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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren kleiner Durchflussmengen zwischen 0, 001 und 5 ml/h, wobei der lichte Querschnitt der Durchflussleitung verändert wird, beispielsweise zur Applikation eines Werkstoffes, und wobei vorzugsweise mittels eines Schlauches von 0, 05 mm lichter Weite und 10 m Länge bei entsprechender Viskosität eine Durchflussmenge von 0, 001 ml/h und bei einem Schlauchquerschnitt von 0, 3 mm lichter Weite und 5 m Länge eine Durchflussmenge von 5 ml/h gegeben sind.
Durch die AT-PS Nr. 367292 ist bereits eine derartige Einrichtung mit zwei Kammern bekanntgeworden, die durch eine Membran getrennt sind. In der einen Kammer befindet sich ein Wirkstoff, der z. B. als Medikament zu applizieren ist, in der andern Kammer ist eine expandierbare Treibsubstanz vorgesehen, wobei entsprechend dem jeweiligen Druck in der Kammer ein Zurückführen von der gasförmigen Phase in die flüssige Phase erfolgt. Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, dass eine Dosierung nur über eine Viskositätsänderung des Wirkstoffes und/oder der Treibsubstanz möglich war. Es konnte so eine zweckentsprechende Dosierung kleiner Durchflussmen-
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zu bewerkstelligen. Alle diese bekannten Systeme und Einrichtungen können den heutigen hohen Anforderungen nicht genügen.
Gemäss der Erfindung wird der oben genannte Nachteil in erster Linie dadurch vermieden und eine befriedigende Lösung dadurch erzielt, dass die Veränderung des lichten Querschnittes der zugehörigen Durchflussleitung in Abhängigkeit vom lichten Querschnitt und der Länge der
Durchflussleitung (Hagen-Poiseuille-Gesetz) durchgeführt wird. Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird die Grundrate (Basalrate) der Durchflussmenge durch Änderung des lichten Querschnittes der Durchflussleitung bis zu 100% verändert. Erfindungsgemäss ist fernerhin die Durchflussleitung innerhalb der Kapsel als Schlauchwicklung aus elastischem Material mit einem geringen inneren Verformungswiderstand vorgesehen.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind in der Kapsel ein Heizelement und gegebenenfalls ein Temperaturfühler vorgesehen, um Druck und/oder Temperatur innerhalb der Kapsel einstellen und messen zu können.
Endlich ist gemäss der Erfindung in der Kapsel neben einem Heizelement und gegebenenfalls einem Temperaturfühler eine Zwischenmembran angeordnet, wobei im Raum, durch den die Schlauchwicklung geführt ist, eine Drucksubstanz, und im Raum, in dem sich das Heizelement und gegebenenfalls ein Temperaturfühler befindet, eine Druckquelle vorgesehen ist.
Dabei ist es in der Praxis oft notwendig, Durchflussmengen von 0, 02 bis 0, 3 ml/h zur Verfügung zu haben ; bei Zuckerkrankheit werden meist Durchflussmengen von 0, 02 bis 0, 08 ml/h benötigt.
In den Zeichnungen ist die diesbezügliche Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä- ssen Verfahrens in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt. Die Fig. l, 2 und 3 veranschaulichen verschiedene solche Einrichtungen.
Gemäss Fig. 1 ist mit --1-- die Durchflussleitung bezeichnet, die von einer Druckquelle - zu einer Stelle --3-- geführt ist, an der eine Applikation erfolgt. Die Druckquel- le --2-- um fasst in an sich bekannter Weise zwei durch eine Membran --4-- getrennte Kam- mern --5 und 6--. In der einen Kammer --5-- ist der zu applizierende Wirkstoff enthalten, der durch die Durchflussleitung-l-zur zur Stelle --3-- geführt ist. --14-- bezeichnet eine Einfüllöffnung, die bei Druckanwendung auf die Wirkstoff-Kammer --5-- hermetisch dicht abgeschlossen ist. Die andere Kammer --6-- enthält eine Treibsubstanz, die z. B. unter Einfluss der Körpertemperatur eine entsprechende Applikation des Wirkstoffes bewirkt.
Wie man aus Fig. 1 erkennt, ist die Durchflussleitung-l-durch eine Kapsel --7-geführt. Verschiedene Ausführungsformen dieser Kapsel --7-- sind aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen. Es sei schon jetzt vorweggenommen, dass durch eine Änderung von Druck und/oder Temperatur innerhalb dieser Kapsel --7-- der lichte Querschnitt der Durchflussleitung --1-- entsprechend veränderbar ist. Soll bei dieser Ausführungsform von aussen her direkt auf die Durchflussleitung Druck ausgeübt werden, so kann dies über eine Druckleitung --15-- erfolgen, mit --16-- ist ein Manometer bezeichnet.
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Das bei --3-- ausströmende Volumen ist abhängig vom lichten Querschnitt der Durchflussleitung --1--. Eine Veränderung bzw. Einstellung dieses Querschnittes ist, wie gesagt, durch Veränderung von Druck und/oder Temperatur innerhalb der Kapsel --7-- erreichbar. Steigt der Druck in der Kapsel --7--, so wird der Schlauchdurchmesser verkleinert und umgekehrt.
Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen einer derartigen Kapsel.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist in der Kapsel --7-- ein Heizelement --10-- vorgesehen und ein Temperaturfühler --11--. Die Durchflussleitung innerhalb der Kapsel --7-- ist eine Schlauchwicklung --9-- aus elastischem Material mit einem geringen inneren Verformungswiderstand. Derartige Schlauchwicklungen bestehen z. B. aus Silikon oder PTFE usw. Mit dem Heizelement --10-- kann innerhalb der Kapsel --7-- ein entsprechender Druck und/oder eine entsprechende Temperatur eingestellt werden, so dass dann eine gewünschte Applikation erfolgen kann.
In der Kapsel nach Fig. 3 ist eine Zwischenmembran --12-- angeordnet. --10-- ist wieder ein Heizelement und --11-- ein Temperaturfühler. Die Zwischenmembran --12-- unterteilt den Innenraum der Kapsel --7-- in einen Raum --13--, durch den die Schlauchwicklung --9-geführt ist, und in einen Raum --14--, in dem sich das Heizelement --10-- und der Temperatur- fühler --11-- befinden. Im Rahm --13-- befindet sich eine Drucksubstanz, z. B. Wasser, und im Raum --14-- eine Ausdehnungssubstanz, z. B. ein Treibmittel. Wieder ist eine gewünschte Applikation über das Heizelement --10-- durchführbar.
Bei allen diesen Einrichtungen ist eine Durchflusssteuerung beruhend auf dem HagenPoiseuille-Gesetz für die Strömungen idealer Flüssigkeiten durch ein zylindrisches Rohr gegeben.
Die diesbezügliche Gleichung besagt, dass der Volumenstrom linear abhängig ist von der Druckdiffe-
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4V = Volumenstau
A p Druckdifferenz l = Rohrlänge r 0 = Rohrradius n = Viskosität
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtungen dazu sind insbesondere in der
Medizin zur Abgabe von Medikamenten, Wirkstoffen u. dgl. in den Körper verwendbar. Eine entsprechende Dosierung kann in an sich bekannter oder vorgeschlagener Weise in Abhängigkeit verschiedener Parameter erfolgen.
Gemäss einem praktischen Ausführungsbeispiel sind z. B. die Kammern-5, 6-nach Fig. l und anschliessend daran die Kapsel --7-- implantiert. Dabei kann die Kapsel --7-- auch gemäss Fig. 2 oder 3 ausgebildet sein. Leidet der Patient an Diabetes, so sind vorerst die beiden Kammern --5, 6-- samt der Schlauchwicklung in der Kapsel --7--, wobei diese Schlauchwicklung etwa zwischen 10 und 40 m lang sein kann, auf eine Grundrate eingestellt. Normalerweise werden dann immer gleiche Medikamentenmengen, z. B. Insulin, bei --3-- in den Körper eingeführt.
Ein solcher Vorgang ist schon bei solchen bekannten Einrichtungen gegeben, wobei aber dort, wie schon gesagt, eine besondere Steuerung der einzuführenden Mengen nicht möglich ist. Im Gegensatz dazu wird gemäss der Erfindung durch Steuerimpulse von aussen eine besondere zusätzliche Steuerung durch Veränderung des lichten Querschnittes der Durchflussleitung --1 bzw.
9--durchgeführt. Bei einer Vorrichtung nach Fig. 1 bewirken diese Steuerimpulse eine Erhöhung des Druckes in der Druckleitung --15--, wodurch der lichte Querschnitt der Durchflusslei- tung --1-- verringert wird, so dass weniger Medikament appliziert wird und umgekehrt. Die Druckaufbringung erfolgt durch Pressluft. Das Verhältnis "Druckänderung" zu "Änderung der zu applizierenden Meidkamentenmenge"ist einfach empirisch oder durch Eichung festlegbar.
Gemäss den Vorrichtungen Fig. 2 und 3 können solche Steuerimpuls auf eine ebenfalls implantierte Energiequelle bzw. Schalt- und Regelmechanismen einwirken, wodurch die durch das Heiz-
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element --10-- fliessende Strömmenge entsprechend geregelt wird. Bei einer Erwärmung des Heizwi- derstandes --10-- erhöht sich der Druck in der Kapsel --7--, was eine Verringerung des lichten Querschnittes der Schlauchwicklung --9-- und eine Verringerung der zu applizierenden
Medikamentenmenge zur Folge hat und umgekehrt. Die Steuerimpulse von aussen können in an sich bekannter Weise durch einen im Körper angeordneten Sensor oder Dehnmessstreifen bewirkt werden.
Derartige Steuerungen von Hand aus oder auf Grund physiologischer Parameter sind an sich bekannt oder vorgeschlagen und stellen nicht die Erfindung dar.
Die Erfindung liegt allein darin, eine Dosierung kleiner Durchflussmengen so durchzuführen, dass der lichte Querschnitt der zugehörigen Durchflussleitung verändert wird.
Der Vollständigkeit halber sei noch gesagt, dass bei nicht implantierten solchen Vorrichtungen eine entsprechende Dosierung von Hand aus einfach möglich ist. Zum Beispiel kann bei der
Behandlung von Diabetes nach Selbstanpassung durch den Patienten (Messung des jeweiligen
Blutzuckerspiegels) bei der Vorrichtung nach Fig. 1 einfach über die Druckleitung --15-- ein entsprechender Druck in der Kapsel --7-- eingestellt werden, wodurch der lichte Querschnitt der Zuführungsleitung passend eingestellt wird. In gleicher Weise kann nach einer Selbstanpassung durch den Patienten bei den Vorrichtungen nach den Fig. 2 und 3 durch Regulierung der Spannung mehr oder weniger Strom durch die Heizwicklung --10-- geschickt werden.
Auch dort erfolgt dann eine entsprechend passende Dimensionierung des lichten Querschnittes der Schlauchleitung --9--, wodurch die gewünschte Dosierung gegeben ist.
Bei implantierten Vorrichtungen ist ein konkreter Anwendungsfall z. B. ebenfalls die Behandlung von Diabetes.
Hiebei ist die sogenannte Pumpe, bestehend im wesentlichen aus der Druckquelle --2--, sowie eine Stromquelle und eine Steuerung implantiert. Das gesamte System ist auf eine bestimmte Abgabemenge (Basalrate) nach dem Hagen-Poiseuille-Gesetz voreingestellt. Die Steuerung ist z. B. auf einem 24 h-Zyklus vorprogrammiert und arbeitet selbständig, wie an sich bekannt.
Damit wird es möglich, eine gleichbleibende Tag- und Nachtschwankung des Blutzuckerspiegels auszugleichen. Soll nun die Abgabemenge reduziert werden, schaltet die Steuerung den Stromkreis Stromquelle-Heizungselement-10- (Fig. 2, 3) ein. Mit dem Temperaturfühler --11-- wird die Erwärmung gemessen und von der Steuerung konstant gehalten. Die erhöhte Temperatur bedingt eine Ausdehnung der Treibsubstanz --8, 14-- und in weiterer Folge eine Einschnürung der Durchflussleitung --9--. Dadurch tritt die erforderliche Reduzierung des abzugebenden Wirkstoffes ein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Dosieren kleiner Durchflussmengen zwischen 0, 001 und 5 ml/h, wobei der lichte Querschnitt der Durchflussleitung verändert wird, beispielsweise zur Applikation eines Werkstoffes, und wobei vorzugsweise mittels eines Schlauches von 0, 05 mm lichter Weite und 10 m Länge bei entsprechender Viskosität eine Durchflussmenge von 0, 001 ml/h und bei einem Schlauchquerschnitt von 0, 3 mm lichter Weite und 5 m Länge eine Durchflussmenge von 5 ml/h gegeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des lichten Querschnittes der zugehörigen Durchflussleitung in Abhängigkeit vom lichten Querschnitt und der Länge der Durchflussleitung (Hagen-Poiseuille-Gesetz) durchgeführt wird.