CN104146872B - 智能容器设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能容器设备，所述设备包括锥形塞，所述锥形塞包括通道部和无通道部。其中，第一传感器位于紧邻所述通道部中的主通道部的第一端处且第二传感器位于紧邻所述主通道部的第二端处。所述无通道部容纳：处理器、存储器、电池、电力管理系统、时钟和通信接口。所述设备可以将药瓶转换成具有监控、验证和通信能力的智能容器，扩充了药瓶的功能。

Description

智能容器设备

技术领域

本发明各实施例大体上涉及用于容器转换的系统及设备，且更具体而言，涉及用于将瓶转换成具有监控、验证和通信能力的智能容器的系统及设备。

背景技术

监控并验证患者对用药方案的依从性可因各种理由而需要，例如管理患者照护、验证患者在临床试验中的依从性、使药物消耗与患者的症状相关以及需要对患者的药物摄入进行详细医疗记录的其它理由。然而，提供专门人员以亲自监控并验证患者的依从性可能非常昂贵。因此，可能需要用于提供监控和对用药方案的依从性的系统及设备。另外，可能还需要用于将药瓶转换成具有监控、验证和通信能力的智能容器的系统及设备。

发明内容

本发明一些实施例包括用于容器转换的系统及设备，且更具体而言，用于将瓶转换成具有监控、验证和通信能力的智能容器的系统及设备。

根据本发明第一方面，可将瓶转换成智能容器。锥形塞可替换标准的容器顶盖，从而提供监控、验证和通信能力，所述锥形塞包括：通道部，其中第一传感器位于紧邻所述通道部的第一端处且第二传感器位于紧邻所述通道部的第二端处；以及无通道部，其中所述无通道部容纳处理器、存储器、电池、电力管理系统、时钟和通信接口。

本发明一些实施例包括用于静态质量/容积测量的系统及设备。

本发明一些实施例包括用于动态质量/容积测量的系统及设备。

结合附图阅读本发明的以下详细说明将更容易理解本发明的上述以及其它目的、特征和优点。

附图说明

图1为例示示例性用药协议依从性情况的图片；

图2为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括配发中心、消耗环境以及监控和验证中心；

图3为例示根据本发明示例性实施例初始化监控与消耗参数和信息的图片；

图4为例示根据本发明示例性实施例启动监控和验证过程的图片；

图5为例示根据本发明示例性实施例启动消耗环境与监控和验证中心之间的通信链路的图片；

图6为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括智能容器系统，所述智能容器系统包括封盖运动检测器、时钟、质量/容积测量系统、处理器、电池、电力管理系统、存储器及通信接口；

图7为显示本发明示例性实施例的图表，所述实施例包括静态质量/容积测量；

图8为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括基于对可单独寻址的半金属环对的电容测量的静态质量/容积测量；

图9为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括基于对可单独寻址的半金属环对的电容测量的静态质量/容积测量；

图10为显示本发明示例性实施例的图表，所述实施例包括动态质量/容积测量；

图11为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括用于动态质量测量的传感器阵列；

图12为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括用于动态质量测量的传感器阵列；

图13为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括机械混洗器（shuffle）以防止多个药丸同时通过传感器阵列；

图14为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括大小盘（size disk）；

图15为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括用于将瓶转换成智能容器的锥形塞；和

图16为例示本发明示例性实施例的图片，所述实施例包括用于将瓶转换成智能容器的锥形塞。

具体实施方式

参照图式将最佳地理解本发明各实施例，其中在所有各图式中相同的部件由相同的编号表示。上列附图明确并入作为本详细说明的一部分。

应容易理解，如本文附图大体所述和所示的本发明部件可被布置和设计成各种不同的配置。因此，以下对本发明方法、系统及设备的实施例的更详细说明并非旨在限制本发明的范围，而是仅表示本发明的当前优选实施例。

本发明各实施例的元件可体现为硬件、固件和/或包括其上/其中存储有可用于对计算系统进行编程的指令的计算机可读存储媒体的非暂时性技术机程序产品形式。虽然本文所揭示的示例性实施例可能只描述这些形式中的一种，但应理解，本领域的技术人员将能够以这些形式中的任一种来实现这些元件，而此仍归属于本发明范围。

尽管图式中的图表或图解可显示特定执行次序，但应理解，所述执行次序可不同于所绘示的执行次序。例如，对区块的执行次序可相对于所示次序而改变。此外，作为另一例子，图中连续显示的两个或更多个区块可同时执行或部分同时执行。本领域的普通技术人员应理解，包括其上/其中存储有可用于对计算系统进行编程的指令的计算机可读存储媒体的非暂时性计算机程序产品、硬件和/或固件可由本领域的普通技术人员创建，以实施本文所述的各种逻辑功能。

本发明一些实施例可包括计算机程序产品，所述计算机程序产品包括其上/其中存储有可用于对计算系统进行编程以执行本文所述特征和方法中的任一个的指令的计算机可读存储媒体。示例性计算机可读存储媒体可包括（但不限于）快闪存储器装置、磁盘存储媒体（例如，软盘、光盘、磁光盘、数字多功能光盘（DVD）、压缩光盘（CD）、微驱动器和其它磁盘存储媒体）、只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦可编程只读存储器（EPROM）、电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、随机存取存储器（RAM）、视频随机存取存储器（VRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）以及任何类型的适于存储指令和/或数据的媒体或装置。

监控并验证患者对用药方案的依从性可因各种理由而需要，例如管理患者照护、验证患者在临床试验中的依从性、使药物消耗与患者的症状相关及需要对患者的药物摄入进行详细医疗记录的其它理由。然而，提供专门人员以亲自监控并验证患者的依从性可能非常昂贵。因此，可能需要用于提供监控和对用药方案的依从性的系统及设备。另外，可能还需要用于将药瓶转换成具有监控、验证和通信能力的智能容器的系统及设备。

图1例示示例性用药协议依从性情况100。图1中的图表绘示沿着垂直轴的药丸计数102和沿着水平轴的时间104。理想的药丸消耗106可由起始于初始开始时间108并结束于终止时间110的线段指示。初始开始时间108可对应于可指示患者开始消耗药物（例如，服用初始剂量）的时间。而终止时间110可对应于可服用所配发的最后剂量的时间。消耗不足112和消耗过度114的临床公差可由虚线绘示且可对应于可依从用药方案的随着时间的消耗值范围116。深黑线118可指示实际消耗。其中实际消耗118超出临床公差范围116的时间间隔（例如，介于指示符120和122之间的时间间隔）可指示违反用药方案。

本发明一些实施例包括用于监控并验证对用药方案的依从性的系统及设备。

本发明一些实施例可根据图2来理解。图2绘示系统200，所述系统包括用于配发药物的配发中心202，例如，医疗中心、医疗门诊部、药房、医院、临床研究机构以及药物可从那里直接配发给患者或患者代表的其它机构。系统200还包括在那里患者可消耗所配发的药物的消耗环境204。系统200还包括在那里消耗信息可由必要的专业人员评估和监控的监控和验证中心206。在本发明一些实施例中，消耗环境204可通过通信链路208与监控和验证中心206通信耦接。在这些实施例中的一些实施例中，通信耦接可位于其中可容纳药物并且患者可从那里获得药物以用于消耗的智能容器与监控和验证中心206之间。示例性通信链路208可包括无线链路、基于移动电话的通信链路以及旨在用于数据传输和通信的其它通信链路。

在替代实施例中，可将智能容器输送到监控和验证中心以便直接从所述智能容器下载消耗信息。

本发明一些实施例可进一步根据图2和图3来理解。在配送中心202处，包括容器部302和顶盖部304（也被看做封盖部）的智能容器300可装填以适量的药物306以维持用药方案中的预定时间间隔。监控与消耗参数和信息此时可重设、输入和/或初始化。监控与消耗参数和信息可存储在智能容器300内的存储器中。在一些实施例中，智能容器300内的时钟可初始化。在一些实施例中，与几何形状相关的物理参数（例如，智能容器300的容器部302的半径、高度、形状以及其它描述性参数）可初始化。在一些实施例中，对应于最初放置在智能容器300内的药丸数的初始药丸计数可初始化。在一些实施例中，对应于最初放置在智能容器300内的患者药物剂量数的剂量数可初始化。在一些实施例中，对理想消耗速率和临床公差的描述可在智能容器300内初始化。在一些实施例中，每药丸重量可在智能容器300内初始化。在一些实施例中，每剂量重量可在智能容器300内初始化。在一些实施例中，对应于最初所分配的液体药物的容积的初始容积可初始化。上述监控与消耗参数和信息仅为举例说明而非限制。填满的智能容器300可被密封308。填满的智能容器300可从配送中心202配送给患者。

本发明一些实施例可进一步根据图2和图4来理解。患者可通过从容器部302打开402智能容器300的顶盖部304来启动智能容器300的监控和验证过程。

本发明一些实施例可进一步根据图2和图5来理解。患者可通过随后替换502容器部302上的智能容器300的顶盖部304来启动智能容器300的通信过程。启动通信过程可包括启动消耗环境204与监控和验证中心206之间的通信链路208。消耗信息可在智能容器300与监控和验证中心206之间传输。在移除顶盖部304之前智能容器300中的药物量306与在替换502顶盖部304之后智能容器300中的药物量504之间的差可被看做在与打开和/或盖上智能容器300的顶盖部304相应的时间所消耗的药物量。

本发明一些实施例可根据图6来描述。作为智能容器的组成部分的智能容器监控、验证和通信系统600（也被看做智能容器系统）可包括封盖运动检测器602，所述检测器用于检测智能容器的顶盖部的运动。封盖运动检测器602可检测智能容器的顶盖部的运动并且可确定与封盖运动相关联的运动事件，例如“打开”或“盖上”。智能容器系统600可包括时钟604，所述时钟用于响应于所检测到的运动事件而提供时戳。时钟604可在最初装填或再装填智能容器时重设或初始化。智能容器系统600可包括质量/容积测量系统606，所述质量/容积测量系统用于测量智能容器内的药物质量和/或容积。智能容器系统600可包括电池608，所述电池用于向智能容器系统600的电力消耗部分提供电力。智能容器系统600还可包括电力管理系统610以有效地管理智能容器系统600的电力消耗。在本发明一些实施例中，电力管理系统610可包括无线充电器。在本发明替代实施例中，电力管理系统610可包括有线充电器。在本发明一些实施例中，电力管理系统610可基于与所检测到的封盖运动事件相关的触发事件进入低电力状态。智能容器系统600可包括处理器612，所述处理器用于实现与封盖运动检测、质量/容积测量、电力管理以及与智能容器系统600相关的其它过程相关的计算过程。智能容器系统600可包括存储器614，所述存储器用于存储测量值、输入数据、初始化数据、系统参数、计算机指令以及操作智能容器系统600所需的其它数据。智能容器系统600可包括通信接口616，所述通信接口用于接收输入数据以进行初始化并且用于传输消耗信息和报警。

包括静态质量/容积测量的本发明一些实施例可根据图7来理解。图7绘示用于智能容器系统的示例性操作方法700。可检测702封盖运动（也被看做运动事件），并且可获得704与封盖运动相关联的时戳。可将运动事件分类706例如为其中可从容器部打开顶盖部的“打开”事件和其中可在容器部上替换顶盖部的“替换”事件。可检验708所分类的运动事件。如果运动事件被分类为“打开”事件710，则可存储712与封盖运动相关联的时戳作为“打开”时戳或指示“打开”事件的其它标签。系统可等待714以检测另一封盖运动事件。如果未检测到716封盖运动，则可在等待循环中所花费的时间和逾时极限之间进行718比较。如果未超过720逾时极限，则可继续等待封盖运动714。如果超过722逾时极限，则可触发724报警。如果检测到726封盖运动，则可继续操作，以使时戳704与运动事件相关联。当运动事件被分类为“盖上”事件728时，可对容器中剩下的质量和/或容积进行703静态测量，并且可存储732与封盖运动相关联的时戳作为“关闭”时戳或指示“盖上”事件的其它标签。可存储734所测量的质量和/或容积。可读出736并传输738数据。系统可在等待742另一封盖运动事件时进入740低电力状态。

在根据图8所述的本发明一些实施例中，静态质量或容积测量可基于电容测量来进行。图8绘示智能容器的容器部802的第一视图800。智能容器的容器部802的壁804, 806可由多个半金属环覆盖，所述半金属环可由一个或多个取样电路单独寻址。两个示例性横截面808, 810在图8中分别绘示为在智能容器的容器部802上处于两个高度812, 814。每个示例性横截面808, 810可与对应的半金属环对816, 818相关联。通过寻址所述半金属环中的每一个所测量的电容分布可与容器中的药丸数（示出五个820到825）相关。例如，低电容可在其中横截面内不存在药丸的横截面808处测量到，而较高电容可在其中横截面切穿过多个药丸821, 824, 825的横截面810处测量到。对于每个环，电容可根据下列方程式来确定：

其中可表示第k个环的电容，可为与容器几何形状相关联的配置常数且可与第k个环的横截面中的药丸数直接相关。因此，药丸数可通过测量所述半金属环对中的每一对处的个别电容在给定时间确定。

图9例示在第一时间900处的容器状态和在第二时间902处的容器状态。图9还例示分别对于每一容器状态900, 902的电容904对高度906的关系曲线图908, 910。当在第一时间与第二时间之间打开药丸时，所测量的电容在位于容器的顶部对面的环处相应较低。例如，在第一时间的横截面912处，电容大于在其后容器内的药丸数量已减少的稍后时间的对应横截面914处。

包括动态质量测量的本发明一些实施例可根据图10来理解。图10绘示用于智能容器系统的示例性操作方法1000。可检测1002封盖运动，也被看做运动事件，并且可获得1004与封盖运动相关联的时戳。可将运动事件分类1006例如为其中可从容器部打开顶盖部的“打开”事件和其中可在容器部上盖上顶盖部的“盖上”事件。可检验1008所分类的运动事件。如果运动事件被分类为“打开”事件1010，则可存储1012与封盖运动相关联的时戳作为“打开”时戳或指示“打开”事件的其它标签。系统可等待1014动态质量测量传感器启动。如果未检测到1016动态质量测量传感器启动，则可在等待循环中所花费的时间与逾时极限之间进行1018比较。如果未超过1020逾时极限，则可继续等待动态质量测量传感器启动1014。如果超过1022逾时极限，则可触发1024报警。如果检测到1026动态质量测量传感器启动，则可进行1028动态质量测量且操作可等待检测另一封盖运动事件。当运动事件被分类为“盖上”事件1030时，可存储1032与封盖运动相关联的时戳作为指示“盖上”事件的“关闭”时戳。可存储1034所测量的质量。可读出1036并传输1038数据。系统可在等待1042另一封盖运动事件时进入1040低电力状态。

根据本发明一些实施例的动态质量测量可根据图11到图13来理解。

本发明一些实施例可包括容纳在智能容器的颈部中的传感器阵列。及时检测沿着传感器阵列的药丸位置可确定与药丸相关联的移动方向。图11例示智能容器1100，所述智能容器包括药丸1104必须横过1106的容器颈部1102。图11还例示传感器阵列1110的分解图1108。可在传感器阵列1110上的第一位置1114处感测到药丸1112。可在稍后时间在第二位置1118处感测到随后所感测到的药丸1116。可分析所感测到的药丸位置之间的相对时间/空间关系以确定与药丸相关联的运动方向，并且可对容器1100内的药丸计数变化进行动态测量。在本发明一些实施例中，传感器阵列可包括半金属环并且可使用电容测量来感测药丸位置。在替代实施例中，可使用发光二极管/光检测器对来监控药丸运动。

在根据图12所述的本发明一些实施例中，容器1202的颈部1200处的孔隙可足够大以允许多个药丸1204, 1206横过1208传感器阵列1210，显示于分解图1212中。这两个药丸1204, 1206可在初始时间于传感器阵列1210上的初始位置1214处检测到。然而，药丸1204,1206可以不同的速度横过传感器阵列。例如，药丸1204中的第一个可在第二时间于第二位置1216处检测到。而药丸1206中的第二个可在第二时间于第三位置1218处检测到。在本发明一些实施例中，可使用跟踪方法来分析药丸运动。

在根据图13所述的替代实施例中，机械混洗器（shuffle）1300可靠近容器1304的颈部1302放置，从而限制药丸流动穿过传感器阵列并减小跟踪处理以分析歧义的必要性。

在根据图14所述的替代实施例中，包括多个不同大小的孔（示出三个）1402,1404, 1406的大小盘（size disk）1400可靠近容器1410的颈部1408放置。大小盘1400可转动以使所需孔的大小与颈部孔隙对准，从而限制药丸流动穿过颈部1408。在本发明一些实施例中，大小盘1400可在盖上顶盖时转动到关闭位置，从而实现容器1410的颈部1408与主存储室1412之间的屏障并减轻药丸往主存储室1412中的泄漏，因此确保所有药丸均可被计数。

本发明一些实施例包括用于将标准药丸容器或瓶转换成智能容器的系统及设备。示例性实施例可根据图15来理解。

药物可以包括容器部1502和封盖部（未示出）的标准瓶分配。容器部1502可保留，而封盖部可丢弃并且由智能塞1504和塞顶盖1506盖上。智能塞1504可体现为锥形圆柱形状以允许塞配合于多个不同大小的容器部内。智能塞1504可包括穿过智能塞1504的中部或其它部分的通道部1508。通道1508可包括位于智能塞1504的顶部1510和底部1512处的锥形入口。通道1508可包括主通道1514，所述主通道可在智能塞1504的顶部1510和底部1512处的锥形入口之间延伸。所述智能塞可包括第一传感器1516和第二传感器1520，所述第一传感器位于紧邻主通道1415的入口中的一个入口1518处，所述第二传感器位于紧邻主通道1514的入口中的另一个入口1522处。主通道1514的大小可基于要分配的药物的大小。在一些实施例中，通道的大小可选择为大于药物1524的相关尺寸的大小的一倍，但小于相关尺寸的大小的两倍。在一些实施例中，相关尺寸可为药物的最大尺寸。在替代实施例中，相关尺寸可为药物的最小尺寸。第一传感器1518和第二传感器1520的相对触发可确定药物的移动方向。例如，如果第一传感器1518在第二传感器1520之前被触发，则药物1524可沿方向1526横过智能塞1504，据此药物1524可从容器1502中“打开”。但如果第二传感器1520在第一传感器1518之前被触发，则药物1524可沿方向1528横过智能塞1504，据此药物1524可从容器1502中“打开”。在本发明一些实施例中，智能塞1504的无通道、锥形壳体1530可容纳智能塞1504的处理部件、存储部件和其它部件。在本发明一些实施例中，根据图6所述的部件可嵌入于智能塞1504的锥形壳体1530的无通道部分中。

在本发明一些实施例中，所述第一传感器可包括第一电容传感器，所述第一电容传感器包括第一半金属环对，且所述第二传感器可包括第二电容传感器，所述第二电容传感器包括第二半金属环对。在替代实施例中，所述第一传感器可包括第一发光二极管/光传感器对，且所述第二传感器可包括第二发光二极管/光传感器对。

在本发明替代实施例中，智能塞1600可包括穿边缘通道1602，药丸1604可通过所述穿边缘通道进入1606或退出1608容器1610。

本领域的普通技术人员应了解，各种各样的用途可用于本文所述的本发明各实施例。根据医疗用容器和药物所述的示例性实施例旨在用于例示目的而非限制目的。

上述说明书中已采用的术语和措词在本文中用作描述术语而非限制术语，且使用此类术语和措词并非旨在排除所示和所述特征或其部分的等效物，而是应认识到，本发明范围仅受随附权利要求书的限定和限制。

Claims (10)

1.一种智能容器设备，其特征在于，所述设备包括：

锥形塞，所述锥形塞包括：

通道部，其中第一传感器位于紧邻所述通道部中的主通道部的第一端处且第二传感器位于紧邻所述主通道部的第二端处；和

无通道部，其中所述无通道部容纳：

处理器；

存储器；

电池；

电力管理系统；

时钟；和

通信接口。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述第一传感器为第一半金属环对；且

所述第二传感器为第二半金属环对。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括取样电路，所述取样电路用于对与所述第一半金属环对相关联的第一电容和与所述第二半金属环对相关联的第二电容取样。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述第一传感器为由发光二极管和光受体构成的第一发光二极管/光受体对；且

所述第二传感器为由发光二极管和光受体构成的第二发光二极管/光受体对。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述存储器包括非暂时性计算机可读指令以使所述处理器执行一种方法，所述方法包括：

检测封盖运动；

产生与所述封盖运动相关联的时戳；

对所述运动事件进行分类；

当所述运动事件被分类为“打开”事件时：

存储与所述运动事件相关联的所述时戳；和

执行动态质量测量，从而产生质量测量值；且

当所述运动事件被分类为“盖上”事件时：

存储与所述运动事件相关联的所述时戳；和

存储所述质量测量值。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述方法还包括将所述存储的质量测量值传输到监控和验证中心。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述存储器包括非暂时性计算机可读指令以使所述处理器执行一种方法，所述方法包括：

检测封盖运动；

产生与所述封盖运动相关联的时戳；

对所述运动事件进行分类；

当所述运动事件被分类为“打开”事件时：

存储与所述运动事件相关联的所述时戳；和

等待随后的封盖运动事件；且

当所述运动事件被分类为“盖上”事件时：

存储与所述运动事件相关联的所述时戳；

执行静态质量测量，从而产生质量测量值；和

存储所述质量测量值。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述方法还包括将所述存储的质量测量值传输到监控和验证中心。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通道部位于选自由靠近所述锥形塞的中心和靠近所述锥形塞的边缘组成的群组的位置处。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通道部还包括位于所述锥形塞的顶侧上的第一锥形入口和位于所述锥形塞的底侧上的第二锥形入口。