DK161496B - Implanterbar stroemningsregulator til infusion af medikamenter og et implanterbart apparat til infusion af medikamenter og omfattende en saadan regulator. - Google Patents

Description

DK 161496 B

Opfindelsen angår en implanterbar væskestrømregu-lator til medikamentinfusion fra en indretning for reguleret tilførsel af medikament under tryk samt et implan-terbart apparat til infusion af medikamenter i et ani-5 malsk legeme, omfattende en infusionspumpe og en sådan trykregulator.

Eet apparat af denne type er den implanterbare infusionspumpe, der er illustreret og beskrevet i US-patentskrift nr. 3.731.681. US-patentskrift nr.

10 3.731.681 omhandler en implanterbar infusionspumpe, en såkaldet "kunstig kirtel", der benytter en væske/damp-ligevægt til opretholdelse af et konstant tryk på et lægemiddel såsom insulin, der strømmer gennem et kapillarrør, for derved at opretholde en konstant strøm-15 ningshastighed. Denne teknik med hensyn til strømnings-hastighedskontrol er følsom over for temperatur og atmosfærisk tryk. Da det menneskelige eller dyriske legemes temperatur holder sig forholdsvis konstant, vil damptrykket også forblive konstant. Når patienten op-20 holder sig i et lokalt område, vil lufttrykket variere minimalt. Der er imidlertid forhold, hvorunder både temperatur og tryk kan ændre sig i betragtelig grad.

Hvis patienten har feber eller arbejder i kolde omgivelser, kan den implanterede kirtels temperatur ændre 25 sig flere grader. Ændringen af det indvendige tryk er ca. 0,5 psi pr. °F (6,3 x 10^ NT/m^ pr. °C). En feber på 102,5°F (39,2°C) kan resultere i en 25%'s forøgelse af tryk og medikamentets strømningshastighed. Denne ændring er mere end man kan tolerere, når der admini-50 streres et kritisk lægemiddel.

En mere alvorlig situation kan opstå som følge af det formindskede lufttryk i flyvemaskinekabiner, når patienten rejser. Standardtrykket i flyvemaskiner hol- 35

DK 161496 B

2 des på et niveau svarende til en højde på ca. 5000 feet (1500 m) over havniveau. Med en kirtel, der benytter et indvendigt tryk på 8,2 psi (5,6 x 10 NT/m ), ville dette forøge trykforskellen med 26% i forhold til hav-5 niveauindstillingen. Selv om lægemiddeldosis kan reguleres ved at ændre koncentrationen af lægemidlet i kirtlen, er dette en alvorlig ulempe og prøvelse for patienter, der hyppigt må rejse med fly.

Den foreliggende opfindelse angår en regulator, 10 der skal tjene til at kompensere for variationer i tryk j og temperatur for at sikre en nøjagtig, ensartet medikamentstrømningshastighed. Væskestrømsregulatoren ifølge opfindelsen adskiller sig fra det kendte ved, at omfatte et regulatorlegeme, som indeholder et fladt hulrum, som 15 ved hjælp af en fleksibel membran er inddelt i to kamre, hvor det første kammer har et medikamentindløb, og det andet kammer har et medikamentindløb og et medikamentudløb, som er indrettet centralt i regulatorlegemets væg lige under membranen således, at udløbet kan lukkes, 20 når membranen bøjes ud mod det, og mindst én strømnings-restriktor, som er koblet i serie mellem medikamenttilførslen og det andet kammers indløb.

Udløbet fra det andet kammer omfatter fortrinsvis en centralt indrettet, flad fordybning i regulatorlege-25 mets væg og en eftergivende ring i fordybningen, som omgiver udløbskanalen, hvor tykkelsen af ringen er større end dybden af fordybningen således, at membranen under udbøjning lukker udløbet mod tætningsringen. Det første kammers udløb kan være forbundet med indløbet af det andet 30 kammer gennem strømningsrestriktoren. Regulatorlegemet, membranen og tilkoblingerne er fortrinsvis udført af indifferent, ikke giftigt og biokompatibelt materiale.

Opfindelsen vil i det følgende blive forklaret nærmere ved hjælp af et udførelseseksempel med henvisning 35 til tegningen, på hvilken

DK 161496 B

3 fig. 1 skematisk viser en strømningsregulator i-'følge foreliggende opfindelse, benyttet i forbindelse med et som eksempel vist trykaktiveret lægemiddelafgivelsesapparat, 5 fig. 2 viser strømregulatoren set oppefra, fig. 3 viser samme set fra siden, fig. 4 er et snit efter linien 4-4 i fig. 2 set i pilenes retning, og fig. 5 er et snit gennem en del af regulatoren 10 ifølge fig. 2 efter linien 5-5 og set i pilenes retning.

Den på tegningen viste strømregulator ifølge opfindelsen omfatter et legate, angivet generelt med 10, scm består af en overdel 11 og en underdel 12, der passer sammen.

Den øverste del af underdelen 12 har en dyb fordybning; 15 som den nederste del af overdelen 11 passer ind i.

I hulrummets bund er der en elastisk pakning 14. En elastisk membran 15, bestående af bøjeligt men uigennemtrængeligt materiale (såsom 0,003 inch (0,0762 mm) titanmetal f.eks.) er anbragt i hulrummet hvilende på paknin-20 gen 14. En elastisk O-ring 16 er anbragt i hulrummet oven på membranen '15, således at den er i berøring med overdelen 11's nedre skrånende kant og tætter enheden, når overdel og underdel samles og fastgøres til hinanden, f.eks. ved hjælp af flere skruer 17.

25 Alternativt kan overdel og underdel og membran sammensvejses til et hele. En flad fordybning i overdelen 111 s bundflade danner sammen med det tilbageværende riam i underdelen efter samlingen af legemet en flad indvendig hulhed, der af membranen 15 deles i et første 30 eller øvre kammer 18 og et andet eller nedre kammer 19.

Legemets underdel 12 har en indløbspassage 20, der står i forbindelse med kammeret 19 i legemet, og en udløbspassage 21, der ligeledes står i forbindelse 35 med dette kammer. De udvendige ender af de to passager er forsynet med fittings eller adaptorer, henholdsvis

DK 161496 B

4 22 og 23. Fitting 22 er indrettet til at forbindes med den ene ende af en strømledning 24, hvis anden ende er forbundet, så den kan modtage udtømningen fra et trykaktiveret lægemiddelafgivelsessystem (fig. 1), 5 såsom en implanterbar infusionspumpe, angivet generelt ved 25. Fitting 23 er indrettet til at forbindes med en kateter-strømledning 26, der strækker sig til det ønskede infuionssted i menneske- eller dyrele-gemet. Den indre ende af udløbspassagen 21 slutter 10 i en central fordybning 27 i kammeret 19's bundvæg.

En elastisk O-ring 28,· hvis tykkelse er større end fordybningen 27's dybde, er anbragt i fordybningen under membranen 15. Området mellem O-ringen 28's øvre flade og membranen 15 danner en begrænset strøm-15 passage, når membranen bøjes nedad. Såfremt trykket i kammeret 18 er stort nok, tvinges membranen i berøring med O-ring 28, hvorved der lukkes for strømmen gennem udløbet.

Legemets overdel 11 har en indløbspassage 29 < 20 og en udløbspassage 30, der strækker sig ind i kammeret 18 på membranen 15's overside. Passagerne 29 og 30's yderender er forsynet med fittings, henholdsvis 31 og 32. Fitting 31 er indrettet til at forbindes med en strømledning forbundet med udtøm-25 ningen fra et trykaktiveret lægemiddelafgivelsesapparat såsom en implanterbar infusionspumpe 25. Fitting 32 er indrettet til at forbindes med den anden ende af strømledningen 24.

Strømledning 24 omfatter en eller flere kapil-30 lære restriktorer 33, 33A opstrøms i forhold til indløbet 20 og i serie med den af membranen 15 og O-ringen 28 dannede ventilmékanisme. I den viste foretrukne udførelsesform er restriktoreme 33 og 33A anbragt i serie i strømledningen 24. Restriktoren 33A 35 yder større modstand mod gennemstrømning end restriktor 33, ti gange i een eksempelvis udførelsesform. En med

DK 161496 B

5 ventil forsynet omløb s s tr ømledning 24A strækker sig omkring restriktor 33A. Ventilen er almindeligvis lukket, men kan åbnes (som beskrevet i copending application med titlen "Magnetically Controlled Drug Infusion 5 System”, Serial No. 57,167, indleveret 13. juli 1979).

Herved vil kun restriktor 33 virke som trykfaldselement, hvilket tillader forøget lægemiddelstrøm om nødvendigt, som f.eks. i tilfælde af forøget insulinstrøm til en diabetespatient i en vis tidsperiode umiddelbart 10 efter et måltid. Der kan udvælges et stort antal forskellige strømmængder ved anvendelse af flere restrik-torer med forskellige modstande sammen med tilsvarende med ventil forsynede omløbsstrømledninger omkring re-striktoreme med større modstand.

15 Alle dele af strømmængderegulatoren er fremstil let af materialer, der er indifferente, ikke-giftigfe og biokompatible, steriliserbare og med lang levetid i berøring med infusatet og legemsvæsker. Titan er et foretrukket materiale til legemets dele og fittingerne.

20 Tætningerne kan bestå af en vilkårlig elastomer med passende egenskaber, som også har gode formningsegenskaber og lang levetid, hvad angår elasticitet. Silicon-gummi, polyurethan og lignende af kirurgisk kvalitet kan nævnes som eksempler.

25 Det som eksempel viste lægemiddelafgivelses apparat, en implanterbar infusionspumpe 25, omfatter et hus 34, der er delt i et lægemiddelkammer 35 og et drivkammer 36 ved hjælp af en blæsebælgmembran 37. Infusionspumpen implanteres i et menneske eller dyr 30 under huden, således at lægemiddelkammeret kan fyldes hypodermisk gennem huden og gennem en gennemstikkelig elastisk prop 38. Drivkammeret indeholder en væske, hvis damptryk er således, at der, ved normal legemstemperatur, udøves tryk på blæsebælgen, hvorved det deri 35 indeholdte lægemiddel tvinges ud gennem udtømningsåbning 39 og gennem kapillar-strømledningen 40 til

DK 161496 B

6 strømregulatoren. Hvis trykket i lægemiddelkammeret 35 er P^ , og trykket udenfor lægemiddelafgivelsesapparatet er P2, er ΔΡ, trykfaldet gennem kapillar-restriktoren 33, P^ minus P2· 5 Membranen 15 kan være en flad skive, der fastholdes mellem legemets overdel 11 og underdel 12 som vist og beskrevet. Alternativt kan membranen være understøttet af en blæsebælgstruktur svarende til blæsebælgen 37 i infusionspumpen, så den enten strækker sig 10 opefter eller nedefter. Membranen må være tynd for let at kunne bøje,og glat, så den kan ligge an til overfladen af O-ring 28 under dannelse af en tætning. Trykforskellen mellem kamrene 18 og 19 modvirkes af en fjeder, der enten kan være membranens egen modstand 15 mod bøjning eller modstanden fra en blæsebælg eller en separat fjeder (ikke vist), der presser mod membranen.

Selv om der her er refereret til "over", "under", "øvre", "nedre" osv. er disse betegnelser kun relative og benyttet for at lette forståelsen af den 20 viste konstruktion. Det vil være klart, at strømregulatoren, når den er implanteret i et legeme, kan have en vilkårlig anden orientering, som er mest hensigtsmæssig under de eksisterende omstændigheder. Størrelsen er ikke noget kritisk træk ved strømregulatoren, men i een 25 eksempelvis udførelsesform er membranen 15 ca. 2,5 cm.

Som det bedst ses af fig. 1 tvinges lægemidlet i kammeret 35 under anvendelsen af apparatet ud gennem strømledningen 40, strømmer til regulatorkammeret 18, fra det kammer til strømledningen 24, der omfatter 30 kapillarrestriktoren 33, ind i kammeret 19 og ud gennem strømledningen 26 til det ønskede infusions-sted.

Alternativt, men ikke foretrukket, kan kammeret 18 være blindt, dvs. uden udløb. I så fald er strøm-35 ledningen 24 forbundet med strømledningen 40, såle-

DK 161496 B

7 des at lægemiddelstrømmen foregår direkte til restrik-toren 33 uden passage gennem kammeret 18; men dette kammer er underkastet trykket i pumpen 25's lægemiddelf orsyningskammer .

5 I almindelighed opvejer de modsat rettede kræf ter på membranen hinanden, og membranen er stationær.

Hvis kræfterne ikke opvejer hinanden, f.eks. ved et fald i strømmængde, der formindsker trykforskellen gennem kapillarrøret, vil membranen bøje. Membranens stil-10 ling bestemmer kontrolventilens modstand mod strømning. Kontrolventilens tættering presser mod membranens lavtryksside og vil derfor åbne ventilen, når trykfaldet gennem kapillarrøret er lavt, og lukke ventilen, når trykfaldet er højt. Denne negative feedback kontrollerer 15 strømmen, så den konstant holdes ved en værdi, der er bestemt gennem afbalanceringen af trykkene på membranen.

Strømmængder så små som 1 ml/dag kan kontrolleres inden for ±5%. Denne strømmængde er så lav, at selv 20 små lækageveje gennem ventilen ville overskride kontrolområdet. Membranens polerede overflade tvinger den elastomere O-ring 28 til at ligge tæt an mod dens overfladeprofil, så at lækagevejen formindskes til O, når membranen er helt i bund. Den bevægelse af membra-25 nen, der kræves for at den kan gå fra bundstilling til en strømmængde svarende til det ønskede dosisniveau, er meget lille, hvilket giver ventilen stor effektivitet og værdi som kontrolelement.

Som følge af at hulheden, der indeholder kamrene 30 18 og 19, er meget flad, kan membranen kun bøje lidt i hver retning. Dette medfører, at membranen understøttes, hvis den udsættes for et overtryk. Det tillader også et pakke-hylster, der er fladt og let kan anbringes inden i eller forbindes med et afgivelsesapparat såsom 35 den som eksempel nævnte infusionspumpe. Strømkontrol-regulatoren muliggør anvendelse af nævnte pumpe som insulinafgivelsessystem, der kræver en nøje kontrol.

I tilfælde af mindre kritiske lægemidler, såsom heparin,,

Claims (7)

1. Rnplanterbar -væskestransregulator til infusion af medikamenter fra et aggregat for styret tilførsel af 10 medikament under tryk, kendetegnet ved, at omfatte et regulatorlegeme (10), som indeholder et fladt hulrum (18, 19), som ved hjælp af en fleksibel membran (15) er inddelt i to kamre (18, 19), hvor det første kammer (18) har et medikamentindløb (29), og det andet 15 kammer (19) har et medikamentindløb (20) og et medikamentudløb (21), som er indrettet centralt i regulatorlegemets væg lige under membranen således, at udløbet kan lukkes, når membranen bøjes ud mod det, og mindst én strømningsrestriktor (33, 33A), som er koblet i serie 20 mellem medikamenttilførslen og det andet kammers indløb (20).

2. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at udløbet (21) fra det andet kammer (19) omfatter en centralt indrettet flad fordybning (27) i' 25 regulatorlegemets væg, og en eftergivende ring (28) i fordybningen, som omgiver udløbskanalen, hvor tykkelsen af ringen er større end dybden af fordybningen således, at membranen (15) under udbøjning lukker udløbet mod tætningsringen (28).

3. Regulator ifølge krav 1 eller 2, kende tegnet ved, at det første kammer (18) har et udløb (30) forbundet med indløbet (20) af det andet kammer gennem strømningsrestriktoren (33, 33A).

4. Regulator ifølge krav 1, 2 eller 3, kende-35tegnet ved, at regulatorlegemet (10), membranen (15) og tilkoblingerne består af indifferent, ikke giftigt og biokompatibelt materiale. DK 161496 B

5. Regulator ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at regulatorlegemet omfatter i hinanden passende dele (11, 12), som hver har en fordybning på indersiden til dannelse af membranrummet, 5 og at membranen er en tynd skive (15), som langs omkredsen er fastgjort mellem regulatorlegemedelene.

6. Regulator ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at i det mindste to kapilære restriktorer med forskellig strømningsmodstand er ind- 10 rettet i serie med indløbet eller udløbet af det andet kammer (19), og at en omløbsstrømledning (24A) er ført forbi restriktoren (33A) med den største modstand.

7. Implanterbart apparat til infusion af medikamenter i et animalsk legeme, omfattende en infusions- 15 pumpe og en trykregulator ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at strøm-ningsrestriktorerne (33, 33A) er indrettet mellem det andet membrankammers indløb og det første membrankammers udløb eller tilførselsledningen til det første membran- 20 kammers indløb.