TWI551313B - 胰島素注射裝置 - Google Patents

Description

胰島素注射裝置

本發明是一種胰島素注射裝置。

現代人飲食不均衡，常導致許多文明疾病之發生，糖尿病即是其中一例。

糖尿病患者，必須定時、定量注射胰島素，以維持正常的生活機能。然，目前患者通常必須自備針筒在一定時間即時注射胰島素，其不僅造成患者並需隨時攜帶許多藥物，更可能因為在某些場合不宜注射，造成病患生活中許多的不便。

現今雖有某些可以自動注射胰島素之一電動注射器，雖可免除注射而造成困擾的問題，但卻患者必須時時背著相關的設備，造成另一種不便。

為了解決既有注射胰島素器使用不便、對患者帶來困擾等技術問題，本發明係一種植入式之注射器，其可內植於人體內，並可以注射相對大量的胰島素先儲存，隨後漸漸釋放供人體使用，如此，免除一定時間必須時常注射的困擾，且由於可植入體內，更免除攜帶的問題。

本發明提供一種胰島素注射裝置，其包含一本體及一 注射控制組件，該本體係可植入一人體內，其中：該本體包含一容置囊、一造口、一滲透件、一注射塊，該容置囊為具有形變可撓之容納囊體，其係以生物相容材質製成且內部包含一容置空間，該容置空間填充一胰島素；該造口凸設於該容置囊之表面，其內部容納該注射塊及該注射控制組件，該滲透件為一胰島素液體可以於特定壓力下穿透釋出之滲透塊體或薄膜；該注射塊嵌設於該造口，其局部表面分別與該容置囊之該容置空間及一人體外空氣對應，其為一軟質之膠塊；該注射控制組件改變該容置囊之尺寸而改變該容置空間之內部壓力，使該容置囊內的該胰島素容量改變。

進一步地，該胰島素注射裝置之該本體包含一拉板與該容置囊固定連接，其設於該容置囊之該造口之相對內側表面；該注射控制組件包含一中央處理器及分別與該中央處理器電性連接之一驅動膜組、一電池、一壓力感測單元、一血糖感測單元及一輸入單元；該驅動模組包含一驅動單元、與該驅動單元固定連接之一螺桿及一拉桿，該驅動單元固定設於該造口內，其接受該中央處理器之控制而轉動該螺桿，該螺桿對應嚙合套設於該拉桿，該拉桿固定凸設於該拉板，該驅動單元驅動該螺桿，使該拉桿相對該螺桿運動進而改變該容置囊之該容置空間之尺寸及內部壓力；該壓力感測單元感應該容置空間之內部壓力，並將感測結果輸出至該中央處理器；該血糖感測單元感應一人體的血糖數值，並將感應之血糖數值輸出至該中央處理器；該輸入單元為該注射控制組件之人機輸入介面；該中央處理器 依據所感應的血糖數值、內部壓力感應結果，驅使該驅動模組執行相應改變該容置囊尺寸與內部壓力。

其中，該注射塊可以設有一抗菌表層於與該空氣相對接觸之表面。

其中，該注射控制組件包含與該中央處理器電性連接之一發光單元及一聲音輸出單元，該發光單元、該聲音輸出單元分別接受該中央處理器之驅動且依據內部壓力及胰島素之存量而產生光、聲音輸出。

進一步地，該胰島素注射裝置包含一隔離套件，該隔離套件為具有撓曲或伸縮之密封套件，套設於該驅動模組外而且與該容置囊之內部表面密合連接。

其中，該中央處理器依據複數次之血糖感應結果、性別、體重為輸入至一類神經網路演算，產生一控制該驅動模組之控制指令，改變該容置囊之尺寸與內部壓力。

其中，該中央處理器執行一填充模式程序執行胰島素填充之控制動作，其流程步驟如下：啟動胰島素填充模；讀取壓力感測器訊號及計算壓力值：該中央處理器讀取該壓力感測單元所感測之該容置空間之內部壓力，並計算取得該內部壓力數值；該中央處理器判斷容置空間的壓力數值是否大於一臨界範圍，該中央處理器於該容置空間之壓力大於設定的臨界範圍，驅動該驅動單元調整該螺桿與該拉桿之相對位置使該容置空間放大，而使該容置空間之壓力得到改變，協助填充胰島素注射筒將胰島素注入該容置囊；及 該中央處理器判斷容置空間的壓力值低於臨界範圍則停止驅動該驅動單元，並驅動該發光單元或該聲音輸出單元產生警示光源或聲音。

其中，該中央處理器執行一自動注射程序，其包含下列步驟：以該輸入單元或無線傳輸方式輸入性別與體重等與胰島素之一注射量影響參數至該中央處理器；該血糖感測單元依據一設定時間讀取使用者的血糖數值；該中央處理器讀取該血糖數值，並判斷一設定時間範圍內，是否取得一設定次數的血糖數值；該中央處理器以類神經網路運算，取最近數次的血糖感測數值該注射量影響參數作為輸入層的輸入參數，計算後產生一注射參數指令；及該中央處理器將注射參數指令，配合該容置空間之壓力產生控制該驅動單元轉速之一控制指令，該控制指令使該驅動單元可將使用者所需的胰島素劑量滲透輸出至人體。

進一步地，該自動注射程序包含步驟：計算殘餘胰島素存量：該中央處理器依據該驅動單元與該拉桿之位置關係、該壓力感測單元之感應結果，計算該容置囊內儲之胰島素存量；該中央處理器於所計算之胰島素存量低於一安全存量後，驅動該聲音輸出單元或該發光單元產生警示聲光輸出。

由前述說明可知，本發明具備如下優點：

1.可以植入人體，且依據患者身體的需求，自動滲透胰島素至人體，且於滲透後持續監控人體之血糖狀態。

2.當胰島素存量不足時，產生聲音或光警示，讓使用者可以以針筒一次注入相對較多的存量(例如一天)至人體內，患者可以每日或數日注射一次胰島素即可，出門不再需要攜帶針筒、藥物或自動注射裝置，大幅改善病患之生活品質。

10‧‧‧容置空間

12‧‧‧容置囊

13‧‧‧造口

14‧‧‧滲透件

15‧‧‧注射控制組件

16‧‧‧拉板

20‧‧‧注射控制組件

21‧‧‧中央處理器

22‧‧‧電池

23‧‧‧驅動模組

24‧‧‧發光單元

25‧‧‧聲音輸出單元

第一圖為本發明較佳實施例之立體示意圖。

第二圖為本發明較佳實施例之側視局部剖面示意圖。

第三圖為本發明較佳實施例之正視圖。

第四圖為本發明較佳實施例之使用示意圖。

第五圖為本發明較佳實施例之使用示意圖。

第六圖為本發明較佳實施例之電路方塊示意圖。

第七圖為本發明較佳實施例之填充胰島素流程示意圖。

第八圖為本發明較佳實施例之注射胰島素流程示意圖。

第九圖為本發明較佳實施例之類神經演算網路示意圖。

請參考第一圖至第三圖，其本發明胰島素注射裝置之較佳實施例，其包含一本體10及一注射控制組件20，該本 體10包含一容置囊12、一造口13、一滲透件14、一注射塊15及一拉板16。使用時，該本體10可植入一人體內接近皮膚表層之處。

該容置囊12為具有形變可撓之容納囊體，其係以生物相容材質製成，使其至於一人體體內不會產生排斥，本實施例之該容置囊12為碟形且內部包含一容置空間10A。該造口13凸設於該容置囊之表面，其內部容納該注射塊15、該注射控制組件20。該滲透件14為一胰島素液體可以於特定壓力下穿透釋出之滲透塊體或薄膜，其材質可例如具有特定孔隙之陶瓷等。

該注射塊15嵌設於該造口13，其局部表面分別與該容置囊12之該容置空間10A及人體外之外部空氣對應，其為一軟質之膠塊，例如矽膠等。進一步地，該注射塊15可以設有一抗菌表層於與該空氣相對接觸之表面，藉以減少空氣中細菌感染的風險，該抗菌表層可為奈米光觸媒效果之鍍層或薄膜。

該拉板16與該容置囊12固定連接，其設於該容置囊12之該造口13之相對內側表面。

該注射控制組件20包含一中央處理器21及分別與該中央處理器21電性連接之一驅動膜組23、一電池22、一發光單元24、一聲音輸出單元25、一壓力感測單元26、一血糖感測單元27及一輸入單元28。

該驅動模組23包含一驅動單元231、與該驅動單元231固定連接之一螺桿232及一拉桿234，該驅動單元231固定設於該造口13內，其接受該中央處理器21之控制而轉動該 螺桿232，該螺桿232對應嚙合套設於該拉桿234，該拉桿234固定凸設於該拉板16。該驅動單元231驅動該螺桿232後，使該拉桿234相對該螺桿232運動，進而帶動該拉板16移動，藉此改變該容置囊12之該容置空間10A之尺寸及內部壓力。

該電池22提供該注射控制組件20內部電子組件工作所需的電力。該發光單元24、該聲音輸出單元25分別接受該中央處理器21之驅動而產生光、聲音輸出。該壓力感測單元26感應該容置空間10A之內部壓力，並將感測結果輸出至該中央處理器21。該血糖感測單元27感應一人體的血糖數值，並將感應之血糖數值輸出至該中央處理器21。該輸入單元28為該注射控制組件20之人機輸入介面。

該中央處理器21依據所感應的血糖數值、內部壓力感應結果，驅使該發光單元24、該聲音輸出單元25及該驅動模組23執行相應的控制動作。當血糖數值、內部壓力數值超過一臨界設定，該發光單元24、該聲音輸出單元25產生光、聲輸出，藉以警示使用者了解其血糖或體內的狀況失衡；且該驅動模組23亦同時驅動改變內部壓力而接受胰島素之注入或將胰島素經由該滲透件14輸出至使用者之人體內。

為了避免該驅動模組23動作對內儲於該容置空間10A之胰島素造成污染，該驅動模組23外可套設一隔離套件40，該隔離套件40為具有撓曲或伸縮之密封套件，套設於該驅動模組23外而且與該容置囊12之內部表面密合連接。

請參考第四圖、第五圖，當該容置空間10A之壓力不 足產生聲、光警示時，使用者可以以一針筒50貫穿***該注射塊15而將一胰島素注入該容置空間10A(第四圖(a)圖)，使該中央處理器21持續感應內部壓力而驅使該驅動模組23，讓胰島素得以順利注入並填充於該容置空間((第四圖(b)圖))。完成填充程序後，使用者可以操控該輸入單元28藉以將本實施例轉換為胰島素自動補充程序，使該中央處理器21依據感應之人體的血糖濃度及內部壓力，微幅增加該容置空間10A之壓力，使胰島素由該容置空間10A滲透至人體((第四圖(c)圖))。當容置空間10A之壓力無法在藉由調整該驅動模組23而有所改變，代表胰島素已經用罄而必須填充((第四圖(d)圖))，則重複填充程序。

請參考第七圖、第八圖及第九圖，該中央處理器21可分別執行一填充模式程序及一自動注射程序分別完成前述的胰島素填充與注入人體之控制動作，其中，該填充模式程序之流程步驟如下：

s1.啟動胰島素填充模。

s2.讀取壓力感測器訊號及計算壓力值：該中央處理器21讀取該壓力感測單元26所感測之該容置空間10A之內部壓力，並計算取得該內部壓力數值。

s3.將填充胰島素由注射筒注入胰島素：使用者以該針筒50將胰島素***該注射塊15而開始注入胰島素。

s4.壓力值是否大於R：該中央處理器21判斷容置空間的壓力數值是否大於一臨界範圍R，如果大於該臨界值R，則進行步驟s5，若無則反為執行步驟s4。

s5.驅動伺服馬達轉螺桿：該中央處理器21於該容置 空間10A之壓力大於設定的臨界範圍R，驅動該驅動單元231調整該螺桿232與該拉桿234之相對位置，使該容置空間10A放大，而使該容置空間10A之壓力得到改變，協助填充胰島素注射筒將胰島素注入該容置囊12。

s6.壓力值是否小於R：該中央處理器21注入過程持續判斷該容置空間10A之壓力是否在臨界範圍R內，如果低於臨界範圍R則停止驅動該驅動單元231之一伺服馬達，並驅動該發光單元24或該聲音輸出單元25產生警示光源或聲音，藉以表示飽和填充完成填充程序。

在自動注射程序中，其包含下列步驟：

p1.啟動胰島素注射模式。

p2.輸入性別與個人體重：以該輸入單元28或無線傳輸方式輸入性別與體重等與胰島素之一注射量影響參數至該中央處理器21。

p3.依時間間隔讀取血糖感測訊號：該血糖感測單元27依據一設定時間讀取使用者的血糖數值。

p4.讀取血糖資料並判斷偵測次數是否超過一設定次數：該中央處理器21讀取該血糖數值，並判斷一設定時間範圍內，是否取得一設定次數的血糖數值；例如，該中央處理器21於每3小時，判斷是否取得更新的三次血糖數值。

p5.以注射量影響參數與該血糖資料進行一類神經網路運算並輸出一注射參數指令：該中央處理器21以類神經網路運算，取最近三次的血糖感測數值該注射量影響參數(體重、性別等)作為輸入層的輸入參數，計算後產生一注射參數指令。

p6.計算驅動模組之控制指令，調整胰島素注射量：該中央處理器21將注射參數指令，配合該容置空間之壓力產生控制該驅動單元231轉速之一控制指令，該控制指令使該驅動單元231可將使用者所需的胰島素劑量滲透輸出至人體。

p7.計算殘餘胰島素存量：該中央處理器21依據該驅動單元231與該拉桿234之位置關係、該壓力感測單元26之感應結果，計算該容置囊12內儲之胰島素存量。

p8.於存量不足產生語音警示：該中央處理器21於所計算之胰島素存量低於一安全存量後，驅動該聲音輸出單元25或該發光單元24產生警示聲光輸出。

由前述說明可知，本發明具備如下優點：

1.可以植入人體，且依據患者身體的需求，自動滲透胰島素至人體，且於滲透後持續監控人體之血糖狀態。

2.當胰島素存量不足時，產生聲音或光警示，讓使用者可以以針筒一次注入相對較多的存量(例如一天)至人體內，患者可以每日或數日注射一次胰島素即可，出門不再需要攜帶針筒、藥物或自動注射裝置，大幅改善病患之生活品質。

10‧‧‧本體

14‧‧‧滲透件

16‧‧‧拉板

Claims (7)

1. 一種胰島素注射裝置，其包含一本體及一注射控制組件，該本體係可植入一人體內，其中：該本體包含一容置囊、一造口、一滲透件、一注射塊，該容置囊為具有形變可撓之容納囊體，其係以生物相容材質製成且內部包含一容置空間，該容置空間填充一胰島素；該造口凸設於該容置囊之表面，其內部容納該注射塊及該注射控制組件，該滲透件為一胰島素液體可以於特定壓力下穿透釋出之滲透塊體或薄膜；該注射塊嵌設於該造口，其局部表面分別與該容置囊之該容置空間及一人體外空氣對應，其為一軟質之膠塊；該注射控制組件改變該容置囊之尺寸而改變該容置空間之內部壓力，使該容置囊內的該胰島素容量改變；該本體包含一拉板與該容置囊固定連接，其設於該容置囊之該造口之相對內側表面；該注射控制組件包含一中央處理器及分別與該中央處理器電性連接之一驅動膜組、一電池、一壓力感測單元、一血糖感測單元及一輸入單元，其中：該驅動模組包含一驅動單元、與該驅動單元固定連接之一螺桿及一拉桿，該驅動單元固定設於該造口內，其接受該中央處理器之控制而轉動該螺桿，該螺桿對應嚙合套設於該拉桿，該拉桿固定凸設於該拉板，該驅動單元驅動該螺桿，使該拉桿相對該螺桿運動進而改變該容置囊之該容置空間之尺寸及內部壓力；該壓力感測單元感應該容置空間之內部壓力，並將感 測結果輸出至該中央處理器；該血糖感測單元感應一人體的血糖數值，並將感應之血糖數值輸出至該中央處理器；該輸入單元為該注射控制組件之人機輸入介面；該中央處理器依據所感應的血糖數值、內部壓力感應結果，驅使該驅動模組執行相應改變該容置囊尺寸與內部壓力。
2. 如申請專利範圍第1項所述的胰島素注射裝置，該注射控制組件包含與該中央處理器電性連接之一發光單元及一聲音輸出單元，該發光單元、該聲音輸出單元分別接受該中央處理器之驅動且依據內部壓力及胰島素之存量而產生光、聲音輸出。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的胰島素注射裝置，其包含一隔離套件，該隔離套件為具有撓曲或伸縮之密封套件，套設於該驅動模組外而且與該容置囊之內部表面密合連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述的胰島素注射裝置，該中央處理器依據複數次之血糖感應結果、性別、體重為輸入至一類神經網路演算，產生一控制該驅動模組之控制指令，改變該容置囊之尺寸與內部壓力。
5. 如申請專利範圍第4項所述的胰島素注射裝置，該中央處理器執行一填充模式程序執行胰島素填充之控制動作，其流程步驟如下：啟動胰島素填充模；讀取壓力感測器訊號及計算壓力值：該中央處理器讀 取該壓力感測單元所感測之該容置空間之內部壓力，並計算取得該內部壓力數值；該中央處理器判斷容置空間的壓力數值是否大於一臨界範圍，該中央處理器於該容置空間之壓力大於設定的臨界範圍，驅動該驅動單元調整該螺桿與該拉桿之相對位置使該容置空間放大，而使該容置空間之壓力得到改變，協助填充胰島素注射筒將胰島素注入該容置囊；及該中央處理器判斷容置空間的壓力值低於臨界範圍則停止驅動該驅動單元，並驅動該發光單元或該聲音輸出單元產生警示光源或聲音。
6. 如申請專利範圍第5項所述的胰島素注射裝置，該中央處理器執行一自動注射程序，其包含下列步驟：以該輸入單元或無線傳輸方式輸入性別與體重等與胰島素之一注射量影響參數至該中央處理器；該血糖感測單元依據一設定時間讀取使用者的血糖數值；該中央處理器讀取該血糖數值，並判斷一設定時間範圍內，是否取得一設定次數的血糖數值；該中央處理器以類神經網路運算，取最近數次的血糖感測數值該注射量影響參數作為輸入層的輸入參數，計算後產生一注射參數指令；及該中央處理器將注射參數指令，配合該容置空間之壓力產生控制該驅動單元轉速之一控制指令，該控制指令使該驅動單元可將使用者所需的胰島素劑量滲透輸出至人體。
7. 如申請專利範圍第6項所述的胰島素注射裝置，該自動注射程序包含步驟：計算殘餘胰島素存量：該中央處理器依據該驅動單元與該拉桿之位置關係、該壓力感測單元之感應結果，計算該容置囊內儲之胰島素存量；該中央處理器於所計算之胰島素存量低於一安全存量後，驅動該聲音輸出單元或該發光單元產生警示聲光輸出。