CN101405749B - 套筒及在套筒插入到其中时的药物输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适于容纳药物的套筒，套筒还适于插入到有关的药物输送装置中。套筒包括设置于套筒外表面部分上的若干电极元件，其中所述若干电极元件的电极元件包括接收器区域和发射器区域，所述接收器和发射器区域电连接，所述接收器区域和所述发射器区域适于分别电耦合到一个或多个发射器和一个或多个接收器，所述一个或多个发射器和所述一个或多个接收器设置在有关的药物输送装置上。

Description

套筒及在套筒插入到其中时的药物输送装置

技术领域

本发明提供用于无接触读取诸如套筒或柔性容器的药物容纳容器上的标识码的可选配置和方法。具体的，本发明涉及适于药物输送装置的药物容纳容器。所述容器具有设置于其外表面上的标识码。该标识码包括若干电极元件，上述电极元件适于与设置于相关药物输送装置上的发射器/接收器配置相互作用。 

背景技术

WO01/84542公开了适于药物输送装置的套筒，套筒带有由许多条形表示的标识码。上述条形垂直于套筒轴线设置。每一条形沿其整个长度设有光栅，上述光栅对碰撞到带有标识码的表面上的光进行衍射和反射。以该方式，碰撞光的较少部分作为一组光束从条形表面反射回去，当所述条形经过读取光场时，探测至少之一上述光束以便指示条形的存在。来自条形的反射可解释为代表二进制码中的“1”和“0”。这样，为了读取WO01/84542中提出的标识码，需要复杂的光学探测系统。 

US6,110,152公开了适于容纳流体并适于与电子输送装置一起使用的套筒。US6,110,152的套筒包括用于容纳流体和信息提供源的外壳。信息提供源耦合到套筒外壳以便可操作地与电子输送装置耦联，从而提供关于套筒到电子输送装置的预定信息。例如，信息提供源可以是通过产生二进制码来提供预定信息到电子输送装置的一组导线或触点或接触带。可选的，信息提供源是条形码，通过读取条形码将预定信息提供到电子输送装置。套筒可用于包括电子输送装置的系统(诸如钢笔形电子注射器和/或输注泵)中。但是应该注意为了读取套筒上的信息提供源，应该在信息提供源和电子输送装置之间设置电连接。 

WO004/084795涉及标记套筒或类似装置。上述标记可处于电子可读形式，同时是透明的。透明导体可以为聚合物、ITO等形式。类似于US6,110,152，需要在透明导体和有关药物输送系统之间建立电连接以便读取上述标记。 

US4,420,754公开了一种用于测量两个元件(诸如手持式测量仪的 刻度尺和滑动装置)之间移动的系统。根据US4,420,754的系统包括在滑动装置上提供若干组供应电极。从来自信号发生器的多个输出信号的相应之一供应每一组中的每一上述电极，这样所有的供应电极配备有为周期性图案的电压.滑动装置还具有通向信号处理单元的至少一接收电极。刻度尺(scale)设有电子图案，其包括内部电连接的部件，两个部件之一是靠近刻度尺供应电极移动的区域定位的探测元件，另一个是靠近刻度尺接收电极移动的区域定位的发射元件。滑动装置沿着刻度尺的移动产生来自接收电极的信号，上述信号得自于来自至少两个相邻供应电极的信号，并且由信号处理单元(其识别所接收信号的振幅比)确定滑动装置的位置。这样，US4,420,754涉及用于探测两个元件之间的相对移动的配置。 

本发明的一个目的是提供涉及为设置于套筒上的电极元件形式的标识码，所述标识码可由设置于有关药物输送装置上的发射器和接收器的配置读取。 

本发明的一个优势是可容易由无接触设备读取提供在容纳药物套筒上的标识码。这样，不需要诸如光学探测系统的复杂探测系统。 

发明内容

在第一方面，通过提供适于容纳药物的套筒实现上述目的，套筒还适于插入到有关的药物输送装置中，套筒包括设置于套筒外表面部分上的若干电极元件。其中所述若干电极元件的电极元件包括接收器区域和发射器区域，所述接收器和发射器区域电连接，所述接收器区域和所述发射器区域适于分别电耦合到一个或多个发射器和一个或多个接收器，所述一个或多个发射器和所述一个或多个接收器设置在有关的药物输送装置上。 

若干电极元件可由导电材料制成。上述导电材料可以是光学透明或不透明的材料。电极元件可以是电绝缘的。这样，只有相应的接收器和同一电极元件的发射器区域电连接。 

若干电极元件的若干发射器区域可形成套筒外表面部分上的第一阵列。类似的，若干电极元件的若干接收器区域可形成套筒外表面部分上的第二阵列。第一和第二阵列可相对于彼此横向偏移或横向移动.该横向偏移或移动可测量套筒的标识码。为了减少机械磨损，电极元件可至少部分由电绝缘材料层覆盖。

套筒可包括后端和前端，前端包括用于任选通过套筒保持器(套筒适于插入到其中)将注射针固定到套筒的配置。若干电极元件可设置在套筒后端附近，这样当所述活塞处于其初始位置时，若干电极元件与可位移的橡胶塞具有空间交迭。 

若干电极元件可形成基本的周期性图案，周期的方向基本垂直于套筒的轴向方向。优选的，基本的周期性图案形成围绕套筒外表面部分的基本完整路径，因此当插入到药物输送装置中时，套筒不依赖于套筒的角度取向而进行识别。 

如上所示，若干电极元件可由光学透明材料制成。通过施加光学透明电极元件，允许电极元件在套筒上占据更大空间。在光学透明电极元件的情况下，套筒可具有轴向方向，其中若干电极元件形成基本的周期性图案，周期的方向基本平行于套筒的轴向方向。 

若干透明或不透明的电极元件可设置在柔性的金属箔上，所述金属箔利用所述金属箔和外表面部分之间的粘合剂固定到套筒的外表面部分。 

若干电极元件可适于优选以电容方式耦合到设置在有关药物输送装置上的一个或多个发射器和一个或多个接收器。但是，电极元件和发射器/接收器之间的耦合还可通过电感设备完成。 

套筒还可是不同种类的。这样，套筒可以包括一个或多个可折叠的侧壁部分，所述一个或多个可折叠的侧壁部分适于在套筒清空期间进行折叠。 

在第二方面，本发明涉及当所述套筒安装在有关的药物输送装置中时，用于识别容纳药物套筒中的药物类型的方法，，所述方法包括下述步骤： 

-提供包括设置于其外表面部分上的若干电极元件的药物容纳套筒，其中许多的所述若干电极元件包括成对电连接的接收器和发射器区域； 

-将若干电输入信号提供到设置于有关的药物输送装置上的相应发射器，并且将来自相应发射器的若干电输入信号电耦合到一组所述若干电极元件的相应接收器区域； 

-接收来自设置于有关药物输送装置上的若干接收器的若干电输出信号，若干接收器电耦合到所述所述电极元件组的发射器区域；以 及 

-根据从若干接收器接收的电输出信号识别药物类型. 

相应的发射器可电容耦合到所述若干电极元件的所述组的相应接收器区域，并且其中若干接收器电容耦合到所述电极元件组的发射器区域。 

在本发明的一个实施例中，将四个电输入信号施加到设置于有关药物输送装置上的四个发射器。这四个电输入信号大致为90度的异相，以便形成正交的电输入信号。每一电输入信号可在为50kHz-150kHz范围内(诸如在90kHz-110kHz的范围内)的频率下振荡。但是，其它频率范围也是适用的。 

在第三方面，本发明涉及包括根据本发明第一方面的套筒的药物输送装置。 

在第四方面，本发明涉及适于设置于容纳药物套筒的外表面部分上的柔性金属箔，柔性金属箔包括若干电极元件，其中所述若干电极元件的电极元件包括接收器区域和发射器区域，所述接收器和发射器区域电连接，所述接收器区域和所述发射器区域适于分别电耦合到一个或多个发射器和一个或多个接收器。在该第四方面，若干电极元件可设置于柔性金属箔的下表面上，由此当金属箔附连到套筒时，金属箔本身可形成若干电极元件之上的保护层。 

在第五方面，本发明涉及具有将容纳药物套筒插入其中的药物输送装置，容纳套药物筒包括设置于套筒外表面部分上的若干电极元件，其中所述若干电极元件的电极元件包括接收器区域和发射器区域，所述接收器和发射器区域电连接，药物输送装置还包括读取设备，其包括一个或多个发射器和一个或多个接收器，其中所述一个或多个发射器适于电耦合到至少一个接收器区域，并且其中所述一个或多个接收器适于电耦合到至少一个发射器区域。优选的，发射器和接收器区域和药物输送装置的读取设备之间的电耦合是电容性质的。 

附图说明

现在将参照附图对本发明进行更详细的解释说明，其中： 

图1示出传统的数值标尺刻度； 

图2示出标尺刻度的离散部分； 

图3示出编码的相位偏移；

图4示出读取器头和驱动器信号； 

图5示出编码“0”的驱动器信号和所探测的信号； 

图6示出编码“n”的驱动器信号和所探测的信号； 

图7示出驱动器头和接收器/发射器元件； 

图8示出设置于套筒上的编码“0”和编码“n”； 

图9示出多个读取器头；以及 

图10示出电极元件的可替换执行方式。 

由于本发明易于进行各种变型和改变到替换形式，在附图中以例子的方式示出具体实施例，并且在此进行详细描述。但是，应该理解，本发明不意旨限定到公开的特定形式。此外，本发明意旨涵盖落入到如由所附权利要求限定的本发明精神和范围内的所有变型、等同物和替换形式。 

具体实施方式

在其最通常的方面，本发明涉及容纳药物的容器，所述容器具有定位于其外表面上的电极元件。容纳药物的容器可以是传统的套筒、具有可折叠侧壁部分的柔性容器等。电极元件可由透明或不透明材料制成。合适的透明材料例如是导电聚合物或ITO.不透明的电极元件可形成为金属板或一定图案的金属板，上述金属板适于耦合到设置于有关药物输送装置上的许多发射器和许多接收器。还可利用透明或不透明碳纳米管的电极元件。电极元件和发射器/接收器之间的耦合可是电容性的。 

电极元件和读取器头(包括发射器/接收器配置)之间探测的总体原理类似于US4,420,754中公开的那些。但是，在本发明中，将US4,420,754的刻度尺的离散值与各种类型的药物相关联。这样，单一和良好限定值与特定类型的药物相关联。 

在下文中，将只使用术语“套筒”。但是，应该注意，术语套筒应该广义解释，从而涵盖传统的套筒和例如具有柔性或可折叠侧壁的容器。通过确定在套筒电极元件和发射器/接收器之间的电容或电感耦合，可以简单和无接触的方式确定套筒的标识码。当确定套筒的标识码时，以明确方式确定容纳于套筒内的药物类型。但是，不仅可以通过电极元件和发射器/接收器配置之间的无接触耦合可确定药物类型，而且还可确定关于制备日期、批号、获得剂量数等的数据。

现在参照图1a和图1b，用于得出标记套筒编码的设备以在数字标尺中通常使用的绝对位置测量原则为基础。数字标尺的显示部分包含读取器头，而标尺的刻度部分具有刻度。上述刻度由两排金属板构成，其中一排(发射器板)具有等距安置的板，而上面一排(接收器板)也具有等距安置的板，但是上面一排彼此相距稍微更大的距离。以该方式，产生连续的刻度，其中接收器板关于与其相连接的发射器板以沿着刻度的任意给定位置的位移就是其在刻度上的绝对位置测量。见图1b，通过利用编码离散部分(象在某些数字标尺中利用的那些)可产生由非接触设备读取的编码。 

如图2所示，根据本发明的编码方法基于获取连续刻度的片段，并且利用这些作为标识各种套筒以及容纳于其中的药物的离散编码。通过小心地将这些片段间隔开，将增加信噪比或正确读取编码的更高概率。另一方面，相邻编码之间的安全裕度越大，就会得到更少的编码. 

如图3中的“n”所示，接收器板到其配对发射器的位移通过读取器头测量，所述读取器头将四个正交的正弦信号电容耦合到编码上的四个接收器板。所接收的信号传递到编码上的发射器板，并且依次传输回到读取器头的接收器部分。所接收的正交信号的振幅比给出最终的正弦复合信号，该信号相对于来自读取器头传输信号的相位为编码值并且由此是套筒内药物类型的直接测量值。 

在图4-6中示出一些简化实例，以便解释形成数字标尺原理基础的正交信号总和和相位偏移的测量。图4中所示的读取器头是驱动发射器的四个正弦正交信号。注意发射信号之间存在90度的相位偏移，其也是正交的定义。该调制方案(结合在读取器头ASIC中通过波形零相交时间差的同步解调和相位角偏移测量)使得获得除了包括非常小的电容之外的非常稳定的输出值。读取器头的正弦形接收器板加权所接收的信号以便将从一个编码板移动到下一编码板时的读取干扰最小化。上述与当调节数字标尺时类似。 

当读取器头施加到具有编码值0的编码时，其意味着图3中的“n”为零，最终的波形如图5中所示那样。如图所示，来自接收器的信号A和B为180度异相。与发射器信号“1”相比，探测到225度的相位偏移角φ。这样，编码0产生与发射器信号“1”相比的225度的相位偏 移值，并且从信号A和B之间的差异得出从读取器头电子件输出的输出信号U。以该方式，可以消除可进入读取器头的任意外部噪声信号，同时输出信号在幅度上增倍。当然编码相对于读取器头的水平偏离或偏移将仍从读取器头产生相同的相位值。 

在另一实例中，见图6，读取器头施加到具有编码值k的编码。在该情况下，读取器头的发射器板不与编码的接收器板对齐。取而代之，将两个相邻的发射器板传送到编码上的一个接收器板。波形也在图6中示出。注意在这些实例的等式中，将删去将在信号处理中抵消的较小项。此外，读取器板形状的信号加权简化到权数0，1/2，或1。例如在US4,420,754中可找到工作原理的广泛解释。 

因此，根据本发明的编码方法涉及将导电接收器板的阵列放置于诸如套筒的医疗容器上。上述每一接收器板连接到发射器板阵列中的发射器板。发射器板阵列到其配对接收器的横向位移就是编码值。由读取器头测量该值，上述测量通过非接触的电容设备将信号传输到医疗容器上的接收器板和接收器，此外还通过非接触的电容设备将与医疗容器上板阵列的横向位移成比例变化的信号传输到医疗容器上的接收器板和接收器而完成。该信号变化由与读取器头相关联的电子件解码，并作为数字编码值输出。 

在图4-6中，发射器数目是八个。应该注意可使用与八个不同(更多和更少)的发射器数目。此外，可将不同类型的驱动信号(除了正交驱动信号之外)施加到发射器。例如，可将偏移60度的六个驱动信号施加到六个发射器。发射器还可以与图4-6中所示不同的方式执行。例如，接收器可在与图4-6中所示不同的附加时间段执行。此外，接收器的形状可与正弦不同，例如还可使用方形、矩形和三角形的形状。唯一的要求是接收器需要以180度异相设置的至少两个接收器板。 

图7a示出读取器头，而图7b示出接收器板和发射器板的阵列。如图7b中所示，在接收器板和发射器板之间存在恒定的横向位移。现在参照图7a，读取器头包括总共八个发射器，其中发射器“1”并行驱动。类似的，发射器“2”、“3”和“4”并行驱动。读取器头的发射器包括两接收器板“A”和“B”。 

现在参照图8，示出根据本发明的套筒1。如图所示，套筒包括具有前端2和后端3的主体。在前端处，提供用于固定注射针(未示出) 的配置。该配置包括具有螺纹外表面4的突出体，螺纹外表面4适于与针座或毂(未示出)中的螺纹内表面啮合，上述针座或毂保持注射针.为了用于将诸如胰岛素的药物从套筒推出，在突出体中或突出体附近设置可刺破的隔膜。当针座或毂固定到突出体时，该可刺破构件由向内取向的针部分刺穿。 

通过将活塞(未示出)在朝向套筒前端的方向上移动将容纳于套筒内的药物推出。当活塞在套筒前端方向上移动时，活塞和前端之间的体积减小，由此迫使药物通过附连到套筒前端的注射针离开套筒。 

在套筒的外表面部分上设置若干电极元件5。图8中所示的套筒上部带有编码为“0”的电极元件，而图8中所示的套筒下部带有编码为“n”的电极元件。电极元件可以各种方式设置，诸如象以围绕外壳外表面的基本周期性图案设置。上述图案不必要通过围绕外壳的所有路径。这样，围绕套筒主体的360度的仅仅一部分被覆盖。但是，根据本发明的一个优选实施例，电极元件图案通过围绕套筒主体的所有表面，由此，当插入到有关药物输送装置中时，图案的读取不依赖于套筒的角度取向。 

图8中所示的电极元件可作为导电电极或板安装到或直接印刷到套筒内。可选的，电极元件可直接印刷或通过其它方式设置到基本平坦的柔性标签上。该标签可具有设置在其表面上的粘合剂材料，由此标签(具有在其上设置或提供的电极元件)可定位在套筒上。标签的尺寸优选与套筒尺寸匹配。这样，当带有电极元件的标签通过粘合剂设置在套筒上时，电极元件围绕套筒的整个周面等距分布。 

当套筒插入到药物输送装置中时，若干电极元件与读取器头对齐，该读取器头包括在药物输送装置内部设置的发射器/接收器配置。至于对齐意味着使得若干接收器板处于距离读取器头的发射器的电容耦合距离内。类似的，使得发射器板处于距离读取器头的接收器的电容耦合距离内。这样，当套筒插入到药物输送装置中时，可确定套筒的电容、编码以及由此套筒的ID。当已经确定套筒的ID时，则可知套筒内容纳的药物类型。实际上，药物输送装置的控制单元可构造成接受特定的药物类型。这样，如果套筒内容物不属于该组药物时，可将警告信号提供到药物输送装置的使用者，告知使用者已经将错误类型的药物插入到药物输送装置内。控制单元还可构造成不断读取套筒的ID， 即，只要套筒位于药物输送装置中即可。 

当读取沿着附连到圆柱形套筒的标签交迭边缘印刷的电子编码时，如果读取器头恰好与套筒插入到药物输送装置中时的标签交迭区域重合，会发生电子编码的误读。需要用多于一个的读取器头区分和修正上述编码误读。通过沿着编码放置几个(多于一个，优选三个)读取器头，可解决该问题。见图9，两个相邻读取器头之间的距离ds大于标签交迭距离dL。以该方式，读取器头仅受到标签交迭的影响. 

通过利用三个读取器头，可由该装置电子件使用多数表决系统，以便首先识别读取器头是整个或部分放置在标签交迭上，并且与来自其它读取器头的读数进行比较。如果这些读取同一编码，认定读数是正确的。如果编码不相同，那么装置电子件将发出非读取状态的信号，并且例如提示使用者移除套筒并将套筒重新插入到套筒内。该情况可由标签损坏或套筒容纳流体导致. 

如上所述，提出的电容性编码方案利用位于编码本身上的发射器和接收器板。由于发射器板通过细小导体连接到其接收器板，所以上述板成对连接。该配置可限制读取器头可具有的移动范围，同时仍全部覆盖所有的编码图案。参见图10，通过用实心斜条的等同编码代替成对的发射器-接收器板，由于读取器头的发射器和接收器板可彼此移动地更加靠近，读取器头可制成更紧凑的。在图10b中示出读取器头的该更紧凑的配置，其中d2<d1，其中d2是在紧凑配置(图10b)中发射器和接收器之间的距离，而d1是在非紧凑配置(图10a)中发射器和接收器之间的距离。因此该紧凑的读取器头可利用垂直于编码的整个行进范围，从而使得编码/读取器系统对该尺寸(s2>s1)的未对准较为不敏感。

Claims (16)

1.适于容纳药物的套筒，套筒还适于插入到有关的药物输送装置中，套筒包括能够由药物输送装置确定的标识码，所述标识码包括：

设置于套筒外表面部分上的彼此电绝缘的若干电极元件，所述若干电极元件沿一个第一方向等距分布，其中所述若干电极元件中的每个电极元件包括接收器区域和发射器区域，所述接收器区域和所述发射器区域电连接，

其特征在于，每个电极元件的所述接收器区域沿该第一方向相对于其相应的发射器区域位移，所述位移的值是表示所述标识码。

2.根据权利要求1所述的套筒，其中套筒包括后端和前端，前端包括用于将注射针固定到套筒的配置。

3.根据权利要求2所述的套筒，其中若干电极元件设置相邻于套筒后端。

4.根据权利要求2或3所述的套筒，其中若干电极元件形成基本周期性的图案，

周期的方向基本垂直于套筒的轴向方向。

5.根据权利要求1-3任一项所述的套筒，其中若干电极元件由光学透明材料制成。

6.根据权利要求5所述的套筒，其中若干电极元件形成基本周期性的图案，周期的方向基本平行于套筒的轴向方向。

7.根据权利要求1-3任一项所述的套筒，其中若干电极元件设置在柔性的金属箔上，所述金属箔利用所述金属箔和外表面部分之间的粘合剂固定到套筒的外表面部分。

8.根据权利要求1-3任一项所述的套筒，其中若干电极元件由电绝缘材料层覆盖。

9.根据权利要求1-3任一项所述的套筒，其中套筒包括主体，并且若干电极元件围绕所述套筒的主体部分或所有路径延伸。

10.根据权利要求1-3任一项所述的套筒，其中药物套筒为柔性容器，包括一个或多个可折叠的侧壁部分，所述一个或多个可折叠的侧壁部分适于在套筒清空期间进行折叠。

11.一种适于确定权利要求1-10任一项所述的套筒在所述套筒插入到其中时的药物输送装置，所述药物输送装置包括：

多个装置发射器，设置为在所述套筒插入到中药物输送装置时电容耦合到所述套筒的一组电极元件的相应的接收器区域；

多个装置接收器，设置为电容耦合到所述套筒的所述一组电极元件的相应的发射器区域；

其中所述药物输送装置适于：提供相互相位偏移的电输入信号到相应的装置发射器，在所述多个装置接收器处接收相应的输出信号，以及基于在输出信号相对于输入信号之间的相位改变来测量位移的值，从而确定套筒的标识码。

12.根据权利要求11所述的药物输送装置，其中四个电输入信号施加到四个发射器中的相应一个中。

13.根据权利要求12所述的药物输送装置，其中所述四个电输入信号为90度的异相，以便形成正交的电输入信号。

14.根据权利要求10-13任一项所述的药物输送装置，其中电输入信号在为50kHz-150kHz范围内的频率下振荡。

15.根据权利要求10-13任一项所述的药物输送装置，其中电输入信号在90kHz-110kHz的范围内的频率下振荡。

16.适于设置于为用于插入到相应的药物输送装置中的容纳药物套筒的外表面部分上的柔性金属箔，柔性金属箔具有能够由药物输送装置确定的标识码，所述标识码包括：

若干彼此电绝缘的电极元件，所述若干电极元件沿一个第一方向等距分布，其中所述若干电极元件的每个电极元件包括接收器区域和发射器区域，所述接收器区域和所述发射器区域电连接，

其特征在于，每个电极元件的所述接收器区域沿该第一方向相对于其相应的发射器区域位移，所述位移的值是表示所述标识码。

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