DD293055A5 - Elektromagnetisch gesteuerte ventileinrichtung fuer implantierbare, treibgasbetriebene infusionspumpen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch gesteuerte Ventileinrichtung fuer implantierbare, treibgasbetriebene Infusionspumpen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln und geringem Kostenaufwand die Dosiergenauigkeit zu erhoehen und den Infusionsbetrieb sicherer zu machen. Das wird mit einer Treibgaskammer, einem ersten Faltenbalgbehaelter, einer Zwischenmediumkammer und einem zweiten Faltenbalgbehaelter sowie drei Ventilen geloest, von denen das zwischen dem ersten Faltenbalgbehaelter und die Zwischenmediumkammer geschaltete Ventil stets einen solchen Betriebszustand aufweist, der dem des Ventils in der Einlaszleitung des zweiten Faltenbalgbehaelters entspricht. Fig. 1{Ventileinrichtung, elektromagnetisch gesteuert; implantiert, treibgasbetrieben, Infusionspumpe; Dosiergenauigkeit; Treibgaskammer; Faltenbalgbehaelter; Zwischenmediumkammer; Betriebszustaende}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch gesteuerte Ventileinrichtung für implantierbare, treibgasbetriebene Infusionspumpen, die nach einem Vierkammerprinzip arbeiten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Implantierbare Infusionspumpen arbeiten aus Energiegründen meistens mit Treibgas, das beim Einfüllen des Medikaments komprimiert wird. Bei der anschließenden Infusion drückt das Treibgas das Medikament über einen Katheter an die gewünschte Behandlungsstelle im Körper des Patienten.

Bei Infusionspumpen, die nach dem Vierkammerprinzip arbeiten, befinden sich zw^::chen dem für die Medikamentenaufnahme bestimmten Faltenbalgbehälter und der Treibgaskammer eine Zwischenmediumkammer v...d ein zweiter Faltenbalgbehälter (DD-PS 267 665). Dieser und die Zwischenmediumkammer sind über eine Dosiereinrichtung und ein parallel zu ihr angeordnetes Rückschlagventil miteinander verbunden.

Erfolgt eine Auf- bzw. Nachfüllung des betreffenden Faltenbalgbehälters mit einem Medikament, wird gleichzeitig das Zwischenmedium von der Zwischenmediumkammer über das Rückschlagventil in den sich anschließenden Faltenbalgbehälter verdrängt, wobei während dieser Zeit das Rückschlagventil in Offenstellung gedrückt ist. Beim Infusionsbetrieb strömt das Zwischenmedium über die Dosiereinrichtung langsam in die Zwischenmediumkammer zurück und drückt bei nunmehr geschlossenem Rückschlagventil das Medikament in Richtung Patient heraus.

Die Medikamenteneinfüllung in den Faltenbalgbehälter wird mittels einer Injektionsspritze durchgeführt, deren Kanüle zunächst durch die Haut des Patienten und dann durch eine elastische Scheidewand der Einfülleinrichtung zu stechen ist. Nach dem Einfüllen und Herausziehen der Kanüle aus der Scheidewand schließt sich diese wieder, so daß kein Medikament in das umgebende Körpergewebe entweichen kann.

Bei derartigen Infusionspumpen mit dosiertem Überlauf des Zwischenmediums erübrigt sich ein Flußwiderstand in Richtung Katheter. Um jedoch zu verhindern, daß während des Einfüllvorganges das Medikament nicht sofort und in zu großer Menge

dem Körper des Patienten zugeführt wird, ist in der Ausflußleitung ein Sicherheitsventil angeordnet. Dieses Ventil schließt, wenn während des Einfüllvorgangoi tier Druck in jedem Faltenbalgbehälter ansteigt. Allerdings ist nicht sicher, ob auch bei geringen Druckänderungen eine ausreichende Ventilfunktion gewährleistet ist

Es wurde deshalb vorgeschlagen, in die Einlaßleitung und in die Ausflußleitung des betreffenden Faltenbalgbehälters je ein Ventil anzuordnen, die in Funktion jeweils entgegengesetzt anliegende Betriebszustände aufweisen (DD-PA 323984.2). Die beiden Ventile sind miteinander gekoppelt, so daß bei Anliegen eines Druckes im Fattenbalgbehäiter das Einlaßventil geöffnet und das Ausflußventil geschlossen ist. Im normalen Infusionsbetrieb ist dieses Ventil geöffnet und das Einlaßventil geschlossen, so daß keine Rückströmung zur Einfülleinrichtung erfolgt.

Die damit auf der Einlaßseite und auf der Ausflußseite geschaffenen Verschlußsicherheiten reichen jedoch nicht aus, wenn das der Dosiereinrichtung parallel geschaltete Rückschlagventil während eines Infusionsbetriebes nicht dicht ist. Hierdurch wird zusätzlich zu dem über die Dosiereinrichtung verlaufenden Zwischenmediums eine unkontrollierte Menge dieses Mediums zurückgeführt, deren Folge eine Überdosierung des Medikaments hervorruft.

Ziel dar Erfindung

Ziel der Erfindung ist, mit einfachen Mitteln und einem geringen Kostenaufwand die Dosiergenauigkeit für Infusionspumpen zu erhöhen und den Infusionsbetrieb sicherer zu machen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetisch gesteuerte Ventileinrichtung für implantierbare, treibgasbetriebene

Infusionspumpen mit der Umschaltmöglichkeit einas Leitungssystems zu entwickeln, das in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Ventile eine einwandfreie Medikamentenfüllung und -entleerung sowie Spülung des Medikamentenbehälters gewährleistet. Davon ausgehend strebt die Erfindung weiterhin an, die Ventileinrichtung mit einer mechanisch starren Kopplung und vereinfachten Magnetsteuerung der Ventile zu versehen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird von Infusionspumpen ausgegangen, die mit einer Treibgaskammer, einem ersten Faltenbalgbehälter, einer Zwischenmediumkammer und einem zweiten Faltenbalgbehälter versehen ist, wobei in die Einlaßleitung und in die Ausflußleitung des zweiten Faltenbalgbehälters je ein Ventil mit jeweils entgegengesetzt anliegenden Betriebszuständen angeordnet sowie der erste Faltenbalgbehälter und die Zwischenmediumkammer über eine Dosiereinrichtung und parallel zu dieser über ein weiteres Ventil miteinander verbunden sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das in die Verbindung zwischen dem ersten Faltenbalgbehälter und die Zwischenmediumkammer geschaltete Ventil stets einen solchen Betriebszustand aufweist, der dem des Ventils in der Einlnßleitung des zweiten Faltenbalgbehälters entspricht, daß diese Ventile und das in seiner Ausflußleitung vorhandene Ventil gesteuerte Magnetventile und ihre definiert vorbelasteten Ventilkörper in ihren Verschlußstellungen mit einer solchen Einschubkraft belastet sind, die größer als der Gasdruck in der Treibgaskammer ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, die insbesondere eine Überdosierung, also ein direktes Überströmen des Medikamentes beim Ein- oder Nachfüllen von der Einfülleinrichtung in den Ausfluß, Undichtigkeit der Einfülleinrichtung und dadurch verursachtes Auslaufen von Medikament an dieser Stelle in den Körper des Patienten u.a.m. vermeiden, sind gekennzeichnet dadurch, daß

- die Energiezuführung für die Ventile während des Ein- bzw. Nachfüllens eines Medikamentes in den Faltenbalgbehälter induktiv von außerhalb über eine Induktionsspule erfolgt;

- zur Wandlung des von der Induktionsspule aufgenommenen Wechselstromes in eine Gleichspannung an die Induktionsspule ein Gleichrichter und ein Ladekondensator angeschlossen sind, über die eine Verbindung mit einer oder mehreren Spulen der Ventile hergestellt ist und

- die Ventilkörper der Ventile als Ventilschieber ausgebildet und mit in die Spulen einziehbaren Eisenkernen ausgestattet sind. Durch diese Zweckmäßigkeiten wurde es möglich, die Ventile in einer Steuereinheit mit Vierkanten-Steuerkolbenlängsschieber zu vereinen, dessen Steuerung über einen mit ihm verbundenen Eisenkern und einer diesem zugeordneten Spule erfolgt. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, die Anschlüsse der mit dem zweiten Faltenbalgbehälter verbundenen Ventile über eine gemeinsame Leitung herzustellen, wodurch die Ventileinrichtung mit bekanntem Va-Ventilaufbau realisierbar ist. Durch die günstige Anordnung der Ventile im einzelnen oder ihre Kopplung in einer Ventilgruppe werden die Betriebszustände immer so erfüllt, daß stets das Ausflußventil während Ruhestellung und Infusionsbetrieb offen ist, hingegen die beiden anderen Ventile geschlossen sind und umgekehrt das Ausflußventil während des Einfüll-, Entleerungs- bzw. Spülvorganges dann geschlossen ist, wenn die beiden anderen Ventile geöffnet sind.

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, wird der sichere Ventilverschluß durch elektrisch betriebene Magnetventile erreicht, bei denen eine relativ große Andruckkraft im geschlossenen Zustand wirkt. Sofern innere Energiequellen der implantierbaren Infusionspumpe die erforderliche Leistung dazu nicht aufbringen können, wird gemäß der zweckmäßigen Ausgestaltung das Schalten der Ventile auf Stellung „Einfüllen, Entleeren, Spulen" durch induktive Energieübertragung vorgenommen.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand dor Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: die Schnittdarstellung einer implantierbaren, treibgasbetriebenen Infusionspumpe in schematischer Aufzeichnung und Fig. 2: einen Ausschnitt aus Figur 1 mit ausführlicher Darstellung der Ventilsteuerung.

Die nach dem Vierkammerprinzip arbeitende Infusionspumpe ist in einer Gehäusekapsel 1 untergebracht. Die untere Hälfte der Gehäusekapsel 1 ist von einer Treibgaskammer 2 und einem Faltenbalgbehälter 3 für ein Zwischenmedium ausgefüllt. Auf dem festen Deckteil des Faltenbalgbehälters 3 ist eine Zwischenmediumkammer 4 befestigt, in welcher ein zweiter Faltenbalgbehälter 5 eingetaucht ist. Der Faltenbalgbehälter 3 und die Zwischenmediumkammer 4 sind über eine Dosiereinrichtung 6 und ein parallel zu ihr angeordnetes Ventil 7 miteinander verbunden. Der für die Medikamentenaufnahme bestimmte Faltenbalgbehälter 5 ist über eine Einlaßleitung 8 und ein magnetisch gesteuertes Ventil 14 an eine Einfülleinrichtung 9 und über eine Ausflußleitung 10 und ein ebenfalls magnetisch gesteuertes Ventil 15 an einen Ausflußkatheter 11 angeschlossen. Die Einfülleinrichtung 9 besteht im wesentlichen aus einem in die Gehäusekapsel 1 eingeschlossenen elastischen Kunststoffteil 12 (Septum) und einem sogenannten Nadelstopp 13. Ferner beinhaltet die Gehäusekapsel 1 eine Induktionsspule 16, mit der elektrische Energie für die Bestätigung der Ventile 7,14,15 in das Innere der implantierbaren Infusionspumpe gelangt. Im Ruhezustand bzw. normalen Infusionsbetrieb sind die Ventile 7,14 geschlossen, während das Ventil 15 im Auslaß fceoff not ist. Beim Einfüllen bzw. Nachfüllen des Faltenbalgbehälters 5 mit Medikament werden die Ventile 7, 14,15 durch die von außen über die Induktionsspule 16 zugeführte elektrische Energie umgeschaltet, so daß nunmehr die Ventile 7,14 geöffnet und das Ventil 15 geschlossen ist. Die gleiche Ventilstellung ist auch für das Entleeren und Spulen des Faltenbalgbehälters 2 vorgesehen. Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind an die Induktionsspule 16 ein Gleichrichter 17 und ein Ladekondensator 18 angeschlossen. Mit den Bezugszahlen 19,20,21 sind Spulen gekennzeichnet, in die bei Stromdurchfluß Eisenkerne 22, 23,24 hineingezogen werden. Diese stehen mit Ventilschiebern 25, 26, 27 in starrer Verbindung und verändern den Betriebszustand der Ventile 7,14,15. Beispielsweise zeigt Figur 2 eine Ventilstellung bei Infusionsbetrieb, d.h. die Ventile 7,

14 sind geschlossen und das Ventil 15 ist geöffnet und werden mit Federkraft in dieser Stellung gehalten.

Die beschriebene Ausführung der elektromagnetisch gesteuerten Ventileinrichtung hat eine Wirkungsweise, die vor Beginn des Einfüll- bzw. Nachfüllvorganges mit der durch induktive Energieübertragung vorbestimmten Einstellung der Ventile 7,14,15 eingeleitet wird. Die von der Induktionsspule 16 aufgenommene ElekVoenergie - meist mittelfrequenter Wechselstrom - wird mit dem Gleichrichter 17 und dem Ladekondensator 18 in Gleichspannung umgewandelt. Diese Spannung speist die Spulen 19, 20,21 der Ventile 7,14,15 auf, so daß die Eisenkerne 22,23,24 mit ihren Ventilschiebern 25,26,27 zum Spuleninneren verschoben werden. Dadurch sind jetzt die Ventile 7,14 geöffnet und das Ventil 15 geschlossen, das Ein- bzw. Nachfüllen des Faltenbalgbehälters 5 kann beginnen.

Das sich beim Einfüllen vergrößernde Kammervolumen des Faltenbalgbehälters 5 drückt das Zwischenmedium von der Zwischenmediumkammer 4 über das geöffnete Ventil 7 in den Faltenbalgbehälter 3. Im Treibgasbehälter 2 komprimiert sich dabei das Treibgas. Am Ende des Einfüllvorganges wird die induktiv zugeführte Energie abgeschaltet und alle drei Ventile 7,14,

15 ändern durch Federkraft ihre Stellungen. Die Ventile 7,14 sind jetzt geschlossen und das Ventil 15 ist geöffnet.

Bei diesen erreichten Betriebszuständen der Ventile 7,14,15 drückt das Treibgas in der Treibgaskammer 2 das Zwischanmedium vom Faltenbalgbehälter 3 über die Dosiereinrichtung 6 in die Zwischenmediumkammer 4, von wo aus Druck auf den Faltenbalgbehälter 5 und demzufolge auch auf das Medikament ausgeübt wird. Die Folge davon ist, daß das Medikament über das Ventil 15 in den Katheter 11 gepreßt wird und so an die gewünschte Stelle im Körper des Patienten gelangt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Ventileinrichtung sind die Ventile 7,14,15 in einer Steuereinheit mit Vierkanten-Steuerkolbenlängsschieber vereint. Die mechanische Kopplung der Ventilkörper benötigt dann nur eine Spule und einen Eisenkern, der in fester Verbindung mit dem Vierkanten-Steuerkolbenlängsschieber steht.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ventileinrichtung ist von besonderem Vorteil, daß sich durch die jeweils entgegengesetzte Stellung der Ventile 14,15 sowohl beim Einfüllen kein Medikament in den Ausfluß gedrückt wird und auch im Infusionsbetrieb kein Medikament über eventuelle Undichtigkeiten des Kunststoffteiles 12 in den Körper des Patienten gelangen kann.

Durch den Einsatz des gesteuerten Ventils 7 kann im Infusionsbetrieb eine sichere Schließstellung erreicht werden. Außerdem hat die Steuerbarkeit des Ventils 7 den weiteren Vorteil, daß ein Medikament, falls aus medizinischen Gründen erforderlich, auch wieder nach auswärts abgesaugt werden kann.

Claims (5)

1. Elektromagnetisch gesteuerte Ventileinrichtung für implantierbare, treibgasbetriebene Infusionspumpen, die mit einer Treibgaskammer, einem ersten Faltenbalgbehälter, einer Zwischenmediumkammerund einem zweiten Faltenbalgbehälter versehen ist, wobei in die Einlaßleitung und in die Ausflußleitung des zweiten Faltenbalgbehälters je ein Ventil mit entgegengesetzt anliegenden Betriebszuständen angeordnet sowie der erste Faltenbalgbehälter und die Zwischenmediumkammer über eine Dosiereinrichtung und parallel zu dieser über ein weiteres Ventil miteinander verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß das in die Verbindung zwischen dem ersten Faltenbalgbehälter (3) und die Zwischenmediumkammer (4) geschaltete Ventil (7) stets einen solchen Betriebszustand aufweist, der dem des Ventils (14) in der Einlaßleitung (8) des zweiten Faltenbalgbehälters (5) entspricht, daß diese Ventile (7,14) und das in seiner Ausflußleitung (10) vorhandene Ventil (15) gesteuerte Magnetventile und ihre definiert vorbelasteten Ventilschieber (25,26,27) in ihren Verschlußstellungen mit einer solchen Einschubkraft belastet sind, die größer als der Gasdruck in der Treibgaskammer ist.

2. Elektromagnetisch gesteuerte Ventileinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Energiezuführung für die Ventile (7,14,15) während des Ein-bzw. Nachfüllens eines Medikaments in den Faltenbalgbehälter (5) induktiv von außerhalb über eine Induktionsspule (16) erfolgt.

3. Elektromagnetisch gesteuerte Ventileinrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zur Wandlung des von der Induktionsspule (16) aufgenommenen Wechselstromes in eine Gleichspannung an die Induktionsspule (16) ein Gleichrichter (17) und ein Ladekondensator (18) angeschlossen sind, über die eine Verbindung mit einer oder mehreren Spulen (19,20,21) der Ventile (7,14,15) hergestellt ist.

4. Elektromagnetisch gesteuerte Ventileinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Ventilkörper der Ventile (7,14,15) als Ventilschieber (25,26,27) ausgebildet und mit in die Spulen (19,20,21) einziehbaren Eisenkernen (22,23,24) ausgestattet sind.

5. Elektromagnetisch gesteuerte Ventileinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Ventile (7,14,15) in einer Steuereinheit mit Vierkanten-Steuerkolbenlängsschieber vereint sind, dessen Steuerung übereinen mit ihm verbundenen Eisenkern und einerdiesem zugeordneten Spule erfolgt.