專(zhuān)利名稱(chēng)：一種切換輸注胰島素和胰高血糖素的智能微型泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型微型泵涉及的是一種可定時(shí)定量向人體內(nèi)注射胰島素和胰高血糖素的便攜式注射裝置，可以幫助糖尿病患者在全天內(nèi)維持安全穩(wěn)定的血糖，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體指一種可重復(fù)使用的輸注胰島素和胰高血糖素的自動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
隨著物質(zhì)生活水平的提高和環(huán)境的惡化，糖尿病日益成為嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的重要疾病。我國(guó)已經(jīng)確診的糖尿病患者人數(shù)高達(dá)9240萬(wàn)人，成為世界上糖尿病患者最多的國(guó)家，發(fā)病率高達(dá)9. 7%，也就是說(shuō)每10個(gè)成年人中就會(huì)有I位是糖尿病患者。眾所周知，糖尿病是一種致命的疾病。糖尿病成為了失明、腎衰竭和下肢截肢的主要原因，也是心血管并發(fā)癥引起死亡的主要因素。糖尿病是人類(lèi)第四大死因，糖尿病導(dǎo)致的死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的6. 8%，每年有近400萬(wàn)人死于糖尿病及其并發(fā)癥。每年全球11. 6%的醫(yī)療保健費(fèi)用用于治療糖尿病及其并發(fā)癥。糖尿病的癥狀是空胃時(shí)血糖水平超過(guò)7. 5mmol/L (毫摩爾每升)，或者是餐后2小時(shí)為llmmol/L。出現(xiàn)并發(fā)癥的主要原因是糖尿病導(dǎo)致的高血糖(血糖濃度高于10mmol/L)。 為了降低血糖濃度，I型糖尿病患者和部分2型糖尿病患者需要外源性胰島素治療。目前， 最先進(jìn)的療法是佩戴胰島素泵，一天24小時(shí)連續(xù)輸注。目前為止還沒(méi)有一種能從根本上治愈糖尿病的方法，因此通過(guò)控制人體內(nèi)的血糖就成為治療糖尿病的主要方法。為了模擬健康人體的胰島素分泌規(guī)律，胰島素泵輸注療法包括兩種模式大劑量胰島素和基礎(chǔ)量胰島素?；A(chǔ)量胰島素用來(lái)補(bǔ)償人體自身產(chǎn)生的血糖。大劑量胰島素主要用來(lái)補(bǔ)償飲食的影響和校正高血糖。由于飲食很難被實(shí)時(shí)測(cè)量，輸注大劑量胰島素需要使用者的參與，即使用者的自我管理使用者在進(jìn)食前后需要將飲食的時(shí)刻和大小輸入給胰島素泵。這里的飲食大小是指飲食中碳水化合物的含量。為了準(zhǔn)確估計(jì)飲食中的碳水化合物的含量，糖尿病患者需要接受?chē)?yán)格而系統(tǒng)的食物營(yíng)養(yǎng)知識(shí)教育。即便如此，飲食大小的估計(jì)偏差也很難避免，因此很容易產(chǎn)生由于胰島素輸入過(guò)量產(chǎn)生餐后低血糖現(xiàn)象。且有很多糖尿病患者會(huì)有夜間低血糖現(xiàn)象，而一般夜間低血糖都是在睡夢(mèng)中發(fā)生，不易被察覺(jué)。然而，目前所有的胰島素泵都只能輸入胰島素，將患者的血糖降下來(lái)，而對(duì)可能出現(xiàn)的低血糖現(xiàn)象卻無(wú)能為力。

發(fā)明內(nèi)容
本新型微型泵本針對(duì)現(xiàn)有胰島素泵技術(shù)的不足和缺陷，提出了一種可以分別注射胰島素和胰高血糖素的微型泵，是一種安全、簡(jiǎn)便、功能全面的智能微型泵。一種切換輸注胰島素和胰高血糖素的智能微型泵，其包括如下部件—個(gè)公用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于提供儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)中輸注藥物和活塞回位的動(dòng)力來(lái)源；兩套相互獨(dú)立的儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)，用于分別存儲(chǔ)和輸注胰島素和胰高血糖素，其分別包括有一推動(dòng)藥物流動(dòng)的活塞；一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)上述兩套系統(tǒng)間工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換的杠桿齒輪結(jié)構(gòu)；一個(gè)輸入血糖監(jiān)測(cè)信息的接口 ；一個(gè)用于決定上述兩套系統(tǒng)之間切換的管理單元；輸入血糖監(jiān)測(cè)信息的接口與管理單元相連；一個(gè)公用針頭,用于輸注藥物；一個(gè)雙通道的導(dǎo)管，用于連接兩套儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)和公共針頭，其為含有兩個(gè)并行通道的導(dǎo)管，導(dǎo)管中的每一個(gè)通道的輸入口分別連接至上述的一套儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)，輸出口同時(shí)連接至公共針頭。所述的公用驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用微型驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所述的杠桿齒輪結(jié)構(gòu)包括與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸相連接的電機(jī)齒輪，兩個(gè)分別連接到所述的兩套儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)中活塞的儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪，兩端布置有兩個(gè)杠桿齒輪的杠桿齒輪裝置支架；杠桿齒輪裝置支架可繞其中點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，上述的齒輪均不嚙合；當(dāng)處于工作狀態(tài)時(shí)，杠桿齒輪裝置支架旋轉(zhuǎn)，杠桿齒輪裝置支架一端的杠桿齒輪分別與電機(jī)齒輪和一個(gè)儲(chǔ)液和輸注系統(tǒng)齒輪哨合，將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿齒輪裝置支架另一端的杠桿齒輪遠(yuǎn)離電機(jī)齒輪和另一個(gè)儲(chǔ)液和輸注系統(tǒng)齒輪；儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)的活塞上設(shè)置有螺紋與儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪咬合，將儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的上下移動(dòng)；通過(guò)杠桿齒輪裝置支架的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪位置的變換，使得電機(jī)齒輪分別獨(dú)自帶動(dòng)兩套儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)的活塞運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)工作狀態(tài)的切換。所述的杠桿齒輪裝置支架中點(diǎn)固定，兩端側(cè)面布置磁性材料，在對(duì)應(yīng)這兩側(cè)磁性材料的位置布置有兩個(gè)帶有鐵心的螺線(xiàn)管，螺線(xiàn)管通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)所述的磁性材料產(chǎn)生吸引或排斥的作用，推動(dòng)杠桿齒輪裝置支架旋轉(zhuǎn)。在所述杠桿齒輪裝置支架每一端杠桿齒輪與其他齒輪嚙合位置設(shè)置有用于保障嚙合穩(wěn)定的卡住杠桿齒輪裝置支架的卡槽。所述儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪的一側(cè)設(shè)置有光源，另一側(cè)設(shè)置有光傳感器，儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪上設(shè)置有通孔，通孔兩側(cè)的光源與光傳感器距離齒輪旋轉(zhuǎn)軸的距離恰好等于通孔到齒輪旋轉(zhuǎn)軸的距離，光源、光傳感器、通孔共同用于檢測(cè)儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪的旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而得到活塞的推進(jìn)速度和注液速度。所述的輸入血糖監(jiān)測(cè)信息的接口與血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CGMS或者血糖儀的通訊，或者手動(dòng)輸入血糖值。管理單元與檢測(cè)血糖濃度的傳感器相連，管理單元中安裝了含有切換規(guī)則的軟件，切換規(guī)則軟件包括胰島素注射模塊與胰高血糖素注射模塊；管理單元的輸入端連接至所述的光傳感器、所述的輸入血糖監(jiān)測(cè)信息的接口，管理單元的控制端連接至所述的電機(jī)、 所述的兩個(gè)螺線(xiàn)管、所述的光源。所述的公用針頭是一個(gè)雙入口 /單出口的針頭，它的兩個(gè)入口分別與所述的雙通道導(dǎo)管的某一個(gè)通道連接。在所述的雙通道的導(dǎo)管每一個(gè)通道與針頭接口的地方分別安裝有微型單向閥門(mén)， 控制藥液的單向流動(dòng)。在臨床上，血糖控制是糖尿病治療一個(gè)重要任務(wù)，且胰島素強(qiáng)化治療也被廣泛認(rèn)為是對(duì)血糖進(jìn)行控制的非常有效的方法，然而胰島素強(qiáng)化治療有著一個(gè)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，胰島素只能降低血糖而不能升高血糖，一旦患者出現(xiàn)了低血糖并沒(méi)有有效的方法將患者的血糖迅速提升到安全的范圍。切換輸注胰島素和胰高血糖素可以克服這個(gè)缺點(diǎn)，對(duì)患者實(shí)施胰島素和胰高血糖素的共同治療，可以極大的保證對(duì)患者進(jìn)行血糖控制的安全性。由于該微型泵可以分別向患者注射胰島素和胰高血糖素，該閉環(huán)控制系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比較，可以加入切換控制系統(tǒng)部分，即通過(guò)自動(dòng)切換選擇胰島素和胰高血糖素對(duì)患者進(jìn)行血糖控制， 而該方法在理論上也被證明比常規(guī)單一胰島素治療無(wú)論在穩(wěn)定性還是安全性上都有著更好的效果。本發(fā)明可以獲得如下有益效果本微型泵通過(guò)切換輸注胰島素和胰高血糖素，可以完全杜絕低血糖事件的發(fā)生，大大提高了強(qiáng)化治療的安全性；本套裝置采用雙通道導(dǎo)管和共同針頭的結(jié)構(gòu)，在減少病人不適的前提下，最小化了兩種藥物的提前混合情況，保證了兩種藥物的療效和起效時(shí)間；通過(guò)優(yōu)化切換規(guī)則，本套裝置可以最大限度地保持血糖水平的平穩(wěn)，從而使得糖尿病患者可以終身免受并發(fā)癥的困擾；合理的切換規(guī)則還可以最大限度地減少藥物劑量，減少病人的用藥成本。


圖I是微型泵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是微型泵中央處理器與各部件連接關(guān)系方塊圖。
圖3是微型泵各動(dòng)力傳遞齒輪俯視圖。
圖4是微型泵杠桿齒輪裝置前視圖。
圖5是微型泵杠桿齒輪裝置支架部分含卡槽及螺線(xiàn)管俯視圖。
圖6是微型泵卡槽部分剖視圖。
圖7是微型泵杠桿齒輪裝置支架部分含卡槽及螺線(xiàn)管俯視圖處于某工作狀態(tài)下的俯視圖。
圖8是微型泵中輸出導(dǎo)管與注射針頭的放大圖。
圖9是微型泵決策環(huán)節(jié)的功能結(jié)構(gòu)圖。
圖中1電機(jī)，2電機(jī)齒輪，3A杠桿齒輪、4B杠桿齒輪，5杠桿齒輪裝置支架，6A儲(chǔ)藥
和輸注系統(tǒng)齒輪，7B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪，8A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)儲(chǔ)藥器，9B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)儲(chǔ)藥器，IOA儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管，IlB儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管，12A卡槽，13B卡槽， 14A螺線(xiàn)管，15B螺線(xiàn)管，16光傳感器，17光源，18血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)端口，19微型泵中央處理器，20注射針頭，21通孔，22A磁性材料，23B磁性材料，24卡槽突出卡片，25彈簧，26A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管單向閥，27B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管單向閥，28傳感器，29微型泵管理單元，30胰島素注射模塊，31胰高血糖素注射模塊，32輸注單元。
具體實(shí)施例方式參照附圖對(duì)本智能微型泵進(jìn)行詳細(xì)地描述。圖I是微型泵的內(nèi)部簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖，主要包括電機(jī)1，電機(jī)齒輪2，A杠桿齒輪3、B杠桿齒輪4，杠桿齒輪裝置支架5，A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪6，B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪7，A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)儲(chǔ)藥器8，B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)儲(chǔ)藥器9，A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管10，B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管11，A卡槽12，B卡槽13，A螺線(xiàn)管14，B螺線(xiàn)管15，光傳感器16，光源17， 血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)端口 18，微型泵中央處理器19，注射針頭20。在圖I中電機(jī)I是整個(gè)微型泵的動(dòng)力源，電機(jī)I帶動(dòng)電機(jī)齒輪2的旋轉(zhuǎn)，A杠桿齒輪3與B杠桿齒輪4是動(dòng)力的傳遞裝置，通過(guò)與杠桿齒輪裝置支架5的共同作用，可以將電機(jī)I的動(dòng)力傳遞給A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪6或是B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪7。杠桿齒輪的切換在硬件上是由A卡槽12，B卡槽13，A螺線(xiàn)管14，B螺線(xiàn)管15共同作用實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)向螺線(xiàn)管中通入不同方向的電流，可以使螺線(xiàn)管產(chǎn)生不同極性的磁場(chǎng)，與杠桿齒輪裝置支架 5上的磁性材料產(chǎn)生吸引或排斥的力，從而使杠桿齒輪裝置支架5進(jìn)行擺動(dòng)，配合卡槽的使用，可以非常順利的將微型泵由一種工作模式切換到另一種工作模式。血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)端口 18是用于與一些血糖實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的設(shè)備進(jìn)行連接，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的血糖值傳遞給微型泵中央處理器19，組成更為安全的血糖閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖2是微型泵中央處理器與各部件連接關(guān)系方塊圖。如圖所示，微型泵中央處理器19與光傳感器16、血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)端口 18、電機(jī)1、A螺線(xiàn)管14、B螺線(xiàn)管15、光源17之間都有導(dǎo)線(xiàn)相連接，其中光傳感器16與血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)端口 18是通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將信息傳遞給微型泵中央處理器19，而電機(jī)I、A螺線(xiàn)管14、B螺線(xiàn)管15與光源17則是通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接收微型泵中央處理器19傳遞來(lái)的信息與指令。微型泵中央處理器19通過(guò)對(duì)A螺線(xiàn)管14與B螺線(xiàn)管15發(fā)出的指令可以實(shí)現(xiàn)微型泵不同工作模式的切換，通過(guò)對(duì)電機(jī)I發(fā)出的指令可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)齒輪2轉(zhuǎn)速的控制，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)微型泵輸出藥劑劑量的控制。圖3是微型泵各動(dòng)力傳遞齒輪俯視圖，如圖所示，在該種工作模式下電機(jī)I將機(jī)械能通過(guò)電機(jī)齒輪2傳遞給A杠桿齒輪3，再由其傳遞給A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪6從而帶動(dòng)A 注射系統(tǒng)的正常工作。此時(shí)由于B杠桿齒輪4處于懸空的狀態(tài)，電機(jī)齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪7沒(méi)有影響，因此B注射系統(tǒng)處于閑置狀態(tài)。當(dāng)要切換注射系統(tǒng)時(shí)，硬件上只需將杠桿齒輪裝置旋轉(zhuǎn)一定角度，使B杠桿齒輪4嵌入到電機(jī)齒輪2與B注射齒輪7中， 從而帶動(dòng)B注射系統(tǒng)的正常工作。通孔21與圖I中的光源17和光傳感器16共同工作，光源17不斷向外產(chǎn)生光信號(hào),而由于光源17和光傳感器16之間有A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪6 的存在，光傳感器16只能在光通過(guò)A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪6上的4個(gè)通孔21時(shí)才能檢測(cè)到光信號(hào)，由此可以通過(guò)計(jì)算光傳感器接收到光信號(hào)的頻率計(jì)算出A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪 6轉(zhuǎn)動(dòng)速率，從而可以用于檢測(cè)A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)是否正常工作。B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)同樣是由其光源，光傳感器和通孔按同樣原理進(jìn)行檢測(cè)。圖4是微型泵杠桿齒輪裝置前視圖，如圖所示，杠桿齒輪裝置支架5以其中點(diǎn)處為支點(diǎn)進(jìn)行前后擺動(dòng)，通過(guò)與A卡槽12，B卡槽13，A螺線(xiàn)管14，B螺線(xiàn)管15共同作用實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸注系統(tǒng)間的切換。 圖5是微型泵杠桿齒輪裝置支架部分俯視圖，主要包括A磁性材料22，B磁性材料 23，A卡槽12，B卡槽13，，A螺線(xiàn)管14，B螺線(xiàn)管15。杠桿齒輪裝置支架5以其中點(diǎn)處為支點(diǎn)進(jìn)行上下擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸注系統(tǒng)間的切換。圖6是微型泵卡槽部分剖視圖，主要包括杠桿齒輪裝置支架5，A卡槽12，卡槽突出卡片24，彈簧25。杠桿齒輪裝置支架5由于受到螺線(xiàn)管產(chǎn)生的磁力的影響，會(huì)在圖5中進(jìn)行上下擺動(dòng)，當(dāng)杠桿齒輪裝置支架5在卡槽12外開(kāi)始向下作用時(shí)，會(huì)對(duì)卡槽突出卡片24產(chǎn)生一個(gè)兩側(cè)的力，當(dāng)杠桿齒輪裝置支架5與螺線(xiàn)管之間的磁力大于彈簧25的反作用力時(shí)，杠桿齒輪裝置支架5可以將卡槽突出卡片24推向兩側(cè)，從而順利到達(dá)卡槽內(nèi)部。當(dāng)杠桿齒輪裝置支架5要從卡槽中出來(lái)時(shí)，所采用的原理一樣，只是磁力的作用方向相反。圖7是微型泵杠桿齒輪裝置支架部分處于一種工作狀態(tài)下的俯視圖，如圖所示，A 螺線(xiàn)管14與杠桿齒輪裝置支架5之間存在一定角度，這樣可以使其無(wú)間隙的與杠桿吻合， 在該種工作模式下，由于A卡槽12可以將杠桿齒輪裝置支架5固定住，因此在杠桿齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)造成搖擺的現(xiàn)象。圖8是微型泵中輸出導(dǎo)管與注射針頭的放大圖，如圖所示，微型泵的輸出導(dǎo)管由相互獨(dú)立的A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管10與B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管11組成，這樣可以有效防止因兩組治療藥劑提前在導(dǎo)管處相遇而產(chǎn)生相互污染的現(xiàn)象。A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管10和B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管11與注射針頭20之間的接口處安裝了 A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管單向閥26與B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管單向閥27，這樣使該接口處形成一個(gè)“兩入口 /單出口”的輸注系統(tǒng)，且由于兩個(gè)單向閥的存在，可以有效的防止治療藥劑的倒流現(xiàn)象。圖9是微型泵決策環(huán)節(jié)的功能結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，該微型泵通過(guò)圖I中血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)端口 18與動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測(cè)設(shè)備(CGMS)組成一個(gè)閉環(huán)的血糖控制系統(tǒng)。微型泵管理單元29 為圖I中微型泵中央處理器19的軟件部分，其結(jié)構(gòu)上包含了胰島素注射模塊30與胰高血糖素注射模塊31，通過(guò)判斷CGMS血糖測(cè)量值來(lái)進(jìn)行不同注射模塊之間的切換。微型泵在正常工作模式下選擇胰島素注射模塊30，通過(guò)胰島素的注射使患者的血糖降低到合理的范圍。微型泵在特殊情況下切換到胰高血糖素注射模塊31，通過(guò)向患者注射胰高血糖素使其血糖提升到安全的范圍。輸注單元32對(duì)應(yīng)著圖I中的A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)(A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪6，A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)儲(chǔ)藥器8，A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管10，A螺線(xiàn)管14)與B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)(B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪7，B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)儲(chǔ)藥器9，B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)輸出導(dǎo)管11，B螺線(xiàn)管15)。圖9與圖I的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下所示，CGMS通過(guò)傳感器28測(cè)量人體的實(shí)時(shí)血糖值，將數(shù)據(jù)通過(guò)血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)端口 18傳遞給微型泵管理單元29 (微型泵中央處理器19的軟件部分)，微型泵管理單元29通過(guò)計(jì)算得到下一階段所需的治療藥劑種類(lèi)及劑量，并將輸注指令傳遞給輸注單元32。其中輸注指令包含了輸注種類(lèi)指令與輸注速度指令，輸注種類(lèi)指令傳遞給A螺線(xiàn)管14與B螺線(xiàn)管15，通過(guò)向A螺線(xiàn)管14與B螺線(xiàn)管15施加不同電流實(shí)現(xiàn)杠桿齒輪裝置支架5擺動(dòng)，完成對(duì)微型泵工作模式即藥劑種類(lèi)的選擇；輸注速度指令傳遞給電機(jī)1，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)齒輪2轉(zhuǎn)速的控制，并通過(guò)A杠桿齒輪3或B 杠桿齒輪4傳遞給A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪6或B儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪7，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)微型泵輸注速度進(jìn)行控制。下面對(duì)本智能微型泵的工作過(guò)程作進(jìn)一步說(shuō)明。(I)微型泵處于一種工作模式如圖6所示，假設(shè)微型泵處于該輸注系統(tǒng)的工作模式下，在其正常工作時(shí)，由于注射的量相對(duì)比較平緩，此時(shí)由于杠桿齒輪傳遞機(jī)械能而產(chǎn)生的反作用力較小，A卡槽12完全可以克服該反作用力，所以可以斷開(kāi)A螺線(xiàn)管14中的電流，以節(jié)約電能。然而在該輸注系統(tǒng)需要復(fù)位時(shí)，即通過(guò)電機(jī)I快速反向轉(zhuǎn)動(dòng)，由A杠桿齒輪3將機(jī)械能傳遞給注射系統(tǒng)， 使其帶動(dòng)A儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)儲(chǔ)藥器8中的注藥推桿向后運(yùn)動(dòng)。此時(shí)由于A杠桿齒輪3的轉(zhuǎn)速較快會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的反作用力，有可能掙脫A卡槽12所給予的束縛力而產(chǎn)生一定的搖擺現(xiàn)象而影響A杠桿齒輪3的傳遞效果?；谶@種情況，可以在注射系統(tǒng)需要復(fù)位的這段時(shí)間內(nèi)向A螺線(xiàn)管14中通入電流，使A螺線(xiàn)管14產(chǎn)生一個(gè)與A磁性材料23相互吸引的力，同時(shí)也可以向B螺線(xiàn)管15中通入電流，使其產(chǎn)生一個(gè)與B磁性材料22相斥的力，這樣由A卡槽12的約束力及電流產(chǎn)生的電磁力可以很好的克服復(fù)位時(shí)產(chǎn)生的較大的反作用力。 圖2中通孔21與圖I中光源17和光傳感器16的共同工作可以很好的檢測(cè)注射系統(tǒng)的復(fù)位是否工作正常。(2)微型泵由一種工作模式切換到另一種工作模式假設(shè)微型泵處于圖6所示的工作模式下，而接下來(lái)需要將其切換到另一種工作模式下。第一步停止電機(jī)I的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)A杠桿齒輪3也停止轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使其處于一種相對(duì)靜止的狀態(tài)便于切換。第二步向A螺線(xiàn)管14中通入反向電流，使A螺線(xiàn)管14產(chǎn)生一個(gè)與A 磁性材料23相互排斥的力，同時(shí)也向B螺線(xiàn)管15中通入反向電流，使其產(chǎn)生一個(gè)與B磁性材料22相互吸引的力，這樣由電流產(chǎn)生的電磁力可以克服A卡槽12的約束力，使杠桿齒輪裝置支架5從A卡槽12中彈出，轉(zhuǎn)而卡入B卡槽13中。第三步啟動(dòng)電機(jī)I，通過(guò)檢測(cè)B注射系統(tǒng)齒輪7的轉(zhuǎn)速，一旦其正常開(kāi)始正常工作，證明杠桿齒輪支架部分已經(jīng)良好的卡入B 卡槽中，此時(shí)斷開(kāi)A螺線(xiàn)管14和B螺線(xiàn)管15中的電流，以節(jié)省電力。(3)工作模式切換信號(hào)的產(chǎn)生如前所述，本新型微型泵還預(yù)留了血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)端口，工作模式切換信號(hào)可由血糖監(jiān)測(cè)信號(hào)來(lái)確定。原則上講，任意切換規(guī)則都可以方便地應(yīng)用于本微型泵。本發(fā)明只介紹兩種切換規(guī)則比例型切換規(guī)則
權(quán)利要求
1.一種切換輸注胰島素和胰高血糖素的智能微型泵，其特征在于其包括如下部件一個(gè)公用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于提供儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)中輸注藥物和活塞回位的動(dòng)力來(lái)源；兩套相互獨(dú)立的儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)，用于分別存儲(chǔ)和輸注胰島素和胰高血糖素，其分別包括有一推動(dòng)藥物流動(dòng)的活塞；一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)上述兩套系統(tǒng)間工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換的杠桿齒輪結(jié)構(gòu)；一個(gè)用于決定上述兩套系統(tǒng)之間切換的管理單元；輸入血糖監(jiān)測(cè)信息的接口與管理單元相連；一個(gè)公用針頭，用于輸注藥物；一個(gè)雙通道的導(dǎo)管，用于連接兩套儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)和公共針頭，其為含有兩個(gè)并行通道的導(dǎo)管，導(dǎo)管中的每一個(gè)通道的輸入口分別連接至上述的一套儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)，輸出口同時(shí)連接至公共針頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型泵，其特征在于公用驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用微型驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型泵，其特征在于杠桿齒輪結(jié)構(gòu)包括與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸相連接的電機(jī)齒輪，兩個(gè)分別連接到所述的兩套儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)中活塞的儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪，兩端布置有兩個(gè)杠桿齒輪的杠桿齒輪裝置支架；杠桿齒輪裝置支架可繞其中點(diǎn)旋轉(zhuǎn)， 當(dāng)處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，上述的齒輪均不嚙合；當(dāng)處于工作狀態(tài)時(shí)，杠桿齒輪裝置支架旋轉(zhuǎn)，杠桿齒輪裝置支架一端的杠桿齒輪分別與電機(jī)齒輪和一個(gè)儲(chǔ)液和輸注系統(tǒng)齒輪哨合，將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿齒輪裝置支架另一端的杠桿齒輪遠(yuǎn)離電機(jī)齒輪和另一個(gè)儲(chǔ)液和輸注系統(tǒng)齒輪；儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)的活塞上設(shè)置有螺紋與儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪咬合，將儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的上下移動(dòng)；通過(guò)杠桿齒輪裝置支架的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪位置的變換，使得電機(jī)齒輪分別獨(dú)自帶動(dòng)兩套儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)的活塞運(yùn)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)工作狀態(tài)的切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型泵，其特征在于杠桿齒輪裝置支架中點(diǎn)固定，兩端側(cè)面布置磁性材料，在對(duì)應(yīng)這兩側(cè)磁性材料的位置布置有兩個(gè)帶有鐵心的螺線(xiàn)管，螺線(xiàn)管通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)所述的磁性材料產(chǎn)生吸引或排斥的作用，推動(dòng)杠桿齒輪裝置支架旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型泵，其特征在于在杠桿齒輪裝置支架每一端杠桿齒輪與其他齒輪嚙合位置設(shè)置有用于保障嚙合穩(wěn)定的卡住杠桿齒輪裝置支架的卡槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型泵，其特征在于儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪的一側(cè)設(shè)置有光源，另一側(cè)設(shè)置有光傳感器，儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪上設(shè)置有通孔，通孔兩側(cè)的光源與光傳感器距離齒輪旋轉(zhuǎn)軸的距離恰好等于通孔到齒輪旋轉(zhuǎn)軸的距離，光源、光傳感器、通孔共同用于檢測(cè)儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)齒輪的旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而得到活塞的推進(jìn)速度和注液速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型泵，其特征在于本發(fā)明還包括一個(gè)輸入血糖監(jiān)測(cè)信息的接口 ；所述的輸入血糖監(jiān)測(cè)信息的接口與血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CGMS或者血糖儀的通訊，或者手動(dòng)輸入血糖值，管理單元與輸入血糖監(jiān)測(cè)信息的接口相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微型泵，其特征在于管理單元中安裝了含有切換規(guī)則的軟件，切換規(guī)則軟件包括胰島素注射模塊與胰高血糖素注射模塊；管理單元的輸入端連接至所述的光傳感器，管理單元的控制端連接至所述的電機(jī)、所述的兩個(gè)螺線(xiàn)管、所述的光源。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型泵，其特征在于所述的公用針頭是一個(gè)雙入口/單出口的針頭，它的兩個(gè)入口分別與所述的雙通道導(dǎo)管的某一個(gè)通道連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型泵，其特征在于在所述的雙通道的導(dǎo)管每一個(gè)通道與針頭接口的地方分別安裝有微型單向閥門(mén)，控制藥液的單向流動(dòng)。
全文摘要
一種切換輸注胰島素和胰高血糖素的智能微型泵，屬于醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，能夠有效的將患者的血糖穩(wěn)定在安全的范圍內(nèi)，可以廣泛適用于1型、2型、特殊型及妊娠型糖尿病患者。本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)了一種基于切換控制理論的同時(shí)輸注胰島素和胰高血糖素的智能方法。本發(fā)明由一個(gè)公用的電機(jī)和針頭以及兩套相對(duì)獨(dú)立的儲(chǔ)藥和輸注系統(tǒng)組成，在正常模式下向患者注射胰島素，在特殊模式下切換注射系統(tǒng)向患者注射胰高血糖素。在功能上它從僅僅為患者輸注一種治療藥劑擴(kuò)展到能分別輸注兩種不同的治療劑，因此本多功能微型泵與已有的相應(yīng)技術(shù)相比，具有集成度高、安全性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠顯著提高血糖控制效果。
文檔編號(hào)A61M5/142GK102600526SQ20121006177
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者王友清, 謝宏志 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)