CN107249751A - 改进的固体分解设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种在容纳有液体的容器中分解(或混合)固体的设备，具有控制单元和用于在控制单元的控制下生成超声能量的超声换能器。与超声换能器连通的耦合介质适于接收容器。超声能量传递到容器的内容物，使得在使用中，超声能量使得固体分解到容器中的液体中。搅拌机构适于在容器的液体中搅拌分解的固体。搅拌机构可以包括具有调味材料的涂层的桨叶。还公开了用于在容器中分解固体的方法。

Description

改进的固体分解设备及方法

相关申请的交叉引用

本申请涉及如下专利申请，其公开内容通过交叉引用并入本文：

标题为“固体分解设备、方法、和系统”，申请号为AU 2013204792的专利申请；

标题为“固体分解设备、方法、和系统”，申请号为PCT/AU2013/001147的专利申请。

技术领域

本发明涉及用于使用超声能量在液体中分解或分散固体的改进设备和/或及其方法。本发明特别涉及但不限于片剂、丸剂、胶囊、囊片等形式的药物成分或药物的固体的分解，以便以溶解、分散、悬浮、乳化、或以其他方式加工成流体供饮用。

背景技术

口服给药的一种优选方法是服用固体形式的药物，诸如片剂、丸剂、胶囊、囊片等。可以使用廉价的生产技术、更便宜的包装来提供片剂形式的药物，并且药物具有相对长的保质期。另一优点是，每个片剂都可能含有已知的药物剂量，并且可以在服用之前即时从瓶子、泡罩包装、或其他包装单次配药。当片剂容纳于泡罩包装中时，每片剂量单次配药可以防止剩余剂量氧化和/或污染。相反，液体制剂可能具有相对短的保质期并且需要单独测量每次剂量。

然而，存在一些与服用片剂形式的药物相关的问题。很大部分人有吞咽片剂(药片)的困难。这种综合症被称为吞咽困难症并且与服用某些形式特别是片剂的口服药物有关。在一些情况下，片剂可能会特别大并且难以吞咽。对许多患者而言，吞咽药片可能会引起咽反射(反胃)。诸如精神病人、老人、和小孩的其他患者可能不能吞咽固体药物。无意识的患者和/或使用饲管的患者也可能经历该问题。

从历史上看，与吞咽整个片剂相关的问题已经通过固体药物的机械破碎得到解决。固体形式的药物的机械破碎可以通过多种方式执行。一种方法可能涉及使用研钵和研杵来破碎片剂以便其溶解或悬浮于液体中。其他方法可能涉及将片剂放置在塑料封装或套内并敲击套以将片剂破碎成小颗粒。然后收集这些颗粒并将其加工成果酱或其他食物供患者服用。

这些方法的缺点包括不一致的颗粒大小以及药物之间交叉污染的风险。尽管这些设备可以在使用之间进行清理，但是这可能会大大增加准备和管理药物所需的时间，并且还可能存在可能无法按需定期或彻底地进行清洁的风险。此外，因为残留的片剂颗粒可能留在破碎装置中，因此还有患者接收到的药物剂量小于整个片剂剂量的风险。另外，操作机械破碎装置的护士或护理人员可能会通过呼吸或物理接触暴露于粉末形式的药物，而这会对健康产生影响。

考虑到这些缺点，理想的是提供一种用于例如在液体中分解固体形式的药物用于服用的替代方法。

本文中引用作为现有技术的专利文献或其他事由，不应被视为承认在任意权利要求的优先权日该文献或事由是已知的或者其所包含的信息是一般公知常识的一部分。

在整个说明书及权利要求中，术语“包括”及其变形无意排除其他添加物、组分、整数、或步骤。

发明内容

从一个方面看，本发明提供了一种用于在容纳有液体的容器中分解固体的设备。该设备包括：控制单元；超声换能器，用于在控制单元的控制下生成超声能量；耦合介质，与超声换能器连通(communicate，“接触”)并且适于接收上述容器，超声能量通过该耦合介质传递到容器的内容物中，使得在使用过程中，该超声能量使得固体分解到容器的液体中；搅拌机构，适于在容器的液体中搅拌分解的固体。

搅拌机构可以包括具有调味材料的涂层的桨叶(又称“叶片”)。涂层材料可以包括中性明胶、调味浓缩物、和/或人造甜味剂。

该设备可以包括用于关闭容器中的开口的盖部件。其中，盖部件包括上述搅拌机构。盖部件可以包括力致动器。该力致动器适于向容器施加力以增强容器和耦合介质之间的耦合。盖部件可以在两个或多个阶段从打开配置到关闭配置操作，以保持与容器的对准。

该设备可以包括检测桨叶涂层材料的溶解的装置。该检测桨叶涂层材料的溶解的装置可以包括光学装置、导电性装置、基准标记中的至少一个。

该设备可以包括检测桨叶在搅拌机构中的存在的装置。该用于检测桨叶的存在的装置可以包括与搅拌机构相关的微开关、用于监控相关驱动电机吸收的电流的装置、以及用于监控光束的断裂的装置中的至少一个。

耦合介质可以包括水浴。该设备可以包括用于保持耦合介质的预定水平的装置。超声换能器可以通过超声波导或其他方式将超声功率传递给耦合介质。

控制单元可以控制超声换能器以扫频模式运行。在扫频模式中，超声能量频率在谐振频率和第一非谐振频率以及可选的第二非谐振频率之间波动。

谐振频率可以大致为42kHz，第一和第二非谐振频率可以大致为相对于功率频率±2kHz。

扫频模式可以为以下中的一个或多个：周期性的；随机的；基于一个或多个传感器输入由控制单元动态地控制的。该设备可以包括冷却装置。该冷却装置用于在设备运行期间将设备和/或容器的内容物的温度保持在可接受范围内。容器可以包括指示添加到容器中的液体的填充水平的标记。

本发明的另一方面提供了一种在容器中分解固体的方法，该方法包括以下步骤：在容器中一并提供一定体积的液体和固体；提供用于生成超声能量的超声换能器；将容纳有固体和液体的容器装载到与超声换能器连通的耦合介质中；将超声能量传递到容器的内容物，使得固体分解到容器的液体中；在容器的液体中搅拌分解的固体。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的优选实施例。可以理解，实施例仅仅通过举例的方式示出。这些实施例的特殊性并不代替说明书的前述部分的一般性。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的设备；

图2示出了根据本发明一个实施例的扫描模式下的超声能量信号的图表；

图3a示出了包括根据本发明一个实施例的分解固体形式的药物的方法的步骤的流程图；

图3b示出了包括根据本发明另一实施例的分解固体形式的药物的方法的步骤的流程图；

图3c示出了包括可以在图3a和图3b示出的方法步骤之前的步骤的流程图；

图4a示出了容器固定装置的侧视图；

图4b和图4c示出了具有机械搅拌器的容器固定装置的侧视图和透视图；

图5示出了根据本发明另一实施例的包括机械搅拌机构的设备；

图6示出了对药片的溶解的检测；

图7示出了通过电导法对调味桨叶涂层的溶解的检测；

图8示出了应用于桨叶的基准标记；

图9示出了通过光学装置对桨叶涂层的溶解的检测；以及

图10示出了调节水浴的水平的方法。

具体实施方式

在整个说明书中，使用术语“片剂”和“药片”来描述以片剂、丸剂、胶囊、囊片、或其他易于分解的类似形式提供的任意固体形式的药物或药物制剂。虽然一些这样的片剂具有用于缓慢释放活性成分的包衣或分层制剂，对于将片剂分解成可以分散、悬浮、溶解、乳化、或以其他方式组合到液体中用于口服的形式，本发明的方法和设备仍然是有用的。

虽然设备和方法是在分解固体形式的药物的上下文中描述的，可以理解，本发明及所附权利要求不限于此。本发明可以用于非药物固体的分解和/或液体和/或固体颗粒在液体中的混合。

参照图1，示出了根据本发明实施例的用于分解诸如片剂形式的固体药物的固体的设备100。设备100包括壳体102。壳体102优选地由耐用塑料或其他可以用布擦拭的材料制成，并且可以以符合成本效益的方式制造和运输。虽然壳体102几乎与设备100的功能无关(除了下面讨论的盖部件)，但是理想的，壳体102是考虑到可用性而涉及的。因此，理想的是，壳体102具有类似于家用电器而不是医疗环境中使用的设备的美观外观。

壳体102包括开口122。开口122可以接收容纳有片剂和液体的药物容器120。盖部件116设置为在使用期间关闭开口122，使得药物容器120不会在分解完成之前被无意中取出和/或避免意外溢出或污染。在插入设备100之前，药物容器120可以装配有密封盖，以限制液体从药物容器120内部溢出的风险以及随之而来的药物损失。在片剂被分解之后，药物容器120可以从设备100取出，密封盖可以从药物容器120去除，而包括分解的药片的内容物可以被饮用。

壳体102包括电源104和控制单元106。电源104可以耦合至外部AC电源并且可以调节功率以根据需要向控制单元106、超声换能器108、显示器114、以及设备100中的其他驱动部件提供电压。优选地，电源104包括自动调节电源，以使将换能器108所产生的超声振动维持在控制单元106所指定的幅度所需的功率最小化。

控制单元106可操作地耦合至超声换能器108以及诸如显示器114和盖部件116的致动器124的其他部件，其中，每个其他部件都可以通过电信号控制。控制单元106包括控制电子器件。该控制电子器件优选地嵌入在或实现为写入本领域公知的微处理器的只读存储器(ROM)或可编程ROM(PROM)的固件中，但是可以理解，该控制电子器件可以可选地设置于独立的计算机或者可操作地连接至设备100及其部件的其他存储器-处理器装置。

超声换能器108在控制单元106的控制下生成超声能量，并且经由放大器110连接至耦合元件或超声发生器112。放大器110将来自换能器108的超声信号放大至足以在合理时间范围内使得药物容器120中的片剂被分解的强度。

当换能器108发出的是低强度超声信号时，放大倍数可以是10倍或以上。优选地，所需的声学-机械放大可能小于10倍(x10)并且更优选地小于5倍(x5)，因此，几何形状(geometry，即，外观)可以由放大量决定的放大器110，可以置于用于工作台或推车的设备100中。已经发现，对于标准的50W换能器，放大倍数为大约3是足够的，这是因为，对于不同类型的一系列片剂，放大倍数为3会使得分解时间小于大约6分钟。优选地，完成分解所需的时间小于10分钟并且更优选地小于6分钟。虽然对于例如高吞吐量的设备，1分钟或更少的分解时间是理想的，但是在许多设置中，大约3至6分钟的分解时间是可以接受的。通过使用更高的强度/更高幅度的超声信号，可以实现更短的分解时间。

超声换能器108可以是任何适当的类型，优选地是压电换能器。超声换能器108具有大于20kHz的谐振频率，20kHz被认为是人类听觉的上限。在一个实施例中，超声换能器108可以具有大约40kHz的谐振频率，但是该频率不被视为是规定性的并且可以使用不同操作范围的换能器，而可以修改诸如放大器110和超声发生器112的其他部件的设计以在所需的时间内实现片剂分解。

可以使用20-45kHz范围内的谐振频率。然而，当谐振频率达到该范围的下限时，人类感知到超声信号的可能性可能增加。因此，以低频使用设备100，可能会对使用中的设备100附近的人造成刺激。另外，在优选实施例中，超声发生器112可能具有相当于超声换能器108谐振产生的约一波长能量的圆周。由于波长与频率成反比，因此减小谐振频率可以增加给定超声发生器材料(sonotrode material，又称超声焊料材料)的超声发生器112的直径。

超声发生器112可以配置为接收容纳有待分解的固体的药物容器120。超声能量可以通过超声发生器112以及药物容器120的壁耦合至内容物。由于药物容器120可以位于超声发生器112的内部以接收该超声能量耦合，因此相对大的超声发生器直径可能需要诸如杯状的药物容器120，其中该药物容器可能太大而导致需要使用者无法处理。此外，过大的超声发生器112可能又会要求不可接受的大型设备100，这会限制对终端用户的吸引力。

相反，超声频率的增大可能会引起超声发生器112的直径的减小，而这又会要求至少在与超声发生器112配合并连接的区域减小药物容器120的直径。这可能会对容器的可用性(例如，太小的杯子像太大的杯子一样难以处理和饮用)以及容纳可接受体积的液体有影响。因此，本发明实施例可以采用一种折衷方式，其中，可以选择能够产生大约42kHz的谐振频率的现成的超声换能器。

可选地或者另外地，基于包括放置在超声发生器112中的药物容器120及其内容物的设备100的谐振频率，超声换能器108可以适于在一定频率范围内工作并且工作频率可以由控制单元106控制。控制单元106可以动态地确定分解药物容器120中的固体的最佳频率，并且可以控制超声换能器108在最佳频率生成超声能量。这种布置可以包括反馈控制电子装置，其可以监控例如吸收的电流作为设备100是否以谐振工作的指示。本领域普通技术人员可以理解，可以使用用于确定设备100的谐振和/或超声换能器108的匹配工作频率的其他方法。

在一个实施例中，超声换能器108可以以简单模式工作，在大约一个谐振频率生成能量。超声信号可以通过放大器110和超声发生器112耦合至药物容器120及其内容物，该内容物包括一个或多个药片以及诸如水的液体。除非药片中的颗粒非常牢固地保持在一起，由于超声振动引起的高压变化所生成的巨大加速度，药片将趋于分离。

在测试本发明的设备的过程中已经发现，随着药片分解而形成的颗粒物可能在药物容器120内聚集在一起，最明显的是在容器120的壁与地面之间的折痕处。因为可能发生反射和衍射损失从而限制设备100的持续超声处理的效率，因此这是不理想的。此外，当完成分解处理时，口服内容物时可能难以从药物容器120去除颗粒。

为了解决该问题，理想的是搅拌药物容器120的内容物，使得其在液体中适当地分散或者至少从折痕区域移除。可以以任何合适的方式和任何合适的装置来提供搅拌。在一个实施例中，机械搅拌器可以与盖部件116相关联。机械搅拌器可以包括经由图4b和6c中示出的步进电机驱动的钢钩以及图5中示出的搅拌机构。

在另一个实施例中，药物容器120的内容物的搅拌可以通过以扫频模式运行超声换能器108来实现。图2示出了根据本发明实施例的表示可以施加到扫频模式的超声换能器108的驱动信号的图表。在扫频模式中，信号驱动超声换能器108，因此，从换能器108发出的超声能量在谐振频率和非谐振频率之间波动。在一个实施例中，扫频模式操作可能涉及在谐振频率和谐振频率任一侧的非谐振频率之间的波动。非谐振频率可以是例如谐振频率的±0.1％、±0.5％、±1％、±2％、±3％、±5％或者甚至±10％。实验数据建议，对于大约42kHz的换能器谐振频率，在扫频模式中采用的非谐振端点频率可以为谐振频率任一侧的大约5％或2kHz，使得换能器108发出的超声频率信号在约40kHz和44kHz之间振荡。

在扫频操作期间，控制单元106控制施加到超声换能器108的频率在谐振频率附近增大和减小。扫频可以以任何速率发生。在一个实施例中，扫描周期可以是大约0.3Hz至2Hz，使得频率每隔0.5秒至每隔2或3秒在谐振频率和预定非谐振频率之间扫描，但是可以实现更短或更长的扫描周期。扫频可以是周期性的或随机的，和/或可以动态地调节，并且优选地，通过控制单元106根据传输器输入自动地调节；该传感器输入为控制单元106提供了反馈，该反馈用于指示可能需要在药物容器120中进一步搅拌从固体分解的颗粒的程度。

随着驱动信号频率接近谐振频率，超声振动的幅度可能增加。在谐振频率，设备100可以向药物容器120施加最大幅度的超声振动。随着驱动信号频率进一步提高，设备100可以移动超过其共振点并且超声振动的幅度可能降低。

控制单元106可以配置有驱动信号的预定上限(例如，最大频率)。一旦驱动信号的频率达到预定上限，控制单元106可以开始减小频率。随着减小的频率接近谐振频率，超声振动的幅度将再次增大，直到设备100以谐振模式工作。

优选地，控制单元106进一步减小驱动信号的频率。随着驱动信号的频率减小至谐振以下，超声振动的幅度可以再次减小。控制单元106可以配置有驱动信号的预定下限(即，最小操作频率)。一旦驱动信号的频率达到预定下限，控制单元106可以开始增加频率。随着减小的频率接近谐振频率，超声振动的幅度可以再次增大，直到设备100以谐振模式工作。可以继续在谐振频率以及一个或多个非谐振频率之间扫描频率。

在扫频模式运行设备100可以搅动药物容器120的内容物，并且降低分解的颗粒在药物容器中聚集在一起的程度。这可以提高分解固体的效率。

优选地，设备100包括力致动器126。在装载在超声发生器112中时，力致动器126向药物容器120施加力以增强超声发生器112和药物容器120的壁之间的耦合。这可以最大限度地将超声能量转移到药物容器120的内容物。在图1示出的实施例中，力致动器124容纳在用于关闭壳体102的开口122的盖部件116中，但是可以使用适于在药物容器120和超声发生器112之间施加耦合力的任意致动器。

在示出的布置中，力致动器124可以包括内部弹簧膜，该弹簧膜适于在盖部件116在关闭位置时通过容器120施加大约800g至1000g(克)的向下的力。力致动器124可以限制在操作期间容器120在超声发生器112中悬停或移动的程度。向超声发生器112施加较大的向下的力可以改善耦合(即，转移到容器120中的能量)，直到发生阻尼。虽然可能会对整体设计产生不利影响，但是可以使用大于1000g的向下的力来改善耦合。例如，在向下的力大于大约1000g的情况下，在使用机械(如，加载的弹簧)致动器来释放盖部件116的实施例中，设计和操作会变得复杂。

优选地，包括力致动器124的盖部件116在两个阶段从打开配置(图1)到关闭配置(未示出)来操作，以特别是在施加耦合力期间维持容器120与超声发生器112的对准。在一个实施例中，盖部件116在闭合期间可以使用两-阶段致动器124。在一个阶段，盖部件116可以围绕铰链124a旋转；在另一个阶段，盖部件116可以经由垂直致动器124b下降到开口122中。垂直致动器124b可以以弹性、气动、液压、电子、和/或其他方式提供并且可以通过机械手段手动运行或者在控制单元106的控制下自动运行，以打开或关闭盖部件116。

应当理解，可以提供一系列不同的闭合布置，其有助于开口122的闭合，同时保持容器120与超声发生器112对准。一种布置可以包括用于容器120的如图4a所示的固定装置；该固定装置包括适于接收在容器120的扩口体。该扩口体可以提供超声发生器112内容器120的更好的侧向对准。该扩口体还可以包括如图4a和4b所示的弹簧，以向容器120提供额外的向下的力。另一布置可以涉及与垂直致动器124b结合的滑动闭合件。

可以设置显示器114，以向设备100的用户传递信息。显示器114可以包括简单的LED或LED阵列。LED或LED阵列配置为以特定的颜色方案或图案进行照明，以指示何时设备100在使用中和/或分解何时结束，即，片剂已经分解到容器120中的液体中并且可以口服。在更复杂的实施例中，显示器114可以结合有由控制单元106控制的LED或LCD屏幕，以呈现给用户诸如完成分解的剩余时间的信息，并且控制单元106可以用个性化的药物数据进行预编程，以为用户呈现相关剂量方案的信息、时间和日期等其他有用信息。

在打算将设备100用于家庭时，控制单元106可以经由局域网(LAN)或广域网(WAN)、电话线、无线网等与远程监控站连接。这种连接可以用于向有一般医生、护士、或监控服务的远程站传送遵从性信息，以监督用户遵守医嘱的药物治疗方案。

设备100还可以配备有在控制单元106的控制下工作的扬声器130，以向用户发出声音警报，指示何时完成分解过程。扬声器130可以操作用以提供声音警报，以指示药物剂量何时到期。声音警报可以是报警、蜂鸣声、铃声、或者合成的或预先录制的语音消息的形式。

在优选实施例中，设备100还可以包括输入端132，其可被用户操作以向控制单元106输入数据。输入端132可以是结合到显示器114中的按钮、键盘、或触摸屏的形式。输入端132还可以包括USB或存储卡插槽，使得控制单元106可以接收个性化的药物治疗信息和/或软件和系统升级。

还可以设置冷却单元128，以保持容器120内的可接受的温度。当施加高强度超声能量以使分解时间最小化时，或者当分解时间很长并使得容器120的内容物接近可接受的加热极限时，这可能会特别有用。冷却单元128还可以例如通过风扇的方式对设备100进行冷却。冷却单元128可以被恒温控制或者根据来自控制单元106的信号运行。

参照图3a，流程图示出了根据本发明实施例的分解片剂形式的固体药物或药用物质的方法的步骤。在步骤302，提供了药物容器(120)，其容纳有一定体积的液体和待分解的片剂。尽管初始测试表明当更多的片剂被放置在容器内进行分解时，可能需要较大的液体体积(例如60ml)，但是40ml左右的体积对于分解大部分类型的片剂是有用的。

尽管可能需要更高强度的处理和/或更长的超声处理时间(以及如上所述的更大的液体体积)来实现片剂的充分分解，但是，仍然可以同时在药物容器中分解一个以上的片剂。在步骤304中，将容纳有液体和片剂的药物容器装载到设备内的超声发生器(112)中，并且在步骤308中，由超声换能器108产生的超声能量通过药物容器的壁施加到其内容物上。超声振动使超声发生器发生变形，引起容器内部的压力变化并使片剂分解成颗粒(步骤312)。当超声换能器停止操作时，该分解过程结束(步骤314)。

图3b是示出可以在本发明的另一实施例中执行的具有附加步骤的图3a的方法的流程图。这里，在步骤306中，将耦合力施加到容器，迫使容器进入超声发生器，以使操作期间的移动最小化，从而使转移到容器的内容物的超声能量最大化。耦合力可以是大约800g至1000g的向下的力，并且可以通过盖部件的弹簧内膜施加，其中，在容器装载在设备中时，盖部件覆盖容器。优选地，在装载到超声发生器中之前，药物容器用可拆卸的盖子密封。因此，耦合力可以通过盖和/或容器开口的边缘被施加。在优选实施例中，控制单元106可以控制超声换能器108以扫频模式运行(步骤310)，以使分解的颗粒在容器内部聚集在一起的可能性尽可能小。

表1

根据本发明的实施例，上面的表1提供了使用设备100用于在40ml的液体体积中分解各种固体药物类型的结果。对于大部分药物而言，可以在大约3.5分钟实现分解以及分解的药物在液体中的令人满意的分散。所测试的全部药物类型都能在6.5分钟以内分解并分散在液体中。

在一些实施例中，理想的是使用水作为固体分解并分散、溶解、或乳化于其中的液体。然而，许多形式的固体药物可能具有令人不愉快的味道。因此，为了掩蔽或至少改善液体的味道，可能需要使用调味液体作为分散介质。

在特别优选的实施例中，可以采用如图5所示的机械搅拌机构，其包括涂布有调味材料的桨叶。可选地，可以将调味粉、液体、或其他形式的添加剂添加到容器中(120,53)中以掩盖一些药物的不愉快的味道。在使用调味丸剂的情况下，在超声处理之前，调味丸剂可以和待分解的固体药物一起放置在容器中。这可以确保调味丸剂与药物一起充分溶解或分散到液体中。

超声换能器108可以在控制单元106的控制下运行，控制单元106可以被预编程以在固定持续时间内运行换能器108。这个持续时间可以根据待分解的片剂类型在固件中设置。在一个实施例中，控制单元106可以用各种片剂类型的分解所需的一系列分解时间进行预编程。在将容纳有片剂的容器120装载到超声发生器112并且关闭盖部件116之前，用户可以使用输入端132来选择待分解的片剂类型。控制单元106然后可以控制超声换能器108在该片剂所需的预编程持续时间内传递超声能量。

可选地，控制单元106可以自动确定分解容器120中的片剂所需的时间。控制单元106还可以自动确定片剂分解的最佳频率并且可选地，使得换能器108以扫频模式运行。

在优选实施例中，设备100可以包括一个或多个光学传感器、加速度计等，用于检测容器120的内容物的状况并且特别地，检测固体已经分解和/或分散的程度。传感器可以向控制单元106提供反馈信号，控制单元106又可以使用该反馈信号来控制超声换能器108的操作。当传感器信号指示容器120的内容物充分分解时(例如，分解到能够通过10目筛的颗粒尺寸)，控制单元106可以自动停止超声换能器108的操作。

可选地和/或另外地，传感器可以向控制单元106提供反馈信号，该反馈信号指示容器120中的颗粒被混合的程度。当传感器信号指示容器120的内容物需要进一步混合时(例如，悬浮液不一致)，控制单元106可以以扫频模式运行超声换能器108以进一步搅动容器120的内容物和/或可以激活机械搅拌器。当传感器信号指示已经充分混合时，控制单元106可以在扫频模式自动停止超声换能器108的操作和/或停止机械搅拌器并可以一并停止超声换能器108的操作。

在优选实施例中，当片剂的分解完成时(步骤314)，控制单元106可以运行扬声器130以向用户提供声音警报(步骤316)，以指示片剂已经分解并且可以通过饮用容器的液体内容物来进行口服。声音警报可以是报警、蜂鸣声、铃声、或者合成或预先录制的语音消息的形式。可选地或另外地，控制单元106可以在完成分解处理时运行显示器114以提供可视的提示。

在一个实施例中，图3a和3b的方法步骤之前可以有由控制单元106控制的图3c的步骤，其中，控制单元106已经用包括患者剂量方案在内的个性化药物数据预编程。在该实施例中，控制单元106可以包括时钟并且可以连续轮询以确定药物剂量是否到期(步骤300)。如果剂量到期，则控制单元106可以在步骤301a致动盖部件116以打开设备100，并且可以在步骤301b通过扬声器130提供声音警报以指示药物到期。用户可以通过提供装有液体以及待分解的一个或多个片剂的容器120来进行响应(步骤302)，并且可以根据图3a或3b的方法将容器120装载到超声发生器112中(步骤304)。

图4a示出了用于容器120的固定装置40的侧视图，这可以是图1所示的盖构件116和/或力致动器126的替代方案。容器固定装置40包括扩口体41。扩口体41适于接收在容器120的口中。扩口体41的目的在于为壳体102内的容器120提供更好的横向位置或对准。容器120的大致位置或对准可以由壳体102中的开口122提供。

容器固定装置40包括适于与盖部件116相接合的多个弹簧42-44。弹簧42-44的目的是向容器120提供额外的向下的力，这可以有助于确保在容器120的底和超声发生器112之间的超声能量的良好耦合。

图4b和4c是容器固定装置45的侧视图和透视图。容器固定装置45对图4a的固定装置40添加了机械搅拌器46。机械搅拌器46包括适于搅动或搅拌容器120中的溶解内容物的不锈钢钩。搅拌器46通过直接耦合的步进电机47驱动，步进电机47在主体41的轮毂或凹槽内示出。可以致动搅拌器46以更彻底地分散或溶解诸如容器120中的药物的分解的内容物和/或尽可能减少分解的内容物的聚集。

图5示出了根据本发明的另一实施例的设备，该设备包括机械搅拌机构。图5示出了包括超声接收器51的设备50，该设备50部分地填充有水浴52和/或另一种声学导电介质。将药物容器53放置在水浴52中，将药片(54)放置在药物容器53中并向药物容器53中加水/液体55。药物容器53具有置于其中的一个或多个药片54。

设备50包括容器固定装置。该容器固定装置具有搅拌器凸台56。该搅拌器凸台56具有盖部件57或类似结构来帮助固定，并且向药物容器53施加向下的压力或力和/或以确保与超声接收器51的接触。凸台56/盖57可以包括一个复位弹簧或者磁性装置(未示出)用以施加向下的压力或力。超声功率可以经由波导58从超声波换能器(未示出)传送到接收器51。凸台56可以包括机械搅拌机构，该机械搅拌机构包括桨叶59。桨叶59是用户可更换的。

参考图6，可以通过衰减透射光和/或光的反向散射、侧向散射、或反射来实现对药片54的溶解的检测。在一种形式中，从诸如LED的光发射器61发射的光可以穿过药物容器53中的水/液体55，并且当其撞击溶解的药片54的颗粒63时可能会散射(62)。可以分别通过检测器64、65、66来检测散射光62。

如图7所示，桨叶59可以包括调味材料70的涂层。调味材料70可以溶于药物容器53中的水/液体55。调味材料70可以被设置为具有与待溶解的药片54的溶解时间相当的溶解时间。可以通过光学方式和/或导电方式进行桨叶涂层材料70的溶解的检测。

在应用调味材料70的涂层之前，导电装置可以包括放置在桨叶59的表面上的两个金属化条71。这可以使得能够通过利用调味材料70的绝缘特性来检测调味材料70在水/液体55中的溶解，以阻碍电传导。在调味材料70溶解时，由于与水/液体55接触，而水/液体55比材料70更具导电性，因此条71之间的导电性将增大。可以通过本领域公知的任何合适的方式和任何合适的装置来检测条71之间的电导率增加或电阻降低。

可选地，可以使用光学方法来检测调味料70从桨叶59的溶解，包括通过如图8所示的基准标记80或类似方式。仅当桨叶材料70基本上或完全溶解时，基准标记80才可见。基准标记80可以包括但不限于激光蚀刻图案和/或文本。

可选地，基准标记80可以由如图9所示的高反射带或涂层90形成或者包括上述高反射带或涂层90。高反射带或涂层90可以在桨叶涂层70已经溶解时露出。带或涂层90的露出可以确保桨叶59不会在调味材料70已经溶解之后被重复使用。在该实施方式中，当桨叶59在药物容器53中的水/液体55中旋转时，从源91(例如LED)发射的光可以从带或涂层90反射并且可以被光学检测器92检测到。

可以以任何合适的方式和任何合适的装置将调味材料70应用到桨叶59上。桨叶59可以由塑料、木材、和/或其他材料制成。可以通过包括在模具中喷涂、刷涂、浸渍、或者干燥调味材料70的处理将调味材料70应用于桨叶59，或者通过压制/锻造或以其它方式将调味材料70形成到桨叶59上。

一种将调味材料70涂覆到桨叶59的方法可以包括如下的操作。用配料生产一批调味材料料浆，上述配料包括中性香料明胶、诸如薄荷精华和/或人造甜味剂的调味浓缩物。将桨叶59浸入该调味材料料浆中然后取出，并且允许通过自然对流、强制空气、或加热强制空气对流进行干燥。

可以以任何合适的方式和任何合适的装置检测桨叶59在搅拌器凸台56中的存在。搅拌器凸台56可以包括位于凸台56中的微开关(未显示)和/或通过测量施加到相关驱动电机的阻力。可以通过测量提供给驱动电机的电流的大小来检测阻力，和/或通过在光束瞬时通过时检测光束的断裂来检测阻力，这与图9中示出的用于检测调味涂层材料70的溶解的配置没有什么不同。

可以以任何合适的方式或任何合适的装置来调节用于将超声能量耦合到药物容器53中的水浴52的水平。参照图10，可以采用浮阀90或更大的外部贮液器91。如果贮液器91的体积足够大，则将药物容器53放置在超声接收器51中对水浴52的水平的影响将会最小化。并且，通过使贮液器91中有较大体积的水，可以减小水浴52的水平因为自然蒸发或诱导蒸发而发生的降低。将水浴52的水平通过管92可以维持在基本恒定的水平，并且水浴52的水平可以通过指示器93查看。

容纳有片剂的容器120/53可以手动装载到设备100/50中。可选地，设备100/50可以是完全自动化的，自动将容器120/53装载到超声发生器112/接收器51中并填充所需体积的液体。该设备还可以另外装配有具有片剂或其它药物单元的固定容器。例如，根据预先编程到控制单元106中的个性化药物治疗方案或者在接收到用户经由输入端132的输入时，该片剂或其它药物单元自动装入容器120/53中。

在一个实施例中，设备100/50可以适于家庭使用，例如，在厨房或浴室长凳上。设备100/50可以由主电源插座供电或者嵌入由电池运行的移动单元中。电池供电的单元可以适用于需要移动性的环境，并且在这种布置中，优选地，当不使用时，电池可以通过连接设备100/50进行充电以维持电量，但是，可以采用可更换、或者可互换的可充电电池。

因为分解过程涉及应用具有已知特征的超声能量，因此，可以以受控和可预测的方式分解片剂。因此，分解过程产生的颗粒的尺寸可以具有一致性。而采用手动力来破碎片剂的机械式片剂粉碎系统，通常不是这种情况。相对于现有的片剂粉碎方法，耦合元件(超声发生器)或介质以及杯子容器的布置或设计还可以提高效率。

应当理解，在不背离如所附权利要求中定义的本发明的范围的情况下，可以对先前描述的部分进行各种修改、添加、和/或变更。

Claims (31)

1.一种用于在含有液体的容器中分解固体的设备，所述设备包括：

(a)控制单元；

(b)超声换能器，用于在所述控制单元的控制下生成超声能量；

(c)耦合介质，与所述超声换能器连通并且适于接收所述容器，超声能量通过所述耦合介质传递到所述容器的内容物，使得在使用中，所述超声能量使所述固体被分解到所述容器中的液体中；以及

(d)搅拌机构，适于在所述容器的所述液体中搅拌分解的所述固体。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述搅拌机构包括桨叶，所述桨叶具有调味材料的涂层。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述涂层材料包括中性明胶、调味浓缩物、和/或人造甜味剂。

4.根据权利要求1、2、或3所述的设备，包括用于关闭所述容器中的开口的盖部件，其中，所述盖部件包括所述搅拌机构。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述盖部件包括力致动器，其中，所述力致动器适于向容器施力，以增强所述容器和所述耦合介质之间的耦合。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其中，所述盖部件可以在两个或多个阶段中从打开配置向关闭配置操作，以保持与所述容器的对准。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的设备，包括检测所述桨叶的涂层材料的溶解的装置。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，检测所述桨叶的涂层材料的溶解的装置包括光学装置、导电性装置、以及基准标记中的至少一个。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的设备，包括检测所述搅拌机构中的所述桨叶的存在的装置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述检测所述桨叶的存在的装置包括以下中的至少一个：与所述搅拌机构相关的微开关，用于监控由相关驱动电机吸收的电流的装置，以及监控光束的断裂的装置。

11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述耦合介质包括水浴。

12.根据上述权利要求中任一项所述的设备，包括用于维持所述耦合介质的预定水平的装置。

13.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制单元控制所述超声换能器以扫频模式运行，在所述扫频模式下，超声能量频率在谐振频率和第一非谐振频率以及可选的第二非谐振频率之间波动。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述谐振频率大致为42kHz，并且所述第一和第二非谐振频率大致为相对于所述谐振频率±2kHz。

15.根据权利要求13或14所述的设备，其中，所述扫频模式是以下中的一个或多个：周期性的；随机的；以及由所述控制单元基于一个或多个传感器输入动态地控制的。

16.根据上述权利要求中任一项所述的设备，进一步包括冷却装置，用于在所述设备的运行期间，将所述设备和/或所述设备的内容物的温度维持在可接受的范围。

17.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述容器包括标记，所述标记用于指示添加到所述容器中的液体的填充水平。

18.一种用于在容器中分解固体的方法，包括以下步骤：

(a)在所述容器中一并提供一定体积的液体和所述固体；

(b)提供超声换能器用于生成超声能量；

(c)将容纳有所述固体和液体的所述容器装载到耦合介质中，其中，所述耦合介质与所述超声换能器连通；

(d)将所述超声能量传递到所述容器的内容物，使得所述固体分解到所述容器中的液体中；以及

(d)在所述容器的液体中搅拌分解的固体。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，通过桨叶执行所述搅拌的步骤，所述桨叶具有调味材料的涂层。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述涂层材料包括中性明胶、调味浓缩物、和/或人造甜味剂。

21.根据权利要求18、19、或20所述的方法，包括检测桨叶涂层材料的溶解的步骤。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述检测所述桨叶涂层材料的溶解的步骤是通过光学装置、导电性装置、以及基准标记中的至少一个执行的。

23.根据权利要求18至22中任一项所述的方法，包括检测所述桨叶在相关搅拌机构中的存在的步骤。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，检测所述桨叶的存在的步骤是通过以下至少之一执行的：与所述搅拌机构相关的微开关，用于监控由相关驱动电机吸收的电流的装置，以及监控光束的断裂的装置。

25.根据权利要求18至24中任一项所述的方法，其中所述耦合介质包括水浴。

26.根据权利要求18至25中任一项所述的方法，包括维持所述耦合介质的预定水平的步骤。

27.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，其中，所述超声能量频率在谐振频率和一个或多个非谐振频率之间波动。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述谐振频率大致为42kHz，并且所述第一和第二非谐振频率大致为相对于所述谐振频率±2kHz。

29.根据权利要求18至28中任一项所述的方法，包括以下步骤：提供一个或多个可听和可视的提示，以指示所述容器中的固体已经在所述液体中分解。

30.根据权利要求18至29中任一项所述的方法，其中，所述固体包括诸如片剂、丸剂、胶囊、或囊片的药物制剂，并且所述方法包括以下步骤：提供一个或多个可听和可视的提示，以指示剂量到期。

31.根据权利要求18至30中任一项所述的方法，包括以下步骤：激活冷却单元，以冷却所述容器的内容物和/或相关设备。