近年來，隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們健康意識(shí)的提升，門診醫(yī)療和居家醫(yī)療愈加受到人們的青睞。藥物治療領(lǐng)域也逐漸呈現(xiàn)出從傳統(tǒng)的靜脈注射轉(zhuǎn)向皮下給藥的趨勢，這一變化不僅降低了醫(yī)療成本，在推動(dòng)減少部分治療住院時(shí)間的同時(shí)，還更大程度地提升了患者的治療體驗(yàn)和生活質(zhì)量。

01成本效益，醫(yī)院與患者的雙贏

醫(yī)院追求降低運(yùn)營成本是促使這類轉(zhuǎn)變的核心催化劑之一。靜脈注射往往需要熟練的醫(yī)護(hù)人員操作，并伴隨著較長的照護(hù)時(shí)間及較高的耗材成本。

 與之相比，皮下給藥是一種成本效益更高的替代方案，患者在經(jīng)過注射筆或大容量注射器等設(shè)備的使用培訓(xùn)后，即可在家中自行給藥。皮下給藥不僅為醫(yī)護(hù)人員與患者節(jié)省了大量寶貴時(shí)間，同時(shí)還大幅節(jié)約了醫(yī)院資源。相關(guān)研究表明，在靜脈輸注轉(zhuǎn)變?yōu)槠は陆o藥后，潛在的成本（不包括藥物成本本身）降低了30%~50%[1]。

02便捷高效，改善患者治療體驗(yàn)

皮下給藥憑借便捷、快速的優(yōu)勢，對(duì)患者社會(huì)活動(dòng)的干擾可謂“微乎其微”，通過居家醫(yī)療的方式能更好地平衡治療與日常工作/休閑生活。這種給藥方式一定程度上提高了患者依從性，從而改善治療效果，減少再入院的可能性。此外，皮下給藥還能有效降低患者在醫(yī)院二次感染的風(fēng)險(xiǎn)，特別是對(duì)于老年人來說，更避免了因靜脈給藥所引發(fā)的導(dǎo)管相關(guān)并發(fā)癥。

從藥理學(xué)的角度來看，對(duì)于因胃內(nèi)酸性環(huán)境不穩(wěn)定而不適合口服的藥物，皮下給藥也成為了理想的選擇?，F(xiàn)有創(chuàng)新型制劑能夠?qū)崿F(xiàn)皮下遞送更大分子和更高濃度藥物直接進(jìn)入血液，從而確保藥物的穩(wěn)定性。目前這種方法已被廣泛用于胰島素給藥。

03設(shè)備賦能，助力先進(jìn)醫(yī)療

大容量注射器（LVIs）是實(shí)現(xiàn)連續(xù)皮下給藥的可穿戴設(shè)備，旨在取代某些療法的傳統(tǒng)靜脈給藥，其結(jié)構(gòu)通常由可重復(fù)使用部件和一次性部件組成。

注射器的可重復(fù)使用部件裝有輸送裝置，在某些情況下還裝有控制電子元件。輸送裝置可以是被動(dòng)式，如重力泵或彈簧泵，也可以是主動(dòng)式，如活塞泵、蠕動(dòng)泵或推拉泵。

電子元件通常包含一個(gè)微控制器，用于協(xié)調(diào)注射器，包括注射針放置、泵操作以及數(shù)據(jù)管理。部分還集成了藍(lán)牙或GSM模塊，能將患者治療信息傳輸?shù)交颊唠娮咏】禉n案（EHR）服務(wù)器。一次性部件通常包含藥物接觸部分：儲(chǔ)藥器、注射針以及將注射針固定在患者身體上的方法（如粘合貼片）。

大容量注射器易發(fā)生的問題

從止痛藥、抗生素、胰島素到腫瘤學(xué)、免疫學(xué)和神經(jīng)學(xué)的生物治療，大容量注射器擁有廣泛的治療范圍。但對(duì)于這些藥物來說，準(zhǔn)確的劑量至關(guān)重要。

管線閉塞（左）和注射針堵塞（右）

在實(shí)際使用過程中，大容量注射器仍面臨著一些挑戰(zhàn)，容易出現(xiàn)設(shè)備中的泵可能無法給予正確劑量的突發(fā)情況。例如管道完全堵塞可能導(dǎo)致泵的壓力不斷增加，但卻無法遞送藥物。同樣，局部堵塞（比如注射針頭的血液凝結(jié)）也可能會(huì)導(dǎo)致泵在高壓下運(yùn)行，從而無法遞送正確藥量。

04利用流量傳感器優(yōu)化大容量注射器

在注射器中集成流量傳感器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)泵功能的監(jiān)測和潛在控制，達(dá)到精準(zhǔn)測量注射藥物劑量的目的。

扮演著關(guān)鍵角色的流量傳感器位于流體通道內(nèi)，靠近注射器一次性針頭附近?；谖釡y量原理，它被安裝在藥物通過的通道下方。通道內(nèi)有一個(gè)小加熱器，與上下游分別配置的溫度傳感器協(xié)同工作，構(gòu)成了一個(gè)完整的測溫環(huán)節(jié)。

熱測量原理

當(dāng)藥物流動(dòng)時(shí)，會(huì)攜帶微小的熱信號(hào)經(jīng)過加熱器，并被下游傳感器檢測到，兩個(gè)傳感器間的溫度差可用于流量的精確測量。值得注意的是，加熱器在低功率設(shè)置下運(yùn)行，確保流體保持極小的溫升。其流量數(shù)據(jù)對(duì)于早期閉塞檢測和長期累積劑量計(jì)算至關(guān)重要。

盡管存在諸如監(jiān)測活塞泵能耗或活塞移動(dòng)等流量測量手段，但這些方法屬于間接推斷流量，其準(zhǔn)確性往往受限于多種因素，難以保證精確讀數(shù)。此外，這種監(jiān)測機(jī)制并不具備普適性，并非所有類型的泵都能夠適用。

另一種方法是電容測量，即測量兩個(gè)導(dǎo)電板之間的液體流量，這種方法取決于板間介質(zhì)的介電性質(zhì)變化，受液體厚度、類型和與板的接近程度的影響[2, 3]。同時(shí)，注射器和儲(chǔ)藥器的制造差異也會(huì)使不同注射器之間存在顯著的測量差異。

05傳遞感知，應(yīng)對(duì)多變挑戰(zhàn)

為應(yīng)對(duì)不同診療方案的多樣需求及挑戰(zhàn)，Sensirion專為大容量注射器研發(fā)了SLD3x數(shù)字液體流量傳感器系列平臺(tái)，該系列傳感器測量精確、尺寸小巧并且兼容多種療法，能為醫(yī)療設(shè)備提供精確理想的一次性解決方案。除流量測量的核心功能外，SLD3x平臺(tái)同時(shí)還可提供一系列診斷數(shù)據(jù)，可用于檢測阻塞、識(shí)別管道氣泡、標(biāo)記泵故障和測量液體溫度。

Sensirion SLD3x液體流量傳感器平臺(tái)

1、可適用多種藥物的緊湊模塊化傳感器平臺(tái)

Sensirion液體流量平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，其流量范圍、外殼尺寸和接口可根據(jù)藥物類型、濃度和粘度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)能盡可能保持模塊緊湊。

2、計(jì)量精確到ul/min至ml/min，提高療效

對(duì)于部分患者而言，給藥劑量必須得到精確測量。Sensirion小型流量傳感器可以精準(zhǔn)測量流量，持續(xù)監(jiān)測給藥情況，并提供適時(shí)準(zhǔn)確反饋來控制泵。

3、通過故障檢測提高治療安全性

Sensirion液體流量平臺(tái)可以為患者提供外漏、堵塞或空氣流入等故障檢測支持，改善治療體驗(yàn)，并大大提高治療效果。

傳感器性能示例

系統(tǒng)中集成的流量傳感器可通過識(shí)別氣泡發(fā)揮關(guān)鍵的安全功能。此外，傳感器通過連續(xù)監(jiān)測介質(zhì)熱導(dǎo)率差異識(shí)別管道中的空氣并及時(shí)警告，確保藥物遞送過程的完整性。

由流量傳感器直接反饋?zhàn)⑸淦髦械淖枞畔ⅰ１脽o法快速、明確地檢測到這類故障，盡管其持續(xù)運(yùn)行且壓力不斷增加，但可能無法順利遞送藥物。

 壓力積聚可以消除阻塞，出現(xiàn)顯著的流量尖峰。這種動(dòng)態(tài)證明了監(jiān)測流量對(duì)于確保持續(xù)性藥物遞送和患者安全來說十分關(guān)鍵。

壓力積聚會(huì)導(dǎo)致發(fā)生在儲(chǔ)藥器和傳感器之間內(nèi)部泄漏。當(dāng)傳感器下游的液體流向泄漏處時(shí)，傳感器檢測到回流。

通過不斷測量介質(zhì)的熱特性，流量傳感器檢測到管路中存在空氣，并自動(dòng)向設(shè)備微控制器發(fā)送警報(bào)。

* 以上圖表為實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖

── 傳感器流量

- - - 泵（流量）

── 壓力

SLD3x系列的流速范圍為100μl/min至5ml/min，可滿足不同藥物和治療方案的劑量要求。我們非常樂意與客戶討論傳感器定制問題，以滿足特定療法的獨(dú)特需求。

——Sensirion液體流量產(chǎn)品總監(jiān)

Konrad Domanski博士