CN219185295U - 一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医用器械技术领域，具体公开一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统，包括电渗泵和夹心传感器；所述夹心传感器包括依次连接的酶层、工作电极、第一薄膜层、胰岛素流通层、第二薄膜层和参比/对电极，所述夹心传感器与所述电渗泵连接，以通过所述电渗泵将胰岛素通过所述胰岛素流通层泵出进入皮下组织液。本实用新型体积更小，制造成本更低，可满足糖尿病患者在日常生活中的血糖的自动检测和胰岛素的自动补给，提高患者的生活质量。

Description

一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统

技术领域

本实用新型涉及医用器械技术领域，特别涉及一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统。

背景技术

糖尿病是一种严重危害现代社会人类健康的慢性疾病，但目前在医学界还没有根治糖尿病的有效手段，医院里针对糖尿病患者治疗的目标是稳定患者血糖浓度。采用能够连续监测糖尿病患者葡萄糖变化的监测器与连续注射胰岛素的人工胰岛，完全实现对糖尿病患者进行胰岛素注射的自动闭环控制，是控制血糖浓度的理想方法。

而目前实现胰岛素注射的自动闭环控制系统一般至少需要包括胰岛素泵和葡萄糖检测仪，组织液通过葡萄糖检测仪检测出组织液中葡萄糖含量后，根据葡萄糖含量来控制胰岛素泵泵入定量胰岛素。目前，胰岛素泵和葡萄糖检测仪之间相互独立，并未有效集成一个微型的闭环系统，导致该自动控制闭环系统体积大、成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统，具有体积小、成本低的优势。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统，包括电渗泵和夹心传感器；

所述夹心传感器包括依次连接的酶层、工作电极、第一薄膜层、胰岛素流通层、第二薄膜层和参比/对电极，所述夹心传感器与所述电渗泵连接，以通过所述电渗泵将胰岛素通过所述胰岛素流通层泵出。

进一步地，所述胰岛素流通层为多孔聚合物膜，所述多孔聚合物膜采用介孔聚合物制成，所述介孔聚合物为聚甲基丙烯酸缩水甘油酯与聚乙二醇的混合物、或者聚乙烯醇。

进一步地，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层均为不透水膜。

进一步地，所述工作电极和所述参比/对电极信号连接一处理器，所述处理器信号连接所述电渗泵。

进一步地，所述电渗泵包括泵腔，所述泵腔设置有与所述胰岛素流通层相连通的出液口，所述泵腔内设置有第一电极层、第二电极层和中间膜层，所述中间膜层设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间，所述中间膜层具有多个贯穿孔，所述处理器信号连接所述第一电极层和所述第二电极层。

进一步地，所述第一电极层、所述第二电极层和所述中间膜层的材料是硬质膜材或柔性膜材。

进一步地，所述胰岛素流通层的出液端口设置流量传感器，所述流量传感器信号连接所述处理器。

本实用新型的有益效果是：根据本实用新型的一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统，通过第一电极和第二电极对组织液中的葡萄糖浓度进行检测，并将葡萄糖浓度信号馈送至处理器，所述处理器根据当前检测到的葡萄糖浓度信号，向电渗泵发出控制信号，使电渗泵泵入适量的胰岛素，胰岛素经胰岛素流通层进行注射，胰岛素流通层与葡萄糖的检测机构一体式的紧凑设计，以此本闭环系统体积更小，制造成本更低，可满足糖尿病患者在日常生活中的血糖的自动检测和胰岛素的自动补给，提高患者的生活质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型实施例的一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统的结构图。

图2为本实用新型实施例的一种夹心传感器与电渗泵的电子元件连接示意图。

图3为本实用新型实施例的一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统在具有电渗泵具体结构时的电子元件连接示意图。

图4为本实用新型实施例的一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统在设计有流量传感器时的示意图。

图5为本实用新型实施例的一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统在新增有流量传感器时的电子元件连接示意图。

图中，100为电渗泵，101为泵腔，102为第一电极层，103为第二电极层，104为中间膜层，105为贯穿孔，200为夹心传感器，201为酶层，202为工作电极，203为第一薄膜层，204为胰岛素流通层，205为第二薄膜层，206为参比/对电极，300为处理器，400为流量传感器。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

本实用新型实施例提供一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统，如图1和图2所示，该夹心传感器与电渗泵的闭环系统包括电渗泵100和夹心传感器200。

夹心传感器200既可令通过电渗泵100泵入的胰岛素在其内流动，又能检测组织液中葡萄糖浓度的部件。如图3所示，该夹心传感器200包括依次连接的酶层201、工作电极202、第一薄膜层203、胰岛素流通层204、第二薄膜层205和参比/对电极206，组织液中的葡萄糖会与工作电极202连接的酶层201中的酶发生反应，在恒定的工作电极(相对于参比电极)的电压下，工作电极202的电流发生变化，根据电流变化即可计算得到当前组织液中的葡萄糖的浓度。根据组织液中葡萄糖浓度，电路板或者芯片控制打开电渗泵100将储药部件101中的胰岛素泵入至胰岛素流通层204中，夹心传感器设置在人体组织内部，直接通过胰岛素流通层204将胰岛素注射到皮下组织液中。注射的胰岛素量根据检测到组织液中葡萄糖浓度来确定，例如组织液中葡萄糖浓度为A，则需要注射胰岛素量为B，根据电化学泵的基本参数(单位时间泵出的胰岛素量)来确定电化学泵的开启时间，以实现所需胰岛素量的注射。

上面描述的过程中，可基于处理器300实现智能化控制，如图2所示，所述工作电极202和所述参比/对电极206信号连接一处理器300，所述处理器300信号连接所述电渗泵100，在该连接关系下，整个流程可以处理器300的信号接收及控制予以实现。

上述酶层201具体是固定有对应与葡萄糖发生反应的酶的结构层，例如可以是将对应的酶(葡萄糖氧化酶)固定在所述工作电极202的上方，在有组织液滴入时，与酶层308进行接触，从而引起工作电极202的电压变化。

上述胰岛素流通层204采用多孔聚合物膜制造而成，所述多孔聚合物膜采用介孔聚合物制成，所述介孔聚合物为聚甲基丙烯酸缩水甘油酯与聚乙二醇的混合物、或者聚乙烯醇。仅作为示例，多孔聚合物膜的长度为0.5mm-15mm，多孔聚合物膜的宽度为100μm-2mm，多孔聚合物膜的厚度为100μm-1mm。

上述第一薄膜层203和第二薄膜层205均采用不透水膜制备而成。不透水膜采用聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氨酯、热塑性聚氨酯、聚酰亚胺、玻璃纤维、丝素蛋白、壳聚糖、聚乳酸、硅胶、橡胶、乳胶、热塑性弹性体、全氟乙烯丙烯共聚物制成，具有不透水的特性，以使工作电极202和参比/对电极206在行使组织液检测功能的同时，又将胰岛素流通层204内流动的胰岛素隔开，两者相互不影响，而整体结构体积被进一步缩小，更便于患者携带，制造成本更低。

因此，本实施例中的夹心传感器200，利用多孔聚合物膜具有多孔洞特点，便于药物液体穿透，而多孔聚合物膜两侧的不透水膜具有不透水的特性，多孔聚合物膜、不透水膜、工作电极以及参比/对电极共同组成一个夹心传感器，能够检测皮下组织液中的葡萄糖浓度，使得葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下生成过氧化氢，过氧化氢在电极上产生电子得失后，产生电信号变化，以此能够对血糖浓度进行快速测量。

在一个具体的实施例中，提供电渗泵4的具体结构，如图1和图3所示，所述电渗泵100包括泵腔101，所述泵腔101内设置有第一电极层102、第二电极层103和中间膜层104，所述中间膜层104设置在所述第一电极层102和所述第二电极层103之间，所述中间膜层104具有多个贯穿孔105，所述处理器300信号连接所述第一电极层102和所述第二电极层103。

所述电渗泵100的工作原理如下：

由处理器300在所述第一电极层102和所述第二电极层103施加电信号(电压)，所述第一电极层102和所述第二电极层103向中间膜层104施加电场，使得中间膜层104上贯穿孔105内壁形成双电层，随后在电场的作用下，双电层中的电荷会向带相反电荷的电极方向驱动，并拖动周围的液体流动，进而提供连续输液。

仅作为示例，处理器300控制在所述第一电极层102和所述第二电极层103上的电信号，提供所述第一电极层102和所述第二电极层103的电源，以此来控制电渗泵4的开闭。

为使本领域技术人员更清楚地理解本实用新型，下面本实施例将详细介绍第一电极层102、第二电极层103和中间膜层104的材料选择，需要注意，如下所涉及到的材料均为现有技术中已公开的材料。

中间膜层104可以选用柔性膜材，例如具有贯穿孔的聚碳酸酯膜、具有贯穿孔的聚酯膜、具有贯穿孔的聚四氟乙烯膜、或者具有贯穿孔的聚酰亚胺膜，在此处不做具体限定。同时，中间膜层104也可以选用硬质膜材。

第一电极层102和第二电极层103的材质可以为硬质膜材，如304不锈钢网、316不锈钢网，可以为金属网，如铝网、钛网、铂网，可以为金属涂层，如金金属涂层、铂金属涂层，也可以为镀金不锈钢网。同时，第一电极层102和第二电极层103也可以选用柔性膜材。

在第一电极层102、第二电极层103和中间膜层104均选用柔性膜材时，电渗泵可以整体弯曲，这样更有利于电渗泵应用于各种环境。

在一个具体的实施例中，为使本实用新型能够更为精准地控制胰岛素的摄入量，如图4和图5所示，所述胰岛素流通层204的出液端口设置流量传感器400，所述流量传感器400信号连接所述处理器300。

流量传感器400用于检测摄入胰岛素流量信号，并将该胰岛素流量信号馈送至处理器300，处理器300根据预设的摄入胰岛素流量信号阈值，在胰岛素流量信号达到所述胰岛素流量信号阈值，控制第一电极层102和第二电极层103失电以关闭电渗泵200，使得患者能够准确地得到预设的胰岛素摄入量。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种夹心传感器与电渗泵的闭环系统，其特征在于，包括电渗泵和夹心传感器；

所述夹心传感器包括依次连接的酶层、工作电极、第一薄膜层、胰岛素流通层、第二薄膜层和参比/对电极，所述夹心传感器与所述电渗泵连接，以通过所述电渗泵将胰岛素通过所述胰岛素流通层泵出。

2.如权利要求1所述的夹心传感器与电渗泵的闭环系统，其特征在于，所述胰岛素流通层为多孔聚合物膜，所述多孔聚合物膜采用介孔聚合物制成。

3.如权利要求1所述的夹心传感器与电渗泵的闭环系统，其特征在于，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层均为不透水膜。

4.如权利要求1至3中任一项所述的夹心传感器与电渗泵的闭环系统，其特征在于，所述工作电极和所述参比/对电极信号连接一处理器，所述处理器信号连接所述电渗泵。

5.如权利要求4所述的夹心传感器与电渗泵的闭环系统，其特征在于，所述电渗泵包括泵腔，所述泵腔设置有与所述胰岛素流通层相连通的出液口，所述泵腔内设置有第一电极层、第二电极层和中间膜层，所述中间膜层设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间，所述中间膜层具有多个贯穿孔，所述处理器信号连接所述第一电极层和所述第二电极层。

6.如权利要求5所述的夹心传感器与电渗泵的闭环系统，其特征在于，所述第一电极层、所述第二电极层和所述中间膜层的材料是硬质膜材或柔性膜材。

7.如权利要求5所述的夹心传感器与电渗泵的闭环系统，其特征在于，所述胰岛素流通层的出液端口设置流量传感器，所述流量传感器信号连接所述处理器。

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