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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einem Sensormodul für einen Inhalator und einem Verfahren zum Betreiben eines Sensormoduls nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Bei chronischen Atemwegserkrankungen wie Asthma oder Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD), müssen Patienten meist mehrmals täglich Medikamente inhalieren. Hierbei gibt es eine Vielzahl verschiedener Abgabeprinzipien, Gerätetypen und Hersteller. Grundsätzlich werden die beiden Abgabeprinzipien „Dosier-Aerosol“, bei dem das Medikament versprüht wird, und „Pulver-Inhalator“, bei dem das Medikament in Pulverform in einem Reservoir vorliegt, unterschieden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Sensormodul für einen Inhalator, ein Inhalator mit einem Sensormodul und ein Verfahren zum Betreiben eines Sensormoduls, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, 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.
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Bei einer Atemwegserkrankung ist es medizinisch bedeutsam, möglichst viel eines Wirkstoffes in die tieferen Atemwege zu deponieren. Dabei sollte der im Aerosol oder Pulver befindliche Wirkstoff zunächst die 90°-Biegung des Rachens passieren können. Durch die Massenträgheit der Partikel kann es bei falscher Anwendung des Inhalators passieren, dass ein Großteil des Wirkstoffs im Rachenraum verbleibt. Die Patienten werden daher in der Anwendung des Inhalators geschult den Kopf in den Nacken zu legen. So wird die Biegung des Rachens reduziert und deutlich mehr Wirkstoff kann die unteren Atemwege erreichen. Die Kopfhaltung beziehungsweise die Streckung des Halses beim Wirkstoffapplikationsvorgang, der auch als Inhalationsvorgang bezeichnet werden kann, ist dementsprechend ein entscheidender Faktor für eine erfolgreiche Medikationsverteilung in der Lunge. Grundsätzlich sollte das Mundstück des Inhalators gerade in den Mund- und Rachenraum zeigen, damit das Aerosol nicht am Gaumen oder in der Mundhöhle hängen bleibt, sondern über den Rachen in die Luftröhre und in die Lungen gelangt. Unterstützt wird dieser Vorgang durch ein leichtes Überstrecken des Kopfes, um einen möglichst geraden Luftstrom zu erzeugen. Mit dem hier vorgestellten Sensormodul kann vorteilhafterweise die korrekte Positionierung des Kopfes sowie des Inhalators überwacht und dem Nutzer eine entsprechende Rückmeldung gegeben werden, ob der Vorgang korrekt durchgeführt wurde.
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Es wird ein Sensormodul für einen Inhalator zum Überwachen eines Wirkstoffapplikationsvorgangs vorgestellt, wobei das Sensormodul mindestens einen Lagesensor zum sensorischen Erfassen einer räumlichen Lage des Sensormoduls und eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines von dem Lagesensor ausgegebenen die Lage des Sensormoduls repräsentierenden Sensorsignals umfasst, wobei die Ausgabeeinrichtung ausgebildet ist, um das Sensorsignal dann auszugeben, wenn eine räumliche Lage des Sensormoduls innerhalb eines vordefinierten Raumwinkelbereichs und/oder in einem vordefinierten Winkelbereich in Bezug zu einem Kopf eines Nutzers des Sensormoduls liegt.
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Das Sensormodul kann beispielsweise an einem Inhalatorgehäuse oder an einer in dem Inhalatorgehäuse anordenbaren Kartusche anordenbar sein. Die Kartusche des Inhalators kann Wirkstoffe für Atemwegserkrankungen enthalten und unter Druck stehen. Wenn die Kartusche im Inhalatorgehäuse nach unten gedrückt wird, kann ein Teil des Wirkstoffs in Form von kleinen Tröpfchen entweichen, die mit dem Atemzug des Nutzers in dessen Lunge ankommen können. Während eines solchen Wirkstoffapplikationsvorgangs kann mittels des Lagesensors des Sensormoduls die Position des Sensormoduls und damit die Position des Inhalators überwacht werden, um dem Nutzer beispielsweise bei falscher Positionierung einen entsprechenden Hinweis, eventuell mit Korrekturvorschlägen, zu geben. Unter einem Lagesensor kann hier allgemein eine Lagesensorik verstanden werden, die nicht nur impliziert, dass es sich hier um ein einziges Sensorprinzip handelt. Somit kann der Begriff Lagesensor einen Überbegriff für mehrere Sensortypen bilden, die alleine oder in Kombination in der Lage sind, die Position oder räumliche Ausrichtung des Sensormoduls zu erfassen. Unter einer Ausgabeeinheit kann eine Steuereinheit oder ein Display verstanden werden, mit deren bzw. dessen Hilfe dem Nutzer, beispielsweise einem Patienten, der einen Wirkstoff anwenden soll, ein Hinweis gegeben werden kann, dass eine effiziente Position des Inhalators vorliegt, die eine effiziente Wirkstoffapplikation ermöglicht. Denkbar ist ebenfalls, dass durch die Ausgabeeinheit eine Sperre der Abgabe des Wirkstoffs erfolgt, wenn die räumliche Lage des Sensormoduls nicht innerhalb des vordefinierten Raumwinkelbereichs liegt. Unter einem vordefinierten Raumwinkelbereich kann vorliegend ein definierter Winkel verstanden werden, der beispielsweise bei einer stehenden oder sitzenden Position des Nutzers bzw. Patienten nach oben weist und somit einen Hinweis darauf gibt, dass der Nutzer den Lagesensor oder den damit verbundenen Inhalator korrekt hält. Unter einem vordefinierten Winkelbereich oder Kegelbereich im Bezug zum Kopf kann ein Winkelbereich verstanden werden, um den eine Haupterstreckungsachse des Inhalators oder einer Messachse des Sensormoduls in Bezug zu einer Achse entlang der Halswirbelsäule verkippt ist. Beispielsweise kann dieser vorbestimmte Winkelbereich eine Verkippung einer Achse des Längserstreckungsachse des Inhalators in Bezug auf die Ausrichtung oder indirekt auf die Blickrichtung des Kopfes des Nutzers um einen vordefinierten Bereich repräsentieren. Vorteilhafterweise kann ein Nutzer damit unterstützt werden, den Wirkstoffapplikationsvorgang korrekt durchzuführen, wodurch ein möglichst großer Anteil des in der Kartusche enthaltenen Wirkstoffs die Lunge des Nutzers erreichen kann. Somit kann beispielsweise die Ausgabeeinrichtung ein Display und zusätzlich oder alternativ eine Sendeschnittstelle aufweisen, über die das Sensorsignal zum Beispiel drahtlos an ein mobiles Gerät, beispielsweise ein Smartphone oder Tablett, gesendet werden kann. Vorteilhafterweise können dadurch für einen Nutzer relevante Informationen, beispielsweise darüber, ob die Inhalation korrekt durchgeführt wurde, eventuell mit Hinweisen welcher Teilvorgang nicht korrekt ausgeführt wurde, oder was bei der nächsten Anwendung besser gemacht werden könnte, für einen Nutzer abrufbar sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgabeeinrichtung beispielsweise ein akustisches Signal ausgeben und zusätzlich oder alternativ eine Lichteinheit umfassen, die einem Nutzer mittels eines Farbsignals anzeigen kann, ob der Wirkstoffapplikationsvorgang richtig ausgeführt wurde. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein Nutzer schnell und direkt eine Rückmeldung zu der ausgeführten Inhalation bekommen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Lagesensor mindestens einen Beschleunigungssensor umfassen, der ausgebildet sein kann, um mittels einer erfassten Beschleunigung die Lage des Sensormoduls im Raum zu erfassen. Beispielsweise kann ein im Sensormodul integrierter Beschleunigungssensor das Gravitationsfeld der Erde erfassen und damit die Lage des Inhalators im Raum bestimmen. Der Beschleunigungssensor kann zum Beispiel ausgebildet sein, um eine Positionsänderung, beispielsweise ein Hochheben, zu erfassen sowie eine beispielsweise vertikale oder horizontale Ausrichtung des Sensormoduls. Das hat den Vorteil, dass die Position des Sensormoduls und dadurch auch die Position des mit dem Sensormodul verbundenen Inhalators im Raum erkannt werden kann.
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Durch die bekannte Geometrie und die ergonomische Gestaltung des Mundstückes des Inhalators kann bei der Anwendung aus der Lage des Sensormoduls in Kombination mit einem Abstandssensor auf die Lage des Kopfes und damit eine korrekte Kopfhaltung geschlossen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Lagesensor mindestens einen Abstandssensor umfassen, der ausgebildet sein kann, um den Abstand des Sensormoduls zu einem Objekt bzw. Kopf (beispielsweise des Nutzers) zu erfassen. Bei dem Abstandssensor kann es sich um einen optischen Abstandssensor, wie eine Reflexlichtschranke oder einen Time-of-Flight-Sensor (TOF), handeln. Beispielsweise kann die Reflexlichtschranke auf einen nahinfraroten LED und einer Fotodiode basieren und die Intensität der gestreuten Strahlung bestimmen. Ein Time-of-Flight-Sensor kann zum Beispiel auf der Laufzeit des Lichts zwischen einer Fotodiode und einem Empfänger basieren. Alternativ können zur TOF-Abstandsbestimmung Ultraschall- oder Radarsignale eingesetzt werden. In einem weiteren Beispiel kann mittels einer in das Sensorgehäuse integrierten optischen Kamera der Abstand zwischen Kameraposition und Objekt bestimmt werden. Bei dem Objekt kann es sich zum Beispiel um einen Kopf eines Nutzers des Inhalators handeln, vor den ein Inhalator mit Sensormodul zum Durchführen eines Wirkstoffapplikationsvorgangs gehalten wird. Beispielsweise kann der Abstandsensor mittels einer Sendeeinheit und einer Empfängereinheit erfassen, wie groß die Entfernung zwischen dem Sensormodul und dem Kopf ist. Dabei kann abhängig von der Ausformung des Inhalators im Vorfeld festgelegt werden, welche Distanz als korrekter Abstand erfasst wird. Das hat den Vorteil, dass das Sensormodul aufgrund des erfassten Abstands erkennen kann, in welchem Winkel der Inhalator angesetzt wird. Wird der Abstand zwischen dem Sensormodul und dem Kopf beispielsweise als zu groß registriert, dann ist der Winkel zwischen Kopf und Inhalator zu weit und ein Wirkstoffapplikationsvorgang kann nicht korrekt durchgeführt werden. Ist der Abstand hingegen beispielsweise zu klein, so ist der Winkel zu gering und auch in einem solchen Fall kann der Wirkstoffapplikationsvorgang nicht korrekt durchgeführt werden. In beiden Fällen kann das Sensormodul vorteilhafterweise den fehlerhaften Abstand und somit die fehlerhafte Position des Inhalators sensieren und eine entsprechende Information für den Nutzer bereitstellen. Ein besonderer Vorteil der Verwendung eines Time-of-Flight-Sensors ist, dass das Messsystem weitestgehend unabhängig von einem Nutzer ist, der auch als Anwender bezeichnet werden kann, und dass der Abstand direkt in Millimetern ausgegeben werden kann. Der Abstandssensor kann also dazu genutzt werden, die Lage eines Kopfes, beziehungsweise die Kopfneigung, eines Nutzers zu bestimmen und damit zu ermitteln, ob der Kopf bei Anwendung des Inhalators korrekt nach hinten geneigt wurde. Ist der Abstand zwischen Inhalator und Gesicht des Nutzers bekannt, kann aus der bekannten Geometrie des Inhalators auf den Neigungswinkel zwischen Inhalator und Kopf des Nutzers geschlossen werden.
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Von besonderem Vorteil kann eine Kombination des zuvor vorgestellten Beschleunigungssensors mit dem Abstandssensor sein, da in diesem Fall durch die Lage des Inhalators zum Gravitationsfeld im Verhältnis zu dessen Abstand zum Kopf die Kopfhaltung optimal bestimmt werden kann. Beispielsweise kann der Abstandssensor zwischen dem an einem Inhalator angeordneten Sensormodul und einem Kopf oder Gesicht die Ausrichtung des Inhalators zu diesem Gesicht bestimmen. Wurde das Mundstück des Inhalators mit den Lippen umschlossen und ist die Ausrichtung des Inhalators zum Erdgravitationsfeld mittels eines integrierten Beschleunigungssensors bekannt, kann daraus vorteilhafterweise die Ausrichtung des Kopfes zum Erdgravitationsfeld bestimmt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Abstandssensor als Infrarotsensor ausgebildet sein oder einen Infrarotsensor aufweisen. Beispielsweise kann der Abstandssensor eine Sendeeinheit umfassen, die ein Infrarotsignal aussenden kann und eine Empfängereinheit, die ein, beispielsweise von einem Kopf, reflektiertes Infrarotsignal empfangen kann. Das hat den Vorteil, dass auf ein bereits bekanntes und ausgereiftes Prinzip zum Sensieren des Abstands zurückgegriffen werden kann und ein Infrarotsensor robust und kaum störanfällig in das Sensormodul integriert werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Abstandssensor als Ultraschallsensor ausgebildet sein oder einen Ultraschallsensor aufweisen und/oder wobei der Abstandssensor als Radarsensor ausgebildet ist oder einen Radarsensor aufweist und/oder wobei der Abstandssensor als optische Kamera ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Abstandssensor eine Sendeeinheit umfassen, die ein Ultraschallsignal aussenden kann und eine Empfängereinheit, die ein, beispielsweise von einem Kopf, reflektiertes Ultraschallsignal empfangen kann. Denkbar ist ebenfalls, dass ein Radarsensor und/oder eine optische Kamera als Abstandsensor verwendet wird, was ebenfalls zu einer sehr präzisen Messung des Abstands führt. Auch mit dieser Ausführungsform kann vorteilhafterweise auf ein bereits bekanntes und ausgereiftes Prinzip zum Sensieren des Abstands zurückgegriffen werden, wobei ein Ultraschallsensor robust und kaum störanfällig in das Sensormodul integriert werden kann.
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Zudem kann das Sensormodul trennbar von einem Inhalatorgehäuse des Inhalators ausgeformt sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Sensormodul um eine eigenständige Einheit handeln, die unabhängig von Größe und Ausformung des Inhalatorgehäuses auf die in dem Inhalatorgehäuse anordenbare Kartusche aufgesetzt werden kann. Eine solche Verbindung kann beispielsweise mittels eines passenden Verbindungselements an einem Boden des Sensormoduls und zusätzlich oder alternativ mittels eines Adapters hergestellt werden. Das hat den Vorteil, dass das Sensormodul mit verschiedenen Inhalatoren in unterschiedlichen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Sensormodul in und zusätzlich oder alternativ an einem Inhalatorgehäuse des Inhalators angeordnet oder untrennbar befestigt sein. Dabei kann beispielsweise der Abstandssensor an einer bei einem Wirkstoffapplikationsvorgang dem Nutzer zugewandten Seite des Inhalatorgehäuses angeordnet sein, um den Abstand zwischen dem Inhalator und dem Kopf des Nutzers zu messen. Vorteilhafterweise können durch diese Ausführungsform Material und Kosten eingespart werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann wobei die Ausgabeeinrichtung ausgebildet ist, um das Sensorsignal dann auszugeben, wenn eine räumliche Lage des Sensormoduls innerhalb eines Raumwinkelbereichs in Bezug zu einer Normalen auf die Erdoberfläche und/oder innerhalb eines Winkelbereichs von 10 bis 50 Grad in Bezug zu einer Haltungsachse des Kopfes beträgt. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, durch den definierten Raumwinkelbereich eine gute Position des Kopfes des Nutzers für einen effizienten Wirkstoffapplikationsvorgangs erkennen zu können.
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Zudem wird ein Inhalator mit einem Inhalatorgehäuse zum Aufnehmen einer einen Wirkstoff enthaltenden Kartusche und einer Variante des zuvor vorgestellten Sensormoduls vorgestellt. Beispielsweise kann das Sensormodul auf die Kartusche des Inhalators aufsetzbar ausgeformt sein und die Sensorik des Sensormoduls kann mit der Größe und Ausformung des Inhalators sowie der Kartusche abgestimmt sein. Eine solche Kombination hat den Vorteil, dass alle zuvor genannten Vorteile optimal umgesetzt werden können.
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Zudem wird ein Verfahren zum Betreiben einer Variante des zuvor vorgestellten Sensormoduls vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Erfassens einer Lage des Sensormoduls und einen Schritt des Ausgebens eines die Lage des Sensormoduls repräsentierenden Sensorsignals umfasst. Vorteilhafterweise kann mit einem solchen Verfahren die Verwendung eines Inhalators mit einem Sensormodul überwacht und einem Nutzer eine Rückmeldung über die korrekte oder nicht korrekte Verwendung des Inhalators während eines Wirkstoffapplikationsvorgangs gegeben werden.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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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 zugrundeliegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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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 EEPROM 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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensormoduls;
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensormoduls mit Adapter;
- 3A eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators mit einem Sensormodul in korrektem Abstand zu einem Kopf;
- 3B eine weitere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators mit einem Sensormodul in korrektem Abstand zu einem Kopf;
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators mit einem Sensormodul in zu geringem Abstand zu einem Kopf;
- 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators mit einem Sensormodul in zu großem Abstand zu einem Kopf;
- 6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators mit einem Sensormodul und einem nach unten geneigten Kopf;
- 7 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben eines Sensormoduls; und
- 8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Betreiben eines Sensormoduls gemäß einer hier vorgestellten Variante.
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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.
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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.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensormoduls 100. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Sensormodul 100 als von einem in den nachfolgenden 3 bis 6 beschriebenen Inhalator getrenntes Modul ausgeformt. Zum sensorischen Erfassen der räumlichen Lage des Sensormoduls ist an einem Sensorgehäuse 105 ein Lagesensor 125 angeordnet, der lediglich beispielhaft einen Beschleunigungssensor 127 und einen Abstandssensor 128 umfasst. Der Beschleunigungssensor 127 und der Abstandssensor 128 können dabei auch räumlich getrennt im Sensormodul 100 verbaut sein. Dabei ist beispielsweise beim Beschleunigungssensor 127 die Position nicht relevant, solange er fest mit dem Sensormodul 100 verbaut ist. Der Abstandssensor 128 kann oder sollte an der Außenseite liegen und in Richtung des zu erfassenden Objekts ausgerichtet sein. Der Beschleunigungssensor 127 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um mittels einer erfassten Beschleunigung, bezugnehmend auf das Gravitationsfeld der Erde, die Lage des Sensormoduls 100 im Raum zu bestimmen. Gleichzeitig ist der Abstandssensor 128 in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um mittels Ultraschall den Abstand zu einem Objekt zu erfassen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Abstandssensor als Infrarotsensor ausgebildet sein.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist das Sensormodul 100 auf einer Kartusche 120 eines Inhalators angeordnet, die ein Aerosol mit einem medizinischen Wirkstoff enthält. Mittels der von dem Beschleunigungssensor 127 und des Abstandssensors 128 sensierten Informationen ist die Positionierung der Kartusche 120 und eines daran anordenbaren Inhalators bestimmbar.
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Zusätzlich umfasst das Sensormodul 100 in diesem Ausführungsbeispiel eine Ausgabeeinrichtung 130, die ausgebildet ist, um ein von dem Lagesensor 125 bereitgestelltes Sensorsignal 135 über eine Sendeschnittstelle 140 auszugeben. In diesem Ausführungsbeispiel repräsentiert das Sensorsignal 135 eine räumliche Lage des Sensormoduls 100, die sich sowohl auf das von dem Bewegungssensor 127 erfasste Lageverhältnis zum Gravitationsfeld der Erde als auch auf den von dem Abstandssensor 128 gemessenen Abstand zu einem Objekt bezieht. Die Ausgabeeinrichtung 130 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um aufgrund des Sensorsignals 135 Informationen über einen korrekt oder inkorrekt durchgeführten Wirkstoffapplikationsvorgang für einen Nutzer bereitzustellen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensormoduls 100 mit einem Adapter 200. Dabei kann es sich um das in 1 beschriebene Sensormodul handeln. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Sensormodul 100 mittels eines Adapters 200 mit einer Kartusche 120 verbunden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein anderer Adapter verwendet werden um das Sensormodul 100 mit einer anderen Kartusche zu verbinden. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Sensormodul 100 an einer Seite des Sensorgehäuses 105 einen Abstandssensor 128 zum Erfassen eines Abstands zu einem Objekt auf.
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3A zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators 300 mit einem Sensormodul 100 in korrektem Abstand zu einem Kopf 305. Dabei kann es sich um das in den vorangegangenen Figuren beschriebene Sensormodul handeln. Der Inhalator 300 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Inhalatorgehäuse 310, das über eine Biegung 315 mit einem Mundstück 320 zum Aufnehmen des Inhalators 100 mit dem Mund 325 verbunden ist. In dem Inhalatorgehäuse 310 ist lediglich beispielhaft eine Kartusche 120 mit einer ein Medikament enthaltender Flüssigkeit oder Pulver angeordnet, welches beim Ausbringen in der Form eines Aerosols vom Patienten aufgenommen wird. Das Sensormodul 100 ist in diesem Ausführungsbeispiel über einen Adapter 200 mit der Kartusche 120 verbunden und somit getrennt von dem Inhalatorgehäuse 310 ausgeformt.
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Der in dieser Figur dargestellte Kopf 305 stellt den Kopf eines Nutzers während eines Wirkstoffapplikationsvorgangs dar. Hierfür wird das Mundstück 320 gerade in den Mund 325 genommen und der Kopf leicht angehoben, also überstreckt. Durch eine solche empfohlene Kopfhaltung gelangt bei einem Wirkstoffapplikationsvorgang ein größtmöglicher Anteil des Aerosols mit dem Wirkstoff ungehindert vom Rachenraum durch den gestreckten Hals in die Lunge des Nutzers. In diesem Ausführungsbeispiel erfasst der in den vorangegangenen Figuren beschriebene Abstandssensor während des Wirkstoffapplikationsvorgang den Abstand 330 zum Kopf. Hierfür wird in diesem Ausführungsbeispiel von einem Sender des Abstandsensors ein Infrarotsignal in Richtung des Kopfes 305 ausgesendet und von diesem reflektiert. Das reflektierte Signal wird von einem Empfänger des Abstandsensors aufgenommen. Der Abstand 330 zum Objekt, also zum Kopf 305, errechnet sich aus der Zeit, die vom Senden bis zum Empfangen vergeht. Aufgrund des erfassten Abstands 330, der auch als Distanz bezeichnet werden kann, wird erkannt, ob der Inhalator 300 im korrekten Winkel aufgenommen wurde. Zugleich bestimmt ein im Sensormodul 100 integrierter Beschleunigungssensor, wie er in 1 beschrieben wurde, die Lage des Sensormoduls 100 und dadurch auch die Lage des Inhalators im Raum. Durch die kombinierten Informationen des Beschleunigungssensors und des Abstandssensors wird erfasst, welche Position der Kopf 305 einnimmt, um somit Rückschlüsse auf den durchgeführten Wirkstoffapplikationsvorgang zu gewinnen.
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3B zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators 300 mit einem am Inhalatorgehäuse 310 angeordneten Sensormodul 100. Dabei kann es sich um das in den vorangegangenen Figuren beschriebene Sensormodul handeln. Ähnlich zu der vorangegangen beschriebenen 3A ist der Kopf 305 in dieser Figur in einer überstrecken beziehungsweise nach hinten geneigten Position dargestellt, während der Inhalator 300 vom Mund 325 gehalten wird. Der in diesem Ausführungsbeispiel direkt am Inhalatorgehäuse 310 angeordnete Abstandssensor 128 erfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen korrekten Abstand 330, während der Beschleunigungssensor, wie er in 1 beschrieben wurde, die korrekte Lage des Inhalators 300 im Raum erfasst. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Abstandssensor 128 um ein kapazitives System, das die Kapazität zwischen dem Inhalatorgehäuse 310 zu Nase oder Stirn des Anwenders bestimmt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann es sich auch um einen optischen Abstandssensor, wie eine Reflexlichtschranke oder einen Time-of-Flight-Sensor (TOF) handeln.
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In dem in der 3B dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner zu erkennen, wie die Ausgabeeinrichtung ausgebildet ist, um das Sensorsignal dann auszugeben, wenn eine räumliche Lage des Sensormoduls innerhalb eines vordefinierten Winkelbereichs in Bezug zu einem Kopf eines Nutzers des Sensormoduls liegt. Zu erkennen ist dies an den beiden Koordinatensystemen im Kopf 305 des Nutzers und im Inhalator 300. Hierbei kann beispielsweise die Auswerteeinrichtung das Sensorsignal dann ausgeben, wenn eine räumliche Lage des Sensormoduls 100 innerhalb eines Winkelbereichs von 10 bis 50 Grad in Bezug zu einer Haltungsachse des Kopfes 305 beträgt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass durch eine korrekte Handhabung des Inhalators bzw. des daran angeordneten Sensormoduls eine möglichst effiziente Wirkstoffapplikation erfolgen kann.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators 300 mit einem Sensormodul 100 in zu geringem Abstand zu einem Kopf 305. Dabei kann es sich um das in den vorangegangenen Figuren beschriebene Sensormodul und den in 3 beschriebenen Inhalator handeln. In dieser Darstellung ist ähnlich zu der Darstellung in 3 der Inhalator 300 mit dem auf der Kartusche 120 angeordneten Sensormodul 100 vor einem Kopf 305 angeordnet. Im Unterschied zu der Darstellung in 3 ist der Kopf 305 in dieser Figur jedoch nicht überstreckt dargestellt, wodurch der Abstand 330 zwischen dem Sensormodul 100 und dem Kopf 305 kleiner ist als in 3. Aufgrund dessen wird in dieser Figur das Mundstück 320 nicht gerade in den Mund 320 aufgenommen, sondern ist für einen erfolgreichen Wirkstoffapplikationsvorgang zu weit nach unten gerichtet. Wird nun ein Wirkstoffapplikationsvorgang durchgeführt, dann verbleibt ein Großteil des in der Kartusche 120 enthaltenen Wirkstoffs im Mundraum und gelangt nicht weiter in die Lunge.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators 300 mit einem Sensormodul 100 in zu großem Abstand zu einem Kopf 305. Dabei kann es sich um das in den vorangegangenen Figuren beschriebene Sensormodul und den in 3 und 4 beschriebenen Inhalator handeln. In dieser Figur ist der Kopf 305 in gleicher nicht überstreckter Haltung wie in 4 dargestellt, wobei der Inhalator 300 jedoch im Unterschied zu den vorangegangenen 3 und 4 vom Kopf 305 weg geneigt dargestellt ist. Das heißt, dass der Inhalator 300 zu weit nach oben gerichtet ist und dass vom Mund 325 aufgenommene Mundstück 320 ebenfalls nach oben zeigt. Durch die hier dargestellte Positionierung von Inhalator 300 und Kopf 305 fällt der Abstand 330 zwischen Sensormodul 100 und Kopf 305 zu groß aus, was von dem im Sensormodul 100 integrierten Abstandssensor erfasst wird. Gleichzeitig erfasst ein im Sensormodul 100 integrierter Beschleunigungssensor, wie er in 1 beschrieben wurde, die räumliche Lage des Sensormoduls 100 und damit die für einen erfolgreichen Wirkstoffapplikationsvorgang inkorrekte Lage des Inhalators 300.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inhalators 300 mit einem Sensormodul 100 und einem nach unten geneigten Kopf 305. Dabei kann es sich um das in den vorangegangenen Figuren beschriebene Sensormodul und den in 3, 4 und 5 beschriebenen Inhalator handeln. In dieser Figur ist der Kopf 305 für einen korrekten Wirkstoffinhalationsvorgang zu weit nach unten gebeugt dargestellt. Bei einer solch geneigten Kopfhaltung kann ein Großteil des aufgenommenen Aerosols aus der Kartusche 120 und damit der im Aerosol enthaltene Wirkstoff nicht die Biegung des Halses passieren und gelangt somit nicht in die Lunge des Nutzers. Das Mundstück 320 ist in der hier gezeigten Darstellung in gerader Linie vom Mund 325 aufgenommen. Der Abstand 330 zwischen dem Sensormodul 100 und dem Kopf 305 wird dementsprechend von dem Sensormodul 100 als korrekt erfasst. Ein im Sensormodul 100 integrierter Beschleunigungssensor, wie er in 1 beschrieben wurde, erfasst jedoch in diesem Ausführungsbeispiel die inkorrekte räumliche Lage des Sensormoduls 100 und damit die inkorrekte räumliche Lage des Inhalators 300, wodurch das Sensormodul 100 eine fehlerhafte Anwendung des Inhalators 300 für einen Wirkstoffapplikationsvorgang erfasst und eine entsprechende Information für den Nutzer bereitstellt.
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Mit anderen Worten kann das Sensormodul 100 zum Überwachen eines Wirkstoffapplikationsvorgang durch einen Nutzer wie folgt beispielhaft beschrieben werden: die im Sensormodul 100 integrierten Beschleunigungssensoren 127 erfassen das Gravitationsfeld der Erde und bestimmen damit die Lage des Inhalators 300 im Raum. Die Kopfhaltung des Nutzers kann damit allerdings nur näherungsweise abgeschätzt werden, da die Lage des Inhalators 300 zum Kopf 305 nicht erfasst wird. Aufgrund der ausgesetzten Position des Sensormoduls 100 ist mit der Platzierung auf der Kartusche 120 eine direkte Entfernungsmessung zum Kopf 305 möglich. Mit dieser zusätzlichen Information kann über die Lage des Inhalators 300 zum Gravitationsfeld und die Lage zum Kopf 305 auch die exakte Kopfhaltung bestimmt werden somit können beispielhafte Fehlbedienungen des Inhalators 300 allesamt erkannt werden.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 700 zum Betreiben eines Sensormoduls. Das Verfahren 700 umfasst einen Schritt 705 des Erfassens einer Lage des Sensormoduls und einen Schritt 710 des Ausgebens eines die Lage des Sensormoduls repräsentierenden Sensorsignals, wobei beim Ausgeben 710 das Sensorsignal dann ausgegeben wird, wenn eine räumliche Lage des Sensormoduls innerhalb eines vordefinierten Raumwinkelbereichs und/oder in einem vordefinierten Winkelbereich in Bezug zu einem Kopf eines Nutzers des Sensormoduls liegt.
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8 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 800 zum Betreiben eines Sensormoduls gemäß einer hier vorgestellten Variante. Die Vorrichtung umfasst eine Erfassungseinheit 805 zum Ansteuern eines Erfassens einer Lage des Sensormoduls. Zudem umfasst die Vorrichtung 800 eine Ausgabeeinheit 810 zum Ansteuern eines Ausgebens eines die Lage des Sensormoduls repräsentierenden Sensorsignals, wobei die Ausgabeeinrichtung ausgebildet ist, um das Sensorsignal dann auszugeben, wenn eine räumliche Lage des Sensormoduls innerhalb eines vordefinierten Raumwinkelbereichs und/oder in einem vordefinierten Winkelbereich in Bezug zu einem Kopf eines Nutzers des Sensormoduls liegt.
