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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Mittel, die bezüglich der Übertragung von Fluids eine
verbesserte Funktionalität
und Zuverlässigkeit
bereitstellen und in besonderen Aspekten Flussbeschränkungen, die
für die
gesteuerte Übertragung
von Fluid aus einer ersten Abteilung zu einer zweiten Abteilung
geeignet sind. In spezifischen Ausführungsformen betrifft die Erfindung
Sicherheitsanordnungen, welche die Risiken reduzieren, die mit einem
durch die Flussbeschränkung
abnehmendem Fließwiderstand
verbunden sind. Derartige Flussbeschränkungen sind für die Anwendung
in Fluidabgabevorrichtungen vom Zapflochtyp geeignet, wobei derartige
Vorrichtungen insbesondere für
die Verabreichung eines therapeutischen Medikamentenpräparats in
situ über
eine längere
Zeitdauer geeignet sind, jedoch können derartige Vorrichtungen
auch in Bereichen wie Biochemie, Mikrobiologie und chemische Analyse
verwendet werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
der Offenbarung der vorliegenden Erfindung wird hauptsächlich auf
die Behandlung von Diabetes durch Injektion oder Infusion von Insulin
Bezug genommen, jedoch ist dies nur eine bevorzugte Verwendung der
vorliegenden Erfindung.
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Diabetes
mellitus ist der übliche
Name für mindestens
2 verschiedene Erkrankungen, eine, die durch das Immunsystem vermittelte
spezifische Bauchspeicheldrüsenbetazellzerstörung (insulinabhängige Diabetes
mellitus (IDDM) oder Diabetes Typ 1) gekennzeichnet ist, und eine
andere, die durch eine herabgesetzte Insulinempfindlichkeit (Insulinresistenz)
und/oder einen funktionellen Defekt in der Be tazellfunktion (nicht-insulinabhängige Diabetes mellitus
(NIDDM) oder Diabetes Typ 2) gekennzeichnet ist.
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Bei
der grundlegenden Behandlung von Diabetes Typ 1 handelt es sich
um den direkten Ersatz der fehlenden Insulinabsonderung, wohingegen
die Behandlung des Typs 2 komplizierter ist. Insbesondere kann in
frühen
Stadien der Behandlung von Diabetes Typ 2 eine Anzahl an unterschiedlichen
Arzneimitteltypen verwendet werden, z.B. Arzneimittel, welche die
Insulinempfindlichkeit erhöhen
(Ciglitazone), die Leberglucoseausgabe senken (z.B. Metaformin)
oder die Glucoseaufnahme aus dem Darm reduzieren (alpha-Glucosidasehemmer),
sowie Arzneimittel, welche die Betazellaktivität stimulieren (z.B. Sulfonylharnstoff/Meglitinide).
Jedoch wird die vorstehend beschriebene Verschlechterung durch die Tatsache
widergespiegelt, dass Betazellstimulatoren beim Stimulieren der
Zellen möglicherweise
versagen und der Patient entweder als Monotherapie oder in Kombination
mit oraler medikamentöser
Behandlung zum Verbessern der Glucosesteuerung mit Insulin behandelt
werden muss.
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Gegenwärtig gibt
es zwei Hauptmodi der täglichen
Insulintherapie, wobei der erste Modus Spritzen und Insulininjektionspens
einschließt.
Diese Vorrichtungen sind einfach zu verwenden und relativ kostengünstig, erfordern
jedoch typischerweise drei- bis viermal oder mehr pro Tag einen
Nadelstich bei jeder Injektion. Bei dem zweiten Modus handelt es sich
um eine Infusionspumpentherapie, die den Erwerb einer relativ teuren
Pumpe mit sich bringt, weshalb die Anfangskosten der Pumpe ein Hindernis
für diesen
Therapietyp darstellen. Obwohl sie komplexer als Spritzen und Pens
ist, bietet die Pumpe die Vorteile der kontinuierlichen Infusion
von Insulin, Präzision
der Dosierung und optional programmierbare Abgabeprofile und durch
den Anwender ausgelöste
Bolusinfusionen in Verbindung mit Mahlzeiten.
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Grundsätzlich umfasst
die Infusionspumpe Mittel, die es ermöglichen, dass das enthaltene
Insulin zum Körper
des Patienten übertragen
wird. Diese Mittel können jede
beliebige gewünschte
Form annehmen, die die gewünschte
Funktion bereitstellt, jedoch sind gegenwärtig Pumpenanordnungen, die eine
an den Behälter
angeschlossene Beförderungsanordnung
(d.h. einen Auslass, um mit Nadelinfusionsmittel verbunden zu werden)
umfassen und eine Druck oder Sog erzeugende Vorrichtung zum Zuführen der
im Behälter
enthaltenen Flüssigkeit
durch Druck- oder
Soganwendung aus dem Behälter
zum Körper
einschließen,
für die Übertragung
des im Behälter
enthaltenen Insulins zum Patienten bevorzugt. In dieser Hinsicht
kann eine Anzahl an verschiedenen Prinzipien verwendet werden, z.B.
osmotische Pumpen, z.B. aus den US-Patenten 4,340,048 und 4,552,561
bekannt, Kolbenpumpen wie z.B. aus US-Patent 5,858,001 bekannt,
Membranpumpen wie z.B. aus US-Patent 6,280,148 bekannt, Flussbeschränkungspumpen
(auch bekannt als Zapflochpumpen) wie z.B. aus den US-Patenten 2,605,765 und
5,957,895 bekannt und Gaserzeugungspumpen wie z.B. aus US-Patent
5,527,288 bekannt, die alle in den letzten Jahrzehnten für die Verwendung
in dauerhaften (wiederbefüllbaren)
und/oder wegwerfbaren (vorgefüllten)
Arzneimittelinfusionssystemen vorgeschlagen wurden. Da einige dieser
Prinzipien nicht als Pumpen im traditionellen Sinn betrachtet werden können, kann
es zweckmäßiger sein,
diese Vorrichtungen im Allgemeinen als Abgabemittel für Fluid
zu beschreiben, jedoch wird in der folgenden Beschreibung der traditionelle
Begriff Pumpe verwendet.
DE 198
25 912 offenbart eine implantierbare Infusionspumpe, in
welcher eine Anzahl an Kanälen
zwischen zwei Elementen ausgebildet ist. US-Patent 4,662,914 offenbart
eine Schnittstelle unter Verwendung einer Kapillare zum Anschluss
eines Gaschromatographen und eines Massenspektrometers.
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Von
den vorstehenden Pumpenprinzipien ist die vorliegende Erfindung
insbesondere für
den Zapflochtyp nützlich.
Grundsätzlich
stellt dieses Prinzip ein Mittel zum Einrichten eines Fluidflusses
mit einer gewünschten
Geschwindigkeit durch Aufbringen einer Kraft auf eine Flüssigkeit
bereit, um dadurch die Flüssigkeit
durch eine Flussbeschränkung
zu zwingen, wobei die Fließgeschwindigkeit
durch den Druck, der durch die auf das Fluid aufgebrachte Kraft erzeugt
wird, den Fließwiderstand
in der Flussbeschränkung
an sich und die Viskosität
des Fluids bestimmt wird. Da der Fließwiderstand in Kombination durch
die Struktur der Flussbeschränkung
(d.h. ihre Konfiguration und Abmessungen) und die Viskosität des Fluids
bestimmt wird, betrifft der Begriff „Fließwiderstand in der Flussbeschränkung an
sich" den ersteren
Bestandteil. Wird im Folgenden auf „Fließwiderstand in der Flussbeschränkung" Bezug genommen,
ist dies als der „Fließwiderstand
in der Flussbeschränkung
an sich" zu verstehen.
Zum Zweck des Ausstoßens
eines Arzneimittels aus einem Behälter wurden zwei Varianten
dieses Prinzips beschrieben.
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In
einer ersten Variante ist das zu infundierende Arzneimittel in einem
Behälter
in Fluidkommunikation mit einem Auslass durch eine Flussbeschränkung enthalten.
Wird das Arzneimittel durch eine Betätigungskraft (Antriebskraft)
unter Druck gesetzt, wird es mit einer durch die aufgebrachte Kraft bestimmten
Geschwindigkeit, den Fließwiderstand
in der Flussbeschränkung
und die Viskosität
des Arzneimittels, durch die Flussbeschränkung gezwungen, siehe z.B.
US-Patent 5,957,895, das eine Infusionsvorrichtung offenbart, in
welcher die Antriebskraft durch ein zwischen zwei Belleville-Federn
gebildeten Medikamentenbehälter
bereitgestellt ist, wobei die Flussbeschränkung durch den durchgehenden
Kanal eines Kapillarrohrs bereitgestellt wird, oder WO 02/15965,
das eine Infusionsvorrichtung offenbart, in der die Flussbeschränkung in
Form eines gewundenen, serpentinenförmigen, zwischen zwei Elementen eingerichteten
Kanals vorliegt. Im Letzteren ist der Fließwiderstand genau wie eine
Bolusfunktion auswählbar
bereitgestellt ist. Auch offenbart US-Patent 5,993,414 eine Infusionsvorrichtung
die eine Flussbeschränkung
mit einem gewundenen Weg verwendet.
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In
einer zweiten Variante umfasst eine Infusionsvorrichtung einen ersten
ein Antriebsfluid enthaltenden Hohlraum, eine einen Fließkanal umfassende Flussbeschränkung, einen
zweiten Hohlraum in Fluidkommunikation mit dem ersten Hohlraum durch den
Fließkanal
und einen ein zu infundierendes Arzneimittel enthaltenden Arzneimittelbehälter, wobei der
zweite Hohlraum und der Arzneimittelbehälter derart angeordnet sind,
dass das Volumen des Arzneimittelbehälters abnimmt, wenn das Volumen
des zweiten Hohlraums zunimmt. Ein weiteres Antriebsmittel zum Ausstoßen des
Antriebsfluids aus dem ersten zum zweiten Hohlraum durch die Flussbeschränkung ist
bereitgestellt, wodurch Arzneimittel aus dem Arzneimittelbehälter ausgestoßen wird.
Die Kraftübertragungsschnittstelle
zwischen dem zweiten Hohlraum und dem Arzneimittelbehälter könnte als
durch das Antriebsmittel betätigte
Sekundärpumpe
bezeichnet werden. Wie es scheint, wird die Arzneimittelfließgeschwindigkeit
durch den durch die aufgebrachte Kraft erzeugten Druck, den Fließwiderstand
in der Flussbeschränkung
und die Viskosität des
Antriebsfluids bestimmt. Vorteile der zweiten Variante sind, dass
das (empfindliche) Arzneimittel nicht durch die enge Flussbeschränkung gezwungen
werden muss und ein Antriebsfluid mit einer hohen Viskosität verwendet
werden kann, wodurch es ermöglicht
wird, dass eine Flussbeschränkung
mit einem kleineren Fließwiderstand
verwendet werden kann, die normalerweise billiger herzustellen ist.
Beispiele der zweiten Variante sind in US-Patent 2,605,765 und in
der deutschen veröffentlichten
Patentanmeldung 25 52 446 offenbart.
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In
den vorstehend genannten Infusionsvorrichtungen unter Verwendung
des Zapflochprinzips, war es ein Ziel, eine konstante Infusionsgeschwindigkeit
bereitzustellen, die unter Verwendung von Krafterzeugungsmitteln,
die eine nahezu konstante Kraft bereitstellen, z.B. verschiedene
Formen an Federn, diese in Kombination mit Flüssigkeitsbehältern mit nahezu
konstanten Widerstandseigenschaften während des Ausstoßes der
enthaltenden Flüssigkeit,
erzielt wurde. Jedoch ist es auch möglich, das Zapflochprinzip
in Kombination mit Fließgeschwindigkeitssteuermitteln
zu verwenden, wie aus der in
EP
1 177 802 beschriebenen Infusionsvorrichtung bekannt, wobei
diese Infusionsvorrichtung prozessorgesteuerte Ventilmittel umfasst,
die den unter Verwendung einer Zapflochpumpe erzeugten Arzneimittelfluss öffnet und
schließen.
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Obwohl
das Zapflochprinzip folglich während der
letzten fünf
Jahrzehnte für
eine Mehrzahl an Arzneimittelinfusionsvorrichtungen vorgeschlagen
wurde, scheint es, dass die mit diesem Prinzip verbundenen Risiken
bis heute nicht genau erkannt wurden. Insbesondere erkannten die
Erfinder, dass eine Pumpe auf der Basis des Zapflochprinzips ein
potenzielles Auslaufrisiko aufweist, falls die Flussbeschränkung durch
alternative Flusswege mit einem geringeren Fließwiderstand, z.B. auf Grund
von Herstellungsfehlern oder Beschädigung, umgangen wird, was
dazu führen
würde,
dass die Pumpgeschwindigkeit zu hoch ist, was letztendlich zu Arzneimittelüberdosierung
führen
kann.
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Eine
Lösung
dieses Problems könnte
die Bereitstellung eines Flusssensors sein, der nahe dem Arzneimittelauslass
angeordnet ist und mit Alarmmitteln zusammen arbeitet, jedoch könnte die
Bereitstellung eines derartigen zusätzlichen Systems die Herstellungskosten
beträchtlich
erhöhen
und ein Haupthindernis für
die Implantierung dieses Pumpenprinzips für eine vorgefüllte Wegwerfinfusionsvorrichtung
sein.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
Berücksichtigung
der vorstehend erkannten Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine für
die Verwendung in einer Zapflochpumpe geeignete Flussbeschränkung bereitzustellen,
die eine verbesserte Sicherheit bereitstellt und in einer kostengünstigen
Weise hergestellt werden kann.
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Flussbeschränkungen
können
durch viele verschiedene Strukturen bereitgestellt sein, jedoch scheinen
Flussbeschränkungen,
in welchen (i) ein Fließkanal
zwischen zwei zusammenarbeitenden Teilen von mindestens zwei Elementen
eingerichtet ist, und (ii) ein Fließkanal in Form eines Kapillarrohrs bereitgestellt
ist, für
die Verwendung in medizinischen Abgabevorrichtungen auf Grund ihrer
einfachen Konstruktion und gut definierten Eigenschaften, besonders
geeignet zu sein. Tatsächlich
ist gemäß seiner
Funktion ein Fließkanal
entlang seiner Länge geschlossen,
wobei er einen eingefassten Durchgang bildet. Demgemäß kann ein
Fließkanal
alternativ als Fließleitung
bezeichnet werden, jedoch wird in der vorliegenden Anmeldung hauptsächlich der
Begriff Fließkanal
verwendet.
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Beim
Umsetzen des ersten Prinzips kann ein vorgegebener Fließwiderstand
im Prinzip durch einen engen röhrenförmigen Kanal
von beliebiger gewünschter
Länge eingerichtet
sein, jedoch müsste ein
sehr kurzer Kanal entsprechend eng sein, was schwierig und teuer
herzustellen wäre.
Deshalb ist normalerweise ein längerer
Kanal mit einem größeren Querschnittsbereich
bevorzugt, da dies jedoch zu einem relativ langen Kanal führt, ist
es nötig,
den Kanal auf eine geeignete Weise, typischerweise in einem gewundenen
serpentinenförmigen
Muster zu „packen", das eine Mehrzahl
an eng aneinander angeordneten U-förmigen Teilen umfasst, siehe
z.B.
EP 1 177 802 und
WO 02/15965. Da der Fließkanal
zwischen mindestens zwei Elementen eingerichtet ist, ist es unerlässlich,
dass diese zwei Elemente z.B. durch Verbinden einwandfrei aneinander
an Ort und Stelle gehalten werden. Jedoch kann im Falle von Herstellungsungenauigkeiten
oder anschließender Beschädigung der
enge Kontakt zwischen den Elementen unvollständig sein, sodass Fluid in
den Spalt zwischen zwei benachbarten Elementen fließen würde und
folglich Teile des gewundenen Wegs abkürzen könnte, was zu einem (beträchtlich)
geringeren Fließwiderstand
führt.
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Folglich
stellt die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt eine Flussbeschränkung bereit, umfassend
einen Flussbeschränkungskanal
(im folgenden allgemein als „Fließkanal" beschrieben), der zwischen
mindestens einem ersten Element und einem zweiten Element, die in
Kontakt miteinander angeordnet sind, ausgebildet ist, wobei der
Fließkanal angeordnet
ist, um mit einem Paar einander gegenüberliegenden ersten und zweiten
Kanalteilen und mit einem Sicherheitskanal, der zwischen den ersten und
zweiten Kanalteilen angeordnet ist, mindestens einen im Allgemeinen
U-förmigen
Teil auszubilden, wobei der Sicherheitskanal eine Fluidkommunikation mit
einem im Bezug auf die Flussbeschränkung äußeren Raum bereitstellt. Eine
Flussbeschränkung der
Erfindung kann mit der Vorrichtung, in welche sie eingebaut ist,
integral ausgebildet oder als eine separate Vorrichtung oder Einheit
bereitgestellt sein.
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Der
Sicherheitskanal legt einen Fließweg derart fest, dass alles
oder ein Teil des die gegenüberliegenden
Kanalteile in einem vorgegebenen U-Bogen abkürzenden Fluids vom Fließkanal abgeführt werden
würde,
d.h. es wird eine „Abkürzung für die Abkürzung" eingerichtet. Vorzugsweise
ist der Sicherheitskanal mit einem geringen Fließwiderstand versehen, der gewährt, dass
im Wesentlichen das gesamte, den regulären Fließweg verlassende Fluid, abgeführt wird,
jedoch hängt
der genaue Fließwiderstand,
der dies sicherstellt, sowohl von den Eigenschaften und der Natur
der Flussbeschränkung
als auch den Eigenschaften von anderen Bestandteilen des Arzneimittelabgabesystems
ab. Auf diese Weise stoppt die Arzneimittelinfusion, und eine Überdosierung
wird verhindert. Tatsächlich
können
in dem Fall, in welchem eine Unterdosierung ein Thema ist, geeignete
Fließerkennungs-
und Alarmmittel bereitgestellt sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind der Fließkanal,
sowie eine Mehrzahl an Sicherheitskanälen zwischen zwei gegenüberliegenden
Oberflächen
ausgebildet. In einer derartigen Anordnung ist ein Teil eines Fließ- oder
Sicherheitskanals typischerweise als eine offene Spurlinie oder
ein offener Weg bereitgestellt, die/der in der Oberfläche von
einem Element in Kombination mit einem ebenen Teil des anderen Elements,
welches einen „Deckel" bereitstellt, ausgebildet
ist, wodurch ein geschlossener Kanal (tatsächlich mit einem oder zwei
offenen Enden) eingerichtet ist. Für eine vorgegebene Flussbeschränkung können die
Spurlinien, die verschiedenen Teilen der Fließ- und Sicherheitskanäle entsprechen,
in einem beliebigen der zwei Elemente in einer beliebigen gewünschten
Konfiguration bereitgestellt sein.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind der Fließkanal,
sowie die Mehrzahl an Sicherheitskanälen zwischen einem Zwischenelement, das
zwischen zwei gegenüberliegenden
Oberflächen eingeschoben
ist, ausgebildet. In einer derartigen Anordnung sind durchgehende
(d.h. perforierte) Spurlinien im Zwischenelement ausgebildet, wobei die
durchgehenden Spurlinien in Kombination mit den gegenüberliegenden
Oberflächenteilen
den Fließkanal
und/oder die Sicherheitska näle
ausbilden. Das Zwischenelement ist vorzugsweise relativ dünn (z.B.
eine Folie), um einen engen Kanal bereitzustellen, dementsprechend
können
die Sicherheitskanäle aus
Spurlinien in einer oder beiden der gegenüberliegenden Oberflächen in
Kombination mit der Folie ausgebildet sein. Obwohl diese Anordnung
dazu führt,
dass die Sicherheitskanäle
in einer leicht unterschiedlichen Ebene wie die Fließkanäle angeordnet sind,
werden sie zum Zweck der vorliegenden Offenbarung als zwischen den
gegenüberliegenden
Teilen der einzelnen U-Teile angeordnet betrachtet.
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Wie
es scheint, können
zahlreiche Anordnungen der verschiedenen Kanäle oder Teile davon betrachtet
werden, so wie aus zwei, drei oder mehreren Elementen ausgebildete
Kanäle
in eine einzelne Flussbeschränkung
eingebracht sein können.
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Beim
Umsetzen des zweiten Prinzips wird ein dünnes Kapillarrohr verwendet,
dessen Natur es ermöglicht,
dass ein relativ hoher Fließwiderstand über eine
kurze Länge
und mit geringen Kosten bereitgestellt wird. Da das Kapillarrohr
in den meisten Fällen
aus Glas hergestellt ist, ist es relativ zerbrechlich, und es ist
erwünscht,
eine Stützstruktur
bereitzustellen, jedoch kann in dem Falle, in welchem eine Stützstruktur
(oder eine beliebige andere Struktur), die das Rohr umgibt, bereitgestellt
ist, ein Fließweg mit
geringem Widerstand zwischen dem Rohr und der Stützstruktur eingerichtet werden,
der im Falle des Bruchs des dünnen
Rohrs zu einer drastischen Reduktion des Fließwiderstands und zu einem entsprechenden
Anstieg der Fließgeschwindigkeit
des Antriebsfluids führen
kann.
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Folglich
kann eine Flussbeschränkung
ein Kapillarrohr mit einer äußeren Oberfläche und
ersten und zweiten Endteilen eine Stützstruktur, die zumindest die
ersten und zweiten Endteile stützt,
umfassen, wobei die Stützstruktur
derart angeordnet ist, dass die Außenfläche im Wesentlichen entlang
der gesamten Länge
des Kapillarrohrs in Fluidkommunikation mit einem Außenraum
in Bezug auf die Flussbeschränkung
steht. Zum Bereitstellen der Kommunikation mit einem Außenraum
wären viele
verschiedene Konfigurationen der Stützstruktur geeignet.
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Zum
Beispiel kann das Kapillarrohr innerhalb eines großen Raums
einer Stützstruktur,
z.B. innerhalb des durch ein äußeres Gehäuse einer
Abgabevorrichtung definierten Hohlraums angeordnet sein, wobei das
Gehäuse
eine als Leitung nach außen
dienende Öffnung,
oder kann die Stützstruktur
eine Abteilung, z.B. einen Kanal, umfassen, in welchem das Kapillarrohr
angeordnet ist, wobei die Stützstruktur ferner
Leitungsmittel (z.B. einen oder mehrere Kanäle) umfasst, die Fluidkommunikation
zwischen der Abteilung und dem Äußeren bereitstellen.
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Zum
Schutz vor Bruch kann die Stützstruktur das
Kapillarrohr an einem oder mehreren Punkten entlang dessen Länge zwischen
den ersten und zweiten Endteilen stützen, jedoch sollte sichergestellt werden,
dass der Hauptteil der Außenfläche in Fluidkommunikation
mit dem Außenraum
steht. Die Stützstruktur
kann mit Einlass- und Auslassöffnungen
in Kommunikation mit den entsprechenden Enden des Kapillarrohrs
bereitgestellt sein.
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Die
Stützstruktur
kann einen Sicherheitskanal in Fließkommunikation mit dem das
Kapillarrohr umgebenden Raum umfassen, wobei der Kanal in direkter
Fließkommunikation
mit dem Außenraum
sein kann. Die Stützstruktur
kann als einzelner Bestandteil oder als Teil einer Gesamtstruktur,
z.B. als Gehäusebestandteil
für eine
Abgabevorrichtung bereitgestellt sein.
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Eine
Flussbeschränkung
kann einen durch eine umlaufende Wandstruktur ausgebildeten Fließkanal umfassen
und einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation miteinander
aufweisen, wobei die umlaufende Wandstruktur im Wesentlichen entlang
der gesamten Länge
des Fließkanals
einen Teil in Fluidkommunikation mit einem Außenraum in Bezug auf die Flussbeschränkung aufweist.
In beispielhaften Ausführungsformen
ist die umlaufende Wandstruktur durch zwei oder mehrere Elemente
oder durch ein wie vorstehend beschriebenes Kapillarrohr ausgebildet.
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Für alle vorstehend
beschriebenen Konfigurationen kann der Außenraum in Bezug auf die Flussbeschränkung durch
den „Allgemeinraum" dargestellt werden,
der eine Aggregatvorrichtung umgibt, in der die Flussbeschränkung eingebracht
ist, oder er kann ein Innenraum in einer derartigen Vorrichtung
sein. Tatsächlich
sollte im letzteren Fall z.B. durch Bereitstellen eines relativ
großen
Innenraums oder Entlüften
des Innenraums vermieden werden, dass sich ein erheblicher Druck
aufbaut, der die Funktion der Sicherheitsanordnung beeinflusst.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Flussbeschränkung bereit,
in welcher das mit einer Flussbeschränkung verbundene Risiko durch
Bereitstellen einer Verbundeinheit vermindert ist, die mindestens
zwei in Reihe angeordnete unabhängig
hergestellte Flussbeschränkungen umfasst.
Durch diese Anordnung ist das Risiko eines weitgehenden Ausfalls
der Flussbeschränkung
stark vermindert. Zum Beispiel würde
in dem Falle, in welchem jede der zwei Flussbeschränkungen
50% des beabsichtigten Fließwiderstands
bereitstellt, der (unwahrscheinliche) Gesamtausfall von einer der
beiden Flussbeschränkungen
immer noch die Hälfte
des beabsichtigten Fließwiderstands
und dadurch „nur" die doppelte Infusionsgeschwindigkeit
bereitstellen.
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Folglich
stellt die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt eine kombinierte
Flussbeschränkung
mit einer ersten Flussbeschränkung
von einem ersten Typ und einer in Reihe mit der ersten Flussbeschränkung angeordnete
zweite Flussbeschränkung
von einem zweiten Typ bereit. Zum Ausschluss von Teilen eines kombinierten
Fließwegs,
die nur einen vernachlässigbaren
Fließwiderstand
aufweisen, z.B. der Bohrungen oder Leitungen, die Fluid zu und von
der Flussbeschränkung
führen,
kann es definiert sein, dass jede Flussbeschränkung einen „erheblichen
Teil" des kombinierten
Fließwiderstands bereitstellt.
Für die
meisten praktischen Zwecke werden diese Strukturen derart betrachtet,
dass sie beim Bestimmen des Gesamtfließwiderstands für einen vorgegebenen
Fließweg,
z.B. zwischen zwei Hohlräumen,
einen Fließwiderstand
von Null aufweisen. Insbesondere kann es definiert sein, dass jede
der ersten und zweiten Flussbeschrän kung mindestens 5%, vorzugsweise
mindestens 10% und stärker
bevorzugt mindestens 25% des kombinierten Fließwiderstands bereitstellt.
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Jede
der ersten und zweiten Flussbeschränkung kann aus der Gruppe der
Flussbeschränkungen ausgewählt werden,
umfassend die Typen, Kapillarrohr, Mikroöffnung, Mikrokanal, Mikrobohrung,
mikroporöse
Membran und poröses
Material.
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Vorteilhafterweise
ist mindestens eine weitere Flussbeschränkung in Reihe mit der ersten
und zweiten Flussbeschränkung
angeordnet, wobei jede weitere Flussbeschränkung vom ersten, zweiten oder
von einem weiteren Typ sein kann.
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Vorzugsweise
stellt keine einzelne Flussbeschränkung oder kein einzelner Flussbeschränkungstyp
mehr als etwa 50% des kombinierten Fließwiderstands bereit. Für eine Mehrzahl
an Flussbeschränkungen
oder Flussbeschränkungstypen
umfassende kombinierte Flussbeschränkung stellt vorzugsweise keine
einzelne Flussbeschränkung
oder kein einzelner Flussbeschränkungstyp
mehr als 25% des kombinierten Fließwiderstands bereit.
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Die
einzelnen Flussbeschränkungen
können in
einzelnen Elementen angeordnet sein, oder ein Element kann zwei
oder mehrere Flussbeschränkungen
umfassen.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurden die Flussbeschränkungen
derart gekennzeichnet, dass sie von unterschiedlichen Typen sind,
jedoch können
dieselben Vorteile durch Bereitstellen von mindestens zwei einzelnen
Flussbeschränkungen
desselben Typs, jedoch z.B. unter Verwendung unterschiedlicher Herstellungsverfahren
zum Herstellen desselben Flussbeschränkungstyp unabhängig voneinander
hergestellt, erzielt werden. Der Begriff „unterschiedliche Herstellungsverfahren" schließt Herstellungsverfahren
desselben Typs ein, z.B. kann ein erstes Flussbeschränkungsloch
durch einen ersten Laserbohreraufbau und ein zweites Flussbeschränkungsloch
durch einen zweiten Laserbohreraufbau hergestellt sein.
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Folglich
umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer kombinierten Flussbeschränkung die Schritte
des Herstellens einer ersten Flussbeschränkung in einem ersten Herstellungsverfahren,
des Herstellens einer zweiten Flussbeschränkung in einem zweiten Herstellungsverfahren,
unabhängig vom
ersten Herstellungsverfahren, und des Bereitstellens einer kombinierten
Flussbeschränkungsvorrichtung,
umfassend die erste und zweite Flussbeschränkung in Reihe zueinander angeordnet.
Entsprechend der vorstehenden Erörterung
kann es definiert sein, dass jede Flussbeschränkung mindestens 5%, vorzugsweise
mindestens 10% und besonders bevorzugt mindestens 25% des kombinierten Fließwiderstands
bereitstellt.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Verfahren die weiteren Schritte des Herstellens zumindest
einer weiteren Flussbeschränkung
unter Verwendung des ersten, des zweiten oder eines weiteren Herstellungsverfahrens
und des Bereitstellens einer kombinierten Flussbeschränkungsvorrichtung,
umfassend die erste und die zweite Flussbeschränkung und mindestens eine weitere
Flussbeschränkung,
wobei die Flussbeschränkungen
in Reihe zueinander angeordnet sind, wobei sie eine kombinierte
Flussbeschränkung
bereitstellen, in der die Flussbeschränkung(en) aus einem Herstellungsverfahren
vorzugsweise mindestens 5%, stärker
bevorzugt mindestens 10% und besonders bevorzugt mindestens 25%
des Fließwiderstands
für die
kombinierte Flussbeschränkung
bereitstellt (bereitstellen).
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung einer kombinierten Flussbeschränkung umfasst
die Schritte des Herstellens einer Mehrzahl an Flussbeschränkungen
unter Verwendung einer Mehrzahl an unabhängigen Herstellungsverfahren
und des Bereitstellens einer kombinierten Flussbeschränkungsvorrichtung,
umfassend die Mehrzahl an in Reihe zueinander angeordneten Flussbeschränkungen.
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung einer kombinierten Flussbeschränkung umfasst
die Schritte des Herstellens eines ersten Elements in einem ersten
Herstellungsverfahren, umfassend eine erste Flussbeschränkung oder
Gruppe an ersten Flussbeschränkungen,
des Herstellens eines zweiten Elements in einem zweiten Herstellungsverfahren,
umfassend eine zweite Flussbeschränkung oder Gruppe an zweiten
Flussbeschränkungen,
und des Bereitstellens einer kombinierten Flussbeschränkungsvorrichtung,
umfassend die Flussbeschränkungen
des ersten und zweiten Elements, wobei mindestens eine erste und
eine zweite in Reihe zueinander angeordnete Flussbeschränkung eine
kombinierte Flussbeschränkung
bereitstellt, wobei die Flussbeschränkung(en) aus einem Herstellungsverfahren
vorzugsweise mindestens 5%, stärker
bevorzugt mindestens 10% und besonders bevorzugt mindestens 25%
des Fließwiderstands
für eine
kombinierte Flussbeschränkung
bereitstellt (bereitstellen).
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Verfahren die Schritte des Herstellens einer Mehrzahl
an Elementen, wobei jedes mindestens eine Flussbeschränkung umfasst,
wodurch sie eine Mehrzahl an Flussbeschränkungen bereitstellt, wobei
mindestens zwei unabhängige
Herstellungsverfahren für
die Herstellung der Flussbeschränkungen verwendet
werden, und des Bereitstellens einer die Mehrzahl an Flussbeschränkungen
umfassenden kombinierten Flussbeschränkungsvorrichtung.
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Für eine gemäß der vorstehend
beschriebenen Verfahren hergestellte Flussbeschränkung stellt (stellen) vorzugsweise
die aus einem einzelnen Herstellungsverfahren hergestellte(n) Flussbeschränkung(en)
etwa 50% oder weniger des kombinierten Fließwiderstands bereit. Für eine eine
Mehrzahl an Flussbeschränkungen
oder Flussbeschränkungstypen
umfassende kombinierte Flussbeschränkung stellt keine einzelne
Flussbeschränkung
oder kein einzelner Flussbeschränkungstyp
mehr als etwa 25% des kombinierten Fließwiderstands bereit.
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In
beispielhaften Ausführungsformen
ist eine Flussbeschränkung
der Erfindung in eine Abgabevorrichtung eingebracht, die ein Gehäuse, einen Hohlraum
mit einem ersten variierbarem ein Antriebsfluid enthaltendes Volumen,
eine Flussbeschränkung,
umfassend einen Fließkanal,
einen zweiten Hohlraum mit variierbarem Vo lumen in Fluidkommunikation
mit dem ersten Hohlraum mit variierbarem Volumen durch den Fließkanal,
und einen Arzneimittelbehälter
mit variierbarem Volumen, der in einer Situation der Verwendung
ein Auslassmittel aufweist, umfasst. Der zweite Hohlraum mit variierbarem Volumen
und der Arzneimittelbehälter
mit variierbarem Volumen sind derart angeordnet, dass das Volumen
des Arzneimittelbehälters
abnimmt, wenn das Volumen des zweiten Hohlraums zunimmt. Die Abgabevorrichtung
umfasst des Weiteren Antriebsmittel zum Ausstoßen des Antriebsfluids aus
dem ersten in den zweiten Hohlraum durch die Flussbeschränkung, wodurch
Arzneimittel aus dem Arzneimittelbehälter durch den Auslass ausgestoßen wird.
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In
weiteren beispielhaften Ausführungsformen
ist eine Flussbeschränkung
in eine Abgabevorrichtung eingebracht, in welcher der Arzneimittelfluss durch
direktes Ausstoßen
des Arzneimittels durch eine Flussbeschränkung gesteuert wird, wobei
die Abgabevorrichtung ein Gehäuse,
einen Arzneimittelbehälter
mit variierbarem Volumen, eine einen Fließkanal umfassende Flussbeschränkung und
ein Auslassmittel in Fluidkommunikation mit dem ersten Arzneimittelbehälter mit
variierbarem Volumen durch den Fließkanal umfasst. Ein Antriebsmittel
zum Ausstoßen
von Arzneimittel aus dem Arzneimittelbehälter durch die Flussbeschränkung zum
Auslassmittel ist bereitgestellt.
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Das
Auslassmittel kann dazu geeignet sein, mit Infusionsmitteln (z.B.
einem Katheterrohr oder transkutanen Zugangsmitteln wie eine Infusionsnadel,
eine flexible Infusionskanüle
oder eine Mehrzahl an Mikropenetratoren) in Fluidkommunikation gebracht
zu werden, oder es kann diese umfassen. Im letzteren Fall kann die
Fluidkommunikation direkt vor der Verwendung eingerichtet werden,
bevor oder nachdem die Arzneimittelabgabevorrichtung am Anwender
angebracht wurde.
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Jedoch
kann eine Abgabevorrichtung der vorstehenden Typen auch derart hergestellt
werden oder dem Verwender als ein System angeboten werden, in welchem einzelne
Bestandteile miteinander kombiniert sind, um eine Aggregatvorrichtung
bereitzustellen. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, ein System, umfassend
eine wegwerfbare, vorgefüllte Arzneimitteleinheit,
eine dauerhafte Antriebskraft bereitstellende Einheit und eine Wegwerfeinheit,
umfassend das Antriebsfluid und die Fließbeschränkung, anzubieten. Für ein derartiges
System könnten
unterschiedliche Flussbeschränkungen,
die unterschiedliche Infusionsgeschwindigkeiten in Kombination mit einer
vorgegebenen Antriebskraft bereitstellen, angeboten werden.
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Dementsprechend
stellt in einer beispielhaften Ausführungsform die vorliegende
Erfindung eine Fluidübertragungsvorrichtung
bereit, umfassend einen ersten Hohlraum mit variierbarem Volumen,
enthaltend ein Antriebsfluid, eine wie vorstehend erörterte und
beschriebene Flussbeschränkung,
einen zweiten Hohlraum mit variierbarem Volumen in Fluidkommunikation
mit dem ersten Hohlraum mit variierbarem Volumen durch den Fließkanal.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform stellt die vorliegende
Erfindung eine Vorrichtung bereit, umfassend einen vorgefüllten Arzneimittelbehälter mit
variierbarem Volumen mit einem Auslass und einer wie vorstehend
erörterten
und beschriebenen Flussbeschränkung
in Fluidkommunikation mit dem Auslass des Behälters.
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Zum
Bereitstellen einer Fluidabgabevorrichtung des Typs unter Verwendung
einer Flussbeschränkung
in Kombination mit einem Antriebsfluid, welches die Sicherheit und
leichte Identifikation sicherstellt, ob die Infusion gestartet wurde,
kann ein gefärbtes
Antriebsfluid verwendet werden. Folglich ist in einem weiteren Aspekt
der Erfindung eine Abgabevorrichtung bereitgestellt, umfassend ein
Gehäuse,
einen ersten Hohlraum mit variierbarem Volumen, enthaltend ein Antriebsfluid,
eine Flussbeschränkung,
umfassend einen Fließkanal,
einen zweiten Hohlraum mit variierbarem Volumen in Fluidkommunikation
mit dem ersten Hohlraum mit variierbarem Volumen durch den Fließkanal,
und einen Arzneimit telbehälter
mit variierbarem Volumen, der in einer Verwendungssituation einen
Auslass, aufweist. Der zweite Hohlraum mit variierbarem Volumen
und der Arzneimittelbehälter
mit variierbarem Volumen sind derart angeordnet, dass das Volumen
des Arzneimittelbehälters
abnimmt, wenn das Volumen des zweiten Hohlraums zunimmt. Die Vorrichtung
umfasst des Weiteren ein Antriebsmittel zum Ausstoßen des
Antriebsfluids aus dem ersten und zweiten Hohlraum durch die Flussbeschränkung, wobei
Arzneimittel aus dem Arzneimittelbehälter durch den Auslass ausgestoßen wird,
wobei das Gehäuse
einen transparenten Teil umfasst, der es ermöglicht, dass der Inhalt des
zweiten Hohlraums mit variierbarem Volumen oder der Flussbeschränkung von
der Außenseite
der Vorrichtung her sichtbar ist, wobei das Antriebsfluid zum leichten,
visuellen Erkennen seiner Gegenwart im zweiten Hohlraum mit variierbarem Volumen
oder in der Flussbeschränkung
(z.B. unter Verwendung eines Farbstoffs) gefärbt ist. Da die meisten flüssigen Arzneimittel
entweder transparent oder milchig (wie kristallhaltiges Insulin)
sind, kann eine beliebige „kräftige" Farbe wie rot oder
blau verwendet werden.
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Durch
diese Anordnung ist es möglich,
die anfänglichen Änderungen
im Fließkanal
und/oder im zweiten Hohlraum zu identifizieren. Tatsächlich kann eine
derartige Antriebsfluidanordnung in Kombination mit einem beliebigen
Flussbeschränkungstyp
verwendet werden. Vorteilhafterweise wird eine Flussbeschränkung des
vorstehend beschriebenen Typs verwendet.
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Wie
hier verwendet, bedeutet der Begriff „Arzneimittel", dass er jedes arzneimittelhaltige,
fließbare
Medikament, das durch ein Abgabemittel wie eine hohle Nadel in kontrollierter
Weise durchgeleitet werden kann, wie eine Flüssigkeit, eine Lösung, ein Gel
oder eine feine Suspension umfasst. Repräsentative Arzneimittel schließen Pharmazeutika
wie Peptide, Proteine und Hormone, biologisch abgeleitete oder aktive
Mittel, Mittel auf Hormon- oder Gen-Basis, Nährstoffformulierungen und andere
Substanzen, sowohl in fester (dispergierter) als auch in flüssiger Form,
ein. In der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird auf die Verwendung
von Insulin Bezug genommen. Demgemäß bedeutet der Begriff „Infusion", dass er jedes Verfahren
der parenteralen Abgabe an einen Patienten umfasst.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird die Erfindung weiter mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben, wobei
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1A eine
Explosionsperspektivzeichnung einer Flussbeschränkungsvorrichtung ist,
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1B teilweise
einen Querschnitt einer weiteren Flussbeschränkungsvorrichtung darstellt,
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1C in
einer Querschnittsseitenansicht eine weitere Flussbeschränkungsvorrichtung
darstellt,
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1D eine
Querschnittsansicht entlang der Linie D-D in 1C darstellt,
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1E eine
Explosionsperspektivansicht einer weiteren Flussbeschränkungsvorrichtung
ist,
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1F eine
Explosionsperspektivansicht einer weiteren Flussbeschränkungsvorrichtung,
auf der Basis desselben Prinzips wie in 1E dargestellt,
ist,
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2A eine
Perspektivansicht einer Infusionsvorrichtung in einem anfänglichen
Zustand darstellt,
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2B eine
Perspektivansicht der Infusionsvorrichtung von 2A in
einem betätigten
Zustand darstellt,
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3 eine „horizontale" Querschnittsansicht der
Infusionsvorrichtung von 2 darstellt,
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4 eine
erste „vertikale" Querschnittsansicht
der Infusionsvorrichtung von 2 darstellt,
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5 eine
zweite „vertikale" Querschnittsansicht
der Infusionsvorrichtung von 2 darstellt,
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6 eine
Flussbeschränkung
im Detail darstellt und
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7 eine
subkutane Infusionsnadel im Detail darstellt.
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In
den Figuren sind gleiche Strukturen durch gleiche Bezugsnummern
gekennzeichnet.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Werden
im Folgenden die Begriffe wie „oberer", „unterer", „rechts" und „links" oder ähnliche
entsprechende Ausdrücke
verwendet, betreffen diese nur die beigefügten Figuren und nicht eine
tatsächliche
Verwendungssituation. Ferner wird der Begriff „Spurlinie" dazu verwendet, um eine in einer Oberfläche ausgebildete „offene" Struktur, z.B. eine
Nut zu beschreiben, wohingegen der Begriff „Kanal" verwendet wird, um eine „geschlossene" röhrenförmige Struktur
zu beschreiben, die eine beliebige Querschnittskonfiguration aufweisen
kann.
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1A zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dementsprechend
soll die Konfiguration der verschiedenen Strukturen sowie ihre relativen
Abmessungen nur Veranschaulichungswecken dienen.
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Insbesondere
umfasst eine Flussbeschränkungsvorrichtung 101 ein
oberes Element 110 mit einer im Allgemein ebenen unteren
Oberfläche 111 (ist in 1A nicht
zu sehen) und ein unteres Element 120 mit einer im Allgemeinen
ebenen oberen Oberfläche 121.
Das obere Element umfasst erste und zweite Durchgangsbohrungen 112, 113,
die als Einlass bzw. Auslass für
die Flussbeschränkung
dienen.
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In
der oberen Oberfläche 121 ist
eine Fließspurlinie 130 mit
einem Einlassendteil 131 und einem Auslassendteil 132 und
einer Mehrzahl an im Allgemeinen U-förmigen
Teilen 135 ausgebildet, wobei jedes ein Paar gegenüberliegender
erster und zweiter „Schenkel"-Teile 136, 137 umfasst,
wobei die Fließspurlinie
dadurch ein serpentinenförmiges
Muster ausbildet. Wie es erscheint, bilden entfernt von den äußersten
Schenkeln alle Schenkel einen Teil von zwei benachbarten U-förmigen Teilen aus, d.h. die Schenkel 136, 137 bilden
ein erstes U und die Schenkel 137, 138 ein zweites
U aus. Die gegenüberliegenden
Teile können
jede beliebige Konfiguration (z.B. gerade oder kurvenförmig) aufweisen
und mehr oder weniger parallel zueinander angeordnet sein. Zu Veranschaulichungswecken
ist die Spurlinie 130 als eine relativ breite Struktur
dargestellt, jedoch weist die Spurlinie für die meisten Anwendungen eine
Breite und Tiefe im Mikrometerbereich auf.
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In
der oberen Oberfläche 121 sind
zwischen jedem der gegenüberliegenden
Teile 136, 137 der Fließspurlinie Sicherheitsspurlinien 140 mit
einem in der Nähe
des geschlossenen Endes eines U's
angeordneten geschlossenen Ende 141 und einem gegenüberliegenden
offenen Ende 142 in Kommunikation mit dem Äußeren ausgebildet.
Wie in 1 schematisch veranschaulicht,
ist der Querschnittsbereich der Sicherheitsspurlinien wesentlich
größer als die
Fließspurlinie.
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In
zusammengebautem Zustand (nicht dargestellt) sind die beiden Elemente 110, 120 mit
den gegenüberliegenden
Oberflächen
in passendem Kontakt miteinander angebracht (z.B. verbunden), wobei
die Fließspurlinie
und die Sicherheitsspurlinie „geschlossen" sind, um einen Fließkanal bzw.
eine Mehrzahl an Sicherheitskanälen
auszubilden, wobei der Fließkanal
ein Einlassendteil in Fluidkommunikation mit der Einlassöffnung 112 und
ein Auslassendteil in Fluidkommunikation mit der Auslassöffnung 113 aufweist.
Auf diese Weise wird der Fließkanal durch
umlaufende Wandstrukturen ausgebildet, die durch die zwei Elemente
bereitgestellt sind, wobei die umlaufende Wandstruktur im Wesentlichen
entlang der gesamten Länge
des Fließkanals
einen Teil (d.h. entsprechend der Ebene der Fließspurlinie) in Fluidkommunikation
mit einem äußeren Raum
in Bezug auf die Flussbeschränkung
aufweist.
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Wie
vorstehend detailliert erklärt
wird, sollte die Bindung zwischen den zwei Oberflächen, die
einem Teil zwischen zwei gegenüberliegenden
Schenkeln 136, 137 eines U-förmigen Teils 135 entsprechen,
fehlerhaft sein, jegliches die Spurlinie abkürzendes Fluid durch den Sicherheitskanal 140 an
das Äußere abgeleitet.
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1B zeigt
zum Teil eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Wie in der ersten Ausführungsform umfasst die Flussbeschränkungsvorrichtung 201 ein
oberes Element 210 mit einer unteren Oberfläche 211 und
ein unteres Element 220 mit einer oberen Oberfläche 221,
jedoch ist in der zweiten Ausführungsform
ein Zwischenfolienelement 230 zwischen den zwei gegenüberliegenden
Oberflächen
eingeschoben, wobei die drei Elemente unter Ausbildung einer Laminatstruktur
verbunden sind. Im Folienelement ist eine durchgängige (d.h. perforierte) Spurlinie 239 mit
im Wesentlichen derselben Konfiguration wie die Spurlinie 130 in
der ersten Ausführungsform
ausgebildet. In der unteren Oberfläche des oberen Elements ist eine
Mehrzahl an Sicherheitsspurlinien 240 mit im Wesentlichen
derselben Konfiguration wie die Sicherheitsspurlinien 140 in
der ersten Ausführungsform
ausgebildet. Auf diese Weise werden ein Fließkanal und seine umgebende
Wandstruktur aus diesen drei Elementen in Kombination ausgebildet,
wohingegen die Sicherheitskanäle
zwischen dem ersten Element und dem Zwischenelement ausgebildet
werden.
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1C und 1D zeigen
in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform einer Flussbeschränkung. Die
Flussbeschränkungsvorrichtung 301 umfasst
ein in einem ersten Stützelement 310 befestigtes
Kapillarrohr 330. Das erste Stützelement 310 weist
eine erste Oberfläche 311 auf,
die eine zum Aufnehmen des Kapillarrohrs geeignete Nut 320 umfasst.
Die Nut ist leicht größer als
das Rohr, wodurch ein Einlass 321 und ein Auslass 322 bereitgestellt werden,
und zum sicheren Eingreifen und Stützen des Rohrs an seinen Endteilen 331, 332 konfiguriert. In
der dargestellten Ausführungsform
sind zusätzliche
Stützen 335 bereitgestellt,
um vor Bruch zu schützen.
Zum Bereitstellen weiterer Stützen,
kann das Rohr an der unteren Oberfläche 323 der Nut entsprechend
einem engen Teil entlang seiner Länge (nicht dargestellt) gestützt werden.
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Das
erste Stützelement
umfasst ferner zwei Fluidleitungen in Form von zwei Sicherheitsspurlinien 336, 337.
In 1D ist das Stützelement
an einem zweiten Stützelement 340 angeordnet,
wobei ein Stützkanal 320' um das Rohr
ausgebildet ist, von dem sich zwei Sicherheitskanäle 336' ins Äußere erstrecken.
Das zweite Stützelement 340 umfasst
zwei Bohrungen 341, die in Fließkommunikation mit dem Einlass
bzw. dem Auslass angeordnet sind.
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1E zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer Flussbeschränkung.
Dementsprechend sollen die Konfiguration der unterschiedlichen Struktur
sowie ihre relativen Dimensionen nur Veranschaulichungszwecken dienen.
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Insbesondere
umfasst eine Flussbeschränkungsvorrichtung 1101 ein
oberes Element 1110 mit einer im Allgemeinen ebenen unteren
Oberfläche 1111 (ist
in 1A nicht zu sehen), ein unteres Element 1120 mit
einer im Allgemeinen ebenen oberen Oberfläche 1121 und ein im
Allgemeinen ebenes Zwischenelement 1140. Das obere Element
umfasst erste und zweite Durchgangslöcher 1112, 1113,
die als Einlass bzw. Auslass für
die Flussbeschränkung
dienen.
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In
der oberen Oberfläche
ist eine Fließspurlinie 1130 mit
einem Einlassendteil 1132 und einem Auslassendteil 1133 und
einer Mehrzahl an im Allgemeinen U-förmigen
Teilen 1135 ausgebildet, wobei die Fließspurlinie ein serpentinenförmiges Muster ausbildet.
Zu Veranschaulichungszwecken ist die Spurlinie 1130 als
relativ breite Struktur dargestellt, jedoch weist die Spurlinie
für die
meisten Anwendungen eine Breite und Tiefe im Mikrometerbereich auf. Die
Spurlinie kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technologie,
z.B. Spritzgießen,
Prägen, Ätzen oder
durch einen Laser gebildet werden. Obwohl die Spurlinie als eine
einheitliche Struktur dargestellt ist, kann sie zwei oder mehrere
unter Verwendung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Herstellungsverfahren,
z.B. unterschiedlichen Lasern hergestellte Teile umfassen.
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Das
Zwischenelement 1140 liegt in Form einer dünnen Folie
vor und umfasst erste und zweite Öffnungen 1142, 1143,
die als einzelne Flussbeschränkungen
dienen, die angeordnet sind, um in zusammengebautem Zustand der
Vorrichtung mit den Bohrungen 1112, 1113 überein zu
stimmen. Die Öffnungen
können
im selben oder in zwei unterschiedlichen Verfahren ausgebildet werden.
Wird ein einziges Herstellungsverfahren verwendet, gehören die beiden Öffnungen
zur gleichen Flussbeschränkungsgruppe.
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In
zusammengebautem Zustand (nicht dargestellt) sind diese drei Elemente 1110, 1120, 1140 aneinander
befestigt (z.B. verbunden) oder in einer Sandwichkonstruktion mit
ihren gegenüberliegenden Oberflächen in
passendem Kontakt, wobei die Fließspurlinie „geschlossen" wird, um einen Fließkanal auszubilden,
wobei der Fließkanal
ein Einlassendteil 1132, das in Reihe in Fluidkommunikation
mit der ersten Flussbeschränkungsöffnung 1142 und
der Einlassöffnung 1112 steht,
und ein Auslassendteil 1133, das in Reihe in Fluidkommunikation
mit der zweiten Flussbeschränkungsöffnung 1143 und
der Auslassöffnung 1113 steht,
aufweist. Wie in der Figur angegeben, weisen die Einlass- und Auslassöffnung deutlich
größere Durchmesser
auf, wodurch ihr Fließwiderstand
verglichen mit den „echten" Flussbeschränkungen 1142, 1130, 1143 vernachlässigbar
ist.
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Der
Fließwiderstand
für die
unterschiedlichen Flussbeschränkungen
kann gemäß der spezifischen
Gestaltung der kombinierten Flussbeschränkungsvorrichtung und der Anzahl
an einzelnen eingebrachten Flussbeschränkungen gewählt werden. Zum Beispiel kann
in dem Falle, in welchem ein erstes Herstellungsverfahren für die Spurlinie 1130 und ein
zweites Herstellungsverfahren für
die zwei Flussbeschränkungsöffnungen 1142, 1143 verwendet wird,
dann eine Verteilung von 25% für
jede der Öffnungen
und 50% für
die Spurlinie geeignet sein.
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1F stellt
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dar. Wie
in der Ausführungsform
von 1E umfasst die Flussbeschränkungsvorrichtung 1201 ein
oberes Element 1210 mit einer unteren Oberfläche 1211 und ein
unteres Element 1220 mit einer oberen Oberfläche 1221 und
ein Zwischenfolienelement 1240, das zwischen den zwei gegenüberliegenden
Oberflächen eingeschoben
ist, wobei die drei Elemente dazu geeignet sind, unter Ausbildung
einer Laminatstruktur miteinander verbunden zu werden.
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In
der oberen Oberfläche 1221 sind
erste und zweite Fließspurlinien 1230, 1250 ausgebildet, wobei
jede ein Einlassendteil 1232, 1252 und ein Auslassendteil 1233, 1253 und
eine Mehrzahl an im Allgemeinen U-förmigen Teilen 1235, 1255 aufweist, wodurch
die Fließspurlinien
serpentinenförmige
Muster ausbilden. In der unteren Oberfläche 1211 ist eine dritte
Spurlinie mit Einlass- und Auslassendteilen (nicht zu sehen) ausgebildet,
wobei die Spurlinie angeordnet ist, um dem Bereich zwischen der
ersten und zweiten Fließspurlinie
zu entsprechen. Die drei Fließspurlinien
können
unter Verwendung von einem, zwei oder drei unterschiedlichen Herstellungsverfahren
hergestellt werden, wodurch sie drei, zwei oder eine Flussbeschränkungsgruppe(n)
definieren.
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Das
Zwischenelement 1240 umfasst erste und zweite Flussbeschränkungen 1242, 1243,
die angeordnet sind, um in zusammengebautem Zustand der Vorrichtung
mit den Bohrungen 1112, 1113 überein zu stimmen, sowie dritte
und vierte Flussbeschränkungen 1245, 1246,
die angeordnet sind, um mit Endteilen der Fließwege überein zu stimmen, wodurch
ein in Reihe verbundener Fließweg
bereitgestellt wird. Die Öffnungen
können
in derselben Weise oder in unterschiedlichen Verfahren hergestellt
werden, wobei sie eine oder mehrere Flussbeschränkungsgruppen ausbilden.
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In
zusammengebautem Zustand (nicht dargestellt) sind die drei Elemente 1210, 1220, 1240 in einer
Sandwichkonstruktion mit ihren gegenüberliegenden Seiten in passendem
Kontakt aneinander befestigt (z.B. verbunden), wodurch jede Fließspurlinie geschlossen
wird, um einen entsprechenden Fließkanal zu bilden. Wenn sie
gut aneinander passen, wird eine einzelne kombinierte Flussbeschränkung durch
die erste Öffnung 1242,
den ersten Fließkanal 1230,
die dritte Öffnung 1245,
den dritten Fließkanal, die
vierte Öffnung 1246,
den zweiten Fließkanal 1250 und
die zweite Öffnung 1243 ausgebildet.
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Wird
ein Fließkanal
durch eine Kombination einer Fließspurlinie und einer gegenüber liegenden „schließenden" Oberfläche eingerichtet,
wird der Fließkanal
(und folglich die Flussbeschränkung)
als in dem Element, in welchem die Fließspurlinie ausgebildet ist,
ausgebildet betrachtet.
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Tatsächlich können, in
dem Ausmaß,
dass die Flussbeschränkung
vom Typ mit ein serpentinenähnliches
Muster ausbildenden U-förmigen
Teilen für eine
wie mit Bezug auf die 1E und 1F erörterte kombinierte
Flussbeschränkung
verwendet wird, die in 1A dargestellten Sicherheitskanäle vorteilhaft
eingebracht werden.
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2A stellt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Abgabevorrichtung
dar. Dementsprechend soll die Konfiguration der verschiedenen Strukturen
sowie ihre relativen Abmessungen nur Veranschaulichungszwecken dienen.
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Insbesondere
stellt 2A eine Infusionsvorrichtung 1 dar,
die ein Gehäuse 10 und
einen davon hervor vorstehenden Betätigungsknopf 20 umfasst.
Das Gehäuse
umfasst eine obere Oberfläche 2 und
eine untere Oberfläche 3 (nicht
zu sehen), die dazu geeignet sind, an einer Hautoberfläche eines Anwenders
angebracht zu werden. Die obere Oberfläche ist mit einem transparenten
Fenster 4 bereitgestellt, das es dem Anwender ermöglicht,
einen im Gehäuse
angeordneten Arzneimittelbehälter
zu betrachten. In 2B wurde die Infusionsvorrichtung an
der Haut eines Anwenders angebracht und der Betätigungsknopf durch den Anwender
in das Gehäuse
gedrückt,
wodurch er die Infusionsvorrichtung wie nachstehend detailliert
erklärt
betätigt.
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Mit
Bezug auf 3-5 wird die
allgemeine Konstruktion der Infusionsvorrichtung beschrieben. Das
Gehäuse
umfasst eine obere Wand 11, eine untere ebene Grundplatte 12,
Seitenwandteile, eine Endwand 13 mit einer äußeren ebenen
Oberfläche und
in Bezug zum Letzteren ein gegenüber
liegendes offenes Ende. Im Inneren umfasst das Gehäuse eine erste
Mittelwand 14 und eine zweite Schrägwand 15, die in Kombination
drei Abteilungen, eine Antriebsabteilung 16, eine Behälterabteilung 17 und
eine Nadelabteilung 18 definieren. Die Antriebsabteilung
bildet einen flachen Zylinder mit einem offenen nahen Ende und einem
im Wesentlichen geschlossenen entfernten Ende aus. Ein Kolben 30 ist
im Zylinder gleitfähig angeordnet,
der die Antriebseinheit in eine mit einer viskosen Antriebsflüssigkeit
(z.B. Siliconöl)
gefüllte entfernte
Fluidabteilung 31 (entsprechend dem vorstehend beschriebenen
ersten Hohlraum) und eine nahe Federabteilung 32 unterteilt.
Der Betätigungsknopf 20 umfasst
ein Randleistenteil 21, das im Zylinder gleitfähig aufgenommen
ist, wodurch er die Federabteilung schließt. In der Federabteilung sind zwei
schraubenförmige
Druckfedern 33 angeordnet, die auf den Kolben einwirken,
jedoch kann jedes beliebige komprimierbare Material oder Element,
das eine Federwirkung bereitstellt, oder ein beliebiges andere Mittel,
das eine Kraft bereitstellt oder erzeugt (z.B. Gasbildner oder Flüssigkeits/Gasgemisch),
das auf den Kolben einwirkt, verwendet werden. Der Betätigungs knopf
umfasst des Weiteren ein Keilteil 22, um in der Nadelabteilung
aufgenommen zu werden.
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Wie
am besten in 5 ersichtlich, umfasst die Behälterabteilung
einen flexiblen Arzneimittelbehälter 40 mit
einer insulinhaltigen Arzneimittelformulierung. Der Behälter ist
vorzugsweise aus einem transparenten Material gefertigt, das es
dem Anwender ermöglicht,
das Arzneimittel durch das Fenster 4 zu betrachten und
zu kontrollieren. Im anfänglichen Zustand,
d.h. bevor ein Arzneimittel aus der Infusionsvorrichtung ausgestoßen wurde,
weist der Behälter
eine Konfiguration auf, die im Wesentlichen der Konfiguration der
Behälterabteilung
entspricht, wodurch zwischen den zwei Bestandteilen ein vernachlässigbarer
Hohlraum 19 (oder toter Raum) ausgebildet wird. In dem
Falle, in welchem ein mit Luft gefüllter toter Raum nicht akzeptabel
ist, kann der Raum mit einem Fluid gefüllt werden (zu Veranschaulichungswecken
ist der Raum zwischen dem Behälter und
dem Behälterabteil
relativ groß).
Wie es scheint, stellt der tote Raum den vorstehend beschriebenen zweiten
Hohlraum in einem im Wesentlichen vollständig zusammengefallenen Zustand
dar. Innerhalb des Arzneimittelbehälters ist ein U-förmiges Membranelement 41 angeordnet,
das aus einem selbst versiegelnden Material gebildet ist und obere
und untere Membranteile 42, 43 umfasst. Im Endteil 13 ist
eine Auslassöffnung 34 von
der Fluidabteilung und eine Einlassöffnung 44 zur Behälterabteilung
ausgebildet.
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Die
Infusionsvorrichtung umfasst des Weiteren ein Flussbeschränkungselement 50 (siehe 6),
das eine ebene Oberfläche 51 umfasst,
in welcher eine Serpentinenspurlinie 52 zwischen nahen
und entfernten Endteilen 53, 54 ausgebildet ist. Zwischen
den gegenüberliegenden
Schenkeln der einzelnen U-förmigen
Serpentinenteile sind Sicherheitsspurlinien 59 angeordnet.
Das Flussbeschränkungselement 50 ist
mit der äußeren ebenen
Oberfläche
des Gehäuseendteils
mit dem nahen und entfernten Endteil in Übereinstimmung mit dem Auslass 34 bzw.
den Einlassöffnungen 44 verbunden.
Auf diese Weise wird ein Flussbeschränkungskanal mit Sicherheitskanälen zwischen
den beiden Öffnungen ausgebildet.
Alter nativ dazu kann eine beliebige der anderen vorstehend erörterten
Flussbeschränkungen
verwendet werden. Wie es scheint, bestimmt der Widerstand der Flussbeschränkung, die
Viskosität des
Antriebsfluids und die durch die komprimierten Federn bereitgestellte
Kraft die Geschwindigkeit, mit der das Antriebsfluid durch die Flussbeschränkung zur
Behälterabteilung
gezwungen wird.
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Die
Infusionsvorrichtung umfasst des Weiteren eine wie in 7 dargestellte
hohle subkutane Infusionsnadel 60, die ein entferntes zugespitztes Ende 61,
das zum Einführen
durch eine Hautoberfläche
geeignet ist, ein geschlossenes nahes Ende, an welchem ein Nadelkeil 62 ausgebildet
ist umfasst. Im Körper
der Nadel ist eine Öffnung 63 in
Fluidkommunikation mit dem Inneren der Nadel ausgebildet. Das nahe
Ende der Nadel ist in der Nadelabteilung angeordnet, wobei der Nadelkörper durch
eine in der ersten Wand 15 ausgebildete Öffnung 64 in
das Behälterabteil
und weiter in den Behälter
ragt. Im anfänglichen
Zustand (wie dem Anwender geliefert und in 5 nicht
dargestellt) durchdringt die Nadel das obere Membranteil 42 mit
dem zwischen dem oberen und unteren Membranteilen 42, 43 im
Behälter
angeordneten nahe Ende 61.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf die 4 und 5 die Betätigung der
Infusionsvorrichtung beschrieben. Wurde die Vorrichtung auf einer
Hautoberfläche
(vorzugsweise umfasst die untere Oberfläche eine Klebebeschichtung)
positioniert, betätigt
der Anwender die Vorrichtung durch vollständiges Niederdrücken des
Betätigungsknopfs 20,
bis er in einer vertieften Position an Ort und Stelle einrastet
(das zwischen dem Knopf und dem Gehäuse angeordnete Verriegelungsmittel
ist in den Figuren nicht dargestellt), wobei gleichzeitig die Federn 33 zusammen gedrückt werden
und das Keilteil 22 in die Nadelabteilung bewegt wird.
Das Keilteil umfasst eine untere schräge Oberfläche 23 in gleitendem
Kontakt mit dem Nadelkeil 62, wobei das Keilteil die Nadel
nach unten zwingt, wenn es in das Gehäuse gedrückt wird. Durch diese Betätigung durchdringt
das zugespitzte entfernte Nadelende 61 das untere Membranteil 43 und
wird durch eine im Grundteil ausgebildete Öffnung 65 heraus gezwungen.
Wenn die Infusionsvorrichtung an der Hautoberfläche des Anwenders angebracht
ist, wird die Infusionsnadel dadurch durch die Haut eingeführt. Befindet
sich die Nadel in ihrer vollständig
ausgefahrenen Position, ist die Nadelöffnung 63 zwischen
den zwei Membranteilen positioniert, wodurch eine Fluidkommunikation
vom Arzneimittelbehälter
zum Anwender aufgebaut wird. Gleichzeitig beginnt der Ausstoß des Antriebsfluids
aus der Fluidabteilung 31 und durch die Flussbeschränkung zum
Hohlraumteil 19 der Behälterabteilung 17,
wo es allmählich
den flexiblen Behälter
zusammen drückt und
dadurch das darin enthaltene insulinhaltige Arzneimittel durch die
Nadel heraus und in den Anwender zwingt.
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Anfänglich wird
Luft wird aus der Nadel ausgestoßen, so dass in der Flussbeschränkung und
um den Arzneimittelbehälter
(falls vorhanden) eingeschlossene Luft zu einer anfänglich höheren Infusionsgeschwindigkeit
führen
kann, jedoch sind diese Auswirkungen vernachlässigbar.
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In
der dargestellten Ausführungsform
werden die Ausstoßmittel
in Form von Federn 33 während
der Betätigung
der Vorrichtung „mit
Energie versorgt",
jedoch kann, um die zum Betätigen
des Knopfs 20 benötigte
Kraft zu reduzieren, das Federmittel 33 vorgespannt und
das Antriebsfluid 31 entsprechend vorkomprimiert sein,
wodurch allein der Einstich des Behälters durch die Nadel das Ausstoßmittel
betätigt
und dadurch die Infusion startet.
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Zum
Bereitstellen einer Fluidabgabevorrichtung des Typs unter Verwendung
einer Flussbeschränkung
in Kombination mit einem Antriebsfluid, das die sichere und leichte
Erkennung dessen gewährt,
ob die Infusion gestartet wurde, kann ein gefärbtes Antriebsfluid verwendet
werden. Insbesondere kann das Gehäuse einen transparenten Teil
umfassen, der es ermöglicht,
dass der Inhalt des zweiten Hohlraums mit variierbarem Volumen oder
die Flussbeschränkung
von außerhalb
der Abgabevorrichtung her betrachtet werden kann, und das Antriebsfluid
kann zum leichten visuellen Erkennen seiner Gegenwart im zweiten
Hohlraum mit variierbarem Volumen oder in der Flussbeschränkung (z.B.
unter Verwendung eines Farb stoffs) gefärbt sein. Durch diese Anordnung
ist es möglich,
die anfänglichen
Beladungen im Fließkanal
und/oder dem zweiten Hohlraum zu erkennen. Tatsächlich kann eine derartige Antriebsfluidanordnung
in Kombination mit jedem beliebigen Flussbeschränkungstyp verwendet werden.
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In
der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
wurden die unterschiedlichen Strukturen, welche die gewünschten Beziehungen
zwischen den unterschiedlichen Bestandteilen bereitstellen, so wie
die Mittel, welche die beschriebene Funktionalität der unterschiedlichen Bestandteile
(d.h. Krafterzeugungsmittel, Flussbeschränkung, flexibler Behälter usw.)
bereitstellen, zu einem Grad beschrieben, mit dem das Konzept der vorliegenden
Erfindung dem fachkundigem Leser klar ist. Die detaillierte Konstruktion
und Spezifikation für
die unterschiedlichen Strukturen werden als die Aufgabe einer gewöhnlichen
Gestaltungsprozedur betrachtet, dass durch den Fachmann im Einklang mit
der vorliegenden Spezifikation durchgeführt wird.