论文总字数：18818字

摘 要

糖尿病是一种在不同国家都很普遍的疾病，近年来患病人数不断攀升。根据世界卫生组织的统计，目前中国已有超过1亿的糖尿病患者。该病会严重影响人体的内分泌系统和危害各器官，通过注射胰岛素是目前最好的疗法。因此研究如何有效地利用胰岛素泵来体外注射胰岛素就显得尤为重要。根据1993年国际卫生组织的一项实验结果表明，胰岛素泵可以让糖尿病患者的胰岛素分泌和血液中葡萄糖浓度更加合理与稳定，同时也减少了副作用的风险，是一种科学的、健康的辅助治疗设备。

本课题是基于STM32F107的芯片进行开发的，选用了一款低压步进电机作为注射器的推动力，利用STemwin和GUIBuilder来进行液晶屏幕的人机互动界面开发。本实验胰岛素泵能实现两种不同的输注模式，分别是基础量模式和大剂量模式，它们能最大程度模拟人体的胰岛素生理分泌情况，此外当进行大剂量模式注射时，警告灯会亮起来提示患者以达到防止误操作的目的。

关键词：医疗 血糖 胰岛素泵 STM32

Study on insulin pump based on single chip microcomputer

Abstract

Diabetes is a common disease in different countries, and the number of patients has risen steadily in recent years. According to WHO statistics, China now has more than 100 million diabetes patients. The disease can seriously affect the endocrine system and harm organs, and by injecting insulin is the best treatment at present. Therefore, it is very important to study how to effectively use insulin pump to inject insulin in vitro.

This topic is the development of STM32F107 chip based on the selection of a low-voltage stepper motor as the driving force of the injector, the man-machine interface to develop liquid crystal by STemwin and GUIBuilder, provides the basis and a large dose of two kinds of open loop insulin pump with different infusion mode, to the maximum extent, simulation of human physiology learn secretion curve. According to the results of an experiment in 1993, the World Health Organization, the insulin pump can make diabetic patients with insulin secretion and blood glucose concentration is more reasonable and stable, but also reduce the risk of side effects, is a therapy device for a scientific and healthy.

Key Words: Diabetes; insulin pump; regulating glucose; medical

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1．1课题研究的背景 1

1.1.1糖尿病病理简述 2

1.1.2胰岛素的介绍 2

1．2课题研究的意义 3

1．3课题研究的主要内容 3

1．4文献综述 4

1．4．1胰岛素泵的发展状况 4

1．4．2胰岛素泵的分类 4

第二章 胰岛素泵介绍 5

2．1胰岛素泵的基本原理 5

2．2胰岛素分泌曲线的研究 5

2．3胰岛素曲线建模的研究 5

2.3.1平时胰岛素分泌 6

2.3.2餐后胰岛素分泌 6

2.3.3近似胰岛素分泌曲线 6

2.4近似胰岛素曲线的建模 7

第三章 胰岛素泵的硬件介绍 10

3.1系统设计概述 10

3.1.1本仪器设计目的 10

3.1.2系统的整体外观 10

3.2本仪器功能特点和需要完成的硬件工作 11

3.3系统硬件设计 11

3．3．1 中央处理（MCU）模块 13

3．3．2电机和驱动电路 14

3．3．3液晶显示模块 16

3．3．4按键模块 17

3．3．5电源模块 18

第四章 软件部分设计 19

4．1本胰岛素泵的主程序流程 19

4．2软件设计部分的主要工作 19

4．3底层驱动的移植 20

4．4液晶显示和触摸屏 22

4．5步进电机控制 24

4．6药物输注的控制 24

4.6.1基础量输注模式 25

4.6.2大剂量输注模式 27

4．7最小推力的验证 28

结语 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

这一章将简单地介绍有关糖尿病和胰岛素的基本医学知识，并简要说明了胰岛素泵在临床上的应用情况。

1．1课题研究的背景

近年来随着人类生活质量水平的不断上升和对科学饮食、锻炼身体的缺乏，国内外糖尿病的发病率都越来越高。糖尿病的发病原因多由于人体内分泌系统失衡而引发血糖代谢不正常，导致的最直接的结果就是血液中葡萄糖浓度过高。胰岛B细胞的主要作用就是分泌胰岛素，其分泌的胰岛素能有效地降低血糖浓度，因此只要胰岛B细胞受损或者数量大幅度减少，便会患病。空腹时正常人的血糖浓度约为6.7mmol／L(180～120mg％)，低血糖者的空腹血糖一般低于3．9mmol／L(70mg％)，而高血糖者的血糖浓度则大于8．8mmol／L(160mg％)。医学上普遍将8．8mmol／L(160mg％)作为一个临界点，假如血糖浓度高于了这个临界点，就会超过肾小球重吸收的最大能力，于是便产生了糖尿。

人体内能降低血糖浓度的激素只有一种，那就是由胰岛B细胞分泌的胰岛素，因此它的作用是不可或缺、不可替代的，只要胰岛素不足，就会诱导病发。结果就是葡萄糖的“来路”增加，“去路”也受到阻碍。这是因为过量葡萄糖的利用存在一定程度的阻碍，机体不得不使用过量的脂肪来分解葡萄糖并提供能源，而生成的产物酮体是一种对人体有害的物质，堆积过多这种产物会引发各种并发症如酮尿和昏迷。其他的归并症也可以损伤不同的器官组织，特别是肾、大脑的神经及眼部等。糖尿病的病发原因与基因因素和生活环境影响都有关，至今仍没有确切的科学解释。根据世界卫生组织(WHO)的定义，糖尿病被分为了两种病型。对于一型患者来说，其体内的胰岛B细胞受损非常严重，因此不能合成胰岛素，从而引起血糖浓度高。一型糖尿病通常在年轻时病发，占据糖尿病总人数的10%以下。二型糖尿病患者大多数为中老年人，其比例甚至占整个糖尿病患者数量90%以上。然而根据观察，二型糖尿病患者体中仍然存在部分胰岛B细胞，只不过该部分细胞没有办法分泌足够的胰岛素或者分泌的胰岛素生理作用大打折扣。虽然这部分的患者在医生的指导下服用一些促进胰岛素分泌的药能够缓解病情，但实际上逾半数的患者在中老年后依旧不得不体外补充胰岛素。

1.1.1糖尿病病理简述

胰腺主要由5种不同的细胞构成，其中B细胞最多，至少占据了六成以上，不同细胞所占的比例和功能如下表所示。

表1-1 胰腺的各细胞组成和功能

医学上观察糖尿病患者的病变胰腺现象主要有重量减少，质地增加，有脂肪浸润等等。此外一型和二型糖尿病的病理有所不一样。一型糖尿病患者体内的胰腺变化较大，其胰岛B细胞的总量仅有正常人的十分之一；二型糖尿病患者体内胰腺则变化相对较小，一般的病变并不显著。

1.1.2胰岛素的介绍

如下图所示，胰岛素是双链结构的蛋白质类激素，其中A链较短，只有21个氨基酸，含有一个二硫键，AB双链之间有两个二硫键来连接。结构如图所示。

请支付后下载全文，论文总字数：18818字