DE102004040441A1 - Apparatus and method for determining the level of an ampoule - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz in einer Ampulle mit mindestens zwei Elektroden, zwischen welchen die Substanz eingebracht werden kann; sowie auf ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz in einer Ampulle mit mindestens zwei Elektroden, wobei die Bestimmung des Füllstandes durch eine Messung der Kapazität mindestens eines durch die mindestens zwei Elektroden gebildeten Kondensators durchgeführt wird, wobei die Dielektrizitätskonstante der zumindest zum Teil zwischen den mindestens zwei Elektroden liegenden Substanz die kapazitive Kopplung der mindestens zwei Elektroden beeinflusst.The invention relates to a device for determining the level of a substance in an ampoule having at least two electrodes, between which the substance can be introduced; and to a method for determining the level of a substance in an ampoule having at least two electrodes, wherein the determination of the level is performed by measuring the capacitance of at least one capacitor formed by the at least two electrodes, wherein the dielectric constant of the at least partially between the at least two electrodes lying substance affects the capacitive coupling of the at least two electrodes.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes einer Ampulle, insbesondere zur Bestimmung der Füllmenge einer Substanz in einer Ampulle beziehungsweise in einem Reservoir, zum Beispiel im medizinischen Bereich in einem Medikamentenreservoir eines Infusions- oder Injektionsgerätes, wobei der Anwendungsbereich hauptsächlich in der Überwachung und Regelung von Medikamentenpumpen des Spritzenpumpen-Typs, wie extrakorporalen Insulinpumpen, oder anderen Dosiersystemen, wie Medikamentenpens oder Dialysatampullen für die Mikrodialyse, liegt.The The present invention relates to an apparatus and a method for determining the filling level an ampoule, in particular for determining the filling amount of a substance in one Ampoule or in a reservoir, for example in the medical Area in a drug reservoir of an infusion or injection device, wherein the Scope mainly in the surveillance and regulation of syringe pump type drug pumps, such as extracorporeal insulin pumps, or other dosing systems, such as Medicament pens or dialysate vials for microdialysis.
Bei der medizinischen Anwendung von Infusions- oder Injektionsgeräten ist die exakte Dosierung und Abgabe einer Substanz, welche sowohl fest als auch flüssig sein kann, wie zum Beispiel Insulin, Hormonpräparate oder ähnliches, wichtig. Hierzu wird häufig der Füllstand beziehungsweise die Füllmenge der Substanz in einer in ein Infusions- oder Injektionsgerät eingesetzten oder einsetzbaren Ampulle bestimmt. Zum einen sollte in einem solchen Gerät überwacht werden können, ob die eingestellte Substanzmenge abgegeben wurde oder überhaupt zur Abgabe bereit steht. Zum anderen sollte festgestellt werden können, wie der Füllstand der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs ist.at the medical use of infusion or injection devices the exact dosage and delivery of a substance which is both solid and also liquid may be, such as insulin, hormone preparations or the like, important. This becomes common the level or the filling quantity the substance in an inserted into an infusion or injection device or insertable ampoule. For one thing, in such a Device monitored can be whether the set amount of substance was delivered or at all ready for delivery. On the other hand, it should be noted can, like the level the ampoule or the reservoir is.
Die
Die
Aus
der
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur einfachen und energiesparenden Bestimmung des Füllstandes oder der Füllmenge einer Substanz in einer Ampulle beziehungsweise in einem Reservoir zu ermöglichen.It is an object of the present invention, an apparatus and a method for simple and energy-saving determination of filling level or the filling quantity a substance in an ampoule or in a reservoir to enable.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These Task is governed by the objects of independent claims solved. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes einer Ampulle weist mindestens zwei Elektroden auf, zwischen welchen eine insbesondere für medizinische Anwendungen einsetzbare Substanz, welche sowohl fest als auch flüssig sein kann, eingebracht werden kann. Insbesondere können auch 3, 4, 5 bis 20 oder mehr als 20 Elektroden vorgesehen sein, zwischen welchen die Substanz eingebracht werden kann. Dabei wird unter dem Begriff "zwischen" im Sinne der Erfindung verstanden, dass die eingebrachte Substanz als Dielektrikum mindestens eines Kondensators wirkt, der aus den mindestens zwei Elektroden gebildet wird, in deren Bereich sich die Substanz befindet. Dabei muss die Substanz nicht zwangsläufig das einzige Dielektrikum des Kondensators sein, sondern es können auch andere Materialien, wie Bestandteile des Infusions- oder Injektionsgerätes oder der Ampulle, insbesondere ein in dem Infusions- oder Injektionsgerät enthaltener Stopfen, oder Luft zwischen den Kondensatorplatten liegen. Umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Beispiel zwei Elektroden, so kann die zum Beispiel in einer Ampulle gelagerte Substanz so zwischen den als Kondensatorflächen dienenden Elektroden liegen, dass die beiden Elektroden je nach Füllstand der Ampulle zumindest zum Teil über die als Dielektrikum wirkende Substanz kapazitiv gekoppelt sind. Umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung drei Elektroden, so kann die Substanz zum Beispiel so zwischen den Elektroden liegen, dass sie als Dielektrikum für zumindest einen aus zwei der drei Elektroden gebildeten Kondensator wirkt, wobei bevorzugt zumindest zwei der drei Elektroden als Kondensatorplatten über das Dielektrikum miteinander kapazitiv gekoppelt sind. 4, 5 bis 20 oder mehr als 20 Elektroden werden bevorzugt so angeordnet, dass eine Substanz in Abhängigkeit vom Füllgrad einer Ampulle als Dielektrikum eines oder mehrerer durch Elektrodenpaare gebildete Kondensatoren wirkt.The inventive device for determining the filling level an ampoule has at least two electrodes, between which one in particular for medicinal substance usable substance, which both solid as well as liquid can be, can be introduced. In particular, too 3, 4, 5 to 20 or more than 20 electrodes be provided between which the substance can be introduced. It is under the Term "between" in the sense of the invention understood that the introduced substance as a dielectric at least a capacitor acting from the at least two electrodes is formed, in the area of which the substance is located. there the substance does not necessarily have to It may be the only dielectric of the capacitor, but it can also other materials, such as components of the infusion or injection device or the ampoule, in particular a contained in the infusion or injection device Plug, or air between the capacitor plates lie. includes the device of the present invention, for example, two electrodes, so For example, the substance stored in an ampoule can be so between serving as capacitor surfaces Electrodes lie that the two electrodes depending on the level the ampoule at least partially over the substance acting as a dielectric is capacitively coupled. Includes the device according to the invention For example, the substance may be between the three electrodes Electrodes are that they serve as a dielectric for at least one of two the capacitor formed of the three electrodes acts, with preference at least two of the three electrodes as capacitor plates over the Dielectric are capacitively coupled to each other. 4, 5 to 20 or more As 20 electrodes are preferably arranged so that a substance dependent on from the degree of filling an ampoule as a dielectric of one or more pairs of electrodes formed capacitors acts.
Eine erfindungsgemäße kapazitive Füllstandsmessung der Ampulle kann auch durchgeführt werden, wenn die Substanz in der Ampulle nicht in den Bereich der Elektroden hineinreicht, die Substanz also nicht zwischen den durch Elektroden gebildeten Kondensatoren liegt. Werden Elektroden zum Beispiel im Bereich der Austrittsöffnung oder am entgegengesetzten Ende der Ampulle angeordnet, so kann bestimmt werden, ob die Ampulle bereits vollständig entleert wurde oder vollständig gefüllt ist.A capacitive level measurement of the ampoule according to the invention can also be carried out if the substance in the ampoule is not in extends the region of the electrodes, so the substance is not between the capacitors formed by electrodes. If electrodes are arranged, for example, in the region of the outlet opening or at the opposite end of the ampoule, it can be determined whether the ampoule has already been completely emptied or completely filled.
In der Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes der Ampulle wird also die Verschiedenheit der relativen Dielektrizität von Luft, der Substanz beziehungsweise des Medikamentes und/oder Teilen des Infusions- beziehungsweise Injektionsgerätes beziehungsweise der Ampulle ausgenutzt, um durch eine Kapazitätsmessung oder Kapazitätsmessungen den Füllstand oder die Füllmenge einer Substanz in einer Ampulle beziehungsweise in einem Reservoir zu bestimmen.In the device for determining the level of the ampoule is that is, the difference in the relative dielectricity of air, the substance or the drug and / or parts of the Infusion or injection device or the ampoule exploited to determine the capacity by capacitance or capacitance measurements level or the filling quantity a substance in an ampoule or in a reservoir determine.
Vorteilhaft ist mindestens eine der Elektroden so ausgestaltet, dass sie in ihrer Länge etwa der Ampullenlänge entspricht und bevorzugt der Länge der Ampulle, die mit einer Substanz gefüllt werden kann, oder der Länge der Ampulle, in deren Bereich Messungen vorgenommen werden können, was im Folgenden mit dem Begriff "aktive Ampullenlänge" bezeichnet wird. Somit erstreckt sich mindestens eine der Elektroden bevorzugt über die gesamte Ampullenlänge beziehungsweise die gesamte aktive Ampullenlänge, besitzt also dieselbe Länge wie die Ampulle beziehungsweise wie der mit einer Substanz befüllbare Teil der Ampulle.Advantageous At least one of the electrodes is designed so that they are in their length about the ampoule length corresponds and prefers the length of the Ampoule that can be filled with a substance, or the length of the Ampoule in whose area measurements can be made, which hereinafter referred to as "active Ampoule length "is called. Thus, at least one of the electrodes preferably extends over the entire ampoule length or the entire active ampoule length, so it has the same Length like the ampoule or as the fillable with a substance part the ampoule.
Erstrecken sich zum Beispiel genau zwei Elektroden über die gesamte Länge der Ampulle, so ergibt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der jeder Füllstand der Ampulle durch die kapazitive Kopplung der Elektroden und folglich auch jede Füllmenge der Substanz in der Ampulle ermittelt werden kann, wenn zum Beispiel die Ampullengeometrie, also zum Beispiel der Innendurchmesser oder auch weitere Parameter bekannt sind. Dabei ist der Füllstand bei geeigneter Anordnung der Elektroden zum Beispiel proportional zu dem gemessenen Kapazitätswert des durch die Elektroden gebildeten Kondensators. Ein geringer Füllstand führt demnach zu einem kleinen gemessenen Kapazitätswert. Demgegenüber kann aus einem hohen gemessenen Kapazitätswert des Kondensators auf einen hohen Füllstand und folglich auf eine hohe Füllmenge der Substanz in der Ampulle geschlossen werden.extend For example, exactly two electrodes over the entire length of Ampulle, this results in a device according to the invention, with each level the ampoule through the capacitive coupling of the electrodes and consequently also every filling quantity the substance in the ampoule can be detected if, for example the ampoule geometry, so for example the inner diameter or also other parameters are known. Here is the level for example, with a suitable arrangement of the electrodes to the measured capacitance value of the capacitor formed by the electrodes. A low level leads accordingly to a small measured capacitance value. In contrast, can from a high measured capacitance value of the capacitor a high level and consequently a high capacity the substance in the ampoule be closed.
Die zum Beispiel auf oder in der Nähe der Ampulle bereitgestellten Elektroden können verschiedene Formen in Abhängigkeit von der Art oder Form der Ampulle oder des Infusions- oder Injektionsgerätes aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine der Elektroden eben und/oder gebogen und/oder ringförmig und/oder streifenförmig und/oder ist in der Form von Zylindermantelsegmenten ausgebildet. Folglich kann jede der mindestens zwei Elektroden anders geformt sein, d.h. es können beliebige Formkombinationen möglich sein. Es kann jedoch auch jede der mindestens zwei Elektroden dieselbe Form, wie eine Ringform, Streifenform oder die Form von Zylindermantelsegmenten aufweisen.The for example, on or near The ampoule provided electrodes can take various forms in dependence of the type or shape of the ampoule or the infusion or injection device. In a preferred embodiment According to the present invention, at least one of the electrodes is flat and / or bent and / or annular and / or strip-shaped and / or is in the form of cylinder jacket segments. Consequently, each of the at least two electrodes can be shaped differently be, i. it can any combination of shapes possible be. However, it is also possible for each of the at least two electrodes to have the same shape, such as a ring shape, strip shape or the shape of cylinder shell segments exhibit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mindestens zwei Elektroden so angeordnet, dass sie zumindest an einer Stelle von einer Ebene geschnitten werden, die bei eingesetzter Ampulle senkrecht auf der Ampullenlängsachse steht. Vorzugsweise sind die mindestens zwei Elektroden so angeordnet, dass die zumindest in einem Bereich der Ampulle von den senkrecht auf der Ampullenachse stehenden Normalebenen gemeinsam geschnitten werden. Die mindestens zwei Elektroden sind zum Beispiel so angeordnet, dass sie sich in Längsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes zumindest teilweise überlappen. Bevorzugt sind die mindestens zwei Elektroden in Längsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes so angeordnet, dass mindestens zwei Elektroden in Längsrichtung zumindest teilweise überlappen. Dabei können sich zum Beispiel zwei Elektroden so gegenüberliegen, dass eine Elektrode vollständig oder zum Beispiel zu drei Vierteln, halb, zu einem Viertel oder nur minimal von der anderen Elektrode überlappt wird. Die Elektroden können auch in Umfangsrichtung der Ampulle nebeneinander ausgebildet sein, solange sie sich, in der bevorzugten Ausführungsform, in Längsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes zumindest teilweise überlappen, also zumindest an einer Stelle von einer Ebene geschnitten werden, die bei eingesetzter Ampulle senkrecht auf der Ampullenlängsachse steht. Dabei ist diese Schnittebene lediglich als eine imaginäre Hilfsebene zur Überprüfung, ob mindestens zwei Elektroden zumindest an einer Stelle in Längsrichtung überlappen, zu sehen. Liegen sich zum Beispiel zwei Elektroden so gegenüber, dass sie sich in Längsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes zumindest an einer Stelle überlappen, so können sie an dieser Stelle miteinander durch kapazitive Kopplung als Kondensatorflächen des durch sie gebildeten Kondensators wirken. Somit dienen die jeweiligen Überlappungsflächen der mindestens zwei Elektroden zur Ausbildung einer kapazitiven Kopplung und damit zur Ausbildung von einem oder mehr Kondensatoren mit denen Kapazitätsmessungen durchgeführt werden können, woraus auf dielektrische Eigenschaften der zwischen den Elektroden beziehungsweise den Kondensatorflächen liegenden Substanz und damit auf die Substanz selber oder den Füllstand der Substanz geschlossen werden kann.at a preferred embodiment According to the invention, the at least two electrodes are arranged that they are cut from one level at least in one place, with the ampoule inserted is perpendicular to the ampoule longitudinal axis. Preferably, the at least two electrodes are arranged that at least in one area of the ampoule from the perpendicular cut together on the ampoule axis normal planes become. The at least two electrodes are arranged, for example, that they are in the longitudinal direction the ampoule or the infusion or injection device at least partially overlap. Preferably, the at least two electrodes are in the longitudinal direction arranged the ampoule or the infusion or injection device so that at least two electrodes overlap in the longitudinal direction at least partially. It can For example, two electrodes facing each other so that one electrode Completely or, for example, three quarters, half, a quarter, or only minimally overlapped by the other electrode. The electrodes can be formed in the circumferential direction of the ampoule next to each other, as long as they are, in the preferred embodiment, in the longitudinal direction the ampoule or the infusion or injection device at least partially overlap, so cut off from one level at least in one place, with inserted ampoule perpendicular to the ampoule longitudinal axis stands. But this cutting plane is merely an imaginary auxiliary plane to check if overlap at least two electrodes at least at one point in the longitudinal direction, to see. For example, two electrodes face each other so that they are in the longitudinal direction the ampoule or the infusion or injection device at least overlap at one point, so can At this point, they are connected to each other by capacitive coupling as capacitor surfaces of the act through it formed capacitor. Thus, the respective overlapping surfaces of the serve at least two electrodes for forming a capacitive coupling and thus to the formation of one or more capacitors with those capacitance measurements carried out can be resulting in dielectric properties between the electrodes or the capacitor surfaces lying substance and thus closed on the substance itself or the level of the substance can be.
Besonders bevorzugt ist mindestens eine der Elektroden in Umfangsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes angeordnet. Dabei können mehrere Elektroden so in Umfangsrichtung angeordnet sein, dass sie beabstandet nebeneinander liegen oder aber sich in Umfangsrichtung überlappen und dabei bevorzugt in Längsrichtung getrennt voneinander angeordnet sind.At least one is particularly preferred the electrodes arranged in the circumferential direction of the ampoule or the infusion or injection device. In this case, a plurality of electrodes may be arranged in the circumferential direction so that they are spaced next to each other or overlap in the circumferential direction and are preferably arranged separately from each other in the longitudinal direction.
Vorteilhaft sind die Elektroden so angeordnet, dass sie voneinander einen Abstand von 0,1 bis 7,0 mm aufweisen. Dabei kann jeweils ein gleicher bestimmter Abstand zwischen den Elektroden gewählt werden, die Elektroden können jedoch auch voneinander unterschiedliche Abstände in Längs- und/oder Umfangsrichtung aus dem genannten Abstandsbereich aufweisen.Advantageous the electrodes are arranged so as to be spaced from each other from 0.1 to 7.0 mm. It can each have a same specific Distance between the electrodes to be chosen, the electrodes can However, also different distances from each other in the longitudinal and / or circumferential direction have from said distance range.
Des Weiteren können die Elektroden bevorzugt so angeordnet sein, dass sie in Ampullenlängsrichtung nebeneinander und/oder versetzt zueinander liegen, wobei sie zum Beispiel zueinander in Umfangsrichtung verschoben angeordnet sind. Dabei kann zum Beispiel eine Elektrode mehreren Elektroden gegenüber liegen, die in Längsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes nebeneinander und/oder versetzt zueinander angeordnet sind, von denen jede einzelne an der Stelle, an der sie mit der gegenüberliegenden Elektrode überlappt, mit der gegenüberliegenden Elektrode kapazitiv gekoppelt ist und somit mit dieser einen Kondensator bildet. Folglich kann es zur Ausbildung vieler Kondensatorpaare kommen, wenn zum Beispiel eine lange Elektrode mehreren kurzen Elektroden gegenüber liegt oder sich eine Vielzahl an Elektroden gegenüberliegt.Of Further can the electrodes are preferably arranged so that they are in the longitudinal direction of the ampoule next to each other and / or offset from each other, where they are for Example are arranged mutually shifted in the circumferential direction. In this case, for example, one electrode may lie opposite a plurality of electrodes, in the longitudinal direction the ampoule or the infusion or injection device next to each other and / or staggered to each other, each one of which at the point where it overlaps with the opposite electrode, with the opposite electrode is capacitively coupled and thus forms a capacitor with this. Consequently, many capacitor pairs can be formed if, for example, a long electrode has multiple short electrodes across from lies or a plurality of electrodes is opposite.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz mit einer Ampulle ausgestattet, in welcher die Substanz enthalten sein kann oder die Substanz eingebracht werden kann. Dabei kann die Ampulle in dem als Einweg-Gerät ausgebildeten Infusions- oder Injektionsgerät enthalten sein, also zum Beispiel fest mit diesem verbunden sein, oder kann in das als Mehrweg-Gerät ausgebildete Infusions- oder Injektionsgerät eingebracht und wieder entfernt werden.According to one preferred embodiment of present invention is the device for determining the level a substance equipped with an ampoule, in which the substance may be contained or the substance may be introduced. there the ampoule can be placed in the infusion device designed as a disposable device or injection device be included, so for example be firmly connected to this, or can be used as a reusable device trained infusion or injection device be introduced and removed again.
Vorzugsweise sind mindestens eine und zum Beispiel auch alle Elektroden auf der Ampulle angeordnet. Dabei ist die mindestens eine Elektrode besonders bevorzugt auf dem Äußeren der Ampulle angeordnet und ist insbesondere in die Ampulle fest integriert, d.h. sie ist ein integraler Bestandteil der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs und wird daher bei jedem Wechsel des Reservoirs beziehungsweise der Ampulle ebenfalls getauscht. Dies ist besonders vorteilhaft, da bei dieser Anordnung der mindestens einen oder zum Beispiel auch aller Elektroden als integraler Bestandteil der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs, zum Beispiel Messfehler auf Grund von Verschmutzungen der Ampulle zum Beispiel durch Fingerabdrücke, weitgehend ausgeschlossen werden können. Für das Aufbringen der Elektroden auf der Ampulle sind verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren einsetzbar, zum Beispiel ein Aufdrucken im Siebdruckverfahren, eine Bedampfung oder eine Galvanisierung. Ebenso kann sich das Elektrodensystem auch auf einer zumindest teilweise metallisierten Folie befinden oder durch einen Flex-Print gebildet und zum Beispiel durch eine Klebeschicht mit vorzugsweise bekannten dielektrischen Eigenschaften auf die Ampulle beziehungsweise das Reservoir aufgebracht werden. Ebenso ist es möglich, die Elektroden im Produktionsprozess unmittelbar in die Wandungen des Reservoirs zu integrieren. Diese verschiedenen Verfahren des Aufbringens auf beziehungsweise Integrierens in die Ampulle können selbstverständlich auch beliebig miteinander kombiniert werden, so dass zum Beispiel eine Elektrode direkt auf der Ampulle, eine Elektrode auf einer Klebeschicht auf der Ampulle und eine Elektrode in die Ampulle integriert ist. Unabhängig von der Realisierung wird vorzugsweise ein Korrosionsschutz, zum Beispiel mittels Hartvergoldung, vorgesehen.Preferably are at least one and for example all the electrodes on the Ampoule arranged. In this case, the at least one electrode is special preferably on the exterior of the Arranged ampoule and is particularly firmly integrated into the ampoule, i.e. she is an integral part of the ampoule, respectively of the reservoir and is therefore at each change of the reservoir or the ampoule also exchanged. This is particularly advantageous because in this arrangement the at least one or for example also all electrodes as an integral part of the ampoule or of the reservoir, for example measurement errors due to contamination the ampoule for example by fingerprints, largely excluded can be. For the Applying the electrodes on the ampoule are different from the For example, a method known in the art can be used Screen printing, vapor deposition or electroplating. As well The electrode system can also be at least partially metallized film or formed by a flex-print and for example by an adhesive layer with preferably known dielectric Properties applied to the ampoule or the reservoir become. It is also possible the electrodes in the production process directly into the walls of the reservoir. These different methods of Applying or integrating into the ampoule can of course also be arbitrary be combined with each other, so that, for example, an electrode directly on the ampoule, an electrode on an adhesive layer the ampoule and an electrode is integrated into the ampoule. Independent of the realization is preferably a corrosion protection, for example by hard gold plating, provided.
Bevorzugt weist die Ampulle ein Erkennungselement auf, welches Daten, wie zum Beispiel ampullenindividuelle Kalibrierdaten, enthalten beziehungsweise speichern kann. Dieses Erkennungselement kann besonders einfach als ein bestimmtes charakteristisches Oberflächenprofil auf der Ampulle ausgebildet sein, welches zum Beispiel auf Grund von Vertiefungen oder Erhebungen der Oberfläche der Ampulle Rückschlüsse auf die gespeicherten Daten zulässt. Die Kalibrierdaten können je doch auch zum Beispiel in einem aus dem Stand der Technik bekannten Barcode gespeichert sein, aus welchem die Daten, wie bekannt, ausgelesen werden können. Auf der Ampulle kann auch ein Transponder als Erkennungselement vorgesehen sein, welcher die gespeicherten ampullenindividuellen Informationen bei Bedarf sendet. Bei den enthaltenen beziehungsweise gespeicherten Informationen kann es sich um jegliche Art von Daten handeln, die zur Kalibrierung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes verwendet werden können, wie zum Beispiel die Größe, die Form, das Material oder die Aufnahmekapazität der verwendeten Ampulle.Prefers the ampoule on a recognition element, which data, such as For example, ampule-specific calibration data, contained respectively can save. This recognition element can be particularly simple formed as a specific characteristic surface profile on the ampoule which, for example, due to depressions or elevations the surface of the Ampoule conclusions on the stored data permits. The calibration data can but also for example in a known from the prior art Barcode be stored, from which the data, as known, read out can be. On the ampoule can also be a transponder as a recognition element be provided, which the stored ampule-individual Send information as needed. In the case of the contained or stored Information can be any type of data that for calibration of the ampoule or the infusion or injection device can be used such as the size, the Shape, material or capacity of the ampoule used.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz in einer Ampulle ein Infusions- oder Injektionsgerät, in welchem die Ampulle enthalten ist oder in welches die Ampulle eingebracht werden kann. Dieses Infusions- oder Injektionsgerät kann eine Medikamentenpumpe des Spritzenpumpen-Typs, wie extrakorporale Insulinpumpen, oder ein anderes Dosiersystem sein, wie zum Beispiel Medikamentenpens oder Dialysatampullen für die Mikrodialyse.According to a further preferred embodiment of the invention, the device for determining the filling level of a substance in an ampoule comprises an infusion or injection device in which the ampoule is contained or into which the ampoule can be introduced. This infusion or injection device may include a syringe pump type drug pump such as extracorporeal insu or other dosing system, such as drug pens or dialysis vials for microdialysis.
Ist mindestens eine der Elektroden auf der Ampulle angeordnet, wird diese vorzugsweise von einem zugeordneten auf dem Infusions- oder Injektionsgerät angeordneten Kontaktelement kontaktiert. Diese Kontaktelemente können zum Beispiel in Form federnd gelagerter Stifte oder Kontaktfedern ausgebildet sein und so zum Beispiel beim Einschieben einer Ampulle auf Elektroden drücken. Um einen Verschleiß an Elektroden und Kontaktelementen zu vermeiden, können die Kontaktelemente vor dem Einlegen der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs in das Infusions- oder Injektionsgerät in einem Abstand von den zugehörigen Elektroden entfernt angeordnet sein und diese nicht kontaktieren. Erst nach dem Einbringen der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs in das Infusions- oder Injektionsgerät werden die Kontaktelemente mit den Elektroden in Kontakt gebracht. Neben dieser direkten, elektrischen Kontaktierung der Elektroden durch die Kontaktelemente sind auch Kontaktierungsmöglichkeiten denkbar, bei denen kein direkter physikalischer Kontakt, d.h. keine Berührung zwischen den Kontaktelementen und den zugehörigen Elektroden, besteht. So können die Kontaktelemente ihrerseits auch als Elektroden ausgebildet sein, um mit einer jeweils zugehörigen, auf der Ampulle angeordneten, Messelektrode durch kapazitive Kopplung in Verbindung zu treten. Vorzugsweise ist eine Verdrehsicherung vorgesehen, um eine korrekte und reproduzierbare Ausrichtung bezüglich der Kontaktelemente zu gewährleisten.is at least one of the electrodes is arranged on the ampoule is these preferably from an associated on the infusion or injection device contacted contact element arranged. These contact elements can for Example designed in the form of spring-mounted pins or contact springs and so for example when inserting an ampoule on electrodes to press. To wear To avoid electrodes and contact elements, the contact elements before inserting the ampoule or the reservoir into the infusion or injection device at a distance from the associated ones Electrodes should be located remotely and not contact them. Only after the introduction of the ampoule or the reservoir into the infusion or injection device, the contact elements brought into contact with the electrodes. In addition to this direct, electrical Contacting of the electrodes by the contact elements are also other contacts conceivable in which no direct physical contact, i. no contact between the contact elements and the associated electrodes exists. So can the contact elements in turn also be designed as electrodes, with a respective associated, arranged on the ampoule, measuring electrode by capacitive coupling to contact. Preferably, an anti-rotation device provided for a correct and reproducible alignment with respect to the To ensure contact elements.
Es können auch mindestens eine oder alle Elektroden auf oder in dem Infusions- oder Injektionsgerät angeordnet sein, wobei auch Ausführungsformen möglich sind, bei denen ein Teil der Elektroden auf der Ampulle und ein Teil der Elektroden auf dem Infusions- oder Injektionsgerät angeordnet sind. Ist das gesamte Elektrodensystem ein Bestandteil des Infusions- oder Injektionsgerätes, so wird es nicht gemeinsam mit der Ampulle gewechselt, sondern bleibt auch bei einem Austausch der Ampulle im Infusions- oder Injektionsgerät. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung entspricht vorteilhaft die Innenkontur der Elektroden der Außenkontur der Ampulle, d.h. die Elektroden weisen an jeder Stelle einen konstanten Abstand zu der Ampulle auf oder berühren diese.It can Also, at least one or all electrodes disposed on or in the infusion or injection device being, including embodiments possible are where some of the electrodes on the ampoule and a Part of the electrodes arranged on the infusion or injection device are. If the entire electrode system is a component of the infusion or injection device, so it will not be changed together with the ampoule, but remains when replacing the ampoule in the infusion or injection device. At this embodiment the device of the present invention corresponds advantageously the inner contour of the electrodes of the outer contour of the ampoule, i. the electrodes are at a constant distance at each point or touch the ampoule these.
Die mindestens eine Elektrode kann auch auf einem Träger aufgebracht sein, dessen Innenkontur etwa der Außenkontur der Ampulle entspricht, so dass die mindestens eine Elektrode beziehungsweise der mindestens eine Träger an jeder Stelle einen konstanten radialen Abstand zu der in dem Infusions- oder Injektionsgerät liegenden Ampulle besitzt oder diese berührt. Dieser mindestens eine Träger besteht vorteilhaft aus nicht leitendem Material, insbesondere Kunststoff, um die leitenden Elektroden von dem Infusions- oder Injektionsgerät zu isolieren. Die mindestens eine Elektrode sowie der mindestens eine Träger können in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Weise realisiert werden. So können zum Beispiel die Elektroden als Flex-Print realisiert und in die Träger eingeklebt werden. Alternativ können die Träger selbst mit aus der MID-Technik bekannten Metallisierungs- und Strukturierungsverfahren zumindest partiell metallisiert werden, um ihrerseits an ihrer Oberfläche als Elektroden zu wirken. Des Weiteren ist vorzugsweise ein hochwertiger Korrosionsschutz, zum Beispiel in Form einer Hartvergoldung, für die Elektroden vorgesehen, um eine definierte Ankopplung über die gesamte Gerätelebensdauer zu gewährleisten.The at least one electrode may also be applied to a carrier, whose Inner contour of the outer contour the ampoule corresponds, so that the at least one electrode or the at least one carrier at each point a constant radial distance to that in the Infusion or injection device has lying ampoule or touched. This at least one Carrier exists advantageous from non-conductive material, in particular plastic, to isolate the conductive electrodes from the infusion or injection device. The at least one electrode as well as the at least one carrier can in this embodiment realized the present invention in different ways become. So can For example, the electrodes realized as a flex-print and in the carrier be glued. Alternatively you can the carriers even with the MID technology known metallization and structuring at least partially metallized, in turn on their surface as electrodes to act. Furthermore, preferably a high-quality corrosion protection, for example in the form of a hard gold plating, provided for the electrodes, to a defined coupling via the entire life of the device to ensure.
Vorteilhaft ist bei der Verwendung von Trägern in dem Infusions- oder Injektionsgerät an mindestens einem der Träger ein Andruckelement angebracht, zum Beispiel in Form einer Andruckfeder, welches einen sicheren Andruck der Träger in radialer Richtung an die Ampulle gewährleistet.Advantageous is when using straps in the infusion or injection device on at least one of the carriers Attached pressure element, for example in the form of a pressure spring, which is a secure pressure of the carrier in the radial direction ensures the ampoule.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Ampulle einen Stopfen aus einem leitenden oder einem dielektrischen Material oder einer Kombination dieser Materialien, der sich vorzugsweise so in der Ampulle befindet, dass er einen leeren beziehungsweise substanzfreien Ampullenteil von einem mit der Substanz gefüllten Ampullenteil trennt. Dabei ist unter dem leeren Ampullenteil im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass sich dort nicht die zu verabreichende Substanz befindet, sehr wohl aber andere Substanzen beziehungsweise Materialien, wie Luft oder Bestandteile der Vorrichtung, enthalten sein können. Besonders bevorzugt ist der Stopfen so ausgebildet, dass er entlang der Ampullenlängsachse bewegt werden kann, um zum Beispiel ein Verabreichen der Substanz zu ermöglichen. Der Stopfen kann auf Grund seiner im Normalfall unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften gegenüber Luft oder der zu verabreichenden Substanz durch Kapazitätsmessungen von dem gefüllten und dem leeren beziehungsweise substanz- und stopfenfreien Ampullenteil unterschieden werden.at a further embodiment of the invention the ampule is a plug of conductive or dielectric Material or a combination of these materials, preferably so in the ampoule that he has an empty or substance-free ampoule part separates from an ampoule part filled with the substance. It is under the empty ampoule part within the meaning of the invention understand that there is not the substance to be administered, but probably other substances or materials, such as Air or components of the device may be included. Especially Preferably, the plug is designed so that it along the ampoule longitudinal axis can be moved to, for example, administering the substance to enable. Of the Plugging may be due to its normally different dielectric Properties opposite Air or substance to be administered by capacity measurements from the filled and the empty or substance and stopper-free ampoule part be differentiated.
Des Weiteren weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Lese- und/oder Auswerteinheit zum Auslesen und/oder Auswerten der Kalibrierdaten des Erkennungselementes auf. Diese Lese- beziehungsweise Auswerteeinheit kann so ausgebildet sein, dass sie die Oberfläche der Ampulle abtasten kann, zum Beispiel mit Hilfe eines Laserstrahls, um aus dem charakteristischen Oberflächenprofil Rückschlüsse auf die bereits erwähnten ampullenindividuellen Kalibrierdaten zu gewinnen. Die Leseeinheit kann jedoch auch als Scannvorrichtung mit einer zugehörigen Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um die in einem Barcode gespeicherten Informationen zu gewinnen. Auch kann die Leseeinheit als Lese beziehungsweise Detektionsgerät eines auf der Ampulle befindlichen Transponders ausgebildet sein, um die ampullenindividuellen Kalibrierdaten auszulesen und in der zugehörigen Auswerteeinheit auszuwerten.Furthermore, the device of the present invention preferably has a reading and / or evaluation unit for reading out and / or evaluating the calibration data of the recognition element. This reading or evaluating unit can be designed so that it can scan the surface of the ampoule, for example with the aid of a laser beam, in order to obtain conclusions about the already mentioned individual calibration data from the characteristic surface profile. However, the reading unit can also be used as a scanning device with an associated evaluation be formed device to win the information stored in a bar code information. The reading unit can also be designed as a reading or detection device of a transponder located on the ampoule in order to read out the ampoule-individual calibration data and to evaluate them in the associated evaluation unit.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz in einer Ampulle einen Temperatursensor, mit welchem durch Messung der Temperatur der Temperaturkoeffizient der Messeinrichtung rechnerisch kompensiert werden kann und/oder eine aktive Temperaturkompensation zum Beispiel mit einer Kühl- oder Heizvorrichtung durchgeführt werden kann.Prefers includes the device for determining the level of a substance in an ampoule a temperature sensor, with which by measurement the temperature of the temperature coefficient of the measuring device by calculation can be compensated and / or active temperature compensation for example with a cooling or heating device performed can be.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz in einer Ampulle mit Hilfe mindestens zweier Elektroden wird aus der kapazitiven Kopplung mindestens zweier Elektroden der Füllstand der Ampulle und damit die Füllmenge der Substanz in der Ampulle ermittelt. Dabei beeinflusst die zwischen den jeweiligen Kondensatorflächen liegende Substanz die Kapazität der Kondensatoranordnung in Folge ihrer dielektrischen Eigenschaften. Damit kann leicht bestimmt werden welche Substanz sich zwischen den jeweiligen Kondensatorflächen befindet oder im Bereich welches Kondenstors sich die Substanz befindet oder an welcher Position des jeweiligen Kondensators sich die Grenzschicht beziehungsweise der Füllstand der Substanz befindet. Durch Auswertung der gemessenen Kapazitäten der durch die jeweiligen überlappenden Elektrodenpaare gebildeten Kondensatoren kann der Füllstand einer Substanz ermittelt werden. Liegen sich zum Beispiel zwei Elektroden so gegenüber, dass sie sich zumindest teilweise überlappen und somit einen Kondensator ausbilden, kann durch Messung der Kapazität des Kondensators auf das dazwischen liegende Dielektrikum und damit auf die dazwischen liegende Substanz geschlossen werden. Dadurch kann ermittelt werden, zu welchem Anteil die Substanz oder zu welchem Anteil Luft oder eine andere Substanz beziehungsweise Material zwischen den Elektroden vorhanden ist, was direkt auf den Füllstand beziehungsweise die Füllmenge der Substanz in der Ampulle schließen lässt.at the method according to the invention for determining the filling level a substance in an ampoule by means of at least two electrodes is the capacitive coupling of at least two electrodes of the level the ampoule and thus the capacity of the substance in the ampoule. It influences the between the respective capacitor surfaces lying substance the capacity the capacitor arrangement due to their dielectric properties. This can easily determine which substance is between the respective capacitor surfaces or in the area of which the substance is condensed or at which position of the respective capacitor, the boundary layer or the level the substance is located. By evaluating the measured capacities of the through the respective overlapping ones Electrode pairs formed capacitors, the level of a substance. For example, there are two electrodes so opposite, that they overlap at least partially and thus a capacitor Forming can be done by measuring the capacitance of the capacitor on top of it lying dielectric and thus on the intervening substance getting closed. This can be used to determine what proportion of the Substance or to what proportion of air or another substance or Material between the electrodes is present, which is directly on the level or the filling quantity to close the substance in the ampoule.
Besonders bevorzugt wird der Füllstand der zu verabreichenden Substanz mit Hilfe eines zweistufigen Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt. Dabei sind mindestens drei Elektroden so angeordnet, dass sie durch Überlappung mindestens zwei Einzelkondensatoren ausbilden. Durch Messung der Kapazität mindestens eines Einzelkondensators kann ermittelt werden im Bereich welches Einzelkondensators sich die Grenzschicht des mit der Substanz gefüllten Bereichs zu dem leeren beziehungsweise substanzfreien Bereich der Ampulle befindet, d.h. im Bereich welches Einzelkondensators sich der Füllstand der Ampulle befindet, um daraus die Menge der in der Ampulle enthaltenen Substanz zu ermitteln.Especially the level is preferred the substance to be administered by a two-step procedure according to the present Invention determined. At least three electrodes are arranged in this way that they overlap by form at least two single capacitors. By measuring the capacity at least one single capacitor can be determined in the range which single condenser is the boundary layer of the substance filled Area to the empty or substance-free area of Ampoule, i. in the area which single capacitor itself the level the ampoule is to derive therefrom the amount of that contained in the ampoule To determine substance.
In einem zweiten Schritt kann nun durch Messung der Kapazität desjenigen Einzelkondensators beziehungsweise derjenigen Einzelkondensatoren, bei welchen sich die Grenzschicht befindet, die exakte Position der Grenzschicht und damit der exakte Füllstand bestimmt werden. Hierzu können insbesondere auch der oder die gemessenen Kapazitätswerte und/oder Informationen über die Dielektrizitätskonstante der Substanz verwendet werden. Dieses mehrstufige Verfahren zur Messung des Füllstandes der Substanz in der Ampulle bietet den Vorteil größerer Genauigkeit und Sicherheit, da der Dynamikumfang beziehungsweise – bereich der Messung um einen Faktor verringert wird, der von der Anzahl der verwendeten Elektroden abhängt. Liegen zum Beispiel N Einzelelektroden einer Elektrode mit einer der aktiven Länge der Ampulle entsprechenden Länge gegenüber, wobei aus dem ersten Schritt des zweistufigen Verfahrens bekannt ist im Bereich welcher der N Einzelelektroden sich der Füllstand beziehungsweise die Grenzschicht des mit Substanz gefüllten und substanzfreien Bereichs befindet, muss lediglich bestimmt werden, an welcher Stelle beziehungsweise Position der ermittelten Einzelelektrode sich der Füllstand beziehungsweise die Grenzschicht befindet. Der durch diese Einzelelektrode mit der gegenüberliegenden Elektrode gebildete Kondensator besitzt eine Maximalkapazität, die dem 1/N-fachen der Maximalkapazität eines Kondensators entspricht, bei dem die N-Einzelelektroden durch eine einzige Elektrode ersetzt werden, deren Fläche der Gesamtfläche der N-Einzelelektroden entspricht. Entsprechend ist der Dynamikbereich der Kapazitätsmessung bei der Verwendung von N Einzelelektroden und damit von N Einzelkondensatoren um den Faktor N geringer, während sich die erforderliche Auflösung der Messung nicht ändert. Zusätzlich erhöht sich auch die Sicherheit bei der Verwendung von N-Einzelelektroden, da die gebildeten N-Einzelkapazitäten einen zusätzlichen Absolutmaßstab der Auflösung I/N darstellen, wobei l die aktive Ampullenlänge bezeichnet.In A second step can now be done by measuring the capacity of that one Single capacitor or those single capacitors, where the boundary layer is, the exact position the boundary layer and thus the exact level can be determined. For this can in particular also the measured capacitance or values and / or information about the dielectric constant the substance can be used. This multi-step process for Measurement of the level of the Substance in the ampoule offers the advantage of greater accuracy and safety, because the dynamic range or range of the measurement by one Factor is reduced by the number of electrodes used depends. For example, if there are N single electrodes of an electrode with one the active length the ampoule corresponding length, wherein from the first step of the two-stage process is known in Range of which of the N individual electrodes is the level or the boundary layer of substance-filled and substance-free area, only needs to be determined at which point or position of the determined individual electrode itself the level or the boundary layer is located. The through this single electrode with the opposite Electrode formed capacitor has a maximum capacity, which is the 1 / N times the maximum capacity a capacitor corresponds, in which the N-single electrodes through a single electrode to be replaced, the area of the total area of Corresponds to N individual electrodes. The dynamic range is corresponding the capacity measurement when using N single electrodes and thus of N single capacitors lower by a factor of N while the required resolution of the Measurement does not change. additionally elevated also the safety when using N-single electrodes, because the formed N-Einzelkapazitäten an additional absolute scale the resolution I / N represent, where l denotes the active ampoule length.
Bevorzugt kann auch der Füllstand der Substanz in der Ampulle über die Bestimmung der Stopfenposition in der Ampulle bestimmt werden. Hierbei wird eine Messung der Kapazität mindestens eines durch die mindestens zwei Elektroden gebildeten Kondensators durchgeführt, zwischen dem sich zumindest zum Teil der Stopfen befindet. Die Dielektrizitätskonstante des Stopfens beeinflusst die kapazitive Kopplung der mindestens zwei Elektroden und führt zu der Messung eines anderen Kapazitätswertes im Vergleich zur Messung der Kapazität des durch dieselben Elektroden gebildeten mindestens einen Kondensators, der als Dielektrikum zum Beispiel die zu verabreichende Substanz oder Luft enthält. Über die Position des Stopfens kann nun auf den Füllstand der Substanz in der Ampulle geschlossen werden.Preferably, the level of the substance in the ampoule can be determined by determining the stopper position in the ampoule. In this case, a measurement of the capacitance of at least one capacitor formed by the at least two electrodes is carried out, between which at least part of the plug is located. The dielectric constant of the plug affects the capacitive coupling of the at least two electrodes and results in the measurement of a different capacitance value as compared to the measurement of the capacitance of the capacitor formed by the same electrodes at least a capacitor containing as a dielectric, for example, the substance or air to be administered. About the position of the plug can now be closed on the level of the substance in the ampoule.
Des Weiteren kann die Position des Stopfens in der Ampulle und damit der Füllstand der Ampulle auch über eine Messung der Gesamtkapazität dreier parallel geschalteter Kondensatoren erfolgen. Dabei bildet der leere beziehungsweise substanz- und stopfenfreie Bereich der Ampulle das Dielektrikum des ersten Kondensators, der Stopfen das Dielektrikum des zweiten Kondensators und der mit der Substanz gefüllte Bereich das Dielektrikum des dritten Kondensators. Die Kondensatorflächen der jeweiligen Kondensatoren müssen nicht zwangsläufig voneinander getrennte Elektroden sein. Es ist auch möglich, mittels zweier Elektroden, zwischen denen der mit Substanz gefüllte Bereich, der Stopfen und der leere Bereich der Ampulle liegt, die Kapazitäten der jeweiligen Einzelkondensatoren zu bestimmen und durch deren Parallelschaltung die Gesamtkapazität zu ermitteln. Ebenso können jedoch auch mehr als zwei Elektroden verwendet werden. Durch Messung der Gesamtkapazität kann unter Kenntnis der relativen Dielektrizitätskonstanten der verwendeten Substanz, des verwendeten Stopfenmaterials und des leeren Be reichs, unmittelbar die Stopfenposition in der Ampulle und damit der Füllstand der Ampulle errechnet werden.Of Further, the position of the plug in the ampule and thus the level the ampule too a measurement of the total capacity three parallel connected capacitors. It forms the empty or substance-free and stop-free area of the Ampoule the dielectric of the first capacitor, the plug the Dielectric of the second capacitor and filled with the substance area the dielectric of the third capacitor. The capacitor surfaces of the respective capacitors must not necessarily be separate electrodes. It is also possible by means of two electrodes, between which the substance-filled area, the plug and the empty area of the ampoule lie, the capacities of the to determine respective individual capacitors and by their parallel connection the total capacity to investigate. Likewise however, more than two electrodes can be used. By measurement the total capacity can with knowledge of the relative dielectric constant of the used Substance, the plug material used and the empty Be rich, immediately the stopper position in the ampoule and thus the level the ampoule are calculated.
Außerdem kann vor jeder der beschriebenen Durchführungsformen zur Bestimmung des Füllstandes der Substanz in der Ampulle in gefülltem Zustand der Ampulle eine Referenzmessung der Kapazität beziehungsweise der Kapazitäten mindestens eines durch die mindestens zwei Elektroden gebildeten Kondensators durchgeführt werden. Dadurch kann wiederum eine Erhöhung der Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden, da nun ein Referenzwert der Kapazität beziehungsweise der Kapazitäten zur Verfügung steht, der durch Messung der Kapazität mindestens eines Kondensators erhalten wurde, dessen Dielektrikum zum Beispiel ausschließlich aus der zu verabreichenden Substanz besteht. Dies führt insbesondere zu einer Erhöhung der Genauigkeit der Messung, da Faktoren, welche die Messung unerwünscht beeinflussen, wie Messungenauigkeiten auf Grund von zum Beispiel Verschmutzungen oder Abnutzungen der Bestandteile der Vorrichtung, vermindert beziehungsweise eliminiert werden können.In addition, can prior to each of the described embodiments for determination the level the substance in the ampoule in the filled state of the ampoule one Reference measurement of capacity or the capacities at least one capacitor formed by the at least two electrodes carried out become. This in turn can increase the accuracy of the method according to the invention be reached, since now a reference value of the capacity or the capacities to disposal by measuring the capacitance of at least one capacitor was obtained, the dielectric, for example, exclusively from the substance to be administered. This leads in particular to an increase in accuracy the measurement, as factors that affect the measurement undesirably, such as measurement inaccuracies due to, for example, soiling or abrasions of the components of the device, diminished respectively can be eliminated.
Insbesondere können bei der Bestimmung des Füllstandes der Ampulle mit Hilfe der aus den Elektroden gebildeten Kondensatoren sowohl absolute Kapazitätswerte, d.h. der jeweils gemessene Wert des Kondensators, als auch Verhältnisse von gemessenen Kapazitätswerten verwendet werden. So kann zum Beispiel bei der Verwendung von N Einzelelektroden und einer den N Einzelelektroden gegenüberliegenden Elektrode der Füllstand der Ampulle durch die Bildung von Kapazitätsverhältnissen zum Beispiel so ermittelt werden, dass Kapazitätsverhältnisse so lange gebildet werden bis ein bestimmter Wert des Kapazitätsverhältnisses erreicht wird. Bildet man zum Beispiel das Verhältnis c so kann bei jeder Berechnung des Kapazitätsverhältnisses c der Kapazitätswert eines Kondensators neu in den Zähler aufgenommen werden, was in obiger Glei chung einer Erhöhung des Wertes x, x ∊ [1....N], entspricht, womit zum Beispiel aus einem Vergleich der Kapazitätsverhältnisse auf den Einzelkondensator geschlossen werden kann, an welchem sich die Grenzschicht beziehungsweise der Füllstand der Substanz befindet. Befindet sich zum Beispiel eine Substanz wie ein Medikament mit höherer Dielektrizitätskonstante als Luft in der Ampulle, so werden die Kapazitätswerte C1 bis Cx-1 der Kondensatoren, zwischen denen sich die Substanz nicht befindet, kleiner sein als die Kapazitätswerte Cx bis CN, an denen sich die Substanz zumindest teilweise befindet. Folglich kann in diesem Beispiel aus dem minimierten Wert des Kapazitätsverhältnisses c leicht ermittelt werden, im Bereich welches Einzelkondensators oder welcher Einzelelektrode Cx sich die Grenzschicht beziehungsweise der Füllstand der Substanz befindet.In particular, when determining the filling level of the ampoule with the aid of the capacitors formed from the electrodes, both absolute capacitance values, ie the respective measured value of the capacitor, and ratios of measured capacitance values can be used. For example, with the use of N single electrodes and an electrode opposite the N individual electrodes, the filling level of the ampoule can be determined by the formation of capacitance ratios, for example, so that capacitance ratios are formed until a certain value of the capacitance ratio is reached. For example, if you form the ratio c Thus, with each calculation of the capacitance ratio c, the capacitance value of a capacitor can be newly included in the counter, which in the above equation corresponds to an increase in the value x, x ε [1 .... N], which, for example, results from a comparison of Capacitance ratios can be closed to the single capacitor, at which the boundary layer or the level of the substance is located. For example, if a substance such as a drug having a higher dielectric constant than air is in the vial, the capacitance values C 1 to C x-1 of the capacitors between which the substance is not located will be smaller than the capacitance values C x to C N where the substance is at least partially located. Consequently, it can easily be determined in this example from the minimized value of the capacitance ratio c, in the region of which individual capacitor or which individual electrode C x the boundary layer or the fill level of the substance is.
Mit Hilfe der Geometrie der Ampulle und/oder der Maße der Ampulle und/oder Informationen zu dielektrischen Eigenschaften der Ampulle und/oder der darin enthaltenen Substanz oder eines die Substanz beim Abgabevorgang verdrängenden Stopfens kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft zusätzlich zum ermittelten Füllstand die Füllmenge der Substanz in der Ampulle bestimmt werden. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn zum Beispiel ermittelt werden soll, ob die gesamte Menge der Substanz verabreicht wurde oder um zu bestimmen, ob die gewünschte Menge, zum Beispiel die an einem Infusions- oder Injektionsgerät eingestellte Menge, verabreicht wurde.With Help the geometry of the ampoule and / or the dimensions of the ampoule and / or information on dielectric properties of the ampoule and / or the contained therein Substance or a substance displacing the substance during the dispensing process can in the inventive method advantageous in addition to the determined level the capacity the substance in the ampoule. This is special then helpful, for example, to determine whether the entire amount of the substance has been administered or to determine whether the desired Quantity, for example those set on an infusion or injection device Amount, was administered.
Vorzugsweise wird bei der Ermittlung der Stopfenposition beziehungsweise des Füllstandes beziehungsweise der Füllmenge in einer Ampulle zusätzlich eine aktive Temperaturkompensation durchgeführt, um die Genauigkeit und Sicherheit der Messung beziehungsweise der Messungen zu erhöhen.Preferably is used in determining the stopper position or the Level or the capacity in an ampoule in addition an active temperature compensation performed to the accuracy and Safety of the measurement or the measurements to increase.
Bevorzugt kann die vorliegende Vorrichtung auch zur Bestimmung der Art einer Substanz in der Ampulle beziehungsweise in dem Reservoir eingesetzt werden. Durch Messung des Kapazitätswertes mindestens eines durch mindestens zwei Elektroden gebildeten Kondensators kann zum Beispiel unter Kenntnis der dielektrischen Eigenschaften verschiedener Substanzen auf die Art der Substanz ge schlossen werden. Insbesondere können auch zum Beispiel N Einzelelektroden und eine gegenüberliegende Elektrode zur Ausbildung vieler, insbesondere N, Einzelkondensatoren eingesetzt werden, aus deren Kapazitätswerten mittels bekannter Dielektrizitätswerte verschiedener Substanzen die Art der Substanz ermittelt wird. So könnte zum Beispiel aus den gemessenen Kapazitätswerten unter Kenntnis der Überlappung der jeweiligen Elektroden oder des Füllstandes oder der Füllmenge der Substanz auf die Dielektrizitätskonstante der Substanz geschlossen werden, welche zum Beispiel in einer Lookup-Tabelle mit bekannten Dielektrizitätskonstanten verglichen werden kann, um aus dem Wert der Dielektrizitätskonstanten direkt die Substanz zu bestimmen.Preferably, the present device can also be used to determine the nature of a substance in the ampoule or in the reservoir. By measuring the capacitance value of at least one capacitor formed by at least two electrodes, for example Knowing the dielectric properties of various substances on the nature of the substance are GE closed. In particular, it is also possible, for example, to use N individual electrodes and one opposite electrode to form many, in particular N, individual capacitors, from whose capacitance values the type of substance is determined by means of known dielectric values of different substances. For example, it would be possible to deduce the dielectric constant of the substance from the measured capacitance values knowing the overlap of the respective electrodes or the filling level or the filling quantity of the substance, which can be compared, for example, in a look-up table with known dielectric constants, to obtain the value the dielectric constant directly to determine the substance.
Vorzugsweise kann zum Beispiel in einem definierten Füllzustand der Ampulle, wie bei vollständig gefüllter Ampulle, die Art der Substanz ermittelt werden und anschließend mittels eines hierin aufgeführten Verfahrens, insbesondere zyklisch, der Füllstand der Ampulle bestimmt werden.Preferably can, for example, in a defined filling state of the ampoule, such as at complete filled Ampoule, the type of substance are determined and then by means of one listed herein Process, in particular cyclically, determines the level of the ampoule become.
Insbesondere können alle der beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes der oder der Füllmenge in der Ampulle zur Ermittlung der Art der Substanz eingesetzt werden. Vorzugsweise wird dabei zunächst der Füllstand oder die Füllmenge der Substanz in der Ampulle bestimmt und anschließend zum Beispiel unter Kenntnis der dielektrischen Eigenschaften verschiedener Substanzen eine Ermittlung der Art der Substanz durchgeführt.Especially can all of the described methods for determining the level the or the filling quantity be used in the ampoule to determine the type of substance. Preferably, it is first the level or the capacity of the Substance in the ampoule determined and then, for example, under note the dielectric properties of various substances a determination the type of substance performed.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to preferred embodiments to be discribed. Show it:
In
Bei
den Anordnungen gemäß
Die
Anordnung gemäß
Wie
zu erkennen ist, ergeben sich bei dieser Anordnung N Einzelkondensatoren,
die aus der ersten Elektrode
Ein
Beispiel für
gemessene Einzelkapazitäten
Cn, n ∊ [1...N] zeigt
Für das Aufbringen
der Elektroden
Claims (29)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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