CN113730729B - 一种手电动一体胰岛素注射笔及其注射方法 - Google Patents

Abstract

一种手电动一体胰岛素注射笔，包括笔帽、笔芯、针头、笔芯套、主壳、动力组件、控制器、微型续航电池和计量环，笔帽、笔芯、针头、笔芯套和主壳同中心且均沿左右方向水平设置，笔芯套固定套在笔芯的外部，笔帽插拔式套在笔芯套的外部，针头固定安装在笔芯套的左端中心，针头的右端与笔芯的内部连通，笔芯的右端通过连接组件与主壳的左端连接，笔芯内部密封滑动设置有注射活塞，动力组件驱动注射活塞向左移动，微型续航电池分别与动力组件和控制器电连接，控制器与动力组件信号连接。本发明设计科学，结构合理，既可通过电动控制方式进行胰岛素液体注射，又可手动控制进行胰岛素液体注射，更加适合随身携带，使用方便。

Description

一种手电动一体胰岛素注射笔及其注射方法

技术领域

本发明涉及胰岛素注射装置领域，具体的说，涉及一种手电动一体胰岛素注射笔及其注射方法。

背景技术

糖尿病的治疗是一个综合管理的过程，需要饮食、运动、药物、血糖监测和健康教育同时推进。对于糖尿病患者而言，疾病的治疗是一个综合管理的过程，需要饮食、运动、药物、血糖监测和健康教育“五架马车”并驾齐驱。糖尿病治疗方案基本按照“生活方式干预→口服降糖药治疗→胰岛素治疗”的路径开展。如不及时治疗，血糖波动会造成机体器官的损害，加速并发症的发生。糖尿病是一个终身疾病，目前医学水平无法根除治愈，需要终身治疗，通过使用降糖药控制血糖，延缓并发症的发生。

胰岛素注射装置，是模仿正常人体内胰岛素的分泌方法而给非健康的人体输注胰岛素。正常人体的血糖是依靠两部分胰岛素分泌调控的，一是持续的基础状态的胰岛素分泌，其作用为抑制肝葡萄糖的输出，保持与基础血糖间的平衡，以维持血糖在一定狭窄的范围内波动。二是餐时胰岛素分泌，进餐后碳水化合物经胃肠道吸收入血，胰岛素分泌增加，促进葡萄糖的利用、贮存，并抑制肝糖输出，以应对餐后血糖的升高。所以对需要胰岛素来治疗的患者，不但要补充餐后胰岛素的不足，同时需要补充基础状态时的胰岛素不足。因此，糖尿病人可按每3-5分钟间隔周期，输注极其少量的基础代谢上需要的量；对于饮食后，则需要较大剂量输注胰岛素。因而，胰岛素注射装置是除洗澡等特殊情况之外,连运动、和睡眠都需随身携带，才能有效调节血糖。

胰岛素注射笔作为注射胰岛素的装置，可免去用注射器在胰岛素药瓶中抽取胰岛素的烦琐过程，出门再不用带注射器、胰岛素药瓶、消毒药棉等一大堆物品，而只需带一支胰岛素注射笔就可。另外，注射过程更加简单、隐蔽，可免去在公共场合注射胰岛素的尴尬。这也为视力不佳甚至失明的病友注射胰岛素带来方便。进一步，胰岛素剂量更加精确，可以以1个单位进行胰岛素剂量调整，而且注射过程基本无痛，其针头比专用胰岛素注射器的针头更细，使用后认为基本没有疼痛感。

大多数的胰岛素注射笔，一种方式是手动注射，也即是通过人工的方式讲胰岛素输入到自己身体里面，需要注射人员全神贯注，防止注射用量过多或者过少，比较繁琐；另外一种方式是自动注射，依靠相关装置和声光提醒完成胰岛素的注射，当在野外没有电时便不能正常使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种手电动一体胰岛素注射笔及其注射方法，本发明设计科学，结构合理，既可通过电动控制方式进行胰岛素液体注射，又可手动控制进行胰岛素液体注射，更加适合随身携带，使用方便。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种手电动一体胰岛素注射笔，包括笔帽、笔芯、针头、笔芯套、主壳、动力组件、控制器、微型续航电池和计量环，笔帽、笔芯、针头、笔芯套和主壳同中心且均沿左右方向水平设置，笔帽的右端、笔芯的右端、笔芯套的右端和主壳的左端均敞口，笔芯套固定套在笔芯的外部，笔帽插拔式套在笔芯套的外部，针头固定安装在笔芯套的左端中心，针头的右端穿过笔芯套和笔芯的左端并与笔芯的内部连通，针头的左端位于笔芯套的左侧，笔芯套的左端插拔连接有套在针头外部的针帽，笔芯的右端通过连接组件与主壳的左端连接，笔芯内部密封滑动设置有注射活塞，动力组件、控制器和微型续航电池均安装在主壳内，计量环滑动套在连接组件的外部，动力组件驱动注射活塞向左移动，微型续航电池分别与动力组件和控制器电连接，控制器与动力组件信号连接。

动力组件包括电动马达、齿轮箱、螺杆和中空推杆，电动马达固定安装在主壳内右侧部，齿轮箱固定安装在主壳内中部，齿轮箱的外圆周与主壳内壁之间卡接固定，螺杆同中心转动设置在主壳内左侧部，齿轮箱的左端面中部一体成型有管柱，螺杆的右端同中心伸入管柱中并与齿轮箱中心的动力输出轴左端同轴连接为一体，螺杆的左端同中心穿过连接组件并位于笔芯的右端右侧，中空推杆同中心套装在螺杆的外部，中空推杆的内圆右端部设置有与螺杆外部螺纹配合连接的内螺纹，中空推杆的左端伸入到笔芯内并与注射活塞的右端面固定连接，电动马达的动力轴沿左右方向水平设置，电动马达的动力轴左端传动连接齿轮箱的动力输入轴，微型续航电池与电动马达电连接，控制器与电动马达信号连接，主壳的右侧面中部设置有用于控制电动马达工作的开关按键。

连接组件包括第一连接套和第二连接套，第一连接套同中心固定套在第二连接套的外部，第一连接套的左端与笔芯的右端顶压接触，笔芯套的右端部套装第一连接套的左端部并螺纹连接在一起，第二连接套同中心套在中空推杆的外部，第二连接套的右端同中心伸入到主壳内左侧部，第二连接套的右端部外圆一体成型有限位环板，主壳的左端内圆边沿一体成型有同中心设置且套在第二连接套右侧部的限位筒，限位筒与第二连接套转动连接，限位筒的右端伸入到主壳内部并与限位环板的左侧环面顶压接触，限位筒的左端位于主壳的左侧，限位筒的左端边沿开设有若干个圆周阵列设置的卡槽，推杆的右端外圆周一体成型有环形凸台，第二连接套的内腔直径大于环形凸台的外径，第二连接套的左端口内径大于推杆的外径并小于环形凸台的外径

计量环为左右通透的圆筒结构，计量环同中心滑动套装在第一连接套的外部，计量环的内径大于限位筒的外径，计量环的右端部呈左小右大的喇叭口，计量环的右侧部内圆周一体成型有若干块圆周阵列设置的卡块，相邻两块卡块之间的计量环的内圆周上均一体形成有限位扇形板，第二连接套的右侧部外圆周上开设有若干个圆周阵列设置且位于第一连接套和限位筒之间的滑动通孔，各块限位扇形板分别与各个滑动通孔一一对应，各块限位扇形板的内圆直径小于第一连接套的外径，各块限位扇形板的内圆边分别对应滑动设置在各个滑动通孔中，各个卡块分别与各个卡槽一一对应卡接配合，各个滑动通孔的右侧边中部一体成型有弹性卡板，弹性卡板的左侧边外部设有三角凸棱，各块限位扇形板的内圆边为圆弧凸起，弹性卡板的左侧边插入到计量环中且位于相应限位扇形板的左侧，三角凸棱对应卡设在相应限位扇形板的左侧。

齿轮箱左端面通过若干根塑胶柱固定连接有止逆转，第二连接套的右端套在管柱的左端部并转动连接在一起，第二连接套的右端固定连接有套在管柱外部的棘轮，止逆转套在棘轮的外部并转动连接，止逆转的内圆设有与棘轮的外圆棘齿匹配啮合的棘槽。

主壳上设置有与微型续航电池电连接的充电接口和显示屏，控制器内置有蓝牙模块，控制器与显示屏信号连接。

一种手电动一体胰岛素注射笔的注射方法，包括手动控制方式和电动控制方式：

微型续航电池有电的情况下，选择电动控制方式，使用时拔下笔帽和针帽，将针头扎入人体，按下开关按键，则电动马达开始工作，微型续航电池为电动马达供电，电动马达的动力轴转动并传动齿轮箱的动力输入轴，进而齿轮箱的动力输出轴转动并带动螺杆转动，螺杆与中空推杆螺纹传动连接，螺杆驱动中空推杆向左移动，中空推杆推动注射活塞在笔芯中向左移动，注射活塞将笔芯中所要注射的胰岛素液体注入到人体中，如果微型续航电池电量不足，则可通过充电接口对微型续航电池先进行充电操作，再通过电动控制方式进行胰岛素液体的注射，通过观察显示屏可以查看注射量，达到目的注射量时，再按一下开关按键，关闭电动马达，停止注射；

如果是在野外地区，微型续航电池电量不足，并且也无法对微型续航电池进行充电时，则选择手动控制方式，使用时拔下笔帽和针帽，再将计量环向左推动，使计量环与主壳的左端分离，各个卡块与各个卡槽脱离，各块弹性卡板的左侧边外部三角凸棱位于相应的限位扇形板的右侧，各块限位扇形板的内圆边卡在第一连接套的右端边，则此时主壳便可相对第二连接套和笔芯转动，使用者将针头扎入人体，一手握持笔芯套和计量环，另一只手握持主壳，旋转主壳，则主壳带动内部的齿轮箱转动，齿轮箱的动力输出轴此时处于锁死状态，则齿轮箱的动力输出轴带动螺杆转动，螺杆驱动中空推杆向左移动，中空推杆推动注射活塞在笔芯中向左移动，注射活塞将笔芯中所要注射的胰岛素液体注入到人体中，其中逆止转相对棘轮转动，逆止转内圆上的棘槽与棘轮外圆上的棘齿便会配合发生碰撞，从而发出声响，每响一次表示注射了0.5u的胰岛素液体，而且由于逆止转与棘轮的作用，主壳相对笔芯的转动方向是固定的，只能打药方向，防止使用者将主壳转反，根据声响的提醒可以知道注射的量，当达到目的注射量后，停止转动主壳，将计量环复位即可，使各个卡块分别对应卡接在各个卡槽中，便可将主壳与笔芯之间保持固定。

控制器记录胰岛素液体注射量并存储，控制器通过蓝牙模块能够将当天和最近一周的胰岛素液体注射量上传到移动端（智能手机或平板电脑）上的胰岛素注射笔配套APP，实现在线监测胰岛素液体历史注射量，并且移动端也可将其他智能穿戴设备所监测的数据下载到控制器中，控制器对这些数据进行分析后能够提供一个参考注射用量，并将该参考注射用量上传至移动端（智能手机或平板电脑）上的胰岛素注射笔配套APP，用户可通过显示屏直接查看参看注射用量，其他人员可通过胰岛素注射笔配套APP方便查看参考注射用量；

参考注射用量的得出具体过程为：

（1）、控制器6每天凌晨（0：00-2：00）通过蓝牙模块将当天和最近一周的胰岛素液体注射量上传到移动端（智能手机或者平板电脑）上的胰岛素注射笔配套APP；

（2）、移动端（智能手机或者平板电脑）每天定时提醒用户及时将注射胰岛素后的血糖监测结果填入到胰岛素注射笔配套APP；

（3）、移动端（智能手机或者平板电脑）通过NFC模块采集智能运动装置（智能手环、智能手表）的运动数据；

（4）、移动端（智能手机或者平板电脑）里的胰岛素注射笔配套APP对上述运动数据进行筛选，获取{时间，胰岛素注射量，运动量，血糖值}的个人基础数据，删除缺项的数据，其余全部完整项目的数据，通过蓝牙模块下载到控制器6中；

（5）、控制器6将最近采集到的{时间，胰岛素注射量，运动量，血糖值}数据系列（推荐值大于160组），通过数理统计的最小二乘方法，建立“血糖值”与“时间，胰岛素注射量，运动量”的回归方程，标记为

上述公式中，x ₁ 、x ₂ 、x ₃ 分别为“时间”、“胰岛素液体注射量”、“运动量”，a₁₁、a₂₂、a₃₃、a₁₂、a₁₃、a₂₃分别为系数，由数理统计的最小二乘方法，根据所采集到的{时间，胰岛素注射量，运动量，血糖值}数据系列确定；

（6）、以“血糖值”最低为优化目标，并对“运动量”进行约束（比如运动步数小于10000步），分“时间”获取最优目标要求下的“胰岛素注射量”，其中f（x ₁ ，x ₂ ，x ₃ ）的最小值优化算法为快速布谷鸟算法，所述快速布谷鸟算法流程为：

a) 对于3维搜索空间的优化问题，所述快速布谷鸟算法，先对种群进行初始化：

其中，是缩放因子，NP是种群的大小，考虑到计算量，优先的NP为20；

b）迭代计算100次,或者目标优化值差值小于0.1个胰岛素注射单位：

其中，和/>分别表示第G代的第i（1,2，…，NP）个当前个体、新个体以及当前种群最优个体；/>为步长比例因子；μ和ν服从正态分布，β=1.5，并且：

c）所述快速布谷鸟算法在Baised随机走动中，个体的各维按照一定的概率对步长进行更新，如下所示：

其中，和/>表示第G代种群中的第m和第n个个体（m≠n≠i）；r是缩放因子，/>表示外来蛋发现概率，一般为0.25，rand为服从[0,1]的均匀分布的随机数；d）优先的,/>初始为0.5，随着进化代数G的增加而减少，满足下式：

；

（7）、所述快速布谷鸟算法获取的胰岛素最优注射量，再通过蓝牙模块上传到移动端（智能手机或者平板电脑），用户可通过显示屏直接查看参看注射用量，其他人员可通过胰岛素注射笔配套APP方便查看参考注射用量。

本发明设计科学，结构合理，既可通过电动控制方式进行胰岛素液体注射，又可手动控制进行胰岛素液体注射，更加适合随身携带，使用方便。

附图说明

图1是本发明的结构剖视图。

图2是本发明手动控制方式下注射过程初始状态示意图。

图3是本发明手动控制方式下注射过程中间状态示意图。

图4是本发明手动控制方式下注射过程最终状态示意图。

图5是本发明的逆止转在主壳内与棘轮之间的连接示意图。

图6是图1中A处局部放大图。

图7是图1中B处局部放大图。

图8是本发明的第二连接套的轴测图。

图9是本发明的计量环的轴测图。

图10是本发明的去掉主壳和计量环后的整体结构轴测图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1-10所示，一种手电动一体胰岛素注射笔，包括笔帽1、笔芯2、针头3、笔芯套4、主壳5、动力组件、控制器6、微型续航电池7和计量环8，笔帽1、笔芯2、针头3、笔芯套4和主壳5同中心且均沿左右方向水平设置，笔帽1的右端、笔芯2的右端、笔芯套4的右端和主壳5的左端均敞口，笔芯套4固定套在笔芯2的外部，笔帽1插拔式套在笔芯套4的外部，针头3固定安装在笔芯套4的左端中心，针头3的右端穿过笔芯套4和笔芯2的左端并与笔芯2的内部连通，针头3的左端位于笔芯套4的左侧，笔芯套4的左端插拔连接有套在针头3外部的针帽9，笔芯2的右端通过连接组件与主壳5的左端连接，笔芯2内部密封滑动设置有注射活塞10，动力组件、控制器6和微型续航电池7均安装在主壳5内，计量环8滑动套在连接组件的外部，动力组件驱动注射活塞10向左移动，微型续航电池7分别与动力组件和控制器6电连接，控制器6与动力组件信号连接。

动力组件包括电动马达11、齿轮箱12、螺杆13和中空推杆14，电动马达11固定安装在主壳5内右侧部，齿轮箱12固定安装在主壳5内中部，齿轮箱12的外圆周与主壳5内壁之间卡接固定，螺杆13同中心转动设置在主壳5内左侧部，齿轮箱12的左端面中部一体成型有管柱15，螺杆13的右端同中心伸入管柱15中并与齿轮箱12中心的动力输出轴左端同轴连接为一体，螺杆13的左端同中心穿过连接组件并位于笔芯2的右端右侧，中空推杆14同中心套装在螺杆13的外部，中空推杆14的内圆右端部设置有与螺杆13外部螺纹配合连接的内螺纹，中空推杆14的左端伸入到笔芯2内并与注射活塞10的右端面固定连接，电动马达11的动力轴沿左右方向水平设置，电动马达11的动力轴左端传动连接齿轮箱12的动力输入轴，微型续航电池7与电动马达11电连接，控制器6与电动马达11信号连接，主壳5的右侧面中部设置有用于控制电动马达11工作的开关按键16。

连接组件包括第一连接套17和第二连接套18，第一连接套17同中心固定套在第二连接套18的外部，第一连接套17的左端与笔芯2的右端顶压接触，笔芯套4的右端部套装第一连接套17的左端部并螺纹连接在一起，第二连接套18同中心套在中空推杆14的外部，第二连接套18的右端同中心伸入到主壳5内左侧部，第二连接套18的右端部外圆一体成型有限位环板19，主壳5的左端内圆边沿一体成型有同中心设置且套在第二连接套18右侧部的限位筒20，限位筒20与第二连接套18转动连接，限位筒20的右端伸入到主壳5内部并与限位环板19的左侧环面顶压接触，限位筒20的左端位于主壳5的左侧，限位筒20的左端边沿开设有若干个圆周阵列设置的卡槽21，推杆的右端外圆周一体成型有环形凸台22，第二连接套18的内腔直径大于环形凸台22的外径，第二连接套18的左端口内径大于推杆的外径并小于环形凸台22的外径

计量环8为左右通透的圆筒结构，计量环8同中心滑动套装在第一连接套17的外部，计量环8的内径大于限位筒20的外径，计量环8的右端部呈左小右大的喇叭口，计量环8的右侧部内圆周一体成型有若干块圆周阵列设置的卡块23），相邻两块卡块23之间的计量环8的内圆周上均一体形成有限位扇形板24，第二连接套18的右侧部外圆周上开设有若干个圆周阵列设置且位于第一连接套17和限位筒20之间的滑动通孔25，各块限位扇形板24分别与各个滑动通孔25一一对应，各块限位扇形板24的内圆直径小于第一连接套17的外径，各块限位扇形板24的内圆边分别对应滑动设置在各个滑动通孔25中，各个卡块23分别与各个卡槽21一一对应卡接配合，各个滑动通孔25的右侧边中部一体成型有弹性卡板26，弹性卡板26的左侧边外部设有三角凸棱27，各块限位扇形板24的内圆边为圆弧凸起，弹性卡板26的左侧边插入到计量环8中且位于相应限位扇形板24的左侧，三角凸棱27对应卡设在相应限位扇形板24的左侧。

齿轮箱12左端面通过若干根塑胶柱31固定连接有止逆转28，第二连接套18的右端套在管柱15的左端部并转动连接在一起，第二连接套18的右端固定连接有套在管柱15外部的棘轮29，止逆转28套在棘轮29的外部并转动连接，止逆转28的内圆设有与棘轮29的外圆棘齿匹配啮合的棘槽30。

主壳5上设置有与微型续航电池7电连接的充电接口（图中未示）和显示屏32，控制器6内置有蓝牙模块，控制器6与显示屏32信号连接。

计量环8、控制器6、微型续航电池7、电动马达11、齿轮箱12、止逆转28、棘轮29、充电接口和蓝牙模块均是现有常规技术，具体构造和工作原理不再赘述，本发明中的控制和数据分析部分也均是常规的计算机程序，不涉及新的计算机程序。

一种手电动一体胰岛素注射笔的注射方法，包括手动控制方式和电动控制方：

微型续航电池7有电的情况下，选择电动控制方式，使用时拔下笔帽1和针帽9，将针头3扎入人体，按下开关按键16，则电动马达11开始工作，微型续航电池7为电动马达11供电，电动马达11的动力轴转动并传动齿轮箱12的动力输入轴，进而齿轮箱12的动力输出轴转动并带动螺杆13转动，螺杆13与中空推杆14螺纹传动连接，螺杆13驱动中空推杆14向左移动，中空推杆14推动注射活塞10在笔芯2中向左移动，注射活塞10将笔芯2中所要注射的胰岛素液体注入到人体中，如果微型续航电池7电量不足，则可通过充电接口对微型续航电池7先进行充电操作，再通过电动控制方式进行胰岛素液体的注射，通过观察显示屏32可以查看注射量，达到目的注射量时，再按一下开关按键16，关闭电动马达11，停止注射；

如果是在野外地区，微型续航电池7电量不足，并且也无法对微型续航电池7进行充电时，则选择手动控制方式，使用时拔下笔帽1和针帽9，再将计量环8向左推动，使计量环8与主壳5的左端分离，各个卡块23与各个卡槽21脱离，各块弹性卡板26的左侧边外部三角凸棱27位于相应的限位扇形板24的右侧，各块限位扇形板24的内圆边卡在第一连接套第一连接套17的右端边，则此时主壳5便可相对第二连接套18和笔芯2转动，使用者将针头3扎入人体，一手握持笔芯套4和计量环8，另一只手握持主壳5，旋转主壳5，则主壳5带动内部的齿轮箱12转动，齿轮箱12的动力输出轴此时处于锁死状态，则齿轮箱12的动力输出轴带动螺杆13转动，螺杆13驱动中空推杆14向左移动，中空推杆14推动注射活塞10在笔芯2中向左移动，注射活塞10将笔芯2中所要注射的胰岛素液体注入到人体中，其中逆止转相对棘轮29转动，逆止转内圆上的棘槽30与棘轮29外圆上的棘齿便会配合发生碰撞，从而发出声响，每响一次表示注射了0.5u的胰岛素液体，而且由于逆止转与棘轮29的作用，主壳5相对笔芯2的转动方向是固定的，只能打药方向，防止使用者将主壳5转反，根据声响的提醒可以知道注射的量，当达到目的注射量后，停止转动主壳5，将计量环8复位即可，使各个卡块23分别对应卡接在各个卡槽21中，便可将主壳5与笔芯2之间保持固定；如此通过上述两种方式均可进行胰岛素液体注射，更加适合随身携带，具有普适性，使用方便。

控制器6记录胰岛素液体注射量并存储，控制器6通过蓝牙模块能够将当天和最近一周的胰岛素液体注射量上传到移动端（智能手机或平板电脑）上的胰岛素注射笔配套APP，实现在线监测胰岛素液体历史注射量，并且移动端也可将其他智能穿戴设备所监测的数据下载到控制器6中，控制器6对这些数据进行分析后能够提供一个参考注射用量，并将该参考注射用量上传至移动端（智能手机或平板电脑）上的胰岛素注射笔配套APP，用户可通过显示屏32直接查看参看注射用量，其他人员可通过胰岛素注射笔配套APP方便查看参考注射用量；

参考注射用量的得出具体过程为：

（1）、控制器6每天凌晨（0：00-2：00）通过蓝牙模块将当天和最近一周的胰岛素液体注射量上传到移动端（智能手机或者平板电脑）上的胰岛素注射笔配套APP；

（2）、移动端（智能手机或者平板电脑）每天定时提醒用户及时将注射胰岛素后的血糖监测结果填入到胰岛素注射笔配套APP；

（3）、移动端（智能手机或者平板电脑）通过NFC模块采集智能运动装置（智能手环、智能手表）的运动数据；

（4）、移动端（智能手机或者平板电脑）里的胰岛素注射笔配套APP对上述运动数据进行筛选，获取{时间，胰岛素注射量，运动量，血糖值}的个人基础数据，删除缺项的数据，其余全部完整项目的数据，通过蓝牙模块下载到控制器6中；

（5）、控制器6将最近采集到的{时间，胰岛素注射量，运动量，血糖值}数据系列（推荐值大于160组），通过数理统计的最小二乘方法，建立“血糖值”与“时间，胰岛素注射量，运动量”的回归方程，标记为

上述公式中，x ₁ 、x ₂ 、x ₃ 分别为“时间”、“胰岛素液体注射量”、“运动量”，a₁₁、a₂₂、a₃₃、a₁₂、a₁₃、a₂₃分别为系数，由数理统计的最小二乘方法，根据所采集到的{时间，胰岛素注射量，运动量，血糖值}数据系列确定；

（6）、以“血糖值”最低为优化目标，并对“运动量”进行约束（比如运动步数小于10000步），分“时间”获取最优目标要求下的“胰岛素注射量”，其中f（x ₁ ，x ₂ ，x ₃ ）的最小值优化算法为快速布谷鸟算法，所述快速布谷鸟算法流程为：

a) 对于3维搜索空间的优化问题，所述快速布谷鸟算法，先对种群进行初始化：

其中，是缩放因子，NP是种群的大小，考虑到计算量，优先的NP为20；

b）迭代计算100次,或者目标优化值差值小于0.1个胰岛素注射单位：

其中，和/>分别表示第G代的第i（1,2，…，NP）个当前个体、新

个体以及当前种群最优个体；为步长比例因子；μ和ν服从正态分布，β=1.5，并且：

c）所述快速布谷鸟算法在Baised随机走动中，个体的各维按照一定的概率对步长进行更新，如下所示：

其中， 和/>表示第G代种群中的第m和第n个个体（m≠n≠i）；r是缩放因子，/>表示外来蛋发现概率，一般为0.25，rand为服从[0,1]的均匀分布的随机数；d）优先的,/>初始为0.5，随着进化代数G的增加而减少，满足下式：

；

（7）、所述快速布谷鸟算法获取的胰岛素最优注射量，再通过蓝牙模块上传到移动端（智能手机或者平板电脑），用户可通过显示屏32直接查看参看注射用量，其他人员可通过胰岛素注射笔配套APP方便查看参考注射用量。

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 (2)

1.一种手电动一体胰岛素注射笔，其特征在于：包括笔帽、笔芯、针头、笔芯套、主壳、动力组件、控制器、微型续航电池和计量环，笔帽、笔芯、针头、笔芯套和主壳同中心且均沿左右方向水平设置，笔帽的右端、笔芯的右端、笔芯套的右端和主壳的左端均敞口，笔芯套固定套在笔芯的外部，笔帽插拔式套在笔芯套的外部，针头固定安装在笔芯套的左端中心，针头的右端穿过笔芯套和笔芯的左端并与笔芯的内部连通，针头的左端位于笔芯套的左侧，笔芯套的左端插拔连接有套在针头外部的针帽，笔芯的右端通过连接组件与主壳的左端连接，笔芯内部密封滑动设置有注射活塞，动力组件、控制器和微型续航电池均安装在主壳内，计量环滑动套在连接组件的外部，动力组件驱动注射活塞向左移动，微型续航电池分别与动力组件和控制器电连接，控制器与动力组件信号连接；

动力组件包括电动马达、齿轮箱、螺杆和中空推杆，电动马达固定安装在主壳内右侧部，齿轮箱固定安装在主壳内中部，齿轮箱的外圆周与主壳内壁之间卡接固定，螺杆同中心转动设置在主壳内左侧部，齿轮箱的左端面中部一体成型有管柱，螺杆的右端同中心伸入管柱中并与齿轮箱中心的动力输出轴左端同轴连接为一体，螺杆的左端同中心穿过连接组件并位于笔芯的右端右侧，中空推杆同中心套装在螺杆的外部，中空推杆的内圆右端部设置有与螺杆外部螺纹配合连接的内螺纹，中空推杆的左端伸入到笔芯内并与注射活塞的右端面固定连接，电动马达的动力轴沿左右方向水平设置，电动马达的动力轴左端传动连接齿轮箱的动力输入轴，微型续航电池与电动马达电连接，控制器与电动马达信号连接，主壳的右侧面中部设置有用于控制电动马达工作的开关按键；

连接组件包括第一连接套和第二连接套，第一连接套同中心固定套在第二连接套的外部，第一连接套的左端与笔芯的右端顶压接触，笔芯套的右端部套装第一连接套的左端部并螺纹连接在一起，第二连接套同中心套在中空推杆的外部，第二连接套的右端同中心伸入到主壳内左侧部，第二连接套的右端部外圆一体成型有限位环板，主壳的左端内圆边沿一体成型有同中心设置且套在第二连接套右侧部的限位筒，限位筒与第二连接套转动连接，限位筒的右端伸入到主壳内部并与限位环板的左侧环面顶压接触，限位筒的左端位于主壳的左侧，限位筒的左端边沿开设有若干个圆周阵列设置的卡槽，推杆的右端外圆周一体成型有环形凸台，第二连接套的内腔直径大于环形凸台的外径，第二连接套的左端口内径大于推杆的外径并小于环形凸台的外径；

计量环为左右通透的圆筒结构，计量环同中心滑动套装在第一连接套的外部，计量环的内径大于限位筒的外径，计量环的右端部呈左小右大的喇叭口，计量环的右侧部内圆周一体成型有若干块圆周阵列设置的卡块，相邻两块卡块之间的计量环的内圆周上均一体形成有限位扇形板，第二连接套的右侧部外圆周上开设有若干个圆周阵列设置且位于第一连接套和限位筒之间的滑动通孔，各块限位扇形板分别与各个滑动通孔一一对应，各块限位扇形板的内圆直径小于第一连接套的外径，各块限位扇形板的内圆边分别对应滑动设置在各个滑动通孔中，各个卡块分别与各个卡槽一一对应卡接配合，各个滑动通孔的右侧边中部一体成型有弹性卡板，弹性卡板的左侧边外部设有三角凸棱，各块限位扇形板的内圆边为圆弧凸起，弹性卡板的左侧边插入到计量环中且位于相应限位扇形板的左侧，三角凸棱对应卡设在相应限位扇形板的左侧；

齿轮箱左端面通过若干根塑胶柱固定连接有止逆转，第二连接套的右端套在管柱的左端部并转动连接在一起，第二连接套的右端固定连接有套在管柱外部的棘轮，止逆转套在棘轮的外部并转动连接，止逆转的内圆设有与棘轮的外圆棘齿匹配啮合的棘槽。

2.根据权利要求1所述的手电动一体胰岛素注射笔，其特征在于：主壳上设置有与微型续航电池电连接的充电接口和显示屏，控制器内置有蓝牙模块，控制器与显示屏信号连接。