專利名稱：安全液體藥物分配器和用于輸送液體藥物的方法
安全液體藥物分配器和用于輸送液體藥物的方法本發(fā)明涉及一種用于液體藥物的手持式、電子控制的藥物分配器，且具體地涉及一種允許自我給藥預(yù)編程劑量的口服液體藥物的裝置。更具體地，該藥物分配器旨在在良好控制的條件下將阿片類鎮(zhèn)痛藥輸送給患者。本發(fā)明的另一目的涉及一種輸送口服液體藥物的安全方法。眾所周知，一些類型的疾病或者其他狀況以及嚴(yán)重疼痛管理需要一天數(shù)次的藥物治療，并且待被輸送的藥物劑量可能在各個(gè)患者之間是不同的，并且對(duì)于同一患者在一天之中以及在不同天之間也都可能不同。基于嗎啡的疼痛管理對(duì)于小于20%的世界人口來(lái)說(shuō)是可得到的，即使根據(jù)WHO階梯對(duì)于嚴(yán)重疼痛該基于嗎啡的疼痛管理是推薦的藥物治療法。對(duì)于這種情形存在多種原因，例如，非理性恐懼、缺乏教育，并且最重要的是使得嗎啡成為受限藥物(如果不被禁止)的規(guī)則和政策。為了克服這些困難，衛(wèi)生部門(mén)、政府、非政府組織等采取了許多對(duì)策，但是安全地且以負(fù)擔(dān)得起的成本分配嗎啡的方法的疑問(wèn)仍未被解決。存在對(duì)于自主輸送嗎啡的數(shù)個(gè)要求，這些要求將在下文中簡(jiǎn)單概述。首先，應(yīng)當(dāng)確定的是，精確劑量的藥物被輸送給正確的患者，而不存在其他人使用該藥物分配器的可能性。第二個(gè)要求是，在損害藥物分配器的企圖的情況下，活性內(nèi)容物應(yīng)當(dāng)被中和或者滅活，以避免·濫用盛裝在藥物分配器中的藥物。最后，一旦填充有待被輸送的藥物并且由醫(yī)療人員編程，該藥物分配器就應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)成使得其能夠被自由地給予患者以進(jìn)行自我給藥，而不需要任何另外的外部干涉。本發(fā)明的目的在于提供一種用于輸送液體藥物的電子控制的藥物分配器，該藥物分配器被設(shè)計(jì)成滿足上述要求，并且尤其保證該藥物根據(jù)劑量和定時(shí)被精確地僅輸送給特別識(shí)別的授權(quán)患者。有利地，藥物分配器提供一種用于在損害或侵入該裝置的企圖的情況下使得液體藥物滅活的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種裝置，該裝置是堅(jiān)固的并且能夠經(jīng)受住苛刻的環(huán)境約束，同時(shí)保持制造成本最小。優(yōu)選地，藥物分配器還應(yīng)當(dāng)具有20天至30天的自主性，而不需要再充填，使得該藥物分配器能夠用于醫(yī)院和家庭護(hù)理。最后，在提供在3年期間使用的低成本的可重復(fù)使用的裝置而不需要維護(hù)干預(yù)的目標(biāo)下，應(yīng)當(dāng)將維護(hù)需求保持最小化。本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于向特別識(shí)別的患者安全地輸送液體藥物劑量的方法。根據(jù)本發(fā)明，提供用于輸送液體藥物劑量的手持式的電子控制的藥物分配器；該藥物分配器具有在權(quán)利要求I中描述的特征。還提供一種用于輸送液體藥物劑量的方法，該方法包括在權(quán)利要求12中敘述的步驟。其他優(yōu)勢(shì)和特征從從屬權(quán)利要求以及從下述說(shuō)明將變得明顯?，F(xiàn)將參考附圖通過(guò)示例來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選的非限制性實(shí)施方式，在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的藥物分配器的縱向剖面圖；圖2是示出了藥物分配器的蓋的俯視圖；圖3是沿圖I的線A-A剖取的剖面圖；圖4是藥物分配器的電子邏輯的示意圖5是結(jié)合在根據(jù)本發(fā)明的藥物分配器中的中和子系統(tǒng)的細(xì)節(jié)圖；以及圖6是用于使藥物分配器通電的電源子系統(tǒng)的視圖。參考圖I，基本思想是使用配置有微控制器的加壓容器。待被輸送的藥物優(yōu)選地被封裝在固定在該容器的加壓區(qū)域內(nèi)的柔性袋中。劑量的輸送在微控制器的控制下被實(shí)施，該微控制器被編程以通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉閥來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的醫(yī)療處方。由微控制器基于閥的額定流量、當(dāng)前壓力、溫度和其他適當(dāng)參數(shù)來(lái)計(jì)算空隙時(shí)間。除了提供用于輸送液體的推進(jìn)能量夕卜，使用加壓容器還具有兩個(gè)其他主要優(yōu)勢(shì)。首先，考慮到安全需要，容器中的壓力水平由微控制器借助壓力傳感器來(lái)永久地監(jiān)控，并且如果它顯示突然的壓降，那么意味著試圖打開(kāi)該容器，化學(xué)中和子系統(tǒng)被觸發(fā)。其次，柔性藥袋處于永久壓力下，這防止液體和外部環(huán)境之間的任何接觸。該藥物可能僅流過(guò)輸送端口，從而避免空氣或任何其他小顆粒滲入到柔性袋中。這有助于該裝置的優(yōu)秀衛(wèi)生狀況。還允許液體溶液的良好穩(wěn)定性，從而防止由微生物氧化和污染。這極大地有助于核心裝置元件的預(yù)期長(zhǎng)自主性和可復(fù)用性。另一重要特征是，在所裝置的電子模塊中實(shí)施的生物統(tǒng)計(jì)訪問(wèn)控制。最后，為了編 程并監(jiān)控藥物分配器，提供使用加密通信協(xié)議的無(wú)線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。全部上述特征現(xiàn)將參考附圖被更詳細(xì)地描述，所述附圖描述了藥物分配器的原理和主要部件。參考

圖1，藥物分配器包括100%氣密容器1，該容器限定加壓區(qū)域10。優(yōu)選地，容器I是筒形形狀的，具有大約120_的直徑以及180_的高度，從而具有大約1800CC的內(nèi)容積。該容器由按照優(yōu)選順序的下述材料制成塑料、鋁或不銹鋼，但是顯然也能夠使用其他合適材料。容器I的底部?jī)?nèi)部設(shè)置有內(nèi)螺紋2，底板3能夠被擰緊到該內(nèi)螺紋2中以封閉該容器。為了確保氣密性，在底板3和位于容器底部的環(huán)形凸緣5之間設(shè)置有O形環(huán)接頭4。為了封閉該容器的底部，能夠考慮擰緊底板的另選方式，例如卡口封閉裝置。為了有利于將底板3緊固在該容器的底部?jī)?nèi)，在底板3的外表面中設(shè)置有孔6。于是，具有相應(yīng)銷(未示出)的鍵工具能夠被用于將底板擰緊到容器本體內(nèi)。鎖定機(jī)構(gòu)被設(shè)置在該容器的底部，用于一旦底板3被抒緊在容器的底部?jī)?nèi)就鎖定該底板3。該鎖定機(jī)構(gòu)包括電致動(dòng)器(例如，螺線管7)，其驅(qū)動(dòng)桿8從而與設(shè)置在底板3中的相應(yīng)孔9協(xié)作。在空閑狀態(tài)下，桿8通常在孔9中，并且當(dāng)電流被施加到螺線管時(shí)將移出大約3_。底板3中的所述孔9定位成使得一旦底板3到位從而封閉該容器的底部，那么桿8將自動(dòng)進(jìn)入孔9，從而鎖定底板。這通過(guò)充分地確定在容器的本體內(nèi)的螺紋扣數(shù)的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了移除底板3，操作員將必須致動(dòng)螺線管7，使得桿8從孔9收回。當(dāng)螺線管被通電時(shí)，桿8被收回并且底板3可能從容器擰下。該鎖定機(jī)構(gòu)提供安全性，這是因?yàn)槿萜骺赡軆H通過(guò)授權(quán)操作員來(lái)打開(kāi)，該授權(quán)操作員具有遠(yuǎn)程控制器以用于向定位在容器內(nèi)的微控制器發(fā)出釋放指令，該微處理器繼而將致動(dòng)螺線管。該釋放指令優(yōu)選地利用密鑰被傳輸?shù)剿b載的微控制器。容器I在加壓區(qū)域10內(nèi)還包括將在稍后更詳細(xì)地描述的電子印刷電路板(PCB)
11;以及電源子系統(tǒng)38，該電源子系統(tǒng)包括電池46的組12，以用于將能量供應(yīng)到印刷電路板11以及供應(yīng)到定位在該容器內(nèi)的其他裝置。在該容器I的加壓區(qū)域10內(nèi)，待被輸送的藥物被包裝在柔性的可彎曲塑料袋13中。柔性袋13的大約容積是大約I升。中和子系統(tǒng)16被設(shè)置在柔性袋的中央部中并且將在稍后被詳細(xì)描述。在其下部中，柔性袋包括由塞子14封閉的再填充入口。
輸送出口 18設(shè)置在柔性袋13的底部中并且鄰近于再填充入口，并且輸送管19將該出口 18連接到定位在該容器的未加壓上部21中的輸送閥20。容器I在其上部包括由蓋22封閉的區(qū)域21。優(yōu)選地，蓋22從容器I的內(nèi)部被擰緊，使得一旦底板3被解鎖該蓋22僅可以從該容器的內(nèi)部被移除。該上部21通常未被加壓并且包含下述部件。首先，輸送子系統(tǒng)包括精密閥20，該精密閥一方面連接到與柔性袋的出口 18相連的輸送管19并且另一方面連接到輸送端口 23，被包含在柔性袋13中的液體藥物能夠通過(guò)該輸送端口 23流入到輸送杯24中。有利地，輸送杯24被保持在容器的把手26的上部的凹槽25中。被附接到該容器的外圍上的把手26具有中空段，該中 空段提供用于附加備用輸送杯24的空間。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，閥20是雙穩(wěn)態(tài)(閉鎖)電磁閥。該電磁閥通常是表面安裝器件，其需要塑料或鋁的接口塊以接入和接出管。該閥的雙穩(wěn)態(tài)特性是有利的，因?yàn)樗鼉H需要在輸送過(guò)程開(kāi)始和結(jié)束時(shí)被通電，從而使得與單穩(wěn)態(tài)閥類型相比顯著地節(jié)約能量，該單穩(wěn)態(tài)閥在整個(gè)輸送過(guò)程期間需要被通電。在該容器的上部21內(nèi)，壓力傳感器27被設(shè)置以用于監(jiān)控容器I的下部加壓區(qū)域10內(nèi)的壓力水平。優(yōu)選地，壓差傳感器被用于測(cè)量其兩個(gè)開(kāi)口之間的壓差。壓力傳感器27被放置在容器的上部，其中“高壓”入口直接插入到位于容器的上壁中的孔內(nèi)。用于加壓并保持在容器I的內(nèi)部10的壓力下的空氣壓力微型泵28被安裝在該容器的上部區(qū)域21中。在由蓋22封閉的上部空間21內(nèi)還設(shè)置有形成藥物分配器的用戶接口的部件。印刷電路板29包括用于能從該裝置外部接近的指紋傳感器30的邏輯電路。四個(gè)LED (發(fā)光二極管)31以及按鈕32被連接到印刷電路板29并且從蓋22露出，所述LED和按鈕32使得用戶能夠接收信號(hào)并且與藥物分配器相互作用。印刷電路板29還包括必要的電子元件和電子電路，以使得能夠與遠(yuǎn)程控制器進(jìn)行紅外傳輸。優(yōu)選地，遠(yuǎn)程控制器(未示出)之間的傳輸將借助加密安全遠(yuǎn)程通信協(xié)議來(lái)執(zhí)行，以增強(qiáng)該裝置的安全性，所述遠(yuǎn)程控制器例如能夠是個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理或任何其他專用控制裝置。雖然預(yù)見(jiàn)了紅外通信，但是顯然能夠使用數(shù)種其他無(wú)線通信技術(shù)，例如藍(lán)牙、WiFi、GSM和RFID。還能夠想到具有電纜和足夠的RS232或USB插頭的有線通信線路，以在藥物分配器和遠(yuǎn)程控制裝置之間建立通信路徑。為了開(kāi)通與藥物分配器的遠(yuǎn)程對(duì)話，控制計(jì)算機(jī)使用加密登陸程序；這確保該裝置被有效地保護(hù)而防止未被授權(quán)的企圖。于是，在藥物分配器和遠(yuǎn)程控制器之間的全部可能數(shù)據(jù)交換都是可能的，例如-鎖定/解鎖藥物分配器底板3；-使得能夠禁用中和子系統(tǒng)；-登記患者和護(hù)理者(讀取并存儲(chǔ)其指紋);-上載藥方和劑量協(xié)議；-讀取由藥物分配器保留的活動(dòng)日志；-監(jiān)控在任何時(shí)侯的狀態(tài)(所取的劑量、剩余液位等);-處理維護(hù)和技術(shù)任務(wù)(校準(zhǔn)、軟件更新等)圖2示出了藥物分配器的俯視圖，在該藥物分配器上示出了四個(gè)LED 31以及按鈕32。指紋傳感器30優(yōu)選地設(shè)置在蓋22的凹槽中，從而允許精確地引導(dǎo)用戶的手指。
圖3是圖I的容器沿圖I的線A-A剖取的剖面圖，示出了柔性袋13包括待輸送的藥物以及中和子系統(tǒng)16。柔性袋13包括剛性框架15，該剛性框架與設(shè)置在容器本體中的縱向溝槽17相互作用，以用于將柔性袋13緊固在該容器的加壓區(qū)域內(nèi)并且保持該中和子系統(tǒng)16。參考圖4，現(xiàn)將示意性地描述電子印刷電路板的主要部件(11，29)。在附圖中，采用下述符號(hào)D0表不數(shù)字輸出，Dl表不數(shù)字輸入,Al表不模擬輸入，并且SPI表不串行I/O端口。定位在位于容器的加壓區(qū)域10內(nèi)的印刷電路板11上的微控制器33被用于控制并監(jiān)控不同的裝置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)藥物分配器的各種功能。電子邏輯基于Texas MSP430微控制器33，但是顯然能夠選擇其他等同的微控制器。所選擇的控制器具有內(nèi)置式溫度傳感器，該溫度傳感器被用于監(jiān)控環(huán)境溫度。需要溫度監(jiān)測(cè)以用于兩個(gè)主要目的容器的加壓區(qū)域10內(nèi)的溫度被永久地監(jiān)控，以避免使被盛裝在柔性袋13內(nèi)的藥物冷凍的企圖。如稍后能夠看到的，中和子系統(tǒng)16只有當(dāng)藥物在柔性袋13內(nèi)處于液相時(shí)工作。因此，監(jiān)控溫度允許在溫度接近零攝氏度數(shù)分鐘的情況下觸發(fā)中和裝置16，因此防止未被授權(quán)地抽取處于固態(tài)的藥物。
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溫度監(jiān)控的第二目的在于允許針對(duì)輸送閥20的流量計(jì)算而進(jìn)行溫度補(bǔ)償。由于流量取決于粘度，而粘度取決于溫度，因此需要調(diào)節(jié)輸送閥20的打開(kāi)時(shí)間，以精確地分配藥物劑量。溫度監(jiān)控還可用于其他用途，例如在使用低成本的非補(bǔ)償式傳感器的情況下補(bǔ)償壓力傳感器27。微控制器33使用外部32’ 768kHz的表面玻璃34以及計(jì)數(shù)器，以提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)、時(shí)間(TOD)以及日歷功能。計(jì)數(shù)器還用于實(shí)施小執(zhí)行延遲(例如，以允許外圍加電)，以使得LED 31閃爍；以及例如當(dāng)按鈕32被按下時(shí)或當(dāng)藥物分配器等待來(lái)自用戶的動(dòng)作時(shí)，用于實(shí)施超時(shí)。指紋子系統(tǒng)包括定位在位于蓋22中的印刷電路板上的芯片組，該芯片組包括指紋安全處理器35 (被描述為圖上的FSP);以及從蓋22露出的指紋傳感器30。該裝置的可能構(gòu)造是具有指紋傳感器類型AT77C104B的Atmel type FSP FP105。指紋傳感器30被連接到FSP 35，該FSP 35繼而借助利用4條電線的串行I/O被連接到微控制器33。還需要一個(gè)一般通用的用于RESET (復(fù)位)的I/O引腳以及具有中斷能力的用于占線信號(hào)的第二I/O引腳。FSP 35不具有關(guān)閉/休眠模式，并且在空閑時(shí)汲取數(shù)個(gè)毫安。優(yōu)選地，當(dāng)FSP 35未被使用時(shí)需要關(guān)閉其電源，這需要附加通用I/O引腳和接通/斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。用于與遠(yuǎn)程控制器裝置通信的紅外通信子系統(tǒng)36也被安裝在位于蓋22的未加壓區(qū)域21中的印刷電路板29上。該紅外通信子系統(tǒng)能夠包括符合小功率IrDA I. 2順應(yīng)收發(fā)器，例如，Sharp GP2W0116YPS，其被連接到微控制器33的一個(gè)通用異步接收器發(fā)送器單元。一個(gè)附加通用IO引腳被用于將收發(fā)器設(shè)置在關(guān)閉模式中?？蛇x蜂鳴器37也能夠被安裝在位于蓋22中的印刷電路板29上。蜂鳴器能夠被激活以用于特定警報(bào)。典型用途是在輸送期間當(dāng)藥物水平低于最小值時(shí)發(fā)出蜂鳴聲，從而通知患者該裝置需要在醫(yī)院或授權(quán)藥房被再填充。該蜂鳴器還能夠被激活以在再填充或維護(hù)操作期間警告藥劑師某種錯(cuò)誤操作。電源子系統(tǒng)38基于普通的低成本AAA I. 5伏電池，以提供6伏(4個(gè)電池)和9伏等。預(yù)期的是，對(duì)于完整壽命期限在瓶中裝載足夠的能量在大約3年內(nèi)，輸送估計(jì)4’ OOO次劑量(基于在80%的占空比下一個(gè)月平均30個(gè)對(duì)話期(session)，即，該瓶I個(gè)月在患者手中30次，并且6個(gè)月在架子上)。功耗的初始評(píng)價(jià)給出在完整壽命期限內(nèi)大約1600mAh的“悲觀”估計(jì)。保守猜測(cè)是，如果泄漏不太高，則所裝載的2200mAh能量應(yīng)當(dāng)足夠。泄漏意味著這樣的事實(shí)，即使用中的電池甚至在無(wú)電荷或極低電荷的情況下也會(huì)喪失能量。因此，為了避免由泄漏引起的能量損失，該能量子系統(tǒng)38包括在圖6中被描述的兩組或更多組12的電池46。藥物分配器借助第一組12開(kāi)始其壽命，而留有第二組12未被觸及，因此避免由泄漏引起的能量損失。在預(yù)定狀況下，微控制器33將接通仍被完全裝載的第二組
12。這將確保，該裝置并且具體地關(guān)鍵部件(例如，中和子系統(tǒng)6)具有足夠能量被激活，直到該裝置的壽命終止。電源借助合適的電源控制器電路39被調(diào)節(jié)并控制，以便確保對(duì)于關(guān)鍵部件(壓力傳感器)的穩(wěn)定供應(yīng)以及對(duì)于電子元件(msp430, IrDA, FSP,...)的必要電壓Vcc。該控制 器39還掌管通電、復(fù)位、備用等。對(duì)于從一組12電池46切換到另一組12，基本上存在三種選擇I.在再填充操作期間基于來(lái)自微控制器的警告從一組12手動(dòng)切換到另一組。2.在已經(jīng)輸送與藥物分配器的估計(jì)中年期對(duì)應(yīng)的2000次劑量之后從一組12任意切換到另一組。該方法是很簡(jiǎn)單的，因?yàn)檫@不需要附加硬件。僅需要的是，固件保持被輸送的累積劑量的被保護(hù)計(jì)數(shù)器，并且當(dāng)達(dá)到2000次劑量時(shí)激活數(shù)字輸出信號(hào)，以切換到下一組電池。3.使用微控制器33的模擬輸入來(lái)感測(cè)Vcc電壓并且當(dāng)達(dá)到“電量低”閾值時(shí)切換到另一組電池。然而，這需要A / D轉(zhuǎn)換器端口以及一些更為復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)，但是由于基于實(shí)際電力使用因此這要有效得多。這考慮到意外的能量消耗，例如由容器的壓力損失導(dǎo)致附加泵送。上述第三方法的另選方式會(huì)是，電源控制器芯片39配置有“電量低”信號(hào)，該“電量低”信號(hào)能夠被用于進(jìn)行切換，而不需要包括微控制器33。在任一情況下，都必須在不引起任何斷電的情況下執(zhí)行切換以避免復(fù)位微控制器，該復(fù)位在對(duì)話期間是嚴(yán)格禁止的。在圖6中更詳細(xì)地描述了能量子系統(tǒng)的功能圖。在圖5中更詳細(xì)地描述的中和子系統(tǒng)16包括充滿中和材料45的玻璃管40。在輸送嗎啡溶液的情況下，中和材料將包括特定尺寸的活性炭顆粒。玻璃管40在其上端包括加載彈簧41，該加載彈簧壓縮中和材料。玻璃管40的底端包括電致動(dòng)器42，例如作用在桿43上的螺線管。該桿43被鉸接到操作桿系統(tǒng)44，該操作桿系統(tǒng)在致動(dòng)時(shí)將破壞玻璃管。一旦致動(dòng)器42被通電，桿43就沿箭頭所示的方向向下移動(dòng)并且作用在操作桿44上。由于該操作桿系統(tǒng)，施加到玻璃管40的內(nèi)表面上的力被放大并且引起所述玻璃管的破裂。必要時(shí)，能夠在操作桿44的附近設(shè)置有玻璃管中的弱點(diǎn)，以確保該玻璃管將在致動(dòng)時(shí)破裂。這種弱點(diǎn)例如能夠包括在所述區(qū)域中具有更小直徑的玻璃管壁。這還能夠通過(guò)將玻璃的外表面的一部分鋸開(kāi)來(lái)獲得。通常，電致動(dòng)器42能夠構(gòu)造為這樣的螺線管，借助數(shù)毫秒的脈沖，該螺線管“被給予過(guò)功率”。例如，由Bicron售出的型號(hào)為nr SP2515P的螺線管提供25牛頓的線性力，從而導(dǎo)致在操作桿44的末端處大約300牛頓的力。該螺線管優(yōu)選地利用簡(jiǎn)單的簧片繼電器或電力MosFet (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)而被直接連接到最后的電池組12 ;這確保了，中和子系統(tǒng)能夠被啟用，直到該藥物分配器的壽命終止。在啟用中和子系統(tǒng)16時(shí),一旦玻璃管破裂,該中和材料45就能夠在彈簧41的作用下被推進(jìn)，并且在盛裝該液體溶液的柔性袋內(nèi)十分快速地散布。如果發(fā)生需要啟 用的事件，典型地突然的壓降或冷凍容器的企圖，從而指示試圖損害容器，那么致動(dòng)器42被通電并且碳材料在嗎啡溶液中混合，因此中和其藥物特性。在這種事件的情況下，藥物分配器被設(shè)置到“系統(tǒng)失效模式”并且必須返回到分配中心以進(jìn)行徹底的清潔、翻新或更換。由于在350毫巴的額定壓力下的微型泵28，壓力被保持在容器I的加壓區(qū)域10內(nèi)。微控制器33借助于壓力傳感器27永久地監(jiān)控壓力。當(dāng)壓降低于300毫巴時(shí)開(kāi)始致動(dòng)泵28，并且在400毫巴時(shí)停止致動(dòng)泵28。泵定位在如先前看到的蓋22的不加壓區(qū)域21中并且由微控制器33使用數(shù)字輸出位來(lái)致動(dòng)。信號(hào)調(diào)節(jié)能夠利用MosFet開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行。閥20是該裝置的關(guān)鍵部件。該閥基于根據(jù)在微控制器的存儲(chǔ)器中下載的藥方方案來(lái)輸送藥物，如將在稍后描述的。該閥打開(kāi)必要時(shí)間段，以達(dá)到基于由微控制器33實(shí)時(shí)估計(jì)的數(shù)個(gè)參數(shù)的待被輸送的藥物的確切體積。為獲得精確劑量給藥而需要考慮的可變參數(shù)是-在孔徑開(kāi)始時(shí)容器中的當(dāng)前壓力；-在輸送期間的壓降；-液體的溫度(對(duì)粘性的影響)；-取決于容器中的液位的重力效應(yīng)。此外，還存在下述的在工廠利用每一裝置校準(zhǔn)來(lái)設(shè)置的數(shù)個(gè)靜態(tài)參數(shù)-閥流量特性；-管和連接器流量特性；-塑料袋彈性和抗彎曲(變形)性。為此目的可以使用高端電磁閥，例如Lee LHDA0521111H型號(hào)，其是單穩(wěn)態(tài)的3通5V閥。這暗含著，對(duì)于閥必須打開(kāi)的時(shí)間而言閥指令基于數(shù)字輸出端口的簡(jiǎn)單致動(dòng)。在單穩(wěn)態(tài)的情況下，該閥是借助切換MosFet的直接連接。如上所述，鑒于能量考慮，閉鎖(雙穩(wěn)態(tài))電磁閥是優(yōu)選的，這是因?yàn)殚y僅在打開(kāi)和關(guān)閉該閥期間需要被通電。在該情況下，閥指令需要控制電路以產(chǎn)生用于打開(kāi)(例如，DO信號(hào)的上升沿)的+5V/10ms脈沖以及用于關(guān)閉(D0信號(hào)的下降沿)的-5V/10ms脈沖(相反極性)。藥物分配器用戶接口基于4個(gè)二色LED (綠/紅)。LED被連接到定位在蓋22的頂部上的印刷電路板29。必要時(shí)，能夠使用短光纖桿以將光線傳導(dǎo)到頂蓋上。用戶接口還能包括定位在蓋22的頂部上的按鈕32。該按鈕被用于與藥物分配器相互作用，如將在稍后看到的。要描述的最后部件是壓力傳感器27。必須以合理的精度水平永久地測(cè)量該壓力，這是因?yàn)樵搲毫Ρ挥糜谟?jì)算閥的流量，且因此計(jì)算被輸送的劑量的精確性。在容器的加壓區(qū)域20內(nèi)的壓力范圍將在O毫巴(相對(duì)于大氣壓)直至500毫巴之間。泵將以高達(dá)400毫巴運(yùn)行，并且100毫巴余量用于考慮溫度的可能影響，例如如果瓶暴露于太陽(yáng)、處于熱區(qū)域中。十分高的精度不是必要的，因?yàn)閯┝枯斔途哂?/-10%的容差。估計(jì)的是，如果該系統(tǒng)從一開(kāi)始就被良好地校準(zhǔn)，那么壓力的+/-5毫巴精度就足夠(在350毫巴下的閥的額定流量具有大約每毫巴O. 2%的偏差；5毫巴的誤差產(chǎn)生流量的1%誤差，這是可接受的)。在每次劑量分配時(shí)，必須補(bǔ)償體積減少。壓力傳感器監(jiān)控壓降并且相應(yīng)地通知微控制器33，該微控制器在必要時(shí)致動(dòng)微型泵28。既然已經(jīng)詳細(xì)描述了藥物分配器的主要部件，下文將集中在硬件所提供的功能以及藥物分配器的操作模式。首先，如前所述，通過(guò)借助無(wú)線通信或借助將裝置連接的電纜將藥物分配器聯(lián)接到遠(yuǎn)程控制器或個(gè)人計(jì)算機(jī)，藥物分配器被打開(kāi)。然后，釋放指令被發(fā)送給微控制器33，該微控制器繼而將解鎖鎖定機(jī)構(gòu)7，從而允許移除封閉該容器的底板3。呈液體形式的與待輸送的一組劑量對(duì)應(yīng)的藥物被準(zhǔn)備并填充到柔性袋13中，于是該柔性袋被插入到容器中。該容器通過(guò)擰緊底板3來(lái)封閉并且借助鎖定機(jī)構(gòu)7來(lái)鎖定。一旦這被完成，詳細(xì)藥方方案(劑量)利用通信手段在微控制器內(nèi)被下載。 通過(guò)藥方方案意味著，在限定時(shí)間間隔期間將特定數(shù)量的劑量安全且可靠地輸送到特定患者的全部參數(shù)。藥方方案不僅必須規(guī)定在每次致動(dòng)藥物分配器時(shí)應(yīng)當(dāng)被輸送的嗎啡的量(單位，mg)，而且應(yīng)當(dāng)規(guī)定兩次藥物劑量的連續(xù)輸送之間的延遲。在完成劑量輸送之后，藥物分配器將進(jìn)入停工模式。在該模式中，患者接近該裝置的任何企圖都將被拒絕。連續(xù)的劑量?jī)H在經(jīng)過(guò)規(guī)定延遲(停工時(shí)間)之后才能被輸送。劑量(待被輸送的藥物的量，單位mg)以及停工時(shí)間是用于藥方的持續(xù)時(shí)間的固定參數(shù)組，藥方的持續(xù)時(shí)間也就是從該裝置被移交給患者直到該患者返回到分配中心以再填充瓶和/或得到具有其他參數(shù)的新藥方的時(shí)間。由于微控制器，如將在下文簡(jiǎn)單描述的，能夠預(yù)見(jiàn)到更復(fù)雜的藥方方案。有必要具有關(guān)于上述規(guī)則劑量藥方方案的一定靈活性。在需要時(shí)，附加量的藥物(藥丸)能夠在任何時(shí)間(即，甚至在停工時(shí)間期間)對(duì)于患者來(lái)說(shuō)是可能得到的。當(dāng)然，這種“特殊”可用性必須被嚴(yán)格控制，使得總體上輸送的日用量從不超過(guò)確定量。該附加劑量(在下文稱為“突破劑量”)必須由臨床醫(yī)師來(lái)確定。待被確定的參數(shù)是嗎啡的劑量(單位mg)以及每天的所允許的突破劑量的數(shù)量。在該情況下，基于太陽(yáng)日定時(shí)是絕對(duì)的。該裝置的微控制器計(jì)數(shù)從O時(shí)至24時(shí)的突破劑量的數(shù)量，并且在達(dá)到預(yù)定的突破數(shù)量時(shí)，該藥物分配器將拒絕任何附加劑量，直到第二天為止。常規(guī)劑量和突破劑量之間的關(guān)系出于技術(shù)理由而未被限制；臨床醫(yī)師自由確定用于常規(guī)劑量和突破劑量的不同單位劑量。此外，還能夠預(yù)見(jiàn)到，突破劑量對(duì)于患者單獨(dú)而言是不可獲得的。在該情況下，所謂的護(hù)理者或家庭授權(quán)成員必須存在并且必須借助其個(gè)人生物統(tǒng)計(jì)簽名向藥物分配器識(shí)別其自身。總之，突破劑量?jī)H在下述情況下可得到-在常規(guī)劑量的停工間隔期間；-在先前突破劑量之后最少一小時(shí)；-每天中有限的次數(shù)；-具有雙重生物統(tǒng)計(jì)登記(患者和護(hù)理者)。不同的模塊化藥方方案將確保，患者僅能夠在特定時(shí)間間隔接近該裝置并且將僅接收預(yù)定量的劑量，從而避免過(guò)量的可能性。
一旦藥物分配器根據(jù)確定的藥方方案被編程，那么患者的指紋就由指紋傳感器讀取并且存儲(chǔ)在微控制器的存儲(chǔ)器中。必要時(shí)，根據(jù)上述藥方方案，護(hù)理者的指紋也被獲取并存儲(chǔ)。于是，該容器通過(guò)致動(dòng)泵而被加壓到大約350毫巴的額定壓力。于是，藥物分配器可能被給予患者，以用于自主治療。 在操作中，患者必須首先通過(guò)將其手指放置到指紋傳感器30上來(lái)識(shí)別其自身，接著將該患者的指紋與存儲(chǔ)在微控制器33的存儲(chǔ)器中的指紋比較。在成功驗(yàn)證的情況下，微控制器將證實(shí)，通過(guò)比較自上一次輸送開(kāi)始的消逝時(shí)間，患者被授權(quán)獲得一劑藥物。如果定時(shí)是正確的，根據(jù)在微控制器的存儲(chǔ)器中下載的藥方方案，通過(guò)在必要時(shí)間期間打開(kāi)閥以達(dá)到正確的藥物體積，將輸送確定劑量的藥物。如前所述的用戶接口包括4個(gè)二色LED，所述LED能夠被用于輔助患者干涉該裝置，從而基于簡(jiǎn)單方案來(lái)賦予患者信息。當(dāng)患者需要?jiǎng)┝繒r(shí)，患者按下定位在該容器的蓋的頂部上的按鈕32，并且如果該裝置準(zhǔn)備根據(jù)藥方方案輸送劑量，綠色LED將被致動(dòng)，從而通知患者將要開(kāi)始輸送過(guò)程。這也例如適用于在例如該裝置處于停工狀態(tài)的情況下所照亮的 紅色LED。其他狀況也能夠借助閃光的紅色LED被傳輸?shù)接脩?，所述其他狀況例如是該裝置接近空的并且需要在藥方中心再填充的事實(shí)。如上所述，壓力被持續(xù)地監(jiān)控，以用于兩個(gè)目的。首先，如果壓力下降到預(yù)定閾值以下，那么該泵將被致動(dòng)以便在任何時(shí)刻保持輸送下一個(gè)劑量所需的必要壓力。其次，如果檢測(cè)到突然的壓降，那么這將被解釋為未被授權(quán)的企圖，并且滅活子系統(tǒng)將被立即觸發(fā)，從而中和在柔性袋中的活性物質(zhì)。中和必須盡可能快地有效(在檢測(cè)到侵入之后10至15秒的范圍內(nèi))。關(guān)于借助所述的輸送一定劑量的液體嗎啡溶液來(lái)使用該裝置來(lái)進(jìn)行自主疼痛管理，中和程序在于盡可能均勻并且盡可能快地將活性炭粉末與藥物溶液混合。該研究基于盛裝5g嗎啡的水溶液的一升柔性袋(待考慮的最高濃度)的假設(shè)。測(cè)試已經(jīng)證實(shí)，在期望延遲內(nèi)借助市售的40克高質(zhì)量活性炭在室溫下能夠去除超過(guò)95%的嗎啡，該活性炭的粒徑具有特定直徑，優(yōu)選地直徑< 40 μ m。在這些情況下，僅需要碳和液體之間的良好最初混合，這形成無(wú)毒懸浮液。因此重要的是，中和子系統(tǒng)提供活性炭在嗎啡溶液中的良好混合。中和子系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式在圖5中被描述，然而，能夠想到其他中和系統(tǒng)，而不偏離本發(fā)明的精神。借助于非限制性示例，機(jī)械中和子系統(tǒng)的另選方式能夠是煙火類型的或者通過(guò)使得中和材料包裝在柔性袋內(nèi)的柔性容器中來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述柔性容器被加熱或機(jī)械地撕開(kāi)以將中和材料釋放到嗎啡溶液中。一種另選方式會(huì)包括加壓筒，該筒盛裝中和材料，當(dāng)需要中和時(shí)該加壓筒被機(jī)械地刺穿。該藥物分配器被公開(kāi)為結(jié)合盛裝待輸送的藥物溶液的柔性可彎曲袋13。這是優(yōu)選的實(shí)施方式，因?yàn)檫@避免了與外部環(huán)境的任何接觸并且制造和再填充簡(jiǎn)單，但是還能夠預(yù)見(jiàn)到另選的其他實(shí)施方式。例如，在容器I內(nèi)具有剛性封套也是可能的。然而，將必需存在第二泵，以便加壓該剛性封套的內(nèi)容物，從而允許液體溶液排出。關(guān)于參考指紋傳感器公開(kāi)的生物統(tǒng)計(jì)手段，所述生物統(tǒng)計(jì)手段還能夠被替代為其他生物統(tǒng)計(jì)技術(shù)，其中例如手、面部、虹膜、視網(wǎng)膜、聲音模式和簽名等。最后，藥物分配器已經(jīng)關(guān)于借助允許自主分配口服劑量的嗎啡溶液實(shí)現(xiàn)的疼痛管理目的被描述。顯而易見(jiàn)的是，該裝置能夠用于輸送其他液體藥物以用于其他應(yīng)用或狀況。該藥物分配器完全適合于例如自主控制輸送液體美沙酮，以治療麻醉劑成癮的患者。該藥物分配器在安全性和便于使用方面提供許多優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)樵撍幬锓峙淦髟试S患者的自主藥療同時(shí)確保僅被登記的患者能夠使用藥物分配器、劑量被精確且安全地輸送、并且最后對(duì)損害分配器的任何企圖都將導(dǎo)致其內(nèi)容物的滅活。雖然已經(jīng)參考具體實(shí)施方式
描述了本發(fā)明，但是說(shuō)明書(shū)描述了本發(fā)明并且被認(rèn)為并不限制本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到各種修改，而不偏離由所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種安全的藥物分配器，所述藥物分配器用于輸送口服液體藥物劑量，所述藥物分配器的特征在于，所述藥物分配器包括限定加壓區(qū)域(10)的加壓氣密容器(I)，在所述加壓區(qū)域中設(shè)置有盛裝待被輸送的藥物的柔性袋(13)，所述柔性袋(13)被連接到閥(20)，所述閥用于將一劑輸送通過(guò)輸送端口(23);并且所述藥物分配器還包括壓力傳感器(27)、以及在所述加壓區(qū)域(10)內(nèi)的電源子系統(tǒng)(38)和微控制器，所述微控制器用于控制所述閥(20)并且用于監(jiān)控所述加壓區(qū)域(10)內(nèi)的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藥物分配器，其特征在于，盛裝待輸送的所述液體藥物的所述柔性袋(13)包括用于中和所述藥物的子系統(tǒng)(16)，當(dāng)檢測(cè)到壓降時(shí)所述子系統(tǒng)(16)由所述微控制器(33)致動(dòng)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，所述容器的所述加壓區(qū)域(10)借助微型泵(28)被加壓。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，所述藥物分配器還包括生物統(tǒng)計(jì)識(shí)別裝置(30，35)，所述生物統(tǒng)計(jì)識(shí)別裝置(30，35)用于驗(yàn)證接近所述分配器的患者。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，所述容器(I)的所述加壓區(qū)域(10)借助底板(3)被封閉并且借助鎖定機(jī)構(gòu)(7，9)被鎖定，所述鎖定機(jī)構(gòu)(7，9)僅能由所述微控制器(33 )致動(dòng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，所述中和子系統(tǒng)包括封閉的玻璃管(40)以及連接到操作桿系統(tǒng)(43，44)的電致動(dòng)器，所述玻璃管(40)填充有在彈簧(41)的作用下被壓縮的中和材料(45)，所述操作桿系統(tǒng)(43，44)用于在所述電致動(dòng)器啟用時(shí)破壞所述玻璃管(40 )。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，所述電源子系統(tǒng)(38)包括開(kāi)關(guān)以及至少兩組(12)電池(46)，所述開(kāi)關(guān)允許所述微控制器(33)選擇性地啟用這兩組(12)中的一組。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，被輸送的所述藥物是硫酸嗎啡,并且所述中和材料(45)包括高質(zhì)量活性炭，所述高質(zhì)量活性炭的粒徑< 40 μ m。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，所述閥(20)是雙穩(wěn)態(tài)電磁閥。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，所述藥物分配器包括無(wú)線安全通信系統(tǒng)，所述無(wú)線安全通信系統(tǒng)允許遠(yuǎn)程控制并監(jiān)控所述藥物分配器。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的藥物分配器，其特征在于，所述藥物分配器包括中空把手(26)，所述把手被固定到所述容器(I)的本體并且包括用于保持輸送杯(24)的凹槽(25 )，并且在所述把手(26 )的中空部中設(shè)置有備用的輸送杯(24 )。
12.—種將口服液體藥物劑量輸送給患者的方法，所述方法包括以下步驟 -將盛裝待被輸送的液體藥物溶液的柔性袋(13)引入到根據(jù)權(quán)利要求I所述的藥物分配器的氣密區(qū)域(10)中； -鎖定并加壓所述容器(I); -存儲(chǔ)患者的生物統(tǒng)計(jì)參數(shù)； -將藥方方案下載到所述微控制器(33)的存儲(chǔ)器中；-監(jiān)控所述容器內(nèi)的壓力； -通過(guò)獲得患者的生物統(tǒng)計(jì)參數(shù)并且將所述參數(shù)與存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的生物統(tǒng)計(jì)參數(shù)比較來(lái)響應(yīng)于患者的請(qǐng)求； -驗(yàn)證所述藥方方案中的定時(shí)設(shè)置； -在最后這兩個(gè)步驟正匹配的情況下，依照在所述藥方方案中所限定的劑量來(lái)輸送一劑藥物； -重置定時(shí)參數(shù)，并且必要時(shí)致動(dòng)所述泵以補(bǔ)償由輸送劑量引起的壓力損失。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 -在發(fā)生突然壓力損失或者溫度下降達(dá)到液體溶液的冰點(diǎn)的情況下啟用所述中和子系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于輸送預(yù)定劑量的口服藥物的安全液體藥物分配器，其包括借助微型泵(28)來(lái)加壓從而限定加壓區(qū)域(10)的氣密容器(1)，在所述加壓區(qū)域中附接有盛裝待被輸送的藥物的柔性袋(13)，所述柔性袋(13)被連接到定位在所述容器的第二未加壓區(qū)域(21)內(nèi)的閥(20)，所述閥用于將藥物劑量輸送通過(guò)輸送端口(23)。所述加壓區(qū)域(21)內(nèi)的微控制器控制所述閥(20)的打開(kāi)以精確地輸送藥物劑量并且監(jiān)控該加壓區(qū)域(21)內(nèi)的壓力。所述藥物分配器還配置有中和子系統(tǒng)(16)，該中和子系統(tǒng)用于使得盛裝在單獨(dú)柔性袋(13)內(nèi)的藥物滅活，生物統(tǒng)計(jì)裝置被設(shè)置以識(shí)別患者。還公開(kāi)了一種輸送液體藥物劑量的方法。
文檔編號(hào)G07F13/02GK102917681SQ201080065892
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
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