胰岛素泵是一种便携式医疗设备，图1中设备，胰岛素泵还有必要包含全面的自检和毛病显现功用，然后需求额定电路以及运用具有自检功用的器材。
便携性
胰岛素泵是可佩带的设备，因而，有必要十分小而轻(图2)。其体积一般约2×3×0.75英寸(5.7×7.6×1.9厘米)，分量为2和4盎司(57克和113克)。这些外形要求，使规划师在挑选器材时，会优先考虑其巨细和功耗。
图1：胰岛素泵体系功用框图；美信可供给蓝色部分的解决计划。
为节约空间，体系规划师需求高度集成的计划和十分小的封装，如：芯片级封装(如美信的UCSP封装)和晶圆级封装(WLP)。为使电池体积尽或许小，规划师有必要尽或许下降能耗、进步功率。假如或许的话，封闭那些在任何特定时刻内不运用的电路，作业时再给其供电。
该体系的中心是一款高度集成的低待机功耗微操控器——如美信的MAXQ2010、或其它制造商的相似微操控器。16位微操控器MAXQ2010 ，当作业在1MHz和2.7V时，功耗仅为1mA，停机形式的功耗仅为370nA。这种低功耗特性对延伸胰岛素泵内电池的作业寿数至关重要。与大多数微操控器相同，MAX2010包含USART、定时器、64kB依据闪存的程序存储器、2kBRAM、一些通用I/O引脚、带参阅电压的312.5k采样/秒12位逐次迫临ADC、160段LCD操控器及其它资源。它还可快速从睡觉和中止形式唤醒，使胰岛素泵能更好、更快地服务用户需求。
图2：典型的电池供电的胰岛素泵。
胰岛素泵子体系
胰岛素以“单位”计量，每cc(也即mL，毫升)有100个单位(假定选用标准U-100浓度办法)。这意味着，一个单位是10μL(微升)。基础代谢率的数量级在单位/小时水平，每3到10分钟要对其进行管控调适，而单次剂量是几个单位。典型的装载胰岛素容器的容量为200至300个单位。
因为其超低流速，驱动齿轮泵的电机是减速型的，一般选用一个丝杆来十分缓慢地推进容器活塞，为此电机要滚动许多转。因而，只需对电机进行大致的角丈量。大多数首要的胰岛素泵制造商运用光学编码器和直流马达，尽管步进马达也可用。其它或许的办法包含选用依据MEMS的泵以使体系体积尽或许小，或选用压力泵以拿掉电机和去掉依据活塞的储液槽。
压力传感器用来保证正常运转及检测阻塞。依据硅应变计，这些传感器可供给毫伏级信号，而不是绑定线应变计供给的微伏级信号。应变计选用典型的桥装备，在大约电源电压一半的共模电压下，供给差分信号。
规划将选用带差分可编程增益放大器(PGA)输入的ADC，或集成在微操控器内带用于信号调制的外部差分或外表放大器的ADC。因为压力读数仅用于显现正常运转状况、并不用于核算给药，所以不需求精细压力丈量。
子体系供电
胰岛素泵一般运用升压稳压器将单节碱性电池的较低电压(标称1.5V)升高至2V或更高。为抵达最长电池寿数，这些升压稳压器应尽或许作业在答应的最低输入电压。美信和其它厂家的稳压器的作业电压可低至0.6V，发动电压最低可达0.7V，然后最大极限地延伸了电池寿数。
MAX1947便是这样一款升压型DC-DC转化器，其输入电压规模为0.7V至3.6V。其2MHz的开关频率及选用的电流形式操控方法减小了元件尺度、可抵达94％以上的功率、并具有快速瞬态呼应。它集成了一切必需的开关(电源开关、同步整流器、反向电流阻断器)以尽量削减计划的尺度。在关机期间，True Shutdown?电路答应将负载与电池间隔以最大极限地延伸电池寿数。
对需求对供电电压进行严厉稳压的器材来说，有或许需求对以上讨论过的升压后的电压进行降压。对超低功耗运用来说，线性稳压器或许功率更高，因为它们没有开关电源的开关损耗。带有跳周期形式(skip mode)的降压稳压器具有杰出的轻载功率；但低压差线性稳压器(LDO)计划的体积更小，对胰岛素泵来说，这是十分重要的。LDO的功率十分接近于VOUT/VIN之比，所以，若输入电压是略高于LDO压差标准的固定电压，其功率能够很高。
若电机驱动需求稳压，体系规划者会运用开关形式转化器。为减小尺度和分量，这些转化器的作业频率应尽或许地高。当需求多个电源输出时，可选用电源办理IC(PM%&&&&&%)以节约空间。
电池供电的胰岛素泵制造商在下降功耗、延伸电池寿数方面取得了长足进展。对当今的胰岛素泵来说，电池的寿数或充电续航时刻可抵达3至10周。市场上的许多胰岛素泵，选用单节AA或AAA碱性或锂电池。一次性(不行充电)电池很常见，但可充电电池可用来下降患者的长时刻费用。因为可充电电池的电量比一次性电池少，所以其两次充电间的续航时刻较短。
鉴于尺度约束以及一次性电池的广泛运用，胰岛素泵不包含电池充电器。因为一次性电池没有燃料计，所以电池寿数指示一般依托简略的电池电压丈量、有时也凭借温度丈量完结。这些电压和温度读数被发送到ADC进行数字化处理。微操控器会处理这些数据，并运用一个查找表来确认剩余电量在三、四格以内的状况。然后它会驱动一个显现器，一般是带剩余电量指示格的一个电池符号。当剩余最终一格时，胰岛素泵将宣布低电量正告。
可编程才能和操控选项
如前面说到的，用户可凭借一个杂乱的选项组合、依据需求设定其基础代谢率和推注剂量。凭借不多几个用户输入按键这样的简略接口，就可完结这些设定。用户还能够设置提示信息，以协助办理胰岛素注入剂量。
显现器一般选用单色、自定义字符的背光液晶显现器(LCD)，尽管有些泵也运用彩屏。显现器供给了胰岛素剂量、基础代谢率、电池可用时刻、时刻和日期、提示信息和体系报警条件(例如，阻塞或胰岛素存量低)等。自检和上电显现是FDA的要求，因而规划师需求带内置自检功用的驱动器。一般还需求对用户的接触输入给出可见可闻的提示呼应。
较新的胰岛素泵产品则包含接连监测显现。关于这些体系，有一个独自的、带无线发射器的接连监测器对血糖水平进行丈量，并将数据报告给支撑传感器的泵。作为回应，该泵会以图形图表方法显现葡萄糖的前史趋势信息，以协助核算胰岛素的注入剂量。
自检保证设备正常运转
一切胰岛素泵都有必要履行开机自检(POST)以满意FDA的要求。这包含对一切要害处理器、要害电路、指示器、显现器和报警功用的检测。某些POST操作或许需用户调查，但施行自检要选用额定电路，以削减未被发现毛病带来的危险。
例如，某些类型的设备运用一个安全监测处理器来监测主处理器的功用并当检测到意外行为时宣布报警。自我检测的另一种简略方法是当发光二极管(LED)导通和到时，监测经过的电流。假如电流不在可接受的规模内，则标明有毛病。看门狗定时器(WDT)也许是最常见的自检方法。一般选用带WDT功用的微处理器监测器，以保证处理器履行的是正确代码、没有跑飞。在医疗设备中，将监控器与微处理器集成在同一芯片上一般是不行取的，因为这将使监控器不能幸免于可导致微处理器犯错的那种瞬态条件的影响。
为保证胰岛素泵在患者运用过程中正常作业，监控器的功用很要害。在一切电源输出都在容限规模内且抵达安稳之前，微操控器有必要保持在复位状况。电压监控器对电源进行欠压和过压条件监控。需求对电机荷载进行监测、对电机堵转(失速)进行检测。(电机堵转是要害毛病，要宣布最高优先级报警。)为对比如温度、电机负荷、胰岛素线压力和电池电压等传感器数据进行数字化处理，需求集成在微处理器内或外接的ADC。
警报和I/O选项
为了依据检测到的毛病、已抵达特定时刻、已触发正告等状况向用户示警，胰岛素泵需求清晰的报警机制。在长途血糖监测器和胰岛素泵体系中，单个LED能够用作视觉指示器。闪耀的绿色LED一般表明作业正常，赤色LED宣布的是报警或正告信号。
音频蜂鸣器有必要包含自检功用，可经过直接和直接两种方法完结蜂鸣器自检。1)直接方法：在扬声器邻近埋置麦克风，以检测扬声器音频输出是否在正常功率水平；2)直接方法：监测扬声器阻抗是否在规则规模。规划师一般运用一系列运算放大器、比较器、音频放大器、麦克风放大器和其它器材来完结报警和自检功用。音频数模转化器(DAC)可用来生成共同的报警输出。
较新式的胰岛素泵或许还包含一个偏疼旋转质量(ERM)电机以完结振荡报警。ERM电机的驱动器并非至关重要，但或许会用到某类放大器或稳压器。在装置电池时，经过时刻短加电旋转，可对ERM进行自检。
一切胰岛素泵有必要要经过IEC 61000-4-2静电放电(ESD)要求，方法能够是选用带内置维护的电路、也能够是对暴露线路加装ESD线维护器。美信供给许多带这种内置强ESD维护才能的接口部件以及独立的ESD二极管阵列。
因为恰当胰岛素给药剂量的重要性，胰岛素泵一般会记载一切活动和程序改动,并对它们标以时刻戳记。为完结这些功用及定时器报警，就需求一个实时时钟(RTC)。
许多胰岛素泵都带数据端口，以支撑将数据上传到核算机以及下载固件晋级。这使得可将前史文件整合进运用程序并发送给医护人员，用来协助胰岛素医治的施行。USB是常用接口。接口应包含比如ESD维护、限流和对存储卡进行的逻辑电平转化等功用。
此外，胰岛素泵上还可添加一个RF接口，用来把泵与接连血糖监测仪或主核算机链接起来——血糖监测仪可向泵发送有关血糖趋势的数据；主核算机可从泵下载胰岛素泵活动日志、葡萄糖趋势的前史数据、或乃至向胰岛素泵上传晋级更新指令。可选用蓝牙或不要许可证的ISM频段收发器完结这种无线接口。
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