專利名稱：壓電驅動便攜式胰島素注射泵的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓電驅動便攜式胰島素注射泵，尤其是一種壓電電機驅動的
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：
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，而我國糖尿病患者已多達4100萬居世界第一，糖尿病已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。[0004] 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的實用新型專利，其腔體結構密封性不好，注射倉和驅
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的實用新型專利，它不可避免的要設計相應的減速和傳動機構因而總體結
構龐大復雜，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。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對以上不足之處，提出一種壓電驅動便攜式胰島素注射泵。該泵采用新型壓電電機驅動，及無線通訊方式接受血糖儀發(fā)送的信號。[0008] 本實用新型具體是采用以下技術方案實現(xiàn)的 —種壓電驅動便攜式胰島素注射泵，包括五大部分泵殼體、注射裝置、驅動裝置、
3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，形成一中空結構，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，和功能按鍵；下層的內(nèi)部空間設置所述的注射裝置、驅動裝置、電源裝置，其側面開有觀測窗口 。 該注射裝置包括注射倉、儲藥器、注射活塞、輸液管接頭。其中注射倉外形呈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)部安裝儲藥器，注射倉和儲藥器都是
透明的，通過位于殼體上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，頭部開口處設有外螺紋與輸液管接頭的內(nèi)螺紋配合。 該驅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)設旋轉編碼器與力傳感器。驅動裝置有兩種
布置方式 方式1 :驅動裝置位于注射裝置之后，電機動子直接與注射活塞連接，可推動注射活塞完成藥物注射。 方式2 :驅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；驅動裝置中電機動子輸出的位移可驅動注射倉中注射活塞運動完成藥物注射；驅動裝置中的旋轉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 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。 本實用新型具有以下優(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動從而結構精簡，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。本實用新型結構優(yōu)化，操作安全簡便，外形友好，功能全面。

圖1為本實用新型采用驅動方式1的剖視圖。[0021] 圖2為本實用新型采用驅動方式2的剖視圖。[0022] 圖3為驅動方式1的示意圖。
4[0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030][0031][0032][0033]
圖4為驅動方式2的示意圖。
圖5為本實用新型的整體結構示意圖。
圖6為本實用新型的控制電路板原理框圖。
圖7為本實用新型的軸側圖。
圖中標號及符號說明如下
1、泵殼體2、電池3、電池倉4、0型密封圈
5、螺紋塞9、0型密封圈13、注射活塞17、尾座21、液晶保護罩
6、正極10、輸液管接頭14、0型密封圈18、驅動倉22、功能按鍵
7、負極 8、0型密封圈
11、儲藥器 12、注射倉
15、電機動子 16、電機定子
19、推桿 20、控制電路板
(五)具體實施防式 下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。 如圖1 2所示，在泵殼體1 一側設有電池倉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 —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0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。[0038] 在注射倉12后面設有驅動倉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[0039] 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1不同的是，驅動倉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，分別為兩種驅動裝置的布置方式的立體圖方式1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。[0042] 如圖5所示為本實用新型的結構示意圖，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所示為本實用新型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所示為本實用新型的軸側圖，圖中螺紋塞5上設有凹槽，可插入硬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。
權利要求壓電驅動便攜式胰島素泵，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(13)、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動的直 線電機，無中間傳動或減速機構。
3. 根據(jù)權利要求l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， 一端開有螺紋和凸緣，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)。
專利摘要本實用新型壓電驅動便攜式胰島素泵，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。本實用新型具有防水性能高、無噪聲、結構優(yōu)化、操作安全簡便、外形友好，成本低廉等特點。
文檔編號A61M5/00GK201481927SQ20092017294
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權日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