DE3507818C1

DE3507818C1 - Infusionspumpe

Info

Publication number: DE3507818C1
Application number: DE19853507818
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Phys. Dr. 3588 Homberg Köhler; Herbert Dr. 3513 Staufenberg Stöber
Original assignee: B Braun Melsungen AG
Current assignee: B Braun Melsungen AG
Priority date: 1985-03-06
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1986-07-24

Description

tentanspruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Infusionspumpe drückt eine federelastische Druckvorrichtung, die beispielsweise aus einer einzigen Feder besteht, gegen das Vortriebsteil, das sich in Richtung auf den flexiblen Behälter bewegt und diesen zusammendrückt. Hierbei wird der Infusionsdruck mit einfachsten mechanischen Mitteln in zuverlässiger Weise erzeugt. Durch lineare Bewegung der Ausstoßvorrichtung wird der flexible Behälter zusammengedrückt. Der Behälter ist nicht elastisch, weil er zur Erzeugung der Antriebskraft nicht beitragen muß.
Die erfindungsgemäße Infusionspumpe zeichnet sich durch einen einfachen mechanischen Aufbau und niedrige Herstellungskosten aus. Sie kann auch als Einmalgerät benutzt werden, das nach einmaliger Verwendung fortgeworfen wird. Andererseits ist es auch möglich, die Infusionspumpe nachfüllbar zu machen.
Um einen möglichst konstanten Infusionsdruck über die gesamte Entleerungsdauer der Infusionspumpe zu erhalten, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Druckvorrichtung derart vorgespannt ist, daß sich ihre Kraft über den Entleerungsweg des Vortriebsteils um weniger als 10% verändert.
Als Antriebsvorrichtung eignet sich besonders eine kegelstumpfförmige Schraubenfeder. Diese hat den Vorteil, daß sie sich flach zusammendrücken läßt, wobei sämtliche Windungen in einer Ebene liegen. Dadurch wird der im Gehäuse benötigte Raum zur Aufnahme der zusammengedrückten Feder kleingehalten.
Zwischen dem Behälter und einer Auslaßleitung ist zweckmäßigerweise eine Drosselstelle angeordnet. Diese Drosselstelle, die aus einem Kapillarrohr bestehen kann, stellt ein gleichmäßiges Ausfließen der Flüssigkeit sicher. Die Regelung der ausfließenden Flüssigkeitsmenge erfolgt bei bekannter Viskosität des lnjektats über die Wahl einer geeigneten Durchströmungskapillare. Sie kann auch dadurch erfolgen, daß bei Verwendung einer Standardkapillare die Viskosität des Injek tats durch physiologisch unbedenkliche Zusätze verändert wird.
Die den Behälter bildende Hülle weist zwei parallele Wände auf, zwischen denen sich eine umlaufende Faltenwand erstreckt. Dies ermöglicht ein definiertes Zusammenlegen der Hülle bei der Volumenverkleinerung.
Die Hülle sollte eine relativ kleine Länge und einen großen Durchmesser haben, damit der Federweg über die Länge des Entleerungsweges nicht zu lang wird. Der Durchmesser der Hülle bzw. des Gehäuses beträgt mindestens die Hälfte, vorzugsweise aber mindestens das Dreifache oder gar Vierfache der Länge des Gehäuses.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Infusionspumpe, Fig.2 eine Seitenansicht der kegelstumpfförmigen Schraubenfeder im entspannten Zustand und F i g. 3 eine Darstellung der Federcharakteristik und des Betriebsbereichs.
Die dargestellte Infusionspumpe weist ein starres zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Bodenwand 11 und
einer umlaufenden Seitenwand 12 auf. Die Deckelwand 13 kann abnehmbar sein; vorzugsweise ist diese Deckelwand 13 aber fest an die Gehäusewand 12 angeschweißt, so daß das Gehäuse 10 mit Ausnahme der Durchlässe für die Anschlußstutzen vollständig geschlossen ist. In dem Gehäuse 10 ist das scheibenförmige Vortriebsteil 14 angeordnet, daß sich parallel zur Bodenwand 11 bzw. zur Deckelwand 13 erstreckt und den gesamten Gehäusequerschnitt ausfüllt.
Zwischen dem Vortriebsteil 14 und der Bodenwand 11 befindet sich die Hülle 15, die aus einem flexiblen Material besteht und allseitig geschlossen ist. Die Hülle 15 dient zur Aufnahme des flüssigen Injektats.Sie weist zwei parallele Wände 16 und 17 auf, zwischen denen sich die umlaufende Faltenwand 18 erstreckt. Die obere Wand 16 der Hülle 15 ist nicht unbedingt erforderlich, wenn der obere Rand der Seitenwand 18 abdichtend mit der Ausstoßvorrichtung 14 verbunden ist. In diesem Fall bildet die Ausstoßvorrichtung 14 die obere Wand der flexiblen Hülle 15. An der Unterseite des Vortriebsteils 14 befindet sich im Randbereich eine umlaufende Ringnut 19, die in der Endstellung die zusammengedrückten Falten des Faltenbalges aufnimmt, während die Wände 16 und 17 flächenhaft gegeneinanderstoßen. Auf diese Weise wird das in der Pumpe verbleibende Restvolumen möglichst gering gehalten.
Der Infusionsdruck wird von der Feder 20 aufgebracht, die zwischen der Deckelwand 13 und dem Vortriebsteil 14 angeordnet ist. Wie Fig.2 zeigt, ist die Feder 20 eine Schraubenfeder mit Kegelstumpfform.
Die (größte) äußere Windung stützt sich an der Deckelwand 13 ab, während die (kleinste) innere Windung gegen den Mittelbereich des Vortriebsteiles 14 drückt. Der Konuswinkel der Feder 20 ist so bemessen, daß sämtliche Federwindungen bei vollständig zusammengedrückter Feder in einer gemeinsamen Ebene liegen (Fig. 1).
Der Entleerungsweg h, den das innere Ende der Feder zurücklegen muß, bis der Behälter ganz entleert ist, ist relativ klein in bezug auf die Länge der Feder 20 im entspannten Zustand. Dies bedeutet, daß die Feder 20 selbst bei entleertem Behälter noch unter einer erheblichen Vorspannung steht. Dies ist aus F i g. 3 ersichtlich, wo die Federcharakteristik der Feder 20 dargestellt ist.
Der Arbeitsbereich beim Überstreichen des Entleerungsweges h ist mit 21 bezeichnet. Die maximale Federkraft Fm,x ergibt sich bei der Weglänge Null, d. h. bei dem in F i g. 1 dargestellten Zustand, bei welchem der Behälter total gefüllt ist. Die minimale Federkraft Fmin tritt bei völlig entleertem Behälter auf. Aus F i g. 3 erkennt man, daß die Differenz Fmax - Fmin nur etwa 1/io des Wertes Fmax beträgt, so daß die Veränderungen der Federkraft über den Entleerungsweg praktisch vernachlässigbar sind. In F i g. 3 ist entlang der Abszisse der Federweg x und entlang der Ordinate die Federkraft F aufgetragen. Die Federkraft sollte in Verbindung mit der Querschnittsfläche des starren Vortriebsteils 14 so gewählt werden, daß der in der Hülle entstehende Druck etwa 0,2 bar beträgt. Ein derartiger Druck reicht aus um bei unterschiedlichen Stellungen des Gehäuses den Schwerkrafteinfluß zu eliminieren.
Als Antriebssystem kann auch ein anderes federelastisches System mit einer F i g. 3 vergleichbaren Charakteristik benutzt werden, das sich wie die Kegelstumpffeder platzsparend (in einer Ebene) im komprimierten Zustand unterbringen läßt.
Das Gehäuse 10 ist eine flache zylindrische Dose, die mit einer (nicht dargestellten) Haltevorrichtung am Körper eines Patienten befestigt werden kann, so daß die Infusionspumpe am Körper getragen wird, ohne eine wesentliche Behinderung darzustellen.
Die Hülle 15 der Infusionspumpe weist zwei Anschlußstutzen 22 und 23 auf, die durch entsprechende Öffnungen der Seitenwand 12 des Gehäuses 10 hindurchgeführt sind. Der Anschlußstutzen 22 ist mit einer Drosselstelle 24 in Form einer Widerstandkapillare verbunden. An die Drosselstelle 24 schließt sich die mit dem Katheter verbindbare Auslaßleitung 25 an.
Anstelle des festen Strömungswiderstandes 24 kann auch ein variabler Strömungswiderstand treten. Die Variation der Ausflußraten soll i. a. durch Wahl der einzukoppelnden Kapillare erfolgen. Bei bekannter Viskosität des Injektats, konstantem Druck, kann der für eine bestimmte Strömungsstärke erforderliche Widerstand, z. B. aus einer Tabelle oder einem Nomogaramm, ermittelt werden.
Das andere Anschlußstück 23 ist mit einem Füllanschluß 26 versehen, der ein Rückschlagventil enthält. An den Füllanschluß 26 kann eine Injektionsspritze 27 angesetzt werden. Beim Injizieren von Flüssigkeit in die Hülle 15 hinein, wird die Feder 20 gespannt und aufgeladen. Dabei nimmt die Feder diejenige Energie auf, die später für das Austreiben benötigt wird. Die dargestellte Infusionspumpe ist also nachladbar und kann beliebig häufig verwendet werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine extrakorporale Infusionspumpe. Die Pumpe kann auch als intrakorporales implantierbares Gerät ausgebildet werden, indem beispielsweise der Anschluß 23 mit einem durchstechbaren Septum versehen wird, durch das hinreichend die Hülle 15 mittels Spritze und Kanüle bei Bedarf wieder gefüllt wird.
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Claims

Patentansprüche: 1. Infusionspumpe für die kontinuierliche Infusion von Flüssigkeiten, mit einem in einem starren Gehäuse untergebrachten Behälter in Form einer flexiblen Hülle, deren Volumen durch eine von einer Antriebsvorrichtung bewegbare Auspreßvorrichtung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen aus dem Gehäuse (10) herausragenden Anschlußstutzen (22) aufweist und daß die Auspreßvorrichtung aus einem flächenhaft gegen die Hülle (15) drückenden Vortriebsteil (14) besteht, welches unter der Wirkung einer am Gehäuse (10) abgestützten federelastischen Druckvorrichtung steht.
2. Infusionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung derart vorgespannt ist, daß sich ihre Kraft über den Entleerungsweg (h) des Vortriebsteils (14) um weniger als 10% verändert.
3. Infusionspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung aus einer kegelstumpfförmigen Schraubenfeder (20) besteht.
4. Infusionspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hülle (15) und einer Auslaßleitung (25) eine Drosselstelle (24) angeordnet ist.
5. Infusionspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Anschlußstutzen (22, 23) vorgesehen sind, von denen einer einen Füllanschluß (26) zum Ansetzen einer Spritze (27) aufweist und der andere mit einer Auslaßleitung (25) verbunden ist.
6. Infusionspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zwei parallele Wände (46, 17) aufweist, zwischen denen sich eine umlaufende Faltenwand (18) erstreckt.
7. Infusionspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortriebsteil (14) eine umlaufende ringförmige Nut (19) zur Aufnahme des zusammengelegten Randes (18) des Behälters (15) aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Infusionspumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Viele Therapieverfahren verlangen eine kontinuierliche und gleichmäßige Gabe eines in flüssiger Form vorliegenden Medikaments über längere Zeiträume hinweg. Hierzu werden Infusionspumpen benutzt. Eine bekannte Infusionspumpe der eingangs genannten Art (DE-OS 29 16 835) weist ein starres Gehäuse auf, in dem ein flexibler Behälter in Form eines Faltenbalkes angeordnet ist, dessen eines Ende fest mit einer ringförmigen Wand des Gehäuses verbunden ist. Das subkutan implantierbare Gehäuse enthält außerhalb des Behälters ein Zweiphasenfluid, das durch die Körperwärme verdampft und einen Druck auf den Behälter zum Auspressen der Infusionsflüssigkeit aus einem durch das Gehäuse hindurchführenden Kanal und zu einem Katheter aufbaut. Diese Vorrichtung erfordert für den Druckaufbau Körperwärme. Sie ist extrakorpural nicht zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Infu sionspumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu g talten, daß sie einfach und kompakt aufgebaut ist und die Druckerzeugung mit einer mechanischen Auspreßvorrichtung erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Pa-