一種使用磁電阻傳感器的微型導(dǎo)螺桿泵及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微型導(dǎo)螺桿泵，其使用磁電阻傳感器和MCU監(jiān)測(cè)導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)電機(jī)控制器控制反饋控制導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)向和速度，從而控制向病人的輸液速度。此外本發(fā)明中的微型導(dǎo)螺桿泵可以根據(jù)CGM監(jiān)測(cè)的病人的血糖的濃度控制胰島素的輸液速度。本發(fā)明的微型導(dǎo)螺桿泵具有高靈敏度，高可靠性，低功耗，低成本和方便使用的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種使用磁電阻傳感器的微型導(dǎo)螺桿泵及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械，具體地說(shuō)，涉及一種由微型導(dǎo)螺桿泵驅(qū)動(dòng)的胰島素泵?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著全球范圍內(nèi)糖尿病人的數(shù)量增加，胰島素泵的需求也在增長(zhǎng)。胰島素泵需根據(jù)糖尿病人的需要持續(xù)地注射基本劑量胰島素或注射大劑量的胰島素以糾正飯后血糖過(guò)高的情況。由于胰島素泵可以根據(jù)糖尿病人的基本劑量分布圖注射胰島素，所以病人血液內(nèi)的血糖濃度更能保持相同水平，病人的器官承受較小的壓力。也因前述的原因，胰島素泵必須能夠連續(xù)地注射小劑量的胰島素(大約0.1-1.0cm3/天)，而且，能在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整注射的速度(即基本劑量速度和大劑量速度)，以適于病人的不同需要。正因如此，市場(chǎng)上很多的胰島素泵是使用微型導(dǎo)螺桿泵驅(qū)動(dòng)；由微型導(dǎo)螺桿泵驅(qū)動(dòng)套筒在儲(chǔ)液器內(nèi)移動(dòng)，將儲(chǔ)液器內(nèi)的胰島素輸入病人體內(nèi)。其中，轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)螺桿的電機(jī)是可以精確控制轉(zhuǎn)速的步進(jìn)電機(jī)。一方面使用步進(jìn)電機(jī)的代價(jià)是胰島素泵的高價(jià)，一臺(tái)胰島素泵的價(jià)格可高達(dá)5000美元，其極大地限制了病人的使用。另一方面，步進(jìn)電機(jī)的控制輸液速度的精度取決于的相數(shù)和拍數(shù)，相數(shù)和拍數(shù)越多，其精度越高；步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象；啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大則易丟步或出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象。為了降低胰島素泵的價(jià)格，本發(fā)明將磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器和DC電機(jī)一起使用從而取代步進(jìn)電機(jī)，降低了的胰島素泵的成本，改善了胰島素泵的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是關(guān)于由微型導(dǎo)螺桿泵驅(qū)動(dòng)的胰島素泵，其使用了磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器和 Continuous glucose monitor (CGM,連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀)，配合 Micro Control Unit (MCU,微控制器)反饋控制輸液速度，取代了用步進(jìn)式電機(jī)控制輸液速度的方式。本發(fā)明可以使用其它電機(jī)取代步進(jìn)式電機(jī)，也可以與步進(jìn)式電機(jī)一起使用，提高了胰島素或其它液體的輸液速度的精度和可靠性。
[0004]一種微型導(dǎo)螺桿泵，安裝于泵盒內(nèi)，所述微型導(dǎo)螺桿泵包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)螺桿和與所述導(dǎo)螺桿相連的驅(qū)動(dòng)頭，所述導(dǎo)螺桿在有與導(dǎo)螺桿的螺紋反向的螺紋的螺母中轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)頭推動(dòng)套筒在儲(chǔ)液器內(nèi)移動(dòng)，其特征在于，還包括
與所述導(dǎo)螺桿同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的至少一塊永磁體；
能夠感應(yīng)所述至少一塊永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器，并且所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器在至少一塊永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)單向和飽和區(qū)域內(nèi)；
接收所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的信號(hào)并根據(jù)所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的信號(hào)反饋控制所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)所述導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)向和速度的MCU。
[0005]優(yōu)選地，所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器為雙軸旋轉(zhuǎn)磁傳感器、兩個(gè)正交的單軸旋轉(zhuǎn)傳感器、單軸或雙軸線(xiàn)性磁傳感器中的一種。
[0006]優(yōu)選地，所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器是AMR，GMR或TMR傳感器。[0007]優(yōu)選地，所述永磁體的中心軸線(xiàn)和所述導(dǎo)螺桿的中心軸線(xiàn)穿過(guò)所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的中心。
[0008]優(yōu)選地,所述至少一塊永磁體為一塊一體式永磁體或分體式永磁體，呈圓盤(pán)形、環(huán)形或方形。
[0009]優(yōu)選地，所述至少一塊永磁體為兩塊永磁體，每塊所述永磁體有不同的多個(gè)磁極，所述兩塊永磁體分別位于導(dǎo)螺桿的兩端或成串放置于所述導(dǎo)螺桿的同一端。
[0010]優(yōu)選地，所述MCU通過(guò)電機(jī)控制器控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。
[0011]優(yōu)選地，所述磁電阻傳感器信息管理單元包括監(jiān)控電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)數(shù)單元，計(jì)算導(dǎo)螺桿的直線(xiàn)移動(dòng)位置的導(dǎo)螺桿位置單元和/或計(jì)算套筒在儲(chǔ)液器中的位置的套筒位置單元，計(jì)算儲(chǔ)液器中溶液的體積的溶液體積單元，將所述導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成所述儲(chǔ)液器的輸液速度的磁電阻傳感器信息管理單元。
[0012]優(yōu)選地，所述MCU具有有線(xiàn)和/或無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信互聯(lián)功能。
[0013]優(yōu)選地，所述MCU接收與其相連接的CGM發(fā)出的信號(hào)，并根據(jù)預(yù)置于所述MCU中的CGM查詢(xún)表計(jì)算實(shí)際所需的輸液速度。
[0014]優(yōu)選地，包括比較所述微型導(dǎo)螺桿泵的輸液速度與所述實(shí)際所需的輸液速度的比較單元，所述MCU根據(jù)所述比較單元的比較的數(shù)據(jù)反饋調(diào)整所述導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。 [0015]優(yōu)選地，所述電機(jī)是DC電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
[0016]優(yōu)選地，包括連接所述電機(jī)和所述導(dǎo)螺桿的傳動(dòng)裝置。
[0017]優(yōu)選地，包括滑道或?qū)驐U，所述滑道或?qū)驐U平行于所述的導(dǎo)螺桿，所述驅(qū)動(dòng)頭在所述滑道內(nèi)滑動(dòng)或沿所述導(dǎo)向桿滑動(dòng)。
[0018]優(yōu)選地，包括反后沖裝置，其位于所述導(dǎo)螺桿上。
[0019]一個(gè)制造上述微型導(dǎo)螺桿泵的方法，所述微型導(dǎo)螺桿泵導(dǎo)螺桿和與所述導(dǎo)螺桿相連的驅(qū)動(dòng)頭，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)螺桿正時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)頭推動(dòng)套筒在儲(chǔ)液器內(nèi)移動(dòng)，其特征在于，
將至少一塊永磁體安裝在所述導(dǎo)螺桿上使其可與導(dǎo)螺桿同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在至少一塊永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的單向和飽和區(qū)域內(nèi)的位置；
安裝根據(jù)所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的信號(hào)反饋控所述導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)向和速度的MCU。
[0020]優(yōu)選地，所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器是AMR，GMR或TMR傳感器。
[0021]由于根據(jù)本發(fā)明，可以不使用昂貴的步進(jìn)式電機(jī)，而使用普通DC電機(jī)，因此降低了胰島素泵的成本。此外，低功耗的磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的應(yīng)用也會(huì)降低胰島素泵的功耗，減少充電的頻率，這對(duì)通常是由電池供電的胰島素泵來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的改進(jìn)，方便了使用。綜上，本發(fā)明的胰島素泵具有高靈敏度，高可靠性，低功耗，低成本和方便使用的特點(diǎn)。
[0022]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述。為了能夠更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容實(shí)施本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例并配合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明。本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例詳細(xì)地給出。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為胰島素泵的俯視示意圖；
圖2為永磁體及其磁化方向示意圖；圖3為MCU控制原理圖；
圖4為磁電阻傳感器信息管理單元原理圖；
圖5為轉(zhuǎn)化曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1是微型導(dǎo)螺桿泵或胰島素泵2的俯視示意圖。其包括電機(jī)52，由電機(jī)52驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)螺桿22和驅(qū)動(dòng)頭18，其安裝于泵盒15內(nèi)。泵盒15有盒蓋35。儲(chǔ)液器4有一能夠在其中移動(dòng)的套筒8。鎖緊接口 3 (Luer lock)連接儲(chǔ)液器4和輸液管的接口 5，輸液管的接口 5連接到向病人體內(nèi)輸胰島素的軟管。
[0025]導(dǎo)螺桿22連接電機(jī)52的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在前基座16A上，另一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在后基座16B上。為了能夠帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭18，導(dǎo)螺桿22通過(guò)連動(dòng)桿61連接在驅(qū)動(dòng)頭18上從而將其轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)頭18的平動(dòng)，并可在具有與導(dǎo)螺桿22的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋的螺母7中旋轉(zhuǎn)。螺母7固定于泵盒15上。電機(jī)52通過(guò)可以改變旋轉(zhuǎn)速度的機(jī)械傳動(dòng)裝置，包括一個(gè)或多個(gè)減速齒輪13以及齒輪31，來(lái)帶動(dòng)導(dǎo)螺桿22正時(shí)針或反時(shí)針地在螺母7中轉(zhuǎn)動(dòng)，從而，導(dǎo)螺桿22帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭18沿與滑道17平行的方向呈直線(xiàn)反復(fù)運(yùn)動(dòng)?；?7是允許驅(qū)動(dòng)頭18在其中滑動(dòng)的槽，其平行于導(dǎo)螺桿22。在電機(jī)52，減速齒輪13，齒輪31之間，為了降低成本，也可以使用滑輪和傳動(dòng)帶取代齒輪31和減速齒輪13。反后沖裝置19安裝在導(dǎo)螺桿22上防止齒隙游動(dòng)。
[0026]也可以不使用滑道17，而采用導(dǎo)向桿起穩(wěn)定和導(dǎo)向作用，該導(dǎo)向桿平行于導(dǎo)螺桿22。起穩(wěn)定作用的導(dǎo)向桿可以是一個(gè),也可以是多個(gè)。
[0027]電機(jī)52可以是直流電機(jī)，交流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，或伺服電機(jī)等。
[0028]胰島素泵2還包括磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28和與導(dǎo)螺桿22同軸旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)永磁體30，磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28靜止不動(dòng)并能夠感應(yīng)永磁體30產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
[0029]驅(qū)動(dòng)頭18上有一對(duì)可固定不同直徑的儲(chǔ)液器4位于同一或不同一注射器中心軸線(xiàn)上的儲(chǔ)液器夾子14，用以把住套筒8，所以，當(dāng)導(dǎo)螺桿22在螺母7中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)頭18沿滑道17的方向呈直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)套筒8在儲(chǔ)液器4中移動(dòng)。泵盒15上安裝有一對(duì)針筒夾子12可固定不同直徑的儲(chǔ)液器4位于同一或不同一注射器中心軸線(xiàn)上。
[0030]圖2A為磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28與永磁體30的位置關(guān)系剖面示意圖和圖2B_D為永磁體30的磁化方向不意圖。導(dǎo)螺桿22有一長(zhǎng)軸100,其方向?yàn)閆軸方向，垂直于XY平面，穿過(guò)永磁體30的中心，并與永磁體30共軸。永磁體30的中心軸線(xiàn)和導(dǎo)螺桿22的中心軸線(xiàn)穿過(guò)磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28的中心。磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28是雙軸旋轉(zhuǎn)磁傳感器或者兩個(gè)正交的單軸旋轉(zhuǎn)傳感器，也可以是一個(gè)線(xiàn)性傳感器或雙軸線(xiàn)性傳感器。磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28是AMR，GMR，或TMR傳感器。圖2B，2C和2D顯示了部分適用于本發(fā)明的永磁體。永磁體30的形狀為圓盤(pán)形、環(huán)形或方形，其為一塊一體式永磁體或分體永磁體；永磁體30也可以是兩塊， 每塊永磁體有不同個(gè)數(shù)的多個(gè)磁極。磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28在XY平面的表面面積小于所述永磁體30在XY平面覆蓋的面積。永磁體30被沿直徑或?qū)蔷€(xiàn)方向磁化，并且其磁化方向垂直于Z軸方向或?qū)輻U22的長(zhǎng)軸方向。圓盤(pán)形、環(huán)形永磁體被沿直徑方向磁化，而方形永磁體被沿對(duì)角線(xiàn)方向磁化。永磁體30可以位于導(dǎo)螺桿22上遠(yuǎn)離電機(jī)52 —端,也可以與電機(jī)52在同一端。如果永磁體30是兩塊,貝U兩塊永磁體分別位于導(dǎo)螺桿22的兩端或成串放置于導(dǎo)螺桿22的同一端。永磁鐵30可以位于磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28附近，也可以遠(yuǎn)離。如果兩塊永磁體成串放置于導(dǎo)螺桿22的同一端，磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28可以位于導(dǎo)螺桿附近也可以遠(yuǎn)離。磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28位于永磁體30的磁場(chǎng)單向并飽和區(qū)域內(nèi)。
[0031]圖3是MCU 50的控制原理圖。胰島素泵2包括MCU 50，它從磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28接收信號(hào)，并通過(guò)與其相連的電機(jī)控制器/電機(jī)控制單元48控制電機(jī)52的轉(zhuǎn)向和速度。此外，MCU 50還與操作鍵盤(pán)56，顯示器60和電池64相連。顯示屏60和鍵盤(pán)56位于盒蓋35上。
[0032]電機(jī)控制器48還用于監(jiān)控磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28的輸出信號(hào)，如果發(fā)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的套筒位置和輸液速度，電機(jī)控制器48就會(huì)激發(fā)與其相連接的警報(bào)器54。
[0033]MCU 50將需要胰島素泵2使用者知道的信息顯示在顯示屏60上。使用者也能通過(guò)與MCU50相連的鍵盤(pán)56與胰島素泵2交流。MCU50與力傳感器相連51，力傳感器51可以檢測(cè)施加于儲(chǔ)液器4上的力，當(dāng)該力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，力傳感器51就會(huì)通過(guò)電機(jī)控制器48激發(fā)警報(bào)器54。力傳感器51的典型設(shè)計(jì)是橋式結(jié)構(gòu)，使用模擬信號(hào)-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換(ADCs)與差分可編程的增益放大輸入或ADCs與用于信號(hào)調(diào)節(jié)的外置的差分儀器放大。
[0034]電池64提供電器元件和電機(jī)52所需的電力。電量顯示依賴(lài)于簡(jiǎn)單的電池電壓或溫度傳感器27。電壓或溫度的讀數(shù)在ADC 23數(shù)字化。MCU 50將會(huì)接收數(shù)字化后的數(shù)據(jù)后處理這些數(shù)據(jù)并使用預(yù)存的查詢(xún)表決定剩余的電量。電量顯示在顯示屏60上；當(dāng)電量過(guò)低時(shí)，警報(bào)器54就會(huì)發(fā)出警報(bào)。 [0035]與電池64相連的電力管理單元66在關(guān)掉電力供應(yīng)或當(dāng)胰島素泵2不使用時(shí)，將其轉(zhuǎn)換成低功耗的狀態(tài)。
[0036]在多電壓的體系中，最簡(jiǎn)單地產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)的方法是監(jiān)視邏輯電源。在上電時(shí)，邏輯電壓升至高于它的門(mén)檻值，與電力管理單元66相連的多電壓監(jiān)控復(fù)位看門(mén)狗59開(kāi)始復(fù)位階段，確保按順序開(kāi)啟MCU50。只要主機(jī)的電源的電壓在規(guī)定的規(guī)格內(nèi)，多電壓監(jiān)控復(fù)位看門(mén)狗59繼續(xù)檢測(cè)任何可能短時(shí)間的電力供應(yīng)問(wèn)題或停電。市場(chǎng)上現(xiàn)有的多電壓監(jiān)控復(fù)位看門(mén)狗59能監(jiān)測(cè)兩個(gè)，三個(gè)，甚至四個(gè)供電電壓。
[0037]當(dāng)使用者輸入信息時(shí)，應(yīng)有視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)信號(hào)。顯示屏60提供胰島素的劑量和輸液速度，剩余的電量，時(shí)間和日期，提示和系統(tǒng)的警報(bào)(即堵塞或剩余胰島素量低)。顯示屏60也會(huì)在上電時(shí)提供自測(cè)的信息。聲播器33必須有自測(cè)功能，這種自測(cè)功能可以通過(guò)間接地監(jiān)視微型喇叭的阻抗或在微型喇叭旁放一個(gè)擴(kuò)音器，接受聲音，以確認(rèn)聲音是在合適的水平。與聲播器33連接的自動(dòng)放大器35用于調(diào)整音量。顯示屏60可以是觸摸屏；如果顯示屏60是觸摸屏，其最好置于盒蓋35的內(nèi)側(cè)。
[0038]胰島素泵2要求，當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，規(guī)定的時(shí)間到了或任何需警報(bào)的事件發(fā)生時(shí)，提供視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)警報(bào)。警報(bào)器54在如下事件發(fā)生時(shí)會(huì)報(bào)警:電量低，電池不工作，胰島素量低，胰島素瓶?jī)?nèi)無(wú)胰島素，超過(guò)了胰島素的量，泵暫停，泵不工作(可以有很多不同的情況)，堵塞等。單個(gè)LED也可以用來(lái)顯示胰島素泵2的運(yùn)行狀態(tài)，紅色是不正常，綠色是正常。
[0039]靜電保護(hù)37是通過(guò)有內(nèi)置保護(hù)的電子裝置或靜電放電(ESD)線(xiàn)保護(hù)實(shí)現(xiàn)的。
[0040]數(shù)據(jù)端口 39允許數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和下載升級(jí)軟件，它也允許歷史文件輸入到應(yīng)用軟件，以便醫(yī)生幫助治療。[0041]MCU 50中還可以設(shè)置有線(xiàn)和/或無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信互聯(lián)模塊。時(shí)鐘脈沖源53和射頻鏈接55從CGM 45接受病人體內(nèi)葡萄糖濃度的數(shù)據(jù)。如果使用了 CGM45，可以使用藍(lán)牙ISM-band接受信號(hào)。CGM 45提供病人體內(nèi)葡萄糖濃度。MCU 50預(yù)置了 CGM查詢(xún)表，提供病人體內(nèi)葡萄糖濃度和胰島素輸入速度的查詢(xún)。MCU50接收與其相連接的CGM45發(fā)出的信號(hào)，并根據(jù)預(yù)置于MCU50中的CGM查詢(xún)表計(jì)算實(shí)際所需的輸液速度。MCU 50有比較單元47。MCU50將導(dǎo)螺桿22的轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成胰島素輸液速度，比較單元47則比較胰島輸液速度與CGM查詢(xún)表上根據(jù)病人體內(nèi)的葡萄糖濃度規(guī)定的實(shí)際所需輸液速度，MCU 50根據(jù)比較的結(jié)果調(diào)整所述導(dǎo)螺桿22的轉(zhuǎn)動(dòng)速度.多路復(fù)用器(multiplexer or mux) 25用于選擇輸入到ADC 23的信號(hào)。
[0042]實(shí)時(shí)時(shí)鐘(real-time clock, RTC) 68用于實(shí)時(shí)記錄和程序的變化,也用于報(bào)時(shí)和記錄時(shí)間。
[0043]無(wú)論系統(tǒng)安裝的裝置，電力供應(yīng)的波動(dòng)，溫度變化，時(shí)間流逝如何，VREF21提供固定的電壓。
[0044]與MCU 50相連的限流器33限制使用電流的上限，以防止短路或者類(lèi)似的問(wèn)題發(fā)生。與MCU 50相連的電平轉(zhuǎn)換器29為使用不同電壓的元件提供轉(zhuǎn)換界面。記憶卡46是供限流器33和電平轉(zhuǎn)換器29使用的電子閃存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。
[0045]在使用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，除了電機(jī)52自身有調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的功能以外，MCU50還可以進(jìn)一步通過(guò)電機(jī)控制器48，根據(jù)磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28的信號(hào)反饋調(diào)控電機(jī)52的速度，由此可使輸液的速度更精確。
[0046]圖4顯示了 MCU 50中的磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器信息管理單元49的原理。磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器信息管理單元49包括的電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)數(shù)單元66，導(dǎo)螺桿位置單元70，套筒位置單元74，溶液體積單元68和流速單元72，并預(yù)置了的儲(chǔ)液器4的輸液體積和套筒8在儲(chǔ)液器4內(nèi)的位置的轉(zhuǎn)換表、儲(chǔ)液器4的套筒8在儲(chǔ)液器4中的位置與導(dǎo)螺桿22位置的轉(zhuǎn)換表、導(dǎo)螺桿22旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與導(dǎo)螺桿22位置的計(jì)算程序。
[0047]在使用胰島素泵2時(shí)，有必要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。MCU 50能夠用于校準(zhǔn)胰島素泵2，并可計(jì)算輸液的體積和速度。導(dǎo)螺桿22轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒8隨之移動(dòng)，根據(jù)磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28的信號(hào)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)數(shù)單元66記錄導(dǎo)螺桿22轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)和時(shí)間。由導(dǎo)螺桿22旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)和預(yù)置在MCU50里的導(dǎo)螺桿22旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與導(dǎo)螺桿22位置的計(jì)算程序(algorithm)，
導(dǎo)螺桿直線(xiàn)移動(dòng)的距離=(旋轉(zhuǎn)角度)* (縱向絲杠螺距)
導(dǎo)螺桿位置單元70就可以計(jì)算導(dǎo)螺桿22的位置或其在Z軸方向移動(dòng)的直線(xiàn)距離；同時(shí)，由導(dǎo)螺桿22的位置和套筒8在儲(chǔ)液器4中的位置的轉(zhuǎn)換表，套筒位置單元74可以知道套筒8在儲(chǔ)液器4中的位置；進(jìn)一步，溶液體積單元68，可以由儲(chǔ)液器4的直徑和其套筒8在儲(chǔ)液器4內(nèi)的位置的轉(zhuǎn)換表知道輸液的體積或剩余的液體體積；流速單元72根據(jù)前述的輸液的體積和時(shí)間，即可計(jì)算輸液的速度。如果預(yù)置了導(dǎo)螺桿22旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和的儲(chǔ)液器4的輸液體積的轉(zhuǎn)換表，流速單元72就可以根據(jù)此轉(zhuǎn)換表和電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)數(shù)單元66記錄導(dǎo)螺桿22轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)和時(shí)間，更快地計(jì)算輸液的速度。當(dāng)輸液速度過(guò)高或過(guò)低地偏離設(shè)定值時(shí)，MCU50會(huì)指示電機(jī)控制器48調(diào)整電機(jī)52的轉(zhuǎn)向和速度。根據(jù)套筒位置單元74提供的套筒8在儲(chǔ)液器4中的位置，或根據(jù)溶液體積單元68的輸液體積的數(shù)據(jù)，MCU 50會(huì)指示電機(jī)控制器48調(diào)整電機(jī)52的轉(zhuǎn)向和速度。[0048]胰島素泵2的校準(zhǔn)過(guò)程:將空的儲(chǔ)液器4置于注射器泵2上，由磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器信息管理單元49記錄磁電阻傳感器28檢測(cè)套筒8在儲(chǔ)液器4中的位置，然后，在儲(chǔ)液器4中加入已知體積的液體，并將該體積數(shù)值輸入到MCU 50中，磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器信息管理單元49就可以得到液體體積和套筒8在儲(chǔ)液器4中的位置關(guān)系及與導(dǎo)螺桿22位置的關(guān)系，計(jì)算校準(zhǔn)參數(shù)。
[0049]圖5為磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28的轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)。當(dāng)永磁體30隨著導(dǎo)螺桿22沿旋轉(zhuǎn)方向101旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28所檢測(cè)到的X軸和Y軸磁場(chǎng)分量隨旋轉(zhuǎn)角度的變化曲線(xiàn)分別如圖4中的曲線(xiàn)41和42所示。磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28將永磁體30所產(chǎn)生的磁場(chǎng)幅度轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，所得到的模擬電壓信號(hào)可以直接輸出，也可以通過(guò)用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出。根據(jù)輸出的信號(hào)便可以得知永磁體30的旋轉(zhuǎn)角度，也即導(dǎo)螺桿22的旋轉(zhuǎn)角度。
[0050]上述微型導(dǎo)螺桿泵/胰島素泵2的制造方法概述為:將至少一塊永磁體30安裝在導(dǎo)螺桿22上使其可與導(dǎo)螺桿22同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在至少一塊永磁體30產(chǎn)生的磁場(chǎng)的單向和飽和區(qū)域內(nèi)的位置安裝磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28 ;再安裝根據(jù)磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器28的信號(hào)反饋控制電機(jī)52旋轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿22的轉(zhuǎn)向和速度的MCU50。
[0051]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化，本發(fā)明中的實(shí)施也可以進(jìn)行不同組合變化，凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微型導(dǎo)螺桿泵，安裝于泵盒內(nèi)，所述微型導(dǎo)螺桿泵包括電機(jī)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)螺桿和與所述導(dǎo)螺桿相連的驅(qū)動(dòng)頭，所述導(dǎo)螺桿在有與導(dǎo)螺桿的螺紋反向的螺紋的螺母中轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)頭推動(dòng)套筒在儲(chǔ)液器內(nèi)移動(dòng)，其特征在于，還包括 與所述導(dǎo)螺桿同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的至少一塊永磁體； 能夠感應(yīng)所述至少一塊永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器，并且所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器在至少一塊永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)單向和飽和區(qū)域內(nèi)； 接收所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的信號(hào)并根據(jù)所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的信號(hào)反饋控制所述導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)向和速度的MCU。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器為雙軸旋轉(zhuǎn)磁傳感器、兩個(gè)正交的單軸旋轉(zhuǎn)傳感器、單軸或雙軸線(xiàn)性磁傳感器中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器是AMR, GMR或TMR傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述永磁體的中心軸線(xiàn)和所述導(dǎo)螺桿的中心軸線(xiàn)穿過(guò)所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的中心。
5.根據(jù)權(quán)利 要求1至4的任一所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述至少一塊永磁體為一塊一體式永磁體或分體式永磁體，呈圓盤(pán)形、環(huán)形或方形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述至少一塊永磁體為兩塊永磁體，每塊所述永磁體有不同的多個(gè)磁極，所述兩塊永磁體分別位于導(dǎo)螺桿的兩端或成串放置于所述導(dǎo)螺桿的同一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述MCU通過(guò)電機(jī)控制器控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述磁電阻傳感器信息管理單元包括監(jiān)控電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)數(shù)單元，計(jì)算導(dǎo)螺桿的直線(xiàn)移動(dòng)位置的導(dǎo)螺桿位置單元和/或計(jì)算套筒在儲(chǔ)液器中的位置的套筒位置單元，計(jì)算儲(chǔ)液器中溶液的體積的溶液體積單元，將所述導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成所述儲(chǔ)液器的輸液速度的磁電阻傳感器信息管理單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述MCU具有有線(xiàn)和/或無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信互聯(lián)功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1，7或8任一所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，所述MCU接收與其相連接的CGM發(fā)出的信號(hào)，并根據(jù)預(yù)置于所述MCU中的CGM查詢(xún)表計(jì)算實(shí)際所需的輸液速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，包括比較所述微型導(dǎo)螺桿泵的輸液速度與所述實(shí)際所需的輸液速度的比較單元，所述MCU根據(jù)所述比較單元的比較的數(shù)據(jù)反饋調(diào)整所述導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，包括所述電機(jī)是DC電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，包括連接所述電機(jī)和所述導(dǎo)螺桿的傳動(dòng)裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵，其特征在于，包括滑道或?qū)驐U，所述滑道或?qū)驐U平行于所述的導(dǎo)螺桿，所述驅(qū)動(dòng)頭在所述滑道內(nèi)滑動(dòng)或沿所述導(dǎo)向桿滑動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵其特征在于，包括反后沖裝置，其位于所述導(dǎo)螺桿上。
16.一個(gè)制造權(quán)利要求1所述的微型導(dǎo)螺桿泵的方法，所述微型導(dǎo)螺桿泵包括導(dǎo)螺桿和與所述導(dǎo)螺桿相連的驅(qū)動(dòng)頭，所述導(dǎo)螺桿正時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)頭推動(dòng)套筒在儲(chǔ)液器內(nèi)移動(dòng)，其特征在于， 將至少一塊永磁體安裝在所述導(dǎo)螺桿上使其可與導(dǎo)螺桿同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且安裝磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器在至少一塊永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的單向和飽和區(qū)域內(nèi)的位置； 安裝根據(jù)所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器的信號(hào)反饋控制所述導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)向和速度的MCU。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微型導(dǎo)螺桿泵的制造方法，其特征在于，所述磁電阻旋轉(zhuǎn)角度傳感器是AMR，GMR或TMR傳感器。
【文檔編號(hào)】A61M5/168GK103920207SQ201410146550
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】詹姆斯·G·迪克, 金玉芹 申請(qǐng)人:江蘇多維科技有限公司