WO2014052997A1 - Abgabevorrichtung für medikamente - Google Patents

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WO2014052997A1
WO2014052997A1 PCT/AT2013/050187 AT2013050187W WO2014052997A1 WO 2014052997 A1 WO2014052997 A1 WO 2014052997A1 AT 2013050187 W AT2013050187 W AT 2013050187W WO 2014052997 A1 WO2014052997 A1 WO 2014052997A1
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capacitance
dispensing device
shield
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PCT/AT2013/050187
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Manfred Bammer
Gernot Schmid
Otmar PUTZ
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Seibersdorf Labor Gmbh
Ait Austrian Institute Of Technology Gmbh
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Definitions

  • the object of the present invention is to effectively detect malfunctions in capacitive level detection and to enable invalidation of capacitive level measurement results. Furthermore, it is an object of the invention to obtain the best possible and reliable results.
  • the invention solves this problem in a dispensing device of the type mentioned with the characterizing feature of claim 1.
  • a dispensing device for dispensing liquids, in particular liquid medicaments to persons:
  • the area between the liquid and the measuring electrodes is free of the shield.
  • the shield is formed as foil coated with conductors in the form of strip conductors, in particular wound around the container is, wherein preferably on the film, a capacitance measuring circuit, a computing unit and a communication controller, in particular in the form of a semiconductor chip, and an antenna are applied.
  • a particularly advantageous embodiment of a shield which can be used simultaneously for touch detection and also allows wireless communication with an antenna applied to the shield, provides that three separate conductors are formed on the foil, wherein the first and second conductors act as intermeshing comb conductors are formed and the third conductor formed meandering between the two comb conductors.
  • a preferred measure for determining the level of the liquid inside the container provides that the two opposite measuring electrodes are connected to a capacitance measuring device.
  • a contact sensor arranged outside or in the region of the shield, in particular capacitive can be provided.
  • a production-related easy-to-manufacture variant provides that the touch sensor comprises the first comb conductor and the meandering conductor of the shield as sensor electrodes.
  • the sensor electrodes of the touch sensor are connected to a further capacitance measuring device, and that preferably the further capacitance value determined by the further capacitance measuring device is supplied to the arithmetic unit, and the arithmetic unit for the case that the determined further capacitance value exceeds specified threshold, suppressed the forwarding of the level determined by it or marked as invalid.
  • An advantageous container for holding liquids which can be easily emptied and whose level can be easily determined, provides that the container has an internal volume which, apart from the region of the opening, has a constant internal cross-section,
  • a plurality of pairs of additional measuring electrodes are arranged on the container, wherein in each case an additional pair of additional measuring electrodes downstream of the capacitance measuring device is provided for each pair of additional measuring electrodes, the calculated capacitance value to the computing unit emits.
  • An advantageous electrode arrangement which allows an accurate filling level determination, provides that the respective pairwise associated measuring electrodes face each other in the circumferential direction of the container, in particular diametrically, and in particular in the direction of advancement of the piston at the same height.
  • width of the measuring electrodes in the direction of the advance of the piston corresponds to the width of the piston in its direction of advance.
  • That the measuring electrodes are arranged areally on the outer surface of the container and in particular the shape of a rectangle, a triangle, a trapezoid or a parallelogram, and / or
  • a carrier is arranged outside the container between the container and the shield, on which the measuring electrodes are arranged, wherein the carrier preferably bears against the container and / or that the measuring electrodes on the arranged on the container wall of the carrier are arranged.
  • the determined level can be transmitted to an external communication device. It can be provided that to the arithmetic unit Communication controller is connected to a downstream antenna. Advantageously, it can be provided for a more space-saving arrangement that the antenna is arranged in the outer region of the shield or directly on the shield, but not electrically conductively connected thereto.
  • the invention relates to a method for determining and validating the filling level in a container, which is arranged in particular in a dispensing device according to the invention, wherein at least one pair of outside in the container arranged opposite each other, in particular provided with an externa ßeren shielding, measuring electrodes provided for capacitance measurement wherein the capacitance between the two measuring electrodes is determined and a fill level value is determined on the basis of the determined capacitance in accordance with a predetermined calibration function,
  • the level value is considered valid only if the additional capacity is below the threshold value.
  • Such a method makes it easy to check whether the level determined has been falsified by the fact that a person has touched the measuring electrodes or the shield in the region of the measuring electrodes or has come sufficiently close to the measuring electrodes in order to cause falsification.
  • the capacitances of a plurality of, in particular three, pairs of measuring electrodes, which are opposite one another in the outer region of the container are determined and the fill level value is determined on the basis of the capacitances.
  • each level is assigned to each of these vectors
  • the interpolation function is applied to the vector and the result is used as a level.
  • a first embodiment of a dispensing device according to the invention is shown in side view.
  • Fig. 2 shows a completely filled container in the form of an ampoule in side view.
  • Fig. 3 shows a partially emptied container in side view.
  • Fig. 4 shows a completely empty container in side view.
  • Fig. 5 shows an alternative embodiment of a container with three pairs of measuring electrodes.
  • Fig. 6 shows a second embodiment of the invention with a single pair of measuring electrodes.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the invention with a pair of comb-shaped measuring electrodes.
  • Fig. 8 shows a further embodiment of the invention with three comb-shaped pairs of measuring electrodes.
  • FIGS. 9a to 12d show further embodiments of containers with obliquely extending electrodes.
  • Fig. 13 shows an embodiment of a device according to the invention in cross section.
  • FIG. 13 a shows a detail from FIG. 1.
  • FIGS. 14 and 15 show two devices for determining the fill level within the container and for transmitting the determined fill level to an external data communication device.
  • FIG. 16 shows a shield in the form of a foil with conductors arranged thereon.
  • FIG. 17 shows the theoretical profile of the individual partial capacities during the emptying of the container in the embodiment shown in FIG. 15.
  • FIGS. 18 and 19 show the embodiments shown in Figs. 14 and 15, wherein additionally a touch detection is provided.
  • a dispensing device 100 in Fig. 1, an embodiment of a dispensing device 100 according to the invention is shown in side view.
  • the illustrated dispenser 100 includes a container 1 filled with a liquid medicament 12.
  • insulin is used as the liquid medicament, but it is also possible to fill other medicaments 12 in the container 1, such as hormone preparations (eg growth hormones, ...), biopharmaceuticals or medicines used in the course of therapeutic measures in reproductive medicine and subsequently administered in the same way.
  • hormone preparations eg growth hormones, ...), biopharmaceuticals or medicines used in the course of therapeutic measures in reproductive medicine and subsequently administered in the same way.
  • the dispenser 100 is in the form of a pen or ballpoint pen and can be conveniently held by a patient in the administration of the liquid 12 in the container 1.
  • the container 1 is in the form of a cartridge or ampoule and is located in an end region 102 of the dispenser 100.
  • the container 1 which is shown in detail in Fig. 2, at one end, which is located in this end portion 102 of the dispensing device 100, an opening 1 1 for dispensing the liquid 12.
  • the container 1 has a piston 13 which is mounted displaceably in the container 1.
  • the container 1 has an internal volume which, apart from the region of the opening 11, has a constant cross-section.
  • the piston 13 closes the container 1 from the side opposite the opening 1 1 side, so that the liquid contained in the container 1 12 is sealed in the container 1 and can escape exclusively through the opening 1.
  • the inner region of the container 1 and the piston 13 have a circular cross-section and have a substantially cylindrical inner wall or Au texwand.
  • Fig. 3 shows the container 1 shown in Fig. 2, after a portion of the liquid 12 has been applied through the opening 1 1 via an injection needle 103.
  • Fig. 4 shows the container 1 shown in Fig. 2, after the liquid 12 has been completely emptied from the container 1 through the opening 1 1 via a hypodermic needle 103.
  • the piston 13 is in a middle position or end position, i. the container 1 is partially (Fig. 3) or completely (Fig. 4) emptied.
  • the area 15 behind the piston 13 is air.
  • the dispensing device 100 further has, in the region of the opening 11 of the container 1, an injection needle 103, which on the one hand penetrates the sealing element 14 and protrudes into the interior of the container 1 and on the other hand protrudes from the dispensing device 1.
  • the injection needle 103 is connected in this embodiment with a housing 104 which is screwed onto the dispensing device 100.
  • the dispensing device 100 has an external thread 105, which is adapted to a counter-shaped matching internal thread of the housing 104. If the piston 13, as shown in Fig. 3, displaced in the direction of the opening 1 1, the liquid contained in the interior of the container 1 through the opening 1 1 and the injection needle 103 can be administered to the respective patient.
  • the housing of the dispensing device 100 has two viewing openings 108 in order to be able to visually determine the filling level F of the remaining liquid 12 present in the container 1.
  • the dispensing device 100 (FIG. 1) has an adjusting unit 106, with which a specific feed of the piston 13 and, corresponding thereto, a certain amount of the liquid 12 to be dispensed can be preset.
  • a feed element 109 is pressed against the piston 13 of the container 1 by means of pressure actuation by the patient on an actuating unit 107.
  • the piston 13 is pushed into the container 1 and the liquid 12 located in the container 1 is administered to the patient via the injection needle 103.
  • the advancing element 109 is against a reset against the advancing direction V of the piston 13, i. away from the opening 1 1, secured, so that the piston 13 can be moved only further in the direction of the opening 1 1.
  • FIGS. 9a to 12d show four different embodiments with separation regions 27 between the measuring electrodes 21-26, which are at an angle to the feed direction V. Furthermore, in these embodiments, an axis-parallel separation region 28 is provided, each of which mutually associated pairs of measuring electrodes 21, 22; 23, 24; 25, 26 separates each other.
  • the invention provides for a dispenser, an electrical shield 3 for electric fields outside the measuring electrodes 21 -26 shell-shaped to the container 1 to order.
  • Fig. 13 a section through the container 1 is shown, which represents the shield 3, the measuring electrodes 21, 22, the wall of the container and the liquid 12 in the interior of the container 1.
  • the shielding 3 has the effect that the capacitance measured between the electrodes 21, 22 is not or only to a negligible extent falsified when a person touches or approaches the dispensing device 100 and thereby alters the electrical field conditions prevailing at the measuring electrodes 21, 22.
  • the shield 3 is formed as a film of electrically conductive material, for example as a copper foil with a thickness of 50 ⁇ , which is wrapped around the container 1 and the adjacent thereto measuring electrodes 21, 22.
  • the measuring electrodes 21, 22 and the shield 3 are separated from each other and are not conductively connected to each other.
  • the shield 3 serves to suppress the influence of external influences, for example changes in the permittivity and electric fields in the immediate outer region of the measuring electrodes 21, 22.
  • the shield 3 surrounds both the measuring electrodes 21, 22 and the container 1 and is advantageously not located between the two Measuring electrodes and the container 1.
  • FIG. 13a shows the detail Z from FIG. 1 in the section BB of FIG. 13. It can be clearly recognized-albeit not true to scale-the arrangement of the wall of the container 1 opposite the electrodes 21, 23, 25 and the shield 3.
  • the individual conductors 32-34 on the film 3 are shown in section. Outside the shield 3, the housing of the dispenser 100 is located.
  • the shielding 3 directly outside the outer wall of the dispensing device 100 and / or outside of a carrier enclosing the container 1 at least partially.
  • FIG. 14 shows a measuring arrangement for determining the capacitance of a single pair of measuring electrodes 21, 22.
  • Fig. 15 shows a measuring arrangement using a plurality of pairs of measuring electrodes 21-26.
  • a computing unit 6 in the form of a microcontroller is provided in each case, to which one or three capacitance measuring devices 41, 42, 43 are connected upstream.
  • Each pair of measuring electrodes 21-26 is assigned one of the capacitance measuring devices 41, 42, 43 shown in FIG. 15.
  • the measuring electrodes 21-26 are respectively connected to the terminals of the capacitance measuring devices 41, 42, 43.
  • the arithmetic unit 6 determines a value for the fill level F on the basis of a calibration procedure described later. The arithmetic unit 6 holds this value at its output. This value can in particular be transmitted on request via an antenna 62 connected downstream of the arithmetic unit 6 to an external data communication device (not shown).
  • the number of pairs of measuring electrodes 21-26 used may be adapted to the accuracy requirements of the measurement.
  • the piston 13 first enters the intermediate region between the measuring electrodes 21, 22 of the first pair of measuring electrodes, so that due to the lower permittivity of the Piston 13 relative to the liquid 12, a continuous decrease in the capacitance measured value d of the first measuring electrode pair is observed.
  • the piston 13 has been pushed through the intermediate region between the measuring electrodes 21, 22 of the first measuring electrode pair, there is air 15 between the two measuring electrodes 21, 22 of the first pair of measuring electrodes. Due to the still lower permittivity of the air between the two measuring electrodes 21, 22 of the first one Measuring electrode pair decreases between the measuring electrodes 21, 22 measured capacitance value Ci still further.
  • a similar behavior is also to be noted for the capacitance measurements C 2 , C 3 between the measuring electrodes 23-26 of the second and third pair of measuring electrodes when the container 1 is emptied.
  • the practice shows, apparently due to complex capacitive coupling phenomena of the measuring electrodes 21-26 with each other also very different courses of the measured capacitances Ci, C 2 , C 3 as a function of the level F, which differ significantly from the shown in Fig. 17, theoretically expected progressions ,
  • the measurable waveforms are very well reproducible and show for each capacitance d, C 2 , C 3 different slopes in different curve sections or level ranges, which contrary to the theoretical expectations, the greatest steepness of the curve or the largest change in capacitance is not necessarily between those measuring electrodes 21 -26 occurs between which is just the liquid level.
  • a weighted sum may alternatively be used to calculate the fill level to form a simple sum of the three single capacitance measurements, with each of the three summands in each curve section having its own weight separately as part of the calibration is determined.
  • a calibration is carried out in which the filled with the drug container 1 or a reference container of identical design is emptied. During emptying, the fill level F and the individual capacities Ci, C 2 , C 3 are determined in each case. Individual capacity values d, C 2 , C 3 are thus available for each of the filling levels F occupied during emptying. In the present embodiment, 30 equidistant fill levels F are taken during the emptying, wherein the initial state is denoted by 1 and the completely empty state by 0.
  • the capacitance values d, C 2 , C 3 are each stored in a reference vector V ref , which is assigned to the respective fill level F and the respective weights a, b, c. For each level F, a reference vector V ref is thus available.
  • the weights are determined by optimization such that the weighted sum a. Ci + b. C 2 + c. C 3 represents a linear approximation for the level F.
  • the Euclidean distance is used as the distance measure. Subsequently, those reference vectors V ref are determined which each have the next smallest distance to the vector V mess .
  • An interpolating function for example a linear interpolation function, is determined which, when applied to the reference vectors V ref determined by calibration, returns the fill level F assigned to each of them.
  • the capacitance values d, C 2 , C 3 are inserted into the interpolation function and an averaged level value is obtained.
  • the antenna 62 may advantageously be arranged on the outer screen 3 for reasons of space.
  • the shield 3 comprises a foil 31 of an electrically and magnetically non-conductive material, such as e.g. Plastic on.
  • conductors 32-34 are applied in the form of conductor tracks. If the conductors 32-34 are formed on the film 31 such that there are no large-scale conductor loops in which eddy currents can form, the electromagnetic waves emitted by the external data communication device are not significantly affected by the shield 3 and can be received by the antenna 62 become. Furthermore, this also makes it possible to transmit energy in the form of electromagnetic waves to the antenna 62, which is sufficient to supply sufficient power to the antenna connected to the electrical components.
  • a measured value for the filling level F is then invalidated or invalidated if the electric field in the outer region of the container 1, e.g. was falsified by touches or the proximity of electrically conductive body or body with high dielectric permittivity.
  • the shield 3 has an electrically and magnetically non-conductive foil 31 on which a plurality of conductors 32, 33, 34 are formed by coating.
  • the film 31 is in the present embodiment made of flexible plastic.
  • the Printed conductors have a layer thickness of about 50 ⁇ and a width of about 1000 ⁇ on.
  • widths of the conductors 32-34 between 100 ⁇ and 3000 ⁇ .
  • the width of the conductors 32-34 can be limited to less than 3 mm.
  • conductors 32-34 may be loop-free, i. free of closed conductor loops, be formed, i. do not include closed loops to sufficiently prevent the formation of eddy currents and avoid interference with NFC communication while also avoiding capacitive interference with the sensing electrodes 21-26 located within the shield 3.
  • the third conductor 34 extends meandering between the two comb conductors 32, 33.
  • the third conductor 34 extends meandering between the two comb conductors 32, 33.
  • both the front and back of the film 31 may be printed with conductors 32-34.
  • a plurality of meander-shaped conductors 34 can be arranged side by side between the comb conductors 32, 33 or a plurality of conductors 34 can be arranged spirally on the film 31.
  • Two conductor tracks namely one of the two comb conductors 32 and the meandering conductor 34, are used as touch sensor 5.
  • the second comb conductor 33 is set to a predetermined ground potential and serves as an electrical shield. If a person touches the shield 3 or if the person approaches the shield 3, the capacitance between the conductors 32, 34 of the touch sensor 5 changes due to the change in the permittivity of the environment. The change of this capacitance between the conductors 32, 34 can be changed by means of a further capacitance measuring device 44 are determined, the conductors 32, 34 of the shield 3 and the touch sensor 5 are connected to the measuring terminals of the further capacitance measuring device 44.
  • An alternative embodiment of the invention allows the replacement of the container 1 from the dispensing device 100.
  • Au ßerrenz the container 1 between the container 1 and the shield 3 an unillustrated carrier is arranged.
  • the carrier abuts the container 1 and is advantageously formed by a part of the housing of the dispensing device 100.
  • the measuring electrodes 21-26 are arranged on the wall of the carrier adjacent to the container 1.
  • the housing of the dispenser 100 can be opened and the container 1 can be removed from the housing of the dispenser 100.
  • the carrier forms part of the dispenser 100.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung zur Abgabe von Flüssigkeiten (12), insbesondere von flüssigen Medikamenten an Personen, umfassend einen mit der Flüssigkeit (12) gefüllten Behälter (1), der an einem Ende eine Öffnung (11) zur Abgabe der Flüssigkeit (12) aufweist, zumindest eine Paar von im Außenbereich, insbesondere an der Wand, des Behälters (1) einander gegenüberliegend angeordneten kapazitiven Messelektroden (21, 22) zur Bestimmung der Permittivität des jeweiligen Mediums im Zwischenbereich zwischen den Messelektroden, wobei eine die Messelektroden (21, 22) mantelförmig umgebende und um den Behälter (1) angeordnete Abschirmung (3).

Description

Abgabevorrichtung für Medikamente
Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung zur Abgabe von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Medikamenten an Personen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 . Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung und Validierung des Füllstandes in einem Behälter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 17.
Die Erfindung kann insbesondere im Gesundheitswesen, beispielsweise in der Medizintechnik, Pharma- und Biotechnologie, Medizin und Pflege, Studien, usw. zur Überwachung der Abgabe von Medikamenten an Patienten eingesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen zur Abgabe von Flüssigkeiten bekannt, bei denen die abgegebene Flüssigkeit kapazitiv bestimmt wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Fehlfunktionen bei kapazitiven Füllstandsdetektionen wirksam zu erkennen und eine Invalidierung von kapazitiven Füllstands-Messergebnissen zu ermöglichen. Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, möglichst gute und zuverlässige Resultate zu erhalten.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Abgabevorrichtung der eingangs genannten Art mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 1 .
Zudem löst die Erfindung die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit dem Merkmal des Kennzeichens des Patentanspruches 17.
Erfindungsgemäß sind bei einer Abgabevorrichtung zur Abgabe von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Medikamenten an Personen, vorgesehen:
- ein mit der Flüssigkeit gefüllten Behälter, der an einem Ende eine Öffnung zur Abgabe der Flüssigkeit aufweist, sowie
- zumindest ein Paar von im Außenbereich, insbesondere an der Wand, des Behälters einander gegenüberliegend angeordneten kapazitiven Messelektroden zur Bestimmung der Permittivität des jeweiligen Mediums im Zwischenbereich zwischen den Messelektroden, umfassend eine die Messelektroden mantelförmig umgebende und um den Behälter angeordnete Abschirmung.
Störungen, die durch das Berühren des Behälters während des Messvorganges aufgrund kapazitiver Effekte verursacht werden, werden mit der Erfindung wirksam vermieden. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme vermieden werden, dass eine Berührung der Messelektroden durch die Hände eines Menschen oder eine Verfälschung des Feldes im Bereich der Messelektroden durch die Hände eines Menschen zu Änderungen des Füllstandsmesswertes führen.
Vorteilhafterweise kann die Abschirmung als mit Leiterbahnen aus elektrisch leitfähigem Material beschichtete Folie ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Folie um den Behälter angeordnet oder gewickelt. Eine solche Abschirmung verhindert die Verfälschung von Messergebnissen besonders vorteilhaft.
Vorteilhafterweise ist der Bereich zwischen der Flüssigkeit und den Messelektroden frei von der Abschirmung.
Um eine Verschlechterung der Messergebnisse durch Einflüsse der Abschirmung zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung von den Messelektroden in radialer Richtung beabstandet ist.
Um eine verbesserte Abschirmung zu erreichen und gleichzeitig eine Befestigung eines Halbleiterchips und einer Antenne im Bereich der Abschirmung oder auf der Folie zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung als mit Leitern in Form von Leiterbahnen beschichtete, insbesondere um den Behälter gewickelte, Folie ausgebildet ist, wobei vorzugsweise auf der Folie eine Kapazitätsmesschaltung, eine Recheneinheit und ein Kommunikationscontroller, insbesondere in Form eines Halbleiterchips, sowie eine Antenne aufgebracht sind.
Um eine die Funkkommunikation mit der Antenne beeinträchtigende Veränderung des von einem externen Datenkommunikationsgerätes erzeugten elektromagnetischen Feldes zu vermeiden und gleichzeitig eine gute elektrische Abschirmung der Messelektroden zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Leiter schleifenfrei und/oder frei von geschlossenen Leiterschleifen ausgebildet sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer Abschirmung, die gleichzeitig zur Berührungsdetektion verwendet werden kann und zudem eine Funkkommunikation mit einer auf die Abschirmung aufgebrachten Antenne ermöglicht, sieht vor, dass auf der Folie drei separate Leiter ausgebildet sind, wobei der erste und der zweite Leiter als ineinandergreifende Kammleiter ausgebildet sind und der dritte Leiter mäanderförmig ausgebildet zwischen den beiden Kammleitern liegt. Eine bevorzugte Maßnahme zur Bestimmung des Füllstandes der Flüssigkeit im Inneren des Behälters sieht vor, dass die beiden gegenüberliegenden Messelektroden an eine Kapazitätsmesseinrichtung angeschlossen sind.
Zur einfachen Ermittlung des Füllstandes kann vorgesehen sein, dass der von der Kapazitätsmesseinrichtung ermittelte Kapazitätswert einer Recheneinheit zugeführt ist, die aufgrund des ermittelten Kapazitätswerts mittels einer vorgegebenen abgespeicherten Kalibrierfunktion den Füllstand der Flüssigkeit im Behälter bestimmt und an ihrem Ausgang zur Verfügung hält.
Eine besonders wirksame Abschirmung mit guter Abschirmungswirkung kann erzielt werden, indem einer der drei Leiter, insbesondere der als Kammleiter ausgebildete zweite Leiter, mit dem Massenanschluss der Kapazitätsmesseinrichtung verbunden ist.
Um Berührungen oder Verfälschungen der Kapazitätsmessung vorteilhaft feststellen zu können, kann ein außerhalb oder im Bereich der Abschirmung angeordneter, insbesondere kapazitiver, Berührungssensor vorgesehen sein.
Eine produktionstechnische einfach zu fertigende Variante sieht vor, dass der Berührungssensor den ersten Kammleiter und den mäanderförmigen Leiter der Abschirmung als Sensorelektroden umfasst.
Hierbei kann zur Detektion von Berührungen vorgesehen sein, dass die Sensorelektroden des Berührungssensors an eine weitere Kapazitätsmesseinrichtung angeschlossen sind, und dass vorzugsweise der von der weiteren Kapazitätsmesseinrichtung ermittelte weitere Kapazitätswert der Recheneinheit zugeführt ist, und die Recheneinheit für den Fall, dass der ermittelte weitere Kapazitätswert einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, die Weiterleitung des von ihr ermittelten Füllstands unterdrückt oder als ungültig kennzeichnet.
Ein vorteilhafter Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeiten, der einfach entleert werden kann und dessen Füllstand einfach festgestellt werden kann, sieht vor, dass der Behälter ein Innenvolumen aufweist, das abgesehen vom Bereich der Öffnung einen konstanten Innenquerschnitt aufweist,
wobei ein den Behälter und die darin befindliche Flüssigkeit abschließender und abdichtender Kolben vorgesehen ist, dessen Au ßenquerschnitt dem Querschnitt des Innenvolumens des Behälters entspricht und der im Inneren des Behälters verschiebbar angeordnet ist, sodass bei Vorschub des Kolbens zur Öffnung hin die Flüssigkeit durch die Öffnung aus dem Behälter abgegeben wird.
Zur genaueren Bestimmung des Füllstandes kann vorgesehen sein, dass am Behälter eine Vielzahl von Paaren von zusätzlichen Messelektroden angeordnet sind, wobei insbesondere für jedes Paar von zusätzlichen Messelektroden jeweils eine zusätzliche dem Paar von zusätzlichen Messelektroden nachgeschaltete Kapazitätsmesseinrichtung vorgesehen ist, die den ermittelten Kapazitätswert an die Recheneinheit abgibt.
Eine vorteilhafte Elektrodenanordnung, die eine genaue Füllstandsbestimmung ermöglicht, sieht vor, dass die jeweils einander paarweise zugeordneten Messelektroden einander in Umfangsrichtung des Behälters, insbesondere diametral, gegenüberliegen und insbesondere in Richtung des Vorschubs des Kolbens auf derselben Höhe liegen.
Hierbei kann zusätzlich zur Verbesserung der Detektionsgenauigkeit vorgesehen sein, dass jeweils benachbarte Paare von Messelektroden in Richtung des Vorschubs des Kolbens beabstandet angeordnet sind und/oder
dass die Breite der Messelektroden in Richtung des Vorschubs des Kolbens der Breite des Kolbens in dessen Vorschubrichtung entspricht.
Bevorzugte Ausführungen der Messelektroden mit einem einfachen Aufbau sehen vor,
- dass die Messelektroden flächenhaft auf der Außenoberfläche des Behälters angeordnet sind und insbesondere die Form eines Rechtecks, eines Dreiecks, eines Trapezes oder eines Parallelogramms aufweisen, und/oder
- dass je zwei der einander paarweise zugeordneten Messelektroden durch zwei ineinandergreifende Kammleiter ausgebildet sind, die im Au ßenbereich, insbesondere an der Au ßenwand, des Behälters angeordnet sind.
Um einen einfachen Austausch der Behälter zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass außerhalb des Behälters zwischen dem Behälter und der Abschirmung ein Träger angeordnet ist, auf dem die Messelektroden angeordnet sind, wobei der Träger vorzugsweise am Behälter anliegt und/oder dass die Messelektroden auf der am Behälter anliegenden Wand des Trägers angeordnet sind.
Vorteilhafterweise kann der ermittelte Füllstand an ein externes Kommunikationsgerät übermittelt werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass an die Recheneinheit ein Kommunikationscontroller mit einer ihm nachgeschalteten Antenne angeschlossen ist. Vorteilhafterweise kann für eine platzsparendere Anordnung vorgesehen sein, dass die Antenne im Au ßenbereich der Abschirmung oder unmittelbar auf der Abschirmung, jedoch nicht elektrisch leitfähig mit dieser verbunden, angeordnet ist.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung und Validierung des Füllstandes in einem Behälter, der insbesondere in einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung angeordnet ist, wobei zumindest ein Paar von im Außenbereich des Behälters einander gegenüberliegend angeordneten, insbesondere mit einer äu ßeren Abschirmung versehenen, Messelektroden zur Kapazitätsmessung vorgesehen ist, wobei die Kapazität zwischen den beiden Messelektroden ermittelt wird und aufgrund der ermittelten Kapazität gemäß einer vorgegebenen Kalibrierfunktion ein Füllstandswert bestimmt wird,
Erfindungsgemäß ist bei einem solchen Verfahren vorgesehen,
- dass eine weitere Kapazität mit im Au ßenbereich der Messelektroden im Bereich der Abschirmung, insbesondere auf der Abschirmung, angeordneten Leitern ermittelt wird,
- dass die weitere Kapazität mit einem Schwellenwert verglichen wird, und
- dass der Füllstandswert nur dann als gültig angesehen wird, wenn die weitere Kapazität unterhalb des Schwellenwerts liegt.
Mit einem solchen Verfahren kann einfach überprüft werden, ob der ermittelte Füllstandswert dadurch verfälscht wurde, dass eine Person die Messelektroden oder die Abschirmung im Bereich der Messelektroden berührt hat oder den Messelektroden hinreichend nahe gekommen ist, um eine Verfälschung zu verursachen.
Zur genauen Bestimmung des Füllstandes kann vorgesehen sein, dass der Füllstandwert und/oder eine Aussage über die Gültigkeit des Füllstandswertes durch codierte elektromagnetischer Datenübertragung, insbesondere durch Lastmodulation, an ein externes Datenkommunikationsgerät übertragen wird.
Zum selben Zweck kann vorgesehen sein, dass jeweils die Kapazitäten einer Vielzahl von, insbesondere drei, Paaren von Messelektroden, die einander im Außenbereich des Behälters gegenüberliegen, ermittelt werden und der Füllstandswert aufgrund der Kapazitäten ermittelt wird.
Eine besonders genaue Detektion wird ermöglicht, indem a) für eine Anzahl von Füllständen jeweils Referenzvektoren umfassend die Kapazitäten zwischen den einzelnen Paaren von Messelektroden als Komponenten zur Verfügung gestellt werden, und
b) jedem dieser Vektoren der jeweilige Füllstand zugeordnet wird,
c) ein Vektor umfassend die einzelnen ermittelten Kapazitäten ermittelt wird,
d) eine Anzahl von Referenzvektoren gesucht wird, die vom Vektor den geringsten, insbesondere euklidischen, Abstand aufweisen,
e) eine Interpolationsfunktion gebildet wird, die bei Anwendung auf die in Schritt b) aufgefundenen Referenzvektoren den jeweiligen, diesen Referenzvektoren zugeordneten Füllstand ergibt,
f) die Interpolationsfunktion auf den Vektor angewendet wird und das Ergebnis als Füllstand herangezogen wird.
Mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung in Seitenansicht dargestellt. Fig. 2 zeigt einen vollständig gefüllten Behälter in Form einer Ampulle in Seitenansicht. Fig. 3 zeigte einen teilweise entleerten Behälter in Seitenansicht. Fig. 4 zeigt einen vollständig entleerten Behälter in Seitenansicht. Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Behälters mit drei Paaren von Messelektroden. Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem einzigen Paar von Messelektroden. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem Paar von kammförmig angeordneten Messelektroden. Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit drei kammförmig angeordneten Paaren von Messelektroden.
Die Fig. 9a bis 12d zeigen weitere Ausführungsformen von Behältern mit schräg verlaufenden Elektroden. Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt. Fig. 13a zeigt ein Detail aus Fig. 1 . Fig. 14 und Fig. 15 zeigen zwei Einrichtungen zur Bestimmung des Füllstands innerhalb des Behälters sowie zur Übertragung des ermittelten Füllstands an ein externes Datenkommunikationsgerät.
Fig. 16 zeigt eine Abschirmung in Form einer Folie mit darauf angeordneten Leitern. Fig. 17 zeigt den theoretischen Verlauf der einzelnen Teilkapazitäten während der Entleerung des Behälters bei der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform. Die Fig. 18 und 19 zeigen die in den Fig. 14 und 15 dargestellten Ausführungsformen, wobei zusätzlich eine Berührungsdetektion vorgesehen ist.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung 100 in Seitenansicht dargestellt. Die dargestellte Abgabevorrichtung 100 weist einen Behälter 1 auf, der mit einem flüssigen Medikament 12 gefüllt ist. Im vorliegenden Fall wird als flüssiges Medikament 12 Insulin verwendet, es ist jedoch auch möglich, andere flüssige Medikamente 12 wie etwa Hormonpräparate (z.B. Wachstumshormone, ...), Biopharmazeutika oder im Zuge therapeutischer Maßnahmen in der Fortpflanzungsmedizin verwendete Medikamente in den Behälter 1 zu füllen und anschließend auf dieselbe Art zu verabreichen.
Die Abgabevorrichtung 100 weist die Form eines Schreibstifts oder Kugelschreibers auf und kann von einem Patienten bei der Verabreichung der im Behälter 1 befindlichen Flüssigkeit 12 bequem in der Hand gehalten werden. Der Behälter 1 hat die Form einer Patrone oder Ampulle und befindet sich in einem Endbereich 102 der Abgabevorrichtung 100.
Der Behälter 1 , der im Detail in Fig. 2 dargestellt ist, weist an einem Ende, das in diesem Endbereich 102 der Abgabevorrichtung 100 liegt, eine Öffnung 1 1 zur Abgabe der Flüssigkeit 12 auf. Am gegenüberliegenden Ende weist der Behälter 1 einen Kolben 13 auf, der im Behälter 1 verschiebbar gelagert ist. Hierfür weist der Behälter 1 ein Innenvolumen auf, das abgesehen vom Bereich der Öffnung 1 1 einen konstanten Querschnitt aufweist. Der Kolben 13 verschließt den Behälter 1 von der der Öffnung 1 1 gegenüberliegenden Seite her, sodass die im Behälter 1 befindliche Flüssigkeit 12 dicht im Behälter 1 eingeschlossen ist und ausschließlich durch die Öffnung 1 entweichen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen der Innenbereich des Behälters 1 sowie der Kolben 13 einen kreisförmigen Querschnitt auf und verfügen über eine im wesentlichen zylindrische Innenwand bzw. Au ßenwand. Wird der Kolben 13 in den Behälter 1 vorgeschoben, so kann die im Behälter 1 befindliche Flüssigkeit 12 durch die Öffnung 1 1 aus dem Behälter 1 entweichen. Bei Vorschub des Kolbens 13 in Richtung der Öffnung 1 1 wird die Flüssigkeit 12 durch die Öffnung 1 1 aus dem Behälter 1 abgegeben. Die Öffnung 1 1 des Behälters 1 ist jedoch vor dem Gebrauch, wie in Fig. 2 dargestellt, durch durch ein Versiegelungselement 14 verschlossen, sodass die Flüssigkeit 12 aus dem Behälter 1 nicht entweichen kann. Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 dargestellten Behälter 1 , nachdem ein Teil der Flüssigkeit 12 durch die Öffnung 1 1 über eine Injektionsnadel 103 appliziert wurde.
Fig. 4 zeigt den in Fig. 2 dargestellten Behälter 1 , nachdem die Flüssigkeit 12 aus dem Behälter 1 durch die Öffnung 1 1 über eine Injektionsnadel 103 vollständig entleert wurde. In den Darstellungen der Fig. 3 und Fig. 4 befindet sich der Kolben 13 in einer mittleren Position bzw. in Endstellung, d.h. der Behälter 1 ist teilweise (Fig. 3) bzw. vollständig (Fig. 4) entleert. Im Bereich 15 hinter dem Kolben 13 befindet sich Luft. Die Abgabevorrichtung 100 weist weiters im Bereich der Öffnung 1 1 des Behälters 1 eine Injektionsnadel 103 auf, die einerseits das Versiegelungselement 14 durchdringt und in das Innere des Behälters 1 ragt und andererseits von der Abgabevorrichtung 1 absteht.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Injektionsnadel 103 in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Gehäuse 104 verbunden, das auf die Abgabevorrichtung 100 aufgeschraubt ist. Die Abgabevorrichtung 100 weist ein Außengewinde 105 auf, das an ein gegengleich geformtes passendes Innengewinde des Gehäuses 104 angepasst ist. Wird der Kolben 13, wie in Fig. 3 dargestellt, in Richtung der Öffnung 1 1 verschoben, so kann die im Inneren des Behälters 1 befindliche Flüssigkeit durch die Öffnung 1 1 und die Injektionsnadel 103 dem jeweiligen Patienten verabreicht werden. Das Gehäuse der Abgabevorrichtung 100 weist zwei Sichtöffnungen 108 auf, um den Füllstand F der im Behälter 1 befindlichen restliche Flüssigkeit 12 visuell bestimmen zu können.
Darüber hinaus weist die Abgabevorrichtung 100 (Fig. 1 ) eine Einstelleinheit 106 auf, mit der eine bestimmter Vorschub des Kolbens 13 und - damit korrespondierend - eine bestimmte Menge der abzugebenden Flüssigkeit 12 voreingestellt werden kann. Nach der Einstellung der Menge der abzugebenden Flüssigkeit 12 wird mittels Druckbetätigung durch den Patienten auf eine Betätigungseinheit 107 ein Vorschubelement 109 gegen den Kolben 13 des Behälters 1 gedrückt. Der Kolben 13 wird in den Behälter 1 geschoben und die im Behälter 1 befindliche Flüssigkeit 12 wird über die Injektionsnadel 103 an den Patienten verabreicht. Das Vorschubelement 109 ist gegen ein Zurücksetzen entgegen der Vorschubrichtung V des Kolbens 13, d.h. von der Öffnung 1 1 weg, gesichert, sodass der Kolben 13 nur noch weiter in Richtung der Öffnung 1 1 bewegt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Behälters 1 mit drei Paaren von Messelektroden, wie in Fig. 5 dargestellt. Der Behälter 1 weist, wie in Fig. 5 dargestellt, drei Paare von Messelektroden 21 -26 auf. Sämtliche Messelektroden 21 -26 sind im Außenbereich des Behälters 1 , im vorliegenden Fall auf der Au ßenwand des Behälters 1 angeordnet. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegen je zwei einander zugeordnete Messelektroden 21 -26 einander in Umfangsrichtung beabstandet an der Au ßenwand des Behälters 1 gegenüber. Die einzelnen Paare einander zugeordneter Messelektroden 21 -26 sind zueinander in Vorschubrichtung V des Kolbens 13 beabstandet. Die Messelektroden 25, 26 des dritten Paars liegen von der Öffnung 1 1 des Behälters 1 am weitesten entfernt. Die Messelektroden 21 , 22 des ersten Paars liegen der Öffnung 1 1 am nächsten. Die Messelektroden 23, 24 des zweiten Elektrodenpaars liegen - in Vorschubrichtung V des Kolbens 13 gesehen - zwischen den Messelektroden 21 , 22; 25, 26 des ersten und des dritten Paars. Die Messelektroden 21 - 26 liegen in einem Bereich der Au ßenwand des Behälters 1 flächig an dieser an. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Messelektroden 21 -26 eine rechteckige Form auf. Die Messelektroden 21 -26 erstrecken sich über den gesamten Vorschubbereich des Kolbens 13. Werden mehrere Elektrodenpaare verwendet, kann es vorteilhaft sein, wenn die Ausdehnung eines Elektrodenpaars in Vorschubrichtung V des Kolbens 13 der Ausdehnung des Kolbens 13 in seiner Vorschubrichtung V entspricht.
Alternativ können jedoch auch andere Elektrodenformen, etwa kreisförmige oder kammartige Elektrodenformen für die Messelektroden 21 -26 verwendet werden. Die Verwendung mehrerer Paare von Messelektroden 21 -26 ist im Sinne einer genauen Messung des Flüssigkeitsinhalts oder Flüssigkeitsstands in länglichen Behältern 1 zwar grundsätzlich vorteilhaft, aber gerade bei kurzen oder kompakten Behältern 1 nicht erforderlich. In einem in Fig. 6 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel eines Behälters 1 ist lediglich ein einziges Paar von Messelektroden 21 , 22 vorgesehen, die länglich und sich über den gesamten Vorschubbereich erstreckend ausgebildet sind. Die beiden Messelektroden 21 , 22 liegen einander umfangsseitig auf derselben Höhe hinsichtlich der Vorschubrichtung V des Kolbens 13 gegenüber.
Darüber hinaus ist es auch möglich, unterschiedliche Formen von Messelektroden 21 -16 zu verwenden. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Messelektroden 21 - 26 als Kammelektroden oder interdigitale Elektroden ausgebildet sind. Die Messelektroden 21 -26 sind einander paarweise zugeordnet und weisen eine Kammstruktur auf, wobei die Zähne einander zugeordneter Messelektroden 21 , 22; 23, 24; 25, 26 ineinander greifen. Wie in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt, können Kammelektroden sowohl für eine Anordnung mit einem (Fig. 7) als auch mit mehreren Paaren von Messelektroden 21 , 22; 23, 24; 25, 26 verwendet werden.
Je nach Anwendungsfall ist es auch möglich, unterschiedlich große Messelektroden 21 - 26 vorzusehen, um eine besonders vorteilhafte Bestimmung des Füllstandes F im Behälter 1 zu ermöglichen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von parallelogrammförmigen bzw. dreieckigen Messelektroden 21 -26, bei denen die Elektroden durch Trennbereiche 27 voneinander getrennt sind, die zur Vorschubrichtung V des Kolbens bzw. der Längsachse des Behälters 1 im Winkel verlaufen, beispielsweise in einem Winkel von 45° . Bei einer solchen Anordnung ergibt sich ein fließender Übergang, sodass eine besonders genaue Bestimmung des Füllstandes F möglich wird. Die Fig. 9a bis 12d zeigen vier unterschiedliche Ausführungsformen mit Trennbereichen 27 zwischen den Messelektroden 21 -26, die im Winkel zur Vorschubrichtung V stehen. Weiters ist bei diesen Ausführungsformen ein achsparalleler Trennbereich 28 vorgesehen, der jeweils einander zugeordnete Paare von Messelektroden 21 , 22; 23, 24; 25, 26 voneinander trennt.
Mit allen solchen Elektrodenanordnungen ist es möglich, aufgrund der Kapazität zwischen den Messelektroden 21 -26 auf den Füllstand F des Behälters 1 zu schließen. Um eine möglichst präzise Messung der einzelnen Kapazitäten d , C2, C3 zu ermöglichen und damit einen Rückschluss auf den Füllstand F des Behälters 1 ziehen zu können, sieht die Erfindung bei einer Abgabevorrichtung vor, eine elektrische Abschirmung 3 für elektrische Felder außerhalb der Messelektroden 21 -26 mantelförmig um den Behälter 1 anzuordnen. In Fig. 13 ist ein Schnitt durch den Behälter 1 dargestellt, der die Abschirmung 3, die Messelektroden 21 , 22, die Wand des Behälters und die Flüssigkeit 12 im Inneren des Behälters 1 darstellt. Die Abschirmung 3 bewirkt, dass die zwischen den Elektroden 21 , 22 gemessene Kapazität nicht oder nur in vernachlässigbarem Ausmaß verfälscht wird, wenn eine Person die Abgabevorrichtung 100 berührt bzw. ihr nahekommt und dadurch die an den Messelektroden 21 , 22 herrschenden elektrischen Feldbedingungen verändert. In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Abschirmung 3 als Folie aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise als Kupferfolie mit einer Dicke von 50 μηι ausgebildet, die mantelförmig um den Behälter 1 und die an diesem anliegenden Messelektroden 21 , 22 gewickelt ist. Die Messelektroden 21 , 22 und die Abschirmung 3 sind voneinander getrennt und sind nicht leitend miteinander verbunden. Die Abschirmung 3 dient zur Unterdrückung des Einflusses von äußeren Beeinflussungen, z.B. Änderungen der Permittivität sowie elektrischen Feldern im unmittelbaren Außenbereich der Messelektroden 21 , 22. Die Abschirmung 3 umgibt sowohl die Messelektroden 21 , 22 als auch den Behälter 1 und befindet sich vorteilhafterweise nicht zwischen den Messelektroden und dem Behälter 1 .
Fig. 13a zeigt das Detail Z aus Fig. 1 im Schnitt B-B von Fig. 13. Deutlich zu erkennen ist - wenn auch maßstäblich nicht korrekt - die Anordnung der Wand des Behälters 1 gegenüber den Elektroden 21 , 23, 25 sowie der Abschirmung 3. Die einzelnen Leiter 32- 34 auf der Folie 3 sind im Schnitt dargestellt. Außerhalb der Abschirmung 3 befindet sich das Gehäuse der Abgabevorrichtung 100.
Alternativ ist es auch möglich, die Abschirmung 3 unmittelbar außerhalb der Au ßenwand der Abgabevorrichtung 100 und/oder au ßerhalb eines den Behälter 1 zumindest teilweise umschließenden Trägers anzuordnen.
Zur Bestimmung des momentanen Füllstandes F der Flüssigkeit 12 in Behälter 1 wird zunächst die vorhandene Kapazität zwischen den Messelektroden 21 , 22 bestimmt. In Fig. 14 ist eine Messanordnung zur Bestimmung der Kapazität eines einzigen Paars von Messelektroden 21 , 22 dargestellt. Fig. 15 zeigt eine Messanordnung bei der Verwendung mehrerer Paare von Messelektroden 21 -26. In Fig. 14 und 15 ist jeweils eine Recheneinheit 6 in Form eines MikroControllers vorgesehen, dem eine bzw. drei Kapazitätsmesseinrichtungen 41 , 42, 43 vorgeschaltet sind. Jedem Paar von Messelektroden 21 -26 ist jeweils eine der in Fig. 15 dargestellten Kapazitätsmesseinrichtungen 41 , 42, 43 zugeordnet. Die Messelektroden 21 -26 sind jeweils mit den Anschlüssen der Kapazitätsmesseinrichtungen 41 , 42, 43 verbunden. Am Ausgang der Kapazitätsmesseinrichtungen 41 , 42, 43 liegt jeweils ein der jeweiligen Kapazität des jeweiligen Elektrodenpaars entsprechender, diese repräsentierender bzw. zu dieser proportionaler Kapazitätsmesswert Ci , C2, C3 an, der an die Recheneinheit 6 übertragen wird. Aufgrund der einzelnen übertragenen Kapazitätsmesswerte Ci , C2, C3 ermittelt die Recheneinheit 6 aufgrund eines später beschriebenen Kalibriervorgangs einen Wert für den Füllstands F. Die Recheneinheit 6 hält diesen Wert an ihrem Ausgang zur Verfügung. Dieser Wert kann insbesondere auf Anfrage über eine der Recheneinheit 6 nachgeschaltete Antenne 62 an ein (nicht dargestelltes) externes Datenkommunikationsgerät übertragen werden.
Selbstverständlich kann die Zahl der verwendeten Paare von Messelektroden 21 -26 an die Anforderungen an die Genauigkeit der Messung angepasst werden. Insbesondere ist es auch möglich, ein einziges Paar von Messelektroden 21 , 22 zu verwenden und nur den zwischen diesen Messelektroden 21 , 22 ermittelten Kapazitätsmesswert Ci zur Bestimmung des Füllstands F heranzuziehen. (Fig. 15)
Der Recheneinheit 6 ist ein Kommunikationscontroller 61 nachgeschaltet, der an eine Antenne 62, im vorliegenden Fall eine Spulenantenne, angeschlossen ist. Der Kommunikationscontroller 61 ermöglicht die Übertragung des ermittelten Füllstandes F an ein externes Datenkommunikationsgerät. Darüber hinaus kann auch noch vorgesehen sein, dass das externe Datenkommunikationsgerät über die Antenne 62 elektrische Energie an den Kommunikationscontroller 61 , die Recheneinheit 6, sowie an die Kapazitätsmesseinrichtungen 41 -43 überträgt, sodass die gesamte in Fig. 14 bzw. Fig. 15 dargestellte Schaltung ohne separate Energieversorgung auskommt.
Im Folgenden wird die konkrete Ermittlung des Füllstandes F der Flüssigkeit 12 im Behälter 1 anhand der ermittelten Kapazitätsmesswerte d , C2, C3 näher dargestellt. In Fig. 17 ist jeweils die Abhängigkeit der einzelnen Kapazitätsmesswerte Ci , C2, C3 vom Füllstand F bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Behälters 1 schematisch dargestellt. Am Beginn des Entleervorgangs des Behälters 1 befindet sich zunächst ausschließlich die Flüssigkeit 12 zwischen den Messelektroden 21 - 26. Im Zuge der Entleerung gelangt der Kolben 13 zunächst in den Zwischenbereich zwischen die Messelektroden 21 , 22 des ersten Messelektrodenpaars, sodass sich aufgrund der geringeren Permittivität des Kolbens 13 gegenüber der Flüssigkeit 12 ein kontinuierliches Absinken des Kapazitätsmesswertes d des ersten Messelektrodenpaars zu beobachten ist. Nachdem der Kolben 13 durch den Zwischenbereich zwischen den Messelektroden 21 , 22 des ersten Messelektrodenpaars geschoben wurde, befindet sich zwischen den beiden Messelektroden 21 , 22 des ersten Messelektrodenpaars Luft 15. Aufgrund der noch geringeren Permittivität der Luft zwischen den beiden Messelektroden 21 , 22 des ersten Messelektrodenpaars sinkt der zwischen diesen Messelektroden 21 , 22 gemessene Kapazitätsmesswert Ci noch weiter ab. Ein ähnliches Verhalten ist auch für die Kapazitätsmesswerte C2, C3 zwischen den Messelektroden 23-26 des zweiten und dritten Messelektrodenpaars bei Entleerung des Behälters 1 zu bemerken.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Summe Csum der einzelnen Kapazitätsmesswerte d , C2, C3 zur Bestimmung des Füllstands F herangezogen werden. Durch Ermittlung einer Kalibrierkurve kann für eine Anzahl von verschiedenen Füllständen jeweils die zugehörige Summe Csum der einzelnen Kapazitätsmesswerte d , C2, C3 ermittelt werden, wobei jedem Füllstand F jeweils eine Summe Csum zugeordnet wird. Die so erstellten einzelnen Datensätze umfassend jeweils einen Kapazitätsmesswert Csum und einen Füllstand F werden in einem Kalibrierspeicher in der Recheneinheit 6 abgelegt.
Nach der Messung und Bestimmung der einzelnen Kapazitätsmesswerte d , C2, C3 wird deren Summe um ermittelt und mit den einzelnen im Kalibrierspeicher abgespeicherten Summen Csum verglichen. Es wird dasjenige Paar ausgewählt, dessen zugehörige Summe Csum mit der Summe der ermittelten Kapazitätsmesswerte Ci , C2, C3 am besten übereinstimmt. Der der am besten übereinstimmenden Summe dum jeweils zugeordnete Füllstand wird als Füllstand F des Behälters 1 angesehen, die Recheneinheit 6 hält diesen Füllstand F an ihrem Ausgang zur Verfügung und gibt den Füllstand F, wie vorstehend beschrieben, auf Anfrage über eine Antenne 62 an ein externes Datenkommunikationsgerät ab.
Die Praxis zeigt, offenbar aufgrund komplexer kapazitiver Verkopplungsphänomene der Messelektroden 21 -26 untereinander auch stark abweichende Verläufe der gemessenen Kapazitäten Ci , C2, C3 in Abhängigkeit vom Füllstand F, die deutlich von den in Fig. 17 dargestellten, theoretisch zu erwartenden Verläufen abweichen. Die messbaren Kurvenverläufe sind jedoch sehr gut reproduzierbar und zeigen für jede Kapazität d , C2, C3 unterschiedliche Steilheiten in unterschiedlichen Kurvenabschnitten bzw. Füllstandsbereichen, wobei entgegen den theoretischen Erwartungen die größte Steilheit des Kurvenverlaufs bzw. die größte Kapazitätsveränderung nicht zwangsläufig zwischen denjenigen Messelektroden 21 -26 auftritt zwischen denen sich gerade der Flüssigkeitsspiegel befindet. Da größere Kurvensteilheit aber bessere Messauflösung/Messgenauigkeit bedeutet, kann für die Berechnung des Füllstands alternativ zur Bildung einer einfachen Summe der drei Einzel-Kapazitätsmesswerte eine gewichtete Summe verwendet werden, wobei für jeden der drei Summanden in jedem Kurvenabschnitt separat ein eigenes Gewicht im Zuge der Kalibrierung ermittelt wird.
Um eine Umrechnung zwischen einzelnen Kapazitäten Ci , C2, C3 und einem Füllstand F zu erreichen, wird eine Kalibrierung vorgenommen, bei der der mit dem Medikament gefüllte Behälter 1 oder ein baugleicher Referenzbehälter entleert wird. Während der Entleerung werden jeweils der Füllstand F sowie die einzelnen Kapazitäten Ci , C2, C3 ermittelt. Für jeden der bei der Entleerung eingenommenen Füllstände F stehen somit jeweils einzelne Kapazitätswerte d , C2, C3 zur Verfügung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden 30 äquidistande Füllstände F bei der Entleerung eingenommen, wobei der Ausgangszustand mit 1 und der vollständig entleerte Zustand mit 0 bezeichnet wird. Die Kapazitätswerte d , C2, C3 werden jeweils in einem Referenzvektor Vref abgespeichert, der dem jeweiligen Füllstand F sowie den jeweiligen Gewichten a, b, c zugeordnet wird. Für jeden Füllstand F steht somit ein Referenzvektor Vref zur Verfügung. Die Gewichte werden durch Optimierung derart festgelegt, dass die gewichtete Summe a . Ci + b . C2 + c . C3 eine lineare Annäherung für den Füllstand F darstellt.
Will man nun den tatsächlichen Füllstand F anhand von durch Messung ermittelten Kapazitätswerten d , C2, C3 bestimmen, so kann dies aufgrund der während der Kalibrierung ermittelten Gewichte vorgenommen werden, wobei für jede Messung jeweils so viele Gewichte zur Verfügung stehen, wie Kapazitätswerte Ci , C2, C3 ermittelt wurden. Zunächst wird aufgrund der ermittelten bzw. gemessenen Kapazitätswerte Ci , C2, C3 ein Vektor Vmess [Ci , C2, C3] erstellt, der die Kapazitätswerte Ci , C2, C3 als Komponenten aufweist. Anschließend wird der Vektor Vmess mit den ermittelten Referenzvektoren Vref verglichen und derjenige Referenzvektor gesucht, der zum Vektor Vmess den geringsten Abstand aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Abstandsmaß der Euklidische Abstand verwendet. Anschließend werden diejenigen Referenzvektoren Vref ermittelt, der den jeweils nächstkleinsten Abstand zum Vektor Vmess aufweisen. Es wird eine interpolierende Funktion, beispielsweise eine lineare Interpolationsfunktion bestimmt, die bei Anwendung auf die durch Kalibrierung ermittelten Referenzvektoren Vref den jeweils diesen zugeordneten Füllstand F zurückliefert. Die Kapazitätswerte d , C2, C3 werden in die Interpolationsfunktion eingesetzt und man erhält einen gemittelten Füllstandswert.
Die Antenne 62 kann aus Platzgründen vorteilhafterweise au ßen auf der Abschirmung 3 angeordnet sein. Um eine vorteilhafte Kombination zu gewährleisten, weist die Abschirmung 3 eine Folie 31 aus einem elektrisch und magnetisch nicht leitfähigen Material, wie z.B. Kunststoff auf. Auf der Folie 31 , dargestellt in Fig. 16, sind Leiter 32-34 in Form von Leiterbahnen aufgebracht. Wenn die Leiter 32-34 auf der Folie 31 derart ausgebildet sind, dass keine großflächig geschlossenen Leiterschleifen existieren, in denen sich Wirbelströme ausbilden können, werden die vom externen Datenkommunikationsgerät abgegebenen elektromagnetischen Wellen von der Abschirmung 3 nicht maßgeblich beeinflusst und können von der Antenne 62 empfangen werden. Weiters ist es dadurch auch möglich, Energie in Form elektromagnetischer Wellen an die Antenne 62 zu übertragen, die ausreicht, um an die Antenne angeschlossene elektrische Bauteile ausreichend mit Energie zu versorgen.
Sofern eine zusätzliche Genauigkeit bei der Bestimmung des Füllstandes F im Inneren des Behälters 1 erforderlich ist, kann vorgesehen sein, dass ein Messwert für den Füllstand F dann invalidiert bzw. für ungültig erklärt wird, wenn das elektrische Feld im Außenbereich des Behälters 1 , z.B. durch Berührungen bzw. das Nahekommen elektrisch leitfähiger Körper oder Körper mit hoher dielektrischer Permittivität verfälscht wurde.
Die Abschirmung 3 weist eine elektrisch und magnetisch nicht leitfähige Folie 31 auf, auf der eine Vielzahl von Leitern 32, 33, 34 durch Beschichtung ausgebildet sind. Die Folie 31 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus biegsamem Kunststoff. Die Leiterbahnen weisen eine Schichtdicke von ca. 50 μηι und eine Breite von etwa 1000 μηι auf. Vorteilhaft sind Breiten der Leiter 32-34 zwischen 100 μηι und 3000 μηι.
Um die Ausbildung von Wirbelströmen und dadurch eine Beeinträchtigungen einer NFC- Kommunikation zu vermeiden, kann die Breite der Leiter 32-34 auf weniger als 3 mm beschränkt werden. Darüber hinaus können die Leiter 32-34, wie in Fig. 16 dargestellt, schleifenfrei, d.h. frei von geschlossenen Leiterschleifen, ausgebildet sein, d.h. keine geschlossenen Schleifen umfassen, um die Ausbildung von Wirbelströmen in hinreichendem Maße zu verhindern und eine Beeinträchtigung einer NFC-Kommunikation zu vermeiden, gleichzeitig jedoch auch kapazitive Beeinflussungen der innerhalb der Abschirmung 3 befindlichen Messelektroden 21 -26 zu vermeiden.
In diesem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind deshalb zwei der drei Leiter 32, 33 als ineinandergreifende Kammleiter 32, 33 ausgebildet, der dritte Leiter 34 verläuft mäanderförmig zwischen den beiden Kammleitern 32, 33. Neben diesem Ausführungsbeispiel gibt es selbstverständlich auch noch eine Vielzahl weiterer Ausführungsbeispiele der schleifenfreien Anordnung mehrerer miteinander nicht elektrisch verbundenen Leiterbahnen bzw. Elektroden auf der Oberfläche einer Folie 31 oder im Inneren bzw. zwischen einzelnen Lagen einer mehrlagig aufgebauten Folie. Auch können sowohl Vorderseite als auch Rückseite der Folie 31 mit Leitern 32-34 bedruckt sein. Alternativ können auch mehrere mäanderförmige Leiter 34 nebeneinander zwischen den Kammleitern 32, 33 angeordnet werden oder mehrere Leiter 34 spiralenförmig auf der Folie 31 angeordnet sein.
Zwei Leiterbahnen, nämlich einer der beiden Kammleiter 32 sowie der mäanderförmige Leiter 34, werden als Berührungssensor 5 verwendet. Der zweite Kammleiter 33 wird auf ein vorgegebenes Massepotential gelegt und dient als elektrische Abschirmung. Berührt eine Person die Abschirmung 3 oder kommt die Person der Abschirmung 3 nahe, so verändert sich aufgrund der Änderung der Permittivität der Umgebung die Kapazität zwischen den Leitern 32, 34 des Berührungssensors 5. Die Veränderung dieser Kapazität zwischen den Leitern 32, 34 kann mittels einer weiteren Kapazitätsmesseinrichtung 44 bestimmt werden, die Leiter 32, 34 der Abschirmung 3 bzw. des Berührungssensors 5 sind an die Messanschlüsse der weiteren Kapazitätsmesseinrichtung 44 angeschlossen. Diese weitere Kapazitätsmesseinrichtung 44 bestimmt einen weiteren Kapazitätswert C und leitet diesen, wie in Fig. 18 bzw. Fig. 19 dargestellt, an die Recheneinheit 6 weiter. Übersteigt die Veränderung des ermittelten weiteren Kapazitätsmesswertes C einen vorgegebebenen Schwellenwert T, so wird angenommen, dass der aufgrund der Kapazitätsmesswerte Ci , C2, C3 ermittelte Füllstand F aufgrund der Berührung fehlerhaft ist. Der ermittelte Füllstand F wird invalidiert.
Im vorliegenden besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Abschirmung 3 verwendet, die zugleich als Berührungsdetektion 5 fungiert und aus dem Kammleiter 32 und dem mäanderförmig verlaufenden Leiter 34 besteht. Aus physikalischer bzw. funktioneller Sicht sind elektrische Schirmung 3 und Berührungsdetektion 5 jedoch zwei völlig getrennte und unterschiedliche Einheiten, die sich durch die in Fig. 16 dargestellte konkrete Anordnung besonders vorteilhaft, nämlich in einer Ebene druckbar, realisieren lässt. Diese funktionelle Trennung von elektrischer Schirmung 3 und Berührungsdetektion 5 ist selbstverständlich ohne weiteres möglich. Nur zur einfacheren Darstellung wurden die in einer Ebene der Folie 31 liegenden Leiter 32, 33, 34 der Schirmung 3 bzw. der Berührungsdetektion 5 in den Fig. 14, 15, 18, 19 nebeneinander dargestellt.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ermöglicht das Austauschen des Behälters 1 aus der Abgabevorrichtung 100. Au ßerhalb des Behälters 1 zwischen dem Behälter 1 und der Abschirmung 3 ist ein nicht dargestellter Träger angeordnet. Auf diesem befinden sich Messelektroden 21 -26. Der Träger liegt am Behälter 1 an und ist vorteilhafterweise durch einen Teil des Gehäuses der Abgabevorrichtung 100 ausgebildet. Die Messelektroden 21 -26 sind auf der am Behälter 1 anliegenden Wand des Trägers angeordnet. Das Gehäuse der Abgabevorrichtung 100 lässt sich öffnen und der Behälter 1 kann aus dem Gehäuse der Abgabevorrichtung 100 entfernt werden. Der Träger bildet einen Teil der Abgabevorrichtung 100.
Vorteilhafterweise können der Kommunikaitonscontroller 61 , die Recheneinheit 6, die Kapazitätsmesseinrichtungen 41 -44 sowie die Antenne 62 auf der Folie 31 angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche:
1 . Abgabevorrichtung zur Abgabe von Flüssigkeiten (12), insbesondere von flüssigen Medikamenten an Personen, umfassend
- einen mit der Flüssigkeit (12) gefüllten Behälter (1 ), der an einem Ende eine Öffnung (1 1 ) zur Abgabe der Flüssigkeit (12) aufweist,
- zumindest eine Paar von im Außenbereich, insbesondere an der Wand, des Behälters (1 ) einander gegenüberliegend angeordneten kapazitiven Messelektroden (21 , 22) zur Bestimmung der Permittivität des jeweiligen Mediums im Zwischenbereich zwischen den Messelektroden, gekennzeichnet durch
- eine die Messelektroden (21 , 22) mantelförmig umgebende und um den Behälter (1 ) angeordnete Abschirmung (3).
2. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass der Bereich zwischen der Flüssigkeit (12) und den Messelektroden (21 , 22) frei von der Abschirmung (3) ist, und/oder
dass die Abschirmung (3) von des Messelektroden (21 , 22) beabstandet ist, und/oder dass die Abschirmung (3) als mit Leitern (32, 33, 34) in Form von Leiterbahnen beschichtete, insbesondere um den Behälter (1 ) gewickelte oder angeordnete, Folie (31 ) ausgebildet ist.
3. Abgabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (32, 33, 34) schleifenfrei und/oder frei von geschlossenen Leiterschleifen ausgebildet sind und/oder dass die Leiter (32, 33, 34) eine Dicke von höchstens 3 mm, insbesondere von zwischen 50 μηι und 150 μηι, aufweisen.
4. Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Folie (31 ) ein Kommunikationscontroller (61 ) und/oder eine Anzahl von Kapazitätsmesseinrichtungen zur Ermittlung der Kapazität zwischen den Messelektroden (21 , 22) und/oder eine Recheneinheit (6) und/oder eine Antenne (62) zur Übertragung von mit den Messelektroden (21 , 22) ermittelten Messwerten oder daraus abgeleiteten Werten, insbesondere von Füllstandswerten (F), angeordnet sind, und dass diese auf der Folie (31 ) angeordneten Einheiten vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse eines Halbleiterchips integriert sind.
5. Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Folie (31 ) drei separate Leiter (32, 33, 34) ausgebildet sind, wobei der erste und der zweite Leiter (32, 33) als ineinandergreifende Kammleiter ausgebildet sind und der dritte Leiter (34) mäanderförmig ausgebildet zwischen den beiden Kammleitern (32, 33) liegt.
6. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gegenüberliegenden Messelektroden (21 , 22) an eine Kapazitätsmesseinrichtung (41 ) angeschlossen sind, und dass vorzugsweise der von der Kapazitätsmesseinrichtung (41 ) ermittelte Kapazitätswert (Ci) einer Recheneinheit (6) zugeführt ist, die aufgrund des ermittelten Kapazitätswerts (d) mittels einer vorgegebenen abgespeicherten Kalibrierfunktion den Füllstand (F) der Flüssigkeit (12) im Behälter (1 ) bestimmt und an ihrem Ausgang zur Verfügung hält.
7. Abgabevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einer der drei Leiter (32, 33, 34), insbesondere der als Kammleiter ausgebildete zweite Leiter (33), mit dem Massen an schlu ss der Kapazitätsmesseinrichtung (41 ) verbunden ist.
8. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen au ßerhalb oder im Bereich der Abschirmung (3) angeordneten, insbesondere kapazitiven, Berührungssensor (5), wobei vorzugsweise der Berührungssensor (5) den ersten Kammleiter (32) und den mäanderförmigen Leiter (34) der Abschirmung (3) als Sensorelektroden umfasst.
9. Abgabevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektroden des Berührungssensors (5) an eine weitere Kapazitätsmesseinrichtung (44) angeschlossen sind, und dass vorzugsweise der von der weiteren Kapazitätsmesseinrichtung (44) ermittelte weitere Kapazitätswert (C) der Recheneinheit (6) zugeführt ist, und die Recheneinheit (6) für den Fall, dass der ermittelte weitere Kapazitätswert (C) einen vorgegebenen Schwellenwert (T) übersteigt, die Weiterleitung des von ihr ermittelten Füllstands (F) unterdrückt oder als ungültig kennzeichnet.
10. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1 ) ein Innenvolumen aufweist, das abgesehen vom Bereich der Öffnung (1 1 ) einen konstanten Innenquerschnitt aufweist,
wobei ein den Behälter (1 ) und die darin befindliche Flüssigkeit (12) abschließender und abdichtender Kolben (13) vorgesehen ist, dessen Außenquerschnitt dem Querschnitt des Innenvolumens des Behälters (1 ) entspricht und der im Inneren des Behälters (1 ) verschiebbar angeordnet ist, sodass bei Vorschub des Kolbens (13) zur Öffnung (1 1 ) hin die Flüssigkeit (12) durch die Öffnung (1 1 ) aus dem Behälter (1 ) abgegeben wird.
1 1 . Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Behälter (1 ) eine Vielzahl von Paaren von zusätzlichen Messelektroden (23, 24; 25, 26) angeordnet sind, wobei insbesondere an jedes Paar von zusätzlichen Messelektroden (23, 24; 25, 26) jeweils eine zusätzliche dem Paar von zusätzlichen Messelektroden (23, 24; 25, 26) nachgeschaltete Kapazitätsmesseinrichtung (42, 43) vorgesehen ist, die den ermittelten Kapazitätswert (C2, C3) an die Recheneinheit (6) abgibt.
12. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils einander paarweise zugeordneten Messelektroden (21 , 22; 23, 24; 25, 26) einander in Umfangsrichtung des Behälters (1 ), insbesondere diametral, gegenüberliegen und insbesondere in Richtung des Vorschubs des Kolbens (13) auf derselben Höhe liegen.
13. Abgabevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Paare von Messelektroden (21 , 22; 23, 24; 25, 26) in Richtung des Vorschubs des Kolbens (13) beabstandet angeordnet sind und/oder
dass die Breite der Messelektroden (21 , 22; 23, 24; 25, 26) in Richtung (V) des Vorschubs des Kolbens (13) der Breite des Kolbens (13) in dessen Vorschubrichtung (V) entspricht.
14. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Messelektroden (21 , 22; 23, 24; 25, 26) flächenhaft auf der Außenoberfläche des Behälters (1 ) angeordnet sind und insbesondere die Form eines Rechtecks, eines Dreiecks, eines Trapezes oder eines Parallelogramms aufweisen, und/oder
- dass je zwei der einander paarweise zugeordneten Messelektroden (21 , 22; 23, 24; 25, 26) durch zwei ineinandergreifende Kammleiter ausgebildet sind, die im Au ßenbereich, insbesondere an der Außenwand, des Behälters (1 ) angeordnet sind.
15. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass außerhalb des Behälters (1 ) zwischen dem Behälter (1 ) und der Abschirmung (3) ein Träger angeordnet ist, auf dem die Messelektroden (21 , 22; 23, 24; 25, 26) angeordnet sind, wobei der Träger vorzugsweise am Behälter (1 ) anliegt und/oder dass die Messelektroden (21 , 22; 23, 24; 25, 26) auf der am Behälter (1 ) anliegenden Wand des Trägers angeordnet sind, wobei insbesondere ein Teil des Gehäuses der Abgabevorrichtung (1 00) als Träger ausgebildet ist oder der Träger mit dem Gehäuse verbunden ist.
16. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Recheneinheit (6) ein Kommunikationscontroller (61 ) mit einer ihm nachgeschalteten Antenne (62) angeschlossen ist,
wobei insbesondere die Antenne (62) im Au ßenbereich der Abschirmung (3) oder unmittelbar auf der Abschirmung (3), mit der Abschirmung (3) jedoch nicht elektrisch leitfähig verbunden, angeordnet ist.
17. Verfahren zur Bestimmung und Validierung des Füllstands (F) in einem Behälter (1 ), der insbesondere in einer Abgabevorrichtung (1 00) nach einem der vorangehenden Ansprüche angeordnet ist, wobei zumindest ein Paar von im Au ßenbereich des Behälters (1 ) einander gegenüberliegend angeordneten, insbesondere mit einer äu ßeren Abschirmung (3) versehenen, Messelektroden (21 , 22) zur Kapazitätsmessung vorgesehen ist,
wobei die Kapazität (d) zwischen den beiden Messelektroden (21 , 22) ermittelt wird und aufgrund der ermittelten Kapazität (Ci) gemäß einer vorgegebenen Kalibrierfunktion ein Füllstandswert (F) bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass eine weitere Kapazität (C) mit im Au ßenbereich der Messelektroden (21 , 22) im Bereich der Abschirmung (3), insbesondere auf der Abschirmung (3), angeordneten Leitern (33, 34) ermittelt wird,
- dass die weitere Kapazität (C) mit einem Schwellenwert (T) verglichen wird, und
- dass der Füllstandswert (F) nur dann als gültig angesehen wird, wenn die weitere Kapazität (C) unterhalb des Schwellenwerts (T) liegt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandwert (F) und/oder eine Aussage über die Gültigkeit des Füllstandswertes (F) durch codierte elektromagnetischer Datenübertragung, insbesondere durch Lastmodulation, an ein externes Datenkommunikationsgerät übertragen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 1 7 oder 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Kapazitäten (d , C2, C3) einer Vielzahl von, insbesondere drei, Paaren von Messelektroden (21 -26), die einander im Au ßenbereich des Behälters (1 ) gegenüberliegen, ermittelt werden und der Füllstandswert (F) aufgrund der Kapazitäten ermittelt wird.
20. Verfahren nach einem der Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
a) für eine Anzahl von Füllständen (F) jeweils ein Referenzvektor (Vref) umfassend die Kapazitäten (Ci , C2, C3) zwischen den einzelnen Paaren von Messelektroden (21 -26) als Komponenten zur Verfügung gestellt werden, und
b) jedem dieser Vektoren der jeweilige Füllstand (F) zugeordnet wird,
c) ein Vektor (VmesS) umfassend die einzelnen ermittelten Kapazitäten (Ci , C2, C3) ermittelt wird,
d) eine Anzahl von Referenzvektoren (Vref) gesucht wird, die vom Vektor (Vmess) den geringsten, insbesondere euklidischen, Abstand aufweisen,
e) eine Interpolationsfunktion gebildet wird, die bei Anwendung auf die in Schritt b) aufgefundenen Referenzvektoren (Vref) den jeweiligen, diesen Referenzvektoren (Vref) zugeordneten Füllstand (F) ergibt,
f) die Interpolationsfunktion auf den Vektor (Vmess) angewendet wird und das Ergebnis als Füllstand herangezogen wird.
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