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單片機推動家用給藥應用的發(fā)展
幾乎每個人都有吃藥或打針的時候。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，那就是都可以應用單片機（MCU）。
除吞咽藥片外，其他給藥方法的成功取決于給藥實施者的給藥技術(shù)。這在注射藥物時可能體現(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?shù)纳疃?，恰當?shù)刈⑸渌幬锊ui終處理用過的針頭和針管，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完成。
全機械化、一次性自動注射器已面世多年，如今許多公司正在制造或開發(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操作的MCU。通過按鈕或觸摸屏界面，用戶可以選擇所需的劑量，然后啟動注射程序。伺服電機從針盒中裝入新的針頭，輸送藥物，然后安全存儲用過的針頭，以待棄置。壓力和位移傳感器監(jiān)控藥物注射的過程，并有非易失性存儲器記錄每次使用的數(shù)據(jù)。MCU控制的自動注射器不僅可以讓未經(jīng)訓練的人為自己或他人進行注射，還緩解了注射中存在的緊張情緒，因為病人甚至看不到針頭。
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，其市場價值已達數(shù)十億美元。其中，通過提供尼古丁來幫助戒煙的貼片以及通過提供東莨菪堿來防止暈動病的貼片。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被動擴散透過皮膚。所有其他采用被動透皮貼片給藥的藥物均是如此，這就限制了通過此方法給藥的藥量。較新的貼片使用了離子導入技術(shù)，借助直流電流增加較大藥物分子的擴散速度。圖1顯示了離子導入貼片的工作原理。
MCU極大地簡化了活性離子導入貼片的設(shè)計。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法產(chǎn)生透過皮膚所需要的電流。利用小型MCU，很容易實現(xiàn)將電壓提升至所需級別的升壓轉(zhuǎn)換器。MCU集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）可實現(xiàn)安全的電壓和電流閉環(huán)反饋。片上定時器測量工作持續(xù)時間，并在達到要求的劑量后切斷驅(qū)動電流。由于這些設(shè)備通常是使用一次便會棄置，因此成本是設(shè)計中的重要考量因素。尺寸小，但功能豐富的MCU（如 Microchip的8引腳PIC12F系列）采用經(jīng)濟的小型封裝，集成了活性離子導入貼片所需的全部功能和外設(shè)。
在不久的將來，MCU甚至可應用于zui傳統(tǒng)的藥片供給領(lǐng)域。目前正處于開發(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。一旦進入消化道，它們將能夠感知時間、溫度、pH值和其他數(shù)值，從而確定在何時釋放藥物能夠發(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，而且還將促進全新藥物療法的開發(fā)。