專利名稱：在評定流體的流動狀態(tài)中使用的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于評定流體的流動的裝置和方法。該裝置和 方法可與流體輸送裝置、系統(tǒng)和方法結(jié)合4吏用。^f又作為舉例，該裝 置和方法可與用于精確輸送藥或藥物例如胰島素的小容量、 一次性 醫(yī)療裝置、及相關(guān)的系統(tǒng)和方法結(jié)合4吏用。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)出各種各樣的流體輸送裝置用于多種應(yīng)用場合，例如 輸送藥劑或藥物。作為舉例，已經(jīng)開發(fā)出可以非常高的精度將流體 化的或流體攜帶的藥物輸送給受體的自動輸注裝置(舉例來說，請
參見Christopher V. Reggiardo等人一并提交的上述美國專利申請公 開No.2004/0115067Al和上述美國申請No. —/—-,—)。如果這些裝 置不能以可接受的或預(yù)期的速率向受體輸送藥物，后果可能很小或 者很大，甚至是致命的。因此，在自動藥物輸注裝置中通常裝有某 些馬全i正藥物以可4妾受或預(yù)期的速率正^皮輸送或已一皮輸送的裝置。
藥物輸送-驗i正裝置可允許^r測不充分和/或過量的藥物輸送或 流體流動。用于測量流體流動的傳統(tǒng)裝置或方法包括熱線測風(fēng)法、 產(chǎn)生和4全測力。熱月永沖、注射和沖企測示^宗成分、以及電^茲;充動測量， 例如通過^f吏含離子液體經(jīng)過回路并JU企測相關(guān)的流動。
也已經(jīng)開發(fā)出用于專用設(shè)備等的其它用來測量流體流動的裝 置。例如，在^更攜式月爽島素泵中已經(jīng)裝入用于才企測在藥物l命送^各徑
中壓力的增大的裝置，例如，該壓力的增大由路徑中的阻塞引起。 這些包括壓力傳感器的裝置可4企測來自胰島素泵的不充分流體流 動，例如由輸送管路中或?qū)Ч苤械淖枞鸬牟怀浞至鲃?，但是?能檢測來自泵的過量流體流動。壓力傳感器增加了這種便攜式胰島 素泵的成本和復(fù)雜性。
已經(jīng)公開了檢測來自流體輸送裝置、例如藥物輸送裝置的不充
分流體流動的另一種方法(參見美國專利No. 6,692,457)。沖艮據(jù)該 方法，在流動^各徑中流體流過有彈性的腔室，例如嚢狀結(jié)構(gòu)或氣泡。 例如，如果在氣泡下游的一個點流動^各徑^皮阻塞，則流動游4圣中的 壓力就升高，,人而Y吏氣泡膨月長并且膨月長的氣泡的表面觸發(fā)傳感器以 指示阻塞狀態(tài)。
也已經(jīng)公開了監(jiān)控來自藥物輸送裝置的流體輸送的速率的一 些方法。(參見美國專利No.6，582,393和美國專利申諱^>開No. 2004/0019321 Al。 ) 4艮據(jù)一種這樣的方法，少量的流體通過加熱元 件、例如激光器加熱，并且在下游由加熱傳感器、例如另一激光器 斗企測流體的這種力口熱的量的存在，并且確定和評i"介流體流動的速 率。根據(jù)另一種這樣的方法，流動的流體受到萬茲場的作用，從而使 流體中的離子產(chǎn)生定向電流，該定向電流隨后被4企測到并與容積流 速寫關(guān)系起來。隨后可相應(yīng)地對流速進4亍補償調(diào)整。
也已經(jīng)開發(fā)出用于測量流體流動的裝置用于與藥物輸送無關(guān) 的應(yīng)用場合。作為舉例，用于測量與熱液系統(tǒng)、例如海底上的熱液 系統(tǒng)或稀釋的熱液系統(tǒng)相關(guān)的非常'隄;也流動的裝置已經(jīng)在 http:〃gore.ocean.washington.edu/research/slow一flow一meter.htm1,中有 所描述。在海水的情況下，海水流體進入管狀裝置并且通過電化學(xué) 反應(yīng)2CL—— CL2+2e—在裝置內(nèi)的電極對的箔電極上產(chǎn)生氯氣的"噴 吹(puff)",該噴吹凈皮限制在裝置內(nèi)，在該裝置內(nèi)通過兩個沿管狀
裝置以離開箔電極固定距離設(shè)置的感測電極檢測。噴吹沿裝置行進 已知距離所需要的時間提供了 一種對海水流速的測量。
用于測量運動流體不同參數(shù)的裝置也已被開發(fā)出來用于不同 的用途。作為舉例，已經(jīng)開發(fā)出旋轉(zhuǎn)盤式電才及作為當浸入到液體 中時產(chǎn)生非常規(guī)4聿的并且可再現(xiàn)的液體流動曲線的裝置。如果液體 含有可在電極上反應(yīng)的稀釋物質(zhì)種類，則反應(yīng)的速率將耳又決于與旋 轉(zhuǎn)盤式電極相關(guān)的旋轉(zhuǎn)的速度。這種現(xiàn)象可用于確定稀釋物質(zhì)種類
在'液體中的濃度。(例如，參見A. J. Bard and L. R. Faulkner, ￡7ec/roc/ em/ca/ Me^7zo成2nd Ed.， John Wiley (2001)。)
對流體流動測量裝置和相關(guān)的系統(tǒng)、裝置和方法的進一步開發(fā) 是值得的。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供用于評定、測量和/或監(jiān)控介質(zhì)的 流動的4支術(shù)。介質(zhì)的流動可以是相對不受限制的或自然的，如水在 水體內(nèi)的流動，例如海水或海洋水在海(洋)體內(nèi)的流動；或者可
以是在一個流動^各徑中，例如月夷島素乂人月夷島素泵通過輸送通道的流 動。電4匕學(xué)電池(electrochemical cell)〉旻入到該介質(zhì)中并且用于；平 定、測量和/或監(jiān)控介質(zhì)的流動的狀態(tài)。才艮據(jù)本發(fā)明的一個方面，該 電池用于評定、測量和/或監(jiān)控與該介質(zhì)相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)的速率。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供用于執(zhí)行該技術(shù)的裝置。該裝置可以 是簡單的、經(jīng)濟的、定性和/或定量的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的 一 個方面，該技術(shù)基于質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的反應(yīng)的概 念。進行化學(xué)反應(yīng)的速率由兩件事情中的至少一件確定，即反應(yīng)的 內(nèi)部動力學(xué)或反應(yīng)物變得可用于反應(yīng)的速率。后者的例子包括非均 勻反應(yīng)，例如在催化反應(yīng)相界或反應(yīng)相界進行的非均勻反應(yīng)。作為
舉例，在適當?shù)墓ぷ麟姌O(如金工作電極)以適當?shù)碾妱葸M行的在
水中的亞4失離子氧化成高《失離子(Fe2+—Fe3++e_ )的氧化反應(yīng)是 這樣的反應(yīng)。此夕卜，作為舉例，在適當?shù)墓ぷ麟姌O(如金工作電極) 以適當?shù)碾妱葸M4亍的在水中的高4失離子還原成亞《失離子(Fe3+ +e — —Fe2+)的還原反應(yīng)是這才羊的反應(yīng)。在氧化反應(yīng)或者還原反應(yīng)中， 如果反應(yīng)物可無限制地容易獲得，則反應(yīng)將以由反應(yīng)的內(nèi)部反應(yīng)動 力學(xué)所確定的速率進行。然而，如果反應(yīng)物不容易獲得，如在反應(yīng) 物的濃度足夠低以致反應(yīng)物擴散到工作電極表面的速率低于反應(yīng) 物在工作電才及表面反應(yīng)的速率的情況下，則反應(yīng)的速率^1夸由反應(yīng)物
的轉(zhuǎn)移速率確定，而不是由反應(yīng)的內(nèi)部反應(yīng)動力學(xué)確定。由此，增 大反應(yīng)物的質(zhì)量轉(zhuǎn)移的速率(例如通過水的運動(如，通過水的受 力流動或循環(huán)))將增大這種反應(yīng)的速率。相應(yīng)地，質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限 的反應(yīng)的速率可用作對流體流動的狀況或狀態(tài)的指示。
才艮據(jù)本發(fā)明的方面，質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的反應(yīng)的速率，例如剛才描 述的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，用作測量或監(jiān)控在反應(yīng)周圍的流體流動 的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于根據(jù)剛才描述的原理評 定、測量和/或監(jiān)控流體的流動的裝置和方法。才艮據(jù)本發(fā)明的再一方 面，提供用于評定、測量和/或監(jiān)控藥物或藥劑(如胰島素)的流動 的裝置和方法，例如通過自動注入泵泵送通過流動通道。根據(jù)本發(fā) 明的再一方面，用于評定流體的流動狀態(tài)的裝置和方法可用于提供 關(guān)于眾多流動狀態(tài)和參數(shù)的任意一種的信息，可用于指示或提供與 所希望的或預(yù)期的流動狀態(tài)的偏差的通知，可用在反々貴回^各(例如 自動反饋回路)中以控制、調(diào)整或維持流動狀態(tài)等。
在此，將進一步描述本發(fā)明的這些和不同的其它方面、特征和
實施例。
在此，參照附圖對本發(fā)明的不同方面、特征和實施例進行詳細 說明，下面簡要說明這些附圖。所述附圖是示例性的且并不一定按 比例繪制。附圖示出了本發(fā)明的不同方面或特^正并且可完整地或部 分地示出了本發(fā)明的一個或多個實施例或例子。用在一副附圖中來 指示特定元件或特征的參考標號、字母和/或符號可用在另一附圖中 指示類似的元件或特4正。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置的示意圖。
圖3是與根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置的例子相關(guān)的電流(安培) 與時間(秒)關(guān)系的圖示。
圖4是與根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置的例子相關(guān)的電流脈沖的 標準積分與力永沖次凄t的關(guān)系的圖示。
圖5是與根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置的例子相關(guān)的電流(安培) 與時間(秒)的關(guān)系的圖示。
圖6A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的裝置的示意圖。圖6B和圖6C 中的每 一 個分別是才艮據(jù)本發(fā)明的實施例的方法以流程圖的形式的 示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
在此，在本發(fā)明的描述中，應(yīng)當理解，以單凄t出現(xiàn)的詞包4舌其
復(fù)凌史對應(yīng)物，以復(fù)^:出現(xiàn)的詞包括其單凄t對應(yīng)物，除非有明示或暗 示理解或有其它說明。此外，應(yīng)當理解，對于在此描述的任意給定 成分、為該成分列出的任意可能的選擇物或替代物通常可單獨〗吏用 或與另一個結(jié)合^f吏用，除非有明示或暗示理解或有其它i兌明。另外，
應(yīng)當理解，這些選擇物或替代物的任意列表僅是示例性的，而不是 限定性的，除非有明示或暗示理解或其它i兌明。再次，應(yīng)當理解， 在此給出的與本發(fā)明相關(guān)的任意數(shù)字或數(shù)值是大約的，并且任意數(shù) 值范圍包括限定該范圍的最小值和最大值，除非有明示或暗示理解 或其它i兌明。
下面總體描述的不同術(shù)語以1更于理解本發(fā)明。應(yīng)當理解，這些 不同術(shù)語的相應(yīng)描述適用于這些不同術(shù)i吾的相應(yīng)的語言或語法變 形或形式。還應(yīng)當理解，當術(shù)語以非通常或者更特定的方式l吏用時， 下面任意術(shù)語的總描述不可應(yīng)用或不可完全應(yīng)用。還應(yīng)當理解，本 發(fā)明并不局限于在此4吏用的用于描述具體實施例的術(shù)語或?qū)@些 術(shù)語的說明。還應(yīng)當理解，本發(fā)明并不局限于在此描述的本發(fā)明的 實施例或在此描述的本發(fā)明的應(yīng)用，可以照此改變。
術(shù)語"電流分析"通常指確定或測量電流的強度并且包括穩(wěn)態(tài) 電流分4斤、計時電流分析和利-特雷爾型(Cottrell-type)確定或測量。
術(shù)語"濃度"通?？芍敢环N信號，該信號指示一種成分在介質(zhì) 中的濃度，如電流信號或電壓信號，例如，更典型i也表示一種成分 在介質(zhì)中的濃度表示，舉例來il，如每單位體積的介質(zhì)的成分的質(zhì) 量，和/或類似指示。
術(shù)語"控制"通常指任意類型的控制，包括可以自動控制的狀 態(tài)或狀況的維持以及狀態(tài)或狀況的調(diào)整。在本發(fā)明的不同實施例 中，提供了一種微控制器，該微控制器足以基于多種參數(shù)中的任一 參數(shù)控制流體的輸送或控制流體輸送裝置，這些參數(shù)例如為電流、 電勢、電荷、電阻、電化學(xué)反應(yīng)的速率、流體流速、流體溫度等和 /或類似參數(shù)。該微控制器可足以以自動化方式、例如通過反饋回路 控制這種輸送。
術(shù)語"電量分析"通常指確定在完成或4妄近完成材沖+的電解的 過程中經(jīng)過或?qū)⒁ㄟ^的電荷，這些電荷或者直接到電極上或者通 過至少一種電子轉(zhuǎn)移介質(zhì)。通過測量在部分完成或4妻近完成材沖十的 電解的過程中通過的電荷，或者更通常的，通過在與經(jīng)過期間內(nèi)衰 減電流相關(guān)的電解過程中的多次測量，來確定電荷。衰減電流由電 解？ 1起的電解性物質(zhì)型的濃度的下降產(chǎn)生。
"對應(yīng)電才及(counter electrode, 乂于電才及)"通常指至少一個與 工作電才及成對的電4及，電化學(xué)電流通過該對應(yīng)電才及。通常，對應(yīng)電 極是完成電化學(xué)電池或電路的導(dǎo)體。通過工作電極流入導(dǎo)電性溶液 的電流通過對應(yīng)電才及離開溶液。術(shù)語"對應(yīng)電才及"包括也用作參考 電極(例如，對應(yīng)/參考電極)的對應(yīng)電極，除非本說明書身見定"對 應(yīng)電極"不包括對應(yīng)/參考電極。
術(shù)語"電流"通常指可與本發(fā)明結(jié)合使用的一種類型的測量值。 應(yīng)當理解，盡管經(jīng)常討-淪電流作為在此4吏用的 一種類型的測量值， 4旦是電流、電勢或電壓、電^肓或者電阻可以在J:匕單獨〗吏用或以4壬意 適當?shù)慕M合作為 一種類型的測量值^使用。
術(shù)語"電活性"通常指在溶液中物質(zhì)種類，該物質(zhì)種類可參與 電化學(xué)反應(yīng)或可纟皮吸附到工作電才及上。
術(shù)語"電化學(xué)電池，，通常指可在上面進4于電化學(xué)反應(yīng)的電池。 在恒電勢模式下，這種電池的工作電極可被控制或保持在一定的電
勢或電壓上并且可產(chǎn)生可#:測量的電流。在恒電流才莫式下，這種電 池的工作電極可^皮控制或保持在 一 定的電流上并且產(chǎn)生可^皮測量 的電壓。在再一種才莫式中，與這種電池或簡單地與電池對(即，一 對電極，兩者都不是參考電極，從而使在該對電才及上的電化學(xué)反應(yīng) 可不受控制或限制)相關(guān)的電流、電壓、電^^和/或電阻可^皮測量， 例如，可^皮用于確定電^匕學(xué)反應(yīng)是否在工作電才及上進^f亍。與電4匕學(xué) 電池相結(jié)合地，可定量地或定性地z使用這些才莫式中的任意一種。與 一對電極相結(jié)合地，通常定性地使用后一種模式。
術(shù)語"電解"通常指或者直接在電極上或者通過至少一種電子 轉(zhuǎn)移介質(zhì)(例如氧化還原介質(zhì)和/或酶)電氧化或電還原化合物。例 如，通過電子轉(zhuǎn)移介質(zhì)和/或酶進4亍電解的例子在美國專利us
No.6，676,816、 6,605,200和6,605,201和美國專利申i青US No. 10/251,513、 10/819,498和11/007,617中給出。
術(shù)語"流動路徑"通常指流體可在其中流動的任意路徑、模式、 方向、路線、方式等。僅作為舉例，流動路徑可以是自然的或非自 然的、引入的、相對不受限制的或相對受限制的，兩者之間的任意、 類似結(jié)構(gòu)，或者路徑的任意組合。術(shù)語"流動^各徑"包括流體在流
體的體內(nèi)的流動路徑，例如7K、海洋水或海水在流體的體內(nèi)的流動，
而不管是通過自然流的自然流動，還是通過流體的人工運動或攪動
的人工引入的淨u動，或者'流體在沫u動通道中的:;危動鴻4圣，例i。,人流 體源的輸送通道，該流體源可以是自然供給、重力供給、泵供給和 /或類似供給，僅作為舉例。
術(shù)語"流體，，通常指可支持在流體內(nèi)的電化學(xué)電池上的電化學(xué) 反應(yīng)的任意介質(zhì)。在大多數(shù)情況下，術(shù)語"介質(zhì)"通常指液體介質(zhì)。 該介質(zhì)應(yīng)當是充分離子導(dǎo)電以支持在電化學(xué)電池上的電化學(xué)反應(yīng)。
例如，當電化學(xué)反應(yīng)物稀釋的時候，如在胰島素制劑中的稀釋的離 子鋅，流體可含有惰性離子型或足以支持在電化學(xué)電池上的電化學(xué) 反應(yīng)的支持電解的成分。支持電解質(zhì)是為這樣的目的加入到溶液中 的電解質(zhì)，該目的例如是唯一的或最重要的目的，例如，增加溶液 的導(dǎo)電性并且該電解質(zhì)不參與電化學(xué)反應(yīng)。這種支持電解質(zhì)可被稱 作"惰性"的電解質(zhì)、"協(xié)助"電解質(zhì)或"穩(wěn)定"電解質(zhì)。僅作為 舉例，氯化鈉和鉀是支持電解質(zhì)的例子。僅作為舉例，支持電解質(zhì)
可以相只于于溶'液以約O.IM到約l.OM的量存在，并且可以4吏用4壬意 適當?shù)闹С蛛娊赓|(zhì)或支持電解質(zhì)的組合。
"可才直入的"裝置通常指完全才直入身體內(nèi)的完全可才直入的裝置
入的感測裝置的例子是穿過皮力夫的感測裝置，有時稱作"皮下感測 裝置"，該裝置與位于身體外的部分和從身體外穿透皮膚并由此進 入身體內(nèi)部的部分相關(guān)聯(lián)。僅作為舉例，感測裝置可以是連續(xù)的或 在活的有機體內(nèi)的分析物感測裝置，該感測裝置可用來感測在身體 內(nèi)或身體的一部分內(nèi)的分析物，例如葡萄沖唐。
術(shù)語"測量，，，如在"測量濃度，，中，在此以其通常的意義使 用并且通常指獲得指示的行為，該指示例如為信號，該信號可與值 (例如濃度)相關(guān)，并且指確定值(例如濃度)的行為。術(shù)語"監(jiān) 控"，如在"監(jiān)控濃度"中，是指在整個時間內(nèi)注意多余一個的測 量值的4亍為，該監(jiān)控可在系統(tǒng)的、規(guī)J聿的、基本連續(xù)的和/或正在進 行的基礎(chǔ)上進行。術(shù)語"評定"包括術(shù)語"測量"和"監(jiān)控"。如 剛才描述的，在此可總地Y吏用術(shù)語"評定"、"測量"和"監(jiān)控"， 例如它們可替換、可選4奪或可互換或更具體地使用。
術(shù)語"測量值"可通常指表示分析物在介質(zhì)中的濃度的信號， 如電流信號或電壓信號，例如，更通常地指示分析物在介質(zhì)中的濃
度，例如，每單位體積介質(zhì)的分析物的質(zhì)量等。術(shù)語"值，，在此有
時可用作包4舌術(shù)"i吾"測量j直"的術(shù)i吾。
術(shù)語"患者，，通常指活的動物，并且由此包4舌活的哺乳動物和 活的人類。術(shù)語"受體，，在此有時可用作包括術(shù)語"患者"和/或術(shù) 語"^f吏用者"的術(shù)語。
"參考電極"通常指至少一個用作參考的電極，工作電極電勢 相對于該參考電極被評定或測量。參考電極可以是并且理想的是非 極性的，或者即使電流流過該電極，該電極也具有恒定并且已知的 電極電勢。術(shù)語"參考電極"包括還用作對應(yīng)電極(即對應(yīng)/參考電 極)的參考電極，除非說明書規(guī)定"參考電極"不包括對應(yīng)/參考電 極。
術(shù)語"工作電極"通常指至少一個這樣的電極，即材料在該電 極上被電氧化或被電還原。通常，在恒電勢的模式下，工作電極是
這樣的電極，即在該電極上控制電勢并且測量電流；在恒電流才莫式 下，工作電極是這樣的電極，即在該電極上控制電流并且測量電勢 或電壓。
根據(jù)本發(fā)明，提供在評定流體的流動狀態(tài)中使用的裝置和方 法。如圖1中所示，裝置100包括電化學(xué)電池102,該電化學(xué)電池 包括工作電極(WE) 104和至少一個其它電4及106。該至少一個其 它電極106可以包括(未示出的)對應(yīng)/參考電極，如先前所指出的， 該對應(yīng)/參考電極可由術(shù)語"對應(yīng)電極，，或"參考電極"包括，或者 如圖1中所示，包括-對應(yīng)電才及(CE) 108和參考電極(RE) 110。 相互獨立i也，工作電才及104和對應(yīng)電才及108中的每個都包4舌這才羊的 材料，該材料為電導(dǎo)體并且可以從由碳、金、銀、鉑、銅、導(dǎo)電聚 合物或其任意組合構(gòu)成的組中選出，4叉作為舉例。4又作為舉例，參 考電極110可以是任意下列類型的電極，即Ag/AgCl電極、Hg/HgO
電極、Hg/Hg2S04電極、Hg/Hg2Cl2電極、標準氫電極和可逆氫電極。 電化學(xué)電池的每個電極都可由任意適當?shù)牟牧匣虿牧系娜我膺m當 的組合組成。通常，用于電4匕學(xué)電池102的4壬4可適當?shù)碾?及都可以 使用，并且可以根據(jù)將在電化學(xué)電池102上進行的電化學(xué)反應(yīng)的特 性和可能影響電化學(xué)反應(yīng)的任何條件對適當?shù)碾?及進行任意選擇。
電化學(xué)電池102足以滿足與流體202交流。^義作為舉例，當流 體在流動^各徑200中時，電4匕學(xué)電池102足以滿足與流體i 各徑200 交流，以致于當充足的流體202在流動3各徑200中時，電池102與 該流體交流。裝置100可以與流動聘4圣200和/或與該流體(未示出 的)來源無關(guān)。4又作為舉例，該裝置可適應(yīng)于與存在的流動路徑一 起使用，例如，與流體的源頭連通或具有其自身的流體供給的流體 輸送裝置或泵的出口 ，或與流體的源頭連通或具有其自身的流體供 纟會的自然的流動^各徑，例如血管。這種適應(yīng)可以包括]吏電化學(xué)電池 進入與已存在的流動^各徑交流，例如將電4匕學(xué)電池引入到流動^各徑 中，優(yōu)選地以基本避免流體乂人在電池元件附近的流動^各徑泄漏的方 式?？蛇x地，該裝置自身可包括流動^各徑和/或流體源。
才艮據(jù)本發(fā)明的裝置100可包括一個電化學(xué)電池102，如上所述 和如圖1和圖2中示出的；或者包4舌兩個或多個電4匕學(xué)電池(未示 出)。多個電化學(xué)電池可以位于相對于流動^f各徑200基本相同的附 近，或者相對于流動^各徑200在不同的位置。多個電4匕學(xué)電池可以 用于多余的評定、測量和/或監(jiān)控流體202在流動i 各徑200中的流動 狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，裝置IOO可以與現(xiàn)有的流體源和現(xiàn)有的 流體輸送裝置或泵一起使用，如上所述并且參考圖2將會明白。根 據(jù)本發(fā)明的另 一 實施例，裝置600可以包4舌流體源300 (例如流體 容器300)和流體輸送裝置400 (例如泵400)，例如通過導(dǎo)管350 連通，如在圖2中示出的。如圖2中所示，流體輸送裝置或泵400
與流動路徑200連通，用于輸送到達那里的流體202。在這種情況 下，流動路徑200與流體輸送裝置或泵400的出口 402連通。
泵400可以是一個足以滿足以連續(xù)方式或者非連續(xù)方式、例如 以兩次或多次脈沖或兩次或多次周期性離散^K沖^"送流體的泵。應(yīng) 當理解，合適的泵參凄史可沖艮據(jù)待泵送的流體和該流體的應(yīng)用變化。 僅作為舉例，在將包括藥物、藥劑、營養(yǎng)劑、膳食補充劑或健康補 充劑、任何這些物質(zhì)源、這些物質(zhì)的任意組合和/或類似物的流體輸 送給受體的情況下，這些參數(shù)可才艮據(jù)藥物、藥劑、營養(yǎng)劑或補充劑 等、受體的特性、藥物、藥劑、營養(yǎng)劑或補充劑等將表現(xiàn)的狀態(tài)的 特性和/或類似因素變化，所有這些因素可以非常不同。應(yīng)意識到， 通過流體可以將各種各樣的藥物或藥劑輸送給受體，例如，抗生素、 營養(yǎng)流體、膳食補充劑、健康補充劑、全靜脈營養(yǎng)(tpn)、止痛劑、 麻醉劑、鎮(zhèn)痛劑(例如嗎啡)、激素、激素類藥物、基因治療藥物、 抗凝血劑、心血管藥物、azt、化療藥物、其〗壬意來源和其任意組 合，^M乍為舉例。
僅作為舉例，泵400可以包括足以滿足小量輸送流體的微型泵， 例如從大約1至大約10,000微升(〃L) /天，或者從大約100至大 約1000 ^L/天或平均大約400 ^L/天，這可以適合于將力夷島素llr送 給糖尿病患者。泵400可以包括足以滿足以周期脈沖輸送流體的微 型泵，例如從大約0.1至大約10 aL/脈沖，或者從大約0.5至大約1 A/L/脈沖，這可以適合于將胰島素輸送給糖尿病患者。適當?shù)拿}沖 周期和重復(fù)頻率基于用途而非常不同。作為舉例，可以以/人大約每 秒快速多劑量團塊到大約每10分鐘慢的基礎(chǔ)速率的速率輸送流體， 這可以適合于將力夷島素輸送給糖尿病患者。
優(yōu)選地，當待輸送的流體是用于受體的藥物或藥劑、例如用于 糖尿病受體的胰島素時，泵是樣i型泵。通常，本發(fā)明的裝置可由相 對小容量的電池或其它電源運4于(例如，i青參見圖7),例如具有大 約幾周的使用壽命的非常小的357型氧化銀電池，因為該裝置的能 量消耗是非常低的。僅作為舉例，在與微型泵一起使用的本發(fā)明的 裝置中(例如，請參見圖7)，其能量消耗相對于微型泵的能量消耗 而言可以是相對較小的、樣i不足道的或者可忽略的，特別是在佩戴 在受體身上的小的孩i型泵的情況下，例如通過貼片(patch)設(shè)置在 受體的皮膚上，并且向受體輸送藥物或藥劑。
流體202足以支持在與該流體交流的電化學(xué)電池102的工作電 極104上的電化學(xué)反應(yīng)。該流體包括足以進行電化學(xué)反應(yīng)以至于質(zhì) 量轉(zhuǎn)移受限制的成分204 (圖1 )。在電化學(xué)電池102的上游，如總 地以箭頭206表示的(圖1和圖2)，流體和該成分可以是必需的， 或者流體可以包4舌該成分和不含該成分的耳又^物。4又作為舉例，在 該上游點，流體可包括包含導(dǎo)電成分、例如離子鋅(Zn+)的胰島 素制劑，或者例如，該流體可以包括導(dǎo)電成分和取代物、例如胰島 素制劑，該取代物不含導(dǎo)電成分。
流體202的成分204可以足以參與、促進或干預(yù)在工作電極104
上的電化學(xué)反應(yīng)，在這里，參與包括反應(yīng)，促進包括催化，干預(yù)包 括禁止和抑制。該成分可以足以使在工作電極104上的電化學(xué)反應(yīng) 的速率與若沒有該成分時應(yīng)有的速率不同。流體的該成分在濃度上 可以是相^H希的，例如乂人大約10 —7M至大約10 —2M， 4又作為舉例， 例如，這可以是在胰島素制劑中的鋅離子的電活性成分的情況。
^f叉作為舉例，流體202的成分204可以是電活性的。這種電活 性成分可以包括離子型物質(zhì)、金屬型物質(zhì)、金屬氧化物型物質(zhì)、有 才幾型物質(zhì)、氧、水、其任意來源和其任意組合。作為舉例，這種電 活性成分可以包括來自標準電極電勢的完整表4各的任意適當材泮牛， 例如各種各樣的金屬、金屬離子、金屬氧化物的任意一種，以及其 4壬意纟且合。( 戈口 ， 參見A. J. Bard and L. R. Faulkner , 臉c加c/ 簡W M"Ao成2nd Ed.， John Wiley (2001), Appendix C。)
進一步作為舉例，這種電活性成分可以包括任意適當?shù)挠袡C材料或 化合物，例如，可以使用與包括葡萄糖氧化酶的工作電極結(jié)合使用
的葡萄糖。包括電活性成分204的流體202的例子是包括(非電活 性的)藥物胰島素和電活性成分(例如，離子型物質(zhì)，如離子鋅) 的月夷島素制劑。電活性成分可以參與在電化學(xué)電池102的工作電招_ 104上的電化學(xué)反應(yīng)。該電活性成分可以是相對于流體充分稀釋的， 以至于電化學(xué)反應(yīng)是質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的。
此外，4又作為舉例，流體202的成分204可以包括氣體、如空 氣，它可以是至少一種氣泡的形式，例如空氣泡，它通過干預(yù)電4匕 學(xué)反應(yīng)物朝向工作電4及104的運送來干預(yù)電4匕學(xué)反應(yīng)。例如，如上 所述，流體、如上面描述的胰島素制劑可以包括參與在工作電極上 的電化學(xué)反應(yīng)的離子型物質(zhì)、例如離子鋅，并且流體的空氣泡成分 可以干預(yù)離子型物質(zhì)向工作電才及的運送。此夕卜，4又作為舉例，流體 可以包括適用于在工作電才及104上的電4匕學(xué)反應(yīng)(例如電解以產(chǎn)生 H2和02)的電活性成分、例如水，并且可進一步包括阻止在工作 電極上的電化學(xué)反應(yīng)的成分，以至于使電化學(xué)反應(yīng)變得質(zhì)量轉(zhuǎn)移受 限。
更進一步，4又作為舉例，所討"i侖的在工作電4及104上的電化學(xué) 反應(yīng)可以是促進的電化學(xué)反應(yīng)。例如，流體可以包括在工作電極104 上的電化學(xué)反應(yīng)中的參與物和足以促進所討論的電化學(xué)反應(yīng)并且 足以影響該電化學(xué)反應(yīng)以至于該電化學(xué)反應(yīng)質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的成分。 這種情況可以以包括藥物、例如胰島素制劑的流體作為例子，該胰 島素制劑包括胰島素和反應(yīng)物離子型(如上所述，例如離子鋅)， 并且包括促進反應(yīng)物在工作電極上的反應(yīng)的成分。在這種情況下， 該成分相對于流體充分地稀釋，從而使所討i侖的電化學(xué)反應(yīng)為質(zhì)量 轉(zhuǎn)移受限的。例如，促進的電化學(xué)反應(yīng)的速率受到流體的促進成分 的稀釋濃度的影響。
流體202和成分204應(yīng)當4皮此具有適當?shù)南嗳菪浴?<又作為舉例， 藥用胰島素制劑與其離子鋅成分通常彼此相容，從而使該制劑相對 穩(wěn)定。應(yīng)當理解，當流體輸送到與活的受體連通或者位于活的受體 內(nèi)的流動i 各徑時，該流體和該成分應(yīng)當4皮此具有適當?shù)南嗳菪?，?且當活的受體的生命^1夸相只于不可妥十辦(uncompromised)時，該;克 體和該成分與活的受體具有適當?shù)纳锵嗳菪?。還應(yīng)當理解，裝置 或該裝置的任何構(gòu)件或該裝置的任何改進與流體和該流體的成分 應(yīng)當彼此相容。僅作為舉例，當流體是胰島素時，該胰島素可傾向 于從溶液中出來而吸附到某些表面上，在電化學(xué)電池中的電極的表 面應(yīng)當被選擇以最小化或基本避免這種吸附。應(yīng)當進一步理解，當 該裝置與活的受體的流動路徑相關(guān)時，如果活的受體的生命將相對 不可妥協(xié)時，則與活的受體密切接觸的裝置或該裝置的任何構(gòu)件或 該裝置的任何改進都應(yīng)當與活的受體具有適當?shù)纳锵嗳菪浴＿€應(yīng) 當理解，當電化學(xué)反應(yīng)在活的受體內(nèi)或與該活的受體密切接觸地進 行時，如果活的受體的生命應(yīng)相對不可妥協(xié)，則電化學(xué)反應(yīng)的任意 產(chǎn)物應(yīng)當與活的受體具有適當?shù)纳锵嗳菪浴８M一步，應(yīng)當理解， 電化學(xué)反應(yīng)的4壬4可產(chǎn)物與流體以及流體的成分4皮此應(yīng)當具有適當 的相容性。
流動路徑中的流體的溫度可被用來提供關(guān)于流體的流動狀態(tài) 的附加信息。由此，如圖1所示，本發(fā)明的裝置可以包括溫度傳感 器112，該溫度傳感器足以滿足與流動3各徑200中的流體202交流。 流動^^徑中的流體的溫度可以影響流體的成分204向電化學(xué)電池的 質(zhì)量轉(zhuǎn)移。在某些情況下，溫度對這種質(zhì)量轉(zhuǎn)移的影響可以相當小， 這可以是不同藥物輸送應(yīng)用的情況，例如含有離子鋅的胰島素制劑 的輸送。在這些情況下，可以不需要或不想要關(guān)于溫度的信息。在 其它情況下，溫度的影響可以是4交顯著或重大的，乂人而獲得有關(guān)流 體的溫度的信息可能是所希望的或必須的。當獲得溫度信息時，可
用它來才交準或控制流體llr送裝置或泵。4又作為舉例，溫度讀值可由
微控制器(在此進一步描述)接收，并且用于相應(yīng)地通過例如經(jīng)-瞼 或理論為基礎(chǔ)的算法校正流體的流動狀態(tài)的數(shù)據(jù)。僅作為舉例，該
算法可用于校正從電化學(xué)電池102接收的電流或電壓數(shù)據(jù)，其方式
是，對于與基線溫度的每度溫度偏差進行一定水平或百分率的校 正。
流體輸送裝置或泵可不需要校準。僅作為舉例，可以非常切實 可行地確定來自流體輸送裝置的流體的流動與/人本發(fā)明的裝置中 獲得的、該流動的特性指示之間的關(guān)系，無需才交準。在某些情況下， 例如當剛才描述的關(guān)系不能切實地或充分地確定時，可能值得或需 要校準流體輸送裝置或泵。僅作為舉例，流體輸送裝置或泵的制造 和/或性能可能不充分可靠或一致而不可切實地避免每個制造的裝 置的才交準。例如，流體^r送裝置或泵的才交準可以包4舌獲得與流體專餘 送裝置相關(guān)的流體輸送的指示，如流自流體輸送裝置的流體的體積 或流速，并且基本同時地，獲得流體的流動特性的指示，如電流或
電壓?？赏ㄟ^寸吏用Benjamin M. Rush的、名一爾為"Fluid Delivery Device with Autocalibration，，的美國專利申i青No..,./.....中的裝置或
方法獲得與流體輸送裝置相關(guān)的流體輸送的指示。如在此描述的， 可使用本發(fā)明的裝置或方法獲得流體的流動特性的指示。通過監(jiān) 控，例如通過分別〗吏用第一和第二種上述裝置，可獲得隨時間變化 的兩種指示。
所獲得的信息，如上所述，如溫度、流體體積或流速、電流、 電壓和/或類似參數(shù)，可提供給本發(fā)明的裝置的微處理器，用來校準 流體輸送裝置和/或控制流體輸送裝置。僅作為舉例，與流體的成分 相關(guān)的反應(yīng)速率(這可能與獲得的電流或電壓有關(guān))或者與已知量 的流體的成分相關(guān)的反應(yīng)速率(這可能與獲得的體積相關(guān))可用來 有或無溫度補償?shù)剡m當?shù)卦u定流體的流動狀態(tài)，用來校準和/或控制 流體輸送裝置。流體輸送裝置的^^準可包括4艮據(jù)存儲在孩史處理器
(在此將進一步描述)中的算法或者類似算法進行校準。流體輸送 裝置的控制可包括例如通過顯示信息或警報來提供流體輸送裝置 適當或不適當?shù)闹甘?這可以基于可存^f諸在《鼓處理器(在此將進一 步描述)中預(yù)確定的才及限集合或預(yù)確定的范圍進行)，從而4吏該信 息或警報的接受者可調(diào)整流體輸送裝置或來自該流體輸送裝置的 流體的流動或者通過反々貴回^各自動調(diào)整流體輸送裝置或來自該流 體輸送裝置的流體的流動。 一個適當?shù)奈⑻幚砥骰蚨鄠€微處理器可 處理所有的上述任務(wù)。在輸送藥物的情況下，可使用多余的微處理 器，例如，這可能是值得的或安全所需的。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的一個具體實施例。才艮據(jù)該實施例，來自流體
輸送泵的流體被輸送到受體。如在圖2中所示，裝置600包括電化 學(xué)電池102，該電化學(xué)電池-沒置在流體流動^各徑中的至少一個部位， 它包4舌工作電才及(WE ) 104、對應(yīng)電才及(CE ) 108和參考電才及(RE ) 102。該至少一個部位可以包括相對靠近流體離開泵的點的部位和/ 或相對靠近流體進入受體的身體的點的部位。在該實施例中，電化 學(xué)電池102是孩i電化學(xué)電池，其中工作電極104的工作面積大約是 0.1mm2或更小。
還是如圖2中所示，裝置600包括至少一個^f鼓控制器500，該 孩史控制器可才乘作地連^l妄到至少一個電池102，用來向該電池的工作 電極104沖是供足以在此進行電化學(xué)反應(yīng)的電流或電勢，并且用來接 收關(guān)于電化學(xué)反應(yīng)的信息，例如電化學(xué)反應(yīng)的速率。這樣一種微控 制器500可與一個電池或多個電池102結(jié)合使用。此外，多于一個 的孩i控制器500可與一個電池或多個電池102結(jié)合〗吏用。更進一步 地，微控制器500和電池102可以彼此相聯(lián)，另一個微控制器500 和另一個電池102可以彼此相聯(lián)，等等依此類推。通常，可以采用 至少 一 個孩i控制器500和至少 一 個電化學(xué)電池102的4壬意適當?shù)慕Y(jié)
合。如前所述，孩i控制器500也可以可操作地連接到溫度傳感器112 用于接收關(guān)于流體202的溫度的信息。
裝置600的至少一個微控制器500足以滿足向工作電極104提 供電勢，并且足以滿足接收與電化學(xué)電池102有關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)的 信息。僅作為舉例，工作電極電勢可以是任意適當?shù)碾妱荩⑶铱?br>
考電極的各種電勢的任意一種。作為舉例，微控制器500可以足以 滿足提供與電化學(xué)反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的電流或電荷的指示或者電化學(xué)反 應(yīng)速率變化的評定?！接肿鳛榕e例，當流體202以至少兩次力永沖^T送 到流動路徑200時，裝置600的至少一個樣t控制器500足以滿足向 工作電極104提供電流或電勢以助于電化學(xué)反應(yīng)，并且足以滿足評 定與至少兩次脈沖的每次和/或與以預(yù)定間隔(例如，每幾分種)的 至少兩次脈沖相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)。微控制器500可以可操作地與顯 示裝置、記錄裝置、打印裝置、和/或任何足以滿足交流關(guān)于電化學(xué) 反應(yīng)和/或溫度的信息的裝置相連。孩t控制器500可以可，喿作地與泵 400連4妄用于反々貴控制，例如用來調(diào)整泵送參婆史，如流動體積、流 速、脈沖頻率或脈沖持續(xù)時間，4又作為舉例，這樣的調(diào)整基于與流 體202在流動^各徑200中的流動狀態(tài)和/或溫度相關(guān)的信息。
在裝置600的該實施例應(yīng)用的例子中，在流動if各徑中的流體是 包含稀釋的離子鋅成分、即離子鋅的胰島素制劑。藥用胰島素制劑 通常含有離子鋅(例如，來自ZnCl),該離子4辛正好適用于在電化 學(xué)電池上的電化學(xué)反應(yīng)(Zn++e- — Zn)。在該例子中，通過流動^各徑 以相繼的劑量輸送胰島素制劑，在劑量之間不存在流動。當輸送一 劑胰島素制劑并且該胰島素制劑的離子鋅成分首先到達電化學(xué)電
最初與流體中的離子鋅的體積(最大)濃度有關(guān)。此后，在電化學(xué) 電池上的電化學(xué)反應(yīng)的速率(例如，通過電流反映)將開始變小，
因為在電化學(xué)電池附近中的離子鋅被消耗，從而使離子鋅必須從上 游的較遠點和更遠點擴散到電化學(xué)電池。當輸送新的 一劑胰島素制 劑并且其離子鋅成分首先到達電化學(xué)電池時，(例如，由電流反映 的)反應(yīng)速率將返回到與流體中的離子鋅的體積濃度相關(guān)的速率。 上述反應(yīng)速率或者電流信號的減小和返回可能發(fā)生地非常迅速。
本發(fā)明的上述裝置的功能模塊根據(jù)上述例子構(gòu)造和測試。流動
^各徑由內(nèi)徑(ID)為0.0625英寸的特氟隆(Teflon)管的一4殳構(gòu)造。 電化學(xué)電池包括都為絲網(wǎng)印刷到塑料膜上的碳對應(yīng)電極和Ag/AgCl 參考電極，以及直徑為0.010英寸的金絲工作電極。通過在特氟隆 管的側(cè)壁鉆一個小孔，將這些電才及插入到該特氟隆管中并且用環(huán)氧 樹脂將這些電4及密封就位。藥用胰島素制劑(來自Eli Lilly (Indianapolis, Indiana)的Humalog U100 ),含有濃度為0.0003M
的離子《辛，以月永沖方式通過流動3各徑llr送，月永沖體積為大約2^l
并且脈沖周期為235秒。電極電勢被保持在相對于Ag/AgCl參考電 極為-0.6V，以試圖降低在金工作電極表面上Zn+離子變成Zn金屬。
如在圖3中所示的，在通過流動通道脈沖地輸送胰島素制劑期 間，記錄與在電化學(xué)電池上的電化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的電流。輸自泵的流 體的每次脈沖與大振幅的顯著電流脈沖相一致，如由圖3中示出的 電流峰值表示?？啥ㄐ院?或定量地評定所獲得的ft據(jù)。作為舉例， 可以查看與示于圖3中的每次電流月永沖相關(guān)的曲線下的面積或每次 電流3永沖的積分，并且可以評定在如圖3中的情況下該面積或積分 在定性的基礎(chǔ)上是否看似相同或基本相同。進一步作為舉例，如圖 4中所示，可以確定示于圖3中的每次電流月永沖的積分，并且可以 評定在如圖4中的情況下該積分在定性的基礎(chǔ)上是否相同或基本相 同?？梢允褂萌我膺m當?shù)难b置或方法來評定該數(shù)據(jù)，如人工、機器、 自動和/或其它方式。
剛才描述的功能模塊也如上所述的被測試，不同之處在于，胰 島素制劑的脈沖車敘送不受限制并且隨后通過在相對于電化學(xué)電池
的端部上游處壓特氟隆管而受到部分限制。如圖5中所示，輸自泵
的流體的每次脈沖以這才羊的方式對應(yīng)于明顯的電流力永沖。對應(yīng)于來 自未受限制的管的流體的脈沖的第一峰值具有非常大的振幅，而對 應(yīng)于來自受限制的管的流體的脈沖的第二峰值具有相對減'J 、的振 幅。也可以進行涉及在不同的點(不管是相對于電化學(xué)電池的上游 或下游)壓特氟隆管的測試，并且希望這些測試《合出與受限位置無 關(guān)的相似結(jié)果。此外，盡管未對此進行測試，但應(yīng)當相信，如果上 述實施例中的泵出現(xiàn)故障以至于輸送胰島素的連續(xù)流，則將產(chǎn)生對
應(yīng)于示于圖3的電流脈沖的峰值振幅的電流值的連續(xù)電流值。以這 種方式，本發(fā)明的裝置可用于以定性和/或定量的方式^r測來自泵、 如月夷島素泵的不充分流體流動，和/或4企測來自泵的充分流體流動。
描述在此的4壬意裝置和方法可用于評定、測量和/或監(jiān)控任意流 體的流動，該流體包括或已添加有電化學(xué)反應(yīng)的成分，例如，稀釋 的電化學(xué)反應(yīng)的成分。任何這樣的裝置和方法可用于評定、測量和 /或監(jiān)控任何強度和4壬何流動特性的流動，如一種類型的流動，連續(xù) 的或非連續(xù)的流動，例如非連續(xù)流動的例子是^永沖流動，流動的方 向，與流動相關(guān)的或影響流動的電流或力等，以及其任意組合。僅 作為舉例，任何這樣的裝置和方法都可用于評定、測量和/或監(jiān)控月永 沖流動以確定流體的每次3永沖是否具有適當?shù)捏w積，例如，流體的 這樣的每次脈沖是否具有基本相同的體積。任何這樣的裝置和方法
都可用于評定、測量和/或監(jiān)控對流體的希望的或預(yù)期的llr送的阻 礙，例如通過氣泡、如空氣泡進4亍，該阻礙干預(yù)這樣的輸送(例如， 該氣泡置換流體，,人而^f吏流體的#r送小于無氣泡時應(yīng)該#皮#r送的 量)。這種氣泡的存在可顯著影響與電化學(xué)電池相關(guān)的指示，如電 流，如顯著降低電流或降低到零。這可能對評定這樣的氣泡是否存 在于流體輸送裝置的或來自流體輸送裝置的流動路徑中有用。
任何這樣的裝置和方法特別適用于小規(guī)^莫的流動，例如液體藥 物從自動便攜式藥物輸送裝置向受體的流動。僅作為舉例，這樣的 藥物輸送裝置和方法的例子以及與該裝置和方法相關(guān)的流動包括
Christopher V. Reggiardo等人的美國專利申"i青No. 10/683,659和美國 申請No.../....中的裝置和方法，該裝置可4艮據(jù)Benjamin M.Rush的 美國專利申請No..../.....的裝置和方法才交準。此外，任何這樣的裝 置和方法可與自動便攜式藥物輸送裝置結(jié)合使用，該自動便攜式藥 物輸送裝置又可以與可植入的裝置有關(guān)，例如在受體、如糖尿病受 體內(nèi)用于感測分析物如葡萄糖的可植入的感測裝置。這種可置入的 裝置以及相關(guān)的方法的例子，包4舌一些美國專利和美國專利申^"中 的裝置和方^去，^口 1998年4月30曰中i青的Say等人的6,175,752; 2000年9月22日申i青的Heller等人的6,329,161; 2001年1月2日 中i青的Heller等人的6,560,471; 2000年7月24曰中i青的Bonnecaze 等入的6,579,690; 2000年6月16曰中i青的Say等入的6,654,625; 2001年11月29日申請的Heller等人的6，514，718; 2000年11月 14曰申i青的Mao等人的6,605,200; 2000年11月14日申i青的Mao 等人的6，605,201;2002年5月14日申請的Mao等人的10/146,518; 2004年4月6日申i青的Feldman等人的10/819,498和2004年12 月7日申請的Feldman等人的11/007,617;它們中每一個都整體引 用在此作為參考。
描述在此的4壬<可裝置和方法者卩可用于以定性和/或定量的方式 評定、測量和/或監(jiān)控任何流體的流動，該流體包括或已添加有稀釋 的電化學(xué)反應(yīng)的成分。僅作為舉例，在定性評定中，通常對電流信 號的存在或不存在或者電流信號的振幅的觀測可用于評定流動狀 態(tài)。僅作為舉例，在定量或半定量評定中，電流信號的存在或不存 在或者電流信號的振幅或者電流峰值的積分或它們的一部分，可用 于評定流動狀態(tài)。l又作為舉例，可通過任何適當?shù)拇胧?、如電流分析或電量分析獲得對電流信號或產(chǎn)生的電荷(如與電解有關(guān)產(chǎn)生的 電4肓)的^平定。
通過本發(fā)明的裝置和方法中的4壬意 一 種獲得的流動狀態(tài)的評 定可用作通過^f壬意適當?shù)?晉施或方法調(diào)整流體在流動-各徑中的流 動或調(diào)整在流動^各徑中產(chǎn)生流體的流動的裝置(如泵)的基礎(chǔ)。這
才羊的調(diào)整可包4舌在美國專利No.6,582,393和美國專利申諱7>開No. 2004/0019321 Al中^>開的那些調(diào)整中的^f壬何一種。^f又作為舉例， 當在流動3各徑中的流體以月永沖方式、如通常相同體積的流體的離散 周期脈沖輸送，并且流動狀態(tài)的評定示出脈沖體積比正常體積大 5%時，脈沖周期可以減小5%以重新建立所預(yù)期的整個流動狀態(tài)或 者輸送速率，或者一些其它流體輸送或脈沖參#:可#:控制或改變以 獲得所希望的結(jié)果。進一步作為舉例，當在流動^各徑中的流體以連 續(xù)方式輸送時，如通過重力或通過來自流體源如容器或嚢(其通過 控制裝置如閥的打開或閉合或調(diào)整來控制)的壓力以連續(xù)流動方 式，并且流動爿犬態(tài)的i平定示出流動體積或速率比正常體積小5%時， 控制裝置可被調(diào)整以便增大流動體積或流速來獲得適當?shù)幕蛩?望的結(jié)果。
本發(fā)明的裝置的微控制器可包括用于實現(xiàn)其任何預(yù)期目的的 適當元件和構(gòu)件。這些元件或構(gòu)件的例子包括下列組成部分的任意 一個或多個電子電^各、元件部分、存儲介質(zhì)、信號或數(shù)據(jù)處理元 件、運算元件、軟件元件、邏輯裝置、有線或無線通信元件、用于 在元件或構(gòu)件之間可才喿作地連通的裝置等。這種預(yù)期目的的例子包 括下列目的的任何一個或多個向工作電極纟是供電勢或電流，從電 化學(xué)電池獲得信息，從流體輸送裝置獲得信息，從溫度傳感器獲得 信息，獲得針對^^交準和/或控制流體輸送裝置的信息，評定或處理任 何獲得的或內(nèi)部的信息，與電化學(xué)電池或另一個裝置(例如，流體 輸送裝置、顯示裝置、警報或通知裝置(傳感的或其它的)和/或校
準裝置(例如自動校準裝置))交流，通過反饋回路、如自動反饋 回路交流，并且校準和/或控制另一裝置，例如流體輸送裝置。微控 制器可構(gòu)造成包括在此描述的任何適當?shù)脑?，或者用于以常?guī)的 方式實現(xiàn)在此描述的任何目的的任何適當?shù)脑?。僅作為舉例，樣丈 控制器可據(jù)此交流的任何裝置可配有互補元件，例如任何適當?shù)慕?流元件、構(gòu)件或裝置，如有線的或無線的交流元件，這可以以常夫見 的方式提供或?qū)崿F(xiàn)。
本發(fā)明的任何裝置或方法可適合于或適應(yīng)后而適合于與在電 化學(xué)電池上的連續(xù)或間歇的電化學(xué)反應(yīng)結(jié)合^f吏用。4又作為舉例，該 電池的工作電極可^皮偏置，以便在流體流動的預(yù)期脈沖之前開始在 電化學(xué)電池上的電化學(xué)反應(yīng)并且在流體流動的脈沖之后的某 一 時 刻鄉(xiāng)冬止電^i學(xué)反應(yīng)。進一步作為舉例，可以與;危體流動的每次3永沖 相結(jié)合i也評定、測量和/或監(jiān)控在電〗匕學(xué)電'池上的電4匕學(xué)反應(yīng)，或者 與以某一規(guī)律的間隔(例如，每一'卜時或每第一百次脈沖)的流體 流動的一次或多次脈沖相結(jié)合地評定、測量和/或監(jiān)控在電化學(xué)電池 上的電化學(xué)反應(yīng)，這可能在以下方面有用，例如，優(yōu)化或減小與本發(fā)明的泵或裝置相關(guān)的電池和/或其它電源(未示出)的消一€，優(yōu)化
或延長本發(fā)明的裝置的電極的壽命，使流體的成分的消耗最小化， 和/或使一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)出最小化。
如前所述，本發(fā)明的任何裝置或方法可與流體輸送裝置如泵相 結(jié)合使用。如現(xiàn)在描述的，4艮據(jù)優(yōu)選實施例，本發(fā)明的裝置或方法 可與具有自動校準和/或控制能力的流體輸送裝置或泵相結(jié)合使用。
有關(guān)這種流體輸送裝置的結(jié)構(gòu)或操作的信息可在同時申請的
Benjamin M.Rush的美國專利申請No..../.....中找到。
在圖6A中示出可包括流體輸送裝置700或與流體輸送裝置700 相結(jié)合使用的裝置1000的示意圖，并且描述這種流體輸送裝置700 的操作的流程圖在圖6B中示出。流體輸送裝置700可以是用于從
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其出口向流動3各徑202輸送流體的任意適當?shù)念愋?，例如流體泵。 在某些情況下，可優(yōu)選使用由形狀記憶致動器驅(qū)動的流體泵，例如， 當成本是激勵因素時，或當該裝置與這樣的用途結(jié)合使用時，如醫(yī) 療應(yīng)用，在這樣的用途中出于某些原因裝置可被丟棄或相對頻繁的 更換。有關(guān)這種流體輸送裝置的結(jié)構(gòu)或操作的信息可在同時申請的 Christopher V. Reggiardo等人的美國專利申i青No. 10/683,659和美國 申請No.../....中找到。流體輸送裝置700可包括用于i殳定一個或多 個操作參數(shù)的用戶界面(未示出)或與該用戶界面相結(jié)合使用，這
些參數(shù)例如為流體輸送速率、流體輸送裝置的啟動或停止等，和其 任意組合。
根據(jù)優(yōu)選實施例，流體輸送裝置具有自動校準和/或控制能力， 如現(xiàn)在結(jié)合示于圖6A中的裝置1000來進4亍描述。裝置1000包括 至少兩個傳感器，即上游傳感器800和下游傳感器802,它們與流 動^各徑200交流。這種交流可以與如前所述的與電化學(xué)電池102相 關(guān)的交流類似。每個傳感器包括一對導(dǎo)電電極。這種電極可由適用 于具體用途的材料制成。4又作為舉例，如果祠，輸送的流體是力夷島素 〉容液，則可以〗吏用金或鍍金電才及。在該只十電才及之間通過的電流和/ 或電壓，和/或與該電極對有關(guān)的電荷和/或電阻可以指示流體的存 在，該流體具有在電4及上的至少一些導(dǎo)電性的4晉施(例如，含有離 子鋅的^^島素制劑)。由此，電流、電壓、電荷和/或電阻的指示， 例如，零電流、電壓、電荷和/或電阻相對于來自電才及對的一定量的 電流、電壓、電荷和/或電阻可#皮;險測出并且用于指示流體在電才及上 存在或不存在。才艮據(jù)電才及對電i 各中的電的連續(xù)性的存在或不存在， 剛才描述的任何電極對通常用于提供流體存在或不存在的定性測 量。
應(yīng)當理解，如果需要定量4普施，則電4及對的《壬《可一個都可以用 作電化學(xué)電池的一部分，盡管這可能比希望簡單地指示流體存在或
不存在所希望或必須的更復(fù)雜。此外，應(yīng)當理解，流動監(jiān)控電4及可 用作電流感測電才及，并且電流感測電才及可用作流動監(jiān)控電才及。
兩個傳感器之間的流動路徑的或校準區(qū)域708的容積是已知的 或可確定的。^又作為舉例，如果兩個傳感器之間的3巨離704和流動 路徑200的直徑706是已知的，則兩個傳感器之間的流動路徑的或 才交準區(qū)域708的容積可4皮確定或已知。應(yīng)當理解，僅作為舉例，當 流動路徑200可能如圖6A中所示為圓柱形時，與校準區(qū)域708相 關(guān)的容積可以剛才描述的方式確定或已知，流動路徑200可以是任 何幾何(規(guī)貝'J的或不規(guī)貝'J的)形狀或構(gòu)造，從而4吏與才交準區(qū)域708 有關(guān)的容積可以其它方式已知或確定。最好是，才交準區(qū)i或708的容 積遠大于在流動路徑中待輸送的流體的體積。僅作為舉例，如果待 輸送的流體是胰島素溶液，則才交準區(qū)域708的容積優(yōu)選遠大于胰島 素溶液的單次劑量的體積，以有助于在才企測或測量流速或電流中良 好的分辨率和準確性。
兩個傳感器800和802以及流體輸送裝置700連接到控制單元 900。 4空弗'J單元900包4舌馬區(qū)動電3各902和還4辱單元904， i亥還4辱單元 優(yōu)選是微控制器或微處理器的形式，例如先前結(jié)合圖2所描述的。 控制單元900可用于流體輸送裝置700和其#:作的總控制?？刂茊?元900還可用于初始化和控制對流體輸送裝置700的4交準。
僅作為舉例，對流體輸送裝置700的控制1100可如在圖6B中 所示的那樣進行。這一控制步驟1100可在任何時間進行。僅作為 舉例，這一步驟1100可與充注流體輸送裝置700 —起進行?？刂?1100包括在A點4僉測1102流體的到達，該點對應(yīng)于上游傳感器800 的位置。4企測1102可以通過如上所述的控制單元900進4于。與該 才僉測1102相關(guān)地，流動流可凈皮允許4亍進到上游傳感器800或者可 在到達上游傳感器800之前被打斷。僅作為舉例，可通過將氣泡引 入到流動流中而打斷流動?？刂?100還包括在B點;險測1104流體
的到達，該點^j"應(yīng)于下游4專感器802的4立置。才全測1104可通過^口 上所述的控制單元900進行。
控制1100還包4舌確定1106或測量流體/人A點流動到B點所需 要的時間。確定1106可通過如上所述的纟空制單元900進4于。如前 所述，流動路徑在校準區(qū)域808中的容積是已知的或可確定的。有 關(guān)該容積的數(shù)據(jù)可以通過用戶界面(未示出)輸入和/或存儲在控制 單元900的存儲器中。控制1100還包括根據(jù)這些時間和容積參數(shù) 確定1108或計算與流體相關(guān)的流速，如容積流速。確定1108可以 通過如上所述的控制單元卯0進4亍。
控制1100可包括^4居流體流速調(diào)整1110流體輸送裝置700或 來自該流體輸送裝置的流體流動，或者不希望或不需要這樣的調(diào)整 時不調(diào)整流體輸送裝置700。調(diào)整1110可包才舌(如果并且當可能適 當?shù)那闆r下)以任何適當?shù)姆绞?例如通過用戶界面(未示出)) 向可能隨后調(diào)整泵的使用者提供流體流速，或者以任何適當?shù)姆绞?自動地調(diào)整泵，例如通過自動反饋回路?？稍谌魏芜m當?shù)臅r間進行 對流體輸送裝置700的控制1100,例如在從裝置700開始流體輸送 之前或開始之時，或者在從裝置700進行流體輸送的期間的任何時 間。關(guān)于控制流體輸送裝置的進一步信息可在同時申請的Benjamin M. Rush的美國專利申請No..../.....中找到。
〃f又作為舉例，可如在圖6C中所示的那樣進行流體輸送裝置700 的才交準1200。可在任4可時間進4亍這一才交準步艱《1200。 4交準1200包 括確定1202流體流速，如容積流速，該確定可如參考圖6B的先前 描述那樣進行。確定1202可以通過如上所述的控制單元900進行。 才交準1200可包括確定1204適當?shù)幕蛩Ｍ牧黧w專俞送量(例如， 體積或劑量體積)或者適當?shù)幕蛩Ｍ牧黧wllr送速率。這種體積 或速率可以是已知的。關(guān)于該體積或速率的翁:據(jù)可通過用戶界面(未示出)輸入和/或存^f諸在控制單元900中的存4諸器中。確定1204 可通過如上所述的控制單元卯0進行。
才交準1200還包括才艮據(jù)這種確定的流體流速確定1206校準因 數(shù)。該校準因數(shù)可以并且優(yōu)選地包括待輸送的所希望或正常的量或 體積的流體(例如劑量體積)和已輸送的流體的實際體積的比率。 確定1206可通過如上所述的控制單元900進行。纟交準1200還包括 與流體輸送裝置700的才喿作相結(jié)合地應(yīng)用1208才交準因ft,例如與
乂人流體豐lr送裝置豐餘送適當?shù)幕蛩Ｍ炕蝮w積的流體，例如一劑。 才交準因凄t的應(yīng)用1208可以通過如上所述的控制單元900進4亍。
如果希望或需要，校準因數(shù)可與對流體輸送裝置700的調(diào)整相 結(jié)合地應(yīng)用1208，所述調(diào)整可以如4十對圖6B的先前描述那才羊進4亍。 才交準1200可包括4艮據(jù)確定的流體流速和/或沖交準因數(shù)調(diào)整流體輸送 裝置700,或者如果不希望或不需要這樣的調(diào)整則不調(diào)整流體輸送 裝置700。調(diào)整可包括(如果并且當可能合適的情況下)以任何適 當?shù)姆绞较蚩赡茈S后調(diào)整流體輸送裝置的使用者4是供確定的流體 流速和/或校準因數(shù)，或者以任何適當?shù)姆绞阶詣拥卣{(diào)整流體輸送裝 置，例如通過自動反饋回路。可在任何適當?shù)臅r間進行對流體輸送 裝置700的校準1200，例如在從裝置700開始流體輸送之前或開始 之時，或者在從裝置700進行流體輸送的期間的任何時間。關(guān)于才交 準流體輸送裝置的進一步信息可在同時申請的Benjamin M. Rush的 美國專利申請No..../.....中找到。優(yōu)選地，也還如圖6C所示，不管 對裝置是否進4亍實際調(diào)整，乂人流體l餘送裝置700輸送1300適當?shù)?或所希望量或體積的流體，例如一劑。
沖艮據(jù)本發(fā)明，4是供用于評定流體的流動狀態(tài)的裝置和方法。該 裝置和方法從或多或少分散的學(xué)科中獲得，僅作為舉例，例如這樣 的學(xué)科電化學(xué)、樣t流體、質(zhì)量轉(zhuǎn)移、動力學(xué)、流體泵送、流體流 動、力永沖流動、泵的監(jiān)控和流動測量。盡管這些學(xué)科中的每一學(xué)科都有其自己的細微差別和復(fù)雜性，但是本發(fā)明的裝置和方法可以是 非常簡單和經(jīng)濟并且可^是供流體的流動狀態(tài)的有用的定性和/或定 量評定。
根據(jù)優(yōu)選實施例，本發(fā)明的裝置和方法在將藥物或藥劑輸送到 受體時可以具有有用的應(yīng)用，例如自動將這種藥物或藥劑輸送到受
體，并且更具體地，以可選擇的反饋控制(例如自動反饋控制)精 確地自動將這種藥物或藥劑輸送到受體。應(yīng)當能想到，本發(fā)明可與 分析物感測裝置(例如，可才直入的分析物感測裝置)相結(jié)合地4吏用， 并且可與相關(guān)的藥物輸送裝置相結(jié)合地使用，該藥物輸送裝置設(shè)置 在可由受體穿戴的貼片中，例如可固定到受體的皮膚上的粘性貼
片。^f又作為舉例，本發(fā)明可與在2005年3月21日由Benjamin Rush 等人申i青的名-爾為 "Method and Apparatus for Providing Integrated Infusion Device and Monitoring System " 的美國臨時專矛J申i青 No..../.....中公開的裝置和方法中的任何一種相結(jié)合地使用，其整體 包括在此作為參考。此外，Y又作為舉例，如在此描述的，分析物感 測裝置可包括葡萄糖感測裝置，藥物輸送裝置可包括胰島素輸送裝 置，受體可受糖尿病的痛苦，該裝置和方法可與藥物輸送裝置的流 動通道、受體的自然流動通道或者適當?shù)牧鲃油ǖ老嚓P(guān)。更進一步 地，僅作為舉例，本發(fā)明可與與Wvo FreeStyle Navigator 的葡 萄沖唐監(jiān)控裝置(Abbott Diabetes Care，曾用名TheraSense, Inc. of Alamada， California)相關(guān)的裝置和方法的任何一種相結(jié)合地使用， 盡管現(xiàn)在不能商業(yè)獲得，但該葡萄糖監(jiān)控裝置現(xiàn)在正在臨床試-驗， 并且基于一些上述美國專利和專利申請或與它們相關(guān)，即美國專利 No. 6,175,752; 6,329,161; 6,560,471; 6，579，690; 6，654，625; 6，514，718; 6,605,200; 6,605,201;美國專禾J申i青No. 10/146,518; 10/819,498 和11/007,617。
#4居本發(fā)明的優(yōu)選實施例，^是供如在圖7中所示的系統(tǒng)1400。 該系統(tǒng)1400包括可用在受體的身體(未示出)的一部分上的貼片 1500。貝占片1500可以任何適當?shù)姆绞礁絠殳或附加在受體的身體的 該部分上，例如，通過粘著在受體的皮膚上的粘合劑，僅作為舉例。 該貼片可包括可重復(fù)使用的部分1600 (以實線外框示出)和可以是 一次性的另一部分1700(以虛線示出)。貼片1500可容納多個部件， 例如，示于圖7中的4壬意部件和其4壬意組合。
部分1600包括電池1602和控制器1604，如先前的任意相同的 描述。部分1600還可包括用于交流信息的收發(fā)器1606，其可以是 適用于如通過信號(例如由弧線表示)與遠程單元1800或該遠程 單元的收發(fā)器1802交流的有線收發(fā)器(未示出)或無線收發(fā)器。 部分1700包括流體容器1702(如胰島素容器)、流體輸送裝置1704 (如泵)、 一交準裝置1706 (其可以是先前描述的4交準裝置)，輸液裝 置1708、流體測量或監(jiān)控裝置1710 (其可以是如同先前描述的裝 置)和連續(xù)的分4斤物感測裝置1712，如先前描述的連續(xù)的血液葡萄 糖監(jiān)控裝置。輸液裝置通常指將流體輸送裝置連接到受體的皮下組 織的裝置，其可包括一條導(dǎo)管，該導(dǎo)管在一端具有l(wèi)uer連接器(卡 式連接器)或鎖，用于連接到流體輸送裝置，并且在另一端具有針 或柔韌的塑料管用于插入皮下組織，僅作為舉例，該導(dǎo)管的至少一 部分可與貼片相關(guān)聯(lián)、例如粘性貼片將至少插針或插管固定就位。 輸液裝置通常是周期性更換的一次性裝置，如每三四天。
應(yīng)當理解，如圖7中所示，貝占片1500的任意兩個部件之間的 實線表示用于可才喿作地連通這些部件的4壬意適當?shù)姆椒ɑ蜓b置。此 外，應(yīng)當理解，如圖7中所示，在貼片1500的任意兩個部件之間 或來自貼片1500的輸液裝置1708的具有灰或陰影內(nèi)部的雙實線， 表示用于分別在這些部件之間或來自輸液裝置的可才乘作的流體連 通的任意適當?shù)姆椒ɑ蜓b置。
如上所述，遠程單元1800可與貼片1500相結(jié)合地4吏用。這個 遠程單元可以是遠程的、手持的或容易攜帶的單元。遠程單元1800 包括用于交流信息的收發(fā)器1802,該收發(fā)器可以是適用于如通過信 號(例如由弧線表示)與貼片1500或該貼片的收發(fā)器1606交流的 有線收發(fā)器(未示出)或無線收發(fā)器。遠程單元1800還可以包4舌 用戶界面1804,該用戶界面用于從使用者接收信息，用于從使用者 向流體輸裝置1704交流信息(如流動參數(shù)(速度、脈沖、持續(xù)時 間等)指令或調(diào)整)，和/或用于向4吏用者傳達信息。該遠程單元還 包括用于存儲數(shù)據(jù)(例如，接收自貝占片1500的任意數(shù)據(jù)和/或接收 自用戶界面1804的任意數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)存儲裝置。在遠程單元1800 的部件之間的任意適當?shù)目刹僮鬟B接都是可以使用的。
系統(tǒng)1400可用于向受體輸送流體，用于與該l俞送相關(guān)地4交準， 用于與該輸送相關(guān)地控制，用于與該輸送相關(guān)地交流信息，用于才艮 據(jù)來自連續(xù)的分析物感測裝置的信息的流體輸送，基于來自連續(xù)的 分析物感測裝置的信息地自動流體l餘送、自動流體lt送控制、自動 流體輸送沖交準、自動反々貴流體輸送，和/或類似功能，這應(yīng)當能從在 此的描述中明白。優(yōu)選地，樣t控制器1604足以有助于或進行任意 或所有這些不同的功能。系統(tǒng)1400可以便利的方式用于任何這樣 的用途，4又作為舉例，在這些用途中系統(tǒng)1400可以是小的、緊湊 的、部分一次性的、部分可重復(fù)使用的，能耗相對低的、在交流中 相對方1"更的，例如無線交流，和/或類似特性。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實施例，可使用瞬時雙電層充電電流來測量 或監(jiān)控流體流動。作為i兌明，當將電才及浸入到電解液中時，作為由 電極引起地對離子的電環(huán)境干擾的結(jié)果，來自電解液的離子的聚集 自發(fā)地形成在電極表面上。離子的聚集由直接吸收到電極表面上的 一層離子構(gòu)成，而離子在電解液中的擴散分布剛好脫離電才及的表 面。因此，離子的聚集已知為雙電層。當初始形成雙電層時，瞬時
電流將流過電極，因為電極中的移動電荷適應(yīng)電解液的新的電環(huán) 境。離子在雙電層中的布置是電極的電勢的函數(shù)，并且如果電極的 電勢或電流分別改變該布置也改變。如果電才及的電勢改變，則離子 在該雙層中的、與電勢相關(guān)的結(jié)構(gòu)也將產(chǎn)生瞬時電流。此外，靠近 電極的電解液的流動可干擾在離子的擴散層中的離子，由于離子的 擴散層一皮重新排列，所以這將產(chǎn)生瞬時電流。這種瞬時電流的測量 可用作流體流動的測量和/或監(jiān)控。雙電層可與眾多電化學(xué)現(xiàn)象中的
4壬意3見象相關(guān)，例如^又電層充電、電〗匕學(xué)電容、電;永和電'滲。 針對本發(fā)明的方法，在此7>開了一種評定流體的流動狀態(tài)的法。這種方法包括提供足以支持在電化學(xué)電池的工作電極上的電
化學(xué)反應(yīng)的流體，其中，該流體包括足以影響電化學(xué)反應(yīng)以致使電
化學(xué)反應(yīng)是質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的成分。這種方法進一步包括提供至少 一個電化學(xué)電池，該電化學(xué)電池包括工作電才及和至少一個與流體交 流的其它電極，并且獲得所述電化學(xué)反應(yīng)的速率的指示。如前所述， 該方法可包括調(diào)整流體流動的參H例如，這可以考慮所獲得的指 示進行。
還才是供了評定流體的流動狀態(tài)的另 一種方法，這種方法包括 提供用于上述流體的流動路徑和/或流體源，該流體源與這種流動路 徑交流以向該流動3各徑llT送流體。在該方法中，可連續(xù):地或非連續(xù) 地(如以至少兩次脈沖)提供流體。在后一種情況下，這種方法可 包括獲得與至少一個電化學(xué)電池相關(guān)并且與至少兩次力永沖(以預(yù) 定間隔)中的每次相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)的速率的指示。如前所述，該 指示可與與電化學(xué)反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的電流、電勢、電荷或其^f壬意組合相
關(guān)。該方法可進一步包括反々貴控制流體源，在此如前所述，例如基 于所獲得的指示反饋控制。
43
在此已經(jīng)描述了不同的裝置、系統(tǒng)和方法。應(yīng)當理解，4吏用或 應(yīng)用方法自然想到與在此描述的任意裝置或系統(tǒng)相結(jié)合，用于執(zhí)行 該方法的裝置或系統(tǒng)自然想到與在此描述的任意方法相結(jié)合。
值得的是，本發(fā)明的裝置和方法的一種具有許多有用的醫(yī)療用 途，以及廣;乏i也其它涉及流體的流動的有用用途。^叉作為舉例，影 響流動評定、測量和/或本發(fā)明的監(jiān)控裝置的性能的任意不同方面可 被評定、測量和/或監(jiān)控，其前提情況是，這些性能的其它方面是已 知的和/或恒定的。僅作為舉例，這些方面包括反應(yīng)物濃度、溫度、 流體粘度和層流速度分布。
在參閱說明書的基礎(chǔ)上，針對本發(fā)明可能應(yīng)用的不同修改、程 序、以及眾多結(jié)構(gòu)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。在此已經(jīng)確 定了不同的參考文獻、7>開出版物、臨時和/或非臨時美國或外國專 利申請和/或美國或外國專利，它們中的每一個都全文引用在此作為 參考。在此已經(jīng)說明或描述了本發(fā)明的有關(guān)理解、相信、理論、潛
在的々￡設(shè)和/或工作或預(yù)期的例子的不同方面和/或特征，盡管應(yīng)當
理解本發(fā)明不局限于任何具體的理解、相信、理論、潛在的假設(shè)和 /或工作或預(yù)期的例子。盡管在此已針對不同實施例和具體的例子i兌 明了本發(fā)明的不同方面和特征，但是應(yīng)當理解本發(fā)明有權(quán)在所附的 權(quán)利要求的整個范圍內(nèi)受到保護。
權(quán)利要求
1.一種評定流體的流動狀態(tài)的方法，包括提供足以支持在電化學(xué)電池的工作電極上的電化學(xué)反應(yīng)的流體，該流體包括這樣的成分，所述成分足以影響電化學(xué)反應(yīng)以使所述電化學(xué)反應(yīng)是質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的；提供至少一個電化學(xué)電池，所述電化學(xué)電池包括所述工作電極和至少一個與所述流體交流的其它電極；以及獲得所述電化學(xué)反應(yīng)的速率的指示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述流體包括藥物、藥劑、 營養(yǎng)劑、膳食補充劑、健康補充劑、其任意來源、和其任意組 合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述流體包括選自下面的 材料胰島素、抗生素、營養(yǎng)劑、膳食補充劑、健康補充劑、 全靜脈營養(yǎng)劑、止痛劑、麻醉劑、鎮(zhèn)痛劑、激素、激素類藥物、 基因治療藥物、抗凝血劑、心血管藥物、AZT、化療藥物、和 其任意組合、其任意來源，和上述的任意組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成分足以參與、促進、 或干預(yù)所述電化學(xué)反應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成分足以使所述電化
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成分包括選自下面的 材料離子型物質(zhì)、金屬型物質(zhì)、金屬氧化物型物質(zhì)、有機型 物質(zhì)、氧、水、其任意來源、和其任意組合。
7. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成分包括至少一種氣泡。
8. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成分相對于所述流體 是稀的。
9. 4艮據(jù)沖又利要求1所述的方法，其中，所述成分相對于所述流體 具有從約10 — M到約10^M的濃度。
10. 4艮據(jù)沖又利要求1所述的方法，其中，所述流體包括藥物并且所 述成分包括電化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)物，所述反應(yīng)物相對于流體是 稀的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述藥物是胰島素。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述反應(yīng)物是離子型物質(zhì)。
13. 才艮據(jù)斥又利要求10所述的方法，其中，所述藥物是胰島素并且 所述反應(yīng)物是離子鋅。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述流體包括在電化學(xué)反 電才及的4爭移。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述流體包括藥物并且 所述反應(yīng)物是離子型物質(zhì)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述流體包括胰島素并 且所述反應(yīng)物是離子鋅。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述成分包括至少一種 氣泡。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在工作電極上的所述電化 學(xué)反應(yīng)是促進的電化學(xué)反應(yīng)，所述流體包括在所述促進的電化 學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)物，并且所述成分足以促進所述促進的電化學(xué) 反應(yīng)并且足以影響所述促進的電化學(xué)反應(yīng)以致所述促進的電 化學(xué)反應(yīng)是質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述流體包括藥物。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述反應(yīng)物是離子型物質(zhì)。
21. 4艮據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述藥物是胰島素并且 所述反應(yīng)物是離子鋅。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述成分相對于所述流 體是稀的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供至少一個電化學(xué) 電池包括^是供至少兩個電化學(xué)電池。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述至少兩個電化學(xué)電 池中的 一個電^f匕學(xué)電池足以在 一個^f立置與流體流經(jīng)的路徑交 流，并且所述至少兩個電化學(xué)電池中的另 一 個電化學(xué)電池足以 在另 一個位置與所述if各徑交流。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括提供流體朝向所述電 4匕學(xué)電池流經(jīng)的贈4圣。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括提供流體源，所述流 體源與流體朝向所述電化學(xué)電池流經(jīng)的5^徑連通。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法,
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法， 連續(xù)方式提供流體。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法, 非連續(xù)方式提供流體。
30. 才艮據(jù)權(quán)利要求26所述的方法， 至少兩次脈沖纟是供流體。其中，所述流體源包括泵。 其中，所述流體源足以滿足以其中，所述流體源足以滿足以其中，所述流體源足以滿足以
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述獲得包括獲得與至 少一個電化學(xué)電池相關(guān)并且與至少兩次月永沖中的每次相關(guān)的 電化學(xué)反應(yīng)的速率的指示。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述獲得包括獲得與至 少 一個電化學(xué)電池相關(guān)并且與以預(yù)定間隔的至少兩次力氷沖相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)的速率的指示。
33. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述指示選自電流、電勢、 電荷、電阻、和其4壬意組合。
34. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括基于所述指示校準所 述流體的提供。
35. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括基于所述指示控制所 述流體的提供。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述控制是自動的。
37. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括確定與流體相關(guān)的流速。
38， 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述確定包括在相對于 電化學(xué)電池的第一點提供第一對電極并且在相對于電化學(xué)電 池的第二點提供第二對電極，第一和第二對電極中的每一對都與流體從第 一點向第二點流經(jīng)的3各徑交流，第 一和第二對電 中的每一對足以滿足指示流體的存在或不存在，和確定與流體 ,人第 一 點向第二點的流動相關(guān)的流速。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，進一步包括根據(jù)流速控制所述 流體的提供。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，所述控制是自動的。
41. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進一步包括獲得所述流體 的溫度。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括4艮據(jù)所述溫度控制 所述流體的提供。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述控制是自動的。
44. 一種用于評定足以支持電化學(xué)反應(yīng)的流體的流動狀態(tài)的裝置， 包括 至少一個電化學(xué)電池，所述電化學(xué)電池包括工作電一及和 至少 一個其它電極，所述電化學(xué)電池足以與流體流經(jīng)的路徑交 流，^吏得當充足的流體在所述^各徑中時，所述電化學(xué)電池與所述流體交流；至少 一個可才乘作;也連^妾到所述至少 一個電 <匕學(xué)電池的;f斂 控制器，至少一個裝置足以向工作電極提供電流或電勢，該電微控制器足以接收關(guān)于流體的成分的質(zhì)量轉(zhuǎn)移限制對電化學(xué) 反應(yīng)的影響的信息。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置， 下面的材料碳、金、銀、鈾、合。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置， 包才舌^i"應(yīng)電才及。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置， 下面的材料碳、金、4艮、鈾、合。其中，所述工作電極包含選自 銅、導(dǎo)電聚合物、和其任意組其中，戶斤述至少一個其它電才及其中，所述對應(yīng)電才及包含選自 銅、導(dǎo)電聚合物、和其任意組
48. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述至少一個其它電極 包括選自下面的參考電極Ag/AgCl電才及、Hg/HgO電才及、 Hg/Hg2S04電才及、Hg/Hg2Cl2電才及、才示準氬電才及、和可逆氳電 極。
49. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述至少一個電化學(xué)電 池包4舌至少兩個電化學(xué)電池。
50. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，至少兩個電化學(xué)電池中 的一個電化學(xué)電池足以滿足在一個位置與所述3各徑交流，并且 至少兩個電4匕學(xué)電池中的另 一 個電4匕學(xué)電池足以滿足在另一 個位置與所述^各徑交流。
51. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述流體包括藥物、藥 劑、營養(yǎng)劑、膳食補充劑、健康補充劑、其任意來源、和其任 意組合。
52. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述流體包括選自下面 的材料胰島素、抗生素、營養(yǎng)劑、膳食補充劑、健康補充劑、 全靜脈營養(yǎng)劑、止痛劑、麻醉劑、鎮(zhèn)痛劑、激素、激素類藥物、 基因治療藥物、抗凝血劑、心血管藥物、AZT、化療藥物、和 其任意組合、其任意來源，和上述的任意組合。
53. 才艮據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述成分足以參與、促 進、或干預(yù)所述電化學(xué)反應(yīng)。
54. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述成分足以使所述電 化學(xué)反應(yīng)的速率與若沒有該成分時的電化學(xué)反應(yīng)的速率不同。
55. 才艮據(jù)沖又利要求44所述的裝置，其中，所述成分包括選自下面 的材料離子型物質(zhì)、金屬型物質(zhì)、金屬氧化物型物質(zhì)、有機 型物質(zhì)、氧、水、其任意來源、和其任意組合。
56. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述成分包括至少一種 氣泡。
57. 4艮據(jù)^又利要求44所述的裝置，其中，所述成分相對于所述流 體是稀的。
58. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述成分相對于所述流 體具有從約10 —7M到約1(T2M的濃度。
59. 4艮據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述流體包括藥物并且 所述成分包括電化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)物，所述反應(yīng)物相對于所述 流體是稀的。
60. 根據(jù)權(quán)利要求59所述的裝置，
61. 根據(jù)權(quán)利要求59所述的裝置，質(zhì)。
62. 4艮據(jù)權(quán)利要求59所述的裝置, 所述反應(yīng)物是離子鋅。其中，所述藥物是胰島素。 其中，所述反應(yīng)物是離子型物其中，所述藥物是胰島素并且
63.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置， 作電極的轉(zhuǎn)移，其中，所述流體包括在電化學(xué) .以卞卞貝戶/r還反及if匆問戶"還工
64. 才艮據(jù)4又利要求63所述的裝置，其中，所述流體包括藥物并且 所述反應(yīng)物是離子型物質(zhì)。
65. 才艮據(jù)片又利要求63所述的裝置，其中，所述流體包括胰島素并 且所述反應(yīng)物是離子鋅。
66. 才艮據(jù)外又利要求63所述的裝置，其中，所述成分包4舌至少一種 氣泡。
67. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，在工作電極上的所述電 化學(xué)反應(yīng)是促進的電化學(xué)反應(yīng)，所述流體包括在所述促進的電 化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)物，并且所述成分足以促進所述促進的電化 彩咽所還從近的E化字夂/立仗得所述促進的 電化學(xué)反應(yīng)是質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的。
68. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中，所述流體包括藥物。
69. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中，所述反應(yīng)物是離子型物質(zhì)。
70. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中，所述藥物是胰島素并且 所述反應(yīng)物是離子鋅。
71. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的裝置，其中，所述成分相對于所述流 體是稀的。
72. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，進一步包括路徑。
73. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，進一步包括與所述路徑交流的 流體源。
74. 4艮據(jù)^又利要求73所述的裝置，其中，所述流體源包括泵。
75. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的裝置，其中，所述流體源足以滿足以 連續(xù)方式提供流體。
76. 才艮據(jù)斥又利要求73所述的裝置，其中，所述流體源足以滿足以 非連續(xù)方式提供流體。
77. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的裝置，其中，所述流體源足以滿足以 至少兩次脈沖提供流體。
78. 根據(jù)權(quán)利要求77所述的裝置，其中，所述信息包括與至少一 個電4匕學(xué)電池相關(guān)并且與至少兩次月永沖中的每次相關(guān)的電4b 學(xué)反應(yīng)的速率的指示。
79. 根據(jù)權(quán)利要求77所述的裝置，其中，所述信息包括與至少一 個電化學(xué)電池相關(guān)并且與以預(yù)定間隔的至少兩次脈沖相關(guān)的 電化學(xué)反應(yīng)的速率的指示。
80. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述信息包括與至少一 個電化學(xué)電池相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)的速率的指示。
81. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述信息包括選自電流、 電勢、電荷、電阻、和其4壬意組合的指示。
82. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述至少一個微控制器 足以根據(jù)所述信息控制流體的輸送。
83. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，進一步包括足以滿足確定與在 路徑中的流體相關(guān)的流速的裝置。
84. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的裝置，其中，所述裝置包括在相對于 電化學(xué)電池的第 一點處的第 一對電極和在相對于電化學(xué)電池 的第二點處的第二對電才及，第 一和第二對電才及中的每一對都與 所述路徑交流，第 一和第二對電極中的每一對足以指示流體的 存在或不存在。
85. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的裝置，其中，所述至少一個^t控制器 足以根據(jù)流速控制流體的輸送。
86. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，進一步包括足以確定路徑中的 流體的溫度的裝置。
87. 根據(jù)權(quán)利要求86所述的裝置，其中，所述至少一個纟敬控制器 足以根據(jù)所述溫度控制流體的輸送。
88. 才艮據(jù)一又利要求44所述的裝置，進一步包括用于至少一個電化 學(xué)裝置、至少一個^f敬控制器和流體源的殼體。
89. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，進一步包括殼體，該殼體用于 至少一個電化學(xué)裝置、至少一個微控制器、流體源、和足以將 流體輸送到所述殼體外的位置的裝置的至少 一部分。
90. 根據(jù)權(quán)利要求89所述的裝置，其中，所述殼體足以穿戴在皮 月夫表面并且所述位置在皮"夫表面之下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在評定流體的流動狀態(tài)中使用的裝置。該裝置包括至少一個足以與流體交流的電化學(xué)電池(102)，該電化學(xué)電池包括工作電極(104)和至少一個其它電極(106)。該流體包括足以影響在工作電極(104)上的質(zhì)量轉(zhuǎn)移受限的電化學(xué)反應(yīng)的成分。該裝置還包括至少一個可操作地連接到所述至少一個電化學(xué)電池(102)的微控制器，用于向工作電極(104)提供電流或電勢并且用于評定電化學(xué)反應(yīng)。還提供評定流體(或流動路徑中的流體)的流動狀態(tài)的方法。本發(fā)明的裝置和方法可與將流體化的或流體運載的藥物或藥劑輸送給受體相結(jié)合地使用。
文檔編號F04B17/00GK101184989SQ200680018072
公開日2008年5月21日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月13日
發(fā)明者本杰明·M·拉什 申請人:雅培糖尿病護理公司