DE102016214325A1

DE102016214325A1 - Elastomeres Reservoir einer Infusionspumpe

Info

Publication number: DE102016214325A1
Application number: DE102016214325.5A
Authority: DE
Inventors: Karsten Haslbeck
Original assignee: B Braun Melsungen AG
Current assignee: B Braun Melsungen AG
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Elastomerpumpe zur Infusionstherapie, mit mindestens einem umschlossenen Infusionsvolumen (12) für ein zu verabreichendes Medikament, mindestens einer an das Infusionsvolumen (12) angrenzenden expandierbaren Membran (14) aus einem elastomeren Material und einer die Membran (14) umgebenden Gehäusewand (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) in expandiertem Zustand eine flache nicht rotationssymmetrische Form aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elastomerpumpe zur medizinischen Infusion von Medikamenten.
Elastomerpumpen werden eingesetzt, um einem Patienten über einen längeren Zeitraum hinweg eine kontinuierliche Dosis eines Medikaments zuzuführen. Elastomerpumpen finden Anwendung bspw. in der Chemotherapie, in der Schmerzmitteltherapie oder zur Verabreichung von Antibiotika. Eine elastomere Membran begrenzt oder bildet ein Infusionsvolumen, in welchem die zu infundierende Flüssigkeit enthalten ist. Das Infusionsvolumen wird mit dem Medikament befüllt, wodurch sich die elastische Membran ausdehnt. Der anschließend von der Membran auf die Flüssigkeit ausgeübte Druck führt anschließend zum Herauspressen des Medikaments aus dem Infusionsvolumen.
Das Infusionsvolumen ist dann über einen Katheter mit dem Patienten verbunden, um das Medikament zu verabreichen. Die Strömungsgeschwindigkeit wird durch eine Flussdrossel, z. B. eine Kapillare begrenzt. Die Flussdrossel ist Teil der Elastomerpumpe und am Ausgang des Infusionsvolumens angeordnet. Auf der dem Infusionsvolumen gegenüberliegenden Seite der Flussdrossel wird der Patientenkatheter angeschlossen.
Grundsätzlich existieren zwei Arten von Elastomerpumpen. Die erste Art weist eine das Infusionsvolumen umschließende elastomere Membran auf, die wiederum von einer flexiblen Hülle umgeben wird. Bei der zweiten Art wird die das Infusionsvolumen umschließende Membran von einem starren Gehäuse umgeben. Das aus einer starren Gehäusewand gebildete Gehäuse schützt die Membran vor äußeren Einflüssen und insbesondere vor Beschädigung durch scharfe/spitze Gegenstände.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Elastomerpumpe zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Elastomerpumpe ist definiert durch die Merkmale von Anspruch 1.
Demnach weist die Membran im expandierten Zustand eine flache nicht rotationssymmetrische Form auf, wenn keine Kraft von außerhalb der Membran auf die Membran einwirkt, wie zum Beispiel ein die Membran begrenzendes starres Gehäuse.
Die Form des Querschnitts der Membran kann durch zwei senkrecht zueinander stehende Hauptachsen bestimmt werden, wobei jede Hauptachse durch die jeweiligen, einander gegenüberliegenden Abschnitte der Membran mit maximalem Abstand verläuft. Das Längenverhältnis der beiden Hauptachsen sollte größer sein als 1:1 und vorzugsweise mindestens etwa 2,5:1 betragen. Der Mittelpunkt des Querschnitts der Membran kann dabei im Schnittpunkt der beiden Hauptachsen liegen, wobei sich beispielsweise eine elliptische Querschnittsform ergibt, oder außerhalb des Schnittpunkts der Hauptachsen liegen, wodurch sich beispielsweise eine gebogene Nierenform des Membranquerschnitts ergibt.
Entscheidend ist, dass die Membran im expandierten Zustand im Bereich ihres maximalen Umfangs keine rotationssymmetrische Form aufweist. Grundsätzlich sind dabei folgende Varianten denkbar:

a) Die Gehäusewand ist flexibel und nur die Membran weist ein Längenverhältnis der beiden Hauptachsen von mehr als 1:1 auf. Die Membran weist diese Form sowohl im entspannten, entleerten Zustand, als auch im gefüllten Zustand auf. Beim Ausdehnen der Membran schmiegt sich die flexible Gehäusewand an die Membran an und gibt die entstehende Form und das Längenverhältnis der beiden Hauptachsen der Membran wieder.
b) Die Gehäusewand ist starr und nur die Gehäusewand weist ein Längenverhältnis der beiden Hauptachsen von mehr als 1:1 auf, während die Membran irgendeine Form aufweisen kann. Beim Befüllen der Membran dehnt sich diese aus und schmiegt sich an die starre Gehäusewand an und nimmt die flache Form und das Längenverhältnis der beiden Hauptachsen der Gehäusewand ein.
c) Die Gehäusewand ist starr und sowohl die Gehäusewand als auch die Membran weisen ein Längenverhältnis der beiden Hauptachsen von mehr als 1:1 auf. Das bedeutet, dass die Membran auch im entspannten, nicht gefüllten Zustand diese Form aufweist und sie beim Befüllen beibehält.
d) Schließlich sind auch Varianten mit mehreren Membranen denkbar, die von einer Gehäusewand umgeben werden. Dabei können jede der Membranen und/oder die Gehäusewand gemäß den Varianten a)–c) ausgebildet sein.

Die Elastomerpumpe nimmt dadurch einen flacheren Raum ein und kann einfacher und weniger sichtbar am Körper des Patienten getragen werden. Der Tragekomfort ist erhöht. Bei herkömmlichen Elastomerpumpen hingegen ist die Membran zylindrisch und expandiert bei Befüllung radial nach außen, wobei die Gehäusewand der im Querschnitt runden Form der Membran im expandierten, befüllten Zustand entspricht. Bei der erfindungsgemäßen Elastomerpumpe weist die starre Gehäusewand hingegen ein Längenverhältnis der beiden Hauptachsen von mehr als 1:1 auf.
Dabei kann die Membran mit der Gehäusewand zusammen das Infusionsvolumen umschließende Gehäuse bilden. Alternativ kann die Gehäusewand die Membran vollständig umgeben und nach außen begrenzen. Die Gehäusewand bildet dabei ein die Membran außen umgebendes Gehäuse.
Das Gehäuse kann als Ellipsoid und vorzugsweise als flacher Rotationsellipsoid ausgebildet sein. Die beiden Achsen des Rotationsellipsoiden weisen ein Achsenverhältnis von mindestens 1:2,5 auf. Das bedeutet, dass die Querachse des Rotationsellipsoiden mindestens dreimal solang ist wie dessen Rotationsachse. Daraus resultiert dann eine flache Gehäuseform nach Art eines Diskus. Das Gehäuse weist keine scharfen Ecken auf und kann für den Patienten komfortabel getragen werden.
Alternativ ist denkbar, dass das Gehäuse in einer ersten Querschnittsebene eine nierenförmige Kontur aufweist. In einer zweiten, zu der ersten Querschnittsebene senkrecht verlaufenden Querschnittsebene kann das Gehäuse eine kreisförmige Kontur aufweisen. Die Nierenform ist durch zwei gegenüberliegende Wandbereiche mit flacher Krümmung bestimmt. Die Krümmung dieser beiden Wandbereiche ist geringer als die Krümmung eines Kreisbogens. Die Krümmung des einen Wandbereichs kann größer sein, als die des anderen Wandbereichs. Entlang der äußeren Ränder der beiden Wandbereiche sind diese durch einen Wandabschnitt miteinander verbunden. Dieser Wandabschnitt sollte eine Krümmung aufweisen, die deutlich stärker ist als die der beiden Wandbereiche.
Die Membran und die Gehäusewand können auf einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses miteinander verbunden sein.
Auf einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses kann dieses mit Polkappen versehen sein. Die Polkappen können rotationssymmetrisch ausgebildet sein, um die gebogene Form der Elastomerpumpe zu vervollständigen.
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Ansicht eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels,
2 eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel aus Richtung des Pfeils II in 1,
3 eine Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels aus Richtung der Pfeile III in den 1 und 2,
4 die Ansicht gemäß 2 des zweiten Ausführungsbeispiels,
5 die Ansicht gemäß 3 des zweiten Ausführungsbeispiels,
6 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel,
7 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel und
8 einen Querschnitt durch noch ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Bei beiden Ausführungsbeispielen wird das Infusionsvolumen 12 von einer elastomeren Membran 14 gebildet. Die elastomere Membran 14 ist in den in den 1, 3 und 5 dargestellten Zuständen nicht gefüllt und dabei zylindrisch. An ihren stirnseitigen Enden ist die elastische Membran 14 jeweils mit einer rotationssymmetrischen Polkappe 16 mit Paraboloidform verschlossen. Alternativ ist auch eine Kugelkappenform für die Polkappen 16 denkbar. Die Polkappen 16 sind aus einem starren Material, z. B. Kunststoff. Die Membran 14 besteht aus einem elastomeren Material und umgibt den Pumpenkern 15. Hierbei sind Silikone, natürlicher oder chemischer Kautschuk oder thermoplastische Elastomere denkbar.
Die obere Polkappe 16 ist mit einem Ein- und Auslass 18 versehen, der eine Kapillare enthält und zum Anschluss eines Katheters ausgebildet ist.
Die Membran 14 ist außen von einer flexiblen Gehäusewand 20 vollständig umgeben. Die Gehäusewand 20 kann ebenfalls, wie die Polkappen 16, aus einem starren Kunststoffmaterial bestehen. Bei einem alternativen, in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gehäusewand starr.
Die Gehäusewand 20 bildet ein die Membran bis auf den Ein- und Auslass 18 vollständig umgebendes Gehäuse. Bei dem in den 1, 2 und 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist das von der Gehäusewand 20 gebildete Gehäuse bis auf die Bereiche der Polkappen 16 ein flacher Rotationsellipsoid. Bei dem in den 1, 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist das von der Gehäusewand 20 gebildete Gehäuse in der in 4 dargestellten Draufsicht nierenförmig und in der in 1 dargestellten Ansicht quer zu der Draufsicht kreisförmig – bis auf die Bereiche der Polkappen 16.
Die Nierenform der Gehäusewand 20 des zweiten Ausführungsbeispiels wird durch zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten des Infusionsvolumens angeordnete Wandbereiche 22, 24 mit flacher Krümmung gebildet. Die Krümmung des Wandbereichs 22 ist größer als diejenige des Wandbereichs 24. Entlang der äußeren Ränder der beiden Wandbereiche 22, 24 sind diese durch einen umlaufenden Wandabschnitt 26 miteinander verbunden. Der Wandabschnitt 26 weist eine sehr viel stärkere Krümmung auf als die Wandbereiche 22, 24.
Beim Befüllen des Infusionsvolumens 12 dehnt sich die elastische Membran 14 radial nach außen aus, bis sie sich von innen an die Gehäusewand 20 anschmiegt und von dieser begrenzt wird. Bei dem herkömmlichen, in den Figuren gepunktet dargestellten Fall ohne äußere Begrenzung dehnt sich die elastische Membran 14 radial nach außen aus, was eine rotationssymmetrisch ovale Form ergibt, die sperrig und beim Tragen am Körper wenig komfortabel ist. Die erfindungsgemäße Form mit einem Längenverhältnis der beiden Hauptachsen von größer als 1:1 schmiegt sich an den Körper des Patienten an und weist einen deutlich höheren Tragekomfort auf.
In 6 ist in einem schematischen Längsschnitt eine Variante dargestellt, bei der ein starrer Zylinder 13 an dessen oberem stirnseitigen Ende den Einlass 18 und an dessen dem oberen Ende gegenüber liegenden unteren stirnseitigen Ende den Auslass 19 aufweist. Der Zylinder 13 ist von der elastomeren Membran 14 umgeben. Das durch den Einlass 18 einströmende Fluid gelangt durch eine Öffnung 17 in der Mantelfläche des Zylinders 13 in das Infusionsvolumen 12, das durch den Raum innerhalb der Membran 14 und außerhalb des Zylinders 13 gebildet ist. Beim Befüllen der Elastomerpumpe gelangt das Fluid durch den Einlass 18 und durch die Öffnung 17 in das Infusionsvolumen 12. Bei der Benutzung der Elastomerpumpe zur Infusion ist der Einlass 18 verschlossen. Durch die elastische Federkraft der durch das Fluid expandierten Membran 14 wird das Fluid durch die Öffnung 17 in den Zylinder 13 hinein gepresst und von dort durch den Auslass 19 aus der Elastomerpumpe geführt. Gestrichelt ist die als Softshell ausgebildete Schutzhülle 20 dargestellt, bei der es sich auch um eine starre Gehäusewand (Hardshell) handeln kann.
7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Membran 14 im expandierten Zustand. Die Form des Querschnitts der Membran 14 wird durch die beiden Hauptachsen (x und y) bestimmt. Die beiden Hauptachsen stehen senkrecht zueinander und verbinden jeweils Punkte A, B und C, D mit maximalem Abstand (lokales Maximum). Der Schnittpunkt der beiden Hauptachsen x, y liegt bei dem Ausführungsbeispiel in 7 in dem Mittelpunkt z des Membranquerschnitts. Dadurch ergibt sich eine elliptische Form.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 8 liegt der Schnittpunkt zwischen den beiden Hauptachsen x, y nicht im Mittelpunkt z des Membranquerschnitts und insbesondere außerhalb der Membran 14. Dadurch resultiert eine kontinuierlich gebogene Querschnittsform der Membran 14, die an eine Nierenform erinnert.

Claims

Elastomerpumpe zur Infusionstherapie, mit mindestens einem umschlossenen Infusionsvolumen (12) für ein zu verabreichendes Medikament, mindestens einer an das Infusionsvolumen (12) angrenzenden expandierbaren Membran (14) aus einem elastomeren Material und einer die Membran (14) umgebenden Gehäusewand (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) in expandiertem Zustand eine flache nicht rotationssymmetrische Form aufweist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Membran (14) im expandierten Zustand durch zwei Hauptachsen (x, y) bestimmt wird, deren Längen in einem Verhältnis von mindestens 2,5:1 stehen.
Elastomerpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der beiden Hauptachsen (x, y) im Mittelpunkt der Membran liegt, so dass die Membran einen elliptischen Querschnitt aufweist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der beiden Hauptachsen nicht im Mittelpunkt (z) der Membran liegt, so dass der Querschnitt der Membran eine gebogene Nierenform aufweist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (20) flexibel ist und nur die Membran (14) die flache nicht rotationssymmetrische Form aufweist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (20) starr ist und nur die Gehäusewand (20) die flache nicht rotationssymmetrische Form aufweist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (20) starr ist und sowohl die Gehäusewand (20) als auch die Membran (14) die flache, nicht rotationssymmetrische Form ausweisen.
Elastomerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomere Membran (14) zusammen mit der Gehäusewand (20) ein das Infusionsvolumen (12) vollständig umschließendes Gehäuse bildet.
Elastomerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomere Membran (14) das Infusionsvolumen (12) bis auf einen Einlass und/oder einen Auslass (18) vollständig umschließt, wobei die Gehäusewand (20) ein die Membran (14) außen umgebendes und begrenzendes Gehäuse bildet.
Elastomerpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (20) bzw. die Membran (14) einen flachen Ellipsoid bildet.
Elastomerpumpe zur Infusionstherapie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ellipsoid ein Rotationsellipsoid mit einem Achsenverhältnis von mindestens 1:2,5 ist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (20) bzw. die Membran (14) in einem Querschnitt nierenförmig ist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nierenform durch zwei einander gegenüberliegende Wandbereiche (22, 24) mit flacher Krümmung auszeichnet, wobei die Krümmung des einen Wandbereiches (22) stärker als die Krümmung des anderen Wandbereichs (24) ist und die beiden Wandbereiche (22, 24) entlang deren äußerer Ränder durch einen Wandabschnitt (26) miteinander verbunden sind, dessen Krümmung stärker ist als die Krümmung jedes der beiden Wandbereiche (22, 24).
Elastomerpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse in einem zweiten, quer zu dem ersten Querschnitt verlaufenden Querschnitt rund ausgebildet ist.
Elastomerpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) und die Gehäusewand (20) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses miteinander verbunden sind.
Elastomerpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine einen Einlass bzw. einen Auslass (18) verschließende Polkappe (16) aufweist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Polkappe (16) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Elastomerpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Polkappe (16) die Form eines Hyperboloids aufweist.