CN101125086A

CN101125086A - 闭环自动控制胰岛素注射系统

Info

Publication number: CN101125086A
Application number: CNA2006100301837A
Authority: CN
Inventors: 刘胜; 马斌; 张鸿海; 甘志银
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2006-08-18
Publication date: 2008-02-20

Abstract

一种闭环自动控制胰岛素注射系统，主要包括血糖检测仪、胰岛素泵及注射装置，其特征在于所述血糖检测仪通过体外取样执行器、生物传感器、检测仪将检测数据送入微处理器，再由无线通讯模块发射，胰岛素泵内设有微处理器，微处理器控制压电泵，并分别与控制键、存储器、显示器、报警器、无线通讯模块连接，两个无线通讯模块之间采用全双工无线通讯交换信息。本发明的优点是采用反离子电渗透方法实行无创长时间、短间歇地对血糖浓度连续检测，运用微处理器控制药物注射，并在检测单元与注射单元之间采用无线通讯，实现闭环自动控制，并可加入多套治疗方案程序，采用微针阵列皮下无痛注射。整套装置采用佩带式结构，体积小、使用安全、方便。

Description

闭环自动控制胰岛素注射系统

技术领域

本发明涉及一种胰岛素注射治疗设备，特别涉及一种闭环自动控制胰岛素注射系统。

技术背景

采用胰岛素泵给药和采用血糖仪检测血糖指标的结合方式是目前医学界普遍认可的医疗设备，是一种治疗糖尿病的新手段。其主要功能是通过预先设定好的参数持续微量的给糖尿病患者进行胰岛素输注。借此来达到很好的控制糖尿病患者的血糖，减少此病的并发症。目前现有的胰岛素泵一般包括一次性使用储药器，一次性注输导管，推注机构，减速机构，控制部分等附件。但现有的胰岛素治疗设备存在着给药量误差较大的缺陷，若给药量过少达不到用药目的，而给药量过多容易使患者出现低血糖的情况，给患者造成危险而不够安全可靠，现有的胰岛素治疗设备不能实现实时控制给药量。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供了一种闭环自动控制胰岛素注射系统。本发明采用反离子电渗透方法，采用体外自动取样血糖检测仪，运用微处理器技术控制注射胰岛素的压电泵，并在检测单元与注射单元之间采用全双工无线通讯方法实现闭环自动控制。本发明使系统实现检测和治疗有效的集成，使系统能长时间的给患者提供安全的、适当的、精确的胰岛素注射。

本发明主要包括：血糖检测仪、胰岛素泵及注射装置，其特征在于所述血糖检测仪内设有体外自动取样执行器、生物传感器、检测仪、微处理器A、显示器、数据线、无线通讯模块A，体外自动取样执行器向生物传感器输送检测液，体外取样执行器采用反离子电渗透方法对人体的生理液进行无创方式长时间、短间歇地抽样，生物传感器与检测仪连接，检测仪对检测数据实行信号转换及信号放大，检测仪通过数据线与微处理器A连接，微处理器A通过数据线分别与显示器、无线通讯模块A连接，胰岛素泵内设有压电泵、控制电路、微处理器B、数据线、无线通讯模块B、控制键、存储器、显示器、报警器，微处理器B通过控制电路与压电泵连接，微处理器B通过数据线分别与控制键、存储器、显示器、报警器、无线通讯模块B连接，存储器存储注射数据并通过数据线传输给微处理器B，微处理器B通过显示器显示目录菜单或注射参数或通过控制键设定的注射参数，多种治疗方案程序也可以作为注射数据存储于存储器内，微处理器B接收到的注射数据或治疗方案程序以及控制键的指令、无线通讯模块B返馈的信息从而通过控制电路控制压电泵的运行，无线通讯模块A与无线通讯模块B之间采用全双工无线通讯交换信息，压电泵由药仓，微泵两个部分组成，注射装置由微针阵列组成。血糖检测仪及胰岛素泵及注射装置均为佩带式，使患者的行动更为方便。本发明的优点是采用反离子电渗透方法实行无创方式长时间、短间歇地对血液中葡萄糖浓度连续不断的检测，运用微处理器技术控制药物注射，并在检测单元与注射单元之间采用全双工无线通讯方法实现闭环自动控制，并可加入多套治疗方案程序，采用微针阵列皮下无痛注射。整套装置采用佩带式结构，体积小、使用安全、方便。

附图说明

图1 本发明的系统原理图；

图2 本发明的结构框图；

图3 本发明的治疗方案程序框图；

图4 本发明的硅微针工艺流程示意图；

图5 本发明的硅针实体示意图。

1胰岛素泵、10微处理器B、11电源、12显示器、13压电泵、14控制键、15控制电路、16无线通讯模块B、17报警器、2血糖检测仪、20微处理器A、21体外自动取样执行器、22显示器、23无线通讯模块A、24生物传感器、25检测仪、26电源、30数据线、31无线信号、32数据线。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例：

参见图1，在本发明中包括3个主体部分，分别为：佩戴式的无创血糖检测仪，胰岛素泵以及作用对象人体。

参见图2，在本发明系统的工作中，首先根据患者自身的身体条件、患病类型、患病程度由病人自己选择适合自己的专家注射方案；在确定了注射方式之后，通过血糖检测仪2检测到人体体液的葡萄糖浓度，再由血糖检测仪2中的无线通讯模块A23将血糖浓度的信息发送给胰岛素泵1中的无线接收模块B16。当胰岛素泵1的微处理器B接收到患者的血糖浓度值之后，按照预先编好的程序，这个浓度值将和预置好的浓度范围进行比较，随之通过控制电路15驱动确压电泵13。胰岛素通过压电泵13、导管以及微针阵列33注射到人体表皮以下，达到注射的目的。

胰岛素泵1的外壳采用塑料材料制成。由于其内部结构紧凑从而使外壳小型化，方便的携带，使患者感到较为舒适。一般是通过一个腰带夹子佩戴在腰间。典型的体积尺寸为：85×60×35毫米。

在胰岛素泵1中安装了用于注射胰岛素的压电泵13。该泵利用了压电效应，在压电材料的两边加上正电压能使压电材料发生形变，当加上负电压的时候，压电材料向反方向发生形变。利用这种方法，实现了将腔体内的液体推射出来。在胰岛素泵1中，药仓和压电泵13连接在一起，药仓采用一次性真空薄膜制成。微处理器10通过控制电路15实施实时控制压电泵13。

在胰岛素泵1里设有一个报警器18，使医护人员及使用者能及时发觉异常情况。例如，药仓中药物量快用完、血糖浓度测量超出正常范围、电源功率过低、注输管出现堵塞，压电泵失灵等情况，提醒人们采取必要的措施。

在胰岛素泵1里设有一个显示器12，显示器12可显示文字和数字。例如：时间，注射量，血糖浓度等。显示器12通过控制键14提供多级菜单的选择，实现上翻、下翻、确定、取消等功能，可设置初始化参数和修改时间、注射参数等。

胰岛素泵1里设有一个存储单元17，用于存储预制注射参数，例如：血糖检测的浓度和它们检测的日期和时间。还可以存储治疗方案程序。

微处理器B10接收到的指令和数据是通过单向和双向数据线32和30来实现的。微处理器B10接受来自电源11的电力供电，通过控制键14接受指令；并通过单向数据线32控制报警器18、控制电路15和显示器12。微处理器B10和存储单元17之间通过双向数据线30实现数据传输。胰岛素泵1和血糖检测仪2之间的数据传输是通过全双工无线信号31来实现。

血糖检测仪2的外壳采用塑料制成。由于其内部结构紧凑从而使外形小型化，使血糖检测仪2能佩戴在手腕上。其尺寸不大于：75×45×30毫米，重量不大于100克。

血糖检测仪2设有一个液晶显示器22，可用文字及数字显示检测得到的血糖值、测试的时间等参数。

血糖检测仪2设有一个无线通讯模块A23，用来实现和胰岛素泵1之间的无线信息交换。血糖仪检测仪2检测到的血糖值通过无线通讯模块A23以无线信号方式发射给胰岛素泵1里的无线通讯模块B16。从而实现了血糖检测仪2和胰岛素泵1之间的无线通讯。

血糖检测仪2设有一个体外自动取样执行器21、一个生物传感器24和一个检测仪25。微处理器A20控制体外取样执行器21，应用反离子电渗透方法对人体进行无创体外取样。当体外取样执行器21成功取样之后，生物传感器24可以长时间、短间歇地对皮肤上吸出的血糖液体进行检测。生物传感器24采用灵敏度高、寿命长的元件。生物传感器24输出的小电流经检测仪25对信号进行放大、并转换为数字信号输出，检测仪25可以对血糖检测值进行数据存储、数据判断、数据传输。检测仪25通过单向数据线32将检测值传输给微处理器A20，再由无线通讯模块A23以无线方式将数据发射给胰岛素泵1。

关于注射数据与治疗方案程序的设置：注射胰岛素量的设计原理是模拟了人体正常的胰腺分泌，一般来讲有两种分泌胰岛素的方式即基础分泌和餐后分泌，前者是胰腺24小时持续小剂量地释放胰岛素，使血糖维持在一个稳定的水平，后者是在进餐后，胰腺会在短时间内分泌大量的胰岛素，以保证进餐后不会使血糖突然升高。由于人体胰腺同时存在基础和进餐后两种分泌形式，才使人的血糖维持在正常水平。中央处理器所预制的程序就是模拟人体胰腺分泌胰岛素的原理，设定了基础量和餐前大剂量两种形式，平时按照基础量注射，患者进餐后，根据进餐的多少，自动输入追加量的胰岛素。基础量是通过计算人每日需要的胰岛素量除以24小时得到的，通过血糖仪实时监测血糖浓度，我们可以通过公式算出时下患者所需要的计量，同时实现所需计量的注射。

参见图3，系统进入了程序开始-步骤40之后，就需要进行模式选择-步骤41，选择了注射模式的用户被系统提醒，对注射方式进行选择，用户可以选择-步骤44专家系统注射方式或者-步骤47自由注射方式。当用户确定按照-步骤44专家系统方式之后，系统就开始注射了，如果此时用户按取消按键达5秒时间长的时候，系统提醒用户是否停住注射，如果停止则返回到模式选择-步骤41，如果不停止则系统继续之前的注射。当用户选择了-步骤47自由注射方式时，系统提醒用户输入年龄、体重、血糖浓度等信息，并且系统将按照这些信息所计算出需要注射的药量。之后系统还会提示是否保存之前的基础信息-步骤48，随后系统还会提示是否进行注射-步骤49，选择肯定的时候，系统将进行基础量注射-步骤50。注射期间，系统还要监视是否到了就餐时间-步骤51以及是否有无线信号的接收-步骤53。当到了就餐时间时候，系统就改变注射方式，按照餐前大剂量的方式注射1小时-步骤52。当微处理器B10接收到无线信号的时候，系统将按照接收到的无线信号进行基础量的再计算-步骤54。同时，如果用户按控制键长达5秒时间，系统将提示是否修改注射量。如果不修改则按照之前的注射方式注射，若是修改了注射量，系统在确认是否肯定注射之后按照新的注射量进行注射。若没有接收到无线信号则进入-步骤55是否修改了注射量，若是返回-步骤49，否则按照之前的注射方式注射。

注射装置由微针阵列组成，采用反离子电渗透技术、微电子机械系统MEMS加工制成。参见图4，图4是硅微针工艺流程示意图。图5是硅针实体示意图。为了达到无痛注射的目的，硅针的长度应该有效的控制在150～200um之间。

Claims

1.一种闭环自动控制胰岛素注射系统，主要包括：血糖检测仪、胰岛素泵及注射装置，其特征在于所述血糖检测仪内设有体外自动取样执行器、生物传感器、检测仪、微处理器A、显示器、数据线、无线通讯模块A，体外自动取样执行器向生物传感器输送检测液，生物传感器与检测仪连接，检测仪通过数据线与微处理器A连接，微处理器A通过数据线分别与显示器、无线通讯模块A连接，胰岛素泵内设有压电泵、控制电路、微处理器B、数据线、无线通讯模块B、控制键、存储器、显示器、报警器，微处理器B通过控制电路与压电泵连接，微处理器B通过数据线分别与控制键、存储器、显示器、报警器、无线通讯模块B连接，无线通讯模块A与无线通讯模块B之间采用全双工无线通讯交换信息，注射装置由微针阵列组成。

2.根据权利要求1所述的一种闭环自动控制胰岛素注射系统，其特征在于所述体外取样执行器采用反离子电渗透方法对人体的生理液进行无创方式长时间、短间歇地抽样，生物传感器、检测仪对检测数据实行信号转换及信号放大。

3.根据权利要求1所述的一种闭环自动控制胰岛素注射系统，其特征在于所述血糖检测仪为佩带式、胰岛素泵及注射装置为佩带式。

4.根据权利要求1所述的一种闭环自动控制胰岛素注射系统，其特征在于所述胰岛素泵内的存储器存储注射数据并通过数据线传输给微处理器B，微处理器B通过显示器显示目录菜单或注射参数或通过控制键设定的注射参数。

5.根据权利要求1所述的一种闭环自动控制胰岛素注射系统，其特征在于所述压电泵由药仓，微泵两个部分组成。

6.根据权利要求4所述的一种闭环自动控制胰岛素注射系统，其特征在于所述存储器存储注射数据或多种治疗方案程序，微处理器B接收到的注射数据或治疗方案程序以及控制键的指令、无线通讯模块B返馈的信息控制压电泵。