书签分享收藏举报版权申诉 / 16

立即下载加入VIP,免费下载

当前位置：首页 > 人类生活必需 > 医学或兽医学；卫生学 > 用于电传送给药的电流控制.pdf

用于电传送给药的电流控制.pdf

上传人：v****

文档编号：5276715

上传时间：2018-12-30

格式：PDF

页数：16

大小：1.97MB

《用于电传送给药的电流控制.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于电传送给药的电流控制.pdf（16页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380030720.6 (22)申请日 2013.03.05 13/493,314 2012.06.11 US A61N 1/30(2006.01) A61M 37/00(2006.01) (71)申请人因克林医疗公司地址美国加利福尼亚州申请人阿尔扎公司 (72)发明人布拉德利E怀特保罗海特约翰莱姆克斯科特萨特科琳娜X陈布莱恩W瑞迪詹森E多尔蒂 (74)专利代理机构北京安信方达知识产权代理有限公司 11262 代理人程爽郑霞 (54) 发明名称用于电传送给药的电流控制 (57) 摘要提供通过间接控。

2、制和 / 或监测施加的电流而不从病人端子的阴极直接测量来控制电流和 / 或电压的施加，从而从电传送给药设备的病人触点供给药物的设备、系统和方法。特别地，本文描述的是电传送给药系统，其包括具有反馈电流和 / 或电压控制模块的恒定电流供给系统，该反馈电流和 / 或电压控制模块与病人触点 ( 例如阳极和阴极 ) 隔离。可以通过晶体管将反馈模块与病人触点隔离；可以在晶体管而不是病人触点 ( 例如阴极 ) 处执行反馈电流和 / 或电压控制测量。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.12.11 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US20。

3、13/029114 2013.03.05 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/187951 EN 2013.12.19 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图5页 (10)申请公布号 CN 104487132 A (43)申请公布日 2015.04.01 CN 104487132 A 1/2 页 2 1.一种电传送给药系统，所述系统具有恒定的电流供应，包括：电源；第一病人触点，其连接到所述电源；第二病人触点，其连接到电流控制晶体管；以及感测电路，其被配置成测量在所述晶体管处的电。

4、压，其中，所述感测电路被配置成提供控制在所述第一病人触点处的电力的反馈，其中所述第二病人触点仅通过所述电流控制晶体管连接到所述感测电路，使得所述第二病人触点与所述感测电路电隔离。 2.如权利要求 1 所述的系统，其中所述电流控制晶体管由从微控制器接收输入的放大器控制。 3.如权利要求 1 所述的系统，其中，所述感测电路被配置成将施加到所述晶体管的电压与阈值电压进行比较。 4.如权利要求 1 所述的系统，其中，所述感测电路向反馈电路提供输入。 5.如权利要求 4 所述的系统，其中，所述反馈电路基于在所述晶体管处的电压与所述阈值电压的比较自动控制所述电源以维持恒定电。

5、流同时最小化功率消耗。 6.一种电传送给药系统，所述系统具有恒定的电流供应，包括：电源；第一病人触点，其连接到所述电源；第二病人触点，其连接到晶体管；电流控制反馈电路，其用于当闭合在所述第一病人触点和所述第二病人触点之间的连接时，向所述晶体管提供控制信号，其中所述晶体管连接到所述第二病人触点；以及感测电路，其被配置成当闭合所述连接时测量在所述晶体管处施加的电压，其中所述感测电路被配置成提供控制在所述第一病人触点处的电力的反馈；其中所述第二病人触点仅通过所述晶体管连接到所述电流控制反馈电路和所述感测电路。 7.如权利要求6所述的系统，其中所述晶。

6、体管包括FET，并且其中所述晶体管的漏极连接所述第二病人触点且所述控制信号包括应用到所述晶体管的栅极的电压。 8.如权利要求 6 所述的系统，其中提供给所述晶体管的所述控制信号由从微控制器接收输入的放大器控制。 9.如权利要求 6 所述的系统，其中所述反馈电路控制施加到所述电源的电压。 10.如权利要求 6 所述的系统，其中所述反馈电路将所述晶体管的电压与参考电压比较。 11.如权利要求 10 所述的系统，其中所述反馈电路基于在所述晶体管的栅极电压和所述参考电压之间的比较控制所述电源。 12.如权利要求 6 所述的系统，其中所述感测电路通过所述晶体管与所述第一病人触点和所。

7、述第二病人触点隔离。 13.如权利要求 6 所述的系统，其中所述第一病人触点是阳极并且所述第二病人触点是阴极。 14.如权利要求 6 所述的系统，其中所述反馈电路提供足以供给恒定电流的电源。 15.如权利要求 6 所述的系统，其中所述反馈电路提供足以供给大约 170A 的恒定电权利要求书 CN 104487132 A 2 2/2 页 3 流的电源。 16.如权利要求 6 所述的系统，其中在所述第一病人触点和所述第二病人触点之间的连接被配置成通过病人的皮肤闭合。 17.如权利要求 6 所述的电路，其中所述晶体管位于所述第二病人触点和感测电阻器之间。 18.如权利要求 6。

8、所述的系统，其中所述反馈电路包括用于提供恒定电流的数模转换器。 19.一种用于操作电传送给药系统的方法，所述系统包括恒定的电流供应，所述方法包括：利用阳极和阴极接触病人的皮肤以在所述阳极和所述阴极之间形成连接；对所述阳极施加阳极电压；向连接到所述阴极的晶体管提供控制信号；利用感测电路检测在所述晶体管处的电压，所述感测电路被配置成控制在所述阳极处的电力，其中通过所述晶体管将所述阴极与电压检测分离；比较所述晶体管的电压与阈值电压；以及基于所述晶体管的电压和所述阈值电压之间的比较控制施加到所述阳极的所述阳极电压。 20.如权利要求 19 所述的方法，其。

9、中所述晶体管是 FET 并且所述控制信号包括施加到所述晶体管的栅极的电压。 21.如权利要求 19 所述的方法，其中所述阳极电压响应于输入而施加到所述阳极。 22.如权利要求 19 所述的方法，其中施加到所述晶体管的所述控制信号通过放大器提供给所述晶体管，所述放大器通过所述晶体管与所述阳极和所述阴极分离。 23.如权利要求 19 所述的方法，其中从所述晶体管提供的电流是恒定电流。权利要求书 CN 104487132 A 3 1/8 页 4 用于电传送给药的电流控制 0001 通过引用并入 0002 将本说明书中提到的所有的公开和专利申请通过引用并入本文，其程度就像具体。

10、地和单独地指示各个独立的公开或专利申请通过引用被并入一样。技术领域 0003 本发明整体上涉及电传送给药设备。特别是，本发明针对具有改良的安全性的恒定电流供给电路。背景技术 0004 已知各种各样的给药系统，包括自动给药系统。因为供给药物的剂量不合适 ( 例如，太多或者太少 ) 的后果可以是威胁生命的，所以给药系统非常准确是极其重要的。被配置成供给药物给病人的给药系统必须被配置为防止甚至未必可能的意外供给事件。特别是，电供给药物给病人的给药系统，包括经皮给药的设备或者其它电传送的给药设备，以防止意外地提供药物给病人。 0005 本文使用的术语 “电传送” 通常指通过。

11、膜 ( 例如皮肤、粘膜、或者指甲 ) 供给药剂 ( 例如，药物 )。通过利用电势来诱导或者辅助该供给。例如，通过穿过皮肤进行电传送供给可以将有益的治疗药剂引入人体的体循环。一种广泛应用的电传送过程，电迁移 ( 也称为离子电渗透 )，涉及带电离子的电诱导传送。另外一种电传送，电渗透，涉及液体的流动。该液体包含将在电场的影响下被供给的药剂。还有另外一种类型的电传送过程，电穿孔，涉及通过利用电场在生物膜上形成瞬时存在的孔隙。药剂可以通过孔隙被动地 ( 即，没有电辅助 ) 或者主动地 ( 即，在电势的影响下 ) 传送。然而，在任意给定的电传送过程中，在一定程度。

12、上这些过程中的不止一个可以同时发生。因此，如本文用到的术语 “电传送” ，应该给予其尽可能最广泛的解释使得其包括电诱导或者增强传送至少一种药剂，其可以带电、不带电、或者混合两者，而不管药剂实际上传送时采用的具体的一种或多种机制。 0006 一般来说，电传送设备使用至少两个电极，该至少两个电极与皮肤、指甲、粘膜、或者其它身体表面的某部分电接触。一个电极，通常被叫做 “施主” 或者 “主动” 电极，其是通过该电极药剂被供给到身体中的电极。另外一个电极，通常称为 “反” 或者 “返回” 电极，作用是通过身体闭合电路。例如，如果待被供给的药剂是带正电的，即。

13、带阳离子，那么阳极是主动电极或者施主电极，而阴极用于完成这个电路。可替换地，如果药剂是带负电的，即带阴离子，则阴极是施主电极。另外，如果阳离子药剂和阴离子药剂都要被供给或者如果不带电的溶解的药剂要被供给，则阳极和阴极都可以被看作是施主电极。 0007 此外，电传送供给系统通常需要将要被供给到身体的药剂的至少一个库或者源。这样的给体库的例子包括袋或者腔、多孔的海绵或者垫子、以及亲水的聚合物或凝胶基质。这样的给体库电连接到阳极或者阴极以及身体表面，并且置于阳极或阴极与身体表面之间，用于提供一个或者多个药剂或药物的不变的或者可更换的源。电传送设备还具有电源，。

14、比如一个或者多个电池。一般来说，电源的一极与施主电极电连接，而相反的极电连接到反说明书 CN 104487132 A 4 2/8 页 5 电极。另外，一些电传送设备具有电控制器，其控制通过电极施加的电流，从而调节药剂供给的速率。此外，被动流量控制膜，用于保持设备与身体表面接触的粘合剂、绝缘组件、以及不渗透的衬垫组件是电传送设备的一些其它可能组成部分。 0008 小型的、独立的适合较长时间戴在皮肤上的电传送给药设备已经被提出。例如，参见美国专利号6171294、美国专利号6881208、美国专利号5843014、美国专利号6181963、美国专利。

15、号 7027859、美国专利号 6975902 和美国专利号 6,216,033。这些电传送给药设备通常利用电路来电连接电源 ( 例如，电池 ) 和电极。这些小型化离子电渗透给药设备的电子部件也最好是小型化的，并且可以是集成电路 ( 即，微芯片 ) 或者小印刷电路的形式。电子部件，例如电池、电阻器、脉冲发生器、电容器等电连接在一起以形成控制由电源提供的电流的幅值、极性、时间波形形状等的电路。小型的、独立的电传送给药设备的其它例子在美国 5,224,927、美国专利号 5,203,768、美国专利号 5,224,928 和美国专利号 5,246,418 中公。

16、开。 0009 前面已经描述了例如适合应用于电传送给药设备的用于可变电阻负载的恒定电流供应，然而这样的系统需要使用阴极确定阴极处的电压和 / 或电流。例如， Coln 的美国 5,804,957 描述了用于可变电阻负载的恒定电流供应系统。该系统包括与第二输出端子 ( 例如，阳极 ) 连接在一起的用于为负载 ( 病人 ) 提供预定的电流的恒定电流电路、以及稳定的控制电路。电压供应控制电路监测跨越恒定电流电路的第二端子处的电压并且调节电压供应以维持第二端子的处于预选择的电压以便维持到达可变电阻负载的预定电流。参见例如图 1，其示出了现有技术的系统，该系统包括能够直接监测阴极。

17、( 通过比较器 “节流阀” 元件 140) 的电压控制电路。 0010 然而在一些变形中，控制和监测施加的电流而不直接监测第二病人端子 ( 例如，阴极 ) 可能是有利的。这种配置允许将电路的控制方面与电路系统的风险管理方面分离。 0011 例如，本文描述的是用于监测和控制电传送给药设备的方法、设备和系统，其中包括间接监测和控制使用开关元件间接连接到病人端子 ( 例如，阴极 ) 的电路。发明内容 0012 整体上，本文描述的是通过间接控制和 / 或监测施加的电流而不从病人端子的阴极直接测量来控制施加电流和 / 或电压，从而从电传送给药设备的病人触点供给药物的设备、系统和。

18、方法。特别地，本文描述的是电传送给药系统，其包括具有反馈电流和 / 或电压控制模块的恒定电流供给系统，该反馈电流和 / 或电压控制模块与病人触点 ( 例如阳极和阴极)隔离。在一些变化形式中，通过晶体管将反馈模块与病人触点隔离；在晶体管而不是病人触点 ( 例如阴极 ) 处执行反馈电流和 / 或电压控制测量。 0013 例如，本文描述的是具有恒定电流供应的电传送给药系统。在一些变化中系统包括：电源、与电源连接的第一病人触点、与电流控制晶体管连接的第二病人触点、以及测量在晶体管处的电压的感测电路，其中第二病人触点仅通过电流控制晶体管与感测电路连接，以便第二病。

19、人触点与感测电路是电隔离的。在一些变形中，第一病人触点也可以间接地连接到电源。 0014 电流控制晶体管可以由从微控制器接收输入的放大器控制。可以使用任何合适的晶体管。例如，晶体管可以是 FET 或双极型晶体管。在电流控制晶体管是 FET 的变形中，第说明书 CN 104487132 A 5 3/8 页 6 二病人触点可以连接到晶体管的漏极。 0015 在一些变形中，感测电路被配置为比较晶体管处的电压与阈值电压。感测电路可以将输入提供给反馈电路。在一些变形中，该反馈电路可以基于晶体管处 ( 例如，当漏极是病人接触式时在晶体管的栅极处 ) 的电压与阈值电压的比较来提。

20、供警报从而指示恒定电流不能被保持。基于晶体管处的电压和阈值电压的比较，反馈电路可以自动地控制电源以保持恒定电流，同时最小化功耗。例如，在一些变形中，电流可以被维持在大约 170A。 0016 本文也描述了具有恒定电流供应的电传送给药系统，该系统包括：电源；与电源连接的第一病人触点；与晶体管 ( 例如，晶体管的漏极 ) 连接的第二病人触点；用于当第一病人触点和第二病人触点之间的连接闭合时向晶体管提供控制信号的电流控制反馈电路；其中晶体管被连接到第二病人触点；以及用于当连接闭合时测量施加在晶体管上的电压的感测电路；其中第二病人触点仅通过晶体管连接到。

21、电流控制反馈电路和感测电路。例如，第二病人触点可以被连接到晶体管的漏极，其与可以连接到晶体管的栅极的反馈 / 感测电路是分离的。 0017 如上所述，晶体管可以是任何适当的晶体管，包括双极型晶体管和 / 或场效应晶体管 (FET)。例如，如果晶体管是 FET，则第二病人触点可以连接到晶体管的漏极，并且控制信号可以包括施加在晶体管栅极的电压。在一些变形中，晶体管是双极型晶体管，并且第二病人触点连接到集电极，而控制信号包括施加于双极型晶体管的基极的电流。一般来说，控制信号可以是施加于晶体管的电压和 / 或电流。 0018 在一些变形中，可以通过接收来自微控。

22、制器的输入的放大器控制提供给晶体管的控制信号。 0019 反馈电路可以控制施加于电源的电压。例如，在一些变形中，反馈电路比较晶体管 (例如，栅极)电压与参考电压。反馈电路基于晶体管栅极电压与参考电压之间的比较控制电源。反馈电路可以提供足以供给恒定电流的电源。例如，反馈电路可以提供足以供给大约 170A 的恒定电流的电源。反馈电路可以包括用于提供恒定电流的数模转换器。 0020 一般而言，感测电路可以通过晶体管与第一病人触点和第二病人触点隔离 ( 例如，电隔离 )。晶体管可以被置于第二病人触点与感测电阻器之间。 0021 第一病人触点可以是阳极，第二病人触点可以是阴极。。

23、第一病人触点与第二病人触点之间的连接通常被配置为通过病人的皮肤闭合 ( 如，连接 )。 0022 本文还描述了用于操作电传送给药系统的方法，该系统包括恒定电流供应，该方法包括：利用阳极和阴极接触病人的皮肤以在阳极和阴极之间形成连接；施加阳极电压于阳极；提供控制信号给与阴极 ( 如，漏极处 ) 连接的晶体管 ( 如，栅极 ) ；检测晶体管处的电压，其中阴极通过晶体管与电压检测隔离；比较晶体管电压与阈值电压；以及基于晶体管电压和阈值电压之间的比较来控制施加于阳极的阳极电压。 0023 本方法可以包括使用任意合适的晶体管。例如，晶体管可以是 FET 并且。

24、控制信号包括施加于晶体管的栅极的电压。阳极电压可以响应输入而被施加于阳极。施加于晶体管的控制信号可以通过放大器提供给晶体管，该放大器通过晶体管与阳极和阴极隔离。如上面提到的，可以使用任何适当的控制信号，特别是电压和 / 或电流信号。 0024 在这些变形中的任意一个中，从晶体管提供的电流是恒定电流。例如，可以控制提供的电流为大约 170A。说明书 CN 104487132 A 6 4/8 页 7 0025 在一些变形中，本方法包括基于晶体管的电压和阈值电压的比较来调节施加于阳极的电压。 0026 附图的简要说明 0027 本发明的新颖性特征在后面的权利要求中进行了。

25、具体阐述。通过参考下面的详细描述和附图将获得对本发明的特征和优势的更好地理解，该详细描述阐述了示出使用了本发明的原理的实施方式，所述附图中： 0028 图 1 是现有技术的经皮的离子电渗透给药系统的示意图。 0029 图 2 是用于电传送给药系统的示例性电传送给药电路的框图，该电传送给药系统包括控制器、给药电路、反馈电路、阳极和阴极。 0030 图 3 是图 2 的反馈电路的示意图。 0031 图 4 是图 2 的电传送给药电路的示意图。 0032 图 5 是示例性电传送给药电路的操作方法的流程图。 0033 详细描述 0034 现在将详细参考本发明的示例性的实施方式，。

26、其中的各个例子被描述在附图中。虽然本发明将结合示例性实施方式进行描述，但应当理解这些实施方式并不是为了将本发明限制于那些实施方式。相反地，本发明旨在覆盖可选方案、修改和等价方案，这些可以被包括在如所附权利要求书限制的本发明的精神和范围内 0035 一种用于经皮供给有效药剂的方法涉及使用电流来主动地传送有效药剂，使其利用电传送通过完好的皮肤进入身体。电传送技术可以包括离子电渗透、电渗透、电穿孔。电传送设备，例如离子电渗透设备在本领域是已知的。可以被称为主动电极或施主电极的一个电极是有效药剂通过这个电极被供给到身体中的电极。可以被称为反电极或返回电极的另一个电极用于。

27、通过身体闭合电路。结合病人的身体组织，例如皮肤，此电路通过将电极连接到电能源而完成，并且通常电路能够在设备 “发生 (on)” 供给电流时控制通过设备的电流。如果将要注入身体的物质是离子的而且带有正电，则正电极 ( 阳极 ) 将是主动电极而且负电极 ( 阴极 ) 将作为反电极。如果待被供给的离子物质是带负电的，则阴极电极将是主动电极而阳极电极将是反电极。 0036 开关操纵的治疗药剂供给设备可以通过激活开关向病人提供单个或多个剂量的治疗药剂。激活后，这种装置向病人供给治疗药剂。病人控制的设备给病人提供在需求增加时自我施用治疗药剂的能力。例如，治疗药剂可以是止痛剂，。

28、病人可以在每次感觉到足够的疼痛时施用该止痛剂。 0037 如下更详细地描述，任何适当的一种药物 ( 或多种药物 ) 都可以由本文所描述的设备进行供给。例如，该药物可以是止痛剂如芬太尼 ( 如，芬太尼 HCL) 或舒芬太尼。 0038 在一些变形中，电传送系统的不同部分被分别地存储并且连接在一起供使用。例如，具有在使用之前是连接在一起的各部分的电传送设备的例子包括在美国专利号 5,320,597(Sage,jr. 等 )、美国专利号 4,731,926(Sibalis)、美国专利号 5,358,483(Sibalis)、美国专利号 5,135。

29、,479(Sibalis 等 )、英国专利公开 GB2239803(Devane 等 )、美国专利号 5,919,155(Lattin 等 )、美国专利号 5,445,609(Lattin 等 )、美国专利号 5,603,693(Frenkel 等 )、 WO1996036394(Lattin 等 ) 和美国 2008/0234628A1(Dent 等 ) 中所描述的例子。说明书 CN 104487132 A 7 5/8 页 8 0039 一般而言，本文所描述的系统和设备包括用于将一种或多种药物电传送入病人 (例如，通过皮肤或其它膜)中的阳极和阴极、以及。

30、用于控制(例如，打开或者关闭传送)该供给的控制器；本文所描述的所有变化也可以包括电流关闭模块，该模块在设备关闭 ( 但仍然有电力 ) 时用于监测阳极和阴极从而确定在阳极和阴极之间是否有电势和 / 或电流 ( 在阈值之上 )，此时设备控制器已经以其它方式将设备 “关闭” 以致其不应正在向病人供给药物。控制器可以包括激活控制器 ( 例如，激活模块或激活供给药物。 0040 在本说明书的范围内，除非另有指示，否则单数形式的 “一 (a)” ,“一 (an)” 和 “该 (the)” 的目的是包括复数的所指对象。因此，例如，参看 “聚合物” 包括单一的聚合物以及两种或两种以。

31、上不同聚合物的混合物，“触点” 可以指多个触点，“柱” 可以表示多个柱，等等。 0041 如本文所使用的，术语 “用户” 表示使用设备的任何人，无论是医疗专业人员、病人、或其他个人，这些人的目的是给病人供给治疗药剂。 0042 一般而言，本文所描述的设备可以包括控制逻辑和 / 或电路系统以用于调节设备的电流施加。例如，图 2 展示了控制给药电流的施加的示意图。反馈电路可以由控制器控制或调节而且反馈电路是给药电路的一部分(或与其分离)。控制器和电路可以包括硬件、软件、固件、或这些的组合 ( 包括控制逻辑 )。例如，如图 2 中所示，系统可以包括阳极、阴极和。

32、反馈电路。反馈电路可以组成 ( 或被用于 ) 给药模块的一部分以提供阳极和阴极之间的电流并供给药物。设备还可以包括控制设备操作的控制器。该控制器可以包括处理器或 ASIC。 0043 一般来说，反馈电路可以称为由设备执行的自我测试类型。图 3 展示了用于控制施加到病人电极 ( 阳极和阴极 ) 上的电流和 / 或电压的反馈电路的一种变形，在下面图 4 的情况中包含和更加详细地描述该电路。 0044 图 4 展示了说明控制向病人给药的电流施加的电路框图的一个变化形式。在这个例子中，通过控制通过电极 ( 阳极至阴极 ) 的电流来调节药物剂量。本例中的电流是可编程 ( 例如，使用 10。

33、位 DAC) 的，但也可以是预先设定的。例如，目标电流可以被预设用于供给使用如所说明的 170A 电流的剂量。 0045 在图 4 中，虚线示意地标示了 ASIC 组件；这种集成电路可以与 R感测电阻器分离。病人组织 (“组织” ) 完成阳极和阴极元件之间的电路。在一些变化形式中， R感测在印刷电路板上。R感测可以在电路板 ( 例如，但不在 ASICS 内 ) 上。例如， R感测以及虚线框内的所有东西都可以在印刷电路板上。阳极和阴极可以被连接到病人。 0046 在图 4 中，在阳极上面是 VHV，这是电压源，该电压源施加电压以供给电流并且因此驱动药物供给。在某些变。

34、化形式中， V升压也可以被包括作为 VHV 的一部分 ( 或与 VHV 连接 )。此外，开关 S1 可以包括作为软件启用的开关来控制向阳极的电压施加。当不供给电流时 S1 开关可以作为控制的一个安全功能 ( 通过软件 )。电压可以被完全关闭，并且开关可以被打开从而使得即使有一些其它电压存在，阳极也将是浮动的。这样，电流不能被驱动 (pull) 通过阳极到达阴极，这是因为阳极是浮动的 ( 而且没有电子源来驱动电流通过，因为它是完全断开 (open) 的电路 )。 0047 在这个例子中，当开关 S1 关闭时，电流随之可以从阳极流出，穿过组织，并通过阴极返回开关 M。

35、2( 晶体管 )。在这个例子中，开关 M2 是晶体管 ( 如，场效应晶体管 )，其起控说明书 CN 104487132 A 8 6/8 页 9 制电流流动的阀的作用。开关 M2 可以被称为电流控制阀或节流阀，用于调节向下流到电阻器 R感测的电流，在那里电流进入地。概略地，电流由开关 M2 进行节流，该调节可以允许控制处于多种水平上的电流。例如，在图 4 中，电流水平被设置为大约 170uA。在这个例子中， R 感测可以被用于设置电流范围和 / 或最大值。可以供给方波电流。 0048 此外， M2可以被一个放大器(如， Amp1)调节。在这个例子中， Amp1是模拟。

36、放大器， Amp1 的输入是数字模拟转换器 (DAC)，其被设置为目标 170A 水平。因此，微控制器可以用于设置使用模拟数字转换器的数字信号，数字信号对应于目标供给电流 ( 如， 170A)。 0049 因此，在操作中，控制器 ( 如，微控制器 ) 可以被配置以便当没有电流供给时 DAC 可以被设置为 0，当电流将要被供给时， DAC 可以被设置为 170uA，提供模拟输出到 AMP1，其允许电流向 R感测流动。这样， M2( 栅极 ) 的输入可用于监测晶体管栅极的电压，该感测使用比较器 ( 例如 CMP1)。在一些变化形式中，栅极的电压与阈值 (V阈值) 进行比。

37、较。如果 M2 的栅极电压低，则电压可以增加，并且如果 M2 栅极电压高，则电压可以减小。这种反馈可以用来调节 VHV，如图 4 所示。 0050 由于阴极只连接到电流控制晶体管，而不是直接连接到感测电路，所以感测电路中潜在的故障与第二病人触点是隔离的并不能导致额外的从阳极到阴极的电流流动，因此不可以导致向病人供给额外的药物。 0051 通过使用DAC和AMP1设置电流可以改变电压。例如，电流可以被设置为170uA，并且本文所述的控制系统防止电流超过 170uA，提供一个恒定电流源。其中的 DAC、 AMP1 和 M2 限制可以流过 M2 的电流的最大值。设置。

38、DAC 为 170uA 防止电流超过 170uA 而不管电压为多少。在这个配置中，如果电压高于其必须值，那么利用欧姆定律， V IR，其中 R 是皮肤电阻并且 I 是目标电流 170uA，电压可以被限制。M2 调节电流的最大值来限制其为 170uA，允许电压被调整。由于功率等于电流乘以电压，当电流固定时 ( 例如， 170A)，只有通过提供电压的最小值，功率值才能是最小的。通过采用仅使用所需要电压的最小值可以有助于节省电池电量。在实际中，控制和监测电路可以通过调整电压来自动地根据需要下降电压来节省电池电量。监测 M2 的栅极以保持饱和，这样源电压 VHV 的值被。

39、保持在高于足够供给达设置值 ( 如， 170A) 的电流的水平。低于饱和水平，栅极可以供给少于 170uA 的电流。为了防止低于饱和水平，电压被允许下降直到达到一个极限值，在该极限值 M2 饱和；一旦达到这个阈值，比较器就可以感测到饱和并调整电压回升。这个反馈 ( 电压反馈 ) 发生在 M2 的栅极 ( 节流阀 ) 的电平，提供了持续的反馈回路，在回路中不断地比较 M2 的栅极与阈值的值。 0052 因为这个反馈回路发生在节流阀，而不是例如在阴极 ( 例如，通过监测阴极处的电压 )，故可以实现额外的好处。监测栅极 (M2) 处的电压来控制 VHV 使得在完全不改。

40、变 ( 如，触摸 ) 阴极的情况下控制上升电压，例如，保持对在电气隔离中的系统的监测和及其控制方面。这允许设备的风险管理方面与控制方面的分离，防止设备施加不适当的电流从而导致供给不适当的药物。在操作中，可以独立于对穿过阳极和阴极的电压和 / 或电流的控制，执行阳极 - 阴极电压的自检测量，这是因为阴极 ( 和 / 或阳极 ) 不用于监测。而是，阴极用于供给药物。 0053 该配置允许对电压的控制来减少功率消耗，和 / 或监测并且控制电压而不必在阴极处监测，通过在系统可以满足安全目的而只在与流经阳极、阴极的电流关联的阳极和阴说明书 CN 104487132 A。

41、 9 7/8 页 10 极处进行测量的节流点处进行监测，使得系统有效率。这样，阴极不需要到电极 ( 例如阴极)的测量线的连接。因而电压的控制独立于例如故障检测(例如漏电感测)的安全功能。另外，该架构将电压控制机制与这种故障检测机制分离。故障检测机制可以包括 ( 例如在 ASIC 内 ) 模数转换器，并且该模数转换器被复用来测量在阳极处的电压、在阴极处的电压、 VHV电压等。但是，可以调节对来自阴极(例如栅极M2)的电压和电流的反馈检测和控制而不是阴极水平。 0054 该逻辑分离的优点可以包括仅在与是否存在漏电(是否存在安全问题)相关的阳极和阴极处进行测量。在栅极 M2 。

42、处的测量可以一直持续 ( 例如每几个时钟周期 ) ；在该配置中不必在阴极处测量，使得阴极通过栅极 M2 保持与反馈电路隔离。阳极阴极测量是独立的证明没有电流流经。通过以这种方式配置系统，阴极与控制电压的反馈隔离。隔离允许反馈机制与供给电流的实际病人连接分离。这样，减少电压对病人安全的重要性，并且电压的监测和控制被配置成提供系统和电池电量的效率。电流可以流经漏极到晶体管的源极而不需要在阴极和接地之间的其他电路系统，减少通过该其他电流路径的故障 ( 例如其他电流流动 ) 的可能性。病人安全甚至可能被电路系统中小的故障严重影响。因此，在一些变形中，系统被限制使得阳极。

43、 / 阴极的仅有的连接是如本文示出和描述的必须存在的连接。 0055 在一些变形中，本文描述的系统和方法使用栅极 ( 例如晶体管 M2) 来将例如阳极和阴极的病人连接与来自用于控制所施加的电压并调节病人连接之间的电流的反馈模块隔离。在这个例子中，反馈模块被配置成包括比较器的电路，该比较器比较晶体管上的电压和阈值电压。 0056 在一些变形中，该电路调节在病人连接之间的电流，使得其在目标电流水平 ( 例如 170A) 处或目标电流水平以下运行。当电流在 170A 以上时该电路可以感测。 0057 图 5 示意性地示出用于调节电传送给药系统的跨越病人连接 ( 例如阳极和阴极 )。

44、的电压和 / 或电流的一个变形。在该例子中，一对病人连接被配置成接触病人组织 ( 例如皮肤 ) 来完成病人电路。第一病人连接 ( 在一些配置中是阳极，在其他配置中是阴极 ) 被连接到驱动电压源。通过开关或栅极可以调节在驱动电压源和第一病人连接之间的连接，其可以被调节或控制 ( 例如通过微控制器 )。然后第二病人连接 ( 例如在一些变形中是阴极，在其他变形中是阳极 ) 被串联连接到晶体管漏极 ( 或者其他节流元件 )，并且通过该晶体管栅极将用于监测和控制在第一和第二病人连接之间施加的电流和电压的反馈模块与第二病人连接隔离。 0058 在操作中，通过在第一和第二病人连接之间。

45、的皮肤接触进行的连接之后或之前，首先对第一病人连接 ( 例如阳极 ) 施加电压。然后电流被提供给第二病人触点的晶体管漏极下游，并且反馈模块确定与第一病人触点和第二病人触点隔离的晶体管栅极处的电压。晶体管栅极处的电压与阈值电压比较并且该比较被用来调整在第一病人连接处施加的电压。在相同的例子中，可以向晶体管提供 ( 例如，通过微控制器 ) 目标电流来调节在第一病人连接和第二病人连接之间的电流。 0059 上面描述的恒定的电流供应可以被用来调节系统的给药剂量，从而甚至在具有可变病人电阻时也能以低电压供给目标电流 ( 例如给药电流 )。例如，图 3 和图 4 中示出的电路可以被。

46、用来通过在给药剂量周期 ( 例如 10 分钟给药剂量 ) 上通过供给预定的 170A 药物供给电流来提供药物剂量。控制图 3 和图 4 中示出的阳极和阴极的电路包括控制块，说明书 CN 104487132 A 10 8/8 页 11 其包含通过开关 S1 将升压变压器 (VHV) 的输出与阳极电极 (EL_A) 连接的电路系统。10 比特 DAC 被用来将电流输出配置成与需要的给药剂量电流成比例的设置值。DAC 驱动 AMP1，其通过驱动 M2 的栅极控制流经 EL_A 和 EL_C 的电流。M2 的源极确定流经 R感测的电流， R感测使得反馈到 AMP1 的电压降低。因为在 EL。

47、_A 和 EL_C 之间的皮肤电阻变化，因此流经 R感测的电流也变化，其触发在 AMP1 的输出的变化。如果没有充分的电压来利用 EL_A 和 EL_C 之间的电阻供给编程的电流，那么 AMP1 会变饱和。驱动器功能可以被利用来控制和监测该电路的各个点。 0060 出于说明和描述的目的已经提供了本发明的特定实施方式的前述说明。它们不是旨在穷尽本发明或将本发明限制到公开的精确形式，而且明显地，根据上述教导可以有许多修改和变形。实施方式被选择和描述的目的是最好地解释本发明的原理和其实际应用，从而使本领域普通技术人员能够最好地使用本发明，并且具有各种修改的各个实施方式适于构思的特定用途。本发明的范围旨在通过本文所附的权利要求及其等效物来限定。说明书 CN 104487132 A 11 1/5 页 12 图 1( 现有技术 ) 说明书附图 CN 104487132 A 12 2/5 页 13 图 2 说明书附图 CN 104487132 A 13 3/5 页 14 图 3 说明书附图 CN 104487132 A 14 4/5 页 15 图 4 说明书附图 CN 104487132 A 15 5/5 页 16 图 5 说明书附图 CN 104487132 A 16 。

摘要
申请专利号：	CN201380030720.6	申请日：	2013.03.05
公开号：	CN104487132A	公开日：	2015.04.01
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):A61N 1/30申请日:20130305\|\|\|公开
IPC分类号：	A61N1/30; A61M37/00	主分类号：	A61N1/30
申请人：	因克林医疗公司; 阿尔扎公司
发明人：	布拉德利·E·怀特; 保罗·海特; 约翰·莱姆克; 斯科特·萨特; 科琳娜·X·陈; 布莱恩·W·瑞迪; 詹森·E·多尔蒂
地址：	美国加利福尼亚州
优先权：	13/493,314 2012.06.11 US
专利代理机构：	北京安信方达知识产权代理有限公司11262	代理人：	程爽; 郑霞
PDF完整版下载：	PDF下载

内容摘要

提供通过间接控制和/或监测施加的电流而不从病人端子的阴极直接测量来控制电流和/或电压的施加，从而从电传送给药设备的病人触点供给药物的设备、系统和方法。特别地，本文描述的是电传送给药系统，其包括具有反馈电流和/或电压控制模块的恒定电流供给系统，该反馈电流和/或电压控制模块与病人触点(例如阳极和阴极)隔离。可以通过晶体管将反馈模块与病人触点隔离；可以在晶体管而不是病人触点(例如阴极)处执行反馈电流和/或电压控制测量。

权利要求书

权利要求书
1.  一种电传送给药系统，所述系统具有恒定的电流供应，包括：
电源；
第一病人触点，其连接到所述电源；
第二病人触点，其连接到电流控制晶体管；以及
感测电路，其被配置成测量在所述晶体管处的电压，其中，所述感测电路被配置成提供控制在所述第一病人触点处的电力的反馈，其中所述第二病人触点仅通过所述电流控制晶体管连接到所述感测电路，使得所述第二病人触点与所述感测电路电隔离。

2.  如权利要求1所述的系统，其中所述电流控制晶体管由从微控制器接收输入的放大器控制。

3.  如权利要求1所述的系统，其中，所述感测电路被配置成将施加到所述晶体管的电压与阈值电压进行比较。

4.  如权利要求1所述的系统，其中，所述感测电路向反馈电路提供输入。

5.  如权利要求4所述的系统，其中，所述反馈电路基于在所述晶体管处的电压与所述阈值电压的比较自动控制所述电源以维持恒定电流同时最小化功率消耗。

6.  一种电传送给药系统，所述系统具有恒定的电流供应，包括：
电源；
第一病人触点，其连接到所述电源；
第二病人触点，其连接到晶体管；
电流控制反馈电路，其用于当闭合在所述第一病人触点和所述第二病人触点之间的连接时，向所述晶体管提供控制信号，其中所述晶体管连接到所述第二病人触点；以及
感测电路，其被配置成当闭合所述连接时测量在所述晶体管处施加的电压，其中所述感测电路被配置成提供控制在所述第一病人触点处的电力的反馈；
其中所述第二病人触点仅通过所述晶体管连接到所述电流控制反馈电路和所述感测电路。

7.  如权利要求6所述的系统，其中所述晶体管包括FET，并且其中所述晶体管的漏极连接所述第二病人触点且所述控制信号包括应用到所述晶体管的栅极的电压。

8.  如权利要求6所述的系统，其中提供给所述晶体管的所述控制信号由从微控制器接收输入的放大器控制。

9.  如权利要求6所述的系统，其中所述反馈电路控制施加到所述电源的电压。

10.  如权利要求6所述的系统，其中所述反馈电路将所述晶体管的电压与参考电压比较。

11.  如权利要求10所述的系统，其中所述反馈电路基于在所述晶体管的栅极电压和所述参考电压之间的比较控制所述电源。

12.  如权利要求6所述的系统，其中所述感测电路通过所述晶体管与所述第一病人触点和所述第二病人触点隔离。

13.  如权利要求6所述的系统，其中所述第一病人触点是阳极并且所述第二病人触点是阴极。

14.  如权利要求6所述的系统，其中所述反馈电路提供足以供给恒定电流的电源。

15.  如权利要求6所述的系统，其中所述反馈电路提供足以供给大约 170μA的恒定电流的电源。

16.  如权利要求6所述的系统，其中在所述第一病人触点和所述第二病人触点之间的连接被配置成通过病人的皮肤闭合。

17.  如权利要求6所述的电路，其中所述晶体管位于所述第二病人触点和感测电阻器之间。

18.  如权利要求6所述的系统，其中所述反馈电路包括用于提供恒定电流的数模转换器。

19.  一种用于操作电传送给药系统的方法，所述系统包括恒定的电流供应，所述方法包括：
利用阳极和阴极接触病人的皮肤以在所述阳极和所述阴极之间形成连接；
对所述阳极施加阳极电压；
向连接到所述阴极的晶体管提供控制信号；
利用感测电路检测在所述晶体管处的电压，所述感测电路被配置成控制在所述阳极处的电力，其中通过所述晶体管将所述阴极与电压检测分离；
比较所述晶体管的电压与阈值电压；以及
基于所述晶体管的电压和所述阈值电压之间的比较控制施加到所述阳极的所述阳极电压。

20.  如权利要求19所述的方法，其中所述晶体管是FET并且所述控制信号包括施加到所述晶体管的栅极的电压。

21.  如权利要求19所述的方法，其中所述阳极电压响应于输入而施加到所述阳极。

22.  如权利要求19所述的方法，其中施加到所述晶体管的所述控制信号通过放大器提供给所述晶体管，所述放大器通过所述晶体管与所述阳极和所述阴极分离。

23.  如权利要求19所述的方法，其中从所述晶体管提供的电流是恒定电流。

说明书

说明书用于电传送给药的电流控制
通过引用并入
将本说明书中提到的所有的公开和专利申请通过引用并入本文，其程度就像具体地和单独地指示各个独立的公开或专利申请通过引用被并入一样。
技术领域
本发明整体上涉及电传送给药设备。特别是，本发明针对具有改良的安全性的恒定电流供给电路。
背景技术
已知各种各样的给药系统，包括自动给药系统。因为供给药物的剂量不合适(例如，太多或者太少)的后果可以是威胁生命的，所以给药系统非常准确是极其重要的。被配置成供给药物给病人的给药系统必须被配置为防止甚至未必可能的意外供给事件。特别是，电供给药物给病人的给药系统，包括经皮给药的设备或者其它电传送的给药设备，以防止意外地提供药物给病人。
本文使用的术语“电传送”通常指通过膜(例如皮肤、粘膜、或者指甲)供给药剂(例如，药物)。通过利用电势来诱导或者辅助该供给。例如，通过穿过皮肤进行电传送供给可以将有益的治疗药剂引入人体的体循环。一种广泛应用的电传送过程，电迁移(也称为离子电渗透)，涉及带电离子的电诱导传送。另外一种电传送，电渗透，涉及液体的流动。该液体包含将在电场的影响下被供给的药剂。还有另外一种类型的电传送过程，电穿孔，涉及通过利用电场在生物膜上形成瞬时存在的孔隙。药剂可以通过孔隙被动地(即，没有电辅助)或者主动地(即，在电势的影响下) 传送。然而，在任意给定的电传送过程中，在一定程度上这些过程中的不止一个可以同时发生。因此，如本文用到的术语“电传送”，应该给予其尽可能最广泛的解释使得其包括电诱导或者增强传送至少一种药剂，其可以带电、不带电、或者混合两者，而不管药剂实际上传送时采用的具体的一种或多种机制。
一般来说，电传送设备使用至少两个电极，该至少两个电极与皮肤、指甲、粘膜、或者其它身体表面的某部分电接触。一个电极，通常被叫做 “施主”或者“主动”电极，其是通过该电极药剂被供给到身体中的电极。另外一个电极，通常称为“反”或者“返回”电极，作用是通过身体闭合电路。例如，如果待被供给的药剂是带正电的，即带阳离子，那么阳极是主动电极或者施主电极，而阴极用于完成这个电路。可替换地，如果药剂是带负电的，即带阴离子，则阴极是施主电极。另外，如果阳离子药剂和阴离子药剂都要被供给或者如果不带电的溶解的药剂要被供给，则阳极和阴极都可以被看作是施主电极。
此外，电传送供给系统通常需要将要被供给到身体的药剂的至少一个库或者源。这样的给体库的例子包括袋或者腔、多孔的海绵或者垫子、以及亲水的聚合物或凝胶基质。这样的给体库电连接到阳极或者阴极以及身体表面，并且置于阳极或阴极与身体表面之间，用于提供一个或者多个药剂或药物的不变的或者可更换的源。电传送设备还具有电源，比如一个或者多个电池。一般来说，电源的一极与施主电极电连接，而相反的极电连接到反电极。另外，一些电传送设备具有电控制器，其控制通过电极施加的电流，从而调节药剂供给的速率。此外，被动流量控制膜，用于保持设备与身体表面接触的粘合剂、绝缘组件、以及不渗透的衬垫组件是电传送设备的一些其它可能组成部分。
小型的、独立的适合较长时间戴在皮肤上的电传送给药设备已经被提出。例如，参见美国专利号6171294、美国专利号6881208、美国专利号 5843014、美国专利号6181963、美国专利号7027859、美国专利号6975902 和美国专利号6,216,033。这些电传送给药设备通常利用电路来电连接电源 (例如，电池)和电极。这些小型化离子电渗透给药设备的电子部件也最好是小型化的，并且可以是集成电路(即，微芯片)或者小印刷电路的形式。电子部件，例如电池、电阻器、脉冲发生器、电容器等电连接在一起以形成控制由电源提供的电流的幅值、极性、时间波形形状等的电路。小型的、独立的电传送给药设备的其它例子在美国5,224,927、美国专利号 5,203,768、美国专利号5,224,928和美国专利号5,246,418中公开。
前面已经描述了例如适合应用于电传送给药设备的用于可变电阻负载的恒定电流供应，然而这样的系统需要使用阴极确定阴极处的电压和/ 或电流。例如，Coln的美国5,804,957描述了用于可变电阻负载的恒定电流供应系统。该系统包括与第二输出端子(例如，阳极)连接在一起的用于为负载(病人)提供预定的电流的恒定电流电路、以及稳定的控制电路。电压供应控制电路监测跨越恒定电流电路的第二端子处的电压并且调节电压供应以维持第二端子的处于预选择的电压以便维持到达可变电阻负载的预定电流。参见例如图1，其示出了现有技术的系统，该系统包括能够直接监测阴极(通过比较器“节流阀”元件140)的电压控制电路。
然而在一些变形中，控制和监测施加的电流而不直接监测第二病人端子(例如，阴极)可能是有利的。这种配置允许将电路的控制方面与电路系统的风险管理方面分离。
例如，本文描述的是用于监测和控制电传送给药设备的方法、设备和系统，其中包括间接监测和控制使用开关元件间接连接到病人端子(例如，阴极)的电路。
发明内容
整体上，本文描述的是通过间接控制和/或监测施加的电流而不从病人端子的阴极直接测量来控制施加电流和/或电压，从而从电传送给药设备的病人触点供给药物的设备、系统和方法。特别地，本文描述的是电传送给药系统，其包括具有反馈电流和/或电压控制模块的恒定电流供给系统，该反馈电流和/或电压控制模块与病人触点(例如阳极和阴极)隔离。在一些变化形式中，通过晶体管将反馈模块与病人触点隔离；在晶体管而不是病人触点(例如阴极)处执行反馈电流和/或电压控制测量。
例如，本文描述的是具有恒定电流供应的电传送给药系统。在一些变化中系统包括：电源、与电源连接的第一病人触点、与电流控制晶体管连接的第二病人触点、以及测量在晶体管处的电压的感测电路，其中第二病人触点仅通过电流控制晶体管与感测电路连接，以便第二病人触点与感测电路是电隔离的。在一些变形中，第一病人触点也可以间接地连接到电源。
电流控制晶体管可以由从微控制器接收输入的放大器控制。可以使用任何合适的晶体管。例如，晶体管可以是FET或双极型晶体管。在电流控制晶体管是FET的变形中，第二病人触点可以连接到晶体管的漏极。
在一些变形中，感测电路被配置为比较晶体管处的电压与阈值电压。感测电路可以将输入提供给反馈电路。在一些变形中，该反馈电路可以基于晶体管处(例如，当漏极是病人接触式时在晶体管的栅极处)的电压与阈值电压的比较来提供警报从而指示恒定电流不能被保持。基于晶体管处的电压和阈值电压的比较，反馈电路可以自动地控制电源以保持恒定电流，同时最小化功耗。例如，在一些变形中，电流可以被维持在大约170μA。
本文也描述了具有恒定电流供应的电传送给药系统，该系统包括：电源；与电源连接的第一病人触点；与晶体管(例如，晶体管的漏极)连接的第二病人触点；用于当第一病人触点和第二病人触点之间的连接闭合时向晶体管提供控制信号的电流控制反馈电路；其中晶体管被连接到第二病人触点；以及用于当连接闭合时测量施加在晶体管上的电压的感测电路；其中第二病人触点仅通过晶体管连接到电流控制反馈电路和感测电路。例如，第二病人触点可以被连接到晶体管的漏极，其与可以连接到晶体管的栅极的反馈/感测电路是分离的。
如上所述，晶体管可以是任何适当的晶体管，包括双极型晶体管和/ 或场效应晶体管(FET)。例如，如果晶体管是FET，则第二病人触点可以连接到晶体管的漏极，并且控制信号可以包括施加在晶体管栅极的电压。在一些变形中，晶体管是双极型晶体管，并且第二病人触点连接到集电极，而控制信号包括施加于双极型晶体管的基极的电流。一般来说，控制信号可以是施加于晶体管的电压和/或电流。
在一些变形中，可以通过接收来自微控制器的输入的放大器控制提供给晶体管的控制信号。
反馈电路可以控制施加于电源的电压。例如，在一些变形中，反馈电路比较晶体管(例如，栅极)电压与参考电压。反馈电路基于晶体管栅极电压与参考电压之间的比较控制电源。反馈电路可以提供足以供给恒定电流的电源。例如，反馈电路可以提供足以供给大约170μA的恒定电流的电源。反馈电路可以包括用于提供恒定电流的数模转换器。
一般而言，感测电路可以通过晶体管与第一病人触点和第二病人触点隔离(例如，电隔离)。晶体管可以被置于第二病人触点与感测电阻器之间。
第一病人触点可以是阳极，第二病人触点可以是阴极。第一病人触点与第二病人触点之间的连接通常被配置为通过病人的皮肤闭合(如，连接)。
本文还描述了用于操作电传送给药系统的方法，该系统包括恒定电流供应，该方法包括：利用阳极和阴极接触病人的皮肤以在阳极和阴极之间形成连接；施加阳极电压于阳极；提供控制信号给与阴极(如，漏极处) 连接的晶体管(如，栅极)；检测晶体管处的电压，其中阴极通过晶体管与电压检测隔离；比较晶体管电压与阈值电压；以及基于晶体管电压和阈值电压之间的比较来控制施加于阳极的阳极电压。
本方法可以包括使用任意合适的晶体管。例如，晶体管可以是FET并且控制信号包括施加于晶体管的栅极的电压。阳极电压可以响应输入而被施加于阳极。施加于晶体管的控制信号可以通过放大器提供给晶体管，该放大器通过晶体管与阳极和阴极隔离。如上面提到的，可以使用任何适当的控制信号，特别是电压和/或电流信号。
在这些变形中的任意一个中，从晶体管提供的电流是恒定电流。例如，可以控制提供的电流为大约170μA。
在一些变形中，本方法包括基于晶体管的电压和阈值电压的比较来调节施加于阳极的电压。
附图的简要说明
本发明的新颖性特征在后面的权利要求中进行了具体阐述。通过参考下面的详细描述和附图将获得对本发明的特征和优势的更好地理解，该详细描述阐述了示出使用了本发明的原理的实施方式，所述附图中：
图1是现有技术的经皮的离子电渗透给药系统的示意图。
图2是用于电传送给药系统的示例性电传送给药电路的框图，该电传送给药系统包括控制器、给药电路、反馈电路、阳极和阴极。
图3是图2的反馈电路的示意图。
图4是图2的电传送给药电路的示意图。
图5是示例性电传送给药电路的操作方法的流程图。
详细描述
现在将详细参考本发明的示例性的实施方式，其中的各个例子被描述在附图中。虽然本发明将结合示例性实施方式进行描述，但应当理解这些实施方式并不是为了将本发明限制于那些实施方式。相反地，本发明旨在覆盖可选方案、修改和等价方案，这些可以被包括在如所附权利要求书限制的本发明的精神和范围内
一种用于经皮供给有效药剂的方法涉及使用电流来主动地传送有效药剂，使其利用电传送通过完好的皮肤进入身体。电传送技术可以包括离子电渗透、电渗透、电穿孔。电传送设备，例如离子电渗透设备在本领域是已知的。可以被称为主动电极或施主电极的一个电极是有效药剂通过这个电极被供给到身体中的电极。可以被称为反电极或返回电极的另一个电极用于通过身体闭合电路。结合病人的身体组织，例如皮肤，此电路通过将电极连接到电能源而完成，并且通常电路能够在设备“发生(on)”供给电流时控制通过设备的电流。如果将要注入身体的物质是离子的而且带有正电，则正电极(阳极)将是主动电极而且负电极(阴极)将作为反电极。如果待被供给的离子物质是带负电的，则阴极电极将是主动电极而阳极电极将是反电极。
开关操纵的治疗药剂供给设备可以通过激活开关向病人提供单个或多个剂量的治疗药剂。激活后，这种装置向病人供给治疗药剂。病人控制的设备给病人提供在需求增加时自我施用治疗药剂的能力。例如，治疗药剂可以是止痛剂，病人可以在每次感觉到足够的疼痛时施用该止痛剂。
如下更详细地描述，任何适当的一种药物(或多种药物)都可以由本文所描述的设备进行供给。例如，该药物可以是止痛剂如芬太尼(如，芬太尼HCL)或舒芬太尼。
在一些变形中，电传送系统的不同部分被分别地存储并且连接在一起供使用。例如，具有在使用之前是连接在一起的各部分的电传送设备的例子包括在美国专利号5,320,597(Sage,jr.等)、美国专利号4,731,926 (Sibalis)、美国专利号5,358,483(Sibalis)、美国专利号5,135,479(Sibalis 等)、英国专利公开GB2239803(Devane等)、美国专利号5,919,155(Lattin 等)、美国专利号5,445,609(Lattin等)、美国专利号5,603,693(Frenkel 等)、WO1996036394(Lattin等)和美国2008/0234628A1(Dent等)中所描述的例子。
一般而言，本文所描述的系统和设备包括用于将一种或多种药物电传送入病人(例如，通过皮肤或其它膜)中的阳极和阴极、以及用于控制(例如，打开或者关闭传送)该供给的控制器；本文所描述的所有变化也可以包括电流关闭模块，该模块在设备关闭(但仍然有电力)时用于监测阳极和阴极从而确定在阳极和阴极之间是否有电势和/或电流(在阈值之上)，此时设备控制器已经以其它方式将设备“关闭”以致其不应正在向病人供给药物。控制器可以包括激活控制器(例如，激活模块或激活供给药物。
在本说明书的范围内，除非另有指示，否则单数形式的“一(a)”, “一(an)”和“该(the)”的目的是包括复数的所指对象。因此，例如，参看“聚合物”包括单一的聚合物以及两种或两种以上不同聚合物的混合物，“触点”可以指多个触点，“柱”可以表示多个柱，等等。
如本文所使用的，术语“用户”表示使用设备的任何人，无论是医疗专业人员、病人、或其他个人，这些人的目的是给病人供给治疗药剂。
一般而言，本文所描述的设备可以包括控制逻辑和/或电路系统以用于调节设备的电流施加。例如，图2展示了控制给药电流的施加的示意图。反馈电路可以由控制器控制或调节而且反馈电路是给药电路的一部分(或与其分离)。控制器和电路可以包括硬件、软件、固件、或这些的组合(包括控制逻辑)。例如，如图2中所示，系统可以包括阳极、阴极和反馈电路。反馈电路可以组成(或被用于)给药模块的一部分以提供阳极和阴极之间的电流并供给药物。设备还可以包括控制设备操作的控制器。该控制器可以包括处理器或ASIC。
一般来说，反馈电路可以称为由设备执行的自我测试类型。图3展示了用于控制施加到病人电极(阳极和阴极)上的电流和/或电压的反馈电路的一种变形，在下面图4的情况中包含和更加详细地描述该电路。
图4展示了说明控制向病人给药的电流施加的电路框图的一个变化形式。在这个例子中，通过控制通过电极(阳极至阴极)的电流来调节药物剂量。本例中的电流是可编程(例如，使用10位DAC)的，但也可以是预先设定的。例如，目标电流可以被预设用于供给使用如所说明的170μA 电流的剂量。
在图4中，虚线示意地标示了ASIC组件；这种集成电路可以与R感测电阻器分离。病人组织(“组织”)完成阳极和阴极元件之间的电路。在一些变化形式中，R感测在印刷电路板上。R感测可以在电路板(例如，但不在 ASICS内)上。例如，R感测以及虚线框内的所有东西都可以在印刷电路板上。阳极和阴极可以被连接到病人。
在图4中，在阳极上面是VHV，这是电压源，该电压源施加电压以供给电流并且因此驱动药物供给。在某些变化形式中，V升压也可以被包括作为VHV的一部分(或与VHV连接)。此外，开关S1可以包括作为软件启用的开关来控制向阳极的电压施加。当不供给电流时S1开关可以作为控制的一个安全功能(通过软件)。电压可以被完全关闭，并且开关可以被打开从而使得即使有一些其它电压存在，阳极也将是浮动的。这样，电流不能被驱动(pull)通过阳极到达阴极，这是因为阳极是浮动的(而且没有电子源来驱动电流通过，因为它是完全断开(open)的电路)。
在这个例子中，当开关S1关闭时，电流随之可以从阳极流出，穿过组织，并通过阴极返回开关M2(晶体管)。在这个例子中，开关M2是晶体管(如，场效应晶体管)，其起控制电流流动的阀的作用。开关M2可以被称为电流控制阀或节流阀，用于调节向下流到电阻器R感测的电流，在那里电流进入地。概略地，电流由开关M2进行节流，该调节可以允许控制处于多种水平上的电流。例如，在图4中，电流水平被设置为大约170uA。在这个例子中，R感测可以被用于设置电流范围和/或最大值。可以供给方波电流。
此外，M2可以被一个放大器(如，Amp1)调节。在这个例子中，Amp1 是模拟放大器，Amp1的输入是数字模拟转换器(DAC)，其被设置为目标 170μA水平。因此，微控制器可以用于设置使用模拟数字转换器的数字信号，数字信号对应于目标供给电流(如，170μA)。
因此，在操作中，控制器(如，微控制器)可以被配置以便当没有电流供给时DAC可以被设置为0，当电流将要被供给时，DAC可以被设置为170uA，提供模拟输出到AMP1，其允许电流向R感测流动。这样，M2 (栅极)的输入可用于监测晶体管栅极的电压，该感测使用比较器(例如 CMP1)。在一些变化形式中，栅极的电压与阈值(V阈值)进行比较。如果 M2的栅极电压低，则电压可以增加，并且如果M2栅极电压高，则电压可以减小。这种反馈可以用来调节VHV，如图4所示。
由于阴极只连接到电流控制晶体管，而不是直接连接到感测电路，所以感测电路中潜在的故障与第二病人触点是隔离的并不能导致额外的从阳极到阴极的电流流动，因此不可以导致向病人供给额外的药物。
通过使用DAC和AMP1设置电流可以改变电压。例如，电流可以被设置为170uA，并且本文所述的控制系统防止电流超过170uA，提供一个恒定电流源。其中的DAC、AMP1和M2限制可以流过M2的电流的最大值。设置DAC为170uA防止电流超过170uA而不管电压为多少。在这个配置中，如果电压高于其必须值，那么利用欧姆定律，V＝IR，其中R 是皮肤电阻并且I是目标电流170uA，电压可以被限制。M2调节电流的最大值来限制其为170uA，允许电压被调整。由于功率等于电流乘以电压，当电流固定时(例如，170μA)，只有通过提供电压的最小值，功率值才能是最小的。通过采用仅使用所需要电压的最小值可以有助于节省电池电量。在实际中，控制和监测电路可以通过调整电压来自动地根据需要下降电压来节省电池电量。监测M2的栅极以保持饱和，这样源电压VHV的值被保持在高于足够供给达设置值(如，170μA)的电流的水平。低于饱和水平，栅极可以供给少于170uA的电流。为了防止低于饱和水平，电压被允许下降直到达到一个极限值，在该极限值M2饱和；一旦达到这个阈值，比较器就可以感测到饱和并调整电压回升。这个反馈(电压反馈)发生在M2的栅极(节流阀)的电平，提供了持续的反馈回路，在回路中不断地比较M2的栅极与阈值的值。
因为这个反馈回路发生在节流阀，而不是例如在阴极(例如，通过监测阴极处的电压)，故可以实现额外的好处。监测栅极(M2)处的电压来控制VHV使得在完全不改变(如，触摸)阴极的情况下控制上升电压，例如，保持对在电气隔离中的系统的监测和及其控制方面。这允许设备的风险管理方面与控制方面的分离，防止设备施加不适当的电流从而导致供给不适当的药物。在操作中，可以独立于对穿过阳极和阴极的电压和/或电流的控制，执行阳极-阴极电压的自检测量，这是因为阴极(和/或阳极) 不用于监测。而是，阴极用于供给药物。
该配置允许对电压的控制来减少功率消耗，和/或监测并且控制电压而不必在阴极处监测，通过在系统可以满足安全目的而只在与流经阳极、阴极的电流关联的阳极和阴极处进行测量的节流点处进行监测，使得系统有效率。这样，阴极不需要到电极(例如阴极)的测量线的连接。因而电压的控制独立于例如故障检测(例如漏电感测)的安全功能。另外，该架构将电压控制机制与这种故障检测机制分离。故障检测机制可以包括(例如在ASIC内)模数转换器，并且该模数转换器被复用来测量在阳极处的电压、在阴极处的电压、VHV电压等。但是，可以调节对来自阴极(例如栅极M2)的电压和电流的反馈检测和控制而不是阴极水平。
该逻辑分离的优点可以包括仅在与是否存在漏电(是否存在安全问题)相关的阳极和阴极处进行测量。在栅极M2处的测量可以一直持续(例如每几个时钟周期)；在该配置中不必在阴极处测量，使得阴极通过栅极 M2保持与反馈电路隔离。阳极阴极测量是独立的证明没有电流流经。通过以这种方式配置系统，阴极与控制电压的反馈隔离。隔离允许反馈机制与供给电流的实际病人连接分离。这样，减少电压对病人安全的重要性，并且电压的监测和控制被配置成提供系统和电池电量的效率。电流可以流经漏极到晶体管的源极而不需要在阴极和接地之间的其他电路系统，减少通过该其他电流路径的故障(例如其他电流流动)的可能性。病人安全甚至可能被电路系统中小的故障严重影响。因此，在一些变形中，系统被限制使得阳极/阴极的仅有的连接是如本文示出和描述的必须存在的连接。
在一些变形中，本文描述的系统和方法使用栅极(例如晶体管M2) 来将例如阳极和阴极的病人连接与来自用于控制所施加的电压并调节病人连接之间的电流的反馈模块隔离。在这个例子中，反馈模块被配置成包括比较器的电路，该比较器比较晶体管上的电压和阈值电压。
在一些变形中，该电路调节在病人连接之间的电流，使得其在目标电流水平(例如170μA)处或目标电流水平以下运行。当电流在170μA以上时该电路可以感测。
图5示意性地示出用于调节电传送给药系统的跨越病人连接(例如阳极和阴极)的电压和/或电流的一个变形。在该例子中，一对病人连接被配置成接触病人组织(例如皮肤)来完成病人电路。第一病人连接(在一些配置中是阳极，在其他配置中是阴极)被连接到驱动电压源。通过开关或栅极可以调节在驱动电压源和第一病人连接之间的连接，其可以被调节或控制(例如通过微控制器)。然后第二病人连接(例如在一些变形中是阴极，在其他变形中是阳极)被串联连接到晶体管漏极(或者其他节流元件)，并且通过该晶体管栅极将用于监测和控制在第一和第二病人连接之间施加的电流和电压的反馈模块与第二病人连接隔离。
在操作中，通过在第一和第二病人连接之间的皮肤接触进行的连接之后或之前，首先对第一病人连接(例如阳极)施加电压。然后电流被提供给第二病人触点的晶体管漏极下游，并且反馈模块确定与第一病人触点和第二病人触点隔离的晶体管栅极处的电压。晶体管栅极处的电压与阈值电压比较并且该比较被用来调整在第一病人连接处施加的电压。在相同的例子中，可以向晶体管提供(例如，通过微控制器)目标电流来调节在第一病人连接和第二病人连接之间的电流。
上面描述的恒定的电流供应可以被用来调节系统的给药剂量，从而甚至在具有可变病人电阻时也能以低电压供给目标电流(例如给药电流)。例如，图3和图4中示出的电路可以被用来通过在给药剂量周期(例如10 分钟给药剂量)上通过供给预定的170μA药物供给电流来提供药物剂量。控制图3和图4中示出的阳极和阴极的电路包括控制块，其包含通过开关 S1将升压变压器(VHV)的输出与阳极电极(EL_A)连接的电路系统。 10比特DAC被用来将电流输出配置成与需要的给药剂量电流成比例的设置值。DAC驱动AMP1，其通过驱动M2的栅极控制流经EL_A和EL_C 的电流。M2的源极确定流经R感测的电流，R感测使得反馈到AMP1的电压降低。因为在EL_A和EL_C之间的皮肤电阻变化，因此流经R感测的电流也变化，其触发在AMP1的输出的变化。如果没有充分的电压来利用EL_A 和EL_C之间的电阻供给编程的电流，那么AMP1会变饱和。驱动器功能可以被利用来控制和监测该电路的各个点。
出于说明和描述的目的已经提供了本发明的特定实施方式的前述说明。它们不是旨在穷尽本发明或将本发明限制到公开的精确形式，而且明显地，根据上述教导可以有许多修改和变形。实施方式被选择和描述的目的是最好地解释本发明的原理和其实际应用，从而使本领域普通技术人员能够最好地使用本发明，并且具有各种修改的各个实施方式适于构思的特定用途。本发明的范围旨在通过本文所附的权利要求及其等效物来限定。