專利名稱：壓電驅(qū)動便攜式胰島素注射泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電驅(qū)動便攜式胰島素注射泵，尤其是一種壓電電機驅(qū)動 的可定時定量向人體注射胰島素的便攜式胰島素注射裝置，可以幫助糖尿病患 者維持血糖濃度穩(wěn)定。
(二)
背景技術(shù)：
糖尿病是一種以血糖濃度持續(xù)增高為特點的代謝病群，統(tǒng)計資料顯示世界
上目前有近2億的糖尿病患者，而我國糖尿病患者己多達4100萬居世界第一， 糖尿病己成為人類第三或第四大健康殺手。然而，在現(xiàn)階段糖尿病不能根治， 它對健康最大的危害是由于患者血液長期處于高血糖的環(huán)境下而導致的并發(fā) 癥。因此控制血糖濃度，防止和治療糖尿病并發(fā)癥成為治療糖尿病的關(guān)鍵。
目前，控制糖尿病患者血糖濃度普遍采用兩種方法。 一是多次皮下胰島素 注射，即一天一次或數(shù)次的進行胰島素皮下注射；二是采用胰島素強化治療， 即一天24小時不停的向人體輸注胰島素。經(jīng)北美DCCT實驗證明，胰島素強 化治療能減少76%左右視網(wǎng)膜病變的出現(xiàn)；減少持續(xù)性微量白蛋白尿及更嚴重 的白蛋白尿發(fā)生率的39%及54%;減少60%的臨床腎病發(fā)生率；能更有效的控 制血糖濃度，防止和延緩糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生。
胰島素注射泵，又稱"持續(xù)皮下胰島素緩釋系統(tǒng)"。它可不間斷的向患者血 液提供基礎(chǔ)量的胰島素，在進餐前提供大劑量的胰島素，從而控制血糖濃度達 到模擬胰腺分泌胰島素的作用。運用胰島素注射泵就是強化胰島素治療的主要手段。
便攜式胰島素注射泵，由于其體積小攜帶方便，除了可以避免多次注射給 患者帶來痛苦之外，還可以大大改善患者的生活質(zhì)量，因此備受糖尿病患者的 青睞。
目前，便攜式胰島素注射泵對血糖濃度的控制大多采用開環(huán)，沒有采用無 線信號接受裝置實時檢測血糖濃度，因此控制血糖濃度不理想；在密封防水方 面，如專利名稱為"胰島素泵"，公開號為CN101138659A的發(fā)明專利，其腔 體結(jié)構(gòu)密封性不好，注射倉和驅(qū)動倉之間沒用隔離，輸液管接頭與螺紋塞等與 外接接觸的地方?jīng)]有采用密封圈，因此防水效果不好；在驅(qū)動選擇上大多數(shù)采 用小型電磁式步進電機，如專利名稱為"胰島素泵"，公開號為CN2396824的 發(fā)明專利，它不可避免的要設計相應的減速和傳動機構(gòu)因而總體結(jié)構(gòu)龐大復雜， 而且會使泵在工作時不可避免的要產(chǎn)生噪聲，傳動螺母螺桿之間磨損會導致精 度慢慢降低；另外國內(nèi)市場上胰島素泵絕大部分為進口產(chǎn)品，價格都非常昂貴， 一般患者根本買不起。 (三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對以上不足之處，提出一種壓電驅(qū)動便攜式胰島素注 射泵。該泵采用新型壓電電機驅(qū)動，及無線通訊方式接受血糖儀發(fā)送的信號。 本發(fā)明具體是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種壓電驅(qū)動便攜式胰島素注射泵，包括五大部分泵殼體、注射裝置、
驅(qū)動裝置、電源裝置、控制電路板，其中
該泵殼體分為上下兩層，兩層之間保持緊密焊接，形成一中空結(jié)構(gòu)，上層
的內(nèi)部空間安裝所述的控制電路板，上層外表面設有液晶保護屏，和功能按l建；下層的內(nèi)部空間設置所述的注射裝置、驅(qū)動裝置、電源裝置，其側(cè)面開有觀測 窗口。
該注射裝置包括注射倉、儲藥器、注射活塞、輸液管接頭。其中注tf倉外 形呈U型，粘接在泵的殼體下層的內(nèi)部空間，在所述的注射倉內(nèi)部安裝《渚藥器， 注射倉和儲藥器都是透明的，通過位于殼體卜.的與注射倉相對應的觀測窗口以 便于觀測注射進展情況。該注射倉的尾部還開有圓形孔，頭部開口處設有^^卜螺 紋與輸液管接頭的內(nèi)螺紋配合。
該驅(qū)動裝置由壓電直線電機、尾座和推桿組成。該壓電直線電機可采用如
專利號為CN101227157A的專利中所述的壓電直線電機，包括電機定子和電 機動子，動子可直接輸出直線運動。電機動子與尾座相連，尾座內(nèi)設旋轉(zhuǎn)編碼
器與力傳感器。驅(qū)動裝置有兩種布置方式
方式1:驅(qū)動裝置位于注射裝置之后，電機動子直接與注射活塞連f妾，可 推動注射活塞完成藥物注射。
方式2:驅(qū)動裝置與注射裝置平行，電機動子連接尾座，尾座連接推桿， 推桿連接注射活塞，由推桿推動注射活塞完成藥物注射。
該電源裝置包括電池倉、電池、正極和負極、螺紋塞。電池倉內(nèi)裝入電池 并通過正極銅片和負極銅片分別將負極和正極引出。該電池倉的一端還開有內(nèi) 螺紋，該內(nèi)螺紋與螺紋塞的外螺紋配合。
該控制電路板上設有中央處理器、驅(qū)動電機的接口電路、報警裝置、無線 通訊裝置、與上位機的通訊接口、按鍵和液晶顯示屏。
各個部分相互關(guān)系如下電池倉內(nèi)的電池給控制電路板和電機提供電能；
控制電路板中無線接受單元可接受血糖濃度信號，經(jīng)中央處理器運算后輸出指令控制直線電機的運動，其上的報警裝置、液晶顯示器及功能按鍵，通過泵殼
體上的液晶保護屏及功能按鍵形成人機交互界面；驅(qū)動裝置中電機動子輸出的
位移可驅(qū)動注射倉中注射活塞運動完成藥物注射；驅(qū)動裝置中的旋轉(zhuǎn)編碼器可
將電機動子的位移信息反饋給中央處理器，以實現(xiàn)對電機位移的閉環(huán)控制，力
傳感器可反饋當前儲藥器中藥液的壓力值，以實現(xiàn)對藥物阻塞的檢測。
此外在注射倉和輸液管接頭的螺紋連接處、注射倉的尾部小孔內(nèi)壁、儲藥
器與輸液管接頭之間、電池倉與螺紋塞之間均設有密封裝置。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點該泵采用無線通訊方式接受血糖儀發(fā)送的信號從而
形成對血糖的閉環(huán)控制；采用新型壓電電機驅(qū)動從而結(jié)構(gòu)精簡，并且避免了噪音，降低了成本；采用封閉殼體的方式大大提高其防水性能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)優(yōu)化，操作安全簡便，外形友好，功能全面。
(四)


圖1為本發(fā)明采用驅(qū)動方式'l的剖視圖。
圖2為本發(fā)明采用驅(qū)動方式2的剖視圖。
圖3為驅(qū)動方式1的示意圖。
圖4為驅(qū)動方式2的示意圖。
圖5為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明的控制電路板原理框圖。
圖7為本發(fā)明的軸側(cè)圖。
圖中標號及符號說明如下
1、泵殼體 2、電池 3、電池倉 4、 O型密封圈
5、螺紋塞 6、正極 7、負極 8、 O型密封圈9、 O型密封圈 10、輸液管接頭 11、儲藥器 12、注射倉
13、注射活塞 14、 O型密封圈 15、電機動子 16、電機定子
17、尾座 18、驅(qū)動倉 19、推桿 20、控制電路板
21、液晶保護罩 22、功能按鍵
(五) 具體實施防式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
如圖1~2所示，在泵殼體1 一側(cè)設有電池倉3，電池倉3內(nèi)裝有電池2，電池倉3兩端分別設置銅片引出正極和負極6和7，可向系統(tǒng)供電。電池倉3一端連接螺紋塞5，它們之間采用螺紋連接，為防水防塵在螺紋連接底部設有0型密封圈4。
在泵殼體的另一側(cè)設有透明注射倉12，內(nèi)裝透明有儲藥器ll，在該處殼體上還開有觀測窗口 ，通過觀測窗口可觀測藥物注射情況。
注射倉12形狀像一個U型容器，其頭部開口處設有外螺紋，連接有輸液管接頭10，它們之間用O型密封圈8密封。輸液管接頭10與儲藥器11之間采用0型密封圈9密封。
在注射倉12后面設有驅(qū)動倉18，倉內(nèi)裝有壓電電機定子16和動子15，該壓電電機可采用專利CN101227157A中所述的壓電直線電機。電機的布置有以下兩種方式
方式1:如圖1所示，電機動子15通過注射倉的底部所開的圓形孔與儲藥器11內(nèi)的注射活塞13相連，電機動子15輸出的直線位移推動注射活塞13完成藥物注射。電機動子和注射倉的孔壁之間設有O型密封圈14。電機連接在其后面的尾座17上，尾座內(nèi)設有力和角位移傳感器，用于檢測電機的輸出力和位移，并把信號反饋給控制電路，實現(xiàn)精確的藥物注射。
方式2:如圖2所示，方式l不同的是，驅(qū)動倉18與注射倉12平行；電機
動子輸出的直線位移通過尾座17傳遞給推桿19，而推桿19通過注射倉的尾部的孔與儲藥器內(nèi)的注射活塞13相連，由推桿19推動注射活塞13完成藥物注射。同樣尾座17內(nèi)設有力與角位移傳感器。
如圖3 4所示，分別為兩種驅(qū)動裝置的布置方式的立體圖方式l為電機動子15直接連入注射倉，方式2為電機動子連接尾座，再由安裝在尾座上的推桿20連入注射倉。
如圖5所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，泵殼體1的上下層兩成之間設有控制電路板20，上層表面設有液晶保護屏21和功能按鍵22。
如圖6所示為本發(fā)明控制電路板原理框圖，CPU為整個系統(tǒng)的核心部件，他負責處理各種接收到的信息，控制著各個外圍電路；顯示器、報警裝置和鍵盤構(gòu)成了系統(tǒng)的人機界面；通訊接口負責與上位機通訊以上線程序下載和在線調(diào)試；無線通信單元負責接受血糖儀發(fā)送的當前血糖濃度信號，并把他傳給CPU以實現(xiàn)對血糖濃度的閉環(huán)控制；CPU對電機的控制則是通過一個專門接口電路實現(xiàn)的，該接口電路可以將CPU的控制指令傳給電機控制器，還可以接收傳感器反饋的電機位移信號從而實現(xiàn)對電機的閉環(huán)控制。
如圖7所示為本發(fā)明的軸側(cè)圖，圖中螺紋塞5上設有凹槽，可插入^i更幣等以
便患者拆裝電池；輸液管接口口部設有凸起以便于患者拆裝儲藥器；圖中方形窗口即為所述的觀測窗口。
權(quán)利要求
1.壓電驅(qū)動便攜式胰島素泵，該裝置由泵殼體(1)、電池倉(3)、電池(2)、螺紋塞(5)壓電電機定子(16)和動子(15)、尾座(17)、注射倉(12)、儲藥器(11)、注射活塞(12)、輸液管接頭(10)、控制電路板(20)組成，其特征在于在泵殼體(1)一側(cè)設有電池倉(3)，電池倉(3)內(nèi)裝有電池(2)，電池倉(3)兩端分別設置銅片(6)和(7)將正極和負極引出，向系統(tǒng)供電；電池倉(3)一端和螺紋塞(5)連接；在泵殼體的另一側(cè)設有注射倉(12)，內(nèi)裝有儲藥器(11)，注射倉(12)頭部連接輸液管接頭(10)；驅(qū)動倉內(nèi)可位于注射倉之后也可與注射倉平行，倉內(nèi)裝有壓電電機定子(16)和動子(15)，壓電電機連接在其后面的尾座(18)上；在泵殼體的內(nèi)部設有控制電路板(20)，電路板上方的泵殼體上設有液晶保護罩(21)及功能按鍵(22)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的胰島素泵，其特征在于所述的壓電電機采用壓 電驅(qū)動的直線電機，無中間傳動或減速機構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的胰島素泵，其特征在于注射倉(12)形狀像一 個U型容器， 一端幵有螺紋和凸緣，另一端開有圓形孔，并通過粘接固定在泵 殼體上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的胰島素泵，其特征在于注射倉(12)和儲藥器 (13)都是透明的，在該處殼體上還開有觀測窗口。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的胰島素泵，其特征在于螺紋塞(5)前端電鍍一層導電層，連通通電池負極與銅片(7)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的胰島素泵，其特征在于在控制電路板(20)上設置無線通訊單元可接收專用血糖儀發(fā)送的當前血糖濃度信號，經(jīng)CPU運算后驅(qū)動壓電電機控制胰島素的注射量，從而實現(xiàn)對血糖濃度的閉環(huán)控制。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的胰島素泵，其特征在于注射倉(12)與輸液管接頭(10)的螺紋連接處用O型密封圈(8)密封；輸液管接頭(10)與儲藥 器(11)之間采用O型密封圈(9)密封；電池倉(3)和螺紋塞(5)之間螺 紋連接處設有O型密封圈(4);注射倉(12)的尾部的圓形孔壁內(nèi)設有O型密 封圈(14)。
全文摘要
本發(fā)明壓電驅(qū)動便攜式胰島素泵，由泵殼體、電池倉、電池、螺紋塞、壓電電機定子和動子、尾座、注射倉、儲藥器、注射活塞、輸液管接頭、控制電路板組成，在泵殼體一側(cè)設有電池倉，電池倉內(nèi)裝有電池，電池倉兩端分別設置銅片將正極和負極引出，向系統(tǒng)供電；電池倉一端和螺紋塞連接；在泵殼體的另一側(cè)設有注射倉，內(nèi)裝有儲藥器，注射倉頭部連接輸液管接頭；驅(qū)動倉內(nèi)可位于注射倉之后也可與注射倉平行，倉內(nèi)裝有壓電電機定子和動子，壓電電機連接在其后面的尾座上；在泵殼體的內(nèi)部設有控制電路板，電路板上方的泵殼體上設有液晶保護罩及功能按鍵。本發(fā)明具有防水性能高、無噪聲、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、操作安全簡便、外形友好，成本低廉等特點。
文檔編號A61M5/142GK101628138SQ20091009128
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者查海勇, 袁松梅, 褚祥誠 申請人:北京航空航天大學