CN114588389A - 单边驱动的药物输注系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单边驱动的药物输注系统，包括：输注单元，包括储药单元、活塞和螺杆，活塞设置于储药单元中；驱动单元，包括转轴、驱动部件，驱动部件包括驱动端；设置有轮齿的驱动轮，前进的驱动端推动轮齿使驱动轮转动；与驱动部件相连接的线性驱动器和复位单元，分别对驱动部件施加作用力使驱动端前进和复位；控制单元控制线性驱动器或复位单元对驱动部件施加不同的作用力；和感应单元，与控制单元可操作性连接，感应单元用于感应或识别用户的肢体动作，不同的肢体动作代表不同的功能指令，根据感应单元感应或识别到的肢体动作，控制单元控制输注单元执行对应的功能指令，无需用户手动输入功能指令，提升用户的体验。
Description
技术领域
本发明主要涉及医疗器械领域，特别涉及一种单边驱动的药物输注系统。
背景技术
药物输注系统是通过向患者体内持续注射药物，从而达到疾病治疗目的的一种医疗器械装置。药物输注系统广泛的用于糖尿病的治疗，按照人体需要的剂量将胰岛素持续地输注到患者的皮下，以此来模拟胰腺的分泌功能，从而保持患者血糖的稳定。药物流体通常储存在输注泵体内部，现有的药物输注系统通常是将泵体直接通过医用胶布粘贴在患者身体上，患者操作远程设备进行输注。
目前的药物输注系统在使用时，需要在远程设备中寻找不同的输入位置将功能指令手动输入至远程设备，进而输注泵执行相应的功能。此输入过程繁琐，用户体验较差。
因此，现有技术亟需一种简化功能指令输入过程且用户体验较好的药物输注系统。
发明内容
本发明实施例公开了一种单边驱动的药物输注系统，用户的肢体动作作为功能指令被感应单元感应后，控制单元可以直接控制输注单元执行功能指令，无需用户手动输入功能指令，提升用户的体验。
本发明公开了一种单边驱动的药物输注系统，包括：输注单元，包括储药单元、活塞和螺杆，活塞设置于储药单元中，活塞与螺杆相连接；驱动单元，驱动单元包括至少一个转轴、至少一个驱动部件，驱动部件包括至少一个驱动端，驱动部件绕转轴转动使驱动端前进或复位；至少一个设置有轮齿的驱动轮，前进的驱动端推动轮齿使驱动轮转动，进而驱动螺杆前进；分别与驱动部件相连接的线性驱动器和复位单元，线性驱动器和复位单元分别对驱动部件施加作用力使驱动端分别前进和复位；控制单元，控制单元与线性驱动器或复位单元相连接，并控制线性驱动器或复位单元对驱动部件施加不同的作用力；感应单元，与控制单元可操作性连接，感应单元用于感应或识别用户的肢体动作，不同的肢体动作代表不同的功能指令，根据感应单元感应或识别到的肢体动作，控制单元控制输注单元执行对应的功能指令。
根据本发明的一个方面，功能指令包括药物输注或停止输注、充盈输注针、穿刺或缩回输注针、调整输注速度或输注模式、调整药物输注量、开启或解除告警、连接或断开连接远程设备、切换用户的身体状态、事件开始。
根据本发明的一个方面，感应单元中设置有加速度传感器、倾斜传感器、震动传感器、旋转传感器中的一种或者多种。
根据本发明的一个方面，肢体动作包括跳跃、下蹲、腿部动作、手臂动作、对所述感应单元的拍打、弯腰、身体扭转中的一种动作或者多种动作组合。
根据本发明的一个方面，感应单元器在固定时间t内感应或识别到的肢体动作为有效肢体动作，超出固定时间t感应或识别到的所述肢体动作为无效肢体动作。
根据本发明的一个方面，固定时间t为0.5s～5s。
根据本发明的一个方面，固定时间t＝1s。
根据本发明的一个方面，感应单元集成在控制单元或输注单元在中。
根据本发明的一个方面，感应单元与控制单元和输注单元集成在一个装置中。
根据本发明的一个方面，控制单元和输注单元为分体式结构，控制单元可重复使用。
根据本发明的一个方面，控制单元和输注单元为一体式结构，一次性使用后整体抛弃。
根据本发明的一个方面，还包括肢体动作确认单元，肢体动作确认单元与感应单元相连接。
根据本发明的一个方面，驱动部件具有多种不同的运作模式，进而使输注装置具有多种不同的单位输注量或输注速率。
与现有技术相比，本发明的技术方案具备以下优点：
本发明公开的贴片式药物输注系统中，感应单元与控制单元可操作性连接，感应单元用于感应或识别用户的肢体动作，不同的肢体动作代表不同的功能指令，根据感应单元感应或识别到的肢体动作，控制单元控制输注单元执行对应的功能指令。与手动输入相比，肢体动作直接作为功能指令避免了用户在远程设备上寻找功能指令的输入位置和手动操作输入，简单便捷，用户的体验较好。
进一步的，肢体动作包括跳跃、下蹲、腿部动作、手臂动作、对感应单元的拍打、弯腰、身体扭转、特殊行走方式中的一种动作或者多种动作组合。肢体动作的种类较多，且相对较容易被用户执行。同时，多种肢体动作的组合也提高了药物输注系统执行功能指令时的灵活性和安全性。
进一步的，感应单元中设置有加速度传感器、倾斜传感器、震动传感器、旋转传感器中的一种或者多种，多种运动传感器可供选择和组合使用，提高了识别肢体动作的准确性和灵敏度。
进一步的，加速度传感器为三轴线性加速度传感器。三轴线性加速度传感器可在X、Y、Z轴三个方向检测加速度的变化，具备快速检测肢体动作的优势，提高动作检测的灵敏度。
进一步的，感应单元在固定时间t内感应或识别到的肢体动作为有效肢体动作，超出固定时间t感应或识别到的所述肢体动作为无效肢体动作，避免了用户多余的肢体动作带来的错误的指令，提高了系统使用时的安全性。
进一步的，感应单元集成在控制单元或控制单元中，或与控制单元和输注单元集成在一个装置中，可提高药物输注系统的集成度，便于用户日常的身体活动，进一步增强用户体验。
进一步的，药物输注系统还包括肢体动作确认单元，肢体动作确认单元与感应单元相连接。设置动作确认单元用于确认用户的肢体动作是否符合标准或者符合要求，提高药物输注系统的安全性。
进一步的，驱动部件具有多种不同的运作模式，进而使输注装置具有多种不同的单位输注量或输注速率。当输注装置具有多种不同的单位输注量或输注速率时，根据身体的实际需求，用户或者闭环系统可以任意选择合适的输注模式精确控制体液水平，提高用户体验。
附图说明
图1a为根据本发明一个实施例的单边驱动的药物输注系统的模块结构示意图；
图1b-图1e为根据本发明四个不同实施例的药物输注系统的俯视图；
图2a-图2b为根据本发明两个不同实施例的输注装置包括动作确认单元的模块结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例的输注单元内部的主要结构示意图；
图4a-图4c为根据本发明不同实施例驱动端推动轮齿运动的结构俯视图；
图5a-图5c为根据本发明不同实施例线性驱动器、复位单元分别与驱动部件互相配合的结构示意图；
图6a-图6b为根据本发明另一个实施例线性驱动器拉力方向与螺杆前进方向不平行的结构示意图；
图7为根据本发明实施例驱动部件往复旋转幅度变化示意图；
图8a-图8b为根据本发明实施例驱动轮和底座或限位部件摩擦配合的结构示意图；
图9为根据本发明一个实施例两个驱动部件共轴的结构示意图；
图10为根据本发明另一个实施例两个非共轴驱动部件的结构示意图；
图11a-图11b为根据本发明又一个实施例驱动部件的两个驱动端和分别与两个驱动轮和相互配合的结构示意图；
图12a-图12b为根据本发明再一个实施例驱动部件包括两个上下设置驱动端的结构示意图。
具体实施方式
如前所述，目前的药物输注系统在使用时，需要在远程设备中寻找不同的输入位置将功能指令手动输入至远程设备，进而输注泵执行相应的功能。此输入过程繁琐，用户体验较差。
为了解决该问题，本发明提供了一种单边驱动的药物输注系统，感应单元与控制单元可操作性连接，感应单元用于感应或识别用户的肢体动作，不同的肢体动作代表不同的功能指令，根据感应单元感应或识别到的肢体动作，控制单元控制输注单元执行对应的功能指令。与手动输入相比，肢体动作直接作为功能指令避免了用户在远程设备上寻找功能指令的输入位置和手动操作输入，简单便捷，用户的体验较好。
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本发明范围的限制。
此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些单元的厚度、宽度、长度或距离可以相对于其他结构有所放大。
以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。这里对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。
应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图说明中将不需要对其进行进一步讨论。
图1a为根据本发明一个实施例的单边驱动的药物输注系统的模块结构示意图；图1b-图1e为根据本发明四个不同实施例的药物输注系统的俯视图。
单边驱动的药物输注系统包括：粘性贴片100、控制单元101、输注单元102和感应单元103。
控制单元101用于控制输注单元102内部线性驱动器或复位单元力的输出以控制药物输注。控制单元101还可以与远程设备之间建立无线通信。
输注单元102包括用于实现药物输注机械功能的各个单元，下文将详细叙述。
感应单元103用于感应和识别来自用户的肢体动作。感应单元103中设置有加速度传感器、倾斜传感器、震动传感器、旋转传感器中的一种或者多种。
在本发明的一个实施例中，感应单元103中加速度传感器为三轴线性加速度传感器。三轴线性加速度传感器可在X、Y、Z轴三个方向检测加速度的变化，具备快速检测肢体动作的优势，提高动作检测的灵敏度。
在本发明的另一个实施例中，感应单元103中只设置有旋转传感器。旋转传感器能够精准检测到用户的旋转等肢体动作，如特殊行走方式或者转圈等。
在本发明的又一个实施例中，感应单元103中只设置有震动传感器，振动传感器能够精准检测到用户的拍打等肢体动作。
在本发明的又一个实施例中，感应单元103中设置有三轴加速度传感器、旋转传感器和震动传感器的组合，该组合运动传感器可以实现更多、更精准的肢体动作检测，丰富了用户的选择，提升了用户体验。
控制单元101与感应单元103可操作性连接，以便于两者之间传输指令信号。在这里，“可操作性连接”是指控制单元101可以直接从感应单元103中获取肢体动作信息，也可以间接从感应单元103中获取用户肢体动作信息，并控制输注单元102执行对应的功能指令，下文将结合不同实施例进行说明。
在本发明实施例中，感应单元103与控制单元101相连接。在这里，“相连接”是指控制单元101与感应单元103互相电连接或者无线连接，下文中两个单元或两个结构的“相连接”与此处的意义相同。
优选的，在本发明实施例中，感应单元103与控制单元101电连接。两者采用电连接不仅便于结构设计，也能降低功耗。控制单元101可控制输注单元102执行相应的功能指令，如图1a所示。
明显的，在本发明的实施例中，功能指令也包括输注单元102所能执行的功能，如包括但不限于药物输注或停止输注、充盈输注针、穿刺或缩回输注针、调整输注速度或输注模式、调整药物输注量、开启或解除告警、事件开始、切换用户的身体状态、连接或断开连接远程设备。
在本发明实施中，药物的输注包括基础量输注和大剂量输注。调整输注速度或输注模式是指根据用户的身体状态，用户合理选择或者人工胰腺自动选择输注单元102中驱动单元的驱动类型或驱动方式，以达到最优化控制血糖的目标。连接或断开连接远程设备是指用户可根据实际需求选择是否需要将输注单元102与远程设备相连接。切换用户的身体状态是指用户从静坐状态切换到睡觉状态，或者用户从睡觉状态切换到起床状态等。事件开始表示用户的进餐事件、运动事件或者洗澡事件等。
本发明实施例中的单边驱动的药物输注系统执行何种功能由用户肢体动作控制。因此，在本发明的实施例中，用户不同的肢体动作代表着不同的功能指令。在本发明实施例中，肢体动作包括跳跃、下蹲、腿部动作、手臂动作、对所述感应单元的拍打、弯腰、身体扭转、特殊行走方式中的一种动作或者多种动作组合。与手动输入相比，肢体动作更容易实施，用户的体验较好。
在这里需要说明，对感应单元103的拍打不仅包括直接接触感应单元103，还包括间接接触或者不接触，如用户可隔着衣物拍打感应单元103。腿部动作包括但不限于抬腿，抖腿。手臂动作包括但不限于振臂、摆臂、甩臂。特殊行走方式包括但不限于前进后退、转圈行走、“之”字型行走前进。
在本发明的实施例中，功能指令为上述肢体动作中一种动作或者多种动作组合，且并不限制所做某肢体动作的频度。如在本发明实施例中，充盈输注针的功能指令为对感应单元103拍打三次。拍打三次而非一次、两次或多于三次，即避免了偶然动作带来的干扰，又比多于三次的拍打方式更便利，增强用户体验。在本发明的另一个实施例中，胰岛素基础量输注的功能指令为用户先弯腰一次，再将身体扭转两次。
在本发明的另一个实施例中，连接/断开连接远程设备(如手持机(PDM)、手机、平板等)的功能指令为“之”字型行走前进。
为了避免用户多余或者错误肢体动作带来的干扰，用户需要在固定时间t内完成预期指令所对应的肢体动作，这里固定时间t可以根据用户的习惯设置成0.5～5s内的任一一个时间，优选的t＝1s。例如，在本发明实施例中，用户在1s内拍打感应单元103三次，此为有效肢体动作，以期望执行校准输注单元102的功能指令，但因为外界因素用户在1s后多拍打了一次感应单元103，此为无效肢体动作，如果没有固定时间t的限制，该肢体动作组合可能将被识别为其他功能指令。
本领域技术人员可以理解的是，上述功能指令对应肢体动作或者肢体动作组合并不是唯一的，用户可以根据自身的习惯与条件自行设定各功能指令对应的肢体动作或者肢体动作组合。
在本发明实施例中，控制单元101和输注单元102为分体式设计，两者通过防水插塞相连接或直接卡合并电连接成为一个整体。控制单元101可以重复使用，输注单元102一次性使用后可抛弃。感应单元103直接集成在控制单元101或输注单元102中，通过粘性贴片100被粘贴在用户皮肤的某一个位置。优选的，感应单元103直接集成在控制单元101，可以随控制单元101一起重复使用，降低用户使用成本，如图1b所示。在本发明另一实施例中，感应单元103直接集成在控制单元101或输注单元102中，但输注单元102和控制单元101为一体式设计，两者通过导线连接，设置于同一个壳体10的内部，通过粘性贴片100被粘贴在用户皮肤的某一个位置，一次性使用后整体抛弃，如图1c和1d所示。
在本发明的其他实施例中，感应单元103不直接集成在控制单元101或输注单元102中，而是三者设置于同一装置10中，控制单元101与输注单元102可以为分体式设计也可以为一体式设计，通过粘性贴片100被粘贴在用户皮肤的某一个位置，一次性使用后整体抛弃，如图1e所示。
上述模块集成设计可提高药物输注系统的集成度，减少了用户皮肤粘贴结构的数量，便于用户日常的身体活动，增强用户体验。
图2a-图2b为本发明不同实施例的药物输注系统包括动作确认单元204的模块结构示意图。
动作确认单元204与感应单元203相连接，用于确认用户的肢体动作是否符合要求(如设定的速度、强度或者频率等)，以提高药物输注系统的安全性。当感应单元203检测到用户特定的肢体动作，但肢体动作不符合设定的要求时，药物输注系统会发出特定形式的告警(如发光、声音、振动等)，使用户重新做出更加标准的肢体动作。同样的，当肢体动作符合要求时，药物输注系统也可以发出特定形式的告警(如发光、声音、振动等)。
本发明的实施例对动作确认单元204设置的位置，以及与其他模块的连接关系不作具体限制，只要能够满足动作确认单元204与感应单元203相连接的条件即可。优选的，在本发明实施例中，动作确认单元204设置于感应单元203与控制单元201之间，如图2a所示。因此，当感应单元203感应并识别出用户的肢体动作后，动作确认单元204确认动作是否符合要求。如果符合要求，控制单元201间接接收到来自感应单元203感应到的肢体动作指令信息，并控制传输注单元202执行对应的功能指令。此时，感应单元203与控制单元201之间属于可操作性连接。
在本发明的另一个实施例中，动作确认单元204还可以只与感应单元203相连接，如图2b所示。当动作确认单元204确认肢体动作符合要求时，控制单元201可直接获得对应的指令，并控制输注单元202执行对应的功能指令。
如前所述，在这里，“相连接”是指确认单元204与感应单元203互相电连接或者无线连接。
单边驱动的药物输注系统还包括输注针104。输注针104的一端与储药单元出口连通，另一端送至皮下，以将药物输注到皮下。在本发明实施例中，输注针104设置于输注单元102的一端部。在本发明的其它实施例中，输注针104还可根据其所具备的功能或器件的结构特点而设置在其它位置，如设置于输注装置的中间位置等，这里并不作具体限制。输注针104为刚性输注针或柔性输注针，或者根据所处的不同位置以及实现不同的功能，输注针104也可采用刚性输注针和柔性输注针相结合的设计，在这里并不做具体限制。优选的，在本发明实施例中，输注针104为刚性输注针。
图3为本发明实施例输注单元102内部的主要结构示意图。
输注单元102内部结构主要包括储药单元110、活塞120、螺杆130、驱动轮140、驱动单元(未示出)、复位单元170和线性驱动器180。驱动单元包括驱动部件150和转轴160。在本发明的实施例中，驱动部件150分别与复位单元170和线性驱动器180连接(在这里，连接包括机械连接或者电连接)。
储药单元110用于存储药物。药物包括但不限于胰岛素、胰高血糖素、抗生素、营养液、镇痛药、吗啡、抗凝血剂、基因治疗药物、心血管药物或化疗药物等。
活塞120用于将液体药物输注到体内。
螺杆130分别与活塞120和驱动轮140相连接。在本发明实施例中，驱动轮140通过转动以螺纹的方式驱动螺杆130前进，进而推动设置于储药单元110中的活塞120向前运动，以达到输注药物的目的。螺杆130为刚性螺杆或柔性螺杆。当螺杆130为柔性螺杆时，螺杆130可以设计成弯曲状。在本发明的一个实施例中，柔性螺杆由多个带有螺纹的子单元活动连接而成。
驱动轮140的圆周表面设置有轮齿141。轮齿141为齿轮齿或者棘轮齿。具体的，在本发明实施例中，轮齿141为棘轮齿。棘轮齿能够更容易被推动，提高驱动效率。
驱动部件150包括一个驱动端151，用于推动轮齿141，进而推动驱动轮140转动。驱动部件150与转轴160活动连接。
复位单元170和线性驱动器180相互配合使驱动部件150绕着转轴160往复旋转，如图3中R方向所示，并且使驱动端151在前进方向和复位方向运动。驱动部件150进行一次往复旋转，驱动轮140驱动螺杆130前进一个步长，进而推动活塞120完成一次药物输注。
在这里需要说明的是，驱动端151的前进方向是指推动轮齿141运动的方向。驱动端151的复位方向与前进方向相反。在复位时，驱动端151只在轮齿141表面滑动，不实施推动。
在本发明的部分实施例中，复位单元170包括弹簧、弹片、弹性板、弹性棒、橡胶等弹性件。在这里，弹簧包括压缩弹簧、拉伸弹簧或者扭力弹簧等，下文的弹簧与此处的意义相同。具体的，在本发明实施例中，复位单元170为扭力弹簧。扭力弹簧更利于驱动部件150复位转动。在本发明的一些实施例中，复位单元170还可以是弹性导电件，如金属弹簧、导电橡胶等。在本发明的其他实施例中，复位单元170还包括电驱动型线性驱动器或者电加热型线性驱动器，如形状记忆合金等。本发明的实施例对复位单元170的类型、材料选择及其位置并不做具体限制，只要能够满足使驱动部件150向复位方向转动的条件即可。
通电后，形状记忆合金等线性驱动器的物理形态发生变化，形状记忆合金发生收缩形变，输出动力。电流越大，形状记忆合金的收缩形变量越大，动力就越大。明显的，当电流恒定，形状记忆合金输出的动力就恒定。因此，形状记忆合金等线性驱动器能够输出稳定且可控的动力。
线性驱动器180为电驱动型线性驱动器或者电加热型线性驱动器。通过交替通断电，线性驱动器180输出或停止输出动力。具体的，在本发明实施例中，线性驱动器180为形状记忆合金。
图4a-图4c为本发明不同实施例驱动端151推动轮齿141运动的结构俯视图。图5a-图5c为本发明不同实施例线性驱动器180、复位单元170分别与驱动部件150互相配合的结构示意图。
如图4a和图4b所示，本发明实施例驱动部件150往复旋转的原理如下：当线性驱动器180以FP拉动驱动部件150时，驱动部件150绕着转轴160逆时针转动，且可以带动驱动端151推动轮齿141前进，驱动轮140向前进方向转动，进而驱动螺杆130向DA方向前进。复位单元170为弹性件，并产生逐渐增强的弹力FR。当线性驱动器180停止提供动力，驱动部件150在弹力FR的作用下绕着转轴160顺时针转动。此时，驱动端151停止推动轮齿141，而在轮齿141表面滑动，驱动轮140停止转动。驱动部件150完成一次往复旋转。
如图4b所示，在本发明的另一个实施例中，复位单元170和线性驱动器180均设置于转轴160的一侧。且根据常规的技术原理，本领域技术人员可以调整复位单元170、驱动部件150以及线性驱动器180的位置关系以及彼此的连接关系，在这里并不作具体限制，只要能够满足上述转动的条件即可。
如图4c所示，在本发明的又一个实施例中，复位单元170包括电驱动型线性驱动器或者电加热型线性驱动器，如形状记忆合金等。驱动端151推动轮齿141的原理与前文一致，但驱动端151停止前进后，驱动部件150不能够自动复位，需要复位单元170提供复位动力FB。FP与FB的方向相反，复位单元170与线性驱动器180互相配合使驱动部件150往复旋转。明显的，本领域技术人员可以根据需要调整的FP与FB方向，只要能够满足使驱动部件150往复旋转的条件即可，如图5a-图5c所示。
优选的，如图4a-图4c所示，在本发明实施例中，FP的方向和FR(或者FB)、DA的方向均平行。这样的平行设计充分利用输注装置内部的空间和结构关系，使内部结构更紧凑。
在本发明的其它实施例中，FP的方向和FR(或者FB)的方向或DA的方向也可以不平行，这里并不作具体限制，只要能够达到使驱动部件150往复旋转的目的即可。
图6a和图6b为线性驱动器180拉力方向与螺杆130前进方向不平行的结构示意图。图6b为图6a的俯视图。
线性驱动器180拉力FP的方向与螺杆130前进方向DA垂直。转轴160和复位单元170设置在底座190上。如上文所述，驱动部件150在R方向的往复旋转可带动驱动端151推动轮齿141，使驱动轮140向W方向转动，进而驱动螺杆130在DA方向上前进。驱动部件150的驱动原理与前文一致。
在本发明实施例中，输注装置内还设置有能使驱动部件150停止旋转的挡墙171和172(如图3和图4a中所示)。驱动部件150与挡墙171或172接触触发电信号，以使控制单元101控制线性驱动器180动力的输出。在本发明的另一个实施例中，可以只设置挡墙171或者只设置挡墙172，驱动部件150在某一侧的转动终点由控制单元101控制。本发明实施例对挡墙171或172的位置不作具体限制，只要满足使驱动部件150停止转动的条件即可。
本发明的又一个实施例也可以不设置挡墙(如图4b-图6b所示)，驱动部件150的转动终点完全由控制单元101控制。
图7为本发明实施例驱动部件150往复旋转幅度变化示意图。
本发明实施例驱动部件150实现两种往复旋转幅度的原理如下：控制单元101控制线性驱动器180动力输出的大小，并结合复位单元170的作用，使驱动部件150往复旋转，并使驱动端151前进和复位。En表示驱动端前端到达的位置，如E1、E2、E3、E4、E5。hn分别表示两个不同位置En之间的距离。Sn表示线性驱动器180动力的作用点S在往复旋转过程中的不同位置，图7中点弧线表示S的运动轨迹，则S1、S2、S3、S4、S5分别与E1、E2、E3、E4、E5相对应。明显的，不同Sn之间的距离可用于表示驱动部件150的旋转幅度。具体的，在本发明实施例中，h1为轮齿141的齿距，h1＝3h2。线性驱动器180按照指令使驱动端151推动轮齿141从E1前进到E2位置，线性驱动器180停止输出动力，复位单元170使驱动端151复位到E3位置后停止复位，驱动部件150完成第一次往复旋转，驱动部件150的旋转幅度为S1-S2和S2-S3。在第一次往复旋转过程中，驱动端前端推动轮齿141前进的距离为h1，药物输注量为V1，复位距离为h3。此时，药物输注量V1视为第一模式下的单位输注量。当进行下一次驱动时，线性驱动器180再次输出动力，驱动端前端在前进距离h3的过程中，驱动端151在轮齿141表面滑动，驱动轮140不发生转动，输注装置不进行药物输注。当驱动端前端到达E2位置并继续前进h4的距离时，驱动端前端推动轮齿141前进至E4位置，驱动轮140转动，输注装置进行药物输注。线性驱动器180停止动力输出，复位单元170使驱动端151复位到某一特定位置，如E5位置，驱动部件150完成第二次往复旋转，驱动部件150旋转幅度为S3-S4和S4-S5。在第二次往复旋转的过程中，驱动端前端前进距离为(h3+h4)，驱动端151推动轮齿141前进的距离为h4，药物输注量为V2。此时，药物输注量V2为第二模式下的单位输注量。明显的，由于两种模式下h1＞h4，驱动部件150分别只在旋转幅度S1-S2和S2-S4下推动驱动轮140转动，且旋转幅度S1-S2大于旋转幅度S2-S4，所以V1＞V2。因此，本发明实施例的输注装置具有两种不同的单位输注量。
依此类推，E1、E2、E3、E4、E5之间的距离可以任意选择，如h1＝h2、h1＝2h2、h1＝4h2等，输注装置则具有多种不同的单位输注量。或者作用力点S还可以旋转到S6的位置。而且S4和S6并不是驱动部件150旋转的极限位置，在这里并不做具体限制。
需要说明的是，如上文所述，在本发明的实施例中，驱动端151前进，输注装置不一定进行药物输注，只有驱动端151推动轮齿141前进，输注装置才进行药物输注。
驱动部件150每一个往复旋转对应一种单位输注量。驱动部件150具备多种不同转动幅度，因此药物输注系统具有多种不同的单位输注量。以胰岛素为例，本发明实施例药物输注系统的单位输注量范围为0.0005U～0.25U(在这里，单位输注量范围包括端点数值，即单位输注量包括0.0005U和0.25U)。如在本发明的一些实施例中，药物输注系统的单位输注量可包括0.001U、0.0025U、0.005U、0.0075U、0.01U、0.025U、0.05U、0.075U、0.1U等。具体的，在本发明实施例中，药物输注系统的单位输注量包括0.005U、0.0075U、0.01U、0.025U、0.05U。
需要说明的是，在本发明的实施例中，胰岛素浓度为100U/ml，在其他实施例中，胰岛素的浓度还可以为200U/ml、400U/ml等，在这里并不做具体限制。
这里需要说明的是，当h1＝h2时，输注装置的单位输注量始终保持V1，驱动部件150的旋转幅度始终保持S1-S2与S2-S1，此时药物输注量相对稳定。
本发明实施例可以增大线性驱动器180或复位单元170动力输出的频率，增大驱动部件150往复旋转频率或者往复旋转速率，进而提高输注装置的药物输注速率。
且本发明的其他实施例的输注装置均可以改变线性驱动器180或复位单元170动力输出频率，使之具备多种输注速率。在这里，线性驱动器180或复位单元170动力输出频率的变化能够改变驱动部件150任一单次运动的速率、往复运动的速率或者往复运动的频率等。
图8a和图8b为本发明实施例驱动轮140和底座190或限位部件191的结构示意图。图8a、图8b为图4c的主视图。
当驱动端151在轮齿141表面滑动时，驱动端151通过与轮齿141接触向驱动轮140施加一定的压力，确保驱动轮140不转动。但明显的，由于轮齿141和驱动轮140圆周的结构特点，在不同位置，驱动端151对驱动轮140的压力不相等，因此，当驱动端151在轮齿141表面滑动时(包括复位运动或者滑动前进)，驱动轮140有向前进方向转动或者反转的可能性，影响药物输注量的准确性，存在安全隐患。因此，本发明实施例进一步增大了驱动轮140与其相邻结构的摩擦力，进一步降低了出现上述问题概率。
如图8a所示，驱动轮140活动装配于底座190上，两者互相摩擦配合。在这里，摩擦配合是两个互相运动的结构之间预设有一定摩擦力，下文的摩擦配合与此处的意义相同。本发明实施例在位置A处(如虚线框所示)增大驱动轮140和底座190相对运动的摩擦力，以确保当驱动端151在轮齿141表面滑动时，驱动轮140停止转动。
如图8b所示，在本发明的另一个实施例中，输注装置还包括限位部件191。限位部件191活动装配于所述底座190上，以限定驱动轮140的位置。限位部件191与驱动轮140摩擦配合，摩擦配合的位置在位置B或位置C处(如虚线框所示)。同样的，本发明实施例通过限位部件191增大驱动轮140在转动时受到的摩擦力，确保当驱动端151在轮齿141表面滑动时，驱动轮140停止转动。同时，限位部件191能够充分利用输注装置内部结构在不同的位置与驱动轮140摩擦配合。
本发明实施例并不限制上述摩擦配合的位置，只要能够满足增大驱动轮140在转动时受到的摩擦力的条件即可，如还可以同时作用于驱动轮140的两个侧面。本发明实施例也不限制限位部件191的材料，如限位部件191包括弹性件、塑料件或金属件等。
本发明其他实施例也可以不设置上述的摩擦配合，而是增加驱动端151对轮齿141的压力，进而提高驱动轮140的最大静摩擦力，确保当驱动端151在轮齿141表面滑动时，驱动轮140不发生转动。
图9、图10为本发明不同实施例驱动单元包括两个驱动部件的结构示意图。
如图9所示，驱动部件250a在线性驱动器280a和复位单元270a的作用下绕着转轴260在R方向往复旋转。同样，驱动部件250b在线性驱动器280b和复位单元270b的作用下绕着转轴260在R方向往复旋转。在本发明实施例中，两个驱动部件的旋转互不干扰，且驱动部件250a和驱动部件250b均可独立实施上文所述的驱动方式。
优选的，在本发明实施例中，驱动部件250a和驱动部件250b非同步旋转。即，当驱动部件250a的驱动端251a推动轮齿241运动时，驱动部件250b的驱动端251b在轮齿241表面滑动。当驱动端251b滑动至某一位置后，控制单元控制线性驱动器280a停止对驱动部件250a输出动力，转而控制线性驱动器280b对驱动部件250b输出动力。此时，驱动部件250a在复位单元270a作用下沿顺时针方向转动，驱动端251a在轮齿表面滑动，而驱动端251b推动轮齿241。依次交替推动，进而驱动部件250a和250b完成对驱动轮240的交替推动。
在本发明的实施例中，线性驱动器280a和280b拉力FP、复位单元270a和270b的弹力FR以及螺杆230前进方向DA如图所示。如前文所述，拉力FP的方向和螺杆230前进方向DA平行。
在本发明的实施例中，复位单元270a和270b的类型可参考上文，这里不再赘述。
如图10所示，驱动端351a和351b分别交替推动轮齿341，线性驱动器380a和380b的动力输出均由控制单元控制。
需要说明的是，在本发明实施例中，线性驱动器380a的拉力FP’的方向和线性驱动器380b的拉力FP”的方向相反。明显的，复位单元370a的复位动力FR’的方向和复位单元370b的复位动力FR”的方向也相反。
同样的，在本发明实施例中，驱动部件350a和350b非同步旋转。即，当驱动部件350a的驱动端351a推动轮齿341前进时，驱动部件350b的驱动端351b在轮齿341表面滑动。当驱动端351b滑动至某一位置后，控制单元控制线性驱动器380a停止对驱动部件350a输出动力，转而控制线性驱动器380b对驱动部件350b输出动力，驱动部件350a在复位单元370a作用下沿顺时针方向复位转动，驱动端351a在轮齿341表面滑动，而驱动端351b推动轮齿341。依次交替推动，驱动部件350a和350b完成对驱动轮340的交替推动。
同样的，驱动部件350a和350b均可独立实施上文所述的驱动方式。复位单元370a和370b的类型可参考上文，这里不再赘述。
需要说明的是，在本发明的其它实施例中，驱动单元还可以包括更多个驱动部件，每个驱动部件上还可以包括更多个驱动端，或者输注装置中包括更多个驱动轮，不同的驱动部件分别推动相应的驱动轮转动。
图11a和图11b为本发明一个实施例驱动部件450的两个驱动端451a和451b分别与两个驱动轮440a和440b相互配合的结构示意图。图11b为图11a驱动轮440a和440b部分轮齿结构的右视图。
如图11a和图11b所示，在本发明实施例中，驱动部件450包括两个左右设置的驱动端451a和451b，且两个左右设置的驱动轮440a和440b固定连接(即两个驱动轮可以同步前进)，驱动端451a和451b可分别推动驱动轮440a和440b转动，转轴460设置于两个驱动轮440a和440b的同一侧。本发明实施例的线性驱动器480和复位单元470均为形状记忆合金，驱动端451a或451b均能推动轮齿441a或441b前进，其工作原理、运作方式与前文一致，在此不再赘述。
除了每一个驱动端451a或451b单独实施推动，本发明实施例还可以通过调整驱动端451a和451b前端之间的距离，或者调整轮齿441a和441b的交错程度使两个驱动端451a和451b相配合运作。优选的，在本发明实施例中，轮齿441a和441b交错设置，交错程度为t，如图11a和图11b所示。
明显的，在本发明实施例中，两个驱动端451a和451b同步往复运动。如图11a所示，上一次前进动作结束后，驱动部件450开始复位转动，驱动端451a比驱动端451b先到达驱动位置，驱动部件450可改用驱动端451a开始下一次前进动作。或者驱动部件450可以继续复位转动，直至驱动端451b到达下一个驱动位置开始下一次前进动作。当然，驱动部件450还可以继续复位更大距离，如上文所述。在这里，驱动位置是指驱动端能够推动轮齿前进的位置，如图7中E1、E2位置，下文的驱动位置与此处的意义相同。
因此，通过控制驱动部件450的旋转幅度，驱动端451a或451b可单独推动对应的轮齿441a或441b前进，或者驱动端451a或451b交替推动轮齿前进，使输注装置具备多种单位输注量。
图12a和图12b为本发明再一个实施例驱动部件550包括两个上下设置驱动端551a和551b，且驱动端551a和551b与同一个驱动轮540相互配合的结构示意图。图12b为图12a中驱动部件550的立体结构图。
如图12a和图12b所示，驱动部件550包括两个上下设置驱动端551a和551b，且两者与同一个驱动轮540相互配合，驱动端551a和551b同步往复运动。驱动端551a和551b的前端不平齐，如两者相距一定距离m，使两者不能同时推动轮齿541前进，如图12a所示。当驱动端551b结束上一次前进动作后，驱动部件550进行复位转动，驱动端551a比驱动端551b先到达下一个驱动位置，驱动部件550可改用驱动端551a推动轮齿541前进，开始下一次前进动作。或者驱动部件550继续复位转动，直至驱动端551b到达下一个驱动位置，开始下一次前进动作。当然，驱动部件550还可以继续复位转动，使驱动端551a和551b复位更大距离，如前文所述。
因此，通过控制线性驱动器580或复位单元570动力输出，驱动部件550具有不同的旋转幅度，驱动端551a或551b可单独推动轮齿541前进，或者两者相互交替推动轮齿541前进，使输注装置具备多种不同的单位输注量。
在本发明的其他实施例中，驱动部件还可以包括更多个驱动端，如3个、4个或者更多个，在此不作具体限制。
当药物输注系统具备多种输注模式后，用户可以根据实际需求灵活选择输注模式，稳定体液参数水平。以胰岛素稳定血糖水平为例，某些用户或者输注位置的身体组织对胰岛素的吸收比较慢，用户可以选择单位输注量相对较小或输注速率较低的模式，既稳定了血糖水平，又提高了胰岛素的利用率，且减轻了身体组织的负担。再例如，餐后血糖飙升，用户可以先选择单位输注量相对较大或输注速率相对较高的输注模式抑制血糖快速上升，然后再选择单位输注量或输注速率中等的输注模式，最后再选择单位输注量相对较小或输注速率相对较低的输注模式将血糖缓慢稳定在合理水平。再例如，每顿餐后需要注射的胰岛素大剂量不相同，而且一天不同时段身体对胰岛素基础量需求也不相同，多种输注模式的输注装置可根据用户实际需求灵活选择(用户选择或者闭环系统自动选择)输注模式，实现精确控制血糖水平的目标。
综上所述，本发明公开了一种单边驱动的药物输注系统，感应单元与控制单元可操作性连接，感应单元用于感应或识别用户的肢体动作，不同的肢体动作代表不同的功能指令，根据感应单元感应或识别到的肢体动作，控制单元控制输注单元执行对应的功能指令。与手动输入相比，肢体动作直接作为功能指令避免了用户在远程设备上寻找功能指令的输入位置和手动操作输入，简单便捷，用户的体验较好。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (13)
1.一种单边驱动的药物输注系统，其特征在于，包括：
输注单元，所述输注单元包括：
储药单元、活塞和螺杆，所述活塞设置于所述储药单元中，所述活塞与所述螺杆相连接；
驱动单元，所述驱动单元包括至少一个转轴、至少一个驱动部件，所述驱动部件包括至少一个驱动端，所述驱动部件绕所述转轴转动使所述驱动端前进或复位；
至少一个设置有轮齿的驱动轮，前进的所述驱动端推动所述轮齿使所述驱动轮转动，进而驱动所述螺杆前进；
分别与所述驱动部件相连接的线性驱动器和复位单元，所述线性驱动器和所述复位单元分别对所述驱动部件施加作用力使所述驱动端分别前进和复位；
控制单元，所述控制单元与所述线性驱动器或所述复位单元相连接，并控制所述线性驱动器或所述复位单元对所述驱动部件施加不同的作用力；和
感应单元，与所述控制单元可操作性连接，所述感应单元用于感应或识别用户的肢体动作，不同的所述肢体动作代表不同的功能指令，根据所述感应单元感应或识别到的所述肢体动作，所述控制单元控制所述输注单元执行对应的所述功能指令。
2.根据权利要求1所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所所述功能指令包括药物输注或停止输注、充盈输注针、穿刺或缩回输注针、调整输注速度或输注模式、调整药物输注量、开启或解除告警、连接或断开连接远程设备、切换用户的身体状态、事件开始。
3.根据权利要求1所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述感应单元中设置有加速度传感器、倾斜传感器、震动传感器、旋转传感器中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述肢体动作包括跳跃、下蹲、腿部动作、手臂动作、对所述感应单元的拍打、弯腰、身体扭转中、特殊行走方式的一种动作或者多种动作组合。
5.根据权利要求4所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述感应单元在固定时间t内感应或识别到的所述肢体动作为有效肢体动作，超出固定时间t感应或识别到的所述肢体动作为无效肢体动作。
6.根据权利要求5所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述固定时间t为0.5s～5s。
7.根据权利要求6所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述固定时间t＝1s。
8.根据权利要求1所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述感应单元集成在所述控制单元或所述输注单元在中。
9.根据权利要求1所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述感应单元与所述控制单元和所述输注单元集成在一个装置中。
10.根据权利要求8或9所述的双边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述控制单元和所述输注单元为分体式结构，所述控制单元可重复使用。
11.根据权利要求8或9所述的双边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述控制单元和所述输注单元为一体式结构，一次性使用后整体抛弃。
12.根据权利要求1所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，还包括肢体动作确认单元，所述肢体动作确认单元与所述感应单元相连接。
13.根据权利要求1所述的单边驱动的药物输注系统，其特征在于，所述驱动部件具有多种不同的运作模式，进而使所述输注装置具有多种不同的单位输注量或输注速率。
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