УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ПРЕПАРАТА И СПОСОБ ЕГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2003 года по МПК A61M5/168 

Изобретение относится к устройству подачи препарата, содержащему а) емкость для препарата, подготовленного или подготавливаемого для конструкции отверстия, б) механизм, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере части препарата в емкости через отверстие, в) средство прикрепления для соединения емкости с механизмом, и г) сенсорную систему, выполненную с возможностью детектировать по меньшей мере одно заранее определенное свойство емкости или ее содержимого. Изобретение также относится к способу действия этого устройства, к системе емкостей или емкости для использования в устройстве, к системе маркировки или анализирующему устройству, относящимся к компонентам данного устройства.

Устройства для инъекций, выполняемые на основе отдельного механизма подачи, прикрепляемого к сменным емкостям, получили широкое распространение во многих областях, таких как системы подачи лекарственного средства, благодаря гибкости и экономичности, присущих возможности обеспечения многократно используемого устройства насосного типа посредством более или менее усовершенствованного оборудования для приготовления, дозировки, управления и контролирования процедуры инъекции, поскольку характеристики сменности емкости можно ограничить теми характеристиками, которые необходимы для надежного хранения и простого выпуска фармацевтического средства и которые также можно адаптировать сообразно каждому отдельному типу препарата.

Устройства подачи известны как используемые в более стационарной обстановке, например, для случаев лечения в клинических условиях, при которых имеется немного конструкторских ограничений, и насосная часть может быть довольно усложненной ввиду машинных средств манипуляции, работы и сбора данных под управлением процессора и также возможного межсоединения с прочими имеющимися в конкретном случае приборами. Нередко этой конструкторской свободой пользуются также для совмещения насосной части с одним или несколькими имеющимися или стандартизированными устройствами картриджного, шприцевого или инъекционного типов, тем самым увеличивая диапазон применения для данного прибора и снижая затраты на адаптацию картриджной части.

В отношении амбулаторных целей конструкторские ограничения более строгие, особенно для автономных устройств, которые не имеют присоединяемой опоры. Ограничения по размеру и весу в свою очередь ограничивают число и степень сложности функций, которые можно предусмотреть. Автоматизация как альтернативная мера для повышения безопасности и исключения неправильного обращения аналогичным образом ограничивается вспомогательными машинными средствами, а ассортимент действия - ограниченной мощностью средств аккумулирования энергии. Несмотря на то, что можно сконструировать малоразмерные и портативные инжекторы с минимумом вспомогательных характеристик для надежного управления всеми вышесказанными требованиями и проблемами, с которыми сталкивается квалифицированный оператор, общей тенденцией долгосрочной лекарственной терапии является перенесение ответственности за прием лекарства на самого пациента; то же самое - в случае пациентов-детей или пациентов-инвалидов, например с помощью инжекторов типа "ручка". Поэтому высокая степень автоматизации и управления желательна для избежания ошибок не только на стадиях самой инъекции, но также и на критически важных этапах инициирования и приготовления. Пациенты, которым необходимо ежедневное введение лекарства, имеют законную потребность в удобности и устройствах, достаточно обособленных, чтобы их можно было иметь при себе в повседневных условиях. Эти противоречивые требования обеспечения очень усложненных и одновременно небольших по размеру и удобных устройств должны быть удовлетворены новой техникой.

Устройствам подачи лекарственного средства как для стационарного, так и для амбулаторного использования необходима надежная сенсорная система для управления емкостью и проверки ее в широком смысле слова. Сам по себе ассортимент типов емкостей, прикрепляемых к универсальным насосным средствам для стационарного использования, создает проблему управления, а для портативных устройств вариант самовведения самим пациентом требует исключающее несрабатывание управления и соответствующие широкому распространению насосов и емкостей меры предосторожности от намеренного или непреднамеренного неправильного использования или злоупотребления. Опора на автоматизацию для большинства функций в устройствах предполагает ввод в процессор, например, данных о присутствии емкости, проверке ее состояния, проверке ее состояния неиспользованности и информации о типе емкости, содержании, концентрации, даты истечения срока пригодности и пр. Может быть также желательным введение данных об отдельном пациенте и о порядке введения лекарственного средства. Даже если насосное устройство предназначено только для одного или нескольких типов или содержимого емкости, то нужно предусмотреть, чтобы насос не смог работать с другими емкостями, кроме определенных; это также относится к случаям, когда совершаются намеренные попытки "обойти" системы техники безопасности. Ясно, что желательные средства управления могут быть довольно разнообразного характера. Чистую информацию можно переносить на устройство с выполненной с возможностью машинного считывания маркировки на емкости; причем эта информация может быть совершенно не относящейся к емкости - как в случае данных о пациенте, или в случае кода безопасности, или относящейся к ним информации - как в случае с маркировкой, представляющей тип и объем препарата данной емкости. Управление физическими характеристиками емкости, такими как размер и ориентация, и управление функциональными свойствами, такими как наличие препарата и положение плунжера, может обусловить потребность в нестандартной конструкции емкости с особыми характеристиками для обнаружения, потребность в довольно усложненной универсальной системе контролирования или потребность во множестве специализированных датчиков для каждой детектируемой характеристики; и при этом все указанные варианты несовместимы с указанными общими требованиями, предъявляемыми к стационарным или портативным насосным системам.

Изложенным выше целям обычные методы информационной маркировки не соответствуют. Описания патентов США 4 978 335 и WO 93/02720 помимо прочего для аналогичных целей предлагают использование штрихового кода и устройство его считывания. На своей поверхности штриховые коды не несут большого количества информации; для них требуется считывающее устройство значительных размеров, которое нельзя удобно разместить в небольших устройствах, использующих сложные системы излучения, а самим кодом несложно манипулировать, и поэтому он не защищен от подделок. Наконец, раскрываемая в них система не может применяться для обнаружения каких-либо прочих характеристик емкости, кроме определенной кодировки. Аналогичные недостатки и ограничения присущи системам маркировки, основанным на буквенно-цифровых знаках, магнитных полосках и пр.

Датчики физических или функциональных свойств емкости в имеющемся уровне техники, по-видимому, редки. Основанные на переключателях системы, такие как представленные в патенте США 4 838 857, приводятся в действие емкостью при надлежащем положении, и они обеспечивали бы очень гибкую систему обнаружения, если бы не было множества переключателей и если бы эта система не была подвержена износу и загрязнению. Системы, основанные на взаимной блокировке соединяющихся конструкций, как в патенте ЕР 549 694, также негибкие, неточные, и их легко "обмануть", и предусматриваемые на картриджной части особые основные характеристики несовместимы со стандартными емкостями. Известные решения, по-видимому, являются чрезмерно специализированными, ими легко манипулировать, и они не подходят для дополняющего считывания информации.

Соответственно, есть необходимость обеспечить систему обнаружения, способную удовлетворить различные требования, в частности в отношении устройств введения лекарственных средств, и одновременно совместимую с обычными ограничениями, которые сопутствуют этим областям применения. Несмотря на то, что данное изобретение имеет более общую полезность, оно будет описываться в основном относительно этого имеющегося уровня техники.

Основная задача данного изобретения состоит в обеспечении сенсорной системы, ограничивающей изложенные выше недостатки решений имеющегося уровня техники. Более конкретная задача состоит в обеспечении таковой системы, которая будет используемой в устройствах введения лекарственного средства. Другая задача состоит в обеспечении таковой системы, которая будет соответствовать ее применению в портативных устройствах благодаря небольшим габаритам, небольшому весу и малому потреблению энергии. Еще одна задача состоит в обеспечении надежной, но простой в обращении системы. Еще одна задача состоит в обеспечении системы, выполненной с возможностью надежного обнаружения маркированной информации. Еще одна задача состоит в обеспечении системы, выполненной с возможностью обнаруживать и маркированную информацию, и функциональные свойства. Еще одна задача состоит в обеспечении сенсорной системы с высоким уровнем совместимости с автоматизацией и обработкой ее выходных данных посредством микроконтроллера.

Эти задачи осуществляются с помощью системы, имеющей характеристики, излагаемые в прилагаемой формуле изобретения.

С помощью применения в системе данного изобретения общего принципа передачи излучения на детектируемый объект и приема для последующего анализа излучения, подвергнувшегося воздействию этим объектом, осуществляют несколько объектов из числа указанных выше. Механический контакт между датчиком и объектом необязателен, и тем самым увеличивается позиционирование и гибкость применения, и при этом сокращаются проблемы износа и загрязнения. Гибкость также обеспечивают разнообразными имеющимися возможностями взаимного позиционирования передатчика/приемника. Путем детектирования функциональных свойств объекта на основе проведения сравнения между принимаемым излучением и заранее определенным его представлением система становится очень гибкой и приспосабливаемой ко многим свойствам объекта; и один и тот же приемник можно использовать для детектирования нескольких свойств. Критерии определения заранее определенного представления могут быть не известны пользователю, и, соответственно, их будет трудно соблюсти не имеющим на то разрешения лицам. Применение невизуализирующего или даже расфокусированного излучения имеет несколько преимуществ. Можно при этом использовать очень простые и дешевые компоненты. Большая площадь охвата как по ширине, так и по глубине облегчает позиционирование компонентов и дает возможность производить излучение, принимаемое из разных значений глубины, возможность воздействовать на отклик с равной значимостью величины, например, в случае прозрачных объектов, таких, которые находятся в обычных емкостях с лекарственным средством. При обнаружении функциональных свойств эта гибкость и также возможность каждой поверхности сопряжения влиять на отклик дает широкий диапазон потенциально детектируемых свойств, которые можно охватить одним или несколькими приемниками, и также предоставляет возможность контролирования динамично изменяющихся свойств. При обнаружении маркированной информации большую площадь охвата можно применять для снижения вероятности неверного прочтения из-за загрязнения, для увеличения количества информации посредством использования множественных аналоговых уровней отклика в дополнение к структурам при маркировке, и для значительного повышения защищенности при помощи характеристик маркировки, которые нельзя легко детектировать визуальным осмотром. Последнее обстоятельство можно улучшить в еще большей степени с помощью излучения в невидимых частотных диапазонах. Ясно, что одну и ту же систему можно использовать для обнаружения как функциональных свойств, так и маркированной информации, обычно нужной при введении лекарственных средств, и это особенно выгодно в тех случаях, когда значение имеют габариты, вес, экономичность и уровень потребления энергии - как в случаях использования портативных изделий. Адаптация для автоматизации проста благодаря немногим необходимым компонентам, простому приведению их в действие, благодаря совместимости со сканирующими действиями или динамическими операциями и также благодаря удобной обработке, также в реальном времени, последующего выходного сигнала из приемника.

Прочие задачи и преимущества будут очевидными из следующего ниже подробного описания изобретения.

В данном контексте термин "система" относится к изобретению в общем, включая такие части изобретения, как устройства, способы действия, принципы маркировки и основные компоненты, такие как узлы насоса, и емкости.

Как указывалось выше во вступлении, сенсорная система и описываемые здесь ее принципы маркировки можно использовать для разнообразных целей в медицине и вне медицины, и для любого типа препаратов, таких как химикаты, составы или смеси, в любой емкости, и для подачи их для любой цели. По указанным выше причинам эта система имеет определенные особые преимущества в сочетании с устройствами подачи лекарственных средств, в которых действуют ограничения более строгие, чем в большинстве других случаях применения. Для удобства данное изобретение будет далее описываться с точки зрения этого вида применения.

Принципы данного изобретения можно использовать для устройств или систем подачи в широком смысле слова. Средством подачи из устройства может быть канал вливания или любое другое проводящее средство, такое как трубка или катетер, игла или канюля, либо безыгольная система на основе струи жидкости или инжектор частиц с газовым носителем. Материал содержимого емкости вводится механизмом подачи, и использоваться может любой материал, удовлетворяющий этому требованию, обычно этим материалом является жидкость, включая материалы со свойствами жидкости - эмульсии или суспензии. Эти замечания относятся к конечному препарату, но до конечного препарата могут присутствовать другие компоненты, особенно твердые фазы раствора. Характер содержимого емкости также подразумевает включение в него лекарственного средства в широком смысле слова и охватывает, например, природные компоненты и жидкости организма, заранее заполненные или внесенные в емкость, хотя, как правило, лекарственное средство является средством фабричного изготовления. Данное изобретение может оказать содействие в решении особых проблем, связанных с чувствительными соединениями, подверженными деструкции и денатурированию при механическом воздействии, например при значительных усилиях сдвига. Соединениями этого типа могут быть высокомолекулярные соединения, высокомолекулярные гормоны, например соматотропные гормоны или простагландины. Данное изобретение может также оказать содействие при решении конкретных проблем, связанных с лекарственными средствами, требующими осуществление этапа приготовления непосредственно перед вливанием, обычно это - смешивание двух или более компонентов, которые все могут быть жидкостями, либо могут включать в себя твердое вещество, как в случае растворения лиофилированного порошка в растворителе, такого как гормоны или простагландины.

Способ введения лекарственного средства может также варьироваться в широких пределах и может включать в себя полностью непрерывное вливание, непрерывное вливание с изменяющимся расходом, или прерывистые вливания или инъекции с повторяющимися равными или разными дозами. Особенно в сочетании, предпочтительно, со средствами автоматизации способ введения лекарственного средства можно легко изменять путем внесения согласующих изменений в программное обеспечение или в аналогичное управление. В портативных устройствах прерывистый прием лекарственного средства является обычным способом. Аналогично, несмотря на то, что средства подачи лекарственного средства могут предназначаться также для одной операции дозировки, в общем их проектируют для нескольких или многих отдельных доз для прерывистого введения.

Помимо основных функций в целях подачи лекарственного средства, предпочтительная система подачи лекарственного средства может также обладать другими ценными характеристиками, такими как инициирование емкости и ее содержимого, и может обеспечивать различные проверки и средства управления электронных и механических средств как емкости, так и насосного узла.

Как указывалось выше во вступлении, решения данного изобретения можно применять для устройств подачи лекарственного средства в больничных условиях. Благодаря, помимо прочего, обеспечиваемой им простоте данное изобретение также предоставляет конкретные преимущества в устройствах подачи лекарственного средства для амбулаторных целей, особенно в устройствах, работающих автономно со своим собственным средством аккумулирования энергии, средством двигателя и процессора, и в частности в малогабаритных действительно портативных устройствах.

Предпочтительное устройство подачи лекарственного средства в общем содержит по меньшей мере емкость для лекарственного средства, приготовленного или приготавливаемого для конструкции отверстия, механизм, действующий с возможностью подачи по меньшей мере части лекарственного средства в емкости через отверстие, средство прикрепления для соединения емкости с механизмом, и сенсорную систему, выполненную с возможностью детектировать по меньшей мере одно заранее определенное свойство емкости или ее содержимого.

Термин "емкость" должен пониматься в широком смысле слова и может иметь разные формы, такие как любой вид трубки, сосуда, гибкого пакета, пробирки, ампулы, картриджа, карпулы, корпуса шприца и пр. Использование жестких емкостей дает некоторые преимущества; жестких по меньшей мере в районе их отверстия или части для прикрепления к механизму, но предпочтительно жестких, таких как флаконы, ампулы или корпусы шприца. Имеются также некоторые преимущества при применении данного изобретения в соединении с емкостями, которые по меньшей мере являются полупрозрачными и предпочтительно прозрачными, по меньшей мере частично в общем на частоте используемого излучения. Предпочтительно использовать такие обычные материалы емкости, как стекло или пластмасса. Емкость может быть цельной или может иметь такую составную конструкцию, как содержащую наружный корпус или любую другую многосоставную конструкцию для запорного элемента, элементов крепления, защиты и пр.; используемый здесь термин "емкость" подразумевает как включающий в себя любую имеющуюся вспомогательную часть.

Емкость имеет по меньшей мере одно отверстие, через которое лекарственное средство проходит во время основного действия устройства подачи лекарственного средства либо изнутри емкости наружу для, например, приема лекарственного средства пациентом, либо в емкость в случае аспирации жидкостей организма, или на этапах приготовления, таких как заполнение, смешивание или растворение в емкости, во время которых должно иметься отверстие. Возможно, и даже во многих случаях предпочтительно, чтобы некоторые действия устройства, такие как считывание этикетки, управление или иницииирование емкости, происходили до того, как будет установлено соединение; после этого предъявляемое к отверстию требование считается выполненным с помощью средства приготовления по созданию соединения, такого как присутствие съемного запорного элемента, или протыкаемой или разрываемой части самой емкости - как это имеет место с ампулой или пакетом, или специально сконструированной детали - как в случае с проникаемыми мембранами или перегородками. Соединение целиком может происходить через одно отверстие, например: одновременное прохождение лекарственного средства и выравнивание давления в жесткой емкости, либо подачи из емкости, являющейся гибкой или имеющей съемную или деформируемую деталь; но нет никаких препятствий тому, чтобы для аналогичных целей были бы предусмотрены прочие отверстия, которые могут быть одинаковыми с по меньшей мере одним отверстием, но которые могут быть совершенно другими и, например, выполненными для других целей, например для вливания или шприцевого типа со съемными стенкой или поршнем.

Емкость может быть простой бутылкой, флаконом или пакетом, если устройство подачи лекарственного средства предназначается для вбирания из него, непрерывного или прерывистого, отмеренных количеств для определенной подачи лекарственного средства. Нередко, и особенно в связи с самостоятельным приемом лекарственного средства пациентом, тип емкости является более усложненным и обычно имеет вид картриджа, будучи емкостным узлом системы шприцевого типа для подачи лекарственного средства, которая может быть еще более усложненной в случае применения многокамерных картриджей. Емкости картриджного типа характеризуются также тем, что для них обычно требуются дополнительные этапы инициирования или управления, для которых можно предпочтительно использовать решения данного изобретения.

Для данных целей картридж в общем включает в себя сосуд, имеющий переднюю часть и заднюю часть, определяющие общую ось картриджа, выпускное отверстие для препарата, выполненное в передней части, и по меньшей мере одну съемную стенку на задней части, смещение которой (стенки) обусловливает перемещение препарата к выпускному отверстию и выброс его через него. Форма сосуда и съемная стенка должны взаимно соответствовать друг другу. Сосуд можно конструировать в основном свободно, если стенка является гибкой или является крупной мембраной или диафрагмой, которые могут воспринимать внутренние поверхности сосуда путем перемещения или изменения формы; в этом случае для выравнивания прилагаемого давления между стенкой и штоком поршня может потребоваться жидкостная подушка или упругий материал. Но предпочтительно, чтобы сосуд имел, по существу, постоянное внутреннее поперечное сечение с аналогично постоянной осью сосуда между передней и задней частями, образуя в общем трубкообразный сосуд; и наиболее предпочтительно, чтобы поперечное сечение было обычного круглого типа, образуя, по существу, цилиндрический сосуд. Поэтому предпочтительно, чтобы съемная стенка имела, по существу, постоянную форму, хотя она может быть и эластичной, герметично воспринимающей внутреннюю поверхностью сосуда, и быть предпочтительно плунжерного типа с достаточной длиной для самостабилизации, чтобы не опрокидываться во время передвижения в сосуде. Выпускное отверстие на передней части может иметь любую известную конструкцию и направляться поперек, чтобы быть наиболее доступным для некоторых видов применения; может быть фронтальным, но не соосным с осью сосуда; при этом наиболее обычным расположением является фронтальное и соосное. Выпускное отверстие может составлять одно целое с сосудом, либо обычно передний конец картриджа может обеспечиваться для этого креплением, и до соединения обеспечиваться разрушаемым или проникаемым уплотнением.

Обычно описываемые здесь картриджи имеют несколько видов действий инициирования в зависимости от смещения подвижной стенки, чтобы устанавливать устройство в исходное положение и обеспечивать возможность неоднократной и воспроизводимой дозировки, отвечающей самым высоким требованиям по точности. При первом перемещении для подвижной стенки может стать необходимым дополнительное усилие высвобождения после хранения, чтобы преодолеть внутреннее сопротивление изменения формы и повышенное трение стенки, вызванное заеданием или отсутствием смазки в точках контакта. Также для того, чтобы требовалось меньшее обычное усилие для инъекции, необходимо выравнять неэластичные деформации и отклонения в подвижной стенке, корпусе картриджа, креплениях выпускного отверстия и пр. Сами препараты могут иметь сжимаемые включения, такие как газы-носители. Деаэрация и преинъекция необходимы для удаления газа в отсеке для сосуда и для опорожнения пространств, например в передних уплотнениях, креплениях выпускного отверстия, и внутри выпускного отверстия устройств и игл.

Известны двух- и многокамерные типы картриджей, например, для препаратов, требующих два или более компонента, или требующих присутствие исходных компонентов до приема. Компоненты отделяют друг от друга одной или несколькими промежуточными стенками разных известных конструкций; стенки разделяют сосуд на несколько камер, которые иногда располагаются параллельно по оси картриджа, но наиболее часто их располагают поочередно по оси. Унификация компонентов может происходить путем нарушения, проникновения или открытия конструкции клапана на промежуточных стенках, например введением штыря или иглы сквозь переднюю часть картриджа, через заднюю подвижную стенку или сзади нее с помощью средства, находящегося снаружи картриджа (сравните с WO 93/02720). В другом известном типе конструкции промежуточная стенка или стенки являются стенками плунжерного типа, и сообщение потока между камерами происходит с помощью перемещения плунжера в байпасную секцию, где внутренняя стенка имеет одну или несколько увеличенных секций или повторяющихся круговых пазов и площадок, благодаря которым обходной поток содержимого задней камеры идет в переднюю камеру при смещении задней подвижной стенки (сравните, напр., с патентами США 4 968 299 или WO 93/20868 и WO 95/11051). Камеры могут содержать газ, жидкость или твердые вещества. Обычно присутствует по меньшей мере одна жидкость. Чаще всего при фармацевтических применениях присутствуют только две камеры, которые обычно содержат одну жидкость и одно твердое вещество, которое растворяют и восстанавливают до первоначальной плотности при смешивании.

Для инициирования картриджей многокамерного типа требуются все указываемые выше этапы общего типа, хотя и в ухудшенном виде по причине наличия дополнительных перегородок и пространств. Для обеспечения эффективного смешивания в дополнение к пространству, занимаемому объемами компонентов, обычно предусматривают пространство смешивания. Для порошкообразных компонентов в сыпучем виде также необходимо дополнительное пространство, содержащееся в промежутках между частицами. Этап смешивания может дать включения пены или газа, для которых требуется пространство, чтобы они устранились. Промежуточные стенки плунжерного типа обычно нужно смещать по меньшей мере на их собственную длину, чтобы достичь негерметизирующего места в байпасе. В общем для картриджей многокамерного типа требуется длинный ход подвижной стенки на этапе инициирования как для смешивания, так и для последующей деаэрации; этим картриджам данное изобретение обеспечивает особые преимущества.

Размеры картриджа могут значительно отличаться друг от друга в зависимости от предполагаемого применения, и указать общие пределы размеров трудно. Типичными размерами в предпочтительных применениях самостоятельного введения лекарственного средства пациентом с помощью портативных устройств являются следующие: внутренний диаметр 2 - 30 мм; предпочтительно 3 - 20 мм.

Механизм для подачи лекарственного средства через отверстие емкости в основном содержит по меньшей мере один тип насосного средства, который можно выбрать для конкретного вида используемой емкости и лекарственного средства. Насосное средство может включать в себя любой вид источника создания давления, такой как механическое или электролитное увеличение давления в емкости, и соответствующее средство клапана для управления; этот способ можно применять практически с любым видом емкости и любым видом продукции, таким как чрескожное введение порошка - как в WO 94/24263, аналогичное подачи посредством струи жидкости - как в WO 94/2188, или регулярное вливание по трубке - как в WO 88/09187. Любой вид емкости можно также использовать с насосами, действующими на основе перистальтического действия или центробежного действия, хотя предпочтительными являются насосы общего применения, основанные на принципе управляемого положительного смещения; и конкретно конструкция насосов такого типа основана на раздельном действии цилиндра и поршня - как в патентах США 5480381 для струи жидкости, или США 4564360 для устройства с ручным манипулированием иглой. Для емкости обычного шприцевого типа требуется специализированная насосная система. Либо механизм выполняют с возможностью воздействия на шприц в целом, который имеет собственный поршневой шток, путем зацепления и осевого смещения указанного штока - как в патенте США 4978335, что может быть предпочтительным решением, если необходимо предусмотреть использование шприцев разных типов и размеров; либо механизм имеет поршневой шток, который воздействует более или менее непосредственно на поршень емкости картриджного типа - как в WO 95/26211, ЕР 143895 или ЕР 293958, который можно сделать с меньшим размером и более приспособленным для портативных устройств. Также двух- или многокамерные картриджи могут использовать аналогичные устройства для своих разных фаз - как в WO 93/02720. Несмотря на то, что описываемые здесь разные насосные механизмы могут включать в себя механические средства для воздействия на лекарственное средство или поршень, но такие средства как поршневой шток можно приводить в действие любыми известными средствами, такими как давлением газа, вакуумом, гидравликой, пружинами или вручную. Предпочтительно приводить в действие насосные средства электрическим средством, таким как электродвигатель - косвенно, или предпочтительно непосредственно - помимо прочего по причине его легкой адаптируемости к автоматизированному устройству в общем.

Механизм может предпочтительно включать в себя прочие компоненты. Механизм, например, может включать в себя специальные средства для гарантирования вводимых доз, например путем непосредственного дозирования вводимого лекарственного средства, хотя в общем предпочтительно для этого применять, непосредственно или косвенно, насосные средства, например путем контролирования осевого смещения или вращения оси поршневого штока известным методом. В частности, предпочтительно, чтобы механизм включал в себя систему управления для выполнения по меньшей мере части указанных выше процедур приема лекарства, инициирования емкостей или картриджей, самоуправления или наблюдения и возможной регистрации выполняемых этапов действия. Эти системы известны в имеющемся уровне техники, например из патента США 4 529 401, и могут иметь разные конструкции. В целях данного изобретения предпочтительно, чтобы система управления приводила в действие и контролировала по меньшей мере сенсорную систему и обрабатывала получаемые от нее данные.

Средство прикрепления должно по меньшей мере соединять емкость с механизмом таким образом, чтобы механизм мог выполнять свою насосную функцию. Выбранные тип насоса и емкости могут определять, насколько важным является взаимное расположение емкости и механизма. Обычно, если механизм состоит в основном из отдельного насоса или клапана управления с проходом в емкость, то взаимное расположение тогда не имеет существенного значения. Если емкость является частью технического решения насоса или дозировки, как в случае емкостей шприцевого или картриджного типа, когда механизм непосредственно воздействует на емкость, то взаимное расположение может иметь очень важное значение с точки зрения непосредственного влияния на точность дозирования. В некритических ситуациях емкость можно свободно или гибко соединять с механизмом, например с помощью трубки, хотя в по меньшей мере в портативных устройствах, и также в указанных выше критических ситуациях, предпочтительно жестко крепить емкость к механизму. Если механизм в общем разделен на стационарные узлы, включающие в себя, например, исполнительное средство, шасси и механизмы трансмиссии, и на функциональные подвижные узлы, например на подвижный узел в насосе, такой как поршневой шток, или в механизме клапана, управляющего введением лекарственного средства, то предпочтительно прикреплять емкость относительно неподвижных узлов - непосредственно или косвенно; хотя во время подачи лекарственного средства возможно перемещать емкость к механизму. Удобный способ исполнения косвенного относительного прикрепления между неподвижными узлами и емкостью заключается в обеспечении корпуса, в котором по меньшей мере неподвижные узлы механизма установлены относительно неподвижно и к которому прикрепляют емкость. Если корпус имеется, то его нужно рассматривать как точку отсчета для движений - если не предусмотрена иная точка отсчета.

Излагаемое выше относительное расположение действительно для той фазы, в которой механизм подает лекарственное средство через отверстие емкости. В других фазах средство прикрепления может действовать совместно с механизмом для обеспечения других функций. Одна из этих предпочтительных функций заключается в том, чтобы обусловливать перемещения емкости. Предпочтительно, чтобы емкость перемещалась по меньшей мере относительно неподвижных узлов механизма и также предпочтительно относительно корпуса, если таковой имеется. Это перемещение можно использовать, например, для стыковки картриджа, включая, например, зацепление и блокирование емкости. Либо, в сочетании, емкость может перемещаться относительно подвижных узлов механизма. Это перемещение можно предпочтительно использовать для осуществления воздействия на емкость - особенно в целях инициирования емкости или картриджа в соответствии с изложенным выше. Предпочтительные способ и устройство для этой цели раскрывают в нашей совместно поданной заявке за той же датой под названием "Устройство для инъекции и способ его действия", которая включена в данное изобретение в качестве ссылки. Еще одна цель любого из указанных выше перемещений заключается в перемещении емкости относительно сенсорной системы, хотя это можно также выполнить путем перемещения сенсорной системы относительно механизма или корпуса. Относительное перемещение между датчиками и емкостью далее называется "сканированием". Сканирование можно использовать для различных излагаемых ниже целей обнаружения, таких как считывание датчиком информации или использование одного и того же датчика для различных целей, пространственно или последовательно. В контексте данного изобретения любое перемещение для целей сканирования предпочтительно можно сочетать с перемещениями для любой указанной выше цели для упрощения устройства вообще и его работы, например параллельное инициирование картриджа, и его считывание и проверка. Перемещение для какой-либо упоминаемой цели может включать в себя и осевые, и вращательные смещения - для типа емкостей, имеющих в общем осевую симметрию, таких как флакон или картридж. Например, для инициирования или зацепления может потребоваться осевое смещение, в то время как для блокировки можно использовать вращательное перемещение. В целях сканирования осевое перемещение может использоваться как для считывания, так и для управления функциональными свойствами емкости, а вращательное перемещение может использоваться для считывания дополнительной информации на поверхности емкости либо для смещения в целях сканирования.

Скорости сканирования можно выбирать без ограничений. Сенсорная система обычно совместима с большинством значений скорости, даже для неподвижного считывания; и скорости можно предпочтительно адаптировать для прочих упоминаемых целей. Обычно перемещение происходит со скоростью менее 100 см/с, предпочтительно менее 10 см/с и наиболее предпочтительно менее 1 см/с. Удобные скорости: свыше 0,1 и также свыше 0,5 мм/с.

Если имеется корпус, то может оказаться желательным, чтобы корпус проходил по меньшей мере частично и предпочтительно по всей емкости, например, в целях защиты емкости; имел бы направляющие для статической и динамической устойчивости во время своего перемещения; либо, в частности для размещения средства датчика, если они не расположены на собственных опорных устройствах, неподвижных или подвижных; причем этот закрывающий корпус может также снижать случайное излучение от окружающей среды. Конструкция корпуса может быть составной или цельной.

Характер физических средств для фактического прикрепления емкости к механизму или к корпусу в общем не имеет большого значения для данных целей, и эти средства могут быть обычного или известного типа - могут основываться на трении, иметь конструкцию защелки, иметь вид канавки, байонетного крепления, резьбы, или быть креплением иного вида.

Сенсорная система данного изобретения основана на передаче и приеме излучения. В предпочтительном применении излучение направляют на емкость или на какую-либо ее маркировку, но, как указывается выше, технические решения данного изобретения могут иметь более общую используемость как аналитические системы для объектов, в общем, или как система для информации машинного считывания, в общем. С точки зрения предпочтительного применения описание сенсорной системы подразделяется на методику излучения, применение датчика и обработку сигнала.

Нужно предварительно отметить, что несмотря на то, что передатчик и приемник описывают в контексте данного изобретения как дискретные компоненты, или интегральные компоненты, содержащие и тот, и другой на расстоянии некоторого интервала между ними, все же эти термины следует понимать как включающие в себя понятие "приемопередатчики", т.е. компоненты, выполняющие обе функции одновременно и взаимозаменяемо либо с помощью одного и того же активного компонента, выполняющего обе функции, или, предпочтительно, в целях оптимального выполнения, с помощью отдельных компонентов, помещенных в одном и том же корпусе. Передатчики, приемники и приемопередатчики далее совместно именуются термином "активные элементы". Все компоненты истолковываются в широком смысле слова; например какой-либо компонент, выполненный для выдачи отклика на изменения в луче, считается приемником, а любой источник излучения - естественный, но предпочтительно искусственный - считается передатчиком.

В сенсорной системе может быть использован любой вид излучения, на которое может быть оказано детектируемое воздействие емкостью или маркировкой. Излучение предпочтительно является электромагнитным излучением с соответствующим частотным диапазоном между ультрафиолетовой областью и СВЧ-диапазоном; наиболее предпочтительно в оптической и инфракрасной областях. Выше указывалось, что из соображений защищенности лучше использовать излучение в невидимых областях. Передатчиком может быть мазер или лазер, лампы или предпочтительно светодиоды (СД), которые предпочтительно используют для видимого и наиболее предпочтительно инфракрасного диапазона частот, такого как 300 - 3000 нм или 500 - 2000 нм. Хорошие результаты получены в видимом участке и также в инфракрасных частотах 950, 870 и 875 нм. Приемник должен быть адаптирован для передатчика; и для указанных выше типов приемником может быть фоторезистор, или лучше фотодиод, или фототранзистор. Приемник должен быть адаптирован по частоте для передатчика, или в случае флуоресценции - для частоты, формируемой флуоресценцией. Для частоты и передатчика, и приемника адаптирование может производиться выбором типа с помощью оптических фильтров или электронных фильтров. Для устройств, которые не работают в видимом диапазоне, целесообразно использовать фильтр дневного света, чтобы устранить случайное воздействие окружающей среды. Конкретный выбор компонентов будет зависеть от применяемого решения визуализации.

Используемый здесь термин система "визуализации" подразумевает систему, способную подробно воспроизводить объект по меньшей мере в двух измерениях; обычно требуется, чтобы система могла обеспечивать разрешающую способность элементов изображения, точек или линий в двухмерном объекте; причем эту разрешающую способность могут осуществлять разными способами. Можно использовать способ "фокусирующей" визуализации, в котором система объективного типа дает истинное двухмерное воспроизведение объекта; при этом указанное воспроизведение, например, может осуществляться на электронно-лучевой трубке или чувствительном к излучению полупроводнике, таком как Устройство с Зарядовой Связью, т. е. обеспечивать отображение элементов изображения или построчный двухмерный выходной сигнал для последующего анализа. Способ фокусирования может эффективно использовать имеющееся излучение и фокусироваться на различной представляющей интерес глубине. Либо можно использовать "разверточный" способ визуализации, при котором объект развертывают точка за точкой, и этот способ может обеспечивать более общую информацию по глубине и последующий выходной сигнал. Развертку можно осуществлять облучением объекта с широким углом освещения, и при этом прием ограничен узким развертывающим элементом путем экранирования или фокусирования объектива. Более предпочтительный способ заключается в облучении объекта узким развертывающим элементом с помощью либо тонкого параллельного луча от, например, передатчика лазерного типа, либо посредством экранированной или фокусированной объективом зоны облучения от источника расходящегося излучения, и в приеме излучения от объекта приемником, который может иметь узкий луч охвата, но предпочтительно имеет площадь приема с широким углом. Для обеспечения результата визуализации нужно иметь устройство для обеспечения развертки по меньшей мере части узкой зоны путем, например, перемещения самого активного элемента, его указанной выше экранирующей или фокусирующей части, либо отдельных отклоняющих узлов, таких как зеркало, линза или призма.

Термин "невизуализирующая" или интегрирующая система подразумевает систему, выполненную с возможностью реагировать унифицированным или единым сигналом на общее излучение, принимаемое из области объекта. Невизуализирующее решение имеет преимущество сильного упрощения сенсорной системы как с точки зрения аппаратуры, так и с точки зрения последующей обработки данных. При применении способов данного изобретения невизуализирующая система обеспечивает адекватные результаты управления, и она предпочтительна для большинства целей, решаемых данным изобретением. Для невизуализирующей системы не требуется устройство развертки для восстановления двухмерного изображения, но предпочтительно, чтобы активные элементы после любой описываемой здесь модификации обеспечивали, соответственно, передачу и прием с устойчивой осевой ориентацией относительно опоры для активного элемента. При статическом обнаружении положения емкости указанную опору фиксируют относительно емкости. При сканировании между сенсором и емкостью, согласно изложенному выше, указанная осевая ориентация может все же быть устойчивой, но опора и емкость могут перемещаться относительно друг друга; при этом предпочтительно, чтобы датчик был фиксированным, а емкость перемещалась относительно корпуса в соответствии с изложенным выше. В общем фиксированное расположение осевой ориентации и опоры активного элемента относительно механизма или корпуса является предпочтительным для наиболее простой общей конструкции.

Хотя можно допустить, чтобы фокусированное изображение попадало на приемник также и при невизуализирующем способе, это не будет иметь большого значения, поскольку предоставляется унифицированный отклик. Обычно предпочтительно допустить, чтобы "расфокусированное" излучение попадало на приемник и затем предпочтительно, что расфокусированными были по меньшей мере излучение от самой передней части объекта, наиболее близкой к приемнику, и наиболее предпочтительно излучение, принимаемое, по существу, из всех значений глубины. Для этого может потребоваться, чтобы направляемое к приемнику излучение было расфокусированным сходящимся, параллельным или предпочтительно расходящимся. Предпочтительно, чтобы передатчик также отдавал расфокусированное излучение в том смысле, чтобы использовалось облучение, охватывающее площадь, такое как широкий луч параллельного излучения, расфокусированное сходящееся излучение или предпочтительно расходящееся излучение. Предпочтительно, чтобы площадь или угол, охватываемый передатчиком, могли бы превышать площадь или угол, охватываемые приемником. Помимо возможного выгодного упрощения сенсорной системы способ расфокусированного излучения имеет преимущество предоставления отклика от существенного пространства как по ширине, так и глубине объекта. Это решение позволяет системе регистрировать составной "уникальный" отклик наблюдаемой части объекта, который является не только совершенно особым, но также очень трудноподделываемым, тем более если его регистрировать в невидимом частотном диапазоне. Эти преимущества усиливаются, если охватываемая приемником площадь довольно велика относительно объекта, и если охватываемая площадь не резко, но плавно и постепенно отделена от неохватываемых площадей. Поскольку тип объекта и нужная его часть могут значительно изменяться, трудно определить абсолютные значения площади. Соответствующий угол пространства с помощью любых имеющихся средств для коррекции, вытянутый своей вершиной в сторону основы оси приемника, причем его широкий конец вмещает в себя площадь охвата, может быть, например, свыше 10, предпочтительно свыше 30 и наиболее предпочтительно свыше 45^o. Угол может быть очень большим, но обычно он меньше 180^o, предпочтительно менее 160^o и наиболее предпочтительно меньше 140^o. Площадь охвата обычно и предпочтительно является круглой, а если не является таковой, то эти значения относятся к круглой площади того же размера, что и фактический.

Выбор аппаратуры зависит от выбора типа указанной сенсорной системы. Как указывалось выше, развертывающий элемент можно получить экранированным расходящимся источником, лучше системой линз или лазерным устройством. Параллельный луч можно получить системой коллиматорных линз или лазерным устройством. Расходящийся луч можно получить простым диффузным передатчиком - для простоты, или системой линз - для оптимального управления. Аналогично, угол приема приемника можно отрегулировать экранированием, но лучше системой линз - для управления и повышения энергетического кпд.

Между передачей и приемом на излучение воздействует объект, причем это воздействие может осуществляться многими способами. Обычно имеют место такие явления, как отражение, передача, поглощение и рассеяние. Например, излучение, имеющее изменение в показателе преломления для используемой частоты излучения, будет отражаться в большей или меньшей степени. Отражение может быть диффузным, если имеются неровности, либо оно иным образом может сохранить фронт импульса и дать зеркальный тип отражения. Неотражаемое излучение может передаваться через поверхность и, возможно, преломляться. Поэтому прохождение может обусловить поглощение, грубо экспоненциальное падение энергии в зависимости от дальности передачи; причем поглощение подобно отражению может быть диффузным при наличии неровностей либо иным образом визуализирующим. Рассеяние может быть обусловлено диффузными отражением или передачей.

Степень, в которой эти факторы влияют на излучение, может иметь сильную зависимость от частоты, и это можно использовать для усиления нужных различий. В принципе, это можно осуществить двумя крайностями. Либо выбирают узкополосное или даже монохроматическое излучение на частоте, до максимума увеличивающей нужный эффект. Узкую полосу частот можно получить отфильтровыванием посредством поглощения или отражения - одной частоты от в основном широкополосного источника излучения с помощью передатчика лазерного типа, с помощью полос спектра излучения или любым другим способом. Одно из преимуществ узких полос частот заключается в высоких отношениях "сигнал-шум" и в меньшем влиянии со стороны неупорядоченного фонового излучения. Еще одно преимущество заключается в том, что можно выбрать простой широкополосный тип либо передатчика, либо приемника, поскольку выходной сигнал все же определяется одной общей частотой. Особое преимущество заключается в том, что возможен спектроскопический анализ, например, содержимого емкости, для чего может потребоваться измерение более чем одной частоты, или настройка единичных частот в диапазоне, например по данному компоненту надо будет установить ИК-спектры. Еще одно преимущество заключается в возможности детектировать изменение частоты, намеренно введенное в целях маркировки, например флуоресценцию. При другой крайности можно использовать широкополосное излучения, предпочтительно путем выбора широкополосных компонентов как для передатчика, так и для приемника. Широкополосные компоненты, такие как лампы, светодиоды и фотодиоды или фоторезисторы широко доступны, недороги и экономны с точки зрения потребления энергии. Широкополосное излучение также позволяет воздействие на излучение большим числом характеристик объекта. Например, можно провести анализ, соответствующий цветовому анализу в видимой области. В большинстве случаев применения предпочтительно широкополосное решение. Тогда соответствующей шириной является по меньшей мере коэффициент изменения, равный 1%, предпочтительно по меньшей мере 5% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 10%, сверх или ниже номинальной частоты, и определяемый на частоте, где уровень снизился более чем на 30% от максимального уровня.

На излучение могут повлиять указанные выше факторы в нескольких частях объектов. Помимо охватываемой передатчиком и приемником площади, воздействие может иметь место на различной глубине объекта, такой как две поверхности передней поверхности емкости, содержимое емкости и две поверхности стенки другой стороны емкости, возможно повторяющиеся на какой-либо из поверхностей корпуса, и также какая-либо трещина или иная неровность в этих узлах. Либо излучение можно блокировать на первой поверхности барьером для излучения, таким как металл - для оптического и инфракрасного излучения. Аналогично, на излучение может повлиять неоднократное отражение или неоднократное рассеяние, например от емкости или окружающего ее корпуса, как в случае диффузного излучения заполнения полости. Также возможно принять активные меры для создания детектируемых различий. Например, узлу корпуса можно придать характеристику, отличительную для картриджного узла, для обеспечения возможности детектирования присутствия емкости, либо определенную функциональную часть емкости или картриджа можно маркировать для детектирования. Например, одну часть можно выполнить с возможностью отражать излучение, а другую часть - с возможностью поглощать излучение. Например, для видимого или инфракрасного электромагнитного излучения можно использовать углеродную сажу для поглощаемости и металл или окись титана в качестве отражающих материалов.

Еще одной степенью свободы является взаимное расположение активных элементов относительно друг друга и расположение активных элементов относительно объекта. В целях данного описания передатчик описывают со ссылкой на его главную ось луча, являющуюся центральной осью, осью симметрии или осью максимальной интенсивности в зависимости от конкретного случая, после придания лучу направленности экранированием, системой линз и пр., если таковые присутствуют. Аналогично, основной осью приемника будет центральная ось, ось симметрии или ось охвата максимальной интенсивности после возможной коррекции экранированием, системой линз и пр. Плоскостью оси считается плоскость, в которой лежит ось. Если исходить из того, что оси и передатчика, и приемника лежат в одной и той же плоскости, то они могут образовывать друг с другом множество углов. Обе могут быть направлены, по существу, в одном и том же направлении с, по существу, параллельными осями, т.е. с приблизительно нулевыми углами между осями, если активным элементом является приемопередатчик. Это расположение имеет преимущество, если основное внимание уделяется отраженному излучению от объекта, но его также можно использовать для передаваемого света, если имеется некоторое отражение в объекте или позади объекта, например, если установлена поверхность зеркального типа. Активные элементы можно поместить друг против друга, чтобы луч передатчика направлялся в ось охвата приемника, т.е. с углом около 180^o между осями. Это расположение имеет преимущество, если основное внимание уделяется излучению, передаваемому сквозь объект, например в случае, когда основным детектируемым параметром является поглощение. Приемник можно поместить в любом месте между указанными крайностями для формирования острого или тупого угла 0 - 180^o, таким, как 90^o, относительно оси передатчика. Это размещение может иметь преимущество, если главной задачей является детектирование рассеянного излучения от объекта, как в случае детектирования наличия примесей или замутненности. Возможно разместить несколько активных элементов по кругу, определяемому вращением оси приемника от 0 до 360^o относительно оси передатчика указанным выше образом. Например, если имеется один или несколько передатчиков, то может оказаться желательным установить один приемник под углом около 0^o, другой около 180^o и еще один около 90^o, чтобы получить три сигнала, максимизирующих отклики для отраженного, поглощенного и рассеянного излучения, соответственно, которые могут быть желательными для получения более подробной уникальной характеристики объекта, либо для того, чтобы возможной была коррекция различных составляющих отклика в принимаемом излучении, например, чтобы устранить воздействие от рассеянного излучения.

В изложенном выше описании исходят из того, что оси передатчика и приемника находятся в одной и той же плоскости, что не является необходимостью, хотя в общем является оптимальным для наиболее сильного отклика. Ограничения с точки зрения пространства могут потребовать, чтобы плоскости были немного смещены, хотя, по существу, все же параллельны. Плоскости могут также образовывать угол относительно друг друга, что может быть целесообразным для использования имеющегося пространства или для получения полупереданного или полуотраженного отклика от такого крупного объекта, как картридж вдоль оси.

Можно выполнить активные элементы подвижными относительно друг друга и обеспечить средство для осуществления таковых перемещений, например, чтобы получить томографическое сканирование объекта, в результате чего один активный элемент сможет выполнять несколько действий, либо чтобы наложить динамическую составляющую на статическое измерение в целях облегчения или улучшения обработки сигналов. В большинстве применений тем не менее достаточно и предпочтительно размещать активные элементы взаимно статическими для упрощения конструкции. Как указано выше, может также оказаться желательным предусмотреть относительное перемещение между активными компонентами и объектом, и это можно сделать, если выполнить активные элементы подвижными относительно устройства, но предпочтительно, чтобы объект перемещался относительно устройства. Скорости сканирования можно выбирать в широких пределах, и их можно определить, например, исходя из таких соображений, не касающихся датчика, какие были указаны выше для перемещений картриджа. Преимущество заключается в возможности использовать низкие скорости, даже нулевую скорость в случае стационарных перемещений.

Как указывалось выше, сенсорную систему можно использовать для считывания информации в общем в виде маркировки машинного считывания. Сенсорная система может также детектировать физические функциональные свойства исследуемого объекта. Маркировка может также облегчать детектирование такого функционального свойства, как маркировка критического положения объекта. В целях данного изобретения детектируемые "свойства" объекта подразумевают включение в себя всех этих возможностей.

Характер информации, переносимой системой маркировки машинного считывания, может быть любого вида, и он не ограничивается решениями данного изобретения. Для предпочтительного применения устройства введения лекарственного средства эта информация может иметь общий характер, такой как коды защиты, коды пациента, схемы приема лекарственного средства, данные калибровки и пр. Эти данные могут некоторым образом относиться к емкости: указание типа или размера емкости, длина хода или тип иглы для картриджей, тип содержащегося препарата, объем и/или концентрация, данные распространения, номер изготовленной партии, вместимость, термочувствительность, сроки пригодности, классификация согласно официальным стандартам и пр. Эту информацию можно использовать для различных целей, как то: отображение информации для пользователя, задание параметров процессора, как основа для принятия или отбраковки прикрепляемой емкости, включение или выключение действия устройства при реагировании на данные пациента и коды защиты, выбор и загрузка данных о порядке приема лекарственного средства, о вычислении доз и пр.

Для получения преимуществ, указываемых в отношении считывания маркировки, предпочтительно использовать невизуализирующую изложенную выше сенсорную систему и наиболее предпочтительно изложенный выше способ расфокусированного излучения. Предпочтительно, чтобы приемник имел расходящийся угол охвата для принимаемого излучения, которое может иметь телесный угол, например, 10 - 150^o, более предпочтительно 20 - 120^o и наиболее предпочтительно 30 - 90^o. Площадью, охватываемой на маркировке при таком приеме, можно управлять с помощью расстояния между приемником и маркировкой. Для сосредоточения площади маркировки расстояние обычно составляет менее 25 мм, предпочтительно менее 15 и наиболее предпочтительно менее 10 мм. Определенный размер площади желателен для выравнивания колебаний и обеспечения ровного излучения; и предпочтительно, чтобы это расстояние было свыше 0,1 мм, более предпочтительно свыше 1 мм и наиболее предпочтительно свыше 2 мм. Форма площади, охватываемой приемником, может изменяться из-за ограничений излучения, геометрии приемника или его экранирования и из-за какой-либо кривизны самого объекта. Если абсолютный размер охватываемой площади выразить как диаметр круга с соответствующей поверхностью, то он может быть 0,1 - 20,0 мм, предпочтительно 0,5 - 15,0 мм и наиболее предпочтительно 1 - 10 мм в диаметре.

Информацию несут детектируемые различия в любом из возможных указанных выше оптических свойств. Площадь, охватываемая приемником, в общем дает единый и, соответственно, интегрированный отклик, и поэтому возможно, что указанный размер площади, охватываемой приемником в любое время, является неединообразным, например имеющим градиент, но предпочтительно типа решетки или растра, например как для печати и графики, хотя предпочтительно, чтобы охватываемая площадь была, по существу, единообразной для используемого излучения. Даже если возможно, что маркировка занимает только часть охватываемой приемником площади, в общем для наиболее сильного отклика предпочтительно, чтобы была маркирована вся площадь.

По причине аналогового отклика возможно иметь множество детектируемых уровней информации от одной площади маркировки. Эти несущие информацию уровни могут формировать действительный аналоговый сигнал, будучи выполненными для охвата совокупности возможных уровней, например, чтобы представить такую же действительную аналоговую характеристику, такую как объем или концентрация содержимого емкости, представленные, например, между полным отражением/передачей и полным поглощением. Нередко по причинам обработки сигнала является предпочтительным сконструировать систему маркировки, предоставляющую множество дискретных откликов уровня информации для простой последующей обработки, т.е. цифровую систему. По причине наличия многих детектируемых уровней такая цифровая система предпочтительно не должна быть двоичной, а основанной на более двух разных уровнях, предпочтительно по меньшей мере на трех уровнях и наиболее предпочтительно на уровнях числом более трех, например на сотнях уровней. В целях облегчения двоичной цифровой последующей обработки выходного сигнала может быть целесообразным адаптировать множество возможных уровней для двоичной шкалы и предусмотреть детектируемые уровни излучения для маркировки, например, на любой 2ⁿ величине, где n будет больше 1, как то: 4, 8, 16, 32, 64, 128 или 256 дискретных уровней.

Несмотря на то, что с одной зоны площади маркировки можно выделить некоторое количество информации, может быть желательным включить несколько таких зон площади информации, чтобы снова и снова умножать возможные комбинации. Даже если это будет достаточным, в конкретном применении с альтернативами одной площади может быть выгодным введение контрольной площади, предпочтительно с другим уровнем. Соответственно, предпочтительно использовать несколько площадей. В конструкции действительно аналоговой системы таковое множество площадей может сформировать непрерывный градиент. Но предпочтительно отделять площади, чтобы имелась пошаговая разница при последовательном считывании, возможно со стандартными поверхностями уровня, отделяющими каждую несущую информацию площадь, в целях удобного проведения различия между площадями. Отдельные площади в этой совокупности можно считывать некоторым числом отдельных приемников, хотя предпочтительно использовать один приемник, или несколько для управления, для сканирования совокупности площадей с помощью относительного перемещения в соответствии любой описываемой выше процедурой. Сканирование может происходит статично, или полустатично путем перемещения приемника в данную площадь и записи ее уровня, или предпочтительно путем непрерывного перемещения приемника по площадям для получения динамически изменяющегося отклика либо сочетанием этих способов.

Маркировка может воздействовать на излучение тем или иным описываемым выше образом, таким как различия в показателях отражения или рассеяния, но предпочтительно применяют различия поглощения. Нередко достаточно будет использовать различия в общем поглощении в используемой полосе частот, не принимая во внимание какую-либо частотную зависимость, предпочтительно с помощью абсорбентов, примерно одинаково воздействующих на все частоты в данной полосе, что дает возможность производить простейшую обработку сигнала и использовать монохроматическое излучение. Либо, или в дополнение к абсорбентам, можно применять чередование частотного распределения, чтобы создавать соответствие цветам в видимой области, в результате чего значительно увеличится число комбинаций. С помощью приемника разницы частот можно настраивать различные частоты полосы, либо это предпочтительно выполняют с помощью нескольких приемников, реагирующих на отличающиеся друг от друга диапазоны. Разницы поглощения можно детектировать в передаваемом излучении с помощью пигментов или предпочтительно красителей, но их предпочтительно детектировать в отраженном или рассеянном излучении, например, путем размещения передатчика и приемника вблизи одной и той же стороны маркировки. Несмотря на то, что возможно располагать маркировку на некоторой другой характеристике объекта, чтобы получить от него комбинированный отклик, все же обычно предпочтительно изолировать отклик маркировки от других воздействий и, например, использовать такой непрозрачный или предпочтительно отражающий фон за маркировкой, как металлический лист. Как указывалось выше, подходящей пигментной системой в видимой и инфракрасной областях является углеродная сажа или окись титана, которые довольно единообразно воздействует по широкому частотному диапазону. Маркировку можно непосредственно наносить на объект, например, распылением или окрашиванием, либо маркировку можно косвенно наносить с помощью этикетки или наклейки, что позволит применить обычный способ печатания и облегчит нанесение фоновых материалов.

В системе подачи лекарственного средства маркировку, например, можно использовать для обеспечения совокупности или системы из по меньшей мере двух и предпочтительно более емкостей, имеющих разные свойства, по меньшей мере в некотором отношении; и для обеспечения емкостей с описываемой выше маркировкой машинного считывания, которая выполнена с возможностью иметь информацию, позволяющую проводить различие между различными типами свойств емкостей. Емкости могут, например, быть разными с точки зрения типа препарата, концентрации, объема, размера, диаметра картриджа, кода защиты, допустимых сроков использования и пр. Обычно маркировка обеспечивает возможность машинной идентификации типа емкости для таких целей, как отбраковка емкостей с просроченным сроком использования, ассоциирование конкретного кода защиты с конкретным пациентом, или машинная проверка, отбор и сортировка емкостей по тем или иным их свойствам, таким как изготовитель, сбыт или инвентаризация. Обычно емкости будут в некотором отношении, согласно перечисленному выше, аналогичными. Предпочтительно, чтобы емкости были аналогичными в том отношении, в каком их адаптируют для использования в одном и том же устройстве подачи лекарственного средства, например, чтобы имелись аналогичные характеристики для соединения со средством прикрепления, имелись бы размеры, соответствующие использованию в устройстве, и геометрия, позволяющая считывание ее маркировки одной и той же сенсорной системой. Это даст возможность устройству, например, отбраковывать емкости, не предназначаемые для использования, и применять емкости допущенных типов.

Маркированную информацию можно вводить в устройство любым способом, например через датчик, выполненный с возможностью принимать эту информацию конкретно от отдельной информационной полоски, или через маркированную емкость-образец. Для обеспечения наибольшей защищенности предпочтительно вводить информацию в устройство через маркировку, физически приданную данной емкости; по крайней мере в том случае, когда информация тем или иным образом относится к данной емкости.

Как таковая, сенсорная система может использоваться для детектирования функционального свойства объекта. В противоположность описываемой выше "маркировке" под "функциональным" свойством понимается любая характеристика объекта, не применяемая для переноса информации в устройство, но присутствующая для предполагаемого рабочего назначения устройства, или являющаяся результатом изготовления или предыстории использования объекта. В предпочтительном применении устройств подачи лекарственного средства детектирование функционального свойства обычно применяют в целях определения или проверки адекватного статуса подлежащей использованию емкости, например чтобы разрешить управляющей системе принять или отбраковать емкость, либо адаптировать ее для своих конкретных условий или статуса, или проконтролировать происходящий в ней процесс. Функциональное свойство обычно является физическим свойством емкости или ее содержимого, и как таковое его трудно подделать. Все же в целях безопасности важно, чтобы детектирование срабатывало безотказно.

Чтобы установить, присутствует ли функциональное свойство в объекте-емкости, местоположение емкости облучают и подвергнувшееся воздействию излучение принимают и сравнивают с заранее заданной детектируемой характеристикой. Обычно емкость находится в местоположении емкости, но также она может там отсутствовать, например, когда система отыскивает неприсутствующий картридж, когда нужно определить калибрационный сигнал для местоположения, или когда производят измерение по образцу. Поскольку физическое свойство трудно подделать, то можно применять любой вид сенсорный системы излучения. Систему визуализации также в видимой области можно применять, например, для детектирования контурной части картриджа или прерывистости в емкости или в содержимом, сигнализирующей о дефекте или примеси при сравнении с представлением должного состояния. Однако нередко предпочтительным является применение невизуализирующей системы, или наиболее предпочтительно эта система основывается на расфокусированном излучении, чтобы воспользоваться общими присущими ему преимуществами, описываемыми выше, например, чтобы получить уникальную характеристику нескольких типов воздействия излучения, либо скомбинировать их в простой системе высокой степени защищенности, которая может детектировать и маркированную информацию, и функциональные свойства. Несмотря на то, что функциональные свойства нередко детектируют откликом, зависящим от излучения, принимаемого от разных значений глубины, предпочтительно принимать излучение от приблизительно тех же углов и площадей отклика, как указано для использования общей или маркированной информации, если имеется площадь части емкости, которая является ближайшим к активным элементам.

Может также быть целесообразным комбинировать обнаружение функционального свойства с относительным перемещением между приемником и емкостью, например для получения описываемого выше сигнала динамического отклика, для обнаружения в последовательности как маркированной информации, так и функциональных свойств, или для детектирования нескольких разных функциональных свойств, или изменения одного свойства по протяженности емкости, например по продольной оси емкости картриджного типа. Перемещение емкости может быть также частью динамического процесса, подлежащего контролированию сенсорной системой - опорожнение, наполнение или растворение, или любого из описываемых выше этапов для емкости картриджного типа. Любой динамический процесс можно прослеживать либо статически с помощью взаимно прикрепленных емкости или приемника, либо динамически с помощью относительного движения между ними. Ниже даны примеры различных вариантов обнаружения.

Контурную часть емкости можно детектировать, чтобы удостовериться в том, что емкость вставлена в устройство, что она имеет нужный размер, что она должным образом установлена, например, относительно средства прикрепления или своего заданного местоположения, если она выполнена с возможностью перемещения. Можно выбрать такую специфическую контурную часть, как фланец или запорный элемент, если используется визуализирующая сенсорная система. Невизуализирующая система может использоваться для детектирования относительного местоположения контура, при этом отклик может быть очень чувствительным даже к небольшим позиционным различиям, если угол приема небольшой сравнительно с детектируемым смещением и если контур вертикально расположен в области угла. Если детектированы несколько ортогональных линий контура, то будет хорошо детектировано все положение емкости.

Внутренние характеристики можно детектировать при том условии, что емкость прозрачна для излучения. Особенно целесообразным может быть детектирование подвижной стенки, особенно плунжера в емкости картриджного типа; например для того, чтобы удостовериться в том, что данная емкость является "свежей" - при этом подтверждается, что поршень находится в своем исходном положении; чтобы проверить такое завершенное инициирование, как восстановление в исходное состояние или деаэрация путем подтверждения требуемого смещения плунжера или контакта между плунжерами в многокамерных системах, путем определения оставшихся в емкости доз посредством детектирования текущего местоположения плунжера или опорожненной емкости по проверенному конечному положению. Предпочтительно детектирование может происходить посредством поглощения самого материала плунжера, модифицированного, например с помощью добавленного абсорбента, и предпочтительно на основе отраженного излучения. Площадь охвата нужно адаптировать к плунжерному размеру, чтобы она предпочтительно занимала только часть своей осевой длины, чтобы тем самым можно было детектировать его детали, такие как уплотнительные кольца даже при невизуализирующем или расфокусированном излучении. Картридж для этих целей предпочтительно может иметь местоположение плунжера, открытое для детектирования, и несущую информацию маркировку на другом узле; при этом маркировка является считываемой невизуализирующим излучением и, соответственно, обеспечивает возможность детектирования для обеих целей с помощью одной и той же системы.

Можно также детектировать внутреннее содержание емкости. Присутствие твердого материала можно детектировать по его поглощению или рассеянию, а присутствие жидкости можно различать по газу на основе разницы в индексе преломления, например в передаваемом излучении на внеосевой линии, где разница в преломлении дает детектируемую разницу отклика. Можно также детектировать примеси, например жидкость или газ, в среде, которая должна быть однородной; как то помутнения или изменения цвета, или включения газа или частиц судя по увеличенному рассеянию или изменению общего поглощения от небольшой площади охвата. Аналогичные способы можно также использовать для обнаружения таких дефектов в стенках емкости, как трещины или деформации. Тип препарата можно проверить химическим методом путем измерения спектральной длины волны, типичной для данной продукции. Для улучшения или усиления отклика при детектировании функциональных свойств можно использовать маркировку или модификации. Например, вместо определения местоположения контейнера на основе его физической структуры: маркировка или по меньшей мере одна или предпочтительно несколько зон на исследуемой емкости могут быть использованы в целях определения ориентации емкости. Проверка присутствия емкости может аналогичным образом осуществляться путем детектирования заранее определенной маркировки. Модификация может также принимать форму прикрепленной зеркальной отражающей детали на емкости или форму призмы, отражающей или преломляющей грань на ней, предпочтительно выполненной с возможностью отклонять излучения передатчика в сторону приемника.

Несмотря на то, что данное изобретение изложено относительно устройств введения лекарственного средства, очевидно, что решения данной системы можно использовать для любой аналогичной или полностью другой цели. Например, система маркировки имеет общую применимость и она не ограничена маркировкой емкостей, а может применяться с любым предметом и для любой цели передачи информации. Датчик для считывания такой маркировки не должен включаться в устройство для подачи лекарственного средства, но может быть включен в любое другое устройство или в универсальное считывающее устройство. Аналогично, общий принцип детектирования функционального свойства по его уникальной характеристике излучения не должен ограничиваться свойствами емкостей, а может иметь общую применимость для других предметов, например, для детектирования их присутствия, местоположения, внешней структуры на поверхности или на глубине, аналогично любому из изложенных выше применений; а датчик можно включить в любую систему идентификации. Соответственно, систему можно использовать в качестве общего устройства или способа для анализа объекта, например для анализа цвета в любом частотном диапазоне, или анализа поверхности или глубинной структуры, или анализа текстуры какого-либо объекта.

Обработка сигнала, принимаемого приемником, может происходить в любом расположенном в любом месте процессоре, например, для непрерывной или прерывистой, с помощью промежуточного запоминающего устройства, передачи сигнала на удаленный компьютер для обработки в реальном или машинном времени. Сигнал предпочтительно подают в микроконтроллер самого устройства, и в большинстве случаев также предпочтительно обрабатывать сигнал в реальном времени. Обработка далее излагается с точки зрения этих вариантов.

Обработка сигнала для сенсорной системы будет различной в зависимости от применения конкретного типа системы. Для системы, основанной на визуализирующей сенсорной системе, может потребоваться обработка сигнала, которая позволит произвести соединение между откликами отдельных элементов изображения приемника в пространстве и времени с определенной точкой в пространстве, для чего может потребоваться параллельная обработка всех откликов элементов изображения, соединение каждого отклика элемента изображения с абсолютным адресом решетки, синхронизация линейной развертки с абсолютными начальными местоположениями и пр. Поэтому анализ сигнала может включать в себя любую известную систему для анализа изображения, например, путем сравнения сигнала с заранее определенным представлением детектируемого свойства объекта.

В предпочтительном осуществлении невизуализирующей системы обработка сигнала в основном может выдерживаться в рамках очень простой методики. Передатчик можно выполнить с возможностью производить устойчивое излучение; и приемник можно выполнить с возможностью приема части этого излучения. Выходным сигналом приемника может быть отклик с устойчивым уровнем, такой как стабильное напряжение, например, когда объект не изменяется, или когда не имеется относительного перемещения между приемником и объектом, в результате чего можно исходить из, по существу, статического отклика. Заранее определенное представление идентифицируемого свойства поэтому аналогично может быть некоторым уровнем, а сравнение процесса может включать в себя любой алгоритм посредством сравнения измеренного уровня с одним или несколькими заданными уровнями, чтобы определить, нужно ли считать присутствующим искомое свойство. Предпочтительно отклик измеряют несколько раз либо в течение определенного времени для усреднения каких-либо незначительных искажений или изменений.

Более надежное измерение можно получить при детектировании и сравнении нескольких частей объекта, предпочтительно частей, имеющих различия в уровнях отклика. Тем самым скорее "относительные", чем "абсолютные" уровни можно определить путем сравнения, чтобы установить те из них, которые повышают надежность. Относительные измерения можно производить "полустатическим" способом: делают несколько статических измерений на разных частях объекта. При обнаружении маркированных частей можно считывать и использовать для установления различий в уровне отклика несколько маркировок, включающих в себя отдельные эталонные уровни или составляющие взаимные эталонные уровни. Аналогично, при обнаружении функционального свойства можно сделать несколько измерений на исследуемом месте и на другом месте, например на местоположении плунжера и на этом же месте, когда плунжера нет, либо на заполненных и пустых частях емкости, либо в двух точках разных откликов на одном и том же объекте, например на уплотнительных кольцах плунжера и между ними соответственно. Либо, или в дополнение к этому, относительное измерение может быть основано на разницах откликов излучения на разной длине волны, если таковые есть, на одной и той же площади объекта. В данном изобретении обработка сигнала может включать в себя определение разницы отклика или отношения между детектируемыми частями и сравнение этого относительного уровня между одной или несколькими заданными разницами уровня или отношениями.

Обычно предпочтительно включать в сигнал "динамическое" действие, т.е. обусловливать изменение сигнала с течением времени и некоторым образом записывать или воздействовать на отклик в зависимости от времени. Динамический отклик можно использовать для обеспечения относительного отклика таким же образом, что и в полустатическом способе, хотя имеется большее количество данных для устранения произвольных факторов. Динамический способ также обычно позволяет извлекать большее количество информации для вычислений и принятия решений благодаря присутствию оси времени, например вычисления скорости изменения, или скользящего среднего, или уровня шума. В данном случае обработка сигнала может включать в себя сравнение последовательности подтверждаемых относительных уровней, возможно независимых от времени, или более согласующийся подбор эмпирической кривой для более детализированного анализа. Динамический отклик можно обусловить несколькими способами. Непрерывное изменение частоты сенсорной системы может обусловить изменяющийся отклик. Контролирование такого динамического процесса, как растворение соединения, или перемещение поршня, можно осуществлять с течением времени. Как указано выше, предпочтительный динамический отклик обусловливают относительным перемещением между объектом и датчиком, в результате чего можно считывать последовательность маркировок и несколько различных функциональных узлов объекта по пути перемещения, или несколько подробностей по одной и той же части объекта, получая при этом более подробную его уникальную характеристику.

Описываемый выше динамический способ, в котором выходной сигнал приемника контролируют по его амплитуде как функцию времени, непосредственно или косвенно, и функцию, обрабатываемую до основанного на нем действия, хорошо совместим с известным уровнем процессорной техники. Эту функцию можно вывести и рассматривать как непрерывную, но предпочтительно, чтобы значения выбирались из выходного сигнала устройства, и это можно делать через нерегулярные интервалы, но предпочтительно через регулярные интервалы времени на определенной частоте. Выборку можно производить несколькими известными способами. Выборка может быть цифровой в том смысле, что амплитуду сравнивают с опорным уровнем и устанавливают либо на двоичную 1 или двоичный 0 в зависимости от превышения или недостижения амплитудой опорного уровня, который может быть изменяющимся, но предпочтительно является фиксированным. Помимо прочего для извлечения большей информации из исходных данных обычно предпочтительным является способ аналоговой выборки, при котором неоднократно регистрируют абсолютное значение амплитуды. Аналоговое значение можно обрабатывать в аналоговом процессоре, но наиболее предпочтительно преобразовывать это значение в цифровую форму и обрабатывать его в цифровом процессоре. Сигнал можно известным методом фильтровать для устранения некоторых частотных диапазонов.

Обработка либо аппаратурными, либо программными средствами сигнала может включать в себя функцию, сравнимую с автоматической регулировкой усиления, что означает, что усиление системы на нужном уровне отклика предназначается для данной цели либо просмотра, либо увеличения.

Значения функции можно запоминать и обрабатывать, в любое время и на любой скорости, но в большинстве случаев применения в общем предпочтительна обработка в реальном времени, для чего может потребоваться некоторое запоминание значений, которые в данное время обрабатывают одновременно. Предпочтительно, чтобы обработка включала в себя по меньшей мере два, более предпочтительно три и наиболее предпочтительно множество значений функции в данное время.

При всех описываемых выше способах обработки сигнала возможно одновременно использовать несколько передатчиков и приемников. Это можно осуществлять по любым указываемым выше причинам, таким как сбор излучения от различных углов в целях обеспечения возможности вычисления корректированного отклика. Конкретно для описываемых здесь объектов, при статическом способе, может быть желательным использование нескольких приемников для обнаружения разных частей объекта; при способе относительного измерения - дополнительное одновременное обнаружение уровней, на которых основаны относительные измерения, либо сбор откликов на нескольких частотах; и в динамическом способе - дополнительный охват нескольких аспектов контролируемого процесса.

В любом из описываемых здесь способов предпочтительно модулировать сигнал передатчика и детектировать модуляцию в выходном сигнале приемника. Это делается в целях исключения влияния произвольных факторов и искажений, не имеющих модулированной характеристики. Можно применять наиболее усовершенствованные способы модуляции, хотя нередко предпочтительно налагать на излучение стабильную частоту модуляции. Эта частота должна обязательно превышать распространенную промышленную частоту с обертонами и может быть, например, свыше 0,5 кГц и предпочтительно свыше 1 кГц, но ее можно держать на значениях ниже 1000 кГц и предпочтительно ниже 100 кГц. Систему приемника нужно настроить на частоту модуляции как можно уже, но приемник может иметь небольшую полосу, если необходимо детектировать доплеровский сдвиг. Фильтрацию сигнала можно производить с помощью любого известного способа, основанного на применении аппаратуры или средствах программного обеспечения.

Приводимый выше пример этапов обработки сигнала не должен истолковываться как исключающий любой другой тип обычной обработки данных. В частности, та или иная обработка может потребовать обычные этапы инициирования, такие как обнуление системы путем измерения фонового излучения непосредственно перед установкой емкости, или нормализация относительно стандартного образца емкости, или эталонная маркировка уровня оптической плотности.

Фиг.1а и 1б схематически изображают активные элементы, выполненные в емкости картриджного типа.

Фиг. 2 - диаграмма фактического отклика в отраженном излучении от сканирования местоположения плунжера.

Фиг. 3 - упрощенная блок-схема последовательности соответствующих блоков электронных устройств для сенсорной системы согласно данному изобретению.

Фиг.4 - подробная электрическая схема электронных блоков Фиг.3.

Фиг.5 - примеры этикеток с маркировками, считываемыми датчиком.

Фиг.6а-6г - схематическое изображение насосного устройства и двухкамерного картриджа в четырех стадиях работы.

Фиг. 1а и 1б схематично изображают емкость картриджного типа под общим обозначением 1, имеющую цилиндрическую часть 2 и плунжер 3 с тремя уплотнительными кольцами 4. Прикрепляемая к цилиндрической части 2 этикетка 5 имеет кодированные поверхности на полностью отражающем фоне. Передатчик обозначен позицией 6 и производит излучение в виде широкого конуса 7. Первый приемник 8 расположен близко к передатчику 6 и обращен в том же направлении, при этом указанный приемник собирает излучение из конуса 9, который несколько уже, чем конус передатчика 7. Второй приемник 10 относительно передатчика 6 расположен на противоположной стороне емкости и обращен к передатчику 6. Третий приемник 11 расположен приблизительно под прямым углом к оси передатчика 6 и обращен к внутренней стороне емкости. При изображенных взаимных местоположениях излучение от передатчика 6 направлено к этикете 5, и первый приемник 8 собирает излучение, отраженное от этикетки, облучаемой передатчиком 6. Поскольку этикета непрозрачная, то приемники 10 и 11 не принимают прямое излучение от передатчика 6, но могут принимать произвольное излучение, рассеянное в корпусе, или входящее от окружения, и их выходные сигналы можно использовать для корректировки отклика от первого приемника 8 для любого такового фонового излучения. Если емкость смещена по оси таким образом, что плоскость активных элементов располагается на 12, то есть между этикеткой 5 и плунжером 3, то отклик от приемников будет совершенно разным. Если предположить, что емкость 1 прозрачна, то некоторое излучение будет отражаться на внешней и внутренней поверхностях той стороны емкости, в которую входит излучение; аналогичные излучения будут иметь место на той стороне емкости, из которой выходит излучение, и поглощение будет происходить в стенках и в возможном содержимом емкости, и некоторое рассеяние будет иметь место во всех этих случаях. Изменение в выходном сигнале от приемников можно легко детектировать, т.е. второй приемник 10 может принимать значительно большее количество излучения, чем за этикеткой. Если емкость сместить далее, чтобы обнаружить плоскость активных элементов на плунжере 3, то сигналы приемника будут снова изменяться, и, в частности, первый приемник 8 будет регистрировать типичное излучение, отражаемое от плунжера, причем это обнаружение может быть статическим или динамическим, если его осуществлять во время перемещения емкости, и в последнем случае может быть детектирована разница отклика на уплотняющих кольцах 4 и между ними.

Фиг. 2 изображает фактический отклик от сенсорной системы, работающей в инфракрасной области, при прохождении над плунжером с тремя уплотнительными кольцами, вставленными в прозрачную емкость шприцевого типа. Вертикальная ось дает уровень отклика от приемника в преобразованных в цифровую форму значениях между 0 и 256 и значения длины горизонтальной оси в произвольных единицах. Три кривых представляют отклик, измеряемый через прозрачные этикетки фильтрации, которые, сверху вниз соответственно, являются следующими: прозрачная, зеленая и синяя. Видно, что разницы отклика на трех уплотнительных кольцах плунжера являются явно детектируемыми, даже когда этикетка фильтрации имеет цвет, близко напоминающий цвет материала плунжера - как на самой нижней кривой.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему основных функций в соответствующей сенсорной системе согласно данному изобретению. Микроконтроллер 31 включает и выключает передатчик 34 через модулятор 32 и усилитель 33 для получения изменяющегося выходного сигнала величиной 3 кГц из передатчика с номинальной длиной волны 940 нм. Излучение попадает на поверхность объекта 35, подвергается воздействию от этой поверхности; и часть излучения собирают приемником 36. Выходной сигнал из приемника 36 фильтруют в полосовом фильтре для выделения частотных составляющих вблизи частоты модуляции величиной 3 кГц. Этот сигнал усиливают в фильтре 38 и направляют в аналого-цифровой преобразователь 39, а цифровой выходной сигнал возвращается в микроконтроллер 31. Исходя из принимаемого сигнала и из нужных уровней сравнения, микроконтроллер 31 может ввести в действие блок автоматической регулировки усиления (АРУ) 40, чтобы направить опорный уровень в аналого-цифровой преобразователь для смещения опорного уровня и для разрешения диапазона уровня для преобразования в цифровую форму. Микроконтроллер может иметь доступ к средствам программного обеспечения для полосовой фильтрации, функции АРУ и, например, кластерного анализа отклика приемника с идентифицируемыми заранее определенными характеристиками.

Схема Фиг. 4 в основном состоит из трех узлов: узел питания изображен в нижней части чертежа, узел аналогового излучения изображен в средней части и узел цифровой обработки изображен сверху. Сигнал излучения для светодиодного передатчика модулируют из процессора U4 (штырь 28, "s") через транзистор Q1 диода D5 передатчика (TSMS3700). Излучение от объекта попадает на фотодиодный приемник D4 (BP104FS) и преобразуется в ток. Узел излучения также содержит этапы двойной фильтрации и усилителя, где фильтры являются фильтрами полосового типа, т.е. каждый фильтр содержит и фильтр нижних частот, и фильтр верхних частот. Сигнал поступает в фильтр верхних частот С8, R23, R24, усиливается в U2A и поступает в фильтр нижних частот С 10, R25, R26. Эту процедуру повторяют в фильтре верхних частот С29, R22, усилителе U2B и фильтре нижних частот С11, R27, R28. После этих аналоговых этапов сигнал поступает в аналого-цифровой преобразователь, который является частью микроконтроллера U4. Сигнал обрабатывают в цифровом виде в микроконтроллере U4 с помощью средств программного обеспечения, например цифровая фильтрация, сортировка и сравнение алгоритмов и пр. Резисторы с R4 по R11 действуют совместно с микроконтроллером как функция АРУ, в результате чего обеспечивается возможность подробного анализа разных уровней амплитуды.

Фиг. 5 изображает простую этикетку с маркировками, используемую на емкости картриджного типа в соответствии, например, с изображением на Фиг.6. Этикетка 50 имеет первую крупную единообразно окрашенную площадь 51 с заранее определенным поглощением, которая предназначена для статического считывания, т. е. когда данная площадь фиксирована относительно датчика. Уровень поглощения поверхности может предоставить информацию о типе картриджа, содержимом и концентрации, или может быть использован в целях калибровки. Поле 52 является окном в этикетке, полностью ясным и прозрачным и предназначаемым для обеспечения возможности обнаруживать внутреннее пространство картриджа и особенно присутствие плунжера. Поля 53, 54 и 55 являются единообразно окрашенными площадями предпочтительно различных уровней поглощения, которые несут информацию, например, того же типа, что и площадь 51. Окно 52 и поля 53, 54 и 55 предназначаются для динамического считывания последовательно при относительном перемещении между этикеткой и датчиком, как указано стрелкой 56. Датчик указан пунктирными линиями на позиции 57 в первом положении на статическом поле 51. После считывания этого поля картридж с этикеткой перемещают в направлении стрелки 56, в результате чего окно 52 и поля 53, 54 и 55 проходят мимо датчика 57 для получения отклика как функции времени, обрабатываемого электронными блоками. Предполагается, что вся поверхность этикетки за исключением окна 52, по существу, непрозрачная по причине достаточной пигментации или непрозрачного фона, и поэтому на нее не воздействует излучение сзади этикетки.

Фиг. с 6а по 6г схематически изображают четыре этапа действия насосного узла 60 и двухкамерного картриджа 70. Насос 60 содержит корпус 61, элемент поршневого штока 62 и электромеханический блок под общим обозначением 63, действующий для приведения в действие штока и управления штоком, чтобы перемещать картридж 70 и выталкивать его содержимое. Эти насосные узлы предпочтительно выполняют в соответствии с упомянутой совместно поданной заявкой. Датчик 64 размещают на предполагаемом картриджном местоположении насоса 60. Картридж содержит барабан 71, выпускное отверстие 72, задний плунжер 73 и передний плунжер 74. Снаружи барабана прикреплена этикетка, такая как изображенная на Фиг. 5.

Фиг. 6а изображает взаимное расположение насоса 60 и картриджа 70 в момент прикрепления картриджа к насосу, когда поршневой шток 62 находится вблизи заднего плунжера 73. Датчик 64 расположен на заднем плунжере 73 и над первой частью этикетки 75, являющейся, например, статическим полем 51 Фиг. 5 и считываемой датчиком 64.

Фиг. 6б изображает положение, в котором блок 63 обусловил перемещение картриджа 70 в сторону насоса 60, при этом одновременно примыкая к заднему плунжеру 73 для сохранения своего абсолютного положения. Соответственно, задний плунжер 73 все еще находится на датчике 64, но предполагается, что этикетка 75 прошла в положение, в котором окно 52 находится между датчиком 64 и плунжером 73. Датчик теперь может проверить надлежащее положение и характеристики плунжера 73 через окно этикетки 52.

Фиг. 6с изображает положение, в котором блок 62 обусловил перемещение картриджа еще далее в сторону насоса при перемещении плунжера 73 в положение в барабане 71, где он находится в контакте с передним плунжером 74, и возможно два плунжера вместе переместились на некоторое расстояние, и картридж находится в своем конечном положении относительно насосного узла 60. При этом движении картриджа остальные части этикетки 75 прошли датчик 64, благодаря чему обеспечивается возможность считывания полей 53, 54 и 55 и извлечение кодированной в них информации.

Фиг. 6г изображает положение, в котором блок 63 обусловил перемещение элемента 62 вперед для выталкивания содержимого картриджа в переднем плунжере 74 через выпускное отверстие 72. При этом действии датчик 64 может контролировать уход плунжера 73, надлежащий зазор барабана 71 и детектирование маркировки на элементе 62, сигнализирующей о достижении ее переднего крайнего положения.

Приводимые в качестве примера осуществления указываются только в иллюстративных целях, и они не должны истолковываться как каким бы то ни было образом как ограничивающие диапазон или общность данного изобретения, определяемые в его формуле.

Изобретение относится к медицине и используется для осуществления инъекций. Устройство содержит емкость для препарата, механизм, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере части препарата в емкости через отверстие, средство прикрепления для соединения емкости с механизмом и сенсорную систему, выполненную с возможностью детектирования по меньшей мере одного заранее заданного свойства емкости или ее содержимого, передатчик излучения, выполненный с возможностью облучения местоположения емкости или его части, приемник излучения, выполненный с возможностью приема по меньшей мере части площади излучения от передатчика после того, как излучение подверглось воздействию местоположением емкости, причем приемник выполнен с возможностью выдачи сигнала отклика, характеризующего общее излучение, принимаемое указанной частью площади. Способ подачи препарата включает в себя этап передачи излучения в направлении местоположения емкости или его части, чтобы излучение смогло подвергаться воздействию местоположением емкости, приема по меньшей мере части подвергнувшегося воздействию излучения от по меньшей мере части площади местоположения емкости невизуализирующим методом и сравнения характеристик принимаемого излучения с заданной характеристикой, представляющей заданное свойство, чтобы установить, присутствует или не присутствует заданное свойство емкости. Изобретение обеспечивает возможность амбулаторного применения за счет создания надежной системы управления. 4 с. и 85 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство подачи препарата, содержащее а) емкость для препарата, имеющую отверстие для прохода препарата, б) механизм, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере части препарата в емкости через отверстие, в) средство прикрепления для соединения емкости с механизмом и г) сенсорную систему, выполненную с возможностью детектирования по меньшей мере одного заранее заданного свойства емкости или ее содержимого, отличающееся тем, что содержит передатчик излучения, выполненный с возможностью облучения местоположения емкости или ее части, приемник излучения, выполненный с возможностью приема по меньшей мере части площади излучения от передатчика после того, как на излучение воздействовало местоположение емкости, и приемник, выполненный с возможностью выдачи интегрированного невизуализирующего выходного отклика, характеризующего общее излучение, принимаемое из указанной части площади и сенсорная система выполнена с возможностью приема интегрированного невизуализирующего выходного отклика для считывания информации и/или для обнаружения функционального свойства емкости. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть емкости является полупрозрачной или прозрачной на частоте излучения. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкостью является картридж, содержащий, по существу, цилиндрический барабан с осью общей симметрии и имеющий передний и задний концы, б) отверстие или препарат для отверстия на его переднем конце, в) по меньшей мере один смещаемый поршень, установленный внутри барабана между передним и задним концами. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что картридж является картриджем двухкамерного или многокамерного типа. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм включает в себя насос, приводимый в действие электродвигателем. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм содержит систему управления, выполненную с возможностью управления по меньшей мере электродвигателем. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство прикрепления включает в себя средство перемещения, выполненное с возможностью перемещения емкости относительно неподвижных частей механизма -
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что средство перемещения включает в себя средство сканирования, выполненное с возможностью перемещения емкости относительно сенсорной системы. 9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что средство перемещения также выполнено с возможностью выполнения операции инициирования емкости. 10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что указанное средство перемещения выполнено с возможностью обеспечения скорости менее 10 см/с, предпочтительно менее 1 см/с. 11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что излучение имеет длину волны 300 - 3000 нм. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что излучение находится в невидимой области. 13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что излучение находится в инфракрасной области. 14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передатчик содержит светодиод. 15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемник содержит фотодиод или фототранзистор. 16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что приемник содержит фильтр дневного света. 17. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходной сигнал приемника является невизуализирующим. 18. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что принимаемое излучение является расфокусированным. 19. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что облучение и прием имеют телесные углы свыше 10^o. 20. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передатчик выполнен с возможностью давать расходящийся луч, а приемник - с возможностью иметь расходящийся угол охвата. 21. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передатчик и/или приемник имеют широкую полосу с предпочтительным коэффициентом изменения частоты, разным по меньшей мере ± 1% от номинальной частоты. 22. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передатчик и приемник размещены с обращением, по существу, в одном и том же направлении. 23. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передатчик и приемник размещены на некотором расстоянии от емкости. 24. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что площадь, занимаемая приемником, выраженная как диаметр круга с соответствующей поверхностью, имеет значения 0,5 - 15,0 мм. 25. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкость имеет маркировку, считываемую сенсорной системой. 26. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что маркировка имеет дискретные уровни числом более двух. 27. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что маркировка имеет несколько площадей дискретной маркировки. 28. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что имеется устройство перемещения для считывания площадей последовательно, статически или динамически. 29. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что маркировка имеет разницу в поглощении и отражении. 30. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что взаимное размещение датчика и емкости выполнено с возможностью детектировать функциональное свойство емкости. 31. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что функциональное свойство является контурной частью емкости, местоположением плунжера, содержимым, или маркировкой или модификацией емкости, предназначаемой для облегчения детектирования функционального свойства. 32. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что взаимное размещение выполнено с возможностью также считывания маркировки на емкости статически или динамически. 33. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит электронный блок управления, предпочтительно микроконтроллер. 34. Устройство по п. 33, отличающееся тем, что блок управления выполнен с возможностью приема модифицированного или немодифицированного выходного сигнала из приемника и сравнения его с одной или несколькими запомненными характеристиками и с возможностью срабатывания различным образом в зависимости присутствия или отсутствия соответственно определенного сходства. 35. Устройство по п. 34, отличающееся тем, что блок управления выполнен с возможностью приема отклика как функции времени. 36. Устройство по п. 34 или 35, отличающееся тем, что указанное срабатывание включает в себя вариант приведения в действие электродвигателя. 37. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модулируют передаваемое излучение. 38. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передатчик и приемник выполнены с возможностью иметь стабильную осевую ориентацию относительно их опоры. 39. Устройство по п. 38, отличающееся фиксированным выполнением опоры относительно механизма или корпуса. 40. Способ подачи препарата с использованием устройства, содержащего а) емкость для препарата, имеющую отверстие для прохода препарата, б) механизм, выполненный с возможностью подачи по меньшей мере части препарата в емкости через отверстие, в) средство прикрепления для соединения емкости с механизмом и г) сенсорную систему, выполненную с возможностью детектирования по меньшей мере одного заранее заданного свойства емкости или ее содержимого, отличающийся тем, что осуществляют передачу излучения в сторону местоположения емкости или ее части, чтобы на излучение могло бы воздействовать местоположение емкости, прием по меньшей мере части подвергнувшегося воздействию излучения от по меньшей мере части площади местоположения емкости в невизуализирующем способе и сравнение характеристик принимаемого излучения с заранее заданной характеристикой, представляющей заранее заданное свойство для определения присутствия или отсутствия заранее заданного свойства емкости. 41. Способ по п. 40, отличающийся тем, что на излучение воздействуют отражение, передача, поглощение и/или рассеяние. 42. Способ по п. 40 или 41, отличающийся тем, что по меньшей мере часть емкости является полупрозрачной или прозрачной на частоте излучения и тем, что по меньшей мере некоторое излучение передают в емкость. 43. Способ по п. 40, отличающийся этапом перемещения емкости относительно неподвижных узлов механизма. 44. Способ по п. 40 или 43, отличающийся этапом вьполнения этапа инициирования емкости. 45. Способ по п. 44, отличающийся тем, что этап инициирования содержит этап восстановления. 46. Способ по п. 40 или 43, отличающийся этапом перемещения емкости относительно сенсорной системы. 47. Способ по п. 46, отличающийся тем, что скорость перемещения составляет менее 10 см/с. 48. Способ по п. 40, отличающийся тем, что скорость составляет менее 1 см/с. 49. Способ по п. 40, отличающийся тем, что емкость и сенсорная система неподвижны относительно друг друга во время приема излучения. 50. Способ по п. 40, отличающийся тем, что передаваемое излучение находится в невидимой области, предпочтительно в инфракрасной области. 51. Способ по п. 40, отличающийся тем, что принимаемое излучение является расфокусированным. 52. Способ по п. 40, отличающийся тем, что излучение передают в расходящемся луче и излучение принимают от расходящегося угла охвата. 53. Способ по п. 40, отличающийся тем, что излучение передают и принимают в широком телесном угле, предпочтительно свыше 30^o. 54. Способ по п. 40, отличающийся передачей и/или приемом широкополосного излучения с предпочтительным коэффициентом изменения частоты по меньшей мере ± 1% от номинальной частоты. 55. Способ по п. 40, отличающийся тем, что передатчик и приемник выполнены обращенными, по существу, в одном и том же направлении и тем, что по меньшей мере некоторая часть принимаемого излучения отражается. 56. Способ по п. 40, отличающийся этапом расположения передатчика и приемника на некотором расстоянии от емкости. 57. Способ по п. 40, отличающийся тем, что площадь, охватываемая приемником, выраженная диаметром круга с соответствующей поверхностью, имеет значение 0,5 - 15,0 мм. 58. Способ по п. 40, отличающийся этапом обеспечения маркировки на емкости, считываемой сенсорной системой. 59. Способ по п. 58, отличающийся обеспечением маркировки с дискретными уровнями числом более двух. 60. Способ по п. 58, отличающийся обеспечением участками дискретной маркировки в количестве свыше одного. 61. Способ по п. 60, отличающийся считыванием участков в последовательности статически или динамически. 62. Способ по п. 61, отличающийся тем, что считывание дает шаговую разницу в отклике. 63. Способ по п. 58, отличающийся обеспечением маркировки с различиями поглощения или отражения. 64. Способ по п. 40, отличающийся позиционированием датчика и емкости, чтобы обеспечить возможность детектирования функционального свойства емкости. 65. Способ по п. 64, отличающийся тем, что функциональным свойством являются контурная часть емкости, положение плунжера, содержимое емкости, либо маркировка или модификация, предназначенные для облегчения детектирования функционального свойства. 66. Способ по п. 64, отличающийся также считыванием маркировки на емкости статически и динамически. 67. Способ по п. 40, отличающийся тем, что на этапе сравнения характеристикой принимаемого излучения является отклик, представляющий общее излучение, принимаемое из указанной охватываемой площади. 68. Способ по п. 67, отличающийся тем, что указанное определение присутствия свойства основано на статическом отклике от приемника. 69. Способ по п. 67, отличающийся тем, что указанное определение присутствия свойства основано на динамическом изменении от приемника. 70. Способ по п. 69, отличающийся тем, что определение включает в себя запись динамического отклика как функции времени от приемника. 71. Способ по п. 70, отличающийся тем, что определяют присутствие более, чем одного свойства. 72. Способ по п. 71, отличающийся тем, что определяют по меньшей мере одно свойство маркировки и одно функциональное свойство. 73. Способ по п. 40, отличающийся тем, что передаваемое излучение модулируют. 74. Способ по п. 40, отличающийся тем, что излучение передают и принимают со стабильной ориентацией относительно неподвижных узлов механизма. 75. Способ по любому из пп. 40-74, отличающийся тем, что емкостью является картридж, содержащий а) в общем цилиндрический барабан с общей осью симметрии и имеющий передний и задний концы, б) отверстие или препарат для отверстия на его переднем конце, в) по меньшей мере один смещаемый поршень, установленный в барабане между передним и задним концами. 76. Способ по п. 75, отличающийся тем, что картридж является картриджем двухкамерного или многокамерного типа. 77. Способ подачи препарата с использованием устройства, содержащего а) емкость для препарата, имеющую отверстие для прохода препарата, б) механизм, выполненный с возможностью введения по меньшей мере части препарата в емкости через отверстие, в) средство прикрепления для соединения емкости с механизмом и г) сенсорную систему, выполненную с возможностью детектирования по меньшей мере одного заранее заданного свойства картриджа или его содержимого, отличающийся тем, что осуществляют передачу излучения в направлении местоположения емкости или ее части для того, чтобы излучение могло подвергнуться воздействию со стороны местоположения емкости, прием по меньшей мере части подвергнувшегося воздействию излучения и сравнение характеристик принимаемого излучения с заранее заданной характеристикой, представляющей заранее заданное свойство, являющееся по определению функциональным свойством для определения присутствия или отсутствия заранее заданного функционального свойства емкости. 78. Способ по п. 77, отличающийся тем, что принимаемое излучение используют для воспроизведения подробностей из местоположения емкости в по меньшей мере двух измерениях, обеспечивающих представление в виде элементов изображения в по меньшей мере двух измерениях. 79. Способ по п. 78, отличающийся преломлением принимаемого излучения, направляемого на изображение на электронно-лучевой трубке или устройстве зарядовой связи. 80. Способ по п. 78, отличающийся точечной разверткой местоположения емкости для получения изображения. 81. Способ по п. 77, отличающийся передачей и/или приемом излучения широкой полосы частот с предпочтительным коэффициентом изменения частоты по меньшей мере ± 1% от номинальной частоты. 82. Способ по п. 81, отличающийся передачей по меньшей мере части излучения на содержимое емкости. 83. Способ по п. 81, отличающийся приемом по меньшей мере части излучения, отражаемого, по существу, в направлении, противоположном передаче. 84. Способ по п. 77, отличающийся тем, что функциональным свойством является контур емкости или местоположение плунжера. 85. Способ по п. 77, отличающийся любой из характеристик по пп. 41-76. 86. Емкость типа шприцевого картриджа, содержащая а) по существу, цилиндрический барабан с общей осью симметрии, имеющий передний и задний концы, б) отверстие или подготовку для отверстия на своем переднем конце, в) по меньшей мере один смещаемый поршень, установленный в барабане между передним и задним концами, и г) выполненную с возможностью машинного считывания маркировку на емкости, отличающаяся тем, что маркировка содержит по меньшей мере одну площадь маркировки с детектируемой поглощаемостью или отражаемостью при облучении излучением в невидимых диапазонах частот, поршень имеет по меньшей мере одну часть поверхности с детектируемой поглощаемостью или отражаемостью при облучении в невидимых диапазонах частот, указанная часть поверхности поршня открыта или имеет возможность открываться для излучения через по меньшей мере часть барабана и по меньшей мере часть указанной площади маркировки и указанная часть поверхности поршня расположены в одинаковом местоположении вдоль оси симметрии барабана. 87. Картридж по п. 86, отличающийся тем, что по меньшей мере часть емкости вдоль оси барабана не имеет маркировки, позволяющей открытие поршня. 88. Картридж по п. 86, отличающийся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере еще одну площадь маркировки с отличающейся поглощаемостью или отражаемостью и расположенную вдоль оси барабана. 89. Картридж по п. 86, отличающийся тем, что он является картриджем двух- или многокамерного типа, имеющим более одного поршня.