电化学泵以及递送装置实用新型专利

专利名称：电化学泵以及递送装置

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202180015233.7

专利申请（专利权）人：洁霺生医科技股份有限公司
权利人地址：中国台湾台北市

专利发明（设计）人：李柏颖,郑宗杰,赖俊如

专利摘要：一种电化学泵以及递送装置。电化学泵(10)包括基板(11)、电极(12a，12b)、坝体(13)以及控制电路(15)，其中控制电路(15)以一脉冲讯号在电极(12a，12b)的表面选择性启动一电化学反应，且脉冲讯号中的一致能脉冲(P1)包含多个子致能脉冲(P2)；电化学泵(10)还包含绝缘层(121)，覆盖于电极(12a，12b)边缘，并曝露部分电极(12a，12b)。电化学泵采用复合式脉冲来间歇性启动电化学反应，可有效节省电源进而延长电化学泵的使用时间；以绝缘层覆盖电极边缘的方式增加电极及基板间的结合强度，避免电极脱层。

主权利要求：
1.一种电化学泵，其特征在于，所述电化学泵包含：一基板，其具有一电极区；
一电极，其设置于该基板的该电极区；
一坝体，其围绕该电极区设置，以定义出一容置空间，其中该容置空间贮存一电化学液；以及一控制电路，其与该电极电性连接，并且该控制电路以包含多个致能脉冲的一脉冲讯号在该电极的表面选择性启动一电化学反应，其特征在于，所述多个致能脉冲中的每一致能脉冲由多个子致能脉冲所组成，且所述多个子致能脉冲的宽度为相同。
2.根据权利要求1所述的电化学泵，其特征在于，该致能脉冲的宽度依据该电化学泵的一目标输出进行调变。
3.根据权利要求1所述的电化学泵，其特征在于，该致能脉冲的宽度为相同。
4.根据权利要求1所述的电化学泵，其特征在于，该子致能脉冲的宽度为依据该电化学泵的一目标输出进行调变。
5.根据权利要求1所述的电化学泵，其特征在于，该基板的材料为玻璃、石英、陶瓷材料、半导体材料或塑胶。
6.根据权利要求1所述的电化学泵，其特征在于，该基板的材料为玻璃、石英、氧化铝、氧化钛、硅或塑胶。
7.根据权利要求1所述的电化学泵，其特征在于，所述电化学泵更包含：一绝缘层，其覆盖于该电极的边缘，并曝露部分该电极。
8.根据权利要求7所述的电化学泵，其特征在于，该绝缘层的材料为环氧树脂、可光图案化的聚合物、可光图案化硅、玻璃、陶瓷或塑胶。
9.根据权利要求7所述的电化学泵，其特征在于，该绝缘层的材料为光致抗蚀剂、可光图案化的聚酰亚胺、可光图案化的粘合剂。 说明书 : 电化学泵以及递送装置技术领域[0001] 本发明是有关一种泵以及递送装置，特别是一种以电化学方式产生推力的电化学泵以及递送装置。背景技术[0002] 注射方式是一种将药物递送至个体的常见方式，例如由医护人员执行的皮下注射或静脉注射等。为了便于让使用者自行注射药物，目前也发展出笔式注射器以及电控式注射器，例如贴片式、可穿戴式或植入式注射器等。现有的笔式注射器是以弹簧作为推力来推送药物，因此，笔式注射器仅能适用于少量药剂的注射，且无法进行大剂量药剂的注射。[0003] 一种现有的电控式注射器是以马达提供推力来推送药物，通过控制马达的转动即可控制注射的时间以及剂量。然而，包含马达的电控式注射器的体积无法小型化，长时间配戴会造成使用者的不便。另一种现有的电控泵式注射器仅适合递送胰岛素。对于其它大分子药物，例如标靶药物、抗体药物等生物相似性药物(biosimilar)，现有的电控泵式注射器无法提供足够的推力来推送药物，尤其是密封要求较高的预填充药物容器。此外，为了延长使用时间，电控式注射器的电源管理也是一重要的课题。[0004] 有鉴于此，提供一种电化学泵以克服上述问题便是目前极需努力的目标。发明内容[0005] 本发明提供一种电化学泵以及递送装置，其是以复合式脉冲来控制电化学反应，以有效节省电源进而延长电化学泵的使用时间。[0006] 本发明提供另一种电化学泵以及递送装置，其是以一绝缘层覆盖于电极的边缘，以增加电极以及基板间的结合强度，以避免大功率的电化学反应造成电极脱层。[0007] 本发明一实施例的电化学泵包含一基板、一电极、一坝体以及一控制电路。基板具有一电极区。电极设置于基板的电极区。坝体围绕电极区设置，以定义出一容置空间，其中容置空间贮存一电化学液。控制电路与电极电性连接，并且控制电路以一脉冲讯号在电极的表面选择性启动一电化学反应，其中脉冲讯号中的一致能脉冲包含多个子致能脉冲。[0008] 本发明一实施例的递送装置包含一电化学泵、一容器以及一递送连接器。电化学泵包含一基板、一电极、一坝体以及一控制电路。基板具有一电极区。电极设置于基板的电极区。坝体围绕电极区设置，以定义出一容置空间，其中容置空间贮存一电化学液。控制电路与电极电性连接，并且控制电路以一脉冲讯号在电极的表面选择性启动一电化学反应，其中脉冲讯号中的一致能脉冲包含多个子致能脉冲。容器包含一密封件以及一活塞，其中密封件以及活塞之间贮存一待递送液体。容器与电化学泵连接，以在活塞以及电化学泵的容置空间之间定义出一气密空间。递送连接器包含一管路、一穿刺件以及一递送件。穿刺件连接于管路的一端，用以刺穿容器的密封件，使容器经由穿刺件与外部连通。递送件连接于管路的另一端，递送件用以设置于一个体上，使待递送液体在活塞推动下经由穿刺件、管路以及递送件递送至个体。[0009] 本发明另一实施例的电化学泵包含一基板、一电极、一绝缘层、一坝体以及一控制电路。基板具有一电极区。电极设置于基板的电极区。绝缘层覆盖于电极的边缘，并曝露部分电极。坝体围绕电极区设置，以定义出一容置空间，其中容置空间贮存一电化学液。控制电路与电极电性连接，以在电极的表面选择性启动一电化学反应。附图说明[0010] 以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：[0011] 图1为一示意图，显示本发明第一实施例的递送装置。[0012] 图2为一示意图，显示本发明第二实施例的递送装置的电化学泵。[0013] 图3为一示意图，显示本发明第三实施例的递送装置的电化学泵。[0014] 图4为一示意图，显示本发明第四实施例的递送装置的基板以及电极。[0015] 图5为一示意图，显示本发明一实施例的递送装置的复合式脉冲讯号。[0016] 图6为一示意图，显示本发明第五实施例的递送装置。[0017] 附图标号说明：[0018] 10、电化学泵；[0019] 11、基板；[0020] 111、电极区；[0021] 12a、12b、电极；[0022] 12c、导电接点；[0023] 121、绝缘层；[0024] 13、坝体；[0025] 131、通道；[0026] 14、电化学液；[0027] 15、控制电路；[0028] 151、导电接点；[0029] 152、电子元件；[0030] 153、导电接点；[0031] 16、电源；[0032] 17、外壳；[0033] 20、容器；[0034] 21、密封件；[0035] 22、活塞；[0036] 23、贮存空间；[0037] 24、气密空间；[0038] 30、递送连接器；[0039] 31、管路；[0040] 32、穿刺件；[0041] 33、递送件；[0042] 34、外壳；[0043] 341、第一开口；[0044] 342、第二开口；[0045] 343、密封膜；[0046] 344、保护层；[0047] P1、致能脉冲；[0048] P2、子致能脉冲；[0049] W1、致能脉冲宽度；[0050] W2、子致能脉冲宽度。具体实施方式[0051] 以下将详述本发明的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细说明之外，本发明也可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求附图的简洁。[0052] 请参照图1，本发明的一实施例的递送装置包含一电化学泵10、一容器20以及一递送连接器30。容器20包含一密封件21以及一活塞22，其中在密封件21以及活塞22之间形成一贮存空间23，以贮存一待递送液体。举例而言，待递送液体可为一药物，例如标靶药物、抗体药物等生物相似性药物(biosimilar)，但不限于此，待递送液体还可为小分子药物。于一实施例中，容器20可为一预填充药物的容器。[0053] 递送连接器30包含一管路31、一穿刺件32以及一递送件33。穿刺件32连接于管路31的一端。穿刺件32用以刺穿容器20的密封件21，使容器20的贮存空间23经由穿刺件32与容器20的外部连通。递送件33连接于管路31的另一端。递送件33用以设置于一个体上。举例而言，递送件33可植入患者的例如但不限于皮肤下、皮下、肌肉内、静脉内、腹膜内或其它适当的位置。需注意者，图1所示的递送件33为一针型，但不限于此，其还可为一连接座，以连接其它注射器具或其它递送器具，以使本发明的递送装置可远离药物的递送位置。举例而言，递送装置可配戴于患者的手臂、腹部、大腿或臀部上，而下针位置则可前述位置的邻近区域。[0054] 依据上述结构，在递送连接器30的穿刺件32刺穿容器20的密封件21后，推动活塞22即可使贮存空间23内的待递送液体(例如药物)经由穿刺件32、管路31以及递送件33递送至个体。[0055] 以下说明电化学泵10的详细结构。电化学泵10包含一基板11、电极12a、电极12b、一坝体13以及一控制电路15。基板11具有一电极区111，电极12a、电极12b则设置于基板11的电极区111内。于一实施例中，基板11的材料可为玻璃、石英、陶瓷材料、半导体材料或塑胶。举例而言。陶瓷材料可为氧化铝、氧化钛等；半导体材料可为硅。坝体13围绕基板11的电极区111设置，以定义出一容置空间，以贮存一电化学液14。控制电路15与电极12a、电极12b电性连接。举例而言，基板11包含多个导电接点12c，控制电路15包含导电接点151，经由引线或其它适当方式电性连接基板11的多个导电接点12c以及控制电路15的导电接点151即可电性连接控制电路15以及电极12a、电极12b。控制电路15包含所需的电子元件152(例如微控制器及被动元件等)以及导电接点153，以与电源16(例如电池)电性连接。控制电路15的详细结构以及与电源16的连接方式等非为本发明的主要技术特征，故在此不再赘述。[0056] 容器20与电化学泵10连接，以在容器20的活塞22以及坝体13所形成的容置空间之间定义出一气密空间24。举例而言，坝体13可形成与容器20相对应的连接结构，使容器20置入坝体13的连接结构时，由容器20以及坝体13在活塞22以及电化学液14之间定义出一气密空间24。控制电路15透过选择性通电以在电极12a、电极12b的表面选择性启动一电化学反应，以产生气体。增加的气体将使气密空间24内的压力增加，进而推动活塞22。[0057] 图1所示的实施例中，坝体13是与容器20的外壁接触以形成气密空间24，但不限于此。举例而言，请参照图2，于一实施例中，坝体13也可与容器20的内壁接触以形成气密空间24。气密空间24以及坝体13所形成的容置空间则以通道131连通，以使电化学反应所产生的气体可经由通道131进入气密空间24并增加气密空间24内的压力。[0058] 可以理解的是，通过通道131连通气密空间24以及坝体13所形成的容置空间，使容器20以及基板11的相对位置能够不同的设计。举例而言，图1以及图2的实施例中，容器20是与基板11呈垂直配置。但不限于此，于一实施例中，容器20也可与基板11呈平行配置，如图3所示。需说明的是，容器20与电化学泵10的连接方式不限于容器20与坝体13直接连接。可设置适当的转接元件来连接容器20以及坝体13，以适用于各种不同的配置或容器。[0059] 请一并参照图4，于一实施例中，本发明的电化学泵10更包含一绝缘层121，其覆盖于电极12a、电极12b的边缘，并曝露部分电极12a、电极12b。依据此结构，绝缘层121可增加电极12a、电极12b以及基板11间的结合强度且降低气体进入电极12a、电极12b以及基板11之间的机会，进而避免较大功率的电化学反应时发生电极脱层。于一实施例中，绝缘层121的材料可为环氧树脂(例如阻焊剂，SU‑8)、可光图案化的聚合物(photopattemablepolymer)、可光图案化硅(photopattemablesilicone)、玻璃、陶瓷或塑胶。举例而言，可光图案化的聚合物可为光致抗蚀剂(photoresist)、可光图案化的聚酰亚胺(polyimide)或可光图案化的粘合剂。于一实施例中，绝缘层121可透过网版印刷、半导体制程或烧结等方式形成。[0060] 如前所述，控制电路15是透过选择性通电以在电极12a、电极12b的表面选择性启动一电化学反应，以产生气体。于一实施例中，请一并参照图5，控制电路15能以图5所示的脉冲讯号在电极12a、电极12b的表面选择性启动电化学反应。图5所示的脉冲讯号中包含两个致能脉冲P1。可以理解的是，致能脉冲P1的宽度W1可依据电化学泵10的一目标输出进行调变。举例而言，致能脉冲P1的宽度W1较宽时，启动电化学反应的时间即较长，即能产生较多的气体量。相反的，致能脉冲P1的宽度W1较窄时，启动电化学反应的时间即较短，即能产生较少的气体量。可以理解的是，相较于电讯号的变化，电化学反应的反应时间较慢，因此，致能脉冲P1之间仍会产生气体。利用此特性，适当调变致能脉冲P1的宽度W1可产生所需气体量且能节省能源。于一实施例中，本发明所述的脉冲讯号能够以脉冲宽度调变(PulseWidthModulation、PWM)技术实现。可以理解的是，将致能脉冲P1的宽度W1设定为相同也可产生出事先设定的气体量。[0061] 特别的是，致能脉冲P1更包含多个子致能脉冲P2，即致能脉冲P1在启动电化学反应的期间不是连续式启动而是间歇式启动电化学反应。如前所述，子致能脉冲P2之间也持续产生气体，因此，致能脉冲P1由多个子致能脉冲P2组成可进一步节省能源。于一实施例中，子致能脉冲P2的宽度W2可为相同。可以理解的是，子致能脉冲P2的宽度W2也可为可调变的，以调整电化学泵10的目标输出。[0062] 如前所述，本发明的递送装置的用途之一是用以递送药物至个体，因此，确保容器20至个体间的药物递送路径为灭菌状态为一重要课题。为解决上述问题，请参照图6，于一实施例中，递送连接器30更包含外壳34，且管路31、穿刺件32以及递送件33设置于外壳34的一内部。外壳34包含一第一开口341以及一第二开口342，其中穿刺件32与第一开口341相对应，递送件33则与第二开口342相对应。第一开口341以及第二开口342分别以一密封膜343密封。将上述结构的递送连接器30进行灭菌处理，如此即可维持外壳34的内部为一灭菌状态，即管路31、穿刺件32以及递送件33皆为灭菌状态。使用时将递送连接器30与内置电化学泵10以及容器20的外壳17相对应组合在一起，即可使穿刺件32刺穿第一开口341上的密封膜343以及容器20的密封件21。同样的，递送件33也可刺穿第二开口342端的密封膜而植入至个体的适当位置，如此即可维持容器20至个体间的药物递送路径为灭菌状态。[0063] 需说明的是，依据上述结构，递送连接器30、容器20以及电化学泵10可分别于不同的厂商进行生产，再将各个组件组合成一产品。如此可避免对递送连接器30进行灭菌的高温影响到容器20内的药物稳定性。此外，组合各个组件成产品时的环境洁净度要求也相对较低。[0064] 可以理解的是，灭菌处理后，密封膜343的外侧表面会因与外界接触而污染。使用前，先以酒精擦拭等消毒方式处理可降低药物递送路径遭污染的风险。为了简化操作，请再参照图6，于一实施例中，递送连接器30更包含一保护层344，其设置于密封膜343的外侧表面。依据此结构，使用前仅需移除保护层344就可确保密封膜343的表面为灭菌状态且增加操作者的方便性。[0065] 综合上述，本发明的电化学泵以及递送装置是以复合式脉冲来控制电化学反应，以有效节省电源进而延长电化学泵的使用时间。于一实施例中，本发明的电化学泵以及递送装置以一绝缘层覆盖于电极的边缘，以增加电极以及基板间的结合强度且降低气体进入电极以及基板之间的机会，进而避免电极脱层。[0066] 以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

专利地区：中国

专利申请日期：2021-02-19

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN115279434B