专利名称：便携式智能胰岛素治疗泵及其控制模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及高度集约化的以现代电子技术为基础的便携式多功能智能胰岛 素泵及其控制模型。特别是，本发明涉及多功能智能胰岛素泵中集成血糖监测 及胰岛素输注装置，并通过内置的与外部单元通信器材有通用协议的关联系统。
背景技术：
人为干预糖尿病患者的胰岛素生理量值，是目前治疗糖尿病和其它胰岛素缺 乏症的主要手段。目前主要有药物刺激自体分泌；直接补充胰岛素两大类，其 中直接补充的形式有注射和口服(尚未定型)两种。胰岛素泵是一种可以在规 定的时间自动给予规定量值的胰岛素的糖尿病或其他胰岛素缺乏症的医疗器 材，它实现了胰岛素的自动补充，基本上可以满足理想化、稳定型糖尿病患者 的治疗需求。但是，由于人体的血糖值是一种受多种因素影响的、动态的、随 机的变化值，而目前的各类胰岛素泵均无法对人体血糖数值自动实施实时监控 和针对人体需求动态给量，所以无法做到真正的满足患者的健康、治疗需要。因此，有必要开发一种能够对人体血糖值自动实施实时监控，并针对血糖 量值及时补充所需量的胰岛素治疗泵，达到对人体血糖的动态控制，确保血糖 维持在一个适合人体健康的理想水平。因此，智能胰岛素泵不但可以避免发生 高血糖或低血糖给人体造成的损伤，还可以极大的、安全的提高糖尿病患者的 生活质量，降低以致避免各种并发症的发生几率，使患者接近或达到正常健康 人的寿命值。发明内容提供一种便携式智能胰岛素治疗泵，通过动态监控用户的血糖水平，跟踪 血糖变化量给用户体内输注胰岛素达到治疗糖尿病的方法。便携式智能胰岛素 治疗泵，由一个智能胰岛素泵本体和与其直接相连的一个血糖检测传感器和一 个输注执行器组成。智能胰岛素泵本体通过通讯协议与手机相连，用户可以用 手机控制泵的输注量。智能胰岛素治疗泵还可以进一步包括一个电源和一个电 池。智能胰岛素泵本体包括一个处理器和一个用于存储血糖数据及胰岛素输注 量的历史记录数据的存贮器。血糖检测传感器通过转换器直接与该处理器相连接。同时，处理器通过控制器和驱动机构控制贮液箱的胰岛素向出口供液。向 用户体内直接输注胰岛素的输注执行器通过输液管与出口相连。智能胰岛素泵本体还包括一个监控装置，检测的血糖数据经血糖评估单元 比较，将信息传给振动警示器和蜂鸣器。智能胰岛素泵本体还包括一个血糖及输注信息的显示器。同时，提供用于 接口板，用户控制计量按钮和泵键板。智能胰岛素泵本体包含一个内置的与外部单系统通信器材，例如手机，有 通用协议的控制系统。泵的处理器通过通用通讯协议及无线接口与用户手机通 讯。手机屏幕即可显示血糖值，又可通过手机键控制胰岛素的输注。智能胰岛素泵根据用户自身血糖的变化特性曲线及正常血糖的基础量，动 态监控用户的血糖水平，计算监测血糖的误差，建立输注泵控制模型。当血糖 含量超过允许范围时，控制器将发出指令，驱动机构将贮液箱中的胰岛素通过 管道，利用输注执行器将胰岛素注入用户体内。智能胰岛素泵的控制模型，输注的逻辑关系采用不同优先等级，人:[:优先级-^ 5. 8标准控制级 - 日定量级根据人的正常生理需求，保持人体血糖含量在标准误差范围之内。根据医 学试验，正常人的血糖含量在5.8，人体允许的误差范围为士0.2。当人体血糖 含量在允许范围之外^6.0，或者《5.6，开始报警。建立胰岛素供给的数学模型，如图3所示。设t时刻，血糖检测传感器得到的实测血糖曲线上A。点的血糖监测值为5.8， 当到tA时刻时，A点的实测血糖值为VA，曲线的斜率为k。 则:VA=k(tA-t。)+5.8血糖变化值A V= VA-5. 8=k (tft。)由于人体的特性不同，胰岛素分泌量与血糖含量的关系为一特定曲线。 Q=cV这里，c为常数，需要根据各用户的特点标定。 胰岛素的输注量AQ=CAV 所以，AQ=C k(tA-1。)若I AV I <0.2，则不报警，属于正常允许范围； 若I AV I =0.2，则报警，但输注泵不启动；若| AV|〉0.2，则报警，同时输注泵启动，根据检测的血糖值变化量及输 注泵控制模型向用户体内输注胰岛素。实时检测从传感器获得数据，并在处理中与标准值比较，便携式智能胰岛素泵模拟人体胰岛素的分泌，输注胰岛素包括基础输注量 和餐前追加量，接近人体的胰脏分泌胰岛素的生理规律。根据实时监控的血糖水平，胰岛素泵闭环控制胰岛素泵的启动，
图1是本发明便携式智能胰岛治疗泵系统组成图，它具有用户血糖实时监 测及胰岛素输注功能。图2是本发明便携式智能胰岛治疗泵的总体机械结构示意图。 图3是本发明的血糖监测及胰岛素输注控制模型图，反映实时监测的血糖 量随时间的变化关系。
具体实施方式
本发明将血糖监视及输注控制功能于一体，采用高度集约化的结构和以现 代电子技术为基础，提供一种便携式多功能智能胰岛素泵及其工作方法。如图1所示，本发明的系统血糖监测和胰岛素输注共用一个处理器和一个 存储器。包含智能胰岛素泵本体l、血糖检测传感器2、血糖数据传输线201、 输注执行器3、输液管301和机壳4组成。该处理器通过转换器单向接收来自处 理血糖检测传感器2的数据，经与基础量比较，生成输注泵控制模型，同时通 过控制器控制驱动机构动作，控制输注执行器的输注量。此外还通过通讯协议 与单体通信器材，例如手机通信，实现胰岛素输注的遥控功能。存储器用于存储实施检测的血糖量、贮液箱的贮液量、胰岛素的输注量、 基础量数据、用户键入的数据、测量的日期和时间及输注的日期和时间。转换 器主要进行A/D转换、放大，将血糖检测的信号转换成处理器能处理的数字信 号。监控装置实时从处理器接收血糖值及贮液箱胰岛素量值。当血糖值超过允许 范围或贮液箱胰岛素量少于设定值时，发出振动警示或声音警示，提示用户采 用相应措施。血糖评估单元用于对用户实时的血糖值进行评估，胰岛素控制模型系数的确定。控制器完成A/D、 D/A转换及信号方法功能。即将驱动机构的位置信息传给 处理器，同时将处理器计算得到的胰岛素输注量转换成相应的信号，传递给驱 动机构。驱动机构根据要求的输注量将贮液箱的胰岛素压出。贮液箱内有液面传感器，监测胰岛素的量， 一旦过少，及时通过报警装置发 出警示信息。输注执行器将由输液管传输的胰岛素直接注入用户体内。显示器实时显示用户的血糖值，泵的工作状态，血糖历史记录及胰岛素输注 记录数据。智能胰岛素泵本体的处理器用通用通讯协议与无线接口相连，采用蓝牙技术 用户可以在手机屏幕上査看自己的血糖信息、泵的工作状态，血糖历史记录及 胰岛素输注记录数据。并通过短信方式，控制胰岛素的输注。智能胰岛素泵本体的机壳4为塑料材料。如图2所示，为本发明便携式智能胰岛治疗泵的机械结构示意图。便携式智 能胰岛治疗泵由机械本体1、血糖检测传感器2、输注执行器3、机壳4、连接 血糖检测传感器和本体的数据线201、向输注执行器3输送胰岛素的输液管301 组成。机械本体将除血糖传感器和执行器的所有器件集成于一体。为了避免胰 岛素的输注影响血糖检测精度，要求安装与身体表面的血糖检测传感器和输注 执行器的最小距离为250毫米。 一般安装在不易脱落的部位。图3展示了根据实测血糖值，建立用户输注控制曲线的方法。横坐标表示时 间，纵坐标表示用户血糖值。曲线的斜率表示用户血糖的变化率，用户的血糖 量与用户体内的胰岛素水平成正比。具体系数由于每个人个体的差异有所不同， 需要进行标定。
权利要求
1. 一种高度集约化的以现代电子技术为基础的便携式多功能智能胰岛素泵及其控制模型。便携式智能胰岛素治疗泵，包括一个智能胰岛素泵本体、血糖检测传感器和输注执行器，血糖检测传感器与胰岛素泵本体用数据线直接相连；输注执行器与胰岛素泵本体用输液管直接相连。智能胰岛素泵本体通过通讯协议与手机相连，用户可以用手机网络实现远程医疗的资源共享。
2、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵本体，其特征在于集血糖监控功 能与胰岛素输注功能于一体。由一个处理器和一个存储器完成血糖检测数 据处理、存储、分析及输注胰岛素控制。
3、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵本体，其特征在于血糖检测传感 器数据经转换器直接进入处理器处理、分析，同时由与处理器直接相连的 血糖评估单元进行综合分析。
4、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵本体，其特征在于通过内置的血 糖监控装置，及振动警示器和蜂鸣器发出血糖值的警示信息。
5、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵本体，其特征在于处理器根据血 糖检测纸及标定得到的输注泵控制模型，通过控制器、驱动机构将贮液箱 中的胰岛素经输注管，通过输注执行器注入用户体内。
6、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵本体，其特征在于可以实时显示 血糖含量及每日输注量及输注泵的工作状态。
7、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵本体，其特征在于可以通过计量 按钮及泵键板，控制泵的输注量。
8、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵本体，其特征在于为一个内置的 与外部单系统通信器材，例如手机，有通用协议的控制系统。泵的处理器 通过通用通讯协议及无线接口与用户手机通讯。手机屏幕即可显示血糖值， 医生又可通过手机网络为不同地域的病人提供指导和病情监控。
9、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵，其特征在血糖检测传感器和一 个输注执行器在用户体表安装的距离大于或等于250毫米。
10、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵的控制模型，其特征在于输注的 逻辑关系采用三个等级。人工优先级 -5. 8标准控制级-^日定量级
11、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵的工作方法，其特征在于根据人 的正常生理需求，保持人体血糖含量在标准误差范围之内。根据医学试验，正常人的血糖含量在5.8，人体允许的误差范围为士0.2。当人体血糖含量^ 6.0，或者人体血糖含量《5.6，开始报警并控制泵的工作。
12、 根据权利要求1所述的一种智能胰岛素泵的控制模型，其特征在于输注胰 岛素包括基础输注量和餐前追加量，根据实时检测的血糖值及人体特征， 决定实时的胰岛素输注量。
全文摘要
本发明提供一种高度集约化的以现代电子技术为基础的便携式多功能智能胰岛素泵及其控制模型，由一个智能胰岛素泵本体和与其直接相连的一个血糖检测传感器和输注执行器组成。通过动态监控用户的血糖水平，跟踪血糖变化量输注胰岛素治疗糖尿病。胰岛素泵本体通过通讯协议与手机相连，用户可以用手机控制输注量。根据用户自身血糖的变化特性及正常血糖的基础量，计算监测血糖的误差，建立输注泵控制模型。当血糖含量超过允许范围时，控制器将发出指令，驱动机构将贮液箱中的胰岛素通过管道，利用输注执行器注入用户体内。本发明是一个完整的，一体化的，具备防水、抗腐蚀、防震动、低耗电能，不影响正常生活、可以基本正常工作的新型胰岛素治疗仪。
文档编号A61M5/00GK101254322SQ20081000006
公开日2008年9月3日 申请日期2008年1月7日 优先权日2008年1月7日
发明者力 杨, 王仪明 申请人:力 杨