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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能胰島素注射筆
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 胰島素注射是治療糖尿病的一種有效手段，針對(duì)現(xiàn)有胰島素注射產(chǎn)品線上機(jī)械式注射筆操作繁瑣、不夠智能化，以及胰島素泵價(jià)格高昂，一般消費(fèi)者難以承受等種種不足，設(shè)計(jì)了一款新穎的胰島素注射產(chǎn)品——智能胰島素注射筆。使用16位主控芯片，控制精密步進(jìn)電機(jī)，通過絲桿推動(dòng)藥液筒，在光電開關(guān)的監(jiān)測(cè)下完成一次藥劑注射。通過獨(dú)創(chuàng)的快捷/定時(shí)模式，設(shè)置合理性檢查，電機(jī)監(jiān)測(cè)，掉電檢測(cè)等軟件方法保證了注射過程的智能化和安全化。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前，糖尿病已成為繼心血管病、腦血管病、癌癥之后的第四大慢性非傳染性疾病。而作為糖尿病治療的一種手段，胰島素注射具有低副作用、療效顯著的特點(diǎn)，被相當(dāng)數(shù)量的醫(yī)生建議作為糖尿病治療的一種有效方式。市場(chǎng)上現(xiàn)有的胰島素注射器大致分為兩種。一種是機(jī)械式的注射器，包括一次性使用的注射器和可更換筆芯的胰島素注射筆，如諾和筆。但該類注射器有著不可避免的缺點(diǎn)，對(duì)于數(shù)量占絕大多數(shù)的老年糖尿病患者來說，因其視力、記憶力的下降，容易造成劑量設(shè)置錯(cuò)誤、遺忘注射和重復(fù)注射的問題，而這些都會(huì)對(duì)患者的血糖控制帶來不利的后果。另外一種就是胰島素泵，它將引導(dǎo)針埋置于患者腹壁，模擬人體胰腺分泌的過程，進(jìn)行24 h的胰島素連續(xù)輸注，該類產(chǎn)品主要針對(duì)于分次注射胰島素后患者血糖依然控制不利的Ⅰ型糖尿病人。另外該類產(chǎn)品造價(jià)高昂，普通的消費(fèi)者難以承受。 鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的智能胰島素注射筆，它利用精密的步進(jìn)電機(jī)來完成注射器的準(zhǔn)確推藥，并利用基于微處理器的自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行胰島素劑量的精確設(shè)定、注射信息的及時(shí)存貯和歷史瀏覽，附以菜單式操作和顯示，極大地方便了糖尿病患者的使用，確保達(dá)到最佳的治療效果。與時(shí)下的機(jī)械式注射筆相比該產(chǎn)品具有更高的注射精度和智能化程度，同時(shí)又兼有現(xiàn)行主流胰島素泵的大部分功能，卻擁有無以比擬的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。 智能胰島素注射系統(tǒng)分為注射筆控制部分和PC端軟件部分。注射筆控制部分主要包括電控單元，電機(jī)驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)單元，藥劑筒，針頭以及殼體等部分組成。 電控單元采用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F5437微處理器作為控制核心，使用梯形波微步法控制一個(gè)步距角為18度的精密步進(jìn)電機(jī)，在保證精度和電流驅(qū)動(dòng)力的情況下， 極大的降低了電機(jī)的震動(dòng)。電機(jī)尾部裝有一個(gè)齒輪盤，光電開關(guān)監(jiān)測(cè)齒輪盤的運(yùn)動(dòng)情況來判定電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過按鍵、LCD顯示屏、蜂鳴器等人機(jī)交互模塊在系統(tǒng)建立了一個(gè)菜單式的智能操作界面，使用獨(dú)創(chuàng)的快捷/定時(shí)雙工作模式，加入主動(dòng)式設(shè)置檢查，支持保存40次以上的注射信息，有效追蹤病人病史，極大的方便患者使用。系統(tǒng)使用大容量的鋰電池進(jìn)行供電，保證系統(tǒng)待機(jī)使用五天以上，通過實(shí)時(shí)的電量檢測(cè)模塊，時(shí)刻了解系統(tǒng)電力狀態(tài)。加之光電開關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及各種軟件安全保證，如掉電檢測(cè)，低電量保護(hù)，USB接入保護(hù)等，保證一次完整、安全的注射。同時(shí)，系統(tǒng)還可以通過USB橋接電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與PC的連接，在PC端進(jìn)行相關(guān)操作。 藥劑筒使用現(xiàn)有市場(chǎng)常用的諾和靈和優(yōu)泌靈兩種，最大化的兼容市場(chǎng)已有的藥劑筒標(biāo)準(zhǔn)，降低使用的耗材成本。外形設(shè)計(jì)采用類似筆形的便攜式外觀設(shè)計(jì)，在保證外觀新穎、美觀、大方的同時(shí)，也充分考慮了患者進(jìn)行設(shè)置和注射等操作的方便性。 PC端軟件主要以再現(xiàn)系統(tǒng)功能和導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)為主，在界面上，設(shè)計(jì)成與系統(tǒng)功能完全一致的一個(gè)設(shè)置界面，由于PC顯示器能夠顯示較為豐富的內(nèi)容，相比較在系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)，顯得更加直觀，方便患者便捷、快速的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。歷史導(dǎo)出功能將所有保存的在系統(tǒng)注射記錄導(dǎo)出到PC端，借由PC機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力，進(jìn)行相關(guān)分析，使病人能及時(shí)觀察到自身的病情變化，同時(shí)也方便指導(dǎo)醫(yī)生進(jìn)行進(jìn)一步的治療。 與現(xiàn)有的產(chǎn)品相比：在功能上，可以完全取代機(jī)械式胰島素注射器的功能，并且比傳統(tǒng)機(jī)械式胰島素注射器來說，實(shí)現(xiàn)了安全的智能化注射，有效地避免了遺漏注射、重復(fù)注射的問題。同時(shí)在一定程度上完成了胰島素泵的注射方法和注射標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)胰島素注射泵的部分功能。該產(chǎn)品主要針對(duì)Ⅱ型糖尿病病人，部分Ⅰ型糖尿病病人也可以使用。在價(jià)格上，介乎于現(xiàn)有的機(jī)械式胰島素注射器和胰島素注射泵之間，與其功能特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。 總體說來，本設(shè)計(jì)主要是為廣大的糖尿病患者提供便利，一次設(shè)定劑量后無需再重復(fù)設(shè)定，極大的防止出現(xiàn)遺忘注射和重復(fù)注射的問題。符合我國已進(jìn)入老年化社會(huì)的基本國情，能夠切實(shí)為廣大的糖尿病患者帶來安全的保障與使用的方便，提升他們的生活質(zhì)量。將傳統(tǒng)的機(jī)械式注射器和胰島素泵的功能進(jìn)行結(jié)合，各取它們的優(yōu)點(diǎn)。利用精密的微步進(jìn)電機(jī)，使用先進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和監(jiān)測(cè)方法，獨(dú)創(chuàng)快捷/定時(shí)雙工作模式，主動(dòng)記憶注射信息，作為醫(yī)療重要參考，并從系統(tǒng)軟硬件各方面保證系統(tǒng)的安全性，可以完全取代機(jī)械式胰島素注射器的功能，部分替代胰島素注射泵的功能。定位價(jià)格適中，補(bǔ)充了現(xiàn)有胰島素注射產(chǎn)品的產(chǎn)品線，有著很高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的：針對(duì)目前糖尿病患者眾多的情況，設(shè)計(jì)一種新型高注射精度、低成本、智能化的胰島素注射筆。 基本思路：1.利用精密步進(jìn)電機(jī)完成注射器的準(zhǔn)確推藥。后端使用光電開關(guān)對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)刻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保安全。2.利用基于微處理器的自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行胰島素劑量的精確設(shè)定、注射信息的及時(shí)存儲(chǔ)和歷史瀏覽，附以菜單式操作和顯示，實(shí)現(xiàn)智能控制。 創(chuàng)新點(diǎn)：1.采用電子控制的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械化的胰島素給藥方式,是目前業(yè)界首款全自動(dòng)智能型胰島素注射器，屬國內(nèi)外首創(chuàng)，并提出獨(dú)特的快捷/定時(shí)注射模式。2.保留40次以上的歷史注射記錄，支持與PC通過USB互聯(lián)導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)和進(jìn)行設(shè)置。 技術(shù)關(guān)鍵：1）使用步進(jìn)電機(jī)的梯形微步控制使得劑量控制比常規(guī)整/半步模式，達(dá)到更高的精度、產(chǎn)生更小的震動(dòng)。2）使用光電反饋實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過軟件準(zhǔn)確判斷電機(jī)堵轉(zhuǎn)、卡轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)等異常工作狀態(tài)。3）電機(jī)內(nèi)部增加具有一定減速比的減速裝置，一方面增大了扭力輸出，另一方面便于光電檢測(cè)端進(jìn)行脈沖波形采集。4）獨(dú)創(chuàng)的快捷/定時(shí)雙工作模式；軟件上實(shí)現(xiàn)智能化管理，智能提醒、判定注射時(shí)間，防止遺漏注射、重復(fù)注射等情況的發(fā)生；保存歷史記錄，方便追蹤病史；多種軟件安全手段，如掉電檢測(cè)，低電量保護(hù)，USB接入保護(hù)等。 主要技術(shù)指標(biāo)：（1）額定工作電壓范圍：DC3.0V～4.2V（2）靜態(tài)工作電流：＜40mA；注射工作電流：＜600mA（3）螺桿輸出推力：＞18N（4）單次注射劑量范圍：1u～60u；單次注射精度：＜0.05u
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 市場(chǎng)上現(xiàn)有胰島素注射器分為兩種：機(jī)械式注射器與胰島素泵。前者設(shè)計(jì)簡單，劑量設(shè)置易出錯(cuò)；后者主要針對(duì)I型糖尿病患者，適用范圍有限，且價(jià)格高昂。 智能胰島素注射筆介于上述兩類產(chǎn)品之間，創(chuàng)意新穎。通過獨(dú)有快捷/定時(shí)注射模式，可實(shí)現(xiàn)一次設(shè)定、多次注射；獨(dú)特的光電反饋式電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使其安全性比以往傳統(tǒng)胰島素注射器大為提高；智能化的界面和人機(jī)互動(dòng)交互系統(tǒng)幫助患者更便捷、更安全的完成胰島素注射；系統(tǒng)Flash可保存病人注射記錄，支持PC端導(dǎo)出，方便追蹤病史。本產(chǎn)品技術(shù)上具有如下突出優(yōu)點(diǎn)： 1、步進(jìn)電機(jī)利用先進(jìn)的微步法驅(qū)動(dòng)，保證高精度、大電流的同時(shí)降低了電機(jī)振動(dòng)。 2、利用光電開關(guān)與齒輪盤的組合來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，確保注射安全。 3、主控芯片內(nèi)部FLASH支持記錄超過40次詳細(xì)注射信息，并可通過USB數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)上層計(jì)算機(jī)設(shè)置參數(shù)以及導(dǎo)出歷史注射數(shù)據(jù)。 4、獨(dú)創(chuàng)的快捷/定時(shí)雙工作模式，智能軟件管理，防遺忘注射、防重復(fù)注射，掉電檢測(cè)、低電量保護(hù)、USB接入保護(hù)等軟件安全管理。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、2011年5月通過江蘇省醫(yī)療器械檢驗(yàn)所檢測(cè)。 2、產(chǎn)品目前正在南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院、南京醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院兩家三甲醫(yī)院進(jìn)行臨床試驗(yàn)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 錄像 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明：獨(dú)創(chuàng)的快捷/定時(shí)工作模式?？旖菽Ｊ皆O(shè)定劑量即時(shí)注射，完全替代機(jī)械筆的功能。定時(shí)模式最多可設(shè)定五個(gè)時(shí)點(diǎn)的劑量，對(duì)應(yīng)不同進(jìn)餐情況，加之鬧鈴提醒功能。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：1）采用梯形波微步法，在保證電機(jī)驅(qū)動(dòng)力、高精度的同時(shí)降低振動(dòng)。2）通過光電開關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)堵轉(zhuǎn)、卡轉(zhuǎn)、失步等意外，及時(shí)報(bào)警。3）電機(jī)集成減速裝置，增大了扭力輸出。4）基于16位微處理器，菜單式交互界面，保存注射歷史，支持PC端控制，實(shí)現(xiàn)了軟件安全化、智能化，有效避免遺忘注射和重復(fù)注射。5）廣泛適用于Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病患者。 市場(chǎng)分析及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：我國現(xiàn)有糖尿病患者9200萬人，今后10年還將快速增加。本設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)，價(jià)格合理，適用廣泛，補(bǔ)充了現(xiàn)有胰島素注射的產(chǎn)品線。如果全國范圍內(nèi)每10位糖尿病患者中有1位配備本產(chǎn)品，每支售價(jià)按600元計(jì)，約有55億元的市場(chǎng)。目前未見類似產(chǎn)品出現(xiàn)于市場(chǎng)，如果向糖尿病患者及各大醫(yī)院大力推廣本產(chǎn)品，其經(jīng)濟(jì)效益不容小覷。
同類課題研究水平概述
- 目前現(xiàn)有的胰島素注射類產(chǎn)品有： 1. 普通一次性注射器，該類注射器成本低廉，獲取渠道較為寬泛，但是不便隨身攜帶，準(zhǔn)確注射較為困難； 2. 機(jī)械式旋度劑量注射器(現(xiàn)有產(chǎn)品如：丹麥諾和諾德(、來得時(shí)( )，該類機(jī)械式專門為胰島素注射設(shè)計(jì)，采用可更換式藥液筒設(shè)計(jì)，使用類似千分尺的旋度劑量設(shè)定方法，較為便攜，價(jià)格適中，不過難以避免因病人自身原因造成的遺漏注射、重復(fù)注射等問題； 3. 胰島素泵(現(xiàn)有產(chǎn)品有美敦力(、福尼亞(等)，該類產(chǎn)品專門為胰島素依賴型的病人設(shè)計(jì)，24小時(shí)持續(xù)注射，隨身攜帶，注射劑量精確，缺點(diǎn)是市場(chǎng)售價(jià)太高，不便普及，而且病人也會(huì)因24小時(shí)不間斷佩戴造成一定的困擾。 本設(shè)計(jì)原創(chuàng)性強(qiáng)，目前市場(chǎng)上還未發(fā)現(xiàn)有同類產(chǎn)品，具有一定的創(chuàng)新性，且具備注射精準(zhǔn)，小巧便攜，智能化注射，使用安全，價(jià)格合理等優(yōu)勢(shì)，對(duì)現(xiàn)有的胰島素注射器產(chǎn)品線可以起到很好的補(bǔ)充和替代作用。
