DD247151A1

DD247151A1 - ARRANGEMENT FOR REMOVING THE RESTINFUSATE FOR STEAM-PRESSURE INFUSION PUMPS

Info

Publication number: DD247151A1
Application number: DD28758486A
Authority: DD
Inventors: Barbara Mangold; Peter Abel; Peter Behrens
Original assignee: Zi F Diabetes Gerhardt Katsch
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1987-07-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Beseitigung des stoerenden Restinfusats bei dampfdruckgetriebenen Infusionspumpen zur Dauerinfusion von fluessigen oder in Loesung befindlichen Pharmaka bei Mensch und Tier mit geringen technischen Mitteln. Diese Anordnung besteht erfindungsgemaess aus einer hochflexiblen Kunststoffolie als Trennmembran zwischen dem Infusat und dem Uebertragungsmedium in einem aus zwei starren und vorzugsweise kugelkalottenfoermigen Wandungen gebildeten Behaelters der Infusionspumpe. Das Uebertragungsmedium wirkt, vom konstanten Druck des zweiphasigen Treib-Fluids gesteuert, kraftschluessig auf die Trennmembran. Um die Wirksamkeit der Trennmembran zuverlaessig zu optimieren, ist sie in Form und Groesse beider kugelkalottenfoermigen Wandungen angepasst. Anwendungsgebiet ist die Medizintechnik. FigurThe invention relates to an arrangement for eliminating the disturbing residual infusate in vapor-pressure-driven infusion pumps for continuous infusion of liquid or in solution drugs in humans and animals with low technical means. According to the invention, this arrangement consists of a highly flexible plastic film as the separating membrane between the infusate and the transfer medium in a container of the infusion pump formed from two rigid and preferably spherical walls. The transmission medium, under the constant pressure of the two-phase propellant fluid, acts forcefully on the separation membrane. In order to reliably optimize the effectiveness of the separation membrane, it is adapted in shape and size of both kugelkalottenfoermigen walls. Field of application is medical technology. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Beseitigung des Restinfusats bei implantierbaren Treibgaspumpen, die sich besondersfür die Dauerinfusion von flüssigen und in Lösung befindlichen Pharmaka bei Mensch und Tier eignen.The invention relates to an arrangement for the elimination of residual infusate in implantable propellant pumps, which are particularly suitable for the continuous infusion of liquid and in-solution drugs in humans and animals.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß bei einer Reihe von Krankheiten dem Patienten über lange Zeit Pharmaka, so z. B. Insulin, Corticosteroide, Cytostatika usw., verabreicht werden müssen. Dazu sind implantierbare Infusionspumpen entwickelt worden. Diese besitzen einen Vorratsbehälter für die flüssigen oder in Lösung befindlichen Pharmaka, eine Einrichtung zur Förderung der Pharmaka zu einer geeigneten Infusionsstelle im Körper des Patienten, einen Überdruckerzeuger und zur Erzeugung erwünschter Infusionsraten eine Dosiereinrichtung.It is known that in a number of diseases the patient for a long time pharmaceuticals, such. As insulin, corticosteroids, cytostatics, etc., must be administered. For this purpose, implantable infusion pumps have been developed. These have a reservoir for the liquid or in-solution drugs, means for delivering the drug to a suitable infusion site in the body of the patient, a pressure generator and to generate desired infusion rates a metering device.

So sind in den Patentschriften DE-PS 2552446 und DE-OS 3333977 implantierfähige Infusionspumpen beschrieben.For example, patent documents DE-PS 2552446 and DE-OS 3333977 describe implantable infusion pumps.

Diese Infusionspumpen besitzen ein Gehäuse aus Titan. Innerhalb dieses Gehäuses ist ein erster Behälter angeordnet, an dessen Oberseite sich ein davon umgebener metallischer Balg befindet, der die Infusatkammer darstellt.These infusion pumps have a titanium housing. Within this housing, a first container is arranged, on whose upper side there is a metallic bellows surrounded by it, which represents the infusate chamber.

Der Raum außerhalb des metallischen Balgs, jedoch innerhalb dieses Behälters, bildet die erste Druckkammer, die mit dem Steuerfluid gefüllt ist. Diese Druckkammer ist über eine Verbindungsleiung, die zur indirekten Steuerung der Infusatrate eine steuerbare Drosseleinrichtung aufweist, mit einer zweiten Druckkammer verbunden, die durch den Raum außerhalb eines zweiten Metallbalgs, der sich in einem zweiten Behälter befindet, gebildet wird.The space outside of the metallic bellows, but inside this container, forms the first pressure chamber filled with the control fluid. This pressure chamber is connected via a connecting line, which has a controllable throttle device for the indirect control of the infusatrate, with a second pressure chamber, which is formed by the space outside of a second metal bellows, which is located in a second container.

Beide Druckkammern sind außerdem durch eine Nebenschlußleitung, die ein Rückschlagventil besitzt, verkoppelt.Both pressure chambers are also coupled by a shunt line, which has a check valve.

Der zweite Metallbaig ist mit einem zweiphasigen Fluid gefüllt, welches bei physiologischen Temperaturen verdampft, wodurch ein konstanter Druck auf den Metallbaig erzeugt wird. Eine derartige Energiespeicherzelle ist bereits durch die Patentschrift US-PS 3731681 bekannt.The second metal bait is filled with a biphasic fluid which vaporizes at physiological temperatures, creating a constant pressure on the metal bait. Such an energy storage cell is already known from the patent US-PS 3731681.

Das Rückschlagventil ist normalerweise geschlossen, wenn das Steuerfluid von der zweiten Druckkammer zur ersten strömt, und ist geöffnet, wenn die Strömung in der umgekehrten Richtung erfolgt, so daß die steuerbare Drosseleinrichtung kurzgeschlossen ist, wenn die Infusatkammer im ersten Behälter durch eine Nachfülleinrichtung mittels einer Injektionskanüle mit Infusat gefüllt wird. Das nachgefüllte Infusat verursacht, daß der metallische Balg expandiert wird. Durch die Expansion des Balges der Infusatkammer wird das Steuerfluid in die zweite Druckkammer gedrückt. Dadurch wird das zweiphasige Fluid im zweiten Metallbalg komprimiert, wodurch der Energiespeicher wieder aufgeladen wird. Sobald die Nachfüllung beendet und das Steuerventil wieder geöffnet ist, beginnt erneut die gesteuerte Abgabe des Infusats an den Patienten.The check valve is normally closed when the control fluid from the second pressure chamber to the first flows, and is open when the flow is in the reverse direction, so that the controllable throttle device is short-circuited when the Infusatkammer in the first container by a refill means of an injection cannula filled with infusate. The refilled infusate causes the metallic bellows to expand. Due to the expansion of the bellows of the infusate chamber, the control fluid is forced into the second pressure chamber. As a result, the two-phase fluid in the second metal bellows is compressed, as a result of which the energy store is recharged. Once the refill is completed and the control valve is re-opened, the controlled delivery of the infusate to the patient begins again.

Alle diese bisher bekannten Infusionspumpen besitzen den gemeinsamen Mangel, daß sie den flexiblen Metallbalg als Vorratsbehälter für das zu fördernde Infusat verwenden. Dieser Metallbalg hat konstruktionsbedingt zwei entscheidende Nachteile. Einerseits ist keine vollständige Entleerung des Infusatvorratsbehälters aufgrund des verbleibenden Innenvolumens des zusammengedrückten Metallbalges möglich. Es verbleiben Restanteile des alten Infusats vor dem Nachfüllvorgang im Infusatraum. Dies kann zu erheblichen Defekten führen, da einige Pharmaka bei langzeitiger Aufbewahrung unter Körpertemperatur ihre biologische Wirksamkeit verlieren und darüber hinaus noch, wie z. B. Insulin, zur Aggregation und Auskristallisation neigen. Dadurch wird die Verstopfungsgefahr des Ausflußkatheters gefördert.All these previously known infusion pumps have the common deficiency that they use the flexible metal bellows as a reservoir for the infusate to be delivered. This metal bellows has two crucial disadvantages by design. On the one hand, no complete emptying of the infusate storage container is possible due to the remaining internal volume of the compressed metal bellows. Remaining parts of the old infusate remain in the infusate space before refilling. This can lead to significant defects, as some drugs lose their biological effectiveness during long-term storage below body temperature and beyond such. As insulin, for aggregation and crystallization tend. This promotes the risk of blockage of the outflow catheter.

Zum Zweiten bewirken die Materialkonstanten des Metallbalges eine Nichtkonstanz der Förderrate, obwohl der Druck auf dem Metallbalg und der dem Infusat entgegenwirkende Strömungswiderstand gleichbleibend sind.Second, the material constants of the metal bellows cause a non-constant delivery rate, although the pressure on the metal bellows and the infusate counteracting flow resistance are consistent.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, die implantierbaren Treibgaspumpen für die Dauerinfusion von Pharmaka bei Mensch und Tier in ihrer Wirkungsweise mit geringen Mitteln zu verbessern.The aim of the invention is to improve the implantable propellant pumps for the continuous infusion of drugs in humans and animals in their mode of action with low resources.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für implantierbare Treibgaspumpen zur Infusion flüssiger und in Lösung befindlicher Pharmaka, vorzugsweise für die Dauerinfusion mit konstanter Infusionsrate bei Mensch und Tier zu entwickeln, die nahezu eine vollständige Entleerung des Infusatraumes ermöglichen, ohne dabei die Förderratenkonstanz negativ zu beeinflussen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Gehäuse der implantierbaren Treibgaspumpe zwischen zwei starren, vorzugsweise kugelkalottenförmigen, einen Behälter bildenden Wandungen eine hochflexible, aus physiologisch unbedenklichen Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan bestehende Folie als TrennmenbranThe invention is therefore based on the object to develop an arrangement for implantable propellant pumps for infusion of liquid and in-solution drugs, preferably for continuous infusion with constant infusion rate in humans and animals that allow almost complete emptying of the infusate, without negatively affecting the delivery rate constancy to influence. According to the invention the object is achieved in that in the housing of the implantable propellant gas pump between two rigid, preferably spherical cap, forming a container walls a highly flexible, consisting of physiologically harmless plastic, especially polyurethane film as Trennmenbran

angeordnet ist, die mit der oberen Wandung den Infusatvorratsraum bildet und in ihrer Form zum Zwecke der vollständigen Entleerung des Infusatvorratsraumes dieser Wandung angepaßt ist, und daß die Trennmembran mit der unteren Wandung des Behälters einen Raum bildet, der in bekannter Weise mit dem Überdruckerzeugungsmechanismus verkoppelt ist. Um einer Überdrehung der Trennmembran bei vollständig gefülltem Infusatvorratsraum entgegenzuwirken, sind beide starre Wandungen des Behälters gleich gestaltet.is arranged, which forms the Infusatvorratsraum with the upper wall and is adapted in shape for the purpose of complete emptying of Infusatvorratsraumes this wall, and that the separation membrane with the lower wall of the container forms a space which is coupled in a known manner with the pressure-generating mechanism , To counteract an over-rotation of the separation membrane with completely filled Infusatvorratsraum, both rigid walls of the container are designed the same.

Durch die Wahl des Materials und der Form der flexiblen Trennmembran zwischen dem Infusatvorraum und dem Raum des Behälters, von wo das Steuerfluid des Überdruckerzeugungsmechanismus kraftschlüssig auf die Trennmembran wirkt, wird erreicht, daß sie sich während des Entleerungsvorganges nicht überdehnt, sondern nur mit geringem Energieaufwand bei Teilentleerung Undefiniert verformt. So wird die Förderratenkonstanz der Infusionspumpe durch die Verformbarkeit der Trennmembran nur unwesentlich beeinflußt.By choosing the material and the shape of the flexible separation membrane between the Infusatvorraum and the space of the container from where the control fluid of the pressure-generating mechanism frictionally acts on the separation membrane, it is ensured that they do not overstretch during the emptying process, but only with low energy consumption Partial emptying Undefined deformed. Thus, the delivery rate constancy of the infusion pump is influenced only insignificantly by the deformability of the separation membrane.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dabei ist in der dazugehörigen Zeichnung gemäß Fig. 1 die Anordnung zur Beseitigung des Restinfusats bei dampfdruckgetriebenen Infusionspumpen dargestellt. Gemäß Fig. 1 besitzt die implantierbare Infusionspumpe das Gehäuse 1 aus Titan. In diesem Gehäuse befindet sich der starre zylindrische Behälter 2, an dessen Unterboden der metallische Balg 3 angeordnet ist. Dieser Balg 3 ist mit dem zweiphasigen Treib-Fluid, beispielsweise Chloräthan, gefüllt und ragt nach oben in den Behälter 2 hinein. DasTreib-Fluid erzeugt bei konstanter Temperatur einen konstanten Dampfdruck auf den Balg 3. Der Behälter 2 enthält das Steuerfluid als Übertragungsmedium, welches bei Expansion des metallischen Balges 3 über das Steuerventil 4 als Flußrestriktor in die Kammer 5 des zweiten Behälters 6 fließt. Die Kammer 5 ist durch die untere starre und kugelkalottenförmige Wandung 7 und die flexible, hochelastische Trennmembran 8, vorzugsweise aus Polyurethan, gebildet. Auf die Trennmembran 8 wirkt das Steuerfluid kraftschlüssig. Hinter der Trennmembran 8 befindet sich dasflüssige oder in Lösung befindliche Pharmaka in dem Infusatvorratsraum 9 des Behälters 6. Der Infusatvorratsraum 9 ist von einer zweiten starren, kugelkalottenförmigen Wandung 10 abgeschlossen. In der Wandung 10 des Infusatvorratsraumes 9 ist das Sicherheitsventil 11 mit angeschlossenem Katheter 12 angeordnet. Über den Katheter 12 fließt das Pharmaka mit nahezu konstanter Förderrate in den Körper des Patienten solange, bis dieTrennmembran 8 völlig an der Wandung 10 anliegt. Der Infusatvorratsraum 9 des Behälters 6 ist dann mittels transcutaner Injektion des Infusats durch das selbstschließende Nachfüllventil 13 nach der Entleerung wieder auffüllbar.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The arrangement for the elimination of the residual infusate in vapor-pressure-driven infusion pumps is shown in the accompanying drawing of FIG. 1. According to FIG. 1, the implantable infusion pump has the housing 1 made of titanium. In this housing is the rigid cylindrical container 2, on the underside of the metallic bellows 3 is arranged. This bellows 3 is filled with the two-phase propellant fluid, for example, chloroethane, and protrudes upward into the container 2. The propellant fluid generates a constant vapor pressure on the bellows 3 at a constant temperature. The container 2 contains the control fluid as a transfer medium, which flows into the chamber 5 of the second container 6 via the control valve 4 as the flow restrictor upon expansion of the metallic bellows 3. The chamber 5 is formed by the lower rigid and spherical cap-shaped wall 7 and the flexible, highly elastic separating membrane 8, preferably made of polyurethane. On the separation membrane 8, the control fluid acts positively. Behind the separation membrane 8 is the liquid or in-solution drugs in the infusate reservoir 9 of the container 6. The infusate reservoir 9 is closed by a second rigid, spherical cap-shaped wall 10. In the wall 10 of the Infusatvorratsraumes 9, the safety valve 11 is arranged with attached catheter 12. Via the catheter 12, the drug flows into the body of the patient at a virtually constant delivery rate until the separation membrane 8 rests completely against the wall 10. The Infusatvorratsraum 9 of the container 6 is then refilled by means of transcutaneous injection of the infusate through the self-closing refill valve 13 after emptying.

Während des Auffüllvorganges des Infusatvorraumes 9 drückt das flüssige Pharmaka, z. B. Insulin, die flexible, hochelastische Trennmembran nahezu vollständig auf die kugelkalottenförmige Wandung 7 der Kammer 5. Dabei entweicht das Steuerfluid aus der Kammer 5 des Behälters 6 über das Rückschlagventil 14 in den Behälter 2. Dadurch erfolgt die Kompression des zweiphasigen Treib-Fluids im metallischen Balg 3 des Behälters 2.During the filling process of the Infusatvorraumes 9 expresses the liquid pharmaceuticals, z. B. insulin, the flexible, highly elastic separation membrane almost completely on the spherical cap wall 7 of the chamber 5. In this case escapes the control fluid from the chamber 5 of the container 6 via the check valve 14 into the container 2. This causes the compression of the two-phase propellant fluid in metallic bellows 3 of the container 2.

Da erfindungsgemäß die flexible, hochelastische Trennmembran 8 in Form und Größe sowohl an der Wandung 7 als auch an der Wandung 10 angepaßt ist, ist eine Überdehnung der Trennmembran ausgeschlossen und eine vollständige Entleerung des Infusatvorratsraumes 9 beim Infusionsvorgang zuverlässig gesichert.Since according to the invention the flexible, highly elastic separation membrane 8 is adapted in shape and size both on the wall 7 and on the wall 10, overstretching of the separation membrane is excluded and a complete emptying of Infusatvorratsraumes 9 reliably secured during the infusion process.

Die dampfdruckgetriebene Infusionspumpe für flüssige und in Lösung befindlicher Pharmaka, vorzugsweise für Dauerinfusion im implantierbaren Zustand, kann auch exkorporal bei Mensch und Tier eingesetzt werden, wenn die Temperaturkonstanz für die Anwendung der Pumpe gesichert ist.The vapor-pressure-driven infusion pump for liquid and in-solution drugs, preferably for continuous infusion in the implantable state, can also be used exkorporal in humans and animals, if the temperature stability is ensured for the application of the pump.

Claims

Invention claim:

Arrangement for the elimination of the residual infusate in vapor-pressure-driven infusion pumps for continuous infusion of liquid or in-solution drugs in humans and animals, characterized in that a highly flexible, from physiologically harmless plastic, vorzugsweie polyurethane existing film as a separation membrane (8) between the infusate and the transmission medium in a container (6) of the infusion pump formed from two rigid and preferably spherical cap-shaped walls (7; 10) is arranged, wherein the separation membrane is adapted in shape and size of the two walls of the container, and that the transmission medium, from the constant pressure of the known two-phase propellant Fluid-controlled, non-positively acting on the separation membrane.