CN205626630U - 基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，包括：无创血糖监测单元，用于无创的监测使用者血糖水平；微针微流体单元，用于液体药物的储藏、分配和注射；控制单元，用于控制胰岛素的注射；通信单元，用于云端数据库与其它部件的通信；OLED显示器，用于同时显示血糖水平和当次胰岛素用量；以及云端数据库和智能计算程序，用于智能计算所需注射的胰岛素剂量。无创血糖监测单元、控制单元、通信单元和OLED显示器由一个供电模块进行供电。本实用新型采用云计算模型对使用者血糖水平进行计算，实现对胰岛素注射的自动控制。再辅以手动控制方式，更加安全可靠的辅助糖尿病人的治疗。

Description

基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于云计算和无创血糖监测的胰岛素自动注射装置，该装置能够无创、实时地检测和显示使用者的血糖水平，显示分配给使用者的胰岛素剂量，同时具备自动胰岛素注射功能。本实用新型涉及一种这样的便携式自动胰岛素注射装置：该装置可由云端计算出给药控制命令，本地设备收到控制命令后驱动设备将胰岛素自动分配给使用者。该装置包括无创血糖监测单元、微针微流体单元、控制单元、通信单元以及OLED显示器单元。其中无创血糖监测单元用于无创的监测使用者血糖水平；微针微流体单元用于液体药物的储藏、分配和注射；控制单元用于控制胰岛素的注射；通信单元用于所述装置与云端数据库的通信；OLED显示器单元用于同时显示由无创血糖监测单元测定的血糖水平和分配给使用者的胰岛素剂量。本实用新型采用云计算对使用者血糖水平进行计算，实现对胰岛素注射的自动控制。再辅以手动控制方式，更加安全可靠的辅助糖尿病人的治疗。

背景技术

糖尿病是最常见的大众疾病，具有病源量大，发病率高，危害性大等特点。据国际糖尿病联盟的统计，仅截止2013年底，全球的糖尿病人数就达到3.82亿，其中中国就拥有超过1亿的糖尿病患者，并且发病率呈上升趋势。虽然糖尿病病情能够得到控制，但糖尿病不可被治愈。如果糖尿病病人不能及时控制其病情，那么就会引发其他糖尿病并发症，从而危及患者生命。胰岛素注射是最直接的控制糖尿病病情的医学手段，人们对于自动、便携的胰岛素注射装置的需求是极大的。然而现有的自动胰岛素注射装置还有几点明显不足。

首先，要实现胰岛素的自动注射，必须对血糖进行实时的检测。现在许多自动胰岛素注射装置只是简单的进行定时输药，并不能根据使用者实时的血糖水平来确定胰岛素注射时机。而同时具有血糖监测和胰岛素自动注射的装置也一般采用取血的方式来检测血糖水平。这种方式会持续的给使用者带来痛苦，同时也会带来不可避免的感染风险。

其次，所需注射的胰岛素量需要精确的计算。现有的自动胰岛素注射装置都是内置集成处理芯片，根据所采集到的使用者的血糖数据来进行反馈控制，来实现胰岛素的自动注射。然而，受限于集成处理芯片的大小，这种计算和反馈控制很难做到十分精确。同时，内置的集成处理芯片很难建立数据库来存储使用者长期血糖水平数据与胰岛素用量数据，无法对这些数据进行分析从而不能实现对胰岛素注射的智能控制。

再次，胰岛素的注射量需要十分精确的控制。现有的自动胰岛素注射装置采用了活塞结构，要实现微升级别的控制需要十分精密的机械部件。这极大的增加了设备制造成本，成为推广自动胰岛素注射装置的巨大障碍。

最后，自动胰岛素注射装置需要被长期佩戴。现有的自动胰岛素注射装置一般使用普通针头来进行胰岛素的注射，而针头在穿刺皮肤时有明显痛感。用户佩戴期间，针头长期滞留在腹部的皮肤内，如不及时采取消毒措施，腹部的汗液容易导致伤口感染。由于需要刺入真皮层，针头一般较长，长期佩戴也容易导致腹部留下针头造成的疤痕。

实用新型内容

为了解决上述的问题，本实用新型提出了一种基于云计算、包含无创血糖监测单元和微针微流体系统的智能胰岛素自动注射装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于云计算、包含无创血糖监测单元和微针微流体系统的智能胰岛素自动注射装置，包括：

无创血糖监测单元，该单元用于无创的监测使用者血糖水平。

通信单元，该单元用于发送和接受所述云端装置与其他装置之间的通信数据。

控制单元，该单元用于控制胰岛素的注射。

微针微流体单元，该单元用于液体药物的储藏、分配和注射。

OLED显示器单元，该单元用于同时显示由无创血糖监测单元测定的血糖水平和分配给使用者的胰岛素剂量。

以及建立在云端的数据库和智能计算程序，对存储在数据库的使用者血糖水平与胰岛素用量进行大数据分析，计算得出当次需要注射的胰岛素剂量。

无创血糖监测单元、控制单元、通信单元和OLED显示器单元由一个供电模块统一进行供电。

本实用新型采用云计算模型来计算使用者血糖水平，实现对胰岛素注射的自动控制。再辅以手动控制方式，使其工作安全可靠，有力的辅助糖尿病人的治疗。

所述血糖监测单元包括无创血糖传感器、A/D数模转换器和DSP处理器。血糖传感器可以无创、实时地采集使用者的血糖数据，将数据通过A/D数模转换器转换之后发送到DSP处理器进行数据处理，为实现胰岛素注射的智能控制提供原始数据支持。

所述通信单元包括USB传输电路、加密电路、无线通信芯片和身份认证及加密/解密电路。进一步地，作为优选，所述无线通讯芯片为WIFI通讯芯片、蓝牙通讯芯片或GPRS通讯芯片。该单元用于将无创血糖传感器探测到的信号数据上传至云端数据库，以及接收云端计算得出的胰岛素注射指令，用于控制胰岛素的注射。

所述控制单元包括手动控制键盘、集成控制器、微型驱动电机以及微泵。进一步地，作为优选，微泵由二甲基硅氧烷(PDMS)制作，表面用聚对二甲苯微米级化学气相沉积层作为防腐蚀层，起到密封作用。

所述微针微流体单元包括胰岛素储药仓、微流体胰岛素分配网络通道和微针阵列。用于胰岛素的储存、分配和注射。进一步地，作为优选，所述微针微流体单元主体由二甲基硅氧烷(PDMS)制作，表面用聚对二甲苯微米级化学气相沉积层作为防腐蚀层，起到密封作用。更进一步地，微针阵列由硬质的SU-8负光刻胶制作。微针的尺寸远小于普通的注射器所用的不锈钢针头，穿刺皮肤时可以大大减少甚至完全避免痛感。由于只是刺入表皮角质层而未刺入真皮层，微针不会导致伤口感染，也不会由于长期佩戴而留下疤痕。

本实用新型的有益效果是：通过上述技术方案，本实用新型实现了胰岛素注射的智能控制。无创血糖监测部件可以实时无痛苦的监测使用者的血糖数据；云端数据库和智能计算程序可以对血糖数据以及使用者长期的胰岛素用量数据进行大数据分析，精确得出当次所需的胰岛素剂量；集成微泵的微流体系统可以精确控制实际注射的胰岛素剂量；微针阵列可以避免注射的痛感，且避免感染和留疤的风险。

附图说明

附图是本实用新型基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

如附图所示，本实用新型基于云计算、包含无创血糖监测系统和微针微流体系统的智能胰岛素自动注射装置，包括：无创血糖监测单元1，包括无创血糖传感器2、A/D数模转换器3和DSP处理器4；通信单元5，包括USB传输电路6、加密电路7、无线通信芯片8和身份认证及加密/解密电路9；控制单元10，包括手动控制键盘11、集成控制器12、微型驱动电机13以及微泵14；微针微流体单元15，包括胰岛素储药仓16、微流体胰岛素分配网络通道17和微针阵列18；OLED显示器单元19以及建立在云端的数据库和智能计算程序20；无创血糖监测单元1、通信单元5、控制单元10、和OLED显示器单元19由一个供电模块21统一进行供电。

所述无创血糖监测单元所属无创血糖传感器2通过电化学的方法探测到人体的血糖信息并将其转化为模拟信号，传递至A/D数模转换器3转换成数字信号，然后传输至DSP处理器4进行数据处理，形成编译后的血糖数据。

编译后的血糖数据通过通信单元上传到建立在云端的数据库和智能计算程序20，以完成整个智能胰岛素注射的智能控制。

由于实时血糖数据是属于个人隐私的安全数据，所以在上传到云端数据库之前，血糖数据必须要经过加密。因此，将DSP处理器编译后的血糖数据经过USB传输电路6后，传输给集成加密电路7进行硬件加密，形成加密后的血糖数据。

随后，加密的血糖数据通过无线通信芯片8发送到云端的数据库和智能计算程序20。所述加密的血糖数据将存储于云端数据库内。

所述云端数据库除了存储加密的血糖数据外，还存储了用户过往的胰岛素用量数据。加密的血糖数据和胰岛素用量数据在云端数据库中都按照对应的时间进行储存。

所述在云端存储的血糖数据有两个作用：其一是回传至本实用新型所述智能胰岛素注射装置，将使用者实时的血糖数据以及过往一段时间的血糖变化趋势显示在有机电激发光二极管(OLED)屏幕19上，供使用者或辅助的医护人员参考；其二是将血糖数据结合云端数据库中存储的用户过往胰岛素用量进行综合分析，计算得出当次胰岛素注射的剂量。该次胰岛素注射的剂量不仅将对该次胰岛素的注射进行控制，还将显示在在OLED屏幕19。

实时测得的血糖数据、过往一段时间的血糖变化趋势以及胰岛素用量的显示过程如下：

由于云端传回的实时测得的血糖数据、过往一段时间的血糖变化趋势以及胰岛素用量都是属于个人隐私的安全数据，出于隐私保护和安全的考虑，云端发送的上述数据也需要经过加密所述加密过程在云端进行，当无线通信芯片接收到上述数据后需要经过解密后才能在OLED屏幕19进行显示。

根据上述要求，无线通信芯片8接收到云端回传的血糖数据、过往一段时间的血糖变化趋势或该次胰岛素用量后，加密数据经过身份认证及解密电路9形成通用数据，传递至有机电激发光二极管(OLED)显示屏。使用者实时测得的血糖数据、过往一段时间的血糖变化趋势或该次胰岛素剂量显示在OLED屏幕19上，供使用者或辅助的医护人员参考。

对智能胰岛素注射装置的控制过程如下：

智能计算程序对云端数据库中的血糖数据和过往的胰岛素用量数据进行综合计算之后，得出当下需要注射的胰岛素剂量，形成控制胰岛素注射指令，通过无线通信的方式传递至无线通信芯片8。

为了防止其他的信号源干扰或恶意攻击导致本实用新型所述智能胰岛素注射装置出现错误的注射，危及使用者安全，无线通信芯片8在接收到控制胰岛素注射指令之前必须通过与云端进行的一对一身份验证，以保证用户安全。同时，云端发送的胰岛素剂量数据及实时测得的血糖数据都是属于个人隐私的安全数据，出于隐私保护和安全的考虑，云端发送的控制胰岛素注射的指令也需要经过加密，加密过程在云端进行。同时胰岛素注射控制指令后也需要经过解密才能传递至集成控制器12。集成控制器12将经过身份认证且解密后的控制胰岛素注射的指令转换成驱动信号，控制微型驱动电机13启动。

在这个过程中，使用者或辅助的医护人员也可以通过OLED屏幕19上显示的数据自行判断，依靠手动控制键盘干预自动控制的过程，以使胰岛素的注射方式达到最优。所述手动控制键盘发出的控制指令优先于云端发送的自动控制指令。

在收到控制信号后，微型驱动电机13启动，驱动由二甲基硅氧烷制作的微泵14，将胰岛素储药仓16中的胰岛素通过微流体胰岛素分配网络通道17传送至微针阵列18。所述微针阵列18可以穿透角质层并在生物体组织中建立微流体通道以将胰岛素递送至人体。

Claims (9)

1.一种基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，包括：无创血糖监测单元，该单元用于无创的监测使用者血糖水平；微针微流体单元，该单元用于液体药物的储藏、分配和注射；控制单元，该单元用于控制胰岛素的注射；通信单元，该单元用于云端数据库与其他部件的通信；OLED显示器单元，该单元用于同时显示血糖水平和当次胰岛素用量；以及建立在云端的数据库；无创血糖监测单元、控制单元、通信单元和OLED显示器单元由一个供电模块统一进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，其特征在于：所述无创血糖监测单元包括无创血糖传感器、A/D数模转换器和DSP处理器。

3.根据权利要求1所述的基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，其特征在于：所述通信单元包括USB传输电路、加密电路、无线通信芯片和身份认证及加密/解密电路。

4.根据权利要求1所述的基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，其特征在于：所述控制单元，包括手动控制键盘、集成控制器、微型驱动电机以及微泵。

5.根据权利要求1所述的基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，其特征在于：所述微针微流体单元，包括胰岛素储药仓、微流体胰岛素分配网络通道和微针阵列。

6.根据权利要求1所述的基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，其特征在于：所述云端数据库存储了使用者血糖数据以及过往胰岛素注射的用量数据。

7.根据权利要求1或4所述的基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，其特征在于：所述微针微流体单元主体由二甲基硅氧烷(PDMS)制作，表面用聚对二甲苯微米级化学气相沉积层作为防腐蚀层，起到密封作用。

8.根据权利要求3所述的基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，其特征在于：所述无线通讯芯片为WIFI通讯芯片、蓝牙通讯芯片或GPRS通讯芯片。

9.根据权利要求4所述的基于云计算的智能胰岛素便携式注射装置，其特征在于：所述微泵由二甲基硅氧烷(PDMS)制作，表面用聚对二甲苯微米级化学气相沉积层作为防腐蚀层，起到密封作用。