CN107666923A - 功率高效的电子设备 - Google Patents

Abstract

一种组件，包括：电消耗件，适于为所述电消耗件供能的电压源，和用户操作的促动装置。电压源能够在其中生成第一电压的第一状态和其中生成更高的第二电压的第二状态之间操作。用户操作的促动装置能够从第一状态操作至第二状态，且适于由此使电压源从第一状态操作至第二状态，以及能够从第二状态操作至第一状态，且适于由此使电压源从第二状态操作至第一状态。

Description

功率高效的电子设备

技术领域

本发明大体涉及设有电源的便携式电子设备。在具体实施例中，电源可以是不可充电和不可替换的。

背景技术

在本发明的公开内容中，主要参考例如在通过胰岛素的递送治疗糖尿病时所使用的药物递送设备，然而，这仅是本发明的示例性用途。

药物注射设备已经极大地改善了必须自行给送药物和生物制剂的患者的生活。药物注射设备可以采取许多形式，包括不过是带有注射装置的安瓿的简单的一次性设备，或者其可以是适于与预填充的药筒一起使用的耐久设备。不论其形式和类型如何，已经证明其均是辅助患者自行给送可注射药物和生物制剂的重要辅助。其也极大地辅助护理者为那些不能执行自行注射的人给送可注射药物。

在正确的时间且以正确的量执行必要的胰岛素注射对于应对糖尿病而言是基本的，即，遵守指定胰岛素治疗方案是重要的。为了使医务人员能够确定开具的剂量给药模式的有效性，鼓励糖尿病患者记录每次注射的量和时间的日志。然而，此类日志通常保存在手写笔记本中，记载的信息可能不容易从手写笔记本上传至计算机以便数据处理。进一步地，由于仅患者所注意到的事件被记载，所以如果要使记载的信息在患者的疾病的治疗中具有任何意义，记事本***就要求患者记得记载每一次注射。在日志中缺失或者不正确的记录导致注射历史的误导性画面，且因此导致用于医务人员做出关于未来药物治疗的决策的误导性基础。相应地，可能期望基于所射出的剂量对应于注射剂量的假设，自动化来自药物递送***的射出信息的记载。

为了解决该需要，已经提出将监测/采集机构整合于设备本身内的注射设备，例如如在US 2009/0318865和WO 2010/052275中所公开的那样。替代性地，可以由适于附接至标准机械笔设备和测量由所述标准机械笔设备生成的信号的电子“附加”模块提供期望的功能，例如如在WO 2007/107564和EP2014/074475中公开的那样。

为了保持低成本和使得此类设备使用简单，可能期望提供不需要再充电的设备。对应地，此类设备通常配备有可替换的电池或具有持续设备的预期寿命的容量的电源中的任一者。

然而，从生产至第一次使用，一些设备可能具有相当长的存储时间，并且此外，具有相比于在中间的使用时间非常有限的实际使用时间。因此，此类设备在被存储时通常将其电源与电子器件断开，且在使用之间进入睡眠模式。因为所有电源都在一定程度上随时间流逝而放电，且需要在使用之间为至少部分电子器件供能，以便能够从睡眠模式“唤醒”，所以通常必须为设备配备比实际所要求的容量的十倍还多的电源，原因在于多于90%的功率在存储期间和在使用之间被使用。

考虑上述内容，本发明的目的是提供一种带有电源的组件，其对于电源的给定大小/容量具有改善的存储时间以及改善的使用时间。组件可以呈便携式电子设备的形式。设备应当是用户友好的，且适于成本有效的制造。

发明内容

在本发明的公开内容中，将描述将解决上述目的中的一个或多个，或者将解决从以下公开内容中以及从示例性实施例的描述中显而易见到的目的的实施例和方面。

因此，在本发明的第一方面中，提供一种组件，其包括：电消耗件、适于为所述电消耗件供能且能够在其中生成第一电压的第一状态和其中生成更高的第二电压的第二状态之间操作的电压源，以及用户操作的促动装置。用户操作的促动装置能够从第一状态操作至第二状态，且适于由此将电压源从第一状态操作至第二状态，并且能够从第二状态操作至第一状态，且适于由此将电压源从第二状态操作至第一状态。

通过该布置，提供一种组件，其对于电源的给定大小/容量具有改善的存储时间以及改善的使用时间。在示例性实施例中，第一电压至多是第二电压的五分之一。在具体实施例中，第一电压是零。

应当强调的是，本发明提供稳压电压源，且不仅仅是具有例如从例如WO 2004/030727已知的变压器的稳压电压供应。

电压源可以呈化学电池单元的形式，其中化学过程利用用于生成电压的组分，且通过控制组分的供应，使电压源在第一状态和第二状态之间操作。

受控的组分可以是气体，且促动装置可以适于在第一状态中允许气体至电压源的第一流动速率，和适于在第二状态中允许气体至电压源的更高的第二流动速率。

第一流动速率可以至多是第二流动速率的五分之一。在具体实施例中，第一流动速率可以实际上是零。

组件可以包括用于向电压源供应组分气体的气体导管，当操作促动装置从第一状态至第二状态时，用组分气体冲洗导管。

在示例性实施例中，组件呈药物递送设备的形式，其包括设有药物储存器或用于接收药物储存器的装置的主要部分、包括出口部分的储存器、剂量设定装置、用于从储存器排出设定剂量的药物的排出装置、电压源和呈电子电路的形式的电消耗件。设备还包括帽，其适于安装在主要部分上，以由此覆盖储存器出口部分。

在具体实施例中，电子电路包括：传感器装置，其适于捕获与在排出事件期间由所述排出装置从储存器排出的药物的剂量给送量相关的性质值；处理器装置，其适于基于所捕获的性质值确定剂量给送量；适于存储至少一次剂量给送量的存储装置；以及显示器装置，其适于显示所确定的剂量给送量和/或时间值。

用于上文描述的设备的促动装置可以呈帽的形式，分别当将帽从主要部分移除以及安装在主要部分上时，使电压源从第一状态操作至第二状态和从第二状态操作至第一状态。

在本发明的又一方面中，提供一种操作组件的方法，其包括以下步骤：（i）提供组件，其包括：电消耗件、适于为所述电消耗件供能且能够在其中生成第一电压的第一状态和其中生成更高的第二电压的第二状态之间操作的电压源，和用户操作的促动装置；（ii）将所述促动装置从第一状态操作至第二状态，以由此将所述电压源从所述第一状态操作至所述第二状态，以及（iii）将所述促动装置从所述第二状态操作至所述第一状态，以由此将所述电压源从所述第二状态操作至所述第一状态。

电压源可以是利用气体以便生成电压的化学电池单元，且可以通过控制气体的供应使电压源在第一状态和第二状态之间操作。

处于第一状态中的促动装置可以允许气体至电压源的第一流动速率，且处于第二状态中的促动装置可以允许气体至电压源的更高的第二流动速率。

组件还可以包括用于向电压源供应组分气体的气体导管，且使促动装置从第一状态操作至第二状态的步骤可包括用组分气体冲洗导管。

在本申请的背景中和如在说明书和权利要求中所使用的那样，术语处理器装置涵盖适合于提供指定功能（例如，处理和存储数据以及控制所有连接的输入和输出设备）的电子电路的任何组合。处理器将通常包括一个或多个CPU或微处理器，其可以由额外设备补充，以便支持、存储或控制功能。例如，在提供通信接口（例如，无线）的情况下，发射器和接收器可以完全地或者部分地与处理器整合，或者可以由各个单元提供。构成处理器电路的每一个部件均可以是专用或通用设备。术语显示器装置涵盖能够视觉地提供指定功能的任何类型的显示器，例如LCD或OLED。

如本文中所使用的那样，术语“胰岛素”意在涵盖能够以受控方式穿过诸如套管或中空针的递送装置的任何包含药物的可流动药品，诸如液体、溶液、胶或微细悬浮液，且其具有血糖控制效果，例如，人类胰岛素和其类似物以及诸如GLP-1和其类似物的非胰岛素。在示例性实施例的描述中，将参考胰岛素的使用。

附图说明

在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例，附图中：

图1以横截面视图示出锌-空气电池的示意性表示，

图2A和图2B以横截面视图示出处于不同操作状态中的药物递送设备的第一实施例的示意性表示，

图3以横截面视图示出药物递送设备的第二实施例的示意性表示，以及

图4A-4D以横截面视图示出处于不同操作状态中的药物递送设备的第二实施例的示意性表示。

在附图中，同样的结构主要由同样的附图标记标识。

具体实施方式

当在下文中使用诸如“上”和“下”、“右”和“左”、“水平”和“竖直”的术语或者类似的相对表述时，这些仅指代附图且不必然指代实际使用状况。所示出的图是示意性表示，出于该原因，不同结构的配置以及其相对尺寸旨在仅用作说明性目的。在针对给定部件使用术语构件或元件时，其大体指示在所描述的实施例中，该部件是一体式部件，然而，相同构件或元件可替代性地包括许多子部件，正如所描述的部件中的两个或更多个能够被提供为一体式部件，例如制造为单个注塑成型零件。术语“组件”不暗示所描述的部件必然能够在给定组装程序期间被组装以提供一体式或功能组件，而是仅仅被用于将集合在一起的部件描述为功能上更紧密相关。

在转向本发明本身的方面之前，将描述适合于形成本发明的部分的电压源（或电源）。电压源适于为电消耗件供能，且能够在其中生成第一电压的第一状态和其中生成更高的第二电压的第二状态之间操作。尽管所描述的电源呈单电池单元电压生成单元的形式，但是也将使用术语“电池”。

由化学电池提供这种电源，在所述化学电池中，不引入电池的必要组分中的一个直到需要功率为止，例如直到给定设备的第一次使用为止。这将消除在生产和第一次使用之间的存储和分配期间的自放电。如果被引入以使电池工作的必要组分的量进一步被限制于仅为一次实际使用提供足够功率，则电池能够在实际使用之后不久“耗尽”，且变得失活，直到下一次引入必要组分和后续使用为止。

这种源的示例是锌-空气电池，其能够丧失空气，且因此失活直到第一次使用为止。图1以横截面示出锌-空气电池的示意性表示，其中，与电解质混合的锌粉末1被部分地装纳在阳极罐2中，且通过绝缘体3与外部阴极罐4电气分离。外部罐设有许多空气孔6，其在使用之前例如通过可剥离的密封部（未示出）密封，当进行第一次使用时，所述可剥离的密封部能够被移除。空气将然后能够通过空气孔6进入、通过半可渗透膜7，且进入空气分配层5内。半可渗透膜的目的是允许潮湿空气进入，但防止湿气/水从电解质逸散。隔膜8防止锌粉末阳极1和也充当集电器的阴极催化剂9发生短路。当来自空气的氧气在阴极9处反应时，形成氢氧根，且离子迁移到锌阳极1内并且形成锌酸盐（Zn(OH)2-4），从而释放行进至阴极9的电子。锌酸盐衰退（decay）成氧化锌，且水返回电解质。来自阳极的氢氧根和水在阴极处再循环，因此不消耗水。

图2A以示意图形式示出笔形药物递送设备100，其包括带有出口115的药物储存器110、适于在设备本体部分101上在安装位置中覆盖药物储存器出口部分的可拆卸帽120，和包括剂量设定装置的药物排出装置，其允许用户设定待排出的药物的剂量给送量，设定剂量印在窗口135中示出的可旋转刻度筒130上。设备设有电子电路140，其包括适于捕获与在排出事件期间由排出装置从储存器排出的药物的剂量给送量相关的性质值的传感器装置、适于基于所捕获的性质值确定剂量给送量的处理器装置、适于存储至少一次剂量给送量的存储装置、适于显示剂量相关信息（例如，所确定的剂量给送量和相关的时间值）的显示器装置145，以及电源160。如看上去那样，药物排出装置和电子电路仅被示意性地示出，但是能够具有任何合适的设计，例如如在WO 2014/128156中所描述的那样。

电源呈参考图1所描述的类型的锌-空气电池的形式，且包括通过在电池和在笔本体外表面中形成的开口之间形成的一个或多个通道155与外部连通的许多空气孔。笔帽设有密封表面部分125，其适于在帽处于如图2A中所示的完全安装位置中时密封开口。当帽120完全地或者如图2B中所示部分地从设备本体部分101移除时，通道开口被暴露且在电池空气孔和外部之间建立连通，这允许富氧空气进入电池，由此上文描述的化学过程开始，且生成电压，这允许电子电路140通电，且登记排出剂量，该剂量然后可以在显示器装置145中显示。如果没有排出剂量，那么显示器可以示出上次排出的剂量和距那时的时间，用户就想要查看上次剂量被排出的时间是常见的使用场景。

如从上文中看出的，***有必要在设定和排出给定剂量之前通电。对应地，空气通道的具体设计和尺寸应当针对新鲜空气的迅速供应被优化。所示出的通道以及所示出的带有入口和出口的布置仅出于说明性目的。电子器件可以设定成在***已经通电时开启显示器中的指示器，这通知用户***准备好登记待排出的剂量。

如果仅使有限的量的空气进入电池，则氧气将在帽已经再次完全安装由此密封通道开口之后，在给定时间之后被用尽。随着电压下降，电子电路将自动断电，且在使用中间时间期间，不发生睡眠电流或电池的自放电。当从注射设备移除帽以执行下次注射或者查看显示器时，为电池供应足以为下次注射记录供能的小量空气/氧气，且当电池中的有限量的氧气被用尽时，再次断电。

为了解决通电时间的问题，将参考图3描述参考图2A描述的类型的药物递送设备的又一实施例，这两个实施例具有相同类型的剂量设定和排出装置以及电子器件。

对应地，图3以示意图形式示出笔形药物递送设备200，其包括本体部分201、带有出口215的药物储存器210、适于安装在本体部分上以在安装位置中覆盖药物储存器出口部分的可拆卸帽220，和药物排出装置，其包括剂量设定装置，从而允许用户设定待排出的药物的剂量给送量，设定剂量印在窗口235中示出的可旋转刻度筒230上。帽包括周向密封部221，其适于滑动地接合外部本体表面，由此在帽内侧形成密封空间。设备设有电子电路240，其包括适于捕获与在排出事件期间由排出装置从储存器排出的药物的剂量给送量相关的性质值的传感器装置、适于基于捕获的性质值确定剂量给送量的处理器装置、适于存储至少一次剂量给送量的存储装置、适于显示剂量相关信息（例如，所确定的剂量给送量和相关时间值）的显示器245以及呈锌-空气电池260的形式的电源。

然而，与第一实施例的相对简单的空气通道布置相比，第二实施例设有由帽操作的强制空气吹扫***。更具体地，吹扫***包括布置在带有空气流动开口252的促动器气缸中的促动器活塞251和布置在带有设有入口阀254的空气入口的工作气缸中的工作活塞253，形成在工作活塞和入口阀之间的空气腔室250（参见图4A）。两个活塞互连且因此联合运动。工作气缸经由设有促动入口阀256的空气入口通道255连接到电源，空气保湿器257布置在空气入口通道中。带有空气出口阀259的空气排放通道258将电源与外部连接。参考图4A-4D，将描述第二实施例的工作原理。

当如图4A中所示帽安装在笔本体上时，帽密封部221确保帽内侧的空气被困陷，且当帽随后滑动到设备本体部分201上时，帽内侧的空气压力增大。帽内侧增加的空气压力迫使空气通过促动器气缸空气流动开口252，这引起促动器活塞251向近端运动。当两个活塞被连接时，也使工作活塞253向近端运动，由此入口阀254打开，且新鲜空气流入工作气缸。事实上，帽内侧的压力也作用在入口阀上，且因此作用在工作活塞上。当如图4B中所示工作活塞253完全回缩时，有限量的新鲜空气被装纳在空气腔室250中。空气腔室的大小被设计为仅装纳冲洗锌-空气电池且提供用于设备的单次使用的预期使用时间的氧气的足够空气（参见下文）。

当如图4C中所示用户开始移除帽220时，为了使用设备，帽内侧的压力减小。所得的通过空气流动开口252的吸力使促动器活塞251以及联接到其的工作活塞253向远端运动，这导致来自空气腔室250的空气被迫通过促动入口阀256。空气然后流动通过保湿器257，且潮湿空气经由入口通道前行到锌-空气电池260内，且向外通过排放通道258将缺少氧气和被一氧化碳污染的空气冲出至空气出口阀259。在图4D中，帽220已经被完全移除，且空气腔室空气已经被完全冲洗。向锌-空气电池260提供的新鲜空气启动电池，且电路240被供能，从而允许电子显示器245显示所需要的信息和允许设备的电子器件工作。

在使用之后，用户再次应用帽，由此再次重新填充空气腔室，且使***准备下次使用和所要求的通电。在使用之后一段时间，电池单元和空气***中的氧气被消耗，且电池变得失活，且显示器和电子器件关闭。

参考图3，描述了用于用环境空气冲洗电池的第一布置，然而，这仅仅是通过设备帽的附接和移除操作的***的示例。作为又一示例，在剂量设定期间能够通过用户促动驱动冲洗，例如，剂量设定构件的旋转能够驱动“泵”布置。为了提供足够的气体流，后者可要求设定给定最小剂量，例如，10个单位的胰岛素，其于是随后能够被调整至更低的值。替代性地，“通电”指示器可以形成如上文中提到的显示器的部分。

对于本发明的上文描述的实施例，预期在帽120、220和本体部分101、201之间的密封是绝对的，然而，因为在所有情形下和所有情形期间可能难以完全确保这一点，所以给定实施例可以设有额外的存储密封部。例如，图1中示出的类型的电池单元可以设有在初始使用之前被移除的常规拉脱式密封部。替代性地，药物递送设备的上述实施例可以设有在帽和本体部分之间的额外的可剥离密封部，其于是在初始使用之前被移除。在组件或设备的后续操作使用期间，不足绝对的密封可以是可接受的。

在示例性实施例的上述描述中，已经在本发明的构思将对本领域技术读者而言显而易见的程度上描述了为不同部件提供所描述的功能的不同结构和装置。针对不同部件的详细描述的构造和说明被认为是由本领域技术人员沿本说明书中陈述的思路执行的正常设计程序的目的。

Claims (15)

1.一种组件（100，200），包括：

电消耗件（140，240），

电压源（160，260），其适于为所述电消耗件供能，且能够在其中生成第一电压的第一状态和其中生成更高的第二电压的第二状态之间操作，以及

用户操作的促动装置（120，220），其：

能够从第一状态操作至第二状态，且适于由此使所述电压源从第一状态操作至第二状态，以及

能够从第二状态操作至第一状态，且适于由此使所述电压源从第二状态操作至第一状态。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一电压至多是所述第二电压的五分之一。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于：

所述电压源是化学电池单元（10，160，260），化学过程利用用于生成电压的组分，以及

通过控制所述组分的供应，使所述电压源在第一状态和第二状态之间操作。

4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述组分是气体。

5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于：

处于第一状态的促动装置允许气体至所述电压源的第一流动速率，以及

处于第二状态的促动装置允许气体至所述电压源的更高的第二流动速率。

6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述第一流动速率至多是所述第二流动速率的五分之一。

7.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述第一流动速率是零。

8.根据权利要求4-7中的任一项所述的组件，其特征在于，还包括用于向所述电压源供应组分气体的气体导管（155，255），当使所述促动装置从第一状态操作至第二状态时，用所述组分气体冲洗所述导管。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，还包括：

-主要部分（101，201），其包括：

药物储存器（110，210）或用于接收药物储存器的装置，所述储存器包括出口部分，

剂量设定装置（130，230），

排出装置，其用于从所述储存器排出设定剂量的药物，

所述电压源（160，260），和

呈电子电路（140，240）的形式的所述电消耗件，

-帽（120，220），其适于安装在所述主要部分上，以由此覆盖所述储存器出口部分。

10.根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述电子电路包括：

传感器装置，其适于捕获与在排出事件期间由所述排出装置从储存器排出的药物的剂量给送量相关的性质值，

处理器装置（140，240），其适于基于所捕获的性质值确定剂量给送量，

适于存储至少一个剂量给送量的存储装置（140，240），和

适于显示所确定的剂量给送量和/或时间值的显示器装置（145，245）。

11.根据权利要求9或10所述的组件，其特征在于，所述促动装置呈所述帽（120，220）的形式，分别当将所述帽从所述主要部分（101，201）移除以及安装在所述主要部分上时，使所述电压源从第一状态操作至第二状态以及从第二状态至第一状态。

12.一种操作组件（100，200）的方法，包括如下步骤：

（i）提供一种组件，其包括：

电消耗件（140，240），

电压源（160，260），其适于为所述电消耗件供能，且能够在其中生成第一电压的第一状态和其中生成更高的第二电压的第二状态之间操作，和

用户操作的促动装置，

（ii）使所述促动装置从第一状态操作至第二状态，以由此使所述电压源从第一状态操作至第二状态，以及

（iii）使所述促动装置从第二状态操作至第一状态，以由此使所述电压源从第二状态操作至第一状态。

13.根据权利要求12所述的操作组件的方法，其特征在于：

所述电压源是化学电池单元（10，160，260），其利用气体以便生成电压，以及

通过控制所述气体的供应，使所述电压源在第一状态和第二状态之间操作。

14.根据权利要求13所述的操作组件的方法，其特征在于：

处于第一状态的促动装置允许气体至所述电压源的第一流动速率，以及

处于第二状态中的促动装置允许气体至所述电压源的更高的第二流动速率。

15.根据权利要求13所述的操作组件的方法，其特征在于：

所述组件还包括气体导管（155，255），以便将组分气体供应至所述电压源，以及

使所述促动装置从第一状态操作至第二状态的步骤包括用所述组分气体冲洗所述导管。