DE69725737T2

DE69725737T2 - Abgabevorrichtung und deren bedienungsverfahren

Info

Publication number: DE69725737T2
Application number: DE69725737T
Authority: DE
Inventors: Birger Hjertman; Bohdan Pavlu; Gunnar Pettersson; Anders Holte; Per Hammargren
Original assignee: Pharmacia AB
Current assignee: Pfizer Health AB
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: CZ294480B6; US6858846B2; CZ437998A3; NO986205D0; DK0921827T3; KR100376646B1; AU727081B2; ES2205245T3; NO986205L; CN1224363A; PL186641B1; EP0921827A1; AU3468897A; IL127619A0; US20020032429A1; DE69725737D1; KR100376645B1; US6221051B1; CN1201829C; PL330905A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arzneimittelabgabevorrichtung mit a) einem Behälter für das Arzneimittel, der eine Öffnung aufweist oder zur Anordnung einer Öffnung vorbereitet ist, b) einem Mechanismus, der so betreibbar ist, zumindest einen Teil des im Behälter befindlichen Arzneimittels durch die Öffnung abzugeben, c) Befestigungseinrichtungen zum Verbinden des Behälters mit dem Mechanismus und d) einem Sensorsystem, das dafür ausgelegt ist, zumindest eine vorgegebene Eigenschaft des Behälters oder seines Inhalts zu erfassen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Betriebsverfahren für eine derartige Vorrichtung, Behälter oder ein Behältersystem zur Verwendung in der Vorrichtung sowie ein Kennzeichnungssystem oder eine Analyseeinrichtung bezüglich der Komponenten der Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Injektionseinrichtungen, die auf einem separaten Abgabemechanismus basieren, der an austauschbaren Behältern anbringbar ist, haben auf vielen Gebieten, etwa bei medizinischen Abgabesystemen, weit verbreitete Anwendung gefunden, und zwar aufgrund der Flexibilität und Wirtschaftlichkeit, die in der Möglichkeit enthalten sind, eine wieder verwendbare pumpenartige Einrichtung mit einer mehr oder weniger fortschrittlichen Maschinerie zur Vorbereitung, Dosierung, Steuerung und Überwachung des Injektionsvorgangs bereitzustellen, wobei die Merkmale der austauschbaren Behälter auf diejenigen begrenzt werden können, die zum sicheren Einschluss und einfachen Ausstoß des Pharmazeutikums erforderlich sind, Merkmale, die überdies an jeden individuellen Arzneimitteltyp angepasst werden können.
Es sind Abgabevorrichtungen zur Verwendung in permanenteren Anordnungen bekannt, z. B. für stationäre Behandlungssituationen, wobei es wenige Konstruktionsbeschränkungen gibt und der Pumpenabschnitt angesichts motorisierter Manipulationseinrichtungen, prozessorgesteuertem Betrieb und Datenerfassung sowie einem möglichen Anschluss an andere verfügbare Instrumente äußerst hoch entwickelt sein kann. Häufig wird die konstruktionstechnische Freiheit auch dafür genutzt, den Pumpenabschnitt kompatibel mit einem oder mehreren bestehenden oder genormten Patronen-, Spritren- oder Injektionseinrichtungstypen zu machen, wodurch der Anwendungsbereich für das Instrument erhöht und die Anpassungskosten für den Patronenabschnitt verringert werden.
Für ambulante Zwecke sind die Konstruktionsbeschränkungen strenger, insbesondere für freistehende Einrichtungen ohne verbindbare Halterung. Größen- und Gewichtsbeschränkungen schränken die Anzahl und den Entwicklungsgrad der einschließbaren Funktionen ein. Automatisierung als Alternativmaßnahme zur Erhöhung der Sicherheit und Vermeidung von Missbrauch ist in ähnlicher Weise durch die zusätzlichen motorisierten Einrichtungen und das Betriebsrepertoire aufgrund der beschränkten Kapazität der Energiespeichereinrichtungen begrenzt. Obgleich handliche und tragbare Injektoren mit einem Minimum an Halterungsmerkmalen entworfen werden können, die erforderlich sind, um all die vorstehend genannten Anforderungen und Probleme durch einen qualifizierten Bediener sicher steuern zu können, besteht bei der Langzeit-Medikation ein allgemeiner Trend darin, die Verabreichungsverantwortlichkeit dem Patienten selbst aufzuerlegen, auch im Falle eines Kindes oder einer behinderten Person, z. B. durch Verwendung von stiftartigen Injektoren. Ein hoher Grad an Automatisierung und Steuerung ist dann erwünscht, um Fehler zu vermeiden, und zwar nicht nur bei den reinen Injektionsschritten, sondern auch bei den kritischen Initiierungs- und Vorbereitungsschritten. Patienten, die auf tägliche Verabreichungen angewiesen sind, haben außerdem ein legitimes Bedürfnis nach Bequemlichkeit und Einrichtungen, die diskret genug sind, um sie im täglichen Leben mit sich zu führen. Die widersprüchlichen Anforderungen an hoch entwickelte und dennoch kleine und praktische Einrichtungen müssen von neuartiger Technologie erfüllt werden.
Abgabeeinrichtungen, sowohl zum permanenten als auch zum ambulanten Gebrauch, benötigen ein zuverlässiges Sensorsystem zur Steuerung und Verifikation des Behälters im weiteren Sinne. Der bloße Umfang an Behältertypen an sich, die an Allzweckpumpen zum stationären Gebrauch anbringbar sind, schafft ein Steuerproblem und bei tragbaren Einrichtungen erfordert die Möglichkeit einer Selbstverabreichung durch den Patienten eine betriebssichere Steuerung und die weit verbreitete Verteilung von Pumpen und Behältern entsprechende Sicherheitsmaßnahmen gegen beabsichtigten und unabsichtlichen Missbrauch oder falschen Gebrauch. Das Vertrauen in die Automatisierung für die meisten Funktionen in den Einrichtungen setzt eine Eingabe an den Prozessor voraus, beispielsweise hinsichtlich dem Vorhandensein eines Behälters, der Überprüfung seines Zustandes, der Verifikation seines ungebrauchten Zustandes sowie Informationen bezüglich Behältertyp, Inhalt, Konzentration, Ablaufdatum etc. Es kann außerdem erwünscht sein, individuelle Patientendaten und Verabreichungsschemata einzugeben. Sogar wenn die Pumpeinrichtung nur für einen einzelnen oder einige wenige Behältertypen oder -inhalte vorgesehen ist, sollte die Pumpe nicht mit diesen Behältern betrieben werden können, auch wenn absichtlich versucht wird, die Sicherheitssysteme zu umgehen. Es ist klar, dass die erwünschten Steuerungen von ziemlich unterschiedlicher Natur sein können. Reine Informationen können von einer maschinenlesbaren Kennzeichnung auf dem Behälter an die Vorrichtung übertragen werden, welche Informationen in keinem Zusammenhang mit dem Behälter stehen können, wie es bei Patientendaten oder einem Sicherheitscode der Fall ist, oder damit in Zusammenhang stehen können, wie es bei Kennzeichnungen der Fall ist, die die Art und das Volumen des Behälterarzneimittels darstellen. Eine Steuerung der physischen Behältercharakteristika, wie etwa Größe und Ausrichtung, sowie der funktionellen Eigenschaften, wie etwa das Vorhandensein eines Arzneimittels und die Kolbenstellung, kann eine nicht normgerechte Bauart des Behälters mit speziellen Erfassungsmerkmalen, einem äußerst hoch entwickelten Allzwecküberwachungssystem oder mehreren spezialisierten Sensoren für jedes zu erfassende Merkmal erfordern, wobei sämtliche Alternativen nicht mit den vorstehend genannten Anforderungen kompatibel sind, die stationären oder tragbaren Pumpsystemen auferlegt werden.
Übliche informationstragende Kennzeichnungstechniken sind nicht für die erwähnten Zwecke geeignet. Die Beschreibungen der Patente US 4,978,335 und WO 93/02720 schlagen unter anderem die Verwendung eines Strichcodes und eines Strichcodelesers für ähnliche Zwecke vor. Strichcodes tragen nur wenige Informationen auf einer gegebenen Oberfläche, erfordern einen Leser von beträchtlicher Größe, der nicht bequem in kleinen Einrichtungen untergebracht werden kann, nutzen ein komplexes Strahlungssystem und der Code selbst ist leicht zu manipulieren und daher nicht fälschungssicher. Schließlich kann das System nicht zum Erfassen eines anderen Behältercharakteristikums als der spezifizierten Codierung verwendet werden. Ähnliche Nachteile und Einschränkungen sind bei Kennzeichnungssystemen vorhanden, die auf dem Lesen alphanumerischer Zeichen, Magnetstreifen etc. basieren.
Sensoren für physische oder funktionelle Behältereigenschaften scheinen im Stand der Technik selten vorzukommen. Systeme, die auf Schaltern basieren, wie etwa in US 4,838,857 offenbart, welche durch einen Behälter aktiviert werden, wenn sich dieser in der ordnungsgemäßen Stellung befindet, ergeben ein äußerst unflexibles Erfassungssystem, sofern nicht eine Vielzahl von Schaltern angeordnet wird, und ein System, das anfällig für Verschleiß und Verunreinigung ist. Auch Systeme, die auf dem gegenseitigen Verrasten von zusammengehörigen Strukturen basieren, wie beispielsweise in EP 549 694 offenbart, sind unflexibel, ungenau und leicht zu überlisten und, in dem Maße, in dem spezielle Schlüsselmerkmale auf dem Patronenabschnitt bereitgestellt sind, nicht kompatibel mit Standardbehältern. Bekannte Prinzipe schei nen hoch spezialisiert, leicht zu manipulieren und nicht zur komplementären Informationsablesung anpassbar zu sein.
Demgemäß besteht weiterhin Bedarf an einem Erfassungssystem, das dazu in der Lage ist, die verschiedenen Anforderungen, insbesondere bei medizinischen Abgabevorrichtungen, zu erfüllen und das mit den typischen Einschränkungen bei derartigen Anwendungen kompatibel ist. Obgleich die vorliegende Erfindung einen allgemeineren Nutzen hat, wird sie hauptsächlich vor diesem Hintergrund beschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Hauptriel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Sensorsystem bereitzustellen, das die vorstehend genannten Nachteile von bekannten Anregungen einschränkt. Ein spezifischeres Ziel besteht darin, ein System bereitzustellen, das bei medizinischen Abgabevorrichtungen verwendbar ist. Ein anderes Ziel ist es, ein System bereitzustellen, das zur Verwendung in tragbaren Vorrichtungen geeignet ist, indem es eine geringe Größe, ein geringes Gewicht und einen niedrigen Energieverbrauch hat. Ein weiteres Ziel besteht darin, ein zuverlässiges und schwer zu manipulierendes System bereitzustellen. Ferner besteht ein weiteres Ziel darin, ein System bereitzustellen, das Kennzeichnungsinformationen auf zuverlässige Weise erfassen kann. Ein anderes Ziel ist es, ein System bereitzustellen, das eine Vielzahl von funktionellen Eigenschaften erfassen kann. Noch ein weiteres Ziel besteht darin, ein System zu entwerfen, das sowohl Kennzeichnungsinformationen als auch funktionelle Eigenschaften erfassen kann. Ein weiteres Ziel ist es, ein Sensorsystem anzubieten, das mit Automation und Verarbeitung seines Ausgangs durch Mikrocontroller kompatibel ist.
Diese Ziele werden mit einem System erreicht, das die in den anhängigen Ansprüchen aufgeführten Charakteristika aufweist.
Durch Verwendung des allgemeinen Prinzips der Sendung von Strahlung auf das zu erfassende Objekt und des Empfangs von durch das Objekt beeinflusster Strahlung zur weiteren Analyse in dem erfindungsgemäßen System werden einige der vorstehend genannten Ziele erreicht. Mechanischer Kontakt zwischen Sensor und Objekt ist nicht erforderlich, wodurch die Positionierungs- und Anwendungsflexibilität erhöht werden, während Probleme hinsichtlich Verschleiß und Verunreinigung verringert werden. Flexibilität wird auch durch die Vielzahl an verfügbaren wechselseitigen Sender/Empfänger-Positionierungsmöglichkeiten bereitgestellt. Das Ermitteln von funkti onellen Objekteigenschaften basierend auf einem Vergleich der empfangenen Strahlung mit einer vorgegebenen Darstellung derselben macht das System äußerst flexibel und anpassbar an viele Objekteigenschaften, wobei derselbe Empfänger zum Ermitteln mehrerer Eigenschaften verwendet werden kann. Die Kriterien zum Definieren der vorgegebenen Darstellung können dem Benutzer unbekannt und demgemäß von unautorisierten Personen schwierig zu erfüllen sein. Die Verwendung von nicht bilderzeugender oder sogar defokussierter Strahlung hat mehrere Vorteile. Sehr einfache und kostengünstige Komponenten können verwendet werden. Eine große Aufnahmefläche sowohl in der Breite als auch in der Tiefe erleichtert das Positionieren der Komponenten und ermöglicht es aus unterschiedlichen Tiefen empfangener Strahlung, die Antwort mit gleicher Bedeutung zu beeinflussen, was beispielsweise bei transparenten Objekten von Wert ist, wie etwa bei üblichen medizinischen Behältern. Beim Erfassen von funktionellen Eigenschaften ergeben diese Flexibilität sowie die Möglichkeit, jede Grenzfläche die Antwort beeinflussen zu lassen, einen breiten Umfang an potenziell ermittelbaren Eigenschaften, die von einem einzelnen oder einigen wenigen Empfängern abgedeckt werden können, und ermöglichen außerdem eine Überwachung der sich dynamisch verändernden Eigenschaften. Beim Erfassen von Kennzeichnungsinformationen kann eine große Aufnahmefläche eingesetzt werden, um Fehlablesungen aufgrund von Verunreinigungen zu verringern, die Informationsmenge durch Verwendung von mehreren analogen Antwortniveaus zusätzlich zu den Strukturen in der Kennzeichnung zu erhöhen und die Sicherheit durch Verwendung von Kennzeichnungsmerkmalen, die nicht leicht durch visuelle Inspektion zu erkennen sind, stark zu verbessern. Letzterer Punkt kann durch Verwendung von Strahlung in nicht sichtbaren Frequenzbereichen weiter verbessert werden. Es ist klar, dass dasselbe System zum Erfassen sowohl von funktionellen Eigenschaften als auch von Kennzeichnungsinformation verwendet werden kann, die typischerweise bei medizinischen Abgabeanwendungen benötigt werden, und das dort wo Größe, Gewicht, Wirtschaftlichkeit und Energieverbrauch von Bedeutung sind, etwa bei tragbaren Gegenständen, äußerst vorteilhaft ist. Die Automationsanpassung ist aufgrund der wenigen benötigten Komponenten, dem einfachen Antrieb derselben, der Kompatibilität mit Abtasttätigkeiten oder dynamischen Arbeitsgängen und der leichten Verarbeitung, auch in Echtzeit, eines sequenziellen Ausgangs des Empfängers einfach.
Weitere Ziele und Vorteile gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.
Genaue Beschreibung
Allgemeines
"System", wie hierin verwendet, ist so zu verstehen, dass es allgemein die Erfindung betrifft, einschließlich seiner Teile, wie etwa Einrichtungen, Betriebsverfahren, Kennzeichnungsprinzipe und wichtige Komponenten, wie etwa Pumpenabschnitte und Behälter.
Wie in der Einführung angedeutet, können das Sensorsystem und die Kennzeichnungsprinzipe desselben, wie hierin beschrieben, für eine Vielzahl von Zwecken auf dem medizinischen Gebiet und darüber hinaus sowie für jede beliebige Art von Arzneimittel, wie etwa Chemikalien, Zusammensetzungen oder Gemische, in jedem beliebigen Behälter verwendet und für jeden beliebigen Zweck abgegeben werden. Aus den genannten Gründen hat das System in Verbindung mit medizinischen Abgabevorrichtungen bestimmte spezielle Vorteile, wobei auch die Konstruktionsbeschränkungen strenger als bei den meisten anderen Anwendungen sind. Aus praktischen Gründen wird die Erfindung im Hinblick auf diese Anwendung beschrieben.
Die Prinzipe der vorliegenden Erfindung können für Abgabevorrichtungen oder – systeme im weiteren Sinne verwendet werden. Die Abgabeeinrichtung der Vorrichtung kann ein Infusionskanal oder eine beliebige Leitungseinrichtung, wie etwa ein Schlauch oder ein Katheter, eine Nadel oder Kanüle oder ein nadelloses System, das auf einem Flüssigkeitsstrahl basiert, oder eine Partikelkanone mit einem Treibgas sein. Der Behälterinhaltsstoff sollte unter Verwendung eines Abgabemechanismus abgegeben werden können, wobei jeder Stoff verwendet werden kann, der diese Anforderung erfüllt. Normalerweise ist der Stoff ein Fluid und bevorzugt eine Flüssigkeit, einschließlich Stoffe, die sich wie Flüssigkeiten verhalten, wie etwa Emulsionen oder Suspensionen. Diese Beobachtungen beziehen sich auf das endgültige Präparat, wobei andere Komponenten, insbesondere Feststoffe, vor dem endgültigen Präparat vorhanden sein können. Die Art des Behälterinhalts ist ebenfalls so zu verstehen, dass Medikamente im weiteren Sinne und zum Beispiel natürliche Komponenten und Körperflüssigkeiten eingeschlossen sind, die zuvor in den Behälter gefüllt oder hineingezogen wurden, obgleich das Medikament üblicherweise in der Fabrik vorbereitet wird. Die Erfindung kann dazu beitragen, spezielle Probleme im Zusammenhang mit empfindlichen Verbindungen zu lösen, die unter mechanischer Belastung, wie etwa hohen Scherkräften, anfällig für Qualitätsverlust und Denaturierung sind. Verbindungen mit hoher relativer Molekülmasse können von dieser Art sein, etwa Hormone mit hoher relativer Molekülmasse, beispielsweise Wachstumshormone oder Prostaglandine. Die Erfindung kann auch bei der Lösung spezieller Probleme im Zusammenhang mit Medikamenten hilfreich sein, die unmittelbar vor der Infusion einen Vorbereitungsschritt benötigen, typischerweise ein Vermischen von zwei oder mehr Komponenten, die alle flüssig sein oder einen Feststoff umfassen können, etwa beim Auflösen eines gefriergetrockneten Pulvers in einem Lösungsmittel, wie etwa Hormone oder Prostaglandine.
Die Art der Verabreichung kann ebenfalls innerhalb breiter Grenzen variieren und eine vollständig kontinuierliche Infusion, eine kontinuierliche Infusion mit veränderlichem Strom oder unterbrochene Infusionen oder Injektionen mit mehreren entweder gleichen oder veränderlichen Dosen umfassen. Insbesondere in Kombination mit Automationseinrichtungen kann die Verabreichungsart in bevorzugter Art und Weise leicht durch Adaptionen der Software oder einer ähnlichen Ablaufsteuerung variiert werden. Bei tragbaren Vorrichtungen ist die unterbrochene Verabreichung üblich. In ähnlicher Weise sind sie, obgleich Abgabevorrichtungen auch für einen einzigen Dosierungsbetrieb denkbar sind, im Allgemeinen für mehr als eine oder mehrere einzelne Dosen zur unterbrochenen Verabreichung ausgelegt.
Zusätzlich zu den grundlegenden Funktionen für Abgabezwecke kann das Abgabesystem bevorzugt andere wertvolle Merkmale umfassen, etwa zum Initiieren des Behälters und seines Inhalts sowie zum Bereitstellen verschiedener Überprüfungen und Steuerungen des Behälters wie auch der Pumpenabschnittselektronik und -mechanik.
Wie in der Einführung erwähnt, können die Prinzipe der Erfindung auf Abgabevorrichtungen in stationären oder permanenten Anordnungen angewendet werden. Aufgrund der bereitgestellten Einfachheit bietet die Erfindung unter anderem spezielle Vorteile für Abgabevorrichtungen für ambulante Zwecke, insbesondere für solche, die autonom sind und über integrierte Energiespeicher-, Motor- und Prozessoreinrichtungen verfügen, und im Besonderen für kleine Handeinrichtungen von wahrhaft tragbarer Art.
Eine bevorzugte Arzneimittelabgabevorrichtung kann allgemein zumindest einen Behälter für das Arzneimittel, der eine Öffnung aufweist oder zur Anordnung einer Öffnung vorbereitet ist, einen Mechanismus, der so betreibbar ist, zumindest einen Teil des im Behälter befindlichen Arzneimittels durch die Öffnung abzugeben, Befestigungseinrichtungen zum Verbinden des Behälters mit dem Mechanismus und ein Sensorsystem umfassen, das dafür ausgelegt ist, zumindest eine vorgegebene Eigenschaft des Behälters oder seines Inhalts zu erfassen.
Der Behälter
Der Behälterabschnitt ist im weiteren Sinne zu verstehen und kann eine Vielzahl von Formen annehmen, wie etwa jede beliebige Art von Schlauch, Gefäß, flexiblem Beutel, Phiole, Ampulle, Patrone, Carpoule, Spritzenkörper etc. Es gibt gewisse Vorteile bei der Verwendung von Behältern, die zumindest an ihrer Öffnung oder denn Abschnitt starr sind, der zur Befestigung am Mechanismus dient, jedoch bevorzugt allgemein starr sind, wie etwa Phiolen, Ampullen oder Spritzenkörper. Es sind außerdem gewisse Vorteile beim Einsatz der Erfindung in Verbindung mit Behältern vorhanden, die zumindest lichtdurchlässig und bevorzugt wenigstens teilweise transparent sind, und zwar bevorzugt im Wesentlichen bei der Frequenz der verwendeten Strahlung. Übliche Behältermaterialien, wie etwa Glas oder Kunststoff, können bevorzugt verwendet werden. Der Behälter kann eine einstückige oder zusammengesetzte Struktur haben, die etwa ein äußeres Gehäuse oder eine beliebige andere mehrteilige Konstruktion für Verschlüsse, Befestigungseinrichtungen, Schutzeinrichtungen etc. umfasst, wobei "Behälter", wie hierin verwendet, immer so zu verstehen ist, dass ein beliebiges vorhandenes Zusatzelement eingeschlossen ist.
Der Behälter weist zumindest eine Öffnung auf, durch die das Arzneimittel während des Hauptabgabebetriebes der Vorrichtung hindurch tritt, und zwar entweder vom Behälterinneren zur Umgebung, z. B. zur Verabreichung des Arzneimittels ein den Patienten, oder zum Behälter hin, im Falle einer Aspiration von Körperflüssigkeiten, oder bei Vorbereitungsschritten, wie etwa dem Einfüllen, Vermischen oder Auflösen in den/dem Behälter, wobei die Öffnung während dieser Arbeitsschritte vorhanden sein muss. Es ist möglich und sogar in vielen Situationen bevorzugt, dass bestimmte Vorrichtungsbetriebsschritte, wie etwa das Lesen von Etiketten, Steuerung oder Initiierung des Behälters, stattfinden bevor die Verbindung hergestellt wird, wobei die Öffnungsanforderung dann durch die Vorbereitungseinrichtungen zum Herstellen der Verbindung als erfüllt zu betrachten ist, wie etwa das Vorhandensein eines entfernbaren Verschlusses oder eines durchstoßbaren oder zerreißbaren Abschnitts am Behälter selbst, wie es bei einer Ampulle oder einem Beutel oder speziell konstruierten Abschnitt der Fall ist, etwa bei durchstoßbaren Membranen oder Trennwänden. Die gesamte Strömungsverbindung kann durch eine Öffnung erfolgen, z. B. sowohl der Arzneimitteldurchtritt als auch der Druckausgleich in einem starren Behälter, oder durch Abgabe aus einem Behälter, der flexibel ist oder einen beweglichen oder verformbaren Abschnitt aufweist, wobei jedoch nichts dagegen spricht, dass weitere Öffnungen für ähnliche Zwecke bereitgestellt werden, die mit der zumindest einen Öffnung identisch, jedoch auch völlig unterschiedlich und beispielsweise für einen anderen Zweck ausgelegt sein können, z. B. zur Infusion oder spritzenartig mit einer beweglichen Wand oder einem Kolben.
Der Behälter kann eine einfache Flasche, Phiole oder ein Beutel sein, sofern die Abgabevorrichtung, wie definiert, dafür ausgelegt ist, abgemessene Mengen kontinuierlich oder unterbrochen zur Abgabe daraus zu entziehen. Häufig und insbesondere in Verbindung mit Selbstverabreichung ist der Behälter von komplizierterer Art und hat üblicherweise die Form einer Patrone, die der Behälterabschnitt eines spritzenartigen Abgabesystems ist, welcher im Falle von Mehrkammernpatronen sogar noch komplizierter sein kann. Patronenartige Behälter werden noch näher beschrieben, da sie im Allgemeinen zusätzliche Initiierungs- oder Steuerschritte erfordern, für die die Prinzipe der Erfindung bevorzugt genutzt werden können.
Eine Patrone für die vorliegenden Zwecke kann allgemein ein Gefäß umfassen, das einen vorderen Abschnitt und einen rückwärtigen Abschnitt, welche eine allgemeine Patronenachse definieren, einen Auslass für das Arzneimittel, der am vorderen Abschnitt angeordnet ist, und zumindest eine bewegliche Wand aufweist, die am rückwärtigen Abschnitt angeordnet ist, wobei eine Verschiebung dieser Wand bewirkt, dass das Arzneimittel zum Auslass bewegt oder durch diesen ausgestoßen wird. Die Gefäßform und die bewegliche Wand müssen aneinander angepasst werden. Das Gefäß kann sehr frei gestaltet werden, wenn die Wand eine) flexibles) oder übergroßes) Membran oder Diaphragma ist, die/das sich durch Bewegung oder Umformung an die Innenflächen des Gefäßes anpassen lässt, in welchem Fall ein Fluidkissen oder nachgiebiges Material zwischen der Wand und der Kolbenstange erforderlich sein kann, um den ausgeübten Druck zu vergleichmäßigen. Das Gefäß hat jedoch bevorzugt einen im Wesentlichen konstanten inneren Querschnitt mit einer ähnlich konstanten Gefäßachse zwischen den vorderen und rückwärtigen Abschnitten, was ein im Wesentlichen rohrförmiges Gefäß ergibt, wobei der Querschnitt besonders bevorzugt von üblicher kreisförmiger Art ist, die im Wesentlichen ein zylindrischen Gefäß ergibt. Die bewegliche Wand ist dann bevorzugt ein im Wesentlichen formbeständiger, wenn auch möglicherweise elastischer, Körper, der dicht an die Gefäßinnenfläche angepasst und bevorzugt nach Art eines Kolbens ausgeführt ist, der eine ausreichende Länge hat, um sich während seiner Bewegung längs dem Gefäß selbst gegen Taumeln zu stabilisieren. Der Auslass des vorderen Abschnitts kann jede beliebige bekannte Bauart haben und zum besseren Zugriff bei bestimmten Anwendungen seitlich ausgerichtet, wie auch stirnseitig, jedoch nicht koaxial mit der Gefäßachse, oder, wie es am üblichsten ist, frontal und koaxial angeordnet sein. Der Auslass kann integral mit dem Gefäß ausgeführt sein oder das vordere Ende der Patrone in konventioneller Weise mit einer Befestigungseinrichtung dafür versehen werden, bevor die Verbindung mittels einer zerbrechlichen oder penetrierbaren Dichtung hergestellt wird.
Im Allgemeinen benötigen die beschriebenen Patronen mehrere Arten von Initiierungstätigkeiten, die von einer Verschiebung der beweglichen Wand abhängig sind, um die Vorrichtung zurückzustellen und mögliche mehrmalige und reproduzierbare Dosierungen durchzuführen, die hohe Präzisionsanforderungen erfüllen. Bei ihrer ersten Bewegung nach der Lagerung kann die bewegliche Wand eine außergewöhnliche Abtrennkraft benötigen, um sowohl den inneren Umformwiderstand als auch eine erhöhte Wandreibung aufgrund der Haftung oder Erschöpfung des Schmiermittels an den Kontaktstellen zu überwinden. Auch in Bezug auf die schwächere reguläre Injektionskraft müssen elastische und nicht elastische Verformungen und Toleranzen in der beweglichen Wand, der Patronenhülle, den Auslassbefestigungen etc. ausgeglichen werden. Die Arzneimittel selbst können kompressible Einschlüsse aufweisen, wie etwa Gasbläschen. Eine Entlüftung und ein Vorabausstoß sind erforderlich, um in der Gefäßkammer befindliches Gas zu entfernen und Freiräume beispielsweise an den vorderen Dichtungen, Auslassbefestigungen und im Innenraum der Auslasseinrichtungen oder Nadeln auszufüllen.
Zwei- oder Mehrkammernpatronen sind bekannt, z. B. für Arzneimittel, die ein Vermischen von zwei oder mehr Komponenten oder Vorläufersubstanzen vor der Verabreichung erfordern. Die Komponenten werden durch eine oder mehrere Zwischenwände unterschiedlicher bekannter Bauart voneinander getrennt gehalten, welche Wände das Gefäß in mehrere Kammern unterteilen und manchmal parallel zur Patronenachse, meistens jedoch übereinander längs der Achse, angeordnet sind. Eine Vereinigung der Komponenten kann durch Zerbrechen, Durchstoßen oder Öffnen einer Ventilkonstruktion in den Zwischenwänden stattfinden, beispielsweise durch Einführen eines Stifts oder einer Nadel durch die Patronenvorderseite, durch die oder an der rückwärtige(n) bewegliche(n) Wand oder durch Einrichtungen an der Patronenaußenseite (vgl. z. B. die genannte WO 93/02720). Bei einer anderen bekannten Bauart sind die Zwischenwand oder -wände kolbenartig ausgeführt und die Strömungsverbindung zwischen den Kammern wird durch Bewegen des Kolbens zu einem Umgehungsabschnitt hergestellt, wo die Innenwand einen oder mehrere vergrößerte Abschnitte oder mehrere Umfangsrillen und -stege in solcher Weise aufweist, dass der Inhalt der rückwärtigen Kammer bei einer Verschiebung der rückwärtigen beweglichen Wand in die vordere Kammer fließen kann (vgl. z. B. US 4,968,299 oder WO 93/20868 und WO 95/11051). Die Kammern können Gas, Flüssigkeit oder Feststoffe enthalten. Im Allgemeinen ist wenigstens eine Flüssigkeit vorhanden. Üblicherweise sind bei pharmazeutischen Anwendungen nur zwei Kammern vorhanden, die typischerweise eine Flüssigkeit und einen Feststoff enthalten, wobei letzterer während des Mischvorganges aufgelöst und rekonstituiert wird.
Eine Initiierung der Mehrkammernpatronen erfordert, dass alle der beschriebenen allgemeinen Schritte durchgeführt werden, wenn auch aufgrund der vorhandenen zusätzlichen Wände und Freiräume unter erschwerten Bedingungen. Für eine effiziente Vermischung muss im Allgemeinen zusätzlich zu dem von den Komponentenvolumen eingenommenen Raum ein Mischraum vorgesehen werden. Pulverige Komponenten in Schüttform benötigen ebenfalls den zusätzlichen Raum, der in den Zwischenräumen zwischen den Partikeln vorhanden ist. Der Mischschritt kann Schaum oder Gaseinschlüsse erzeugen, die Platz brauchen, um sich abzusetzen. Kolbenartige Zwischenwände müssen im Allgemeinen wenigsten über ihre eigene Länge verschoben werden, um die nicht abgedichtete Stelle in der Umgehung zu erreichen. Insgesamt benötigen Mehrkammernpatronen lange bewegliche Wandhübe im Initiierungsschritt, und zwar sowohl beim Vermischen als auch bei der anschließenden Entlüftung, und profitieren in besonderer Weise von den Vorteilen der vorliegenden Erfindung.
Die Patronengrößen können in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung stark variieren, wobei es schwierig ist, allgemeine Größenbereiche anzugeben. Typische Größen bei der bevorzugten Selbstverabreichungsanwendung unter Verwendung von tragbaren Vorrichtungen haben einen Innendurchmesser von 2 bis 30 mm und bevorzugt von 3 bis 20 mm.
Der Mechanismus
Der Mechanismus zur Abgabe eines Arzneimittels durch die Behälteröffnung sollte grundsätzlich zumindest eine Art von Pumpeinrichtung umfassen, die möglicherweise für die spezielle Art des verwendeten Behälters und Arzneimittels ausgewählt werden muss. Die Pumpeinrichtung kann jede beliebige Art von Druckquelle, etwa einen mechanischen oder elektrolytischen Druckaufbau, im Behälter und geeignete Ventileinrichtungen zur Steuerung umfassen, welches Verfahren mit praktisch jeder Art von Behälter und Produkt angewandt werden kann, wie etwa eine transdermale Pulverabgabe, wie zum Beispiel in WO 94/24263 offenbart, eine ähnliche Abgabe durch Flüssigkeitsstrahle, wie zum Beispiel in WO 94/2188 offenbart, oder eine reguläre Schlauchinfusion, wie zum Beispiel in WO 88/09187 offenbart. Jede beliebige Art von Behälter kann außerdem mit Pumpen verwendet werden, die auf peristaltischer oder zentrifugaler Tätigkeit basieren, obgleich auch Allzweckpumpen, die auf einer kontrollierten positiven Verdrängung basieren, bevorzugt sind und insbesondere Pumpen, die auf einer separaten Zylinder/Kolben-Tätigkeit basieren, wie zum Beispiel in US 5,480,381 für Flüssigkeitsstrahle oder in US 4,564,360 für eine manuell betätigte, auf Nadeln basierende Vorrichtung offenbart. Der übliche spritzenartige Behälter benötigt ein spezialisiertes Pumpsystem. Der Mechanismus ist entweder dafür ausgelegt, auf vollständige Spritzen einzuwirken, die ihre eigenen Kolbenstangen haben, indem er die Stange in Eingriff bringt und axial verschiebt, wie zum Beispiel in der zu Beginn genannten US 4,978,335 offenbart, was bevorzugt sein kann, wenn es erwünscht ist, Spritzen vieler unterschiedlicher Arten und Größen aufzunehmen, oder der Mechanismus hat eine Kolbenstange, die mehr oder weniger direkt auf den Kolben eines spritzenartigen Behälters einwirkt, wie zum Beispiel in WO 95/26211, EP 143,895 oder EP 293,958 offenbart, welcher kleiner ausgeführt werden kann und besser an tragbare Vorrichtungen angepasst ist. Auch Zwei- oder Mehrkammernpatronen können eine ähnliche Einrichtung für ihre unterschiedlichen Phasen verwenden, wie zum Beispiel in der zu Beginn genannten WO 93/02720 offenbart. Obgleich die besprochenen verschiedenen Pumpmechanismen mechanische Einrichtungen zum Beeinflussen des Arzneimittels oder eines Kolbens umfassen können, kann die Einrichtung, wie etwa eine Kolbenstange, durch jedes beliebige bekannte Mittel, wie etwa Gasdruck, Vakuum, Hydraulik, Federn oder manuellen Betrieb, betätigt werden. Es ist bevorzugt, die Pumpeinrichtung durch elektrische Einrichtungen, wie etwa einen Elektromotor, indirekt oder bevorzugt direkt zu betätigen, unter anderem weil sich diese leicht an eine vollständig automatisierte Vorrichtung anpassen lassen.
Der Mechanismus kann bevorzugt weitere Komponenten umfassen. Der Mechanismus kann beispielsweise spezielle Einrichtungen zum Sichern der abgegebenen Dosen umfassen, z. B. durch direktes Abmessen des abgegebenen Arzneimittels, obgleich es im Allgemeinen bevorzugt ist, die Pumpeinrichtung direkt oder indirekt dafür zu nutzen, z. B. durch Überwachen der axialen Verschiebung oder der Drehung einer Kolbenstangenachse in einer an sich bekannten Art und Weise. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Mechanismus ein Steuersystem umfasst, das so betreibbar ist, zumindest teilweise die vorstehend angegebenen Verabreichungsmuster, Initiierung von Behältern oder Patronen, Eigensteuerung oder Überwachung und mögliche Aufzeichnung von durchgeführten Betriebsschritten auszuführen. Derartige Systeme sind im Stand der Technik bekannt, zum Beispiel aus US 4,529,401 , und können auf vielfältige Weise ausgeführt werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das Steuersystem zumindest einen Teil des Sensorsystems steuert und überwacht und die von diesem erhaltenen Daten verarbeitet.
Die Befestigungseinrichtungen
Die Mindestanforderung an die Befestigungseinrichtungen besteht darin, den Behälter mit dem Mechanismus derart zu verbinden, dass der Mechanismus seine Pumpfunktion ausführen kann. Die Art des gewählten Pumpe/Behälter-Prinzips kann bestimmen, wie kritisch die relative Positionierung zwischen Behälter und Mechanismus ist. Im Allgemeinen ist, wenn der Mechanismus auf einem separaten Pump- oder Steuerventilprinzip mit einer Leitung zum Behälter basiert, die relative Positionierung nicht kritisch. Wenn der Behälter selbst Teil des Pump- oder Dosierprinzips ist, wie etwa bei spritzen- oder patronenartigen Behältern, und wenn der Mechanismus direkt auf den Behälter einwirkt, kann die relative Positionierung äußerst kritisch sein, wobei sie einen direkten Einfluss auf die Dosiergenauigkeit hat. In unkritischen Situationen ist es denkbar, dass der Behälter lose oder flexibel mit dem Mechanismus verbunden ist, z. B. über einen Schlauch, obgleich es bevorzugt ist, zumindest bei tragbaren Vorrichtungen, den Behälter starr am Mechanismus zu befestigen, wie es auch bei den vorstehend genannten kritischen Situationen der Fall ist. Wenn der Mechanismus im Wesentlichen in stationäre Teile, die z. B. Betätigungseinrichtungen, Gestelle und Kraftübertragungseinrichtungen umfassen, und funktionelle bewegliche Teile unterteilt ist, beispielsweise den aktiven Teil einer Pumpe, wie etwa eine Kolbenstange, oder einen Abgabesteuerventilmechanismus, ist es bevorzugt, den Behälter direkt oder indirekt in Bezug auf die stationären Teile zu befestigen, obgleich es auch möglich ist, den Behälter während der Abgabe zum Mechanismus zu bewegen. Ein bequemer Weg zur Umsetzung der indirekten relativen Befestigung zwischen stationären Teilen und dem Behälter besteht darin, ein Gehäuse bereitzustellen, in dem zumindest die stationären Mechanismusteile in relativer Unbeweglichkeit eingeschlossen sind und an welchem Gehäuse der Behälter befestigt ist. Wenn vorhanden, sollte das Gehäuse als Referenzpunkt für Bewegungen betrachtet werden, sofern nicht anders angegeben.
Die vorstehend besprochene relative Positionierung gilt für die Phase, in der der Mechanismus Arzneimittel durch die Behälteröffnung abgibt. Während anderer Phasen können die Befestigungseinrichtungen mit dem Mechanismus zusammenarbeiten, um andere Funktionen zu erfüllen. Eine solche bevorzugte Funktion besteht darin, eine Bewegung des Behälters zu bewirken. Der Behälter bewegt sich bevorzugt zumindest in Bezug auf die stationären Teile des Mechanismus und bevorzugt ebenfalls in Bezug auf das Gehäuse, sofern vorhanden. Eine derartige Bewegung kann beispielsweise bei einem Kopplungsmanöver der Patrone verwendet werden, das beispielsweise ein Anziehen und Verrasten des Behälters umfasst. Alternativ dazu oder in Kombination damit kann sich der Behälter in Bezug auf die beweglichen Teile des Mechanismus bewegen. Eine derartige Bewegung kann bevorzugt dazu verwendet werden, eine Tätigkeit am Behälter auszuführen, insbesondere zum Initiieren eines Behälters oder einer Patrone, wie bereits beschrieben. Ein bevorzugtes Verfahren und eine bevorzugte Vorrichtung für letzteren Zweck ist in unserer parallelen Anmeldung gleichen Datums mit dem Titel "Injection device and method for its operation" (Injektionsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben) offenbart, die hierin durch Bezugnahme gewürdigt wird. Ein weiteres Ziel jeder der vorstehend genannten Bewegungen besteht darin, den Behälter relativ zum Sensorsystem zu bewegen, obgleich dies auch durch Bewegen des Sensorsystems relativ zum Mechanismus oder Gehäuse erreicht werden kann. Die Relativbewegung zwischen den Sensoren und dem Behälter wird hierin nachfolgend als "Abtastung" bezeichnet. Die Abtastung kann für verschiedene Erfassungszwecke verwendet werden, die nachfolgend näher ausgeführt sind, wie etwa eine Sensorablesung von Informationen oder die Verwendung desselben Sensors für verschiedene Zwecke, und zwar räumlich oder sequenziell. Im vorliegenden Zusammenhang ist zu beachten, dass bevorzugt jede Bewegung für Abtastrwecke mit Bewegungen für jeden der vorstehend genannten Zwecke kombiniert werden kann, um die Vorrichtung und den Betrieb insgesamt zu vereinfachen, wie etwa eine parallele Initiierung einer Patrone und Ablesung und Überprüfung derselben. Eine Bewegung für jeden der erwähnten Zwecke kann sowohl Axial- als auch Drehverschiebungen umfassen, was im Hinblick auf einen Behälter von allgemeiner Rotationssymmetrie zu verstehen ist, wie etwa eine Phiole oder eine Patrone. Beispielsweise kann die Initiierung oder Anziehung eine Axialbewegung erfordern, während eine Drehbewegung zum Verrasten verwendet werden kann. Für Abtastzwecke kann eine Axialbewegung sowohl der Ablesung als auch der Steuerung von funktionellen Eigenschaften längs dem Behälter dienen, während eine Drehbewegung zum Ablesen von weiteren Informationen dienen kann, die über die Behältermantelfläche verteilt sind, oder dazu den Abtastzweck zu wechseln.
Die Abtastgeschwindigkeiten können frei gewählt werden. Das Sensorsystem ist im Wesentlichen mit den meisten Geschwindigkeiten kompatibel, sogar mit stationären Ablesungen, wobei sich die Geschwindigkeiten bevorzugt an die anderen erwähnten Zwecke anpassen lassen. Die Bewegung findet typischerweise mit weniger als 100 cm/sec, bevorzugt mit weniger als 10 cm/sec und besonders bevorzugt mit weniger als 1 cm/sec statt. Geeigneterweise liegen die Geschwindigkeiten über 0,1 und auch über 0,5 mm/sec.
Wenn ein Gehäuse vorhanden ist, kann es erwünscht sein, das Gehäuse zumindest teilweise und bevorzugt im Wesentlichen über den gesamten Behälter auszudehnen, beispielsweise zum Zweck des Schutzes des Behälters, der Bereitstellung von Führungsmerkmalen, um ihn während seiner Bewegung statisch oder dynamisch zu stabilisieren, oder insbesondere um Sensoreinrichtungen anzuordnen, sofern diese nicht auf eigenen stationären oder beweglichen Trägern positioniert sind, welche Gehäuseumschließung auch dazu dienen kann, Streustrahlung aus der Umgebung zu reduzieren. Selbstverständlich kann das Gehäuse als zusammengesetzte oder einheitliche Struktur ausgeführt werden.
Die Natur der physischen Einrichtungen zur effektiven Befestigung des Behälters am Mechanismus oder Gehäuse ist im Allgemeinen nicht entscheidend für die vorliegenden Ziele und kann von jeder beliebigen herkömmlichen oder bekannten Art sein, etwa basierend auf Reibung, Schubverriegelung, Unterschneidung, Bajonettverriegelung, Gewinden oder jeder beliebigen anderen Passung.
Das Sensorsystem
Das erfindungsgemäße Sensorsystem basiert auf dem Senden und Empfangen von Strahlung. Bei der bevorzugten Anwendung wird die Strahlung zum Behälter oder einer beliebigen Kennzeichnung desselben gelenkt, obgleich, wie angegeben, die Prinzipe einen allgemeineren Nutzen als ein analytisches System für Objekte im Allgemeinen oder ein System für maschinenlesbare Informationen im Allgemeinen haben können. Im Hinblick auf die bevorzugte Anwendung wird die Beschreibung des Sensorsystems in die Strahlungstechnik, die Sensoranwendungen und die Signalverarbeitung unterteilt.
Strahlungstechnik
Zu Beginn wird darauf hingewiesen, dass, obgleich der Sender und der Empfänger im vorliegenden Zusammenhang beschrieben wurden als diskrete Komponenten oder integrale Komponenten, die beides unter einem gegenseitigen Abstand enthalten, die Terminologie so zu verstehen ist, dass "Sende-Empfangsgeräte" eingeschlossen sind, d. h. Komponenten, die beide Funktionen gleichzeitig oder wechselweise ausführen, und zwar entweder mit derselben aktiven Komponente, die beide Funktionen aus führt, oder zur besseren Anpassung bevorzugt mit separaten Komponenten, die in demselben Gehäuse untergebracht sind. Sender, Empfänger und Sende-Empfangsgeräte werden hierin nachfolgend kollektiv "aktive Elemente" bezeichnet. Alle Komponenten sind im weiteren Sinne zu verstehen, wobei beispielsweise jede Komponente, die zur Ausgabe einer Antwort auf Strahlveränderungen ausgelegt ist, als Empfänger und jede beliebige natürliche, bevorzugt jedoch künstliche Strahlungsquelle, die vom Empfänger benutzt wird, als Sender anzusehen ist.
Jede Art von Strahlung, die in ermittelbarer Weise durch den Behälter oder eine Kennzeichnung beeinflusst werden kann, kann im Sensorsystem verwendet werden. Die Strahlung ist bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einem geeigneten Frequenzbereich zwischen Ultraviolett und Mikrowellen und liegt besonders bevorzugt im optischen und infraroten Bereich. Wie zuvor erwähnt, gibt es bei der Verwendung von Strahlung im nicht sichtbaren Bereich Sicherheitsvorteile. Der Sender kann ein Maser oder Laser sein, aus Leuchten oder besonders bevorzugt Leuchtdioden (LEDs) bestehen, die bevorzugt für den sichtbaren und besonders bevorzugt für den infraroten Frequenzbereich verwendet werden, etwa zwischen 300 und 3000 Nanometern oder zwischen 500 und 2000 Nanometern. Gute Ergebnisse wurden im sichtbaren Bereich sowie im Infrarotbereich bei 950, 870 und 875 Nanometern erzielt. Der Empfänger sollte an den Sender angepasst sein, wobei der Empfänger für die vorstehend angegebenen Typen ein Photowiderstand oder besser eine Photodiode oder ein Phototransistor sein kann. Der Empfänger sollte in der Frequenz an den Sender angepasst sein oder bei Fluoreszenz an jede beliebige daraus resultierende Frequenz. Sowohl für den Sender als auch für Empfänger kann die Frequenzanpassung durch die Typauswahl durchgeführt werden, und zwar unter Verwendung von optischen Filtern oder Anwendung von elektronischen Filtern. Bei Vorrichtungen, die nicht im sichtbaren Bereich arbeiten, ist es angebracht, einen Tageslichtfilter einzubauen, um unbeabsichtigte Umgebungseinflüsse zu beseitigen. Die spezifische Auswahl von Komponenten hängt davon ab, welches Bilderzeugungsprinzip verwendet werden soll.
Wie hierin verwendet, ist ein "Bilderzeugungssystem" als System zu verstehen, das dazu in der Lage ist, ein Objekt mit Einzelheiten in zumindest zwei Dimensionen zu reproduzieren, was normalerweise ein System erfordert, das im Objekt in den zwei Dimensionen eine Auflösung von Pixeln, Punkten oder Linien bereitstellen kann, was auf unterschiedliche Weise geschehen kann. Ein "fokussierendes" Bilderzeugungsverfahren kann verwendet werden, bei dem ein linsenartiges System eine wahrheitsgetreue Reproduktion des Objekts erzeugt, welche Reproduktion, die beispielsweise auf einer Elektronenstrahlröhre oder einem strahlungsempfindlichen Halbleiter abgebildet wird, wie etwa einem ladungsgekoppelten Bauelement, um z. B. eine Pixelkarte oder eine linienweise zweidimensionale Ausgabe zur späteren Analyse zu erzeugen. Das fokussierende Verfahren kann effizient eine verfügbare Strahlung verwenden und auf verschiedene interessierende Tiefen fokussiert werden. Alternativ kann ein "abtastendes" Bilderzeugsverfahren verwendet werden, bei dem das Objekt Punkt für Punkt abgetastet wird, das allgemeinere Tiefeninformationen und eine sequenzielle Ausgabe erzeugen kann. Die Abtastung kann durch Bestrahlen des Objekts mit einer Weitwinkelstrahlung stattfinden, wobei der Empfang durch eine Abschirmung oder Linsenfokussierung auf einen schmalen Abtastpunkt beschränkt ist. Ein bevorzugteres Verfahren besteht darin, das Objekt mit einem schmalen Abtastpunkt zu bestrahlen, entweder mit einem dünnen parallelen Strahl beispielsweise von einem laserartigen Sender oder mit einem abgeschirmten oder linsenfokussierten Punkt von einer divergenten Strahlungsquelle, und Strahlung vom Objekt mittels eines Empfängers zu empfangen, der einen schmalen Aufnahmewinkel haben kann, bevorzugt jedoch eine Weitwinkelempfangsfläche hat. Damit die Bilderzeugung zu einem Ergebnis kommt, sollte eine Anordnung zum Bereitstellen einer Abtastung zumindest des schmalen Punktabschnitts vorhanden sein, z. B. durch Bewegen des aktiven Elements selbst, seiner Abschirmung oder seines fokussierenden Abschnitts, wie erwähnt, oder eines separaten ablenkenden Teils, wie etwa ein Spiegel, eine Linse oder ein Prisma.
Ein "nicht bilderzeugendes" oder integrierendes System ist als System zu verstehen, das dafür ausgelegt ist, mit einem einheitlichen oder einzelnen Signal auf die von einer Objektfläche empfangene Gesamtstrahlung zu antworten. Ein nicht bilderzeugendes Prinzip hat den Vorteil einer erheblichen Vereinfachung des Sensorsystems, und zwar sowohl im Hinblick auf die Hardware als auch auf die Nachbearbeitung. Dennoch erzielt das nicht bilderzeugende System mit den erfindungsgemäßen Verfahren hinreichende Steuerergebnisse und ist für die meisten der vorliegenden Zwecke bevorzugt. Ein nicht bilderzeugendes System muss keine Abtastanordnung zur Rekonstruktion eines zweidimensionalen Bildes aufweisen, es ist jedoch bevorzugt, dass die aktiven Elemente, nach jeder der beschriebenen Modifikationen, eine Sendung bzw. einen Empfang mit stabiler Achsenausrichtung in Bezug auf die Halterung des aktiven Elements bewirken. Bei einer statischen Erfassung der Behälterposition ist die Halterung in Bezug auf den Behälter befestigt. Bei der beschriebenen Abtastung zwischen Sensor und Behälter kann die Achsenausrichtung noch immer stabil, die Halterung und der Behälter jedoch in Bezug aufeinander beweglich sein, wobei der Sensor bevorzugt fixiert und der Behälter in Bezug auf ein Gehäuse beweglich ist, wie beschrieben. Alles in allem ist eine fixe Anordnung der Achsenaus richtung und der Halterung des aktiven Elements in Bezug auf den Mechanismus oder ein Gehäuse im Hinblick auf die einfachste Gesamtbauart bevorzugt.
Obgleich auch beim nicht bilderzeugenden Verfahren ein fokussiertes Bild auf den Empfänger fallen kann, hat dies nur eine geringe Bedeutung, da eine einheitliche Antwort abgegeben wird. Es ist allgemein bevorzugt, die "defokussierte" Strahlung auf den Empfänger fallen zu lassen, wobei dann bevorzugt zumindest die Strahlung vom vordersten Abschnitt des Objekts, der dem Empfänger am nächsten ist, und besonders bevorzugt im Wesentlichen aus allen Tiefen empfangene Strahlung defokussiert werden sollte. Dies kann es erforderlich machen, dass die zum Empfänger gelenkte Strahlung defokussiert konvergent, parallel oder bevorzugt divergent ist. Es ist bevorzugt, dass auch der Sender eine defokussierte Strahlung in dem Sinne abgibt, dass eine flächendeckende Strahlung verwendet wird, wie etwa ein breiter Strahl paralleler Strahlung, eine defokussierte konvergente Strahlung oder bevorzugt eine divergente Strahlung. Die/Der vom Sender abdeckte Fläche oder Winkel kann bevorzugt größer als die Fläche oder der Winkel sein, die/der vom Empfänger abgedeckt wird. Zusätzlich zu einer möglichen wertvollen Vereinfachung des Sensorsystems hat das defokussierte Strahlungsverfahren den Vorteil, dass aus einem beträchtlichen Raum sowohl in der Breite als auch der Tiefe des Objekts eine Antwort abgegeben wird. Dieses Prinzip ermöglicht es dem System, eine zusammengesetzte "Fingerabdruck"-Antwort des beobachteten Objektabschnitts aufzuzeichnen, was nicht nur höchst einzigartig, sondern auch äußerst schwierig nachzuahmen ist, insbesondere wenn die Aufzeichnung im nicht sichtbaren Frequenzbereich erfolgt. Diese Vorteile werden verstärkt, wenn die vom Empfänger abgedeckte Fläche in Bezug auf das Objekt relativ groß ist und wenn die abgedeckte Fläche nicht hart, sondern weich oder allmählich, von nicht abgedeckten Flächen abgegrenzt ist. Da die Objektart und dessen Zielabschnitt stark variieren können, sind absolute Flächenwerte schwer anzugeben. Ein geeigneter Raumwinkel, wobei beliebige Korrekturmittel vorhanden sind, der mit seinem Scheitelpunkt an der Empfängerachsenbasis gezeichnet wird und dessen breites Ende die Aufnahmefläche abdeckt, kann beispielsweise mehr als 10, bevorzugt mehr als 30 und besonders bevorzugt mehr als 34 Grad betragen. Der Winkel kann sehr groß sein, beträgt jedoch im Allgemeinen weniger als 180 Grad, bevorzugt weniger als 160 und besonders bevorzugt weniger als 140 Grad. Die Aufnahmefläche ist üblicherweise und bevorzugt kreisförmig, wenn dies jedoch nicht der Fall ist, beziehen sich diese Werte auf eine kreisförmige Fläche gleicher Größe wie die tatsächliche Fläche.
Die Auswahl der Hardware hängt davon ab, welches der vorstehenden Sensorsystemprinzipe gewählt wird. Wie angegeben, kann ein Abtastpunkt durch eine abgeschirmte divergente Quelle erhalten werden, besser noch durch ein Linsensystem oder eine laserartige Einrichtung. Ein paralleler Strahl kann durch ein Kollimatorlinsensystem oder eine laserartige Einrichtung erhalten werden. Ein divergenter Strahl kann aus Gründen der Einfachheit mittels eines gewöhnlichen Diffusionssenders oder eines Linsensystems zur besseren Steuerung erhalten werden. In ähnlicher Weise kann der Empfängerempfangswinkel durch Abschirmen eingestellt werden, besser jedoch durch ein Linsensystem aus Gründen der Steuerung und Energieeffizienz.
Zwischen der Sendung und dem Empfang sollte die Strahlung durch das Objekt beeinflusst werden, was auf vielfältige Weise geschehen kann. Im Allgemeinen sind die dabei eine Rolle spielenden Phänomene Reflexion, Sendung, Absorption und Streuung. Beispielsweise wird Strahlung, die eine Änderung im Brechungsindex hinsichtlich der verwendeten Strahlungsfrequenz erfährt, in einem höheren oder geringeren Ausmaß reflektiert. Die Reflexion kann diffus sein, wenn Unregelmäßigkeiten vorhanden sind, oder anderweitig eine Wellenfront beibehalten und eine bilderzeugende spiegelartige Reflexion ergeben. Nicht reflektierte Strahlung kann durch die Oberfläche gesendet und möglicherweise gebrochen werden. Der Durchtritt kann dann eine Absorption, einen grob exponentiellen Energieabfall über die Sendelänge, welche Absorption wie die Reflexion diffus sein kann, wenn Unregelmäßigkeiten vorhanden sind, oder eine anderweitige Bilderzeugung bewirken. Eine Streuung kann durch diffuse Reflexion und Sendung verursacht werden.
Das Ausmaß, in dem diese Phänomene die Strahlung beeinflussen, kann stark frequenzabhängig sein, was dazu verwendet werden kann, erwünschte Unterschiede zu verstärken. Im Prinzip kann dies in zwei Extremen durchgeführt werden. Es wird entweder eine Strahlung mit schmaler Bandbreite oder sogar eine monochrome Strahlung mit der Frequenz gewählt, die den erwünschten Effekt maximiert. Eine schmale Bandbreite kann durch Herausfiltern, durch Absorption oder Brechung, einer einzelnen Frequenz aus einer im Wesentlichen Breitbandstrahlungsquelle unter Verwendung eines laserartigen Senders, Emissionsspektralbanden oder jedes beliebigen anderen Verfahrens erhalten werden. Ein Vorteil von schmalen Bandbreiten besteht in hohen Rauschabständen und einem geringen Einfluss von zufälliger Hintergrundstrahlung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass entweder die Sender- oder die Empfängerkomponente aus einfachen Breitbandtypen ausgewählt werden kann, da die Ausgabe noch immer durch die einzelne gemeinsame Frequenz bestimmt wird. Ein spezifischer Vorteil besteht darin, dass eine spektroskopische Analyse beispiels weise eines Behälterinhalts möglich ist, die eine Messung von mehr als einer einzelnen Frequenz oder das Abstimmen einzelner Frequenzen über einen Bereich erfordern kann, etwa das Einrichten eines Infrarotspektrums über der Komponente. Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, eine Frequenzänderung zu ermitteln, die aus Kennzeichnungszwecken absichtlich vorgenommen wird, wie etwa Fluoreszenz. Im anderen Extrem kann eine Breitbandstrahlung verwendet werden, bevorzugt durch die Wahl von Breitbandkomponenten sowohl für den Sender als auch für den Empfänger. Breitbandkomponenten, wie etwa Leuchten, Leuchtdioden und Photodioden oder Phototransistoren, sind leicht erhältlich, kostengünstig und energiesparend. Eine Breitbandstrahlung ermöglicht es ferner mehreren Objektcharakteristika, die Strahlung zu beeinflussen. Es kann beispielsweise eine Analyse durchgeführt werden, die einer Farbanalyse im sichtbaren Bereich entspricht. Bei den meisten Anwendungen ist ein Breitbandansatz bevorzugt. Eine geeignete Breite ist dann zumindest ein Variationskoeffizient von 1 Prozent, bevorzugt von mindestens 5 Prozent und besonders bevorzugt mindestens 10 Prozent, plus/minus der Sollfrequenz, definiert bei der Frequenz, bei der das Niveau auf weniger als 30 Prozent des Maximalniveaus gefallen ist.
Die Strahlung kann durch die vorstehend beschriebenen Phänomene an mehreren Stellen der Objekte beeinflusst werden. Neben einer Fläche, die durch den Sender und den Empfänger abgedeckt wird, kann der Einfluss an unterschiedlichen Tiefen des Objekts stattfinden, wie etwa den zwei Oberflächen der vorderen Behälterfläche, dem Inhalt des Behälters und den zwei Oberflächen der Wand auf der anderen Seite des Behälters, möglicherweise mehrmals an beliebigen Gehäuseflächen sowie an jedem Riss oder jeder anderen Unregelmäßigkeit in diesen Abschnitten. Alternativ kann die Strahlung an einer ersten Oberfläche durch eine Strahlungsbarriere blockiert werden, wie etwa Metall, bei optischer und infraroter Strahlung. In ähnlicher Weise kann die Strahlung durch wiederholte Reflexion oder wiederholte Streuung beeinflusst werden, z. B. vom Behälter oder einem umgebenden Gehäuse, etwa eine hohlraumfüllende diffuse Strahlung. Es ist außerdem möglich, aktive Maßnahmen zum Erzeugen von ermittelbaren Unterschieden vorzunehmen. Der Gehäuseabschnitt kann beispielsweise mit einem Charakteristikum versehen werden, welches kennzeichnend für den Patronenabschnitt ist, um eine Ermittlung des Vorhandenseins eines Behälters zu ermöglichen, oder ein bestimmter funktioneller Abschnitt eines Behälters oder einer Patrone kann zur Ermittlung gekennzeichnet werden. Ein Abschnitt kann beispielsweise dafür ausgelegt sein, Strahlung zu reflektieren, und ein anderer Abschnitt dafür, Strahlung zu absorbieren. Beispielsweise kann bei sichtbarer oder infraroter elektromagnetischer Strahlung Ruß für das Absorptionsvermögen und Metall oder Titanoxid als reflektierende Materialien verwendet werden.
Weitere Freiheit besteht in der relativen Positionierung der aktiven Elemente, sowohl in Bezug aufeinander als auch bei den aktiven Elementen in Bezug auf das Objekt. Um der Beschreibung willen wird der Sender unter Bezugnahme auf seine Hauptstrahlachse beschrieben, die je nachdem die Mittelachse, Symmetrieachse oder Achse der maximalen Intensität sein kann, nachdem der Strahl durch Abschirmung, ein Linsensystem etc., sofern vorhanden, eine Bündelung erfahren hat. In ähnlicher Weise sollte die Hauptempfängerachse des Empfängers seine Mittelachse, Symmetrieachse oder Achse der maximalen Intensitätsaufnahme sein, nach einer möglichen Korrektur durch Abschirmung, ein Linsensystem etc. Eine Achsenebene ist als Ebene zu verstehen, in der die Achse liegt. Geht man zunächst davon aus, dass sowohl die Senderachse als auch die Empfängerachse in derselben Ebene liegen, können sie miteinander eine Vielzahl von Winkeln bilden. Beide können bei im Wesentlichen parallelen Achsen, d. h. mit einem Winkel von ungefähr null Grad zwischen den Achsen, wie etwa bei einem aktiven Element nach Art eines Sende-Empfangsgeräts, im Wesentlichen in dieselbe Richtung weisen. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn man sich auf reflektierte Strahlung vom Objekt konzentriert, sie kann jedoch auch für gesendetes Licht verwendet werden, sofern etwas Reflexion in oder hinter dem Objekt vorhanden ist, z. B. durch eine installierte spiegelartige Oberfläche. Die aktiven Elemente können einander gegenüber angeordnet werden, so dass der Senderstrahl in die Empfängeraufnahmeachse gelenkt wird, d. h. mit einem Winkel von ungefähr 180 Grad zwischen den Achsen. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn man sich auf durch das Objekt gesendete Strahlung konzentriert, beispielsweise wenn die Absorption ein zu ermittelnder Hauptparameter ist. Der Empfänger kann überall zwischen den vorstehend erwähnten Extremen platziert werden, um einen beliebigen spitzen oder stumpfen Winkel zwischen 0 und 180 Grad, wie etwa ungefähr 90 Grad, zur Senderachse zu bilden. Diese Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn man sich auf die Ermittlung gestreuter Strahlung vom Objekt konzentriert, beispielsweise um Unregelmäßigkeiten oder Unklarheiten zu ermitteln. Es ist möglich, mehrere aktive Elemente um den Kreis anzuordnen, der durch Drehen der Empfängerachse um 0 bis 360 Grad in Bezug auf die Senderachse in der vorstehend beispielhaft angegebenen Weise gebildet wird. Bei einem oder mehreren Sendern kann es beispielsweise von Interesse sein, einen Empfänger bei ungefähr null Grad, einen bei ungefähr 180 Grad und einen bei ungefähr 90 Grad anzuordnen, um drei Signale zu erhalten, welche die Antworten für reflektierte, absorbierte bzw. gestreute Strahlung maximieren, was interessant sein kann, um einen detaillierten Objektfingerabdruck zu erhalten oder im Hinblick auf die verschiedenen Antwortkomponenten mögliche Korrekturen in der empfangenen Strahlung durchzuführen, z. B. Eliminierung des Einflusses von gestreuter Strahlung.
Es wurde vorstehend davon ausgegangen, dass sowohl die Sender- als auch die Empfängerachse in derselben Ebene liegen, was nicht notwendig, jedoch im Allgemeinen für die stärkste Antwort optimal ist. Räumliche Einschränkungen können es erforderlich machen, die Ebenen leicht zu verschieben, obgleich sie im Wesentlichen noch immer parallel sind. Die Ebenen können auch miteinander einen Winkel bilden, was nützlich sein kann, um den verfügbaren Raum zu nutzen oder eine halbgesendete oder halbreflektierte Antwort von einem großen Objekt zu erhalten, etwa längs einer Patronenachse.
Es ist möglich, die aktiven Elemente in Bezug auf einander beweglich auszuführen und Einrichtungen zum Ausführen derartiger Bewegungen vorzusehen, z. B. um eine tomographische Abtastung des Objekts zu erhalten, es einem einzelnen aktiven Element zu ermöglichen, die Tätigkeit mehrere Elemente auszuführen oder eine dynamische Komponente mit einer statischen Messung zu überlagern, um die Signalverarbeitung zu erleichtern oder zu verbessern. Bei den meisten Anwendungen ist es jedoch ausreichend und bevorzugt, die aktiven Elemente im Hinblick auf eine einfache Bauart gegenseitig statisch anzuordnen. Wie vorstehend erwähnt, kann es außerdem von Interesse sein, eine Relativbewegung zwischen den aktiven Komponenten und dem Objekt zuzulassen, was durch eine bewegliche Anordnung der aktiven Elemente in Bezug auf die Vorrichtung, bevorzugt jedoch durch bewegliches Anordnen des Objekts in Bezug auf die Vorrichtung durchgeführt werden kann. Die Abtastgeschwindigkeiten können innerhalb breiter Grenzen ausgewählt und beispielsweise anhand anderer Überlegungen, die nicht den Sensor betreffen, bestimmt werden, wie etwa die zuvor in Bezug auf Patronenbewegungen angeregten. Es ist ein Vorteil, dass niedrige Geschwindigkeiten verwendet werden können, sogar eine Geschwindigkeit von null im Falle von stationären Messungen.
Sensoranwendungen
Wie erwähnt, kann das Sensorsystem dafür verwendet werden, Informationen abzulesen, die im Allgemeinen in Form einer maschinenlesbaren Kennzeichnung vorliegen. Das Sensorsystem kann außerdem physische funktionelle Eigenschaften des beobachteten Objekts ermitteln. Eine Kennzeichnung kann auch dazu dienen, die Ermittlung einer funktionellen Eigenschaft zu erleichtern, etwa eine Kennzeichnung ei ner kritischen Objektposition. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind die "Eigenschaften" des Objekts im Hinblick auf die Ermittlung so zu verstehen, dass sie alle diese Möglichkeiten einschließen.
Die Natur der von einem maschinenlesbaren Kennzeichnungssystem übermittelten Informationen kann von beliebiger Art sein und schränkt die Grundlagen der Erfindung nicht ein. Bei der bevorzugten medizinischen Abgabevorrichtungsanwendung können derartige Informationen von allgemeiner Natur sein, wie etwa Sicherheitscodes, Patientencodes, Verabreichungsschemata, Kalibrierdaten etc. Die Daten können in irgendeiner Weise den Behälter betreffen, wie etwa die Behälterart- oder -größenidentifikation, die Hublänge oder den Nadeltyp für Patronen, Art, Volumen und/oder Konzentration des Arzneimittelinhalts, Verteilungsdaten, Chargennummer, Speicherkapazität, Temperaturempfindlichkeit, Haltbarkeitsdaten, Klassifikation nach offiziellen Standards etc. Die Informationen können für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, wie etwa eine einfache Anzeige von Informationen für den Benutzer, Einstellung von Prozessorparametern, als Basis für die Annahme oder Zurückweisung des befestigten Behälters, in Betrieb nehmen oder außer Betrieb setzen der Vorrichtung in Antwort auf Patientendaten und Sicherheitscodes, Auswahl oder Download von Verabreichungsmustern, Berechnung von Dosen etc.
Zur Erzielung der in Bezug auf die Kennzeichnungsablesung erwähnten Vorteile ist es bevorzugt, ein nicht bilderzeugendes Sensorsystem zu verwenden, wie bereits definiert, und besonders bevorzugt ein defokussiertes Strahlungsverfahren, wie bereits definiert. Der Empfänger hat bevorzugt einen divergenten Aufnahmewinkel für empfangene Strahlung, der einen Raumwinkel von beispielsweise zwischen 10 und 150 Grad, besser zwischen 20 und 120 Grad und besonders bevorzugt zwischen 30 und 90 Grad haben kann. Die durch einen derartigen Empfang auf der Kennzeichnung abgedeckte Fläche kann noch immer durch den Abstand zwischen dem Empfänger und der Kennzeichnung gesteuert werden. Um die Kennzeichnungsfläche zu konzentrieren, beträgt der Abstand typischerweise weniger als 25 mm, bevorzugt weniger als 15 und besonderes bevorzugt weniger als 10 mm. Eine bestimmte Flächengröße ist erwünscht, um Fluktuationen auszugleichen und eine gleichmäßige Strahlung zu ermöglichen, wobei der Abstand bevorzugt mehr als 0,1 mm, bevorzugt mehr als 1 mm und besonders bevorzugt mehr als 2 mm beträgt. Die Form der vom Empfänger abgedeckten Fläche kann aufgrund von Strahlungsbeschränkungen, der Geometrie des Empfängers oder seiner Abschirmung und jedweder Krümmung des Objektes selbst variieren. Die absolute Größe der abgedeckten Fläche, ausgedrückt als der Durchmesser eines Kreises mit entsprechender Fläche, kann Indikativ zwischen 0,1 und 20 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 15 mm und besonders bevorzugt zwischen 1 und 10 mm im Durchmesser betragen.
Die Informationen werden von ermittelbaren Unterschieden in einer der vorstehend besprochenen, möglichen optischen Eigenschaften getragen. Die vom Empfänger abgedeckte Fläche ergibt im Allgemeinen eine einheitliche und entsprechend integrierte Antwort, wodurch es möglich ist, dass die vorstehend genannte Größe der vom Empfänger abgedeckten Fläche zu jeder Zeit uneinheitlich ist, dass sie beispielsweise einen Gradienten hat, dann bevorzugt jedoch ein Gitter oder Rastermuster aufweist, wie sie z. B. beim Drucken und in der Graphik verwendet werden, obgleich die abgedeckte Fläche bevorzugt im Wesentlichen mit der verwendeten Strahlung übereinstimmt. Selbst wenn es möglich ist, dass die Kennzeichnung nur einen Teil der vom Empfänger abgedeckten Fläche bedeckt, ist es im Hinblick auf die stärkste Antwort im Allgemeinen bevorzugt, dass die gesamte Fläche gekennzeichnet ist.
Aufgrund der analogen Antwort ist es möglich, eine Mehrzahl von ermittelbaren Informationsniveaus von einer einzelnen Kennzeichnungsfläche zu erhalten. Diese informationstragenden Niveaus können ein wahrhaft analoges Signal bilden, indem sie so ausgeführt werden, dass ein Kontinuum möglicher Niveaus abgedeckt wird, beispielsweise um ein ebenso wahrhaft analoges Charakteristikum darzustellen, wie etwa Volumen oder Konzentration des Behälterinhalts, z. B. indem es zwischen vollständiger Reflektion/Sendung und vollständiger Absorption dargestellt wird. Aus Signalverarbeitungsgründen ist es häufig bevorzugt, das Kennzeichnungssystem so auszuführen, dass für eine einfache Nachbearbeitung eine Mehrzahl diskreter Informationsniveauantworten abgegeben wird, d. h. als digitales System. Aufgrund der zahlreichen ermittelbaren Niveaus, sollte ein derartiges digitales System bevorzugt nicht binär sein, sondern auf mehr als zwei unterschiedlichen Niveaus basieren, bevorzugt zumindest auf drei und besonders bevorzugt auf mehr als drei diskreten Niveaus, beispielsweise auf hunderten von Niveaus. Zur Erleichterung der binären digitalen Nachbearbeitung des Signalausgangs, kann es vorteilhaft sein, die Mehrzahl möglicher Niveaus an die binäre Skala anzupassen und die durch Strahlung ermittelbaren Niveaus der Kennzeichnung beispielsweise mit einem beliebigen 2ⁿ-Wert, wobei n größer als 1 ist, etwa mit 4, 8, 16, 32, 64, 128 oder 256 diskreten Niveaus, auszuführen.
Trotz der Menge an Informationen, die aus einem einzelnen Kennzeichnungsflächenpunkt extrahiert werden kann, kann es erwünscht sein, mehrere derartige Informationsflächenpunkte einzubeziehen, um die möglichen Kombinationen immer wieder zu vervielfachen. Auch wenn bei einer spezifischen Anwendung die Alternativen einer Fläche ausreichend sind, kann es vorteilhaft sein, eine Steuerfläche einzuschließen, bevorzugt mit einem anderen Niveau. Demgemäß ist es bevorzugt, mehr als eine Fläche zu verwenden. Bei einer wahrhaft analogen Systemausführung kann eine derartige Vielzahl an Flächen einen kontinuierlichen Gradienten bilden. Die Flächen sind jedoch bevorzugt voneinander getrennt, um bei sequenzieller Ablesung einen Stufenunterschied zu erzeugen, möglicherweise durch Standardniveauflächen, die jede informationstragenden Fläche abtrennen, um die Unterscheidung zwischen den Flächen zu erleichtern. Die individuellen Flächen in einem derartigen Satz können von mehreren individuellen Empfängern abgelesen werden, obgleich es bevorzugt ist, einen einzelnen Empfänger zu verwenden, oder einige wenige zur Steuerung, um den Flächensatz durch eine Relativbewegung in Übereinstimmung mit den zuvor beschriebenen Mechanismen abzutasten. Eine Abtastung kann statisch oder halbstatisch stattfinden, indem der Empfänger zu einer Fläche bewegt wird und ihr Niveau aufzeichnet oder bevorzugt indem der Empfänger kontinuierlich über die Flächen bewegt wird, um eine sich dynamisch verändernde Antwort zu erhalten, oder durch eine Kombination dieser Verfahren.
Die Kennzeichnung kann die Strahlung in jeder beschriebenen allgemeinen Art und Weise beeinflussen, etwa durch Unterschiede in der Reflexion oder Streuung, bevorzugt werden jedoch Unterschiede in der Absorption verwendet. Häufig ist es ausreichend, Unterschiede in der Gesamtabsorption über der verwendeten Bandbreite zu verwenden, ungeachtet jeglicher Frequenzabhängigkeit, bevorzugt durch Verwendung von Absorptionsmitteln, die alle Frequenzen in der verwendeten Bandbreite ungefähr gleich beeinflussen, was eine einfache Signalverarbeitung und die Verwendung von monochromer Strahlung ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich können Absorptionsmittel verwendet werden, die die Frequenzverteilung verändern, um eine Übereinstimmung mit Farben im sichtbaren Bereich zu erzeugen, was die Anzahl der Kombinationen erheblich erhöht. Die Frequenzunterschiede können durch einen Empfänger, der dazu in der Lage ist, die verschiedenen Bandbreitenfrequenzen abzustimmen, oder bevorzugt durch Verwendung von mehr als einem Empfänger verursacht werden, die auf unterschiedliche Banden ansprechen. Absorptionsunterschiede können in gesendeter Strahlung durch Verwendung von Pigmenten oder bevorzugt Farben ermittelt werden, werden jedoch bevorzugt in reflektierter oder gestreuter Strahlung ermittelt, etwa durch Platzieren des Senders und Empfängers nahe derselben Seite der Kennzeichnung. Obgleich es möglich ist, die Kennzeichnung über einem anderen Objektmerkmal anzuordnen, um davon eine kombinierte Antwort zu erhalten, ist es allgemein bevorzugt, die Kennzeichnungsantwort von anderen Ein flüssen zu isolieren und hinter der Kennzeichnung beispielsweise eine undurchsichtige oder bevorzugt reflektierende Hinterlegung zu verwenden, wie etwa eine Metalltafel. Wie erwähnt, besteht ein geeignetes Pigmentsystem im sichtbaren und infraroten Bereich aus Russ und Titanoxid, die einen relativ gleichmäßigen Einfluss über einen breiten Frequenzbereich haben. Die Kennzeichnung kann direkt auf das Objekt aufgebracht werden, beispielsweise durch Sprühen oder Auftragen, oder die Kennzeichnung kann indirekt durch Verwendung eines Etiketts oder Aufklebers aufgebracht werden, wobei ein übliches Druckverfahren verwendet werden kann und die Aufbringung von Hinterlegungsmaterialien erleichtert wird.
Bei einem medizinischen Abgabesystem kann das Kennzeichnungsprinzip beispielsweise dazu verwendet werden, einen Satz oder ein System von zumindest zwei und bevorzugt mehr Behältern bereitzustellen, die zumindest in gewisser Hinsicht unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, und die Behälter mit einer maschinenlesbaren Kennzeichnung der beschriebenen Art zu versehen, die dafür ausgelegt ist, Informationen zu tragen, die eine Unterscheidung zwischen den unterschiedlichen Behältereigenschaften ermöglichen. Die Behälter können sich beispielsweise im Hinblick auf die Präparatart, -konzentration, -volumen, Größe, Patronendurchmesser, Sicherheitscodes, Haltbarkeitsdaten etc. voneinander unterscheiden. Allgemein würde die Kennzeichnung eine Maschinenidentifizierung des Behältertyps für jeden beliebigen Zweck ermöglichen, etwa zur Zurückweisung von Behältern mit abgelaufenen Haltbarkeitsdaten, Herstellung der Verbindung zwischen einem spezifischen Sicherheitscode und einem spezifischen Patienten oder maschinellen Aussonderung, Auswahl oder Sortierung von Behältern hinsichtlich jeder seiner Eigenschaften, z. B. bei der Herstellung, dem Vertrieb oder der Lagerung. Für gewöhnlich sind die Behälter einander auch in irgendeiner Hinsicht ähnlich, etwa in jeder vorstehend erwähnten Hinsicht. Die Behälter sind sich bevorzugt in der Hinsicht ähnlich, dass sie zur Verwendung in derselben medizinischen Abgabevorrichtung ausgelegt sind, etwa indem sie ähnliche Merkmale zur Verbindung mit den Befestigungseinrichtungen aufweisen, die Größen zur Verwendung in der Vorrichtung ausgeführt sind und sie eine Geometrie haben, die zum Ablesen ihrer Kennzeichnung durch dasselbe Sensorsystem ausgelegt ist. Dies ermöglicht es der Vorrichtung beispielsweise, Behälter zurückzuweisen, die nicht zur Verwendung vorgesehen sind, und zulässige Behältertypen zu verwenden.
Kennzeichnungsinformationen können der Vorrichtung auf beliebige Weise zugeführt werden, beispielsweise über einen Sensor, der dafür ausgelegt ist, derartige Informationen spezifisch von einem separaten Informationsstreifen zu empfangen, oder über einen gekennzeichneten Attrappenbehälter. Für höchste Sicherheit ist es bevorzugt, die Informationen der Vorrichtung über eine Kennzeichnung zuzuführen, die physisch am Behälter angebracht ist, zumindest wenn die Informationen, wie beschrieben, in irgendeiner Weise den Behälter betreffen.
Das Sensorsystem kann auch dazu verwendet werden, eine funktionelle Eigenschaft des Objekts zu ermitteln. Im Gegensatz zu der vorstehend behandelten "Kennzeichnung" ist eine "funktionelle" Eigenschaft als beliebiges Charakteristikum eines Objekts zu verstehen, das nicht zum Übermitteln von Informationen an die Vorrichtung verwendet wird, sondern für den beabsichtigten Betriebszweck der Vorrichtung vorhanden oder das Ergebnis der Objektherstellung oder Gebrauchsgeschichte ist. Bei der bevorzugten Anwendung von medizinischen Abgabevorrichtungen dient die Erfassung einer funktionellen Eigenschaft normalerweise dem Zweck, den geeigneten Zustand des zu verwendenden Behälters zu bestimmen oder zu verifizieren, z. B. um es dem Steuersystem zu ermöglichen, den Behälter anzunehmen oder zurückzuweisen oder sich an seine(n) spezifischen Bedingungen oder Zustand anzupassen oder einen darin stattfindenden Vorgang zu überwachen. Die funktionelle Eigenschaft ist im Allgemeinen eine physische Eigenschaft des Behälters oder seines Inhalts und als solche schwierig zu fälschen. Dennoch ist es aus Sicherheitsgründen wichtig, dass die Ermittlung zuverlässig ist.
Um festzustellen, ob die funktionelle Eigenschaft an einem behälterartigen Objekt vorhanden ist oder nicht, wird die Behälterposition bestrahlt und die beeinflusste Strahlung empfangen und mit einer vorgegebenen Darstellung des zu ermittelnden Charakteristikums verglichen. Normalerweise befindet sich der Behälter in der Behälterposition, er kann jedoch auch fehlen, beispielsweise wenn das System nach einer nicht vorhandenen Patrone sucht, wenn ein Kalibriersignal für die Position als solche zu bestimmen ist oder wenn eine Messung an einer Attrappe durchgeführt wird. Da eine physische Eigenschaft schwierig zu fälschen ist, kann jede beliebige Art von Strahlungssensorsystemprinzip verwendet werden. Ein Bilderzeugungssystem, auch im sichtbaren Bereich, kann verwendet werden, um beispielsweise einen Konturabschnitt der Patrone oder eine Diskontinuität im Behälter oder Inhalt zu ermitteln, was beim Vergleich mit einer Darstellung des ordnungsgemäßen Zustands einen Defekt oder eine Verunreinigung signalisiert. Häufig ist es jedoch bevorzugt, ein nicht bilderzeugendes System oder besonders bevorzugt ein System zu verwenden, das auf defokussierter Strahlung basiert, um die beschriebenen inhärenten allgemeinen Vorteile auszuschöpfen, z. B. um einen einzigartigen Fingerabdruck von mehreren Strahlungsbeiträgen zu erhalten oder in einem einfachen System von hoher Sicherheit zu kombinieren, das dazu in der Lage ist, sowohl Kennzeichnungsinformationen als auch funktionelle Eigenschaften zu erfassen. Obgleich funktionelle Eigenschaften häufig durch eine Antwort ermittelt werden, die von aus unterschiedlichen Tiefen empfangener Strahlung abhängig ist, ist es bevorzugt, Strahlung von ungefähr gleichen Antwortwinkeln und -flächen zu empfangen, wie zum allgemeinen Gebrauch oder zur Verwendung mit Kennzeichnungsinformationen angegeben, sofern es sich dabei um die Fläche des Behälterabschnitts handelt, die den aktiven Elementen am nächsten ist.
Es kann außerdem vorteilhaft sein, die Erfassung von funktionellen Eigenschaften mit einer Relativbewegung zwischen Empfänger und Behälter zu kombinieren, beispielsweise um das zuvor beschriebene dynamische Antwortsignal zu erhalten, um nacheinander sowohl Kennzeichnungsinformationen als auch funktionelle Eigenschaften zu erfassen oder mehrere unterschiedliche funktionelle Eigenschaften oder die Variation einer einzelnen Eigenschaft zu ermitteln, und zwar entlang dem Behälter, beispielsweise entlang der axialen Erstreckung eines patronenartigen Behälters. Die Bewegung des Behälters kann auch Teil eines durch das Sensorsystem zu überwachenden, dynamischen Vorganges sein, etwa eines Entleerungs-, Befüllungs-, Verdünnungs- oder Lösungsvorganges oder eines beliebigen der vorstehend beschriebenen Initiierungsschritte für einen patronenartigen Behälter. Jeder dynamische Vorgang kann entweder statisch, wobei der Behälter und der Empfänger gegenseitig fixiert sind, oder dynamisch verfolgt werden, wobei eine Relativbewegung zwischen beiden stattfindet. Nachfolgend sind einige Beispiel verschiedener Erfassungsmöglichkeiten aufgeführt.
Ein Konturabschnitt des Behälters kann erfasst werden, um zu verifizieren, ob ein Behälter in die Vorrichtung eingesetzt worden ist, dass er die vorgesehene Größe hat und ordnungsgemäß positioniert ist, beispielsweise in Bezug auf die Befestigungseinrichtungen oder seine voreingestellte Position, sofern er beweglich angeordnet ist. Ein hochspezifischer Konturabschnitt, wie etwa ein Flansch oder Verschlussabschnitt, kann ausgewählt werden, wenn ein bilderzeugendes Sensorsystem genutzt wird. Ein nicht bilderzeugendes System kann dazu verwendet werden, die relative Position der Kontur zu ermitteln, welche Antwort sogar auf kleine positionelle Unterschiede ansprechen kann, wenn der Empfangswinkel im Vergleich zur zu ermittelnden Verschiebung klein ist und wenn sich die Kontur normalerweise innerhalb der Winkelfläche befindet. Wenn mehrere orthogonale Konturlinien ermittelt werden, wird die gesamte Behälterposition gut bestimmt.
Innere Merkmale können ermittelt werden, vorausgesetzt dass der Behälter für die Strahlung durchlässig ist. Im Besonderen kann es vorteilhaft sein, eine bewegliche Wand zu ermitteln, insbesondere einen Kolben in einem patronenartigen Behälter, beispielsweise um einen frischen Behälter zu verifizieren, indem bestätigt wird, dass sich der Kolben in seiner Startstellung befindet, um eine abgeschlossene Initiierung zu verifizieren, wie etwa eine Rekonstitution oder Entlüftung, indem bestätigt wird, dass die erforderliche Verschiebung des Kolbens oder der Kontakt zwischen den Kolben in Mehrkammernsystemen stattgefunden hat, um die im Behälter verbliebenen Dosen aufgrund einer Erfassung der aktuellen Kolbenstellung oder einen leeren Behälter durch eine verifizierte Endstellung zu bestimmen. Die Erfassung kann bevorzugt durch die Absorption des Kolbenmaterials selbst, wahlweise modifiziert, z. B. mit einem hinzugefügten Absorptionsmittel, und bevorzugt in der reflektierten Strahlung erfolgen. Die Aufnahmefläche sollte an die Kolbengröße angepasst sein, bevorzugt derart, dass sie nur einen Teil seiner axialen Erstreckung abdeckt, wodurch es möglich ist, Details desselben, wie etwa Dichtringe, sogar bei nicht bilderzeugender oder defokussierter Strahlung zu erfassen. Eine für diesen Zweck vorgesehene Patrone kann bevorzugt eine zur Erfassung exponierte Kolbenstellung und an einem anderen Abschnitt eine informationstragende Kennzeichnung haben, welche Kennzeichnung bei nicht bilderzeugender Strahlung lesbar ist und demgemäß eine Erfassung für beide Zwecke durch dasselbe System ermöglicht.
Auch der innere Behälterinhalt kann erfasst werden. Das Vorhandensein eines Feststoffes kann durch seine Absorption oder Streuung ermittelt werden und das Vorhandensein einer Flüssigkeit kann von einem Gas durch den Unterschied im Brechungsindex unterschieden werden, beispielsweise in der gesendeten Strahlung an einer außermittigen Linie, wo der Brechungsunterschied einen ermittelbaren Antwortunterschied ergibt. Auch Unreinheiten in einem ansonsten homogenen Medium, z. B. einer Flüssigkeit oder einem Gas, wie etwa Unklarheiten oder Farbfehler oder Gas- oder Partikeleinschlüsse, können durch erhöhte Streuung oder die Gesamtabsorptionsänderung aus einer kleinen Aufnahmefläche ermittelt werden. Ähnliche Verfahren können dazu verwendet werden, Mängel in den Behälterwänden zu ermitteln, wie etwa Risse oder Verformungen. Der Präparattyp kann durch Messungen bei spektralen Wellenlängen, die typisch für das Produkt sind, chemisch verifiziert werden. Kennzeichnungen oder Modifikationen können dazu verwendet werden, die Antwort bei der Ermittlung funktioneller Eigenschaften zu erleichtern oder zu verstärken. Beispielsweise kann, anstelle einer Bestimmung einer Behälterposition basierend auf einer physischen Struktur derselben, eine Kennzeichnung oder wenigstens ein oder bevorzugt mehrere Punkte auf dem Behälter oder Etikett dazu dienen, die Be hälterausrichtung zu definieren. Eine Verifikation des Vorhandenseins eines Behälters kann in ähnlicher Weise durch die Ermittlung einer vorgegebenen Kennzeichnung durchgeführt werden. Eine Modifikation kann auch die Form eines angebrachten Spiegels, der einen Abschnitt des Behälters reflektiert, oder eines Prismas haben, das eine darauf befindliche Facette reflektiert oder bricht, der/das bevorzugt so angeordnet ist, dass die Senderstrahlung zum Empfänger abgelenkt wird.
Obgleich die Erfindung in Bezug auf Abgabevorrichtungen beschrieben worden ist, ist es klar ersichtlich, dass die Systemprinzipe für jeden beliebigen ähnlichen oder vollkommen unterschiedlichen Zweck verwendet werden können. Das Kennzeichnungssystem beispielsweise hat einen allgemeinen Nutzen und ist nicht auf die Kennzeichnung von Behältern beschränkt, sondern kann an jedem beliebigen Artikel oder für jeden beliebigen Informationsübertragungszweck verwendet werden. Der Sensor zum Ablesen einer derartigen Kennzeichnung muss nicht in einer Abgabevorrichtung enthalten sein, sondern kann in einer beliebigen anderen Einrichtung oder einem Allzweckleser enthalten sein. In ähnlicher Weise muss das allgemeine Prinzip der Ermittlung einer funktionellen Eigenschaft durch ihren Strahlungsfingerabdruck nicht auf Eigenschaften von Behältern beschränkt sein, sondern kann einen allgemeinen Nutzen für andere Artikel haben, z. B. um deren Vorhandensein, Position, äußere Struktur an der Oberfläche oder in der Tiefe in ähnlicher Weise wie bei einer beliebigen der vorstehend beschriebenen Anwendungen zu ermitteln, wobei der Sensor in jedem beliebigen Identifizierungssystem enthalten sein kann. Demgemäß kann das System als allgemeine Vorrichtung oder allgemeines Verfahren zur Analyse eines Objekts verwendet werden, z. B. zur Farbanalyse bei einem beliebigen Frequenzbereich oder zur Analyse der Oberflächen- oder Tiefenstruktur oder Textur eines beliebigen Objekts.
Signalverarbeitung
Die Verarbeitung des vom Empfänger empfangenen Signals kann in einem beliebigen, an einer beliebigen Stelle befindlichen Prozessor erfolgen, beispielsweise um das Signal durch Zwischenspeicherung kontinuierlich oder intermittierend an einen entfernten Computer zur Verarbeitung in Echtzeit oder künstlicher Zeit zu senden. Das Signal wird bevorzugt einem auf der Platine befindlichen Mikrocontroller der Vorrichtung zugeführt, wobei es in den meisten Fällen ebenfalls bevorzugt ist, das Signal in Echtzeit zu verarbeiten. Die Verarbeitung wird im Hinblick auf diese Optionen beschrieben.
Die Signalverarbeitung für das Sensorsystem unterscheidet sich in Abhängigkeit davon, welches Systemprinzip genutzt wird. Ein System, das auf einem bilderzeugenden Sensorsystem basiert, kann eine Signalverarbeitung benötigen, die dazu in der Lage ist, eine Verbindung zwischen empfängerunabhängigen Pixelantworten in Raum oder Zeit und einem spezifischen Punkt im Raum herzustellen, was eine parallele Verarbeitung aller Pixelantworten erforderlich machen kann, eine Verbindung jeder Pixelantwort mit einer absoluten Gitteradresse herzustellen, eine Synchronisation der Linienabtastung und absoluten Startpositionen durchzuführen etc.. Die Signalanalyse kann dann ein beliebiges bekanntes System zur Bildanalyse umfassen, z. B. durch Vergleichen des Signals mit einer vorgegebenen Darstellung der zu ermittelnden Objekteigenschaft.
Bei der bevorzugten Ausführungsform eines nicht bilderzeugenden Systems kann die Signalverarbeitung im Wesentlichen äußerst einfach gehalten werden. Der Sender kann so ausgeführt werden, dass er eine stabile Strahlung abgibt, und der Empfänger derart, dass er einen Teil derselben empfängt. Der Ausgang des Empfängers kann eine stabile Niveauantwort sein, wie etwa eine stabile Spannung, beispielsweise wenn das Objekt unveränderlich ist oder wenn keine Relativbewegung zwischen Empfänger und Objekt stattfindet, wobei man sich auf eine im Wesentlichen "statische" Antwort stützt. Die vordefinierte Darstellung der zu identifizierenden Eigenschaft kann dann in ähnlicher Weise ein Niveau sein und das Vergleichsverfahren kann einen beliebigen Algorithmus zum Vergleichen des gemessenen Niveaus mit einem oder mehreren vorgegebenen Niveaus umfassen, um zu bestimmen, ob die gesuchte Eigenschaft als vorhanden zu betrachten ist oder nicht. Die Antwort wird bevorzugt mehrere Male oder über eine bestimmte Zeitspanne gemessen, um etwaige kleine Störungen oder Variationen durch Mittelwertbildung zu beseitigen.
Eine zuverlässigere Messung kann erzielt werden, wenn mehr als ein Abschnitt des Objekts ermittelt und verglichen wird, bevorzugt Abschnitte mit Unterschieden im Antwortniveau. Dadurch können eher "relative" als "absolute" Niveaus durch einen Vergleich bestimmt werden, was unter anderem die Zuverlässigkeit erhöht. Relative Messungen können in einem "halbstatischen" Verfahren gemacht werden, indem mehr als eine statische Messung an verschiedenen Objektabschnitten durchgeführt wird. Beim Erfassen von gekennzeichneten Abschnitten können mehrere Kennzeichnungen, einschließlich separater Referenzniveaus oder darstellender wechselseitiger Referenzniveaus, abgelesen und dazu verwendet werden, Antwortniveauunterschiede zu bestimmen. In ähnlicher Weise kann beim Erfassen einer funktionellen Eigenschaft mehr als eine Messung an der interessierenden Stelle sowie an einer anderen Stelle durchgeführt werden, z. B. an der Kolbenposition und an einer Position, an der kein Kolben vorhanden ist, oder an gefüllten oder leeren Behälterabschnitten, oder an zwei Punkten mit unterschiedlichen Antworten am selben Objekt, z. B. an Kolbendichtringen bzw. dazwischen. Alternativ oder zusätzlich kann eine relative Messung auf Unterschieden in Strahlungsantworten bei unterschiedlichen Wellenlängen, sofern vorhanden, an derselben Objektfläche basieren. Die Signalverarbeitung kann hier eine Bestimmung des Antwortunterschieds oder -verhältnisses zwischen den erfassten Abschnitten und einen Vergleich dieses relativen Niveaus mit einem oder mehreren vorbestimmten Niveauunterschieden oder -verhältnissen umfassen.
Es ist allgemein bevorzugt, eine "dynamische" Tätigkeit in das Signal einzuschließen, d. h. eine Signalveränderung über die Zeit hervorzurufen und die Antwort im Verhältnis zur Zeitfunktion auf beliebige Weise aufzuzeichnen und auf diese einzuwirken. Eine dynamische Antwort kann dazu dienen, eine relative Antwort in derselben Weise wie beim halbstatischen Verfahren bereitzustellen, wenn auch mit mehr verfügbaren Daten zur Eliminierung von Zufallsfaktoren. Ein dynamisches Verfahren ermöglicht im Allgemeinen außerdem die Extraktion von mehr Informationen zur Berechnung und Entscheidungsfindung aufgrund der vorhandenen Zeitachse, wie etwa Berechnungen der Veränderungsrate oder des Gleitmittelwerts oder Rauschpegels. Die Signalverarbeitung kann hier einen Vergleich mit einer Reihe zu bestätigender relativer Niveaus umfassen, möglicherweise zeitunabhängig, oder eine vollständigere Kurvenpassung für eine detailliertere Analyse. Eine dynamische Antwort kann auf unterschiedliche Art und Weise bewirkt werden. Eine kontinuierliche Veränderung der Sensorsystemfrequenz kann eine variierende Antwort verursachen. Eine Überwachung eines dynamischen Vorganges, wie etwa die Auflösung einer Verbindung oder die Bewegung eines Kolbens, kann über die Zeit verfolgt werden. Wie angegeben, wird eine bevorzugte dynamische Antwort durch eine Relativbewegung zwischen Objekt und Sensor bewirkt, was sowohl dazu dienen kann, eine Reihe von Kennzeichnungen als auch mehrere unterschiedliche funktionelle Objektabschnitte entlang der Bewegungsbahn oder mehrere Details entlang demselben Objektabschnitt abzulesen, was einen detaillierten Fingerabdruck desselben ergibt.
Das vorstehend beschriebene dynamische Verfahren, bei dem der Empfängerausgang hinsichtlich seiner Amplitude im Verhältnis zur Zeitfunktion direkt oder indirekt überwacht wird und die Funktion verarbeitet wird, bevor ihr eine Aktivität zu Grunde gelegt wird, ist mit der bestehenden Prozessortechnologie bestens kompatibel. Die Funktion kann erhalten und als kontinuierlich behandelt werden, es ist jedoch bevorzugt, dass Werte aus dem Vorrichtungsausgang abgetastet werden, was in unregel mäßigen, bevorzugt jedoch in regelmäßigen Zeitintervallen bei einer bestimmten Frequenz durchgeführt werden kann. Die Abtastung kann auf eine beliebige von mehreren bekannten Arten erfolgen. Die Abtastung kann in dem Sinne digital sein, dass die Amplitude mit einem Referenzniveau verglichen und entweder auf einen Binärwert von 1 oder einen Binärwert von 0 eingestellt wird in Abhängigkeit davon, ob die Amplitude über oder unter dem Referenzniveau liegt, welches variabel sein kann, bevorzugt jedoch fest ist. Zum Extrahieren von mehr Informationen aus den Originaldaten ist unter anderem im Allgemeinen ein analoges Abtastverfahren bevorzugt, bei dem der absolute Amplitudenwert der Funktion wiederholt aufgezeichnet wird. Der analoge Wert kann in einem analogen Prozessor verarbeitet werden, es ist jedoch meistens bevorzugt, den Wert in digitale Form zu konvertieren und ihn in einem digitalen Prozessor zu verarbeiten. Das Signal kann in einer an sich bekannten Art und Weise gefiltert werden, um gewisse Frequenzbereiche zu entfernen.
Die Signalverarbeitung kann entweder durch die Hardware oder die Software eine Funktion umfassen, die mit einer automatischen Verstärkungsregelung vergleichbar ist, was bedeutet, dass die Systemverstärkung bei dem interessierenden Antwortniveau an den vorliegenden Zweck des Überblicks oder der Verstärkung angepasst ist.
Die Funktionswerte können zu jeder Zeit und mit jeder beliebigen Rate gespeichert und bearbeitet werden, wobei jedoch bei den meisten Anwendungen im Allgemeinen eine Echtzeitverarbeitung bevorzugt ist, was dennoch eine gewisse Speicherung der Werte erforderlich machen kann, die zu einer beliebigen gegebenen Zeit simultan verarbeitet werden sollen. Es ist bevorzugt, dass die Verarbeitung wenigstens zwei, bevorzugt drei und besonders bevorzugt mehrere Funktionswerte auf einmal umfasst.
Bei allen der vorstehend besprochenen Signalverarbeitungsverfahren ist es möglich, mehrere Sender und Empfänger auf einmal zu verwenden. Dies kann aus einem beliebigen der zuvor besprochenen Gründe durchgeführt werden, wie etwa dem Auffangen von Strahlung aus verschiedenen Winkeln, um eine Berechnung einer korrigierten Antwort zu ermöglichen. Insbesondere für die nun besprochenen Ziele kann es von Interesse sein, beim statischen Verfahren mehrere Empfänger zu verwenden, um verschiedene Objektabschnitte zu erfassen, beim relativen Messverfahren zusätzlich die Niveaus simultan zu erfassen, auf denen die relativen Messungen basieren, oder Antworten bei mehreren Frequenzen zu sammeln, und beim dynamischen Verfahren, zusätzlich mehrere Aspekte des überwachten Vorgangs abzudecken.
Bei jedem der besprochenen Verfahren ist es außerdem bevorzugt, das Sendersignal zu modulieren und die Modulation am Empfängerausgangssignal zu ermitteln. Dies dient dazu, den Einfluss von Zufallsfaktoren und Störungen auszuschließen, die das modulierte Charakteristikum nicht aufweisen. Eine äußerst fortschrittliche Modulation kann dazu verwendet werden, obgleich es häufig ausreichend ist, die Strahlung mit einer stabilen Modulationsfrequenz zu überlagern. Eine derartige Frequenz sollte klar über den allgegenwärtigen Netzfrequenzen mit Obertönen liegen und kann z. B. über 0,5 kHz und bevorzugt über 1 kHz liegen, sie kann jedoch unter 1000 kHz und bevorzugt unter 100 kHz gehalten werden. Das Empfängersystem sollte so nah wie möglich auf die Modulationsfrequenz abgestimmt sein, es kann jedoch auch eine schmale Bandbreite haben, wenn Dopplerverschiebungen ermittelt werden sollen. Ein Filtern des Signals kann mit jedem beliebigen bekannten Verfahren durchgeführt werden, das auf Hardware oder Software basiert.
Die vorstehend beispielhaft angegebenen Signalverarbeitungsschritte sollen andere Arten der üblichen Verarbeitung nicht ausschließen. Insbesondere kann eine beliebige Verarbeitung normale Initiierungsschritte benötigen, wie etwa eine Einstellung des Systems auf null durch eine Messung der Hintergrundstrahlung direkt vor dem Einsetzen eines Behälters oder eine Normierung an einem Standardattrappenbehälter oder einem Referenzkennzeichnungsabsorptionsgradniveau.
Zusammenfassung der Zeichnungen
1a und 1b zeigen schematisch aktive Elemente, die an einem patronenartigen Behälter angeordnet sind.
2 ist ein Diagramm einer tatsächlichen Antwort in der reflektierten Strahlung von einer Abtastung über einer Kolbenposition.
3 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm der geeigneten Elektronik für ein erfindungsgemäßes Sensorsystem.
4 ist ein detaillierter Schaltplan zur Verwendung in der Elektronik gemäß 3.
5 zeigt Beispiele für Etiketten mit vom Sensor zu lesenden Kennzeichnungen.
6a bis 6d zeigen schematisch eine Pumpeinrichtung und eine Zweikammernpatrone in vier Betriebsstadien.
Beschreibung der Zeichnungen
Die 1a und 1b zeigen in schematischer Form einen patronenartigen Behälter, der allgemein mit 1 bezeichnet ist und einen zylindrischen Abschnitt 2 aufweist und einen Kolben 3 mit drei Dichtringen 4 enthält. Am zylindrischen Abschnitt 2 ist ein Etikett 5 angebracht, von dem angenommen wird, dass es auf einer vollständig reflektierenden Hinterlegung codierte Oberflächen trägt. Ein Sender ist mit 6 bezeichnet, welcher Strahlung in Form eines breiten Konus 7 abgibt. Ein erster Empfänger 8 ist nahe dem Sender 6 angeordnet und weist in dieselbe Richtung, wobei der Empfänger Strahlung von einem Konus 9 auffängt, der etwas schmäler als der Senderkonus 7 ist. Ein zweiter Empfänger 10 ist in Bezug auf den Sender 6 auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters angeordnet und dem Sender 6 zugewandt. Ein dritter Empfänger 11 ist in Bezug auf die Achse des Senders 6 ungefähr unter einem rechten Winkel angeordnet und dem Behälterinneren zugewandt. Bei den dargestellten relativen Stellungen wird die Strahlung des Senders 6 zum Etikett 5 gelenkt und der erste Empfänger 8 fängt die vom Etikettabschnitt reflektierte Strahlung auf, welcher Abschnitt vom Sender 6 bestrahlt wird. Da das Etikett nicht durchsichtig ist, empfangen die Empfänger 10 und 11 keine direkte Strahlung vom Sender 6, können jedoch zufällige Strahlung empfangen, die in einem Gehäuse gestreut worden oder aus der Umgebung eingedrungen ist, wobei ihre Ausgänge dazu verwendet werden können, die Antwort des ersten Empfängers 8 hinsichtlich derartiger Hintergrundstrahlung zu korrigieren. Wenn der Behälter axial verschoben wird, so dass die Ebene der aktiven Elemente bei 12 positioniert wird, das heißt zwischen Etikett 5 und Kolben 3, ist die Antwort der Empfänger völlig anders. Geht man davon aus, dass der Behälter 1 lichtdurchlässig ist, wird etwas Strahlung an den Außen- und Innenflächen der Strahlungseintrittsseite des Behälters reflektiert, treten ähnliche Reflexionen an der Strahlungsaustrittsseite des Behälters auf, findet Absorption in den Wänden und möglicherweise im Behälterinhalt statt und es tritt bei all diesen Vorkommnissen etwas Streuung auf. Die Veränderung im Ausgang der Empfänger kann leicht ermittelt werden, d. h. der zweite Empfänger 10 kann erheblich mehr Strahlung empfangen als wenn er sich hinter dem Etikett befindet. Wenn der Behälter weiter verschoben wird, um die Ebene der aktiven Elemente am Kolben 3 zu platzieren, ändern sich die Empfängersignale wiederum und insbesondere der erste Empfänger 8 zeichnet die typische Strahlung auf, die vom Kolben reflektiert wird, welche Erfassung statisch oder dynamisch sein kann, wenn sie während der Bewegung des Behälters durchgeführt wird, wobei in letzterem Fall der Antwortunterschied an und zwischen den Dichtringen 4 ermittelt werden kann.
2 zeigt eine tatsächliche Antwort von einem Sensorsystem, das im infraroten Bereich arbeitet, wenn es über einen Kolben mit drei Dichtringen geführt wird, der in einen transparenten spritzenartigen Behälter eingesetzt ist. Die Vertikalachse gibt das Antwortniveau vom Empfänger in digitalisierten Werten zwischen 0 und 256 und die Horizontalachse Längen in beliebigen Einheiten an. Die drei Kurven stellen die Antwort dar, wenn diese durch transparente Filteretiketten gemessen wird, die von oben durchsichtig, grün bzw. blau sind. Es ist ersichtlich, dass die Antwortunterschiede an den drei Dichtringen des Kolbens eindeutig ermittelbar sind, sogar wenn das Filteretikett eine Farbe hat, die der Farbe des Kolbenmaterials stark ähnelt ist, wie bei der untersten Kurve.
3 ist ein Blockdiagramm der Hauptfunktionen in einem geeigneten erfindungsgemäßen Sensorsystem. Ein Mikrocontroller 31 aktiviert und deaktiviert den Sender 34 über einen Modulator 32 und einen Verstärker 33, um vom Sender einen variablen Ausgang von 3 kHz mit einer Nennwellenlänge von 940 nm zu erhalten. Die Strahlung trifft auf eine Objektoberfläche 35 und wird von dieser beeinflusst, wobei ein Teil der Strahlung vom Empfänger 36 aufgefangen wird. Das Ausgangssignal des Empfängers 36 wird in einem Bandpassfilter gefiltert, um Frequenzkomponenten zu extrahieren, die nahe an der 3 kHz-Modulationsfrequenz liegen. Dieses Signal wird bei 38 verstärkt und einem A/D-Umsetzer 39 zugeführt und der digitale Ausgang zurück zum Mikrocontroller 31 geführt. Basierend auf dem empfangenen Signal und auf interessierenden Vergleichsniveaus kann der Mikrocontroller 31 eine automatische Verstärkungsregelungseinheit (AGC – automatic gain control) 40 aktivieren, um dem A/D-Umsetzer ein Referenzniveau zu liefern, um eine Verschiebung des Referenzniveaus und der Niveaubereichsauflösung zur Digitalisierung zu ermöglichen. Der Mikrocontroller kann Zugriff auf die Software für die Bandpassfilterung, die AGC-Funktion und beispielsweise eine Clusteranalyse zum Vergleich der Empfängerantwort mit vorbestimmten, zu identifizierenden Charakteristika haben.
Die Schaltung gemäß 4 setzt sich im Grunde aus drei Abschnitten zusammen, einem Energieversorgungsabschnitt, der im unteren Teil der Zeichnung gezeigt ist, einem analogen Strahlungsabschnitt, der im mittleren Teil dargestellt ist, und einem digitalen Verarbeitungsabschnitt, der oben gezeigt ist. Das Strahlungssignal für den LED-Sender wird vom Prozessor U4 (Anschlussstift 28, "s") über den Transistor Q1 der Senderdiode D5 (TSMS3700) moduliert. Die Strahlung vom Objekt fällt auf den Photodiodenempfänger D4 (BP104FS) und wird in Strom umgewandelt. Der Strahlungsabschnitt umfasst ferner doppelte Filter- und Verstärkungsschritte, wobei die Filter Bandpassfilter sind, d. h. jeder Filter umfasst sowohl einen Tiefpass- als auch einen Hochpassfilter. Das Signal tritt in den Hochpassfilter C8, R23, R24 ein, wird in U2A verstärkt und tritt in den Tiefpassfilter C10, R25, R26 ein. Der Vorgang wird im Hochpassfilter C9, R22, Verstärker U2B und Tiefpassfilter C11, R27, R28 wiederholt. Nach diesen analogen Schritten tritt das Signal in den A/D-Umsetzer ein, welcher Teil des Mikrocontrollers U4 ist. Das Signal wird in digitaler Form im Mikrocontroller U4 unter Verwendung von Software, z. B. digitale Filterung, Sortier- und Vergleichsalgorithmen etc., verarbeitet. Die Widerstände R4 bis R11 wirken mit dem Mikrocontroller als AGC-Funktion zusammen, was eine detaillierte Analyse verschiedener Amplitudenniveaus ermöglicht.
5 zeigt ein einfaches Etikett mit Kennzeichnungen, das an einem spritzenartigen Behälter zu verwenden ist, wie beispielsweise in 6 dargestellt. Das Etikett 50 weist eine erste große einheitlich gefärbte Fläche 51 mit vorbestimmter Absorption auf, die statisch abgelesen werden soll, d. h. wenn die Fläche in Bezug auf den Sensor stationär gehalten wird. Das Absorptionsniveau der Oberfläche kann Informationen über den Patronentyp, den Inhalt oder die Konzentration liefern oder kann zu Kalibrierzwecken verwendet werden. Das Feld 52 ist ein Fenster im Etikett, welches Fenster vollständig durchsichtig und transparent ist und dafür vorgesehen ist, eine Erfassung des Patroneninneren und insbesondere des Vorhandenseins eines Kolbens zu ermöglichen. Die Felder 53, 54 und 55 sind wiederum einheitlich gefärbte Flächen mit bevorzugt unterschiedlichen Absorptionsniveaus, die Informationen beispielsweise derselben Art wie die Fläche 51 tragen. Das Fenster 52 und die Felder 53, 54 und 55 sollen nacheinander dynamisch während einer Relativbewegung zwischen Etikett und Sensor abgelesen werden, wie durch den Pfeil 56 angezeigt. Ein Sensor ist durch gestrichelte Linien unter 57 in einer ersten Stellung über dem statischen Feld 51 angedeutet. Nach dem Ablesen dieses Feldes wird die Patrone mit dem Etikett in Richtung des Pfeils 56 bewegt, was bewirkt, dass das Fenster 52 und die Felder 53, 54 und 55 den Sensor 57 passieren, um eine Antwort im Verhältnis zur Zeitfunktion zu erzeugen, die durch die Elektronik verarbeitet werden kann. Es wird davon ausgegangen, dass die gesamte Etikettfläche mit Ausnahme des Fensters 52 durch ausreichende Pigmentierung oder eine undurchsichtige Hinterlegung im Wesentlichen lichtundurchlässig ist, um nicht durch hinter dem Etikett vorhandene Strahlung beeinflusst zu werden.
Die 6a bis 6d zeigen schematisch vier Betriebsstadien eines Pumpenabschnitts 60 und einer Zweikammernpatrone 70. Die Pumpe 60 umfasst ein Gehäuse 61, ein kolbenstangenartiges Element 62 und eine elektromechanische Einheit, die allgemein mit 63 bezeichnet und so betreibbar ist, die Stange zu betätigen und zu steuern, um sowohl die Patrone 70 zu bewegen als auch ihren Inhalt auszustoßen. Diese Pumpenabschnitte sind bevorzugt in Übereinstimmung mit der vorstehend angegebenen parallelen Anmeldung ausgeführt. Ein Sensor 64 ist an der dafür vorgesehenen Patronenposition der Pumpe 60 angeordnet. Die Patrone umfasst eine Trommel 71, einen Auslass 72, einen rückwärtigen Kolben 73 und einen vorderen Kolben 74. Auf der Außenseite der Trommel ist ein Etikett angebracht, wie z. B. in 5 dargestellt.
6a zeigt die relativen Stellungen der Pumpe 60 und der Patrone 70, wenn die Patrone gerade erst an der Pumpe befestigt worden ist, wobei sich die Kolbenstange 62 nahe am rückwärtigen Kolben 73 befindet. Der Sensor 64 befindet sich am rückwärtigen Kolben 73 und über einem ersten Abschnitt des Etiketts 75, z. B. dem statischen Feld 51 aus 5, welcher Etikettabschnitt durch den Sensor 64 abgelesen wird.
6b zeigt eine Stellung, in der die Einheit 63 eine Bewegung der Patrone 70 zum Pumpenabschnitt 60 bewirkt hat, während diese gleichzeitig am rückwärtigen Kolben 73 anliegt, um ihre absolute Stellung beizubehalten. Demgemäß befindet sich der rückwärtige Kolben 73 noch immer am Sensor 64, wobei sich das Etikett 75 jedoch zu einer Stellung bewegt haben sollte, in der sich das Fenster 52 zwischen dem Sensor 64 und dem Kolben 73 befindet. Der Sensor kann jetzt die ordnungsgemäße Stellung und Charakteristika des Kolbens 73 durch das Etikettfenster 52 verifizieren.
6c zeigt eine Stellung, in der die Einheit 63 eine Bewegung der Patrone noch weiter zur Pumpe hin bewirkt hat, wobei sich der Kolben 73 zu einer Stellung in der Trommel 71 bewegt, in der er sich in Kontakt mit dem vorderen Kolben 74 befindet und sich die zwei Kolben möglicherweise eine gewisse Strecke aufeinander zu bewegt haben und sich die Patrone in ihrer endgültigen Stellung relativ zur Pumpeneinheit 60 befindet. Während dieser Patronenbewegung haben die verbliebenen Abschnitte des Etiketts 75 den Sensor 64 passiert, um eine dynamische Ablesung der Felder 53, 54 und 55 und eine Extraktion jeglicher darin kodierter Informationen zu ermöglichen.
6d zeigt eine Stellung, in der die Einheit 63 eine Vorwärtsbewegung des Elements 62 bewirkt hat, um den Patroneninhalt vor dem Kolben 74 durch den Auslass 72 auszustoßen. Bei diesem Betrieb kann der Sensor 64 das Verschwinden des Kolbens 73, die ordnungsgemäße Entleerung der Trommel 71 und die Ermittlung einer Kennzeichnung auf dem Element 62 überwachen, welche das Erreichen seiner vorderen Endstellung signalisiert.
Die beispielhaft angegebenen Ausführungsformen sind rein illustrativ und keinesfalls so zu verstehen, dass sie den Umfang oder die allgemeine Anwendbarkeit der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, einschränken.

Claims

Arzneimittelabgabevorrichtung mit a) einem Behälter (1, 70) für das Arzneimittel, der eine Öffnung (72) aufweist oder zur Anordnung einer Öffnung vorbereitet ist, b) einem Mechanismus (63), der so betreibbar ist, zumindest einen Teil des im Behälter befindlichen Arzneimittels durch die Öffnung abzugeben, c) Befestigungseinrichtungen zum Verbinden des Behälters mit dem Mechanismus und d) einem Sensorsystem, das dafür ausgelegt ist, zumindest eine vorgegebene Eigenschaft des Behälters oder seines Inhalts zu erfassen, wobei das Sensorsystem einen Strahlungssender (6), der dafür ausgelegt ist, den Behälterstandort oder einen Teil desselben zu bestrahlen, und einen Strahlungsempfänger (10) umfasst, der dafür ausgelegt ist, zumindest einen Flächenabschnitt der Strahlung vom Sender zu empfangen, nachdem die Strahlung durch den Behälterstandort beeinflusst worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Empfänger dafür ausgelegt ist, eine integrierende, nicht bilderzeugende Ausgabeantwort abzugeben, die repräsentativ für die vom Flächenabschnitt empfangene Gesamtstrahlung ist, und – die vorgegebene Eigenschaft eine funktionelle Eigenschaft ist, die zumindest teilweise durch reflektierte Strahlung und/oder eine vom Sensorsystem lesbare Kennzeichnung erfasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des Behälters (1, 70) bei der Strahlungsfrequenz lichtdurchlässig oder transparent ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine Patrone ist, die umfasst a) eine im Wesentlichen zylindrische Trommel (2, 71) mit einer allgemeinen Symmetrieachse und einem vorderen und einem rückwärtigen Ende, b) eine Öffnung (72) oder eine vorbereitete Öffnung an deren vorderem Ende, c) zumindest einen verschieblichen Kolben (3, 73, 74), der zwischen dem vorderen und dem rückwärtigen Ende in die Trommel eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone zwei oder mehr Kammern (70) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus eine Pumpeinrichtung (60) umfasst, die von einem Elektromotor betätigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus ein Steuersystem (63) umfasst, das so betreibbar ist, zumindest den Elektromotor zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtungen Bewegungseinrichtungen (62) umfassen, die so betreibbar sind, den Behälter in Bezug auf stationäre Teile des Mechanismus zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtungen Abtasteinrichtungen umfassen, die so betreibbar sind, den Behälter (70) relativ zum Sensorsystem (64) zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtungen (62) außerdem so betreibbar sind, einen Initiierungsbetrieb am Behälter durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtungen dafür ausgelegt sind, eine Geschwindigkeit von weniger als 10 cm/sec, bevorzugt weniger als 1 cm/sec, zu erreichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung eine Wellenlänge zwischen 300 und 3000 Nanometern hat.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung im nicht sichtbaren Bereich liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung im Infrarotbereich liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) eine Leuchtdiode umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (8, 10, 11) eine Photodiode oder einen Phototransistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (8, 10, 11) einen Tageslichtfilter umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe des Empfängers (8, 10, 11) nicht bilderzeugend ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung defokussiert empfangen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung und der Empfang Raumwinkel (7, 9) von mehr als 10 Grad haben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) dafür ausgelegt ist, einen divergenten Strahl (7) zu erzeugen, und der Empfänger (8, 10, 11) dafür ausgelegt ist, einen divergenten Aufnahmewinkel (9) zu haben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) und/oder der Empfänger (8, 10, 11) Breitbandeinrichtungen mit einem bevorzugten Frequenzvariationskoeffizienten von zumindest plus/minus 1 Prozent der Sollfrequenz sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) und der Empfänger (8) so angeordnet sind, dass sie im Wesentlichen in dieselbe Richtung weisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) und der Empfänger (8, 10, 11) unter Abstand vom Behälter (1) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Empfänger (8, 10, 11) bedeckte Fläche, ausgedrückt als der Durchmesser eines Kreises mit entsprechender Fläche, zwischen 0,5 und 15 mm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine Kennzeichnung (5, 50, 75) aufweist, die vom Sensorsystem (8, 10, 11, 57, 64) lesbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung (5, 50, 75) mehr als zwei diskrete Niveaus aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung (50) mehrere diskrete Kennzeichnungsbereiche (51–55) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass Bewegungseinrichtungen (56) vorhanden sind, um die Bereiche (51–55) nacheinander, statisch oder dynamisch abzulesen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung (5, 50, 75) in der Absorption oder Reflexion Unterschiede aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Positionierung zwischen dem Sensor (8, 10, 11, 57, 64) und dem Behälter dafür ausgelegt ist, eine funktionelle Eigenschaft des Behälters (1, 70) zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Eigenschaft ein Außenlinienabschnitt des Behälters (1, 70), eine Stellung des Kolbens (3, 73, 74), ein Behälterinhalt oder eine Kennzeichnung oder Modifikation ist, die dafür ausgelegt ist, die Erfassung einer funktionellen Eigenschaft zu erleichtern.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Positionierung auch dafür ausgelegt ist, eine Kennzeichnung (5, 50, 75) am Behälter (1, 70) statisch oder dynamisch abzulesen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektronische Steuereinheit, bevorzugt einen Mikrokontroller (31), enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (31) so betreibbar ist, die modifizierte oder unmodifizierte Ausgabe vom Empfänger (36) zu empfangen und sie mit einem oder mehreren gespeicherten Charakteristika zu vergleichen und unterschiedlich tätig zu werden, wenn eine bzw. keine bestimmte Ähnlichkeit vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (31) so betreibbar ist, eine Antwort als Funktion der Zeitfunktion zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Tätigkeit die Option des Aktivierens des Elektromotors umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesandte Strahlung moduliert (32) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) und der Empfänger (8, 10, 11) so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf ihre Halterung eine stabile Achsenausrichtung haben.
Vorrichtung nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch eine feste Anordnung der Halterung in Bezug auf den Mechanismus oder ein Gehäuse (61).
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3, 73, 74) zumindest einen Flächenabschnitt aufweist, der vom Sensorsystem (8, 57, 64) durch zumindest einen Teil der Trommel (2, 71) erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter zumindest einen Kennzeichnungsbereich (5, 50, 75) aufweist, der vom Sensorsystem (8, 57, 63) lesbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Teil des Kennzeichnungsbereiches (5, 50, 75) und der Flächenabschnitt des Kolbens (3, 74) längs der Symmetrieachse der Trommel (2, 71) an derselben Stelle befinden.
Patrone nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (52) längs der Achse der Trommel (2, 71) kennzeichnungsfrei ist, was eine Bestrahlung des Kolbens (3, 73, 74) ermöglicht.
Patrone nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem die Kolbenstellung bedeckenden Kennzeichnungsbereich wenigstens ein weiterer Kennzeichnungsbereich (51, 53–55) mit unterschiedlichem Absorptions- oder Reflexionsvermögen längs der Achse der Trommel (2, 71) angeordnet ist.
Patrone nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone (70) zwei oder mehr Kammern mit mehr als einem Kolben (73, 74) aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Arzneimittelabgabevorrichtung mit a) einem Behälter (1, 70) für das Arzneimittel, der eine Öffnung (72) aufweist oder zur Anordnung einer Öffnung vorbereitet ist, b) einem Mechanismus (63), der so betreibbar ist, zumindest einen Teil des im Behälter befindlichen Arzneimittels durch die Öffnung abzugeben, c) Befestigungseinrichtungen zum Verbinden des Behälters mit dem Mechanismus und d) einem Sensorsystem (63), das dafür ausgelegt ist, zumindest eine vorgegebene Eigenschaft des Behälters oder seines Inhalts zu erfassen, wobei das Verfahren die Schritte des Aussendens von Strahlung zum Behälterstandort oder eines Teils desselben, damit die Strahlung vom Behälterstandort beeinflusst werden kann, und des Empfangens zumindest eines Teils der beeinflussten Strahlung von zumindest einem Flächenabschnitt des Behälterstandorts umfasst, gekennzeichnet durch das Sensorsystem, das – zumindest einen Teil der beeinflussten Strahlung von zumindest einem Flächenabschnitt des Behälterstandorts in integrierender, nicht bilderzeugender Weise empfängt, und – die Charakteristika der empfangenen Strahlung mit einem vorgegebenen Charakteristikum vergleicht, das repräsentativ für die vorgegebene Eigenschaft ist, um festzustellen, ob die vorgegebene Eigenschaft des Behälters vorhanden ist oder nicht, wobei die vorgegebene Eigenschaft eine funktionelle Eigenschaft ist, die zumindest teilweise durch reflektierte Strahlung und/oder eine vom Sensorsystem lesbare Kennzeichnung erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung durch Reflexion, Übertragung, Absorption und/oder Zerstreuung beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Behälters (1, 70) bei der Strahlungsfrequenz lichtdurchlässig oder transparent ist und dass zumindest etwas Strahlung in den Behälter gesandt wird.
Verfahren nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch den Schritt des Bewegens des Behälters (1, 70) in Bezug auf stationäre Teile des Mechanismus.
Verfahren nach Anspruch 46 oder 49, gekennzeichnet durch den Schritt des Durchführens eines Initiierungsschrittes am Behälter (1, 70).
Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass der Initiierungsschritt einen Rekonstruktionsschritt umfasst.
Verfahren nach Anspruch 46 oder 49, gekennzeichnet durch den Schritt des Bewegens des Behälters (1, 70) in Bezug auf das Sensorsystem (8, 10, 11, 57, 64).
Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit weniger als 10 cm/sec beträgt.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit weniger als 1 cm/sec beträgt.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1, 70) und das Sensorsystem (8, 10, 11, 57, 64) während des Strahlungsempfangs relativ zueinander stationär gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesandte Strahlung im nicht sichtbaren Bereich liegt, bevorzugt im Infrarotbereich.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangene Strahlung defokussiert ist.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung in einem divergenten Strahl (7) ausgesandt und aus einem divergenten Aufnahmewinkel (9) empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung in einem breiten Raumwinkel von bevorzugt mehr als 30 Grad ausgesandt und empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch das Aussenden und/oder Empfangen einer Breitbandstrahlung mit einem bevorzugten Frequenzvariationskoeffizienten von zumindest plus/minus 1 Prozent der Sollfrequenz.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) und der Empfänger (8) so angeordnet sind, dass sie im Wesentlichen in dieselbe Richtung weisen und dass zumindest etwas der empfangenen Strahlung reflektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch den Schritt des Haltens des Senders (6) und des Empfängers (8, 10, 11) unter Abstand vom Behälter (1, 70).
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Empfänger (8, 10, 11) bedeckte Fläche, ausgedrückt als der Durchmesser eines Kreises mit entsprechender Fläche, zwischen 0,5 und 15 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch den Schritt des Bereitstellens einer Kennzeichnung (5, 50, 75) auf dem Behälter (1, 70), die vom Sensorsystem (65) lesbar ist.
Verfahren nach Anspruch 64, gekennzeichnet durch das Bereitstellen der Kennzeichnung (5, 50, 75) mit mehr als zwei diskreten Niveaus.
Verfahren nach Anspruch 64, gekennzeichnet durch das Bereitstellen von mehr als einem diskreten Kennzeichnungsbereich (51–55).
Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (51–55) nacheinander, statisch oder dynamisch abgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablesung einen Stufenunterschied in der Antwort erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 64, gekennzeichnet durch das Bereitstellen einer Kennzeichnung (5, 50, 75) mit Unterschieden in der Absorption oder Reflektion.
Verfahren nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch das Positionieren des Sensors (8, 10, 11, 57, 64) und des Behälters (1, 70) derart, dass eine Erfassung einer funktionellen Eigenschaft des Behälters möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionelle Eigenschaft ein Außenlinienabschnitt des Behälters (1,70), eine Stellung des Kolbens (3, 73, 74), ein Behälterinhalt oder eine Kennzeichnung oder Modifikation ist, die dafür ausgelegt ist, die Erfassung einer funktionellen Eigenschaft zu erleichtern.
Verfahren nach Anspruch 70, gekennzeichnet auch durch das statische oder dynamische Ablesen einer Kennzeichnung (5, 50, 75) am Behälter (1, 70).
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass im Vergleichsschritt das Charakteristikum der empfangenen Strahlung eine Antwort ist, die repräsentativ für die von der abgedeckten Fläche empfangene Gesamtstrahlung ist.
Verfahren nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellung des Vorhandenseins einer Eigenschaft auf einer statischen Antwort vom Empfänger basiert.
Verfahren nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellung des Vorhandenseins einer Eigenschaft auf einer dynamischen Änderung vom Empfänger basiert.
Verfahren nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellung das Aufzeichnen einer dynamischen Antwort als Funktion der Zeitfunktion vom Empfänger umfasst.
Verfahren nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhandensein von mehr als einer Eigenschaft festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kennzeichnungseigenschaft und eine funktionelle Eigenschaft festgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesandte Strahlung moduliert ist.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung mit einer stabilen Ausrichtung in Bezug auf stationäre Teile des Mechanismus ausgesandt und empfangen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 80, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1, 70) eine Patrone ist, die umfasst a) eine im Wesentlichen zylindrische Trommel (2, 71) mit einer allgemeinen Symmetrieachse und einem vorderen und einem rückwärtigen Ende, b) eine Öffnung (72) oder eine vorbereitete Öffnung an deren vorderem Ende, c) zumindest einen verschieblichen Kolben (3, 73, 74), der zwischen dem vorderen und dem rückwärtigen Ende in die Trommel eingesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone zwei oder mehr Kammern (71) umfasst.