CN108136132B - 用于药品输送设备的零位置感测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定药品输送设备的零位置的感测系统。该感测系统包括至少一个致动器部件、偏压部件、止挡面和传感器。止挡面在设备壳体内构造和布置成用于在设备的螺旋元件从计量供给位置旋拧至零位置时被所述至少一个致动器部件的推压面靠接。这种靠接迫使所述至少一个致动器部件克服由偏压部件提供的阻力相对于螺旋元件从第一位置移动至第二位置。电子模块内的传感器适配成识别处于第二位置的所述至少一个致动器部件。

Description

用于药品输送设备的零位置感测系统

技术领域

本发明涉及输送设备，并且具体而言涉及一种用于确定药品输送设备的驱动机构的零位置的感测系统。

背景技术

使用各种已知类型的设备来向患者输送流体药品。这些类型的设备包括但不限于注射笔。一些注射笔包括用于监测笔的各方面的电子装置，以便为用户提供可能有用的信息，例如最近的注射以及其它过去的注射的注射量和注射时间。

当使用注射笔的电子装置来跟踪注射剂量时，它通常检测这次注射何时完成。该检测可能与计量设定拨盘等返回其通常被称为“零位置”的初始位置的事件重合。一种感测“零位置”的方式包括将注射笔设计为具有仅在设备于位置1与位置0之间过渡期间才接触的两个部件，并且检测这种接触并将它转换为用于设备电子装置的电信号。然而，会存在如下情况：大多数可用的接触点相对远离电子装置，例如在电子装置定位在位于拨盘的近端处的致动按钮内或其附近并且接触点涉及拨盘的远端的情况下，并且电引线从电子装置延伸到接触点。

因此，希望提供一种用于感测零位置的系统，其能够克服现有技术的这些和其它缺陷中的一个或多个。

发明内容

在其一种形式中，本发明提供了一种用于确定药品输送设备的零位置的感测系统。该药品输送设备包括壳体、螺旋元件(screw element)和电子模块。螺旋元件在剂量输送期间可在壳体内从计量供给位置(dosing position)旋拧至零位置。感测系统包括：安装成能够相对于螺旋元件从第一位置移动至第二位置的至少一个致动器部件，所述至少一个致动器部件包括推压面；布置成抵抗所述至少一个致动器部件从第一位置向第二位置的移动的偏压部件；止挡面，该止挡面在壳体内构造和布置成用于随着螺旋元件从计量供给位置旋拧至零位置而被所述推压面靠接，这种靠接迫使所述至少一个致动器部件克服由偏压部件提供的阻力而从第一位置移动至第二位置；以及在电子模块内的传感器，该传感器适配成识别处于第二位置的所述至少一个致动器部件。

在其另一形式中，本发明提供了一种感测具有螺旋元件、壳体和电子模块的药品输送设备的零位置的方法，该方法包括以下步骤：在剂量输送期间将壳体内的螺旋元件从计量供给位置旋拧至零位置；在将螺旋元件从计量供给位置旋拧至零位置期间，使至少一个致动器部件与药品输送设备的壳体内的止挡面靠接，以使所述至少一个致动器部件克服由偏压部件提供的阻力围绕旋拧的螺旋元件从第一角位置移动至第二角位置；以及，利用电子模块的传感器感测所述至少一个致动器部件何时到达所述第二角位置。

本发明的一个优点在于可以提供一种用于感测药品输送设备的零位置的系统，其不需要在该系统安装于其中的设备内延伸很大距离的电连接器。

本发明的另一优点在于可以提供一种用于感测药品输送设备的零位置的系统，其将由于在接触点处的接触产生的运动传递至与该接触点间隔开的电子装置。

附图说明

通过参考以下结合附图对本发明的实施例的描述，本发明的上述和其它优点及目的以及实现它们的方式将变得更加明显，并且本发明本身将被更好地理解，在附图中：

图1是配备有零位置感测系统的药品输送设备的正视图，该设备被示出布置在零位置；

图2是被设定为输送一个剂量之后的图1的设备的局部正视图；

图3是图1的设备的局部正视图，其中在纵向截面中示出选择部件；

图4A和4B是图1的感测系统的一个致动器部件的不同透视图；

图5A和5B是图1的感测系统的另一致动器部件的不同透视图；

图6是图1的感测系统的偏压部件的透视图；

图7是移除了多个部分的图1的设备的局部透视图，示出了安装在螺旋元件上的图6的偏压部件；

图8是移除了多个部分的图1的设备的局部透视图，进一步示出了设备已被操作以设定一个剂量之后的感测系统；以及

图9-11是移除了多个部分的图1的设备的局部透视图，进一步示出了处于设备被操作以输送事先设定的剂量的各个阶段的感测系统。

在全部多个附图中相应的附图标记表示相应的部件。尽管附图代表本发明的一个实施例，但附图不一定按比例绘制，并且可以在一些附图中放大或省略某些特征以便更好地图示和解释本发明。

具体实施方式

在图1中，示出了药品输送设备，其中有利地采用了用于确定设备的零位置的感测系统。该设备为总体用100指示的笔形药品注射设备，其由用户手动操纵以选择性地设定一个剂量然后注射该设定的剂量。此类型的注射设备是众所周知的，并且对设备100的描述仅仅是例示性的，因为该感测系统一般而言能够适合用于各种结构的笔形药品注射设备以及不同形状的注射设备和其它药品输送设备中。

药品注射设备100包括支承设备的内部构件的壳体。壳体被显示为具有将设备的机械驱动机构保持在其中的后部或近侧壳体部分102。前部或远侧壳体部分104保持填充有药品的料筒106。通过操作设备100，用户能够使料筒106中的药品以一个或多个计量被输送通过安装在壳体部分104的前端上的针组件108。

药品注射设备100在图1中被显示为处于其“零位置”。该零位置是指设备100的构成部件的这样一种机械布置，即，作为新的设备其被首次提供给用户的设备布置，或者例如恰好在设备的前一次注射使用已适当完成之后设备的布置。剂量显示器110中可见的拨盘数字“0”一般指示设备布置在零位置。

与许多已知的注射设备一样，当如图1所示布置时，可通过用户握住并相对于壳体部分102转动计量设定套环或握柄114而将设备100设定为输送一个剂量。由于设备100的构型，该转动引起套环114从壳体部分102向外旋拧，并且用户可以在设定了期望的输送剂量时停止套环转动。这种期望的设定剂量可以通过观察剂量显示器110中可见的数字来确定。在图2中，设备110被示出在已由用户设定为输送20个单位的药品之后，如通过剂量显示器110内存在“20”所识别的。可替代地或附加地，设定的剂量可被显示在设备100的未示出的电子显示器上。

为了输送该设定剂量，在保持设备壳体的同时，用户在由套环114承载的按钮118的顶面116上施加插入力。顶面116是例如由于插设的止推轴承而能够相对于按钮118的其余部分旋转的按钮罩帽的一部分。该插入力首先使按钮118进一步向套环114中轴向移动至向下移位位置，此后持续的插入力使套环114向壳体部分102中旋拧回到其在图1中示出的轴向位置。随着套环114这样旋拧返回，按钮118在套环内保持在其向下移位位置并相对于壳体部分102与套环114一起拧入，同时设备100的驱动机构使其输出部件从壳体部分102伸出，以使套筒柱塞122在套筒106内向前推进以经针组件108排出药品。

设备100的按钮118包括在图3中以350简要示出的电子模块，该电子模块能够提供本领域中公知的各种功能中的一个或多个。电子模块350可以例如使用磁或光学或声音感测或类似感测来与设备构件接口，以确定正被注射的剂量。电子模块350可以控制显示器，例如指示设备状态的在用119表示的按钮侧可见的灯光显示器，或者例如位于设备的端部上并且透过表面116可见的未示出的电子显示器，其显示诸如为时间或剂量的注射数据。电子模块350可以控制与使用和/或显示设备注射数据的智能系统如手机或计算机或云数据库的无线通信。

在注射完成之后，当用户从顶面116移除插入力时，由于在插入期间被压缩的弹簧123提供的力，按钮118在套环114内向上返回至图1所示的位置，并且设备100再次如图1所示布置。

本文描述的零位置感测系统能够适合用于具有在药品输送期间经历相对于它们的壳体的旋拧运动的不同构件的不同构造的设备。设备100的内部驱动机构将按钮118/套环114的运动转化为与料筒柱塞接合的输出部件的推进的特定方式不构成本发明的一部分并且因此在本文中仅大致描述，其能够由各种已知的驱动机构中的一个提供。

现在参考图3-8，总体用125表示的感测系统和设备100的其它选择部分被额外详细地示出。感测系统125包括第一致动器部件130和第二致动器部件135。两个配合的致动器部件的使用提供了考虑注射期间电子模块350与设备100的螺旋元件之间的轴向移动而非旋转移动的一种方式。替代的感测系统可以适配成使用单个致动器部件，或者在需要更复杂的连接链的情况下使用附加的交互致动器部件。

致动器部件130是具有限定中央开口142的环形本体140的由模制塑料形成的刚性套管。本体140不是必须为环形或圆形，但这种形状提供了所需的刚性并且允许与致动器部件135实现平衡的交互。本体140的内表面146上的一对沿直径间隔开的棘爪144允许与配合在开口142内的按钮壳体152的悬垂凸缘150的卡扣配合。凸缘150设置有未示出的开口或沟槽，棘爪144能够在其中滑动以允许致动器部件130相对于凸缘150和壳体152旋转但不轴向移动。内表面146上的三个肋部145提供布置在同一圆周上的接触点，其用于接触按钮壳体152的悬垂凸缘150以便允许制造时更容易实现尺寸控制和调整。

致动器部件130包括在本体140的上边沿156上方突出的轴向直立的矩形凸缘158。凸缘158在按钮壳体152内突出穿过其中的开口。本体140的底部边缘上的缺口159在系统被压缩时提供用于弹簧245的端部的空间。

致动器本体140还包括用于与致动器部件135的互补特征结构配合的键特征结构。所述特征结构被显示为由从本体140的底部边缘162向上延伸的两个轴向延伸的槽160形成的键槽。槽160沿直径布置在本体140上。

致动器部件135是具有限定端部开口的内部容积172的环形本体170的由模制塑料形成的刚性套管。与本体140一样，本体170不必需为环形或圆形。沿着其轴向高度，本体170的径向外周包括较大直径基部区域174、较小直径上部区域176和在二者之间过渡的锥形区域178。本体的上部区域176的尺寸确定为配合在致动器部件130的中央开口142内。

致动器部件135包括在本体基部区域174的下边缘173下方突出的轴向悬垂的矩形凸缘180。凸缘180延伸穿过环形搭接区段214中的开口190(参见图8)。凸缘180的轴向取向的边缘182用作致动器部件135的接触面或推压面。

在本体上部区域176和锥形区域178的径向外周上以及在形成于上部区域176上的支承延伸部196上，配置有形式为径向突出且轴向定向的肋194的一对键特征结构。肋194成形和布置为配合在槽160内，使得致动器部件130和135当被组装在设备100中时可相对于彼此轴向移动但转动方面固定在一起。

致动器部件135安装在设备100的在注射期间以在壳体部分102中的旋拧运动而移动的一个部分上，该部分因此被称为螺旋元件。总体上用210表示的螺旋元件在图3中被显示为在设备组装期间被刚性地互相连接在一起的外部装置和内部拨动螺旋装置。螺旋元件210在设备100内沿轴向方向延伸。外部装置提供套环114、圆筒形的管部212、环形搭接区段214和总体上用216表示的直立毂部，这些全都一体地一起形成。为有利于制造，套环114以及其它外部装置部件可以分开形成并且随后附接到管部212上。以螺旋图案设置在管部212的径向外周上的剂量指示数字以常规方式在剂量显示器110内可见。

螺旋元件210的内部拨动螺旋装置包括具有外螺纹224的管220，该管220在其近端处包括延伸部226，延伸部226紧密配合穿过搭接区段214中的互补开口，并且与从搭接区段214向上突出的毂部216的成角度的凸缘225卡扣配合形成锁闭接合。螺纹224与设置在管状支承件235的径向内表面上的互补螺纹230螺纹接合。

管状支承件235例如通过直接紧固在壳体部分102的内壁上而以旋转方面固定和轴向固定两者被保持在壳体部分102的内部中空部内。螺纹224与螺纹230的接合引起螺旋元件210随着它通常在剂量设定期间沿一个方向转动以及在注射期间沿相反方向转动而相对于壳体部分102以螺旋运动进行移动。

毂部216包括缩径部分240，扭力弹簧245的盘圈250配合在该缩径部分240周围。弹簧245的轴向延伸的指形件252从盘圈250中的底部盘圈悬垂并配合在由肋260和262限定的毂部216的凹部中。径向突出的指形件254从盘圈250中的上部盘圈延伸并且配合在穿过致动器部件135的上部区域176形成的槽270中。扭力弹簧245在指形件252和254分别被捕获在毂部凹部和槽270内时用作感测系统的偏压部件，该偏压部件抵抗致动器部件135围绕毂部216从第一角位置向第二角位置的旋转运动。在替代实施例中，这种偏压能够利用不同的偏压部件例如构造成对致动器部件旋转提供阻力的压缩弹簧来实现。

致动器部件本体170的内表面274被设计为容纳毂部216的外周，包括其凸缘225和肋260、262。从表面274向内突出的三个肋278用于提供承载面，致动器部件135在它围绕毂部216可旋转地枢转时在该承载面处被毂部216可支承地接触。从本体上部区域176向内突出的环形凸缘280由壁架242支承，该壁架242由毂部216的上部面244中的圆周缺口形成。当凸缘280在壁架242上滑动时，致动器部件135能够在毂部216上在不同角位置之间旋转地枢转。

致动器部件135在使用中被有效地轴向固定到螺旋元件210上，以便由于凸缘280被捕获在壁架242与止推垫圈300之间而与螺旋元件210一起轴向移动。垫圈300由压缩弹簧302压靠在上部面244上，该压缩弹簧302在其相对端抵靠磁体支承件306起作用，该磁体支承件306保持磁体308，磁体308由电子模块350用来测量设备部件在注射操作期间的相对运动以确定注射量。

电子模块350被保护性地收纳在按钮118的壳体152内。由于按钮118和套环114经由花键109和沟槽111被键接在一起，电子模块350及其壳体152与螺旋元件210在旋转方面被固定以允许其间的轴向移动但不允许旋转移动。电子模块350包括用355表示的传感器(参见图8)，该传感器与致动器部件130配合以感测其旋转位置。一种合适的传感器355是电气开关，其在致动器部件的凸缘158随着致动器部件130相对于传感器355旋转地枢转时改变状态，例如从闭合至断开或从断开至闭合，如下文进一步描述的。在替代实施例中，通过致动器部件中的任何适当的调整，能够使用不同类型的传感器作为传感器355，例如磁性或光学传感器。

除传感器355之外，电子模块350还可以包括功率获得特征结构(power obtainingfeature)，例如可充电电池或能量收获系统。电子模块350在图3中还被显示为包括凸轮作用开关358，其由开关按压件360操作，该开关按压件360在注射期间按钮118被按压到套环114中时通过与套环114的内部接合而被径向向内驱动，其中在注射开始期间凸轮作用开关358的操作向电子模块350指示按钮正在被按下。

当感测系统125在制造组装期间被安装在设备100内时，致动器部件135被安装到螺旋元件210上以将扭力弹簧245置于预加载状态。这种预加载对致动器部件135施加扭矩，使得凸缘180的边缘182被按压或保持抵靠在环形搭接区段214中的弓形槽190的角向端部上，特别是抵靠在由限定该弓形槽190的表面191形成的角向端部上。边缘182的悬垂在环形搭接区段214下方的部分适配成与一个止挡面接合，该止挡面适配成推动致动器部件130围绕螺旋元件210旋转。设备100中的该止挡面在图8中被显示为设置在管状支承件235上的竖直取向的表面237。止挡面237在壳体102内布置成：当螺旋元件210已从计量供给位置将近旋拧到零位置时，该止挡面237最初被按压面182靠接。在替代实施例中，止挡面能以其它方式设置在壳体内，例如直接形成在壳体部分102的内侧表面上。

在这种最初的靠接之后，随着螺旋元件210继续拧紧直至其到达零位置，该靠接迫使致动器部件130围绕螺旋元件的毂部216从第一角位置(在该位置电气开关355例如是断开的)相对地移动至第二角位置(在该位置电气开关355例如是闭合的)，其克服了扭力弹簧245对这种移动的偏压或阻力。开关355的切换以信号表明已到达设备的零位置。用以激活开关355所需的致动器部件135以及因此致动器部件130相对于螺旋元件210和电子模块350的旋转取决于传感器355和凸缘158的操作间距。这种间距优选是这样的，即在注射期间，当设备100的机械构件在到达零位置或剂量结束位置之前仍必须移动与分配一个单位大致相当的量时，按压面182首先与止挡面237进入接触。

根据以下对感测系统125在剂量注射期间如何起作用的描述，将进一步理解感测系统125的结构。具体而言，在对设备100设定所需剂量之后，并且当充足的插入力如上所述施加至顶面116时，通过致动器部件130相对于致动器部件135轴向移动以使得槽160在肋194上进一步向下滑动，实现在感测系统125中按钮118向套环114中的移动。图8示出致动器部件130和135在计量供给期间的轴向空间关系，图9示出致动器部件130和135在注射期间按钮移动至套环中之后的轴向空间关系。

随着顶面116上的插入力继续并且螺旋元件210以及被保持在套环114中的按钮118旋拧到壳体102中，感测系统125将识别出尚未到达零位置，此外将与螺旋元件210一起移动，除非并且直至设备充分接近其零位置，以便开始感测系统围绕螺旋元件的旋转移位。特别地，由于扭力弹簧245的预加载维持致动器部件135在螺旋元件210上的角位置以使得凸缘180压靠槽190的端部，并且由于致动器部件135和130的键接关系以及按钮118与螺旋元件210一起移动的事实，致动器部件135和130与螺旋元件210和电子模块350一起移动。在这种移动期间，凸缘158保持不接触开关355，并且因此电子模块350识别出致动器部件130未处于其与设备100的零位置相关联的位置。在此期间感测系统125将如图9所示配置。

随着顶面116上的插入力继续迫使螺旋元件210向内旋拧，螺旋元件的行程导致感测系统125接近止挡面237。图10示出处于此注射点的设备100，此时凸缘边缘182与止挡面237之间仅保留小的角间隙362，对于设备100而言，这种布置结构在剂量显示器110中指示数字“1”时出现。

随着顶面116上的插入力继续迫使螺旋元件210向内旋拧，凸缘边缘182与止挡面237靠接，从而物理地阻止相对于致动器部件135的壳体部分102以及致动器部件130的进一步的螺旋运动。随着螺旋元件210继续以充分的力被旋拧到壳体部分102中以克服由扭力弹簧245提供的阻力，致动器部件135和130进行相对于毂部216和螺旋元件210的其余部分以及按钮106的旋转。在这种相对旋转期间，并且随着设备100最终到达其零位置，传感器355与凸缘158进入操作性接触，由此传感器355被触发并且电子模块350识别出已到达设备100的零位置。图11示出处于设备操作的此时刻的设备100。电子模块350此时能够使用这种识别并可以通过任何适当的方式将其传输给用户。螺旋元件210的实际的插入或旋拧行程能够以任何已知的方式在壳体102内被物理地止挡，例如通过环形搭接区段214在管状支承件235的顶部边缘上触底，这种止挡将在已经由传感器355识别出零位置之后在公差范围内尽可能快地实现。

尽管本发明已被显示和描述为具有优选设计，但在本发明的精神和范围内可以对本发明进行修改。例如，感测系统能够安装在与图示的实施例所示的螺旋元件不同的螺旋元件上。因此，本申请旨在涵盖使用本发明基本原理的本发明的任何变型、应用或调整。此外，本申请旨在涵盖那些脱离本公开内容的在本发明所属领域内的公知或惯例实践的内容。

Claims (13)

1.一种用于确定药品输送设备的零位置的感测系统，所述药品输送设备包括壳体、螺旋元件和电子模块，所述螺旋元件在剂量输送期间能在所述壳体内从计量供给位置旋拧至零位置，所述感测系统包括：

安装成能相对于所述螺旋元件从第一位置移动至第二位置的至少一个致动器部件，所述至少一个致动器部件包括推压面；

布置成阻止所述至少一个致动器部件从所述第一位置向所述第二位置移动的偏压部件；

止挡面，所述止挡面在所述壳体内构造和布置成用于在所述螺旋元件从所述计量供给位置旋拧至所述零位置时被所述推压面周向靠接，这种靠接迫使所述至少一个致动器部件克服由所述偏压部件提供的阻力而从所述第一位置移动至所述第二位置；和

在所述电子模块内的传感器，所述传感器适配成识别处于所述第二位置的所述至少一个致动器部件。

2.根据权利要求1所述的感测系统，其中，所述螺旋元件沿轴向方向延伸，所述至少一个致动器部件包括具有配合的键接元件的第一致动器部件和第二致动器部件，所述键接元件阻止所述第一致动器部件和第二致动器部件之间的相对旋转运动并且容许其间的相对轴向运动。

3.根据权利要求2所述的感测系统，其中，所述第一致动器部件能相对于所述传感器轴向移动，并且所述第二致动器部件相对于所述传感器轴向固定，所述第一致动器部件包括所述推压面。

4.根据权利要求1所述的感测系统，其中，所述偏压部件包括具有第一端部和第二端部的扭力弹簧，所述第一端部与所述螺旋元件接合并且所述第二端部与所述至少一个致动器部件接合。

5.根据权利要求4所述的感测系统，其中，所述扭力弹簧在所述至少一个致动器部件处于所述第一位置时被预加载，所述至少一个致动器部件和所述螺旋元件包括配合的止挡元件，以阻止所述至少一个致动器部件在所述扭力弹簧的预加载偏压作用下移动通过所述第一位置。

6.根据权利要求5所述的感测系统，其中，所述至少一个致动器部件的所述止挡元件包括从所述至少一个致动器部件的本体延伸的凸缘的表面。

7.根据权利要求6所述的感测系统，其中，所述推压面设置在所述凸缘上。

8.根据权利要求1所述的感测系统，其中，所述至少一个致动器部件包括包围所述螺旋元件的一部分的环形本体。

9.根据权利要求8所述的感测系统，其中，所述至少一个致动器部件包括第一致动器部件和第二致动器部件，所述第一致动器部件和第二致动器部件的每一者包括环形本体，并且所述第二致动器部件的所述环形本体的一部分配合在所述第一致动器部件的所述环形本体内。

10.根据权利要求6所述的感测系统，其中，所述螺旋元件的所述止挡元件包括限定开口的表面。

11.根据权利要求10所述的感测系统，其中，所述限定开口的表面限定一弓形槽，当所述至少一个致动器部件从所述第一位置移动至所述第二位置时，所述凸缘在所述弓形槽中行进。

12.根据权利要求1所述的感测系统，其中，所述传感器包括电气开关。

13.根据权利要求12所述的感测系统，其中，所述至少一个致动器部件包括在所述至少一个致动器部件配置在所述第二位置时操作所述电气开关的突起。

Images