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Medikamentendosiergerät mit Vorratsspeicher und Dosier-
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speicher Die Erfindung betrifft ein Medikamentendosiergerät mit einem
Vorratsspeicher, in welchem ein flüssiges Medikament unter Überdruck gespeichert
ist, mit einem Dosierspeicher, der über eine Einlaßleitung mit dem Vorratsspeicher
und über eine Auslaßleitung und ein darin angeordnetes Auslaßventil mit einem Katheter
verbunden ist, wobei das Medikament im Dosierspeicher unter Überdruck steht, und
mit einer Steuereinheit, die zur Ansteuerung des Auslaßventils mit diesem in Steuerverbindung
steht.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Betrieb eines
solchen Medikamentendosiergeräts.
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Ein Medikamentendosiergerät der eingangs genannten Art ist aus der
europäischen Patentschrift 0,039,124 bekannt.
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Dort ist ein Dosiergerät beschrieben, welches einen Vorratsspeicher
für ein flüssiges Medikament, das von einer unter Dampfdruck stehenden Flüssigkeit
mit Druck beaufschlagt wird, beinhaltet. Von dem Vorratsspeicher führt eine Verbindungsleitung
mit einer Kapillare, die als ein erster Strömungsbegrenzer wirkt und mit der eine
Basalrate für das Medikament eingestellt werden kann, zu einer Mischkammer. Eine
Nebenleitung, die parallel zum ersten Strömungsbegrenzer liegt und ebenfalls in
die Mischkammer mündet, enthält einen zweiten Strömungsbegrenzer, einen Dosierspeicher,
ein steuerbares Ventil und einen dritten Strömungsbegrenzer. Der Dosierspeicher
wird permanent über den zweiten Strömungsbegrenzer vom Vorratsspeicher nachgefüllt.
Über das steuerbare Ventil wird das Medikament aus dem Dosierspeicher über den dritten
Strömungsbegrenzer
als Aufsetzrate der Basalrate zugemischt. Aus
dem Dosierspeicher werden über die Steuerung des Ventils also sogenannte Bolusraten
infundiert, die z. B. bei Insulin als Medikament ein Insulinerkrankter bei Mahlzeiten
zu sich nehmen muß.
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Bei diesem bekannten Dosiergerät sind keine Maßnahmen vorgesehen,
mit denen beispielsweise ein Anstieg der Basalrate aufgrund eines temperaturbedingten
Überdruckes im Vorratsspeicher kompensiert oder verhindert werden kann.
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Weiterhin ist bei einem Versagen des Ventils ein kontinuierlicher
Medikamentenfluß zusätzlich zur Basalrate gegeben. Je nach Größe des Dosierspeichers
besteht dann die Gefahr, daß in kurzer Zeit eine Überdosis des Medikaments in den
Patienten infundiert wird.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Medikamentendosiergerät
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Patientensicherheit erhöht und
eine Funktionsstörung erkannt wird. Insbesondere sollen druck- und/oder temperaturbedingte
Schwankungen in der Dosierrate vermieden werden. Weiterhin soll ein Verfahren zum
Betrieb des Medikamentendosiergeräts angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Einlaßleitung
ein Einlaßventil angeordnet ist, welches von der Steuereinheit ansteuerbar ist,
daß der Dosierspeicher mit einer Füllstandsmeßeinrichtung versehen ist, die den
Füllstand im Dosierspeicher zumindest zu vorgegebenen, vom Dosierzyklus abhängigen
Meßzeitpunkten mißt, und daß die Füllstandsmeßeinrichtung mit einer Auswerteeinrichtung
verbunden ist, die den jeweils gemessenen Füllstand mit einem vorgegebenen Sollwert
vergleicht und in Abhängigkeit des Vergleichs ein Ausgangssignal zur Auslösung einer
Sicherheitsmaßnahme abgibt.
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Ein Verfahren zum Betrieb des Medikamentendosiergeräts zeichnet sich
erfindungsgemäß dadurch aus, daß an vorgegebenen Meßzeitpunkten des Dosierzyklus
Füllstandsmessungen im Dosierspeicher durchgeführt werden, daß die jeweils erhaltenen
Meßwerte mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden, und daß in Abhängigkeit
des Vergleichs eine Sicherheitsmaßnahme ausgelöst wird.
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Durch den Einbau des Einlaßventils in die Einlaßleitung wird erreicht,
daß zwischen dem Vorratsspeicher und dem Katheter zwei unabhängig voneinander arbeitende
Ventile, nämlich das Einlaßventil und das Auslaßventil, vorgesehen sind. Bei einem
Ausfall eines der Ventile kann das andere durch das Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung
geschlossen gehalten werden, so daß eine Überdosis des Medikaments verhindert wird.
Die ordnungsgemäße Funktion des Einlaßund des Auslaßventils wird dabei über die
Füllstandsmeßeinrichtung mit der zugeordneten Auswerteeinrichtung überwacht. Durch
Temperatur- und Umgebungsdruckänderungen bedingte Schwankungen des Differenzdruckes
zwischen Medikamentenreservoir und Umgebung beeinflussen die Förderrate nicht, weil
diese im wesentlichen vom vorgegebenen Volumen des Dosierspeichers abhängen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung von sechs Figuren in Verbindung mit den Unteransprüchen.
Es zeigen: Fig. 1 ein Medikamentendosiergerät mit Dosierspeicher, Füllstandsmeßeinrichtung,
Einlaßventil und Auslaßventil; Fig. 2 Steuersignale für das Einlaß- und Auslaßventil
sowie Meßwerte des Füllstands zu vorgegebenen Zeitpunkten eines Dosierzyklus;
Fig.
3 Steuersignale sowie Füllstandsverläufe im Dosierspeicher im Normal- und Fehlerfall
bei dessen schrittweiser Entleerung; Fig. 4 eine Füllstandsmeßeinrichtung mit Hallelement;
Fig. 5 eine Füllstandsmeßeinrichtung, die über die Luftspaltänderung eines geschlossenen
magnetischen Kreises den Füllstand mißt, und Fig. 6 eine Füllstandsmeßeinrichtung,
die über Verschieben eines Spulenkerns den Füllstand mißt.
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In Figur 1 ist ein Medikamentendosiergerät 1 dargestellt, welches
einen Vorratsspeicher 3 aufweist, der unter ständigem Überdruck steht. Im gezeigten
Beispiel ist der Vorratsspeicher 3 als Balgen ausgebildet, der stirnseitig verschlossen
und von einem Gehäuse 5 umgeben ist. Das Gehäuse 5 ist außerhalb des Vorratsspeichers
3 teilweise mit einer Dampfdruckflüssigkeit 7 gefüllt, die den Vorratsspeicher 3
permanent mit Druck beaufschlagt. Der Vorratsspeicher 3 ist mit einem Medikament
9 gefüllt, z. B. mit Insulin. Das Medikament 9 läßt sich über einen Nachfülleingang
11 in den Vorratsspeicher 3 nachfüllen, falls dieser entleert ist. Der Nachfülleingang
11 ist selbstschließend.
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Er wird durch eine stirnseitig am Vorratsspeicher 3 angebrachte Membran
aus gummiartigem Material gebildet.
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Vom Vorratsspeicher 3 führt eine Einlaßleitung 13 zu einem Dosierspeicher
15. Im Verlauf der Einlaßleitung 13 ist ein Einlaßventil 17 angeordnet. Vom Dosierspeicher
15 führt eine Auslaßleitung 19 zu einem Katheter 21, der in einem Patienten plaziert
ist. Im Verlauf der Auslaßleitung 19 ist ein Auslaßventil 23 angeordnet. Die Anordnung
ist hier so getroffen, daß zwischen den Ventilen 17, 23 eine Verbindungsleitung
liegt, an der eine Eingangs-
und Ausgangsleitung 14 zum Dosierspeicher
15 anschließt.
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Alternativ können für die Einlaßleitung 13 und die Auslaßleitung 19
auch je eine separate Öffnung in dem Dosierspeicher 15 vorgesehen sein. Das Einlaßventil
17 und das Auslaßventil 23 sind hier aktive Ventile, welche über elektrische Steuersignale
geschlossen und geöffnet werden.
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Das Einlaßventil 17 und das Auslaßventil 23 sind über eine Kontroll-
und Auswerteschaltung 39 mit einer Steuereinheit 25 verbunden. Diese Steuereinheit
25 gibt ein Steuersignal S an die Kontroll- und Auswerteschaltung 39 ab. Steuereinheiten
25 der hier betrachteten Art sind auf dem Gebiet der Dosiergeräte an sich bekannt.
Sie beinhalten Steuerprogramme zur Abgabe einer Basalrate und von zusätzlichen Aufsetzraten.
Das Steuer- oder Infusionsprogramm kann entweder über ein extrakorporales Programmiergerät
transkutan in die Steuereinheit 25 eingegeben oder bei Vorhandensein eines Glukosesensors
über einen goeigneten Regelalgorithmus auch automatisch in der Steuereinheit 25
erzeugt werden. Eine Batterie 26 versorgt die Steuereinheit 25 mit Energie.
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Auf den Dosierspeicher 15 wirkt eine Fördereinrichtung 27. Die Fördereinrichtung
27 umfaßt einen im Dosierspeicher 15 untergebrachten, beweglichen Kolben 29, der
von einer Feder 31 ständig in Richtung auf die Auslaßleitung 19 gedrückt wird. Der
Kolben 29 wirkt hier als eine bewegliche Begrenzung, die auch in anderer Weise ausgebildet
sein kann. Der Kolben 29 ist flüssigkeitsdicht im Gehäuse des Dosierspeichers 15
geführt. Der Hub des Kolbens 29 wird durch einen oberen und unteren mechanischen
Anschlag begrenzt, welche das Dosiervolumen unabhängig von Druckschwankungen im
Vorratsspeicher 3 festlegen. Das Federelement oder die Feder 31 stützt sich an einer
Wand der Fördereinrichtung 27 ab. Das Gehäuse des Dosierspeichers 15 geht in das
Gehäuse der Förderein-
heit 27 über. An dem Kolben 29 ist eine
Betätigungsstange 33 befestigt, die über eine flüssigkeitsdichte Muffe 35 aus dem
Gehäuse der Fördereinrichtung 27 herausragt. Der Kolben 29, die Feder 31 und das
Gehäuse des Dosierspeichers 15 können prinzipiell auch durch einen Balgen (nicht
gezeigt) ersetzt werden.
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Die Betätigungsstange 33 wirkt hier als Koppelelement.
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Dieses kann auch durch ein (nicht gezeigtes) magnetisches oder optisches
Element ersetzt sein.
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Am Ende der Betätigungsstange 35 ist eine Füllstandsmeßeinrichtung
37 angeordnet, die später in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren 4 bis 6 näher
beschrieben ist. Mit Hilfe der Füllstandsmeßeinrichtung 37 wird der Medikamenten
inhalt oder Füllstand F im Dosierspeicher 15 vorliegend über eine Wegmessung erfaßt.
Der entsprechende elektrische Meßwert wird an die Kontroll- und Auswerteschaltung
39 abgegeben. In einer anderen Ausführungsform kann der Meßwert z. B. auch über
eine Druckmessung ermittelt werden, z. B. analog zu Fig. 4. Die Auswerteschaltung
39 ist zur Steuerung der Ventilfunktionen über Steuersignale VE und VA mit dem Einlaßventil
17 bzw. dem Auslaßventil 23 und mit der Füllstandsmeßeinrichtung 37 verbunden. Von
der Einrichtung 39 wird zu den gewünschten Zeitpunkten der Füllstand F jeweils abgefragt.
Es ist vorteilhaft, wenn das Ergebnis der Messung des Füllstands F digital vorliegt.
So z. B. kann "O" einem Füllzustand unterhalb eines vorgegebenen ersten Füllvolumens
des Dosierspeichers 15 und 1 einem Füllzustand oberhalb eines vorgegebenen zweiten,
größeren Füllvolumens entsprechen. Auf diese Weise werden von der Füllstandsmeßeinrichtung
37 an die Auswerteschaltung 39 lediglich die digitalen Signale 1 und 11011 gegeben,
die dem gefüllten bzw. dem entleerten Zustand des Dosierspeichers 15 entsprechen.
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In einer praktischen Ausgestaltung des Medikamentendosiergerätes 1
ist das Volumen des Dosierspeichers 15 beispielsweise 1 1, was bei Insulin als Medikament
9 der kleinsten sinnvollen Dosiermenge entspricht. Im Betrieb wird das Einlaßventil
17 durch das Steuersignal VE kurzzeitig, z. B. für 10 ms, geöffnet. Von dem druckbeaufschlagten
Vorratsspeicher 3 fließt dann das Medikament 9 durch die Einlaßleitung 13 in den
Dosierspeicher 15 hinein. Es ist darauf zu achten, daß die Widerstandskraft, die
von der Feder 31 diesem Füllvorgang entgegengesetzt wird, kleiner ist als die von
der Dampfdruckflüssigkeit 7 aufgebrachte Kraft. Durch den Füllvorgang wird die Feder
31 gespannt. Das Einlaßventil 17 wird nach der kurzzeitigen Öffnung selbsttätig
wieder in seine geschlossene Stellung gebracht. Als nächstes wird das Auslaßventil
23 durch das Steuersignal VA geöffnet. Aufgrund der Federkraft der Feder 31 wird
das im Dosierspeicher 15 befindliche Medikament 9 durch die Auslaßleitung 19 in
den Katheter 21 und von dort an den Applikationsort im Patienten getrieben. Nach
der dazu benötigten Zeit, die im wesentlichen von der Federkraft und von der Geometrie
des Dosierspeichers 15 abhängt, wird das Auslaßventil 23 wieder selbsttätig geschlossen.
Es entsteht so ein Dosierzyklus mit der Zykluszeit T, welcher mit einer Öffnung
des Einlaßventils 17 beginnt und nach der Schließung des Auslaßventils 23 mit dem
erneuten Öffnen des Einlaßventils 17 endet. Dieser Dosierzyklus und der damit verbundene
Ablauf der Füllstandsmessung mit zugehöriger Auswertung der Meßwerte durch die Auswerteschaltung
37 wird anhand von Beispielen an den Figuren 2 und 3 näher erläutert. In Figur 2
ist dabei angenommen, daß der Dosierspeicher 15 bei jeder Aktivierung des Auslaßventils
23 vollständig entleert wird. Bei Figur 3 wird demgegenüber von einer schrittweisen
Entleerung ausgegangen.
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In Figur 2 sind untereinander fünf Zeitachsen t aufgezeichnet. Auf
den ersten beiden Zeitachsen sind die Aktivierung des Einlaßventils 17 durch das
Steuersignal VE und die Aktivierung des Auslaßventils 23 durch das Steuersignal
VA dargestellt. Zum Zeitpunkt to und to wird also das Einlaßventil 17 aktiviert,
und zum Zeitpunkt tl und tl wird das Auslaßventil 23 aktiviert. In dem hier gewählten
Zeitmaßstab sind die Aktivierungen des Einlaßventils 17 und des Auslaßventils 23
hier als Nadelimpulse wiedergegeben. Es ergibt sich so ein Dosierzyklus mit der
Zykluszeit T = to t, tordie zwischen zwei Aktivierungen 0 des Einlaßventils 17 verstreicht.
Je nachdem, ob das Steuerprogramm für die Infusion gerade die Basalrate abgibt oder
die Aufsetzrate, wird die Zykluszeit T verschieden lang sein. Größenordnungsmäßig
kommen Zeiträume zwischen 10 sec und 30 min in Frage.
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Auf der dritten Zeitachse ist der zugehörige Verlauf des Füllstands
F im Dosierspeicher 15 als Rechteckfunktion dargestellt, wie er sich bei normaler,
ungestörter Funktion des Medikamentendosiergerätes 1 ergibt. Zum Zeitpunkt to, wenn
das Einlaßventil 17 öffnet, wird der Dosierspeicher 15 nachgefüllt, so daß der Füllstand
F als Meßwert den digitalen Wert 1 annimmt. Dieser Füllstand F wird beibehalten
bis zum Zeitpunkt tl, wenn das Auslaßventil 23 betätigt wird. Dann wird das Medikament
9 aus dem Dosierspeicher 15 schnell hinausgetrieben, wodurch sich als Füllstand
F der digitale Wert "O" ergibt, der den entleerten Dosierspeicher 15 charakterisiert.
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Dieser Meßwert "O" liegt bis zum Zeitpunkt to vor, wenn das Einlaßventil
17 erneut betätigt wird. Nach dieser Betätigung zum Zeitpunkt t' nimmt der Füllstand
F wieder 0 seinen Wert "1" an, und zwar bis zum Zeitpunkt tl, wenn der Dosierspeicher
15 wieder entleert wird. Der Dosierzyklus wiederholt sich im störungsfreien Betrieb
des Medikamentendosiergerätes 1, spätestens bis der Vorratsspeicher
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entleert ist und durch die Nachfüllöffnung 11 wieder aufgefüllt werden muß. Die
Überwachung des Dosierzyklus innerhalb jeder Zykluszeit T wird zweckmäßigerweise
zu vier Meßzeitpunkten ml, m2, m3' m4 durchgeführt.
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Das heißt, daß jeweils kurz vor und kurz nach der Betätigung des Einlaßventils
17 und des Auslaßventils 23 eine Füllstandsmessung durchgeführt wird. Auf diese
Weise kann mit Hilfe der Auswerteschaltung 39 erfaßt werden, ob die Füllzustände
F vor und nach jeder Ventilbetätigung den gewünschten Wert aufweisen.
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Auf der vierten Zeitachse von oben ist ein fehlerhafter zeitlicher
Verlauf des Füllstands F' dargestellt. Als Fehlerfall ist angenommen, daß das Einlaßventil
17 ständig durchlässig oder leck ist. In diesem Fall füllt sich nach Betätigung
des Auslaßventils 23 zum Zeitpunkt tl der Dosierspeicher 15 aufgrund des Lecks langsam
mit Medikament 9, obwohl das Einlaßventil 17 nicht betätigt ist. Der Dosierspeicher
15 ist dann bereits vor der nächsten Betätigung des Einlaßventils 17 zum Zeitpunkt
t' 0 mit Medikament 9 gefüllt. Die Füllstandsmessung zum Meßzeitpunkt ml vor dem
Zeitpunkt t' wird dann also entgegen 0 dem erwarteten Meßwert "O" den Meßwert "1",
also den Wert für gefüllt, aufweisen. Dieser Widerspruch wird bei einem Vergleich
mit dem erwarteten Meßwert O in der Auswerteschaltung 39 erkannt, woraufhin eine
Sicherheitsmaßnahme ausgelöst wird. Diese besteht darin, daß kein weiteres Öffnen
des Einlaß- und Auslaßventils 17, 23 mehr erfolgt, also durch ein Sperren der Steuersignale
VE, VA über ein geeignetes (nicht gezeigtes) Sperrglied, z. B.
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ein UND-Glied. Zusätzlich kann die Sicherheitsmaßnahme ein Alarmsignal
a3 umfassen, welches an eine Alarmeinheit 41 abgegeben wird. Auch kann über eine
Rückleitung ein Alarmsignal al an die Steuereinheit 25 abgegeben werden, die ihrerseits
extrakorporal einen Alarm auslöst, z. b. beim nächsten Programmiervorgang der Steuereinheit
25
über ein (nicht gezeigtes) extrakorporales Programmiergerät.
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Auf der nächsten Zeitachse ist der Füllstandsverlauf F" für einen
zweiten Fehlerfall dargestellt. Hier ist angenommen, daß das Auslaßventil 23 leckt,
d.h. ständig geöffnet ist. Als Folge davon wird jeweils nach dem Füllen des Dosierspeichers
15 zum Zeitpunkt to und to das Medikament 9 nicht im Dosierspeicher 15 gehalten,
sondern langsam durch das Leck in den Katheter 21 hinausge trieben. Der Dosierspeicher
15 ist also schon vor Betätigung des Auslaßventils 23 zum Zeitpunkt tl bzw. tl entleert.
Dieses wird durch die Füllstandsmessung zum Meßzeitpunkt m3 erfaßt. Im ungestörten
Fall sollte hier eine digitale "1", also das Kennzeichen für einen gefüllten Zustand
vorliegen. Gemeldet wird aber aufgrund des Lecks line 110??, also entleerter Zustand.
Auch dieser Fehler wird beim Vergleich zwischen Meßwert und gewünschtem Sollwert
durch die Auswerteschaltung 39 erkannt. Daraufhin wird eine entsprechende Sicherheitsmaßnahme
ausgelöst.
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In Figur 2, letztes Diagramm, ist der zeitliche Verlauf des normalen
Füllstands F zeitlich gespreizt dargestellt.
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Die Füllzeit beträgt To und die Entleerungszeit T1. Die Meßzeitpunkte
ml, m2, m3, m4 sind durch gleiche kleine Zeitabstände J von z. B. 10 ms vor und
nach dem Füllen bzw. Entleeren charakterisiert.
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Anhand einer Tabelle läßt sich beispielsweise folgende Funktionsdiagnosematrix
angeben:
Fall: m1 3 m3 g Diagnose A O 1 1 0 Normale Funktion B
O 0 0 O Ventil 17 öffnet nicht oder Speicher 3 leer C O 1 1 1 Ventil 23 öffnet nicht
oder Katheter 21 dicht oder Ventil 17 hängt offen D 1 1 1 0 Ventil 17 leck E O 1
0 0 Ventil 23 leck F 1 1 1 1 Dauerzustand zeitlich nach Fall C Bei der dritten Diagnose
im Fall C (Ventil 17 hängt offen") ist Voraussetzung, daß der Strömungswiderstand
vor dem Dosierspeicher 15, also zum Vorratsspeicher 3 hin, kleiner ist als hinter
dem Dosierspeicher 15, also zum Katheter 21 hin.
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In der Auswerteschaltung 39 werden die zu den Meßzeitpunkten ml bis
m4 eingeholten Meßwerte jeweils mit der erwarteten Normalfunktion, also mit den
Werten 0, 1, 1, O für den Fall A, verglichen. Anhand der Abweichungen an den einzelnen
Meßzeitpunkten ml bis m4, wie sie in Form der Fälle B, C, D, E und F dargestellt
sind, kann dann auf die Art des Fehlers geschlossen und eine entsprechende Sicherheitsmaßnahme
ausgelöst werden. Eine solche angemessene Sicherheitsmaßnahme kann z. B. eine Meldung
über die Art des Fehlerfalls, wie in der Spalte Diagnose der Tabelle angegeben,
umfassen. Dies wird z. B. durch das Ausgangssignal a3 mit der Alarmeinrichtung 41
bewerkstelligt, z. B. auf akustischem Wege. Auf jeden Fall ist es wichtig, daß das
jeweils nicht betroffene Ventil 17, 23 nicht mehr geöffnet wird. Ist also z. B.
das Einlaßventil 17 als defekt erkannt worden, soll das Auslaßventil 23 zur Sicherheit
permanent schließen, um den Patienten vor einer schädlichen Überdosis zu bewahren;
das Schließen wird durch einen Rückstellmechanismus im Ventil selbst bewirkt.
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In Figur 3 sind drei Zeitachsen t dargestellt. Die ersten beiden Zeitachsen
geben wiederum die Aktivierungszeitpunkte des Einlaßventils 17 und des Auslaßventils
23 wieder. Im Unterschied zu Figur 2 ist hier ein größeres Volumen n 41 des Dosierspeichers
15, beispielsweise von 20 1, angenommen. Das heißt, bei Dosierschritten von jeweils
1 p1 sind n = 20 Schritte oder Dosierungen zu den Zeitpunkten tl, t2 ... bis t20
nötig, um den Dosierspeicher 15 über das Steuersignal VA vollständig zu entleeren.
Dann erst wird wieder das Einlaßventil 17 zum Zeitpunkt to betätigt, woraufhin der
Dosierspeicher 15 nachgefüllt wird. Auf der dritten Zeitachse sind drei Füllstandsverläufe
F, F', F " dargestellt, die nach Art des Fehlerfalls denen der Figur 2 entsprechen.
Der Füllstandsverlauf F ist der normale, gewünschte Verlauf, der Füllstandsverlauf
F' entsteht bei defektem Einlaßventil 17, und der Füllstandsverlauf F' ~entsteht
bei defektem Auslaßventil 23. Ist das Einlaßventil 17 leck geworden, so wird der
Dosierspeicher 15 bei Ablauf der Zykluszeit T nicht seinen entleerten Zustand erreicht
haben, sondern gefüllt sein, vgl. F' (wo). Bei defektem Auslaßventil 23 ist der
Dosierspeicher 15 vorzeitig entleert, was durch geeignete Wahl des Meßzeitpunktes
m, z. B. zur Zeit tlo, festgestellt werden kann, vgl. F " (m).
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Vorteilhaft bei dieser gegenüber Figur 2 größeren angenommenen Ausführung
des Dosierspeichers 15 ist es, daß eine Überdosierung infolge von Kompression von
Gasblasen in Toträumen zwischen Einlaß- und Auslaßventil unkritisch wird. Dies gilt
insbesondere dann, wenn das Volumen des Dosierspeichers 15 groß ist gegenüber dem
Volumen der Toträume zwischen den Ventilen 17, 23. Außerdem wird als Vorteil angesehen,
daß größere Dosierspeicher 15, z. B.
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von 10 bis 100 1, leichter zu fertigen sind als solche von 1 #1.
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Das Dosiervolumen eines einzelnen der n Schritte kann beispielsweise
durch eine entsprechende Ansteuerungszeit des Auslaßventils 23 festgelegt werden.
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Sollte die Füllstandsmessung nicht digital, sondern analog erfolgen,
kann das Füllstandssignal F selber zur Steuerung der Öffnungszeit des Ein- oder
Auslaßventils 17, 23 herangezogen werden. Das bedeutet, daß z. B. das Auslaßventil
23 nicht eine vorgegebene Zeit geöffnet wird, sondern solange, bis ein vorgegebener
Füllstandwert erreicht worden ist. Dies erfordert eine kontinuierliche Füllstandsmessung
während der Öffnungszeit des Auslaßventils. Je nach Art der Ansteuerung der Dosierschritte
sind unterschiedliche Arten der Auswertung des Füllstandssignals F zur Funktionsüberwachung
sinnvoll. Diese Funktionsüberwachung sollte auch hier dem Grundprinzip folgen, daß
in einem bestimmten zeitlichen Raster (z. B.
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ml, m2, m3, m4), welches an die zyklischen Dosierschritte des Dosierspeichers
15 gekoppelt ist, Füllstandswerte F ermittelt und mit erwarteten analogen Sollwerten
verglichen werden. Auch hier werden bei signifikanten Abweichungen von den Sollwerten
Funktionsstörungen diagnostiziert und Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet.
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In einem besonders ungünstigen Fehlerfall, d.h. direkt nach dem Betätigen
des Einlaßventils 17, wird bei der Vorgehensweise nach Fig. 3 maximal das Volumen
des Dosierspeichers 15 unkontrolliert an den Körper des Patienten abgegeben. Das
Volumen darf daher nicht so groß gewählt werden, daß solch ein Fehlerfall zur Schädigung
des Patienten führt.
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In Figur 4 ist der Dosierspeicher 15 mit einer balgförmigen Wand 50
dargestellt, welche nur ein einziges Faltungselement aufweist. Der Dosierspeicher
15 ist in
einer Kammer 52 untergebracht, deren Innenraum ein auf
einem geeigneten Überdruck befindliches Gas enthält. Es handelt sich also hierbei
um eine Gasfeder. An der Stirnseite des Dosierspeichers 15, die der Dosieröffnung
14 gegenüberliegt, ist ein Magnet 54 befestigt. Gegenüber dem Magneten 54 befindet
sich, und zwar außen an der Wand der Kammer 52 angebracht, ein Hallelement 56. Prinzipiell
kann auch eine Feldplatte verwendet werden. Entsprechend dem Füllzustand des Dosierspeichers
15 ändert der Magnet 54 seine Entfernung zum Hallelement 56. Die damit verbundene
Änderung der Hallspannung dient als Maß für den Füllstand F im Dosierspeicher 15.
Diese Anordnung eignet sich besonders für Auslenkungen im Bereich von 1 mm.
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In Figur 5 ist anstelle des Magneten 54 ein Stößel 60 an der stirnseitigen
Wand 50 des Dosierspeichers 15 befestigt. Der Stößel 60 ist durch die Kammer 52
hindurchgeführt. Zwischen der Wandung der Kammer 52 und der balgenförmigen Wand
50 ist eine mechanische Feder 31 angeordnet. Durch die Feder 31 wird die balgenförmige
Wand 50 zusammengedrückt, so daß nach Öffnen des Auslaßventils 13 Medikament 9 durch
die Austrittsöffnung 14 ausgetrieben wird.
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Am Ende des Stößels 60 befindet sich eine Verdickung 62 aus magnetischem
Material. Die Verdickung 62 ist so innerhalb eines Magnetkreises 64 angeordnet,
daß mit einer Verschiebung der Verdickung 62 eine Änderung des Luftspalts 63 im
Magnetkreis 64 verbunden ist. Die damit einhergehende Änderung des magnetischen
Widerstandes ist ein Maß für den Füllzustand des Dosierspeichers 15. Sie wird mit
einer Spule 64, die im topfkernförmigen Innenraum des Magnetkreises 64 untergebracht
ist, gemessen.
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Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß Volumenänderungen des Dosierspeichers
15 mit sehr geringen Längenänderungen
des Stößels 60 gekoppelt
werden können und trotzdem eine ausreichend gute Auflösung der Meßwerte erzielt
wird.
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Sollte eine Entleerung des gefüllten Dosierspeichers 15 mit einer
Längenänderung des Luftspalts von nur 0,1 bis 0,3 mm einhergehen, wird dennoch eine
gute Differenzierung zwischen gefülltem und entleertem Dosierspeicher 15 erreicht.
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In der Figur 6 ist der Dosierspeicher 15 analog zu Figur 5 aufgebaut.
In Abweichung zu Figur 2 ist hier am Ende des Stößels 60 ein ferromagnetischer Kern
70 befestigt.
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Der ferromagnetische Kern 70 wird bei Bewegung des Stößels 60 mehr
oder weniger in den Innenraum einer Spule 72 eingeführt. Die damit verbundene Änderung
der Spuleninduktivität wird gemessen und dient zur Ermittlung des Füllzustands des
Dosierspeichers 15. Diese Ausführungsform ist besonders für größere Verschiebungen
des Stößels 60 geeignet. Sie eignet sich damit besonders für eine Analogmessung
des Füllzustands.
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Der Vorteil des Medikamentendosiergerätes 1 mit Füllstandsmeßeinrichtung
37 und Auswerteschaltung 39 besteht darin, daß der ordnungsgemäße Ablauf eines jeden
Dosierschrittes überwacht werden kann. Viele Fehlerfälle lassen sich frühzeitig
erkennen, und zwar sowohl solche, die sich auf Teile des Medikamentendosiergerätes
1, wie z. B. das Einlaßventil 17 und das Auslaßventil 23, als auch solche, die sich
auf anwendungsbedingte Störfälle, wie z. B. einen entleerter Vorratsspeicher 3 oder
verstopften Katheter 21, beziehen. Hinzu kommt, daß eine Dosierung von schädlich
hohen Medikamentendosen mit großer Sicherheit vermieden werden kann.
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15 Patentansprüche 6 Figuren