DE10210211A1

DE10210211A1 - Implantable pump for infusing medicaments is regulated by a patient's blood pressure and frequency of blood flow

Info

Publication number: DE10210211A1
Application number: DE2002110211
Authority: DE
Inventors: Joachim Nagel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2022-03-02
Also published as: DE10210211B4

Abstract

Implantable pump is regulated by a patient's blood pressure and frequency of blood flow. The pump is preferably run by the resulting energy and operates in a closed circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Infusionspumpe, bei der Energie, Druck, Verlauf und Frequenz der vom Herzen ausgehenden Blutdruckwelle dazu genutzt werden können, die Pumpe anzutreiben, zu steuern oder zu regeln, d. h. die Energie für die Flüssigkeits- bzw. Medikamentenförderung und die Ventilbetätigung zur Verfügung zu stellen, und die Fördermenge der Pumpe zu bestimmen. Beeinflußt ein hierbei gefördertes Medikament Blutdruck und/oder Herzfrequenz, so wird durch den sich hierdurch schließenden Regelkreis ein geregeltes System (closed loop) zur Medikamenteninfusion realisiert. The invention relates to an infusion pump in the energy, pressure, course and frequency the heart's blood pressure wave can be used to pump to drive, control or regulate, d. H. the energy for the liquid or To provide drug delivery and valve actuation, and the Determine the delivery rate of the pump. Affects a drug promoted here Blood pressure and / or heart rate, so through the closed control loop a regulated system (closed loop) for drug infusion is implemented.

Die nach jedem Herzschlag durch die Blutgefäße sich ausbreitende Blutdruckwelle stellt eine Energiequelle dar, die entweder durch direkte mechanische Kopplung einer Pumpe oder eines Ventils mit der Druckwelle, oder durch Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie, z. B. durch ein piezoelektrisches Element, genutzt werden kann. Damit ergibt sich die Möglichkeit, implantierbare Mikroinfusionspumpen zu realisieren, die keine eigene Energieversorgung enthalten müssen, sondern teilweise oder vollständig blutdruckgetrieben arbeiten können. The blood pressure wave that spreads through the blood vessels after every heartbeat an energy source, either by direct mechanical coupling of a pump or a valve with the pressure wave, or by converting the mechanical Energy into electrical energy, e.g. B. can be used by a piezoelectric element. This results in the possibility of implementing implantable microinfusion pumps, that do not have to contain their own energy supply, but partially or completely can work with blood pressure.

Die Blutdruckwelle stellt aber nicht nur eine Energiequelle dar. Sie enthält auch diagnostisch wichtige Informationen, nämlich die Amplitude, d. h. den Blutdruck (Amplituden), den zeitlichen Verlauf des Blutdrucks, die Frequenz der Pulswelle, d. h. die Schlagfrequenz des Herzens, und in diesen Parametern enthalten, Information über das Schlagvolumen des Herzens. Liegen diese Parameter außerhalb ihres physiologischen Bereichs, wird in der Regel eine Therapie erforderlich. Bei Hypertonie z. B. ist es möglich, medikamentös eine Absenkung des Blutdrucks einzuleiten. Bei Rhythmusstörungen kann entsprechend mit antiarrhythmischen Medikamenten therapeutisch interveniert werden. The blood pressure wave is not only an energy source. It also contains diagnostically important information, namely the amplitude, d. H. blood pressure (amplitudes), the time course of blood pressure, the frequency of the pulse wave, d. H. the Heart rate, and included in these parameters, information about the Stroke volume of the heart. If these parameters are outside their physiological range, therapy is usually required. In hypertension z. B. it is possible to initiate a drop in blood pressure with medication. With rhythm disturbances can be therapeutically intervened accordingly with antiarrhythmic drugs.

Wird nun eine Infusionspumpe, die ein blutdrucksenkendes Medikament fördert, derart an die Blutdruckwelle angekoppelt, daß ansteigender Blutdruck das Auslaßventil der Pumpe ab einem definierten Blutdruckwert frei gibt, und dies möglicherweise erst, nachdem eine definierte Anzahl an aufeinanderfolgenden Pulsen diesen Schwellwert überschreitet, dann erfolgt eine dem Blutdruckanstieg entgegenwirkende Ausschüttung des Medikaments. If an infusion pump that promotes a blood pressure lowering drug is now so on the blood pressure wave coupled that increasing blood pressure is the outlet valve of the pump releases from a defined blood pressure value, and possibly only after a defined number of successive pulses exceeds this threshold, then the drug is released to counteract the increase in blood pressure.

Nach erfolgter Wirkung des Medikaments, d. h. bei Rückgang des Blutdrucks wird dann die Medikamentenförderung wieder unterbunden (negative Rückkopplung). Über die Wirkung des Medikaments kommt somit ein vollständiger Regel- bzw. Kontrollkreis zur Vermeidung von Bluthochdruck zustande. Ebenso kann ein zu niedriger Blutdruck durch Infusion eines blutdrucksteigernden Medikaments verhindert werden, wenn das Auslaßventil blockiert wird, solange ein ausreichend hoher Blutdruckwert vorliegt. After the drug has taken effect, d. H. then when the blood pressure drops the promotion of medication is stopped again (negative feedback). About the The effect of the drug is therefore a complete control loop Avoid high blood pressure. Likewise, a too low blood pressure can be caused by Infusion of a blood pressure increasing drug can be prevented if that Exhaust valve is blocked as long as there is a sufficiently high blood pressure value.

Wird die Infusionspumpe von der Blutdruckwelle so gesteuert, daß eine Medikamentenförderung abhängig ist davon, daß die Druckwellen mit nicht zu großem oder nicht zu kleinem zeitlichem Abstand eintreffen, oder der zeitliche Abstand keinen großen Schwankungen unterliegt, d. h. es liegt ein gleichmäßiger Rhythmus vor, und die Pumpe ein entsprechendes Medikament gegen erhöhte bzw. erniedrigte Schlagfrequenz oder Arrhythmien fördert, erfolgt eine vom pathophysiologischen Parameter selbst gesteuerte oder geregelte Therapie. Is the infusion pump controlled by the blood pressure wave so that a Drug delivery depends on the fact that the pressure waves are not too big or not too arrive a small time interval, or the time interval not a large one Fluctuates, d. H. there is a steady rhythm and the pump on appropriate drug against increased or decreased stroke rate or Promotes arrhythmias, a pathophysiological parameter itself controls or regulated therapy.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Blutdruck die Energie für die Förderung des Medikaments bzw. zum Öffnen oder Schließen des Ventils liefert und gleichzeitig die Fördermenge durch den Blutdruck oder die physiologischen Parameter der Blutdruckwellen bestimmt wird. Ebenso ist es bei der beschriebenen Pumpe besonders vorteilhaft, wenn über die Wirkung des Medikaments ein quasi-physiologischer Regelkreis zustande kommt. Natürlich können neben Blutdruck und Herzfrequenz auch andere physiologische Signale oder Parameter zur Steuerung oder Regelung der Pumpe zur Anwendung kommen. It is particularly advantageous here if the blood pressure is the energy for promoting the Drug or to open or close the valve and at the same time the Delivery rate by blood pressure or the physiological parameters of the Blood pressure waves is determined. It is also particularly advantageous with the pump described, if a quasi-physiological control loop is established about the effect of the drug comes. Of course, other physiological besides blood pressure and heart rate Signals or parameters for controlling or regulating the pump for use come.

Das beschriebene Verfahren zur Infusion von Medikamenten mit einer Steuerung oder Regelung durch Blutdruck und/oder Herzfrequenz kann auf unterschiedliche Arten, elektrisch bzw. elektronisch und mechanisch bzw. elektro-mechanisch (MEMS), realisiert werden. Die Erfindung betrifft insbesondere die besonders vorteilhafte Realisierung einer rein mechanischen, implantierbaren Mikropumpe, bei der die notwendige "Intelligenz" im wesentlichen mittels geeigneter Mikroventile und Flußwiderstände realisiert wird. The described procedure for infusing medication with a controller or Regulation by blood pressure and / or heart rate can be done in different ways, electrical or electronic and mechanical or electro-mechanical (MEMS) become. The invention relates in particular to the particularly advantageous implementation of a purely mechanical, implantable micropump, in which the necessary "intelligence" in the is essentially realized by means of suitable micro valves and flow resistors.

Die Freigabe der Medikamentenförderung bei Erreichen eines Blutdruckschwellwerts kann dadurch erreicht werden, daß ein Auslaßventil der Pumpe, z. B. durch eine Druckmanschette, so an eine Arterie des Patienten angekoppelt wird, daß das Ventil bei einem Blutdruck, der von den mechanischen Parametern wie dem Öffnungsdruck abhängt, öffnet, und nach Unterschreiten des eingestellten Grenzwerts wieder schließt. Soll nun die Öffnung des Ventils erst erfolgen, wenn eine bestimmte Anzahl an aufeinanderfolgender Blutdruckwellen den Grenzwert überschreiten, oder der Mittelwert des Spitzendrucks, bestimmt über eine definierte Zeit, einen Grenzwert überschreitet, dann muß in einem elastischen Flüssigkeitsreservoir (Druckbehälter), das über ein definiertes Leck verfügt, der erforderliche Öffnungsdruck für das Ventil durch eine Serie einlaufender Druckwellen ausreichender Stärke aufgebaut werden. Dabei bestimmt die Abflußrate durch das Leck die Zeitkonstante für den Druckabbau des Reservoirs. Bei geeigneter Ausgestaltung und Dimensionierung von Zufluß und Abfluß des "Druckbehälters" öffnet das Ventil nicht bei Erreichen eines bestimmten Druckwerts, sondern bei Erreichen einer Mindestherzfrequenz, oder aber einer gewählten Addition von Werten für Blutdruck und Herzfrequenz. The release of drug funding when a blood pressure threshold is reached can be achieved in that an outlet valve of the pump, for. B. by a Pressure cuff is coupled to an artery of the patient so that the valve at one Blood pressure, which depends on mechanical parameters such as opening pressure, opens and closes again after falling below the set limit. Should now The valve should only be opened when a certain number of consecutive Blood pressure waves exceed the threshold, or the mean peak pressure, determined over a defined time, exceeds a limit value, then must in one elastic fluid reservoir (pressure vessel) that has a defined leak that required opening pressure for the valve through a series of incoming pressure waves sufficient strength to be built. The flow rate through the leak determines the time constant for the pressure reduction of the reservoir. With a suitable design and Sizing the inflow and outflow of the "pressure vessel" does not open the valve Reaching a certain pressure value, but when reaching a Minimum heart rate, or a selected addition of values for blood pressure and heart rate.

State of the art

Implantierbare Medikamenteninfusionssysteme sind seit langem bekannt. Anwendungen erfolgen in erster Linie in der Schmerzbekämpfung, Tumorbehandlung und der Infusion von Insulin bei Diabetikern. Bei diesen Infusionspumpen handelt es sich um Open-Loop Systeme, da geeignete, implantierbare Sensoren zur Messung der zu beeinflussenden physiologischen Größen, und des Einflusses der Medikamenteninfusion auf diese Größen bisher entweder nicht zur Verfügung stehen, oder sich nicht für den Langzeiteinsatz im Körper eignen. Nachteil der Open-Loop Systeme ist, daß sie entweder unbeeinflußt von physiologischen Änderungen fest vorgegebene Infusionsraten fördern, oder von außen gesteuert werden müssen. Demgegenüber kann das der Erfindung zugrunde liegende Infusionssystem als ein Closed-Loop System realisiert werden, da sich der Regelkreis durch Erfassung des zu regelnden Blutdrucks bzw. Herzfrequenz schließen läßt. Implantable drug infusion systems have been known for a long time. applications take place primarily in pain control, tumor treatment and infusion of insulin in diabetics. These infusion pumps are open-loop Systems, since suitable, implantable sensors for measuring those to be influenced physiological parameters, and the influence of drug infusion on these parameters So far either not available or not for long-term use in Body. The disadvantage of open loop systems is that they are either unaffected by Promote physiological changes to fixed infusion rates, or from outside must be controlled. In contrast, the basis of the invention can Infusion system can be realized as a closed loop system, because the control loop through Recording of the blood pressure to be controlled or heart rate can be closed.

Zur Energieversorgung implantierbarer Infusionspumpen sind unterschiedliche Möglichkeiten bekannt. Dabei kommen sowohl interne (z. B. Batterien) als auch externe Stromversorgungen (meist induktiv, drahtlos) zur Verwendung. Zur Förderung von Medikamenten, die in flüssiger Form vorliegen, werden unterschiedliche physikalische Prinzipien verwandt, insbesondere Kapillareffekte, elektrohydrodynamisches Pumpen und Elektrophorese und Membranpumpen. Besonders bewährt hat sich der in Abb. 1 und 2 gezeigte Faltbalg (3), der durch Verdampfung eines Kältemittels (1) bei konstanter Körpertemperatur eine konstante Kraft zur Infusion des Medikaments (2) zur Verfügung stellt, und somit bei unveränderlicher Förderrate ohne weitere Energiequelle betrieben werden kann. Lediglich zur Ansteuerung eventuell vorhandener Sicherheitsventile (4) oder einer Steuerung oder Regelung der Förderrate ist eine zusätzliche Energieversorgung erforderlich. Werden Steuerung der Ventile und Veränderung der Förderrate wie bei dem der Erfindung zugrunde liegenden System vom Blutdruck angetrieben, dann entfällt die Notwendigkeit dieser zusätzlichen Energieversorgung. Various possibilities are known for the energy supply of implantable infusion pumps. Both internal (e.g. batteries) and external power supplies (mostly inductive, wireless) are used. Different physical principles are used to promote drugs that are in liquid form, in particular capillary effects, electrohydrodynamic pumping and electrophoresis and membrane pumps. The bellows ( 3 ) shown in Fig. 1 and 2, which provides a constant force for infusing the medication ( 2 ) by evaporation of a refrigerant ( 1 ) at constant body temperature, has proven to be particularly useful, and thus with a constant delivery rate without any additional energy source can be operated. An additional energy supply is only required to control any safety valves ( 4 ) or to control or regulate the delivery rate. If control of the valves and change in the delivery rate are driven by blood pressure, as in the system on which the invention is based, then the need for this additional energy supply is eliminated.

Die zur Förderung der Flüssigkeit erforderliche Energie kann auch dem Blutdruckpuls entzogen und der Pumpe zugeführt werden, wie dies in Abb. 3 schematisch dargestellt ist. Der Blutdruckpuls (6) verformt dabei eine Membran (7) wodurch in der Pumpe (1) ein Druck aufgebaut wird, und über das Ventil (8) einen Teil der sich in der Pumpe befindlichen Flüssigkeit auswirft. The energy required to deliver the fluid can also be extracted from the blood pressure pulse and fed to the pump, as is shown schematically in Fig. 3. The blood pressure pulse ( 6 ) deforms a membrane ( 7 ) whereby a pressure is built up in the pump ( 1 ) and ejects part of the liquid in the pump via the valve ( 8 ).

Zur Realisierung von Ventilen in mikrofluidischen Systemen sind unterschiedliche Strukturen bekannt, insbesondere Membranen, Biege- und Torsionselemente, aber auch teils asymmetrische Flußwiderstandsbauelemente wie z. B. Diffusoren oder Düsen (Abb. 4), die, soweit erforderlich und möglich, von entsprechenden Steuerungen betrieben werden. Eine Kombination aus Ventil und Sensor zur Erfassung physiologischer Parameter, wie sie der Erfindung zugrunde liegt, ist bisher nicht bekannt. Different structures are known for the realization of valves in microfluidic systems, in particular membranes, bending and torsion elements, but also partly asymmetrical flow resistance components such as, for. B. diffusers or nozzles ( Fig. 4), which, as far as necessary and possible, are operated by appropriate controls. A combination of valve and sensor for recording physiological parameters, as is the basis of the invention, is not yet known.

Embodiment of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine implantierbare Mikropumpe und ein Verfahren zur Dosierung und Infusion von Medikamenten, wobei Energie und Steuergröße unmittelbar aus dem Körper entnommen und zum Antrieb sowie zur Steuerung oder Regelung des Infusionssystems benutzt werden. Die Steuerung oder Regelung erfolgt mechanisch. Als Realisierung wurde die Steuerung oder Regelung des Blutdrucks und/oder der Pulsfrequenz gewählt, wobei der Blutdruck als Energiequelle und Regelgröße dient. Zur Erhöhung der Patientensicherheit dient ein aufgrund seiner Konstruktionsmerkmale rückflußsicheres Ventil, das ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist. Die Blutdruckmessung kann von der Pumpe entfernt an einer anderen Stelle des Körpers erfolgen. Als Medikamentenreservoir bieten sich die aus der intrakorporalen Infusionstechnik bekannten Überdrucksysteme (Abb. 1) an, die mittels Faltbalg aus dem Dampfdruck eines Kältemittels einen konstanten Betriebsdruck erzeugen. The invention relates to an implantable micropump and a method for dosing and infusing medicaments, energy and control variables being taken directly from the body and used to drive and control or regulate the infusion system. The control or regulation takes place mechanically. The control or regulation of the blood pressure and / or the pulse frequency was selected as the realization, the blood pressure serving as an energy source and controlled variable. To increase patient safety, a valve that is secure against backflow is used due to its design features and is also the subject of the invention. The blood pressure can be measured at a different point in the body from the pump. The overpressure systems known from intracorporeal infusion technology ( Fig. 1), which generate a constant operating pressure from the vapor pressure of a refrigerant using bellows, are suitable as a medication reservoir.

1st embodiment

Gemäß der Erfindung arbeitet das in Abb. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel mittels eines dem Stand der Technik entsprechenden implantierbaren Medikamenteninfusionssystem mit einem durch ein Treibgas (1) angetriebenen Faltbalg (3), an das ein erfindungsgemäß arbeitendes blutdruckgesteuertes Ventil (4) angeschlossen ist. Das Ventil ist normal geschlossen. Erreicht der Blutdruck (6) Werte, die zum Öffnen des Ventils ausreichen (Bluthochdruck), so wird das Medikament, normalerweise mit einer blutdrucksenkenden Wirkung, durch den Infusionskatheter (5) an den Körper abgegeben, wobei das Ventil auch eine dosierende Funktion (Drosselung) übernehmen kann. Die Medikamentenförderung erfolgt dabei pulsweise mit jedem Herzschlag, so lange, bis das blutdrucksenkende Medikament zu einer Abnahme des Blutdrucks unter den Öffnungsdruck des Ventils geführt hat. Ein Ausführungsbeispiel für ein derartiges Mikroventil ist in Abb. 5 dargestellt. Eine feste, unelastische Manschette (6) ist um eine Arterie herum angebracht, und zwar so daß die Arterienwand (5) gleichmäßig an der Manschette anliegt. An der Unterseite der Manschette befindet sich eine Membran (3), die von der durch das Blut (4) laufenden Druckwelle nach unten gebogen wird. Der zu einer bestimmten Auslenkung erforderliche Druck und die Auslenkung bei einem vorgegebenen Druck werden im wesentlichen durch das Material und die Dicke der Membran sowie die Befestigung der Membran bestimmt. An der Membran ist eine Ventilplatte (7) so angebracht, daß sie vom Durchbiegen der Membran nicht beeinflußt wird. In der Ventilplatte befindet sich der Zuflußkanal (1), durch den das Medikament aber wegen der zwischen Ventilplatte und Membran vorhandenen Dichtfläche nicht fließen kann solange sich die Membran im unausgelenkten Ruhezustand befindet. Wird die Membran nun durch die Blutdruckwelle aus dem Ruhezustand ausreichend ausgelenkt, entsteht zwischen Membran und Ventilplatte ein Spalt, durch den das Medikament in den Ausflußkanal (2) abfließen kann. Durch einen an den Ausflußkanal angeschlossenen Katheter wird das Medikament an der vorgesehenen Stelle des Körpers ausgeschüttet. Durch entsprechende Gestaltung der Dichtfläche, deren Design dem Fachmann geläufig ist, kann das Ventil so ausgelegt werden, daß ein bestimmter Mindesthub der Membran zum Öffnen des Ventils erforderlich ist. Die Fördermenge des Medikaments ist eine Funktion der Drücke in Zufluß- und Ausflußkanal sowie der Öffnungsweite des Ventils. Soweit wünschenswert, kann die Fördermenge noch durch ein Drosselventil begrenzt werden. Bei dem angeführten Ventil, das einen Teil der Erfindung darstellt, ist die Gefahr eines Rückflusses, der bei den derzeit üblichen Ventilen bei erhöhtem Druck an der Auslaßseite des Katheters besteht, konstruktiv bedingt dadurch eliminiert, daß ein sich im Ausflußkanal auftauender Druck das Ventil nicht öffnen kann, sondern im Gegenteil einen Schließdruck ausübt. According to the invention, the embodiment shown in Fig. 2 works by means of an implantable medication infusion system corresponding to the state of the art with a bellows ( 3 ) driven by a propellant gas ( 1 ), to which a blood pressure controlled valve ( 4 ) operating according to the invention is connected. The valve is closed normally. If the blood pressure ( 6 ) reaches values that are sufficient to open the valve (high blood pressure), the medication, usually with an antihypertensive effect, is delivered to the body through the infusion catheter ( 5 ), the valve also performing a metering function (throttling) can take over. The medication is delivered in pulses with every heartbeat until the blood pressure lowering medication has led to a decrease in blood pressure below the opening pressure of the valve. An embodiment of such a micro valve is shown in Fig. 5. A firm, inelastic cuff ( 6 ) is placed around an artery, so that the artery wall ( 5 ) lies evenly against the cuff. At the bottom of the cuff there is a membrane ( 3 ) which is bent downwards by the pressure wave passing through the blood ( 4 ). The pressure required for a specific deflection and the deflection at a predetermined pressure are essentially determined by the material and the thickness of the membrane and the fastening of the membrane. A valve plate ( 7 ) is attached to the membrane so that it is not influenced by the bending of the membrane. In the valve plate there is the inflow channel ( 1 ) through which the medication cannot flow because of the sealing surface between the valve plate and the membrane as long as the membrane is in the undeflected idle state. If the membrane is now sufficiently deflected from the idle state by the blood pressure wave, a gap is created between the membrane and the valve plate, through which the medicament can flow into the outflow channel ( 2 ). Through a catheter connected to the outflow channel, the medication is released at the intended location on the body. By appropriate design of the sealing surface, the design of which is familiar to a person skilled in the art, the valve can be designed such that a certain minimum stroke of the membrane is required to open the valve. The delivery rate of the drug is a function of the pressures in the inflow and outflow channels and the opening width of the valve. If desired, the flow rate can be limited by a throttle valve. In the valve mentioned, which forms part of the invention, the risk of backflow, which exists in the currently conventional valves at increased pressure on the outlet side of the catheter, is eliminated for design reasons by the fact that a pressure thawing in the outflow channel does not open the valve on the contrary, exerts a closing pressure.

In einer weiteren Ausführungsvariante sind Pumpe/Ventil und Blutdruckmanschette räumlich getrennt und durch einen geeignet dimensionierten Schlauch zur Druckübertragung miteinander verbunden. In a further embodiment variant, the pump / valve and blood pressure cuff are spatially separated and by a suitably dimensioned hose for Pressure transmission connected.

2nd embodiment

Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in Abb. 3 ein Infusionssystem angegeben, bei dem die Förderung des Medikaments durch eine erhöhte Pulsfrequenz oder durch anhaltende Blutdrucksteigerung getriggert wird. Ein einmaliger, über dem erwarteten Normalwert liegender Blutdruckpuls oder ein einzelnes verkürztes Schlagintervall reichen zur Öffnung des Ventils nicht aus. As a further embodiment, an infusion system is shown in Fig. 3, in which the delivery of the drug is triggered by an increased pulse rate or by sustained increase in blood pressure. A single blood pressure pulse above the expected normal value or a single shortened stroke interval are not sufficient to open the valve.

Die eigentliche, vom Blutdruck angetriebene Pumpe (1) wird bei diesem Ausführungsbeispiel aus dem sich im Faltbalg (2) befindlichen Medikamentenreservoir (3), das über das Septum (4) befüllt werden kann, mit dem Medikament aufgefüllt. Ein Rückfluß wird durch das Rückschlagventil (5) verhindert. Somit herrscht ohne äußere Einwirkung in der Blutdruckpumpe der gleiche Druck vor, wie im Faltbalg. Steigt der Blutdruck in der Blutdruckmanschette bzw. der Verbindungsleitung (6) zwischen Blutdruckmanschette und Blutdruckpumpe über den Druck des Faltbalgs hinaus an, dann stellt sich über die Membran (7) dieser erhöhte Druck auch in der Blutdruckpumpe ein. Reicht der erhöhte Druck aus, das Druckventil (8) zu öffnen, das in weiteren Versionen der Pumpe auch durch ein einfaches Rückschlagventil oder einen wie in Abb. 4 als Beispiel angegebenen Diffusor ersetzt werden kann, dann fließt das Medikament in den Druckbehälter (9) und erhöht dementsprechend den Druck im Druckbehälter ebenfalls. Bei Verwendung inkompressibler Flüssigkeiten dient die Membran (10) dazu, das Volumen des Druckbehälters um das Volumen des einströmenden Medikaments zu erhöhen. Bei Rückgang des Drucks in der Blutdruckpumpe nach Abklingen des Blutdruckpulses kann nun das Medikament nicht wieder durch das Ventil abfließen. Ebenso kann bei entsprechender Einstellung des Druckventils (11) zwischen Druckbehälter und Infusionskatheter (12) das Medikament noch nicht abfließen, weil sich wegen der geringen Flußmenge durch das Ventil (8) noch kein ausreichender Druck im Druckbehälter aufgebaut hat. Dahingegen kann durch ein definiertes Leck (13), das einen vorbestimmten Strömungswiderstand aufweist, oder aber auch aus einem Ventil mit entsprechend geringer Durchflußmenge besteht, eine geringe Menge des Medikaments wieder aus dem Druckbehälter in die Blutdruckpumpe zurückfließen. Ist das Volumen des zurückfließenden Medikaments kleiner als das durch das Ventil (8) zufließende Medikamentenvolumen, dann erhöht sich mit jedem Blutdruckpuls der im Druckbehälter herrschende Druck, wobei die Obergrenze des Drucks durch den Maximaldruck der Blutdruckwelle vorgegeben ist. Die Zeit, die zum Erreichen dieses Maximaldrucks benötigt wird, hängt ab von der Frequenz und Amplitude der Blutdruckwellen sowie den Durchlaßeigenschaften von Ventil (8) und Strömungswiderstand (13). Wegen des Rückflusses durch den Strömungswiderstand wird der Maximaldruck im Druckbehälter normalerweise nicht ganz erreicht. Bei Erreichen des zum Öffnen des Ventils (11) erforderlichen Drucks, der höher ist, als der zum Öffnen des Ventils (8) erforderliche Druck, wird das Medikament durch den Infusionskatheter (12) in den Körper ausgeschüttet. In this embodiment, the actual pump ( 1 ) driven by blood pressure is filled with the medicament from the medicament reservoir ( 3 ) located in the bellows ( 2 ), which can be filled via the septum (4). A backflow is prevented by the check valve ( 5 ). The external pressure in the blood pressure pump is therefore the same as in the bellows. If the blood pressure in the blood pressure cuff or the connecting line ( 6 ) between the blood pressure cuff and the blood pressure pump rises above the pressure of the bellows, this increased pressure also occurs in the blood pressure pump via the membrane ( 7 ). If the increased pressure is sufficient to open the pressure valve ( 8 ), which in other versions of the pump can also be replaced by a simple check valve or a diffuser as shown in Fig. 4 as an example, then the medication flows into the pressure container ( 9 ) and accordingly increases the pressure in the pressure vessel. When using incompressible liquids, the membrane ( 10 ) serves to increase the volume of the pressure container by the volume of the medication flowing in. If the pressure in the blood pressure pump drops after the blood pressure pulse has subsided, the medication can no longer flow out through the valve. Likewise, if the pressure valve ( 11 ) is set appropriately between the pressure container and the infusion catheter ( 12 ), the medication cannot yet flow away because the pressure ( 8 ) has not yet built up sufficient pressure in the pressure container because of the small flow. On the other hand, a defined amount of leakage ( 13 ), which has a predetermined flow resistance, or which also consists of a valve with a correspondingly low flow rate, allows a small amount of the medication to flow back out of the pressure container into the blood pressure pump. If the volume of the medicament flowing back is smaller than the medicament volume flowing in through the valve ( 8 ), the pressure prevailing in the pressure container increases with each blood pressure pulse, the upper limit of the pressure being predetermined by the maximum pressure of the blood pressure wave. The time required to reach this maximum pressure depends on the frequency and amplitude of the blood pressure waves as well as the transmission properties of the valve ( 8 ) and flow resistance ( 13 ). Because of the backflow caused by the flow resistance, the maximum pressure in the pressure vessel is normally not quite reached. When the pressure required to open the valve ( 11 ) is reached, which is higher than the pressure required to open the valve ( 8 ), the medication is released into the body through the infusion catheter ( 12 ).

Bei konstanter Pulsfrequenz, aber variabler Amplitude der Blutdruckwellen hängt die Medikamentendosierung vom Druck der Pulswellen ab, wobei die speichernde Wirkung des Druckbehälters (9) zusätzlich zur Proportional- eine Integralkomponente in die Steuerung oder Regelung einführt, die im Ausführungsbeispiel 1 nicht gegeben ist. Ist zusätzlich zur Amplitude die Frequenz der Pulswellen veränderlich, dann gehen beide Parameter in die Bestimmung der Dosierung mit ein. Dies entspricht näherungsweise einer Steuerung durch das Schlag- bzw. Minutenvolumen des Herzens. Wird nun durch ein geeignetes weiteres Bauelement der von der Blutdruckmanschette auf die Pumpenmembran (7) einwirkende Druck auf einen konstanten Wert begrenzt, dann wird der Einfluß des Blutdrucks eliminiert, die Steuerung oder Regelung des Infusionssystems wird dann nur noch von der Pulsfrequenz bestimmt. Durch entsprechende Dimensionierung der Komponenten des Infusionssystems lassen sich sämtliche gewünschte Steuerungs- bzw. Regelungsvarianten in Abhängigkeit von Blutdruck, Pulsfrequenz und Schlagvolumen realisieren. Hat das ausgeschüttete Medikament einen Einfluß auf den oder die benutzten Kreislaufparameter, dann liegt eine Regelung vor, andernfalls handelt es sich um eine Steuerung. With a constant pulse frequency, but with a variable amplitude of the blood pressure waves, the drug dosage depends on the pressure of the pulse waves, the storage effect of the pressure container ( 9 ) introducing an integral component into the open-loop or closed-loop control, which is not the case in embodiment 1. If the frequency of the pulse waves is variable in addition to the amplitude, then both parameters are included in the determination of the dosage. This corresponds approximately to a control by the stroke or minute volume of the heart. If the pressure acting on the pump membrane ( 7 ) from the blood pressure cuff is limited to a constant value by a suitable additional component, the influence of the blood pressure is eliminated and the control or regulation of the infusion system is then only determined by the pulse frequency. By appropriately dimensioning the components of the infusion system, all desired control or regulation variants can be implemented depending on blood pressure, pulse rate and stroke volume. If the released medication has an influence on the circulatory parameter (s) used, then there is a regulation, otherwise it is a regulation.

Statt des Ventils (8) und des definierten Strömungswiderstands (13) kann als Verbindung zwischen Blutdruckpumpe und Druckbehälter auch ein in Abb. 4 beispielhaft dargestellter Mikrodiffusor benutzt werden. Der Diffusor zeichnet sich aufgrund seiner Formgebung dadurch aus, daß der Strömungswiderstand für Flüssigkeiten von der Durchflußrichtung abhängt. Bei Fluß in Richtung des sich erweiternden Durchmessers, d. h. in der Abbildung von (2) nach (1), liegt ein niedrigerer Flußwiderstand vor als bei Fluß in Richtung des sich verengenden Querschnitts. Ohne bewegte Teile läßt sich damit der Diffusor (in der anderen Richtung gesehen eine Düse) als Ventil einsetzen, wenn das vollständige Schließen des Ventils nicht erforderlich ist, oder, wie im vorliegenden Fall, ein definiertes Leck gerade erwünscht ist. Instead of the valve ( 8 ) and the defined flow resistance ( 13 ), a microdiffuser shown as an example in Fig. 4 can also be used as a connection between the blood pressure pump and the pressure vessel. The shape of the diffuser is characterized by the fact that the flow resistance for liquids depends on the direction of flow. With flow in the direction of the widening diameter, ie in the illustration from ( 2 ) to ( 1 ), there is a lower flow resistance than with flow in the direction of the narrowing cross section. With no moving parts, the diffuser (seen in the other direction, a nozzle) can thus be used as a valve if it is not necessary to completely close the valve or, as in the present case, a defined leak is just desired.

3rd embodiment

Durch entsprechende Gestaltung eines Mikroventils kann das Infusionssystems so ausgeführt werden, daß eine Medikamentenausschüttung nicht bei erhöhtem, sondern bei erniedrigtem Druck der Pulswellen erfolgt. Wie in Abb. 6 angegeben, wird dabei das Ventil durch den auf die Membran (1) wirkenden Blutdruck geschlossen gehalten, solange dieser über dem vom Faltbalg aufgebauten Druck des Medikaments (2) liegt. Dabei kann der dem Blutdruck entgegen wirkende Medikamentendruck nach Bedarf auch durch eine entsprechende Vorrichtung reduziert werden. Fällt nun der Blutdruck ab, so reicht dieser nicht mehr aus, das Ventil gegen den Medikamentendruck geschlossen zu halten. Durch Biegen der Membran (1) entsteht eine Öffnung zwischen Zuflußkanal (3) und Ausflußkanal (4), das Medikament wird ausgeschüttet, solange, bis das Ventil durch erhöhten Blutdruck wieder geschlossen wird. By appropriately designing a microvalve, the infusion system can be designed in such a way that medication is not dispensed when the pulse waves are under increased pressure, but rather when the pressure is reduced. As indicated in Fig. 6, the valve is kept closed by the blood pressure acting on the membrane ( 1 ) as long as it is above the pressure of the medication ( 2 ) built up by the bellows. The medication pressure counteracting the blood pressure can also be reduced as required by an appropriate device. If the blood pressure drops, it is no longer sufficient to keep the valve against the medication pressure closed. Bending the membrane ( 1 ) creates an opening between the inflow channel ( 3 ) and outflow channel ( 4 ), and the medication is poured out until the valve is closed again due to increased blood pressure.

Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Varianten des Medikamentensystems stellen nicht sämtliche Modifikationsmöglichkeiten dar. Bei entsprechender Kombination unterschiedlicher Pumpenauslegungen, Mikroventile, und ähnlicher Bauelemente können weitere Systeme, wie z. B. zur Behandlung von Arrhythmien (Brady- und Tachyarrhythmien), realisiert werden. The variants of the medication system shown in the exemplary embodiments do not represent all possible modifications. With a suitable combination different pump designs, micro valves, and similar components other systems, such as B. for the treatment of arrhythmias (Brady and Tachyarrhythmias).

Claims

1. Implantable pump and method for infusing medication, characterized in that the pump is driven and controlled by the blood pressure.

2. Pump and method for infusion of medicaments according to claim 1, characterized characterized in that the energy of the blood pressure wave in the blood vessels to Drive the pump is used.

3. Pump and method for infusion of medicaments according to claim 1, characterized characterized in that the energy of the blood pressure wave in the blood vessels to Drive the discharge valve of the pump is used.

4. Pump and method for infusion of medicaments according to claim 1, characterized characterized in that the blood pressure for controlling or regulating the Output is used.

5. Pump and method for infusion of medicaments according to claim 1, characterized characterized in that the frequency of the blood pressure wave for control or Regulation of the delivery rate is used.

6. Pump and method for infusion of medicaments according to claim 1, characterized characterized in that pressure and frequency of the blood pressure wave for control or regulation of the delivery rate can be used.

7. Pump and method for infusing medication according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the pump via a backflow-proof micro valve.

8. Pump and method for infusing medication according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the pump on the effect of the funded drug works in a closed control loop.