DE3035670A1

DE3035670A1 - Vorrichtung zur infusion von fluessigkeiten in den menschlichen oder tierischen koerper

Info

Publication number: DE3035670A1
Application number: DE19803035670
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. Dr.-Ing. 8521 Uttenreuth Franetzki; Karl Dipl.-Phys. 8520 Erlangen Prestele; Erich Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Reif
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-22
Filing date: 1980-09-22
Publication date: 1982-04-29
Also published as: EP0048423A3; JPS5784062A; JPS6150460B2; US4395259A; EP0048423A2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT .. Unser Zeichen Berlin und München VPA 80 P 5113 DE

Vorrichtung; zur Infusion von Flüssigkeiten in den menschlichen oder tierischen Körper . .

Die Erfindung bezieht sich auf eine. Vorrichtung zur Infusion von Flüssigkeiten in, den menschlichen oder tierischen Körper,, bestehend aus einem Dosiergerät,, das am Körper tragbar oder auch vorzugsweise im Körper implantierbar ist, welches eine Fördereinheit zur dosierten Förderung der Flüssigkeit aus' einem Vorratsbehälter zur Ausflußöffnung eines Katheters und eine zugehörige Betriebsschaltung aufweist, sowie.

aus einem externen Steuer- und/oder Programmiergerät, wobei die Betriebsschaltung im Dosiergerät und die Steuerschaltung im Steuergerät zur betriebsmäßigen Signalübertragung induktiv koppelbar sind, wozu im Steuergerät wenigstens eine Sendespule und im Dosiergerät wenigstens eine Empfangsspule vorhanden ist. .

Eine solche Vorrichtung soll insbesondere zur Insulininfusion für die Diabetes-Therapie als sog. "künstliches Pankreas" verwendbar sein.

Aus der DE-PS 25 13 467 ist ein Gerät der eingangs genannten Art bekannt, bei dem einem implantierbaren Gerätegehäuse mit Förder- und Dosiereinheit ein externes Steuer- und/oder Programmiergerät zugeordnet ist. Das Steuergerät ist dabei als Programmgeber für ein Schaltventil im PoßJergorHt rruf/^.-biiiJt, w.-lcher im einzelnen einen Steuersignalgeber, einen Programmspeicher, einen Programmeingeber für die Eingabe eines Zeit- oder auch Schaltfrequenzprogrammes sowie einen Informatbnsgeber

Wht 5 Rl / 03.09.1980

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zur Anzeige beispielsweise des Programmstandes, der Uhrzeit oder anderer Informationen beinhaltet. Darüber hinaus ist aus der DE-OS 26 51 962 ein implantierfähiges Infusionsgerät vorbekannt, bei dem die Förder- und Dosiereinheit speziell durch eine Rollenpumpe, die durch einen Schrittmotor gesteuert wird, gebildet ist. Dabei ist bereits vorgesehen, den Lauf der Rollenpumpe dadurch zu überwachen, daß jeder Pumpenrolle ein Magnet zugeordnet ist, der bei Pumpenlauf periodisch einen Reed-Kontakt schließt und ein Signal erzeugt. Diese Kontrollsignale dienen in der Betriebsschaltung des implantierten Gerätes im wesentlichen zur Nachsteuerung der Rollenpumpe. 'Es ist also beim Stand der Technik eine Rückkopplung der Funktion von Förder- und Dosiereinheit auf die Betriebsschaltung im implantierten Gerät vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Infusionsvorrichtungen des Standes der Technik derart weiterzubilden, daß auch bei im menschlichen Körper implantiertem Dosiergerät jederzeit eine Funktionskontrolle gewährleistet ist. Neben der Überwachung der Funktion des Dosiergerätes soll dabei auch eine Übertragung von Infusionsprogrammen, die in der Betriebsschaltung zugeordneten Speichern abgelegt werden, kontrollierbar sän.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zur Funktionsüberwachung von Betriebsparametern des Dosiergerätes vorhanden sind, wozu wenigstens das Dosiergerät einen Sender aufweist, dessen Sjgiale in einem Empfänger außerhalb des Patientenkörpers empfangen und gegebenenfalls ausgewertet werden können.

Mit der Erfindung ist eine komplette Funktionsüberwachung der körperinternen und körperexternen Geräteeinheiter, möglich. Dabei kann mittels eines separaten

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Überwachungsgerätes einerseits die rein betriebsmäßige Funktion der Förder- und Dosiereinheit erfaßt werden. Wird als Fördereinheit eine Rollenpumpe mit Schrittmotorantrieb verwendet, so wird bei Ansteuerung des Schrittmotors ein magnetisches Streufeld erzeugt, welches als Signal im separaten Überwachungsgerät empfangen werden kann. Jeder Motorschritt kann dann in ein akustisches und/oder optisches Signal gewandelt werden. Mit einem zusätzlichen Frequenzmesser kann die Schrittmotorfrequenz gemessen und daraus beispielsweise direkt die Infusionsrate bestimmt werden, die an einer Anzeigeeinheit am Überwachungsgerät speziell für die Insulininfusion nach Eichung unmittelbar in Inaulineinheiten pro Stunde (IE/h) anzeigbar ist.

Bei erfindungsgemäßen Vorrichtungen ohne Schrittmotorantrieb ist eine zusätzliche Induktionsspule als separater Sender im Dosiergerät vorgesehen.

In Weiterbildung kann mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung auch der Steuer- bzw. Programmiervorgang des Dosiergerätes überwacht werden. Weist beispielsweise das externe Steuergerät einen Kodierer und die Betriebsschaltung im Dosiergerät einen Dekodierer auf, so daß vom Steuergerät die Steuer- und/oder Programmiersignale kodiert zum implantierten Kodiergerät übertragen und dort vor Weiterverarbeitung dekodiert werden,' so kann der Schrittmotor bzw. Sender im implantierten Dosiergerät unmittelbar vom Dekodierer angesteuert werden, so daß nach Empfang eines Steuer- und/oder Programmiersignals ein Ausgangssignal erzeugt wird. Eingangssignal und Ausgangssignal der Betriebsschaltung sind also miteinander zeitlich korreliert, was durch Überprüfung der zeitlichen Koinzidenz der Signale verifcierbar ist. Es ist so also die Möglichkeit der Quittierung von Steuer- und/oder Programmiersignalen gegeben.

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In zusätzlicher erfinderischer Weiterbildung kann das Quittiersignal auch zur Rückmeldung eines oder mehrerer geräteinterner Parameter verwendet werden. Während bei einer reinen Quittierung mit einer Koinzidenzschaltung lediglich registriert wird, ob in einem bestimmten Erwartungsintervall nach Umsteuarung bzw. Umprogrammierung im externen Kontrollgerät ein vom Schrittmotor bzw. Sender ία implantierten Dosiergerät erzeugtes Signal ankommt, wird in dieser Ausbildung der Erfindung eine αεί Ο finierte Zeitverzögerung des Quittiersignales zur weiteren Informationsübertragung verwendet. Im implantierten Dosiergerät müssen dafür Meßwertgeber zur Erzeugung von den Betriebsparametern entsprechenden elektrischen Signalen und Signal-Zeitwandler, welche als steuerbare Verzögerungsglieder dienen, vorhanden sein.

Spezielle Betriebsparameter zur Rückmeldung können beispielsweise der Innendruck im Dosiergerät, der ein Maß für den Füllungsstand des Vorratsbehälters darstellt, oder auch der Druck im Fördersystem sein. Insbesondere bei letzterem ergibt sich gezielt die Möglichkeit, das Fördersystem auf Strömungshindernisse oder Verstopfungen zu überwachen und bei Erreichen bestimmter Grenzwerte des Druckes entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Daneben kann der rückzumeldende Betriebsparameter beispielsweise auch die seit dem letzten Programmiervorgang oder fortlaufend durch Summation der Steuerimpulse in einem Zähler aufaddierte Insulindosis sein.

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Zur Realisierung der Rückmeldung beeinflußt der Meßwert des Signalwandlers für je einen Betriebsparameter über je ein Zeitverzögerungsglied die im Dosiergerät erzeugten Sendesignale. Im externen Steuer- und/oder Programmiergerät werden die Sgiale: des". Dosiergerätes in Korrelation zum Steuer- bzw. Programm! t-rimpuls er-

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faßt und die zeitliche Verzögerung zwischen den Signalen als Information ausgewertet. Die Informationsverarbeitung kann dabei vereinfacht werden, in dem lediglich das Überschreiten von vorgegebenen Grenzwerten erkannt wird. Zur Messung der als Zeitabstände codierten Betriebsparameter können im externen Kontrollgerät analoge oder auch digitale Zeitmeßverfahren angewandt werden. Besonders einfach ist es dabei, wenn der Zeitmesser aus einem einem Taktgeber nachgeschalteten Zähler besteht, wobei Taktgeber oder Zähler vom Steuer- und/oder Programmiersignal gestartet und der Zählerstand beim Eintreffen der jeweiligen Rückmeldesignale ausgegeben wird. Dies kann durch Zwischenspeicherung und/oder Anzeige erfolgen.

Neben der Überwachungs-, Quittierungs- und Rückmeldefunktion ist es mit der Erfindung nun auch möglich_s unter Umgehung der Betriebsschaltung mit Speichereinheiten bei an sich programmierbaren Dosiergeräten die Fördereinheit direkt anzusteuern. Da nach jedem Programmiersignal auch ein oder mehrere Motorschritte ausgelöst werden, kann durch entsprechend häufige Wiederholung von Programmiersignalen der Schrittmotor mit beliebiger Frequenz direkt von außen gesteuert werden.

Die Programmiersignale werden in diesem Fall zweckmäßig so gewählt, daß.die Programmspeicher im Dosiergerät jeweils auf Null gesetzt werden, so daß keine Interferenz von externer Steuerung und E^prsteuerung durch die Betriebsschaltung auftreten kann.

Weitere Einzelheiten und Torteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den weiteren Unteransprüchen.

Es zeigen:

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Fig. 1 einen Patienten mit implantiertem Dosiergerät und externem Steuer- und Porgrammiergerät,

Fig. 2 den Aufbau des implantierten Dosiergerätes,

Fig. 3 den Aufbau eines separaten Überwachungsgerätes,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der implantierten Betriebsschaltung in Wirkverbindung mit der externen

Schaltung zwecks Quittierung von Steuer- und/ oder ProgrammierSignalen,

Fig. 5 den Aufbau einer Fig. 4 entsprechenden Schal-5 tung zur Rückmeldung von η Betriebsparametern

des Dosiergerätes und

Fig. 6 den Aufbau einer Fig. 5 entsprechenden Schaltung zur Rückmeldung eines Parameters mit veränderlichem Widerstand als Signalgeber und

eines zugehörigen externen Kontrollgerätes.

In den Figuren sind identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt einen Patienten 1, dem ein Dosiergerät 2 implantiert ist. Das Implantat besteht aus einer flachen Kapsel mit Flüssigkeitsauslaß, die unter der. Haut im Muskel- bzw. Fettgewebe plaziert ist. Vom Patienten 1 bzw. vom Arzt ist in Höhe des implantierten Dosiergerätes 2 extern ein Steuer- bzw. Programmiergerät 3 anlegbar. Durch induktive Signalübertragung kann derart die Betriebsschaltung im implantierten Dosiergerät zur Umsteuerung der Infusionsrate bzw. zur Übernahme eines Infusionsprogrammes aktiviert werden. Dazu weist die Betriebsschaltung im Dosiergerät 2 entsprechende Speichereinheiten auf, die im einfachsten

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Fall aus einem ersten Zähler für die Festlegung einer Basalrate und einem zweiten Zähler für die Festlegung einer zeitlich begrenzten Zusatzrate der Infusion bestehen können. Es können jedoch auch Speicher mit größerer Speicherkapazität, beispielsweise sog. RAM's oder sog. FIFO's, verwendet werden. In solche Halbleiterspeicher wird mit einem einzigen Programmiervorgang durch entsprechend kodierte Impulsslaven entweder ein Tagesprogramm oder auch ein Kurzprogramm des Infusionsverlaufes eingelesen. Solche gespeicherten Infusionsprogramme werden mit Hilfe der Betriebsschaltung in entsprechender Zeitkorrelation zyklisch oder einmalig abgearbeitet.

In der Fig. 2 kennzeichnet 20 die Gehäusekapsel des Dosiergerätes 2 nach Fig. 1. Diese ist zweckmäßig in ähnlich flacher Form wie ein Herzschrittmacher ausgebildet und besteht aus körperverträglichem Material, beispielsweise aus Titan. Das Gehäuseinnere ist hermetisch abgeschlossen; ein Ausflußkatheter 21 führt vom Gehäuseauslaß beispielsweise in eine Körpervene. Im Kapselinneren befindet sich eine Fördereinheit 22, mit der aus einem Vorratsbehälter 23 dosiert Infusionsflüssigkeit zur Ausflußöffnung des Katheters 21 gefördert wird.

Mit 24 und 25 sind Einheiten angedeutet, die die oben erwähnte Betriebsschaltung mit Speichereinheiten sowie eine Batterie zur elektrischen Versorgung beinhalten. Ein Nachfüllventil 26 hat einen selbstdichtenden Verschluß, durch den beim implantierten Dosiergerät mittels einer Spritze od. dgl. perkutan Flüssigkeit nachgefüllt werden kann. Über eine Verbindungsleitung 27 gelangt die Flüssigkeit vom Nachfüllventil 26 in den Vorratsbehälter 23 und von dort über eine weitere Verbindungsleitung 28 über die Förder- und Dosiereinheit 22 zum An- Schluß des Ausflußkatheters 21.

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VPA 80 P 51.13 DE Mit 29 ist weiterhin ein Drucksignalgeber angedeutet, der sich zwischen der Fördereinheit 22 und dem Anschluß des Ausflußkatheters 21 befindet. Als Fördereinheit wird beispielsweise eine Rollenpumpe verwendet. Die Leitung 28 kann dann unmittelbar den Förderschlauch der Rollenpumpe bilden, der vom Vorratsbehälter 23 bis zum Anschluß des Katheters 21 führt. Der Drucksignalgeber 29 ist in diesem Fall am endständigen Teil des Förderschlauches angeordnet. Dessen Funktion wird weiter unten noch erläutert.

Wie bereits angedeutet, wird die Betriebsschaltung mit Steuer- und Speichereinheiten innerhalb der Kapsel 20 des Dosiergerätes 2 vom externen Steuer- und Programmiergerät 3 durch induktive Signalübertragung aktiviert. Dazu weist die externe Steuerschaltung einen Sender zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes und die interne Steuerschaltung einen induktiven Empfänger auf. Um Fehlübertragungen auszuschließen, werden die Signale kodiert übertragen. Das externe Steuer- und Programmiergerät 3 beinhaltet dafür einen Kodierer und das interne Dosiergerät einen Dekodierer. Vom Dekodierer werden die als Impulssalve empfangenen Signale entsprechend dem vorgegebenen Code entschlüsselt. Bei betriebsmäßiger Steuerung des Dosiergerätes durch das externe Gerät aktiviert ein dekodiertes Signal direkt den Treiber der Fördereinheit. Bei Programmübertragungen wird dagegen ein ganzes Infusionsprogramm als Impülssalve codiert übertragen, vom Dekodierer dekodiert und entsprechend in die Speicher des Dosiergerätes abgelegt. Der Motortreiber wird in diesem Fall entsprechend dem abgelegten Programm aktiviert.

Wird als Fördereinheit 22 eine Rollenpumpe verwendet, 3i> die von einem Schrittmotor angetrieben ist, so wird bei Ansteuerung des Schrittmotors ein magnetisches

VPA 80 E 5115 DE Streufeld erzeugt. Dieses Magnetfeld kann etwa, bis zu einem gewissen Abstand (ca. O,'1-5 ία) "durch eine Induktionsspule mit nachfolgendem Verstärker detektiert und durch optische und/oder akustische Signale angezeigt werden. Durch Empfang dieses magnetischen .Streufeldes kann also bereits eine Überwachung des Dosiergerätes 2 realisiert werden.

Alternativ dazu kann in der Kapsel 20 des Dosiergerätes 2 ein spezieller Sender 10 vorhanden sein. Ein solcher Sender kann entweder Einzelimpulse oder Signale mit definierter Trägerfrequenz erzeugen, wobei im letzteren Fall auch der Eingangskreis des externen Empfängers auf die Trägerfrequenz abgestimmt wird. Auf diese Weise läßt sich eine größere Reichweite und/oder Störsicherheit der Übertragung erzielen/

In der Fig. 3 kennzeichnet 30 das Gehäuse eines separaten Überwachungsgerätes. Im Gehäuse 30 befindet sich eine Induktionsspule 31 als Empfangsspule, der eine Verstärker- und Gleichrichtereinheit 32 sowie ein Pulsformer 33 nachgeschaltet sind. Vom Pulsformer 33 werden einerseits eine akustische Anzeigeeinheit 34 und andererseits eine optische Anzeigeeinheit 35 aktiviert. Jedes empfangene Signal, beispielsweise jeder Impuls des geräteinternen Schrittmotors, ist anzeigbar und insbesondere abhörbar. Dabei können bei nicht selektivem Verstärker 32 nicht nur die Signale der implantierten Betriebsschaltung überwacht werden, sondern auch die Signale des externen Steuer- und Programmiergerätes 3. Hinter dem Pulsformer 33 kann weiterhin ein Frequenzmesser 36 geschaltet werden. Vom Frequenzmesser 36 wird die Frequenz der empfangenen Signale, die beispielsweise der Schrittmotorfrequenz entspricht und damit der momentanen Förderrate des Dosiergerätes proportional ist, gemessen. An einer Anzeigeenrichtung

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37 mit digitalem Display ist diese Frequenz anzeigbar. Die Anzeigeeinheit 37 kann direkt in Einheiten der Förderrate, wie beispielsweise Insulineinheiten pro Stunde (iE/h), geeicht sein.

In der Fig. 4 bedeutet 41 eine Empfängerspule im implantierten Dosiergerät 2. Von der Empfängerspule 41 wird über einen Empfangsverstärker 41 ein Dekodierer 43 angesteuert, dem als wesentlicher Teil der Betriebsschaltung des Dosiergerätes 2 eine Speicher- und Steuerschaltung 44 nachgeschaltet ist. Letztere steuert den Motortreiber 45 eines Schrittmotors 46 für die Fördereinheit an. Soweit entspricht dies der vorbekannten Betriebsschaltung des implantierten Dosiergerätes. Vom Dekodierer 43 wird erfindungsgemäß bei jeder Entschlüsselung einer von der Empfängerspule 41 nach vorgegebenem Code empfangenen Impulssalve ein zusätzliches Ausgangssignal erzeugt, das unter Umgehung der Speicher- und Steuerschaltung 44 über ein logisches ODER-Glied 48 direkt den Motortreiber aktiviert.

Bei Dosiergeräten ohne Schrittmotor bzw. zur Erzielung einer größeren Reichweite und/oder Störsicherheit kann fakultativ auch eine separate Induktionsspule 47 direkt oder nlt vorgeschaltetem Oszillator zur Erzeugung einer Trägerfrequenz aktiviert werden. Auf diese Weise erhält man ebenfalls magnetische Signale, welche von einem Empfänger, beispielsweise nach Fig. 3, außerhalb des Patientenkörpers empfangen werden können.

■ Durch obige Schaltung wird also gewährleistet, daß bei jeder Signalübertragung vom externen Steuer- und Programmiergerät 3 zum Dosiergerät 2 ein Ausgangssignal im Dosiergerät 2 erzeugt wird. Dabei kann die Signal-Übertragung ursächlich der Steuerung bzw. Umsteuerung des Dosiergerätes 2 aber auch einer Übertragung eines

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ganzen Infusionsprogramm gelten. Ausgangssignale im Dosiergerät 2 werden aber auch dann erzeugt, wenn der Motortreiber 45 bei Abarbeitung des in den Speichereinheiten abgelegten Infusionsprogrammes entsprechend vorgegebener Zeitkorrelation angesteuert wird.

Zur Quittierung der Steuer- und Programmiersignale ist das externe Steuer- und Programmiergerät 2 mit Mitteln zur Koinzidenzmessung der Signale komplettiert. Die Steuerschaltung weist üblicherweise eine Sendespule 50 auf, öle von einem Sender 51 angesteuert ist. Zusätzlich ist eine Empfangsspule 52 vorhanden, die einen Empfänger 53 ansteuert. Zum Korizidenzvergleich triggert das letzte Signal der Sendesalve ein Monoflop 54 mit vorgegebener Impulszeit. Die Ausgänge des Monoflops 54 und des Empfängers 53 sind über ein logisches UND-Glied 55, das eine Anzeige einheit 56 ansteuert, verknüpft. Nur dann, wenn ein Empfangssignal in dem durch das Monoflop 54 vorgegebenen Zeitintervall nach dem Sendesignal erfaßt wird, erfolgt an dem Signalgeber 56 eine Anzeige und damit die Quittierung des Sendesignals. Wird im vorgegebenen Zeitintervall kein Quittiersignal empfangen, so muß der Programmiervorgang nach Verkleinerung des Abstandes zwischen Programmiergerät 3 und Dosiergerät 2 wiederholt werden.

In der Fig. 5 kennzeichnen die Positionen 41 bis 46, 48 sowie 51 bis 56 die identischen Einheiten der Fig. 4. In der Umgehungsleitung zur Betriebsschaltung 44 mit Steuer- und Speichereinheit sind einzelne steuerbare Verzögerungsglieder 57 bis 59 hinteranandergeschaltet. Jedes Verzögerungsglied 57 bis 59 wird durch einen der Meßwertgeber 60 bis 62 angesteuert. Das elektrische Signal des jeweiligen Meßwertgebers ist durch den Wert eines physikalischen oder elektrischen Betriebsparameters bestimmt. Beispielsweise ist ein erster Meßwertgeber

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ein Druck-VWiderstandswandler, mit dem der Gehäuseinnendruck, der ein Maß für den Füllstand des Vorratsbehälters 22 sein kann, bestimmt wird. Mit einem zweiten Meßwertgeber kann auch der Druck im Fördersystem selbst erfaßt werden, wodurch Flußbehinderungen oder auch Verstopfungen in den dünnlumigen Schläuchen, erkannt werden können. Schließlich kann mit einem dritten Meßwertgeber auch die seit dem letzten Programmiervorgang oder fortlaufend durch Summation der Steuerimpulse in einem Zähler aufaddierte Infusionsdosis als Steuergröße für ein Verzögerungsglied verwendet werden. Weitere Meßwertgeber für andere Geräteparameter sind denkbar. In der Fig. 5 sind η einzelne Meßwertgeber mit jeweils einem zugehörigen Verzögerungsglied dargestellt.

Die Ausgänge der Verzögerungsglieder 57 bis 59 sind über ein n-faches ODER-Glied 63 logisch verknüpft. Dessen Ausgang führt wiederum über das ODER-Glied 48 und Motortreiber 46 zur Motorspule 47. Mit den Verzögerungsgliedern 57 bis 60 werden also entsprechend den Meßwerten der zu überwachenden Parameter Impulse bestimmter Länge ^t. (i = 1 bis n) erzeugt. Jeweils die. abfallende Flanke eines Impulses triggert das nachfo^nde Monoflop. Über die ODER-Glieder 63 und 48 wird gleichzeitig der Motortreiber 45 und die Motorspule 46 aktiviert.

Der Zeitmesser im externen Kontrollgerät ist in diesem Fall als ein von einem Taktgeber 65 angesteuerter Zähler 66 realisiert. Vom Sender 51 wird jeweils bei Abschluß einer Progrämmiersalve der Zähler 66 zurückgesetzt und anschließend zur Aufzählung der Impulse gestartet. Jeweils bei Detektion eines vom Dosiergerät gesendeten Rückmeldesignals wird vom Empfänger 53 der Zähler 6b gestoppt und'der jeweilige Zählerstand in einem FIFO 67 abgelegt. Anschließend wird der Zähler 66,wieder zurückgesetzt. Zur Zähierstandsübernahme und anschließender Rücksetzung ist eine geeignete Ablaufsteuerung vorhanden.

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- VPA 80 P 5113 DE Bei Übertragung mehrerer Betriebsparameter können also im FIPG 67 ra±einander die Zählstände des Zählers 66 als Information gespeichert werden. Das Auslesen erfolgt dementsprechend nacheinander, was durch Abrufen mit einem handbetätigbaren Taster 68 möglich ist. Die Meßwerte werden auf einer digitalen Anzeigeeinheit 69 angezeigt, die gegebenenfalls für die Betriebsparameter geeicht ist.

In der Fig. 6 kennzeichnen 41 bis 46 und 48 sowie 50 bis TO 53 wiederum die oben beschriebenen Einheiten. Tom Dekodierer 43 wird wiederum der Motortreiber 45 unter Umgehung der Speicher- und Steuerschaltung 44 angesteuert. In die Steuerleitung ist speziell ein Monoflop 70 eingeschaltet» das vom Ausgangssignal des Dekodierers 43 gesetzt wird. Zur Einstellung der Yerzögerungszeit ist der zeitbestimmende Widerstand des Monoflops 70 als veränderlicher Widerstand eines Druck-/Widerstandswandlers 71 ausgebildet. Proportional zum Wert des Widerstandes wird also über die Steuerleitung der Motortreiber 45. zeitlich verzögert aktiviert und das R&tanädesqgnal im definierten Zeitabstand gesendet.

In der externen Steuerschaltung ist dementsprechend ein Zeitmeßglied 72 vorhanden. Das Zeitmeßglied wird vom Sender 51 des externen Steuergerätes mit dem letzten Signal der Sendesalve gestartet und vom Empfänger 53 hei Empfang des Quittiersignals gestoppt. Die gemessene Zeit entspricht dem Meßwert des Druck-/Widerstandswandlers und ist auf einem Display 73 anzeigbar<, Weiterhin sind hier Anzeigeeinheiten 74 und 75 vorhanden, mit denen in bekannter Weise jedes im externen Gerät empfangene Signal, d.h. jeder Motorpuls, signalisiert bzw. die Frequenz der Signale gemessen und angezeigt wird. Daneben sind noch die für die Steuerung bzw. Programmierung notwendige Kodierschaltung 76 mit Eingabeinheiten 77 uxL 78 sowie ein separater Eingang 79 zur externen Ansteuerung an-

VPA 80 P 5115 DE gedeutet. Insgesamt bildet das Steuer- und Programmiergerät mit Empfänger und Schaltungen zur Quittierung der Steuer- bzw. Programmierimpulse und zur Erfassung eines rückgemeldeten Betriebsparameters ein komplettes Kontrollgerät 100.

Mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 und 6 ist also über die reine Signalquittierung zusätzlich eine Rückmeldung eines Betriebsparameters des implantierten Dosiergerätes möglich. Allerdings ist durch die Zätmessung im Kontrollgerät gleichermaßen die Koinzidenzüberprüfung der Signale und damit die Quittierung des Steuer- und/oder Programmiervorgangs impliziert. Da alle Signalübertragungsvorgänge im Millisekundenbereich ablaufen, werden insgesamt bei der Rückmeldung Verzögerungszeiten von weniger als 100 ms erreicht.

In Fig. 6 soll der Meßwertgeber speziell ein Druck-/ Widerstandswandler sein. Bereits in der Darstellung nach Fig. 2 wurde ein solcher Drucksignalgeber zur Überwachung des Druckes im Flüssigkeitsfördersystem mit der Position 29 angegeben. Im einfachsten Fall kann das beispielsweise ein Druckschalter sein, der bei Überschreiten eines Grenzwertes anspricht; damit kann bereits eine Störung im Fördersystem angezeigt werden, womit geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung nach Fig. 4 bis 6 wurde der Empfangsspule 41 im Dosiergerät jeweils eine separate Sendespule zugeordnet. Daneben wurde· zur Erweiterung des externen Steuer- und/oder Programmiergerätes zu einem Kontrollgerät der Sendespule 50 ebenfalls eine Empfangsspule zugeordnet. Es ist natürlich möglich, jeweils nur eine Spule vorzusehen, die abwechselnd die Empfangs- bzw. Sendefunktion und umgekehrt übernimmt. Dafür sind dann zusätzlich elektronische oder elektrome-

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chanische Umschalter vorzusehen, welche die Spule jeweils vom Empfängereingang auf den Sendeeingang und umgekehrt umschalten.

Bei Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele wurde davon ausgegangen, daß in das implantierte Dosisrgerät ein gesamtes Infusionsprogramm als kodierte Signalsalve übertragen wird. Mit der eifmdungsgemäßen Vorrichtung ist nun aber bei solchen Dosiergeräten, die an sich für eine Programmierung ausgelegt sind, auch eine direkte Steuerung des Dosiergerätes unter Umgehung des abgelegten Programmes möglich. Dafür werden mit einem Frequenzgeber über den externen Eingang 79 am Kontrollgerät 100 Signalfolgen mit der gewünschten Frequenz kodiert übertragen, die den Motortreiber direkt vom Dekodierer her mit der vorgegebenen Frequenz ansteuern. Auf diese Weise kann z.B. mit Hilfe eines extrakorporaüsi Glukosesensors und eines geeigneten Regelalgorithmus¹ für eine bestimmte Zeit eine glukosegeregelte Insulinfusion erzwungen werden, was insbesondere in kritischen Patientensituationen oder zur Ermittlung eines optimalen Infusionsprogramms sinnvoll sein kann.

6 Figuren

28 Patentansprüche

Claims

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VPA 80 P "51.13 DE Patentansprüche

\1/ Vorrichtung zur Infusion von Flüssigkeiten in den menschlichen oder tierischen Körper, bestehend aus einem Dosiergerät, das am Körper tragbar oder auch vorzugsweise im Körper implantierbar ist. welches eine Förderänheit zur dosierten Förderung der Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zur Ausflußöffnung eines Katheters und eine zugehörige Betriebsschaltung aufweist, sowie aus einem externen Steuer- und/oder Programmiergerät, wobei die Betriebsschaltung im Dosiergerät und die Steuerschaltung im Steuergerät zur betriebsmäßigen Signalübertragung induktiv koppelbar sind, wozu im Steuergerät wenigstens eine Sendespule und im Dosiergerät wenigstens eine Empfangsspule vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel zur Funktionsüberwachung von Betriebsparametern des Dosiergerätes -. (2) vorhanden sind, wozu wenigstens das Dosiergerät (2) einen Sender (10) aufwäst, dessen S:gnale in einem Empfänger (31-33, 52-53) außerhalb des Patientenkörpers

(1) empfangen und gegebenenfalls ausgewertet werden können.
2. Vorrichtung, nach Anspruch 1, wobei die Fördereinheit durch eine Rollenpumpe mit Schrittmotorantrieb gebildet ist, dadur ch gekennzeichnet, • daß der Sender (5) durch die Spule (46) des Schrittmotors gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Sender im Dosiergerät

(2) durch eine separate Spule (47) gebildet ist, die gegebenenfalls mit der Empfangsspule (41) identisch ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Sendespule (47) ein Oszillator zur Erzeugung einer Trägerfrequenz vorgeschaltet ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein separates Überwachungsgerät (30) vorhanden ist, das wenigstens einen Empfänger (31-33) sowie Anzeigemittel (34, 55) für die Signale des Senders (10, 46, 47) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger aus einer Spule (31) mit nachfolgender Verstärker- und Gleichrichterschaltung (32) sowie Impulsformstufe (33) gebildet ist.
1, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch S ^e kennz ei.chnet, daß der Impuls formstufe optische und/oder akustische Anzeigeeinheiten (34, 35) nachgeschaltet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformstufe (33) ein Frequenzmesser (36) sowie eine.Anzeigeeinheit (37) zur Anzeige der Frequenz der Signale nachgeschaltet sind
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ,gekennzeichnet , daß der Empfänger (52, 53) mit dem Stauer- und Programmiergerät (3) kombiniert wird und dieses zu einem Eontrollgerät (1Ot)) erweitert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei vom Steuer- und Programmiergerät Steuer- und/oder Programmiersignale kodiert zum Dosiergerät übertragen werden, wozu das Steuer- und Programmiergerät einen Kodierer und die Betriebsschaltung im Dosiergerät einen Dekodierer aufweist, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Sender (46, 47) vom Dekodierer (43) im Dosiergerät (2) angesteuert wird und ein Quittiersignal'nach Empfang eines Steuer- und/oder Programmiersignals erzeugt.

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11. Vorrichtung nach Anspruch IQ, 4 a d u r c h ge kennzeichnet , daß der Dekodierer (43) einen separaten Ausgang (Q) zur Umgehung der Betriebsschaltung (44) mit Speichereinheiten aufweist/welcher bei Beendigung eines Dekodiervorganges ein Signal zur Aktivierung des Senders (47)bzw. Sehrittmotors (46) abgibt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10," d a d u r c h

g e k e η η ζ e i c h η e t 5 daß das vom Empfänger (52, 53) des externen Kontrollgerätes empfangene Quittaersignal in einer logischen Schaltung (51, 53-55) auf Koinzidenz mit dem Steuer- und/oder Programmiersignalen geprüft wird.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12_} d a d u r c h gekennzeichnet , daß zur Erzeugung eines Koinzidenzintervalles ein Monoflop (54) vom Sender (51) des Kontrollgerätes angesteuert wird.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13» dadurch gekennzeichnet, daß bei Eintreffen eines Quittiersignals während des Koinzi« denzxntervalles an einer Anzeigeinheit (56) ein akustisches oder optisches Signal ausgelöst wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , daß im Dosiergerät (2) das Quittiersignal in einem definierten zeitlichen Abstand vom empfangenen Steuer- und/oder Programmiersignal erzeugt wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 8 und. 15, dadurch geke nnz ei ohne t" , daß der zeitliche Abstand des Quittiersignals vom Steuer- und/oder Pro-

VPA 80 P 5113 DE grammiersignal durch den Wert eines physikalischen bzw. elektrischen Parameters im implantierten Dosiergerät (2) bestimmt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Dosiergerät (2) mehrere Signale nach einem Steuer- und/oder Programmiersignal erzeugt werden, die nacheinander in Abhängigkeit von je einem Parameter den Sender (10, 46, 47) des Dosiergerätes (2) aktivieren, wobei der Abstand zwischen den Signalen dem Wert jeweils eines Parameters entspricht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch

gekennzeichnet, daß im implantierten Dosiergerät (2) wenigstens ein steuerbares Zeitverzögerungsglied (57-59) vorhanden ist, das von einem JYkßvertgeber (63-62) für den zu überwachenden Parameter angesteuert ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hintereinandergeschaltete und durch verschiedene Meßwertgeber (60-62) angesteuerte Zeitverzögerungsglieder (57-

59) vorhanden sind, wobei das erste Zeitverzögerungsglied (57) durch das Steuer- und/oder Prοgrammiersignal getriggert wird und jeweils bei Triggerung des nächstfolgenden Verzögerungsgliedes (58, 59) ein Sendeimpuls im Dosiergerät (2) erzeugt wird.
20. Vorrichtung nach Anspruch 16, 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter der Innendruck des Dosiergerätes (2) ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 16, 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Para-

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meter der Druck im Fördersystem (22, 28) des Dosiergerätes (2) ist.
22.; Vorrichtung nach Anspruch 16, 17, 18 oder 19, diadurch gekennzeichnet, daß der Parameter die seit dem letzten Programmiervorgang oder fortlaufend durch Summation der Steuerimpulse in einem Zähler aufaddierte Infusionsdosis ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet , daß der Meßwertgeber einen Druck-/Widerstandswandler (71) darstellt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitverzögerungsglied ein Monoflop (70) ist, dessen Pulszeit durch den Wide?standswert des Druck-/Widerstandswandlers (71) bestimmt wird.
25. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u· r c h gekennzeichnet , daß im Kontrollgerät (100) ein Zeitmesser (72) mit Anzeigeeinheit (73) zur Erfassung der Zeitabstände der Rückmeldesignale vom Steuer- und/oder Programmiersignal vorhanden ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitmesser aus einem einem Taktgeber (65) nachgeschalteten Zähler (66) besteht, wobei Taktgeber (65) oder Zähler (66) vom Steuer- und/oder Programmiersignal des Senders (51) im Kontrollgerät gestartet und beim Eintreffen der Rückmeldesignale im Empfänger (53) der jeweilige Zählerstand ausgegeben wird.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß im Kontrollgerät

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(100) der Zeitmesser (65, 66) den Zeitabstand der vom Dosiergerät (2) gesendeten Signale nacheinander ausmißt, wobei dem Zeitmesser (65, 66) Mittel (67-69) zur Speicherung und/oder Anzeige der Meßwerte zugeordnet sind. .
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, d a d u r c h g_e ke nnzeich.net, daß zum Zwischenspeichern der Zeitabstände ein FIFO (67) vorhanden ist, in das die Meßwerte nacheinander eingelesen werden und aus dem sie nacheinander über ein Taster (68) abrufbar shd.