胰島素泵的系統設計方案

　　可編程能力和控制選項

　　如前面提到的，用戶可借助一個復雜的選項組合、根據需要設定其基礎代謝率和推注劑量。借助不多幾個用戶輸入按鍵這樣的簡單接口，就可完成這些設定。用戶還可以設置提醒信息，以幫助管理胰島素注入劑量。

　　顯示器一般采用單色、自定義字符的背光液晶顯示器(LCD)，雖然有些泵也使用彩屏。顯示器提供了胰島素劑量、基礎代謝率、電池可用時間、時間和日期、提示信息和系統報警條件(例如，堵塞或胰島素存量低)等。自檢和上電顯示是FDA的要求，因此設計師需要帶內置自檢功能的驅動器。通常還需要對用戶的觸摸輸入給出可見可聞的提示響應。

　　較新的胰島素泵產品則包括連續監測顯示。對于這些系統，有一個單獨的、帶無線發射器的連續監測器對血糖水平進行測量，并將數據報告給支持傳感器的泵。作為回應，該泵會以圖形圖表方式顯示葡萄糖的歷史趨勢信息，以幫助計算胰島素的注入劑量。

　　自檢確保設備正常運行

　　所有胰島素泵都必須執行開機自檢(POST)以滿足FDA的要求。這包括對所有關鍵處理器、關鍵電路、指示器、顯示器和報警功能的檢測。某些POST操作可能需用戶觀察，但實施自檢要采用額外電路，以減少未被發現故障帶來的風險。

　　例如，某些型號的設備使用一個安全監測處理器來監測主處理器的性能并當檢測到意外行為時發出報警。自我檢測的另一種簡單方式是當發光二極管(LED)導通和截至時，監測通過的電流。如果電流不在可接受的范圍內，則表明有故障。看門狗定時器(WDT)也許是最常見的自檢方式。通常采用帶WDT功能的微處理器監測器，以確保處理器執行的是正確代碼、沒有跑飛。在醫療設備中，將監控器與微處理器集成在同一芯片上通常是不可取的，因為這將使監控器不能幸免于可導致微處理器出錯的那種瞬態條件的影響。

　　為確保胰島素泵在病人使用過程中正常工作，監控器的功能很關鍵。在所有電源輸出都在容限范圍內且達到穩定之前，微控制器必須保持在復位狀態。電壓監控器對電源進行欠壓和過壓條件監控。需要對電機荷載進行監測、對電機堵轉(失速)進行檢測。(電機堵轉是關鍵故障，要發出最高優先級報警。)為對諸如溫度、電機負荷、胰島素線壓力和電池電壓等傳感器數據進行數字化處理，需要集成在微處理器內或外接的ADC。

　　警報和I/O選項

　　為了根據檢測到的故障、已到達特定時間、已觸發警告等情況向用戶示警，胰島素泵需要明確的報警機制。在遠程血糖監測器和胰島素泵系統中，單個LED可以用作視覺指示器。閃爍的綠色LED通常表示工作正常，紅色LED發出的是報警或警告信號。

　　音頻蜂鳴器必須包括自檢功能，可通過直接和間接兩種方式實現蜂鳴器自檢。1)直接方式：在揚聲器附近埋置麥克風，以檢測揚聲器音頻輸出是否在正常功率水平;2)間接方式：監測揚聲器阻抗是否在規定范圍。設計師通常使用一系列運算放大器、比較器、音頻放大器、麥克風放大器和其它器件來實現報警和自檢功能。音頻數模轉換器(DAC)可用來生成獨特的報警輸出。

　　較新型的胰島素泵可能還包括一個偏心旋轉質量(ERM)電機以實現振動報警。ERM電機的驅動器并非至關重要，但可能會用到某類放大器或穩壓器。在安裝電池時，通過短暫加電旋轉，可對ERM進行自檢。

　　所有胰島素泵必須要通過IEC 61000-4-2靜電放電(ESD)要求，方式可以是采用帶內置保護的電路、也可以是對裸露線路加裝ESD線保護器。美信提供許多帶這種內置強ESD保護能力的接口部件以及獨立的ESD二極管陣列。

　　由于適當胰島素給藥劑量的重要性，胰島素泵通常會記錄所有活動和程序改變,并對它們標以時間戳記。為實現這些功能及定時器報警，就需要一個實時時鐘(RTC)。

　　許多胰島素泵都帶數據端口，以支持將數據上傳到計算機以及下載固件升級。這使得可將歷史文件整合進應用程序并發送給醫護人員，用來幫助胰島素治療的實施。USB是常用接口。接口應包括諸如ESD保護、限流和對存儲卡進行的邏輯電平轉換等功能。

　　此外，胰島素泵上還可增加一個RF接口，用來把泵與連續血糖監測儀或主計算機鏈接起來——血糖監測儀可向泵發送有關血糖趨勢的數據;主計算機可從泵下載胰島素泵活動日志、葡萄糖趨勢的歷史數據、或甚至向胰島素泵上傳升級更新命令。可采用藍牙或不要許可證的ISM頻段收發器實現這種無線接口。