CN101427107A - 药物输送设备内的移动元件的自由接触的绝对位置确定 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于排出一组药剂的药物输送设备,该药物输送设备包括用于测定设置在设备内的可旋转安装元件的绝对位置的位置确定组件,该位置确定组件包括多个设置在可旋转安装元件的第一外表面的一部分上的发射器电极,多个设置在可旋转安装元件的第二外表面的一部分上的接收器电极。多个发射器电极和多个接收器电极组成互连的电极对。还具有相对于例如药物输送设备的外壳固定设置的读取组件。该读取组件包括多个与一个或多个接收器电极电耦合设置的发射器,读取组件还包括多个与一个或多个发射器电极电耦合设置的接收器。
Description
技术领域
本发明涉及在药物输送设备内,用于确定第一元件的确切位置的组件和方法,其中所述第一元件可以是诸如旋转安装的剂量指示管。特别的,本发明涉及占据最小空间量的组件。
北京背景
US4,420,754公开了用于测量诸如手持测量装置的标尺和滑动器这样的两个元件之间的相对移动的系统。该系统包括在滑动器上的一定数量的供电电极组的功能设备,由信号生成器产生的多个输出信号之一分别供应给每组的每个电极,从而所有的供电电极根据循环模式供应电压,滑动器也具有至少一个供电给信号处理单元的接收电极。标尺具有电子组件,该电子组件包括多个内部电接触部分,其一为测定部分,该测定部分位于靠近滑动器的供电电极移动的区域,两个部分的另外一个是为输送部位,其位于靠近滑动器的接收电极移动的区域。滑动器沿着标尺的移动生成来自接收电极的信号,其由至少两个相邻的供电电极产生的信号得到,滑动器的位置由信号处理单元确定,信号处理单元识别接收信号的振幅比。
US6,329,813公开了应用至少一个磁场发生器的感应式绝对位置传感器,该磁场发生器在第一通量区域中产生第一变化磁通量。多个耦合环路具有第一组耦合环部分,关于第一波长沿着测量轴间隔一定距离设置,以及第二组耦合环部分,其关于第二波长沿着测量轴间隔一定距离设置。多个第一组耦合环部分和第二组耦合环部分之一电感耦合来自第一通量区域的输送线圈的第一变化磁通量,以在多个第一组耦合环部分和第二组耦合环部分的另一个内的第一通量区域以外生成第二变化磁通量。磁通量传感器设置在第一通量区域以外并响应第二变化磁通量从而生成位置相关的输出信号。输出信号以相应于第一组耦合环部分和第二组耦合环部分的产生第二变化磁通量的另一个的第一或第二波长而改变。
US4,420,754和US6,329,813两者都提出的配置适用于确定两个对象之间的线性移动。
US2004/0207385涉及测定转子相对定子的位置的器件,其中至少一个电极设置在转子上并且至少一个电极设置在定子上,从而电极至少部分重叠在转子相对定子的至少一个旋转位置上。US2004/0207385进一步涉及用于测量包括至少一个转子电极的转子相对于包括至少一个定子电极的定子的旋转位置的方法,其中应用转子电极和定子电极之间的电容性耦合来测定旋转位置。
US2004/0207385涉及在诸如旋转安装的转子和固定的定子这样的两个对象之间角坐标的确定。US2004/0207385中提出了发射器和接收器以会占用许多不必要的空间的方式位置确定的设置方式,这种设置方式是无优点的。US2004/0207385中提出的紧凑系统的解决方法不实用。
再者,US2004/0207385提出的设置不适于自由接触和绝对位置确定确定。如US2004/0207385的附图8和9以及0053和0054段相应的文字说明所示,在执行绝对测量时需要诸如力传感器或电阻这样的额外组件。因此,2004/0207385中提出的设置的缺陷在于在不增加需要接触元件时无法进行绝对测量,所述需要接触元件诸如为随后作为分压器工作的力传感器和电阻器。
本发明的目的在于提供一种节省空间的组件,该组件用于测量诸如:旋转安装的组件的绝对的角坐标这样的绝对位置,旋转安装的组件诸如是药物输送设备内的剂量指示管。
发明内容
根据上述目的,在第一方面提供,药物输送设备包括用于测定药物输送设备的第一元件相对于第二元件的绝对位置的位置确定组件,位置确定组件包括:
设置在第一元件上的多个发射器电极,这多个发射器电极沿着大致螺旋形的路径设置,
设置在第一元件上的多个接收器电极,该多个接收电极器沿大致螺旋形的路径设置,其中多个发射器电极与多个接收器电极组成成对的互相连接的电极元件,以及
相对第二元件固定设置的读取组件,读取组件包括多个发射器和多个接收器,该多个发射器与第一元件的一个或多个接收器电极电耦合设置,该多个接收器与第一元件的一个或多个发射器电极电耦合设置。
第一元件可包括旋转安装的元件,诸如旋转安装的剂量指示管,但是第二元件可形成药物输送设备的外壳的一部分。旋转安装的剂量指示管可被设置为绕药物输送设备的中心轴旋转并沿其位移,所述中心轴还限定药物输送装置的外壳的中心轴。
第一元件的发射器电极和接收器电极的互连对可与其他发射器电极和接收器电极的互连对电隔离。从而,根据本发明发射器电极和接收器电极互连对的电极元件沿大致螺旋形的路径设置。
沿上述大致螺旋形路径发射器电极可形成第一循环模式。同样,接收器电极可形成沿大致螺旋形路径的第二循环模式。根据本发明,第一循环模式周期与第二循环周期不同。因此,根据本发明可可沿大致螺旋形路径在空间移动发射器电极和接收器电极。第一和第二循环模式的总长度可基本相同并且在100-150mm范围内。
为方便使用多个发射器电极和接收器电极,所述多个发射器电极和接收器电极可分别设置在第一元件的第一和第二外表面部分上。
第一元件可适于执行相对于第二元件的旋转和平移的复合移动。
在读取组件的发射器和第一元件的一个或多个接收器电极之间的电耦合可包括电容性耦合。在这种情况下,形成读取组件的发射器的电极和第一元件的一个或多个接收器电极可用作为电容器板。并且,读取组件的接收器和第一元件的一个或多个发射器电极之间的电耦合可包括形成为电容器板的电极之间的电容性耦合。
读取组件可包括排成一行的8个发射器。该8个发射器可以被成对驱动从而将相同的发射器信号提供给两个平行的耦合发射器。在8个发射器的一行中,第一发射器信号可应用于该行中的第一和第五发射器,而第二发射器信号可应用于该行的第二和第六发射器。同样,第三发射器信号可应用于该行的第三和第七发射器,而第四发射器信号可应用于该行的第四和第八发射器。第一、第二、第三和第四发射器信号可相对彼此发生相移,例如,可大约成90度角移动。读取组件还可包括两个接收器。每个接收器可被设置为许多三角形电极。
读取组件的发射器和接收器可被设置在诸如可弯曲印刷板这样的柔性载体上。通过将读取组件设置在柔性载体上,读取组件的形状可以被调节以适应于药物输送设备的外壳形状以及第一元件的形状。
根据本发明的第一方面的药物输送设备包括还可包括用于生成和控制分别来自和发射给读取组件的发射器和接收器的电子信号的电子控制电路。
如所述的,第一元件可以是可移动安装的元件,诸如位于药物输送设备内的可旋转安装的剂量指示管。
在第二方面,本发明涉及用于确定药物输送设备的第一元件相对第二元件的绝对位置的方法,该方法包括以下步骤:
-提供多个设置在第一元件上的发射器电极,这多个发射器电极沿着大致螺旋形路径设置,
-提供多个设置在第一元件上的接收器电极,该多个接收器电极沿大致螺旋形路径设置,其中多个发射器电极与多个接收器电极组成成对的互相连接的电极元件,
-提供相对第二元件固定设置的读取组件,读取组件包括多个发射器和多个接收器,该多个发射器与第一元件的一个或多个接收器电极电耦合设置,该多个接收器与第一元件的一个或多个发射器电极电耦合设置,以及
-为读取组件的第一、第二、第三、第四发射器分别提供第一、第二、第三、第四发射器信号,该第一、第二、第三、第四发射器信号可同相位地互相移动。
根据本发明的第二方面的方法,第一元件可包括诸如可旋转安装的剂量指示管这样的可旋转安装的元件,而第二元件形成药物输送设备的外壳的一部分。可旋转安装的剂量指示管可被设置为绕药物输送设备的中心轴旋转并沿中心轴位移,所述中心轴还限定了药物输送设备外壳的中心轴。
如上所述,第一、第二、第三、第四发射器信号可以是大致90度的异相。发射器信号可以是基频范围在1-100kHz内的正弦曲线或PWM生成信号。然而,发射器信号优选具有约10kHz的基频,特别的当发射器信号是由PWM生成时。原因在于为了生成适合的10kHz信号需要10MHz的信号。另外,为了减少寄生电容的影响将发射器信号的频率保持在低端。振幅水平在1-5V的范围内,诸如可应用1.5-3V。
可将第一、第二、第三、第四发射器信号被提供给各个发射器对。这样,一行具有8个发射器,第一发射器信号可应用于该行中的第一和第五发射器,而第二发射器信号可应用于该行的第二和第六发射器。同样,第三发射器信号可应用于该行的第三和第七发射器,而第四发射器信号可应用于该行的第四和第八发射器。
读取组件的发射器和第一元件的一个或多个接收器电极之间的电耦合可包括电容性耦合。同样读取组件上的接收器和第一元件上的一个或多个发射器电极之间的电耦合可包括电容性耦合。
如上所述,第一元件的发射器电极和接收器电极的互连对可与其他的发射器电极和接收器电极的互连对电隔离。这样,发射器电极和接收器电极的互连对的电极元件沿大致螺旋形路径设置。
沿上述大致螺旋形路径发射器电极可形成第一循环模式。同样,接收器电极沿大致螺旋形路径可形成第二循环模式。根据本发明第一循环模式的周期和第二循环模式的周期不同。这样,根据本发明发射器电极和接收器电极沿大致螺旋形路径空间移动。第一和第二循环模式的全长基本相同并且在100-150mm范围内。
为方便使用多个发射器电极和接收器电极,所述多个发射器电极和接收器电极可分别设置在第一元件的第一和第二外表面部分。
在第三方面,本发明涉及包括位置确定组件的药物输送设备,该位置确定组件用于测定药物输送设备的第一元件相对第二元件的绝对位置,位置确定组件包括:
-耦合装置,适于接收和重复发射与所述耦合装置耦合的信号,所述耦合装置在第一元件上形成大致螺旋形的路径,
-发射装置,适于将一个或多个发射器信号电耦合到第一元件的耦合装置,所述发射装置相对第二元件被固定设置,
-接收装置,适于接收来自第一元件的耦合装置的重复发射的电信号,所述接收装置相对第二元件被固定设置,以及
-电子控制装置,适于生成适合的发射器信号,并处理来自接收装置的接收器信号以确定第一元件相对于第二元件的绝对位置。
第一元件的耦合装置包括多个设置在所述第一元件上的发射器电极,多个发射器电极沿大致螺旋的路径设置。并且,耦合装置可包括多个设置在第一元件上的接收器电极,多个接收器电极沿大致螺旋的路径设置。多个接收器电极与多个发射器电极形成成对的互连的电极元件。
接收和发射装置可以别组合到相对于第二元件固定设置的读取组件中。读取组件可包括多个与第一元件的一个或多个接收器电极电耦合设置的发射器,以及多个与第一元件的一个或多个发射器电极电耦合设置的接收器。
第一元件可以包括诸如可旋转安装的剂量指示管这样的旋转安装元件,而第二元件可以形成药物输送设备的外壳的一部分。可旋转安装的剂量指示管可以绕药物输送设备的中心轴旋转并沿该中心轴位移,所述中心轴还限定了药物输送设备的外壳的中心轴。
读取组件,发射器电极和接收器电极,发射器信号等的进一步执行将结合本发明的第一和第二方面的相关描述。
附图说明
现将参考附图介绍本发明,其中
图1示出了读取组件,该读取组件包括2个接收器和8个发射器,以及包括接收器电极和发射器电极的相关标尺,
图2示出了读取组件,该读取组件包括2个发射器和8个接收器,以及包括接收器电极和发射器电极的相关标尺,其中发射器电极对准读取组件的接收器而接收器电极对准读取组件的发射器,
图3示出了印刷电路板布局,
图4示出了标尺,其包括可空间位移的发射和接收电极,
图5示出了产生4个发射信号并控制来自2个接收器的信号的控制电路,以及
图6示出了根据本发明安装在药物输送设备上的位置确定组件。
虽然以实例的方式在附图中显示了特殊的实施例并在此详细描述,但本发明是易于变形和改变的。应当能够理解,本发明不限于公开的特殊形式。并且,本发明覆盖所有落在权利要求所限定的本发明的精神和范围内的改变、等同物、替换。
具体实施方式
在本发明最宽泛的方面涉及包括用于确定第一元件相对第二元件的绝对位置的组件的药物输送设备,第一元件可以诸如是可旋转安装的剂量指示管,第二元件可以诸如是药物输送设备的外壳部分。应用该组件的目的在于在药物输送设备中占据最小空间。
通过下述情况满足上述需求,在本发明的一个实施例中,组件包括具有将8个发射器设置在一行中的读取组件。这8个发射器成对地操作以便为两个发射器提供相同的发射器信号。提供给4对发射器的发射器信号相位移动了90度。
根据上述本发明的实施例的组件如图1所示,其中发射器以tr1—tr4表示。在图1所示的组件中,第一发射器信号应用于两个tr1-发射器。同样,相位移动的第二发射器信号应用于两个tr2-发射器。第二发射器信号相对于提供给两个tr1-发射器的发射器信号相位移动了90度。相位移动的第三发射器信号提供给两个tr3-发射器,最后相位移动的第四发射器信号提供给两个tr4-发射器。在图1中,S1和S2是两个接收器。
发射器的数量可以不同于上述的八个。因此,可以通过提供6个相位移动的发射器信号使得12个发射器成对地操作。这样六个相位移动的发射器信号将相位移动为60度。
图3b示出了发射器tr1-tr4和接收器S1,S2的物理实现,其中发射器和接收器设置在诸如可弯曲的印刷电路板这样的柔性PCB上。如图3a所示,发射器和接收器与电子控制电路设置在同一PCB上,该电子控制电路生成所需的四个相位移动的发射器信号并控制/处理来自接收器的信号。电子控制电路本身在图5被示出。
与图1所示的组件相关联的检测原理通常被称为位移追踪的方法。正如所见,读取组件1包括两个主要部分:具有两行矩形电极(编号的n=-N,-N+1,...-2,-1,0,1,2,...N)的标尺2(设置在例如可旋转安装的剂量指示管的外表面部分或在其他可移动的部分上),以及具有发生器/发射器电极tr1-tr4和接收器电极S1-S2的读取头(相对药物输送设备的外壳被固定设置)。
仍然参考图1,上排的相邻电极之间的中心到中心的距离大于下排的相邻电极之间的中心到中心的距离。如图1所见,上排的每个电极与下排的电极进行电连接,从而形成电极元件。如所见,电极元件彼此电隔离。当电极元件的标尺设在读取组件1之上或对准该读取组件1时(参见图2),来自发射器tr1-tr4的信号通过形成标尺的两排电极耦合到接收器电极S1,S2。这样,提供给发射器tr1-tr4的发射器信号电耦合到标尺2的下排的电极(接收器电极),且来自标尺2的上排的电极(发射器电极)的再发射通过接收器S1,S2被接收。优选的,发射器tr1-tr4和接收器电极之间的电耦合以及在发射器电极和接收器S1,S2之间的电耦合是电容性。
读取组件(发射器和接收器)的中心和标尺在图1中由虚线示出。这样,读取组件和标尺两者围绕该虚线对称。形成标尺的中心以外的两排电极是移位的,而在标尺的中心(在虚线处)中的两排电极是对准的。电极的这种排列会以这样的方式影响接收信号,这样的方式是来自两个接收器电极S1,S2的信号的相位沿着标尺改变。在这种方式下能够两次执行读取组件相对于标尺的位置的绝对测量。
在药物输送设备内用于读取组件的空间可进一步限定—最大长度(沿着标尺方向)是8.25mm,而最大允许高度是6mm。在该限定空间优选的可实现配置包括两组四个发射器tr1-tr4。四个发射器tr1-tr4的每个发射类似于正弦曲线的发射器信号,如上所述的,发射器tr1-tr4是被异相驱动的。从而,提供给发射器tr2的发射器信号相对于提供给tr1的发射器信号相位移动了90度,提供给tr3的发射器信号相对于提供给tr1的发射器信号相位移动了180度,最后,提供给发射器tr3的发射器信号相对提供给tr1的发射器信号相位移动了270度。
通过使用两组发射器tr1-tr4,在读取头内沿着标尺长度使用发射器信号的两种波长。根据发射器的两种波长可得到接收器的两种波长。
根据来自接收器S1和S2的信号之间的最大相位差是±180°的事实给出标尺的两个电极行之间的最大允许位移。这与发射器的±1/2波长的最大位移对应。该发射器的±1/2波长的最大位移可以增加接收器的长度从两个波长到三个波长(在标尺的每一端的2个波长+1/2波长)。
分布的超过3个波长的最大允许总长度为8.25mm产生接收器的波长为2.75mm。沿典型的剂量指示管标尺的曲率长度是114mm。然而,该测量仅仅应用于读取组件的中心点。该标尺的长度的补偿需要增加对应于接收器的长度的长度。这里给出了标尺总长度为122.25mm。这样,从标尺的中心点到标尺的两端的距离是61.13mm。
在标尺的两端的位移是1/2波长。从而通过将1/2波长除以标尺长度的一半得到位移系数,这使得读取头内对准接收器电极的电极之间的距离高于读取头内对准发射器电极的电极之间的距离2.2%。
含有2.2%的位移系数的3个波长上分开的最大允许长度8.25mm给出2.68mm的发射器波长。这样,在发射器之间的中心到中心的距离是0.66mm。
图4示出了标尺的一半,标尺的中心在箭头的位置。如图所示,在两排电极之间的位移在标尺的端部的方向上增加。应注意到图4中示出的标尺,当设置在可旋转安装的剂量指示管上时,该标尺将采取大致螺旋的形状,其中标尺优选设置在可旋转安装的剂量指示管的大致圆管形的外表面。再者,由于可旋转安装的剂量指示管将被允许旋转多于一圈,标尺将不可避免地形成大致螺旋的形状。
在图6中示出了根据本发明的位置确定组件。根据本发明,图6示出了药物输送设备的外壳3以及用于保持读取组件1的组件支架4。如上所述,读取组件1包括八个发射器(未示出)以及两个接收器(未示出)。读取组件按着如图1的上部所示那样被实现。
读取组件1被位置确定于可沿药物输送设备的径向方向位移的组件支架4上。这样读取组件1能够到达剂量指示管5的外表面的附近,标尺设置在剂量指示管5的外表面上(见图4)。从而,剂量指示管是可旋转的,其相对于药物输送设备的外壳进行旋转/平移的复合移动。该剂量指示管5的旋转/平移的复合移动使得标尺(见图4)穿过读取组件的发射器和接收器。通过剂量指示管上的电极,通过电容性耦合的发射器和接收器,可确定剂量指示管的绝对位置。
Claims (25)
1.一种药物输送设备,包括用于测定药物输送设备的第一元件相对第二元件的绝对位置的位置确定组件,该位置确定组件包括:
设置在第一元件上的多个发射器电极,多个发射器电极沿着大致螺旋形的路径设置,
设置在第一元件上的多个接收其电极,多个接收器电极沿大致螺旋形的路径设置,其中多个发射器电极与多个接收器电极组成成对的互相连接的电极元件,以及
相对于第二元件固定设置的读取组件,该读取组件包括多个发射器和多个接收器,该多个发射器与第一元件的一个或多个接收器电极电耦合设置,该多个接收器与第一元件的一个或多个发射器电极电耦合设置。
2.根据权利要求1的药物输送设备,其中第一元件包括可旋转安装的元件,其中第二元件形成该药物输送设备的外壳的一部分。
3.根据权利要求1或2的药物输送设备,其中发射器电极和接收器电极的互连对与其它发射器电极和接收器电极的互连对彼此电隔离。
4.根据权利要求1—3的任一项的药物输送设备,其中发射器电极沿着螺旋路径形成第一循环模式。
5.根据权利要求1—4的任一项的药物输送设备,其中接收器电极沿着螺旋路径形成第二循环模式,其中第一循环模式的周期不同于第二循环模式的周期。
6.根据权利要求1—5的任一项的药物输送设备,其中多个发射器电极和接收器电极分别设置在第一元件的第一和第二外表面部分上。
7.根据权利要求1—6的任一项的药物输送设备,其中第一元件适用于相对第二元件执行旋转和平移的复合移动。
8.根据前述任一项权利要求的药物输送设备,其中读取组件的发射器和第一元件的接收器电极之间的电耦合包括电容性耦合。
9.根据前述任一项权利要求的药物输送设备,其中读取组件的接收器和第一元件的发射器电极之间的电耦合包括电容性耦合。
10.根据前述任一项权利要求的药物输送设备,其中读取组件包括8个发射器。
11.根据前述任一项权利要求的药物输送设备,其中读取组件包括两个接收器。
12.根据前述任一项权利要求的药物输送设备,其中读取组件的发射器和接收器被设置在诸如可弯曲印刷板这样的柔性载体上。
13.根据前述任一项权利要求的药物输送设备,还包括用于生成和控制电信号的电控制电路,所述电信号分别发送给以及接收来自读取组件的发射器和接收器。
14.根据前述任一项权利要求的药物输送设备,其中第一元件包括可旋转安装的剂量指示管。
15.一种用于确定药物输送设备的第一元件相对第二元件的绝对位置的方法,该方法包括以下步骤:
提供设置在第一元件上的多个发射器电极,这多个发射器电极沿着大致螺旋形的路径设置,
提供设置在第一元件上的多个接收器电极,该多个接收器电极沿大致螺旋形的路径设置,其中多个发射器电极与多个接收器电极组成成对的互相连接的电极元件,
提供相对于第二元件固定设置的读取组件,该读取组件包括多个发射器和多个接收器,该多个发射器与第一元件的一个或多个接收器电极电耦合设置,该多个接收器与第一元件的一个或多个发射器电极电耦合设置,以及
分别为读取组件的第一、第二、第三、第四发射器提供第一、第二、第三、第四发射信号,该第一、第二、第三、第四发射信号互相同相地位移。
16.根据权要求15的方法,其中第一元件包括可旋转安装的元件,其中第二元件形成药物输送设备的外壳的一部分。
17.根据权利要求15或16的方法,其中第一、第二、第三、第四发射信号大致为90度的异相。
18.根据权利要求15-17的任一项的方法,其中读取组件的发射器和第一元件的一个或多个接收器电极之间的电耦合包括电容性耦合。
19.根据权利要求15-18的任一项的方法,其中读取组件的接收器和第一元件的一个或多个发射器电极之间的电耦合包括电容性耦合。
20.根据权利要求15-19的任一项的方法,其中发射器电极和接收器电极的互连对与其它发射器电极和接收器电极的互连对彼此电隔离。
21.根据权利要求15-20的任一项的方法,其中发射器电极沿螺旋形的路径形成第一循环模式。
22.根据权利要求15-21的任一项的方法,其中接收器电极沿螺旋形的路径形成第二循环模式,其中第一循环模式的周期不同于第二循环模式的周期。
23.根据权利要求15-22的任一项的方法,其中多个发射器电极和接收器电极分别设置在第一元件的第一和第二外表面部分上。
24.根据权利要求15-23的任一项的方法,其中第一元件执行相对于第二元件的旋转和平移的复合移动。
25.根据权利要求15-24的任一项的方法,其中第一元件包括旋转安装的剂量指示管。
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