DE69732621T2

DE69732621T2 - Optisches dosismessung in spritzen

Info

Publication number: DE69732621T2
Application number: DE69732621T
Authority: DE
Inventors: J. Stephen BROWN
Original assignee: Health Hero Network Inc
Current assignee: Robert Bosch Healthcare Systems Inc
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2017-07-23
Also published as: EP1502614A3; ATE289831T1; DE69732621D1; CA2638756C; US5792117A; WO1998003215A1; EP0858349A4; EP0858349B1; CA2235929A1; CA2235929C; US6113578A; CA2638756A1; EP0858349A1; EP1502614A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf Injektionsspritzen und Patientenüberwachungsvorrichtungen und insbesondere auf eine Vorrichtung, um die Dosen eines mit einer Injektionsspritze gelieferten Wirkstoffs optisch zu bestimmen und elektronisch aufzuzeichnen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren ist in der Gesundheitsfürsorgeindustrie der Wert der Aufbewahrung elektronischer medizinischer Datensätze anstelle von Papierdatensätzen weit und bereit erkannt worden. Die Verwendung elektronischer medizinischer Datensätze erlaubt den Gesundheitsfürsorgeanbietern und den Patienten, medizinische Informationen mit beträchtlich größerer Leichtigkeit und Genauigkeit zu speichern, abzurufen und gemeinsam zu benutzen. Die gemeinsame Benutzung der medizinischen Informationen ist bei Behandlungsprogrammen besonders wichtig, die die Injektion von Insulin, menschlichem Wachstumshormon oder anderen Medikamenten umfassen.
Typischerweise werden diese Injektionen unter Verwendung von Einwegspritzen ausgeführt. Leider gibt es keine angemessene Vorrichtung, die die Dosisinformationen von einer Einwegspritze misst und elektronisch aufzeichnet. Im Ergebnis ist der Patient oder der Gesundheitsfürsorgearbeiter, der die Injektion ausführt, mit der Aufgabe belastet, die Dosis zu injizieren und dann die Dosismenge in einem Protokollbuch manuell aufzuzeichnen.
Infolge der Häufigkeit derartiger Injektionen, für Diabetiker oft mehrmals am Tag, wird es schwierig, genaue Datensätze aufrechtzuerhalten. In der Tat haben Studien gezeigt, dass die eigenen Datensätze und Erinnerungen eines Patienten oft unvollständig und ungenau sind. Außerdem kann ein Patient in einem Versuch, ein Protokollbuch zu erzeugen, das seinem oder ihrem Arzt gefällt, absichtlich schwindeln, während er selbst aufgezeichnete Einträge macht. Langfristig macht dies die Patientenüberwachung extrem schwierig und gefährdet das Behandlungsprogramm und gefährdet möglicherweise sogar das Leben des Patienten.
Es sind Versuche unternommen worden, elektronische Management-Systeme zu entwickeln, um die Patienten bei der Selbstverwaltung von Arzneimittelprogrammen zu unterstützen. US-Patent 5.019.974, erteilt an Beckers, beschreibt z. B. eine tragbare, mikroprozessor-gestützte Aufzeichnungsvorrichtung, die mit einem Hauptrechner verbunden ist. Der Patient gibt die Therapieinformationen über eine Tastatur in die Aufzeichnungsvorrichtung ein. Die Aufzeichnungsvorrichtung enthält eine Anzeige, um die Behandlungsrichtlinien der Therapie dem Patienten anzuzeigen. Die Aufzeichnungsvorrichtung besitzt außerdem eine Blutzucker-Messeinrichtung, um die Blutzuckerspiegel des Patienten aufzuzeichnen.
Die durch Beckers beschriebene Aufzeichnungsvorrichtung misst die Dosisinformationen von einer Einwegspritze nicht automatisch und zeichnet sie nicht automatisch auf. Nach der Injektion einer Dosis muss der Patient die Dosisinformationen manuell unter Verwendung von Schaltern oder Tasten in die Aufzeichnungsvorrichtung eingeben. Obwohl dies eine Verbesserung gegenüber der Aufbewahrung geschriebener Datensätze auf Papier ist, ist die Wirksamkeit des Arzneimittelprogramms immer noch durch die Erinnerungen und Aufzeichnungen des Patienten eingeschränkt, die unzuverlässig sind.
Es sind außerdem Versuche unternommen worden, Vorrichtungen zu entwickeln, die eine vorgegebene Dosis des Medikaments liefern und die Dosismenge aufzeichnen. US-Patent 5.176.502, erteilt am 5. Januar 1993 an Sanderson u. a., beschreibt z. B. eine Spritzenpumpe, um eine vorgegebene Dosis des Medikaments aus einer Spritze auszustoßen. Die Spritzenpumpe enthält einen Spritzenhalter zum Halten der Spritze und einen Mitnehmer, der sich mit dem Kolben der Spritze im Eingriff befindet. Ein Elektromotor schiebt den Mitnehmer und den Kolben in die Spritzentrommel, um das Medikament auszustoßen.
Die Spritzenpumpe enthält ferner eine Überwachungsschaltung, um die Bewegung des Mitnehmers während der Lieferung des Medikaments zu überwachen. Die Überwachungsschaltung enthält ein lineares Potentiometer, das einen elektrisch leitenden Streifen aus einem widerstandsbehafteten Material besitzt. Das widerstandsbehaftete Material ist so angeordnet, dass es sich mit einem elektrischen Kontakt des Mitnehmers im Eingriff befindet. Die Position des elektrischen Kontakts auf dem widerstandsbehafteten Streifen verändert die Spannung der Überwachungsschaltung und gibt folglich die Position des Kolbens in der Trommel an. Ein Mikroprozessor empfängt die Spannungssignale von der Überwachungsschaltung und vergleicht die Spannungssignale mit vorprogrammierten Signalen, um zu bestimmen, ob die Verschiebung des Kolbens der richtigen Verschiebung für die Lieferung der vorgegebenen Dosis entspricht. Ein mit dem Mikroprozessor verbundener Steuermechanismus reguliert die Bewegung des Mitnehmers, um zu sichern, dass die vorgegebene Dosis des Medikaments geliefert wird.
Obwohl die durch Sanderson beschriebene Spritzenpumpe die elektronische Aufzeichnung der Dosisinformationen erlaubt, ist sie nur konstruiert, um das Medikament direkt in eine intravenöse Leitung zu liefern. Sie ist nicht konstruiert, um an einem Patienten direkt eine Injektion vorzunehmen, wobei sie auch nicht eine Dosis von einer Spritze messen und aufzeichnen kann, es sei denn, die Spritzenpumpe schiebt den Kolben. Folglich ist die Spritzenpumpe für einen Gesundheitsfürsorgearbeiter, der an einem Patienten direkt eine Injektion vornehmen muss, oder für einen ambulanten Patienten, der einem Behandlungsprogramm mit Selbstinjektionen folgen muss, von geringem Nutzen.
Eine weitere Vorrichtung für die Injektion einer vorgegebenen Dosis des Medikaments und zum Aufzeichnen der injizierten Dosis ist im US-Patent 4.950.246, erteilt am 21. August 1990 an Muller, offenbart. Muller beschreibt einen batteriebetriebenen Injektionsstift mit einer durch einen Elektromotor angetriebenen Pumpenstange. Der Elektromotor wird durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert, die einen Mikroprozessor mit einem Speicher zum Speichern der Dosisinformationen enthält. Der Injektionsstift enthält ferner einen Sensor, der mit der Steuereinheit verbunden ist, um die Position der Pumpenstange und folglich die Menge des injizierten Medikaments elektrisch zu bestimmen.
Obwohl der durch Muller beschriebene Injektionsstift die Dosisinformationen misst und elektronisch aufzeichnet, besitzt er mehrere Nachteile, die seine ausgedehnte Verwendung ausgeschlossen haben. Der Injektionsstift ist eine teure Vorrichtung, die eine komplizierte elektronische Ausrüstung erfordert, um die Dosen zu liefern und aufzuzeichnen. Weil der Injektionsstift außerdem eine Spritze und eine elektronische Aufzeichnungsvorrichtung in einer Vorrichtung integriert, ist er kein Wegwerfartikel. Der Patient muss ihn für jede Injektion wiederholt verwenden, selbst nachdem der Injektionsstift mit Blut verunreinigt worden ist. Folglich schafft der Injektionsstift keine preiswerte, zweckmäßige oder hygienische Lösung für Patienten, die wünschen, die Informationen über injizierte Dosen zu messen und elektronisch aufzuzeichnen.
US-Patent 4.853.521, erteilt am 1. August 1989 an Ronald Claeys, stellt eine programmierbare intelligente Lesereinheit vor, die Arzneimitteldaten unter Verwendung von von Hand gehaltener oder fester Scanner empfängt und aufzeichnet. Die Scanner lesen Strichcodes auf Spritzen, Ampullen, Durchflussmessern usw. Außerdem erlaubt dieser intelligente Leser dem Anwender, eine Spritze vor und nach der Injektion zu wiegen, um die verabreichte Menge der Arznei zu bestimmen und aufzuzeichnen. Die in dieser Weise protokollierten Dosierungsdaten können in der Form eines Datensatzes angezeigt oder ausgedruckt werden.
Der Betrieb der von Ronald Claeys beschriebenen Vorrichtung erfordert viele komplizierte Schritte des Wiegens der Spritzen, des Abtastens der Strichcodes usw. Sowohl die Komplexität der erforderlichen Prozeduren als auch die hohen Kosten der Vorrichtung haben ihre ausgedehnte Verwendung ausgeschlossen. Außerdem kann die Vorrichtung nicht leicht durch den Anwender getragen werden, um die Dosen aufzuzeichnen, während er sich entfernt von der Gesundheitsfürsorgeeinrichtung oder vom Zuhause befindet. Folglich gibt es keine preiswerte Vorrichtung, um die Dosisinformationen von einer Einwegspritze zu bestimmen und elektronisch aufzuzeichnen. Ferner gibt es keine derartige Vorrichtung, die sowohl einfach im Betrieb ist als auch durch einen Anwender leicht getragen werden kann.
MURRAY Jr., T. M., u. a.: "Automated drug identification system", Proceedings of the Southeast Conference, USA, New York, IEEE, Bd. –, 1991, S. 263–266, offenbart ein Produkt, das den an einen Patienten verabreichten Typ des Arzneimittels und seine Dosierung überwachen kann. Das Arzneimittel wird durch ein Strichcode-Lesesystem identifiziert. Die Dosierung wird sowohl unter Verwendung kundenspezifischer Hardware als auch unter Verwendung kundenspezifischer Software berechnet.
AUFGABEN UND VORTEILE DER ERFINDUNG
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, um eine von einer Einwegspritze gelieferte Injektionsdosis optisch zu bestimmen und elektronisch aufzuzeichnen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die durch einen Anwender leicht betrieben und getragen werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung an Diabetespatienten und insbesondere an die häusliche Diabetesbetreuung anzupassen. Es ist eine noch weitere Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die die automatisierte papierlose Datenverarbeitung von der durch den Patienten ausgeführten Messung bis zur Aufzeichnung in der Klinik unterstützt. Diese und weitere Aufgaben und Vorteile werden nach der Berücksichtigung der folgenden Beschreibung und Zeichnung offensichtlicher werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schafft deshalb eine Vorrichtung, wie sie im Anspruch 1 spezifiziert ist.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung, um die Dosis eines mit einer Spritze gelieferten Wirkstoffs nichtinvasiv zu messen und elektronisch aufzuzeichnen. Die Vorrichtung umfasst ein Haltemittel zum Aufnehmen und Halten der Spritze, eine Lichtquelle, die am Haltemittel befestigt ist und mit der Spritze optisch zusammenwirkt, einen optischen Detektor, der mit der Spritze optisch zusammenwirkt, und ein Aufzeichnungsmittel, das mit dem optischen Detektor elektrisch verbunden ist. Ein Ausrichtmittel, wie z. B. eine Ausrichtkante, richtet die Spritzentrommel auf den optischen Detektor und/oder die Lichtquelle aus, wenn sich die Spritze in einer Messposition befindet.
Die Lichtquelle erzeugt das auf die Spritze auftreffende Licht. Ein optisches Ansprechen der Spritze auf das auftreffende Licht gibt die Flüssigkeitsmenge in der Spritze und implizit die mit der Spritze verabreichte (oder zu verabreichende) Dosis an. Der optische Detektor detektiert das optische Ansprechen. Das Aufzeichnungsmittel zeichnet eine Dosis-Dateneinheit auf, die das optische Ansprechen und implizit die Dosis angibt. Die Dosis kann unter der Voraussetzung verfügbarer (gemessener und/oder berechneter) Daten, wie z. B. anderer Dosis-, Kalibrierungs- oder Spritzenparameter-Daten, aus der Dosis-Dateneinheit berechnet werden.
Das auftreffende Licht umfasst vorzugsweise Wellenlängen, die geeignet sind, um typische Verschiebungen des Kolbens (Auflösung in der Größenordnung von 0,1 mm bis 1 mm) und/oder Flüssigkeitsmengen innerhalb der Spritze (Auflösung in der Größenordnung von 0,1 cm³) zu messen, und die mit den Elementen (z. B. der Trommel) minimal in Wechselwirkung treten, die sich nicht mit der Flüssigkeitsmenge innerhalb der Spritze verändern. Derartige Wellenlängen liegen vorzugsweise im sichtbaren Bereich oder in Bereichen in der Nähe des sichtbaren Bereichs (Infrarot/Ultraviolett), wobei sie aber im Allgemeinen nicht dort liegen müssen. Vorzugsweise ist der Detektor geeignet, um Licht innerhalb eines Bereichs von Wellenlängen zu detektieren, der durch die Lichtquelle emittiert wird. Im Allgemeinen muss der durch die Lichtquelle emittierte Wellenlängenbereich nicht mit dem durch den Detektor detektierten Wellenlängenbereich völlig gleich sein. In der Tat müssen die Wellenlängenbereiche nicht einmal überlappen, falls das durch den Detektor detektierte Licht aus der Absorption und der erneuten Emission durch die Spritze resultiert.
Die Lichtquelle und der Detektor umfassen vorzugsweise Halbleiter-Emissions-/-Detektions-Vorrichtungen, sie können aber im Allgemeinen jede Vorrichtung enthalten, die Licht der gewünschten Wellenlängen emittieren/detektieren kann. Derartige Vorrichtungen können Antennen oder Wärmesensoren enthalten. Das Aufzeichnungsmittel umfasst einen elektronischen Speicher, vorzugsweise eine digitale Speichereinheit.
Die Spritze umfasst vorzugsweise außerdem ein Ansprechverbesserungselement, das eine optische Markierung umfasst. Das optische Ansprechen der Spritze hängt von der Wechselwirkung des auftreffenden Lichts mit der Markierung und von der Position der Markierung ab. Die Position der Markierung gibt die Dosis an. Das Ansprechverbesserungselement kann ein Längselement umfassen, das mit dem Spritzenkolben mechanisch gekoppelt ist (z. B. auf der Oberfläche oder innerhalb des Spritzenkolbens). Das Längselement ist durch die Markierung der Länge nach markiert. Die Markierung kann eine Formmarkierung oder eine Farbmarkierung sein, deren Helligkeit und/oder Farbton sich der Länge nach ändert.
Falls der Detektor durch die Spritze gesendetes oder emittiertes Licht detektiert, befindet sich der Detektor bezüglich der Spritze gegenüber der Lichtquelle. Falls der Detektor durch die Spritze reflektiertes Licht detektiert, befindet sich der Detektor bezüglich der Spritze benachbart zur Lichtquelle (auf derselben Seite der Spritze).
Ein mit dem Aufzeichnungsmittel verbundener Anschluss erlaubt das Herunterladen der Historien der Dosisdaten vom Aufzeichnungsmittel zu einem Host-Computer (einer Speicher- und Kommunikationsvorrichtung). Eine mit dem Detektor und/oder Aufzeichnungsmittel verbundener Anzeige zeigt die Dosisdaten einschließlich der aktuellen Dosen und der Historien der Dosen dem Patienten an.
Im Allgemeinen kann das Aufzeichnungsmittel jedes Signal aufzeichnen, das das durch den Detektor detektierte optische Ansprechen angibt. Das Aufzeichnungsmittel kann z. B. das durch den Detektor erzeugte Signal des optischen Ansprechens direkt aufzeichnen. Dann werden nach dem Herunterladen der Inhalte des Aufzeichnungsmittels zum Computer die Dosen auf einem getrennten Computer berechnet. Vorzugsweise berechnet jedoch ein Rechenmittel die durch das Aufzeichnungsmittel aus dem optischen Ansprechen durch den Detektor aufgezeichneten Dosisdaten.
Vorzugsweise umgibt ein Gehäuse die Lichtquelle, den Detektor, das Aufzeichnungsmittel und das Prüfmittel. Das Haltemittel ist mit dem Gehäuse mechanisch gekoppelt, wobei es vorzugsweise vom Gehäuse umgeben ist. Das Gehäuse ist ausreichend kompakt, um von Hand gehalten und von einem Anwender getragen zu werden, wobei es vorzugsweise eine Größe in der Größenordnung von Zentimetern und ein Gewicht in der Größenordnung von Hunderten Gramm besitzt. Die Vorrichtung ist vorzugsweise batteriebetrieben.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1-A ist eine schematische graphische Darstellung auf hoher Ebene, die die Struktur einer Mess- und Aufzeichnungsvorrichtung veranschaulicht.
1-B veranschaulicht allgemein den durch eine Mess- und Aufzeichnungsvorrichtung ausgeführten Hauptdetektionsschritt.
2-A ist eine perspektivische Ansicht einer Mess- und Aufzeichnungsvorrichtung.
2-B ist eine Längsschnittansicht einer Spritze, die sich in einer Messposition in einer Haltevorrichtung der Vorrichtung nach 2-A befindet, die die Lichtquelle und die Detektoranordnung veranschaulicht.
2-C veranschaulicht eine Einzelheit nach 2-B einschließlich der Kolben-Flüssigkeits-Schnittstelle innerhalb der Spritze.
2-D veranschaulicht eine alternative Lichtquellen- und Detektoranordnung in einer Ansicht, die zu der nach 2-C ähnlich ist.
2-E zeigt eine weitere alternative Lichtquellen- und Detektoranordnung in einer Ansicht, die zu der nach 2-C ähnlich ist.
3-A zeigt eine Vorrichtung, die keine interne Lichtquelle erfordert.
3-B zeigt eine Längsschnittansicht einer Spritze, die sich in einer Messposition in einer Haltevorrichtung der Vorrichtung nach 3-A befindet.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Kolben umfasst, der eine sich der Länge nach verändernde Markierung besitzt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1-A ist eine schematische graphische Darstellung auf hoher Ebene, die eine bevorzugte Vorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die optischen Verbindungen sind durch gestrichelte Linien veranschaulicht, während die elektrischen Verbindungen durchaus ausgezogene Linien veranschaulicht sind. Die Vorrichtung 20 zeichnet die Daten auf, die die unter Verwendung einer Spritze 22 an einen Patienten gelieferten Dosen angeben. Die Vorrichtung 20 kann die aufgezeichneten Daten zu einem Computer 24 des Patienten herunterladen, der wiederum über eine Telephonleitung oder das Internet mit einem Computer 26 eines Klinikers kommunizieren kann.
Die Vorrichtung 20 umfasst eine Lichtquelle 30 und einen optischen Detektor 32, die mit der Spritze 22 optisch zusammenwirken. Die Lichtquelle 30 erzeugt das auf die Spritze 22 auftreffende Licht. Der optische Detektor 32 detektiert das optische Ansprechen der Spritze 22 auf das durch die Lichtquelle 30 erzeugte Licht. Das optische Ansprechen der Spritze 22 gibt die Flüssigkeitsmenge in der Spritze 22 und folglich die unter Verwendung der Spritze 22 an den Patienten verabreichte Dosis an. Ein Steuermittel 34, das mit der Lichtquelle 30 und dem optischen Detektor 32 elektrisch verbunden ist, steuert die Operation der Lichtquelle 30 und des optischen Detektors 32 zeitlich. Das Steuermittel 34 schaltet die Lichtquelle 30 und den optischen Detektor 32, wenn die Spritze 22 für Dosismessungen geeignet positioniert ist, vor und nach der Verabreichung der Dosis an den Patienten ein.
Ein Rechenmittel 36 ist mit dem optischen Detektor 32 und mit einem Kalibrierungsspeicher 38 elektrisch verbunden. Das Rechenmittel 38 ist ferner mit einem Aufzeichnungsmittel 40 elektrisch verbunden. Das Rechenmittel 36 erzeugt die Dosisdaten, die im Aufzeichnungsmittel 40 zu speichern sind. Die Dosisdaten umfassen vorzugsweise eine an den Patienten verabreichte Dosis (z. B. eine Insulindosis), sie können aber im Allgemeinen irgendwelche Daten sein, die verwendet werden können, um die an den Patienten verabreichte Dosis zu rekonstruieren (z. B. innerhalb der Vorrichtung 20, im Computer 24 des Patienten oder im Computer 26 des Klinikers). Insbesondere berechnet das Rechenmittel 36 die Flüssigkeitsmengen innerhalb der Spritze 22 vor und nach der Injektion einer Dosis. Das Rechenmittel 36 berechnet dann die Differenz zwischen den zwei gemessenen Flüssigkeitsmengen und sendet das Ergebnis (die Dosis) für die Speicherung zum Aufzeichnungsmittel 40. Das Rechenmittel 36 bestimmt die Flüssigkeitsmengen durch das Vergleichen der vom optischen Detektor 32 empfangenen Daten des optischen Ansprechens mit vorgegebenen Kalibrierungsdaten, die im Kalibrierungsspeicher 38 gespeichert sind. Die Kalibrierungsdaten geben die Übereinstimmung zwischen den optischen Ansprechen und den Flüssigkeitsmengen für den ganzen Bereich der potentiellen Flüssigkeitsmengen in der Spritze 22 an. Das heißt, der Kalibrierungsspeicher 38 speichert die Flüssigkeitsmenge, die einem gegebenen optischen Ansprechen des Detektors 32 entspricht, für alle potentiell in der Spritze 22 vorhandenen Flüssigkeitsmengen.
Ein Prüfmittel 44 ist mit dem Aufzeichnungsmittel 40 elektrisch verbunden. Das Prüfmittel 44 prüft einen physischen Zustand des Patienten und erzeugt die Zustandsdaten, die den physischen Zustand repräsentieren. Vorzugsweise ist der physische Zustand Diabetes, wobei das Prüfmittel eine herkömmliche Blutzucker-Messeinrichtung umfasst und die Zustandsdaten einen Blutzuckerspiegel des Patienten umfassen. Das Aufzeichnungsmittel 40 zeichnet die durch das Prüfmittel 44 erzeugten Zustandsdaten auf. Eine Anzeige 46 ist mit dem Aufzeichnungsmittel 40 elektrisch verbunden und zeigt die Dosisdaten und die Zustandsdaten dem Patienten an. Es wird angegeben, dass eine Anzeige, wie z. B. die Anzeige 46, anstatt indirekt durch das Aufzeichnungsmittel 40 direkt mit dem Rechenmittel 36 und dem Prüfmittel 44 verbunden sein kann.
1-B veranschaulicht im Allgemeinen den durch eine Mess- und Aufzeich nungsvorrichtung ausgeführten Hauptdetektionsschritt. Licht (elektromagnetische Strahlung) trifft auf die Spritze 22 auf und tritt mit der Spritze 22 in Wechselwirkung. Das aus der Wechselwirkung resultierende Licht trifft dann auf einen Detektor auf. Das auf den Detektor auftreffende Licht kann im Allgemeinen durch die Spritze 22 gesendetes, reflektiertes und/oder emittiertes Licht sein. Im Allgemeinen können sich in einem typischen Ablauf der Verabreichung einer Dosis zwei Elemente der Spritze 22 mit der Flüssigkeitsmenge innerhalb der Spritze 22 verändern: die Position des Spritzenkolbens (bezüglich der Spritzentrommel) und die Menge/Position der Flüssigkeit in der Spritze 22. Das auf die Spritze 22 auftreffende Licht kann mit dem Kolben und/oder der Flüssigkeit in Wechselwirkung treten. Die gemessene Wechselwirkung des Lichts mit dem Kolben ist vorzugsweise von der Wechselwirkung mit der Flüssigkeit beträchtlich verschieden, sodass die Wechselwirkung mit der Spritze 22 als Ganzes wenigstens von der Position des Kolbens und/oder der Flüssigkeitsmenge abhängt.
2-A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 120. Die Vorrichtung 120 umfasst ein Gehäuse 50, das die verschiedenen elektronischen und optischen Komponenten der Vorrichtung 120 umgibt. Die Anzeige 46 ist in das Gehäuse 50 eingelassen. Eine Patientenschnittstelle 58 des Prüfmittels 44 ist außerdem mit dem Gehäuse 50 gekoppelt. Der Patient oder die Patientin legt seinen bzw. ihren Finger auf die Patientenschnittstelle 58, was dem Prüfmittel 44 erlaubt, eine Blutzuckermessung für den Patienten auszuführen. Die Blutzucker-Messeinrichtungen sind in der Technik wohlbekannt und werden hier nicht ausführlich erörtert. Eine Dosismesssteuerung 60 des Steuermittels 34 ist mit dem Gehäuse 50 gekoppelt und erlaubt dem Patienten, zu spezifizieren, wann die Dosismessungen durch die Vorrichtung 120 auszuführen sind (siehe unten).
Das Gehäuse 50 umgibt außerdem ein Haltemittel 52 zum Aufnehmen und Halten einer Spritze 80. Die Spritze 80 ist vorzugsweise eine herkömmliche Kunststoffspritze. Die Spritze 80 umfasst eine Trommel 86 und einen Kolben 90, die einen Raum für eine Flüssigkeit 92 definieren. Der Kolben 90 ist zu einer Längsbewegung bezüglich der Trommel 86 fähig, um das für die Flüssigkeit 92 verfügbare Volumen einzustellen. Die Trommel 86 besitzt sowohl Seitenwände, die bei einer Wellenlänge des durch eine Lichtquelle emittierten Lichtes lichtdurchlässig sind, als auch einen Steuerabschnitt 88, der bei einer Wellenlänge des durch einen Steueremitter emittierten Lichts lichtundurchlässig ist (siehe unten).
Das Haltemittel 52 umfasst eine Ausrichtkante 54, um die Trommel 86 in einer vorgegebenen Messposition auf das Haltemittel 52 auszurichten. Eine Kontaktoberfläche 84 der Spritze 80 befindet sich mit der Ausrichtkante 54 in Kontakt, wenn sich die Spritze 80 in der Messposition befindet (siehe unten). Ein Raum 56 nimmt eine Nadel 82 der Spritze 80 auf, wenn sich die Spritze 80 in der Messposition befindet.
2-B zeigt eine Längsschnittansicht durch die Spritze 80 und das Haltemittel 52, wobei sich die Spritze 80 in einer Messposition befindet. Eine Lichtquelle 100 und ein optischer Detektor 102 sind mit dem Haltemittel 52 mechanisch gekoppelt und wirken mit der Spritze 80 optisch zusammen. Der optische Detektor 102 befindet sich bezüglich der Spritze 80 gegenüber der Lichtquelle 100, sodass der optische Detektor 102 das durch die Spritze 80 gesendete Licht detektiert. Die Lichtquelle 100 erzeugt das sowohl auf den Kolben 90 als auch auf die Flüssigkeit 92 auftreffende Licht. Eine Steuerlichtquelle 104 und ein optischer Steuerdetektor 106 des Steuermittels 34 sind mit dem Haltemittel 52 mechanisch gekoppelt und wirken mit dem Steuerabschnitt 88 optisch zusammen, wenn sich die Spritze 52 in der Messposition befindet.
2-C zeigt eine Einzelheit nach 2-B. Nach einem durch den Patienten, der die Dosismesssteuerung 60 drückt, eingegebenen Patientenbefehl emittiert die Steuerlichtquelle 104 einen Lichtstrahl 109, der durch den Steuerabschnitt 88 blockiert wird, wenn sich die Spritze 80 in der Messposition befindet. Falls der Lichtstrahl 109 blockiert wird, betätigt das Steuermittel 34 die Lichtquelle 100 und den Detektor 102, um eine erste Messung der Flüssigkeitsmenge vor der Injektion der Flüssigkeit 92 durch den Patienten durchzuführen. Der Lichtstrahl 109 trifft dann auf den Steuerdetektor 106 auf, während sich die Spritze 80 außerhalb des Haltemittels 52 befindet. Wenn der Patient die Spritze 80 nach der Injektion einer Dosis der Flüssigkeit 92 in das Haltemittel 52 einsetzt, wird der Lichtstrahl 109 abermals blockiert, wobei das Steuermittel 34 die Lichtquelle 100 und den Detektor 102 betätigt, um eine zweite Messung der Flüssigkeitsmenge durchzuführen. Die Differenz zwischen den zwei Flüssigkeitsmengen wird als die durch den Patienten injizierte Dosis genommen und durch das Aufzeichnungsmittel 40 gespeichert.
Die Lichtquelle 100 umfasst mehrere Lichtemitter 100a–f, während der Detektor 102 mehrere Detektionselemente 102a–f umfasst. Die Lichtemitter 100a–f und die Detektionselemente 102a–f sind in regelmäßigen Intervallen der Länge nach voneinander beabstandet. Jeder Lichtemitter 100a–f ist der Länge nach auf ein entsprechendes Detektionselement 102a–f ausgerichtet. Die Lichtemitter 100a–f sind vorzugsweise Schmalwinkel-Leuchtdioden (Schmalwinkel-LEDs), während die Detektionselemente 102a–f vorzugsweise Photodioden sind, die das Licht einer durch die Lichtemitter 100a–f emittierten Wellenlänge detektieren können.
Um die Flüssigkeitsmenge 92 innerhalb der Spritze 80 zu detektieren, emittierten die Lichtemitter 100a–f die Lichtstrahlen 108a–f, die auf den Kolben 90 und die Flüssigkeit 92 auftreffen. Die Detektorelemente 102a–f detektieren das resultierende Muster des optischen Ansprechens der Spritze 80. Der Emitter 100d, der sich unter der aktuellen Position des Kolbens 90 befindet, emittiert einen Lichtstrahl 108d, der durch die Flüssigkeit 92 hindurchgeht und auf den Detektor 102d auftrifft. Der Emitter 100e, der sich über der aktuellen Position des Kolbens 90 befindet, emittiert einen Lichtstrahl 108e, der auf den Kolben 90 auftrifft. Der Kolben 90 besitzt bei der (den) durch das Detektionselement 102e gemessenen Wellenlänge(n) eine von der Flüssigkeit 92 wesentlich verschiedene optische Durchlasseigenschaft. Vorzugsweise ist der Kolben 90 bei diesen Wellenlängen lichtundurchlässig. Dann blockiert der Kolben 90 im Wesentlichen den Strahl 108e, sodass der Strahl 108e nicht auf das Detektionselement 102e auftrifft. Ein elektrisches Signal, das das durch den Detektor 102 detektiert optische Muster angibt, wird zum Rechenmittel 36 gesendet.
2-D veranschaulicht eine alternative Geometrie für einen Detektor. Ein Detektor 202 umfasst die Detektionselemente 202a–c, von denen jedes das von mehreren Emittern der Lichtquelle 100 emittierte Licht empfängt. 2-E veranschaulicht eine noch weitere Geometrie für eine Lichtquelle und einen Detektor der vorliegenden Erfindung. Eine Lichtquelle 100' und ein Detektor 102' enthalten jeder ein einzelnes Emissions- oder Detektionselement, die sich der Länge nach über einen Bereich der potentiellen Positionen des Kolbenbodens erstrecken. Die Gesamtmenge des durch den Detektor 202' detektierten Lichts gibt die Kolbenposition an – es trifft relativ wenig Licht auf den Detektor 202' auf, falls der Kolben den Lichtweg zwischen der Lichtquelle 100' und dem Detektor 202' verschließt. Das in 2-E veranschaulichte Detektionsschema mit einem einzelnen Element kann weniger empfindlich als ein Detektionsschema mit mehreren Elementen, das ähnliche Komponenten verwendet, sein, es ist aber infolge seiner einfachen Konstruktion vorteilhaft.
3-A zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anordnung. Eine Vorrichtung 320 umfasst ein Haltemittel 352, das die Spritze 80 nur auf einer Seite umgibt, wenn sich die Spritze 80 in einer Messposition befindet. 3-B zeigt eine Längsansicht der Seite des Haltemittels 352 und der Spritze 80 in der Messposition. Eine Steuerkante 354 richtet in der Messposition die Trommel der Spritze 80 auf einen Detektor 302 aus. Der Detektor 302 umfasst mehrere der Länge nach beabstandete Detektionselemente 302a–x. Um Messungen durchzuführen, richtet der Patient die Mess-Stirnfläche des Haltemittels 352 auf eine externe Quelle räumlich gleichmäßigen Lichts aus, vorzugsweise eines parallelen Lichtstrahls. Der Patient stellt z. B. die Vorrichtung 352 dicht an ein helles Fenster oder eine helle Lampe. Für die Ausführungsform in 3-A berechnet das Rechenmittel die Flüssigkeitsmengen innerhalb der Spritze 80 anstatt entsprechend den Absolutwerten der Signale entsprechend der von den Detektionselementen des Detektors 302 empfangenen Verteilung der Signale.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Vorrichtung 420 umfasst ein Haltemittel 452 zum Halten der Trommel einer Spritze 480 in einer vorgegebenen Position bezüglich eines Messfensters 403. Die Spritze 480 umfasst einen Kolben 490 mit einer sich der Länge nach verändernden Markierung 491. Es ist erwünscht, dass die Markierung 491 eine Farbmarkierung ist, sie kann aber im Allgemeinen eine Formmarkierung sein. Eine Lichtquelle und ein Detektor befinden sich hinter dem Messfenster 403, um den Teil der Markierung 491 vor dem Fenster 403 abzulesen. Das von der Lichtquelle emittierte Licht wird durch die Markierung 491 zurück in den Detektor reflektiert. Das reflektierte Licht (seine Intensität und/oder räumliche Verteilung) gibt die Position der Markierung 491 bezüglich des Fensters 403 an, die wiederum die Flüssigkeitsmenge innerhalb der Spritze 480 angibt.
Einem Fachmann auf dem Gebiet wird klar sein, dass die obigen Ausführungsformen in vielen Arten verändert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Im Allgemeinen können die Dosisdaten z. B. die Flüssigkeitsmengen in der Spritze vor und nach der Verabreichung der Dosis oder die von dem (den) optischen Detektor(en) vor und nach der Verabreichung der Dosis erzeugten Werte des optischen Ansprechens enthalten; die Computer des Patienten und/oder des Klinikers bestimmen dann aus den im Aufzeichnungsmittel gespeicherten Dosisdaten die dem Patienten verabreichte Dosis. In einer derartigen Aus führungsform können die Kalibrierungsdaten im Computer des Patienten oder des Klinikers gespeichert sein, wobei die Vorrichtung kein Rechenmittel besitzen kann. Der Computer des Patienten muss kein herkömmlicher Personal-Computer sein, sondern er kann im Allgemeinen irgendeine Vorrichtung sein, die die Kommunikation zwischen der Messvorrichtung des Patienten und der Datenspeichervorrichtung oder dem Server des Klinikers erlaubt. Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann anstatt indirekt durch einen Computer des Patienten direkt mit dem Server des Klinikers verbunden sein.
Die Detektion der räumlichen Verteilungen ist nützlich, um die Empfindlichkeit zu vergrößern. Der Detektor muss jedoch keine räumliche Verteilung des Lichts detektieren. Der Detektor kann eine räumliche Summe der Lichtintensität über einen ganzen Bereich detektieren, solange wie diese räumliche Summe die mit der Spritze verabreichte Dosis angibt. Der Detektor kann z. B. die Gesamtmenge des durch die Spritze hindurchgehenden Lichts oder die Gesamtmenge des durch die Spritze nach der Absorption des auftreffenden Lichts emittierten Lichts (z. B. die Gesamtmenge der nach einer Exposition durch Mikrowellenstrahlung emittierten Wärme) detektieren. Außerdem müssen die Lichtemissions- und -detektionselemente nicht der Länge nach beabstandet oder ausgerichtet sein, wobei die Lichtstrahlen nicht quer zur Längsachse der Spritze verlaufen müssen. In einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können verschiedene Geometrien und Anordnungen der Lichtquelle und des Detektors geeignet sein.
Das Verfahren erfordert außerdem nicht das Vorhandensein eines Kolbens, um das Licht zu senden, zu reflektieren oder zu absorbieren. Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um die Flüssigkeitsspiegel in kolbenlosen Spritzen zu messen, die z. B. unter Verwendung von Luftdruck betrieben werden.
Die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können auf nichtoptische Formen der Wellenenergie, wie z. B. Schallwellen (keine elektromagnetischen Wellen) ausgedehnt werden. Die oben für das Wählen der Frequenz und der Detektorparameter erörterten Überlegungen gelten größtenteils für eine Vorrichtung, die die Schallwellendetektion verwendet. Geeignete Tonfrequenzen können Frequenzen enthalten, für die die Schallabsorption durch Wasser signifikant (z. B. wenigstens um einen Faktor von zwei) von der Absorption durch den Spritzenkolben verschieden ist. Die Tonfrequenzen über dem Hörbereich können erwünscht sein, um eine Störung des Anwenders zu vermeiden.

Claims

Vorrichtung (20; 120) zum optischen Messen und elektronischen Aufzeichnen einer Dosis, wobei die Vorrichtung (20; 120) umfasst: a) ein Haltemittel (52) zum Aufnehmen und Halten einer Spritze (80) in einer Messposition, wobei die Spritze eine Trommel und einen Kolben besitzt; b) eine Lichtquelle (100), die mit der Trommel und dem Kolben optisch zusammenwirkt, wobei die Lichtquelle (100) Licht erzeugt, das auf die Trommel und den Kolben auftrifft, wenn sich die Spritze (80) in der Messposition befindet; c) einen optischen Detektor (32, 102), der so angeordnet ist, dass er eine Gesamtmenge des Lichts erfasst, das von der Spritze (80) reflektiert wird; und d) ein Aufzeichnungsmittel (40), das mit dem optischen Detektor (32, 102) elektrisch verbunden ist, wobei das Aufzeichnungsmittel (40) eine Dosis-Dateneinheit aufzeichnet, die die Gesamtmenge des gesendeten Lichts angibt, wobei die Dosis-Dateneinheit diese Dosis angibt; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner umfasst: e) ein Ansprechverbesserungselement, das mit dem Kolben der Spritze (80) verbunden ist und mit dem optischen Detektor (32, 102) optisch zusammenwirkt, wobei das Ansprechverbesserungselement Licht zu dem optischen Detektor (32, 102) proportional zu der Dosis-Dateneinheit reflektiert.
Vorrichtung (20; 120) nach Anspruch 1, die ferner ein Ausrichtmittel (54) umfasst, um die Spritze (80) auf den optischen Detektor (32, 102) auszurichten, wenn sich die Spritze (80) in der Messposition befindet.
Vorrichtung (20; 120) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die ferner ein Gehäuse (50) umfasst, wobei das Gehäuse (50) die Lichtquelle (100), den optischen Detektor (32, 102) und das Aufzeichnungsmittel (40) umgibt; wobei das Gehäuse (50) ausreichend kompakt ist, um von Hand gehalten und von einem Patienten getragen zu werden.
Vorrichtung (20; 120) nach einem der Ansprüche 1–3, bei der die Gesamtmenge des gesendeten Lichts eine Flüssigkeitsmenge in der Spritze (80) angibt und die Flüssigkeitsmenge die Dosis angibt.
Vorrichtung (20; 120) nach einem der Ansprüche 1–4, die ferner eine Lichtquelle (100) umfasst, um auf die Spritze (80) auftreffendes Licht zu erzeugen.
Vorrichtung (20; 120) nach einem der Ansprüche 1–4, die ferner ein Rechenmittel (36) und ein Kalibrierungsspeichermittel (38) umfasst, wobei das Rechenmittel (36) mit dem optischen Detektor (32, 102), mit dem Aufzeichnungsmittel (40) und mit dem Kalibrierungsspeichermittel (38) elektrisch verbunden ist.
Vorrichtung (20; 120) nach einem der Ansprüche 1–6, die ferner ein Gehäuse (50) umfasst, wobei der optische Detektor (32, 102) eine feste räumliche Beziehung zu dem Haltemittel (52) einnimmt und das Haltemittel (52) mit dem Gehäuse (50) mechanisch gekoppelt ist.
Vorrichtung (20; 120) nach Anspruch 7, bei der sich das Haltemittel (52) innerhalb oder außerhalb des Gehäuses (50) befindet.
Vorrichtung (20; 120) nach einem der Ansprüche 1–7, bei der das Rechenmittel (36) dem Berechnen einer die Insulindosis angebenden Dosis-Dateneinheit aus der Gesamtmenge des gesendeten Lichts dient; und wobei die Vorrichtung ferner umfasst: eine Blutzucker-Messeinrichtung, um eine Blutzucker-Dateneinheit zu bestimmen, die einen Blutzuckerspiegel angibt; und bei der das Aufzeichnungsmittel (40) mit dem Rechenmittel (36) und mit der Blutzucker-Messeinrichtung elektrisch verbunden ist, um die Dosis-Dateneinheit und die Blutzucker-Dateneinheit aufzuzeichnen.
Vorrichtung (20; 120) nach Anspruch 9, die ferner einen mit dem Aufzeichnungsmittel (40) verbundenen Anschluss umfasst, um die Dosis-Dateneinheit und die Blutzucker-Dateneinheit von dem Aufzeichnungsmittel (40) an einen Host-Computer zu übertragen.