CN107743407A - 用于附接到药物输送装置的装置 - Google Patents

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Abstract

一种被构造为辅助用户将装置(2)正确地放置在药物输送装置(1)上的装置，该装置包括：附接构件，其用于使该装置附接到药物输送装置；成像装置，其用于捕获输送装置的一部分的至少一个图像；处理器，其用于处理所捕获的至少一个图像，以确定该装置相对于药物输送装置的位置，以及确定该装置应当被移动以便使该装置正确地放置在药物输送装置上的方式；以及显示器，其用于显示关于该装置应当被移动以便使该装置正确地放置在药物输送装置上的方式的指示。

Description

用于附接到药物输送装置的装置
技术领域
本发明涉及一种装置，其被构造为辅助用户将该装置正确地放置在药物输送装置(例如，注射装置)上。
背景技术
存在需要通过注射药剂来进行常规治疗的各种疾病。这样的注射可以通过使用由医疗人员或者由患者自己来施加的注射装置来进行。作为例子，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，每天一次或者每天若干次。例如，预先填充的一次性胰岛素笔可以用作注射装置。替代地，可以使用可重复使用的笔。可重复使用的笔允许用新药剂筒来替换空药剂筒。任一种笔可以伴随有在每次使用前替换的一组单向针。然后，例如可以在胰岛素笔处通过转动剂量旋钮并且从胰岛素笔的剂量窗口或者显示器观察实际剂量，来手动选择要注射的胰岛素剂量。然后通过使针插入到合适的皮肤部分中并且按压胰岛素笔的注射按钮，来注射剂量。为了能够监测胰岛素注射，例如为了防止对胰岛素笔的错误处理或者跟踪已经施加的剂量，期望的是，测量与注射装置的状况和/或使用相关的信息(例如，关于所注射的胰岛素类型和剂量的信息)。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种被构造为辅助用户将装置正确地放置在药物输送装置上的装置，该装置包括：
附接构件，其用于使该装置附接到药物输送装置；
成像装置，其用于捕获药物输送装置的一部分的至少一个图像；
处理器，其用于处理所捕获的至少一个图像，以确定该装置相对于药物输送装置的位置，以及确定该装置应当被移动以便使该装置正确地放置在药物输送装置上的方式；以及显示器，其用于显示关于该装置应当被移动以便使该装置正确地放置在药物输送装置上的方式的指示。
处理器可以被构造为：将至少一个图像划分为多个分段，以及测量多个分段中的至少一个分段的亮度。多个分段可以包括中心分段以及多个周围分段，并且，处理器可以被构造为：当确定中心分段具有低于第一阈值的亮度并且周围分段具有超过第二阈值的亮度时，确定该装置相对于药物输送装置被正确地定位。
处理器可以被构造为：当确定中心分段具有低于第一阈值的亮度并且多个周围分段中的每个分段具有超过第二阈值的亮度时，确定该装置相对于药物输送装置被正确地定位。
处理器可以被构造为：当确定中心分段具有低于第一阈值的亮度并且多个周围分段具有超过第二阈值的组合亮度时，确定该装置相对于药物输送装置正确地定位。
处理器可以被构造为：当确定多个周围分段中的至少一个分段具有低于第三阈值的亮度时，确定该装置相对于药物输送装置没有被正确地定位。处理器可以被构造为：当确定该装置相对于药物输送装置没有被正确地定位时，通过识别多个周围分段中的哪个分段具有低于第三阈值的亮度来确定该装置应当被移动的方式。
从传感器输出的图像可以包括用于每个图像像素的亮度信息。亮度信息可以基于灰度级输出。替代地，亮度信息可以基于使用颜色信号输出的计算。进一步替代地，亮度信息可以基于例如在应用二进制化过程之后的二进制图像输出(例如，黑色和白色)。
亮度信息可以通过确定黑色和/或白色像素的数量来确定。
分段的亮度可以通过确定该分段中的黑色和/或白色像素的数量来确定。替代地，分段的亮度可以通过在该分段中的每个像素的组合的图像输出来确定，其中，每个像素提供基于灰度级、基于使用颜色信号输出的计算、或者诸如黑白之类的二进制图像输出的亮度信息。
处理器可以被构造为：将每个捕获的图像转换为二进制图像；将每个二进制图像划分为多个分段；以及确定每个二进制图像的多个分段中的黑色像素的数量以及白色像素的数量。
多个分段可以包括中心分段以及多个周围分段，并且，处理器可以被构造为：当确定中心分段具有超过第一阈值的黑色像素的数量并且周围分段具有低于第二阈值的黑色像素的数量时，确定该装置相对于药物输送装置被正确地定位。
处理器可以被构造为：当确定中心分段具有超过第一阈值的黑色像素的数量并且多个周围分段中的每个分段具有低于第二阈值的黑色像素的数量时，确定该装置相对于药物输送装置被正确地定位。
处理器可以被构造为：使得显示器显示关于该装置相对于输送装置正确地对准的指示。该指示可以包括字符“O”和“K”。该指示可以是例如显示“拇指向上”或者“检查标记”的象形图。该指示可以包括向用户确认该装置相对于药物输送装置被正确地定位的信息。
处理器可以被构造为：当确定中心分段具有超过第一阈值的黑色像素的数量并且多个周围分段具有低于第二阈值的组合的黑色像素的数量时，确定该装置相对于药物输送装置被正确地定位。
处理器可以被构造为：当确定多个周围分段中的至少一个分段具有超过第三阈值的黑色像素的数量时，确定该装置相对于药物输送装置没有被正确地定位。
处理器可以被构造为：当确定该装置相对于药物输送装置没有被正确地定位时，通过识别多个周围分段中的哪个分段具有超过第三阈值的黑色像素数量来确定该装置应当被移动的方式。
多个分段可以包括中心分段和多个周围分段，并且处理器可以被构造为：对中心分段执行光学字符识别过程，以及当确定数字零位于在中心分段中时，确定该装置相对于药物输送装置被正确地定位。
多个分段可以以四边形的方式来布置。
对该装置应当被移动的方式的指示可以包括：指示装置应当被移动的方向的箭头。
成像装置被构造捕获药物输送装置的可移动数字套筒的至少一个图像。
该装置被构造为：当该装置附接到药物输送装置时，捕获至少一个图像。
该装置可以被构造为：沿着药物输送装置的纵轴移动，以及围绕药物输送装置的纵轴旋转。
该装置还可以包括：纵向延伸部，其被布置为：当该装置相对于药物输送装置被正确地定位时，遮挡药物输送装置中的在药物输送装置的壳体之外的部分。药物输送装置中的在壳体之外的部分可以是药物输送装置的数字套筒的可从壳体延伸的部分。
本发明的第二方面提供了一种用于辅助用户将装置正确地放置在药物输送装置上的方法，该方法包括：
设置用于使该装置附接到药物输送装置的构件；
捕获药物输送装置的一部分的至少一个图像；
处理所捕获的至少一个图像，以确定该装置相对于药物输送装置的位置，以及确定该装置应当被移动以便使该装置正确地放置在药物输送装置上的方式；以及
显示关于该装置应当被移动以便使该装置正确地放置在药物输送装置上的方式的指示。
附图说明
各个图示出：
图1a：药物输送装置的分解图；
图1b示出图1a的药物输送装置的一些细节的透视图；
图2a：根据本发明的一个方面的可释放地附接到图1a和图1b的药物输送装置的传感器装置的示意图；
图2b：根据本发明的各个方面的可释放地附接到图1a和图1b的药物输送装置的传感器装置的透视图；
图2c：根据本发明的其它方面的可释放地附接到图1a和图1b的药物输送装置的传感器装置的透视图；
图3：附接到药物输送装置的传感器装置的示意性视图，其示出传感器装置的部件；
图4：光学传感器的视野的示意图；
图5：当装置已经正确地放置并且附接到注射装置时的光学传感器的视野的图示；
图6a和6b：不正确地安装到注射装置的装置的两个例子、以及所显示的得到的指示：
图7a：当装置已经被不正确地放置并且注射装置的壳体具有深色时的光学传感器的视野；
图7b：一种装置，其显示当该装置如7a或者图8所示地错位时的该装置应当被移动的方式的指示；
图8：当装置已经被不正确地放置并且注射装置的壳体具有浅色时的光学传感器的视野；
图9a：注射装置，其中，剂量被拨在拨盘延伸部上的数字的显示位置上；
图9b和9c：安装到注射装置、具有后部纵向延伸部的两个例子。
具体实施方式
在下文中，将参照胰岛素注射装置来描述本发明的实施例。然而，本发明并不限于这样的应用，而同样可以与喷射其它药剂的注射装置一起、或者与其它类型的药物输送装置(例如，注射器、无针注射器以及吸入器)一起适当地部署。
图1是注射装置1(本文中也被称为药物输送装置)的分解图，其可以例如表示赛诺菲的Solostar(R)胰岛素注射笔。
图1的注射装置1是预先填充的、一次性注射笔，其包括壳体10并且包含针15可以附着到其的胰岛素容器14。针受内针帽16以及外针帽17保护，外针帽17进而可以被帽18覆盖。通过转动剂量旋钮12，可以选择要从注射装置1喷射的胰岛素剂量，并且所选择的剂量然后经由剂量窗口13显示(例如，以所谓的国际单位(IU)的倍数)，其中，一个IU是大约45.5微克的纯结晶胰岛素(1/22mg)的生物等效物。如图1中所示，在剂量窗口13中显示的所选择的剂量的例子可以例如是30IU。应当注意的是，所选择的剂量同样可以以不同的方式适当地显示。在壳体10上设置标记(未示出)。该标记包括关于在注射装置内包括的药剂的信息，其包括标识药剂的信息。标识药剂的信息可以具有文本的形式。标识药剂的信息还可以具有颜色的形式。标识药剂的信息还可以被编码为条形码、QR码等。标识药剂的信息还可以具有黑白图案、颜色图案或者阴影的形式。
转动剂量旋钮12引发机械咔嗒声，以向用户提供声反馈。可以通过印刷来将在剂量窗口13中显示的数字呈现在套筒上，并且套筒被包含在壳体10中，并且与胰岛素容器14中的活塞机械地相互作用。当使针15卡在患者的皮肤部分中并且然后推动注射按钮11时，将使得在显示窗口13中显示的胰岛素剂量从注射装置1中喷射。当在推动注射按钮11之后使注射装置1的针15在皮肤部分中保持某一时间时，实际上将高百分比的剂量注入到患者的身体中。胰岛素剂量的喷射也可以引发机械咔嗒声，然而，这与在使用剂量旋钮12时产生的声音不同。
注射装置1可以用于若干次注射过程，直到胰岛素容器14是空的，或者到达注射装置1中的药剂的有效日期(例如，在首次使用之后的28天)。
此外，在首次使用注射装置1之前，可能有必要进行所谓的“预备注射”，以从胰岛素容器14和针15中移除空气，例如，通过选择两单位的胰岛素并且按压注射按钮11，同时保持注射装置1与针15一起向上。
为了呈现简单，在下文中，将示例性地假设喷射量与所注射的剂量基本上对应，以使得例如当作出针对下一次要注射的剂量的提议时，该剂量等于必须由注射装置喷射的剂量。然而，当然可能需要将喷射的剂量与所注射的剂量之间的差(例如，损耗)考虑在内。
图1b是注射装置1的端部的特写。注射装置具有位于壳体10上的与剂量旋钮12相邻的引导肋70。注射装置1还具有位于壳体10上的两个凹口52。这些可以相对于引导肋70而言是对称的。引导肋70和凹口52用于使辅助装置(以下详细描述的)固定在注射装置1上的正确位置上。
图2a是要可释放地附接到图1的注射装置1的辅助装置2(在本文中也被称为传感器装置2和装置2)的示意图。辅助装置2包括具有配合单元的壳体20，配合单元被构造并且环绕图1的注射装置1的壳体10，以使得辅助装置2紧密地位于注射装置1的壳体10上，然而，是从注射装置1可移除的(例如，当注射装置1是空的并且必须被替换时)。图2a是高度示意性的，并且以下参照图2b描述了物理布置的细节。
辅助装置2包含用于从注射装置1收集信息的光学传感器和声传感器。经由辅助装置2的显示单元21来显示该信息的至少一部分(例如，选择的剂量(以及可选的该剂量的单位))。辅助装置2在附接到注射装置1时遮挡注射装置1的剂量窗口13。
辅助装置2还包括至少一个用户输入换能器(示意性地示为按钮22)。这些输入换能器22允许用户打开和/或关闭辅助装置2，以触发动作(例如，以使得建立到另一装置的连接或者与另一装置配对，和/或触发信息从辅助装置2到另一装置的传输)，或者以确认某事。
图2b是要可释放地附接到图1的注射装置1的辅助装置2(在本文中还被称为传感器装置2和装置2)的第二实施例的示意图。辅助装置2包括具有配合单元的壳体20，配合单元被构造并且环绕图1的注射装置1的壳体10，以使得辅助装置2紧密地位于注射装置1的壳体10上，然而是从注射装置1可移除的。装置2附接到注射装置1的特定设计和方法对于本发明来说不是必要的。
经由辅助装置2的显示器单元2来显示信息。辅助装置2在附接到注射装置1时遮挡注射装置1的剂量窗口13。
辅助装置2还包括三个用户输入按钮或者开关。第一按钮22是通电/断电按钮，辅助装置2可以例如经由该按钮被打开以及关闭。第二按钮33是通信按钮。第三按钮34是确认或者OK按钮。按钮22、33、34可以是任何适当的形式的机械开关。这些输入按钮22、33、34允许用户打开/关闭辅助装置2，以触发动作(例如，以使得建立到另一装置的连接或者与另一装置配对，和/或触发信息从辅助装置2到另一装置的传输)，或者以确认某事。
图2c是要可释放地附接到图1的注射装置1的辅助装置2(在本文中还被称为传感器装置2和装置2)的第三实施例的示意图。辅助装置2包括具有配合单元的壳体20，配合单元被构造并且环绕图1的注射装置1的壳体10，以使得辅助装置2紧密地位于注射装置1的壳体10上，然而是从注射装置1可移除的。
经由辅助装置2的显示器单元2来显示信息。辅助装置2在附接到注射装置1时遮挡注射装置1的剂量窗口13。
辅助装置2还包括触敏输入换能器35。其还包括单个用户输入按钮或者开关22。按钮22是通电/断电按钮，辅助装置2可以例如经由该按钮被打开以及关闭。触敏输入换能器35可以用于触发动作(例如，以使得建立到另一装置的连接或者与另一装置配对，和/或触发信息从辅助装置2到另一装置的传输)，或者以确认某事。
图3示出图2a的辅助装置2在其附接到图1的注射装置1的状态下的示意性视图。
在辅助装置2的壳体20内包含多个部件。这些由处理器24控制，其例如可以是微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。处理器24执行在程序存储器240中存储的程序代码(例如，软件或者固件)，并且使用主存储器241，例如以存储中间结果。主存储器241还可以用于存储关于进行的喷射/注射的日志。程序存储器240可以例如是只读存储器(ROM)，而主存储器可以例如是随机存取存储器(RAM)。
在诸如图2b中所示的那些实施例之类的的实施例中，处理器24与第一按钮22交互，辅助装置2可以例如经由第一按钮22被打开以及关闭。第二按钮33是通信按钮。第二按钮可以用于触发到另一装置的连接的建立，或者触发信息到另一装置的传输。第三按钮34是确认或者OK按钮。第三按钮34可以用于确认呈现给辅助装置2的用户的确认信息。在诸如图2c中示出的那些实施例之类的实施例中，可以省略两个按钮33、34。替代地，设置一个或多个电容传感器或者其它触摸传感器。
处理器24控制显示器单元21，其目前体现为液晶显示器(LCD)。显示器单元21用于向辅助装置2的用户显示信息(例如，关于注射装置1的当前设定或者关于要给予的下一次注射)。显示器单元21还可以体现为触摸屏显示器，例如以接收用户输入。
处理器20还控制能够捕获剂量窗口13的图像的光学传感器25，当前选择的剂量被显示在剂量窗口13中(通过在包含在注射装置1中的套筒19上呈现的数字、字符、符号或者字形，这些数字通过剂量窗口13是可见的)。辅助装置2中的光学传感器25是用于捕获图像以及向处理器24提供关于所捕获的图像的信息的传感器，例如，照相机。处理器24负责对所捕获的图像执行光学字符识别(OCR)。处理器24可以被配置为执行两个或者更多个不同的OCR过程，其中每个使用不同的算法。
处理器24还控制诸如发光二极管(LED)29之类的光源，以为当前选择的剂量被显示在其中的剂量窗口13照明。可以在光源之前使用漫射器，例如，由一片丙烯酸玻璃制成的漫射器。此外，光学传感器可以包括镜头系统，例如，其包括两个非球面镜头，从而导致放大。放大率(图像尺寸与对象尺寸比)可以小于1。放大率可以在0.05至0.5的范围中。在一个实施例中，放大率可以是0.15。
处理器24还控制光度计26，其被构造为确定注射装置1的壳体10的光学性质，例如，颜色或者阴影。光学性质可以仅存在于壳体10的特定部分中，例如，套筒19或者包括在注射装置1内的胰岛素容器的颜色或者颜色编码，其颜色或者颜色编码可以例如是通过壳体10(和/或套筒19中)中的另外的窗口而可见的。然后将关于该颜色的信息提供给处理器24，处理器24然后可以确定注射装置1的类型或者在注射装置1中包含的胰岛素的类型(例如，具有紫色的SoloStar Lantus以及具有蓝色的SoloStar Apidra)。替代地，照相机单元可以代替光度计26来使用，并且然后可以将壳体、套筒或者胰岛素容器的图像提供给处理器24，以通过图像处理来确定壳体、套筒或者胰岛素容器的颜色。此外，可以设置一个或多个光源，以改善光度计26的读数。光源可以提供某个波长或者频谱的光，以改善光度计26的颜色检测。光源可以以避免或者减少不希望的反射(例如，通过剂量窗口13)的这样的方式来布置。在一个示例性实施例中，代替或者除了光度计26之外，可以部署照相机单元，以检测与注射装置和/或包含在其中的药剂相关的码(例如，条形码，其可以例如是一维或者二维条形码)。仅举几例，这种码可以例如位于壳体10上或者包含在注射装置1中的药剂容器上。这种码可以例如指示注射装置和/或药剂的类型和/或另外的性质(例如，截止日期)。
处理器24还控制声传感器27(和/或从其接收信号)，其被构造为感测由注射装置1产生的声音。这样的声音可以例如发生在以下情况下：当通过转动剂量旋钮12来拨选剂量时，和/或当通过按压注射按压11来喷射/注射剂量时，和/或当进行预备注射时。这些动作在机械上类似，但是发声不同(针对指示这些动作的电子声音而言，也可以是这种情况)。声传感器27和/或处理器24可以被构造为在不同的声音之间进行区分，例如以能够安全地识别已经发生注射(而不是仅预备注射)。
处理器24还控制声信号生成器23，其被构造为产生声信号，声信号可以例如与注射装置1的操作状态相关，以例如作为给用户的反馈。例如，声信号可以由声信号生成器23发出，作为针对要注射的下一次剂量的提醒或者作为警告信号(例如，在误用的情况下)。声信号生成器可以例如体现为蜂鸣器或者扬声器。除了声信号生成器23之外或者作为其的替代，触觉信号生成器(未示出)还可以用于例如通过振动来提供触觉反馈。
处理器24控制无线单元28，其被构造为以无线的方式向另一装置发送信息和/或从另一装置接收信息。这样的传输例如可以基于无线电传输或者光学传输。在一些实施例中，无线单元28是蓝牙收发器。替代地，无线单元28可以替换为有线单元或者由有线单元补充，有线单元被构造为以有线的方式来向另一装置发送信息和/或从另一装置接收信息(例如，经由电缆或者光纤连接)。当发送数据时，可以明确地或者隐式地定义所传送的数据(值)的单位。例如，在胰岛素剂量的情况下，可以总是使用国际单位(IU)，或者在其它情况下，可以明确地传送所使用的单位(例如，以编码的形式)。
处理器24从笔型检测开关30接收输入，笔型检测开关30可操作为检测笔1是否存在，例如，以检测辅助装置2是否联接到注射装置1。电池32通过电源31为处理器24以及其它部件供电。
图3的辅助装置2由此能够确定与注射装置1的状况和/或使用相关的信息。该信息被显示在显示器21上，以由该装置的用户使用。该信息可以由辅助装置2本身来处理，或者可以至少部分地提供给另一装置(例如，血糖监测系统)。
注射装置1和辅助装置1被构造为使得，当两个装置正确地对准时，使光学传感器25的视野近似中心地被放置在剂量窗口13上。
在一些实施例中，由于空间限制以及针对某些大小的数字的需求，仅有偶数被印刷在数字套筒19上。在一些其它实施例中，仅有奇数可以被印刷在数字套筒上。然而，可以将任何数量的单位的药剂拨选到注射装置1中。在一些替代实施例中，每个数字(即，递增的整数数字)可以被印刷在套筒上。在这些实施例中，有可能将一半单位的剂量拨选到注射装置中。注射装置可以限于80单位的最大拨选剂量。在另外的替代实施例中，可以仅印刷每隔3个、4个或者5个的数字。所印刷的数字之间的剂量位置可以由刻度线来指示。术语“被印刷(printed)”在本文中用于指示使数字标记在数字套筒的表面上，然而，本领域技术人员将理解的是，可以按照多种已知的方式被印刷、蚀刻、标记、附着数字或者以其它方式使得其对于辅助装置2的光学传感器25而言是可见的。
处理器24被构造为执行如下的算法：该算法允许在光学传感器25的视野中可见的数字(或者部分数字)被分开并且准备用于与所存储的模板的比较以便识别它们。该算法对可见的数字执行光学字符识别(OCR)过程，并且使用OCR过程的结果，以便准确地确定当前拨选到注射装置1中的剂量。算法可以体现为软件或者固件，并且可以被存储在辅助装置2的程序存储器240中。在本文中可以将处理器24以及存储算法的存储器240一起称为“处理器布置”。
整个算法可以被划分为预处理部分、OCR部分以及后处理部分，其中，每个部分通常涉及若干步骤。
在预处理部分中，通过执行以下步骤来评估以及改善图像数据质量：
·缺陷以及坏像素校正
·光校正
·失真和倾斜校正
例如，曝光控制算法拒绝太亮或者太暗的图片，而是利用经调整的曝光参数来拍摄新图片。可以将数字印刷在斜面上，以便于人进行识别和定位，但是如果该斜面移除的话，可能更容易解码。为了本文描述且要求保护的本发明的目的，预处理可以是可选的特征。该算法的OCR部分可以被设计为在没有对图像的预处理的情况下执行而达到要求的标准，和/或光学传感器25可以被构造为产生充分质量的图像，以便对它们直接执行OCR。
在OCR部分中，然后进一步处理图像数据，并且在结束时可得到所识别的字符。OCR过程包括以下步骤：
·二进制化
·分割
·模式匹配
·位置计算
后处理可以涉及对要显示的结果的各种检查以及产生。后处理包括以下步骤：
·执行健全性检查
·滞后计算
·在显示器上显示最终结果
由于传感器装置2的高可靠性要求，所以在一些实施例中可以存在并行操作的两种OCR算法。两种OCR算法可以具有相同的输入(图像)，并且旨在提供相同的输出。它们都执行类似的步骤，然而，在每个步骤中使用的各种方法可以改变。这两种OCR算法可以在二进制化、分割、模式匹配以及位置计算步骤中的一项中或者在这些步骤中的多于一项中不同。具有使用不同方法来提供相同结果的两个OCR部分增加了整个算法的可靠性，因为已经以两种单独的方式处理了数据。
关键挑战是实现图像捕获以及随后的OCR过程，该随后的OCR过程包括分割为能够可靠地从显示器识别数字、字符和/或字形以确定剂量值的小型系统。该系统可以是电池供电的、小型的，并且由于紧凑的设计以及使用期限要求而具有有限的成像以及处理能力。用于这种种类的装置的处理器通常具有大约100MHz或者以下的时钟频率、高达32千字节的RAM以及512kb的闪存的存储器(这些规范是示例性的，而并不旨在限制)。然而，OCR过程的结果应当是实时可用的，这意味着拨选剂量的用户可以在拨选的同时从辅助装置中读取其。典型的计算时间将大约是70ms。
如果装置2和注射装置1是正确对准并且固定在一起，那么上述OCR系统仅以要求的置信水平来执行。这种组装过程对于这些装置的用户而言可能不是易懂的，由此需要辅助用户连接两个装置的一些手段。
因此，在组装过程期间，处理器24还控制光学传感器25，其能够捕获药物输送装置的一部分(例如，注射装置1的剂量窗口13、壳体10或者其组合)的图像。具体地，在最终组装期间，当装置2和注射装置1正确地对准并且固定到彼此时，光学传感器25提供被装置2遮挡的剂量窗口13的图像，并且辅助用户将光学传感器25相对于剂量窗口13正确地对准。
现在参照图4，示出光学传感器25的视野400的示意图。视野400具有中心区域，其被划分为多个分段402。这些分段402可以一起形成任何规则的形状，例如，三角形、圆形、椭圆形或者诸如正方形、矩形或者平行四边形之类的四边形。这些分段402中的每个分段可以是相同的形状和尺寸，或者替代地，这些分段402中的一个或多个可以具有不同的形状和/或尺寸。
在图4中描绘的实施例中，这些分段一起形成平行四边形。中心区域被划分为以倾斜的三乘以三网格布置的九个分段。这些分段402已经按照电话键盘的方式被编号为1至9，并且在本文中可以分别通过数字402-1至402-9单独地提及，或者更一般地，通过数字402提及。这些分段402中的每一个本身是平行四边形，并且具有相等的大小。然而，将明白的是，在一些其它实施例中，中心分段402-5可以较大和/或具有与周围分段不同的形状。印刷在数字套筒19上的数字可以以倾斜的方式印刷(见图5)，并且因此，如果光学传感器25的视野也被划分为倾斜的分段，那么装置2能够更好地确定其相对于注射装置1的位置，如这些图中所示。然而，本领域技术人员将明白的是，这不是必要的，并且正方形或者矩形分段可以用于倾斜和非倾斜数字二者。
将光学传感器25的视野划分为分段可以由从光学传感器接收图像的处理器24虚拟地完成，或者可以是光学传感器25的硬件的特征，例如，分段可以涉及光学传感器25的实际的各组光传感器。
如现在将更详细描述的，将光学传感器25的视野的中心部分划分为分段402允许：当由用户将装置2附接到注射装置1时使用光学传感器，以辅助用户正确地放置装置2。
图5示出当装置2已经被正确地放置并且附接到注射装置1时，光学传感器25的视野500。注射装置1处于没有单位被拨选的其初始位置上，并且因此字符“0”被显示在剂量窗口13中心。当装置2被正确地放置时，“0”出现在多个分段中的中心分段402-5中。图7a和8示出在装置2附接到注射装置1期间光学传感器25的视野的另外的例子。在这些图中，该装置没有被正确地放置到注射装置1上，并且“0”没有出现在多个分段中的中心分段402-5中。处理器24被构造为确定在图5中示出的情况与图7a和8中示出的那些情况之间的差异，以确定装置2在哪个方向错位，以及提供关于装置2应当被用户移动以便使其正确地放置的方式的指示。如现在将描述的，这可以以若干种方式来实现。
在一些实施例中，处理器24可以使用从传感器25输出的原始图像数据(即，灰度级图像)，来评估装置2和注射装置1的相对位置。从传感器25输出的灰度级图像可以仅包含用于每个图像像素的亮度信息。处理器24被编程为将从传感器25接收的图像划分为分段以及测量这些分段中的一个或多个分段的亮度。在一些实施例中，确定每个分段的亮度。可以在由处理器24执行的软件中设定若干不同的亮度阈值，并且处理器24将所测量到的亮度值与这些阈值进行比较。第一亮度阈值可以与中心分段402-5相关联。第一阈值被设定为使得：当“0”位于中心分段402-5内时，所测量到的该分段的亮度值低于阈值。通常，剂量套筒19是白色的(或者浅色的)，而数字是以黑色墨水印刷的，以使得数字的存在降低在数字附近的亮度。阈值可以被选择为使得：如果“0”的仅一部分位于中心分段402-5中，那么超过用于该分段的第一亮度阈值。在一些另外的实施例中，由处理器24执行的软件还可以存储用于中心分段402-5的较低亮度阈值。显然，当“0”被正确地定位时，在中心分段中存在某个亮区域，因此，如果中心分段402-5的亮度是如此低，以致于可以推断出中心分段被完全遮挡，那么进行错位的确定。
在一些实施例中，处理器被构造为单独地基于这种比较，来确定装置2是否被正确地放置在注射装置1上。单个分段的亮度值与单个阈值的比较可以由即使非常有限的微处理器非常快速地完成，并且因此，可以将关于装置2是否错位的指示实时地返回给用户。
在一些其它实施例中，处理器24还测量其它分段的亮度，以便进行任何确定。例如，处理器24可以测量所有周围分段的亮度。在这些实施例中，第二阈值可以被设定为使得：当“0”位于中心分段402-5内时，所测量到的周围分段的亮度值超过第二阈值。这种情况可以以至少两种方式来确定。在一种方法中，可以将用于每个分段的亮度值单独地与第二阈值进行比较，以确定它们中的哪些超过阈值。如在图5中可见，当装置2没有被正确地定位时，大多数周围分段仅包含(浅色的)数字套筒19的图像，并且由此具有高亮度值。一些其它特征(例如，数字1和2以及刻度线)可以在周围分段中的一些分段中是可见的。这些可以以多种方式来考虑。当装置2被正确地放置时，数字“2”仅部分地可见。数字“1”是全部可见，但是小于其它数字(就黑色墨水区域而言)。两个数字也可能在多于一个的单个分段上延伸。因此，第二亮度值可以被设定在某一水平处，以使得这些其它特征在周围分段中的一些分段中的存在不会导致用于那些分段的亮度值降到低于第二阈值。作为针对错误检测的另外的保护措施，处理器24可以仅要求：超过用于中心分段402-5的第一亮度阈值，并且大多数周围分段(例如，八个周围分段中的五个或者六个)具有超过第二阈值的亮度。作为该第一种方法的修改，另外的亮度阈值可以被设定用于预期其中将存在其它特征的特定分段。例如，被设定用于左下分段402-7以及下面中心分段402-8的阈值可以低于被设定用于其它周围分段的阈值，以将数字1和2在那些区域中的预期出现考虑在内。因此，处理器24单独地对照阈值(或者若干不同的阈值)来检查所测量到的每个分段的亮度值，以便确定装置2和注射装置1是否正确地对准。
在第二种方法中，将每个周围分段或者这些周围分段中的某个选择的子集的亮度值进行组合并且将其与第二阈值进行比较。在第二种方法中，第二阈值将是与第一种方法中不同的值(高得多)。与将每个分段单独地与阈值进行比较相比，将各个分段值进行组合，或者仅将在中心分段402-5周围的区域作为单个分段对待，以及将结果与单个阈值进行比较在计算上是较不密集的。在许多情况中，关于在中心分段周围的一般区域具有超过第二阈值的亮度的确定，结合关于中心分段402-5具有低于第一阈值的亮度的确定，将是关于装置2被正确地对准的充分稳健的指示。在对这种方法的修改中，可以不将周围分段中的一些分段包括在组合的亮度中。例如，可以不将预期包含一些暗色特征的左下分段402-7以及下面中心分段402-8包括在组合中。在这种情况中，第二亮度阈值可以被设定在更为稳健的水平处，即，要求剩余的六个分段“更亮”。
在一些其它实施例中，处理器24将所接收的从传感器25输出的原始图像(灰度级)数据转换为黑白像素的二进制图像。然后，处理器24使用视野400、500的二进制化的图像，来评估装置2和注射装置1的相对位置。从传感器25输出的灰度级图像包含用于每个图像像素的亮度信息。将该亮度与阈值进行比较，以确定像素应当是黑色的还是白色的。处理器24被编程为将视野的二进制化的图像划分为分段以及确定这些分段中的一个或多个分段的像素内容。每个分段可以包括几百或者更多单个像素。对于上述实施例类似的，由处理器执行的软件可以存储依据黑色或者白色像素数量来表达的若干阈值。第一阈值涉及中心分段402-5。处理器24测量中心分段的二进制化的图像中的黑色和白色像素的数量，并且将其与第一像素阈值进行比较。第一阈值被设定为使得：当“0”位于中心分段402-5中时，所测量到的黑色像素的数量超过第一阈值。该阈值可以被选择为使得：如果“0”的仅一部分位于中心分段402-5中，那么不超过用于该分段的第一像素阈值。在一些实施例中，处理器被构造为单独地基于这种比较，来确定装置2是否被正确地放置在注射装置1上。单个分段的像素内容与单个阈值的比较可以由即使非常有限的微处理器非常快速地完成，并且因此，可以将关于装置2是否错位的指示实时返回给用户。
在一些其它实施例中，处理器24还测量其它分段的像素内容，以便进行任何确定。例如，处理器24可以测量所有周围分段的像素内容。在这些实施例中，第二阈值被设定为使得：当“0”位于中心分段402-5中时，周围分段的黑色像素的数量低于第二阈值。这种情况可以以至少两种方式来确定。在一种方法中，可以将每个分段中的黑色像素的数量单独地与第二阈值进行比较，以确定它们中哪些低于阈值。如图5中可见，当装置2被正确地定位时，大多数周围分段仅包含(浅色的)数字套筒19的图像，并且由此具有低的黑色像素数量。一些其它特征(例如，数字1和2以及刻度线)可能在周围分段中的一些分段中是可见的。这些可以以多种方式来考虑。当装置2被正确地放置时，数字“2”仅部分地可见。数字“1”全部可见，但是小于其它数字(就黑色墨水区域而言)。两个数字也可能在多于一个的单个分段上延伸。因此，第二像素阈值可以被设定在某一水平处，使得这些其它特征在周围分段中的一些分段中的存在并不会导致那些分段中的黑色像素的数量超过第二阈值。作为针对错误检测的另外的保护措施，处理器24可以仅要求：超过用于中心分段402-5的第一亮度阈值，并且大多数周围分段(例如，八个周围分段中的五个或者六个)具有低于第二阈值的黑色像素数量。作为对该第一种方法的修改，另外的像素阈值可以被设定用于预期将存在其它特征的特定分段。例如，被设定用于左下402-7和下面中心分段402-8的阈值可以高于被设定用于其它周围分段的阈值，以考虑数字1和2在那些区域中的预期出现。因此，处理器24单独地对照阈值(或者若干不同的阈值)检查所测量到的黑色像素的数量，以便确定装置2和注射装置1是否正确地对准。
在第二种方法中，将每个周围分段或者周围分段中的所选择的子集中的黑色像素的数量进行组合，并且将其与第二阈值进行比较。在第二种方法中，第二阈值将是与第一种方法中不同的值(大得多)。与将每个分段单独地与阈值进行比较相比，将各个分段值进行组合，或者仅将在中心分段402-5周围的区域作为单个分段对待，以及将结果与单个阈值进行比较在计算上是较不密集的。在许多情况中，关于在中心分段周围的一般区域具有低于第二阈值的黑色像素数量的确定，结合关于中心分段402-5具有超过第一阈值的黑色像素数量的确定，将是关于装置2被正确地对准的充分稳健的指示。在对这种方法的修改中，周围分段中的一些分段可以不包括在组合的黑色像素值中。例如，可以不将预期包含一些深色特征的左下分段402-7以及下面中心分段402-8包括在组合中。在这种情况中，第二像素阈值可以被设定在更为稳健的水平处，即要求剩余的六个分段“更白”。
在一些另外的实施例中，对视野的二进制化图像的生成允许执行光学字符识别(OCR)过程。例如，在对图像进行二进制化并且将其划分为分段之后，处理器24可以对中心分段402-5执行OCR过程，并且确定如针对正确对准而言所要求的，其是否包含“0”。如果在视野中存在任何其它预期的特征，那么可以执行OCR过程，以确保这些位于预期的位置处。使用OCR减少了关于在装置2没有被正确地放置时所捕获的图像意外地通过所有阈值测试的可能性。
技术人员还将明白的是，以上描述的技术中的任何技术可以组合地使用，以在结果方面实现期望的置信水平。例如，如果需要非常高的置信水平，那么处理器24可以生成二进制化图像，并且对中心分段402-5执行OCR，以确定“0”位于其中。处理器然后可以使用原始灰度级图像来确定周围分段中的一些或者全部的亮度高于阈值。
如将从以上描述明白的，由于用户将装置2附接到注射装置1，所以装置2完全地遮挡注射装置的剂量窗口13。这可能使得难以正确地对准两个装置，尤其是对于具有差灵巧性或者视力的用户而言。虽然注射装置1可以可选地设置有引导肋70、凹口52或者某个其它定位特征，但是装置2的可分离性质意味着，当其实际上错位时，用户错误地确信该装置正确地附接可能仍然是相当容易的。
如果处理器24确定装置2没有正确地位于注射装置2上，那么其执行另外的算法，以确定两个装置错位的方式或者方向。处理器24然后控制装置的显示器单元21显示关于装置2应当被移动以便使该装置正确地放置在注射装置1上的方式的指示。
图6a和6b示出不正确地安装到注射装置1的装置2的两个例子、以及所得到的显示给用户以辅助他们调整装置2的放置的指示。在图6a中，装置2相对于注射装置1具有正确的纵向位置，但是不正确的旋转位置。因此，装置2的显示器单元21显示指示600，在这种情况下，显示向用户表明他们应当使装置2相对于注射装置1旋转的箭头。在图6b中，装置2相对于注射装置1具有正确的旋转位置，但是不正确的纵向位置。因此，装置2的显示器单元21显示向用户表明他们应当使装置2相对于注射装置1纵向地滑动或者以其它方式移动的箭头602。
图7a、7b和8示出装置2与两种类型的注射装置1的操作的另外的例子。不同类型的注射装置可以例如包含不同类型的药。注射装置1的主体可以具有不同的总体颜色，作为其中包含的药剂的类型的指示符。为了这些实施例的目的，将假设处理器24使用从灰度级传感器图像中获得的亮度值，然而，将明白的是，像素内容方法或者这两种方法的组合同样适用。
在图7a中，注射装置1的壳体10具有深色。装置2相对于注射装置1错位，以使得当从注射装置1的按钮端观察时，在纵向上朝向注射装置的按钮端太多并且顺时针旋转太多。这样的结果是传感器的视野的右上分段记录(笔主体10的并且可选地记录旋钮12的)深色区域。因此，处理器24确定针对分段1-3、6和9的亮度水平，其低于第二阈值。处理器可以或者可以不确定中心分段402-5的亮度低于第一阈值。在任何情况下，处理器随后确定装置2沿着纵向方向朝向注射装置的按钮并且相对于剂量窗口13顺时针(如从按钮端部观察到的)错位。
在一些实施例中，为了改善错位检测的置信水平，处理器24可以被构造为在其确定中使用两个或者更多个连续的图像。随着用户将装置附接到一起，用于分段中的每个分段的亮度值将改变，并且处理器24可以将连续的图像进行比较，以更准确地确定装置的过去的相对位置以及它们当前错位的方式。替代地或者另外，如果对错位的检测的置信水平太低，那么显示器单元21可以显示通用信息或者指令(例如，“装置错位”或者“使装置移动”)，以向用户指示装置没有被正确地对准。一旦用户已经移动装置2，就可以进行确定错位方向的进一步尝试。
在已经确定错位方向之后，处理器24控制显示器单元21显示关于装置2应当被移动以便使该装置正确地放置在注射装置1上的方式的指示，如图7b中所示。这种指示包括指向显示器单元21的底部左侧的箭头。该箭头可以指向处理器24已经确定装置2应当被移动的方向，或者可以占据多个离散的方位中的一个方位，在这种情况下，选择到实际距离最近的方位。处理器24持续地重新执行以上描述的错位检测，以使得箭头随着用户移动装置2而实时改变方位，由此辅助用户正确地放置装置。
在图8中，注射装置1的壳体10具有浅色。然而，剂量窗口13具有深色的较宽区域。装置2相对于注射装置1再次错位，从而使得当从注射装置1的按钮端观察时，其在纵向上朝向注射装置的按钮端太多，并且顺时针旋转太多。这样的结果是传感器的视野的右上分段记录一些深色区域(与剂量窗口的深色较宽区域相对应)以及一些浅色区域(与壳体相对应)。在浅色壳体的情况下，可能需要用于周围分段的亮度阈值水平是不同的。光度计26可以允许处理器确定注射装置1的壳体10的光学性质，并且适当地选择阈值。
这种算法还可以更多取决于确定“0”位于中心分段402-5中。例如，当注射装置1的壳体10具有浅色时，处理器可以使用用于中心分段402-5的上部和下部亮度阈值二者，或者替代地对中心分段执行OCR或者一种形式的模式识别。
在图8中示出的情况下，处理器24确定用于分段1-3、6和9的亮度水平，其低于第二阈值。处理器还可以确定中心分段402-5的亮度高于第一阈值。在任何情况下，处理器随后确定装置2沿着纵向方向朝向注射装置的按钮并且相对于剂量窗口13顺时针(如从按钮端观察到的)错位。处理器24然后控制显示器单元21显示如图7b中所示的相同的指示。
箭头类型指示符可以是静态指示符(虽然箭头的方位可以改变)，或者其可以更为活动。例如，箭头的大小可以改变，随着错位量减少而变得更小。替代地或者另外，箭头的颜色可以改变。在箭头随着错位量减少而从红色到琥珀色到绿色改变的情况下，可以使用“交通灯”系统。箭头可以是动画的，例如，在需要移动的方向上来回移动。箭头还可以伴随一些听觉指示或者反馈，例如，所需要的移动的文字描述或者可以随着错位量减少而按照频率或者音高增大的哔哔声。
将明白的是，在图6a、6b以及7b中示出的箭头仅是可以使用的指示符的一个例子。例如，显示器可以替代地包含十字瞄准线和目标位置或者必须进行重叠或者相交的某个其它对象对。
当用户已经成功地对准两个装置时，可以提供对这种效果的反馈。例如，箭头可以消失，以由某个确认消息或者图形(例如，“勾号”)代替。这还可以伴随有听觉确认。如果当装置没有被正确地对准时用户尝试操作装置2或者注射装置1，可以将警告消息或者图形显示在显示器单元21上。这可以伴随有听觉警告。
装置2的一些用户遇到的另一操作问题是，由于剂量套筒19在拨选期间从壳体10延伸，所以印刷在套筒上的一些数字变得在壳体的边缘之外可见。在图9a中示出该情况。在该图中，用户已经将36单位拨选注射装置1中，以使得数字36出现在剂量窗口13中心。然而，在数字套筒19的该部分上印刷的数字(其已经从壳体10延伸出来)也是可见的。在用户试验中，已经观察到一些用户读取印刷在数字套筒19的该部分上印刷的数字，而不是显示在剂量窗口13中的数字。例如，用户可能读取所拨选的剂量为“16”，而不是“36”，这可能导致输送过度的剂量。类似这样的情况特别是在装置2没有被正确地放置在药物输送装置1上时发生。例如，装置2可能在纵向方向上相对于装置1没有正确地对准。
当使用本文描述的传感器装置2时，能够解决这个问题。在大多数设计中，装置2被构造为在壳体10的边缘处或者附近附接，但是与剂量旋钮12不重叠，以便允许用户持续地容易设定以及输送剂量，而不会被装置2的存在遮挡。因此，在大多数设计中，可能仍然发生上述关于数字在数字19的延伸部分上可见的问题。
因此，装置2的上面部分或者面可以被修改为合并有纵向延伸部(或者尾翼)，其使得数字套筒19的延伸部分被遮挡。
图9b和9c示出这可以如何被实现的两个例子。在图9b中，延伸部被设置为装置2的主壳体20的部分。在壳体已经成型之后，该延伸部可以固定到壳体20，或者替代地，其可以是与壳体20一体成型的。仅有顶面(即，装置2的具有显示器的面)具有纵向延伸部。这意味着装置2不遮挡剂量旋钮12，以使得剂量可以被正常地拨选并且输送。然而，当用户观察具有附接的装置2的注射装置1时，从视角而言遮挡了数字套筒19的已经从壳体10延伸的至少一部分。
在图9c中，纵向延伸部是装置2的显示器单元21的延伸部。显示器单元可以包括LCD以及透明盖。该盖可以延伸以形成纵向延伸部。在所示出的实施例中的任一个中，延伸部可以具有近似3-4mm的宽度，其中，已经发现该宽度足以至少遮挡延伸的数字套筒19的与注射装置1的壳体10最接近的部分。
LCD盖的延伸部分可以是磨砂的或者以其它方式使得不太透明。与壳体延伸部(如图9b中)相比，设置延伸的LCD盖(如图9c中)可以是要制造的延伸部的较容易的实现，因为LCD盖可以是与装置2的壳体20完全分开的部分，其然后在制造过程结束时附接。另外，与主壳体20的延伸部相比，延伸的LCD盖距注射装置1更远，并且因此减小了延伸部将阻碍注射装置1的操作的可能性。

Claims (15)

1.一种被构造为辅助用户将装置正确地放置在药物输送装置上的所述装置，所述装置包括：
附接构件，其用于使所述装置附接到所述药物输送装置；
成像装置，其用于捕获药物输送装置的一部分的至少一个图像；
处理器，其用于处理所捕获的至少一个图像，以确定所述装置相对于所述药物输送装置的位置，以及确定所述装置应当被移动以便使所述装置正确地放置在所述药物输送装置上的方式；以及
显示器，其用于显示关于所述装置应当被移动以便使所述装置正确地放置在所述药物输送装置上的方式的指示。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器被构造为：将所述至少一个图像划分为多个分段，以及测量所述多个分段中的至少一个分段的亮度。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个分段包括中心分段以及多个周围分段，并且其中，所述处理器被构造为：当确定所述中心分段具有低于第一阈值的亮度并且所述周围分段具有超过第二阈值的亮度时，确定所述装置相对于所述药物输送装置被正确地定位。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述处理器被构造为：当确定所述中心分段具有低于所述第一阈值的亮度并且所述多个周围分段中的每个分段具有超过所述第二阈值的亮度时，确定所述装置相对于所述药物输送装置被正确地定位。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述处理器被构造为：当确定所述中心分段具有低于所述第一阈值的亮度并且所述多个周围分段具有超过所述第二阈值的组合亮度时，确定所述装置相对于所述药物输送装置被正确地定位。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中，所述处理器被构造为：当确定所述多个周围分段中的至少一个分段具有低于第三阈值的亮度时，确定所述装置相对于所述药物输送装置没有被正确地定位。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述处理器被构造为：当确定所述装置相对于所述药物输送装置没有被正确地定位时，通过识别所述多个周围分段中的哪个分段具有低于所述第三阈值的亮度，来确定所述装置应当被移动的方式。
8.根据所述权利要求2至7中任一项所述的装置，其中，所述处理器被构造为通过以下操作来测量亮度：
将每个捕获的图像转换为二进制图像；
将每个二进制图像划分为多个分段；以及
确定每个二进制图像的所述多个分段中的黑色像素的数量以及白色像素的数量。
9.根据所述权利要求2至8中任一项所述的装置，其中，所述多个分段以四边形的方式布置。
10.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，对所述装置应当被移动的方式的指示包括：指示所述装置应当被移动的方向的箭头。
11.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述成像装置被构造捕获所述药物输送装置的可移动数字套筒的至少一个图像。
12.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述装置被构造为：当所述装置附接到所述药物输送装置时，捕获所述至少一个图像。
13.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述装置还包括：纵向延伸部，其被布置为：当所述装置相对于所述药物输送装置被正确地定位时，遮挡所述药物输送装置中的在所述药物输送装置的壳体之外的部分。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述药物输送装置中的在所述壳体之外的所述部分是所述药物输送装置的数字套筒的可从所述壳体延伸的部分。
15.一种用于辅助用户将装置正确地放置在药物输送装置上的方法，所述方法包括：
设置用于使所述装置附接到所述药物输送装置的构件；
捕获输送装置的一部分的至少一个图像；
处理所捕获的至少一个图像，以确定所述装置相对于所述药物输送装置的位置，以及确定所述装置应当被移动以便使所述装置正确地放置在所述药物输送装置上的方式；以及
显示关于所述装置应当被移动以便使所述装置正确地放置在所述药物输送装置上的方式的指示。
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