来源:盛思锐
发布时间:2024-10-15
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近年来,随着医疗技术的不断进步和人们健康意识的提升,门诊医疗和居家医疗愈加受到人们的青睐。药物治疗领域也逐渐呈现出从传统的静脉注射转向皮下给药的趋势,这一变化不仅降低了医疗成本,在推动减少部分治疗住院时间的同时,还更大程度地提升了患者的治疗体验和生活质量。
01成本效益,医院与患者的双赢
医院追求降低运营成本是促使这类转变的核心催化剂之一。静脉注射往往需要熟练的医护人员操作,并伴随着较长的照护时间及较高的耗材成本。
与之相比,皮下给药是一种成本效益更高的替代方案,患者在经过注射笔或大容量注射器等设备的使用培训后,即可在家中自行给药。皮下给药不仅为医护人员与患者节省了大量宝贵时间,同时还大幅节约了医院资源。相关研究表明,在静脉输注转变为皮下给药后,潜在的成本(不包括药物成本本身)降低了30%~50%[1]。
02便捷高效,改善患者治疗体验
皮下给药凭借便捷、快速的优势,对患者社会活动的干扰可谓“微乎其微”,通过居家医疗的方式能更好地平衡治疗与日常工作/休闲生活。这种给药方式一定程度上提高了患者依从性,从而改善治疗效果,减少再入院的可能性。此外,皮下给药还能有效降低患者在医院二次感染的风险,特别是对于老年人来说,更避免了因静脉给药所引发的导管相关并发症。
从药理学的角度来看,对于因胃内酸性环境不稳定而不适合口服的药物,皮下给药也成为了理想的选择。现有创新型制剂能够实现皮下递送更大分子和更高浓度药物直接进入血液,从而确保药物的稳定性。目前这种方法已被广泛用于胰岛素给药。
03设备赋能,助力先进医疗
大容量注射器(LVIs)是实现连续皮下给药的可穿戴设备,旨在取代某些疗法的传统静脉给药,其结构通常由可重复使用部件和一次性部件组成。
注射器的可重复使用部件装有输送装置,在某些情况下还装有控制电子元件。输送装置可以是被动式,如重力泵或弹簧泵,也可以是主动式,如活塞泵、蠕动泵或推拉泵。
电子元件通常包含一个微控制器,用于协调注射器,包括注射针放置、泵操作以及数据管理。部分还集成了蓝牙或GSM模块,能将患者治疗信息传输到患者电子健康档案(EHR)服务器。一次性部件通常包含药物接触部分:储药器、注射针以及将注射针固定在患者身体上的方法(如粘合贴片)。
大容量注射器易发生的问题
从止痛药、抗生素、胰岛素到肿瘤学、免疫学和神经学的生物治疗,大容量注射器拥有广泛的治疗范围。但对于这些药物来说,准确的剂量至关重要。
管线闭塞(左)和注射针堵塞(右)
在实际使用过程中,大容量注射器仍面临着一些挑战,容易出现设备中的泵可能无法给予正确剂量的突发情况。例如管道完全堵塞可能导致泵的压力不断增加,但却无法递送药物。同样,局部堵塞(比如注射针头的血液凝结)也可能会导致泵在高压下运行,从而无法递送正确药量。
04利用流量传感器优化大容量注射器
在注射器中集成流量传感器即可实现对泵功能的监测和潜在控制,达到精准测量注射药物剂量的目的。
扮演着关键角色的流量传感器位于流体通道内,靠近注射器一次性针头附近。基于微热测量原理,它被安装在药物通过的通道下方。通道内有一个小加热器,与上下游分别配置的温度传感器协同工作,构成了一个完整的测温环节。
热测量原理
当药物流动时,会携带微小的热信号经过加热器,并被下游传感器检测到,两个传感器间的温度差可用于流量的精确测量。值得注意的是,加热器在低功率设置下运行,确保流体保持极小的温升。其流量数据对于早期闭塞检测和长期累积剂量计算至关重要。
尽管存在诸如监测活塞泵能耗或活塞移动等流量测量手段,但这些方法属于间接推断流量,其准确性往往受限于多种因素,难以保证精确读数。此外,这种监测机制并不具备普适性,并非所有类型的泵都能够适用。
另一种方法是电容测量,即测量两个导电板之间的液体流量,这种方法取决于板间介质的介电性质变化,受液体厚度、类型和与板的接近程度的影响[2, 3]。同时,注射器和储药器的制造差异也会使不同注射器之间存在显著的测量差异。
05传递感知,应对多变挑战
为应对不同诊疗方案的多样需求及挑战,Sensirion专为大容量注射器研发了SLD3x数字液体流量传感器系列平台,该系列传感器测量精确、尺寸小巧并且兼容多种疗法,能为医疗设备提供精确理想的一次性解决方案。除流量测量的核心功能外,SLD3x平台同时还可提供一系列诊断数据,可用于检测阻塞、识别管道气泡、标记泵故障和测量液体温度。
Sensirion SLD3x液体流量传感器平台
1、可适用多种药物的紧凑模块化传感器平台
Sensirion液体流量平台采用模块化设计,其流量范围、外壳尺寸和接口可根据药物类型、浓度和粘度进行调节,同时能尽可能保持模块紧凑。
2、计量精确到ul/min至ml/min,提高疗效
对于部分患者而言,给药剂量必须得到精确测量。Sensirion小型流量传感器可以精准测量流量,持续监测给药情况,并提供适时准确反馈来控制泵。
3、通过故障检测提高治疗安全性
Sensirion液体流量平台可以为患者提供外漏、堵塞或空气流入等故障检测支持,改善治疗体验,并大大提高治疗效果。
传感器性能示例
系统中集成的流量传感器可通过识别气泡发挥关键的安全功能。此外,传感器通过连续监测介质热导率差异识别管道中的空气并及时警告,确保药物递送过程的完整性。
由流量传感器直接反馈注射器中的阻塞信息。泵无法快速、明确地检测到这类故障,尽管其持续运行且压力不断增加,但可能无法顺利递送药物。
压力积聚可以消除阻塞,出现显著的流量尖峰。这种动态证明了监测流量对于确保持续性药物递送和患者安全来说十分关键。
压力积聚会导致发生在储药器和传感器之间内部泄漏。当传感器下游的液体流向泄漏处时,传感器检测到回流。
通过不断测量介质的热特性,流量传感器检测到管路中存在空气,并自动向设备微控制器发送警报。
* 以上图表为实验结果示意图
── 传感器流量
- - - 泵(流量)
── 压力
SLD3x系列的流速范围为100μl/min至5ml/min,可满足不同药物和治疗方案的剂量要求。我们非常乐意与客户讨论传感器定制问题,以满足特定疗法的独特需求。
——Sensirion液体流量产品总监
Konrad Domanski博士