專利名稱：便攜式智能胰島素治療泵及其控制模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高度集約化的以現(xiàn)代電子技術(shù)為基礎(chǔ)的便攜式多功能智能胰島 素泵及其控制模型。特別是，本發(fā)明涉及多功能智能胰島素泵中集成血糖監(jiān)測 及胰島素輸注裝置，并通過內(nèi)置的與外部單元通信器材有通用協(xié)議的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人為干預(yù)糖尿病患者的胰島素生理量值，是目前治療糖尿病和其它胰島素缺 乏癥的主要手段。目前主要有藥物刺激自體分泌；直接補(bǔ)充胰島素兩大類，其 中直接補(bǔ)充的形式有注射和口服(尚未定型)兩種。胰島素泵是一種可以在規(guī) 定的時間自動給予規(guī)定量值的胰島素的糖尿病或其他胰島素缺乏癥的醫(yī)療器 材，它實現(xiàn)了胰島素的自動補(bǔ)充，基本上可以滿足理想化、穩(wěn)定型糖尿病患者 的治療需求。但是，由于人體的血糖值是一種受多種因素影響的、動態(tài)的、隨 機(jī)的變化值，而目前的各類胰島素泵均無法對人體血糖數(shù)值自動實施實時監(jiān)控 和針對人體需求動態(tài)給量，所以無法做到真正的滿足患者的健康、治療需要。因此，有必要開發(fā)一種能夠?qū)θ梭w血糖值自動實施實時監(jiān)控，并針對血糖 量值及時補(bǔ)充所需量的胰島素治療泵，達(dá)到對人體血糖的動態(tài)控制，確保血糖 維持在一個適合人體健康的理想水平。因此，智能胰島素泵不但可以避免發(fā)生 高血糖或低血糖給人體造成的損傷，還可以極大的、安全的提高糖尿病患者的 生活質(zhì)量，降低以致避免各種并發(fā)癥的發(fā)生幾率，使患者接近或達(dá)到正常健康 人的壽命值。發(fā)明內(nèi)容提供一種便攜式智能胰島素治療泵，通過動態(tài)監(jiān)控用戶的血糖水平，跟蹤 血糖變化量給用戶體內(nèi)輸注胰島素達(dá)到治療糖尿病的方法。便攜式智能胰島素 治療泵，由一個智能胰島素泵本體和與其直接相連的一個血糖檢測傳感器和一 個輸注執(zhí)行器組成。智能胰島素泵本體通過通訊協(xié)議與手機(jī)相連，用戶可以用 手機(jī)控制泵的輸注量。智能胰島素治療泵還可以進(jìn)一步包括一個電源和一個電 池。智能胰島素泵本體包括一個處理器和一個用于存儲血糖數(shù)據(jù)及胰島素輸注 量的歷史記錄數(shù)據(jù)的存貯器。血糖檢測傳感器通過轉(zhuǎn)換器直接與該處理器相連接。同時，處理器通過控制器和驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制貯液箱的胰島素向出口供液。向 用戶體內(nèi)直接輸注胰島素的輸注執(zhí)行器通過輸液管與出口相連。智能胰島素泵本體還包括一個監(jiān)控裝置，檢測的血糖數(shù)據(jù)經(jīng)血糖評估單元 比較，將信息傳給振動警示器和蜂鳴器。智能胰島素泵本體還包括一個血糖及輸注信息的顯示器。同時，提供用于 接口板，用戶控制計量按鈕和泵鍵板。智能胰島素泵本體包含一個內(nèi)置的與外部單系統(tǒng)通信器材，例如手機(jī)，有 通用協(xié)議的控制系統(tǒng)。泵的處理器通過通用通訊協(xié)議及無線接口與用戶手機(jī)通 訊。手機(jī)屏幕即可顯示血糖值，又可通過手機(jī)鍵控制胰島素的輸注。智能胰島素泵根據(jù)用戶自身血糖的變化特性曲線及正常血糖的基礎(chǔ)量，動 態(tài)監(jiān)控用戶的血糖水平，計算監(jiān)測血糖的誤差，建立輸注泵控制模型。當(dāng)血糖 含量超過允許范圍時，控制器將發(fā)出指令，驅(qū)動機(jī)構(gòu)將貯液箱中的胰島素通過 管道，利用輸注執(zhí)行器將胰島素注入用戶體內(nèi)。智能胰島素泵的控制模型，輸注的邏輯關(guān)系采用不同優(yōu)先等級，人:[:優(yōu)先級-^ 5. 8標(biāo)準(zhǔn)控制級 - 日定量級根據(jù)人的正常生理需求，保持人體血糖含量在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍之內(nèi)。根據(jù)醫(yī) 學(xué)試驗，正常人的血糖含量在5.8，人體允許的誤差范圍為士0.2。當(dāng)人體血糖 含量在允許范圍之外^6.0，或者《5.6，開始報警。建立胰島素供給的數(shù)學(xué)模型，如圖3所示。設(shè)t時刻，血糖檢測傳感器得到的實測血糖曲線上A。點的血糖監(jiān)測值為5.8， 當(dāng)?shù)絫A時刻時，A點的實測血糖值為VA，曲線的斜率為k。 則:VA=k(tA-t。)+5.8血糖變化值A(chǔ) V= VA-5. 8=k (tft。)由于人體的特性不同，胰島素分泌量與血糖含量的關(guān)系為一特定曲線。 Q=cV這里，c為常數(shù)，需要根據(jù)各用戶的特點標(biāo)定。 胰島素的輸注量AQ=CAV 所以，AQ=C k(tA-1。)若I AV I <0.2，則不報警，屬于正常允許范圍； 若I AV I =0.2，則報警，但輸注泵不啟動；若| AV|〉0.2，則報警，同時輸注泵啟動，根據(jù)檢測的血糖值變化量及輸 注泵控制模型向用戶體內(nèi)輸注胰島素。實時檢測從傳感器獲得數(shù)據(jù)，并在處理中與標(biāo)準(zhǔn)值比較，便攜式智能胰島素泵模擬人體胰島素的分泌，輸注胰島素包括基礎(chǔ)輸注量 和餐前追加量，接近人體的胰臟分泌胰島素的生理規(guī)律。根據(jù)實時監(jiān)控的血糖水平，胰島素泵閉環(huán)控制胰島素泵的啟動，


圖1是本發(fā)明便攜式智能胰島治療泵系統(tǒng)組成圖，它具有用戶血糖實時監(jiān) 測及胰島素輸注功能。圖2是本發(fā)明便攜式智能胰島治療泵的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明的血糖監(jiān)測及胰島素輸注控制模型圖，反映實時監(jiān)測的血糖 量隨時間的變化關(guān)系。
具體實施方式
本發(fā)明將血糖監(jiān)視及輸注控制功能于一體，采用高度集約化的結(jié)構(gòu)和以現(xiàn) 代電子技術(shù)為基礎(chǔ)，提供一種便攜式多功能智能胰島素泵及其工作方法。如圖1所示，本發(fā)明的系統(tǒng)血糖監(jiān)測和胰島素輸注共用一個處理器和一個 存儲器。包含智能胰島素泵本體l、血糖檢測傳感器2、血糖數(shù)據(jù)傳輸線201、 輸注執(zhí)行器3、輸液管301和機(jī)殼4組成。該處理器通過轉(zhuǎn)換器單向接收來自處 理血糖檢測傳感器2的數(shù)據(jù)，經(jīng)與基礎(chǔ)量比較，生成輸注泵控制模型，同時通 過控制器控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)動作，控制輸注執(zhí)行器的輸注量。此外還通過通訊協(xié)議 與單體通信器材，例如手機(jī)通信，實現(xiàn)胰島素輸注的遙控功能。存儲器用于存儲實施檢測的血糖量、貯液箱的貯液量、胰島素的輸注量、 基礎(chǔ)量數(shù)據(jù)、用戶鍵入的數(shù)據(jù)、測量的日期和時間及輸注的日期和時間。轉(zhuǎn)換 器主要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、放大，將血糖檢測的信號轉(zhuǎn)換成處理器能處理的數(shù)字信 號。監(jiān)控裝置實時從處理器接收血糖值及貯液箱胰島素量值。當(dāng)血糖值超過允許 范圍或貯液箱胰島素量少于設(shè)定值時，發(fā)出振動警示或聲音警示，提示用戶采 用相應(yīng)措施。血糖評估單元用于對用戶實時的血糖值進(jìn)行評估，胰島素控制模型系數(shù)的確定?？刂破魍瓿葾/D、 D/A轉(zhuǎn)換及信號方法功能。即將驅(qū)動機(jī)構(gòu)的位置信息傳給 處理器，同時將處理器計算得到的胰島素輸注量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號，傳遞給驅(qū) 動機(jī)構(gòu)。驅(qū)動機(jī)構(gòu)根據(jù)要求的輸注量將貯液箱的胰島素壓出。貯液箱內(nèi)有液面?zhèn)鞲衅鳎O(jiān)測胰島素的量， 一旦過少，及時通過報警裝置發(fā) 出警示信息。輸注執(zhí)行器將由輸液管傳輸?shù)囊葝u素直接注入用戶體內(nèi)。顯示器實時顯示用戶的血糖值，泵的工作狀態(tài)，血糖歷史記錄及胰島素輸注 記錄數(shù)據(jù)。智能胰島素泵本體的處理器用通用通訊協(xié)議與無線接口相連，采用藍(lán)牙技術(shù) 用戶可以在手機(jī)屏幕上査看自己的血糖信息、泵的工作狀態(tài)，血糖歷史記錄及 胰島素輸注記錄數(shù)據(jù)。并通過短信方式，控制胰島素的輸注。智能胰島素泵本體的機(jī)殼4為塑料材料。如圖2所示，為本發(fā)明便攜式智能胰島治療泵的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。便攜式智 能胰島治療泵由機(jī)械本體1、血糖檢測傳感器2、輸注執(zhí)行器3、機(jī)殼4、連接 血糖檢測傳感器和本體的數(shù)據(jù)線201、向輸注執(zhí)行器3輸送胰島素的輸液管301 組成。機(jī)械本體將除血糖傳感器和執(zhí)行器的所有器件集成于一體。為了避免胰 島素的輸注影響血糖檢測精度，要求安裝與身體表面的血糖檢測傳感器和輸注 執(zhí)行器的最小距離為250毫米。 一般安裝在不易脫落的部位。圖3展示了根據(jù)實測血糖值，建立用戶輸注控制曲線的方法。橫坐標(biāo)表示時 間，縱坐標(biāo)表示用戶血糖值。曲線的斜率表示用戶血糖的變化率，用戶的血糖 量與用戶體內(nèi)的胰島素水平成正比。具體系數(shù)由于每個人個體的差異有所不同， 需要進(jìn)行標(biāo)定。
權(quán)利要求
1. 一種高度集約化的以現(xiàn)代電子技術(shù)為基礎(chǔ)的便攜式多功能智能胰島素泵及其控制模型。便攜式智能胰島素治療泵，包括一個智能胰島素泵本體、血糖檢測傳感器和輸注執(zhí)行器，血糖檢測傳感器與胰島素泵本體用數(shù)據(jù)線直接相連；輸注執(zhí)行器與胰島素泵本體用輸液管直接相連。智能胰島素泵本體通過通訊協(xié)議與手機(jī)相連，用戶可以用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療的資源共享。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵本體，其特征在于集血糖監(jiān)控功 能與胰島素輸注功能于一體。由一個處理器和一個存儲器完成血糖檢測數(shù) 據(jù)處理、存儲、分析及輸注胰島素控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵本體，其特征在于血糖檢測傳感 器數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換器直接進(jìn)入處理器處理、分析，同時由與處理器直接相連的 血糖評估單元進(jìn)行綜合分析。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵本體，其特征在于通過內(nèi)置的血 糖監(jiān)控裝置，及振動警示器和蜂鳴器發(fā)出血糖值的警示信息。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵本體，其特征在于處理器根據(jù)血 糖檢測紙及標(biāo)定得到的輸注泵控制模型，通過控制器、驅(qū)動機(jī)構(gòu)將貯液箱 中的胰島素經(jīng)輸注管，通過輸注執(zhí)行器注入用戶體內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵本體，其特征在于可以實時顯示 血糖含量及每日輸注量及輸注泵的工作狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵本體，其特征在于可以通過計量 按鈕及泵鍵板，控制泵的輸注量。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵本體，其特征在于為一個內(nèi)置的 與外部單系統(tǒng)通信器材，例如手機(jī)，有通用協(xié)議的控制系統(tǒng)。泵的處理器 通過通用通訊協(xié)議及無線接口與用戶手機(jī)通訊。手機(jī)屏幕即可顯示血糖值， 醫(yī)生又可通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)為不同地域的病人提供指導(dǎo)和病情監(jiān)控。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵，其特征在血糖檢測傳感器和一 個輸注執(zhí)行器在用戶體表安裝的距離大于或等于250毫米。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵的控制模型，其特征在于輸注的 邏輯關(guān)系采用三個等級。人工優(yōu)先級 -5. 8標(biāo)準(zhǔn)控制級-^日定量級
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵的工作方法，其特征在于根據(jù)人 的正常生理需求，保持人體血糖含量在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍之內(nèi)。根據(jù)醫(yī)學(xué)試驗，正常人的血糖含量在5.8，人體允許的誤差范圍為士0.2。當(dāng)人體血糖含量^ 6.0，或者人體血糖含量《5.6，開始報警并控制泵的工作。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能胰島素泵的控制模型，其特征在于輸注胰 島素包括基礎(chǔ)輸注量和餐前追加量，根據(jù)實時檢測的血糖值及人體特征， 決定實時的胰島素輸注量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高度集約化的以現(xiàn)代電子技術(shù)為基礎(chǔ)的便攜式多功能智能胰島素泵及其控制模型，由一個智能胰島素泵本體和與其直接相連的一個血糖檢測傳感器和輸注執(zhí)行器組成。通過動態(tài)監(jiān)控用戶的血糖水平，跟蹤血糖變化量輸注胰島素治療糖尿病。胰島素泵本體通過通訊協(xié)議與手機(jī)相連，用戶可以用手機(jī)控制輸注量。根據(jù)用戶自身血糖的變化特性及正常血糖的基礎(chǔ)量，計算監(jiān)測血糖的誤差，建立輸注泵控制模型。當(dāng)血糖含量超過允許范圍時，控制器將發(fā)出指令，驅(qū)動機(jī)構(gòu)將貯液箱中的胰島素通過管道，利用輸注執(zhí)行器注入用戶體內(nèi)。本發(fā)明是一個完整的，一體化的，具備防水、抗腐蝕、防震動、低耗電能，不影響正常生活、可以基本正常工作的新型胰島素治療儀。
文檔編號A61M5/00GK101254322SQ20081000006
公開日2008年9月3日 申請日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月7日
發(fā)明者力 楊, 王儀明 申請人:力 楊