CN109718462B - 人体胰岛素注入的供液装置 - Google Patents

Abstract

一种人体胰岛素注入的供液装置，具有一载体，载体上架构有储液腔室及导流致动单元，并装设传感器及驱动芯片。导流致动单元具有一导液通道，连通储液腔室的储液出口及一导液出口。传感器抵触人体皮肤以监测汗液中血糖含量的监测数值。驱动芯片自传感器接收监测数值判读，据以控制导流致动单元的致动，并控制储液出口及导液出口的阀开关的开关状态。导流致动单元受驱动后产生压力梯度，使储液腔室中的胰岛素液体经由导液通道输出至导液出口，流入贴附于导流致动单元下方的微针贴片，并透过其多个空心微针注入皮下组织中。

Description

人体胰岛素注入的供液装置

【技术领域】

本案是关于一种供液装置，尤指一种应用于人体胰岛素注射的供液装置。

【背景技术】

目前，针对第一型糖尿病及第二型糖尿病的治疗方式主要为补充降糖药物，给药方式包括口服、注射器注射以及胰岛素泵注射。其中口服及注射器注射方式，患者需要每天自行使用血糖仪采血检测自身血糖水平，再根据血糖水平服药。而胰岛素泵系统由留置针和胰岛素泵组成，留置针置于体内固定于体表，用于采血与药物注射；与留置针相连的胰岛素泵，则根据血糖水平控制释放降糖药物。

胰岛素由于不能直接口服，只能采用注射方式。注射器注射与胰岛素泵的留置针，不仅在注射时会造成患者疼痛，并都会在体表留下针孔。尤其注射器注射往往需要一日多次，会造成皮下组织因频繁注射而产生硬块。胰岛素泵对留置针的采用减少了注射次数，但整体装致具有一定的体积重量，不便随身携带，设置在身上会影响患者的日常生活和运动。

针对上述缺失，本案开发一种安全、便于携带、无痛的智能型人体胰岛素注入的供液装置，提供患者在日常生活中注射人体胰岛素以随时控制血糖水平，并解决上述传统注射方式的问题。

【发明内容】

本案的主要目的在于提供一种人体胰岛素注入的供液装置，为了解决传统胰岛素注射方式会造成患者疼痛与不便随身携带的问题提供一种安全、便于携带、无痛的智能型人体胰岛素注入的供液装置，让患者在日常生活中注射人体胰岛素以随时控制血糖电位，并作为自动补充人体胰岛素的人工胰脏使用。

为达上述目的，本案的一较广义实施样态为提供一种人体胰岛素注入的供液装置，包含：一载体；一储液腔室，架构于该载体上，供储存一胰岛素液体，并具有一储液出口；一导流致动单元，架构于该载体上，具有一导液通道，连通该储液腔室的该储液出口，并连通一导液出口，使该导流致动单元驱动后传输该胰岛素液体由该导液出口输出；多个阀开关，该储液出口及该导液出口各自设置一阀开关封闭，控制开关状态；一微针贴片，贴附于该导流致动单元下方，以封闭并连通该导液出口，使该导液出口输出该胰岛素液体导入该微针贴片其中，并该微针贴片具有多个空心微针，供微创插入人体皮肤导出，将该胰岛素液体注入皮下组织中；一传感器，架构设置于该载体上，以抵触人体皮肤上，以监测汗液中血糖含量，的并产生一监测数值；以及一驱动芯片，以架构设置于该载体上，以控制该导流致动单元的致动、控制该多个阀开关的开关状态以及接收该传感器的该监测数值判读；借此，该微针贴片以该多个空心微针微创插入人体皮肤上，且该传感器监测到人体皮肤流出汗液中的一特定血糖含量的该监测数值时，由该驱动芯片控制该导流致动单元致动，同时控制该储液出口的该阀开关开启、该导液出口的该阀开关开启，以让该储液腔室储存的该胰岛素液体由该导液出口输出，导入该微针贴片中，由该多个空心微针导出注入将该胰岛素液体注入于皮下组织中。

【附图说明】

图1为本案的一较佳实施例中人体胰岛素注入的供液装置的结构示意图。

图2A及图2B为本案的一较佳实施例中阀开关的作动示意图。

图3为本案的一较佳实施例中人体胰岛素注入的供液装置的应用示意图。

图4为本案的一较佳实施例中人体胰岛素注入的供液装置的元件电性连结关系的方块示意图。

图5A及图5B为本案的一较佳实施例中人体胰岛素注入的供液装置的作动示意图。

图6为本案的一较佳实施例中阀片层的结构示意图。

【具体实施方式】

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本案。

请参阅第1图，其为本案的一较佳实施例中人体胰岛素注入的供液装置的结构示意图。供液装置100包含载体1，以及架构于载体1其上的储液腔室2、导流致动单元3、阀开关4a及4b、微针贴片5、传感器6以及驱动芯片7。载体1可为但不限为硅芯片或PCB电路板，而传感器6及驱动芯片7可以采微机电制程(MEMS)整合于载体1上。又载体1上凹设一储液腔室2，用以储存人体胰岛素液体200，并具有一储液出口21，而储液腔室2凹设在载体1上并以一盖板11予以密封。

本实施例的导流致动单元3包含一导液通道31以及一致动器32。导液通道3的结构成型于载体1内部，并具有一入口通道311、一压力腔室313、一出口通道312以及一导液出口314。导液通道31为连通储液出口21与导液出口314的流体通路。更具体而言，载体1上贯通设置相互隔开的一入口通道311与一出口通道312，并凹设一压力腔室313分别连通入口通道311与出口通道312的一端，且压力腔室313上方受致动器32封盖密封。入口通道311连通压力腔室313的另一端以一封盖件12予以封盖，使该另一端连通储液腔室2的储液出口21形成一密封的流体通道，而出口通道312连通压力腔室313的另一端所形成的开口即为导液出口314。导流致动单元3的导液通道31为由上述入口通道311、压力腔室313、出口通道312以及导液出口314依序串连相通所构成的流体通路。

本实施例的致动器32由一承载件321及一致动元件322所构成，承载件321为一可挠性板材，封盖压力腔室313而固接于载体1上。致动元件322为一板状压电元件，贴附于承载件321的上表面。致动元件322受电压施加时产生形变，连动承载件321产生形变而共振，进而扩增或压缩压力腔室313的体积，形成一压力梯度驱使储液腔室2所储存胰岛素液体200导入在入口通道311及出口通道312中流动。

本实施例的阀开关4a、4b分别设置封闭于储液出口21与导液出口314上，由驱动芯片7控制其开关状态，请参阅第2A图及图2B，其为本案的一较佳实施例中阀开关的作动示意图。当驱动芯片7控制导流致动单元3启动时，阀开关4a、4b亦开启；当驱动芯片7控制导流致动单元3停止作动时，阀开关4a、4b则关闭。阀开关4a与阀开关4b为相同结构，为避免相同结构重复说明，以下仅以阀开关4a为例进行说明。阀开关4a包含一密封件41、一保持件42以及一位移件43。密封件41与保持件42上分别具有多个通孔411及421，位移件43设置于密封件41及保持件42之间所形成的容置空间中，亦具有多个通孔431。位移件43的通孔431大致对准于保持件42的通孔421，而与密封件41的通孔411形成错位不对准。

在本实施例的阀开关4a的第一实施态样中，位移件43可为一带电荷的材料，而保持件41可为一两极性的导电材料。在本实施例的阀开关4a的第二实施态样中，位移件43可为一带磁性的材料，而保持件41可为一可受控变换极性的磁性材料。如图2A所示，当驱动芯片7控制保持件42维持与位移件43相同的极性，位移件43朝密封件41靠近，构成阀开关4a的关闭。如图2B所示，当驱动芯片7控制保持件41维持与位移件43不同的极性，位移件43朝保持件41靠近，构成阀开关4a的开启。

本实施例的微针贴片5具有多个空心微针51及贴片区52，贴片区52为具有粘性的薄片，微针贴片5能利用贴片区52的粘性贴附于载体1上封盖件12，而让整个微针贴片5固设于载体1上具有导液出口314一侧，并使导液出口314连通空心微针51，也能利用贴片区52另一面的粘性而贴附固定于使用者的皮肤上，让整个供液装置100定位于使用者的皮肤上而不掉落。空心微针51为能刺穿皮肤的微米级尺寸细针，其材料可为高分子聚合物、金属或硅，较佳者为具高生物相容性的二氧化硅。空心微针51的孔径大小可供胰岛素分子通过，较佳者，空心微针51之内径介于10微米(μm)至550微米(μm)，空心微针51的长度介于400微米(μm)至900微米(μm)，可插入人体的皮下组织而刺入深度不触及人体神经，因此完全不会造成疼痛。多个空心微针51设置于微针贴片5上采以阵列方式排列，每一个空心微针51相邻之间距大于200微米(μm)，以保证各空心微针51能顺利刺入皮肤。而如此阵列方式设置的多个空心微针51，不致因其中一空心微针51堵塞而影响胰岛素注入，因为其他空心微针51能继续保持注入胰岛素。

请参阅图3，其为本案的一较佳实施例中人体胰岛素注入的供液装置的应用示意图。如图所示，由于供液装置100为薄板状并具有微型尺寸，可结合微针贴片5的贴片区52粘性贴附固定在人体皮肤上。如此，可单独利用贴片区52的粘性使供液装置100固定在人体上任一位置。

请同时参阅图1与第4图，图4为本案的一较佳实施例中人体胰岛素注入的供液装置的元件电性连结关系的方块示意图。传感器6以微机电制程设置于载体1上，当供液装置100置定位于使用者的皮肤上时，传感器6可抵触人体皮肤并监测人体汗液中葡萄糖含量，依此估算出人体的血糖电位，并产生相应的血糖监测数值。驱动芯片7以微机电制程设置于载体1上，分别耦接导流致动单元3的致动器31、阀开关4a及4b，以及传感器6，借以传输信号控制导流致动单元3的致动器31作动，并控制阀开关4a及4b的开关状态，以及接收来自传感器6的监测数值判读。在本案的一实施例中，驱动芯片7更包含一石墨烯电池以提供电源。

请参阅第5A图及图5B，其为本案的一较佳实施例中人体胰岛素注入的供液装置的作动示意图。当传感器6感测到一特定血糖含量监测数值时，驱动芯片7传输一启动信号至导流致动单元3，以启动致动器32，同时控制阀开关4a及4b呈开启状态，致动元件322受电压施加而发生逆压电效应产生形变，进而连动承载件321产生共振。此时，致动器32沿一垂直方向进行往复式运动。如图5A所示，当致动器32向上振动时，压力腔室313受扩张而体积增加，进而产生一吸力，驱使胰岛素液体200从储液出口21流出而导入压力腔室313中。接着，如图5B所示，当致动器32向下形变时，会压缩压力腔室313的体积，使其中的胰岛素液体200受挤压而向下流动推送至出口通道312而流至导液出口314，再导入微针贴片5的多个空心微针51中，进而完成一定量的胰岛素液体200注入人体皮下组织中。当然，若需要再注入胰岛素液体200完成需求的量，重复循环上述致动器32上下作动即可持续将胰岛素液体200从储液出口21经由导液通道31输送至导液出口314透过空心微针51注入人体皮下组织中，可作为自动补充人体胰岛素的人工胰脏使用。

本案的供液装置100为了防止供输液体逆流，如图1所示，可进一步在载体1上的入口通道311、出口通道312中更进一步设置一阀片层300。请同时参阅图1与图6，图6为本案的一较佳实施例中阀片层的结构示意图。更具体而言，载体1在入口通道311与出口通道312的一中段位置分别设有腔室13，且载体1上内嵌一阀片层300封盖入口通道311与出口通道312。如图6所示，阀片层300由一可挠性平板材质所构成，并分别在对应封盖入口通道311及出口通道312处形成阀片33a、33b，阀片33a上定义出一中央部331a，并以多个连接部332a予以连接支撑于阀片层300上，而多个连接部332a分隔出多个空隙333a以供液体流通。所述的中央部331a、连接部332a与空隙333a即构成阀片33a。类似地，阀片层300上的中央部331b、连接部332b与空隙333b，亦构成相同结构的阀片33b。

另外，请参阅如第1图所示，载体1在入口通道311、出口通道312处更进一步分别具有一凸部结构14a、14b，凸部结构14a设置于入口通道311处，并设置在腔室13a底部；而凸部结构14b设置于出口通道312处，并设置在腔室13b顶部。凸部结构14a、14b可使上述阀片33a、33b的中央部331a、331b抵顶接触而产生一预力顶触作用。借由上述设置，在致动器31未作动时，阀片33a可封闭隔绝入口通道311，而阀片33b则封闭隔绝出口通道312；如此一来，可防止入口通道311与出口通道312中的胰岛素液体200发生逆流。

更详细地说，当致动器31在作动过程中向上振动的时，压力腔室313扩张而体积增加，进而产生一吸力，驱使入口通道311的阀片33a受到压力腔室313的压差变化而被向上吸附。此时，阀片33a的中央部331a快速脱离抵触凸部结构14a的状态，入口通道311因而开启，如此通道内胰岛素液体200可经由多个空隙333a导入腔室13a而流通至压力腔室313中。当致动器32向下振动时，会压缩压力腔室313的体积，进而产生一推力，驱使出口通道312的阀片33b受到该推力，而使阀片33b的中央部331b快速脱离抵触凸部结构14b的状态，出口通道312因而开启，如此通道内胰岛素液体200可经由多个空隙333b导入腔室13b而流通至出口通道312中导入至导液出口314，再导入微针贴片5的多个空心微针51中，进而完成一定量的胰岛素液体200注入人体皮下组织中。于此同时，入口通道311的阀片33a受到压力腔室313压缩体积变化产生推力，进而使阀片33a的中央部331a回复抵触凸部结构14a的预力作用，封闭入口通道311，通道内胰岛素液体200不会从入口通道311产生逆流。

本案为一种安全、便于携带、无痛的智能型人体胰岛素注入的供液装置100，提供患者在日常生活中注射人体胰岛素以随时控制血糖电位的装置，虽其为微型化装置，其储液腔室2储存人体胰岛素液体200的单位数会受限，其也可透过管路外接导入储液腔室2，让一个可随身补充的胰岛素的容器连通注入储液腔室2内，以构成连续供液方式。

综上所述，本案的供液装置100透过传感器6监测到患者的血糖过高时，可驱动导流致动单元3的致动器32改变压力腔室313的体积，产生压力梯度使胰岛素液体200从储液腔室2流出，流经导液通道31输出至导流致动单元3下方的微针贴片5，再透过微针贴片5的多个空心微针51，自动注射人体胰岛素液体200至患者的皮下组织，可作为自动补充人体胰岛素的人工胰脏使用。并且，透过阀开关4a、4b的设置，精准控制胰岛素液体200的注射量防止逆流，相较于传统的胰岛素注射方式，具有无痛、便于携带与自动检测注射时机的优势，极具产业利用，爰提出专利申请。

本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

【符号说明】

100：人体胰岛素注入的供液装置

200：胰岛素液体

300：阀片层

1：载体

11、12：封盖件

13a、13b：腔室

14a、14b：凸部结构

2：储液腔室

21：储液出口

3：导流致动单元

31：导液通道

311：入口通道

312：出口通道

313：压力腔室

314：导液出口

32：致动器

321：承载件

322：致动件

33a、33b：阀片

331a、331b：中央部

332a、332b：连接部

333a、333b：空隙

4a、4b：阀开关

41：保持件

411：通孔

42：密封件

421：通孔

43：位移件

431：通孔

5：微针贴片

51：空心微针

52：贴片区

6：传感器

7：驱动芯片

Claims (13)

1.一种人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，包含：

一载体；

一储液腔室，架构于该载体上，供储存一胰岛素液体，并具有一储液出口；

一导流致动单元，架构于该载体上，具有一导液通道，连通该储液腔室的该储液出口，并连通一导液出口，该导流致动单元的该导液通道设置在该载体内部，并包含一入口通道、一压力腔室、一出口通道及该导液出口，该入口通道连通该储液腔室的该储液出口，该出口通道连通至该导液出口，且该入口通道及该出口通道相互隔开，并透过该压力腔室连通，而该导流致动单元并设置有一致动器，该致动器封盖该压力腔室，以驱动压缩该压力腔室体积形成在该入口通道及该出口通道供输该胰岛素液体受挤压流动，使该导流致动单元驱动后传输该胰岛素液体由该导液出口输出，该入口通道、该出口通道中还设置一阀片及一凸部结构，以供该阀片顶触该凸部结构产生一预力封闭作用，以控制该入口通道、该出口通道的开关状态，借以防止该胰岛素液体逆流；

多个阀开关，该储液出口及该导液出口各自设置一阀开关；

一微针贴片，贴附于该导流致动单元下方，并连通该导液出口，使该导液出口输出该胰岛素液体导入该微针贴片中，该微针贴片具有多个空心微针，供微创插入人体皮肤导出该胰岛素液体注入皮下组织中；

一传感器，架构设置于该载体上，以抵触人体皮肤上，以监测汗液中血糖含量，并产生一监测数值；以及

一驱动芯片，以架构设置于该载体上，以控制该导流致动单元的致动、控制该多个阀开关的开关状态以及接收该传感器的该监测数值判读；

借此，该微针贴片以该多个空心微针微创插入人体皮肤上，且该传感器监测到人体皮肤流出汗液中的一特定血糖含量的该监测数值时，由该驱动芯片控制该导流致动单元致动，同时控制该储液出口的该阀开关开启、该导液出口的该阀开关开启，以让该储液腔室储存的该胰岛素液体由该导液出口输出，导入该微针贴片中，由该多个空心微针导出注入该胰岛素液体于皮下组织中。

2.如权利要求1所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该致动器包含有一承载件及一致动元件，该承载件封盖该压力腔室，且在一表面上贴附该致动元件，且该致动元件产生形变而连动该承载件产生形变共振，以压缩该压力腔室体积形成在该入口通道及该出口通道供输该胰岛素液体受挤压流动。

3.如权利要求2所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该致动元件为一压电元件。

4.如权利要求1所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该驱动芯片包含有一石墨烯电池，以提供电源。

5.如权利要求1所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该多个阀开关中每一者包含一保持件、一密封件及一位移件，其中该位移件设置于该保持件及该密封件之间，以及该保持件、该密封件及该位移件上分别具有多个通孔，而该保持件及该位移件上多个通孔位置为相互对准，且该密封件与该保持件的多个通孔位置形成错位不对准。

6.如权利要求5所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该位移件为一带电荷的材料，而该保持件为一两极性的导电材料，以令该位移件与该保持件维持不同极性，而朝该保持件靠近，构成该阀开关的开启。

7.如权利要求5所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该位移件为一带电荷的材料，而该保持件为一两极性的导电材料，以令该位移件与该保持件维持相同极性，而朝该密封件靠近，构成该阀开关的关闭。

8.如权利要求5所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该位移件为一带磁性的材料，而该保持件为一可受控变换极性的磁性材料，以令该位移件与该保持件维持不同极性，而朝该保持件靠近，构成该阀开关的开启。

9.如权利要求5所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该位移件为一带磁性的材料，而该保持件为一可受控变换极性的磁性材料，以令该位移件与该保持件维持相同极性，而朝该密封件靠近，构成该阀开关的关闭。

10.如权利要求6至9的任一所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该保持件由该驱动芯片控制其极性。

11.如权利要求1所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该微针贴片的多个空心微针中每一者具有内径介于10微米至550微米，长度介于400微米至900微米。

12.如权利要求1所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该多个空心微针以阵列方式排列，且该多个空心微针中每一者相邻之间距大于200微米。

13.如权利要求1所述的人体胰岛素注入的供液装置，其特征在于，该多个空心微针以二氧化硅材料制成。

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