TW200916136A - Medical device for delivering drug and/or performing physical therapy - Google Patents

Description

200916136 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關用於一病人以供輸送藥物及/或進行物 5 理治療的醫療裝置。 發明背景 目前輸送藥物的方法通常須要某一程度的人力介入。 例如，當血糖水準變低時須要一醫生，一醫護人員或一病 10 人來人工地注射胰島素。於此情況下，該病人的血糖水準 必須被以某些裝置來監測。而當關節炎侵襲關節（指關節、 臂關節、膝關節或身體中的任何其它關節等）時，則藥物可 能必須經皮下施加於該罹病的區域，其可能會發炎和腫 脹。在此等情況下，該病人的關節必須被以某些裝置來監 15 測，譬如皮膚溫度或發炎所造成之可能腫脹的徵狀等。又， 已發現使物理治療係同時地施加於病人罹病的關節區域之 皮膚上，則有些藥物的輸送將會被加強。若病人能在正確 的時間被適當用藥及/或物理治療來治療將會是有利的。但 是，依發明人等所知，並沒有既存的裝置符合此需求。 20 【發明内容】 發明概要 (本發明之目的） 因此，本發明之一目的係在提供某些醫療裝置，其能 在適當的時間輸送藥物及/或提供物理治療給一病人。本發 200916136 明之另一目的係為解決至少— 或更多如習知技術中所述的 問題。至少，《歡-目的㈣提供大眾—财㈣選擇。 (本發明之概要） 緣是，本發明提供一種遶 遇用於—病人的醫療裝置，用 以執行對該病人輸送藥物及推 及進仃物理治療等之至少一種功 能；包含： 至少-感剑器用以由該病人測出至少一參數； 刀析益用以/7析4參數來決定要被該醫療裝置施行 於該病人的適當功能；及 至V致㈣用以進行輸送藥物和進行物理治療等功 能之至少一者。 較好是，本發明的醫療裝置可更包含一藥物貯存單元 可供貯存至少-種藥物，該藥物貯存單元係操作性地連接 於該致動器用以將該藥物輸送至該病人。 15 車交好是’該參數係選自下列組群：電流或電阻，溫度， 壓力，張力，濕度，血管中的血流循環，pH值，至少一預 定波長的電磁波強度，聲音訊號，至少一化學化合物的濃 度，及其組合等。更好是，該化學化合物係選自下列組群： 葡萄糠，氣化鈉，一甲基亞礙，偶氮_，異丙基肉豆謹酉旨， 20丙二醇，膠狀基質（Carbomer)樹脂，凝膠劑，及其組合等。 較有利的是’該物理治療係選自下列組群：機械刺激， 熱刺激，電刺激，超音波刺激，磁刺激，及至少一預定波 長的照射。 此外，本發明的醫療裝置可更包含附接裝置用以將該 200916136 醫療裝置附接於該病人 圖式簡單說明 本發明的較佳實施例等現將藉由舉例並參照圖式來被 說明，其中： 5 第1圖示出本發明之一醫療裝置的構造； 第2圖示出本發明的醫療裝置之控制器與致動器、感測 裔和通訊相;組聯結的邏輯結構， 第3圖示出本發明的裝置之感測器和致動器等的操作 流程圖； 10 第4圖示出依據身體的罹病區域與正常區域之溫度差 異的舉例預載治療運算法；及 第5圖示出依據病人的個人復原狀況及其身體之罹病 與正常區域之溫度差異所反映的情況之舉例治療運算法。 【實施方式3 15 較佳實施例之詳細說明 本發明現將參照圖式在以下各段中舉例來描述說明。 表1係為一構件表，可使在圖式中的標號能被容易地參照。 本發明之目的、特徵和態樣等會被揭述於或顯見於以 下說明中。一精習於該技術者將可瞭解本說明僅為實施例 20 的描述，而非欲予限制本發明之更廣泛的態樣，該等較廣 的態樣會被實施於舉例的構造中。 第1圖示出本發明之一醫療裝置，其係與一病人的皮膚 50接觸。該裝置具有至少一感測器12可供由病人測量至少 一參數。某些參數，例如溫度，相對濕度，pH值，及該皮 7 200916136 膚上的藥劑/藥物/鹽分/脂肪之濃度等，能夠由該病人的皮 膚測得。傳統的感測器可被用來獲得該等參數。例如，以 下的感測器可被用於本發明。 (溫度感測器） 5 一溫度感測器係被用來測量該皮膚表面上的溫度。溫 度可為該等參數的一種，能供依據局部皮膚溫度升高超過 某一臨界值’而來決定要輸送該藥劑至治療區域的適當時 間。一熱偶可與另一溫度感測器結合來被使用作為參照於 周遭環境的冷接面。 10 另一種溫度感測器係為電晶體式的感測器，其可用之 處在於該電晶體的電阻率隨溫度而改變。藉著監測其電阻 率，則該溫度將能被推知。 (壓力感測器） 當戎受治療區域有發炎時，則被一套帶施加於該治療 15區域的接觸壓力將會增加。一力感測器會被用來測量此發 乂和正常狀態之間的壓力差。此力感測器可由一種半導體 材料製成，例如矽，它在當一力施加時將會改變其電阻。 固疋電壓會被施加來測量電流的變化，其會反映該接觸 區域上之力的變化。 2〇 (濕度感測器） 一濕度感測器係被用來在施加藥劑時測量該皮膚表面 上的局部水分。此資訊可被使用作為一參數來最佳化該藥 物輸送時間、劑量、及速率。一相對濕度感測器係由一以 聚合物作為介電材料的電容器所製成。該聚合物當吸收水 200916136 分時將會改變其介電常數，故所測得之該電容器的電容變 化會反映該濕度變化。此電容差將會被一驅動電路轉換成 一電壓來作為濕度變化的測量值。 這些感測器的構造係在該領域中已習知，因此，將不 5 在此進一步論述。 其它的參數，例如皮膚表面上之化學物包括關節炎藥 物及/或胰島素的濃度，係可被以一適當的感測器來測量以 判斷該化學物穿過皮膚的滲透率。有一些既存的感測器在 測量該等參數時能使病人造成最小的不舒服感。例如，許 10 多既存之用以測量罹患糖尿病的病人之血糖水準的裝置， 在大部份情況下皆能造成較小的不舒服感。該感測器將會 只專用於一特定的化學物。 凝勝劑和Carbomer樹脂亦可能被以適當的感測器來檢 測。凝膠劑係為用以稠化及穩定化各種液體配製品例如化 15 粧品乳液的添加物(通常呈粉末狀）。該等凝膠劑通常本質是 易吸濕的。當添加於各種液體配製品時，該等聚合物將會 膨脹成其原來體積的許多倍，因它們能吸收並含持水分。 該等膨脹的顆粒會在各種黏液的或膠質的分散液中保持各 自分開的。該等凝膠劑會藉由一凝膠的形成來使該液體具 20 有組織質地。另一方面，一凝膠係為一種膠質的系統，其 中有一互接的微粒之多孔網路會遍佈一液體介質的體積。 一般而言，凝膠係為外表似固體的果凍狀材料。以重量和 體積而言，凝膠的成分係大部份為液體，因此會呈現類似 於液體的密度，但是具有一固體的結構連貫性。一常見凝 9 200916136 膠之例係為可食的明膠。典型的凝膠劑包括天然樹膠，殿 粉，果膠，洋菜和明膠。通常它們係以多醣或蛋白質為基 礎。凝膠劑的其它例包括： •藻酸(E400)，藻酸鈉(E401)，藻酸鉀(E4〇2)，藻酸銨 5 (E403)，藻酸鈣(E404)-得自棕色藻類的多醣； •瓊膠(E406，一種得自紅色海藻的多醣）； •角叉菜膠(E407 ’ 一種得自紅色海藻的多醣）； •刺槐豆膠(E410，一種得自角豆樹種籽的天然膠）； •果膠(E440，一種得自蘋果或柑橘水果的多醣）； 10 •動物膠(E441，由動物膠原的部份水解所製成）。

Carbomer 940為該Carbomer系列的樹脂之一特定類 型，其係普遍被用於全世界的產業中並作為一種乳化劑。 該等樹脂具有低毒性。該等Carbomer樹脂（-910，-934， -934P，-940，-941，和-962)係為合成的高分子量之與一聚 15 烯烴基聚醚交鏈的丙烯酸非線性聚合物。它們的化學性互 相類似，僅不同於逐升的分子量（其範圍由Carbomer-910升 至0&!>13〇1^11-962)，它們含有98.7%至99.9%之間的丙烯酸。 當在80°C烘烤1小時後，它們會含有不少於56.0%且不多於 68.0%的羧酸(-COOH)基。其通用的結構式為： *****^******* 1*1 aaaaBBaaaiaaas

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COOH 該等Carbomer樹脂的其它細節可被見於“Polymers for Personal Care” 中的 “Final Report on the Safety Assessment 10 20 200916136 . of Carbomers-934，-910，-934P，-940，-941，and -962” 之論文中，其内容併此附送。 雖該等感測器的大小應不會影響本發明的工作，但精 習於該技術者將可顯知精小的感測器一般會較佳。有些壓 5 力、溫度和濕度感測器係由微機電系統MEMS所製成，且 典型係非常地小，約為數mm平方及數mm厚左右。它們能 被方便地併入該系統中而不會占用太大空間，和造成使者 的不舒服。適當的感測器可包括來自GE™的NTC Thermistor EC95(熱偶），來自 Analog Devices™ 的 AD590 10 系列，及來自Fiso Technologies的FOT-HERO等可用以感測 溫度；來自Omega™的PX305/315系列和來自GE™的 NPC-100可用以感測壓力；來自Hygrometrix™的Capactive SMD濕度感測器HC103/105和HMX2200可用以感測濕度。 該醫療裝置10更包含一分析器或控制器14用以分析獲 15自該感測器的資訊，並判斷該醫療裝置的那些動作必須被 進行於該病人。該控制器可呈類比/數位轉換器，訊號處理 4 器’具有適當的類比/數位轉換器和訊號處理器之微控制器 或CPU的形式。該控制器的邏輯結構係被示於第2圖中。在 該等參數被測出並被該感測器12收集之後，該等參數嗣將 20會被該控制器14分析。該控制器14將會依據該分析來決定 要被該醫療裝置進行於該病人的適當動作。溫度、壓力和 濕度會被各自的感測器來測量。當該各測量值超過預定的 臨界值或容差水準時，則藥物或電刺激可被施加於罹病區域 來舒解因關節炎侵襲而發炎腫脹區域的疼痛及減低溫度。 11 200916136 第3圖示出本發明之裝置的感測器和致動器之操作流程 圖。該臨界標度可由精習於該技術者依據不同的操作環境 或病人的需要而來決定。 忒控制器14可為一嵌埋系統並依據一特定病人的疾病 5和醫療歷史而被以不同類型的治療法來程式化。該醫療裝 置10能藉感測該病人的狀態來進行特定的療法，以致動器 刺激該病人，並使用内部記憶體來載錄該程序/狀態。其亦 可被設具通訊單元和❹者介Φ时便該治療目的。該控 制器的細節係說明如下： 10 (使用者介面模組） 該使用者介面模組係可負責藉由LED、LCD和蜂鳴器 等來對使用者呈顯實時或以往㈣統狀態，例如感測器 值，治療計劃等等。其亦可負責接受使用者的輸入，例如 利用按紐按壓、旋轉開關等的緊急停止，治療啟動等等。 心被射央處理單元控制及監測，而給讀用者能與該 精靈裝置互通的方便性。 ' (中央處理單元(CPU)和數位訊號處理器（Dsp)) 及CPU係可負貝與該使用者介面模組、治療記憶模 組、致動n控制器、感測器監測器、及通訊模組等合作 》0 、仓y * 行-絲。該DSP會崎數學計算和作錢㈣運算來 實現一可調適的療程。 (治療記憶模組） 該治療記憶模組係可 的控制器資訊。該治療資 負責來儲存主要有關於治療資訊 訊主要可具有二種類型。第—種 12 200916136 係為預設的治療计劃，其係被使用者透過該通訊模組來預 載。第二種可為该治療法，其能自動地調適於該病人正在 進行的療程。泫等調適方法和輸出係依據該CPU和DSp等的 數學計算與作成決定的運算。該療程可藉計算得自該等感 5測器之生命跡象的變化梯度來被監測’包括用以檢測溫 度、壓力、濕度及pH值者。一適當的治療計劃將會依據所 算出的生命跡象之變化梯度來被由該等預載的治療計劃中 選出。該選擇基準可為二類。第一類是依據得自一群病人 的臨床研究來決定病人在施以該療法的不同改善階段時的 1〇適當藥物劑量和電刺激療法。該等基準能依最近的臨床研 究來被更新，以針對個別的病人提供—更佳的治療。第二 類是依據該病人個別的復原情況。該治療記憶模組將會依 據該等感測器和該醫療效果，及依據藥物劑量和電刺激強 度等來修正其復原情泥；並規劃一個人的治療法其會調適 15 病人回應該治療法的生命跡象。 第4圖示出一舉例的預載療法，其中所有年齡為50〜80 歲的病人在被關節炎侵襲時，若罹患關 域被測得的溫度差係大於代，則15mg的治療藥物B會^ 用於該羅病區域。 2〇 3 一方面，醫療和藥劑會依據個人的復原狀況來被施 加’其係由罹病區域與正常區域之間的溫度差來指示，如 第5圖所示。當上述規則被依循時，此程序能適用於任何病人。 (通訊模組） 該通訊模組純為可擇的，且係可負責經由有線和無線 13 200916136 的裝置來從/對外部機器例如Pc ' RFID_讀寫器等策集和 达該控制的資訊。其可被用來下載治療計劃，上栽仏輪 過程，及輸送精靈裝置的同一性和可能性等。 〜療 (致動器控制器） 5 紐動11控制係絲以-料且組織化的方式控制1 致動器，譬如藥物釋放，加熱器及電刺激器等。該藥物= 動1§可為一注射泵，一旋轉泵，一微隔膜泵，或—具有 壓及一閥可控制其流體釋放時間的匣。該等泵的選擇了 據該藥物流體的黏度和所須的流體流率。該注射泵可被广 10 一步進馬達來驅動，其具有齒輪組能將旋轉運動轉變成直 線運動用以將該注射器的柱塞向前推或向後拉。此能將〇 劑泵入或再充填於該注射器。一旋轉泵亦能被一步進焉、' 驅動，其係以齒輪的旋轉來對該藥劑流體提供所需的果# 力。一微隔膜泵能依據一單片壓電金屬盤的振動來提供作 15動力’其會將該流體推出/抽入該泵室。該各種泵的電子粟 驅動器將會被該CPU的微控制器所控制。 該電刺激器的激發可被以一例如在7 〇至9 〇 v高電壓範 圍内的脈衝電壓來啟動，其係被一對導電性電極例如石墨 橡膠墊或不銹鋼纖維織物等連接於皮膚治療位置。該高脈 2〇衝電壓可被以一增壓變流電路來由一電池電壓增壓。該驅 動電路的輸入數位訊號亦可由該CPU的控制器提供，其合 如一中央單元地執行而將數位訊號饋至所需的致動器驅動 器來控制該藥物釋放，該電刺激器，及加熱器等。該加熱 器可由一導電金屬線的焦耳加熱來提供，而具有設計的加 14 200916136 熱功率並有騎輪 电隔_的涵盖區姆 (感測器監測） ^ δ亥感測益監測哭彳& m + 係用來以一適時和 各感測器的感測值，整 、、且織化的方式收集 5

10 言如溫度、壓力、L^ 為對該病人谁彳-π 和濕度等。 進订所需的動作，該醫疼 -致動㈣，其能以各種不同的形式存^置Π)具有至少 包括呈注«置22或可树膜及適當的致動器 磁場產生器（未示於R由、y , “、、态24、電極28、 、衣丁於圖中)之形式的藥物輪 器（包括紅外線、势外妗、iA 疋犮置先學致動 备卜線）’和聲音致動器包括超音波等。提 :括^熱器24、電極28、磁場產生器、光學致動器或聲 二夂動器（包括超音波)的致動器等，可容許物理治療能配合 藥物輸送來進行，而得加強整體的治療效果。特別較佳: 致動器之細節係如後所述。 (注射泵） —注射泵可被用來將藥劑流體泵至所需的治療區域。 其:由二部份所紐成。第—部份為—注射器，其係類似一 正㊉的注射器而具有一藥劑容器及一可移動的活塞。若該 活塞向前移動，則該注射容器的封閉容積會減少，且—受 控體積的液體藥劑會被射出。為能自動地移動該活塞，一 20線f生馬達’其即為該第二部份，將會被提供。一壓電的線 性馬達將會較佳’因其有縮小的尺寸和最少的零件數目， 其可由一螺桿與—附接著壓電墊的螺帽來製成。當該等壓 電墊的兩相反面被二具有半波相位移差的正弦電壓波作動 日守，該螺帽將會產生一呼拉圈運動，而旋轉該螺桿，且依 15 200916136 據該電控制可使其向前或向後移動。一在印刷電路板(PCB) 上之具有微控制器的控制電路能被用來驅動該線性馬達。 (微泵） 微泵是用以泵抽液體藥劑至被治療區域的另一種選 5 擇。不像一注射泵，其會分開該藥劑匣與泵抽機構，而可 僅簡單地更換一新匣來輕易完成再裝填的程序。一微泵可 由一壓電致動膜製成，並具有二閥，其一在進口處，另一 者在出口處。當該膜片向上彎曲而增加該泵室的容積時， 該進口閥會開啟且出口閥會關閉來以一受控的體積充填該 10 泵室。當該膜片向下彎曲而減少該泵室的容積時，該進口 閥會關閉且出口閥會開啟來將液體泵出該腔室。此二程序 會使液體循環通過該泵室而將液體由該進口連續地泵送至 出口。 (電刺激裝置） 15 該電刺激裝置會感測皮膚的電阻/電流，並施加一電壓 來刺激神經末梢。在衝擊時，一電場/電壓將會被施加於適 當處來刺激該局部的神經末梢，以治療該身體的發炎區域。 (加熱墊） 一加熱墊係由一以焦耳加熱來激發的金屬線所製成， 20 其可藉一電流通過該金屬線而產生熱。該金屬能被排列呈 一平面迂迴狀來覆蓋所需的加熱區域，並有一布可將該熱 均勻地分布於該治療區域。 (磁性裝置） 已知肌肉當有一微弱磁場存在於身體上時會被放鬆。 16 200916136 ' 歧鬆的部份亦可具有—附加的利益即促進藥物在皮膚上 _ ㈣散。又6知磁場能加強血液循環，因有娜子存在於 血液中卩磁％改善的循環能將灰流中之擴散的藥物或藥 劑有效地帶送至目標的皮下區域。該磁場可被以一具有一 5 ®定磁場的永久磁鐵’或—能藉改變其電流來控制磁場的 磁性線圈來提供。 (超音波裝置） 一可產生由1至3MHz範圍内之超音波的小裝置能被用 來舒暢該病人的身體，包括減少關節上的疼動。當超音波 10被傳送至該組織時，一熱效應將會被產生來減少發炎，且 該等關節的活動性和可撓曲性亦會增加。該超音波換能器 可由壓電複合材料來形成。藉著施加一交流電壓來激發該 等壓電複合材料，一超音波將能被產生。 (UV轉換裝置） 15 有一些衣服或織物可吸收來自太陽的紫外光而將光子 轉換成紅外線，其得能以熱復健效果來協助治療該身體。 上述各致動器的構造係一般習知於該領域中，因此將 不再進一步描述說明。 本發明的醫療裝置可包含一可移除的藥物匣30可操作 20地連接於該注射裝置22或可滲透膜和閥26。該可移除的藥 物匣含有要被輸送至該使用者的藥物。該醫療裝置可具有 —個以上的可移除藥物匣30。雖可被與本發明的醫療裝置 形成一體，但該藥物匣較好係為可移除的以便容易補充藥劑。 本發明的醫療裝置能谷δ午呈樂物輸送及/或物理治療 17 200916136 之形式的適當治療以固定的時間間隔或依據被該等感測器 12所感測之該病人的狀況來輸送至該病人。此可提供比既 有的方法更佳之改良效果，因各種治療能在適當的時間被 輸送至該病人。 5 雖本發明的較佳實施例已被舉例詳細說明，但顯然本 發明之各種修正調變將可產生於精習該技術者。又，本發 明的實施例不應被釋為僅被該等範例或圖式所限制。而應 可清楚地瞭解，該等修正調變係包含在本發明的範圍内， 如以下申請專利範圍所界述者。例如，被圖示或描述為一 10 實施例之一部份的特徵亦能被使用於另一實施例來產生又 另一實施例。故，本發明乃欲予涵蓋所有包含申請專利範 圍及其等效物之範疇内的該等修正和變化。 標號 說明 10 醫療裝置 12 感測器 14 控制器 20 致動器 24 加熱器 26 半可滲透膜及/或閥 28 電極 30 可移除的藥物貯存器 50 使用者的皮膚 表1 15 【圖式簡單說明】 第1圖示出本發明之一醫療裝置的構造； 18 200916136 第2圖示出本發明的醫療裝置之控制器與致動器、感測 器和通訊模組聯結的邏輯結構； 第3圖示出本發明的裝置之感測器和致動器等的操作 流程圖； 5 第4圖示出依據身體的罹病區域與正常區域之溫度差 異的舉例預載治療運算法；及 第5圖示出依據病人的個人復原狀況及其身體之罹病 與正常區域之溫度差異所反映的情況之舉例治療運算法。 【主要元件符號說明】 10.. .醫療裝置 12.. .感測器 14.. .控制器 20".致動器 22.. .注射裝置 24.. .加熱器 26.. .半可滲透膜及/或閥 28.. .電極 30.. .可移除的藥物貯存器 50…使用者的皮膚 19

Claims (1)

1. 200916136 十、申請專利範圍： -種用於-病人以對該病人進行輸送藥物和進行物理 治療等之至少一種功能的醫療裝置，包含： 至少一感測器用以由該病人測量至少一參數； -分析用以分析該參數來決定要被該醫療裝置 執行於β亥病人身上的適當功能；及 至少一致動器用以進行輸送藥物和進行物理治療 等之至少一種功能。 2·如申請專利範圍第！項之醫療裝置，更包含—藥物貯存 單元用以貯存至少一藥物，該藥物貯存單元係操作性地 連接於該致動器以將該藥物輸送至該病人。 3.如申請專利範圍第！項之醫療裝置，其中該參數係選自 10 15 20 :列組群：電流或電阻，溫度’壓力，張力，濕度，血 管中的血流循環，阳值，至少一預定波長之電磁波的強 度’聲音訊號，至少一化學化合物的濃度，及其組合等。 4. 如申請專利_第3項之醫療裝置，其中該化學化合物 係選自下列組群：葡萄糖，氯仙，二甲基亞颯，偶氮 鲷，異丙基肉豆謹脂，丙二醇，膠狀基質(Carb〇mer)樹 脂，凝膠劑，及其組合等。 5. =請專利範圍第1項之醫«置，其中該物理治療係 選自下列組群··機械刺激’溫度刺激，電刺激，超音波 刺激’磁刺激，及至少一預定波長的照射。 6·如申請專利範圍第1項之醫療裝置，更包含有附接裝置 用以將該醫療裝置附接於該病人。 20 200916136 7. -種用於-病人以藉—醫療裝置來 藥物和進行物理治療等之至少-種功能的方法輪送 包含以下步驟·· 該方法 由該病人測量至少一參數； 分析該參數來決定要被執行於該病人身 功能；及 10 15 8. 9. 進行輸送藥物和進行物理治療等之至少—種功能。 如申請專利範圍第7項之方法，其中該醫療裝置更包含 Γ藥物貯存單元用以貯存至少—藥物，物貯存單元 係知作性地連接於該致動器以將該藥物輸送至該病人。 如申請專職圍第7項之方法，其中該參數係選自下列 組群：電流或電阻’溫度，壓力，張力，濕度，血管中 的血流循環，pH值，至少—預定波長之電磁波的強度， 聲音訊號，至少一化學化合物的濃度 及其組合等。 10·如申請專利範圍第9項之方法，其中該化學化合物係選 自下歹I’且群·葡萄糖’氯化鈉’二甲基亞颯，偶It酮， 異丙基肉域脂，丙二醇，膠狀&f(CarbGmer)樹脂， 凝膠劑’及其組合等。 20 11 _如申。月專利範圍第7項之方法其中該物理治療係選自 下列組群：機械刺激，溫度刺激，電刺激，超音波刺激， 磁刺激，及至少一預定波長的照射。 12.如申請專利範圍第7項之方法，1包含將該醫療裝置以 附接裝置附接於該病人的步驟。 21