DD284411A5 - Biosensitive infusionseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine biosensitive Infusionseinrichtung zur simultanen Bestimmung biologischer Parameter, vorzugsweise der Glukose, und Infusion von in Loesung befindlichen Pharmaka, vorzugsweise des Insulins, im menschlichen und tierischen Koerper. Sie dient der Verringerung der anwendungsbedingten Belastung bei Realisierung beider Aufgaben, der Messung und der Infusion durch eine kombinierte Anordnung, deren aeuszere Abmessungen denen der herkoemmlichen Infusionseinrichtung entsprechen. Durch die geometrische Anordnung der sensitiven Katheterspitze und der Infusataustrittsoeffnungen wird einer Verduennung des Meszkompartiments am Implantationsort vorgebeugt, und es werden guenstige Resorptionsbedingungen fuer das Infusat geschaffen. Anwendungsgebiete der Erfindung sind die apparative, meszwertgeregelte Insulintherapie mit extrakorporalen und implantierbaren Insulininfusionspumpen und mit manuellen Insulindosiergeraeten in Kathetervariante. Fig. 1{Infusionseinrichtung; Biosensitivitaet; Biosensor; Kombination; meszwertgeregelte Infusion; Katheter als Sensorfuehrung; verbesserte Resorption bei subkutaner Applikation}

Description

Biosensor oder der funktionsbestimmende Teil des Biosensors, die Meßelektrode, innerhalb des Lumens in der Spitze des Infusionskatheters angeordnet ist und daß der Infusionskatheter auf der implantierten Länge des Schaftes mehrfach in unterschiedlichen Ebenen perforiert ist, um den Austritt des Pharmakons in ausreichendem Abstand vom sensitiven Teil der Anordnung zu ermöglichen.

Die Kombination des Infusionskatheters mit dem Biosensor hat zur Folge, daß zur intrakorporalen Anwendung der Meß- und Infusionseinrichtung nur eine einzige Verletzung der Haut erforderlich ist. Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung im Falle der routinemäßigen subkutanen Pharmakotherapie, daß die Referenzelektrode des Biosensors nicht im Infusionskatheter untergebracht werden muß, daß sie darüber hinaus überhaupt nicht in den Körper implantiert werden muß, sondern unter Verwendung eines Elektrolyten in der Nähe des Implantationsortes der biosensitiven Infusionseinrichtung außen auf der Haut des Probanden fixiert werden kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es, bei Verwendung eines Biosensors in Form einer Mikroelektrode, die Funktionen Parameterbestimmung und Infusion mit einem Infusionskatheter zu realisieren, dessen Durchmesser gegenüber den bisher verwendeten Kathetern für die Infusion von in Lösung befindlichen Pharmaka unverändert ist. Die gleiche Aussage gilt für die implantierte Länge des biosensitiven Infusionskatheters. Durch die räumliche Trennung des sensitiven Teils und der Infusataustrittsöffnungen ist gesichert, daß das austretende Pharmakon nicht das Meßkompartiment beeinflußt. Hierzu trägt zusätzlich die Anordnung mehrerer Austrittsöffnungen in unterschiedlichen Ebenen bei, die darüber hinaus dafür sorgen, daß sich während der Infusion kein größeres Pharmakodepot ausbildet, sondern a priori eine feine Verteilung und damit günstigere Resorptionsbedingungen für das infundierte Pharmakon gewährleistet sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen für eine biosensitive Infusionseinrichtung zur simultanen Bestimmung der Glukosekonzentration und einer meßwertgeregelten oder gesteuerten Infusion von Insulin näher erläutert werden.

In den dazugehörigen Zeichnungen ist dargestellt:

Fig. 1: erfindungsgemäße biosensitive Infusionseinrichtung mit Enzymelektrode Fig.2: erfindungsgemäße biosensitive Infusionseinrichtung mit Infusionskanüle

Fig.3: erfindungsgemäße biosensitive Infusionseinrichtung mit interner Meßelektrode und externer Referenzelektrode des Biosensors.

Die erfindungsgemäße biosensitive Infusionseinrichtung beinhaltet gemäß Fig. 1 die Kombination von Meßeinrichtung zur Bestimmung der Glukosekonzentration und Infusionseinrichtung zursimultanen Insulinapplikation, die in einer Körperhöhe oder einem anderen geeigneten Ort beim Probanden implantiert ist. Sie arbeitet in der Weise, daß im Falle der meßwertgeregelten Insulinapplikation das Signal des Biosensors 1, der in Form einer Enzymelektrode im Lumen der Spitze des Infusionskatheters 2 angeordnet ist, über die Signalleitung 3 am anderen Ende des Infusionskatheters 2 herausgeführt und in einen adäquaten Insulininfusionsbefehl umgewandelt wird. Die Signalleitung 3 ist hierzu außerhalb des Körpers des Probanden aus dem Infusionskatheter 2 ausgekoppelt und der Meßwertverarbeitungs- und Speichereinheit 4 zugeführt.

Die Insulininfusion erfolgt durch die gesteuerte Infusatpumpe 5 unter Nutzung des selben Infusionskatheters 2, aus dem der Insulinaustritt durch die auf dem Umfang verteilten und auf unterschiedliche Ebenen der implantierten Katheterlänge untergebrachten Offnungen 6 realisiert ist. Der Abstand zwischen der biosensitiven Spitze des Infusionskatheters 2 und den Infusataustrittsöffnungen 6 und deren räumliche Anordnung garantieren, daß keine Verdünnung der Glukosekonzentration durch das in den Probanden infundierte Medikament auftritt.

Während die Meßelektrode 1.1 als funktionsbestimmender Teil des Biosensors 1 erfindungsgemäß stets im Lumen der Spitze des Infusionskatheters 2 anzuordnen ist, kann gemäß Fig.2 die Referenzelektrode 1.2 des Biosensors 1 als Kanüle des Infusionskatheters 2 realisiert werden.

Die Referenzelektrode 1.2 des Biosensors 1 kann sich gemäß Fig.3 außerhalb des Infusionskatheters 2 parallel zur Meßelektrode 1.1 des Biosensors 1 befinden.

Darüber hinaus ist vorgesehen, die Referenzelektrode 1.2 des Biosensors 1 extrakorporal unter Verwendung eines Elektrolyten in der Nähe des Implationsortes der biosensitiven Infusionseinrichtung auf der Haut des Probanden zu fixieren.

Die biosensitive Infusionseinrichtung ist in der erfindungsgemäßen Anordnung auch für die Überwachung der kontinuierlichen und der diskontinuierlichen Infusionstherapie geeignet.

Claims (2)

1. Biosensitive Infusionseinrichtung zur simultanen Realisierung kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Pharmakaapplikationen, vorzugsweise Insulin, und kontinuierliche Erfassung biochemischer Parameter, vorzugsweise von Glukose, im menschlichen und tierischen Körper, bestehend aus einem Infusionskatheter, dessen Schaftwand radial und in Längsrichtung in einer oder mehreren Ebenen Austrittsöffnungen für das flüssige Pharmakon besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lumen der Spitze des Infusionskatheters und bei einem Abstand von den ersten Infusionslöchern ein Biosensor angeordnet ist.

2. Biosensitive Infusionseinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines elektrochemischen Sensors nurseine Meßelektrode (1.1) im Lumen der Infusionskatheterspitze angeordnet ist und die Infusionskanüle des Infusionskatheters als Referenzelektrode (1.2) des Sensors ausgebildet ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine leicht applizierbare, mit einem Biosensor, vorzugsweise für Glukose, kombinierte Infusions- und Meßwerterfassungsanordnung, die sich für die langzeitige kontinuierliche Applikation von in Lösung befindlichen Pharmaka, vorzugsweise von Insulin, bei simultaner kontinuierlicher Messung biologischer Parameter, vorzugsweise der Glukosekonzentration, im menschlichen und tierischen Körper und daher für die Anwendung im Gerätesystem der meßwertgesteuerten Pharmaapplikation, vorzugsweise der Insulinapplikation bei der künstlichen Beta-Zelle, und für die Anwendung in open-loop-Systemen zur Pharmakaapplikation, vorzugsweise bei extrakorporal tragbaren und implantierbaren Infusionspumpen und manuell betriebenen Dosiergeräten mit Katheteranschluß eignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In „Artificial Organs", Raven Press, 1988, beschreiben Pfeiffer und andere und in „Diabetes", American Diabetes Association, 1984, Shichiri und andere bettseitige und tragbare Anordnungen zur meßwertgesteuerten Insulinapplikation. Im Falle der bettseitigen Anordnung wird über einen Katheter, der in eine periphere Vene eingestochen ist, dem Patienten kontinuierlich Blut entnommen, in dem extrakorporal mittels eines Biosensors die Bestimmung der Glukosekonzentration erfolgt. Das gemessene Signal wird nach Meßwertverarbeitung in einen adäquaten Insulindosierungsbefehl umgewandelt. Mittels einer Infusionspumpe wird über ein zweites Kathetersystem, das ebenfalls in eine periphere Vene eingebracht wurde, die berechnete Dosis des in Lösung befindlichen Insulins appliziert. Prinzipiell die gleiche Anordnung, welche durch die separate Applikation von Meßwertaufnehmer und Infusionssystem charakterisiert ist, wird bei dertragbaren Variante der meßwertabhängigen Insulinapplikation angewendet. Dabei werden lediglich das Meßkompartiment und der Infusionsort variiert. Weiterhin sind auch solche Anordnungen bekannt, bei denen Biosensoren zum Zwecke der Therapieüberwachung extrakorporal oder implantiert, aber ohne direkte (on-line) Kopplung zur Pharmakainfusionseinrichtung, eingesetzt werden. Im einfachsten Falle handelt es sich hierbei um diskontinuierlich durchgeführte Messungen, realisiert durch allgemein bekannte Laboranalysengeräte, Teststreifen für visuelle oder photometrische Auswertung oder Streifenelektroden im Zusammenhang mit einem entsprechenden elektronischen Auswertegerät zur retrospektiven Bewertung. In jedem Falle sind zur Anwendung solcher Apparaturen für die meßwertgesteuerte Pharmakotherapie im geschlossenen Regelkreis und für die Überwachung der Therapie bei kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Infusion mindestens zwei Katheter in dem menschlichen oder tierischen Körper anzuordnen oder im Falle der diskontinuierlichen Messung müssen die Haut und periphere Blutgefäße zum Zwecke der Blutentnahme zur extrakorporalen Analyse häufig verletzt werden. Die separate Applikation von Sensor und Infusionskatheter ist darüber hinaus gleichbedeutend mit der permanenten Penetration der Haut an mindestens zwei Stellen. Das trifft auch bei kontinuierlicher extrakorporaler Meßwerterfassung auf Grund der hierfür ständig notwendigen Blutentnahme zu.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine kostengünstige biosensitive Infusionseinrichtung, die sich insbesondere für die langzeitige kontinuierliche Erfassung biologischer Parameter, vorzugsweise der Glukose, bei simultaner meßwertgeregelter oder gesteuerter Infusion von Pharmaka, vorzugsweise von Insulin, und durch einfache Applizierbarkeit im menschlichen und tierischen Körper sowie minimierte psychologische Belastung des Patienten auszeichnet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine implantierbare, biosensitive Infusionseinrichtung zu schaffen, deren Konstruktionsprinzip sich hinsichtlich Miniaturisierung durch die geeignete Kombination eines Biosensors mit einem Infusionskatheter gegenüber dem bekannten Stand der Technik bei Einzelanwendung beider Funktionselemente auszeichnet und bei der alle genannten Mangel weitestgehend beseitigt sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der