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微控制器推動家用給藥應用的發展
2013/06/11-周維棻  

吃藥和打針是兩種最常用的身體給藥方法,此外,還可以透過吸入或皮膚來給藥。這些給藥技術有一個共同之處,那就是皆可利用微控制器(MCU)來進行給藥。

除了吞嚥藥片之外,其他給藥方法的成功與否取決於實施者的技術,在注射藥物時最為明顯。給藥者手執針管將適量藥劑抽入針筒並將針頭插入皮膚下適當的深度注射藥物,然而這些工作可自動完成。全機械化、一次性自動注射器已問世多年,當今許多公司正在開發、製造能多次給藥的設備。

多次給藥設備的核心是控制各項操作的MCU,透過按鈕或觸控式螢幕介面,使用者可自由選擇所需劑量,隨後啟動注射程式。伺服電機在針盒中裝入新的針頭來輸送藥物,並安全儲存用過的針頭等待棄置。壓力和位移感測器監控藥物注射的過程,並透過非揮發性記憶體來紀錄每次使用的資料。藉由MCU進行控制的自動注射器,不僅能讓未經訓練的使用者為自己或他人進行注射,因為注射過程中看不見針頭,能緩解緊張的情緒。

離子導入貼片的工作原理。
由於只有很少數的人需要定期為自己注射藥物,另一種基於MCU的給藥設備相較之下更受歡迎。透膚給藥貼片並非市場上的新事物,其市場價值已達數十億美元,其中又以透過提供尼古丁來幫助戒煙的貼片以及透過提供東莨菪鹼(scopolamine)來防止暈船暈車的貼片最受歡迎。這兩種產品中,藥物分子必需要小到能經由被動擴散的方式穿透皮膚,其他採用被動透膚貼片給藥的藥物也必須如此,這種給藥方法限制了通過的藥量。較新的貼片使用離子導入技術,借直流電流增加較大藥物分子的擴散速度。

MCU簡化了活性離子導入貼片的設計,此類貼片通常由微小的鈕扣式鋰電池供電,但這種電池所提供的電壓無法產生穿透皮膚所需要的電流。透過小型MCU則能將電壓提升至所需級別的升壓轉換器。而MCU整合的類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converter;ADC)可實現安全的電壓和電流回饋以及閉迴路設計。晶片內建計時器測量工作持續時間,並在達到要求的劑量後切斷驅動電流。由於這些設備通常使用一次便會棄置,成本便成為設計中的重要考量因素。尺寸小但功能豐富的MCU,如Microchip的8接腳PIC12F系列,採用經濟高效的小型封裝,整合了活性離子導入貼片所需的全部功能和週邊。

在不久的將來,MCU甚至可應用於最傳統的藥片供給領域。目前正處於開發階段的新設備可以像普通藥片一樣吞下,但在體內的作用卻完全不同;一旦進入消化道,將能感測時間、溫度、pH值和其他數值,從而確認何時釋放藥物能發揮最大效能。

上述給藥設備以及其他基於MCU的給藥設備,不僅能讓現有藥物發揮更大藥效,給藥也變得更為方便,還將促進全新藥物療法的開發。

更多 Microchip產品資訊或技術文件,請參考「Microchip視頻及資源中心」:http://www.digitimes.com.tw/seminar/20130331_microchip_website/01_1.htm

(本文由Microchip Technology Inc.醫療產品部高級經理Steve Kennelly提供,周維棻整理)

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關鍵字 
MicroChip微控制器(MCU)
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