NO147293B - Implanterbar vaeskestroemregulator for medikamentinfusjon fra en innretning for regulert tilfoersel av medikament under trykk og et implanterbart infusjonsapparat som omfatter en slik trykkregulator - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse omfatter en implanterbar væskestrømsregu-lator for medikamentinfusjon fra en innretning for regulert til-førsel av medikament under trykk samt et implanterbart apparat for infusjon av medikamenter i et animalsk legeme, omfattende en infusjonspumpe og en slik trykkregulator.

En anordning av denne type er den implanterbare infusjonspumpe som er kjent fra US-patentskrift nr. 3 731 681, som det henvises til. Nevnte US-patentskrift nr. 3 731 681 omhandler en implanterbar infusjonspumpe eller som kalt "Kunstig kjertel" som ved utnyttelse av en væske/damplikevektstilstand opprett-holder et konstant trykk mot et medikament, for eksempel insu-lin, som strømmer gjennom et kapillarrør, for derved å kunne bibeholde en konstant strømningshastighet. Denne teknikk for gjennomløpsregulering er påvirkelig av temperatur og atmosfære-trykk. Da en menneske- eller dyrekropp har stort sett konstant temperatur, vil damptrykket også holdes konstant. Hvis pasienten oppholder seg i en lokal sone, vil lufttrykket variere mi-nimalt. Under visse forhold kan såvel temperatur som trykk forandres i betydelig grad. Hvis pasienten har feber eller ar-beider i kalde omgivelser, kan temperaturen i den implanterte kjertel variere flere grader. Den indre trykkforandringer ut-3 2

gjør omtrent 6.3 x 10 NT/m pr. grad C (0.5 psi pr. grad F).

En febertemperatur på 39.2°C (102.5°F) kan medføre 25 % økning

av trykket og medikamentets strømningshastighet. En slik for-andring overstiger det som kan godtas, dersom det er fore-skrevet et kritisk medikament.

En mer alvorlig situasjon kan oppstå som følge av det re-duserte lufttrykk i flykabiner. Lufttrykket i et trafikkfly opprettholdes normalt på et nivå motsvarende trykket i en høy-

de av ca. 1.500 m (5.000 feet) over havet. Ved en kjertel som fungerer ved et indre trykk av 5.6 x 10 3 NT/m 2 (8.2 psi) vil dette øke differansetrykket med 26 % over havnivåinnstillingen. Selv om medikamentdoseringen kan justeres ved å forandre kon-sentrasjonen av medikamentet i kjertelen, vil dette være til alvorlig ulempe og plage for pasienter som ofte må reise med fly.

Foreliggende oppfinnelse har befatning med en regulatoran-ordning, som ved å kompensere for variasjoner i trykk og temperatur, sikrer nøyaktig ensartet medikamentstrømningshastighet. Væskestrømregulatoren ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det ve-sentlige ved at den omfatter et regulatorhus som inneholder et grunt innerrom som ved en fleksibel membran er delt inn i to kammere, hvor det første kammer har et medikamentinnløp og det andre kammer har et medikamentinnløp og et medikamentutløp som er anordnet sentralt i regulatorhusets vegg rett under membranen, slik at utløpet kan stenges når membranen bøyes ut mot dette, og i det minste en strøminnsnevringsinnretning som er koblet i serie mellom medikamenttilførselen og det annet kammers innløp.

Utløpet fra det andre kammer omfatter fortrinnsvis en sentralt anordnet grunn forsenkning i regulatorhusets vegg og en ettergivende ring i forsenkningen som omgir utløpskanalen, hvor tykkelsen av ringen er større enn dybden av forsenkningen, slik at membranen under utbøyning lukker utløpet mot tetnings-ringen. Det første kammers utløp kan være forbundet med innlø-pet av det andre kammer gjennom strøminnsnevringsinnretningen. Regulatorhuset, membranen og tilkoblingene er fordelaktig utført av inert, atoksisk og bio-kompatibelt materiale.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvor: Figur 1 viser et skjematisk riss av en strømningsregula-tor ifølge foreliggende oppfinnelse i tilknytning til en versjon av en trykkregulert doseringsanordning for medikamenter,

figur 2 viser et øvre planriss av strømningsregulatoren,

figur 3 viser et sideriss av regulatoren,

figur 4 viser et snitt, sett i pilretningen, langs linjen 4-4 på figur 2, samt

figur 5 viser et delsnitt, sett i pilretningen, langs linjen 5-5 på figur 2.

Det er på tegningene vist en strømningsregulator ifølge foreliggende oppfinnelse, som omfatter en ytterkapsel 10 som er sammensatt av en overdel 11 og en motsvarende underdel 12. Det øvre parti av kapselunderdelen 12 innbefatter en dyp forsenkning som opptar det tilpassede bunnparti av kapseloverdelen 11. En elastisk pakning 14 er montert i bunnen av hulrommet. Et elastisk membran 15 av fleksibelt, men væsketett materiale

(for eksempel 0.0762 mm titanmetall) er plassert i hulrommet, i anlegg mot pakningen 14. En elastisk 0-ring 16 som er anbrakt på oversiden av membranet 15 i hulrommet og i anlegg mot den

avfasede underkant av overdelen 11, tjener for avtetting av en-heten etter at overdelen og underdelen er sammenføyd og forbundet med hverandre, for eksempel ved hjelp av skruer 17. Overdelen, underdelen og membranet kan alternativt være sammen-sveiset i ett stykke. En grunn forsenkning i overdelens 11 underside danner, i forening med det gjenværende rom i underdelen etter kapselmonteringen, et grunt, innvendig hulrom som deles av membranet 15 i et første eller øvre kammer 18 og et andre eller nedre kammer 19.

Kapselunderdelen 12 omfatter en innløpskanal 20 i forbindelse med kammeret 19 i kapselen, og en utløpskanal 21, som likeledes står i forbindelse med dette kammer. Begge kanalers ytterender er utstyrt med armaturer eller koplingsdeler, henholdsvis 22 og 23. Armaturen 22 tjener for tilkopling av den ene ende av en væskeledning 24, hvis motsatte ende er tilkoplet for opptakelse av.utløpsvæske fra et trykkstyrt medikamenttil-førselssystem (figur 1), eksempelvis en implanterbar infusjonspumpe 25. Armaturen 23 kan tilkoples en kateter-væskeledning 16 som strekker seg til det ønskede infusjonssted i den animal-ske kropp. Innerenden av utløpskanalen 21 er avsluttet i en midtre forsenkning 27 i kammerets 19 bunnvegg. En elastisk 0-ring 28 med en tykkelse som overstiger dybden av forsenkningen 27, er innmontert i forsenkningen under membranet 15. Sonen mellom oversiden av 0-ringen 28 og membranet 15 danner en innsnevret væskekanal, når membranet utbøyes nedad. Hvis trykket i kammeret 18 er tilstrekkelig høyt, vil membranet tvinges i anlegg mot 0-ringen 27, og derved blokkere væskestrømmen gjennom utløpet.

Den øvre kapseldel 11 omfatter en innløpskanal 29 og en utløpskanal 30 som utmunner i kammeret 18 på oversiden av mem-brånet 15. Ytterendene av kanalene 29 og 30 er utstyrt med armaturer, henholdsvis 31 og 32, kan tilkoples en væskeledning som er forbundet med utløpet fra en trykkstyrt medikamenttil-førselsanordning, for eksempel en implanterbar infusjonspumpe 25. Armaturen 31 kan tilkoples den motsatte ende av væskeledningen 24.

Væskeledningen 24 innbefatter en eller flere kapillarfor-snevringer 33 og 33A, som er anordnet foran innløpskanalen 20 og i serie med den ventilmekanisme som dannes av membranet 15 og 0-ringen 28. I en foretrukket versjon, som vist, er for-snevringene 33 og 33A anordnet i rekke i væskeledningen 24. Forsnevringen 3 3A yder større motstand mot væskestrømmen enn forsnevringen 33, for eksempel 10 ganger større i én versjon. En ventilforsynt omføringsledning 24A strekker seg rundt forsnevringen 33A. Ventilen er vanligvis stengt, men kan åpnes (som beskrevet i US-patentsøknad serienr. 57 167, med tittel "Magnetically Controlled Drug Infusion System", inngitt 13. juli 1979). Trykkelementet vil derved utgjøres av forsnevringen 33, hvorved medikamentdoseringen om nødvendig kan økes, for eksempel dersom en diabetikerpasient skal tildeles en øket in-sulinmengde i et tidsrom umiddelbart etter et måltid. Det kan velges blant en rekke forskjellige strømningshastigheter ved anvendelse av flere forsnevringselementer med ulike motstand i forening med motsvarende, ventilforsynte omføringsledninger rundt forsnevringselementer med større motstand.

Samtlige deler av infusjonsregulatoren er fremstilt av in-aktive, ikke.-giftige, bio-forenelige og steriliserbare mater-ialer av lang levetid under påvirkning av infuserings- og kroppsvæsker. Titan er et foretrukket materiale for kapseldel-ene og armaturen. Pakningene kan bestå av et hvert elastomer-materiale med de nødvendige egenskaper, deriblant gode støpe-egenskaper og lang levetid under bøyepåvirkning. Som eksempler kan nevnes kirurgisk kautsjuk, polyuretan etc.

Den viste medikamenttilførselsanordning i form av en implanterbar infusjonspumpe 25, omfatter et ytterhus 34, som ved hjelp av et belgmembran 37, er delt i et medikamentkammer 3 5 og et drivkammer 3 6. Infusjonspumpen implanteres i et dyr under hudoverflaten, slik at medikamentkammeret kan etterfylles sub-kutant gjennom huden og gjennom en gjennomtrengelig, elastisk stopper 38. Drivkammeret inneholder en væske med et slikt damptrykk at det, ved normal kroppstemperatur, utøves et trykk mot belgen, som bevirker at medikamentet i denne tvinges ut gjennom utløpsåpningen 39 og gjennom kapillarrørledningen 40 til væskeregulatoren. Ved et trykk P-^ i væskekammeret 3 5 og et trykk P^ på utsiden av medikamenttilførselsanordningen, er trykkfallet i kapillarforsnevringen 33, & P lik P^ minus P^.

Membranet 15 kan bestå av en plan skive som er opplagret mellom kapselens overdel og underdel 11 og 12, som vist og beskrevet. Membranet kan alternativt være montert på en belg-konstruksjon av samme type som belgen 37 i infusjonspumpen, og kan derved føres oppad eller nedad. Membranet bør være tynt, av hensyn til lettbøyeligheten og glatt, for å kunne ligge tettsluttende an mot oversiden av 0-ringen 28. Trykkdifferan-sen mellom kamrene 18 og 19 motvirkes av fjærkraft, som enten fremkalles av membranets egen motstand mot utbøyning eller av motstanden i en belg, eller som utvikles av en egen fjær (ikke vist) som trykker mot membranet.

Selv om det i beskrivelsen er benyttet betegnelser som "topp", "bunn", "øvre", "nedre" o.s.v., er disse betegnelser utelukkende relative, og har til oppgave å lette forståelsen av den viste konstruksjon. Det bør bemerkes at ved implan-tering i en kropp, kan væskestrømregulatoren plasseres i en-hver stilling som er hensiktsmessig under de eksisterende forhold. Selv om dimensjonen ikke representerer et kritisk trekk ved væskestrømregulatoren, har én utførelsesform av membranet 15 en diameter av ca. 2.5 cm.

Som tydeligst vist i figur 1, vil medikamentet i kammeret 35 tvinges ut gjennom væskeledningen 40 til strømningsregula-torkammeret 18, når anordningen er i funksjon, og fra dette kammer til væskeledningen 24, som innbefatter kapillarforsnevringen 33, videre inn i kammeret 19 og ut gjennom væskeledningen 26 til det ønskede infusjonssted.

I en alternativ, om enn ikke foretrukket versjon, kan kammeret 18 ende blindt. Dette innebærer at kammeret ikke har noe utløp. Væskeledningen 24 er i så fall forbundet med væskeledningen 40, slik at medikamentet strømmer direkte til forsnevringen 33 uten å passere gjennom kammeret 19, men dette kammer er utsatt for trykket i pumpens 25 medikamenttilførselskammer.

De motsatt rettede krefter mot membranet vil normalt opp-heve hverandre, og membranet er følgelig ubevegelig. Hvis kreftene bringes i ubalanse, for eksempel på grunn av en min-sket væsketilstrømning som medfører reduksjon av trykkdiffer-ensen gjennom kapillarsystemét, vil membranet utbøyes. Membranets stilling er bestemmende for reguleringsventilens motstand mot gjennomstrømning. Reguleringsventilpakningen pres-ser mot membranets lavtrykkside, og vil derfor åpne ventilen når trykkfallet i kapillarsystemét er lite, og lukke ventilen når trykkfallet er stort. Denne negative tilbakekopling styrer væskestrømmen og holder den konstant på en verdi som bestemmes av de balanserende trykk mot membranet.

Væskemengder helt ned til 1 ml/dag kan reguleres innenfor 5 prosent. Denne væskemengde er så liten, at selv små lek-kasjebaner gjennom ventilen ville overskride reguleringsområ-det. Membranets polerte ytterflate tvinger 0-ringen 28 til å tilpasse sin overflateprofil, slik at lekkasjen er redusert til null når de nevnte deler er brakt i fullstendig anlegg mot hverandre. Den nødvendige membranbevegelse for overgang fra fullstendig avstengning til den strømningshastighet som motsva-rer det ønskede doseringsnivå er meget liten, hvilket gir ventilen høy virkningsgrad som styreelement.

Da hulrommet, hvori kamrene 18 og 19 er anordnet er meget grunt, vil membranet bare kunne påføres en liten utbøyning i hver retning. Membranet vil følgelig understøttes under påvirkning av et overdrevent trykk. Det kan videre benyttes et paknings-hylster som er tynt og som lett kan plasseres i eller fast-gjøres til en tilførselsanordning, slik som den viste infusjonspumpe. Væskestrømregulatoren muliggjør anvendelse av denne pumpe som et insulindoseringssystem som krever nøye kon-troll. I forbindelse med mindre kritiske medikamenter så som heparin, vil regulatoren være unødvendig under vanlige forhold. Anvendelsen av regulatoren vil imidlertid frita en pasient fra å måtte treffe spesielle forholdsregler under flyreiser eller i andre situasjoner med rådende, redusert lufttrykk.

Claims (7)

1. Implanterbar væskestrømregulator for medikamentinfusjon fra en innretning for regulert tilførsel av medikament under trykk, karakterisert ved at den omfatter et regulatorhus (10) som inneholder et grunt innerrom (18,19) som ved en fleksibel membran (15) er delt inn i to kammere (18,19), hvor det første kammer (18) har et medikamentinnløp (29) og det andre kammer (19) har et medikamentinnløp (20) og et medikamentutløp (21) som er anordnet sentralt i regulatorhusets vegg rett under membranen, slik at utløpet kan stenges når membranen bøyes ut mot dette, og i det minste en strøminnsnevringsinnretning (33, 33A) som er koblet i serie mellom medikamenttilførselen og det annet kammers innløp (20) .

2. Regulator ifølge krav 1, karakterisert ved at utløpet (21) fra det andre kammer (19) omfatter en sentralt anordnet grunn forsenkning (2 7) i regulatorhusets vegg og en ettergivende ring (28) i forsenkningen som omgir utløpskanalen, hvor tykkelsen av ringen er større enn dybden av forsenkningen, slik at membranen (15) under utbøyning lukker utløpet mot tet-ningsringen (28) .

3. Regulator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det første kammers (18) utløp (30) er forbundet med innlø-pet (20) av det andre kammer gjennom strøminnsnevringsinnretnin-gen (33,33A).

4. Regulator ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at regulatorhuset (12), membranen (13) og tilkoblingene består av inert, atoksisk og bio-kompatibelt materiale.

5. Regulator ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at regulatorhuset omfatter i hverandre passende deler (11,12) som hver har en forsenkning på innersiden for dannel-se av membranrommet og at membranen er en tynn skive (15) som langs omkretsen er festet mellom regulatorhusdelene.

6. Regulator ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at i det minste to kapillarinnsnevringer med for-skjellig strømningsmotstand er anordnet i serie' med innløpet eller* utløpet av det andre kammer (19) og at en forbiføringsled-ning (24A) er ført forbi den største kapillarmotstand (33A).

7. Implanterbart apparat for infusjon av medikamenter i et animalsk legeme, omfattende en infusjonspumpe og en trykkreguia-tor ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at kapillarinnsnevringene (33, 33a) er anordnet mellom det andre membrankammers innløp og det første membrankammers utløp eller til f ørselsledningen til det f:3"?;^c-membrankammers innløp.