CN101107029A - 药物提供设备 - Google Patents

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Abstract

设计了一种药物提供设备用于容纳可更换的药物容器(5)并且如果药物容器(5)中包含的药量不是处方剂量D的整数倍则确定每个药物容器(5)的调节后药物剂量AD。调节后药物剂量为每次使用容纳了药物容器(5)的药物提供设备时将要提供的剂量以取代处方剂量。调节后剂量是通过选择高于处方剂量的第一剂量和低于处方剂量的第二剂量中的一个而确定的，其作为对数值nAD.(AD－D)进行累积的变量B的函数，其中nAD等于INT(Cont/AD)并且Cont为所容纳的所述药物容器中的药量。

Description

药物提供设备
技术领域
本发明涉及一种药物提供设备，尤其涉及穿过患者皮肤注射药物的注射设备。
更具体的说，本发明涉及一种设备，包括容纳可替换药物容器例如药筒的装置，控制单元，以及由控制单元控制的装置，用于将药物容器中包含的至少一剂药物提供给患者。例如，这种设备公开于美国专利申请No.2002/0133113中。
背景技术
这种公知设备的问题在于药物容器中的内容物很少是对患者开具的剂量的倍数，因为剂量通常根据患者而不同，并且药物容器是标准组件。因此，在药物容器中包含的所有完整剂量被提供之后，通常在所述容器中存在一定药物残留。该药物残留不能被使用，因此被患者将其与药物容器一起丢弃。这意味着药物被浪费了。对于使用大量药物容器而言，这种浪费是相当巨大的。
本发明目标在于降低这种药物浪费，并且提供如同所附权利要求1中定义的药物提供设备，如同所附权利要求8中定义的用于确定药物剂量的方法，以及如同所附权利要求15中定义的计算机程序。
附图说明
本发明的其他特征和优点通过下面参考附图对优选实施例的详细描述可以更加明白，其中：
图1为根据本发明的电子药物注射设备的截面图；
图2为显示控制图1所示设备的控制单元的操作的方块图；
图3显示了通过图2所示控制单元执行的算法；以及
图4和图5分别显示了通过图3所示算法计算的余量(balance)B和调节后剂量AD的均值相对于图1所示设备中容纳的药筒数量的曲线。
具体实施方式
参考图1和图2，根据本发明的、用于穿过患者皮肤注射液体药物的手持电子注射设备包括容纳药筒固定器2的手持外壳1，机电致动单元3和电子控制单元4。药筒固定器2设计为容纳包含液体药物的可替换药筒5。致动单元3包括电机6和由电机6致动的活塞杆7。活塞杆7具有轴向不可压缩但是横向可弹性形变的管道形式，穿过弯曲的外壳8并且终止于推进板9。在药筒5被插入药筒固定器2并且针头10被依附于药筒固定器2的下端以穿入药筒5的对应端之后，活塞杆7由电机6轴向位移使得推进板9与药筒5中的活塞11接触。然后，如果满足预定条件，例如外壳1的底部表面12与患者皮肤接触，则活塞杆7会在每次按下注射启动按钮13时推动活塞11通过针头10提供一个剂量的药物。一旦药筒5清空，或者被认为是清空，则活塞杆7缩回以允许更换药筒5。
参考图2，控制单元4通常为具有内部存储器的微处理器，从注射设备上的各个传感器和按钮接收信号，并且根据控制单元4中存储的程序控制致动单元3。特别地，传感器可以包括传感器14用于检测设备中药筒5的存在与否并且读取设置在药筒5的外壁上的例如条形码等信息，以及传感器15用于检测患者皮肤与底部表面12的邻近或者接触。按钮包括注射启动按钮13和设置按钮16。控制单元4还可以控制在注射设备上提供的显示屏幕17上显示患者或者医师信息。
这种药物注射设备的自身内部构造并不是本发明的一部分，因此不再详述。
根据本发明，控制单元4中存储的程序包括子程序用于调节将要提供给患者的药物剂量以降低药物浪费。该子程序执行的算法如图3所示。
该算法开始于步骤S0，其中变量B被复位(该变量的功能稍后解释)，并且表示为mg的处方剂量D和表示剂量精度的在0至1之间的预定常数k被存储在控制单元4中。处方剂量D和剂量精度k通常由医师通过设置按钮16而提供给控制单元4。
在下面的步骤S1中，检查注射设备中是否插入了药筒5。如果设备中不存在药筒，则算法等待直到插入药筒，并且然后进行到步骤S2。
在步骤S2中，确定设备中容纳的药筒5中的内容物，即所述药筒中包含的初始药量是否为处方剂量的倍数，即等于处方剂量乘以整数N。例如，药筒内容物被预存储在控制单元4中，由患者或者医师通过设置按钮16提供给控制单元4，或者通过药筒5上的传感器14读取。可替换地，药筒内容物可以由注射设备自身通过下述方式确定：将活塞杆7从其已知的缩回位置带到与药筒活塞11接触的位置；这种接触导致电机6的安培数增加，其由安培数监视电路18检测；计数器电路19对电机6的转数进行计数以确定活塞杆7从其缩回位置至与药筒活塞11接触的位置覆盖的距离，并且由此确定药筒5中药筒活塞11的初始位置；通过药筒5的初始位置和已知尺寸，药筒内容物被确定。
如果在步骤S2中答案为肯定，则可以执行药物注射(步骤S3)。患者根据医师开具的注射定时而注射N次处方剂量，并且此后控制单元4通过显示屏幕17通知患者药筒5清空，并且必须被更换。然后算法返回到步骤S1。如果在步骤S2中答案为否定，则算法进行到步骤S4。
在步骤S4中，计算如下变量：
MaxDose＝Conc.Maxlnjvol
N＝INT(Cont/D)
LD＝Cont/(n+1)
HD＝Cont/n
LD*＝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Conc为药筒中药剂的浓度，单位为mg/ml，MaxInjVol为预定常数，以ml表示，对应于注射设备一次注射可以注入的最大体积，Cont为药筒中的前述内容物，单位为mg，INT为整数部分，max为最大值并且min为最小值。例如，数值Conc预先存储在控制单元4中，由患者或者医师通过设置按钮16提供给控制单元4，或者通过药筒5上的传感器14读取。
变量LD和HD分别表示比处方剂量低的剂量和高的剂量。与处方剂量不同，这些较低和较高的剂量是药筒内容物Cont的整除因子。LD*是较低的剂量，如果LD大于底部值(D-k.D)则等于LD，否则等于(D-k.D)。HD*是较高的剂量，如果HD小于两个顶部值(D+k.D)和MaxDose，则等于HD，否则等于(D+k.D)或者MaxDose。药剂精度k由医师选择，作为患者患有的疾病和患者自身的函数。顶部值MaxDose是设备的技术限制。
在下面的步骤S5中，确定(B+DiffL)的绝对值是否小于(B+DiffH)的绝对值。如果答案肯定，则对应于插入注射设备的药筒5的调节后剂量AD等于较低剂量LD*，并且变量B给定为新的值(B+DiffL)(步骤S6)。如果答案否定，则调节后剂量AD等于较高剂量HD*，并且变量B给定为新的值(B+DiffH)(步骤S7)。调节后的剂量AD是将要注射给患者的、替代设备中插入的药筒5每次注射的处方剂量D的剂量。
然后执行药物注射(步骤S8)。患者根据医师开具的注射定时而进行调节后剂量的nL(如果LD*被选定为调节后剂量)或者nH(如果HD*被选定为调节后剂量)次注射。在nL或者nH次注射之后，通过显示屏幕17通知患者必须更换药筒并且算法返回步骤S1。
对注射设备中插入的每个药筒执行步骤S1至S8。只要处方剂量保持不变，则变量B不被复位，即使注射设备在两次注射之间切换。如果在任何时候设备中存储的处方剂量改变，则算法进行到步骤S0，其中复位变量B。
变量B表示随着在设备中持续使用不同药筒而累积数值nAD.(AD-D)的余量，其中nAD等于INT(Cont/AD)。换言之，变量B表示在给定瞬间施予给患者的药量和如果剂量相对于处方量没有改变时施予的药量之间的差值。这种差值可以为正数或者负数。
从上述内容可以很容易得出，如果对于每个使用的药筒，调节后剂量等于LD或者HD，则消除了药物浪费。另一方面，如果对于至少一个使用的药筒，调节后剂量等于顶部值(D+k.D)或者MaxDose，或者等于底部值(D-k.D)，k不等于零并且MaxDose不等于HD，则不能消除药物浪费，但是至少统计降低，即对使用的大量药筒得以降低，这将在稍后解释。
进一步应当注意，步骤S5中使用的涉及变量B的决策规则确保了作为使用的药筒数量的函数的调节后剂量均值收敛于处方剂量，即在使用一定数量的药筒之后，提供给病人的调节后剂量的均值基本等于处方剂量。在很多药物治疗中，例如生长不足的治疗中，每次注射施予的剂量并不一定准确对应于医师处方开具的剂量，假设一定周期通常为一周或者几周中施予的剂量的平均值通常等于处方剂量。本发明使用该医疗容差来降低药物浪费。
尽管本发明人认为步骤S5中使用的决策规则对于平均调节后剂量至处方剂量的收敛速率而言是最优的，应当注意，可以选择涉及变量B的其他决策规则。在本发明的变化中，如果变量B的值为正，则较低的剂量LD*被选择作为调节后剂量，并且如果变量B的值为负或者零，则选择较高的剂量HD*作为调节后剂量。
上述算法的另一个属性是变量B的绝对值决不会大于处方剂量的50％。因此，患者接收的药量和他应当根据医疗处方接收的药量之间的差异在任何时候保持受限。
如上所述，通过根据本发明的算法，至少统计降低了药物浪费。本发明人通过从0.01至MaxDose改变处方剂量并且从0至0.5改变剂量精度而进行的模拟特别在使用了24个药筒时表明：
-当施予的剂量为等于前述顶部和底部值中一者的调节后剂量时获得的药物浪费W(AD)在超过90％的情况下低于在施予的剂量恒定等于处方剂量时获得的药物浪费W(D)，
-药物浪费W(AD)总是低于W(D)+1％，并且
-平均调节后剂量和处方剂量之间的差值的绝对值不会大于处方剂量的2％，指定药物浪费如下定义：
W = Σ i r i Σ i Cont i
其中ri为给定药筒i中包含的所有剂量被注射之后该药筒中的药物剩余，并且Conti为药筒i中的内容物。上述模拟的其他结果为对于使用的100个药筒，药物浪费W(AD)总是低于W(D)+0.2％，并且对于使用的200个药筒，药物浪费W(AD)总是低于W(D)+0.1％。
在本发明的变型中，该变型可以应用到医师允许注射剂量和处方剂量之间更大差异的情况，并且其中对于通过设备在一次注射中可以注射的药物体积没有技术限制，顶部变量MaxDose和剂量精度k可以从算法中消去。药物浪费在此变型示例中总是零。
通过本发明的示例，执行图3所示的算法的数字示例如下给定：
各个药筒内容物(Cont)＝7.9mg
处方剂量(D)＝4mg
剂量精度(k)＝0.1(10％)
各个药筒中的完整剂量(D)的数量(n)＝INT(Cont/D)＝1
MaxDose＝5.8mg/ml×0.8ml＝4.6mg
LD＝Cont/(n+1)＝3.95mg
D-k.D＝4-0.4＝3.6mg
LD*＝LD＝3.95mg
HD＝Cont/n＝7.9mg
HD*＝D+k.D＝4.4mg
图4和图5分别显示了余量B和调节后剂量作为使用的药筒数量的函数的曲线。
以上参考穿过患者皮肤注射药物的注射设备描述了本发明。然而，很显然，本发明可以应用到其他药物提供设备，例如为患者提供口服的适当剂量药物的设备。

Claims (16)

1.一种药物提供设备，包括用于容纳可更换的药物容器(5)的装置(2)；控制单元(4)，以及由所述控制单元(4)控制的装置(3；6，7)，用于将所述药物容器(5)中包含的至少一个剂量的药物提供给患者，其特征在于：
所述控制单元(4)包括这样的装置，其在如果所述药物提供设备中容纳的每个药物容器(5)中包含的药量不是处方剂量D的整数倍时，用于为所述每个药物容器(5)确定调节后药物剂量AD，所述调节后药物剂量作为在每次使用容纳了所述药物容器(5)的药物提供设备时将要由所述提供装置(3；6，7)提供的剂量以替代所述处方剂量，所述调节后剂量是通过选择高于所述处方剂量的第一剂量和低于所述处方剂量的第二剂量中的一个而确定的，其作为对数值nAD.(AD-D)进行累积的变量B的函数，其中nAD等于INT(Cont/AD)并且Cont是所容纳的所述药物容器中的药量。
2.根据权利要求1所述的药物提供设备，其特征在于：
所述调节后剂量是所述第一和第二剂量中使得所述变量B的绝对值较低的一个。
3.根据权利要求1所述的药物提供设备，其特征在于：
如果所述变量B为负则所述调节后剂量等于所述第一剂量，并且如果所述变量B为正则所述调节后剂量等于所述第二剂量。
4.根据权利要求1至3中的任何一个所述的药物提供设备，其特征在于：
所述第一剂量等于(Cont/n)并且所述第二剂量等于(Cont/(n+1))，其中n等于INT(Cont/D)。
5.根据权利要求1至3中的任何一个所述的药物提供设备，其特征在于：
所述第一剂量等于(Cont/n)和至少一个顶部值中的最小值，并且所述第二剂量等于(Cont/(n+1))和至少一个底部值中的最大值。
6.根据权利要求5所述的药物提供设备，其特征在于：
所述至少一个顶部值包括值(D+k.D)，并且所述至少一个底部值包括值(D-k.D)，其中k为0和1之间的预定常数。
7.根据权利要求1至6中的任何一个所述的药物提供设备，其特征在于：
它包括设计为穿过患者皮肤注射药物的电子注射设备。
8.一种用于确定药物剂量的方法，所述方法由药物提供设备中的控制单元(4)执行，所述药物提供设备还包括用于容纳可更换的药物容器(5)的装置(2)，以及由所述控制单元(4)控制的装置(3；6，7)，用于将所述药物容器(5)中包含的至少一个剂量的药物提供给患者，其特征在于：
在如果所述药物提供设备中容纳的每个药物容器(5)中包含的药量不是处方剂量D的整数倍时为所述每个药物容器(5)确定调节后药物剂量AD，所述调节后药物剂量作为在每次使用容纳了所述药物容器(5)的药物提供设备时将要由所述提供装置提供的剂量以替代所述处方剂量，所述调节后剂量是通过选择高于所述处方剂量的第一剂量和低于所述处方剂量的第二剂量中的一个而确定的，其作为对数值nAD.(AD-D)进行累积的变量B的函数，其中nAD等于INT(Cont/AD)并且Cont为所容纳的所述药物容器中的药量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述调节后剂量是所述第一和第二剂量中使得所述变量B的绝对值较低的一个。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
如果所述变量B为负则所述调节后剂量等于所述第一剂量，并且如果所述变量B为正则所述调节后剂量等于所述第二剂量。
11.根据权利要求8至10中的任何一个所述的方法，其特征在于：
所述第一剂量等于(Cont/n)并且所述第二剂量等于(Cont/(n+1))，其中n等于INT(Cont/D)。
12.根据权利要求8至10中的任何一个所述的方法，其特征在于：
所述第一剂量等于(Cont/n)和至少一个顶部值中的最小值，并且所述第二剂量等于(Cont/(n+1))和至少一个底部值中的最大值。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
所述至少一个顶部值包括值(D+k.D)，并且所述至少一个底部值包括值(D-k.D)，其中k为0和1之间的预定常数。
14.根据权利要求8至13中的任何一个所述的方法，其特征在于：
所述药物容器(5)中包含的药量是按照如下方式确定的：将所述提供装置(3，6，7)的活塞杆(7)从已知的缩回位置带到与所述药物容器(5)的活塞(11)接触的位置；通过监视驱动所述活塞杆(7)的所述提供装置(3，6，7)的电机(6)的安培数来检测所述接触；对所述电机(6)的转数进行计数以确定所述活塞杆(7)从其缩回位置到与所述活塞(11)接触的位置所覆盖的距离，并且由此确定所述活塞(11)在所述药物容器(5)中的位置；以及从所述活塞(11)的所述位置确定所述药物容器(5)中包含的药量。
15.一种可由药物提供设备中的控制单元(4)执行的计算机程序，所述药物提供设备还包括用于容纳可更换的药物容器(5)的装置(2)，以及由所述控制单元(4)控制的装置(3；6，7)，用于将所述药物容器(5)中包含的至少一个剂量的药物提供给患者，其特征在于包括用于执行权利要求8至14中任何一个所定义的方法的指令代码。
16.一种用于确定插入药物提供设备中的药物容器(5)中包含的药量的方法，所述药物提供设备包括活塞杆(7)和驱动所述活塞杆(7)的电机(6)，所述方法包括将所述活塞杆(7)从已知的缩回位置带到所述药物容器(5)的活塞(11)接触的位置；通过监视所述电机(6)的安培数来检测所述接触；对所述电机(6)的转数进行计数以确定所述活塞杆(7)从其缩回位置到与所述活塞(11)接触的位置所覆盖的距离，并且由此确定所述活塞(11)在所述药物容器(5)中的位置；以及从所述活塞(11)的所述位置确定所述药物容器(5)中包含的药量。
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