具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺的制作方法

1.本发明主要涉及医疗器械领域，特别涉及一种具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺。


背景技术：

2.糖尿病主要是人体胰腺功能异常导致的代谢类疾病，糖尿病为终身疾病，目前医疗技术尚无法根治糖尿病，只能通过稳定血糖来控制糖尿病及其并发症的发生和发展。正常的人体胰腺可自动监测人体的血液葡萄糖含量的变化，并自动分泌所需的胰岛素。目前，用于稳定血糖的医疗设备的工作方式为：通过植入人体皮下组织的葡萄糖传感器，实时动态监测人体血糖变化；再通过植入人体皮下组织的软管，可连续24小时向人体皮下组织精确输注胰岛素。
3.这种方式需要在人体皮肤表面多处穿刺分别放置传感器探头和输注软管。即使目前有一些设备能够将传感器探头和输注软管集成在一个设备中，但是还需要在不同的位置分别穿刺，增加了用户感染的风险。
4.因此，现有技术亟需一种在一个位置穿刺即可同时完成检测和输注目的。


技术实现要素：

5.本发明实施例公开了一种具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺，输注软管上设置多个电极，输注软管本身作为输注通道并设置有检测电极。一次在一个位置穿刺，即可完成分析物检测和药物输注，降低了用户感染的风险。
6.本发明公开了一种具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺，包括：输注单元，输注单元包括：储药单元；分别与螺杆相连接的活塞和设置有轮齿的驱动轮，驱动轮通过转动驱动螺杆运动，以推动设置于储药单元中的活塞前进；与驱动轮相配合运作的驱动单元，驱动单元至少包括互相配合运作的第一驱动单元和第二驱动单元，第二驱动单元驱动螺杆前进；与第一驱动单元相连接的动力单元，动力单元对第一驱动单元施加不同方向的力使驱第一驱动单元具有多种不同的运作模式，进而使所述输注单元具有多种不同的单位输注量或输注速率；程序单元，程序单元包括输入端和输出端，输入端包括多个电连接区，以接收体液分析物参数信号，输出端和和动力单元电连接，根据接收到的体液分析物参数信号，程序单元控制输注单元是否进行药物输注；和设置有至少两个检测电极的输注软管，输注软管为药物输注通道，电极设置于输注软管的管壁，当输注软管被安装至工作位置时，输注软管与输注单元连通，药物经输注软管流向体内，且不同的电极分别与不同的电连接区电连接，以将体液分析物参数信号输入程序单元。
7.根据本发明的一个方面，电极设置于输注软管管壁外表面或者设置于输注软管管壁中。
8.根据本发明的一个方面，电极设置于输注软管管壁外表面，当输注软管被安装至工作位置时，不同的电极分别直接与不同的电连接区电连接。
9.根据本发明的一个方面，电极设置于输注软管皮下部分管壁外表面，输注软管管壁外表面还设置有与电极电连接的电极导线，当输注软管被安装至工作位置时，不同的电极导线分别与不同的电连接区电连接。
10.根据本发明的一个方面，输注软管包括内层管和至少一层外层管，外层管设置于内层管的外部，内层管用于输注药物。
11.根据本发明的一个方面，至少一个电极设置于内层管外壁与最外层的外层管之间。
12.根据本发明的一个方面，输注软管被安装至工作位置时，位于内层管管壁外表面的电极完全裸露在皮下组织液中，或者被外层管全部或部分覆盖。
13.根据本发明的一个方面，当位于内层管管壁外表面的电极被外层管全部或者部分覆盖时，外层管的管壁材料为渗透膜或者半渗透膜。
14.根据本发明的一个方面，电极包括工作电极和辅助电极，工作电极和辅助电极的数量分别为一个或多个。
15.根据本发明的一个方面，辅助电极为对电极，或者辅助电极包括对电极和参比电极。
16.根据本发明的一个方面，多个电极组成一个或多个电极组合，每个电极组合包括工作电极与辅助电极，程序单元使用一个或多个电极组合检测体液分析物参数。
17.根据本发明的一个方面，输入端为弹性件，弹性件包括导电胶条、定向导电的硅胶、导电环、导电球中的一种或多种组合。
18.根据本发明的一个方面，输注单元包括多个输注子单元，多个输注子单元分别与输出端电连接，程序单元选择控制输注子单元是否输出药物。
19.根据本发明的一个方面，闭环人工胰腺由多个部分组成，输注单元和程序单元设置于不同的部分中，不同的部分之间通过防水插塞连接。
20.根据本发明的一个方面，第一驱动单元的运作模式包括第一驱动单元单向运动的幅度、往复运动的幅度或者运动速率，第一驱动单元多种不同的所述运作模式包括多种不同运动幅度的单向运动或往复运动，或者多种不同的运动速率。
21.根据本发明的一个方面，第一驱动单元包括至少一个驱动端，第二驱动单元包括至少一个设置有轮齿的驱动轮，驱动端推动轮齿前进以使驱动轮转动。
22.根据本发明的一个方面，驱动单元还包括转轴，第一驱动单元包括至少两个驱动端，第二驱动单元包括两个固定连接的驱动轮，每个驱动轮至少与一个驱动端相互配合。
23.根据本发明的一个方面，还包括底座，第二驱动单元活动装配于底座上，底座与第二驱动单元摩擦配合。
24.根据本发明的一个方面，还包括限位部件，限位部件活动装配于底座上以限定第二驱动单元的位置，限位部件与第二驱动单元摩擦配合。
25.与现有技术相比，本发明的技术方案具备以下优点：
26.本发明公开的具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺中，输注软管包括至少两个检测电极。输注软管同时起到电极检测和药物输注的作用，一次在一个位置穿刺，即可完成分析物检测和药物输注，降低了用户感染的风险。另外，当输注软管被安装至工作位置时，输注软管与输注单元连通，药物经输注软管流向体内，且不同的电极分别与不同的电连接
区电连接，以将体液分析物参数信号输入程序单元。通过这样的设计，用户将闭环人工胰腺贴在皮肤表面后，按下安装输注软管的安装装置。当输注软管被安装至工作位置后，闭环人工胰腺可开始工作。这种方式减少了用户使用前的操作步骤，改善了用户的体验。再者，闭环人工胰腺还具有多种不同的药物输注速率或者单位输注量供用户或者系统选择，增强了用户体验。
27.进一步的，当位于内层管管壁外表面的电极被外层管全部或者部分覆盖时，外层管的管壁材料为渗透膜或者半渗透膜。采用渗透膜或者半渗透膜的管壁只能允许特定分析物透过，减弱其它物质的干扰，提高分析物参数的检测准确性，同时也灵活选择电极的位置设计。
28.进一步的，多个电极组成一个或多个电极组合，每个电极组合包括工作电极与辅助电极，程序单元选择一个或多个电极组合检测体液分析物参数。一方面，当一个电极组合出现故障，程序单元可以根据情况选择其他电极组合进行检测，确保体液信号的检测过程不间断。另一方面，程序单元可以选择多个电极组合同时工作，将同一时刻同一参数的多组数据进行统计分析，提高分析物参数的检测准确性，进而发出更准确的输注信号。
29.进一步的，输注单元包括多个输注子单元，多个输注子单元分别与输出端电连接，程序单元选择控制输注子单元是否输出药物。多个子单元中放置不同的药物，程序单元选择向不同的输注子单元发送药物输注指令，实现对体液分析物参数精确控制。
30.进一步的，第一驱动单元的运作模式包括第一驱动单元单向运动的幅度、往复运动的幅度或者运动速率，第一驱动单元多种不同的所述运作模式包括多种不同运动幅度的单向运动或往复运动，或者多种不同的运动速率。用户或者闭环系统可以根据身体的实际需求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。
31.进一步的，第二驱动单元活动装配于底座上，底座与第二驱动单元摩擦配合。摩擦配合能够增大第二驱动单元在运动时受到的摩擦力。当第一驱动单元不进行实际驱动时，第二驱动单元停止运动，确保药物输注量的准确性，消除安全隐患。
附图说明
32.图1为根据本发明一个实施例具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺工作流程图；
33.图2为根据本发明一个实施例输注单元的内部结构示意图；
34.图3为图2中驱动单元和动力单元的局部结构俯视图；
35.图4为根据本发明一个实施例驱动部件往复旋转幅度示意图；
36.图5a
‑
图5b为根据本发明一个实施例驱动轮和底座或限位部件摩擦配合的结构示意图；
37.图6a
‑
图6d为根据本发明一个实施例驱动部件、转轴、复位部件和前进部件的结构示意图；
38.图7a
‑
图7b为根据本发明另一个实施例前进部件的动力方向与螺杆前进方向不平行的结构示意图；
39.图8为根据本发明又一个实施例驱动单元包括两个驱动部件和一个转轴的结构示意图；
40.图9为根据本发明再一个实施例驱动单元包括两个转轴和两个驱动部件的结构示意图；
41.图10a
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图10b为根据本发明再一个实施例驱动部件的两个驱动端分别与两个驱动轮相互配合的结构示意图；
42.图11a
‑
图11b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；
43.图12a
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图12b为根据本发明再一个实施例驱动部件设置于两个驱动轮之间的结构示意图；
44.图13a为根据本发明一个实施例具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺的输注软管位于安装位置的剖面示意图；
45.图13b为根据本发明一个实施例具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺的输注软管位于工作位置的剖面示意图；
46.图14a
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图14b为根据本发明另一个实施例具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺的俯视示意图；
47.图15a
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图15b为根据本发明一个实施例输注软管上设置两个电极的局部纵向剖面图；
48.图16a
‑
图16c为根据本发明另一个实施例输注软管和两个电极的局部纵向剖面图；
49.图17为根据本发明又一个实施例输注软管上设置三个电极的局部纵向剖面图；
50.图18为根据本发明再一个实施例输注软管包括内层管和外层管的的局部纵向剖面图。
具体实施方式
51.如前所述，现有技术的输注设备在维持体液参数稳定时，检测和输注分开进行，需要在人体表面多处穿刺，增大用户痛感的同时，也增加了用户感染的风险。
52.经研究发现，造成上述问题的原因为：传感器检测设备和药物输注设备为两个独立的单元。或者即使两者集中在一体结构上，也会在体表形成多个穿刺位置。
53.为了解决该问题，本发明提供了一种具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺，输注软管本身作为输注通道并设置有检测电极，一次一个位置穿刺即可实现检测和输注的目的。
54.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。
55.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。
56.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。
57.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。
58.图1为本发明实施例具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺工作流程图。
59.本发明实施例具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺包括三个基本部分：电极、程序单元和输注单元。体液分析物参数信息被电极获得，转化为电信号。通过电极和/或电极导线，电信号被传入程序单元。经过分析体液分析物参数信号，程序单元通过动力单元向输注单元发送药物输注信号以控制输注单元进行药物输注，进而稳定体液参数。体液分析物参数实时被电极检测，不断进行检测输注循环。此过程不需要人为干预，直接通过程序分析来完成，以控制体液参数的稳定。
60.图2为本发明实施例输注单元的内部结构示意图。
61.输注单元内部结构主要包括储药单元1110、活塞1120、螺杆1130、驱动单元和动力单元。
62.储药单元1110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。
63.活塞1120用于将液体药物输注到体内。
64.螺杆1130与活塞1120相连接，进而推动活塞1120向前运动，以达到输注药物的目的。螺杆1130为刚性螺杆或柔性螺杆。当螺杆1130为柔性螺杆时，螺杆1130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。
65.驱动单元可驱动螺杆1130前进。驱动单元包括互相配合运作的第一驱动单元和第二驱动单元，第二驱动单元与螺杆1130相连接。在这里，互相配合运作是指当第一驱动单元以某种方式或模式运作时，第二驱动单元能够执行相关联的运作方式或运作模式，以实现驱动螺杆1130运动和完成药物输注的目标。下文两者互相配合运作的意义与此处的意义相同。
66.在这里需要说明的是，运作方式与运作模式属于不同的技术概念。运作方式是指第一驱动单元具体的工作方法或工作形式，如单向运动、往复运动等。运作模式表示由第一驱动单元的运作方式带来的效果，如运动幅度、运动速率等。其中，单向运动包括线性单向运动或者单向转动。往复运动包括线性往复运动或者往复旋转。
67.本发明的实施例并不限制第一驱动单元和第二驱动单元的类型或结构关系，只要能够满足两者相互配合运作以完成药物输注的条件即可。如在本发明的一个实施例中，第一驱动单元和第二驱动单元均为齿轮。如在本发明的另一个实施例中，第一驱动单元为线性往复运动的棘爪，第二驱动单元为棘轮。如在本发明的又一个实施例中，第一驱动单元为气囊，第二驱动单元为直接推动螺杆1130前进的驱动杆，气囊的收缩和舒张带动驱动杆往复运动。如在本发明的再一个实施例中，驱动单元还包括一个或多个与第一驱动单元或第二驱动单元连接配合的辅助驱动单元，而第一驱动单元和第二驱动单元并不直接接触或连接。辅助驱动单元通过向第二驱动单元传递第一驱动单元的运作方式或运作模式，使第二驱动单元执行与第一驱动单元相关联的运作方式或运作模式。
68.由于第一驱动单元为主动结构，第二驱动单元为从动结构，因此动力单元与第一驱动单元相连接并向第一驱动单元施加动力，使第一驱动单元具有多种不同的运作模式，
如不同的单向运动幅度、往复运动幅度或者运动速率。在这里，动力单元与第一驱动单元的连接方式包括机械连接或电连接。
69.具体的，在本发明实施例中，动力单元包括第一动力单元和第二动力单元。因此，第一动力单元和第二动力单元分别与第一驱动单元电连接或机械连接，并向第一驱动单元施加动力。第一驱动单元的运作方式包括单向运动或往复运动，下文将结合不同实施例进行详细叙述。
70.第一驱动单元包括至少一个驱动部件1150，第二驱动单元包括至少一个设置有轮齿1141的驱动轮1140。驱动单元还包括转轴1160，驱动部件1150包括至少一个驱动端1151。具体的，在本发明实施例中，第一驱动单元为一个驱动部件1150，驱动部件1150包括一个驱动端1151，第二驱动单元为一个设置有轮齿1141的驱动轮1140，第一动力单元为前进部件1180，第二动力单元为复位部件1170，如图2所示。优选的，驱动轮1140为棘轮，轮齿1141为棘轮齿。棘轮能够更容易被推动。
71.复位部件1170包括电驱动型线性驱动器、电加热型线性驱动器或者弹性件。弹性件的种类包括但不限于压缩弹簧、拉伸弹簧、扭力弹簧、弹片、弹性板、弹性棒、弹性橡胶等。弹性件能够不借助外力自动将驱动部件1150弹回复位。具体的，在本发明实施例中，复位部件1170为扭力弹簧。扭力弹簧更有利于驱动部件1150复位。
72.在本发明的另一个实施例中，复位部件1170为电驱动型线性驱动器或电加热型线性驱动器，如形状记忆合金。通电后，线性驱动器材料的物理形态发生变化，线性驱动器发生收缩形变，输出使驱动部件1150转动的动力。电流越大，线性驱动器的收缩形变量越大，动力就越大。明显的，当电流恒定，线性驱动器输出的驱动力就恒定。因此，线性驱动器能够输出稳定且可控的驱动力，使得药物输注的过程稳定可控，也增强了用户体验。
73.前进部件1180直接向驱动部件1150施加动力。前进部件1180包括电驱动型线性驱动器或者电加热型线性驱动器。具体的，在本发明实施例中，前进部件1180为形状记忆合金。
74.程序单元(未示出)与动力单元相连接。在本发明实施例中，程序单元对前进部件1180施加动力，驱动部件1150带动驱动端1151前进以推动轮齿1141前进，使驱动轮1140转动，输注单元进行药物输注。
75.图3为图2中驱动单元和动力单元的局部结构俯视图。
76.本发明实施例驱动部件1150驱动驱动轮1140转动的原理如下：程序单元控制前进部件1180以fp拉动驱动部件1150，驱动部件1150绕着转轴1160逆时针转动，带动驱动端1151推动轮齿1141前进，驱动轮1140转动以驱动螺杆1130向da方向前进，输注单元进行药物输注。此时，采用弹性件的复位部件1170产生逐渐增强的弹力fr。当前进部件1180停止提供动力，驱动部件1150在弹力fr的作用下绕着转轴1160顺时针转动，驱动端1151停止推动轮齿1141，驱动轮1140停止转动，螺杆1130停止前进，输注单元不进行药物输注。驱动端1151在轮齿1141表面滑动复位，直至驱动部件1150停止转动，驱动部件1150完成了一次往复旋转r。依此类推，驱动部件1150可完成多次往复旋转。明显的，本发明实施例输注单元在工作时，驱动轮1140的转动方式为间歇性转动，即转动
‑
停止
‑
转动
‑
停止
‑
...的方式。下文间歇转动的意义与此处的意义相同。
77.图4为本发明实施例驱动部件1150往复旋转幅度示意图。
78.请参考图4，本发明实施例驱动部件1150实现两种往复旋转幅度的原理如下：程序单元控制前进部件1180动力输出的大小，并结合复位部件1170的作用，驱动部件1150往复旋转，并使驱动端1151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表示前进部件1180动力的作用点s在往复旋转过程中的不同位置，图4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之间的运动距离可用于表示驱动部件1150的旋转幅度。具体的，在本发明实施例中，h1为轮齿1141的齿距，h1＝3h2。当前进部件1180按照指令使驱动端1151推动轮齿1141从e1前进到e2位置时，前进部件1180停止输出动力，复位部件1170使驱动端1151复位到e3位置后停止复位，驱动部件1150完成第一次往复旋转，驱动部件1150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1141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，前进部件1180再次输出动力，驱动端前端在前进距离h3的过程中，驱动轮1140不发生转动，输注单元不进行药物输注。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1141前进至e4位置，驱动轮1140转动，输注单元进行药物输注。前进部件1180停止动力输出，复位部件1170使驱动端1151复位到某一特定位置，如e5位置，驱动部件1150完成第二次往复旋转，驱动部件1150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)，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，驱动部件1150分别只在旋转幅度s1
‑
s2和s2
‑
s4下驱动驱动轮1140转动。由于两种模式下旋转幅度s1
‑
s2大于旋转幅度s2
‑
s4，因此，h1＞h4，且v1＞v2。因此，本发明实施例的输注单元具有两种不同的单位输注量。
79.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，输注单元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1150旋转的极限位置，在这里并不做具体限制。
80.需要说明的是，如上文所述，在本发明的实施例中，驱动端1151前进，输注单元不一定进行药物输注，只有驱动端1151推动轮齿1141前进，输注单元才进行药物输注。
81.驱动部件1150每一个转动幅度对应一个单位输注量。驱动部件1150具备多种不同转动幅度，因此输注单元具有多种不同的单位输注量。以胰岛素为例，本发明实施例输注单元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，输注单元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，输注单元的单位输注量包括0.005u、0.0075u、0.01u、0.025u、0.05u。
82.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。
83.这里需要说明的是，当h1＝h2时，输注单元的单位输注量始终保持v1，驱动部件1150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。
84.本发明另一个实施例还可以增大前进部件1180动力输出的频率，增大驱动部件1150往复旋转的频率，进而提高输注单元的药物输注速率。本发明实施例的输注单元均可以改变动力单元动力输出频率，使之具备多种输注速率。在这里，动力单元动力输出频率的变化能够改变第一驱动单元单向运动的速率、间歇运动的频率、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，下文将结合不同实施例详细叙述。
85.图5a和图5b为本发明实施例驱动轮1140和底座1190或限位部件1191的结构示意图。图5a、图5b为图3的主视图。
86.第二驱动单元运动可以直接驱动螺杆前进，完成药物输注。因此，当第一驱动单元不进行实际驱动时，第二驱动单元应当停止运动。如在本发明实施例中，当驱动端1151在轮齿1141表面滑动时，驱动端1151通过与轮齿1141接触向驱动轮1140施加一定的压力，确保驱动轮1140不转动。但明显的，由于轮齿1141和驱动轮1140圆周的结构特点，在不同位置，驱动端1151对驱动轮1140的压力不相等，因此，当驱动端1151在轮齿1141表面滑动时(复位运动或者滑动前进)，驱动轮1140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。
87.在本发明的一个实施例中，第二驱动单元活动装配于底座上，底座与第二驱动单元摩擦配合。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。在本发明的另一个实施例中，输注单元还包括限位部件，限位部件活动装配于底座上以限定第二驱动单元的位置，限位部件与第二驱动单元摩擦配合。
88.如图5a所示，驱动轮1140活动装配于底座1190上，两者互相摩擦配合。本发明实施例在位置a处(如虚线框所示)增大驱动轮1140和底座1190相对运动的摩擦力，以确保当驱动端1151在轮齿1141表面滑动时，驱动轮1140停止转动。
89.如图5b所示，在本发明的另一个实施例中，输注单元还包括限位部件1191。限位部件1191活动装配于所述底座1190上，以限定驱动轮1140的位置。限位部件1191与驱动轮1140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1191增大驱动轮1140在转动时受到的摩擦力，确保当驱动端1151在轮齿1141表面滑动时，驱动轮1140停止转动。
90.本发明其他实施例并不限制上述摩擦配合的位置，只要能够满足增大第二驱动单元在运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1140的两个侧面。本发明实施例也不限制限位部件的材料，如限位部件是弹性件、塑料件或金属件等。
91.本发明其他实施例也可以不设置上述摩擦配合，而是增加驱动端1151对轮齿1141的压力，进而提高驱动轮1140的最大静摩擦力，确保当驱动端1151在轮齿1141表面滑动时，驱动轮1140不发生转动。
92.图6a
‑
图6d为本发明其他实施例驱动部件1150、转轴1160、复位部件1170和前进部件1180的结构示意图。
93.如上文所述，动力单元对第一驱动单元施加不同的作用力使第一驱动单元具有多种不同的运作模式。由于力为矢量，因此不同的作用力表示力的大小或方向不同，或者表示作用力施加在第一驱动单元的不同位置。在本发明实施例中，动力单元对第一驱动单元施加不同的线性方向的动力。在图6b
‑
图6d中，复位部件1170为形状记忆合金。明显的，fp方向和fr、da方向均平行。这样的平行设计充分利用装置内部的空间和结构关系，使内部结构更紧凑。
94.这里需要说明的是，由于形状记忆合金无弹性，驱动部件1150在停止前进后不能自动复位，程序单元需要向复位部件1170通电才能够产生使驱动部件1150复位的动力。
95.由于力能够改变第一驱动单元的运动状态，因此，在本发明的其他实施例中，动力
单元还可以施加使第一驱动单元具有不同转速或不同转动方式的作用力，下文将详细叙述。
96.图7a和图7b为本发明一个实施例前进部件1180动力fp方向与螺杆1130前进方向da不平行的结构示意图。
97.fp方向和fr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1150往复旋转的目的即可。如图7a和图7b所示，前进部件1180拉力fp的方向与螺杆1130前进方向da垂直。转轴1160和复位部件1170设置在底座(未示出)上。如上文所述，驱动部件1150在r方向往复旋转带动驱动端1151推动轮齿1141，使驱动轮1140向w方向转动，进而驱动螺杆1130在da方向上前进。驱动部件1150的工作原理、运作模式与前文所述一致。
98.图8为本发明另一个实施例驱动单元包括两个驱动部件和一个转轴1260的结构示意图，两个驱动部件共用转轴1260。
99.如图8所示，两个驱动部件1250a与1250b可绕着转轴1260独立运作，每个驱动部件1250a和1250b均可单独推动轮齿1241前进。驱动部件1250a或1250b单独工作的工作原理、运作模式与上文所述一致，在此不再赘述。
100.本发明的实施例的程序单元还可以控制前进部件1280a和1280b动力输出，并结合复位部件1270a和1270b使驱动端1251a和1251b分别交替推动轮齿1241前进，进而使驱动轮1240转动，使输注单元进行药物输注。
101.在本发明实施例中，只要某一个驱动端到达驱动位置，即可推动轮齿1241前进。在这里需要说明的是，驱动位置是指驱动端能够推动轮齿前进的位置，如图4中e1、e2位置，下文的驱动位置与此处的意义相同。
102.在工作时，通过控制驱动部件1250a和1250b的旋转幅度，驱动端1251a和1251b交替推动轮齿1241前进，进而使输注单元具有多种不同的单位输注量。
103.图9为本发明又一个实施例驱动单元包括两个转轴和两个驱动部件的结构示意图。
104.如图9所示，两个驱动部件1350a与1350b分别绕转轴1360a与1360b往复旋转。两个驱动部件1350a与1350b、转轴1360a与1360b分别设置于驱动轮1340的两侧。两个驱动部件1350a与1350b分别在fp’、fr’与fp”、fr”的作用下往复旋转，带动驱动端1351a和1351b前进与复位。同样的，驱动部件1350a或1350b具有不同的旋转幅度，驱动部件1350a或1350b可以单独推动轮齿1341，其工作原理、运作模式与前文所述一致，在此不在赘述。同样的，驱动部件1350a和1350b也可以相互配合交替推动轮齿1341前进。
105.图10a和图10b为本发明再一个实施例驱动部件1450的两个驱动端1451a和1451b分别与两个驱动轮1440a和1440b相互配合的结构示意图。图10b为图10a驱动轮1440a和1440b部分轮齿结构的右视图。
106.如图10a和图10b所示，在本发明实施例中，驱动部件1450包括两个左右设置的驱动端1451a和1451b，且第二驱动单元包括两个固定连接且左右设置的驱动轮1440a和1440b(即两个驱动轮可以同步运动)，驱动端1451a和1451b分别与驱动轮1440a和1440b互相配合运作，转轴1460设置于两个驱动轮1440a和1440b的同一侧。本发明实施例的前进部件1480和复位部件1470均为形状记忆合金，驱动端1451a或1451b均能推动轮齿1441a或1441b前进，其工作原理、运作方式与前文一致，在此不再赘述。
107.除了每一个驱动端1451a或1451b单独运作，本发明实施例还可以通过调整驱动端1451a和1451b前端之间的距离，或者调整轮齿1441a和1441b的交错程度使两个驱动端1451a和1451b相配合运作。优选的，在本发明实施例中，轮齿1441a和1441b交错设置，交错程度为t，如图10a和图10b所示。下文两个驱动轮轮齿交错与此处意义相同。
108.明显的，在本发明实施例中，两个驱动端1451a和1451b同步往复运动。如图10a所示，上一次前进动作结束后，驱动部件1450开始复位运动，驱动端1451a比驱动端1451b先到达驱动位置，驱动部件1450可改用驱动端1451a开始下一次前进动作。或者驱动部件1450可以继续复位运动，直至驱动端1451b到达下一个驱动位置开始下一次前进动作。当然，驱动部件1450还可以继续复位更大距离，如上文所述。
109.因此，通过控制驱动部件1450的旋转幅度，驱动端1451a或1451b可单独推动对应的轮齿1441a或1441b前进，或者驱动端1451a或1451b交替推动轮齿前进，使输注单元具备多种单位输注量。
110.图11a和图11b为本发明再一个实施例驱动部件1550包括两个上下设置驱动端1551a和1551b，且驱动端1551a和1551b与同一个驱动轮1540相互配合的结构示意图。图11b为图11a中驱动部件1550的立体结构图。
111.如图11a和图11b所示，驱动部件1550包括两个上下设置驱动端1551a和1551b，且两者与同一个驱动轮1540相互配合，驱动端1551a和1551b同步往复运动。驱动端1551a和1551b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1541前进，如图11a所示。当驱动端1551b结束上一次前进动作后，驱动部件1550进行复位运动，驱动端1551a比驱动端1551b先到达下一个驱动位置，驱动部件1550可改用驱动端1551a推动轮齿1541前进，开始下一次前进动作。或者驱动部件1550继续复位运动，直至驱动端1551b到达下一个驱动位置，开始下一次前进动作。当然，驱动部件1550还可以继续复位运动，使驱动端1551a和1551b复位更大距离，如前文所述。
112.因此，通过控制前进部件1580或复位部件1570动力输出，驱动部件1550具有不同的旋转幅度，驱动端1551a或1551b可单独推动轮齿1541前进，或者两者相互交替推动轮齿1541前进，使输注单元具备多种不同的单位输注量。
113.图12a和图12b为本发明再一个实施例驱动部件1650设置于两个驱动轮1640a与1640b之间的结构示意图。图12b为图12a驱动部件1650的立体结构图。
114.如图12a和图12b所示，驱动部件1650包括四个驱动端1651a、1651b、1651c和1651d，第二驱动单元包括两个固定连接的驱动轮1640a和1640b。驱动端1651a和1651c设置于驱动部件1650一侧，并与驱动轮1640a相配合运作。驱动端1651b和1651d设置于驱动部件1650的另一侧，并与驱动轮1640b相配合运作。在本发明实施例中，第一动力单元1680和第二动力单元1670均为形状记忆合金。在第一动力单元1680和第二动力单元1670的作用下，驱动部件1650往复旋转。
115.具体的，在本发明实施例中，在往复旋转的两个方向上，驱动部件1650均能带动驱动端推动轮齿前进，进行药物输注。当驱动部件1650顺时针转动时，驱动端1651b或1651d可以推动轮齿1641b前进，驱动轮1640a和1640b同步转动，输注单元进行药物输注，而驱动端1651a和1651c在轮齿1641a表面滑动，以完成复位。当驱动部件1650逆时针转动时，驱动端1651a或1651c可以推动轮齿1641a前进，使驱动轮1640b和1640a同步转动，输注单元进行药
物输注，而驱动端1651b和1651d在轮齿1641b表面滑动，以完成复位。
116.与前文所述驱动端1551a和1551b的运作模式类似，在本发明实施例中，驱动端1651a和1651c或者驱动端1651b和1651d的前端不平齐，对应的两者之间距离为r。明显的，在本发明实施例中，只要有一个驱动端处于驱动位置，该驱动端即可推动轮齿前进，以使输注单元进行药物输注。因此，通过调节两个驱动轮轮齿的交错程度，或者调节驱动端在每个驱动过程前进的距离(另一侧驱动端复位的距离)，驱动部件1650具有多种旋转幅度，输注单元具备多种不同的单位输注量。
117.在本发明的其他实施例中，还可以有2个或者更多个驱动端设置于驱动部件1650上。当驱动端的个数为3、5等奇数时，与每个驱动轮相配合的驱动端的个数不相等，但每个驱动轮至少与一个驱动端相配合运作。驱动部件1650每一侧驱动端的运作模式、工作原理均可参考前文所述。
118.图13a
‑
图13b分别为本发明实施例闭环人工胰腺100的剖面图，闭环人工胰腺100为一体结构。图13a为输注软管130处于安装位置，图13b为输注软管130处于工作位置。
119.程序单元120包括输入端121和输出端122。输入端121用于接收体液分析物参数信号。在本发明实施例中，输入端121包括电连接区121a和121b。在工作状态下，电连接区与电极或电极导线电连接，以接收参数信号。在本发明的其他实施例中，根据电极数量，输入端121还可以包括更多个电连接区。输出端122和动力单元电连接，以实现程序单元120对输注单元110的控制。
120.在本发明实施例闭环人工胰腺的使用过程中，输注软管130和输入端121会发生相对滑动，因此输入端121设置为弹性件。选用弹性件保证输注软管130和输入端121之间过盈配合，以避免电接触不良。弹性件包括：导电胶条、定向导电的导电硅胶、导电环、导电球等。当电极数量比较多时，电连接区相对密集，此时可根据不同的结构设计，弹性件可以选择上述中的一种或者多种组合。
121.在本发明实施例中，输注软管130安装在安装装置150上。当输注软管130位于安装位置时，安装装置150凸出于闭环人工胰腺100外壳表面，如图13a所示。当输注软管130被安装至工作位置时，安装装置150进入闭环人工胰腺100内，其顶部与闭环人工胰腺100壳体成为一体结构，如图13b所示。
122.用户在使用之前，安装装置150携带着输注软管130处于安装位置。用户在使用时，将闭环人工胰腺100贴在人体表面后，按下安装装置150完成安装操作，闭环人工胰腺可开始正常工作。相比于其他的输注软管安装方法，本发明实施例的安装方法减少用户在安装时的操作步骤，使安装更便捷和灵活，改善了用户体验。
123.输注软管130在安装装置150中的设置方式可以有多种，在这里不做具体限制。具体的，在本发明实施例中，安装装置150另一侧还凸出部分输注软管130(图13a和13b中虚线所示)，用于后续和输注单元110出口连接，实现药物流通。
124.在本发明的其他实施例中，输注软管130上还包括有与输入端121相连接的电接触区140。如图13a所示，当输注软管130位于安装位置时，电接触区140不与输入端121电连接。且输注软管130的另一端也不与输注单元110出口连通。如图13b所示，当输注软管130被安装至工作位置时，输注软管130的一端刺入皮下(图13b中输注软管实线部分示意)，另一端(图13b中输注软管虚线部分示意)与输注单元110出口相连通，进而建立了药物从输注单元
110到人体组织液的流通通道。同时，电接触区140到达输入端121的电连接区位置，实现程序单元120和电接触区140之间的电连接。
125.需要说明的是，即使输注软管130和输注单元110相连通的同时，输入端121和输注软管130的电接触区140电连接，只要输注软管130没有刺入皮下，程序单元120会处于非工作状态，此时闭环人工胰腺不产生分析物参数信号，也不会发出是否进行输注的指令。因此，在本发明其它的实施例中，当输注软管130位于安装位置时，电接触区140也可以和输入端121的电连接区电连接，或者输注软管130也可以与输注单元110出口连通，这里并不做具体限制。
126.在本发明实施例中，还包括用于将闭环人工胰腺100贴在皮肤表面的医用胶布160，以将程序单元120、输注单元110、电极和输注软管130作为一个整体粘贴在皮肤上。当输注软管130被安装至工作位置时，输注软管130刺入皮下的部分为13。
127.图14a为本发明另一实施例的闭环人工胰腺100俯视图。
128.在本发明的一个实施例中，闭环人工胰腺100包括两个部分。程序单元120设置在一个部分中，输注单元110设置于另一个部分中，两个部分通过防水电插塞123电连接。输注单元110所在部分一次使用后可抛弃，而程序单元120所在部分可重复使用，节约用户的成本。
129.在本发明的其它实施例中，闭环人工胰腺100还可以由更多个部分组成，不需要电连接的部分之间使用普通防水插塞相连接即可。
130.图14b为本发明另一个实施例的闭环人工胰腺100俯视图。
131.在本发明实施例中，闭环人工胰腺100包括两个部分，且输注单元110包括两个输注子单元110a和110b。输注子单元110a和110b可以放置不同的药物，如放置胰岛素、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。输注子单元110a和110b分别与输出端122a和122b电连接，实现程序单元120对输注单元110的控制。输注子单元110a和110b的出口分别用于与输注软管130a和130b部分连通。输注软管130a、130b部分分别和输注软管130c部分连通。输注软管130c部分用于刺入皮下，进而建立了两种药物从输注单元110流向体液中的通道。即闭环人工胰腺仍然只在一个位置刺入皮下。在本发明实施例中，当体液分析物参数信号被传入程序单元120后，程序单元120可以向不同的输注子单元输出不同的输注信号控制是否需要输注药物，实现对体液分析物参数精确检测与控制，以稳定用户的生理状态。
132.在本发明的其它实施例中，根据实际需求，还可以有更多个输注子单元，且多个输注子单元可以设置于闭环人工胰腺100的不同部分中，在这里并不做具体限制。
133.图15a
‑
图15b为输注软管130包括两个电极的局部纵向剖面图。
134.在本发明的实施例中，闭环人工胰腺100包括至少两个检测分析物参数的电极，且电极设置于输注软管130管壁，如图15a所示。不同电极在虚线框140位置与电连接区电连接。输注软管130的管腔131用于输注药物。
135.在本发明实施例中，电极设置于输注软管130管壁外表面，如电极171和电极172。一般的，电极171和电极172之间互相绝缘。电极171和电极172分别直接与输入端的电连接区121a和121b电连接，将体液分析物参数信息以电信号形式传入程序单元120，如图15b所示。这种设计减少了闭环人工胰腺穿刺皮肤的位置，一次在同一个位置穿刺，即可完成分析
物检测和药物输注，降低了用户感染的风险。
136.需要说明的是，本发明实施例当输注软管130被安装至工作位置时，电极171和电极172的一部分位于皮下组织液中，一部分位于体外，实现电信号直接在电极上传输。下文其它实施例中类似的电极设置具备同样的功能，后续不再详述。
137.在本发明实施例中，闭环人工胰腺100只有两个电极，电极171为工作电极，电极172为辅助电极。在本发明的另一个实施例中，电极171为辅助电极，电极172为工作电极。辅助电极为对电极。
138.在本发明的其他实施例中，输注软管130表面还可以设置更多个电极，多个电极互相电绝缘。
139.图16a
‑
图16c为本发明另一个实施例的输注软管130的局部纵向剖面图。
140.需要说明的是，本发明所有实施例中的电极或者电极导线均涂覆或镀在输注软管130上，但为了便于标记和叙述，电极导线或电极与输注软管将在图中分离示出，下文的相关结构图示与此处的方式相同，后续不再赘述。
141.在本发明实施例中，输注软管130管壁132的外表面设置有电极271和272。其中电极271的直接和电连接区121a电连接，类似图15a中的电极171。电极272设置于输注软管130的前端部，电极272通过电极导线2720与电连接区121b电连接。当输注软管130位于工作位置时，电极272位于输注软管130皮下部分管壁外表面，而电极271的一部分位于组织液中，另一部分位于体外。此时，电极272与电连接区121b间接电连接，并将参数信息发送至程序单元。
142.本发明实施例对电极272的形状不做具体限制。如电极272可以为环形，电极272环绕在输注软管130前端部，如图16b所示。此时，电极272与电极271之间设置有绝缘层。如图16c所示，在本发明的又一个实施例中，电极271和电极272均设置于输注软管130的前端部，即设置于皮下部分的管壁外表面。管壁132的外表面还设置有分别与电极271和电极272电连接的电极导线2710和电极导线2720。当输注软管130被安装至工作位置时，输入端的电连接区121a、121b分别与电极导线2710、电极导线2720电连接。因此，电极271、电极272与输入端为间接电连接，同样可以将体液参数信号传入程序单元。检测时，电极271、电极272均位于皮下组织液。
143.图16c中的电极272设置为环形，且环绕在部分管壁132的外表面。电极271、电极272还可以有其它形状，这里不做具体限制。
144.图17为本发明又一个实施例设置三个电极的输注软管130的局部纵向剖面图。
145.在本发明实施例中，输注软管130上设置三个电极：电极371、电极372和电极373。电极371、电极372和电极373分别设置在管壁132的外表面。同样的，管壁132的表面还设置有分别与电极372、电极373电连接的电极导线3720、3730。同样的，管壁132外表面也设置有与电极371电连接的电极导线，但为了简化标记而未示出。当输注软管130被安装至工作位置时，电极371的电极导线、电极导线3720和电极导线3730分别与输入端电连接区121a、121b、121c电连接，进而实现输入端与各个电极电连接。三个电极的形状可以有多种，这里不作具体限制。
146.在本发明实施例中，为了简化电连接区的设计，输入端的弹性件为导电硅胶或者导电环。在硅胶中掺杂不同的元素，可以实现其定向导电，如水平方向导电，竖直方向不导
电。这样设计，即使121a和121c接触相邻，两者之间也是相互绝缘。而电连接区121b可以使用导电胶条或者导电球等，这里不做具体限制。
147.在本发明实施例中，电极371为工作电极，电极372和电极373均为辅助电极。此时，电极371与电极372或与电极373可组成不同电极组合，即两个电极组合共用一个电极，如共用电极371。程序单元120可选择不同的电极组合检测体液分析物参数信息。形成电极组合后，一方面，当一个工作的电极组合出现故障，程序单元120可以根据情况选择其他电极组合进行检测，确保体液信号的检测过程不间断。另一方面，程序单元120可以选择多个电极组合同时工作，将同一时刻同一参数的多组数据进行统计分析，提高分析物参数的准确性，进而输出更准确的药物输注信号。
148.在本发明的另一个实施例中，电极371、电极372和电极373中包括一个辅助电极和两个工作电极，同样可根据实际需求进行任意选定，在这里并不做具体限制。
149.在本发明的一个实施例中，电极371为工作电极，电极372、373均为辅助电极，且辅助电极372、373分别作为对电极、参比电极使用，进而组成三电极体系。同样的，根据实际需求，三个电极可以任意选定，在这里并不做具体限制。
150.本发明的其它实施例还可以设置更多个电极。电极中包括多个工作电极和多个辅助电极。此时，每个电极组合包括工作电极和辅助电极，因此多个电极可以组成多个电极组合。根据需求，程序单元120可以选择一个或多个电极组合对体液分析物参数进行检测。
151.图18为本发明又一个实施例的输注软管130包括内层管170和外层管180的局部纵向剖面图。
152.在本发明实施例中，输注软管130包括内层管170和套在内层管170外壁的外层管180。设置多层管壁，输注软管130的强度增加，便于穿刺。另外，外层管180的管壁材料可根据需要进行选择，如其管壁只能允许特定分析物透过，减弱其它物质的干扰，提高分析物参数的检测准确性。
153.内层管170的管腔131作为药物输注通道，输注软管130管壁包括内层管管壁和外层管管壁。电极472设置于内层管170管壁外侧。电极471设置于外层管180管壁的外表面。此时，电极472设置于输注软管130的管壁中，即电极472嵌入外层管180和内层管170之间。
154.在本发明实施例中，电极472可以被外层管180部分覆盖(如图18所示)，或者被外层管180全部覆盖。电极472通过电极导线4720与电连接区121b电连接。电极471通过电极导线4710与电连接区121a电连接。当电极472被外层管180部分覆盖或者全部覆盖时，外层管180管壁材料为渗透膜或者半渗透膜。这样的选择能够便于体液分析物透过外层管180管壁，被电极检测到，进而在不影响检测的情况下，提高电极位置设计的灵活性。
155.在本发明的另一个实施例中，电极471和电极472均设置于输注软管130的管壁中，即电极471和电极472均嵌入内层管170和外层管180之间，且被外层管180完全覆盖。此时，外层管180的材料如上文所述，分析物均可透过外层管180被电极检测到。
156.需要说明的是，在本发明的其他实施例中，内层管170外侧还可以设置更多层外层管。且如上文所述，输注软管130上可以设置更多个电极。根据实际需要，不同的电极可以设置于不同的外层管之间。且至少一个电极设置于内层管管壁与最外层的所述外层管管壁之间。
157.除了将电极嵌入输注软管130管壁内，本发明的一些实施例还可以减小图18中外
层管180的长度，从而将设置于内层管170外表面的电极472直接裸露在组织液中。此时，外层管180前端和内层管170前端进入组织液的距离不同。
158.综上所述，本发明公开了一种具有多输注模式的集成型闭环人工胰腺，输注软管同时具备输注和检测的功能，减少在皮肤表面穿刺的次数。一次在一个位置穿刺，即可完成分析物检测和药物输注，降低了用户感染的风险。
159.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。