根据2025年国际糖尿病联盟（IDF）发布的《糖尿病地图（第11版）》显示，目前全球糖尿病患者已达6.43亿，其中每9个成年人（20~79岁）中就有1人患有糖尿病，总数达5.89亿人，预计到2050年，全球糖尿病患者数量将会达到8.53亿。
胰岛素泵辅助输注胰岛素作为糖尿病治疗的重要手段之一，通过模拟人体胰腺分泌胰岛素的生理过程，对稳定患者血糖水平具有现实意义。然而传统的胰岛素泵以电机和活塞为核心驱动且需外接输液管，这使其存在着体积大、操作复杂、能源效率低等问题，限制了其应用范围和治疗效果。
采用基于压电泵设计的胰岛素泵可以有效解决以上问题，但目前市面上能够实际应用的压电泵式胰岛素泵鲜有报道。并且现有的压电泵式胰岛素泵普遍存在结构复杂、加工难度高和输注精度易受干扰、动态适配性差等问题。
针对上述痛点问题，本项目致力于研制一款基于压电泵驱动输送系统的胰岛素泵，该方法通过调节控制输入信号的参数、交流电压的频率、电压的具体大小等，以达到对输送控制。该胰岛素泵能减小压电微泵体积并提高注射精度。此外本项目设计多种输注模式，通过控制不同输注时间和速度，以适应不同患者需求。这对普及日常使用的压电泵式胰岛素泵以及糖尿病的治疗具有意义。
由于本胰岛素泵主要用于糖尿病患者的胰岛素精准输注，为实现仪器的可穿戴化和提高胰岛素输注的精度，需要优化仪器的体积和功耗以及最大化削弱因人体运动而产生的管路移位或输注剂量波动干扰。基于上述问题，从仪器的结构设计方面和电路硬件设计等方面预计采用以下解决方法：
（1）压电微泵结构设计方面选择单腔阀式压电微泵，主要元件包括电机、底座、上下泵体、阀片、泵腔隔膜和压电振子。相比四腔串联结构和双腔并联结构的压电泵，单腔阀式压电微泵元件少，结构简单体积更小，更方便加工生产。经过搜集文献进行改装，单腔阀式压电微泵已经可以达成预定要求的输注精度和输出压力。
（2）压电驱动胰岛素泵电路硬件设计，以AT89C51芯片为中央处理模块，配备键控模块、时钟模块、电源模块、蜂鸣器模块、压电驱动模块、显示模块、存储模块、复位八大模块，包括电路原理图的设计与绘制。要求电路系统设计集成性高，并尽可能简化电路结构，以便于制作小体积，形状贴合佩戴部位的仪器。
（3）压电驱动胰岛素泵程序设计旨在与电路硬件设计相结合，保证硬件系统能够正常运行。既要匹配AT89C51单片机及各模块接口，确保信号收发准确，又要通过子程序实现报警、输注等功能，最终保障硬件稳定运行、精准输药。
本项目所研发的基于压电泵的胰岛素泵从硬件设计、软件开发和输注模式仿真三方面入手，通过设计压电驱动+主控模块等硬件并完成测试，开发输注模式与辅助功能软件并完成测试，再构建人体生理模型优化输注参数。在初步设计完成后，对硬件、软件和优化后的输注模式参数进行集成测试与仿真优化，直到得到符合要求的集成模型。根据集成模型制作实物样机，利用样机开展输注精度、功能稳定性等实际测试，并将测试结果与设计标准做对比，由此为依据对样机进行调整，最后得到达标样机。