CN113663157A - 双边驱动闭环人工胰腺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双边驱动闭环人工胰腺，包括：检测模块；输注模块，输注模块包括：储药单元；分别与螺杆相连接的活塞和设置有轮齿的驱动轮；与驱动轮相配合运作的驱动单元，驱动单元绕转轴带动不同的驱动部在不同转动方向上分别推动位于不同驱动轮上的轮齿；与驱动单元相连接的动力单元，动力单元对驱动单元施加两个方向的作用力；程序模块控制输注模块输注当前所需剂量的胰岛素。该闭环人工胰腺具有较高的输注效率，增强用户体验。

Description

双边驱动闭环人工胰腺
技术领域
本发明主要涉及医疗器械领域，特别涉及一种双边驱动闭环人工胰腺。
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，检测设备与输注设备互相连接，通过程序模块的处理，检测设备与输注设备组成闭环人工胰腺，输注设备根据检测设备的数据，自动给药。
但是，目前人工胰腺用于输注药物的驱动方式比较单一，输注效率比较低，用户体验较差。
因此，现有技术亟需一种驱动方式多样化、输注效率较高的闭环人工胰腺。
发明内容
本发明实施例公开了一种双边驱动闭环人工胰腺，该闭环人工胰腺驱动方式多样化，且具有较高的输注效率，增强用户体验。
本发明公开了一种双边驱动闭环人工胰腺，包括：检测模块，检测模块用于连续检测实时血糖水平参数；输注模块，输注模块包括：储药单元；分别与螺杆相连接的活塞和设置有轮齿的驱动轮，驱动轮通过转动驱动螺杆运动，以推动设置于储药单元中的活塞前进；与驱动轮相配合运作的驱动单元，驱动单元包括至少两个驱动部，驱动单元绕转轴带动不同的驱动部在不同转动方向上分别推动位于不同驱动轮上的轮齿，使驱动轮转动；与驱动单元相连接的动力单元，动力单元对驱动单元施加两个方向的作用力，使驱动单元绕转轴在两个方向上转动；与检测模块、输注模块相连接的程序模块，程序模块控制动力单元力的输出，进而控制输注模块输注当前所需剂量的胰岛素。
根据本发明的一个方面，驱动轮包括至少两个子轮。
根据本发明的一个方面，驱动轮包括两个子轮，转轴设置于两个子轮之间，驱动单元的两侧分别设置有一个或多个驱动部，每个子轮至少与一个驱动部相配合。
根据本发明的一个方面，驱动单元两侧分别设置两个驱动部，位于驱动单元一侧的两个驱动部呈上下设置，或者呈左右设置。
根据本发明的一个方面，动力单元包括电加热型线性驱动器或者电驱动型线性驱动器。
根据本发明的一个方面，驱动单元具有多种不同的转动幅度或者转动速率，输注模块具有多种不同的单位输注量或者输注速率。
根据本发明的一个方面，检测模块、程序模块和输注模块中的其中两个模块互相连接组成一个整体结构，并与第三个模块分别粘贴在皮肤的不同位置。
根据本发明的一个方面，检测模块、程序模块和输注模块相连接组成一个整体结构，并粘贴在皮肤的同一位置。
与现有技术相比，本发明的技术方案具备以下优点：
本发明公开的双边驱动闭环人工胰腺中，动力单元对驱动单元施加两个方向的作用力，使驱动单元绕转轴在两个方向上转动。驱动单元在两个方向的转动均能够驱动驱动轮转动进行胰岛素输注，提高了人工胰腺的输注效率。另外，驱动单元在两个方向的转动也增加了驱动单元的驱动方式，进而增加了输注模块的输注模式。
进一步的，驱动单元具有多种不同的转动幅度或者转动速率，输注模块具有多种不同的单位输注量或者输注速率。在程序单元的控制作用下，动力单元控制驱动单元旋转不同的幅度，输注模块具备多种不同的单位输注量；同时，驱动单元还可以有多种不同的转动速率，进而改变输注模块的输注速率，根据身体状况，用户可选择不同的输注模式，优化输注过程，精确控制血糖水平。
进一步的，检测模块、程序模块和输注模块相连接组成一个整体结构，并粘贴在皮肤的同一位置。三个模块连接成一个整体并粘贴在同一位置，用户皮肤粘贴设备的数量将减少，进而减弱因粘贴较多设备对用户活动伸展的干扰；同时，也有效解决了分离设备之间无线通信不畅的问题，进一步增强用户体验。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例双边驱动闭环人工胰腺模块关系示意图；
图2a-图2b为根据本发明一个实施例输注模块内部结构示意图；
图3a为根据本发明一个实施例驱动单元的结构示意图；
图3b为图3a中驱动单元的侧视图；
图4为根据本发明一个实施例驱动单元不同转动幅度的示意图；
图5a-图5b为根据本发明另一个实施例驱动单元包括两个驱动部的结构示意图。
具体实施方式
如前所述，现有技术的人工胰腺用于输注药物的驱动方式比较单一，输注效率比较低，用户体验较差。
经研究发现，造成上述问题的原因为：驱动单元只有在一个方向上的转动才能推动驱动轮转动，且输注方式比较单一。
为了解决该问题，本发明提供了一种双边驱动闭环人工胰腺，该闭环人工胰腺的驱动单元在两个不同的转动方向上均能够驱动驱动轮转动，且输注方式比较多样化，输注效率较高，增强用户体验。
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1为本发明实施例单边驱动闭环人工胰腺模块关系示意图。
本发明实施例的单边驱动闭环人工胰腺主要包括检测模块100、程序模块101与输注模块102。
检测模块100用于连续检测用户实时血糖水平参数。在本发明实施例中，检测模块100为连续葡萄糖检测仪(Continuous Glucose Monitoring，CGM)，可以实时检测血糖数值，并监控血糖变化，并将实时血糖数据发送至程序模块101。
程序模块101可接收检测模块100发出的血糖参数信号，并用于控制检测模块100的检测过程与记录输注模块102的输注信息与工作状态。如，当检测模块100在寿命终止后检测到的血糖信息并不准确，程序模块101可以向检测模块100发出停止检测指令。再如，当输注模块102发生胰岛素堵塞，程序模块101可及时记录堵塞状况并向用户提供反馈，消除安全隐患。因此，程序模块101分别与检测模块100和输注模块102相连接(在这里，相连接包括常规的电连接或者无线连接)。
输注模块102包含输注胰岛素所必备的机械结构，且受程序模块101控制，下文将详细叙述。根据程序模块101发出的当前胰岛素输注量数据，输注模块102向用户体内输注当前所需的胰岛素。
本发明的实施例并不限制检测模块100、程序模块101与输注模块102具体的位置以及连接关系，只要能够满足前述的功能条件即可。
如在本发明的一个实施例中，三者连接而组成一个整体结构。因此，三者粘贴在用户皮肤的同一个位置。三个模块连接成一个整体并粘贴在同一位置，用户皮肤粘贴设备的数量将减少，进而减弱因粘贴较多设备对用户活动伸展的干扰；同时，也有效解决了分离设备之间无线通信不畅的问题，进一步增强用户体验。
如在本发明的另一个实施例中，程序模块101与输注模块102互相连接而组成一个整体结构，而检测模块100单独设置于另一个结构中。此时，检测模块100与程序模块101互相发射无线信号以实现彼此连接。因此，程序模块101与输注模块102被粘贴在用户皮肤的某一个位置，而检测模块100被粘贴在用户皮肤的其他位置。
如在本发明的再一个实施例中，程序模块101与检测模块100互相连接而组成同一个设备，而输注模块102单独设置于另一个结构中。输注模块102与程序模块101互相发射无线信号以实现彼此连接。因此，程序模块101与检测模块100可被粘贴在用户皮肤的某一个位置，而输注模块102可被粘贴在用户皮肤的其他位置。
如在本发明的又一个实施例中，三者分别设置于不同的结构中。因此，三者被分别粘贴在用户皮肤的不同位置。此时，程序模块101分别与检测模块100、输注模块102之间互相发射无线信号以实现彼此连接。
需要说明的是，本发明实施例的程序模块101还具有存储、记录和访问数据库等功能，因此，程序模块101可以被重复利用。这样不仅能够存储用户身体状况数据，还节约生产成本与用户的消费成本。如上文所述，当检测模块100或者输注模块102寿命终止，程序模块101可与检测模块100、输注模块102或者同时与检测模块100和输注模块102分离。
一般的，检测模块100、程序模块101与输注模块102的使用寿命不同。因此，当三者互相电连接而组成同一个设备时，三者还可以两两互相分离。如某一个模块先终止寿命，用户可以只更换该模块，保留另两个模块继续使用。
在这里，需要说明的是，本发明实施例的程序模块101还可以包括多个子模块。根据子模块的功能，不同的子模块可分别设置于不同的结构中，在这里并不作具体限制，只要能够满足其相应的功能条件即可。
图2a为本发明实施例的输注模块的内部结构示意图。图2b为本发明实施例驱动单元1100与驱动轮1130相配合的立体结构示意图。
输注模块包括了驱动单元1100、驱动轮1130、储药单元1150、活塞1160、螺杆1170以及动力单元1180。
螺杆1170分别与活塞1160和驱动轮1130相连接。在本发明实施例中，驱动轮1130活动设置于装置底座(未示出)上，驱动轮1130通过转动推动螺杆1170运动，进而推动设置于储药单元1150中的活塞1160向前运动，以达到注射胰岛素的目的。
驱动单元1100用于推动驱动轮1130转动。驱动单元1100通过转轴1120活动连接于装置底座上。动力单元1180用于对驱动单元1100施加力的作用，使得驱动单元1100转动。在本发明的实施例中，动力单元1180固定连接在驱动单元1100的顶部位置1140处，进而将动力单元1180分为左右两个部分，如图2a中A’方向部分和B’方向部分，进而在A’、B’不同方向上交替拉动驱动单元1100绕转轴1120转动。具体的，在本发明实施例中，当动力单元1180在A’方向拉动驱动单元1100时，驱动单元1100绕着转轴1120向A方向转动。当动力单元1180在B’方向拉动驱动单元1100时，驱动单元1100绕着转轴1120向B方向转动。通过在A’方向和B’方向上交替拉动驱动单元1100，可以实现驱动单元1100绕着转轴1120向A、B两个不同方向交替转动。
动力单元1180包括电加热型线性驱动器或者电驱动型线性驱动器。具体的，在本发明实施例中，动力单元1180为形状记忆合金。形状记忆合金A’方向部分和B’方向部分被交替通断电，进而通过其长度的变化，对驱动单元1100施加力的作用。动力单元1180可以由一根连续的形状记忆合金构成，也可以由左右两段(如A’方向段和B’方向段)形状记忆合金组成，在这里并不做具体限制，只要能够满足施加力的作用进而使驱动单元1100转动的条件即可。
在这里，需要说明的是，动力单元1180包括但不限于形状记忆合金，在本发明的其它实施例中，动力单元1180还可以是其他结构，而且动力单元1180对驱动单元1100施力的位置也不限于在驱动单元1100的顶部位置1140，只要能够满足使驱动单元1100左右交替转动的条件即可。
如图2a、2b所示，驱动单元1100还包括多于两个驱动部1110。驱动轮1130包括多个子轮，子轮的圆周表面设置有轮齿1131。驱动单元1100通过轮齿1131与驱动轮1130相配合使用的。
在本发明的实施例中，多个驱动部1110分别设置于驱动单元1100的两侧。因此，多个子轮也分别设置于驱动单元1100两侧，以配合驱动部1110使用。具体的，在本发明实施例中，驱动单元1100包括4个驱动部1110，分别为1110a、1110b、1110c、1110d。其中1110a、1110b设置于驱动单元1100的一侧，1110c、1110d设置于驱动单元1100的另一侧。驱动轮1130包括两个子轮，一个子轮与1110a、1110b相配合，另一个子轮与1110c、1110d相配合。
图3a和图3b分别为驱动单元1100的立体结构示意图、侧视结构示意图。
在本发明的实施例中，位于驱动单元1100一侧的两个驱动部1110呈上下设置。在这里，上下设置是指图3b中所示的上下位置关系表示。具体的，是指在侧视图图3b中能够看到驱动单元1100一侧的两个驱动部1110(如1110a和1110b)，1110b和1110d分别被1110a和1110c遮挡。
需要说明的是，在本发明的其它实施例中，4个驱动部还可以通过其它的方式形成，如驱动部一侧的两个驱动部左右设置，只要能够满足相互配合推动驱动轮转动的条件即可，这里并不做具体限制。
图4为驱动单元1100多个转动幅度的位置结构示意图，也为图3b中箭头方向的俯视图。
在驱动单元1100单次向一个方向转动的整个过程中，如向A方向转动，驱动部1110a和/或1110b推动轮齿1131使驱动轮1130转动，而1110c和1110d可在轮齿1131上滑动，并不施加推动驱动轮1130转动的力。且明显的，1110c先滑动到相邻的下一个驱动位置。此时，驱动单元1100可以停止转动，驱动部1110a和/或1110b停止推动轮齿1131，驱动轮1130停止转动。驱动单元1100完成了一种转动幅度。此时，驱动单元1100向A方向转动到A1位置。下一刻驱动单元1100继续向A方向转动，1110d会滑动到相邻的下一个驱动位置。驱动单元1100又完成了一种转动幅度。此时，驱动单元1100转动到A2位置。此时，驱动单元1100完成了单次向A方向转动的整个过程，实施了A1、A2两种转动幅度，从而对驱动轮1130进行两档位推动，输注模块具备两种输注模式。在本发明的另一个实施例中，当驱动部1110d滑动到驱动位置后，驱动单元1100还可以继续向A方向转动，使驱动部1110d远离驱动位置。在向B方向转动时，驱动单元1100同样可以重复上述过程。
需要说明的是，在上述转动过程中，还可以是1110d先滑动至下一个驱动位置，1110c后滑动至下一个驱动位置，在这里不作具体限制。同样的，当驱动单元1100向B方向转动时，同样有B1、B2两种转动幅度。
明显的，驱动单元1100在上述单次向A方向转动的整个过程中，驱动单元1100经过了转动和停止转动相交替的动作，驱动部1110交替地推动和停止推动轮齿1131，使驱动轮1130交替地转动和停止转动，实现了对驱动轮1130的两档位推动，使输注模块具有两种输注模式。
请继续参考图4，在本发明的另一个实施例中，驱动单元1100向A方向转动A1幅度，转而可向B方向转动一种或者两种幅度，直至向B方向的转动停止。此过程为驱动单元1100完成了一次向两个方向的交替转动，从而可对驱动轮1130实施多种模式推动。因此，本发明实施例中，驱动单元1100可以在A1-B1幅度范围或A1-B1-B2幅度范围或B1-A1-A2幅度范围之间交替切换转动幅度，以切换不同输注模式。
继续参考图4，在本发明的又一个实施例中，驱动单元1100还可以直接转动到A2档位，而不经过A1档位。然后再直接转动到B2档位，而不经过B1档位，即驱动单元1100直接在A2-B2档位之间交替转动。如上所述，驱动单元1100还可以在A1-B1档位之间交替转动。
利用本发明实施例的输注模块，在开始输注时，胰岛素输注量比较大，患者或者人工胰腺可以选择大转动档位A2-B2输注。输注一段时间后，可改用中间转动档位A1-B1-B2或B1-A1-A2，降低胰岛素输注的速率。当接近完成胰岛素输注时，患者可选用小转动档位A1-B1输注，进一步降低输注速率，达到对胰岛素输注的精确控制。当然，患者或者人工胰腺还可以选择其中某一个或某几个模式进行输注，这里并不做具体限制。
需要说明的是，在本发明的另一个实施例中，驱动单元的一侧还可以设置更多个驱动部，如3个、4个等。驱动部总数还可以是奇数个，如3个、5个或者更多，即驱动单元两侧驱动部的数量不相等。对应的，驱动轮1130包括多于两个子轮，以配合不同位置和数量的驱动部1110。而且不同驱动部之间的结构关系可以和上文所述的类似，在这里并不做具体限制。
图5a-图5b为驱动单元1200包括两个驱动部的结构示意图。
如上文所述，当驱动单元1200受到A’方向的作用力时，驱动单元1200绕着转轴1220向A方向转动，驱动部1210a推动轮齿1231a，进而驱动驱动轮子轮1230a转动。当驱动单元1200受到B’方向的作用力时，驱动单元1200绕着转轴1220向B方向转动，驱动部1210b推动轮齿1231b，进而驱动驱动轮子轮1230b转动。
请继续参考图5a与图5b，当驱动部1210a或1210b到达不同位置后，驱动单元1200仍然可以继续向A方向或者B方向转动，使驱动部远离驱动位置。如驱动部1210a远离驱动位置的距离为s1，若轮齿齿距为S，则s1＝1/3S、1/2S、3/4S或S等。因此，在驱动单元1200转动过程中，存在某一时刻，驱动部1210a和1210b均不推动轮齿1231，如驱动部前端与驱动位置分别相距s2、s3距离。此时，驱动轮不转动，输注模块不进行胰岛素输注。在这种工作原理下，驱动单元1200将转动任意不同的幅度，输注模块具有多种不同的输注模式。
本发明实施例还可以通过改变动力单元输出动力的频率，进而改变驱动单元的转动频率，进而使输注模块具有多种不同的输注速率。用户或者闭环人工胰腺可以根据需要灵活选择合适的输注速率，同样使输注过程灵活可控。
综上所述，本发明公开了一种双边驱动闭环人工胰腺，该闭环人工胰腺的驱动单元在两个不同的转动方向上均能够驱动驱动轮转动，使得输注方式多样化，提升了输注效率，增强用户体验
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 (8)

1.一种双边驱动闭环人工胰腺，其特征在于，包括：
检测模块，所述检测模块用于连续检测实时血糖水平参数；
输注模块，所述输注模块包括：
储药单元；
分别与螺杆相连接的活塞和设置有轮齿的驱动轮，所述驱动轮通过转动驱动所述螺杆运动，以推动设置于所述储药单元中的所述活塞前进；
与所述驱动轮相配合运作的驱动单元，所述驱动单元包括至少两个驱动部，所述驱动单元绕转轴带动不同的所述驱动部在不同的转动方向上分别推动位于不同所述驱动轮上的所述轮齿，使驱动轮转动；
与所述驱动单元相连接的动力单元，所述动力单元对所述驱动单元施加两个方向的作用力，使所述驱动单元绕所述转轴在两个方向上转动；和
与所述检测模块、所述输注模块相连接的程序模块，所述程序模块控制所述动力单元力的输出，进而控制所述输注模块输注当前所需剂量的胰岛素。
2.根据权利要求1所述的双边驱动闭环人工胰腺，其特征在于，所述驱动轮包括至少两个子轮。
3.根据权利要求2所述的双边驱动闭环人工胰腺，其特征在于，所述驱动轮包括两个子轮，所述转轴设置于两个所述子轮之间，所述驱动单元的两侧分别设置有一个或多个所述驱动部，每个子轮至少与一个所述驱动部相配合。
4.根据权利要求3所述的双边驱动闭环人工胰腺，其特征在于，所述驱动单元两侧分别设置两个所述驱动部，位于所述驱动单元一侧的两个所述驱动部呈上下设置，或者呈左右设置。
5.根据权利要求1所述的双边驱动闭环人工胰腺，其特征在于，所述动力单元包括电加热型线性驱动器或者电驱动型线性驱动器。
6.根据权利要求1所述的双边驱动闭环人工胰腺，其特征在于，所述驱动单元具有多种不同的转动幅度或者转动速率，所述输注模块具有多种不同的单位输注量或者输注速率。
7.根据权利要求1所述的单边驱动闭环人工胰腺，其特征在于，所述检测模块、所述程序模块和所述输注模块中的其中两个模块互相连接组成一个整体结构，并与第三个模块分别粘贴在皮肤的不同位置。
8.根据权利要求1所述的单边驱动闭环人工胰腺，其特征在于，所述检测模块、所述程序模块和所述输注模块相连接组成一个整体结构，并粘贴在皮肤的同一位置。
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