DE3035748C2 - Infusionsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Infusionsgerät zur Infusion einer Flüssigkeit in den menschlichen oder tierischen Körper, welches ein Gerätegehäuse mit einer Förder- und Dosiereinheit zum dosierten Fördern der Infusionsflüssigkeit aus einem Flüsäigkeitsvorratsbehälter zur Ausflußöffnung eines Ausflußkatheters außerhalb des Gehäuse umfaßt und welches im Förderweg einen elastischen Schlauch und ein Rückschlagventil aufweist

Ein derartiges Infusionsgerät soll gleichermaßen als implantierbares oder extrakorporal tragbares Gerät verwendbar sein und insbesondere zur Infusion von

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Aus dem Zeitschriftenartikel »Medizinal-Markt/Acta Medicotechnica« 1967, Seiten 46 und 47, ist bereits ein Infusionsgerät der eingangs genannten Art vorbekannt Bei diesem Gerät wird als Förder- und Dosiereinheit eine Rollenpumpe mit einem elastischen Förderschlauch verwendet Zwischen dem Fördersystem und dem Anschluß eines Katheters od. dgL ist ein Kugelventil angeordnet Dadurch soll bei Stillstand der Rollenpumpe ein Rücklauf von Infusionsflüssigkeit verhindert werden. Ein derartiges Ventil ist voluminös und auch technisch vergleichsweise aufwendig, da es aus mehreren beweglichen Teilen besteht Für am Körper tragbare oder auch implantierbare Infusionsgeräte ist es aber unabdingbar, derartige Ventile bei voller Funktionsfähigkeit zu miniaturisieren.

Tragbare Infusionsgeräte sind weiterhin aus der DE-OS 26 52 026 und der DE-OS 26 51 962 vorbekannt Auch diese Geräte arbeiten mit einer Rollenpumpe als Förder- und Dosiereinheit, die für den speziellen Bedarf minaturisiert ist und die vorzugsweise ohne Ventil auskommt Darüber hinaus ist im Inneren der vorbekannten Geräte aus Sicherheitsgründen ein Unterdrucksystem vorgesehen, das insbesondere den Vorratsbehälter über die gesamte Betriebszeit des Gerätes auf einem solchen Referenzdruck hält, der geringer als der äußere Luftdruck ist Im Fehlerfall des Infusionsgerätes kann dadurch keine Flüssigkeit austreten.

Nachteilig bei den vorbekannten Insufionsgeräten ist aber bei Verwendung einer Rollenpumpe, daß beim Abheben der einzelnen Pumpenrollen vom elastischen Förderschlauch jeweils ein Rücksaugen auftreten kann. Ursache dieses Rücksaugens ist in erster Linie die Elastizität der Wandungen des elastischen Förderschlau-

ches. Beim Abheben einer Pumpenrolle wird in dem vorher abgequetschten Schlauchabschnitt ein höherer Druck wirksam. Dadurch dehnt sich die Schlauchwand und ein zur Druckdifferenz proportionales Volumen wird zusätzlich vom Schlauchabschnitt aufgenommen. Es kommt dadurch zum Rücksaugen in Abhängigkeit vom Unterdruck im Fördersystem.

Durch das Rücksaugen wird regelmäßig in das freie Ende des Ausflußkatheiers, der zur Infusion subkutan oder intravasal gelegt ist, eine gewisse Menge Blut eingesaugt Es besteht dadurch die Gefahr, daß es bei Langzeitapplikationen zu einer Thrombenbildung mit möglicher Kathetervenüopfung kommt Letzteres soll aber auf jeden Fall verhindert werden. Dafür müssen zusätzliche Ventile vorgesehen sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs genannten Art mit einem miniaturisierten Ventil zu versehen, welches sich bei implantierbaren und am Körper tragbaren Infusionsgeräten einsetzen läßt

Diese Aufgabe ist gemäß einer eisten Ausführungsform erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ein Teilstück des elastischen Schlauches, das zwischen der Fördereinheit und der Austrittsöffnung des Ausflußkatheters liegt Bestandteil des Rückschlagventils ist, und daß innerhalb dieses Teilstückes des elastischen Schlauches ein Strömungshindernis festgelegt ist das im drucklosen Förderzustand den Innenquerschnitt des Schlauches ausfüllt und in diesem Zustand durch die Innenwand des Schlauches eingespannt ist

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist diese Aufgäbe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teilstück des elastischen Schlauches, das zwischen der Fördereinheit und der Austrittsöffnung des Ausflußk&theters liegt Bestandteil des Rückschlagventils ist und daß an diesem Teilstück eine Abquetschvorrichtung vorgesehen ist die im drucklosen Förderzustand unter Mitwirkung einer Feder den Innenquerschnitt des Schlauches geschlossen hält

Gemäß finer dritten Ausführungsform ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Rückschlagventil durch ein am Ende gelegenes, im drucklosen Förderzustand geschlossenes elastisches Schlauchstück mit mindestens einem Schlitz am Schlauchende gebildet ist wobei dieses Schlauchstück gleichzeitig der Ausflußkatheter ist

Durch diese speziellen Ausbildungen des Ventils kann also mit weitergehender Sicherheit das Rücksaugen von Blut verhindert werden. Dadurch, daß das Ventil am endständigen Teil des Förderschlauches angeordnet ist oder auch selbst Teil des Ausflußkatheters ist wird der Aufbau technisch so einfcch, daß eine Miniaturisierung problemlos möglich ist

Nach der ersten Ausführungsform wird das Ventil durch das Strömungshindernis und das Teilstück des elastischen Schlauches gebildet Die Ventilwirkung kommt dabei dadurch zustande, daß bei Anliegen eines Pumpdruckes der Schlauchquerschnitt über den Querschnitt des Strömungshindernisses gedehnt wird, so daß ein Infusionsfluß möglich ist Dieser setzt aus, wenn der Pumpdruck auf einen Grenzwert erniedrigt wird Durch geeignete Wahl des Schlauches oder der Durchmesser von Schlauch und Strömungshindernis ist ein Grenzdruck zum Öffnen des Ventilators vorbestimmt Unterhalb des Grenzdruckes der Pumpe, also auch in der Saugphase, ist kein Muß möglich.

In der zweiten Aüffilhrungsform wird das Ventil durch von außen an den elastischen Schlauch angreifende Federteile gebildet die durch Federkraft den elastischen Schlauch im Normalfall abquetschen und erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Pumpdruckes uen Infusionsfluß gegen die Federkraft des Abquetschteiles ermöglichen.

Schließlich kann das nach einer Weiterbildung der dritten Ausführungsform durch ein endständig auf den Ausflußkatheter aufgesetztes elastisches Schlauchstück gebildet werden, das auf seinem Umfang und/oder an seiner Stirnseite Schlitze aufweist die in Normalfall dicht schließen. Erst bei Erreichen eines bestimmten Öffnungsdruckes öffnen sich die Schütze und ermöglichen eine Strömung in der vorgesehenen Flußrichtung.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Fig. 1 bis 5 in Verbindung mit weiteren Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines implantierfähigen Infusionsgerätes,

Fig.2 eine erste Ausführungsform eines Ventils durch ein Strömungshindernis im t&istischen Schlauchteil,

F i g. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen eines Ventils mit von außen an einen Schlauch angreifenden Abquetschteilen und

F i g. 5 ein spezielles Ventil für einen Ausflußkatheter.

In der F i g. 1 ist speziell ein implantierfähiges Infusionsgerät dargestellt Die Erfindung kann jedoch ebensogut bei extrakorporalen Infusionsgeräten verwendet werden. In diesem Sinne kann das Gerät mit geschlossener Gehäusekapsel auch extrakorporal getragen werden.

In der F i g. 1 stellt 1 das Gehäuse eines Infusionsgerätes dar. Das Gehäuse ist durch eine Kapsel aus körperverträglichem Material, beispielsweise aus Titan, in ähnlich flacher Bauweise wie bei einem Herzschrittmacher realisiert Im Gehäuseinneren befinden sich eine Förder- und Dosiereinheit 2, mit der aus einem Vorratsbehälter 3 Flüssigkeit gefördert wird. Mit 4 und 5 sind Einheiten bezeichnet, die eine elektrische Betriebsschaltung für die Förder- und Dosiereinheit 2 sowie eine Batterie zur elektrischen Versorgung beinhalten. 6 kennzeichnet ein Nachfüllventil, das einen selbstdichtenden Verschluß aus Silikon-Gummi od. dg), aufweist. Über das Ventil 6 kann bei implantierten Infusicnsgerät perkutan mittels einer Spritze od. dgl. Flüssigkeit nachgefüllt werden. Über eine erste Verbindungsleitung 7 gelangt die Flüssigkeit vom Nachfüllventil 6 in den Vorratsbehälter 3 und von dort über eine weitere Verbindungsleitung 8 über die Förder- und Dosiereinheit 2 zum Anschluß eine.·! Ausflußkatheters 10 am Gehäuseauslaß. Mit 9 ist ein Ventil angedeutet, das als passives Ventil Bestandteil einer elastischen Schlauchverbindung /.wischen der Fördereinheit 2 und dem Ausflußkatheter ist Das Ventil kann auch Bestandteil des Ausflußkntheters 10 sein.

Als Förder- und Dosiereinheit 2 kann beispielsweise eine Rollenpumpe verwendet werden. Die mit 8 bezeichnete Flüssigkeitsleitung kann dabei unmittelbar den Förderschlauch der Rollenpumpe bilden, der vom Vorratsbehälter 3 bis zum Anschluß des Katheters 10 führt Das Ventil 9 kann daher auch Teil des Förderschlauches sein. Ebensogut kann jedoch auch ein soezielles elastisches Schlauchstück zwischen Förderschlauch und Anschuß des Katheters 10 zwischengeschaltet werden.

In der F i g. 2 bedeutet 11 einen elastischen Schlauch aus Silikon-Gummi oder ähnlichem, der einen freien Innendurchmesser d\ hat Im Schlauch 11 ist ein zylindri-

sches Formteil 12 mit Außendurchmesser d₇ als Strömungshindernis angeordnet Die Enden des Formteils 12 sind zur Verbesserung der Strömungsgeometrie kegelförmig mit Spitzen 13 und 14 ausgebildet; die Enden könnten ebensogut auch abgerundet werden. Im elastisehen Schlauch 11 ist ein weiterer Schlauch 15 als Anschluß eingeschoben. An dessen Enden befinden sich Abschrägungen 16 als Anschlag für das Strömungshindernis 12.

Der elastische Schlauch 11 kann bei Verwendung einer Rollenpumpe als Fördereinheit den Förderschlauch der Pumpe bilden. Da jedoch die Einstellung des Öffnungsdruckes bei geringem Innendurchmesser schwer handhabbar ist, wird bei sehr englumigen Förderschläuchen zweckmäßigerweise ein Schlauchstück mit größerem Innendurchmesser zwischengeschaltet Eine solche Schlauchverbindung verbindet dann Förderschlauch und Katheteranschluß.

Bei dem beschriebenen Ausiührungsbeispiel wird die Ventilfunktion dadurch bewirkt, daß <h größer als d> gewählt ist Ein Durchfluß von Flüssigkeit ist nur dann möglich, wenn die Fördereinheit einen Druck erzeugt, welcher den Schlauch 11 um die Differenz di — d\ dehnt Dieser sog. öffnungsdruck kann durch Wahl der Schlauchwandstärke sowie der Durchmesser d\ sowie d-i gezielt vorgegeben werden. Liefert eine Rollenpumpe als Förder- und Dosiereinheit beispielsweise einen Förderdruck von 13 bar, so wird der öffnungsdruck zweckmäßigerweise auf 0,5 bar eingestellt

Durch den eingeschobenen Schlauch 15 ist ein Anschlag für das Strömungshindernis 12 realisiert Es ist zweckmäßig, am Anschlag Einkerbungen vorzusehen, damit bei Anliegen des Strömungshindernisses der Strömungsfluß nicht behindert wird.

In der F i g. 3 ist ein elastischer Schlauch mit 21 bezeichnet Der Schlauch 21 wird über eine gewisse Strekke von einem starren Teil 22 abgestützt An dieser Strecke greift von der anderen Seite des Schlauches 21 eine Abquetschteil an, das den Schlauch 21 gegen die starre Wand 22 abdrückt Das Abquetschteil ist durch w eine U-förmige Feder 23 gebildet, deren einer Schenkel auf einer Justierschraube 24 aufliegt und deren anderer Schenkel einen Abdrucknocken 25 zur Abquetschung des Schlauches 21 aufweist Die Federkraft der U-Feder kann derart einjustiert werden, daß im Ruhezustand der Schlauch 21 abgequetscht ist Erst bei vorgegebenem Förderdruck wird der Schlauch 21 zum Durchfluß der Flüssigkeit geöffnet

In der F i g. 4 bedeuten 31 wiederum einen elastischen Schlauch, 32 ein starres Teil als Gegenlager, 33 eine U-förmige Feder, 34 eine Justierschraube und 35 einen Abdrucknocken. Die Abquetschvorrichtung ist aber bei dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß der eine Schenkel der U-förmigen Feder 33 kraftschlüssig auf dem Schlauch 31 aufliegt Ober diese gesamte Strecke wird also bereits der Schlauch 31 in seinem Querschnitt verringert und durch den Nocken 35 vollständig abgedrückt Bei einer solchen Anordnung der Feder als Abquetschteil können bei Druckbeaufschlagung größere Kräfte vom Schlauch 31 auf die Feder 33 übertragen eo werden als beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3. Es ist so eine genauere und stabilere Einstellung des Öffnungsdruckes des Ventiles möglich.

In der F i g. 5 Dedeutet 40 beispielsweise einen PoIyäthyienschlauch als Ausflußkatheter eines Infusionsge- es rates. Auf diesen ersten Schlauch 40 ist ein zweiter elastischer Schlauch 41 aufgeschoben, der am Ende des Katheters mit einer runden Schlauchkuppe abgeschlossen ist. Derartige elastische Schlauchstücke können entweder nach Aufquellen in einem organischen Lösungsmittel aufgeschoben und nach Verdunsten des Lösungsmittels dicht aufsitzen oder auch anvulkanisiert werden. Es ist auch möglich, daß das elastische Schlauchstück 41 den Katheter 40 über dessen gesamte Länge umhüllt

Am Umfang des elastischen Schlauchteiles 41 sind Schlitze 42 und 43 eingebracht Derartige Schlitze schließen im Ruhezustand und bei Unterdruck dicht ab. Bei Strömungsdruck in Flußrichtung öffnen sich bei Überschreiten bestimmter Druckwerte die Schlitze 42 und 43, so daß Infusionsflüssigkeit austreten kann. Eine derartige Anordnung arbeitet also so als Rückschlagventil. Die Strömung in Gegenrichtung ist nicht möglich, da der Gegendruck die Schlitze dicht verschließt. Am Schlauchstück 41 lassen sich röntgenkontrastgebende Markierungen anbringen. Zweckmäßigerweise wird ein

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stück 44 des Schlauches 41 angeordnet.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist der elastische, den Katheter umhüllende Schlauch nur einen Schlitz in der abgerundeten endständigen Schlauchkuppe auf. Dadurch werden Totvolumina durch kleinste Hohlräume vermieden; allerdings muß in diesem Fall die röntgenkontrastgebende Markierung auf die Außenseite des umhüllenden Schlauches verlegt werden.

Alle Vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung haben die Eigenschaft daß sie mit kleinsten Abmessungen ohne nennenswerte Totvolumina im Flüssigkeitstrakt innerhalb <?es Gehäuses des Infusionsgerätes oder am Katheter angeordnet werden können. Durch ihren einfachen Aufbau und zuverlässige Funktion erfüllen sie die an implantierte Geräte zu stellenden Anforderungen, so daß sich auch über länger Implantationszeiten keine Fehlerfälle ergeben werden. Speziell für die Insulinverabreichung läßt sich eine Insulinkompatibilität als notwendige Bedingung immer erfüllen. Da keine Toträume vorhanden sind, kommt es nicht zu unerwünschten Ausfallungen und Ablagerungen des Insulins. Insgesamt läßt sich auch bei Einschaltung der erfindungsgemäßen Ventile ein weitgehend homogener Medikamententrakt ausbilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Infusionsgerät zur Infusion einer Flüssigkeit in den menschlichen oder tierischen Körper, welches ein Gerätegehäuse mit einer Förder- und Dosiereinheit zum dosierten Fördern der Infusionsflüssigkeit aus einem Flüssigkeitsvorratsbehälter zur Ausflußöffnung eines Ausflußkatheters außerhalb des Gehäuses umfaßt und welches im Förderweg einen elastischen Schlauch und ein Rückschlagventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstück des elastischen Schlauches (11), das zwischen der Fördereinheit (2) und der Austrittsöffnung des Ausflußkatheters (10) liegt, Bestandteil des Rückschlagventils (9) ist, und daß innerhalb dieses Teilstückes des elastischen Schlauches (11) ein Strömungshindernis (12) festgelegt ist, das im drucklosen Förderzpsend den Innenquerschnitt des Schlauches (Ii) ausfüih und in diesem Zustand durch die innenwand des Schlauches (11) eingespannt ist (F i g. 2).

2. Infusionsgerät zur Infusion einer Flüssigkeit in den menschlichen oder tierischen Körper, welches ein Gerätegehäuse mit einer Förder- und Dosiereinheit zum dosierten Fördern der Infusionsflüssigkeit aus einem Flüssigkeitsvorratsbehälter zur Ausflußöffnung eines Ausflußkatheters außerhalb des Gehäuses umfaßt und welches im Förderweg einen elastischen Schlauch und ein Rückschlagventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstück des elastischen Schlauches /11), da,* zwischen der Fördereinheit (2) und der Austrittsöffnung des Ausflußkatheters (10) liegt, Bestandteil <~s Rückschlagventils (9) ist, und daß an diesem Teilstück eine AbquetschvorrkhtuBg vorgesehen ist, die im drucklosen Förderzustand unter Mitwirkung einer Feder (23; 33) den Innenquerschnitt des Schlauches (21; 31) geschlossen hält (F i g. 3 und 4).

3. Infusionsgerät zur Infusion einer Flüssigkeit in den menschlichen oder tierischen Körper, welches ein Gerätegehäuse mit einer Förder- und Dosiereiaheit zum dosierten Fördern der Infusionsflüssigkeit aus einem Flüssigkeitsvorratsbehälter zur Ausflußöffnung eines Ausflußkatheters außerhalb des Gehäuses umfaßt und welches im Förderweg einen elastischen Schlauch und ein Rückschlagventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (9) durch ein am Ende gelegenes, im drucklosen Förderzustand geschlossenes elastisches Schlauchstück (41) mit mindestens einem Schlitz (42; 43) am Schlauchende gebildet ist, wobei dieses Schlauchstück (41) gleichzeitig der Ausflußkatheter (10) ist.

4. Infusionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungshindernis (12) ein massives zylindrisches Formteil ist, dessen Durchmesser (di) größer ist als der freie Innendurchmesser (di) des elastischen Schlauches (11).

5. Infusionsgerät nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungshindernis (12) wenigstens an der stromaufwärts gelegenen Seite (13; 14), vorzugsweise aber beidseitig, abgerundet oder kegelförmig ausgebildet ist.

6. Infusionsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (23; 33) der Abquetschvorrichtung gegen den Druck eines starren Gegenlagers (22; 32) den elastischen Schlauch (21; 31) abdrückt

7. Infusionsgerät nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (23; 33) U-förmig ausgebildet ist, wobei ein Schenkel der Feder (23, 33) mit einem Andrucknocken (2S₁ 35) auf dem elastischen Schlauch (21, 31) aufliegt und diesen abquetscht

8. Infusionsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel der U-förrügen Feder (33) selbst kraftschlüssig am elastischen Schlauch (31) aufliegt und diesen teilweise abdrückt

ίο

9. Infusionsgerät nach Anspruch 7 öder 8, dadurch

gekennzeichnet, daß die Federkraft der U-förmigen Feder (23,33) justierbar ist

10. Infusionsgerät nach einem der Ansprüche 1,2, 4 bis 9, wobei die Förder- und Dosiereinheit eine Rollenpumpe mit einem Förderschlauch ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderschlauch (8) selbst den elastischen Schlauch (11) des Rückschlagventils (9) bildet