DE3446909A1

DE3446909A1 - Tragbares kleininjektionsgeraet

Info

Publication number: DE3446909A1
Application number: DE19843446909
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Dr. Ishikawa Yamada
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1985-10-24
Also published as: DE3446909C2; US4640445A; JPH0250748B2; JPS60227773A

Description

Patentanwälte

Dr.rer. net. Thomas Barandi

Dr.-Ing. Hans Leyh 'rmera Wtonar Str. 20 - D 8000 Mönchen BO

NIKKISO CO., LTD.

TOKIO,

JAPAN

TRAGBARES KLEININJEKTIONSGERÄT

. 3·

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein tragbares Kleininjektionsgerät zum injizieren einer Infusionsflüssigkeit, wie einem flüssigen Arzneimittel, insbesondere durch Anwendung von Mitteln, die verschieden sind von der Motoranwendung .

Auf dem Gebiet der Medizin und der Pharmazie bestand ein Bedarf nach einem tragbaren Kleininjektor, der in der Lage ist, eine kleine Menge einer Infusionsflüssigkeit, wie einem flüssigen Arzneimittel, kontinuierlich über einen langen Zeitraum zu injizieren zur Behandlung von Krankheiten wie Krebs, Diabetes, Sterilität, hormonale Insuffizienzen u.a. Übliche Injektionsgeräte machten von einem Motor als Energiequelle für die Injektion Gebrauch, was die Miniaturisierung und die Verwendung der Injektionsgeräte schwierig und unzweckmäßig gestaltet. Außerdem sind solche Injektionsgeräte bezüglich der Transportfähigkeit und Tragbarkeit unzweckmäßig und sehr kostspielig. Zusätzlich erfordert der im Injektionsgerät verwendete Motor eine relativ große Strommenge für den Antrieb, die nur durch eine große Batterie zur Verfügung gestellt werden kann.

Als Injektionsgeräte anderer Arten ohne Verwendung eines Motors wurde ein Injektionsgerät bekannt, das von einer Temperaturerhöhung für die volumetrische Ausdehnung oder Verdampfung einer bestimmten Substanz in der Injektionsspritze Gebrauch macht, um den erhöhten erforderlichen Druck zu erzielen, sowie ein Injektionsgerät, das von osmotischem Druck Gebrauch macht. Das erstgenannte Gerät hat

den Nachteil, hinsichtlich der Verwendung auf eine bestimmte atmosphärische Temperatur begrenzt zu sein, um die injizierte Menge der Injektionsflüssigkeit auf einem konstanten Niveau zu halten, während das letztgenannte Gerät Schwierigkeiten der unzweckmäßigen Handhabbarkeit aufwirft.

Weiterhin besitzt eine übliche Spritze einen großen zylindrischen Kolben und einen Griff, der etwa eine Hälfte eines Spritzenvolumens ausmacht, wobei dieser Teil für die Infusionsflüssigkeit nicht nutzbar gemacht werden kann.

Trotzdem wurden bisher Injektionen in Abständen und häufig mittels der üblichen Spritzen durchgeführt, wobei die genannten Schwierigkeiten auftraten. Die häufigen unterbrochenen Injektionen sind natürlich schwierig und unerwünscht hinsichtlich der Aufrechterhaltung des richtigen Medikamentenniveaus im Blut.

Um die Nachteile der üblichen Injektionsgeräte zu überwinden, wurden eine Reihe von Kleininjektionsgeräten für Infusionsflüssigkeiten oder für die Proteinanalyse entwickelt C-vgl. z.B. Yamada, Neuroendocrinology 18:263(1975); Yamada, Brain Res. 142:187(1978); Yamada, E_ndocrinol. Jap. 25:3970978); Yamada, Brain Res. 172:165(1979); Yamada, J. Biochem. Biophys. Methods 7:175(1983); Yamada, J. Biochem. Biophys. Methods (in press); Yamada, Proc. Electrophoresis (in Druck); Yamada, Anal. Biochem. (in Druck j und anderen Autoren),

Es wurde nun gefunden, daß gaserzeugende Mittel in einem Injektionsgerät ein Druckgas innerhalb des Injektors erzeugen können, womit eine Infusionsflüssigkeit durch eine Nadel gedrückt werden kann, die an einem Ende des Injektionsgeräts befestigt ist, und daß elektrische oder chemische Mittel verwendet werden können als gaserzeugende Mittel.

Bei der Anwendung elektrischer Mittel wird ein mittels Wasserelektrolyse erzeugtes Gas direkt proportional zum verbrauchten elektrischen Strom gebildet und seine Menge beträgt das 1868-fache des Wasservolumens, so daß eine sehr kleine Menge elektrischer Strom und eine sehr geringe Größe der elektrischen Zelle für den Injektionszweck ausreichen.

Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein tragbares KIeininjektionsgerät zu schaffen, das die Nachteile der üblichen Injektionsgeräte vermeidet, wie die unzweckmäßige Größe, den hohen Kostenaufwand, komplizierte Mechanismen unter Verwendung eines Motors mit einer Kraftquelle und äußerer begrenzender Faktoren (z.B. Feuchtigkeitsbedingungen), unzweckmäßige Handhabbarkeit u.a. und wobei das Gerät eine kleine Menge einer Infusionsflüssigkeit, wie ein flüssiges Arzneimittel, kontinuierlich über lange Zeiträume mittels sehr einfacher Mittel injizieren kann.

Das genannte Ziel kann erfindungsgemäß durch ein tragbares KIeininjektionsgerät erreicht werden, das eine Injektionsspritze und einen gasundurchlässigen flexiblen Sack innerhalb der Spritze aufweist, wobei die Spritze ein offenes Ende für Injektionszwecke und ein anderes verschlossenes Ende aufweist und der Sack gaserzeugende Mittel zur Hervorbringung eines Druckgases innerhalb der Spritze zum Ausdrücken einer Infusionsflüssigkeit durch das offene Ende der Spritze aufweist.

Als gaserzeugendes Mittel in dem erfindungsgemäßen Injektionsgerät kann eine elektrische Vorrichtung verwendet werden, bestehend aus einem wäßrigen Elektrolyt und einer elektrischen Zelle für die Elektrolyse des Elektrolyten,

wobei Druckgas innerhalb der Spritze erzeugt wird, oder es kann ein chemisches Mittel, bestehend aus wenigstens einem Reagenz, wie Wasserstoffperoxid und Kaliumiodid verwendet werden, die zersetzen können oder miteinander reagieren können, um das Druckgas innerhalb der Spritze zu bilden.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es bedeuten

Figur 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Injektionsgeräts unter Verwendung einer elektrischen Elektrolysezelle als gaserzeugendes Mittel,

Figur 2 und 3 eine schematische Darstellung des Injektionsgeräts gemäß der Erfindung unter Verwendung chemischer Mittel als gaserzeugende Mittel und

Figuren 4 und 5 graphische Darstellungen eines injizierten Volumens der Infusionsflüssigkeit gegen die Zeit.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des Injektionsgeräts unter Verwendung einer elektrischen Vorrichtung als gaserzeugendes Mittel, wobei eine Injektionsspritze 22 mit einem offenen Ende 28 für das Injizieren und das andere verschlossene Ende 20 einen gasundurchlässigen, flexiblen und zusammendrückbaren Sack 16 umschließt, der seinerseits eine kleine elektrische Zelle 10 und einen Resistor 12 mit elektrischen Verbindungen umfaßt, der dazu ausgelegt ist, eine bestimmte Menge der Infusionsflüssigkeit zu injizieren. Die Zelle 10 und der Resistor 12 sind mit Elektrodendrähten jeweils versehen und mit einem Isoliermaterial beschichtet, so daß die elektrische Vorrichtung eingegossen ist. Die elektrische Vorrichtung ist von einem Baumwollbausch 14 umgeben, der mit einer ausreichenden Menge eines wäßrigen Elektrolyts imprägniert ist, wie Natriumbikarbonatlösung. Die elektri-

.7·

sehe Vorrichtung, die in dieser Weise aufgebaut wurde, wird dann in den flexiblen Sack 16 eingelegt, der eine Größe hat, daß er innerhalb des vollen Innenraums der Injektionsspritze 22 expandierbar ist. Der Sack 16, der die elektrische Vorrichtung als gaserzeugendes Mittel enthält, wird dann gefaltet , um Luft und irgendwelches vorhandenes Gas zu entfernen und der Sack in die Injektionsspritze

22 eingelegt. Die elektrische Zelle 10 kann eine kleine Menge elektrischen Stroms, wie 0,1 mA, je nach der gewünschten Menge Druckgas, das innerhalb der Spritze 22 erzeugt werden soll, abgeben. Wenn der elektrische Strom durch die elektrische Vorrichtung fließt, wird das Gas an der Oberfläche der Baumwolle 14 erzeugt, die mit einer ausreichenden Menge des wäßrigen Elektrolyten imprägniert ist, so daß der Sack allmählich kontinuierlich expandiert und somit die Infusionsflüssigkeit, wie das flüssige Arzneimittel, durch das offene Ende 28 der Spritze 22 drückt. Nur eine sehr kleine Menge Wasser (nämlich ein Teil Wasser auf 1868 Teile Infusionsflüssigkeit) werden benötigt, um das Druckgas zu erzeugen. Ein Motor und der Mechanismus zur Kraftübertragung sowie der im Spritzenzylinder laufende zylindrische Kolben können fortgelassen werden, die sonst die halbe Größe des Injektionsgeräts ausmachen, verglichen mit üblichen Spritzen.

Um die Infusionsflüssigkeit in die Spritze 22 einzufüllen wird das offene Ende 28 in die Infusionsflüssigkeit eingetaucht und ein gleitendes Dichtungselement 20, wie eine Gummiplatte oder ein Zylinder, mit einem Vorsprung oder anderem Werkzeug-Einsatzelement 18 wird mittels eines entsprechenden Werkzeugs 26 (vgl. Fig. 2), heruntergedrückt, wobei das Werkzeug nach Füllen der Spritze entfernt werden kann. Der Verschluß 20 kann aus Gummi hergestellt sein oder am Außenumfang mit einem Gummiring zur Abdichtung 30 versehen sein, wodurch das Druckgas überwunden und verhütet wird, daß das Dich-

■ 2-

tungselement 20 durch das Druckgas heruntergedrückt wird. Ggfs. kann ein Klebstoff um den Dichtungsteil 30 angebracht werden, nachdem die Mittel zur Gaserzeugung an Ort und Stelle gebracht sind. Wenn das Injizieren bei einer bestimmten Zeit oder absatzweise nach dem Füllen einsetzen soll, kann ein preisgünstiger handelsüblicher Zeitschalter (IC-Element) in die elektrische Vorrichtung eingebaut werden.

Wenn Sauerstoff oder Wasserstoff vermieden werden sollen, kann als Elektrode ein Silberdraht und.irgendein geeignetes Reduktions- oder Oxydationsmittel in der gaserzeugenden Vorrichtung verwendet werden.

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine andere Aus führungs form des erfindungsgemäßen Injektionsgeräts unter Verwendung von Chemikalien als gaserzeugende Mittel. Entsprechend dieser Ausführungsform wird ein reaktives oder zersetzbares Reagenz zur Erzeugung des Druckgases innerhalb des Sacks 16 anstelle der elektrischen Vorrichtung einschließlich der Baumwolle eingesetzt, während sonst die Konstruktion ähnlich der Ausführungsform unter Verwendung der elektrischen Vorrichtung ist. Das (die) Reagenz(ien) können zersetzt oder miteinander reagiert werden, um das Gas allmählich im Sack 16 freizusetzen, wobei dsr Sack expandiert und die Infusionsflüssigkeit durch den Ausgang 28 der Spritze 22 in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform mit der elektrischen Vorrichtung ausdrückt. Als reaktives oder zersetzbares Reagenz zur Erzeugung des Gases sind eine Reihe von Verbindungen an sich bekannt. Jede Einzelverbindung oder eine Kombination von Verbindungen kann für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendet werden, soweit die Verbindung(en) zersetzt oder miteinander reagiert werden können in Form einer praktisch konstanten Zersetzungs- oder Reaktionsgeschwindigkeit, um das Gas zu erzeugen.

A-

Wegen der medizinischen Anwendung des Injektionsgeräts gemäß der Erfindung wird jedoch zweckmäßig eine nicht-toxische Verbindung in ausreichender Konzentration gewählt. Zu diesem Zweck wurde gefunden, daß nach dem Prüfen einer Reihe derartiger Verbindungen Wasserstoffperoxid und Kaliumiodid die am meisten bevorzugte Kombination für eine kontinuierliche Injektion kleiner Mengen Infusionsflüssigkeit über einen langen Zeitraum, wie von einigen Stunden bis 7 oder mehr Tagen darstellt. Wasserstoffperoxid ist bekannt, daß es mit anderen Verbindungen reagiert oder in Gegenwart eines Katalysators zersetzt, um Sauerstoff freizusetzen, während Kaliumiodid die Sauerstofffreisetzung aus Wasserstoffperoxid fördern kann. Sowohl Wasserstoffperoxid wie auch Kaliumiodid sind für die Verwendung für medizinische Zwecke akzeptabel .

Bei einer wäßrigen Lösung, die Wasserstoffperoxid und Kaliumiodid enthält, kann eine größere/Wasserstoffperoxid die injizierte Menge infusionsflüssigkeit erhöhen, während eine höhere Konzentration von Kaliumjodid die Injektionsgeschwindigkeit erhöhen kann. Somit können die Geschwindigkeit, der gesamte Zeitraum und die Gesamtmenge der Injektion leicht durch die Konzentration der Reagenzien geregelt werden, je nach den Zwecken der medizinischen Behandlung. Ggfs. kann die Injektionsgeschwindigkeit durch Zugabe eines anderen Mittels, wie einem Stabilisator oder einem Promotor für die Zersetzung oder die Reaktion gesteuert werden.

Jede Form oder Struktur des Injektors, der von den üblichen Spritzen abweicht, kann selbstverständlich bei der Erfindung eingesetzt werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand von nicht-beschränkenden Beispielen für die beiden genannten Ausführungsformen näher erläutert.

Beispiele Ausführungsform mit der elektrischen Vorrichtung

Eine handelsübliche elektrische Zelle wurde elektrisch mit einem im Handel erhältlichen Resistor von 30 K Ohm verbunden zu einer elektrischen Vorrichtung von 0,7 cm Durchmesser und etwa 1 cm Länge, die dann in einem entfetteten Baumwollbausch eingeschlossen wurden, der mit einer entsprechenden Menge Meilon-Lösung (7 % Natriumbikarbonatlösung, erhältlich bei Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd. Japan^ imprägniert wurde. Die elektrische gaserzeugende Vorrichtung wurde in einen gasundurchlässigen flexiblen Sack aus Polypropylen gefüllt, der dann zusammengedrückt wurde, um Luft und irgendwelches Gas im Sack auszutreiben. Danach wurde der Sack, der die elektrische gaserzeugende Vorrichtung enthielt, in zusammengedrücktem Zustand in eine Spritze gebracht, die 5 cm eines flüssigen Arzneimittels enthielt, wie in Figur 1 dargestellt.

Danach floß ein ausreichender elektrischer Strom durch die elektrische Vorrichtung über eine Zeitspanne, wie sie benötigt wurde, alle 5cm^ des flüssigen Arzneimittels aus der Spritze auszudrücken mit folgenden Ergebnissen:

Elekt. Zelle benötigte Zeit

1,5 V keine Gasentwicklung

3,0 V 24 Stunden

4,5 1 Stunde

Ausführungsform mit chemischer Gaserzeugung Beispiel 1

Es wurden 0,5 cnr einer 30 %igen Wasserstoffperoxidlösung,

•ζ -χ

0,5 cm einer 0,01 %igen Kaliumjodidlösung und 3,5 cnr Wasser vermischt und 1 cm des erhaltenden Gemisches in einen dichten flexiblen Kunststoffbeutel 16 gefüllt, der vorher zusammengedrückt worden war. Der Beutel, der in dieser Weise mit den Reagenzien versehen worden war, wurde in eine Spritze eingelegt, die mit einer Infusionsflüssigkeit gefüllt wurde, und dann wurde die Spritze am offenen Ende mit einem Gummistopfen 20 verschlossen, während das offene Ende 28 für die Injektion der Infusionsflüssigkeit offengelassen wurde, wie in Fig. 2 dargestellt. Eine injizierte Menge der Infusionsflüssigkeit wurde in konstanten Intervallen bestimmt, wobei das in Fig. 4 dargestellte Ergebnis erhalten wurde. Es wurden im wesentlichen lineare Abhängigkeiten ermittelt.

Beispiel 2

in einen flexiblen Kunststoffbeutel 16 mit 2 g Kaliumiodid, der vorher in zusammengedrücktem Zustand in eine Spritze eingebracht wurde gemäß Fig. 3 wurden 1 cnr 3 %ige Wasserstoffperoxidlösung durch einen Gummistopfen 20 mittels einer Spritze 32, durch die das Reagenz injiziert wurde, eingebracht und die Spritze nach der Injektion des Wasserstoffperoxids entfernt. Danach wurde der Inhalt gut geschüttelt. Anschließend wurde eine Infusionsflüssigkeit in die Spritze 22 eingefüllt und eine injizierte Menge der Infusionsflüssigkeit wurde in konstanten Intervallen bestimmt, wobei das in Fig. 5 dargestellte Ergebnis erhalten wurde. Es wurden im wesentlichen lineare Verhältnisse zwischen der injizierten Menge und der verstrichenen Zeit beobachtet.

• /fa·

Obwohl die Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, können verschiedene Abweichungen und Modifikationen durchgeführt werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Tragbare Kleininjektionsvorrichtung, bestehend aus einer Injektionsspritze und Mittel zur Druckbeaufschlagung auf den Inhalt der Spritze, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Druckbeaufschlagung in der Spritze ein gasundurchlässiger, flexibler Sack angeordnet ist, wobei die Spritze ein offenes Ende für Injektionszwecke und ein verschlossenes Ende besitzt und daß in dem Sack gaserzeugende Mittel zur Erzeugung von Druckgas innerhalb der Spritze enthalten sind und der Sack derart angeordnet ist, daß er in gefülltem Zustand eine Infusionsflüssigkeit durch das offene Ende der Spritze drückt.

2. Tragbares Kleininjektionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Gaserzeugung aus einem wäßrigen Elektrolyt und einer elektrischen Zelle für die Elektrolyse des Elektrolyten besteht und das Druckgas im Sack elektrolytisch erzeugt wird.

3. Tragbares Kleininjektionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Gaserzeugung aus wenigstens einem Reagenz besteht, das sich zersetzt oder mit einem anderen Reagenz unter Bildung von Druckgas innerhalb der Spritze reagiert.

4. Tragbares Kleininjektionsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenzien Wasserstoffperoxid und Kaliumiodid sind.