Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes einer Ampulle, insbesondere zur Bestimmung der Füllmenge einer Substanz in einer Ampulle beziehungsweise in einem Reservoir, zum Beispiel im medizinischen Bereich in einem Medikamentenreservoir eines Infusions- oder Injektionsgerätes, wobei der An¬ wendungsbereich hauptsächlich in der Überwachung und Regelung von Medikamenten¬ pumpen des Spritzenpumpen-Typs, wie extrakorporalen Insulinpumpen, oder anderen Dosiersystemen, wie Medikamentenpens oder Dialysatampullen für die Mikrodialyse, liegt.

Bei der medizinischen Anwendung von Infusions- oder Injektionsgeräten ist die exakte Do¬ sierung und Abgabe einer Substanz, welche sowohl fest als auch flüssig sein kann, wie zum Beispiel Insulin, Hormonpräparate oder ähnliches, wichtig. Hierzu wird häufig der Füll¬ stand beziehungsweise die Füllmenge der Substanz in einer in ein Infusions- oder Injekti- onsgerät eingesetzten oder einsetzbaren Ampulle bestimmt. Zum einen sollte in einem sol¬ chen Gerät überwacht werden können, ob die eingestellte Substanzmenge abgegeben wurde oder überhaupt zur Abgabe bereit steht. Zum anderen sollte festgestellt werden können, wie der Füllstand der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs ist.

Die US 6,362,591 Bl bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automati¬ schen Detektion einer Okklusion oder einer Fehlfunktion eines Antriebssystems in einem medizinischen Infusionssystem. Dabei wird der elektrische Strom zu einer Infusionspumpe gemessen und bei Überschreiten eines Schwellwertes ein Alarm ausgelöst, worauf anschlie¬ ßend der Motor der Pumpe zurückgefahren wird, um den Flüssigkeitsdruck im System ab- zubauen. Die DE 198 40 992 Al betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Drucks eines bei einer Infusion oder Injektion dosiert zu verabreichenden Produktfluids, welches aus einem Be¬ hältnis durch Vorschieben eines Kolbens ausschüttbar ist. Hierbei wird eine vom Kolben auf das Gehäuse ausgeübte Reaktionskraft gemessen und einer Steuerung für einen Antrieb des Kolbens zugeführt, welche den Antrieb des Kolbens unter der Berücksichtigung eines Vergleichsergebnisses steuert. Aus der US 6,542,350 Bl ist ein Gerät zur Abgabe eines Medikaments bekannt, bei welchem nur das Volumen eines Behälters mittels eines Kondensators gemessen wird, wobei sich die Kapazität des Kondensators mit der Position eines Faltenbalges verändert.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur einfachen und energiesparenden Bestimmung des Füllstandes oder der Füllmenge einer Substanz in einer Ampulle beziehungsweise in einem Reservoir zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhaf- te Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes einer Ampulle weist mindestens zwei Elektroden auf, zwischen welchen eine insbesondere für medizinische An¬ wendungen einsetzbare Substanz, welche sowohl fest als auch flüssig sein kann, eingebracht werden kann. Insbesondere können auch 3, 4, 5 bis 20 oder mehr als 20 Elektroden vorge¬ sehen sein, zwischen welchen die Substanz eingebracht werden kann. Dabei wird unter dem Begriff "zwischen" im Sinne der Erfindung verstanden, dass die eingebrachte Substanz als Dielektrikum mindestens eines Kondensators wirkt, der aus den mindestens zwei Elektro¬ den gebildet wird, in deren Bereich sich die Substanz befindet. Dabei muss die Substanz nicht zwangsläufig das einzige Dielektrikum des Kondensators sein, sondern es können auch andere Materialien, wie Bestandteile des Infusione- oder Injektionsgerätes oder der Ampulle, insbesondere ein in dem Infusions- oder Injektionsgerät enthaltener Stopfen, oder Luft zwischen den Kondensatorplatten liegen. Umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Beispiel zwei Elektroden, so kann die zum Beispiel in einer Ampulle gelager- te Substanz so zwischen den als Kondensatorflächen dienenden Elektroden liegen, dass die beiden Elektroden je nach Füllstand der Ampulle zumindest zum Teil über die als Dielektri¬ kum wirkende Substanz kapazitiv gekoppelt sind. Umfasst die erfindungsgemäße Vorrich¬ tung drei Elektroden, so kann die Substanz zum Beispiel so zwischen den Elektroden liegen, dass sie als Dielektrikum für zumindest einen aus zwei der drei Elektroden gebildeten Kon- densator wirkt, wobei bevorzugt zumindest zwei der drei Elektroden als Kondensatorplatten über das Dielektrikum miteinander kapazitiv gekoppelt sind. 4, 5 bis 20 oder mehr als 20 Elektroden werden bevorzugt so angeordnet, dass eine Substanz in Abhängigkeit vom Füll¬ grad einer Ampulle als Dielektrikum eines oder mehrerer durch Elektrodenpaare gebildete Kondensatoren wirkt. Eine erfindungsgemäße kapazitive Füllstandsmessung der Ampulle kann auch durchgeführt werden, wenn die Substanz in der Ampulle nicht in den Bereich der Elektroden hinein¬ reicht, die Substanz also nicht zwischen den durch Elektroden gebildeten Kondensatoren liegt. Werden Elektroden zum Beispiel im Bereich der Austrittsöfmung oder am entgegen- gesetzten Ende der Ampulle angeordnet, so kann bestimmt werden, ob die Ampulle bereits vollständig entleert wurde oder vollständig gefüllt ist.

In der Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes der Ampulle wird also die Verschie¬ denheit der relativen Dielektrizität von Luft, der Substanz beziehungsweise des Medikamen- tes und/oder Teilen des Infusione- beziehungsweise Injektionsgerätes beziehungsweise der Ampulle ausgenutzt, um durch eine Kapazitätsmessung oder Kapazitätsmessungen den Füllstand oder die Füllmenge einer Substanz in einer Ampulle beziehungsweise in einem Reservoir zu bestimmen.

Vorteilhaft ist mindestens eine der Elektroden so ausgestaltet, dass sie in ihrer Länge etwa der Ampullenlänge entspricht und bevorzugt der Länge der Ampulle, die mit einer Substanz gefüllt werden kann, oder der Länge der Ampulle, in deren Bereich Messungen vorgenom¬ men werden können, was im Folgenden mit dem Begriff "aktive Ampullenlänge" bezeichnet wird. Somit erstreckt sich mindestens eine der Elektroden bevorzugt über die gesamte Am- pullenlänge beziehungsweise die gesamte aktive Ampullenlänge, besitzt also dieselbe Länge wie die Ampulle beziehungsweise wie der mit einer Substanz befüllbare Teil der Ampulle.

Erstrecken sich zum Beispiel genau zwei Elektroden über die gesamte Länge der Ampulle, so ergibt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der jeder Füllstand der Ampulle durch die kapazitive Kopplung der Elektroden und folglich auch jede Füllmenge der Substanz in der Ampulle ermittelt werden kann, wenn zum Beispiel die Ampullengeometrie, also zum Beispiel der Innendurchmesser oder auch weitere Parameter bekannt sind. Dabei ist der Füllstand bei geeigneter Anordnung der Elektroden zum Beispiel proportional zu dem ge¬ messenen Kapazitätswert des durch die Elektroden gebildeten Kondensators. Ein geringer Füllstand führt demnach zu einem kleinen gemessenen Kapazitätswert. Demgegenüber kann aus einem hohen gemessenen Kapazitätswert des Kondensators auf einen hohen Füll¬ stand und folglich auf eine hohe Füllmenge der Substanz in der Ampulle geschlossen wer¬ den. Die zum Beispiel auf oder in der Nähe der Ampulle bereitgestellten Elektroden können ver¬ schiedene Formen in Abhängigkeit von der Art oder Form der Ampulle oder des Infusions¬ oder Injektionsgerätes aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine der Elektroden eben und/oder gebogen und/oder ringförmig und/oder streifenförmig und/oder ist in der Form von Zylindermantelsegmenten ausgebil¬ det. Folglich kann jede der mindestens zwei Elektroden anders geformt sein, d.h. es können beliebige Formkombinationen möglich sein. Es kann jedoch auch jede der mindestens zwei Elektroden dieselbe Form, wie eine Ringform, Streifenform oder die Form von Zylinder¬ mantelsegmenten aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mindestens zwei Elektroden so angeordnet, dass sie zumindest an einer Stelle von einer Ebene geschnitten werden, die bei eingesetzter Ampulle senkrecht auf der Ampullenlängsachse steht. Vorzugsweise sind die mindestens zwei Elektroden so angeordnet, dass die zumindest in einem Bereich der Am- pulle von den senkrecht auf der Ampullenachse stehenden Normalebenen gemeinsam ge¬ schnitten werden. Die mindestens zwei Elektroden sind zum Beispiel so angeordnet, dass sie sich in Längsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes zumindest teilweise überlappen. Bevorzugt sind die mindestens zwei Elektroden in Längs¬ richtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes so angeordnet, dass mindestens zwei Elektroden in Längsrichtung zumindest teilweise überlappen. Dabei können sich zum Beispiel zwei Elektroden so gegenüberliegen, dass eine Elektrode vollstän¬ dig oder zum Beispiel zu drei Vierteln, halb, zu einem Viertel oder nur minimal von der anderen Elektrode überlappt wird. Die Elektroden können auch in Umfangsrichtung der Ampulle nebeneinander ausgebildet sein, solange sie sich, in der bevorzugten Ausführungs- form, in Längsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes zumindest teilweise überlappen, also zumindest an einer Stelle von einer Ebene geschnitten werden, die bei eingesetzter Ampulle senkrecht auf der Ampullenlängsachse steht. Dabei ist diese Schnittebene lediglich als eine imaginäre Hilfsebene zur Überprüfung, ob mindestens zwei Elektroden zumindest an einer Stelle in Längsrichtung überlappen, zu sehen. Liegen sich zum Beispiel zwei Elektroden so gegenüber, dass sie sich in Längsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusions- oder Injektionsgerätes zumindest an einer Stelle überlappen, so können sie an dieser Stelle miteinander durch kapazitive Kopplung als Kondensatorflä¬ chen des durch sie gebildeten Kondensators wirken. Somit dienen die jeweiligen Überlap¬ pungsflächen der mindestens zwei Elektroden zur Ausbildung einer kapazitiven Kopplung und damit zur Ausbildung von einem oder mehr Kondensatoren mit denen Kapazitätsmes¬ sungen durchgeführt werden können, woraus auf dielektrische Eigenschaften der zwischen den Elektroden beziehungsweise den Kondensatorflächen liegenden Substanz und damit auf die Substanz selber oder den Füllstand der Substanz geschlossen werden kann.

Besonders bevorzugt ist mindestens eine der Elektroden in Umfangsrichtung der Ampulle beziehungsweise des Infusione- oder Injektionsgerätes angeordnet. Dabei können mehrere Elektroden so in Umfangsrichtung angeordnet sein, dass sie beabstandet nebeneinander liegen oder aber sich in Umfangsrichtung überlappen und dabei bevorzugt in Längsrichtung getrennt voneinander angeordnet sind.

Vorteilhaft sind die Elektroden so angeordnet, dass sie voneinander einen Abstand von 0,1 bis 7,0 mm aufweisen. Dabei kann jeweils ein gleicher bestimmter Abstand zwischen den Elektroden gewählt werden, die Elektroden können jedoch auch voneinander unterschiedli- che Abstände in Längs- und/oder Umfangsrichtung aus dem genannten Abstandsbereich aufweisen.

Des Weiteren können die Elektroden bevorzugt so angeordnet sein, dass sie in Ampullen¬ längsrichtung nebeneinander und/oder versetzt zueinander liegen, wobei sie zum Beispiel zueinander in Umfangsrichtung verschoben angeordnet sind. Dabei kann zum Beispiel eine Elektrode mehreren Elektroden gegenüber liegen, die in Längsrichtung der Ampulle bezie¬ hungsweise des Infusione- oder Injektionsgerätes nebeneinander und/oder versetzt zuein¬ ander angeordnet sind, von denen jede einzelne an der Stelle, an der sie mit der gegenüber¬ liegenden Elektrode überlappt, mit der gegenüberliegenden Elektrode kapazitiv gekoppelt ist und somit mit dieser einen Kondensator bildet. Folglich kann es zur Ausbildung vieler Kondensatorpaare kommen, wenn zum Beispiel eine lange Elektrode mehreren kurzen E- lektroden gegenüber liegt oder sich eine Vielzahl an Elektroden gegenüberliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz mit einer Ampulle ausgestattet, in welcher die Substanz enthalten sein kann oder die Substanz eingebracht werden kann. Dabei kann die Ampulle in dem als Einweg-Gerät ausgebildeten Infusions- oder Injektionsgerät enthal¬ ten sein, also zum Beispiel fest mit diesem verbunden sein, oder kann in das als Mehrweg- Gerät ausgebildete Infusions- oder Injektionsgerät eingebracht und wieder entfernt werden. Vorzugsweise sind mindestens eine und zum Beispiel auch alle Elektroden auf der Ampulle angeordnet. Dabei ist die mindestens eine Elektrode besonders bevorzugt auf dem Äußeren der Ampulle angeordnet und ist insbesondere in die Ampulle fest integriert, d.h. sie ist ein integraler Bestandteil der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs und wird daher bei je- dem Wechsel des Reservoirs beziehungsweise der Ampulle ebenfalls getauscht. Dies ist be¬ sonders vorteilhaft, da bei dieser Anordnung der mindestens einen oder zum Beispiel auch aller Elektroden als integraler Bestandteil der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs, zum Beispiel Messfehler auf Grund von Verschmutzungen der Ampulle zum Beispiel durch Fin¬ gerabdrücke, weitgehend ausgeschlossen werden können. Für das Aufbringen der Elektro- den auf der Ampulle sind verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren ein¬ setzbar, zum Beispiel ein Aufdrucken im Siebdruckverfahren, eine Bedampfung oder eine Galvanisierung. Ebenso kann sich das Elektrodensystem auch auf einer zumindest teilweise metallisierten Folie befinden oder durch einen Flex-Print gebildet und zum Beispiel durch eine Klebeschicht mit vorzugsweise bekannten dielektrischen Eigenschaften auf die Ampulle beziehungsweise das Reservoir aufgebracht werden. Ebenso ist es möglich, die Elektroden im Produktionsprozess unmittelbar in die Wandungen des Reservoirs zu integrieren. Diese verschiedenen Verfahren des Aufbringens auf beziehungsweise Integrierens in die Ampulle können selbstverständlich auch beliebig miteinander kombiniert werden, so dass zum Bei¬ spiel eine Elektrode direkt auf der Ampulle, eine Elektrode auf einer Klebeschicht auf der Ampulle und eine Elektrode in die Ampulle integriert ist. Unabhängig von der Realisierung wird vorzugsweise ein Korrosionsschutz, zum Beispiel mittels Hartvergoldung, vorgesehen.

Bevorzugt weist die Ampulle ein Erkennungselement auf, welches Daten, wie zum Beispiel ampullenindividuelle Kalibrierdaten, enthalten beziehungsweise speichern kann. Dieses Erkennungselement kann besonders einfach als ein bestimmtes charakteristisches Oberflä¬ chenprofil auf der Ampulle ausgebildet sein, welches zum Beispiel auf Grund von Vertie¬ fungen oder Erhebungen der Oberfläche der Ampulle Rückschlüsse auf die gespeicherten Daten zulässt. Die Kalibrierdaten können jedoch auch zum Beispiel in einem aus dem Stand der Technik bekannten Barcode gespeichert sein, aus welchem die Daten, wie bekannt, aus- gelesen werden können. Auf der Ampulle kann auch ein Transponder als Erkennungsele¬ ment vorgesehen sein, welcher die gespeicherten ampullenindividuellen Informationen bei Bedarf sendet. Bei den enthaltenen beziehungsweise gespeicherten Informationen kann es sich um jegliche Art von Daten handeln, die zur Kalibrierung der Ampulle beziehungsweise des Infusione- oder Injektionsgerätes verwendet werden können, wie zum Beispiel die Grö¬ ße, die Form, das Material oder die Aufhahmekapazität der verwendeten Ampulle.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung umfasst die Vorrich- tung zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz in einer Ampulle ein Infusione- oder Injektionsgerät, in welchem die Ampulle enthalten ist oder in welches die Ampulle einge¬ bracht werden kann. Dieses Infusione- oder Injektionsgerät kann eine Medikamentenpum¬ pe des Spritzenpumpen-Typs, wie extrakorporale Insulinpumpen, oder ein anderes Dosier¬ system sein, wie zum Beispiel Medikamentenpens oder Dialysatampullen für die Mikrodia- lyse.

Ist mindestens eine der Elektroden auf der Ampulle angeordnet, wird diese vorzugsweise von einem zugeordneten auf dem Infusione- oder Injektionsgerät angeordneten Kontakt¬ element kontaktiert. Diese Kontaktelemente können zum Beispiel in Form federnd gelager- ter Stifte oder Kontaktfedern ausgebildet sein und so zum Beispiel beim Einschieben einer Ampulle auf Elektroden drücken. Um einen Verschleiß an Elektroden und Kontaktelemen¬ ten zu vermeiden, können die Kontaktelemente vor dem Einlegen der Ampulle beziehungs¬ weise des Reservoirs in das Infusions- oder Injektionsgerät in einem Abstand von den zuge¬ hörigen Elektroden entfernt angeordnet sein und diese nicht kontaktieren. Erst nach dem Einbringen der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs in das Infusions- oder Injektions¬ gerät werden die Kontaktelemente mit den Elektroden in Kontakt gebracht. Neben dieser direkten, elektrischen Kontaktierung der Elektroden durch die Kontaktelemente sind auch Kontaktierungsmöglichkeiten denkbar, bei denen kein direkter physikalischer Kontakt, d.h. keine Berührung zwischen den Kontaktelementen und den zugehörigen Elektroden, be- steht. So können die Kontaktelemente ihrerseits auch als Elektroden ausgebildet sein, um mit einer jeweils zugehörigen, auf der Ampulle angeordneten, Messelektrode durch kapazi¬ tive Kopplung in Verbindung zu treten. Vorzugsweise ist eine Verdrehsicherung vorgese¬ hen, um eine korrekte und reproduzierbare Ausrichtung bezüglich der Kontaktelemente zu gewährleisten.

Es können auch mindestens eine oder alle Elektroden auf oder in dem Infusions- oder In¬ jektionsgerät angeordnet sein, wobei auch Ausführungsformen möglich sind, bei denen ein Teil der Elektroden auf der Ampulle und ein Teil der Elektroden auf dem Infusions- oder Injektionsgerät angeordnet sind. Ist das gesamte Elektrodensystem ein Bestandteil des Infu- sions- oder Injektionsgerätes, so wird es nicht gemeinsam mit der Ampulle gewechselt, son¬ dern bleibt auch bei einem Austausch der Ampulle im Infusions- oder Injektionsgerät. Bei dieser Ausfuhrungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung entspricht vorteilhaft die Innenkontur der Elektroden der Außenkontur der Ampulle, d.h. die Elektroden weisen an jeder Stelle einen konstanten Abstand zu der Ampulle auf oder berühren diese.

Die mindestens eine Elektrode kann auch auf einem Träger aufgebracht sein, dessen Innen¬ kontur etwa der Außenkontur der Ampulle entspricht, so dass die mindestens eine Elektro¬ de beziehungsweise der mindestens eine Träger an jeder Stelle einen konstanten radialen Abstand zu der in dem Infusions- oder Injektionsgerät liegenden Ampulle besitzt oder diese berührt. Dieser mindestens eine Träger besteht vorteilhaft aus nicht leitendem Material, insbesondere Kunststoff, um die leitenden Elektroden von dem Infusions- oder Injektions¬ gerät zu isolieren. Die mindestens eine Elektrode sowie der mindestens eine Träger können in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Weise realisiert werden. So können zum Beispiel die Elektroden als Flex-Print realisiert und in die Träger eingeklebt werden. Alternativ können die Träger selbst mit aus der MID-Technik bekannten Metallisierungs- und Strukturierungsverfahren zumindest partiell metallisiert werden, um ihrerseits an ihrer Oberfläche als Elektroden zu wirken. Des Weiteren ist vorzugsweise ein hochwertiger Korrosionsschutz, zum Beispiel in Form einer Hartvergoldung, für die Elekt- roden vorgesehen, um eine definierte Ankopplung über die gesamte Gerätelebensdauer zu gewährleisten.

Vorteilhaft ist bei der Verwendung von Trägern in dem Infusions- oder Injektionsgerät an mindestens einem der Träger ein Andruckelement angebracht, zum Beispiel in Form einer Andruckfeder, welches einen sicheren Andruck der Träger in radialer Richtung an die Am¬ pulle gewährleistet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Ampulle einen Stopfen aus einem leitenden oder einem dielektrischen Material oder einer Kombination dieser Materia- lien, der sich vorzugsweise so in der Ampulle befindet, dass er einen leeren beziehungsweise substanzfreien Ampullenteil von einem mit der Substanz gefüllten Ampullenteil trennt. Da¬ bei ist unter dem leeren Ampullenteil im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass sich dort nicht die zu verabreichende Substanz befindet, sehr wohl aber andere Substanzen bezie¬ hungsweise Materialien, wie Luft oder Bestandteile der Vorrichtung, enthalten sein können. Besonders bevorzugt ist der Stopfen so ausgebildet, dass er entlang der Ampullenlängsachse bewegt werden kann, um zum Beispiel ein Verabreichen der Substanz zu ermöglichen. Der Stopfen kann auf Grund seiner im Normalfall unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaf¬ ten gegenüber Luft oder der zu verabreichenden Substanz durch Kapazitätsmessungen von dem gefüllten und dem leeren beziehungsweise Substanz- und stopfenfreien Ampullenteil unterschieden werden.

Des Weiteren weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Lese- und/oder Auswerteinheit zum Auslesen und/oder Auswerten der Kalibrierdaten des Erken- nungselementes auf. Diese Lese- beziehungsweise Auswerteeinheit kann so ausgebildet sein, dass sie die Oberfläche der Ampulle abtasten kann, zum Beispiel mit Hilfe eines Laser¬ strahls, um aus dem charakteristischen Oberflächenprofil Rückschlüsse auf die bereits er¬ wähnten ampullenindividuellen Kalibrierdaten zu gewinnen. Die Leseeinheit kann jedoch auch als Scannvorrichtung mit einer zugehörigen Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um die in einem Barcode gespeicherten Informationen zu gewinnen. Auch kann die Leseeinheit als Lese- beziehungsweise Detektionsgerät eines auf der Ampulle befindlichen Transponders ausgebildet sein, um die ampullenindividuellen Kalibrierdaten auszulesen und in der zuge¬ hörigen Auswerteeinheit auszuwerten.

Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz in einer Ampulle einen Temperatursensor, mit welchem durch Messung der Temperatur der Tem¬ peraturkoeffizient der Messeinrichtung rechnerisch kompensiert werden kann und/oder eine aktive Temperaturkompensation zum Beispiel mit einer Kühl- oder Heizvorrichtung durchgeführt werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes einer Substanz in einer Ampulle mit Hilfe mindestens zweier Elektroden wird aus der kapazitiven Kopplung mindestens zweier Elektroden der Füllstand der Ampulle und damit die Füllmenge der Sub¬ stanz in der Ampulle ermittelt. Dabei beeinflusst die zwischen den jeweiligen Kondensator- flächen liegende Substanz die Kapazität der Kondensatoranordnung in Folge ihrer dielektri¬ schen Eigenschaften. Damit kann leicht bestimmt werden welche Substanz sich zwischen den jeweiligen Kondensatorflächen befindet oder im Bereich welches Kondenstors sich die Substanz befindet oder an welcher Position des jeweiligen Kondensators sich die Grenz¬ schicht beziehungsweise der Füllstand der Substanz befindet. Durch Auswertung der gemes- senen Kapazitäten der durch die jeweiligen überlappenden Elektrodenpaare gebildeten Kondensatoren kann der Füllstand einer Substanz ermittelt werden. Liegen sich zum Bei¬ spiel zwei Elektroden so gegenüber, dass sie sich zumindest teilweise überlappen und somit einen Kondensator ausbilden, kann durch Messung der Kapazität des Kondensators auf das dazwischen liegende Dielektrikum und damit auf die dazwischen liegende Substanz ge¬ schlossen werden. Dadurch kann ermittelt werden, zu welchem Anteil die Substanz oder zu welchem Anteil Luft oder eine andere Substanz beziehungsweise Material zwischen den E- lektroden vorhanden ist, was direkt auf den Füllstand beziehungsweise die Füllmenge der Substanz in der Ampulle schließen lässt.

Besonders bevorzugt wird der Füllstand der zu verabreichenden Substanz mit Hilfe eines zweistufigen Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt. Dabei sind mindes¬ tens drei Elektroden so angeordnet, dass sie durch Überlappung mindestens zwei Einzel¬ kondensatoren ausbilden. Durch Messung der Kapazität mindestens eines Einzelkondensa- tors kann ermittelt werden im Bereich welches Einzelkondensators sich die Grenzschicht des mit der Substanz gefüllten Bereichs zu dem leeren beziehungsweise substanzfreien Be¬ reich der Ampulle befindet, d.h. im Bereich welches Einzelkondensators sich der Füllstand der Ampulle befindet, um daraus die Menge der in der Ampulle enthaltenen Substanz zu ermitteln.

In einem zweiten Schritt kann nun durch Messung der Kapazität desjenigen Einzelkonden¬ sators beziehungsweise derjenigen Einzelkondensatoren, bei welchen sich die Grenzschicht befindet, die exakte Position der Grenzschicht und damit der exakte Füllstand bestimmt werden. Hierzu können insbesondere auch der oder die gemessenen Kapazitätswerte und/oder Informationen über die Dielektrizitätskonstante der Substanz verwendet werden. Dieses mehrstufige Verfahren zur Messung des Füllstandes der Substanz in der Ampulle bietet den Vorteil größerer Genauigkeit und Sicherheit, da der Dynamikumfang bezie¬ hungsweise -bereich der Messung um einen Faktor verringert wird, der von der Anzahl der verwendeten Elektroden abhängt. Liegen zum Beispiel N Einzelelektroden einer Elektrode mit einer der aktiven Länge der Ampulle entsprechenden Länge gegenüber, wobei aus dem ersten Schritt des zweistufigen Verfahrens bekannt ist im Bereich welcher der N Einzelelekt¬ roden sich der Füllstand beziehungsweise die Grenzschicht des mit Substanz gefüllten und substanzfreien Bereichs befindet, muss lediglich bestimmt werden, an welcher Stelle bezie¬ hungsweise Position der ermittelten Einzelelektrode sich der Füllstand beziehungsweise die Grenzschicht befindet. Der durch diese Einzelelektrode mit der gegenüberliegenden Elekt¬ rode gebildete Kondensator besitzt eine Maximalkapazität, die dem 1/N-fachen der Maxi¬ malkapazität eines Kondensators entspricht, bei dem die N-Einzelelektroden durch eine einzige Elektrode ersetzt werden, deren Fläche der Gesamtfläche der N-Einzelelektroden entspricht. Entsprechend ist der Dynamikbereich der Kapazitätsmessung bei der Verwen¬ dung von N Einzelelektroden und damit von N Einzelkondensatoren um den Faktor N ge¬ ringer, während sich die erforderliche Auflösung der Messung nicht ändert. Zusätzlich er¬ höht sich auch die Sicherheit bei der Verwendung von N-Einzelelektroden, da die gebilde¬ ten N-Einzelkapazitäten einen zusätzlichen Absolutmaßstab der Auflösung l/N darstellen, wobei 1 die aktive Ampullenlänge bezeichnet.

Bevorzugt kann auch der Füllstand der Substanz in der Ampulle über die Bestimmung der Stopfenposition in der Ampulle bestimmt werden. Hierbei wird eine Messung der Kapazität mindestens eines durch die mindestens zwei Elektroden gebildeten Kondensators durchge- führt, zwischen dem sich zumindest zum Teil der Stopfen befindet. Die Dielektrizi¬ tätskonstante des Stopfens beeinflusst die kapazitive Kopplung der mindestens zwei Elekt¬ roden und führt zu der Messung eines anderen Kapazitätswertes im Vergleich zur Messung der Kapazität des durch dieselben Elektroden gebildeten mindestens einen Kondensators, der als Dielektrikum zum Beispiel die zu verabreichende Substanz oder Luft enthält. Über die Position des Stopfens kann nun auf den Füllstand der Substanz in der Ampulle geschlos¬ sen werden.

Des Weiteren kann die Position des Stopfens in der Ampulle und damit der Füllstand der Ampulle auch über eine Messung der Gesamtkapazität dreier parallel geschalteter Konden- satoren erfolgen. Dabei bildet der leere beziehungsweise Substanz- und stopfenfreie Bereich der Ampulle das Dielektrikum des ersten Kondensators, der Stopfen das Dielektrikum des zweiten Kondensators und der mit der Substanz gefüllte Bereich das Dielektrikum des drit¬ ten Kondensators. Die Kondensatorflächen der jeweiligen Kondensatoren müssen nicht zwangsläufig voneinander getrennte Elektroden sein. Es ist auch möglich, mittels zweier Elektroden, zwischen denen der mit Substanz gefüllte Bereich, der Stopfen und der leere Bereich der Ampulle liegt, die Kapazitäten der jeweiligen Einzelkondensatoren zu bestim¬ men und durch deren Parallelschaltung die Gesamtkapazität zu ermitteln. Ebenso können jedoch auch mehr als zwei Elektroden verwendet werden. Durch Messung der Gesamtkapa¬ zität kann unter Kenntnis der relativen Dielektrizitätskonstanten der verwendeten Substanz, des verwendeten Stopfenmaterials und des leeren Bereichs, unmittelbar die Stopfenposition in der Ampulle und damit der Füllstand der Ampulle errechnet werden.

Außerdem kann vor jeder der beschriebenen Durchführungsformen zur Bestimmung des Füllstandes der Substanz in der Ampulle in gefülltem Zustand der Ampulle eine Referenz¬ messung der Kapazität beziehungsweise der Kapazitäten mindestens eines durch die min¬ destens zwei Elektroden gebildeten Kondensators durchgeführt werden. Dadurch kann wie¬ derum eine Erhöhung der Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden, da nun ein Referenzwert der Kapazität beziehungsweise der Kapazitäten zur Verfügung steht, der durch Messung der Kapazität mindestens eines Kondensators erhalten wurde, dessen Dielektrikum zum Beispiel ausschließlich aus der zu verabreichenden Substanz be¬ steht. Dies führt insbesondere zu einer Erhöhung der Genauigkeit der Messung, da Fakto¬ ren, welche die Messung unerwünscht beeinflussen, wie Messungenauigkeiten auf Grund von zum Beispiel Verschmutzungen oder Abnutzungen der Bestandteile der Vorrichtung, vermindert beziehungsweise eliminiert werden können.

Insbesondere können bei der Bestimmung des Füllstandes der Ampulle mit Hilfe der aus den Elektroden gebildeten Kondensatoren sowohl absolute Kapazitätswerte, d.h. der jeweils gemessene Wert des Kondensators, als auch Verhältnisse von gemessenen Kapazitätswerten verwendet werden. So kann zum Beispiel bei der Verwendung von N Einzelelektroden und einer den N Einzelelektroden gegenüberliegenden Elektrode der Füllstand der Ampulle durch die Bildung von Kapazitätsverhältnissen zum Beispiel so ermittelt werden, dass Kapa¬ zitätsverhältnisse so lange gebildet werden bis ein bestimmter Wert des Kapazitätsverhält¬ nisses erreicht wird. Bildet man zum Beispiel das Verhältnis c

- _ C1 + C2 + .... + C^1 Cx + Cx+1 + .... + CN '

so kann bei jeder Berechnung des Kapazitätsverhältnisses c der Kapazitätswert eines Kon¬ densators neu in den Zähler aufgenommen werden, was in obiger Gleichung einer Erhö- hung des Wertes x, x 6 [1....N], entspricht, womit zum Beispiel aus einem Vergleich der Kapazitätsverhältnisse auf den Einzelkondensator geschlossen werden kann, an welchem sich die Grenzschicht beziehungsweise der Füllstand der Substanz befindet. Befindet sich zum Beispiel eine Substanz wie ein Medikament mit höherer Dielektrizitätskonstante als Luft in der Ampulle, so werden die Kapazitätswerte C1 bis Cx-1 der Kondensatoren, zwischen denen sich die Substanz nicht befindet, kleiner sein als die Kapazitätswerte Cx bis CN, an denen sich die Substanz zumindest teilweise befindet. Folglich kann in diesem Beispiel aus dem minimierten Wert des Kapazitätsverhältnisses c leicht ermittelt werden, im Bereich welches Einzelkondensators oder welcher Einzelelektrode Cx sich die Grenzschicht bezie¬ hungsweise der Füllstand der Substanz befindet.

Mit Hilfe der Geometrie der Ampulle und/oder der Maße der Ampulle und/oder Informa¬ tionen zu dielektrischen Eigenschaften der Ampulle und/oder der darin enthaltenen Sub- stanz oder eines die Substanz beim Abgabevorgang verdrängenden Stopfens kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft zusätzlich zum ermittelten Füllstand die Füll¬ menge der Substanz in der Ampulle bestimmt werden. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn zum Beispiel ermittelt werden soll, ob die gesamte Menge der Substanz verabreicht wurde oder um zu bestimmen, ob die gewünschte Menge, zum Beispiel die an einem Infu- sions- oder Injektionsgerät eingestellte Menge, verabreicht wurde.

Vorzugsweise wird bei der Ermittlung der Stopfenposition beziehungsweise des Füllstandes beziehungsweise der Füllmenge in einer Ampulle zusätzlich eine aktive Temperaturkom¬ pensation durchgeführt, um die Genauigkeit und Sicherheit der Messung beziehungsweise der Messungen zu erhöhen.

Bevorzugt kann die vorliegende Vorrichtung auch zur Bestimmung der Art einer Substanz in der Ampulle beziehungsweise in dem Reservoir eingesetzt werden. Durch Messung des Kapazitätswertes mindestens eines durch mindestens zwei Elektroden gebildeten Kondensa- tors kann zum Beispiel unter Kenntnis der dielektrischen Eigenschaften verschiedener Sub¬ stanzen auf die Art der Substanz geschlossen werden. Insbesondere können auch zum Bei¬ spiel N Einzelelektroden und eine gegenüberliegende Elektrode zur Ausbildung vieler, ins¬ besondere N, Einzelkondensatoren eingesetzt werden, aus deren Kapazitätswerten mittels bekannter Dielektrizitätswerte verschiedener Substanzen die Art der Substanz ermittelt wird. So könnte zum Beispiel aus den gemessenen Kapazitätswerten unter Kenntnis der Überlappung der jeweiligen Elektroden oder des Füllstandes oder der Füllmenge der Sub¬ stanz auf die Dielektrizitätskonstante der Substanz geschlossen werden, welche zum Beispiel in einer Lookup-Tabelle mit bekannten Dielektrizitätskonstanten verglichen werden kann, um aus dem Wert der Dielektrizitätskonstanten direkt die Substanz zu bestimmen. Vorzugsweise kann zum Beispiel in einem definierten Füllzustand der Ampulle, wie bei voll¬ ständig gefüllter Ampulle, die Art der Substanz ermittelt werden und anschließend mittels eines hierin aufgeführten Verfahrens, insbesondere zyklisch, der Füllstand der Ampulle be¬ stimmt werden.

Insbesondere können alle der beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes der oder der Füllmenge in der Ampulle zur Ermittlung der Art der Substanz eingesetzt werden. Vorzugsweise wird dabei zunächst der Füllstand oder die Füllmenge der Substanz in der Ampulle bestimmt und anschließend zum Beispiel unter Kenntnis der dielektrischen Eigen- scharten verschiedener Substanzen eine Ermittlung der Art der Substanz durchgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Es zeigen:

Figur 1 eine Injektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorlie¬ genden Erfindung; Figuren 2a eine Ampulle mit kapazitiver Füllmengenmessung gemäß einer zweiten Aus- und 2b führungsform der Erfindung im Längsschnitt und im Querschnitt; Figur 3 eine gemessene Kapazität und deren Regressionsgerade als Funktion des aus¬ geschütteten Substanzvolumens; Figur 4 eine Abwicklung des Zylinderumfangs einer Ampulle mit kapazitiver Füll¬ stands- beziehungsweise Füllmengenmessung; Figur 5 eine verbesserte Form der Messeinrichtung gemäß Figur 4 mit segmentierter Elektrode; Figur 6 ein Beispiel für gemessene Einzelkapazitäten der Anordnung nach Figur 5; Figuren 7a eine schematische Darstellung einer möglichen Kontaktanordnung im abge- und 7b rückten Zustand sowie im Arbeitszustand; Figur 8 eine schematische Darstellung einer Elektrodenanordnung als Teil des Infusi- ons- oder Injektionsgerätes.

Figur 1 zeigt schematisch eine Ampulle beziehungsweise ein Reservoir 1 in einem Infusions¬ oder Injektionsgerät Ia, in dem unter anderem eine Leseeinheit 16 und eine Auswerteein¬ heit 17, sowie ein Temperatursensor 18 enthalten sind. An einer Stelle ist auf der Ampulle 1 ein Erkennungselement 15 aufgebracht. Zusätzlich befinden sich auf der Ampulle zwei E- lektroden 2a und 2b, sowie in der Ampulle 1 eine zu verabreichende Substanz. Die beiden Elektroden 2a und 2b weisen die selbe Länge sowohl in Längs- als auch in Umfangsrichtung der Ampulle 1 auf, überlappen sich insbesondere etwa vollständig, wodurch eine relativ gute kapazitive Kopplung zwischen der Elektrode 2a und der Elektrode 2b erhalten wird. Zwi- sehen den beiden Elektroden 2a und 2b befindet sich in der Ampulle ein mit Substanz ge¬ füllter Bereich 5 und ein nicht mit Substanz gefüllter bzw. leerer bzw. mit Luft gefüllter Be¬ reich 4, die auf Grund ihrer unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften die kapazitive Kopplung der Elektroden 2a und 2b unterschiedlich stark beeinflussen. Diese Verschieden¬ heit der Dielektrizitätskonstanten der zu verabreichenden Substanz, zum Beispiel eines Me- dikamentes wie Insulin, gegenüber Luft ist in der Regel gegeben, da die Dielektrizi¬ tätskonstante der meisten Medikamente deutlich größer als die von Luft ist. Folglich wird sich der zwischen den beiden als Kondensatorflächen wirkenden Elektroden 2a und 2b ge¬ messene Kapazitätswert in Abhängigkeit von dem Füllstand beziehungsweise der Füllmenge der Substanz in der Ampulle ändern. In der Regel wird eine Zunahme der Substanzmenge auf Grund der höheren Dielektrizitätskonstante im Vergleich zu Luft zu einer Erhöhung des gemessenen Kapazitätswertes führen und eine Abnahme der Substanzmenge zu einer Ab¬ nahme des gemessenen Kapazitätswertes. Damit kann eindeutig ein gemessener Kapazitäts¬ wert einem bestimmten Füllstand und mit Hilfe der Geometrie und der Maße der Ampulle, die durch ein Erkennungselement 15 auf der Ampulle gespeichert sein können und von ei- ner Leseeinheit 16 ausgelesen und/oder einer Auswerteeinheit 17 ausgewertet werden kön¬ nen, einer bestimmten eindeutigen Füllmenge zugeordnet werden.

Figuren 2a und 2b zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei zusätzlich ein Stopfen 3, zum Beispiel aus Gummi oder Kunststoff, in der Ampulle 1 enthal- ten ist und einen leeren beziehungsweise Substanz- und stopfenfreien beziehungsweise luft- gefüllten Ampullenteil 4 von einem mit Substanz gefüllten Teil 5 trennt. Die Förderung der Substanz erfolgt durch eine Fortbewegung des Stopfens 3 entlang der Ampullenlängsachse 6 entgegen der durch s gekennzeichneten Richtung. Auch hier wird die kapazitive Füll¬ standsmessung mittels zweier Elektroden 2a und 2b in Form von Zylindermantelsegmenten durchgeführt, deren Innenkontur der Außenkontur der Ampulle 1 entspricht. Auch diese beiden Elektroden 2a und 2b entsprechen in ihrer Länge der aktiven Ampullenlänge 1 und weisen in Umfangsrichtung der Ampulle 1 voneinander einen bestimmten Abstand aus ei¬ nem Abstandsbereich von 0,1 bis 7,0 mm auf, sind also durch zwei Spalte 8a und 8b vonein¬ ander getrennt. Elektrisch entspricht diese Anordnung einer Parallelschaltung dreier Kon- densatoren C1, C2 und C3, wobei der erste Kondensator C1 durch die zwei Elektroden 2a und 2b als Kondensatorflächen und den leeren Teil 4 der Ampulle 1 als Dielektrikum gebil¬ det wird, der zweite Kondensator C2 durch die beiden Elektroden 2a und 2b als Kondensa¬ torflächen und den Stopfen 3 als Dielektrikum gebildet wird und der dritte Kondensator C3 durch die beiden Elektroden 2a und 2b als Kondensatorflächen und den mit Substanz ge¬ füllten Ampullenteil 5 als Dielektrikum gebildet wird. Auch in dieser Anordnung beeinflus¬ sen die verschiedenen Dielektrizitätskonstanten von Luft, Substanz und Stopfen die gemes¬ senen Kapazitätswerte. Für die Gesamtkapazität C ergibt sich auf Grund der Parallelschal¬ tung der drei Kondensatoren der mit der Stopfenposition s lineare Zusammenhang:

C = C1 + C2 + C3

= (l -s)C\+C2 + sC3

wobei C1 und C'3 die durch die Geometrie und die relativen Dielektrizitäten vorgegebenen längenbezogenen Kapazitäten bezeichnen und in der Regel gilt C'3 > C1. Auf Grund dieses Zusammenhangs kann durch Messung der Gesamtkapazität C unmittelbar die Stopfenposi¬ tion s in der Ampulle 1 und der dazu proportionale Füllstand in der Ampulle 1 errechnet werden, woraus sich wiederum die Füllmenge der Substanz in der Ampulle 1 ableiten lässt.

In Figur 3 ist exemplarisch die in einem Experiment gemessene Kapazität CmeaSured als Funk- tion des aus der Ampulle beziehungsweise des Reservoirs ausgeschütteten Substanz- bezie¬ hungsweise Medikamentenvolumens für eine Standard-Insulinampulle und physiologische Kochsalzlösung als Testflüssigkeit dargestellt. Aus dem Vergleich mit der ebenfalls darge¬ stellten Regressionsgeraden Cßt verdeutlicht sich eine insgesamt gute Linearität. Die sichtba¬ re verbleibende Nichtlinearität ab circa 200 IU ergibt sich im Wesentlichen aus der nicht idealen, manuellen Justierung der Elektroden.

Bei den Anordnungen gemäß Figur 1 und der Figuren 2a und 2b werden die Kapazitätsmes¬ sungen in einem großen Dynamikumfang durchgeführt, so dass eine hohe Auflösung für eine exakte Bestimmung des Füllstandes erhalten werden muss. So beträgt der Dynamikum- fang, zum Beispiel für eine Insulinampulle mit 300 IU, was einem Inhalt von 3 ml Insulin einer Insulinkonzentration von U100 entspricht, bei einer erforderlichen Auflösung von 0,1 IU mindestens 1:3000, wobei der Dynamikumfang in dieser Betrachtung das Verhältnis aus der geforderten Auflösung von 0,1 IU und dem Messbereich, 300 IU, ist.

Die Anordnung gemäß Figur 5 anstelle der in Figur 4 zu erkennenden Anordnung einer abgewickelten zylindrischen Ampullenmantelfläche mit den beiden Elektroden 2a und 2b, deren Länge der aktiven Ampullenlänge entspricht, wie in Figur 1 und 2 gezeigt, weist an¬ statt der zweiten Elektrode 2b eine Reihe von N (hier mit N = 20) Einzelelektroden 2b1} 2b2, ... 2b^ auf, welche entlang der Ampullenlängsachse auf der gegenüberliegenden Seite der Elektrode 2a angeordnet sind. Mit Hilfe dieser Anordnung kann statt der einstufigen analo- gen Messung des Füllstandes eine zweistufige Messung des Füllstandes erfolgen, die zu ei¬ nem geringeren Dynamikumfang und damit zu einer genaueren Messung führt.

Wie zu erkennen ist, ergeben sich bei dieser Anordnung N Einzelkondensatoren, die aus der ersten Elektrode 2a mit den N gegenüberliegenden Einzelelektroden 2bl5 2b2, .... 2bN gebil- det werden. In einem ersten Schritt werden zunächst durch Messungen, die sowohl gleich¬ zeitig als auch sequentiell durchgeführt werden können, die Kapazitätswerte der N Einzel¬ kondensatoren ermittelt, um festzustellen im Bereich welcher Elektrode 2bx mit x e [1...N] sich die Grenzschicht der Substanz mit dem leeren Bereich beziehungsweise der Substanz mit dem Stopfen befindet. Dieser erste Schritt kann als eine erste diskrete Messung angese- hen werden, da aus einer endlichen Anzahl von N Einzelkondensatoren derjenige Einzel¬ kondensator und damit diejenige Elektrode 2bχ bestimmt wird, in dessen beziehungsweise in deren Bereich sich die Grenzschicht befindet. Für die Bestimmung des exakten Füllstan¬ des beziehungsweise der exakten Füllmenge wird anschließend in einem zweiten Schritt, der mit einem analogen Messverfahren durchgeführt wird, die Kapazität des aus der einen E- lektrode 2a und der Elektrode 2bx, in deren Bereich sich die Grenzschicht beziehungsweise der Füllstand befindet, gebildete Kondensator gemessen oder der im ersten Schritt gemesse¬ ne Kapazitätswert ausgewertet. Da die Kondensatorfläche der Elektrode 2bx um das N-fache kleiner ist als die Kondensatorfläche der Elektrode 2b aus Figur 4 beträgt auch die Maximal¬ kapazität des zu messenden Einzelkondensators aus Figur 5 das 1/N-fache der Maximalka- pazität des Kondensators gemäß Figur 4, während sich die Auflösung der Messung nicht ändert. Damit verringert sich auch der Dynamikumfang des durch die Elektroden 2a und 2bχ gebildeten Kondensators um das N-fache im Vergleich zu dem durch die Elektroden 2a und 2b gebildeten Kondensators aus Figur 4. Neben dem geringeren Dynamikumfang der Kapazitätsmessung besitzt eine Anordnung gemäß Figur 5 mit segmentierter Elektrode 2bl5 2b2, ... 2DN den Vorteil größerer Sicherheit, da die N Einzelkapazitäten einen zusätzlichen groben Absolutmaßstab der Auflösung l/N darstellen, wobei 1 der aktiven Ampullenlänge entspricht.

Ein Beispiel für gemessene Einzelkapazitäten Cn, n e [1...N] zeigt Figur 6 für N = 20 Einzel¬ elektroden, wobei sich der Füllstand beziehungsweise die Substanz-Luft-Grenzschicht be¬ ziehungsweise die Substanz-Stopfen-Grenzschicht bei der neunten Elektrode befindet. Im Bereich der ersten acht Elektroden befindet sich Luft als Dielektrikum, was zu einer gerin¬ gen beziehungsweise minimalen Kapazität Cmin führt. Der Ampullenraum zwischen den Einzelkondensatoren 10 bis 20 ist mit einer Substanz beziehungsweise einem Medikament gefüllt, dessen Dielektrizitätskonstante größer als die von Luft ist, was eine höhere bezie¬ hungsweise maximale gemessene Kapazität Cmax zur Folge hat. Im Bereich des neunten Kondensators kommt es zu einem sprunghaften Anstieg des gemessenen Kapazitätswertes, dessen Wert zwischen dem minimalen Kapazitätswert, bei Luft als Dielektrikum, und dem maximalen gemessenen Kapazitätswert, bei der Substanz als Dielektrikum, liegt, da im Be¬ reich der neunten Elektrode sowohl Luft als auch Substanz vorliegt und damit beide zuge¬ hörigen Dielektrizitätskonstanten in die Berechnung der Kapazität des neunten Kondensa¬ tors eingehen. Aus diesem Kapazitätsverlauf, der nun sowohl intern weiterverarbeitet als auch als Zwischenergebnis ausgegeben werden kann, kann nun die exakte Position des Füll- Standes beziehungsweise der Grenzschicht an der neunten Elektrode beziehungsweise an dem neunten Kondensator, durch Messung und Auswertung des Kapazitätswertes zum Bei¬ spiel unter Berücksichtigung der dielektrischen Eigenschaften der Substanz, ermittelt wer¬ den.

Figuren 7a und 7b zeigen schematisch eine Anordnung, bei der die Elektroden 2a, 2bi und 2b2 auf der Ampulle 1 angebracht sind und durch Kontaktelemente, wie hier metallische Biegefedern 9a, 9bt und 9b2, kontaktiert werden. Vor und während des Einlegens der Am¬ pulle beziehungsweise des Reservoirs sind, wie in Figur 7a dargestellt, die Biegefedern 9a, 9bi und 9b2 in einem Ausgangszustand, d.h. es besteht zwischen den Elektroden 2a, 2bi und 2b2 und den zugehörigen Kontaktfedern 9i, 9bi und 9b2 jeweils ein Spalt 10, so dass sich die Kontaktfedern 9a, 9bi und 9b2 und die Elektroden 2a, 2bx und 2b2 während des Einlegens nicht berühren, um ein ungestörtes Einführen der Ampulle zu gewährleisten und damit Abnutzungserscheinungen an den Elektroden 2a, 2b ι und 2b2 und an den Kontaktfedern 9a, 9bi und 9b2 zu verringern beziehungsweise zu verhindern. Erst wenn die Ampulle ganz in das Infusione- oder Injektionsgerät eingebracht worden ist, wird der Spalt 10 zum Beispiel automatisch oder durch die Betätigung oder das Auslösen eines Auslöseelementes geschlos¬ sen, die Elektroden 2a, 2I)1 und 2b2 also zum Beispiel durch eine radiale Bewegung der Kon¬ taktfedern 9a, 9b i und 9b2 durch die Kontaktfedern 9a, 9b i und 9b2 kontaktiert, was in Fi- gur 7b veranschaulicht wird. Das Auslöseelement kann an oder in dem Infusions- oder In¬ jektionsgerät vorgesehen sein und zum Beispiel durch Einsetzen der Ampulle 1 ausgelöst werden oder zum Beispiel durch den Benutzer betätigt werden.

Für das Aufbringen der Elektroden 2a, 2bi und 2b2 auf die Ampulle können verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren eingesetzt werden, wie zum Beispiel eine Bedruckung im Siebdruckverfahren, Bedampfung oder Galvanisierung. Des Weiteren kön¬ nen sich die Elektroden 2a, 2bi und 2b2 auf einer zumindest partiell metallisierten Folie be¬ finden oder durch einen Flex-Print oder ähnliches gebildet und zum Beispiel mittels einer Klebeschicht bekannter dielektrischer Eigenschaften dauerhaft auf die Ampulle bezie- hungsweise das Reservoir aufgebracht werden. Auch ist es möglich, zumindest eine der E- lektroden 2a, 2bi und 2b2 im Produktionsprozess unmittelbar in die Wandungen der Am¬ pulle beziehungsweise des Reservoirs zu integrieren oder eine der Elektroden 2a, 2bt und 2b2 als Ampulle beziehungsweise Reservoir selbst auszubilden. Unabhängig von der genauen Art der Realisierung von Elektroden 2a, 2bi und 2b2 und Kontakten 9a, 9bi und 9b2 kann durch eine Verdrehsicherung eine korrekte und reproduzierbare Ausrichtung der Elektro¬ den 2a, 2bx und 2b2 bezüglich der Kontakte 9a, 9bi und 9b2 sichergestellt werden. Auch kann auf die Elektroden ein Korrosionsschutz zum Beispiel mittels Hartvergoldung aufge¬ bracht werden, um eine gute Kontaktierung von Elektroden 2a, 2bi und 2b2 und Kontakten 9a, 9bi und 9b2 über die gesamte Lebensdauer des Infusions- oder Injektionsgerätes sicher- zustellen.

Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der alle Elekt¬ roden 2a, 2bi, und 2b2, also das gesamte Elektrodensystem, auf dem Infusions- oder Injekti¬ onsgerät beziehungsweise der Pumpe angebracht sind und somit ein fester Bestandteil des Infusions- oder Injektionsgerätes sind. Dabei sind zur besseren Übersichtlichkeit die Am¬ pulle 1 und die drei Elektroden 2a, 2b i und 2b2 leicht abgerückt voneinander dargestellt. Die Elektroden 2a, 2bt und 2b2 sind bei dieser Anordnung auf Trägern 12, 13 aufgebracht, die in dieser Ausführungsform insbesondere aus nichtleitendem Material wie Gummi oder Kunst¬ stoffbestehen, wobei die Innenkontur der Träger beziehungsweise der darauf angebrachten Elektroden 2a, 2I)1 und 2b2 der Außenkontur der Ampulle 1 entspricht. Um über den ge¬ samten Umfang der Ampulle einen sicheren Andruck der Trägerelemente 12, 13 an die drei Elektroden 2a, 2^ und 2b2 und/oder einen sicheren Andruck der Elektroden 2a, 2bi und 2b2 an die Ampulle 1 zu gewährleisten, ist an mindestens einem der beiden Trägerelemente 12, 13 ein auf die Träger 12, 13 wirkendes Andruckelement, zum Beispiel eine Andruckfeder 14, angebracht. In der vorliegenden Anordnung gemäß Figur 8 ist das Trägerelement 12 mit einer Andruckfeder 14 versehen und somit in radialer Richtung federnd ausgeführt. Die Elektroden 2a, 2bx und 2b2 sowie die Träger 12, 13 dieser Anordnung können auf unter¬ schiedliche Weise realisiert werden. Zum einen können die Elektroden 2a, 2b ι und 2b2 zum Beispiel als Flex-Print realisiert und in die Träger 12, 13 eingeklebt werden. Alternativ kön¬ nen die Trägerelemente 12, 13 selbst mit aus der MID-Technik bekannten Metallisierungs¬ und Strukturierungsverfahren zumindest teilweise metallisiert werden, um somit selbst die Eigenschaften einer beziehungsweise mehrerer Elektroden aufzuweisen. Um eine definierte Ankopplung über die gesamte Lebensdauer des Infusions- oder Injektionsgerätes bezie- hungsweise der Pumpe zu gewährleisten, ist auch hier für die Elektroden 2a, 2bi und 2b2 ein hochwertiger Korrosionsschutz erforderlich, zum Beispiel in Form einer Hartvergoldung.