JPS62213760A - Artificial pancreas - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は人工膵臓に関し、特に小型で大量生産が可能な
血糖値をコントロールする人工膵臓に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an artificial pancreas, and particularly to an artificial pancreas that is small and can be mass-produced and controls blood sugar levels.
（従来の技術）
従来、糖尿病患者の血糖値のコントロールのたグルコー
ス濃度を測定した後、注射器によりインシュリンを血管
内に注射する方法がとられてきた。この方法では血糖値
の測定は連続的に行なわれず、一定時間間隔を置いたも
のであり、また、インシュリンの注射も一日に一回から
数回という少ない回数であった。そのため、血液内のグ
ルコース濃度を精度良くコントロールすることが困難で
、糖尿病に付随する合併症がおこりがちであった。また
、この従来法では血糖値の測定及びインシュリン注射は
医師あるいは患者が自分自身で行わねばならず、日常生
活を営む上で大きな負担となっていた。(Prior Art) Conventionally, in order to control the blood sugar level of diabetic patients, a method has been used in which the glucose concentration is measured and then insulin is injected into the blood vessel using a syringe. In this method, blood sugar levels were not measured continuously but at regular intervals, and insulin was injected only once or several times a day. Therefore, it is difficult to accurately control the glucose concentration in the blood, and complications associated with diabetes tend to occur. Furthermore, in this conventional method, the doctor or the patient had to measure the blood sugar level and inject insulin themselves, which placed a great burden on the patient's daily life.
近年、グルコースセンサとインシュリンポンプを組み合
わせた人工膵臓が報告されている（七里元亮、サイエン
ス印経すイエンス社刊）、第１５巻、第１１号、ｐ、６
６）がセンサとポンプが別々であり大きな装置となるた
め、糖尿各患者が常時携帯して使用するのは不便であり
、また値段も高価であった。In recent years, an artificial pancreas that combines a glucose sensor and an insulin pump has been reported (Motosuke Shichiri, published by Science Inkeisha Jenssha), Volume 15, No. 11, p. 6
6) Since the sensor and pump are separate and the device is large, it is inconvenient for each diabetic patient to carry around and use at all times, and it is also expensive.
（発明が解決しようとする問題点）
このように、従来糖尿病患者が血糖値をコントロールし
、正常な生活を営むためには、種々の困難が生じた。本
発明の目的は、このような欠点をなくし小型で精度よく
血糖値をコントロールできる安価な人工膵臓を提供する
ことである。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, various difficulties have conventionally arisen for diabetic patients to control their blood sugar levels and lead normal lives. An object of the present invention is to eliminate such drawbacks and provide a small and inexpensive artificial pancreas that can accurately control blood sugar levels.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、少なくとも一対の電極が設けられこの電極対
の一方の表面にグルコースオキシダーゼ固定化膜が形成
されてなるグルコースセンサと、基板に構成されたダイ
アフラムと圧電体と前記ダイアフラムの開口部を覆うよ
うに形成された板を有しインシュリン導入口と放出口が
形成されたインシュリンポンプとを備えたことを特徴と
する人工膵臓である。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a glucose sensor comprising at least one pair of electrodes and a glucose oxidase-immobilized membrane formed on one surface of the pair of electrodes, and a diaphragm formed on a substrate. The artificial pancreas is characterized by comprising an insulin pump having a piezoelectric body and a plate formed to cover the opening of the diaphragm and having an insulin inlet and an outlet.
たとえば絶縁基板上の一端に設けられた一方にグルコー
スオキシダーゼ固定化膜を持つ電極対は、血液中のグル
コースがグルコースオキシダーゼ固定化膜により酸化さ
れた時に起こる過酸化水素の発生や酸素の減少を検出す
ることにより、グルコース濃度を測定するものであり、
電極用材料としては過酸化水素を検出する場合はプラチ
ナ（ｐｔ）と銀・塩化銀（Ａｇ／ＡＩ）、あるいはプラ
チナとプラチナ、金（Ａｕ）と金などが使用され、また
酸素を検出する場合はプラチナと銀（Ａｇ）が使用でき
る。いずれの場合も一対の電極間に一定の電圧を印加し
た時に流れる電流を測定する方法を用いている。For example, an electrode pair with a glucose oxidase immobilized membrane on one end provided on an insulating substrate detects the generation of hydrogen peroxide and the decrease in oxygen that occur when glucose in blood is oxidized by the glucose oxidase immobilized membrane. The glucose concentration is measured by
Platinum (PT) and silver/silver chloride (Ag/AI), platinum and platinum, gold (Au) and gold are used as electrode materials when detecting hydrogen peroxide, and when detecting oxygen. Platinum and silver (Ag) can be used. In either case, a method is used in which the current flowing when a constant voltage is applied between a pair of electrodes is measured.
ダイアフラム形成基板としてはシリコンなどの半導体や
、サファイヤなどの絶縁体が使用できる。基板にシリコ
ンを用いる場合ではシリコン基板のエツチングは、異方
性エツチング液たとえば、ヒドラジン水溶液、水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）溶液を使って行うことができ、酸化シ
リコン（Ｓｉ０２）をマスクに用いて精密なエツチング
が可能である。基板に形成したダイヤフラムの開口部を
覆うように板を形成する方法としては通常の耐水性接着
剤でも可能であるが、基板と板を静電接合（Ａｎｏｄｉ
ｃＢｏｎｄｉｎｇ）法により直接張り合わせた方が精度
が良く、信頼性も高くなる。板の材質としてはガラス、
セラミック、金属などの材料が可能である。A semiconductor such as silicon or an insulator such as sapphire can be used as the diaphragm forming substrate. When silicon is used as a substrate, etching of the silicon substrate can be performed using an anisotropic etching solution such as a hydrazine aqueous solution or a potassium hydroxide (KOH) solution, and silicon oxide (Si02) is used as a mask for precise etching. Etching is possible. Although it is possible to form a plate so as to cover the opening of the diaphragm formed on the substrate using an ordinary water-resistant adhesive, it is also possible to form the plate to cover the opening of the diaphragm formed on the substrate.
Direct bonding using the cBonding method provides better precision and reliability. The material of the plate is glass,
Materials such as ceramics and metals are possible.
グルコースセンサとインシュリンポンプを形成する基板
は同一基板を用いることができる。反対にグルコースセ
ンサとインシュリンポンプが完全に分離した構造であり
、両者がリード線のみで結合される構成でもよい。イン
シュリンポンプにはインシュリン放出のための細管を形
成することもできる。圧電体は無機圧電材料でもよいし
、ＰＶＦ２などの圧電高分子でもよい。圧電体の形成位
置はダイアフラムが形成される基板側でもよいし、ダイ
アフラム開口部を覆う板に形成することもできる。。グ
ルコースセンサとインシュリンポンプが一体となった構
造においてグルコースセンサは所望の位置に形成できる
。またインシュリンポンプを構成する基体として内部に
電極を配置した圧電セラミクスや圧電高分子を用いるこ
ともできる。The same substrate can be used to form the glucose sensor and the insulin pump. On the other hand, the glucose sensor and insulin pump may have a completely separate structure, and may be connected only by a lead wire. The insulin pump can also be formed with a capillary for insulin release. The piezoelectric body may be an inorganic piezoelectric material or a piezoelectric polymer such as PVF2. The piezoelectric body may be formed on the substrate side where the diaphragm is formed, or it may be formed on a plate that covers the diaphragm opening. . In a structure in which a glucose sensor and an insulin pump are integrated, the glucose sensor can be formed at a desired position. Furthermore, piezoelectric ceramics or piezoelectric polymers having electrodes disposed therein can also be used as the base material constituting the insulin pump.
（作用）
ダイアフラム領域に対応する位置に設けられた圧電体は
その電極に電圧を印加することにより変形し、同時にダ
イアフラムを変形させる。このとき、ダイアフラムと板
の間の空間に存在したインシュリンン宮滴は戸斤宇の糸
条路を通ってインシュリン放出口から外部に放出される
。このインシュリンの放出量は上記の圧電体に印加され
る電気信号によりコントロールされる。したがって、グ
ルコースセンサによりグルコース濃度を測定し、その結
果により必要なインシュリンを供給することができる。(Function) The piezoelectric body provided at a position corresponding to the diaphragm area is deformed by applying a voltage to its electrode, and at the same time the diaphragm is deformed. At this time, the insulin droplets present in the space between the diaphragm and the plate are discharged to the outside from the insulin discharge port through the thread path of the door. The amount of insulin released is controlled by an electrical signal applied to the piezoelectric body. Therefore, the glucose concentration can be measured by the glucose sensor, and the necessary insulin can be supplied based on the result.
本発明によれば、半導体ＩＣ技術を用いたとえばシリコ
ン基板を用いてグルコースセンサとインシュリンポンプ
を小型に、またさらに一体化することもできるため、小
型で大量生産が可能で携帯に適した連続的な血糖コント
ロール用人工膵臓が実現できた。According to the present invention, a glucose sensor and an insulin pump can be miniaturized using semiconductor IC technology, for example, using a silicon substrate, and can even be integrated. An artificial pancreas for blood sugar control has been realized.
（実施例）
以下本発明の一実施例について図面を参照して詳細に説
明する。第１図は本発明の一実施例を示す人工膵臓の斜
視図で、左端の領域（幅１ｍｍ、長さ６ｍｍ、厚さ１ｍ
ｍ）にグルコースセンサ１３とインシュリン放出口１２
が設けられ、右側の領域（幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚
さ１ｍｍ）には圧電体８が上に設けられたシリコンダイ
アフラムが形成されている。また、シリコン１基板はパ
イレックスガラス２と静電結合法により張り合わされて
いる。第２図〜第４図は、それぞれ、第１図の一点鎖線
ａ−ａ”、 ｂ−ｂ’、 ｃ−ｃ’における断面図で、
１はシリコン、２はパイレックスガラス、３は絶縁体、
たとえば酸化シリコン及び窒化シリコン、４は銀・塩化
銀電極、５はプラチナ電極、６はグルコースオキシダー
ゼ固定化膜、７は圧電体、８は圧電体の電極、９は絶縁
体、１０はインシュリン逆流防止用弁、１１はインシュ
リン導入口で外部からインシュリンが供給され、１２は
インシュリン放出口でここからインシュリンが放出され
る。第５図は本発明による人工＃臓のシステム構成を示
す図で、一点鎖線内が第１図に相当する。センサにより
血液中のグルコース濃度が測定され、その情報はプロセ
ッサに送られる。プロセッサでは、グルコース濃度を正
常に保つために必要なインシュリン量を計算し、駆動回
路へ電気信号送る。駆動回路は圧電体を駆動するための
回路である。上記のプロセッサ及び駆動回路はいずれも
シリコン基板内に形成することが可能なので、第５図の
破線内を一体化することもでき、より小型化された人工
膵臓を実現できる。(Example) An example of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an artificial pancreas showing an embodiment of the present invention.
m) a glucose sensor 13 and an insulin release port 12;
A silicon diaphragm on which a piezoelectric body 8 is provided is formed in the right region (width 5 mm, length 10 mm, thickness 1 mm). Further, the silicon 1 substrate is bonded to the Pyrex glass 2 by an electrostatic bonding method. FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views taken along dashed-dotted lines a-a'', bb', and c-c' in FIG. 1, respectively,
1 is silicon, 2 is Pyrex glass, 3 is insulator,
For example, silicon oxide and silicon nitride, 4 is a silver/silver chloride electrode, 5 is a platinum electrode, 6 is a glucose oxidase immobilized membrane, 7 is a piezoelectric material, 8 is a piezoelectric electrode, 9 is an insulator, and 10 is an insulin backflow prevention 11 is an insulin inlet port for supplying insulin from the outside, and 12 is an insulin discharge port from which insulin is released. FIG. 5 is a diagram showing the system configuration of the artificial organ according to the present invention, and the area within the dashed-dotted line corresponds to FIG. 1. A sensor measures the glucose concentration in the blood and sends that information to the processor. The processor calculates the amount of insulin needed to maintain normal glucose levels and sends an electrical signal to the drive circuit. The drive circuit is a circuit for driving the piezoelectric body. Since both the processor and drive circuit described above can be formed within a silicon substrate, the area within the broken line in FIG. 5 can also be integrated, making it possible to realize a more compact artificial pancreas.
（発明の効果）
本発明によれば、以上に述べたように、グルコースセン
サとインシュリンポンプを従来の数十分の一以下に小型
にでき、またシリコン基板を用いることによりＩＣ製造
技術を用いて精密な加工がおこなえ、精度よくインシュ
リンの注入ができる。また、大量生産が可能なため値段
も安価となり、従来のものに比べすぐれた性能の人工膵
臓ができた。(Effects of the Invention) According to the present invention, as described above, the glucose sensor and insulin pump can be made smaller than a few tenths of the conventional size, and by using a silicon substrate, IC manufacturing technology can be used. Precise processing is possible and insulin can be injected with high precision. In addition, because mass production is possible, the price is low, and an artificial pancreas with superior performance compared to conventional ones has been created.
第１図は本発明の一実施例を示す人工膵臓の斜視図で、
第２図〜第４図はそれぞれ、第１図の一点鎖線ａ−ａ’
、 ｂ−ｂ’、 ｃ−ｃ’における断面図、第５図は本
発明による人工膵臓のシステム構成を示す図である。
図において１はシリコン、２はパイレックスガラス、３
は絶縁体、４は銀・塩化銀電極、５はプラチナ電極、６
はグルコースオキシダーゼ固定化膜、７は圧電体、８は
圧電体用電極、９は絶縁体、１０は弁、１１はインシュ
リン導入口、１２はインシュリン放出口。FIG. 1 is a perspective view of an artificial pancreas showing one embodiment of the present invention.
Figures 2 to 4 are respectively shown along dashed-dotted lines a-a' in Figure 1.
, bb' and cc', and FIG. 5 is a diagram showing the system configuration of the artificial pancreas according to the present invention. In the figure, 1 is silicon, 2 is Pyrex glass, 3
is an insulator, 4 is a silver/silver chloride electrode, 5 is a platinum electrode, 6
1 is a glucose oxidase immobilized membrane, 7 is a piezoelectric material, 8 is an electrode for the piezoelectric material, 9 is an insulator, 10 is a valve, 11 is an insulin inlet, and 12 is an insulin outlet.
Claims (1)
表面にグルコースオキシダーゼ固定化膜が形成されてな
るグルコースセンサと、基板に形成されたダイアフラム
と圧電体と前記ダイアフラムの開口部を覆うように形成
された板を有しインシュリン導入口と放出口が形成され
たインシュリンポンプとを備えたことを特徴とする人工
膵臓。A glucose sensor is provided with at least a pair of electrodes, and a glucose oxidase immobilized membrane is formed on one surface of the electrode pair, a diaphragm and a piezoelectric body formed on a substrate, and a membrane formed to cover an opening of the diaphragm. An artificial pancreas characterized by comprising an insulin pump having an insulin inlet and an insulin outlet.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61057541A JPS62213760A (en) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | Artificial pancreas |
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| JP61057541A JPS62213760A (en) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | Artificial pancreas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62213760A true JPS62213760A (en) | 1987-09-19 |
| JPH0566822B2 JPH0566822B2 (en) | 1993-09-22 |
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ID=13058622
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP61057541A Granted JPS62213760A (en) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | Artificial pancreas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62213760A (en) |
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| WO1991001680A1 (en) * | 1989-08-11 | 1991-02-21 | Palti Yoram Prof | System for monitoring and controlling blood glucose |
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Also Published As
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|---|---|
| JPH0566822B2 (en) | 1993-09-22 |
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