胰岛素泵的设计基础与性能实现

2010-10-01 20:44:10来源: 电子系统设计

  胰岛素泵用于精确控制糖尿病患者的胰岛素注射量,病情比较严重的患者每天可能需要多次注射胰岛素以维持合理的血糖值。胰岛素泵能够改善患者的生活质量,通过合理控制血糖降低患者由于长期患病出现并发症的隐患。胰岛素泵固件设计允许调节注射器的注射速率,根据患者进食、睡眠和锻炼情况调节胰岛素的注射量。胰岛素放置在用户可更换的针管内,针管置于泵体内,这样就构成一个带活塞的专用注射器,活塞可以在胰岛素泵的控制下缓慢压下。针管出口连接到一个软管,胰岛素通过软管注入患者皮下(通常在腹部)。

  血糖仪通过皮下传感器提供实时的血糖指标对糖尿病患者进行连续监测。每更换传感器一次可以使用若干天,这使得患者无需重复采集血样。未来的发展趋势是进一步完善血糖检测、响应机制以及自动调节胰岛素用药量整个环路的协同性。

FDA对医疗设备的监管

  胰岛素泵是一种便携式医疗设备,在美国,胰岛素泵的设计和生产受美国食品药品管理局(FDA)的监管。这意味着它的设计架构必须符合相关文件的要求,它们的性能必须满足PDA

  严格的条例规定以及开发测试、生产测试、现场维护等要求(图1)。

图1:胰岛素泵原理框图。
图1:胰岛素泵原理框图。

  该设备还必须具备自测试和故障指示功能,这意味着需要额外的支持电路和元件来完成自检功能。

  考虑到获得FDA批准所需要的时间和花费,胰岛素泵厂商需要选择一家以客户为导向、能够严格控制停产政策的芯片供应商,以确保若干年内维持系统厂商的供货。半导体厂商必须

  认识到器件停产对医疗设备厂商造成的严重危害,坚持不懈地将一些旧的产品移植到新的产品线,建立晶圆库存,提供最后一次采购机会或开发出新的升级替代产品。Maxim极少在

  客户仍有需求的情况下停产某款器件。

便携性

  胰岛素泵属于随身携带的设备,因而必须具备小尺寸、轻便(图2)等特点。典型的胰岛素泵尺寸约为2×3×0.75英寸,重量只有2盎司或4盎司。这种小型化需求,使得设计人员在选

  择元器件时必须将尺寸、功耗作为优先考虑的因素。

  为节省空间,系统设计人员需要高度集成、超小封装的器件。例如,芯片级封装(Maxim的UCSP封装)和晶片级封装(WLP)。为使用尺寸尽可能小的电池,设计人员必须尽量降低功耗

、提高效率。如果可能的话,还需把任何没有使用的电路置于关断模式。

图2:典型的电池供电胰岛素泵系统(Medtronic生产的MiniMed Paradigm 522/722)。
图2:典型的电池供电胰岛素泵系统(Medtronic生产的MiniMed Paradigm 522/722)。

  

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关键字:胰岛素泵  血糖仪  电池管理  FDA  I  O

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2010/1001/article_1541.html
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