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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ampullenerkennungssystem
für eine
Verabreichungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Injektionsgerät, insbesondere
für einen
Pen, in welchen eine Ampulle mit einem darin enthaltenen Produktfluid
eingesetzt werden kann.
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Vorrichtungen
zur Verabreichung von Produktfluiden aus Ampullen sind in der Form
von tragbaren Injektionsgeräten
bekannt, welche beispielsweise bei der Insulinbehandlung eingesetzt
werden. Dabei werden Ampullen, welche mit der zu verabreichenden
Substanz gefüllt
sind, mit einer Verabreichungsvorrichtung – oft auch als Pen bezeichnet – gekoppelt,
um die in der Ampulle enthaltene Substanz über die Verabreichungsvorrichtung
an einen Patienten abzugeben. Es gibt eine Vielzahl von Substanzen
welche auf diese Art verabreicht werden, wie zum Beispiel Präparate mit
Insulin bei Zuckerkrankheit, Wachstumshormonen (hGH; human Growth
Hormon) bei Wachstumsstörungen,
Erythropoietin (Epo) bei Niereninsuffizienz oder allgemeinem Mangel
an roten Blutkörperchen,
oc-Interferon zum Beispiel bei der Hepatitis- oder Krebsbehandlung
oder potenzfördernde
Mittel. Dabei werden die geometrisch oft identischen Ampullen häufig mit
verschiedenen Substanzen oder auch mit unterschiedlichen Konzentrationen
einer zu verabreichenden Substanz gefüllt.
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Um
die Gefahr einer Verwechslung von Behältern mit unterschiedlichen
Substanzen zu verringern, sind unterschiedlich ausgebildete Verabreichungsvorrichtungen
bekannt, in welche die jeweiligen zugehörigen Behälter eingesteckt werden können.
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Aus
der WO 98/00187 ist ein Behälter
mit einer darauf anbringbaren Farbcodierung, bestehend aus mehreren
unterschiedlichen Farbfeldern bekannt, wobei eine Eigenschaft eines
Behälters
oder sein Inhalt mittels eines optischen Sensorsystems erkannt werden
kann.
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Aus
der WO 01/56635 A1 der Anmelderin sind ein Behälter und eine Vorrichtung zur
Verabreichung einer Substanz bekannt, wobei dem Behälter ein
Erkennungselement zugeordnet ist.
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Aus
der
DE 101 47 973
A1 der Anmelderin ist eine Verabreichungsvorrichtung bekannt,
welche mit einer Ampulle koppelbar ist und mindestens zwei Hall-Sensoren
aufweist, welche an vorgegebenen Positionen angeordnet werden können, um
das Vorhandensein oder Fehlen von mindestens zwei Permanentmagneten zu
erkennen, welche fest mit einer in die Verabreichungsvorrichtung
einsetzbaren Ampulle verbunden sind.
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5 zeigt eine bekannte Ampulle 1 mit
darin angeordneten stabförmigen
Magneten 2, welche als Erkennungselemente dienen. Die Ampulle 1 ist
vollständig
in den Pen 8 eingeschraubt, so dass die zwei in der Ampulle 1 angeordneten
Magnete 2 jeweils einem der vier asymmetrisch angeordneten
Sensoren 3 gegenüberliegen,
welche auf einer Platine 4 angeordnet und mit dem Pen 8 fest
verbunden sind. Zum lagerichtigen Positionieren der Platine 4 mit
den darauf angeordneten Sensoren 3 sind am Pen 8 Vorsprünge (nicht
gezeigt) vorgesehen, welche in seitliche Ausnehmungen der Platine 4 eingreifen
und somit die Platine 4 verdrehsicher im Pen 8 positionieren.
Um die Signale der Sensoren 3 zu einer Auswerteelektronik übertragen
zu können,
ist eine flexible Leiterverbindung 5, welche mehrere nebeneinander
liegende Leiter aufweist, mit der Platine 4 verbunden.
Der Pen 8 weist weiterhin eine Batterie (nicht gezeigt)
auf, mit welcher die Sensoren 3 und die Auswerteelektronik
(nicht gezeigt) mit Strom versorgt werden können. Oberhalb eines Mechanikhalters,
in dem zum Beispiel eine Gewindestange geführt wird, welche durch die
Platine 4 bei einer zentralen Öffnung 4a hindurchtreten
kann, ist eine Anzeigevorrichtung angeordnet, an welche zum Beispiel
der mittels der Magneten 2 und Sensoren 3 detektierten
Ampullen-Typ oder Ampulleninhalt dargestellt werden kann. Eine Feder
zwischen Ampulle 1 und Platine 4 kann für einen
stabilen Sitz der eingeschraubten Ampulle 1 sorgen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Verabreichungsvorrichtung
und insbesondere einen Pen, sowie eine Ampulle, welche mit dem Pen
gekoppelt werden kann, vorzuschlagen, welche es ermöglichen,
dass Kosten bei der mehrfachen Verwendung des Pens mit verschiedenen
Ampullen reduziert werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Pen und eine Ampulle wie in den unabhängigen Ansprüchen definiert gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß weist
eine Verabreichungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Pen zur dosierten
Abgabe einer medizinischen Substanz aus einer mit dem Pen koppelbaren
Ampulle eine Verbindungsstelle auf, an welcher die Ampulle angebracht
oder eingesetzt werden kann, wobei im Bereich der Verbindungsstelle
mindestens ein Übertragungselement
vorgesehen ist, das in eine Oberflächenstruktur einer Ampulle
eingreifen oder mit einer Oberfläche
oder der Ampulle selbst wechselwirken kann, so dass das mindestens
eine Übertragungselement
bewegt, also zum Beispiel verschoben und/oder gekippt werden kann,
um eine Information, welche sich aus der Oberfläche oder Oberflächenstruktur
oder der Ampulle selbst ergibt, an einen Sensor zu übertragen,
welcher in den Pen eingesetzt oder mit dem Pen gekoppelt ist. Somit
kann aus der Oberflächenstruktur oder
einem Profil der Ampulle selbst erkannt werden, welche Art einer
Ampulle vorliegt bzw. welche Substanz in einer bestimmten Ampulle
enthalten ist. Es müssen
nicht mehr Magnete in die Ampulle selbst integriert werden, wie
zum Beispiel in der
DE
101 47 973 A1 vorgeschlagen, sondern Magnete oder andere
signalgebende aktive oder passive Elemente können im Pen zum Beispiel an
den Übertragungselementen
angebracht werden, wodurch nur ein Satz Magnete für den als
Mehrwegteil verwendeten Pen benötigt
wird und die häufig
als Einweg- oder Wegwerfteile ausgebildeten Ampullen nicht einzeln
mit einem neuen Satz Magnete versehen werden müssen. Eine Bewegung, zum Beispiel
eine Drehung und/oder eine Verschiebung dieser in dem Pen angebrachten
Magnete relativ zu in dem Pen angebrachten Sensoren, wie zum Beispiel
Hall-Sensoren oder Reed-Kontakte, erfolgt mittels einer mechanischen
Ausprägung
auf der Ampulle, zum Beispiel auf der stirnseitigen Oberfläche der
Ampulle, wel che beim Einbringen, also zum Beispiel Einschieben und/oder
Eindrehen in den Pen einen oder mehrere der Magnete in Abhängigkeit
von dem Profil auf der Oberfläche
der Ampulle relativ zu jeweils zugeordneten Sensoren verschiebt,
so dass aus den Sensor-Signalen ermittelt werden kann welches Profil
die Ampulle hat. Ist einem bestimmten Ampullenprofil ein bestimmter
Ampulleninhalt zugeordnet, so kann aus den Sensor-Signalen rückgeschlossen
werden welcher Ampullentyp in den Pen eingesetzt wurde.
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Vorzugsweise
hat die am Pen vorgesehene Verbindungsstelle zum Einsetzen oder
Anbringen einer Ampulle eine Führung,
wie zum Beispiel ein Innengewinde, ein Außengewinde, Nuten und/oder
Vorsprünge, so
dass die Ampulle definiert in den Pen eingesetzt, also zum Beispiel
eingeschoben oder eingeschraubt werden kann.
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Vorteilhaft
ist ein Begrenzungselement zum Beispiel an einem Ende der Führung vorgesehen,
wie zum Beispiel ein Anschlag, ein Rastmechanismus, welcher zum
Beispiel durch ein Federelement vorgespannt sein kann, oder eine
Unterbrechung eines in dem Pen vorgesehenen Gewindes, so dass die
Ampulle bis zu einer definierten Position in den Pen eingebracht,
also zum Beispiel eingeschraubt oder eingeschoben werden kann.
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Das
mindestens eine im Pen vorgesehene oder mit dem Pen verbundene Übertragungselement
ist vorteilhaft relativ zum Pen bewegbar, also zum Beispiel schwenkbar
und/oder verschiebbar, wobei ein schwenkbares Übertragungselement vorteilhaft
so am Pen angeordnet ist, dass die Schwenkachse des Übertragungselementes
etwa senkrecht auf der Mittelachse einer einzusetzenden Ampulle
steht. Ist ein verschiebbares Übertragungselement
vorgesehen, so ist es vorteilhaft, dass das Übertragungselement etwa parallel
zur Mittelachse der einzubringenden Ampulle verschoben werden kann,
so dass zum Beispiel verschiedene Übertragungselemente in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Vertiefungen auf der Oberfläche der
Ampulle unterschiedlich weit in den Pen eingeschoben werden können.
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Besonders
bevorzugt ist mindestens ein Permanentmagnet fest mit dem mindestens
einen Übertragungselement
verbunden, wobei die Permanentmagnete an den Übertragungselementen bevorzugt
so angeordnet sind, dass sie beim Einbringen einer Ampulle in Abhängigkeit
von einem Oberflächenprofil
der Ampulle entweder zu zugeordneten Hall-Sensoren oder Reed-Schaltern
hinbewegt und/oder von diesen wegbewegt werden.
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Vorzugweise
ist mindestens eines oder jedes der Übertragungselemente vorgespannt,
wobei beispielsweise für
jedes Übertragungselement
eine Feder vorgesehen sein kann, so dass ein Übertragungselement durch eine
eingeschraubte Ampulle gegen die Vorspannkraft der Feder aus einer
Ausgangsposition ausgelenkt wird und nach dem Herausnehmen der Ampulle
durch die Federkraft selbstständig
wieder in die Ausgangsposition zurückbewegt, also zum Beispiel
zurückgeschwenkt
oder zurückgeschoben
wird.
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Vorteilhaft
sind im Pen ein oder mehrere Sensoren, wie zum Beispiel Magnetfeld-Sensoren oder Hall-Sensoren
angeordnet, welche bevorzugt Magneten auf Übertragungselementen zugeordnet
sind, um zu detektieren, ob ein Übertragungselement
bewegt wurde oder nicht.
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Die
Erfindung bezieht sich gemäß einem
weiteren Aspekt auf eine Ampulle mit einem Oberflächenprofil,
welches es ermöglicht,
dass die Ampulle und damit der Inhalt der Ampulle eindeutig durch
einen wie oben beschriebenen Pen identifiziert werden kann. Bevorzugt
ist das Oberflächenprofil
der Ampulle an der Stirnseite der Ampulle angeordnet, welche zuerst
in den Pen eingebracht, also zum Beispiel eingeschraubt oder eingeschoben
wird und weist in Umfangsrichtung an der Stirnseite eine oder mehrere
Vertiefungen auf, in welche Übertragungselemente
des Pens eingreifen können
und weist einen oder mehrere Vorsprünge auf, welche Übertragungselemente
des Pens wegschieben oder wegdrücken
können.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Satz solcher Ampullen,
welche verschiedene Oberflächenprofile
aufweisen, um eine bestimmte Ampulle von einer anderen bestimmten
Ampulle unterscheiden zu können.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein System mit einem wie
oben beschriebenen Pen und einer wie oben beschriebenen Ampulle.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Explosionsansicht einer in einen Pen einsetzbaren Ampullenaufnahme-
und Erkennungsvorrichtung;
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2A bis 2F Schaltstellungen
von Übertragungselementen
bei unterschiedlichen Drehwinkeln einer in einen Pen eingeschraubten
Ampulle;
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3A und 3B Ansichten
einer Leiterplatte mit darauf angebrachten Sensoren;
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4A und 4B eine
schematische Erläuterung
des Funktionsprinzips der Magnet-Detektion;
und
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5 eine
perspektivische Ansicht einer bekannten Ampulle, welche in einen
Pen eingesetzt ist.
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1 zeigt
eine Explosionsansicht einer Ampullenaufnahme- und Erkennungsvorrichtung
mit einem Ampullenaufnahmeelement 10, welches ein Innengewinde 10a aufweist,
in das eine Ampulle 1 eingeschraubt werden kann, welche
ein Außengewinde
aufweist, wie schematisch in 5 gezeigt.
An der in 1 links gezeigten Unterseite
der Ampullenaufnahmevorrichtung 10 ist eine Leiterplatte 4 mit
vier darauf angeordneten Hall-Sensoren 3a bis 3d aufgesetzt,
wobei die vier Hall-Sensoren 3a bis 3d in Umfangsrichtung
der Leiterplatte 4 etwa den gleichen Abstand aufweisen,
aber zum Beispiel auch asymmetrisch zugeordnet sein können, insbesondere
wenn die korrespondierenden Übertragungselemente
asymmetrisch angeordnet sind. In die Ampullenaufnahmevorrichtung 10 ist
der Übertragungselementträger 11 eingesetzt,
an welchem in Umfangsrichtung radial nach außen ragend in etwa im gleichen
Abstand vier Zapfen 11a vorgesehen sind, auf welche jeweils
ein Übertragungselement 7 aufgesetzt
werden kann. Jedes Übertragungselement 7 weist
eine Aufnahme 7a zum Einstecken eines stab förmigen Permanentmagneten 2 und
eine Aufnahme für
eine Feder 9 auf, so dass ein an dem Zapfen 11a des Übertragungselementträgers 11 angebrachtes Übertragungselement 7 durch die
Kraft der Feder 9 gegen einen Vorsprung an der Außenseite
des Übertragungselementträgers 11 in
eine Position gedrückt
wird, in welcher ein Teil des Übertragungselementes 7 an
dafür vorgesehenen
Aussparungen 11c einer Anlagefläche 11b über die
Anlagefläche 11b des Übertragungselementträgers 11 herausragt. Der
in die Ampullenaufnahmevorrichtung 10 eingesetzte Übertragungselementträger 11 wird
in der Ampullenaufnahmevorrichtung 10 so positioniert,
dass die mit den Übertragungselementen 7 verbundenen
Permanentmagnete 2 in der Ausgangsstellung nicht den Hall-Sensoren 3 gegenüberliegen
und zu den Hall-Sensoren 3 der an der Ampullenaufnahmevorrichtung 10 angebrachten
Leiterplatte 4 bewegt werden, wenn die über die Anlage 11b des Übertragungselementträgers 11 herausragenden
Teile der Übertragungselemente 7 gegen
die Kraft der Feder 9 zum Beispiel durch eine stirnseitige
Oberfläche
einer in die Ampullenaufnahmevorrichtung 10 eingeschraubten
Ampulle 1 eingedrückt
werden.
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Die 2A bis 2F zeigen
verschiedene Zustände
von vier in einem Pen 8 eingesetzten Übertragungselementen 7a bis 7d bei
verschiedenen Drehwinkeln einer in den Pen 8 eingeschraubten
Ampulle 1. 2A zeigt einen Zustand bei einer
vollständig
in einen Pen 8 eingeschraubten Ampulle 1, wobei
ein an der Stirnseite der Ampulle 1 vorgesehenes Profil
im vollständig
eingeschraubten Zustand an der Stelle der Übertragungselemente 7b und 7d Vertiefungen 1a aufweist
und an den Stellen der Übertragungselemente 7a und 7c Vorsprünge 1b aufweist,
wodurch die Übertragungselemente 7a und 7c gegen
die Kraft der Feder 9 so bewegt werden, dass die mit den Übertragungselementen 7a und 7c verbundenen
Permanentmagnete 2 zu korrespondierenden Hall-Sensoren 3a und 3c des
Pens 8 bewegt werden, wohingegen die Übertragungselemente 7b und 7d durch
die Kraft der Feder 9 in einer Position gehalten werden,
in welcher ein Teil des Übertragungselementes 7 in
eine Vertiefung 1a an der stirnseitigen Oberfläche der
Ampulle 1 gedrückt
wird, so dass die mit den Übertragungselementen 7b und 7d verbundenen
Permanentmagnete 2 nicht den korrespondierenden Hall-Sensoren 3b und 3d gegenüberliegen.
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Wie
schematisch in den 4A und 4B gezeigt,
gibt ein Hall-Sensor 3 ein Signal ab, welches beispielsweise
als logische "1" aufgefasst werden
kann, wenn dem Hall-Sensor 3 ein
Magnet 2 gegenüberliegt und
gibt ein anderes Signal aus, welches beispielsweise als logische "0" aufgefasst werden kann, wenn dem Hall-Sensor 3 kein
Magnet gegenüberliegt.
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Die
in 2A gezeigte Position der Permanentmagnete 2 relativ
zu den Hall-Sensoren 3a bis 3d würde also
zum Beispiel ein Kodierungssignal "1010" erzeugen,
welches es ermöglicht,
dass auf einen bestimmten Ampullentyp rückgeschlossen werden kann.
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Die 2B bis 2F zeigen
verschiedene Zustände
der Übertragungselemente 7a bis 7d bei
unterschiedlichen Ausdrehwinkeln der Ampulle 1 bei 30°, 40°, 50°, 70° und 150 ° , wobei
aus 2B gesehen werden kann, dass auch bei einer von
der optimalen in 2A gezeigten Drehposition um
30° abweichenden Drehposition
der Ampulle 1 das von den Hall-Sensoren 3a bis 3d erzeugte
Signal "1010" ist. Dies ermöglicht es,
dass eine Drehtoleranz der in den Pen 8 eingeschraubten
Ampulle 1 30° betragen
kann, ohne dass ein falsches Signal erzeugt wird. Bei größeren Drehwinkeln
von 40°,
50° und
70°, wie
in den 2C bis 2E gezeigt,
werden die Übertragungselemente 7a und 7c von
den Sensoren 3a und 3c wegbewegt.
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2F zeigt
die Position bei einer um 150° aus
dem Pen 8 ausgedrehten Ampulle 1, wobei alle Übertragungselemente 7a bis 7d in
Ruhestellung sind und alle Hall-Sensoren 3a bis 3d als
Signal eine logische "0" abgeben.
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In
der nachfolgenden Tabelle wird der Schaltzustand von vier Hall-Sensoren
a bis d bei einer Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, bei welcher die Hall-Sensoren a und c zur
Prüfung
verwendet werden, ob eine Ampulle eingesetzt ist und die Hall-Sensoren
b und d zur Erkennung eines bestimmten Ampullen-Typs verwendet werden.
Die Erkennung eines Ampullentyps durch die Hall-Sensoren b und d
findet nur dann statt, wenn die Hall-Sensoren a und c als Signal
eine logische "1" ausgeben. In der
ersten Zeile ist der Schaltzustand gezeigt, wenn keine Ampulle eingesetzt
ist, wobei alle Hall-Sensoren als Signal eine logische "0" ausgeben. Wird eine Ampulle ohne eine
erfindungsgemäße Oberflächenstruktur
eingesetzt, so werden alle Übertragungselemente 7 des Übertragungselementträgers 11 eingedrückt, so
dass alle Hall-Sensoren eine logische "1" ausgeben.
In diesem Fall kann zum Beispiel ein Signal erzeugt werden, welches
darauf hinweist, dass zum Beispiel die Konzentration des Ampulleninhalts
vom Benutzer am Pen einzustellen ist, wie zum Beispiel in der Anmeldung,
Nr. 103 51 732.4-44 der Anmelderin beschrieben, deren Lehre bezüglich der
manuellen Einstellung einer Ampullenkonzentration in diese Anmeldung
aufgenommen wird.
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Wird
in einen erfindungsgemäßen Pen
eine erfindungsgemäße Ampulle
eingesetzt, so kann in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Oberflächenprofilen
an der Ampulle durch die unterschiedlichen Schaltzustände der
Hall-Sensoren b und d erkannt werden welcher Typ einer Ampulle vorliegt,
wobei im Gegensatz zu einer in den erfindungsgemäßen Pen eingesetzten Ampulle
ohne erfindungsgemäße Oberflächenstruktur
mindestens einer der Hall-Sensoren b oder d als Signal eine logische "0" ausgibt, so dass eine erfindungsgemäße Ampulle
zum Beispiel im vollständig
in den Pen eingeschraubten Zustand im Bereich der Sensoren a und
c Vorsprünge 1b aufweist
und im Bereich der Sensoren b und d mindestens eine Vertiefung 1a aufweist
und somit eindeutig durch mindestens eine schematische 2A gezeigte
Vertiefung 1a identifiziert werden kann.
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Die 3A und 3B zeigen
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Platine 4 mit
darauf angeordneten Hall-Sensoren 3, wobei die Platine 4 seitliche
Ausnehmungen 4b aufweist, welche in Verbindung mit den
in 1 gezeigten Vorsprüngen der Ampullenaufnahmevorrichtung 10 zum
korrekten Positionieren der Platine bzw. Leiterplatte 4 und
damit der darauf angeordneten Hall-Sensoren 3 dient. 3B zeigt
eine Seitenansicht der in 3A gezeigten
Leiterplatte 4. Anders als in der in 1 gezeigten
Ausführungsform
können
die Hall-Sensoren 3 auch asymmetrisch auf der Platine 4 angeordnet
sein, wobei vorteilhaft auch die korrespondierenden Übertragungselemente 7 asymmetrisch
am Übertragungselementträger angeordnet
sein sollten.
