CH701669A1 - Druckerfassung in einem medizinischen Verabreichungsgerät. - Google Patents

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Druckerfassung in einem fiüssigkeitsführenden Bereich (121) eines Verabreichungsgeräts offenbart. Die Vorrichtung weist eine oder mehrere parallele Detektionskapillaren (131) mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, verschlossenen Ende auf. Die Detektionskapillaren sind mit einem kompressiblen Gas, z.B. Luft, gefüllt und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden. Ein lichtdurchlässiges optisches Element (200) begrenzt die Detektionskapillaren entlang der Längsrichtung zu mindestens einer Seite hin, unter Bildung mindestens einer Grenzfläche. Licht wird derart in das optische Element eingekoppelt, dass das Licht an der Grenzfläche eine Reflexion (insbesondere eine Totalreflexion) erfährt, wenn sich an der Grenzfläche Luft befindet. Wenn sich an der Grenzfläche dagegen Flüssigkeit befindet, die aufgrund eines erhöhten Drucks in die Detektionskapillaren gedrückt wurde, findet eine verminderte Reflexion (insbesondere keine Totalreflexion) mehr statt. Das reflektierte Licht wird detektiert. Hierdurch wird eine Druckerfassung ermöglicht, die nur einen sehr geringen Staubolus erzeugt. Die Druckerfassungseinrichtung kann in einem Adapter zum Anschluss eines Infusionssets untergebracht sein.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckerfassung in einem flüssigkeitsführenden Bereich eines Verarbeitungsgeräts. Bei dem Verarbeitungsgerät kann es sich insbesondere um ein medizinisches Verabreichungsgerät, z.B. ein Infusionsgerät, handeln, das dazu dient, ein flüssiges Medikament an einen Patienten zu verabreichen.

STAND DER TECHNIK

[0002] Bei verschiedenen Krankheiten kann es erforderlich sein, einem Patienten ein in flüssiger Form vorliegendes Medikament, z.B. ein Insulinpräparat oder ein blutverdünnendes Medikament wie Heparin, über einen längeren Zeitraum hinweg zu verabreichen. Hierfür sind kompakte, tragbare, körperexterne Verabreichungsgeräte bekannt, die vom Patienten ständig in Körpernähe mitgeführt werden.

[0003] Für eine zuverlässige Versorgung des Patienten mit dem Medikament ist es wesentlich, dass Funktionsstörungen, die zu einer Unterversorgung mit dem Medikament oder einer vollständigen Unterbrechung der Verabreichung des Medikaments führen können, wirksam und sicher erkannt werden und zur Auslösung eines Alarms und/oder zum Abschalten des Geräts führen. Eine derartige Fehlfunktion kann insbesondere dadurch entstehen, dass eine Verstopfung (Okklusion) einer flüssigkeitsführenden Leitung, z.B. des Infusionssets, eintritt, oder dass das Infusionsset abgeknickt ist, so dass das Medikament nicht mehr durch das Infusionsset strömen kann.

[0004] In der WO 2008/106810 ist ein modulares Verabreichungsgerät angegeben, das eine wiederverwendbare Basiseinheit (Reusable-Teil) und eine wegwerfbare Kartusche (Disposable-Teil) aufweist. Die Basiseinheit enthält eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor, einem Getriebe und einem Mitnehmer sowie die verhältnismässig teuren und komplexen Komponenten für die Bedienung und Steuerung des Geräts. Die Kartusche enthält eine Karpule mit dem Produkt sowie ein Hydrauliksystem. Wenn die Antriebseinheit aktiviert wird, bewirkt dies, dass ein Stopfen des Hydrauliksystems vorgeschoben wird, so dass das Hydraulikfluid aus einem Hydraulikreservoir in ein Verschiebereservoir verdrängt wird, das an den Karpulenstopfen angrenzt. Dies bewirkt wiederum, dass der Stopfen der Karpule vorgeschoben wird und das Produkt ausgestossen wird. Eine Okklusion äussert sich in einem stark ansteigenden Druck im Hydrauliksystem. Um Okklusionen zu erkennen, weist das Hydrauliksystem einen Blindkanal auf, in dem ein federbelasteter Schieber geführt ist. Bei Überschreitung eines Schwellendrucks im Hydrauliksystem wird der Schieber gegen die Federkraft verschoben. Diese Einrichtung zur Druckerfassung ist jedoch verhältnismässig komplex und dadurch kostspielig in der Fertigung. Ausserdem werden bei dieser Einrichtung Okklusionen nur indirekt, über einen Druckanstieg im Hydraulikreservoir, erfasst.

[0005] In der EP 1 818 664 ist ein Infusionsgerät mit einem Infusionsset offenbart, in dessen Flüssigkeitspfad eine deformierbare Membran angeordnet ist. Bei einem Druckanstieg im Flüssigkeitspfad verformt sich die Membran. Diese Verformung wird optisch berührungslos detektiert, indem Licht auf die Membran eingestrahlt wird und von der Membran je nach ihrem Verformungsgrad in unterschiedliche Richtungen reflektiert wird oder in unterschiedlichem Ausmass von der Membran absorbiert wird. Die Membran ist vor der Montage des Infusionssets ungeschützt von aussen zugänglich und kann daher leicht beschädigt werden. Die Einrichtung ur Okklusionserkennung ist ausserdem relativ schwierig zu kalibrieren.

[0006] Die US 2008/0 294 094 offenbart eine Einrichtung zur Okklusionserkennung, bei der ebenfalls im Flüssigkeitspfad eine deformierbare Membran angeordnet ist. Beabstandet zur Membran ist ein lichtdurchlässiges optisches Element angeordnet. Zwischen der Membran und dem optischen Element befindet sich ein mit Luft gefüllter Bereich. Eine Lichtquelle sendet einen Lichtstrahl in das optische Element. Das Licht trifft in einem Winkel auf die Grenzfläche zwischen dem optischen Element und dem mit Luft gefüllten Bereich, der so gewählt ist, dass der Lichtstrahl am Übergang vom optischen Element zur Luft totalreflektiert wird. Das reflektierte Licht wird von einem Lichtsensor aufgefangen. Wenn nun der Druck im Flüssigkeitspfad ansteigt, verformt sich die Membran und berührt die Grenzfläche zum optischen Element. Hierdurch findet an der Grenzfläche keine Totalreflexion mehr statt, und das Licht gelangt unter Lichtbrechung in die Membran hinein, statt reflektiert zu werden. Hierdurch nimmt vom Lichtsensor empfangene Lichtmenge spürbar ab.

[0007] Allerdings ist die Menge des flüssigen Medikaments, die benötigt wird, um die Membran genügend zu deformieren, relativ gross. Dies führt im Falle einer nur vorübergehenden Okklusion zu einem erheblichen Staubolus, der nach einer Aufhebung der Okklusion unkontrolliert an den Patienten verabreicht wird. Insbesondere wenn das flüssige Medikament ein Insulinpräparat ist, kann die unkontrollierte Abgabe dieser unerwünschten Staubolusmenge unerwünschte Folgen bis hin zu einer gefährlichen Unterzuckerung des Patienten haben.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0008] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Druckerfassung anzugeben, bei der die Bildung eines Staubolus vermindert ist und die dennoch einfach aufgebaut ist und eine zuverlässige Okklusionserkennung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0009] Es wird also eine Vorrichtung zur Druckerfassung in einem eine Flüssigkeit führenden Bereich eines Verabreichungsgeräts angegeben, welche aufweist: mindestens eine Detektionskapillare mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, mindestens mittelbar verschlossenen Ende, wobei die Detektionskapillare mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem die Flüssigkeit führenden Bereich verbunden ist; ein lichtdurchlässiges optisches Element, das die Detektionskapillare zu mindestens einer Seite hin unter Bildung mindestens einer Grenzfläche unmittelbar begrenzt, wobei das optische Element einen Lichteinkopplungsbereich aufweist, um einfallendes Licht derart in das optische Element einzukoppeln und in einem solchen Einfallswinkel auf die Grenzfläche zu leiten, dass das Licht an der Grenzfläche eine höhere interne Reflexion erfährt, wenn sich an der Grenzfläche das Gas befindet, als wenn sich an der Grenzfläche die Flüssigkeit befindet, und wobei das optische Element einen Lichtauskopplungsbereich aufweist, um an der Grenzfläche intern reflektiertes Licht aus dem optischen Element auszukoppeln.

[0010] Der flüssigkeitsführende Bereich ist dabei vorzugsweise ein Bereich, der stromabwärts vom Auslass des Produktreservoirs des Verabreichungsgeräts angeordnet ist und sich bevorzugt unmittelbar an diesen Auslass anschliesst, insbesondere ein Fluidkanal in einem Adapter, der dazu dient, ein Infusionsset anzuschliessen, oder ein Schlauch des eigentlichen Infusionssets. Die Flüssigkeit, deren Druck erfasst wird, ist dann ein zu verabreichendes flüssiges Medikament. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und eignet sich zur Druckerfassung in einem beliebigen flüssigkeitsführenden Bereich eines Verabreichungsgeräts, z.B. auch zur Druckerfassung in einem Hydraulikreservoir bei einer hydraulischen Kraftübertragung im Verabreichungsgerät.

[0011] Unter einer Kapillare wird ein gerader oder gekrümmter Kanal verstanden, der in Kanalrichtung eine Längsrichtung definiert und dessen laterale Abmessungen quer zur Längsrichtung so klein sind, dass an der Kontaktfläche zwischen Flüssigkeit und Gas keine Vermischung zwischen Gas und Flüssigkeit stattfindet, da die Oberflächenkräfte eine Tropfenbildung oder Blasenbildung verhindern. Dies ist je nach Flüssigkeit in der Regel dann der Fall, wenn die lateralen Abmessungen des Kanals quer zur Längsrichtung im Bereich von höchstens einigen Zehntelmillimetern liegen. Bevorzugt weist der Kanal also überall laterale Abmessungen von höchstens 1 Millimeter, bevorzugt von höchsten 0.5 Millimeter auf. Ein solcher Kanal kann auch als Mikrokanal bezeichnet werden. Eine Kapillare kann auch dadurch erkannt werden, dass die Flüssigkeit im Kanal eine merkliche Kapillarität zeigt. Kapillarität bedeutet dabei insbesondere, dass eine die Kanalwand benetzende Flüssigkeit im Kanal merklich steigt, bzw. eine nicht benetzende Flüssigkeit eine merkliche Kapillardepression zeigt. Zwischen Gas und Flüssigkeit besteht in einer Kapillare eine definierte Grenze. Die Kontaktfläche an dieser Grenze ist sehr klein. Die kleine Kontaktfläche und die langsame Diffusion entlang einer Kapillare verhindern auch wirksam, dass sich nennenswerte Mengen des Gases in der Flüssigkeit lösen, sofern eine solche Löslichkeit überhaupt in nennenswertem Umfang gegeben ist.

[0012] Die Detektionskapillare ist an ihrem zweiten Ende mindestens mittelbar verschlossen. Unter einem mindestens mittelbar verschlossenen zweiten Ende ist zu verstehen, dass das zweite Ende entweder unmittelbar durch eine Endwand der Kapillare gebildet ist, oder dass das zweite Ende das an einen zur Umwelt abgeschlossenen Raum angrenzt. Insbesondere erfolgt also die Verabreichung der Flüssigkeit nicht durch die Detektionskapillare hindurch, sondern die Detektionskapillare ist Bestandteil eines Blindkanals.

[0013] Mindestens in einem Bereich, der an das mindestens mittelbar verschlossene zweite (im Folgenden auch als distales Ende bezeichnete) Ende der Detektionskapillare angrenzt, ist die Detektionskapillare mit einem Gas gefüllt. Vorzugsweise ist im Normalbetrieb die gesamte Detektionskapillare mit dem Gas gefüllt. Bei dem Gas kann es sich um ein Inertgas wie Stickstoff oder Argon handeln. Bevorzugt ist das Gas jedoch Luft. Eine mögliche Oxidationswirkung des Luftsauerstoffs auf die Flüssigkeit ist dabei durch die kleine Kontaktfläche weitestgehend minimiert. Dieses Gas bildet eine Gassäule in der Detektionskapillare, die komprimiert wird, sobald Flüssigkeit vom flüssigkeitsführenden Bereich in das offene Ende der Detektionskapillare hineingedrückt wird. Die Gassäule bildet dabei eine Gasfeder und übt eine Gegenkraft auf die Flüssigkeitssäule aus. Im stationären Zustand stehen die Druckkraft und die Gegenkraft in einem Gleichgewicht. Die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare ist also ein direktes Mass für den Druck der Flüssigkeit im flüssigkeitsführenden Bereich.

[0014] Die Anwesenheit und/oder die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare wird optisch detektiert. Dazu ist ein lichtdurchlässiges optisches Element vorhanden, das die Detektionskapillare mindestens teilweise entlang der von der Kapillare definierten Längsrichtung begrenzt. Das optische Element ist vorzugsweise mit einem Träger verbunden, so dass die Detektionskapillare gemeinsam durch das optische Element und den Träger begrenzt wird. Der Träger ist dabei bevorzugt schlecht reflektierend und vorzugsweise lichtabsorbierend. In mindestens einem der Teile (optisches Element und/oder Träger) kann dabei eine Nut ausgebildet sein, die gemeinsam mit dem anderen Teil die Detektionskapillare begrenzt. Das optische Element ist so ausgebildet, dass einfallendes Licht unter einem bestimmten Winkel auf die Grenzfläche zwischen dem optischen Element und der Detektionskapillare geleitet werden kann. Wenn sich an der Grenzfläche zwischen dem optischen Element und der Detektionskapillare als Medium das Gas befindet, erfolgt eine stärkere interne Reflexion an der Grenzfläche, als wenn sich an der Grenzfläche die Flüssigkeit befindet. Die interne Reflexion an der Grenzfläche erfolgt dabei vorzugsweise durch Totalreflexion, sofern sich an der Grenzfläche das Gas befindet. Sofern sich an der Grenzfläche dagegen die Flüssigkeit befindet, erfolgt vorzugsweise keine Totalreflexion mehr, und das einfallende Licht gelangt vorwiegend unter Brechung an der Grenzfläche in die Flüssigkeit hinein. Damit Totalreflexion stattfindet, muss der Einfallswinkel der einfallenden Lichts relativ zur Normaleinrichtung auf der Grenzfläche grösser sein als der kritische Winkel θcder Totalreflexion,

wobei n2 der Brechungsindex des Mediums (hier des Gases) in der Detektionskapillare ist und wobei n1der Brechungsindex des Materials ist, aus dem das optische Element im Bereich der Grenzfläche besteht.

[0015] Bei dem eingesetzten Licht kann es sich um sichtbares Licht, aber auch um Licht im Infrarot- oder Ultraviolettbereich handeln. Allgemeiner ausgedrückt handelt es sich bei dem Licht um elektromagnetische Strahlung, die im Bereich der Abmessungen der Vorrichtung im Wesentlichen nach den Gesetzen der Strahlenoptik beschreibbar ist. Das optische Element ist dementsprechend in mindestens einem entsprechenden Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums, z.B. im IR-, sichtbaren oder UV-Bereich, durchlässig, kann aber in anderen Bereichen intransparent (opak) sein.

[0016] Das optische Element besteht vorzugsweise aus einem medikamentenverträglichem, bei Verwendung mit Insulin also einem insulinverträglichen Material, z.B. PCTG (glycolmodifiziertes Polycyclohexandimethylenterephthalat) oder PC (Polycarbonat). Derartige Materialien haben typischerweise einen Brechungsindex im Bereich von 1.50 bis 1.60. Der kritische Winkel der Totalreflexion für das Medium Luft (Brechungsindex nahezu 1.00) oder für andere Gase in der Detektionskapillare liegt somit typischerweise bei ca. 38-42°. Insbesondere wird also in der Regel bei einem Einfallswinkel von mindestens 45° zur Flächennormale eine Totalreflexion erfolgen. Wenn sich dagegen die Flüssigkeit an der Grenzfläche befindet (Brechungsindex typischerweise 1.30-1.35), ist der kritische Winkel deutlich grösser (typischerweise grösser als 55°), und es findet keine Totalreflexion mehr statt. Stattdessen gelangt ein erheblicher Teil des einfallenden Lichts unter Brechung an der Grenzfläche in die Flüssigkeit hinein. Die reflektierte Lichtmenge ist somit erheblich vermindert. Das ermöglicht eine sehr effiziente und zuverlässige Feststellung, ob sich in der Detektionskapillare das Gas oder die Flüssigkeit befindet.

[0017] Aufgrund der geringen lateralen Abmessungen der Detektionskapillare ist das Flüssigkeitsvolumen, das bei einem Druckanstieg in die Druckerfassungsvorrichtung gelangt, sehr klein. Dadurch resultiert ein sehr geringer Staubolus. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Okklusionserkennung, da die Druckerfassungsvorrichtung kaum «nachgiebig» ist (d.h. nur sehr wenig Volumen aufnimmt, das zu einer Druckminderung führen könnte) und daher bei einem üblichen, inkrementell in einzelnen Verabreichungszyklen betriebenen Verabreichungsgerät schon nach wenigen Verabreichungszyklen ein erheblicher Druckanstieg resultiert. Die vorgeschlagene Druckerfassungsvorrichtung ermöglicht zudem eine quantitative Druckmessung, indem die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare gemessen wird. Insgesamt ist die vorgeschlagene Druckerfassungsvorrichtung sehr einfach und kostengünstig aufgebaut. Da sie keine beweglichen Teile benötigt, ist sie sehr sicher im Betrieb.

[0018] An ihrem offenen Ende ist die Detektionskapillare vorzugsweise mit einem Verbindungskanal verbunden, der die Detektionskapillare mit dem fluidführenden Bereich verbindet. Dadurch braucht sich die Detektionskapillare nicht direkt an den zu überwachenden flüssigkeitsführenden Bereich anzuschliessen, sondern kann derart angeordnet werden, dass eine besonders einfache und sichere Detektion möglich wird. Der Verbindungskanal kann dabei gewinkelt, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Kapillare verlaufen. Er bildet bevorzugt selbst eine Kapillare. Vorzugsweise sind vor der ersten Inbetriebnahme der Vorrichtung sowohl die Detektionskapillare als auch der Verbindungskanal mit Gas gefüllt. Im Betrieb ist der Verbindungskanal vorzugsweise höchstens teilweise, an seinem dem flüssigkeitsführenden Bereich benachbarten Ende, mit Flüssigkeit gefüllt, wobei ein gewisser Flüssigkeitspegel aufgrund der Kapillarkräfte unter Umständen unvermeidlich sein kann. Erst bei Überschreiten eines Schwellendrucks gelangt dann die Flüssigkeit in die Detektionskapillare.

[0019] In einer konstruktiv eleganten Ausführung ist auch der Verbindungskanal mindestens teilweise durch das optische Element begrenzt, insbesondere durch einen sich vorzugsweise abgewinkelt zur Längsrichtung der Kapillare erstreckenden Zuführbereich des optischen Elements, der mit einem Träger für das optische Element verbunden ist und sich vorzugsweise in eine Bohrung des Trägers hinein erstreckt. Dabei kann in mindestens einem der Teile (Zuführbereich des optischen Elements und/oder Träger) eine Nut ausgebildet sein, die gemeinsam mit dem anderen Teil den Verbindungskanal begrenzt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Zuführbereich des optischen Elements eine zylindrische Form auf, und in diesem Bereich ist eine Nut ausgebildet, die den Verbindungskanal teilweise begrenzt. Der Zuführbereich kann dann eine sich quer zur Nut erstreckende Durchgangsbohrung aufweisen, die einen Teil des flüssigkeitsführenden Bereichs begrenzt, dessen Druck überwacht werden soll.

[0020] In bestimmten Ausführungsformen ist ein Träger für das optische Element vorhanden. In diesem ist eine (entlang der Längsrichtung der Kapillare verlaufende) Nut ausgebildet. Das optische Element weist dann vorzugsweise eine ebene Unterseite auf, welche die Nut entlang ihrer Längsrichtung begrenzt, und die vom optischen Element begrenzte Nut bildet die Detektionskapillare.

[0021] Der Lichteinkopplungsbereich weist dann vorzugsweise eine (ebene oder gekrümmte) Lichteinkopplungsfläche auf, die zur ebenen Unterseite geneigt verläuft, und der Lichtauskopplungsbereich weist eine Lichtauskopplungsfläche auf, die zur Lichteinkopplungsfläche bezüglich einer auf der ebenen Unterseite senkrecht stehenden und die Längsrichtung enthaltenden Symmetrieebene symmetrisch verläuft. Das reflektierte Licht wird also symmetrisch zum einfallenden Licht delektiert. Insbesondere können die Lichteinkopplungsfläche und die Lichtauskopplungsfläche zumindest bereichsweise in einem Winkel zur ebenen Unterseite geneigt sein, der grösser als der kritische Winkel der Totalreflexion an der Grenzfläche ist, wenn sich an der Grenzfläche das Gas befindet, und der kleiner als der kritische Winkel der Totalreflexion ist, wenn sich an der Grenzfläche das Fluid befindet. Die Lichteinkopplungsfläche und/oder die Lichtauskopplungsfläche können auch gekrümmt sein, um eine Fokussierungswirkung auf die Grenzfläche zu erreichen.

[0022] In diesen Ausführungsformen kann eine einzige Detektionskapillare vorhanden sein, oder es können mehrere solche Kapillaren parallel zueinander angeordnet sein.

[0023] In anderen Ausführungsformen ist ebenfalls ein Träger für das optische Element vorhanden. Das optische Element weist dann eine Unterseite auf, die unter Bildung mindestens einer ersten Detektionskapillare und einer parallel zur ersten Detektionskapillare verlaufenden zweiten Detektionskapillare dichtend auf dem Träger (110) angebracht ist. Selbstverständlich können auch drei oder mehr solcher Detektionskapillaren vorhanden sein. Jede der Detektionskapillaren weist ein erstes, offenes Ende und ein zweites, zumindest mittelbar verschlossenes Ende auf. Jede der Detektionskapillaren ist mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit dem kompressiblen Gas gefüllt und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden. Das optische Element weist an seiner Unterseite mindestens eine erste und eine zweite Nut auf. Die erste Detektionskapillare ist entlang einer Längsrichtung teilweise von der ersten Nut begrenzt, und die zweite Detektionskapillare ist entlang der Längsrichtung teilweise von der zweiten Nut begrenzt. Die erste Nut weist mindestens eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende erste Grenzfläche zwischen dem optischen Element und der ersten Detektionskapillare auf, und die zweite Nut weist eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende zweite Grenzfläche zwischen dem optischen Element und der zweiten Detektionskapillare auf. Die erste und die zweite Grenzfläche sind dabei bezüglich einer senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung derart zueinander gewinkelt angeordnet, dass Licht, welches vom Lichteinkopplungsbereich des optischen Elements auf die erste Grenzfläche der ersten Nut gelangt und von dieser intern reflektiert wird, auf die zweite Grenzfläche der zweiten Nut gelangen kann, um von dort zum Lichtauskopplungsbereich reflektiert zu werden.

[0024] In diesen Ausführungsformen finden also zwei interne Reflexionen statt, was den Hell-Dunkel-Kontrast zwischen Gas und Flüssigkeit erhöht. Ausserdem ermöglicht es diese Ausführung, dass die Beleuchtung und die Detektion von derselben Seite erfolgen (so dass also der Lichteinkopplungsbereich und der Lichtauskopplungsbereich zusammenfallen können). Dazu sind die erste und die zweite Grenzfläche so zueinander angeordnet, dass sie zueinander einen Winkel von 90° bilden. Licht, das entlang einer Einfallsrichtung (vorzugsweise in einem Einfallswinkel von ca. 45° zur Flächennormalen der ersten Grenzfläche) auf die erste Grenzfläche trifft und von dieser auf die zweite Grenzfläche reflektiert wird, wird dann von der zweiten Grenzfläche entgegen der Einfallsrichtung reflektiert. Der Winkel zwischen den Grenzflächen kann aber auch von 90° abweichen und insbesondere grösser als 90° sein, wenn Beleuchtung und Detektion aus unterschiedlicher Richtung erfolgen sollen.

[0025] In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Detektionskapillaren an ihrem zweiten Ende mit einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen, gemeinsamen Druckausgleichsraum verbunden. Hierdurch findet im Gas zwischen den Detektionskapillaren ein Druckausgleich statt, und der in den Kapillaren herrschende Druck ist von Kapillare zu Kapillare gleich. Ausserdem wird es durch eine geeignete Wahl des Volumens des Druckausgleichsraums möglich, die «Federkonstante» der Gasfeder variieren, die durch das Gas gebildet wird. Je grösser das Volumen des Druckausgleichsraums ist, desto kleiner ist der Druckanstieg, der erforderlich ist, um die Flüssigkeitssäule in den Detektionskapillaren um einen bestimmten Betrag ansteigen zu lassen. Damit lässt sich also die Empfindlichkeit der Druckerfassungsvorrichtung einstellen. Ein Druckausgleichraum am zweiten Ende kann aus diesem Grund selbst dann vorteilhaft sein, wenn nur eine einzige Detektionskapillare vorhanden ist. Der Druckausgleichsraum ist ein Beispiel für eine Ausführungsform, in der die Kapillaren mittelbar verschlossen sind.

[0026] An ihrem offenen, ersten Ende können die Detektionskapillaren mit einem gemeinsamen Verteilerraum zur Zuführung der Flüssigkeit zu den Detektionskapillaren verbunden sein, wobei der Verteilerraum dann über einen Verbindungskanal mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden ist. Dadurch wird nur ein einziger Verbindungskanal benötigt.

[0027] In einer konkreten Ausführung weist das optische Element an seiner Unterseite eine Mehrzahl paralleler Nuten auf, die eine Mehrzahl paralleler Detektionskapillaren begrenzen. Jede der Nuten weist eine erste und einer zweiten ebene Flanke auf, die jeweils entlang der Längsrichtung verläuft. Die die Flanken schliessen einen Winkel von mindestens 90° ein. Dabei bildet die erste Flanke einer der Nuten jeweils die erste Grenzfläche, und die zweite Flanke einer benachbarten Nut bildet jeweils die zweite Grenzfläche. Insbesondere können die Nuten V-förmig ausgebildet sein. Der Träger kann in dieser Ausführung eine ebene Oberseite aufweisen.

[0028] Die Vorrichtung kann ausserdem mit einer Lichtquelle und einem Lichtsensor versehen sein, um die Anwesenheit von Flüssigkeit oder Gas in der Detektionskapillare automatisch zu detektieren. Dazu kann insbesondere eine Steuerungseinrichtung mit einer Lichtquelle, um Licht in den Lichteinkopplungsbereich des optischen Elements einzukoppeln, und mit einem Lichtsensor, um im optischen Element intern an der Grenzfläche reflektiertes Licht im Lichtauskopplungsbereich aus dem optischen Element auszukoppeln, vorhanden sein. Die Steuerungseinrichtung ist dann dazu ausgebildet, ein Mass für die Menge des intern reflektierten Lichts zu detektieren. Die Steuerungseinrichtung kann dabei in einem anderen Teil des Verabreichungsgeräts als die Detektionskapillare mit dem optischen Element angeordnet sein. So kann sich die Detektionskapillare mit dem optischen Element z.B. in einem wegwerfbaren Teil, insbesondere einem Adapter zum Anschliessen eines Infusionssets oder einer Kartusche mit einem Medikamentenreservoir befinden, während sich die Steuerungseinrichtung in einer mehrfach verwendbaren Basiseinheit befindet.

[0029] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Verabreichungsvorrichtung zur Verabreichung eines flüssigen Medikaments, die mit einer Druckerfassungsvorrichtung der vorgeschlagenen Art versehen ist. Eine solche Verabreichungsvorrichtung kann insbesondere aufweisen: einen Produktbehälter für das flüssige Medikament, mit einem Auslass; eine Antriebseinrichtung, um das flüssige Medikament unter Druckeinwirkung durch den Auslass aus dem Behälter auszustossen; sowie eine Druckerfassungsvorrichtung der vorgeschlagenen Art, wobei das offene Ende der Detektionskapillare mit dem Auslass des Behälters in Verbindung steht, und wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, aufgrund der Menge des vom Lichtsensor empfangenen Lichts einen Druckanstieg im flüssigen Medikament festzustellen und bei einem Druckanstieg über einen Schwellwert ein Alarmsignal abzugeben.

[0030] Eine solche Verabreichungsvorrichtung kann insbesondere modular ausgebildet sein, so dass sie umfasst: eine wiederverwendbare Basiseinheit, die die Antriebseinrichtung und die Steuerungseinrichtung mit der Lichtquelle und dem Lichtsensor umfasst; eine auswechselbare Kartusche, die den Produktbehälter für das flüssige Medikament umfasst und die mit der Basiseinheit verbindbar ist, um das flüssige Medikament aus dem Produktbehälter auszustossen; und einen Adapter, der mit der Kartusche verbindbar ist, um ein Infusionsset an die Kartusche anzuschliessen, und der eine Flüssigkeitsleitung umfasst, um das flüssige Medikament vom Ausgang des Produktbehälters zum Infusionsset zu leiten, wobei die mindestens eine Detektionskapillare am Adapter ausgebildet ist und an ihrem offenen Ende direkt oder indirekt mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist.

[0031] Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf einen Adapter zum Anschliessen eines Infusionssets an einem Verabreichungsgerät, welcher aufweist: einen Befestigungsbereich zur Befestigung des Adapters am Verabreichungsgerät; einen Anschlussbereich zum Anschliessen des Infusionssets am Adapter; eine Flüssigkeitsleitung, sich vom Befestigungsbereich zum Anschlussbereich erstreckt; sowie eine Druckerfassungsvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, deren mindestens eine Detektionskapillare an ihrem offenen Ende mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist.

[0032] Schliesslich bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Druckerfassung in einem flüssigkeitsführenden Bereich eines Verabreichungsgeräts, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Detektionskapillare, mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, mindestens mittelbar verschlossenen Ende, wobei die Detektionskapillare mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden ist, und wobei die die Detektionskapillare entlang der Längsrichtung zu mindestens einer Seite hin unter Bildung mindestens einer Grenzfläche durch ein lichtdurchlässiges optisches Element begrenzt ist, Leiten von einfallendem Licht auf die Grenzfläche, so dass das durch den Lichteinkopplungsbereich einfallende Licht in einem Winkel auf die Grenzfläche trifft, bei dem das Licht an der Grenzfläche eine höhere interne Reflexion erfährt, wenn sich im Bereich der Grenzfläche das Gas befindet, als wenn sich im Bereich der Grenzfläche die Flüssigkeit befindet; Detektieren von an der Grenzfläche reflektiertem Licht; und Ermitteln eines Masses für den Druck im flüssigkeitsführenden Bereich aufgrund der Menge des an der Grenzfläche detektierten Lichts.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0033] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1<sep>eine perspektivische Ansicht eines Adapters zum Anschluss eines Infusionssets an ein medizinisches Verabreichungsgerät; Fig. 2<sep>einen Querschnitt durch den Adapter in der Ebene A der Fig. 1; Fig. 3<sep>einen Längsschnitt durch den Adapter der Fig. 1 in der Ebene B-B der Fig. Fig. 4<sep>einen vergrösserten Ausschnitt aus der Fig. 3im Bereich D; Fig. 5<sep>einen Längsschnitt durch den Adapter der Fig. 1 in der Ebene C-C der Fig. Fig. 6<sep>einen vergrösserten Ausschnitt aus der Fig. 5 im Bereich E; Fig. 7<sep>eine perspektivische Ansicht des Adapters der Fig. 1 mit entferntem optischem Element; Fig. 8<sep>eine Aufsicht des Adapters mit entferntem optischem Element; Fig. 9<sep>eine vergrösserte perspektivische Ansicht des optischen Elements des Adapters der Fig. 1; Fig. 10<sep>eine Frontansicht des optischen Elements der Fig. 9; Fig. 11<sep>einen Adapter gemäss einer zweiten Ausführungsform; Fig. 12<sep>eine Frontansicht des Adapters der Fig. 11; Fig. 13<sep>einen Längsschnitt durch den Adapter der Fig. 11 in der Ebene F-F der Fig. 10 Fig. 14<sep>einen Querschnitt durch den Adapter der Fig. 11 in der Ebene G-G der Fig. 13; Fig. 15<sep>einen vergrösserten Ausschnitt aus der Fig. 14 im Bereich H; Fig. 16<sep>eine vergrösserte perspektivische Ansicht des optischen Elements des Adapters der Fig. 11; Fig. 17<sep>eine Funktionsskizze zum Betrieb der Druckerfassungsvorrichtung des Adapters der Fig. 11; Fig. 18<sep>eine Skizze zur Illustration der Lichtreflexion und Lichtbrechung am optischen Element der Fig. 16; und Fig. 19<sep>einen zentralen Längsschnitt durch das optische Element der Fig. 16.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erste Ausführungsform

[0034] In den Fig. 1 bis 10 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Druckerfassungsvorrichtung illustriert. Die Druckerfassungsvorrichtung ist in einem Adapter 100 realisiert, der dazu dient, ein nicht dargestelltes Infusionsset mit einem ebenfalls nicht dargestellten Verabreichungsgerät, insbesondere einem Infusionsgerät zur subkutanen Verabreichung eines flüssigen Medikaments wie z.B. eines Insulinpräparats, zu verbinden. Das Verabreichungsgerät kann z.B. grundsätzlich ähnlich aufgebaut sein wie das in der WO 2008/106 810 angegebene Verabreichungsgerät. Hinsichtlich der möglichen Ausgestaltungen eines Verabreichungsgeräts wird auf die Offenbarung dieses Dokuments Bezug genommen.

[0035] Der Adapter 100 weist einen Grundkörper 110 auf, an welchem ein Anschlussbereich 111 für ein Infusionsset ausgebildet ist. Im vorliegenden Beispiel weist der Anschlussbereich die Form eines Luerkonus auf, der von einem Ringraum 112 zur Einführung des Anschlussstücks des Infusionssets umgeben ist. Am entgegengesetzten Ende weist der Adapter 110 eine zentral angeordnete und in einem Nadelhalter 118 gehaltene Hohlnadel 120 auf, die von einem rohrstückförmigen Nadelschutz 113 radial umgeben ist. In radialer Richtung nach aussen schliesst sich ein Ringraum 114 zur Verbindung des Adapters mit einer Kartusche eines Verabreichungsgeräts an. Der Ringraum 114 ist wiederum von einer Aussenwand 115 radial umgeben. Die Hohlnadel 120 steht über einen Flüssigkeitskanal 121 in einer Flüssigkeitsverbindung mit dem Anschlussbereich 111. Führungskanten 116 und ein Führungssteg 117 dienen zur Führung des Adapters an einer nicht dargestellten Basiseinheit des Infusionsgerät und zur genauen Platzierung eines nachstehend noch näher beschriebenen optischen Elements 200 relativ zu einer Lichtquelle und einem Lichtsensor in der Basiseinheit.

[0036] In einem äusseren Bereich des Grundkörpers 110 ist eine quaderförmige Ausnehmung ausgebildet, die einen Detektionsbereich 130 zur Aufnahme einer Druckerfassungseinrichtung bildet. Eine radiale Bohrung 132 erstreckt sich vom Detektionsbereich 130 hinunter zum Flüssigkeitskanal 121. Diese Bohrung 132 ist insbesondere in den Fig. 7und 8 gut erkennbar. Auf der Grundfläche des Detektionsbereichs ist eine flache Nut 131 ausgebildet, in welche die radiale Bohrung 132 mündet.

[0037] In den Detektionsbereich 130 ist von oben her das optische Element 200 eingesetzt, das in den Fig. 9und 10(a) alleine dargestellt ist. Das optische Element 200 umfasst einen prismenförmigen Hauptabschnitt 210, von dessen ebener Unterseite 211 sich ein zylindrischer Zuführabschnitt 220 nach unten erstreckt. Der Hauptabschnitt weist eine ebene Lichteinkopplungsfläche 212 und eine ebene Lichtauskopplungsfläche 213 auf. Diese Flächen verlaufen geneigt zur Flächennormalen der Unterseite 211 und schliessen zu dieser Flächenormalen jeweils einen Winkel von ca. 45° ein. Die geneigten Flächen 212, 213 enden an einer ebenen Oberseite 214, die parallel zur Unterseite 211 verläuft. Nach unten hin schliesst sich an jeder der Flächen 212, 213 eine senkrecht verlaufende Seitenfläche 215 an. Insgesamt weist der Hauptabschnitt 210 des optischen Elements 200 also die Form eins geraden Prismas mit einer unregelmässig sechseckigen Basis auf. Dabei hat die Basis die Form eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreiecks, dessen Hypotenuse die Unterseite des Hauptabschnitts begrenzt, dessen Spitze durch einen Schnitt parallel zur Unterseite abgeschnitten ist, und dessen Katheten durch Schnitte senkrecht zur Unterseite abgeschnitten sind.

[0038] Von der ebenen Unterseite 211 des Hauptabschnitts erstreckt sich der Zuführabschnitt 220 nach unten. Sein Durchmesser ist geringer als die Breite der Unterseite 211. Parallel zur Achse des Zuführabschnitts 220 ist eine Zuführungsnut 221 ausgebildet. Diese mündet nahe dem unteren Ende des Zuführabschnitts 220 in eine Durchgangsbohrung 222, die parallel zur Längsrichtung des Hauptabschnitts 210 und senkrecht zur Zuführungsnut 221 verläuft.

[0039] Wenn das optische Element von oben her in den Detektionsbereich 130 des Grundkörpers 110 eingesetzt ist, liegt die ebene Unterseite 211 des Hauptabschnitts 210 auf der Grundfläche des Detektionsbereichs 130 auf. Der Zuführabschnitt erstreckt sich durch die Bohrung 132 hindurch nach unten zum Flüssigkeitskanal 121. Dabei fluchtet die Durchgangsbohrung 222 mit dem Flüssigkeitskanal 121 und der Hohlnadel 120, so dass eine durchgehende Fluidverbindung von der Hohlnadel 120 zum Befestigungsbereich 111 vorhanden ist. Der Zuführabschnitt sitzt dicht in der Bohrung 132. Dadurch bildet die Zuführungsnut 221 zusammen mit der Wand der Bohrung 132 einen Zuführungskanal, der den Flüssigkeitskanal 121 mit der Längsnut 131 in der Grundfläche des Detektionsbereichs 130 verbindet. Der Zuführungskanal bildet dabei aufgrund seines geringen Durchmessers eine Kapillare. Ausserhalb der Nut 131 liegt die Unterseite 311 des Hauptabschnitts 210 unmittelbar auf der Grundfläche des Detektionsbereichs 130 auf und ist hier, z.B. durch Laserschweissen, dichtend mit der Grundfläche verbunden. Die Nut 131 ist dadurch nach oben hin durch das optische Element 200 verschlossen. Gemeinsam mit dem optischen Element bildet die Nut 131 eine Detektionskapillare.

[0040] Die Druckerfassungsvorrichtung wird wie folgt betrieben. Im normalen Betriebszustand sind die Detektionskapillare sowie mindestens ein daran anschliessender Teil des Zuführungskanals mit Luft gefüllt. Von einer Lichtquelle 410, die in den Figuren 2 und 10 lediglich schematisch angedeutet ist, wird einfallendes Licht 411 (Fig. 10) durch die Lichteinkopplungsfläche 212 in das optische Element 200 eingekoppelt. Dieses Licht trifft unter einem Einfallswinkel von ca. 45° zur Flächennormalen auf die Grenzfläche zwischen dem optischen Element 200 und der Detektionskapillare. Dieser Winkel ist grösser als der kritische Winkel der Totalreflexion gegenüber Luft. Das auf die Grenzfläche treffende Licht wird daher an der Grenzfläche totalreflektiert und tritt als reflektiertes Licht 421 (Fig. 10) an der Lichtauskopplungsfläche wieder aus dem optischen Element 200 aus. Hier kann es von einem in den Figuren 2 und 10wiederum nur schematisch angedeuteten Lichtsensor 420 detektiert werden.

[0041] Wenn nun der Druck im Flüssigkeitskanal 121 wegen einer Okklusion im Infusionsset ansteigt, wird die Flüssigkeit im Flüssigkeitskanal durch die von der Zuführungsnut 221 gebildete Kapillare nach oben in Richtung der Detektionskapillare gedrückt. Hierbei komprimiert die Flüssigkeit die Luft, die sich in der Detektionskapillare befindet. Die Luft wird dabei so weit komprimiert, bis die Kräfte aufgrund des Luftdrucks in einem Gleichgewicht mit den Kräften aufgrund des Flüssigkeitsdrucks im Flüssigkeitskanal 121 stehen. Die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare ist damit ein direktes Mass für den Druck, der im Flüssigkeitskanal 121 herrscht.

[0042] Wenn genügend Flüssigkeit in die Detektionskapillare gelangt ist, trifft das einfallende Licht 411 auf eine Grenzfläche zwischen dem optischen Element 200 und der Flüssigkeit. Die Brechzahlen des optischen Elements und der Flüssigkeit unterscheiden sich dabei weniger stark als die Brechzahlen zwischen dem optischen Element und Luft. Insbesondere ist der kritische Winkel der Totalreflexion zwischen dem optischen Element und der Flüssigkeit nun grösser als der Einfallswinkel des Lichts 411 relativ zur Flächennormalen, so dass an der Grenzfläche nun keine Totalreflexion mehr stattfindet. Das Licht wird daher nur noch zu einem kleinen Teil reflektiert und stattdessen zum grössten Teil in die Flüssigkeit hinein gebrochen, wie dies durch den Pfeil 412 angedeutet ist. Hier wird das Licht teilweise unmittelbar absorbiert. Der nicht absorbierte Teil des Lichts trifft auf den Grundkörper und wird dort absorbiert, gegebenenfalls nach einer oder mehreren Reflexionen. Falls der Grundkörper 110 aus einem transparenten Material gefertigt ist, ist es auch denkbar, dass mindestens ein Teil des Lichts aus dem Grundkörper 110 austritt.

[0043] Es gelangt also in erheblichen Mass weniger reflektiertes Licht 421 zum Lichtsensor 420. Anhand der Menge des reflektierten Lichts kann also auf die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare geschlossen werden. Sofern die Menge reflektierten Lichts einen bestimmten Schwellwert unterschreitet, deutet dies auf die Überschreitung eines Schwellendrucks im Flüssigkeitskanal 121 hin, was wiederum auf eine Okklusion im Infusionsset hindeutet.

[0044] Als Lichtquelle eignet sich insbesondere eine Leuchtdiode, z.B. im Infrarotbereich. Als Lichtsensor eignet sich z.B. eine Fotodiode oder ein Fototransistor, der in einer an sich bekannten Weise einen Teil eines Sensorschaltkreises bildet.

[0045] Die vorliegende Druckerfassungsvorrichtung ermöglicht grundsätzlich nicht nur die Feststellung, dass ein vorbestimmter Schwellwert des Drucks überschritten ist, sondern ermöglicht grundsätzlich auch eine quantitative Bestimmung des Drucks. Hierzu kann die Lichtquelle so ausgebildet sein, dass sie das optische Element 200 nicht nur an einer Stelle entlang der Längsrichtung des optischen Elements beleuchtet, sondern über einen bestimmten Bereich seiner Länge oder sogar über die gesamte Länge des optischen Elements. Der Lichtsensor kann so ausgebildet sein, dass er die reflektierte Lichtmenge quantitativ erfasst, z.B. indem er ein Signal, abgibt, dessen Stärke von der empfangenen Lichtmenge abhängt, oder indem er als Zeilensensor mit mehreren Sensorfeldern entlang der Länge des optischen Elements ausgebildet ist.

[0046] Die Verabreichung eines flüssigen Medikaments durch eine Verabreichungsvorrichtung der hier genannten Art erfolgt in der Regel nicht kontinuierlich, sondern inkrementell in Verabreichungszyklen in Abständen von einigen Minuten. Bei jedem Verabreichungsvorgang wird dabei lediglich eine relativ kleine Menge des flüssigen Medikaments ausgestossen. Entsprechend braucht die hier vorgeschlagene Druckerfassungsvorrichtung nicht kontinuierlich betrieben zu werden, sondern kann gezielt zu bestimmten Zeitpunkten eines Verabreichungszyklus aktiviert werden, um die Druckverhältnisse zu diesen Zeitpunkten zu bestimmen. Auf diese Weise wird erheblich weniger elektrische Energie für die Druckerfassungsvorrichtung als bei einem kontinuierlichen Betrieb benötigt.

Zweite Ausführungsform

[0047] Eine zweite Ausführungsform einer Druckerfassungsvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 11 bis 19illustriert. Wiederum ist die Druckerfassungsvorrichtung in einem Adapter 100 ́ ausgebildet, der grundsätzlich sehr ähnlich zum Adapter 100 der ersten Ausführungsform aufgebaut ist. Diesbezüglich wird auf die obenstehende Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugsziffern wie für die erste Ausführungsform bezeichnet. Unterschiede zur ersten Ausführungsform bestehen insbesondere in der Ausgestaltung des Detektionsbereichs im Adapter 100 ́ und in der Ausgestaltung des optischen Elements 200 ́.

[0048] Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform die Grundfläche des Detektionsbereichs des Grundkörpers 110 eben ausgebildet und weist keine Nut auf. Das optische Element 200 ́ ist insgesamt von quaderförmiger Gestalt und auf seiner Oberseite eben ausgebildet. Auf seiner Unterseite weist das optische Element 200 ́ eine Mehrzahl von parallel entlang seiner Längsrichtung verlaufenden V-förmigen Nuten 231 auf (im vorliegenden Beispiel neun parallele Nuten), deren Querschnitt die Form eines gleichseitigen, rechtwinkligen Dreiecks aufweist. Diese Nuten sind besonders gut in der Fig. 16 erkennbar. Die Nuten enden an ihrem proximalen Ende in einem gemeinsamen Verteilerraum 232, der über eine vertikal verlaufende Bohrung 132 mit dem zentralen Flüssigkeitskanal 121 des Adapters kommuniziert. Um den Querschnitt der Bohrung 132 auf den Durchmesser einer Kapillare zu verringern, kann in die Bohrung 132 ein hier nicht dargestelltes, zylindrisches Einsatzteil eingeschoben sein, das genau so aufgebaut ist wie der Zuführabschnitt 220 des optischen Elements 200 gemäss der ersten Ausführungsform. An ihrem dem Verteilerraum 232 entgegengesetzten, distalen Ende sind die Nuten 231 mit einem Druckausgleichsraum 233 verbunden, der sich nach oben in das optische Element hinein erstreckt.

[0049] Das optische Element 200 ́ ist mit seiner Unterseite 230 mit der Grundfläche des Detektionsbereichs des Grundkörpers 110 verbunden, z.B. durch Laserschweissen. Dabei bilden die Nuten 231 zusammen mit der Grundfläche eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Detektionskapillaren. An ihrem proximalen Ende sind diese Kapillaren über den Verteilerraum 232 und den zuvor beschriebenen Zuführungskanal mit dem zentralen Flüssigkeitskanal 121 des Adapters 100 ́ verbunden. An ihrem distalen Ende sind die Detektionskapillaren mit dem Druckausgleichsraum 233 verbunden und dadurch, indirekt verschlossen.

[0050] Im normalen Betrieb der Verabreichungsvorrichtung sind auch in dieser Ausführungsform die Detektionskapillaren vollständig mit Luft gefüllt. Ebenso sind der Verteilerraum 232 und mindestens ein Teil des Zuführungskanals mit Luft gefüllt. Bei einem Druckanstieg im zentralen Flüssigkeitskanal 121 steigt wiederum Flüssigkeit durch den Zuführungskanal auf. Wenn der Druck eine bestimmte Schwelle überschreitet, erreicht die Flüssigkeit den Verteilerraum 232 und gelangt von dort in die Detektionskapillaren. Wiederum komprimiert dabei die Flüssigkeit die zuvor in den Detektionskapillaren sowie im Druckausgleichsraum 233 befindliche Luft. Dabei kann die Druckkraft, welche die komprimierte Luft der Flüssigkeit bei einem bestimmten Flüssigkeitsstand entgegensetzt, durch die Volumina des Druckausgleichsraums 233 und des Verteilerraums 232 eingestellt werden. Durch Veränderung dieser Volumina kann also der Betriebsbereich der Druckerfassungsvorrichtung eingestellt werden.

[0051] Die Detektion der in den Detektionskapillaren vorhandenen Flüssigkeitssäulen erfolgt auch in diesem Ausführungsbeispiel auf optischem Weg. Dabei wird das einfallende Licht durch die ebene Oberseite 236 des optischen Elements 200 ́ eingekoppelt und das reflektierte Licht in der entgegengesetzten Richtung aus dieser Oberseite wieder ausgekoppelt. Dies ist in der Fig. 17 illustriert und wird in der Fig. 18näher dargestellt. Jede der Nuten 231 weist eine erste ebene Flanke 234 und eine zweite ebene Flanke 235 auf. Einfallendes Licht 431, das auf die erste Flanke 234 einer bestimmten Nut auftrifft, wird durch die an dieser Flanke gebildete Grenzfläche durch Totalreflexion in Richtung 432 reflektiert, sofern sich an dieser Grenzfläche Luft befindet. Das reflektierte Licht 432 trifft auf die zweite Flanke der benachbarten Nut und wird dort erneut reflektiert, sofern sich dort wiederum Luft befindet. Das zweimal reflektierte Licht 441 ist antiparallel zum einfallenden Licht und wird vom Lichtsensor 440 empfangen. Sofern sich an den Grenzflächen jedoch nicht Luft, sondern Flüssigkeit befindet, wird das einfallende Licht in die Flüssigkeit hinein gebrochen, wie dies durch den Pfeil 433 schematisch angedeutet ist, und nur ein kleiner Teil des einfallenden Lichts wird in Richtung 432 reflektiert. Der grösste Teil des verbleibenden reflektierten Lichts wird an der nächsten Grenzfläche erneut in die Flüssigkeit hinein gebrochen (angedeutet durch Pfeil 442), und nur ein sehr kleiner, unvermeidlicher Rest wird als reflektiertes Licht 441 zum Detektor 440 reflektiert.

[0052] Um eine möglichst grosse Empfindlichkeit zu erreichen, erstreckt sich die Lichtquelle 430 vorzugsweise über die gesamte Breite der Anordnung von Detektionskapillaren, und auch der Lichtsensor 440 weist vorzugsweise eine entsprechende Breite auf. Dies ist in der Fig. 17lediglich schematisch angedeutet. Ein solcher «Lichtvorhang» kann für das einfallende Licht durch geeignete Linsenanordnungen aus einer oder mehreren Punktlichtquellen erzeugt werden, wie dies aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist. Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik an sich bekannt, einen reflektierten Lichtvorhang wieder auf einen oder mehrere Punkte zurück zu fokussieren.

[0053] Wiederum ist es von Vorteil, wenn die Lichtquelle dazu ausgebildet ist, die Detektionskapillaren über ihre gesamte Länge oder zumindest über einen gewissen Teil ihrer Länge zu beleuchten, und wenn der Lichtsensor dazu ausgebildet ist, die reflektierte Lichtmenge quantitativ zu erfassen. Dazu kann der Lichtsensor wiederum als Zeilensensor entlang der Längsrichtung der Detektionskapillaren oder sogar als zweidimensionaler Array-Sensor ausgebildet sein. Derartige Sensoren sind aus dem Gebiet der digitalen Kameras bekannt und preisgünstig verfügbar.

[0054] In der Fig. 17 ist ausserdem illustriert, wie die Lichtquelle 430 und der Lichtsensor 440 mit einer Steuerungseinrichtung 300 zusammenwirken. Die Steuerungseinrichtung steuert einen Antriebsmotor 301 an, der auf ein Medikamentenreservoir 302 derart einwirkt, dass durch eine Aktivierung des Antriebsmotors ein flüssiges Medikament aus dem Reservoir 302 abgegeben wird. Der Druck am Auslass des Reservoirs 302 wird, wie in der Fig. 17 nur schematisch durch die Leitung 303 angedeutet ist, durch eine Druckerfassungsvorrichtung der hier beschriebenen Art erfasst. Die Aktivierung des Motors erfolgt in regelmässigen Zeitabständen (Verabreichungszyklen) für eine jeweils verhältnismässig kurze Zeit. Zu bestimmten Zeitpunkten jedes Verabreichungszyklus werden die Lichtquelle 430 und der Lichtsensor 440 aktiviert, um den Druck am Auslass des Reservoirs 302 zu erfassen. Wenn die vom Lichtsensor erfasste Lichtmenge einen Schwellwert unterschreitet oder andere vorbestimmte Bedingungen an die Lichtmenge erfüllt sind (z.B. die Lichtmenge um eine bestimmte Differenz zur Lichtmenge des vorhergehenden Zyklus abgenommen hat oder ein bestimmter Schwellwert der Lichtmenge mehrmals unterschritten wurde), erzeugt die Steuerungseinrichtung ein Alarmsignal. Aufgrund des Alarmsignals kann die Steuerungseinrichtung einen akustischen Alarm über einen akustischen Signalgeber 304 (z.B. einen Summer), einen optischen Alarm über einen optischen Signalgeber 305 (z.B. eine LED), oder einen taktilen Alarm abgeben, oder die Steuerungseinrichtung kann den Motor 301 stoppen.

[0055] Die Steuerungseinrichtung 300 mit dem Motor 301, den Signalgebern 304, 305, der Lichtquelle 430 und dem Lichtsensor 440 kann dabei in einer wiederverwendbaren Basiseinheit 310 untergebracht sein, während sich das Medikamentenreservoir 302 in einer wegwerfbaren Kartusche 320 und das optische Element mit den Detektionskapillaren in einem daran lösbar befestigbaren Adapter befinden kann.

Abwandlungen

[0056] Während die Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sind selbstverständlich eine grosse Zahl von Abwandlungen der erfindungsgemässen Druckerfassungsvorrichtung möglich. Unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform ist z.B. eine andere Formgebung des optischen Elements möglich. So können insbesondere die Lichteinkopplungsflächen und die Lichtauskopplungsflächen des optischen Elements 200 gekrümmt statt eben sein. Insbesondere ist eine im Querschnitt halbkreisförmige oder halbelektrische Ausführung möglich, wie sie in Teil (b) der Fig. 10schematisch illustriert ist. Das optische Element der ersten Ausführungsform kann auch allein aus dem prismatischen Hauptabschnitt 210 bestehen, und der Zuführabschnitt 220 kann als getrenntes Bauteil ausgeführt sein. Auch ist es in der ersten Ausführungsform nicht zwingend, dass die Detektionskapillare durch eine Nut im Grundkörper 110 gebildet wird. Eine entsprechende Nut kann auch in einem geeigneten Einsatzteil für den Grundkörper ausgebildet sein, oder Detektionskapillare kann durch eine Nut im optischen Element begrenzt sein. Um in der ersten Ausführungsform das Licht statt schräg seitlich von oben einfallen zu lassen, kann die Detektionskapillare auch eine andere Querschnittsform als die hier beschriebene rechteckige Querschnittsform aufweisen. So kann insbesondere von oben her ein prismenförmiger Bereich in den Querschnitt der Detektionskapillare hineinragen, an dessen schräg verlaufenden seitlichen Flanken jeweils eine Grenzfläche zum Inneren der Detektionskapillare gebildet ist. Eine solche Form ist in Teil (c) der Fig. 10 illustriert.

[0057] Auch bei der zweiten Ausführungsform sind eine Reihe von Abwandlungen möglich. So brauchen die Nuten 231 nicht notwendig von dreieckigem Querschnitt zu sein, solange sie zwei zueinander geneigte Flanken aufweisen. Der Winkel, den diese Flanken einschliessen, ist zwar bevorzugt wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel 90°, kann jedoch auch grösser als 90° sein, falls gewünscht ist, dass das eintretende und das reflektierte Licht in unterschiedlichen Richtungen im optischen Element verlaufen. Entsprechend kann das optische Element an seiner Oberseite in diesem Fall mit schräg verlaufenden Lichteinkopplungsflächen und Lichtauskopplungsflächen versehen sein. Der Druckausgleichsraum 233 kann gegebenenfalls entfallen, so dass die Detektionskapillaren an ihre distalen Enden unmittelbar verschlossen sind. Umgekehrt kann bei der ersten Ausführungsform am Ende der einzigen Detektionskapillare auch ein Druckausgleichsraum wie im zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein. Eine Vielzahl von weiteren Abwandlungen sind möglich.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0058] 100, 100 ́<sep>Adapter 110<sep>Grundkörper 111<sep>Anschlussbereich 112<sep>Ringraum 113<sep>Nadelschutz 114<sep>Ringraum 115<sep>Aussenwand 116<sep>Führungskante 117<sep>Führungssteg 118<sep>Nadelhalter 120<sep>Hohlnadel 121<sep>Flüssigkeitskanal 130, 130 ́<sep>Detektionsbereich 131<sep>Längsnut 132<sep>Bohrung 200, 200 ́<sep>optisches Element 210<sep>Hauptabschnitt 211<sep>Unterseite 212<sep>Lichteinkopplungsfläche 213<sep>Lichtauskopplungsfläche 214<sep>Oberseite 215<sep>Seitenfläche 216<sep>alternativer Querschnitt 220<sep>Zuführabschnitt 221<sep>Zuführungsnut 222<sep>Durchgangsbohrung 230<sep>Unterseite 231<sep>Längsnut 232<sep>Verteilerraum 233<sep>Druckausgleichsraum 300<sep>Steuerungseinrichtung 301<sep>Antriebsmotor 302<sep>Medikamentenreservoir 303<sep>Leitung 304<sep>akustischer Signalgeber 305<sep>optischer Signalgeber 310<sep>Basiseinheit 320<sep>Kartusche 410<sep>Lichtquelle 411<sep>einfallendes 412<sep>gebrochenes Licht 420<sep>Lichtsensor 421<sep>reflektiertes Licht 430<sep>Lichtquelle 431<sep>einfallendes Licht 432<sep>reflektiertes Licht 433<sep>gebrochenes Licht 440<sep>Lichtsensor 441<sep>reflektiertes Licht 442<sep>gebrochenes Licht

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Druckerfassung in einem eine Flüssigkeit führenden Bereich eines Verabreichungsgeräts, aufweisend mindestens eine Detektionskapillare mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, mindestens mittelbar verschlossenen Ende, wobei die Detektionskapillare mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem die Flüssigkeit führenden Bereich verbunden ist; ein lichtdurchlässiges optisches Element (200; 200 ́), das die Detektionskapillare zu mindestens einer Seite hin unter Bildung mindestens einer Grenzfläche unmittelbar begrenzt, wobei das optische Element einen Lichteinkopplungsbereich (212; 236) aufweist, um einfallendes Licht in das optische Element einzukoppeln und in einem solchen Einfallswinkel auf die Grenzfläche zu leiten, dass das Licht an der Grenzfläche eine höhere interne Reflexion erfährt, wenn sich an der Grenzfläche das Gas befindet, als wenn sich an der Grenzfläche die Flüssigkeit befindet, und wobei das optische Element (200; 200 ́) einen Lichtauskopplungsbereich (213; 236) aufweist, um intern an der Grenzfläche reflektiertes Licht aus dem optischen Element (200; 200 ́) auszukoppeln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektionskapillare (131; 231) an ihrem offenen Ende mit einem Verbindungskanal (221) verbunden ist, der die Detektionskapillare mit dem fluidführenden Bereich (212) verbindet.

3. Vorrichtung nach Ansprach 2, wobei der Verbindungskanal (221) als Kapillare ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Ansprach 3, wobei die Detektionskapillare (131; 231) eine Längsrichtung definiert und wobei der Verbindungskanal (221) mindestens teilweise durch einen sich abgewinkelt zur Längsrichtung erstreckenden Zuführbereich (220) des optischen Elements (200) begrenzt ist, der sich in einen Träger für das optische Element (200) hinein erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen Träger (110) für das optische Element (200) aufweist, in dem eine Nut (131) ausgebildet ist, wobei das optische Element (200) eine ebene Unterseite aufweist, welche die Nut (131) entlang ihrer Längsrichtung begrenzt, und wobei die vom optischen Element (200) begrenzte Nut (131) die Detektionskapillare bildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Lichteinkopplungsbereich (212) eine Lichteinkopplungsfläche aufweist, die zur ebenen Unterseite geneigt verläuft, und wobei der Lichtauskopplungsbereich (213) eine Lichtauskopplungsfläche aufweist, die zur Lichteinkopplungsfläche bezüglich einer auf der ebenen Unterseite senkrecht stehenden und die Längsrichtung enthaltenden Symmetrieebene symmetrisch verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche einen Träger (110) für das optische Element aufweist, wobei das optische Element (200 ́) eine Unterseite aufweist, die unter Bildung mindestens einer ersten Detektionskapillare und einer parallel zur ersten Detektionskapillare verlaufenden zweiten Detektionskapillare dichtend auf dem Träger (110) angebracht ist, wobei jede der Detektionskapillaren ein erstes, offenes Ende und ein zweites, zumindest mittelbar verschlossenes Ende aufweist, und wobei jede der Detektionskapillaren mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich (121) verbunden ist, wobei das optische Element an seiner Unterseite mindestens eine erste und eine zweite dazu parallele Nut (231) aufweist, so dass die erste Detektionskapillare teilweise von der ersten Nut begrenzt ist und die zweite Detektionskapillare teilweise von der zweiten Nut begrenzt ist, wobei die erste Nut eine sich entlang einer Längsrichtung erstreckende erste Grenzfläche (234) zwischen dem optischen Element und der ersten Detektionskapillare aufweist und wobei die zweite Nut eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende zweite Grenzfläche (235) zwischen dem optischen Element und der zweiten Detektionskapillare aufweist, und wobei die erste und die zweite Grenzfläche bezüglich einer senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung derart zueinander gewinkelt angeordnet sind, dass Licht, welches vom Lichteinkopplungsbereich (236) des optischen Elements auf die erste Grenzfläche (234) der ersten Nut gelangt und von dieser intern reflektiert wird, auf die zweite Grenzfläche (235) der zweiten Nut gelangt, um von dort zum Lichtauskopplungsbereich (236) reflektiert zu werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste und die zweite Grenzfläche zueinander einen Winkel von 90° bilden, so dass Licht, das entlang einer Einfallsrichtung auf die erste Grenzfläche (234) trifft und von der ersten und der zweiten Grenzfläche (235) reflektiert wird, entgegen der Einfallsrichtung von der zweiten Grenzfläche reflektiert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste und die zweite Detektionskapillare an ihrem zweiten Ende mit einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen, gemeinsamen Druckausgleichsraum (233) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die erste und die zweite Detektionskapillare an ihrem ersten Ende mit einem gemeinsamen Verteilerraum (232) zur Zuführung der Flüssigkeit zur jeweiligen Detektionskapillare verbunden sind, und wobei der Verteilerraum über einen Verbindungskanal mit dem flüssigkeitsführenden Bereich (121) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das optische Element (200 ́) an seiner Unterseite eine Mehrzahl paralleler Nuten (231) aufweist, die eine Mehrzahl paralleler Detektionskapillaren begrenzen, wobei jede der Nuten eine erste und einer zweiten ebene Flanke aufweist, die entlang der Längsrichtung verläuft, wobei die Flanken einen Winkel von mindestens 90° einschliessen, wobei die erste Flanke einer der Nuten die erste Grenzfläche (234) bildet, und wobei die zweite Flanke einer benachbarten Nut die zweite Grenzfläche (235) bildet.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ausserdem aufweist: eine Steuerungseinrichtung (300) mit einer Lichtquelle (410; 430), um Licht in den Lichteinkopplungsbereich des optischen Elements (200; 200 ́) einzukoppeln, und mit einem Lichtsensor (420; 440), um im optischen Element intern an der Grenzfläche reflektiertes Licht im Lichtauskopplungsbereich aus dem optischen Element auszukoppeln, wobei die Steuerungseinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, ein Mass für die Menge des intern reflektierten Lichts zu detektieren.

13. Verabreichungsvorrichtung zur Verabreichung eines flüssigen Medikaments, aufweisend einen Produktbehälter (302) für das flüssige Medikament, mit einem Auslass; eine Antriebseinrichtung (301), um das flüssige Medikament unter Druckeinwirkung durch den Auslass aus dem Behälter auszustossen; sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das offene Ende der Detektionskapillare mit dem Auslass des Behälters (302) in Verbindung steht, und wobei die Steuerungseinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, aufgrund der Menge des vom Lichtsensor (420; 440) empfangenen Lichts einen Druckanstieg im flüssigen Medikament festzustellen und bei einem Druckanstieg über einen Schwellwert ein Alarmsignal abzugeben.

14. Verabreichungsvorrichtung nach Anspruch 13, welche umfasst: eine wiederverwendbare Basiseinheit (310), die die Antriebseinrichtung (302) und die Steuerungseinrichtung (300) mit der Lichtquelle (410; 430) und dem Lichtsensor (420; 440) umfasst; eine auswechselbare Kartusche (320), die den Produktbehälter (302) für das flüssige Medikament umfasst und die mit der Basiseinheit (310) verbindbar ist, um das flüssige Medikament aus dem Produktbehälter (302) auszustossen; und einen Adapter (100; 100 ́), der mit der Kartusche (320) verbindbar ist, um ein Infusionsset an die Kartusche anzuschliessen, und der eine Flüssigkeitsleitung (121; 303) umfasst, um das flüssige Medikament vom Ausgang des Produktbehälters (302) zum Infusionsset zu leiten, wobei die mindestens eine Detektionskapillare am Adapter (100; 100 ́) ausgebildet ist und an ihrem offenen Ende mit der Flüssigkeitsleitung (121; 303) verbunden ist.

15. Adapter (100; 100 ́) zum Anschliessen eines Infusionssets an einem Verabreichungsgerät, aufweisend einen Befestigungsbereich zur Befestigung des Adapters an einem Verabreichungsgerät; einen Anschlussbereich (111) zum Anschliessen des Infusionssets am Adapter; eine Flüssigkeitsleitung (120, 121), sich vom Befestigungsbereich zum Anschlussbereich erstreckt; sowie eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, deren mindestens eine Detektionskapillare an ihrem offenen Ende mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist.

16. Verfahren zur Druckerfassung in einem flüssigkeitsführenden Bereich eines Verabreichungsgeräts, umfassend: Bereitstellen einer Detektionskapillare, mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, mindestens mittelbar verschlossenen Ende, wobei die Detektionskapillare mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden ist, und wobei die Detektionskapillare zu mindestens einer Seite hin unter Bildung mindestens einer Grenzfläche unmittelbar durch ein lichtdurchlässiges optisches Element (200; 200 ́) begrenzt ist, Leiten von einfallendem Licht auf die Grenzfläche, so dass das durch den Lichteinkopplungsbereich einfallende Licht in einem Winkel auf die Grenzfläche trifft, bei dem das Licht an der Grenzfläche eine interne Reflexion erfährt, wenn sich im Bereich der Grenzfläche das Gas befindet, und bei dem das Licht an der Grenzfläche eine verminderte Reflexion erfährt, wenn sich im Bereich der Grenzfläche die Flüssigkeit befindet; Detektieren von an der Grenzfläche reflektiertem Licht; und Ermitteln eines Masses für den Druck im flüssigkeitsführenden Bereich aufgrund der Menge des an der Grenzfläche detektierten Lichts.