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CN109781197B - 剂量测量系统和方法 - Google Patents

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CN109781197B
CN109781197B CN201910115230.5A CN201910115230A CN109781197B CN 109781197 B CN109781197 B CN 109781197B CN 201910115230 A CN201910115230 A CN 201910115230A CN 109781197 B CN109781197 B CN 109781197B
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Bigfoot Biomedical Inc
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Abstract

本发明涉及剂量测量系统和方法。在此描述的实施例大体上涉及用于测量用于向患者输送剂量的药物输送装置中的剩余剂量的装置、系统和方法。在一些实施例中，用于测量容器中的液体体积的剂量测量系统包括被部署和配置用于朝向所述容器发射电磁辐射的多个光源。多个传感器位于该设备中，所述多个传感器能够光学耦合到所述多个光源，并且被部署和配置用于检测由所述光源的至少部分发射的电磁辐射。所述设备还包括处理单元，所述处理单元被配置用于从所述多个传感器中的每个传感器接收表示所检测到的电磁辐射的部分的数据。所述处理单元还能够操作用于将所接收的数据转换成表示由所述多个传感器检测到的电磁辐射的特征。

Description

剂量测量系统和方法
分案申请
本申请是中国申请号为201380036003.4、国际申请日为2013年05月21日的PCT申请PCT/US2013/041982的、名称为“剂量测量系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请是2013年3月12日递交的标题为“Dose Measurement System and Method”的美国专利申请No.13/796,889的部分继续申请，并要求该美国专利申请的优先权，该美国专利申请要求2013年1月18日递交的标题为“Non-Invasive Injection Pen and SyringeSensor Device”的美国临时申请No.61/754,262以及2012年5月21日递交的标题为“Non-Invasive Injection Pen and Syringe Sensor Device”的美国临时申请No.61/649,919的优先权和权益，所有这些申请通过引用全部合并于此。
本申请还要求2013年1月18日递交的标题为“Non-Invasive Injection Pen andSyringe Sensor Device”的美国临时申请No.61/754,262的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用全部合并于此。
本申请还要求2012年5月21日递交的标题为“Non-Invasive Injection Pen andSyringe Sensor Device”的美国临时申请No.61/649,919的优先权和权益，其公开内容通过引用全部合并于此。
背景技术
在此描述的实施例大体上涉及用于测量药物输送装置中剩余的剂量的装置、系统和方法。
许多慢性病患者被开出需要使用注射笔或类似的药物输送装置自己服用的药剂的处方。例如，被诊断有I型或II型糖尿病的患者需要定期地检查他们的血糖水平并使用注射笔自己服用适当剂量的胰岛素。为了监控该药剂的功效，需要记录剂量信息。人工记下剂量信息的过程，尤其在不受控制的背景中，是单调乏味的和容易出错的。患者在服药时经常忘记记下剂量信息。此外，许多这种患者可能是未成年人或老年人，并且不能有效地跟踪剂量信息。
不完整的剂量记录妨碍了患者的自己管理疾病状况的能力，并阻碍了看护者通过行为洞察来调节看护计划。缺少对用于可注射的药的目标剂量进度表的坚持可能导致对危急护理的增大的需求，这导致了全世界国家中的健康看护成本的显著增加。
因此，存在对帮助患者改善他们的自我管理疾病治疗的能力的更好技术帮助的需求。这种帮助不仅可以使得患者对他们的健康状况更了解和更有经验，而且可以帮助护理者更好地监控患者健康。具体地，存在对于这样的系统、装置和方法的需求，其有利于获取关于患者行为的数据并允许该数据用于减少医院就诊(例如再入院)的发生率和用于通知和教育患者、护理者、家庭和金融服务提供者。
发明内容
在此描述的实施例大体上涉及用于测量药物输送装置中的剩余剂量的装置、系统和方法。在一些实施例中，用于测量容器中的液体体积的剂量测量系统包括被部署和配置用于朝向所述容器发射电磁辐射的多个光源。多个传感器能够光学耦合到所述多个光源，并且被部署和配置用于检测由所述光源的至少部分发射的电磁辐射。所述设备还包括处理单元，所述处理单元被配置用于从所述多个传感器中的每个传感器接收表示所检测到的电磁辐射的部分的数据，并将所接收的数据转换成表示由所述多个传感器检测到的电磁辐射的特征(signature)。
附图说明
图1是根据实施例的剂量测量系统的示意性框图。
图2是根据实施例的剂量测量系统的透视图。
图3是图2的剂量测量系统的分解透视图。
图4是图2的剂量测量系统的俯视分解俯视图。
图5是根据实施例的可以包括在图2的剂量测量系统中的通信接口的示意性图示。
图6是不同模式的第一介质和第二介质之间的光传输的示意性射线图。
图7是根据实施例的剂量测量系统的截面视图。
图8是根据实施例的剂量测量系统的截面视图。
图9是根据实施例的剂量测量系统的截面视图。
图10是根据实施例的剂量测量系统的侧面截面视图。
图11A至11C是分别以第一配置、第二配置和第三配置的剂量测量系统的实施例的截面视图。
图12是沿着线A-A截取的图11A的剂量测量系统的截面视图。
图13是沿着线B-B截取的图11C的剂量测量系统的截面视图。
图14示出了根据实施例的剂量测量系统的传感器的基准特征信号(signaturesignal)。
图15是根据实施例的剂量测量系统的操作方法的流程图。
图16是根据实施例的剂量测量系统的操作方法的流程图。
图17是根据实施例的与剂量测量系统相关联的健康管理系统的示意性框图。
具体实施方式
在此描述的实施例大体上涉及用于测量在药物输送装置中剩余的剂量的装置、系统和方法。在一些实施例中，用于测量容器中的液体体积的剂量测量系统包括被部署和配置用于朝向所述容器发射电磁辐射的多个光源。多个传感器能够光学耦合到所述多个光源，并被部署和配置用于检测由所述光源中的至少部分发射的电磁辐射。所述设备还包括处理单元，所述处理单元被配置用于从所述多个传感器中的每个传感器接收表示所检测到的电磁辐射的部分的数据，并将所接收的数据转换成表示由所述多个传感器检测到的电磁辐射的特征。
在一些实施例中，估计药物输送装置中的液体体积的方法包括使得多个光源朝向药物容器发射电磁辐射，以及利用多个传感器检测所发射的穿过所述药物容器的电磁辐射的特征。然后将所检测的特征与多个基准特征相比较，以确定所述药物容器中的液体体积。所述多个基准特征中的每个基准特征对应于所述药物容器中剩余的体积水平。在一些实施例中，检测所发射的穿过所述药物容器的电磁辐射的特征包括检测从所述多个光源的至少部分发射的电磁辐射的至少部分。由所述多个传感器装置的每个所检测的所述电磁辐射的部分可以被汇编成所述信号特征。
在一些实施例中，所述方法还包括基于所述药物容器中的液体体积来计算向患者输送的剂量。在一些实施例中，将向患者输送的剂量与患者药物治理进度表相比较以监控依从性。该方法还可以包括校正可能对噪声有贡献的背景光的信号特征。该校正可以包括将信号特征与由所述多个传感器在所述多个光源中的每个光源的黑暗状态下所检测到的背景特征相比较。在一些实施例中，所述方法还包括通过记录所述药物容器中剂量体积的范围的特征来生成多个基准特征。所述方法还可以包括使用概率匹配将所述信号与所述基准特征相关联，以确定在所述剂量容器中剩余的液体体积。
在一些实施例中，使用所述剂量测量系统来确定通过注射笔输送的剂量的方法包括在第一时间使得多个光源朝向所述注射笔发射电磁辐射，以及利用多个传感器检测穿过所述注射笔的所发射的电磁辐射的第一特征。然后将所述第一特征与多个基准特征相比较，以确定所述注射笔中的第一液体体积。所述方法还包括在第一时间之后的第二时间使得所述多个光源朝向所述注射笔发射电磁辐射，以及利用所述多个传感器检测穿过所述注射笔的所发射的电磁辐射的第二特征。然后将所述第二特征与所述多个基准特征相比较，以确定所述注射笔中的第二液体体积。从所述第一体积中减去所述第二体积，以确定从所述注射笔输送的剂量。
在一些实施例中，所述多个光源和所述多个传感器被部署在注射笔帽中。在一些实施例中，所述方法包括在从所述注射笔移除所述注射笔帽之前检测所述第一特征，并在所述注射笔帽已被放回在所述注射笔上之后检测所述第二特征。所述方法还可包括将所输送的剂量的信息传送给外部装置。在一些实施例中，所述方法包括在所述笔帽不活动的预定时间段之后将所述笔帽切换到节电模式。在一些实施例中，所述方法还包括如果所述药物容器中剩余的液体体积临界地低和/或如果到了输送一个剂量的药物的时间则警告用户。
在一些实施例中，健康管理系统包括：包括药物储存器的药物输送装置、以及被配置用于可移除地耦合到所述药物输送装置的剂量测量系统。所述剂量测量系统包括被部署和配置用于朝向所述药物储存器发射电磁辐射的多个光源、以及能够光学耦合到所述多个光源的被布置和配置用于检测穿过所述药物储存器传送的电磁辐射的量的多个传感器。所述电磁辐射的量用作表示所述药物储存器中剩余的液体体积的特征。所述健康管理系统还包括被配置用于向用户呈现指示所述药物储存器中剩余的液体体积的信息的显示器。所述剂量测量系统还可以被配置用于将表示所述药物储存器中剩余的液体体积的数据传送到远程装置，例如用于允许所述远程装置计算向患者输送的剂量。在一些实施例中，所述剂量管理系统被配置用于接收来自远程装置的用户健康数据，所述用户健康数据可以包括例如用户血糖水平、用户饮食、用户锻炼、和/或用户家庭健康监控的数据。
本说明书中使用的词语“大约”和“近似于”总体上包括所陈述的值的加上或减去10％。例如，大约5将包括4.5至5.5，近似于10将包括9至11，以及大约100将包括90至110。
图1是用于测量药物输送装置110中的剂量的剂量测量系统100的示意性框图。剂量测量系统100包括发光模块140、感测模块150、处理单元160和通信模块170。剂量测量系统100可以被配置用于能够可移除地耦合到用于向诸如人类患者之类的目标T输送药物的药物输送装置110。
药物输送装置110可以是任意的可以用于将药剂注射到患者体内的药物输送装置110。例如，药物输送装置110可以是注射笔(例如胰岛素注射笔)、注射器、泵(例如胰岛素输送泵)、安瓿(ampoule)或小瓶(vial)。剂量测量系统100可以被配置用于能够耦合到多种药物输送装置110，例如不同的形状、尺寸和药物体积。在一些实施例中，剂量测量系统100可以被配置用于容纳药物输送装置110的部分，例如限定包含药物的内部体积的部分、注射器和/或活塞。在一些实施例中，剂量测量系统100被配置成当用户正向目标T输送剂量时能够从药物输送装置110移除。在一些实施例中，剂量测量系统110可以在用户正向目标T输送剂量时保持附接到药物输送装置110。在一些实施例中，剂量测量系统100被配置成能够重复使用。在一些实施例中，剂量测量系统110可以永久地耦合到药物输送装置110，例如集成到药物输送装置的本体内。在这种实施例中，剂量测量系统100可以是一次性的。
发光模块140包括被配置用于朝向药物输送装置110发射电磁辐射的多个光源。在一些实施例中，所述多个光源可以被配置用于朝向药物输送装置110的药物储存器(未示出)发射电磁辐射。在一些实施例中，所述多个光源中的每个可以是发光二极管(LED)。在一些实施例中，所述多个光源可以被配置用于发射红外辐射或微波辐射，使得所述电磁辐射可以穿透药物输送装置110的壳体和任何内部组件和/或其中包含的液体药物。在一些实施例中，所述多个光源可以被配置用于在预定义的时间段内发射持续的电磁辐射。在一些实施例中，所述多个光源可以被配置用于发射电磁辐射脉冲，例如一连串的少于100个的微秒脉冲。
感测模块150包括能够光学耦合到所述发光模块140的所述多个光源的多个传感器。在一些实施例中，所述多个传感器中的每个传感器可以是光检测器。所述多个传感器被部署和配置用于检测由所述光源的至少部分发射的电磁辐射。在一些实施例中，所检测的电磁辐射包括所述电磁辐射的透射部分、折射部分和反射部分。在一些实施例中，所述折射的电磁辐射可以包括由所述药物储存器和/或所述药物输送装置110的壳体的曲面的透镜化效应而导致的多向折射。
处理单元160被配置用于接收来自所述感测模块150(即，所述多个传感器中的每个传感器)的电磁辐射信号并将接收的数据转换成表示由所述多个传感器中的每个传感器检测到的电磁辐射的信号特征。处理单元160可以包括处理器，例如微控制器、微处理器、ASIC芯片、ARM芯片、模数转换器(ADC)或可编程逻辑控制器(PLC)。在一些实施例中，处理单元160可以包括被配置用于临时存储由所述多个传感器中的每个传感器所检测的电磁辐射数据以及从其产生的信号特征中的至少一个。在一些实施例中，存储器还可以被配置用于存储多个基准特征。所述多个基准特征中的每个基准特征可以表示所述药物输送装置110中的药物体积。在一些实施例中，处理单元160还可以包括被配置用于存储诸如剂量剩余信息之类的信息的RFID芯片，并允许近场通信(NFC)装置读取所存储的信息。在一些实施例中，处理单元160可以被配置用于将信号特征与基准特征相关联，以确定在药物输送装置110中剩余的剂量体积和/或由药物输送装置110注射的剂量。在一些实施例中，处理单元160还可以被配置用于确定耦合到剂量测量系统100的药物输送装置110的类型、和/或所述药物输送装置110中包含的药物。在一些实施例中，处理单元160还可以包括全球定位系统(GPS)，例如用于确定剂量测量系统100的当前位置。
通信模块170可以被配置用于允许与诸如智能电话应用、本地计算机和/或远程服务器之类的外部装置之间的双向通信。在一些实施例中，通信模块170包括用于提供与外部装置之间的有线通信的通信接口，例如USB或火线接口。在一些实施例中，通信接口还可以用于对诸如可再充电的电池之类的电源(未示出)进行再充电。在一些实施例中，通信模块170可以包括用于与外部装置进行无线通信的装置，例如Wi-Fi、
Figure BDA0001969907380000081
低功率的
Figure BDA0001969907380000082
Zigbee等。
在一些实施例中，通信模块170可以包括被配置用于将剂量测量系统100的诸如剂量剩余、使用历史、剩余电池寿命、无线连接状态和/或用户提醒之类的状态传送给用户的显示器。在一些实施例中，所述状态还可以包括与诸如针头之类的注射器是否被附接到药物输送装置110/从药物输送装置110分离相关的信息。一般地，用户需要在每次药物注射之前将新的注射器(例如针头)附接到药物输送装置110。因此与所述注射器附接/分离相关的状态信息可以向用户和/或外部监控者(例如医生)通知用户在每次注射之后是更换注射器。
在一些实施例中，通信模块170也可以包括麦克风和/或振动机构以用于传达音频和触觉警告。在一些实施例中，通信模块170可以包括用户输入接口，例如按钮、开关、字母数字键盘和/或触摸屏，例如用于允许用户将信息输入到剂量测量系统100中，所述信息例如将系统通电、将系统断电、重置系统、手动输入患者行为细节、手动输入药物输送装置110的使用细节和/或手动发起剂量测量系统100与远程装置之间的通信。
剂量测量系统100可以被部署在可被配置成能够可移除地耦合到药物输送装置110的壳体(未示出)中。例如，发光模块140、感测模块150、处理单元160和通信模块170可以被合并到壳体中，或者剂量测量系统100的个别组件(例如发光模块140和感测模块150)可以被合并到第一壳体中，而其它组件(例如处理单元160和通信模块170)可以是分离的，或者可以被合并到第二壳体中。在一些实施例中，所述壳体可以被配置为(例如被成形为或被依照尺寸制造为)可移除地耦合到所述药物输送装置110的至少部分。例如，所述壳体可以具有凹部和/或限定了孔，所述药物输送装置110的部分可以被容纳在其中。所述壳体可以具有对准部件，以允许要耦合到所述药物输送装置110的所述剂量测量系统100处于预定的径向方位中。所述壳体可以是不透明的并包括隔离结构，以防止来自周围电磁辐射的干扰，例如用于提高信号质量。例如，所述隔离结构可以是被配置用于屏蔽所述剂量测量系统100的电子组件免受外部电磁辐射的金属衬里。在一些实施例中，所述壳体可以基本上类似于笔帽，例如用于用作药物输送装置110(例如注射笔)的替换帽(replacement cap)。
在一些实施例中，发光模块140和感测模块150可以在所述剂量测量系统100的壳体内被部署并被定向，使得所述多个光源被部署在第一侧上，并且所述多个传感器被部署在所述药物输送装置110的第二侧。在一些实施例中，所述多个光源可以被部署在相对于所述药物输送装置110的第一径向位置处，并且所述多个传感器可以被部署在与所述第一径向位置不相同的第二径向位置处，例如所述第二径向位置与所述第一径向位置相距近似于180度。换言之，所述剂量管理系统100可以被部署成使得所述多个光源可以被布置成使得所述多个光源可以被部署在药物储存器的一侧并且所述多个传感器可以被部署在所述药物储存器的相对侧。在一些实施例中，所述多个光源和所述多个传感器中的每个可以被部署在基本上笔直的线中。在一些实施例中，所述多个光源被部署成使得每个光源位于与至少一个传感器相邻，每个光源还位于与至少一个传感器平行并在至少一个传感器的视线(line of sight)中。在一些实施例中，所述多个光源中的至少一个和/或所述多个传感器中的至少一个可以位于相对于所述药物输送装置110的纵轴的倾斜方位中。在一些实施例中，所述多个传感器的数目可以等于、大于或小于所述多个光源的数目。在一些实施例中，所述多个光源和所述多个传感器可以被配置成使得所述剂量测量系统110可以以药物的1单位或更小的分辨率(例如药物的分数单位，如0.1单位、0.2单位、0.5单位等)来检测所述药物输送装置110中的药物体积。在一些实施例中，所述多个光源和所述多个传感器可以被配置成使得所述剂量测量系统110可以以10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米或200微米的分辨率(包括其中的所有范围)来检测部署在所述药物输送装置110中的执行器的活塞部分的位置。
上面已经描述了各种一般原理，现在描述这些概念的若干示例性实施例。这些实施例仅仅是示例，并且设想了用于测量由药物输送装置所输送的剂量以及患者的总体健康的剂量测量系统、多个系统和/或方法的许多其它的配置。
现在参考图2-4，剂量测量系统200可以包括发光模块240、感测模块250、处理单元260、通信模块270和电源286。剂量测量系统200可以被配置成能够可移除地耦合到药物输送装置210(在此也称为“注射笔210”)。药物输送装置210可以被配置用于向患者输送预定义的量(例如剂量)的药物。药物输送装置210的示例包括可以被患者用于自己施用胰岛素的胰岛素注射笔。如同在此描述的，药物输送装置210可以包括壳体212、执行器214和注射器216。壳体212可以相对不透明，使得其仅允许选择电磁辐射的波长以被透射穿过壳体212，例如红外辐射或微波辐射。壳体210限定了用于存储药物的内部体积(例如储存器)。执行器214可以包括与药物之间流体连通的活塞部分，所述活塞部分被配置用于将预定义的量的药物传送给患者。执行器214可以是能够例如由用户配置的，以分配变化的量的药物。注射器216被配置用于穿透用户的皮肤以用于药物的肌肉输送、皮下输送和/或静脉输送。
剂量测量系统200包括壳体220，壳体220包括顶部壳体部分222(在此也称为“顶部壳体222”)和底部壳体部分224(在此也称为“底部壳体224”)。顶部壳体部分222和底部壳体部分224可以通过例如粘合、热焊接、搭扣配合机构、用螺丝拧紧在一起或通过任何其它适当的耦合方式可移除地或固定地耦合在一起。壳体220可以由刚性的重量轻的及不透明的材料制成，所述材料例如聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、聚碳酸酯、其它塑料、丙烯酸酯、金属片、任何其它适当的材料或其组合物。壳体220也可以被配置用于屏蔽剂量测量系统200的内部电子组件免受环境电磁噪声。例如，所述壳体可以包括隔离结构(未示出)，例如用可以用作电磁屏障的铝或者任何其它金属片或箔作内衬。
如图3所示，顶部壳体部分222限定了用于基本上容纳发光模块240、感测模块250、处理单元260、通信模块270和电源286的内部体积。底部壳体部分224限定了被成形和按照尺寸制成用于容纳所述药物输送装置210的至少部分的孔226。例如，孔226可以被成形和安装尺寸制成用于仅容纳注射器216和壳体212的药物包含部分。孔226可以被配置用于以诸如优选的径向方位之类的优选方位容纳药物输送装置210。在一些实施例中，孔226可以与药物输送装置210的直径之间处于紧密的容限中，例如用于形成与药物输送装置210之间的摩擦配合。在一些实施例中，孔226可以包括用于将药物输送装置210可移除地耦合到底部壳体224的凹口、凹槽、定位槽、任何其它的搭扣配合机构或螺纹。在一些实施例中，底部壳体部分224可以包括对准部件，以允许药物输送装置210能够以预定的径向方位与剂量测量系统200相耦合。
在一些实施例中，底部壳体224可以包括用于容纳所述感测模块250的传感器254和/或所述发光模块240的所述多个光源244的至少部分的孔径228。所述孔径228可以被配置用于提供对光源244和/或传感器254的机械支持，或者可以用作用于发光模块240和/或感测模块250的对准机构。
如图4所示，顶部壳体222包括用于容纳通信模块270的至少部分的开口230，所述通信模块270的至少部分例如用于提供与外部装置之间的有线通信的通信接口和/或用于对电源286进行充电的接口。在一些实施例中，顶部壳体222也可以包括诸如凹入部、孔径、空腔等的用于容纳药物输送装置210的部分(例如注射器216)的部件。在一些实施例中，壳体220也可以包括用于检测药物输送装置210是否已被耦合到药物测量系统200的检测机构(未示出)，例如按钮开关、运动传感器、位置传感器、光学传感器、压电传感器、阻抗传感器或任何其它适当的传感器。壳体220可以是相对平滑的并且不具有尖锐边缘。在一些实施例中，壳体220可以被成形为类似于具有占用最小空间的形态因素的笔帽，例如可以适合于用户的口袋中。在一些实施例中，壳体220也可以包括诸如用于附接到用户的衬衫口袋的夹子和/或其它装饰性部件之类的部件。在一些实施例中，剂量测量系统200也可以用作药物输送装置210的替换帽。在一些实施例中，壳体220也可以包括传感器(例如光学传感器)，以用于确定药物输送装置210的状态，例如注射器216(例如针头)是否附接到药物输送装置210/从药物输送装置210分离。
仍参考图3和4，发光模块240的多个光源244(例如LED)安装在或以其它方式部署在印刷电路板(PCB)242上。PCB 242可以是通过任何周知的处理制成的任何标准的PCB。在一些实施例中，所述多个光源244可以被布置成直线，并且被等距地隔开，使得当限定壳体212的保持药物的内部体积的所述药物输送装置210的部分与剂量测量系统200相耦合时，光源244可以照亮整个内部体积。在一些实施例中，可以以任何其它配置来放置光源244，所述任何其它配置例如之字形图案、不等距隔开、交错的方位、与传感器254交替地部署、或者在此描述的任何其它配置。
在一些实施例中，光源244可以被配置用于产生能够穿透药物输送装置210的壳体212、其中包含的药物、和/或壳体220的部分的波长的电磁辐射。例如，红外辐射或微波辐射可以穿透通常在制造药物输送装置(例如注射笔)时使用的许多塑料材料。在一些实施例中，电磁辐射具有也可以穿透药物输送装置210的诸如执行器214的活塞部分之类的内部组件的频率。在一些实施例中，光源244可以被配置用于产生宽的电磁辐射束，例如广角LED。换言之，单个光源244的电磁辐射锥体可以具有宽的角度，并且相邻的光源244的电磁辐射锥体可以重叠。在一些实施例中，多个光源244可以被配置用于发射电磁辐射脉冲，例如一连串的少于100个的微秒脉冲。
所述感测模块250的多个传感器254安装在或以其它方式部署在PCB 252上。PCB252可以是通过任何周知的处理制成的任何标准的PCB。所述多个传感器254可以是任何光学传感器(例如光电二极管)，所述光学传感器能够与所述多个光源244光学耦合，并被配置用于检测由所述多个光源244所发射的电磁辐射的至少部分。所述电磁辐射可以是透射的辐射、折射的辐射(例如通过空气、药物和/或药物输送装置210的本体而被折射)、反射的辐射(例如从壳体220的壁反射，或者在内部从药物输送装置210的壁反射)、或者是由壳体212和/或药物储存器的曲面的透镜化效应导致的多向折射/反射。被多个传感器254接收的透射的、折射的和反射的电磁信号可以用于创建信号特征(例如通过处理单元260)。例如，然后可以将信号特征与基准特征相关联，以确定药物输送装置210中的剩余的剂量。在一些实施例中，传感器254的信号响应可以用于测量可用性度量，例如确定药物输送装置210的注射器216的存在、和/或确定药物输送装置210是否耦合到/未耦合到剂量测量系统200。在一些实施例中，传感器254的信号响应也可以用于确定药物输送装置210耦合到剂量测量系统200的类型、和/或药物在药物输送装置210中存在的类型。
在一些实施例中，可以以基本上与光源244相类似的配置来布置传感器254。在一些实施例中，传感器254的数目可以大于或小于光源244的数目。在一些实施例中，光源244和传感器254可以被布置成使得每个PCB 244、254包括例如交替布置的光源244和传感器254的组合。在一些实施例中，可以沿着倾斜的方位布置光源244和/或传感器254。
处理单元260可以包括PCB 262和处理器264。PCB 262可以是由任何周知的处理制成的任何标准的PCB，并且可以包括放大器、晶体管和/或任何其它的需要的电子电路。处理器264可以是任何处理器，例如微处理器、微控制器、PLC、ASIC芯片、ARM芯片、ADC或任何其它适当的处理器。处理单元260可以使用电子耦合件266而耦合到发光模块240和感测模块250，使得发光模块240和感测模块250被定向为垂直于处理单元260且相互平行。在一些实施例中，处理单元260可以包括用于至少临时地存储信号特征、基准特征数据库、剂量信息、用户健康数据(例如血糖水平)、装置位置数据(例如来自剂量测量系统200中可选地包括的GPS或来自与系统200配对的另一启动的GPS的装置，例如血糖计或蜂窝电话)、以及任何其它的可能对于患者管理他们的健康有用的数据的板上存储器。在一些实施例中，处理单元260可以包括被配置用于存储信息并允许NFC装置读取其中存储的信息的RFID芯片。处理单元260可以是能够被配置用于控制剂量测量系统200的操作，例如对光源244的启动和定时、和/或读取和处理来自传感器254的电磁辐射数据。例如，处理单元260可以被配置用于将从多个传感器254获取的电磁辐射信号特征与基准特征数据库相比较，并将所述电磁辐射信号特征与所述基准特征数据库相关联，以确定药物输送装置210中剩余的剂量的量或药物输送装置210的执行器214(例如活塞)的位置。
在一些实施例中，处理单元260可以被配置用于校正背景噪声的信号特征。例如，处理单元260可以被配置用于操作感测模块250以检测在发光模块处于黑暗状态(即，所述多个光源244中的每个均被关闭)的情况下的背景特征。然后可以将该背景特征与信号特征相关联，以校正背景噪声。在一些实施例中，处理单元260也可以包括电子信号滤波算法，例如傅立叶变换、低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器、Bessel滤波器或任何其它的数字滤波器，以用于减少噪声和提高信号质量。处理单元也可以被配置用于通过存储由感测模块250针对代表性的药物输送装置210中的一定范围的剂量体积所检测到的电磁辐射信号来获取基准特征，例如在药物输送装置210充满、空和在这之间的一系列间隔(例如从药物输送装置分配的每个单位的剂量和/或在药物输送装置210中包括的执行器214的活塞部分的每170微米位移)的情况下的电磁辐射信号。
在一些实施例中，处理单元260可以被配置成包括可用于将信号特征与基准特征相关联以确定药物输送装置210中的液体体积的概率匹配算法。在一些实施例中，处理单元260还可以包括用于根据信号特征来确定耦合到剂量测量系统200的药物输送装置210的类型和/或药物输送装置210中包含的药物的算法。例如，相同的形态因素(例如尺寸和形状)的药物输送装置210可以包括不同的药物，例如胰岛素、肾上腺素或任何其它药物。为了避免混淆，输送装置210的制造商通常提供标志、标记或彩色编码来在输送装置210中的看起来类似的不同的药物之间进行区分。换言之，一旦药物输送装置210的公司已经设计了并正在制造特定的输送装置210，则它们通常对于不同的药物治疗使用相同的设计。因此，在一些实施例中，处理单元260中包括的算法可以被配置用于基于例如所述装置的材料属性(例如颜色、折射率等)来确定耦合到剂量测量系统200的药物输送装置210的类型。例如不同的材料和/或颜色可以具有不同的折射率，这可以用于识别。在一些实施例中，药物输送装置210中包括的药物的类型也可以用于基于所述药物的折射率来确定输送装置210的类型。
处理单元260也可以被配置用于控制和操作通信模块270。在一些实施例中，处理单元260可以被配置用于以功率高效的方式来操作系统。例如，处理单元260可以在例如不需要运算放大器时，关闭给光源244供电的电子器件。处理单元260可以在短时间段内以高的电流对LED施加脉冲，例如用于节省功率和提高信噪比。处理单元260也可以被配置用于诸如每天10次或当剂量测量系统200附接到药物输送装置210时定期地启动通信模块270，和/或当不需要通信模块270时关闭它。在一些实施例中，处理单元260也可以包括全球定位系统(GPS)，例如用于确定剂量测量系统200的当前位置。
通信模块270可以被配置用于向用户和/或诸如智能电话应用、本地计算机和/或远程服务器之类的外部装置传送数据。所传送的数据可以包括例如初始系统启动、系统开启/关闭、药物输送装置210耦合/未耦合、注射器从药物输送装置210耦合/分离、剩余剂量、剂量历史、时间、系统或药物温度、系统位置(GPS)、药物输送装置210耦合/未耦合数据、药物到期日期、药物输送速度、装置碰撞、装置剩余电力、步骤计数、对系统的篡改(tamper)、任何其它用户健康信息和/或任何其它有用数据。在一些实施例中，通信模块270也可以被配置用于接收数据，例如新的校准数据、固件更新、用户健康信息(例如血糖水平、饮食、锻炼、剂量信息)和/或用户输入的或外部装置传送的任何其它信息。通信模块270可以包括传统的用于数据传送的电子器件，并可以使用标准的通信协议，例如Wi-Fi、
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低功率
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Zigbee、USB、火线、和/或近场(例如红外)通信。在一些实施例中，通信模块270可以被配置用于诸如每天10次地定期地连接到诸如智能电话之类的外部装置，以记录存储在板上存储器中的任何剂量数据。在一些实施例中，可以根据用户的要求来启动通信模块270。
现在还参考图5，在一些实施例中，通信模块270可以包括位于剂量测量系统200的壳体210的外部表面上的通信接口271，用于与用户进行通信。通信接口271可以包括开关272，例如电源开关、重置按钮、和/或用于手动地发起与外部装置之间的通信(例如启动
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)的通信开关。在一些实施例中，通信接口271还可以包括诸如光源(例如LED)之类的指示器274，用于向用户指示例如剂量测量系统200是否开启/关闭、或通信模块270是否在使用中。在一些实施例中，通信接口271可以包括用于向用户以视觉方式传送信息的显示器276，所述信息例如药物输送装置210中剩余的剂量278、当前时间280、系统剩余电力282、诸如平均剂量使用、上次采用剂量的时间等之类的剂量历史284和/或无线连接状态。在一些实施例中，通信接口271可以包括字母键盘和/或触摸屏，例如用于允许用户将信息(例如食物摄取量、锻炼数据等)输入到剂量测量系统200中。在一些实施例中，通信模块270可以包括用于向用户提供能听见的诸如剂量提醒、增强消息之类的警告或消息的麦克风和/或用于接收来自用户的声音输入的麦克风。在一些实施例中，通信模块270可以包括用于诸如振动机构之类的触觉警告的组件。在一些实施例中，通信模块270可以传送其它关于用户健康的信息，例如进行的步、燃烧的卡路里、血糖水平、和/或其它信息。
电源286可以是任何可用于对剂量测量系统200供电的电源。在一些实施例中，电源286可以包括一次性的电池。在一些实施例中，电源286可以包括可再充电的电池，例如镍镉蓄电池、锂离子电池、锂聚合物电池或任何其它具有小的形态因素(例如蜂窝电话中使用的类型的)和/或不需要频繁充电(例如每月充电一次)的电池。在一些实施例中，可以使用外部电源来对电源286充电，例如通过位于壳体220上的电源插座或通过通信模块270的通信接口，例如USB接口。在一些实施例中，可以使用太阳能来对电源286充电，并且电源286可以包括太阳能电池板。在一些实施例中，可以使用动能对电源286充电，并且电源286可以包括机械能换能器。
如上文所述，感测模块250的多个传感器254被配置用于接收透射的辐射、折射(例如通过空气、液体药物、药物输送装置210的壳体212折射)的辐射、反射(例如从壳体220的壁反射或从药物输送装置210的内部体积的壁内部反射)的辐射或由药物输送装置210的壳体212的曲面的透镜化效应导致的多向反射/折射中的至少一个。现在参考图6，光源L(例如广角光源)可以产生从所述光源发射和扩散开的多个光线。光源L在具有第一折射率n1的第一介质M1(例如空气)中存在。具有大于第一折射率的第二折射率n2(即，n2>n1)的第二介质M2(例如液体药物)在两个边上均与第一介质M1接壤。第二介质M2也可以包括不透明表面，例如侧壁。
光源L发射的第一光线L1以0度的第一角度入射在第一介质M1和第二介质M2的界面上。该光线在其穿透第二介质M2时不弯曲并以初始的入射角透射回到第一介质M1中(透射光)。第二光线L2以大于0的第二角度入射在第一介质M1和第二介质M2的界面上。第二光线L2在其穿透第二介质M2时弯曲或折射(折射光)，并随后在其重新进入第一介质M1时再次弯曲到其初始的入射角，平行于发射光L2但距发射光L2有位移。第三光线L3以大于第二角度的第三角度入射在第一介质M1和第二介质M2的界面上。以该入射角，光线L3并不穿透到第二介质M2中，而是被反射回到第一介质M1中(反射光)，使得反射角等于入射角。第四光线L4以小于第三角度的第四角度入射在第一介质M1和第二介质M2的界面上，使得光线L4在第二介质M2中折射，但是现在入射在包括在第二介质M2中的不透明表面上(从不透明表面反射)。光线L4的至少部分被反射回到第二介质M2中，然后所述至少部分以第五角度返回重新进入第一介质M1中，使得第五角度不等于第四角度。
如在此描述的，感测模块250的多个传感器254所接收的电磁辐射信号可以包括电磁辐射的透射部分、折射部分和反射部分的组合。在不同的剂量体积剩余和/或药物输送装置210的执行器216的位置处，由所述电磁辐射的部分的组合产生唯一的信号特征。可以将该信号特征与基准信号特征数据库(在此也称为“校准曲线”)相比较，以获取药物输送装置210中剩余的剂量体积，如在此进一步描述的。
现在参考图7-10，示出和描述了光源和传感器的各种配置。虽然示出了光源所发射的电磁辐射的透射部分和反射部分，但是为了清楚起见未示出折射部分。如图7所示，剂量测量系统300包括多个光源344和多个传感器354。药物输送装置310耦合到剂量测量系统300。药物输送装置310包括共同限定用于包含药物的内部体积(例如储存器)的壳体312和执行器314。药物输送装置310也包括用于向患者传送药物的注射器316。剂量测量系统300被配置成使得多个光源344被部署在被定向成壳体的朝向药物输送装置310的第一侧上，所述多个传感器354被部署在所述壳体的第二侧上，使得所述多个传感器354中的每个基本上与所述多个光源344中的至少一个相对，并与所述多个光源344中的至少一个进行光通信。在一些实施例中，所述多个光源344和/或所述多个传感器354可以以基本上相对于彼此成线性的关系(例如直线)而被部署。所述多个传感器354中的每个接收所述多个光源344所发射的经透射、折射和反射后的电磁辐射的组合。所述电磁辐射的反射部分可以是从执行器314的活塞部分反射的，和/或是从所述剂量测量系统300的壳体或所述药物输送装置310的壳体312反射的。所述折射可以来自所述壳体312和/或来自所述药物输送装置310中部署的液体药物。所述多个传感器中的每个所检测到的电磁辐射的透射部分、反射部分和折射部分的组合产生了针对药物输送装置310中剩余的剂量体积的范围的唯一的信号特征。
在一些实施例中，可以在药物输送装置的两侧交替地部署多个光源和多个传感器。如图8所示，剂量测量系统400包括多个光源444和多个传感器454。药物输送装置410包括共同限定用于包含药物的内部体积(例如储存器)的壳体412和执行器414。药物输送装置410还包括用于向患者传送药物的注射器416。剂量测量系统400被配置成使得多个光源444和多个传感器454被部署在药物输送装置的两侧。换言之，药物输送装置410的每一侧具有多个光源444和多个传感器454。这可以是有益的，因为现在从药物输送装置410的两侧执行电磁辐射的发射和检测，这可以例如除去任何偏差影响。
在一些实施例中，所述多个光源和/或多个传感器的至少部分可以被布置在成角度的方位中。如图9所示，剂量测量系统500包括多个光源544和多个传感器554。药物输送装置510包括共同限定用于包含药物的内部体积(例如储存器)的壳体512和执行器514。药物输送装置510还包括用于向患者传送药物的注射器516。剂量测量系统500被配置成使得所述多个光源544和多个传感器554被部署在药物输送装置510的两侧并具有相对于剂量测量系统550和药物输送装置510的纵轴成角度的方位。该方位可以确保由所述多个光源544所发射的电磁辐射入射在药物输送装置510的较大的部分上，所述电磁辐射随后可以是能够用被定向成直线的光源544获取的。类似地，所述多个传感器554也可以检测所述电磁辐射的较大量的部分。这可以例如导致传感器554的较高的分辨率，和/或减少实现所期望的分辨率所需要的传感器554和/或光源544的数量。
在一些实施例中，较广角的LED例如也可以用于确保由所述多个光源544所发射的电磁辐射入射在药物输送装置510的与利用较窄束的光源544能够实现的相比更大的部分上。换言之，利用光源544发射的较广的光束，整个药物输送装置510(或药物储存器)的较高的部分与光源544进行光通信。由于输送装置510的较高的部分与光源544进行光通信，因此通过药物输送装置透射、反射和/或折射的电磁辐射的较宽的频谱可以增大由所述多个传感器554能够检测到的信号强度。换言之，(与入射在传感器上的光的增大的强度相反)信号特征中的可变性随着入射在输送装置上的光束的加宽而增大，由此增大剂量测量系统500的分辨率。例如，较宽的角可以增大用于区分药物输送装置的状态的能力，即使总体的光强度可能较低。这是因为，相比于与光的绝对强度相关，区分状态更多地是与对光强度如何在状态之间变化进行优化相关。
在一些实施例中，剂量测量系统可以被配置用于检测来自药物输送装置的执行器的位置的信号特征，这可以用于估计药物输送装置中剩余的剂量。如图10所示，剂量测量系统600包括多个光源644和多个传感器654。药物输送装置610耦合到剂量测量系统600。药物输送装置610包括共同地限定用于包含药物的内部体积(例如储存器)的壳体612和执行器614。与如图7-9所示的剂量测量系统300、400和500一般被部署在药物储存器周围相对比，剂量测量系统600一般被部署在药物输送装置610的执行器614部分附近。以与上面参考图7描述的基本上相类似的方式配置和布置所述多个光源644和654。所述多个光源644所发射的电磁辐射可以被执行器614无阻挡地透射、被执行器614的活塞部分阻挡、被所述执行器614的主体或活塞部分反射和/或被所述药物输送装置610的壳体反射/折射。然后所述多个传感器654所检测到的电磁辐射的透射部分、反射部分和折射部分的组合用于生成在执行器614的给定位置处的信号特征。执行器614从第一位置到第二位置的位移改变了传感器654所检测到的电磁辐射的透射模式、反射模式和折射模式，产生了在执行器614的每个位置处的唯一信号特征。该特征可以与药物输送装置610中剩余的剂量体积相关联，例如通过与基准特征相关联。
现在参考图11A-11C，剂量测量系统的所述多个传感器中的每个传感器可以检测由所述多个光源中的至少部分发射的电磁辐射，并且所检测到的电磁辐射可以是透射的电磁辐射、反射的电磁辐射和折射的电磁辐射的组合。如同所示出的，为了清楚起见，剂量测量系统700包括两个光源744a和744b以及两个传感器754a和754b。剂量测量系统700耦合到药物输送装置710，药物输送装置710包括共同限定用于包含液体药物的内部体积(例如储存器)的壳体712和执行器714。所述药物储存器和执行器714的至少活塞部分基本上被部署在光源744a、744b和传感器754a、754b之间的剂量测量系统700内部。
如图11A所示，执行器714的活塞部分在第一位置(位置1)中，使得活塞部分不在光源744a和744b和传感器754a和754b的视线中。当光源744a和744b朝向药物输送装置710发射电磁辐射时，在位置1中，由传感器754a和754b中检测到电磁辐射的显著部分。所述电磁辐射可以包括透射的辐射、(例如由药物输送装置710的壳体712)反射的辐射、(例如由液体药物和/或壳体)折射的辐射、以及由于下面更详细地描述的药物输送装置710的壳体712的曲面导致的多向反射/折射。如本示例中示出的，传感器754a的值是15.3，并且传感器754b的值是13.7，这表示由传感器754a和754b检测到电磁辐射的显著部分。
如图11B所示，执行器714已位移到第二位置(位置2)，使得活塞部分部分地阻挡光源744b和传感器754b之间的视线。在位置2中，光源744b发射的电磁辐射的显著部分被执行器714阻挡而不能到达传感器754b，但由光源744a发射的电磁辐射的至少部分仍可以沿着任何多向反射/折射的电磁辐射一起到达传感器754b。此外，传感器754a可以接收来自传感器744b的折射的电磁辐射以及来自传感器744a的透射的、折射的辐射。传感器754a还接收由至少部分地限定药物储存器的活塞的表面反射的电磁辐射。因此，在位置2，传感器754a检测到15.5(大于位置1)的电磁辐射值，并且传感器754b检测到8.8的电磁辐射值(小于位置1)。在位置2处测量的唯一值可以用作用于位置2的信号特征值。
如图11C所示，执行器714的活塞部分处于第三位置(位置3)中，使得执行器714的活塞部分完全阻挡传感器754a的视线免受光源744a所发射的电磁辐射，使得基本上没有来自光源744a的透射的和或反射的辐射能到达传感器754a。由光源744b所发射的透射的电磁辐射的部分也被执行器714的至少部分阻挡而不能到达传感器754b。传感器754a和754b均仍然可以接收由任何光源744a和/或744b发射的电磁辐射的反射部分和折射部分中的至少部分。因此，在位置3处，传感器754a检测2.2的电磁辐射值(小于位置1和2)，并且传感器754b检测12.0的电磁辐射值(小于位置1，但是大于位置2)。在位置3处测量的唯一的值可以用作位置3的信号特征。
现在参考图12，示出了沿着图11A中的线AA截取的剂量测量系统700的截面，以图示由药物储存器的曲率所导致的透镜化效应。如同所示出的，由光源744b以零度的角度发射的光线被朝向传感器754b透射而不弯曲。使得由光源744b以离开该透射光的角度发射的再多两个光线在其进入药物储存器时朝向该透射光折射(弯曲)，这是因为液体药物具有比空气更高的折射率。在此将该现象称为“透镜化效应”，这可以导致光线朝向传感器754b的聚焦。以进一步离开该透射光的角度发射第四光线，使其在空气/药物的界面处折射，然后进一步被药物输送系统710的壳体712的内表面反射，使其入射在传感器754b上。以一个角度发射第五光线，使其即使在折射后也不入射在传感器754b上。如上文所述，这些光线的组合产生了由传感器754a检测到的15.3的电磁辐射值和由传感器754b检测到的13.7的电磁辐射值。在位置1处测量的这些唯一值可以用作位置1的信号特征值。
现在参考图13，示出了沿着图11C中的线BB截取的剂量测量系统700的截面，以图示执行器714对光的透射的效果。如同所示出的，由光源744b以零度的角度发射的光线被执行器714的部分阻挡。由光源744b以离开该透射光的角度发射的再多两个光线不被折射(忽略通过壳体的折射)地穿过药物输送装置710的壳体712的部分(在装置710的该部分中不存在药物)并入射在传感器754b上。由光源744b以一个角度发射第四光线，使其被壳体712内部地反射，并入射在传感器754b上，而被壳体712内部地反射的第五光线却不入射在传感器754b上。这些光线的组合产生了由传感器754a检测到的电磁辐射值2.2和由传感器754b检测到的电磁辐射值12.0。在位置3处测量的这些唯一值可以用作位置3的信号特征。应当注意，尽管传感器754a的视线被完全从光源744a阻挡，但是所述电磁辐射的反射部分和折射部分仍然对正值的产生有贡献。
尽管针对特定位置的传感器值被描述为是绝对值，但是相对于其它的传感器值，个别的传感器值可以用于推断和/或确定药物储存器中剩余的液体体积。例如，具有与传感器754b的值相差一定量或一定百分比的特定值的传感器754a可以指示位置/剩余的药物体积。此外，相对于两个或更多个其它的传感器值的传感器值可以用于生成药物输送装置710的校准曲线。
以与由药物输送装置分配的剂量体积相关的各种配置获取的唯一信号特征可以用于获取剂量测量系统的基准特征(校准曲线)。图14示出了使用包括总共七个传感器的剂量测量系统获取的针对药物输送装置的基准信号特征的示例。该剂量测量系统可以是在此描述的任何剂量测量系统。由所述多个传感器中的每个传感器针对所分配的剂量体积的范围所检测到的电磁辐射特征被存储并被用于创建基准特征。如同从所述基准特征可以看到的，当药物输送装置几乎充满时，传感器1记录电磁辐射的低幅度，而传感器7记录电极的非常高的幅度，并且所有其它传感器检测一些中间信号特征。相反地，当药物输送装置完全空时，传感器1记录非常高幅度的电磁辐射，而传感器7记录低幅度，并且所有其它传感器检测一些中间信号特征。
传感器8检测针对所输送的剂量的基本部分的均匀的传感器信号，直至几乎所有剂量已被输送或所述药物输送装置几乎为空。在一些实施例中，传感器8也可以用作临界低体积传感器，例如用于指示药物输送装置完全空。在一些实施例中，传感器8也可以用作可用性度量传感器，例如用于检测药物输送装置是否耦合到剂量测量系统和/或药物输送装置中包括的注射器是否存在。
因此，以此方式，从所有传感器记录的针对剩余药物体积的范围的信号值产生了针对药物输送装置中的整个药物体积的信号特征。用于获取信号特征的药物体积的范围可以包括例如药物输送装置完全充满、药物输送装置完全空、以及足够数目的中间特征，例如针对所分配的总流体的每个单位所获取的特征，包括这中间所有的百分比。
在一些实施例中，可以针对背景光来校正基准特征。例如可以通过检测在所述多个光源的黑暗状态下来自所述多个传感器的信号特征来检测背景特征。可以将所述信号特征与所述背景特征相比较以去除背景噪声。在一些实施例中，使用概率匹配算法将所述信号特征与基准特征相关联，以确定药物输送装置中的药物体积。在一些实施例中，所述多个光源和所述多个传感器被配置成使得所述剂量测量系统可以以1单位药物的分辨率来检测所述药物输送装置中的药物体积，和/或以100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米或200微米(包括这中间的所有范围)的分辨率来检测在所述药物输送装置110中部署的执行器的活塞部分的位置。
图15图示示出了用于使用在此描述的任何剂量测量系统来测量药物输送装置中的剩余剂量的方法800的流程图。用户将剂量测量系统附接到药物输送装置802。部署在剂量测量系统中的多个传感器扫描药物输送装置以确定剩余剂量804。例如，剂量测量系统的处理单元可以将所述多个传感器检测到的信号特征与基准特征相关联，以确定剩余剂量。传感器数据被记录在板上存储器上806，例如作为剂量测量系统的处理单元的部分的存储器和/或RFID芯片。如果剩余剂量为临界地低，则剂量测量系统警告用户808。可以使用音频警告、视觉警告或触觉警告中的任何一个来警告用户。剂量测量系统的通信模块搜索外部装置810。例如，可以启动
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连接来搜索外部装置，所述外部装置例如智能电话应用、本地计算机或远程服务器。剂量测量系统与外部装置配对，并在外部装置上记录剂量剩余数据和/或接收任何固件更新812。可选地，剂量测量系统也可以在到了服药时间时警告用户814。在剂量数据已被记录并被发送到外部装置之后，用户可以从药物输送装置去除剂量测量系统816。然后用户使用药物输送装置注射预定体积的剂量818。最后用户将剂量测量系统放回药物输送装置上820。然后可以重复方法800。
图16图示示出了用于在不使用剂量测量系统时节约电力的方法900的流程图。在此描述的方法900可以随着在此描述的任何剂量测量系统一起使用。在第一步骤中，剂量测量系统的检测机构检查药物输送装置902。药物输送装置可以耦合到或不耦合到剂量测量系统904。如果未附接药物输送装置，则剂量测量系统自动地检查存储器中的要记录到外部装置的未处理数据，或者用户可以启动剂量测量系统的通信模块906。在一些实施例中，仅当剂量测量系统附接到药物输送装置时启动通信模块。然后剂量测量系统确定是否有要记录的板上数据以及是否找到外部装置908。如果不存在要记录的板上数据并且未找到外部装置，则剂量测量系统进入持续预定义的时间“X”的省电模式910。例如，系统的处理单元可以关闭剂量测量系统的通信模块和/或关闭控制所述剂量测量系统的多个光源和/或多个传感器的电子组件。所述时间“X”可以是例如1分钟、10分钟、1小时、或这中间的任何其他时间。或者，如果存在要记录的数据并且找到外部装置，剂量测量系统与外部装置配对并在外部装置上记录数据和/或接收来自外部装置的任何固件更新912。然后剂量测量系统可以进入省电模式910。如果相反发现药物输送装置附接到剂量测量系统904，则剂量测量系统扫描药物输送装置，并收集来自所有的所述多个传感器的信号914。来自所述多个传感器中的每个的信号可以用于创建与药物输送装置中剩余的剂量相对应的信号特征。剂量测量系统的处理单元将信号特征与基准特征相比较，以估计药物输送装置中剩余的剂量916。剂量测量系统确定注射的剂量是否大于零918。如果注射的剂量大于零，则剂量测量系统对所述剂量加时间戳并将所述剂量存储在板上存储器上920。然后剂量测量系统进入持续时间“X”的省电模式910。如果注射的剂量不大于零918，则剂量测量系统直接进入持续时间“X”的省电模式910。
在一些实施例中，在此描述的任何剂量测量系统可以与健康管理系统相关联，以管理遭受I型或II型糖尿病的患者的健康。图17示出了用于管理糖尿病用户U的健康的健康管理系统1000的示意性框图。在一些实施例中，健康管理系统可以是智能电话应用。在一些实施例中，健康管理系统可以是本地计算机或远程服务器。健康管理系统与能够可逆地耦合到药物输送装置1110的剂量测量系统1100进行双向通信。药物输送装置1110可以是用于对用户施用胰岛素的胰岛素注射笔或注射管。剂量测量系统也可以向用户传送数据或接收来自用户的输入。健康管理系统1000被配置用于接收用户锻炼数据E和饮食数据D。健康管理系统1000还被配置用于接收来自血糖传感器1200的血糖数据。健康管理系统1000可以进一步被配置用于接收来自家庭健康监控器1300的用户健康数据，例如体重、血压、EKG、氧饱和度、活动记录检查测量值、肺功能、水潴留、温度等。健康管理系统1000可以与网络1400进行双向通信。所述网络可以是例如远程服务器或呼叫中心。所述网络1400也可以与监控者M和授权的药物分配者DD进行双向通信。所述监控者M可以是医生、看护者、药剂师和/或临床试验管理者。所述授权的药物分配者DD可以是药剂师或临床试验管理者。
在一些实施例中，剂量测量系统1100向健康管理系统传达药物输送装置1110中剩余的胰岛素剂量和/或由药物输送装置1110向用户U输送的胰岛素剂量。在一些实施例中，健康管理系统也可以包括用于存储用户U的胰岛素剂量方案和/或任何其它药物治疗进度表的存储器。可以由例如健康者M和/或授权的药物分配者DD通过网络1400向健康管理系统1100传达用户U的药物治疗方案。在一些实施例中，健康管理系统1100也可以用于处理用户U的健康数据，例如用户U的血糖水平、锻炼数据E、饮食数据D、和/或家庭健康监控数据，以确定患者健康状况。在一些实施例中，健康管理系统1000也可以被配置用于将输送给患者的剂量与患者药物治疗进度表相比较，以监控依从性。在一些实施例中，健康管理系统可以通过网络1400向监控者M传达用户健康和剂量信息。监控者M可以分析用户U的健康数据并确定是否需要进行对诸如胰岛素和/或任何其它药物治疗剂量之类的患者药物治疗计划的任何改变。如果需要改变，则在一些实施例中，监控者M可以向授权的药物分配者DD传达对用户U的药物治疗方案的任何改变。在一些实施例中，监控者M也可以通过网络1400向健康管理系统1100传达该信息。在一些实施例中，健康管理系统1100可以更新和存储用户U的药物治疗方案，并且也向剂量测量系统1100传达用户U的新的药物治疗方案。然后用户U可以访问剂量测量系统1400以获取新的测量计划，例如新的胰岛素剂量。以此方式，可以监控和管理糖尿病用户U的健康，并且可以对用户U动态地个人化用户U的药物治疗进度表。在一些实施例中，健康管理系统也可以定期地传达用户U的健康和药物治疗史。健康和药物治疗史可以用于例如向用户U通知为了改善用户U的总体健康需要进行的任何改变。也可以向监控者M传达药物治疗史以分析用户U的渐进的健康。
虽然上面已经描述了本系统、方法和装置的各种实施例，但是应当理解它们仅仅是以示例方式而非限定方式呈现的。虽然上面描述的方法和步骤指示了以某个顺序发生的某些事件，但是本领域中的普通技术人员在本公开的教益下将认识到可以修改某些步骤的顺序并且这种修改与本发明的变型相一致。此外，如果可以的话可以在并行处理中同时执行某些所述步骤，以及可以如上述地顺序地执行。已经具体示出和描述了实施例，但是应当理解可以进行形式和细节上的各种变化。
例如，尽管各种实施例已经被描述为具有特定的特征和/或部件组合，但是具有来自在此描述的任何实施例的任何特征和/或部件的任何组合或子组合的其它实施例是可行的。例如，尽管一些实施例被描述为具有类似于笔帽的剂量测量系统，但是剂量测量系统也可以于药物输送装置集成。在一些实施例中，可以使用振动和/或超声波取代电磁辐射来生成信号特征。此外，各种部件的特定配置也可以被改变。例如，各种部分的尺寸和特定形状可以与实施例所示出的不相同，而仍然提供在此描述的功能。

Claims (21)

1.一种用于剂量测量的装置，包括
通信接口；以及
处理器，操作地耦合到通信接口，处理器被配置为：
从多个传感器接收数据，所述数据表示由至少一个光源发射穿过包括药物体积的容器的一部分并且由多个传感器探测的电磁辐射；
将所接收到的数据转换成代表由多个传感器中的每个传感器探测的电磁辐射的信号特征；
至少基于所述信号特征来确定与药物或者容器的至少一个相关的剂量信息；以及
经由通信接口将剂量信息传送到远离处理器的计算设备。
2.根据权利要求1所述的装置，其中处理器被配置为基于将信号特征与之前由多个传感器针对容器内的药物的剂量体积的范围探测的电磁辐射获得的信息相比较来确定剂量信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其中剂量信息包括以下中的至少一个：容器内药物的体积、从容器分配的药物的剂量的体积、药物的类型、药物的温度、药物的有效期、与容器相关的制造商信息、针头对容器的附接状态、上一次剂量的时间或者剂量的进度时间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中处理器被进一步配置为：
经由通信接口接收指示对患者药物治疗计划的改变的信息；以及
经由通信接口将对患者药物治疗计划的改变传送到容器的用户。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中处理器被进一步配置为：
基于以下中的至少一个改变患者药物治疗计划：剂量信息或者与容器的用户的健康相关的信息；以及
经由通信接口将对药物的输送进度的改变传送到计算设备或者用户的至少一个。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中通信接口包括显示屏、音频机构或者振动机构中的至少一个，
处理器还被配置为经由显示屏、音频机构或者振动机构中的至少一个将剂量信息或者容器的状态的至少一个传送到用户。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中处理器进一步被配置为：
经由通信接口接收与用户的健康相关的信息，与用户的健康相关的信息包括以下中的至少一个：血糖数据、重量数据、血压数据、心电图(EKG)数据、氧饱和数据、活动数据、肺功能数据、水潴留数据、温度数据或者食物摄取数据。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中处理器以及通信接口置于壳体内，所述壳体被配置为能够移动地耦合到容器，
处理器进一步被配置为经由通信接口传送壳体是否被耦合到容器。
9.一种用于剂量测量的方法，包括：
由处理器使至少一个光源发射电磁辐射通过包括药物的体积的容器的一部分；
由处理器并且由跨容器布置的多个传感器的每个传感器接收来自至少一个光源的数据，所述数据表示由多个传感器中的每个传感器探测的电磁辐射的一部分；
由处理器将所接收到的数据转换成表示由多个传感器的每个传感器探测的电磁辐射的信号特征；
由处理器至少基于信号特征确定与药物或者容器中的至少一个相关的剂量信息；以及
由处理器使通信接口将剂量信息传送到远离处理器的计算装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中剂量信息包括以下中的至少一个：容器内药物的体积、从容器分配的药物的剂量的体积、药物的类型、药物的温度、药物的有效期、与容器相关的制造商信息、针头对容器的附接状态、上一次剂量的时间或者剂量的进度时间。
11.一种用于剂量测量的装置，包括：
光源，被配置为朝向包括药物体积的容器的一部分发射电磁辐射，电磁辐射包括多个光线；
多个传感器，能够光学地耦合到光源，来自多个传感器的每个传感器被配置为探测由光源发射的多个光线的一部分，所述多个光线的被探测的部分包括所述多个光线的发射部分、折射部分和反射部分；以及
处理器，被配置为接收表示来自多个传感器的每个传感器的所述多个光线的被探测的部分的数据并且将所接收到的数据转换成信号特征，所述信号特征表示来自多个传感器的每个传感器的电磁辐射的被探测的部分。
12.根据权利要求11所述的装置，其中光源位于具有第一折射率的第一介质中并且第一介质邻近于具有第二折射率的第二介质。
13.根据权利要求12所述的装置，其中第一介质是空气并且第二介质是液体。
14.根据权利要求12所述的装置，其中第一介质在第二介质的第一侧以及第二介质的第二侧上毗邻第二介质，第二侧与第一侧相对。
15.根据权利要求14所述的装置，其中：
入射到第一介质和第二介质的第一侧的界面上的多个光线的第一光线穿透第二介质并且透射到毗邻第二介质的第二侧的第一介质；
入射到第一介质和第二介质的第一侧的界面上的多个光线的第二光线折射，因为其穿透第二介质并且重新进入毗邻第二介质的第二侧的第一介质；以及
入射到第一介质和第二介质的第一侧的界面上的多个光线的第三光线反射回与第二介质的第一侧毗邻的第一介质。
16.根据权利要求15所述的装置，其中信号特征表示第一光线的透射部分、第二光线的折射部分以及第三光线的反射部分。
17.根据权利要求11所述的装置，其中光源包括至少一个宽角度光源。
18.根据权利要求17所述的装置，其中至少一个宽角度光源包括多个相邻宽角度光源，其中由多个相邻宽角度光源中的第一宽角度光源发射的电磁辐射的至少第一部分与由多个相邻宽角度光源中的第二宽角度光源发射的电磁辐射的至少第二部分重叠，其中所述电磁辐射的第一部分邻近于所述电磁辐射的第二部分。
19.根据权利要求11所述的装置，其中容器是注射笔。
20.根据权利要求11所述的装置，其中处理器进一步被配置为至少基于信号特征以及之前由多个传感器针对容器内的药物的体积的范围探测的电磁辐射获得的信息确定与容器或者容器中的至少一个相关的剂量信息。
21.根据权利要求20所述装置，其中剂量信息包括以下中的至少一个：容器内药物的体积、从容器分配的药物的剂量的体积、容器内药物的多个剂量、从容器分配的药物的多个剂量、药物的类型、药物的温度、药物的有效期、与容器相关的制造商信息、针头对容器的附接状态、上一次剂量的时间或者剂量的进度时间。
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