WO2017153479A1 - Erfassungseinrichtung zum erfassen eines eine dosis eines dosiergeräts repräsentierenden werts und verfahren zum betreiben der erfassungseinrichtung - Google Patents

Erfassungseinrichtung zum erfassen eines eine dosis eines dosiergeräts repräsentierenden werts und verfahren zum betreiben der erfassungseinrichtung Download PDF

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WO2017153479A1
WO2017153479A1 PCT/EP2017/055457 EP2017055457W WO2017153479A1 WO 2017153479 A1 WO2017153479 A1 WO 2017153479A1 EP 2017055457 W EP2017055457 W EP 2017055457W WO 2017153479 A1 WO2017153479 A1 WO 2017153479A1
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WO
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coil
dose
rotation angle
dosing
detection device
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Application number
PCT/EP2017/055457
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Fabian Utermoehlen
Andreas Merz
Stefan Leidich
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
    • G01D5/225—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the mutual induction between the two coils
    • G01D5/2275—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the mutual induction between the two coils by a movable non-ferromagnetic conductive element

Definitions

  • Detection device for detecting a value representing a dose of a dosing device and method for operating the
  • the invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
  • the subject of the present invention is also a computer program.
  • a patient may self-inject a drug such as insulin.
  • the patient can use an injection device which allows a preselection of the dose to be dispensed.
  • WO 2015/074979 A2 shows a spring-assisted
  • Detecting device for detecting a value representing a dose of a metering device, a metering device, furthermore a method for operating a detection device, and finally a corresponding one
  • the dose to be dispensed can be adjusted via a rotary knob on the device. By pressing the rotary knob, the delivery of the dose can be started.
  • the dose is proportional to a rotation angle between a first angular position of the knob prior to the start of the adjustment and a second angular position after the end of the adjustment. Therefore, a conclusion can be drawn on the dose by detecting the angle of rotation.
  • non-contact and can map the rotation angle with high accuracy.
  • Dosing device representing value, wherein the detection device comprises the following features: one can be coupled with a rotary dosing of the dosing device
  • a rotation angle sensor comprising a coil unit and an electrically conductive interfering surface unit rotatable relative to the coil unit, the coil unit and the disturbing surface unit being transverse to an axis of rotation of the metering knob
  • the coil unit is a transmitting coil, a first
  • the rotational angle sensor is adapted to image a dose representing rotational angle of the Dosierknopfs in a rotational angle signal; and an evaluation device configured to determine the value of the dose using the rotation angle signal.
  • a dosing device can be understood as a drug delivery device, in particular an insulin injection device.
  • a dose can be
  • Liquid volume or a quantity of fluid for example, a liquid
  • a Dosierknopf can be a control of the
  • the Dosierknopf can also be pressed.
  • the angle of rotation may be an angular step between a start position and an end position of the dose button.
  • a rotation angle signal may be an electrical signal.
  • Reception coil may comprise at least a first coil winding and at least one opposite to the first coil winding second coil winding.
  • the first coil winding may be wound in a first direction.
  • the second coil winding may be wound in a second direction opposite to the first direction.
  • Coil windings are unaffected by the fault surface unit. Thereby, a self-test of the detection device can be performed.
  • Reception coil can be arranged within the transmission coil.
  • Transmitter coil can surround the receiver coils. As a result, a good electromagnetic coupling of the coils can be achieved.
  • the first receiving coil and the second receiving coil may be arranged rotated or aligned with each other.
  • the receiving coils can be rotated by a phase angle to each other.
  • different electrical signals are induced in the receiving coils in the presence of the disturbing surface unit. From these signals can be closed by trigonometric operations on the rotation angle.
  • the rotation angle sensor can have at least one additional reception coil.
  • the rotation angle sensor may have three receiving coils, each having an electrical phase angle of 120 degrees to each other or aligned in such a phase angle to each other. By three coils, a unique angle detection can be achieved.
  • the fault surface unit may be formed as an electrically conductive surface. Area of an interfering surface of the disturbing surface unit may be smaller than an area of the transmitting coil or the winding of the transmitting coil.
  • the interference surface of the Störzaniser may have the shape of a circle segment.
  • the interfering surface unit may include a spurious receiving coil and at least one spurious coil.
  • the interference field is fixed to the angle
  • the electrical signal of the receiving coils is
  • the jamming coil may include a first coil winding and a second coil winding opposite the first coil winding.
  • the opposing coils generate opposing electromagnetic fields.
  • a metering device with the following features is presented: a dose knob for setting a dose, wherein the dose is adjustable over a rotation angle of the Dosierknopfs; and a detection device according to the approach presented here, wherein the rotation angle sensor is coupled to the Dosierknopf to detect the rotation angle.
  • a method for operating a detection device for detecting a dose of a dosing device comprises the following steps:
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above
  • Fig. 1 is a block diagram of a detection device according to a
  • FIG. 2 shows an illustration of a dosing button with a detection device according to an embodiment
  • FIG. 3 shows an illustration of a coil unit and a disturbing surface unit according to an embodiment
  • FIG. 4 representations of coils of a coil unit according to a
  • FIG. 5 shows an illustration of a coil unit according to an embodiment
  • Fig. 6 is an illustration of a coil unit according to another
  • Embodiment; 7 is an illustration of a disturbance surface unit according to an embodiment
  • Fig. 8 is an illustration of a Störmatitician according to another
  • FIG. 10 is a flowchart of a method for operating a
  • FIG. 1 shows a block diagram of a detection device 100 according to a
  • the detection device 100 is part of a dosing device 102 with a dosing button 104 for setting a quantity of fluid to be dispensed.
  • the Dosierknopf 104 is opposite a handle 106 of the
  • Dosing device 102 rotatable.
  • the amount of fluid or dose is adjustable via a rotation angle of Dosierknopfs 104 to the handle 106.
  • a drug delivery device such as
  • Be insulin pen About the Dosierknopf 104, the amount to be dispensed or single dose of the drug or insulin can be adjusted.
  • the dosing button 104 is coupled with a thread within the handle 106, over which by turning the Dosierknopfs 104 a stroke of a piston is preset.
  • the stroke determines the amount of fluid.
  • the stroke can be triggered by an axial pressure on the Dosierknopf to dose the fluid.
  • Detector 100 is configured to dose one
  • the detection device 100 has a rotational angle sensor 108 coupled to the dosing button 104 and an evaluation device 110.
  • the rotation angle sensor 108 adjusts the rotation angle
  • Rotation angle imaging angle signal 112 ready.
  • the evaluation device 110 determines the value 114 of the dose using the rotation angle signal 112.
  • the rotation angle sensor 108 has a coil unit 116 and an electrically conductive fault surface unit 118.
  • the coil unit 116 is connected to the handle 106 here.
  • the interfering surface unit 118 is spaced therefrom and connected to the dosing button 104.
  • the disturbing surface unit 118 rotates with the Dosierknopf 104 relative to the coil unit 116. Die
  • Coil unit 116 and the disturbing surface unit 118 are aligned transversely to an axis of rotation of the dosing button 104.
  • the coil unit 116 has a
  • Transmitting coil a first receiving coil and at least a second
  • the transmitting coil of the coil unit 116 is connected to a sensor electronics unit 120 and is acted upon by this with AC voltage 122. As a result, an electromagnetic alternating field 124 is built up on the transmitting coil. The alternating field 124 couples into the receiving coils and results in an electrical signal 126. This varies depending on a
  • Relative position depends on the angle of rotation. Since a geometry of the coil unit 116 and the disturbing surface unit 118 is known, the
  • the evaluation device 110 reads in the rotation angle signal 112 and provides the value 114 of the dose using a relationship between the stroke of the piston and the rotation angle of the dosing button 104.
  • the lack of endogenous insulin in a diabetes mellitus disease can be treated by injecting an insulin preparation.
  • the injection can be carried out by disposable syringes, permanent insulin pumps and disposable and reusable pens.
  • a Injetationspen 102 may resemble a very thick pen and is equipped with Insulinkarpulen.
  • a carpule is a cylindrical ampule with a pierceable membrane on one side. The other side is closed with a sliding stopper.
  • a Dosisknopf 104 the required amount of insulin is set by turning.
  • the dose button 104 can also perform a translational movement in addition to the rotational movement. The larger the set angle of rotation, the further the dose button 104 is screwed out of the housing 106 via a thread. The distance between Dosisknopf 104 and housing 106 then corresponds to the path length by which the insulin cartridge when pressure on the
  • Dose button 104 is emptied.
  • the path length can be scaled with a translation factor.
  • a stamp on the cartridge or carpule This stamp is located at the end of another threaded rod, which can be rotated via a locking mechanism in one direction only.
  • a further mechanical component or a driver it is ensured that the dose button 104 can be turned out to a maximum extent as far as the remaining level in the ampoule is.
  • the Dosisknopf 104 can only perform a rotary motion. Likewise, the dose button 104 can be made rotatable, wherein its distance from the housing
  • a spring is tensioned whose potential energy is transferred by a mechanism during injection into a translational movement of the punch.
  • the last insulin dose with the corresponding injection time is recorded continuously.
  • an injection device 102 in particular an insulin pen 102 is provided, which contains an integrated dose sensor system 100 based on a rotational angle sensor 108 with coupled coils. On the the rotational angle of the dose wheel 104 or dose button 104 can thus be used to determine the amount of insulin injected.
  • the injection device 102 comprises, in addition to the rotation angle sensor 108, a microcontroller 110 for
  • One aspect of the approach presented here is, for example, the provision of a sensor arrangement 100 for detecting the currently injected quantity of insulin as a dose in the form of a coupled coil rotation angle sensor 108, which determines the position of the dose button 104 on which the dose can be deduced.
  • the value 114 is stored and displayed on an integrated display and / or transmitted to an external device.
  • Fig. 2 shows an illustration of a Dosierknopfs 104 with a
  • Detection device 100 according to an embodiment. All electronic components for detecting the coupling factors, for calculating the dose and for transmitting the data are arranged on a printed circuit board 200 within the dose button 104. Other electronic components on the circuit board 200 are not shown for reasons of clarity.
  • the electronic components are arranged in the housing.
  • a larger modification than the conventional design is required.
  • the printed circuit board 200 which carries the transmitting coil, the receiving coils, the resonance capacitors for impedance matching, a power supply 202, such as a button cell 202 and other components 204.
  • These include at least one ASIC for measuring the coupling factors between the coils and for calculating the dose and a module for the wireless transmission of the value, for example via Bluetooth or NFC.
  • the circuit board 200 is integrated with the dose button 104, which is rotatably mounted relative to a stationary assembly 206 of the insulin pen. This assembly 206 carries the target structures 118.
  • the activation of the insulin pen or the initiation of the injection by pressing the dose button 104 may be discriminated.
  • activation is detectable by integration of a spring 208 between the dose button 104 and the stationary assembly 206.
  • a bias of, for example, a Newton realized the spring 208 a defined distance between the sensor coils on the circuit board 200 and the
  • the activation is detected by a button or switch integrated into the button 104.
  • the value of the dose after the calculation from the rotation angle can also be displayed on a display 210.
  • a display 210 This is arranged in one embodiment on the upper side of the Dosisknopfs 104.
  • an e-ink display 210 is used here, which allows a very low-energy permanent display. If a display should be possible directly on the device, the electronics have a way to capture the time. This may for example be part of the microcontroller and be initialized at a first radio contact.
  • FIG. 3 shows an illustration of a coil unit 116 and a disturbing surface unit 118 according to one exemplary embodiment.
  • Detection device is carried out a measurement of a rotation angle between the presumed as stationary sensor circuit board 116 and the rotatable thereto
  • a circular transmitting coil 300 on the sensor circuit board 116 is supplied with an alternating voltage having a frequency in the range of a few MHz, for example, 5 MHz. This creates an electromagnetic alternating field which couples in receiving coils 302, 304 on the sensor circuit board 116 and corresponding there
  • the coupling between the transmitting coil 300 and the receiving coils 302, 304 is influenced as a function of the angle of rotation.
  • Coupling factor is between -0.3 and +0.3.
  • the phase angle is ideally 0 ° or 180 °.
  • an offset-free sine / cosine system is ideally produced when using two receiver coils 302, 304 with a 90 ° phase offset relative to the measurement range.
  • three receiving coils with typically 120 ° electrical phase shift with respect to the
  • Measuring range creates a three-phase sinusoidal signal.
  • the sine wave signal can be converted into a sine / cosine system.
  • Using the arc tangent function can then be closed on the rotation angle.
  • the disturbing surface unit 118 is a stamped part that is electrically conductive and a circular segment.
  • This circle segment 118 can furthermore have recesses or another outer contour.
  • the opening angle of the circle segment corresponds to a maximum signal half measuring range. Shown is a measuring range of 360 °. Therefore, the target 118 has an opening angle of 180 °.
  • the target 118 is here an orthogonal to the axis of rotation of the dose button arranged electrically conductive semicircle, which is spaced from the sensor circuit board 116 is rotated with the dose button on the sensor circuit board 116.
  • the sensor circuit board 116 has a coil system consisting of a transmitting coil 300 and two receiving coils 302, 304. 4, the two receiver coils 302, 304 are shown individually.
  • FIG. 4 shows representations of coils 300, 302, 304 of a coil unit 116 according to an exemplary embodiment.
  • the layout for the sensor circuit board 116 of the rotation angle sensor presented here consists of a transmitting coil 300 and two receiving coils 302, 304, which are arranged offset by 90 ° to each other and each include a right-handed and a left-running Operawindung 400, 402.
  • the receiving coils 302, 304 have an identical layout and are positioned rotated by 90 ° to each other.
  • FIG. 5 shows an illustration of a coil unit 116 in accordance with a
  • Embodiment within the transmitting coil 300 there are at least two receiving coils 302, 304, which have an identical number of n / 2 clockwise and n / 2 left-running partial convolutions 400, 402. N is the number of partial turns 400, 402 of the receiving coil 302, 304. n is also a multiple of two. This leads to the fact that, without a target, the partial voltages induced by the transmitting coil 300 sum up
  • This fact can be for example as
  • Self-diagnosis function can be used, because the sensor can detect this, that the target is either missing or at least has an electrical interruption.
  • n partial windings 400, 402 present determines both the periodicity of the sensor, ie the unambiguity range of the signals and the target design. The following applies:
  • n 2 partial turns 400
  • a three-phase system results here corresponding to 120 °.
  • FIG. 6 shows an illustration of a coil unit 116 according to a further exemplary embodiment.
  • This circuit board 116 has a transmitting coil 300 and three receiving coils 302, 304, 600, which are arranged offset by 120 ° to each other and each include a right-handed and a left-running part turn.
  • the receiver coils 302, 304, 600 may be implemented in multiple planes of the circuit board 116 to increase the amplitude of the received signal.
  • FIG. 7 shows an illustration of a disturbance surface unit 118 according to FIG.
  • the target 118 is embodied here as a printed circuit board with electrically active structures.
  • the electromagnetic wave of the transmitter coil of the sensor circuit board induces a voltage on the target 118 in a receiver coil 700.
  • neighboring sickle segments have an opposite one
  • the crescent-shaped coils 702, 704 lead to a sinusoidal and cosinusoidal signal in the receiver coils on the sensor circuit board, from the over the arctangent to the rotation angle and thus the dose
  • Three-phase receiver coil system can be used on the sensor circuit board.
  • the target 118 can remain identical.
  • FIG. 8 shows a representation of a disturbing surface unit 118 according to a further exemplary embodiment.
  • a crescent-shaped transmitting coil on the target 118 other shapes may be used.
  • electronic Components 800 such as a capacitor 800 or other passive and active components may be present, such as a frequency converter.
  • the signal curves 900, 902 represent electrical voltages which can be detected on a rotation angle sensor with two coils arranged rotated by 90 degrees relative to one another in accordance with the approach presented here during a complete revolution of the disturbance surface unit.
  • the waveforms 900, 902 are shown in a graph plotted on its abscissa a rotation angle 904 in degrees from zero degrees to 360 degrees and on its ordinate the voltage in volts from -0.02 volts to 0.01 volts.
  • the waveforms 900, 902 each have a sine shape and a phase offset of 90 degrees to each other.
  • the waveforms 900, 902 each have a sine shape and a phase offset of 90 degrees to each other.
  • Waveforms 900, 902 each have a slight offset towards negative voltages.
  • the method 1000 shows a flowchart of a method 100 for operating a detection device according to an exemplary embodiment.
  • the method 1000 may be for detecting a dose of a dosing device on a
  • the method 1000 includes a step 1002 of reading in and a step 1004 of determining.
  • a rotation angle signal of a rotation angle sensor of the detection device coupled to a rotatable dosing button of the dosing device is read.
  • the rotational angle signal forms a rotational angle of the dosing button representing the dose.
  • a value of the dose is determined using the rotation angle signal.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Erfassungseinrichtung (100) zum Erfassen eines eine Dosis eines Dosiergeräts (102) repräsentierenden Werts (114), wobei die Erfassungseinrichtung (100) einen mit einem drehbaren Dosierknopf (104) des Dosiergeräts (102) koppelbaren Drehwinkelsensor (108)und eine Auswerteeinrichtung (110)aufweist. Der Drehwinkelsensor (108) weisteine Spuleneinheit (116) und eine relativ zur Spuleneinheit (116) drehbare elektrisch leitende Störflächeneinheit (118) auf. Die Spuleneinheit (116) und die Störflächeneinheit (118) sind quer zu einer Drehachse des Dosierknopfs (104) ausgerichtet. Die Spuleneinheit (116) umfasst eine Sendespule, eine erste Empfangsspule und zumindest eine zweite Empfangsspule. Der Drehwinkelsensor (104) ist dazu ausgebildet, einen die Dosis repräsentierenden Drehwinkel des Dosierknopfs (104) in einem Drehwinkelsignal (112) abzubilden. Die Auswerteeinrichtung (110)istdazu ausgebildet, den Wert (114) der Dosis unter Verwendung des Drehwinkelsignals (112) zu bestimmen.

Description

Beschreibung Titel
Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines eine Dosis eines Dosiergeräts repräsentierenden Werts und Verfahren zum Betreiben der
Erfassungseinrichtung
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.
Zur Behandlung von Krankheiten, wie beispielsweise Diabetes mellitus, kann ein Patient ein Medikament, wie beispielsweise Insulin, eigenständig injizieren. Dazu kann der Patient ein Injektionsgerät verwenden, welches eine Vorwahl der abzugebenden Dosis ermöglicht.
Die WO 2015/074979 A2 zeigt ein federunterstütztes
Medikamentenabgabegerät.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine
Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines eine Dosis eines Dosiergeräts repräsentierenden Werts ein Dosiergerät, weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Erfassungseinrichtung, 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. Die abzugebende Dosis kann über einen Drehknopf am Gerät eingestellt werden. Durch Drücken des Drehknopfs kann die Abgabe der Dosis gestartet werden. Die Dosis ist proportional zu einem Drehwinkel zwischen einer ersten Winkelstellung des Drehknopfs vor Beginn des Einstellens und einer zweiten Winkelstellung nach dem Ende des Einstellens. Daher kann ein Rückschluss auf die Dosis gezogen werden, indem der Drehwinkel erfasst wird.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird der Drehwinkel über einen
Drehwinkelsensor mit gekoppelten Spulen erfasst. Dieser ist robust,
berührungslos und kann den Drehwinkel mit einer hohen Genauigkeit abbilden.
Es wird eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines eine Dosis eines
Dosiergeräts repräsentierenden Werts, wobei die Erfassungseinrichtung die folgenden Merkmale aufweist: einen mit einem drehbaren Dosierknopf des Dosiergeräts koppelbaren
Drehwinkelsensor, der eine Spuleneinheit und eine relativ zur Spuleneinheit drehbare elektrisch leitende Störflächeneinheit aufweist, wobei die Spuleneinheit und die Störflächeneinheit quer zu einer Drehachse des Dosierknopfs
ausgerichtet sind und die Spuleneinheit eine Sendespule, eine erste
Empfangsspule und zumindest eine zweite Empfangsspule umfasst, wobei der Drehwinkelsensor dazu ausgebildet ist, einen die Dosis repräsentierenden Drehwinkel des Dosierknopfs in einem Drehwinkelsignal abzubilden; und eine Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Wert der Dosis unter Verwendung des Drehwinkelsignals zu bestimmen.
Unter einem Dosiergerät kann ein Medikamentenabgabegerät, insbesondere ein Insulininjektionsgerät verstanden werden. Eine Dosis kann ein
Flüssigkeitsvolumen oder eine Fluidmenge, beispielsweise ein flüssiges
Medikament wie Insulin sein, welches von dem Dosiergerät abgegeben werden soll oder abgegeben wird. Ein Dosierknopf kann ein Bedienelement des
Dosiergeräts sein. Der Dosierknopf kann ferner drückbar sein. Der Drehwinkel kann ein Winkelschritt zwischen einer Startposition und einer Endposition des Dosisknopfs sein. Ein Drehwinkelsignal kann ein elektrisches Signal sein.
Die erste Empfangsspule und alternativ oder ergänzend die zweite
Empfangsspule kann zumindest eine erste Spulenwicklung und zumindest eine zu der ersten Spulenwicklung gegenläufige zweite Spulenwicklung aufweisen. Die erste Spulenwicklung kann in eine erste Richtung gewickelt sein. Die zweite Spulenwicklung kann in eine zu der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung gewickelt sein. Durch gegenläufige Wicklungen kann eine in der ersten Spulenwicklung induzierte elektrische Spannung durch eine in der zweiten Spulenwicklung induzierte Spannung neutralisiert werden, wenn beide
Spulenwicklungen unbeeinflusst von der Störflächeneinheit sind. Dadurch kann ein Selbsttest der Erfassungseinrichtung durchgeführt werden.
Die erste Empfangsspule und alternativ oder ergänzend die zweite
Empfangsspule kann innerhalb der Sendespule angeordnet sein. Die
Sendespule kann die Empfangsspulen umschließen. Dadurch kann eine gute elektromagnetische Kopplung der Spulen erreicht werden.
Die erste Empfangsspule und die zweite Empfangsspule können zueinander verdreht angeordnet oder ausgerichtet sein. Die Empfangsspulen können um einen Phasenwinkel zueinander verdreht sein. Durch die Verdrehung werden in den Empfangsspulen bei Anwesenheit der Störflächeneinheit unterschiedliche elektrische Signale induziert. Aus diesen Signalen kann durch trigonometrische Operationen auf den Drehwinkel geschlossen werden.
Der Drehwinkelsensor kann zumindest eine weitere Empfangsspule aufweisen. Insbesondere kann der Drehwinkelsensor drei Empfangsspulen aufweisen, die jeweils einen elektrischen Phasenwinkel von 120 Grad zueinander aufweisen oder in einem solchen Phasenwinkel zueinander ausgerichtet sind. Durch drei Spulen kann eine eindeutige Winkelerkennung erreicht werden.
Die Störflächeneinheit kann als elektrisch leitende Fläche ausgebildet sein. Flächeninhalt einer Störfläche der Störflächeneinheit kann kleiner als ein Flächeninhalt der Sendespule oder der Wicklung der Sendespule sein. Insbesondere kann die Störfläche der Störflächeneinheit die Form eines Kreissegments aufweisen.
Die Störflächeneinheit kann eine Störempfangsspule und zumindest eine Störsendespule aufweisen. Durch die Störempfangsspule kann das
elektromagnetische Feld von der Sendespule in die Störflächeneinheit einkoppeln und ein elektrisches Signal in der Störsendespule erzeugen. Das elektrische Signal erzeugt in der Störsendespule ein elektromagnetisches Störfeld, das seinerseits in die Empfangsspulen einkoppelt und dort wiederum je ein elektrisches Signal erzeugt. Das Störfeld ist winkelfest zu der
Störflächeneinheit. Das elektrische Signal der Empfangsspulen ist
winkelabhängig.
Die Störsendespule kann eine erste Spulenwicklung und eine zu der ersten Spulenwicklung gegenläufige zweite Spulenwicklung aufweisen. Durch die gegenläufigen Spulen werden gegengerichtete elektromagnetische Felder erzeugt.
Weiterhin wird ein Dosiergerät mit folgenden Merkmalen vorgestellt: einem Dosierknopf zum Einstellen einer Dosis, wobei die Dosis über einen Drehwinkel des Dosierknopfs einstellbar ist; und einer Erfassungseinrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz, wobei der Drehwinkelsensor mit dem Dosierknopf gekoppelt ist, um den Drehwinkel zu erfassen.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Dosis eines Dosiergeräts vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen eines Drehwinkelsignals eines mit einem drehbaren Dosierknopf des Dosiergeräts gekoppelten Drehwinkelsensors der Erfassungseinrichtung, wobei das Drehwinkelsignal einen die Dosis repräsentierenden Drehwinkel des Dosierknopfs abbildet; und Bestimmen eines Werts der Dosis unter Verwendung des Drehwinkelsignals.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Erfassungseinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Darstellung eines Dosierknopfs mit einer Erfassungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine Darstellung einer Spuleneinheit und einer Störflächeneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 Darstellungen von Spulen einer Spuleneinheit gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine Darstellung einer Spuleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 eine Darstellung einer Spuleneinheit gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel; Fig. 7 eine Darstellung einer Störflächeneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 8 eine Darstellung einer Störflächeneinheit gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 eine Darstellung von Signalverläufen an einem Drehwinkelsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer
Erfassungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Erfassungseinrichtung 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Die Erfassungseinrichtung 100 ist Bestandteil eines Dosiergeräts 102 mit einem Dosierknopf 104 zum Einstellen einer abzugebenden Fluidmenge. Der Dosierknopf 104 ist gegenüber einem Griff 106 des
Dosiergeräts 102 drehbar. Die Fluidmenge beziehungsweise Dosis ist über einen Drehwinkel des Dosierknopfs 104 zu dem Griff 106 einstellbar. Das Dosiergerät
102 kann beispielsweise eine Medikamentenabgabeeinrichtung, wie ein
Insulinpen sein. Über den Dosierknopf 104 kann die abzugebende Menge beziehungsweise Einzeldosis des Medikaments beziehungsweise Insulins eingestellt werden.
Beispielsweise ist der Dosierknopf 104 mit einem Gewinde innerhalb des Griffs 106 gekoppelt, über das durch Drehen des Dosierknopfs 104 ein Hub eines Kolbens voreingestellt wird. Der Hub bestimmt die Fluidmenge. Der Hub kann durch ein axiales Drücken auf den Dosierknopf ausgelöst werden, um das Fluid zu dosieren. Die Erfassungseinrichtung 100 ist dazu ausgebildet, einen die Dosis
repräsentierenden Wert zu erfassen. Dazu weist die Erfassungseinrichtung 100 einen mit dem Dosierknopf 104 gekoppelten Drehwinkelsensor 108 und eine Auswerteeinrichtung 110 auf. Der Drehwinkelsensor 108 stellt ein den
Drehwinkel abbildendes Drehwinkelsignal 112 bereit. Die Auswerteeinrichtung 110 bestimmt den Wert 114 der Dosis unter Verwendung des Drehwinkelsignals 112.
Der Drehwinkelsensor 108 weist eine Spuleneinheit 116 und eine elektrisch leitende Störflächeneinheit 118 auf. Die Spuleneinheit 116 ist hier mit dem Griff 106 verbunden. Die Störflächeneinheit 118 ist relativ dazu beabstandet angeordnet und mit dem Dosierknopf 104 verbunden. Die Störflächeneinheit 118 dreht sich mit dem Dosierknopf 104 relativ zu der Spuleneinheit 116. Die
Spuleneinheit 116 und die Störflächeneinheit 118 sind quer zu einer Drehachse des Dosierknopfs 104 ausgerichtet. Die Spuleneinheit 116 weist eine
Sendespule, eine erste Empfangsspule und zumindest eine zweite
Empfangsspule auf.
Die Sendespule der Spuleneinheit 116 ist mit einer Sensorelektronikeinheit 120 verbunden und wird von dieser mit Wechselspannung 122 beaufschlagt. Dadurch wird an der Sendespule ein elektromagnetisches Wechselfeld 124 aufgebaut. Das Wechselfeld 124 koppelt in die Empfangsspulen ein und resultiert dort in einem elektrischen Signal 126. Diese variiert in Abhängigkeit von einer
Relativposition der Störflächeneinheit 118 zu der Spuleneinheit 116. Die
Relativposition ist abhängig von dem Drehwinkel. Da eine Geometrie der Spuleneinheit 116 und der Störflächeneinheit 118 bekannt ist, kann die
Sensorelektronikeinheit 120 das Drehwinkelsignal 112 unter Verwendung eines Zusammenhangs zwischen der Resonanzfrequenz und dem Drehwinkel bereitstellen.
Die Auswerteeinrichtung 110 liest das Drehwinkelsignal 112 ein und stellt den Wert 114 der Dosis unter Verwendung eines Zusammenhangs zwischen dem Hub des Kolbens und dem Drehwinkel des Dosierknopfs 104 bereit. Der Mangel an körpereigenem Insulin bei einer Diabetes-mellitus-Erkrankung kann durch Injektion eines Insulinpräparates therapiert werden. Die Injektion kann durch Einwegspritzen, permanent vorhandene Insulinpumpen sowie Einweg- und Mehrwegpens ausgeführt werden. Ein Injektionspen 102 kann einem sehr dicken Kugelschreiber ähneln und wird mit Insulinkarpulen bestückt.
Eine Karpule ist eine Zylinderampulle, die auf einer Seite eine durchstechbare Membran aufweist. Die andere Seite ist mit einem verschiebbaren Stopfen verschlossen. Mit einem Dosisknopf 104 wird die benötigte Insulinmenge durch Drehen eingestellt. Dabei kann der Dosisknopf 104 neben der Drehbewegung auch eine Translationsbewegung ausführen. Je größer der eingestellte Drehwinkel ist, desto weiter wird der Dosisknopf 104 über ein Gewinde aus dem Gehäuse 106 herausgedreht. Der Abstand zwischen Dosisknopf 104 und Gehäuse 106 entspricht dann der Weglänge, um die die Insulinpatrone beim Druck auf den
Dosisknopf 104 entleert wird. Die Weglänge kann mit einem Übersetzungsfaktor skaliert sein. Dazu drückt ein Stempel auf die Patrone beziehungsweise Karpule. Dieser Stempel ist am Ende einer weiteren Gewindestange angeordnet, die sich über eine Arretiermechanik nur in eine Richtung drehen lässt. Durch eine weitere Mechanikkomponente beziehungsweise einen Mitnehmer wird sichergestellt, dass der Dosisknopf 104 maximal so weit herausgedreht werden kann, wie der verbleibende Füllstand in der Ampulle ist.
Der Dosisknopf 104 kann auch nur eine Drehbewegung ausführen. Ebenso kann der Dosisknopf 104 drehbar ausgeführt sein, wobei sein Abstand zum Gehäuse
106 nicht verändert wird. Durch die Drehung wird beispielsweise eine Feder gespannt, deren potenzielle Energie durch eine Mechanik bei der Injektion in eine Translationsbewegung des Stempels überführt wird. Bei dem hier vorgestellten Insulinpen 102 wird die letzte Insulindosis mit entsprechendem Injektionszeitpunkt kontinuierlich erfasst.
Durch den hier vorgestellten Ansatz wird ein Injektionsgerät 102, insbesondere ein Insulinpen 102 bereitgestellt, welcher eine integrierte Dosissensorik 100 auf Basis eines Drehwinkelsensors 108 mit gekoppelten Spulen enthält. Über den der Drehwinkel des Dosisrads 104 beziehungsweise Dosisknopfs 104 kann damit die injizierte Insulinmenge bestimmt werden. Das Injektionsgerät 102 umfasst neben dem Drehwinkelsensor 108 einen Mikrocontroller 110 zur
Messdatenerfassung. Weiterhin kann das Injektionsgerät 102
Elektronikkomponenten zur Kommunikation mit externen Geräten, wie
beispielsweise einem Smartphone aufweisen.
Ein Aspekt des hier vorgestellten Ansatzes ist beispielsweise die Schaffung einer Sensoranordnung 100 zur Erfassung der aktuell injizierten Insulinmenge als Dosis in Form eines Drehwinkelsensors 108 auf Basis gekoppelter Spulen, der die Position des Dosisknopfs 104 bestimmt, über die sich auf die Dosis zurückschließen lässt. Der Wert 114 wird gespeichert und auf einem integrierten Display angezeigt und/oder auf ein externes Gerät übertragen.
Dadurch ergibt sich eine Erhöhung der Nutzer-Sicherheit. Durch die
automatische Erfassung der Insulinmenge ergibt sich ein verringerter
Verwaltungsaufwand, da eine händische Protokollführung für den Arzt entfallen kann und stattdessen der automatisch erfasste Dosiswert 114 beispielsweise in einer Smartphone App elektronisch dokumentiert wird und elektronisch versendet werden kann. Die äußere Form des Insulinpens 102 kann im Wesentlichen gleich bleiben oder es sind nur geringfügige Veränderungen erforderlich. Da bereits vorhandene Komponenten verwendet werden können, ist die hier
vorgeschlagene Lösung kostengünstig. Induktive Signale können präzise ausgewertet werden.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Dosierknopfs 104 mit einer
Erfassungseinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sämtliche Elektronikkomponenten zur Erfassung der Koppelfaktoren, zum Berechnen der Dosis und zur Übermittlung der Daten sind auf einer Leiterplatte 200 innerhalb des Dosisknopfs 104 angeordnet. Weitere elektronische Komponenten auf der Leiterplatte 200 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Elektronikkomponenten im Gehäuse angeordnet. Dabei ist jedoch eine größere Modifikation gegenüber dem herkömmlichen Design erforderlich. Schematisch dargestellt ist die Leiterplatte 200, welche die Sendespule, die Empfangsspulen, die Resonanzkondensatoren zur Impedanzanpassung, eine Energieversorgung 202, beispielsweise eine Knopfzelle 202 sowie weitere Komponenten 204 trägt. Diese umfassen mindestens einen ASIC zur Messung der Koppelfaktoren zwischen den Spulen und zur Berechnung der Dosis sowie einen Baustein zur drahtlosen Übermittlung des Wertes, beispielsweise via Bluetooth oder NFC. Die Leiterplatte 200 ist in den Dosisknopf 104 integriert, welcher gegenüber einer feststehenden Baugruppe 206 des Insulinpens drehbar gelagert ist. Diese Baugruppe 206 trägt die Targetstrukturen 118.
Zusätzlich zur Messung der Drehung kann in einem Ausführungsbeispiel die Aktivierung des Insulinpens beziehungsweise das Einleiten der Injektion durch Drücken des Dosisknopfs 104 diskriminiert werden. Beispielsweise ist die Aktivierung durch Integration einer Feder 208 zwischen dem Dosisknopf 104 und der feststehenden Baugruppe 206 detektierbar. Durch eine Vorspannung von beispielsweise mit einem Newton realisiert die Feder 208 einen definierten Abstand zwischen den Sensorspulen auf der Leiterplatte 200 und den
Targetelementen 118 auf der feststehenden Baugruppe 206. Durch Aufbringen einer Kraft in Längsrichtung kann die Vorspannung überwunden werden. Der Abstand zwischen Sensorspule und Target 118 wird entsprechend reduziert. Die Reduzierung des Abstands bewirkt eine Vergrößerung des Koppelfaktors und somit eine Erhöhung der Signalspannungen. Durch Berechnung der Amplitude via a=sin2+cos2 kann auf den Abstand zwischen den Sensorspulen und dem Target 118 geschlossen werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Aktivierung durch einen in den Knopf 104 integrierten Taster beziehungsweise Schalter erfasst.
Alternativ oder zusätzlich zur drahtlosen Übertragung kann der Wert der Dosis nach der Berechnung aus dem Drehwinkel auch auf einem Display 210 dargestellt werden. Dieses ist in einem Ausführungsbeispiel auf der oberen Seite des Dosisknopfs 104 angeordnet. Vorteilhaft wird hier beispielsweise ein E-Ink Display 210 eingesetzt, welches eine sehr energiearme dauerhafte Anzeige ermöglicht. Soll eine Anzeige direkt am Gerät möglich sein, kann die Elektronik eine Möglichkeit zur Erfassung der Zeit aufweisen. Diese kann beispielsweise Bestandteil des Mikrocontrollers sein und bei einem ersten Funkkontakt initialisiert werden.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer Spuleneinheit 116 und einer Störflächeneinheit 118 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Durch die hier vorgestellte
Erfassungseinrichtung erfolgt eine Messung eines Drehwinkels zwischen der als ortsfest angenommen Sensor-Leiterplatte 116 und dem drehbar dazu
angeordneten, beabstandeten Target 118. Eine kreisförmige Sendespule 300 auf der Sensor-Leiterplatte 116 wird mit einer Wechselspannung beaufschlagt, die eine Frequenz im Bereich einiger MHz, beispielsweise 5 MHz aufweist. Dadurch entsteht ein elektromagnetisches Wechselfeld, welches in Empfangsspulen 302, 304 auf der Sensor-Leiterplatte 116 koppelt und dort entsprechende
Wechselspannungen induziert. Durch entsprechende Formung des Targets 118 wird die Kopplung zwischen der Sendespule 300 und den Empfangsspulen 302, 304 drehwinkelabhängig beeinflusst. Der typische Wertebereich des
Kopplungsfaktors liegt zwischen -0,3 und +0,3. Durch Demodulation des in den Empfangsspulen 302, 304 induzierten Signals mit dem Trägersignal, also dem Signal der Sendespule 300, kann auf Betrag und Phase der Kopplung
geschlossen werden. Der Betrag variiert kontinuierlich mit dem Drehwinkel. Die Phasenlage beträgt idealerweise 0° oder 180°. Durch Multiplikation des Betrags mit dem Kosinus der Phase entsteht bei Verwendung von zwei Empfangsspulen 302, 304 mit 90° Phasenversatz bezogen auf den Messbereich im Idealfall ein offsetfreies Sinus/Cosinus-System. Bei Verwendung von drei Empfangsspulen mit typischerweise 120° elektrischem Phasenversatz bezogen auf den
Messbereich entsteht ein dreiphasiges Sinussignal. Durch Anwendung der Clarke-Transformation kann das Sinussignal in ein Sinus/Cosinus-System überführt werden. Mithilfe der Arcus-Tangens-Funktion kann dann auf den Drehwinkel geschlossen werden.
Die Realisierung des Targets 118 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In einem Ausführungsbeispiel ist die Störflächeneinheit 118 ein Stanzteil, welches elektrisch leitfähig ist und ein Kreissegment dargestellt. Dieses Kreissegment 118 kann weiterhin Aussparungen oder eine andere Außenkontur aufweisen. Der Öffnungswinkel des Kreissegmentes entspricht für ein maximales Signal dem halben Messbereich. Dargestellt ist ein Messbereich von 360°. Daher weist das Target 118 einen Öffnungswinkel von 180° auf.
Mit anderen Worten ist in Fig. 3 das Layout der Sensor- Leiterplatte 116 und eine Draufsicht auf das Target 118 dargestellt. Das Target 118 ist hier ein orthogonal zu der Drehachse des Dosisknopfs angeordneter elektrisch leitender Halbkreis, der beabstandet zu der Sensor-Leiterplatte 116 mit dem Dosisknopf über der Sensor-Leiterplatte 116 gedreht wird.
Die Sensorleiterplatte 116 weist ein Spulensystem, bestehend aus einer Sendespule 300 und zwei Empfangsspulen 302, 304 auf. In Fig. 4 sind die beiden Empfangsspulen 302, 304 einzeln dargestellt.
Fig. 4 zeigt Darstellungen von Spulen 300, 302, 304 einer Spuleneinheit 116 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Layout für die Sensor-Leiterplatte 116 des hier vorgestellten Drehwinkelsensors, besteht aus einer Sendespule 300 und zwei Empfangsspulen 302, 304, die um 90° versetzt zueinander angeordnet sind und jeweils eine rechtslaufende und eine linkslaufende Teilwindung 400, 402 beinhalten.
Es sind Einzeldarstellungen der Sendespule 300 und der beiden
Empfangsspulen 302, 304 des Ausführungsbeispiels eines Drehwinkelsensors in Fig. 3 dargestellt. Die Empfangsspulen 302, 304 weisen ein identisches Layout auf und sind um 90° zueinander gedreht positioniert.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung einer Spuleneinheit 116 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Innerhalb der Sendespule 300 befinden sich mindestens zwei Empfangsspulen 302, 304, welche eine identische Anzahl an n/2 rechtslaufenden und n/2 linkslaufenden Teilwindungen 400, 402 aufweisen. Dabei ist n die Anzahl der Teilwindungen 400, 402 der Empfangsspule 302, 304. n ist außerdem ein Vielfaches von zwei. Das führt dazu, dass sich ohne Target die durch die Sendespule 300 induzierten Teilspannungen in Summe
kompensieren und als Ausgangssignal 0 V an allen Empfangsspulen 302, 304 ausgegeben wird. Diese Tatsache kann beispielsweise als
Eigendiagnosefunktion verwendet werden, weil der Sensor so erkennen kann, dass das Target entweder fehlt oder zumindest eine elektrische Unterbrechung aufweist.
Die Anzahl an insgesamt vorhandenen n Teilwindungen 400, 402 legt sowohl die Periodizität des Sensors, also den Eindeutigkeitsbereich der Signale als auch das Target-Design fest. Es gilt:
nl2
Aus dieser Periodizität und der Anzahl m der Empfangsspulen 302, 304 ergibt sich nun die benötigte geometrische Verdrehung ξ der Empfangsspulen 302, 304 auf der Sensor-Leiterplatte 116 zueinander als
2 · m
Per
für m > 3
m
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich aufgrund n=2 Teilwindungen 400, 402 eine Periodizität von 360° und demnach für ein Zweiphasensystem, bei dem m=2 gilt, eine geometrische Verdrehung der Empfangsspulen 302, 304 um 90°. Bei einem Dreiphasensystem ergibt sich hier entsprechend 120°.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung einer Spuleneinheit 116 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Diese Leiterplatte 116 weist eine Sendespule 300 und drei Empfangsspulen 302, 304, 600 auf, die um 120° versetzt zueinander angeordnet sind und jeweils eine rechtslaufende und eine linkslaufende Teilwindung beinhalten.
Bei einer dreiphasigen Anordnung kann durch Auswertung der Differenzen zwischen dem ersten Signal der ersten Empfangsspule 302 und dem zweiten Signal der zweiten Empfangsspule 304, dem zweiten Signal und dem dritten Signal der dritten Empfangsspule 600 sowie dem dritten Signal und dem ersten Signal, ein in jedem Fall vorhandener Offset kompensiert werden. Zusätzlich kann die Rückrechnung in den Drehwinkel besonders einfach und robust durchgeführt werden.
Die Empfangsspulen 302, 304, 600 können in mehreren Ebenen der Leiterplatte 116 realisiert sein, um die Amplitude des empfangenen Signals zu erhöhen. Typische Außenabmessungen der Sendespulen 300 sowie der Empfangsspulen 302, 304, 600 betragen zwischen Durchmesser D=4 mm und D=15 mm. Hier beträgt der Durchmesser 10 mm. Diese Abmessungen erlauben eine einfache Integration in Injektionspens.
Fig. 7 zeigt eine Darstellung einer Störflächeneinheit 118 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Das Target 118 ist hier als Leiterplatte mit elektrisch aktiven Strukturen ausgeführt. Die elektromagnetische Welle der Sendespule der Sensor-Leiterplatte induziert auf dem Target 118 in einer Empfangsspule 700 eine Spannung. Diese führt in einer Leiterbahnstruktur, die hier als zwei oder mehr sichelförmigen (Target-)Sendespulen 702, 704 ausgeführt ist, zu einem Stromfluss, sodass erneut ein elektromagnetisches Feld zur Sensor-Leiterplatte zurückgesendet wird und dort in den Empfangsspulen wiederum Signale induziert werden, aus denen auf den Drehwinkel zurückgerechnet werden kann. Dabei weisen benachbarte Sichelsegmente einen entgegengesetzten
Richtungssinn auf, wodurch der Strom einmal rechts und einmal links herum durch die Sichel 702, 704 fließt. Die Anzahl der Sicheln 702, 704 ist gerade.
Die sichelförmigen Spulen 702, 704 führen zu einem sinusförmigen und cosinusförmigen Signal in den Empfangsspulen auf der Sensor- Leiterplatte, aus dem über den Arcustangens auf den Drehwinkel und damit die Dosis
zurückgerechnet werden kann.
Auch bei einem Target 118 mit elektrisch aktiven Strukturen kann ein
dreiphasiges Empfangsspulensystem auf der Sensor-Leiterplatte verwendet werden. Das Target 118 kann identisch bleiben.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung einer Störflächeneinheit 118 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Statt einer sichelförmigen Sendespule auf dem Target 118 können andere Formen verwendet werden. Außerdem können elektronische Komponenten 800, wie ein Kondensator 800 oder andere passive und aktive Bauteile vorhanden sein, wie ein Frequenzrichter.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung von Signalverläufen 900, 902 an einem
Drehwinkelsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Signalverläufe 900, 902 repräsentieren elektrische Spannungen, die an einem Drehwinkelsensor mit zwei um 90 Grad zueinander verdreht angeordneten Spulen gemäß dem hier vorgestellten Ansatz während einer ganzen Umdrehung der Störflächeneinheit erfassbar sind. Die Signalverläufe 900, 902 sind in einem Diagramm dargestellt, das auf seiner Abszisse einen Drehwinkel 904 in Grad von null Grad bis 360 Grad und auf seiner Ordinate die Spannung in Volt von -0,02 Volt bis 0,01 Volt angetragen hat. Die Signalverläufe 900, 902 weisen jeweils eine Sinusform und einen Phasenversatz von 90 Grad zueinander auf. Dabei weisen die
Signalverläufe 900, 902 jeweils einen geringfügigen Offset hin zu negativen Spannungen auf.
Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Betreiben einer Erfassungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 1000 kann zum Erfassen einer Dosis eines Dosiergeräts auf einer
Auswerteeinrichtung, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, ausgeführt werden. Das Verfahren 1000 weist einen Schritt 1002 des Einlesens und einen Schritt 1004 des Bestimmens auf. Im Schritt 1002 des Einlesens wird ein Drehwinkelsignal eines mit einem drehbaren Dosierknopf des Dosiergeräts gekoppelten Drehwinkelsensors der Erfassungseinrichtung eingelesen. Dabei bildet das Drehwinkelsignal einen die Dosis repräsentierenden Drehwinkel des Dosierknopfs ab. Im Schritt 1004 des Bestimmens wird ein Wert der Dosis unter Verwendung des Drehwinkelsignals bestimmt.
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.

Claims

Ansprüche
1. Erfassungseinrichtung (100) zum Erfassen eines eine Dosis eines
Dosiergeräts (102) repräsentierenden Werts (114), wobei die
Erfassungseinrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist: einen mit einem drehbaren Dosierknopf (104) des Dosiergeräts (102) koppelbaren Drehwinkelsensor (108), der eine Spuleneinheit (116) und eine relativ zur Spuleneinheit (116) drehbare elektrisch leitende
Störflächeneinheit (118) aufweist, wobei die Spuleneinheit (116) und die Störflächeneinheit (118) quer zu einer Drehachse des Dosierknopfs (104) ausgerichtet sind und die Spuleneinheit (116) eine Sendespule (300), eine erste Empfangsspule (302) und zumindest eine zweite Empfangsspule (304) umfasst, wobei der Drehwinkelsensor (104) dazu ausgebildet ist, einen die Dosis repräsentierenden Drehwinkel (904) des Dosierknopfs (104) in einem Drehwinkelsignal (112) abzubilden; und eine Auswerteeinrichtung (110), die dazu ausgebildet ist, den Wert (114) der Dosis unter Verwendung des Drehwinkelsignals (112) zu
bestimmen.
2. Erfassungseinrichtung (100) gemäß Anspruch 1, bei der die erste
Empfangsspule (302) und/oder die zweite Empfangsspule (304) eine erste Spulenwicklung (400) und eine zu der ersten Spulenwicklung (400) gegenläufige zweite Spulenwicklung (402) aufweist.
3. Erfassungseinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, bei der die erste Empfangsspule (302) und/oder die zweite Empfangsspule (304) innerhalb der Sendespule (300) angeordnet ist.
4. Erfassungseinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, bei der die erste Empfangsspule (302) und die zweite Empfangsspule (304) zueinander verdreht angeordnet oder ausgerichtet sind.
Erfassungseinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Drehwinkelsensor (108) zumindest eine weitere Empfangsspule (600) aufweist.
Erfassungseinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Störflächeneinheit (118) als elektrisch leitende Fläche ausgebildet ist, wobei ein Flächeninhalt einer Störfläche der Störflächeneinheit (118) kleiner als ein Flächeninhalt der Sendespule (300) ist.
Erfassungseinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Störflächeneinheit (118) eine Störempfangsspule (700) und zumindest eine Störsendespule (702, 704) aufweist.
Erfassungseinrichtung (100) gemäß Anspruch 7, bei der die
Störsendespule (702, 704) eine erste Spulenwicklung und eine zu der ersten Spulenwicklung gegenläufige zweite Spulenwicklung aufweist.
Dosiergerät (102) mit folgenden Merkmalen: einem Dosierknopf (104) zum Einstellen einer Dosis, wobei die Dosis über einen Drehwinkel (904) des Dosierknopfs (104) einstellbar ist; und einer Erfassungseinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Drehwinkelsensor (108) mit dem Dosierknopf (104) gekoppelt ist, um den Drehwinkel (904) zu erfassen.
Verfahren (1000) zum Betreiben einer Erfassungseinrichtung (100) zum Erfassen einer Dosis eines Dosiergeräts (102), wobei das Verfahren (1000) die folgenden Schritte aufweist: Einlesen (1002) eines Drehwinkelsignals (112) eines mit einem drehbaren Dosierknopf (104) des Dosiergeräts (102) gekoppelten Drehwinkelsensors (108) der Erfassungseinrichtung (100), wobei das Drehwinkelsignal (112) einen die Dosis repräsentierenden Drehwinkel (904) des Dosierknopfs (104) abbildet; und
Bestimmen (1004) eines Werts (114) der Dosis unter Verwendung des Drehwinkelsignals (112).
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen.
12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
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