[go: up one dir, main page]

TR2021018952A1 - ARTIFICIAL PANCREAS SYSTEM WITH PIEZOELECTRIC PUMP - Google Patents

ARTIFICIAL PANCREAS SYSTEM WITH PIEZOELECTRIC PUMP

Info

Publication number
TR2021018952A1
TR2021018952A1 TR2021/018952A TR2021018952A TR2021018952A1 TR 2021018952 A1 TR2021018952 A1 TR 2021018952A1 TR 2021/018952 A TR2021/018952 A TR 2021/018952A TR 2021018952 A TR2021018952 A TR 2021018952A TR 2021018952 A1 TR2021018952 A1 TR 2021018952A1
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
insulin
glucose
piezoelectric
control unit
nozzle
Prior art date
Application number
TR2021/018952A
Other languages
Turkish (tr)
Inventor
Kaçar Alp
Bülent Özer Mehmet
Taşçioğlu Yi̇ği̇t
Original Assignee
Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Ueniversitesi
Tobb Ekonomi̇ Ve Teknoloji̇ Üni̇versi̇tesi̇
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Ueniversitesi, Tobb Ekonomi̇ Ve Teknoloji̇ Üni̇versi̇tesi̇ filed Critical Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Ueniversitesi
Priority to TR2021/018952A priority Critical patent/TR2021018952A1/en
Priority to PCT/TR2022/051384 priority patent/WO2023101647A2/en
Publication of TR2021018952A1 publication Critical patent/TR2021018952A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4836Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
    • A61B5/4839Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods combined with drug delivery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/14532Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Abstract

Bu buluş, kapalı-çevrim glikoz kontrolü yapılarak ihtiyaç duyulan insülin miktarının otomatik olarak belirlenip, buna göre bazal veya bolus insülin salınımı yapılmasını sağlayan ve en temel halinde; bir glikoz sensörü (21), bir birinci kablosuz veri iletişim modülü (22) ve bir birinci batarya (23) içeren bir glikoz ölçüm birimi (20); glikoz ölçüm birimi (20) tarafından ölçülen veri doğrultusunda, pompalanması gereken insülin miktarını belirlemesi ve buna göre kontrol sinyalleri üretmesi için uyarlanmış en az bir kontrol birimi (31); bir ikinci kablosuz veri iletişim modülü (32); bir ikinci batarya (33), kontrol biriminden (31) çıkan kontrol sinyallerinin kuvvetlendirilmesi için en az bir yükseltici (34), en az bir insülin rezervuar (35), ve bir nozül (37) ile bir difüzöre (38) sahip olan, söz konusu kontrol sinyalleri doğrultusunda, nozüle (37) bağlı rezervuarda (35) bulunan insülinin emilerek difüzörden (38) pompalanmasını sağlayan en az bir birinci piezoelektrik disk (36) içeren bir piezoelektrik tahrikli pompa (30) içeren bir yapay pankreas sistemi (10) ile ilgilidir.This invention is a glucose measurement unit (20) which, in its most basic form, includes a glucose sensor (21), a first wireless data communication module (22) and a first battery (23), which enables closed-loop glucose control by automatically determining the amount of insulin needed and releasing basal or bolus insulin accordingly; at least one control unit (31) adapted to determine the amount of insulin to be pumped based on the data measured by the glucose measurement unit (20) and to generate control signals accordingly; a second wireless data communication module (32); This relates to an artificial pancreas system (10) which includes a piezoelectric driven pump (30) containing at least one primary piezoelectric disc (36) which has a second battery (33), at least one amplifier (34) to amplify the control signals coming from the control unit (31), at least one insulin reservoir (35), and a nozzle (37) and a diffuser (38) which, in accordance with the said control signals, absorbs the insulin in the reservoir (35) connected to the nozzle (37) and pumps it through the diffuser (38).

Description

TARIFNAME PIEZOELEKTRIK POMPALI YAPAY PANKREAS SISTEMI Teknik Alan Bu bulus, Tip 1 Diyabet hastalarinin otomatik olarak insülin ihtiyacini tespit ederek, insülin enjeksiyonunu otomatik olarak gerçeklestiren bir piezoelektrik pompali yapay pankreas sistemi ile ilgilidir. Önceki Teknik Diyabet hastaligi, kandaki glikoz miktarinin normal seviyesinin disinda olmasindan kaynaklanan bir hastaliktir. Diyabet hastaliginin çocuk veya eriskinlerde görülmesine göre iki farkli türü bulunmakta olup, bunlar sirasiyla Tip 1 ve Tip 2 diyabettir. Tip 1 diyabeti olan kisilerde, kandaki glikoz miktarini düsürmek için pankreas yeterli seviyede veya hiç insülin üretememektedir. Insülin eksikligi nedeniyle de kan dolasiminda bulunan glikoz, hücre içerisine girememekte ve dolayisiyla da enerjiye dönüstürülememektedir. Bu durum ise kandaki glikoz miktarinin yükselmesine ve böbreklerden süzülerek idrarla atilmasina neden olur. Glikozun idrara geçmesi idrarla sivi kaybina neden olmakta ve eger bu sivi kaybi eger karsilanmaz ise, bu sorun vücutta susuzluga yol açmaktadir. Diyabet hastalarinin kanindaki glikoz seviyesinin düsürülmesi için günde birkaç defa vücuda disaridan insülin enjekte edilmesi gerekmektedir. Bunun için diyabet hastalari, genellikle insülin kalemi vasitasiyla veya insülin pompasi kullanarak kendilerine manuel olarak insülin enjekte etmektedir. Ancak bu uygulamalarda diyabet hastalarinin kendilerine ihtiyaç duyduklari insülin miktarindan daha az veya daha fazla insülin enjekte etmesi gibi nedenlerden dolayi hipoglisemi veya 0179-P111 hiperglisemi durumlari ortaya çikmaktadir. Dolayisiyla insülin miktarinin belirlenmesi sirasinda saglik sorunlarina sebebiyet veren insan faktörünün ortadan kaldirilmasi için bu insülin pompalarinin otomatiklestirilmesi üzerine son zamanlarda bazi çalismalar olmustur. Diyabet hastalarinin kullandigi manuel (elle kontrol edilen) insülin pompalarinda oldugu gibi otomatik insülin pompalarinda da siringa bulunmaktadir. Söz konusu otomatik insülin pompalarinda bulunan siringanin ucuna bir adet dogrusal mil takili olup, bu mile ise bir motor baglidir. Motor döndürüldükçe söz konusu mil siringayi sikistirarak siringayi hareket ettirrnekte, böylece siringanin içindeki insülinin vücuda enjekte edilmesini saglamaktadir. Ancak burada, siringaya ilk basildigi zamanki sürtünme kuvveti direnci ile basilmaya baslandiktan sonraki sürtünme kuvveti direnci birbirinden farklidir. Siringaya ilk defa basilirken normalde pompalanmak istenen insülinden daha fazla insülinin pompalanmasi gibi olumsuz durumlar ortaya çikmaktadir. Dolayisiyla siringa tipi insülin pompalarinin kontrol edilebilirligi oldukça zordur. Bu tür uygulamalarda siringa pompalarinin klinik kullanimi, infüzyon hizinin kontrolünün eksikligi, geri akistan kanama ve hava girisi nedeniyle asiri doz veya düsük doz dahil olmak üzere çesitli riskler barindirmaktadir. Asiri dozda ilaç verilmesi hipersekresyon, solunum depresyonu ve hipoksi gibi ciddi komplikasyonlara yol açabileceginden, bu asiri doz problemi yukarida sayilan problemlerin arasindaki en çok önem teskil eden problemdir. Arastirma asamasinda ve klinik deney asamasinda olan tüm yapay pankreas çalismalarinda tipik olarak insülin iletimi için kullanilan piyasadaki yapay pankreas sistemlerinin çogu (örnegin Medtronic'in Minimed 67OG, Beta Bionics'in iLet ve Tandem'in t: ince x2. . .) siringa tipi pompa içermektedir. Teknigin bilinen durumunda yer alan MiniMed 670G ürünü bir otomatik insülin pompasidir. Söz konusu insülin pompasi her 5 dakikada invazif yerlestirilmis glikoz sensöründen kandaki glikoz Ölçümü yapmaktadir. Siringa tipi pompa 0179-P111 kullanilmis olan sistemde kullanici bir referans araligi girerek, kanindaki glikoz miktarinin kalmasini istedigi araligi ayarlamaktadir. Yari-otomatik özellikte olan pompanin insülin enjekte etmeden önce iki saat boyunca hastanin kanindaki glikoz degerinin kendiliginden saglikli araliga gelmesini beklemekte, söz konusu araliga gelmeme ihtimali olmasi halinde ise ancak hasta onayi ile enjeksiyon yapilmaktadir. Teknigin bilinen durumunda yer alan DiAs, bir Android akilli telefona dayanan modüler bir yapay pankreas platforrnudur. Akilli telefon uygulamasi, kandaki glikoz seviyesini kontrol eden bilgisayar programini içermektedir. Söz konusu program ayrica glikoz seviyelerinin ne zaman yükselip düsecegini tahmin etme islevini de gerçeklestirmektedir. Kablosuz olarak Dexcom (34 CGM"den (Continuous Glucose Monitoring - Sürekli Glikoz Ölçer) veri alir ve bir insülin pompasina (örnegin, Tandem t: slim veya Roche'dan Accu-Check) Bluetooth araciligiyla komutlar verir. Bu platformda yerel veri sunucularina ve Bulut'a baglanan özel bir Bluetooth kutusu da bulunmaktadir. Ayrica kontrolör herhangi bir CGM veya insülin pompasi ile uyumludur. Sistem, evde yapilan uzun süreli (1-3 ay) klinik çalismalarda test edilmektedir. Teknigin bilinen durumunda yer alan Inreda firmasina ait olan Inreda yapay pankreas, su geçirmez bir özellige sahip olup, Wi-Fi baglantili bir çift hormonlu (hem insülin hem glukagon) sistemdir. Söz konusu cihaz, glikoz seviyelerinin tamamen özerk bir sekilde düzenlenmesini saglamaktadir. Bu sistemde, insülin ve glukagon için birer adet olmak üzere toplam 2 adet pompa, 2 adet CGM, Wi-Fi, sensör, alarm setleri ve 2 adet pil bulunmaktadir. Söz konusu sistem ne zaman ve ne kadar insülin veya glukagonun uygulanmasi gerektigine karar veren akilli bir reaktif kontrol algoritmasi kullanir. Insülin iletimi; mevcut ve hedef glikoz seviyeleri, glikoz degisim hizi, kullanicinin insülin duyarliligi ve düzeltici bir insülin bolusunun verilmesini tetikleyen 2 glikoz esigi arasindaki fark tarafindan belirlenir. Denetleyici AA tipinde pil tarafindan beslenir ve verileri 24 saatte bir 0179-P111 veri tabanina aktarir. Ayrica kullanicilar sesli alarmlar sayesinde bir seyleri kontrol etmeleri veya harekete geçmeleri gerektiginde uyarilmaktadir. Teknigin bilinen durumunda yer alan Beta Bionics firmasina ait olan iLet, tamamen entegre ve otomatik çift hormonlu kapali-çevrim sistemi içermektedir. Sistem, Dexcom sensörü ve vericisi ile çalisan yerlesik bir kablosuz CGM'ye ve dozaj algoritmalarinin çalistigi özel bir el kumanda cihazina sahiptir. Kontrol algoritmalari, kullanicinin insülin gereksinimlerini ögrenir ve uyarlar, böylece kisisellestirilmis yönetim saglar. Sistem ayrica, insülin ve glukagon dozaj algoritmalari tarafindan her 5 dakikada bir otomatik olarak komut verilen 2 adet bagimsiz pompa içerir. Dolayisiyla daha güvenilir bir sekilde insülin pompalayan sistemlere ihtiyaç duyulmaktadir. Mevcut basvurunun en özgün özeligi ise burada bahsedilen sorunlari ortadan kaldirmak üzere gelistirilmis Piezoelektrik tahrikli pompa kullanilarak yapilan ilk insülin pompasi olmasidir. Bulusun Amaçlari Bu bulusun amaci, siringa pompanin yerine valfsiz piezoelektrik tahrikli pompa kullanarak, insülin pompalarinin güvenilirligini arttirmaktir. Bulus konusu yapay pankreas sisteminde kullanilan piezoelektrik tahrikli pompa sayesinde vücuda enjekte edilecek insülin miktari daha hassas bir sekilde kontrol edilebildiginden, mevcut sistemlere göre kontrol edilebilirligi daha yüksektir. Böylece teknigin bilinen durumunda kullanilan siringalarin neden oldugu asiri doz problemi ortadan kaldirildigindan mevcut sistemlere göre daha güvenilir bir sistem özelligi tasimaktadir. Bu bulusun bir diger amaci, düsük boyutlara sahip bir yapay pankreas sistemi gerçeklestirmektir. Mevcut bulusun boyutlarinin küçüklügü sayesinde farkli hormonlarin (glukagon, vb.) da pompalanmasina uygun hale getirilmistir. 0179-P111 Bu bulusun bir diger amaci, mevcut sistemlere göre daha düsük enerji tüketimi saglayan bir yapay pankreas sistemi gerçeklestirmektir. Mevcut bulus, piyasadaki insülin pompalarindan çok daha düsük enerji tüketim sagladigindan, enerji verimli bir insülin pompasi olmasi özelligi göstermektedir. Bu bulusun bir diger amaci, mevcut sistemlere göre daha düsük maliyetli bir yapay pankreas sistemi gerçeklestirmektir. Mevcut bulusta, siringa yerine bundan daha ucuz olan piezoelektrik pompa kullanildigindan, tek kullanimlik (kullan at), günlük veya haftalik kullanilabilecek sekilde ürünler tasarlanabilmektedir. Bulusun Kisa Açiklamasi Bu bulusta açiklanan yapay pankreas sistemi, kapali-çevrim glikoz kontrolü yaparak kandaki glikoz miktarinin düzenli olarak ölçülmesini ve pompalanacak insülin miktarinin otomatik olarak belirlenmesini saglayan bir Sistemdir. Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen, ilk istem ve bu isteme bagli diger istemlerde tanimlanan bir yapay pankreas sistemi, en temel halinde bir glikoz ölçüm birimi ve bir piezoelektrik tahrikli pompa içermektedir. Bahsedilen glikoz ölçüm birimi, glikoz seviyesi ölçümü alinmasi için en az bir glikoz sensörü; ölçülen verilerin kablosuz olarak iletilmesi için tercihen bir Bluetooth modül olan bir birinci kablosuz veri iletisim modülü ve ihtiyaç duyulan enerji ihtiyacini karsilayan bir birinci batarya içermektedir. Bahsedilen piezoelektrik tahrikli pompa ise en temel halinde, glikoz ölçüm birimi tarafindan ölçülen veri dogrultusunda, pompalanmasi gereken insülin miktarini belirlemesi ve buna göre kontrol sinyalleri üretmesi için uyarlanmis en az bir kontrol birimi; glikoz ölçüm birimi veya bir akilli cihaz ile kablosuz veri alisverisi yapilmasi için tercihen bir Bluetooth modül olan bir ikinci kablosuz veri iletisim modülü; ihtiyaç duyulan enerji ihtiyacini karsilayan bir ikinci batarya; kontrol biriminden çikan kontrol sinyallerinin kuvvetlendirilmesi için en az bir yükseltiei; içeresinde insülin 0179-P111 barindirmasi için en az bir rezervuar; rezervuarin baglanmasi için bir nozüle (giris kismi) ve bir kateterin baglanmasi için bir diiîizöre (çikis kismina) sahip olan, kontrol birimi tarafindan üretilen kontrol sinyalleri dogrultusunda, ardisik daralma ve gevseme hareketlerini içeren bir titresim hareketi yaparak, nozüle bagli rezervuarda bulunan insülinin emilip difüzörden pompalanmasini saglayan en az bir birinci piezoelektrik disk içermektedir. Bulusun bir uygulamasinda kontrol birimi, PID kontrolör, Durum Geri Beslemeli Kontrolör veya Model Öngörülü Kontrol gerçeklestiren bir kontrolör içermekte olup, bahsedilen kontrolör ölçülen glikoz seviyesine göre bolus veya bazal insülin salinmasi için kontrol sinyalleri üretecek sekilde uyarlanmistir. Bulusun bir uygulamasinda bataryalar, hareket enerjisinden elektrik elde edilmesini saglayan giyilebilir enerji hasadi ekipmanlari vasitasiyla sarj edilebilmektedir. Bulusun bir uygulamasinda enerji veriminin saglanmasi için, glikoz ölçüm biriminden iletilen veriye göre enjekte edilmesi gereken insülin miktarini belirlemesi için uyarlanmis bir islemci ve bu islemci tarafindan çalistirilan bir mobil uygulama içeren, tercihen bir akilli telefon veya tablet bilgisayar olan bir akilli cihaz kullanilmaktadir. Burada akilli cihaz tarafindan gerçeklestirilen islemler, kontrol biriminin yükünü azalttigindan, kontrol birimini besleyen ikinci bataryanin daha uzun ömürlü çalismasini saglamaktadir. Bulusun bir uygulamasinda, kandaki düsük glikoz seviyesinin artirilmasi için, içerisinde glukagon depolayan bir glukagon tanki bulunmaktadir. Söz konusu glukagon tanki, bir ikinci piezoelektrik diskin nozülüne baglidir. Böylece kanda düsük glikoz seviyesi yasanmasi durumunda, glikoz seviyesinin tekrar yükseltilerek önceden belirlenmis bir seviyenin üstüne çikarilmasi saglanabilmektedir. 0179-P111 Bulusun bir uygulamasinda, birinci piezoelektrik diskin ve/veya ikinci piezoelektrik diskin difuzörüne bagli olan bir hattan insülin geçisini kontrol eden en az bir emniyet valfi bulunmaktadir. Bulus konusu yapay pankreas sisteminin çalisma yöntemi asagidaki adimlari içermektedir; bir glikoz sensörü tarafindan glikoz ölçümü yapilmasi, yapilan ölçümün bir birinci kablosuz veri iletisim modülü vasitasiyla bir kontrol birimine iletilmesi, alinan glikoz seviyesi bilgisine göre salgilanacak insülin miktarinin kontrol birimi tarafindan belirlenerek bir kontrol sinyali üretilmesi, kontrol birimi tarafindan üretilen kontrol sinyallerinin bir yükseltici tarafindan yükselmesi, üretilen kontrol sinyalinin bir birinci piezoelektrik diskin zit yüzeylerine uygulanarak, bu yüzeyler arasinda bir potansiyel fark olusturulmasi, birinci piezoelektrik diskin daralma ve gevseme hareketlerini içeren bir titresim hareketi yapmasi, burada genisleme esnasinda nozüle bagli rezervuardan insülin emilmesi, emilen insülinin daralma esnasinda difüzörden pompalanmasi. Bulusun glukagon tanki içeren bir uygulamasinda yapay pankreas sisteminin çalisma yöntemi asagidaki adimlari içermektedir; bir glikoz sensörü tarafindan glikoz ölçümü yapilmasi, yapilan ölçümün bir birinci kablosuz veri iletisim modülü vasitasiyla bir kontrol birimine iletilmesi, alinan glikoz seviyesi bilgisine göre salgilanacak glukagon miktarinin kontrol birimi tarafindan belirlenerek bir kontrol sinyali üretilmesi, kontrol birimi tarafindan üretilen kontrol sinyallerinin bir yükselticide yükselmesi, nozülüne glukagon tanki bagli olan bir ikinci piezoelektrik diske söz konusu 0179-P111 - üretilen kontrol sinyalinin ikinci piezoelektrik diskin zit yüzeylerine uygulanarak, bu yüzeyler arasinda bir potansiyel fark olusturulmasi, - ikinci piezoelektrik diskin daralma ve gevseme hareketlerini içeren bir titresim hareketi yapmasi, burada genisleme esnasinda nozüle bagli glukagon tankindan glukagon emilmesi, emilen glukagonun daralma esnasinda diiîizörden pompalanmasi. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen bir yapay pankreas sistemi, ekli sekillerde gösterilmis olup bu sekiller; Sekil 1. Yapay pankreas sisteminin sematik görünüsüdür. Sekil 2. Piezoelektrik diskin önden görünüsüdür. Sekil 3. Sekil 2"deki Piezoelektrik diskin einme modunun görünüsüdür. Sekil 4. Sekil 2"deki Piezoelektrik diskin pompalama modunun görünüsüdür. Sekil 5. Glukagon tanki içeren yapay pankreas sisteminin sematik görünüsüdür. Sekil 6. Kapali çevrim glikoz kontrolünün sematik gösterimidir. Sekillerdeki parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiligi asagida verilmistir. . Yapay pankreas sistemi . Glikoz ölçüm birimi 21. Glikoz sensörü 22. Birinci kablosuz veri iletisim modülü 23. Birinci batarya . Piezoelektrik tahrikli pompa 31. Kontrol birimi 32. Ikinci kablosuz veri iletisim modülü 33. Ikinci batarya 0179-P111 34. Yükseltici . Rezervuar 37. Nozül 38. Dilüzör 39. Glukagon tanki 40. Ikinci piezoelektrik disk 50. Akilli cihaz 60. Emniyet valfi Ihtiyaç duyulan insülin miktarinin otomatik olarak belirlenip, buna göre bazal veya bolus insülin salinimi yapilmasini saglayan bir yapay pankreas sistemi (10), en temel halinde; glikoz seviyesi ölçümü alinmasi için en az bir glikoz sensörü (21); kablosuz veri alisverisi yapilmasi için bir birinci kablosuz veri iletisim modülü (22); ve ihtiyaç duyulan enerji ihtiyacini karsilayan bir birinci batarya (23) içeren bir glikoz ölçüm birimi (20), glikoz Ölçüm birimi (20) tarafindan ölçülen veri dogrultusunda, pompalanmasi gereken insülin miktarini belirlemesi ve buna göre kontrol sinyalleri üretmesi için uyarlanmis en az bir kontrol birimi (31); kablosuz veri alisverisi yapilmasi için bir ikinci kablosuz veri iletisim modülü (32); ihtiyaç duyulan enerji ihtiyacini karsilayan bir ikinci batarya (33); kontrol biriminden (31) çikan kontrol sinyallerinin kuvvetlendirilmesi için en az bir yükseltici (34); içeresinde insülin `barindirmasi için en az bir rezervuar (35); bir nozül (37) (giris kismi) ve bir diiüzör (38) (çikis kismi) içeren, söz konusu kontrol sinyalleri dogrultusunda, nozüle (37) bagli rezervuarda (35) bulunan insülinin emilerek difüzörden (38) pompalanmasini saglayan en az bir birinci piezoelektrik disk (36) içeren bir piezoelektrik tahrikli pompa (30) içermektedir. 0179-P111 Bulus konusu yapay pankreas sisteminin (10) sematik bir görünüsü Sekil 1"de verilmistir. Söz konusu yapay pankreas sistemi (10) temel olarak; glikoz ölçüm birimi (20) tarafindan ölçülen kandaki glikoz seviyesine göre, ihtiyaç duyulan insülin miktarinin belirlenmesini ve vücuda bazal veya bolus insülin iletimi saglayan bir piezoelektrik tahrikli pompa (30) içeren, mevcut sistemlere göre daha güvenilir ve enerji verimi yüksek bir sistemdir. Glikoz ölçüm biriminde (20) bulunan glikoz sensörü (21), bulusun bir uygulamasinda invazif bir sensör olup, bir igne içermekte ve hastanin (H) derisine batirilip, bu sekilde birakilmaktadir. Böylece hastanin (H) kanindaki glikoz seviyesi glikoz sensörü (21) tarafindan belirli araliklarla ölçülmektedir. Glikoz sensörünün (21) ignesi belirli araliklarla degistirilerek, söz konusu sensör tekrar kullanilabilmektedir. Bulusun bir diger uygulamasinda ise invazif olmayan glikoz sensörleri (21) (örnegin yüzük seklinde sensörler, parmak uçlarindaki terden glikoz ölçümü yapan sensörlerden veya farkli türdeki sensörler) de kullanilabilir. Glikoz ölçüm birimi (20) tarafindan ölçülecek glikoz degerlerinin piezoelektrik tahrikli pompadan (30) salgilanan insülinden etkilenmemesi için, söz konusu glikoz ölçüm birimi (20) ile piezoelektrik tahrikli pompa (30) birbirinden farkli konumlarda konumlandirilmaktadir. Böylece yapay pankreas sisteminin (10) daha saglikli bir sekilde çalismasina olanak saglanmaktadir. Glikoz ölçüm biriminin (20) glikoz ölçümü ve veri iletimi için ihtiyaç duydugu elektrik enerjisi bir birinci batarya (22) tarafindan karsilanmaktadir. Glikoz sensörü (21) tarafindan ölçülen glikoz seviyesi degerleri, bir birinci kablosuz veri iletisim modülü (22) üzerinden, bir ikinci kablosuz veri iletisim modülü (32) içeren kontrol birimine (31) ve/veya bir akilli cihaza (50) iletilebilmektedir. Bahsedilen birinci kablosuz veri iletisim modülü (22), ikinci kablosuz veri iletisim modülü (32) veya akilli cihaz (50) tercihen birer Bluetooth modülü içermektedir, ancak bulus bununla sinirli olmayip farkli kablosuz veri iletisim modülleri (örnegin GPRS (General Packet Radio Service - Genel Paket Radyo Servisi), GSM (Global System for Mobile Communications - Mobil Iletisim Için Küresel 0179-P111 Sistem), 3G, 4G, 5G, Kizilötesi, Wi-Fi (Wireless Fidelity - Kablosuz Baglanti Alani), NFC (Near Field Connection - Yakin Alan Iletisimi) vb. iletisim modülleri) de kullanilabilir. Kontrol birimi (31) bulusun bir uygulamasinda bir kontrol algoritmasi çalistirmasi için uyarlanmis bir mikroislemci, mikrodenetleyici, FPGA (Field-Programmable Gate Array - Alanda Programlanabilir Kapi Dizileri), DSP (Digital Signal Processor - Dijital Sinyal Islemci) Vb. bir kontrolör içeren bir elektronik karttir. Kontrol biriminde (31) bulunan kontrolör tercihen PID (Proportional lntegral Derivative - Oransal Integral Türevsel) kontrolördür, ancak bulus bununla sinirli olmayip, Durum Geri Beslemeli Kontrolör (State Feedback Controller) veya Model Öngörülü Kontrol (Model Predictive Control - MPC) vb. diger kontrolörler de olabilir. Kontrol birimi (31) tarafindan çalistirilan kontrol algoritmasi, glikoz ölçüm birimi (20) tarafindan iletilen glikoz verisini alip bir fonksiyona sokmakta ve bu fonksiyon sayesinde vücuda enjekte edilecek insülin miktarini hesaplayip, buna göre birinci piezoelektrik diski (36) kontrol edecek kontrol sinyalleri üretmektedir. Bir diger ifadeyle kontrol birimi (31) deri alti insülin konsantrasyonu, plazma insülin konsantrasyonu ve insülin degerlerini entegre insülin/glikoz modellerini kullanarak ihtiyaç duyulan insülin miktarini belirlemekte ve belirlenen ilave insülin miktarinin hastanin (H) vücuduna verilmesini kontrol etmektedir. Bulusun bir uygulamasinda kandaki glikoz seviyesi arttiginda buna göre bolus insülini salgilanmakta ve kandaki glikoz seviyesi belirli bir araliga inmesi durumunda ise bazal insülin seviyesinde insülin salgilanmaya devam edilmektedir. Dolayisiyla mevcut bulusta kontrol birimi (31) tarafindan çalistirilan kontrol algoritmasi sayesinde üretilen kontrol sinyalleri ile hem bazal ve hem de bolus insülin salinimi yapilabilmektedir. 0179-P111 Kontrol birimi (31) tarafindan üretilen kontrol sinyalleri, kontrol biriminin (31) çikisinda bulunan bir yükselticiye (34) iletilmektedir. Burada bahsedilen kontrol sinyalleri yükseltilmekte, bir diger ifadeyle birinci piezoelektrik diskin (36) daralma ve genisleme seklinde hareket ettirilebilecegi voltaj ve akim seviyelerine ayarlanmaktadir. Kontrol birimi (31) tarafindan üretilen kontrol sinyalleri yükseltici (34) tarafindan yükseltildikten sonra, yükselticinin (34) çikisina bagli olan birinci piezoelektrik diske (3 6) iletilmektedir. Piezoelektrik tahrikli pompada (3) bulunan elektronik komponentler olan kontrol birimi (31), ikinci kablosuz veri iletisim modülü (32), yükseltici (34) ve birinci piezoelektrik diskin (36) çalisabilmesi için ihtiyaç duyulan elektrik enerjisi bir ikinci batarya (33) vasitasiyla saglanmaktadir. Bulusun bir uygulamasinda söz konusu birinci batarya (23) ve/veya ikinci batarya (33) sarj edilebilir batarya olup, insan vücuduna bagli en az bir enerji hasadi (energy harvesting) ekipmani vasitasiyla insan vücudundan elden edilen elektrik enerjisi ile sarj edilmektedir. Bulusun bir uygulamasinda enerji hasadi ekipmanlari insanlarin hareket enerjisinden elektrik üreten piezoelektrik ayakkabi, piezoelektrik terlik veya diger sistemler kullanilabilir. Enerji hasadi ekipmanlari ile elde edilen elektrik enerjisi, bir enerji yönetim (battery management) kartina aktarilmakta ve burada düzenlendikten sonra bu düzenlenmis (regüle edilmis) elektrik enerjisi birinci batarya (23) ve/veya ikinci bataryaya (33) kablolu veya kablosuz olarak iletilmekte, böylece birinci batarya (23) ve ikinci batarya (3 3) sarj edilmektedir. Bulusun bir diger uygulamasinda birinci batarya (23) ve/veya ikinci batarya (33), bir kablosuz sarj ünitesi üzerinden sarj edilecek sekilde uyarlanmis olan ve glikoz ölçüm biriminde (20) ve/veya piezoelektrik tahrikli pompada (30) bulunan en az bir kablosuz sarj devresi ile sarj olabilmektedir. 0179-P111 Bulusun bir uygulamasinda kontrol biriminde (31) yer alan islemci, mümkün olan en düsük güç tüketimi yapacak sekilde çalistirilmaktadir. Bunun için kontrol birimi (31) tarafindan gerçeklestirilecek islemlerin bir kismi (örnegin enjekte edilmesi gereken insülin miktarinin belirlenmesi) veya tamami, ikinci kablosuz veri iletisim modülü (32) (örnegin Bluetooth) vasitasiyla baglanilan, bir akilli telefon veya tablet bilgisayar olan bir akilli cihazin (50) islemcisi tarafindan çalistirilan bir mobil uygulama tarafindan gerçeklestirilmekte ve kontrol birimine (31) iletilmektedir. Dolayisiyla kontrol birimi (31) daha az süre çalistirildigindan bu kontrol birimini (31) besleyen ikinci batarya (33) daha uzun süre dayanabilmektedir. Piezoelektrik tahrikli pompada (30) bulunan insülin rezervuari (35), içerisinde insülin barindiran ve birinci piezoelektrik diskin (36) nozülüne (37) bagli olan bir haznedir. Bulusun bir uygulamasinda insülin rezervuari (35) esnek (patch/yama tipi) bir haznedir ancak bulus bununla sinirli olmayip, insülin rezervuari (35) rijit bir hazne de olabilir. Piezoelektrik tahrikli pompa (30), uzun süre kullanilabilir sekilde ve tek kullanimlik pompa olarak tasarlanmistir. Bahsedilen piezoelektrik tahrikli pompada (30) bir nozül (37) (giris kismi) ve bir ditüzör (38) (çikis kismi) bulunan bir birinci piezoelektrik disk (36) yer almaktadir (Sekil 2). Birinci piezoelektrik disk (36), bir mekanik basinca ugramasi durumunda bir elektrik enerjisi üreten, zit yüzeylerinin (taban ve tavan yüzeylerinin) bir elektrik gerilimine (potansiyel farka) maruz kalmasi durumunda ise mekanik deplasman (genisleme veya daralma) olusturan bir malzemedir. Piezoelektrik tahrikli pompada (30) kullanilan birinci piezoelektrik disk (36) oldukça ucuz olup, bu da maliyet avantaji saglamakla birlikte, kullan at seklinde insülin pompalarinin üretimine olanak saglanmaktadir. Böylece yapay pankreas sisteminde (10) kullanilan piezoelektrik tahrikli pompa (30) sayesinde diyabet hastasi (H) tek kullanimlik, günlük veya haftalik bir insülin pompasi kullanarak kalibrasyon, elle ayarlama, kateterde 0179-P111 tikanma, vb. sorunlarla karsilasmadan bulus konusu yapay pankreas sistemini (10) sorunsuz bir sekilde kullanabilmektedir. Sekil 2-4'te gösterilen birinci piezoelektrik diskin (36) nozülü (37), birinci piezoelektrik diskten (36) disari dogru uzandikça daralan bir koni veya kesik koni formundadir. Birinci piezoelektrik diskin (36) difüzörü (38) ise, birinci piezoelektrik diskten (36) disari dogru uzandikça genisleyen bir konik veya kesik konik formundadir. Ancak birinci piezoelektrik diskin (36) nozülü (37) ve difüzörünün (38) geometrik formu bununla sinirli olmayip, konik yerine üçgen piramit, ucu kesik üçgen piramit veya esdeger geometrilere de sahip olabilir. Birinci piezoelektrik diskin (36) diû'izörüne (38) bir kateter bagli olup, söz konusu kateter deri altindan hastanin (H) vücuduna girmektedir. Birinci piezoelektrik diskin (3 6) nozülü (3 7) ise insülin rezervuarina (35) açilmaktadir. Yukarida açiklanan valfsiz piezoelektrik tahrikli pompanin (3) çalisma prensibi su sekildedir; glikoz ölçüm biriminde (3) bulunan glikoz sensörü (31) tarafindan glikoz ölçümü yapilmaktadir. Bu ölçüm sonucu birinci kablosuz veri iletisim modülü (22) üzerinden iletilen glikoz seviyesi bilgisine göre salgilanacak insülin miktari kontrol birimi (31) tarafindan belirlenmekte ve buna göre kontrol sinyalleri üretilmektedir. Bu kontrol sinyalleri yükselticide (34) yükseltildikten sonra, birinci piezoelektrik diskin (36) zit yüzeylerine uygulanarak, bu yüzeyler arasinda bir potansiyel fark olusturulmaktadir. Birinci piezoelektrik diske (36) iletilen gerilim negatif oldugunda, birinci piezoelektrik diskte (36) asagi dogru yer degistirme gerçeklesmekte, bir diger ifadeyle genislemektedir (Sekil 3). Bu sirada, hem nozüle (37) bagli rezervuardan (35) hem de difüzöre (38) bagli kateterden insülin emilmekte ve bu insülin birinci piezoelektrik diskin (36) içerisinde birikmektedir. Ancak burada birinci piezoelektrik diskin (36) nozülü (37) ve difî'izörü (38) arasindaki geometrik farkliliktan dolayi, difüzöre (38) kiyasla nozüle (37) bagli rezervuardan (35) daha fazla emilim gerçeklesmektedir. Birinci piezoelektrik diske (36) iletilen gerilim pozitif oldugunda ise, birinci piezoelektrik 0179-P111 diskin (3 6) tabani yukari dogru bir yer degistirme yapmaktadir, bir diger ifadeyle daraltmaktadir (Sekil 4). Bu sirada birinci piezoelektrik disk (36) içerisinde bulunan insülin, birinci piezoelektrik diskin (36) hem nozülden (37) hem de diiüzörden (3 8) pompalanmaktadir. Ancak birinci piezoelektrik diskin (36) nozülü (3 7) ve dilîizörü (3 8) arasindaki geometrik farkliliktan dolayi, bu sefer nozüle (37) kiyasla diiîizörden (38) daha fazla insülin pompalanmaktadir. Kontrol birimi (31) tarafindan birinci piezoelektrik diske (36) uygulanan bir yüksek frekanstaki kontrol sinyali (örnegin bir sinüs sinyali) sonucunda ardisik zit yönlerde elektrik akimi uygulandigindan, söz konusu birinci piezoelektrik disk (36) minimal titresimler (örnegin saniyede 100-150 kere genisleme ve daralma hareketi) gerçeklestirmektedir. Bu yüksek frekanstaki minimal titresim hareketi sirasinda da birinci piezoelektrik diskin (36) nozülünden (37) ve difüzöründen (38) seri bir sekilde emme ve pompalama islemleri yapilmaktadir. Böylece kontrol biriminden (31) iletilen kontrol sinyalleri dogrultusunda, hastanin (H) ihtiyaç duydugu insülin miktari piezoelektrik tahrikli pompa (30) tarafindan hastaya (H) bir kateter üzerinden iletilmektedir. Bulusun bir uygulamasinda piezoelektrik tahrikli pompa (30) ayrica, içerisinde glukagon depolanmasi için bir glukagon tanki (39) ve nozülüne (37) glukagon tanki (39) bagli olan bir ikinci piezoelektrik disk (40) de içerrnektedir (Sekil 5). Bahsedilen ikinci piezoelektrik diskin (40) yapisi ve çalisma prensibi, birinci piezoelektrik diskin (36) çalisma prensibi ile benzerdir. Bulusun bu uygulamasinda, glikoz ölçüm birimi (20) tarafindan düsük glikoz seviyesi tespit edilmesi durumunda, kontrol birimi (21) tarafindan salgilanacak glukagon miktari belirlenmekte ve buna göre kontrol sinyalleri üretilmektedir. Bu kontrol sinyalleri bir yükselticide (34) yükseltildikten sonra, ikinci piezoelektrik diske (40) i1eti1erek, daralma ve gevseme hareketlerini içeren bir titresim hareketi yapmasini saglamaktadir. Bu titresim esnasinda ikinci piezoelektrik diskin (40) nozülüne (37) bagli olan glukagon tankinda (39) bulunan glukagon emilip, ikinci piezoelektrik diskin (40) difüzörüne (38) bagli olan bir kateter üzerinden vücuda 0179-P111 enjekte edilmektedir. Böylece hastanin (H) kanindaki düsük glikoz seviyesi yükseltilerek, istenen aralikta tutulabilmektedir. Bulusun bir uygulamasinda insülin rezervuarina (35) bagli olan birinci piezoelektrik diskin (36) ve/Veya glukagon tankina (39) bagli olan ikinci piezoelektrik diskin (40), difüzörüne (3 8) ve/Veya nozülüne (37) bagli bir hattan insülin geçisini kontrol eden en az bir emniyet valfi (60) bulunmaktadir (Sekil 1, Sekil 5). Piezoelektrik tahrikli pompa (30) çalismadigi zamanlarda insülin pompalanacak olan difüzöre (38) ve/veya nozüle (37) bagli olan hat, kontrol biriminden (31) gelen kontrol sinyalleri dogrultusunda bu emniyet valfi (60) tarafindan kapatilmaktadir. Piezoelektrik tahrikli pompa (30) çalistiginda ise bahsedilen nozüle (37) ve/veya diiiizöre (38) bagli olan hat emniyet valii (60) tarafindan açilip o hattan insülin geçisine izin verilmektedir. Böylece piezoelektrik tahrili pompa (30) çalismadiginda ve/veya olasi ariza durumlarinda aktifleserek insülin akisi engellenebilmektedir. Diyabet hastalari (H), kontrol etmek zorunda olduklari döngüyü (ölçüm-miktar belirleme-enjeksiyon) kendi kendilerine saglamakta iken, bulus konusu yapay pankreas sisteminde (10) bulunan kapali-çevrim glikoz kontrolü ile bu döngünün nasil otomatiklestigi Sekil 6°da gösterilmistir. TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TRDESCRIPTION OF PIEZOELECTRIC PUMPED ARTIFICIAL PANCREAS SYSTEM Technical Field This invention relates to a piezoelectric pumped artificial pancreas system that automatically detects the insulin needs of patients with Type 1 Diabetes and automatically administers insulin injections. Previous Technical Diabetes is a disease caused by the amount of glucose in the blood being outside the normal level. There are two different types of diabetes, Type 1 and Type 2, depending on whether it occurs in children or adults. In people with Type 1 diabetes, the pancreas cannot produce enough insulin or any insulin to lower the amount of glucose in the blood. Due to the insulin deficiency, glucose in the bloodstream cannot enter the cells and therefore cannot be converted into energy. This causes the amount of glucose in the blood to rise and be filtered by the kidneys and excreted in the urine. The passage of glucose into the urine causes fluid loss through urination, and if this fluid loss is not compensated for, it leads to dehydration. Diabetic patients need to inject insulin externally several times a day to lower their blood glucose levels. For this, diabetic patients usually inject insulin manually using an insulin pen or an insulin pump. However, these practices can lead to hypoglycemia or hyperglycemia due to diabetic patients injecting less or more insulin than they need. Therefore, recent studies have focused on automating these insulin pumps to eliminate the human factor that causes health problems during insulin dosage determination. Both manual (manually controlled) insulin pumps and automatic insulin pumps contain syringes. Automatic insulin pumps have a linear shaft attached to the tip of the syringe, to which a motor is connected. As the motor rotates, the shaft compresses the syringe, moving it and thus injecting the insulin into the body. However, the frictional resistance at the moment the syringe is first pressed differs from the frictional resistance after it is pressed. Negative situations can arise, such as pumping more insulin than intended during the first press. Therefore, syringe-type insulin pumps are quite difficult to control. Clinical use of syringe pumps in such applications carries various risks, including overdose or underdose due to lack of infusion rate control, bleeding from backflow, and air ingress. Since administering an overdose of medication can lead to serious complications such as hypersecretion, respiratory depression, and hypoxia, this overdose problem is the most significant among those listed above. In all artificial pancreas studies, both in the research and clinical trial phases, most commercially available artificial pancreas systems used for insulin delivery (e.g., Medtronic's MiniMed 67OG, Beta Bionics' iLet, and Tandem's t: thin x2...) include a syringe-type pump. The MiniMed 670G, a state-of-the-art product, is an automated insulin pump. This insulin pump measures blood glucose every 5 minutes using an invasively implanted glucose sensor. In this system, which uses a syringe-type pump (0179-P111), the user enters a reference range, setting the desired range for blood glucose levels. The semi-automatic pump waits for two hours for the patient's blood glucose level to naturally return to a healthy range before injecting insulin. If this range is not reached, injection is only performed with the patient's consent. The current state of the technology, DiAs, is a modular artificial pancreas platform based on an Android smartphone. The smartphone application includes a computer program that monitors blood glucose levels and predicts when glucose levels will rise and fall. It wirelessly receives data from Dexcom (34 CGM - Continuous Glucose Monitoring) and sends commands to an insulin pump (e.g., Tandem t: slim or Accu-Check from Roche) via Bluetooth. This platform also includes a dedicated Bluetooth box that connects to local data servers and the Cloud. Furthermore, the controller is compatible with any CGM or insulin pump. The system is being tested in long-term (1-3 months) clinical trials at home. The Inreda artificial pancreas, manufactured by Inreda and operating under the state of the art, is a waterproof, Wi-Fi connected dual-hormone (both insulin and glucagon) system. This device allows for completely autonomous regulation of glucose levels. The system includes a total of 2 pumps (one for insulin and one for glucagon), 2 CGMs, Wi-Fi, sensors, alarm sets, and 2 batteries. The system uses an intelligent reactive control algorithm that determines when and how much insulin or glucagon should be administered. Insulin delivery is determined by current and target glucose levels, glucose change rate, user insulin sensitivity, and the difference between two glucose thresholds that trigger the administration of a corrective insulin dose. The controller is powered by an AA battery and transmits data to the 0179-P111 database every 24 hours. Users are also alerted by audible alarms when they need to check something or take action. The iLet, manufactured by Beta Bionics, is a fully integrated and automated dual-hormone closed-loop system. The system features a built-in wireless CGM operating with a Dexcom sensor and transmitter, and a dedicated handheld controller that runs the dosing algorithms. The control algorithms learn and adapt to the user's insulin requirements. This provides personalized management. The system also includes 2 independent pumps that are automatically commanded every 5 minutes by insulin and glucagon dosing algorithms. Therefore, there is a need for more reliable insulin pumping systems. The most unique feature of the current application is that it is the first insulin pump made using a piezoelectric driven pump developed to eliminate the problems mentioned here. Purposes of the Invention The aim of this invention is to increase the reliability of insulin pumps by using a valveless piezoelectric driven pump instead of a syringe pump. Thanks to the piezoelectric driven pump used in the artificial pancreas system in question, the amount of insulin to be injected into the body can be controlled more precisely, resulting in higher controllability compared to existing systems. Thus, it eliminates the overdose problem caused by syringes used in the known state of the art, making it a more reliable system compared to existing systems. This invention... Another aim is to realize an artificial pancreas system with small dimensions. Thanks to the small size of the current invention, it is suitable for pumping different hormones (glucagon, etc.). 0179-P111 Another aim of this invention is to realize an artificial pancreas system that provides lower energy consumption than existing systems. Since the current invention provides much lower energy consumption than insulin pumps on the market, it is characterized as an energy-efficient insulin pump. Another aim of this invention is to realize an artificial pancreas system at a lower cost than existing systems. Since the current invention uses a piezoelectric pump, which is cheaper than a syringe, products can be designed for single-use (disposable), daily, or weekly use. Brief Description of the Invention The artificial pancreas system described in this invention provides closed-loop glucose control. This is a system that enables the regular measurement of blood glucose levels and the automatic determination of the amount of insulin to be pumped. The artificial pancreas system developed to achieve this invention, as defined in the initial requirements and subsequent requirements, includes, in its most basic form, a glucose monitoring unit and a piezoelectric pump. The glucose monitoring unit includes at least one glucose sensor for taking glucose level measurements; a primary wireless data communication module, preferably a Bluetooth module, for wirelessly transmitting the measured data; and a primary battery to meet the required energy needs. The piezoelectric pump, in its most basic form, includes at least one control unit adapted to determine the amount of insulin to be pumped based on the data measured by the glucose monitoring unit and to generate control signals accordingly; a second wireless data communication module, preferably a Bluetooth module, for wireless data exchange with the glucose monitoring unit or a smart device; and a primary battery to meet the required energy needs. The invention includes a secondary battery to amplify the control signals from the control unit; at least one amplifier to enhance the control signals; at least one reservoir to hold insulin 0179-P111; a nozzle (inlet) for connecting the reservoir and a diffuser (outlet) for connecting a catheter; and at least one primary piezoelectric disc which, in accordance with the control signals generated by the control unit, performs a vibrating motion involving successive contraction and relaxation movements, thereby drawing up insulin from the reservoir connected to the nozzle and pumping it through the diffuser. In one application of the invention, the control unit includes a controller performing PID control, State Feedback Control, or Model Predictive Control, which is adapted to generate control signals for bolus or basal insulin release according to the measured glucose level. The batteries can be charged via wearable energy harvesting equipment that enables the generation of electricity from kinetic energy. One application of the invention utilizes a smart device—preferably a smartphone or tablet—containing a processor adapted to determine the amount of insulin to be injected based on data transmitted from the glucose meter, and a mobile application operated by this processor, to ensure energy efficiency. Here, the operations performed by the smart device reduce the load on the control unit, thus extending the lifespan of the second battery powering the control unit. Another application of the invention includes a glucagon tank containing glucagon to raise low blood glucose levels. This glucagon tank is connected to the nozzle of a second piezoelectric disc. Thus, in the event of low blood glucose levels, the glucose level is raised again above a predetermined level. It is possible to remove it. In one application of the invention 0179-P111, there is at least one safety valve controlling the passage of insulin through a line connected to the diffuser of the first piezoelectric disc and/or the second piezoelectric disc. The working method of the artificial pancreas system in question involves the following steps; glucose measurement by a glucose sensor, transmission of the measurement to a control unit via a first wireless data communication module, determination of the amount of insulin to be secreted by the control unit according to the received glucose level information and generation of a control signal, amplification of the control signals generated by the control unit by an amplifier, application of the generated control signal to the opposite surfaces of a first piezoelectric disc, creating a potential difference between these surfaces, the first piezoelectric disc performing a vibrational movement involving contraction and relaxation movements, where during expansion, a connection to the nozzle is made. The process involves the absorption of insulin from the reservoir and the pumping of the absorbed insulin through the diffuser during contraction. In an application of the invention containing a glucagon tank, the working method of the artificial pancreas system includes the following steps: glucose measurement by a glucose sensor, transmission of the measurement to a control unit via a primary wireless data communication module, determination of the amount of glucagon to be secreted by the control unit based on the received glucose level information and generation of a control signal, amplification of the control signals generated by the control unit in an amplifier, application of the generated control signal to the opposite surfaces of a second piezoelectric disc (0179-P111) connected to its nozzle with a glucagon tank, creating a potential difference between these surfaces, the second piezoelectric disc performing a vibrational movement involving contraction and relaxation, where the nozzle connected during expansion... The artificial pancreas system, which achieves the purpose of this invention, is shown in the attached figures: Figure 1. Schematic view of the artificial pancreas system. Figure 2. Front view of the piezoelectric disc. Figure 3. View of the piezoelectric disc in absorption mode as shown in Figure 2. Figure 4. View of the piezoelectric disc in pumping mode as shown in Figure 2. Figure 5. Schematic view of the artificial pancreas system containing the glucagon tank. Figure 6. Schematic representation of closed-loop glucose control. The parts in the figures are numbered individually, and the corresponding numbers are given below: Artificial pancreas system, Glucose measurement unit. 21. Glucose sensor 22. First wireless data communication module 23. First battery 31. Piezoelectric driven pump 32. Control unit 33. Second wireless data communication module 34. Second battery 0179-P111 35. Amplifier 36. Reservoir 37. Nozzle 38. Diluter 39. Glucagon tank 40. Second piezoelectric disc 50. Smart device 60. Safety valve An artificial pancreas system (10) that automatically determines the required amount of insulin and provides basal or bolus insulin release accordingly, in its most basic form; a glucose measurement unit (20) containing at least one glucose sensor (21) for taking glucose level measurements; a first wireless data communication module (22) for wireless data exchange; and a first battery (23) to meet the required energy needs, glucose measurement unit The system includes a piezoelectric driven pump (30) containing at least one control unit (31) adapted to determine the amount of insulin to be pumped and generate control signals accordingly, based on the data measured by (20); a second wireless data communication module (32) for wireless data exchange; a second battery (33) to meet the required energy needs; at least one amplifier (34) to amplify the control signals from the control unit (31); at least one reservoir (35) to hold insulin; a nozzle (37) (inlet section) and a diffuser (38) (outlet section), and at least one first piezoelectric disc (36) which, in accordance with the control signals, ensures that the insulin in the reservoir (35) connected to the nozzle (37) is absorbed and pumped through the diffuser (38). A schematic view of the artificial pancreas system (10), the subject of the invention 0179-P111, is given in Figure 1. The artificial pancreas system (10) is basically a more reliable and energy-efficient system than existing systems, which includes a piezoelectric driven pump (30) that determines the amount of insulin needed according to the glucose level in the blood measured by the glucose measurement unit (20) and delivers basal or bolus insulin to the body. The glucose sensor (21) in the glucose measurement unit (20) is an invasive sensor in one application of the invention, containing a needle that is inserted into the patient's (H) skin and left in this way. Thus, the glucose level in the patient's (H) blood is measured at certain intervals by the glucose sensor (21). The needle of the glucose sensor (21) can be changed at certain intervals and the sensor can be reused. In another application of the invention, Non-invasive glucose sensors (21) (e.g., ring-shaped sensors, sensors that measure glucose from sweat on fingertips, or other types of sensors) can also be used. To ensure that the glucose values to be measured by the glucose measurement unit (20) are not affected by the insulin secreted from the piezoelectric driven pump (30), the glucose measurement unit (20) and the piezoelectric driven pump (30) are positioned in different locations. This allows the artificial pancreas system (10) to function more effectively. The electrical energy required by the glucose measurement unit (20) for glucose measurement and data transmission is supplied by a primary battery (22). The glucose level values measured by the glucose sensor (21) are transmitted via a primary wireless data communication module (22) to the control unit (31) which contains a second wireless data communication module (32) and/or to a smart device. (50) can be transmitted. The first wireless data communication module (22), the second wireless data communication module (32) or smart device (50) preferably contain a Bluetooth module, but the invention is not limited to this and different wireless data communication modules (e.g. GPRS (General Packet Radio Service), GSM (Global System for Mobile Communications), 3G, 4G, 5G, Infrared, Wi-Fi (Wireless Fidelity), NFC (Near Field Connection) etc. communication modules) can also be used. The control unit (31) is a microprocessor, microcontroller, FPGA (Field-Programmable Gate Array), DSP (Digital Signal Processor) adapted to run a control algorithm in an application of the invention. The control unit (31) is an electronic board containing a controller such as a Digital Signal Processor. The controller in the control unit (31) is preferably a PID (Proportional Integral Derivative) controller, but the invention is not limited to this and can also be a State Feedback Controller or Model Predictive Control (MPC) or other controllers. The control algorithm run by the control unit (31) receives the glucose data transmitted by the glucose measurement unit (20), converts it into a function, and thanks to this function, calculates the amount of insulin to be injected into the body and accordingly generates control signals to control the first piezoelectric disc (36). In other words, the control unit (31) determines the required amount of insulin using integrated insulin/glucose models of subcutaneous insulin concentration, plasma insulin concentration and insulin values and controls the administration of the determined additional insulin amount to the patient's (H) body. In one application of the invention When the blood glucose level increases, bolus insulin is secreted accordingly, and when the blood glucose level falls to a certain range, insulin secretion continues at the basal insulin level. Therefore, in the present invention, both basal and bolus insulin secretion can be achieved with the control signals produced by the control algorithm operated by the control unit (31). The control signals produced by the control unit (31) are transmitted to an amplifier (34) located at the output of the control unit (31). Here, the control signals are amplified, in other words, adjusted to the voltage and current levels at which the first piezoelectric disc (36) can be moved in a contraction and expansion manner. After the control signals produced by the control unit (31) are amplified by the amplifier (34), they are transmitted to the first piezoelectric disc (36) connected to the output of the amplifier (34). The electrical energy required for the operation of the electronic components in the driven pump (3), namely the control unit (31), the second wireless data communication module (32), the amplifier (34) and the first piezoelectric disk (36), is provided by a second battery (33). In one application of the invention, the first battery (23) and/or the second battery (33) are rechargeable batteries and are charged with electrical energy obtained from the human body by means of at least one energy harvesting equipment attached to the human body. In one application of the invention, the energy harvesting equipment may be piezoelectric shoes, piezoelectric slippers or other systems that generate electricity from the kinetic energy of people. The electrical energy obtained by the energy harvesting equipment is transferred to an energy management (battery management) card, where it is regulated, and then this regulated electrical energy is transmitted to the first battery (23) and/or the second battery (33) via wired or wireless connection. Thus, the first battery (23) and the second battery (33) are charged. In another application of the invention, the first battery (23) and/or the second battery (33) can be charged via at least one wireless charging circuit located in the glucose meter (20) and/or the piezoelectric driven pump (30), which is adapted to be charged via a wireless charging unit. In one application of the invention, the processor in the control unit (31) is operated to consume the lowest possible power. For this purpose, some or all of the operations to be performed by the control unit (31) (e.g., determining the amount of insulin to be injected) are performed by a mobile application run by the processor of a smart device (50), which is a smartphone or tablet computer, connected via the second wireless data communication module (32) (e.g., Bluetooth). The insulin is being produced and transmitted to the control unit (31). Therefore, since the control unit (31) is operated for a shorter period of time, the second battery (33) that powers this control unit (31) can last longer. The insulin reservoir (35) in the piezoelectric driven pump (30) is a reservoir containing insulin and connected to the nozzle (37) of the first piezoelectric disc (36). In one application of the invention, the insulin reservoir (35) is a flexible (patch type) reservoir, but the invention is not limited to this, and the insulin reservoir (35) can also be a rigid reservoir. The piezoelectric driven pump (30) is designed to be used for a long time and as a single-use pump. The aforementioned piezoelectric driven pump (30) has a first nozzle (37) (inlet section) and a diffuser (38) (outlet section). The first piezoelectric disc (36) is located in the artificial pancreas system (10) (Figure 2). The first piezoelectric disc (36) is a material that generates electrical energy when subjected to mechanical pressure, and creates mechanical displacement (expansion or contraction) when its opposing surfaces (base and top surfaces) are subjected to an electrical voltage (potential difference). The first piezoelectric disc (36) used in the piezoelectric driven pump (30) is quite inexpensive, which provides a cost advantage and allows the production of disposable insulin pumps. Thus, thanks to the piezoelectric driven pump (30) used in the artificial pancreas system (10), the diabetic patient (H) can use the artificial pancreas system (10) without problems, without encountering problems such as calibration, manual adjustment, catheter blockage, etc., by using a single-use, daily or weekly insulin pump. The nozzle (37) of the first piezoelectric disc (36), shown in 2-4, is in the form of a cone or truncated cone that narrows as it extends outwards from the first piezoelectric disc (36). The diffuser (38) of the first piezoelectric disc (36) is in the form of a cone or truncated cone that widens as it extends outwards from the first piezoelectric disc (36). However, the geometric form of the nozzle (37) and diffuser (38) of the first piezoelectric disc (36) is not limited to this and may also have triangular pyramid, truncated triangular pyramid or equivalent geometries instead of cone. A catheter is connected to the diffuser (38) of the first piezoelectric disc (36), and this catheter enters the patient's (H) body under the skin. The nozzle (37) of the first piezoelectric disc (36) opens into the insulin reservoir (35). The working principle of the valveless piezoelectric driven pump (3) described above is as follows: glucose measurement is performed by the glucose sensor (31) located in the glucose measurement unit (3). Based on the glucose level information transmitted via the first wireless data communication module (22), the amount of insulin to be secreted is determined by the control unit (31) and control signals are generated accordingly. After these control signals are amplified in the amplifier (34), they are applied to the opposite surfaces of the first piezoelectric disc (36), creating a potential difference between these surfaces. When the voltage transmitted to the first piezoelectric disc (36) is negative, a downward displacement occurs in the first piezoelectric disc (36), in other words, it expands (Figure 3). Meanwhile, insulin is absorbed from both the reservoir (35) connected to the nozzle (37) and the catheter connected to the diffuser (38), and this insulin accumulates in the first piezoelectric disc (36). However, due to the geometric difference between the nozzle (37) and the diffuser (38) of the first piezoelectric disc (36), more absorption occurs from the reservoir (35) connected to the nozzle (37) compared to the diffuser (38). When the voltage transmitted to the first piezoelectric disc (36) is positive, the base of the first piezoelectric disc (36) undergoes an upward displacement, in other words, it narrows (Figure 4). Meanwhile, the insulin contained within the first piezoelectric disc (36) is pumped from both the nozzle (37) and the diffuser (38) of the first piezoelectric disc (36). However, due to the geometric difference between the nozzle (37) and the diffuser (38) of the first piezoelectric disc (36), more insulin is pumped from the diffuser (38) than from the nozzle (37). As a result of a high-frequency control signal (e.g., a sine signal) applied to the first piezoelectric disc (36) by the control unit (31), electrical currents are applied in successive opposite directions, causing the first piezoelectric disc (36) to undergo minimal vibrations (e.g., 100-150 expansion and contraction movements per second). During this high-frequency minimal vibration movement, suction and pumping operations are performed in series from the nozzle (37) and diffuser (38) of the first piezoelectric disc (36). Thus, in accordance with the control signals transmitted from the control unit (31), the amount of insulin needed by the patient (H) is delivered to the patient (H) via a catheter by the piezoelectric driven pump (30). In one application of the invention, the piezoelectric driven pump (30) also includes a glucagon tank (39) for storing glucagon and a second piezoelectric disc (40) connected to its nozzle (37) (Figure 5). The structure and working principle of the aforementioned second piezoelectric disc (40) are similar to the working principle of the first piezoelectric disc (36). In this application of the invention, when a low glucose level is detected by the glucose measurement unit (20), the amount of glucagon to be released by the control unit (21) is determined and control signals are generated accordingly. After these control signals are amplified in an amplifier (34), they are transmitted to the second piezoelectric disc (40), causing it to perform a vibrational movement involving contraction and relaxation. During this vibration, glucagon in the glucagon tank (39) connected to the nozzle (37) of the second piezoelectric disc (40) is absorbed and injected into the body through a catheter connected to the diffuser (38) of the second piezoelectric disc (40). Thus, the low glucose level in the patient's (H) blood can be raised and kept within the desired range. In one application of the invention, there is at least one safety valve (60) that controls the passage of insulin through a line connected to the diffuser (38) and/or nozzle (37) of the first piezoelectric disc (36) connected to the insulin reservoir (35) and/or the second piezoelectric disc (40) connected to the glucagon tank (39) (Figure 1, Figure 5). When the piezoelectric driven pump (30) is not working, the line connected to the diffuser (38) and/or nozzle (37) to which insulin will be pumped is closed by this safety valve (60) in accordance with the control signals from the control unit (31). When the piezoelectric driven pump (30) is running, the line safety valve (60) connected to the aforementioned nozzle (37) and/or regulator (38) is opened, allowing insulin to pass through that line. Thus, when the piezoelectric driven pump (30) is not working and/or in case of possible malfunction, it can be activated and insulin flow can be prevented. While diabetic patients (H) have to manage the cycle they need to control themselves (measurement-quantity determination-injection), how this cycle is automated with the closed-loop glucose control in the artificial pancreas system (10) is shown in Figure 6.

Claims (1)

1.1.
TR2021/018952A 2021-12-01 2021-12-01 ARTIFICIAL PANCREAS SYSTEM WITH PIEZOELECTRIC PUMP TR2021018952A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2021/018952A TR2021018952A1 (en) 2021-12-01 2021-12-01 ARTIFICIAL PANCREAS SYSTEM WITH PIEZOELECTRIC PUMP
PCT/TR2022/051384 WO2023101647A2 (en) 2021-12-01 2022-11-30 An artificial pancreas system with a piezoelectric pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2021/018952A TR2021018952A1 (en) 2021-12-01 2021-12-01 ARTIFICIAL PANCREAS SYSTEM WITH PIEZOELECTRIC PUMP

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR2021018952A1 true TR2021018952A1 (en) 2023-06-21

Family

ID=86613212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2021/018952A TR2021018952A1 (en) 2021-12-01 2021-12-01 ARTIFICIAL PANCREAS SYSTEM WITH PIEZOELECTRIC PUMP

Country Status (2)

Country Link
TR (1) TR2021018952A1 (en)
WO (1) WO2023101647A2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH069608B2 (en) * 1986-03-14 1994-02-09 日本電気株式会社 Artificial pancreas
US11547800B2 (en) * 2020-02-12 2023-01-10 Insulet Corporation User parameter dependent cost function for personalized reduction of hypoglycemia and/or hyperglycemia in a closed loop artificial pancreas system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023101647A3 (en) 2023-08-10
WO2023101647A2 (en) 2023-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3721921B1 (en) Cloud big data-based method and system for insulin pump individualized configuration optimization
RU2758210C2 (en) System for controlling the course of diabetes with automatic control of basal administration of insulin and manual control of bolus administration of insulin
US8226556B2 (en) Algorithm sensor augmented bolus estimator for semi-closed loop infusion system
JP6480480B2 (en) Long-term medical device
US10449294B1 (en) Operating an infusion pump system
US9399096B2 (en) Automatic closed-loop control adjustments and infusion systems incorporating same
DK2190503T3 (en) ACTIVITY SENSOR TECHNOLOGY FOR AN INFUSION PUMP SYSTEM
CN101125086A (en) Closed-loop automatic controlling insulin-injecting system
JP2019509770A (en) A working multimodal drug delivery system
CA2789141A1 (en) Infusion pump apparatus, method and system
CN110892487B (en) Auxiliary fluid delivery systems and methods
TR2021018952A1 (en) ARTIFICIAL PANCREAS SYSTEM WITH PIEZOELECTRIC PUMP
JP2022527794A (en) Devices and Methods for Incorporating Microneedle Array Analyte Selection Sensors
CN205626617U (en) Attached pump control system device of insulin
CN206867472U (en) A kind of novel insulin pump with external catheter needle monitoring function
CN203619978U (en) Closed-loop medicine release system
CN202262991U (en) Body blood sugar automatic test and control device
CN203619988U (en) Closed-loop medicine release system
CN116350882A (en) Insulin pump capable of accurately administering medicine and application method thereof
WO2018102066A1 (en) Audio bolus with improved safety for use in a drug delivery system
US20200238099A1 (en) Method of using a light-based drug dispensing system to simulate the operation of a human pancreas
CN113577526A (en) Subcutaneous drug delivery device and subcutaneous drug delivery monitoring system
CN203619979U (en) Closed-loop medicine release system
JP7161023B2 (en) Drug delivery system and method of operating drug delivery system
Geetha Artificial drug delivery system for diabetes