CH701669A1 - Pressure sensing in a medical delivery device. - Google Patents
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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.There is disclosed an apparatus and method for pressure sensing in a fluid-conducting area (121) of an administering device. The device comprises one or more parallel detection capillaries (131) having a first, open end and a second, closed end. The detection capillaries are filled with a compressible gas, e.g. Air, filled and connected at its first end to the liquid-conducting area. A translucent optical element (200) delimits the detection capillaries along the longitudinal direction to at least one side, forming at least one interface. Light is coupled into the optical element in such a way that the light at the boundary surface undergoes a reflection (in particular a total reflection) when there is air at the boundary surface. On the other hand, if there is liquid at the interface that has been pressed into the detection capillaries due to an increased pressure, a reduced reflection (in particular no total reflection) will take place. The reflected light is detected. As a result, a pressure detection is possible, which generates only a very small Staubolus. The pressure detection device can be accommodated in an adapter for connecting an infusion set.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
[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. The present invention relates to a device for pressure detection in a liquid-carrying area of a processing device. In particular, the processing device can be a medical delivery device, e.g. an infusion device, which is used to administer a liquid drug to a patient.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
[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. Various diseases may require a patient to be given a drug in liquid form, e.g. Taking an insulin supplement or a blood-thinning drug such as heparin for a long time. For this purpose, compact, portable administration devices external to the body are known, which are constantly carried by the patient close to the body.
[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. For a reliable supply of the patient with the drug, it is essential that malfunctions that can lead to an undersupply of the drug or a complete interruption of the administration of the drug, are effectively and safely detected and trigger an alarm and / or cause the device to switch off. Such a malfunction can arise in particular that a blockage (occlusion) of a fluid-carrying line, e.g. of the infusion set, or that the infusion set is kinked so that the medication can no longer flow through the infusion set.
[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. In WO 2008/106810 a modular administration device is specified which has a reusable base unit (reusable part) and a disposable cartridge (disposable part). The base unit contains a drive unit with an electric motor, a gear and a driver as well as the relatively expensive and complex components for operating and controlling the device. The cartridge contains a cartridge with the product and a hydraulic system. When the drive unit is activated, this causes a plug of the hydraulic system to be advanced so that the hydraulic fluid is displaced from a hydraulic reservoir into a displacement reservoir which is adjacent to the carpule plug. This in turn has the effect that the plug of the carpule is advanced and the product is expelled. An occlusion manifests itself in a sharply increasing pressure in the hydraulic system. In order to detect occlusions, the hydraulic system has a blind channel in which a spring-loaded slide is guided. If a threshold pressure in the hydraulic system is exceeded, the slide is moved against the spring force. However, this device for recording pressure is relatively complex and therefore expensive to manufacture. In addition, with this device, occlusions are only recorded indirectly, via an increase in pressure in the hydraulic reservoir.
[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. [0005] EP 1 818 664 discloses an infusion device with an infusion set, in the fluid path of which a deformable membrane is arranged. If the pressure in the liquid path increases, the membrane deforms. This deformation is detected optically without contact, in that light is radiated onto the membrane and, depending on its degree of deformation, is reflected by the membrane in different directions or is absorbed by the membrane to a different extent. Before the infusion set is installed, the membrane is accessible from the outside without protection and can therefore be easily damaged. The device for detecting occlusion is also relatively difficult to calibrate.
[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. US 2008/0 294 094 discloses a device for occlusion detection, in which a deformable membrane is also arranged in the fluid path. A light-permeable optical element is arranged at a distance from the membrane. There is an area filled with air between the membrane and the optical element. A light source sends a beam of light into the optical element. The light hits the interface between the optical element and the air-filled area at an angle that is selected so that the light beam is totally reflected at the transition from the optical element to the air. The reflected light is captured by a light sensor. When the pressure in the liquid path increases, the membrane deforms and touches the interface with the optical element. As a result, there is no longer any total reflection at the interface, and the light enters the membrane with light refraction instead of being reflected. This noticeably decreases the amount of light received by the light sensor.
[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. However, the amount of liquid medicament that is required to deform the membrane sufficiently, is relatively large. In the case of an only temporary occlusion, this leads to a considerable dust colus, which is administered to the patient in an uncontrolled manner after the occlusion has been removed. In particular when the liquid medicament is an insulin preparation, the uncontrolled release of this undesirable amount of dust bolus can have undesirable consequences, including dangerous hypoglycaemia in the patient.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
[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. It is therefore an object of the present invention to provide a device for pressure detection in which the formation of a dust colus is reduced and which is nevertheless of simple construction and enables reliable occlusion detection. This object is achieved by a device with the features of claim 1. Further embodiments are given in the dependent claims.
[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. [0009] A device for pressure detection in an area of an administration device carrying a liquid is thus specified, which has: at least one detection capillary with a first, open end and a second, at least indirectly closed end, the detection capillary being filled with a compressible gas at least in an area adjoining the second end and being connected at its first end to the area carrying the liquid; a translucent optical element that directly delimits the detection capillary on at least one side, forming at least one interface, wherein the optical element has a light coupling region in order to couple incident light into the optical element and guide it onto the interface at such an angle of incidence that the light at the interface experiences a higher internal reflection when the gas is located at the interface than when the liquid is at the interface, and wherein the optical element has a light outcoupling region in order to couple out internally reflected light from the optical element at the interface.
[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. The liquid-carrying area is preferably an area which is arranged downstream of the outlet of the product reservoir of the administration device and preferably directly adjoins this outlet, in particular a fluid channel in an adapter that is used to connect an infusion set, or a tube of the actual infusion sets. The liquid, the pressure of which is detected, is then a liquid medicament to be administered. However, the invention is not restricted to this and is suitable for pressure detection in any liquid-carrying area of an administration device, e.g. also for pressure measurement in a hydraulic reservoir with hydraulic power transmission in the administration device.
[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. A capillary is a straight or curved channel that defines a longitudinal direction in the channel direction and whose lateral dimensions transverse to the longitudinal direction are so small that gas and liquid do not mix at the contact surface between liquid and gas, as the surface forces prevent dripping or blistering. Depending on the liquid, this is usually the case when the lateral dimensions of the channel transversely to the longitudinal direction are in the range of at most a few tenths of a millimeter. The channel therefore preferably has lateral dimensions of at most 1 millimeter, preferably of at most 0.5 millimeter, everywhere. Such a channel can also be referred to as a microchannel. A capillary can also be recognized by the fact that the liquid in the channel shows a noticeable capillarity. Capillarity means in particular that a liquid wetting the channel wall increases noticeably in the channel, or a non-wetting liquid shows a noticeable capillary depression. There is a defined boundary in a capillary between gas and liquid. The contact area at this border is very small. The small contact area and the slow diffusion along a capillary also effectively prevent significant amounts of the gas from dissolving in the liquid, provided that such solubility is given to any significant extent.
[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. The detection capillary is at least indirectly closed at its second end. An at least indirectly closed second end is to be understood as meaning that the second end is either formed directly by an end wall of the capillary or that the second end adjoins a space closed off from the environment. In particular, the liquid is not administered through the detection capillary, but the detection capillary is part of a blind channel.
[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. The detection capillary is filled with a gas at least in one area that adjoins the at least indirectly closed second (hereinafter also referred to as the distal end) end of the detection capillary. The entire detection capillary is preferably filled with the gas during normal operation. The gas can be an inert gas such as nitrogen or argon. However, the gas is preferably air. A possible oxidation effect of the oxygen in the air on the liquid is largely minimized by the small contact area. This gas forms a gas column in the detection capillary, which is compressed as soon as liquid is pressed from the liquid-carrying area into the open end of the detection capillary. The gas column forms a gas spring and exerts a counterforce on the liquid column. In the steady state, the pressure force and the counterforce are in equilibrium. The length of the liquid column in the detection capillary is therefore a direct measure of the pressure of the liquid in the area carrying the liquid.
[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, The presence and / or the length of the liquid column in the detection capillary is detected optically. For this purpose, there is a transparent optical element which delimits the detection capillary at least partially along the longitudinal direction defined by the capillary. The optical element is preferably connected to a carrier so that the detection capillary is delimited jointly by the optical element and the carrier. The carrier is preferably poorly reflective and preferably light-absorbing. A groove can be formed in at least one of the parts (optical element and / or carrier), which together with the other part delimits the detection capillary. The optical element is designed so that incident light can be guided at a certain angle onto the interface between the optical element and the detection capillary. If the gas is the medium at the interface between the optical element and the detection capillary, there is a stronger internal reflection at the interface than if the liquid is at the interface. The internal reflection at the interface is preferably carried out by total reflection, provided that the gas is located at the interface. If, on the other hand, the liquid is located at the interface, there is preferably no longer any total reflection, and the incident light enters the liquid predominantly with refraction at the interface. In order for total reflection to take place, the angle of incidence of the incident light relative to the normal device on the interface must be greater than the critical angle θc of total reflection,
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. where n2 is the refractive index of the medium (here the gas) in the detection capillary and where n1 is the refractive index of the material of which the optical element is made in the area of the interface.
[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. The light used can be visible light, but also light in the infrared or ultraviolet range. In more general terms, the light is electromagnetic radiation which, in the area of the dimensions of the device, can be described essentially according to the laws of ray optics. The optical element is accordingly in at least one corresponding wavelength range of the electromagnetic spectrum, e.g. in the IR, visible or UV range, permeable, but can be non-transparent (opaque) in other areas.
[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. The optical element preferably consists of a drug-compatible, i.e. an insulin-compatible material when used with insulin, e.g. PCTG (glycol modified polycyclohexanedimethylene terephthalate) or PC (polycarbonate). Such materials typically have an index of refraction in the range of 1.50 to 1.60. The critical angle of total reflection for the medium air (refractive index almost 1.00) or for other gases in the detection capillary is thus typically around 38-42 °. In particular, a total reflection will therefore generally take place at an angle of incidence of at least 45 ° to the surface normal. If, on the other hand, the liquid is at the interface (refractive index typically 1.30-1.35), the critical angle is significantly larger (typically greater than 55 °) and total reflection no longer takes place. Instead, a significant part of the incident light enters the liquid with refraction at the interface. The amount of light reflected is thus considerably reduced. This enables a very efficient and reliable determination of whether the gas or the liquid is in the detection capillary.
[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. Due to the small lateral dimensions of the detection capillary, the volume of liquid that enters the pressure detection device when the pressure rises is very small. This results in a very low dust bolus. This enables occlusion to be detected very quickly, since the pressure detection device is hardly "flexible" (ie it only takes up very little volume that could lead to a pressure reduction) and, therefore, with a conventional administration device operated incrementally in individual administration cycles, a considerable increase in pressure results after just a few administration cycles . The proposed pressure detection device also enables quantitative pressure measurement by measuring the length of the liquid column in the detection capillary. Overall, the proposed pressure detection device is very simple and inexpensive. Since it does not require any moving parts, it is very safe to operate.
[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. At its open end, the detection capillary is preferably connected to a connecting channel which connects the detection capillary to the fluid-carrying area. As a result, the detection capillary does not have to be connected directly to the liquid-carrying area to be monitored, but can be arranged in such a way that particularly simple and reliable detection is possible. The connecting channel can run at an angle, in particular essentially perpendicular to the longitudinal direction of the capillary. It preferably forms a capillary itself. Before the device is started up for the first time, both the detection capillary and the connecting channel are preferably filled with gas. In operation, the connecting channel is preferably at most partially filled with liquid at its end adjacent to the liquid-conveying area, a certain liquid level being possibly unavoidable due to the capillary forces. The liquid then only reaches the detection capillary when a threshold pressure is exceeded.
[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. In a structurally elegant embodiment, the connecting channel is at least partially limited by the optical element, in particular by a preferably angled to the longitudinal direction of the capillary extending feed area of the optical element, which is connected to a carrier for the optical element and is preferably in a bore of the carrier extends into it. In this case, a groove can be formed in at least one of the parts (feed area of the optical element and / or carrier) which, together with the other part, delimits the connecting channel. In an advantageous embodiment, the feed area of the optical element has a cylindrical shape, and in this area a groove is formed which partially delimits the connecting channel. The feed area can then have a through-hole extending transversely to the groove which delimits a part of the liquid-carrying area, the pressure of which is to be monitored.
[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. In certain embodiments there is a carrier for the optical element. A groove (running along the longitudinal direction of the capillary) is formed in this. The optical element then preferably has a flat underside which delimits the groove along its longitudinal direction, and the groove delimited by the optical element forms the detection capillary.
[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. The light coupling area then preferably has a (flat or curved) light coupling surface that is inclined to the flat bottom, and the light coupling area has a light coupling surface that extends symmetrically to the light coupling surface with respect to a plane of symmetry perpendicular to the flat bottom and containing the longitudinal direction . The reflected light is detected symmetrically to the incident light. In particular, the light coupling-in surface and the light coupling-out surface can be inclined, at least in some areas, at an angle to the flat underside that is greater than the critical angle of total reflection at the interface when the gas is at the interface, and that is smaller than the critical angle of total reflection when the fluid is at the interface. The light coupling-in surface and / or the light coupling-out surface can also be curved in order to achieve a focusing effect on the interface.
[0022] In diesen Ausführungsformen kann eine einzige Detektionskapillare vorhanden sein, oder es können mehrere solche Kapillaren parallel zueinander angeordnet sein. In these embodiments, a single detection capillary can be present, or several such capillaries can be arranged parallel to one another.
[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. In other embodiments, a carrier for the optical element is also present. The optical element then has an underside which is attached to the carrier (110) in a sealing manner, forming at least one first detection capillary and a second detection capillary running parallel to the first detection capillary. Of course, three or more such detection capillaries can also be present. Each of the detection capillaries has a first, open end and a second, at least indirectly closed end. Each of the detection capillaries is filled with the compressible gas at least in an area adjoining the second end and connected at its first end to the liquid-carrying area. The optical element has at least a first and a second groove on its underside. The first detection capillary is partially delimited by the first groove along a longitudinal direction, and the second detection capillary is partially delimited by the second groove along the longitudinal direction. The first groove has at least one first interface, extending along the longitudinal direction, between the optical element and the first detection capillary, and the second groove has a second interface, extending along the longitudinal direction, between the optical element and the second detection capillary. The first and second interfaces are arranged at an angle to each other with respect to a direction perpendicular to the longitudinal direction such that light that reaches the first interface of the first groove and is internally reflected by this from the light coupling area of the optical element, onto the second interface of the second Groove can get in order to be reflected from there to the light extraction area.
[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. In these embodiments, two internal reflections take place, which increases the light-dark contrast between gas and liquid. In addition, this embodiment enables the illumination and the detection to take place from the same side (so that the light coupling area and the light decoupling area can coincide). For this purpose, the first and the second interface are arranged to one another in such a way that they form an angle of 90 ° to one another. Light that strikes the first interface along a direction of incidence (preferably at an angle of incidence of approx. 45 ° to the surface normal of the first interface) and is reflected by this onto the second interface, is then reflected by the second interface against the direction of incidence. The angle between the boundary surfaces can, however, also deviate from 90 ° and in particular be greater than 90 ° if illumination and detection are to take place from different directions.
[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. In an advantageous embodiment, the detection capillaries are connected at their second end to a common pressure compensation space that is closed off from the environment. As a result, pressure equalization takes place in the gas between the detection capillaries, and the pressure prevailing in the capillaries is the same from capillary to capillary. In addition, a suitable choice of the volume of the pressure equalization space makes it possible to vary the “spring constant” of the gas spring, which is formed by the gas. The larger the volume of the pressure equalization space, the smaller the pressure increase that is required to allow the liquid column in the detection capillaries to rise by a certain amount. The sensitivity of the pressure detection device can thus be adjusted. For this reason, a pressure equalization space at the second end can be advantageous even if only a single detection capillary is present. The pressure equalization space is an example of an embodiment in which the capillaries are indirectly closed.
[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. At their open, first end, the detection capillaries can be connected to a common distribution space for supplying the liquid to the detection capillaries, the distribution space then being connected to the liquid-carrying area via a connecting channel. This means that only a single connection channel is required.
[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. In a specific embodiment, the optical element has a plurality of parallel grooves on its underside which delimit a plurality of parallel detection capillaries. Each of the grooves has a first and a second flat flank, each of which runs along the longitudinal direction. The flanks enclose an angle of at least 90 °. The first flank of one of the grooves forms the first interface, and the second edge of an adjacent groove forms the second interface. In particular, the grooves can be V-shaped. In this embodiment, the carrier can have a flat upper side.
[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. The device can also be provided with a light source and a light sensor in order to automatically detect the presence of liquid or gas in the detection capillary. For this purpose, a control device with a light source to couple light into the light coupling area of the optical element and with a light sensor to couple light internally reflected in the optical element at the interface in the light coupling area from the optical element can be provided. The control device is then designed to detect a measure for the amount of internally reflected light. The control device can be arranged in a different part of the administration device than the detection capillary with the optical element. Thus, the detection capillary with the optical element can e.g. are in a disposable part, in particular an adapter for connecting an infusion set or a cartridge with a drug reservoir, while the control device is in a reusable base unit.
[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. The present invention also relates to an administration device for administering a liquid medicament which is provided with a pressure detection device of the type proposed. Such an administration device can in particular have: a product container for the liquid medicament, having an outlet; drive means for ejecting the liquid medicament under pressure from the container through the outlet; such as a pressure detection device of the proposed type, wherein the open end of the detection capillary is in communication with the outlet of the container, and wherein the control device is designed to determine a pressure increase in the liquid medicament based on the amount of light received by the light sensor and in the event of a pressure increase above a threshold value give an alarm signal.
[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. Such an administration device can in particular be of modular design so that it comprises: a reusable base unit comprising the drive device and the control device with the light source and the light sensor; a replaceable cartridge which comprises the product container for the liquid medicament and which is connectable to the base unit in order to expel the liquid medicament from the product container; and an adapter which can be connected to the cartridge in order to connect an infusion set to the cartridge, and which comprises a liquid line in order to conduct the liquid medicament from the outlet of the product container to the infusion set, the at least one detection capillary being formed on the adapter and on its open one End is connected directly or indirectly to the liquid line.
[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. The invention also relates to an adapter for connecting an infusion set to an administration device, which has: an attachment area for attaching the adapter to the administration device; a connection area for connecting the infusion set to the adapter; a liquid line extending from the attachment area to the connection area; such as a pressure detection device of the type described above, the at least one detection capillary of which is connected at its open end to the liquid line.
[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. [0032] Finally, the invention also relates to a method for pressure detection in a liquid-carrying area of an administration device, which comprises the following steps: Providing a detection capillary with a first, open end and a second, at least indirectly closed end, the detection capillary being filled with a compressible gas at least in an area adjoining the second end and being connected at its first end to the liquid-carrying area, and wherein the detection capillary is delimited along the longitudinal direction to at least one side with the formation of at least one boundary surface by a light-permeable optical element, guiding incident light onto the boundary surface so that the light incident through the light coupling region hits the boundary surface at an angle the light at the interface experiences a higher internal reflection when the gas is located in the area of the interface than when the liquid is located in the area of the interface; Detecting light reflected at the interface; and Determination of a measure for the pressure in the liquid-carrying area based on the amount of light detected at the interface.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[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.Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, which are only used for explanation and are not to be interpreted restrictively. The drawings show: FIG. 1 a perspective view of an adapter for connecting an infusion set to a medical administration device; FIG. 2 <sep> a cross section through the adapter in plane A of FIG. 1; 3 shows a longitudinal section through the adapter of FIG. 1 in plane B-B of FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG. 3 in area D; 5 shows a longitudinal section through the adapter of FIG. 1 in plane C-C of FIG. 6 shows an enlarged detail from FIG. 5 in area E; 7 shows a perspective view of the adapter of FIG. 1 with the optical element removed; FIG. 8 <sep> a plan view of the adapter with the optical element removed; FIG. 9 shows an enlarged perspective view of the optical element of the adapter of FIG. 1; FIG. 10 <sep> a front view of the optical element from FIG. 9; FIG. 11 shows an adapter according to a second embodiment; FIG. 12 <sep> a front view of the adapter of FIG. 11; 13 shows a longitudinal section through the adapter of FIG. 11 in the plane F-F of FIG. 10; FIG. 14 shows a cross-section through the adapter of FIG. 11 in the plane G-G of FIG. 13; FIG. 15 <sep> an enlarged detail from FIG. 14 in area H; FIG. FIG. 16 <sep> an enlarged perspective view of the optical element of the adapter of FIG. 11; FIG. FIG. 17 <sep> a functional sketch for the operation of the pressure detection device of the adapter of FIG. 11; FIG. FIG. 18 <sep> a sketch to illustrate the light reflection and refraction on the optical element of FIG. 16; and FIG. 19 <sep> a central longitudinal section through the optical element of FIG. 16.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Erste AusführungsformFirst embodiment
[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. In FIGS. 1 to 10, a first embodiment of a pressure detection device according to the invention is illustrated. The pressure detection device is implemented in an adapter 100 which is used to connect an infusion set (not shown) to an administration device (also not shown), in particular an infusion device for subcutaneous administration of a liquid medicament such as e.g. an insulin preparation to connect. The delivery device can e.g. basically be constructed similarly to the administration device specified in WO 2008/106 810. With regard to the possible configurations of an administration device, reference is made to the disclosure of this document.
[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. The adapter 100 has a base body 110 on which a connection area 111 for an infusion set is formed. In the present example, the connection area has the shape of a Luer cone which is surrounded by an annular space 112 for introducing the connection piece of the infusion set. At the opposite end, the adapter 110 has a centrally arranged hollow needle 120 which is held in a needle holder 118 and which is radially surrounded by a tubular needle guard 113. An annular space 114 for connecting the adapter to a cartridge of an administration device follows in the radial outward direction. The annular space 114 is in turn surrounded radially by an outer wall 115. The hollow needle 120 is in fluid communication with the connection area 111 via a fluid channel 121. Guide edges 116 and a guide web 117 serve to guide the adapter on a base unit (not shown) of the infusion device and for the exact placement of an optical element 200, which is described in more detail below, relative to a light source and a light sensor in the base unit.
[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. In an outer area of the base body 110, a cuboid recess is formed which forms a detection area 130 for receiving a pressure detection device. A radial bore 132 extends from the detection area 130 down to the liquid channel 121. This bore 132 can be seen particularly well in FIGS. 7 and 8. A flat groove 131 into which the radial bore 132 opens is formed on the base of the detection area.
[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. In the detection area 130, the optical element 200 is inserted from above, which is shown alone in FIGS. 9 and 10 (a). The optical element 200 comprises a prism-shaped main section 210, from the flat underside 211 of which a cylindrical feed section 220 extends downward. The main section has a planar light coupling surface 212 and a planar light decoupling surface 213. These surfaces run inclined to the surface normal of the underside 211 and each enclose an angle of approximately 45 ° with this surface normal. The inclined surfaces 212, 213 end at a flat upper side 214, which runs parallel to the lower side 211. At the bottom, each of the surfaces 212, 213 is adjoined by a perpendicular side surface 215. Overall, the main section 210 of the optical element 200 thus has the shape of a straight prism with an irregularly hexagonal base. The base has the shape of an isosceles, right-angled triangle, the hypotenuse of which delimits the underside of the main section, the tip of which is cut off by a cut parallel to the underside, and whose cathets are cut off by cuts perpendicular to the underside.
[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. From the flat underside 211 of the main section, the feed section 220 extends downward. Its diameter is smaller than the width of the lower side 211. A feed groove 221 is formed parallel to the axis of the feed section 220. Near the lower end of the feed section 220, this opens into a through-bore 222 which runs parallel to the longitudinal direction of the main section 210 and perpendicular to the feed groove 221.
[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. When the optical element is inserted from above into the detection area 130 of the base body 110, the flat underside 211 of the main section 210 rests on the base of the detection area 130. The feed section extends through the bore 132 down to the liquid channel 121. The through-bore 222 is aligned with the liquid channel 121 and the hollow needle 120 so that there is a continuous fluid connection from the hollow needle 120 to the fastening area 111. The feed section sits tightly in the bore 132. As a result, the feed groove 221 together with the wall of the bore 132 forms a feed channel which connects the liquid channel 121 with the longitudinal groove 131 in the base area of the detection region 130. Due to its small diameter, the feed channel forms a capillary. Outside the groove 131, the underside 311 of the main section 210 rests directly on the base of the detection area 130 and is here, e.g. by laser welding, sealingly connected to the base. The groove 131 is thereby closed at the top by the optical element 200. Together with the optical element, the groove 131 forms a detection capillary.
[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. The pressure detecting device is operated as follows. In the normal operating state, the detection capillary and at least one part of the supply channel adjoining it are filled with air. From a light source 410, which is only indicated schematically in FIGS. 2 and 10, incident light 411 (FIG. 10) is coupled into the optical element 200 through the light coupling surface 212. This light strikes the interface between the optical element 200 and the detection capillary at an angle of incidence of approximately 45 ° to the surface normal. This angle is larger than the critical angle of total reflection in relation to air. The light striking the interface is therefore totally reflected at the interface and exits the optical element 200 again as reflected light 421 (FIG. 10) at the light coupling-out surface. Here it can be detected by a light sensor 420 which is again only indicated schematically in FIGS. 2 and 10.
[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. If the pressure in the liquid channel 121 rises because of an occlusion in the infusion set, the liquid in the liquid channel is pressed upwards in the direction of the detection capillary through the capillary formed by the feed groove 221. The liquid compresses the air in the detection capillary. The air is compressed until the forces due to the air pressure are in equilibrium with the forces due to the liquid pressure in the liquid channel 121. The length of the liquid column in the detection capillary is thus a direct measure of the pressure that prevails in the liquid channel 121.
[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. When sufficient liquid has entered the detection capillary, the incident light 411 hits an interface between the optical element 200 and the liquid. The refractive indices of the optical element and the liquid differ less than the refractive indices between the optical element and air. In particular, the critical angle of total reflection between the optical element and the liquid is now greater than the angle of incidence of the light 411 relative to the surface normal, so that total reflection no longer takes place at the interface. The light is therefore only reflected to a small extent and instead is largely refracted into the liquid, as is indicated by the arrow 412. Here the light is partially absorbed directly. The non-absorbed part of the light hits the base body and is absorbed there, possibly after one or more reflections. If the base body 110 is made of a transparent material, it is also conceivable that at least part of the light emerges from the base body 110.
[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. Thus, a considerable amount of less reflected light 421 reaches the light sensor 420. The length of the liquid column in the detection capillary can therefore be deduced from the amount of reflected light. If the amount of reflected light falls below a certain threshold value, this indicates that a threshold pressure in the fluid channel 121 has been exceeded, which in turn indicates an occlusion in the infusion set.
[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. A light-emitting diode, e.g. in the infrared range. A suitable light sensor is e.g. a photodiode or a phototransistor which forms part of a sensor circuit in a manner known per se.
[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. The present pressure detection device basically not only enables the determination that a predetermined threshold value of the pressure has been exceeded, but also fundamentally enables a quantitative determination of the pressure. For this purpose, the light source can be designed so that it does not only connect the optical element 200 to one Place illuminated along the longitudinal direction of the optical element, but over a certain area of its length or even over the entire length of the optical element. The light sensor can be designed to quantitatively detect the amount of light reflected, e.g. by emitting a signal, the strength of which depends on the amount of light received, or by being designed as a line sensor with several sensor fields along the length of the optical element.
[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. The administration of a liquid medicament by an administration device of the type mentioned here does not usually take place continuously, but rather incrementally in administration cycles at intervals of a few minutes. With each administration process, only a relatively small amount of the liquid medicament is expelled. Accordingly, the pressure detection device proposed here does not need to be operated continuously, but can be activated in a targeted manner at certain times of an administration cycle in order to determine the pressure conditions at these times. In this way, considerably less electrical energy is required for the pressure detection device than with continuous operation.
Zweite AusführungsformSecond embodiment
[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 ́. A second embodiment of a pressure sensing device according to the present invention is illustrated in FIGS. 11-19. Again, the pressure detection device is designed in an adapter 100 'which is basically constructed very similar to the adapter 100 of the first embodiment. In this regard, reference is made to the description of the first embodiment above. The same parts are denoted by the same reference numerals as for the first embodiment. Differences to the first embodiment exist in particular in the design of the detection area in the adapter 100 'and in the design of the optical element 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. In contrast to the first embodiment, in the second embodiment the base surface of the detection region of the base body 110 is flat and does not have a groove. The optical element 200 'is generally cuboid in shape and is flat on its upper side. On its underside, the optical element 200 'has a plurality of V-shaped grooves 231 running parallel along its longitudinal direction (in the present example nine parallel grooves), the cross section of which has the shape of an equilateral, right-angled triangle. These grooves can be seen particularly well in FIG. At their proximal end, the grooves end in a common distribution space 232 which communicates with the central fluid channel 121 of the adapter via a vertically extending bore 132. In order to reduce the cross section of the bore 132 to the diameter of a capillary, a cylindrical insert (not shown here) can be inserted into the bore 132, which is constructed exactly like the feed section 220 of the optical element 200 according to the first embodiment. At their distal end opposite the distributor space 232, the grooves 231 are connected to a pressure equalization space 233 which extends upward into the optical element.
[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. The optical element 200 'is connected with its underside 230 to the base of the detection area of the base body 110, e.g. by laser welding. The grooves 231 together with the base area form a plurality of detection capillaries running parallel to one another. At their proximal end, these capillaries are connected to the central fluid channel 121 of the adapter 100 'via the distributor space 232 and the supply channel described above. At their distal end, the detection capillaries are connected to the pressure equalization space 233 and are thereby indirectly closed.
[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. During normal operation of the administration device, the detection capillaries are completely filled with air in this embodiment as well. The distribution space 232 and at least a part of the supply duct are also filled with air. In the event of a pressure increase in the central liquid channel 121, liquid again rises through the supply channel. If the pressure exceeds a certain threshold, the liquid reaches the distributor space 232 and from there it passes into the detection capillaries. Once again, the liquid compresses the air previously located in the detection capillaries and in the pressure equalization space 233. The compressive force that the compressed air opposes the liquid at a certain liquid level can be adjusted by the volumes of the pressure equalization space 233 and the distribution space 232. The operating range of the pressure detection device can therefore be adjusted by changing these volumes.
[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. The detection of the liquid columns present in the detection capillaries also takes place in this exemplary embodiment by optical means. The incident light is coupled in through the flat upper side 236 of the optical element 200 'and the reflected light is coupled out again in the opposite direction from this upper side. This is illustrated in FIG. 17 and is shown in more detail in FIG. Each of the grooves 231 has a first flat flank 234 and a second flat flank 235. Incident light 431 which strikes the first flank 234 of a specific groove is reflected by the boundary surface formed on this flank by total reflection in the direction 432, provided that there is air at this boundary surface. The reflected light 432 hits the second flank of the adjacent groove and is reflected again there, provided that there is again air there. The twice reflected light 441 is antiparallel to the incident light and is received by the light sensor 440. If, however, there is liquid rather than air at the interfaces, the incident light is refracted into the liquid, as indicated schematically by arrow 433, and only a small part of the incident light is reflected in direction 432. Most of the remaining reflected light is refracted into the liquid again at the next interface (indicated by arrow 442), and only a very small, unavoidable remainder is reflected as reflected light 441 to the detector 440.
[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. In order to achieve the greatest possible sensitivity, the light source 430 preferably extends over the entire width of the arrangement of detection capillaries, and the light sensor 440 also preferably has a corresponding width. This is only indicated schematically in FIG. Such a “light curtain” can be generated for the incident light by suitable lens arrangements from one or more point light sources, as is known per se from the prior art. It is also known per se from the prior art to focus a reflected light curtain back onto one or more points.
[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. Again, it is advantageous if the light source is designed to illuminate the detection capillaries over their entire length or at least over a certain part of their length, and if the light sensor is designed to quantitatively detect the amount of light reflected. For this purpose, the light sensor can in turn be designed as a line sensor along the longitudinal direction of the detection capillaries or even as a two-dimensional array sensor. Such sensors are known from the field of digital cameras and are available at low cost.
[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. FIG. 17 also illustrates how the light source 430 and the light sensor 440 interact with a control device 300. The control device controls a drive motor 301, which acts on a medicament reservoir 302 in such a way that a liquid medicament is dispensed from the reservoir 302 by activation of the drive motor. The pressure at the outlet of the reservoir 302 is, as is only indicated schematically in FIG. 17 by the line 303, detected by a pressure detection device of the type described here. The motor is activated at regular intervals (administration cycles) for a relatively short time. At certain times in each administration cycle, the light source 430 and the light sensor 440 are activated in order to sense the pressure at the outlet of the reservoir 302. If the amount of light detected by the light sensor falls below a threshold value or other predetermined conditions for the amount of light are met (e.g. the amount of light has decreased by a certain difference to the amount of light in the previous cycle or a certain amount of light has fallen below a certain threshold value several times), the control device generates an alarm signal. On the basis of the alarm signal, the control device can emit an acoustic alarm via an acoustic signal transmitter 304 (e.g. a buzzer), an optical alarm via an optical signal transmitter 305 (e.g. an LED), or a tactile alarm, or the control device can stop the motor 301.
[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. The control device 300 with the motor 301, the signal transmitters 304, 305, the light source 430 and the light sensor 440 can be accommodated in a reusable base unit 310, while the drug reservoir 302 is in a disposable cartridge 320 and the optical element with the Detection capillaries can be located in an adapter that can be detachably attached thereto.
AbwandlungenModifications
[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. While the invention has been described above on the basis of exemplary embodiments, a large number of modifications of the pressure detection device according to the invention are of course possible. Referring to the first embodiment, e.g. another shape of the optical element is possible. In particular, the light coupling-in surfaces and the light coupling-out surfaces of the optical element 200 can be curved instead of flat. In particular, a semi-circular or semi-electric cross-section is possible, as is illustrated schematically in part (b) of FIG. 10. The optical element of the first embodiment can also consist solely of the prismatic main section 210, and the feed section 220 can be designed as a separate component. In the first embodiment it is also not absolutely necessary for the detection capillary to be formed by a groove in the base body 110. A corresponding groove can also be formed in a suitable insert part for the base body, or the detection capillary can be delimited by a groove in the optical element. In order to allow the light to fall in from above instead of obliquely from the side in the first embodiment, the detection capillary can also have a different cross-sectional shape than the rectangular cross-sectional shape described here. In particular, a prism-shaped area can protrude into the cross section of the detection capillary from above, on whose inclined lateral flanks a boundary surface to the interior of the detection capillary is formed. Such a shape is illustrated in part (c) of FIG.
[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. A number of modifications are also possible in the second embodiment. The grooves 231 do not necessarily have to be triangular in cross section as long as they have two flanks which are inclined to one another. The angle enclosed by these flanks is preferably 90 °, as in the present exemplary embodiment, but can also be greater than 90 ° if it is desired that the entering and the reflected light run in different directions in the optical element. Correspondingly, the optical element can in this case be provided with obliquely running light coupling surfaces and light coupling out surfaces on its upper side. The pressure equalization space 233 can optionally be omitted so that the detection capillaries are directly closed at their distal ends. Conversely, in the first embodiment, a pressure equalization space can also be provided at the end of the single detection capillary, as in the second embodiment. A large number of other modifications are possible.
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE LIST
[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 Licht100, 100 ́ <sep> adapter 110 <sep> base body 111 <sep> connection area 112 <sep> annulus 113 <sep> needle protection 114 <sep> annulus 115 <sep> outer wall 116 <sep> leading edge 117 <sep> Guide bar 118 <sep> needle holder 120 <sep> hollow needle 121 <sep> liquid channel 130, 130 ́ <sep> detection area 131 <sep> longitudinal groove 132 <sep> bore 200, 200 ́ <sep> optical element 210 <sep> main section 211 < sep> underside 212 <sep> light coupling surface 213 <sep> light decoupling surface 214 <sep> upper side 215 <sep> side surface 216 <sep> alternative cross section 220 <sep> feed section 221 <sep> feed groove 222 <sep> through-hole 230 <sep> underside 231 <sep> Longitudinal groove 232 <sep> Distribution chamber 233 <sep> Pressure compensation chamber 300 <sep> Control device 301 <sep> Drive motor 302 <sep> Medication reservoir 303 <sep> Line 304 <sep> Acoustic signal transmitter 305 <sep> Optical signal transmitter 310 <sep> Base unit 320 <sep> cartridge 410 <sep> light source 411 <sep> incident 412 <sep> refracted light 420 <sep> light sensor 421 <sep> reflected li cht 430 <sep> light source 431 <sep> incident light 432 <sep> reflected light 433 <sep> refracted light 440 <sep> light sensor 441 <sep> reflected light 442 <sep> refracted light
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Legal Events
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| AZW | Rejection (application) |