-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
-
Beispielsweise kann ein Mangel an körpereigenem Insulin bei einer Diabetes mellitus durch Injektion eines Insulinpräparates therapiert werden. Gängige Verfahren zur Injektion können Einwegspritzen, permanent vorhandene Insulinpumpen oder sogenannte Insulinpens in Einwegausführung oder Mehrwegausführung als Injektionsgeräte sein.
-
Die
DE 10 2009 003 721 A1 beschreibt eine Anordnung zum Applizieren von Insulin oder anderen Medikamenten aus einer Karpule.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin eine Vorrichtung, welche dieses Verfahren verwendet, ein Injektionsgerät mit der Vorrichtung sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
-
Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere ein Injektionsvorgang mittels eines Injektionsgerätes, beispielsweise eines sogenannten Insulinpen, mit Dosissensorik auf Basis einer als Spule fungierenden Feder mit variabler Windungsanzahl ermöglicht werden. Es können insbesondere ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Injektionsgerät bereitgestellt werden, wobei eine Feder, die beim Dosieren um einen von einer eingestellten Dosis eines Fluid abhängigen Drehwinkel verdreht wird und deren potentielle Energie während des Injektionsvorgangs in eine Translationsbewegung gewandelt werden kann, verwendet werden, um durch Messung einer Induktivität der Feder auf eine dosierte Menge des Friedens zu schließen. Beispielsweise können Daten über den Injektionsvorgang gespeichert und angezeigt werden.
-
Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere eine Erhöhung einer Sicherheit für einen Nutzer des Injektionsgerätes bewirkt werden, da beispielsweise eine korrekte Dosierung von Fluid bzw. Insulinmenge ermöglicht werden kann. Ferner brauchen beispielsweise eine äußere Form eines bereits verfügbaren Injektionsgerätes nicht oder nicht nennenswert verändert zu werden und kann ein innerer Aufbau eines Injektionsgerätes mit minimalen Modifikationen gegenüber bestehenden Injektionsgeräten realisiert werden. Somit kann insbesondere eine kostengünstige Bestimmung eines Injektionsvorgangs ermöglicht werden, da zumindest teilweise bereits vorhandene Komponenten eines Injektionsgerätes verwendet werden können. Auch kann beispielsweise eine unaufwendige Auswertung von induktiven Signalen zum Bestimmen des Injektionsvorgangs genutzt werden. Zudem kann insbesondere im Gesundheitsbereich ein Verwaltungsaufwand hinsichtlich einer Dokumentation von Injektionen minimiert werden, da beispielsweise eine händische Protokollführung für einen Arzt entfallen kann und stattdessen ein automatisch erfasster Dosiswert und dergleichen elektronisch dokumentiert, beispielsweise auch in einer Anwendung auf einem mobilen Gerät, und elektronisch versendet werden kann.
-
Es wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Injektionsvorgangs eines Injektionsgeräts vorgestellt, wobei mittels des Injektionsgeräts ein Fluid injizierbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Beaufschlagen zumindest einer mit einem Dosisrad des Injektionsgeräts gekoppelten Spiralfeder des Injektionsgeräts mit einem elektrischen Signal;
Erfassen eines Induktivitätswertes der zumindest einen Spiralfeder, wobei eine Anzahl von Windungen der zumindest einen Spiralfeder von einem eingestellten Drehwinkel des Dosisrads abhängig ist, wobei der eingestellte Drehwinkel einer für den Injektionsvorgang vorgewählten Dosismenge des Fluids entspricht; und
Bereitstellen eines Bestimmungssignals, das den bestimmten Injektionsvorgang repräsentiert, unter Verwendung des erfassten Induktivitätswertes.
-
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät oder einer Vorrichtung implementiert sein. Dabei kann ein Injektionsvorgang insbesondere quantitativ und zusätzlich oder alternativ zeitlich bestimmt werden. Das Injektionsgerät kann beispielsweise als ein sogenannter Insulinpen zum Injizieren einer Insulinlösung ausgeführt sein. Ein solcher Insulinpen kann insbesondere einem dicken Kugelschreiber ähneln und mit einer Insulinkarpule bestückt werden. Unter einer Karpule kann eine Zylinderampulle verstanden werden, die auf einer Seite mit einer durchstechbaren Membran versehen sein kann, wobei die andere Seite mit einem verschiebbaren Stopfen verschlossen sein kann. Mittels des Dosisrads, dass auch als ein Dosisknopf bezeichnet werden kann, kann eine benötigte oder gewünschte Dosis oder Menge an Fluid durch Drehen des Dosisrads um einen Drehwinkel für den Injektionsvorgang eingestellt oder vorgewählt werden. Bei dem Injektionsgerät kann es sich hierbei um ein Injektionsgerät mit drehbar ausgeführtem Dosisrad handeln, das während einer Dosiseinstellung lediglich eine Rotation ausführt.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Berechnens oder Bestimmens der Dosismenge des Fluids unter Verwendung des erfassten Induktivitätswertes aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren einen Schritt des Kombinierens des erfassten Induktivitätswertes oder der berechneten Dosismenge mit einem Zeitstempel aufweisen, der einen Zeitpunkt des Injektionsvorgangs repräsentiert. Hierbei kann im Schritt des Bereitstellens ein Bestimmungssignal bereitgestellt werden, das die berechnete Dosismenge und zusätzlich oder alternativ den Zeitpunkt des Injektionsvorgangs repräsentiert. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Injektionsvorgang genau, aussagekräftig und zuverlässig bestimmt werden kann.
-
Auch kann das Verfahren einen Schritt des Ausgebens des Bestimmungssignals an eine Schnittstelle zu einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Bestimmungssignals an ein Gerät außerhalb des Injektionsgeräts, an eine Schnittstelle zu einer Speichereinrichtung innerhalb oder außerhalb des Injektionsgeräts und zusätzlich oder alternativ an eine Schnittstelle zu einer Anzeigevorrichtung des Injektionsgeräts aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Benutzerkomfort sowie eine Sicherheit einer Benutzung des Injektionsgerätes erhöht werden kann, da Informationen über einen Injektionsvorgang bereitgestellt werden können.
-
Ferner kann im Schritt des Beaufschlagens die zumindest eine Spiralfeder mit einem elektrischen Wechselsignal beaufschlagt werden. Hierbei kann im Schritt des Erfassens der Induktivitätswert der zumindest einen Spiralfeder unter Verwendung einer Resonanzfrequenz einer mit der zumindest einen Spiralfeder verbundenen elektrischen Erfassungsschaltung, einer elektrischen Spannung eines Kondensators einer mit der zumindest einen Spiralfeder verbundenen elektrischen Erfassungsschaltung, eines elektrischen Parallelwiderstandes einer mit der zumindest einen Spiralfeder verbundenen elektrischen Erfassungsschaltung und zusätzlich oder alternativ einer Phasenbeziehung zwischen dem beaufschlagten elektrischen Signal und einer Spannung über einer mit der zumindest einen Spiralfeder verbundenen elektrischen Erfassungsschaltung erfasst werden. Alternativ kann im Schritt des Beaufschlagens die zumindest eine Spiralfeder mit einem elektrischen Gleichsignal beaufschlagt werden. Dabei kann im Schritt des Erfassens der Induktivitätswert der zumindest einen Spiralfeder unter Verwendung einer in eine Messspannung gewandelten Änderung eines elektrischen Stroms in einer mit der zumindest einen Spiralfeder verbundenen elektrischen Erfassungsschaltung erfasst werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Induktivitätswert sicher, unaufwendig und exakt erfasst werden kann, wobei hinsichtlich eines Erfassungsprinzips auch spezielle Anwendungsfelder oder Ausgestaltungen des Injektionsgerätes berücksichtigt werden können.
-
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
-
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
-
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Bestimmung eines Injektionsvorgangs, bei dem mittels eines Injektionsgerätes ein Fluid injiziert wird. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise ausgebildet sein, um elektrische Signale an eine als Spule ausgeführte Spiralfeder anzulegen, auf einen Interaktivitätswert repräsentierende Sensorsignale wie elektrische Spannungen oder Ströme zuzugreifen und ein Bestimmungssignal bereitzustellen. Unter Verwendung des Bestimmungssignals erfolgt eine Anzeige und zusätzlich oder Alternativspeicherung von Informationen des Bestimmungssignals.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine elektrische Erfassungsschaltung aufweisen, die mindestens eine Energieversorgungseinrichtung, einen Mikrocontroller und zumindest einen Kondensator, eine Phasenregelschleife, eine Brückenschaltung und zusätzlich oder alternativ einen Operationsverstärker aufweisen kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Erfassen des Induktivitätswertes zuverlässig und hinsichtlich eines Erfassungsprinzips an spezielle Anwendungsfelder oder Ausgestaltungen des Injektionsgerätes angepasst realisiert werden kann.
-
Auch kann die Vorrichtung eine Übertragungseinrichtung zum drahtlosen Übertragen des Bestimmungssignals an ein Gerät außerhalb des Injektionsgeräts, eine Zeitgebereinrichtung zum Ermitteln eines Zeitpunkts des Injektionsvorgangs und zusätzlich oder alternativ eine Speichereinrichtung zum Speichern des Bestimmungssignals aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine genaue und sichere Protokollierung des Injektionsvorgangs sowie eine Archivierung innerhalb und zusätzlich oder alternativ außerhalb des Injektionsgeräts ermöglicht werden können.
-
Ferner kann die Vorrichtung an einem Schaltungsträger oder verteilt auf eine Mehrzahl von Schaltungsträgern angeordnet sein. Hierbei kann ein Teil der Vorrichtung an einem ersten Schaltungsträger angeordnet sein, wobei ein weiterer Teil der Vorrichtung an einem zweiten Schaltungsträger angeordnet sein kann, wobei der erste Schaltungsträger innerhalb des Injektionsgeräts angeordnet sein kann, wobei der zweite Schaltungsträger außerhalb des Injektionsgeräts angeordnet sein kann, beispielsweise in einem Gerät außerhalb des Injektionsgeräts. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Vorrichtung in einer flexibel an eine vorgegebene Gerätegeometrie anpassbare und kostengünstige Weise realisiert werden kann.
-
Es wird auch ein Injektionsgerät zum Injizieren von Fluid vorgestellt, wobei das Injektionsgerät folgende Merkmale aufweist:
ein Dosisrad zum Vorwählen einer bei einem Injektionsvorgang zu injizierenden Dosismenge des Fluids, wobei das Dosisrad um einen Drehwinkel drehbar ist, wobei ein eingestellter Drehwinkel des Dosisrads einer für den Injektionsvorgang vorgewählten Dosismenge des Fluids entspricht;
zumindest eine mit dem Dosisrad gekoppelte Spiralfeder zum Speichern potenzieller Energie für den Injektionsvorgang, wobei eine Anzahl von Windungen der zumindest einen Spiralfeder von dem eingestellten Drehwinkel des Dosisrads abhängig ist; und
eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung, wobei die Vorrichtung und die zumindest eine Spiralfeder elektrisch miteinander verbindbar oder verbunden sind.
-
In Verbindung mit dem Injektionsgerät ist eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung vorteilhaft einsetzbar oder verwendbar, um einen Injektionsvorgang zu bestimmen.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann das Injektionsgerät eine Spiralfeder aufweisen, die an einem ersten Ende elektrisch mit der Vorrichtung verbindbar oder verbunden sein kann und an einem zweiten Ende über einen elektrisch leitfähigen Teilabschnitt eines Gehäuses des Injektionsgeräts elektrisch mit der Vorrichtung verbindbar oder verbunden sein kann. Hierbei kann die Spiralfeder innerhalb des Gehäuses anordenbar oder angeordnet sein und eine Mehrzahl von Windungen mit einem ersten Durchmesser und an dem zweiten Ende zumindest eine Windung mit einem zweiten Durchmesser aufweisen, der größer als der erste Durchmesser ist. Die zumindest eine Windung mit einem zweiten Durchmesser kann dabei elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Teilabschnitt des Gehäuses verbindbar oder verbunden sein. Alternativ kann die Spiralfeder außerhalb des Gehäuses anordenbar oder angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine elektrische Anbindung der Spiralfeder an die Vorrichtung unter Einbeziehung eines Gehäuseabschnittes als Rückleiter unaufwendig realisiert werden kann.
-
Alternativ kann das Injektionsgerät eine erste Spiralfeder und eine zweite Spiralfeder aufweisen, die an ersten Enden elektrisch mit der Vorrichtung verbindbar oder verbunden sein können und an zweiten Enden elektrisch miteinander oder über einen elektrisch leitfähigen Teilabschnitt eines Gehäuses des Injektionsgeräts elektrisch miteinander verbindbar oder verbunden sein können. Hierbei kann die erste Spiralfeder radial außerhalb bezüglich der zweiten Spiralfeder anordenbar oder angeordnet sein. Zudem können die erste Spiralfeder und die zweite Spiralfeder einen zueinander entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen. Ferner kann ein Durchmesser eines Federdrahtes der zweiten Spiralfeder geringer als ein Durchmesser eines Federdrahtes der ersten Spiralfeder sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Modifikationen an einem bestehenden Gerätedesign minimiert werden können und somit das Injektionsgerät unaufwendig realisiert werden kann.
-
Insbesondere kann die Vorrichtung in dem Dosisrad, außerhalb des Dosisrads in dem Injektionsgerät und zusätzlich oder alternativ in einem Gerät außerhalb des Injektionsgeräts angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Unterbringung der Vorrichtung auf eine flexibel an eine vorgegebene Gerätegeometrie anpassbare oder dieselbe günstig ausnutzende Weise sowie kostengünstig erfolgen kann. Anders ausgedrückt kann somit Elektronik zur Erfassung von Messdaten und zur optionalen Kommunikation oder Dosisanzeige entweder im Korpus des Injektionsgeräts, in einer Kappe für das Injektionsgerät oder in einem externen Gerät angeordnet sein.
-
Ferner kann das Injektionsgerät eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des bestimmten Injektionsvorgangs unter Verwendung des Bestimmungssignals von der Vorrichtung aufweisen. Hierbei kann die Anzeigeeinrichtung signalübertragungsfähig mit der Vorrichtung verbindbar oder verbunden sein. Dabei kann die Anzeigeeinrichtung an dem Dosisrad angeordnet sein, insbesondere an einer Endfläche oder Stirnseite des Dosisrades. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Sicherheit und ein Komfort für einen Benutzer des Injektionsgerätes erhöht werden können, da die Informationen des Bestimmungssignals direkt an dem Injektionsgerät angezeigt werden können.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Sensoranordnung zur Erfassung einer aktuell injizierten Menge an Fluid eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder aufweisen. Die Feder kann während eines Dosiervorgangs des Injektionsvorgangs um einen eingestellten Drehwinkel des Dosisrades gespannt oder verdreht werden, wobei sich ihre Windungszahl erhöhen kann. Dadurch kann sich die Induktivität der Feder ändern und es kann auf die eingestellte Dosis zurückgerechnet werden. Der Wert der Menge oder Dosis kann gespeichert und auf einem beispielsweise integrierten Display des Injektionsgeräts angezeigt und zusätzlich oder alternativ auf ein externes Gerät übertragen werden.
-
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
-
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Injektionsgeräts mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
-
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
-
3 eine schematische Darstellung eines Schwingkreises für ein Injektionsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
-
4 eine schematische Darstellung eines Injektionsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
-
5 eine schematische und teilweise perspektivische Darstellung einer Spiralfederbaugruppe für ein Injektionsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
-
6 eine schematische Darstellung eines Injektionsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
-
7 eine schematische Darstellung eines Dosisrads für ein Injektionsgerät mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
-
8 eine schematische Darstellung eines Dosisrads für ein Injektionsgerät mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
Bevor nachfolgend auf Ausführungsbeispiele eingegangen wird, werden zunächst Hintergründe und Grundlagen kurz erläutert. Generell gibt es zwei übliche Ausführungsvarianten von als Insulinpens ausgeführten Injektionsgeräten und deren Dosisrad bzw. Dosisknopf.
-
In einer ersten Ausführungsvariante führt der Dosisknopf neben einer Drehbewegung auch eine Translationsbewegung aus. Je größer ein eingestellter Drehwinkel ist, desto weiter wird der Dosisknopf über ein Gewinde aus einem Gehäuse des Injektionsgerätes herausgedreht. Ein Abstand zwischen Dosisknopf und Gehäuse entspricht dann einer Weglänge, um welche eine Insulinpatrone beim Druck auf den Dosisknopf entleert wird, ggf. skaliert mit einem Übersetzungsfaktor. Dazu drückt ein Stempel auf die Patrone bzw. Karpule bzw. Ampulle. Dieser Stempel ist am Ende einer weiteren Gewindestange angeordnet, die sich über eine Arretiermechanik nur in eine Richtung drehen lässt. Durch eine weitere Mechanikkomponente, beispielsweise einen Mitnehmer, wird sichergestellt, dass der Dosisknopf maximal so weit herausgedreht werden kann, wie es dem verbleibenden Füllstand in der Ampulle entspricht.
-
In einer zweiten Ausführungsvariante führt der Dosisknopf lediglich eine Drehbewegung aus. Hierbei ist der Dosisknopf zwar drehbar ausgeführt, jedoch verändert sich sein Abstand zum Gehäuse nicht. Durch die Drehbewegung wird beispielsweise eine Feder gespannt, deren potentielle Energie durch eine Mechanik bei einem Injektionsvorgang in eine Translationsbewegung des Stempels überführt wird.
-
Beispielsweise sehen an Diabetes erkrankte Menschen häufig einen Mehrwert darin, wenn bei einem Insulinpen eine zuletzt gegebene Insulindosis mit entsprechendem Injektionszeitpunkt kontinuierlich erfasst werden könnte. Dazu bedarf es einer Sensorik, die entweder den Füllstand der Ampulle oder aber die injizierte Dosis erfassen und entweder direkt am Gerät in einem Display anzeigen oder zu einem zusätzlichen Gerät übertragen kann. Einige Sensorkonzepte basieren z. B. auf resistiven Messverfahren und benötigen Federkontakte, die möglicherweise zum einen mechanisch verschleißen können und zum anderen eine Hysterese aufweisen können. Alternativ dazu existiert beispielsweise ein optisches Verfahren, bei dem auf der einen Seite der Karpule eine oder mehrere Lichtquellen und auf der gegenüberliegenden Seite der Karpule z. B. eine CCD-Zeilenkamera (CCD = charge-coupled device; ladungsgekoppelte Vorrichtung) angeordnet sind. Über eine ortsaufgelöste Intensitätsmessung kann mit dieser Anordnung auf den Füllstand und damit auch auf die letzte Dosis geschlossen werden, wobei eine Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen im optischen Pfad besteht. Weiterhin sind auch magnetische Erfassungsmethoden bekannt, bei denen ein Ringmagnet über einem Hall-Sensor gedreht wird.
-
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Injektionsgeräts 100 mit einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Injektionsgerät 100 ist ausgebildet, um bei einem Injektionsvorgang ein Fluid zu injizieren. Bei dem Injektionsgerät 100 handelt es sich beispielsweise um einen sogenannten Insulinpen zum Injizieren von Insulin.
-
Von dem Injektionsgerät 100 sind gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in der Darstellung von 1 beispielhaft lediglich ein Dosisrad 102 bzw. Dosisknopf 102, eine Spiralfeder 104, ein Schaft 106 bzw. Gehäuse 106 mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Teilabschnitt 108 und eine Bestimmungsvorrichtung 110 bzw. Vorrichtung 110 zum Bestimmen eines Injektionsvorgangs des Injektionsgeräts 100 gezeigt.
-
Das Dosisrad 102 ist um einen Drehwinkel drehbar angeordnet. Das Dosisrad 102 ist ausgebildet, um eine Vorwahl einer bei dem Injektionsvorgang zu injizierenden Dosismenge des Fluids zu ermöglichen. Hierbei entspricht ein eingestellter Drehwinkel des Dosisrads 102 einer für den Injektionsvorgang vorgewählten Dosismenge des Fluids.
-
Die Spiralfeder 104 ist mechanisch mit dem Dosisrad 102 gekoppelt. Mittels der Spiralfeder 104 ist potentielle Energie für den Injektionsvorgang speicherbar. Die Spiralfeder 104 weist eine Anzahl von Windungen auf, die von dem eingestellten Drehwinkel bzw. von einer Drehbewegung des Dosisrads 102 abhängig ist.
-
Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungsvorrichtung 110 in dem Dosisrad 102 angeordnet. Dabei ist die Bestimmungsvorrichtung 110 elektrisch mit der Spiralfeder 104 verbunden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Bestimmungsvorrichtung 110 außerhalb des Dosisrads 102 in dem Injektionsgerät 100 angeordnet sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zumindest ein Teil der Bestimmungsvorrichtung 110 in einem Gerät außerhalb des Injektionsgeräts 100 angeordnet sein.
-
Die Bestimmungsvorrichtung 110 weist eine Beaufschlagungseinrichtung 112, eine Erfassungseinrichtung 114 bzw. elektrische Erfassungsschaltung 114 und eine Bereitstellungseinrichtung 116 auf. Die Beaufschlagungseinrichtung 112 ist ausgebildet, um die Spiralfeder 104 mit einem elektrischen Signal 122 bzw. Anregungssignal 122 zu beaufschlagen. Das Anregungssignal 122 ist beispielsweise eine elektrische Wechselspannung oder Gleichspannung. Die Erfassungseinrichtung 114 ist ausgebildet, um einen Induktivitätswert 124 der Spiralfeder 104 zu erfassen. Hierbei ist beim Erfassen des Induktivitätswerts 124 die Anzahl von Windungen der Spiralfeder 104 variabel und von dem eingestellten Drehwinkel des Dosisrads 102 abhängig. Somit ändert sich der Induktivitätswert 124 mit der Anzahl von Windungen der Spiralfeder 104 bzw. dem eingestellten Drehwinkel des Dosisrads 102. Die Bereitstellungseinrichtung 116 ist ausgebildet, um unter Verwendung des erfassten Induktivitätswertes 124 ein Bestimmungssignal 126 bereitzustellen, das den bestimmten Injektionsvorgang des Injektionsgeräts 100 repräsentiert.
-
Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungsvorrichtung 110 bzw. Elektronik im Dosisknopf 102 untergebracht bzw. angeordnet. Dabei ist die Spiralfeder 104 an einem ersten Ende bzw. auf der einen Seite elektrisch mit der Bestimmungsvorrichtung 110 verbunden. Zur Kontaktierung eines zweiten Endes bzw. der anderen Seite der Spiralfeder 104 weist der Schaft 106 des Injektionsgeräts 100 den elektrisch leitfähigen Teilabschnitt 108 beispielsweise in Gestalt einer elektrisch leitfähigen Beschichtung einer Gehäusewand auf. Dadurch wird ein Rückleiter für die Spiralfeder 104 durch das Gehäuse 106 realisiert. Eine Kontaktierung zwischen Spiralfeder 104 und elektrisch leitfähigem Teilabschnitt 108 bzw. Gehäusewand ist beispielsweise durch einen Federkontakt realisiert. Dazu ist beispielsweise zumindest eine von dem Dosisknopf 102 am weitesten abgewandte Windung der Spiralfeder 104 mit einem Durchmesser ausgeführt, der einen Kontakt mit dem elektrisch leitfähigem Teilabschnitt 108 ermöglicht.
-
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Bestimmen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 200 zum Bestimmen ist ausführbar, einen Injektionsvorgang eines Injektionsgerätes, mittels dessen ein Fluid injiziert ist, zu bestimmen. Bei dem Injektionsvorgang ist beispielsweise mittels eines sogenannten Insulinpens eine Dosis Insulin einem Lebewesen, insbesondere einem Menschen, injizierbar. Das Verfahren 200 zum Bestimmen ist hierbei in Verbindung mit bzw. unter Verwendung von einem Injektionsgerät aus 1 oder einem ähnlichen Injektionsgerät ausführbar. Genauer gesagt ist das Verfahren 200 zum Bestimmen mittels der Vorrichtung aus 1 oder einer ähnlichen Vorrichtung ausführbar.
-
Das Verfahren 200 zum Bestimmen weist einen Schritt 210 des Beaufschlagens zumindest einer mit einem Dosisrad des Injektionsgeräts gekoppelten Spiralfeder des Injektionsgeräts mit einem elektrischen Signal auf. Dann wird in einem Schritt 220 des Erfassens ein Induktivitätswert der zumindest einen Spiralfeder erfasst. Die zumindest eine Spiralfeder weist dabei eine Anzahl von Windungen auf, die von einem eingestellten Drehwinkel des Dosisrads abhängig ist. Der eingestellte Drehwinkel entspricht einer für den Injektionsvorgang vorgewählten Dosismenge des Fluids. In einem nachfolgenden Schritt 230 des Bereitstellens eines Bestimmungssignals, unter Verwendung des im Schritt 220 des Erfassens erfassten Induktivitätswertes bereitgestellt.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 200 zum Bestimmen auch einen Schritt 240 des Berechnens oder Bestimmens und/oder einen Schritt 250 des Kombinierens auf. Hierbei sind der Schritt 240 des Berechnens und/oder der Schritt 250 des Kombinierens beispielhaft zwischen dem Schritt 220 des Erfassens und dem Schritt 230 des Bereitstellens ausführbar. Im Schritt 240 des Berechnens wird die Dosismenge des Fluids unter Verwendung des erfassten Induktivitätswertes berechnet. Im Schritt 250 des Kombinierens wird der im Schritt 220 des Erfassens erfasste Induktivitätswert oder die im Schritt 240 des Berechnens berechnete Dosismenge mit einem Zeitstempel kombiniert, der einen Zeitpunkt des Injektionsvorgangs repräsentiert. Dann wird hierbei im Schritt 230 des Bereitstellens ein Bestimmungssignal bereitgestellt, das die im Schritt 240 des Berechnens berechnete Dosismenge und/oder den im Schritt 250 des Kombinierens kombinierten Zeitpunkt des Injektionsvorgangs repräsentiert.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 200 zum Bestimmen ferner einen Schritt 260 des Ausgebens des Bestimmungssignals auf. Dabei wird im Schritt 260 des Ausgebens das Bestimmungssignal an eine Schnittstelle zu einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Bestimmungssignals an ein Gerät außerhalb des Injektionsgeräts, an eine Schnittstelle zu einer Speichereinrichtung innerhalb oder außerhalb des Injektionsgeräts und/oder an eine Schnittstelle zu einer Anzeigevorrichtung des Injektionsgeräts ausgegeben.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Schwingkreises 300 für ein Injektionsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Schwingkreis 300 ist hierbei für das Injektionsgerät aus 1 oder ein ähnliches Injektionsgerät verwendbar. Dabei weist der Schwingkreis 300 gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Spule mit variabler Induktivität L in Gestalt der Spiralfeder 104 und einen Kondensator 313 mit einer Kapazität C auf. Der Kondensator kann hierbei Teil der Bestimmungsvorrichtung aus 1 oder einer ähnlichen Bestimmungsvorrichtung sein. Die Spiralfeder 104 bzw. die Spule und der Kondensator 313 sind hierbei zwischen einen ersten Kontakt K1 und einen zweiten Kontakt K2 des Schwingkreises 300 elektrisch parallel geschaltet.
-
Hinsichtlich eines Messprinzips bzw. Erfassungsprinzips eines Induktivitätswertes der Spiralfeder
104, die als Spule fungiert, ergibt sich deren Induktivität L bzw. Induktivitätswert gemäß der nachfolgenden Berechnungsvorschrift:
-
Hierbei bezeichnen µ0 die magnetische Feldkonstante, N eine Windungszahl der Spiralfeder 104, A die Querschnittsfläche der Spiralfeder 104 und l eine Spulenlänge bzw. Länge der Spiralfeder 104. Bei einer Verdrehung der Spiralfeder 104, bleiben bis auf die Windungszahl N näherungsweise alle Größen konstant und es kommt zu einer quadratisch zunehmenden Induktivitätszunahme. Unter Annahme exemplarischer Spulenabmessungen, beispielsweise einer Länge der Spiralfeder 104 im nicht eingefederten Zustand von 5 cm, einer Windungszahl von 30 und einem Durchmesser von 1 cm, ergeben sich Induktivitätswerte von einigen hundert nH bis wenigen μH.
-
Ist die Spiralfeder
104 bzw. Spule in dem elektrischen Schwingkreis
300 aus
3 verschaltet, ergibt sich eine Resonanzfrequenz f, die von der Induktivität L, also der Windungsanzahl N, abhängt, gemäß der nachfolgenden Berechnungsvorschrift:
-
Wird beispielsweise ein Kondensator der Kapazität 500 pF verwendet, liegt die Resonanzfrequenz f im Bereich von einigen MHz. Bei angenommen 20 Dosiswerten pro Umdrehung des Dosisknopfes des Injektionsgeräts ergibt sich so eine Sensitivität von beispielsweise etwa 10 kHz Frequenzänderung pro Dosiseinheit. Dies ist mittels verfügbarer Mikrocontroller messbar.
-
Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können abweichend von einer Messung der Resonanzfrequenz alternativ zur Bestimmung der Induktivität beispielsweise unter anderem nachstehend genannte Messprinzipien angewandt werden. Es kann zum Beispiel ein L-Integrator genutzt werden, wobei eine Gleichspannung an die Spiralfeder 104 angelegt und der ansteigende Strom mit einem Operationsverstärker in eine Messspannung gewandelt wird, welche gemessen wird und einen Rückschluss auf die Induktivität ermöglicht. Alternativ kann ein DC-DC-Wandler (DC = direct current; Gleichstrom, Gleichspannung, Gleichsignal) verwendet werden, wobei eine Energie der Spiralfeder 104 bzw. Messspule auf einen Kondensator geladen wird, dessen Spannung als Messsignal dient. Ferner kann alternativ eine Bestimmung des Parallelwiderstandes durchgeführt werden, wobei z. B. ein kommerziell verfügbarer Chip eingesetzt werden kann, der ausgebildet ist, um einen effektiven Resonanzparallelwiderstand und eine Resonanzfrequenz eines Schwingkreises zu bestimmen, wobei durch Auswahl einer geeigneten Parallelkapazität die Resonanzfrequenz eingestellt werden kann. Zudem kann alternativ ein reaktiver Spannungsteiler eingesetzt werden, wobei über eine Phasenregelschleife (PLL = phase-locked loop) beispielsweise eine Phasenbeziehung zwischen einem erregenden Sinussignal und einer Spannung über einem LC-Schwingkreis bestimmt und dann aus der Phase die Induktivität berechnet wird. Auch kann alternativ eine Integration der Spiralfeder 104 bzw. Messspule in einer Brückenschaltung durchgeführt werden, wobei eine Demodulation eines Messsignals erfolgt und beispielsweise mindestens eine zweite Spule bzw. eine Referenzspule vorgesehen ist.
-
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Injektionsgeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Injektionsgerät 100 ist hierbei als ein Injektionspen bzw. Insulinpen ausgeführt. Das Injektionsgerät 100 entspricht oder ähnelt hierbei dem Injektionsgerät aus 1. In der Darstellung von 4 sind von dem Injektionsgerät 100 das Dosisrad 102, die Spiralfeder 104, ein Fluid 401 bzw. eine Injektionsflüssigkeit 401 und ein Stempel 405 gezeigt. Hierbei ist die Spiralfeder 104 innerhalb des Injektionsgeräts 100 bzw. eines Gehäuses des Injektionsgeräts 100 integriert.
-
Anders ausgedrückt ist in 4 ein Aufbau eines Injektionsgeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel in Gestalt eines sogenannten Smartpens vereinfacht dargestellt. Nicht eingezeichnet sind dabei optionale Mechanikkomponenten, die ausgebildet sind, um eine Verdrehung der Spiralfeder 104 während eines Injektionsvorgangs in eine Translationsbewegung des Stempels 405 umzuwandeln.
-
5 zeigt eine schematische und teilweise perspektivische Darstellung einer Spiralfederbaugruppe für ein Injektionsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Spiralfederbaugruppe ist hierbei für das Injektionsgerät aus 1 oder ein ähnliches Injektionsgerät einsetzbar.
-
Die Spiralfederbaugruppe weist eine erste Spiralfeder 104 und eine zweite Spiralfeder 504 auf. Hierbei ist die zweite Spiralfeder 504 innerhalb der ersten Spiralfeder 104 angeordnet. Die zweite Spiralfeder 504 weist einen kleineren Durchmesser als die erste Spiralfeder 104 auf und ist und an einer Seite, die einem Durchführungselement 505 des Injektionsgeräts zugewandt ist, elektrisch mit der ersten Spiralfeder 104 verbunden. Alternativ kann eine Fläche des Durchführungselements 505 102 auch elektrisch leitfähig beschichtet oder ausgeformt sein. Ein Wicklungssinn der ersten Spiralfeder 104 und der zweiten Spiralfeder 504 ist entgegengesetzt, damit ein magnetisches Feld aufgebaut werden kann. Ferner ist ein Durchmesser eines Federdrahtes der zweiten Spiralfeder 504, der inneren Feder, optional geringer als ein Durchmesser eines Federdrahtes der ersten Spiralfeder 104, der äußeren Feder, damit die als Rückleiter fungierende zweite Spiralfeder 504 mechanische Eigenschaften der ersten Spiralfeder 104 lediglich minimal beeinflusst.
-
Somit ist eine elektrische Kontaktierung der ersten Spiralfeder 104 mittels der zweiten Spiralfeder 504 realisiert. Die Spiralfederbaugruppe weist einen ersten Anschluss x1 und einen zweiten Anschluss x2 auf. Hierbei ist beispielsweise der erste Anschluss x1 an einem von dem Durchführungselement 505 abgewandten Ende der zweiten Spiralfeder 504 angeordnet und ist der zweite Anschluss x2 an einem von dem Durchführungselement 505 abgewandten Ende der ersten Spiralfeder 104 angeordnet. Die Anschlüsse x1 und x2 sind elektrisch mit einer beispielsweise im Dosisknopf des Injektionsgeräts untergebrachten Bestimmungsvorrichtung verbindbar.
-
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Injektionsgeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Injektionsgerät 100 entspricht hierbei dem Injektionsgerät aus 4 mit Ausnahme dessen, dass die Spiralfeder 104 außerhalb eines Gehäuses bzw. Schafts des Injektionsgeräts 100 angeordnet ist.
-
Hierbei ist die Spiralfeder 104 außerhalb eines Korpus des Injektionsgerätes 100 angeordnet und braucht ein innerer Aufbau des Injektionsgerätes 100 nicht oder lediglich minimal modifiziert zu werden. Anders ausgedrückt ist hierbei eine Integration der Spiralfeder 104 außerhalb des Injektionspens vorgesehen. Dabei ist die Spiralfeder 104 als externes Element angebracht und umschließt den Schaft des Injektionsgerätes 100. Durch eine starre Kopplung mit dem drehbar gelagerten Dosisknopf 102 wird die Spiralfeder 104 beim Einstellen der Dosis verdreht und ihre Windungsanzahl bzw. ihr Induktivitätswert erhöht sich.
-
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Dosisrads 102 für ein Injektionsgerät mit einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Dosisrad 102 handelt es sich um das Dosisrad des Injektionsgeräts aus 1, 4 bzw. 6 oder ein ähnliches Dosisrad. Die Vorrichtung 110 bzw. Bestimmungsvorrichtung 110 entspricht oder ähnelt der Bestimmungsvorrichtung aus 1. Die Vorrichtung 110 kann auch den Schwingkreis aus 3 oder einen ähnlichen Schwingkreis nutzen.
-
Von der Bestimmungsvorrichtung 110 sind in der Darstellung von 7 gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kondensator 313, eine Energieversorgungseinrichtung 711, Zusatzkomponenten 715 bzw. weitere Komponenten 715, elektrische Anschlüsse 717 und 718 für die mindestens eine Spiralfeder sowie ein Substrat 719 bzw. Schaltungsträger 719 gezeigt.
-
Gemäß dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungsvorrichtung 110 bzw. sind Elektronikkomponenten derselben zur Erfassung der Induktivität, zum Berechnen der Dosis und zur Übermittlung der Daten auf dem Substrat 719 innerhalb des Dosisknopfes 102 angeordnet.
-
Schematisch dargestellt sind in 7 die beiden Anschlüsse 717 und 718 der Spiralfeder, der Kondensator 313 zur Messung der Induktivität über die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises, die Energieversorgungseinrichtung 711, welche z. B. als eine Knopfzelle oder ein anderer Energiespeicher ausgeführt sein kann, sowie die Zusatzkomponenten 715. Die Zusatzkomponenten 715 weisen beispielsweise mindestens einen Mikrocontroller zur Messung der Resonanzfrequenz und zur Berechnung der Dosis sowie einen Baustein zur drahtlosen Übermittlung des Induktivitätswertes oder des Bestimmungssignals, z. B. via Bluetooth oder NFC (Near Field Communication; Nahfeldkommunikation) auf.
-
8 zeigt eine schematische Darstellung eines Dosisrads 102 für ein Injektionsgerät mit einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei entsprechen das Dosisrad 102 und die Vorrichtung 110 dem Dosisrad und der Vorrichtung aus 7 mit Ausnahme dessen, dass gemäß dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Anzeigeeinrichtung 830 an dem Dosisrad 102 angeordnet ist. Die Anzeigeeinrichtung 830 ist hierbei signalübertragungsfähig mit der Bestimmungsvorrichtung 110 verbunden. Die Anzeigeeinrichtung 830 ist ausgebildet, um den bestimmten Injektionsvorgang, insbesondere eine injizierte Dosis des Fluids und einen Zeitpunkt des Injektionsvorgangs, unter Verwendung des Bestimmungssignals von der Bestimmungsvorrichtung 110 anzuzeigen.
-
Anders ausgedrückt ist gemäß dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Integration der Anzeigeeinrichtung 830 bzw. eines Displays 830 in den Dosisknopf 102 realisiert. Dabei sind Informationen über den bestimmten Injektionsvorgang mittels der Anzeigeeinrichtung 830 anzeigbar bzw. darstellbar. Hierbei ist die Anzeigeeinrichtung 830 auf einer Stirnseite bzw. Endfläche des Dosisknopfes 102 angeordnet. Die Anzeigeeinrichtung 830 ist beispielsweise als ein sogenanntes E-Ink-Display ausgeführt, welches eine energiearme dauerhafte Anzeige ermöglicht. Zusätzlich kann eine Zeiterfassungseinrichtung Teil der Bestimmungsvorrichtung 110 oder des Injektionsgeräts sein. Die Zeiterfassungseinrichtung kann z. B. Bestandteil des Mikrocontrollers sein und bei einem ersten Funkkontakt initialisiert werden.
-
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 ist anzumerken, dass alternativ zur Integration der Bestimmungsvorrichtung 110 im Dosisknopf 102, auch eine Anbringung der Bestimmungsvorrichtung 110 am Schaft 106 des Injektionsgeräts 100 oder in einem externen Gerät denkbar ist. Hierbei kann beispielsweise im Injektionsgerät 100 lediglich der Schwingkreis 300 angeordnet sein, wobei dessen Resonanzfrequenz z. B. drahtlos mittels des externen Gerätes messbar ist.
-
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009003721 A1 [0003]
