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單片機(jī)推動(dòng)家用給藥應(yīng)用的發(fā)展
幾乎每個(gè)人都有吃藥或打針的時(shí)候。吃藥和打針是向身體給藥的兩種zui常用方法。還有一些方法不是很常用，比如吸入法和透皮給藥。除了同為給藥技術(shù)外，這些方法還有一些共同之處，那就是都可以應(yīng)用單片機(jī)（MCU）。
除吞咽藥片外，其他給藥方法的成功取決于給藥實(shí)施者的給藥技術(shù)。這在注射藥物時(shí)可能體現(xiàn)得zui為明顯。給藥者需要手執(zhí)針管，將適量的藥劑抽入針筒，將針頭插入皮膚下適當(dāng)?shù)纳疃龋‘?dāng)?shù)刈⑸渌幬锊ui終處理用過(guò)的針頭和針管，所有這些工作都要求給藥者清楚自己在做什么。然而，這些工作也可以自動(dòng)完成。
全機(jī)械化、一次性自動(dòng)注射器已面世多年，如今許多公司正在制造或開(kāi)發(fā)可用于多次給藥的設(shè)備。而這些設(shè)備的核心便是控制各項(xiàng)操作的MCU。通過(guò)按鈕或觸摸屏界面，用戶可以選擇所需的劑量，然后啟動(dòng)注射程序。伺服電機(jī)從針盒中裝入新的針頭，輸送藥物，然后安全存儲(chǔ)用過(guò)的針頭，以待棄置。壓力和位移傳感器監(jiān)控藥物注射的過(guò)程，并有非易失性存儲(chǔ)器記錄每次使用的數(shù)據(jù)。MCU控制的自動(dòng)注射器不僅可以讓未經(jīng)訓(xùn)練的人為自己或他人進(jìn)行注射，還緩解了注射中存在的緊張情緒，因?yàn)椴∪松踔量床坏结橆^。
但畢竟只有很少數(shù)的人需要定期給自己注射藥物，因此另一種基于MCU的給藥設(shè)備有望更受歡迎。粘性透皮給藥貼片不是什么新鮮事物，其市場(chǎng)價(jià)值已達(dá)數(shù)十億美元。其中，通過(guò)提供尼古丁來(lái)幫助戒煙的貼片以及通過(guò)提供東莨菪堿來(lái)防止暈動(dòng)病的貼片。在這兩種產(chǎn)品中，藥物分子都要小到足以讓治療劑量的藥物通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散透過(guò)皮膚。所有其他采用被動(dòng)透皮貼片給藥的藥物均是如此，這就限制了通過(guò)此方法給藥的藥量。較新的貼片使用了離子導(dǎo)入技術(shù)，借助直流電流增加較大藥物分子的擴(kuò)散速度。圖1顯示了離子導(dǎo)入貼片的工作原理。
MCU極大地簡(jiǎn)化了活性離子導(dǎo)入貼片的設(shè)計(jì)。此類貼片通常由微小的紐扣式鋰電池供電，但這種電池所提供的電壓無(wú)法產(chǎn)生透過(guò)皮膚所需要的電流。利用小型MCU，很容易實(shí)現(xiàn)將電壓提升至所需級(jí)別的升壓轉(zhuǎn)換器。MCU集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）可實(shí)現(xiàn)安全的電壓和電流閉環(huán)反饋。片上定時(shí)器測(cè)量工作持續(xù)時(shí)間，并在達(dá)到要求的劑量后切斷驅(qū)動(dòng)電流。由于這些設(shè)備通常是使用一次便會(huì)棄置，因此成本是設(shè)計(jì)中的重要考量因素。尺寸小，但功能豐富的MCU（如 Microchip的8引腳PIC12F系列）采用經(jīng)濟(jì)的小型封裝，集成了活性離子導(dǎo)入貼片所需的全部功能和外設(shè)。
在不久的將來(lái)，MCU甚至可應(yīng)用于zui傳統(tǒng)的藥片供給領(lǐng)域。目前正處于開(kāi)發(fā)階段的新設(shè)備可以像普通藥片一樣吞下，但在體內(nèi)的作用卻*不同。一旦進(jìn)入消化道，它們將能夠感知時(shí)間、溫度、pH值和其他數(shù)值，從而確定在何時(shí)釋放藥物能夠發(fā)揮zui大的效能。
上述給藥設(shè)備以及其他基于MCU的給藥設(shè)備不僅能夠讓現(xiàn)有藥物發(fā)揮更大的藥效和給藥更為方便，而且還將促進(jìn)全新藥物療法的開(kāi)發(fā)。