便携式胰岛素泵的设计

　　0 引言

　　糖尿病是一种常见的葡萄糖代谢和内分泌障碍继而引起体内糖、脂肪、蛋白质代谢紊乱的慢性疾病。胰岛素是血液中葡萄糖浓度的主要调节者。因此，注射胰岛素就成为治疗糖尿病最有效的方法之一。资料显示糖尿病在发达国家和发展中国家增加的幅度明显不同，欧美国家为45%而发展中国家可达到200%，这意味着糖尿病将在逐步走向富裕的国家肆虐。改革开放以来，中国社会经济迅速增长，人均收入大幅度提高，生活方式急剧改变，大多数居民的体力活动减少，摄入能量超过支出，能量就以脂肪的形式积存下来。这就是中国近几年来糖尿病患者不断增加的主要原因之一

　　胰腺同时以两种方式分泌胰岛素，一种是胰岛素基础分泌，即胰腺不 间断地小剂量释放胰岛素;另一种是在进餐后，胰腺短时间内分泌大量的胰岛素，使血糖不会突然升高。采用注射方式进行胰岛素治疗的最根本的缺点就在于很难完全模拟正常人体胰岛素分泌。胰岛素泵的开发目的就是为了要尽量模仿正常人胰腺分泌胰岛素的两种方式，使血糖更加准确地控制在正常范围。胰岛素泵形状如传呼机大小，需随身携带，泵内的胰岛素通过长期置入皮下的小针或软管注人体内。通过微电脑，胰岛素可以以基础和餐前大剂量两种方式给予，以最大限度地模仿人体胰腺，提高患者的健康水平。

　　1 胰岛素泵系统的基本工作原理及组成

　　该系统整体上分为机械和控制两个部分。具体的包括液晶显示屏、操作按键、微处理器、直流微型步进电机及减速器、精密丝杠丝母、电池和储液管等。其基本工作原理如下：糖尿病患者首先根据自己的病情选择适当的工作参数，然后微处理器根据固化在其中的程序模块检测和控制其它功能模块的工作状态，并通过控制直流微型步进电机带动精密丝杠丝母，丝杠丝母再推动储液管向导管内输注胰岛素药液，最后通过留置针留置在患者体内。工作原理图如图1所示

　　2 机械结构设计

　　2.1 原理

　　机械部分采用齿轮传动结构，其传动原理如下：直流微型步进电机的输出动力经减速器(电机配套自带)、齿轮传给丝杠，带动丝母作直线运动推动推杆输注胰岛素。传动原理示意图如图2所示。

　　2.2 结构设计

　　滑动丝杠副是整个传动机构的核心，它的精度直接影响输注量的精确性。光学仪器特种细牙螺纹滑动丝杠副被选用，螺距P最小可选0.35mm，完全可以满足要求。

　　另一个关键零件是齿轮，它的精度也将对输注的精度产生重要影响。随着现代材料科学的不断发展，塑料齿轮以其质轻、耐磨、耐腐蚀、振动小、噪音低、化学性能稳定、加工成本低、便于大批量快速生产等众多优势得到许多传动机构设计及研发工程师的青睐。选用塑料齿轮作为传动机构。