CN103083758A - 集成微泵与微针阵列的闭环胰岛素输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成微泵与微针阵列的闭环胰岛素输送装置。本发明包括微泵装置、微针阵列以及连接微针阵列与微泵装置的输药导管。微泵装置包括电池盖、电池、主控制电路板、力传感器、伺服马达、输药装置本体、推进螺杆、储药器活塞、储药器和外接面板。本发明极大地减少了糖尿病患者的痛苦，微针阵列所采用的材料均可回收也比较方便，不会对环境造成污染。

Description

集成微泵与微针阵列的闭环胰岛素输送装置

技术领域

本发明涉及一种胰岛素输送装置，尤其是一种集成微泵与微针阵列的闭环胰岛素输送装置。

背景技术

糖尿病是一种常见的葡萄糖代谢和内分泌障碍继而引起全身性代谢紊乱的慢性疾病，高血糖是其主要临床特征。目前，临床上绝大多数糖尿病患者注射胰岛素的方式是分次注射，一般是每天注射三次，分别于餐前 20～30分钟注射，注射部位一般是肌肉。胰岛素分次注射的方式简单方便，患者能很快自己掌握，但是经过长期的临床观察和总结，其缺陷也十分突出，主要表现在于：1）血糖控制不稳定，容易出现高血糖或低血糖状况，给患者带来痛苦和危险；2）长期的血糖不稳定，会造成糖尿病患者的症状逐渐加重，还可能导致各种严重的并发症，危及患者的健康和生命；3）很难对胰岛素精确定量给药；4）注射时患者痛感明显，且在社交等公共场合不方便注射。

随着现代医疗器械产业的发展，诞生了胰岛素泵。胰岛素泵作为一种医疗器械，给患者带来了方便、实用的同时不可避免的也给患者带来了注射的痛苦。胰岛素泵一般由注射针头、导管和注射泵等组成，导管和注射泵相连，由注射针头长期植入皮下来达到药物释放的目的。迄今为止，必须经过痛苦和侵袭性的注射方法才能将胰岛素注入体内。由于针头的植入带来的一些安全问题及环境污染也是困扰糖尿病患者的一个难题，此外，由于胰岛素注射剂量是事先设定的，因而并不能准确实时地根据体内血糖状况来注射相应的剂量，因而也会造成的低血糖或高血糖。

发明内容

本发明针对现有胰岛素泵的不足提供一种基于微泵与微针阵列的闭环胰岛素输送装置，可以克服胰岛素泵因针头的植入带来的疼痛问题、安全环保难题，也可以克服注射胰岛素剂量与体内血糖状况不吻合的问题，是一种更安全、简洁、适用性更好的胰岛素输送装置。

本发明胰岛素输送装置是采用以下技术方案实现的：

本发明包括微泵装置、微针阵列以及连接微针阵列与微泵装置的输药导管。 

所述的微泵装置包括电池盖、电池、主控制电路板、力传感器、伺服马达、输药装置本体、推进螺杆、储药器活塞、储药器和外接面板。

在输药装置本体一侧的前端设有用于安装储药器的卡槽，安装储药器时，先将储药器嵌入卡槽中，然后顺时针或逆时针旋转90度，储药器则安全可靠地固定在输药装置本体前端。

在输药装置本体一侧的后端设有伺服马达安装仓，伺服马达安装在仓内，伺服马达与推进螺杆相连，在推进螺杆的头部，装有一个储药器活塞，该储药器活塞可沿储药器的内腔自由滑动，在伺服马达的尾部装有一只力传感器用于采集在胰岛素递送过程中的输出力信号。

在输药装置本体的另一侧设有电池仓，在电池仓内装有电池，在电池仓外端设有电池盖，用于固定电池，电池盖与输药装置本体采用螺纹连接；电池的两端设有引出线，用于向主控制电路板供电。

所述的主控制电路装在输药装置本体的中部，用于对输药系统进行控制。

在输药装置结构本体内，还装有一块外接面板，上嵌有液晶显示器以及薄膜按键，液晶显示器用于显示相关信息，薄膜按键用于对输药参数、系统开闭进行设置。

在储药器的头部设有一只输药导管，其一端与储药器相连，另一端与微针阵列的封装外壳相连。

本发明的有益效果：由于微针阵列的长度较短，只会刺入皮肤组织的表皮层，不会刺入人体皮肤组织的神经与血管，因而患者不会有痛感，这比常规的胰岛素泵所使用的针头，极大地减少了糖尿病患者的痛苦，微针阵列所采用的材料均可回收也比较方便，不会对环境造成污染。

附图说明

图1为胰岛素微泵装置结构示意图；

图2为胰岛素微泵装置A-A剖示图；

图3为闭环胰岛素输送装置工作原理图结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明包括微泵装置、微针阵列以及连接微针阵列与微泵装置的输药导管。

微泵装置结构包括：电池盖1、电池2、主控制电路板3、后盖4、力传感器5、伺服马达6、输药装置本体7、外壳固定装置8、推进螺杆9、储药器活塞10、储药器11、输药导管12、外接面板15。

在输药装置本体前侧设有储药器，输药装置本体前端采用了卡槽设计，安装储药器时，先将储药器嵌入卡槽中，然后顺时针或逆时针旋转90度，储药器则安全可靠地固定在输药装置本体前端。

在储药器后部设有伺服马达安装仓，伺服马达安装在仓内，由外壳固定装置8固定，伺服马达与推进螺杆相连，在推进螺杆的头部，装有一个储药器活塞，该活塞可沿储药器的内腔自由滑动，在伺服马达的背部装有一只力传感器用于采集在胰岛素递送过程中的输出力信号。

在输药装置本体的另一侧设有电池仓，在电池仓内装有电池，在电池仓外端设有电池盖，用于固定电池，电池盖与输药装置本体采用螺纹连接。电池的两端设有引出线，用于向主控制电路板供电。

在输药装置本体的中部，装有一块主控制电路板，用于对输药系统进行控制，主控制电路板对应输药装置本体处设有后盖4。

在输药装置结构本体内，还装有一块外接面板，上嵌有液晶显示器以及薄膜按键，液晶显示器用于显示相关信息，薄膜按键用于对输药参数、系统开闭等进行设置。

在储药器的头部设有一只输药导管，其一端与储药器相连，另一端与微针阵列14的微针阵列封装外壳13相连。

微针阵列镶嵌在带有凹腔的微针阵列封装外壳上。微针阵列是采用微纳工艺制造的，是一种类似注射针头但尺寸比注射针头小得多的微米级空心针阵列。在面积为1CM²的基体材料上，制作40个空心微针，空心微针外径为80 μm、内径为30μm，长度为 400μm，空心微针头部采用尖顶型设计。基体材料是硅材料，凹腔材料可以为高分子材料，如聚四氟乙烯。

如图3所示，工作时，将微针阵列贴于患者的皮肤某处，臂式无创血糖仪实时采集患者的体内血糖状况，然后通过无线传输方式将相关参数传至微泵系统的控制器，经控制器相应计算后，伺服电机正转推动推进螺杆向前运动，从而推动储药器活塞沿储药器内腔向前运动，从而推动待注射的胰岛素进入微针阵列封装外壳的内腔，再经微针阵列的内孔进入人体皮肤中。伺服电机反转带动推进螺杆向后运动，从而使得储药器活塞沿储药器内腔向后运动，实现电机复位。

Claims (3)

1. 集成微泵与微针阵列的闭环胰岛素输送装置，包括微泵装置、微针阵列以及连接微针阵列与微泵装置的输药导管，其特征在于：

所述的微泵装置包括电池盖、电池、主控制电路板、力传感器、伺服马达、输药装置本体、推进螺杆、储药器活塞、储药器和外接面板；

在输药装置本体一侧的前端设有用于安装储药器的卡槽，安装储药器时，先将储药器嵌入卡槽中，然后顺时针或逆时针旋转90度，储药器则安全可靠地固定在输药装置本体前端；

在输药装置本体一侧的后端设有伺服马达安装仓，伺服马达安装在仓内，伺服马达与推进螺杆相连，在推进螺杆的头部，装有一个储药器活塞，该储药器活塞可沿储药器的内腔自由滑动，在伺服马达的尾部装有一只力传感器用于采集在胰岛素递送过程中的输出力信号；

在输药装置本体的另一侧设有电池仓，在电池仓内装有电池，在电池仓外端设有电池盖，用于固定电池，电池盖与输药装置本体采用螺纹连接；电池的两端设有引出线，用于向主控制电路板供电；

所述的主控制电路装在输药装置本体的中部，用于对输药系统进行控制；

在输药装置本体内，还装有一块外接面板，上嵌有液晶显示器以及薄膜按键，液晶显示器用于显示相关信息，薄膜按键用于对输药参数、系统开闭进行设置；

在储药器的头部设有一只输药导管，其一端与储药器相连，另一端与微针阵列的封装外壳相连。

2.根据权利要求1所述的集成微泵与微针阵列的闭环胰岛素输送装置，其特征在于：微针阵列镶嵌在带有凹腔的微针阵列封装外壳上，微针阵列是采用微纳工艺制造，在面积为1CM²的基体材料上，制作40个空心微针，空心微针外径为80 μm、内径为30μm，长度为 400μm，空心微针头部采用尖顶型设计。

3.根据权利要求1所述的集成微泵与微针阵列的闭环胰岛素输送装置，其特征在于：所述的基体材料为硅材料，凹腔材料为高分子材料。

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