WO2013138830A1 - Kapazitiver nfc-basierter füllstandssensor für insulin-pens - Google Patents

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WO2013138830A1
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communication unit
capacitance
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Manfred Bammer
Gernot Schmid
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Ait Austrian Institute Of Technology Gmbh
Seibersdorf Labor Gmbh
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    • F04C2270/042—Force radial
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Definitions

  • the invention relates to a device for determining the capacitance between two electrodes according to the preamble of independent patent claim 1 and to a device for determining the capacitance according to the preamble of independent claim 12.
  • insulin pens designated delivery devices for the delivery of insulin in Forms of liquid to diabetics are well known in the art With such devices, insulin in the form of a liquid of the required amount can be easily and safely administered to the particular patient, the patient can control the administration himself Basically, the administration devices each have one vial These are often referred to as cartridges These cartridges are inserted into the delivery device, with an injection mechanism withdrawing the drug from the respective cartridge and to the patient gives off. The injection mechanism is further provided with a metering mechanism which delivers a certain amount of the respective drug to the patient. The problem here is that the dosage may not work properly if the required amount of drug is not present in the respective cartridge or ampoule.
  • the principle of capacitive level measurement is known from the prior art.
  • at least two electrodes are mounted either on the ampoule or cartridge itself or on the inside of the lower pen shaft in the region of the ampoule.
  • the attachment of the electrodes can be carried out, for example, by vapor deposition or gluing, wherein in the case of gluing or vapor deposition on the inside of the pen shaft, the ampoule inserted into the pen should rest closely against the inside of the pen shaft. Due to the significantly different dielectric properties of the liquid, in particular of insulin, and the dielectric properties of the non-metallic materials surrounding the liquid, the capacitance Cm measured by the two electrodes is dependent on the filling level in the ampoule.
  • the ampoule or cartridge is referred to in the context of the present invention as a liquid container.
  • FIG. 1 shows a liquid container 1 in the form of an ampoule, on the outer wall of which metal electrodes 4, 5 are glued or vapor-deposited, from the side.
  • Fig. 2 shows the liquid container 1 from above.
  • the metal electrodes 4, 5 are located at circumferentially separated portions of the outer shell of the cylindrical container 1 and do not touch each other.
  • FIG. 3 shows the relationship between the capacitance measurable between the metal electrodes as a function of the fill level of the liquid container 1 at different fill levels and with different sizes of the electrodes 4, 5.
  • the capacitance between the two electrodes 4, 5 of the liquid container 1 can be readily to the Level L of the liquid container 1 with the respective liquid 14, such as a drug, be closed, provided that the permittivity of the liquid 14 from the permittivity of air or otherwise instead of the liquid 14 into the liquid container 1 penetrating fluid sufficiently different.
  • the ratio of the two permittivities is about 1:80.
  • the object of the invention is therefore to provide a device which allows the measurement of the capacitance of a capacitor in a, in particular NFC-compatible, passive component, without a separate power supply is required, the invention solves this problem in a device of the aforementioned Type with the characterizing features of claim 1.
  • the invention are in a device for determining the capacitance between two electrodes comprising
  • a measuring circuit connected downstream of the electrodes for determining the capacitance between the two electrodes
  • a first antenna having a coil-shaped construction and having at least one turn connected to the communication unit, the communication unit being designed to transmit the measured values to an external data communication unit,
  • the measuring circuit for the direct or indirect measurement of the voltage applied to the electrodes AC voltage or the alternating current flowing through the electrodes is formed
  • the output of the measuring circuit is supplied directly or indirectly to the communication unit.
  • a device according to the invention has the essential advantage that a measurement of the capacity without a separate AC voltage generator and without a battery or an accumulator is possible and the device of the invention operates completely passive This also has the advantage that there is virtually no measurable heating of the liquid in the ampoule comes what may be critical for many temperature-sensitive injection solutions.
  • a particularly simple measurement of the capacitance provides that in each case one of the terminals of the second antenna is connected to one of the two electrodes, that the measuring circuit for determining the amplitude of the voltage between the two electrodes is formed and at its output a measured value corresponding to this amplitude available.
  • a third antenna with coil-shaped construction and with at least one winding, which wraps around the same surface as the second antenna, and in particular has the same number of turns as the one second antenna, a reference capacitor having a predetermined capacitance, wherein the terminals of the third antenna are connected directly or indirectly to the electrodes of the reference capacitor, so that upon excitation of the third antenna with an alternating electromagnetic field an AC voltage applied to the electrodes of the reference capacitor, a second measuring circuit for indirect or direct measurement of the AC voltage applied to the reference capacitor or of the alternating current flowing through the reference capacitor and a capacity and / or measured value pre-arranged upstream of the communication unit unit which determines the ratio of the measured values determined by the measuring circuits, in particular subjects it to a calibration function and / or converts it into a value derived from the capacitance, and outputs it at its output, wherein the communication unit transmits this ratio as a respective measured
  • a particularly simple measurement of the reference capacitance provides that in each case one of the terminals of the third antenna is connected to one of the two electrodes of the reference capacitor, and that a second measuring circuit which is designed to determine the amplitude of the voltage between the terminals of the reference capacitor and the reference capacitor is connected downstream, wherein the communication unit has a further input which is connected to the output of the second measurement shading
  • An embodiment of the invention that is simple to train, robust and reliable in terms of determination provides that the second antenna and the third antenna, if appropriate also the antenna, wrap around the same area.
  • An advantageous development of the invention can be used to determine the liquid content in a liquid container.
  • a liquid container is provided, on whose, in particular inner or outer, surface, the two electrodes are arranged opposite each other and not touching, wherein preferably the capacitance between the two electrodes depends on the amount of liquid in the liquid container and wherein the output from the measuring circuit Measured value corresponds to the amount of liquid in the liquid container.
  • the liquid container is in fluid communication with an administration means, which is preferably designed for injection of this liquid to a living being.
  • the administering means is controlled by a control unit, which is supplied with the measured value for the level of the liquid container, wherein the control unit activates the administering means until the level of the liquid container is reduced by a predetermined amount is.
  • the invention relates to an arrangement with a device according to the invention and a data communication unit, wherein the data communication unit for emitting electromagnetic waves to the first antenna, the second antenna and optionally to the third antenna is formed.
  • the data communication unit is implemented by a mobile telephone. With this arrangement, the capacity can be determined advantageously and without arranged in the device energy source.
  • the data communication unit has a receiving unit for receiving the measured values output by the device and a memory for storing these measured values.
  • the data communication unit has a further control unit which receives the measured value for the fill level of the liquid container at predetermined time intervals, the difference between the fill level and a stored in its memory Level determines and sends a signal if this difference exceeds a predetermined threshold.
  • the invention further relates to a method for determining the capacitance between two electrodes having a first antenna for data communication and a second antenna having a coil-shaped structure and having at least one winding which is connected directly or indirectly to the two electrodes, so that upon excitation of the antenna with a electromagnetic Senfeid an AC voltage applied to the electrodes.
  • the second antenna is excited by a data communication device having an electromagnetic alternating field and thus an alternating voltage is applied to the electrodes, and that the capacitance between the two electrodes is determined with the aid of the alternating voltage, and the capacitance or a value derived therefrom the first antenna is transmitted to the data communication device.
  • a third antenna is advantageously provided, which in particular wraps around the same surface as the second antenna, and a reference capacitor with a predetermined capacitance, wherein the connections of the third antenna are direct or indirect the electrodes of the reference capacitor are connected, so that upon excitation of the third antenna with an alternating electromagnetic field an AC voltage applied to the electrodes of the reference capacitor, wherein the third antenna is excited by the data communication device together with the second antenna with an alternating electromagnetic field, whereby the reference capacitor an AC voltage is applied, and that with the aid of the AC voltage, the capacitance of the reference capacitor is determined, and the ratio between the capacitance between the two electrodes and the Reference capacitor is transmitted to the data communication device.
  • a liquid container is provided, on whose, in particular inner or outer, surface, the two electrodes are arranged opposite each other and not touching, characterized in that the capacitance between the two electrodes or the ratio between the capacitance between the two electrodes and the reference capacitor Dimension for the level is considered and, in particular according to a calibration table, is converted into a level.
  • the fill level of the liquid container is transmitted to the data communication unit and that the transferred fill level is stored in the data communication unit or another data communication device connected to it and can be retrieved later is.
  • FIG. 1 shows a first illustration of a liquid container from the side.
  • Fig. 2 shows the liquid container shown in Fig. 1 from above.
  • Fig. 3 shows the relationship between the capacitance between the two electrodes and the level of the liquid container at different electrode sizes. An embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the following drawing figures. 4 shows a device according to the invention in the form of an insulin pen in a sectional view. 5 shows schematically the electrical shading of the individual components required for determining the capacitance.
  • the device shown in Fig. 4 comprises a cylindrical housing 11, in which a likewise cylindrical liquid container 1 (Fig. 1, 2) is introduced.
  • the liquid container 1 can be removed from the housing 11 be replaced by a similar liquid container 1.
  • electrodes 4, 5 are arranged, which extend along the liquid container 1.
  • the two electrodes 4, 5 are circumferentially spaced from each other (Fig. 2) and extend over the entire length of the liquid container 1.
  • the liquid container 1 further comprises an end wall 12 which is disposed on an end face of the cylindrical liquid container 1 , At the end wall 12 opposite end face of the cylindrical liquid container 1, a recess 13 is arranged.
  • liquid 14 to be administered to a person.
  • This liquid 14 can escape through the recess 13 from the liquid container 1 and / or be applied.
  • liquid 14 is forced out of the liquid container 1 and the volume of the liquid container 1 filled with liquid 14 is reduced.
  • the device shown in Fig. 4 has an administering means 3 or a dispensing unit with which liquid 14 can be administered from the liquid container 1 to a patient.
  • an injection needle 3 serves as an injection needle.
  • the delivery means 3 in this preferred embodiment of the invention comprises a feed 31 which presses an end wall 12 of the liquid container 1 normal to the axial direction of the cylindrical liquid container 1 into the liquid container 1 and thus liquid 14 at the end opposite this end wall 12 through a recess 13 through to an injection part 32 of the administering means 3.
  • the injection part 32 and the liquid container 1 are in fluid communication with each other.
  • the administering means 3 further comprises a drive 33 for the feed 31 which presses the feed 31 against the end wall 2 of the liquid container 1 and thus administers the liquid 14 located in the liquid container 1 to the respective patient.
  • the illustrated embodiment allows the determination of a level by means of capacitive measurement.
  • the invention is not limited in principle to the level measurement shown here but can be used in general for the measurement of any capacity or each measured variable whose change is reflected in a change in capacitance. It is thus not necessary for the invention to be used to determine a filling level. Rather, the invention allows any determination of a capacity. In the following, the determination of the capacity is shown, which does not require an additional AC voltage source and without a battery or an accumulator.
  • the capacitance between the two electrodes 4, 5 is determined with the circuit shown in Fig. 5.
  • the circuit comprises an antenna 8, which is connected to a communication unit 7.
  • the antenna 8 is a coil antenna, such as used in NFC applications.
  • the antenna 8 serves for communication between the communication unit 7 with an external data communication device 40, for example a mobile telephone, on the other hand the antenna 8 also enables the transmission of the energy required for measurement and communication from the data communication device 40 to the capacity determination unit according to the invention.
  • the communication unit 7 may, in a particular embodiment, comprise a small buffer memory for buffering the amount of electrical energy required to operate the communication unit 7 during the measurement and communication with the data communication device 40.
  • the buffer does not need to be dimensioned so large that its energy content for generating an AC signal to determine the capacitance between the two electrodes 4, 5 sufficient.
  • the measurement of the capacitance between the two electrodes as well as the capacitance of the reference capacitor 11 can be measured directly, the specific energy required for the measurement can be provided directly by the data communication device.
  • the preferred embodiment of the invention shown in this example has a second antenna 9 and a third antenna 10.
  • the two connections of the second antenna 9 are connected to the two electrodes 4, 5.
  • a voltage is applied between the two electrodes 4, 5, the amplitude of each of which depends on the capacitance of the respective capacitor.
  • the terminals of the third antenna 10 are connected to a respective one of the electrodes of the reference capacitor 11.
  • the second antennas 9 and the third antenna 10 have the same number of turns. However, this is not mandatory.
  • a calibration offset could, for example, deliberately be generated by a different choice of number of turns, which facilitates the dimensioning of the reference capacitance, if necessary.
  • the electric field energy introduced by the external data communication device 40 and the frequency of the field generated by the external data communication device 40 are different depending on the type of the external data communication device 40.
  • the third antenna 10 is provided, which wraps around the same area as the second antenna 9.
  • the two terminals of the third antenna 10 are connected to the two electrodes of a reference capacitor 11 connected.
  • the second and third antenna 9, 10 wrap around the same area.
  • the fan-shaped representation in FIGS. 4 and 5 is merely a simpler and clearer representation. Since the second and third antenna 9, 10 wrap around the same area and the relative position between the external data communication device 40 and the antennas 9, 10 has no effect on the ratio between the voltage at the output of the reference capacitor 11 and the voltage between the two electrodes 4, 5th
  • An essential advantage of the invention is that for the (determination of the capacitance between the two electrodes 4, 5 and optionally the capacitance of the reference capacitor 11 no additional voltage generator and no additional accumulator are required, but the energy required for [determining the respective capacity directly can be taken from the electromagnetic field generated by the data communication device 40.
  • the preferred embodiment of the invention shown in this example comprises two measuring circuits 6, 16 which are connected to the communication unit 7 and transmit all values measured by them to the communication unit 7
  • the two measuring circuits 6, 16 each have a rectifier, a rectifier downstream smoothing circuit and a smoothing circuit downstream ADC circuit. The result of the respective ADC circuit is supplied to the communication unit 7.
  • a capacitance and measured value determining unit 15 is provided, each of which determines the relationship between the voltage at the output of the reference capacitor 11 and the voltage between the two electrodes 4, 5 and makes this result available at its output and to which the communication unit 7 forwards , If necessary, a conversion of this ratio into a capacitance or a measured variable derived therefrom may be carried out, wherein the respective ratio is compared in each case with reference conditions ascertained by means of calibration determined beforehand for predetermined capacitance values.
  • the ascertained capacitance value Cm can be converted into the respective filling level quantity L of the liquid 14 in the liquid container 1 in accordance with the diagram shown in FIG.
  • the Medunikationsseinheft 7 transmits this ratio or the respective converted measured variable on request to the external data communication device 40.
  • the capacitance and Meßwert- determining unit 15, the measuring circuits 6, 16 and the reference capacitor on a common chip 17 are housed.
  • the communication unit 7 can additionally be accommodated in the chip 17.
  • the administration means 3 is controlled in the present embodiment of the invention by a control unit, not shown, which is supplied to the voltage applied to the output of the comparison unit 15 measured value for the level of the liquid container 1.
  • the control unit activates the administering means 3 until the level of the liquid container 1 is reduced by a predetermined amount. At most, the process can also be stopped when the feed has reached a stop.
  • an error message can be issued, indicating that the respective liquid container 1 is empty and not the amount of liquid to be administered has been administered.
  • the fill level L is determined, as described above. Thus, it is thus a first level L1 before administration and a second level L2 available after administration. If one forms the difference DL between the first and second fill levels, one obtains that amount of liquid which was administered in each case.
  • the first fill level L1 can be stored before the administration for metering the respective liquid, and the second fill level can be determined continuously.
  • the administration is aborted.
  • the respective delivery means 3 is deactivated, for example, the drive 33 is deactivated for the feed 31 and the feed 31 is stopped. No additional fluid 14 is administered or delivered.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität zwischen zwei Elektroden (4, 5) umfassend eine den Elektroden (4, 5) nachgeschaltete Messschaltung (6) zur Ermittlung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden (4, 5), eine der Messschaltung (6) nachgeschaltete Kommunikationseinheit (7), sowie eine an die Kommunikationseinheit (7) angeschlossene erste Antenne (8) mit spulenförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, wobei die Kommunikationseinheit (7) zur Übertragung der ihr zugehenden Messwerte an eine externe Datenkommunikationseinheit (40) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung eine zweite Antenne (9) mit spulenförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, die an die Messschaltung (6) angeschlossen ist, wobei die Anschlüsse der zweiten Antenne (9) mittelbar oder unmittelbar an die Elektroden (4, 5) angeschlossen sind, sodass bei Anregung der Antenne (9) mit einem elektromagnetischen Wechselfeld eine Wechselspannung an den Elektroden (4, 5) anliegt. Erfindungsgemäß ist weiters vorgesehen, dass die Messschaltung (6) zur mittelbaren oder unmittelbaren Messung der an den Elektroden (4, 5) anliegenden Wechselspannung oder des durch die Elektroden (4, 5) fließenden Wechselstroms ausgebildet ist und dass der Ausgang der Messschaltung mittelbar oder unmittelbar der Kommunikationseinheit (7) zugeführt ist.

Description

Kapazitiver NFC-basierter Füllstandssensor für Insulin-Pens
Oie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität zwischen zwei Elektroden gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 12.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Verabreichung von Flüssigkeiten bekannt. Derartige Vorrichtungen werden vorwiegend im Bereich der Verabreichung von Medikamenten an Personen oder Tiere verwendet. Insbesondere die Verabreichung von Insulin an Diabetiker oder Anwendungen, bei denen die Dosierung von Medikamenten, Hormonen, Biologicals, etc. einen wichtigen Faktor darstellt, stellt ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für erfindungsgemäße Vorrichtungen dar. Als .Insulin-Pens" bezeichnete Verabreichungsvorrichtungen zur Abgabe von Insulin in Form einer Flüssigkeit an Diabetiker sind aus dem Stand der Technik bekannt. Mit solchen Vorrichtungen kann Insulin in Form einer Flüssigkeit der erforderlichen Menge einfach und sicher an den jeweiligen Patienten verabreicht werden, der Patient kann die Verabreichung selbst steuern. Grundsätzlich weisen die Verabreichungsvorrichtungen jeweils eine Ampulle mit dem jeweiligen gasförmigen oder flüssigen Medikament, hier Insulin, auf. Diese Ampullen werden oft als Patronen bezeichnet. Die Patronen werden in die Verabreichungsvorrichtung eingelegt, wobei eine Injektionsmechanik das Medikament aus der jeweiligen Patrone entnimmt und an den Patienten abgibt. Die Injektionsmechanik ist femer mit einer Dosierungsmechanik versehen, die eine bestimmte Menge des jeweiligen Medikaments an den Patienten abgibt. Hierbei besteht das Problem, dass die Dosierung mitunter nicht korrekt funktioniert, wenn sich in der jeweiligen Patrone oder Ampulle nicht die erforderliche Menge des Medikaments befindet. Zwar kann bei den meisten auf dem Markt befindlichen Produkten über ein Sichtfenster der jeweiligen Füllstand der Patrone oder Ampulle abgelesen werden, dies ermöglicht jedoch nur eine ungefähre Bestimmung des Rest-Insulininhalts bzw. des Restflüssigkeitsinhalts in der Patrone oder Ampulle. Das Ablesen durch das Sichtfenster liefert in den meisten Fällen nur einen sehr groben Messwert. Patienten mit eingeschränkter Sehleistung können den Rest-Insulininhalt oder der Restflüssigkeitsinhalt nur schwer oder gar nicht zuverlässig bestimmen. Ein weiteres Problem das sich bei vielen Anwendungen auftut, ist das Merken des letzten Füllstandes bzw. der gespritzten Menge der letzten Injektion. Das betrifft nicht nur vergessliche Personen und kann zu einer Unter- oder Überdosierung führen.
Um dem ersten Problem abzuhelfen, ist aus dem Stand der Technik das Prinzip der kapazitiven Füllstandmessung bekannt. Dazu sind entweder auf der Ampulle oder Patrone selbst oder an der Innenseite des unteren Pen - Schaftes im Bereich der Ampulle zumindest zwei Elektoden angebracht. Die Anbringung der Elektroden kann beispielsweise durch Aufdampften oder Aufkleben erfolgen, wobei im Falle des Aufklebens oder Aufdampfens an der Innenseite des Pen - Schaftes die in den Pen eingelegte Ampulle eng der Innenseite des Pen-Schaftes anliegen sollte. Aufgrund der signifikant unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften von der Flüssigkeit, insbesondere von Insulin, und den dielektrischen Eigenschaften der der Flüssigkeit umgebenden, nichtmetallischen Materialien, ist die von den beiden Elektroden gemessene Kapazität Cm abhängig vom Füllstand in der Ampulle. Die Ampulle oder Patrone wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung als Flüssigkeitsbehälter bezeichnet.
In Fig. 1 bis 3 ist das zugrunde liegende Prinzip der Bestimmung der verbleibenden Flüssigkeitsmenge L in einem Flüssigkeitsbehälter 1 näher dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Flüssigkeitsbehälter 1 in Form einer Ampulle, an dessen Außenwand Metallelektroden 4, 5 aufgeklebt oder aufgedampft sind, von der Seite. Fig. 2 zeigt den Flüssigkeitsbehälter 1 von oben. Die Metallelektroden 4, 5 befinden sich an umfangsmäßig getrennten Abschnitten des Außenmantels des zylindrischen Behälters 1 und berühren einander nicht. Flg. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der zwischen den Metallelektroden messbaren Kapazität in Abhängigkeit vom Füllstand des Flüssigkeitsbehälters 1 bei unterschiedlichen Füllständen und bei unterschiedlichen Größen der Elektroden 4, 5. Durch Messung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden 4, 5 des Flüssigkeitsbehälters 1 kann ohne weiteres auf den Füllstand L des Flüssigkeitsbehälters 1 mit der jeweiligen Flüssigkeit 14, beispielsweise einem Medikament, geschlossen werden, sofern sich die Permitövität der Flüssigkeit 14 von der Permittivität von Luft oder dem sonst anstelle der Flüssigkeit 14 in den Flüssigkeitsbehälter 1 eindringenden Fluids ausreichend unterscheidet. Im vorliegenden Fall beträgt das Verhältnis der beiden Permittivitäten etwa 1:80. Problematisch bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Methode zur kapazitiven Füllstandsbestimmung ist, dass diese Ausführungsform zur Bestimmung der Kapazität jeweils eine Wechselspannungsquelle benötigt, die insbesondere bei Bauteilen, die in Verbindung mit einem NFC-fähigen Mobiltelefon oder einem anderen mit NFC Schnittstelle ausgestatteten Datenkommunikationsgerät, völlig passiv betrieben werden sollen, zu Problemen führt. Insbesondere ist es äußerst aufwendig, eine Batterie zur Erzeugung einer Wechselspannung zur (Bestimmung der Kapazität zu integrieren.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Messung der Kapazität eines Kondensators in einem, insbesondere NFC-kompatiblen, passiven Bauteil ermöglicht, ohne dass eine separate Spannungsversorgung erforderlich ist, Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß sind bei einer Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität zwischen zwei Elektroden umfassend
- eine den Elektroden nachgeschaltete Messschaltung zur Ermittlung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden,
- eine der Messschaltung nachgeschaltete Kommunikationseinheit sowie
- eine an die Kommunikationseinheit angeschlossene erste Antenne mit spuienförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, wobei die Kommunikationseinheit zur Übertragung der ihr zugehenden Messwerte an eine externe Datenkommunikationseinheit ausgebildet ist, vorgesehen:
- eine zweite Antenne mit spuienförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, die an die Messschaltung angeschlossen ist, wobei die Anschlüsse der zweiten Antenne mittelbar oder unmittelbar an die Elektroden angeschlossen sind, sodass bei Anregung der Antenne mit einem elektromagnetischen Wechselfeld eine Wechselspannung an den Elektroden anliegt,
- wobei die Messschaltung zur mittelbaren oder unmittelbaren Messung der an den Elektroden anliegenden Wechselspannung oder des durch die Elektroden fließenden Wechselstrams ausgebildet ist und
- wobei der Ausgang der Messschaltung mittelbar oder unmittelbar der Kommunikationseinheit zugeführt ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht der wesentliche Vorteil, dass eine Messung der Kapazität ohne einen separaten Wechselspannungsgenerator und ohne eine Batterie oder einen Akkumulator möglich ist und die erfindungsgemäße Vorrichtung völlig passiv arbeitet Dies hat auch den Vorteil, dass es praktisch zu keiner messbaren Erwärmung der Flüssigkeit in der Ampulle kommt was für viele temperatursensitive Injektionsiösungen kritisch sein kann. Eine besonders einfache Messung der Kapazität sieht vor, dass jeweils einer der Anschlüsse der zweiten Antenne mit jeweils einer der beiden Elektroden verbunden ist, dass die Messschaltung zur Bestimmung der Amplitude der Spannung zwischen den beiden Elektroden ausgebildet ist und an ihrem Ausgang einen dieser Amplitude entsprechenden Messwert zur Verfügung hält.
Zur Bestimmung von Messgrößen und Kapazitäten unabhängig von der jeweiligen Position und Ausrichtung des Kommunikationsgeräts ist vorteilhaft vorgesehen, dass eine dritte Antenne mit spulenförmlgem Aufbau und mit zumindest einer Windung, die dieselbe Räche umschlingt wie die zweite Antenne, und insbesondere dieselbe Anzahl an Windungen aufweist wie die zweite Antenne, einen Referenzkondensator mit einer vorgegebenen Kapazität, wobei die Anschlüsse der dritten Antenne mittelbar oder unmittelbar an die Elektroden des Referenzkondensators angeschlossen sind, sodass bei Anregung der dritten Antenne mit einem elektromagnetischen Wechselfeld eine Wechselspannung an den Elektroden des Referenzkondensators anliegt, eine zweite Messschaltung zur mittelbaren oder unmittelbaren Messung der am Referenzkondensator anliegenden Wechselspannung oder des durch den Referenzkondensator fließenden Wechselstroms und eine der Kommunikationseinheit vorgeschaltete Kapazitäts- und/oder Messwertbestimmungseinheit, die das Verhältnis der von den Messschaltungen ermittelten Messwerte ermittelt, insbesondere einer Kalibrierungsfunktion unterwirft und/oder in einen von der Kapazität abgeleiteten Messwert umwandelt, und an ihrem Ausgang ausgibt, wobei die Kommunikationseinheit zur Übertragung dieses Verhältnisses als jeweiliger Messwert für die Menge der im Flüsslgkeitsbehälter verbleibenden Flüssigkeit ausgebildet ist.
Eine besonders einfache Messung der Referenzkapazität sieht vor, dass jeweils einer der Anschlüsse der dritten Antenne mit jeweils einer der beiden Elektroden des Referenzkondensators verbunden ist, und dass eine zweite Messschaltung, die zur Bestimmung der Amplitude der Spannung zwischen den Anschlüssen des Referenzkondensators ausgebildet und dem Referenzkondensator nachgeschaltet ist, wobei die Kommunikationseinheit einen weiteren Eingang aufweist, der mit dem Ausgang der zweiten Messschattung verbunden ist
Eine einfach auszubildende, robuste und eine zuverlässige Bestimmung ermöglichende Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Antenne und die dritte Antenne, gegebenenfalls auch die Antenne dieselbe Fläche umschlingen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann zur Bestimmung des Flüssigkeitsinhalts in einem Flüssigkeitsbehälter verwendet werden. Hierbei ist ein Flüssigkeitsbehälter vorgesehen, an dessen, insbesondere innerer oder äußerer, Oberfläche die beiden Elektroden einander gegenüberliegend und nicht berührend angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Kapazität zwischen den beiden Elektroden von der Menge der im Flüssigkeitsbehälter befindlichen Flüssigkeit abhängt und wobei der von der Messschaltung abgegebene Messwert der Menge der im Flüssigkeitsbehälter befindlichen Flüssigkeit entspricht. Zur Verabreichung der Flüssigkeit an ein Lebewesen kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsbehälter mit einem Verabreichungsmittel in Fiuidverbindung steht, das vorzugsweise zur Injektion, dieser Flüssigkeit an ein Lebewesen ausgebildet ist.
Zur korrekten Dosierung der zu verabreichenden Flüssigkeit kann vorgesehen sein, dass das Verabreichungsmittel von einer Steuereinheit gesteuert ist, der der Messwert für den Füllstand des Flüssigkeitsbehälters zugeführt ist, wobei die Steuereinheit das Verabreichungsmittel so lange aktiviert, bis der Füllstand des Flüssigkeitsbehälters um eine vorgegebene Menge verringert ist. Weiters betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie einer Datenkommunikationseinheit, wobei die Datenkommunikationseinheit zur Abgabe von elektromagnetischen Wellen an die erste Antenne, die zweite Antenne und gegebenenfalls an die dritte Antenne ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Datenkommunikationseinheit durch ein Mobiltelefon realisiert. Mit dieser Anordnung kann die Kapazität vorteilhaft und ohne in der Vorrichtung angeordnete Energiequelle ermittelt werden.
Zur vorteilhaften Registrierung und Verarbeitung der gemessenen Daten kann vorgesehen sein, dass die Datenkommunikationseinheit eine Empfangseinheit zum Empfang der von der Vorrichtung abgegebenen Messwerte sowie einen Speicher zum Abspeichern dieser Messwerte aufweist.
Zur Steuerung der Abgabe von Flüssigkeiten kann vorgesehen sein, dass die Datenkommunikationseinheit eine weitere Steuereinheit aufweist, die in vorgegebenen Zeitabständen, den Messwert für den Füllstand des Flüssigkeitsbehälters empfängt, die Differenz zwischen dem Füllstand und einem in ihrem Speicher abgespeicherten Füllstand ermittelt und ein Signal aussendet, wenn diese Differenz einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Kapazität zwischen zwei Elektroden mit einer ersten Antenne zur Datenkommunikation und einer zweiten Antenne mit spulenförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, die mittelbar oder unmittelbar an die beiden Elektroden angeschlossen ist, sodass bei Anregung der Antenne mit einem elektromagnetischen Wechselfeid eine Wechselspannung an den Elektroden anliegt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite Antenne durch ein Datenkommunikationsgerät mit einem elektromagnetischen Wechsetfeld angeregt und damit an den Elektroden eine Wechselspannung angelegt wird, und dass unter Zuhilfenahme der Wechselspannung die Kapazität zwischen den beiden Elektroden bestimmt wird, und die Kapazität oder ein daraus abgeleiteter Wert über die erste Antenne an das Datenkommunikationsgerät übertragen wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren besteht der Vorteil, dass eine Messung der Kapazität ohne einen separaten Wechselspannungsgenerator und ohne eine Batterie oder einen Akkumulator möglich ist und die erfindungsgemäße Vorrichtung völlig passiv arbeitet. Dies hat auch den Vorteil, dass es praktisch zu keiner messbaren Erwärmung der Flüssigkeit in der Ampulle kommt, was für viele Temperatursensitive Injektionslösungen kritisch sein kann.
Zur Bestimmung von Messgrößen und Kapazitäten unabhängig von der jeweiligen Position und Ausrichtung des Kommunikationsgeräts ist vorteilhaft eine dritte Antenne vorgesehen, die insbesondere dieselbe Räche umschlingt wie die zweite Antenne, sowie einem Referenzkondensator mit einer vorgegebenen Kapazität, wobei die Anschlüsse der dritten Antenne mittelbar oder unmittelbar an die Elektroden des Referenzkondensators angeschlossen sind, sodass bei Anregung der dritten Antenne mit einem elektromagnetischen Wechselfeld eine Wechselspannung an den Elektroden des Referenzkondensators anliegt, wobei die dritte Antenne durch das Datenkommunikationsgerät gemeinsam mit der zweiten Antenne mit einem elektromagnetischen Wechselfeld angeregt wird, wodurch am Referenzkondensator eine Wechselspannung anliegt, und dass unter Zuhilfenahme der Wechselspannung die Kapazität des Referenzkondensators bestimmt wird, und das Verhältnis zwischen der Kapazität zwischen den beiden Elektroden und dem Referenzkondensator an das Datenkommunikationsgerät übertragen wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann zur Bestimmung des Flüssigkeitsinhalts in einem Rüssigkeitsbehälter verwendet werden. Hierbei ist ein Flüssigkeitsbehälter vorgesehen, an dessen, insbesondere innerer oder äußerer, Oberfläche die beiden Elektroden einander gegenüberliegend und nicht berührend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität zwischen den beiden Elektroden oder das Verhältnis zwischen der Kapazität zwischen den beiden Elektroden und dem Referenzkondensator als Maß für den Füllstand angesehen wird und, insbesondere gemäß einer Kalibriertabelle, in einen Füllstand umgerechnet wird.
Um die einzelnen Dosierungen abfragen und überwachen zu können, kann vorgesehen sein, dass der Füllstand des Flüssigkeitsbehälters an die Datenkommunikationseinheit übertragen wird und dass der übertragene Füllstand in der Datenkommunikationseinheit oder einem mit ihr in Verbindung stehendem weiteren Datenkommunikationsgerät gespeichert wird und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abrufbar ist.
Zur korrekten Dosierung der zu verabreichenden Flüssigkeit kann vorgesehen sein, dass der Füllstand des Flüssigkeitsbehälters an die Datenkommunikationseinheit übertragen wird, dass der Flüssigkeitsbehälter anschließend entleert wird, wobei laufend, insbesondere in vorgegebenen Zeitabständen, der Füllstand des Flüssigkeitsbehälters ermittelt wird und an die Datenkommunikationseinheit übertragen wird, dass die Differenz zwischen dem Füllstand vor Beginn des Entleerungsvorgangs und dem zuletzt übermittelten Füllstand ermittelt wird und die Datenkommunikationseinheit ein Flg. 1 zeigt eine erste Darstellung eines Flüssigkeitsbehälters von der Seite. Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 dargestellten Flüssigkeitsbehälter von oben. Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der Kapazität zwischen den beiden Elektroden und dem Füllstand des Flüssigkeitsbehälters bei unterschiedlichen Elektrodengrößen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnungsfiguren naher dargestellt. Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines insulin-Pens in Schnittansicht. Fig. 5 zeigt schematisch die elektrische Verschattung der einzelnen zur Bestimmung der Kapazität benötigten Komponenten.
In Fig. 4 ist eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung zur Bestimmung der Kapazität näher dargestellt. Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung umfasst ein zylindrisches Gehäuse 11, in das ein ebenfalls zylindrischer Flüssigkeitsbehälter 1 (Fig. 1, 2) eingebracht ist. Der Flüssigkeitsbehälter 1 kann aus dem Gehäuse 11 entnommen werden und durch einen gleichartigen Flüssigkeitsbehälter 1 ersetzt werden. Am äußeren Mantel des Flüssigkeitsbehälters 1 sind Elektroden 4, 5 angeordnet, die entlang des Flüssigkeitsbehälters 1 verlaufen. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Elektroden 4, 5 in Umfangsrichtung zueinander beabstandet (Fig. 2) und erstrecken sich Über die gesamte Länge des Flüssigkeitsbehälters 1. Der Flüssigkeitsbehälter 1 umfasst ferner eine Endwand 12, die an einer Stirnseite des zylindrischen Flüssigkeitsbehälters 1 angeordnet ist. An der der Endwand 12 gegenüberliegenden Stirnfläche des zylindrischen Flüssigkeitsbehälters 1 ist eine Ausnehmung 13 angeordnet. Im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 1 befindet sich eine an eine Person zu verabreichende Flüssigkeit 14. Diese Flüssigkeit 14 kann durch die Ausnehmung 13 aus dem Flüssigkeitsbehälter 1 entweichen und/oder ausgebracht werden. Durch Verschieben der Endwand 12 gegenüber dem Mantel des zylindrischen Flüssigkeitsbehälters 1 wird Flüssigkeit 14 aus dem Flüssigkeitsbehälter 1 gedrückt, und das mit Flüssigkeit 14 gefüllte Volumen des Flüssigkeitsbehälters 1 wird verringert.
Weiters verfügt die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung über ein Verabreichungsmittel 3 oder eine Abgabeeinheit, mit dem Flüssigkeit 14 aus dem Flüssigkeitsbehälter 1 an einen Patienten verabreicht werden kann. Ais Verabreichungsmittel 3 dient insbesondere eine Injektionsnadel. Das Verabreichungsmittel 3 umfasst in dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Vorschub 31, der eine normal zur Achsrichtung des zylindrischen Flüssigkeitsbehälters 1 stehende Endwand 12 des Flüssigkeitsbehälters 1 in den Flüssigkeitsbehälter 1 hinein drückt und somit Flüssigkeit 14 an dem dieser Endwand 12 gegenüberliegenden Ende durch eine Ausnehmung 13 hindurch zu einem Injektionsteil 32 des Verabreichungsmittels 3 befördert. Der Injektionsteil 32 und der Flüssigkeitsbehälter 1 stehen miteinander in Fluidverbindung. Das Verabreichungsmittel 3 umfasst weiters einen Antrieb 33 für den Vorschub 31, der den Vorschub 31 gegen die Endwand 2 des Flüssigkeitsbehälters 1 drückt und somit die im Flüssigkeitsbehälter 1 befindliche Flüssigkeit 14 an den jeweiligen Patienten verabreicht.
Der Bereich zwischen der Endwand 12 und der der Endwand 12 gegenüberliegenden Ausnehmung 13 ist vollständig mit Flüssigkeit 14 ausgefüllt, der übrige Bereich des Flüssigkeitsbehälters 1 ist leer und im vorliegenden Fall mit Luft gefüllt Durch die Entleerung des Flüssigkeitsbehälters 1 wird die Flüssigkeit 14, die eine Permittivität zwischen 40 βο und 80 θο aufweist, sukzessive durch Luft ersetzt, die etwa eine Permittivität von βο aufweist. Durch diese Verringerung der Permittivität des Zwischenraums zwischen den Elektroden 4, 5 wird auch die Kapazität zwischen den Elektroden 4, 5 am Mantel des Flüssigkeitsbehälters 1 reduziert. Die durch die Entleerung bewirkte Verringerung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden 4, 5 Ist In Fig. 3 näher dargestellt.
Die dargestellte Ausführungsform ermöglicht die Bestimmung eines Füllstandes mittels kapazitiver Messung. Die Erfindung ist jedoch prinzipiell nicht auf die hier dargestellte Füllstandsmessung beschränkt sondern kann ganz allgemein zur Messung jeder beliebigen Kapazität bzw. jeder Messgröße, deren Änderung sich in einer Kapazitätsänderung niederschlägt, verwendet werden. Es ist somit nicht erforderlich, dass die Erfindung zur Bestimmung eines Füllstandes verwendet wird. Vielmehr ermöglicht die Erfindung jede beliebige Bestimmung einer Kapazität. Im Folgenden wird die Bestimmung der Kapazität dargestellt, die ohne eine zusätzliche Wechselspannungsquelle und ohne eine Batterie oder einen Akkumulator auskommt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Kapazität zwischen den beiden Elektroden 4, 5 mit der in Fig. 5 dargestellten Schaltung ermittelt. Die Schaltung umfasst eine Antenne 8, die mit einer Kommunikationseinheit 7 verbunden ist. Bei der Antenne 8 handelt es ich um eine Spulenantenne, wie sie beispielsweise bei NFC- Anwendungen eingesetzt wird. Die Antenne 8 dient einerseits der Kommunikation zwischen der Kommunikationseinheit 7 mit einem externen Datenkommunikationsgerät 40, beispielsweise einem Mobiltelefon, andererseits ermöglicht die Antenne 8 auch die Übertragung der zur Messung und Kommunikation erforderlichen Energie vom Datenkommunikationsgerät 40 auf die erfindungsgemäße Einheit zur Kapazitätsbestimmung. Die Kommunikationseinheit 7 kann in einer besonderen Ausführungsform einen kleinen Pufferspeicher zur Zwischenspeicherung derjenigen Menge elektrischer Energie aufweisen, die zum Betrieb der Kommunikationseinheit 7 während der Messung und der Kommunikation mit dem Datenkommunikationsgerät 40 erforderlich ist. Der Pufferspeicher braucht jedoch nicht so groß bemessen werden, dass sein Energieinhalt zur Erzeugung eines Wechselspannungssignals zur Bestimmung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden 4, 5 ausreicht.
Grundsätzlich kann die Messung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden sowie die Kapazität des Referenzkondensators 11 unmittelbar gemessen werden, die konkrete für die Messung benötigte Energie kann unmittelbar vom Datenkommunikationsgerät zur Verfügung gestellt werden.
Die in diesem Beispiel hier dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist eine zweite Antenne 9 sowie eine dritte Antenne 10 auf. Die beiden Anschlüsse der zweiten Antenne 9 sind an die beiden Elektroden 4, 5 angeschlossen. Zwischen den beiden Elektroden 4, 5 liegt jeweils eine Spannung an, deren Amplitude jeweils von der Kapazität des jeweiligen Kondensators abhängig ist. Die Anschlüsse der dritten Antenne 10 sind an jeweils eine der Elektroden des Referenzkondensators 11 angeschlossen. im vorliegenden Fall weisen die zweite Antennen 9 und die dritte Antenne 10 die gleiche Windungszahl auf. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ könnte beispielsweise durch unterschiedliche Wahl von Windungszahlen bewusst einen Kalibrieroffset erzeugt werden, was im Bedarfsfall die Dimensionierung der Referenzkapazität erleichtert.
Die vom externen Datenkommunikationsgerät 40 eingebrachte elektrische Feldenergie sowie die Frequenz des vom externen Datenkommunikationsgerät 40 erzeugten Feldes sind je nach Art des externen Datenkommunikationsgeräts 40 unterschiedlich. Um unterschiedliche Messwerte, die durch die Art des externen Datenkommunikationsgeräts 40 bewirkt sind, zu ermelden, ist die dritte Antenne 10 vorgesehen, die dieselbe Fläche umschlingt wie die zweite Antenne 9. Die beiden Anschlüsse der dritten Antenne 10 sind an die beiden Elektroden eines Referenzkondensators 11 angeschlossen. Durch Vergleich der zwischen den beiden Elektroden 4, 5 anliegenden Spannung mit der am Referenzkondensator 11 anliegenden Spannung kann ein vom jeweiligen externen Datenkommunikationsgerät 40 unabhängiger Messwert für die Kapazität erhalten werden. Die zweite und dritte Antenne 9, 10 umschlingen dieselbe Fläche. Die gefächerte Darstellung in Fig. 4 und 5 dient lediglich der einfacheren und übersichtlicheren Darstellung. Da die zweite und dritte Antenne 9, 10 dieselbe Fläche umschlingen hat auch die jeweilige Relativposition zwischen dem externen Datenkommunikationsgerät 40 und den Antennen 9, 10 keinen Einfluss auf das Verhältnis zwischen der Spannung am Ausgang des Referenzkondensators 11 und der Spannung zwischen den beiden Elektroden 4, 5.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für die (Bestimmung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden 4, 5 sowie gegebenenfalls der Kapazität des Referenzkondensators 11 kein zusätzlicher Spannungsgenerator und kein zusätzlicher Akkumulator erforderlich sind, sondern die zur [Bestimmung der jeweiligen Kapazität erforderliche Energie direkt aus dem vom Datenkommunikationsgerät 40 erzeugten elektromagnetischen Feld entnommen werden kann. Die in diesem Beispiel dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist zwei Messschaltungen 6, 16 auf, die an die Kommunikationseinheit 7 angeschlossen sind und sämtliche von ihnen gemessenen Werte an die Kommunikationseinheit 7 übertragen. Im vorliegenden Fall weisen die beiden Messschaltung 6, 16 jeweils einen Gleichrichter, eine dem Gleichrichter nachgeschaltete Glättungsschaltung und eine der Glättungsschaltung nachgeschaltete ADC-Schaltung auf. Das Ergebnis der jeweiligen ADC-Schaltung ist der Kommunikationseinheit 7 zugeführt.
Es ist eine Kapazitäts- und Messwertbestimmungseinheit 15 vorgesehen, die jeweils das Verhältnis zwischen der der Spannung am Ausgang des Referenzkondensators 11 und der Spannung zwischen den beiden Elektroden 4, 5 ermittelt und dieses Ergebnis an ihrem Ausgang zur Verfügung hält und an die die Kommunikationseinheit 7 weiterleitet. Allenfalls kann eine Umrechnung dieses Verhältnisses in eine Kapazität oder in eine davon abgeleitete Messgröße vorgenommen werden, wobei das jeweilige Verhältnis jeweils mit vorab bei vorgegebenen Kapazitätswerten ermittelten durch Kalibrierung ermittelten Referenzverhältnissen verglichen wird. So kann beispielsweise der ermittelte Kapazitätswert Cm gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm in die jeweilige Füllstandsmenge L der Flüssigkeit 14 im Flüssigkeitsbehälter 1 umgerechnet werden. Die Kommunikationseinheft 7 überträgt dieses Verhältnis oder die jeweilige umgerechnete Messgröße auf Anfrage an das externe Datenkommunikationsgerät 40. im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kapazitäts- und Messwert- bestimmungseinheit 15, die Messschaltungen 6, 16 und der Referenzkondensator auf einem gemeinsamen Chip 17 untergebracht. In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung kann auch die Kommunikationseinheft 7 zusätzlich im Chip 17 untergebracht sein. Das Verabreichungsmittel 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert, der der am Ausgang der Vergleichseinheit 15 anliegende Messwert für den Füllstand des Flüssigkeitsbehälters 1 zugeführt ist. Die Steuereinheit aktiviert das Verabreichungsmittel 3 so lange, bis der Füllstand des Flüssigkeitsbehälters 1 um eine vorgegebene Menge verringert ist. Allenfalls kann der Vorgang auch gestoppt werden, wenn der Vorschub einen Anschlag erreicht hat. in diesem Fall kann eine Fehlermeldung abgegeben werden, die anzeigt, dass der jeweilige Flüssigkeitsbehälter 1 leer ist und nicht die zu verabreichende Flüssigkeitsmenge verabreicht wurde. Um zu ermitteln, welche Flüssigkeitsmenge auf einmal verabreicht wurde, wird jeweils vor und nach der Verabreichung jeweils der Füllstand L, wie vorstehend beschrieben, bestimmt. Es steht somit also ein erster Füllstand L1 vor der Verabreichung sowie ein zweite Füllstand L2 nach der Verabreichung zur Verfügung. Bildet man die Differenz DL zwischen dem ersten und zweiten Füllstand, so erhält man diejenige Flüssigkeitsmenge, die jeweils verabreicht wurde. Während der Verabreichung einer Flüssigkeit kann zur Dosierung der jeweiligen Flüssigkeit der erste Füllstand L1 vor der Verabreichung abgespeichert werden und der zweite Füllstand laufend ermittelt werden. Wenn die Differenz DL zwischen dem dem ersten und zweiten Füllstand einen Schwellenwert erreicht, wird die Verabreichung abgebrochen. Zu diesem Zweck wird das jeweilige Verabreichungsmittel 3 deaktiviert, beispielsweise wird der Antrieb 33 für den Vorschub 31 deaktiviert und der Vorschub 31 angehalten. Es wird keine weitere Flüssigkeit 14 mehr verabreicht oder abgegeben.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität zwischen zwei Elektroden (4, 5) umfassend
- eine den Elektroden (4, 5) nachgeschaltete Messschaltung (6) zur Ermittlung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden (4, 5),
- eine der Messschaltung (6) nachgeschaltete Kommunikationseinheit (7), sowie
- eine an die Kommunikationseinheit (7) angeschlossene erste Antenne (8) mit spulenförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, wobei die Kommunikationseinheit (7) zur Übertragung der ihr zugehenden Messwerte an eine externe Datenkommunikationseinheit (40) ausgebildet ist,
gekennzeichnet durch
- eine zweite Antenne (9) mit spulenförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, die an die Messschaltung (6) angeschlossen ist, wobei die Anschlüsse der zweiten Antenne (9) mittelbar oder unmittelbar an die Elektroden (4, 5) angeschlossen sind, sodass bei Anregung der Antenne (9) mit einem elektromagnetischen Wechseifeld eine Wechselspannung an den Elektroden (4, 5) anliegt,
- wobei die Messschaltung (6) zur mittelbaren oder unmittelbaren Messung der an den Elektroden (4, 5) anliegenden Wechselspannung oder des durch die Elektroden (4, 5) fließenden Wechselstroms ausgebildet ist und
- wobei der Ausgang der Messschaltung mittelbar oder unmittelbar der Kommunikationseinheit (7) zugeführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- jeweils einer der Anschlüsse der zweiten Antenne (9) mit jeweils einer der beiden Elektroden (4, 5) verbunden ist,
- die Messschaltung (6) zur Bestimmung der Amplitude der Spannung zwischen den beiden Elektroden (4, 5) ausgebildet ist und an ihrem Ausgang einen dieser Amplitude entsprechenden Messwert zur Verfügung hält.
3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
- eine dritte Antenne (10) mit spulenförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, die dieselbe Fläche umschlingt wie die zweite Antenne (9), und insbesondere dieselbe Anzahl an Windungen aufweist wie die zweite Antenne (9),
- einen Referenzkondensator (11) mit einer vorgegebenen Kapazität, wobei die Anschlüsse der dritten Antenne (10) mittelbar oder unmittelbar an die Elektroden des
Referenzkondensators (11) angeschlossen sind, sodass bei Anregung der dritten Antenne (10) mit einem elektromagnetischen Wechselfeld eine Wechselspannung an den Elektroden des Referenzkondensators (11) anliegt,
- eine zweite Messschaltung (16) zur mittelbaren oder unmittelbaren Messung der am Referenzkondensator (11) anliegenden Wechselspannung oder des durch den Referenzkondensator fließenden Wechselstroms und
- eine der Kommunikationseinheit (7) vorgeschaltete Kapazitäts- und/oder Messwertbestimmungseinheit (15), die das Verhältnis der von den Messschaltungen (6, 16) ermittelten Messwerte ermittelt, insbesondere einer Kalibrierungsfunktion unterwirft und/oder in einen von der Kapazität abgeleiteten Messwert umwandelt, und an ihrem Ausgang ausgibt wobei die Kommunikationseinheit (7) zur Übertragung dieses Verhältnisses als jeweiliger Messwert für die Menge der im Flüssigkeitsbehälter (1) verbleibenden Flüssigkeit ( 4) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einer der Anschlüsse der dritten Antenne (10) mit jeweils einer der beiden Elektroden (4, 5) des
Referenzkondensators (11) verbunden ist, und dass eine zweite Messschaltung (16), die zur Bestimmung der Amplitude der Spannung zwischen den Anschlüssen des Referenzkondensators (11) ausgebildet und dem Referenzkondensator (11) nachgeschaltet ist, wobei die Kommunikationseinheit (7) einen weiteren Eingang aufweist, der mit dem Ausgang der zweiten Messschaltung (16) verbunden ist
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antenne (9) und die dritte Antenne (10), gegebenenfalls auch die Antenne (8) dieselbe Fläche umschlingen.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter (1), an dessen, insbesondere innerer oder äußerer, Oberfläche die beiden Elektroden (4, 5) einander gegenüberliegend und nicht berührend angeordnet sind,
wobei vorzugsweise die Kapazität zwischen den beiden Elektroden (4, 5) von der Menge der im Fiüssigkeitsbehälter (1) befindlichen Flüssigkeit (14) abhängt und wobei der von der Messschaltung (6) abgegebene Messwert der Menge der im Flüssigkeitsbehälter (1) befindlichen Flüssigkeit (14) entspricht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter (1) mit einem Verabreichungsmittel (3) in Fiuidverbindung steht, das vorzugsweise zur Injektion, dieser Flüssigkeit (14) an ein Lebewesen ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verabreichungsmittel (3) von einer Steuereinheit gesteuert ist, der der Messwert für den Füllstand des Flüssigkeitsbehälters (1) zugeführt ist, wobei die Steuereinheit das Verabreichungsmittel so lange aktiviert, bis der Füllstand des Flüssigkeitsbehälters (1) um eine vorgegebene Menge verringert ist.
9. Anordnung mit einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie einer Datenkommunikationseinheit (40) , wobei die Datenkommunikationseinheit (40) zur Abgabe von elektromagnetischen Wellen an die erste Antenne (8), die zweite Antenne (9) und gegebenenfalls an die dritte Antenne (10) ausgebildet ist
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenkommunikationseinheit (40) eine Empfangseinheit zum Empfang der von der Vorrichtung abgegebenen Messwerte sowie einen Speicher zum Abspeichern dieser Messwerte aufweist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenkommunikationseinheit (40) eine weitere Steuereinheit aufweist, die in vorgegebenen Zeitabständen, den Messwert für den Füllstand (L2) des Flüssigkeitsbehälters empfängt, die Differenz (DL) zwischen dem Füllstand (L2) und einem in ihrem Speicher abgespeicherten Füllstand ermittelt und ein Signal aussendet, wenn diese Differenz (DL) einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt
12. Verfahren zur Bestimmung der Kapazität zwischen zwei Elektroden (4, 5) mit einer ersten Antenne (8) zur Datenkommunikation und einer zweiten Antenne (9) mit spulenförmigem Aufbau und mit zumindest einer Windung, die mittelbar oder unmittelbar an die beiden Elektroden (4, 5) angeschlossen ist, sodass bei Anregung der Antenne (9) mit einem elektromagnetischen Wechselfeld eine Wechselspannung an den Elektroden (4, 5) anliegt, dadurch gekennzeichnet,
- dass die zweite Antenne (9) durch ein Datenkommunikationsgerät (40) mit einem elektromagnetischen Wechseifeld angeregt und damit an den Elektroden (4, 5) eine Wechseispannung angelegt wird, und
- dass unter Zuhilfenahme der Wechselspannung die Kapazität zwischen den beiden Elektroden (4, 5) bestimmt wird, und die Kapazität oder ein daraus abgeleiteter Wert über die erste Antenne (8) an das Datenkommunikationsgerät (40) übertragen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12 mit einer dritten Antenne (10), die insbesondere dieselbe Fläche umschlingt wie die zweite Antenne, sowie einem Referenzkondensator (11 ) mit einer vorgegebenen Kapazität, wobei die Anschlüsse der dritten Antenne (10) mittelbar oder unmittelbar an die Elektroden des Referenzkondensators (11) angeschlossen sind, sodass bei Anregung der dritten Antenne (10) mit einem elektromagnetischen Wechselfeld eine Wechselspannung an den Elektroden des Referenzkondensators (11) anliegt, dadurch gekennzeichnet,
- dass die dritte Antenne (10) durch das Datenkommunikationsgerät (40) gemeinsam mit der zweiten Antenne (9) mit einem elektromagnetischen Wechselfeld angeregt wird, wodurch am Referenzkondensator (11) eine Wechselspannung anliegt, und
dass unter Zuhilfenahme der Wechselspannung die Kapazität des Referenzkondensators (11) bestimmt wird, und das Verhältnis zwischen der Kapazität zwischen den beiden Elektroden (4, 5) und dem Referenzkondensator (11) an das Datenkommunikationsgerät (40) übertragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 mit Flüssigkeitsbehälter (1), an dessen, insbesondere innerer oder äußerer, Oberfläche die beiden Elektroden (4, 5) einander gegenüberliegend und nicht berührend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität zwischen den beiden Elektroden (4, 5) oder das Verhältnis zwischen der Kapazität zwischen den beiden Elektroden (4, 5) und dem Referenzkondensator (1 ) als Maß für den Füllstand (L) angesehen wird und, insbesondere gemäß einer Kalibriertabelle, in einen Füllstand (L) umgerechnet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand (L1) des Flüssigkeitsbehälters (1) an die Datenkommunikationseinheit (40) übertragen wird und dass der übertragene Füllstand (L1 ) in der Datenkommunikationseinheit (40) oder einem mit ihr in Verbindung stehendem weiteren Datenkommunikationsgerät gespeichert wird und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abrufbar ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand (L1) des Flüssigkeitsbehälters (1) an die Datenkommunikationseinheit (40) übertragen wird, dass der Flüssigkeitsbehälter (1) anschließend entleert wird, wobei laufend, insbesondere in vorgegebenen Zeitabständen, der Füllstand (L2) des Flüssigkeitsbehälters ermittelt wird und an die Datenkommunikationseinheit (40) übertragen wird, dass die Differenz (DL) zwischen dem Füllstand (L2) vor Beginn des Entleerungsvorgangs und dem zuletzt übermittelten Füllstand (L2) ermittelt wird und die Datenkommunikationseinheit (40) ein Signal aussendet, wenn diese Differenz (DL) einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt und die Entleerung des Flüssigkeitsbehälter (1) nach Aussenden dieses Signals unterbrochen wird.
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