DE102004047195B4

DE102004047195B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Dosierung von Medikamenten

Info

Publication number: DE102004047195B4
Application number: DE200410047195
Authority: DE
Inventors: Tilman von BLUMENTHAL
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: DE102004047195A1

Abstract

Infusionsvorrichtung mit – mehreren Dosiervorrichtungen (2, 3, 4) für Medikamente, wobei den Medikamenten eine Prioritätskennzahl zugeordnet ist, – einer mit einer Trägerflüssigkeit versehenen Medikamentenleitung (14) zur Aufnahme der Medikamente – einer Pumpe (16) abströmseitig der Medikamentenleitung (14) und – einer Steuereinheit (19), welche dazu ausgebildet ist, Ansteuersignale für die Dosiervorrichtungen (2, 3, 4) in der Weise zu erzeugen, dass Medikamente mit hoher Prioritätskennzahl innerhalb vorgegebener Zeitintervalle quasikontinuierlich und Medikamente mit geringer Prioritätskennzahl in größeren vorgegebenen Zeitintervallen mit entsprechend größerem Medikamentenvolumen dosiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dosierung von Medikamenten.
Bei der Behandlung von Schwer- und Schwerstkranken wird in der Regel eine Vielzahl von Infusionslösungen dem Patienten parallel appliziert. Dieses führt zu einer großen Anzahl von Schläuchen und Apparaten. Eine Alternative ist die serielle Applikation von Infusionslösungen. Bei inkompatiblen Infusionslösungen kann es hierbei zu chemischen Reaktionen und zum Ausfällen von Feststoffen kommen, die die Infusionsleitung verstopfen können.
Infusionsvorrichtungen mit mehreren, durch eine Steuereinheit regelbaren Dosiervorrichtungen sind aus der DE 295 16 546 U1 , der EP 0 473 240 A2 , der EP 0 013 334 A3 , der WO 93/12825 A1 , der US 4,696,671 A sowie der US 4,559,036 A bekannt. Eine Infusionsvorrichtung zur seriellen Applikation von nicht kompatiblen Infusionslösungen ist beispielsweise aus der DE 295 16 546 U1 bekannt geworden.
Bei der bekannten Infusionsvorrichtung wird eine Zuführkammer für Infusionslösungen während der Therapiezeit ständig von einer neutralen Lösung, einer Trägerflüssigkeit, durchflossen. Die Infusionslösungen werden der Trägerflüssigkeit an verschiedenen Stellen der Zuführkammer zugemischt. Die Infusionslösungen werden derart injiziert, dass Abschnitte von Infusionslösungen durch Abschnitte mit Trägerflüssigkeit voneinander getrennt sind. Nicht kompatible Infusionslösungen können so in die Trägerflüssigkeit eingeführt werden, ohne dass sie sich miteinander mischen. Aufgrund der großen Volumenunterschiede der einzelnen Infusionslösungen und im Hinblick auf die zeit- und mengengenaue Zuführung der Medikamente ist Voraussetzung, dass die Infusionslösungen ohne Schlierenbildung und Bildung von Totzonen von der Trägerflüssigkeit mitgeführt werden. Hierzu ist vorgesehen, dass die Einmündungsstellen der Infusionslösungen im Zentrum der Zuführkammer liegen und seitlich von der Trägerflüssigkeit umspült werden. Strömungsaufwärts der Zuführkammer ist eine Pumpe angebracht, die die Trägerflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter heraus über die Zuführkammer in eine Patientenleitung pumpt. Die Pumpe ist derart ausgebildet, dass sie den Druck am Pumpenauslass konstant hält. Dadurch wird erreicht, dass das dem Patienten zugeführte Flüssigkeitsvolumen konstant bleibt.
Die Regelung der Pumpe auf einen konstanten Förderdruck ist aufgrund der teilweise stark schwankenden Förderraten der zudosierten Infusionslösungen schwierig, da aufgrund der Inkompressibilität der Lösungen Druckspitzen nur über die Elastitzität von Schläuchen und Elastomerkomponenten abgebaut werden können. Ein schnell ansprechender Druckregelkreis für die Pumpe ist aufwändig und es können zusätzlich auch Druckspitzen durch Schwingungen des Regelkreises auftreten. Eine konstante Summenförderrate zum Patienten ist daher, aufgrund von möglicherweise langwierigen Einschwingvorgängen, nur schwer erreichbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Infusionsvorrichtung zur Dosierung unterschiedlicher Medikamente derart zu verbessern, dass eine größtmögliche Flexibilität in der Medikamentendosierung erreicht wird.
Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Pumpe abströmseitig einer Medikamentenleitung angeordnet ist, in welche die Infusionslösungen oder Medikamente eingespeist werden. Anströmseitig der Medikamentenleitung befindet sich ein Vorratsbehälter für die Trägerflüssigkeit, der zur Umgebung hin entlüftet ist. Der hydrostatische Druck in der Medikamentenleitung ist dabei nur von der Höhe des Flüssigkeitsstandes der Trägerflüssigkeit innerhalb des Vorratsbehälters abhängig. Die Pumpe wird normalerweise volumengesteuert, d. h. mit konstantem Fördervolumen betrieben. Wird in die Medikamentenleitung kurzzeitig ein größeres Volumen an Infusionslösung dosiert, als mit der Pumpe abtransportiert wird, erfolgt der Volumenausgleich über den Vorratsbehälter, indem ein überschüssiges Volumen von Trägerflüssigkeit aus der Medikamentenleitung zurück in den Vorratsbehälter verschoben wird. Auf diese Weise können bei unterschiedlichen Volumina der zudosierten Infusionslösungen keine Druckschwankungen innerhalb der Medikamentenleitung auftreten, so dass bei der Pumpe keine Druckregelung vorgenommen werden muss.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Förderrate der Pumpe, z. B. für Spülzwecke, kurzzeitig erhöht werden kann, ohne dass es in der Medikamentenleitung zu einer signifikanten Druckänderung kommt.
Besonders zweckmäßig ist es, die Medikamentenleitung mit kleinem Innendurchmesser, größenordnungsmäßig etwa ein Millimeter, oder auch darunter, auszuführen, um einen schnellen Abtransport der zudosierten Medikamente und der Trägerflüssigkeit zu ermöglichen. Es kann so eine Vielzahl von Medikamenten, größenordnungsmäßig bis zu 20, über eine einzige Medikamentenleitung verabreicht werden und es ergeben sich kurze Spülzeiten. Außerdem kommt eine Veränderung der Dosierrate eines Medikamentes innerhalb einer kurzen Zeitspanne von weniger als einer halben Minute beim Patienten an.
In vorteilhafter Weise wird bei der Dosierung der Medikamente mit einer variablen Medikamentensequenz gearbeitet. Hierzu erhält jedes Medikament eine Prioritätskennzahl zugewiesen, die ein Maß für die Notwendigkeit einer quasikontinuierlichen Dosierung wiedergibt. Die momentane Priorität eines Medikaments berechnet sich aus dem Produkt aus der Prioritätskennzahl und dem Zeitabschnitt seit der letzten Dosierung. Das Medikament mit der aktuell höchsten Priorität wird dosiert, wenn keine Gefahr der Inkompatabilität besteht. Hierzu befindet sich in der Steuereinheit der Infusionsvorrichtung eine Datenbank mit Informationen darüber, welche Medikamente miteinander mischbar und welche Wartezeiten in Abhängigkeit von der Förderrate der Pumpe notwendig sind, wenn Medikamente nicht mischbar sind. Wenn die Gefahr der Inkompatibilität von Medikamenten besteht, wird das nächste Medikament in der Prioritätsliste vorgelassen, das mit dem Medikament höchster Priorität kompatibel ist. Dadurch wird erreicht, dass die Dosierung des Medikamentes mit höchster Priorität nicht zusätzlich verzögert wird. Medikamente mit hoher Priorität, die kontinuierlich dosiert werden müssen, werden beispielsweise in kurzen Zeitabständen, etwa alle 10 Sekunden, in kleinen Dosen zugeführt. Demgegenüber werden Medikamente mit geringerer Priorität in größeren Zeitintervallen, etwa alle drei Minuten in größerer Dosis, appliziert.
Die Flüssigkeitsbilanz und die kontrollierte Wasseraufnahme sind entscheidende Parameter für den Patienten. So ist für manche Patientengruppen, wie z. B. solche mit Niereninsuffizienz, eine geringe Wasseraufnahme von z. B. kleiner ein Liter pro Tag erforderlich.
Bei einer geringen Förderrate ist eine quasikontinuierliche Medikamentendosierung schwerer zu erreichen als bei hoher Förderrate. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Infusionsvorrichtung eine vorgegebene mittlere Förderrate in der Weise einhält, dass kurzfristige Spülboli durch geringere Förderraten zu anderen Zeiten ausgeglichen werden.
Eine geringe Förderrate kann auch zur Folge haben, dass dadurch auch die Dosierfrequenz unangemessen begrenzt ist. Erfindungsgemäß verfügt die Steuereinheit der Infusionsvorrichtung über ein mathematisches Simulationsmodell, mit dem aus der vorgewählten Einstellung für alle Medikamente sowie der maximal zulässigen Summenförderrate und der Priorisierung der Medikamente, Dosierfrequenzen und Dosiervorschläge für alle Medikamente berechnet und angezeigt werden, um dem Anwender bei der Einstellung der Parameter oder der Änderung von Vorgabewerten zu unterstützen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und im folgenden näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Infusionsvorrichtung 1 mit Dosiervorrichtungen 2, 3, 4 für Medikamente, die in Behältern 5, 6, 7 aufgenommen sind. Die Behälter 5, 6, 7 sind über Schlauchleitungen 8, 9, 10 mit den Dosiervorrichtungen 2, 3, 4 verbunden. Die Medikamente münden an Anschlussstutzen 11, 12, 13 in eine mit einer Trägerflüssigkeit gefüllte Medikamentenleitung 14 ein. Die Medikamentenleitung 14 ist auf einer Seite mit einem Vorratsbehälter 15 für die Trägerflüssigkeit verbunden und abströmseitig der Medikamentenleitung 14 befindet sich eine Pumpe 16, die die Trägerflüssigkeit zusammen mit den Medikamenten über eine Patientenleitung 17 zum Patienten 18 fördert. Eine Steuereinheit 19 liefert pulsförmige Ansteuersignale an die Dosiervorrichtungen 2, 3, 4, mit denen der Medikamentenfluss aus den Behältern 5, 6, 7 freigegeben oder unterbrochen wird. Die Steuereinheit 19 enthält eine Datenbank 20 mit Informationen darüber, welche Medikamente miteinander mischbar und welche Wartezeiten notwendig sind, wenn Medikamente nicht mischbar sind. Die Steuereinheit 19 ist auch mit der Pumpe 16 verbunden, um Vorgabewerte für die Förderrate zu liefern.
Die Dosiervorrichtung 2, 3, 4 sind als Silizium-Mikropumpen ausgeführt, die sich in wenigen Millisekunden verstellen lassen. Es können so auch sehr kleine Volumina dosiert werden. Die Anschlussstutzen 11, 12, 13 haben einen Innendurchmesser im zwei- bis dreistelligen Mikrometerbereich, um das Totraumvolumen und Diffusionsvorgänge zwischen den Dosiervorrichtungen 2, 3, 4 und der Medikamentenleitung 14 zu minimieren. Die Medikamentenleitung 14 hat einen Innendurchmesser von einem Millimeter und strömungsabwärts der Anschlussstutzen 11, 12, 13 reduziert sich der Durchmesser in einem Leitungsabschnitt 141 auf 0,2 Millimeter, um mit einer Strömungsgeschwindigkeit von größer 0,3 Meter/Sekunde den schnellen Transport zum Patienten 18 zu gewährleisten. Die Patientenleitung 17 hat ebenfalls einen Innnendurchmesser von etwa 0,2 Millimeter.
Die erfindungsgemäße Infusionsvorrichtung 1 arbeitet folgendermaßen: Die Steuereinheit 19 sendet Puls-Pause modulierte Spannungspulse an die Dosiervorrichtungen 2, 3, 4, wodurch die Dosiervorrichtungen 2, 3, 4 in zeitlicher Abfolge bestimmte Medikamentenmengen in die Medikamentenleitung 14 abgeben. Jedem zu dosierenden Medikament ist eine Prioritätskennzahl zugewiesen, die die Notwendigkeit einer quasikontinuierlichen Dosierung wiedergibt. Medikamente mit hoher Priorität werden in vorbestimmten Zeitintervallen, z. B. alle 10 Sekunden, in kleinen Dosen dosiert. Aus der Datenbank 20 der Steuereinheit 19 wird abgefragt, welche Medikamente miteinander mischbar sind und welche Wartezeiten bei nicht mischbaren Medikamenten eingehalten werden müssen. Aufgrund der Dosiervorgeschichte ist deshalb zu jedem Zeitpunkt für jedes Medikament eine Aussage darüber möglich, ob dieses Medikament gerade dosiert werden darf oder nicht. Das Medikament mit der nächsttieferen Priorität wird zugelassen, wenn keine Inkompatibilität mit dem zuvor dosierten Medikament besteht. Wenn die Gefahr der Inkompatibilität besteht, wird ein anderes Medikament mit niedrigerer Priorität vorgelassen. Bei inkompatiblen Medikamenten wird die Pumpe 16 so angesteuert, dass ein ausreichend großes Volumen an Trägerflüssigkeit zwischen den Medikamenten vorhanden ist. Normalerweise ist die Pumpe 16 auf eine konstante Förderrate eingestellt. Die Förderrate kann aber für Spülzwecke kurzzeitig erhöht werden. Medikamente die in der Prioritätenliste weiter unten stehen, werden in größeren Zeitabschnitten, beispielsweise alle 3 bis 5 Minuten, dann aber in höheren Dosen injiziert.
Sollte das über die Dosiervorrichtungen 2, 3, 4 zugeführte Volumen größer als das Fördervolumen der Pumpe 16 sein, erfolgt der Druckausgleich über den Vorratsbehälter 15 für die Trägerflüssigkeit. Da sich der Vorratsbehälter 15 auf Umgebungsdruckniveau befindet, wird bei einem Volumenüberschuss ein kleines Volumen an Trägerflüssigkeit aus der Medikamentenleitung 14 zurück in den Vorratsbehälter 15 verschoben.

Claims

Infusionsvorrichtung mit – mehreren Dosiervorrichtungen (2, 3, 4) für Medikamente, wobei den Medikamenten eine Prioritätskennzahl zugeordnet ist, – einer mit einer Trägerflüssigkeit versehenen Medikamentenleitung (14) zur Aufnahme der Medikamente – einer Pumpe (16) abströmseitig der Medikamentenleitung (14) und – einer Steuereinheit (19), welche dazu ausgebildet ist, Ansteuersignale für die Dosiervorrichtungen (2, 3, 4) in der Weise zu erzeugen, dass Medikamente mit hoher Prioritätskennzahl innerhalb vorgegebener Zeitintervalle quasikontinuierlich und Medikamente mit geringer Prioritätskennzahl in größeren vorgegebenen Zeitintervallen mit entsprechend größerem Medikamentenvolumen dosiert werden.
Infusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuersignale als Puls-Pause modulierte Spannungs- oder Stromsignale vorliegen.
Infusionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die quasikontinuierliche Dosierung pulsartig und in kleinen Dosen vorgenommen wird.
Infusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) die Dosierung so vornimmt, dass bei Inkompatibilitäten von Medikamenten das Medikament in der Prioritätsliste vorgelassen wird, welches mit dem Medikament höchster Priorität kompatibel ist.
Infusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das als nächstes zu dosierende Medikament aus den Prioritätenkennzahlen der Medikamente und den Zeitintervallen seit der letzten Dosierung bestimmt wird.
Infusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei inkompatiblen Medikamenten eine Spülphase zwischengeschaltet wird.
Infusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die Dosiervorrichtungen (2, 3, 4) aus der Gruppe mikrosystemtechnisch hergestellter Mikropumpen, piezobetriebene Pumpen, normal geschlossene Resonanzeffektpumpen oder Tropfendosierer ausgewählt sind.
Infusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Durchmesser der Medikamentenleitung (14) den Bereich zwischen 0,5 Millimeter und 2 Millimeter umfasst.
Infusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) die Dosierung so vornimmt, dass, ausgehend von einer mittleren Förderrate, kurzfristige Spülboli mit erhöhter Förderrate durch geringere Förderraten zu anderen Zeiten ausgeglichen werden.
Infusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein mathematisches Simulationsmodell vorgesehen ist, mit dem aus der vorgewählten Einstellung für alle Medikamente sowie der maximal zulässigen Summenförderrate und der Priorisierung der Medikamente Dosiervorschläge für alle Medikamente ermittelt werden.