CH688224A5

CH688224A5 - Implantierbare Vorrichtung fuer die dosierte Abgabe pharmazeutischer Flüssigkeiten im menschlichen oder tierischen Koerper.

Info

Publication number: CH688224A5
Application number: CH175494A
Authority: CH
Inventors: Georges Keller
Original assignee: Saphirwerk Ind Prod
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1997-06-30

Description

1

CH 688 224 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine implantierbare Vorrichtung für die dosierte Abgabe pharmazeutischer Flüssigkeiten im menschlichen oder tierischen Körper.

Autark arbeitende und implantierbare technische Vorrichtungen, wie z.B. Herzschrittmacher, für die medizinische Versorgung des Körpers, welche nur in grösseren Zeitintervallen gewartet werden müssen, sind bereits seit langem bekannt. Problematisch wird ein autarker Betrieb jedoch dann, wenn die Vorrichtung bewegliche Teile aufweist, wie dies beispielsweise bei Mikrodosierpumpen erforderlich ist. So ist es beispielsweise bei Diabetespatienten erforderlich, in regelmässigen Abständen dosierte Mengen von Insulin an den Körper abzugeben. Entsprechende Dosierpumpen mussten jedoch bisher ausserhalb des Körpers getragen werden.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Dosierpumpe zu schaffen, welche vollständig implantierbar und bioakzeptabel ist und welche autark arbeitet. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.

Eine kantengesteuerte, ventillose Axialkolbenpumpe mit einem drehantreibbaren und axial verschiebbaren Kolben, weist ein Minimum an mechanisch beweglichen Teilen auf. Ausser dem sich drehenden und oszillierenden Kolben sind keine weiteren beweglichen Teile, insbesondere keine Ventile vorhanden, welche die Störanfälligkeit erhöhen könnten. Das unmittelbar in die Einheit integrierte Reservoir gewährleistet eine Versorgung während längerer Zeit. Der für die Pumpe erforderliche Drehantrieb kann ebenfalls in der Einheit untergebracht sein.

Vorzugsweise weist die Axialkolbenpumpe einen Zylinder und einen Kolben aus Keramik auf. Die Pumpenteile werden damit praktisch wartungsfrei und sie sind verschleissfest.

Wenn das Reservoir mit einem verschliessbaren Nachfüllstutzen verbunden ist, kann es ohne Entfernung des Implantats bzw. ohne ärztlichen Eingriff am Körper nachgefüllt werden. Es wäre auch ohne weiteres denkbar, dass das Reservoir über den Nachfüllstutzen mit einem ausserhalb des Körpers mitgetragenen grösseren Reservoir verbunden ist, das jedoch bei Bedarf für bestimmte Tätigkeiten, wie z.B. bei sportlicher Betätigung und dergleichen, abgekoppelt werden kann.

Der zur Einheit gehörende Drehantrieb ist vorzugsweise über eine von der Einheit getrennte Steuervorrichtung ansteuerbar. Die technischen Mittel für eine z.B. drahtlose Steuerung eines elektrischen Drehantriebs sind dem Fachmann bekannt.

Eine besonders kompakte Einheit ergibt sich, wenn die Axialkolbenpumpe, das Flüssigkeitsreservoir und der Drehantrieb koaxial in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet sind. Andere Bauformen sind jedoch denkbar. So könnte z.B. das Reservoir als Hohlzylindermantel ausgebildet sein, der die Axialkolbenpumpe umgibt.

Alternativ kann der Drehantrieb aber auch ausserhalb der Einheit angeordnet sein, wobei die

Übertragung der Drehbewegung auf den Kolben über eine berührungslose Kupplung erfolgt. Ein derartiger Antrieb hat den Vorteil, dass die Kolbensteuerung sehr präzise und ohne das Risiko von Störsignalen oder dergleichen von aussen erfolgen kann. Geeignete Induktionskupplungen oder Magnetkupplungen sind dem Fachmann bekannt, welche einen schlupffreien Antrieb gewährleisten. Die ausserhalb des Körpers angeordnete Antriebsvorrichtung vereinfacht auch das Problem der Energieversorgung des Drehantriebs.

Besonders vorteilhaft ist unmittelbar eine Stirnseite des Zylinders als Kurventräger ausgebildet, auf dem ein dem Kolben zugeordnetes Eingriffsglied zum Ausführen der periodischen axialen Bewegung rotiert. Da der Zylinder ohnehin aus verschleissfe-stem Werkstoff gefertigt wird, kann unmittelbar eine Steuerkurve in den Zylinder integriert werden. Diese Steuerkurve wird im Verlaufe einer Drehbewegung des Kolbens abgetastet. Der Kurventräger könnte aber ohne weiteres auch als separates Bauteil, z.B. als Taumelscheibe oder dergleichen ausgebildet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsge-mässe Vorrichtung,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäss Fig. 1 bei der Abgabe von Flüssigkeit an den Körper, und

Fig. 3 ein alternatives Ausführungsbeispiel, mit einem ausserhalb des Körpers angeordneten Drehantrieb.

Gemäss den Fig. 1 und 2 besteht die Vorrichtung aus einer Einheit 1, die durch ein zylindrisches Gehäuse 9 von beispielsweise 10 mm Durchmesser und 40 mm Länge begrenzt wird. Die Einheit besteht aus einer Axialkolbenpumpe 2 mit einem drehantreibbaren und in einem Zylinder 4 axial verschiebbaren Kolben 3, aus einem Flüssigkeitsreservoir 5 und aus einem Drehantrieb 6. Gattungsmäs-sig vergleichbare, kantengesteuerte und ventillose Axialkolbenpumpen sind bereits in der CH 679 172 beschrieben. Die Funktion derartiger Pumpen wird hier nur ansatzweise beschrieben, da sie dem Fachmann bereits bekannt ist. Der Zylinder 4 ist auf einer Seite mit einem Zylinderdeckel 23 dicht verschlossen. Am entgegengesetzten Ende weist der Zylinder an seiner Stirnseite einen Kurventräger 15 auf, wobei der Zylinder einfach um einen bestimmten Winkel angeschrägt ist. Am unteren Ende des Zylinders 4 ist je eine Saugöffnung 10 und eine Drucköffnung 11 angeordnet, wobei die beiden Öffnungen sich diametral gegenüberliegen und gleich-achsig verlaufen. Die Saugöffnung 10 ist mit einer Ansaugleitung 12 verbunden, welche in das Flüssigkeitsreservoir 5 mündet. Die Drucköffnung 11 ist an eine Abgabeleitung 13 angeschlossen, welche zu einer Körperstelle führt, an welcher die Flüssigkeit abgegeben werden soll.

Der Kolben 3 ist an seinem unteren Ende einseitig mit einer Ausnehmung 14 versehen, deren Länge so dimensioniert ist, dass sie in jeder axialen

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 688 224 A5

4

Kolbenposition die Ebene der beiden Öffnungen 10 und 11 schneidet. Die Seitenkanten dieser Ausnehmung öffnen und schliessen dabei wechselweise die Offnungen 10 und 11, weshalb von einer Kantensteuerung gesprochen wird. Der Kolben ist mit einer Scheibe 17 versehen, an dem ein Eingriffsglied 16 derart befestigt ist, dass es im Verlaufe einer Drehbewegung den Kurventräger 15 abtastet.

Die Drehbewegung des Kolbens 3 erfolgt über den Drehantrieb 6, wobei als Kupplungselement eine Druckfeder 18 verwendet wird, welche den Kolben 3 gleichzeitig gegen den Zylinderdeckel 23 vorspannt. Beim Drehantrieb 6 handelt es sich um einen elektrischen Mikromotor, der mit einer Langzeitbatterie ausgerüstet ist. Eine Stromversorgung von aussen wäre denkbar. Der Drehantrieb 6 ist mit einer Steuerelektronik 22 versehen, welche von einer mobilen Steuervorrichtung 8 drahtlos beeinflusst werden kann. Auch hier wäre selbstverständlich die Steuerung über elektrische Anschlussdrähte denkbar.

Das Reservoir 5 ist mit einem Nachfüllstutzen 7 z.B. in der Form einer flexiblen Kanüle versehen. Dieser Nachfüllstutzen hat an seinem äusseren Ende einen Verschluss 19.

Die Einheit 1 ist vollständig unter der Haut 20 in einen Körper 21 implantiert. Das Reservoir 5 kann beispielsweise Insulin oder einen anderen Wirkstoff in flüssiger Form enthalten, der vom Körper in bestimmten Intervallen benötigt wird. Je nach der medizinischen Indikation wird die Elektronik 22 über die Steuervorrichtung 8 programmiert. Die Förderleistung der Pumpe wird dabei durch die Drehzahl des Drehantriebs 6 definiert.

Fig. 1 zeigt den Kolben 3 während eines Saughubes, wobei er sich in Pfeilrichtung a unter der Einwirkung des Kurvengetriebes gegen die Kraft der Druckfeder 18 nach oben bewegt. Die Drucköffnung 11 ist verschlossen, während die Ausnehmung 14 mit der Saugöffnung 10 kommuniziert, so dass ersichtlicherweise Flüssigkeit aus dem Reservoir 5 angesaugt wird.

Nach dem Erreichen des oberen Umkehrpunktes, bei welchem die Saugöffnung 10 und die Drucköffnung 11 verschlossen sind, führt der Kolben 3 einen Druckhub nach unten in Pfeilrichtung b aus. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kommuniziert beim Druckhub die Ausnehmung 14 mit der Drucköffnung 11, während die Saugöffnung 10 verschlossen ist. Die in der Pumpenkammer 24 während des Saughubes eingesaugte Flüssigkeit wird dabei über die Abgabeleitung 13 ausgestossen. Bei einer weiteren Drehung des Kolbens erreicht dieser den unteren Umlenkpunkt, bei dem wiederum beide Öffnungen 10 und 11 verschlossen sind, um dann erneut einen Saughub zu beginnen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist die Axialkolbenpumpe 2 gleich aufgebaut, wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Der Drehantrieb 26 ist hier jedoch nicht der Einheit 1 im Gehäuse 9 zugeordnet, sondern als separate Einheit ausgebildet, welche ausserhalb des Körpers angeordnet ist. Die Drehmomentübertragung erfolgt dabei beispielsweise über die magnetischen Kupplungsscheiben 25 und 27. Auf diese Weise kann der Kolben der Axialkolbenpumpe vollständig berührungslos angetrieben werden, wobei der konstruktive Aufbau der Einheit 1 weiter vereinfacht wird.

Claims

Patentansprüche

1. Implantierbare Vorrichtung für die dosierte Abgabe pharmazeutischer Flüssigkeiten im menschlichen oder tierischen Körper, gekennzeichnet durch eine implantierbare Einheit (1) bestehend aus einer kantengesteuerten, ventillosen Axialkolbenpumpe (2) mit einem drehantreibbaren und axial verschiebbaren Kolben (3), und aus einem mit der Saugseite der Pumpe verbundenen Flüssigkeitsreservoir (5), sowie durch einen steuerbaren Drehantrieb (6) zum Drehen des Kolbens.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenpumpe (2) einen Zylinder (4) und einen Kolben (3) aus Keramik aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (5) mit einem verschliessbaren Nachfüllstutzen (7) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (6) in der Einheit (1) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (6) über eine von der Einheit (1) getrennte Steuervorrichtung (8) ansteuerbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenpumpe (2), das Flüssigkeitsreservoir (5) und der Drehantrieb (6) gleichachsig in einem zylindrischen Gehäuse (9) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (6) ausserhalb der Einheit (1) angeordnet ist und dass die Übertragung der Drehbewegung auf den Kolben (3) über eine berührungslose Kupplung erfolgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (4) auf einer Stirnseite als Kurventräger (15) ausgebildet ist, auf dem ein dem Kolben (3) zugeordnetes Eingriffsglied (16) zum Ausführen der periodischen axialen Bewegung rotiert.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3