BRPI0616109A2 - dispositivo e método para determinação de posição absoluta sem contato - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO E MéTODO PARA DETERMINAçãO DE POSIçãO ABSOLUTA SEM CONTATO. A presente invenção refere-se a uma disposição sem contato para determinar uma posição absoluta de um membro adaptado para ajustar uma quantidade de medicamento a ser injetada de um dispositivo de dispensa de medicação, ou adaptado para determinar uma quantidade de medicamento injetada de um dispositivo de dispensa de medicação. A disposição, de acordo com a presente invenção, compreende pelo menos uma trilha de meio refletor, pelo menos um meio emissor, e pelo menos um meio receptor. Pelo menos um meio emissor e pelo menos um meio receptor são adaptados para serem eletricamente acoplados a inúmeros meios refletores. O acoplamento elétrico pode ser capacitivo ou indutivo. Além disso, a presente invenção refere-se a um dispositivo de dispensa de medicação ou a uma seringa apresentando tal disposição.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVOE MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE POSIÇÃO ABSOLUTA SEMCONTATO".
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a uma disposição sem contatopara determinar uma posição absoluta de um membro adaptado para ajustaruma quantidade de medicamento a ser injetada de um dispositivo de dispen-sa de medicação, ou para determinar uma quantidade de medicamento inje-tada de um dispositivo de dispensa de medicação. A disposição, de acordocom a presente invenção, compreende pelo menos uma trilha de meio refle-tor, pelo menos um meio emissor, e pelo menos um meio receptor. Pelo me-nos um meio emissor e pelo menos um meio receptor são adaptados paraserem eletricamente acoplados a inúmeros meios refletores. O acoplamentoelétrico pode ser capacitivo ou indutivo. Além disso, a presente invençãorefere-se a um dispositivo de dispensa de medicação ou a uma seringa a-presentando tal disposição incorporada na mesma.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A Patente US 4.420.754 descreve um sistema para medir o mo-vimento relativo entre dois elementos, tais como a escala e o cursor de uminstrumento de medição manual. O sistema inclui a provisão de inúmerosgrupos de eletrodos de suprimento no cursor, cada dos eletrodos em cadagrupo sendo suprido a partir um respectivo sinal dos múltiplos de sinais desaída de um gerador de sinal, de modo que todos os eletrodos de suprimen-to sejam providos com tensões de acordo com um padrão cíclico, o cursorapresentando também pelo menos um eletrodo receptor que alimenta umaunidade de processamento de sinal. A escala é provida com um padrão ele-trônico que compreende partes internamente conectadas galvanicamente,uma delas sendo uma parte de detecção, localizada próximo à área onde oseletrodos de suprimento do cursor são movidos, e a outra sendo uma partede transferência que está localizada perto da área onde o eletrodo receptordo cursor é movido. O movimento do cursor ao longo da escala gera um si-nal do eletrodo receptor que é derivado dos sinais de pelo menos doiseletrodos de suprimento adjacentes e a posição do cursor é determinada poruma unidade de processamento de sinal que identifica a relação de amplitu-de dos sinais recebidos.
A Patente US 6.329.813 descreve um sensor de posição absolu-ta indutivo que aplica pelo menos um gerador de campo magnético que geraum primeiro fluxo magnético variável em uma primeira região de fluxo. Umapluralidade de elos de acòplamento apresenta uma primeira pluralidade deporções de elo de acoplamento espaçadas em um intervalo relacionado aum primeiro comprimento de onda ao longo de um eixo de medição e umasegunda pluralidade de porções de elo de acoplamento espaçadas em umintervalo relacionado a um segundo comprimento de onda ao longo de umeixo de medição. Uma porção da primeira pluralidade de porções de elo deacoplamento e da segunda pluralidade de porções de elo de acoplamento éindutivamente acoplada a um primeiro fluxo magnético variável de um enro-lamento de transmissor em uma primeira região de fluxo para gerar um se-gundo fluxo magnético variável fora da primeira região de fluxo na outra por-ção da primeira pluralidade de porções de elo de acoplamento e da segundapluralidade de porções de elo de acoplamento. Um sensor de fluxo magnéti-co é posicionado fora da primeira região de fluxo e é responsivo ao segundofluxo magnético variável para gerar um sinal de saída dependente de posi-ção. O sinal de saída varia no primeiro ou no segundo comprimento de ondada outra porção correspondente da primeira pluralidade de porções de elode acoplamento e da segunda pluralidade de porções de elo de acoplamentoque gera o segundo fluxo magnético variável.
As disposições sugeridas tanto na Patente US 4.420.754 comona Patente US 6.329.813 são adaptadas para determinar translações linea-res entre dois objetos.
A Patente US 2004/0207385 refere-se a um dispositivo para de-tectar a posição angular de um rotor rotativamente montado com relação aum estator estacionário, no qual pelo menos um eletrodo é disposto no rotore pelo menos um eletrodo é disposto no estator, de tal maneira que os ele-trodos pelo menos parcialmente fiquem sobrepostos pelo menos em umaposição rotacional do rotor com relação ao estator. A Patente US2004/0207385 adicionalmente refere-se a um método para medir a posiçãorotacional de um rotor que compreende pelo menos um eletrodo de rotorrelativo a um estator que compreende pelo menos um eletrodo de estator, noqual a posição rotacional é detectada com o uso de um acoplamento capaci-tivo entre o eletrodo de rotor e o eletrodo de estator.
A Patente US 2004/0207385 refere-se à determinação de posi-ções angulares entre dois objetos tal como entre um rotor rotativamentemontado e um estator estacionário. É uma desvantagem da disposição su-gerida na Patente US 2004/0207385 a de os eletrodos de emissor e de re-ceptor serem posicionados em uma maneira onde eles ocupam uma quanti-dade desnecessária de espaço. Para sistemas compactos, a solução sugeri-da pela Patente US 2004/0207385 não é aplicável.
Ademais, a disposição sugerida na Patente US 2004/0207385não é adaptada para determinação de posição absoluta e sem contato. Con-forme representado nas Figuras 8 e 9 da Patente US 2004/0207385 e des-crito no texto correspondente nos parágrafos 0053 e 0054, componentesadicionais, tais como sensores de força ou resistores elétricos, serão exigi-dos no caso da execução de medições absolutas. Desse modo, é uma des-vantagem da disposição sugerida na Patente 2004/0207385 a de as medi-ções absolutas não poderem ser executadas em um modo de operação semcontato. Se for executada uma medição absoluta e não apenas relativa, se-rão exigidos elementos que exigem contato, tais como sensores de força eresistores elétricos. Assim, é uma desvantagem da disposição sugerida naPatente US 2004/0207385 a de apenas as relativas medições de posiçãoentre o rotor e o estator poderem ser executadas em um modo de operaçãosem contato.
É uma desvantagem adicional da disposição sugerida na Paten-te US 2004/0207385 a de o rotor poder apenas ser girado em uma revolu-ção, se sua posição precisar ser rastreada. Desse modo, se o rotor da Pa-tente US 2004/0207385 for girado em mais de uma revolução, os sinais ex-clusivamente alcançáveis dos eletrodos não mais proverão uma determina-ção clara da posição angular relativa ao estator. Finalmente, a disposiçãosugerida na Patente US 2004/0207385 sofre da desvantagem significativade a capacitância usada para determinar a posição angular do rotor com re-lação ao estator envolver a determinação de uma capacitância entre pelomenos um eletrodo de rotor e pelo menos um eletrodo de estator. A fim dedeterminar esta capacitância, tem que ser provido um acesso elétrico ao ro-tor, o qual é um elemento rotativamente montado. A provisão de tal acessoelétrico a um membro rotativamente montado não é certamente um processosimples e direto.
É um objetivo da presente invenção o de prover uma disposiçãocompacta e sem contato para determinar a posição angular absoluta de ummembro de ajuste de dose de um dispositivo de dispensa de medicação oupara determinar uma dose efetiva de medicamento expelida de um dispositi-vo de dispensa de medicação. A quantidade de medicamento expelida dodispositivo de dispensa de medicação é determinada a partir de uma posiçãoangular absoluta de um membro de ajuste de dose. O termo "posição angu-lar absoluta" indica que a posição absoluta do membro de ajuste de dosecom relação a um alojamento do dispositivo de dispensa de medicação ésempre conhecida.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
O objetivo acima mencionado é cumprido com a provisão, emum primeiro aspecto, de uma disposição sem contato para determinar umaposição angular absoluta de um membro movelmente montado, tal como ummembro de ajuste de dose rotativamente montado, em um dispositivo dedispensa de medicação, a disposição compreendendo:
- pelo menos uma trilha de meio refletor,
- pelo menos um meio emissor, o meio emissor sendo adaptadopara ser eletricamente acoplado a inúmeros meios refletores, e
- pelo menos um meio receptor, o meio receptor sendo adaptadopara ser eletricamente acoplado a inúmeros meios refletoresonde pelo menos uma trilha de meio refletor é movelmente disposta comrelação a pelo menos um meio emissor e a pelo menos um meio receptor detal maneira que seja provido um parâmetro elétrico claramente determinável,tal como uma capacitância, a cada das inúmeras posições distintas de pelomenos uma trilha de meio refletor com relação a pelo menos um meio emis-sor e a pelo menos um meio receptor.
Desse modo, a disposição, de acordo com a presente invenção,pode ser aplicada para determinar uma dose de medicamento a ser injetadade um dispositivo de dispensa de medicação por meio da determinação daposição angular de um membro de ajuste de dose. Alternativa ou adicional-mente, a disposição, de acordo com a presente invenção, pode ser aplicadapara determinar uma quantidade de medicamento injetada do dispositivo dedispensa de medicação por meio da determinação do deslocamento em po-sição angular de um membro de ajuste de dose, quando o dito membro deajuste de dose for girado de uma posição de ajuste para uma posição inicial.
Pelo menos parte de, pelo menos, uma trilha de meio refletorpode formar um percurso helicoidal, circular ou linear. O meio refletor podeapresentar um potencial elétrico flutuante indicando que o meio refletor nãopode ser eletricamente conectado a um potencial elétrico específico. Pelomenos uma trilha de meio refletor pode ser disposta no membro rotativamen-te montado do dispositivo de dispensa de medicação, tal como em um tuboindicador de dose. Obviamente, no caso de pelo menos uma trilha de meiorefletor ser disposta ao longo de um percurso substancialmente helicoidal, adisposição, de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, teráque ser capaz de determinar a posição absoluta do membro rotativamentemontado sobre um ângulo de rotação que excede uma revolução.
Em uma concretização da presente invenção, é provida uma Cí-nica trilha de meio refletor. Esta única trilha de meio refletor pode compreen-der uma fileira de forma helicoidal de membros eletricamente condutivosdisposta no membro movelmente montado do dispositivo de dispensa demedicação. As dimensões, tal como o comprimento, dos membros eletrica-mente condutivos que formam a trilha podem variar monotonicamente aolongo de uma direção axial da fileira de membros eletricamente condutivos.
Em uma segunda concretização, podem ser providas uma pri-meira e uma segunda trilha de meio refletor. A primeira e a segunda trilhasde meio refletor podem ser dispostas de forma substancialmente paralela.Como com a primeira concretização, a primeira trilha de meio refletor podecompreender uma fileira de forma helicoidal de membros eletricamente con-dutivos disposta no membro movelmente montado do dispositivo de dispen-sa de medicação, os membros eletricamente condutivos da primeira trilhadefinindo um primeiro período. A segunda trilha do meio refletor pode com-preender uma fileira de forma helicoidal de membros eletricamente conduti-vos disposta no membro movelmente montado do dispositivo de dispensa demedicação, os membros eletricamente condutivos da segunda trilha definin-do um segundo período. Preferivelmente, o primeiro período pode ser dife-rente do segundo período.
Contrário aos refletores, que são dispostos em uma parte rotati-va do dispositivo de dispensa de medicação, tal como um tubo indicador dedose, pelo menos um emissor pode ser disposto em uma parte não-rotativamente montada do dispositivo de dispensa de medicação, tal comoem uma superfície interna do alojamento do dispositivo de dispensa de me-dicação. Similarmente, pelo menos um receptor pode ser disposto em umaparte não-rotativamente montada do dispositivo de dispensa de medicação.Novamente, este poderia estar em uma superfície interna do alojamento.
A primeira e a segunda trilhas de meio refletor podem, cadaqual, compreender um percurso essencialmente ininterrupto de um materialeletricamente condutivo. A largura dos ditos percursos essencialmente inin-terruptos de material eletricamente condutivo pode variar ao longo das dire-ções axiais das trilhas. Desse modo, a primeira trilha pode ter uma larguraestreita em seu ponto de partida e uma largura mais larga em seu ponto fi-nal. Opostamente, a segunda trilha pode ter uma largura significativa em seuponto de partida e uma largura mais estreita no ponto final.
Pelo menos um emissor e inúmeros meios refletores podemformar um capacitor em combinação. Similarmente, pelo menos um receptore inúmeros meios refletores podem formar um capacitor em combinação.
Alternativamente, pelo menos um emissor e inúmeros meios re-fletores podem ser adaptados para serem indutivamente acoplados. Simi-larmente, pelo menos um receptor e inúmeros meios refletores podem seradaptados para serem indutivamente acoplados. A fim de alcançar tal aco-plamento indutivo, pelo menos um emissor e pelo menos um receptor podemcompreender uma bobina adaptada para gerar e receber um campo magné-tico, respectivamente, visto que inúmeros meios refletores podem ser confi-gurados de modo a suportarem correntes parasitas induzidas por pelo me-nos um emissor.
Em uma concretização preferida, dois meios emissores e ummeio receptor são providos a cada trilha. Os dois meios emissores e ummeio receptor podem ser dispostos ao longo de uma linha substancialmentereta, onde o meio receptor é disposto entre os dois meios emissores.
A disposição pode adicionalmente compreender um meio pro-cessador para processar um sinal ou sinais de pelo menos um meio recep-tor, e um meio gerador para gerar um sinal ou sinais e prover tal(tais) si-nal(sinais) a pelo menos um meio emissor. Tais meios processador e gera-dor podem ser do tipo convencional e bem-conhecido.
Em um segundo aspecto, a presente invenção refere-se a umdispositivo de dispensa de medicação ou a uma seringa que compreendeuma disposição de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção.
Em um terceiro aspecto, a presente invenção refere-se a um mé-todo sem contato para determinar uma posição angular absoluta de ummembro movelmente montado, tal como um membro de ajuste de dose rota-tivamente montado, em um dispositivo de dispensa de medicação, o métodocompreendendo as etapas de:
- prover pelo menos uma trilha de meio refletor,
- prover um sinal elétrico a pelo menos um meio emissor, pelomenos um meio emissor sendo eletricamente acoplado a inúmeros meiosrefletores, e
- receber um sinal elétrico de pelo menos um meio receptor, pelomenos um meio receptor sendo eletricamente acoplado a inúmeros meiosrefletoresonde pelo menos uma trilha de meio refletor é movelmente disposta comrelação a pelo menos um meio emissor e a pelo menos um meio receptor detal maneira que seja provido um parâmetro elétrico claramente determinável,tal como uma capacitância, a cada das inúmeras posições distintas de pelomenos uma trilha de meio refletor com relação a pelo menos um meio emis-sor e pelo menos um meio receptor.
Um primeiro sinal elétrico pode ser provido a um primeiro emis-sor, ao passo que um segundo sinal elétrico pode ser provido a um segundoemissor, os primeiro e segundo sinais elétricos estando defasados em apro-ximadamente 180 graus. Os sinais elétricos providos ao primeiro e ao se-gundo emissores podem oscilar com uma freqüência dentro da faixa de 50kHz - 150 kHz, tal como dentro da faixa de 90 kHz - 110 kHz. A freqüênciado primeiro sinal elétrico pode ser uma freqüência deslocada em 8-10% comrelação à freqüência do segundo sinal elétrico.
Em um terceiro aspecto, a presente invenção refere-se a umadisposição sem contato em um dispositivo de dispensa de medicação paradeterminar uma posição absoluta de um primeiro membro movelmente mon-tado com relação a um segundo membro, o primeiro membro sendo limitadopara movimento entre uma primeira posição final e uma segunda posiçãofinal, a disposição compreendendo:
- pelo menos uma trilha de meio refletor associada com o primei-ro membro,
- pelo menos um meio emissor associado com o segundo mem-bro, o meio emissor sendo adaptado para ser eletricamente acoplado a inú-meros meios refletores, e
- pelo menos um meio receptor associado com o segundo mem-bro, o meio receptor sendo adaptado para ser eletricamente acoplado a inú-meros meios refletores
onde o primeiro membro é disposto com relação ao segundo membro de talmaneira que seja provido um parâmetro elétrico claramente determinável, talcomo uma capacitância, a cada respectiva posição do primeiro membro comrelação ao segundo membro.Similar ao primeiro aspecto da presente invenção, a disposição,de acordo com a presente invenção, pode ser aplicada para determinar umadose de medicamento a ser injetada de um dispositivo de dispensa de medi-cação por meio da determinação da posição angular de um membro de ajus-te de dose. Alternativa ou adicionalmente, a disposição, de acordo com apresente invenção, pode ser aplicada para determinar uma quantidade demedicamento injetada do dispositivo de dispensa de medicação por meio dadeterminação do deslocamento em uma posição angular de um membro deajuste de dose, quando o dito membro de ajuste de dose for girado de umaposição de ajuste para uma posição inicial.
Pelo menos parte de pelo menos uma trilha de meio refletor po-de formar um percurso helicoidal, circular ou linear. O meio refletor pode terum potencial elétrico flutuante indicando que o meio refletor não pode sereletricamente conectado a um potencial elétrico específico. Pelo menos umatrilha de meio refletor pode ser disposta no primeiro membro, tal como ummembro rotativamente montado, do dispositivo de dispensa de medicação.
O membro rotativamente montado pode ser um tubo indicador de dose. Ob-viamente, no caso de pelo menos uma trilha de meio refletor ser disposta aolongo de um percurso substancialmente helicoidal, a disposição, de acordocom este aspecto da presente invenção, terá que ser capaz de determinar aposição absoluta do membro rotativamente montado sobre um ângulo derotação que excede uma revolução.
Em uma concretização do terceiro aspecto da presente inven-ção, é provida uma única trilha de meio refletor. Esta trilha única de meiorefletor pode compreender uma fileira de forma helicoidal de membros eletri-camente condutivos disposta no primeiro membro do dispositivo de dispensade medicação. As dimensões, tal como o comprimento, dos membros eletri-camente condutivos que formam a trilha pode variar monotonicamente aolongo de uma direção axial da fileira de membros eletricamente condutivos.
Em outra concretização do terceiro aspecto, podem ser providasuma primeira e uma segunda trilha de meio refletor. A primeira e a segundatrilhas de meio refletor podem ser dispostas em uma forma substancialmenteparalela. Como com a primeira concretização, a primeira trilha de meio refle-tor pode compreender uma fileira de forma helicoidal de membros eletrica-mente condutivos disposta no primeiro membro do dispositivo de dispensade medicação, os membros eletricamente condutivos da primeira trilha defi-nindo um primeiro período. A segunda trilha de meio refletor pode compre-ender uma fileira de forma helicoidal de membros eletricamente condutivosdispostos no primeiro membro do dispositivo de dispensa de medicação, osmembros eletricamente condutivos da segunda trilha definindo um segundoperíodo. Preferivelmente, o primeiro período pode ser diferente do segundoperíodo.
Contrário aos refletores, que são dispostos em uma parte rotati-va do dispositivo de dispensa de medicação, tal como no tubo indicador dedose, pelo menos um emissor pode ser disposto em uma parte não-rotativamente montada do dispositivo de dispensa de medicação, tal comoem uma superfície interna do alojamento do dispositivo de dispensa de me-dicação. Similarmente, pelo menos um receptor pode ser disposto em umaparte não-rotativamente montada do dispositivo de dispensa de medicação.Novamente, este poderia estar em uma superfície interna do alojamento.
A primeira e a segunda trilhas de meio refletor podem compre-ender, cada qual, um percurso essencialmente ininterrupto de um materialeletricamente condutivo. A largura dos ditos percursos essencialmente inin-terruptos de material eletricamente condutivo pode variar ao longo das dire-ções axiais das trilhas. Desse modo, a primeira trilha pode ter uma larguraestreita em seu ponto de partida e uma largura mais larga em seu ponto fi-nal. Opostamente, a segunda trilha pode ter uma largura significativa em seuponto de partida e uma largura mais estreita no ponto final.
Pelo menos um emissor e inúmeros meios refletores podemformar um capacitor em combinação. Similarmente, pelo menos um receptore inúmeros meios refletores podem formar um capacitor em combinação.
Alternativamente, pelo menos um emissor e inúmeros meios re-fletores podem ser adaptados para serem acoplados em uma maneira indu-tiva. Similarmente, pelo menos um receptor e inúmeros meios refletores po-dem ser adaptados para serem indutivamente acoplados. A fim de se con-seguir tal acoplamento indutivo, pelo menos um emissor e pelo menos umreceptor podem compreender uma bobina adaptada para gerar e receber umcampo magnético, respectivamente, ao passo que inúmeros meios refletorespodem ser configurados de modo a sustentar correntes parasitas induzidaspor pelo menos um emissor.
Em uma concretização preferida, dois meios emissores e ummeio receptor são providos a cada trilha. Os dois meios emissores e o meioreceptor podem ser dispostos ao longo de uma linha substancialmente reta, onde o meio receptor é disposto entre os dois meios emissores.
A disposição pode adicionalmente compreender um meio pro-cessador para processar um sinal ou sinais de pelo menos um meio recep-tor, e um meio gerador para gerar um sinal ou sinais e prover tal(tais) si-nal(sinais) a pelo menos um meio emissor. Tais meios processador e gera-dor podem ser do tipo convencional e bem-conhecido.
Em um quarto aspecto, a presente invenção refere-se a um mé-todo sem contato para determinar uma posição absoluta de um primeiromembro movelmente montado com relação a um segundo membro em umdispositivo de dispensa de medicação, o primeiro membro sendo limitadopara movimento entre uma primeira posição final e uma segunda posiçãofinal, o método compreendendo as etapas de:
- prover pelo menos uma trilha de meio refletor associada com oprimeiro membro,
- prover um sinal elétrico a pelo menos um meio emissor associ-ado com o segundo membro, pelo menos o meio emissor sendo eletrica-mente acoplado a inúmeros meios refletores, e
- receber um sinal elétrico de pelo menos um meio receptor as-sociado com o segundo membro, pelo menos o meio receptor sendo eletri-camente acoplado a inúmeros meios refletoresonde o primeiro membro é disposto com relação ao segundo membro de talmaneira que seja provido um parâmetro elétrico claramente determinável, talcomo uma capacitância, a cada respectiva posição do primeiro membro comrelação ao segundo membro.
Como com o segundo aspecto da presente invenção, um primei-ro sinal elétrico pode ser provido a um primeiro emissor, ao passo que umsegundo sinal elétrico pode ser provido a um segundo emissor, os primeiro esegundo sinais elétricos estando defasados em aproximadamente 180graus. Os sinais elétricos providos aos primeiro e segundo emissores podemoscilar com uma freqüência dentro da faixa de 50 kHz - 150 kHz, tal comodentro da faixa de 90 kHz - 110 kHz. A freqüência do primeiro sinal elétricopode ser uma freqüência deslocada em 8-10% com relação à freqüência dosegundo sinal elétrico.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção será agora descrita em maiores detalhescom referência às figuras anexas, nas quais:
a Figura 1 representa o princípio em que se baseia a presenteinvenção,
a Figura 2 mostra duas trilhas de refletores e um par de emisso-res e um receptor associados com cada trilha,
a Figura 3 mostra uma seção de duas trilhas de refletores e umpar de emissores e um receptor associado com cada trilha,
a Figura 4 mostra duas trilhas de refletores com largura monoto-nicamente variável,
a Figura 5 mostra uma única trilha de refletores com um períodorefletor monotonicamente variável,
a Figura 6 mostra várias configurações de emissor/receptor,
a Figura 7 mostra uma única trilha de refletores com um períodorefletor monotonicamente variável, a trilha de refletores sendo dividida em 60posições distintas, cada posição sendo associada com uma determinadacapacitância, e
a Figura 8 mostra um dispositivo de dispensa de medicação comtrilhas de refletores dispostas em torno do tubo indicador de dose.
Enquanto a invenção é suscetível à várias modificações e for-mas alternativas, concretizações específicas foram mostradas por meio deexemplo nos desenhos e serão descritas em detalhes aqui. Deve ser enten-dido, contudo, que a invenção não é limitada às formas específicas descri-tas. Mais propriamente, a invenção cobre todas as modificações, equivalen-tes, e alternativas que estejam dentro do espírito e escopo da invenção, con-forme definido pelas reivindicações anexas.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Em seu aspecto mais geral, a presente invenção refere-se auma disposição de determinação de posição sem contato para determinaruma posição angular absoluta de um membro de ajuste de dose de um dis-10 positivo de dispensa de medicação. A posição angular do membro de ajustede dose, que indica a dose de medicamento a ser injetada do dispositivo dedispensa de medicação, é determinada por meio da aplicação de informaçãode um acoplamento capacitivo ou indutivo entre emissores e receptores,ambos dispostos em um membro não-rotativo do dispositivo de dispensa de15 medicação, tal como o alojamento do dispositivo de dispensa de medicação.O acoplamento entre emissores e receptores é estabelecido através de refle-tores dispostos em um membro rotativo, tal como um tubo indicador de dosedo dispositivo de dispensa de medicação. Os refletores são dispostos emuma ou mais trilhas apresentando uma forma helicoidal, circular ou linear. A20 disposição, de acordo com a presente invenção, pode ser usada tanto paraajustar uma dose a ser injetada do dispositivo de dispensa de medicaçãocomo para determinar uma quantidade de medicamento efetivamente injeta-da do dispositivo de dispensa de medicação.
O acoplamento elétrico entre emissores e receptores através25 dos refletores pode ser provido como um acoplamento capacitivo ou um a -coplamento indutivo. No caso de um acoplamento capacitivo, os emissores,os receptores e os refletores são implementados como estruturas essenci-almente planas que definem as chapas do capacitor. No caso de um aco-plamento indutivo, os emissores, os receptores e os refletores são imple-30 mentados como indutores, tais como bobinas, formados, por exemplo, emuma impressora flexográfica ("flex print").
Em geral, sinais são transmitidos dos emissores para os recep-tores (através dos refletores) por meio da aplicação de um sinal de relógiodigital aos emissores. Por exemplo, dois emissores, que, conforme eletrica-mente acoplados à mesma trilha de refletores, podem ser ambos supridoscom um sinal de relógio digital de cerca de 100 kHz. Entretanto, os dois si-nais de relógio providos aos dois emissores estão defasados em 180 graus.
A fim de impedir a mistura dos sinais entre duas trilhas de refle-tores vizinhas, os sinais de relógio digitais são deslocados por freqüênciaindicando que os sinais são deslocados por freqüência em 8-10%. Dessemodo, se um sinal de relógio digital for provido a emissores eletricamenteacoplados a uma primeira trilha de refletores, outros emissores, eletricamen-te acoplados a uma segunda trilha de refletores, serão providos com um si-nal de relógio de 108-110 kHz.
Receptores, por exemplo, posicionados entre dois emissores,irão detectar a capacidade variável entre emissores, refletores e receptores,quando os refletores forem movidos com relação aos emissores e aos receptores.
A Figura 1 ilustra o princípio geral em que se baseia a presenteinvenção. A disposição representada na Figura 1 compreende uma partesuperior fixa e uma parte inferior móvel (indicada com as setas). Na partesuperior, é posicionado um par de emissores 1 e 3 em cada lado de um re-ceptor 2. Na parte móvel, está representado um único elemento refletor 4.
Conforme visto, o emissor 1, o refletor e o receptor 2 formam um capacitorque é constituído por dois capacitores acoplados em série. Similarmente, oemissor 3, o refletor e o receptor 2 também formam um capacitor que éconstituído por dois capacitores acoplados em série. Evidentemente, as ca-pacitâncias destes dois capacitores são dependentes da posição do refletorcom relação aos emissores e ao receptor. Os sinais de relógio digitais emtorno de 100 kHz são providos a cada um dos emissores. Contudo, os doissinais de relógio estão defasados em 180 graus. Enquanto cada dos emisso-res 1 e 3 é provido com um sinal de relógio digital, o receptor 2 capta os si-nais transmitidos pelos capacitores - isto é, transmitidos de cada dos emis-sores 1 e 3 e para o receptor 2. Os sinais captados são emitidos para umprocessador de sinal onde a posição da parte superior com relação à parteinferior é determinada de acordo com técnicas bem-conhecidas.
A Figura 2 mostra duas trilhas de refletores - a trilha 1 e a trilha2. Conforme visto na Figura 2, a trilha 1 apresenta um período mais curto doque a trilha 2. Depois de aproximadamente 7 períodos, a trilha 2, apresen-tando o período mais longo, está quase de volta a sua posição original. Umpar de emissores e um receptor são associados com cada trilha. Uma vezque a trilha 1 apresenta um período mais curto do que a trilha 2, a disposi-ção de emissor-receptor-emissor associada com a trilha 1 é mais curta doque a disposição de emissor-receptor-emissor correspondente da trilha 2.Durante o uso, a disposição de emissor-receptor-emissor associada com atrilha 1 é movida ao longo da direção axial da trilha 1. Similarmente, a dispo-sição de emissor-receptor-emissor associada com a trilha 2 é movida aolongo da direção axial da trilha 2.
A Figura 3 ilustra o relativo movimento entre duas trilhas de re-fletores e um par de emissores UO e U180 e um receptor posicionado entreos emissores. Os refletores são posicionados em uma parte rotativa de umdispositivo de dispensa de medicação, tal como um membro de ajuste dedose, ao passo que os emissores e os receptores são posicionados em umaparte não-rotativa do dispositivo de dispensa de medicação, tal como no alo-jamento do dispositivo de dispensa de medicação. O comprimento dos refle-tores da trilha superior é ligeiramente mais curto do que o comprimento dosrefletores da trilha inferior. A diferença dos comprimentos estaria tipicamenteem torno de 10%. Conforme representado na Figura 3, os refletores são re-petidos ao longo das trilhas. Em uso, a disposição de emissor-receptor-emissor é movida ao longo da direção axial das trilhas refletores e os sinaiscaptados pelos dois receptores são constantemente alimentados a um pro-cessador de sinal. Na concretização representada, os sinais dos emissoresUO e U180 são acoplados capacitivamente aos receptores.
Os sinais captados pelos receptores constituem uma soma pon-derada dos sinais gerados por UO e U180. Desse modo, se o refletor for ali-nhado com UO e o receptor, o sinal captado será dominado pelo sinal UO.Similarmente, se o refletor for alinhado com U180 e o receptor, o sinal cap-tado será dominado pelo sinal U180. Desse modo, o sinal captado será for-temente dependente da posição relativa da disposição de emissor-receptor-emissor e do refletor. Se a disposição de emissor-receptor-emissor for movi-da sobre vários períodos refletores, um sinal periódico será captado paracada trilha. Estes sinais periódicos, um de cada trilha, são representados naFigura 2. A fim de impedir a mistura dos sinais entre as duas trilhas repre-sentadas nas Figuras 2 e 3, a freqüência do sinal aplicado aos emissores 1 e3 é deslocada por freqüência com relação ao sinal aplicado aos emissores 1'e 3'. Este deslocamento de freqüência é da ordem de 8-10%.
A Figura 4 mostra outra concretização da presente invenção. NaFigura 4, as trilhas de refletores R1 e R2 são formadas como trilhas ininter-ruptas com larguras monotonicamente maiores/menores. Os emissores G1 eG2 são, cada qual, providos com sinais de relógio digitais de cerca de 100kHz. Os receptores S1 e S4 captam os sinais na medida em que G1, G2, S1e S4 se movem ao longo da direção axial de R1 e R2. Como com a concreti-zação mostrada na Figura 3, os sinais de relógio digitais são capacitivamen-te acoplados a partir dos emissores G1 e G2 aos receptores S1 e S4. A po-sição de G1, G2, S1 e S4 é determinada pela comparação da capacitânciadeterminada com os valores de uma tabela de consulta onde a faixa de valo-res de capacitância é associada com as posições ao longo da direção axialde R1 e R2.
A Figura 5 mostra uma terceira concretização da presente in-venção. Em contraste às concretizações anteriormente mostradas, a concre-tização da Figura 5 aplica apenas uma única trilha de refletores conectadosao membro de ajuste de dose (não mostrado) do dispositivo de dispensa demedicação. Nesta trilha única de refletores, a forma dos refletores é variadaem uma maneira senoidal ao longo da direção axial da trilha. Além da varia-ção senoidal da forma dos refletores, o período dos refletores é monotoni-camente aumentado/diminuído. Um conjunto de quatro eletrodos conectadosao alojamento do dispositivo de dispensa de medicação é aplicado para de-tectar a posição, e, portanto, o ajuste, do membro de ajuste de dose comrelação ao alojamento. Estes quatro eletrodos têm uma forma retangular esão intimamente posicionados. A posição dos quatro eletrodos com relaçãoà trilha de refletores, isto é, o ajuste do membro de ajuste de dose em rela-ção ao alojamento do dispositivo de dispensa de medicação, é obtida pormeio da aplicação, em uma maneira alternativa, de um dos eletrodos comoemissor e o outro como um receptor único. Isto é ilustrado nas Figuras 6a-donde a capacitância, para uma determinada posição ao longo da trilha derefletores, é determinada para quatro diferentes configurações de emis-sor/receptor. As capacitâncías totais para 60 posições distintas ao longo datrilha de refletores são ilustradas na Figura 7b.
Com referência agora à Figura 6a, o eletrodo à esquerda é acio-nado como emissor, ao passo que os três eletrodos restantes à direita sãooperados como um único receptor. Nesta primeira configuração, um sinaldeterminado é capacitivamente acoplado do emissor para os receptores. Osinal determinado é associado com uma determinada capacitância total en-tre o emissor e o receptor. Com referência agora à Figura 6b, o segundo ele-trodo à esquerda é usado como emissor, ao passo que o primeiro, o terceiroe o quarto eletrodos são usados como um receptor comum. Similarmente, naFigura 6c, o terceiro eletrodo à esquerda é usado como emissor, ao passoque o primeiro, o segundo e o quarto eletrodos são usados como um recep-tor comum. Finalmente, na Figura 6d, o último eletrodo é usado como emis-sor, ao passo que o primeiro o segundo e o terceiro eletrodos são usadoscomo um receptor comum. Evidentemente, a capacitância do emissor paraos receptores através de um refletor é dependente da configuração do sis-tema, isto é, quais dos eletrodos que são operados como emissor e recepto-res. As capacitâncias totais Ctotai_ para as diferentes configurações são ilus-tradas nas Figuras 6a-6d.
A Figura 7a mostra um padrão refletor senoidal que compreendeum total de 15 períodos. A relação entre a largura e o primeiro período e alargura e o último período é de 4. Dividindo estes 15 períodos em 60 unida-des (60 IU), pode ser determinada a capacitância associada com cada des-tas 60 posições distintas - vide Figura 7b. Esta divisão em 60 posições dis-tintas ajusta a resolução angular do membro de ajuste de dose do dispositivode dispensa de medicação. Desse modo, o membro de ajuste de dose dodispositivo de dispensa de medicação é posicionável em 60 posições distin-tas do início ao fim. As 60 posições distintas podem ser dispostas sobremais de uma revolução do membro de ajuste de dose, tais como 2 ou 3 re-voluções ou ainda mais. Entretanto, o número de revoluções não precisa serum número integral. Deve ser notado que alguns dos valores de capacitân-cia representados na Figura 7b poderiam parecer valores similares. Contu-do, este não é obviamente o caso - assim, todas as capacitâncias represen-tadas têm valores diferentes.
A Figura 8 mostra um par de trilhas de refletores dispostas emum tubo indicador de dose. Conforme representado, as duas trilhas são pa-ralelamente dispostas e cada trilha forma uma trilha essencialmente helicoi-dal em torno do tubo indicador de dose.
Claims (24)
1. Disposição sem contato em um dispositivo de dispensa demedicação para determinar uma posição absoluta de um primeiro membromovelmente montado com relação a um segundo membro, o primeiro mem-bro sendo limitado para movimento entre uma primeira posição final e umasegunda posição final, a disposição compreendendo:- pelo menos uma trilha de meio refletor (4) associada com oprimeiro membro,- pelo menos um meio emissor (1, 3) associado com o segundomembro, pelo menos o meio emissor (1, 3) sendo adaptado para ser eletri-camente acoplado a inúmeros meios refletores (4), e- pelo menos um meio receptor (2) associado com o segundomembro, pelo menos o meio receptor (2) sendo adaptado para ser eletrica-mente acoplado a inúmeros meios refletores (4)onde o primeiro membro é disposto com relação ao segundo membro de talmaneira que seja provido um parâmetro elétrico claramente determinável, talcomo uma capacitância, a cada respectiva posição do primeiro membro comrelação ao segundo membro.
2. Disposição, de acordo com a reivindicação 1, na qual pelomenos parte de pelo menos uma trilha de meio refletor forma um percursohelicoidal, circular ou linear.
3. Disposição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, que com-preende uma única trilha de meio refletor.
4. Disposição, de acordo com a reivindicação 3, na qual a únicatrilha de meio refletor compreende uma fileira de forma helicoidal de mem-bros eletricamente condutivos dispostos no primeiro membro do dispositivode dispensa de medicação, e na qual as dimensões dos membros eletrica-mente condutivos que formam a trilha varia monotonicamente ao longo deuma direção axial da fileira.
5. Disposição, de acordo com a reivindicação 1, que compreen-de uma primeira e uma segunda trilhas de meio refletor, a primeira e a se-gunda trilhas de meio refletor sendo dispostas em uma maneira substanci-almente paralela.
6. Disposição, de acordo com a reivindicação 5, na qual a pri-meira trilha de meio refletor compreende uma fileira de forma helicoidal demembros eletricamente condutivos dispostos no primeiro membro do dispo-sitivo de dispensa de medicação, os membros eletricamente condutivos daprimeira trilha definindo um primeiro período, e na qual a segunda trilha demeio refletor compreendendo uma fileira de forma helicoidal de membroseletricamente condutivos dispostos no primeiro membro do dispositivo dedispensa de medicação, os membros eletricamente condutivos da segundatrilha definindo um segundo período, o primeiro período sendo diferente dosegundo período.
7. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações ante-riores, na qual pelo menos um emissor é disposto em uma parte não-rotativamente montada do dispositivo de dispensa de medicação.
8. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações ante-riores, na qual pelo menos um receptor é disposto em uma parte não-rotativamente montada do dispositivo de dispensa de medicação.
9. Disposição, de acordo com a reivindicação 5, na qual a pri-meira e a segunda trilhas de meio refletor compreende cada qual um percur-so essencialmente ininterrupto de material eletricamente condutivo, cada dosditos primeiro e segundo percursos essencialmente ininterruptos de materialeletricamente condutivo apresentando uma largura que varia ao longo deuma direção axial da trilha.
10. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações an-teriores, na qual pelo menos um emissor e inúmeros meios refletores for-mam um capacitor em combinação.
11. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações an-teriores, na qual pelo menos um receptor e inúmeros meios refletores for-mam um capacitor em combinação.
12. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, na qual pelo menos um emissor e inúmeros meios refletores são adapta-dos para serem indutivamente acoplados.
13. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a-8, na qual pelo menos um receptor e inúmeros meios refletores são adapta-dos para serem indutivamente acoplados.
14. Disposição, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, na qualpelo menos um emissor e pelo menos um receptor compreende uma bobinaadaptada para gerar e receber um campo magnético, respectivamente.
15. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações 12 a-14, na qual inúmeros meios refletores são configurados de modo a sustenta-rem correntes parasitas induzidas pelos emissores.
16. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações an-teriores, que compreende, para cada trilha de meio refletor, dois meios e-missores e um meio receptor.
17. Disposição, de acordo com a reivindicação 16, na qual, paracada trilha de meio refletor, dois meios emissores e um meio receptor sãodispostos ao longo de uma linha substancialmente reta, e na qual um meioreceptor é disposto entre os dois meios emissores.
18. Disposição, de acordo com qualquer das reivindicações an-teriores, que adicionalmente compreende um meio processador para pro-cessar um sinal ou sinais de pelo menos um meio receptor, e um meio gera-dor para gerar um sinal ou sinais e prover tal(tais) sinal(sinais) a pelo menosum meio emissor.
19. Dispositivo de dispensa de medicamento ou uma seringaque compreende uma disposição, de acordo com qualquer das reivindica-ções anteriores.
20. Método sem contato para determinar uma posição absolutade um primeiro membro movelmente montado com relação a um segundomembro em um dispositivo de dispensa de medicação, o primeiro membrosendo limitado para movimento entre uma primeira posição final e uma se-gunda posição final, o método compreendendo as etapas de:- prover pelo menos uma trilha do meio refletor (4) associadacom o primeiro membro,- prover um sinal elétrico a pelo menos um meio emissor (1, 3)associado com o segundo membro, o meio emissor (1, 3) sendo eletrica-mente acoplado a inúmeros meios refletores (4), e- receber um sinal elétrico de pelo menos um meio receptor (2)associado com o segundo membro, o meio receptor (2) sendo eletricamenteacoplado a inúmeros meios refletores (4)onde o primeiro membro é disposto com relação ao segundo membro de talmaneira que seja provido um parâmetro elétrico claramente determinável, talcomo uma capacitância, a cada respectiva posição do primeiro membro comrelação ao segundo membro.
21. Método, de acordo com a reivindicação 20, no qual um pri-meiro sinal elétrico é provido a um primeiro emissor, e no qual um segundosinal elétrico é provido a um segundo emissor, os primeiro e segundo sinaiselétricos estando defasados em aproximadamente 180 graus.
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, no qual os sinaiselétricos providos aos primeiro e segundo emissores oscilam com uma fre-qüência dentro da faixa de 50 kHz a 150 kHz, tal como dentro da faixa de 90kHz a 110 kHz.
23. Método, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, no qual afreqüência do primeiro sinal elétrico é diferente da freqüência do segundosinal elétrico.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, no qual a fre-qüência do segundo sinal elétrico é deslocada em 8 a 10% com relação àfreqüência do primeiro sinal elétrico.
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