用于電傳送給藥的電流控制的制作方法
【專利摘要】提供通過間接控制和/或監(jiān)測(cè)施加的電流而不從病人端子的陰極直接測(cè)量來控制電流和/或電壓的施加，從而從電傳送給藥設(shè)備的病人觸點(diǎn)供給藥物的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。特別地，本文描述的是電傳送給藥系統(tǒng)，其包括具有反饋電流和/或電壓控制模塊的恒定電流供給系統(tǒng)，該反饋電流和/或電壓控制模塊與病人觸點(diǎn)(例如陽極和陰極)隔離?？梢酝ㄟ^晶體管將反饋模塊與病人觸點(diǎn)隔離；可以在晶體管而不是病人觸點(diǎn)(例如陰極)處執(zhí)行反饋電流和/或電壓控制測(cè)量。
【專利說明】用于電傳送給藥的電流控制
[0001]通過引用并入
[0002]將本說明書中提到的所有的公開和專利申請(qǐng)通過引用并入本文，其程度就像具體地和單獨(dú)地指示各個(gè)獨(dú)立的公開或?qū)＠暾?qǐng)通過引用被并入一樣。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明整體上涉及電傳送給藥設(shè)備。特別是，本發(fā)明針對(duì)具有改良的安全性的恒定電流供給電路。

【背景技術(shù)】
[0004]已知各種各樣的給藥系統(tǒng)，包括自動(dòng)給藥系統(tǒng)。因?yàn)楣┙o藥物的劑量不合適(例如，太多或者太少)的后果可以是威脅生命的，所以給藥系統(tǒng)非常準(zhǔn)確是極其重要的。被配置成供給藥物給病人的給藥系統(tǒng)必須被配置為防止甚至未必可能的意外供給事件。特別是，電供給藥物給病人的給藥系統(tǒng)，包括經(jīng)皮給藥的設(shè)備或者其它電傳送的給藥設(shè)備，以防止意外地提供藥物給病人。
[0005]本文使用的術(shù)語“電傳送”通常指通過膜(例如皮膚、粘膜、或者指甲)供給藥劑(例如，藥物)。通過利用電勢(shì)來誘導(dǎo)或者輔助該供給。例如，通過穿過皮膚進(jìn)行電傳送供給可以將有益的治療藥劑引入人體的體循環(huán)。一種廣泛應(yīng)用的電傳送過程，電迀移(也稱為離子電滲透)，涉及帶電離子的電誘導(dǎo)傳送。另外一種電傳送，電滲透，涉及液體的流動(dòng)。該液體包含將在電場(chǎng)的影響下被供給的藥劑。還有另外一種類型的電傳送過程，電穿孔，涉及通過利用電場(chǎng)在生物膜上形成瞬時(shí)存在的孔隙。藥劑可以通過孔隙被動(dòng)地(即，沒有電輔助)或者主動(dòng)地(即，在電勢(shì)的影響下)傳送。然而，在任意給定的電傳送過程中，在一定程度上這些過程中的不止一個(gè)可以同時(shí)發(fā)生。因此，如本文用到的術(shù)語“電傳送”，應(yīng)該給予其盡可能最廣泛的解釋使得其包括電誘導(dǎo)或者增強(qiáng)傳送至少一種藥劑，其可以帶電、不帶電、或者混合兩者，而不管藥劑實(shí)際上傳送時(shí)采用的具體的一種或多種機(jī)制。
[0006]一般來說，電傳送設(shè)備使用至少兩個(gè)電極，該至少兩個(gè)電極與皮膚、指甲、粘膜、或者其它身體表面的某部分電接觸。一個(gè)電極，通常被叫做“施主”或者“主動(dòng)”電極，其是通過該電極藥劑被供給到身體中的電極。另外一個(gè)電極，通常稱為“反”或者“返回”電極，作用是通過身體閉合電路。例如，如果待被供給的藥劑是帶正電的，即帶陽離子，那么陽極是主動(dòng)電極或者施主電極，而陰極用于完成這個(gè)電路?？商鎿Q地，如果藥劑是帶負(fù)電的，即帶陰離子，則陰極是施主電極。另外，如果陽離子藥劑和陰離子藥劑都要被供給或者如果不帶電的溶解的藥劑要被供給，則陽極和陰極都可以被看作是施主電極。
[0007]此外，電傳送供給系統(tǒng)通常需要將要被供給到身體的藥劑的至少一個(gè)庫或者源。這樣的給體庫的例子包括袋或者腔、多孔的海綿或者墊子、以及親水的聚合物或凝膠基質(zhì)。這樣的給體庫電連接到陽極或者陰極以及身體表面，并且置于陽極或陰極與身體表面之間，用于提供一個(gè)或者多個(gè)藥劑或藥物的不變的或者可更換的源。電傳送設(shè)備還具有電源，比如一個(gè)或者多個(gè)電池。一般來說，電源的一極與施主電極電連接，而相反的極電連接到反電極。另外，一些電傳送設(shè)備具有電控制器，其控制通過電極施加的電流，從而調(diào)節(jié)藥劑供給的速率。此外，被動(dòng)流量控制膜，用于保持設(shè)備與身體表面接觸的粘合劑、絕緣組件、以及不滲透的襯墊組件是電傳送設(shè)備的一些其它可能組成部分。
[0008]小型的、獨(dú)立的適合較長時(shí)間戴在皮膚上的電傳送給藥設(shè)備已經(jīng)被提出。例如，參見美國專利號(hào)6171294、美國專利號(hào)6881208、美國專利號(hào)5843014、美國專利號(hào)6181963、美國專利號(hào)7027859、美國專利號(hào)6975902和美國專利號(hào)6，216，033。這些電傳送給藥設(shè)備通常利用電路來電連接電源(例如，電池)和電極。這些小型化離子電滲透給藥設(shè)備的電子部件也最好是小型化的，并且可以是集成電路(即，微芯片)或者小印刷電路的形式。電子部件，例如電池、電阻器、脈沖發(fā)生器、電容器等電連接在一起以形成控制由電源提供的電流的幅值、極性、時(shí)間波形形狀等的電路。小型的、獨(dú)立的電傳送給藥設(shè)備的其它例子在美國5，224，927、美國專利號(hào)5，203，768、美國專利號(hào)5，224，928和美國專利號(hào)5，246，418中公開。
[0009]前面已經(jīng)描述了例如適合應(yīng)用于電傳送給藥設(shè)備的用于可變電阻負(fù)載的恒定電流供應(yīng)，然而這樣的系統(tǒng)需要使用陰極確定陰極處的電壓和/或電流。例如，Coin的美國5，804，957描述了用于可變電阻負(fù)載的恒定電流供應(yīng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括與第二輸出端子(例如，陽極)連接在一起的用于為負(fù)載(病人)提供預(yù)定的電流的恒定電流電路、以及穩(wěn)定的控制電路。電壓供應(yīng)控制電路監(jiān)測(cè)跨越恒定電流電路的第二端子處的電壓并且調(diào)節(jié)電壓供應(yīng)以維持第二端子的處于預(yù)選擇的電壓以便維持到達(dá)可變電阻負(fù)載的預(yù)定電流。參見例如圖1，其示出了現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括能夠直接監(jiān)測(cè)陰極(通過比較器“節(jié)流閥”元件140)的電壓控制電路。
[0010]然而在一些變形中，控制和監(jiān)測(cè)施加的電流而不直接監(jiān)測(cè)第二病人端子(例如，陰極)可能是有利的。這種配置允許將電路的控制方面與電路系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)管理方面分離。
[0011]例如，本文描述的是用于監(jiān)測(cè)和控制電傳送給藥設(shè)備的方法、設(shè)備和系統(tǒng)，其中包括間接監(jiān)測(cè)和控制使用開關(guān)元件間接連接到病人端子(例如，陰極)的電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]整體上，本文描述的是通過間接控制和/或監(jiān)測(cè)施加的電流而不從病人端子的陰極直接測(cè)量來控制施加電流和/或電壓，從而從電傳送給藥設(shè)備的病人觸點(diǎn)供給藥物的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。特別地，本文描述的是電傳送給藥系統(tǒng)，其包括具有反饋電流和/或電壓控制模塊的恒定電流供給系統(tǒng)，該反饋電流和/或電壓控制模塊與病人觸點(diǎn)(例如陽極和陰極)隔離。在一些變化形式中，通過晶體管將反饋模塊與病人觸點(diǎn)隔離；在晶體管而不是病人觸點(diǎn)(例如陰極)處執(zhí)行反饋電流和/或電壓控制測(cè)量。
[0013]例如，本文描述的是具有恒定電流供應(yīng)的電傳送給藥系統(tǒng)。在一些變化中系統(tǒng)包括:電源、與電源連接的第一病人觸點(diǎn)、與電流控制晶體管連接的第二病人觸點(diǎn)、以及測(cè)量在晶體管處的電壓的感測(cè)電路，其中第二病人觸點(diǎn)僅通過電流控制晶體管與感測(cè)電路連接，以便第二病人觸點(diǎn)與感測(cè)電路是電隔離的。在一些變形中，第一病人觸點(diǎn)也可以間接地連接到電源。
[0014]電流控制晶體管可以由從微控制器接收輸入的放大器控制?？梢允褂萌魏魏线m的晶體管。例如，晶體管可以是FET或雙極型晶體管。在電流控制晶體管是FET的變形中，第二病人觸點(diǎn)可以連接到晶體管的漏極。
[0015]在一些變形中，感測(cè)電路被配置為比較晶體管處的電壓與閾值電壓。感測(cè)電路可以將輸入提供給反饋電路。在一些變形中，該反饋電路可以基于晶體管處(例如，當(dāng)漏極是病人接觸式時(shí)在晶體管的柵極處)的電壓與閾值電壓的比較來提供警報(bào)從而指示恒定電流不能被保持?；诰w管處的電壓和閾值電壓的比較，反饋電路可以自動(dòng)地控制電源以保持恒定電流，同時(shí)最小化功耗。例如，在一些變形中，電流可以被維持在大約170 μΑ。
[0016]本文也描述了具有恒定電流供應(yīng)的電傳送給藥系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:電源；與電源連接的第一病人觸點(diǎn)；與晶體管(例如，晶體管的漏極)連接的第二病人觸點(diǎn)；用于當(dāng)?shù)谝徊∪擞|點(diǎn)和第二病人觸點(diǎn)之間的連接閉合時(shí)向晶體管提供控制信號(hào)的電流控制反饋電路；其中晶體管被連接到第二病人觸點(diǎn)；以及用于當(dāng)連接閉合時(shí)測(cè)量施加在晶體管上的電壓的感測(cè)電路；其中第二病人觸點(diǎn)僅通過晶體管連接到電流控制反饋電路和感測(cè)電路。例如，第二病人觸點(diǎn)可以被連接到晶體管的漏極，其與可以連接到晶體管的柵極的反饋/感測(cè)電路是分離的。
[0017]如上所述，晶體管可以是任何適當(dāng)?shù)木w管，包括雙極型晶體管和/或場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。例如，如果晶體管是FET，則第二病人觸點(diǎn)可以連接到晶體管的漏極，并且控制信號(hào)可以包括施加在晶體管柵極的電壓。在一些變形中，晶體管是雙極型晶體管，并且第二病人觸點(diǎn)連接到集電極，而控制信號(hào)包括施加于雙極型晶體管的基極的電流。一般來說，控制信號(hào)可以是施加于晶體管的電壓和/或電流。
[0018]在一些變形中，可以通過接收來自微控制器的輸入的放大器控制提供給晶體管的控制信號(hào)。
[0019]反饋電路可以控制施加于電源的電壓。例如，在一些變形中，反饋電路比較晶體管(例如，柵極)電壓與參考電壓。反饋電路基于晶體管柵極電壓與參考電壓之間的比較控制電源。反饋電路可以提供足以供給恒定電流的電源。例如，反饋電路可以提供足以供給大約170 μ A的恒定電流的電源。反饋電路可以包括用于提供恒定電流的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0020]一般而言，感測(cè)電路可以通過晶體管與第一病人觸點(diǎn)和第二病人觸點(diǎn)隔離(例如，電隔離)。晶體管可以被置于第二病人觸點(diǎn)與感測(cè)電阻器之間。
[0021]第一病人觸點(diǎn)可以是陽極，第二病人觸點(diǎn)可以是陰極。第一病人觸點(diǎn)與第二病人觸點(diǎn)之間的連接通常被配置為通過病人的皮膚閉合(如，連接)。
[0022]本文還描述了用于操作電傳送給藥系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括恒定電流供應(yīng)，該方法包括:利用陽極和陰極接觸病人的皮膚以在陽極和陰極之間形成連接；施加陽極電壓于陽極；提供控制信號(hào)給與陰極(如，漏極處)連接的晶體管(如，柵極)；檢測(cè)晶體管處的電壓，其中陰極通過晶體管與電壓檢測(cè)隔離；比較晶體管電壓與閾值電壓；以及基于晶體管電壓和閾值電壓之間的比較來控制施加于陽極的陽極電壓。
[0023]本方法可以包括使用任意合適的晶體管。例如，晶體管可以是FET并且控制信號(hào)包括施加于晶體管的柵極的電壓。陽極電壓可以響應(yīng)輸入而被施加于陽極。施加于晶體管的控制信號(hào)可以通過放大器提供給晶體管，該放大器通過晶體管與陽極和陰極隔離。如上面提到的，可以使用任何適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，特別是電壓和/或電流信號(hào)。
[0024]在這些變形中的任意一個(gè)中，從晶體管提供的電流是恒定電流。例如，可以控制提供的電流為大約170 μ Α。
[0025]在一些變形中，本方法包括基于晶體管的電壓和閾值電壓的比較來調(diào)節(jié)施加于陽極的電壓。
[0026]附圖的簡要說明
[0027]本發(fā)明的新穎性特征在后面的權(quán)利要求中進(jìn)行了具體闡述。通過參考下面的詳細(xì)描述和附圖將獲得對(duì)本發(fā)明的特征和優(yōu)勢(shì)的更好地理解，該詳細(xì)描述闡述了示出使用了本發(fā)明的原理的實(shí)施方式，所述附圖中:
[0028]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)皮的離子電滲透給藥系統(tǒng)的示意圖。
[0029]圖2是用于電傳送給藥系統(tǒng)的示例性電傳送給藥電路的框圖，該電傳送給藥系統(tǒng)包括控制器、給藥電路、反饋電路、陽極和陰極。
[0030]圖3是圖2的反饋電路的示意圖。
[0031]圖4是圖2的電傳送給藥電路的示意圖。
[0032]圖5是示例性電傳送給藥電路的操作方法的流程圖。
[0033]詳細(xì)描述
[0034]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的示例性的實(shí)施方式，其中的各個(gè)例子被描述在附圖中。雖然本發(fā)明將結(jié)合示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述，但應(yīng)當(dāng)理解這些實(shí)施方式并不是為了將本發(fā)明限制于那些實(shí)施方式。相反地，本發(fā)明旨在覆蓋可選方案、修改和等價(jià)方案，這些可以被包括在如所附權(quán)利要求書限制的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)
[0035]一種用于經(jīng)皮供給有效藥劑的方法涉及使用電流來主動(dòng)地傳送有效藥劑，使其利用電傳送通過完好的皮膚進(jìn)入身體。電傳送技術(shù)可以包括離子電滲透、電滲透、電穿孔。電傳送設(shè)備，例如離子電滲透設(shè)備在本領(lǐng)域是已知的?？梢员环Q為主動(dòng)電極或施主電極的一個(gè)電極是有效藥劑通過這個(gè)電極被供給到身體中的電極。可以被稱為反電極或返回電極的另一個(gè)電極用于通過身體閉合電路。結(jié)合病人的身體組織，例如皮膚，此電路通過將電極連接到電能源而完成，并且通常電路能夠在設(shè)備“發(fā)生(on) ”供給電流時(shí)控制通過設(shè)備的電流。如果將要注入身體的物質(zhì)是離子的而且?guī)в姓?，則正電極(陽極)將是主動(dòng)電極而且負(fù)電極(陰極)將作為反電極。如果待被供給的離子物質(zhì)是帶負(fù)電的，則陰極電極將是主動(dòng)電極而陽極電極將是反電極。
[0036]開關(guān)操縱的治療藥劑供給設(shè)備可以通過激活開關(guān)向病人提供單個(gè)或多個(gè)劑量的治療藥劑。激活后，這種裝置向病人供給治療藥劑。病人控制的設(shè)備給病人提供在需求增加時(shí)自我施用治療藥劑的能力。例如，治療藥劑可以是止痛劑，病人可以在每次感覺到足夠的疼痛時(shí)施用該止痛劑。
[0037]如下更詳細(xì)地描述，任何適當(dāng)?shù)囊环N藥物(或多種藥物)都可以由本文所描述的設(shè)備進(jìn)行供給。例如，該藥物可以是止痛劑如芬太尼(如，芬太尼HCL)或舒芬太尼。
[0038]在一些變形中，電傳送系統(tǒng)的不同部分被分別地存儲(chǔ)并且連接在一起供使用。例如，具有在使用之前是連接在一起的各部分的電傳送設(shè)備的例子包括在美國專利號(hào)5，320, 597 (Sage, jr.等)、美國專利號(hào)4，731，926 (Sibalis)、美國專利號(hào)5，358，483 (Sibalis)、美國專利號(hào)5，135，479 (Sibalis等)、英國專利公開GB2239803 (Devane等)、美國專利號(hào)5，919，155 (Lattin等)、美國專利號(hào)5，445，609 (Lattin 等)、美國專利號(hào) 5，603，693 (Frenkel 等)、W01996036394 (Lattin 等)和美國2008/0234628A1 (Dent等)中所描述的例子。
[0039]一般而言，本文所描述的系統(tǒng)和設(shè)備包括用于將一種或多種藥物電傳送入病人(例如，通過皮膚或其它膜)中的陽極和陰極、以及用于控制(例如，打開或者關(guān)閉傳送)該供給的控制器；本文所描述的所有變化也可以包括電流關(guān)閉模塊，該模塊在設(shè)備關(guān)閉(但仍然有電力)時(shí)用于監(jiān)測(cè)陽極和陰極從而確定在陽極和陰極之間是否有電勢(shì)和/或電流(在閾值之上)，此時(shí)設(shè)備控制器已經(jīng)以其它方式將設(shè)備“關(guān)閉”以致其不應(yīng)正在向病人供給藥物?？刂破骺梢园せ羁刂破?例如，激活模塊或激活供給藥物。
[0040]在本說明書的范圍內(nèi)，除非另有指示，否則單數(shù)形式的“一(a)”，“一(an)”和“該(the)”的目的是包括復(fù)數(shù)的所指對(duì)象。因此，例如，參看“聚合物”包括單一的聚合物以及兩種或兩種以上不同聚合物的混合物，“觸點(diǎn)”可以指多個(gè)觸點(diǎn)，“柱”可以表示多個(gè)柱，等等。
[0041]如本文所使用的，術(shù)語“用戶”表示使用設(shè)備的任何人，無論是醫(yī)療專業(yè)人員、病人、或其他個(gè)人，這些人的目的是給病人供給治療藥劑。
[0042]一般而言，本文所描述的設(shè)備可以包括控制邏輯和/或電路系統(tǒng)以用于調(diào)節(jié)設(shè)備的電流施加。例如，圖2展示了控制給藥電流的施加的示意圖。反饋電路可以由控制器控制或調(diào)節(jié)而且反饋電路是給藥電路的一部分(或與其分離)。控制器和電路可以包括硬件、軟件、固件、或這些的組合(包括控制邏輯)。例如，如圖2中所示，系統(tǒng)可以包括陽極、陰極和反饋電路。反饋電路可以組成(或被用于)給藥模塊的一部分以提供陽極和陰極之間的電流并供給藥物。設(shè)備還可以包括控制設(shè)備操作的控制器。該控制器可以包括處理器或ASICo
[0043]一般來說，反饋電路可以稱為由設(shè)備執(zhí)行的自我測(cè)試類型。圖3展示了用于控制施加到病人電極(陽極和陰極)上的電流和/或電壓的反饋電路的一種變形，在下面圖4的情況中包含和更加詳細(xì)地描述該電路。
[0044]圖4展示了說明控制向病人給藥的電流施加的電路框圖的一個(gè)變化形式。在這個(gè)例子中，通過控制通過電極(陽極至陰極)的電流來調(diào)節(jié)藥物劑量。本例中的電流是可編程(例如，使用10位DAC)的，但也可以是預(yù)先設(shè)定的。例如，目標(biāo)電流可以被預(yù)設(shè)用于供給使用如所說明的170 μ A電流的劑量。
[0045]在圖4中，虛線示意地標(biāo)示了 ASIC組件；這種集成電路可以與R_電阻器分離。病人組織(“組織”)完成陽極和陰極元件之間的電路。在一些變化形式中，Rigl在印刷電路板上。R.可以在電路板(例如，但不在ASICS內(nèi))上。例如，R.以及虛線框內(nèi)的所有東西都可以在印刷電路板上。陽極和陰極可以被連接到病人。
[0046]在圖4中，在陽極上面是VHV，這是電壓源，該電壓源施加電壓以供給電流并且因此驅(qū)動(dòng)藥物供給。在某些變化形式中，Vw6也可以被包括作為VHV的一部分(或與VHV連接)。此外，開關(guān)SI可以包括作為軟件啟用的開關(guān)來控制向陽極的電壓施加。當(dāng)不供給電流時(shí)SI開關(guān)可以作為控制的一個(gè)安全功能(通過軟件)。電壓可以被完全關(guān)閉，并且開關(guān)可以被打開從而使得即使有一些其它電壓存在，陽極也將是浮動(dòng)的。這樣，電流不能被驅(qū)動(dòng)(pull)通過陽極到達(dá)陰極，這是因?yàn)殛枠O是浮動(dòng)的(而且沒有電子源來驅(qū)動(dòng)電流通過，因?yàn)樗峭耆珨嚅_(open)的電路)。
[0047]在這個(gè)例子中，當(dāng)開關(guān)SI關(guān)閉時(shí)，電流隨之可以從陽極流出，穿過組織，并通過陰極返回開關(guān)M2(晶體管)。在這個(gè)例子中，開關(guān)M2是晶體管(如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，其起控制電流流動(dòng)的閥的作用。開關(guān)M2可以被稱為電流控制閥或節(jié)流閥，用于調(diào)節(jié)向下流到電阻器Rigl的電流，在那里電流進(jìn)入地。概略地，電流由開關(guān)M2進(jìn)行節(jié)流，該調(diào)節(jié)可以允許控制處于多種水平上的電流。例如，在圖4中，電流水平被設(shè)置為大約170uA。在這個(gè)例子中，R可以被用于設(shè)置電流范圍和/或最大值?？梢怨┙o方波電流。
[0048]此外，M2可以被一個(gè)放大器(如，Ampl)調(diào)節(jié)。在這個(gè)例子中，AmpI是模擬放大器，Ampl的輸入是數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，其被設(shè)置為目標(biāo)170μΑ水平。因此，微控制器可以用于設(shè)置使用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)供給電流(如，170 μ Α)。
[0049]因此，在操作中，控制器(如，微控制器)可以被配置以便當(dāng)沒有電流供給時(shí)DAC可以被設(shè)置為0，當(dāng)電流將要被供給時(shí)，DAC可以被設(shè)置為170uA，提供模擬輸出到ΑΜΡ1，其允許電流向Rigl流動(dòng)。這樣，Μ2(柵極)的輸入可用于監(jiān)測(cè)晶體管柵極的電壓，該感測(cè)使用比較器(例如CMP1)。在一些變化形式中，柵極的電壓與閾值(V_)進(jìn)行比較。如果M2的柵極電壓低，則電壓可以增加，并且如果M2柵極電壓高，則電壓可以減小。這種反饋可以用來調(diào)節(jié)VHV，如圖4所示。
[0050]由于陰極只連接到電流控制晶體管，而不是直接連接到感測(cè)電路，所以感測(cè)電路中潛在的故障與第二病人觸點(diǎn)是隔離的并不能導(dǎo)致額外的從陽極到陰極的電流流動(dòng)，因此不可以導(dǎo)致向病人供給額外的藥物。
[0051]通過使用DAC和AMPl設(shè)置電流可以改變電壓。例如，電流可以被設(shè)置為170uA，并且本文所述的控制系統(tǒng)防止電流超過170uA，提供一個(gè)恒定電流源。其中的DAC、AMP1和M2限制可以流過M2的電流的最大值。設(shè)置DAC為170uA防止電流超過170uA而不管電壓為多少。在這個(gè)配置中，如果電壓高于其必須值，那么利用歐姆定律，V = IR，其中R是皮膚電阻并且I是目標(biāo)電流170uA，電壓可以被限制。M2調(diào)節(jié)電流的最大值來限制其為170uA，允許電壓被調(diào)整。由于功率等于電流乘以電壓，當(dāng)電流固定時(shí)(例如，170 μ A)，只有通過提供電壓的最小值，功率值才能是最小的。通過采用僅使用所需要電壓的最小值可以有助于節(jié)省電池電量。在實(shí)際中，控制和監(jiān)測(cè)電路可以通過調(diào)整電壓來自動(dòng)地根據(jù)需要下降電壓來節(jié)省電池電量。監(jiān)測(cè)M2的柵極以保持飽和，這樣源電壓VHV的值被保持在高于足夠供給達(dá)設(shè)置值(如，170 μ Α)的電流的水平。低于飽和水平，柵極可以供給少于170uA的電流。為了防止低于飽和水平，電壓被允許下降直到達(dá)到一個(gè)極限值，在該極限值M2飽和；一旦達(dá)到這個(gè)閾值，比較器就可以感測(cè)到飽和并調(diào)整電壓回升。這個(gè)反饋(電壓反饋)發(fā)生在M2的柵極(節(jié)流閥)的電平，提供了持續(xù)的反饋回路，在回路中不斷地比較M2的柵極與閾值的值。
[0052]因?yàn)檫@個(gè)反饋回路發(fā)生在節(jié)流閥，而不是例如在陰極(例如，通過監(jiān)測(cè)陰極處的電壓)，故可以實(shí)現(xiàn)額外的好處。監(jiān)測(cè)柵極(M2)處的電壓來控制VHV使得在完全不改變(如，觸摸)陰極的情況下控制上升電壓，例如，保持對(duì)在電氣隔離中的系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和及其控制方面。這允許設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)管理方面與控制方面的分離，防止設(shè)備施加不適當(dāng)?shù)碾娏鲝亩鴮?dǎo)致供給不適當(dāng)?shù)乃幬?。在操作中，可以?dú)立于對(duì)穿過陽極和陰極的電壓和/或電流的控制，執(zhí)行陽極-陰極電壓的自檢測(cè)量，這是因?yàn)殛帢O(和/或陽極)不用于監(jiān)測(cè)。而是，陰極用于供給藥物。
[0053]該配置允許對(duì)電壓的控制來減少功率消耗，和/或監(jiān)測(cè)并且控制電壓而不必在陰極處監(jiān)測(cè)，通過在系統(tǒng)可以滿足安全目的而只在與流經(jīng)陽極、陰極的電流關(guān)聯(lián)的陽極和陰極處進(jìn)行測(cè)量的節(jié)流點(diǎn)處進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使得系統(tǒng)有效率。這樣，陰極不需要到電極(例如陰極)的測(cè)量線的連接。因而電壓的控制獨(dú)立于例如故障檢測(cè)(例如漏電感測(cè))的安全功能。另外，該架構(gòu)將電壓控制機(jī)制與這種故障檢測(cè)機(jī)制分離。故障檢測(cè)機(jī)制可以包括(例如在ASIC內(nèi))模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且該模數(shù)轉(zhuǎn)換器被復(fù)用來測(cè)量在陽極處的電壓、在陰極處的電壓、VHV電壓等。但是，可以調(diào)節(jié)對(duì)來自陰極(例如柵極M2)的電壓和電流的反饋檢測(cè)和控制而不是陰極水平。
[0054]該邏輯分離的優(yōu)點(diǎn)可以包括僅在與是否存在漏電(是否存在安全問題)相關(guān)的陽極和陰極處進(jìn)行測(cè)量。在柵極M2處的測(cè)量可以一直持續(xù)(例如每幾個(gè)時(shí)鐘周期)；在該配置中不必在陰極處測(cè)量，使得陰極通過柵極M2保持與反饋電路隔離。陽極陰極測(cè)量是獨(dú)立的證明沒有電流流經(jīng)。通過以這種方式配置系統(tǒng)，陰極與控制電壓的反饋隔離。隔離允許反饋機(jī)制與供給電流的實(shí)際病人連接分離。這樣，減少電壓對(duì)病人安全的重要性，并且電壓的監(jiān)測(cè)和控制被配置成提供系統(tǒng)和電池電量的效率。電流可以流經(jīng)漏極到晶體管的源極而不需要在陰極和接地之間的其他電路系統(tǒng)，減少通過該其他電流路徑的故障(例如其他電流流動(dòng))的可能性。病人安全甚至可能被電路系統(tǒng)中小的故障嚴(yán)重影響。因此，在一些變形中，系統(tǒng)被限制使得陽極/陰極的僅有的連接是如本文示出和描述的必須存在的連接。
[0055]在一些變形中，本文描述的系統(tǒng)和方法使用柵極(例如晶體管M2)來將例如陽極和陰極的病人連接與來自用于控制所施加的電壓并調(diào)節(jié)病人連接之間的電流的反饋模塊隔離。在這個(gè)例子中，反饋模塊被配置成包括比較器的電路，該比較器比較晶體管上的電壓和閾值電壓。
[0056]在一些變形中，該電路調(diào)節(jié)在病人連接之間的電流，使得其在目標(biāo)電流水平(例如170 μ A)處或目標(biāo)電流水平以下運(yùn)行。當(dāng)電流在170 μ A以上時(shí)該電路可以感測(cè)。
[0057]圖5示意性地示出用于調(diào)節(jié)電傳送給藥系統(tǒng)的跨越病人連接(例如陽極和陰極)的電壓和/或電流的一個(gè)變形。在該例子中，一對(duì)病人連接被配置成接觸病人組織(例如皮膚)來完成病人電路。第一病人連接(在一些配置中是陽極，在其他配置中是陰極)被連接到驅(qū)動(dòng)電壓源。通過開關(guān)或柵極可以調(diào)節(jié)在驅(qū)動(dòng)電壓源和第一病人連接之間的連接，其可以被調(diào)節(jié)或控制(例如通過微控制器)。然后第二病人連接(例如在一些變形中是陰極，在其他變形中是陽極)被串聯(lián)連接到晶體管漏極(或者其他節(jié)流元件)，并且通過該晶體管柵極將用于監(jiān)測(cè)和控制在第一和第二病人連接之間施加的電流和電壓的反饋模塊與第二病人連接隔咼。
[0058]在操作中，通過在第一和第二病人連接之間的皮膚接觸進(jìn)行的連接之后或之前，首先對(duì)第一病人連接(例如陽極)施加電壓。然后電流被提供給第二病人觸點(diǎn)的晶體管漏極下游，并且反饋模塊確定與第一病人觸點(diǎn)和第二病人觸點(diǎn)隔離的晶體管柵極處的電壓。晶體管柵極處的電壓與閾值電壓比較并且該比較被用來調(diào)整在第一病人連接處施加的電壓。在相同的例子中，可以向晶體管提供(例如，通過微控制器)目標(biāo)電流來調(diào)節(jié)在第一病人連接和第二病人連接之間的電流。
[0059]上面描述的恒定的電流供應(yīng)可以被用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給藥劑量，從而甚至在具有可變病人電阻時(shí)也能以低電壓供給目標(biāo)電流(例如給藥電流)。例如，圖3和圖4中示出的電路可以被用來通過在給藥劑量周期(例如10分鐘給藥劑量)上通過供給預(yù)定的170 μ A藥物供給電流來提供藥物劑量。控制圖3和圖4中示出的陽極和陰極的電路包括控制塊，其包含通過開關(guān)SI將升壓變壓器(VHV)的輸出與陽極電極(EL_A)連接的電路系統(tǒng)。10比特DAC被用來將電流輸出配置成與需要的給藥劑量電流成比例的設(shè)置值。DAC驅(qū)動(dòng)AMP1，其通過驅(qū)動(dòng)M2的柵極控制流經(jīng)EL_A和EL_C的電流。M2的源極確定流經(jīng)Rs_的電流，Rs測(cè)使得反饋到AMPl的電壓降低。因?yàn)樵贓L_A和EL_C之間的皮膚電阻變化，因此流經(jīng)R感測(cè)的電流也變化，其觸發(fā)在AMPl的輸出的變化。如果沒有充分的電壓來利用EL_A和EL_C之間的電阻供給編程的電流，那么AMPl會(huì)變飽和。驅(qū)動(dòng)器功能可以被利用來控制和監(jiān)測(cè)該電路的各個(gè)點(diǎn)。
[0060]出于說明和描述的目的已經(jīng)提供了本發(fā)明的特定實(shí)施方式的前述說明。它們不是旨在窮盡本發(fā)明或?qū)⒈景l(fā)明限制到公開的精確形式，而且明顯地，根據(jù)上述教導(dǎo)可以有許多修改和變形。實(shí)施方式被選擇和描述的目的是最好地解釋本發(fā)明的原理和其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠最好地使用本發(fā)明，并且具有各種修改的各個(gè)實(shí)施方式適于構(gòu)思的特定用途。本發(fā)明的范圍旨在通過本文所附的權(quán)利要求及其等效物來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種電傳送給藥系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有恒定的電流供應(yīng)，包括: 電源； 第一病人觸點(diǎn)，其連接到所述電源； 第二病人觸點(diǎn)，其連接到電流控制晶體管；以及 感測(cè)電路，其被配置成測(cè)量在所述晶體管處的電壓，其中，所述感測(cè)電路被配置成提供控制在所述第一病人觸點(diǎn)處的電力的反饋，其中所述第二病人觸點(diǎn)僅通過所述電流控制晶體管連接到所述感測(cè)電路，使得所述第二病人觸點(diǎn)與所述感測(cè)電路電隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電流控制晶體管由從微控制器接收輸入的放大器控制。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述感測(cè)電路被配置成將施加到所述晶體管的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述感測(cè)電路向反饋電路提供輸入。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述反饋電路基于在所述晶體管處的電壓與所述閾值電壓的比較自動(dòng)控制所述電源以維持恒定電流同時(shí)最小化功率消耗。
6.一種電傳送給藥系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有恒定的電流供應(yīng)，包括: 電源； 第一病人觸點(diǎn)，其連接到所述電源； 第二病人觸點(diǎn)，其連接到晶體管； 電流控制反饋電路，其用于當(dāng)閉合在所述第一病人觸點(diǎn)和所述第二病人觸點(diǎn)之間的連接時(shí)，向所述晶體管提供控制信號(hào)，其中所述晶體管連接到所述第二病人觸點(diǎn)；以及 感測(cè)電路，其被配置成當(dāng)閉合所述連接時(shí)測(cè)量在所述晶體管處施加的電壓，其中所述感測(cè)電路被配置成提供控制在所述第一病人觸點(diǎn)處的電力的反饋； 其中所述第二病人觸點(diǎn)僅通過所述晶體管連接到所述電流控制反饋電路和所述感測(cè)電路。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述晶體管包括FET，并且其中所述晶體管的漏極連接所述第二病人觸點(diǎn)且所述控制信號(hào)包括應(yīng)用到所述晶體管的柵極的電壓。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中提供給所述晶體管的所述控制信號(hào)由從微控制器接收輸入的放大器控制。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述反饋電路控制施加到所述電源的電壓。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述反饋電路將所述晶體管的電壓與參考電壓比較。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述反饋電路基于在所述晶體管的柵極電壓和所述參考電壓之間的比較控制所述電源。
12.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述感測(cè)電路通過所述晶體管與所述第一病人觸點(diǎn)和所述第二病人觸點(diǎn)隔離。
13.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述第一病人觸點(diǎn)是陽極并且所述第二病人觸點(diǎn)是陰極。
14.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述反饋電路提供足以供給恒定電流的電源。
15.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述反饋電路提供足以供給大約170μΑ的恒定電流的電源。
16.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中在所述第一病人觸點(diǎn)和所述第二病人觸點(diǎn)之間的連接被配置成通過病人的皮膚閉合。
17.如權(quán)利要求6所述的電路，其中所述晶體管位于所述第二病人觸點(diǎn)和感測(cè)電阻器之間。
18.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述反饋電路包括用于提供恒定電流的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
19.一種用于操作電傳送給藥系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括恒定的電流供應(yīng)，所述方法包括: 利用陽極和陰極接觸病人的皮膚以在所述陽極和所述陰極之間形成連接； 對(duì)所述陽極施加陽極電壓； 向連接到所述陰極的晶體管提供控制信號(hào)； 利用感測(cè)電路檢測(cè)在所述晶體管處的電壓，所述感測(cè)電路被配置成控制在所述陽極處的電力，其中通過所述晶體管將所述陰極與電壓檢測(cè)分離； 比較所述晶體管的電壓與閾值電壓；以及 基于所述晶體管的電壓和所述閾值電壓之間的比較控制施加到所述陽極的所述陽極電壓。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述晶體管是FET并且所述控制信號(hào)包括施加到所述晶體管的柵極的電壓。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述陽極電壓響應(yīng)于輸入而施加到所述陽極。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中施加到所述晶體管的所述控制信號(hào)通過放大器提供給所述晶體管，所述放大器通過所述晶體管與所述陽極和所述陰極分離。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中從所述晶體管提供的電流是恒定電流。
【文檔編號(hào)】A61M37/00GK104487132SQ201380030720
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】布拉德利·E·懷特, 保羅·海特, 約翰·萊姆克, 斯科特·薩特, 科琳娜·X·陳, 布萊恩·W·瑞迪, 詹森·E·多爾蒂 申請(qǐng)人:因克林醫(yī)療公司, 阿爾扎公司