專利名稱：藥物提供設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藥物提供設(shè)備，尤其涉及穿過患者皮膚注射藥物 的注射設(shè)備。更具體的說，本發(fā)明涉及一種設(shè)備，包括容納可替換藥物容器例 如藥筒的裝置，控制單元，以及由控制單元控制的裝置，用于將藥物 容器中包含的至少一劑藥物提供給患者。例如，這種設(shè)備公開于美國專利申請No.2002/0133113中。
技術(shù)背景這種公知設(shè)備的問題在于藥物容器中的內(nèi)容物很少是對患者開 具的劑量的倍數(shù)，因為劑量通常根據(jù)患者而不同，并且藥物容器是標(biāo) 準(zhǔn)組件。因此，在藥物容器中包含的所有完整劑量被提供之后，通常 在所述容器中存在一定藥物殘留。該藥物殘留不能被使用，因此被患 者將其與藥物容器一起丟棄。這意味著藥物被浪費了。對于使用大量藥物容器而言，這種浪費是相當(dāng)巨大的。本發(fā)明目標(biāo)在于降低這種藥物浪費，并且提供如同所附權(quán)利要求 1中定義的藥物提供設(shè)備，如同所附權(quán)利要求8中定義的用于確定藥 物劑量的方法，以及如同所附權(quán)利要求15中定義的計算機程序。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點M下面參考附圖對,實施例的詳細(xì)描述可以更加明白，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的電子藥物注射設(shè)備的截面圖；圖2為顯示控制圖1所示設(shè)備的控制單元的操作的方塊圖；圖3顯示了鵬圖2所示控制單元執(zhí)行的算法；以及
圖4和圖5分別顯示了M圖3所示算法計算的余量(balance)B和調(diào)節(jié) 后劑量AD的均值相對于圖1所示設(shè)備中容納的藥筒數(shù)量的曲線。
具體實駄式參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的、用于穿過患者皮膚注射液體藥 物的手持電子注射設(shè)備包括容納藥筒固定器2的手持外殼1 ，機電致 動單元3和電子控制單元4。藥筒固定器2設(shè)計為容納包含液體藥物 的可替換藥筒5。致動單元3包括電機6和由電機6致動的活塞桿7。 活塞桿7具有軸向不可壓縮但是橫向可彈性形變的管道形式，穿過彎 曲的外殼8并且終止于推進(jìn)板9。在藥筒5被插入藥筒固定器2并且 針頭10被依附于藥筒固定器2的下端以穿入藥筒5的對應(yīng)端之后， 活塞桿7由電機6軸向位移使得推進(jìn)板9與藥筒5中的活塞11接觸。 然后，如果滿足預(yù)定條件，例如外殼1的底部表面12與患者皮膚接 觸，則活塞桿7會在每次按下注射啟動按鈕13時推動活塞1通過針 頭IO提供一個劑量的藥物。 一旦藥筒5清空，或者被認(rèn)為是清空， 則活塞桿7縮回以允許更換藥筒5。
參考圖2，控制單元4通常為具有內(nèi)部存儲器的微處理器，從注 射設(shè)備上的各個傳感器和按鈕接收信號，并且根據(jù)控制單元4中存儲 的程序控制致動單元3。特別地，傳感器可以包括傳感器14用于檢 測設(shè)備中藥筒5的存在與否并且讀取設(shè)置在藥筒5的外壁上的例如條 形碼等信息，以及傳感器15用于檢測患者皮膚與底部表面12的鄰近 或者接觸。按鈕包括注射啟動按鈕13和設(shè)置按鈕16。控制單元4還 可以控制在注射設(shè)備上提供的顯示屏幕17上顯示患者或者醫(yī)師信 息。這種藥物注射設(shè)備的自身內(nèi)部構(gòu)造并不是本發(fā)明的一部分，因此 不再詳述。
根據(jù)本發(fā)明，控制單元4中存儲的程序包括子程序用于調(diào)節(jié)將要 提供給患者的藥物劑量以降低藥物浪費。該子程序執(zhí)行的算法如圖3 所示。該算法開始于步驟SO，其中變量B被復(fù)位(該變量的功能稍后
解釋)，并且表示為mg的處方劑量D和表示劑量精度的在0至1之 間的預(yù)定常數(shù)k被存儲在控制單元4中。處方劑量D和劑量精度k 通常由醫(yī)師通過設(shè)置按鈕16而提供給控制單元4。在下面的步驟S1中，檢查注射設(shè)備中是否插入了藥筒5。如果 設(shè)備中不存在藥筒，則算法等待直到插入藥筒，并且然后進(jìn)行到步驟 S2。在步驟S2中，確定設(shè)備中容納的藥筒5中的內(nèi)容物，即所述藥筒中包含的初始藥量是否為處方劑量的倍數(shù)，即等于處方劑量乘以整 數(shù)N。例如，藥筒內(nèi)容物被預(yù)存儲在控制單元4中，由患者或者醫(yī)師 通過設(shè)置按鈕16提供給控制單元4，或者通過藥筒5上的傳感器14 讀取。可替換地，藥筒內(nèi)容物可以由注射設(shè)備自身通過下述方式確定 將活塞桿7從其已知的縮回位置帶到與藥筒活塞11接觸的位置；這 種接觸導(dǎo)致電機6的安培數(shù)增加，其由安培數(shù)監(jiān)視電路18檢測；計 數(shù)器電路19對電機6的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計數(shù)以確定活塞桿7從其縮回位置 至與藥筒活塞11接觸的位置覆蓋的距離，并且由此確定藥筒5中藥 筒活塞11的初始位置；通過藥筒5的初始位置和已知尺寸，藥筒內(nèi) 容物被確定。如果在步驟S2中答案為肯定，則可以執(zhí)行藥物注射(步驟S3)。 患者根據(jù)醫(yī)師開具的注射定時而注射N次處方劑量，并且此后控制 單元4通過顯示屏幕17通知患者藥筒5清空，并且必須被更換。然 后算法返回到步驟S1。如果在步驟S2中答案為否定，則算法進(jìn)行到 步驟S4。在步驟S4中，計算如下變量MaxDose-Conc.MaxlnjvolN=INT(Cont/D)LD=Cont/(n+l)HD=Cont/nLD*=max(LD,(D-k.D))HD*=min(HD，MaxDose,(D+k.D))nL=INT(Cont/LD*)nH=INT(Cont/HD*)DiffL=nL.(LD*-D)DiffH=nH.(HD:D)其中Cone為藥筒中藥劑的濃度，單位為mg/ml， MaxInjVol為預(yù) 定常數(shù)，以ml表示，對應(yīng)于注射設(shè)備一次注射可以注入的最大體積， Cont為藥筒中的前述內(nèi)容物，單位為mg， INT為整數(shù)部分，max為 最大值并且min為最小值。例如，數(shù)值Cone預(yù)先存儲在控制單元4 中，由患者或者醫(yī)師通過設(shè)置按鈕16提供給控制單元4，或者通過 藥筒5上的傳感器14讀取。變量LD和HD分別表示比處方劑量低的劑量和高的劑量。與處 方劑量不同，這些較低和較高的劑量是藥筒內(nèi)容物Cont的整除因子。 LD'是較低的劑量，如果LD大于底部值(D-k.D)則等于LD，否則 等于(D-kJD)。HD'是較高的劑量，如果HD小于兩個頂部值(D+k.D) 和MaxDose，則等于HD，否則等于(D+k.D)或者M(jìn)axDose。藥劑 精度k由醫(yī)師選擇，作為患者患有的疾病和患者自身的函數(shù)。頂部值 MaxDose是設(shè)備的技術(shù)限制。在下面的步驟S5中，確定(B+DiffL)的絕對值是否小于 (B+DiffH)的絕對值。如果答案肯定，則對應(yīng)于插入注射設(shè)備的藥 筒5的調(diào)節(jié)后劑量AD等于較低劑量LD*，并且變量B給定為新的值 (B+DiffL)(步驟S6)。如果答案否定，則調(diào)節(jié)后劑量AD等于較高 劑量HD*，并且變量B給定為新的值(B+Difffl)(步驟S7)。調(diào)節(jié) 后的劑量AD是將要注射給患者的、替代設(shè)備中插入的藥筒5每次注 射的處方劑量D的劑量。然后執(zhí)行藥物注射(步驟S8)。患者根據(jù)醫(yī)師開具的注射定時而 進(jìn)行調(diào)節(jié)后劑量的nL (如果IX^被選定為調(diào)節(jié)后劑量)或者nH (如 果HD^皮選定為調(diào)節(jié)后劑量)次注射。在nL或者nH次注射之后， 通過顯示屏幕17通知患者必須更換藥筒并且算法返回步驟SI 。對注射設(shè)備中插入的每個藥筒執(zhí)行步驟Sl至S8。只要處方劑量 保持不變，則變量B不被復(fù)位，即使注射設(shè)備在兩次注射之間切換。 如果在任何時候設(shè)備中存儲的處方劑量改變，則算法進(jìn)行到步驟S0，
其中復(fù)位變量B。變量B表示隨著在設(shè)備中持續(xù)使用不同藥筒而累積數(shù)值 nAD.(AD-D)的余量，其中nAD等于INT (Cont/AD)。換言之，變量 B表示在給定瞬間施予給患者的藥量和如果劑量相對于處方量沒有 改變時施予的藥量之間的差值。這種差值可以為正數(shù)或者負(fù)數(shù)。從上述內(nèi)容可以很容易^出，如果對于每個使用的藥筒，調(diào)節(jié)后 劑量等于LD或者HD，則消除了藥物浪費。另一方面，如果對于至 少一個使用的藥筒，調(diào)節(jié)后劑量等于頂部值(D+k.D)或者M(jìn)axDose， 或者等于底部值(D-k.D)， k不等于零并且MaxDose不等于HD，則 不能消除藥物浪費，但是至少統(tǒng)計降低，即對使用的大量藥筒得以降 低，這將在稍后解釋。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)注意，步驟S5中使用的涉及變量B的決策規(guī)則確保 了作為使用的藥筒數(shù)量的函數(shù)的調(diào)節(jié)后劑量均值收斂于處方劑量，即 在使用一定數(shù)量的藥筒之后，提供給病人的調(diào)節(jié)后劑量的均值基本等 于處方劑量。在很多藥物治療中，例如生長不足的治療中，每次注射 施予的劑量并不一定準(zhǔn)確對應(yīng)于醫(yī)師處方開具的劑量，假設(shè)一定周期 通常為一周或者幾周中施予的劑量的平均值通常等于處方劑量。本發(fā) 明使用該醫(yī)療容差來降低藥物浪費。盡管本發(fā)明人認(rèn)為步驟S5中使用的決策規(guī)則對于平均調(diào)節(jié)后劑 量至處方劑量的收斂速率而言是最優(yōu)的，應(yīng)當(dāng)注意，可以選擇涉及變 量B的其他決策規(guī)則。在本發(fā)明的變化中，如果變量B的值為正， 則較低的劑量LD'被選擇作為調(diào)節(jié)后劑量，并且如果變量B的值為負(fù) 或者零，則選擇較高的劑量HD'作為調(diào)節(jié)后劑量。上述算法的另一個屬性是變量B的絕對值決不會大于處方劑量 的50%。因此，患者接收的藥量和他應(yīng)當(dāng)根據(jù)醫(yī)療處方接收的藥量之 間的差異在任何時候保持受限。如上所述，通過根據(jù)本發(fā)明的算法，至少統(tǒng)計降低了藥物浪費。 本發(fā)明人通過從0.01至MaxDose改變處方劑量并且從0至0.5改變 劑量精度而進(jìn)行的模擬特別在使用了 24個藥筒時表明一當(dāng)施予的劑量為等于前述頂部和底部值中一者的調(diào)節(jié)后劑量
時獲得的藥物浪費W (AD)在超過90%的情況下低于在施予的劑量恒定等于處方劑量時獲得的藥物浪費W (D)，一藥物浪費W (AD)總是低于W (D) +1%，并且 一平均調(diào)節(jié)后劑量和處方劑量之間的差值的絕對值不會大于處方劑量的2%，指定藥物浪費如下定義-其中n為給定藥筒i中包含的所有劑量被注射之后該藥筒中的藥 物剩余，并且Conti為藥筒i中的內(nèi)容物。上述模擬的其他結(jié)果為對 于使用的100個藥筒，藥物浪費W (AD)總是低于W (D) +0.2%， 并且對于使用的200個藥筒，藥物浪費W (AD)總是低于W (D) +0.1%。在本發(fā)明的變型中，該變型可以應(yīng)用到醫(yī)師允許注射劑量和處方 劑量之間更大差異的情況，并且其中對于通過設(shè)備在一次注射中可以 注射的藥物體積沒有技術(shù)限制，頂部變量MaxDose和劑量精度k可 以從算法中消去。藥物浪費在此變型示例中總是零。通過本發(fā)明的示例，執(zhí)行圖3所示的算法的數(shù)字示例如下給定各個藥筒內(nèi)容物(Cont) =7.9mg處方劑量(D) =4mg劑量精度(k) =0.1(10%)各個藥筒中的完整劑量(D)的數(shù)量(n) = INT(Cont/D) = 1MaxDose = 5.8 mg/ml x 0.8 ml —- 4.6 mgLD = Cont/(n+l) = 3.95 mgD — k.D = 4 — 0.4 = 3.6 mgUD*=LD = 3.95 mgHD = Cont/n = 7.9 mgHD* = D + k.D = 4.4 mg圖4和圖5分別顯示了余量B和調(diào)節(jié)后劑量作為使用的藥筒數(shù) 量的函數(shù)的曲線。
以上參考穿過患者皮膚注射藥物的注射設(shè)備描述了本發(fā)明。然 而，很顯然，本發(fā)明可以應(yīng)用到其他藥物提供設(shè)備，例如為患者提供 口服的適當(dāng)劑量藥物的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種藥物提供設(shè)備，包括用于容納可更換的藥物容器(5)的裝置(2)；控制單元(4)，以及由所述控制單元(4)控制的裝置(3；6，7)，用于將所述藥物容器(5)中包含的至少一個劑量的藥物提供給患者，其特征在于所述控制單元(4)包括這樣的裝置，其在如果所述藥物提供設(shè)備中容納的每個藥物容器(5)中包含的藥量不是處方劑量D的整數(shù)倍時，用于為所述每個藥物容器(5)確定調(diào)節(jié)后藥物劑量AD，所述調(diào)節(jié)后藥物劑量作為在每次使用容納了所述藥物容器(5)的藥物提供設(shè)備時將要由所述提供裝置(3；6，7)提供的劑量以替代所述處方劑量，所述調(diào)節(jié)后劑量是通過選擇高于所述處方劑量的第一劑量和低于所述處方劑量的第二劑量中的一個而確定的，其作為對數(shù)值nAD.(AD-D)進(jìn)行累積的變量B的函數(shù)，其中nAD等于INT(Cont/AD)并且Cont是所容納的所述藥物容器中的藥量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物提供設(shè)備，其特征在于 所述調(diào)節(jié)后劑量是所述第一和第二劑量中使得所述變量B的絕對值較低的一個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物提供設(shè)備，其特征在于 如果所述變量B為負(fù)則所述調(diào)節(jié)后劑量等于所述第一劑量，并且如果所述變量B為正則所述調(diào)節(jié)后劑量等于所述第二劑量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一個所述的藥物提供設(shè)備，其 特征在于.-所述第一劑量等于(Cont/n)并且所述第二劑量等于(Cont/ (n+l))，其中n等于INT(Cont/D)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一個所述的藥物提供設(shè)備，其 特征在于所述第一劑量等于(Cont/n)和至少一個頂部值中的最小值，并 且所述第二劑量等于(Cont/(n+l))和至少一個底部值中的最大值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的藥物提供設(shè)備，其特征在于 所述至少一個頂部值包括值(D+k.D)，并且所述至少一個底部值包括值(D-k.D)，其中k為0和1之間的預(yù)定常數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一個所述的藥物提供設(shè)備，其 特征在于它包括設(shè)計為穿過患者皮膚注射藥物的電子注射設(shè)備。
8. —種用于確定藥物劑量的方法，所述方法由藥物提供設(shè)備中 的控制單元(4)執(zhí)行，所述藥物提供設(shè)備還包括用于容納可更換的 藥物容器(5)的裝置(2)，以及由所述控制單元(4)控制的裝置(3; 6， 7)，用于將所述藥物容器(5)中包含的至少一個劑量的藥物提供 給患者，其特征在于在如果所述藥物提供設(shè)備中容納的每個藥物容器(5)中包含的 藥量不是處方劑量D的整數(shù)倍時為所述每個藥物容器(5)確定調(diào)節(jié) 后藥物劑量AD，所述調(diào)節(jié)后藥物劑量作為在每次使用容納了所述藥 物容器(5)的藥物提供設(shè)備時將要由所述提供裝置提供的劑量以替 代所述處方劑量，所述調(diào)節(jié)后劑量是通過選擇高于所述處方劑量的第 一劑量和低于所述處方劑量的第二劑量中的一個而確定的，其作為對 數(shù)值nAD.(AD-D)進(jìn)行累積的變量B的函數(shù)，其中nAD等于INT (Cont/AD)并且Cont為所容納的所述藥物容器中的藥量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于 所述調(diào)節(jié)后劑量是所述第一和第二劑量中使得所述變量B的絕對值較低的一個。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于如果所述變量B為負(fù)則所述調(diào)節(jié)后劑量等于所述第一劑量，并 且如果所述變量B為正則所述調(diào)節(jié)后劑量等于所述第二劑量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任何一個所述的方法，其特征在于所述第一劑量等于(Cont/n)并且所述第二劑量等于(Cont/ (n+l))，其中n等于INT(Cont/D)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任何一個所述的方法，其特征在于所述第一劑量等于(Cont/n)和至少一個頂部值中的最小值，并 且所述第二劑量等于(Cont/(n+l))和至少一個底部值中的最大值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于 所述至少一個頂部值包括值(D+k.D)，并且所述至少一個底部值包括值(D-k.D)，其中k為0和1之間的預(yù)定常數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8至13中的任何一個所述的方法，其特征在于所述藥物容器(5)中包含的藥量是按照如下方式確定的將所 述提供裝置(3， 6， 7)的活塞桿(7)從已知的縮回位置帶到與所述 藥物容器(5)的活塞(11)接觸的位置；通過監(jiān)視驅(qū)動所述活塞桿(7)的所述提供裝置(3， 6， 7)的電機(6)的安培數(shù)來檢測所述 接觸；對所述電機(6)的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計數(shù)以確定所述活塞桿(7)從其 縮回位置到與所述活塞(11)接觸的位置所覆蓋的距離，并且由此確 定所述活塞(11)在所述藥物容器(5)中的位置；以及從所述活塞(11)的所述位置確定所述藥物容器(5)中包含的藥量。
15. —種可由藥物提供設(shè)備中的控制單元(4)執(zhí)行的計算機程 序，所述藥物提供設(shè)備還包括用于容納可更換的藥物容器(5)的裝 置(2)，以及由所述控制單元(4)控制的裝置(3; 6， 7)，用于將 所述藥物容器(5)中包含的至少一個劑量的藥物提供給患者，其特 征在于包括用于執(zhí)行權(quán)利要求8至14中任何一個所定義的方法的指 令代碼。
16. —種用于確定插入藥物提供設(shè)備中的藥物容器(5)中包含 的藥量的方法，所述藥物提供設(shè)備包括活塞桿(7)和驅(qū)動所述活塞 桿(7)的電機(6)，所述方法包括將所述活塞桿(7)從己知的縮回 位置帶到所述藥物容器(5)的活塞(11)接觸的位置通過監(jiān)視所 述電機(6)的安培數(shù)來檢測所述接觸；對所述電機(6)的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行 計數(shù)以確定所述活塞桿(7)從其縮回位置到與所述活塞(11)接觸 的位置所覆蓋的距離，并且由此確定所述活塞(11)在所述藥物容器 (5)中的位置；以及從所述活塞(11)的所述位置確定所述藥物容 器(5)中包含的藥量。
全文摘要
設(shè)計了一種藥物提供設(shè)備用于容納可更換的藥物容器(5)并且如果藥物容器(5)中包含的藥量不是處方劑量D的整數(shù)倍則確定每個藥物容器(5)的調(diào)節(jié)后藥物劑量AD。調(diào)節(jié)后藥物劑量為每次使用容納了藥物容器(5)的藥物提供設(shè)備時將要提供的劑量以取代處方劑量。調(diào)節(jié)后劑量是通過選擇高于處方劑量的第一劑量和低于處方劑量的第二劑量中的一個而確定的，其作為對數(shù)值nAD.(AD-D)進(jìn)行累積的變量B的函數(shù)，其中nAD等于INT(Cont/AD)并且Cont為所容納的所述藥物容器中的藥量。
文檔編號A61M5/145GK101107029SQ200680003201
公開日2008年1月16日 申請日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月14日
發(fā)明者E·查維斯, S·皮奧特拉, V·蓬沛洛差那 申請人:阿瑞斯貿(mào)易股份公司