专利名称：胰岛素泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医用装置，更确切地说是涉及一种胰岛素泵，用于自动地为佩带胰岛素泵的糖尿病患者定时定量地输注胰岛素。
背景技术：
胰岛素泵是模拟胰腺向人体输注胰岛素的装置，以极高的精度自动定量地向人体输注胰岛素，从而使糖尿病患者24小时保持血糖平稳。
专利号为99255511.6、名称为“胰岛素泵”的中国专利，公开了一种胰岛素泵的设计方案，由控制装置、动力装置和输注装置构成。控制装置主要包括键盘、显示器和一中央处理单元及其外围电路；动力装置主要包括电机、传动装置和直线运动机构；输注装置则是一注射器。控制装置按设置程序向动力装置发出指令并检查指令的执行情况，动力装置根据指令产生动作，带动输注装置的活塞在针筒内作伸缩运动，推动注射器向导管内输注胰岛素药液，一端与导管连接的留置针留置在人体皮下，使药液定时定量地注入人体内。活塞在针筒内的伸缩运动通过控制电机的正反转实现。
在使用胰岛素泵前需要测量人体24小时中的血糖变化曲线，再根据该曲线制定出胰岛素的输注方案，将输注方案转换成一组数据输入控制装置的中央处理单元中，中央处理单元将按该输注方案控制动力装置和输注装置动作，定时定量地将胰岛素输注入人体内。
电机上带有电机码盘，用于向中央处理单元发送转动位置信号，该信号持续时间正比于胰岛素的输送量，中央处理单元监测该输送量，当达到设定的要求时，中央处理单元控制停止输注。
临床要求胰岛素泵有极高的可靠性，因为如果控制失灵将会产生极严重的后果，甚至导致患者死亡。然而胰岛素泵是一种机电设备，虽然可以通过选用最好的部件来保障它的高可靠性，但仍难免出现故障。分析其故障状态时对患者产生的危害，即多输注与少输注对人体危害的比较，结论是多输注的危害远大于少输注。体现在设备上，在采用电机为动力源的情况下，安全性控制的关键在于避免电机常转不停。
按上述专利技术设计的胰岛素泵，难以避免在中央处理单元(单CPU)发生故障产生控制错误时会发生多输注的情况，和在电机运转受一个开关控制时，也无法避免在开关有短路故障时出现多输注的情况。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种胰岛素泵，对现有单CPU控制的胰岛素泵进行改进设计，进一步提高胰岛素泵的可靠性，避免发生多输注的情况。
本实用新型的发明目的是通过以下技术方案实现的一种胰岛素泵，包括控制装置、动力装置和输注装置，动力装置包括电机和与电机轴联的直线运动机构，其特征在于所述的控制装置包括主CPU、辅CPU、第一控制开关、第二控制开关和电机转动圈数检测装置；主CPU连接辅CPU，主CPU向辅CPU发送包括当前输注量的控制命令，辅CPU向主CPU反馈当前电机运转圈数信号，供主CPU监测输注量；第一控制开关与第二控制开关串接在电机的电源电路中，主CPU输出端连接第一控制开关的控制端，辅CPU输出端连接第二控制开关的控制端；所述的电机转动圈数检测装置将电机的运转圈数信号输送给辅CPU。
所述的控制装置还包括输入键盘、输出显示器和数据存储器，分别与所述的主CPU连接。
所述的控制装置还包括一编程端口，与所述的辅CPU连接，供上位微机向辅CPU装入程序、用户数据或读出用户数据。
所述的控制装置还包括一蜂鸣器，与所述的辅CPU连接。
所述的第一控制开关及第二控制开关分别由两个用于控制电机正转与反转的开关组成。
本实用新型的胰岛素泵，数据存储器中存储有控制与检测设备工作的软件程序；因人而异的输注数据可以通过编程端口输入辅CPU，并通过主、辅CPU间的通信传入主CPU并存储在数据存储器中。主CPU根据程序设定的输注时间与输注量控制第一开关闭合，同时启动辅CPU动作，由辅CPU控制第二开关闭合，第一、第二开关都闭合时电机运转，再通过与电机轴联的直线运动机构控制注射器针筒内的活塞推进，将胰岛素液注入人体内。由于第一、第二开关都由两个开关构成，可用于控制电机正反转，即实现活塞在针筒内的伸缩推进。
本实用新型的胰岛素泵，控制装置采用双CPU，用两个CPU分别控制电机供电的第一、第二开关，即使一个开关发生故障，如短路，或者一个CPU发生了控制错误，如常输注，另一控制开关或者CPU仍然能够控制切断电机电路，停止输注；两个CPU采用各自的计算方法，主CPU将输注量换算成输注时间，控制第一开关的闭合时间，辅CPU将输注量换算成电机的运转圈数，控制第二开关的闭合时间，只有当两个开关都闭合时电机才运转；两个CPU采用各自的控制方法，主CPU测量电机的运转时间，超过运转时间即断开第一开关，辅CPU测量电机的运转圈数，超过运转圈数即断开第二开关，两个开关中只要有一个开关断开，电机即断电停止运转。
两个CPU采用不同的控制程序，而不是如传统的主备份设计方案哪样采用相同的控制程序，可以防止在程序出错时造成两个CPU同时出错，和防止在反馈信号失灵时造成两个CPU同时出错。两个CPU之间进行自测与互测，共同控制电机运转，电机带动直线传动机构，直线传动机构又推动活塞在针筒内伸缩，使药液按预定的剂量和方式注入人体内。
由此可见，本实用新型的采用双CPU双开关控制的胰岛素泵，其技术方案相对于背景技术的单CPU、单开关控制的胰岛素泵，动作可靠性得到了有效的提升。
图1是本实用新型双CPU控制的胰岛素泵的电原理框图；图2是按图1原理设计的双CPU控制的胰岛素泵的实施电路框图；图3是按图2原理设计的双CPU控制的胰岛素泵的实施电路图。
具体实施方式
下面结合实施例附图进一步说明本实用新型的技术方案。
参见图1，是本实用新型双CPU控制的胰岛素泵的原理性结构框图。包括主CPU1、辅CPU2，第一开关K1、第二开关K2、电机M和电机码盘N。
第一、第二开关K1、K2串接在电机M的VCC电源回路中，当K1、K2同时闭合时，电机M运转，K1、K2中只要有一个断开则电机M停转。主CPU1控制第一开关K1的闭合与断开，辅CPU控制第二开关K2的闭合与断开。两个CPU分别控制电机供电的两个开关，即使一个开关坏了(短路)，或一个CPU发生常输注的控制错误，另一个CPU仍然能在预定的情况下控制开关切断电机的电源电路，停止输注。
主CPU1在输注时间到时，将相应的输注量换算成控制电机运转的时间，控制第一开关K1闭合，同时将相应的输注量通知辅CPU2，辅CPU2将该输注量换算成控制电机M运转的圈数，控制第二开关K2闭合。
主CPU1检测电机运转的时间，当检测的电机运转时间达到所换算的电机运转时间时，控制第一开关K1关断；电机码盘N将电机的运行状态反馈给辅CPU2，供辅CPU2检测电机运转的圈数，当检测的电机运转圈数达到换算的电机运转圈数时，辅CPU2控制第二开关K2关断。
参见图2，图中除计算机外的部分是按图1原理设计的双CPU控制的胰岛素泵的实施电路框图。所设置的键盘21用于调整输注量及输注时间，及用于控制显示输注记录等。所设置的显示器23用于显示提示信息、警告信息及输注的历史记录等。所设置的存储器22用于存储输注程序、检测程序、输注方案数据等。编程端口24用于在不拆开装置的情况下，通过与上位计算机连接，更新程序和读取数据。所设置的蜂鸣器25用于装置报警和音响提示等。
开关K1-1、K1-2组成第一开关K1，开关K2-1、K2-2组成第二开关K2，如K1-1、K2-1同时闭合，电机M正转；则K1-2、K2-2同时闭合时，电机M反转，反之也一样。
参见图3，是按图2原理设计的双CPU双开关控制的胰岛素泵的实施电路图。
主CPU采用集成芯片U1(MSP430X14X)，辅CPU采用集成芯片U2(MSP430X14X)，三极管Q6构成开关K1-1，三极管Q3构成开关K2-1，三极管Q7构成开关K1-2，三极管Q4构成开关K2-2，利用二极管Q9、Q10的箝位作用进行开关互锁，即Q6导通时确保Q4截止，Q7导通时确保Q3截止，反之也一样。存储器采用集成芯片U3(25645)，与主CPU U1连接，集成芯片U4(IMP803)是背光器件，集成芯片U5(76930)是电源模块。三极管Q1与蜂鸣器LS1与辅CPU U2连接，用于报警和音响提示。按键Szhu1、Sfu2、Sjia3、Sjian4是键盘中各键位。模块J1(CON30)为液晶显示器。
接插件JP1用于连接电机，其中1、6端连接三极管Q3、Q7集电极和三极管Q6、Q4集电极，再通过接插件JP1连接电机线圈；其中的3、4端连接辅CPU U2，用于反馈电机的运转圈数；其中的5端连接三极管Q2，Q2为电机码盘提供电源回路。
接插件JP2用于连接电池，接插件JP4、JP3各为主、辅CPU的编程端口，在装置初期调测时用于输入程序与数据，其中的接插件JP3还可在不拆开装置的情况下，通过上位微机向辅CPU 2输入更新程序和用户数据。图中光电耦合器件0P1(SG2BC)是一位置检测装置，用于推板定位。
直线传动装置可采用精密的丝杠与丝母，丝母与活塞联接；也可采用齿轮与齿条，齿条与活塞联接。
本实用新型的胰岛素泵，控制采用两个CPU，电机采用两个控制开关，避免某个开关短路时电机不受控制的情况发生；给两个控制开关增加互锁电路，保证在误操作时不会产生故障；两个CPU各采用一套控制程序共同控制电机，一套控制电机的转动圈数，另一套控制电机的动作时间，两套程序必须完全吻合才能完成电机的一次动作，实施一次输注，因而有极高的可靠性。
本实用新型在实施时，控制装置、动力装置与输注装置可全部设置在一个小盒内，并内设电池与储液罐，仅用导管连接留置针。
权利要求1.一种胰岛素泵，包括控制装置、动力装置和输注装置，动力装置包括电机和与电机轴联的直线运动机构，其特征在于所述的控制装置包括主CPU、辅CPU、第一控制开关、第二控制开关和电机转动圈数检测装置；主CPU连接辅CPU，主CPU向辅CPU发送包括当前输注量的控制命令，辅CPU向主CPU反馈当前电机运转圈数信号，供主CPU监测输注量；第一控制开关与第二控制开关串接在电机的电源电路中，主CPU输出端连接第一控制开关的控制端，辅CPU输出端连接第二控制开关的控制端；所述的电机转动圈数检测装置将电机的运转圈数信号输送给辅CPU。
2.根据权利要求1所述的一种胰岛素泵，其特征在于所述的控制装置还包括输入键盘、输出显示器和数据存储器，分别与所述的主CPU连接。
3.根据权利要求1所述的一种胰岛素泵，其特征在于所述的控制装置还包括一编程端口，与所述的辅CPU连接，供上位微机向辅CPU装入程序、用户数据或读出用户数据。
4.根据权利要求1所述的一种胰岛素泵，其特征在于所述的控制装置还包括一蜂鸣器，与所述的辅CPU连接。
5.根据权利要求1所述的一种胰岛素泵，其特征在于所述的第一控制开关及第二控制开关分别由两个用于控制电机正转与反转的开关组成。
6.根据权利要求1所述的一种胰岛素泵，其特征在于所述的电机转动圈数检测装置是一电机码盘。
专利摘要本实用新型是一种胰岛素泵，对现有单CPU控制的胰岛素泵进行改进设计，以提高产品可靠性，避免发生多输注。包括控制装置，由电机、直线运动机构构成的动力装置和输注装置。控制装置包括主、辅CPU，第一、第二控制开关和电机转动圈数检测装置。主、辅CPU互连；第一、第二控制开关串接在电机的电源电路中，主CPU控制第一控制开关，辅CPU控制第二控制开关；电机转动圈数检测装置将电机的运转圈数信号输送给辅CPU。主CPU将输注量换算成输注时间，控制第一开关的闭合时间，辅CPU将输注量换算成电机的运转圈数，控制第二开关的闭合时间，只有当两个开关都闭合时电机才运转。两个CPU采用不同的控制程序，防止在程序出错或反馈信号失灵时造成两个CPU同时出错。
文档编号A61M5/00GK2669872SQ200320121968
公开日2005年1月12日 申请日期2003年11月21日 优先权日2003年11月21日
发明者王勤, 勤 王 申请人:王勤, 勤 王