ИНСУЛИНОВАЯ ПОМПА

Полезная модель относится к медицине и предназначена для введения лекарств пациенту посредством установленного катетера, типа игла. В частности, данное устройство предназначено для периодического или непрерывного введения инсулина больным диабетом.
Известна инсулиновая помпа (US 2007/0093750, опуб. 26.04.2007), содержащая устройство управления, инжектор со шприцом для инсулина и поршень, вставленный в дистальный конец шприца для обеспечения в нем давления нагнетания инсулина; корпус с пространством под инжектор в соответствующем месте, при этом пространство под инжектор имеет перегородку в его задней части; вращающийся вал с некруглым сечением и заданной длиной; электродвигатель для вращения вала на заданной скорости; нажимную сборную пластину для обеспечения поршня силой переднего хода посредством проталкивания поршня, при этом нажимная сборная пластина имеет дисковую часть с винтовой резьбой на ее внешней периферийной поверхности и соединительное отверстие, аксиально связанное с вращающимся валом в ее центральной части для обеспечения переднего и заднего хода вращающегося вала, который проходит через соединительное отверстие; и полый корпус цилиндрического типа для нажимной пластины, вставленный в пространство под инжектор на заднем конце шприца для прохождения сквозь него поршня, при этом корпус нажимной пластины имеет гаечную резьбу на его внутренней периферийной поверхности для соединения с винтовой резьбой дисковой части с целью обеспечения спирального переднего и заднего хода дисковой части. Данное устройство выбрано за прототип.
Принцип действия прототипа состоит в следующем. Устройством управления задается величина и периодичность подачи дозы инсулина. Устройство управления задает время работы электродвигателя, который приводит во вращение шестигранный вал. Вращение двигателя передается шестигранному валу посредством понижающего редуктора. На оси шестигранного вала расположена муфта, передающая вращение вала на гайку поршня и способная свободно перемещаться по длине шестигранного вала. Таким образом, при включении двигателя приводится во вращение гайка поршня, которая вращаясь по внутренней резьбе шприца, передвигает поршень и соответственно выдавливает порцию инсулина из шприца во внешний катетер.
К недостаткам прототипа можно отнести повышенную нагрузку на редуктор и двигатель из-за увеличения диаметра гайки поршня. Больший диаметр гайки привел к увеличению площади соприкосновения витков резьбовой части, что увеличило силу трения в резьбовом соединении, и увеличение диаметра гайки пропорционально увеличило радиус приложения усилия, соответственно приведя к еще большим механическим потерям.
Наличие муфты скольжения также приводит к увеличению механической нагрузки из-за необходимости преодоления трения вращения муфты и трения при перемещении самой муфты вдоль оси шестигранного вала. Повышение механических нагрузок приводит соответственно к повышению энергопотребления устройства и снижению срока службы.
Наличие внутренней гайки в шприце дозатора приводит к определенным неудобствам, связанным с заправкой шприца лекарством. Пользователь вынужден проводить заправку шприца специальным устройством-ключом, для приведения во вращение гайки поршня.
Управление подачей инсулина производится за счет управления временем работы двигателя устройства. При этом не учитывается возможность закупоривания катетера или механическое «заклинивание» системы. Такой способ управления имеет существенные ограничения по точности дозирования лекарства. Нет автоматического контроля расхода препарата, пользователь вынужден контролировать количество оставшейся дозы лекарства визуально, через окно корпуса помпы, в котором видно положение поршня шприца.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - снижение механической нагрузки на редуктор, повышение точности дозирования лекарства и контроль за расходованием препарата.
Техническая задача решается тем, что инсулиновая помпа, которая включает в себя, как и прототип, корпус, блок управления содержащий микроконтроллер, дисплей и клавиатуру, шприц, электродвигатель, редуктор и устройство перемещения поршня шприца, в отличие от прототипа, в нее введен датчик вращения редуктора, например, оптопара, установленная в области одной из внутренних шестерен редуктора, в теле которой выполнены прорези, выход датчика вращения соединен с микроконтроллером блока управления, устройство перемещения поршня шприца содержит конусный толкатель, снабженный гайкой, которая связана с ходовым винтом, головка винта размещена в центре выходной шестерни редуктора, при этом шестерня установлена на опорном подшипнике.
Снижение механической нагрузки на редуктор достигается тем, что головка винта размещена в центре выходной шестерни редуктора, при этом шестерня установлена на опорном подшипнике.
Повышение точности дозирования лекарства достигается чем, что введен датчик вращения редуктора, например, оптопара, установленная в облает одной из внутренних шестерен редуктора, в теле которой выполнены прорези.
Контроль за расходованием препарата достигается тем, что выход датчика вращения соединен с микроконтроллером блока управления, который четко фиксирует количество импульсов датчика вращения. Суммируя количество зарегистрированных импульсов, микроконтроллер очень точно определяет дозу лекарства, полученного пациентом.
Приведенная совокупность признаков ранее не была известна.
В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием и чертежами, на которых изображено:
Фиг.1 - общий вид помпы
Фиг.2 - конструкция редуктора
Инсулиновая помпа состоит из корпуса 1, на передней панели которого находится устройство управления, состоящее из дисплея 2, клавиатуры 3 и микроконтроллера (на чертеже не показан), расположенного внутри корпуса. Корпус снабжен двумя нишами. В первой расположен отсек для батареи питания, ниша закрывается винтовой пробкой 4. Вторая ниша предназначена для установки шприца 5 с поршнем 6. Во второй нише установлен конусный толкатель 7, находящийся в резьбовом соединении с ходовым винтом 8. Ниша закрывается винтовой пробкой 9 с отверстием для подключения внешнего катетера. Ходовой винт 8 имеет шестигранную головку - гайку 10 для стыковки с выходной шестерней редуктора 11. Редуктор 11 соединен с электродвигателем 12 и датчиком вращения 13. Снаружи корпус инсулиновой помпы закрывается защитной крышкой 14.
На Фиг.2 показано устройство редуктора 11. Редуктор состоит из корпуса 15, задней крышки 16, передаточных шестерен 17, 18-22, электродвигателя 12.
Для облегчения сборки и ремонтопригодности устройства винт 8 выполнен с метрической резьбой и имеет шестигранную головку 10 для стыковки с выходной шестерней 22 редуктора 11.
Для повышения срока службы и механической точности устройства в редуктор введен опорный шариковый подшипник 23, расположенный на оси выходной шестерни 22. Выходная шестерня снабжена шестигранной нишей для стыковки с головкой винта 8.
Конусный толкатель снабжен запрессованной гайкой 10, соответственно резьбе винта 8.
Внутри корпуса 1, в нише толкателя 7 расположен электрический концевой выключатель (на чертеже не показан), замыкающийся при нахождении толкателя в нижнем положении.
Для повышения точности отдаваемой дозы в конструкцию редуктора введен датчик вращения 13. Шестерня редуктора 17 выполнена с радиальными прорезями. Датчик вращения выполнен в виде оптической пары светодиод-фотодиод. Оптическая пара 13 расположена так, что световой поток проходит через прорези шестерни 17.
Принцип действия устройства.
В первую нишу устанавливают батарею питания и закрывают винтовой крышкой 4. При помощи дисплея 2 и клавиатуры 3 пользователь задает режим работы помпы: интервал и дозу получаемого лекарства. При установке шприца 5 с поршнем 6, пользователь включает электродвигатель, который приводит в движение ходовой винт 8. Вращение винта 8 происходит в направлении, вызывающем движение толкателя 7 внутрь корпуса, до нижней мертвой точки. В нижней мертвой точке толкателя 7 установлен электрический концевой выключатель. После замыкания выключателя движение толкателя 7 прекращается. Помпа готова к установке шприца 5 с лекарством. Шприц 5 заправляется пользователем в обычном порядке, путем вытягивания поршня 6. Далее шприц устанавливают во вторую нишу и закрывают винтовой пробкой 9. При помощи клавиатуры 3 пользователь включает электродвигатель 12, который посредством редуктора 11 придает вращение винту 8 для выталкивания толкателя 7. Толкатель 7 входит в зацепление с поршнем 6 шприца 5, и продолжая движение выталкивает из шприца 5 возможный воздушный пузырь. При появлении на выходе шприца капли лекарства, пользователь останавливает работу двигателя 12. Помпа готова к работе.
Для нормальной работы помпы, пользователь выбирает соответствующий режим работы и задает дозу введения. Устройство управления периодически включает электродвигатель и контролирует работу устройства по скорости и количеству поступающих импульсов с датчика вращения 13. При известном передаточном соотношении редуктора, шаге винта 8 и количестве прорезей шестерни 17, устройство управления с очень высокой точностью может вычислить реально выданную дозу лекарства.
При наличии проблем с выдачей заданного количества лекарства, таких как пережатие катетера, окончание лекарства в шприце и иных проблем затрудняющих работу, возрастает механическая нагрузка на электродвигатель. Соответственно скорость его вращения начинает падать и соответственно меняется частота следования импульсов с датчика вращения. Контроль за частотой следования импульсов осуществляется микроконтроллером, что позволяет своевременно предупредить пользователя о возникающих проблемах с выводом информации на дисплей. Своевременное отключение вращения, при данных ситуациях, позволяет избежать критических механических нагрузок на двигатель и редуктор, продлевая срок службы и надежность устройства. Так же своевременное отключение устройства экономит энергию источника питания устройства, увеличивая продолжительность работы.
Высокая точность вычисления реальной дозы лекарства, позволяет заранее упредить пользователя о завершении лекарства в шприце. Выполнение ходового винта с меньшим, чем в прототипе, диаметром позволяет снизить потребление энергии по сравнению с прототипом.