出的注射推进长度和注射压力，利用控制处理模块，根据推进长度估算出螺杆的旋转圈数，再根据注射压力估算出螺杆的旋转速度，从而控制伺服电机按照估算的参数进行运作，使得推进长度符合要求，进一步对胰岛素的剂量进行控制，同时按照要求进行旋转速度的调节，使得注射压力满足使用要求，能够将胰岛素注入皮下组织，被人体缓慢吸收。
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