药剂输送装置的制作方法
本发明涉及一种用于向患者输送药剂的装置。
背景技术：
存在各种需要通过注射药剂进行常规治疗的疾病。这种注射可以通过使用皮下注射装置进行，皮下注射装置由医务人员或患者自己施用。例如，可以通过使用胰岛素注射装置注射胰岛素剂量来治疗1型和2型糖尿病，例如每天一次或数次。这种类型的装置通常包括连接到套管的胰岛素泵或皮下注射针，胰岛素可以通过该注射针流向患者的皮肤。
尽管取得了显著进步，但这种类型的装置仍有缺点。一个这样的缺点是使用皮下注射针将药剂注射到患者体内不可避免地涉及在注射部位形成孔，从而引起组织损伤。另外，已知注射针刺入皮肤可能对患者，特别是对于儿童而言是痛苦的。而且，针可能必须永久地插入患者体内。这对患者来说可能是令人不愉快和不舒服的，并且可能导致刺激和并发症。
经皮输送装置代表了皮下注射装置的有吸引力的替代方案，因为经皮药剂输送不那么痛苦，非侵入性并且可以更容易地由患者自己进行。这种类型的装置还可以长时间提供药剂释放而不会引起刺激。
当使用这样的装置来指示装置中剩余的药剂水平时，例如检测装置何时药剂耗尽，或者检测装置中何时发生堵塞或泄漏，这可能是有帮助的，所以可以采取适当的行动。
技术实现要素：
本发明的方面涉及一种药剂输送装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种药剂输送装置，包括：输送组件，该输送组件包括多个微针，所述多个微针被配置成将药剂经皮地输送给患者；以及系统，其用于提供关于装置中药剂的体积的信息，该系统包括感测单元，该感测单元被配置成根据装置中的药剂体积测量至少一个物理参数。
感测单元可包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极布置成形成电容器，第一电极和第二电极被配置成使得在使用中药剂在第一电极和第二电极之间流动，其中感测单元还可包括电源，该电源连接到第一电极和第二电极并且被配置成在第一电极和第二电极之间产生电压。
电源可以是直流电源，并且感测单元可被配置成测量由第一电极和第二电极形成的电容器的电容，使得系统可以基于所测量的电容确定关于第一电极和第二电极之间的药剂体积的信息。
电源可以是直流电源，并且感测单元可被配置成测量第一电极和第二电极之间的药剂的电阻，使得系统可以基于所测量的电阻确定关于第一电极和第二电极之间的药剂体积的信息。
电源可以是交流电源，并且感测单元可被配置成测量第一电极和第二电极之间的药剂的阻抗，使得系统可以基于所测量的阻抗确定关于第一电极和第二电极之间的药剂体积的信息。
该系统可被配置成通过光学感测确定关于装置中的药剂体积的信息。
该系统可包括光源、光学检测器和大致漏斗形通道，在使用中药剂可以流动通过该通道，其中在使用中，光源可被配置成朝向填充有药剂的通道发光，其中检测器可被配置成检测由通道中的药剂传输的光，并且系统可被配置成基于检测器检测到的光量来确定关于装置中的药剂体积的信息。
该系统可被配置成通过压力感测确定关于装置中的药剂体积的信息。
药剂输送装置可包括用于保持药剂的多孔膜。
多孔膜可设置在第一电极和第二电极之间。
大致漏斗形通道可位于多孔膜中。
药剂输送装置可包括药剂泵机构，用于将药剂朝输送组件泵送。
药剂泵机构可被配置成根据由系统提供的装置中的药剂体积的信息进行操作。
药剂输送装置可包括药剂筒。
药剂输送装置可包括指示器，该指示器被配置成基于所测量的物理参数向用户提供关于装置中的药剂体积的信息。指示器可被配置成向用户指示何时装置中的药剂体积低于预定值。
药剂输送装置可包括可重复使用部分和一次性部分，并且药剂泵机构可位于可重复使用的部分中。
药剂输送装置可以是可穿戴装置。药剂输送装置可包括底表面，该底表面被配置成可移除地附接到患者的皮肤。
药剂输送装置可包括无线通信单元，该无线通信单元被配置成以无线方式向另一装置发送信息和/或从另一装置接收信息。无线通信单元可被配置成以无线方式将关于装置中剩余的药剂量的信息发送到另一装置。
药剂输送装置可包括用于控制向患者输送药剂的控制器。
药剂输送装置可包括胰岛素输送装置。药剂输送装置可包括血糖传感器，该血糖传感器被配置成将与患者的血糖相关的数据发送到控制器，使得控制器控制向患者的胰岛素输送。
根据本发明的另一方面，提供了一种在药剂输送装置中提供关于药剂体积的信息的方法，该药剂输送装置包括用于将药剂经皮地输送到患者的输送组件和用于提供关于装置中药剂体积的信息的系统，该系统包括感测单元，该方法包括使用感测单元测量至少一个物理参数，该物理参数取决于装置中药剂的体积。
感测单元可包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极被布置成形成电容器，第一电极和第二电极被配置成使得在使用中药剂在第一电极和第二电极之间流动，感测单元还可包括连接到第一电极和第二电极的电源，并且该方法可包括使用电源以在第一电极和第二电极之间产生电压。
电源可以是直流电源，并且该方法可包括使用感测单元测量由第一电极和第二电极形成的电容器的电容，并且基于所测量的电容使用该系统确定关于第一电极和第二电极之间的药剂体积的信息。
电源可以是直流电源，并且该方法可包括使用感测单元测量第一电极和第二电极之间的药剂的电阻，并且使用该系统基于所测量的电阻来确定关于第一电极和第二电极之间的药剂体积的信息。
电源可以是交流电源，并且该方法可包括使用感测单元来测量第一电极和第二电极之间的药剂的阻抗，并且基于所测量的阻抗使用该系统来确定关于第一电极和第二电极之间的药剂体积的信息。
该方法可包括使用该系统通过光学感测确定关于装置中的药剂体积的信息。
该方法可包括使用该系统通过压力感测确定关于装置中的药剂体积的信息。
该方法可包括根据患者数据确定待输送的药剂的流速。
该方法可包括在药剂输送给患者之前测量装置中药剂的压力。
该方法可包括将确定的药剂体积与预期值进行比较。
该方法可包括监测对患者的药剂输送，以避免装置耗尽药剂。
该方法可包括以无线方式将关于装置中剩余的药剂体积的信息发送到另一装置，以避免装置耗尽药剂。
该方法可包括以无线方式与另一个装置通信，以在所确定的药剂量低于预定值时命令药剂处方。
该方法可包括以无线方式剂量方案和/或药剂浓度与另一装置通信。该方法可包括基于所接收的剂量方案和/或药剂浓度信息确定直至需要药剂为止经历多长时间。
本文可互换使用的术语“药物(drug)”或“药剂”是指包含至少一种药学活性化合物的药剂制剂。
术语“药剂输送装置”应理解为包括设计成立即将药物分配到人体或非人体的任何类型的装置、系统或设备(本公开内容明确考虑了兽医应用)。“立即分配”是指用户在从药剂输送装置排出药剂和给予人体或非人体之间不需要药剂的任何必要的中间操作。在没有限制的情况下，药剂输送装置的典型示例可以在注射装置、吸入器和胃管供给系统中找到。同样没有限制地，示例性注射装置可包括，例如，贴片装置、自动注射器、注射笔装置和脊柱注射系统。
附图说明
参考附图描述了本发明的示例性实施例，其中：
图1是可包括本发明实施例的药剂输送装置的示意性剖视图；
图2是图1的药剂输送装置的一部分的方框图；
图3是示出根据本发明的药剂输送装置与各种装置无线连接的图示；
图4是可包括本发明实施例的另一药剂输送装置的示意性剖视图；
图5是可包括本发明实施例的又一药剂输送装置的示意性剖视图；
图6a是根据本发明的一个实施例的药剂输送装置的示意性剖视图；
图6b是图6a的药剂输送装置的一部分的电路图；
图6c是药剂的等效电路模型，其在使用中流入图6a的装置中；
图6d是奈奎斯特图，示出了用图6a的装置测量的复阻抗；
图7是根据本发明另一实施例的药剂输送装置的一部分的示意性剖视图；
图8是根据本发明又一实施例的药剂输送装置的一部分的示意性剖视图；
图9是根据本发明又一实施例的药剂输送装置的一部分的示意性剖视图；以及
图10是示出根据本发明的实施例的药剂输送装置的示例性操作的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种药剂输送装置，该药剂输送装置包括用于将药剂经皮地输送到患者的输送组件，以及用于提供关于装置中的药剂体积的信息的系统，该系统包括被配置成根据装置中药剂的体积测量至少一个物理参数的感测单元。提供这样的药剂输送装置可有助于避免使用注射针将药剂输送到患者。由于药剂是经皮输送的，因此不需要注射针。因此，这种药剂输送装置不需要在注射部位处形成针孔，因此可以帮助避免组织损伤，以及有助于减少药剂输送过程中的疼痛和不适。另外，可以避免在传统的针注射装置中通过将针引入皮肤和/或针存在于皮肤中而可能发生的刺激和并发症。此外，用于提供关于装置中的药剂体积的信息的系统允许用户或患者检测装置何时耗尽药剂，或检测装置中何时发生阻塞或泄漏，从而用户或病人可以采取适当的行动。
根据本公开的一些实施例，示例性药剂输送装置10，在本文中简称为“装置10”，如图1所示。
在本申请的上下文中，术语“上游”和“下游”在本文中用于关于在正常使用中药剂流过装置的方向。此外，本文使用的术语“上”、“下”等与附图中所示的装置的方向有关。
如本文所述，药剂输送装置可配置成将药剂注射到患者体内。这种装置可以由患者或护理人员(诸如护士或医生)操作。根据本发明的装置包括大容量装置(“lvd”)或贴片泵，其被配置成在一段时间内(例如，约5分钟、15分钟、30分钟、60分钟、120分钟或更长时间)粘附到患者的皮肤上，以输送“大”体积的药剂(通常约2ml至约10ml或更多)。
结合特定药剂，还可以定制目前描述的装置，以便在要求的规格内操作。例如，可以定制该装置以在特定时间段内(例如，约10分钟至约60分钟或更长时间)注射药剂。其他规格可包括低或最低水平的不适，或与人为因素、保质期、有效期、生物相容性、环境因素等相关的某些条件。这些变化可能由于各种因素而产生，例如，药剂的粘度范围为约3cp至约50cp。
本文描述的输送装置还可包括一个或多个自动功能。例如，药剂注射可以是自动化的。用于一个或多个自动化步骤的能量可以由一个或多个能源提供。能源可包括例如机械、气动、化学或电能。例如，机械能源可包括弹簧、杠杆、弹性体或其他机械机构以存储或释放能量。一个或多个能源可以组合成单个装置。装置还可包括齿轮、阀门或其他机构，以将能量转换成装置的一个或多个部件的运动。
本药剂输送装置的一个或多个自动功能可各自通过激活机构激活。这种激活机构可包括按钮、杠杆或其他激活部件中的一个或多个。激活自动功能可以是一步或多步过程。也就是说，用户可能需要激活一个或多个激活部件以便引起自动化功能。例如，在一步过程中，用户可以按下按钮或与用户界面交互以便引起药剂的注射。其他装置可能需要多步激活自动功能。
参照图1，装置10包括主体或壳体11，其通常包含预先填充有待注射的液体药剂的药剂储存器或药筒12，以及促进输送过程的一个或多个步骤所需的部件。装置10可包括封盖或盖子11a，当需要更换或重新填充药剂筒12时，封盖或盖子11a可被移除。装置10还可包括保护盖13，保护盖13可以可拆卸地粘附到装置10的底表面。通常，当第一次使用装置10时，用户必须在操作装置10之前从壳体11上取下保护盖13。
装置10旨在放置在患者的皮肤上，例如，在病人的腹部。装置10优选地是可穿戴装置。这种装置因为它们被佩戴或固定在患者皮肤上的性质而通常被称为“贴片泵”或“皮肤贴片”。装置10包括例如呈胶带或垫14的形式的装置保持元件14，其被配置成粘附到患者的皮肤上。在第一次使用装置10之前，粘合垫14附接到装置10的底侧或皮肤附接侧并且由保护盖13覆盖。粘合垫14确保装置10粘附到皮肤上，因此在使用中，装置10不会从皮肤上脱离。或者，装置10包括用真空操作的装置保持元件，以将装置10粘附到皮肤上。
装置10包括药剂接收元件15，药剂接收元件15被配置成接收从药剂储存器12流出的药剂。在本文所述的实施例中，药剂接收元件15呈多孔膜的形式，例如起绒布或吸收垫15。吸收垫15允许将药剂基本上连续可控地输送给患者。
装置10还包括用于将药剂经皮地输送给患者的输送组件17。输送组件17包括以阵列布置的多个微针16。输送组件17被配置成将药剂经皮地输送至患者。微针16设置在吸收垫15的下游，并且被配置成将从吸收垫15流出的药剂输送给患者。微针16从结构或支撑件18基本向下延伸。支撑件18可以由刚性或柔性金属或塑料片构成。支撑件18被穿孔，使得药剂可以通过支撑件18朝向微针16流动。应当理解，图中所示的微针16的数量仅用于说明目的。装置10中所使用的微针16的实际数量可以例如在约70个至约7000个微针的范围内，这取决于装置10的底表面的面积。微针16的尺寸和形状也可以根据期望变化。例如，微针16可具有整体锥形形状、整体金字塔形状或圆柱形部分，其上定位有具有尖端的锥形部分。微针16的长度通常足以穿透角质层并且进入表皮。在某些实施例中，微针16的长度范围为约0.2毫米至约3毫米。微针16通过在皮肤中产生孔来帮助克服皮肤屏障，从而增强药剂穿过皮肤的渗透。微针16穿透外皮层并且确保药剂在由此产生的孔中扩散。通过皮肤吸收药剂通过扩散起作用，即，药剂从吸收垫15朝向患者皮肤向下流动浓度梯度。一旦被吸收，药剂随淋巴就被输送到血液中。通过微针对患者身体的药剂摄取已经显示出比经皮更好，例如经由皮下注射针，特别是在胰岛素的情况下。
装置10包括与药剂储存器12流体连通的管或软管调度器或歧管19。歧管19包括连接到药剂储存器12的入口19a和连接到吸收垫15的分配出口19b。歧管19布置成使得在使用中，药剂通过入口19a从药剂储存器12流过歧管19，并且通过分配出口19b流向吸收垫15。歧管19密封地连接到药剂储存器12，以确保药剂保持无菌并且避免药剂泄漏。分配出口19b设置在吸收垫15的上游，并且被配置成使得从歧管19流出的药剂基本均匀地分布在吸收垫15中。例如，如图1所示，吸收垫15面向分配出口19b，并且吸收垫15的区域基本上类似于分配出口19b的横截面的区域。
提供泵机构20以使药剂从药剂储存器12流过歧管19。泵机构20包括马达21、翼形螺钉22和塞子或活塞23。在使用中，马达21使翼形螺钉22旋转，翼形螺钉22朝向歧管19驱动药剂储存器12内的活塞23。当由马达21驱动时，活塞23通过入口19a将药剂通过歧管19推出储存器12，并且经由分配出口19b朝向吸收垫15推动。吸收垫15允许药剂的均匀分布，并且因此确保药剂均匀地分布在阵列17上。药剂从吸收垫15流过微针16的阵列17，并且通过皮肤扩散。
装置10还包括用于监视和/或控制装置10的操作的控制器24。控制器24包括诸如随机存取存储器和/或只读存储器的存储器，以及被配置成控制马达21的固件，使得可以改变所输送的药剂的流量或量，例如以使得以能够使皮肤吸收药剂的速度泵送药剂。装置10还包括电源25、用户接口26和无线通信单元27。
图2是示意性地示出图1的装置10的电子部件的框图。电源25包括一次性或可充电电池25a、电源控制器25b和供电触点25c。供电触点25c被配置成使得装置10能够连接到外部电源，用于为装置10供电或者为电池25a再充电。电源25连接到控制器24和无线通信单元27，以向它们供电。
电源25通过脉冲宽度调制器35连接到马达21，用于给马达21供电。控制器24连接到脉冲宽度调制器35，以控制马达21的驱动。控制器24还连接到无线通信单元27并且利用用户接口26控制和接收来自脉冲宽度调制器35和无线通信单元27的信号输入。泵机构20和/或储存器12包括编码器36，诸如线性换能器。编码器36连接到控制器24并且被配置成将指示活塞23的位置的信号发送到控制器24。可选地或另外地，编码器36是旋转换能器并且被配置成向控制器24发送指示翼形螺钉22的转数的信号。控制器24和脉冲宽度调制35由电源25供电。
无线通信单元27被配置成以无线方式向另一装置传输信息/从另一装置接收信息。这种传输可以例如基于无线电传输或光传输。在一些实施例中，无线通信单元27是蓝牙收发器或nfc收发器。或者，无线通信单元27可以由有线单元代替或补充，该有线单元被配置成以线装方式(例如经由电缆或光纤连接)向另一装置传输信息/从另一装置接收信息。当传输数据时，可以明确地或隐含地定义传输的数据(值)的单位。例如，在胰岛素剂量的情况下，总是可以使用国际单位(iu)，或者可以例如以编码形式明确地转换所使用的单位。
控制器24可以被编程为基于来自单独的远程装置的指令使药剂朝向患者的皮肤流动通过歧管19。如图3所示，无线通信单元27可被配置成从远程装置d接收指令，诸如运行特定应用的智能手机或平板电脑。无线通信单元27被配置成将所接收的指令输送到控制器24。在一个实施例中，远程装置d可以与连续血糖监测(“bgm”)装置g无线连接，和/或与测试基于条带的bgm装置s无线连接。基于测试条的bgm装置s和/或bgm装置g可以将与患者的血糖相关的数据发送到远程装置d。然后，远程装置d可以经由无线通信单元27与控制器24通信以控制泵机构20，从而根据例如患者的血糖水平向患者输送胰岛素。例如，可以使用us20040162470a1中描述的血糖传感器。或者，患者(x)或医疗保健专业人员(“hcp”)可以使用用户界面26来直接对装置10进行编程。此外，医疗保健专业人员hcp、患者p或配药药房p可以能够将与患者的药剂需求有关的数据上载到基于云的服务器，并且远程装置d能够与基于云的服务器通信以检索这样的信息并相应地控制装置10的操作。例如，医疗保健专业人员可以根据患者x的最新健康测试或最近的bgm结果调整患者x的药剂方案，并且将这些数据上传到基于云的服务器。药房p可以能够将所分配的药剂的细节上传到基于云的服务器，诸如药剂浓度、建议的输送速率和/或体积。
如图1所示，装置10包括上部或可重复使用部分28，以及下部或一次性部分29。在使用中，可重复使用部分28和一次性部分29组装在一起。可重复使用部分28可以可拆卸地附接到一次性部分29，例如当可重复使用部分28被设计成包括装置10的昂贵部件时。可重复使用部分28机械地连接到一次性部分29，例如可重复使用的部分28夹在一次性部分29上。可重复使用的部分28还在歧管19处连接到一次性部分29，歧管19将可重复使用的部分28中的药剂储存器12连接到一次性部分29中的吸收垫15。在这样的实施例中，可以在歧管19中设置流体联接器37，以流体地连接分别设置在装置10的可重复使用的部分28和一次性部分29中的歧管的第一和第二部分。因此，当装置10的可重复使用的部分28和一次性部分29机械地连接在一起时，流体联接器在歧管的第一和第二部分之间形成流体密封连接，以确保药剂从储存器12可靠地输送到吸收垫15。
装置10的这种布置具有以下优点：泵机构20和阵列17可以一起佩戴，从而允许避免使用单独的支撑装置用于泵机构20。这种布置还允许更好地控制泵机构20。在图1所示的实施例中，可重复使用部分28包括装置10的电子部件、泵机构20和药剂储存器12。一次性部分29包括吸收垫15和阵列17。应当注意，本发明并不限于这种特定类型的装置，并且其他类型的装置也属于本发明的范围。例如，如图4所示，在替代实施例中，泵机构20和药剂储存器12可以都位于一次性部分29中，并且驱动马达21可以位于可重复使用的部分28中。在图4所示的实施例中，泵机构20可以是蠕动泵或径向泵的形式。在这样的实施例中，机械联接器38可设置在来自马达21的驱动输出和泵机构20的驱动输入之间。在另一变型中，装置10可包括单个部件，其可以是完全的一次性或完全可重复使用。
本文描述的装置10包括输送组件17，该输送组件17包含用于将药剂经皮地输送至患者的微针阵列16。然而，应该注意的是，本发明并不限于这种特定类型的装置，并且其他类型的装置预期落入本发明的范围。例如，如图5所示，可以省略微针阵列16。在图5所示的实施例中，药剂直接从吸收垫15扩散通过皮肤。这种装置在放置在特别多孔的身体部位上时特别有效，即皮肤薄且毛孔粗大的部位，诸如背部、肩部或腋窝。
装置10还包括用于提供关于装置10中剩余的药剂体积的信息的系统30。系统30包括感测单元30a，该感测单元30a被配置成根据装置10中的药剂体积测量物理参数。系统30被配置成基于由感测单元30a测量的物理参数来确定装置10中剩余的药剂的体积。
在图6a所示的实施例中，感测单元30a包括第一或上电极31、第二或下电极32、以及第三或参考电极33。感测单元30a还包括连接到第一、第二和第三电极31、32、33的电源34并且被配置成在第一电极和第二电极31、32之间产生电压。在这里描述的实施例中，电源34是直流电源。电源34可包括电源25。可重复使用的部分28和一次性部分29之间的电连接可以借助于电连接器39，在可重复使用部分28和一次性部分29中的每一个上具有配合的电连接器元件。
上电极31和下电极32呈金属板的形式，基本上彼此平行设置以形成电容器。设置第一电极和第二电极31、32，使得在使用中药剂在第一电极和第二电极31、32之间流动。如图6a所示，吸收垫15布置在第一电极和第二电极31、32之间。换句话说，上电极31和下电极32分别设置在吸收垫15的上游和下游。或者，上电极31和下电极32设置在吸收垫15的上游。上电极31和下电极31、32设置在分配出口19b的下游。上电极31面向分配出口19b。上电极31和下电极32可以有利地是可渗透的，使得在使用中，药剂从分配出口19b流过上电极31、吸收垫15，并且通过下电极32朝向微针16流动。下电极32特别有利地是可渗透的，以允许药剂通过电极32到达皮肤。例如，上电极31和下电极32是多孔板或孔掩模的形式。参考电极33连接到壳体11。在使用中，参考电极33用作接地并且消除或至少减少在测量第一电极和第二电极31、32之间的电压时可能发生的噪声或干扰。
感测单元30a被配置成产生通过第一电极和第二电极31、32的直流电并且测量在第一电极和第二电极31、32之间产生的相应电压。一旦测量到电压，系统30就可以确定由第一电极31和第二电极32形成的电容器的电容。当吸收垫15中的药剂填充水平改变时，第一电极和第二电极31、32之间的介电材料的量改变，从而产生电容的变化。特别地，确定的电容越高，第一电极和第二电极31、32之间的药剂体积越高。使用以下等式确定电容：
其中i是注入的电流，c是由第一电极和第二电极31、32形成的电容器的电容，并且v是在第一电极和第二电极31、32之间产生的电压。药剂的介电常数越高，电容的变化越大，这在装置10是胰岛素输送装置的情况下是有利的，因为溶液中的胰岛素具有相当大的相对介电常数(等于大约80，而例如塑料具有大约4、5的相对介电常数)。
装置10可包括指示器，该指示器被配置成向医疗保健提供者/专业人员hcp和/或患者提供关于装置10中剩余的药剂量的信息。指示器可被配置成指示何时装置中药剂的体积低于预定值。指示器可以是警报的形式，或者是用户界面26上的显示器。例如，用户界面26可显示药剂储存器12需要被改变或重新填充的指示，这取决于所确定的关于装置中的药剂体积的信息。替代地或另外地，控制器24可经由无线通信单元27将数据传输到智能手机上的应用程序，药剂储存器12需要被改变或重新填充。这具有允许健康护理提供者hcp和/或患者具有装置中剩余药剂水平的指示的优点。当输送昂贵的药剂时，这可能是特别有用的，例如以验证药剂在装置10中没有泄漏。
系统30可以连接到药剂泵机构20，以将关于装置10中的药剂体积的反馈信息提供给药剂泵机构20，使得药剂泵机构20根据装置10中剩余的药剂量操作。例如，如果系统30确定装置10中的药剂体积低于预定值，则药剂泵机构20可以停止操作。
在替代实施例中，感测单元30a被配置成测量第一电极和第二电极31、32之间的药剂的电阻。由于电阻与第一电极和第二电极31、32之间的药剂体积成反比，系统30可以基于所测量的电阻确定关于第一电极和第二电极之间的药剂体积的信息。
在上述实施例中，系统30包括直流电源34。然而，在替代实施例中，系统30包括交流电源。感测单元30a被配置成例如通过电化学阻抗谱测量第一电极和第二电极31、32之间的药剂的复阻抗。基于由感测单元30a测量的复阻抗，系统30被配置成确定关于第一电极和第二电极31、32之间的药剂体积的信息。在使用中，如图6b所示，交流电源34供应交流电，例如通过由第一电极和第二电极31、32形成的电容器的正弦波形式，并且感测单元30a测量所提供的信号和返回信号之间的相移。在一些实施例中，可以改变所提供信号的频率以确定关于第一电极和第二电极31、32之间的药剂的进一步信息。图6c示出了在第一电极和第二电极31、32之间流动的药剂的等效电路，即，由电阻器和电容器组成的并联电路。由于阻抗是第一电极和第二电极31、32之间的药剂的电阻和电容的函数，因此可以基于阻抗测量来确定第一电极和第二电极31、32之间的药剂体积。可以使用奈奎斯特图绘制测量的阻抗，如图6d所示。测量复阻抗允许补偿装置10中的温度和接触电阻的影响。
当不使用装置10时，即在第一电极和第二电极31、32之间没有药剂流动时，可以执行阻抗测量，以便减去电极几何效应。
在上述实施例中，装置10被描述为包括系统30，系统30被配置成通过测量装置10中的电参数来确定关于装置中的药剂体积的信息。然而，本发明不限于该特定类型的装置，并且其他类型的装置旨在落入本发明的范围内，例如包括系统130的药剂输送装置110，系统130被配置成通过光学感测确定关于装置中的药剂体积的信息。
如图7所示，系统130包括光源135和通道或开放式底部容器或烧瓶136，在使用中，药剂可以在开放式底部容器或烧瓶136中流动。通道136设置在吸收垫15中。通道136包括上端136a和下端136b。上端136a大于下端136b，使得通道为大致漏斗形。光源135相对于通道136布置，使得光源135可以朝向上端136b发光。系统130还包括感测单元130a，该感测单元130a包括光学检测器137和会聚透镜138。会聚透镜138面向上端136a。会聚透镜138设置在上端136b和光学检测器137之间。在使用中，药剂从歧管19流向通道136中的吸收垫15。光源135朝向充满药剂的通道136发射光，并且检测器137检测由位于通道136中的药剂传输的光。检测器137检测到的光量取决于通道136中药剂的量，该量是装置10中药剂体积的函数。因此，系统130被配置成基于由检测器137检测到的光量确定关于装置110中的药剂体积的信息。
在上述实施例中，装置10、110被描述为包括系统30、130，系统30、130被配置成通过测量装置10中的电气或光学参数来确定关于装置中的药剂体积的信息。然而，本发明不旨在限于这种特定类型的药剂输送装置，并且其他类型的装置旨在落入本发明的范围内，例如包括系统230的药剂输送装置210，系统230被配置成通过压力感测确定装置中的药剂体积的信息。
可以测量例如歧管19中的药剂压力。例如，可以在歧管19中的两个或更多个位置处测量歧管19中的药剂压力。例如，高于预定值的两个位置之间的压力差可以指示药剂从歧管19中泄漏。
作为另外一种选择或除此之外，歧管19可包括腔室239，如图8所示。取决于歧管19的制造技术，在制造过程中，腔室239可以与歧管19一体形成或制造为焊接到歧管19的单独件。在非加压状态下，即，当泵机构20不工作时以及当药剂不在歧管19中流动时，腔室239塌陷(如图8中的虚线所示)。当泵机构20运行时，歧管19中的压力增加，这使腔室239变宽。这种压力变化可以例如通过电容测量确定，通过将包括一对电极240的感测单元230a定位在腔室239周围，尽可能靠近腔室239的壁。腔室239中的少量药剂对应于低压，低压导致低电容值。在使用中，腔室239由药剂填充，因此腔室239中的压力增加，导致所测量的电容增加。药剂的介电常数越高，电容的变化越大，因此信噪比越高，这在装置10是胰岛素输送装置的情况下是有利的，因为溶液中的胰岛素基本上具有相对高的介电常数(等于约80，而例如塑料的相对介电常数约为4.5)。可以提供第三电极(未示出)以用作接地物并改善信噪比，即，消除或至少减少在执行测量时可能发生的噪声或干扰。这种电容测量允许确保泵机构20不会进入空隙，并且还允许验证药剂被正确地输送给患者。
如图9所示，装置10、110、210可包括组件330，用于检查装置10是否正确地设置在皮肤上，特别是用于检查微针16和皮肤之间的接触和压力是否正确。借助于电极布置测量微针阵列16与皮肤之间的接触，所述电极布置包括连接到粘合垫14的第一电极331，以及用作第二电极的导电微针阵列16。在使用中，测量第一电极331和微针阵列16之间的阻抗。这允许确定关于微针16和皮肤之间的电接触的信息。这种措施可以在装置运行时进行，即当药剂流向微针阵列16时，或者当装置不使用时，即，没有药剂流动时。当药剂流动时测量阻抗可以提供更准确的测量，因为液体药剂可以增强微针16和皮肤之间的接触。此外，这种测量可以提供关于注射部位的有机性质的信息。
图10是说明根据本发明实施例的装置的操作的流程图。应当理解，图10是示意性的，并且省略了装置的许多低级操作细节。操作在步骤401开始，其中可重复使用部分28和一次性部分29被夹紧或以其他方式机械地联接在一起。在步骤402，通过激活电源25接通可重复使用的部分28，电源25可以通过用户界面26的操作，并且激活可重复使用的部分28中的控制器24。在步骤402之后，在步骤403中执行一个或多个初步测试，诸如控制器24功能上的控件，存储器(随机存取存储器和/或只读存储器)，电源25和/或用户接口26。这些测试还可包括检查药剂储存器12正确地定位在装置中，储存器12包含足够的药剂，和/或检查可重复使用部分28和一次性部分29是否正确地连接在一起，包括将可重复使用部分和一次性部分28、29保持在一起的机械连接，歧管19的第一和第二部分之间的流体联接器37，来自马达21的驱动输出以及泵机构20的驱动输入之间的机械联接器38，以及通过电连接器39在可重复使用的部分28和一次性部分29之间的连接。此外，检查可以检测一次性部分29是否已经被使用，并且应该在药剂输送之前用新的一次性部分29替换。如果步骤403中的任何测试失败，或者返回不正确的结果，则在用户界面26上显示错误消息。在步骤404中，根据患者数据确定要输送的药剂的流速。如上所述，这可以存储在控制器24存储器内的装置10上，或者可以从存储在远程装置d上的信息中收集，由先前讨论的任何无线通信选项接收。如果任何患者数据过期，无效或不足以根据预期的装置10操作安全输送药剂，则在用户界面26上显示错误消息。在步骤405中，启动药剂泵机构20。然后，在步骤406，检查装置中药剂的压力，例如以确保药剂不泄漏并且药剂可以被或正在被正确地输送给患者。如果压力测试的任何结果不正确或不在可接受的操作参数内，则在用户界面26上显示错误消息。在步骤407，如上所述确定药剂的体积，例如，检查药剂泵机构20没有进入空隙并且装置正常运行，例如通过监测诸如泵机构20和马达21的流体输送控制。如果流体控制不起作用，则操作循环返回步骤405以打开泵以激活药剂输送操作。如果一切正常，则该过程移动到步骤408，其中将在步骤407确定的药剂体积与从固件预期的值进行比较，以验证该装置正在正确操作并且在储存器中仍有足够的药剂。如果一切正常，则装置操作循环回到步骤405以继续经由泵机构20输送药剂并且在步骤406检查正在进行的流体压力以及在步骤407检查药剂体积。再次，如果检测到装置10未正确操作，则停止装置的操作并且在用户界面26上显示错误消息。此外，如果药剂体积低，则可能意味着药剂输送过程完成，因此过程停止。
术语“药物(drug)”或“药剂(medicament)”在本文中同义使用，并且描述了含有一种或多种活性药物成分或其药学上可接受的盐或溶剂合物以及任选的药学上可接受的载体的药物制剂。在广义上，活性药物成分(“api”)是对人或动物具有生物效应的化学结构。在药理学中，药物或药剂用于治疗、治愈、预防或诊断疾病或用于以其他方式增强身体或精神健康。药物或药剂可以用于有限的持续时间，或定期地用于慢性病症。
如下文所述，药物或药剂可包括至少一种用于治疗一种或多种疾病的在多种制剂中的api或其组合。示例性的api可包括具有500da或更小的分子量的小分子；多肽；肽和蛋白(例如激素、生长因子、抗体、抗体片段和酶)；糖和多糖；及核酸、双链或单链dna(包括裸和cdna)、rna、反义核酸如反义dna和rna、小干扰rna(sirna)、核酶、基因和寡核苷酸。核酸可并入分子递送系统如载体、质粒或脂质体。还涵盖一种或多种这些药物的混合物。
术语“药物输送装置”应包含被配置成将药物或药剂分配到人或动物体内的任何类型的装置或系统。不具有限制性的，药物输送装置可以是注射装置(例如，笔型注射器、自助注射器、大体积装置、泵、灌注系统、或被配置成用于眼内、皮下、肌肉、或血管内输送的其它装置)、皮肤贴片(例如，渗透性化学制品)、吸入器(例如，用于鼻或肺的)、可植入装置(例如，药物或api涂层支架、胶囊)、或用于胃肠道的供给系统。
药物或药剂可以被包含在适于结合药物输送装置使用的初级包装或“药物容器”内。药物容器可以是例如药筒、存储器、或被配置成为存储(例如，短期或长期存储)一种以上药物提供适当的腔室的其它固体或柔性容器。例如，在某些情况下，腔室可以被设计成存储药物至少一天(例如，1天至至少30天)。在某些情况下，腔室可以被设计成存储药物约1个月至约2年。存储可以在室内温度(例如，约20℃)或冷冻温度(例如，从约-4℃至约4℃)下进行。在某些情况下，药物容器可以是双腔室药筒或可包括双腔室药筒，所述双腔室药筒被配置成独立地存储待给送的药学配制剂的两种以上成分(例如，api和稀释剂，或两种不同类型的药物)，每个腔室一种成分。在这样的情况下，双腔室药筒的两个腔室可被配置成允许药物或药剂的两种以上成分之间在分配到人或动物体内之前和/或在分配到人或动物体内期间进行混合。例如，两个腔室可被配置成使得它们彼此流体连通(例如，借助两个腔室之间的导管)并且当在分配之前使用者需要时允许混合两种成分。作为替代方式，或另外，两个腔室可被配置成允许在这些成分正被分配到人或动物体内时进行混合。
如本文所述的药物输送装置中所包含的药物或药剂可用于治疗和/或预防多种不同类型的病症。示例性的病症包括例如糖尿病或与糖尿病相关的并发症如糖尿病性视网膜病变、血栓栓塞性病症如深静脉或肺血栓栓塞症。病症的其他示例为急性冠状动脉综合征(acs)、心绞痛、心肌梗死、癌症、黄斑变性、炎症、花粉症、动脉粥样硬化和/或类风湿性关节炎。api和药物的示例是在如roteliste2014的手册中描述的那些，例如但不限于，主要群12(抗糖尿病药物)或86(肿瘤药物)和merckindex，第15版。
用于治疗和/或预防1型或2型糖尿病或与糖尿病相关的并发症的api的示例包括胰岛素，例如人胰岛素或人胰岛素类似物或衍生物、胰高血糖素样肽(glp-1)、glp-1类似物或glp-1受体激动剂或其类似物或衍生物、二肽基肽酶-4(dpp4)抑制剂或其药学上可接受的盐或溶剂合物，或其任何混合物。如本文使用的术语“类似物”和“衍生物”指在结构上与原物质足够相似从而具有基本上相似的功能或活性(例如治疗功效)的任何物质。特别地，术语“类似物”是指具有分子结构的多肽，其形式上可以衍生自天然存在的肽的结构，例如人胰岛素的结构，通过缺失和/或交换至少一个氨基酸残基和/或通过添加至少一个氨基酸残基。添加的和/或交换的氨基酸残基可以是可编码的氨基酸残基或其他天然存在的残基或纯合成的氨基酸残基。胰岛素类似物也称为“胰岛素受体配体”。特别地，术语“衍生物”是指具有形式上可以衍生自天然存在的肽(例如，人胰岛素的结构)的分子结构的多肽，其中一个或更多的有机取代基(例如，脂肪酸)与一个或多个氨基酸结合。任选地，天然存在的肽中存在的一个或多个氨基酸可能已被删除和/或被其他氨基酸替换，包括不可编码的氨基酸，或氨基酸，包括不可编码的，已经添加到天然存在的肽。
胰岛素类似物的示例是gly(a21)、arg(b31)、arg(b32)人胰岛素(甘精胰岛素)；lys(b3)、glu(b29)人胰岛素(赖谷胰岛素)；lys(b28)、pro(b29)人胰岛素(赖脯胰岛素)；asp(b28)人胰岛素；人胰岛素，其中位置b28处的脯氨酸替换为asp、lys、leu、val或ala且其中位置b29处的lys替换为pro；ala(b26)人胰岛素；des(b28-b30)人胰岛素；des(b27)人胰岛素和des(b30)人胰岛素。
胰岛素衍生物的示例为例如b29-n-肉豆蔻酰-des(b30)人胰岛素；lys(b29)(n-十四酰)-des(b30)人胰岛素；b29-n-棕榈酰-des(b30)人胰岛素；b29-n-棕榈酰人胰岛素；b28-n-肉豆蔻酰lysb28prob29人胰岛素；b28-n-棕榈酰-lysb28prob29人胰岛素；b30-n-肉豆蔻酰-thrb29lysb30人胰岛素；b30-n-棕榈酰-thrb29lysb30人胰岛素；b29-n-(n-棕榈酰-γ-谷氨酰)-des(b30)人胰岛素；b29-n-ω-羧基十五酰基-γ-l-谷氨酰基des(b30)人胰岛素(德谷胰岛素，
glp-1、glp-1类似物和glp-1受体激动剂的示例为例如：lixisenatide
寡核苷酸的的是例如米泊美生钠
dpp4抑制剂的示例是vildagliptin(维达列汀)、sitagliptin(西他列汀)、denagliptin(地那列汀)、saxagliptin(沙格列汀)、berberine(小檗碱)。
激素的示例包括垂体激素或下丘脑激素或调节性活性肽及其拮抗剂，如促性腺激素(gonadotropine)(促滤泡素(follitropin)、促黄体激素(lutropin)、绒毛膜促性腺激素(choriongonadotropin)、促生育素(menotropin))、somatropine(生长激素)(促生长激素(somatropin))、去氨加压素(desmopressin)、特利加压素(terlipressin)、戈那瑞林(gonadorelin)、曲普瑞林(triptorelin)、亮丙瑞林(leuprorelin)、布舍瑞林(buserelin)、那法瑞林(nafarelin)和戈舍瑞林(goserelin)。
多糖的示例包括黏多糖、透明质酸、肝素、低分子量肝素或超低分子量肝素或其衍生物，或硫酸化多糖例如上述多糖的多硫酸化形式和/或其药物上可接受的盐。多硫酸化的低分子量肝素药物上可接受的盐的实例是依诺肝素钠(enoxaparinsodium)。透明质酸衍生物的实例是hylang-f20
本文使用的术语“抗体”指免疫球蛋白分子或其抗原结合部分。免疫球蛋白分子抗原结合部分的实例包括f(ab)和f(ab')2片段，其保留结合抗原的能力。抗体可以是多克隆、单克隆、重组、嵌合、去免疫或人源化、全长人、非人(例如鼠类)或单链抗体。在一些实施方案中，抗体具有效应功能且可固定补体。在一些实施方案中，抗体不具有或具有减少的结合fc受体的能力。例如，抗体可以是同型或亚型、抗体片段或突变体，其不支持与fc受体的结合，例如其具有诱变或缺失的fc受体结合区。术语抗体还包括基于四价双特异性串联免疫球蛋白(tbti)和/或具有交叉结合区定向(codv)的双重可变区抗体样结合蛋白的抗原结合分子。
术语“片段”或“抗体片段”指源自抗体多肽分子(例如抗体重和/或轻链多肽)的多肽，其不包含全长抗体多肽但仍至少包含能够与抗原结合的全长抗体多肽的一部分。抗体片段可包含全长抗体多肽的切割部分，但术语并不限于该切割片段。在本发明中有效的抗体片段包括例如fab片段、f(ab')2片段、scfv(单链fv)片段、线性抗体、单特异性或多特异性抗体片段如双特异性、三特异性、四特异性和多特异性抗体(例如双抗体、三抗体、四抗体)、单价或多价抗体片段例如二价、三价、四价和多价抗体，微型抗体、螯合重组抗体、三功能抗体(tribodies)或双功能抗体(bibodies)、内抗体、纳米抗体、小模块免疫药物(smip)、结合域免疫球蛋白融合蛋白、驼源化抗体和含vhh的抗体。抗原结合抗体片段的其他实例为本领域已知。
术语“互补决定区”或“cdr”指在重链和轻链多肽两者可变区内的短多肽序列，其主要负责介导特异性抗原识别。术语“框架区”指在重链和轻链多肽两者可变区内的氨基酸序列，其并非cdr序列，且主要负责维持cdr序列的正确定位以允许抗原结合。如本领域已知，尽管框架区它们自己不直接参与抗原结合，某些抗体框架区内的一些残基可直接参与抗原结合或可影响cdr中一个或多个氨基酸与抗原相互作用的能力。
抗体的示例为抗pcsk-9mab(例如阿利库单抗(alirocumab))、抗il-6mab(例如sarilumab)和抗il-4mab(例如dupilumab)。
本文所述的任何api的可接受的盐还可考虑在药物递送装置中的药物或药剂中使用。药物上可接受的盐为例如酸加成盐和碱性盐。
本领域技术人员将会理解，可在不脱离本发明的全部范围和精神的情况下，对本文中描述的api、配方、设备、方法、系统和实施例的各个组分/部件进行修改(添加和删除)，本发明的全部范围和精神包含这样的修改及其任何和所有的等同物。
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