自动胰岛素注射器的设计

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1、万方数据第26卷第4期2007年8月北京生物医学工程BeijingBiomedicalEngineeringV01．26No．4August2007自动胰岛素注射器的设计李开元王卫东贾莉摘要设计了一种全自动胰岛素注射器。利用变化电磁场使针管运动完成自动注射穿刺，利用微型步进电机精确控制注射药量，利用微处理器控制注射推药过程和存储每天用药信息。此全自动胰岛素注射器将为需要长期注射胰岛素来调节血糖的糖尿病患者提供方便和减轻痛苦。关键词胰岛素注射器；设计中图分类号R318．06文献标识码A文章编号1002—320

2、8(2007)04—0399—02ThedesignofautoinjectorforinsulinLIKaiyuan，WANGWeidong，JIAlLiDepartmentofBiomedicalEngineeringLarboratory，PLAGeneralHospital，Be彬ng100853【Abstract】Thepapershowsadesignofautoinjectorforinsulin．Theelectromagneticfielddrivesthepinheadtoautoinj

3、ect．Thecapacityofinsuliniscontrolledbywalkingmoor．Themicroprocessorcontrolstheinjectionandsavestheinformationofinjectioneveryday．Thisautoinjectorwillbringconvenienceanddecreasepainforthemwhomustinjectinsulintoadjusttheirbloodsugarforlongtime．【Keywords】insu

4、lininjector；design当今社会，糖尿病已成为继心血管病、脑血管病、癌症之后的第四号杀手。针对糖尿病患者，更有效的方法便是长期注射胰岛素，目前市场上出现了多种用于长期定量注射胰岛素的注射器和胰岛素泵。其中比较有代表性的是诺和笔，其方便易用和痛苦小等优点受到广大糖尿病患者的欢迎。但是由于目前所有的胰岛素注射器无论采用何种设计，都是需要患者靠家属或自己在身体的相应部位进行穿刺和推药，诺和笔采用了更加细的针头，更加精确的螺纹调整剂量，但是因为患者家属或患者本身大多数并没有接受过穿刺和推药的训练，在操作

5、手法上往往会导致力量、速度和角度的偏差从而穿刺失败，造成一次性针头的浪费，并引起疼痛、出血甚至针头折断等不良后果，大大增加了患者不必要的痛苦。针对于此，本论文尝试了一种依靠脉冲磁场来完成注射器的自动穿刺，利用精确的步进电机来完成药液的准确推入的自动胰岛素注射器的设计，希望最大程度上的缓解糖尿病患者由长期注射胰岛素带来的痛苦。同时微处理器的自动控制和每次注射信息的自动存储也大大方便了糖尿病患者。作者单位：中国人民解放军总医院生物医学工程室(北京100853)作者简介：李开元(1979一)，男，工程师，主要从事

6、医用电予学仪器的研发1总体结构自动胰岛素注射器的总体结构图如图1所示。图1胰岛素注射器结构Fig1Structuralfigureofinjectorforinsulin1．1针筒结构针筒前端套有橡胶垫圈，用于注射时贴住患者皮肤，增加了舒适度。针筒的中前部绕有线圈，构成一个螺线管，线圈中通过脉冲电流，由毕奥一萨法定理可知螺线管内部磁感应强度为：B2／1,onI式中，rt为匝数；，为通过电流。根据右手螺旋法则可判断其内部磁场方向1．2药液筒结构药液筒外壁涂有磁粉，使之具有磁体特性，前端装有一次性针头，后端装有

7、活塞，活塞杆中空内部旋有内螺纹，步进电机的输出轴旋有外螺纹，二者形成螺杆传动结构，依靠步进电机的旋转而使活塞前后万方数据·400·北京生物医学工程第26卷移动(见图2)。图2螺杆传动结构Fig2Drivingstructurebyscrew1．3控制电路控制电路用来控制产生正(逆)向磁场的脉冲电流，由于药液筒具有磁体特征，则在针筒的外绕螺线管内的产生的磁场力下发生运动；控制电路依照用户设定的胰岛素注射量来驱动步进电机的转速和旋转角度，使药液能匀速推入患者体内，同时将注射量、时间等信息通过液晶显示屏反馈给患者

8、，并存储到存储介质芯片。2操作步骤操作上的简单易用，痛苦小也是本设计的特点和追求的目标，因此本设计的初步操作步骤也比较简单，步骤如下：①填装药液(直接填装药液筒，药液用完前不必填装)、更换一次性针头。②设定本次胰岛素注射量(沿用上次的注射量则不用设定)。③注射部位消毒。④将针筒前端垫圈抵于注射部位。⑤启动注射开关(则自动完成注射穿刺、推药、拔出针头)。⑥移开针筒，注射部位消毒。注射器自动存储本次注射信息。3电子学