CN101254322B - 便携式智能胰岛素治疗泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式智能胰岛素治疗泵，包括一个智能胰岛素泵本体、血糖检测传感器和输注执行器，血糖检测传感器与所述智能胰岛素泵本体通过血糖数据传输线直接相连，输注执行器与智能胰岛素泵本体通过输液管直接相连，集血糖监控功能与胰岛素输注功能于一体的智能胰岛素泵本体包括完成血糖检测数据处理、存储、分析及输注胰岛素控制的一个处理器和一个存储器，来自所述血糖检测传感器的数据经转换器直接进入处理器处理、分析，同时由与处理器直接相连的血糖评估单元进行综合分析。本发明不但可以避免发生高血糖或低血糖给人体造成的损伤，还可以极大的、安全的提高糖尿病患者的生活质量，降低以致避免各种并发症的发生几率。

Description

便携式智能胰岛素治疗泵
技术领域
本发明涉及一种胰岛素输注装置，特别是一种便携式智能胰岛素治疗泵。
背景技术
人为干预糖尿病患者的胰岛素生理量值，是目前治疗糖尿病和其它胰岛素缺乏症的主要手段。目前主要有药物刺激自体分泌和直接补充胰岛素两大类，其中直接补充的形式有注射和口服(尚未定型)两种。胰岛素泵是一种可以在规定的时间自动给予规定量值的胰岛素的糖尿病或其他胰岛素缺乏症的医疗器材，它实现了胰岛素的自动补充，基本上可以满足理想化、稳定型糖尿病患者的治疗需求。但是，由于人体的血糖值是一种受多种因素影响的、动态的、随机的变化值，而目前的各类胰岛素泵均无法对人体血糖数值自动实施实时监控和针对人体需求动态给量，所以无法做到真正的满足患者的健康、治疗需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式智能胰岛素治疗泵，通过动态监控用户的血糖水平，跟踪血糖变化量给用户体内输注胰岛素，达到对人体血糖的动态控制，确保血糖维持在一个适合人体健康的理想水平。
为实现上述目的，本发明提供了一种便携式智能胰岛素治疗泵，包括一个智能胰岛素泵本体、血糖检测传感器和输注执行器，所述血糖检测传感器与所述智能胰岛素泵本体通过血糖数据传输线直接相连，所述输注执行器与所述智能胰岛素泵本体通过输液管直接相连，所述智能胰岛素泵本体通过通讯协议与用户手机相连以使用户通过手机网络实现远程医疗的资源共享，集血糖监控功能与胰岛素输注功能于一体的智能胰岛素泵本体包括完成血糖检测数据处理、存储、分析及输注胰岛素控制的一个处理器和一个存储器，来自所述血糖检测传感器的数据经转换器直接进入处理器处理、分析，同时由与处理器直接相连的血糖评估单元进行综合分析。
所述智能胰岛素泵本体还包括监控装置、振动警示器和蜂鸣器，所述处理器通过监控装置与发出血糖值警示信息的振动警示器和蜂鸣器连接。
所述智能胰岛素泵本体还包括控制器、驱动机构和贮液箱，所述处理器根据血糖检测纸及标定得到的输注控制模型，通过控制器、驱动机构将贮液箱中的胰岛素经输液管，通过输注执行器注入用户体内。
智能胰岛素泵本体通过通讯协议与手机相连，用户可以用手机控制泵的输注量。智能胰岛素治疗泵还可以进一步包括一个电源和一个电池。智能胰岛素泵本体还包括一个监控装置，检测的血糖数据经血糖评估单元比较，将信息传给振动警示器和蜂鸣器。
智能胰岛素泵本体还包括一个血糖及输注信息的显示器。同时，提供用于接口板，用户控制计量按钮和泵键板。
智能胰岛素泵本体包含一个内置的与外部单系统通信器材，例如手机，有通用协议的控制系统.智能胰岛素泵本体的处理器通过通用通讯协议及无线接口与用户手机通讯.手机屏幕即可显示血糖值，又可通过手机键控制胰岛素的输注.
所述血糖检测传感器和输注执行器在用户体表安装的距离大于或等于250毫米。
本发明便携式智能胰岛素治疗泵根据用户自身血糖的变化特性曲线及正常血糖的基础量，动态监控用户的血糖水平，计算监测血糖的误差，建立输注泵控制模型。当血糖含量超过允许范围时，控制器将发出指令，驱动机构将贮液箱中的胰岛素通过输液管，利用输注执行器将胰岛素注入用户体内。
智能胰岛素治疗泵的输注控制模型，输注的逻辑关系：采用不同优先等级，
人工优先级→5.8标准控制级→日定量级
根据人的正常生理需求，保持人体血糖含量在标准误差范围之内。根据医学试验，正常人的血糖含量在5.8，人体允许的误差范围为±0.2。当人体血糖含量在允许范围之外≥6.0，或者≤5.6，开始报警。
建立胰岛素供给的数学模型，如图3所示。
设t时刻，血糖检测传感器得到的实测血糖曲线上A0点的血糖监测值为5.8，当到tA时刻时，A点的实测血糖值为VA，曲线的斜率为k。
则：VA＝k(tA-t0)+5.8
血糖变化值ΔV＝VA-5.8＝k(tA-t0)
由于人体的特性不同，胰岛素分泌量与血糖含量的关系为一特定曲线。
Q＝cV
这里，c为常数，需要根据各用户的特点标定。
胰岛素的输注量ΔQ＝cΔV
所以，ΔQ＝ck(tA-t0)
若|ΔV|＜0.2，则不报警，属于正常允许范围；
若|ΔV|＝0.2，则报警，但输注泵不启动；
若|ΔV|＞0.2，则报警，同时输注泵启动，根据检测的血糖值变化量及输注泵控制模型向用户体内输注胰岛素。
实时检测：从血糖检测传感器获得数据，并在处理中与标准值比较，
便携式智能胰岛素治疗泵模拟人体胰岛素的分泌，输注胰岛素包括基础输注量和餐前追加量，接近人体的胰脏分泌胰岛素的生理规律。
根据实时监控的血糖水平，胰岛素泵闭环控制胰岛素泵的启动，
本发明提供了一种便携式智能胰岛素治疗泵，能够对人体血糖值自动实施实时监控，并针对血糖量值及时补充所需量的胰岛素，达到对人体血糖的动态控制，确保血糖维持在一个适合人体健康的理想水平。本发明便携式智能胰岛素治疗泵不但可以避免发生高血糖或低血糖给人体造成的损伤，还可以极大的、安全的提高糖尿病患者的生活质量，降低以致避免各种并发症的发生几率，使患者接近或达到正常健康人的寿命值。
附图说明
图1是本发明便携式智能胰岛治疗泵系统组成图，它具有用户血糖实时监测及胰岛素输注功能；
图2是本发明便携式智能胰岛素治疗泵的结构示意图；
图3是本发明的血糖监测及胰岛素输注控制模型图，反映实时监测的血糖量随时间的变化关系。
具体实施方式
本发明提供了一种便携式智能胰岛素治疗泵，采用高度集约化的结构和以现代电子技术为基础，将血糖监视及输注控制功能于一体。
图1是本发明便携式智能胰岛素治疗泵的系统组成图，具有用户血糖实时监测及胰岛素输注功能。如图1所示，本发明的系统血糖监测和胰岛素输注共用一个处理器和一个存储器。本发明便携式智能胰岛素治疗泵包含智能胰岛素泵本体1、血糖检测传感器2、血糖数据传输线201、输注执行器3、输液管301和机壳4组成。该处理器通过转换器单向接收来自处理血糖检测传感器2的数据，经与基础量比较，生成输注泵控制模型，同时通过控制器控制驱动机构动作，控制输注执行器3的输注量。此外还通过通讯协议与单体通信器材(例如手机)通信，实现胰岛素输注的遥控功能。
存储器用于存储实施检测的血糖量、贮液箱的贮液量、胰岛素的输注量、基础量数据、用户键入的数据、测量的日期和时间及输注的日期和时间。转换器主要进行A/D转换、放大，将血糖检测传感器2的信号转换成处理器能处理的数字信号。
监控装置实时从处理器接收血糖值及贮液箱胰岛素量值。当血糖值超过允许范围或贮液箱胰岛素量少于设定值时，发出振动警示或声音警示，提示用户采用相应措施。
血糖评估单元用于对用户实时的血糖值进行评估和胰岛素控制模型系数的确定。
控制器完成A/D、D/A转换及信号方法功能，即将驱动机构的位置信息传给处理器，同时将处理器计算得到的胰岛素输注量转换成相应的信号，传递给驱动机构，驱动机构根据要求的输注量将贮液箱的胰岛素压出。
贮液箱内有液面传感器，监测胰岛素的量，一旦过少，及时通过报警装置发出警示信息。输注执行器将由输液管传输的胰岛素直接注入用户体内。显示器实时显示用户的血糖值、泵的工作状态、血糖历史记录及胰岛素输注记录数据。
智能胰岛素泵本体的处理器用通用通讯协议与无线接口相连，采用蓝牙技术用户可以在手机屏幕上查看自己的血糖信息、泵的工作状态、血糖历史记录及胰岛素输注记录数据。并通过短信方式，控制胰岛素的输注。智能胰岛素泵本体的机壳4为塑料材料。
图2是本发明便携式智能胰岛素治疗泵的结构示意图。如图2所示，本发明便携式智能胰岛治疗泵由智能胰岛素泵本体1、血糖检测传感器2、输注执行器3、机壳4、连接血糖检测传感器2和智能胰岛素泵本体1的血糖数据传输线201、向输注执行器3输送胰岛素的输液管301组成。智能胰岛素泵本体将除血糖传感器1和输注执行器3的所有器件集成于一体。为了避免胰岛素的输注影响血糖检测精度，要求安装在身体表面的血糖检测传感器2和输注执行器3的最小距离为250毫米，一般安装在不易脱落的部位。
图3展示了根据实测血糖值，建立用户输注控制曲线的方法。横坐标表示时间，纵坐标表示用户血糖值。曲线的斜率表示用户血糖的变化率，用户的血糖量与用户体内的胰岛素水平成正比。具体系数由于每个人个体的差异有所不同，需要进行标定。

Claims (7)

1.一种便携式智能胰岛素治疗泵，包括一个智能胰岛素泵本体、血糖检测传感器和输注执行器，所述血糖检测传感器与所述智能胰岛素泵本体通过血糖数据传输线直接相连，所述输注执行器与所述智能胰岛素泵本体通过输液管直接相连，所述智能胰岛素泵本体通过通讯协议与用户手机相连以使用户通过手机网络实现远程医疗的资源共享，其特征在于，集血糖监控功能与胰岛素输注功能于一体的智能胰岛素泵本体包括完成血糖检测数据处理、存储、分析及输注胰岛素控制的一个处理器和一个存储器，来自所述血糖检测传感器的数据经转换器直接进入处理器处理、分析，同时由与处理器直接相连的血糖评估单元进行综合分析。
2.根据权利要求1所述的便携式智能胰岛素治疗泵，其特征在于，所述智能胰岛素泵本体还包括监控装置、振动警示器和蜂鸣器，所述处理器通过监控装置与发出血糖值警示信息的振动警示器和蜂鸣器连接。
3.根据权利要求1所述的便携式智能胰岛素治疗泵，其特征在于，所述智能胰岛素泵本体还包括控制器、驱动机构和贮液箱，所述处理器根据血糖检测纸及标定得到的输注控制模型，通过控制器、驱动机构将贮液箱中的胰岛素经输液管，通过输注执行器注入用户体内。
4.根据权利要求1所述的便携式智能胰岛素治疗泵，其特征在于，所述智能胰岛素泵本体还包括实时显示血糖含量、每日输注量及输注执行器工作状态的显示器，所述显示器与所述处理器连接。
5.根据权利要求1所述的便携式智能胰岛素治疗泵，其特征在于，所述智能胰岛素泵本体还包括控制输注量的计量按钮及泵键板，所述计量按钮及泵键板分别与所述处理器连接，通过计量按钮及泵键板控制输注执行器的输注量。
6.根据权利要求1所述的便携式智能胰岛素治疗泵，其特征在于，所述智能胰岛素泵本体还包括无线接口，所述处理器通过所述无线接口与用户手机通讯。
7.根据权利要求1所述的便携式智能胰岛素治疗泵，其特征在于，所述血糖检测传感器和输注执行器在用户体表安装的距离大于或等于250毫米。
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