WO2011020201A1 - Optische druckerfassung einer flüssigkeit in einem medizinischen verabreichungsgerät - Google Patents

Optische druckerfassung einer flüssigkeit in einem medizinischen verabreichungsgerät Download PDF

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WO2011020201A1
WO2011020201A1 PCT/CH2010/000195 CH2010000195W WO2011020201A1 WO 2011020201 A1 WO2011020201 A1 WO 2011020201A1 CH 2010000195 W CH2010000195 W CH 2010000195W WO 2011020201 A1 WO2011020201 A1 WO 2011020201A1
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light
optical element
liquid
interface
detection
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PCT/CH2010/000195
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Rolf Marggi
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Tecpharma Licensing Ag
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    • A61M5/14566—Pressure infusion, e.g. using pumps using pressurised reservoirs, e.g. pressurised by means of pistons pressurised by means of pistons with a replaceable reservoir for receiving a piston rod of the pump

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting pressure in a fluid-conducting region of a processing apparatus.
  • the processing device may be a medical delivery device, e.g. an infusion device, which serves to administer a liquid drug to a patient.
  • liquid-form medicament e.g. To administer an insulin preparation or a blood-thinning drug such as heparin over a longer period of time.
  • a blood-thinning drug such as heparin
  • WO 2008/106810 discloses a modular administering device comprising a reusable base unit and a disposable cartridge (Disposable part).
  • the base unit includes a drive unit with an electric motor, a gearbox and a dog, and the relatively expensive and complex components for operating and controlling the device.
  • the cartridge contains a cartridge with the product and a hydraulic system.
  • the drive unit When the drive unit is activated, this causes a plug of the hydraulic system to advance so that the hydraulic fluid is displaced from a hydraulic reservoir into a shuttle reservoir adjacent the carpule plug. This in turn causes the plug of the carpule to be advanced and the product ejected.
  • An occlusion manifests itself in a rapidly increasing pressure in the hydraulic system.
  • the hydraulic system has a blind channel in which a spring-loaded slider is guided. If a threshold pressure in the hydraulic system is exceeded, the slide is displaced against the spring force.
  • this device for pressure detection is relatively complex and therefore expensive to manufacture.
  • occlusions are detected only indirectly, via a pressure increase in the hydraulic reservoir.
  • an infusion device with an infusion set in whose fluid path a deformable membrane is arranged.
  • the membrane deforms. This deformation is detected optically contactless by light is irradiated on the membrane and is reflected by the membrane depending on their degree of deformation in different directions or absorbed to varying degrees by the membrane.
  • the membrane is accessible from the outside before installation of the infusion set and can therefore be easily damaged.
  • the device ur occlusion detection is also relatively difficult to calibrate.
  • US 2008/0294094 discloses a device for detection of occlusion in which a deformable membrane is likewise arranged in the fluid path. Spaced to the membrane, a translucent optical element is arranged. Between the membrane and the optical element is an air-filled area. A light source sends a light beam into the optical element. The light is incident at an angle on the interface between the optical element and the air-filled region, which is selected so that the light beam at the transition from the optical element to the air is totally reflected. The reflected light is picked up by a light sensor. As the pressure in the liquid path increases, the membrane deforms and contacts the interface with the optical element. As a result, no total reflection takes place at the interface, and the light passes under refraction of light into the membrane, instead of being reflected. This noticeably reduces the amount of light received by the light sensor.
  • the amount of liquid drug needed to deform the membrane sufficiently is relatively large. In the case of a transient occlusion, this leads to a considerable amount of dust, which is administered uncontrollably to the patient after the occlusion has been removed. In particular, if the liquid drug is an insulin preparation, the uncontrolled release of this undesirable amount of dust oil may have undesirable consequences, including a dangerous hypoglycaemia of the patient.
  • a pressure detecting device in a liquid-conducting region of an administering device which comprises:
  • At least one detection capillary having a first, open end and a second, at least indirectly closed end, wherein the detection capillary at least in a region adjacent to the second end with a compressible
  • Gas is filled and connected at its first end to the liquid-conducting area
  • a translucent optical element that immediately bounds the detection capillary to at least one side to form at least one interface
  • the optical element has a Lichteinkopplungs Scheme to to couple incident light into the optical element and guide it to the interface at an angle of incidence so that the light at the interface experiences higher internal reflection when the gas is at the interface than when the liquid is at the interface, and
  • optical element has a light extraction area to be connected to the
  • the liquid-conducting region is preferably an area which is arranged downstream of the outlet of the product reservoir of the administration device and preferably connects directly to this outlet, in particular a fluid channel in an adapter which serves to connect an infusion set, or a tube of the actual infusion set.
  • the liquid whose pressure is detected is then a liquid drug to be administered.
  • the invention is not limited thereto and is suitable for pressure detection in any fluid-carrying region of an administration device, e.g. also for pressure detection in a hydraulic reservoir in a hydraulic power transmission in the administering device.
  • a capillary is understood to mean a straight or curved channel which defines a longitudinal direction in the channel direction and whose lateral dimensions transversely to the longitudinal direction are so small that no mixing between gas and liquid takes place at the contact surface between liquid and gas, since the surface forces form a drop or Prevent blistering. This is usually the case, depending on the liquid, when the lateral dimensions of the channel are transverse to the longitudinal direction in the range of at most a few tenths of a millimeter.
  • the channel thus preferably has lateral dimensions of at most 1 millimeter, preferably of the highest 0.5 millimeters, everywhere.
  • Such a channel can also be referred to as a microchannel.
  • a capillary can also be recognized by the fact that the liquid in the channel shows a noticeable capillarity.
  • Capillarity here means, in particular, that a liquid wetting the channel wall increases markedly in the channel, or a non-wetting liquid shows a noticeable capillary depression.
  • the contact area at this border is very small.
  • the small contact area and the slow diffusion along a capillary also effectively prevent appreciable amounts of the gas from dissolving in the liquid, if any such solubility is given at all to any appreciable extent.
  • the detection capillary is at least indirectly closed at its second end.
  • An at least indirectly sealed second end is to be understood as meaning that the second end is formed either directly by an end wall of the capillary, or that the second end adjoins a space closed to the environment. In particular, therefore, the administration of the liquid does not pass through the detection capillary, but the detection capillary is part of a blind channel.
  • the detection capillary is filled with a gas at least in a region which adjoins the second indirectly closed second end (also referred to below as the distal end) of the detection capillary. In normal operation, the entire detection capillary is preferably filled with the gas.
  • the gas may be an inert gas such as nitrogen or argon. Preferably, however, the gas is air.
  • a possible oxidation effect of the atmospheric oxygen on the liquid is largely minimized by the small contact area.
  • This gas forms a gas column in the detection capillary, which is compressed as liquid is forced from the liquid-conducting area into the open end of the detection capillary.
  • the gas column forms a gas spring and exerts a counterforce on the liquid column. In the stationary state, the pressure force and the counterforce are in balance.
  • the length of the liquid column in the detection capillary is therefore a direct measure of the pressure of the liquid in the liquid-conducting region.
  • a translucent optical element which limits the detection capillary at least partially along the longitudinal direction defined by the capillary.
  • the optical element is preferably connected to a carrier, so that the detection capillary is bounded together by the optical element and the carrier.
  • the carrier is preferably poorly reflective and preferably light-absorbing.
  • In at least one of the parts (optical element and / or carrier) can be formed a groove which limits the detection capillary together with the other part.
  • the optical element is designed so that incident light at a certain angle to the interface between the optical element and the detection capillary can be passed.
  • the gas is at the interface between the optical element and the detection capillary as the medium, a stronger internal reflection takes place at the interface than if the liquid is located at the interface.
  • the internal reflection at the interface is preferably carried out by total reflection, if the gas is located at the interface. If, however, the liquid is present at the interface, preferably no total reflection occurs, and the incident light passes into the liquid predominantly with refraction at the interface. For total reflection to take place, the angle of incidence of the incident light relative to the normal direction on the interface must be greater than the critical angle ⁇ c of the total reflection,
  • n 2 is the refractive index of the medium (here the gas) in the detection capillary and where n, is the refractive index of the material constituting the optical element in the
  • the light used can be visible light, but also light in the infrared or ultraviolet range. More generally, the light is electromagnetic radiation that is writable in the range of the dimensions of the device substantially according to the laws of the beam optics.
  • the optical element is accordingly in at least a corresponding wavelength range of the electromagnetic spectrum, e.g. in the IR, visible or UV range, permeable, but may be opaque in other areas.
  • the optical element preferably consists of a drug-compatible material which, when used with insulin, is therefore an insulin-compatible material, e.g. PCTG
  • Such materials typically have a refractive index in the range of 1.50 to
  • the critical angle of total reflection for the medium air (refractive index nearly 1.00) or for other gases in the detection capillary is thus typically about 38-42 °. In particular, therefore, usually at an angle of incidence of at least
  • the critical angle is significantly greater (typically greater than 55 °), and there is no total internal reflection. Instead, a significant portion of the incident light passes under refraction at the interface into the liquid. The amount of reflected light is thus significantly reduced. This allows a very efficient and reliable determination of whether the gas or the liquid is in the detection capillary.
  • the volume of liquid entering the pressure detection device when the pressure rises is very small. This results in a very low Staubolus. This allows for very rapid occlusion detection since the pressure sensing device is hardly “compliant” (ie, takes up very little volume which could lead to pressure reduction) and therefore results in a substantial increase in pressure after only a few administration cycles in a conventional delivery device operated incrementally in individual administration cycles.
  • the proposed pressure sensing device also allows for quantitative pressure measurement by measuring the length of the liquid column in the detection capillary, Overall, the proposed pressure sensing device is very simple and inexpensive, and because it requires no moving parts, it is very safe to operate.
  • the detection capillary is preferably connected to a connection channel which connects the detection capillary to the fluid-conducting region.
  • the connecting channel can be angled, in particular run substantially perpendicular to the longitudinal direction of the capillary. It preferably forms a capillary itself.
  • both the detection capillary and the connecting channel are filled with gas before the first startup of the device.
  • connection channel is preferably at most partially filled with liquid at its end adjacent to the liquid-conducting region, whereby a certain liquid level may possibly be unavoidable due to the capillary forces. Only when a threshold pressure is exceeded, the liquid then enters the Detetationskapillare.
  • the connecting channel is at least partially limited by the optical element, in particular by a preferably angled to the longitudinal direction of the capillary extending supply region of the optical element which is connected to a support for the optical element and preferably in a bore of the Carrier extends into it.
  • a groove may be formed which, together with the other part, delimits the connection channel.
  • the supply region of the optical element has a cylindrical shape, and in this region a groove is formed, which limits the connection channel partially.
  • the feed area may then have a through bore extending transversely of the groove defining a portion of the liquid carrying area whose pressure is to be monitored.
  • a support for the optical element is present.
  • a (running along the longitudinal direction of the capillary) groove is formed.
  • the optical element then preferably has a flat bottom which delimits the groove along its longitudinal direction, and the groove delimited by the optical element forms the detection capillary.
  • the light-launching region then preferably has a light-coupling surface (plane or curved) inclined to the flat bottom, and the light-outcoupling region has a light-outcoupling surface that is symmetrical to the light-coupling surface with respect to a symmetry plane perpendicular to the planar bottom surface and containing the longitudinal direction.
  • the reflected light is thus detected symmetrically to the incident light.
  • the light input surface and the light extraction surface may be at least partially inclined at an angle to the planar bottom greater than the critical angle of total reflection at the interface when the gas is at the interface and which is less than the critical angle of total reflection when the fluid is at the interface.
  • the light-incident surface and / or the light-out surface may also be curved to have a focusing effect to reach the interface.
  • a single detection capillary can be present, or several such capillaries can be arranged parallel to one another.
  • a support for the optical element is also present.
  • the optical element then has an underside which is sealingly mounted on the carrier (110) to form at least one first detection capillary and a second detection capillary extending parallel to the first detection capillary.
  • Each of the detection capillaries has a first, open end and a second, at least indirectly closed end.
  • Each of the detection capillaries is filled with the compressible gas at least in a region adjacent to the second end and connected at its first end to the liquid-conducting region.
  • the optical element has at least one first and one second groove on its underside.
  • the first detection capillary is partially bounded along a longitudinal direction by the first groove
  • the second detection capillary is partially bounded along the longitudinal direction by the second groove.
  • the first groove has at least one longitudinally extending first interface between the optical element and the first detection capillary
  • the second groove has a longitudinally extending second interface between the optical element and the second detection capillary.
  • the first and the second boundary surface are arranged at an angle to each other with respect to a direction perpendicular to the longitudinal direction such that light which passes from the light coupling region of the optical element to the first interface of the first groove and is internally reflected by this, on the second interface of the second Groove can reach, to be reflected from there to the light extraction area.
  • this design allows the illumination and detection to be from the same side (so that the light-launching area and the light-outcoupling area can coincide).
  • the first and the second boundary surface are arranged relative to one another such that they form an angle of 90 ° to each other. Light which strikes the first interface along an incident direction (preferably at an angle of incidence of approximately 45 ° to the surface normal of the first interface) and is reflected by this onto the second interface is then reflected by the second interface counter to the direction of incidence.
  • the angle between the boundary surfaces can also deviate from 90 ° and, in particular, be greater than 90 °, if illumination and detection are to take place from different directions.
  • the detection capillaries are connected at its second end with a closed to the environment, common pressure equalization chamber. This takes place in the gas between the detection capillaries
  • Detection capillaries to increase by a certain amount.
  • the sensitivity of the pressure detecting device can be adjusted.
  • Pressure equalization space at the second end may therefore be advantageous even if only a single detection capillary is present.
  • the pressure equalization room is on
  • the detection capillaries can be connected to a common distribution space for supplying the liquid to the detection capillaries, wherein the distribution space is then connected to the liquid-conducting area via a connection channel.
  • a connection channel only a single connection channel is needed.
  • the optical element has on its underside a plurality of parallel grooves, which delimit a plurality of parallel detection capillaries.
  • Each of the grooves has first and second planar flanks, each extending along the longitudinal direction. The flanks enclose an angle of at least 90 °.
  • the first flank of one of the grooves forms in each case the first boundary surface
  • the second flank of an adjacent groove forms the second one in each case Interface.
  • the grooves may be V-shaped.
  • the carrier may have a flat top surface in this embodiment.
  • the device may also be provided with a light source and a light sensor to automatically detect the presence of liquid or gas in the detection capillary.
  • a control device with a light source to couple light into the Lichteinkopplungs Anlagen of the optical element, and with a light sensor to internally in the optical element at the interface reflected light in the light outcoupling region from the optical element, be present.
  • the controller is then adapted to detect a measure of the amount of internally reflected light.
  • the control device can be arranged in another part of the administration device as the detection capillary with the optical element.
  • the detection capillary can be connected to the optical element e.g. in a disposable part, in particular an adapter for connecting an infusion set or a cartridge with a drug reservoir, while the control device is located in a reusable base unit.
  • the present invention also relates to an administering device for administering a liquid medicament provided with a pressure detecting device of the kind proposed.
  • an administration device may in particular comprise:
  • a drive means for expelling the liquid medicament from the container under pressure by the outlet such as
  • a pressure sensing device of the type proposed wherein the open end of the detection capillary communicates with the outlet of the container, and wherein the control means is adapted to detect a pressure increase in the liquid drug due to the amount of light received by the light sensor and a pressure rise above a threshold to give an alarm signal.
  • such an administration device can be of modular design such that it comprises:
  • the drive means and the Control device comprising the light source and the light sensor comprises;
  • a replaceable cartridge including the liquid drug product container and connectable to the base unit for expelling the liquid medicament from the product container;
  • an adapter connectable to the cartridge to deliver an infusion set to the cartridge
  • Cartridge and comprising a liquid line to direct the liquid drug from the outlet of the product container to the infusion set, wherein the at least one detection capillary is formed on the adapter and is connected at its open end directly or indirectly to the liquid line.
  • the invention also relates to an adapter for connecting an infusion set to an administering device, comprising:
  • a mounting area for attaching the adapter to the delivery device; a connection area for connecting the infusion set to the adapter;
  • a liquid conduit extending from the attachment region to the attachment region;
  • the at least one detection capillary is connected at its open end to the liquid line.
  • the invention also relates to a method for pressure detection in a fluid-carrying region of an administration device, comprising the following steps:
  • a detection capillary having a first, open end and a second, at least indirectly closed end, wherein the detection capillary at least in a region adjacent to the second end with a compressible
  • Gas is filled and connected at its first end to the liquid-conducting region, and wherein the detection capillary along the longitudinal direction to at least one
  • Fig. 1 is a perspective view of an adapter for connection of a
  • Fig. 22 is a cross-section through the adapter in the plane A of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the adapter of FIG. 1 in the plane B-B of FIG.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through the adapter of FIG. 1 in the plane C-C of FIG.
  • FIG. 6 shows an enlarged detail from FIG. 5 in the region E;
  • Fig. 7 is a perspective view of the adapter of Fig. 1 with the optical element removed;
  • Fig. 10 is a front view of the optical element of Fig. 9;
  • FIG. 11 shows an adapter according to a second embodiment
  • Fig. 12 is a front view of the adapter of Fig. 11;
  • FIG. 1133 shows a longitudinal section through the adapter of FIG. 11 in the plane F-F of FIG.
  • FIG. 14 shows a cross section through the adapter of FIG. 11 in the plane G-G of FIG.
  • FIG. 15 shows an enlarged detail from FIG. 14 in the region H;
  • FIG. 16 is an enlarged perspective view of the optical element of FIG. 16
  • FIG. 17 is a functional diagram for operating the pressure sensing device of FIG. 17
  • FIG. 18 is a sketch illustrating the reflection of light and the refraction of light at the optical element of FIG. 16; FIG. and
  • Fig. 19 is a central longitudinal section through the optical element of Fig. 16. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
  • FIGS. 1 to 10 illustrate a first embodiment of a pressure-sensing device according to the invention.
  • the pressure sensing device is in one
  • Adapter 100 which serves a non-illustrated infusion set with an administration device, also not shown, in particular an infusion device for subcutaneous administration of a liquid medicament such. of an insulin preparation.
  • the administering device may e.g. basically be constructed similar to the administration device specified in WO 2008/106810.
  • the adapter 100 has a main body 110, on which a connection region 111 for an infusion set is formed.
  • the butting area is in the form of a luer cone surrounded by an annulus 112 for insertion of the infusion set fitting.
  • the adapter 110 has a centrally located and held in a needle holder 118 hollow needle
  • annular space 114 connects to connect the adapter to a cartridge of an administration device.
  • the annular space 114 is in turn radially surrounded by an outer wall 115.
  • the hollow needle 120 is above a fluid channel
  • Lead edges 116 and a guide bar 117 serve to guide the adapter to a base unit, not shown, of the infusion apparatus and to accurately place an optical element 200, described in more detail below, relative to a light source and a light sensor in the base unit.
  • a rectangular recess is formed, which forms a detection area 130 for receiving a pressure detecting device.
  • a radial bore 132 extends from the detection region 130 down to the liquid channel 121. This bore 132 is clearly visible in particular in FIGS. 7 and 8.
  • a shallow groove 131 is formed, into which the radial bore 132 opens.
  • the optical element 200 shown in FIGS. 9 and 10 (a) alone is inserted from above.
  • the optical element 200 comprises a prism-shaped main section 210, from the planar underside 211 of which a cylindrical feed section 220 extends downwards.
  • the main portion has a plane light-coupling surface 212 and a plane light-outcoupling surface 213. These surfaces are inclined to the surface normal of the bottom 211 and close to this surface normal each an angle of about 45 °.
  • the inclined surfaces 212, 213 terminate at a flat top 214, which is parallel to the bottom 211.
  • a perpendicular side surface 215 adjoins each of the surfaces 212, 213.
  • the main portion 210 of the optical element 200 thus has the shape of a straight prism with an irregular hexagonal base.
  • the base has the shape of an isosceles, right-angled triangle, whose hypotenuse delimits the underside of the main section, the tip of which is cut off by a section parallel to the bottom, and whose cathodes are cut by cuts perpendicular to the bottom.
  • the feed section 220 extends downward. Its diameter is smaller than the width of the bottom 211.
  • a Zubuchungsnut 221 is formed. This opens near the lower end of the feed section 220 in a through hole 222, the parallel to the longitudinal direction of the main portion 210 and perpendicular to the feed groove 221.
  • the flat bottom 211 of the main portion 210 rests on the bottom surface of the detection area 130.
  • the feed section extends through the bore 132 down to the liquid channel 121.
  • the through hole 222 is aligned with the liquid channel 121 and the hollow needle 120, so that a continuous fluid connection from the hollow needle 120 to the mounting portion 111 is present.
  • the supply section is seated tightly in the bore 132.
  • the supply groove 221 together with the wall of the bore 132 forms a supply channel which connects the liquid channel 121 with the longitudinal groove 131 in the base area of the detection region 130.
  • the supply channel forms a capillary due to its small diameter.
  • the bottom 311 of the main portion 210 is located directly on the base of the detection area 130 and is here, e.g. by laser welding, sealingly connected to the base.
  • the groove 131 is thereby closed at the top by the optical element 200. Together with the optical element, the groove 131 forms a detection capillary.
  • the pressure sensing device operates as follows. In the normal operating state, the detection capillary and at least one part of the supply channel adjoining it are filled with air. From a light source 410, which is only schematically indicated in FIGS. 2 and 10, incident light 411 (FIG. 10) is coupled into the optical element 200 through the light coupling surface 212.
  • This light strikes the interface between the optical element 200 and the detection capillary at an angle of incidence of approximately 45 ° to the surface normal. This angle is greater than the critical angle of total reflection from air. Therefore, the light incident on the interface is totally reflected at the interface and exits the optical element 200 at the light outcoupling surface as reflected light 421 (FIG. 10).
  • a light sensor 420 which in turn is indicated only schematically in FIGS. 2 and 10.
  • the liquid in the liquid channel is pushed by the capillary formed by the feed groove 221 upwards in the direction of the detection capillary.
  • the liquid compresses the air that is in the detection capillary.
  • the air is thereby compressed until the forces due to the air pressure in an equilibrium with the forces due to the fluid pressure in the liquid passage 121 are.
  • the length of the liquid column in the detection capillary is thus a direct measure of the pressure prevailing in the liquid channel 121.
  • the incident light 411 strikes an interface between the optical element 200 and the liquid.
  • the refractive indices of the optical element and the liquid differ less than the refractive indices between the optical element and air.
  • the light is therefore reflected only to a small extent and instead for the most part in the
  • Base body and is absorbed there, optionally after one or more reflections. If the base body 110 is made of a transparent material, it is also conceivable that at least a portion of the light exits the base body 110.
  • substantially less reflected light 421 reaches the light sensor 420.
  • a light source is particularly suitable a light emitting diode, for example in the infrared range.
  • a light sensor for example, is a photodiode or a phototransistor, which forms part of a sensor circuit in a conventional manner.
  • the present pressure detection device not only makes it possible to determine that a predetermined threshold value of the pressure has been exceeded, but basically also permits a quantitative determination of the pressure.
  • the light source can be designed so that it does not cover the optical element 200 only at one point along the Illuminated longitudinal direction of the optical element, but over a certain range of its length or even over the entire length of the optical element.
  • the light sensor may be configured to quantitatively detect the amount of reflected light, eg, by outputting a signal whose magnitude depends on the amount of light received, or by being formed as a line sensor having a plurality of sensor arrays along the length of the optical element.
  • the administration of a liquid medicament by an administering device of the type referred to herein is usually not continuous, but incremental in cycles of administration at intervals of a few minutes. In each administration process, only a relatively small amount of the liquid drug is expelled. Accordingly, the pressure sensing device proposed herein does not need to be operated continuously, but may be selectively activated at certain times of an administration cycle to determine the pressure conditions at those times. In this way, considerably less electrical energy is needed for the pressure sensing device than in continuous operation.
  • FIG. 11 to 19 A second embodiment of a pressure detecting device according to the present invention is illustrated in Figs. 11 to 19. Again, the pressure sensing device is formed in an adapter 100 'which is basically very similar to the adapter 100 of the first embodiment. In this regard, reference is made to the above description of the first embodiment. Identical parts are designated by the same reference numerals as for the first embodiment. Differences from the first embodiment exist in particular in the design of the detection area in the adapter 100 'and in the configuration of the optical element 200'. In contrast to the first embodiment, in the second embodiment, the base of the detection area of the base body 110 is flat and has no groove. The optical element 200 'is formed overall of cuboid shape and flat on its top.
  • the optical element 200 On its underside, the optical element 200 'has a plurality of V-shaped grooves 231 running parallel along its longitudinal direction (nine parallel grooves in the present example) whose cross section has the shape of an equilateral, right-angled triangle. These grooves are particularly well visible in FIG. 16.
  • the grooves terminate at their proximal end in a common distribution space 232, which communicates via a vertically extending bore 132 with the central liquid channel 121 of the adapter.
  • a cylindrical insert part can be inserted into the bore 132, which is constructed exactly like the feed section 220 of the optical element 200 according to the first embodiment.
  • the grooves 231 At their distal end, opposite the distribution space 232, the grooves 231 are connected to a pressure compensation space 233 which extends upwardly into the optical element.
  • the optical element 200 is connected with its underside 230 with the base of the detection area of the base body 110, for. B. by laser welding.
  • the grooves 231 together with the base surface form a plurality of detection capillaries running parallel to one another. At their proximal end these are
  • Capillaries connected via the distributor space 232 and the feed channel previously described with the central liquid channel 121 of the adapter 100 '. At its distal end, the detection capillaries are connected to the pressure compensation chamber 233 and thereby indirectly closed.
  • the detection capillaries are completely filled with air.
  • the manifold space 232 and at least a portion of the supply passage are filled with air.
  • liquid rises through the supply channel.
  • the pressure exceeds a certain threshold, the liquid reaches the distributor space 232 and from there into the detection capillaries.
  • the liquid compresses the air previously located in the detection capillaries and in the pressure compensation chamber 233.
  • the pressure force which opposes the compressed air of the liquid at a certain liquid level, be adjusted by the volumes of the pressure compensation chamber 233 and the manifold space 232. By changing these volumes, therefore, the operating range of the pressure detecting device can be adjusted.
  • the detection of the liquid columns present in the detection capillaries also takes place optically in this exemplary embodiment.
  • the incident light is coupled through the planar upper side 236 of the optical element 200 'and the reflected light is coupled out again in the opposite direction from this upper side.
  • FIG. 17 is shown in more detail in FIG. 18.
  • Each of the grooves 231 has a first planar flank 234 and a second planar flank 235. Incident light 431 impinging on the first flank 234 of a particular groove is reflected by the interface formed on this flank by total reflection in the direction 432, if there is air at this interface. The reflected light 432 strikes the second flank of the adjacent groove and is reflected there again, as long as there is air again.
  • the twice reflected light 441 is antiparallel to the incident light and is received by the light sensor 440. However, if there is liquid rather than air at the interfaces, the incident light is refracted into the liquid, as indicated schematically by the arrow 433, and only a small part of the incident light is reflected in the direction 432. Most of the remaining reflected light is refracted into the liquid at the next interface (indicated by arrow 442), and only a very small, unavoidable remainder is reflected as reflected light 441 to the detector 440.
  • the light source 430 preferably extends over the entire width of the arrangement of detection capillaries, and also the light sensor 440 preferably has a corresponding width. This is indicated only schematically in FIG. 17.
  • a "light curtain" can be generated for the incident light by suitable lens arrangements from one or more point light sources, as is known per se in the prior art.Also known per se from the prior art, a reflected light curtain again to focus one or more points back.
  • the light source is designed to illuminate the detection capillaries over their entire length or at least over a certain part of their length, and if the light sensor is designed to detect the quantity of light reflected quantitatively.
  • the light sensor can in turn be designed as a line sensor along the longitudinal direction of the detection capillaries or even as a two-dimensional array sensor. Such sensors are known from the field of digital cameras and available at low cost.
  • FIG. 17 also illustrates how the light source 430 and the light sensor 440 interact with a control device 300.
  • the control device controls a drive motor 301, which acts on a medicament reservoir 302 in such a way that a liquid medicament is released from the reservoir 302 by activation of the drive motor.
  • the pressure at the outlet of the reservoir 302 is detected by a pressure sensing device of the type described here, as indicated schematically in FIG. 17 by the conduit 303.
  • the activation of the engine takes place at regular intervals (administration cycles) for a relatively short time each. At certain times of each administration cycle, the light source 430 and the light sensor 440 are activated to detect the pressure at the outlet of the reservoir 302.
  • the controller When the amount of light detected by the light sensor is less than a threshold value or other predetermined conditions are satisfied with the light amount (e.g., the amount of light has decreased by a certain difference from the light amount of the previous cycle or a predetermined threshold of the amount of light has fallen several times), the controller generates an alarm signal. Due to the alarm signal, the controller may issue an audible alarm via an acoustic signal transmitter 304 (e.g., a buzzer), an optical alarm via an optical signal transmitter 305 (e.g., an LED), or a tactile alarm, or the controller may stop the engine 301.
  • an acoustic signal transmitter 304 e.g., a buzzer
  • an optical alarm via an optical signal transmitter 305
  • a tactile alarm e.g., an LED
  • the control device 300 with the motor 301, the signal generators 304, 305, the light source 430 and the light sensor 440 may be housed in a reusable base unit 310, while the drug reservoir 302 in a disposable cartridge 320 and the optical element with the detection capillaries can be located in an adapter detachably attachable thereto.
  • the invention has been described above with reference to embodiments, a large number of modifications of the pressure sensing device according to the invention are of course possible.
  • a different shape of the optical element possible.
  • the light-coupling surfaces and the light-outcoupling surfaces of the optical element 200 may be curved rather than planar.
  • a semicircular or semi-electric embodiment in cross-section is possible, as illustrated schematically in part (b) of FIG.
  • the optical element of the first embodiment may also consist solely of the prismatic main section 210, and the feed section 220 may be implemented as a separate component.
  • the detection capillary is formed by a groove in the base body 110.
  • a corresponding groove can also be formed in a suitable insert part for the base body, or detection capillary can be delimited by a groove in the optical element.
  • the detection capillary can also have a different cross-sectional shape than the rectangular cross-sectional shape described here.
  • a prism-shaped region can protrude from above into the cross-section of the detection capillary, on the oblique lateral flanks of which an interface with the interior of the detection capillary is formed. Such a shape is illustrated in part (c) of FIG. 10.
  • the grooves 231 need not necessarily be of triangular cross-section as long as they have two mutually inclined flanks. Although the angle included by these flanks is preferably 90 ° as in the present exemplary embodiment, it can also be greater than 90 ° if it is desired that the incoming and the reflected light extend in different directions in the optical element. Accordingly, the optical element may be provided at its upper side in this case with oblique Lichteinkopplungs vom and light extraction surfaces. Of the If necessary, pressure compensation chamber 233 can be dispensed with, so that the detection capillaries are directly closed at their distal ends. Conversely, in the first embodiment, at the end of the single detection capillary also a pressure equalization chamber may be provided as in the second exemplary embodiment. A variety of other modifications are possible.

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Abstract

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

Description

TITEL
OPTISCHE DRUCKERFASSUNG EINER FLÜSSIGKEIT IN EINEM
MEDIZINISCHEN VERABREICHUNGSGERÄT TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckerfassung in einem flüssigkeitsführenden Bereich eines Verarbeitungsgeräts. Bei dem Verarbeitungsgerät kann es sich insbesondere um ein medizinisches Verabreichungsgerät, z.B. ein Infusionsgerät, handeln, das dazu dient, ein flüssiges Medikament an einen Patienten zu verabreichen. STAND DER TECHNIK
Bei verschiedenen Krankheiten kann es erforderlich sein, einem Patienten ein in flüssiger Form vorliegendes Medikament, z.B. ein Insulinpräparat oder ein blutverdünnendes Medikament wie Heparin, über einen längeren Zeitraum hinweg zu verabreichen. Hierfür sind kompakte, tragbare, körperexterne Verabreichungsgeräte bekannt, die vom Patienten ständig in Körpernähe mitgeführt werden.
Für eine zuverlässige Versorgung des Patienten mit dem Medikament ist es wesentlich, dass Funktionsstörungen, die zu einer Unterversorgung mit dem Medikament oder einer vollständigen Unterbrechung der Verabreichung des Medikaments führen können, wirksam und sicher erkannt werden und zur Auslösung eines Alarms und/oder zum Abschalten des Geräts führen. Eine derartige Fehlfunktion kann insbesondere dadurch entstehen, dass eine Verstopfung (Okklusion) einer flüssigkeitsführenden Leitung, z.B. des Infusionssets, eintritt, oder dass das Infusionsset abgeknickt ist, so dass das Medikament nicht mehr durch das Infusionsset strömen kann. hi der WO 2008/106810 ist ein modulares Verabreichungsgerät angegeben, das eine wiederverwendbare Basiseinheit (Reusable-Teil) und eine wegwerfbare Kartusche (Disposable-Teil) aufweist. Die Basiseinheit enthält eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor, einem Getriebe und einem Mitnehmer sowie die verhältnismässig teuren und komplexen Komponenten für die Bedienung und Steuerung des Geräts. Die Kartusche enthält eine Karpule mit dem Produkt sowie ein Hydrauliksystem. Wenn die Antriebseinheit aktiviert wird, bewirkt dies, dass ein Stopfen des Hydrauliksystems vorgeschoben wird, so dass das Hydraulikfluid aus einem Hydraulikreservoir in ein Verschiebereservoir verdrängt wird, das an den Karpulenstopfen angrenzt. Dies bewirkt wiederum, dass der Stopfen der Karpule vorgeschoben wird und das Produkt ausgestossen wird. Eine Okklusion äussert sich in einem stark ansteigenden Druck im Hydrauliksystem. Um Okklusionen zu erkennen, weist das Hydrauliksystem einen Blindkanal auf, in dem ein federbelasteter Schieber gefuhrt ist. Bei Überschreitung eines Schwellendrucks im Hydrauliksystem wird der Schieber gegen die Federkraft verschoben. Diese Einrichtung zur Druckerfassung ist jedoch verhältnismässig komplex und dadurch kostspielig in der Fertigung. Ausserdem werden bei dieser Einrichtung Okklusionen nur indirekt, über einen Druckanstieg im Hydraulikreservoir, erfasst.
In der EP 1 818 664 ist ein Infusionsgerät mit einem Infusionsset offenbart, in dessen Flüssigkeitspfad eine deformierbare Membran angeordnet ist. Bei einem Druckanstieg im Flüssigkeitspfad verformt sich die Membran. Diese Verformung wird optisch berührungslos detektiert, indem Licht auf die Membran eingestrahlt wird und von der Membran je nach ihrem Verformungsgrad in unterschiedliche Richtungen reflektiert wird oder in unterschiedlichem Ausmass von der Membran absorbiert wird. Die Membran ist vor der Montage des Infusionssets ungeschützt von aussen zugänglich und kann daher leicht beschädigt werden. Die Einrichtung ur Okklusionserkennung ist ausserdem relativ schwierig zu kalibrieren.
Die US 2008/0294094 offenbart eine Einrichtung zur Okklusionserkennung, bei der ebenfalls im Flüssigkeitspfad eine deformierbare Membran angeordnet ist. Beabstandet zur Membran ist ein lichtdurchlässiges optisches Element angeordnet. Zwischen der Membran und dem optischen Element befindet sich ein mit Luft gefüllter Bereich. Eine Lichtquelle sendet einen Lichtstrahl in das optische Element. Das Licht trifft in einem Winkel auf die Grenzfläche zwischen dem optischen Element und dem mit Luft gefüllten Bereich, der so gewählt ist, dass der Lichtstrahl am Übergang vom optischen Element zur Luft totalreflektiert wird. Das reflektierte Licht wird von einem Lichtsensor aufgefangen. Wenn nun der Druck im Flüssigkeitspfad ansteigt, verformt sich die Membran und berührt die Grenzfläche zum optischen Element. Hierdurch findet an der Grenzfläche keine Totalreflexion mehr statt, und das Licht gelangt unter Lichtbrechung in die Membran hinein, statt reflektiert zu werden. Hierdurch nimmt vom Lichtsensor empfangene Lichtmenge spürbar ab.
Allerdings ist die Menge des flüssigen Medikaments, die benötigt wird, um die Membran genügend zu deformieren, relativ gross. Dies führt im Falle einer nur vorübergehenden Okklusion zu einem erheblichen Staubolus, der nach einer Aufhebung der Okklusion unkontrolliert an den Patienten verabreicht wird. Insbesondere wenn das flüssige Medikament ein Insulinpräparat ist, kann die unkontrollierte Abgabe dieser unerwünschten Staubolusmenge unerwünschte Folgen bis hin zu einer gefahrlichen Unterzuckerung des Patienten haben.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Druckerfassung anzugeben, bei der die Bildung eines Staubolus vermindert ist und die dennoch einfach aufgebaut ist und eine zuverlässige Okklusionserkennung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wird also eine Vorrichtung zur Druckerfassung in einem eine Flüssigkeit führenden Bereich eines Verabreichungsgeräts angegeben, welche aufweist:
mindestens eine Detektionskapillare mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, mindestens mittelbar verschlossenen Ende, wobei die Detektionskapillare mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen
Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem die Flüssigkeit führenden Bereich verbunden ist;
ein lichtdurchlässiges optisches Element, das die Detektionskapillare zu mindestens einer Seite hin unter Bildung mindestens einer Grenzfläche unmittelbar begrenzt,
wobei das optische Element einen Lichteinkopplungsbereich aufweist, um einfallendes Licht derart in das optische Element einzukoppeln und in einem solchen Einfallswinkel auf die Grenzfläche zu leiten, dass das Licht an der Grenzfläche eine höhere interne Reflexion erfährt, wenn sich an der Grenzfläche das Gas befindet, als wenn sich an der Grenzfläche die Flüssigkeit befindet, und
wobei das optische Element einen Lichtauskopplungsbereich aufweist, um an der
Grenzfläche intern reflektiertes Licht aus dem optischen Element auszukoppeln.
Der flüssigkeitsführende Bereich ist dabei vorzugsweise ein Bereich, der stromabwärts vom Auslass des Produktreservoirs des Verabreichungsgeräts angeordnet ist und sich bevorzugt unmittelbar an diesen Auslass anschliesst, insbesondere ein Fluidkanal in einem Adapter, der dazu dient, ein Infusionsset anzuschliessen, oder ein Schlauch des eigentlichen Infusionssets. Die Flüssigkeit, deren Druck erfasst wird, ist dann ein zu verabreichendes flüssiges Medikament. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und eignet sich zur Druckerfassung in einem beliebigen flüssigkeitsführenden Bereich eines Verabreichungsgeräts, z.B. auch zur Druckerfassung in einem Hydraulikreservoir bei einer hydraulischen Kraftübertragung im Verabreichungsgerät.
Unter einer Kapillare wird ein gerader oder gekrümmter Kanal verstanden, der in Kanalrichtung eine Längsrichtung definiert und dessen laterale Abmessungen quer zur Längsrichtung so klein sind, dass an der Kontaktfläche zwischen Flüssigkeit und Gas keine Vermischung zwischen Gas und Flüssigkeit stattfindet, da die Oberflächenkräfte eine Tropfenbildung oder Blasenbildung verhindern. Dies ist je nach Flüssigkeit in der Regel dann der Fall, wenn die lateralen Abmessungen des Kanals quer zur Längsrichtung im Bereich von höchstens einigen Zehntelmillimetern liegen. Bevorzugt weist der Kanal also überall laterale Abmessungen von höchstens 1 Millimeter, bevorzugt von höchsten 0.5 Millimeter auf. Ein solcher Kanal kann auch als Mikrokanal bezeichnet werden. Eine Kapillare kann auch dadurch erkannt werden, dass die Flüssigkeit im Kanal eine merkliche Kapillarität zeigt. Kapillarität bedeutet dabei insbesondere, dass eine die Kanalwand benetzende Flüssigkeit im Kanal merklich steigt, bzw. eine nicht benetzende Flüssigkeit eine merkliche Kapillardepression zeigt. Zwischen Gas und Flüssigkeit besteht in einer Kapillare eine definierte Grenze. Die Kontaktfläche an dieser Grenze ist sehr klein. Die kleine Kontaktfläche und die langsame Diffusion entlang einer Kapillare verhindern auch wirksam, dass sich nennenswerte Mengen des Gases in der Flüssigkeit lösen, sofern eine solche Löslichkeit überhaupt in nennenswertem Umfang gegeben ist.
Die Detektionskapillare ist an ihrem zweiten Ende mindestens mittelbar verschlossen. Unter einem mindestens mittelbar verschlossenen zweiten Ende ist zu verstehen, dass das zweite Ende entweder unmittelbar durch eine Endwand der Kapillare gebildet ist, oder dass das zweite Ende das an einen zur Umwelt abgeschlossenen Raum angrenzt. Insbesondere erfolgt also die Verabreichung der Flüssigkeit nicht durch die Detektionskapillare hindurch, sondern die Detektionskapillare ist Bestandteil eines Blindkanals. Mindestens in einem Bereich, der an das mindestens mittelbar verschlossene zweite (im Folgenden auch als distales Ende bezeichnete) Ende der Detektionskapillare angrenzt, ist die Detektionskapillare mit einem Gas gefüllt. Vorzugsweise ist im Normalbetrieb die gesamte Detektionskapillare mit dem Gas gefüllt. Bei dem Gas kann es sich um ein Inertgas wie Stickstoff oder Argon handeln. Bevorzugt ist das Gas jedoch Luft. Eine mögliche Oxidationswirkung des Luftsauerstoffs auf die Flüssigkeit ist dabei durch die kleine Kontaktfläche weitestgehend minimiert. Dieses Gas bildet eine Gassäule in der Detektionskapillare, die komprimiert wird, sobald Flüssigkeit vom flüssigkeitsführenden Bereich in das offene Ende der Detektionskapillare hineingedrückt wird. Die Gassäule bildet dabei eine Gasfeder und übt eine Gegenkraft auf die Flüssigkeitssäule aus. Im stationären Zustand stehen die Druckkraft und die Gegenkraft in einem Gleichgewicht. Die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare ist also ein direktes Mass für den Druck der Flüssigkeit im flüssigkeitsführenden Bereich.
Die Anwesenheit und/oder die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare wird optisch detektiert. Dazu ist ein lichtdurchlässiges optisches Element vorhanden, das die Detektionskapillare mindestens teilweise entlang der von der Kapillare definierten Längsrichtung begrenzt. Das optische Element ist vorzugsweise mit einem Träger verbunden, so dass die Detektionskapillare gemeinsam durch das optische Element und den Träger begrenzt wird. Der Träger ist dabei bevorzugt schlecht reflektierend und vorzugsweise lichtabsorbierend. In mindestens einem der Teile (optisches Element und/oder Träger) kann dabei eine Nut ausgebildet sein, die gemeinsam mit dem anderen Teil die Detektionskapillare begrenzt. Das optische Element ist so ausgebildet, dass einfallendes Licht unter einem -bestimmten Winkel auf die Grenzfläche zwischen dem optischen Element und der Detektionskapillare geleitet werden kann. Wenn sich an der Grenzfläche zwischen dem optischen Element und der Detektionskapillare als Medium das Gas befindet, erfolgt eine stärkere interne Reflexion an der Grenzfläche, als wenn sich an der Grenzfläche die Flüssigkeit befindet. Die interne Reflexion an der Grenzfläche erfolgt dabei vorzugsweise durch Totalreflexion, sofern sich an der Grenzfläche das Gas befindet. Sofern sich an der Grenzfläche dagegen die Flüssigkeit befindet, erfolgt vorzugsweise keine Totalreflexion mehr, und das einfallende Licht gelangt vorwiegend unter Brechung an der Grenzfläche in die Flüssigkeit hinein. Damit Totalreflexion stattfindet, muss der Einfallswinkel der einfallenden Lichts relativ zur Normalenrichtung auf der Grenzfläche grösser sein als der kritische Winkel Θc der Totalreflexion,
wobei n2 der Brechungsindex des Mediums (hier des Gases) in der Detektionskapillare ist und wobei n, der Brechungsindex des Materials ist, aus dem das optische Element im
Bereich der Grenzfläche besteht.
Bei dem eingesetzten Licht kann es sich um sichtbares Licht, aber auch um Licht im Infrarot- oder Ultraviolettbereich handeln. Allgemeiner ausgedrückt handelt es sich bei dem Licht um elektromagnetische Strahlung, die im Bereich der Abmessungen der Vorrichtung im Wesentlichen nach den Gesetzen der Strahlenoptik beschreibbar ist. Das optische Element ist dementsprechend in mindestens einem entsprechenden Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums, z.B. im IR-, sichtbaren oder UV-Bereich, durchlässig, kann aber in anderen Bereichen intransparent (opak) sein.
Das optische Element besteht vorzugsweise aus einem medikamentenverträglichem, bei Verwendung mit Insulin also einem insulinverträglichen Material, z.B. PCTG
(glycolmodifiziertes Polycyclohexandimethylenterephthalat) oder PC (Polycarbonat).
Derartige Materialien haben typischerweise einen Brechungsindex im Bereich von 1.50 bis
1.60. Der kritische Winkel der Totalreflexion für das Medium Luft (Brechungsindex nahezu 1.00) oder für andere Gase in der Detektionskapillare liegt somit typischerweise bei ca. 38-42°. Insbesondere wird also in der Regel bei einem Einfallswinkel von mindestens
45° zur Flächennormale eine Totalreflexion erfolgen. Wenn sich dagegen die Flüssigkeit an der Grenzfläche befindet (Brechungsindex typischerweise 1.30-1.35), ist der kritische Winkel deutlich grösser (typischerweise grösser als 55°), und es findet keine Totalreflexion mehr statt. Stattdessen gelangt ein erheblicher Teil des einfallenden Lichts unter Brechung an der Grenzfläche in die Flüssigkeit hinein. Die reflektierte Lichtmenge ist somit erheblich vermindert. Das ermöglicht eine sehr effiziente und zuverlässige Feststellung, ob sich in der Detektionskapillare das Gas oder die Flüssigkeit befindet.
Aufgrund der geringen lateralen Abmessungen der Detektionskapillare ist das Flüssigkeitsvolumen, das bei einem Druckanstieg in die Druckerfassungsvoπichtung gelangt, sehr klein. Dadurch resultiert ein sehr geringer Staubolus. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Okklusionserkennung, da die Druckerfassungsvorrichtung kaum „nachgiebig" ist (d.h. nur sehr wenig Volumen aufnimmt, das zu einer Druckminderung fuhren könnte) und daher bei einem üblichen, inkrementell in einzelnen Verabreichungszyklen betriebenen Verabreichungsgerät schon nach wenigen Verabreichungszyklen ein erheblicher Druckanstieg resultiert. Die vorgeschlagene Druckerfassungsvorrichtung ermöglicht zudem eine quantitative Druckmessung, indem die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare gemessen wird. Insgesamt ist die vorgeschlagene Druckerfassungsvorrichtung sehr einfach und kostengünstig aufgebaut. Da sie keine beweglichen Teile benötigt, ist sie sehr sicher im Betrieb.
An ihrem offenen Ende ist die Detektionskapillare vorzugsweise mit einem Verbindungskanal verbunden, der die Detektionskapillare mit dem fluidführenden Bereich verbindet. Dadurch braucht sich die Detektionskapillare nicht direkt an den zu überwachenden flüssigkeitsführenden Bereich anzuschliessen, sondern kann derart angeordnet werden, dass eine besonders einfache und sichere Detektion möglich wird. Der Verbindungskanal kann dabei gewinkelt, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Kapillare verlaufen. Er bildet bevorzugt selbst eine Kapillare. Vorzugsweise sind vor der ersten Inbetriebnahme der Vorrichtung sowohl die Detektionskapillare als auch der Verbindungskanal mit Gas gefüllt. Im Betrieb ist der Verbindungskanal vorzugsweise höchstens teilweise, an seinem dem flüssigkeitsführenden Bereich benachbarten Ende, mit Flüssigkeit gefüllt, wobei ein gewisser Flüssigkeitspegel aufgrund der Kapillarkräfte unter Umständen unvermeidlich sein kann. Erst bei Überschreiten eines Schwellendrucks gelangt dann die Flüssigkeit in die Detektionskapillare.
In einer konstruktiv eleganten Ausführung ist auch der Verbindungskanal mindestens teilweise durch das optische Element begrenzt, insbesondere durch einen sich vorzugsweise abgewinkelt zur Längsrichtung der Kapillare erstreckenden Zufuhrbereich des optischen Elements, der mit einem Träger für das optische Element verbunden ist und sich vorzugsweise in eine Bohrung des Trägers hinein erstreckt. Dabei kann in mindestens einem der Teile (Zufuhrbereich des optischen Elements und/oder Träger) eine Nut ausgebildet sein, die gemeinsam mit dem anderen Teil den Verbindungskanal begrenzt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Zufuhrbereich des optischen Elements eine zylindrische Form auf, und in diesem Bereich ist eine Nut ausgebildet, die den Verbindungskanal teilweise begrenzt. Der Zufuhrbereich kann dann eine sich quer zur Nut erstreckende Durchgangsbohrung aufweisen, die einen Teil des flüssigkeitsführenden Bereichs begrenzt, dessen Druck überwacht werden soll.
In bestimmten Ausfuhrungsformen ist ein Träger für das optische Element vorhanden. In diesem ist eine (entlang der Längsrichtung der Kapillare verlaufende) Nut ausgebildet. Das optische Element weist dann vorzugsweise eine ebene Unterseite auf, welche die Nut entlang ihrer Längsrichtung begrenzt, und die vom optischen Element begrenzte Nut bildet die Detektionskapillare.
Der Lichteinkopplungsbereich weist dann vorzugsweise eine (ebene oder gekrümmte) Lichteinkopplungsfläche auf, die zur ebenen Unterseite geneigt verläuft, und der Lichtauskopplungsbereich weist eine Lichtauskopplungsfläche auf, die zur Lichteinkopplungsfläche bezüglich einer auf der ebenen Unterseite senkrecht stehenden und die Längsrichtung enthaltenden Symmetrieebene symmetrisch verläuft. Das reflektierte Licht wird also symmetrisch zum einfallenden Licht detektiert. Insbesondere können die Lichteinkopplungsfläche und die Lichtauskopplungsfläche zumindest bereichsweise in einem Winkel zur ebenen Unterseite geneigt sein, der grösser als der kritische Winkel der Totalreflexion an der Grenzfläche ist, wenn sich an der Grenzfläche das Gas befindet, und der kleiner als der kritische Winkel der Totalreflexion ist, wenn sich an der Grenzfläche das Fluid befindet. Die Lichteinkopplungsfläche und/oder die Lichtauskopplungsfläche können auch gekrümmt sein, um eine Fokussierungswirkung auf die Grenzfläche zu erreichen.
In diesen Ausführungsfonnen kann eine einzige Detektionskapillare vorhanden sein, oder es können mehrere solche Kapillaren parallel zueinander angeordnet sein.
In anderen Ausfuhrungsformen ist ebenfalls ein Träger für das optische Element vorhanden. Das optische Element weist dann eine Unterseite auf, die unter Bildung mindestens einer ersten Detektionskapillare und einer parallel zur ersten Detektionskapillare verlaufenden zweiten Detektionskapillare dichtend auf dem Träger (110) angebracht ist. Selbstverständlich können auch drei oder mehr solcher Detektionskapillaren vorhanden sein. Jede der Detektionskapillaren weist ein erstes, offenes Ende und ein zweites, zumindest mittelbar verschlossenes Ende auf. Jede der Detektionskapillaren ist mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit dem kompressiblen Gas gefüllt und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden. Das optische Element weist an seiner Unterseite mindestens eine erste und eine zweite Nut auf. Die erste Detektionskapillare ist entlang einer Längsrichtung teilweise von der ersten Nut begrenzt, und die zweite Detektionskapillare ist entlang der Längsrichtung teilweise von der zweiten Nut begrenzt. Die erste Nut weist mindestens eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende erste Grenzfläche zwischen dem optischen Element und der ersten Detektionskapillare auf, und die zweite Nut weist eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende zweite Grenzfläche zwischen dem optischen Element und der zweiten Detektionskapillare auf. Die erste und die zweite Grenzfläche sind dabei bezüglich einer senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung derart zueinander gewinkelt angeordnet, dass Licht, welches vom Lichteinkopplungsbereich des optischen Elements auf die erste Grenzfläche der ersten Nut gelangt und von dieser intern reflektiert wird, auf die zweite Grenzfläche der zweiten Nut gelangen kann, um von dort zum Lichtauskopplungsbereich reflektiert zu werden.
In diesen Ausführungsformen finden also zwei interne Reflexionen statt, was den HeIl- Dunkel-Kontrast zwischen Gas und Flüssigkeit erhöht. Ausserdem ermöglicht es diese Ausführung, dass die Beleuchtung und die Detektion von der selben Seite erfolgen (so dass also der Lichteinkopplungsbereich und der Lichtauskopplungsbereich zusammenfallen können). Dazu sind die erste und die zweite Grenzfläche so zueinander angeordnet, dass sie zueinander einen Winkel von 90° bilden. Licht, das entlang einer Einfallsrichtung (vorzugsweise in einem Einfallswinkel von ca. 45° zur Flächennormalen der ersten Grenzfläche) auf die erste Grenzfläche trifft und von dieser auf die zweite Grenzfläche reflektiert wird, wird dann von der zweiten Grenzfläche entgegen der Einfallsrichtung reflektiert. Der Winkel zwischen den Grenzflächen kann aber auch von 90° abweichen und insbesondere grösser als 90° sein, wenn Beleuchtung und Detektion aus unterschiedlichen Richtung erfolgen sollen. hi einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Detektionskapillaren an ihrem zweiten Ende mit einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen, gemeinsamen Druckausgleichsraum verbunden. Hierdurch findet im Gas zwischen den Detektionskapillaren ein
Druckausgleich statt, und der in den Kapillaren herrschende Druck ist von Kapillare zu
Kapillare gleich. Ausserdem wird es durch eine geeignete Wahl des Volumens des
Druckausgleichsraums möglich, die„Federkonstante" der Gasfeder variieren, die durch das Gas gebildet wird. Je grösser das Volumen des Druckausgleichsraums ist, desto kleiner ist der Druckanstieg, der erforderlich ist, um die Flüssigkeitssäule in den
Detektionskapillaren um einen bestimmten Betrag ansteigen zu lassen. Damit lässt sich also die Empfindlichkeit der Druckerfassungsvorrichtung einstellen. Ein
Druckausgleichraum am zweiten Ende kann aus diesem Grund selbst dann vorteilhaft sein, wenn nur eine einzige Detektionskapillare vorhanden ist. Der Druckausgleichsraum ist ein
Beispiel für eine Ausführungsform, in der die Kapillaren mittelbar verschlossen sind.
An ihrem offenen, ersten Ende können die Detektionskapillaren mit einem gemeinsamen Verteilerraum zur Zuführung der Flüssigkeit zu den Detektionskapillaren verbunden sein, wobei der Verteilerraum dann über einen Verbindungskanal mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden ist. Dadurch wird nur ein einziger Verbindungskanal benötigt.
In einer konkreten Ausführung weist das optische Element an seiner Unterseite eine Mehrzahl paralleler Nuten auf, die eine Mehrzahl paralleler Detektionskapillaren begrenzen. Jede der Nuten weist eine erste und einer zweiten ebene Flanke auf, die jeweils entlang der Längsrichtung verläuft. Die die Flanken schliessen einen Winkel von mindestens 90° ein. Dabei bildet die erste Flanke einer der Nuten jeweils die erste Grenzfläche, und die zweite Flanke einer benachbarten Nut bildet jeweils die zweite Grenzfläche. Insbesondere können die Nuten V-förmig ausgebildet sein. Der Träger kann in dieser Ausführung eine ebene Oberseite aufweisen.
Die Vorrichtung kann ausserdem mit einer Lichtquelle und einem Lichtsensor versehen sein, um die Anwesenheit von Flüssigkeit oder Gas in der Detektionskapillare automatisch zu detektieren. Dazu kann insbesondere eine Steuerungseinrichtung mit einer Lichtquelle, um Licht in den Lichteinkopplungsbereich des optischen Elements einzukoppeln, und mit einem Lichtsensor, um im optischen Element intern an der Grenzfläche reflektiertes Licht im Lichtauskopplungsbereich aus dem optischen Element auszukoppeln, vorhanden sein. Die Steuerungseinrichtung ist dann dazu ausgebildet, ein Mass für die Menge des intern reflektierten Lichts zu detektieren. Die Steuerungseinrichtung kann dabei in einem anderen Teil des Verabreichungsgeräts als die Detektionskapillare mit dem optischen Element angeordnet sein. So kann sich die Detektionskapillare mit dem optischen Element z.B. in einem wegwerfbaren Teil, insbesondere einem Adapter zum Anschliessen eines Infusionssets oder einer Kartusche mit einem Medikamentenreservoir befinden, während sich die Steuerungseinrichtung in einer mehrfach verwendbaren Basiseinheit befindet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Verabreichungsvorrichtung zur Verabreichung eines flüssigen Medikaments, die mit einer Druckerfassungsvorrichtung der vorgeschlagenen Art versehen ist. Eine solche Verabreichungsvorrichtung kann insbesondere aufweisen:
einen Produktbehälter für das flüssige Medikament, mit einem Auslass;
eine Antriebseinrichtung, um das flüssige Medikament unter Druckeinwirkung durch den Auslass aus dem Behälter auszustossen; sowie
eine Druckerfassungsvorrichtung der vorgeschlagenen Art, wobei das offene Ende der Detektionskapillare mit dem Auslass des Behälters in Verbindung steht, und wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, aufgrund der Menge des vom Lichtsensor empfangenen Lichts einen Druckanstieg im flüssigen Medikament festzustellen und bei einem Druckanstieg über einen Schwellwert ein Alarmsignal abzugeben.
Eine solche Verabreichungsvorrichtung kann insbesondere modular ausgebildet sein, so dass sie umfasst:
eine wiederverwendbare Basiseinheit, die die Antriebseinrichtung und die Steuerungseinrichtung mit der Lichtquelle und dem Lichtsensor umfasst;
eine auswechselbare Kartusche, die den Produktbehälter für das flüssige Medikament umfasst und die mit der Basiseinheit verbindbar ist, um das flüssige Medikament aus dem Produktbehälter auszustossen; und
einen Adapter, der mit der Kartusche verbindbar ist, um ein Infusionsset an die
Kartusche anzuschliessen, und der eine Flüssigkeitsleitung umfasst, um das flüssige Medikament vom Ausgang des Produktbehälters zum Infusionsset zu leiten, wobei die mindestens eine Detektionskapillare am Adapter ausgebildet ist und an ihrem offenen Ende direkt oder indirekt mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist.
Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf einen Adapter zum Anschliessen eines Infusionssets an einem Verabreichungsgerät, welcher aufweist:
einen Befestigungsbereich zur Befestigung des Adapters am Verabreichungsgerät; einen Anschlussbereich zum Anschliessen des Infusionssets am Adapter;
eine Flüssigkeitsleitung, sich vom Befestigungsbereich zum Anschlussbereich erstreckt; sowie
eine Druckerfassungsvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, deren mindestens eine Detektionskapillare an ihrem offenen Ende mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist.
Schliesslich bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Druckerfassung in einem flüssigkeitsführenden Bereich eines Verabreichungsgeräts, das die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen einer Detektionskapillare, mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, mindestens mittelbar verschlossenen Ende, wobei die Detektionskapillare mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen
Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden ist, und wobei die die Detektionskapillare entlang der Längsrichtung zu mindestens einer
Seite hin unter Bildung mindestens einer Grenzfläche durch ein lichtdurchlässiges optisches Element begrenzt ist,
Leiten von einfallendem Licht auf die Grenzfläche, so dass das durch den Lichteinkopplungsbereich einfallende Licht in einem Winkel auf die Grenzfläche trifft, bei dem das Licht an der Grenzfläche eine höhere interne Reflexion erfahrt, wenn sich im Bereich der Grenzfläche das Gas befindet, als wenn sich im Bereich der Grenzfläche die
Flüssigkeit befindet;
Detektieren von an der Grenzfläche reflektiertem Licht; und
Ermitteln eines Masses für den Druck im flüssigkeitsfuhrenden Bereich aufgrund der Menge des an der Grenzfläche detektierten Lichts.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Adapters zum Anschluss eines
Infusionssets an ein medizinisches Verabreichungsgerät;
FFiigg.. 22 einen Querschnitt durch den Adapter in der Ebene A der Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Adapter der Fig. 1 in der Ebene B-B der Fig.
2;
Fig. 4 einen vergrösserten Ausschnitt aus der Fig. 3 im Bereich D;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Adapter der Fig. 1 in der Ebene C-C der Fig.
2;
Fig. 6 einen vergrösserten Ausschnitt aus der Fig. 5 im Bereich E;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Adapters der Fig. 1 mit entferntem optischem Element;
Fig.8 eine Aufsicht des Adapters mit entferntem optischem Element;
FFiigg.. 99 eine vergrösserte perspektivische Ansicht des optischen Elements des
Adapters der Fig. 1;
Fig. 10 eine Frontansicht des optischen Elements der Fig. 9;
Fig. 11 einen Adapter gemäss einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 12 eine Frontansicht des Adapters der Fig. 11 ;
FFiigg.. 1133 einen Längsschnitt durch den Adapter der Fig. 11 in der Ebene F-F der Fig.
12;
Fig. 14 einen Querschnitt durch den Adapter der Fig. 11 in der Ebene G-G der Fig.
13; Fig. 15 einen vergrösserten Ausschnitt aus der Fig. 14 im Bereich H;
Fig. 16 eine vergrösserte perspektivische Ansicht des optischen Elements des
Adapters der Fig. 11 ;
Fig. 17 eine Funktionsskizze zum Betrieb der Druckerfassungsvorrichtung des
Adapters der Fig. 11 ;
Fig. 18 eine Skizze zur Illustration der Lichtreflexion und Lichtbrechung am optischen Element der Fig. 16; und
Fig. 19 einen zentralen Längsschnitt durch das optische Element der Fig. 16. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFUHRUNGSFORMEN
Erste Ausfuhrungsform
In den Figuren 1 bis 10 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Druckerfassungsvorrichtung illustriert. Die Druckerfassungsvorrichtung ist in einem
Adapter 100 realisiert, der dazu dient, ein nicht dargestelltes Infusionsset mit einem ebenfalls nicht dargestellten Verabreichungsgerät, insbesondere einem Infusionsgerät zur subkutanen Verabreichung eines flüssigen Medikaments wie z.B. eines Insulinpräparats, zu verbinden. Das Verabreichungsgerät kann z.B. grundsätzlich ähnlich aufgebaut sein wie das in der WO 2008/106810 angegebene Verabreichungsgerät. Hinsichtlich der möglichen
Ausgestaltungen eines Verabreichungsgeräts wird auf die Offenbarung dieses Dokuments
Bezug genommen.
Der Adapter 100 weist einen Grundkörper 110 auf, an welchem ein Anschlussbereich 111 für ein Infusionsset ausgebildet ist. Im vorliegenden Beispiel weist der Anschussbereich die Form eines Luerkonus auf, der von einem Ringraum 112 zur Einführung des Anschlussstücks des Infusionssets umgeben ist. Am entgegengesetzten Ende weist der Adapter 110 eine zentral angeordnete und in einem Nadelhalter 118 gehaltene Hohlnadel
120 auf, die von einem rohrstückförmigen Nadelschutz 113 radial umgeben ist. In radialer Richtung nach aussen schliesst sich ein Ringraum 114 zur Verbindung des Adapters mit einer Kartusche eines Verabreichungsgeräts an. Der Ringraum 114 ist wiederum von einer Aussenwand 115 radial umgeben. Die Hohlnadel 120 steht über einen Flüssigkeitskanal
121 in einer Flüssigkeitsverbindung mit dem Anschlussbereich 111. Führungskanten 116 und ein Führungssteg 117 dienen zur Führung des Adapters an einer nicht dargestellten Basiseinheit des Infusionsgerät und zur genauen Platzierung eines nachstehend noch näher beschriebenen optischen Elements 200 relativ zu einer Lichtquelle und einem Lichtsensor in der Basiseinheit.
In einem äusseren Bereich des Grundkörpers 110 ist eine quaderförmige Ausnehmung ausgebildet, die einen Detektionsbereich 130 zur Aufnahme einer Druckerfassungseinrichtung bildet. Eine radiale Bohrung 132 erstreckt sich vom Detektionsbereich 130 hinunter zum Flüssigkeitskanal 121. Diese Bohrung 132 ist insbesondere in den Figuren 7 und 8 gut erkennbar. Auf der Grundfläche des Detektionsbereichs ist eine flache Nut 131 ausgebildet, in welche die radiale Bohrung 132 mündet.
In den Detektionsbereich 130 ist von oben her das optische Element 200 eingesetzt, das in den Figuren 9 und 10(a) alleine dargestellt ist. Das optische Element 200 umfasst einen prismenfÖrmigen Hauptabschnitt 210, von dessen ebener Unterseite 211 sich ein zylindrischer Zufuhrabschnitt 220 nach unten erstreckt. Der Hauptabschnitt weist eine ebene Lichteinkopplungsfläche 212 und eine ebene Lichtauskopplungsfläche 213 auf. Diese Flächen verlaufen geneigt zur Flächennormalen der Unterseite 211 und schliessen zu dieser Flächenormalen jeweils einen Winkel von ca. 45° ein. Die geneigten Flächen 212, 213 enden an einer ebenen Oberseite 214, die parallel zur Unterseite 211 verläuft. Nach unten hin schliesst sich an jeder der Flächen 212, 213 eine senkrecht verlaufende Seitenfläche 215 an. Insgesamt weist der Hauptabschnitt 210 des optischen Elements 200 also die Form eins geraden Prismas mit einer unregelmässig sechseckigen Basis auf. Dabei hat die Basis die Form eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreiecks, dessen Hypotenuse die Unterseite des Hauptabschnitts begrenzt, dessen Spitze durch einen Schnitt parallel zur Unterseite abgeschnitten ist, und dessen Katheten durch Schnitte senkrecht zur Unterseite abgeschnitten sind. Von der ebenen Unterseite 211 des Hauptabschnitts erstreckt sich der Zufuhrabschnitt 220 nach unten. Sein Durchmesser ist geringer als die Breite der Unterseite 211. Parallel zur Achse des Zufuhrabschnitts 220 ist eine Zufuhrungsnut 221 ausgebildet. Diese mündet nahe dem unteren Ende des Zuführabschnitts 220 in eine Durchgangsbohrung 222, die parallel zur Längsrichtung des Hauptabschnitts 210 und senkrecht zur Zuführungsnut 221 verläuft.
Wenn das optische Element von oben her in den Detektionsbereich 130 des Grundkörpers 110 eingesetzt ist, liegt die ebene Unterseite 211 des Hauptabschnitts 210 auf der Grundfläche des Detektionsbereichs 130 auf. Der Zufuhrabschnitt erstreckt sich durch die Bohrung 132 hindurch nach unten zum Flüssigkeitskanal 121. Dabei fluchtet die Durchgangsbohrung 222 mit dem Flüssigkeitskanal 121 und der Hohlnadel 120, so dass eine durchgehende Fluidverbindung von der Hohlnadel 120 zum Befestigungsbereich 111 vorhanden ist. Der Zufuhrabschnitt sitzt dicht in der Bohrung 132. Dadurch bildet die Zuführungsnut 221 zusammen mit der Wand der Bohrung 132 einen Zuführungskanal, der den Flüssigkeitskanal 121 mit der Längsnut 131 in der Grundfläche des Detektionsbereichs 130 verbindet. Der Zufuhrungskanal bildet dabei aufgrund seines geringen Durchmessers eine Kapillare. Ausserhalb der Nut 131 liegt die Unterseite 311 des Hauptabschnitts 210 unmittelbar auf der Grundfläche des Detektionsbereichs 130 auf und ist hier, z.B. durch Laserschweissen, dichtend mit der Grundfläche verbunden. Die Nut 131 ist dadurch nach oben hin durch das optische Element 200 verschlossen. Gemeinsam mit dem optischen Element bildet die Nut 131 eine Detektionskapillare. Die Druckerfassungsvorrichtung wird wie folgt betrieben. Im normalen Betriebszustand sind die Detektionskapillare sowie mindestens ein daran anschliessender Teil des Zufuhrungskanals mit Luft gefüllt. Von einer Lichtquelle 410, die in den Figuren 2 und 10 lediglich schematisch angedeutet ist, wird einfallendes Licht 411 (Fig. 10) durch die Lichteinkopplungsfläche 212 in das optische Element 200 eingekoppelt. Dieses Licht trifft unter einem Einfallswinkel von ca. 45° zur Flächennormalen auf die Grenzfläche zwischen dem optischen Element 200 und der Detektionskapillare. Dieser Winkel ist grösser als der kritische Winkel der Totalreflexion gegenüber Luft. Das auf die Grenzfläche treffende Licht wird daher an der Grenzfläche totalreflektiert und tritt als reflektiertes Licht 421 (Fig. 10) an der Lichtauskopplungsfläche wieder aus dem optischen Element 200 aus. Hier kann es von einem in den Figuren 2 und 10 wiederum nur schematisch angedeuteten Lichtsensor 420 detektiert werden.
Wenn nun der Druck im Flüssigkeitskanal 121 wegen einer Okklusion im Infusionsset ansteigt, wird die Flüssigkeit im Flüssigkeitskanal durch die von der Zuführungsnut 221 gebildete Kapillare nach oben in Richtung der Detektionskapillare gedrückt. Hierbei komprimiert die Flüssigkeit die Luft, die sich in der Detektionskapillare befindet. Die Luft wird dabei so weit komprimiert, bis die Kräfte aufgrund des Luftdrucks in einem Gleichgewicht mit den Kräften aufgrund des Flüssigkeitsdrucks im Flüssigkeitskanal 121 stehen. Die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare ist damit ein direktes Mass für den Druck, der im Flüssigkeitskanal 121 herrscht.
Wenn genügend Flüssigkeit in die Detektionskapillare gelangt ist, trifft das einfallende Licht 411 auf eine Grenzfläche zwischen dem optischen Element 200 und der Flüssigkeit.
Die Brechzahlen des optischen Elements und der Flüssigkeit unterscheiden sich dabei weniger stark als die Brechzahlen zwischen dem optischen Element und Luft. Insbesondere ist der kritische Winkel der Totalreflexion zwischen dem optischen Element und der
Flüssigkeit nun grösser als der Einfallswinkel des Lichts 411 relativ zur Flächennormalen, so dass an der Grenzfläche nun keine Totalreflexion mehr stattfindet. Das Licht wird daher nur noch zu einem kleinen Teil reflektiert und stattdessen zum grössten Teil in die
Flüssigkeit hinein gebrochen, wie dies durch den Pfeil 412 angedeutet ist. Hier wird das
Licht teilweise unmittelbar absorbiert. Der nicht absorbierte Teil des Lichts trifft auf den
Grundkörper und wird dort absorbiert, gegebenenfalls nach einer oder mehreren Reflexionen. Falls der Grundkörper 110 aus einem transparenten Material gefertigt ist, ist es auch denkbar, dass mindestens ein Teil des Lichts aus dem Grundkörper 110 austritt.
Es gelangt also in erheblichen Mass weniger reflektiertes Licht 421 zum Lichtsensor 420. Anhand der Menge des reflektierten Lichts kann also auf die Länge der Flüssigkeitssäule in der Detektionskapillare geschlossen werden. Sofern die Menge reflektierten Lichts einen bestimmten Schwellwert unterschreitet, deutet dies auf die Überschreitung eines Schwellendrucks im Flüssigkeitskanal 121 hin, was wiederum auf eine Okklusion im Infusionsset hindeutet. Als Lichtquelle eignet sich insbesondere eine Leuchtdiode, z.B. im Infrarotbereich. Als Lichtsensor eignet sich z.B. eine Fotodiode oder ein Fototransistor, der in einer an sich bekannten Weise einen Teil eines Sensorschaltkreises bildet. Die vorliegende Druckerfassungsvorrichtung ermöglicht grundsätzlich nicht nur die Feststellung, dass ein vorbestimmter Schwellwert des Drucks überschritten ist, sondern ermöglicht grundsätzlich auch eine quantitative Bestimmung des Drucks. Hierzu kann die Lichtquelle so ausgebildet sein, dass sie das optische Element 200 nicht nur an einer Stelle entlang der Längsrichtung des optischen Elements beleuchtet, sondern über einen bestimmten Bereich seiner Länge oder sogar über die gesamte Länge des optischen Elements. Der Lichtsensor kann so ausgebildet sein, dass er die reflektierte Lichtmenge quantitativ erfasst, z.B. indem er ein Signal, abgibt, dessen Stärke von der empfangenen Lichtmenge abhängt, oder indem er als Zeilensensor mit mehreren Sensorfeldern entlang der Länge des optischen Elements ausgebildet ist.
Die Verabreichung eines flüssigen Medikaments durch eine Verabreichungsvorrichtung der hier genannten Art erfolgt in der Regel nicht kontinuierlich, sondern inkrementell in Verabreichungszyklen in Abständen von einigen Minuten. Bei jedem Verabreichungsvorgang wird dabei lediglich eine relativ kleine Menge des flüssigen Medikaments ausgestossen. Entsprechend braucht die hier vorgeschlagene Druckerfassungsvorrichtung nicht kontinuierlich betrieben zu werden, sondern kann gezielt zu bestimmten Zeitpunkten eines Verabreichungszyklus aktiviert werden, um die Druckverhältnisse zu diesen Zeitpunkten zu bestimmen. Auf diese Weise wird erheblich weniger elektrische Energie für die Druckerfassungsvorrichtung als bei einem kontinuierlichen Betrieb benötigt.
Zweite Ausführungsform Eine zweite Ausführungsform einer Druckerfassungsvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 11 bis 19 illustriert. Wiederum ist die Druckerfassungsvorrichtung in einem Adapter 100' ausgebildet, der grundsätzlich sehr ähnlich zum Adapter 100 der ersten Ausführungsform aufgebaut ist. Diesbezüglich wird auf die obenstehende Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugsziffern wie für die erste Ausführungsform bezeichnet. Unterschiede zur ersten Ausführungsform bestehen insbesondere in der Ausgestaltung des Detektionsbereichs im Adapter 100' und in der Ausgestaltung des optischen Elements 200'. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform die Grundfläche des Detektionsbereichs des Grundkörpers 110 eben ausgebildet und weist keine Nut auf. Das optische Element 200' ist insgesamt von quaderförmiger Gestalt und auf seiner Oberseite eben ausgebildet. Auf seiner Unterseite weist das optische Element 200' eine Mehrzahl von parallel entlang seiner Längsrichtung verlaufenden V-förmigen Nuten 231 auf (im vorliegenden Beispiel neun parallele Nuten), deren Querschnitt die Form eines gleichseitigen, rechtwinkligen Dreiecks aufweist. Diese Nuten sind besonders gut in der Fig. 16 erkennbar. Die Nuten enden an ihrem proximalen Ende in einem gemeinsamen Verteilerraum 232, der über eine vertikal verlaufende Bohrung 132 mit dem zentralen Flüssigkeitskanal 121 des Adapters kommuniziert. Um den Querschnitt der Bohrung 132 auf den Durchmesser einer Kapillare zu verringern, kann in die Bohrung 132 ein hier nicht dargestelltes, zylindrisches Einsatzteil eingeschoben sein, das genau so aufgebaut ist wie der Zuführabschnitt 220 des optischen Elements 200 gemäss der ersten Ausführungsform. An ihrem dem Verteilerraum 232 entgegengesetzten, distalen Ende sind die Nuten 231 mit einem Druckausgleichsraum 233 verbunden, der sich nach oben in das optische Element hinein erstreckt.
Das optische Element 200' ist mit seiner Unterseite 230 mit der Grundfläche des Detektionsbereichs des Grundkörpers 110 verbunden, z. B. durch Laserschweissen. Dabei bilden die Nuten 231 zusammen mit der Grundfläche eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Detektionskapillaren. An ihrem proximalen Ende sind diese
Kapillaren über den Verteilerraum 232 und den zuvor beschriebenen Zuführungskanal mit dem zentralen Flüssigkeitskanal 121 des Adapters 100' verbunden. An ihrem distalen Ende sind die Detektionskapillaren mit dem Druckausgleichsraum 233 verbunden und dadurch indirekt verschlossen.
Im normalen Betrieb der Verabreichungsvorrichtung sind auch in dieser Ausführungsform die Detektionskapillaren vollständig mit Luft gefüllt. Ebenso sind der Verteilerraum 232 und mindestens ein Teil des Zuführungskanals mit Luft gefüllt. Bei einem Druckanstieg im zentralen Flüssigkeitskanal 121 steigt wiederum Flüssigkeit durch den Zuführungskanal auf. Wenn der Druck eine bestimmte Schwelle überschreitet, erreicht die Flüssigkeit den Verteilerraum 232 und gelangt von dort in die Detektionskapillaren. Wiederum komprimiert dabei die Flüssigkeit die zuvor in den Detektionskapillaren sowie im Druckausgleichsraum 233 befindliche Luft. Dabei kann die Druckkraft, welche die komprimierte Luft der Flüssigkeit bei einem bestimmten Flüssigkeitsstand entgegensetzt, durch die Volumina des Druckausgleichsraums 233 und des Verteilerraums 232 eingestellt werden. Durch Veränderung dieser Volumina kann also der Betriebsbereich der Druckerfassungsvorrichtung eingestellt werden.
Die Detektion der in den Detektionskapillaren vorhandenen Flüssigkeitssäulen erfolgt auch in diesem Ausfuhrungsbeispiel auf optischem Weg. Dabei wird das einfallende Licht durch die ebene Oberseite 236 des optischen Elements 200' eingekoppelt und das reflektierte Licht in der entgegengesetzten Richtung aus dieser Oberseite wieder ausgekoppelt. Dies ist in der Fig. 17 illustriert und wird in der Fig. 18 näher dargestellt. Jede der Nuten 231 weist eine erste ebene Flanke 234 und eine zweite ebene Flanke 235 auf. Einfallendes Licht 431, das auf die erste Flanke 234 einer bestimmten Nut auftrifft, wird durch die an dieser Flanke gebildete Grenzfläche durch Totalreflexion in Richtung 432 reflektiert, sofern sich an dieser Grenzfläche Luft befindet. Das reflektierte Licht 432 trifft auf die zweite Flanke der benachbarten Nut und wird dort erneut reflektiert, sofern sich dort wiederum Luft befindet. Das zweimal reflektierte Licht 441 ist antiparallel zum einfallenden Licht und wird vom Lichtsensor 440 empfangen. Sofern sich an den Grenzflächen jedoch nicht Luft, sondern Flüssigkeit befindet, wird das einfallende Licht in die Flüssigkeit hinein gebrochen, wie dies durch den Pfeil 433 schematisch angedeutet ist, und nur ein kleiner Teil des einfallenden Lichts wird in Richtung 432 reflektiert. Der grösste Teil des verbleibenden reflektierten Lichts wird an der nächsten Grenzfläche erneut in die Flüssigkeit hinein gebrochen (angedeutet durch Pfeil 442), und nur ein sehr kleiner, unvermeidlicher Rest wird als reflektiertes Licht 441 zum Detektor 440 reflektiert.
Um eine möglichst grosse Empfindlichkeit zu erreichen, erstreckt sich die Lichtquelle 430 vorzugsweise über die gesamte Breite der Anordnung von Detektionskapillaren, und auch der Lichtsensor 440 weist vorzugsweise eine entsprechende Breite auf. Dies ist in der Fig. 17 lediglich schematisch angedeutet. Ein solcher„Lichtvorhang" kann für das einfallende Licht durch geeignete Linsenanordnungen aus einer oder mehreren Punktlichtquellen erzeugt werden, wie dies aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist. Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik an sich bekannt, einen reflektierten Lichtvorhang wieder auf einen oder mehrere Punkte zurück zu fokussieren.
Wiederum ist es von Vorteil, wenn die Lichtquelle dazu ausgebildet ist, die Detektionskapillaren über ihre gesamte Länge oder zumindest über einen gewissen Teil ihrer Länge zu beleuchten, und wenn der Lichtsensor dazu ausgebildet ist, die reflektierte Lichtmenge quantitativ zu erfassen. Dazu kann der Lichtsensor wiederum als Zeilensensor entlang der Längsrichtung der Detektionskapillaren oder sogar als zweidimensionaler Array-Sensor ausgebildet sein. Derartige Sensoren sind aus dem Gebiet der digitalen Kameras bekannt und preisgünstig verfügbar.
In der Fig. 17 ist ausserdem illustriert, wie die Lichtquelle 430 und der Lichtsensor 440 mit einer Steuerungseinrichtung 300 zusammenwirken. Die Steuerungseinrichtung steuert einen Antriebsmotor 301 an, der auf ein Medikamentenreservoir 302 derart einwirkt, dass durch eine Aktivierung des Antriebsmotors ein flüssiges Medikament aus dem Reservoir 302 abgegeben wird. Der Druck am Auslass des Reservoirs 302 wird, wie in der Fig. 17 nur schematisch durch die Leitung 303 angedeutet ist, durch eine Druckerfassungsvorrichtung der hier beschriebenen Art erfasst. Die Aktivierung des Motors erfolgt in regelmässigen Zeitabständen (Verabreichungszyklen) für eine jeweils verhältnismässig kurze Zeit. Zu bestimmten Zeitpunkten jedes Verabreichungszyklus werden die Lichtquelle 430 und der Lichtsensor 440 aktiviert, um den Druck am Auslass des Reservoirs 302 zu erfassen. Wenn die vom Lichtsensor erfasste Lichtmenge einen Schwellwert unterschreitet oder andere vorbestimmte Bedingungen an die Lichtmenge erfüllt sind (z.B. die Lichtmenge um eine bestimmte Differenz zur Lichtmenge des vorhergehenden Zyklus abgenommen hat oder ein bestimmter Schwellwert der Lichtmenge mehrmals unterschritten wurde), erzeugt die Steuerungseinrichtung ein Alarmsignal. Aufgrund des Alarmsignals kann die Steuerungseinrichtung einen akustischen Alarm über einen akustischen Signalgeber 304 (z.B. einen Summer), einen optischen Alarm über einen optischen Signalgeber 305 (z.B. eine LED), oder einen taktilen Alarm abgeben, oder die Steuerungseinrichtung kann den Motor 301 stoppen.
Die Steuerungseinrichtung 300 mit dem Motor 301, den Signalgebern 304, 305, der Lichtquelle 430 und dem Lichtsensor 440 kann dabei in einer wiederverwendbaren Basiseinheit 310 untergebracht sein, während sich das Medikamentenreservoir 302 in einer wegwerfbaren Kartusche 320 und das optische Element mit den Detektionskapillaren in einem daran lösbar befestigbaren Adapter befinden kann.
Abwandlungen
Während die Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sind selbstverständlich eine grosse Zahl von Abwandlungen der erfindungsgemässen Druckerfassungsvorrichtung möglich. Unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform ist z.B. eine andere Formgebung des optischen Elements möglich. So können insbesondere die Lichteinkopplungsflächen und die Lichtauskopplungsflächen des optischen Elements 200 gekrümmt statt eben sein. Insbesondere ist eine im Querschnitt halbkreisförmige oder halbelektrische Ausführung möglich, wie sie in Teil (b) der Fig. 10 schematisch illustriert ist. Das optische Element der ersten Ausführungsform kann auch allein aus dem prismatischen Hauptabschnitt 210 bestehen, und der Zuführabschnitt 220 kann als getrenntes Bauteil ausgeführt sein. Auch ist es in der ersten Ausführungsform nicht zwingend, dass die Detektionskapillare durch eine Nut im Grundkörper 110 gebildet wird. Eine entsprechende Nut kann auch in einem geeigneten Einsatzteil für den Grundkörper ausgebildet sein, oder Detektionskapillare kann durch eine Nut im optischen Element begrenzt sein. Um in der ersten Ausführungsform das Licht statt schräg seitlich von oben einfallen zu lassen, kann die Detektionskapillare auch eine andere Querschnittsform als die hier beschriebene rechteckige Querschnittsform aufweisen. So kann insbesondere von oben her ein prismenförmiger Bereich in den Querschnitt der Detektionskapillare hineinragen, an dessen schräg verlaufenden seitlichen Flanken jeweils eine Grenzfläche zum Inneren der Detektionskapillare gebildet ist. Eine solche Form ist in Teil (c) der Fig. 10 illustriert.
Auch bei der zweiten Ausführungsform sind eine Reihe von Abwandlungen möglich. So brauchen die Nuten 231 nicht notwendig von dreieckigem Querschnitt zu sein, solange sie zwei zueinander geneigte Flanken aufweisen. Der Winkel, den diese Flanken einschliessen, ist zwar bevorzugt wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel 90°, kann jedoch auch grösser als 90° sein, falls gewünscht ist, dass das eintretende und das reflektierte Licht in unterschiedlichen Richtungen im optischen Element verlaufen. Entsprechend kann das optische Element an seiner Oberseite in diesem Fall mit schräg verlaufenden Lichteinkopplungsflächen und Lichtauskopplungsflächen versehen sein. Der Druckausgleichsraum 233 kann gegebenenfalls entfallen, so dass die Detektionskapillaren an ihre distalen Enden unmittelbar verschlossen sind. Umgekehrt kann bei der ersten Ausfuhrungsform am Ende der einzigen Detektionskapillare auch ein Druckausgleichsraum wie im zweiten Ausfuhrungsbeispiel vorgesehen sein. Eine Vielzahl von weiteren Abwandlungen sind möglich.
BEZUGSZEICHENLISTE
100, 100' Adapter 222 Durchgangsbohrung
110 Grundkörper 230 Unterseite
111 Anschlussbereich 231 Längsnut
112 Ringraum 232 Verteilerraum
113 Nadelschutz 233 Druckausgleichsraum
114 Ringraum 300 Steuerungseinrichtung
115 Aussenwand 301 Antriebsmotor
116 Führungskante 302 Medikamentenreservoir
117 Führungssteg 303 Leitung
118 Nadelhalter 304 akustischer Signalgeber
120 Hohlnadel 305 optischer Signalgeber
121 Flüssigkeitskanal 310 Basiseinheit
130, 130' Detektionsbereich 320 Kartusche
131 Längsnut 410 Lichtquelle
132 Bohrung 411 einfallendes
200, 200' optisches Element 412 gebrochenes Licht
210 Hauptabschnitt 420 Lichtsensor
211 Unterseite 421 reflektiertes Licht
212 Lichteinkopplungsfläche 430 Lichtquelle
213 Lichtauskopplungsfläche 431 einfallendes Licht
214 Oberseite 432 reflektiertes Licht
215 Seitenfläche 433 gebrochenes Licht
216 alternativer Querschnitt 440 Lichtsensor
220 Zuführabschnitt 441 reflektiertes Licht
221 Zuführungsnut 442 gebrochenes Licht

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Druckerfassung in einem eine Flüssigkeit führenden Bereich eines Verabreichungsgeräts, aufweisend
mindestens eine Detektionskapillare mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, mindestens mittelbar verschlossenen Ende, wobei die Detektionskapillare mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem die Flüssigkeit führenden Bereich verbunden ist;
ein lichtdurchlässiges optisches Element (200; 200'), das die Detektionskapillare zu mindestens einer Seite hin unter Bildung mindestens einer Grenzfläche unmittelbar begrenzt,
wobei das optische Element einen Lichteinkopplungsbereich (212; 236) aufweist, um einfallendes Licht in das optische Element einzukoppeln und in einem solchen Einfallswinkel auf die Grenzfläche zu leiten, dass das Licht an der Grenzfläche eine höhere interne Reflexion erfahrt, wenn sich an der Grenzfläche das Gas befindet, als wenn sich an der Grenzfläche die Flüssigkeit befindet, und wobei das optische Element (200; 200') einen Lichtauskopplungsbereich (213; 236) aufweist, um intern an der Grenzfläche reflektiertes Licht aus dem optischen Element (200; 200') auszukoppeln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektionskapillare (131; 231) an ihrem offenen Ende mit einem Verbindungskanal (221) verbunden ist, der die Detektionskapillare mit dem fluidführenden Bereich (212) verbindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Verbindungskanal (221) als Kapillare ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Detektionskapillare (131; 231) eine
Längsrichtung definiert und wobei der Verbindungskanal (221) mindestens teilweise durch einen sich abgewinkelt zur Längsrichtung erstreckenden Zuführbereich (220) des optischen Elements (200) begrenzt ist, der sich in einen Träger für das optische Element (200) hinein erstreckt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen Träger
(110) für das optische Element (200) aufweist, in dem eine Nut (131) ausgebildet ist,
wobei das optische Element (200) eine ebene Unterseite aufweist, welche die Nut (131) entlang ihrer Längsrichtung begrenzt, und
wobei die vom optischen Element (200) begrenzte Nut (131) die Detektionskapillare bildet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Lichteinkopplungsbereich (212) eine
Lichteinkopplungsfläche aufweist, die zur ebenen Unterseite geneigt verläuft, und wobei der Lichtauskopplungsbereich (213) eine Lichtauskopplungsfläche aufweist, die zur Lichteinkopplungsfläche bezüglich einer auf der ebenen Unterseite senkrecht stehenden und die Längsrichtung enthaltenden Symmetrieebene symmetrisch verläuft.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche einen Träger (110) für das optische
Element aufweist,
wobei das optische Element (200') eine Unterseite aufweist, die unter Bildung mindestens einer ersten Detektionskapillare und einer parallel zur ersten Detektionskapillare verlaufenden zweiten Detektionskapillare dichtend auf dem Träger (110) angebracht ist,
wobei jede der Detektionskapillaren ein erstes, offenes Ende und ein zweites, zumindest mittelbar verschlossenes Ende aufweist, und wobei jede der Detektionskapillaren mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich (121) verbunden ist,
wobei das optische Element an seiner Unterseite mindestens eine erste und eine zweite dazu parallele Nut (231) aufweist, so dass die erste Detektionskapillare teilweise von der ersten Nut begrenzt ist und die zweite Detektionskapillare teilweise von der zweiten Nut begrenzt ist,
wobei die erste Nut eine sich entlang einer Längsrichtung erstreckende erste Grenzfläche (234) zwischen dem optischen Element und der ersten Detektionskapillare aufweist und wobei die zweite Nut eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende zweite Grenzfläche (235) zwischen dem optischen Element und der zweiten Detektionskapillare aufweist, und
wobei die erste und die zweite Grenzfläche bezüglich einer senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung derart zueinander gewinkelt angeordnet sind, dass Licht, welches vom Lichteinkopplungsbereich (236) des optischen Elements auf die erste Grenzfläche (234) der ersten Nut gelangt und von dieser intern reflektiert wird, auf die zweite Grenzfläche (235) der zweiten Nut gelangt, um von dort zum Lichtauskopplungsbereich (236) reflektiert zu werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste und die zweite Grenzfläche zueinander einen Winkel von 90° bilden, so dass Licht, das entlang einer Einfallsrichtung auf die erste Grenzfläche (234) trifft und von der ersten und der zweiten Grenzfläche (235) reflektiert wird, entgegen der Einfallsrichtung von der zweiten Grenzfläche reflektiert wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste und die zweite
Detektionskapillare an ihrem zweiten Ende mit einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen, gemeinsamen Druckausgleichsraum (233) verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die erste und die zweite Detektionskapillare an ihrem ersten Ende mit einem gemeinsamen Verteilerraum (232) zur Zuführung der Flüssigkeit zur jeweiligen Detektionskapillare verbunden sind, und wobei der Verteilerraum über einen Verbindungskanal mit dem flüssigkeitsführenden Bereich (121) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das optische Element (200') an seiner Unterseite eine Mehrzahl paralleler Nuten (231) aufweist, die eine Mehrzahl paralleler Detektionskapillaren begrenzen, wobei jede der Nuten eine erste und einer zweiten ebene Flanke aufweist, die entlang der Längsrichtung verläuft, wobei die Flanken einen Winkel von mindestens 90° einschliessen, wobei die erste Flanke einer der Nuten die erste Grenzfläche (234) bildet, und wobei die zweite Flanke einer benachbarten Nut die zweite Grenzfläche (235) bildet.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ausserdem aufweist:
eine Steuerungseinrichtung (300) mit einer Lichtquelle (410; 430), um Licht in den Lichteinkopplungsbereich des optischen Elements (200; 200') einzukoppeln, und mit einem Lichtsensor (420; 440), um im optischen Element intern an der Grenzfläche reflektiertes Licht im Lichtauskopplungsbereich aus dem optischen Element auszukoppeln, wobei die Steuerungseinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, ein Mass für die Menge des intern reflektierten Lichts zu detektieren.
13. Verabreichungsvorrichtung zur Verabreichung eines flüssigen Medikaments, aufweisend
einen Produktbehälter (302) für das flüssige Medikament, mit einem Auslass;
eine Antriebseinrichtung (301), um das flüssige Medikament unter Druckeinwirkung durch den Auslass aus dem Behälter auszustossen; sowie
eine Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das offene Ende der Detektionskapillare mit dem Auslass des Behälters (302) in Verbindung steht, und wobei die Steuerungseinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, aufgrund der Menge des vom Lichtsensor (420; 440) empfangenen Lichts einen Druckanstieg im flüssigen Medikament festzustellen und bei einem Druckanstieg über einen Schwellwert ein Alarmsignal abzugeben.
14. Verabreichungsvorrichtung nach Anspruch 13, welche umfasst:
eine wiederverwendbare Basiseinheit (310), die die Antriebseinrichtung (302) und die Steuerungseinrichtung (300) mit der Lichtquelle (410; 430) und dem Lichtsensor (420; 440) umfasst;
eine auswechselbare Kartusche (320), die den Produktbehälter (302) für das flüssige Medikament umfasst und die mit der Basiseinheit (310) verbindbar ist, um das flüssige Medikament aus dem Produktbehälter (302) auszustossen; und einen Adapter (100; 100'), der mit der Kartusche (320) verbindbar ist, um ein Infusionsset an die Kartusche anzuschliessen, und der eine Flüssigkeitsleitung (121; 303) umfasst, um das flüssige Medikament vom Ausgang des Produktbehälters (302) zum Infusionsset zu leiten,
wobei die mindestens eine Detektionskapillare am Adapter (100; 100') ausgebildet ist und an ihrem offenen Ende mit der Flüssigkeitsleitung (121; 303) verbunden ist.
15. Adapter (100; 100') zum Anschliessen eines Infusionssets an einem Verabreichungsgerät, aufweisend
einen Befestigungsbereich zur Befestigung des Adapters an einem Verabreichungsgerät;
einen Anschlussbereich (111) zum Anschliessen des Infusionssets am Adapter;
eine Flüssigkeitsleitung (120, 121), sich vom Befestigungsbereich zum Anschlussbereich erstreckt; sowie
eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, deren mindestens eine Detektionskapillare an ihrem offenen Ende mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist.
16. Verfahren zur Druckerfassung in einem flüssigkeitsführenden Bereich eines Verabreichungsgeräts, umfassend:
Bereitstellen einer Detektionskapillare, mit einem ersten, offenen Ende und einem zweiten, mindestens mittelbar verschlossenen Ende, wobei die Detektionskapillare mindestens in einem an das zweite Ende angrenzenden Bereich mit einem kompressiblen Gas gefüllt ist und an ihrem ersten Ende mit dem flüssigkeitsführenden Bereich verbunden ist, und wobei die Detektionskapillare zu mindestens einer Seite hin unter Bildung mindestens einer Grenzfläche unmittelbar durch ein lichtdurchlässiges optisches Element (200; 200') begrenzt ist,
Leiten von einfallendem Licht auf die Grenzfläche, so dass das durch den Lichteinkopplungsbereich einfallende Licht in einem Winkel auf die Grenzfläche trifft, bei dem das Licht an der Grenzfläche eine interne Reflexion erfahrt, wenn sich im Bereich der Grenzfläche das Gas befindet, und bei dem das Licht an der
Grenzfläche eine verminderte Reflexion erfahrt, wenn sich im Bereich der
Grenzfläche die Flüssigkeit befindet;
Detektieren von an der Grenzfläche reflektiertem Licht; und
Ermitteln eines Masses für den Druck im flüssigkeitsführenden Bereich aufgrund der Menge des an der Grenzfläche detektierten Lichts.
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