Ampullenerkennung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ampullenerkennungssystem für eine Verabreichungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Injektionsgerät, insbesondere für einen Pen, in welchen eine Ampulle mit einem darin enthaltenen Produktfluid eingesetzt werden kann.
Vorrichtungen zur Verabreichung von Produktfluiden aus Ampullen sind in der Form von tragbaren Injektionsgeräten bekannt, welche beispielsweise bei der Insulinbehandlung eingesetzt werden. Dabei werden Ampullen, welche mit der zu verabreichenden Substanz gefüllt sind, mit einer Verabreichungsvorrichtung - oft auch als Pen bezeichnet - gekoppelt, um die in der Ampulle enthaltene Substanz über die Verabreichungsvorrichtung an einen Patienten abzugeben. Es gibt eine Vielzahl von Substanzen welche auf diese Art verabreicht werden, wie zum Beispiel Präparate mit Insulin bei Zuckerkrankheit, Wachstumshormonen (hGH; human Growth Hormon) bei Wachstumsstörungen, Erythropoietin (Epo) bei Niereninsuffizienz oder allgemeinem Mangel an roten Blutkörperchen, CX-Interferon zum Beispiel bei der Hepatitis- oder Krebsbehandlung oder potenzfördernde Mittel. Dabei werden die geometrisch oft identischen Ampullen häufig mit verschiedenen Substanzen oder auch mit unterschiedlichen Konzentrationen einer zu verabreichenden Substanz gefüllt.
Um die Gefahr einer Verwechslung von Behältern mit unterschiedlichen Substanzen zu verringern, sind unterschiedlich ausgebildete Verabreichungsvorrichtungen bekannt, in welche die jeweiligen zugehörigen Behälter eingesteckt werden können.
Aus der WO 98/00187 ist ein Behälter mit einer darauf anbringbaren Farbcodierung, bestehend aus mehreren unterschiedlichen Farbfeldern bekannt, wobei eine Eigenschaft eines Behälters oder sein Inhalt mittels eines optischen Sensorsystems erkannt werden kann.
Bestäti un sko iβ
Aus der WO 01/56635 AI der Anmelderin sind ein Behälter und eine Vorrichtung zur Verabreichung einer Substanz bekannt, wobei dem Behälter ein Erkennungselement zugeordnet ist.
Aus der DE 101 47 973 AI der Anmelderin ist eine Verabreichungsvorrichtung bekannt, welche mit einer Ampulle koppelbar ist und mindestens zwei Hall-Sensoren aufweist, welche an vorgegebenen Positionen angeordnet werden können, um das Vorhandensein oder Fehlen von mindestens zwei Permanentmagneten zu erkennen, welche fest mit einer in die Verabreichungs Vorrichtung einsetzbaren Ampulle verbunden sind.
Figur 5 zeigt eine bekannte Ampulle 1 mit darin angeordneten stabförmigen Magneten 2, welche als Erkennungselemente dienen. Die Ampulle 1 ist vollständig in den Pen 8 eingeschraubt, so dass die zwei in der Ampulle 1 angeordneten Magnete 2 jeweils einem der vier asymmetrisch angeordneten Sensoren 3 gegenüberliegen, welche auf einer Platine 4 angeordnet und mit dem Pen 8 fest verbunden sind. Zum lagerichtigen Positionieren der Platine 4 mit den darauf angeordneten Sensoren 3 sind am Pen 8 Vorsprünge (nicht gezeigt) vorgesehen, welche in seitliche Ausnehmungen der Platine 4 eingreifen und somit die Platine 4 verdrehsicher im Pen 8 positionieren. Um die Signale der Sensoren 3 zu einer Auswerteelektronik übertragen zu können, ist eine flexible Leiterverbindung 5, welche mehrere nebeneinander liegende Leiter aufweist, mit der Platine 4 verbunden. Der Pen 8 weist weiterhin eine Batterie (nicht gezeigt) auf, mit welcher die Sensoren 3 und die Auswerteelektronik (nicht gezeigt) mit Strom versorgt werden können. Oberhalb eines Mechanikhalters, in dem zum Beispiel eine Gewindestange geführt wird, welche durch die Platine 4 bei einer zentralen Öffnung 4a hindurchtreten kann, ist eine Anzeigevorrichtung angeordnet, an welche zum Beispiel der mittels der Magneten 2 und Sensoren 3 detektierten Ampullen-Typ oder Ampulleninhalt dargestellt werden kann. Eine Feder zwischen Ampulle 1 und Platine 4 kann für einen stabilen Sitz der eingeschraubten Ampulle 1 sorgen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Verabreichungsvorrichtung und insbesondere einen Pen, sowie eine Ampulle, welche mit dem Pen gekoppelt werden kann, vorzuschlagen, welche es ermöglichen, dass Kosten bei der mehrfachen Verwendung des Pens mit verschiedenen Ampullen reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Pen und eine Ampulle wie in den unabhängigen Ansprüchen definiert gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß weist eine Verabreichungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Pen zur dosierten Abgabe einer medizinischen Substanz aus einer mit dem Pen koppelbaren Ampulle eine Verbindungsstelle auf, an welcher die Ampulle angebracht oder eingesetzt werden kann, wobei im Bereich der Verbindungsstelle mindestens ein Übertragungselement vorgesehen ist, das in eine Oberflächenstruktur einer Ampulle eingreifen oder mit einer Oberfläche oder der Ampulle selbst wechselwirken kann, so dass das mindestens eine Übertragungselement bewegt, also zum Beispiel verschoben und/oder gekippt werden kann, um eine Information, welche sich aus der Oberfläche oder Oberflächenstruktur oder der Ampulle selbst ergibt, an einen Sensor zu übertragen, welcher in den Pen eingesetzt oder mit dem Pen gekoppelt ist. Somit kann aus der Oberflächenstruktur oder einem Profil der Ampulle selbst erkannt werden, welche Art einer Ampulle vorliegt bzw. welche Substanz in einer bestimmten Ampulle enthalten ist. Es müssen nicht mehr Magnete in die Ampulle selbst integriert werden, wie zum Beispiel in der DE 101 47 973 AI vorgeschlagen, sondern Magnete oder andere signalgebende aktive oder passive Elemente können im Pen zum Beispiel an den Übertragungselementen angebracht werden, wodurch nur ein Satz Magnete für den als Mehrwegteil verwendeten Pen benötigt wird und die häufig als Einweg- oder Wegwerfteile ausgebildeten Ampullen nicht einzeln mit einem neuen Satz Magnete versehen werden müssen. Eine Bewegung, zum Beispiel eine Drehung und/oder eine Verschiebung dieser in dem Pen angebrachten Magnete relativ zu in dem Pen angebrachten Sensoren, wie zum Beispiel Hall-Sensoren oder Reed-Kontakte, erfolgt mittels einer mechanischen Ausprägung auf der Ampulle, zum Beispiel auf der stirnseitigen Oberfläche der Ampulle, wel-
ehe beim Einbringen, also zum Beispiel Einschieben und/oder Eindrehen in den Pen einen oder mehrere der Magnete in Abhängigkeit von dem Profil auf der Oberfläche der Ampulle relativ zu jeweils zugeordneten Sensoren verschiebt, so dass aus den Sensor-Signalen ermittelt werden kann welches Profil die Ampulle hat. Ist einem bestimmten Ampullenprofil ein bestimmter Ampulleninhalt zugeordnet, so kann aus den Sensor-Signalen rückgeschlossen werden welcher Ampullentyp in den Pen eingesetzt wurde.
Vorzugsweise hat die am Pen vorgesehene Verbindungsstelle zum Einsetzen oder Anbringen einer Ampulle eine Führung, wie zum Beispiel ein Innengewinde, ein Außengewinde, Nuten und/oder Vorsprünge, so dass die Ampulle definiert in den Pen eingesetzt, also zum Beispiel eingeschoben oder eingeschraubt werden kann.
Vorteilhaft ist ein Begrenzungselement zum Beispiel an einem Ende der Führung vorgesehen, wie zum Beispiel ein Anschlag, ein Rastmechanismus, welcher zum Beispiel durch ein Federelement vorgespannt sein kann, oder eine Unterbrechung eines in dem Pen vorgesehenen Gewindes, so dass die Ampulle bis zu einer definierten Position in den Pen eingebracht, also zum Beispiel eingeschraubt oder eingeschoben werden kann.
Das mindestens eine im Pen vorgesehene oder mit dem Pen verbundene Übertragungselement ist vorteilhaft relativ zum Pen bewegbar, also zum Beispiel schwenkbar und/oder verschiebbar, wobei ein schwenkbares Übertragungselement vorteilhaft so am Pen angeordnet ist, dass die Schwenkachse des Übertragungselementes etwa senkrecht auf der Mittelachse einer einzusetzenden Ampulle steht. Ist ein verschiebbares Übertragungselement vorgesehen, so ist es vorteilhaft, dass das Übertragungselement etwa parallel zur Mittelachse der einzubringenden Ampulle verschoben werden kann, so dass zum Beispiel verschiedene Übertragungselemente in Abhängigkeit von unterschiedlichen Vertiefungen auf der Oberfläche der Ampulle unterschiedlich weit in den Pen eingeschoben werden können.
Besonders bevorzugt ist mindestens ein Permanentmagnet fest mit dem mindestens einen Übertragungselement verbunden, wobei die Permanentmagnete an den Übertragungselementen bevorzugt so angeordnet sind, dass sie beim Einbringen einer Ampulle in Abhängigkeit von einem Oberflächenprofil der Ampulle entweder zu zugeordneten Hall-Sensoren oder Reed-Schaltern hinbewegt und/oder von diesen wegbewegt werden.
Vorzugweise ist mindestens eines oder jedes der Übertragungselemente vorgespannt, wobei beispielsweise für jedes Übertragungselement eine Feder vorgesehen sein kann, so dass ein Übertragungselement durch eine eingeschraubte Ampulle gegen die Vorspannkraft der Feder aus einer Ausgangsposition ausgelenkt wird und nach dem Herausnehmen der Ampulle durch die Federkraft selbstständig wieder in die Ausgangsposition zurückbewegt, also zum Beispiel zurückgeschwenkt oder zurückgeschoben wird.
Vorteilhaft sind im Pen ein oder mehrere Sensoren, wie zum Beispiel Magnetfeld- Sensoren oder Hall-Sensoren angeordnet, welche bevorzugt Magneten auf Übertragungselementen zugeordnet sind, um zu detektieren, ob ein Übertragungselement bewegt wurde oder nicht.
Die Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt auf eine Ampulle mit einem Oberflächenprofil, welches es ermöglicht, dass die Ampulle und damit der Inhalt der Ampulle eindeutig durch einen wie oben beschriebenen Pen identifiziert werden kann. Bevorzugt ist das Oberflächenprofil der Ampulle an der Stirnseite der Ampulle angeordnet, welche zuerst in den Pen eingebracht, also zum Beispiel eingeschraubt oder eingeschoben wird und weist in Umfangsnchtung an der Stirnseite eine oder mehrere Vertiefungen auf, in welche Übertragungselemente des Pens eingreifen können und weist einen oder mehrere Vorsprünge auf, welche Übertragungselemente des Pens wegschieben oder wegdrücken können. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Satz solcher Ampullen, welche verschiedene Oberflächenprofile aufweisen, um eine bestimmte Ampulle von einer anderen bestimmten Ampulle unterscheiden zu können. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein System mit einem wie oben beschriebenen Pen und einer wie oben beschriebenen Ampulle.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Explosionsansicht einer in einen Pen einsetzbaren Ampullen- aufnahme- und Erkennungsvorrichtung;
Figuren 2A bis 2F Schaltstellungen von Übertragungselementen bei unterschiedlichen Drehwinkeln einer in einen Pen eingeschraubten Ampulle;
Figuren 3A und 3B Ansichten einer Leiterplatte mit darauf angebrachten Sensoren;
Figuren 4A und 4B eine schematische Erläuterung des Funktionsprinzips der Magnet- Detektion; und
Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Ampulle, welche in einen Pen eingesetzt ist.
Figur 1 zeigt eine Explosionsansicht einer Ampullenaufnahme- und Erkennungsvorrichtung mit einem Ampullenaufnahmeelement 10, welches ein Innengewinde 10a aufweist, in das eine Ampulle 1 eingeschraubt werden kann, welche ein Außengewinde aufweist, wie schematisch in Figur 5 gezeigt. An der in Figur 1 links gezeigten Unterseite der Ampullenaufnahmevorrichtung 10 ist eine Leiterplatte 4 mit vier darauf angeordneten Hall-Sensoren 3a bis 3d aufgesetzt, wobei die vier Hall-Sensoren 3a bis 3d in Umfangsrichtung der Leiterplatte 4 etwa den gleichen Abstand aufweisen, aber zum Beispiel auch asymmetrisch zugeordnet sein können, insbesondere wenn die korrespondierenden Übertragungselemente asymmetrisch angeordnet sind. In die Ampullenaufnahmevorrichtung 10 ist der Übertragungselementträger 11 eingesetzt, an welchem in Umfangsrichtung radial nach außen ragend in etwa im gleichen Abstand vier Zapfen 11a vorgesehen sind, auf welche jeweils ein Übertragungselement 7 aufgesetzt werden kann. Jedes Übertragungselement 7 weist eine Aufnahme 7a zum Einstecken eines stab-
förmigen Permanentmagneten 2 und eine Aufnahme für eine Feder 9 auf, so dass ein an dem Zapfen 11a des Übertragungselementträgers 11 angebrachtes Übertragungselement 7 durch die Kraft der Feder 9 gegen einen Vorsprung an der Außenseite des Ü- bertragungselementträgers 11 in eine Position gedrückt wird, in welcher ein Teil des Übertragungselementes 7 an dafür vorgesehenen Aussparungen 11c einer Anlagefläche 11b über die Anlagefläche 11b des Übertragungselementträgers 11 herausragt. Der in die Ampullenaufnahmevorrichtung 10 eingesetzte Übertragungselementträger 11 wird in der Ampullenaufnahmevorrichtung 10 so positioniert, dass die mit den Übertragungselementen 7 verbundenen Permanentmagnete 2 in der Ausgangsstellung nicht den Hall-Sensoren 3 gegenüberliegen und zu den Hall-Sensoren 3 der an der Ampullenaufnahmevorrichtung 10 angebrachten Leiterplatte 4 bewegt werden, wenn die über die Anlage 11b des Übertragungselementträgers 11 herausragenden Teile der Übertragungselemente 7 gegen die Kraft der Feder 9 zum Beispiel durch eine stirnseitige Oberfläche einer in die Ampullenaufnahmevorrichtung 10 eingeschraubten Ampulle 1 eingedrückt werden.
Die Figuren 2A bis 2F zeigen verschiedene Zustände von vier in einem Pen 8 eingesetzten Übertragungselementen 7a bis 7d bei verschiedenen Drehwinkeln einer in den Pen 8 eingeschraubten Ampulle 1. Figur 2A zeigt einen Zustand bei einer vollständig in einen Pen 8 eingeschraubten Ampulle 1 , wobei ein an der Stirnseite der Ampulle 1 vorgesehenes Profil im vollständig eingeschraubten Zustand an der Stelle der Übertragungselemente 7b und 7d Vertiefungen la aufweist und an den Stellen der Übertragungselemente 7a und 7c Vorsprünge lb aufweist, wodurch die Übertragungselemente 7a und 7c gegen die Kraft der Feder 9 so bewegt werden, dass die mit den Übertragungselementen 7a und 7c verbundenen Permanentmagnete 2 zu korrespondierenden Hall-Sensoren 3a und 3c des Pens 8 bewegt werden, wohingegen die Übertragungselemente 7b und 7d durch die Kraft der Feder 9 in einer Position gehalten werden, in welcher ein Teil des Übertragungselementes 7 in eine Vertiefung la an der stirnseitigen Oberfläche der Ampulle 1 gedrückt wird, so dass die mit den Übertragungselementen 7b und 7d verbundenen Permanentmagnete 2 nicht den korrespondierenden Hall- Sensoren 3b und 3d gegenüberliegen.
Wie schematisch in den Figuren 4A und 4B gezeigt, gibt ein Hall-Sensor 3 ein Signal ab, welches beispielsweise als logische "1" aufgefasst werden kann, wenn dem Hall- Sensor 3 ein Magnet 2 gegenüberliegt und gibt ein anderes Signal aus, welches beispielsweise als logische "0" aufgefasst werden kann, wenn dem Hall-Sensor 3 kein Magnet gegenüberliegt.
Die in Figur 2A gezeigte Position der Permanentmagnete 2 relativ zu den Hall- Sensoren 3a bis 3d würde also zum Beispiel ein Kodierungssignal " 1010" erzeugen, welches es ermöglicht, dass auf einen bestimmten Ampullentyp rückgeschlossen werden kann.
Die Figuren 2B bis 2F zeigen verschiedene Zustände der Übertragungselemente 7a bis 7d bei unterschiedlichen Ausdrehwinkeln der Ampulle 1 bei 30°, 40°, 50°, 70° und 150°, wobei aus Figur 2B gesehen werden kann, dass auch bei einer von der optimalen in Figur 2A gezeigten Drehposition um 30° abweichenden Drehposition der Ampulle 1 das von den Hall-Sensoren 3a bis 3d erzeugte Signal "1010" ist. Dies ermöglicht es, dass eine Drehtoleranz der in den Pen 8 eingeschraubten Ampulle 1 30° betragen kann, ohne dass ein falsches Signal erzeugt wird. Bei größeren Drehwinkeln von 40°, 50° und 70°, wie in den Figuren 2C bis 2E gezeigt, werden die Übertragungselemente 7a und 7c von den Sensoren 3a und 3c wegbewegt.
Figur 2F zeigt die Position bei einer um 150° aus dem Pen 8 ausgedrehten Ampulle 1, wobei alle Übertragungselemente 7a bis 7d in Ruhestellung sind und alle Hall-Sensoren 3a bis 3d als Signal eine logische "0" abgeben.
In der nachfolgenden Tabelle wird der Schaltzustand von vier Hall-Sensoren a bis d bei einer Ausfuhrungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher die Hall-Sensoren a und c zur Prüfung verwendet werden, ob eine Ampulle eingesetzt ist und die Hall-Sensoren b und d zur Erkennung eines bestimmten Ampullen-Typs verwendet werden. Die Erkennung eines Ampullentyps durch die Hall-Sensoren b und d findet nur dann statt, wenn
die Hall-Sensoren a und c als Signal eine logische "1 " ausgeben. In der ersten Zeile ist der Schaltzustand gezeigt, wenn keine Ampulle eingesetzt ist, wobei alle Hall-Sensoren als Signal eine logische "0" ausgeben. Wird eine Ampulle ohne eine erfindungsgemäße Oberflächenstruktur eingesetzt, so werden alle Übertragungselemente 7 des Übertragungselementträgers 11 eingedrückt, so dass alle Hall-Sensoren eine logische "1" ausgeben. In diesem Fall kann zum Beispiel ein Signal erzeugt werden, welches darauf hinweist, dass zum Beispiel die Konzentration des Ampulleninhalts vom Benutzer am Pen einzustellen ist, wie zum Beispiel in der Anmeldung, Nr. 103 51 732.4-44 der Anmelderin beschrieben, deren Lehre bezüglich der manuellen Einstellung einer Ampullenkonzentration in diese Anmeldung aufgenommen wird.
Wird in einen erfmdungsgemäßen Pen eine erfindungsgemäße Ampulle eingesetzt, so kann in Abhängigkeit von unterschiedlichen Oberflächenprofilen an der Ampulle durch die unterschiedlichen Schaltzustände der Hall-Sensoren b und d erkannt werden welcher Typ einer Ampulle vorliegt, wobei im Gegensatz zu einer in den erfindungsgemäßen Pen eingesetzten Ampulle ohne erfindungsgemäße Oberflächenstruktur mindestens einer der Hall-Sensoren b oder d als Signal eine logische "0" ausgibt, so dass eine erfindungsgemäße Ampulle zum Beispiel im vollständig in den Pen eingeschraubten Zustand im Bereich der Sensoren a und c Vorsprünge lb aufweist und im Bereich der Sensoren b und d mindestens eine Vertiefung la aufweist und somit eindeutig durch mindestens eine schematische Figur 2A gezeigte Vertiefung la identifiziert werden kann.
Die Figuren 3A und 3B zeigen eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Platine 4 mit darauf angeordneten Hall-Sensoren 3, wobei die Platine 4 seitliche Ausnehmungen 4b aufweist, welche in Verbindung mit den in Figur 1 gezeigten Vorsprüngen der Ampullenaufnahmevorrichtung 10 zum korrekten Positionieren der Platine bzw. Leiterplatte 4 und damit der darauf angeordneten Hall-Sensoren 3 dient. Figur 3B zeigt eine Seitenansicht der in Figur 3A gezeigten Leiterplatte 4. Anders als in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform können die Hall-Sensoren 3 auch asymmetrisch auf der Platine 4 angeordnet sein, wobei vorteilhaft auch die korrespondierenden Ü- bertragungselemente 7 asymmetrisch am Übertragungselementträger angeordnet sein sollten.