CN116392668A - 胰岛素泵注射两级缓释控制方法 - Google Patents
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Abstract
胰岛素泵注射两级缓释控制方法，具体包括以下步骤：（一）、将两级缓释的胰岛素敷贴泵的注射端贴敷在指定区域的人体皮肤上；（二）、探测机构实时采集人体的血糖浓度和体温数据；（三）、启动胰岛素泵，按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液泵入壳体内；（四）、通过控制电路模块、压电陶瓷机构和流量调控机构实现胰岛素药液的流量控制；（五）、胰岛素药液自上向下通过注射机构注射到人体皮下；（六）、注射完胰岛素药液，将该两级缓释的胰岛素敷贴泵移走。本发明能够实时监控人体的血糖浓度和体温情况，为安全注射提供技术保障，能够实现胰岛素药液两级缓释，可根据需要实现分区控制胰岛素药液的注射，防止突发情况的发生。
Description
技术领域
本发明涉及胰岛素注射泵技术领域，具体的说，涉及一种胰岛素泵注射两级缓释控制方法。
背景技术
对于糖尿病患者，其血液长期处于高血糖的环境下，就会引起很多的并发症，致使身体造成严重的损害。因此，控制血糖浓度是关键。而胰岛素注射是控制血糖浓度的最有效方法。现今，已有各种胰岛素泵应用于胰岛素注射来代替人工注射。
其中，现有的压电泵系统是以电驱信号作用在压电振子上产生振动，使压电振子在泵腔内上下振动造成泵腔中容积的变化进而使得胰岛素的输出剂量有一定的变化，而这项技术涉及到电学与结构学的结合，以及固体发起的液体为负载的固液耦合过程等跨学科交叉分析，用理论推导的过程对于压电泵的设计会非常困难，而且对于几何设计以及边界的控制会很难，不够准确。
在常规的注射方法中，采用带有一根针的注射器进行胰岛素治疗时，常常会出现断针的情况，而且在注射胰岛素的时候，注射区域也要慎重选择，注射前要先在腹部划好注射区域，尽量避开上次注射的点，用75%的医用酒精从注射中心点向四周螺旋式消毒，消毒直经一般要大于5cm，注射部位要注意定期轮换，不要重复注射同一个部位，不然容易长硬块，影响胰岛素吸收。
为解决以上技术问题，我们提出了一种胰岛素泵注射两级缓释控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种胰岛素泵注射两级缓释控制方法，本发明能够实时监控人体的血糖浓度和体温情况，为安全注射提供技术保障，通过胰岛素泵以及压电陶瓷机构、微孔弹性垫和多层缓释垫能够实现胰岛素药液两级缓释，可根据需要实现分区控制胰岛素药液的注射，防止突发情况的发生。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
胰岛素泵注射两级缓释控制方法，具体包括以下步骤：
（一）、将两级缓释的胰岛素敷贴泵的注射端贴敷在指定区域的人体皮肤上，该两级缓释的胰岛素敷贴泵包括壳体、胰岛素泵、探测机构、若干个压电陶瓷机构、若干个流量调控机构、注射机构和控制电路模块；
（二）、探测机构实时采集人体的血糖浓度和体温数据，按设定周期存储到控制电路模块中；
（三）、启动胰岛素泵，按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液泵入壳体内；
（四）、通过控制电路模块调控各个压电陶瓷机构的伸缩量，各个压电陶瓷机构挤压作用相应各个流量调控机构实现胰岛素药液的流量控制；
（五）、胰岛素药液自上向下经过相应各个流量调控机构后通过注射机构注射到人体皮下；
（六）、注射完胰岛素药液，将该两级缓释的胰岛素敷贴泵移走。
胰岛素泵设置在壳体的顶部中心的外部区域并通过导管组件实现两者的连接，探测机构设置在壳体的底部四周，壳体的内腔通过若干块竖直隔板均匀分隔为若干个围绕其竖直中心线周向阵列的注射腔，各个压电陶瓷机构均布在壳体的顶部且分别与各个注射腔一一上下对应，各个流量调控机构分别对应设置在各个注射腔内，各个压电陶瓷机构分别对应挤压作用于各个流量调控机构上，注射机构均匀设置在壳体的底部并与各个注射腔连通，胰岛素泵通过导管组件将胰岛素药液分别泵入到各个注射腔内相应的流量调控机构上部，控制电路模块设置在胰岛素泵的主机中，胰岛素泵的外壳上设有与控制电路模块信号连接的按键、显示屏和报警器，胰岛素泵、探测机构和各个压电陶瓷机构均与控制电路模块信号连接。
壳体包括上下通透的长方箱体，长方箱体的上端密封安装有上盖板，长方箱体的下端密封安装有底盖板，各块竖直隔板固定设置在长方箱体内将长方箱体内腔均匀分隔为各个注射腔；
胰岛素泵固定安装在上盖板的顶部中心，上盖板上对应各个注射腔的中部位置均开设有上下通透的挤压孔，挤压孔的尺寸为相应的注射腔的横截面尺寸的1/4～1/2，各个压电陶瓷机构分别对应固定安装在各个挤压孔中。
探测机构包括四根长微针，四根长微针分别竖向设置在底盖板的底部四角，长微针内置有血糖浓度传感器和体温传感器，血糖浓度传感器和体温传感器的信号线引出底盖板并通过第一传感器导线与控制电路模块信号连接；
各个压电陶瓷机构的结构相同，每个压电陶瓷机构均包括下侧敞口的外罩、密封柔性隔膜和压电陶瓷，外罩的下端口与相应的挤压孔上下对应且尺寸、形状相适配，外罩罩在相应的挤压孔正上方，外罩的下端边沿外侧一周设有环形法兰端板，外罩通过环形法兰端板固定连接在上盖板上，密封柔性隔膜固定连接在相应的挤压孔中并密封封堵相应的挤压孔，压电陶瓷的尺寸、形状与相应的挤压孔的尺寸、形状相适配，压电陶瓷设置在密封柔性隔膜和外罩合围的空腔内并对应匹配嵌设在相应的挤压孔中，压电陶瓷的顶部与外罩内顶面顶压接触，压电陶瓷的底部压设在密封柔性隔膜的上表面，密封柔性隔膜的下表面与上盖板的内表面齐平，压电陶瓷的电控线引出外罩并与控制电路模块信号连接。
各个流量调控机构的结构相同，每个流量调控机构均包括微孔弹性垫和多层缓释垫，微孔弹性垫和多层缓释垫上下叠加匹配设置在相应的注射腔中，微孔弹性垫和多层缓释垫均与相应的注射腔间隙配合，微孔弹性垫的顶面与上盖板的内表面压接，多层缓释垫的底面与底盖板的内表面压接，密封柔性隔膜的下表面与微孔弹性垫的顶面中部压接；
多层缓释垫由三层多空可压缩挤压材质构成。
导管组件包括若干根分支导管，各根分支导管分别与各个注射腔一一对应设置，各根分支导管的进液端引入胰岛素泵内部并与胰岛素泵内置的胰岛素药瓶连接，各根分支导管的出液端分别对应各个注射腔的位置向下穿过上盖板引入到各个注射腔内部且分别导向相应各个微孔弹性垫的上部，各根分支导管在胰岛素泵和上盖板之间的一段外部包裹有外套管，各根分支导管上均设置有药液流量传感器，各个药液流量传感器分别通过第二传感器导线与控制电路模块信号连接；
注射机构包括若干根呈阵列方式均布安装在底盖板下表面上且与各个注射腔上下对应的短微针，各根短微针的上端向上穿过底盖板并与相应各个注射腔连通。
步骤（二）具体为：将底盖板贴敷在指定区域的人体皮肤上，四根长微针插入到人体皮下，一方面，四根长微针可以定位该两级缓释的胰岛素敷贴泵，另一方面，四根长微针通过其内置的血糖浓度传感器和体温传感器实时采集人体的血糖浓度和体温数据，血糖浓度传感器和体温传感器再将所采集到的血糖浓度和体温数据通过与之相连的相应信号线和传感器导线按设定周期存储到控制电路模块中，控制电路模块判断整个注射过程是否存在异常，若有异常情况，控制电路模块将异常信息发送至显示器进行显示提醒用户，同时控制报警器发出报警信号。
步骤（三）具体为：启动胰岛素泵，通过按键人工医嘱设定胰岛素药液的注射用量和速度，控制电路模块便控制胰岛素泵按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液通过各根分支导管分别泵入到壳体内的各个注射腔中，使胰岛素药液分别注入到相应各个微孔弹性垫的上部。
步骤（四）具体为：各个药液流量传感器实时检测各根分支导管内的胰岛素药液流量并将检测到的信息通过相应传感器导线传给控制电路模块，控制电路模块根据各个药液流量传感器实时检测的胰岛素药液流量分两种模式控制相应各个压电陶瓷的伸缩量，改变相应各个微孔弹性垫的微孔空隙分布情况，进而实现对相应各个注射腔内胰岛素药液的注射流量的控制，两种模式具体为：
（Ⅰ）、异常检测及处理
当某一药液流量传感器检测到相应的分支导管内的胰岛素药液流量大于期望的注射速度30%及以上时，控制电路模块判定与该相应的分支导管连接的注射腔所处区域贴敷存在异常，即该区域下方的各根短微针没有正确佩戴，出现漏胰岛素药液的情况，控制电路模块便通过相应的电控线控制该区域上方的压电陶瓷电致伸缩并快速上下伸展，该压电陶瓷的下部便向下挤压其下方的密封柔性隔膜而通过相应的挤压孔向下凸入到相应的注射腔内，进而挤压相应的微孔弹性垫，改变该微孔弹性垫的微孔空隙分布情况，同时该微孔弹性垫挤压其下方的多层缓释垫，使得该区域的注射腔内胰岛素药液无法流出；
（Ⅱ）、各个注射腔所对应区域的胰岛素药液流量动态保持均衡
当各个药液流量传感器检测到相应各根分支导管内的胰岛素药液流量不一致时，控制电路模块采用模糊控制策略根据当前的注射速度及其当前流量偏差对各个压电陶瓷的上下伸缩量、调控周期进行动态调整，进而动态对各个微孔弹性垫进行挤压，改变各个微孔弹性垫的微孔空隙分布情况，同时各个微孔弹性垫分别挤压其下方的多层缓释垫，实现对各个注射腔内胰岛素药液流量的动态控制，使各根分支导管内的胰岛素药液流量动态保持均衡。
步骤（五）具体为：泵入到各个注射腔中的胰岛素药液在泵入压力作用下自上向下从相应各个微孔弹性垫上部流入，胰岛素药液再从相应各个微孔弹性垫下部流出，之后，胰岛素药液再向下流经相应各个微孔弹性垫下方的多层缓释垫至底盖板上，胰岛素药液通过底盖板上的各根短微针注射到人体皮下，显示屏实时显示该两级缓释的胰岛素敷贴泵的工作状态，若有异常情况，控制电路模块将异常信息发送至显示器进行显示提醒用户，同时控制报警器发出报警信号。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明具有以下有益效果：
（1）、用户注射胰岛素药液的用量是动态变化的，需要根据不同情况分别处理，为了实时检测胰岛素药液的注射情况，在底盖板的底部四角均设置一根长微针，长微针内置有血糖浓度传感器和体温传感器，注射胰岛素药液时，四根长微针通过其内置的血糖浓度传感器和体温传感器可以实时监控人体的血糖浓度和体温情况，便可以避免胰岛素药液的用量过多或过少而对用户身体造成一定的伤害，还能判断整个注射过程是否存在异常，若有异常情况，控制电路模块将异常信息发送至显示器进行显示提醒用户，同时控制报警器发出报警信号，为安全注射提供技术保障，最后通过采集的血糖浓度来评估注射是否达到了预期效果。
（2）、由于底盖板下方呈阵列布置的各根短微针贴敷的深度可能存在不一致，导致存在各个注射腔所对应区域的注射流量不均衡情况，严重时会导致局部区域漏胰岛素药液的情况，控制电路模块采集各个药液流量传感器的检测数据，并分别独立地对各个压电陶瓷的上下伸缩量、调控周期进行动态调整，进而动态对各个微孔弹性垫进行挤压，改变各个微孔弹性垫的微孔空隙分布情况，同时各个微孔弹性垫分别挤压其下方的多层缓释垫，实现对各个注射腔内胰岛素药液流量的动态控制，进而控制各根分支导管内的胰岛素药液注射速度。
（3）、本发明的两级缓释的胰岛素敷贴泵工作时，胰岛素药液两级缓释的具体原理是：第一级缓释在于通过胰岛素泵的压力控制，胰岛素泵按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液通过各根分支导管分别泵入到壳体内的各个注射腔中，第二级缓释在于各个压电陶瓷在控制电路模块控制下会发生电致伸缩，进而各个压电陶瓷对其下方的微孔弹性垫造成挤压，改变各个微孔弹性垫的微孔空隙分布情况，同时各个微孔弹性垫分别挤压其下方的多层缓释垫，实现对各个注射腔内胰岛素药液流量的动态控制；这样便可根据需要实现分区控制胰岛素药液的注射，还能防止突发情况的发生。
（4）、本发明采用多根呈阵列方式且与各个注射腔上下对应的短微针进行胰岛素药液注射，可以保证注射时在常规一个或几个短微针断针或堵塞的情况下，两级缓释的胰岛素敷贴泵仍然可以正常工作。
综上所述，本发明能够实时监控人体的血糖浓度和体温情况，为安全注射提供技术保障，通过胰岛素泵以及压电陶瓷机构、微孔弹性垫和多层缓释垫能够实现胰岛素药液两级缓释，可根据需要实现分区控制胰岛素药液的注射，防止突发情况的发生。
附图说明
图1是本发明的两级缓释的胰岛素敷贴泵的结构示意图。
图2是本发明的控制流程框图。
图3是本发明的两级缓释的胰岛素敷贴泵的局部剖视图。
图4是本发明的两级缓释的胰岛素敷贴泵省略掉胰岛素泵和外罩后的结构示意图。
图5是本发明的两级缓释的胰岛素敷贴泵省略掉胰岛素泵、各个压电陶瓷机构和上盖板后的结构示意图。
图6是本发明的两级缓释的胰岛素敷贴泵省略掉胰岛素泵、各个压电陶瓷机构、上盖板和长方箱体后的结构示意图。
实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
如图1-6所示，胰岛素泵注射两级缓释控制方法，具体包括以下步骤：
（一）、将两级缓释的胰岛素敷贴泵的注射端贴敷在指定区域的人体皮肤上，该两级缓释的胰岛素敷贴泵包括壳体、胰岛素泵、探测机构、若干个压电陶瓷机构、若干个流量调控机构、注射机构和控制电路模块；
（二）、探测机构实时采集人体的血糖浓度和体温数据，按设定周期存储到控制电路模块中；
（三）、启动胰岛素泵，按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液泵入壳体内；
（四）、通过控制电路模块调控各个压电陶瓷机构的伸缩量，各个压电陶瓷机构挤压作用相应各个流量调控机构实现胰岛素药液的流量控制；
（五）、胰岛素药液自上向下经过相应各个流量调控机构后通过注射机构注射到人体皮下；
（六）、注射完胰岛素药液，将该两级缓释的胰岛素敷贴泵移走。
胰岛素泵设置在壳体的顶部中心的外部区域并通过导管组件1实现两者的连接，探测机构设置在壳体的底部四周，壳体的内腔通过若干块竖直隔板2均匀分隔为若干个围绕其竖直中心线周向阵列的注射腔，各个压电陶瓷机构均布在壳体的顶部且分别与各个注射腔一一上下对应，各个流量调控机构分别对应设置在各个注射腔内，各个压电陶瓷机构分别对应挤压作用于各个流量调控机构上，注射机构均匀设置在壳体的底部并与各个注射腔连通，胰岛素泵通过导管组件1将胰岛素药液分别泵入到各个注射腔内相应的流量调控机构上部，控制电路模块设置在胰岛素泵的主机中，胰岛素泵的外壳上设有与控制电路模块信号连接的按键、显示屏和报警器，胰岛素泵、探测机构和各个压电陶瓷机构均与控制电路模块信号连接。
壳体包括上下通透的长方箱体3，长方箱体3的上端密封安装有上盖板4，长方箱体3的下端密封安装有底盖板5，各块竖直隔板2固定设置在长方箱体3内将长方箱体3内腔均匀分隔为各个注射腔；
胰岛素泵固定安装在上盖板4的顶部中心，上盖板4上对应各个注射腔的中部位置均开设有上下通透的挤压孔，挤压孔的尺寸为相应的注射腔的横截面尺寸的1/4～1/2，各个压电陶瓷机构分别对应固定安装在各个挤压孔中。
探测机构包括四根长微针6，四根长微针6分别竖向设置在底盖板5的底部四角，长微针6内置有血糖浓度传感器和体温传感器，血糖浓度传感器和体温传感器的信号线引出底盖板5并通过第一传感器导线7与控制电路模块信号连接；
各个压电陶瓷机构的结构相同，每个压电陶瓷机构均包括下侧敞口的外罩8、密封柔性隔膜和压电陶瓷9，外罩8的下端口与相应的挤压孔上下对应且尺寸、形状相适配，外罩8罩在相应的挤压孔正上方，外罩8的下端边沿外侧一周设有环形法兰端板10，外罩8通过环形法兰端板10固定连接在上盖板4上，密封柔性隔膜固定连接在相应的挤压孔中并密封封堵相应的挤压孔，压电陶瓷9的尺寸、形状与相应的挤压孔的尺寸、形状相适配，压电陶瓷9设置在密封柔性隔膜和外罩8合围的空腔内并对应匹配嵌设在相应的挤压孔中，压电陶瓷9的顶部与外罩8内顶面顶压接触，压电陶瓷9的底部压设在密封柔性隔膜的上表面，密封柔性隔膜的下表面与上盖板4的内表面齐平，压电陶瓷9的电控线11引出外罩8并与控制电路模块信号连接。
各个流量调控机构的结构相同，每个流量调控机构均包括微孔弹性垫12和多层缓释垫13，微孔弹性垫12和多层缓释垫13上下叠加匹配设置在相应的注射腔中，微孔弹性垫12和多层缓释垫13均与相应的注射腔间隙配合，微孔弹性垫12的顶面与上盖板4的内表面压接，多层缓释垫13的底面与底盖板5的内表面压接，密封柔性隔膜的下表面与微孔弹性垫12的顶面中部压接；
多层缓释垫13由三层多空可压缩挤压材质构成。
导管组件1包括若干根分支导管14，各根分支导管14分别与各个注射腔一一对应设置，各根分支导管14的进液端引入胰岛素泵内部并与胰岛素泵内置的胰岛素药瓶连接，各根分支导管14的出液端分别对应各个注射腔的位置向下穿过上盖板4引入到各个注射腔内部且分别导向相应各个微孔弹性垫12的上部，各根分支导管14在胰岛素泵和上盖板4之间的一段外部包裹有外套管15，各根分支导管14上均设置有药液流量传感器，各个药液流量传感器分别通过第二传感器导线与控制电路模块信号连接；
注射机构包括若干根呈阵列方式均布安装在底盖板5下表面上且与各个注射腔上下对应的短微针16，各根短微针16的上端向上穿过底盖板5并与相应各个注射腔连通。
步骤（二）具体为：将底盖板5贴敷在指定区域的人体皮肤上，四根长微针6插入到人体皮下，一方面，四根长微针6可以定位该两级缓释的胰岛素敷贴泵，另一方面，四根长微针6通过其内置的血糖浓度传感器和体温传感器实时采集人体的血糖浓度和体温数据，血糖浓度传感器和体温传感器再将所采集到的血糖浓度和体温数据通过与之相连的相应信号线和传感器导线按设定周期存储到控制电路模块中，控制电路模块判断整个注射过程是否存在异常，若有异常情况，控制电路模块将异常信息发送至显示器进行显示提醒用户，同时控制报警器发出报警信号。
步骤（三）具体为：启动胰岛素泵，通过按键人工医嘱设定胰岛素药液的注射用量和速度，控制电路模块便控制胰岛素泵按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液通过各根分支导管14分别泵入到壳体内的各个注射腔中，使胰岛素药液分别注入到相应各个微孔弹性垫12的上部。
步骤（四）具体为：各个药液流量传感器实时检测各根分支导管14内的胰岛素药液流量并将检测到的信息通过相应传感器导线传给控制电路模块，控制电路模块根据各个药液流量传感器实时检测的胰岛素药液流量分两种模式控制相应各个压电陶瓷9的伸缩量，改变相应各个微孔弹性垫12的微孔空隙分布情况，进而实现对相应各个注射腔内胰岛素药液的注射流量的控制，两种模式具体为：
（Ⅰ）、异常检测及处理
当某一药液流量传感器检测到相应的分支导管14内的胰岛素药液流量大于期望的注射速度30%及以上时，控制电路模块判定与该相应的分支导管14连接的注射腔所处区域贴敷存在异常，即该区域下方的各根短微针16没有正确佩戴，出现漏胰岛素药液的情况，控制电路模块便通过相应的电控线11控制该区域上方的压电陶瓷9电致伸缩并快速上下伸展，该压电陶瓷9的下部便向下挤压其下方的密封柔性隔膜而通过相应的挤压孔向下凸入到相应的注射腔内，进而挤压相应的微孔弹性垫12，改变该微孔弹性垫12的微孔空隙分布情况，同时该微孔弹性垫12挤压其下方的多层缓释垫13，使得该区域的注射腔内胰岛素药液无法流出；
（Ⅱ）、各个注射腔所对应区域的胰岛素药液流量动态保持均衡
当各个药液流量传感器检测到相应各根分支导管14内的胰岛素药液流量不一致时，控制电路模块采用模糊控制策略根据当前的注射速度及其当前流量偏差对各个压电陶瓷9的上下伸缩量、调控周期进行动态调整，进而动态对各个微孔弹性垫12进行挤压，改变各个微孔弹性垫12的微孔空隙分布情况，同时各个微孔弹性垫12分别挤压其下方的多层缓释垫13，实现对各个注射腔内胰岛素药液流量的动态控制，使各根分支导管14内的胰岛素药液流量动态保持均衡。
步骤（五）具体为：泵入到各个注射腔中的胰岛素药液在泵入压力作用下自上向下从相应各个微孔弹性垫12上部流入，胰岛素药液再从相应各个微孔弹性垫12下部流出，之后，胰岛素药液再向下流经相应各个微孔弹性垫12下方的多层缓释垫13至底盖板5上，胰岛素药液通过底盖板5上的各根短微针16注射到人体皮下，显示屏实时显示该两级缓释的胰岛素敷贴泵的工作状态，若有异常情况，控制电路模块将异常信息发送至显示器进行显示提醒用户，同时控制报警器发出报警信号。
为充分解释步骤（四）中的“控制电路模块根据各个药液流量传感器实时检测的胰岛素药液流量分两种模式控制相应各个压电陶瓷9的伸缩量”，对两种模式（Ⅰ）和（Ⅱ）进行举例说明：
（Ⅰ）、异常检测及处理
以导管组件1包括两根分支导管14为例：分支导管A和分支导管B，假定胰岛素药液的注射速度PS=160mU/sec作为目标需求，如果分支导管A相连接的注射腔所处区域下方的各根短微针16没有正确佩戴，则分支导管A内的胰岛素药液流量就会大于期望的注射速度（80mU/sec）；一旦分支导管A上的药液流量传感器检测的流速大于期望的注射速度30%及以上，控制电路模块判定与分支导管A连接的注射腔所处区域贴敷存在异常，即该区域存在漏胰岛素药液的情况，此时控制电路模块控制该区域上方的压电陶瓷9电致伸缩并快速上下伸展，该压电陶瓷9向下挤压其下方的微孔弹性垫12，改变该微孔弹性垫12的微孔空隙分布情况，同时该微孔弹性垫12挤压其下方的多层缓释垫13，使得该区域的注射腔内胰岛素药液无法流出；同样，如果分支导管B相连接的注射腔所处区域下方的各根短微针16没有正确佩戴，那么分支导管B内的胰岛素药液流量就会大于期望的注射速度；一旦分支导管B上的药液流量传感器检测的流速大于期望的注射速度30%及以上，控制电路模块判定与分支导管B连接的注射腔所处区域贴敷存在异常，即该区域存在漏胰岛素药液的情况，此时控制电路模块控制该区域上方的压电陶瓷9电致伸缩并快速上下伸展，该压电陶瓷9向下挤压其下方的微孔弹性垫12，改变该微孔弹性垫12的微孔空隙分布情况，同时该微孔弹性垫12挤压其下方的多层缓释垫13，使得该区域的注射腔内胰岛素药液无法流出；
（Ⅱ）、各个注射腔所对应区域的胰岛素药液流量动态保持均衡
以导管组件1包括两根分支导管14为例：分支导管A和分支导管B，假定胰岛素药液的注射速度PS=160mU/sec作为目标需求，分支导管A和分支导管B相连接的两个注射腔所处区域的注射速度理想状态下分别为PSa=80mU/sec和PSb=80mU/sec，当分支导管A或分支导管B相连接的注射腔所处区域的注射速度大于或者小于理想状态下的注射速度时，需要对相应区域的注射速度进行调控，控制电路模块采用模糊控制策略根据当前的注射速度及其当前流量偏差对相应区域上方的压电陶瓷9的上下伸缩量、调控周期进行动态调整，模糊控制策略详细见下表1所示：
对于其它的导管组件1包括一根分支导管14或三～六根分支导管14，各根分支导管14的注射速度调控方式与上面两根分支导管A和B所采用的模糊控制策略相类似。
胰岛素泵、控制电路模块、按键、显示屏、报警器、血糖浓度传感器、体温传感器、密封柔性隔膜和药液流量传感器在图中均未示。
胰岛素泵、控制电路模块、按键、显示屏、报警器、长微针6、血糖浓度传感器、体温传感器、压电陶瓷9、密封柔性隔膜、微孔弹性垫12、多层缓释垫13、药液流量传感器和短微针16均是常规技术，具体构造和工作原理不再赘述。
需要说明的是：角质层细胞紧密排列导致大分子药物难以通过，是经皮给药技术最大障碍。在90年代微机电工艺逐渐成熟时期开始出现大量关于微针的应用，一般微针的高度在300-1000μm，可以透过高度200μm的表皮层在皮肤表面打开数量众多的微通道，用于大分子药物经皮通道，因此，微针开始作为经皮给药技术的一种，得以普遍使用。
本发明中的短微针16可以采用可溶微针，可溶微针是指通过一些水溶性的高分子材料制备的微针。当该两级缓释的胰岛素敷贴泵移走的时候，即使有少量短微针16残留皮肤或者肌肉内部，但随着时间的推移，这些少量的短微针16会生物溶解，不会对人体造成影响。
本发明具有以下有益效果：
（1）、用户注射胰岛素药液的用量是动态变化的，需要根据不同情况分别处理，为了实时检测胰岛素药液的注射情况，在底盖板5的底部四角均设置一根长微针6，长微针6内置有血糖浓度传感器和体温传感器，注射胰岛素药液时，四根长微针6通过其内置的血糖浓度传感器和体温传感器可以实时监控人体的血糖浓度和体温情况，便可以避免胰岛素药液的用量过多或过少而对用户身体造成一定的伤害，还能判断整个注射过程是否存在异常，若有异常情况，控制电路模块将异常信息发送至显示器进行显示提醒用户，同时控制报警器发出报警信号，为安全注射提供技术保障，最后通过采集的血糖浓度来评估注射是否达到了预期效果。
（2）、由于底盖板5下方呈阵列布置的各根短微针16贴敷的深度可能存在不一致，导致存在各个注射腔所对应区域的注射流量不均衡情况，严重时会导致局部区域漏胰岛素药液的情况，控制电路模块采集各个药液流量传感器的检测数据，并分别独立地对各个压电陶瓷9的上下伸缩量、调控周期进行动态调整，进而动态对各个微孔弹性垫12进行挤压，改变各个微孔弹性垫12的微孔空隙分布情况，同时各个微孔弹性垫12分别挤压其下方的多层缓释垫13，实现对各个注射腔内胰岛素药液流量的动态控制，进而控制各根分支导管14内的胰岛素药液注射速度。
（3）、本发明的两级缓释的胰岛素敷贴泵工作时，胰岛素药液两级缓释的具体原理是：第一级缓释在于通过胰岛素泵的压力控制，胰岛素泵按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液通过各根分支导管14分别泵入到壳体内的各个注射腔中，第二级缓释在于各个压电陶瓷9在控制电路模块控制下会发生电致伸缩，进而各个压电陶瓷9对其下方的微孔弹性垫12造成挤压，改变各个微孔弹性垫12的微孔空隙分布情况，同时各个微孔弹性垫12分别挤压其下方的多层缓释垫13，实现对各个注射腔内胰岛素药液流量的动态控制；这样便可根据需要实现分区控制胰岛素药液的注射，还能防止突发情况的发生。
（4）、本发明采用多根呈阵列方式且与各个注射腔上下对应的短微针16进行胰岛素药液注射，可以保证注射时在常规一个或几个短微针16断针或堵塞的情况下，两级缓释的胰岛素敷贴泵仍然可以正常工作。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（一）、将两级缓释的胰岛素敷贴泵的注射端贴敷在指定区域的人体皮肤上，该两级缓释的胰岛素敷贴泵包括壳体、胰岛素泵、探测机构、若干个压电陶瓷机构、若干个流量调控机构、注射机构和控制电路模块；
（二）、探测机构实时采集人体的血糖浓度和体温数据，按设定周期存储到控制电路模块中；
（三）、启动胰岛素泵，按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液泵入壳体内；
（四）、通过控制电路模块调控各个压电陶瓷机构的伸缩量，各个压电陶瓷机构挤压作用相应各个流量调控机构实现胰岛素药液的流量控制；
（五）、胰岛素药液自上向下经过相应各个流量调控机构后通过注射机构注射到人体皮下；
（六）、注射完胰岛素药液，将该两级缓释的胰岛素敷贴泵移走。
2.根据权利要求1所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：胰岛素泵设置在壳体的顶部中心的外部区域并通过导管组件实现两者的连接，探测机构设置在壳体的底部四周，壳体的内腔通过若干块竖直隔板均匀分隔为若干个围绕其竖直中心线周向阵列的注射腔，各个压电陶瓷机构均布在壳体的顶部且分别与各个注射腔一一上下对应，各个流量调控机构分别对应设置在各个注射腔内，各个压电陶瓷机构分别对应挤压作用于各个流量调控机构上，注射机构均匀设置在壳体的底部并与各个注射腔连通，胰岛素泵通过导管组件将胰岛素药液分别泵入到各个注射腔内相应的流量调控机构上部，控制电路模块设置在胰岛素泵的主机中，胰岛素泵的外壳上设有与控制电路模块信号连接的按键、显示屏和报警器，胰岛素泵、探测机构和各个压电陶瓷机构均与控制电路模块信号连接。
3.根据权利要求2所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：壳体包括上下通透的长方箱体，长方箱体的上端密封安装有上盖板，长方箱体的下端密封安装有底盖板，各块竖直隔板固定设置在长方箱体内将长方箱体内腔均匀分隔为各个注射腔；
胰岛素泵固定安装在上盖板的顶部中心，上盖板上对应各个注射腔的中部位置均开设有上下通透的挤压孔，挤压孔的尺寸为相应的注射腔的横截面尺寸的1/4～1/2，各个压电陶瓷机构分别对应固定安装在各个挤压孔中。
4.根据权利要求3所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：探测机构包括四根长微针，四根长微针分别竖向设置在底盖板的底部四角，长微针内置有血糖浓度传感器和体温传感器，血糖浓度传感器和体温传感器的信号线引出底盖板并通过第一传感器导线与控制电路模块信号连接；
各个压电陶瓷机构的结构相同，每个压电陶瓷机构均包括下侧敞口的外罩、密封柔性隔膜和压电陶瓷，外罩的下端口与相应的挤压孔上下对应且尺寸、形状相适配，外罩罩在相应的挤压孔正上方，外罩的下端边沿外侧一周设有环形法兰端板，外罩通过环形法兰端板固定连接在上盖板上，密封柔性隔膜固定连接在相应的挤压孔中并密封封堵相应的挤压孔，压电陶瓷的尺寸、形状与相应的挤压孔的尺寸、形状相适配，压电陶瓷设置在密封柔性隔膜和外罩合围的空腔内并对应匹配嵌设在相应的挤压孔中，压电陶瓷的顶部与外罩内顶面顶压接触，压电陶瓷的底部压设在密封柔性隔膜的上表面，密封柔性隔膜的下表面与上盖板的内表面齐平，压电陶瓷的电控线引出外罩并与控制电路模块信号连接。
5.根据权利要求4所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：各个流量调控机构的结构相同，每个流量调控机构均包括微孔弹性垫和多层缓释垫，微孔弹性垫和多层缓释垫上下叠加匹配设置在相应的注射腔中，微孔弹性垫和多层缓释垫均与相应的注射腔间隙配合，微孔弹性垫的顶面与上盖板的内表面压接，多层缓释垫的底面与底盖板的内表面压接，密封柔性隔膜的下表面与微孔弹性垫的顶面中部压接；
多层缓释垫由三层多空可压缩挤压材质构成。
6.根据权利要求5所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：导管组件包括若干根分支导管，各根分支导管分别与各个注射腔一一对应设置，各根分支导管的进液端引入胰岛素泵内部并与胰岛素泵内置的胰岛素药瓶连接，各根分支导管的出液端分别对应各个注射腔的位置向下穿过上盖板引入到各个注射腔内部且分别导向相应各个微孔弹性垫的上部，各根分支导管在胰岛素泵和上盖板之间的一段外部包裹有外套管，各根分支导管上均设置有药液流量传感器，各个药液流量传感器分别通过第二传感器导线与控制电路模块信号连接；
注射机构包括若干根呈阵列方式均布安装在底盖板下表面上且与各个注射腔上下对应的短微针，各根短微针的上端向上穿过底盖板并与相应各个注射腔连通。
7.根据权利要求6所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：步骤（二）具体为：将底盖板贴敷在指定区域的人体皮肤上，四根长微针插入到人体皮下，一方面，四根长微针可以定位该两级缓释的胰岛素敷贴泵，另一方面，四根长微针通过其内置的血糖浓度传感器和体温传感器实时采集人体的血糖浓度和体温数据，血糖浓度传感器和体温传感器再将所采集到的血糖浓度和体温数据通过与之相连的相应信号线和传感器导线按设定周期存储到控制电路模块中，控制电路模块判断整个注射过程是否存在异常，若有异常情况，控制电路模块将异常信息发送至显示器进行显示提醒用户，同时控制报警器发出报警信号。
8.根据权利要求7所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：步骤（三）具体为：启动胰岛素泵，通过按键人工医嘱设定胰岛素药液的注射用量和速度，控制电路模块便控制胰岛素泵按人工医嘱设定的注射用量和速度将胰岛素药液通过各根分支导管分别泵入到壳体内的各个注射腔中，使胰岛素药液分别注入到相应各个微孔弹性垫的上部。
9.根据权利要求8所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：步骤（四）具体为：各个药液流量传感器实时检测各根分支导管内的胰岛素药液流量并将检测到的信息通过相应传感器导线传给控制电路模块，控制电路模块根据各个药液流量传感器实时检测的胰岛素药液流量分两种模式控制相应各个压电陶瓷的伸缩量，改变相应各个微孔弹性垫的微孔空隙分布情况，进而实现对相应各个注射腔内胰岛素药液的注射流量的控制，两种模式具体为：
（Ⅰ）、异常检测及处理
当某一药液流量传感器检测到相应的分支导管内的胰岛素药液流量大于期望的注射速度30%及以上时，控制电路模块判定与该相应的分支导管连接的注射腔所处区域贴敷存在异常，即该区域下方的各根短微针没有正确佩戴，出现漏胰岛素药液的情况，控制电路模块便通过相应的电控线控制该区域上方的压电陶瓷电致伸缩并快速上下伸展，该压电陶瓷的下部便向下挤压其下方的密封柔性隔膜而通过相应的挤压孔向下凸入到相应的注射腔内，进而挤压相应的微孔弹性垫，改变该微孔弹性垫的微孔空隙分布情况，同时该微孔弹性垫挤压其下方的多层缓释垫，使得该区域的注射腔内胰岛素药液无法流出；
（Ⅱ）、各个注射腔所对应区域的胰岛素药液流量动态保持均衡
当各个药液流量传感器检测到相应各根分支导管内的胰岛素药液流量不一致时，控制电路模块采用模糊控制策略根据当前的注射速度及其当前流量偏差对各个压电陶瓷的上下伸缩量、调控周期进行动态调整，进而动态对各个微孔弹性垫进行挤压，改变各个微孔弹性垫的微孔空隙分布情况，同时各个微孔弹性垫分别挤压其下方的多层缓释垫，实现对各个注射腔内胰岛素药液流量的动态控制，使各根分支导管内的胰岛素药液流量动态保持均衡。
10.根据权利要求9所述的胰岛素泵注射两级缓释控制方法，其特征在于：步骤（五）具体为：泵入到各个注射腔中的胰岛素药液在泵入压力作用下自上向下从相应各个微孔弹性垫上部流入，胰岛素药液再从相应各个微孔弹性垫下部流出，之后，胰岛素药液再向下流经相应各个微孔弹性垫下方的多层缓释垫至底盖板上，胰岛素药液通过底盖板上的各根短微针注射到人体皮下，显示屏实时显示该两级缓释的胰岛素敷贴泵的工作状态，若有异常情况，控制电路模块将异常信息发送至显示器进行显示提醒用户，同时控制报警器发出报警信号。
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