计量设备与用于管理和提供从能量产生单元获得的比较少量的能量的方法 |
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| 申请号 | CN201380035552.X | 申请日 | 2013-07-04 | 公开(公告)号 | CN104519935A | 公开(公告)日 | 2015-04-15 |
| 申请人 | 庄信万丰催化剂(德国)有限公司; | 发明人 | S·科隆普; M·吕特尔; K·范德林登; | ||||
| 摘要 | 计量设备(2)包括 能量 产生单元(12)，其用于在运行周期期间产生比较少量的能量；能量存储单元(24，26)，其用于缓冲产生的量的能量；控制单元(14)，其用于确定当前状态信息(I)的项目；和处理单元(16)，其用于进一步处理当前状态信息(I)，其中控制单元(14)的能量需求和显示单元(16)的能量需求是不同的，并且根据不同的能量需求调节有限量的能量向控制单元(14)和处理单元(16)的分配。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种计量设备(2)，包括： |
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| 说明书全文 | 计量设备与用于管理和提供从能量产生单元获得的比较少量的能量的方法 技术领域[0001] 本发明涉及计量设备，譬如计量分配器，并且涉及管理和提供从能量产生单元获得的比较少量的能量的方法。 背景技术[0002] 所谓的“能量收集”已知是为了以分散的方式并且以不依赖电压源的方式为电子结构单元提供非常少量的能量。在该能量收集的情况下，环境中提供的能量，例如，机械动能或振动能量、热等等，一般通过合适的能量产生器的方式被转换至电能量。所谓的压电产生器被周知为用于将机械振动或动能转换至电能。这些产生器使用压电效应将机械能转换至电能。 [0003] 基于压电效应，能够产生的能量的量相对较小。在运行周期(例如压电弯曲换能器的机械偏转)期间使用压电产生器产生的能量的量典型地仅在少许100μJ的范围内。如果寻求电子结构单元的完全的自发能量供给，则需要高的能量效率。自发能量供给使得可以无需电压源，譬如市电电源或电池，并且同时确保设备的功能。 [0004] 计量分配器，尤其是用于医疗制品的手动操作的药物分配器，例如用于吸入医疗药物的鼻用喷雾器或哮喘喷雾器，通常具有补给存储器(安瓿)，例如，特别是可替换的补给存储器，包括借由例如雾化喷嘴雾化的医疗药物。为了给用户提供关于仍然可用的剩余量的信息，例如，这样的计量分配器经常具有显示元件，其指示，例如，可用的剩余量或已经给予的剂量数或仍然可用的剂量数(例如参见WO2007/137991 Al和US 2005/0284471)。在这样的计量分配器中，例如，鼻用喷雾器、哮喘喷雾器或用于眼药水的其它分配器，药物被分配，尤其是在有利的一次性的药物分配器的情况下，通过用户机械地致动计量按钮。 发明内容[0005] 以此为基础，本发明基于使得如上所述的手动操作的药物分配器能够使用能量产生单元根据能量收集原理在无需另外的电压源(诸如电池或电源连接)、并且具有高水平的能量效率的情况下进行自治操作的目的。 [0007] 出于该目的，计量设备，譬如手动操作的计量和药物分配器，包括基于能量收集原理的能量产生单元，用于产生非常少量的能量。特别地，能量产生单元能够包括至少一个压电产生器。计量设备还包括能量存储单元，用于缓冲产生的能量的量。计量设备还包括控制单元，用于确定关于计量设备的当前状态信息的项目，譬如计数器读数，例如已经给予的剂量数或已经给予的量或剩余量或剩余剂量数。计量设备最后还包括处理单元，其中由控制单元确定的当前状态信息被进一步处理。在该情况中，特别地，进一步的处理单元是显示单元。显示单元优选地具有双稳态显示元件，譬如双稳态LCD显示器。这是因为在该双稳态显示元件的情况下仅需要能量来改变显示。一次显示的信息将保持到下一次改变。该双稳态显示元件因此是特别能量有效的。 [0008] 控制单元用于确定当前状态信息的能量消耗和处理单元的能量消耗通常是非常不同的，并且在运行周期中在时间上也是部分偏移的。为允许高效率的能量管理，本发明提供一方面为控制单元并且另一方面为处理单元所进行的预定义的运行周期可用的有限量的能量的分配根据它们不同的能量需求被调节。这应当理解为为不同的单元针对每个运行周期提供的能量在时间和数量方面优选地是有限的，以这样一种方式，在一方面，在同时不损害其它单元的功能的情况下保证各个单元的功能。否则在没有调节的情况下，这会存在一个单元，特别是控制单元，在显示单元真正开始其工作之前的运行周期的开始就已经消耗了可用量的能量的风险。 [0009] 在该情况中，运行周期被理解为意味着一系列永久地预定义的运行步骤。运行周期通常开始于计量设备或至少能量产生单元的致动和一系列从而在控制单元和显示单元中触发的运行步骤。在药物分配器的情况中，计量按钮的每个手动致动开始这样的一个运行周期。因此，仅在运行周期的开始时通过致动能量产生单元(例如，压电产生器)产生的能量的量是在运行周期期间可用的。 [0010] 在优选的改进中，还因此据此提供致动元件，尤其是连接至能量产生单元的计量按钮。为尽可能高效的能量产生，能量产生单元优选地根据在WO2013/083990 A1中描述的实施例变形当中的一个被设计。该申请的公开内容因此伴随包括在本申请的主题中。 [0011] 关于寻求的对可用的能量的调节和分配，能量存储单元包括第一能量存储器和第二能量存储器，它们分别仅连接至控制单元和处理单元，用于向其供应能量。例如，这确保了提供的能量的量保持对于每个单元是可用的，并且例如不被其它单元所消耗。 [0012] 在该情况中，能量存储器优选地由低损耗电容器形成。 [0013] 为顾及两个单元不同的能量需求，计量设备被得当地设计为，当在使用中时，将在运行周期中由能量存储单元产生的能量的量不均衡地划分给至少两个能量存储器。因此，当供给能量存储器时，不同的能量需求已经得到考虑。 [0014] 为实现这个目的，出于划分针对每个运行周期产生的能量的量的目的，根据第一实施例变型提供功率分割器。在该情况中，功率分割器或能量分割器优选地由连接在以并联方式布置的两个能量存储器上游的两个二极管构成。该二极管防止能量存储器之间的电压均衡，并且因此防止包括在一个电容器当中的能量流回至另一个电容器。 [0015] 根据一个优选的备选方案，能量产生单元包括两个能量产生器，每个与各个单元中的仅仅一个相关联。两个能量产生器还得当地被设计为根据不同的能量需求产生不同量的能量。因此，能量产生器一般具有不同的设计。 [0016] 事实是，电子单元，即一方面是控制单元并且另一方面是显示单元，不必被永久供能，这对于装置的运行总体上是尤其重要的。即，原则上，当控制单元已经确定当前状态信息时控制单元是关闭的。然而，同时，当前状态信息必须被保持。该信息因此得当地存储在非易失性存储器中。 [0017] 如果使用双稳态显示元件，特别是优选使用的双稳态LCD显示器，控制单元用于确定当前状态信息的能量需求通常显著地高于处理单元的能量需求。然而，这是相对迟缓的，即比控制单元需要更长的时间。在显示新的显示内容之前，一般必须首先擦除旧的显示内容。有利的发展据此规定在运行周期内用于控制单元的能量仅仅被提供比用于显示器的能量更短的时间，并且规定控制单元已经被停用而显示单元仍然是活动的。在该情况中，停用被理解为，意味着例如，控制单元转换至备用模式或完全关闭。在该情况中，激活的显示单元被理解为意味着由控制单元提供的当前状态信息被显示单元预处理以用于在显示元件上显示的情况。在显示内容已被显示之后，由于设计为双稳态显示元件，所以不再需要能量。 [0018] 还做出如下规定，控制单元当使用中时，在运行周期的开始时确定当前状态信息，以将所述信息写入至非易失性存储器，并且同时地输出擦除信号至显示单元，用来擦除在其上显示的状态信息的先前项目。为节能，还做出如下规定，控制单元当在使用中时，在擦除操作期间临时改变至一模式，特别是备用模式，以至少能量减少能量消耗预定义的时间段，该时间段例如被永久地预定义，或基于源自显示单元的反馈是可改变的，并且然后被再次激活。换句话说，控制单元首先发送擦除信号至显示单元，随后在备用模式之后在后来的步骤中将包括当前状态信息的新信号转发至显示单元。 [0020] 为使本发明得到更加充分的理解，其实施例将仅借由图解的方式和参考附图来进行描述，其中： [0021] 图1示出了带有集成显示元件的药物分配器的高度简化的侧视图； [0022] 图2示出了根据第一备选方案的用于阐释装置的功能结构的框图；和[0023] 图3示出了第二备选方案的用于阐释动能结构的框图。 具体实施方式[0024] 图1中所示的计量或药物分配器2包括外壳4，在外壳4中集成有能够从外部读数的显示元件6。在其一个端部表面上，药物分配器2具有计量元件8，例如在鼻用喷雾器或哮喘喷雾器的情况下，其是雾化器的形式。在对着计量元件8的端部，药物分配器2具有作为致动元件的计量按钮10。用于要被计量的物质的存储容器，例如，带有液体药物的安瓿，包括在外壳中。 [0025] 为分配药物，药物分配器2通过按压计量按钮10来手动致动。该机械致动，在一方面，使得预定剂量的药物经由计量元件8被分配。同时，计量按钮10的致动被评估，以便确定状态信息项目I，即关于存储容器中可用药物的容量的信息项目。在这种情况下，状态信息是，尤其是，例如，关于仍然剩余的计量单位(一个计量单位对应于计量按钮10的一个致动)的计数值，或者是已被给出的计量单位的数值。该状态信息I接着显示在显示元件6上。 [0026] 药物分配器2是能量自发设备，其不具有用于供应能量的电源连接或电池。该能量仅由能量产生单元12供应，所述能量产生单元12包括基于所谓的能量收集的压电产生器。还为永久确保整个装置的可靠的功能性，药物分配器2具有用于高能量效率的特殊措施，如使用图1和2在下文中更加详细地阐释的那样。 [0027] 在两个实施例变型中，布置用于确定当前状态信息I的控制单元14，和作为处理单元的显示单元16，其在显示元件6上显示由控制单元14确定的状态信息I。显示元件6是显示单元16的一部分，并且特别是双稳态的LCD显示器。 [0028] 控制单元14是电子电路，其在采用图1描述的药物分配器2的情况中，确定和输出当前计数值作为当前状态信息I。存储相应的当前状态信息I的非易失性存储器18与控制单元14相关联。基于能量自发操作，控制单元14仅当计量按钮10被致动时激活。否则，其处于关闭状态。除了非易失性存储器18，在示范性实施例中，以存储寄存器20形式的易失性存储器也可以布置在控制单元14内部。 [0029] 控制单元14连接至显示单元16，用于确定信号的目的，此信号包括关于显示内容的信息，并且特别是，状态信息I。该信息由驱动电路形式的驱动器元件22进行预处理，用来将对应的信号传送至显示元件6。由于显示元件6以所谓的“电子纸”的方式被配置为双稳态数字显示器，因此对于显示单元16来说，仅需要少量的能量。同时，每个运行周期所需的总能量中相对更大的比例被控制单元14的电路所消耗。在当前的情况下，运行周期可以被理解为意味着周期开始于计量按钮10的致动，直至在显示元件6上显示新的当前状态信息I。 [0030] 为考虑不同的能量需求，在根据图2和3的两个变型中，第一能量存储器24关联控制单元14，并且第二能量存储器26关联显示单元16。在此情况中，两个单元14，16仅能从与其相连的能量存储器24，26获取能量。在能量存储器24，26之间的能量平衡是不可能的。尤其是，能量存储器24，26是电容器的形式。由能量产生单元12提供的能量在两个能量存储器24，26当中划分，并且根据单元14，16的不同的能量需求，优选地非对称地分配，也就是说是不相等地分配。 [0031] 在图2的示例性实施例中，能量的不对称分配由连接至能量产生单元12的下游并且将能量产生单元产生的能量分配至两个能量存储器24，26的功率分割器28实行。在电路方面，此处的功率分割器28由例如确保合适的分配的两个二极管组成。能量产生单元12包括单个压电产生器，在压电产生器中使用压电效应产生电能。一旦计量按钮10致动，则压电产生器被激活。 [0032] 与此相反，在图3的示例性实施例中，能量产生单元12由第一能量产生器30和第二能量产生器32形成，两者均是压电产生器的形式。两个能量产生器30，32被设计为，例如，用来在每个运行周期产生不同量的能量。每个能量产生器30，32仅分别向与其关联的能量存储器24，26供能。在能量存储器24，26之间也没有启用能量平衡。 [0033] 两个能量存储器24，26的这种严格的分离和它们与两个单元14，16的关联确保了在不需要电池的情况下的可靠操作。 [0034] 为在运行周期期间保持能量消耗尽可能低，当执行运行周期时执行以下的步骤： [0035] 在第一步中，通过计量按钮10的致动由能量产生单元12产生预定义的非常少量的能量，在少量100μJ的范围，并且在两个能量存储器24，26之间划分； [0036] 在第二步中，控制电路开始其工作。它首先读取最后存储在非易失性存储器18中的状态信息(最后的计数器读数)，并且确定当前状态信息I。尤其是，其按单位增加或减少计数值并存储该新的值，以在非易失性存储器18中再次形成当前状态信息I； [0037] 在第三步中，控制单元14向显示单元16发送擦除信号，结果是用于复位和擦除显示元件6的数据被载入驱动器元件22； [0038] 由于复位操作需要一定量的时间，控制单元14被转换至降低能量消耗的状态，例如备用模式，或者出于节省能量的目的在第四步中完全关闭。在固定选取的预定的时间期满之后，例如，或在来自于显示单元16的对应触发信号指示复位操作已经结束之后，控制单元14被再次激活，并且现在将当前状态信息I(当前计数值)作为信号转发至显示单元16；以及 [0039] 在第五步中，控制单元14于是再次转换至降低能量消耗的状态，例如关闭。仅有存储寄存器仍然在目前时间保持在激活状态，结果是显示单元16仍然具有正确的控制信号，用于显示当前状态信息I足够长的时间。在这段时间，来自第一能量存储器24的能量可以随后被消耗。 [0040] 以并行的方式，持续采用来自第二能量存储器26的能量供应显示单元16，用来给显示单元16足够的时间来显示新的当前状态信息I。 [0041] 带有彼此隔绝的两个能量存储器24，26的专用结构因此确保，尽管不同的能量需求和在不同的时间，两个单元14，16被可靠地供应针对每个运行周期提供的有限量的能量。两个存储器之间的电荷平衡通过所选的结构得以确保，例如，在变型1中通过功率分割器28的两个二极管或通过两个分离的能量产生器30，32。 [0042] 在采用图1描述的药物分配器2的应用中，永久功能性因此得以提供。带有相应需要的电池变化的电池的可能的自放电不再是关心的事。存储稳定性仅依赖要计量的材料(药物)。作为省略电池的结果，配置还得以显著地简化。 [0043] 附图标记列表 [0044] 2 药物分配器 [0045] 4 外壳 [0046] 6 显示元件 [0047] 8 计量元件 [0048] 10 计量按钮 [0049] 12 能量产生单元 [0050] 14 控制单元 [0051] 16 显示单元 [0052] 18 非易失性存储器 [0053] 20 存储寄存器 [0054] 22 驱动器元件 [0055] 23 能量存储器单元 [0056] 24 第一能量存储器 [0057] 26 第二能量存储器 [0058] 28 功率分割器 [0059] 30 第一能量产生器 [0060] 32 第二能量产生器 [0061] I 状态信息 |
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