CN112135651A - 具有信息捕获的药物递送组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种药物递送组件，所述药物递送组件包括：适于在排出药物剂量期间移动的指示器，所述移动量指示排出剂量的大小；以及电子跟踪传感器电路，该电子跟踪传感器电路适于以预定间隔将所述操作状态从休眠状态改变为低功率检测状态并改变回所述休眠状态。当处于检测状态时，电子传感器电路适于检测激活部件的运动，并且如果检测到激活部件的运动，那么将操作状态从低功率检测状态改变为高功率测量状态，在高功率测量状态下，能够确定指示器相对于跟踪装置的运动量。

Description

具有信息捕获的药物递送组件

本发明涉及适于以成本有效的方式捕获药物递送相关数据的药物递送组件、装置和系统。

背景技术

在本发明的公开内容中，主要参考通过输送胰岛素的糖尿病治疗，然而，这仅是本发明的示例性用途。

药物注入装置极大地改善了必须自我施予药物和生物制剂的患者的生活。药物注入装置可以采用多种形式，包括简单的一次性装置，其仅仅是具有注入装置的安瓿，或者它们可以是适于与预装筒一起使用的耐用装置。无论其形式和类型如何，它们已被证明是帮助患者自我施予可注入药物和生物制剂的重要辅助手段。它们还极大地帮助护理人员向无法进行自我注入的人施予可注入药物。

在合适的时间和以正确的大小进行必要的胰岛素注入对于控制糖尿病是重要的，即遵守指定的胰岛素治疗方案是重要的。为了使医务人员能够确定规定剂量模式的有效性，鼓励糖尿病患者记录每次注入的大小和时间。然而，这样的记录通常保存在手写笔记本中，由此记录的信息可能不容易上载到计算机以进行数据处理。此外，由于仅记录患者记录的事件，因此如果记录的信息在患者疾病的治疗中具有任何价值，笔记本系统要求患者记住记录每次注入。记录中缺失或错误的记录会导致注入历史的误导性情况，并且因此导致医务人员对未来药物治疗进行决策的误导性基础。因此，可能期望自动记录来自药物递送系统的注入信息。

相应地，已提供了具有剂量监测/采集特征的许多注入装置，参见例如US 2009/0318865，WO 2010/052275和US 7,008,399。然而，当今大多数装置都没有它。

关于具有不可更换能量源的装置，例如，一次性药物递送装置，这种装置可以仅用于相对较短的周期，例如几周，但通常具有长得多的货架期。预期长达三年的货架期并不是不常见的。因此，功率管理对使价格和容纳空间要求保持很低是非常重要的。WO 2010/052275公开了一种药物递送装置，其具有包括格雷码型旋转传感器的剂量记录电路。该装置包括允许检测操作状态的许多触点，在操作状态中装置进入高功率状态，其中操作旋转传感器以确定排出剂量的大小。WO 2014/111340公开了一种药物递送装置，其包括光学传感器，该光学传感器适于检测装置是否处于剂量设定或剂量排出状态并且确定排出剂量的大小。设置开关以开启光学传感器。

考虑上文所述，本发明的目标是提供这样的药物递送装置、系统及其部件，其以成本效益和可靠方式允许检测、存储和/或显示与药物递送装置的使用有关的数据。

发明内容

在本发明的公开内容中，将描述多个实施例和方面，它们将解决上述目标中的一个或多个，或者将解决从下面的公开内容以及从示例性实施例的描述将显而易见的目标。

因此，在本发明的第一方面，提供了一种药物递送组件，其包括壳体、药物储存器或用于接收药物储存器的装置、激活指示器和药物排出装置。药物排出装置包括：剂量设定装置，允许使用者设定待排出药物的剂量；以及释放装置，该释放装置在被致动时使激活指示器和药物排出装置移动以排出设定剂量。药物递送组件还包括：剂量指示器，该剂量指示器适于在排出药物剂量期间移动，移动量指示排出剂量的大小；以及电子传感器电路，该电子传感器电路适于检测在剂量排出期间剂量指示器的移动量。电子传感器电路系统包括基于光的非接触式跟踪装置，该基于光的非接触式跟踪装置适于确定相对于跟踪装置移动的表面的运动特性。电子传感器电路适于在休眠状态、允许确定第一运动特性的低功率检测状态、以及允许确定第二运动特性的高功率测量状态之间操作。电子传感器电路适于以预定间隔将操作状态从休眠状态改变为检测状态并改变回休眠状态。此模式可以表征为空闲模式。当处于检测状态时，电子传感器电路适于检测激活指示器相对于跟踪装置的运动是否发生，且如果检测到激活指示器的运动，电子传感器电路适于将操作状态从检测状态改变为测量状态，在测量状态下，能够确定剂量指示器相对于跟踪装置的运动量。

通过这种布置，排出的剂量可以以简单且功率高效的方式确定，因为运动确定是基于表面的移动而不依赖于像开关或编码器的特定检测结构，后者增加给定药物递送装置的成本和复杂性。此外，通过实施可在取决于待检测的特性的实际要求的不同功率水平操作的传感器设置，可提供不仅简单而且功率高效的设置。

药物排出装置(机构)可以包括弹簧，所述弹簧在剂量设定期间被拉紧，然后在释放装置(按钮)被致动时释放以驱动活塞杆。替代性地，排出机构可以是完全手动类型的装置，其中，剂量设定构件和致动按钮在剂量设定期间对应于设定的剂量大小向近侧移动。当使用者随后在远侧方向上轴向推动致动按钮时，剂量联接被致动，从而允许剂量设定构件向远侧旋转移动以排出设定剂量。如看到的，在两个设计中，激活指示器仅在剂量指示器被致动旋转之前移动。

基于光的非接触式跟踪装置可例如是基于激光的，其中，剂量指示器和激活指示器包括激光可以指向的光散射表面。

术语“低功率状态”和“高功率状态”指示功耗状态，允许检测给定指示器的定义种类的运动。实际功耗将由诸如传感器强度水平、采样率以及表面的性质以及指示器的材料等的因素确定。例如，在示例性实施例中，电子传感器电路在处于低功率检测状态时被操作以低分辨率检测运动，且在高功率时，测量被操作以高分辨率检测运动。

所定义的第一运动特性可简单地呈“识别移动”的形式，其中传感器电路适于确定给定结构是否正在移动。所定义的第二运动特性可以是“移动量”的形式，例如，给定结构已在给定方向上移动的实际距离。

术语“指示器”是指适于响应于如上文指定的活动而移动的部件的表面。剂量指示器和激活指示器表面可布置在相同或不同部件上。在前一种情况下，两个指示器表面可以完全或部分重叠。例如，“组合指示器”可以由具有表面的部件形成，其中在第一方向上的移动将充当第一指示器并且在第二方向上的移动将充当第二指示器。

取决于电子电路的实际设计和电源的容量，有可能允许传感器电路从休眠状态唤醒以在货架存储期间，例如在2年或3年内检测移动。替代性地，传统的拉出条可以用于允许电子器件在初次使用之前通电。

在示例性实施例中，所述指示器在剂量排出期间旋转，所述电子传感器电路适于确定旋转量。

剂量设定装置可包括适于由使用者旋转以设定剂量的剂量设定构件，其中药物排出装置还包括可在近侧位置与远侧位置之间致动的释放构件，所述近侧位置允许通过剂量设定构件的旋转来设定剂量，所述远侧位置允许药物排出装置排出设定剂量。

在此实施例中，剂量设定构件的旋转可引起激活指示器的运动，例如，剂量设定构件本身可用作激活指示器。替代性地，释放构件的致动可直接或间接地引起激活指示器的运动。

在示例性实施例中，剂量指示器在剂量排出期间相对于参考轴线旋转，并且激活指示器相对于参考轴线轴向移动。激活指示器和剂量指示器可以彼此联接，形成组合指示器，即一起轴向且旋转运动。组合指示器可呈共同部件的形式，其中完全或部分重叠的表面部分充当两个指示器。

在另一示例性实施例中，药物排出装置包括适于在剂量设定期间移动的警报指示器，所述电子传感器电路适于在空闲模式与警报模式之间操作。当处于空闲模式时，电子传感器电路适于以预定间隔将操作状态从休眠状态改变为检测状态且改变回休眠状态。当处于空闲模式且处于检测状态时，电子传感器电路适于检测警报指示器相对于跟踪装置的运动，且如果检测到警报指示器相对于跟踪装置的运动，那么将空闲模式改变为警报模式，在警报模式中，电子传感器电路以缩短的间隔将操作状态从休眠状态改变为检测状态并改变回休眠状态。当处于警报模式且在检测状态时，电子传感器电路适于检测激活指示器相对于跟踪装置的运动，且如果检测到激活指示器相对于跟踪装置的运动，那么将操作状态从检测状态改变为测量状态，在测量状态下，能够确定剂量指示器相对于跟踪装置的运动量。

在传感器电路分别在空闲模式和警报模式“接通”时，实际功耗可以相同或不同。尽管两种模式的目标是检测指示器的“运动”，但实际预期的运动速度以及指示器表面的特性可导致在活动时，例如，以激光传感器的较高强度或较低强度不同地操作传感器。

通过这种布置，已经引入了功耗的附加“中等水平”(对应于警报模式)，这允许针对药物递送组件的给定特定设计中体现的指示器将功耗水平优化到给定的移动模式。例如，激活指示器可以在剂量指示器开始移动之前，相对快速地行进相对较短的距离，这在两级功率设置中将防止传感器以“极低”速率加电。然而，在许多药物递送装置设计中，可识别出“警报指示器”，其在典型的使用情景中可以在激活指示器开始移动之前相对缓慢地行进相对较长的距离，这允许在空闲模式下传感器电路以所需“极低”速率操作。在给定的时间量之后且不检测激活指示器的移动的情况下，警报模式将改变回空闲模式。因此，在特定的实施例中，警报指示器在剂量设定期间旋转。

对应于上述组合指示器，警报指示器、激活指示器和剂量指示器中的至少两者可彼此联接，形成组合指示器。

例如，当剂量设定构件的旋转导致激活部件运动时，且当释放构件的致动导致激活部件运动时(如上文所公开)，指示器还可充当警报部件和激活部件，指示器在剂量设定和排出期间具有第一移动取向，且在由释放构件致动时具有第二移动取向。第一移动取向可以是相对于壳体和参考轴线的旋转，并且第二移动取向可以是相对于壳体和参考轴线的轴向移动。

在示例性实施例中，药物递送组件具有整体设计，其中药物排出装置和电子传感器电路都被布置在壳体内。替代性地，电子传感器电路可以呈包含附接到药物递送装置的外表面的挠性片材的“电子标签”的形式。标签可设置有显示器，例如，印刷油墨类型的显示器，该显示器主要在改变状态时使用能量。还可以通过印刷在挠性片上形成天线，处理器适于经由天线将数据传输到外部接收器。

在替代性配置中，组件可以包括药物递送装置和适于可释放地安装在药物递送装置上的附加装置，药物递送装置包括药物排出装置和指示器，附加装置包括电子传感器电路。

在后一种情况下，给定类型的药物递送装置，例如由丹麦Bagsvaerd的NovoNordisk A/S制造和销售的

预装药物递送笔，可以用于许多不同药物，每种形式适于与上述的附加剂量记录装置一起使用。然而，对于给定药物和给定药物制剂，指示器的给定移动量可以指示不同的药物量。例如，对于U200胰岛素制剂，

装置，例如重置管(参见下文)中的排出部件中一个部件的特定旋转移动将指示排出剂量是U100胰岛素制剂的两倍。

相应地，如上所述的附加剂量记录装置可以设置有检测装置，允许识别包含在药物递送装置中的标识符，该标识符为(预装)药物递送装置中包含的药物的实际类型编码。代码可例如呈视觉代码的形式，例如颜色码或条形码或矩阵码。

电子传感器电路可以设置有呈适于显示剂量相关数据的显示器形式的视觉通信装置，该显示器由电子处理器电路控制。药物递送装置还可包括适于存储剂量相关数据的存储器，该存储器由电子处理器电路控制。另外或替代性地，电子传感器电路可以设置有适于将剂量相关数据传输或传送到辅助或外部装置(例如，运行对应应用程序的智能手机)的数据通信装置。

在本发明的上述公开内容中，描述了药物递送组件，其包括具有剂量设定装置的药物排出装置，允许使用者设定待排出的药物的剂量。在替代配置中，药物排出装置适于排出固定大小的剂量。实际上，在此类配置中，电子传感器电路将基本上检测每次输出剂量(out-dosing)事件的相同剂量大小，但这可用作预期剂量大小被正确排出的确认。

如本文所用，术语“药物”表示包括能够以受控方式通过递送装置(例如套管或空心针头)的任何可流动药物制剂，例如液体、溶液、凝胶或细悬浮液，并且含有一种或多种药剂。该药物可以是单一药物化合物或来自单一储存器的预混合或共同配制的多种药物化合物药剂。典型药物包括这样的药物，例如肽(例如胰岛素、含胰岛素的药物、含有GLP-1的药物及其衍生物)，蛋白质，和激素，生物衍生或活性剂，基于激素和基因的药剂，营养配方以及固体(分配)或液体形式的其它物质。在示例性实施例的描述中，将参考含胰岛素和GLP-1的药物的用途，这包括其类似物以及与一种或多种其它药物的组合。

附图说明

将参考附图描述本发明的以下实施方案，其中

图1A示出了笔装置，

图1B示出了图1A的笔装置，其中笔帽被移除，

图2在分解图中示出了图1A的笔装置的部件，

图3A和3B在截面图中示出了两种状态下的排出机构，

图4A-4C示出了图2的笔装置的部件，

图5示出了包括传感器系统的药物递送装置，

图6A-6C在不同操作状态下示出了图5的传感器系统的部分剖视图，

图7示出了包括呈电子标签形式的传感器系统的药物递送装置，

图8示出了包括附加剂量捕获单元的药物递送组件的第一实施例，以及

图9示出了包括附加剂量捕获单元的药物递送组件的第二实施例。

在附图中，类似的结构主要由类似的附图标记标识。

具体实施方式

当使用诸如“上”和“下”、“右”和“左”、“水平”和“竖直”或类似的相对表达的以下术语时，这些术语仅仅参考附图，而未必是实际的使用情境。所示附图是示意性表示，由于该原因，不同结构的配置以及它们的相对尺寸仅用于说明目的。当术语构件或元件用于给定部件时，它通常指示在所述实施例中部件是单一部件，然而，相同构件或元件可以替代地包括多个子部件，就像所述部件中的两个或更多个可以作为单一部件被提供，例如作为单个注塑件被制造。术语“组件”和“子组件”并不意味着所述部件必须可以被组装以在给定组装过程期间提供单一或功能组件或子组件，而仅用于将组合在一起的部件描述为在功能上更紧密相关。

在转向本发明本身的实施例之前，将描述预装药物递送的示例，这种装置为本发明的示例性实施例提供基础。尽管图1中所示的笔形药物递送装置100代表“通用”药物递送装置，但实际示出的装置是由丹麦Bagsvaerd的Novo Nordisk A/S制造和销售的

预装药物递送笔。

笔装置100包括帽部分107和主要部分，所述主要部分具有带壳体101的近侧主体或驱动组件部分，药物排出机构布置或集成在所述壳体中，以及远侧筒保持器部分，具有远侧针头可穿透隔膜的药物填充透明筒113布置在所述远侧筒保持器部分中并通过附接到近侧部分的不可移除的筒保持器保持就位，筒保持器具有允许检查筒的一部分的开口以及允许针头组件可释放地安装的远侧联接装置115。筒设置有由排出机构的活塞杆形成部分驱动的活塞，并且可以例如包含胰岛素、GLP-1或生长激素制剂。最近侧的可旋转剂量设定构件180用于手动设定显示窗口102中所示的药物期望剂量，当按钮190被致动时，该期望剂量然后可以被排出。取决于药物递送装置中实施的排出机构的类型，排出机构可以包括如所示实施例中的弹簧，所述弹簧在剂量设定期间应变并且然后在释放按钮被致动时释放以驱动活塞杆。替代地，排出机构可以是完全手动的，在该情况下剂量构件和致动按钮在对应于设定剂量大小的剂量设定期间向近侧移动，并且然后由使用者向远侧移动以排出设定剂量，例如，与Novo Nordisk A/S制造和销售的

一样。

尽管图1示出了预装类型的药物递送装置，即，其被提供有预先安装的筒并且当筒已经用空时将被丢弃，但是在替代实施例中，药物递送装置可以设计成允许加载筒被重新放置，例如以“后装”药物递送装置的形式，其中筒保持器适于从装置主要部分移除，或者替代地以“前装”装置的形式，其中筒通过筒保持器中的远侧开口插入，所述筒保持器不可移除地附接到装置的主要部分。

由于本发明涉及适于通过合并或通过安装在药物递送装置上而与药物递送装置相互作用的电子电路，因此将描述这样的装置的示例性实施例以更好地理解本发明。

图2示出了图1中所示的笔形药物递送装置100的分解图。更具体地，笔包括具有窗口102的管状壳体101，筒保持器110固定地安装到所述管状壳体上，药物填充筒113布置在筒保持器中。筒保持器设置有允许针头组件116可释放地安装的远侧联接装置115，两个相对突起111的形式的近侧联接装置，其允许帽107可释放地安装以覆盖筒保持器和安装的针头组件，以及防止笔例如在桌面上滚动的突起112。在壳体远端中固定地安装螺母元件125，螺母元件包括中心螺纹孔126，并且在壳体近端中固定地安装具有中心开口的弹簧基部构件108。驱动系统包括螺纹活塞杆120，其具有两个相对的纵向凹槽并且接收在螺母元件螺纹孔中，旋转地布置在壳体中的环形活塞杆驱动元件130，以及与驱动元件(见下文)旋转接合的环形离合器元件140，接合允许离合器元件的轴向运动。离合器元件设置有外花键元件141，该外花键元件适于接合壳体内表面上的对应花键104(参见图4B)，这允许离合器元件在花键接合的旋转锁定近侧位置和花键脱离接合的旋转自由远侧位置之间移动。如刚才所述，在两个位置，离合器元件旋转地锁定到驱动元件。驱动元件包括中心孔，所述中心孔具有与活塞杆上的凹槽接合的两个相对突起131，由此驱动元件的旋转导致活塞杆的旋转，并且由此由于活塞杆和螺母元件之间的螺纹接合而导致活塞杆的远侧轴向运动。驱动元件还包括一对相对的沿周向延伸的挠性棘轮臂135，其适于接合布置在壳体内表面上的对应棘齿105。驱动元件和离合器元件包括配合联接结构，所述配合联接结构将它们旋转地锁定在一起并且允许离合器元件轴向移动，这允许离合器元件轴向移动到其远侧位置，在所述远侧位置允许其旋转，由此将拨盘系统(见下文)的旋转运动传递到驱动系统。将参考图4A和图4B更详细地示出和描述离合器元件、驱动元件和壳体之间的相互作用。

在活塞杆上螺纹地安装内容物终止(EOC)构件128，并且在远端上旋转地安装垫圈127。EOC构件包括一对相对的径向突起129，用于与重置管(见下文)接合。

该拨盘系统包括棘轮管150、重置管160、具有外螺旋布置的剂量数字排的刻度鼓170、用于设定待排出的药物剂量的使用者操作的剂量拨盘构件180、释放按钮190和扭矩弹簧155(见图3)。重置管轴向锁定地安装在棘轮管内部，但允许旋转几度(见下文)。重置管在其内表面上包括两个相对的纵向凹槽169，其适于与EOC构件的径向突起129接合，由此EOC可以由重置管旋转但允许轴向移动。离合器元件轴向锁定地安装在棘轮管150的外远端部分上，这使得棘轮管可以经由离合器元件轴向地移入和移出与壳体的旋转接合。拨盘构件180轴向锁定地但在壳体近端上旋转自由地安装，拨盘环在正常操作下旋转地锁定到重置管(见下文)，由此拨盘环的旋转导致重置管和由此转棘轮管的对应旋转。释放按钮190轴向锁定到重置管但旋转自由。重置弹簧195在按钮及其安装的重置管上提供向近侧指向的力。刻度鼓170布置在棘轮管和壳体之间的圆周空间中，鼓经由配合纵向花键151、171旋转地锁定到棘轮管，并且经由配合螺纹结构103、173与壳体的内表面旋转螺纹接合，由此当鼓通过棘轮管相对于壳体旋转时，该行数字通过壳体中的窗口102。扭矩弹簧布置在棘轮管和重置管之间的圆周空间中，并且在其近端处固定到弹簧基部构件108并且在其远端处固定到棘轮管，由此当棘轮管通过拨盘构件的旋转相对于壳体旋转时弹簧应变。具有挠性棘轮臂152的棘轮机构设置在棘轮管和离合器元件之间，后者设置有内圆周齿结构142，每个齿提供棘轮止动件，使得棘轮管保持在当设定剂量时使用者经由重置管将其旋转到的位置。为了允许减小设定剂量，棘轮释放机构162设置在重置管上并作用在棘轮管上，这允许通过在相反方向上转动拨盘构件将设定剂量减少一个或多个棘轮增量，当重置管相对于棘轮管旋转上述几度时，释放机构被致动。

已描述了排出机构的不同部件及其功能关系，接下来将主要参考图3A和3B来描述该机构的操作。

笔机构可以被认为是两个相互作用的系统、剂量系统和拨盘系统，如上所述。在剂量设定期间，拨盘机构旋转并且加载扭转弹簧。剂量机构锁定到壳体并且不能移动。当按下按钮时，剂量机构从壳体释放，并且由于与拨盘系统的接合，扭转弹簧现在将拨盘系统旋转回到起始点并随之旋转剂量系统。

剂量机构的中心部分是活塞杆120，柱塞的实际位移由活塞杆执行。在剂量递送期间，活塞杆通过驱动元件130旋转，并且由于与固定到壳体的螺母元件125的螺纹相互作用，活塞杆在远侧方向上向前移动。在橡胶活塞和活塞杆之间放置活塞垫圈127，所述活塞垫圈用作旋转活塞杆的轴向轴承并均衡橡胶活塞上的压力。由于活塞杆在活塞杆驱动元件与活塞杆接合的位置处具有非圆形横截面，因此驱动元件旋转地锁定到活塞杆，但沿着活塞杆轴线自由移动。因此，驱动元件的旋转导致活塞的线性向前运动。驱动元件设置有防止驱动元件顺时针(从按钮端看)旋转的小棘轮臂134。由于与驱动元件的接合，活塞杆因此只能向前移动。在剂量递送期间，驱动元件逆时针旋转，并且棘轮臂135由于与棘齿105的接合而向使用者提供小弹响，例如每排出胰岛素的一个单位弹响一次。

转向拨盘系统，通过转动拨盘构件180来设定和重置剂量。当转动拨盘时，重置管160、EOC构件128、棘轮管150和刻度鼓170都随之转动。当棘轮管连接到扭矩弹簧155的远端时，弹簧被加载。在剂量设定期间，由于与离合器元件的内齿结构142的相互作用，棘轮的臂152对拨选的每个单位执行拨盘弹响。在所示实施例中，离合器元件设置有24个棘轮止动件，对于相对于壳体的完整360度旋转提供24次弹响(增量)。弹簧在组装期间被预加载，这使得该机构能够在可接受的速度区间内递送小剂量和大剂量。由于刻度鼓与棘轮管旋转接合，但在轴向方向上可移动，并且刻度鼓与壳体螺纹接合，因此在转动拨盘系统时刻度鼓将以螺旋形图案移动，数字对应于显示在壳体窗口102中的设定剂量。

棘轮管和离合器元件140之间的棘轮152、142防止弹簧使部件回转。在重置期间，重置管移动棘轮臂152，由此一个弹响接着一个弹响释放棘轮，在所述实施例中一次弹响对应于胰岛素的一个单位IU。更具体地，当拨盘构件顺时针转动时，重置管简单地旋转棘轮管，允许棘轮的臂自由地与离合器元件中的齿结构142相互作用。当拨盘构件逆时针转动时，重置管直接与棘轮弹响臂相互作用，朝向笔的中心远离离合器中的齿推动弹响臂，因此由于加载的弹簧引起的扭矩允许棘轮上的弹响臂向后移动“一个弹响”。

为了递送设定剂量，按钮190由使用者在远侧方向上推动，如图3B中所示。重置管160从拨盘构件分离并且随后离合器元件140脱离壳体花键104。现在拨盘机构与驱动元件130一起返回到“零”，这导致药物剂量被排出。通过在药物递送期间的任何时间释放或按下按钮，可以随时停止和开始剂量。小于5IU的剂量通常不能暂停，原因是橡胶活塞非常快地被压缩，导致橡胶活塞的压缩并且随后在活塞返回到原始尺寸时递送胰岛素。

EOC特征防止使用者设定比筒中剩余的剂量更大的剂量。EOC构件128旋转地锁定到重置管，这使EOC构件在剂量设定、重置和剂量递送期间旋转，在此期间它可以跟随活塞杆的螺纹轴向地来回移动。当它到达活塞杆的近端时提供止动件，这防止所有连接部件(包括拨盘构件)在剂量设定方向上进一步旋转，即，现在设定的剂量对应于筒中剩余的药物内容物。

刻度鼓170设置有远侧止动表面174，所述远侧止动表面适于接合壳体内表面上的对应止动表面，这为刻度鼓提供了最大剂量止动，从而防止所有连接部件(包括拨盘构件)在剂量设定方向上进一步旋转。在所示实施例中，最大剂量设定为80IU。相应地，刻度鼓设置有近侧止动表面，所述近侧止动表面适于接合弹簧基部构件上的对应止动表面，这防止所有连接部件(包括拨盘构件)在剂量排出方向上进一步旋转，由此为整个排出机构提供“零”止动。

为了防止在拨选机构中出现故障而允许刻度鼓移动超出其零位置的情况下意外过量，EOC构件用于提供安全系统。更具体地，在具有满筒的初始状态下，EOC构件定位在与驱动元件接触的最远侧轴向位置。在已排出给定剂量之后，EOC构件将再次定位成与驱动元件接触。相应地，如果机构试图递送超过零位置的剂量，则EOC构件将锁定驱动元件。由于机构的不同部件的公差和挠性，EOC将行进短距离，允许排出小的“过量”药物，例如，3-5IU的胰岛素。

排出机构还包括剂量终止(EOD)弹响特征，其在排出剂量终止时提供不同的反馈，通知使用者已排出全部量的药物。更具体地，EOD功能通过弹簧基部和刻度鼓之间的相互作用来实现。当刻度鼓返回到零时，弹簧基部上的小弹响臂106由前进的刻度鼓向后推动。刚好在“零”之前，臂被释放并且臂撞击刻度鼓上的埋头表面。

所示机构还设置有扭矩限制器，以便保护机构免受使用者经由拨盘构件施加的过载。该特征由拨盘构件和重置管之间的接口提供，如上所述，拨盘构件和重置管旋转地彼此锁定。更具体地，拨盘构件设置有圆周内齿结构181，所述圆周内齿结构接合布置在重置管的挠性承载部分161上的多个对应齿。重置管齿设计成传递给定的指定最大扭矩，例如150-300Nmm，高于所述最大扭矩挠性承载部分和齿将向内弯曲并使拨盘构件转动而不旋转拨盘机构的其余部分。因此，笔内部的机构不能以比扭矩限制器通过齿传递的更高的负载受到应力。

在图4A中，在剂量设定状态下显示了离合器元件、驱动元件和壳体(部分)，并且在图4B中，在排出状态下显示了这些相同部件。如图所示，其上布置有驱动元件的活塞杆和其上安装有离合器元件的棘轮管未示出。为了更好地展示壳体的内表面上设置的结构，图4C展示了布置在壳体101中的局部离合器元件140。

壳体101的内表面包括：突出到内部中的轴向定向的花键元件104的圆周环形阵列，每一个花键元件具有尖头远端109；以及单向棘轮齿105的圆周环形阵列。内表面还包括适于接合刻度鼓170上的凹螺旋螺纹173的凸螺旋螺纹103。形成远侧圆周凹槽以接合和安装螺母元件125。离合器元件140包括：适于接合棘轮管150上的棘轮臂152的棘轮齿142的内圆周环形阵列；适于接合壳体的花键元件104的轴向定向的花键元件141的外圆周环形阵列；以及驱动元件(参见下文)中的联接狭槽，每个花键具有尖头近端143。驱动元件130包括一对相对的联接部分，每个联接部分包括两个近侧延伸的裙部132，在该裙部之间形成轴向延伸的联接狭槽133，该狭槽适于接合离合器元件花键元件的一部分。以这种方式，接合表面用来在排出状态下将旋转力并由此将扭矩从离合器元件传输到驱动元件。驱动元件还包括一对相对的周向延伸的挠性棘轮臂，该挠性棘轮臂适于接合单向棘轮齿105的环形阵列。在剂量递送期间，驱动元件逆时针旋转，并且棘轮臂135由于与棘轮齿105的接合而向使用者提供小弹响，例如，每排出胰岛素的一个单位弹响一次。在所示的实施例中，提供对应于每单位胰岛素的15度旋转的24个棘轮齿。驱动元件的中心孔包括两个相对的突起131，该突起适于与活塞杆上的轴向定向的凹槽接合。

在图4A所示的剂量设定状态下，离合器元件的花键元件141与壳体的花键元件104接合，由此使离合器元件相对壳体旋转地锁定。如从图4A中可以看出，离合器花键元件组以较小旋转游隙接收在对应的联接狭槽中。在图4B所示的排出状态下，离合器元件的花键元件141向远侧移动脱离与壳体的花键元件104的接合，从而允许离合器元件相对壳体旋转。如从图4B中可以看出，离合器花键元件组现在在没有旋转游隙的情况下接收在对应的联接狭槽中。

当剂量刚被排出时，离合器元件的移动已停止，但其仍在其远侧位置。随后，当使用者释放释放按钮上的压力时，离合器元件返回到其近侧位置，然而，由于有限数目的花键，离合器元件将通常在返回时旋转一个小的量。相应地，排出机构不处于稳定状态，直到离合器元件返回到初始近侧位置。

已描述了机械药物递送装置的工作原理，将描述本发明的示例性实施例。

从上面对包括在剂量设定期间在第一方向旋转、在剂量排出期间在相反方向旋转的部件的药物递送装置的描述看出，在输出剂量事件开始和结束之间的旋转位置将指示排出的且最可能喷射的药物量。

相应地，根据本发明的第一方面，将描述药物递送装置的实施例，其以简单且具成本效益的方式适于检测排出的药物剂量的大小。更具体地，药物递送装置设置有固定传感器组件和呈基本上对应于上述重置管160的稍微修改的重置管形式的可移动指示器元件，所述经修改的重置管包括允许由传感器电路检测移动的外表面。

转向图5，示出与参照图1-4C描述的药物递送装置100相同的总体设计的药物递送装置200，药物递送装置200另外包括安装在修改壳体201的背驮式延伸部中的电子传感器电路350，其中电子传感器电路适于检测重置管260的移动。如上文所描述，重置管布置成在剂量设定期间旋转，在剂量释放期间轴向移动，且在剂量排出期间旋转对应的排出药物量，该重置管由此充当剂量指示器，从而允许确定排出药物剂量的大小。

在所展示的实施例中，电子传感器电路包括电路板351，该电路板上的光学传感器单元352能够检测运动且准确地测量在一个或两个方向上相对于传感器单元移动的表面的运动速度。基于这些测量，传感器电子器件能够在所测量的时间对所测量的速度积分，并且非常准确地计算相对运动的距离。传感器电路还包括处理器353、能量源(例如按钮单元354)和适于显示剂量相关信息(例如最后排出的剂量的时间和大小)的显示器355。代替显示器或除显示器外，传感器电子器件可适于与外部装置(例如，智能手机)使用

低能耗(BLE)(无线地)通信。

传感器可以具有与计算机鼠标中常用的类型相同的类型。它们对实际上任何(平滑)表面提供非常准确的跟踪。在较早的光学标鼠传感器基于成像芯片拍摄表面的快照并测量表面的图像在两个图像之间移动方式的情况下，新一代光学传感器基于小激光器和由于多普勒效应对干扰的测量。对此类传感器的工作原理和基本知识的描述可在由JaviarMoreno,Eduard Clotet,Dani Martinez,Marcel Tresanchez,Tomás Palleja和JordiPalacín发表于“Hindawi Journal of Sensor”的文章：“Experimental Characterizationof the Twin-Eye Laser Mouse Sensor(复眼激光器鼠标传感器的实验表征))”中找到，并对其进行参考。此类型的市售传感器的实例是由Phillips制造和销售的PLN3032和PLN2020。这些部件实际上是完整的子系统，该子系统包括用于例如功率管理和与外部部件的端口通信的嵌入式软件。所示的传感器单元是测量为6×6×4mm的相对大的标准单元，并且旨在用于标准应用，在例如不需要小尺寸的计算机鼠标和打印机中，然而，特制单元可以被制成显著更小。

在所展示的实施例中，光学传感器单元352被布置成对应于重置管260的远端，经修改的重置管在不具有例如凹槽或开口等任何附加结构的情况下在远端处包括平滑圆周环形表面部分265，这允许不间断地检测重置管的环形部分的移动。

传感器系统以短常规间隔通电以检查重置管260是否存在任何当前移动。系统使用相对低测量分辨率来测量移动以节省功率，因为测量的准确度对于确定重置管是否移动不重要。当笔装置未使用时，重置管没有任何运动，并且系统在已确定当前没有运动之后立即返回节电或空闲模式。

当使用者通过旋转剂量设定构件280拨动剂量时，重置管260在离合器元件240内部旋转。在低功率状态下每一秒或两秒的短上电将允许在传感器布置被相应地设置的情况下检测重置管的旋转运动，即重置管在旋转时用作唤醒系统的“警报指示器”。例如，如果检测到旋转运动，那么传感器系统可进入“警报模式”，在该模式中系统将以较高频率加电到低功率模式，这允许以高度确定性检测重置管的潜在相对快速且相对短的轴向移动，这允许传感器系统进入高功率测量状态，该状态准备检测重置管的即将来临的释放，且因此检测在设定剂量排出期间重置管的相对快速的旋转。可通过例如使用能够测量对应于两个取向的运动的复眼传感器来监测重置管的轴向移动。

仅剂量设定期间重置管的初始旋转移动，而不是剂量释放期间重置管的轴向移动用作激活指示器的情况下，可能有利的是使用两个不同的旋转构件，原因是否则系统将必须分析给定的旋转是否是由于剂量设定或剂量排出造成的。对于所示实施例，离合器构件然后可以用作指示器。

如可看到的，使用对警报指示器(例如剂量设定构件)的初始移动的检测以进入警报模式需要以特定方式使用药物递送装置，即使用者使用剂量设定构件设定剂量，之后不久释放构件被致动以排出设定剂量。然而，倘若设定剂量在已设定之后未立即排出，那么警报模式可超时，且例如可能没有检测到激活传感器的轴向移动。

相应地，以稍微较高的功耗为代价，允许用传感器电路在空闲模式检测激活指示器的移动的系统设置将提供在无需必须依赖使用者以特定所需方式操作药物递送装置的情况下适于以安全且可靠的方式捕获排出剂量的大小的系统。

在下文中，将描述示例性使用情景。

当使用者捡起笔装置200设定并随后排出药物剂量时，传感器系统350处于“空闲模式”，在该模式中，该传感器系统以预定间隔(例如每一秒或两秒)不久进入低功率状态，以检测重置管的潜在移动。如果未检测到移动，那么传感器系统将恢复到休眠状态。

当使用者开始拨动剂量时，系统可以被设计成在每一秒或每两秒执行的短的低功率低性能唤醒期间检测重置管260的旋转运动，这使系统准备好预计在不久进行剂量释放，参见图6A。然后，系统可以切换到高功率高性能模式，或者仅减少对应于“警报模式”的唤醒之间的时间。替代性地，在剂量设定期间可不检测初始旋转运动。

当使用者已拨动剂量并且皮下插入针时，使用者推动剂量释放按钮290，这导致重置管260向前移动，使离合器元件240脱离与壳体花键204的接合，参见图6B。接着由传感器系统检测此轴向移动，从而将系统切换到高功率高性能测量模式。

当离合器元件240已脱离壳体时，重置管开始驱动离合器元件，现在与环形活塞杆驱动元件230接合。重置管的旋转运动因此传输到活塞杆，且由于活塞杆螺纹及其与螺母接合，重置管因此将活塞杆向远侧驱动且排出药物。在高功率高性能测量状态中传感器系统现在非常准确地测量转速并计算在旋转方向上经过传感器的重置管部分265的“表面距离”，参见图6C。

在剂量结束时，重置管止动件260的运动可用于结束测量并计算旋转运动的量。然后可以通过将重置管表面265的总行进距离除以其圆周，乘以360度每完全旋转(360degrees pr.full rotation)，并将结果除以每单位度数/药物量来计算排出剂量。结果可以接着舍入到最接近的单位整数，因为装置仅旨在管理单位的整数。剂量的实际计算可以通过传感器电子器件或通过例如接收“原始”测量数据的外部装置来完成。

替代性地，传感器系统可在释放剂量释放按钮且重置管拉动离合器元件返回与装置壳体接合时检测重置管的轴向移动，然后从重置管表面的总旋转行进距离计算出行进距离/排出剂量。

当剂量按钮释放完成时，显示器可改变以显示仅施用剂量的大小和时间。

在所示的实施例中，传感器系统包括复眼激光传感器，该复眼激光传感器具有专用于检测和测量对应于第一取向的旋转运动的第一光束，和专用于检测对应于第二取向的轴向移动的第二光束。

如上所述，图5所示的实施例是使用相当大的标准部件构建的，然而，使用传感器的定制设计以及附加结构(例如电源、处理器、显示器和天线)有可能基本上降低测量系统的尺寸和成本，例如，采用附接到如图7所示的笔装置400的“电子标签”450的形式。

显示器可以是印刷油墨类型，其主要在改变状态时使用能量。还可以通过印刷在挠性片上形成天线，处理器适于经由天线将数据传输到外部接收器。包括例如印刷电子器件的“电子标签”的设计和制造在WO 2015/071354中更详细地描述，所述专利据此通过引用并入。

图8示出替代性实施例，其中测量装置设置为单独的附加单元550，该附加单元适于可释放地安装在对应的笔装置500上，该笔装置可以被预装且因此是一次性或耐用的，且因此适于接收药物筒513。对应于上述的集成实施例，笔装置包括允许光学检测重置管移动的经修改的重置管。另外，壳体设置有开口(不可见)，允许由光学单元观察重置管的远侧部分。开口一开始可以由另外的本产品标签覆盖，在安装附加装置时被刺穿。实际上，笔装置和附加装置设置有对应的联接构件455，允许附加装置安全、牢固地安装在预定义位置。否则，附加装置可以与上述集成传感器装置相同。

图9示出另外的实施例，其中测量装置设置为适于可释放地安装在未修改的笔装置100上的单独附加单元650，该笔装置可以是预装的或耐用的。与利用单个传感器单元的上文所描述的实施例相比，图9的附加实施方案包括两个单独的传感器单元，第一单元651是被布置成检测剂量设定构件180的移动的唤醒专用传感器，第二传感器单元652被布置和调适成在排出药物剂量期间测量刻度鼓通过窗口开口102时的旋转。

例如，当检测到剂量设定构件移动时，第一传感器可切换到适于检测剂量设定构件的旋转何时停止的更高频率警报模式，这指示已经设定剂量，使得第二传感器单元被切换到高功率高性能测量模式。由于在药物排出期间刻度鼓通常旋转会快得多，因此，可检测到“真实的”排出事件。否则，如果刻度鼓仅缓慢旋转(或在相反方向上)，这将指示使用者尚未设定完剂量，且系统将恢复到警报模式。

在示例性实施例的以上描述中，已经在一定程度上描述了为不同部件提供所描述功能的不同的结构和装置，在该程度上本发明的构思对于有经验的读者来说将是显而易见的。不同部件的详细构造和说明被认为是由本领域技术人员按照本说明书中所陈述的路线进行的正常设计过程的目的。

Claims (15)

1.一种药物递送组件(200)，包括：

-壳体(201)，

-药物储存器(213)或用于接收药物储存器的装置，

-药物排出装置，所述药物排出装置包括允许使用者设定待排出的药物剂量的剂量设定装置(280)以及释放装置(290)，所述释放装置在被致动时引起：

-激活指示器(265)的移动，以及

-所述药物排出装置排出设定剂量，

-适于在药物剂量排出期间移动的剂量指示器(265)，所述移动量指示排出剂量的大小，以及

-适于在剂量排出期间检测所述剂量指示器的移动量的电子传感器电路(350)，

其中：

-所述电子传感器电路包括基于光的非接触式跟踪装置(351)，所述基于光的非接触式跟踪装置适于确定相对于所述跟踪装置移动的表面的运动特性，

-所述电子传感器电路能够在以下之间操作：

-休眠状态，

-低功率检测状态，所述低功率检测状态允许确定第一运动特性，以及

-高功率测量状态，所述高功率测量状态允许确定第二运动特性，

-所述电子传感器电路适于以预定间隔将所述操作状态从所述休眠状态改变为所述检测状态并改变回所述休眠状态，

-当处于所述检测状态时，所述电子传感器电路适于检测所述激活指示器(265)相对于所述跟踪装置的运动是否发生，以及

-如果检测到所述激活指示器运动，那么所述电子传感器电路适于将所述操作状态从所述检测状态改变为测量状态，在所述测量状态下，能够确定所述剂量指示器(265)相对于所述跟踪装置的运动量。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述剂量指示器(265)在剂量排出期间旋转，所述电子传感器电路适于确定旋转量。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述剂量设定装置包括适于由使用者旋转以设定剂量的剂量设定构件(280)，所述药物排出装置还包括：

-能够在近侧位置与远侧位置之间致动的释放构件(290)，所述近侧位置允许通过所述剂量设定构件的旋转设定剂量，所述远侧位置允许所述药物排出装置排出设定剂量。

4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述剂量设定构件的旋转引起所述激活指示器的运动。

5.根据权利要求3所述的组件，其中，所述释放构件(290)的致动引起所述激活指示器(265)的运动。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中，所述剂量指示器(265)在剂量排出期间相对于参考轴线旋转，并且所述激活指示器相对于所述参考轴线轴向移动。

7.根据权利要求6所述的组件，其中，所述激活指示器和所述剂量指示器彼此联接以形成组合指示器(260、265)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的组件，其中，所述药物排出装置还包括适于在剂量设定期间移动的警报指示器(260)，并且所述电子传感器电路能够在空闲模式与警报模式之间操作，其中：

-当处于所述空闲模式时，所述电子传感器电路适于以预定间隔将所述操作状态从所述休眠状态改变为所述检测状态并改变回所述休眠状态，

-当处于所述空闲模式并且在所述检测状态时，所述电子传感器电路适于检测所述警报指示器相对于所述跟踪装置的运动，并且如果检测到所述警报指示器相对于所述跟踪装置的运动，那么将所述空闲模式改变为所述警报模式，在所述警报模式中，所述电子传感器电路以缩短的间隔将所述操作状态从所述休眠状态改变为所述检测状态并改变回所述休眠状态，并且

-当处于所述警报模式并且在所述检测状态时，所述电子传感器电路适于检测所述激活指示器相对于所述跟踪装置的运动，并且如果检测到所述激活指示器相对于所述跟踪装置的运动，那么将所述操作状态从所述检测状态改变为所述测量状态，在所述测量状态下，能够确定所述剂量指示器相对于所述跟踪装置的运动量。

9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述警报指示器(260)在剂量设定期间旋转。

10.根据从属于权利要求6的权利要求9所述的组件，其中，所述激活指示器、所述剂量指示器和所述警报指示器中的至少两者彼此联接，形成组合指示器(260、265)。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的组件，其中，所述电子传感器电路在处于所述低功率检测状态时操作以低分辨率检测运动，并且在处于所述高功率测量时操作以高分辨率检测运动。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的组件，其中，所述药物排出装置和所述电子传感器电路(350、450)两者都形成集成药物递送装置(200、400)的部分。

13.根据权利要求1-11中任一项所述的组件，包括药物递送装置(500、100)和适于可释放地安装在所述药物递送装置上的附加装置(550、650)，所述药物递送装置包括所述药物排出装置和所述指示器，所述附加装置包括所述电子传感器电路。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的组件，其中，所述跟踪装置(350)是基于激光的，并且所述指示器包括激光指向的光散射表面(265)。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的组件，其中，所述药物排出装置包括：

-活塞杆(120)，所述活塞杆适于接合并且在远侧方向上轴向移位装载筒(113)中的活塞，由此从所述筒排出药物剂量，

-驱动构件(160)，

-驱动弹簧(155)，所述驱动弹簧联接到所述驱动构件，

-所述剂量设定装置(180)，所述剂量设定装置允许使用者通过旋转所述驱动构件同时设定待排出的剂量并相应地使所述驱动弹簧应变，以及

-所述释放装置(190)，所述释放装置适于释放发生应变的驱动弹簧以使所述驱动构件旋转以排出所述设定剂量。

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