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Fachgebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Ausführung
von Systemen zur Abgabe von Medikamenten hinsichtlich Kompaktheit,
Zuverlässigkeit,
Gewicht und Herstellungskosten.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere: Eine tragbare Vorrichtung zur Abgabe
von Medikamenten, umfassend eine Medikamentenpatrone mit einer Auslassöffnung und
einen beweglichen Kolben und ein die Patrone beinhaltendes Gehäuse und
einen beweglichen Kolbenstab, welcher funktionsfähig in den Kolben eingreift
und diesen entlang einer Achse der Patrone verschiebt und ein Führungselement, das
den Kolbenstab von der Achse weg krümmt und ein Antriebselement
zum Übertragen
von Bewegung von dem Betätigungselement
auf den Kolbenstab, wobei das Antriebselement ein Antriebsrad zum
Verschieben des Kolbenstabs einschließt, der bewegliche Kolbenstab
mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltene erste Elemente umfasst, die derart angepasst
sind, dass sie mit entsprechenden zweiten Elementen auf dem Antriebsrad
mechanisch zusammenarbeiten.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Der
folgende Bericht über
den Stand der Technik betrifft eines der Anwendungsgebiete der vorliegenden
Erfindung, Systeme zur Abgabe von Medikamenten zur Selbstbehandlung
einer Erkrankung.
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In
einem System zur Abgabe von Medikamenten zur Selbstbehandlung einer
Erkrankung wie Diabetes sind die Sicherheit und der Komfort bei
der Handhabung der Injektion oder Infusion von größter Wichtigkeit.
Ein sehr wichtiger Aspekt davon ist die Kompaktheit der Vorrichtung.
Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt für einen Anwender ist es, zu
gewährleisten,
dass eine korrekte vorgesehene Dosis abgegeben wird.
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Für den Hersteller
der Vorrichtungen sind Aspekte wie Herstellungskontrolle (Testbarkeit)
und wirtschaftliche Lösungen
wichtig. Es besteht Bedarf für
eine handliche Vorrichtung, d.h. mit kleinem Volumen und geringem
Gewicht, welche höchst
zuverlässig
und gleichzeitig wirtschaftlich in der Herstellung ist.
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US-A-5,637,095
offenbart eine Infusionspumpe für
Medikamente mit einem beweglichen, ein Federband umfassenden Antriebsstempel.
In einer bevorzugten Form der Erfindung ist das Federband im Pumpengehäuse auf
eine Aufnahmespule aufgewickelt oder aufgespult. Antriebselemente
wie eine Bandantriebsrolle und eine zugehörige Antriebswalze greifen
in das Federband ein und bewegen es unter Steuerung des Pumpenantriebsmotors
zum Eingriff in den entsprechend Kolben und zu dessen Vorwärtsbewegung
zur Abgabe eines Medikaments in programmierter Weise an den Patienten
vorwärts.
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EP-A-0
110 687 offenbart eine tragbare Vorrichtung zur Infusion von Flüssigkeiten,
welche eine Anordnung mit beweglichem Kolbenstab einschließt. Am Kolben
ist am stromaufwärts
liegenden oder offenen Ende der Spritze ein zu einer U-Form zurück gebogenes
bewegliches Schubband derart angebracht, dass das entfernte Ende
das Bands daran anliegt und sich in einer Position befindet, wodurch
es auf dem zylinderförmigen
Körper
der Spritze aufliegt, während
der Kolben im Körper
der Spritze bewegt wird. Das bewegliche Schubband ist aus einem
leicht beweglichen Kunststoffmaterial wie ein gegossenes Polypropylen
hergestellt. Eine Reihe an parallelen Kerben ist in der Fläche des
Kunststoffbands entlang dem schmalen Mittelteil davon vorgeformt.
Die schraubenförmige
Antriebsschraube greift in die sich nach außen erstreckende Fläche des
Bands an dem Teil des Kolbenstabs ein, der von der Achse der Patrone
weg gebogen ist. Die Drehung der Schraube durch einen Gleichstrommotor
treibt das Band vorwärts
in seinen U-förmigen Weg,
um den Kolben anzutreiben.
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Aus
US-Patent Nr. 4 493 704 ist eine andere Vorrichtung bekannt, umfassend
einen durch ein Antriebsmittel betriebenen beweglichen Kolbenstab,
der einen Kolben bewegt, wobei sich zwischen dem Antriebsmittel
und dem Kolben eine Führung
befindet, in welcher der bewegliche Kolbenstab seine Richtung um
180° ändert. Es
ist bekannt, dass der Reibungswiderstand in der Führung beim
Drücken
eines beweglichen Gegenstands durch die Führung im Vergleich zum Ziehen
des beweglichen Gegenstands durch die Führung beachtlich erhöht ist.
Die bekannte Vorrichtung weist deshalb eine sehr begrenzte nützliche
Wirkung auf, d.h. sie benötigt
zu viel Kraft, verglichen zu derjenigen, die zum Abgeben einer Dosis
benötigt
wird.
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Offenbarung
der Erfindung
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Bei
den Problemen des Stands der Technik handelt es sich darum, dass
sich die Antriebsmittel relativ weit vom Kolben entfernt befinden
und einen relativ dicken Kolbenstab mit einer relativ hohen Reibung
mit dem Gehäuse
und der Patrone benötigen, wodurch
ein Motor mit relativ hohem Energieverbrauch erforderlich ist, um
sie vorwärts
zu bewegen, und möglicherweise
Ungenauigkeiten bei der Verschiebung des Kolbens eingebracht werden,
oder dass es sich bei dem Element zum Vorwärtsbewegen des bandförmigen Kolbenstabs,
der Aufnahmespule zum Unterbringen des nicht verwendeten Teils des Bands
und der Trommel oder dem Rad, welche/s den U-förmigen Weg des Bands stützt, um
einzelne eigenständige
Funktionseinheiten handelt, wodurch eine relativ komplexe Lösung erhalten
wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Abgabe
von Medikamenten bereitzustellen, das Kompaktheit mit einer verbesserten Genauigkeit
kombiniert.
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Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass der bewegliche Kolbenstab einen linearen oder nahezu
linearen Weg zwischen dem Antriebsrad und dem Kolben aufweist.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „System zur Abgabe von Medikamenten" eine Vorrichtung
vom Injektortyp (wie ein Peninjektor oder ein Düseninjektor) zur Abgabe einer
einzelnen Dosis eines flüssigen
Medikaments (möglicherweise
in Form von kleinen Tropfen) oder eine Medikamentenpumpe zur kontinuierlichen
Abgabe eines flüssigen
Medikaments – in
beiden Fällen
wahlweise in Kombination mit einer entsprechenden elektronischen Überwachung
und Steuerung und möglicherweise
mit Kommunikationseinheiten.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „Kolben" eine verschiebbare Platte oder einen
verschiebbaren Zylinder, welche/r straff an den Innenwänden einer
Patrone anliegt. Eine Oberfläche
des Kolbens, welche dem Innenteil der Patrone gegenüberliegt
und welche in Kontakt mit den Inhaltsstoffen der Patrone gebracht
werden kann, wird als „die
innere Oberfläche
des Kolbens" und
die gegenüberliegende
Seite des Kolbens als „die äußere Oberfläche des
Kolbens" bezeichnet.
In Zusammenarbeit mit einem sich im Eingriff mit „der äußeren Oberfläche des Kolbens" befindenden „Kolbenstab", kann der „Kolben" verschoben und dazu
verwendet werden, Druck auf eine in Kontakt mit „der inneren Oberfläche des Kolbens" stehende Oberfläche des
Patroneninhalts auszuüben,
wodurch z.B. eine Dosis durch die Auslassöffnung der Patrone abgegeben
wird, wenn der Kolben in Richtung der Auslassöffnung verschoben wird. Im
vorliegenden Kontext kann der Begriff „Kolben" ebenso für eine in einen Stempel eingreifende bewegliche
Wand oder Membran angewandt werden, wobei er ein integrales Teil
des Kolbenstabs ist.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „Kolbenstab, der zum Eingreifen
und Verschieben des Kolbens funktionsfähig ist", das der Kolbenstab an der beweglichen
Wand befestigt sein kann oder nicht, den Kolben jedoch in beiden
Fäl len
zumindest in einer Richtung gegen die Auslassöffnung der Patrone verschieben
kann.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „Antriebsrad" den Teil des Antriebselements,
welcher mit dem Aktivierungselement (z.B. einem Elektromotor) und
dem Kolbenstab zusammen arbeitet, um die Bewegung des Aktivierungselements
auf eine Verschiebung des Kolbenstabs zu übertragen. Es kann die Form
eines Zahnrads oder einer Trommel oder jede beliebige geeignete
Form annehmen, welche zur Zusammenarbeit mit dem Kolbenstab angeschlossen
werden kann. Ein Getriebe kann zwischen dem Aktivierungselement
und dem Antriebsrad eingesetzt werden.
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Der
Vorteil, dass der Kolbenstab zwischen dem Antriebsrad und dem Kolben
einen linearen Weg aufweist, liegt darin, dass das Risiko des Einbringens
eines Fehlers bei der Verschiebung des Kolbens durch den Stab reduziert
wird, da ein direkterer Antrieb des Kolbens bereit gestellt wird
(d.h. die Quelle mechanischer Ungenauigkeiten von einem sich entfernt
befindenden Antriebsrad auf Grund des gekrümmten Wegs, der zusätzlichen
Reibung der Führungselemente
usw. werden eliminiert). Bei diesbezüglichen Vorteilen dafür handelt
es sich darum, dass eine verbesserte Dosisgenauigkeit erzielt werden
kann und die Anforderungen im Hinblick auf die Kraft des Aktivierungselements
reduziert werden, was zu einer möglichen
Gewichts- und Volumenreduzierung der Vorrichtung führt.
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Eine
weitere verbesserte Dosisgenauigkeit kann durch Kombination der
vorliegenden Erfindung mit der in unserer hier unter Bezugnahme
eingebrachten, gleichzeitig anhängigen
Patentanmeldung: A medication delivery system with improved dose
accuracy (System zur Abgabe von Medikamenten mit verbesserter Dosisgenauigkeit),
erzielt werden.
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Bei
anderen Vorteilen der Erfindung handelt es sich darum, dass sie
ein einfaches Prinzip zum Ubertragen von Drehbewegung des Betätigungselements
auf die translatorische Bewegung des Kolbenstabs, ein Prinzip, welches
je nach Konstruktionseinschränkungen
im Hinblick auf Platz und Materialien auf viele verschiedene Weisen
eingesetzt werden kann, verwendet. Sie ermöglicht die Konstruktion einer
relativ kompakten Medikamentenvorrichtung (die z.B. eine Kurve von
180° auf
dem Weg des Kolbenstabs nutzt), unter Verwendung eines relativ dünnen Kolbenstabs,
wodurch der Nutzen eines geringen Gewichts und einer für die Massenproduktion
geeigneten potentiellen wirtschaftlichen Lösung erhalten wird.
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Bleibt
der bewegliche Kolbenstab während der
Zusammenarbeit mit dem Antriebsrad und dem Führungselement in einem völlig umkehrbaren
elastischen Zustand, wird gewährt,
dass der Kolbenstab auf die verschiedenen Krümmungen der Antriebs- und Führungselemente
eingestellt werden und damit zusammenarbeiten kann, ohne unumkehrbar
verformt zu werden.
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Wird
die Oberfläche
des beweglichen Kolbenstabs in einem Transversalquerschnitt derart
angepasst, dass sie der Oberfläche
des Antriebsrads gänzlich
oder teilweise folgt, wird gewährt,
dass die Querschnittsänderung
des Kolbenstabs während
seiner Biegezusammenarbeit mit dem Antriebs- und dem Führungselement
dazu beiträgt,
die nahtlose Zusammenarbeit zwischen dem Stab und den Antriebs-
und Führungselementen
zu gewähren.
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Fungiert
das Antriebsrad auch als Aufnahmespule zum Unterbringen des nicht
verwendeten Teils des Kolbenstabs, wird gewährt, dass eine besonders kompakte
und wirtschaftliche Lösung
bereitgestellt wird.
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Handelt
es sich bei dem Antriebsrad und dem Führungselement um dieselbe physikalische Einheit,
wird gewährt,
dass eine besonders einfache, kompakte und wirtschaftliche Lösung bereitgestellt wird.
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Befindet
sich das Antriebsrad nach dem Führungselement,
in einer Richtung stromabwärts
in Richtung der Patrone, wird gewährt, dass sich die Antriebselemente
so nah wie möglich
am zu verschiebenden Kolben befinden, wodurch folglich die Fehlerquellen
minimiert und die Dosisgenauigkeit verbessert werden.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „stromabwärts", eine Bewegungsrichtung des Kolbens,
wenn ein Medikament aus der Patrone ausgestoßen wird, wobei die Richtung
auch eine „Längsrichtung" des Kolbenstabs
definiert.
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Berührt der
Kolbenstab die Innenwände
in einer axialen Richtung der Patrone an einem oder mehreren Punkten
in einem Transversalquerschnitt des Kolbenstabs, wird gewährt, dass
die Fähigkeit des
Kolbenstabs, einem axialen Druck standzuhalten, verbessert wird.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „die Innenwände der
Patrone" die inneren
Oberflächen
der Patronenwände,
welche in Kontakt mit dem Medikament sind. „Ein Transversalquerschnitt
des Kolbenstabs" bedeutet
einen Querschnitt des Stabs, der rechtwinkelig zur Längsrichtung
des Kolbenstabs verläuft,
d.h. für
den Teil des Stabs zwischen dem Antriebsrad und dem Kolben, eine
Richtung rechtwinkelig zu der dadurch definierten Richtung (d.h.
rechtwinkelig zur axialen Richtung der Patrone).
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Berühren die
Längskanten
des Kolbenstabs in der Patrone die Innenwände der Patrone, wird gewährt, dass
der Kolbenstab beim Verschieben des Kolbens in der Patrone geführt wird,
wobei die Fähigkeit,
einem axialen Druck standzuhalten, verbessert wird.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „die Längskanten des Kolbenstabs in
der Patrone" die
Kanten des Stabs in eine durch die Längsrichtung des Kolbenstabs
definierte Richtung.
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Liegt
der bewegliche Kolbenstab in Bandform vor, wird gewährt, dass
eine Lösung,
die aus einem Produktionsgesichtspunkt günstig und zum Aufspulen gut
geeignet ist, bereitgestellt, und eine verbesserte Flexibilität bei der
physikalischen Ausführung
des Systems zur Abgabe von Medikamenten eingesetzt wird.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „bandförmig", dass der Querschnitt des Stabs rechtwinkelig
zu seiner Längsrichtung „breiter" ist als seine „Höhe". Er muss nicht die
Form eines rechtwinkeligen Querschnitts annehmen, könnte jedoch
gekerbt oder gezahnt oder wellenförmig oder konvex oder konkav
oder Sonstiges sein, das vom Ausführungsstandpunkt aus günstig wäre.
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Besteht
der bewegliche Kolbenstab aus zwei getrennten bandförmigen Körpern, welche
an einem oder mehreren Punkten in einem Transversalquerschnitt miteinander
verbunden sind, wird gewährt, dass
verglichen mit einer „Einzellagen"-Lösung,
ein größerer axialer
Druck auf den Stab ausgeübt
werden kann, mit anderen Worten, dass dünnere Materialien verwendet
werden können,
was zu geringerem Gewicht und reduzierten Kosten und folglich größerem Freiheitsgrad
bei der Ausführung
der Vorrichtung zur Abgabe von Medikamenten führt. Des Weiteren kann der
Kolbenstab einer stärkeren
Krümmung
unterzogen werden als ein entsprechender einlagiger Stab. Folglich
kann ein bandförmiger
Kolbenstab, der in sich ausreichend steif ist (d.h. ohne die Innenwände der
Patrone zu berühren),
bereitgestellt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die zwei getrennten bandförmigen
Körper
am Mittelpunkt eines Transversalquerschnitts miteinander verbunden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform nimmt
der Abstand zwischen den zwei bandförmigen Körpern bei Betrachtung in einem
Transversalquerschnitt in entspanntem Zustand mit zunehmendem Abstand
vom Mittelpunkt zu.
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Im
vorliegenden Kontext bedeutet der Begriff „in entspanntem Zustand" eine Situation,
in welcher keine äußeren Kräfte (bei
welchen es sich nicht um die Schwerkraft handelt) auf den Stab aufgebracht werden.
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Sind
die zwei getrennten bandförmigen
Körper
an den Kanten des Transversalquerschnitts miteinander verbunden,
wird gewährt,
dass eine wirtschaftliche und leichtgewichtige Lösung, welche zur Herstellung
in größeren Mengen
gut geeignet ist, bereitgestellt wird, welche um einen relativ kleineren
Minimalradius einer Krümmung
gebogen werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Kanten durch Ausbringen einer Deckschicht auf die Oberfläche der
getrennten bandförmigen
Körper miteinander
verbunden. Dies weist den Vorteil auf (zusätzlich zum Verbinden der zwei
Körper
miteinander durch Bilden eines kontinuierlichen und beweglichen
Gelenks zwischen ihren entsprechenden Längskanten), dass eine sehr
ebene Oberfläche
des Stabs erhalten wird und stellt die Möglichkeit des Aufbringens einer
Beschichtung, die für
die fragliche Ausbringung besonders geeignet ist, z.B. dass sie die
Reibung minimiert, dass sie die Korrosionsbeständigkeit verbessert usw. bereit.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
beschreiben die zwei bandförmigen
Körper
bei Betrachtung in einem Transversalquerschnitt in entspanntem Zustand
einen augenförmigen
Weg.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die ersten Elemente auf dem beweglichen Kolbenstab hervorstehende
Elemente und die entsprechenden zweiten Elemente auf dem Antriebsrad aufnehmende
Elemente. In einer Ausführungsform davon
umfasst das Antriebsrad z.B. Vertiefungen mit regelmäßigem Abstand,
die mit entsprechenden Vorsprüngen
auf dem Kolbenstab zum Verschieben des Kolbenstabs wechselwirken.
Dies weist den Vorteil auf, dass die Vorsprünge im Antriebsrad „versteckt" sind, wenn der Kolbenstab
in das Rad eingreift, wobei möglicherweise
der um das Antriebsrad benötigte Freiraum
reduziert wird (folglich wird das Volumen der Konstruktion minimiert).
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die ersten Elemente aufnehmende Elemente und die entsprechenden
zweiten Elemente hervorstehende Elemente.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die ersten Elemente einzeln abgetrennte Einkerbungen und
die entsprechenden zweiten Elemente einzeln abgetrennte hervorstehende
Elemente.
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Umfassen
die ersten Elemente einzeln abgetrennte Durchgangslöcher und
die entsprechenden zweiten Elemente einzeln abgetrennte hervorstehende
Elemente, wird gewährt,
dass ein sicherer Eingriff zwischen Kolbenstab und Antriebsrad bereitgestellt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
befinden sich die mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen Elemente entlang einer Mittellinie in der Längsrichtung
des beweglichen Kolbenstabs.
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Umfassen
die ersten Elemente einzeln abgetrennte Einschnitte, die sich zumindest
entlang einer Umfangslänge
in der Längsrichtung
des beweglichen Kolbenstabs befinden, und die entsprechenden zweiten
Elemente einzeln abgetrennte hervorstehende Elemente, wird gewährt, dass
ein sicherer Eingriff zwischen Kolbenstab und Antriebsrad bereitgestellt wird.
Des Weiteren wird eine höhere
axiale Steifigkeit des Kolbenstabs erzielt.
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Ist
der Kolbenstab zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial hergestellt,
wird gewährt,
dass eine Lösung,
welche die Vorteile der Verwendung von Kunststoffmaterial (z.B.
Korrosionsbeständigkeit)
mit denjenigen von anderen Materialien (z.B. höhere mechanische Stabilität, Steifigkeit
usw.) kombiniert, bereitgestellt werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Kolbenstab zumindest teilweise aus einem Metallmaterial
hergestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform
und in Bezug auf die Zeichnungen vollständiger beschrieben, in welchen:
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1 ein
erfindungsgemäßes System
zur Abgabe von Medikamenten zeigt, wobei sich das Antriebsrad in
der Nähe
der Medikamentenpatrone befindet,
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die 2.a–2.b eine Ausführungsform der
Erfindung zeigen, wobei das Antriebsrad und das Führungselement
eine physikalische Einheit bilden,
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die 3.a–3.d verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen bandförmigen Kolbenstabs
zeigen,
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die 4.a–4.c einen erfindungsgemäßen bandförmigen Kolbenstab und ein erfindungsgemäßes entsprechendes
Antriebsrad, für
welche ein Aufspulen des Bands auf das Antriebsrad möglich ist, zeigen,
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5 ein
erfindungsgemäßes System
zur Abgabe von Medikamenten zeigt, wobei sich das Antriebsrad in
Form einer Schraube zwischen dem Führungselement und der Medikamentenpatrone
befindet,
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6a–6b zeigen einige mögliche Aufbauten eines erfindungsgemäßen Kolbens
und
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die 7.a–7.b einige mögliche
Ausführungen
eines erfindungsgemäßen Kolbenstabs und
einer erfindungsgemäßen Antriebstrommel
zeigen.
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Die
Fig. sind der Klarheit halber schematisch und vereinfacht und zeigen
nur Details, welche zum Verständnis
der Erfindung unerlässlich
sind, während andere
Details herausgelassen wurden. Es werden durchwegs die gleichen
Bezugsnummern für
identische oder entsprechende Teile verwendet.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsformen
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes System zur
Abgabe von Medikamenten, wobei sich das Antriebsrad in der Nähe der Medikamentenpatrone
befindet.
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In
der Ausführungsform
des Systems zur Abgabe von Medikamenten 1 in 1 ist
eine Medikamentenpatrone 11 (möglicherweise eine austauschbare)
mit einem Kolben 112 und einer Auslassöffnung 111, an welche
eine Nadel 22 (möglicherweise austauschbar)
befestigt werden kann, derart dargestellt, dass sie mit einen Kolbenstab 13 in
Form eines Bands zusammen arbeitet, wobei das Band einen bogenförmigen Transversalquerschnitt
(vergleiche diesbezüglich 2.b) aufweist. Die Patrone 11 ist in einem
Patronenhalter 12 entfernbar befestigt. Der Kolbenstab 13 kann
entlang einer Längsachse 113 der
Patrone 11 verschoben werden. Eine Stromabwärtsrichtung
ist durch einen Pfeil 1131 definiert. Die Bewegung des
Kolbenstabs 13 wird durch einen Elektromotor 15 aktiviert,
dessen Drehbewegung durch ein geeignetes Antriebselement auf eine
Linearbewegung des Kolbenstabs übertragen
wird, wobei das Antriebselement unter anderem ein Antriebsrad 17 mit
regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltene hervorstehende Elemente 171 umfasst,
die derart angepasst sind, dass sie mit entsprechenden mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltene Öffnungen
(vergleiche 331 in den 3.c und 3.d) auf dem Kolbenstab zusammenarbeiten. Der
Kolbenstab 13 ist gebogen, um eine U-Wende von 180 Grad über einem
ersten Führungsrad 14 auszuführen. Ein
zweites Führungsrad 18 gewährt einen
einwandfreien Kontakt zwi schen dem Kolbenstab und dem Antriebsrad 17.
In der Ausführungsform
von 1 weisen die Flächen des zweiten Führungsrads 18 und des
den bandförmigen
Kolbenstab 13 aufnehmenden Antriebsrads 17 eine
konkave Fläche
bzw. eine entsprechende konvexe Fläche auf. Dies weist den Effekt
auf, dass der Kolbenstab seine normale bogenförmige Form in einer Querrichtung
des Stabs erhält, die
auf den Durchmesser der Medikamentenpatrone (z.B. derart, dass die
Kanten des Kolbenstabs (und nicht der Mittelteil des Stabs) die
Innenwände
der Patrone berühren
(vergleiche 2.b)) geeignet abgestimmt ist.
Die aufnehmenden Flächen
der Führungsräder 14, 18 und
des Antriebsrads 17 können
natürlich
andere Formen, die aus dem Gesichtspunkt der Ausführung günstig sind,
annehmen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Kolbenstab 13 zur elastischen Einstellung
vollständig
oder teilweise an die Form der Oberflächen des Antriebsrads 17 und
des Führungsrads 14 entlang
seinem Kontaktweg mit den Rädern
abgestimmt. In einer anderen Ausführungsform sind die Oberflächen der
Räder derart
abgestimmt, dass sie mit der Form der Seite des Kolbenstabs, die
in die Räder
eingreift, wenn der Kolbenstab um das fragliche Rad gebogen wird, übereinstimmen.
Dies gilt für die
Längs-,
sowie auch für
die Querrichtung des Kolbenstabs. In Längsrichtung wird der kleinste
Durchmesser des Rads durch den kleinsten Durchmesser, um welchen
der Kolbenstab elastisch (d.h. umkehrbar) gebogen werden kann begrenzt.
In Querrichtung z.B. für
die Ausführungsform
in 6.a, bedeutet dies, dass die augenförmige Querschnittsansicht
zu einer Form „zusammenfällt", welche dem fraglichen Rad
folgt.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist bei Betrachtung in einem Transversalquerschnitt
die Breite des Antriebsrads (und möglicherweise der Führungsräder) kleiner
als die Breite des bandförmigen
Kolbenstabs (vergleiche 7.a).
In diesem Fall wird ein Kolbenstab mit sich mittig befindenden (vergleiche
z.B. 3.a, 3.c oder 6.a) oder sich nahezu mittig befindenden (vergleiche 3.d oder 6.b)
verwendet.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das erste Führungsrad 14 durch
eine befestigte Führung
(welche eine äquivalente
Biegung des Kolbenstabs bereitstellt) ersetzt, die wahlweise mit
einer Lage beschichtet ist, welche eine geringe Reibung zwischen
der Führung
und dem Kolbenstab gewährt. Der
Transversalquerschnitt der Führung
ist derart abgestimmt dass er mit der Form der Seite des Kolbenstabs,
die in die Führung
eingreift, wenn der Kolbenstab während
seines normalen Betriebs um sie gebogen ist, übereinstimmt.
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Ist
die Medikamentenpatrone ersetzbar, wird gewährt, dass der Hauptteil der
Medikamentenvorrichtung nur durch Einsetzen einer neuen Patrone (und
möglicherweise
einer neuen Nadel im Falle einer Injektionsvorrichtung) immer wieder
verwendet werden kann, wenn die Inhaltsstoffe der Medikamentenpatrone
ausgestoßen
wurden oder wenn ein anderes Medikament verwendet werden soll, d.h.
z.B. in der Situation der Selbstbehandlung einer Erkrankung (z.B.
Diabetes) durch eine Person, welche eine häufige Abgabe eines Medikaments
(z.B. Insulin) über eine
längere
Zeitdauer erfordert. Enthält
die ersetzbare Patrone einen vollständig funktionsfähigen Kolben
(und möglicherweise
einen entsprechenden Kolbenstab), wird eine günstige und flexible Lösung bereitgestellt,
wobei die Medikamentenpatrone in einer schnellen und hygienisch
sicheren Weise ersetzt werden kann.
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Um
sicherzustellen, dass der Kolbenstab dem Führungsrad 14 entlang
des relevanten Teils davon folgt, kann das „Stromaufwärts"-Ende des Kolbenstabs (d.h. das Ende
des Stabs, welches nicht in den Kolben eingreift) an einen Teil
der Medikamentenvorrichtung angeschlossen werden, welcher durch
ein vorspringendes Element (z.B. eine Feder, nicht dargestellt),
dessen eine Ende mit dem Kolbenstab verbunden ist und dessen anderes
Ende festgehalten wird, in Bezug auf die Patrone festgehalten.
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Typischerweise
wird das Verfahren zur Abgabe von Medikamenten, einschließlich die
Analysen und die Verwendung von historischen Daten, betreffend die Vorrichtung
und den fraglichen Verwender, Diagnosevorschläge, Fehlerkorrektur usw., durch
geeignete Verarbeitungs- und Kommunikationseinheiten geregelt.
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In
der Ausführungsform
in 1.a schließt das
Antriebselement geeignete Elemente 16 zum Ubertragen von
Bewegung vom Elektromotor 15 auf das Antriebsrad 17,
z.B. in Form eines Getriebes, ein. Der Elektromotor wird durch eine
Verarbeitungseinheit 19 (einschließlich relevanter Speicherelemente) gesteuert.
Die Verarbeitungseinheit 19 kann mit dem Anwender und anderen
Systemen über
I/O-Elemente 20 (umfassend
z.B. ein Display, eine Tastatur und relevante Kommunikationsschnittstellen)
Informationen austauschen. Die elektronischen Einheiten werden von
der Energiequelle 21 (z.B. Batterien oder eine Schnittstelle
für externe
Energieversorgungselemente) versorgt.
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Ein
Gehäuse 10 ist
zum Schützen
und wahlweise Unterstützen
des Kolbenstabs bei seinem Weg um 180 Grad und zum Abdecken des
Elektromotors und von anderen wesentlichen Teilen der Vorrichtung bereitgestellt.
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Das
Gehäuse 10,
der Patronenhalter 12, das Element 16 zum Übertragen
von Bewegung vom Elektromotor auf das Antriebsrad, der Elektromotor 15,
die Verarbeitungseinheit 19, das I/O-Element 20 und
die Energiequelle 21 sind in den 2 und 5 nicht
eingeschlossen, jedoch angedeutet.
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Die 2.a–2.b zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, in
welcher das Antriebsrad und das Führungselement eine physikalische
Einheit bilden.
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In 2.a sind nur die zentralen Merkmale der Erfindung
veranschaulicht. 2.a zeigt ein Antriebsrad 17 mit
regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen Zähnen 171,
die mit entsprechenden Einkerbungen auf dem Kolbenstab 13 zusammenarbeiten.
Wird das Antriebsrad 17 durch das Betätigungselement (nicht dargestellt)
in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn aktiviert, wird der Kolbenstab 13 in Stromabwärtsrichtung
verschoben und bewirkt die Verschiebung des Kolbens 112 zum
Ausstoßen
eines Medikaments aus der Patrone 11 durch die Auslassöffnung 111 und
eine angebrachte Nadel (nicht dargestellt). Indem gewährt wird,
dass das Antriebsrad die Biegung des Kolbenstabs um 180 Grad erzeugt, wird
eine besonders einfache Ausführungsform
bereitgestellt. Zudem ist diese Ausführungsform kompakter und leichter.
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2.b zeigt eine Querschnittsansicht der Medikamentenpatrone 11 und
des Kolbenstabs 13 entlang der Linie BB. Der gekrümmte Querschnitt
des Kolbenstabs 13 ist ersichtlich. Die Kanten 131, 132 des
bandförmigen
Kolbenstabs gleiten an den Innenwänden der Patrone 11,
wodurch eine mechanisch stabilere Konstruktion erhalten, da eine
größere Kraft auf
den Bandstab ausgeübt
werden kann, ohne ihn aus dem linearen Weg von der Kante des Antriebsrads
zum Eingriffspunkt des Kolbenstabs mit dem Kolben heraus zu biegen.
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Die 3.a–3.d zeigen verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen bandförmigen Kolbenstabs.
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3.a zeigt eine Ausführungsform eines bandförmigen Kolbenstabs 33 mit
parallelen Nuten 330 in Querrichtung (oder nahezu Querrichtung)
des bandförmigen
Kolbenstabs in einem mittigen Teil auf der Seite des Bands, welches
mit einer entsprechenden Antriebsschraube (vergleiche 17 in 5)
zusammen arbeitet. Die Nuten können
sich wahlweise durch das Material erstrecken, um Schlitze für die Zusammenarbeit
mit den entsprechenden Gewinden auf dem Antriebsrad zu bilden.
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3.b zeigt eine Ausführungsform des bandförmigen Kolbenstabs 33 mit
regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen Ausschnitten 332 an jeder der Längskanten
des Bands für
die Zusammenarbeit mit entsprechenden hervorstehenden Stiften auf
dem Antriebsrad (nicht veranschaulicht). Anders ausgedrückt, ist
der bandförmige
Kolbenstab mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen hervorstehenden Elementen entlang seiner
Längskanten
versehen und weist das An triebsrad entsprechende aufnehmende Elemente
zum Bereitstellen eines sicheren Griffs des Kolbenstabs, wenn der
Stab in das Antriebsrad eingreift, auf. Durch diese Ausführungsform
wird ein sehr guter Eingriff zwischen Band und Rad und eine sehr
genaue Positionierung in einer Querrichtung des Bands erhalten,
wobei beides zu einer genaueren Dosierung beiträgt. Sie stellt auch des Weiteren
einen Kolbenstab bereit, der einem größeren axialen Druck (ohne sich
zu biegen) standhalten kann, als entsprechende in den 3.c und 3.d dargestellte
Lösungen.
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3.c zeigt eine Ausführungsform des bandförmigen Kolbenstabs 33 mit
regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen, sich mittig befindenden rechteckigen Durchgangslöchern 331 im
Band zur Zusammenarbeit mit entsprechenden hervorstehenden Stiften
auf dem Antriebsrad (z.B. 171 in den 1 und 2).
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3d zeigt eine Ausführungsform eines bandförmigen Kolbenstabs 33 mit
zwei Reihen mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen, kreisförmigen
Durchgangslöchern,
die symmetrisch um die Längsmittelsymmetrielinie
des Bands zur Zusammenarbeit mit entsprechenden hervorstehenden
Stiften auf dem Antriebsrad (nicht dargestellt) lokalisiert sind.
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4.a-4.c zeigen einen erfindungsgemäßen bandförmigen Kolbenstab
und ein erfindungsgemäßes entsprechendes
Antriebsrad, wobei hierfür
die Möglichkeit
des Aufspulens eines Bandes auf das Antriebsrad besteht.
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Der
Kolben 33 umfasst ein Band mit sich mittig befindenden,
mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen kreisförmigen
Löchern 331,
die derart angepasst sind, dass sie mit entsprechenden hervorstehenden
kreisförmigen
zylinderförmigen
Elementen 361 auf der Antriebstrommel 36 zusammenarbeiten.
Die Antriebstrommel wird von einem Elektromotor (nicht dargestellt)
durch ein geeignetes Antriebselement (z.B. ein Getriebe, nicht dargestellt)
aktiviert. Die Löcher
sind entlang einer Mittellinie eines Bands positioniert dargestellt,
können
sich jedoch an einer oder beiden Längskanten des Bands oder entlang
einer Linie weg von der Mittellinie oder in einer beliebigen anderen
günstigen
Weise befinden, sofern die hervorstehenden Elemente auf der Antriebsrolle
einem entsprechenden Muster folgen. Gleichermaßen können die einzelnen Löcher und
die entsprechenden hervorstehenden Elemente jede beliebige günstige Form,
z.B. kantig im Gegensatz zu kreisförmig, annehmen, sofern die
Löcher
im Band den hervorstehenden Elementen auf der Antriebstrommel entsprechen.
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Die 4.a und 4.b zeigen
orthogonale ebene Ansichten des Kolbenstabs und der Antriebstrommel,
wohingegen 4.c eine Perspektivansicht eines
aufgespulten Kolbenstabs zeigt und die Tatsache veranschaulicht,
dass der nicht verwendete Teil des Bands/Kolbenstabs auf der Antriebstrommel verwahrt
werden kann, wodurch eine einfache und kompakte Lösung erhalten
wird.
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5 zeigt
ein erfindungsgemäßes System zur
Abgabe von Medikamenten, wobei sich das Antriebsrad in Form einer
Schraube zwischen dem Führungselement
und der Medikamentenpatrone befindet.
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5 zeigt
eine Antriebsschraube 17, welche mit entsprechenden Nuten
(vergleiche 330 in 3.a)
auf dem Kolbenstab 13 zusammenarbeiten. Wird das Antriebsrad 17 durch
das Betätigungselement
(nicht dargestellt) aktiviert, wird der Kolbenstab 13 in
Stromabwärtsrichtung
verschoben und bewirkt die Verschiebung des Kolbens 112 zum
Ausstoßen von
Medikamenten aus der Patrone 11 durch die Auslassöffnung und
eine angebrachte Nadel (nicht dargestellt). Der Kolbenstab führt über einem
Führungsrad 14 eine
Biegung um 180° aus.
Ein zweites Führungsrad 18 gewährt einen
einwandfreien Kontakt zwischen dem Kolbenstab und der Antriebsschraube 17.
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6 zeigt einige mögliche Ausführungen eines erfindungsgemäßen Kolbenstabs.
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Der
Kolbenstab kann in vielen verschiedenen Formen gemäß den Anforderungen
der Ausführung
(Materialien, Steifigkeit, Gewicht, Korrosion usw.) und der Kos ten
hergestellt werden. Der Stab kann aus einem länglichen Materialstück hergestellt oder
in einer anderen Ausführungsform
aus mehreren an einem oder mehreren Punkten in einem Transversalquerschnitt
des Bands miteinander verbundenen Schichten zusammengesetzt sein.
In Längsrichtung
kann das Band an abgetrennten (möglicherweise
mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen) „Punkten" oder kontinuierlich
miteinander verbunden sein. Die Verbindung kann durch Schweißen oder
Klebetechniken oder einer beliebigen anderen geeigneten Verbindungstechnik
durchgeführt
werden.
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6.a zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines bandförmigen Kolbenstabs 33,
in welcher der Kolbenstab aus zwei identischen länglichen Folienteilen 335, 336 hergestellt
ist, die entlang ihren Kanten 131, 132 miteinander
verbundenen sind und sich mittig 334 befindende, mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen Öffnungen 331 für die Zusammenarbeit
mit einem Antriebsrad aufweisen. Die beiden einzelnen Bandstücke weisen
in entspanntem Zustand einen gekrümmten Querschnitt auf und bilden
folglich einen augenförmigen
Querschnitt, wenn sie an den Kanten miteinander verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die einzelnen Bandstücke
aus einem hervorstehenden Metallmaterial mit einer Dicke von 0,5
mm hergestellt und wird die Verbindung durch Beschichten der äußeren Oberfläche mit
einer biegsamen Polymerschicht erzielt. Falls zweckmäßig, kann
die Schicht auf die inneren Oberflächen des Stabs oder nur entlang
der Verbindungslinien des Stabs aufgebracht werden. In einer anderen
Ausführungsform
kann ein biegsames Klebeband entlang der Verbindungslinien des Stabs
aufgebracht werden.
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In
einer weiteren wie in 6b beschriebenen
bevorzugten Ausführungsform
ist der Stab 33 aus zwei identischen länglichen Folienstücken 337, 338,
welche entlang ihrer Mittellinien 334 unter Erhalt eines
X-förmigen
Querschnitt verbunden sind und zwei Reihen von mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen Löchern 3311, 3312 für die Zusammenarbeit
mit einem Antriebsrad aufweisen, hergestellt. Die Löcher befinden
sich bei Betrachtung in einem Transversalquer schnitt des Stabs auf
jeder Seite des Mittelpunkts des Bands. Die Löcher sind kreisförmig bzw.
quadratisch dargestellt, können
jedoch jede beliebige Form, die für die Zusammenarbeit mit einem
Antriebsrad zweckmäßig ist,
annehmen. Gleichermaßen
können
je nach Materialdicke Einkerbungen verwendet werden, sofern ein
ausreichender Eingriff mit dem Antriebsrad gewährt ist.
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7.a–7.b zeigen einige mögliche erfindungsgemäße Ausführungen
eines Kolbenstabs und einer Antriebstrommel.
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7.a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei
die Antriebstrommel 17 mit mit regelmäßigem Abstand voneinander gehaltenen
hervorstehenden Stiften 171 eine Breite 173 in
die Richtung ihrer Symmetrieachse aufweist, die viel kleiner ist
als die Breite 335 des bandförmigen Kolbenstabs 33. Der
Kolbenstab 33 weist mit regelmäßigem Abstand voneinander gehaltene Öffnungen 331 auf,
die sich entlang einer Mittellinie 334 befinden und derart
angepasst sind, dass sie mit den hervorstehenden Stiften 171 der
Antriebstrommel 17 zusammenarbeiten. Der Kolbenstab weist
Längskanten 131, 132 auf.
Der Kolbenstab weist in entspanntem Zustand einen bogenförmigen Transversalquerschnitt
auf. Die Oberfläche 172 der
Antriebstrommel, die der entsprechenden Oberfläche 133 des Kolbenstabs
(dargestellt in 7.a in seinem entspannten Zustand)
zugewandt ist, ist flach (linear im Gegensatz zu bogenförmig), kann
jedoch jede beliebige günstige
Form annehmen, sofern ihre Breite 172, verglichen mit der
Breite 335 des Stabs, ausreichend klein ist und die hervorstehenden
Stifte einen ausreichenden Eingriff mit den Öffnungen des Kolbenstabs bereitstellen.
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7.b zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in
welcher die Antriebstrommel 17 mit mit regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltenen hervorstehenden Stiften 171 eine
Breite 173 in Richtung ihrer Symmetrieachse aufweist, die
mit der Breite 335 des bandförmigen Kolbenstabs 33 vergleichbar
ist. Wiederum weist der Kolbenstab 33 entlang seiner Mittellinie 334 mit
regelmäßigem Abstand
voneinander gehaltene Öffnungen 331 auf,
wobei der Stab Längskanten 131, 132 aufweist.
Die Öffnungen 331 sind
derart angepasst, dass sie mit den hervorstehenden Stiften 171 der
Antriebstrommel 17 zusammenarbeiten. Der Kolbenstab weist
in entspanntem Zustand einen bogenförmigen Transversalquerschnitt
auf. Die Oberfläche 172 der
Antriebstrommel, die der entsprechenden Oberfläche 133 des Kolbenstabs
zugewandt ist, ist bogenförmig
und derart angepasst, dass sie mit der Krümmung des Kolbenstabs vollständig oder
teilweise in einem Transversalquerschnitt übereinstimmt, wenn der Kolbenstab
mit einem radialen Weg der Trommel in Kontakt gebracht wird und
gezwungen wird, diesem zu folgen (d.h. wenn die hervorstehenden
Stifte der Trommel mit den Öffnungen
des Kolbenstabs zusammenarbeiten). Die bogenförmige Oberfläche 133 des
Kolbenstabs in entspanntem Zustand ist in 7.b dargestellt.
Im Allgemeinen ist, wie in 7.b angedeutet, der
Krümmungsradius
der den Kolbenstab kontaktierenden Oberfläche 172 der Antriebstrommel
größer als
der Krümmungsradius
der entsprechenden Oberfläche 133 des
Transversalquerschnitts des Kolbenstabs in entspanntem Zustand.
In einer besonderen Ausführungsform
ist der Krümmungsradius
der den Kolbenstab kontaktierenden Oberfläche 172 der Antriebstrommel
unendlich (d.h. die Oberfläche
ist linear).
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Der
Kolbenstab und die Antriebs- und Führungselemente sollten in einer
derartigen Weise ausgeführt
sein, dass der Kolbenstab beim Zusammenarbeiten mit diesen Elementen
in einem völlig
umkehrbaren elastischen Verformungsmodus (in seinem Längs- sowie
seinem Transversalquerschnitt) bleibt. Dies kann durch eine einwandfreie
Wahl der Materialien und geometrischen Abmessungen erzielt werden.
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Einige
bevorzugte Ausführungsformen
wurden im Vorstehenden gezeigt, jedoch sollte betont werden, dass
die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, jedoch auf andere
Art innerhalb dem in den folgenden Ansprüchen definierten Gegenstand verkörpert werden.