DE3515624A1 - Medicament metering device having a main store and a metering chamber - Google Patents
Medicament metering device having a main store and a metering chamberInfo
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Abstract
Description
Medikamentendosiergerät mit-einem-Hauptspeicher undDrug dosing device with-a-main memory and
einer Dosierkammer Die Erfindung betrifft ein Dosiergerät mit einem Hauptspeicher und einer Dosierkammer für ein Medikament, mit einer Steuereinheit, die die Austreibung des in der Dosierkammer befindlichen Medikaments durch eine Auslaßleitung steuert, mit einem Ausgangsventil in der Auslaßleitung und mit einer Verbindungsleitung zwischen dem Hauptspeicher und der Dosierkammer.a metering chamber The invention relates to a metering device with a Main memory and a dosing chamber for a drug, with a control unit, the expulsion of the drug located in the dosing chamber by a Outlet line controls, with an outlet valve in the outlet line and with one Connection line between the main memory and the dosing chamber.
Auf dem Gebiet der Medikamentendosiergeräte, insbesondere für implantierbare Geräte, sollen die folgenden Forderungen gut erfüllt werden: a) Die mit dem Medikament in Berührung kommenden Teile sollten im Betrieb möglichst wenig mechanisch mit diesem wechselwirken, um das Medikament nicht unnötig zu schädigen, d.h. z. B. daß das Medikament möglichst wenig gedrückt oder beim Pumpvorgang gewalkt werden sollte; b) sehr kleine Volumina (ca. 1 pl) sollen zeitlich exakt dosiert werden können; c) das Gerät soll unempfindlich sein gegen anwendungsbedingte Störeinflüsse, wie z. B. Temperaturänderungen, Kraft- und Druckeinwirkungen, Gasblasen im Medikamententrakt, od. dgl.; d) die Baukomponenten für das Gerät sollen miniaturisiert sein; und e) der Dosierantrieb des Dosiergerätes soll einen kleinen Energieverbrauch aufweisen.In the field of medicament dosing devices, in particular for implantable ones Devices, the following requirements should be well met: a) Those with the drug Parts that come into contact should be as little as possible mechanically with this during operation interact so as not to unnecessarily damage the drug, i.e. e.g. B. that that Medication should be squeezed as little as possible or should be tumbled during the pumping process; b) very small volumes (approx. 1 pl) should be able to be dosed precisely in terms of time; c) the device should be insensitive to application-related interference, such as z. B. Temperature changes, forces and pressure, gas bubbles in the drug tract, or the like; d) the components for the device should be miniaturized; and e) the dosing drive of the dosing device should have a low energy consumption.
Zu den oben genannten Forderungen gibt es bisher keine voll befriedigende Lösung: A. Bei gängigen Dosiergeräten, die als Dosierantrieb eine Rollerpumpe beinhalten, sind die Bedingungen b) und c) gut erfüllt. Allerdings müssen bei den Bedingungen a), d) und e) Kompromisse eingegangen werden.There are currently no fully satisfactory requirements for the above-mentioned requirements Solution: A. With common dosing devices that contain a roller pump as a dosing drive, conditions b) and c) are well met. However, the conditions must a), d) and e) compromises are made.
B. Bei Ventilpumpen mit kleinem Pumphub (ungefähr 1 Pl) ist bisher unbefriedigend, daß sie durch sehr kleine Gasblasen außer Funktion gesetzt werden. Der Grund hierfür ist, daß das Totvolumen zwischen den Ventilen aus konstruktiven Gründen nicht klein gegen das Hubvolumen gemacht werden kann. Die Kompression ist so schlecht, daß bei Gasfüllung im Ventiltrakt der Öffnungsdruck der Ventile nicht erreicht wird.B. For valve pumps with a small pump stroke (approx. 1 Pl) is so far unsatisfactory that they are disabled by very small gas bubbles. The reason for this is that the dead volume between the valves from constructive Reasons cannot be made small compared to the stroke volume. The compression is so bad that when gas is filled in the valve tract, the opening pressure of the valves does not is achieved.
C. Es gibt auch Vorschläge, bei denen der Dosierantrieb auf das gesamte Speichervolumen (ungefähr 10 ml) einwirkt. hdchteilig hierbei ist, daß durch unvermeidbare Temperatur- oder Druckänderungen Volumenverschiebungen auftreten, so daß obige Bedingungen b) und c) nicht erfüllt werden können. Kompensations- und Abschirmmaßnahmen sind zwar theoretisch denkbar, aber besonders bei den für implantierbare Geräte geltenden Randbedingungen, wie z. B. Bedingung d), nicht realisierbar.C. There are also suggestions in which the metering drive is on the whole Storage volume (approximately 10 ml) acts. The disadvantage here is that unavoidable Changes in temperature or pressure, volume shifts occur, so that the above conditions b) and c) cannot be fulfilled. Compensation and shielding measures are theoretically conceivable, but especially for those that apply to implantable devices Boundary conditions such as B. Condition d), not feasible.
D. Dosiergeräte, bei denen das Medikament durch den Dampfdruck einer leicht verdunstenden Substanz ausgetrieben wird, sind hauptsächlich wegen ihrer bislang nicht ausreichend beherrschbaren Sicherheitsrisiken unbe- friedigend. Das Medikament steht unter permanentem Uberdruck. Daher können Fehlerfälle, wie z. B. ein undichtes Ventil, zu einer unkontrollierten Uberdosierung führen.D. Dosing devices, in which the drug by the vapor pressure of a easily evaporated substance is expelled are mainly because of their hitherto not sufficiently controllable security risks uncontrollable peaceful. The drug is under constant excess pressure. Therefore, error cases like z. B. a leaky valve, lead to an uncontrolled overdose.
In der europäischen Patentschrift 0,039,124 ist ein Dosiergerät der eingangs genannten Art beschrieben. Das Dosiergerät beinhaltet einen Hauptspeicher für ein Medikament, der von einer unter Dampfdruck stehenden Flüssigkeit mit Druck beaufschlagt wird. Von dem Hauptspeicher führt eine Verbindungsleitung mit einer als erster Strömungsbegrenzer wirkenden Kapillare, mit der eine Basalrate für das Medikament eingestellt werden kann, zu einer Mischkammer. Eine Nebenleitung, die parallel zum Strömungsbegrenzer liegt und ebenfalls in die Mischkammer mündet, beinhaltet einen zweiten Strömungsbegrenzer, eine Dosierkammer, ein steuerbares Ventil und einen dritten Strömungsbegrenzer. Die Dosierkammer wird permanent über den zweiten Strömungsbegrenzer nachgefüllt. Uber das steuerbare Ventil wird das Medikament aus der Dosierkammer über den dritten Strömungsbegrenzer als Aufsetzrate der Basalrate zugemischt. Aus der Dosierkammer werden durch die Steuerung des Ventils also sogenannte Bolusraten infundiert, wie sie bei Insulin als Medikament z. B. ein Insulinerkrankter bei Mahlzeiten zu sich nehmen muß. Bei diesem Dosiergerät sind keine Maßnahmen vorgesehen, mit denen beispielsweise ein Anstieg der Basalrate aufgrund eines temperaturbedingten Uberdruckes im Hauptspeicher kompensiert werden kann. Weiterhin ist bei einem Versagen des Ventils ein kontinuierlicher Medikamentenfluß zusätzlich zur Basalrate gegeben.In the European patent 0,039,124 a dispenser is the initially described type. The dosing device contains a main memory for a drug made by a pressurized liquid under vapor pressure is applied. A connecting line leads from the main memory to a as the first flow limiter acting capillary, with which a basal rate for the Drug can be adjusted to a mixing chamber. A secondary line that lies parallel to the flow limiter and also opens into the mixing chamber a second flow limiter, a metering chamber, a controllable valve and a third flow restrictor. The dosing chamber is permanent over the second Flow limiter refilled. The medication is discharged via the controllable valve of the dosing chamber via the third flow limiter as the lower rate of the basal rate mixed in. The control of the valve turns the dosing chamber into so-called Infused bolus rates, such as those used in insulin as a drug e.g. B. someone with insulin must be consumed at meals. No measures are provided for this dosing device with which, for example, an increase in the basal rate due to a temperature-related Overpressure in the main memory can be compensated. Furthermore, there is a failure of the valve is given a continuous flow of medication in addition to the basal rate.
Vorliegende Erfindung geht aus von der Uberlegung, daß sowohl Dosiergeräte mit extrem kleinen Pumpvolumen als auch Dosiergeräte, bei denen der gesamte Medikamentenspeicher im Fördermechanismus integriert ist, große Nachteile in sich bergen. Ein Mittelmaß, bei welchem der Abstand zu beiden Extremlösungen etwa gleich groß ist, könnte vor den spezifischen Nachteilen der beiden Extremlösungen bewahren.The present invention is based on the idea that both metering devices with extremely small pump volumes as well as dosing devices that use the entire drug store in the Funding mechanism is integrated, have major disadvantages. A mediocre at which the distance to both extreme solutions is about the same, could be preserve the specific disadvantages of the two extreme solutions.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Dosiergerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß möglichst viele der genannten Forderungen a) bis e) gut erfüllt sind.The object of the invention is therefore to provide a metering device of the type mentioned at the beginning Art to be trained in such a way that as many of the requirements a) to e) mentioned as possible are good are fulfilled.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Verbindungsleitung ein Eingangsventil angeordnet ist, daß das Medikament im Hauptspeicher höchstens unter Umgebungsdruck steht, daß die Dosierkammer ein Volumen besitzt, welches im mittleren Bereich zwischen dem Volumen des Hauptspeichers und dem Volumen der geringsten, durch die Applikation vorbestimmten Dosiermenge des Medikaments liegt, und daß eine Dosiereinheit mit einem Dosierantrieb vorgesehen ist, die unter Kontrolle der Steuereinheit steht und dabei auf die Dosierkammer einwirkt, wobei der Dosierantrieb für ein Ansaugen des Medikaments aus dem Hauptspeicher und für eine Abgabe des Medikaments in die Auslaßleitung sorgt. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Dosiereinheit der Dosierkammer einen Hilfspumpkreis aufweist.This object is achieved according to the invention in that in the connecting line an inlet valve is arranged that the drug in the main memory at most is under ambient pressure that the metering chamber has a volume which is im middle range between the volume of the main memory and the volume of the smallest, by the application predetermined dosage of the drug is, and that a Dosing unit is provided with a dosing drive, which is under the control of the control unit stands and acts on the metering chamber, the metering drive for suction of the drug from the main memory and for dispensing the drug into the Outlet line ensures. It is particularly advantageous if the metering unit of the metering chamber has an auxiliary pumping circuit.
Durch die Wahl des mittleren Volumens" werden die genannten Bedingungen a) bis c) im wesentlichen gleich gut erfüllt. Bei Einsatz einer Kolbenpumpe oder einer Rollerpumpe in Verbindung mit einem Hilfspumpkreis wird das Medikament besonders wenig mechanisch beansprucht. Aufgrund der Dimensionierung der Kolbenpumpe kann diese ebenso wie die Rollerpumpe sehr kleine Volumina (ca. 1 pl) zeitlich exakt dosieren. Anwendungsbedingte Störeinflüsse, wie die genannten Temperaturänderungen oder Kraft- oder Druckeinwirkungen, entfalten ihre Wirkung beim Dosiervorgang nur auf das (verhältnismäßig kleine) mittlere Volumen und sind daher unschädlich. Die erfindungsgemäße Lösung erfordert außer dem zweiten Ventil keine weiteren Baukomponenten, um Kompensationen bezüglich Temperaturschwankungen oder Druckschwankungen durchzuführen. Die einzelnen Baukomponenten sind weitgehend in miniaturisierter Form herstellbar. Der Dosierantrieb wirkt lediglich auf das mittlere Volumen.By choosing the medium volume "the mentioned conditions a) to c) are essentially fulfilled equally well. When using a piston pump or A roller pump in conjunction with an auxiliary pumping circuit makes the drug special little mechanical stress. Due to the dimensioning of the piston pump, this, like the roller pump, has very small volumes (approx. 1 pl) with exact timing dose. Application-related interference, like the mentioned temperature changes or the effects of force or pressure, only develop their effect during the dosing process on the (relatively small) average volume and are therefore harmless. the The solution according to the invention does not require any further structural components apart from the second valve, to compensate for temperature fluctuations or pressure fluctuations. The individual structural components can largely be produced in miniaturized form. The metering drive only acts on the average volume.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Figuren in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Kolbenantrieb, Fig. 2 ein zweites Ausführungbeispiel der Erfindung mit einer Rollerpumpe und einem Hilfspumpkreis, und Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem vorgespannten Balg als Dosierkammer Nach Figur 1 sind als Teile eines Dosiergeräts ein Hauptspeicher 1 und eine Dosierkammer 3 für ein Medikament 5, insbesondere Insulin, vorgesehen. Der Hauptspeicher 1 ist so beschaffen, daß sich sein Inhalt, das Medikament 5, unabhängig vom Füllstand auf Umgebungsdruck oder einem kleineren Druck hierzu befindet. Dieses kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß als Hauptspeicher 1 ein biegeschlaffer Sack oder ein Gefäß, das mit einer schwach federnden Wandung versehen ist, verwendet wird.Further advantages and configurations of the invention emerge from the following description of the figures in conjunction with the subclaims. It 1 shows a first exemplary embodiment of the invention with a piston drive, Fig. 2 shows a second embodiment of the invention with a roller pump and a Auxiliary pumping circuit, and FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the invention with a prestressed bellows as a metering chamber According to Figure 1 are as parts of a metering device a main memory 1 and a metering chamber 3 for a medicament 5, in particular insulin, intended. The main memory 1 is designed so that its content, the drug 5, regardless of the level to ambient pressure or a lower pressure is located. This can be implemented, for example, as a main memory 1 a pliable sack or a vessel with a weakly resilient wall is provided, is used.
Als Umgebung wird hierbei die Umgebung des Dosiergerätes angesehen, in welches der Hauptspeicher 1 eingebaut ist.The area around the dosing device is considered to be the in which the main memory 1 is installed.
Bei einem in einen Patienten implantierten Dosiergerät handelt es sich um den im Patientenkörper befindlichen Druck, also im wesentlichen um den Normaldruck der Atmosphäre, in welchem sich der Träger des Dosiergerätes gerade befindet.It is a dosing device implanted in a patient around the pressure in the patient's body, i.e. essentially around normal pressure the atmosphere in which the person wearing the dispenser is currently located.
Von dem Hauptspeicher 1 führt eine Verbindungsleitung 7 zu der Dosierkammer 3. In der Verbindungsleitung 7 ist ein Eingangsventil 9 angeordnet. Das Eingangsventil 9 ist vorzugsweise ein Rückschlagventil, das bei Vorhandensein einer am Eingangsventil 9 eingestellten Druckdifferenz zwischen dem Hauptspeicher 1 und der Dosierkammer 3 einen Medikamenten fluß zu der Dosierkammer 3 ermöglicht und das bei Fehlen einer ausreichenden Druckdifferenz den Rückfluß des Medikaments 5 in den Hauptspeicher 1 verhindert. Alternativ hierzu kann das Eingangsventil 9 auch ein extern steuerbares Ventil, insbesondere ein elektrisch betätigbares Miniaturventil sein.A connecting line 7 leads from the main memory 1 to the metering chamber 3. In the connecting line 7, an inlet valve 9 is arranged. The inlet valve 9 is preferably a check valve, which in the presence of one at the inlet valve 9 set pressure difference between the main memory 1 and the dosing chamber 3 allows a drug flow to the metering chamber 3 and in the absence of one Sufficient pressure difference, the backflow of the drug 5 into the main memory 1 prevented. As an alternative to this, the inlet valve 9 can also be an externally controllable one Valve, in particular an electrically operated miniature valve.
Von der Dosierkammer 3 führt eine Auslaßleitung 11 zu einem Anschlußteil, an dem ein Katheter 13 angeschlossen ist. In der Auslaßleitung 11 befindet sich ein Ausgangsventil 15. Das Ausgangsventil 15 ist bevorzugt ebenfalls ein Rückschlagventil, welches bei einer vorgegebenen Druckdifferenz von der Dosierkammer 3 zum Katheter 13 hin einen Durchfluß ermöglicht und welches bei Umkehrung der Druckrichtung ein Rückfließen des Medikaments 5 vom Katheter 13 in die Dosierkammer 3 hinein verhindert.An outlet line 11 leads from the dosing chamber 3 to a connection part, to which a catheter 13 is connected. In the outlet line 11 is located an outlet valve 15. The outlet valve 15 is preferably also a check valve, which at a predetermined pressure difference from the metering chamber 3 to the catheter 13 allows a throughflow and which one upon reversal of the pressure direction Backflow of the medicament 5 from the catheter 13 into the metering chamber 3 is prevented.
Die Dosierkammer 3 wird gebildet von einem Gehäuseteil 17, welches endseitig von einem Kolben 19 abgeschlossen ist. Der Kolben 19 ist in beiden Richtungen linear beweglich, was durch einen Doppelpfeil verdeutlicht ist, so daß das Volumen der Dosierkammer 3 verkleinert und ver- größert werden kann. Vorzugsweise ist das Gehäuseteil 17 hohlzylindrisch ausgebildet, und der Kolben 19 ist am Ende einer wahlweise links- und rechtsdrehenden Spindel 21 befestigt. Die Abmessungen des Gehäuseteils 17 und die verfügbare Bewegungsstrecke des Kolbens 19 sind so bemessen, daß die Dosierkammer 3 ein vorgegebenes maximales Volumen annehmen kann. Dieses vorgegebene maximale Volumen liegt im mittleren Bereich zwischen dem Volumen des Hauptspeichers 1 und dem Volumen der geringsten, durch die Applikation vorbestimmten Dosiermenge des Medikaments 5.The metering chamber 3 is formed by a housing part 17, which is closed at the end by a piston 19. The piston 19 is in both directions linearly movable, which is indicated by a double arrow, so that the volume the dosing chamber 3 is reduced and can be enlarged. Preferably the housing part 17 is formed as a hollow cylinder, and the piston 19 is at the end an optionally left and right rotating spindle 21 attached. The dimensions of the housing part 17 and the available movement distance of the piston 19 are dimensioned so that that the metering chamber 3 can assume a predetermined maximum volume. This predetermined maximum volume is in the middle range between the volume of the Main memory 1 and the volume of the lowest, predetermined by the application Dosage amount of the drug 5.
Unter mittlerem Volumen" wird hier das logarithmische Mittel verstanden. Unterscheiden sich die Volumina z. B.The mean volume is understood here to be the logarithmic mean. Do the volumes differ e.g. B.
um 6 Zehnerpotenzen, so hat das mittlere Volumen" von beiden Bezugsvolumina den gleichen logarithmischen Abstand von 3 Zehnerpotenzen. Handelt es sich bei dem Medikament 5 beispielsweise um Insulin, so ist eine zweckmäßige Größe für den Hauptspeicher 1 ein Volumen von ca.by 6 powers of ten, the mean volume has "of both reference volumes the same logarithmic distance of 3 powers of ten. Is it the one Drug 5, for example insulin, is a convenient size for main memory 1 a volume of approx.
10 ml. Die geringste sinnvolle Dosiermenge von Insulin wird bei einer kleinen Basalrate für das Medikament 5 benötigt und liegt bei der Versorgung eines durchschnittlichen menschlichen Patienten bei ca. 1 P1. Wählt man die Größe der Dosierkammer 3 entsprechend dem logarithmischen Mittel zwischen den beiden Volumina 10 ml und 1 ul, so ergibt sich eine Größe von ca. 100 pl als für dieses Beispiel gewünschte Größe der Dosierkammer 3.10 ml. The lowest sensible dose of insulin is with a small basal rate is required for the drug 5 and is in the supply of one average human patient at approx. 1 P1. Choosing the size of the Dosing chamber 3 corresponding to the logarithmic mean between the two volumes 10 ml and 1 μl results in a size of approx. 100 μl than for this example Desired size of the dosing chamber 3.
Bei einem anderen Medikament 5, das z. B. in größerer Konzentration und somit kleineren geringsten Dosen verfügbar sein muß, kann dieser Wert entsprechend kleiner sein. Der Wertebereich für die Größe der Dosierkammer 3 und damit für das vorgegebene maximale Volumen dürfte für verschiedene Medikamente 5 und Hauptspeichergrößen etwa zwischen 10 und 1000 P1 liegen.In another drug 5, which z. B. in greater concentration and therefore smaller, very small doses must be available, this value can be adjusted accordingly be smaller. The range of values for the size of the dosing chamber 3 and thus for the predetermined maximum volume is likely to be 5 for different drugs and main memory sizes between 10 and 1000 P1.
Die Dosierkammer 3, der Kolben 19 und die Spindel 21 sind Teile einer Dosiereinheit 23, die weiterhin einen Dosierantrieb 25 umfaßt. Der Dosierantrieb 25 kann ein gängiger Schrittmotor sein, der die Spindel 21 nach Wahl vor- und zurückdreht. Der Dosierantrieb 25 wird angesteuert von einer Steuereinheit 27, in die beispielsweise der Wert für die Basalrate und zusätzlich verschiedene Abrufprogramme für Zusatzraten eingespeichert sind. Steuereinheiten 27 und Dosiereinheiten 23 der genannten Art sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt. Die neuen Eigenschaften der Steuereinheit 27 werden weiter unten noch näher erläutert.The metering chamber 3, the piston 19 and the spindle 21 are parts of a Dosing unit 23, which continues to have a dosing drive 25 includes. The metering drive 25 can be a common stepper motor that drives the spindle 21 Rotates choice back and forth. The metering drive 25 is activated by a control unit 27, in which, for example, the value for the basal rate plus various Retrieval programs for additional rates are stored. Control units 27 and dosing units 23 of the type mentioned are known per se in the art. The new properties of the control unit 27 are explained in more detail below.
Wie bereits erwähnt, werden als Eingangsventil 9 und als Ausgangsventil 15 vorzugsweise Rückschlagventile eingesetzt. Im normalen Dosierbetrieb dreht der Dosierantrieb 25 entsprechend dem anstehenden Steuerprogramm in der Steuereinheit 27 die Spindel 21 vorwärts. Er bewirkt so einen Vorschub des Kolbens 19. Dadurch baut sich ein Druckgefälle auf, welches den vorgegebenen Ansprechdruck des Ausgangsventils 15 überwindet und einen Fluß des Medikaments 5 in die Auslaßleitung 11 ermöglicht. Von dort gelangt es über den Katheter 13 an den Applikationsort im Patienten. Dieser Vorschub dauert solange an, bis der Kolben 19 ciii einem (nicht gezeigten) Anschlag angekommen ist, wodurch die Dosierkammer 3 sein minimales Volumen angenommen hat. Diese Kolbenstellung wird von einem (nicht gezeigten) Sensor an die Steuereinheit 27 gemeldet, woraufhin diese den Dosierantrieb 25 umpolt und die Spindel 21 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird. Der Kolben 19 wird wieder zurückgefahren, wodurch sich in der Dosierkammer 3 ein Unterdruck aufbaut.As already mentioned, the inlet valve 9 and the outlet valve 15 check valves are preferably used. The rotates in normal dosing mode Dosing drive 25 according to the pending control program in the control unit 27 the spindle 21 forward. It thus causes the piston 19 to advance A pressure gradient builds up, which sets the specified response pressure of the outlet valve 15 overcomes and a flow of the medicament 5 in the outlet line 11 allows. From there it reaches the application site in the patient via the catheter 13. This Feed continues until the piston 19 ciii a stop (not shown) has arrived, whereby the metering chamber 3 has assumed its minimum volume. This piston position is sent to the control unit by a sensor (not shown) 27 reported, whereupon it reverses the polarity of the metering drive 25 and the spindle 21 in the opposite direction Direction is rotated. The piston 19 is moved back again, whereby in the metering chamber 3 builds up a negative pressure.
Alternativ zur Anschlagmessung des Kolbens 19 durch einen Sensor kann in der Steuereinheit 27 auch ein Programm derart festgelegt sein, daß nach Erreichen von beispielsweise 20 Umdrehungen der Spindel 21 der Dosierantrieb 25 umgepolt wird und die 20 Umdrehungen in einem Zug zurückgelaufen werden. Dazu wird eine (nicht gezeigte) Einrichtung zur Messung der Zahl der getätigten Umdrehungen im Dosierantrieb 25 benötigt, die auf dem Fachgebiet bekannt ist.As an alternative to the stop measurement of the piston 19 by a sensor in the control unit 27, a program can also be set in such a way that after reaching of, for example, 20 revolutions of the spindle 21 of the metering drive 25 reversed and the 20 revolutions are run back in one go. A (not Device shown) for measuring the number of revolutions made in the metering drive 25, which is known in the art.
Aufgrund des beim Rücklaufen des Kolbens 19 entstehenden Unterdrucks in der Dosierkammer 3 entsteht ein Druckgefälle in Sperrichtung am Ausgangsventil 15 und in Freigabe- oder Durchflußrichtung am Eingangsventils 9. Es wird dadurch Medikament 5 aus dem Hauptspeicher 1 in die Dosierkammer 3 hinein in verhältnismäßig kurzer Zeit nachgefüllt.Due to the negative pressure produced when the piston 19 moves back in the metering chamber 3 there is a pressure gradient in the blocking direction at the outlet valve 15 and in the release or flow direction at the inlet valve 9. It is thereby Medication 5 from the main memory 1 into the dosing chamber 3 in relatively refilled in a short time.
Ist die Dosierkammer 3 auf diese Art mit Medikament 5 aufgefüllt, wird der Dosierantrieb 25 über die Steuereinheit 27 erneut umgepolt, so daß weitere Steuerimpulse den Kolben 19 in Kompressionsrichtung vorschieben. Der normale Dosierbetrieb entsprechend dem eingespeicherten Steuerprogramm wird weiter fortgesetzt, bis der Kolben 19 wieder seinen Anschlag bzw. eine Wegstrecke entsprechend z. B. 20 Spindelumdrehungen zurückgelegt hat. Dann wiederholt sich der Zyklus mit Umpolung, Rückfahren des Kolbens 19 und damit verbundener Nachfüllung der Dosierkammer 3 aufs neue.If the dosing chamber 3 is filled with medicament 5 in this way, the metering drive 25 is reversed again via the control unit 27, so that further Control pulses advance the piston 19 in the direction of compression. The normal dosing operation according to the stored control program is continued until the Piston 19 again its stop or a distance corresponding to z. B. 20 spindle revolutions has covered. The cycle then repeats itself with polarity reversal and the piston moving backwards 19 and the associated refilling of the metering chamber 3 again.
Vorteil der dargestellten Anordnung ist, daß Volumenveränderungen aufgrund von Temperatur- oder Druckschwankungen am verhältnismäßig großen Hauptspeicher 1 praktisch keinen Einfluß auf das Dosierverhalten des Dosiergerätes haben. Da die Dosierkammer 3 im Volumen um einen Faktor von z. B. 100 kleiner gewählt ist als der Hauptspeicher, wird ein negativer Effekt ebenfalls um den Faktor 100 reduziert. Ein Versagen des Ausgangsventils 15 zieht nicht zwangsläufig eine Entleerung des Hauptspeichers 1 in Richtung auf das Ausgangsende des Katheters 13 nach sich. Das gleiche gilt für ein Versagen des Eingangsventils 9. Aufgrund der vorgegebenen Bedingung, daß der Inhalt des Hauptspeichers 1 sich höchstens auf Umgebungsdruck befindet, ist bei Versagen des Eingangsventils 9 keine Antriebskraft vorhanden, die den Hauptspeicher 1 entleeren könnte. Es wird also eine hohe Sicherheit gegenüber einem Ventilausfall und gegenüber Temperatur-und Druckschwankungen und dgl. erzielt. Gleichzeitig werden Nachteile vermieden, wie sie sich ergeben würden, wenn der Pumphub der Dosiereinheit 23 zu gering wäre. Der in dem Ausgangsventil 15 vorhandene Totraum ist sehr klein im Verhältnis zum Volumen der Dosierkammer 3. Es besteht nicht die Möglichkeit, daß eine im Totraum des Ausgangsventils 15 vorhandene Gasblase durch den Pumphub des Kolbens 19 lediglich komprimiert und wieder entspannt wird, ohne daß das Medikament gefördert wird. Diese Vorteile gelten alle auch für die zwei im folgenden beschriebenen Ausführungsformen.The advantage of the arrangement shown is that changes in volume due to temperature or pressure fluctuations in the relatively large main memory 1 have practically no influence on the dosing behavior of the dosing device. Since the Dosing chamber 3 in volume by a factor of z. B. 100 is chosen smaller than the main memory, a negative effect is also reduced by a factor of 100. A failure of the outlet valve 15 does not inevitably result in an emptying of the Main memory 1 towards the exit end of the catheter 13 after themselves. The same applies to a failure of the inlet valve 9. Due the predetermined condition that the content of the main memory 1 is at most Ambient pressure is, if the inlet valve 9 fails, there is no driving force present, which could empty the main memory 1. So there will be a high level of security against valve failure and against temperature and pressure fluctuations and Like. Achieved. At the same time, disadvantages that would arise are avoided, if the pump stroke of the metering unit 23 were too small. The one in the exit valve 15 existing dead space is very small in relation to the volume of the dosing chamber 3. There is no possibility that an in the dead space of the outlet valve 15 Existing gas bubble simply compressed and again by the pumping stroke of the piston 19 is relaxed without the drug is promoted. These benefits all apply also for the two embodiments described below.
In den Figuren 2 und 3 sind für gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Figur 1. So zeigt Figur 2 einen Hauptspeicher 1, welcher über eine Verbindungsleitung 7 mit einer Dosierkammer 3 verbunden ist. In der Verbindungsleitung 7 ist ein Eingangsventil 9 angeordnet.In FIGS. 2 and 3, the same reference numerals are used for the same components used as in Figure 1. Figure 2 shows a main memory 1, which has a Connecting line 7 is connected to a metering chamber 3. In the connecting line 7 an inlet valve 9 is arranged.
Von der Dosierkammer 3 aus führt eine Auslaßleitung 11 zu einem Katheter 13. In der Auslaßleitung 11 ist ein Ausgangsventil 15 angeordnet. Diese Bauelemente und ihre Funktion sind die gleichen wie in Figur 1 beschrieben.An outlet line 11 leads from the metering chamber 3 to a catheter 13. In the outlet line 11, an outlet valve 15 is arranged. These components and their function are the same as described in FIG.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die Dosierkammer 3 an einer Seite anstelle des Kolbens 19 mit einer flexiblen Membran 29 abgeschlossen. Die Dosierkammer 3 wird hier im wesentlichen durch einen ausgehöhlten Körper gebildet, in den eine Eintritts- und Austrittsöffnung eingelassen ist.In the embodiment of Figure 2, the metering chamber 3 is on one Side closed with a flexible membrane 29 instead of the piston 19. the Dosing chamber 3 is here essentially formed by a hollowed-out body, in which an inlet and outlet opening is let.
Jenseits der flexiblen Membran 29 schließt sich eine Kammer 31 an. Die Kammer 31 ist insbesondere ebenfalls durch einen ausgehöhlten Körper gebildet. Die Außenwand der Kammer 31 besitzt eine Öffnung 33, welche mit einem Stutzen 35 versehen ist. An den Stutzen 35 ist ein flexibler Schlauch 37, vorzugsweise ein Silikonschlauch, angeschlossen. Der Schlauch 37 ist in eine Rollerpumpe 38 eingelegt. Am Ende des Schlauches 37 befindet sich ein Vorratsbehälter 39, der zur Aufbewahrung einer Hilfsflüssigkeit 41 dient. Der Vorratsbehälter 39 kann als schlaffer Sack ausgebildet sein. Die Rollerpumpe 38 dient nur als Dosierantrieb 25 für die Hilfsflüssigkeit 41. Die Rollerpumpe 38 ist wirkungsgemäß an eine Steuereinheit 27 angeschlossen. Die Steuereinheit 27 gibt beispielsweise Impulse an einen elektrischen Schrittmotor oder Gleichstrommotor in der Rollerpumpe 38. Der Schrittmotor weist am Ende seiner Welle in an sich bekannter Weise einen Rollenträger 43 auf, der je nach Anzahl der einlaufenden Impulse mehr oder weniger gedreht wird. Die Drehrichtung ist dabei umdrehbar.A chamber 31 adjoins the flexible membrane 29. The chamber 31 is in particular also formed by a hollowed-out body. The outer wall of the chamber 31 has an opening 33 which is connected to a connecting piece 35 is provided. A flexible hose 37, preferably a flexible hose, is attached to the connecting piece 35 Silicone hose, connected. The hose 37 is inserted into a roller pump 38. At the end of the hose 37 there is a storage container 39, which is used for storage an auxiliary liquid 41 is used. The storage container 39 can be used as a slack sack be trained. The roller pump 38 serves only as a metering drive 25 for the auxiliary liquid 41. The roller pump 38 is functionally connected to a control unit 27. The control unit 27 sends, for example, pulses to an electric stepping motor or DC motor in roller pump 38. The stepper motor has at the end of its Shaft in a known manner on a roller carrier 43 which, depending on the number of incoming pulses are rotated more or less. The direction of rotation is included reversible.
Wie bereits erwähnt, ist die Funktion des Hauptspeichers 1, der Dosierkammer 3, der Verbindungsleitung 7, des Eingangsventils 9, der Auslaßleitung 11 und des Ausgangsventils 15 mit der bei Figur 1 beschriebenen Funktion identisch. Anstelle des dort beschriebenen Kolbens 19 ist hier die flexible Membran 29 angeordnet. Je nachdem, in welchem Maße Hilfsflüssigkeit 41 in die Kammer 31 gepumpt wird, wird die flexible Membran 29 durchgebogen. Sie treibt somit das Medikament 5 aus der Dosierkammer 3 in die Auslaßleitung 11 hinein. Ist die flexible Membran 29 soweit durchgebogen, daß sie sich nahe der Wandung der Dosierkammer 3 befindet, so dreht die Steuereinheit 27 die Drehrichtung der Rollerpumpe 38 um und gibt dann in kurzer Zeit viele Steuerimpulse an den Motor der Roller- pumpe 38. Der Pumpenkopf 43 wird sich relativ schnell drehen und dabei die in der Kammer 31 befindliche Hilfsflüssigkeit 41 in den Vorratsbehälter 39 zurückpumpen.As already mentioned, the function of the main store 1 is the dosing chamber 3, the connecting line 7, the inlet valve 9, the outlet line 11 and the Outlet valve 15 is identical to the function described in FIG. 1. Instead of of the piston 19 described there, the flexible membrane 29 is arranged here. Ever according to the extent to which auxiliary liquid 41 is pumped into the chamber 31 the flexible membrane 29 is bent. It thus drives the drug 5 out of the Dosing chamber 3 into outlet line 11. Is the flexible membrane 29 ready bent so that it is located near the wall of the metering chamber 3, so rotates the control unit 27 reverses the direction of rotation of the roller pump 38 and then gives in a short time Time many control impulses to the motor of the scooter pump 38. The Pump head 43 will rotate relatively quickly and that located in chamber 31 will rotate Pump auxiliary liquid 41 back into the reservoir 39.
Dabei wird die flexible Membran 29 nach unten angesaugt, was zur Folge hat, daß das Medikament 5 aus dem Hauptspeicher 1 in die Dosierkammer 3 befördert wird bis sich ein vorgegebenes maximales Volumen von ca. 100 ul in der Dosierkammer 3 befindet. Dieser Zyklus wiederholt sich bis der Hauptspeicher 1 entleert ist.The flexible membrane 29 is sucked downwards, with the result has that the drug 5 is conveyed from the main memory 1 into the dosing chamber 3 until there is a predetermined maximum volume of approx. 100 μl in the dosing chamber 3 is located. This cycle is repeated until main memory 1 is emptied.
Eine Alternative zur Ansteuerung der Rollerpumpe 38 besteht darin, daß entsprechend dem Volumen der gefüllten Dosierkammer 3 beispielsweise 100 Pumpkopfumdrehungen nötig sind, bis die flexible Membran 29 ihre obere Endstellung erreicht hat. Die Steuereinheit 27 addiert die Umdrehungen des Rollenträgers 43, bis sie die vorgegebene Zahl von 100 erreicht hat. Dann wird die Drehrichtung des Motors umgepolt, und die 100 Umdrehungen werden ohne Unterbrechung zurückgefahren, wobei die Membran 29 ihre untere Endstellung einnimmt, so daß die Dosierkammer 3 wieder ihren gefüllten Ausgangszustand erreicht. Die Steuereinheit 27 belegt den Schrittmotor im normalen Dosierbetrieb rrlt Steuersignalen, die der Abgabe der gewünschten Medikamentenmenge entsprechen. So werden die Basalrate und die Aufsetzraten frei wählbar infundiert.An alternative to controlling the roller pump 38 is to that according to the volume of the filled metering chamber 3, for example, 100 pump head revolutions are necessary until the flexible membrane 29 has reached its upper end position. the Control unit 27 adds the revolutions of the roller carrier 43 until they reach the specified Number has reached 100. Then the direction of rotation of the motor is reversed, and the 100 revolutions are reversed without interruption, the membrane 29 its assumes the lower end position, so that the metering chamber 3 returns to its initial filled state achieved. The control unit 27 occupies the stepper motor in normal metering mode rrlt Control signals that correspond to the delivery of the desired amount of medication. The basal rate and the infusion rate can be freely selected.
Figur 3 zeigt wiederum einen Hauptspeicher 1, welcher über eine Verbindungsleitung 7 mit einer Dosierkammer 3 verbunden ist. In der Verbindungsleitung 7 ist ein Eingangsventil 9 angeordnet. Von der Dosierkammer 3 führt eine Auslaßleitung 11 zu einem Katheter 13. In der Auslaßleitung 11 ist ein Ausgangsventil 15 angeordnet. Die Funktionsweise dieser Bauelemente und ihr Zusammenwirken ist bereits in Figur 1 geschildert.FIG. 3 again shows a main memory 1, which is connected via a connecting line 7 is connected to a metering chamber 3. In the connecting line 7 is an inlet valve 9 arranged. An outlet line 11 leads from the metering chamber 3 to a catheter 13. In the outlet line 11, an outlet valve 15 is arranged. How it works these components and their interaction has already been described in FIG.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wandung der Dosierkammer 3 durch einen elastischen Balgen 50 gebildet. Der Balg 50 ist derart vorgespannt, daß er ohne Vorhandensein einer Gegenkraft ein in der Dosierkammer 3 befindliches Medikament 5 durch das Auslaßventil 15 und die Aus daß leitung 11 hinaustreiben würde. Der Balg 50 ist umgeben von einem zylindrischen Gehäuse 52. Das Gehäuse 52 besitzt am Boden eine Bohrung oder Öffnung, an welche eine erste Leitung 54 angeschlossen ist. Die erste Leitung 54 verzweigt sich auf in eine zweite Leitung 56 und eine dritte Leitung 58. Im Verlauf der zweiten Leitung 56 befindet sich eine Pumpe 60, deren Förderrichtung in Richtung des Pfeiles 62 weist. Im Verlauf der dritten Leitung 58 befindet sich ein strömungssteuerndes Element 64. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein steuerbares Ventil oder um eine Kapillare mit steuerbarem Austrittsquerschnitt handeln. Die zweite und dritte Leitung 56, 58 führen in einen Vorratsbehälter 39, in welchem eine Hilfsflüssigkeit 41 bevorratet ist.In this embodiment, the wall of the metering chamber 3 is through an elastic bellows 50 is formed. The bellows 50 is biased so that it a medicament located in the dosing chamber 3 without the presence of a counterforce 5 through the outlet valve 15 and the off that line 11 would drive out. Of the Bellows 50 is surrounded by a cylindrical housing 52. The housing 52 has on Bottom a bore or opening to which a first line 54 is connected. The first line 54 branches out into a second line 56 and a third Line 58. In the course of the second line 56 is a pump 60 whose The conveying direction points in the direction of the arrow 62. In the course of the third line 58 is a flow-controlling element 64. It can be, for example around a controllable valve or a capillary with a controllable outlet cross-section Act. The second and third lines 56, 58 lead into a storage container 39, in which an auxiliary liquid 41 is stored.
Bei dieser Ausführungsform wird der Balg 50 in zyklischen Bewegungen zusammen- und auseinandergezogen. Zum Zusammenziehen wird das strömungssteuernde Element 64 von der Steuereinheit 27 aus betätigt. Wird der Strömungsweg durch die dritte Leitung 58 freigegeben, so strömt -durch die Vorspannung des Balgs 50 bewirkt - Hilfsflüssigkeit 41 durch die dritte Leitung 58 in das Innere des Gehäuses 52 in die äußere Umgebung des Balgs 50. Der Balg 50 zieht sich zusammen und treibt so das Medikament 5 aus der Auslaßleitung 11 hinaus. Dieses geschieht solange, bis der Balg 50 seine Endposition erreicht hat und die Dosierkammer 3 nahezu leer ist. Dann wird durch die Steuereinheit 27 die Pumpe 60 betätigt, woraufhin die Hilfsflüssigkeit 41 aus dem Inneren des Gehäuses 52 in den Vorratsbehälter 39 zurückgepumpt wird. Der Vorratsbe- hälter 39 ist beispielsweise ein biegeschlaffer Sack, der einer Volumenänderung keine Gegenkraft entgegensetzt. Bei Pumpbetrieb der Pumpe 60 entsteht außen am Balg 50 ein Unterdruck, der diesen wieder in seine in Figur 3 gezeigte ausgedehnte Form zurückzieht. Gleichzeitig wird die Dosierkammer 3 mit Medikament 5 aus dem Hauptspeicher 1 gefüllt. Auch hier wiederholt sich der zuvor beschriebene Zyklus solange, bis der Hauptspeicher 1 entleert ist.In this embodiment, the bellows 50 is in cyclical movements pulled together and pulled apart. For contraction, the flow-controlling Element 64 actuated by the control unit 27. If the flow path is through the third line 58 released, then-caused by the pretensioning of the bellows 50 flows Auxiliary liquid 41 through the third line 58 into the interior of the housing 52 into the outer environment of the bellows 50. The bellows 50 contracts and drifts so the drug 5 out of the outlet line 11 out. This happens until the bellows 50 has reached its end position and the metering chamber 3 is almost empty. Then the pump 60 is actuated by the control unit 27, whereupon the auxiliary liquid 41 is pumped back from the interior of the housing 52 into the storage container 39. The stock container 39 is, for example, a pliable one Sack that does not oppose a change in volume. With pump operation the pump 60 creates a negative pressure on the outside of the bellows 50, which this again in his retracts the expanded form shown in FIG. At the same time the dosing chamber 3 filled with medicament 5 from the main memory 1. This is repeated here as well previously described cycle until main memory 1 is emptied.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele weisen als wesentlichen Vorteil auf, daß durch Temperatur oder Umgebungseinwir kung bedingte Druckänderungen beim Dosiervorgang lediglich auf die Dosierkammer 3 Einfluß nehmen. Der Hauptspeicher 1 wird zwar mit den gleichen Temperatur- und Umgebungseinwirkungen belastet, was aber aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung des Hauptspeichers 1 als z. B. biegeschlaffer Sack keine Auswirkungen auf das Dosierverhalten des Dosiergerätes zeigt.The exemplary embodiments shown have a significant advantage on that due to temperature or Umwelteinwir effect pressure changes during Only influence the dosing chamber 3 in the dosing process. The main memory 1 is loaded with the same temperature and environmental effects, what but due to the structural design of the main memory 1 as z. B. pliable Sack shows no effects on the dosing behavior of the dosing device.
Vorteilhaft bei der Verwendung eines Hilfspumpkreises ist weiterhin, daß auch an sich bekannte Dosiergeräte mit kleinsten Dos.ervolumen (1 pl) eingesetzt werden können.Another advantage of using an auxiliary pumping circuit is that also known dosing devices with the smallest Dos.ervolumen (1 pl) are used can be.
Da der Hilfspumpkreis in der Regel ein fertigungstechnisch abgeschlossenes Teil ist, welches später vom Anwender nicht mehr nachgefüllt oder gewartet zu werden braucht, ist das Auftreten von Gasblasen vermieden.Since the auxiliary pumping circuit is usually a complete manufacturing process Part is that later does not have to be refilled or serviced by the user the occurrence of gas bubbles is avoided.
17 Patentansprüche 3 Figuren Bezugszeichenliste 1 Hauptspeicher 3 Dosierkammer 5 Medikament 7 Verbindungsleitung 9 Eingangsventil 11 Auslaßleitung 13 Katheter 15 Ausgangsventil 17 Gehäuseteil 19 Kolben 21 Spindel 23 Dosiereinheit 25 Dosierantrieb 27 Steuereinheit 29 flexible Membran 31 Kammer 33 Öffnung 35 Stutzen 37 Schlauch 38 Rollerpumpe 39 Vorratsbehälter 41 Hilfsflüssigkeit 43 Rollenträger 50 Balgen 52 Gehäuse 54 1. Leitung 56 2. Leitung 58 3. Leitung 60 Pumpe 62 Pfeil 64 Strömungssteuerndes Element17 claims 3 figures List of Reference Numbers 1 Main storage 3 Dosing chamber 5 Medication 7 Connection line 9 Inlet valve 11 Outlet line 13 Catheter 15 Outlet valve 17 Housing part 19 Piston 21 Spindle 23 Dosing unit 25 Dosing drive 27 Control unit 29 flexible membrane 31 Chamber 33 Opening 35 Connection 37 Hose 38 Roller pump 39 Storage tank 41 Auxiliary liquid 43 Roller carrier 50 Bellows 52 Housing 54 1st line 56 2nd line 58 3rd line 60 Pump 62 arrow 64 Flow-controlling element
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Country Status (1)
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