CN113208585B - 由肢体动作控制的闭环人工胰腺 - Google Patents

由肢体动作控制的闭环人工胰腺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种由肢体动作控制的闭环人工胰腺，包括：传感器，传感器用于检测血糖浓度；输注模块，输注模块用于将药物输注到体内；控制模块，控制模块分别与传感器和输注模块相连接；和与控制模块可操作性连接的感应模块，感应模块用于感应或识别用户的肢体动作，不同的肢体动作代表不同的功能指令，根据感应模块感应或识别到的肢体动作，控制模块控制传感器或输注模块执行对应的功能指令，提升用户体验。

Description

由肢体动作控制的闭环人工胰腺
技术领域
本发明主要涉及医疗器械领域，特别涉及一种由肢体动作控制的闭环人工胰腺。
背景技术
正常人身体中的胰腺可自动监测人体血液中的葡萄糖含量，并自动分泌所需的胰岛素/胰高血糖素。而糖尿病患者胰腺的功能出现异常状况，无法正常分泌人体所需胰岛素。因此糖尿病是人体胰腺功能出现异常而导致的代谢类疾病，糖尿病为终身疾病。目前医疗技术尚无法根治糖尿病，只能通过稳定血糖来控制糖尿病及其并发症的发生和发展。
糖尿病患者在向体内注射胰岛素之前需要检测血糖。目前多数的检测手段可以对血糖连续检测，并将血糖数据实时发送至远程设备，便于用户查看，这种检测方法称为连续葡萄糖检测(Continuous Glucose Monitoring，CGM)。该方法需要检测装置贴在皮肤表面，将其携带的探头刺入皮下的组织液完成检测。根据CGM检测到的血糖值，输注设备将当前所需的胰岛素输入皮下，进而构成闭环或者半闭环人工胰腺。
目前，用户在使用闭环人工胰腺时，需要在远程设备中寻找不同的输入位置将功能指令手动输入至远程设备，进而控制CGM或者输注泵执行相应的功能。此输入过程繁琐，用户体验较差。
因此，现有技术亟需一种简化功能指令输入过程且用户体验较好的闭环人工胰腺。
发明内容
本发明实施例公开了一种由肢体动作控制的闭环人工胰腺，用户的肢体动作作为功能指令被感应模块感应后，控制模块可以直接控制传感器或者输注模块执行功能指令，无需用户手动输入功能指令，提升用户的体验。
本发明公开了一种由肢体动作控制的闭环人工胰腺，包括：传感器，传感器用于检测血糖浓度；输注模块，输注模块用于将药物输注到体内；控制模块，控制模块分别与传感器和输注模块相连接；和与控制模块可操作性连接的感应模块，感应模块用于感应或识别用户的肢体动作，不同的肢体动作代表不同的功能指令，根据感应模块感应或识别到的肢体动作，控制模块控制传感器或输注模块执行对应的功能指令。
根据本发明的一个方面，功能指令包括传感器校准、传感器激活或停止、调整血糖浓度告警阈值、药物输注或停止输注、充盈输注针、穿刺或缩回输注针、调整输注速度或输注模式、调整药物输注量、开启或解除告警、连接或断开连接远程设备、切换用户的身体状态、事件开始。
根据本发明的一个方面，药物包括胰岛素或胰高血糖素。
根据本发明的一个方面，控制模块包括与传感器相连接的第一子控制模块和与输注模块相连接的第二子控制模块，第一子控制模块和第二子控制模块无线连接，感应模块与第一子控制模块或第二子控制模块相连接。
根据本发明的一个方面，传感器与输注模块粘贴在用户皮肤的不同位置，第一子控制模块为发射器，第二子控制模块为泵体控制器。
根据本发明的一个方面，感应模块包括第一子感应模块与第二子感应模块，第一子感应模块与第一子控制模块相连接，第二子感应模块与第二子控制模块相连接。
根据本发明的一个方面，还包括肢体动作确认模块，肢体动作确认模块与感应模块相连接。
根据本发明的一个方面，肢体动作包括跳跃、下蹲、腿部动作、手臂动作、拍打感应模块、弯腰、身体扭转、特殊行走方式中的一种动作或者多种动作组合。
根据本发明的一个方面，感应模块中设置有线性加速度传感器或者陀螺仪传感器。
根据本发明的一个方面，线性加速度传感器为三轴线性加速度传感器。
根据本发明的一个方面，感应模块、控制模块、传感器和输注模块设置于同一个装置中。
与现有技术相比，本发明的技术方案具备以下优点：
本发明公开的由肢体动作控制的闭环人工胰腺中，控制模块分别与传感器和输注模块相连接；和与控制模块可操作性连接的感应模块，感应模块用于感应或识别用户的肢体动作，不同的肢体动作代表不同的功能指令，根据感应模块感应或识别到的肢体动作，控制模块控制传感器或输注模块执行对应的功能指令。与手动输入相比，肢体动作直接作为功能指令避免了用户在远程设备上寻找功能指令的输入位置和手动操作输入，简单便捷，用户的体验较好。
进一步的，由肢体动作控制的闭环人工胰腺还包括肢体动作确认模块，肢体动作确认模块与感应模块相连接。设置动作确认模块用于确认用户的肢体动作是否符合标准或者符合要求，提高人工胰腺的安全性。
进一步的，肢体动作包括跳跃、下蹲、腿部动作、手臂动作、对感应模块的拍打、弯腰、身体扭转、特殊行走方式中的一种动作或者多种动作组合。肢体动作的种类较多，且相对较容易被用户执行。同时，多种肢体动作的组合也提高了人工胰腺执行功能指令时的灵活性和安全性。
进一步的，线性加速度传感器为三轴线性加速度传感器。三轴线性加速度传感器可在X、Y、Z轴三个方向检测加速度的变化，具备快速检测肢体动作的优势，提高动作检测的灵敏度。
进一步的，感应模块、控制模块、传感器和输注模块设置于同一个装置中。多个模块集成设计在同一个装置可提高人工胰腺的集成度，减少了用户皮肤粘贴结构的数量，便于用户日常的身体活动，进一步增强用户体验。
附图说明
图1a为根据本发明一个实施例的由肢体动作控制的闭环人工胰腺模块结构示意图；
图1b为根据本发明一个实施例由肢体动作控制的闭环人工胰腺的剖面结构示意图；
图2a-图2b为根据本发明两个不同实施例的人工胰腺包括动作确认模块的模块结构示意图；
图3a为根据本发明又一个实施例控制模块包括第一子控制模块与第二子控制模块的模块结构示意图；
图3b为根据本发明又一个实施例输注模块与传感器的剖面结构示意图；
图4a为根据本发明再一个实施例感应模块包括第一子感应模块与第二子感应模块的模块结构示意图；
图4b为根据本发明再一个实施例输注模块与传感器的剖面结构示意图。
具体实施方式
如前所述，现有技术的人工胰腺需要用户在远程设备上寻找命令输入位置，并手动输入功能性指令，用户体验较差。
经研究发现，造成上述问题的原因为人工胰腺中不存在感应用户肢体动作的感应结构，无法利用肢体动作作为功能指令。
为了解决该问题，本发明提供了一种由肢体动作控制的闭环人工胰腺设置有感应模块，用于感应直接作为功能指令的肢体动作，提升了用户体验。
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本发明范围的限制。
此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些单元的厚度、宽度、长度或距离可以相对于其他结构有所放大。
以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。这里对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。
应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图说明中将不需要对其进行进一步讨论。
图1a为本发明实施例由肢体动作控制的闭环人工胰腺模块结构示意图。图1b为本发明实施例由肢体动作控制的闭环人工胰腺的剖面结构示意图。
模块100为感应模块。感应模块100用于感应和识别来自用户的肢体动作。
感应模块100中设置有线性加速度传感器或者陀螺仪传感器。线性加速度传感器或者陀螺仪传感器不仅能够敏感地感应用户的肢体动作，还能够识别用户肢体动作的类型。
在本发明的一个实施例中，线性加速度传感器为三轴线性加速度传感器。三轴线性加速度传感器可在X、Y、Z轴三个方向检测加速度的变化，具备快速检测肢体动作的优势，提高动作检测的灵敏度。在本发明的另一个实施例中，感应模块100中只设置有陀螺仪传感器。陀螺仪传感器能够精准检测到用户的旋转等肢体动作，如特殊行走方式或者转圈等。
优选的，在本发明实施例中，感应模块100中设置有线性加速度传感器和陀螺仪传感器。且线性加速度传感器为三轴线性加速度传感器。三轴线性加速度传感器能够精确感知用户的肢体在三维方向中的运动形态。陀螺仪传感器能够准确感知用户的身体姿态。
在本发明的另一个实施例中，感应模块100中只设置有线性加速度传感器，在这里并不作具体限制。
模块101为控制模块。控制模块101用于控制传感器102或输注模块103执行相应的功能指令。
控制模块101与感应模块100可操作性连接，以便于两者之间传输指令信号。在这里。“可操作性连接”是指控制模块101可以直接从感应模块100中获取肢体动作信息，也可以间接从感应模块100中获取用户肢体动作信息，并控制传感器102或者输注模块103执行对应的功能指令，下文将结合不同实施例进行说明。
优选的，在本发明实施例中，感应模块100与控制模块101电连接。两者采用电连接不仅便于结构设计，也能降低功耗。
本发明的闭环人工胰腺还包括传感器102与输注模块103。传感器102用于检测血糖浓度。输注模块103用于将药物输注到用户体内。因此，输注模块103内包括输注药物(如，胰岛素或者胰高血糖素)所需的结构，如包括但不限于储药单元、驱动单元、活塞位置检测单元、电源等。在本发明的一些实施例中，电源还可以设置于输注模块之外，在这里并不作具体限制。
传感器102与输注模块103分别与控制模块101相连接，优选电连接。因此，控制模块101可分别或者同时控制传感器102与输注模块103执行相应的功能指令，如图1a所示。
在这里，“相连接”是指控制模块101与传感器102或输注单元103互相电连接或者无线连接，下文中两个模块或两个结构的“相连接”与此处的意义相同。
明显的，在本发明的实施例中，功能指令即包括传感器102所能执行的功能，如包括但不限于传感器校准、传感器激活或停止、调整血糖浓度告警阈值；也包括输注模块103所能执行的功能，如包括但不限于药物输注或停止输注、充盈输注针、穿刺或缩回输注针、调整输注速度或输注模式、调整药物输注量、开启或解除告警、事件开始；还包括传感器102与输注模块103均能够执行的功能，如包括但不限于切换用户的身体状态、连接或断开连接远程设备。
这里需要说明的是，血糖浓度告警阈值用于在当血糖过高或者过低时向用户发出告警。药物的输注包括基础量输注和大剂量输注。调整输注速度或输注模式是指根据用户的身体状态，用户合理选择或者人工胰腺自动选择输注模块103中驱动单元的驱动类型或驱动方式，以达到最优化控制血糖的目标。连接或断开连接远程设备是指用户可根据实际需求选择是否需要将传感器102或输注模块103与远程设备相连接。切换用户的身体状态是指用户从静坐状态切换到睡觉状态，或者用户从睡觉状态切换到起床状态等。事件开始表示用户的进餐事件、运动事件或者洗澡事件等。
本发明实施例中的由肢体动作控制的闭环人工胰腺执行何种功能由用户肢体动作控制。因此，在本发明的实施例中，用户不同的肢体动作代表着不同的功能指令。在本发明实施例中，肢体动作包括跳跃、下蹲、腿部动作、手臂动作、对所述感应模块的拍打、弯腰、身体扭转、特殊行走方式中的一种动作或者多种动作组合。与手动输入相比，肢体动作更容易实施，用户的体验较好。
在这里需要说明，对感应模块100的拍打不仅包括直接接触感应模块100，还包括间接接触或者不接触，如用户可隔着衣物拍打感应模块100。腿部动作包括但不限于抬腿，抖腿。手臂动作包括但不限于振臂、摆臂、甩臂。特殊行走方式包括但不限于前进后退、转圈行走、“之”字型行走前进。
在本发明的实施例中，功能指令为上述肢体动作中一种动作或者多种动作组合，且并不限制所做某肢体动作的频度。如在本发明实施例中，充盈输注针的功能指令为对感应模块100拍打三次。拍打三次而非一次、两次或多于三次，即避免了偶然动作带来的干扰，又比多于三次的拍打方式更便利，增强用户体验。在本发明的另一个实施例中，胰岛素基础量输注的功能指令为用户先弯腰，再将身体扭转两次。在本发明的又一个实施例中，激活传感器102的功能指令为“之”字型行走前进。
优选的，在本发明实施例中，感应模块100、控制模块101、传感器102和输注模块103设置于同一个装置10中，装置10被粘贴在用户皮肤的某一个位置，如图1b所示。将上述模块集成设计在同一个装置10中可提高人工胰腺的集成度，减少了用户皮肤粘贴结构的数量，便于用户日常的身体活动，增强用户体验。
图2a-图2b为本发明不同实施例的人工胰腺包括动作确认模块204的模块结构示意图。
动作确认模块204与感应模块200相连接，用于确认用户的肢体动作是否符合要求(如设定的速度、强度或者频率等)，以提高人工胰腺的安全性。当感应模块200检测到用户特定的肢体动作，但肢体动作不符合设定的要求时，人工胰腺会发出特定形式的告警(如发光、声音、振动等)，使用户重新作出更加标准的肢体动作。同样的，当肢体动作符合要求时，人工胰腺也可以发出特定形式的告警(如发光、声音、振动等)。
本发明的实施例对动作确认模块204设置的位置，以及与其他模块的连接关系不作具体限制，只要能够满足动作确认模块204与感应模块200相连接的条件即可。优选的，在本发明实施例中，动作确认模块204设置于感应模块200与控制模块201之间，如图2a所示。因此，当感应模块200感应并识别出用户的肢体动作后，动作确认模块204确认动作是否符合要求。如果符合要求，控制模块201间接接收到来自感应模块200感应到的肢体动作指令信息，并控制传感器202或者输注模块203执行对应的功能指令。此时，感应模块200与控制模块201之间属于可操作性连接。
在本发明的另一个实施例中，动作确认模块204还可以只与感应模块200相连接，如图2b所示。当动作确认模块204确认肢体动作符合要求时，控制模块201可直接获得对应的指令，并控制传感器202或者输注模块203执行对应的功能指令。
其中，控制模块201控制传感器202与输注模块203的原理和方式请参考前文所述，在此不再赘述。
图3a为本发明又一个实施例控制模块301包括第一子控制模块301a与第二子控制模块301b的模块结构示意图。图3b为本发明又一个实施例输注模块303与传感器302的剖面结构示意图。
在本发明实施例中，传感器302与输注模块303分别粘贴在用户皮肤的不同位置。因此，控制模块301包括分别与传感器302和输注模块303相连接的第一子控制模块301a和第二子控制模块301b。第一子控制模块301a和第二子控制模块301b之间无线连接，如图3a所示。
优选的，在本发明实施例中，第一子控制模块301a为发射器，第二子控制模块301b为泵体控制器。发射器与泵体控制器之间可通过无线信号实现彼此连接。
在本发明实施例中，感应模块300与泵体控制器电连接。如果肢体动作是关于输注模块303的功能指令，则当感应模块300感应到用户的肢体动作后，第二子控制模块301b可直接获取肢体动作信息，并控制输注模块303执行对应的功能指令。如果肢体动作是关于传感器302的功能指令，则当感应模块300感应到用户的肢体动作后，第二子控制模块301b将对应的肢体动作通过无线信号的方式传输至第一子控制模块301a。第一子控制模块301a间接接收到肢体动作信息，并控制传感器302执行相应的功能指令。
类似的，在本发明的另一个实施例中，感应模块300与发射器电连接。代表功能指令的肢体动作被感知后，第一子控制模块301a可以直接控制传感器302执行。或者第二子控制模块301b接收来自第一子控制模块301a的无线信号，控制输注模块303执行相应的功能指令。
图4a为本发明再一个实施例感应模块400包括第一子感应模块400a与第二子感应模块400b的模块结构示意图。图4b为本发明再一个实施例输注模块403与传感器402的剖面结构示意图。
在本发明实施例中，传感器402与输注模块403分别粘贴在用户皮肤的不同位置，感应模块400包括第一子感应模块400a与第二子感应模块400b。此时，控制模块401包括第一子控制模块401a与第二子控制模块401b。第一子感应模块400a和第二子感应模块400b分别与第一子控制模块401a和第二子控制模块401b相连接。同时，控制模块401a可以获取感应模块400a的肢体动作信息，并控制传感器402执行对应的功能指令。同样的，控制模块401b可以获取感应模块400b的肢体动作信息，并控制输注模块403执行对应的功能指令。设置第一子感应模块400a与第二子感应模块400b后，用户可对传感器402或输注模块403做出有针对性的肢体动作，使得人工胰腺更容易感应或识别相应的肢体动作，更高效完成相应的功能。
需要说明的是，第一子控制模块401a和第二子控制模块401b之间无线连接。由于不同的功能指令对应不同的肢体动作，因此，当第二子感应模块400b感应到需要传感器402执行功能指令的肢体动作时，第二子控制模块401b将相应的肢体动作信息通过无线方式传输至第一子控制模块401a。类似的，当第一子感应模块400a感应到需要输注模块403执行功能指令的肢体动作时，第一子控制模块401a将相应的肢体动作信息通过无线方式传输至第二子控制模块401a，如图4b所示。同样的，某些肢体动作可以同时被第一子感应模块400a与第二子感应模块400b感应并识别到，如身体旋转、或者身体下蹲等。
综上所述，本发明实施例公开了一种由肢体动作控制的闭环人工胰腺，用户的肢体动作作为功能指令被感应模块感应后，控制模块可以直接控制传感器或者输注模块执行功能指令，无需用户手动输入功能指令，提升用户的体验。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，包括：
传感器，所述传感器用于检测血糖浓度；
输注模块，所述输注模块用于将药物输注到体内；
控制模块，所述控制模块分别与所述传感器和所述输注模块相连接；和
与所述控制模块可操作性连接的感应模块，所述感应模块用于感应或识别用户的肢体动作，不同的所述肢体动作代表不同的功能指令；所述肢体动作是一种或多种肢体动作的组合，所述肢体动作执行一次或重复多次；根据所述感应模块感应或识别到的所述肢体动作，所述控制模块控制所述传感器或所述输注模块执行对应的所述功能指令；所述功能指令包括传感器校准、传感器激活或停止、调整血糖浓度告警阈值、药物输注或停止输注、充盈输注针、穿刺或缩回输注针、调整输注速度或输注模式、调整药物输注量、开启或解除告警、连接或断开连接远程设备、切换用户的身体状态、事件开始。
2.根据权利要求1所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，所述药物为胰岛素或胰高血糖素。
3.根据权利要求1所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，所述控制模块包括与所述传感器相连接的第一子控制模块和与所述输注模块相连接的第二子控制模块，所述第一子控制模块和所述第二子控制模块无线连接，所述感应模块与所述第一子控制模块或所述第二子控制模块相连接。
4.根据权利要3所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，所述感应模块与所述输注模块粘贴在用户皮肤的不同位置，所述第一子控制模块为发射器，所述第二子控制模块为泵体控制器。
5.根据权利要求1所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，所述感应模块包括第一子感应模块与第二子感应模块，所述第一子感应模块与所述第一子控制模块相连接，所述第二子感应模块与所述第二子控制模块相连接。
6.根据权利要求1所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，还包括肢体动作确认模块，所述肢体动作确认模块与所述感应模块相连接。
7.根据权利要求1所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，所述肢体动作包括跳跃、下蹲、腿部动作、手臂动作、对所述感应模块的拍打、弯腰、身体扭转、特殊行走方式中的一种动作或者多种动作组合。
8.根据权利要求7所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，所述感应模块中设置有线性加速度传感器或者陀螺仪传感器。
9.根据权利要求8所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，所述线性加速度传感器为三轴线性加速度传感器。
10.根据权利要求1所述的由肢体动作控制的闭环人工胰腺，其特征在于，所述感应模块、所述控制模块、所述传感器和所述输注模块设置于同一个装置中。
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