与药物输送装置一起使用的传感器的制作方法

本发明涉及一种传感器组件，该传感器组件与诸如注射笔等的药物输送装置集成在一起，或者作为替代，能够以可移除方式附接到药物输送装置。

背景技术：

存在需要通过注射药剂进行定期治疗的各种疾病。这种注射可以通过使用由医疗人员或患者自己应用的注射装置来进行。例如，1型和2型糖尿病可以由患者自己通过注射胰岛素剂量来治疗，例如每天一次或多次。例如，预先填充的一次性胰岛素笔可以用作注射装置。作为替代，可以使用可重复使用的笔。可重复使用的笔允许用新的储罐来更换空的储罐。任何一支笔可能会附带一套每次使用前都需要更换的一次性针。然后可以通过转动(拨选)剂量旋钮并从胰岛素笔的剂量窗口或显示器观察实际剂量，在胰岛素笔上手动选择要注射的胰岛素剂量。然后通过将针插入合适的皮肤部分并按压胰岛素笔的注射按钮来注射剂量。为了能够监视胰岛素注射，例如为了防止对胰岛素笔的错误处理或跟踪已经施加的剂量，期望测量与注射装置的状况和/或使用有关的信息，例如关于注射的胰岛素类型和剂量的信息。

例如，在wo2011/117212中已经描述了提供一种辅助装置，其包括用于将装置可释放地附接到注射/药物输送装置的配接单元。该装置包括相机，并被构造为对能通过注射笔的剂量窗口看见的捕获图像执行光学字符识别(ocr)，从而确定已经拨选到注射装置中的药剂的剂量。

技术实现要素：

本发明的第一方面提供一种光学解码系统，包括：

光学传感器，所述光学传感器与药物输送装置的壳体成一体或者能够附接到所述壳体，所述光学传感器被构造成指向所述药物输送装置的剂量设定和分配机构的第一可旋转部件和第二可旋转部件；

处理器，所述处理器被构造成：

至少在药剂剂量分配过程的开始和结束时，致使所述光学传感器捕获所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件的图像；

确定所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件在每个捕获图像中的旋转位置；

根据所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件的所述旋转位置，确定所述药物输送装置的所述剂量设定和分配机构输送的药剂的量。

所述处理器可以进一步被构造成在药剂剂量设定过程期间致使所述光学传感器捕获所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件的图像。所述处理器可以进一步被构造成根据所捕获图像确定所述药物输送装置处于药剂剂量拨选模式还是药剂剂量分配模式。在所述药剂剂量拨选模式中，所述第一可旋转部件可以在第一方向上旋转，并且所述第二可旋转部件可以保持不动，而在所述药剂剂量分配模式中，所述第一可旋转部件可以在与所述第一方向相反的第二方向上旋转，并且所述第二可旋转部件可以在所述第一方向上旋转。

所述处理器可以进一步被构造成识别与所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件中每个部件关联的编码图像，每个编码图像对相应的可旋转部件的不同旋转方位编码。

所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件的唯一旋转方位的数目的最小公倍数可以高于能够拨选到所述药物输送装置中的最大剂量。能够拨选到所述药物输送装置中的所述最大剂量可以是120单位。

所述处理器可以被构造成在所述药剂剂量分配过程的开始和结束时确定所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件两者的旋转方位，并且使用所确定的方位确定分配的药剂的量。

所述第一可旋转部件可以是中空圆柱形的数字套筒，所述数字套筒具有标记在外表面的第一部分上的数字。所述编码图像可以设置在所述外表面的第二部分上。所述第二可旋转部件可以是具有多个齿的传动轮。所述传动轮上的所述编码图像可以被标记在各齿轮齿的齿顶上。

所述光学传感器可以被构造成通过所述第一可旋转部件的移动来激活。所述光学解码系统可以进一步包括开关。所述开关的状态变化可以被构造成致使所述光学传感器被激活。

所述药物输送装置和开关可以被构造成布置为使得在所述药物输送装置从零单位药物剂量布置样态向单个单位药物剂量布置样态移动时，所述开关的状态改变。

所述光学解码系统还可以包括显示器装置。所述处理器可以被构造成致使所述显示器装置显示已经输送的药剂的量的指示。

所述光学解码系统可以进一步包括被构造成照亮所述第一可旋转部件和/或所述第二可旋转部件的部分的一个以上led。

所述光学解码系统可以是被构造成附接到所述药物输送装置的辅助装置的部分。

本发明的第二方面提供了一种药剂输送系统，包括：

药物输送装置，所述药物输送装置包括第一可旋转部件和第二可旋转部件，所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件每个都具有围绕其外表面布置的多个编码图像，并且其中各所述编码图像对应于相应部件的离散的旋转方位；

固位在所述药物输送装置的壳体中的根据前述权利要求中任一项所述的光学解码系统。

在所述药剂输送系统中：

所述第一可旋转部件可以是中空圆柱形的数字套筒，所述数字套筒具有标记在外表面的第一部分上的数字；

所述数字套筒上的所述编码图像可以设置在所述外表面的第二部分上；

所述第二可旋转部件可以是具有多个齿的传动轮；

在所述药剂剂量分配过程期间，所述传动轮可以与所述药物输送装置的驱动套筒接合。

所述数字套筒上的编码图像的数目可以是24，所述传动轮上的编码图像的数目可以是7。

附图说明

为了更完整地理解本发明的示例性实施例，现在参考下面结合以下附图进行的描述，其中：

图1示出了可以使用根据本发明的各种实施例的传感器装置的药物输送装置1的两个视图；

图2a至2e是诸如图1所示的可以使用根据各种实施例的传感器装置的药物输送装置的各种部件和部件组合的示意性简化视图；

图3a至3c是可以使用根据本发明的各种实施例的传感器装置的药物输送装置的各种部件的说明性简化视图；

图4是显示药物输送装置的药物剂量设定和分配机构的横截面图；

图5a是示出用于本发明的药物输送装置的药物剂量设定和分配机构的一些部件的横截面图，以及根据本发明实施例的光学传感器组合体的示意图；

图5b是示出用于本发明的药物输送装置的药物剂量设定和分配机构的一些部件的透视图；

图6是根据本发明的实施例的传感器装置的简化框图；和

图7是表示不同药物剂量下的药物输送装置的可旋转部件的旋转方位的表格。

具体实施方式

图1的药物输送装置1被构造为使得用户能够调整要使用装置1输送(或分配)的药物剂量(或药物剂量的数)。在图1的示例中，这是通过旋转(或拨选)剂量选择器10来实现的，该剂量选择器10使得内部拨选机构(未示出)调整在药物输送机构(未示出)被致动时要分配的药物的量。在该示例中，通过按压装置上的按钮11来致动药物输送机构。

药物输送装置1包括外部壳体12，在外部壳体12中形成有至少一个孔或窗口13a、13b。如将理解的，孔可以简单地是外部壳体12的切除区域，而窗口可以是壳体的透明部分，通过该窗口可以看到装置的部件。为方便起见，以下将所述至少一个孔或窗口13a、13b简称为至少一个窗口。

所述至少一个窗口13a、13b允许可移动的计量元件14能从壳体12的外部看见。药物输送装置被构造为使得当拨选剂量选择器10时，导致可移动的计量元件14被移动，从而向用户指示选取的剂量。更具体地说，当拨选剂量选择器10时，计量元件14沿下面的表面15a、15b在轴向上移动，从而指示选取的剂量。在图1的示例中，在计量元件14的至少一部分下方的表面15a包括数字套筒15a。数字套筒15a具有在其外表面上提供的指示药物剂量的数字，其中指示当前选取的剂量的数字通过所述至少一个窗口13a、13b可见。在该示例中，数字套筒15a通过形成在可移动的计量元件中的计量窗口(或孔)14-1是可见的。下面讨论可移动的计量元件14的其它部分。

图1所示的药物输送装置1的最上方视图示出了在执行任何拨选之前的情况。因此，可移动的计量元件14处于在其能够沿着移动的路径的第一端的其第一(或初始)位置。在该示例中，当可移动的计量元件14处于其路径的第一端时，数字套筒15a中通过计量窗口14-1可见的部分显示数字零(即零剂量)。

图1所示的药物输送装置1的最底视图示出了在执行拨选之后的情况。因此，可移动的计量元件14沿着通过第一窗口13a可见的路径背离其第一位置在轴向上移动。在这个例子中，装置1已被拨选到其最大剂量，因此，可移动的计量元件14已经移动到其路径的第二端。该示例中的最大剂量为“100”，因此数字套筒15a中通过计量窗口14-1可见的部分显示数字“100”。在一些其它实施例中，最大剂量为“120”，然而，能够拨选到装置中的药剂或个体剂量的量并不重要。

在该示例中，装置1包括第一窗口13a和第二窗口13b。数字套筒15a位于第一窗口13a的下方并且能够通过第一窗口13a看见，而更下面的元件15b位于第一窗口13b的下方，并且有时通过第二窗口13b可见。该更下面的元件15b可以包括或可以不包括任何数字。该更下面的表面15b在视觉上与可移动的计量元件14的第二部分14-2区分开，该第二部分14-2覆盖在该更下面的表面15b上并被被构造成沿该更下面的表面15b在轴向上移动。例如，可移动的计量元件14的第二部分14-2可以具有与该更下面的表面15b不同的反射率。例如，计量元件14和下面的表面15b中的一个可以是浅色(例如，可以由浅色聚合物制成)，而另一个可以是深色(例如，可以由深色聚合物制成)。因此，用户可以通过确定第二窗口13a中能够看见计量元件14(具体而言，第二部分14-2)的比例与能够看见该更下面的表面15b的比例，能够确定选取的剂量。从图1可以看出，其中，当装置1被拨选为其零剂量时，计量元件14覆盖通过第二窗口13b可见的路径的整个长度。相反，当装置1被拨选到其最大剂量时，计量元件14通过第二窗口不可见。相反，该更下面的表面15b沿着由第二窗口13b限定的路径的整个长度可见。

数字套筒15a(也是计量元件14下面的表面)在视觉上也与可移动的计量元件14区分开，该可移动的计量元件14覆盖在数字套筒15a上并被被构造成沿数字套筒15a在轴向上移动。例如，计量元件14可以具有与数字套筒15a不同的反射率。例如，计量元件14和下面的表面15a中的一个可以是浅色(例如可以由浅色聚合物制成)，另一个可以是深色(例如可以由深色聚合物制成)。在附图中所示的示例中，数字套筒15a和下面的表面15b具有比可移动的计量元件14更高的反射率。

图2a至2e是诸如图1所示的药物输送装置的部件的简化示意图。图2a至2e的目的是说明如图1所示的药物输送装置1的操作；它们不旨在准确地表示部件的精确设计。

图2a是数字套筒15a的简化示意图。套筒15a在其表面上设有数字。在一些示例中，从最小剂量到最大剂量的数字可以以螺旋形式围绕数字套筒的表面设置。

图2b是可移动的计量元件14的简化示意图。计量元件14包括在设有计量窗口14-1的第一部分14-4。在该示例中，第一部分14-1是被构造成环绕数字套筒15a的套环(如在图2c和2d中可以看到的)。从第一部分14-4向两个相反方向延伸的是第二部分14-2和第三部分14-2。第二和第三部分14-2、14-3大致平行于数字套筒的纵向轴线延伸。

可移动的计量元件的第二部分14-2被构造成从第一部分14-2伸出的长度足以在可移动的计量仪处于其第一位置时填充整个第二窗口13b。第二部分14-2还可以用以当计量元件背离其第一位置移动时，遮蔽数字套筒15a的外表面的一部分。可移动的计量元件15-3的第三部分被构造成当计量元件在其第一和第二位置之间移动时，遮蔽数字套筒15a的外表面的一部分。以这种方式，只有数字套筒中在计量窗口14-1下面的部分才能通过装置壳体12的第一窗口13a看见。

数字套筒15a可围绕其纵向轴线在装置的壳体12内旋转。这样，数字套筒15a可以被称为可移动(或可旋转)部件。在一些实施例中，数字套筒15a的旋转是由剂量选择器10的旋转引起的。

数字套筒15a的旋转移动nsr和计量元件14的轴向移动ge相互依赖。换句话说，装置1的拨选机构被构造成：当使得套筒15a旋转时，导致计量元件14沿其路径在轴向上移动或平移。此外，数字套管15a的旋转程度与计量元件14的轴向移动的范围成比例地对应。

图2c示出了计量元件14在其初始位置中，其中在该示例中，计量元件14表示零剂量。图2d示出了在数字套管15a旋转及计量元件14从其第一位置的平移之后的数字套筒15a和计量元件14。图2e示出了图2d的这种组合处于在简化版本的装置壳体12中。

图3a示出了可旋转的部件65a的一个示例，在这种情况下，即数字套筒65a，其可以形成根据本发明实施例的药物输送装置6中与传感器装置2一起使用的部分。图3b和3c示出了包括图3a的可旋转元件65a的输送装置6的两个不同的简化视图。图3a-c的输送装置可以大体与参考前面附图所描述的相同，除了下面描述的差别之外。

与先前描述的输送装置1一样，可旋转部件65a的旋转与可移动的计量元件14的轴向移动相互依赖。旋转程度可以与可移动的计量元件14的轴向移动成比例。在图3a的例子中，可旋转元件65a具有围绕其外表面设置的、用于允许其旋转方位被确定的视觉上可区分的编码66。例如，输送装置1的机构可以被布置成：数字套筒15a旋转一整圈对应于药剂的24个拨选单位。因此，数字套筒15a可以是能够旋转成24个唯一旋转方位中的任一个方位。对于这些旋转位置中的每一个，可以提供不同的编码。编码66可以采取任何合适的形式，只要其允许可旋转元件的旋转方位由传感器装置2确定。在该示例中，编码66设置在数字套筒65a的一端。

药物输送装置6的壳体12包括另外的孔或窗口63，通过该另外的孔或窗口63能够看见可旋转元件65a的设有部分编码66的部分。所述另外的窗口63相对于可旋转元件65a确定位置和方位，使得编码的一部分能通过所述另外的窗口63从外面看见，而不管可旋转元件65a的旋转方位如何。所述另外的窗口63相对于可旋转元件65a确定位置和方位，使得当可旋转元件旋转通过单个完整一圈时，在每一个旋转方位处都可看见编码66的不同部分。在该示例中，所述另外的孔被设置在装置壳体12的与可以通过其看到可移动计量元件14的所述至少一个窗口13a、13b不同的一侧上(或者，如果壳体是圆柱形或以其它方式的圆形，则是围绕装置壳体12的外表面)。以这种方式，可移动计量元件14不妨碍对编码的观察。

图4示出了药物输送装置1的药剂设定和输送机构的横截面图。所述另外的窗口63在图4中未示出。如前所述，药物输送装置1具有两种操作模式，即药剂剂量拨选模式和药剂剂量输送(或分配)模式。药剂设定和输送机构包括作为中空圆柱形部件的驱动套筒72。驱动套筒72布置成使其在拨选期间不旋转。提供扭转弹簧78，其一端固定在药物输送装置1的主体，另一端固定到数字套筒15a。扭转弹簧78致使数字套筒15a偏向于零剂量位置。当数字套筒15a旋转以拨选剂量时，扭转弹簧78的张力进一步增大。驱动套筒72可以具有与药物输送装置1的主体的内部部分接合的花键接口，花键接口在剂量拨选期间阻止相对旋转。驱动套筒72也与连接到按钮11的离合器部件76接触。当按压输送按钮11时，驱动套筒72因此被在纵向上移动。这使得驱动套筒72上的花键与主体上的花键脱离接合，使得驱动套筒自由旋转。当按钮11被按下时，驱动套筒72上的另外的花键与数字套筒15a上的对应的花键接合，使得数字套筒15a在扭转弹簧的作用下的旋转也导致驱动套筒72的旋转。

导螺杆80设置在药物输送装置1的主体中。导螺杆80的轴向前进导致药剂从药剂储罐中排出。导螺杆80通过花键接口相对于驱动套筒72在旋转方向被锁定，并且螺纹连接于药物输送装置1的主体。因此，当在药剂分配过程中驱动套筒72旋转时，导螺杆80也旋转且通过与主体的螺纹连接而被迫轴向前进。

在本发明的实施例中，药物输送装置1包括在图4中未示出但在图5a中可见的额外的传动轮70。传动轮70可旋转地安装在壳体中，并且通过所述另外的窗口63可见。传动轮70可以安装在销上，或者可以具有保持在设置于壳体的凹部中的整体模制的轴。在一些实施例中，传动轮是带齿的齿轮，其能够与设置在驱动套筒72的储罐端上的相应的齿接合。

驱动套筒72在图5a的横截面中是可见的。示出了外表面上的齿的、驱动套筒72的端部在图5b的透视图中可见。在图5b中，药剂储罐保持器74也是可见的。

药物输送装置可以包括光学传感器组合体2，如图5a中示意性所示。在一些实施例中，光学传感器组合体2可以是设计成能够可释放地附接到药物输送装置1的辅助装置的部分。在一些其它实施例中，光学传感器组合体2是药物输送装置1的一体部分。光学传感器组合体2被设置且具有视场，使得其能够捕获传动轮70和数字套筒15a上包含视觉上可区分编码66的部分的图像。光学传感器组合体2可以捕获这些部件都可见的单个图像，或者可以快速连续地分别捕获每个部件的图像。

传动轮70具有在其外表面上标记的多个编码图像，使得它们在由光学传感器组合体2捕获的图像中可见。这些编码图像中的每一个可以唯一地编码传动轮70的旋转位置(或方位)。因此，所述图像可以印刷或以其它方式标记在齿的齿顶上或齿之间的槽中。编码图像可以采取任何合适的形式，例如每个可以是条形码或点阵。

图6示出了根据各种实施例的光学传感器组合体2的简化示意框图。光学传感器组合体2包括光学传感器20，光学传感器20可以包括光敏元件的阵列。这些光敏元件被构造为将信号输出到电路21。电路21可以是任何合适的组成，并且可以包括适于使本文描述的功能得以执行的一个以上处理器和/或微处理器210(为了简化，以下称为“至少一个处理器”)的任何组合。作为补充或替代，电路21可以包括一个以上例如asic，fpga等只是硬件的组件(其在图6中未示出)的任何组合。

电路21还可以包括联接到所述至少一个处理器210的一个以上诸如rom和ram中的一种或两种等非瞬态计算机可读存储介质211的任何组合。存储器211可以具有存储在其上的计算机可读指令211a。当由所述至少一个处理器210执行时，计算机可读指令211a可以使光学传感器组合体2执行本说明书中描述的功能，例如控制传感器20的操作以及解释从其接收的信号。

光学传感器组合体2包括至少一个光源23。光源23用于照亮数字套筒15a上的编码信息66以及传动轮70上的编码图像。传感器20被构造为通过捕获图像来读取编码信息。通过检测从设有图像的表面的不同部分反射回来的光来捕获图像。然后将捕获的图像传递到电路21以进行解释。

光学传感器组合体2还可以包括显示屏24(例如led或lcd屏)和数据端口25之一或两者。显示屏24可以在电路21的控制下操作，以向用户显示关于药物输送装置1的操作的信息。例如，可以向用户显示由光学传感器组合体2确定的信息。由光学传感器组合体2确定的信息可以包括装置1的当前操作模式和输送的药剂剂量。

数据端口25可以用于将与药物输送装置1的操作相关的存储信息从存储器211传送到诸如pc、平板计算机或智能电话等的远程装置。类似地，新的软件/固件可以经由数据端口25传送到传感器装置。数据端口25可以是诸如usb端口等的物理端口，或者可以是虚拟或诸如ir、wifi或蓝牙收发器之类的无线端口。光学传感器组合体2还可以包括用于为装置2的其它部件供电的可拆卸或永久(优选的是，具有光伏电池单体，可充电)电池26。代替电池26，可以使用光伏电源或电容器电源。

光学传感器组合体2可被构造为捕获数字套筒15a和传动轮70的多个图像，并且从这些中确定药物输送装置1是处于拨选模式还是输送模式，并且如果装置1处于输送模式，则确定已经输送了多少剂量的药物。如前所述，传动轮70具有与驱动套筒72上的对应的齿接合的齿。该接合可以始终发生，或作为替代，仅在按压按钮11时在驱动套筒72沿轴向移动时才可发生。在任一情况下，由于驱动套筒72在拨选过程中不旋转，所以传动轮70在拨选期间也保持不动。光学传感器组合体2可被构造为每当正在拨选剂量时，即每当检测到数字套筒15a正在旋转时，以规则间隔捕获图像。如果在任何两个图像中可以看到数字套筒15a已经移动，但是传动轮70一直保持不动，那么可以推断装置1处于药剂剂量拨选模式。如果在任何两个图像中可以看到数字套筒15a和传动轮70都已经移动，那么可以推断装置1处于药剂剂量输送模式。数量套筒15a和传动轮70在剂量输送过程中以相反的方向旋转的事实，可使得光学传感器组合体2更容易确定在剂量拨选模式中，只有数字套筒15a旋转。

为了确定已经从药物输送装置1输送的剂量，光学传感器组合体2比较在剂量分配过程开始时和在剂量分配过程结束时拍摄的图像。将分配过程之前和之后的传动轮70的位置与分配过程开始时数字套筒15a的位置进行比较(假如全部拨选剂量已被排出，则数字套筒15a总是在分配结束时返回到同一位置)。在一些实施例中，数字套筒可以占据24个唯一旋转方位之一，然而，可以在装置1中拨选并从装置1输送多达120个单位的药剂。因此，数字套筒15a可能经历多于一圈的整转。如果仅存在数字套筒，则光学传感器组合体2将不可能确定数字套筒15a的绝对位置。例如，将不可能区分24个单位和48个单位的拨选剂量，因为在这些情况下，数字套筒15a将处于相同的旋转方位。因此，无法肯定地确定分配剂量。

因此，传动轮70设置有不同的齿数。特别是，传动轮的齿数和数字套筒15a的诸唯一旋转位置的数目的最小公倍数大于可以拨选到装置1中的最大剂量。例如，传动轮70可以包括7个齿，数字套筒15a可以具有每转24个唯一位置，最大拨选剂量可以是120个单位。7和24的最小公倍数是168。在另一示例中，数字套筒15a可以仅具有20个唯一旋转方位。最大可拨选剂量仍然可以是120单位，或者可以减少至例如100单位。在这种情况下，可以使用具有9个齿的传动轮，每个齿具有唯一编码图像。总的来说，数字套筒15a可以具有偶数个唯一旋转方位，而传动轮70可以具有奇数个唯一旋转方位。然而，在一些实施例中，该布置可以反过来，使得数字套筒15a具有奇数个唯一旋转方位，而传动轮70具有偶数个齿。驻留在光学传感器组合体2中的软件被配置为隔离每个捕获图像中的可见的两个编码图像，从而数字套筒15a和传动轮70的位置被准确地确定。

图7是表示光学传感器组合体2可以使用数字套筒15a和传动轮70的开始方位和结束方位，肯定地确定已经输送的药剂剂量的方式的表格。例如，如果拨选了3个单位，则数字套筒15a和传动轮70都将显示与第三齿(每个部件的第三个唯一旋转方位)相关联的编码图像。如果拨选了27个单位，则数字套筒将再次显示与第三齿相关联的编码图像，然而，传动轮将显示与第六齿相关联的编码图像。因此，传动轮70有效地允许光学传感器组合体2确定数字套筒15a执行了多少圈完整的旋转。

为了降低功耗，光学传感器组合体2可以不总是被通电，而是可以响应于剂量设定机构的移动而被“唤醒”。当拨选过程开始时数字套筒15a的初始移动可以触发光学传感器组合体2的唤醒。例如，如果光学传感器组合体2是可附接的辅助装置的部分，则辅助装置可以设有当数字套筒15a从零剂量位置移动到单个单位剂量位置时被引起移动的机械感测销。如果光学传感器组合体2与药物输送装置1成一体，那么感测销是内部的，或者可以用导电传感器、磁性传感器、电容性传感器或光学传感器代替。“唤醒”信号可以持续，直到药物输送装置1切换到药物输送模式，或者直到检测到旋转部件已经静止一段预定的时间。

作为替代，光学传感器组合体2可以被构造为仅在药剂剂量分配过程期间捕获图像，或者仅在药剂剂量分配过程的开始和结束时捕获图像。因此，当按钮11被按下时，触发器可以唤醒光学传感器组合体2。