CN111712277A

CN111712277A - 用于附接到便携式液体注射装置的装置

Info

Publication number: CN111712277A
Application number: CN201880088718.7A
Authority: CN
Inventors: A·莱普尔-魏因许斯
Original assignee: Valtronic Technologies Holding SA
Current assignee: Valtronic Technologies Holding SA
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2020-09-25
Also published as: WO2019154477A1; US20210023305A1; JP2021518792A

Abstract

本发明涉及一种用于附接到便携式液体注射装置的装置，其中所述装置被设计成完全封闭注射装置的药物储存器。此外，所述装置具有至少一个波导，所述波导使得能够沿着注射装置的药物储存器施加射频波。特别地，便携式液体注射装置是所谓的胰岛素笔，即，用于注射胰岛素以用于治疗糖尿病的便携式液体注射装置。本发明的装置优选地呈帽的形式，特别是呈胰岛素笔的帽的形式。

Description

用于附接到便携式液体注射装置的装置

技术领域

本发明涉及一种用于附接到便携式液体注射装置的装置。特别地，本发明的装置用于附接到笔型便携式注射装置，尤其是附接到所谓的胰岛素笔。

此外，本发明涉及一种包括本发明的装置的便携式液体注射装置，特别是胰岛素笔。

背景技术

许多药物必须经胃肠外给药，因为它们在胃肠道中不能被充分吸收或被破坏。典型的示例包括肽类药物，如胰岛素。因此，在下文中，本发明在胰岛素笔的背景下进行描述，尽管其扩展到其他药物递送装置和药物。

这些药物的药理学半衰期通常非常短，从而需要每天多次注射。因此，通常由患者自己而不是受过训练的医学专业人员来执行注射。例如，胰岛素依赖型糖尿病患者需要每天以可变剂量注射多次，所述可变剂量根据食物摄入和身体活动进行调整。

为了舒适，已经引入了这些频繁可变剂量的自给药药物递送装置，其易于使用并且通常包括具有柱塞的储存器、皮下注射针和给药机构。这种装置的典型示例被称为“胰岛素笔”。这些笔是关键的医疗装置，因为剂量过大和剂量不足都可能导致包括死亡的严重健康问题。因此，这些装置通常保持非常可靠并且独立于例如电池充电。目前市场上的大多数胰岛素笔具有严格的机械给药机构。

虽然这些注射笔有利于所需的多次注射，但是对于患者来说，记录确定所需胰岛素剂量调整的所有参数是困难且麻烦的。甚至跟踪注射时间和剂量本身也成为一项高要求的任务，因为典型的药物递送装置不包括用于数据通信的装置或存储器。因此，患者不记得剂量、时间或日常生活中注射的纯粹事实并不罕见。因此，过量给药或省略给药的严重影响不是罕见事件，并且威胁这些患者的健康和生命。

此外，患者在一天中可以使用一种、两种或甚至三种不同的笔。剂量模式的典型示例如下：在早晨，患者用他/她的第一种笔注射一定剂量的长效胰岛素。在一天中，他/她在每餐之前使用不同的笔进一步注射多个剂量的速效胰岛素。对于同一患者，定时和剂量通常每天相似。偏离这种模式将是危险的。可能使用错误的笔/胰岛素类型，或者注射错误的剂量，或者忘记注射或注射加倍。

在现有技术中，DE-A1-102004040441公开了一种用于确定安瓿中的物质的填充水平的方法，该安瓿包括至少两个电极，由此通过测量由所述至少两个电极形成的至少一个电容器的容量来确定填充水平。根据该文献，电极直接位于包含安瓿的注射装置中，或者优选地，电极位于安瓿上，特别是集成到安瓿中。

因此，DE-A1-102004040441的公开需要将电子器件集成到注射装置中，从而使装置更复杂且易于失效。例如，注射装置的功能将取决于充电电流或充电电源的可用性，并且因此将不如具有机械给药机构的传统注射装置（例如胰岛素笔）可靠。

WO-A1-2013138830描述了用于胰岛素笔的基于电容性NFC （近场通信）的填充水平传感器。该文献基于与DE-A1-10004040441中所示的用于确定安瓿中胰岛素的填充水平的相同技术原理。为此，至少两个电极位于安瓿上或直接位于笔的保持安瓿的部分的内部。

WO-A1-2013138830中公开的发明尤其通过存在两个天线来限定，这两个天线允许经由NFC将测量值传输到外部数据通信单元。

US-A1-20140018733公开了一种用于诸如胰岛素笔的经皮液体给药装置的可替换帽。该帽体还包括通向帽体内部且容纳控制单元的空腔，该控制单元包括定时器单元、开关机构和定时器显示单元。帽体内部的这种特定设计（包括定时器单元、开关机构和定时器显示单元的控制单元）应当有助于使用者确定是否已经给药给定剂量。US-A-20140018733没有提及对应物质的施加量和在给药装置中的物质的（剩余）填充水平。

US-A1-20020096543公开了一种便携式控制装置，其从外部安装在传统的注射笔帽上，该注射笔帽包含位于帽的一侧上的非接触式接近传感器，以检测在笔中实施的金属针、胰岛素安瓿或电子标签的存在/移除。控制装置还包括与控制台通信的发射器，以控制彩色光系统作为患者的反馈和提醒。所公开的实施例使用和学习起来很复杂，并且可能需要丢弃或修改已经由患者使用的现有胰岛素递送系统。该公开不适于实现用于跟踪所施加的剂量所需的胰岛素安瓿内容物的精确、灵敏和可再现的读出，因为其不通过整个胰岛素容器均匀地施加电场，并且也不包括用于调节所述电场的不均匀性或干扰的装置。

WO-A1-2017009724描述了一种使用光源和光学传感器以便检测柱塞位置的滑动笔帽。US-A1-2013310756描述了一种笔帽，其具有多个光源和光学传感器以测量注射笔中药物容器的填充状态。WO-A1-2016036574描述了一种使用光源和光检测器的用于注射笔的活塞位置的感测系统。这些方法中的光波根据存在的不同介质和表面的光学特性遵循反射和衍射的光学定律。不透明和反射结构以及划痕、灰尘等的存在使得光学方法易受影响并且不精确。

US-A1-2002096543描述了一种控制装置，其将谐振电路标签添加到注射笔上并检测该笔从该装置的移除。该文献没有公开用于测量笔中剩余药物体积的任何方法。描述了仅检测笔从装置的移除并且获取被认为指示注射事件的该移除的时间。此外，本公开需要通过添加共振标签来修改注射笔，这由于规章和成本原因是有问题的。

发明内容

本发明的目的是克服所讨论的现有技术的所描述的限制。本发明应当为注射装置、特别是胰岛素笔的任何使用者创造容易地确定注射装置的药物储存器的填充状态而不需要该装置的复杂构造并且不需要改变现有装置的使用的可能性。特别地，应当可以确定来自不同供应商的具有不同构造的注射装置的药物储存器的填充水平。

本发明提供一种用于附接到便携式液体注射装置的装置（附接装置），其中所述装置被设计以完全封闭注射装置的药物储存器。

在这种背景下，本发明提供了一种具有权利要求1中所公开的特征的装置以及一种具有权利要求14中的特征的便携式液体注射装置。根据权利要求1的本发明装置的优选实施例在从属于权利要求1的权利要求中限定。所有独立权利要求和所有从属权利要求的特征都由此通过引用引入说明书中。

根据本发明，如上所述的用于附接到便携式液体注射装置的装置具有至少一个波导，该波导使得电磁射频波能够沿着药物储存器的至少一个轴线行进。在此上下文中的术语射频波包括微波，但排除可见或红外光波。优选地，所述射频波的频率低于1000 GHz，更优选地低于300 GHz。特别地，频率高于300 kHz，更优选高于1 MHz。真空中的波长优选大于1 mm，更优选大于3 mm。特别地，所述波长低于1 km，更优选低于300m。

与具有纳米到微米范围内的波长的光波相比，无线电波具有毫米到米范围内的波长。因此，无线电波不遵循光学定律，因为它们的波长位于有形物体的尺寸范围内。被称为同轴空腔谐振器的波导结构或被称为同轴传输线短截线的结构可以被用于操纵无线电波。例如，长度为馈入该短截线的一端的无线电波的波长的四分之一的同轴传输线短截线将由于阻抗的突变而在该开路端全反射所述波。当这种短截线的长度缩短时，反射波根据短截线的长度相对于发射波相移。因此，这种同轴短截线在恒定频率下的相移以及可变谐振频率是短截线长度的函数，或者是阻抗不连续与短截线的馈电点（feed point）的距离的函数。

根据本发明装置的优选实施例，所述波导包括传导表面，特别是柱形传导表面。优选地，所述表面的轴线被设置成与注射装置的轴线平行，特别是与胰岛素笔的纵向轴线平行。

进一步优选的是，如上所述的本发明的装置包括至少一个天线，该天线允许将射频波发射到所述波导中并且允许测量所述波的透射/反射的实部和虚部。

优选地，所述发明的装置具有：至少一个柱形传导表面，其封闭药物储存器并且用作射频波导；以及至少一个天线，用于发射和接收将通过注射装置的药物储存器的一部分、特别是整个体积而透射和/或反射的射频波。

原则上，所有种类的射频波都可以用于本发明的上下文中，即，用于通过对应的波导沿着药物储存器的至少一个轴线行进。

包括无线电波的射频波沿着波导规则地传播。所述波通常已被限制在中空传导（例如金属）管或空腔内。管的约束边界防止射频波扩散并由此防止强度降低。

此外，在该过程期间，存在可以在波导内传播的许多不同类型的射频波。这些不同类型的波对应于射频波内的不同元素。因此，TE波是横电波，也称为H波，其特征在于，电矢量（E）总是垂直于传播方向。此外，TM波是横磁波，也称为E波，其特征在于磁矢量（H矢量）总是垂直于传播方向。关于TE波和TM波的这些解释将结合图3来考虑。

在TE波和TM波的上下文中，通常是指它们之后的整数：TE_m,n。这些整数表示波导内的波模式。取决于波导尺寸和格式，仅有限数量的不同m、n模式可以沿着波导传播。

此外，对于每种模式，存在明确的频率下限。这被称为截止频率。低于该频率，没有信号可以沿着波导传播。

术语“传导表面”是指该表面，不管其实际形状或设计如何，与装置的尺寸相比具有低的高度或厚度。优选地，所述表面具有高度或厚度小的柱形表面的形状。通常，所述传导表面是金属表面。该表面可以例如是装置的单独部件的“内表面”，特别是集成到装置中的套筒或另一部件。然而，也可能的是，所述传导表面可以是例如装置的内部部分中的涂层，优选地是使得射频波能够沿着药物储存器的轴线行进的金属涂层。

特别地，便携式液体注射装置是笔型便携式注射装置，尤其是所谓的胰岛素笔，即，用于注射胰岛素以用于治疗糖尿病的便携式液体注射装置。

射频波将尽可能均匀和一致地穿过注射装置的药物储存器的整个体积。特别重要的是，所述射频波通过药物储存器的整个体积，因为没有被波穿透的体积的任何部分将不能被精确地测量。所述射频波将优选地用于确定药物储存器中的物质的填充水平，特别是激素的填充水平，所述激素是例如胰岛素（或分别包含所述物质的溶液）。

将测量封闭药物储存器的波导的透射率和/或反射率。这包括波的实部和虚部。透射率和/或反射率的变化以及相移和/或共振频率的偏移可以用于确定药物储存器的填充水平，这具有低至优选地小于10μl，或小于5μl、1μl、或甚至0.5μl的统计误差。

与现有技术提供的方法相比，用于附接到便携式液体注射装置的（单独的）装置用于确定药物储存器的填充水平。在一个实施例中，该单独的装置可以具有保护帽的形式，代替与装置一起提供的标准保护帽。因此，不需要改变注射装置本身的构造和使用来确定药物储存器的填充水平。不需要向笔或其保护帽增加单独的装置，从而避免了处理附加装置的需要。相反，该装置将代替已经属于笔并与笔一起提供的保护帽。不需要用于理解或使用注射装置的单独的说明或单独的培训。仅本发明的装置用于向注射装置的使用者（患者或健康专业人员）提供过去注射的剂量和时间的完整记录历史，而不需要任何使用者输入。

已知水在室温下的介电常数是空气的介电常数的大约80倍，并且比玻璃或塑料的介电常数高至少一个数量级。因此，透射/反射波导特性紧密地遵循药物容器中的水的体积。针可以保持在笔储存器上以进行透射/反射测量。

根据本发明，优选的是，本发明的装置设计成使得柱形传导表面封闭注射装置的细长的柱形药物储存器。药物储存器通常包括具有可移动弹性柱塞的玻璃安瓿。柱形传导表面还封闭至少一个天线，该天线位于药物容器的一侧或两侧上。因此，射频波可以在药物容器的一侧上被发射，并且根据波长，可以由包括药物容器的波导传输到药物容器的另一侧上的接收天线，或者可以在波导中反射并且反射波可以由相同的或第二天线接收。

关于所涉及的技术的基本信息可以在以下文献中找到：由S. A. Schelkunoff等人于1934年10月在《贝尔系统技术期刊》的第13卷第4期、第532-579页上发表的同轴传输线和柱形屏蔽件的电磁理论（The Electromagnetic Theory of Coaxial TransmissionLines and Cylindral Shields S. A. Schelkunoff Bell System Technical Journal.Volume 13, Issue 4, pages 532–579, October 1934）。

在优选实施例中，柱形波导的一端以预先限定的TE1模式端口边界条件激励，而另一端以用于相同模式的无源端口边界条件终止。半径为20 mm的圆形波导的TE1,1模式截止频率约为4.4 GHz，其由下式计算：

其中c₀是光速，p^' _nm是贝塞尔函数Jn（x）的导数的根，m和n是模式索引（mode indices），并且a是波导的半径。

在附加的优选实施例中，单独或组合地实现了其它直径（尤其是10 mm和25 mm之间）、其它频率（尤其是50 MHz和50 GHz之间）、传播模式以及边界条件。

特别地，对于给定的波导直径和传播模式，可以以这样的方式使用低于截止频率的频率，即，反射/透射将是安瓿内的水柱长度的函数，和/或损耗波将被安瓿内的水柱长度改变。

在另一优选实施例中，对于给定的波导直径和传播模式，可以以这样的方式使用高于截止频率的频率，即反射/透射将是安瓿内的水柱长度的函数，并且透射和/或反射波的虚部（virtual component）和实部（real component）的测量允许确定所述水柱长度。

在另一优选实施例中，可以使用可变频率波，以便确定由波导形成并封闭药物安瓿的柱形空腔的谐振频率，从而再次允许确定所述水柱长度。

因此，在本发明中，不需要天线和波导表面相对于药物储存器被非常精确地机械定位和定向。换句话说：利用本发明的装置，当本发明的装置附连到便携式液体注射装置时，转动、轴向和侧向公差是可接受的。令人惊讶的是，在本发明中不需要天线位于药物容器附近，或者不需要天线与药物容器相距固定距离，或者不需要透射/反射射频波几乎全部通过药物容器聚焦。相反，相对大量的射频波绕过药物容器，并且允许电极到药物容器的距离的大公差。

在优选实施例中，波导包括柱形传导层，该柱形传导层封闭整个药物容器并且以如下方式平行于所述容器的纵向轴线定向，即，在所述容器内部的柱形的传导盐水药物溶液包括同轴传输线的芯，而波导包括所述传输线的罩或屏蔽件（也参见图5）。由于药物容器的长度通常在几厘米的范围内，所以在注射笔中的药物容器上的波导帽的组件包括同轴传输线短截线。已知这种短截线以特殊的方式干扰无线电波。在这些短截线中的电场是径向的（也参见图5的实线），并且磁场是圆形的（也参见图5的虚线圆）。同样如图6中所示，可以使用线圈将无线电波发生器电容地和/或电感地耦合到该短截线，在优选实施例中，该线圈是环形线圈。在由喷射药物溶液的滑动柱塞形成的中心水筒的端部处，所述短截线的阻抗经受强的不连续性。这引起无线电波的反射。

在优选实施例中，选择射频波的波长λ，使得水筒（充满的笔，柱塞完全缩回）的最大长度l是：

l ≤λ/4。

在另一优选实施例中，波长λ被选择为l＞λ/ 4。

无线电波现在在所述短截线中形成驻波，该驻波包括重叠的发射波和反射波。当笔在注射期间被排空时，柱塞位置移动，从而有效地缩短了水柱的长度。这种长度变化导致反射波的相移、复阻抗的变化以及短截线的谐振频率的变化（也参见图7）。

波分析器可以确定史密斯图上绘制的相移（也参见图8）和/或S11曲线图中可见的共振频率（也参见图9），并计算水柱的长度，从而计算笔中的剩余体积和剂量。通过与较早的测量和时间戳比较，可以在数据处理和传输单元中高精度地计算各个注射事件的历史。

这种测量不受划痕、灰尘和其它污染物的影响，也不需要波导中药物容器的精确几何对称性。与利用光波执行的测量相比，其不易受到光学不透明、反射或衍射结构和元件的影响。

在优选实施例中，不同波长的无线电波随后被发射，以便首先确定水柱的近似长度和/或柱塞的位置，随后是具有较小波长的波被发射，以便更精确地定位该位置。

令人惊讶的是，本发明中透射率和/或反射率的测量是精确的并且是可重复的，足以测量低至1µl、优选地至0.1µl精度的液体体积。在处于0.1U/µl的浓度下的典型胰岛素笔中，这转化为0.1至0.01U的精度（其中U是物质的量的国际单位，如本领域技术人员已知的）。

如上所述，本发明的装置是用于附接到便携式液体注射装置、特别是用于附接到笔型装置、尤其是附接到所谓的胰岛素笔的（单独的）装置。因此，本发明的装置可以是例如呈套筒的形式，该套筒附接到注射装置，以用于完全封闭注射装置的药物储存器。套筒可以被推到胰岛素笔上，并且定位在笔的保持例如用于胰岛素的药物储存器的部分上。

在本发明的优选实施例中，本发明的装置呈帽的形式，特别是呈胰岛素笔的帽的形式。术语“帽”是指待附接到注射装置（优选地胰岛素笔）的任何（单独的）部件，其覆盖（并且通常保护）注射装置的另一关键部件或部分，例如用于注射对应物质的针。对于胰岛素笔，帽通常覆盖针以及笔的药物储存器的至少一部分。本发明的这个方面将在后面更详细地解释。

根据本发明的进一步优选实施例，本发明的装置是可替换的。这意味着，该装置可以可逆地附接到注射装置，即，如果需要，该装置可以从注射装置移除并且反复地附接到注射装置。

此外，优选的是，本发明的装置具有靠近装置的外表面定位的外部电屏蔽件。这种屏蔽件用作法拉第笼，其保护波导使其免受外部干扰，并避免由位于装置外部的因素引起的任何透射/反射变化。

此外，本发明的装置包括电路，尤其是天线连接到该电路。本发明的装置（特别是电路）包括至少一个电池（不可再充电的或可再充电的）。根据本发明，其它电源也是可以的。

此外，根据本发明，可以向本发明的装置提供透射/反射测量电路。利用该电路，优选地使用频率为2 MHz到10 GHz的正弦或矩形AC激励以及0.2到30V （伏）的峰间电压来执行透射/反射测量。

透射/反射测量优选地是测量仅在包括实部和虚部的期望频率处的信号。

此外，本发明的装置优选地包括柔性印刷电路板（PCB）。这种PCB可以容易地集成到本发明的装置中，作为所有必要设备的衬底，必要设备例如不仅包括所有电路，而且包括这种PCB上的天线。

因此，优选的是，所述柔性PCB适于套筒状或帽状部件，其中优选地，所述柔性PCB被模制或安装到所述套筒状或帽状部件中。

此外，根据本发明，优选的是，该装置包括至少一个显示器。

在本发明的进一步优选的实施例中，本发明的装置被设计成替代现有胰岛素笔的至少一个现有帽。这意味着本发明的装置一方面包括根据本发明所必需的所有设备，包括（优选地柱形的）传导表面和天线，但是另一方面在所有其它设计元件中对应于现有胰岛素笔的现有帽。换句话说：本发明涉及对现有胰岛素笔的兼性添加。本发明的装置可以被生产以适合市场上的任何胰岛素笔。它允许使用者如以前那样操作笔，而没有干扰或改变的使用者过程。特别地，批准的液体注射装置不改变，剂量机构及其显示器不受干扰，并且处理/使用过程保持不变。

如上所述，本发明的主要方面是确定注射装置的药物储存器的填充状态。然而，利用本发明的装置检测的透射/反射变化不能仅用于确定药物储存器的填充状态。在电子数据处理器中根据至少一种算法可以检测到的那些变化也可以用于检测在使用或操作胰岛素笔时典型的以下条件或活动中的至少一种，即：

-注射（对应于所述药物储存器的填充状态的变化），

-从液体注射装置移除本发明的装置，特别是移除帽（去帽），

-将本发明的装置附接到液体注射装置，特别是附接帽（重新加帽），

-检查本发明的装置中的剩余（液体）药物，特别是帽中的剩余（液体）药物（例如，检查污染），

-检查所谓的空气射出（注射装置/其针的灌注），

-检测对于注射和/或空气射出而言典型的药物（溶液）体积的减少，

-检测对于重新填充过程和/或将新的注射装置（特别是笔）插入到本发明的装置（特别是帽）中而言典型的药物（溶液）体积的增加，

-检测对于外部操纵（例如检测本发明装置附近的人体组织）而言典型的透射/反射的暂时变化，

-检测与温度变化相关的透射/反射的变化。

此外，本发明的装置可以包括以下特征中的至少一个，即：

-通电机构，所述通电机构仅在打开封闭所述发明性装置的包装时激活，

-所谓的簧片触点，

-按钮，用于滚动通过对应显示器上的至少一个数据库，

-至少一个存储器单元，

-至少一个定时器单元，

-至少一个温度补偿单元，

-至少一个USB （通用串行总线）或任何其它有线通信单元，用于将数据传送到外部计算机或移动计算器，

-至少一个无线通信单元，用于将数据传送到外部计算机或移动计算器，例如蓝牙。

在本发明的其它优选实施例中，本发明的装置由连接在一起以形成所述装置（特别是帽）的至少两个部分组成。在该背景下，优选的是，本发明的装置包括两个部分。

优选地，在所述部分之间形成至少一个空腔，用于保持所述装置的其它部件，例如用于保持电池、显示器或其它单元，如定时器单元。

本发明的装置优选地由塑料材料制成，特别是由通过注射成型而形成的塑料材料制成。

此外，优选的是，本发明的装置包括用于将该装置固定到另一物品、尤其是用于将该装置可逆地固定到另一物品并且因此将该装置（特别是附接到注射装置的装置）保持在该另一物品上的装置。优选地，这种装置呈口袋夹的形式。

如已经描述的，本发明的装置可以包括作为用于电池或另一电源的隔室的空腔。优选地，这种隔室具有将电池或其它电源保持在适当位置的盖。

如已经提到的，本发明的装置可以包括至少一个显示器。优选地，这种显示器是液晶显示器（LCD），特别是四位的数字LCD。

最后，本发明包括一种便携式液体注射装置，特别是笔型装置，尤其是胰岛素笔，其包括如上所述的本发明的装置，其中优选地，所述本发明的装置附接到注射装置，特别是附接到胰岛素笔。

本发明的装置在其各种实施例中为便携式液体注射装置、特别是胰岛素笔的使用者带来了许多益处。

如已经解释的，患者剂量模式的典型示例如下：

早晨患者用他/她的第一种笔注射一定剂量的长效胰岛素。在一天中，他/她在每餐之前进一步注射多剂量的速效胰岛素。对于同一患者，定时和剂量通常每天相似。偏离这种模式将是危险的。可能使用错误的笔，或者注射错误的剂量，或者忘记注射或注射加倍。在所有这些错误的情况下，具有例如与药物储存器的填充水平相关的最新数据并且理想地已经学习了典型的日剂量模式的本发明的装置可以识别偏差并且警告患者。然后，患者可以联系医生以获取建议，或者给药葡萄糖或胰岛素以纠正错误，从而避免低血糖休克或危险的高血糖状态。在具有例如长效和速效胰岛素的两种不同笔的该情况下，将使用两个本发明的装置，分别在每种笔上使用一个。这两个装置可以无线通信，以便接收和检查包括来自另一笔的剂量信息的完整剂量信息。一个装置可以是具有像显示器等附加特征的主装置，而其它装置可以是作为从属装置（slave device）的变体。

在另一实施例中，装置可以与例如智能电话或血糖仪的第三装置通信，并且包括警报功能的剂量模式逻辑然后也可以在第三装置中实现。

在其它优选实施例中，本发明的装置包括智能特征，即，该装置包含微处理器和算法，该算法可以识别并自动学习给定患者的时间和剂量的典型模式。替代性地，典型的模式以及报警阈值可以被编程到装置中，例如通过无线数据通信。此外，该患者所使用的空气射出模式（在注射前将少量胰岛素喷入空气中以灌注和测试皮下注射针）将是可编程的。该装置将包含运行算法的微处理器，该算法分析剂量和时间，并在偏离其典型剂量模式时使用警报特征警告患者。该装置包括用于声学、光学或振动警告和警报的装置。

如所提到的，患者常常使用两种或多种不同的注射笔，这些注射笔分别至少包含长效胰岛素（笔A）和速效胰岛素（笔B）。本发明的装置则可以包括具有键锁机构的装置。匹配装置将保持在笔上，并且仅允许帽A与笔A配合以及帽B与笔B配合，从而排除两种笔与不同类型的胰岛素的混淆。上述键锁机构可以包括塑料环或套筒，其永久地保持在笔上，并包含确保仅将正确的帽配合到其相应笔上的几何特征。

因此，多个不同的装置可以用在具有不同类型胰岛素的不同笔上。这些装置之间的无线通信可以确保在正确的时间和剂量下使用正确的笔，并且与正确剂量和时间模式的偏差将触发警报。

此外，患者的生物识别可以通过例如帽上的指纹传感器或附加装置来提供，以排除对属于患者的数据的混淆或篡改。

附图说明

本发明的其它优点和特征将从以下结合从属权利要求对附图的描述中变得清楚。在本发明的一个实施例中，各个特征可以单独地或分别地组合实现。附图仅用于说明和更好地理解本发明，而不应被理解为以任何方式限制本发明。

附图示意性地示出了：

图1是根据现有技术的胰岛素笔及其帽，

图2是具有作为波导而集成到药物储存器中的柱形传导表面的便携式液体注射装置的药物储存器，

图3是柱形波导中的一些传输模式的示意图，以及

图4是可以用本发明的装置实现的胰岛素笔和其具有键锁机构的帽，

图5是根据本发明产生的同轴谐振器短截线的电场和磁场，

图6是具有耦合到同轴谐振器短截线的无线电波发生器的实施例，

图7是用作具有小于等于λ的短截线长度的传输线短截线的本发明的装置，

图8a是史密斯图上的反射系数和相移的显示，以及

图9是S11曲线图中的相对反射功率谱。

具体实施方式

在图1中，示出了根据现有技术的典型胰岛素笔1。如前所述，胰岛素笔用于注射胰岛素以用于治疗糖尿病。众所周知，胰岛素是由胰腺产生的激素。它对于调节体内的碳水化合物和脂肪代谢是重要的。

根据图1的胰岛素笔1具有在其一端处的针2以及在其另一端处的用于致动注射的按钮3。此外，在图1中，示出了剂量旋钮4和剂量窗口5。

此外，胰岛素笔1具有包含要注射到患者体内的胰岛素的药物储存器6。根据本发明，应当监测该药物储存器的填充水平/填充状态。

根据图1的胰岛素笔1还具有帽7，其根据现有技术用于覆盖笔的包括针和药物储存器的部分。

图2示出了液体注射装置11 （例如胰岛素笔）的实施例，在所述液体注射装置中，充当波导12的传导层封闭药物储存器13，该药物储存器至少部分地填充有呈液体形式的药物14，其中药物溶液14是波导12内的介电材料的主体。

根据图2，波导12是呈柱形传导表面的形式，其衬在或覆盖柱形装置11的内表面，因此完全封闭药物储存器13。如前所述，形成波导12的所述柱形传导表面可以由插入或集成到所述装置中的套筒提供，优选地是插入或集成到帽中的套筒。柱形传导表面也可以由涂层或甚至由装置/帽本身的内表面提供。优选地，传导表面由金属或金属合金制成。

此外，图2示出了突出到装置中的天线15。该天线15耦合到RF （射频）收发器（图2中未示出）。

根据优选实施例，由天线15发射的无线电波沿着波导12行进，并且由于阻抗变化而在装置11的开口16处被完全反射。结果，天线15接收反射波。

在另一优选实施例中，第二天线（图2中未示出）靠近波导12内的开口16放置，因此，在这些实施例中，存在用于发射和/或接收无线电波的两个天线。

在另一优选实施例中，仅在图2的该描述中举例说明，选择位于波导的截止波长（频率）附近的无线电波（RF波）的波长。在另一优选实施例中，选择对应于TMx或TEx传送模式的波长。

在图3中，示出了柱形波导中的一些传输模式。与TE波和TM波的上述定义相对应，画出了电（E）和磁（H）场线。

此外，在图4中，示出了胰岛素笔及其帽，其中实现了如上文已经描述的键锁机构。这种键锁机构包括两个部件，这两个部件彼此匹配或配合在一起，就像键和它的锁，从而例如排除了两种笔与不同类型胰岛素的混淆。这种键锁机构可以与已经描述的本发明装置的所有实施例一起实施。

为了简化起见，胰岛素笔及其帽具有与根据图1的胰岛素笔及其帽相同的附图标记。因此，图4示出了胰岛素笔1和其帽7，其中胰岛素笔1具有在其一端处的针2以及在其另一端处的用于致动注射的按钮3。此外，在图4中，示出了剂量旋钮4和剂量窗口5。胰岛素笔1的药物储存器以附图标记6示出。

根据图4，帽7在右侧处的其开口端处具有特征形状。该特征形状7与永久地位于胰岛素笔1上的环或套筒8的特征形状相匹配。只有当帽7的开口端的特征形状与帽1上的套筒8的对应特征形状相配合时，才可以将根据图4的帽7附接在根据图4的胰岛素笔1上。如果没有配合或匹配，胰岛素帽的使用者将意识到他或她明显地使用了用于对应胰岛素笔的错误帽。

图5示出了同轴短截线（coaxial stub）或谐振器中的径向电场（实线）和磁场（虚线圆圈），如前面参照图5的描述中所解释的。

图6示出了使用线圈（19）电容性地和/或电感性地耦合到同轴谐振器短截线的无线电波发生器（17），在优选实施例中，该线圈是环形线圈。在由喷射药物溶液（21）的滑动柱塞（20）形成的中心水/药物溶液筒的端部处，所述短截线的阻抗经受强不连续性。这引起无线电波的反射。波分析器（22）现在可以确定相移和/或谐振频率和/或阻抗变化。数据处理和传输单元（23）控制所述波发生器（17）和波分析器（22），测量单个固定波长或不同可变波长的相移、透射率、阻抗和反射系数。

图7示出了用作使用一波长的传输线短截线的笔帽，其中短截线的长度小于或等于波长的四分之一。波的电分量绘制在示意图之上，示出了发射波和反射波以及相移。图7A示出了充满的注射笔，图7B示出了部分清空的注射笔，其中短截线的长度小于或等于波长的四分之一。图7C示出了充满的笔，其中短截线的长度等于或大于波长。

图8示出了在史密斯图（Smith chart）上绘制的不同长度的药物溶液柱的反射系数和相移。

图9示出了S11曲线图中的相对反射功率谱，其中谐振频率通过水柱长度的变化而可视地改变，从而允许确定笔中的剩余容量和剂量。

Claims

1.一种用于附接到便携式液体注射装置的装置，特别是用于附接到所谓的胰岛素笔的装置，其中，所述装置（11）被设计成完全封闭所述注射装置的药物储存器（13），并且其中，所述装置具有至少一个波导（12），所述至少一个波导使得射频波能够沿着优选地为所述药物储存器（13）的纵向轴线的轴线行进，所述射频波优选地具有大于1 mm的波长。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波导（13）包括传导表面，特别是柱形传导表面，其中优选地，所述表面的轴线被设置为与所述注射装置的纵向轴线平行，特别是与胰岛素笔的纵向轴线平行。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，提供至少一个天线（15），其将射频波耦合到所述波导中，并测量所述波的透射/反射的实部和虚部。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置呈套筒的形式或呈帽的形式，特别是呈胰岛素笔的帽的形式。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置是可移除的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括电路，尤其所述天线连接到所述电路。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包含无线电波发生器（17）并且优选地包含波分析器（22）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个电源，特别是电池。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括透射/反射测量电路。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括柔性印刷电路板（PCB），优选地为卷绕成柱形的柔性PCB。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述柔性PCB适于套筒状或帽状部件，其中优选地，所述柔性PCB被模制或安装到所述套筒状或帽状部件中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于数据处理和数据传输的至少一个装置（23）。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置被设计成替代现有胰岛素笔的至少一个现有帽。

14.一种便携式液体注射装置，特别是胰岛素笔，包括根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中优选地，所述装置附接至所述注射装置，特别是附接至所述胰岛素笔。