CN109152886A - 流体排放装置、用于制造用来排放流体的流体排放装置的方法和用于其运行的方法 - Google Patents

Abstract

这里提出的方案涉及一种用于排放流体（105）的流体排放装置（100）。所述流体排放装置（100）具有至少一个用于从流体存放容器（122）中释放所述流体（105）的释放机构（115）。此外，所述流体排放装置（100）具有弹簧（200），该弹簧在所述释放机构（115）与力传感器（205）之间夹紧，且被构造用于在释放所述流体（105）时对所述力传感器（205）施加复位力（F'）。最后，所述流体排放装置（100）具有力传感器（205），该力传感器被构造用于在释放所述流体（105）时感测作用到所述力传感器（205）上的复位力（F'）。

Description

流体排放装置、用于制造用来排放流体的流体排放装置的方 法和用于其运行的方法

技术领域

本方案基于根据独立权利要求所述类型的装置或方法。本方案的主题也有计算机程序。

背景技术

通过注射胰岛素制剂来治疗在糖尿病的情况下内生的胰岛素的缺失。常见的用于注射的装置是一次性注射器、持久存在的胰岛素泵以及一次性笔和可多次使用的笔。为了了解已经注射的胰岛素量，对于糖尿病患者来说可能有所帮助的是，至少保存最后一次注射的胰岛素量。

WO 2015/074979 A2介绍了一种胰岛素笔，其中，在调节要给予的胰岛素量时，患者必须转动剂量旋钮，该剂量旋钮既执行转动运动，又执行平移运动。

发明内容

在这种背景下，采用在此所提出的方案，提出了根据主权利要求的流体排放装置、用于制造用来排放流体的流体排放装置的方法和用于其运行的方法，以及最后提出了根据主权利要求的相应的计算机程序。通过在从属权利要求中列出的措施，可以对在独立权利要求中给出的流体排放装置进行有利的改进和改善。

提出了一种用于排放流体的流体排放装置。该流体排放装置具有至少一个用于从流体存放容器中释放流体的释放机构。此外，该流体排放装置具有弹簧，该弹簧在释放机构与力传感器之间夹紧，且被构造用于在释放流体时对力传感器施加复位力。最后，流体排放装置具有力传感器，该力传感器被构造用于在释放流体时感测作用到力传感器上的复位力。

采用所提出的方案可实现的优点在于，可以借助在释放流体时由力传感器感测的复位力快速地确定出通过流体排放装置排放的流体的流量。弹簧的复位力可以例如用公式来计算。F'是复位力，D是弹性常数，且s是弹簧的长度。复位力因而例如取决于弹簧的弹性常数和长度。弹性常数在此例如主要取决于弹簧的材料及其几何造型，即其线材直径、弹簧直径及其匝数。

对于借助药物排放装置比如胰岛素笔来供应药物的患者来说，知道所释放出来的药物量是重要的，因为例如很多糖尿病患者每天都多次需要不同量的胰岛素。如果对于患者而言可以看到先前给予的胰岛素量，那么这可以简化患者的进一步治疗。

对此有利的是，根据一种实施方式，流体排放装置具有确定机构，该确定机构被构造用于利用感测的复位力来确定和/或储存流体的释放的流量。为了在时间上可指配所释放的流量，流体排放装置可以具有时间检测机构，该时间检测机构用于检测所释放的流量的至少一个时间点，其中，所释放的流量的时间点也可以储存起来。

为了显示所释放的流量和/或至少一个储存的流量和/或所储存的流量的时间点，流体排放装置可以有利地具有显示机构，该显示机构用于显示所释放的流量和/或至少一个储存的流量和/或所储存的流量的时间点。该显示机构在此可以具有电子墨水显示器，即电子纸张显示器，其能实现十分节能的持久的显示。

此外有利的是，根据一种实施方式，流体排放装置包括通信接口，该通信接口被构造用于至少将所释放的流量提供给布置在流体排放装置外部的设备。通信接口在此可以无线地提供所释放的流量，以便患者可以例如使用移动电话、比如智能手机或计算机读取所释放的流量并且因此持续地可供使用。

力传感器可以基于石英地和/或基于压电地和/或基于MEMS地设计，以便在较小的面上感测复位力形式的可靠的测量值。

释放机构可以具有用于调节流量的调节部件且具有壳体部件，其中，在释放流体时调节部件至少部分地插入到壳体部件中。在由患者调节要释放的流量时，所述患者可以例如通过调节部件的外螺纹将调节部件转动到壳体部件的内螺纹中或者从壳体部件的内螺纹中转动出来。调节好的要释放出来的流量的释放又可以在流量调节结束之后且在转动运动锁定之后，通过由患者施加到压力传感器上的压力来实现，其中，调节部件执行进入到壳体部件中的线性运动。如果释放机构还具有用于顶压流体存放容器的柱塞，则该柱塞可以被构造用于执行相对运行，以便使调节部件运动。因此，在释放流体时，调节部件的线性运动能实现按照先前调节好的流量顶压流体存放容器。

壳体部件可以具有向内朝向的凸起作为弹簧的支承面。因此可以将弹簧受保护地容纳在壳体部件中，并且从凸起侧被保持定位。

根据一种实施方式，弹簧能够以可转动的方式安置在凸起的支承面上。因此可以防止：在调节部件的转动运动期间在调节要释放的流量时弹簧被夹紧或松弛。

用于制造流体排放装置的方法，该流体排放装置用于排放流体，所述方法至少包括如下步骤：

- 提供流体排放装置的至少一个组件，该流体排放装置带有用于从流体存放容器中释放出流体的释放机构，且带有力传感器，该力传感器被构造用于感测在流体释放时作用到释放机构上的复位力；并且

- 弹簧在释放机构与力传感器之间夹紧，其中，该弹簧被构造用于在释放流体时对力传感器施加复位力。

可以由所提出的流体排放装置的一种变型方案来实施该方法。

用于运行流体排放装置的方法，该流体排放装置用于排放流体，所述方法包括如下步骤：

- 从流体存放容器中释放出流体；并且

- 感测在释放步骤中作用到力传感器上的复位力，其中，该复位力通过在力传感器和释放机构之间夹紧的弹簧来施加。

可以例如以软件或硬件或者以由软件和硬件构成的混合形式例如在控制设备内实施该方法。

带有程序代码的计算机程序产品或计算机程序也是有利的，该程序代码可以储存在机器可读的载体或储存介质比如半导体储存器、硬盘储存器或光学储存器上，并且被用于执行、实施和/或操控根据前述实施方式之一的方法的步骤，特别是如果该程序产品或程序在计算机或装置上实施时。

附图说明

这里提出的方案的实施例在附图中示出，并将在后续说明中予以详述。其中：

图1示出了流体排放装置的透视图；

图2示出了根据一种实施例的流体排放装置的组件的横截面；

图3示出了根据一种实施例的流体排放装置的组件的横截面；

图4示出了根据一种实施例的流体排放装置的组件的横截面；

图5示出了用于制造根据一种实施例的流体排放装置的方法的流程图；并且

图6示出了用于运行根据一种实施例的流体排放装置的方法的流程图。

在本方案的有益的实施例的后续说明中，针对在不同的附图中示出的且作用类似的部件采用了相同的或类似的附图标记，其中，省去了对这些部件的重复说明。

具体实施方式

图1示出了用于排放流体105的流体排放装置100的透视图。该流体排放装置100被设计成用于注射胰岛素105的胰岛素笔或注射笔。流体排放装置100具有盖子110、释放机构115、剂量旋钮117和针头120。

为了注射胰岛素105，首先把设计成胰岛素卡普耳（Insulinkarpule）的流体存放容器122插入到释放机构115中，该胰岛素卡普耳填充有胰岛素105，该胰岛素卡普耳也可以被称为胰岛素药筒（Insulinpatrone）。流体存放容器122是一种柱状安瓿（Zylinderampulle），该柱状安瓿在一侧上设有可穿透的膜片125。流体存放容器122的与所述侧对置那一侧用可移动的塞子130封闭。如果流体存放容器122被释放机构115所容纳，则通过转动剂量旋钮117来调节胰岛素105的需要量。接下来通过按压剂量旋钮117来释放出胰岛素105。

图2示出了根据一种实施例的流体排放装置100的组件的横截面。在此会涉及借助图1所描述的具有释放机构115的流体排放装置100的组件，区别是，所提出的流体排放装置100具有弹簧200和力传感器205。根据该实施例，带有流体105的流体存放容器122被流体排放装置100所容纳。释放机构115被构造用于从流体存放容器122中释放出流体105。为此，释放机构115可选地具有壳体部件210、调节部件215和柱塞219。

弹簧200在释放机构115与力传感器205之间夹紧，且被构造用于在释放流体105时将复位力F'施加到力传感器205上。力传感器205被构造用于在释放流体105时感测作用到力传感器205上的复位力F'。

根据该实施例，调节部件215部分地被壳体部件210所容纳。弹簧200从一侧220被包围在壳体部件210中，并且从对置的另一侧221被调节部件215包围。根据该实施例，壳体部件210具有凸起222作为弹簧200的支承面223。根据该实施例，弹簧200可转动地安置在凸起222的支承面223上。根据一种替代的实施例，弹簧200不可转动地固定在支承面223上，为此参见图4。从另一侧221，弹簧200不可转动地固定在力传感器205上。

根据该实施例，力传感器205布置在剂量旋钮117中。剂量旋钮117横向于调节部件215的主延伸长度固定在调节部件215的一端上。为了调节要释放的流量，转动剂量旋钮117，其中，调节部件215除了执行转动运动外，还执行平移运动：所调节的旋转角度越大，调节部件215形式的调节机构就越远地通过外螺纹225从壳体部件210的内螺纹227中远离凸起222地转动出来。于是，剂量旋钮117与壳体部件210之间的距离相当于下述路径长度，在借助于施加到剂量旋钮117上的压力而进行释放时流体存放容器122被排空所述路径长度，所述压力用换算系数来缩放（skaliert）。在此，柱塞219顶压到流体存放容器122的塞子130上。柱塞219具有螺杆，该螺杆通过一锁定机械结构只能沿一个方向转动。通过被称为随动件的机械结构组件230确保了：剂量旋钮117能够最大与流体存放容器120中的流体105的剩余液位一样大地转动出来。

根据一种替代的实施例，在调节流量时，剂量旋钮117只执行转动运动，但在这种情况下，相距释放机构115的壳体部件210的距离并不改变。在此，通过转动运动和不可转动地固定在支承面223上的弹簧200，弹簧200被夹紧，其中，该弹簧的势能通过一机械结构在释放时转变为柱塞219的平移运动。

弹簧200的复位力F'取决于其伸长、即长度（简写为s）和弹性常数（简写为D）。弹性常数主要取决于弹簧200的材料及其几何造型，即其线材直径、弹簧直径及其匝数。这种关系近似地不仅适用于在弹簧200的长度改变时所描述的复位力F'，而且适用于在借助图4而示出的弹簧200转动的情况，如果所述弹簧200是平面的螺旋弹簧的话。

下面再次详述已介绍过的细节。

剂量旋钮117安置在调节部件215形式的杆的端部上，该杆具有外螺纹225。该外螺纹225的配对件布置在壳体部件210形式的壳体上。这里未详细考察的机械结构组件230布置在剂量旋钮117与凸起222形式的固定不动的展开段（Durchführung）之间。机械结构组件230防止可能调节出比还在流体存放容器122中的流量更大的流量。柱塞219直接与流体存放容器122的塞子130接触。弹簧200形式的螺旋弹簧在所述另一侧221上与剂量旋钮117固定地连接。根据该实施例，在所述侧220上，弹簧200与凸起222机械地连接，从而该弹簧在调节流量时可以一同转动。在借助图4所描述的替代的实施例中，弹簧200刚性地与凸起222连接。根据该实施例，弹簧200的一同转动防止了弹簧200的匝数变化，并且根据该实施例，在调节流量时，仅仅弹簧200的长度发生改变。

弹簧200的复位力F'用力传感器205予以测量。与弹簧200的机械连接可以直接地进行，或者通过附加的机械结构组件进行。

图3示出了根据一种实施例的流体排放装置100的组件的横截面。在此，流体排放装置100的所示的特征可以是流体排放装置100的借助图2所描述的特征。附加地，根据该实施例的流体排放装置100具有确定机构300、时间检测机构305、通信接口310和显示机构315。确定机构300、时间检测机构305、通信接口310和显示机构315示范性地布置在剂量旋钮117中。

确定机构300被构造用于利用由力传感器205感测的复位力F'来确定和储存流体的释放的流量。时间检测机构305被构造用于检测和储存释放的流量的至少一个时间点。显示机构315被构造用于至少显示所释放的流量和/或至少一个储存的流量和/或所储存的流量的时间点。根据该实施例，显示机构315为此具有电子墨水显示器。通信接口310被构造用于至少将所释放的流量提供给布置在流体排放装置100外部的设备。根据该实施例，通信接口310被构造用于将所释放的流量无线地提供给该设备。此外，根据该实施例，流体排放装置100还包括能量供应机构、例如钮扣电池，其被构造用于给确定机构300、时间检测机构305、通信接口310和显示机构315供应能量。

下面再次详述所介绍的流体排放装置100的特征、功能和优点。

对于糖尿病患者来说可能意义重大的是，在流体排放装置100的形式的胰岛素笔的情况下，以相应的注射时间点连续地检测形式为流量的上次的胰岛素剂量。有些排放装置采用光学方法来获取流量，其方式为，在流体存放容器的一侧上布置一个或多个光源，且在流体存放容器的对置侧上例如布置CCD行扫描摄像机，例如相比于这些排放装置，所提出的流体排放装置100具有如下优点：相对于光路中的污物不存在敏感性。另外，例如相比于使用磁方法—在所述磁方法中环形磁体围绕霍尔传感器转动—的排放装置，所提出的方案可以成本低廉得多地实现。此外，其他优点还有：用于运行所提出的流体排放装置100的方法并不基于弹簧200的电感变化，如果该弹簧在其长度、其横截面或其匝数方面有所变化的话。因此，弹簧200在此不必在两侧都被接触，这会意味着用于弹簧200的复位的代价巨大；并且无需滑动触点，所述滑动触点机械地磨损以及具有迟滞现象。

这里所提出的方案的优点是，提供了一种注射设备、特别是带有弹簧200的流体排放装置100形式的胰岛素笔，该弹簧的长度变化或匝数变化将复位力F'施加到力传感器205上，该力传感器的信号于是可以以所释放的流量的形式推断出剂量调节。流体排放装置100除了包括弹簧200和力传感器205外，还包括：用于测量数据检测的确定机构300形式的微控制器；以及通信接口310形式的电子组件，所述通信接口用来与外部设备、比如智能手机通信；和在盖罩中的剂量旋钮117形式的触发开关。

换句话说：提出了一种用于检测当前所注射的胰岛素量的传感器布置结构或剂量传感结构，其带有弹簧200，该弹簧要么如借助图2和3所描述的那样通过其长度改变而夹紧，要么如借助图4所描述的那样通过转动或通过提高匝数而夹紧，并且所述弹簧在此对力传感器205施加力。

在激活注射时，即当为了释放流体而按压剂量旋钮117时，对复位力F'进行力测量。复位力F'于是被换算成所释放的流量、储存起来，并显示在显示机构315形式的集成显示器上，和/或传输到外部设备上。

这里所提出的方案的优点是：

- 提高了用户安全性：被错误地配量的胰岛素量会导致严重的急性后果或长期后果；

- 管理费用小，因为可以为医生省去手动做记录，且替代地电子地记录（例如用智能手机App）自动检测到的流量，并且能够电子地发送；

- 非常有益的测量方法。

图4示出了根据一种实施例的流体排放装置100的组件的横截面。在此会涉及借助图2至3所描述的流体排放装置100之一，区别是，根据该实施例的弹簧200从借助图2所描述的那一侧被不可转动地固定在凸起的支承面上。

根据该实施例，通过转动剂量旋钮117来提高流量不仅导致弹簧200的长度变化，而且导致弹簧200的匝数变化。

如在图3中的那样在此也适用的是，调节出的流量越大，复位力F'就越大。由于该关系是明确的，所以在力传感器205的接通时间点可以立即确定出旋转角度。这相对于例如增量式的力传感器205具有巨大的优势，所述增量式的力传感器总是需要扫过一定的旋转角度，以便提供信号。

根据该实施例，力传感器205基于石英地、基于压电地和基于MEMS地设计。400表示剂量旋钮的转动轴线400。

图5示出了用于制造根据一种实施例的流体排放装置的方法500的流程图。在此会涉及用于制造借助图2至4所描述的流体排放装置之一的方法500。在提供的步骤505中，提供流体排放装置的至少一个组件，该流体排放装置带有用于从流体存放容器中释放出流体的释放机构，且带有力传感器，该力传感器被构造用于感测在流体释放时作用到释放机构上的复位力。在夹紧的步骤510中，弹簧在释放机构与力传感器之间夹紧，其中，该弹簧被构造用于在释放流体时对力传感器施加复位力。

图6示出了用于运行根据一种实施例的流体排放装置的方法600的流程图。在此会涉及用于运行借助图2至4所描述的流体排放装置之一的方法600。在释放的步骤605中，从流体存放容器中释放出流体。在感测的步骤610中，感测在释放的步骤605中作用到力传感器上的复位力，其中，该复位力通过在力传感器和释放机构之间夹紧的弹簧来施加。

如果一种实施例在第一特征和第二特征之间包含“和/或”连接，则这可以解读为，该实施例根据一种实施方式既具有第一特征又具有第二特征，而根据另一种实施方式要么只具有第一特征要么只具有第二特征。

Claims (15)

1.一种用于排放流体（105）的流体排放装置（100），其中，所述流体排放装置（100）至少具有如下特征：

- 用于从流体存放容器（122）中释放所述流体（105）的释放机构（115）；

- 弹簧（200），该弹簧在所述释放机构（115）与力传感器（205）之间夹紧，且被构造用于在释放所述流体（105）时对所述力传感器（205）施加复位力（F'）；和

- 力传感器（205），该力传感器被构造用于在释放所述流体（105）时感测作用到所述力传感器（205）上的复位力（F'）。

2.根据权利要求1所述的流体排放装置（100），具有确定机构（300），该确定机构被构造用于利用所感测的复位力（F'）来确定和/或储存所述流体（105）的释放的流量。

3.根据权利要求2所述的流体排放装置（100），具有时间检测机构（305），该时间检测机构用于检测所释放的流量的至少一个时间点，以便储存所释放的流量的时间点。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的流体排放装置（100），具有显示机构（315），该显示机构用于显示所释放的流量和/或至少一个储存的流量和/或所储存的流量的时间点，特别地，其中所述显示机构（315）具有电子墨水显示器。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的流体排放装置（100），具有通信接口（310），所述通信接口用于将所释放的流量提供给布置在所述流体排放装置（100）外部的设备，特别地，其中所述通信接口被构造用于无线地提供所释放的流量。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流体排放装置（100），其中，所述力传感器（205）基于石英地和/或基于压电地和/或基于MEMS地设计。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流体排放装置（100），其中，所述流体排放装置（100）被构造用于排放作为药物的流体（105）、特别是胰岛素。

8.根据前述权利要求中任一项所述的流体排放装置（100），其中，所述释放机构（115）具有用于调节流量的调节部件（215）且具有壳体部件（210），其中，在释放所述流体（105）时所述调节部件（215）至少部分地插入到所述壳体部件（210）中。

9.根据权利要求8所述的流体排放装置（100），其中，所述释放机构（115）具有用于顶压所述流体存放容器（122）的柱塞（219），其中，所述柱塞（219）被构造用于执行相对运动，以便使所述调节部件（215）运动。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的流体排放装置（100），其中，所述壳体部件（210）具有至少一个凸起（222）作为所述弹簧（200）的支承面（223）。

11.根据权利要求10所述的流体排放装置（100），其中，所述弹簧（200）可转动地安置在所述凸起（222）的支承面（223）上。

12.用于制造用来排放流体（105）的流体排放装置（100）的方法（500），其中，该方法（500）至少包括如下步骤：

- 提供（505）所述流体排放装置（100）的至少一个组件，该流体排放装置带有用于从流体存放容器（122）中释放流体（105）的释放机构（115），且带有力传感器（205），该力传感器被构造用于感测在释放所述流体（105）时作用到所述释放机构（115）上的复位力（F'）；并且

- 使得弹簧（200）在所述释放机构（115）与所述力传感器（205）之间夹紧（510），其中，所述弹簧（200）被构造用于在释放所述流体（105）时对所述力传感器（205）施加复位力（F'）。

13.用于运行用来排放流体（105）的流体排放装置（100）的方法（600），其中，该方法（600）至少包括如下步骤：

- 从流体存放容器（122）中释放（605）所述流体（105）；并且

- 感测（610）在所述释放（605）的步骤中作用到力传感器（205）上的复位力（F'），其中，所述复位力（F'）通过在所述力传感器（205）和释放机构（115）之间夹紧的弹簧（200）来施加。

14.一种计算机程序，其被设计用于实施根据权利要求13所述的方法。

15.一种机器可读的储存介质，在该机器可读的储存介质上储存有根据权利要求14所述的计算机程序。