[發明專利]一種無閥雙腔諧振壓電驅動式胰島素泵

有效

• 申請號: 202110450923.7
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113137363B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 何麗鵬;胡殿彬;范奇志;杜名瑞;黃永新;方相浩;王晨升
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B53/00;A61M5/142
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種無閥雙腔諧振壓電驅動式胰島素泵，包括泵蓋、彈片、傳振桿、隔膜、藥物激勵單元、外腔、內腔、阻流體。藥物激勵單元通過系統諧振放大后改變振幅，進而增大泵腔容積的變化率，內腔的設計增強了整體的泵送效果，提高了壓電泵的輸出壓力與流量，使得泵的壓力大大高于工作時所需壓力，確保藥物輸注的一致性，達到精確定量控制的目的。本發明中設置了阻流體從而減小回流，在阻流體的作用下實現胰島素的定向輸送。本發明具有精度高、穩定性好、體積小、功耗低、成本低、安全性高、無電磁干擾等優點，在生物醫學中胰島素的運輸有廣闊的市場前景。

技術領域

本發明屬于醫用輔助器械及流體輸送領域，用于輸送胰島素，具體涉及一種無閥雙腔諧振壓電驅動式胰島素泵。

背景技術

壓電驅動式胰島素泵是代替糖尿病患者人工注射胰島素的一種連續微量給藥裝置。由于傳統機械柱塞式胰島素泵微型步進電機制造困難，而且精度難以保證,造成了胰島素泵成本居高不下,嚴重阻礙了胰島素泵產品在患者中的普及。壓電泵的主要有點體現在結構簡單緊湊，工作性能穩定、流量易于控制、精度高、無電磁干擾等優點。同時壓電驅動的胰島素泵在驅動原理上與傳統柱塞式胰島素泵有很大不同,利用的是壓電材料在變化的正負電壓驅動下所產生的形變配合阻流體驅動液體單向流動,結構中沒有傳動部件,有進一步向微小型化發展的潛力,擁有巨大的市場價值。

本文以無閥雙腔諧振壓電驅動式胰島素泵作為研究重點。提出一種以壓電疊堆作為藥物激勵單元，利用放大原理產生容積變化，產生胰島素定向輸送的、具有穩定性和高精度性的壓電泵。

發明內容

本發明提供一種無閥雙腔諧振壓電驅動式胰島素泵，以解決目前傳統胰島素泵存在的精度低，穩定性差的問題。本發明包括泵蓋(1)、彈片(2)、傳振桿(8)、隔膜(3)、壓電疊堆(7)、外腔(6)、內腔(9)、阻流體(12)。所述外腔(6)開設外腔進液口(5)、外腔出液口(11)，內腔(9)開設內腔進液口(4)、內腔出液口(10)。藥物激勵單元通過系統諧振放大后改變振幅，進而增大泵腔容積的變化率，內腔的設計增強了整體的泵送效果，提高了壓電泵的輸出壓力與流量，使得泵的壓力大大高于工作時所需壓力，確保藥物輸注的一致性，達到精確定量控制的目的。本發明中設置了阻流體從而減小回流，在阻流體的作用下實現流體的定向輸送。本發明具有精度高、穩定性好、體積小、功耗低、成本低、安全性高、無電磁干擾等優點，在生物醫學中胰島素的運輸有極為廣闊的市場前景。

壓電疊堆(7)依靠逆壓電效應將交變電壓轉化為交變變形(或交變載荷)，進而對系統提供振動激勵，但本身的交變變形(或交變載荷)并不直接作用于流體之上。

所述泵蓋(1)開設圓柱螺釘孔用于固定外腔(6)；所述壓電疊堆(7)為藥物激勵單元；所述外腔(6)開設凹槽用于固定彈片(2)；所述內腔(9)開設凹槽用于固定隔膜(3)；所述外腔(6)開設連接外腔進液口(5)及外腔出液口(11)；所述內腔(9)開設連接內腔進液口(4)和內腔出液口(10)；所述泵蓋(1)內凹槽放入壓電疊堆(7)；所述外腔(6)和內腔(9)分別設置阻流體(12)；所述壓電疊堆(7)與彈片(2)連接，彈片(2)與傳振桿(8)連接，傳振桿(8)與隔膜(3)連接，內腔(9)與外腔阻流體(12)連接，阻流體(12)分別固定于外腔(6)和內腔(9)。

進一步的：整個機構內腔(9)和外腔(6)同時泵送胰島素，外腔(6)進行正常的泵送工作，胰島素通過外腔入水口(5)進入外腔后(6)，內外腔同時工作，內腔(9)放大了整體的泵送效率。

進一步的：整個機構在泵送胰島素時，彈片(2)、傳振桿(8)與隔膜(3)之間進行連接，在壓電疊堆(7)的驅動下，使外腔(6)與內腔(9)容積變化速率相同、方向一致，實現更高效的胰島素輸送，提升整體泵送的精確性。

進一步的：外腔(6)開設凹槽用于固定彈片(2)，彈片(2)阻隔胰島素與壓電疊堆(7)的直接接觸，并傳遞壓電疊堆(7)的振動，實現胰島素運輸過程的安全性。