WO1995022745A1 - Contactless method of measuring translatory movement and an arrangement operating according to this method - Google Patents

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WO1995022745A1
WO1995022745A1 PCT/EP1995/000572 EP9500572W WO9522745A1 WO 1995022745 A1 WO1995022745 A1 WO 1995022745A1 EP 9500572 W EP9500572 W EP 9500572W WO 9522745 A1 WO9522745 A1 WO 9522745A1
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measuring device
translational motion
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motion measuring
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PCT/EP1995/000572
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Inventor
Jörg-Roger Peters
Original Assignee
Opton Feintechnik Gmbh
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/14244—Pressure infusion, e.g. using pumps adapted to be carried by the patient, e.g. portable on the body
    • A61M5/14276—Pressure infusion, e.g. using pumps adapted to be carried by the patient, e.g. portable on the body specially adapted for implantation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/39—Scanning a visible indication of the measured value and reproducing this indication at the remote place, e.g. on the screen of a cathode ray tube
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/14—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure
    • G01F23/16—Indicating, recording, or alarm devices being actuated by mechanical or fluid means, e.g. using gas, mercury, or a diaphragm as transmitting element, or by a column of liquid
    • G01F23/164—Indicating, recording, or alarm devices being actuated by mechanical or fluid means, e.g. using gas, mercury, or a diaphragm as transmitting element, or by a column of liquid using a diaphragm, bellow as transmitting element

Definitions

  • the invention relates to a method for a non-contact translational motion measuring device and a motion measuring device operating according to the method.
  • a liquid level indicator is known from US Pat. No. 4,457,171, in which a moving magnet influences a display array. This arrangement of many elements is very space-intensive.
  • a rotation angle sensor is known from US Pat. No. 4,380,928. The patent specification does not show how such a sensor could be used in a translatory motion measuring device.
  • a KM 110 B H / 21 sensor module for angle measurements is known from Philips. The product description does not show how such a sensor module could be used in a translational motion measuring device.
  • the sensor is advantageously fixedly oriented relative to the second element in order to enable a clear evaluation at every position of the second element.
  • the axis of rotation of the second element should be oriented perpendicular to the translatory axis of movement of the first element in order to obtain a maximum signal level (rotational movement) on the second element. This is supported by an orientation of the field lines of the first field-generating element oriented perpendicular to the translatory direction of movement.
  • the first and the second element should each be a magnet.
  • the second magnet Since the second magnet is supposed to rotate, a circular-cylindrical or spherical shape is advantageous for it. If the second magnet is a permanent magnet, it also has no additional external energy requirement.
  • the senor is advantageously a magnetic field sensor.
  • sensors e.g. optical scanners, frequency changers, etc.
  • the measuring device is advantageously used for level measurement, particularly in spatially confined housings.
  • the first element Since the first element is lighter, it should be moved in a translatory manner. The distance between the two elements should be as small as possible in order to obtain a good coupling between them due to the field strength.
  • a preferred area of application is the installation of the measuring device in an implantable infusion pump because of the low energy requirement and the resulting long period of use, the first element advantageously being attached to the bellows.
  • Figure 1 shows an infusion pump (3) in section, in which the motion measuring device according to the invention can be used for level measurement.
  • Implantable infusion pumps (3) which are implanted in the body of a patient are already known and are used in many areas of medicine today.
  • Implantable infusion pumps (3) also called medication pumps, enable direct, continuous medication administration into the arterial or venous system, as well as into the epidual or intraspiral space of the human body.
  • This type of medication allows such a low dose (0.5 to 1.5 ml / day) that the patient's quality of life is largely preserved and stressful side effects on the organism are considerably alleviated, as is known with conventional therapies (tablets, drops, Injection, etc.).
  • the infusion pump (3) shown in Figure 1 consists of a bellows (1), the content of which forms the medicament reservoir or chamber.
  • the bellows (1) of the medication reservoir is accessible via a silicone stopper (2), which forms an essential part of the septum (11).
  • the version of the septum (11) is designed as a dome shape according to the known prior art. This makes it possible to feel the septum (11) later through the skin and the underlying fatty tissue. After the doctor has felt the septum (11), the filling syringe can be attached. The syringe is pierced through the skin, adipose tissue and silicone stopper (2) of the septum (11). A needle stop (4) serves as a stop.
  • the bellows (1) of the medicament chamber (the inside of the bellows) can be filled in this way. The bellows (1) expands.
  • the outside of the bellows (1) lies in a pressure-tight box (5), in which there is a gas (6) which generates a constant counterpressure which is independent of the volume.
  • This counterpressure in turn now tries the medication from the storage chamber Expel the bellows (1) again.
  • the flow of the outflowing medication is limited via a throttle section (7), so that a constant flow rate is established.
  • the medication is guided through a chamber (8), which is accessible via an additional bolus septum (12), and from there it passes out of the pump (3) via the catheter (10) to the site of action in the patient's body.
  • Drugs or contrast media can be injected directly into the catheter (10) and thus to the site of action, bypassing the actual pump (3), via the bolus septum (12) with its silicone stopper (9).
  • the bolus septum (12) is also dome-shaped according to the known state of the art and is palpated.
  • a suitable measuring device In order to measure the level of the bellows (1) in an implanted infusion pump (3), a suitable measuring device is required. Due to the limited space in the infusion pump (3), this device must be characterized by the smallest possible construction. In addition, the device must be characterized by the positional independence of the measured value acquisition, since accurate measurements can be made in each
  • the measuring device according to the invention essentially consists of two physically separate elements.
  • the first element is a permanent magnet (13), which creates a permanent field in its environment.
  • the permanent magnet (13) is attached below the bellows (1) on its lateral edge. When the level of the bellows (1) changes, the permanent magnet (13) moves along a line.
  • the shape of the permanent magnet (13) corresponds to a flat plate, the permanent magnet (13) with its largest surface being attached (e.g. glued) to the bellows (1).
  • the permanent magnet (13) shown in FIGS. 2a and 2b has a rectangular shape. This shape can be varied so that the shape of the permanent magnet (13) is easily adapted to the space inside the arrangement in which it is located (in this case the pressure chamber around the bellows (1) inside the infusion pump (3)) becomes. It is only necessary to ensure that the field strength emanating from the first element has a strength sufficient for the measurement conditions.
  • a partition (5) is closed, the second element of the measuring device according to the invention is arranged to the side of the partition (5) outside the pressure chamber.
  • This second element which can also be referred to as a detection element, essentially consists of two parts.
  • the first part of the detection element (15) forms a rotatably mounted second magnet (14).
  • this second magnet (14) is a permanent magnet.
  • This second permanent magnet (14) is arranged so that it can be easily rotated in a holder (15) and is aligned in such a way that the movement of the first permanent magnet (13) in the translatory direction (16a) leads to a rotary movement (16b) of the second permanent magnet (14) .
  • This rotational movement of the second permanent magnet (14) is detected by a sensor (18) which generates an electrical signal corresponding to the position of the second permanent magnet (14).
  • This electrical signal is then sent to a data line (19) which is connected to a signal evaluation device (not shown in the figures).
  • the sensor (18) is a magnetic field sensor.
  • the measuring device is thus a mechanical-electrical converter.
  • the sensor (18) is controlled by the rotatably mounted second permanent magnet (14) in such a way that the angular position of the rotatably mounted permanent magnet (14) leads to an electrical output signal of the magnetic field sensor (18).
  • the angular position of the second rotatably mounted magnet (14) is changed by the first magnet (13) attached to the bellows (1) of the infusion pump (3), each angular position of the second magnet (14) having a certain filling level in the bellows (i ) corresponds. This is because
  • the translational movement is converted into a rotational movement by changing the direction of the magnetic extraction forces.
  • the particular advantage that is obtained is that the sensor signal does not depend on the strength of the magnetic field but on the angle between the two magnets (13, 14), so that the possible influence by external fields is extremely low .
  • a particular advantage of the motion measuring device, consisting of the first magnet (13), the second, rotatably mounted magnet (14) and the magnetic field sensor (18), can be seen in the fact that, with a small construction volume, the measurement by an amagnetic partition ( The uncritical measuring distances are dependent on the magnet.
  • the magnetic flux density in the respective measuring arrangement must be selected such that the first magnet (13) causes a corresponding movement of the second magnet (14) with each movement.
  • FIGS. 3a-c show a further design variant of the second magnet with a magnetic field sensor.
  • This detection element consists of an amagnetic housing (20) in which a magnetic field sensor (25) is secured in position by an amagnetic screw (27).
  • the housing (20) also has an opening (23) in which a rotatably mounted round permanent magnet (21) is located. Inside this circular cylindrical magnet (21) there is a circular bearing spindle (22), the ends of which taper to a point. The pointed ends of the bearing spindle (22) protrude into two screws (24), each of which has a bearing body (24a). This bearing body (24a) has towards the bearing spindle (22)
  • the invention is not limited to the examples described, but encompasses all non-contact translatory motion measuring devices in which a translatory motion is converted into a rotary motion at least essentially by switching on fields and this rotary motion is then detected by a sensor.
  • the use of the invention in an infusion pump is only a very advantageous one, since the measuring device, because of its compactness and advantages, delivers very good results there.

Abstract

The invention relates to a contactless method of measuring translatory movement and a translatory movement measuring arrangement operating according to this method. In the contactless method of measuring translatory movement the translatory movement is converted into a rotational movement at least substantially by producing at least one field, and this rotational movement is used to generate an output signal which can be further processed. Accordingly, in the contactless, translatory movement measuring arrangement according to the invention there is a relative movement between a field-generating component and a detection arrangement. The detection component of the detection arrangement comprises a rotatably mounted second component of which the alignment is varied on an axis of rotation owing to a movement of the field of the first component. The detection arrangement further comprises a sensor which detects the rotation of the second component and converts the rotational movement of the second component into an output signal which can be further processed.

Description

Beschreibung:Description:
Verfahren für eine berührun slose translatorische Bewecrungsmeßeinrichtunq sowie eine nach dem Verfahren arbeitende EinrichtungMethod for a contactless translational Bewecrungsmeßeinrichtunq and a device working according to the method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine berührungs- lose translatorische Bewegungsmeßvorrichtung und eine nach dem Verfahren arbeitende Bewegungsmeßeinrichtung.The invention relates to a method for a non-contact translational motion measuring device and a motion measuring device operating according to the method.
Aus der US-PS 4 457 171 ist ein Flüssigkeitsspiegel- Anzeiger bekannt, bei welchem ein bewegter Magnet ein Anzeigearray beeinflußt. Diese Anordnung aus vielen Elementen ist sehr platzintensiv.A liquid level indicator is known from US Pat. No. 4,457,171, in which a moving magnet influences a display array. This arrangement of many elements is very space-intensive.
Aus der US-PS 4 380 928 ist ein Rotationswinkelsensor bekannt. Wie ein derartiger Sensor in einer translato¬ rischen Bewegungsmeßeinrichtung einsetzbar sein könnte, ist aus der Patentschrift nicht zu entnehmen.A rotation angle sensor is known from US Pat. No. 4,380,928. The patent specification does not show how such a sensor could be used in a translatory motion measuring device.
Aus einem Prospekt der VAC Vacuumschmelze GmbH mit dem Titel "Magnetische Sensoren" (Prospekt-Nr. P5000, Ausgabe 04/90) sind verschiedene translatorische Bewegungsme߬ einrichtungen bekannt, welche aber nicht die notwendige Exaktheit bei erwünschter Kompaktheit liefern.Various translatory motion measuring devices are known from a brochure by VAC Vacuumschmelze GmbH entitled "Magnetic Sensors" (brochure no. P5000, edition 04/90), but these do not provide the necessary accuracy with the desired compactness.
Von der Firma Philips ist ein Sensormodul KM 110 B H/21 für die Winkelmessungen bekannt. Wie ein derartiges Sensormodul allerdings in einer translatorischen Bewegungsmeßeinrich¬ tung einsetzbar sein könnte, ist aus der Produktbeschrei¬ bung nicht zu entnehmen.A KM 110 B H / 21 sensor module for angle measurements is known from Philips. The product description does not show how such a sensor module could be used in a translational motion measuring device.
Est ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren für eine berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung zu schaffen, welche ein weiterverarbeitbares Ausgangssignal erzeugt.It is an object of the invention to provide a method for a non-contact translational motion measuring device which generates a further processable output signal.
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ORIGINAL UNTERLAGEN Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeich¬ nenden Teil des ersten Patentanspruches gelöst, sowie durch eine Meßeinrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des zweiten Patentanspruchs. Dabei ist die Umsetzung der translatorischen Bewegung in eine Rotation wesentlich, welche über die Richtungsänderung der vom Feld ausgehenden Anzugskraft erfolgt. Dies hat zur Folge, daß das Sensor¬ signal nicht von der Stärke sondern im wesentlichen nur vom Winkel des Feldes zum Sensor abhängt, so daß eine Beeinflussungsmöglichkeit durch von außen wirkende Felder als sehr gering anzusehen ist. Durch die Verwendung von Feldern ist eine Messung durch Trennwände auch ohne Durch¬ führung möglich.ORIGINAL DOCUMENTS This object is achieved according to the invention by the characterizing part of the first patent claim and by a measuring device according to the characterizing part of the second patent claim. Here, the translation of the translational movement into a rotation is essential, which takes place by changing the direction of the tightening force emanating from the field. The consequence of this is that the sensor signal does not depend on the strength but essentially only on the angle of the field to the sensor, so that the possibility of being influenced by fields acting from the outside can be regarded as very low. By using fields, measurement through partitions is also possible without a lead-through.
Vorteilhafterweise ist der Sensor relativ zum zweiten Element fest orientiert, um eine eindeutige Auswertung bei jeder Stellung des zweiten Elementes zu ermöglichen.The sensor is advantageously fixedly oriented relative to the second element in order to enable a clear evaluation at every position of the second element.
Die Drehachse des zweiten Elements sollte senkrecht zur translatorischen Bewegungsachse des ersten Elements aus¬ gerichtet sein, um eine maximale Signalhöhe (Rotations¬ bewegung) am zweiten Element zu erhalten. Dies wird durch eine senkrecht zur translatorischen Bewegungsrichtung ausgerichtete Orientierung der Feldlinien des ersten felderzeugenden Elementes unterstützt.The axis of rotation of the second element should be oriented perpendicular to the translatory axis of movement of the first element in order to obtain a maximum signal level (rotational movement) on the second element. This is supported by an orientation of the field lines of the first field-generating element oriented perpendicular to the translatory direction of movement.
Wenngleich auch andere felderzeugende (z.B. elektro¬ statische, elektromagnetische, usw.) Elemente verwendet werden können, so liefern magnetische Felder von Magneten besonders gute Resultate. Deshalb sollte das erste und das zweite Element jeweils ein Magnet sein.Although other field-generating elements (e.g. electrostatic, electromagnetic, etc.) can also be used, magnetic fields from magnets provide particularly good results. Therefore, the first and the second element should each be a magnet.
Um einen niedrigen Energiebedarf zu erhalten, bzw. nach einem Energieausfall ein schnelles Ergebnis zu bekommen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest der erste Magnet einIn order to obtain a low energy requirement or to get a quick result after an energy failure, it is advantageous if at least the first magnet is on
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ORIGINALUNTERLAGEN Permanentmagnet ist. Gibt man dem ersten Magneten eine Stabform, so kann man hohe Feldstärken bei einer relativ niedrigen Höhe bei richtiger Materialauswahl erreichen.ORIGINAL DOCUMENTS Is permanent magnet. If you give the first magnet a rod shape, you can achieve high field strengths at a relatively low height with the right choice of material.
Da der zweite Magnet sich drehen soll, ist eine kreis- zylindrische bzw. kugelförmige Form für ihn vorteilhaft. Ist der zweite Magnet ein Permanentmagnet, so hat auch er keinen zusätzlichen externen Energiebedarf.Since the second magnet is supposed to rotate, a circular-cylindrical or spherical shape is advantageous for it. If the second magnet is a permanent magnet, it also has no additional external energy requirement.
Wenn die erzeugten Felder magnetischer Natur sind, so ist der Sensor vorteilhafterweise ein Magnetfeldsensor. Aber auch andere Sensoren (z.B. optische Abtaster, Frequenz- veränderer, usw.) können verwendet werden (z.B. Maßstabe auf dem zweiten Magneten mit optischer Abtastung, strahlerzeugendes Element und ein oder mehrere Detektoren am Magnet und Gehäuse, usw.) .If the fields generated are magnetic in nature, the sensor is advantageously a magnetic field sensor. But other sensors (e.g. optical scanners, frequency changers, etc.) can also be used (e.g. scales on the second magnet with optical scanning, beam-generating element and one or more detectors on the magnet and housing, etc.).
Vorteilhafterweise dient die Meßeinrichtung der Füllstands- messung, insbesondere in räumlich beengten Gehäusen.The measuring device is advantageously used for level measurement, particularly in spatially confined housings.
Da das erste Element leichter ist, sollte dieses trans¬ latorisch bewegt werden. Dabei sollte der Abstand zwischen den beiden Elementen möglichst gering sein, um zwischen ihnen eine gute Kopplung durch die Feldstärke zu erhalten.Since the first element is lighter, it should be moved in a translatory manner. The distance between the two elements should be as small as possible in order to obtain a good coupling between them due to the field strength.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist der Einbau der Me߬ einrichtung in eine implantierbare Infusionspumpe wegen des geringen Energiebedarfs und der daraus resultierenden langen Benutzungsdauer, wobei vorteilhalfterweise das erste Element am Federbalg angebracht werden sollte.A preferred area of application is the installation of the measuring device in an implantable infusion pump because of the low energy requirement and the resulting long period of use, the first element advantageously being attached to the bellows.
Die Erfindung wird nachstehend in beispielhafterweise anhand von Zeichnungen näher erläutert, wobei weitere wesentliche Merkmale sowie dem besseren Verständnis dienende Erläuterungen und Ausgestaltungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens beschrieben sind.The invention is explained in more detail below by way of example with reference to drawings, wherein further essential features and explanations and configuration options of the concept of the invention which serve to provide better understanding are described.
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ORIGINAL UNTERLAGEN Dabei zeigenORIGINAL DOCUMENTS Show
Fig. 1 eine Infusionspumpe;1 shows an infusion pump;
Fig. 2a, 2b die Anbringung der erfindungsgemäßen Bewe¬ gungsmeßeinrichtung in der Infusionspumpe; und2a, 2b the attachment of the motion measuring device according to the invention in the infusion pump; and
Fig. 3a-c Detailansichten eines erfindungsgemäßen Detektionselementes in verschiedenen Schnitten.3a-c detailed views of a detection element according to the invention in different sections.
Figur 1 zeigt eine Infusionspumpe (3) im Schnitt, in welcher die erfindungsgemäße Bewegungsmeßeinrichtung zur Füllstandsmessung sinnvoll eingesetzt werden kann.Figure 1 shows an infusion pump (3) in section, in which the motion measuring device according to the invention can be used for level measurement.
Infusionspumpen (3) , welche in den Körper eines Patienten implantiert werden, sind bereits bekannt und werden heute in vielen Bereichen der Medizin eingesetzt. Implantierbare Infusionspumpen (3) , auch Medikamentenpumpen genannt, ermöglichen eine direkte, kontinuierliche Medikamenten¬ verabreichung in das arterielle oder venöse System, sowie in den epidualen oder intraspiralen Raum des menschlichen Körpers. Dabei erlaubt diese Art der medikamentösen Versorgung eine so geringe Dosis (0.5 bis 1.5 ml/Tag) , daß die Lebensqualität des Patienten weitgehend erhalten bleibt und belastende Nebenwirkungen auf den Organismus erheblich gemildert werden, wie sie bei herkömmlichen Therapien bekannt sind (Tabletten, Tropfen, Injektion, usw.) .Infusion pumps (3) which are implanted in the body of a patient are already known and are used in many areas of medicine today. Implantable infusion pumps (3), also called medication pumps, enable direct, continuous medication administration into the arterial or venous system, as well as into the epidual or intraspiral space of the human body. This type of medication allows such a low dose (0.5 to 1.5 ml / day) that the patient's quality of life is largely preserved and stressful side effects on the organism are considerably alleviated, as is known with conventional therapies (tablets, drops, Injection, etc.).
Die in Figur 1 dargestellte Infusionspumpe (3) besteht aus einem Balg (1) , dessen Inhalt das Medikamentenreservoir bzw. -kammer bildet. Der Balg (1) des Medikamenten¬ reservoirs ist über einen Silikonstopfen (2) , welcher einen wesentlichen Teil des Septums (11) bildet, zugänglich. DieThe infusion pump (3) shown in Figure 1 consists of a bellows (1), the content of which forms the medicament reservoir or chamber. The bellows (1) of the medication reservoir is accessible via a silicone stopper (2), which forms an essential part of the septum (11). The
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ORIGINAL UNTERLAGEN Pumpe (3) wird im Bauchbereich unterhalb des Brustkorbs implantiert. Die Fassung des Septums (11) ist nach dem bekannten Stand der Technik als Domform ausgebildet. Dadurch ist es möglich, das Septum (11) später durch die Haut und das darunterliegende Fettgewebe hindurch zu ertasten. Nachdem der Arzt das Septum (11) ertastet hat, kann die Auffüllspritze angesetzt werden. Die Spritze wird durch Haut, Fettgewebe und Silikonstopfen (2) des Septums (11) gestochen. Ein Nadelstop (4) dient als Anschlag. Der Balg (1) der Medikamentenkammer (das Innere des Falten¬ balges) kann auf diese Weise gefüllt werden. Der Balg (1) expandiert. Die Außenseite des Balges (1) liegt in einer druckdichten Dose (5) , in der sich ein Gas (6) befindet, welches einen vom Volumen unabhängigen, konstanten Gegen¬ druck erzeugt, Dieser Gegendruck versucht nun seinerseits das Medikament aus dem als Vorratskammer dienenden Balg (1) wieder auszutreiben. Der Fluß des ausströmenden Medikaments wird über eine Drosselstrecke (7) begrenzt, so daß sich eine konstante Flußrate einstellt. Das Medikament wird über eine Kammer (8) , die über ein zusätzliches Bolusseptum (12) zugänglich ist, geführt und gelangt von dort aus über den Katheter (10) aus der Pumpe (3) heraus, an den Wirkort im Körper des Patienten. Über das Bolusseptum (12) mit dessen Silikonstopfen (9) können direkt Medikamente oder Kontrast¬ mittel in den Katheter (10) und damit an den Wirkort eingespritzt werden, unter Umgehung der eigentlichen Pumpe (3) . Auch das Bolusseptum (12) ist nach dem bekannten Stand der Technik domförmig ausgeführt und wird ertastet.ORIGINAL DOCUMENTS Pump (3) is implanted in the abdominal area below the chest. The version of the septum (11) is designed as a dome shape according to the known prior art. This makes it possible to feel the septum (11) later through the skin and the underlying fatty tissue. After the doctor has felt the septum (11), the filling syringe can be attached. The syringe is pierced through the skin, adipose tissue and silicone stopper (2) of the septum (11). A needle stop (4) serves as a stop. The bellows (1) of the medicament chamber (the inside of the bellows) can be filled in this way. The bellows (1) expands. The outside of the bellows (1) lies in a pressure-tight box (5), in which there is a gas (6) which generates a constant counterpressure which is independent of the volume. This counterpressure in turn now tries the medication from the storage chamber Expel the bellows (1) again. The flow of the outflowing medication is limited via a throttle section (7), so that a constant flow rate is established. The medication is guided through a chamber (8), which is accessible via an additional bolus septum (12), and from there it passes out of the pump (3) via the catheter (10) to the site of action in the patient's body. Drugs or contrast media can be injected directly into the catheter (10) and thus to the site of action, bypassing the actual pump (3), via the bolus septum (12) with its silicone stopper (9). The bolus septum (12) is also dome-shaped according to the known state of the art and is palpated.
Um nun den Füllstand des Balges (1) in einer implantierten Infusionspumpe (3) zu messen, benötigt man eine geeignete Meßeinrichtung. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse in der Infusionspumpe (3) muß sich diese Einrichtung durch eine möglichst kleine Bauweise auszeichnen. Zusätzlich muß sich die Einrichtung durch die Lageunabhängigkeit der Me߬ werterfassung auszeichnen, da man genaue Messungen in jederIn order to measure the level of the bellows (1) in an implanted infusion pump (3), a suitable measuring device is required. Due to the limited space in the infusion pump (3), this device must be characterized by the smallest possible construction. In addition, the device must be characterized by the positional independence of the measured value acquisition, since accurate measurements can be made in each
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ORIGINAL UNTERLAGEN Körperposition des Patienten, welcher die implantierte Infusionspumpe trägt, erhalten möchte. Außerdem muß eine Biokompatibilität gewährleistet sein. Dies bedeutet, daß möglichst kein Kontakt zwischen der Meßeinrichtung und dem Medikament, bzw. dem Körpergewebe erfolgt.ORIGINAL DOCUMENTS Position of the patient who wears the implanted infusion pump. In addition, biocompatibility must be guaranteed. This means that as far as possible there is no contact between the measuring device and the medicament or the body tissue.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung zur Füllstandsmessung des Balges (1) , welche diese Voraussetzungen erfüllt, ist in den Figuren 2a und 2b im Prinzip,' sowie in den Figuren 3a-c detailliert dargestellt.The measuring device according to the invention for level measurement of the bellows (1) which meets these requirements is shown in Figures 2a and 2b, in principle, 'as well as in Figures 3a-c in detail.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung besteht im wesentlichen aus zwei, körperlich getrennten Elementen.The measuring device according to the invention essentially consists of two physically separate elements.
Das erste Element ist ein Permanentmagnet (13) , welcher ein permanentes Feld in seiner Umgebung erzeugt. Der Permanent¬ magnet (13) ist unterhalb des Balges (1) an dessen seit¬ lichen Rand angebracht. Bei einer Füllstandsänderung des Balges (1) bewegt sich der Permanentmagnet (13) entlang einer Linie. Die Form des Permanentmagneten (13) entspricht einer flachen Platte, wobei der Permanentmagnet (13) mit seiner größten Fläche am Balg (1) befestigt (z.B. angeklebt) ist.The first element is a permanent magnet (13), which creates a permanent field in its environment. The permanent magnet (13) is attached below the bellows (1) on its lateral edge. When the level of the bellows (1) changes, the permanent magnet (13) moves along a line. The shape of the permanent magnet (13) corresponds to a flat plate, the permanent magnet (13) with its largest surface being attached (e.g. glued) to the bellows (1).
Der dargestellte Permanentmagnet (13) in den Figuren 2a und 2b besitzt eine rechteckige Form. Diese Form kann variiert werden, so daß die Form des Permanentmagneten (13) den Platzverhältnissen im Inneren der Anordnung, in welcher er sich befindet (in diesem Fall der Druckkammer um den Balg (1) im Inneren der Infusionspumpe (3) ) , problemlos angepaßt wird. Es ist lediglich dafür zu sorgen, daß die vom ersten Element ausgehende Feldstärke eine zu den Meßverhältnissen ausreichende Stärke aufweist.The permanent magnet (13) shown in FIGS. 2a and 2b has a rectangular shape. This shape can be varied so that the shape of the permanent magnet (13) is easily adapted to the space inside the arrangement in which it is located (in this case the pressure chamber around the bellows (1) inside the infusion pump (3)) becomes. It is only necessary to ensure that the field strength emanating from the first element has a strength sufficient for the measurement conditions.
Außerhalb der mit einem Gas gefüllten Druckkammer, welche durch das äußere Gehäuse (17) der Infusionspumpe (3) sowieOutside the pressure chamber filled with a gas, which through the outer housing (17) of the infusion pump (3) and
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ORIGINAL UNTERLAGEN eine Trennwand (5) abgeschlossen wird, ist seitlich der Trennwand (5) außerhalb der Druckkammer das zweite Element der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung angeordnet.ORIGINAL DOCUMENTS a partition (5) is closed, the second element of the measuring device according to the invention is arranged to the side of the partition (5) outside the pressure chamber.
Dieses zweite Element, welches auch als Detektionselement bezeichnet werden kann, besteht im wesentlichen aus zwei Teilen.This second element, which can also be referred to as a detection element, essentially consists of two parts.
Das erste Teil des Detektionselementes (15) bildet ein drehbar gelagerter zweiter Magnet (14) . Um Strom zu sparen, ist dieser zweite Magnet (14) ein Permanentmagnet. Dieser zweite Permanentmagnet (14) ist leicht drehbar in einer Halterung (15) angeordnet und so ausgerichtet, daß die Bewegung des ersten Permanentmagneten (13) in translato¬ rischer Richtung (16a) zu einer Drehbewegung (16b) des zweiten Permanentmagneten (14) führt. Diese Drehbewegung des zweiten Permanentmagneten (14) wird von einem Sensor (18) detektiert, welcher ein elektrisches Signal ent¬ sprechend der Lage des zweiten Permanentmagneten (14) erzeugt. Dieses elektrische Signal wird dann auf eine Datenleitung (19) gegeben, welche mit einer Signalauswerte- Einrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) verbunden ist. Der Sensor (18) ist in diesem Beispiel ein Magnetfeld¬ sensor.The first part of the detection element (15) forms a rotatably mounted second magnet (14). To save electricity, this second magnet (14) is a permanent magnet. This second permanent magnet (14) is arranged so that it can be easily rotated in a holder (15) and is aligned in such a way that the movement of the first permanent magnet (13) in the translatory direction (16a) leads to a rotary movement (16b) of the second permanent magnet (14) . This rotational movement of the second permanent magnet (14) is detected by a sensor (18) which generates an electrical signal corresponding to the position of the second permanent magnet (14). This electrical signal is then sent to a data line (19) which is connected to a signal evaluation device (not shown in the figures). In this example, the sensor (18) is a magnetic field sensor.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ist somit ein mechanisch-elektrischer Wandler. Der Sensor (18) wird durch den drehbar gelagerten zweiten Permanentmagneten (14) derart angesteuert, daß die Winkelposition des drehbar gelagerten Permanentmagneten (14) zu einem elektrischen Ausgangssignal des Magnetfeldsensors (18) führt. Die Veränderung der Winkelposition des zweiten drehbar gelagerten Magneten (14) erfolgt dabei durch den ersten, am Balg (1) der Infusionspumpe (3) angebrachten Magneten (13) , wobei jede Winkelposition des zweiten Magneten (14) einem gewissen Füllstand im Balg (i) entspricht. Dies deshalb,The measuring device according to the invention is thus a mechanical-electrical converter. The sensor (18) is controlled by the rotatably mounted second permanent magnet (14) in such a way that the angular position of the rotatably mounted permanent magnet (14) leads to an electrical output signal of the magnetic field sensor (18). The angular position of the second rotatably mounted magnet (14) is changed by the first magnet (13) attached to the bellows (1) of the infusion pump (3), each angular position of the second magnet (14) having a certain filling level in the bellows (i ) corresponds. This is because
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ORIGINAL UNTERLAGEN weil die translatorische Bewegung des ersten Magneten (13) sich mit der Füllstandshöhe des Balges (1) ändert.ORIGINAL DOCUMENTS because the translational movement of the first magnet (13) changes with the level of the bellows (1).
Die Umsetzung der translatorischen Bewegung in eine Rotationsbewegung erfolgt über die Richtungsänderung der magnetischen Auszugskräfte. Der besondere Vorteil, den man dadurch erhält, ist darin zu sehen, daß das Sensorsignal nicht von der Stärke des Magnetfeldes sondern vom Winkel zwischen den beiden Magneten (13, 14) abhängt, so daß die mögliche Beeinflussung durch von außen wirkende Felder äußerst gering ist. Ein besonderer Vorteil der Bewegungs¬ meßeinrichtung, bestehend aus dem ersten Magneten (13) , dem zweiten , drehbar gelagerten Magneten (14) , sowie dem Magnetfeldsensor (18) , ist darin zu sehen, daß bei kleinem Bauvolumen die Messung durch eine amagnetische Trennwand (5^ ohne Durchführung erfolgen kann. Die unkritischen Meßabstände sind magnetabhängig. Die magnetische Flußdichte muß bei der jeweiligen Meßanordnung so gewählt werden, daß der erste Magnet (13) bei jeder Bewegung eine entsprechende Bewegung des zweiten Magneten (14) veranlaßt.The translational movement is converted into a rotational movement by changing the direction of the magnetic extraction forces. The particular advantage that is obtained is that the sensor signal does not depend on the strength of the magnetic field but on the angle between the two magnets (13, 14), so that the possible influence by external fields is extremely low . A particular advantage of the motion measuring device, consisting of the first magnet (13), the second, rotatably mounted magnet (14) and the magnetic field sensor (18), can be seen in the fact that, with a small construction volume, the measurement by an amagnetic partition ( The uncritical measuring distances are dependent on the magnet. The magnetic flux density in the respective measuring arrangement must be selected such that the first magnet (13) causes a corresponding movement of the second magnet (14) with each movement.
In den Figuren 3a-c ist nun eine weitere konstruktive Variante des zweiten Magneten mit Magnetfeldsensor dargestellt.FIGS. 3a-c show a further design variant of the second magnet with a magnetic field sensor.
Dieses Detektionselement besteht aus einem amagnetischen Gehäuse (20) , in welchem ein Magnetfeldsensor (25) durch eine amagnetische Schraube (27) lagegesichert ist. Das Gehäuse (20) besitzt zudem eine Öffnung (23) , in welcher sich ein drehbar gelagerter runder Permanentmagnet (21) befindet. Im Innern dieses kreiszylindrischen Magneten (21) befindet sich eine kreisrunde Lagerspindel (22) , deren Enden spitz zulaufen. Die spitz zulaufenden Enden der Lagerspindel (22) ragen in zwei Schrauben (24) , welche jeweils einen Lagerungskörper (24a) aufweisen. Dieser Lagerungskörper (24a) besitzt zur Lagerungsspindel (22) hinThis detection element consists of an amagnetic housing (20) in which a magnetic field sensor (25) is secured in position by an amagnetic screw (27). The housing (20) also has an opening (23) in which a rotatably mounted round permanent magnet (21) is located. Inside this circular cylindrical magnet (21) there is a circular bearing spindle (22), the ends of which taper to a point. The pointed ends of the bearing spindle (22) protrude into two screws (24), each of which has a bearing body (24a). This bearing body (24a) has towards the bearing spindle (22)
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ORIGINAL UNTERLAGEN eine kreiszylindrische Vertiefung, in welche die Enden der Lagerungsspindel (22) hineinragen. Damit sich der MagnetORIGINAL DOCUMENTS a circular cylindrical recess into which the ends of the bearing spindle (22) protrude. So that the magnet
(21) auf der Lagerungsspindel (22) möglichst frei drehen kann, besteht zwischen der Lagerungsspindel (22) und den Lagerungskörpern (24a) ein geringes Lagerspiel. Außerdem sind die Oberflächen der Enden der Lagerungsspindel (22) und der Lagerungskörper (24a) sehr gut poliert, um der Drehbewegung des Magneten (21) einen möglichst geringen Widerstand entgegenzusetzen. Dazu trägt auch eine geeignete Materialauswahl für den Lagerungskörper (24a) und die Lagerspindel (22) , bzw. eine entsprechende Oberflächen- beschichtung bei. Aus dem Gehäuse (20) des Detektions- elementes ragen lediglich die Verbindungselemente (26) des Magnetfeldsensors (25) hinaus. Dabei liefert der Sensor(21) on the bearing spindle (22) can rotate as freely as possible, there is little bearing play between the bearing spindle (22) and the bearing bodies (24a). In addition, the surfaces of the ends of the bearing spindle (22) and the bearing body (24a) are very well polished in order to offer the least possible resistance to the rotary movement of the magnet (21). A suitable choice of material for the bearing body (24a) and the bearing spindle (22) or a corresponding surface coating also contributes to this. Only the connecting elements (26) of the magnetic field sensor (25) protrude from the housing (20) of the detection element. The sensor delivers
(25) ein elektrisches Signal zur Weiterverarbeitung in einer, in den Figuren nicht dargestellten Elektronik.(25) an electrical signal for further processing in electronics not shown in the figures.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele begrenzt, sondern umfaßt alle berührungslosen translato¬ rischen Bewegungsmeßeinrichtungen, bei welchen eine trans¬ latorische Bewegung in eine Rotationsbewegung zumindest im wesentlichen durch Einschaltung von Feldern überführt wird und diese Rotationsbewegung dann durch einen Sensor erfaßt wird. Dabei ist die Anwendung der Erfindung in einer Infusionspumpe lediglich eine sehr vorteilhafte, da die Meßeinrichtung wegen ihrer Kompaktheit und ihren Vorzügen dort sehr gute Resultate liefert.The invention is not limited to the examples described, but encompasses all non-contact translatory motion measuring devices in which a translatory motion is converted into a rotary motion at least essentially by switching on fields and this rotary motion is then detected by a sensor. The use of the invention in an infusion pump is only a very advantageous one, since the measuring device, because of its compactness and advantages, delivers very good results there.
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Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Verfahren für eine berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorische Bewegung in eine Rotationsbewegung zumindest im wesentlichen durch Einschaltung von mindestens einem Feld überführt und diese Rotations¬ bewegung zur Erzeugung eines weiterverarbeitbaren AusgangsSignals verwendet wird.1. A method for a non-contact translational motion measuring device, characterized in that the translational motion is converted into a rotary motion at least essentially by switching on at least one field and this rotary motion is used to generate a further processable output signal.
2. Berührungslose translatorische Bewegungsme߬ einrichtung, bei welcher eine translatorische Bewegung zwischen einem felderzeugenden Element (13) und einer Detektionseinrichtung (15) erfolgt, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Detektionseinrichtung (15) aus einem drehbar gelagerten zweiten Element (14, 21), welches durch eine Bewegung (16a) des Feld des ersten Elementes (13) eine Ausrichtungsänderung (16b) auf einer Rotationsachse erfährt, und einem, die Rotation des zweiten Elementes (14, 21) erfassenden Sensor (18, 25) aufgebaut ist, wobei der Sensor (18, 25) die Rotationsbewegung (16b) des zweiten Elements (14, 21) in ein weiterverarbeitbares Ausgangssignal umsetzt.2. Non-contact translatory movement measuring device, in which a translational movement takes place between a field-generating element (13) and a detection device (15), characterized in that the detection device (15) consists of a rotatably mounted second element (14, 21) which undergoes a change in orientation (16b) on an axis of rotation due to a movement (16a) of the field of the first element (13) and a sensor (18, 25) which detects the rotation of the second element (14, 21), wherein the sensor (18, 25) converts the rotational movement (16b) of the second element (14, 21) into a further processable output signal.
3. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (18, 25) relativ zum zweiten Element (14, 21) fest orientiert ist.3. Non-contact translational motion measuring device according to claim 2, characterized in that the sensor (18, 25) relative to the second element (14, 21) is fixedly oriented.
4. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des zweiten Elements (14, 21) senkrecht zur translatorischen Bewegungsachse (16a) des ersten Elements (13) ausgerichtet ist.4. Non-contact translational motion measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of rotation of the second element (14, 21) is aligned perpendicular to the translational axis of movement (16a) of the first element (13).
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5. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Feldlinien des ersten felderzeugenden Elementes (13) senkrecht zur translatorischen Bewegungsrichtung (16a) ausgerichtet sind.5. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 2-4, characterized gekennzeich¬ net that the field lines of the first field-generating element (13) are aligned perpendicular to the translational movement direction (16a).
6. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß das erste (13) und das zweite (14, 21) Element jeweils ein Magnet ist.6. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 1-5, characterized gekennzeich¬ net that the first (13) and the second (14, 21) element is in each case a magnet.
7. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß der erste Magnet (13) ein Permanentmagnet ist.7. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 2-6, characterized gekennzeich¬ net that the first magnet (13) is a permanent magnet.
8. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß der erste Magnet (13) ein Stabmagnet ist.8. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 2-7, characterized gekennzeich¬ net that the first magnet (13) is a bar magnet.
9. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 8, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Form des zweiten Magneten (14, 21) eine kreiszylindrische ist.9. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 2-8, characterized gekennzeich¬ net that the shape of the second magnet (14, 21) is a circular cylindrical.
10. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 9, dadurch gekennzeich¬ net, daß der zweite Magnet (14, 21) ein Permanent¬ magnet ist.10. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 2-9, characterized gekennzeich¬ net that the second magnet (14, 21) is a permanent magnet.
11. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Sensor (18, 25) ein Magnetfeldsensor ist.11. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 2-10, characterized gekennzeich¬ net that the sensor (18, 25) is a magnetic field sensor.
12. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeich-12. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 1-11, characterized in
11 net, daß die Meßeinrichtung eine Füllstandsme߬ einrichtung ist.11 net that the measuring device is a Füllstandsme߬ device.
13. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß das erste Element (13) translatorisch bewegt wird.13. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 1-12, characterized gekennzeich¬ net that the first element (13) is moved translationally.
14. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Entfernung des ersten Elements (13) zum zweiten Element (18, 25) möglichst gering ist.14. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 1-13, characterized gekennzeich¬ net that the distance of the first element (13) to the second element (18, 25) is as small as possible.
15. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Meßeinrichtung in einer implantierbaren Infusionspumpe (3) eingebaut ist.15. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 1-14, characterized gekennzeich¬ net that the measuring device is installed in an implantable infusion pump (3).
16. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (13) am Federbalg (1) der Infusionspumpe (3) angebracht ist.16. Non-contact translatory motion measuring device according to claim 15, characterized in that the first element (13) on the bellows (1) of the infusion pump (3) is attached.
17. Berührungslose translatorische Bewegungsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Ausgangssignal ein elektrisches ist.17. Non-contact translational motion measuring device according to one of claims 1-16, characterized gekennzeich¬ net that the output signal is an electrical.
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