CN102824669A - 注射器和用于检测注射按钮的设备 - Google Patents

Abstract

提供一种注射器，包括：注射按钮；以及线圈（coil），用于放射能量以通知与注射器组合的注射按钮检测设备有关注射按钮的输入。该注射按钮检测设备包括：发射器，用于放射与特定电压相关联的电磁波以放射能量，以通知与注射按钮检测设备组合的注射器有关注射按钮的输入；接收器，用于接收基于从注射器放射的能量的电压；以及控制器，用于基于从接收器接收的电压检测注射按钮的输入。

Description

注射器和用于检测注射按钮的设备

技术领域

本发明一般地涉及注射器和用于检测注射按钮的设备，更具体地，涉及注射器和能够检测注射器的注射按钮的输入的注射按钮检测设备，其中注射按钮检测设备与该注射器组合而没有直接的电接触或机械接触。

背景技术

胰岛素对生存是必不可少的。在糖尿病患者中，1型病人必须连续地测量他们的血糖（葡萄糖）水平，并基于测量来注射足够剂量的胰岛素。胰岛素笔（insulin pen）允许个人方便地给自己注射胰岛素。胰岛素笔也允许个人通过旋转一个旋钮来确定剂量，在旋钮上写上了可能的剂量。通过按下安装在胰岛素笔末端上的按钮来注射胰岛素。

目前，病人必须自己记录关于何时注射以及已经注射的胰岛素的剂量的信息。基于这种自己记录的信息，医生可以检查病人的病情是否得到控制，或者治疗是否必须改变以增加效果。

目前只有复杂的系统可以用来在实时的基础上测量葡萄糖水平，即，一天24小时，并用来按需要连续地注射少量的胰岛素，例如通过胰岛素泵（insulin pump）。相反，使用胰岛素笔要求个人周期性地检查他们的葡萄糖水平，以进行所需的调整，并自己注射足够量的胰岛素。当前还没有低成本的方法用于确定个人何时以及已经注射了多大剂量的胰岛素的方法，或者传送注射结果以供将来使用。

为了解决这些以及其它问题，已经提供了注射器的剂量测量设备，例如在韩国专利申请第10-2010-0070547号中公开的，用来测量剂量而不用修改机械结构。

然而，为了使用胰岛素笔注射胰岛素，病人必须首先输入（按下）胰岛素笔的注射按钮以开始胰岛素注射。

然而，当剂量测量设备与胰岛素笔能够分开（detachable）时，剂量测量设备可能不能精确地检测胰岛素笔的注射按钮的输入。因此，由病人记录关于胰岛素自己注射的信息所做出的努力很大程度是无效的。

此外，对于可抛弃的（disposable）胰岛素笔，剂量测量设备可能不能检测到所述可抛弃的胰岛素笔的注射按钮的输入。

发明内容

本发明的实施例的一个方面对于能够测量剂量的用于注射器的剂量测量设备提供一种注射按钮检测设备，该注射按钮检测设备具有能够检测注射器的注射按钮的功能。

本发明的实施例的另一个方面提供注射器和能够检测注射器的注射按钮的输入的注射按钮检测设备，注射按钮检测设备与注射器组合而没有直接的电接触或机械接触。

按照本发明的一个方面，提供一种注射器。该注射器包括：注射按钮；以及线圈（coil），用于放射能量以便将注射按钮的输入通知给与注射器组合的注射按钮检测设备。

按照本发明的另一个方面，提供一种注射按钮检测设备。该注射按钮检测设备包括：发射器，用于放射与特定电压相关联的电磁波以放射能量，以便将注射按钮的输入通知给与注射按钮检测设备组合的注射器；接收器，用于接收基于从注射器放射的能量的电压；以及控制器，用于基于从接收器接收的电压检测注射按钮的输入。

附图说明

从下面结合附图的描述中，本发明的特定实施例的上述以及其它方面、特征和优点将更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明实施例的注射器和注射按钮检测设备；

图2示出了在图1中示出的包络检波器（envelope detector）的结构；

图3示出了在根据本发明实施例的注射器和用于注射器的注射按钮检测设备中生成的电压信号；

图4A和图4B示出了根据本发明实施例的、从用于注射器的注射按钮检测设备检测的信号检测包络线；以及

图5A和图5B示出了根据本发明实施例的、用于检测注射器的注射按钮的输入强度的设备。

遍及附图，相同画出的参考标号将被理解为指代相同的元素、特征和结构。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，诸如详细配置和组件的具体细节仅仅被提供用来帮助对本发明实施例的全面理解。因此，本领域技术人员应当理解，能够对这里描述的实施例进行各种变化和修改，而不脱离本发明的范围和精神。此外，为了清楚和简明，对熟知功能和结构的描述将被省略。

图1示出了根据本发明实施例的注射器和注射按钮检测设备。图2示出了在图1中示出的包络检波器的结构。

参考图1，根据本发明实施例的用于注射器的注射按钮检测设备包括：注射器100，具有内置（built-in）线圈，当注射按钮被输入（按下）以注射胰岛素时该线圈形成谐振电路；以及注射按钮检测设备200，当注射按钮检测设备200与注射器100组合以测量注射器100的剂量时，如果在注射器100中形成的谐振电路中的内置线圈中出现了电压，则注射按钮检测设备200检测注射器100的注射按钮的输入。

在结构上，注射器100在其末端安装有注射按钮111，以及安装在注射按钮111中的至少一个线圈110和电容器112。

至少一个线圈110在注射按钮111内部缠绕，并且连接到注射按钮111和电容器112。

当注射按钮111被输入以注射胰岛素时，线圈110和电容器112形成谐振电路。当谐振电路形成时，从注射按钮检测设备200放射的电磁波通过电磁感应在谐振电路中存储能量，并且注射器100通过安装在注射按钮111中的至少一个线圈110放射存储在谐振电路中的能量。

注射按钮检测设备200包括：发射器，基于每隔一定时间生成的特定电压、放射与发射侧线圈中的特定电压相关联的电磁波；接收器，在从发射器放射的电磁波的生成完成之后，基于从注射器100中形成的谐振频率放射的能量，接收在接收侧线圈中生成的电压；以及控制器220，基于从接收器接收的电压检测注射按钮111的输入。

注射按钮检测设备200的发射器包括发射侧线圈210a、电压单元230、以及第一开关240。发射侧线圈210a在注射按钮检测设备200内部缠绕，放射与从电压单元230接收的特定电压相关联的电磁波。电压单元230每隔一定时间经由第一开关240提供特定电压到发射侧线圈210a。第一开关240在控制器220的控制下每隔一定时间将电压单元230连接到发射侧线圈210a，以便将电压单元230生成的特定电压提供给发射侧线圈210a。

注射按钮检测设备200的接收器包括接收侧线圈210b和第二开关250。接收侧线圈210b基于从形成在注射器100中的谐振频率放射的能量来生成电压。如果在由发射器放射的电磁波的生成完成之后已经经过了预定时间，则第二开关250在控制器220的控制下将接收侧线圈210b连接到控制器220，以接收在接收侧线圈210b中生成的电压信号。

如图2中所见，接收器可以包括高通滤波器260和低通滤波器270以及放大器280，用于滤波和放大由接收侧线圈210b生成的电压信号，以及模数转换器（ADC）290，用于将模拟电压信号转换为数字频率信号。第二开关250在控制器220的控制下将接收侧线圈210b连接到滤波器260和270。所接收的电压信号由滤波器260和270以及放大器280滤波和放大，由ADC 290转换为数字频率信号，并提供给控制器220的包络检波器221。在本发明的实施例中，假设第二开关250将接收侧线圈210b连接到滤波器260和270。

注射按钮检测设备200的控制器220控制第一开关240在发射器中每隔一定时间将发射侧线圈210a连接到电压单元230，并且如果在由发射器放射的电磁波的生成之后已经经过了预定时间，则控制第二开关250将接收侧线圈210b连接到滤波器260和270。

在本发明的实施例中，发射侧线圈210a和接收侧线圈210b可以形成为单一线圈。

当发射侧线圈210a和接收侧线圈210b形成为单一线圈时，如果生成电磁波则控制器220将线圈连接到发射器，并且在电磁波的生成之后，将线圈连接到接收器。

控制器220包括包络检波器221，如图2中所示，包络检波器221检测来自电压信号的包络线信号，该电压信号通过滤波器260和270和放大器280滤波和放大，并通过ADC 290转换为数字频率信号。

包络检波器221通过数字锁定检测法检测来自所接收的电压信号中的包络线，当包络检波器221检测的包络线信号的电平大于或等于预定阈值时，控制器220检测注射器100的注射按钮111的输入。

现在将参考图3和图4描述在图1和图2中示出的通过用于注射器的注射按钮检测设备的注射器的注射按钮的输入的检测。

图3示出了根据本发明实施例的注射器和注射按钮检测设备中生成的电压信号。图4A和图4B示出了根据本发明实施例的、来自通过用于注射器的注射按钮检测设备检测的信号的包络线。图5A和图5B示出了根据本发明实施例的、用于检测注射器的注射按钮的输入强度（input strength）的设备。

当注射按钮检测设备200与注射器100组合时，如果控制器220将第一开关信号SW1提供到第一开关240，则第一开关240被接通，将电压单元230连接到发射侧线圈210a。经由第一开关240连接到发射侧线圈210a的电压单元230生成200Khz方波80微秒，并且200Khz正弦波通过所生成的电压信号反映在发射侧线圈210a中。在图3中，波形A和波形B示出了由电压单元230生成的200Khz方波基于第一开关信号SW1具有80微秒的持续时间。

如果在发射侧线圈210a中出现200Khz电磁方波时注射器100的注射按钮111被输入或按下，则安装在注射按钮111中的线圈110和电容器112形成谐振电路，发射侧线圈210a中生成的电磁波通过电磁感应在形成的谐振电路中存储能量。谐振电路中存储的能量通过安装在注射按钮111中的至少一个线圈110以特定电压放射回。图3的波形C示出由于注射按钮111的输入而通过至少一个线圈110放射的电压。

如果在生成与电压单元230所生成的电压相关联的电磁波之后已经经过了10微秒，则注射按钮检测设备200的控制器220将第二开关信号SW2提供给第二开关250、将接收侧线圈210b连接到滤波器260和270。

如果在注射器100中的线圈110放射电压时接收侧线圈210b经由第二开关250连接到滤波器260和270，则通过电磁感应在接收侧线圈210b中出现电压，并且控制器220将生成的电压提供到滤波器260和270以便对电压信号进行滤波。图3的波形D和波形E示出了如果在生成与电压单元230所生成的电压相关联的电磁波之后已经经过了10微秒，则在注射按钮检测设备200的接收器处接收到由接收侧线圈210b生成的电压。

然而，如果注射器100的注射按钮111没有输入，则不形成谐振电路。在这种状态下，即使接收侧线圈210b经由第二开关250连接到滤波器260和270，也没有信号在接收器的滤波器260和270处被接收到。

控制器220通过滤波器260和270和放大器280对从接收侧线圈210b接收的电压信号进行滤波和放大，并在ADC 290中将模拟电压信号转换为数字频率信号。

图4A示出由ADC 290转换为数字频率信号的电压信号，而控制器220控制包络检波器221从图4A中示出的电压信号中提取包络线（envelope）。

包络检波器221通过数字锁定检测法（digital lock-in detection method）检测包络线。在操作中，使用每秒1M次采样的采样率的包络检波器221将12位ADC 290转换的数字频率信号乘以预先由控制器220数字地（numerically）生成的200Khz正弦波值和200Khz余弦波值，将相乘的值进行50Khz IIR（Infinite Impulse Response，无限脉冲响应）数字低通滤波器来生成I/Q信号，平方I/Q信号，将结果相加，并只通过平方根提取包络线。

控制器220在与电压单元230提供到发射侧线圈210a的200Khz电压相同的时间段（80微秒）期间执行包络线的检测，并且控制器220以每秒1M次采样的单位预先生成和存储正弦波值和200Khz余弦波值，它们的相位已经彼此移位了90°。

所提取的包络线具有200Khz的载波频率和大约100微秒的宽度。通过只提取包络线，控制器220可以检查注射器100的注射按钮111的开/关（on/off）状态。图4B示出了提取的包络线。

在本发明的实施例中，线圈可以在对应于圆柱形的笔形状的管中、在注射按钮检测设备200的内部缠绕。注射器100的直径大约16~18毫米，并且线圈的直径和该管的长度可以被调整以增加在200Khz频率处的Q值（Qvalue），从而改善在该直径处的放射和感应效率。在本发明的实施例中，使用0.18毫米直径的漆包线，通过将该管的长度设为11毫米，Q值被增加到30或更多。线圈具有60μH的L值。注射器100中内置的线圈具有与提供在注射按钮检测设备200中的线圈相同的结构，并且可以连接到10nF电容器，从而其可以以200Khz的频率谐振，如这里所使用的。

当与注射器100组合时，注射按钮检测设备200可以检测注射器100的注射按钮111的输入，注射器100与注射按钮检测设备200分开大约35毫米。

用于注射器的注射按钮检测设备不仅可以检测注射器100的注射按钮111的输入，而且可以检测注射按钮111的输入强度。

图5A和图5B示出了根据本发明实施例的、用于检测注射器的注射按钮的输入强度的设备。

图5A示出了注射按钮检测设备200中的用于检测注射器100的注射按钮111的输入强度的结构，注射器100包括可变电容器113，可变电容器113的电容根据施加到注射按钮111的输入强度而改变。

如图5B中所示，注射按钮检测设备200中的控制器220可以包括第一包络检波器222到第三包络检波器224，每个包络检波器具有不同的基准频率，以及包括比较器225，用于比较由第一包络检波器222到第三包络检波器224检测的包络线的信号电平。

注射器100中的可变电容器113可以改变谐振频率以对应于不同的基准频率，并且第一包络检波器222到第三包络检波器224的不同的基准频率可以对应于用来检测包络线的数字锁定检测法的基准频率。

因此，注射按钮111的输入强度可以通过串联或并联地应用数字锁定检测法的基准频率作为频率范围中的值来检测，所述频率范围中的值可以根据注射按钮111的输入电平而改变。

例如，当第一包络检波器222到第三包络检波器224的基准频率分别是200Khz、180Khz、和160Khz时，第一包络检波器222到第三包络检波器224可以通过数字锁定检测法提取从接收侧线圈210b接收的电压的包络线。

当比较器225检测具有第一包络检波器222到第三包络检波器224的基准频率当中最高级别频率（highest level frequency）的频率信号的包络线时，控制器220确定对应于已经检测到具有最大频率信号的包络线的包络检波器的基准频率的输入强度。

虽然一般地，具有200Khz基准频率的第一包络检波器222检测具有最大频率信号的包络线，但是如果具有最大频率信号的包络线被具有160Khz基准频率的第三包络检波器224检测到，则可以检测到注射器100中出现的错误。

因此，本发明不仅可以检测注射器的注射按钮的输入强度，而且可以检测注射器中出现的错误。

如前述描述中清楚的，注射器和注射按钮检测设备可以检测注射器的注射按钮的输入，注射按钮检测设备与注射器组合而没有直接的电接触或机械接触。

虽然已经参考本发明的特定实施例示出和描述了本发明，本领域技术人员将理解，可以在其中进行各种形式和细节上的改变，而不脱离如所附权利要求及其等效物所定义的本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种注射器，包括：

注射按钮；和

线圈，用于放射能量以便将注射按钮的输入通知给与所述注射器组合的注射按钮检测设备。

2.如权利要求1所述的注射器，其中，当所述注射按钮被输入时，由安装在所述注射按钮中的至少一个线圈和电容器形成谐振电路。

3.如权利要求2所述的注射器，其中，当形成所述谐振电路时，从所述注射按钮检测设备放射的电磁波通过电磁感应在所述谐振电路中存储能量，并且所述注射器通过安装在所述注射器中的线圈放射存储在所述谐振电路中的能量，以便将注射按钮的输入通知给所述注射按钮检测设备。

4.如权利要求2所述的注射器，其中，所述电容器是用于改变谐振频率的可变电容器，从而与所述注射器组合的注射按钮检测设备能够检测所述注射按钮的输入强度。

5.一种注射按钮检测设备，包括：

发射器，用于放射与特定电压相关联的电磁波以放射能量，以便将注射按钮的输入通知给与所述注射按钮检测设备组合的注射器。

接收器，用于接收基于从所述注射器放射的能量的电压；以及

控制器，用于基于从所述接收器接收的电压检测所述注射按钮的输入。

6.如权利要求5所述的注射按钮检测设备，其中，所述发射器包括：

在所述注射按钮检测设备内部缠绕的至少一个发射侧线圈，用以放射与所述特定电压相关联的电磁波；

电压单元，用于每隔一定时间将所述特定电压提供给所述发射侧线圈；以及

第一开关，用于每隔一定时间将所述电压单元连接到所述发射侧线圈。

7.如权利要求5所述的注射按钮检测设备，其中，所述接收器包括：

至少一个接收侧线圈，用于基于从所述注射器放射的能量生成电压；以及

第二开关，用于在通过所述发射器放射的电磁波生成之后将所述控制器连接到所述接收侧线圈。

8.如权利要求5所述的注射按钮检测设备，其中，所述控制器控制第一开关每隔一定时间将所述电压单元连接到所述发射器中的发射侧线圈，并且控制第二开关在通过所述发射器放射的电磁波生成之后将所述控制器连接到所述接收侧线圈。

9.如权利要求5所述的注射按钮检测设备，其中，所述控制器包括：包络检波器，用于从自所述接收器接收的电压信号中提取包络线，并且如果所提取的包络线的信号电平大于或等于预定阈值，则检测所述注射按钮的输入。

10.如权利要求9所述的注射按钮检测设备，其中，所述包络检波器通过数字锁定检测法检测所述包络线。

11.如权利要求5所述的注射按钮检测设备，其中，所述注射按钮检测设备与所述注射器能够连接到所述注射器并且能够从所述注射器分开。

12.如权利要求5所述的注射按钮检测设备，其中，所述控制器基于从所述接收器接收的电压检测所述注射按钮的输入强度。

13.如权利要求12所述的注射按钮检测设备，其中，所述控制器包括：

多个包络检波器，每个包络检波器具有不同的基准频率，并检测所接收的电压信号的包络线；以及

比较器，用于比较由所述多个包络检波器检测的包络线的信号电平。

14.如权利要求13所述的注射按钮检测设备，其中，当所述控制器包括多个包络检波器时，与所述注射按钮检测设备组合的注射器中的电容器是可变电容器，该可变电容器用于改变谐振频率以对应于所述多个包络检波器中的每一个的不同的基准频率。

15.如权利要求13所述的注射按钮检测设备，其中，所述多个包络检波器中的每一个的不同的基准频率是用来检测所述包络线的数字锁定检测法的基准频率。

16.如权利要求5所述的注射按钮检测设备，其中，当所述发射器中的发射侧线圈和所述接收器中的接收侧线圈形成为单一线圈时，如果生成电磁波则所述线圈连接到发射器，并且在电磁波的生成完成之后，所述线圈连接到接收器。

Images