CN219480102U - 一种夹心传感器与糖尿病闭环系统 - 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糖尿病闭环系统，包括超声泵和夹心传感器；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，所述胰岛素流通层与所述超声泵的出液端连接，所述超声泵内存储有胰岛素。通过工作电极和参比/对电极对组织液中的葡萄糖浓度检测，根据检测到的葡萄糖浓度，控制打开超声泵，以将超声泵中的胰岛素泵入至夹心传感器中的胰岛素流通层，然后通过胰岛素流通层进入皮下组织液，本实用新型通过夹心传感器地创新设计，以将传感器与超声泵进行集成，有效降低了闭环系统的体积，降低制造成本。

Description

一种夹心传感器与糖尿病闭环系统

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糖尿病闭环系统。

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和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糖尿病闭环系统，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：

一种夹心传感器与糖尿病闭环系统，包括超声泵和夹心传感器；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，所述胰岛素流通层与所述超声泵的出液端连接，所述超声泵内存储有胰岛素。

进一步地，所述胰岛素流通层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。

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，所述超声泵包括泵体，所述泵体内用于储存胰岛素，所述泵体内设置有带锥形孔的薄膜，所述薄膜上设置有压电圆环，薄膜与压电圆环通过导线与外接交流电源连接。

进一步地，所述压电圆环与薄膜一体连接。

进一步地，所述薄膜为硬质膜材或柔性膜材。

进一步地，还包括处理器，所述工作电极和所述参比/对电极信号连接所述处理器，所述处理器的信号输出端信号连接所述外接交流电源。

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糖尿病闭环系统，通过工作电极和参比/对电极对组织液中的葡萄糖浓度检测，根据检测到的葡萄糖浓度，控制打开超声泵，以将超声泵中的胰岛素泵入至夹心传感器中的胰岛素流通层，然后通过胰岛素流通层连接注射设备进行注射，本实用新型通过夹心传感器地创新设计，以将传感器与超声泵进行集成，有效降低了闭环系统的体积，降低制造成本。

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糖尿病闭环系统的结构图。

图2为本实用新型实施例的一种夹心传感器与糖尿病闭环系统的一夹心传感器的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的一种夹心传感器与糖尿病闭环系统的一超声泵的结构示意图。

图4为本实用新型实施例的一种夹心传感器与糖尿病闭环系统的电子元件连接示意图。

图中，100为超声泵，101为出液端，102为泵体，103为薄膜，104为锥形孔，105为压电圆环，106为导线，107为外接交流电源，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。

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糖尿病闭环系统，如图1和图2所示，该夹心传感器与糖尿病闭环系统包括超声泵100和夹心传感器200。所述夹心传感器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，所述胰岛素流通层204与所述超声泵100的出液端101连接，所述超声泵100内存储有胰岛素。

夹心传感器200既可令胰岛素在其内流动，又能检测组织液中葡萄糖浓度的部件。如图2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超声泵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，根据超声泵的基本参数(单位时间泵出的胰岛素量)来确定超声泵的开启时间，以实现所需胰岛素量的注射。

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。

本实用新型将超声泵100和夹心传感器200进行集成，以实现一个体积更小的闭环系统，降低制造成本，便于携带，以减少糖尿病患者的治疗成本和提高闭环系统的使用便利性。

如图3所示，所述超声泵100包括泵体102，泵体102内用于储存胰岛素，泵体内设置有的薄膜103，薄膜103采用硬质膜材或柔性膜材，如不锈钢、金、铜、锌、铂、银、钨、铝、铝合金、天然橡胶、异戊橡胶、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁睛橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、氯醚橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、氟橡胶、氯磺化聚乙烯、氢化丁睛橡胶、热塑性聚烯烃弹性体、热塑性苯乙烯类弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性、聚酰胺热塑性弹性体、含卤素热塑性弹性体、离子型热塑性弹性体、乙烯共聚物热塑性弹性体、1,2聚丁二烯热塑性弹性体、反式聚异戊二烯热塑性弹性体、熔融加工型热塑性弹性体、热塑性硫化胶、聚二甲基硅氧烷等。

在薄膜103上开设有若干锥形孔104，锥形孔104通过激光刻蚀或离子选择性刻蚀方式开设在薄膜103上，锥形孔104的大口径端位于储存胰岛素的腔体一侧，即锥形孔104的大口径端为进液端，小口径端为出液端。

薄膜103上还设置有压电圆环105，压电圆环105设置在锥形孔104小口径端的一侧，压电圆环105由压电晶体、压电陶瓷或压电聚合物等压电材料制成，制造时，可在薄膜103外边缘处通过掩模板孔洞，溅射沉寂一层压电材料形成压电圆环105，使得压电圆环105与薄膜103成为一体。

薄膜103与压电圆环105通过导线106与外接交流电源107连接，具体的，外接交流电源107采用电压为10V-100V的交流电，也可以外接1-10V直流电，通过电路转换成10V-100V交流电。

具体工作时，薄膜103与压电圆环105通电，压电圆环105通入交流电后产生振动，带动，薄膜103拉伸或弯曲，锥形孔104在薄膜103的拉伸或弯曲作用下不断张缩，口径交替变化，从而将泵体102内储存的胰岛素自其出液端101挤出至胰岛素流通层204。

在一个具体的实施例中，如图4所示，该闭环系统还包括处理器300，所述处理器300与所述工作电极202和所述参比/对电极206信号连接，所述超声泵102通过导线连接到所述储药部件101外部的所述处理器300。处理器300用于为工作电极202、参比/对电极206以及超生泵102提供直流或交流的电压或电流，具体提供直流或交流的电压或电流的方式包括但不限于处理器300含有相应算法并连接一个电池模块。并且，处理器300还能够接收来自工作电极202、参比/对电极206的电流信号，以根据电流信号计算到组织液中的葡萄糖浓度，并根据葡萄糖浓度控制薄膜103和压电圆环105供电，以使超声泵100往胰岛素流通层204中泵入足量的胰岛素，进入皮下组织液，以此实现闭环系统的自动控制。

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糖尿病闭环系统，其特征在于，包括超声泵和夹心传感器；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，所述胰岛素流通层与所述超声泵的出液端连接，所述超声泵内存储有胰岛素。

2.如权利要求1所述的夹心传感器与糖尿病闭环系统，其特征在于，所述胰岛素流通层采用多孔聚合物膜制造而成。

3.如权利要求1所述的夹心传感器与糖尿病闭环系统，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糖尿病闭环系统，其特征在于，所述超声泵包括泵体，所述泵体内用于储存胰岛素，所述泵体内设置有带锥形孔的薄膜，所述薄膜上设置有压电圆环，薄膜与压电圆环通过导线与外接交流电源连接。

5.如权利要求4所述的夹心传感器与糖尿病闭环系统，其特征在于，所述压电圆环与薄膜一体连接。

6.如权利要求4所述的夹心传感器与糖尿病闭环系统，其特征在于，所述薄膜为硬质膜材或柔性膜材。

7.如权利要求4所述的夹心传感器与糖尿病闭环系统，其特征在于，还包括处理器，所述工作电极和所述参比/对电极信号连接所述处理器，所述处理器的信号输出端信号连接所述外接交流电源。