專利名稱：電解驅(qū)動藥物泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及藥物泵裝置，以及在各個實(shí)施例中，涉及電解驅(qū)動活塞或隔膜泵
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
當(dāng)病人活得更長并且被確診患有慢性及經(jīng)常衰弱的疾病時，針對快速、便捷且有效的給藥的改進(jìn)具有增加的需求。例如，許多慢性病，包括多種硬化癥、糖尿病、骨質(zhì)疏松癥以及阿爾茨海默氏病，通過當(dāng)前可用的治療是不能治愈且難以治療的:口服藥物具有全身性的副作用；注射需要醫(yī)生到訪而且是疼痛且有感染風(fēng)險；以及緩釋植入物通常必須在它們的供應(yīng)耗盡后移除，并且提供響應(yīng)臨床癥狀而改變劑量的能力有限。在最近幾十年，已經(jīng)開發(fā)出多種可穿戴藥物輸送裝置，包括電池供電的微型泵、可植入藥物分配器、以及擴(kuò)散介導(dǎo)的皮膚貼。當(dāng)前,針對多種慢性疾病的治療需要藥物或治療劑持續(xù)地或在特定時間或時間間隔上以高度可控劑量的皮下給藥。皮下`注射具有血流較少進(jìn)入皮下層的優(yōu)勢，這使得在更長時間周期上更加緩慢地吸收給藥(與進(jìn)入血流的直接注射對比)。一些藥物(即，疫苗、結(jié)核菌素試驗(yàn)、免疫刺激劑等)皮下輸送至組織區(qū)域的其他優(yōu)勢在于淋巴組織的導(dǎo)向命中和淋巴引流以用于隨后對身體的抗原呈遞。通常，任何地方的患者或醫(yī)師從一天數(shù)次至幾周一次地執(zhí)行這些類型的注射。該頻率的注射能夠?qū)е禄颊叩牟皇孢m感、疼痛且不方便。自給藥還引起劑量事件中違約行為或誤差的風(fēng)險。這些問題至少部分能夠通過可穿戴、電子控制的藥物泵裝置來解決，所述藥物泵裝置能夠根據(jù)患者需求連續(xù)地或間斷地輸送高度可控的藥物劑量。這種泵通常利用電解來從液體電解質(zhì)中放出氣體，并進(jìn)而生成泵腔內(nèi)的壓力。泵腔將該壓力施加在相鄰藥物容器上，液體藥物從所述藥物容器傳導(dǎo)至皮下注射部位。通常通過供應(yīng)至電解電極的電流來精確地控制給藥速率。然而在傳統(tǒng)的具有液體電解質(zhì)的電解泵，隨著越來越多的氣態(tài)電解產(chǎn)物在泵腔內(nèi)產(chǎn)生并擴(kuò)張該泵腔，電解液液面降低。因此，電極會逐漸失去與電解液的接觸，這影響了電解速率，并且最終引起電解過程完全終止。這不僅僅消極地影響了具有給定電解液容積的泵裝置的給藥能力，而且它還削弱了給藥的可靠性，這是因?yàn)樵撔Ч菀兹Q于裝置的定向并因此會是非常不可預(yù)測的(特別地，在患者穿戴裝置中)。因此，需要可替代的電解泵配置，以確保在藥物輸送所有階段上的穩(wěn)定泵操作。此外，許多電子控制泵裝置采用活塞泵裝置形式，其中在活塞上施加的壓力引起活塞移動進(jìn)入填充藥物的、細(xì)長的容器，進(jìn)而將液體藥物推出容器。該裝置的給藥速率不僅僅取決于泵壓(其通常能夠例如通過供給至電解泵的電流來精確地控制)，還取決于活塞和容器壁之間的摩擦程度。該摩擦程度通常在給藥期間變化，例如由于靜摩擦和動摩擦之間的差異，以及基于活塞和容器壁的表面特性隨時間的變化。因此，雖然泵壓力均勻，藥物流動速率仍可能會突然地以及不可預(yù)測地變化，這潛在地對患者具有不利的健康影響。因此，有針對如下裝置的需求，其能夠減小摩擦變化效應(yīng)。原則上，可穿戴藥物泵裝置可以通過例如推動撥動開關(guān)手動地打開和關(guān)閉。然而在一些應(yīng)用中，該泵能夠植入或附接在患者皮膚上難以接近或不方便到達(dá)的位置。例如，在使用中，某些眼科泵裝置置于患者眼球上的眼瞼下或眼瞼后。此外，某些給藥方案需要復(fù)雜的給藥協(xié)議，其會隨時間基于患者響應(yīng)而改變。在該情形中，自給藥能夠引起劑量事件中違約行為或誤差的重大風(fēng)險。另一方面，出于控制泵根據(jù)該協(xié)議操作的目的而訪問臨床醫(yī)生是不實(shí)際或不方便的。因此，有針對如下系統(tǒng)和方法的需求，其促進(jìn)可植入或可穿戴藥物泵裝置的遠(yuǎn)程控制，以及合宜地實(shí)施藥物輸送協(xié)議而無需裝置操作中人為干預(yù)。當(dāng)然，一旦泵裝置的藥物容器排空，需要人為干預(yù)以更換或重新填滿該裝置。為避免藥物容器的意外損耗和最小化中斷至患者的藥物輸送，因此期望的是使該裝置裝配有探測容器填充狀態(tài)以及在藥物接近耗盡時警示患者或臨床醫(yī)生的部件。

發(fā)明內(nèi)容
在各個實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種電解驅(qū)動藥物泵裝置，其具有盡管裝置方向改變而確保電解電極和電解液之間持續(xù)的物理接觸的配置。在一些實(shí)施例中，每個陽極和陰極由兩個或多個置于泵腔不同位置的部分構(gòu)成，以使得每個電極的至少一部分保持浸沒在電解液中而不論藥物泵裝置的定向。該裝置例如可以具有筆型注射泵配置，其包括藥物容器的線性布置、在一側(cè)朝向藥物容器的電解驅(qū)動活塞、以及與活塞另一側(cè)接觸的電解液填充電解腔。每個電極的一個部分可以附接至活塞，以及另一部分附接至泵腔的對立壁，相應(yīng)部分可以通過軟線電氣連接。在可替代實(shí)施例中，一對電極穿過泵腔三維地延伸，例如以通過一系列電氣絕緣墊片支撐的一對簧圈或軟線的形式。

另一種方法涉及通過透氣隔板將泵腔隔開為恒定容積的后端部，其含有電極和電解液，以及接觸活塞的前端部，其通過氣態(tài)電解產(chǎn)物膨脹。在該配置中，后端隔室中的電解液液面隨著前端隔室膨脹并向前驅(qū)動活塞僅最低限度地減小。在又一個實(shí)施例組中，液體電解液吸收在填充電解腔的三維網(wǎng)絡(luò)材料(下文中稱為“基體”)中，諸如凝膠體、棉花、海綿、高吸收性聚合物、或它們的組合。電極嵌入在基體中或在管狀電極情形中填充有基體。該基體保持電解液持續(xù)分布，以及進(jìn)而確保電極保持與電解液的接觸。在各個實(shí)施例中，本發(fā)明還提供活塞泵裝置，其中通過合適的表面涂層、泵送速率的反饋控制或二者的組合來減小或補(bǔ)償活塞和藥物容器壁之間的摩擦變化。在某些實(shí)施例中，藥物容器包含在玻璃或聚合物藥物小瓶中，其內(nèi)表面被涂層以減少靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)之間的差異。合適的涂層材料例如包括聚四氟乙烯和聚對二甲苯。此外，一些實(shí)施例涉及監(jiān)測指示給藥速率的參數(shù)(例如，流動速率、藥物容器出口處或出口附近的壓力、或活塞位置)，以及基于該參數(shù)調(diào)節(jié)泵壓(在電解泵情形中通過供給至電解電極的電流)。該反饋方法可以有助于(接近)實(shí)時地補(bǔ)償摩擦變化。
本發(fā)明還提供了各種系統(tǒng)和方法以用于藥物泵裝置的遠(yuǎn)程控制和/或無線(再)編程。在各個實(shí)施例中，使用智能手機(jī)或其他無線手持設(shè)備例如通過W1-F1、藍(lán)牙、Zigbee或近場通信連接來發(fā)送控制命令和/或給藥協(xié)議至藥物泵裝置的無線接收器。該智能手機(jī)可以裝配有軟件狗以提供數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議選擇方面的安全性和/或靈活性。此外，該智能手機(jī)可以存儲專用應(yīng)用軟件，其能夠與使用者交互以及可以具有阻止非授權(quán)操作的安全功能。在一些實(shí)施例中，藥物泵裝置和智能手機(jī)之間的通信是雙向的；例如，藥物泵裝置能夠發(fā)送關(guān)于裝置狀態(tài)的信息至智能手機(jī)，該智能手機(jī)能夠基于該信息調(diào)節(jié)裝置操作。有利地，藥物泵裝置的遠(yuǎn)程控制消除了物理訪問該裝置以控制其操作的需求。另外，智能手機(jī)的使用使得臨床醫(yī)生能夠例如經(jīng)由智能手機(jī)通過發(fā)送新的藥物輸送協(xié)議至該泵裝置來遠(yuǎn)程地再編程并調(diào)節(jié)泵操作。此外，多個實(shí)施例提供了具有填充狀態(tài)傳感器的藥物泵裝置。該泵裝置通常包括可位移構(gòu)件，諸如活塞或隔膜，其在藥物容器內(nèi)移動從而驅(qū)動藥物從容器輸送至注射部位。可以利用與可位移構(gòu)件和/或容器關(guān)聯(lián)的傳感器來確定可位移構(gòu)件相對于容器的位置，這使得能夠推斷容器中剩余藥物量。例如，在某些隔膜泵實(shí)施例中，磁體附接至隔膜，以及定位在容器壁或靠近容器壁的感應(yīng)線圈可以探測磁體的運(yùn)動以及基于該運(yùn)動確定隔膜的位置。類似的，在活塞泵裝置中，與活塞關(guān)聯(lián)的磁體或反光鏡可以用于結(jié)合鄰近藥物容器定位的感生線圈、霍爾效應(yīng)傳感器、和/或LED及光學(xué)傳感器來測量活塞位置。該位置不需要精確地確定；而是它足以感測經(jīng)過多個離散閾值位置的活塞運(yùn)動。在一個廉價的實(shí)施例中，該離散活塞位置是機(jī)械感測的，例如，基于系至活塞的不同長度繩的破壞。在一個方面，本發(fā)明涉及藥物泵裝置，其包括小瓶、電解驅(qū)動活塞、以及電解泵，該電解泵包含電解腔以及與電解液接觸的同軸電極對，所述電解液吸收在包含于電解泵中的基體中。藥瓶包含其中的藥物容器，其可以流體連接至套管用于從容器導(dǎo)出液體?；钊谒幤績?nèi)可動，并用于迫使液體從容器進(jìn)入套管。活塞在第一側(cè)面對藥物容器以及在第二側(cè)接觸電解腔。該裝置還可以包括電路和相關(guān)電源。該泵包括多個平行布置的同軸電極對，以及在某些實(shí)施例中，處于緊密堆積模式。例如，電極對可以具有六邊形截面并以蜂窩模式布置。一個或多個電極對可以具有抑制氣體形成的表面涂層；靠近活塞的電極`對的表面可以沒有涂層從而允許氣體在該部分形成。同軸電極對可以以透氣膜密封。基體可以包括固相的凝膠體(例如，水凝膠)、海綿體、棉花或高吸收性聚合物、或一般來說親水性吸收材料或由其形成。小瓶可以由傳統(tǒng)的藥品形成，以及可由玻璃和/或聚合物制成。電解泵可以通過夾持?jǐn)M合機(jī)構(gòu)附接至小瓶并通過橡膠O型圈密封。電解泵可以具有后端，其由聚合物、陶瓷、陽極化金屬或玻璃制成，它們具有饋通以用于連接至外部電路和相關(guān)電源而不會損失電解液或引起電路或電池的短路。在一些實(shí)施例中，電路和相關(guān)電源的大小基于電解泵的直徑從而適配作為其上的帽。在其他實(shí)施例中，它們毗鄰小瓶定位并電線連接至電解泵。該裝置可以包括控制器用于通過電子手持裝置經(jīng)由無線連接便于裝置操作，或包括機(jī)械選擇器用于設(shè)定從藥物容器待輸送的藥物劑量。在另一個方面，根據(jù)多個實(shí)施例的藥物泵裝置包括上述的小瓶和電解驅(qū)動活塞，以及包括電解泵，所述電解泵具有與活塞的第二側(cè)(活塞的第一側(cè)面向藥物容器)接觸的電解腔，以及陰極和陽極結(jié)構(gòu)，所述陰極和陽極結(jié)構(gòu)被布置成不管裝置方向的變化仍保持至少部分地浸沒在部分填充腔的液體電解質(zhì)中。在一些實(shí)施例中，所述陰極和陽極結(jié)構(gòu)包括相應(yīng)的第一和第二陰極部和陽極部。第一陰極部和陽極部與活塞接觸，以及第二陰極和陽極附接至電解腔的相對壁。陰極和陽極結(jié)構(gòu)還可以包括軟線，它們電氣連接相應(yīng)的第一和第二部而不管它們之間的距離變化。第一和/或第二陰極部和陽極部可以分別平行活塞的第二側(cè)和電解腔相對壁延伸，或可替代的，分別以相對于活塞的第二側(cè)和電解腔相對壁成一定角度地延伸。在一些實(shí)施例中，每個第一陰極部和陽極部包括多個線路段，它們附接至活塞的不同部分，以及每個第二陰極部和陽極部包括多個線路段，它們附接至相對壁的不同部分。在某些實(shí)施例中，第一陰極部和陽極部和/或第二陰極部和陽極部是二維且交指型配置的。在一些實(shí)施例中，陰極和陽極結(jié)構(gòu)在穿過電解腔的三維方向上延伸。它們可以包括一對可以通過絕緣墊片隔離的平行導(dǎo)線。所述導(dǎo)線可以是軟的或以簧圈的形式。在又一個方面，本發(fā)明提供了藥物泵裝置，其包括上述的小瓶和電解活塞，以及包括電解泵，所述電解泵包括透氣隔板，其將電解腔分割為第一和第二隔室。第一隔室包括浸沒在電解液中的一對電極，以及第二隔室與活塞的第二側(cè)(活塞的第一側(cè)仍面向藥物容器)接觸。透氣隔板可以固定在電解腔中從而第一隔室的容積保持恒定。第二隔室可以在裝置工作期間隨活塞運(yùn)動而膨脹。在其他方面，本發(fā)明提供了一種藥物泵裝置，其包括可再裝藥物容器、電解驅(qū)動可位移構(gòu)件(例如，活塞或隔膜)和電解泵，所述可位移構(gòu)件用于驅(qū)使來自容器中的液體并具有面向藥物容器的第一側(cè)，所述電解泵包括與可位移構(gòu)件第二側(cè)接觸的電解腔。電解腔包含與基體中所吸收的液體電解質(zhì)接觸的電極，所述基體在電解期間基本不膨脹。藥物泵裝置可以是可植入的，或包括粘性貼以粘附至患者皮膚。該裝置可以是眼科藥物泵裝置，并可以具有與患者眼球一致的下側(cè)。在另一個方面，本發(fā)明提供了藥物泵裝置，其包括其中還有藥物容器的小瓶(例如，由玻璃或聚合 物制成)、可移動地布置于小瓶內(nèi)且具有朝向藥物容器第一側(cè)的活塞、以及用于施加壓力至活塞的第二側(cè)從而移動活塞以弓I起藥物從容器輸送的泵。該裝置還包括用于測量一個或多個參數(shù)以指示來自容器的藥物輸送速率的一個或多個傳感器，以及響應(yīng)所述(一個或多個)傳感器的控制器，用于調(diào)節(jié)壓力從而補(bǔ)償活塞和小瓶內(nèi)側(cè)表面之間摩擦的變化。控制器可以基于活塞和小瓶內(nèi)側(cè)表面間靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)之間的變化而補(bǔ)償摩擦變化。小瓶和/或活塞可以包括表面涂層，其例如通過減小靜摩擦系數(shù)(而保持動摩擦系數(shù)基本不變)而減小了靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)之間的不同。表面涂層可以包括或基本由聚四氟乙烯或聚對二甲苯組成。控制器還可以基于活塞和/或小瓶表面性質(zhì)的變化來補(bǔ)償摩擦變化。在一些實(shí)施例中，小瓶由傳統(tǒng)的藥品形成。泵可以是電解泵，以及控制器可以通過調(diào)節(jié)電解速率來調(diào)節(jié)壓力。該裝置還可以包括從藥物容器導(dǎo)出液體的套管，以及傳感器可以是或包括定位在套管內(nèi)的流量傳感器。可替代的或另外的，傳感器可以是或包括壓力傳感器、氣壓傳感器、或關(guān)于活塞的位置傳感器(例如，與活塞和圍繞小瓶的感應(yīng)線圈相關(guān)的磁體)。該裝置可以包括壓力傳感器和流量傳感器，以及壓力和流量傳感器的輸入可以便于識別裝置中的故障。
在另一個方面，本發(fā)明涉及一種在包括藥物容器和活塞的藥物泵裝置中所執(zhí)行的方法，用于補(bǔ)償影響活塞運(yùn)動的摩擦變化。所述活塞響應(yīng)壓力并可以驅(qū)使液體流出藥物容器。該方法包括測量指示從容器輸出藥物速率的參數(shù)，以及基于該測量調(diào)節(jié)活塞上的壓力從而補(bǔ)償摩擦變化。在其他方面，本發(fā)明涉及一種智能手機(jī)可控制藥物泵裝置，其包括藥物容器、用于引起從容器藥物輸出的泵、用于從智能手機(jī)接收控制信號的接收器、以及與接收器電子通信以至少部分基于控制信號調(diào)節(jié)裝置(特別是，例如泵的)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器。該裝置可以是可植入的或附接至患者皮膚。在一些實(shí)施例中，藥物泵裝置包括可位移構(gòu)件，其具有朝向容器的第一側(cè)，其中所述泵施加壓力至可位移構(gòu)件的第二側(cè)從而移動可位移構(gòu)件以引起藥物從容器輸送的泵，以及控制器通過調(diào)節(jié)壓力來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂破骺梢耘渲靡栽试S泵響應(yīng)接收器所接收控制信號的實(shí)時操作。這些控制信號可以例如包括泵激活信號、泵失活信號、泵送速率、或它們的組合。該裝置還可以包括一個或多個傳感器用于測量裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，以及發(fā)送器用于發(fā)射指示運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的信號至智能手機(jī)。該裝置可以包括存儲指令的存儲器，所述指令由控制器執(zhí)行以根據(jù)藥物輸送協(xié)議操作泵，以及控制器可以配置以允許響應(yīng)接收器所接收控制信號修改所存儲指令。接收器可以是W1-Fi接收器、藍(lán)牙接收器、ZigBee接收器、或近場通信接收器，以及通過紅外或射頻通信。在另一個方面，本發(fā)明涉及可操作以控制具有板載控制器的藥物泵裝置的智能手機(jī)。該智能手機(jī)包括處理器、推動無線通信的通信模塊、存儲多個應(yīng)用程序的存儲器、以及便于通過智能手機(jī)處理器選擇應(yīng)用程序和執(zhí)行應(yīng)用程序的接口。所述應(yīng)用程序中的一個在執(zhí)行時便于通過智能手機(jī)的接口接收命令，以及基于該命令經(jīng)由通信模塊發(fā)出控制信號至藥物泵裝置的控制器。通信模塊包括智能手機(jī)軟件狗，以及可以促進(jìn)近場通信和/或經(jīng)由W1-Fi或藍(lán)牙通信。藥物泵裝置和智能手機(jī)之間的通信可以是雙向的，以及可以利用紅外或射頻鏈接。在又一個方面，提供了一種操作智能手機(jī)可控制的藥物泵裝置的方法。該方法包括從存儲在智能手機(jī)存儲器中的多個`應(yīng)用程序中選擇應(yīng)用程序，以及執(zhí)行該應(yīng)用程序以用于(i)經(jīng)由智能手機(jī)的接口接收命令以及(ii)基于這些命令，經(jīng)由無線通信模塊發(fā)出控制信號至藥物泵裝置。此外，該方法包括在藥物泵裝置的接收器上接收所述控制信號，以及至少部分地基于該控制信號調(diào)節(jié)裝置的操作。在一些實(shí)施例中，可以在藥物泵裝置接收前通過中間發(fā)射裝置中繼來自智能手機(jī)的控制信號。中間發(fā)射裝置可以與一副眼鏡或手腕帶關(guān)聯(lián)。在另一個方面，本發(fā)明提供一種藥物泵裝置，其包括其中包括藥物容器的小瓶、可移動地布置于小瓶內(nèi)且以一側(cè)朝向藥物容器的活塞、用于施加壓力至活塞的另一側(cè)從而移動活塞以引起藥物從容器輸送的泵(例如，電解泵)、以及用于機(jī)械地測量小瓶內(nèi)活塞位置的傳感器。該機(jī)械傳感器可以包括不同長度的線繩，其連接活塞至泵的相對壁。線繩的長度可以選擇以使得隨著活塞到達(dá)小瓶內(nèi)相繼的特定位置時線繩相繼破壞。該線繩可以包括或基本由尼龍和/或金屬組成。在金屬線繩的情形中，線繩可以形成部分電路，以及線繩的破壞可以引起電路產(chǎn)生電子信號?？商娲?，小瓶可以是透明的，使得可通過眼睛觀察到導(dǎo)線的破壞。該裝置還可以包括填充狀態(tài)指示器，用于在活塞已經(jīng)移動預(yù)定距離時產(chǎn)生警報。
在另一個方面，本發(fā)明涉及一種藥物泵裝置，其包括其中包括藥物容器的小瓶、可移動地布置于小瓶內(nèi)的活塞(以活塞的第一側(cè)朝向藥物容器)、用于施加壓力至活塞的第二側(cè)從而移動活塞以引起藥物從容器輸送的泵、以及能夠測量小瓶內(nèi)活塞位置的傳感器。所述活塞可以包括或由如下材料組成，所述材料的介電性質(zhì)(例如，其介電常數(shù)或介電損耗因子)極大地不同于小瓶內(nèi)藥物的介電性質(zhì)。例如，在一些實(shí)施例中，活塞和藥物的介電常數(shù)的差異超過20%，在一些實(shí)施例中超過50%，以及在一些實(shí)施例中超過兩倍。在另一個方面，本發(fā)明涉及一種藥物泵裝置，其包括形成在粘性貼和可擴(kuò)展隔膜之間的電解腔、形成在隔膜和布置于隔膜上的圓頂之間的藥物容器、與隔膜關(guān)聯(lián)的磁體、以及與圓頂關(guān)聯(lián)用于確定磁體和圓頂頂部之間相對距離的傳感器(例如感應(yīng)線圈)。電解腔內(nèi)氣體的產(chǎn)生施加壓力至隔膜以驅(qū)使液體流出藥物容器。該裝置可以具有控制器，其響應(yīng)傳感器用于基于所確定距離來控制電解速率。此外，該裝置可以包括填充狀態(tài)指示器，用于在磁體和圓頂?shù)捻斨g達(dá)到預(yù)定閾值距離時產(chǎn)生警報。還一個方面涉及一種藥物泵裝置，其包括彼此毗鄰定位并通過包括閥的流體路徑連接的電解泵腔和輔助泵腔。所述電解泵腔形成在具有可擴(kuò)展部(例如，柔性隔膜)的外殼中。輔助腔的上表面由(第二)柔性隔膜形成，以及在柔性隔膜和布置于其上的圓頂之間形成藥物容器。在閥處于關(guān)閉狀態(tài)時，該閥阻止電解泵腔和輔助泵腔之間的流體連通，進(jìn)而基于其中生成的氣體來促進(jìn)電解泵腔中形成壓力。在閥處于打開狀態(tài)時，該閥允許電解泵腔和輔助泵腔之間的流體連通，并進(jìn)而促進(jìn)壓力從電解泵腔釋放至輔助泵腔，這引起從容器排出藥物。該裝置還可以包括電解腔內(nèi)的壓力傳感器，其可以在需要打開電解以建立電解泵腔內(nèi)的壓力時進(jìn)行測量。如這里所使用的,術(shù)語“基本(substantially)”指代±10%,以及在一些實(shí)施例中為 ±5%。



本發(fā)明的前述和下面詳細(xì)描述可以結(jié)合附圖而更加容易地理解，其中:圖1是示意根據(jù)各個實(shí)施例藥物泵裝置功能組件的方塊圖；圖2是根據(jù)一個實(shí)施例的活塞泵裝置的透視圖；圖3A和3B示意了根據(jù)一個實(shí)施例的具有水凝膠基電解泵的活塞泵裝置組件的等距視圖；圖4A-4C是在藥物輸送期間不同階段上具有液體電解液基電解泵的活塞泵裝置的附圖，其示意了電極對相對于電解腔中電解液液面的位置；圖5A-5F是根據(jù)不同實(shí)施例的液體電解液基電解泵的活塞泵裝置的附圖，其示意了不論裝置方向而確保電極與電解液接觸的各種電極布置；圖6是根據(jù)一個實(shí)施例在電解腔中包括透氣隔板的活塞泵裝置的示意圖；圖7A和7B分別是根據(jù)一個實(shí)施例的具有蜂窩電極結(jié)構(gòu)的活塞泵裝置的等距視圖和側(cè)視圖；圖7C示出了圖7A和7B的蜂窩電極結(jié)構(gòu)的截面圖；圖7D示出了根據(jù)一個實(shí)施例具有氣體抑制表面涂層的膜密封蜂窩電極結(jié)構(gòu)；圖8D是根據(jù)一個實(shí)施例的具有內(nèi)表面涂層的活塞栗小瓶的不意圖9是根據(jù)一個實(shí)施例的基于磁感應(yīng)的活塞速度傳感器的示意圖；圖10A-10E是根據(jù)各個實(shí)施例的活塞位置傳感器的示意圖；圖1lA和IlB分別是根據(jù)一個實(shí)施例的隔膜藥物泵裝置的側(cè)視圖和透視圖；以及圖12A-12C是根據(jù)一個實(shí)施例的具有輔助泵腔的隔膜藥物泵裝置的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式圖1以方塊圖形式示意了根據(jù)本發(fā)明各個實(shí)施例的藥物泵裝置100的各部件。通常，泵裝置100包括藥物容器102，其經(jīng)由可位移構(gòu)件106與泵104接口。可位移構(gòu)件106例如可以是活塞、隔膜、囊或活塞。在使用中，藥物容器102填充以液體形式的藥物，以及通過泵104產(chǎn)生的壓力移動或擴(kuò)張可位移構(gòu)件106從而將液體藥物推出容器102。連接至藥物容器102出口的套管108將液體傳導(dǎo)至輸液裝置109。套管108可以由基本不滲透管制成，諸如醫(yī)療級塑料。輸液裝置109可以包括導(dǎo)管，其流體連通至套管108并輸送藥物至皮下組織區(qū)域?？梢允褂么萄樅拖嚓P(guān)插入機(jī)構(gòu)來驅(qū)動導(dǎo)管穿過皮膚?？商娲?，輸液裝置109可以包括另一種類型的藥物輸送載體，例如海綿體或促進(jìn)穿過皮膚表面藥物吸收的其他裝置。泵104可以利用任意適合的泵送機(jī)制，諸如電化學(xué)的、滲透的、電滲的、壓電的、熱力氣動的、靜電的、氣動的、電流體動力的、磁流體動力的、聲流的、超聲的、和/或電氣驅(qū)動的(例如機(jī)動的)機(jī)械驅(qū)動。在某些實(shí)施例中，電解提供了機(jī)械驅(qū)動藥物輸送的機(jī)制。電解泵通常包括含電解液的腔(在下文中也稱作“泵腔”)，以及布置于腔中的一個或多個電極對，它們由直流電源驅(qū)動以將電解質(zhì)分解產(chǎn)生氣態(tài)產(chǎn)物。合適的電解液包括水和鹽、酸或堿的水溶液，以及非水性離子溶液。水的電解概況為下述化學(xué)反應(yīng):
由解陽極:2H20(l)^^0 (g)+4H+(aq)+4e-1-1i 解陰極:2H:0(l)+2e--f=^20H-(aq)+H2(g)
lKr-R凈反應(yīng):2H:0(l)dJ^O:(g)+2H2(g)這些反應(yīng)的凈結(jié)果是產(chǎn)生氧氣和氫氣，這引起藥物腔內(nèi)含物的整體容積的擴(kuò)張。該氣體進(jìn)展過程甚至在增壓環(huán)境中(據(jù)報道在高達(dá)200MPa的壓力下)進(jìn)行。針對水可替代的(或另外的)，可以使用酒精作為電解質(zhì)，這導(dǎo)致二氧化碳和氫氣的產(chǎn)生。酒精電解是有利地，這是由于其對比于水電解的更高效率以及因此更低的能量消耗。根據(jù)幾個實(shí)施例的電解泵在下文中詳述。藥物泵104產(chǎn)生的壓力可以通過系統(tǒng)控制器112經(jīng)由藥物泵驅(qū)動器110調(diào)節(jié)。例如，在電解泵中，控制器112可以設(shè)定驅(qū)動電流并進(jìn)而控制電解速率，這進(jìn)而確定壓力。特別地，所產(chǎn)生的氣體量與時間上積分的驅(qū)動電流成比例，并可以使用法拉第電解定律計算。例如，從水中產(chǎn)生兩個氫氣分子和一個氧氣分子需要四個電子；因此，通過水電解產(chǎn)生的氣體量(以摩爾為單位測量)等于總電荷(即，當(dāng)前次數(shù))乘以因子3/4 (由于每四個電子生成三個分子)再除以法拉利常量。氣體體積能夠基于泵腔內(nèi)的壓力(以及溫度)使用理想氣體定律來確定。因此，通過監(jiān)測泵腔內(nèi)的壓力，能夠控制電解電流和持續(xù)時間從而生成期望容積的電解氣體，并進(jìn)而從容器102中移出相等體積的液體藥物。在某些低成本實(shí)施例中 ，要從容器102中輸出的藥物劑量采用機(jī)械開關(guān)(例如，旋轉(zhuǎn)開關(guān))撥入裝置中，其然后經(jīng)由控制器112啟動泵104來輸送該劑量。在各個可替代實(shí)施例中，控制器112執(zhí)行編程入裝置中的藥物輸送協(xié)議或無線傳輸至裝置的命令，這將在下文進(jìn)一步描述。系統(tǒng)控制器112可以響應(yīng)一個或多個傳感器，它們測量藥物泵裝置100的工作參數(shù)，諸如藥物容器102或套管108內(nèi)的壓力或流速、泵腔內(nèi)的壓力、氣壓變化、溫度變化、或可位移構(gòu)件106的位置。例如，控制器112可以如上所述地基于泵腔內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)電解；基于壓力傳感器的廉價，該操作特別有利于設(shè)計針對快速藥物輸送的泵。作為另一個實(shí)例，如果患者在飛機(jī)上行走以及客艙開始增壓時，這可以改變藥物流速(例如，通過收縮或擴(kuò)張電解氣泡或改變穿過套管的壓力)?？刂破?12可以識別環(huán)境壓力的變化，并可以警示患者或計算該壓力及調(diào)節(jié)電解電流以實(shí)現(xiàn)所需流速。兩個或多個壓力傳感器可以置于泵腔內(nèi)以同時監(jiān)測其中壓力，這提供了對控制器112的額外反饋，改善了信息的精確性，以及作為在傳感器中一個發(fā)生故障時的備份。在旨在操作數(shù)天、典型地根據(jù)非均勻輸送協(xié)議(例如，胰島素輸送裝置，其設(shè)計用于3-7天的連續(xù)藥物輸送)的泵裝置中，優(yōu)選地使用流量傳感器來測量實(shí)時流出套管的藥物流，并通過在時間上積分流速來計算輸送的總劑量。出于安全，該裝置可以在流量傳感器之外包括泵腔內(nèi)的壓力傳感器。這在流量傳感器故障時確保壓力傳感器能夠探測到高藥物輸送速率，并關(guān)閉泵以避免給予過高劑量至患者。它還在發(fā)生故障模式時通過阻止在非常高的壓力上的腔爆炸而提供額外的安全性。相反地，流量傳感器和壓力傳感器的組合還能夠在泵腔內(nèi)測量壓力而在套管108內(nèi)沒有測得流動時探測藥物容器102的故障，這指示了潛在的泄露。通常，用于測量各種泵參數(shù)的傳感器可以是本領(lǐng)域公知的流量、熱力、渡越時間、壓力或其他類型傳感器，并可以(至少部分地)由聚對二甲苯加工，所述聚對二甲苯是一種生物兼容、薄膜聚合物?？梢允褂枚喾N壓力傳感器來探測壓力差異并基于已知的層關(guān)系計算流速。在示意的實(shí)施例中，流量傳感器114 (例如，MEMS傳感器)布置在套管108中來監(jiān)測藥物流動至注射部位，以及探測流動路徑中的潛在障礙、藥物泵壓力的變化等。套管108還可以包括止回閥116，其阻止液體返`流回藥物容器112。類似傳感器114，止回閥116可以由聚對二甲苯制成。在其他實(shí)施例中，流量傳感器114和閥116構(gòu)造部分地使用硅或玻璃。藥物泵裝置100可以包括電路118 (其可以但不必須集成于系統(tǒng)控制器112)，用于處理傳感器信號并可任選地通過LED、其他視覺顯示器、振動信號、或聽覺信號提供泵狀態(tài)信息給使用者。除了控制藥物泵104，控制器112可以用于控制藥物泵系統(tǒng)的其他組件；例如，它可以觸發(fā)穿刺針和導(dǎo)管的插入。系統(tǒng)控制器112可以是微控制器，即包括處理器核心、存儲器(例如，以閃存形式、只讀存儲器(ROM)、和/或隨機(jī)存取存儲器(RAM)的形式)和輸入/輸出端口的集成電路。該存儲器可以存儲指導(dǎo)藥物泵裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的固件。另外，該裝置可以包括讀寫系統(tǒng)存儲器120。在某些可替代實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器112是通用微處理器，其與系統(tǒng)存儲器120通信。系統(tǒng)存儲器120 (或作為微控制器部件的存儲器)可以存儲可通過控制器112執(zhí)行的指令形式的藥物輸送協(xié)議，所述協(xié)議在制造時加載在存儲器中，或后來從硬件驅(qū)動器、閃存驅(qū)動器或其他存儲裝置傳輸數(shù)據(jù)，例如經(jīng)由USB、以太網(wǎng)、或火線接口加載在存儲器中。在可替代實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器112包括模擬電路，其設(shè)計以執(zhí)行目的功能，例如用于在患者手動啟動后輸送整個藥團(tuán)。藥物輸送協(xié)議可以規(guī)定藥物輸送時間、持續(xù)時間、速率和劑量，其通常取決于特定應(yīng)用。例如，一些應(yīng)用需要連續(xù)灌注而其他應(yīng)用需要間斷地藥物輸送至皮下層。胰島素輸送裝置可以編程以提供連續(xù)地、低基礎(chǔ)速率的胰島素以及在一天中特別是飯后的特定時間上的快速(bolus)注射。例如為執(zhí)行餐后注射，可以指令以使得泵在餐后給送150μ L的胰島素劑量，以及在患者睡覺時的8個小時中以基本速率分配另外350 μ L0通常，藥物泵裝置100可以配置以實(shí)現(xiàn)從數(shù)小時至數(shù)月的期間上的持續(xù)地藥物釋放，其中在特定時間或時間間隔上發(fā)生劑量事件。液體流動穿過套管108的流速可以從每分鐘納升至每分鐘微升的范圍內(nèi)變化。臨床醫(yī)生可以在患者狀況變化時改變系統(tǒng)存儲器120中泵編程。傳感器反饋可以結(jié)合預(yù)編程藥物輸送協(xié)議使用以監(jiān)測藥物輸送并補(bǔ)償可能影響注射速率的外部影響而不改變電解(諸如來自注射部位或?qū)Ч芏氯谋硥?。例如，來自流量傳感器114的信號可以綜合以確定何時已經(jīng)給予了合適的劑量，在該時間系統(tǒng)控制器112終止泵104的運(yùn)轉(zhuǎn)，以及在合適時引起輸送載體的收回。系統(tǒng)控制器112還可以評估由流速傳感器114報告的通過套管108的流速，以及在流速極大地偏離于編程或預(yù)訂速率時采取矯正動作。在系統(tǒng)控制器112確定需要更高藥物流速時，可以為電解電極增加電流以加速電解腔中的氣體生成；相反地，在系統(tǒng)控制器112確定需要更低藥物流速時，可以減小至電解電極的電流。泵驅(qū)動器110、系統(tǒng)控制器112、以及電子電路118可以由電池122供能。合適的電池122包括接近手表中使用電池大小的非充電鋰電池，以及可以是可充電鋰離子、聚合物鋰、薄膜(例如，L1-PON)、鎳金屬氫化物、以及鎳鎘電池。其他用于對藥物泵裝置100供能的裝置，諸如電容器、太陽能電池或運(yùn)動生能(motion generated energy)系統(tǒng),可用于替代電池122或補(bǔ)充較小的電池。這能夠用于患者需要保持藥物輸送裝置100工作數(shù)天或更長時期的情形中。在某些實(shí)施 例中，藥物泵裝置100包括信號接收接收器124 (用于單向遙測)或發(fā)射器/接收器124 (用于雙向遙測)，其作為電子電路118的部件或作為獨(dú)立部件，允許該裝置通過諸如專用個人數(shù)字助理(PDA)或智能手機(jī)150的無線手持裝置來遠(yuǎn)程地控制和/或再編程。智能手機(jī)是具有先進(jìn)計算能力的移動電話，其通常便于雙向通信和數(shù)據(jù)傳輸。智能手機(jī)例如包括，iPhones (由加利福尼亞州庫拍蒂諾的蘋果公司市售)、BlackBerries (由加拿大安大略湖沃特盧的R頂市售)、或任何裝配有Android 平臺(由加利福尼亞州芒廷維尤的谷歌公司市售)的移動電話。智能手機(jī)150可以使用已經(jīng)內(nèi)建于手機(jī)中的連接來與藥物泵裝置100通信，諸如W1-F1、藍(lán)牙、或近場通信(NFC)連接。可替代的，智能手機(jī)軟件狗152可以用于定制智能手機(jī)和藥物泵裝置100之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，其便于優(yōu)化藥物泵裝置100的發(fā)射器和/或接收器組件122，例如用于減少能量消耗，以及可以提供超過通過智能手機(jī)可獲得的安全層。智能手機(jī)軟件狗是專用硬件組件，典型地裝配有微控制器，其設(shè)計以匹配智能手機(jī)上的相應(yīng)連接器(例如，迷你USB連接器或外圍iPhone連接器)。該連接器可以適合多個電源線和信號線(例如包括，串行端口或并行端口)以便于軟件狗和智能手機(jī)之間的通信以及通過手機(jī)對軟件狗供能。在某些實(shí)施例中，智能手機(jī)150和泵裝置100在(單向或雙向)紅外(IR)鏈接上通信，其可以利用一種或多種廉價IR發(fā)光二極管和光電晶體管分別作為發(fā)射器和接收器。經(jīng)由IR鏈接的數(shù)據(jù)傳輸可以基于接收端上具有故障探測或故障校正的協(xié)議。合適的協(xié)議是用于IR數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎rDA標(biāo)準(zhǔn)，其是完善的且易于執(zhí)行。藥物泵裝置100和智能手機(jī)150之間的通信還可以例如使用銅制天線作為發(fā)射器/接收器組件124在射頻(RF)上產(chǎn)生。發(fā)射器/接收器組件124和相關(guān)電路可由電池122和/或通過來自智能手機(jī)150或其他通信裝置發(fā)射的信號來供能，所述發(fā)射器/接收器組件124和相關(guān)電路可共同稱作藥物泵裝置100的通信模塊。在一些實(shí)施例中，通信模塊保持休眠狀態(tài)直到通過外部信號“喚醒”，從而節(jié)省能量。在一些實(shí)施例中，智能手機(jī)150用于發(fā)送實(shí)時信號至藥物泵裝置100，例如，用于打開或關(guān)閉泵，或用于調(diào)節(jié)至另外的穩(wěn)定藥物輸送速率，以及在一些實(shí)施例中，智能手機(jī)用于編程或再編程藥物泵裝置100用于根據(jù)藥物輸送協(xié)議在一段時間上的后續(xù)工作。智能手機(jī)和藥物泵裝置100之間的通信鏈接可以單向的(典型地僅允許信號從手機(jī)發(fā)送并通過藥物泵裝置接收)和雙向的(例如用于來自藥物泵裝置100的狀態(tài)信息傳輸發(fā)送至智能手機(jī))。在智能手機(jī)150上執(zhí)行運(yùn)行過程的專用應(yīng)用軟件154 (例如，iPhone〃app〃)可以提供用戶接口用于經(jīng)由智能手機(jī)顯示器控制藥物泵裝置100。處于安全考慮，應(yīng)用軟件154可以配置以僅在軟件狗152連接至智能手機(jī)150時可以訪問。該應(yīng)用還可以便于智能手機(jī)150和遠(yuǎn)程用戶之間的通信。例如，醫(yī)護(hù)人員可以與其患者的智能手機(jī)150通信以獲得來自藥物泵裝置100的狀態(tài)更新，并基于該信息推進(jìn)新的藥物輸送協(xié)議至患者智能手機(jī)，其轉(zhuǎn)而上傳該新協(xié)議至藥物泵裝置100。如上所述的藥物泵裝置的功能組件可以各種方式封裝和配置。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，藥物泵裝置可以集成在附接至患者皮膚的皮膚貼中。合適的粘性貼通常由柔性材料加工，所述柔性材料遵照患者身體的輪廓并通過接觸患者皮膚的背面粘合劑附接。所述粘合劑可以是任意適合并安全應(yīng)用于人體皮膚以及從人體皮膚移除的材料。這些粘合劑的許多型式是本領(lǐng)域公知的，然而利用具有凝膠狀屬性的粘合劑可以提供給患者特別有利地感覺和柔性。所述粘合劑可以由可移除層遮蓋以在期望施用之前防止過早粘著。與通?？色@得的繃帶一樣，該可移除層優(yōu)選地在移除時不會減少粘合劑的粘著屬性。在一些實(shí)施例中，藥物泵裝置是適于植入的形狀和大小。例如，據(jù)此的某些泵裝置可以用于輸送藥物至患者眼睛或中耳。眼科泵裝置可以成形以與患者`眼球一致，并可以包括合適的貼以粘附至眼球。在一些實(shí)施例中，患者可以穿戴裝置，諸如一副眼鏡，其靠近可植入藥物泵放置中間發(fā)射裝置(諸如線圈)并作為信號的轉(zhuǎn)發(fā)器。在該情形中，患者方便使用智能手機(jī)來與眼鏡通信(例如，改變傳輸協(xié)議或下載藥物數(shù)據(jù))。針對其他植入泵，諸如，用于腱炎藥物輸送的外圍藥物泵，可以使用腕帶作為轉(zhuǎn)發(fā)器來發(fā)射通過患者執(zhí)行的來自智能手機(jī)的命令和程序。藥物泵裝置的各個組件可以保持在安裝在皮膚貼上的外殼中。該裝置可以是完全獨(dú)立的，或在作為分散地、相互通信的模塊執(zhí)行時，位于空間包膜中，其完全位于貼的外圍內(nèi)(即，其不超出任何方向延伸)。該外殼可以提供藥物泵裝置100各組件的機(jī)械完整性和保護(hù)，并阻止由外部環(huán)境變化(諸如壓力變化)引起泵操作的破壞?？刂葡到y(tǒng)組件110、112、118、120、122可以安裝在電路板上，其期望地是柔性的和/或可以是泵外殼的組成部件。在一些實(shí)施例中，電極出于成本節(jié)約和便于制造考慮是蝕刻的、印制的、或以其他方式直接沉積在電路板上。外殼可以含有輸液裝置109。可替代的，輸液裝置109可以是單獨(dú)封裝的，其安裝在第二皮膚粘著貼上，并經(jīng)由套管108栓至藥物泵裝置100。該栓附的輸液裝置109是有利的，這是因?yàn)樗ǔＬ峁┝酸槍斠貉b置109和附接至患者皮膚的藥物泵裝置100的定位和定向的更大靈活性。此外，它允許例如出于替換或再填充藥物容器102的目的保持輸液裝置109就位而移除泵裝置100。在一些實(shí)施例中，藥物容器102和泵104以雙腔配置堆疊，其中藥物容器102通過柔性膜隔離于泵腔。通常，泵腔形成在皮膚貼和隔膜之間，以及藥物容器102布置在泵104上并形成在隔膜和外殼的圓頂部之間。在可替代實(shí)施例中，藥物泵裝置具有筆式注射器配置，即容器102、在容器中可移動的活塞和驅(qū)動活塞的泵104在細(xì)長(例如，基本為圓柱體)的外殼中串聯(lián)布置。具有該配置的泵裝置可以水平地集成在皮膚貼中用于延長的藥物注射。可替代的，它可以用作手持注射裝置，其在注射期間基本垂直地定向，這很類似于傳統(tǒng)筆式注射器。與通過患者機(jī)械啟動的傳統(tǒng)注射器對比，如這里所述的數(shù)字控制的電解基泵裝置具有更好的劑量控制的優(yōu)勢。下文中將詳細(xì)描述各種隔膜泵和活塞泵配置。藥物輸送裝置100可以手動地激活，例如通過集成在泵外殼上的開關(guān)來打開和關(guān)閉。在一些實(shí)施例中，使用轉(zhuǎn)換開關(guān)或另一種機(jī)械釋放機(jī)構(gòu)，患者可以使得針穿刺藥物容器102的封裝(例如，藥瓶的隔膜)從而建立容器102和套管108之間的流體連接；然后能夠開始啟動泵。針插入容器102與泵裝置激活二者的結(jié)合確保了容器102的完整性，并進(jìn)而保護(hù)藥物直至藥物注射的時刻；這對于預(yù)封裝藥物泵裝置是特別重要的。類似的，穿刺針和導(dǎo)管可以通過手動地釋放機(jī)械插入結(jié)構(gòu)來插入。在一些實(shí)施例中，穿刺針和導(dǎo)管的插入例如通過閉合電子線路自動觸發(fā)泵的電子激活。可替代的，泵和/或輸液裝置可以通過無線命令來遠(yuǎn)程地激活。集成于皮膚貼中的藥物泵裝置還可以配置以一旦皮膚貼102打開并感測到濕氣時自動打開。本申請的藥物泵裝置100可以設(shè)計為單次或重復(fù)使用。多次使用泵通常在套管中包括上述的單通止回 閥和流量傳感器。此外，多次使用泵的藥物容器可以通過再填充端口使用例如標(biāo)準(zhǔn)注射器來再填充。在一些實(shí)施例中，藥物泵裝置100從患者皮膚移除以再填充?；颊呃缈梢詫⑺幬锉醚b置100和含有新藥物的藥筒置于家庭再填充系統(tǒng)，其中泵裝置和藥筒例如可使用壓力機(jī)機(jī)構(gòu)來對準(zhǔn)?；颊呷缓罂梢园磯喊粹o來觸發(fā)針的自動插入，該針將液體藥物從藥筒引入套管以激活電子裝置并開始啟動泵。在其他實(shí)施例中，雙通道再填充系統(tǒng)可用來使用一個通道排出舊的藥物以及使用另一個通道將新藥物加載如藥物泵裝置100中。雙通道再填充系統(tǒng)的一個通道配置以調(diào)節(jié)藥物流和存儲，而另一個通道被配置以調(diào)節(jié)廢棄液體流和存儲。該系統(tǒng)可以使用氣動壓力和/或真空控制來引導(dǎo)液體灌注入藥物泵或吸出于藥物泵，并可以包括傳感器來監(jiān)測壓力，以及無菌過濾器來防止空氣污染新藥物。通過雙通道系統(tǒng)藥物泵裝置無需從患者移除以再填充，這是因?yàn)樵撓到y(tǒng)可以提供足夠的流量和壓力控制來阻止意外的藥物注射到靶標(biāo)區(qū)域(例如，通過在低于止回閥開啟壓力下注射液體)。在一些實(shí)施例中，多個藥物泵裝置集成于一個皮膚粘著貼中。該裝置可布置以相同表面上的陣列、彼此堆疊在頂部、或這二者的組合。它們可以共享相同的輸液裝置，或可替代的，每個裝置可以具有其自身輸液裝置和藥物出口。多出口布置有助于在更大表面區(qū)域使用多個輸送載體來給予數(shù)個更小的劑量，這有助于減少藥物以高濃度輸送至小的靶標(biāo)區(qū)域會產(chǎn)生的系統(tǒng)副作用(諸如結(jié)疤或破壞皮下組織)。在一些實(shí)施例中，多泵系統(tǒng)除了單個裝置的藥物容器之外還包括共用容器。在任意一個泵裝置運(yùn)轉(zhuǎn)期間，藥物可以從相應(yīng)的容器排出進(jìn)入共用容器，從該共用容器藥物傳導(dǎo)至輸液部位。存儲在各個泵裝置中的藥物容積可以是相同的或不同的，并可以是僅僅50 μ L或更少。各個泵可以單獨(dú)地或共同地運(yùn)轉(zhuǎn)來輸送可變劑量容積，基本上實(shí)現(xiàn)可控劑量分解(dosage resolution)等于每個泵所輸送平均劑量。各個泵的并行操作導(dǎo)致更快響應(yīng)時間和對整體流速的更好控制。例如，在期望高流速時，可以同時啟動所有的泵。此外，使用多個、獨(dú)立操作泵提供了在任何泵故障時的冗余。在一些實(shí)施例中，各個藥物容器存儲不同藥物，便于不同藥物通過選擇的泵啟動來混合。不同藥物可以作為藥物“雞尾酒”的部分一起給藥或在不同時間獨(dú)立給藥，這取決于治療方案。多個容器還可以便于藥劑的混合。例如，一個容器可以存儲具有數(shù)月半衰期處于“休眠”狀態(tài)的藥物作為第一藥劑，以及另一個容器可以存儲激活該休眠藥物所需的催化劑作為第二藥劑。通過控制與第一藥劑反應(yīng)的第二藥劑的量，藥物輸送裝置能夠調(diào)節(jié)所輸送藥劑的效力。通過單個控制器可以操作泵，所述控制器能夠編程以根據(jù)用戶選定的藥物輸送協(xié)議來輸送各種藥物。如上所述，泵操作可以通過無線再編程或控制來改變。1、活塞泵裝置圖2示出了例證性藥物泵系統(tǒng)200，其包括活塞泵裝置202和相關(guān)栓附的輸液裝置204，它們二者都安裝至皮膚粘著貼206。泵裝置202包括圓柱(或更加一般的為管狀)瓶208，其具有可移動地定位在其中的活塞210和安裝至一端的電解電極結(jié)構(gòu)212。結(jié)構(gòu)212可以是由任何適合的材料制成，諸如鉬、鈦、金或銅。在另一個實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)212可以包括由塑料或玻璃制成的支承件，其包含位于密封泵腔內(nèi)的電極?；钊?10隔離小瓶208的內(nèi)部為藥物容器214和泵腔216。套管218連接藥物容器214至輸液裝置204?；钊醚b置202封裝于保護(hù)性外殼220中，例如由硬塑料制成。
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小瓶208可由玻璃、聚合物或其他材料加工，它們相對于藥物的穩(wěn)定性來說是惰性的，以及優(yōu)選地是生物兼容的。玻璃通常是市售的以及來自許多不同廠商的FDA認(rèn)證的藥瓶和容器。因此，有許多公認(rèn)和認(rèn)證的工藝用于在玻璃容器中無菌填充和存儲藥物，這可以促進(jìn)在玻璃容器中保護(hù)藥物的藥物泵裝置的審批流程，以及避免需要重建昂貴的無菌填充生產(chǎn)線。將玻璃用于容器還允許藥物在運(yùn)輸期間接觸類似的材料。聚合物小瓶，例如由聚丙烯或聚對二甲苯制成的，可適用于與玻璃接觸時更快降解的某些藥物，諸如蛋白質(zhì)藥物。用于小瓶的合適玻璃材料可以基于耐化學(xué)性和穩(wěn)定性以及材料的防碎性來選擇。例如，為了減少容器破碎的風(fēng)險，可以使用II型或III型鈉鈣玻璃或I型硼硅酸鹽材料。為了增強(qiáng)耐化學(xué)性和保持所封裝藥物制品的穩(wěn)定性，小瓶內(nèi)部表面可以具有特定涂層。這些涂層的實(shí)例包括二氧化硅的化學(xué)結(jié)合的、不可視的、超薄層或醫(yī)療級乳化硅油。除了保護(hù)所封裝藥物的化學(xué)完整性，諸如乳化硅油的涂層可以通過降低內(nèi)部阻力并減少驅(qū)動活塞向前并排除藥物所需的壓力量來提供藥物更便捷的排出。在某些實(shí)施例中，通過采用傳統(tǒng)的、市售玻璃或聚合物藥瓶來裝配活塞和電解泵來制造藥物泵裝置，其中所述藥瓶可以已經(jīng)確認(rèn)于無菌填充，如圖3A所示?；钊?00可以布置在小瓶302內(nèi)靠近一端，留下用于電解泵304的空間，以及隔膜306可以布置在另一端來密封小瓶?；钊?00和隔膜304 二者都可以由彈性聚合物材料制成，諸如合成或天然橡膠；在一些實(shí)施例中，使用硅橡膠。螺旋式針盒308可以置于隔膜304上，如圖3B所示，以及機(jī)械啟動機(jī)構(gòu)可以用于將盒旋入小瓶302中以使得在患者期望使用泵時該盒式針穿刺隔膜304并建立與套管的連接。為了適應(yīng)電解泵304，小瓶302在一些實(shí)施例中長于通常市售的小瓶，但保持了所有其他屬性以使得認(rèn)證的填充方法和現(xiàn)有無菌填充生產(chǎn)線的參數(shù)不需要改變。藥物泵裝置可裝備有預(yù)填充小瓶。在使用玻璃小瓶時，藥物能夠以長期的保存期存儲在藥物裝置中而無需改變藥物的標(biāo)簽。在涉及干粉或凍干藥物制劑的應(yīng)用中，雙隔室小瓶，也稱為混合O型瓶，可以用于藥物泵裝置中。這些小瓶可以具體體現(xiàn)為包含稀釋溶液的頂部隔室和包含干粉或凍干藥物的底部隔室。這兩個隔室可以通過橡膠塞間隔?？梢允褂秒娊鈦韱踊旌舷到y(tǒng)，其觸發(fā)來穿刺塞子以引起頂部成分和底部成分在輸液前或輸液期間混合。對于凍干或粉劑藥物，硼硅酸鹽玻璃小瓶是特別適合的。小瓶底部可以特別設(shè)計以優(yōu)化形成餅形以及增強(qiáng)重建過程的效率。硼硅酸鹽小瓶還提供了良好的耐水解力和小的PH偏差，以及不易于分層。它們在市售上可獲得透明和琥珀色的品種，其通常具有1.5-150cm3的容積。圖4A示意了活塞泵裝置400，其具有傳統(tǒng)的填充以液體電解質(zhì)的電解泵腔402。隨著生成氣態(tài)電解產(chǎn)物，它們推進(jìn)活塞404朝向藥物容器406的出口端(見圖4B)。活塞404的運(yùn)動增加了電解腔402的體積，引起電解液408液位的降低。根據(jù)該裝置的定向，一個或多個電極410可能因此逐漸從電解液中顯露并開始被氣體包圍，最終形成開路(圖4C)。這引起電解反應(yīng)停止。避免這種問題的各個藥物泵實(shí)施例在下文描述。在一些實(shí)施例中，電極布置以使得每個電極的至少部分不管裝置定向而保持浸沒在部分填充電解腔的電解液中。例如如圖5A所示，電極對500、502可以定位在電解腔504的兩端，即在電解腔504與活塞506和密封小瓶的相對壁508的接口處或附近。在電解腔504任一側(cè)的陰極500和陽極502可以連接以軟線506，其具有足夠長度以適應(yīng)隨著電解進(jìn)行以及排出小瓶成分被排出而造成的電解腔504的兩個壁的分離。如通過在關(guān)于水平面0°、土45°、和±9 0°的五個描繪的裝置定向上所示意的，該電極配置確保了至少部分電極500、502浸沒在電解液510中而不管其定向。作為一個實(shí)際的問題，所描繪的定向變化因在睡眠或活動期間患者的不同定向而產(chǎn)生，而其間藥物輸送始終需要繼續(xù)。圖5B示出了該電極布置的變體，其中電極對520、522相對于電解腔504的壁成角度布置。在圖5C所示的實(shí)例中，多個電極對530、532定位在電解腔504的每一側(cè)上。圖示出了利用兩個平行電極簧圈540、542的實(shí)施例。這兩個簧圈540、542可以通過一串梯狀配置的電氣絕緣隔離片544支撐，其阻止了兩個線圈540、542之間的短路。該雙線圈裝置壓縮進(jìn)入電解腔504中以使得在活塞向前運(yùn)動時，線圈延伸以保持部分線圈對浸沒在電解液510中。該布置可以通過在電解腔504中布置多個線圈對540、542來提供在任何線圈對之間發(fā)生短路情形下的冗余。在又一個實(shí)施例中，如圖5E所示，利用了通過多個間隔片544隔離的梯狀配置的柔性平行導(dǎo)線對550、552。該線圈對550、552的一端固定至活塞506，以及另一端附接至電解腔504的相對壁。隨著活塞506移動，至少部分導(dǎo)線對550、552將保持浸沒在電解液中用于連續(xù)和穩(wěn)定的氣體生成。在另一個實(shí)施例中，如圖5F所示，使用了兩對交指型配置的微電極560、562，一個附接至活塞506以及另一個定位在電解腔504的相對、固定壁上。電解腔504兩端上的微電極裝置的陰極560可以連接以軟線564，兩個相對的陽極562可以一樣。在該配置中，如前述實(shí)例，電極對560、562的一部分將浸沒在電解液510中以連續(xù)地產(chǎn)生電解氣體而不管泵裝置的方向。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，還可以使用其他電極設(shè)計來確保電極對的至少部分浸沒在電解液中。在一些實(shí)施例中，不意性不于圖6,透氣隔板600將泵腔602分割為后端的電解液填充隔室604和靠近活塞608的氣體隔室606。透氣隔板600通常對液體電解液是非滲透的，但允許氣態(tài)電解產(chǎn)物通過。合適的隔板對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，并例如包括薄硅樹脂膜、聚合物膜(例如由聚亞安酯、羧基聚乙烯(氯乙烯)、或聚對二甲苯)、具有聚合物涂層的微孔聚合物薄膜、或多孔金屬薄膜。隔板600固定地安裝在泵腔602中；因此，電解隔室604具有恒定容積。隨著布置在電解液隔室604中的電極對610將液體電解液分解為氣態(tài)產(chǎn)物，氣體穿透隔板600，進(jìn)入氣體隔室606中并向前驅(qū)動活塞608 ;因此，氣體隔室606的容積增加。由于從液體電解質(zhì)至氣態(tài)產(chǎn)物的相位轉(zhuǎn)換的膨脹比很大，氣體隔室606的容積增加的數(shù)量級通常比電解液隔室604中液體電解液容積減少的數(shù)量級快(例如，數(shù)百倍或數(shù)千倍)。因此，電極610在活塞608的整個有效位移距離上保持浸沒在電解液中。電解液隔室的容積可以基于所利用電解質(zhì)的膨脹比和初始藥物容器容積來選擇，以使得確保電極和電解液之間接觸直至藥物已經(jīng)完全排出。又一種方法涉及吸收基體內(nèi)的電解液，所述基體填充泵腔內(nèi)部、或填充泵腔的含有電極的至少一部分。該基體可以是任何吸收性的、三維網(wǎng)絡(luò)材料，例如，凝膠體、棉花、高吸收性聚合物、海綿體材料、或它們的組合(諸如吸收在海綿體內(nèi)的凝膠體)。它的功能是維持電解液貫穿基體的持久穩(wěn)定的分布，進(jìn)而確保嵌在基體中或填充以基體的電極保持與電解液接觸。合適基體材料的其他實(shí)例包括其他纖維，諸如天然或合成纖維素基材料(例如，人造纖維)、醋酸纖維、尼龍纖維、大麻纖維、竹纖維、羊毛、碳纖維材料、絲綢、聚酯或其他混棉纖維。超精細(xì)纖維素納米纖維(具有l(wèi)_50nm直徑)，其例如使用以不同納米纖維組分形式的天然纖維素(例如，木質(zhì)紙漿)的TEMP`O、NaBr和/或NaClO氧化來制成，具有小的直徑、高的表面體積比、輕滑的(easy)表面功能、良好的機(jī)械屬性以及良好的耐化學(xué)性。具有親水性和吸水性的纖維趨向于是優(yōu)選的；它們包括以重復(fù)圖樣或鏈來鏈接的“聚合物分子”、幫助吸引和吸收“雙極性”水分子的負(fù)電荷材料、以及具有毛細(xì)管現(xiàn)象的纖維，其中纖維能夠像穿過纖維內(nèi)部的吸管一樣引水或抽水。毛細(xì)管現(xiàn)象存在于棉株和棉織物的纖維中。一旦通過纖維抽吸，水分則存在于細(xì)胞壁內(nèi)。特別有利的基體材料是水凝膠，一種親水性聚合物鏈的高度吸水性網(wǎng)絡(luò)。水凝膠能夠包含高百分含量(例如多于99%重量)的水或水溶液。它們是高度生物兼容的，以及它們所吸收的液體維持其最初液體屬性(例如，密度、相變、以及不可壓縮性)的大部分，這使得該凝膠體針對機(jī)械操作是穩(wěn)定的。使用水凝膠還有利于低成本制造的更加容易的包裝。與水凝膠系統(tǒng)一起使用的電解液通常可以是水溶液，即溶解于水中的溶質(zhì)。溶質(zhì)的實(shí)例包括鹽(例如，氯化鈉、硫酸鎂、或硫酸鈉)、稀釋酸(例如，硫酸、鹽酸、或氨基酸)、以及稀釋堿(例如，氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣)。不使用水，則可以使用諸如油或酒精的其他液體作為溶劑。根據(jù)所使用的電解質(zhì)，電解氣體包括氫氣、氧氣和/或二氧化碳的組合。例如，水的電解產(chǎn)生氧氣和氫氣，而酒精的電解產(chǎn)生二氧化碳和氫氣。酒精的使用可以降低電解泵的能量消耗并延長電池壽命。在一些實(shí)施例中，水凝膠自身所含有的水作為電解液。從液體水至氫氣和氧氣的體積膨脹高于千倍。因此，小于藥物容器體積1/1000的泵腔容積至少理論上足以從容器中排出所有藥物。然而，為了增加電解泵的可靠性，諸如1:5的容積比(電解腔比藥物容器)是優(yōu)選的。例如，針對0.5mL、3mL、5mL的藥物容器體積，相應(yīng)的電解腔容積可以分別是0.1mL,
0.6mL或lmL。再之，電解泵的使用允許泵尺寸相對于諸如機(jī)動化藥物泵裝置的傳統(tǒng)藥物泵減小了相當(dāng)程度。在單個泵腔或在多個電解池(例如，如下面關(guān)于圖7A-7D所述)中，基體材料可以靠近電極放置。圖3A示出了凝膠體基電解泵的基本單腔配置，其中一對電極桿將凝膠體中含有的電解液分解為氣泡(例如，氫氣氣泡和氧氣氣泡)，這引起氣泡-凝膠體混合物的膨脹。膨脹的凝膠體將泵腔機(jī)械地耦接至活塞。替代電極桿，可以使用多個復(fù)雜的電極結(jié)構(gòu)，諸如平面交指型電極(如圖1lB所示，在隔膜泵裝置的情形中)。在可替代實(shí)施例中，可以使用同軸電極對，其具有沿管狀(例如，圓柱)套筒電極軸布置的桿狀芯電極。在一些實(shí)施例中，多個同軸電極對，它們優(yōu)選地以封閉包裝模式平行布置，用于將泵腔分割為數(shù)個電解池。各個池可以獨(dú)立地或組合地驅(qū)動，這促進(jìn)了活塞的精確和平滑驅(qū)動。連續(xù)地操作各個池可以有助于維持水凝膠和相應(yīng)有效電極對之間的接觸同時隨時間生成氣體。多池電極結(jié)構(gòu)還由于冗余增加了泵裝置的可靠性:由于大的體積膨脹比，單個池能夠從藥物輸送開始驅(qū)動活塞至結(jié)束。在一些實(shí)施例中，電解池隨著各個活動池中的電解液耗盡一個接著一個地以連續(xù)方式驅(qū)動，從而延長泵的整個使用期；通過電子線路并例如基于所測量的電解或流速可以控制腔的激活。圖7A和7B示意了藥物泵實(shí)施例，其包括多個電解池700。這里，具有六邊形截面的七個同軸電極對布置在蜂窩結(jié)構(gòu)701中，其在圖7C中以前視圖示出。管狀套筒電極可以(但無需)形成連續(xù) 的六角網(wǎng)格702，并可以由現(xiàn)成金屬微蜂窩管加工。典型地(然而不是必須的)，芯電極704作為相應(yīng)池的陽極而網(wǎng)格702作為陰極。在從被填充的容器706開始輸出藥物時，蜂窩電極結(jié)構(gòu)可以從腔的后壁708至活塞710延伸穿過藥物泵腔，如圖7B所示。隨著產(chǎn)生電解氣體，藥物腔膨脹以及活塞710朝向藥物出口移動。在一些實(shí)施例中，膨脹的凝膠體712流出管狀電解池700并進(jìn)入池700和活塞710之間的間隔。在圖7D所示的可替代實(shí)施例中，電極池700由多孔隔膜或其他透氣過濾器714密封，這可以是如上所述的薄硅樹脂膜、聚合物膜或微孔聚合物薄膜。過濾器714用于將凝膠體712和電解液保持在電解池700中而允許氣體離開池700，并填充和擴(kuò)張池和活塞710之間的空間。在一些實(shí)施例中，蜂窩電極702的大部分內(nèi)表面和部分芯電極704涂覆以抑制氣體形成的材料，諸如環(huán)氧樹脂，而靠近透氣過濾器714的電極表面部分是裸露的(參見7D)。例如，10%或更少的電極表面區(qū)域是非涂層的。由于涂層區(qū)域和非涂層區(qū)域的作用，氣體將靠近過濾器714而產(chǎn)生，允許水凝膠(和/或電解液)更長周期地保存在電解池700中。一些電解泵，諸如用于輸送藥物至眼中或中耳中的更小可植入泵，或可再填充藥物泵(其中隔膜或活塞在藥物已經(jīng)再填充后恢復(fù)至其初始狀態(tài))，合宜地使用非擴(kuò)張纖維材料用于基體。否則，基體的擴(kuò)張可能限制活塞或隔膜的塌陷，以及阻止藥物容器完全再填充。非擴(kuò)張纖維材料能夠保持電解液靠近電極，但不影響活塞或隔膜運(yùn)動。
如上所述的電解泵通常促進(jìn)了經(jīng)由施加至電極的驅(qū)動電壓或電流對藥物輸送速率進(jìn)行連續(xù)控制。然而，隨著活塞在藥瓶內(nèi)移送，活塞和小瓶之間摩擦的突然變化可能引起藥物輸送速率偏離于預(yù)期的輸送協(xié)議，其例如導(dǎo)致盡管電解速率恒定情況下的非均勻輸送速率，或以其他的平滑均勻或非均勻輸送協(xié)議情況下的不期望峰值。摩擦中的這些變化通常由于靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)之間的差異而發(fā)生在活塞開始運(yùn)動時:活塞和小瓶之間的靜摩擦系數(shù)通常超過動摩擦系數(shù)(通常超過兩倍或三倍)，從而啟動活塞運(yùn)動所需的施力大于保持其運(yùn)動的所需的施力。另外，在活塞停止運(yùn)動一段時間后，需要更大的施力來再啟動活塞運(yùn)動。此外，動摩擦自身可能受活塞和/或小瓶沿它們長度的表面性質(zhì)變化的影響，和/或受活塞和小瓶之間相互作用產(chǎn)生的表面性質(zhì)變化的影響。例如，在小瓶內(nèi)徑和/或活塞外徑沿它們長度輕微變化時，摩擦力通常取決于活塞位置。此外，表面粗糙度可能經(jīng)過一段時間之后變平滑，特別地，在重復(fù)使用可再填充藥物泵裝置時。相反，離散的表面缺陷，例如，從玻璃小瓶內(nèi)表面突出的痕會使例如軟橡膠活塞表面的其他表面變粗糙和/或損壞。通常，基于這些和其他效果的動摩擦變化是高度不可測的。靜摩擦和動摩擦之間的不同可通過施加合適的表面涂層至小瓶的內(nèi)表面和/或至活塞來減小。在一些實(shí)施例中，小瓶(其可以例如由玻璃制成)涂覆以低摩擦材料，諸如聚對二甲苯或聚四氟乙烯(通常公知為商標(biāo)名Teflon )，其可以減少靜摩擦而不會顯著改變動摩擦。由于小瓶表面涂層可以接觸藥物或藥物溶液，涂層材料優(yōu)選是生物兼容的以促進(jìn)長期藥物穩(wěn)定性。圖8示意了具有內(nèi)表面涂層802的藥物小瓶800。雖然在活塞運(yùn)動開始時的摩擦降低能夠通過摩擦減小涂層來減小，以及通過高精度加工和選擇活塞和小瓶材料的合適組合來最小化動摩擦的變化，通常它們不能夠完全消除。通過使用藥物腔中的壓力變化來匹配施加至摩擦型面的力從而維持期望的活塞速度(或根據(jù)期望協(xié)議改變活塞速度)，該問題得以解決。為此，一些藥物泵實(shí)施例包括一個或多個傳感器來連續(xù)地監(jiān)測指示或影響藥物輸送的參數(shù)。例如，置于套管內(nèi)的流量或壓力傳感器可以直接用于測量藥物輸送速率，以及可以利用反饋電路來調(diào)節(jié)電解速率以響應(yīng)所感測的偏離于輸送協(xié)議的變化。
可替代的，活塞的運(yùn)動可以通過位置或速度傳感器來監(jiān)測。例如，在一個實(shí)施例中，示于圖9中，磁體900嵌入活塞902中，以及感應(yīng)線圈或線圈套筒904纏繞藥瓶以使得隨著磁體900相對于線圈904運(yùn)動時，與活塞速度成比例的電壓在線圈904內(nèi)感應(yīng)。為便于制造，活塞902可以模制或加工以在小袋中容納磁體900，以允許磁體在簡單組裝步驟中壓配合就位。可以包括唇部以保持磁體就位。在又一個實(shí)施例中，連續(xù)地測量泵腔內(nèi)的壓力，其分別允許通過壓力降低或激增來探測摩擦的突然降低或增加。響應(yīng)所測量的流量、壓力、位置或其他參數(shù)，系統(tǒng)控制器112可以實(shí)時地(或接近實(shí)時，例如在摩擦變化的Ims內(nèi))調(diào)節(jié)電解速率從而補(bǔ)償摩擦的任何變化。可替代的或另外的，對于相對可預(yù)測的摩擦變化(諸如在活塞開始運(yùn)動時的摩擦降低)，可以經(jīng)驗(yàn)地確定對電解的所需調(diào)節(jié)。例如，為避免流速在活塞開始運(yùn)動時激增，從靜摩擦至動摩擦的過渡可以重復(fù)數(shù)次而同時測量電解速率和活塞位置和/或套管內(nèi)的流速。從該數(shù)據(jù)，隨時間變化的電解速率可以被計算然后被編程進(jìn)入泵裝置，該電解速率被用于確?；钊\(yùn)動的平滑開始(smooth onset)。上述的摩擦補(bǔ)償技術(shù)和特征類似地應(yīng)用于活塞泵裝置，其利用泵結(jié)構(gòu)而不是電解，即泵速率通?？梢曰谒鶞y量的藥物輸送參數(shù)來控制以減少或消除摩擦變化在藥物輸送速率上的影響。在操作藥物泵裝置注射液體進(jìn)入患者時，通常期望監(jiān)測注射速率或容積或追蹤裝置的填充狀態(tài)，例如用于提醒患者需要盡快再填充該裝置。這能夠通過監(jiān)測小瓶內(nèi)活塞的位置來實(shí)現(xiàn)。一種方法利用磁體900和一個或多個感應(yīng)線圈904,如圖9所不。由于基于磁體900相對于線圈904的運(yùn)動感應(yīng)的電壓與活塞902的瞬時速度成比例，對電壓在時間上的積分可以得出活塞位置。積分電路是本領(lǐng)域公知的，并能夠?qū)嵤┒鵁o需過度的經(jīng)驗(yàn)。該實(shí)施例在需要簡單、廉價泵時是有用的。不采用連續(xù)地監(jiān)測活塞位置，通常夠用的是對某些閾值活塞位置進(jìn)行探測和發(fā)信號，這些位置對應(yīng)于保留在小瓶內(nèi)的增量，如圖10A-E所示。例如，電子顯示器可以指示藥物容器完全填充(對應(yīng)于活塞位置從藥物出口至套管的最遠(yuǎn)可能距離)、75%填充、25%填充或排空。例如，圖1OA示出了低成本的實(shí)施例，其中活塞位置通過不同長度的線繩來機(jī)械感測。線繩1000可以從藥物泵腔的電子端1002的后壁栓附至活塞1004。隨著活塞1004移動以將液體推出藥物容器，線繩1000被拉緊直至它們斷裂?；诰€繩材料的最終拉長長度，選擇線繩長度以使得每個線繩在活塞1004到達(dá)相應(yīng)的預(yù)定位置時斷裂。例如，旨在藥物裝置為75%填充時斷裂的線繩在即將斷裂前具有這樣的長度，其是藥物腔的長度和藥物容器最大長度的四分之一的和。線繩1000例如可以是尼龍繩或精細(xì)金屬(例如銅或鉛)絲。在小瓶和藥物泵外殼透明時，可通過眼睛觀察線繩斷裂。可替代的，在線繩電導(dǎo)時(在使用金屬絲時)，它們的斷裂可電氣監(jiān)測。例如，不同長度的數(shù)根細(xì)絲可以是各個電子電路的部件，以及它們的斷裂可以引起可監(jiān)測的開路狀態(tài)。位置感測還可以通過使用多個置于沿藥瓶不同位置定位的霍爾效應(yīng)傳感器、光傳感器、感應(yīng)線圈 、和/或電容傳感器并結(jié)合嵌入或附接至活塞的磁體或光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)；數(shù)個實(shí)施例示意于圖10B-10D。例如，在與活塞1004關(guān)聯(lián)的磁體1010通過霍爾效應(yīng)傳感器1012時(圖10B)，通過該傳感器探測的磁場強(qiáng)度達(dá)到峰值，這導(dǎo)致在該傳感器上的電壓信號，使得能夠精確定位傳感器。為光學(xué)地探測活塞運(yùn)動，LED可以附接至活塞以及光電晶體管可以沿小瓶放置以在活塞經(jīng)過時探測LED光?？商娲模鐖D1OD所示，活塞可以包括反射鏡1016 (例如,一片金屬)，以及沿小瓶定位的LED對和光電晶體管1018可以分別用于發(fā)射光線并測量反射光的量，其在反射鏡1016最接近光電晶體管時達(dá)到最大值。為使用電容傳感器探測活塞位置，一個或多個平板電極對1020沿小瓶長度定位以使得分配藥物時活塞在連續(xù)的平板電極對之間運(yùn)動。隨著活塞在平板電極對之間運(yùn)動，這些特定的平板電極之間的電介質(zhì)變化，進(jìn)而產(chǎn)生這兩個平板電極1020之間電容的可探測變化?；钊?004可以包含或由可使可探測電容變化最大化的材料制成，例如，活塞可以具有與小瓶內(nèi)藥物顯著不同的介電性能。上述的活塞藥物泵裝置可以由各種容易獲得的組件加工，并使用現(xiàn)有的裝填/加工線預(yù)裝填，僅有較小改動。例如，如上所述，傳統(tǒng)的FDA認(rèn)證的玻璃藥瓶可用于容納藥物容器。橡膠塞，其可任選地具有附接至其的磁體，可以置于小瓶中以作為活塞。電解腔可安置在一側(cè)開口的容器中從而允許其內(nèi)含物和活塞之間的機(jī)械耦合。電路板，其包括泵驅(qū)動器、系統(tǒng)控制器、存儲器、任意其他電子線路、以及電池(或其他電源)，可附接至電解腔的后端，其可由陶瓷或塑料制成并包括允許電極和電路板元件之間電連接的電饋通。電路板可具有與藥瓶及泵相同或相似的直徑，并可以形成或集成于裝配在泵上的帽中?？商娲?，如果電路板大于泵的直徑，它可以置于藥瓶和泵組件的側(cè)面。腔可以裝填以電解吸收水凝膠，并裝配至小瓶的后端，進(jìn)而封閉小瓶。泵容器可以由玻璃制成。其后端可以通過例如在烤爐中或采用焊槍加熱并隨后卷邊、扭曲來密封，或在玻璃熔化時通過手動或采用特別設(shè)計的夾具來以其他方法封閉。電解電極可以隨著玻璃卷曲而定位和密封就位。在一些實(shí)施例中，支持泵的玻璃容器可以類似端帽置于開口藥瓶的一部分上方。在其他實(shí)施例中，玻璃容器部分滑動進(jìn)入小瓶中。任何一種方法，小瓶的重疊壁部和泵容器可以采用粘合密封劑或通過施加熱量結(jié)合。在利用蜂窩電極或類似結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)自身可以用于包含其他的藥物泵組件(諸如水凝膠或其他基體材料)，并可以置于玻璃小瓶中以及例如通過夾緊擬合或螺旋機(jī)構(gòu)來固定。為阻止電解液從電解腔中泄露(其可能引起電路板的短路)，電解腔可以通過橡膠O型圈密封。一旦裝配了小瓶、活塞和泵，它們可以例如通過伽馬射線來消毒。水凝膠和電解液的一個優(yōu)勢在于它們能夠在組裝后容易地進(jìn)行伽馬輻射。消毒用于通過阻止細(xì)菌和熱原進(jìn)入裝置的最終流體通道來防止患者感染。藥瓶最初可以通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來消毒，例如，使用加熱或輻射。在一個實(shí)施例中，在小瓶消毒(例如使用加熱或輻射)前將金屬屏障置于隔膜上來作為使用乙撐氧或氣體的最終消毒步驟前的屏障，其阻止氣體滲入隔膜。在小瓶組裝和消毒后，小瓶可以在標(biāo)準(zhǔn)無菌填充和加工線上填充以液體藥物。為此，玻璃小瓶可以垂直定向，其后端(活塞所在處)在底部，并通過前方開口填充。在填充步驟后，密封小瓶的前端，例如通過在開口中放置硅樹脂隔膜以及卷曲金屬環(huán)帽以保持隔膜就位。最后，小瓶組件可以封裝在注塑成型的保護(hù)外殼中，其可選地在其底側(cè)具有粘合劑。該外殼可以具有分隔的前部和后部(示于圖7B)，其可以通過夾機(jī)構(gòu)來連接。外殼的前部可以包括針用以在使用時穿刺藥瓶隔膜，以及包括套管，該套管包括流量傳感器和用于單向流動的止回閥。在對泵的其他部分(包括藥瓶的外部區(qū)域)最終消毒前，通過非滅菌技術(shù)實(shí)施裝置的裝配(例如，添加泵腔和外殼)、`裝置在無菌屏障內(nèi)外的包裝、以及用于運(yùn)輸?shù)难b盒。該外部殺菌對于與藥物接觸的任何表面是特別重要的。能夠使用各種后殺菌工藝，諸如通過乙撐氧氣體或氣體等離子、電子束處理、高壓蒸汽滅菌、射線處理、化學(xué)處理、或干熱處理。在一個實(shí)施例中，所得到的藥物裝置包括具有無菌藥瓶的泵，所述無菌藥瓶在其可穿刺硅樹脂隔膜上具有鋁屏障，以及包括加載針，其能夠被機(jī)械驅(qū)動以穿過小瓶隔膜和金屬屏障從而進(jìn)入藥物容器，這同時激活了電子設(shè)備和驅(qū)動了泵。如這里所述的精確控制活塞泵裝置對比傳統(tǒng)的附著于身體的注射系統(tǒng)是有利的，例如，由于它們能夠供給更大體積的藥物至患者而將流速隨時間從快速注射速率減少到較低注射速率?；谠撦^低流速，可以使用更小的針來將藥物輸送至患者，這導(dǎo)致患者的疼痛較小。此外，對比于傳統(tǒng)的、手動操作的筆式注射器，本申請的電解驅(qū)動泵裝置提供了藥物劑量的更高精確性和準(zhǔn)確度，因此增加了患者安全性和治療有效性。2、隔膜泵裝置圖1lA和IlB示意了例證性隔膜泵裝置1100的截面和透視圖。裝置1100在殼體1102 (其在圖1lB中部分移除僅用于示意性目的)內(nèi)包含藥物容器1104和電解泵。該泵包括填充電解質(zhì)的泵腔1106，其形成在殼體1100的下部和隔膜1108之間。容器1104定位在隔膜1108的另一側(cè)位于電解腔1106上，并由隔膜1108和殼體1102的上部、通常為圓頂部封裝。容器1104可以包括再填充端口，其允許引入其他藥物。在一些實(shí)施例中，容器1104能夠保持約一至十mL之間的藥物，并可以具有例如30分鐘至75小時之間的有效使用壽命。容器藥物泵的性能和使用壽命能夠通過改變?nèi)萜?104的尺寸和藥物的給藥速率來調(diào)節(jié)。藥物容器1104開口進(jìn)入導(dǎo)管1110,后者將液體藥物導(dǎo)入輸液裝置1112 (未不于圖11A)。套管1110可以包括止回閥1113來阻止血液和組織間液進(jìn)入容器1104并損壞藥物，以及包括流量傳感器1114用于監(jiān)測藥物流向輸液裝置1112的速率。在一些實(shí)施例中，輸液裝置1112可從藥物泵裝置1100折卸，從而允許輸液裝置1112保持在輸液部位(例如，采用插入患者皮下組織的套管)而移除藥物裝置1100以再填充或其他目的。相反，泵能夠在更換輸液針或?qū)Ч軙r(其通常每隔幾天發(fā)生)保持連接至患者。如圖1lB所示，藥物泵裝置1100和輸液裝置1112可以安裝在兩個分別與患者皮膚接觸的粘著貼1115上。一系列低型面電解電極1116布置在電解腔1106的底部。泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以布置在電極1116以下，例如嵌入下殼體部1102中。如圖1IB所示，電極1116可以形成交指型配置的梳狀結(jié)構(gòu)，其由于最大化了相對電極表面面積以及最小化了相對電極之間的距離，從而導(dǎo)致中間空間內(nèi)的高電場強(qiáng)度，這是一種有利的配置。電極1116通常由合適的金屬制成，諸如鉬、鈦、金或銅，以及其他。在操作中，當(dāng)電流供給至電解電極1116時，填充泵腔1106的電解液產(chǎn)生氣體1120，其擴(kuò)張隔膜1108并向上，即朝向殼體1102的上部移動。因此，液體從藥物容器1104位移并被推入和穿過套管1110至輸送載體，所述輸送載體是輸液裝置1112的部件。隔膜1108可以是波紋的或以其他形式折疊的以允許在隔膜1108松弛時大的擴(kuò)張度而不會犧牲藥物容器1104中的體積。然而也可以使用平坦式的或風(fēng)箱式隔膜。隔膜1108可以例如由聚對二甲苯聚合物模制或微加工。在停止電流時，電解氣體1120凝結(jié)回液體狀態(tài)，以及隔膜1108恢復(fù)其空間有效波紋度。電解泵比其他泵基于其缺少剛性運(yùn)動部件而更小以及更加便攜，以及能夠產(chǎn)生高壓(例如`，大約20psi)，從而允許藥物泵裝置克服系統(tǒng)內(nèi)的任何生物附著或阻礙。泵1100可以包括磁體1120，其附接至隔膜1108的底側(cè)。隨著磁體1120到達(dá)藥物頂1102的頂部，傳感器1124確定磁體和藥物頂?shù)捻敳恐g的距離，進(jìn)而在泵例如80%、90%以及100%排空時指示。傳感器1124例如可以是磁感應(yīng)線圈或霍爾效應(yīng)傳感器。在一個實(shí)施例中，泵裝置在泵接近排空時(例如80%-90%排空)警示(例如通過LED閃爍和/或聲音警報，或通過無線發(fā)信號，例如智能手機(jī))患者，并在泵完全排空時再次警示。圖12A-12C示意了據(jù)此的隔膜泵裝置的另一個實(shí)施例。該裝置1200包括電解腔1202、毗鄰電解腔1202的輔助泵腔1204、以及布置在輔助泵腔1204之上并開口進(jìn)入套管1208的藥物容器1206。電解腔1202和輔助泵腔1204經(jīng)由流體路徑連接，該路徑可由手動控制釋壓閥1210關(guān)閉。該閥1210在電解泵活動時關(guān)閉，從而允許在電解腔1202內(nèi)產(chǎn)生氣體并建立壓力，如圖12B所示。電解腔1202的至少部分封裝一如所示意的，波紋隔膜1212—具有強(qiáng)的彈力特性。因此，在接下來關(guān)閉電解泵以及打開輔助腔的閥時，彈性封裝1212的反沖將迫使流體從加壓電解腔1202流向輔助泵腔1204。因此，間隔輔助泵腔1204和藥物容器1206的隔膜1214擴(kuò)張，其從容器1206排出藥物。電解腔1202內(nèi)的壓力傳感器可以用于測量何時電解泵需要再次打開。泵裝置1200促進(jìn)連續(xù)輸送藥物而僅間斷地驅(qū)動電解泵，這允許在泵腔內(nèi)建立大于通過持續(xù)電解所能實(shí)現(xiàn)的壓力水平。因此，該泵配置可以特別有助于快速、高壓藥物注射。機(jī)械反沖類似地開發(fā)用于節(jié)約僅包括單個泵腔，以及主要和輔助藥物容器的藥物泵裝置內(nèi)的能量。泵腔和主藥物容器可以類似于圖1lA和IlB所示的泵裝置1100布置并工作。然而藥物不是從主容器被直接導(dǎo)引至注射部位，而是藥物被泵送進(jìn)入包含在柔性囊內(nèi)的輔助容器，這導(dǎo)致囊的擴(kuò)張和加壓。然后可以關(guān)閉電解泵，以及加壓囊因此緩慢地釋放藥物以用于持續(xù)注射。本申請的隔膜泵裝置可以包括上面關(guān)于活塞泵裝置描述的各種泵特征。例如，為了無論裝置方向變化而確保電解電極結(jié)構(gòu)和電解液之間的持續(xù)接觸，電解液可以吸收在基體材料中，所述基體材料布置于電極結(jié)構(gòu)頂部或置于其他位置以與電極結(jié)構(gòu)接觸。優(yōu)選的，基體材料不保留電解氣體，并因此在電解中不膨脹。這有利于收縮已擴(kuò)張的隔膜以再填充藥物容器至其最初體積。在其他實(shí)施例中，可以在電解泵中實(shí)現(xiàn)不管裝置定向而保持與液體電解質(zhì)接觸的電極結(jié)構(gòu)(諸如一對彈簧線圈或軟線)。雖然這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是可以使用結(jié)合這里公開原理的其他實(shí)施例而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。例如，關(guān)于一種特定裝置類型和配置所描述的各種特征可以實(shí)施于各種其他類型的裝置和可替代裝置配置中。因此，所描述的 實(shí)施例在各個方面應(yīng)當(dāng)理解為示意性而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種藥物泵裝置，其包括: 小瓶，其中包括藥物容器，所述藥物容器能夠流體連接至用于液體從容器導(dǎo)出的套管； 電解驅(qū)動活塞，其在小瓶內(nèi)可運(yùn)動，用于將液體從所述容器驅(qū)動至所述套管，所述活塞的第一側(cè)面向藥物容器；以及 電解泵，其包括與所述活塞的第二側(cè)接觸的電解腔，以及包含在所述腔內(nèi)的至少一個同軸電極對，該至少一個同軸電極對接觸基體內(nèi)所吸收的電解液。
2.權(quán)利要求1所述的裝置，包括多個平行布置的同軸電極對。
3.權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述同軸電極對以緊密模式布置。
4.權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述電極對具有六邊形截面并以蜂窩模式布置。
5.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個電極對包括抑制氣體生成的表面涂層。
6.權(quán)利要求5所述的裝置，其中電極對靠近活塞的表面部分未涂層從而允許氣體在那里生成。
7.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述同軸電極對通過透氣膜密封。
8.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基體包括固相凝膠體。
9.權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述凝膠體包括水凝膠。
10.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基體包括親水性吸收材料。
11.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基體包括海綿體、棉花或超吸收性聚合物。
12.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述小瓶由傳統(tǒng)的藥瓶形成。
13.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述小瓶包括玻璃或聚合物中的至少一個。
14.權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電解泵通過夾持?jǐn)M合機(jī)構(gòu)附接至所述小瓶并通過橡膠O型圈密封。
15.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括電子線路和相關(guān)電源。
16.權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述電解泵包括后端，所述后端包括陶瓷、聚合物、陽極化金屬、或玻璃中的至少一種，其具有饋通用于連接至外部電路和相關(guān)電源而不會損失電解液和不會弓I起電子電路或電池的短路。
17.權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述電子電路和相關(guān)電源的尺寸基于電解泵的直徑從而裝配作為其上的帽。
18.權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述電子線路和相關(guān)電源毗鄰小瓶定位并有線連接至電解泵。
19.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括控制器，其用于通過電子手持裝置經(jīng)由無線連接用于裝置操作。
20.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括機(jī)械選擇器，其用于設(shè)定從藥物容器將輸送的藥物劑量。
21.一種藥物泵裝置，其包括: 小瓶，其中包括藥物容器，所述藥物容器流體連接至用于液體從容器導(dǎo)出的套管；電解驅(qū)動活塞，其在小瓶內(nèi)可運(yùn)動，用于將液體從所述容器驅(qū)動至所述套管，所述活塞的第一側(cè)面向藥物容器；以及 電解泵，其包括(i)與所述活塞的第二側(cè)接觸的電解腔，以及(ii)陰極和陽極結(jié)構(gòu)，其被布置為至少部分保持浸沒在部分填充所述腔的液體電解液中而不管所述裝置方向的變化。
22.權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述陰極結(jié)構(gòu)包括第一和第二陰極部，以及所述陽極結(jié)構(gòu)包括第一和第二陽極部，第一陰極部和陽極部與活塞接觸，以及第二陰極部和陽極部附接至電解腔的相對壁。
23.權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述陰極和 陽極結(jié)構(gòu)還包括軟線，其電氣連接相應(yīng)的第一和第二部而不管它們之間距離的變化。
24.權(quán)利要求22所述的裝置，其中至少一個所述第一或第二陰極部和陽極部是二維的且是交指型配置的。
25.權(quán)利要求22所述的裝置，其中第一陰極部和陽極部平行于活塞的第二側(cè)延伸，以及第二陰極部和陽極部平行于電解腔的相對壁延伸。
26.權(quán)利要求22所述的裝置，其中第一陰極部和陽極部關(guān)于活塞的第二側(cè)成一定角度延伸，以及第二陰極部和陽極部關(guān)于電解腔的相對壁成一定角度延伸。
27.權(quán)利要求22所述的裝置，其中每個所述第一陰極部和陽極部包括多個線路段，它們附接至活塞的不同部分，以及每個所述第二陰極部和陽極部包括多個線路段，它們附接至相對壁的不同部分。
28.權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述陰極和陽極結(jié)構(gòu)穿過電解腔三維地延伸。
29.權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述陰極和陽極結(jié)構(gòu)包括一對平行導(dǎo)線。
30.權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述平行導(dǎo)線由絕緣隔離件間隔。
31.權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述平行導(dǎo)線是柔性的。
32.權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述平行導(dǎo)線是簧圈的形式。
33.權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述小瓶由傳統(tǒng)藥瓶形成。
34.一種藥物泵裝置，其包括: 小瓶，其中包括藥物容器，所述藥物容器流體連接至用于液體從容器導(dǎo)出的套管； 電解驅(qū)動活塞，其在小瓶內(nèi)可運(yùn)動，用于將液體從所述容器驅(qū)動至所述套管，所述活塞的第一側(cè)面向藥物容器；以及 電解泵，其包括電解腔和透氣隔板，所述透氣隔板將所述電解腔分割為第一和第二隔室，所述第一隔室包含一對浸沒在電解液中的電極對，以及所述第二隔室接觸活塞的第二側(cè)。
35.權(quán)利要求34所述的裝置，其中所述透氣隔板固定在電解腔中從而第一隔室的體積保持恒定。
36.權(quán)利要求35所述的裝置，其中在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)期間所述第二隔室隨活塞運(yùn)動而擴(kuò)張。
37.一種藥物泵裝置，其包括: 可再填充藥物容器； 電解驅(qū)動可位移構(gòu)件，其用于驅(qū)使來自所述容器中的液體，可位移構(gòu)件的第一側(cè)面向藥物容器；以及 電解泵，其包括與所述可位移構(gòu)件的第二側(cè)接觸的電解腔，以及包含在所述腔內(nèi)與吸收在基體內(nèi)的液體電解液接觸的電極，所述基體在電解期間基本不擴(kuò)張。
38.權(quán)利要求37所述的裝置，其中所述可位移構(gòu)件是活塞或隔膜中的一個。
39.權(quán)利要求37所述的裝置，其中所述裝置是可植入的。
40.權(quán)利要求37所述的裝置，其中所述裝置是眼科藥物泵。
41.權(quán)利要求40所述的裝置，其中所述裝置的底側(cè)與患者眼球一致。
42.權(quán)利要求37所述的裝置，還包括粘著貼，其用于粘附至患者皮膚。
43.一種藥物泵裝置，其包括: 小瓶，其中包括藥物容器； 活塞，其在小瓶內(nèi)可運(yùn)動，所述活塞的第一側(cè)面向藥物容器； 泵，其用于施加壓力至活塞的第二側(cè)從而移動活塞以引起來自容器的藥物輸送； 至少一個傳感器，其用于測量指示來自所述容器的藥物輸送速率的至少一個參數(shù)；控制器，其響應(yīng)所述至少一個傳感器，用于調(diào)節(jié)壓力從而補(bǔ)償所述活塞和所述小瓶的內(nèi)表面之間的摩擦變化。
44.權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述控制器基于所述活塞和所述小瓶的內(nèi)表面之間靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)之間的不同補(bǔ)償摩擦變化。
45.權(quán)利要求44所述的裝置，其中所述小瓶和所述活塞中的至少一個包括表面涂層，其減少了所述活塞和所述小瓶的內(nèi)表面之間靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)之間的不同。
46.權(quán)利要求45所述的裝置，其中所述表面涂層減少了所述活塞和所述小瓶的內(nèi)表面之間的靜摩擦系數(shù)。
47.權(quán)利要求45所述的裝`置，其中所述表面涂層包括聚四氟乙烯。
48.權(quán)利要求45所述的裝置，其中所述表面涂層包括聚對二甲苯。
49.權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述控制器基于改變所述活塞或所述小瓶中至少一個的表面屬性的變化來補(bǔ)償摩擦變化。
50.權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述小瓶包括玻璃或聚合物中的至少一種。
51.權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述小瓶由傳統(tǒng)藥瓶形成。
52.權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述泵是電解泵。
53.權(quán)利要求52所述的裝置，其中所述控制器通過調(diào)節(jié)電解速率來調(diào)節(jié)壓力。
54.權(quán)利要求43所述的裝置，還包括套管，其將液體從藥物容器導(dǎo)出。
55.權(quán)利要求54所述的裝置，其中所述至少一個傳感器包括定位在套管內(nèi)的流量傳感器。
56.權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述至少一個傳感器包括壓力傳感器或氣壓傳感器中的至少一種。
57.權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述至少一個傳感器包括關(guān)聯(lián)活塞的位置傳感器。
58.權(quán)利要求57所述的裝置，其中所述至少一個傳感器包括與活塞關(guān)聯(lián)的磁體以及圍繞所述小瓶的感應(yīng)線圈。
59.權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述至少一個傳感器包括壓力傳感器和流量傳感器，壓力和流量傳感器的輸入用于裝置故障的識別。
60.一種補(bǔ)償影響活塞運(yùn)動摩擦變化的方法，用于包括藥物容器和活塞的藥物泵裝置，所述活塞響應(yīng)壓力用于將液體從藥物容器驅(qū)出，該方法包括: 測量指示從容器輸出藥物速率的參數(shù)；以及 基于該測量，調(diào)節(jié)活塞上的壓力從而補(bǔ)償摩擦變化。
61.一種智能手機(jī)可控制藥物泵裝置，其包括 藥物容器； 泵，其用于引起來自容器的藥物輸出； 接收器，其用于從智能手機(jī)接收控制信號；以及 控制器，其與接收器電子通信以至少部分基于控制信號調(diào)節(jié)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。
62.權(quán)利要求61所述的裝置，其中所述控制器至少部分基于控制信號調(diào)節(jié)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。
63.權(quán)利要求62所述的裝置，還包括可位移構(gòu)件，其具有朝向容器的第一側(cè)，其中所述泵施加壓力至可位移構(gòu)件的第二側(cè)從而移動可位移構(gòu)件以引起藥物從容器輸送，控制器通過調(diào)節(jié)壓力來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。
64.權(quán)利要求62或63所述的裝置，其中所述控制器配置以允許響應(yīng)接收器所接收的控制信號改變泵的實(shí)時操作。
65.權(quán)利要求64所述的裝置，其中所述控制信號包括泵激活信號、泵失活信號、泵送速率中的至少一個。
66.前述權(quán)利要求中的任一個裝置，還包括至少一個傳感器用于測量所述裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
67.前述權(quán)利要求中的任一個裝置，還包括發(fā)送器用于發(fā)射指示所述裝置運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的信號至智能手機(jī)。
68.前述權(quán)利要求中的任一個裝置，還包括存儲指令的存儲器，所述指令由控制器執(zhí)行以根據(jù)藥物輸送協(xié)議操作 泵，所述控制器配置以允許響應(yīng)接收器所接收控制信號修改所存儲指令。
69.前述權(quán)利要求中的任一個裝置，其中所述接收器選自紅外接收器和射頻接收器組成的群組。
70.權(quán)利要求中60-68中任一個裝置，其中所述接收器選自由W1-Fi接收器、藍(lán)牙接收器、ZigBee接收器以及近場通信接收器組成的群組。
71.前述權(quán)利要求中的任一個裝置，其中所述泵裝置能夠植入或粘附至患者皮膚。
72.前述權(quán)利要求中的任一個裝置，其中所述泵裝置是可植入的并適于輸送藥物至患者眼睛。
73.一種可操作以控制具有板載控制器的藥物泵裝置的智能手機(jī)，該智能手機(jī)包括 處理器； 用于無線通信的通信模塊； 存儲多個應(yīng)用程序的存儲器； 用于選擇應(yīng)用程序和通過智能手機(jī)處理器執(zhí)行應(yīng)用程序的接口，其中所述應(yīng)用程序中的一個在執(zhí)行時用于(i)通過智能手機(jī)的接口接收命令，以及(ii)基于該命令經(jīng)由通信模塊發(fā)出控制信號至藥物泵裝置的控制器。
74.權(quán)利要求73所述的智能手機(jī)，其中所述通信模塊包括智能手機(jī)軟件狗。
75.權(quán)利要求73或74所述的智能手機(jī)，其中所述通信模塊用于智能手機(jī)和藥物泵裝置之間的雙向通信。
76.權(quán)利要求73-75中任一項(xiàng)所述的智能手機(jī)，其中所述通信模塊用于近場通信、經(jīng)由W1-Fi的通信、或經(jīng)由藍(lán)牙的通信中的至少一種。
77.權(quán)利要求73-76中任一項(xiàng)所述的智能手機(jī)，其中所述泵裝置和智能手機(jī)經(jīng)由紅外或射頻鏈接通信。
78.一種操作智能手機(jī)可控制藥物泵裝置的方法，該方法包括: 從存儲在智能手機(jī)存儲器中的多個應(yīng)用程序中選擇應(yīng)用程序； 執(zhí)行該應(yīng)用程序以用于(i)經(jīng)由智能手機(jī)的接口接收命令以及(ii)基于這些命令，經(jīng)由無線通信模塊發(fā)出控制信號至藥物泵裝置； 在藥物泵裝置的接收器上接收所述控制信號；以及 至少部分地基于該控制信號調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。
79.權(quán)利要求78所述的方法 ，還包括通過中間發(fā)射裝置中繼來自智能手機(jī)的控制信號。
80.權(quán)利要求79所述的方法，其中所述中間發(fā)射裝置與一副眼鏡或手腕帶關(guān)聯(lián)。
81.—種藥物泵裝置，其包括 小瓶，其中包括藥物容器； 活塞，可移動地布置于小瓶內(nèi)，所述活塞的一側(cè)朝向所述藥物容器； 泵，用于施加壓力至活塞的第二側(cè)從而移動活塞以弓丨起藥物從容器輸送；以及 傳感器，用于機(jī)械地測量所述小瓶內(nèi)所述活塞位置。
82.權(quán)利要求81所述的裝置，其中所述機(jī)械傳感器包括不同長度的線繩，其連接活塞至泵的相對壁。
83.權(quán)利要求82所述的裝置，其中所述線繩的長度選擇以使得隨著活塞到達(dá)小瓶內(nèi)相繼的特定位置時線繩相繼破壞。
84.權(quán)利要求82所述的裝置，其中所述線繩包括或基本由尼龍組成。
85.權(quán)利要求82所述的裝置，其中所述線繩包括或基本由金屬組成。
86.權(quán)利要求85所述的裝置，其中所述線繩可以形成部分電路，以及線繩的破壞引起電路產(chǎn)生電子信號。
87.權(quán)利要求82所述的裝置，其中所述小瓶是透明的，使得可通過眼睛觀察到導(dǎo)線的破壞。
88.權(quán)利要求81所述的裝置，其中所述泵裝置是電解泵。
89.權(quán)利要求81所述的裝置，還包括填充狀態(tài)指示器，用于在活塞已經(jīng)移動預(yù)定距離時產(chǎn)生警報。
90.一種藥物泵裝置，其包括 電解腔，其形成在粘性貼和可擴(kuò)展隔膜之間； 藥物容器，其形成在隔膜和布置于隔膜上的圓頂之間，電解腔內(nèi)氣體的產(chǎn)生施加壓力至隔膜以驅(qū)使液體流出藥物容器； 磁體，其與隔膜關(guān)聯(lián)；以及 傳感器，其與圓頂關(guān)聯(lián)用于確定所述磁體和所述圓頂頂部之間相對距離。
91.權(quán)利要求90所述的裝置，還包括控制器，其響應(yīng)傳感器用于基于所確定距離控制電解速率。
92.權(quán)利要求90所述的裝置，還包括填充狀態(tài)指示器，用于在所述磁體和所述圓頂?shù)捻斨g達(dá)到預(yù)定閾值距離時產(chǎn)生警報。
93.權(quán)利要求90所述的裝置，其中所述傳感器包括感應(yīng)線圈。
94.一種藥物泵裝置，其包括 形成在封裝中的電解泵腔，所述封裝包括可擴(kuò)展部，在電解泵腔中生成的氣體產(chǎn)生壓力； 輔助泵腔，其毗鄰電解泵腔定位并通過流體路徑與其連接，輔助泵腔的上表面通過柔性隔膜形成； 藥物容器，其形成在柔性隔膜和布置于其上的圓頂之間； 流體路徑中的閥，該閥具有關(guān)閉狀態(tài)和打開狀態(tài)，在所述關(guān)閉狀態(tài)，該閥阻止電解泵腔和輔助泵腔之間的流體連通，進(jìn)而促進(jìn)電解泵腔中壓力形成；在所述打開狀態(tài)，該閥允許電解泵腔和輔助泵腔之間的流體連通，并從而促進(jìn)壓力從電解泵腔釋放至輔助泵腔，進(jìn)而引起從容器排出藥物。
95.權(quán)利要求94所述的裝置，其中所述電解泵腔封裝的可擴(kuò)展部包括柔性隔膜。
96.權(quán)利要求94所述的裝置，還包括所述電解腔內(nèi)的壓力傳感器。
97.一種藥物泵裝置，其包括: 小瓶，其中包括藥物容器； 活塞，其在所述小瓶內(nèi)可運(yùn)動，所述活塞的第一側(cè)面向藥物容器； 泵，其用于施加壓力至活塞的第二側(cè)從而移動活塞以引起來自容器的藥物輸送；以及 傳感器，其電容地測 量活塞在小瓶內(nèi)的位置。
98.權(quán)利要求97所述的裝置，其中所述活塞包括介電性質(zhì)明顯不同于小瓶內(nèi)藥物介電性質(zhì)的材料。
全文摘要
一種電解驅(qū)動藥物泵裝置，其可以配置以使得確保電解電極和電解液的持續(xù)接觸，進(jìn)而改善該裝置的可靠性和/或泵送性能。在活塞泵藥物輸送裝置中，活塞和其運(yùn)動的小瓶之間摩擦變化可以通過合適表面涂層和/或反饋控制減小和/或補(bǔ)償。這些和其他藥物泵裝置可以通過智能手機(jī)和/或其他手持機(jī)裝置遠(yuǎn)程控制和/或再編程。藥物泵裝置中藥物容器的填充狀態(tài)可以通過與容器邊界關(guān)聯(lián)的機(jī)械和/或磁位置傳感器確定。
文檔編號A61M5/145GK103108665SQ201180030341
公開日2013年5月15日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者S·卡菲, P-Y·李, Y-C·苔, M·胡瑪云, J·布萊南, A·萊, M·哲尼, J·什 申請人:迷你泵有限責(zé)任公司