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CN119405948A - 超声传感器在注射装置的柱塞塞子中的集成 - Google Patents

超声传感器在注射装置的柱塞塞子中的集成 Download PDF

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CN119405948A CN202411548880.6A CN202411548880A CN119405948A CN 119405948 A CN119405948 A CN 119405948A CN 202411548880 A CN202411548880 A CN 202411548880A CN 119405948 A CN119405948 A CN 119405948A
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Abstract

本发明涉及超声传感器在注射装置的柱塞塞子中的集成。具体涉及一种注射装置(102)，所述注射装置包括：药剂储器(103)；塞子(105)，所述塞子包括刚性芯(125)和布置在外壳中的超声探头(122)，所述超声探头被配置成将发射的超声信号沿着所述刚性芯的纵向方向通过所述刚性芯传输到所述药剂储器中并接收由所述发射的超声信号的反射生成的超声信号，所述反射至少包括来自所述药剂储器的远端的反射；控制部件(124a)，所述控制部件被配置成与所述超声探头电耦合并处理所述超声信号以生成注射装置数据；以及天线(124c)，所述天线被配置成与所述控制部件电耦合并将所述注射装置数据传输到外部计算装置(104)。

Description

超声传感器在注射装置的柱塞塞子中的集成
本发明申请是基于申请日为2018年11月12日，申请号为201880073149.9(国际申请号为PCT/EP2018/080886)、名称为“超声传感器在注射装置的柱塞塞子中的集成”的发明专利申请的分案申请。
背景技术
电子注射装置允许患者安全地给予药剂，而无需医务人员不断监督，同时还能将治疗数据传输给医务人员。电子注射装置可以包括如药筒或注射筒的药剂储器、传感器、电子部件、驱动系统和能量供应。传感器可以集成在柱塞塞子中以确定药筒或注射筒内部的柱塞位置。进一步地，传感器可以包括超声发射/接收传感器。
塞子典型地由阻尼超声信号传输的材料(例如，弹性材料，如丁基橡胶)制成。可以通过弹性材料传输的强超声信号需要高能量。高能量的消耗可能是关于电池容量的问题。进一步地，超声发射/接收传感器前面的橡胶层的厚度需要非常薄并且其可变性受到限制。常规的橡胶模制工艺可能缺乏所需的精度，并且薄的橡胶壁可能不够稳定以承受制造工艺。
一些已知的机械心室辅助装置已披露于2017年9月14日所公布的PCT国际公开号WO 2017/155672和2017年1月19日所公布的美国专利公开号US 2017/0014535A1以及2015年6月25日所公布的US2015/0174342 A1中。这些文献披露了集成在不同医疗装置中的超声探头，使得探头的表面与流体(例如，药剂或患者血液)直接接触。流体与超声探头系统表面的接触带来了化学和医学挑战。流体与超声探头表面接触的常见复杂性包括化学相互作用和流体污染。
发明内容
本公开文本的实现方式包括被配置用于测量注射装置内的药剂量的机构和系统。在一些实现方式中，电子注射装置包括：塞子，所述塞子包括刚性芯和超声探头，所述刚性芯由环烯烃共聚物(COC)和环烯烃聚合物(COP)中的至少一种制成，所述超声探头被配置成将发射的超声信号沿着所述刚性芯的纵向方向通过所述刚性芯传输到药剂储器中并接收由所发射的超声信号的反射生成的超声信号，所述反射至少包括来自药剂储器的远端的反射；控制部件，所述控制部件被配置成与所述超声探头电耦合并处理所述超声信号以生成注射装置数据；以及天线，所述天线被配置成与所述控制部件电耦合并将所述注射装置数据传输到外部计算装置。
在一些实现方式中，所述超声信号在约2MHz至约12MHz的频率范围内。所述超声探头附接到所述塞子的封闭端的内壁。所述超声探头通过机械压配(mechanical press fit)和耦合剂中的至少一种耦合到所述塞子的封闭端的内壁。所述超声探头模制在所述塞子的封闭端的内壁内。所述超声探头与所述塞子的外壁相距预定距离以便检测被包括于所述注射装置中的药筒内的药剂量。所述注射装置可包括能量源，所述能量源被配置成向所述超声探头和所述控制部件提供能量。所述注射装置数据包括与被包括于所述注射装置中的药筒内的药剂量相关联的电信号。所述刚性芯的在所述超声探头与所述药剂储器之间的一部分具有约0.1mm至约4mm的厚度。在分配药剂的一部分之后，所述超声探头传输超声信号。
根据本发明的另一方面，一种药剂注射系统包括：注射装置和外部计算装置。所述注射装置包括：塞子，所述塞子包括刚性芯和超声探头，所述刚性芯由环烯烃共聚物(COC)和环烯烃聚合物(COP)中的至少一种制成，所述超声探头被配置成将发射的超声信号沿着所述刚性芯的纵向方向通过所述刚性芯传输到药剂储器中并接收由所发射的超声信号的反射生成的超声信号，所述反射至少包括来自药剂储器的远端的反射；控制部件，所述控制部件被配置成与所述超声探头电耦合并处理所述超声信号以生成注射装置数据；以及天线，所述天线被配置成与所述控制部件电耦合并传输所述注射装置数据。所述外部计算装置被配置成接收、处理和显示所述注射装置数据。
在一些实现方式中，所述外部计算装置包括移动装置、智能手表、平板计算机和膝上型计算机中的一种。所述超声信号在约2MHz至约12MHz的频率范围内。所述超声探头附接到所述塞子的封闭端的内壁。所述超声探头通过机械压配和耦合剂中的至少一种耦合到所述塞子的封闭端的内壁。所述超声探头模制在所述塞子的封闭端的内壁内。所述超声探头与所述塞子的外壁相距预定距离以便检测被包括于所述注射装置中的药筒内的药剂量。所述药剂注射系统可进一步包括能量源，所述能量源被配置成向所述超声探头和所述控制部件提供能量。所述注射装置数据包括与被包括于所述注射装置中的药筒内的药剂量相关联的电信号。
根据本发明的另一方面，一种用于检测注射装置内药剂量的方法包括：生成与所述注射装置的操作相关联的触发；响应于生成所述触发，通过超声探头传输所发射的超声信号，所述超声信号被导向包括于所述注射装置中的药剂储器，所述药剂储器通过塞子的刚性部分与所述超声探头分开，所述塞子的刚性部分由环烯烃共聚物(COC)和环烯烃聚合物(COP)中的至少一种制成；并且由所述超声探头接收由所发射的超声信号的反射生成的超声信号，所述反射至少包括来自所述药剂储器的远端的反射；处理所述超声信号以生成注射装置数据；以及将所述注射装置数据传输到外部计算装置，所述外部计算装置被配置成接收、处理和显示所述注射装置数据。
应了解，根据本公开文本的系统可以包括本文中所描述的方面和特征的任何组合。也就是说，根据本公开文本的方法不限于本文具体描述的方面和特征的组合，还包括所提供的方面和特征的任何组合。
具体地，本发明包括如下各项：
1.一种注射装置(102)，所述注射装置包含：药剂储器(103)；塞子(105，200a，200b，200c)，所述塞子包含刚性芯(125)和布置在外壳(121)中的超声探头(122)，所述刚性芯由环烯烃共聚物(COC)或环烯烃聚合物(COP)中的至少一种制成，所述超声探头(122)被配置成将发射的超声信号沿着所述刚性芯(125)的纵向方向(202)通过所述刚性芯(125)传输到所述药剂储器(103)中并接收由所述发射的超声信号的反射生成的超声信号，所述反射至少包括来自所述药剂储器(103)的远端的反射；控制部件(124a)，所述控制部件被配置成与所述超声探头(122)电耦合并处理所述超声信号以生成注射装置数据；以及天线(124c)，所述天线被配置成与所述控制部件(124a)电耦合并将所述注射装置数据传输到外部计算装置(104)。
2.根据项1所述的注射装置(102)，其中所述超声信号在约2MHz至约12MHz的频率范围内。
3.根据项1所述的注射装置(102)，其中所述超声探头(122)附接到所述塞子(105，200a，200b，200c)的封闭端(204)的内壁。
4.根据项3所述的注射装置(102)，其中所述超声探头(122)通过机械压配或耦合剂中的至少一种耦合到所述塞子(105，200a，200b，200c)的封闭端(204)的内壁。
5.根据项1所述的注射装置(102)，其中所述超声探头(122)模制在所述塞子(105，200a，200b，200c)的封闭端(204)的内壁内。
6.根据项1所述的注射装置(102)，其中所述注射装置数据包含与在所述药剂储器(103)内的药剂量相关联的电信号，所述药剂储器如为药筒。
7.根据项1所述的注射装置(102)，其中所述刚性芯(125)的在所述超声探头(122)与所述药剂储器(103)之间的一部分具有约0.1mm至约4mm的厚度。
8.一种药剂注射系统(100)，所述药剂注射系统包含：根据项1所述的注射装置(102)；外部计算装置(104)，所述外部计算装置被配置成接收并处理所述注射装置数据以及显示与处理后的注射装置数据有关的信息。
9.根据项8所述的药剂注射系统(100)，其中所述外部计算装置(104)包含移动装置、智能手表、平板计算机和膝上型计算机中的一种。
10.根据项8所述的药剂注射系统(100)，其中所述超声探头(122)附接到所述塞子(105，200a，200b，200c)的封闭端(204)的内壁。
11.根据项10所述的药剂注射系统(100)，其中所述超声探头(122)通过机械压配或耦合剂中的至少一种耦合到所述塞子(105，200a，200b，200c)的封闭端(204)的内壁。
12.根据项8所述的药剂注射系统(100)，其中所述超声探头(122)模制在所述塞子(105，200a，200b，200c)的封闭端(204)的内壁内。
13.根据项8所述的药剂注射系统(100)，所述药剂注射系统包含能量源(123)，所述能量源被配置成向所述超声探头(122)和所述控制部件(124a)提供能量。
14.根据项8所述的药剂注射系统(100)，其中所述注射装置数据包含与在所述药剂储器(103)内的药剂量相关联的电信号，所述药剂储器如为药筒。
15.一种用于检测注射装置(102)内药剂量的方法，所述方法包括：生成与所述注射装置(102)的操作相关联的触发；响应于生成所述触发，通过布置在外壳(121)中的超声探头(122)传输所发射的超声信号，所述超声信号被导向包括于所述注射装置(102)中的药剂储器(103)，所述药剂储器(103)通过塞子(105，200a，200b，200c)的刚性部分与所述超声探头(122)分开，所述塞子(105，200a，200b，200c)的刚性部分由环烯烃共聚物(COC)和环烯烃聚合物(COP)中的至少一种制成；由所述超声探头(122)接收由所发射的超声信号的反射生成的超声信号，所述反射至少包含来自所述药剂储器(103)的远端的反射；处理所述超声信号以生成包含所述药剂储器(103)中的药剂量的注射装置数据；以及将所述注射装置数据传输到外部计算装置(104)，所述外部计算装置被配置成
接收并处理所述注射装置数据以及显示与处理后的注射装置数据有关的信息。
附图说明
本公开文本的一个或多个实施方案的细节阐述在附图和下方描述中。根据说明书和附图并且根据权利要求，本公开文本的其他特征和优点将是清楚的。
图1A至图1C是根据本公开文本的装置的例子的分解视图。
图2A至图2C是可执行本公开文本的实现方式的示例系统架构的框图。
图3是示出可被执行以进行本公开文本的操作的示例过程的流程图。
图4是可用于执行本公开文本的实现方式的示例计算机系统的示意性图示。
各图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
本公开文本的实现方式通常涉及被配置用于测量注射装置内的药剂量的机构和系统。更特别地，本公开文本的实现方式涉及一种使用射频(RF)信号来确定药剂储器体积的技术。
用于柱塞塞子的传统弹性材料(如丁基橡胶)影响超声信号的传输。如本文进一步详细描述的，本公开文本的实现方式解决了这个挑战。例如，根据本文所描述的实现方式，柱塞塞子可包括嵌入在刚性材料中的超声探头。柱塞塞子的组成和配置提供了多个优点。例如，柱塞塞子的特征优化了超声探头的功能性和稳健性能。柱塞塞子的配置与最小的能量消耗相关联。柱塞塞子可包括小型化超声探头，所述小型化超声探头对柱塞塞子的整体几何形状和尺寸具有最小的影响。超声信号振幅对柱塞塞子厚度和厚度变化的低依赖性可以促进生产过程。进一步地，可以将柱塞塞子和超声探头制造为分开的元件(例如，在主容器填充/完成操作之前或之后组装)。分开制造可以避免与超声探头中的灵敏电子部件的热处理(如无菌制造过程中使用的部件所需的灭菌过程)相关联的问题。分开制造可以避免与复杂柱塞塞子制造过程(如作为塞子形成过程的一部分嵌入电子组件)相关联的问题。
图1A至图1C示出了可以用于执行本公开文本的实现方式的示例系统100。例如，示例系统100可以用于超声信号的传输和接收以确定注射装置102内的药剂量。示例系统100包括一个或多个注射装置102、外部装置104、网络106和服务器系统108。
图1A至图1C描绘了注射装置102的分解视图和柱塞塞子105的截面的特写视图。注射装置102可以是预填充一次性注射笔，或者注射装置102可以是可重复使用的注射笔。例如，注射装置102可以被配置成与外部装置104通信并且将注射装置数据传输到外部装置104；数据例如为操作数据(例如，开始使用注射装置102的日期和时间以及传感器测量结果)和对应的治疗数据(例如，注射装置102内的药剂量)。在一些实现方式中，注射装置102可以与由外部装置104用来唯一地识别注射装置102的标识符相关联。
注射装置102可包括外壳110(例如，注射装置102的药筒支架)和针组件115。外壳110可容纳药剂储器103(具有封闭件的药筒的主容器系统)、柱塞塞子105、电子模块107、柱塞杆118、柱塞头109、轴承111、剂量旋钮112、剂量窗口114和注射按钮120。外壳110可以由医学级塑料材料模制而成。药剂储器103可以由玻璃材料(如硼硅酸盐)模制而成，或者可以由医学级塑料材料(如聚合物，包括环烯烃共聚物(COC)或环烯烃聚合物(COP))制成。药剂储器103可具有管状(圆柱形)形状。
药剂储器103可以被配置成容纳流体药剂。所述药剂可以包括含有至少一种药用活性化合物的药物配制品。所述药剂可以包括胰岛素类似物、胰岛素衍生物、镇痛药、激素、β激动剂、皮质类固醇或任何上述药物的组合。药剂储器103可以是常规的、通常为圆柱形的一次性容器，例如用于封装如药剂、麻醉剂等准备好的流体的药筒或注射筒。药剂储器103可设置有一对末端，一个末端具有可刺穿的膜，所述膜以液密密封接合的方式接收针113的内向端，而另一末端可通过塞子105移位。
通过转动剂量旋钮112，可以从注射装置102中排出一定剂量的所容纳的药剂。所选剂量由剂量窗口114显示，例如以所谓国际单位(IU)的倍数显示，其中，一个IU是约45.5微克纯结晶药剂的生物等价物(1/22mg)。剂量窗口114中显示的所选剂量的例子可以例如是30IU。转动剂量旋钮112可以引起机械咔嗒声以向用户提供声学反馈。剂量窗口114中显示的数字可以印刷在套管上，所述套管容纳在外壳110中并且与柱塞头109机械地相互作用，所述柱塞头固定在柱塞杆118的末端并推动药剂储器103的柱塞塞子105。在一些实现方式中，可以以不同方式显示所选剂量，例如用电子显示器(例如，剂量窗口114可以采用电子显示器的形式)。轴承111可以提供到柱塞杆118的一端或两端的牢固安装。柱塞头109(例如，柱塞的后端)可以被配置成通过移动药剂储器103内容纳的柱塞塞子105来排出一部分流体，使得柱塞塞子105的位置与注射装置102内的流体量相关联。
柱塞塞子105可包括电子模块107，外壳125，一组弹性环126a、126b，密封塞127a，轴承128和填充物129。柱塞塞子105的一个或多个特征可被配置成优化电子模块107的操作。例如，外壳125可由刚性材料形成，所述刚性材料优化了超声信号通过外壳125的传输(例如，将相对衰减最小化到低于约10％)，如表1所示。因此，外壳125有时被称为刚性芯。外壳125的刚性材料可以包括医学级塑料材料，如COC或COP(例如，)。表1包括由药筒的肩部和药剂储器103的针可刺穿端生成的反射的指数衰减的相对衰减测量结果。表1的结果是使用嵌入在各种厚度的弹性材料或刚性材料中的不同直径的压电元件生成的。表1的结果表明了对于丁基橡胶而言超声信号振幅对柱塞塞子厚度的依赖性，以及对于环烯烃聚合物COP而言超声信号振幅对柱塞塞子厚度的低依赖性(例如，小于5％)。
表1
在一些实现方式中，外壳125在封闭端处的厚度可以被选择为保持电子模块107与药剂储器103之间的特定距离。可以基于电子模块107的一个或多个特征(例如，超声探头122的近场)来选择距离。例如，外壳125在封闭端处的厚度可以在大约0.1mm至大约1.6mm的范围内。外壳125的优选厚度在0.8mm与1.3mm之间，在处理(例如，运输、存储、在填充线上供给、和插入药筒中)期间提供机械稳定性的范围实现了塞子壳的可制造性，并且防止超声信号的衰减。例如，对于橡胶模制，厚度可以是约0.3mm，而对于COC或COP的注射模制，厚度可以小于0.1mm。
对于2.8MHz的超声频率，外壳125在封闭端处的厚度可优选为大约1mm。在一些实现方式中，外壳125的侧壁的厚度可以主要由外壳的可制造性和处理(例如，运输、存储、在填充线上供给、和插入药筒中)期间的机械稳定性来确定。在一些实现方式中，外壳125的侧壁的厚度可被选择成承受在塞子壳插入药筒期间施加的力和在给予药剂期间由柱塞头施加的分配力。
弹性环126a、126b可以通过阻止外壳125的径向移位而提供外壳125在药剂储器103内的牢固安装。轴承128可以提供到柱塞塞子105的靠近柱塞头109的末端的牢固安装。填充物129(图1A和图1C中所示)或填充层129a、129b(图1B中所示)可以被配置成将电子模块107保持在柱塞塞子105内的牢固位置。密封塞127a(图1A和图1B中所示)或密封膜127b(图1C中所示)可以任选地装配在电子模块107的顶部上，并且可以提供液密密封接合以保护电子模块107免于湿气或液体损害。密封塞127a可由诸如医学级热塑性弹性体、橡胶弹性体及其组合等材料制成。柱塞塞子105可以具有足够的长度，使得柱塞塞子105在被柱塞头109接合时不会被撕裂或扭曲。参考图2A至图2C提供了关于柱塞塞子105的进一步细节。
针组件115包括可以附着到外壳110上的针113。针113可以由内针帽116和外针帽117覆盖，所述内针帽和所述外针帽进而可以由帽118覆盖。当将针113插入到患者皮下或肌肉内时，推动注射按钮120，可以从注射装置102排出显示窗口114中显示的药剂剂量。当在推动注射按钮120后注射装置102的针113保持插入患者体内几秒钟时，将高百分比(例如，大约100％)的剂量注射到患者体内。药剂剂量的排出可以生成机械咔嗒声，所述机械咔嗒声可以与使用剂量旋钮112时产生的声音不同。
注射装置102可以用于若干次注射过程，直至药剂储器103排空或注射装置102到达有效期(例如，首次使用后28天)为止。在首次使用注射装置102之前，可能有必要进行起动操作，以使柱塞头109或轴承111与塞子接触并从药剂储器103和针113中移除空气。例如，起动操作可包括选择两个单位的药剂并在保持注射装置102的针113向上的同时按压注射按钮120。通过选择两个单位的药剂或按压注射按钮120生成的脉冲可以启动电子模块107的操作和/或在注射装置102与外部装置104之间的通信。
电子模块107可以被配置成进行和/或辅助注射装置102的一个或多个功能(例如，药剂的排出)。电子模块107可以模制、装配或焊接在注射装置102的柱塞塞子105内。电子模块107可包括外壳121、超声探头122、电池123和/或辅助部件124。辅助部件124可包括控制部件124a、传感器124b和天线124c。
外壳121可以是被配置成装配在形成于柱塞塞子105中的腔内的气密封闭结构。外壳121能够使电子模块107的所有部件同时插入柱塞塞子105中。外壳121可以由刚性材料制成，所述刚性材料包括如COC或COP的医学级塑料材料。在一些实现方式中，外壳121的厚度和柱塞塞子105的底层125的厚度可以被选择成基本上等于或大于超声探头122的近场长度。例如，外壳121的厚度与柱塞塞子105的底层125的厚度可以大于大约1mm。
超声探头122可为一个或多个低功耗单一元件超声转换器(包括压电元件)。超声探头122可以由电池123供电以生成超声信号并且检测超声信号的反射。超声探头122的直径可与所生成的超声信号的强度成比例，使得增加超声探头122的直径会增加所生成的超声信号的强度(参见表1)。超声探头122可具有大约4mm至大约8mm的直径。超声探头122可被配置成生成频率为2至12MHz的非侵入式超声信号。在一些实现方式中，可使用多个超声探头122，每个探头具有特定频率，使得可基于预先测量的药剂体积来改变超声信号的频率以增加测量结果的准确度。超声信号可被导向药剂储器103。超声信号的反射与药剂储器103内的药剂量相关联。超声信号的反射指示由超声信号贯穿的每个材料过渡区域(包括药剂储器103的边界)生成的反射。超声探头122可将超声信号传输到控制部件124a以确定药剂体积。例如，当塞子从第一位置移动到第二位置时，通过估计飞行时间变化来确定塞子在药筒内的位置。位移(第一位置与第二位置之间的差)可与分配的药剂体积相关，并因此与分配的剂量相关。传感器124b可包括温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、光强度传感器或其他环境传感器中的一种或多种。传感器124b可由电池123供电以生成传感器数据并将传感器数据传输到控制部件124a。
超声探头与塞子壳的耦合可以通过超声探头与塞子壳之间的形状配合和机械压力来完成。作为另一种方法，诸如液体或半液体材料(例如，不同粘度的硅油或硅胶、蜡、烃、石蜡等)等耦合剂可用于填充塞子壳与超声探头之间的空间。在一些实现方式中，粘合剂或胶水可用于在超声探头与塞子壳之间生成强粘合。
控制部件124a可以是超低功耗(μW)平台芯片，并且可以被配置成控制电子模块107的操作。例如，控制部件124可以控制电池123何时为超声探头、传感器124b和天线124c供电。控制部件124可以从电池123获取能量以处理超声信号和传感器数据而生成注射装置数据。注射装置数据可以包括药剂储器103中的流体量、由传感器124b测量的其他环境值、以及注射装置102的标识符。控制部件124可以将注射装置数据传输到天线124c，所述天线可以将注射装置数据传输到外部装置104。天线124c可以是射频(RF)天线、蓝牙天线、毫米波天线、或被配置用于通信场130内的短距离通信的任何其他类型的天线。通信场130可以实现注射装置102与外部装置104之间的通信。
外部装置104可以通过通信场130与注射装置102通信，并且可以通过网络106与服务器装置108中的一个或多个通信。在一些实现方式中，外部装置104可以包括任何适当类型的计算装置，如台式计算机、膝上型计算机、手持式计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络设备、相机、智能电话、增强型通用分组无线服务(EGPRS)移动电话、媒体播放器、导航装置、电子邮件装置、游戏控制台、或者这些装置中的任何两种或更多种的适当组合、或者其他数据处理装置。
外部装置104可以包括收发器132、处理器134和显示器136。收发器132可以被配置成传输信号以激活注射装置102和/或给所述注射装置供电并从注射装置102接收信号。收发器132可以被配置成在预设时间间隔期间以预设频率自发地向注射装置102传输信号。处理器134可以被配置成处理由注射装置102传输的数据。外部装置104可以被配置成使得用户能够与显示器136交互(例如，通过图形用户界面)，以启动外部装置102与注射装置102之间的通信(例如，生成触发信号以启动治疗并选择药剂剂量)。显示器136可以被配置成显示从注射装置102接收并由外部处理器132处理的数据。
在一些实现方式中，服务器装置108包括至少一个服务器138和至少一个数据存储件140。在图1的例子中，服务器装置108旨在代表各种形式的服务器，包括但不限于web服务器、应用服务器、代理服务器、网络服务器和/或服务器池。通常，服务器系统接受对应用服务的请求，并且通过网络106向任意数量的客户端装置(例如，外部装置104)提供这样的服务以支持监测注射装置102的使用。在一些实现方式中，用户(如患者或健康护理提供者)可以访问应用服务以分析与注射装置102的使用相关联的过去和当前数据。与注射装置102的使用相关联的过去和当前数据可以包括药剂注射日期、每个日期的排出剂量和注射装置102内的药剂剩余量。
图2A至图2C示出了可以用于本公开文本的实现方式的塞子200a、200b、200c的例子。例如，塞子200a、200b、200c可以是参考图1A至图1C描述的柱塞塞子105的例子。示例塞子200a、200b、200c可以被配置成优化在与药剂储器103的轴向对准的纵向方向202上跨外壳125的封闭端204往返于超声探头122的RF信号的传输。进一步地，超声探头122可以附接到塞子200a、200b、200c的封闭端204的内壁。
例如，外壳125可以由刚性材料形成，所述刚性材料优化了超声信号通过外壳125的传输。外壳125可以具有圆柱形形状或扁平圆锥形形状，其具有封闭端204和开口端206。外壳125的直径适于药剂储器103的内径，所述药剂储器例如为标称填充体积为3mL或1.5mL的标准药筒，并且所述外壳的直径适于适应在外壳125与药剂储器103之间的界面中对密封环的定位。因此，外壳125的外径通常小于药剂储器103的内径。在所示例子中，外壳125由一组弹性环126a、126b周向地围绕。弹性环126a、126b可具有在大约0.8mm与2mm之间的直径。例如，如图2A所示，弹性环126a、126b二者可具有大约1mm、1.5mm或2mm的相等直径。如图2B和图2C所示，弹性环126a可具有大约1.5mm或2mm的直径，其可大于弹性环126b的直径(例如，大约1mm)。
密封塞127a(图2A和2B中所示)或密封膜127b(图2C中所示)可被配置成密封外壳125的开口端206以保护超声探头122免于水分和气体污染。密封塞127a(图2A和图2B中所示)可被配置成装配或焊接在外壳125的开口端206内。配合可以是形状配合、正配合，卡扣配合(snap-fit)、力闭合、闭合连杆、粘合或其任意组合。密封塞127a可以用与外壳125所采用的相同材料或用不同的材料(例如，弹性材料)密封外壳125的开口端206。密封膜127b(图2C中所示)可以是包括一个或多个保护层的密封膜。密封膜127b的保护层可以包括陶瓷层、聚合物层和氧化硅涂层。密封膜127b可以具有大约50μm至大约100μm的厚度，如大约86μm。密封膜127b可以使用粘合剂或附接特征件附接到外壳125的开口端206。
图3是示出了可以例如由参考图1A至图1C和图2A至图2C描述的装置和系统进行的示例过程300的流程图。过程300开始于接收触发信号(302)。触发信号可以包括在注射装置上的起动操作，所述注射装置具有插入在刚性柱塞塞子中的超声探头。起动操作可由注射装置的用户或与注射装置通信的外部装置的用户启动。用注射装置执行的起动操作的例子可以包括选择特定数量(例如，一个或两个)单位的药剂，并且在保持注射装置的针向上的同时按压注射按钮。用注射装置执行的起动操作的另一个例子可以包括按压被配置成电开关的注射装置的起动按钮。在一些实现方式中，触发信号可以包括由外部装置生成的询问信号。询问信号可以由外部装置基于一个或多个条件自动生成。条件可以包括传输频率、传输时间和/或时间间隔。例如，可以安排在特定时间间隔内执行药剂治疗，在该特定时间间隔期间，外部装置可以以给定频率生成询问信号。所述信号可以由外部装置响应于外部装置上的用户输入而生成。例如，用户可以与外部装置交互以启动药剂分配服务。触发信号可以包括机械信号、声学信号和电信号中的至少一种。触发信号可以包括生成超声信号的命令。
响应于接收到触发信号，超声信号可以由位于注射装置的刚性柱塞塞子中的超声探头生成(304)。在一些实现方式中，可以基于药剂储器的长度或者药剂的预先测量或预期体积选择所发射的超声信号的频率。例如，具有低频率(例如，2MHz)的超声信号可用于大体积的药剂，而具有高频率(例如，10MHz)的超声信号可用于小体积的药剂。在与塞子和注射装置的纵向中心轴线平行的方向上朝向由刚性材料形成的塞子的封闭端传输所发射的超声信号。所发射的超声信号的传输可以包括通过塞子的刚性材料的传输和通过存储在药剂储器内的药剂的传输。
由超声探头接收所反射的超声信号(306)。所反射的超声信号可以包括来自塞子的刚性材料的反射、来自存储在药剂储器内的药剂的反射、和来自药剂储器的远端的反射。术语“远侧(distal)”、“在远侧(distally)”和“远端(distal end)”是指注射装置的如下末端，针朝向此末端设置并且此末端还包括药筒或注射筒的肩部区域。术语“近侧(proximal)”、“在近侧(proximally)”和“近端(proximal end)”是指注射装置的如下相对端，注射按钮或剂量旋钮朝向此相对端设置。所反射的超声信号的一个或多个特征可以指示由药剂储器容纳的药剂量和气泡的存在。例如，来自存储在药剂储器内的药剂的反射和来自药剂储器的远端(例如，针可刺穿末端)的反射指示由药剂储器容纳的药剂量。
响应于接收到所反射的超声信号，电信号可以由超声探头生成(308)。所述电信号可以被处理器用来生成注射装置数据(310)。注射装置数据可以包括电信号、注射装置的唯一标识符、传感器测量结果(例如，药剂温度)、内部时钟测量结果(例如，超声信号的接收时间戳)、位置、和/或注射装置的情形特定数据。
注射装置数据被传输到外部装置，以分析与药剂的给予和注射装置的操作条件相关联的一个或多个参数(312)。注射装置数据可以使用射频(RF)通信、蓝牙通信、毫米波通信或任何其他适当类型的短距离通信来传输。注射装置数据可以由外部装置的处理器处理以生成结果数据(314)。响应于获得结果数据，所述结果数据可以被存储以供将来参考并且由外部装置的图形用户界面显示(316)。在一些实现方式中，在药剂由注射装置排出之前执行过程300，并且在药剂由注射装置排出之后重复所述过程。
图4示出了示例计算系统400的示意图。系统400可以用于结合本文描述的实现方式所描述的操作。例如，系统400可以包括在本文讨论的任何或所有服务器部件(例如，图1的服务器装置108)中。系统400包括处理器410、存储器420、存储装置430以及输入/输出装置440。部件410、420、430和440中的每一个是使用系统总线450互连的。处理器410能够处理用于在系统400内执行的指令。在一种实现方式中，处理器410是单线程处理器。在另一种实现方式中，处理器410是多线程处理器。处理器410能够处理存储在存储器420中或存储装置430上的指令，以在输入/输出装置440上显示用户界面的图形信息。
存储器420存储系统400内的信息。在一种实现方式中，存储器420是计算机可读介质。在一种实现方式中，存储器420是易失性存储器单元。在另一种实现方式中，存储器420是非易失性存储器单元。存储装置430能够为系统400提供大容量存储。在一种实现方式中，存储装置430是计算机可读介质。在各种不同的实现方式中，存储装置430可以是软盘装置、硬盘装置、光盘装置、或磁带装置。输入/输出装置440为系统400提供输入/输出操作。在一种实现方式中，输入/输出装置440包括键盘和/或指向装置。在另一种实现方式中，输入/输出装置440包括用于显示图形用户界面的显示单元，所述图形用户界面使得用户能够访问所收集、存储和查询的与物品相关的数据，如参考图1至图3描述的。
所描述的特征可以在数字电子电路系统中实现，或者在计算机硬件、固件、软件或它们的组合中实现。所述设备可以在有形地体现在信息载体中的计算机程序产品中(例如在机器可读存储装置中)实现以用于由可编程处理器执行，并且方法步骤可以由执行指令程序的可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行所描述实现方式的功能。所描述的特征可以有利地实现在一个或多个计算机程序中，所述计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行，所述至少一个可编程处理器被耦合以从数据存储系统、至少一个输入装置、以及至少一个输出装置接收数据和指令，并向其传输数据和指令。计算机程序是一组指令，可以直接或间接地在计算机中使用以执行某种活动或引起某种结果。计算机程序可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且计算机程序可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程或适合在计算环境中使用的其他单元。
用于执行指令程序的合适处理器包括例如通用和专用微处理器，以及任何类型计算机的唯一处理器或多个处理器之一。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者处接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器。通常，计算机还将包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储装置，或可操作地耦合以与其进行通信；此类装置包括磁盘，如内部硬盘和可移动磁盘、磁光盘以及光盘。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储器装置(如EPROM、EEPROM、和闪存装置)；磁盘(如内部硬盘和可移动磁盘、磁光盘、以及CD-ROM和DVD-ROM盘)。处理器和存储器可以由ASIC(专用集成电路)补充或者可以并入ASIC中。
要提供与用户的交互，这些特征可以实现在计算机上，所述计算机具有用于向用户显示信息的显示装置(如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器)、以及用户可以向计算机提供输入的键盘和指向装置(如鼠标或轨迹球)。
这些特征可以在包括后端部件(如数据服务器)的计算机系统、或者包括中间件部件(如应用服务器或互联网服务器)的计算机系统、或包括前端部件(如具有图形用户界面或互联网浏览器的客户端计算机)的计算机系统、或其任意组合中实现。系统的部件可以通过任何数字数据通信形式或媒介(如通信网络)进行连接。通信网络的例子包括例如LAN、WAN、以及形成互联网的计算机和网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器典型地彼此相隔遥远，并且典型地通过网络(如所描述的网络)进行交互。客户端与服务器之间的关系是由于在各自的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生的。
此外，图中描绘的逻辑流程不需要所示的特定次序或先后次序来实现期望的结果。此外，可以提供其他步骤，或者从所描述的流程中去除步骤，并且可以向所描述的系统添加或从中移除其他部件。因此，其他实现方式在以下权利要求的范围内。
已经描述了本公开文本的许多实现方式。然而，应该理解，在不脱离本公开文本的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其他实现方式在所附权利要求的范围内。
本发明进一步包括如下各项：
1.一种药物注射系统(100)，其包括：
被配置成与所述注射装置(102)耦合的电子模块(107)，所述电子模块(107)包括
探头(122)，所述探头(122)被配置成当所述电子模块(107)与所述注射装置耦合时测量所述注射装置(102)的使用数据，所述使用数据包括(i)来自于所述注射装置(102)的药物的施用剂量的剂量大小，和(ii)所述药物的施用剂量的日期和时间；和
天线(124c)，所述天线(124c)被配置成向外传输所述电子模块(107)的所述使用数据；和
电子装置(104)，其包括
收发器(132)，所述收发器(132)被配置成与所述电子模块(107)的天线(124c)通信，并接收来自所述电子模块(107)的使用数据；和
图形用户界面(136)，所述图形用户界面(136)被配置成(i)允许用户与所述图形用户界面(136)交互，和(ii)显示使用数据以监测所述注射装置(102)的使用。
2.根据项1所述的药物注射系统(100)，其包括被配置成施用所述药物的剂量的注射装置(102)。
3.根据项2所述的药物注射系统(100)，其中所述注射装置(102)包括含有所述药物的药剂储器(103)。
4.根据项1-3中任一项所述的药物注射系统(100)，其中所述电子装置(104)被配置成响应于用户与所述电子装置(104)的图形用户界面(136)之间的交互来启动所述电子模块(107)与所述电子装置(104)之间的通信。
5.根据项1-3中任一项所述的药物注射系统(100)，其中所述注射装置(102)与标识符相关联，并且所述电子装置(104)使用所述标识符以唯一地识别所述注射装置(102)。
6.根据项1-3中任一项所述的药物注射系统(100)，其中所述探头(122)是定位于所述注射装置(102)的柱塞塞子(105)内的超声探头(122)。
7.一种用于监测注射装置(102)的电子装置(104)，所述电子装置(104)包括：
图形用户界面(136)，所述图形用户界面(136)被配置成允许用户与图形用户界面(136)交互来启动所述电子装置(104)与所述注射装置(102)的电子模块(107)之间的通信，所述电子模块(107)被配置成测量所述注射装置(102)的使用数据；和
收发器(132)，所述收发器(132)被配置成与所述电子模块(107)通信并接收所述注射装置(102)的使用数据，所述使用数据包括(i)通过所述注射装置(102)注射药物的一个或多个日期，和(ii)对于所述一个或多个日期中的每个日期一个或多个排出的剂量，
其中所述图形用户界面(136)被配置成显示所述使用数据以监测所述注射装置(102)的使用。
8.根据项7所述的电子装置(104)，其中所述电子装置包括手持式计算机或移动电话。
9.根据项7所述的电子装置(104)，其中所述收发器被配置成使用蓝牙连接与用于所述注射装置(102)的电子模块(107)通信。
10.根据项7-9中任一项所述的电子装置(104)，其中所述使用数据包括对于所述一个或多个日期中的每个日期所述注射装置(102)内药物的一个或多个剩余量。
11.根据项7-9中任一项所述的电子装置(104)，其中所述使用数据已使用所述注射模块(107)的超声探头(122)而被测量。
12.根据项7-9中任一项所述的电子装置(104)，其中所述电子模块(107)是在所述注射装置(102)的柱塞塞子(105)内部。
13.一种用于注射装置(102)的电子模块(107)，所述电子模块(107)包括：
探头(122)，所述探头(122)被配置成测量所述注射装置(102)的使用数据，所述使用数据包括(i)通过所述注射装置(102)施用的剂量的剂量大小，和(ii)所述施用的剂量的日期和时间；
天线(124c)，所述天线(124c)被配置成将所述使用数据传输至所述电子模块(107)外部的电子装置(104)，以在所述电子装置(104)的图形用户界面上呈示所述使用数据；和
电池(123)，所述电池(123)被配置成向所述探头(122)和所述天线(124c)提供能量。
14.根据项13所述的电子模块(107)，其中所述天线(124c)被配置成响应于用户与所述电子装置(104)的图形用户界面(136)的交互来启动所述电子模块(107)与所述电子装置(104)之间的通信。
15.根据项13或项14所述的电子模块(107)，其中所述注射装置(102)与标识符相关联，并且所述电子装置(104)使用所述标识符唯一地识别所述注射装置(102)。
16.根据项13或项14所述的电子模块(107)，其中所述电子模块(107)是在所述注射装置(102)的柱塞塞子(105)内部。
17.根据项16所述的电子模块(107)，其中所述探头(122)是设置于所述注射装置(102)的柱塞塞子(105)内的超声探头(122)。
18.一种监测注射装置(102)的使用的方法，所述方法包括：
通过电子装置(104)的收发器(132)接收所述注射装置(102)的使用数据，所述注射装置(102)的使用数据已被电子模块(107)测量并且包括(i)通过所述注射装置(102)注射药物的一个或多个日期，和(ii)对于所述一个或多个日期中的每个日期一个或多个排出的剂量；和
通过所述电子装置(104)的图形用户界面(136)呈示用于监测所述注射装置(102)的使用的施用数据。
19.根据项18所述的方法，其包括在接收所述使用数据之前与所述电子装置(104)的图形用户界面(136)交互以启动所述电子装置(104)与所述电子模块(107)之间的通信。
20.根据项18或项19所述的方法，其包括使用所述电子模块(107)的探头(122)测量所述使用数据。
21.根据项20所述的方法，其中所述探头(122)设置于所述注射装置(102)的柱塞塞子(105)内。

Claims (10)

1.一种药物注射系统(100)，其包括：
被配置成与所述注射装置(102)耦合的电子模块(107)，所述电子模块(107)包括
探头(122)，所述探头(122)被配置成当所述电子模块(107)与所述注射装置耦合时测量所述注射装置(102)的使用数据，所述使用数据包括(i)来自于所述注射装置(102)的药物的施用剂量的剂量大小，
和(ii)所述药物的施用剂量的日期和时间；和
天线(124c)，所述天线(124c)被配置成向外传输所述电子模块(107)的所述使用数据；和
电子装置(104)，其包括
收发器(132)，所述收发器(132)被配置成与所述电子模块(107)的天线(124c)通信，并接收来自所述电子模块(107)的使用数据；和
图形用户界面(136)，所述图形用户界面(136)被配置成(i)允许用户与所述图形用户界面(136)交互，和(ii)显示使用数据以监测所述注射装置(102)的使用。
2.根据权利要求1所述的药物注射系统(100)，其包括被配置成施用所述药物的剂量的注射装置(102)。
3.根据权利要求2所述的药物注射系统(100)，其中所述注射装置(102)包括含有所述药物的药剂储器(103)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的药物注射系统(100)，其中所述电子装置(104)被配置成响应于用户与所述电子装置(104)的图形用户界面(136)之间的交互来启动所述电子模块(107)与所述电子装置(104)之间的通信。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的药物注射系统(100)，其中所述注射装置(102)与标识符相关联，并且所述电子装置(104)使用所述标识符以唯一地识别所述注射装置(102)。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的药物注射系统(100)，其中所述探头(122)是定位于所述注射装置(102)的柱塞塞子(105)内的超声探头(122)。
7.一种用于监测注射装置(102)的电子装置(104)，所述电子装置(104)包括：
图形用户界面(136)，所述图形用户界面(136)被配置成允许用户与图形用户界面(136)交互来启动所述电子装置(104)与所述注射装置(102)的电子模块(107)之间的通信，所述电子模块(107)被配置成测量所述注射装置(102)的使用数据；和
收发器(132)，所述收发器(132)被配置成与所述电子模块(107)通信并接收所述注射装置(102)的使用数据，所述使用数据包括(i)通过所述注射装置(102)注射药物的一个或多个日期，和(ii)对于所述一个或多个日期中的每个日期一个或多个排出的剂量，
其中所述图形用户界面(136)被配置成显示所述使用数据以监测所述注射装置(102)的使用。
8.根据权利要求7所述的电子装置(104)，其中所述电子装置包括手持式计算机或移动电话。
9.根据权利要求7所述的电子装置(104)，其中所述收发器被配置成使用蓝牙连接与用于所述注射装置(102)的电子模块(107)通信。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的电子装置(104)，其中所述使用数据包括对于所述一个或多个日期中的每个日期所述注射装置(102)内药物的一个或多个剩余量。
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