给药管理系统和方法

给药管理系统和方法
【专利摘要】本发明提供了“智能”给药笔的多个实施例，其中包括具有惯性传感器或加速度计的给药笔。本发明还提供了包括与数据管理单元DMU结合的智能药物笔的系统。本发明还描述和示出了针对所述笔和系统的使用的各种示例性方法。
【专利说明】给药管理系统和方法
[0001]本申请为2011年10月27日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201080019286.8，国际申请号为PCT/US2010/022245，发明名称为“DRUGDELIVERY MANAGEMENT SYSTEMS AND METHODS”)的分案申请。
[0002]优先权
本专利申请根据35 USC § 119要求临时专利申请S.N.61/156，386(提交于2009年2月27，名称为“Medical Module for Drug Delivery Pen”，代理人案卷号为 LFS-5196USPSP)、临时专利申请 S.N.61/156，421(提交于 2009 年 2 月 27，名称为“Drug Delivery System”,代理人案卷号为LFS-5196USPSP1)、临时专利申请S.N.61/156,472 (提交于2009年2月 27,名称为“Drug Delivery Management Systems and Methods”，代理人案卷号为LFS-5196USPSP2)、临时专利申请 S.Ν.61/164, 250 (提交于 2009 年 3 月 27，名称为 “DRUGDELIVERY MANAGEMENT SYSTEMS AND METHODS”，代理人案卷号为 LFS-5196USPSP3)的优先权，所有这些专利申请全文以引用方式并入本文。【背景技术】
[0003]据信，全世界有五百万人，或者所有胰岛素使用者中大约56%的人，使用胰岛素笔来注射其胰岛素。相比于注射器和药瓶，胰岛素笔很方便，易于使用，并且是分立的，从而具有改善的产品忠诚度和更好的结果。另外，胰岛素笔减少了医护人员启用胰岛素疗法所需的时间。

【发明内容】

[0004]本发明的实施例解决的关键问题包括:将胰岛素疗法和血糖监测结合在一起成为更集成的治疗/监测系统；简化胰岛素启用和强化方案；在糖尿病管理中集中血糖值；提供具有改善的结果和较低成本的糖尿病系统解决方案。通过自动将递送剂量传送给数据管理单元，记录胰岛素递送的量和时间，并且显示患者血糖和胰岛素给药历史概要，本发明的实施例帮助患者和医护人员掌握胰岛素疗法。本发明的实施例确认患者是否已经服药，追踪胰岛素递送的时间和量，并且不再需要保留人工日志。本发明的实施例帮助医护人员追踪患者的顺从性。
[0005]本发明的实施例不仅将有利于糖尿病的管理，本发明及其实施例还将适用于需要向患者递送药物的任何领域。例如，在疼痛管理或关节炎管理、焦虑症或癫痫管理(例如，安定)等领域。
[0006]根据上述内容并根据本发明的一方面，提供了一种给药笔。所述给药笔包括笔外壳、微处理器和惯性传感器或加速度计。所述笔外壳沿着纵向轴线从第一末端延伸到第二末端。所述外壳包封结合于药筒的柱塞杆的至少一部分，所述药筒设置在所述第一末端和第二末端之一附近。所述药筒包含置于其中的一定体积的一种或多种药物。所述微处理器设置在所述外壳中并可操作地连接于电源和存储器。所述惯性传感器连接于所述外壳并与所述微处理器电子通信，使得所述微处理器能够根据所述惯性传感器的输出信号确定所述外壳是否已沿着所述纵向轴线来回晃动预定次数以混合置于药筒中的一种或多种药物，或者确定在预排气位置包括所述药筒的所述笔外壳是否被取向为药筒位于最顶部位置并且笔外壳基本相对于地面垂直。[0007]在另一方面,提供了一种给药笔,其包括外壳、药筒、柱塞杆、剂量选择器、微处理器和瞬时开关。所述笔外壳沿着纵向轴线从第一末端延伸到第二末端。所述外壳结合于设置在所述第一末端和第二末端之一附近的药筒。所述药筒包含置于其中的一定体积的一种或多种药物。所述柱塞杆有至少一部分设置在所述外壳内，并且所述柱塞杆的至少一部分结合于所述药筒。所述剂量选择器装在所述外壳上并结合于所述柱塞杆。所述微处理器设置在所述外壳中并可操作地连接于电源和存储器。所述瞬时开关结合于所述柱塞杆并且电连接于所述微处理器，使得用于给药的所述柱塞杆的动作导致开关被启动，使所述微处理器能够检测所述柱塞的动作。
[0008]在另一方面，提供了一种包括数据管理单元和给药笔的糖尿病管理系统。所述数据管理单元包括存储器、处理器、显示器和收发器。所述给药笔包括笔外壳、药筒、存储器、处理器和惯性传感器。所述笔外壳沿着纵向轴线从第一末端延伸到第二末端。所述外壳结合于设置在所述第一末端和第二末端之一附近的药筒。所述处理器连接于所述存储器。惯性传感器连接于所述外壳并与所述处理器通信，以便于确定所述外壳是否已沿着所述纵向轴线来回晃动预定次数以混合置于药筒中的一种或多种药物，或者确定在预排气位置包括所述药筒的所述笔外壳是否被取向为药筒位于最顶部位置并且笔外壳基本相对于地面垂直。
[0009]在另一方面，提供了一种给药笔，其包括笔外壳、药筒、微处理器和射频识别标签。所述笔外壳沿着纵向轴线从第一末端延伸到第二末端。所述外壳结合于设置在所述第一末端和第二末端之一附近的药筒。所述药筒包含置于其中的一定体积的一种或多种药物。所述微处理器设置在所述外壳中并可操作地连接于电源和存储器。所述射频识别标签结合于所述药筒并被构造为储存选自包括药筒中的药物类型、药筒中的药物体积、有效期、生产日期、批号、制造商标识符或它们的组合的组中的信息。
[0010]在另一方面，提供了一种包括数据管理单元和给药笔的糖尿病管理系统。所述数据管理单元包括:存储器；连接于所述存储器的处理器；连接于所述处理器的显示器；接收和发送数据的收发器；和射频识别读写器。所述给药笔包括笔外壳、药筒、存储器、处理器和RFID标签。所述外壳沿着纵向轴线从第一末端延伸到第二末端,所述外壳结合于设置在所述第一末端和第二末端之一附近的药筒。所述笔外壳具有结合于所述柱塞杆的剂量指不窗口和剂量选择器。所述处理器连接于所述存储器。所述射频识别标签贴附在所述药筒上并被构造成可储存数据，所述数据选自包括下列诸项的组:药筒中的药物类型、药筒中的药物体积、有效期、生产日期、批号、制造商标识符或它们的组合。
[0011]在另一方面，提供了一种利用血糖仪和给药笔管理使用者的糖尿病的方法。所述血糖仪具有微处理器、存储器、显示器和数据的无线收发器。所述给药笔具有从第一末端延伸至第二末端的笔外壳，所述外壳的第一末端包封结合于药筒的柱塞，所述药筒设置在所述外壳的第二末端附近。所述笔外壳的所述第一末端具有结合于所述柱塞的剂量指示窗口和剂量选择器。所述笔还包括设置在所述外壳中的处理单元和收发器。所述方法可通过如下步骤实现:根据使用者的治疗需求将治疗给药方案下载到血糖仪的控制器中，所述给药方案包括为至少一种药剂类型、剂量所特有的方案信息以及至少根据使用者的血糖水平按所述剂量给药的时间表；在血糖仪的控制器中存储多个测得的使用者的生理流体中的血糖水平；基于所述多个测得的血糖水平显示推荐药物剂量；确定所述给药笔是否被预排气；通过柱塞相对于药筒的动作将推荐剂量递送给使用者；测量递送给使用者的药物的实际剂量；以及使用通信模块的存储器存储关于所述药物的实际剂量的数据；经所述通信模块的收发器将所述数据发送给血糖仪；以及显示关于对治疗给药方案的顺从性的信息。
[0012]在结合首先简要描述的附图参照下面对于本发明实施例的更详细描述的情况下，这些以及其他的实施例、特征和优点将变得显而易见。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]并入本文中并且构成本说明书一部分的附图示意性地示出了本发明的优选示例性实施例，并且与上面所给出的概述和下面所给出的详细描述一起用于解释本发明的特征(其中相似的标号表示相似元件)，其中:
图1示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、包括第一类型的给药笔和多个数据管理单元的系统。
[0014]图2示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、被构造为与图1的给药笔配合的顶盖的透视图。
[0015]图3示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、图1中的给药笔的简化的局部剖视图。
[0016]图4示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、图1的给药笔的电子元件的示意图。注意:图4中标示的是“Momentary Switch”(瞬时开关)而不是“Momentswitch”(力矩开关)。
[0017]图5示出根据本文描述并示出的示例性实施例的、图1的给药笔的电路板的透视图。
[0018]图6示出根据本文描述并示出的示例性实施例的、第二类型的给药笔的剖视图。
[0019]图7示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、图6的给药笔的电子组件的首1J视图。
[0020]图8示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、图6的给药笔的电子组件的透视图。
[0021]图9示出根据本文描述并示出的示例性实施例的、第三类型的给药笔的剖视图。
[0022]图10示出根据本文描述并示出的示例性实施例的、第四类型的给药笔的侧视图。
[0023]图11示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、图10的给药笔的药筒夹持器的剖视图。
[0024]图12示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、图10的给药笔的电子元件的示意图。
[0025]图13示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、图1的血糖仪的电路板的顶部。
[0026]图14示出了根据本文描述并示出的示例性实施例的、图1的血糖仪的电路板的底部。【具体实施方式】
[0027]以下详细说明应当结合附图来阅读，其中不同附图中的相同元件使用相同编号。附图(未必按比例绘制)示出所选择的实施例，并不旨在限制本发明的范围。详细说明以举例的方式而不是限制性方式示出本发明的原理。此描述明确地使本领域的技术人员能够制备和使用本发明，并且描述了本发明的若干实施例、改型、变型、替代和用途，包括目前据信是实施本发明的最佳模式。
[0028]第一类型的给药笔
图1示出了包括给药笔100的糖尿病管理系统，所述给药笔被构造成可与诸如例如血糖仪300、移动电话700、个人计算机800 (包括移动计算机)或网络服务器900之类的数据管理单元即DMU无线通信，或通过本文描述的示例性数据管理单元装置的组合无线通信。如本文所用，缩写符“DMU”可分别表示独立单元300、700、800或900或者代表在疾病管理系统中共同使用的所有数据管理单元(300、700、800、900 )。
[0029]给药笔100可具有沿着纵向轴线LI从第一末端112延伸至第二末端113的大致管状的笔外壳，如图1所示。所述外壳的第一末端112可包封或连接于被构造成可容纳例如胰岛素或其它药物的药物153的药筒150 (图3)。
[0030]如图3中所示，药筒150的一端可通过活塞152密封，其中活塞152的运动导致药物153的分配。针部102被构造成可夹持针107，从而使用者可用给药笔100注射胰岛素。所述笔的第二末端113可具有可操作地结合于活塞152的旋钮104(图3)。剂量显示器106可在例如打印显示或液晶显示(IXD)的显示屏上输出分配的流体量,如图1和图3中所示。[0031 ] 给药笔100可包括从药筒150分配受控的流体体积的机构。旋钮104沿着顺时针或逆时针方向的旋转可导致旋钮104相对于笔外壳向内缩进和向外伸出。这种旋转可控制为使用者所选定的量的药物153 或生物有效(bio-effective)流体通过活塞杆154的运动被分配。旋钮104沿着轴线LI的按下可引起选定量的流体或药物153经由活塞杆154和活塞152分配。
[0032]笔100可包括剂量传感器，其用于监测旋钮104向内和向外的运动，以监测给药笔的动作。剂量传感器可为可测量活塞杆154沿着轴线LI的直线或旋转运动的任何合适的传感器。传感器优选为线性电位器，用于测量旋钮104沿着轴线LI的位置，以确定使用者所注射的药剂量。传感器电连接于模数转换器，模数转换器结合于微处理器电路板以提供关于旋钮104或活塞杆的位置的数据。可用于示例性实施例的其它传感器包括旋转电位器、线性或旋转编码器、电容式传感器、光学位移传感器、磁性位移传感器或它们的组合和等同物。
[0033]再参照图3，给药笔100包括棘轮156、活塞杆154、螺母160、活塞152和药筒夹持器151。药筒夹持器151可被构造为可夹持药筒150，其中药筒可容纳一种或多种药物，例如胰岛素和生物有效试剂。药筒150可包括被构造成可夹持针(在图3中未示出针)的间隔件(septum) 158。活塞杆154可被构造为具有非圆形横截面和通过棘轮156导引的螺纹外表面。当建立剂量时，棘轮156和活塞杆154被作用，以使得活塞杆154移动活塞152。活塞152的运动导致药物153从笔100中分配。活塞杆154可被构造成可沿着给药笔100的轴线LI移动，但是不能沿着所述纵向轴线旋转。螺母160可包括监测所注射剂量大小的传感器。螺母160可沿着所述纵向轴线旋转，但是不能沿着所述轴线移动。螺母160可具有形成为与活塞杆154的外螺纹相啮合的内螺纹。螺母160和活塞杆154可被构造为使得活塞杆154的轴向运动是单向的，以分配胰岛素。通常，在药物注射期间的活塞杆154的旋转运动可如美国专利N0.6，235，004中所述的那样实现，所述专利以引用的方式并入本文，并包括在本文附录中。
[0034]参照图3，药筒保持器151可具有嵌入或固定到所述药筒保持器151或甚至药筒150上的合适的标识物155。在一个实施例中，所述标识物155可为射频识别(RFID)标签，其经编程以存储例如关于药筒150中的药物或生物活性流体153的信息、制造日期、制造商名称、有效期、批次标识符、校准数据、定制标识符等等。在标识物155采取RFID形式的情况下，RFID读写器157可用于读取存储在RFID 155中的信息。RFID读写器157可结合在给药笔自身的电路板178的处理器170上。在另一个实施例中，RFID读写器157可结合于DMU的处理器。作为另外一种选择，RFID读写器157可被用于笔和DMU这二者中。
[0035]给药笔100被构造成可结合于顶盖108，如图2和图3所示。顶盖108可包括显示器Iio和对应的开关164。顶盖108可覆盖针部102，以防止针和间隔件被污染，并防止针的意外戳刺。图3示出了与顶盖108配合的给药笔100的局部剖视图。当顶盖108与笔100配合或从笔上取下时，对应的开关164可与笔100上的电开关162相互作用以使得微处理器可辨认给药笔动作的开始和结束。[0036]图4示出了可被包括在电路板178上的电子元件,诸如电池165、传感器174、启动开关166、瞬时微开关167、存储器168、专用集成电路(ASIC) 170、输入/输出端口 172、时钟180和加速度计176。作为另外一种选择，电路板178可用柔性电路替代。启动开关166可用于让电池165供电给ASIC 170。ASIC 170可连接至电池165、存储器168、输入/输出端口 172、传感器174和加速度计176。传感器174可被构造成可检测剂量的射出量，其与ASIC 170通信。传感器174的一部分可具有三指144的形式，其可测量旋钮104的旋转运动。射出剂量的信息可由ASIC170被保存到存储器168中。输入/输出端口 172可被构造为与诸如蜂窝电话、个人计算机或血糖仪之类的外部装置进行数据通信。作为另外一种选择，输入/输出端口 172可采用无线收发器的形式，以与诸如蜂窝电话、个人计算机或血糖仪之类的外部装置无线地进行数据通信。电路板178上可装有加速度计176，以测量笔100的运动和取向。加速度计176被构造成可确定给药笔100是否已被适当地预排气，各型胰岛素是否已在给药笔100中适当地混合，或者给药笔100是否应脱离休眠模式。图5示出了具有图4中描述的元件的示例性电路板178，其中所述电路板178可设置在笔100的外壳中。
[0037]可设置在电路板178上的其它电路元件(由于附图中的元件的布置而未示出)可包括模数转换器、扬声器、显示器、显示器驱动器、用户接口驱动器、与数据管理单元DMU的无线模块通信的发送器、接收器或发送器-接收器(例如，使用红外线、射频或光波的无线收发器)形式的无线模块以及用于发送和接收无线信号的天线，作为实例，所述电路元件处理来自传感器的输入，打开和关闭设备，使设备处于休眠模式，唤醒设备，调控来自电池的功率，以及将信息存储到存储器中和从存储器中检索信息。
[0038]在一个实施例中，数据管理单元DMU采用血糖仪300的形式，其可包括外壳311、用户界面按钮(316、318和320)、显示器314、测试条端口连接器322和数据端口 313，如图1、13和14所示。用户界面按钮(316、318和320)可被配置成便于数据输入、菜单导航以及命令执行。数据可包括代表分析物浓度的值和/或与个体的日常生活方式有关的信息。与日常生活方式有关的信息可包括个体摄入的食物、使用的药、健康检查发生率和一般的健康条件以及运动水平。具体地讲，用户界面按钮(316、318和320)包括第一用户界面按钮316、第二用户界面按钮318和第三用户界面按钮320。
[0039]血糖仪300的电子元件可设置在外壳311内的电路板302上。图13和图14示出了设置在电路板302的顶部表面和底部表面上的电子元件。在顶部表面上，电子元件包括测试条端口连接器322、运算放大器电路335、微控制器338、显示器连接器314a、非易失性存储器340、时钟342和第一无线模块346。在底部表面上，电子元件包括电池连接器344a和数据端口 313。微控制器338可电连接于测试条端口连接器322、运算放大器电路335、第一无线模块346、显示器314、非易失性存储器340、时钟342、电源344、数据端口 313和用户界面按钮(316、318和320)。
[0040]运算放大器电路335可为两个或更多个运算放大器，其配置成可提供稳压器功能和电流测量功能中的一部分。稳压器功能会是指将测试电压施加于测试条的至少两个电极之间。电流功能会是指测量由施加的测试电压所得的测试电流。电流测量可以用电流-电压转换器来进行。微控制器338可为混合信号微处理器(MSP)的形式，例如为TexasInstrument MSP430。MSP430可配置成也执行稳压器功能和电流测量功能中的一部分。另外，MSP430还可包括易失性和非易失性存储器。在另一个实施例中，电子元件中的许多可按照专用集成电路(ASIC)的形式与微控制器一体化。
[0041]测试条端口连接器322可配置成与测试条形成电连接。显示器连接器314a可构造为附接于显示器314。显示器314可以为液晶显示器的形式，以报告所测量的葡萄糖水平，并且便于输入涉及生活方式的信息。数据端口 313能接纳附接于连接引线上的合适的连接器，从而允许血糖仪300连接于外部设备(例如个人计算机)。数据端口 313可为任何便于数据传输的端口，例如为串行、USB或并行端口。时钟342可用来测量时间并且为振荡晶体的形式。电池连接器344a可被构造为可电连接于电池形式的电源(未示出)。
[0042]在一个实施例中，测试条324可为电化学葡萄糖测试条的形式。测试条324可包括一个或多个工作电极和一个对电极。测试条324也可包括多个电接触垫,其中每一个电极可与至少一个电接触垫电连通。测试条端口连接器322可被构造成与电接触垫电接合，并形成与电极的电连通。测试条324可包括设置在至少一个电极上的试剂层。试剂层可包括酶和介体。适用于试剂层的示例性酶包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶(具有吡咯喹啉醌辅因子“PQQ”)和葡萄糖脱氢酶(具有黄素腺嘌呤二核苷酸辅因子“FAD”)。适用于试剂层的示例性介体包括铁氰化物，铁氰化物在这种情况下为氧化形式。试剂层可配置成物理地将葡萄糖转化成酶的副产物，并且在此过程中产生一定量的还原介体(如铁氰化物)，还原介体与葡萄糖浓度成正比。然后，工作电极能够以电流的形式测定还原介体的浓度。继而，血糖仪300可将电流强度转化成葡萄糖浓度。
[0043]凭借本文示例性描述的构造， 申请人:现在能够提供用于确定剂量递送事件和此类剂量递送或注射事件的持续时间中的一者或两者之间的差异的装置。具体地讲，当使用者仅旋转旋钮104以使旋钮104沿 着纵向轴线运动时，给药笔不测剂量事件的发生。除了确定正进行剂量选择之外，不在处理器电路板的存储器中进行关于剂量递送的记录。仅当旋钮104完全按下时，给药笔中结合于旋钮104的瞬时开关可被激活，触发发生剂量递送的确定。在一个实施例中，电子器件可被构造成在旋钮104被按下之前进入“休眠”模式，这可降低模块的功耗。在另一个实施例中，电子器件可被构造成在惯性传感器确定给药笔有动作之前进入“休眠”模式。如本文所用，“休眠”模式是模块的所有功能处于最小或事实上零功耗的一种模式，但是在将给药笔脱离休眠模式时无需系统启动。
[0044]应该指出的是，瞬时微动开关(例如，开关167)的使用还允许追踪注射开始点和注射结束点，即使使用者没有将旋钮一直按到零剂量位置或初始剂量位置，也可计算注射体积。尽管对于何时作了剂量递送的确定能力对于使用者管理糖尿病是有价值的，但是 申请人:认为，对于这种剂量递送的持续时间的确定及确认能力是糖尿病管理领域中的一个进步。换句话讲，瞬时开关的按下、柱塞运动的检测、实际注射的检测和剂量传感器对递送量的确定的组合使用，为对递送到使用者的实际剂量的确认创造了条件(注意注射的速率随使用者按压按钮的力度变化)，这种确认可用于以后对于顺从性疗法的分析。因此，当患者依照医护人员开出的方案注射胰岛素时，如果该患者没有递送处方的完整剂量，则该患者可能不是完全顺从的，递送处方的完整剂量一般要求将旋钮104完全按下四(4)至十(10)秒钟。通过在处理器电路板的存储器中记录剂量、时间和持续时间，以显示在其模块上、数据管理单元DMU上或甚至转移和显示在医护人员的计算机上，医护人员能够在观看数据之后(或甚至实时地)采取步骤，以确保完全顺从医嘱方案。在优选实施例中，可在数据管理单元(在一个实施例中包括血糖仪)上就正确的笔使用方法显示对患者的警告或提醒作为消息。在一个可选方式中，医护人员或自动检测服务可通过电子邮件、文本消息或甚至呼叫使用者的移动电话或计算机为使用者发送警告。
[0045]第二类型的给药笔
图6示出了第二类型的给药笔200的剖视图，其包括针203、药筒夹持器251、药筒250、活塞252和活塞杆254、旋钮204和显示窗206。旋钮204可旋转以调整到预定胰岛素剂量。显示窗106可示出预定量(即剂量大小)。旋钮204的旋转机械地影响当胰岛素给药时活塞252和活塞杆254可移动的行程。旋钮204还可沿着轴向推进以使得胰岛素从药筒250中被分配。与先前实施例相似，药筒250设有已用数据编写的RFID 256。存储在RFID 256中的数据可用RFID读写器257读取，读写器设置在电路板278上以可操作地连接于给药笔的处理器。给药笔200的说明可见于美国授权前公布N0.2007/0021715，该专利据此全文以引用方式并入，在本文附录中提供一个副本。
[0046]与笔100相似，笔200也包括用于监测笔的使用的电子组件，如图7中所示。图8示出了电子组件的分解透视图，所述电子组件包括托座286、电池接触器284、电池264、电路板278、LED 282、微处理器290、加速度计或惯性传感器276和连接于处理器290的瞬时开关267。当旋钮204沿着轴向被按压时，瞬时微动开关267可被启动。托座286可用作收容电池264和电路板278的框架。电路板278可夹在电池264和瞬时微动开关267之间。多个电子元件可被安装到电路板278，诸如LED 282、瞬时微动开关267和微处理器290，如图8所示。应注意到，电路板278被取向为与开关呈叠置关系，并且电池使笔外壳沿着纵向轴线大致对称。可安装到电路板278上的其它元件有无线收发器、时钟、存储器、传感器和加速度计276。
[0047]第三类型的给药笔图9示出了具有不对称外壳的第三类型的给药笔500的剖视图。笔500具有大致圆柱形的外壳，其壳体522容纳用于测量笔的动作的传感器和电子元件。笔500包括可沿着笔的纵向轴线LI旋转的旋钮504。旋钮504的旋转可用来设定胰岛素的剂量大小，其示于显示窗506中。将旋钮504向下压入笔外壳导致套管592相对于外壳运动,这继而又导致胰岛素的分配和瞬时微动开关567的启动。壳体522被构造成可容纳电路板578。壳体522可包括三个壁表面，它们与笔外壳的外表面一起形成对某些元件的包封。多个电子元件可被安装到电路板578上，例如传感器520和微处理器590，如图9所示。可安装到电路板578上的其它元件包括无线收发器、时钟、存储器和加速度计276。传感器520可包括多个激光检测器，如激光检测器520a、520b和520c。激光检测器可测量对应于用旋钮504调节的预定剂量大小的外形区域594的反射光。与先前实施例类似，药筒(为了简明未示出)连接于笔外壳，并设有FRID标签以用笔或DMU进行数据收集。笔500的说明可见于美国授权前公布N0.2006/0224123，该专利据此全文以引用方式并入，在本文附录中提供一个副本 。
[0048]第四类型的给药笔
图10示出了包括沿着纵向轴线LI延伸的外壳402的第四类型的给药笔400的侧视图。外壳402可具有针403、药筒夹持器451、显示窗406和旋钮404。图11示出了药筒夹持器451的侧面剖视图，其包括间隔件458、筒体412、药筒450、活塞452和活塞杆454。沿着纵向轴线LI旋转旋钮404可让使用者设定剂量大小。沿着纵向轴线按下旋钮404使微动开关467启动，并且同时使活塞452移动，这继而又导致经由针403施用胰岛素。图12示出了可容纳在笔400的外壳中的电子元件的示意简图。所述电子元件包括加速度计476、显示器406、无线收发器472、微控制器470、自动容器辨认器(automatic container recognizer)453和可调剂量识别器(doseable quantity identifier) 455。自动容器辨认器453可用于认出插入笔中的容器的特性，并将信息输入到微控制器470。自动容器辨认器453可采取光传感器、电传感器或机械传感器的形式，以认出药筒450上的对应标记。可调剂量识别器455可用于识别通过使用者通过旋转旋钮404设置的剂量大小，然后将信息输入到微控制器470。
[0049]示例件实施例的操作
本文描述的系统可为糖尿病患者提供临床上的有益效果。在一个实例中，医护人员(“HCP”)可在DMU 300中设置治疗方案，其方法是:通过输入密码登录HCP选择菜单，或者为了更高的安全性，通过使用加密安全密钥，例如USB安全PKI标记(token)。作为另外一种选择，登录过程可通过固定远程终端或移动电话700、计算机800或网络服务器中心900执行，并远程地执行菜单选择。一经成功登录，医护人员就可以选择多个治疗方案中之一，例如“长效”方案、“混合”方案或每日多次注射(“MDI”)方案。
[0050]当所选方案为长效方案时，医护人员会选择使用者的体重范围，并确认:在空腹后进行优选血糖测试并且胰岛素在睡眠时递送到使用者体内的情况下，初始剂量和最大剂量正确。随后，通过线缆或通过短途或长途无线连接将方案传输到使用者的DMU 300。
[0051]当选择的方案为混合方案时，医护人员会选择固定时间段内的胰岛素递送频率。这里，医护人员会需要确认胰岛素疗法为在固定的持续时间内使用所选频率，但在一天内的指定时间进行。随后，通过线缆或通过短途或长途无线连接将方案传输到使用者的DMU300。[0052]在选择的方案为MDI方案的情况下，医护人员可能会选择使用者在一天内的最大一餐，并确认为了在规定的每日事件上快速生效并在一个不同的每日事件上快速生效的所需剂量的服法。随后，通过线缆或通过短途或长途无线连接将方案传输到使用者的DMU300。
[0053]在DMU 300上，其医护人员已经选择长效方案的使用者会看到一系列交互屏幕画面。DMU 300的处理器会生成欢迎消息和与方案相符的提醒，所述方案已从医护人员的计算机800或网络服务器中心900传输到存储器。这时，使用者应当用测试条324在分析物测试仪上进行血糖测试，在这种情况下，所述分析物测试仪是DMU 300。一经分析，被分析物测试装置就会在显示屏幕314上输出所测量的血糖浓度。然后，处理器会在显示器314中生成消息，指示满足使用者的生理需求所需剂量。在这一阶段给使用者提供的选项，是选择关于何时服用所需剂量的治疗剂的提醒。此时，最好将“提醒被激活”作为默认选项。在使用者选项中，可以生成各种屏幕画面，以提供对血糖测试、趋势、治疗剂类型和剂量的汇总。在一个实例中，可显示治疗剂及特定时间和日期服用的治疗剂类型的汇总。
[0054]在DMU 300上，其医护人员已经选择混合方案的使用者将看见一系列交互显示消息。在一个消息中，处理器1706会生成欢迎消息和与方案相符的提醒，所述方案已从医护人员的计算机800或网络服务器中心900传输到血糖仪300的存储器。这时，使用者应当用测试条324在分析物测试仪上进行血糖测试，在这种情况下，所述分析物测试仪是DMU300。一经分析，所述装置就会在显示器314上输出所测的血糖浓度。然后，处理器会在显示器314中生成消息，指示满足使用者生理需求的所需剂量。这里，为使用者提供的选项是选择关于何时服用所需剂量的治疗剂的提醒。这时，最好将“提醒被激活”作为默认选项。使用者可以随意选择生成各种屏幕画面，以提供对血糖测试、趋势、治疗剂类型和剂量的汇总。在一个实例中，可提供治疗剂及特定时间和日期服用的治疗剂类型的汇总。
[0055]在DMU 300上，其医护人员已经选择MDI方案的使用者会看到一系列交互显示屏幕。在一个屏幕画面中，血糖仪300 的处理器会生成欢迎消息和与方案相符的提醒，所述方案已从医护人员的计算机800或网络服务器中心900传输到血糖仪300的存储器。这时，使用者应当用测试条324在合适分析物测试仪进行血糖测试，在这种情况下，所述分析物测试仪可以是DMU 300。一经分析，所述装置就会在显示屏314上输出所测的血糖浓度。然后，处理器会生成消息，指示满足使用者生理需求的所需剂量。这时给使用者提供的选项是选择关于何时服用所需剂量的治疗剂的提醒。此时，最好将“提醒被激活”作为默认选项。在使用者选项中，可以生成各种屏幕画面，以提供对血糖测试、趋势、治疗剂类型和剂量的汇总。在一个实例中，可提供治疗剂及特定时间和日期服用的治疗剂类型的汇总。
[0056]为了确保使用者遵从治疗方案，可将DMU 300与给药笔结合使用来确保使用者遵从治疗方案，并根据餐前血糖测量值提醒使用者所需治疗剂量或在指定时间提示使用者递送使用者所需剂量。作为提示或提醒的一部分，给药笔或DMU中的RFID读写器可查询嵌入在药筒中的RFID标签以确定相关信息，例如药筒中的药物类型、药筒中的药物体积、有效期、生产日期、制造商标识符等等。从RFID标签收集的信息随后被与方案对照，以确保医护人员开出的药物或生物制剂与患者所用的相符合。然后，从RFID标签收集到RFID读写器的数据被记录在给药笔的存储器或DMU中。在例如药筒的RFID标签标识的药物不是装载到DMU中的医护人员开出的正确药物的信息失配的事件中，可提供提示(例如，警告、信号或甚至通过移动电话信号发送到医护人员的提示)以确保患者或使用者的安全性。一旦DMU通过RFID标签和读写器确定药筒内是DMU中保存的方案中的医护人员开出的正确药物，DMU300就可被用来检测给药笔的启动，启动的方法是通过去除顶盖、通过加速度计测到的给药笔运动以及旋钮的转动或旋钮的推动。通过发送至DMU 300的无线信号检测到给药笔启动或治疗剂实际递送动作时，可在DMU 300 (或移动电话700、计算机800和网络服务器中心900)上提供消息以指示治疗剂的给药剂量和时间。应该指出的是，虽然在优选实施例中利用具有天线和RFID读写器的微芯片形式的RFID标签，但是可利用附着到药筒的能够存储数据并且足够小的任何合适的微装置来替代RFID标签。同样，可使用可用于远程访问存储介质中的信息的任何无线轮询装置来替代RFID读写器。
[0057]确保正确开出或推荐药物或药筒的另一方法可如下执行:编程DMU以在DMU或给药笔启动时在DMU屏幕画面上设置检查药筒中的胰岛素类型的提醒，如果出现失配，则输入正确的胰岛素类型(速效胰岛素、长效胰岛素或混合胰岛素)并针对速效胰岛素在DMU上设置安全检测功能，例如诸如通过将最大剂量设置为30U或更小。万一使用者意外地注射多于最大剂量的胰岛素，DMU将提醒使用者采取行动以最小化过量注射的作用，例如，建议测量血糖并吃一些食物来抵消胰岛素的作用。
[0058]为了按上述方法使用给药笔，使用者可转动旋钮调节注射的剂量。选择的剂量在笔的剂量指示窗口中显现。随着旋钮旋转，其相对于笔外壳向外伸出或向内缩进。将被注射的胰岛素的量，与剂量传感器所测量的旋钮外伸的量成比例。该信息随后可被保存在笔的存储器中或传输给DMU，以确保已遵从了正确剂量。如果根据使用者的历史记录所选择的剂量不安全，可在笔或DMU中发出警笛声。在所选择剂量可能造成危险或者被注射错误类型药物的情况下，可向DMU发送告警，DMU可将该告警转送给医护人员或看护人(例如，父母、教师、护士、监护人等)，以立即随访该使用者。
[0059]可将合适的针(例如，203)附接至胰岛素药筒250。在注射之前，使用者通过在将针插入皮下之前挤出小剂量(通常为2个单位)来对给药笔预排气(prime)。对给药笔进行预排气可消除气泡。预排气(有时也称为测试注射)的目的在于从药筒和针中移除气泡，其会减少注射的体积。未能去除气泡失败会导致给药笔递送的剂量不正确，当将小剂量递送给例如孩子时，这是尤其严重的。在预排气过程中，给药笔应当基本竖直地保持，以使得药筒和针相对于地面G(图1)基本处于最顶部，从而气泡上升到药筒的顶部(最靠近针的端部)并可通过预排气的剂量排出。如果使用者看到一滴胰岛素出现在针顶端，则预排气成功。如果使用者没有看到一滴胰岛素，则重复预排气步骤。惯性传感器设置在笔外壳中或者位于处理器电路板上，以检测在预排气期间给药笔是否保持垂直，可将该信息无线发送至数据管理单元。低成本微机电系统(MEMS)惯性传感器芯片来源广泛，精确、成本低，且尺寸小。优选的惯性传感器可包括Analog Devices的型号为ADXL322的加速度计(可得自http://www.analog, com/en/mems-and-sensors/imems-accelerometers/ADXL322/products/product.html#pricinR)0给药笔可通过两种示例性技术来区分预排气和注射:(I)可经由设置在笔外壳中的惯性或加速度传感器来确定给药笔是否保持针头朝上，通过笔绕与纵向轴线LI正交的轴线的旋转和加速度来确定笔是否处于预排气阶段；(2)可用软件来确定在一个或多个约为2个单位的小剂量之后是否跟随着较大剂量。例如，重力或惯性传感器可用于确定当旋钮被按下时装置是否朝上，这表明是预排气挤出，因为在排出气泡时装置保持在倒置位置。所述给药笔能够区分预排气注射与确实给药。例如，预排气挤出量通常为两个单位或更少，从而与更大的注射挤出量相区分，并且预排气挤出通常将跟随着注射挤出，这一模式可通过软件来区分。类似地，能够区分剂量大小调节(其中使用者将标度盘向后和/或向前转动以调到特定剂量)与由于使用者注射针剂而导致的标度盘位置的移动是有用的。这也可由微控制器经由剂量传感器来检测，因为向使用者体内的注射结束时标度盘应该返回到初始位置或原位，而调节标度盘以修改剂量通常发生在标度盘被设定在较大剂量时，且并非以旋钮的初始位置或原位结束。这也可通过瞬时开关来检测，该开关只是为了注射而按下，不用于剂量调整。数据管理单元可提醒使用者在预排气时保持给药笔垂直，如果他们没有这样做的话。另外，如果使用者完全跳过预排气步骤，这可从笔的微处理器和加速度计所收集的信息明显看出，并可由给药笔或数据管理单元给予使用者以视觉或听觉警告、提醒和/或指令。[0060]惯性传感器还用于确定使用者在注射胰岛素之前是否执行正确的混合方法，这是给药笔使用中的另一错误来源。一些类型的胰岛素必须在使用之前混合，例如70/30预混胰岛素。混合通常涉及将给药笔直上直下晃动十次，该动作可由惯性传感器(位于笔外壳上或笔外壳内)容易地检测。如果患者使用的是需要在使用之前混合的胰岛素，则可在数据管理单元上显示消息，以提醒患者如何混合其胰岛素。如本文所用，术语“惯性传感器”是可说明地球的重力效果的传感器，从而可确定惯性传感器相对于地球的取向。同样，术语“加速度计”旨在包括可使用这种加速度传感器来确定传感器相对于地球的取向的加速度计或3轴加速度计。
[0061]在一些情况下，DMU可要求使用者确认剂量是预排气剂量还是注射剂量。在一个实施例中，当使用者拿起装置时，如果装置处于休眠模式，则惯性传感器还可用于唤醒装置。在血糖仪(未示出)上的给药历史菜单中，使用者可在预排气和注射之间切换条目。例如，血糖仪可通过用符号(例如)指示哪些注射剂量前面有预排气剂量来显示预排气剂量。 申请人:相信，这允许在血糖仪的一个屏幕上显示尽可能多的信息，而非在一个列表中一起显示所有的预排气和注射剂量而使使用者混乱。
[0062]本文描述的笔包含电子器件并用电池供电。 申请人:认为电池必须尽可能小，以使得笔比较小，从而不会令患者畏惧，且便于携带，并能够分离地使用。然而，如果电池太小，则它将需要频繁地充电，这对使用者造成麻烦，并且在一些情况下可导致误给药。因此，有效的是利用低功率电子器件(注意，可用低功率MEMS惯性传感器)，并且当装置没有在使用时使电子器件处于“休眠”模式以节约功率。笔外壳上的惯性传感器、启动开关或电阻开关或笔顶盖上的微动开关可用于将笔从休眠模式唤醒。惯性传感器可检测当笔被拾取和/或搬动时，并可触发电子器件苏醒。利用该方法，当笔被拾取时显示器可被立即打开，并且使用者无需等待剂量标度盘被旋转。
[0063]在调到期望剂量之后，通过将针插入皮肤并且(通过使用者的拇指)完全按下旋钮来执行注射。一旦旋钮被完全按下，必须保持一段预定时间以使所选剂量被完全注射。如本文所用，瞬时开关和处理器应当能够确定剂量注射事件和其持续过程。然后，给药笔将这样的事件和该事件的持续时间记入其存储器。使用者可执行这一系列动作，直到药筒排空。假设给药笔是可复用的笔，则可丢弃空药筒并换上附接于该可复用笔的致动部分的新药筒。[0064]尽管已经描述了一些特征实施例，但是还有这些示例性实施例的其他变型可以通过各种组合加以使用。例如，给药笔可以不用电位器而用编码器来测量剂量选择器的角位置和旋转。可将一个开关与该编码器一起使用，以检测使用者何时按下笔的剂量致动按钮以注射药物(例如，胰岛素)，并且便于在剂量调节和注射之间进行区别。此类开关还检测在注射胰岛素针剂之后，使用者继续按剂量致动按钮达多长时间，如前所述。又如，当开关被启动时，并且在编码器确定剂量选择器标度盘已经回到零位置之后，笔可将此信息传送给数据管理单元，以将血糖仪上的定时器启动，该定时器对使用者应保持该标度盘被按下的时间进行倒计时。如果使用者提前释放开关上的压力，则数据管理单元上可响起或显示警告。作为另外一种选择或除此之外，给药笔上的小显示器或LED可用来提示使用者按下标度盘多长时间。然而，需要指出的是，显示器并非绝对必要的，所述装置可以只是跟踪旋钮被按下的时间，并且如果使用者没有按住旋钮足够时间，则在血糖仪上显示消息/警告。除了编码器，该开关也可用来与传感器(例如)线性电位器一起工作。例如，给药笔能够:利用惯性传感器在使用者没有对给药笔进行预排气时提示使用者；利用惯性传感器在没有进行混合步骤(适用于混合胰岛素)时提示使用者；在注射不完全(即按钮没有一直按到零)时警告使用者；设置定时器以提醒使用者将按钮在注射期间按住若干秒；追踪给药笔中的剩余胰岛素；在注射时间到达时提醒使用者；在遗忘注射或重复注射时提示使用者；在胰岛素快过期时提示使用者。[0065]可利用若干特征来减少胰岛素笔使用中的差错。这些差错包括遗忘注射、重复注射和不当预排气。如果针(未示出)被留在两次给药之间，使得空气进入药筒，则不当预排气尤其成问题。一些胰岛素(例如，70/30预混胰岛素)必须在注射之前进行混合。注射之前70/30预混胰岛素的遗漏混合或不当混合是差错的源头。在注射期间旋钮应该被按住大约6秒，以保证全部剂量都进入人体。旋钮按下时间不够长会造成只是部分剂量被注射。给药笔可向使用者提示这些差错，并且因此有助于减少差错。
[0066]如前所述，给药笔的剂量传感器可用于测量胰岛素剂量并将该信息传递至数据管理单元，其可为血糖仪或诸如移动电话、移动计算机之类的合适的数据通信单元。给药笔传送给数据管理单元的信息，有助于掌握给药笔的用法给药笔的使用中大量的可能差错源是用药的遗漏和加倍。但是，本文具体描述的给药笔可通过让使用者记得其给药历史来帮助消除这些差错源。使用者可通过从数据管理单元的菜单中选择这一选项来获得完整的给药历史(包括剂量以及剂量递送的时间和日期)。另外，通过在数据管理单元打开时，在仪表的显示器上显示最近的给药信息(时间和量)，使用者每当其进行血糖测量时将立即了解其是否忘记注射。就像数据管理单元可用于在到时间测试血糖时提示使用者一样，数据管理单元还可提示使用者何时服用胰岛素或者是否遗忘胰岛素注射。这一信息也可在数据管理单元打开时显示。
[0067]与预排气有关的另一错误源是在每次注射之后忘记移除并丢弃针。在一个实施例中，仪表将提供显示器以生成提醒，说明每次使用后针应该被移除。作为另外一种选择，安装在笔中的扬声器可用于通过针对特定地理区域配置的音调或预存的短语(例如，在德国销售的给药笔使用德语，在法国销售的给药笔使用法语，等等)来提示使用者。另外，笔中的扬声器可用来让许使用者判明误置的给药笔。具体地讲，给药笔可响应来自数据管理单元(或与给药笔配对的任何电子装置)的查询信号，使给药笔中的扬声器在其被误置的情况下发出人声或嘟声。该方法还可用于确认特定笔是否与特定数据管理单元(例如，血糖仪)配对。
[0068]当用给药笔注射胰岛素时，重要的是在针插入时按住旋钮大约六秒钟，以保证全部剂量都被递送至皮肤下。通常在给药笔用户手册中写明了最佳时间量。如果使用者过早释放旋钮，则给药笔或数据管理单元中的一者或两者上会显示消息，提醒使用者正确的方法。从旋钮最早被按下开始，数据管理单元或给药笔可给出倒计时显示，或者发出倒计时音调或信号，以使使用者知道其应该何时释放旋钮。
[0069]其他涉及给药笔的使用提醒(例如，在从冰箱取出之后可使用笔的时间)也可并入智能笔中并显示在数据管理单元上，给使用者提供辅助。为了追踪特定笔已使用的时间，使用者将需要在仪表上指示新笔的启用。在该实施例中，在智能笔的药筒夹持器的附近设置开关，该开关在附接新药筒时被启动，发出新装药筒的笔的启用信号。启用新给药笔时会要求使用者在仪表上确认，通过按动按钮并可能会输入一些信息(例如，新笔中的胰岛素量)来进行确认。
[0070]虽然已经以特定的变型和示例性附图描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到，本发明不限于所描述的变型或附图。此外，在上述的方法和步骤指示以某种次序发生某些事件的情况下，本领域的普通技术人员将认识到，某些步骤的次序可以被修改，并且这样的修改为根据本发明的变型进行的。此外，该步骤中的某些在可能时可以在并行过程中同时进行，以及如上所述按顺序进行。因此，就本公开精神范围内或等同与存在于权利要求中的本发明的变型程度而言， 本发明旨在也涵盖这些变型。
【权利要求】
1.一种给药笔，包括:笔外壳，沿着纵向轴线从第一末端延伸到第二末端，所述外壳结合于设置在所述第一末端和第二末端之一附近的药筒，所述药筒包含置于其中的一定体积的一种或多种药物；柱塞杆，其一部分设置在所述外壳中，并且所述柱塞杆的至少一部分结合于所述药筒;剂量选择器，其装在所述壳体上并且结合于所述柱塞杆；微处理器，其设置在所述外壳中，并且可操作地连接于电源和存储器；以及瞬时开关，其结合于所述柱塞杆并且电连接于所述微处理器，使得用于递送药物的所述柱塞杆的动作导致开关被启动，并使所述微处理器能够检测所述柱塞的动作。
2.根据权利要求1所述的给药笔，其中所述药筒含有的药物选自基本上包括下列诸项的组:长效胰岛素、速效胰岛素、长效和速效混合胰岛素、NPH、生长激素、GLP-1类似物、Symlin或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的给药笔，还包括剂量传感器，其附装在所述笔的所述剂量选择器上并连接于所述微处理器，以基于剂量选择器的位移提供剂量递送数据。
4.根据权利要求1所述的 给药笔，还包括设置在所述外壳中的收发器，其连接于所述处理器以向远离所述给药笔的数据管理单元发送和接收与药筒中的药物剂量的剂量递送相关的数据。
5.根据权利要求1所述的给药笔，还包括设置在所述笔外壳上的剂量指示器显示器，所述剂量指示器显示器提供使用者选择的剂量表达。
6.根据权利要求1所述的给药笔，还包括:惯性传感器，其连接于所述外壳并与所述微处理器电子通信，使得所述微处理器能够根据所述惯性传感器的输出信号确定所述外壳是否已沿着所述纵向轴线来回晃动预定次数以混合置于药筒中的一种或多种药物，或者确定在预排气位置包括所述药筒的所述笔外壳是否被取向为药筒位于最顶部并且笔外壳基本相对于地面垂直。
7.根据权利要求1所述的给药笔，还包括:加速度传感器，其连接于所述外壳并与所述微处理器电子通信，使得所述微处理器能够从所述加速度传感器的输出信号中确定所述外壳是否已沿着所述纵向轴线来回晃动预定次数以混合置于药筒中的一种或多种药物。
8.根据权利要求1所述的给药笔，还包括射频识别标签，其结合于所述药筒并被配置成存有选自包括下列诸项的组的信息:药筒中的药物类型、药筒中的药物体积、有效期、生产日期、批号、制造商标识符或它们的组合。
【文档编号】A61M5/315GK103520806SQ201310512273
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2010年1月27日 优先权日:2009年2月27日
【发明者】P.克鲁列维奇, R.威尔克, U.克拉夫特, Z.谢, M.赵 申请人:生命扫描有限公司