JP6163209B2 - 薬剤ディスペンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、独立形式の請求項１の公知要件事項部に記載の流体、特に液状の薬剤を人に小出し供給する装置に関する。本発明は、さらに、独立形式の請求項１７の公知要件事項部に記載の容器内の充填度を測定し、確認する方法に関する。

本発明は、特に健康管理、例えば、医療技術、製薬工学及び生命工学、医術及び看護、研究等において、患者への薬剤の小出し供給を、モニタするのに用いることができる。

小出し供給される液体が静電容量に基づいて測定される種々の流体ディスペンサ装置が、先行技術から公知である。

本発明は、静電容量に基づく充填度の検知において効果的に機能不良を検知し、静電容量に基づく充填度の読み取り値を無効化できるようにしようとするものである。本発明は、さらに、可能な限り最良で最も信頼性のある結果を提供できるようにしようとするものである。

本発明は、この目的を、請求項１に記載した構成上の特徴を有する上記タイプのディスペンサ装置の形で、果している。

さらに、本発明は、この目的を、請求項１７の特徴要件事項部に記載した構成上の特徴を有する上記タイプの方法により、満たしている。

本発明によれば、流体、特に液状の薬剤を、人に小出し供給する装置には、以下の：
液体が充填され、一端にこの液体を小出し供給するための開口部を有する容器と、
少なくとも１対の容量性の測定電極であって、測定電極間の中間スペースにおけるそれぞれの媒体の誘電率を測定するため、容器の外側、特に容器の壁に、互いに向かい合って配置された測定電極が、
備わっており、この装置が、測定電極を包囲して容器の周囲に配置された遮蔽部材を備えている。

容量効果に起因して測定過程中に容器が接触することにより生じる障害が、本発明により効果的に回避される。

特に、本発明による解決手段は、充填度の読み取り値の変化を引き起こすことのある測定電極と人の手との間の接触又は人の手による測定電極の領域における電場の歪曲を防止することができる。

遮蔽部材は、導電性材料からなる導電路を被覆したフィルムとして形成することが好ましい。好ましい実施の形態では、このフィルムは、容器を囲むように配置されている又は容器に巻き着けられている。斯かる遮蔽部材は、測定値の歪曲を、特に有益な態様で防止する。

好ましくは、液体と測定電極との間の領域は、遮蔽部材によって覆われていない。

遮蔽部材の効果による読み取り値の劣化を防止するため、遮蔽部材を、測定電極から半径方向に間隔をあけるようにしてもよい。

より良い保護を受けると同時に、遮蔽部材の領域に又はフィルム上に半導体チップとアンテナの取り付けを可能にするため、遮蔽部材を、特に容器に巻き着けられ、導電路の形態の導体が被覆されたフィルムとして形成することができ、その場合、静電容量測定装置、処理ユニット、及び特に半導体チップの形態の通信制御装置が、アンテナとともに、フィルムに取り付けられるのが好ましい。

アンテナとの無線通信を害することのある外部のデータ通信装置によって発生された電磁場における変化を防止し、同時に測定電極の良好な遮電が得られるよう、導体には、ループがない及び／又は閉じた導体のループがないようにするとよい。

接触の検知に使用できると同時に、遮蔽部材に取り付けられたアンテナとの無線通信を可能にする遮蔽部材の特に有益な構成では、３個の別々の導体が、フィルム上に形成されており、第１及び第２の導体が、互いに入り込む櫛形導体として形成され、第３の導体が、蛇行形状で２個の櫛形導体の間に配置されている。

容器内の液体の充填度を測定するための好ましい解決手段では、互いに向かい合って配置された２個の測定電極が、静電容量測定装置に接続されている。

簡易な充填度の測定のために、静電容量測定装置によって得られた静電容量の読み取り値が、所定の保存された較正機能により容器内の液体の充填度を決定してこの充填度を出力において利用可能にする処理ユニットに送られるようにすることができる。

良好な保護効果を有する特に効果的な遮蔽が、３個の導体のうちの１個、特に櫛形導体として形成された第２の導体を、静電容量測定装置の基準接続部に接続することにより得られる。

接触又は静電容量測定の歪曲を良好に探知するため、遮蔽部材の外側又は遮蔽部材の領域内に配置された接触センサー、特に容量性接触センサーを設けてもよい。

製造するのが容易な変更した実施の形態では、接触センサーは、遮蔽部材の第１の櫛形導体と蛇行形状の導体をセンサー電極として備えている。

接触を検知するため、接触センサーのセンサー電極を、もう一つの静電容量測定装置に接続してもよく、もう一つの静電容量測定装置によって測定された追加の静電容量読み取り値が、処理ユニットに送られるのが好ましく、追加の静電容量読み取り値が、所定の閾値を越えた場合には、処理ユニットによって決定された充填度を、送信するのを止めること又は無効として示すことができる。

流体を収容するための容器であって、容易に排液することができて、その流体の充填度を容易に測定することができる好都合な容器では、容器が、開口部の領域を除いて、一定の内側横断面を有する内部容積を有し、容器と容器内に収容された液体を封止するプランジャが備わっており、プランジャの外側横断面が、容器の内部容積の横断面と対応し、開口部に向かうプランジャの運動で、液体が開口部を通って容器から小出し供給されるように、プランジャが、容器の内側に可動に配置されている。

より精確な充填度の測定のため、追加の測定電極からなる多数の対を、容器に配置することができ、特に追加の測定電極の各対に関し、追加の測定電極の各対と連携する、測定した静電容量読み取り値を処理ユニットに送るそれぞれ１個の追加の静電容量測定装置が備わっているとよい。

精密な充填度の測定を可能にする良好な電極の構成では、それぞれ対になった測定電極が、周方向において、互いに向かい合っており、特に正反対に向かい合っており、特にプランジャの移動の方向において同じ高さにある。

検知の精度を向上させるため、さらに、それぞれ隣接する測定電極の対を、プランジャの移動の方向に間隔を置いて配置してもよく及び／又はプランジャの移動の方向における測定電極の幅を、プランジャの移動の方向におけるプランジャの幅に対応させてもよい。

簡単な構造を有する測定電極の好ましい実施の形態では、
測定電極が、容器の外面に、特に長方形、三角形、台形、又は平行四辺形の形で、広がりを持って配置され、及び／又は
対になった測定電極のうちの２対各々が、容器の外側、特に容器の外壁に配置された２個の互いに入り込む櫛形導体によって形成されている。

容器を容易に交換することができるよう、容器の外側で、容器と遮蔽部材の間に、測定電極が配置された支持体が配置されていてもよく、支持体は容器に接しているのが好ましく、及び／又は測定電極が、容器に接する支持体の壁に配置されていてもよい。

好ましくは、測定した充填度を、外部の通信装置に送信するとよい。下流のアンテナを備えた通信制御装置が、処理ユニットに接続されていてもよい。スペースを節約する構成を得るためには、アンテナが、遮蔽部材の外側に又は遮蔽部材に直に配置されているが、遮蔽部材とは電気的に導通した態様では接続されていないのが好ましい。

さらに、本発明は、特に本発明によるディスペンサ装置内に配置された容器内の充填度を測定し確認する方法に関し、この方法においては、特に外側遮蔽部材を有する容器の外側に互いに向かい合って配置された少なくとも１対の測定電極が、静電容量測定のために設けられており、
２個の測定電極間の静電容量が測定され、所定の較正機能に従って決定された静電容量に基づいて充填度読み取り値が得られる。

本発明によれば、斯かる方法では、
測定電極の外側で、遮蔽部材の領域に、特に遮蔽部材に配置された導体を用いて、もう一つの静電容量を測定し、
もう一つの静電容量を、閾値と比較し、
もう一つの静電容量が、閾値よりも低い場合にのみ、充填度読み取り値を有効であるとみなす。

斯かる方法は、人が、測定電極に又は測定電極の領域内で遮蔽部材に接触したことにより、或いは歪曲を生じさせるのに十分、測定電極に近づいたことにより測定した充填度が正しくなくなったか否かを、容易に検証できるようにするものである。

正確な充填度の測定をおこなうため、充填度及び／又は充填度の有効性に関する情報を、符号化電磁データ送信により、特に負荷変調により、外部のデータ通信装置に送信してもよい。

同じ目的で、容器の外側に互いに向かい合って配置された複数対、特に３対の測定電極の静電容量が各々測定し、この静電容量に基づいて充填度を決定してもよい。

特に精確な検知が、
ａ）多数の充填度に関し、個々の対の測定電極間の静電容量を、成分として含むそれぞれの基準ベクトルを用意し、
ｂ）それぞれの充填度を、これらの基準ベクトル各々と関連付け、
ｃ）測定した個々の静電容量を含むベクトルを決定し、
ｄ）ベクトルからの距離、特にユークリッド距離が最も小さい多数の基準ベクトルを探し求め、
ｅ）工程ｂ）で見出した基準ベクトルに適用されたとき、これらの基準ベクトルと関連付けられたそれぞれの充填度をもたらす補間機能を形成し、
ｆ）補間機能をベクトルに適用し、結果を充填度として使用する
ことにより可能である。

本発明の幾つかの好ましい実施の形態を、以下の図面を参照して、より詳細に説明する。

本発明によるディスペンサ装置の第１の実施の形態の側面図を示している。 アンプルの形態をした、全体が満たされた容器の側面図を示している。 部分的に空になった容器の側面図を示している。 全体が空になった容器の側面図を示している。 ３対の測定電極を有する容器の別の実施の形態を示している。 １対の測定電極を有する本発明の第２の実施の形態を示している。 櫛形に配置された１対の測定電極を有する本発明の他の実施の形態を示している。 櫛形に配置された３対の測定電極を有する本発明の別の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 斜めの電極を有する容器の追加の実施の形態を示している。 本発明による装置の実施の形態の横断面を示している。 図１の詳細を示している。 容器の内側の充填度を測定する装置と、測定した充填度を外部のデータ通信装置に送信する装置の、２個の装置を示している。 容器の内側の充填度を測定する装置と、測定した充填度を外部のデータ通信装置に送信する装置の、２個の装置を示している。 導体が配置されたフィルムの形態をした遮蔽部材を示している。 図１５に示す実施の形態における容器を空にする間の個々の部分静電容量の理論的推移を示している。 接触検知が、さらに行われる図１４に示す実施の形態を示している。 接触検知が、さらに行われる図１５に示す実施の形態を示している。

図１は、本発明によるディスペンサ装置１００の実施の形態の側面図を示している。図示の本発明によるディスペンサ装置１００は、液状の薬剤１２が充填された容器１を有している。この実施の形態では、液状の薬剤１２としてインシュリンが使用されているが、容器１に入れた後同様にして小出し供給する他の液状の薬剤１２、例えばホルモン（例えば、成長ホルモン）、バイオ薬剤、又は生殖医療における治療行為に用いる薬剤を使用することもできる。

本発明によるディスペンサ装置１００は、ペンの形態をしていて、容器１内の液体１２の投与中、患者が楽に手に持つことができる。容器１は、カートリッジ又はアンプルの形態をしていて、本発明のディスペンサ装置１００の先端領域１０２にある。

容器１は、図２に詳細に示されており、本発明によるディスペンサ装置１００の先端領域１０２にある一端に液体１２を小出し供給するための開口部１１を有している。反対端において、容器１は、容器１の内側に移動可能に装着されたプランジャ１３を有している。このため、容器１は、開口部１１の領域を除いて、一定の横断面を有する内部容積を有している。プランジャ１３は、容器１内の液体１２が、容器１内にしっかりと封入され、開口部１１を通じてのみ出ることができるように、開口部１１の反対側から、容器１を封止している。この実施の形態では、容器１の内側とプランジャ１３は、横断面が円状で、ほぼ円筒状の内部壁又は外部壁を有している。プランジャ１３が、容器に押し込まれると、容器１内の液体１２は、開口部１１を通って、容器１を出ることができる。プランジャ１３が、開口部１１の方向に押されると、液体１２は、開口部１１を通って容器１から小出し供給される。しかしながら、容器１の開口部１１は、図２に示すように、使用前は、液体１２が容器１を出ることがないよう、封止部材１４によって封入されている。

図３は、液体１２の一部が、開口部１１を通って注射針１０３を経由して投与された後の図２に示す容器１を示している。

図４は、液体１２が、開口部１１を通って注射針１０３を経由して、完全に出された後の図２に示す容器１を示している。図３及び図４に示すように、プランジャ１３は、中間又は最終位置にある、すなわち、容器１は、部分的に（図３）又は完全に（図４）空である。プランジャ１３の後ろの領域１５には、空気がある。本発明のプランジャ装置１００は、鉛筆(ペン)又はボールペンの形状を有しており、容器１内にある液体１２の投与中、患者が楽に手に持つことができる。

図１に示すように、この典型的な実施の形態における注射針１０３は、本発明によるディスペンサ装置１００にねじ止めされたハウジング１０４に取り付けられている。本発明によるディスペンサ装置１００は、対応するハウジング１０４の雌ねじに適合した雄ねじ１０５を有している。図３に示すように、プランジャ１３を、開口部１１の方向に押すと、容器１内の液体を、開口部１１及び注射針１０３を通じて、それぞれの患者に投与することができる。本発明によるディスペンサ装置１００のハウジングは、容器１内に残っている液体１２の充填度Ｆを視覚的に測定するため、２個ののぞき窓１０８を有している。

加えて、本発明によるディスペンサ装置１００は、設定ユニット１０６を有しており（図１参照）、この設定ユニットにより、プランジャ１３の或る一定の動き、したがって、或る一定量の小出し供給する液体１２を、予め設定することができる。小出し供給する液体１２の量を設定した後、押し込み要素１０９が、患者によって押されるアクチュエ−ター１０７により、容器１のプランジャ１３に押し付けられる。プランジャ１３は、容器１内に押し込まれ、容器１内の液体１２は、注射針１０３を通って患者に投与される。押し込み要素１０９は、プランジャ１３の進行方向運動の方向Ｖに対する後戻り、すなわち、開口部１１から遠ざかる後戻りから保護されているので、プランジャ１３は、さらに開口部１１の方向だけにしか動かすことができない。

図５に示すような３対の測定電極を備えた容器１を用いるのが、特に好ましい。容器１は、図５に示すように、３対の測定電極２１〜２６を有している。全ての測定電極２１〜２６は、容器１の外側に配置されており、この場合には、容器１の外壁に配置されている。本発明のこの好適で典型的な実施の形態では、２個づつ組み合わされた測定電極２１〜２６は、互いに容器１の外壁上で向かい合わせになっており、周方向に間隔を置いて設けられている。連携する測定電極２１〜２６の個々の対は、プランジャ１３の移動の方向Ｖに間隔を置いて設けられている。第３の対の測定電極２５、２６は、容器１の開口部１１から最も離れている。第１の対の測定電極２１、２２は、開口部１１に最も近い。第２の電極対の測定電極２３、２４は、プランジャ１３の移動の方向Ｖに、第１及び第３の対の測定電極２１、２２、２５、２６の間にある。測定電極２１〜２６は、容器１の外壁の領域に、２次元の態様で接している。図５に示す典型的な実施の形態では、測定電極２１〜２６は、形状が長方形である。測定電極２１〜２６は、プランジャ１３の移動の全範囲にわたって延びている。多数の電極対を用いる場合、１つの電極対のプランジャ１３の移動の方向Ｖにおける広さが、プランジャ１３の移動の方向Ｖにおけるプランジャ１３の広さに適合するのが好ましい。

しかしながら、代わりに、他の電極形状、例えば円状又は櫛状の電極形状を、測定電極２１〜２６に用いてもよい。数対の測定電極２１〜２６の使用は、細長い容器１における液体量の正確な測定には、一般に好ましいが、短い又は小さい容器１の場合には、不要である。図６に示す容器の別の典型的な実施の形態では、移動の全範囲にわたって長手方向に延びる１対の測定電極２１、２２だけが備わっている。２個の測定電極２１、２２は、プランジャ１３の移動の方向Ｖに対して同じ高さで、周方向に互いに向かい合っている。

加えて、別の形状の測定電極２１〜２６を用いることもできる。好ましい実施の形態では、測定電極２１〜２６が、櫛形電極すなわちすだれ状電極として形成されている。この測定電極２１〜２６は、対になっており櫛形の構造を有している。この場合、連携する測定電極２１、２２、２３、２４、２５、２６の歯は、互いに入り込んでいる。図７及び図８に示すように、櫛形電極は、１対の測定電極を有する構成（図７）にも、数対の測定電極２１、２２、２３、２４、２５、２６を有する構成にも、どちらにも使用することができる。

用途に応じて、容器１内の充填度Ｆの特に有益な測定ができるよう、いろいろな大きさの測定電極２１〜２６を、備えることもできる。特に好ましいのは、平行四辺形又は三角形の測定電極２１〜２６の使用であり、平行四辺形又は三角形の測定電極は、プランジャの移動の方向Ｖすなわち容器１の長手方向の軸線に対して、例えば４５°の、角度をなして延びる分離領域２７によって、隔てられている。斯かる構成では、特に正確な充填度Ｆの測定が可能な、滑らかな推移が生じる。図９ａ〜図１２ｄは、平行四辺形又は三角形の測定電極２１〜２６の間のプランジャの移動の方向Ｖに対して角度をなす分離領域２７を有する４つの異なる実施の形態を示している。さらに、これらの実施の形態では、それぞれ連携する対の測定電極２１、２２、２３、２４、２５、２６を隔てる軸線方向に平行な分離領域２８が設けられている。

全ての斯かる電極構成に関して、測定電極２１〜２６の間の静電容量から、容器１の充填度Ｆを推断することができる。できる限り最も正確な個々の静電容量Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３の測定ができるようにするため、したがって、容器１の充填度Ｆの推断ができるようにすするため、本発明は、ディスペンサ装置の構成として、測定電極２１〜２６の外側の電場に対する電気遮蔽部材３を、容器１を囲んで配置している。図１３は、容器１の断面図を示しており、この断面図には、電気遮蔽部材３、測定電極２１、２２、容器の壁、容器１内の液体１２を示している。電気遮蔽部材３は、人がディスペンサ装置１００に触れて又はディスペンサ装置１００に接近して、測定電極２１、２２に存在する電場の状態を変えても、測定電極２１、２２間で測定される静電容量が、歪曲されない又は無視できる程度にしか歪曲されないようにしている。本発明の第１の典型的な実施の形態では、電気遮蔽部材３は、導電性材料のフィルム、例えば、５０μｍの厚さを有する銅のフォイルとして形成され、この導電性材料のフィルムは、容器１と容器に接する測定電極２１、２２の周囲に、それらを覆うように巻き付けられている。測定電極２１、２２と電気遮蔽部材３は、互いに隔てられており、電気的に接続されていない。電気遮蔽部材３は、外部作用、例えば、測定電極２１、２２のすぐ外側の電場と誘電率の変化の影響を抑制する働きをする。電気遮蔽部材３は、測定電極２１、２２と容器１の両方を取り囲んでおり、測定電極と容器１との間には存在しないのが好ましい。

図１３ａは、図１の細部Ｚを、図１３の線Ｂ−Ｂに沿う断面図で示している。測定電極２１、２３、２５と電気遮蔽部材３に向き合う容器１の壁の配置が、正確な縮尺ではないが、明示されている。フィルム３に付した個々の導体３２〜３４が、断面で示されている。本発明によるディスペンサ装置１００のハウジングが、電気遮蔽部材３の外側にある。

そのほか、電気遮蔽部材３を、本発明によるディスペンサ装置１００の外壁のすぐ外側に及び／又は少なくとも部分的に容器１を包囲する支持体の外側に、配置することもできる。

容器１内の液体１２の現在の充填度Ｆを測定するため、先ず、測定電極２１、２２間に現存する静電容量が測定される。図１４は、１対の測定電極２１、２２の静電容量を測定するための測定装置を示している。図１５は、数対の測定電極２１〜２６を用いた測定装置を示している。図１４及び図１５では、１個の処理ユニット６が、それぞれマイクロコントローラーの形態で備わっており、この処理ユニットの上流には、１個又は３個の静電容量測定装置４１、４２、４３が配置されている。測定電極２１〜２６の各対は、図１５に示す静電容量測定装置４１、４２、４３のうちの１個と連携している。測定電極２１〜２６は、それぞれ、静電容量測定装置４１、４２、４３の接続部に接続されている。静電容量測定装置４１、４２、４３の出力は、それぞれの測定電極対の静電容量に対応した、その静電容量を表す又はその静電容量に比例する静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３と密接であり、この静電容量読み取り値は、処理ユニット６に送られる。送信された個々の静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３に基づき、処理ユニット６は、以下に説明する較正プロセスに基づいて充填度Ｆの値を決定する。処理ユニット６は、この値を、その出力において利用可能にする。この値は、求められ次第、処理ユニット６の下流のアンテナ６２を経て、特に、外部のデータ通信装置（図示せず）に送ることができる。

もちろん、使用する測定電極２１〜２６の対の数は、測定の精度要求に適合させてよい。特に、１対の測定電極２１、２２を用い、これらの測定電極２１、２２の間で得られた静電容量の読み取り値Ｃ_１のみを用いて充填度を測定することもできる（図１４）。

処理ユニット６は、この場合にはスピンドルアンテナであるアンテナ６２に接続された通信制御装置６１の上流にある。通信制御装置６１は、測定された充填度Ｆを、外部のデータ通信装置に送信できるようにしている。図１４及び図１５に示す回路全体が、別個の電源なしに稼働できるよう、外部のデータ通信装置は、電気エネルギーを、アンテナ６２を経由して通信制御装置６１，処理ユニット６、及び静電容量測定装置４１〜４３に送るようにすることもできる。

以下に、得られた静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３に基づく容器１内の液体１２の充填度Ｆの具体的な測定を詳細に示す。図１７には、個々の静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３の、図１５に示す本発明による容器１の実施の形態における充填度Ｆへの依存関係が、概略的に示されている。容器１からの排出の初めには、液体１２だけが測定電極２１〜２６の間にある。排出中、プランジャ１３は最初に、第１の測定電極対の測定電極２１、２２の間のスペースに入るので、液体１２に対してプランジャ１３の誘電率が低いため、第１の測定電極対の静電容量読み取り値Ｃ_１の連続的な低下が認められる。プランジャ１３が押されて、第１の測定電極対の測定電極２１、２２の間の領域を通過した後は、第１の測定電極対の２個の測定電極２１、２２の間には空気１５がある。第１の測定電極対の２個の測定電極２１、２２の間にある空気の誘電率がさらに低いので、これらの測定電極２１、２２の間で得られる静電容量読み取り値Ｃ_１は、さらに低下する。同様の挙動が、容器１を空にする間、第２及び第３の測定電極対の測定電極２３〜２６の間の静電容量読み取り値Ｃ_２、Ｃ_３についても認められる。

本発明の特有の実施の形態では、個々の静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３の合計Ｃ_ｓｕｍを用いて充填度Ｆを測定してもよい。多数の異なる充填度Ｆに関して較正曲線を決定することにより、関連する個々の静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３の合計Ｃ_ｓｕｍを決定することができ、それにより、各充填度Ｆが、合計Ｃ_ｓｕｍと関連付けられる。そのようにして作成された各々静電容量読み取り値Ｃ_ｓｕｍと充填度Ｆを含むデータセットは、処理ユニット６内の較正メモリに保存される。

個々の静電容量測定値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３を測定し、決定した後、それらの合計Ｃ_ｓｕｍが決定され、較正メモリに保存された個々の合計Ｃ_ｓｕｍと比較される。合計Ｃ_ｓｕｍが、得られた静電容量測定値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３の合計と、最も合致する対が選択される。最も合致するＣ_ｓｕｍと関連付けられた充填度が、容器１の充填度Ｆと考えられ、処理ユニット６は、この充填度Ｆをその出力で提供し、求められ次第、この充填度Ｆを、上述のように、アンテナ６２を経由して外部のデータ通信装置に送信する。

実験によると、測定電極２１〜２６の複合した容量結合現象に明らかに起因して、充填度Ｆに応じて測定された静電容量Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３の推移においてかなりのずれがあり、この推移は、図１７に明瞭に示す理論的に予想される推移からかなり偏移している。しかしながら、この測定できる曲線は、容易に再現することができ、各静電容量Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３に関して、異なる曲線の部分又は充填度の範囲において異なる勾配を示し、理論的な予想に反して、曲線の最大の勾配又は静電容量の最大の変動は、必ずしも、間に液面が現在ある測定電極２１〜２６の間にあるわけではない。しかし、勾配が大きいほど、測定の解答／精度が良いので、充填度を計算するために、３個の各静電容量測定値の単純な合計を形成する代わりに、加重した合計を用いることができ、較正中、曲線の各部分における３個の加数各々に対し、別々の加重値が決定される。

個々の静電容量Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３と充填度Ｆとの間の換算をするため、較正が行われ、この較正では、薬剤を充填した容器１又は同じ構造を有する参照容器が空にされる。空にする間、充填度Ｆ及び個々の静電容量Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３が、各々測定される。空にする間に達した各充填度Ｆに関して、個々の静電容量値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３が求められる。この典型的な実施の形態では、容器を空にする間に、３０個の等間隔の充填度Ｆに達し、初期状態が１で示され、完全に空の状態が０で示される。静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３は各々、それぞれの充填度Ｆとそれぞれの加重値ａ、ｂ、ｃと関連付けられる基準ベクトルＶ_ｒｅｆに保存される。したがって、基準ベクトルＶ_ｒｅｆは、各充填度Ｆに関して求められる。加重値は、加重した合計ａ・Ｃ_１＋ｂ・Ｃ_２＋ｃ・Ｃ_３が、充填度Ｆへの線形アプローチである最適化によって定まる。

測定により確認した静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３に基づいて、実際の充填度Ｆを決定するためには、較正中に得られた加重値に基づいて、この決定をすることができ、この場合、静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３が得られたのと同数の加重値を、各測定に関して利用することができる。先ず、確認又は測定された静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３に基づいて、この静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３を成分として有するベクトルＶ_ｍｅｓｓ−［Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３］が、生成される。次いで、このベクトルＶ_ｍｅｓｓは、決定した基準ベクトルと比較され、ベクトルＶ_ｍｅｓｓに最も距離の近い基準ベクトルが求められる。この典型的な実施の形態では、距離の尺度として、ユークリッド距離が用いられている。次いで、ベクトルＶ_ｍｅｓｓから次に最も近い距離をそれぞれ有する基準ベクトルが、決定される。較正によって得られた基準ベクトルＶ_ｒｅｆに適用する際に、それぞれの関連付けられる充填度Ｆを送り返す補間機能、例えば、線形補間機能が決定される。静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３が、補完機能に用いられ、充填度の平均値が得られる。

アンテナ６２は、好ましくは、電気遮蔽部材３の外側に配置してスペースを節約するとよい。好ましい組み合わせをもたらすため、電気遮蔽部材３は、電気的及び磁気的に非伝導性の材料、例えば、プラスチックからなるフィルム３１を有している。図１６に示すように、フィルム３１には、導電路の形態の導体３２〜３４が設けられている。渦電流が生じ得る大きな閉じた導体のループが形成されないようにフィルム３１上の導体３２〜３４を形成すると、外部のデータ通信装置によって発された電磁波が、電気遮蔽部材３によって実質的に影響されずに、アンテナ６２によって受信されることができる。加えて、これより、アンテナ６２に取り付けられた電気部品に、十分な電力を供給するのに十分な電磁波の形態のエネルギーを、アンテナに送ることも可能にしている。

容器１内の充填度Ｆの測定でさらに精度が要求される場合には、例えば導電性の物体又は高い誘電体誘電率を有する物体の接触又は接近により、容器１の外側の電場が歪曲された時に、充填度Ｆの読み取り値を、無効にするようにしてもよい。

電気遮蔽部材３は、複数の導体３２〜３４が、コーティングによって形成された電気的及び磁気的に非伝導性のフィルム３１を有している。フィルム３１は、この典型的な実施の形態では、可撓性のポリマーからなっている。導電路は、約５０μｍの層厚と約１０００μｍの幅を有している。導体３２〜３４の幅は、１００〜３０００μｍの間であるのが好ましい。

渦電流が生じることにより、近距離無線通信を妨害するのを防止するため、導体３２〜３４の幅は、３ｍｍ未満に限定してもよい。加えて、電気遮蔽部材３の内側にある測定電極２１〜２６の静電容量に関する影響を回避しながら、渦電流の発生を十分に防止し、近距離無線通信の妨害を回避するため、導体３２〜３４を、図１６に示すように、ループがない、すなわち、閉じた導体のループがない、すなわち、閉じたループを含まないように形成してもよい。

したがって、本発明のこの特有の典型的な実施の形態では、３個のうちの２個の導体３２、３３が、互いに入り込む櫛形導体３２、３３として形成され、第３の導体３４が、２個の櫛形の導体３２、３３の間を、蛇行する形態で延びている。もちろん、この典型的な実施の形態の他に、フィルムの表面上の或いは多層フィルムの内側又は個々の層の間の、互いに電気的に接続されていない多数の導電路又は電極のループのない構成を持つ、多数の他の典型的な実施の形態もある。フィルム３１の表側と裏側に、導体３２〜３４を印刷することもできる。

そのほか、複数の蛇行形状の導体３４を、櫛形導体３２、３３の間に、互いに近接して配置することや、幾つかの導体３４を、フィルム３１上に螺旋状に配置してもよい。

２個の導電路、すなわち、２個の櫛形導体のうちの１個３２と蛇行形状の導体３４が、接触センサー５として用いられる。第２の櫛形導体３３は、所定の基準電位に設定され、電気遮蔽体としての役割をする。人が、電気遮蔽部材３に接触又は接近すると、周囲の誘電率の変化が、接触センサー５の導体３２、３４の間の静電容量を変化させる。導体３２、３４の間のこの静電容量における変化は、もう一つの静電容量測定装置４４によって測定してもよく、電気遮蔽部材３の導体３２、３４すなわち接触センサー５は、追加の静電容量測定装置４４の測定接続部に接続されている。この追加の静電容量測定装置４４は、追加の静電容量読み取り値Ｃ’を測定し、この読み取り値を、図１８及び図１９に示すように、処理ユニット６に送る。

得られた追加の静電容量読み取り値Ｃ’が、所定の閾値Ｔを越えると、静電容量読み取り値Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３に基づいて決定された充填度Ｆは、接触による誤りであるであるとみなされる。決定された充填度Ｆは、無効とされる。

この特有の典型的な実施の形態では、接触センサー５として働くと同時に、櫛形導体３２と蛇行形状の導体３４からなる電気遮蔽部材３が、使用されている。しかしながら、物理的又は機能的見地から、電気遮蔽部材３と接触センサー５は、図１６に示す具体的な構成、すなわち、１つの平面に印刷された構成で、特に好ましく実施することのできる２個の完全に別個の異なるユニットである。もちろん、電気遮蔽部材３と接触センサー５のこの機能的分離は、実施するのが容易である。電気遮蔽部材３の導体３２、３３、３４又は接触センサー５は、フィルム３１の同一の平面上にあり、単に説明の便宜上、図１４、１５、１８及び１９において、互いに近接して示されている。

本発明の別の実施の形態では、本発明によるディスペンサ装置１００における容器１が交換可能になっている。支持体（図示せず）が、容器１の外側で、容器１と電気遮蔽部材３との間に配置される。支持体には、測定電極２１〜２６が、配置される。支持体は、容器１に接しており、本発明によるディスペンサ装置１００のハウジングの一部分からなるのが好ましい。測定電極２１〜２６は、容器１に接した支持体の壁に配置される。本発明によるディスペンサ装置１００のハウジングは、開けることができ、容器１を、本発明によるディスペンサ装置１００のハウジングから取り出すことができる。支持体は、本発明によるディスペンサ装置１００の一部分である。

通信制御装置６１、処理ユニット６、静電容量測定装置４１〜４４、及びアンテナ６２は、フィルム３１上に配置してもよく、好ましい。

Claims (21)

1. 液体（１２）が充填され、この液体（１２）を小出し供給するため、一端に開口部（１１）を有する容器（１）と、
   少なくとも１対の容量性の測定電極（２１、２２）であって、測定電極間のスペースにおけるそれぞれの媒体の誘電率を測定するため、容器（１）の外側に、互いに向かい合って配置された測定電極を備え、容器の周囲に配置された測定電極（２１、２２）を包囲する遮蔽部材（３）を備える、液体を小出し供給するための装置（１２）において、
   液体（１２）と測定電極（２１、２２）との間の領域には、遮蔽部材（３）がないこと、及び／又は、遮蔽部材（３）が、測定電極（２１、２２）から間隔を置いて配置されること、及び／又は遮蔽部材（３）は、導電路の形態の導体（３２、３３、３４）が被覆されたフィルム（３１）として形成されること、
   導体（３２、３３、３４）には、ループがない、及び／若しくは、閉じた導体のループがないこと、
   別々の導体（３２、３３、３４）が、フィルム（３１）上に形成され、第１及び第２の導体（３２、３３）が、互いに入り込む櫛形導体として形成され、第３の導体（３４）が、蛇行形状で、第１及び第２の櫛形導体（３２、３３）の間に配置されることを特徴とする装置。
2. 導体（３２、３３、３４）は、３ｍｍ以下、又は、５０〜１５０μｍの厚さを有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 液体（１２）が充填され、この液体（１２）を小出し供給するため、一端に開口部（１１）を有する容器（１）と、
   少なくとも１対の容量性の測定電極（２１、２２）であって、測定電極間のスペースにおけるそれぞれの媒体の誘電率を測定するため、容器（１）の外側に、互いに向かい合って配置された測定電極を備え、容器の周囲に配置された測定電極（２１、２２）を包囲する遮蔽部材（３）を備える、液体を小出し供給するための装置（１２）において、
   液体（１２）と測定電極（２１、２２）との間の領域には、遮蔽部材（３）がないこと、及び／又は、遮蔽部材（３）が、測定電極（２１、２２）から間隔を置いて配置されること、及び／又は、遮蔽部材（３）は、導電路の形態の導体（３２、３３、３４）が被覆されたフィルム（３１）として形成されること、
   通信制御装置（６１）及び／又は測定電極（２１、２２）間の静電容量を測定するための多数の静電容量測定装置及び／又は処理ユニット（６）及び／又は測定電極（２１、２２）によって測定された読み取り値若しくは読み取り値から得られた値を送信するためのアンテナ（６２）が、フィルム（３１）上に配置されること、及び、フィルム（３１）上に配置されたこれらのユニットが、半導体チップの共通のハウジングに組み込まれることを特徴とする装置。
4. 別々の導体（３２、３３、３４）が、フィルム（３１）上に形成され、第１及び第２の導体（３２、３３）が、互いに入り込む櫛形導体として形成され、第３の導体（３４）が、蛇行形状で、第１及び第２の櫛形導体（３２、３３）の間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 互いに向かい合って配置された２個の測定電極（２１、２２）が、静電容量測定装置（４１）に接続されていること、静電容量測定装置（４１）によって測定された静電容量読み取り値（Ｃ_１）が、処理ユニット（６）に送られること、この処理ユニットは、測定された静電容量読み取り値（Ｃ_１）に基づいて、所定の保存された較正機能により、容器（１）内の液体（１２）の充填度（Ｆ）を決定し、その出力においてこの充填度を利用可能にすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１に記載の装置。
6. 別々の導体（３２、３３、３４）のうちの１個である第２の導体（３３）が、静電容量測定装置（４１）の基準接続部に接続されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 遮蔽部材（３）の外側又は遮蔽部材の領域内に配置された接触センサー（５）を備え、接触センサー（５）が、遮蔽部材（３）の第１の櫛形導体（３２）と蛇行形状の導体（３４）を、センサー電極として備えていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載の装置。
8. 接触センサー（５）のセンサー電極が、もう一つの静電容量測定装置（４４）に接続されていること、この追加の静電容量測定装置（４４）によって測定された追加の静電容量値（Ｃ’）が、処理ユニット（６）に送られ、追加の静電容量読み取り値（Ｃ’）が、所定の閾値（Ｔ）を越えると、処理ユニット（６）が、処理ユニットによって決定された充填度（Ｆ）の送信を止める又はその充填度を無効にすることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 容器（１）が、開口部（１１）の領域を除いて、一定の内側横断面を有する内部容積を有し、容器（１）と容器内に収容された液体（１２）を封入するプランジャ（１３）が備わっており、プランジャの外側横断面が、容器（１）の内部容積の横断面に対応しており、プランジャ（１３）が、開口部（１１）の方に移動されると、液体（１２）が、開口部（１１）を通って容器（１）から小出し供給されるように、プランジャが容器（１）の内側に可動に配置されることを特徴とする請求項１〜８の何れか１に記載の装置。
10. 多数の追加の測定電極（２３、２４、２５、２６）の対が、容器（１）に配置され、追加の測定電極（２３、２４、２５、２６）の各対に関し、追加の測定電極（２３、２４、２５、２６）の各対の下流に、各々１個の追加の静電容量測定装置（４２、４３）が、静電容量読み取り値（Ｃ_２、Ｃ_３）を処理ユニット（６）に送るために、備わっていることを特徴とする請求項１から９の何れか１に記載の装置。
11. それぞれ対になった測定電極（２１、２２、２３、２４、２５、２６）が、容器（１）の周方向において、互いに向かい合って、プランジャ（１３）の移動の方向において同じ高さにあることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１に記載の装置。
12. それぞれ隣接する測定電極（２１、２２、２３、２４、２５、２６）の対が、プランジャ（１３）の移動の方向に間隔を置いて配置されること、及び／又は測定電極（２１、２２、２３、２４、２５、２６）の幅が、プランジャ（１３）の移動の方向（Ｖ）におけるプランジャ（１３）の幅に対応することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 測定電極（２１、２２、２３、２４、２５、２６）が、容器（１）の外面に、長方形、三角形、台形、又は平行四辺形の形で、二次元的に配置され、及び／又は
    対になった測定電極（２１、２２、２３、２４、２５、２６）のうちの２対が、容器（１）の外側に配置された２個の互いに入り込む櫛形導体によって形成されている
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１に記載の装置。
14. 容器（１）の外側で、容器（１）と遮蔽部材（３）の間に、測定電極（２１、２２、２３、２４、２５、２６）が配置された支持体が配置され、支持体は、容器（１）に接し、及び／又は
    測定電極（２１、２２、２３、２４、２５、２６）が、容器（１）に接する支持体の壁に配置され、ディスペンサ装置（１００）のハウジングの一部分が、支持体として形成されている、又は支持体がハウジングに連結されている
    ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか１に記載の装置。
15. 下流のアンテナ（６２）を備えた通信制御装置（６１）が、処理ユニット（６）に接続され、アンテナ（６２）が遮蔽部材（３）の外側に又は遮蔽部材（３）に直に配置されているが、遮蔽部材（３）とは電気的に導通した態様では接続されていないことを特徴とする請求項１〜１４の何れか１に記載の装置。
16. 請求項１〜１５の何れかに記載のディスペンサ装置（１００）に配置された容器（１）内の充填度（Ｆ）を測定し確認する方法において、外側遮蔽部材（３）を有する容器（１）の外側に互いに向かい合って配置された少なくとも１対の測定電極（２１、２２）が、静電容量測定のために設けられており、
    ２個の測定電極（２１、２２）間の静電容量（Ｃ_１）が測定され、所定の較正機能に従って決定された静電容量（Ｃ_１）に基づいて、充填度読み取り値（Ｆ）が決定される方法であって、
    測定電極（２１、２２）の外側で、遮蔽部材（３）の領域に、遮蔽部材（３）に設けた導体（３３、３４）を用いて、もう一つの静電容量（Ｃ’）を測定し、
    追加の静電容量（Ｃ’）を、閾値（Ｔ）と比較し、
    追加の静電容量（Ｃ’）が、閾値（Ｔ）よりも低い場合にのみ、充填度（Ｆ）を有効であるとみなす
    ことを特徴とする方法。
17. 充填度（Ｆ）及び／又は充填度（Ｆ）の有効性に関する情報が、符号化電磁データ送信により、外部のデータ通信装置に送信されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 充填度（Ｆ）及び／又は充填度（Ｆ）の有効性に関する情報が、負荷変調により、外部のデータ通信装置に送信されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 容器（１）の外側に互いに向かい合って配置された複数対の測定電極（２１〜２６）の静電容量（Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３）が測定され、この静電容量に基づいて充填度（Ｆ）が決定されることを特徴とする請求項１６乃至１８の何れか１に記載の方法。
20. ａ）多数の充填度（Ｆ）に関し、個々の対の測定電極（２１〜２６）間の静電容量（Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３）を含むそれぞれの基準ベクトル（Ｖ_ｒｅｆ）を、成分として利用可能にし、
    ｂ）それぞれの充填度（Ｆ）を、これらの基準ベクトル各々と関連付け、
    ｃ）測定した個々の静電容量（Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３）を有するベクトル（Ｖ_ｍｅｓｓ）を決定し、
    ｄ）ベクトル（Ｖ_ｍｅｓｓ）からの距離が最も小さい多数の基準ベクトル（Ｖ_ｒｅｆ）を探し求め、
    ｅ）工程ｂ）で見出した基準ベクトル（Ｖ_ｒｅｆ）に適用されたとき、これらの基準ベクトル（Ｖ_ｒｅｆ）と関連付けられた充填度（Ｆ）をもたらす補間機能を形成し、
    ｆ）補間機能を、ベクトル（Ｖ_ｍｅｓｓ）に適用し、結果を充填度として提供する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. ベクトル（Ｖ _ｍｅｓｓ ）からの距離は、ユークリッド距離であることを特徴とする請求項２０に記載の方法。

Images