專利名稱：一種全自動機械式胰島素注射泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明所述的項目屬于家用精密醫(yī)療器械技術領域，具體涉及一種便于攜帶、全天候、用于治療I、II型糖尿病的全自動機械式胰島素注射泵，特別是II型患者的治療。
背景技術：
正常的胰腺分泌胰島素時，同時存在兩種分泌方式，一種是胰島素基礎分泌，胰腺將M小時不間斷的小劑量釋放胰島素，以維持基礎血糖不至于升高。第二種分泌方式是在進餐后，胰腺會在短時間內分泌大量的胰島素，以保證進餐的食物不會使血糖突然升高。正是由于人體胰腺同時存在基礎和進餐后兩種分泌形式，才使正常人的血糖得以維持在正常水平。采用注射方式進行胰島素治療的最根本的缺點就在于胰島素只能一次一次地注入人體，很難完全模擬正常人體胰島素分泌的兩個時相。胰島素泵的開發(fā)目的就是為了要盡量模仿正常人胰腺分泌胰島素的兩種方式。以使血糖更加準確的控制到正常范圍。目前廣泛使用的胰島素泵是一種內裝有短效胰島素的微電腦動力裝置，形狀如手機大小，泵需隨身攜帶，泵內的胰島素通過長期置入皮下的小針或軟管注入體內。通過微電腦，胰島素可以以基礎和餐前大劑量兩種方式給予，因此，象一個簡單的“人工胰腺”。又叫 “持續(xù)皮下胰島素注射，CSII”。將放置短(超短)效胰島素的容器通過導管分別與針頭和泵聯(lián)接，將針頭置于腹部皮下組織，用可調程序的微型電子計算機控制胰島素輸注，模擬胰島素的持續(xù)基礎分泌(通常為每小時0.5 2u)和進餐時的脈沖式釋放，胰島素劑量和脈沖式注射時間均可通過計算機程序的調整來控制。隔天更換1次注射部位以避免感染及針頭堵塞。人工胰由血糖感應器、微型電子計算機和胰島素泵組成。葡萄糖感受器能敏感地感知血糖濃度的動態(tài)變化，將信息傳給電子計算機，指令胰島素泵輸出胰島素，模擬胰島β 細胞分泌胰島素的模式。由于技術上及經濟上的原因，未能廣泛應用。它可以持續(xù)皮下小劑量輸注給藥以模擬胰島素的基礎分泌，并且根椐需要可預先設定，使每餐前輸注大劑量胰島素以控制餐后血糖。這是所有胰島素治療方案中最能模擬生理性胰島素分泌模式的方案，因此血糖可以控制得更好，低血糖發(fā)生的頻率也更低，患者的生活質量可以得到更大提高。胰島素泵的種類1)開環(huán)式泵需要自己監(jiān)測血糖、需要自己設定胰島素劑量；2)閉環(huán)式泵真正的人工“胰腺”，是目前研究的方向。目前在我國使用的胰島素泵基本上都是開環(huán)式泵，即需要自己監(jiān)測血糖，自己預先設定胰島素釋放的基礎量和餐前大劑量。對于這種泵，血糖監(jiān)測顯得非常重要，根據血糖監(jiān)測結果調整出正確的基礎和餐前劑量是病友要做的主要事情。閉環(huán)式胰島素泵是日后胰島素泵的發(fā)展趨勢，目前技術尚不成熟，這種胰島素泵的優(yōu)點在于血糖監(jiān)測及基礎/餐前大劑量胰島素的設定都將由微電腦來自動完成，那就是一個真正的“人工胰腺”。病友唯一需要做的就是定期更換胰島素。2007年，全世界用于慢性糖尿病醫(yī)治和預防的花銷大約為2320億美元，預計到 2025年，這一數字將達到3000億美元。慢性糖尿病每年奪去近400萬人命。國際慢性糖尿病聯(lián)盟(IDF)估計，到2025年，全球有近3. 8億人將患上慢性糖尿病。因為許多人久坐不動、吃喝形式變更以及城市化進程項加快，在進展中國家，慢性糖尿病入口將會提高。到現在為止，在全世界慢性糖尿病人次最多的10個國家里，7個是進展中國家。中國、印度和美國占全世界慢性糖尿病患者的二分之一以上。以往幾十年來，肥胖比值在全世界各地不斷升漲。全世界有10億以上的成年人生體的重量超重，這是造成慢性糖尿病的一個主要危險因素。慢性糖尿病發(fā)病率在世界各地愈演愈烈，這顯示著全世界胰島素給藥市場的需要正在以穩(wěn)健的步伐提高。特別是在美國、歐西和東洋。因為胰島素面向一些特別指定患者群(比如妊婦和孩童)時具備靈活性和血糖扼制更加嚴格的優(yōu)勢，以往幾年來，其市場獲得了迅速的進展。2009年，全世界胰島素泵的市場總值達到5. 864億美元，預計從2009 2016年，這一市場將以年復合提高率(CAGR) 9%的速度提高。推動胰島素泵的市場進展的關鍵因素涵蓋，老齡化入口的增加以及涵蓋慢性糖尿病在內的有關惡疾的流行，對于很好扼制血糖水準的需要不斷升漲，以及病人的認識一天比一天加強。與傳統(tǒng)的胰島素注射相似，這種胰島素給藥方式相對無痛，可以便捷對血糖水準的監(jiān)視檢測，不會萌生嚴重的反應。技術的進步提高(比如人工胰腺以及胰島素和胰高血糖素給藥系統(tǒng)的出現)也在推動市場的進展。美國為全世界最大的胰島素泵市場。在美國，慢性糖尿病已經變成一種相當常見的惡疾，各個歲數段、各私人種或種族的美國人都可能患上這種慢性惡疾，反映在胰島素給藥系統(tǒng)上，則顯示著強有力的提高潛在力量。預計2009 2016年，美國胰島素泵市場將以 9%/年的速度提高，到時候其規(guī)模將達到8. 43億美元。2009年，美國傳統(tǒng)的胰島素泵市場價值為3. 94億美元，一次性胰島素泵市場價值為5890萬美元。大型出產廠家的滲透率不斷增長以及下一代胰島素泵(比如人工胰腺以及胰島素和胰高血糖素同步給藥)將推動這一市場的進展。在美國，胰島素泵是胰島素給藥的一種主要形式。胰島素泵在歐洲市場上的滲透率相對較低。不過，隨著互聯(lián)網以及INPUT等整體為胰島素泵的推廣施展著重要的作用，胰島素泵正在漸漸取得歐洲人的青睞。涵蓋亞太地區(qū)在內的最近興起市場對胰島素泵的需要會不斷增加。在這一市場上，領頭的供應商是美敦力企業(yè)，2009年，該企業(yè)占領了胰島素泵市場58%的份額。美敦力的MiniMedParadigm銷行令人滿意，且是第一個與該企業(yè)實時蟬聯(lián)性血糖監(jiān)視檢測(CGM)系統(tǒng)整拼湊的胰島素泵，它對血糖水準實行更加嚴格的控制，讓患者有更好的生存品質。羅氏企業(yè)是全世界第二大胰島素泵供應商，占全世界1 的市場份額。羅氏的Accucheck卓然胰島素泵具備三大操作點菜單、四種劑量挑選、五種基本給藥率以及體格更小等獨特的地方。另外，Animas企業(yè)推出了 R1000胰島素泵，Deltec 企業(yè)推出了 Cozmo胰島素泵。hsulet是現為止惟一一家供給一次性胰島素泵的企業(yè)，自打它于2005年進入了這一市場以來，已經迅速取得了 10%市場份額。到現在為止，人工胰腺、一次性胰島素泵、貼片樣胰島素泵、納米泵和胰島素-胰高血糖素打點滴泵等產品正在研發(fā)當中。與現為止在市場上銷行的現存產品相似，預計這些產品會更好，尺寸更小，不太可能顯示出故障。比如，運用智能監(jiān)控的算法可以在一夜之間扼制血糖水準，而不會發(fā)生低血糖，能夠讓患者用正常運作的胰腺系統(tǒng)調節(jié)它們的血糖。胰島素一胰高血糖素給藥系統(tǒng)還有助于扼制血糖水準，而不會發(fā)生低血糖(縱然是在患者攝入了包括較高碳水化物的食品以后)。在胰島素泵市場上，與其它有關產品配搭的胰島素泵(被稱為組合產品)一天比一天流行。作為不甘心落后于競爭對手的一個戰(zhàn)略舉動，好幾家胰島素泵出產廠家正在將血糖檢驗測定儀、傷口敷蓋物和激素開釋電極與胰島素泵整合拼湊。之外，組合產品的研發(fā)主旨在增長胰島素用戶對血糖扼制的保護上。投身血糖監(jiān)視檢測/胰島素泵一體化器械研發(fā)的大型出產廠家，涵蓋羅氏Disetronic、美敦力、 BectonDickinson、Deltec 禾口 Animas 企業(yè)。2008年6月25日，Debiotech和意法半導體發(fā)布了首款微型胰島素輸液泵的評測原型產品-納米泵。這款微型設備可安裝在一次性敷貼上，為患者連續(xù)輸送胰島素注射液， 糖尿病患者更容易取得藥物，治療效率和生活品質方面更取得巨大改善。這個創(chuàng)新的納米泵基于微射流微機電系統(tǒng)(micro-fluidic MEMS)技術，成功通過了初期的測試階段，現已進入量產準備階段。這個高度微型化的一次性胰島素注射泵融合了 Debiotech的胰島素輸注系統(tǒng)技術和ST的微射流MEMS芯片的量產能力。納米泵的尺寸只有現有胰島素泵的四分之一，可以裝在幾乎看不見的敷貼上。微射流技術還能更好地控制胰島素液的注射量，更精確地模仿胰島自然分泌胰島素的過程，同時還能檢測泵可能發(fā)生的故障，更好地保護患者的安全。國內胰島素泵的開發(fā)情況。史儀凱分體式胰島素泵，受理國家發(fā)明專利 (200810017278)；劉硯綸、馬延輝人工智能胰島素泵的電機驅動裝置；戴寧一種新型結構的胰島素泵，一種體積小、使用方便、防水效果好、延長機器使用壽命的新型結構的胰島素泵。技術方案是包括殼體、鍵盤、顯示裝置、主機板、注射器室、電源、電機、減速器和注射器驅動桿，主機板上至少設有中央處理單元電路及外圍電路，中央處理單元有信號線連接所述鍵盤和顯示裝置，其特征是所述的電機為無刷直流電機，無刷直流電機通過換向裝置與注射器驅動桿連接。北京君研院科技有限公司獨立研發(fā)的具有自主知識產權(專利號為 ZL200810000066. 5)的Pomelo “便攜式閉環(huán)智能胰島素治療泵”在糖尿病治療技術上實現了實時監(jiān)控血糖和胰島素自動輸注功能的完美結合，不僅為患者帶來了福音，同時，也使我國糖尿病治療儀的技術，站在了該領域世界先進水平。綜上所述，目前胰島素泵一方面由于市場需求量大，市場發(fā)展空間較廣，但由于主要集中在高端技術壟斷，價格昂貴，我國患者受益較少，進口的胰島素泵的價格為4萬 5 萬元，國產的2 3萬元.加上平時耗材、藥品等用費，對于大部分患者來說無疑是一個天文數字，所以購買力不強，普及不廣，只能采取退而求其次、副作用大的口服藥物療法，嚴重影響了患者的生活生命質量，致使患者不能接受有效、安全可靠的方法治療；另一方面，技術上呈現出多技術融合，高科技產品逐步推出，智能化、微型化、可靠性都有很大的提高，但價格上將有可能進一步提高從而進一步限制了使用群體。因此開發(fā)適合中國國情的中低端胰島素泵技術是目前我國在開發(fā)該市場的當務之急。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種采用全自動機械方式驅動、環(huán)保、安全可靠、能降低使用成本的全自動機械式胰島素注射泵。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下
一種全自動機械式胰島素注射泵，包括利用其全自動和計時功能提供給注射泵自動、 定時、按技術方案所要求的基礎量驅動注射泵全天候注射動力的機械手表改制機芯、帶式摩擦輪無級變速器、技術方案調整凸輪裝置、齒輪齒條精密注射傳動機構、餐前加量注射機構、推注藥系統(tǒng)，在所述機械手表改制機芯上設有與技術方案調整凸輪裝置連接的輸出軸，所述帶式摩擦輪無級變速器與技術方案調整凸輪裝置呈相互垂直安裝，所述帶式摩擦輪無級變速器通過齒輪齒條精密注射傳動機構與推注藥系統(tǒng)連接，所述餐前加量注射機構與推注藥系統(tǒng)相連；所述機械手表改制機芯通過輸出軸輸出驅動動力至技術方案調整凸輪裝置，所述技術方案調整凸輪裝置驅動帶式摩擦輪無級變速器、齒輪齒條精密注射傳動機構， 最后驅動推注藥系統(tǒng)完成基本量微量注射。所述技術方案調整凸輪裝置包括基本圓環(huán)盤、端部帶滾子的從動推桿、彈性壓緊機構、精密螺旋調整機構、彈性環(huán)。所述基本圓盤沿圓周方向M等分排列安裝M個結構相同、可按所設定的注射量大小成比例沿徑向調整其位置的精密螺旋調整機構，精密螺旋調整機構的基本結構為一端為焊裝Φ2微型圓柱滾子軸承、另一端為精密制造螺距Imm的 M5 6細牙螺紋且頭部為內六角孔；所述無級變速器安裝在基本圓環(huán)盤的孔內并與基本圓環(huán)盤垂直安裝，所述彈性環(huán)設在精密螺旋調整機構的圓柱滾子軸承與從動推桿的滾子之間；從動推桿的滾子在彈性壓緊機構的作用下將彈性環(huán)壓在精密螺旋調整機構的滾子表面上，當圓盤轉動時彈性環(huán)、精密螺旋調整機構和從動推桿三者隨動形成凸輪輪廓；同時彈性壓緊機構將彈性環(huán)的活動限制在三個精密螺旋調整機構的端部之間。還包括報警裝置，所述報警裝置包括微動開關和報警器，所述報警器設在機械手表改制機芯的內部，設定所述微動開關的閾值，微動開關感應精密注射系統(tǒng)內的壓力，所述報警器接收微動開關發(fā)出的動作指令。胰島素注射泵是用于糖尿病人控制血糖值而注射胰島素的精密注射裝置，其主要實現模擬全天候人的胰島素分泌規(guī)律正常的胰腺分泌胰島素時，同時存在兩種分泌方式， 一種是胰島素基礎分泌，胰腺將M小時不間斷的小劑量釋放胰島素，以維持基礎血糖不至于升高；第二種分泌方式是在進餐后，胰腺會在短時間內分泌大量的胰島素，以保證進餐的食物不會使血糖突然升高。正是由于人體胰腺同時存在基礎和進餐后兩種分泌形式，才使正常人的血糖得以維持在正常水平。本發(fā)明的工作原理當人佩帶上本發(fā)明注射泵后，人體的運動使機械手表改制機芯充分利用全自動功能獲取驅動泵正常運行、基礎量注射等所需的動力，該動力首先驅動基本圓環(huán)盤使之產生回轉，當圓盤轉動時從動推桿、彈性環(huán)和精密螺旋調整機構隨著圓盤一起轉動，使從動推桿推動摩擦輪式無級變速器的傳動帶改變在摩擦輪上的軸向位置，從而改變從動摩擦輪的傳動比及其輸出速度，從動摩擦輪經由齒輪齒條傳動機構進一步驅動推藥給藥精密注射系統(tǒng)實現基礎量注射。具體的原理如下
1、該注射泵充分利用全自動機械手表改制機芯全自動和計時功能提供給注射泵自動、 定時、按技術方案所要求的基礎量驅動注射泵的全天候注射動力1)驅動當人佩帶上該泵后，人體以全自動機械手表的“全自動”功能獲取并儲存所需的運動能量，以此作為注射泵微量注射的驅動動力；2)定時以手表的時間計測功能實現按個性化技術方案的自動、 定時、按技術方案基礎量的胰島素微量注射，所述技術方案基礎量為該注射泵注射調整精度范圍為0.廣2u/h (u為單位胰島素量)，注射步長為300s即5min/次。該泵和所有其他市售注射泵一樣餐前加量注射由人工操作餐前加量注射系統(tǒng)完成。2、采用技術方案調整凸輪裝置來調節(jié)各個時段的注射基礎量，保證技術方案基礎量的實施，這是本發(fā)明中的核心關鍵技術。技術方案調整凸輪裝置工作原理如下在基本圓環(huán)盤上并沿圓周方向M等分排列安裝M個結構相同、可按技術方案注射量的大小成比例沿徑向調整其位置、端部帶圓柱滾子軸承的精密螺旋調整機構，即每個時段對應一個精密螺旋調整機構裝置；另一方面，兩精密螺旋調整機構間根據注射步長的要求須被12等分以實現5分鐘/次的注射，但由以上結構設計可知，兩精密螺旋調整機構裝置滾子間是不連續(xù)的，不是一個完整有效的凸輪輪廓表面，不能直接推動具有彈性回復的圓珠滾子從動推桿機構實現直動，因此在兩滾子間須增加一個過渡結構面，以保證凸輪從動桿能順利傳動；實際結構為在M個圓珠滾子內側和具有彈性回復的圓珠滾子從動推桿機構間加一活動彈性環(huán)，從動推桿機構的滾子在彈簧的作用下將彈性環(huán)壓在精密螺旋調整機構的滾子表面上， 當圓盤轉動時三者隨動形成凸輪輪廓，這樣從動推桿的運動就和普通凸輪工作原理相同。3、摩擦輪式無級變速器的傳動比大小代表了各時刻的注射量的大小。從動推桿推動傳動帶沿摩擦輪式無級變速器軸向運動，由此改變摩擦輪式無級變速器的傳動比，從而改變無級變速器中從動摩擦輪的轉動速度，該從動摩擦輪進一步驅動注射泵的推藥及注射系統(tǒng)實現胰島素精密注射，轉速的快慢即為基礎注射量的大小變化，也即完成了按技術方案的注射要求；另一方面，摩擦輪式無級變速器在機械手表改制機芯及其相應的傳動系統(tǒng)的驅動下，以以上的瞬時傳動比或速度，進一步傳動至齒輪齒條精密注射機構，直至驅動推注藥系統(tǒng)完成注射。4、檢測報警系統(tǒng)主要完成注射系統(tǒng)可能出現的意外故障的檢測及其報警，主要是防止出現堵塞、注射不順暢或藥劑用完等可能產生低血糖反應危及人的生命時的機器故障預警，以保證人的生命安全，同時也保證機器的維修和維護及系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如出現堵塞等故障時注射系統(tǒng)的壓力會突然發(fā)生變化超過設定閾值，由檢測報警系統(tǒng)微動開關發(fā)出相應的動作指令使鬧鈴響起。5、將注射泵其他結構做成一個活動整體形成一個泵體，在泵體外做出所述餐前加量注射機構并安裝在所述防水防震防摔模塊殼體結構中。6、該泵采用全自動機械手表驅動無須電源，不必更換電池；采用全自動機械式結構無須電源，使用、生產中無類似于電池、電路板等“三廢”污染產生，報廢后可回收利用，對環(huán)境無污染，低碳環(huán)保；另一方面，與現在市面上所售昂貴的注射泵相比性價比具有相當的優(yōu)勢，精度上滿足使用要求，從而極大地降低制造、購置和使用成本，減輕患者經濟負擔，造?；颊摺Ｓ幸嫘Чc現有技術相比，本發(fā)明采用全自動機械方式驅動，無須電源、電路，使用、生產、報廢都無污染殘余，對環(huán)境無影響且報廢后仍可回收利用，結構可靠，重量輕，購置和使用成本低，大大減輕患者經濟負擔，因此本發(fā)明將有力地促進糖尿病人的治療效果減輕經濟和精神壓力，提高生活質量水平，取得較好的經濟和社會效益。


圖1為本發(fā)明的工作原理框圖； 圖2為本發(fā)明的結構裝配簡圖3為圖2的俯視圖4為本發(fā)明中摩擦輪無級變速器結構示意圖5為本發(fā)明中推注藥系統(tǒng)、餐前加量注射機構、檢測報警系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。該注射泵在結構設計方法具有以下特點1)在設計制造的技術手段上采用了多種現代設計方法和計算機輔助應用技術，以提高設計的質量、效率，降低設計成本；2)采用機械結構組合部件，降低材料和制造成本，給患者以經濟、安全、可靠的治療器械，現結合該泵的相關技術要求及各部件工作結構示意1至圖5所示來說明其結構注射泵主要部件包括按照注射要求訂制的全自動機械式機械手表改制機芯20、帶式摩擦輪無級變速器 5、技術方案調整凸輪裝置、齒輪齒條精密注射傳動機構1、餐前加量注射機構7、檢測報警系統(tǒng)8、推注藥系統(tǒng)19及防水防震防摔泵殼體6等機構系統(tǒng)組成。在機芯20上設有與技術方案調整凸輪裝置連接的輸出軸，技術方案調整凸輪裝置與無級變速器5相連，無級變速器5通過齒輪齒條精密注射傳動機構1與推注藥系統(tǒng)19連接，餐前加量注射機構7與推注藥系統(tǒng)19相連，將全自動機械式機械手表改制機芯20、帶式摩擦輪無級變速器系統(tǒng)5、技術方案調整凸輪裝置、齒輪齒條精密注射傳動機構1、檢測報警系統(tǒng)8、推注藥系統(tǒng)19做成一個活動整體形成一個泵體，在泵體外做出餐前加量注射機構7并將泵體和餐前加量注射機構7安裝在防水防震防摔模塊殼體6中。各系統(tǒng)或機構具體說明實施方式如下
1、本發(fā)明所述按照注射要求訂制的全自動機械式手表改制機芯20，采用全自動機械式手表的工作原理、參數按照注射泵的技術要求訂制的機械手表改制機芯結構形式。直接從手表廠家訂貨。為了保證泵在工作時的動力要求、可靠性及其經濟性要求，考核的主要參數包括瞬時驅動功率、最大驅動功率、時計功能、使用壽命、可靠性及可維修維護性等。經過調研確定為由上海新世紀表業(yè)有限公司生產“上海牌” SH546型全自動單歷機械手表改制機芯為改制原型，具有成本低、壽命長、可靠性好、售后服務及時方便等優(yōu)點；改制原則及方法根據胰島素注射泵是實現模擬胰島素在人體內分泌規(guī)律該泵設計為實現“一天M小時全天候，每5分鐘輸注1次基礎量”的注射要求，這樣所述設計訂制的機芯基本參數及結構為1)去掉秒針結構輸出的運動；2)時針結構部分每轉1圈為M小時；3)分針結構部分改為每5分鐘輸出運動一次，每次持續(xù)10 20秒；4)秒分時的傳動比改制為1 300 1800 ； 5)為保證在各種狀態(tài)下的功率要求，即根據傳動計算的要求改進提升全自動機械式手表改制機芯20包括手工和全自動兩種儲能功能部分在內所有的結構尺寸；6)增加鬧鐘或(和) 振動功能。2、技術方案調整凸輪裝置主要包括端部帶滾子的從動推桿10、精密螺旋調整機構3、基本圓環(huán)盤16、彈性環(huán)9，其中基本圓環(huán)盤16為中間Φ45πιπι孔、Si青銅材料環(huán)形盤零件，采用三點旋轉支撐在泵的殼體6上。技術方案調整凸輪裝置的形成原理及方法基本圓環(huán)盤16沿圓周方向M等分排列安裝M個結構相同、可按注射量的大小成比例沿徑向調整其位置、端部帶圓柱滾子軸承的精密螺旋調整機構3，即每個時段對應一個精密螺旋調整機構3以形成調整凸輪輪廓，在基本圓環(huán)盤16周向內還裝有滾子從動推桿10形成凸輪機構；另一方面，兩精密螺旋調整機構間根據注射步長的要求須被12等分以實現5分鐘 /次的注射。調整從動推桿10推動摩擦輪無級變速器5的傳動帶12改變在摩擦輪上軸向位置，該位置對應相應的注射基礎量，實現摩擦輪的無級調速。摩擦輪無級變速器5通過固定支架207也安裝在基本圓環(huán)盤16孔內并與基本圓環(huán)盤16呈垂直安裝結構。全自動機械
8式手表改制機芯20的輸出軸18通過齒輪對17傳動到基本圓環(huán)盤16驅動本發(fā)明所述技術方案調整凸輪裝置，其中齒輪對中的從動齒輪安裝在基本圓環(huán)盤16外側上；在基本圓環(huán)盤 16的另一側面上同心安裝內齒輪對傳動系統(tǒng)15，內齒輪對傳動系統(tǒng)15將運動傳動至帶式摩擦輪無級變速器5上的主動摩擦輪203，經傳動帶12傳動至從動摩擦輪201，在從動摩擦輪201上同軸安裝有錐齒輪傳動，改變運動方向后進一步傳動至齒輪齒條精密注射傳動機構1，直至驅動推注藥系統(tǒng)19完成注射。在基本圓環(huán)盤16的周向上M等分鉆有M個精密螺紋孔，孔內安裝有按M小時為一工作循環(huán)周期的24只精密螺旋調整機構3，精密螺旋調整機構3可在手工調節(jié)機構的作用下實現M小時任一時段調整精度為0. lu/h注射量技術方案的調整，手工調節(jié)機構為另外附加的；精密螺旋調整機構3的基本結構為一端為焊裝Φ 2微型圓柱滾子軸承、另一端為精密制造螺距Imm的Μ5 6細牙螺紋且頭部為內六角孔。兩兩相鄰的精密螺旋調整機構3的端部是不連續(xù)的，不能形成完整的凸輪輪廓，因此在精密螺旋調整機構3的端部與從動推桿10端部間加裝了一種特殊的既要能產生一定的彈性變形又要具有一定強度的彈性環(huán)9，彈性環(huán)9的材料為日本Cu&i37黃銅；同時采用彈性壓緊機構11將彈性環(huán)9的活動限制在三個精密螺旋調整機構3的端部之間，這樣可以形成具有較好的類似于二次擬合曲線平滑過渡的凸輪實際輪廓表面，從而可以較好地實現對從動推桿10推動運動。彈性壓緊機構11還有防止人突然劇烈動作時彈性環(huán)9、從動推桿10 等由于慣性而脫開精密螺旋調整機構3，可能破壞系統(tǒng)中的彈簧彈性或使傳動系統(tǒng)齒輪輪齒斷裂、失效等的發(fā)生。3、帶式摩擦輪無級變速器5主要由傳動帶12、傳動帶撥桿206及驅動齒輪機構 204(驅動齒輪機構204與從動推桿10聯(lián)接，驅動齒輪機構204中心固定在支架205上)、主動摩擦輪203、從動摩擦輪201、齒輪齒條傳動機構4等組成。帶式摩擦輪無級變速器5是一種常用的機械式間接接觸的、帶式傳動摩擦無級變速裝置，以下簡稱變速器。變速器5由支架207支撐安裝在基本圓環(huán)盤16內，并與該基本圓環(huán)盤16成垂直安裝，從動推桿10通過齒輪齒條傳動機構4推動變速器5上的傳動帶12改變其在摩擦輪上的軸向位置實現無級調速，從而調節(jié)變速器5的傳動比和從動摩擦輪201的轉動速度；另一方面，變速器5在機械手表改制機芯20及輸出軸18、傳動齒輪對17、基本圓環(huán)盤16、內齒輪對傳動系統(tǒng)15， 的驅動下，以以上的瞬時傳動比或速度，進一步傳動至齒輪齒條精密注射傳動機構1，直至驅動推注藥系統(tǒng)19完成微量注射。根據注射基礎量的注射范圍，經計算變速器5主從輪的傳動比確定為5 1/5，主從輪小端直徑取Φ3πιπι，大端則為Φ 15mm，兩輪安裝間隙為1mm， 輪的設計長度為30 mm，材料鑄鋁青銅，機械性能較好，切削性好。4、推注藥系統(tǒng)19是胰島素注射泵與人體相連接的注射部分，主要包括注射活塞 13、活塞推桿309、活塞缸310、精密注射機構、針頭(圖中未全部畫出或標號)、軟針管及其連接接頭(圖中未畫出)等組成。變速器5傳動來的動力推動由齒輪傳動機構305、306、307、 308所組成的精密注射機構，再進一步推動活塞推桿309、注射活塞13實現注射，針頭與人體相連并通過連接接頭與軟針管拆卸、裝配，軟針管通過連接接頭還與活塞缸310相連。這些零部件都是常見的醫(yī)用物品，可直接采用外購訂制，經比較選用福尼亞牌胰島素泵所用的推注藥結構。注射量的多少或快慢由所述摩擦輪無級變速器5、技術方案調整凸輪裝置控制決定。5、餐前加量注射機構7由手工方式完成餐前等需要大劑量胰島素的注射，包括螺旋注射機構301、劑量刻度顯示窗口 302、頂桿機構303等組成。將注射泵其他結構做成一個活動整體形成一個泵體，在泵體外做出所述餐前加量注射機構7并安裝在所述防水防震防摔模塊殼體6結構中。結構原理與胰島素常用的注射筆相同。6、檢測報警系統(tǒng)8主要完成系統(tǒng)可能出現的意外故障的檢測及其報警，特別是可能危及人的生命機器故障的預警以保證人的生命安全，同時也保證機器的穩(wěn)定運行，實現微量注射與餐前加量的互鎖。主要包括微動開關304、機械鬧鐘。一方面系統(tǒng)要求微量注射與餐前加量兩者不同時工作，以防系統(tǒng)被意外破壞，實現微量注射與餐前加量互鎖由筆式注射結構7通過控制微量齒輪齒條精密注射傳動機構1任一齒輪軸上安裝的離合器實現與推注藥系統(tǒng)19的互鎖，與此同時解除檢測報警系統(tǒng)8的作用；另一方面，當出現堵塞、注射不順暢或藥劑用完等可能產生低血糖反應危及人的生命時的機器故障預警，以保證人的生命安全，同時也保證機器的維修和維護及泵系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如出現針頭堵塞等故障時齒輪齒條精密注射傳動機構1內的壓力會突然或逐步變化超過微動開關304設定閾值，由檢測報警系統(tǒng)8微動開關304發(fā)出相應的動作指令使機械手表改制機芯20內的鬧鈴響起。 其中微動開關采用歐姆龍SS-5。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種全自動機械式胰島素注射泵，其特征在于，包括利用其全自動和計時功能提供給注射泵自動、定時、按技術方案所要求的基礎量驅動注射泵全天候注射動力的機械手表改制機芯、帶式摩擦輪無級變速器、技術方案調整凸輪裝置、齒輪齒條精密注射傳動機構、 餐前加量注射機構、推注藥系統(tǒng)，在所述機械手表改制機芯上設有與技術方案調整凸輪裝置連接的輸出軸，所述帶式摩擦輪無級變速器與技術方案調整凸輪裝置呈相互垂直安裝， 所述帶式摩擦輪無級變速器通過齒輪齒條精密注射傳動機構與推注藥系統(tǒng)連接，所述餐前加量注射機構與推注藥系統(tǒng)相連；所述機械手表改制機芯通過輸出軸輸出驅動動力至技術方案調整凸輪裝置，所述技術方案調整凸輪裝置驅動帶式摩擦輪無級變速器、齒輪齒條精密注射傳動機構，最后驅動推注藥系統(tǒng)完成基本量微量注射。
2.根據權利要求1所述的全自動機械式胰島素注射泵，其特征在于，所述技術方案調整凸輪裝置包括基本圓環(huán)盤、端部帶滾子的從動推桿、彈性壓緊機構、精密螺旋調整機構、 彈性環(huán)；所述基本圓盤沿圓周方向M等分排列安裝M個結構相同、可按所設定的注射量大小成比例沿徑向調整其位置的精密螺旋調整機構，精密螺旋調整機構的基本結構為一端為焊裝Φ2微型圓柱滾子軸承、另一端為精密制造螺距Imm的M5 6細牙螺紋且頭部為內六角孔；所述無級變速器安裝在基本圓環(huán)盤的孔內并與基本圓環(huán)盤垂直安裝，所述彈性環(huán)設在精密螺旋調整機構的圓柱滾子軸承與從動推桿的滾子之間；從動推桿的滾子在彈性壓緊機構的作用下將彈性環(huán)壓在精密螺旋調整機構的滾子表面上，當圓盤轉動時彈性環(huán)、精密螺旋調整機構和從動推桿三者隨動形成凸輪輪廓；同時彈性壓緊機構將彈性環(huán)的活動限制在三個精密螺旋調整機構的端部之間。
3.根據權利要求2所述的全自動機械式胰島素注射泵，其特征在于，所述帶式摩擦輪無級變速器包括傳動帶、傳動帶撥桿、主動摩擦輪、從動摩擦輪；所述傳動帶與傳動帶撥桿相連，所述主動摩擦輪通過傳動帶與從動摩擦輪連接，所述從動推桿通過齒輪傳動機構傳動動力至所述傳動帶撥桿。
4.根據權利要求1所述的全自動機械式胰島素注射泵，其特征在于，還包括報警裝置， 所述報警裝置包括微動開關和報警器，所述報警器設在所述機械手表改制機芯的內部，設定所述微動開關的閾值，微動開關感應精密注射系統(tǒng)內的壓力，所述報警器接收微動開關發(fā)出的動作指令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全自動機械式胰島素注射泵，包括機械手表改制機芯、帶式摩擦輪無級變速器、技術方案調整凸輪裝置、齒輪齒條精密注射傳動機構、餐前加量注射機構、推注藥系統(tǒng)等組成，一方面機芯輸出軸驅動技術方案調整凸輪裝置，進一步驅動帶式摩擦輪無級變速器、齒輪齒條精密注射傳動機構，最后驅動推藥給藥系統(tǒng)完成基本量微量注射；另一方面凸輪裝置上的從動推桿推動帶式摩擦輪無級變速器上的傳動帶改變在摩擦輪上的軸向位置，從而調節(jié)帶式摩擦輪無級變速器的傳動比。本發(fā)明采用全自動機械方式驅動、環(huán)保、安全可靠、能降低使用成本，因此將有力地促進糖尿病人的治療效果減輕經濟和精神壓力，提高生活質量水平，取得較好的經濟和社會效益。
文檔編號A61M5/20GK102526840SQ201110426659
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年12月19日
發(fā)明者張石平 申請人:淮海工學院