[實用新型]流量傳感器系統和藥物流量傳感器

有效

• 申請號: 201720959598.6
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN208693927U
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: G·瑟爾;A·伯克;P·科斯特洛;K·福赫特;F·L·羅斯
• 申請（專利權）人: 貝克頓·迪金森公司
• 主分類號: A61M5/168
• 分類號: A61M5/168;G01F1/38;G01K7/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張豐豪

本公開提供了一種流量傳感器系統和藥物流量傳感器，以使體積劑量數據能夠通過對胰島素流率進行采樣而自動獲取，所述胰島素的流率由暴露于胰島素流過通過的流動歧管的流量傳感器來測量。該流量傳感器系統包括耐用部分和半一次性部分。耐用部分包括：外殼；耐用部分電連接器；存儲器；電池；和處理器。半一次性部分包括：第一端；與第一端相反的第二端；印刷電路板，其上安裝有流量傳感器芯片；歧管；和半一次性部分電連接器。流量傳感器芯片包括適于接收在流道開口中的傳感表面，傳感表面具有加熱元件和在加熱元件下游的傳感元件。利用了特殊的幾何結構和算法來適應注射事件期間胰島素流量確定的獨特要求。

技術領域

本實用新型涉及藥物輸送裝置。特別地，本實用新型涉及利用流量傳感器來測量從注射筆等輸送的劑量的系統和方法。

背景技術

劑量測量是任何藥物治療的重要組成部分，其對于糖尿病患者的胰島素治療方案來說尤其重要。為了適當地管理他們的自我治療并將他們的遵從情況傳送至規定療程，糖尿病患者通常需要手動將胰島素注射記錄到日志中。最近，已經開發了一些注射筆和筆附件(用于測量和自動數據記錄所輸送的劑量)，例如機動注射筆和附件，該附件位于胰島素儲器內的柱塞的位置附近，以便確定已經輸送了多少胰島素。但是，目前的解決方案沒有一個是足夠好的。手動記錄胰島素劑量由于人為錯誤和遺漏而固有地不準確，而柱塞的測量(雖然比手動記錄有所改進)對于各個劑量來說仍然不夠準確，且其不記錄劑量被輸送的時間。

熱飛行時間(TTOF)傳感器用來檢測在運動流體行進通過已知截面的通道一已知距離時引入到運動流體中的熱脈沖的飛行時間，以便測量流體的體積流量。但是，現有的TTOF傳感器通常用于穩態流動的場景中，且目前為止不要求測量流率的快速和較大變化，如從胰島素筆等進行胰島素注射所預期的那樣。

熱流量傳感器有三種工作模式：測風，量熱以及熱飛行時間 (TTOF)。最簡單的熱流量傳感器是所謂的熱線風速儀。L.V.King 于1914年首次對熱線風速儀進行了系統的研究，得出了金氏定律，其描述從無限長的圓柱體的傳熱。熱線風速儀只是使用恒定電流或恒溫工作模式而插入到流體流中的鉑絲?；诤銣責峋€風速儀的商用熱分散質量流量計出現于20世紀60年代，其用于測量管和管道中氣體的工業質量流量。同樣在20世紀60年代，毛細管質量流量計(作為質量流量控制器的一部分)出現，以便為半導體工業中的氣體在較低流率下提供質量流量控制。該裝置使用毛細管傳感器管和旁路，通過在毛細管周圍放置兩個鉑RTD(電阻溫度檢測器)繞組而以量熱模式運行，每個鉑RTD繞組均用作傳感器和加熱器。量熱流量感測具有電壓輸出與流率之間的線性關系，但僅在低流速下如此，這是對基于毛細管的質量流量控制器進行旁路配置的原因。所有三種熱流量感測模式也可應用于基于MEMS的流體流量傳感器，在基于MEMS的流體流量傳感器中，使用微加工以便以低成本使傳感器小型化并可能大規模生產。在本文所述的本實用新型的示例性實施例中，薄膜結構用作加熱元件和傳感器。MEMS傳感器還使得能夠顯著減少所需的功率輸入。測風流量傳感器在較低的流率下并不展現出良好的精度，因此它不是基于MEMS的傳感器的優選模式。第一臺MEMS熱流量傳感器 (測風)出現在20世紀70年代中期，截至20世紀80年代，它已經成為一個活躍的學術研究領域，第一個商業的熱(量熱模式)MEMS 氣流傳感器在接近20世紀80年代末出現。MEMS流量傳感器也代替傳統的毛細管配置而被用于質量流量控制器。量熱MEMS傳感器芯片的設計通常是在襯底上的對稱布局，其上游和下游傳感器元件位于加熱元件的兩側，分離范圍為數十到數百微米。相同的布局還可用于 TTOF傳感器，盡管不需要使用上游傳感器，除非流動是雙向的。商業的MEMS熱流量傳感器通常是量熱的，因此為了測量更高的流率，它們必須被配置為用旁路操作或增加內部流管的直徑以降低流速。后者對傳感器的精度和有效響應時間產生負面影響。量熱MEMS傳感器就較低的穩態流動條件(例如液體流量感測的輸液)而言工作良好，但不具有準確測量胰島素注射的高度瞬時流動條件的體積所需的準確度、靈敏度、動態范圍和響應時間。使用膜作為襯底的常規量熱(和 TTOF)MEMS傳感器無法承受胰島素注射的高壓。TTOF感測則直接測量流動流體的速度，因此直接測量流體的體積而不是量熱(和測風)感測測量的質量流量。微加工使得TTOF傳感器能夠獲得更高的精度，因為它能夠使加熱元件與傳感元件之間的分離達到亞微米級的精度。體積測量對于某些應用是有利的，因為不需要針對特定流體標定傳感器。TTOF感測也可在胰島素注射的高得多的瞬態速度下準確測量流量，而不像量熱感測那樣。但是，TTOF感測由于流體中的熱擴散性而在非常低的流率下容易出錯，并在零流量下檢測出大量噪聲。因此，傳統的TTOF感測無法用于檢測流動的開始，檢測流動的開始對于在胰島素注射的相對較短的持續時間內的流量感測來說是非常重要的。因此，用于胰島素注射的理想熱流量傳感器是基于MEMS的裝置，其被設計為在流動開始時以量熱模式操作，然后在預先選擇的流量下立即切換到TTOF模式。這種類型的傳感器可被描述為混合式 TTOF傳感器。如將在下面進一步詳細描述的那樣，本實用新型的示例性實施例被設計為利用MEMS制造技術和混合式TTOF模式操作的優點；這導致了定制的液體體積傳感器，其滿足在胰島素注射期間的流量感測的獨特要求。