DE69827249T2

DE69827249T2 - Elektrochemisch angetriebene spritzenpumpe

Info

Publication number: DE69827249T2
Application number: DE69827249T
Authority: DE
Inventors: J. Henri MAGET; Robert Rosati; M. Lisa DAVIS
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2018-09-01
Also published as: JP2000513640A; ES2231102T3; DE69833229T2; EP0993836A2; US5971722A; KR20000068917A; NZ335067A; EP0993835A2; JP3514471B2; KR100504651B1; EP0993835A3; EP0993836A3; NO992161D0; EP1004324B1; EP0983101B1; AU9040798A; EP1004324A2; DE69827249D1; NO992161L; EP0983101A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf medizinische Infusionsvorrichtungen zur parenteralen Abgabe von Fluidstoffen, und insbesondere auf ein System, das eine Spritze und eine gasbetriebene Pumpe zur Verwendung mit einer Spritze umfasst.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Technik der medizinischen Infusionspumpen ist von großer Bandbreite und Verschiedenartigkeit. Auch auf dem Gebiet von Spritzenpumpen wurde enorme Arbeit geleistet.
Spritzenpumpen werden im Allgemeinen zur Infusion einer relativ kleinen Menge eines konzentrierten Medikaments verwendet, im Gegensatz zu großvolumigen Pumpen, die dazu ausgelegt sind, ein Medikament, das in Beimengung mit einer großen Menge an Verdünnungsmittel hergestellt wird, genau zu infundieren.
Spritzenpumpen durchlaufen das ganze Spektrum hochgenauer und dementsprechend teurer elektromechanischer Pumpen wie die Baxter AS40 und andere Geräte von verschiedenen Herstellern bis hin zu billigen und dementsprechend weniger genauen Einmalgeräten; wobei ein Beispiel dafür der Disetronic Infusor ist, bei dem es sich um eine Wasserstoff erzeugende galvanische Zelle handelt, die an einer Spritze befestigt ist. Ein anderes Beispiel eines Einmal-Infusionsgeräts ist die SmartDoseII^TM von River Medial Inc. Dieses Gerät setzt auf eine Reaktion auf Säurebasis, um Gas zu erzeugen, das so wirkt, dass es einen Medikamentenbeutel quetscht.
Wie aus einem Überblick über die Technik der Einmal-Spritzenpumpen, wofür die vorstehenden beispielhaft sind, hervorgeht, mangelt es Einmal-Spritzenpumpen, insbesondere gasbetriebenen Spritzenpumpen, an der erforderlichen Genauigkeit zur Abgabe der vielen jüngsten und höchst wirksamen Medikamente, und insbesondere Medikamente für Onkologiebehandlungen und Antibiotika u. dgl.
Die vorliegende Erfindung sorgt für einen Grad an Genauigkeit, der vergleichbar demjenigen einer elektromechanischen Spritzenpumpe ist und gleichzeitig die Einfachheit und die niedrigen Kosten beibehält, die mit Einmalgeräten verbunden sind. Diese Genauigkeit wird durch den Einsatz einer präzise stromgeregelten elektrochemischen Zelle erzielt, welche vorzugsweise Sauerstoff aus der Luft in eine speziell ausgelegte Spritze mit einem im Wesentlichen konstanten Reibungskoeffizienten über deren gesamte Länge dem Spritzenkolben entgegen überträgt.
Ein zusätzlicher Nachteil gasbetriebener Infusionsgeräte besteht darin, dass es beim Erzeugen des Treibgases eine Verzögerung bei der Infusion mit der gewünschten Fließgeschwindigkeit gibt, wenn der Gasdruck ansteigt. Bei dem vorliegenden Gerät ist die Spritze mit einem Vordruck beaufschlagt, um diese Vorlaufzeit so gering wie möglich auszulegen.
Die Elektrochemie elektrisch betriebener Zellen wurde hinlänglich beschrieben. Das vorliegende Gerät verwendet vorzugsweise eine aus Nafion^® bestehende Zelle von E.I. Du-Pont de Nemours&Co.
Nafion ist ein säurebildendes Material, das für die folgende Reaktion sorgt: 1/2 O2 + 2H + + 2e- → H2O H2O → 1/2 O2 + 2H ++ 2e welche dazu dient, die Spritze mit Sauerstoffgas zu füllen. Wie aus der vorstehenden Reaktion hervorgeht, wird das Wasser nicht verbraucht, sondern mit fortschreitender Reaktion wieder in den Kreislauf zurückgeführt. Das zum Protonentransport, wenn die Zelle zu sehr dehydriert wird, notwendige Wasser ist in der Pumpe in einer neuartigen Löschblatt- oder Blotter-Anordnung enthalten, welche nachfolgend beschrieben wird.
Die US-A-5,741,275 offenbart eine Vorrichtung zur gesteuerten Abgabe einer Flüssigkeit aus einer Kammer. Die Vorrichtung umfasst einen Behälter mit einer mit Vordruck be aufschlagten Gaskammer, eine Massekammer zur Aufnahme einfließender Flüssigkeit, und eine Gasentwicklungskammer. Beim Gebrauch wird ein Gasvordruck in der Druckgaskammer erzielt, während die Gasentwicklungskammer eingeschaltet ist.
Die mit Vordruck beaufschlagte Spritze sowie andere Aspekte der Erfindung, welche nachfolgend noch beschrieben werden, stellen eine genaue und kostengünstige Pumpe bereit.
ZUSAMMENFASSUNG UND AUFGABEN DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein System nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Eine primäre Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Spritzenpumpe mit einer stark verbesserten Genauigkeit bei der Abgabe von Medikamenten bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorlaufzeit zu reduzieren, die gasbetriebenen Pumpen eigen ist.
Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kompakte und in sich geschlossene Spritzenantriebsvorrichtung bereitzustellen.
Eine vierte Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spritze mit einem im Wesentlichen konstanten Gleitreibungskoeffizienten entlang ihres Hubs bereitzustellen.
Eine fünfte Aufgabe der Erfindung besteht darin, für ein gleichzeitiges Zusammensetzen und eine gleichzeitige Aktivierung der Pumpe zu sorgen.
Eine sechste Aufgabe der Erfindung ist es; eine elektrochemische Zelle mit einem minimierten Stromdichtegefälle über deren Oberfläche bereitzustellen.
Eine siebte Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Auslassventil für überschüssiges, in der Spritze befindliches Gas bereitzustellen.
Eine achte Aufgabe der Erfindung ist es, der elektrochemischen Zelle in einer Infusionspumpe eine genaue Stromregeleinrichtung bereitzustellen.
Eine neunte Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mit dem Kolben der Spritze verbundenen Dichtungsring bereitzustellen, der dazu ausgelegt ist, für einen im Wesentlichen konstanten Gleitreibungskoeffizienten zu sorgen.
Eine zehnte Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spritze bereitzustellen, die vorgefüllt, an einer Pumpe befestigt und anschließend aktiviert werden kann.
Eine elfte Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein integrales System bereitzustellen, das so arbeiten kann, dass es einer elektrochemischen Zelle einen Wasservorrat zuführt.
Eine zwölfte Aufgabe der Erfindung ist es, für eine elektrochemische Pumpe zu sorgen, die längere Zeit ohne Leistungsverlust gelagert werden kann.
Eine dreizehnte Aufgabe der Erfindung besteht darin, für einen verbesserten Aufbau einer elektrochemischen Zelle zu sorgen.
Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden bei einem Überblick der Ansprüche, der Beschreibung und der hier beigefügten Zeichnungen deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung, wobei der Pumpenkopf auf der Spritze angebracht ist.
2 ist eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie A-A von 1.
3 ist eine Draufsicht auf das System der elektrochemischen Zelle.
4 ist eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie C-C von 3.
5 ist eine Querschnittsansicht der Spritze und des Kolbens im Wesentlichen entlang der Linie A-A von 1.
6 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte Ansicht der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Draufsicht auf das Blotter-System.
8 ist eine perspektivische Ansicht des Bodens des Pumpensystems, welche das mit dem Blotter-System von 7 zusammenhängende Teilsystem im Einzelnen zeigt.
9 ist eine perspektivische Ansicht des Kreuzdichtungsrings.
10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D des in 7 gezeigten Blotter-Teilsystems.
11 ist eine perspektivische Ansicht des Blotter-Systems, wie es auf dem in 8 gezeigten Teilsystem angebracht ist.
12 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Wechselwirkung zwischen dem Spritzenzylinderflansch und den Spritzenrückhaltenuten zeigt, die dem Pumpenkopf zugeordnet sind.
13 ist eine Querschnittsansicht des Gasdruckausgleichsventils.
14 ist eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie A-A, welche die Einrichtung zur Beaufschlagung mit Vordruck zeigt.
15 ist eine schematische Darstellung der Regelschaltkreise der Pumpe.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Pumpensystem 10, welches in ein Pumpenmodul 12 und einen Spritzenkörper 14 unterteilt werden kann. Das Pumpenmodul 12 besteht darüber hinaus aus einem Pumpengehäuse 16, welches so wirkt, dass es die verschiedenen Teilsysteme des Pumpenmoduls 12 aufnehmen kann. Das Gehäuse 16 bildet eine Umfangslippe 18, welche so wirkt, dass sie einen sich radial erstreckenden Ansatz 20 in Eingriff nimmt, der dem Spritzenkörper 14 zugeordnet ist. Der Umfangsansatz 20 bildet eine erste Halteposition, die einer ersten Ansatzabflachung 22 entspricht, welche dazu dient, dass der Spritzenkörper 14 am Pumpenmodul 12 angeschlossen werden kann, ohne dabei das Pumpensystem 10 zu aktivieren. In der montierten aber inaktivierten Position ist die Ansatzabflachung 22 mit einem Einschnitt 25 in Eingriff, damit die Spritze 14 mit dem Gehäuse 16 in Eingriff sein kann, ohne die Pumpe zu aktivieren. Der Umfangsansatz 20 bildet auch eine zweite Rampe 24, an welchem Punkt der Spritzenkörper 14 mit dem Pumpenmodul 12 voll in Eingriff ist, zu welchem Zeitpunkt die Rampe 24 die Spritze 12 an ihre Stelle angehoben hat, um zu ermöglichen, dass die Ansatzabflachung 22 mit der Lippe 18 in Eingriff gelangen kann.
Das Pumpengehäuse 16 bildet darüber hinaus einen im Wesentlichen zentral angeordneten Längssteg 30, auf dem mehrere Batteriehalteeinschnitte 32 ausgebildet sind und der überdies dazu dient, das Gehäuse 16 zu versteifen. Zusätzlich ist dem Gehäuse 16 ein Deckel 33 und eine koaxiale Verlängerung 34 zugeordnet, welche dazu dient, den Großteil der dem Gehäuse 16 zugeordneten Komponenten zu haltern. Innerhalb der koaxialen Verlängerung 34 ist eine Leiterplatte 36 eingesteckt, welche Stromregelschaltkreise 38 un- terstützt. Der Ausgang dieser Schaltkreise 38 wird über eine Elektrode 52 an das Gehäuse 54 der elektrochemischen Zelle übertragen, was später noch beschrieben wird. Federkontakte 28 dienen dazu, Batterien 56 elektrisch an die Leiterplatte 36 anzuschließen.
Nunmehr ist mit Bezug auf 8 der Boden des Gehäuses 16 gezeigt. Dem Sockel der koaxialen Verlängerung 34 ist ein gezahntes Perforationsteil 60 zugeordnet, welches aus einer Vielzahl von sich längs erstreckenden Zähnen 62 besteht. Innerhalb des Perfora tionsteils 60 ist ein Zellengehäusehalteeinschnitt 64 angeordnet, welcher ihm zugeordnete Haltestützen 66 aufweist, welche so wirken, dass sie die Innenfläche des Gehäuses 54 der elektrochemischen Zelle haltern. Dem Einschnitt 64 ist auch eine Durchführungsöffnung 68 zugeordnet; die dazu ausgelegt ist, den Federkontakt 28 mit dem Gehäuse 54 in Berührung kommen zu lassen.
Außen am Einschnitt 64 und parallel dazu weist das Gehäuse 16 eine darin ausgebildete Gasdruckentlastungsventilöffnung 70 auf, die dazu dient, das Überdruckentlastungsventil aufzunehmen und zu haltern, wie später noch beschrieben wird. Die Druckentlastungsventilöffnung 70 erstreckt sich axial zum oberen Teil der Verlängerung 34 hin.
Die Verlängerung 34 bildet darüber hinaus eine radiale Stufe 72, welche mit der Behälterkappe 80 zusammenwirkt, um die Kappe 80 in mehreren speziellen Positionen zu halten, was später noch beschrieben wird. Zusätzlich ist der Verlängerung 34 eine koaxiale Nut 76 zugeordnet, welche dazu ausgelegt ist, eine entsprechende koaxiale Wulst 78 aufzunehmen.
Ganz oben an der Verlängerung 34 ist eine Dichtungsringeingriffsfläche 79 angeordnet, welche dazu ausgelegt ist, einen Dichtungsring oder eine translationsbewegliche Dichtung 75 aufzunehmen.
Die Kappe 80, die in den 7 und 10 am besten zu sehen ist, weist mehrere Merkmale auf. Wie in 10 zu sehen ist, weist die Kappe 80 einen darin untergebrachten Vorratsbehälter 82 für ein Ladungsübertragungsmittel auf, welcher auch eine Öffnung 84 quer über seinen oberen Teil bildet, die mit einem aufbrechbaren Verschluss oder Deckel 86 perforierbar verschlossen ist, der quer über der zuvor erwähnten Öffnung 84 aufgesetzt ist. Ein darüber liegender Mittelvorhaltebereich 82 und der perforierbare Verschluss 86 bilden eine Mittelabgabevorrichtung 88, welche in der bevorzugten Ausführungsform aus einem kapillaraktiven Blotter-System 88 besteht, welches nach dem Durchstoßen des aufbrechbaren Verschlusses oder Deckels 86 so wirkt, dass es das Ladungsübertragungsmittel aus dem Vorratsbehälter oder Vorhaltebereich 82 an das Gehäuse 54 der elektrochemischen Zelle abgibt.
Wie zuvor erwähnt, weist die Verlängerung 34 eine Stufe auf, die dazu ausgelegt ist, die Kappe 80 mehrere Positionen mit unterschiedlichen Wirkungseigenschaften einnehmen zu lassen. In der ersten dieser Positionen befindet sich die Kappe 80 ganz außerhalb der Verlängerung 34. In dieser Konfiguration wird das Ladungsübertragungsmittel durch den aufbrechbaren Verschluss 86 im Behälter 82 zurückgehalten.
Nach dem Aufsetzen des Pumpenmoduls 12 mit der Spritze 14 und einer Drehung in eine erste Position, die einer ersten Abflachung 22 entspricht, die wie zuvor erwähnt, mit dem Einschnitt 25 in Eingriff ist, wird die Kappe in diese Ausgangsposition gebracht. Nach einer weiteren Drehung des Spritzenkörpers 14, die einer Drehung des radialen Ansatzes 20 entspricht, rückt die Spritze auf der Rampe 24 nach oben vor, um die Abflachung 22 mit der Lippe 18 in Eingriff zu nehmen, wodurch die ringförmige Abflachung 90 dazu gebracht wird, auf dem außenliegend sich erstreckenden Kappenrand 92 aufzutreffen, dadurch die Kappe 80 eine lineare Bewegung vollziehen zu lassen und den Behälter 82 und den perforierbaren Verschluss 86 in das gezahnte Perforationsteil 60 zu drängen, und dadurch das Ladungsübertragungsmittel in die Mittelabgabevorrichtung 88 freizusetzen, wodurch das Mittel an die elektrochemische Zelle 54 übertragen wird, was mit der elektrischen Aktivierung der Zelle 54 zusammenfällt.
Der Spritzenzylinder weist eine ihm zugeordnete hintere Öffnung 96 auf, die dazu ausgelegt ist, eine Kolbenbaugruppe 99 aufzunehmen. Unmittelbar vor der hinteren Öffnung befindet sich eine kegelstumpfförmige Nut 98 mit einer Höhe und einem darauf ausgebildeten radialen Winkel. Weiter vorne befindet sich eine ringförmige Wand 100 und eine ringförmige Rampe 90, die so wirkt, dass sie die Innenabmessung des Spritzenzylinders 14 auf sein Nennmaß reduziert.
Vor der Rampe 90 befindet sich ein Anschlag 97, welcher mit der Kolbenbaugruppe 99 so wirkt, dass das Spritzenvolumen bestimmt und die Kolbenbaugruppe 99 im Spritzenzylinder 14 zurückgehalten wird. Der Rest des Spritzenzylinders ist im Wesentlichen zylindrisch und bildet einen Freiwinkel von im Wesentlichen Null, wobei der Freiwinkel als der Winkel zwischen einer zur Längsachse des Spritzenzylinders und der Wand des Spritzen zylinders parallelen Achse bestimmt wird. Diese Minimierung des Freiwinkels wirkt so, dass in Kombination mit dem Kreuzdichtungsring 200, der später noch beschrieben wird, für einen im Wesentlichen konstanten Gleitreibungskoeffizienten zwischen dem Kolben 99 und dem Inneren 102 des Spritzenzylinders gesorgt wird. Ganz vorne in der Spritze befindet sich eine zentral angeordnete Ausgabeöffnung 104, welche dazu ausgelegt ist, in der bevorzugten Ausführungsform an einem Anschlussstück 106 der Luer-Bauart befestigt zu werden, wobei die Befestigung so wirkt, dass die Spritze an einen Abgabeschlauchsatz angeschlossen wird, um einem Patienten ein Medikament zu verabreichen. Wieder mit Bezug auf das hintere oder distale Ende der Spritze, wirkt die ringförmige Wand 100 mit der translationsbeweglichen, der Verlängerung 34 zugeordneten Dichtung 75 zusammen, um für eine Volumenreduktion in der Gasaufnahmekammer 110 zu sorgen, welche im Volumen des Spritzenzylinders 14 gebildet ist, wobei die Gasaufnahmekammer ein Bereich innerhalb des Spritzenzylinders 14 ist, der sich hinter dem Spritzenkolben 98 und Dichtungsring 200 befindet. Die translationsbewegliche Dichtung 75 wirkt so, dass sie sich die ringförmige Wand 100 hinab bewegt und durch diese Bewegung für eine Volumenreduktion in der Gasaufnahmekammer 110 sorgt, um eine Druckzunahme in der darin enthaltenen Atmosphäre zu verursachen, und wirkt dadurch so, dass sie die Spritze 14 mit einem Vordruck beaufschlagt und dadurch die Vorlaufzeit vor dem Erreichen der gewünschten Fließrate reduziert. Diese Volumenreduktion entspricht der linearen Verschiebung der Spritze zwischen einer ersten Position, die dem Anordnen der Ansatzabflachung 22 innerhalb des Einschnitts 25 entspricht, und einer zweiten Position, die dem wie zuvor beschriebenen Eingreifen der Ansatzabflachung 22 in die Lippe 18 entspricht und wie zuvor festgestellt als Ausgangsvolumen der Gasaufnahmekammer und als Endvolumen bestimmt ist, welches durch den Positionsunterschied zwischen der ersten und der zweiten Position reduziert ist.
Im Betrieb wäre der Spritzenzylinder 14 am Pumpenmodul 12 befestigt und würde in die Position gedreht werden, die dem Eingreifen der ersten Ansatzabflachung 22 in den Einschnitt 25 entspräche; wobei die gefüllte Spritze bis zum Zeitpunkt zum tatsächlichen Aktivieren durch einen Patienten in dieser Position bliebe. Dabei würde der Spritzenkörper 14 relativ zum Pumpenmodul 12 gedreht, wodurch die radiale Verlängerung 18 dazu gebracht würde, in die erste Ansatzabflachung 22 einzugreifen. Dabei würde der dem Sprit zenkörper 14 zugeordnete radiale Anschlag 97 die Kappe 80 in Eingriff nehmen und, wie zuvor beschrieben, die lineare Verschiebung der Kappe bewirken. Gleichzeitig würde die translationsbewegliche Dichtung oder die O-Ringdichtung 75 sich die ringförmige Wand 100 hinab bewegen, dadurch das Volumen der Gasaufnahmekammer 110 reduzieren und den Druck darin erhöhen. Gleichzeitig dazu würde das gezahnte Perforationsteil 60 den perforierbaren Verschluss oder Deckel 86 durchstoßen und das Ladungsübertragungsmittel aus dem Behälter 82 freisetzen und eine Ubertragung dieses Mittels durch den Ubertragungs-Blotter 88 für das Ladungsübertragungsmittel zur elektrochemischen Zelle 54 bewirken.
Wie in 12(b) zu sehen ist, umfasst der hintere Rand des Spritzenzylinders 14 eine Öffnung 96, wobei die durch den Spritzenkörper 14 gebildete Öffnung 96 darüber hinaus einen ersten ihr zugeordneten radialen Winkel umfasst, wobei der erste radiale Winkel 98 so wirkt, dass ein Ausgangssitz für die translationsbewegliche Dichtung oder den O-Ring 75 bereitgestellt wird. Vor dem ersten radialen Winkel 98 befindet sich die ringförmige Wand 100, und eine zweite durchmesserreduzierende radiale Rampe 90 wirkt so, dass sie den Spritzenkörperdurchmesser auf ein Endmaß reduziert, das so wirkt, dass ein Gleitgegenstück zur Spritzenkolbenbaugruppe 99 bereitgestellt wird.
Die Spritzenkolbenbaugruppe 99 weist einen zweiteiligen Aufbau auf, bei dem der hintere Kolbenkörper 210 im Wesentlichen ein abgestufter Zylinder ist, der eine hintere Verlängerung bildet, die so wirkt, dass ein Kippen des Kolbenkörpers 210 im Inneren des Spritzenzylinders 14 ausgeschlossen ist. Ein vorderer zylindrischer Haltering 212 ist am Kolbenkörper 210 angebracht, wobei der Ring 212 ein etwas geringeres äußeres radiales Maß besitzt als der hintere Abschnitt 210A des Spritzenkolbenkörpers 210. In dem Zwischenraum zwischen dem zylindrischen Halteteil 212 und der hinteren Verlängerung des Spritzenkolbens 210A ist eine gleitende Kolbendichtung 200 angeordnet. Die gleitende Kolbendichtung 200 weist einen kreuzförmigen Querschnitt auf, wie in 9 zu sehen ist, wobei dieser Querschnitt dazu ausgelegt ist, für einen im Wesentlichen konstanten Gleitreibungskoeffizienten zwischen der Kolbenbaugruppe 99 und dem Inneren 102 des Spritzenzylinders zu sorgen.
Nunmehr besteht mit Bezug auf 4 das elektrochemische Zellensystem 54 aus einem Anodenkörper 256, welcher darüber hinaus das Äußere des Systems umschließt. Im Inneren des Anodenkörpers 256 befindet sich eine ringförmige Dichtung 258, wobei diese ringförmige Dichtung 258 der elektrochemischen Zelle an der Innenabmessung des Anodenkörpers 256 angrenzend ihren Sitz hat. Im Inneren der Dichtung 258 befindet sich ein Kathodenkörper 260, welcher auch den Innenkörper des Systems 54 strukturell umfasst. Angrenzend an den Kathodenkörper 260 befindet sich das elektrochemisch aktive Mittel oder die Membran 262, welche in der bevorzugten Ausführungsform wie zuvor beschrieben aus Nafion besteht. Die elektrochemische Membran 262 ist in Kontakt mit dem Kathodenkörper untergebracht, und beim Zusammensetzen werden der Kathodenkörper und die elektrochemische Membran an der Dichtung 258 vorbei nach hinten gedrückt, um die elektrochemische Membran aufgrund von Reibungskräften zwischen der elektrochemischen Membran 262 und der Dichtung 258 unter Spannung zu setzen, wenn der Kathodenkörper 260 und die elektrochemische Membran 262 dagegen anliegend untergebracht werden. Dabei ist die Dichtung 258 bereits im Anodenkörper 256 untergebracht, um beim Zusammensetzen einen formschlüssigen Sitz bereitzustellen. Nunmehr ist, wieder mit Bezug auf den Kathodenkörper, wie in 3 zu sehen ist, die zentrale Oberfläche 260S des Kathodenkörpers 260 einachsig gewellt. Diese Wellungen sind, wie zuvor erwähnt, entlang einer ersten Achse 260A der elektrochemischen Zelle angeordnet, die als parallel zur Längsabmessung dieser Wellungen 260U festgelegt ist. Darunter umfasst, wobei die Membran den Zwischenraum zwischen dem Anodenkörper 256 und Kathodenkörper 260 füllt, der Anodenkörper 256 eine zweite Achse der elektrochemischen Zelle, welche als parallel zur Längserstreckung der in den Anodenkörper eingeprägten Wellungen 260U bestimmt ist. In der bevorzugten Ausführungsform befinden sich die erste und zweite Achse der elektrochemischen Zelle in einem Winkel zueinander, um mehrere, über die Oberfläche der Membran 262 verteilte elektrische Kontaktbereiche bereitzustellen. Damit Rohmaterial in die Oberfläche der Membran 262 eintreten und Reaktionsprodukte daraus austreten können, ist eine erste Vielzahl von Löchern 270 auf dem Kathodenkörper und eine zweite Vielzahl von Löchern 272 auf dem Anodenkörper ausgebildet, wobei die erste Vielzahl von Löchern, welche auf dem Kathodenkörper 256 ausgebildet sind, auch als Kathodenports 270 bekannt sind, und die zweite Vielzahl von Löchern 272, welche auf dem Anodenkörper 256 ausgebildet sind, welche auch als Anodenports 272 be zeichnet werden, voneinander getrennt sind, um für eine gleichmäßige und gleichförmige Einrichtung zur Aufnahme und Abgabe von Rohmaterialien und Reaktionsprodukten in und aus der Membran 262 zu sorgen. Ein zusätzlicher Effekt der ersten und zweiten gewellten Oberfläche und der Kreuzungsstelle dazwischen durch die Membran 262 ist eine deutliche Abnahme des Stromgefälles über die Membranoberfläche, wobei der Strom bei der vorliegenden Erfindung über die Membran zugeführt wird, und die gewellten Oberflächen 260U durch Vorsehen mehrerer Kontaktpunkte dazu dienen, jegliche Schwankung in der Stromzufuhr durch die Membran 262 auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
Im Pumpenmodul 12 und in Flüssigkeitsverbindung mit der Gasaufnahmekammer 110 angeordnet wirkt ein Überdruckentlastungsventilsystem 300 so, dass es Gas freisetzt, das von der elektrochemischen Zelle 54 erzeugt und in die Gasaufnahmekammer 110 eingeleitet wurde.
Sollte ein Verschluss oder eine andere Unterbrechung des Medikamentenstroms von der Pumpe festgestellt werden, ist ein Überdruckentlastungsventilsystem vorgesehen, damit Reaktionsprodukte aus der Spritze entweichen können. Das Überdruckentlastungsventilsystem 300 besteht aus einer im Wesentlichen zylindrischen Öffnung 70, welche durch ein Schieberteil 314 aus Elastomer verschlossen ist, welches mit dem Ventilsitz 316 zusammenwirkt, um für eine feststehende Überdruckentlastung zu sorgen. Im Betrieb wird das Überdruckentlastungsventil 300 durch das Vorhandensein einer Druckatmosphäre in der Gasaufnahmekammer 110 beaufschlagt, wobei diese Atmosphäre so wirkt, dass sie eine gegen das Elastomerteil 314 wirkende Kraft bereitstellt, die das Schieberteil 314 aus Elastomer vom Ventilsitz 316 zu verschieben sucht. Dieser Verschiebung wirken die elastischen Eigenschaften des Schieberteils 314 aus Elastomer in einem Ausmaß entgegen, dass das Schieberteil 314 aus Elastomer mit dem Ventilsitz 316 bis zu einem bestimmten vorbestimmten Druck in Kontakt bleibt, wobei der von der in der Gaskammer 110 befindlichen Atmosphäre gelieferte Druck ausreicht, das Schieberteil 314 aus Elastomer vom Ventilsitz 316 wegzubewegen, wodurch Gas durch die Gasfreisetzungsöffnungen 318 zum Äußeren des Pumpenmoduls 12 hin entweichen kann, wobei die elastischen Eigenschaften des Schieberteils 314 aus Elastomer ausreichend Kraft zur Verfügung stellen, um dieses wieder an den Ventilsitz 316 zurückzubringen, wodurch die Öffnung 318 ge schlossen wird und die Gasaufnahmekammer vor der Betätigung des Überdruckentlastungsventils wieder auf den endgültigen Druck gebracht werden kann.
Nun ist mit Bezug auf 15 die elektronische Konfiguration der Stromregelung zur elektrochemischen Zelle 54 in dieser Figur schematisch dargestellt. Eine Batterie 56 führt dem Schaltkreis elektrische Energie zu, was von einem Stromreglerchip gesteuert wird, welcher in der bevorzugten Ausführungsform ein Präzisionsstromregler des Typs MX968 40 von Micronics Incorporated, oder ein von Texas Instruments Corp. Hergestellter TPS 7101 ist. Der Reglerchip 40 ist über Fühlerleitungen 42 an einen Lastwiderstand angeschlossen. Diese Leitungen stellen dem Reglerchip 40 eine Rückkopplung bereit, um die Menge des durch die elektrochemische Zelle 54 fließenden Stroms abzugreifen. Der Zweck des Widerstands 46 ist es, dem Abtastabschnitt der integrierten Schaltung 40 eine Basisstrombegrenzung bereitzustellen, wodurch die Rate festgelegt wird, mit der Gas in der elektrochemischen Zelle erzeugt wird, und welche proportional zur Infusionsrate ist. Der Ausgang des Stromreglerchips 40 wird dann an die elektrochemische Zelle 54 angeschlossen und kehrt über die Masseleitung 50 zur Batterie zurück, wodurch der Kreis geschlossen wird. Mit erneutem Bezug auf Schalter 28 entspricht dieser dem zuvor beschriebenen Reed-Schalter.
Diese Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform steht für die gegenwärtig bevorzugte Konfiguration der Erfindung und sollte nicht so aufgefasst werden, dass sie den Rahmen der Erfindung auf ein größeres Ausmaß ausweitet als in den hier beigefügten Ansprüchen wiedergegeben ist.

Claims

Anordnung, die eine Spritze (14) und eine gasbetriebene Pumpe (10) zur Verwendung mit der Spritze für die Abgabe eines Fluids umfasst, wobei die Anordnung eine Vorrichtung zur Beaufschlagung mit Vordruck umfasst, welche so betreibbar ist, dass eine Verzögerung bei der Abgabe des Fluids minimierbar ist, und welche mit einer Gasaufnahmekammer (110) und einem gaserzeugenden Pumpenmodul (12) verbunden ist, das dazu ausgelegt ist, mit der Gasaufnahmekammer (110) in Verbindung zu treten, wobei die Gasaufnahmekammer durch eine ringförmige Wand (100) der Spritze gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe darüber hinaus eine verschiebbare Dichtung (75) umfasst, welche die ringförmige Wand (100) hinab durch Drehung der Spritze (14) bezüglich des gaserzeugenden Pumpenmoduls (12), wenn es mit der Spritze verbunden ist, bewegbar ist, um den Rauminhalt der Gasaufnahmekammer zu reduzieren, um die Gasaufnahmekammer mit einem Vordruck zu beaufschlagen.
Pumpe nach Anspruch 1, wobei das gaserzeugende Pumpenmodul (12) und die Gasaufnahmekammer (110) gemeinsam so ausgelegt sind, dass sie lösbar aneinander befestigt werden können.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Wand (100) eine Öffnung (96) umfasst, die einen ersten radialen Winkel (98) aufweist, welcher einen Ausgangssitz für die verschiebbare Dichtung (75) bereitstellt.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die verschiebbare Dichtung (75) dem Pumpenmodul (12) zugeordnet ist und mit der Spritze (14) lösbar in Eingriff bringbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gas elektrochemisch erzeugbar ist.
Anordnung nach Anspruch 5, darüber hinaus eine Einrichtung umfassend, um das Pumpenmodul (12) mit der Spritze (14) lösbar in Eingriff zu bringen.
Anordnung nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung, um das Pumpenmodul (12) mit der Spritze (14) lösbar in Eingriff zu bringen, darüber hinaus einen längs angeordneten koaxialen Ansatz (20) umfasst, welcher mit der Spritze verbunden ist, und ein radial ausgedehntes Teil (18), welches mit dem Pumpenmodul (12) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei der Ansatz (20) darüber hinaus eine erste Position umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Spritze (14) mit dem Pumpenmodul (12) in Verbindung zu halten.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei der Ansatz (20) darüber hinaus eine zweite Position umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine Beaufschlagung mit Vordruck auf die Spritze (14) auszuüben, während die mechanische Verbindung der Spritze (14) mit dem Pumpenmodul (12) aufrechterhalten bleibt.
Anordnung nach Anspruch 9, wobei die zweite Position darüber hinaus so betreibbar ist, dass das Pumpenmodul (12) aktiviert wird.
Verfahren zum Beaufschlagen der Spritze (14) der Anordnung von Anspruch 1 mit Vordruck, folgende Schritte umfassend: a) die Spritze (14) mit dem Pumpenmodul (12) in Kontakt zu bringen; b) die verschiebbare Dichtung (75) mit der ringförmigen Wand (100) in Eingriff zu bringen; c) eine Längsverschiebung der verschiebbaren Dichtung (75) entlang der ringförmigen Wand (100) vorzunehmen, wobei eine solche Verschiebung so durchführbar ist, dass der Rauminhalt der Gasaufnahmekammer (110) reduziert wird, und wobei die ringförmige Wand (100) mit der Spritze (14) in Fluidverbindung steht, und die Längsverschiebung so durchführbar ist, dass die gasförmige Atmosphäre auf die Spritze (14) übertragen wird.