DE102011090210A1

DE102011090210A1 - Pumpe für medizinische Anwendungen

Info

Publication number: DE102011090210A1
Application number: DE201110090210
Authority: DE
Inventors: Manfred Bodenlenz; Christian Höfferer; Franz Feichtner; Thomas Birngruber; Joachim Priedl; Roland Schaller; Lukas Schaupp; Peter Tkaczyk; Stefan Schock
Original assignee: Joanneum Research Forschungs GmbH
Current assignee: Joanneum Research Forschungs GmbH
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-07-12

Abstract

Eine tragbare medizinische Pumpe zum Leiten von Fluiden, wobei die Pumpe eine Mehrzahl von flexiblen Schläuchen, wobei jeder ein Lumen zum Aufnehmen von Fluid aufweist, einen ersten Pumpenkopf und einen zweiten Pumpenkopf, die in einem gemeinsamen Gehäuse der Pumpe integriert sind, und jeder geeignet ist, zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zusammenzupressen, um Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten, und eine Steuereinheit aufweist, die geeignet ist, den ersten Pumpenkopf und den zweiten Pumpenkopf zu steuern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine tragbare medizinische Pumpe.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein tragbares medizinisches System.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Leiten von Fluiden mittels einer tragbaren Pumpe.
Eine Peristaltikpumpe oder Rollenpumpe ist eine Art von positiver Verdrängerpumpe, die verwendet wird, um eine Vielzahl von Fluiden (wie Flüssigkeiten und/oder Gase) zu pumpen. Das Fluid ist in einer flexiblen bzw. biegsamen Röhre enthalten, die in ein kreisförmiges Pumpengehäuse eingepasst ist (obwohl lineare Peristaltikpumpen hergestellt wurden). Ein Rotor bzw. Läufer mit einer Anzahl von Rollen, Polschuhen oder Schleifern, die an dem externen Umfang angebracht sind, komprimiert die flexible Röhre bzw. den Schlauch. Da sich der Rotor dreht, schließt (oder okkludiert) der Teil des Schlauchs, der unter Kompression ist, wodurch erzwungen wird, dass das Fluid, das gepumpt werden soll, sich durch das Schlauch bewegt. Zusätzlich, da sich der Schlauch zu seinem natürlichen Zustand nach dem Durchlaufen des Exzenters öffnet (Wiederherstellung (restitution) oder Elastizität (resilience)), wird der Fluidfluss zu der Pumpe angeregt.
Die Verfahren von Mikrodialyse und offener Mikroperfusion (Open-Flow Microperfusion) in medizinischen Anwendungen erfordern Pumpen zur kontinuierlichen Probenentnahme von kleinen Fluidvolumen aus dem Körper oder seinen Geweben unter Verwendung von minimal-invasiven Probenentnahmekathetern (sampling catheters). Es gibt Probenentnahmekatheter, die semi-permeable bzw. halbdurchlässige Membrane (Mikrodialysekatheter) enthalten, und Katheter ohne beschränkte Permeabilität, d. h. ohne Membrane (Open-Flow-Mikroperfusionskatheter). Solche Katheter werden in einem Durchflussmodus perfundiert bzw. durchströmt, wobei schwere stationäre Kolben-/Spritzenpumpen oder Peristaltikpumpen verwendet werden. Tragbare Pumpen wurden entwickelt, um die Mobilität von Freiwilligen während längeren Studienzeiträumen zu ermöglichen. Und für die Probenentnahme von Körperfluid mit solchen Kathetern zur kontinuierlichen Glukoseüberwachung wurden tragbare Pumpen für diabetische Patienten entwickelt.
Die 'CMA107 microdialysis pump' ist eine tragbare Spritzenpumpe zur Mikrodialyse. Sie drückt kontinuierlich Perfusionsfluid (Perfusat) von der Spritze zu der implantierten Mikrodialysemembran (PUSH-Modus). Sie stellt ein wenig Flexibilität bereit, da ein paar Flussraten gewählt werden können.
Jedoch kann nur eine einzelne Messsonde perfundiert werden. Dies ist nicht effizient in Bezug auf Forschungsarbeiten mit mehreren Kathetern. Und nur PUSH ist möglich, was bedeutet, dass das Dialysat (die Probe) gezwungen wird, den Katheter durch das Ausflusslumen einfach durch Überdruck zu verlassen. Daher ist die Pumpe nicht für mehrere permeable Katheter geeignet, da ein signifikanter Volumenverlust über den Katheter hin zu dem Gewebe auftritt. Für eine stabile Volumenwiederherstellung muss die Pumpe in der Lage sein, das Fluid auch aktiv von dem Katheter zu dem Probencontainer bzw. Behälter zu ziehen. Dies ist besser mit dem peristaltischen Prinzip realisiert, wo Totvolumen in dem Zugzweig durch den Probenentnahmezeitraum hindurch stabil bleibt.
Der Zugriff auf Körperfluid durch Mikrodialyse wird auch für kontinuierliche Glukoseüberwachung verwendet. Auf diesem Gebiet sind zwei Vorrichtungen bekannt, die ein peristaltisches Prinzip verwenden:

1. Michael Schoemaker et al., „The SCGM1-System: Subcontaneous Continuous Glucose Monitoring Based an Microdialysis Technique", Diabetes Technology & Therapeutics, Volume 5, Number 4, 2003 offenbart, dass ein so genanntes SCGM1-System gestaltet ist, um eine kontinuierliche Glukoseüberwachung in der subkutanen Interstitialflüssigkeit für bis zu 120 Stunden zu ermöglichen. Das System basiert auf der Mikrodialysetechnik und ist aus drei Komponenten zusammengesetzt: (1) eine wegwerfbare Kassette, die den Mikrodialysekatheter enthält (mit den notwendigen Peristaltikpumpenschläuchen), ein elektrochemischer Durchflusssensor für Glukosemessung, und die Fluidreservoirs für sowohl das Mikrodialyse-Perfusat als auch eine Reagenzlösung, die Glukoseoxidase enthält; (2) die Sensoreinheit, die die Kassette beherbergt und durch den Patienten unter Verwendung eines Gürtelpakets getragen wird; und (3) den Datenmanager, mit einem integrierten Blutzuckermessgerät für die Kalibrierung des Glukosesignals. Der Datenmanager weist auch die Option des Darstellens des kontinuierlichen Glukosesignals auf. Die Sensoreinheit und der Datenmanager tauschen Glukosedaten und Kalibrierungsdaten durch Funkübertragung aus. Die enthaltene Peristaltikpumpe weist einen einzelnen Rollenpumpenkopf auf, der drei Schläuche (drei Kanäle) bei einem festen Fluss quetscht. Der Pumpenkopf betreibt die Mikrodialyse in Druck-Zug (push-pull) und die drei Kanäle mengen ein Enzym zu dem probierten Fluid bei.

Jedoch erlaubt das feste Flusssystem des SCGM1 keinen flexiblen effizienten Betrieb von Probenentnahmekathetern (Mikrodialyse, Openflow-Mikroperfusionskatheter) in optimalen Modi in Forschungsstudien.

2. Der 'GlucoDay'/'GlucoMenDay' tragbare Glukosemonitor (Menarini, IT) enthält auch eine Peristaltikpumpe. In ähnlicher Weise kann sie nur eine einzelne Mikrodialyse-Messsonde betreiben. Aber diese Pumpe liefert nur (Push), d. h. hat keine Zug-(Pull-)Funktionalität.

Es ist ein Objekt der Erfindung, eine flexibel betreibbare Pumpe bereitzustellen, die ausreichend kompakt und leicht ist, um durch einen Benutzer oder Patienten/Freiwilligen während medizinischen Forschungsstudien getragen zu werden.
Um das oben definierte Ziel zu erreichen, werden eine tragbare medizinische Pumpe, ein tragbares medizinisches System und ein Verfahren zum Leiten von Fluiden mittels einer tragbaren Pumpe gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine tragbare medizinische Pumpe zum Leiten von Fluiden bereitgestellt, wobei die Pumpe eine Mehrzahl von flexiblen Schläuchen, wobei jedes ein Lumen zum Aufnehmen von Fluid hat, einen ersten Pumpenkopf und einen zweiten Pumpenkopf, die in einem gemeinsamen Gehäuse der Pumpe integriert sind und jeweils eingerichtet sind, auf zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zum Leiten von Fluid durch das jeweilige Lumen einzuwirken, bzw. diese zusammenzupressen, und eine Steuereinheit aufweist, die geeignet ist, den ersten Pumpenkopf und den zweiten Pumpenkopf zu steuern.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein tragbares medizinisches System bereitgestellt, dass einen Katheter, der geeignet ist, in ein physiologisches Objekt (wie einen Patienten) eingeführt (oder implantiert) zu werden, und eine Pumpe aufweist, die die oben erwähnten Merkmale hat, und in Fluidverbindung mit dem Katheter ist, um ein Perfusionsfluid zu dem Katheter zu leiten und um ein Dialysefluid, das aus einer Interaktion des Perfusionsfluid mit dem physiologischen Objekt (beispielsweise ein Mischen des Perfusionsfluids mit Körperfluid des physiologischen Objekts) resultiert, von dem Katheter weg zu leiten (beispielsweise hinwärts zu einem Ziel wie einem Sensor oder einem Fluidcontainer).
Gemäß wiederum einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Leiten von Fluiden mittels einer tragbaren Pumpe bereitgestellt, wobei das Verfahren den Schritt des Bereitstellens der Pumpe mit einer Mehrzahl von flexiblen Schläuchen, wobei jede der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen ein Lumen zum Aufnehmen von Fluid hat, und das Steuern eines ersten Pumpenkopfs und eines zweiten Pumpenkopfs der Pumpe, um auf zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen einzuwirken bzw. diese zusammenzupressen, wodurch Fluid durch das jeweilige Lumen geleitet wird, wobei der erste Pumpenkopf und der zweite Pumpenkopf in einem gemeinsamen Gehäuse der Pumpe integriert sind (insbesondere, so dass das Gehäuse die externe Ummantelung oder Umhüllung eines Pumpenmoduls bildet) aufweist.
In dem Zusammenhang dieser Anmeldung kann der Begriff „tragbar” insbesondere eine Eigenschaft einer Vorrichtung bezeichnen, durch einen Benutzer transportierbar zu sein und eingerichtet zu sein, so dass ein Benutzer die Vorrichtung tragen kann, d. h. die Vorrichtung, die an dem Körper des Benutzers befestigt ist, mitführen kann. Dies beinhaltet bestimmte Beschränkungen an Größe und Gewicht, wie von einem Fachmann in der Technik von tragbaren medizinischen Vorrichtungen verstanden werden wird.
Der Begriff „flexibel” kann insbesondere eine Materialeigenschaft der Schläuche bezeichnen, nämlich, dass die Schläuche unter dem Einfluss einer externen Kraft, die eine Größenordnung von einigen zehn Newton hat, reversibel deformiert werden können. Somit kann die Flexibilität ein elastisches Verhalten enthalten, d. h. eine reversible Quetschbarkeit im Gegensatz zu einer plastischen Deformation. Ein Schlauch bzw. eine Röhre kann als flexibel betrachtet werden, wenn er/sie mittels Muskelkraft eines Benutzers biegbar ist und bemerkenswert quetschbar ist, wenn eine Kraft von einigen zehn Newton angewendet wird. Der Begriff „flexibel” kann auch die Flexibilität der Pumpe in Begriffen ihrer Geeignetheit für mehrere Anwendungsfälle in der Forschung bezeichnen. Die Pumpe kann flexibel in Begriffen ihrer flexiblen Verwendung sein, d. h. flexibel in der Verwendung von unterschiedlichen Katheterarten, Flexibilität in der Anzahl von Kathetern (beispielsweise ein bis sechs Stücke), Flexibilität in der Flussrate, Flexibilität in der Steuerung von Fluidbalance über den Austauschbereich des Katheters, etc.
Der Begriff „Pumpenkopf kann insbesondere eine Komponente der Pumpe bezeichnen, die fähig ist, einen oder mehrere flexible Schläuche zu bedienen, so dass Fluid durch ein inneres Lumen davon gepumpt werden kann. Jeder Pumpenkopf kann eine solche Pumpenaufgabe für sich allein durchführen, d. h. unabhängig von anderen Pumpenköpfen.
Der Begriff „Katheter” kann insbesondere einen Schlauch bzw. eine Röhre (oder irgendeine unterschiedlich geformte geometrische Struktur) bezeichnen, die in einen Körper eingeführt werden kann, wobei, bei Einführen des Katheters in den Körper der Katheter selbst eine Kavität bzw. Aushöhlung erzeugen kann, in die der Katheter aufgenommen wird. Alternativ kann er auch in eine Körperkavität eingeführt werden. Katheter können dadurch das Zurückholen von teilweise von vollständig ausgewogenen bzw. gleichgewichtigen Fluidproben zur Analyse durch eine konstante Durchflussperfusion (Mikrodialyse, Open-Flow-Mikroperfusion) oder Zugriff mittels chirurgischen Instrumenten ermöglichen. Ein Katheter kann ein oder mehrere flexible Schläuche aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann ein Katheter ein oder mehrere steife Schläuche bzw. Röhren aufweisen. Sein Durchmesser kann insbesondere zwischen 0,2 mm und 10 mm variieren. Ein Katheter kann eine Austauschoberfläche (wie eine semi-permeable Dialysemembran oder einen vollständig permeablen Austauschbereich mit großen Poren) aufweisen, über die Substanzen zwischen einem Inneren und einem Äußeren des Katheters ausgetauscht werden können.
Der Begriff „physiologisches Objekt” oder „biologisches Objekt” kann insbesondere irgendeinen Menschen, ein Tier und irgendeine Pflanze (irgendeinen Organismus) bezeichnen.
Der Begriff „Perfusionsfluid” kann insbesondere ein Fluid (wie ein Puffer, Wasser, Medikation, etc.) bezeichnen, welches in Interaktion mit einem Körperfluid/fluidische Probe/Gewebe über eine Austauschoberfläche des Katheters gebracht werden kann, so dass ein Materialtransport von dem Körperfluid/fluidische Probe/Gewebe zu dem Perfusionsfluid (oder umgekehrt) es ermöglichen kann, eine Komponente des Körperfluids/fluidische Probe/Gewebes durch Analysieren der modifizierten Perfusate zu analysieren. Der Begriff „Perfusionsfluid” kann die Flüssigkeit bezeichnen, die ein Lumen des Katheters betritt.
Der Begriff „Dialysefluid” oder „Dialysat” kann die Flüssigkeit bezeichnen, die resultiert, wenn Perfusionsfluid, insbesondere über eine permeable Membran, mit einem Körperfluid des physiologischen Subjekts, beispielsweise mit interstitiellem Fluid oder Blut, interagiert hat.
Zumindest ein Teil der „Mehrzahl von flexiblen Schläuchen” können physikalisch getrennte Schläuche sein oder können alternativ in einem oder mehreren Multi-Lumen-Schläuchen integriert sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Pumpensystem bereitgestellt, das permanent durch einen Benutzer getragen werden kann, so dass der Benutzer mit seinem normalen Tagesleben fortfahren kann, auch wenn er das System trägt. Eine solche Pumpe ist somit geeignet für medizinische Anwendungen, in denen eine kontinuierliche Überwachung eines physiologischen Parameters von und/oder Lieferung einer physiologisch aktiven Substanz zu einem Patienten notwendig ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen kann eine Mehrzahl von Pumpenköpfen in ein einzelnes gemeinsames zirkumferenziell bzw. umlaufend umgebendes Pumpengehäuse integriert sein, wodurch eine kompakte Konfiguration sowie eine ausreichend hohe Flexibilität hinsichtlich der Pumpleistung ermöglicht wird. Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, mehrere Pumpenköpfe in demselben tragbaren Pumpenmodul bereitzustellen, wenn beide Pumpenköpfe durch dieselbe Steuereinheit, wie einen Mikroprozessor gesteuert werden. Indem die Pumpenköpfe unabhängig durch die Steuereinheit gesteuert werden, ist es zu derselben Zeit möglich, eine ausreichende Flexibilität und Genauigkeit hinsichtlich der Pumpungsrate, Mischung von unterschiedlichen Komponenten und Aufrechterhaltung eines Gleichgewichts zwischen zugeführtem Fluid und gesaugtem Fluid bereitzustellen, um irgendeine ungewünschte physiologische Beeinflussung (wie Ödem) zu verhindern, die aus einer unausgeglichenen Zuführung und Abfluss von Fluid resultieren kann.
In einer Ausführungsform ist eine Pumpe bereitgestellt, die fähig ist, simultan mehrere Probenentnahmekatheter irgendeiner Art (Grad von Permeabilität) in einem Perfusionsmodus zur Volumensteuerung (drücken (push), ziehen (pull) oder drücken-ziehen (push-pull)) mit separat einstellbaren Flussraten zwischen Druck-(Push-) und Zug-(Pull-)Kanälen zur Drucksteuerung innerhalb der Katheter zu betreiben.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen wie Kolbenpumpen (z. B. CMA 107-Pumpe) oder Peristaltikpumpen (SCGM1-System, GlucoDay) ermöglichen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, fluidische Bedingungen wie Flussrate, Einmischungsverhältnis, einen Push- oder Pull-Modus, etc. ausreichend präzise für irgendwelche katheterbasierten Probenentnahmestudien oder kontinuierliches Glukoseüberwachen und andere medizinische Anwendungen anzupassen. Indem zwei oder mehrere Pumpenkatheter bereitgestellt werden, kann jeder Pumpenkopf selektiv ausgewählt werden, um einen Druck-Modus (Push-Modus) oder einen Zug-Modus (Pull-Modus) zu verwenden. Ein Pumpenkopf mit einem drehbaren, klappbaren Schließmechanismus vereinfacht signifikant die Montage und Demontage der Schläuche zu/von den Pumpenköpfen. Aufgrund des kompakten Designs von Pumpen gemäß beispielhaften Ausführungsformen können Transportpfade bezüglich fluidischer Kommunikation bzw. Verbindung und Belieferung von elektronischen Signalen klein gehalten werden. Insbesondere sind die fluidischen Transportpfade von und zu dem Katheter kurz, wodurch das Totvolumen sehr klein gemacht wird. Des Weiteren ist es möglich, für jeden der flexiblen Schläuche individuell zu definieren, ob er in einem Push-Modus oder einem Pull-Modus betrieben werden soll.
Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen der Pumpe erläutert werden. Jedoch gelten diese Ausführungsformen auch für das medizinische System und das Verfahren.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, den ersten Pumpenkopf und den zweiten Pumpenkopf zusammen in einem Push-Pull-Modus zu steuern. Ein solcher Push-Pull-Modus ist dadurch charakterisiert, dass zu derselben Zeit ein Perfusionsfluid aktiv aus der Pumpe heraus (und von dort zu einem Katheter oder ähnlichem) durch eine Pushing-Operation bzw. Druckoperation aktiv injiziert werden kann, während das (Ab-)Saugen eines Dialysefluids zu derselben Zeit durch eine Pulling-Operation bzw. Zugoperation durchgeführt werden kann. Somit kann eine Pulling-Operation einem Saugen von einem der Pumpenköpfe entsprechen, während eine Pushing-Operation durch den anderen der Pumpenköpfe durchgeführt werden kann. Der Begriff Push-Pull-Modus kann einen Operationsmodus bezeichnen, in dem Fluid zugeführt und zu derselben Zeit aus einem anderem Lumen oder einem anderen Anschluss eines Katheters abgesaugt wird.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit geeignet, den ersten Pumpenkopf in einem ersten Operationsmodus und den zweiten Pumpenkopf in einem zweiten Operationsmodus, der sich von dem ersten Operationsmodus unterscheidet, zu steuern. Die unterschiedlichen Operationsmodi können durch die Steuereinheit vordefiniert sein oder können durch einen Benutzer in Übereinstimmung mit seinen Referenzen definiert werden. Ein hoher Grad an Flexibilität des Betriebs der Pumpe wird erreicht, indem es ermöglicht wird, dass unterschiedliche Operationsmodi durch die verschiedenen Pumpenköpfe zu derselben Zeit bereitgestellt werden. Beispielsweise können sich die unterschiedlichen Operationsmodi hinsichtlich zumindest eines Pumpungsparameters wie der Fluidflussrate, Push-Operation oder Pull-Operation, aktiven Zustand oder inaktiven Zustand, etc. unterscheiden.
In einer Ausführungsform weist die Steuereinheit einen einzelnen Mikroprozessor gemeinsam zum Steuern sowohl des ersten Pumpenkopfes als auch des zweiten Pumpenkopfes auf. Somit wird genau ein Mikroprozessor wie eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) in der gesamten Pumpe in dieser Ausführungsform bereitgestellt, wodurch die Pumpe kompakt gemacht wird. Des Weiteren kann ein- und dieselbe Verarbeitungsidentität zentral beide oder alle Pumpenköpfe steuern, was die Pfade kurz und einfach hält.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit geeignet, individuell den ersten Pumpenkopf zu steuern, um selektiv in einem Push-Modus oder in einem Pull-Modus zu arbeiten, und ist geeignet, individuell den zweiten Pumpenkopf zu steuern, um selektiv in einem Push-Modus oder in einem Pull-Modus zu arbeiten. Beispielsweise kann die Rotationsrichtung von Rotoren der Pumpenköpfe umgekehrt werden, um den Modus zu ändern. Ein solches Pumpensystem versieht den Benutzer mit einem hohen Grad an Flexibilität.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit geeignet, den ersten Pumpenkopf und den zweiten Pumpenkopf zu steuern, um Fluide durch die Mehrzahl von flexiblen Schläuchen mit einer anpassbaren Flussrate (d. h. gepumptes Fluidvolumen pro Zeit) zu pumpen. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, dass die Pumpe mit einer konstanten Flussrate arbeitet, sondern die Flussrate kann flexibel durch die Steuereinheit angepasst werden, die entsprechend die jeweiligen Pumpenköpfe betreiben kann. Daher kann die Pumpe für sehr unterschiedliche Operationen implementiert werden. Beispielsweise können unterschiedliche medizinische Anwendungen oder unterschiedliche Patienten unterschiedliche Flussraten benötigen. Somit ist die Anpassbarkeit der Flussrate, indem die unterschiedlichen Pumpenköpfe durch die Steuereinheit koordiniert gesteuert werden, vorteilhaft.
In einer Ausführungsform ist die anpassbare Flussrate unter ungefähr 100 μl/min (Mikroliter/min), ist insbesondere in einem Bereich zwischen ungefähr 0,1 μl/min und ungefähr 10 μl/min. Die gegebenen Werte für die Flussrate sind geeignet für viele medizinische Anwendungen, in denen die entsprechenden Fluide in einen Körper eines Patienten unter Verwendung eines Katheters und unter Zurückziehen von Fluid von diesem Körper injiziert werden, eventuell kontinuierlich und simultan in beidem, um einen kontinuierlichen Durchfluss innerhalb des Katheters zu errichten. Mit solchen kleinen Flussraten ist es möglich, die Pumpe variabel zu konfigurieren, da dies auch die Verwendung von relativ kleinen und einfachen Fluidcontainern bzw. -behältern und/oder Abfallcontainern ermöglicht, was die Tragbarkeit der Pumpe fördert.
In einer Ausführungsform weist die Mehrzahl von flexiblen Schläuchen eine erste Untermenge auf, die durch den ersten Pumpenkopf aber nicht durch den zweiten Pumpenkopf zusammengepresst werden soll, und weist eine zweite Untermenge auf, die durch den zweiten Pumpenkopf aber nicht durch den ersten Pumpenkopf zusammengepresst werden soll. In dieser Ausführungsform ist die erste Untermenge der Schläuche exklusiv mit dem ersten Pumpenkopf gekoppelt, so dass der erste Pumpenkopf alleine das Pumpen von Fluid durch diese Schläuche steuern wird. Eine andere Untermenge, die sich von der ersten Untermenge unterscheidet, ist exklusiv durch den zweiten Pumpenkopf mit Bezug auf ihre Pumpleistung gesteuert. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Teil oder alle der Schläuche entweder durch beide oder mehr als zwei Pumpenköpfe zusammengepresst werden.
Jede Untermenge an Schläuchen kann als ein gemeinsames Element eingerichtet sein, so dass die Schläuche einer Untermenge untrennbar voneinander eingerichtet sind. Dies macht die Pumpe einfach, da eine Anzahl von Komponenten, die durch einen Benutzer gehandhabt werden, auf einen kleinen Wert beschränkt sein kann.
Nach wie vor Bezug nehmend auf die vorher beschriebene Ausführungsform kann die erste Untermenge und/oder die zweite Untermenge je zwei (oder mehr) Greif- bzw. Griffelemente (grip elements) aufweisen (welche insbesondere als die unten beschriebenen Spanngriffe (tightening grips) eingerichtet sein können), die durch einen Benutzer gegriffen werden können und eine Mehrzahl von Schlauchführungslöchern (tube guide holes) aufweisen, von denen jedes einen jeweiligen der Schläuche der jeweiligen Untermenge aufnimmt (beispielsweise fest aufnimmt, d. h. nicht verschiebbar aufnimmt), so dass die Schläuche einer jeweiligen Untermenge gebündelt sind, um zwischen den zumindest zwei Griffelementen ausgerichtet zu werden. Dies stellt sicher, dass die mehreren flexiblen Schläuche einer Untermenge daran gehindert werden, einen nicht geordneten Zustand anzunehmen. Somit wird eine parallele Ausrichtung der Schläuche zwischen beabstandeten (spaced) Griffelementen sichergestellt und ein einfacher Betrieb durch einen Benutzer wird ermöglicht. In Endbereichen der Schläuche, die nicht zwischen benachbarten Griffelementen ausgerichtet sind, müssen individuelle Schläuche nicht parallel ausgerichtet sein, sondern können im Gegensatz dazu frei gebogen werden, um zu ermöglichen, dass eine individuelle fluidische Verbindung von jedem Endstück zu verbundenen Elementen wie Fluidcontainern oder Kathetern bereitgestellt wird.
In einer Ausführungsform weist die Pumpe zumindest einen weiteren Pumpenkopf auf, um zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zusammenzupressen, um Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten, wobei die Steuereinheit geeignet ist, den zumindest einen weiteren Pumpenkopf zu steuern, und wobei der zumindest eine weitere Pumpenkopf in das gemeinsame Gehäuse integriert ist. Somit sind Ausführungsformen der Erfindung nicht exklusiv auf zwei Pumpenköpfe beschränkt, sondern irgendeine gewünschte Anzahl von Pumpenköpfen ist möglich, wenn eine noch höhere Leistung gewünscht ist. Jedoch, obwohl zusätzliche Pumpenköpfe auch durch zusätzliche Steuereinheiten gesteuert werden können, kann es auch bevorzugt sein, dieselbe Steuereinheit für alle Pumpenköpfe zu verwenden, um die Dimension, Gewicht und Steueraufwand klein zu machen.
In einer Ausführungsform weist die Pumpe – insbesondere das Gehäuse – eine Mehrzahl von Pumpenkopfbefestigungssockeln (pump head mounting sockets) (oder Grundflächen) auf, wobei jeder geeignet ist, einen Pumpenkopf aufzunehmen, so dass die Pumpe mit einer auswählbaren Anzahl an Pumpenköpfen ausstattbar ist. Somit kann der entsprechende Pumpenkopf, wenn er auf einem jeweiligen Sockel befestigt ist, aktiviert werden, um eine definierte Pumpleistung durchzuführen. Eine solche Ausführungsform ist insbesondere geeignet für eine modulare Anordnung, in der ein- und dieselbe Pumpe durch einen Benutzer konfigurierbar (und re-konfigurierbar) ist, um mit einer gewünschten Anzahl von Pumpenköpfen betrieben zu werden. Aus diesem Grund ist es möglich, zwei, drei oder sogar mehr Pumpenkopfsockel an dem Gehäuse bereitzustellen, von denen jeder geeignet ist, einen entsprechenden Pumpenkopf zu befestigen. Indem nur eine benötigte Anzahl an Pumpenköpfen befestigt wird, kann die Pumpe so leicht wie möglich für eine bestimmte Anwendung gehalten werden und ist flexibel in der Verwendung.
In einer Ausführungsform sind der erste Pumpenkopf und der zweite Pumpenkopf in Reihe gekoppelt, um einen Fluidfluss entlang der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen koordiniert zusammenzupressen. In einer solchen Ausführungsform kann der Betrieb von beiden Pumpenköpfen beispielsweise koordiniert werden, um zu ermöglichen, dass ein erster Pumpenkopf in einem Pull-Modus betrieben wird und ein zweiter Pumpenkopf in einem Push-Modus mit derselben Flussrate betrieben wird, wodurch sichergestellt wird, dass das zugeführte Fluid dasselbe Volumen hat wie das zurückgezogene Fluid. Die Reihenkopplung bedeutet eine Serienkopplung der Pumpenköpfe, die an Teilbereichen des flexiblen Schlauches agieren oder Schläuche, die in Fluidverbindung miteinander sind.
In einer Ausführungsform ist der erste Pumpenkopf und/oder der zweite Pumpenkopf als ein Verdrängerpumpenkopf angepasst, der zumindest einen Vorsprung (oder Aktuator) hat, insbesondere zumindest zwei Vorsprünge, der bewegbar ist, um einen räumlich variierenden Teil von zumindest einem Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zu quetschen, um dadurch Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten. In einer solchen Ausführungsform verdrängt die Pumpe das Fluid, indem es ermöglicht wird, dass ein oder mehrere Aktuatoren spezifische Teilbereiche des flexiblen Schlauches quetschen, um das jeweilige Lumen zu schließen, während eine quetschende Kraft angelegt und aufrechterhalten wird. Zu derselben Zeit kann der gequetschte Teilbereich vorwärts bewegt werden, wodurch das Fluid gepumpt wird.
In einer Ausführungsform hat der erste Pumpenkopf und/oder der zweite Pumpenkopf einen Rotor, der geeignet ist, den zumindest einen Vorsprung zu rotieren, um den räumlich variierenden Teil von zumindest einem Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen während eines Teils der Rotation zu quetschen. Die Rotation eines Rotors des Pumpenkopfes, der ein oder mehrere Aktuatoren aufweist, die entlang eines Umfangs des Rotors angeordnet sind, ist ein Prinzip des Leitens von Fluid in einer Peristaltikpumpe.
In einer Ausführungsform weist der erste Pumpenkopf und/oder der zweite Pumpenkopf einen Stator auf, um stationär während einer Rotation des Rotors zu bleiben, wobei die Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zwischen dem Rotor und dem Stator während der vorliegenden Pumpungsprozedur angeordnet sind. Der stationär befestigte Stator kann als eine Abstützung (support) oder Substrat zum Aufnehmen von zumindest einem Teilbereich von zumindest einem Teil der flexiblen Schläuche handeln, um ein Gegenstück zu dem rotierenden Rotor bereitzustellen. Wenn der Rotor, der den einen oder die mehreren Vorsprünge aufweist, rotiert, bleibt der Stator räumlich fixiert und stellt durch Reibung sicher, dass die quetschende (squeezing) Kraft des zumindest einen Aktuators, der an dem flexiblen Schlauch agiert, entlang des Schlauches bewegt werden kann, ohne den Schlauch zu bewegen.
In einer Ausführungsform sind der Stator und der Rotor geeignet, selektiv in einem Schlauchklemm-Modus (tube clamping mode) betreibbar zu sein, in dem zumindest ein Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zwischen dem Stator und dem Rotor geklemmt wird, und um selektiv in einem Schlauchfreigabe-Modus (tube release mode) betreibbar zu sein, in dem zumindest ein Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen freigebbar oder freigegeben zwischen dem Stator und dem Rotor sind. In dem Schlauchklemm-Modus ist der Schlauch zwischen Rotor und Stator geklemmt, so dass eine Bewegung des Rotors das Fluid in das Lumen des jeweiligen flexiblen Schlauchs pumpen wird. In dem Schlauchfreigabe-Modus sind der Stator und Rotor räumlich voneinander getrennt und die Schläuche sind freigegeben, so dass dieser Operationsmodus aktivierungsfähig ist, wenn die Schläuche an der Pumpe montiert werden oder wenn sie demontiert werden.
In einer Ausführungsform weist der Stator einen drehbaren Hebel (pivotable lever) auf, der geeignet ist, zwischen dem Schlauchklemm-Modus und dem Schlauchfreigabe-Modus drehbar zu sein. Bereitstellen eines drehbaren Hebelmechanismus ist eine sehr einfache aber hoch effiziente Weise, es auch für einen ungelernten Benutzer zu vereinfachen, die Schläuche an der Pumpe zu montieren oder sie von der Pumpe zu demontieren. Zur Montage ist es ausreichend, dass der drehbare Hebel des Stators beispielsweise manuell durch einen Benutzer geschwenkt wird, wodurch ein Teilbereich des Rotors freigelegt wird, an den die Schläuche befestigt werden sollen. Nach dem Befestigen kann der drehbare Hebel zu der geschlossenen Position zurückgeschwenkt werden, in der die Schläuche sicher geklemmt und daher an der Stelle zwischen dem Rotor und dem Stator gehalten werden. Das Vorsehen eines drehbaren Hebelmechanismus ist insbesondere vorteilhaft, da die Integration von mehreren Pumpköpfen in demselben Gehäuse eines Pumpenmoduls es erfordert, viele Schläuche in einem kleinen Raum zu montieren. Somit ist eine einfache und nichtsdestotrotz genaue Betreibbarkeit der Pumpe unter eingeengten Bedingungen, zu denen der drehbare Hebelmechanismus signifikant beiträgt, von höchster Wichtigkeit in der beschriebenen Ausführungsform.
In einer Ausführungsform ist der drehbare Hebel geeignet, einen vordefinierten Klemmdruck auf zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen in dem Schlauchklemm-Modus anzuwenden. Indem der drehbare Hebel gestaltet ist, definierte Zustände in dem Schlauchklemm-Modus sowie in dem Schlauchfreigabe-Modus anzunehmen, können auch die Druckbedingungen, unter denen die Schläuche gehalten werden, leicht für reproduzierbare Bedingungen definiert werden.
In einer Ausführungsform weist die Pumpe einen Verriegelungsmechanismus auf, der geeignet ist, den drehbaren Hebel in dem Schlauchklemm-Modus zu verriegeln. Mit einem solchen Verriegelungsmechanismus ist es möglich, eine bestimmte Position, in der der Schlauchklemm-Modus aktiviert ist, zu definieren. Ein solcher Verriegelungsmechanismus kann durch entsprechende Eingreifmittel an dem drehbaren Hebel und an einer definierten Position des Gehäuses, an dem der drehbare Hebel fixiert werden soll, realisiert werden.
In einer Ausführungsform sind zumindest ein Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen mit zumindest zwei Spanngriffen verbunden, die gestaltet sein können, um durch einen Benutzer gegriffen zu werden und geeignet sind, in zwei korrespondierend bzw. entsprechend entworfene Griffaufnahmen geklemmt zu werden, um einen Teilbereich des Teils der flexiblen Schläuche zwischen den zumindest zwei Spanngriffen entlang eines Teils eines Umkreises des Rotors zu spannen. In einer solchen Ausführungsform kann ein Benutzer die zwei Spanngriffe mit seinen Händen greifen. Die Spanngriffe können Durchgangslöcher aufweisen, durch die die entsprechenden flexiblen Schläuche geführt werden und an denen die flexiblen Schläuche optional befestigt sind. Zwei Griffaufnahmen können auf dem Gehäuse oder an dem Rotor gebildet sein, die gestaltet und entworfen sein können, so dass die Spanngriffe präzise in diesen Griffaufnahmen platziert werden können. Wenn beide Spanngriffe in der entsprechenden Griffaufnahme angeordnet sind, sind die Klemmkräfte, die auf die flexiblen Schläuche einwirken, so, dass die flexiblen Schläuche daran gehindert werden, ihre definierte Position zu verlassen.
Nach wie vor Bezug nehmend auf die vorherige Ausführungsform können die Griffaufnahmen auf entgegen gesetzten Seiten des Rotors gebildet sein, so dass die Spanngriffe in die Griffaufnahmen gehängt und gekrümmt entlang des Rotors geführt sein können. Somit können die flexiblen Schläuche von einer Griffaufnahme um einen Teilbereich eines Umkreises des Rotors hinwärts zu der anderen Griffaufnahme gestreckt sein, indem einfach die Spanngriffe in die Griffaufnahmen gehängt werden.
Immer noch Bezug nehmend auf die vorherige Ausführungsform können die Griffaufnahmen voneinander in Übereinstimmung mit einem Abstand der Spanngriffe voneinander beabstandet sein, so dass, wenn die Spanngriffe in den Griffaufnahmen hängen, Teilbereiche der Schläuche, die zwischen den Spanngriffen angeordnet sind, eng entlang des Rotors gespannt sind. Dies stellt zu derselben Zeit eine parallele und definierte Ausrichtung der Schläuche an dem jeweiligen Pumpenkopf sicher und stellt auch sicher, dass die Vorsprünge des Rotors präzise auf die Schläuche einwirken.
Das Vorsehen der Spanngriffe – insbesondere in Kombination mit dem drehbaren Hebelmechanismus – ist insbesondere vorteilhaft, da die Integration von mehreren Pumpenköpfen in dasselbe Gehäuse eines Pumpenmoduls es erfordert, dass viele Schläuche in einem kleinen Raum und in einer sehr geordneten (insbesondere parallel ausgerichteten) Weise montiert werden. Somit ist eine einfache und nichtsdestotrotz genaue Betreibbarkeit der Pumpe unter beschränkten räumlichen Bedingungen, zu welcher Betreibbarkeit die Spanngriffe beitragen, sehr vorteilhaft in der beschriebenen Ausführungsform.
Ein wichtiger Vorteil der obigen Rotor-Stator-Anordnung ist, dass sie gestaltet sein kann, so dass die Klemmkräfte, die durch einen Benutzer angelegt werden, wenn die Schläuche zwischen dem Stator und dem Rotor befestigt werden, keinen Einfluss auf das Förderverhalten in der Pumpe haben. Daher resultiert insbesondere eine unabsichtlich zu starke Druckbewegung durch den Benutzer nicht in einem Verringern des Fluidflusses. Dieser vorteilhafte Effekt kann durch ein mechanisches Stoppelement erreicht werden, das an der Rotor-Stator-Anordnung angeordnet ist und den ungewünschten Einfluss der Druckkraft auf die Fluidflussrate verhindert. Somit ist es möglich, dass die Flussrate grundsätzlich nur durch Toleranzen der Schläuche und der Steuer-(oder Regulations-)Genauigkeit der Treibereinheit(en), die die Pumpenköpfe ansteuert, aber nicht durch den Benutzer beeinflusst wird. Dies erhöht die Gesamtgenauigkeit des Systems signifikant. Daher ist, im Falle einer Montage der Pumpe oder im Falle einer Änderung der Schläuche, keine Benutzeraktivität erforderlich, die es erfordert, Expertenwissen zu involvieren. Insbesondere hat dies den Effekt, dass solche Änderungen der Schläuche keine Unterbrechung der Sammlung von Proben für ein signifikantes Zeitintervall erfordern. Somit wird eine einfache und anpassfreie Änderung von Schläuchen mit nur extrem kurzen Unterbrechungen der Sammlung von Proben ermöglicht.
In einer Ausführungsform weist die Pumpe einen Flussdeaktivierungsmechanismus auf, der geeignet ist, betätigbar zu sein, um selektiv den Fluss durch zumindest einen Teil oder alle der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zu deaktivieren. Daher ist es möglich, die Pumpe in einer Weise zu betreiben, dass alle flexiblen Schläuche für den Fluidtransfer deaktiviert sind, beispielsweise, indem alle flexiblen Schläuche zu der geschlossenen Position gequetscht werden.
Obwohl die Pumpe durch eine einzelne Steuervorrichtung gesteuert werden kann, ist es möglich, dass separate Treibereinheiten wie separate Elektromotoren für die verschiedenen Pumpenköpfe verwendet werden. Alternativ können beide Pumpenköpfe durch denselben Elektromotor angesteuert werden. In diesem Fall können mechanische Komponenten verwendet werden, um unterschiedliche und anpassbare Rotationsgeschwindigkeiten zwischen den Pumpenköpfen einzurichten, um beispielsweise Push- und Pull-Flussraten festzulegen.
Somit können die zwei (oder mehr) Pumpenköpfe in einer Ausführungsform durch zwei (oder mehr) Treibereinheiten gesteuert werden, das heißt jeder Pumpenkopf kann individuell gesteuert werden. Somit ist es möglich, dass die individuellen Pumpenköpfe mit einem Delta (wie irgendeiner vordefinierten Phasenverschiebung, die konstant oder variabel sein kann) relativ zu einander angesteuert werden. In einer Ausführungsform kann ein solches Delta als ein konstanter Wert oder Faktor programmiert sein, der, in dem Fall einer Änderung eines Push-Wertes oder eines Pull-Wertes, automatisch den anderen nachzieht. Allgemeiner kann ein Treibersystem zum unabhängigen Ansteuern von jedem der zumindest zwei Pumpenköpfe individuell gestaltet sein, um die zumindest zwei Pumpenköpfe mit einem vordefinierten Delta eines Treiberparameters anzusteuern, insbesondere mit einer vordefinierten Phasenverschiebung relativ zueinander. Geeignet bzw. angemessen Anpassen des Deltas kann insbesondere eine Modifikation eines Push-Modus oder eines Pull-Modus oder eines Schaltens zwischen einem Push-Modus oder einem Pull-Modus sanft und somit vorteilhaft machen.
In einer Ausführungsform ist jeder der zumindest zwei Griffe an der entsprechenden Griffaufnahme in einer Feder gelagerten (spring-loaded) Weise befestigbar. Dies ermöglicht eine Rotation der Pumpe sowohl in einer Richtung im Uhrzeigersinn als auch in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn.
In einer Ausführungsform kann die Pumpe oder das medizinische System eine kabellose Kommunikationsschnittstelle haben, die für eine kabellose Datenkommunikation mit einer Kommunikationspartnervorrichtung konfiguriert ist. Eine solche kabellose Kommunikation kann über Bluetooth durchgeführt werden. Die Kommunikationspartnervorrichtung kann ein Laptop oder eine Fernbedienung oder ähnliches sein und kann ermöglichen, dass die Pumpe in einer kabellosen Weise gesteuert wird (beispielsweise um Daten auszulesen). Ein Laptop kann beispielsweise konfiguriert sein, um mehrere Pumpen zu steuern.
Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen des medizinischen Systems erläutert werden. Diese Ausführungsformen gelten jedoch auch für die Pumpe und das Verfahren.
In einer Ausführungsform weist das medizinische System eine Sensoreinheit auf, die mit den Dialysefluid durch zumindest einen von dem ersten Pumpenkopf und dem zweiten Pumpenkopf über zumindest einen der flexiblen Schläuche belieferbar ist und geeignet ist, einen Wert eines physiologischen Parameters zu erfassen, indem das Dialysefluid analysiert wird. Der Begriff „physiologischer Parameter” kann insbesondere irgendeinen Parameter bezeichnen, der sich auf die Physiologie eines Organismus bezieht, beispielsweise der Metabolismus, etc. Ein solcher physiologischer Parameter kann die Konzentration eines Hormons, einer Proteinkonzentration, etc. aufweisen. Insbesondere kann der physiologische Parameter eine Glukosekonzentration oder eine Insulinkonzentration bezeichnen. Somit, wenn eine Sensoreinheit als ein Teil des medizinischen Systems bereitgestellt wird, ist Online-Erfassen möglich, d. h. Erfassen während der Fluidverarbeitung. Beispielsweise kann das Erfassen (sensing) eines physiologischen Parameters durch Analysieren des Dialysefluids durchgeführt werden, beispielsweise, indem es mit einem Enzym vermischt wird, um ein detektierbares Produkt zu erzeugen. Das Ergebnis der Analyse kann in Realzeit auf einer Anzeigevorrichtung des Pumpenmoduls angezeigt werden.
In einer Ausführungsform ist die Sensoreinheit geeignet, einen physiologischen Parameter zu überwachen, indem das Dialysefluid analysiert wird, insbesondere geeignet zur Glukoseüberwachung oder zur Überwachung des Prozentanteils von Körperfluid in der zurückgezogenen Mischung von Perfusat und Körperfluid ('Relative Recovery', relative Wiederherstellung) basierend auf einer bekannten Konzentration von einer endogenen oder perfusatinternen Referenzsubstanz. Indem der Wert des physiologischen Parameters kontinuierlich gemessen wird, ist es möglich, den Parameter zu überwachen. Insbesondere für Diabetespatienten ist es möglich, den Glukosepegel kontinuierlich zu überwachen, um einen Alarm im Falle eines zu großen oder zu hohen Glukosepegels auszulösen. In einer Ausführungsform ist es optional möglich, eine physiologisch aktive Substanz (beispielsweise Insulin oder Glukose) zuzuführen, um den physiologischen Parameter auf einen gewünschten Wert zu bringen. Der Begriff „physiologisch aktive Substanz” kann insbesondere irgendeine Substanz bezeichnen, die einen Effekt auf die Physiologie des lebenden Organismus hat, beispielsweise eine Medikation, ein Arzneimittel, etc.
In einer Ausführungsform weist das medizinische System eine Kühleinheit auf, die geeignet ist, das Perfusionsfluid stromaufwärts des Katheters zu kühlen oder das zurückgezogene Fluid (Probe) zu kühlen. In einer solchen Ausführungsform kann eine Kühleinheit in dem Gehäuse integriert sein, um das Perfusionsfluid/probierte (sampled) Fluid auf eine gewünschte Temperatur zu bringen, bevor es zu dem Katheter zugeführt wird/das Probenfluid zu dem Probencontainer geliefert wird. Als eine Alternative zu einer Kühleinheit ist auch eine Erwärmungseinheit möglich, die die Temperatur der Perfusion oder des probierten Fluids erhöhen kann.
In einer Ausführungsform weist das medizinische System eine Batterie zum Versorgen des medizinischen Systems mit elektrischer Energie auf. Das medizinische System kann des Weiteren eine Alarmeinheit aufweisen, die geeignet ist, einen Alarm zu erzeugen, wenn bestimmt wird, dass eine übrig bleibende Energie, die durch die Batterie bereitstellbar ist, unter einen vordefinierten Schwellwert fällt. Mit einer Batterie (wiederaufladbar oder nicht wiederaufladbar) ist es möglich, das System unabhängig von einer externen Hauptversorgung zu betreiben, d. h. ohne externe Verdrahtung für eine elektrische Energieversorgung. Jedoch, wenn die Leistung der Batterie niedrig ist, wird das System nicht in der Lage sein, mit dem Überwachen des physiologischen Parameters oder mit seinen anderen Leistungen fortzufahren. Daher, wenn nur ein kleiner Betrag an Energie in der Batterie übrig bleibt, wird ein bestimmter Alarm getriggert bzw. ausgelöst, beispielsweise visuell (wie eine Kontrollleuchte) und/oder akustisch (wie ein akustisches Warnsignal) und/oder haptisch (beispielsweise durch eine Vibration des Gehäuses). Der Schwellwert kann so definiert sein, dass eine Fortsetzung der Leistung der Pumpe für ein ausreichendes Sicherheitszeitintervall, beispielsweise eine Stunde, möglich ist, so dass der Patient noch ausreichend Zeit hat, die Batterie zu wechseln.
In einer Ausführungsform weist das medizinische System eine Manipulationsbestimmungseinheit auf, die geeignet ist, eine Manipulation des medizinischen Systems durch einen Benutzer zu bestimmen und aufzuzeichnen. Im Fall von medizinischen Vorrichtungen kann es vorkommen, dass ein Benutzer absichtlich oder unabsichtlich die Vorrichtung manipuliert, beispielsweise eine fluidische Verbindung zwischen einem Schlauch und dem Katheter oder ähnlichem entfernt. Auch die Öffnung des Gehäuses oder die Anpassung von anderen Betriebsparametern sind solche Manipulationen. Um sicherzustellen, dass einem Mediziner solche Manipulationen bewusst gemacht werden können, auch wenn der Mediziner nicht während des gesamten Überwachungsprozesses anwesend ist, können die entsprechenden Manipulationsereignisse beispielsweise in einer Datenbank gespeichert werden und können somit eine rückblickende Interpretation von Studiendaten unterstützen, die eine Rückverfolgbarkeit bereitstellen, die in geregelten Arzneimittelprüfungen erforderlich ist.
In einer Ausführungsform ist das medizinische System mit dem vordefinierten Studienprotokoll programmierbar und berät den Benutzer, wann welche Aktion zu setzen ist, beispielsweise wann die Flusseinstellungen zu ändern sind oder wann die Probencontainer auszuwechseln sind.
In einer Ausführungsform kann das System den Benutzer auffordern, die Aktion zu bestätigen (z. B. den Austausch von externen Probenentnahmeampullen) und somit die Studienqualität und Nachverfolgbarkeit in äußerst regulierten Arzneimittelprüfungen unterstützen. In einer Ausführungsform weist das medizinische System Sensoren und Speicher zum Aufzeichnen von Umgebungsparametern (z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Bewegung) auf, die relevant für die Forschungsstudie und Dateninterpretation sein können.
In einer Ausführungsform weist das medizinische System eine Benutzerschnittstelle auf, die für eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit einem Benutzer geeignet ist. Eine solche Benutzerschnittstelle kann ein oder mehrere Eingabeelemente wie Schlüssel oder Knöpfe aufweisen. Sie kann auch ein oder mehrere Ausgabeelemente wie eine grafische Anzeige aufweisen. Über die Eingabeelemente kann ein Benutzer Befehle an die Vorrichtung eingeben. Über die Ausgabeeinheit ist es möglich, dem Benutzer Informationen anzuzeigen.
In einer Ausführungsform ist zumindest eine der Funktionen der oben beschriebenen Ausführungsformen in das Gehäuse integriert. Somit wird, indem ein gemeinsames Gehäuse oder Einhäusung bereitgestellt wird, innerhalb welches zumindest ein Teil von diesen und anderen Komponenten integriert sind, eine kompakte Vorrichtung erhalten, in der die verschiedenen Komponenten gegen Umwelteinflüsse geschützt sind. Grundsätzlich können alle Komponenten der Vorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, mit Ausnahme des Katheters und einem Teil der Verrohrung bzw. des Schlauchnetzes.
In einer Ausführungsform weist das Gehäuse einen öffenbaren Deckel auf, der geeignet ist, geöffnet zu werden, um Zugriff auf die Pumpe bereitzustellen. Der öffenbare Deckel kann an einer Position der Pumpe bereitgestellt werden, die es ermöglicht, einem Anwender die inneren Komponenten freizulegen. Beispielsweise, wenn der Deckel offen ist, ist es für einen Benutzer möglich, die Komponenten der medizinischen Vorrichtung vollständig zu montieren oder demontieren.
In einer Ausführungsform weist das medizinische System eine Dockingstation auf, die eine Gehäuseaufnahmevertiefung hat, die geeignet ist, das Gehäuse (d. h. das Pumpenmodul) aufzunehmen. Eine solche Dockingstation kann es ermöglichen, das Gehäuse mit den Pumpenkomponenten, die darin eingebettet sind, innerhalb dieser Dockingstation zu platzieren. Daher, wenn die Pumpe durch einen Benutzer getragen wird, muss der Benutzer eine solche Dockingstation nicht mit sich mitführen. Jedoch ist es, durch eine Formkodierung zwischen dem Gehäuse und der Dockingstation oder ähnlichem möglich, das Gehäuse in einer Weise zu platzieren, dass der öffenbare Deckel zugreifbar in einem oberen Teilbereich des Gehäuses angeordnet ist, wenn es in der Dockingstation aufgenommen ist. In anderen Worten, wenn der Benutzer wünscht, verschiedene Komponenten der medizinischen Vorrichtung zu befestigen oder zu demontieren, ist es möglich, das Gehäuse in der Dockingstation zu platzieren, den Deckel zu öffnen und in einer herkömmlichen Weise zu betreiben.
In einer Ausführungsform ist der Katheter für eines aus der Gruppe bestehend aus Mikroperfusion, insbesondere Open-Flow-Mikroperfusion (OFM), Mikrodialyse, Ultrafiltration und Blutdialyse geeignet.
Der Begriff „Mikrodialyse” kann insbesondere ein Verfahren bezeichnen, welches hauptsächlich auf einer Diffusion basiert. Es kann zum Überwachen von Analytkonzentrationen verwendet werden, wobei zwei Phasen durch eine (semi-)permeable Membran getrennt sind. Eine erste Phase kann ein Milieu sein, das durch Überwachung der Konzentration von einem oder mehreren Analyten untersucht werden soll. Eine zweite Phase kann eine liquide Phase sein, in die Analyte diffundieren und teilweise oder vollständig mit der ersten Phase ausbalancieren, ohne systemisch die Konzentration des Analyts in der ersten Phase zu ändern. Insbesondere kann zumindest die zweite Phase mit Flussraten in dem Bereich zwischen 0,1 und 1000 μl/min transportiert werden.
Der Begriff „Ultrafiltration” kann insbesondere eine Membranfiltration bezeichnen, in der ein hydrostatischer Druck eine Flüssigkeit gegen eine (semi-)permeable Membran zwängt. Schwebstoffe und gelöste Stoffe von hohem molekularem Gewicht werden behalten, während Wasser und gelöste Stoffe mit niedrigem molekularem Gewicht durch die Membran durchgehen.
In „Open-Fflow-Mikroperfusion” (OFM) kann, um die Änderungen oder Pegel von biochemischen Einheiten auf Gewebepegel in vivo oder Blutglukosepegel subkutan zu erfassen, ein nadelartiger Katheter in Gewebe, beispielsweise in Fettgewebe, Muskelgewebe, Haut oder Gehirngewebe eingeführt werden. Lineare Katheter mit einem einzelnen Lumen und einem Austauschbereich können verwendet werden, um einen Durchflusspfad für ein Perfusionsfluid zu erschaffen. Indem ein Doppellumen-Katheter verwendet wird, wird ein Perfusionsfluid kontinuierlich in den ringförmigen Raum zwischen der inneren Kanüle und dem perforierten äußeren Katheter durchgepumpt. Aufgrund von teilweiser Durchmischung bzw. Ausgleich zwischen dem interstitiellen Fluid und dem Perfusat ist das Perfusat durch umgebende Substanzen (oder gelöste Stoffe, Einheiten, Moleküle) angereichert, so dass die Substanzen in dem Ausfluss detektiert werden können. Beispielsweise kann ein Glukosesensor außerhalb des Körpers Glukose aus dem aspirierten Fluid erfassen. Das Fluid in dem Ausfluss (Probe, aspiriertes Fluid) ist kein Dialysat, das aus einem Membranprozess resultiert, aber um die Analogie zwischen Mikrodialyse und Mikroperfusion zu behalten, kann der Begriff „Dialysat” hierin auch Mikroperfusions-Ausflussfluide bedeuten.
In einer Ausführungsform weist das medizinische System zumindest einen weiteren Katheter auf, der geeignet ist, in das physiologische Objekt eingeführt zu werden, wobei die Pumpe in Fluidverbindung mit dem zumindest einen weiteren Katheter ist, um ein Perfusionsfluid hinwärts zu dem zumindest einen weiteren Katheter zu leiten und um ein Dialysefluid, das aus einer Interaktion des Perfusionsfluid mit dem physiologischen Objekt resultiert, von dem zumindest einen weiteren Katheter wegzuleiten. Daher kann das System mit zwei oder mehreren Katheter zu derselben Zeit betrieben werden, so dass beispielsweise an unterschiedlichen Körperbereichen Perfusionsfluid in den Körper injiziert werden kann und Dialysefluid von dem Körper zurückgezogen werden kann. Dies erlaubt mehrfache gepaarte Vergleiche von Körperstellen oder direkte Vergleiche des Einflusses von unterschiedlichen Behandlungen (beispielsweise unterschiedliche Formen von Medikamentenanwendungen).
In einer Ausführungsform weist das medizinische System eine Benutzerbefestigungsstruktur auf, die an dem Benutzer befestigbar ist, so dass das medizinische System durch den Benutzer tragbar ist. Eine solche Struktur kann einen Gürtel und entsprechende Vorkehrungen (wie Schlaufen zum Aufnehmen des Gürtels) an dem Gehäuse aufweisen, um den Gürtel an dem Körper zu befestigen.
Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der Erfindung sind aus den Beispielen von Ausführungsformen ersichtlich, die hierin später beschrieben werden, und werden mit Bezug auf diese Beispiele von Ausführungsformen erläutert.
Die Erfindung wird detaillierter hierin später mit Bezug auf Beispiele von Ausführungsformen beschrieben, auf die die Erfindung aber nicht beschränkt ist.
1 ist eine schematische Ansicht eines medizinischen Systems, das eine tragbare medizinische Pumpe aufweist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht eines medizinischen Systems, das eine tragbare medizinische Pumpe aufweist, gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
3 stellt eine Anordnung von zwei Pumpenköpfen einer tragbaren medizinischen Pumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
4 zeigt eine detaillierte Ansicht von zwei Pumpenköpfen einer variablen medizinischen Pumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt einen Teil von 4, wobei jedoch ein drehbarer Hebel entfernt ist, um Details des Pumpenkopfes freizulegen.
6 stellt ein tragbares medizinisches Pumpenmodul, wobei alle Komponenten in einem Gehäuse integriert sind, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
7 zeigt einen Perfusatbehälter, der in das Gehäuse gezeigt in 6 eingeführt werden soll.
8 zeigt einen Abfallbehälter, der in das Gehäuse von 6 eingeführt werden soll.
9 stellt eine Dockingstation dar, in die das variable Pumpenmodul von 6 einführbar ist.
10 stellt eine kapillare Unterstützungsstruktur dar, in der Schläuche und Kapillaren eingeführt werden können und die in einer Kombination mit der tragbaren Pumpe von 6 verwendet werden kann.
11 zeigt eine Untermenge von flexiblen Schläuchen, die für einen Push-Pfad der tragbaren medizinischen Pumpe von 6 verwendet werden sollen.
12 stellt eine andere Untermenge von flexiblen Schläuchen dar, die für einen Pull-Pfad (Absaugen) der tragbaren medizinischen Pumpe von 6 verwendet werden sollen.
13 stellt Abdichtungen, Befestigungskanülen und andere Hilfselemente für die Untermenge von flexiblen Schläuchen des Push-Pfades von 11 dar.
14 zeigt ein Beispiel für einen Katheter, der mit der tragbaren Pumpe von 6 in einem medizinischen System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
15 zeigt ein verbundenes medizinisches System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, das viele der Komponenten der vorherigen Figuren montiert aufweist.
16 zeigt eine Benutzerschnittstelle der tragbaren medizinischen Pumpe von 6.
17 zeigt das tragbare medizinische Pumpenmodul von 6, das in der Dockingstation von 9 aufgenommen ist.
18 bis 24 zeigen unterschiedliche Operationsmodi der tragbaren Pumpe von 6 während des Befestigens der verschiedenen flexiblen Schläuche an den Pumpenköpfen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
25 stellt die Verbindung eines Perfusatbehälters mittels eines Lumenverbinders mit einem Push-Schlauch dar.
26 stellt das Einführen des verbundenen Perfusatbehälters in das geöffnete Gehäuse von 6 dar.
27 stellt die Verbindung eines Abfallbehälters mittels eines Lumenverbinders mit einem Pull-Schlauch dar.
28 stellt das Einführen des Abfallbehälters in das geöffnete Gehäuse von 6 dar.
29 stellt die Befestigung von PumpenSchläuchen an einer Rückwand des Gehäuses dar.
30 zeigt, wie die flexiblen Schläuche in ein Zugentlastungselement in dem Gehäuse von 6 gehängt sind.
31 stellt eine Anordnung eines Pumpenkopfes einer tragbaren medizinischen Pumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar, die ähnlich zu 3 ist und die eine federgelagerte bzw. federbelastete Griffaufnahme für eine Pumpe hat, die in einer Richtung rotierbar ist.
32 stellt eine Anordnung eines Pumpenkopfes einer tragbaren medizinischen Pumpe gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar, die ähnlich zu 31 ist und die zweie Griffaufnahmen für eine Pumpe hat, die in zwei Richtungen rotierbar ist.
33 stellt zwei beabstandete Griffaufnahmen dar, die flexible Schläuche führen.
Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch. In verschiedenen Zeichnungen sind ähnliche oder identische Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Im Folgenden wird Bezug nehmend auf 1 ein tragbares medizinisches System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Das medizinische System 100 weist drei Katheter 102 auf, die in unterschiedliche Körperteilbereiche eines Patienten, der unter Überprüfung ist, einzuführen sind. Beispielsweise kann irgendeiner der Katheter 102 subkutan eingeführt werden. Somit ist eine Fluidverbindung zwischen interstitiellem Fluid oder ähnlichen und dem jeweiligen Katheter 102 möglich. Die Katheter 102 können Mikrodialysekatheter sein, in welchem Fall der Austausch von Substanzen über eine permeable Membran stattfindet. Es ist auch möglich, dass ein oder mehrere der Katheter 102 ein Perfusionskatheter ist, in dem eine kleine Lücke einen direkten Kontakt zwischen dem Inneren und dem Äußeren des jeweiligen Katheters 102 bereitstellt.
Die Katheter 102 sind in Fluidverbindung mit Pumpenkomponenten, die in einem Inneren eines öffenbaren Gehäuses 104 integriert sind. Mittels dieser fluidische Verbindung zwischen dem Katheter 102 und den Pumpenkomponenteninhalt des Gehäuses 104 ist es möglich, ein Perfusionsfluid von einem Perfusionsfluidbehälter 106 hinwärts zu einem jeweiligen der Katheter 102 zu leiten. Nach dem Austausch zwischen dem Perfusionsfluid und dem Körperfluid in dem Gewebe, in dem die jeweiligen Katheter 102 implantiert sind, wird das entsprechende Dialysefluid (Dialysat (MD) plus Mikroperfusionsprobe) zu einem bestimmten Ziel innerhalb des Systems 100 geleitet.
Die tragbare medizinische Pumpe weist alle die Komponenten, die innerhalb des Gehäuses 104 dargestellt sind, auf. Eine Mehrzahl von flexiblen Schläuchen 108 (jeder von einem oder mehreren Kathetern, die durch das System zu betreiben sind, erfordert Fluidverbindung mit zumindest einem der Schläuche 108) ist aus einem Kunststoffmaterial mit einer dünnen Wanddicke hergestellt und jedes hat ein Lumen oder Fluidleitung zum Aufnehmen von Flüssigkeiten. Des Weiteren ist ein erster Pumpenkopf 110 bereitgestellt, der fähig ist, ein Fluid durch die entsprechend zugeordneten flexiblen Schläuche 108, die durch den ersten Pumpenkopf 110 durchgehen, in Übereinstimmung mit einer Peristaltik-Operation zu leiten, wie in 1 gezeigt. Ein zweiter Pumpenkopf 112 ist auch innerhalb des Gehäuses 104 bereitgestellt und ist geeignet, Fluid durch jeweils zugeordnete andere flexible Schläuche 108, die durch den zweiten Pumpenkopf 112 durchgehen, zu leiten, wie in 1 gezeigt. Somit werden manche der flexiblen Schläuche 108 nur durch den ersten Pumpenkopf 110 zusammengepresst, wohingegen ein anderer Teil der flexiblen Schläuche 108 nur durch den zweiten Pumpenkopf 112 zusammengepresst werden.
Ein Mikroprozessor 114 ist als eine Steuereinheit gemeinsam zum Steuern aller Komponenten des medizinischen Systems 100, insbesondere zum Steuern des Betriebs des ersten Pumpenkopfes 110 und des zweiten Pumpenkopfes 112 bereitgestellt. In der gezeigten Ausführungsform steuert der Mikroprozessor 104 den ersten Pumpenkopf 110 in einem Push-Modus, so dass Fluid von dem Perfusat-Reservoir 106 durch die entsprechenden flexiblen Schläuche 108 gedrückt wird. Im Gegensatz dazu betreibt der Mikroprozessor 114, in der gezeigten Ausführungsform, den zweiten Pumpenkopf 112 in einem Pull-Modus, d. h. Fluid von dem jeweiligen Katheter 102 zu einem bestimmten Fluidziel saugend.
Genauer zieht der erste Pumpenkopf 110 Fluid von dem Perfusionsfluidreservoir 106 durch die entsprechenden fluidischen flexiblen Schläuche 108 hinwärts zu den Kathetern 102, die in dem Körper des Patienten implantiert sind. Nach dem Austausch mit Körperfluid des Patienten wird das resultierende Dialysefluid von dem obersten Katheter 102 zu einem Probenbehälter 120 gepumpt. Der Probenbehälter 120 kann später von der medizinischen Vorrichtung 100 zur Offline-Analyse demontiert werden. Der Katheter 102, der in der Mitte von 1 gezeigt ist, ist über den zweiten Pumpenkopf 112 mit einem ersten Sensor 122 gekoppelt, um beispielsweise einen Glukosepegel in dem Körperfluid innerhalb der medizinischen Vorrichtung 100, d. h. online zu analysieren. Für diesen Zweck kann ein Enzym von einem Enzymbehälter 134 zu dem ersten Sensor 122 geliefert werden, um eine enzymatische Reaktion zu detektieren, um Informationen, die indikativ für den Glukosepegel sind, abzuleiten. Das resultierende Fluid kann in einen Abfallbehälter 124 gepumpt werden.
Der unterste Katheter 102 führt, über den zweiten Pumpenkopf 112, das Probenfluid oder Dialysefluid einem zweiten Sensor 126 zu, der einen bestimmten Parameter detektiert. Das Fluid kann dann auch in dem Abfallcontainer 124 zur späteren Beseitigung gesammelt werden.
Indem der Mikroprozessor 124 als die einzige Steuereinheit zum Steuern aller Komponenten des medizinischen Systems 100 bereitgestellt wird, ist das System 100 kompakt und erlaubt nichtsdestotrotz individuell einen flexiblen Betrieb der Pumpenköpfe 110, 112. Als eine Alternative zu der gezeigten Ausführungsform ist es auch möglich, dass beispielsweise der erste Pumpenkopf 110 in einem Pull-Modus und der zweite Pumpenkopf 112 in einem Push-Modus betrieben werden.
Obwohl in 1 nicht gezeigt, kann jeder der Pumpenköpfe 110, 112 mittels einer separaten Treibereinheit wie einem Elektromotor angesteuert werden. Der Mikroprozessor 114 überträgt Steuersignale zu diesen Treibereinheiten, die, im Gegenzug, den jeweiligen der Pumpenköpfe 110, 112 ansteuern. Jedoch ist es in einer anderen Ausführungsform auch möglich, alle Pumpenköpfe 110, 112 mit derselben Treibereinheit anzusteuern.
Der Mikroprozessor 114 kann auch die Flussrate des entsprechenden Fluids durch die jeweiligen Pumpenköpfe 110, 112 steuern, beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,1 μl/min und 10 μl/min.
Wie 1 entnommen werden kann, ist ein einzelnes Schlauch 108 stromabwärts des Perfusionsfluidreservoirs 106 gegabelt, um zwei Katheter 102 simultan zu versorgen.
2 zeigt eine medizinische Vorrichtung 200 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Das Gehäuse 104 kann grundsätzlich alle Komponenten von 2 aufweisen, mit der Ausnahme der in diesem Fall zwei Katheter 102.
In der Ausführungsform von 2 werden alle sechs flexiblen Schläuche 108 durch sowohl den ersten Pumpenkopf 110 als auch den zweiten Pumpenkopf 112 betrieben.
3 zeigt eine Ausführungsform des ersten Pumpenkopfes 110 und des zweiten Pumpenkopfs 112 und stellt dar, wie die verschiedenen flexiblen Schläuche 108 in den jeweiligen Pumpenköpfen 110, 112 befestigt sind. Beide Pumpenköpfe 110, 112 sind als Verdrängerpumpen oder genauer Peristaltikpumpen eingerichtet.
Jeder der Pumpenköpfe 110, 112 hat eine Anzahl von Vorsprüngen 300, die umlaufend über einer zylindrischen Oberfläche eines Rotors 302 vorspringen. Die Vorsprünge 300 sind bewegbar oder genauer rotierbar, um einen räumlich variierenden Teil eines jeweiligen flexiblen Schläuches zu quetschen, um dadurch Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten. Ein drehbarer Hebel 304 ist befestigt, um zwischen einem Schlauchfreigabe-Modus gezeigt in 3 und einem Schlauchklemm-Modus, dargestellt mit einer gestrichelten Linie 306 in 3, drehbar zu sein. Wenn er in dem Schlauchklemm-Modus 306 ist, agiert der drehbare Hebel 304 als ein Stator, um stationär fest während einer Rotation des Rotors 300 zu bleiben, wenn flexible Schläuche 308 zwischen dem Rotor 302 und dem Stator 304 angeordnet sind, wie im Folgenden detaillierter beschrieben werden wird.
In dem Schlauchklemm-Modus 306 sind die entsprechenden flexiblen Schläuche 108 zwischen dem Stator 304 und dem Rotor 302 geklemmt. In dem Schlauchfreigabe-Modus gezeigt in 3 jedoch, sind die flexiblen Schläuche 308 von dem Stator 304 und dem Rotor 302 gelöst. Somit ist der Schlauchfreigabe-Modus derjenige, in dem die Schläuche 108 montiert oder demontiert werden können.
Wenn der drehbare Hebel 304 gedreht ist, um den Schlauchklemm-Modus 306 anzunehmen, werden klar definierte Distanzbedingungen der Schläuche 108, die zwischen dem drehbaren Hebel 304 und dem Rotor 302 angeordnet sind, garantiert. In dem Schlauchklemm-Modus ist der drehbare Hebel 306 an Ort mittels eines Verriegelungsmechanismus verriegelt, der durch eine Kooperation zwischen einem Eingriffsvorsprung 308 des drehbaren Hebels 304 und einer Eingriffsvertiefung 310 einer Verriegelungskomponente 312, die an dem Gehäuse 104 der Pumpe befestigt ist, bereitgestellt wird. Der drehbare Hebel 304 ist manuell um ein Gelenk 314 drehbar.
Um flexible Schläuche 108 zwischen dem Rotor 302 und dem Stator 304 zu befestigen, kann eine Anzahl von flexiblen Schläuchen 108 zueinander mittels zwei Spanngriffen 318 verbunden werden, um die zwei Untermengen 350 und 360 gezeigt in 3 zu bilden. Die Spanngriffe 318 sind durch einen Benutzer mit seinen Fingern greifbar und weisen eine Mehrzahl von Schlauchführungslöchern (nicht gezeigt), wobei jedes einen jeweiligen der Schläuche 108 aufnimmt und durch den jeweiligen Spanngriff 318 führt, so dass die Schläuche 108 durch die Spanngriffe 318 gebündelt sind. Indem die Spanngriffe 318 in Griffaufnahmen 320 gehängt werden, ist ein Teilbereich der flexiblen Schläuche 108 zwischen den jeweiligen Spanngriffen 318 entlang eines Teils eines Umfangs des Rotors 302 gespannt. Der Schlauch 108 erstreckt sich dann zwischen den Eingriffselementen 320 entlang des Teils des Umfangs des Rotors 302, dem drehbaren Hebel 304 in dem Schlauchklemm-Modus 306 zugewandt. Dies ist in 3 für den ersten Pumpenkopf 110 gezeigt, in dem ein Schlauch 108 unter Spannung mit dem Rotor 302 ausgerichtet ist.
Pfeile in 3 zeigen, wie die jeweiligen Schläuche 108 befestigt werden können.
4 zeigt eine detaillierte Ansicht 400 des ersten Pumpenkopfes 110 und des zweiten Pumpenkopfes 112 in einer konkreten Ausführungsform. 4 zeigt im ersten Pumpenkopf 110 und im zweiten Pumpenkopf 112 in dem Schlauchklemm-Modus, wobei ein Pfeil zeigt, wie der drehbare Hebel 304 durch einen Benutzer betätigt werden kann.
5 zeigt dasselbe System wie in 4 in einer detaillierten Ansicht, jedoch ohne den drehbaren Hebel 304. Somit stellt 5 dar, wie die Spanngriffe 318 in die Eingriffselemente 320 geklemmt werden, um die flexiblen Schläuche 108 in einem Abschnitt entlang des Rotors 302 zu spannen.
Im Folgenden wird Bezug nehmend auf 6 bis 30 ein medizinisches System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben.
Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Mikroperfusionspumpe, die implementiert ist, um einen Mikroperfusionskatheter oder einen Mikrodialysekatheter in einem Gewebe oder einem Muskel eines Organismus, z. B. einem Freiwilligen oder Patienten, zu betreiben. Das beschriebene Pumpensystem liefert flüssige Proben an eine Basis für eine Analyse der biochemischen Bedingungen innerhalb des Körpers des Patienten. Für diesen Zweck kann eine physiologisch kompatible oder biokompatible Flüssigkeit (Perfusatfluid) mit einer sehr kleinen auswählbaren Flussrate von beispielsweise 0,1 μl/min bis 10 μl/min durch einen Mikroperfusionskatheter gepumpt werden. Der Begriff „biokompatibel” kann insbesondere eine Materialeigenschaft einer Substanz bezeichnen, nämlich, dass die Substanz, wenn sie in lebendes Gewebe eingeführt wird, die physiologischen Bedingungen an einem solchen Ort in einem Körper nicht beschädigt oder negativ beeinflusst. Das Perfusionsfluid kann, aufgrund einer offenen membranfreien Austauschoberfläche des Mikroperfusionskatheter, mit grundsätzlich allen Substanzen der umgebenden biologischen Umgebung (d. h. intertistielles Fluid oder ähnliches) gemischt werden, so dass die gesammelte Probe zu offenen Laboranalysen zugeführt werden kann. Das beschriebene System implementiert eine Pumpe, die in einem Push-Pull-Modus mit bis zu drei Kathetern oder mehr betreibbar ist. Der Begriff Push-Pull-Modus in diesem Zusammenhang kann die aktive Zuführung von Perfusionsfluid zu dem Katheter und simultanes Absaugen des Dialysefluids von dem Katheter bezeichnen. Die beschriebene Pumpe ist eine mobile Vorrichtung, die an dem Körper des Patienten mit separaten Gürteln oder direkt an einem Taillengurt eines Benutzers befestigt werden kann.
6 zeigt ein Pumpenmodul 600, das alle Komponenten der Pumpe integriert innerhalb des Gehäuses 104 aufweist. Eine bidirektionale Benutzerschnittstelle 602 kann gesehen werden, die eine Anzeige 604 zum Anzeigen von Daten sowie Eingabeelemente 606 in der Form von Knöpfen aufweist. Die flexiblen Schläuche 108 sind zu einem großen Teilbereich in einem Inneren des Gehäuses 104 angeordnet und nach außen geführt. Ein Zugentlastungselement 608 ist an einer Schnittstelle zwischen einem Inneren und einem Äußeren des Gehäuses 104 angeordnet, so dass eine Zugkraft, die auf die fluidischen Schläuche 108 außerhalb des Gehäuses 104 ausgeübt wird, keine Auswirkungen auf ihre internen Verbindungen hat.
7 zeigt einen Perfusatbehälter 700, der in einer entsprechenden Aufnahme in einem Inneren des Gehäuses 104 befestigt sein kann. Der Perfusatbehälter 700 weist zwei fluidische Schnittstellen 702, 704 auf.
Ein Abfallbehälter 800, gezeigt in 8, kann auch in einer entsprechenden Aufnahme in einem Inneren des Gehäuses 104 befestigt sein. Der Abfallbehälter 800 weist zwei fluidische Schnittstellen 802, 804 auf.
9 zeigt eine Docking- bzw. Ankopplungsstation 900, die speziell entworfen ist, um das Pumpenmodul 600 darin mit einigem Abstand aufzunehmen. Abstellstützen 902 ermöglichen es, dass die Dockingstation 900 auf einem Tisch platziert wird. Das Pumpenmodul 600 ist innerhalb einer Gehäuseaufnahmevertiefung 904 der Dockingstation 900 platziert (siehe 17).
Eine kapillare Unterstützung 1000 ist in 10 gezeigt und wird unten detaillierter beschrieben.
11 zeigt eine Untermenge 1100 von drei flexiblen Schläuchen 108, die beabstandete Spanngriffe 318 aufweisen, die daran befestigt sind. Die Untermenge 1100 gezeigt in 11 kann für einen Push-Pfad des medizinischen Systems verwendet werden. Eine fluidische Schnittstelle zu einem Perfusatbehälter ist die Zugentlastung 608. Die gegenüberliegenden fluidischen Schnittstellen hinwärts zu einem Katheter werden mit Bezugszeichen 1104 bezeichnet.
12 zeigt eine andere Untermenge 1200, die in einem Pull-Pfad verwendet wird. Eine fluidische Schnittsstelle mit einem Abfallbehälter ist mit Bezugszeichen 1202 bezeichnet. Die gegenüberliegenden fluidischen Schnittstellen hinwärts zu einem Katheter sind mit Bezugszeichen 1204 bezeichnet.
13 zeigt eine detaillierte Ansicht der kapillaren Unterstützung 1000 für die Untermenge 1100. Bezugszeichen 1300 stellt Abdichtungen mit einer Feder für die Schlauchseite sowie einer Befestigungskanüle dar. Bezugszeichen 1310 zeigt Abdichtungen für die Katheterseite mit einer Befestigungskanüle.
14 zeigt ein Beispiel eines Katheters 1400, der in Kombination mit dem Pumpmodul 600 verwendet werden kann, um eine medizinische Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zu bilden. Andere Arten von Kathetern können auch verbunden werden.
15 zeigt eine medizinische Vorrichtung 1500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, in der die verschiedenen Komponenten, die oben erwähnt wurden, verbunden sind. 15 zeigt auch Befestigungsschleifen bzw. schlaufen 1502 an dem Pumpmodul 600, durch die ein Gürtel (nicht gezeigt) zur Befestigung an einem Patienten führbar ist. Des Weiteren ist ein Behälter 1504 in 15 gezeigt, der konfiguriert ist, um Sammlungskapillaren (collection capillaries) zu enthalten (die manuell in eine Kapillarunterstützung 1000 eingeführt werden können).
16 zeigt eine detaillierte Ansicht der Benutzerschnittstelle 602. Eine Zustandslichtdiode 1600 zeigt den Zustand des Pumpmoduls an. Mit einem An-/Aus-Knopf 1602 kann die Vorrichtung an- oder ausgeschaltet werden. Mit einem Escape-Knopf 1604 kann ein Benutzer einen entsprechenden Modus verlassen. Mit einer Start/Stop-Knopf 1606 kann ein Benutzer eine Messung starten oder stoppen. Ein Enter-Knopf 1608 kann es ermöglichen, einen ausgewählten Befehl zu dem Pumpmodul zu senden. Mit einem Set-Knopf 1610 kann eine entsprechende Auswahl durch einen Benutzer gemacht werden. Mit einem Hinauf-Knopf 1612 ist ein Scrollen in einen Menü in eine Aufwärtsrichtung möglich und mit einem Abwärts-Knopf 1614 ist ein Scrollen nach unten möglich.
Die Benutzerschnittstelle 602 ist durch eine Kunststofffolientastatur realisiert, wodurch die Vorrichtung leicht im Gewicht gemacht wird. Die grafische Darstellung von Ergebnissen kann über die Anzeige 604 ohne Hintergrundbelichtung für einen niedrigen Energieverbrauch realisiert werden. Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, ist das Pumpmodul 600 mit austauschbaren Batterien betreibbar, so dass ein moderater Energieverbrauch wünschenswert ist.
Wie 17 entnommen werden kann, kann das Pumpmodul 600 in der Dockingstation 900 für eine nachfolgende Montage der verschiedenen Schläuche zu den verschiedenen Pumpköpfen aufgenommen werden. In Vorbereitung dieser Aufgabe wird das Gehäuse 104 in der Gehäuseaufnahme 904 platziert und die Abstellstützen 902 werden auf einem Tisch platziert. Dann wird ein entfernbarer Deckel 1700 in dem oberen Teilbereich von 17 geöffnet, wodurch ein Inneres des Pumpmoduls 600 freigelegt wird.
18 bis 24 zeigen verschiedene Operationsmodi der tragbaren Pumpe während des Befestigens der verschiedenen flexiblen Schläuche 108 an den Pumpköpfen 110, 112 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
18 bezieht sich auf ein Szenario, indem der zweite Pumpenkopf 112 mit entsprechenden flexiblen Schläuchen 108 ausgestattet ist, um einem Push-Modus vorzubereiten. Aus diesem Zweck zieht ein Benutzer an dem drehbaren Hebel 304, der in der gezeigten Ausführungsform als ein Schnappmechanismus eingerichtet ist. Dies legt auch die Vorsprünge 300 und die Antriebsoberfläche des Rotors 302 frei, wie in 19 gezeigt.
Wie 20 entnommen werden kann, ist die Push-Untermenge 1100 eingeführt, so dass das lose Ende des Schlauches (mit der Spannungsentlastung (tension relief)) auf der linken Seite des Pumpenbetts des Pumpenkopfes 112 angeordnet ist, wie 20 bis 23 entnommen werden kann. Für diese Befestigungsprozedur wird der Spanngriff 318 auf der linken Seite in die linke gedämpfte (unter Verwendung einer Feder) Griffaufnahme oder Schlauchaufnahme 320 des zweiten Pumpenkopfes 112 gehängt. Die gebündelten Schläuche 108 werden dann in einer Vorwärtsrichtung gezogen und werden um den Rotor 302 (siehe 20) mit Spannung (siehe 21) geführt. Nachfolgend wird der Spanngriff 318 auf der rechten Seite in die Griffaufnahme 320 auf der rechten Seite (siehe 22) eingeführt.
Während dieser Prozedur sollte sichergestellt werden, dass die einzelnen Schläuche 108 der Untermenge 1100 parallel zueinander entlang des Pumpenbettes bleiben, wie in 23 gezeigt. Das lose Ende 2400 der Schläuche 108 verlässt das Pumpenbett und das gesamte Pumpenmodul 600 auf der linken Seite.
Nachfolgend wird die Zugschlauchanordnung, vergleiche Untermenge 1200, in den ersten Pumpenkopf 110 eingeführt, wie in 24 dargestellt. Zuerst wird das Pumpenbett geöffnet oder freigelegt, indem an dem Schnappmechanismus des drehbaren Hebels 304 gezogen wird. Die Untermenge 1200 wird dann eingeführt, so dass das Ende der Schläuche 108 mit der Verbindung zu dem Abfallbehälter auf der linken Seite des Pumpenbettes des Pumpenkopfes 110 ist. Die Untermenge 1200 wird dann eingeführt beginnend von der linken Seite, wie in 24 gezeigt. Ein Spanngriff 318 wird in die Griffaufnahme 320 eingeführt. Dann wird der andere federbelastete Spanngriff 318 leicht vorwärts gezogen und wird nachfolgend, nachdem er um den Rotor gewunden ist, in die Griffaufnahme 320 auf der rechten Seite eingeführt. Nun sind beide Pumpenköpfe 310, 312 geschlossen, indem der jeweilige drehbare Hebel 304 geschlossen wird.
Der Perfusatbehälter 700 kann dann mit der Push-Schlauch-Untermenge 1100 mittels eines Luer-Konnektors bzw. -Verbinders 2500 verbunden werden. Dies ist in 25 gezeigt.
Nun kann der Behälter 700 mit einer sterilen Spritze über einen Injektionsanschluss gefüllt werden.
26 zeigt, wie der verbundene Perfusatbehälter 700 dann in eine entsprechende Aufnahme auf der rechten Seite innerhalb des Gehäuses 104 des Pumpmoduls 600 eingeführt wird.
27 zeigt, wie der Abfallbehälter 800 mittels eines Luer-Verbinders 2700 mit der Pull-Untermenge 1200 verbunden wird.
Der verbundene Abfallbehälter 800 wird dann in einer entsprechenden Aufnahme auf der linken Seite des Gehäuses 104 des Pumpmoduls 600 platziert. Dies ist in 28 gezeigt.
Wie 29 entnommen werden kann, werden die Pumpenschläuche 108 nun an einer Rückwand 2900 des Gehäuses 104 befestigt. Dies wird in einer Weise durchgeführt, so dass nachfolgend der Deckel 1700 ohne Quetschen der Schläuche 108 geschlossen werden kann.
30 zeigt, wie die Zugentlastungselemente 608 in entsprechende Aufnahmen in dem Gehäuse 104 des Pumpmoduls 600 eingeführt werden. Nachfolgend kann der Deckel 1700 mittels einer Drehaktion geschlossen werden.
Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, kann nachfolgend die Kapillarunterstützung 1100 mit der Pull-Schlauch-Untermenge 1200 verbunden werden. Glaskapillare können in die Kapillarunterstützung 1100 eingeführt werden und können als Probenbehälter dienen. Der Katheter kann in den Patienten eingeführt werden. Nachfolgend kann das Pumpmodul 600 an dem Körper des Patienten befestigt werden. Die Push-Schlauch-Untermenge 1100 kann dann mit dem implantierten Katheter verbunden werden. Für dies kann eine Luer-Verriegelungsverbindung verwendet werden. Dann kann die Pumpe angeschaltet werden, zuerst in einem Spülungsmodus und nachfolgend in einem Probenentnahmemodus.
31 stellt eine Anordnung eines Pumpenkopfes 3100 einer tragbaren medizinischen Pumpe (die zwei solche Pumpenköpfe 3100 aufweist) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar. Die Pumpe ist nur in einer Richtung im Uhrzeigersinn rotierbar. Der Pumpenkopf 3100 weist eine federunterstützte Griffaufnahme 320', die sich bei Ausüben einer Kraft (wie schematisch in 31 gezeigt) eine bestimmte Distanz bewegen kann, und eine räumlich fixierte Griffaufnahme 320'' auf.
32 stellt eine Anordnung eines Pumpenkopfes 3200 einer tragbaren medizinischen Pumpe (die zwei solcher Pumpenköpfe 3200 aufweist) gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar, die ähnlich zu 31 ist, aber zwei federbelastete (spring-loaded) Griffaufnahmen 320' für eine Pumpe hat, die in zwei Richtungen rotierbar ist, d. h. im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Dieses Konzept verhindert, dass die Schläuche 108 unabsichtlich bei Rotieren in eine inkorrekte Rotationsrichtung der Pumpe demontiert werden (wie es mit der Anordnung von 31 passieren könnte, wenn die Schlauchspannung aufgrund einer inkorrekten Rotationsrichtung verloren geht).
Im Fall der federbelasteten Griffaufnahme 320' ist eine Fortbewegung gegen die Federkraft über einen vordefinierten räumlichen Bereich möglich, bis ein Anstoßen gegen einen Stoppmechanismus auftritt.
33 stellt zwei beabstandete Griffaufnahmen 318 dar, die flexible Schläuche 108 führen. Die Distanz, x, sollte angepasst werden, so dass eine Spannung der Schläuche 108 in dem befestigten Zustand aufrechterhalten wird.
Die folgenden Ausführungsformen sind in der Beschreibung enthalten.
Ausführungsform 1. Tragbare medizinische Pumpe zum Leiten von Fluiden, wobei die Pumpe aufweist: eine Mehrzahl von flexiblen Schläuchen, wobei jeder ein Lumen zum Aufnehmen von Fluid aufweist; einen ersten Pumpenkopf und einen zweiten Pumpenkopf, die in einem gemeinsamen Gehäuse der Pumpe integriert sind und jeder eingerichtet ist, auf zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen einzuwirken bzw. diese zusammenzupressen, um Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten; eine Steuereinheit, die geeignet ist, den ersten Pumpenkopf und den zweiten Pumpenkopf zu steuern.
Ausführungsform 2. Pumpe von Ausführungsform 1, wobei die Steuereinheit geeignet ist, den ersten Pumpenkopf und den zweiten Pumpenkopf in einem Push-Pull-Modus zu steuern.
Ausführungsform 3. Pumpe von Ausführungsform 1 oder 2, wobei die Steuereinheit einen einzelnen Mikroprozessor aufweist, der gemeinsam zum Steuern sowohl des ersten Pumpenkopfes als auch des zweiten Pumpenkopfes bereitgestellt wird.
Ausführungsform 4. Pumpe von Ausführungsform 1 bis 3, wobei die Steuereinheit geeignet ist, individuell den ersten Pumpenkopf zu steuern, um selektiv in einem Push-Modus oder in einem Pull-Modus zu arbeiten, und geeignet ist, individuell den zweiten Pumpenkopf zu steuern, um selektiv in einem Push-Modus oder in einem Pull-Modus zu arbeiten.
Ausführungsform 5. Pumpe von Ausführungsform 1 bis 4, wobei die Steuereinheit geeignet ist, den ersten Pumpenkopf und/oder den zweiten Pumpenkopf zu steuern, um Fluide durch die Mehrzahl von flexiblen Schläuchen mit einer anpassbaren Flussrate zu pumpen.
Ausführungsform 6. Pumpe von Ausführungsform 5, wobei die anpassbare Flussrate unterhalb 100 μl/min ist, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 μl/min und 10 μl/min ist.
Ausführungsform 7. Pumpe von Ausführungsform 1 bis 6, wobei die Mehrzahl von flexiblen Schläuchen eine erste Untermenge aufweist, die durch den ersten Pumpenkopf aber nicht durch den zweiten Pumpenkopf zusammengepresst wird, und eine zweite Untermenge aufweist, die durch den zweiten Pumpenkopf aber nicht durch den ersten Pumpenkopf zusammengepresst wird.
Ausführungsform 8. Pumpe von Ausführungsform 7, wobei zumindest eine der ersten Untermenge und der zweiten Untermenge zumindest zwei Griffelemente aufweist, insbesondere Spanngriffe gemäß einer der Ausführungsformen 19 bis 21, die durch einen Benutzer greifbar sind, und eine Mehrzahl von Schlauchführungslöchern aufweisen, wobei jedes einen jeweiligen der Schläuche der jeweiligen Untermenge aufnimmt und führt, so dass die Schläuche einer jeweiligen Untermenge durch die Griffelemente gebündelt sind, um zwischen den zumindest zwei Griffelementen ausgerichtet zu sein.
Ausführungsform 9. Pumpe von Ausführungsform 1 bis 8, aufweisend zumindest einen weiteren Pumpenkopf zum Zusammenpressen von zumindest einem Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen, um Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten, wobei die Steuereinheit geeignet ist, den zumindest einen weiteren Pumpenkopf zu steuern, und wobei der zumindest eine weitere Pumpenkopf in dem gemeinsamen Gehäuse integriert ist.
Ausführungsform 10. Pumpe von Ausführungsform 1 bis 9, wobei das Gehäuse eine Mehrzahl von Pumpkopf-Befestigungssockeln aufweist, wobei jeder geeignet ist, einen jeweiligen Pumpenkopf zu befestigen, so dass die Pumpe mit einer auswählbaren Anzahl von Pumpenköpfen ausstattbar und betreibbar ist.
Ausführungsform 11. Pumpe von Ausführungsform 1 bis 10, wobei der erste Pumpenkopf und der zweite Pumpenkopf in Reihe gekoppelt sind, um koordiniert einen Fluidfluss entlang der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zusammenzupressen.
Ausführungsform 12. Pumpe von Ausführungsform 1 bis 11, wobei der erste Pumpenkopf und/oder der zweite Pumpenkopf als ein Verdrängerpumpenkopf eingerichtet sind, der zumindest einen Vorsprung aufweist, insbesondere zumindest zwei Vorsprünge, die bewegbar sind, um einen räumlich variierenden Teil von zumindest einem Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zu quetschen, um dadurch Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten.
Ausführungsform 13. Pumpe von Ausführungsform 12, wobei der erste Pumpenkopf und/oder der zweite Pumpenkopf einen Rotor aufweisen, der geeignet ist, den zumindest einen Vorsprung zu rotieren, um den räumlich variierenden Teil von zumindest einem Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen während eines Teils der Rotation zu quetschen.
Ausführungsform 14. Pumpe von Ausführungsform 13, wobei der erste Pumpenkopf und/oder der zweite Pumpenkopf einen Stator aufweisen, um stationär während einer Rotation des Rotors zu bleiben, wobei zumindest ein Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zwischen dem Rotor und dem Stator angeordnet ist.
Ausführungsform 15. Pumpe von Ausführungsform 14, wobei der Stator und der Rotor geeignet sind, selektiv in einem Schlauchklemm-Modus betreibbar zu sein, in dem zumindest ein Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zwischen dem Stator und dem Rotor geklemmt sind, und selektiv in einem Schlauchfreigabe-Modus betreibbar zu sein, in dem zumindest ein Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen von dem Stator und dem Rotor freigebbar sind.
Ausführungsform 16. Pumpe von Ausführungsform 15, wobei der Stator einen drehbaren Hebel aufweist, der geeignet ist, zwischen dem Schlauchklemm-Modus und dem Schlauchfreigabe-Modus drehbar zu sein.
Ausführungsform 17. Pumpe von Ausführungsform 16, wobei der drehbare Hebel geeignet ist, einen vordefinierten Klemmdruck auf zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen in dem Schlauchklemm-Modus anzuwenden.
Ausführungsform 18. Pumpe von Ausführungsform 17, aufweisend einen Verriegelungsmechanismus, der geeignet ist, den drehbaren Hebel in dem Schlauchklemm-Modus zu verriegeln.
Ausführungsform 19. Pumpe von Ausführungsform 13 bis 18, wobei zumindest ein Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen mit zumindest zwei Spanngriffen verbunden ist, die durch einen Benutzer greifbar sind, und geeignet sind, in zwei entsprechend entworfene Griffaufnahme geklemmt zu werden, um einen Teilbereich des Teils der flexiblen Schläuche zwischen den zumindest zwei Spanngriffen entlang eines Teils eines Umfangs des Rotors zu spannen.
Ausführungsform 20. Pumpe von Ausführungsform 19, wobei die Griffaufnahmen auf entgegengesetzten Seiten des Rotors positioniert sind, und die Spanngriffe in die Griffaufnahmen an einer Seite gegenüberliegend dem drehbaren Hebel gehängt werden.
Ausführungsform 21. Pumpe von Ausführungsform 19 oder 20, wobei die Griffaufnahmen voneinander in Übereinstimmung mit einer Beabstandung der Spanngriffe voneinander beabstandet sind, so dass, wenn die Spanngriffe in die Griffaufnahmen gehängt sind, Teilbereiche der Schläuche, die zwischen den Spanngriffen angeordnet sind, eng entlang des Rotors gespannt sind.
Ausführungsform 22. Pumpe von Ausführungsform 19 bis 21, wobei jeder der zumindest zwei Griffe an der entsprechenden Griffaufnahme in einer federbelasteten Weise befestigbar ist.
Ausführungsform 23. Pumpe von Ausführungsform 1 bis 22, ausgestaltet als eine Peristaltikpumpe.
Ausführungsform 24. Tragbares medizinisches System, aufweisend: einen Katheter, der geeignet ist, in ein physiologisches Objekt eingeführt zu werden; eine Pumpe gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 23, die in Fluidverbindung mit dem Katheter ist, um ein Perfusionsfluid hinwärts zu dem Katheter zu leiten und um ein Dialysefluid, das aus einer Interaktion des Perfusionsfluid mit den physiologischen Objekt resultiert, von dem Katheter weg zu leiten.
Ausführungsform 25. Medizinisches System von Ausführungsform 24, aufweisend eine Sensoreinheit, die mit dem Dialysefluid durch zumindest einen von dem ersten Pumpenkopf und dem zweiten Pumpenkopf über zumindest einen der flexiblen Schläuche versorgbar ist und geeignet ist, einen Wert eines physiologischen Parameters zu erfassen, indem das Dialysefluid analysiert wird.
Ausführungsform 26. Medizinisches System von Ausführungsform 25, wobei die Sensoreinheit geeignet ist, einen physiologischen Parameter kontinuierlich zu überwachen, indem das Dialysefluid analysiert wird, insbesondere zur Glukoseüberwachung geeignet ist.
Ausführungsform 27. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 26, aufweisend einen entfernbaren Dialysefluidbehälter, der geeignet ist, das Dialysefluid stromabwärts des Katheters zu sammeln.
Ausführungsform 28. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 27, aufweisend eine Perfusionsfluid-Temperatur-Anpassungseinheit, die geeignet ist, eine Temperatur des Perfusionsfluids stromaufwärts des Katheters anzupassen.
Ausführungsform 29. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 28, aufweisend eine Batterie zur Versorgung des medizinischen Systems mit elektrischer Energie, und aufweisend eine Alarmeinheit, die geeignet ist, einen Alarm bei Bestimmen, dass eine übrige Energie, die durch die Batterie bereitstellbar ist, unter einen vordefinierten Schwellwert fällt, zu erzeugen.
Ausführungsform 30. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 29, aufweisend eine Manipulationsbestimmungseinheit, die geeignet ist, eine Manipulation des medizinischen Systems durch einen Benutzer zu bestimmen und aufzuzeichnen.
Ausführungsform 31. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 30, aufweisend eine Benutzerschnittstelle, die für eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit einem Benutzer geeignet ist.
Ausführungsform 32. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 31, wobei zumindest eines der Merkmale gemäß einer der Ausführungsformen 24 bis 31 in das Gehäuse integriert ist.
Ausführungsform 33. Medizinisches System von Ausführungsform 32, wobei das Gehäuse einen öffenbaren Deckel aufweist, der geeignet ist, geöffnet zu werden, um Zugriff auf die Pumpe bereitzustellen, so dass der geöffnete Zustand des Deckels eine Montage und Demontage der Schläuche an den Pumpenköpfen ermöglicht.
Ausführungsform 34. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 33, wobei das Gehäuse zumindest einen Fluidcontainer enthält.
Ausführungsform 35. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 34, aufweisend eine Dockingstation, die eine Gehäuseaufnahmevertiefung aufweist, die geeignet ist, das Gehäuse aufzunehmen.
Ausführungsform 36. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 35, wobei der Katheter geeignet ist für eines aus der Gruppe bestehend aus Mikroperfusion, insbesondere Open-Flow-Mikroperfusion, Mikrodialyse, Ultrafiltration und Blutdialyse.
Ausführungsform 37. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 36, aufweisend zumindest einen weiteren Katheter, der geeignet ist, in das physiologische Objekt eingeführt zu werden, wobei die Pumpe in Fluidverbindung mit dem zumindest einen weiteren Katheter ist, um ein weiteres Perfusionsfluid hinwärts zu dem zumindest einen weiteren Katheter zu leiten und um ein weiteres Dialysefluid, das aus einer Interaktion des weiteren Perfusionsfluids mit dem physiologischen Objekt resultiert, von dem zumindest einen weiteren Katheter weg zu leiten.
Ausführungsform 38. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 37, aufweisend eine Benutzerbefestigungsstruktur, die an dem Benutzer befestigbar ist, so dass das medizinische System durch den Benutzer tragbar ist.
Ausführungsform 39. Medizinisches System von Ausführungsform 24 bis 38, wobei das medizinische System, insbesondere die Pumpe, eine kabellose Kommunikationsschnittstelle aufweist, die für eine kabellose Datenkommunikation mit einer Kommunikations-Partnervorrichtung eingerichtet ist, insbesondere über Bluetooth.
Ausführungsform 40. Verfahren zum Leiten von Fluiden mittels einer tragbaren Pumpe, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen der Pumpe mit einer Mehrzahl von flexiblen Schläuchen, wobei jeder der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen ein Lumen zum Aufnehmen von Fluid aufweist; Separates Steuern eines ersten Pumpenkopfes und eines zweiten Pumpenkopfes der Pumpe, um zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zusammenzupressen, um dadurch Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten, wobei der erste Pumpenkopf und der zweite Pumpenkopf in einem gemeinsamen Gehäuse der Pumpe integriert sind.
Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „aufweisen” andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt und dass „ein” oder „eine” eine Mehrzahl nicht ausschließt. Auch können Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben wurden, kombiniert werden.
Es sollte auch beachtet werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzumfang der Ansprüche beschränkend angesehen werden sollten.
Die Implementierung der Erfindung ist nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen, die in den Figuren gezeigt und oben beschrieben wurden, beschränkt. Stattdessen ist eine Vielzahl von Varianten möglich, die die gezeigten Lösungen und das Prinzip gemäß der Erfindung auch in dem Fall von fundamental unterschiedlichen Ausführungsformen verwenden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Michael Schoemaker et al., „The SCGM1-System: Subcontaneous Continuous Glucose Monitoring Based an Microdialysis Technique”, Diabetes Technology & Therapeutics, Volume 5, Number 4, 2003 [0008]

Claims

Tragbare medizinische Pumpe zum Leiten von Fluiden, wobei die Pumpe aufweist: eine Mehrzahl von flexiblen Schläuchen, wobei jeder ein Lumen zum Aufnehmen von Fluid aufweist; einen ersten Pumpenkopf und einen zweiten Pumpenkopf, die in einem gemeinsamen Gehäuse der Pumpe integriert sind und jeder eingerichtet ist, auf zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen einzuwirken, um Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten; eine Steuereinheit, die geeignet ist, den ersten Pumpenkopf und den zweiten Pumpenkopf zu steuern.
Pumpe des vorhergehenden Anspruchs, wobei die Steuereinheit geeignet ist, den ersten Pumpenkopf und den zweiten Pumpenkopf in einem Push-Pull-Modus zu steuern.
Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuereinheit geeignet ist, individuell den ersten Pumpenkopf zu steuern, um selektiv in einem Push-Modus oder in einem Pull-Modus zu arbeiten, und geeignet ist, individuell den zweiten Pumpenkopf zu steuern, um selektiv in einem Push-Modus oder in einem Pull-Modus zu arbeiten.
Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit geeignet ist, den ersten Pumpenkopf und/oder den zweiten Pumpenkopf zu steuern, um Fluide durch die Mehrzahl von flexiblen Schläuchen mit einer anpassbaren Flussrate zu pumpen.
Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl von flexiblen Schläuchen eine erste Untermenge aufweist, auf die durch den ersten Pumpenkopf aber nicht durch den zweiten Pumpenkopf eingewirkt wird, und eine zweite Untermenge aufweist, auf die durch den zweiten Pumpenkopf aber nicht durch den ersten Pumpenkopf eingewirkt wird.
Pumpe gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest eine der ersten Untermenge und der zweiten Untermenge zumindest zwei Griffelemente aufweist, die durch einen Benutzer greifbar sind, und eine Mehrzahl von Schlauchführungslöchern aufweisen, wobei jedes einen jeweiligen der Schläuche der jeweiligen Untermenge aufnimmt und führt, so dass die Schläuche einer jeweiligen Untermenge durch die Griffelemente gebündelt sind, um zwischen den zumindest zwei Griffelementen ausgerichtet zu sein.
Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Pumpenkopf und/oder der zweite Pumpenkopf als ein Verdrängerpumpenkopf eingerichtet sind, der zumindest einen Vorsprung aufweist, insbesondere zumindest zwei Vorsprünge, die bewegbar sind, um einen räumlich variierenden Teil von zumindest einem Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen zu quetschen, um dadurch Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten, insbesondere wobei der erste Pumpenkopf und/oder der zweite Pumpenkopf einen Rotor aufweisen, der geeignet ist, den zumindest einen Vorsprung zu rotieren, um den räumlich variierenden Teil von zumindest einem Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen während eines Teils der Rotation zu quetschen.
Pumpe gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest ein Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen mit zumindest zwei Spanngriffen verbunden ist, die durch einen Benutzer greifbar sind, und geeignet sind, in zwei entsprechend entworfene Griffaufnahmen geklemmt zu werden, um einen Teilbereich des Teils der flexiblen Schläuche zwischen den zumindest zwei Spanngriffen entlang eines Teils eines Umfangs des Rotors zu spannen.
Tragbares medizinisches System, aufweisend: einen Katheter, der geeignet ist, in ein physiologisches Objekt eingeführt zu werden; eine Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die in Fluidverbindung mit dem Katheter ist, um ein Perfusionsfluid hinwärts zu dem Katheter zu leiten und um ein Dialysefluid, das aus einer Interaktion des Perfusionsfluid mit den physiologischen Objekt resultiert, von dem Katheter weg zu leiten.
Verfahren zum Leiten von Fluiden mittels einer tragbaren Pumpe, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen der Pumpe mit einer Mehrzahl von flexiblen Schläuchen, wobei jeder der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen ein Lumen zum Aufnehmen von Fluid aufweist; Separates Steuern eines ersten Pumpenkopfes und eines zweiten Pumpenkopfes der Pumpe, um auf zumindest einen Teil der Mehrzahl von flexiblen Schläuchen einzuwirken, um dadurch Fluid durch das jeweilige Lumen zu leiten, wobei der erste Pumpenkopf und der zweite Pumpenkopf in einem gemeinsamen Gehäuse der Pumpe integriert sind.