糖尿病是一种常见的葡萄糖代谢和内分泌障碍继而引起全身性代谢紊乱的慢性疾病，高血糖是其主要临床特征。血液中葡萄糖浓度的主要调节者是胰岛素，它是由胰岛B细胞合成并分泌的一种激素。胰岛素分泌功能丧失或胰岛素分泌不足是糖尿病的主要原因之一。因此，自从胰岛素被发现以来，注射胰岛素就成为治疗糖尿病最有效的方法之一。胰岛素的给药方式从最初的多次皮下注射已经发展到现在的使用胰岛素泵连续输注。胰岛素泵是一种连续输注胰岛素的装置。1993年6月国际卫生协会发布的为期十年的Landmark糖尿病控制与并发症试验(DCCT)结果表明，与传统的多次皮下注射相比，使用胰岛素泵将使糖尿病患者的血糖更平稳，并发症减少60-70％。本课题的内容就是研制一台具有一定先进性的便携式开环胰岛素实验泵。 实验泵的设计原则是：微型化、便携式、低功耗、低成本。 实验泵的设计思路是：使用+6V干电池作为供电电源，采用89C51单片机作为控制核心，通过步进电机驱动专用注射器活塞，将胰岛素按照正常人体的胰岛素分泌曲线注射到患者腹部皮下。 实验泵的硬件由七个功能模块构成，分别是：中央处理模块、步进电机驱动模块、显示模块、键控模块、时钟模块、报警模块和电源模块。中央处理模块主要有89C51单片机构成，它通过接受指令来掌握其他功能模块的工作状态，发出指令来控制其他模块的运行，使整个系统成为一个能实现预期功能的有机整体。由于胰岛素的输注最终是由步进电机驱动注射器活塞来实现的，因此，步进电机驱动模块是整个系统的核心，其他所有模块都是为这个核心服务的。 实验泵的硬件设计主要解决的问题有：各个功能模块融合为一个可以实现预定功能的硬件系统；步进电机的驱动和精确控制；提供两个+5V电源，分别给数字电路和步进电机供电，避免步进电机接通和断开时电流的大幅度波动影响数字电路部分，使系统更加稳定；实现电源低第一军医大学硕士论文压报警功能;日历时钟模块和液晶显示模块与单片机的接口电路等。 实验泵的软件设计采用的是汇编语言，系统软件编程实行模块化设计，条理清晰，可移植性好。软件设计主要实现了如下功能:基础量和大剂量两种胰岛素输注模式，每种输注模式有12个参数可供选择;用胰岛素曲线来控制步进电机的运转，从而使胰岛素的输注更加符合正常人体的生理需求;系统低功耗运行，步进电机只在运行时通电，其他时间通过软开关对其断电，极大的减小功耗;全中文的液晶显示界面和控制菜单;时间显示和闹钟设置。 本课题在理论方面首次提出了大剂量胰岛素曲线的数学模型，并对该数学模型进行了算法处理，且将算法处理的结果应用到胰岛素实验泵的软件之中，使胰岛素按照胰岛素曲线输注，更符合糖尿病患者的正常生理需求。 总之，实验泵的成功运行，说明本课题研究的便携式开环胰岛素实验泵的设计方案是切实可行的。