WO2008040478A1 - Medikamentendosiersystem mittels mikropumpe - Google Patents

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WO2008040478A1
WO2008040478A1 PCT/EP2007/008362 EP2007008362W WO2008040478A1 WO 2008040478 A1 WO2008040478 A1 WO 2008040478A1 EP 2007008362 W EP2007008362 W EP 2007008362W WO 2008040478 A1 WO2008040478 A1 WO 2008040478A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
injection
insulin
pumping
medical device
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/008362
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nils Basso
Christian Pommereau
Alastair Clarke
René RICHTER
Original Assignee
Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to EP07818446A priority patent/EP2076298A1/de
Priority to BRPI0718233-3A priority patent/BRPI0718233A2/pt
Priority to CA2665274A priority patent/CA2665274C/en
Publication of WO2008040478A1 publication Critical patent/WO2008040478A1/de
Priority to US12/415,222 priority patent/US20090292245A1/en
Priority to IL197974A priority patent/IL197974A/en
Priority to NO20091767A priority patent/NO20091767L/no
Priority to IL242028A priority patent/IL242028A0/en

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/14212—Pumping with an aspiration and an expulsion action
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps

Definitions

  • the invention relates to a device for injecting a substance into the human or animal body, wherein the drug to be injected is removed by generating a negative pressure from a reservoir.
  • the classic injection device for insulin is the insulin syringe. This has been used since the beginning of insulin therapy, but has been gradually replaced in recent years, especially in Germany by the introduction of insulin pens. Nevertheless, today the syringes, z. In the case of loss or defect of an insulin pen, are irreplaceable and used by many diabetics in combination with insulin pens. Especially when traveling the freedom from maintenance and worldwide availability is advantageous.
  • Insulin syringes differ in their name and scale according to the concentration of the insulin U40 or U100 to be used.
  • the insulin can be taken both from vials and from the prefilled ampules for insulin pens. This allows mixing of different types of insulin and reduces the number of injections needed.
  • care must be taken to ensure freedom from bubbles.
  • the directly visible, drawn-up insulin dose allows the user easy control over the amount of insulin injected. Nevertheless, insulin syringes require skill and regular application for error-free application.
  • insulin pen insulin pen
  • This pen-sized medical device was developed in the mid-80s and is mainly used in intensified insulin therapy.
  • a major innovation to insulin syringes is the use of a removable medicine container.
  • This container also called a cartridge or ampoule, is supplied filled with insulin by the manufacturer and used in the insulin pen before use.
  • a needle pierces the ampoule sealing disc and realizes the parenteral injection of the preselected dose when the insulin is applied.
  • An injection and triggering mechanism generates an injection stroke during the injection which causes the advancement of a plunger in the ampule and causes delivery of the preselected dose to the target tissue.
  • the mechanism usually consists of a rigid piston rod with the Ampullenstopfenhub corresponding length.
  • Insulin pens are divided into disposable and reusable.
  • the ampoule and the metering mechanism form a unit prefabricated by the manufacturer and are disposed of together after emptying the ampoule. Reuse of the metering mechanism is not provided.
  • reusable pens place increased demands on the user. So when changing the ampoule, the piston rod must be reset to the start position. Depending on the model, this is done by turning or pushing the piston rod while simultaneously activating a special function in the dosing mechanism. This must be done very carefully by the user, as due to the daily use and the high mechanical loads sometimes malfunctions, such. B. jamming of the piston rod, can occur.
  • Reusable insulin pens are further subdivided into manual and semi-automatic pens.
  • manual pens the user operates the injection button with his finger and thus determines the duration and course of the injection.
  • semi-automatic insulin pens on the other hand, a spring is manually clamped before use, which stores the necessary injection energy. During the actual injection process, the spring is unlocked by the user. The Injection speed is determined by the spring force and can not be adapted to personal needs.
  • EP 1045146 discloses a medical metering pump in which a pump is mounted between a container for a liquid medicament to be administered and a discharge line.
  • the system is for operating a continuous medical metering pump that is secured to the body of the patient during operation.
  • a medical dosing pump is designed to continuously deliver a drug in soluble form over a longer period of time (for example, from about 10 minutes to several hours).
  • a medical dosing pump is to be distinguished herein in particular from an injection device such as a syringe or a medication pen (medicament pen) such as an insulin pen (insulin pen).
  • an injection device such as a syringe or a medication pen (medicament pen) such as an insulin pen (insulin pen).
  • the delivery of a predetermined amount of medicament within a short period of time is, for example, less than 1 second, 1 to 30 seconds, 1 to 60 seconds to 1 to 2 minutes.
  • the continuous delivery of medication by means of a medical dosing pump has the disadvantage that over the relatively long time of the supply medical problems at the supply point z. As may occur by rejection of the body, contamination of the material or injury through the cannula. Continuous drug delivery requires a different treatment regime for a disease than the discrete delivery of the drug. Insulin pumps are usually used in type 1 diabetics.
  • WO 2006/003130 an injection device is described by means of a suction device, in which the suction pump is operated by mechanical spring force.
  • the mechanical drive is in this case a control, monitoring and signal processing by means of electronic components and software not accessible. This results in a possible only in the mechanical context administration of a Drug.
  • the use of a mechanical spring also leads to a jerky fast and thus painful injection result.
  • the removal of the drug from a storage container is carried out by negative pressure.
  • the negative pressure is generated by mechanical contra-movement of equipment parts.
  • this device is subject to the limited scope of a purely mechanical system. In addition, people with limited range of motion or muscle power will not be able to use this system or will only be able to use it to a very limited extent.
  • the device according to the invention is therefore much more flexible compared to the known prior art, the patient significantly facilitates the injection process, can be easily adapted to accommodate completely differently designed reservoir (including from different manufacturers), the control and monitoring by electronic Systems accessible, is suitable for data acquisition and data exchange and can be operated remotely.
  • the invention thus relates to a device for injecting a substance into the human or animal body, comprising inter alia a) at least one storage container; and b) one or more derivatives from a reservoir of a); and c) a pump mechanism mounted between a reservoir of a) and a drain of b); and d) a component which is suitable for injection and which is equipped with a
  • Derivative of b) is functionally connected; characterized in that the pump mechanism is driven by engine power.
  • a device consists of one or more components and serves the
  • a component consists of one or more than one component and serves to fulfill a technical or non-technical function.
  • a function is technical when it involves a transfer of force, work, energy, material, data and / or signals, the maintenance of the structure and / or shape or storage of a substance or storage of information.
  • a function is not technical if the input or output of information to or from the user of the device or a substance is affected by or to the user of the device.
  • a component may be part of a technical device that provides a partial function relative to the overall function of the device.
  • a component is for example a reservoir.
  • Reservoir may be a replaceable ampule containing a substance (especially a drug such as insulin).
  • the replaceable ampoule may be particularly suitable for use in an insulin pen or other device for injecting a drug into the human or animal body.
  • Another example of a technical component is a device for pumping or a pump.
  • Further examples of technical components are, in particular, syringes, needles, piston rods, metering devices, mechanical displays, hoses, seals, batteries, motors, transmissions, electronic displays, electronic memories or electronic controls.
  • a purpose in connection with the technical device is to be understood in particular the movement of liquid from one place to another.
  • a purpose is defined, for example, by moving a volume of liquid from a reservoir to a drain.
  • Purpose may also be the injection of a drug into the human or animal body.
  • a component may be connected to one or more other components in a technical manner to jointly serve a purpose.
  • a technical connection is, for example, a connection of components which is suitable for the transmission of force, work, energy, material (substance), data and / or signals. Can be connected to the components z.
  • B. a mechanical coupling, a solid mechanical connection (gluing, screws, rivets, linkage or the like), a gear, a Latch, a barrier, a metallic wire, a light guide, a radio link, an electromagnetic field, a light beam or the like.
  • a reservoir is characterized by an outer shape and an inner volume contained therein, in which a substance, in particular a liquid is enclosed.
  • the volume is sealed fluid-tight to the outside.
  • the external shape can be made by machining glass, metal (e.g., aluminum) or plastic. Access can be through a perforable membrane or a screw cap.
  • a reservoir is, for example, an insulin cartridge for use in an insulin pen.
  • Injection is the introduction of substances, in particular liquids, by means of a cannula together with a syringe or functionally comparable device, in particular a pen, into the human or animal body.
  • a syringe or functionally comparable device in particular a pen
  • subcutaneous, intramuscular, intravenous, intracutaneous and intraarticular injection are known.
  • the subcutaneous injection takes place under the skin, it is relatively easy to carry out, little painful and can be made by the patient himself.
  • the intramuscular injection takes place in the muscle. Since this involves greater risks, such as the painful injury of periosteum, this is usually done by medical staff.
  • the intravenous injection takes place after venipuncture directly via a vein.
  • a drug is placed directly under the dermis.
  • intra-articular injection a fluid is injected into a joint.
  • the injection of a substance into the human or animal body is to be distinguished, in particular, from the introduction of a substance by a medicament pump, an infusion or another type of continuous delivery over a certain period of time.
  • a pump mechanism is a functional unit consisting of one or more technical components for moving fluids.
  • the pump mechanism in the sense of the present invention may consist of at least one pumping component and at least one further component, which supplies the pumping component with drive energy, be composed or consist thereof.
  • a pumping component is for example a hose pump, diaphragm pump, gear pump or a piezoelectrically operated pump.
  • an electric motor can be understood as a further component which supplies the pumping component with drive energy.
  • a pump mechanism in the context of this invention may comprise at least one pumping component and also interfaces to this pumping component, via which an external technical device for generating engine power connected to the pumping component or via which a technical device for generating motor power to the pumping component can be coupled.
  • An interface in this case relates in particular to the mechanical connection of the drive shaft of a technical device for generating motor power with the pumping action generating device part of the pumping component, such as the drive of a pump via an electric motor.
  • Such an interface also includes mechanical mounts as well as possibly required electrical contacts or contacts for transmitting information, data and / or signals.
  • a device such as an electric motor is present externally if it is not part of the device from the one hand, but is made available later to be held together on specially attached to the technical device interfaces with the device in a functional manner.
  • a technical device for generating engine power such as an electric motor is functionally connected to the pumping component such as a peristaltic pump when technical device and component can be distinguished as their own units, for example, by a spatial distance between the devices. This does not preclude the functional connection, which can be maintained for example via pipes, wires, remote couplings and the like.
  • a technical device for generating engine power such as an electric motor is coupled to the pumping component, for example, a peristaltic pump when both devices after connection via the interfaces as represent uniform device, for example, only at the same time and as an assembled unit can only be moved together.
  • connection of the technical device for generating the engine power (for example, an electric motor) is connected to the pumping component (for example, a
  • Peristaltic pump functionally connected when the drive movement of the shaft of such a device is converted by suitable technical connection members of the pumping component in a pumping action of the pumping component.
  • suitable technical connecting links for such a functional connection are for example fixed links or detachable couplings between the shaft of the driving technical device and the shaft of the pumping component.
  • the pumping mechanism according to this invention can in a preferred embodiment of a pumping component, which is present together with a drive energy supplying component in fully integrated form, exist, such as in the form of a motor pump.
  • the pumping component of an invention as described above may in preferred drive forms consist of a peristaltic pump, a diaphragm pump or a piezoelectrically operated pump.
  • bellows pumps piston pumps, rotary piston pumps, gear pumps, rotary disk pumps, toothed belt pumps, eccentric screw pumps, screw pumps and others can also be used.
  • a pumping member such as a pump is a machine by means of which the energy contained in a liquid is increased by performing mechanical work. Either the pressure of the fluid is increased or the fluid is given kinetic energy. This can be achieved in the presence of the appropriate technical equipment a directional change in location of the liquid.
  • the provision of mechanical work is possible by machines designed for this purpose, such as electric motors.
  • An electric motor can do electrical or chemical work with the help of magnetic fields in mechanical Convert work. Electric motors can be operated with direct current, three-phase or alternating current.
  • the engine power for driving the pumping member is generated by an electric motor.
  • engine power can also be, for example, by a
  • Solar cell motor a gas engine, a steam-powered engine, a mechanical energy-powered engine, or the like can be provided.
  • an energy source for operating the component which applies the engine power in particular of an electric motor, it is preferred to use a battery, a rechargeable battery and / or a solar cell, and / or domestic power (possibly via a transformer).
  • a releasable and re-connectable clutch and / or a transmission for reduction, translation synchronization or for the transformation of a movement form is inserted.
  • a gear should be understood a mechanical component by means of which a rotational movement can be transmitted or transformed.
  • Forming means, for example, the transfer of a rotational movement in a horizontal or vertical reciprocation.
  • Translation, reduction and synchronization means a corresponding ratio of the speeds or torques of the drive to the output.
  • the reservoir has a non-flexible outer wall.
  • This wall may for example consist of glass, metal, in particular steel, aluminum, titanium, gold, silver, platinum, wood, plastic in particular a polycarbonate or Plexiglas, a composite material of one or more of the aforementioned substances or another material.
  • a storage container in the sense of this invention is in particular a bottle, cartridge or ampoule in which a medicinal product is stored or can be stored.
  • Such storage containers are available, for example, as insulin ampoules for use in insulin pens or insulin pumps from various manufacturers (eg Sanofi-Aventis, Novo Nordisk, EIi Lilly) in the pharmaceutical trade, in particular in pharmacies.
  • the reservoir has a flexible outer wall. From such a reservoir with a flexible wall liquid can be removed, for example, by generating negative pressure and consequent compression of the reservoir under the influence of the external air pressure or the pressure in a pressure chamber.
  • the reservoir consists of a commercial vessel, a cartridge and / or ampoule each containing or suitable for storage of a drug.
  • a drug is preferably insulin.
  • a component is preferably used which has a cavity. This component is aligned with one side to the reservoir and connected thereto and aligned with another side of the pump mechanism and connected thereto.
  • the connection can be made by common joining techniques for workpieces such as gluing, welding, riveting, bolting, clamping, flanging and other technicians.
  • the discharge can also be formed from a part of the reservoir by such a part a cavity is inserted and a fitting connection to the pump mechanism or a possible intermediate piece is made. The exact connection can be made by appropriate external version of the reservoir.
  • the discharge can also be formed from a part of the pump mechanism by such a part a cavity is inserted and a fitting connection to the reservoir or a possibly required intermediate piece is made.
  • the fitting connection can be made by appropriate external Shaping the pump mechanism done.
  • a tubular structure or a hose made of metal, in particular steel, aluminum or plastic or another material can be used.
  • the drain has an internal cavity suitable for discharging a liquid from the reservoir.
  • the cavity is usually cylindrically shaped.
  • the connection of the discharge to the reservoir, the pumping mechanism and possibly other components is carried out as far as possible fluid-tight.
  • the derivative is functional if it allows the substance in particular a liquid can be removed from the reservoir.
  • a component for injecting a substance as a component of the device according to the invention consists in a preferred embodiment in particular of a cannula.
  • a cannula is essentially a hollow needle, usually made of metal (eg steel, stainless steel, gold, silver, platinum).
  • the end of the cannula is often sharpened with a beveled cut.
  • the cannula may be pointed and / or sharpened at one end and blunt at the other end, but may also be pointed and / or sharpened at both ends.
  • the cannula carries at one of the two ends a mostly cone-shaped attachment made of plastic, for example, by attaching the hollow needle, for example, by plugging or screwing on a medical device such as a syringe, a notednpen particular an insulin pen, a drug container or a drug pump is possible ,
  • a medical device such as a syringe, a notednpen particular an insulin pen, a drug container or a drug pump is possible
  • the cannula serves to functionally interact with a syringe, a pen, a pump, or other suitable medical device to withdraw or deliver fluid from or into the human or animal body.
  • Another Characteristic for the characterization of the cannula is its length. Typical lengths of cannulas are 40 mm, 30 mm, 25 mm, 8 mm, 6 mm and other lengths.
  • the technical device comprises at least one electronic component for controlling, monitoring and / or controlling the pumping component and / or the component which supplies the pumping component with motor power.
  • the technical device comprises a flow sensor for determining the amount of the substance which is removed from the storage container and / or the amount which is used for the injection.
  • the invention further relates to the manufacture of a device as described above wherein a) a component for receiving a reservoir is provided; b) a reservoir is provided. (This reservoir may contain a medicament in liquid form, for example insulin, but the reservoir may also be in an empty form); c) providing a discharge from the reservoir; d) a pump mechanism is provided; e) a component for injecting a substance is provided; f) possibly a flow sensor is provided; g) possibly electronic components for storage and / or data processing and / or data transfer are provided; h) the individual components as described in a) to g) to a functional
  • a technical device according to the invention is suitable, for example, as part of a device which is suitable for injecting a substance into the human or animal body, bypassing the gastrointestinal tract.
  • drugs and in particular insulin can preferably be administered.
  • the present invention further relates to a medical device for injecting a drug into the human or animal body comprising inter alia the following components a) to f) or consisting wholly or partly of the following components a) to f): a) a basic body for mounting from at least one other
  • this medical device comprises at least one means for storing and / or processing data and / or signals.
  • this medical device further comprises an interface for the transmission of data and / or signals to and / or from an external technical unit, which is designed accordingly for the storage and / or processing of data and / or signals.
  • an external technical unit can for example consist of a PC together with software installed thereon for the storage and / or processing of data and / or signals transmitted by a medical device.
  • such a medical device contains insulin, in particular a long-acting and / or a short-acting insulin, and can accordingly be used to inject an insulin, in particular a long-acting and / or a short-acting insulin.
  • Such a medical device in another preferred embodiment contains GLP-1 and can be used according to the injection of GLP-1 become.
  • Such a medical device in a further preferred embodiment contains Lovenox and can be used according to the injection of Lovenox.
  • the medical device according to the invention contains a medicament such as in particular insulin, for example in long-acting or short-acting form, GLP-1 or Lovenox in a storage container.
  • a medicament such as in particular insulin, for example in long-acting or short-acting form, GLP-1 or Lovenox in a storage container.
  • the medicaments mentioned and all other medicaments which can be injected by means of the device according to the invention are in solution or as a function of the solubility behavior of the substance at different temperature or pressure ratios (for example
  • the drug for injection by means of the medical device according to the invention can also be provided in a reservoir with two or more separate chambers, one chamber containing the drug in solid form and another chamber containing a liquid such as water with or without additives such as buffer , Ions, preservatives, stabilizers, acids, bases, alcohols, organic solvents, and the like.
  • the drug in the soluble Form are transferred before it is then injected.
  • the invention relates to the production of a medical device according to the invention wherein a) a base body is provided for mounting at least one further component; b) providing a component for removing air bubbles from the liquid intended for injection; c) providing a component for presetting the amount of liquid intended for injection; d) a component is provided in the form of a display; e) a component in the form of a triggering mechanism is provided; f) at least one technical device according to the invention is provided as described above; g) the individual components from a) to f) are assembled into a functional unit.
  • the invention further relates to the use of a medical device according to the invention for the prophylaxis and / or treatment of a disease and / or malfunction of the body by means of a substance whose pharmacological activity in the gastrointestinal tract is weakened or lost.
  • a substance is for example a protein, carbohydrate, a nucleic acid or a vaccine.
  • examples of such substances are insulins, growth hormones, interferons, interleukins, cytokines, heparins, monoclonal antibodies, attenuated virus infections (eg influenza) and others.
  • a medical device relates inter alia to the treatment of diabetes, the administration of insulin, GLP-1, an interferon, growth hormone, heparin, Lovenox or a vaccine.
  • a medical device in the context of this invention is used for the therapy of the human or animal body, in particular by supplying a substance such as insulin into the human or animal body.
  • the delivery of a substance can be done by injection, such as by a syringe or a medicament pen, in particular an insulin pen.
  • the supply by an insulin pump is in contrast to the injection in a continuous manner and is to be distinguished in the sense of this invention from an injection.
  • a medical device is in particular a device for injecting the substance into the human or animal body.
  • such a device for injection may be a medicament pen such as an insulin pen.
  • Medicament pens are available in different forms and for different purposes and are available from various manufacturers on the market (eg Optitician, Optipen, Optiset).
  • a basic body of a medical device such as an insulin pen
  • its outer shell which also significantly determines the shape.
  • This shape may be, for example, oblong, similar to a pin, oval, round, square, rectangular, in the form of an egg timer, hinged or telescopically collapsible.
  • the material of the outer shell may be made of one or more plastics, glass, metal, wood or ceramic.
  • Each insulin pen must meet numerous ease-of-use requirements to ensure safe and error-free use.
  • the basic requirement is to display the preselected dose or the remaining quantity in the ampoule.
  • the dose setting and the completion of the injection process is audible, palpable and visible. This safety requirement arises mainly from the limited perception in older type 2 diabetes patients.
  • needle-free injection systems are also used in insulin therapy.
  • a current application example for needle-free injection systems is the injection system Injex from Rösch AG. In this injector, the insulin is shot with extremely high pressure through a microneedle into the fat layer of the skin. A manually tensioned before the injection
  • Spring stores the necessary injection energy.
  • the injectate is distributed homogeneously and conically in the fatty tissue.
  • a not insignificant advantage of these devices is the needle-free injection of the drug, which reduces the psychological inhibition threshold of insulin application in some patients. Furthermore, needle-free injection precludes infection of the puncture site.
  • the disadvantage over conventional insulin pens proves the transfer of insulin into special ampoules, the comparatively larger mass of the device and the carrying of other accessories for tensioning the spring.
  • insulin pumps are fully automated infusion systems for continuous subcutaneous insulin injection. They are about the size of a pack of cigarettes and are permanently worn on the body. The short-acting insulin is injected into the skin tissue via a catheter and a needle in the skin following the program prescribed by the patient.
  • the job of the insulin pump is to mimic the continuous insulin output of the pancreas to lower the blood sugar level, but without being able to realize a closed loop blood glucose control. Due to the continuous and adaptable supply of insulin, these pumps offer advantages especially for physically active people or those with highly variable daily routines. With the insulin pump therapy, strong fluctuations in blood sugar, z. B. in diabetics with pronounced DAWN phenomenon, be compensated, which are manageable with conventional methods only with increased effort.
  • Insulin pumps are available in various technical versions, with devices with syringe-like containers have prevailed in the course of technical development. Similar to insulin pens with needles, the insulin is in a storage container with a movable stopper. This is moved by a motor-driven piston rod.
  • Insulin pens are concentrated in the essential ergonomic and safety features in the standard EN ISO 11608. This also includes the geometric-material properties of the insulin ampules and needle pins. Thus, for the user, the handling and operation of a pen is largely uniform and independent of the model.
  • Insulin ampoules and needles is hereby expressly referred to as part of this disclosure.
  • the essential functional element of an insulin pen is the injection mechanism. It determines the design and size of the pen as well as the design of the trigger mechanism and the dose selector.
  • the mechanism translates the dose preset at the dose selector with the injection energy from the triggering mechanism into an injection stroke of the stopper in the ampule. This energy is transmitted either directly to the injection mechanism or through motion-transforming gears.
  • the injection mechanism in the form of the piston rod is technically feasible in many forms.
  • the delivery of the drug is done by specifying an injection stroke and the resulting displacement of the plug.
  • the amount of liquid dispensed depends on the injection stroke and the inner diameter of the ampoule.
  • air bubbles must be completely removed in accordance with the manufacturer's specifications and the EN ISO 11608 standard.
  • a sufficiently long waiting time has to be observed in order to achieve a steady state, ie. H. Normal pressure of the liquid and relaxation of the plug in the ampoule to ensure.
  • the reservoir for the drug influences the structure and the functional structure of the drug pen.
  • the protective function is realized by the ampoule as a whole, ie by plug, glass body and sealing washer.
  • the delivery function for the drug is provided by the stopper, which is displaced by means of the injection mechanism and causes a volume change in the ampoule.
  • the coupling function to the injection system is produced by means of a sealant (eg sealing disk).
  • an automatic medication pen eg automatic insulin pen or insulin pen
  • the injection energy is applied by a drive with a downstream gear.
  • power supply and control device are necessary.
  • the promotion of the medicament does not take place via the displacement of the plug by means of an injection mechanism but via the introduction of a pump device.
  • the pumping device is inserted between ampoule and injection system and is provided with appropriate interfaces.
  • the pumping device can be provided with a flow sensor. It is in direct contact with the drug z. As insulin, resulting in additional requirements such as reduced bacterial count, sterility, Biskompatibiltician u. a. can result.
  • Insulin vials serve as primary packaging for the drug and must meet high standards. This concerns the dimensional accuracy of the ampoule with regard to the dosing accuracy and compatibility with other components.
  • the standard EN ISO 11608-3 takes up these requirements and describes the basic ones
  • the ampoules consist of several subcomponents. The most important is the cylinder made of pharmaceutical glass with a high neutrality and chemical
  • the surface quality of the cylinder is improved by siliconization.
  • This surface treatment reduces the sliding and breakaway forces of the plug, increases the dosing accuracy and reduces the detachment of glass components with a long storage time.
  • the degree of siliconization correlates with the height of the frictional forces of the plug, with a limit being set by the sensitivity of the insulin to the silicone.
  • the ampoule is sealed on both sides by elastomeric closing parts, the stopper and the sealing disc.
  • Decisive here are the proven mechanical tightness in different pressure situations as well as the microbiological tightness against germs in long-term tests. Also important are the maximum acceptable plug forces and the number of punctures of the sealing disc with a cannula.
  • Penny tubes are sterile disposable products used to deliver insulin from the ampule to the target tissue. As well as ampoules, they are subject to stringent requirements because the actual functionality of the insulin pen is only achieved through the interaction of the two components.
  • the needle consists of a cannula ground on both sides, which is enclosed in a vial attachment piece. Optimized cannulae sutures enable the patient to pierce the target tissue largely painlessly and cause only minimal tissue damage when retreating. Likewise, the ampoule disc is pierced without severe fragmentation. This is a mandatory prerequisite, since even with regular replacement of the needle, the tightness of the ampoule must be guaranteed.
  • the ampoule attachment ensures a secure fit on the insulin pen.
  • Microfluidics is a branch of microsystems technology and includes the design, manufacture, application, and study of microsystems that manipulate and treat fluid quantities in channel cross-sections from 1 ⁇ m to 1 mm in size.
  • Microfluidic systems are used in medical technology, biochemistry, chemical engineering and analytics as well as micro-reaction technology. These microsystems can have dimensions in the millimeter and centimeter range, since for practical application, the amount of fluid and not the size of the microfluidic system is important. In addition, such systems have significant differences from conventional fluidic systems due to low fluid volumes and often small system sizes.
  • microfluidic components e.g. As micropumps and sensors
  • their power output drops so that they are not comparable with that of conventional components in the macro range.
  • external actuators are often used, which sometimes significantly increase the dimensions of the overall system.
  • physics and chemistry of the particles and molecules to be transported limit the miniaturization of microfluidic components.
  • Micropumps have the task of dosing smallest amounts of liquid with simultaneously low production costs and small external dimensions.
  • the miniaturization of the pump makes use of physical effects that are only concomitant in the macroscopic technique. As a result, can be divide the pumps into two groups, those with adapted macroscopic and novel microscopic action.
  • micro displacement pumps consist essentially of three units, a pump chamber, an actuator for moving the fluid and a valve unit for controlling the flow direction.
  • the pumping process is divided into two phases. In the suction phase, the actuator increases the chamber volume, creates a negative pressure, and the fluid is sucked through the inlet. In the displacement phase, the actuator moves in the opposite direction and reduces the volume of the pump chamber. The fluid is pumped out of the pump through the outlet.
  • the valve unit produces a directed liquid flow throughout the process.
  • the actuator principle and the structure of the valve unit are determined by the required pump parameters, i. H. Pump performance, the manufacturing process, the fluid properties, the power supply and the permitted size significantly determined. Both functional units are coordinated and influence the operating characteristics of the pump.
  • micropumps Important parameters for comparison and selection of the micropumps are the maximum achievable values of delivery pressure and delivery rate.
  • Microfluidic sensors are essentially divided into two groups. Flow sensors are used to record the volume or quantity of substance per unit of time, which passes the considered pipe cross-section. With the help of an integration device, the total volume can be determined, which is especially important for dosing tasks.
  • Chemical sensors on the other hand, detect the presence or concentration of various substances, molecules or ions in the fluid, e.g. B. sensors for determining the pH.
  • B. sensors for determining the pH.
  • Flow sensors can be realized with the aid of various physical laws that can already be used in macroscopic applications or only through miniaturization. Depending on the method of measurement, flow rates ranging from a few nanolitems to a few milliliters per minute can be measured.
  • a temperature signal is fed with a heating element in the liquid stream and detected by a temperature sensor again.
  • the flow velocity can be calculated on the basis of the measured signal runtime and the distance covered.
  • Diabetes mellitus is a condition in which the body itself can produce no or insufficient amounts of insulin or use it adequately. Insulin is needed to transport sugar from the blood into the body's cells. The blood sugar level is constantly kept constant within narrow limits (60-100 mg% or 3.33-5.55 mmol / l). This is done through the interaction of the two hormones insulin and glucagon.
  • Diabetes mellitus takes place after blood collection by means of appropriate laboratory equipment. An elevated blood sugar level must be detected at least twice at different times to confirm the diagnosis. Diabetes mellitus is when the glucose value measured in the blood plasma exceeds the stated value in at least one of the following cases: a) Fasting blood sugar - 7.0 mmol / l or 126 mg / dl b) Blood sugar two hours after administration of 75 mg Glucose (oral glucose tolerance test) - 11, 1 mmol / l or 200 mg / dl c) Blood sugar 11, 1 mmol / l or 200 mg / dl combined with severe thirst (polydipsia), frequent urination (polyuria) or weight loss ,
  • diabetes Left untreated, diabetes leads to elevated blood sugar levels, which can lead to various symptoms and sequelae, such as polyneuropathy.
  • Microangiopathy, macroangiopathy, retinopathy, nephropathy and others The lower the non-enzymatic glycation of the erythrocytes (HbA1c value), the lower the risk of late diabetic damage
  • Diabetic coma is a life-threatening acute complication of diabetes.
  • the blood sugar value can reach over 1000 mg / dl along with a strong hyperacidity of the blood (metabolic acidosis).
  • Diabetic coma can be triggered by infections, ingestion of excess carbohydrates, alcohol abuse or incorrect dosage of insulin.
  • Type 1 diabetes In type 1 diabetes, there is an absolute insulin deficiency right from the beginning, which can only be treated with insulin.
  • Type 2 diabetes is characterized by decreased insulin sensitivity and relative insulin deficiency. Type 2 diabetes can usually be treated first with dietary measures and tablets. Often, insulin substitution becomes necessary during the course of the disease.
  • Type 2 diabetes has become a widespread disease mainly in industrialized countries. The main cause is overeating, physical inactivity and overweight. Type 2 diabetes can be characterized by exercise training and diabetic measures, in particular Targeting weight loss, counteract effectively. In addition, in the case of type 2 diabetes oral antidiabetics such. As acarbose, biguanides, sulfonylurea, glitazone and others are used. Therapy using insulin becomes necessary if, by means of the above-mentioned measures, the blood sugar level can no longer be maintained with sufficient sustainability in or near the normal range.
  • the fast-acting insulins include human insulin as well as various fast and short-acting insulin analogues such as glulisine (trade name: Apidra), lispro (trade name: Humalog) and aspart (trade name: Novo Rapid).
  • glulisine trade name: Apidra
  • lispro trade name: Humalog
  • aspart trade name: Novo Rapid
  • NPH insulin human insulin delayed by neutral protamine hawthorn
  • zinc insulins various insulin analogs such as glargine (trade name: Lantus) and detemir (trade name: Levemir).
  • Mixed insulins consist of a fast-acting insulin and a
  • Delay insulin in different mixing ratios Usual are mixtures of 10/90%, 25/75%, 30/70%, 50/50%. Insulin therapy must always be accompanied by regular measurements of blood sugar levels.
  • In conventional insulin therapy a certain amount of mixed insulin is injected at fixed times. Intensified conventional insulin therapy is mainly used in the treatment of type 1 diabetics. Here is a Basic care is provided via a delay insulin (based) and given in addition to meals a fast acting insulin (bolus).
  • the continuous subcutaneous insulin infusion by means of a pump is mainly for type 1 diabetics in question.
  • the insulin is not injected but passed by a small pump in the body.
  • the pump is permanently on the body.
  • the insulin is delivered via a catheter with cannula.
  • the insulin pump will usually deliver fast acting insulin at small even intervals over a longer period of time.
  • GLP1 Glucagon-like-Reptide 1
  • GIP glucose-dependent insulinotropic peptide
  • Incretins are formed as hormones in the intestine and regulate, among other things, the blood sugar level by stimulating the insulin secretion in the pancreas.
  • the amount of intestinal hormones formed depends on the amount of carbohydrates ingested orally.
  • the level of GLP1 increases much more after oral glucose intake than after intravenous glucose.
  • Investigations have shown that intravenous infusion and subcutaneous injection of GLP1 in type 2 diabetics in many cases leads to a complete normalization of blood sugar levels.
  • the problem is that GLP1 is inhibited within a very short time by dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV).
  • DPP-IV dipeptidyl peptidase IV
  • Subcutaneous injection of GLP1 can only maintain effective plasma concentrations for approximately 1-2 hours.
  • One solution to the long-term effects of GLP1 may be found in the development of longer-acting GLP analogues or the inhibition of DPP-IV by drugs.
  • Growth hormones are substances that stimulate growth in humans, animals and plants.
  • the somatotropin human
  • the bovine somatotropin (bovine) and auxin and gibberellic acid (plant) are known.
  • Somatotropin (STH) is also known as Human Growth Hormone (HGH), Growth Hormone (GH) or Growth Hormone (WH).
  • HGH Human Growth Hormone
  • GH Growth Hormone
  • WH Growth Hormone
  • STH is a peptide hormone with 191 amino acids. Formation occurs in the anterior pituitary with regulation of the somatotropin releasing factor (SRF; GHRH; GRF) from the hypothalamus. STH is essential for normal length growth. With reduced production or reduced response of the cells to STH, dwarfism occurs. Overproduction leads to gigantism or acromegaly.
  • Interferons are formed as tissue hormones from human or animal leukocytes, fibroblasts or T lymphocytes.
  • An interferon is a protein or glycoprotein with an immunostimulatory (eg anti-viral) or anti-hormonal action.
  • the interferons are divided into alpha interferons, beta interferons and gamma interferons.
  • Interferons are available from several manufacturers for indications such as viral diseases (eg SARS), cancer, multiple sclerosis, hepatitis B / C, hepatitis C.
  • a vaccine is a biologically or genetically engineered composition containing, inter alia, individual proteins and / or RNA or DNA fragments and / or killed or attenuated pathogens (eg influenza, SARS, Pockervirus, measles pathogens, mumps, Rubella, polio, pathogens of whooping cough).
  • pathogens eg influenza, SARS, Pockervirus, measles pathogens, mumps, Rubella, polio, pathogens of whooping cough.
  • Live vaccines eg cowpox
  • attenuated live vaccines with attenuated viruses or bacteria eg M M R vaccine, yellow fever
  • Heparins are therapeutically used substances to inhibit blood clotting. Heparins consist of alternating sequences of D-glucosamine and D-glucuronic acid or L-iduronic acid. Chain lengths consisting of 5 units may already be anticoagulant.
  • the polysaccharide chains usually have a molecular weight between 4,000 and 40,000. In addition to unfractionated heparins, low molecular weight fractionated heparins with a molecular weight of about 5,000 are also used. Heparins are not absorbed from the gastrointestinal tract, but must be administered parenterally. Heparins act by binding to antitrhombin III and thus accelerate inactivation of activated coagulation factors.
  • Lovenox also known as Clexane
  • Clexane is a commercially available pharmaceutical preparation containing the pharmacologically active substance enoxaprin sodium.
  • the active ingredient is one of the low molecular weight heparins with a linear dose-response relationship and a consistently high bioavailability.
  • the indications of Lovenox are the primary prophylaxis of deep vein thrombosis, the treatment of deep venous thrombosis with and without pulmonary embolism, the treatment of unstable angina pectoris and the so-called non-Q-wave heart attack as well as thrombosis prophylaxis and anticoagulation during hemodialysis. example
  • the central component of the pen thereby forms the pumping device, which sucks the insulin out of the ampoule and injected through the needle into the target tissue. This device comes in direct contact with the liquid.
  • Insulin dosage should be done with the help of a sensor.
  • the use of the ampoules and the Pennadeln is given, so that the Operating characteristics of the pumping device to be adapted to these components.
  • Important parameters for dimensioning are the producible intake or counterpressure at a constant delivery rate.
  • the core of the study is the suction pressure required to deliver the insulin caused by the friction between the glass cylinder and the plug. If possible, proposals for the optimization of the pumping process in the pen to be developed should also be submitted. Subsequently, the pressure drop when pumping the insulin should be determined on representative Pennadeln. Based on these test results, an active principle for the pumping device must be selected and then proof of suitability during a functional test. In addition to the pumping capacity, criteria include interchangeability, compliance with medical requirements and miniaturization. The investigations of a sensor principle to record the insulin current form the conclusion of the chapter.
  • Ampoules and the injection needle form an adapted functional unit for the delivery of insulin.
  • a force balance between the piston rod force and the sum of the resulting forces from the stopper friction and the fluid pressure arises when the stopper is advanced.
  • the plug position and feed rate are determined at all times, neglecting plug compressibility, by the piston rod position.
  • an overpressure which pumps the liquid through the Pennadel.
  • the state variables in the system change.
  • the negative pressure also referred to as relative pressure
  • the maximum acting plug force is limited to about 7.3 N by this pressure difference.
  • the stopper velocity depends exclusively on the stopper friction and the suction pressure. In the area of starting friction, this can be low even at high intake pressure.
  • the delivery rate is dependent on the stopper velocity and varies accordingly.
  • the air dissolved in the liquid can outgas due to the negative pressure.
  • Existing air bubbles experience an increase in volume depending on the fluid pressure. A very high intake pressure could lead to cavitation when the vapor pressure is reached. This is absolutely to be avoided.
  • both the liquid pressure and the stopper position are to be measured. They should give information about the suitability of the ampoules for this active principle. Likewise, statements must be made regarding the necessary intake capacity of the pumping device or for optimizing the intake process. Of particular importance are the aspects of elastomeric plug friction in the area of starting and sliding friction. The investigations should be carried out on a sufficiently large number or with ampoules of different batches to obtain meaningful results.
  • the measuring station consists of the four main components, syringe pump, pressure sensor, optical sensor and measuring computer with the software LabView ( Figure 6.1).
  • the syringe pump of the company TSE GmbH, Model 540060 is a hose and a Injection needle connected to the ampoule and can be programmed and controlled by the computer. It is designed for suction and pressure operation and generates delivery rates in a defined range.
  • a pressure sensor from the company Active Sensor, Model AUS + 1.0 bar pierces the sealing disk of the ampoule.
  • the sensor is equipped with a hose and injection needle.
  • the fluid pressure in relation to the air pressure in the ampoule can be measured since there is no fluid flow in the hose and the capillary pressure in the injection needle is negligible.
  • a line sensor from TAOS Inc., ModelTSLR1410R is used to determine the stopper position. This is arranged parallel to the ampoule and has a resolution of 400 dpi. When illuminated with parallel light and shielding the ampoule from the ambient light, this detects the shadow of the plug.
  • a data acquisition program calculates the stopper position with an accuracy of up to 50 ⁇ m from the shadow image using special algorithms and interpolation. The measured value as well as the fluid pressure are stored for further processing.
  • the experiment is carried out according to a specified pattern.
  • the syringe pump Before starting the actual measurements, the syringe pump must be programmed with the desired pumping sequence. The sequence may be composed of withdrawing one or more doses with intermediate pauses or different delivery rates. Then the measuring station is to be equipped with a new ampoule. Then the hoses filled with water and the syringe pump are examined for air bubbles and if necessary removed. In general, care must be taken to keep dead volumes in the system as low as possible. Finally, make the fluidic connections to the ampoule. Then the measurement can be started. At the same time, the measuring computer activates the syringe pump and starts reading the sensor signals. The measuring program converts the signals and saves them time-dependently in a file. for a better understanding or representation of the fluid pressure is always relative to the air pressure with negative
  • the absolute fluid pressure of, for example, 60 kPa in the ampoule thus corresponds to a positive relative pressure to the normal air pressure of about 39 kPa.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Injektion eines Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper, worin das zu injizierende Medikament durch Erzeugung eines Unterdrucks aus einem Vorratsbehälter entnommen wird.

Description

Medikamentendosiersystem mittels Mikropumpe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Injektion eines Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper, wobei das zu injizierende Medikament durch Erzeugung eines Unterdrucks aus einem Vorratsbehälter entnommen wird.
Viele Arzneimittel müssen in den Körper injiziert werden. Dies gilt vor allem für solche, die bei oraler Gabe inaktiviert werden oder an Wirksamkeit entscheidend verlieren. Zu diesen Arzneimitteln zählen insbesondere Proteine (wie z. B. Insulin, Wachstumshormone, Interferone), Kohlehydrate (z. B. Heparin), Antikörper oder die meisten Impfstoffe. Zur Injektion in den Körper werden überwiegend Spritzen, Medikamentenstifte (Pens) oder Medikamentenpumpen verwendet.
Das klassische Injektionsgerät für Insulin ist die Insulinspritze. Diese findet seit Beginn der Insulintherapie Anwendung, ist aber in den letzten Jahren vor allem in Deutschland durch Einführung der Insulinpens schrittweise verdrängt worden. Dennoch sind heute die Spritzen, z. B. bei Verlust oder Defekt eines Insulinpens, unersetzlich und werden von vielen Diabetikern in Kombination mit Insulinpens verwendet. Besonders bei Reisen ist die Wartungsfreiheit und die weltweite Verfügbarkeit vorteilhaft.
Insulinspritzen unterscheiden sich in ihrer Bezeichnung und Skalierung nach der Konzentration des zu verwendenden Insulin U40 bzw. U 100. Das Insulin kann sowohl aus Fläschchen als auch aus den vorgefüllten Ampullen für Insulinpens entnommen werden. Dies ermöglicht das Mischen von verschiedenen Insulinsorten und reduziert die Anzahl der notwendigen Injektionen. Bei dem Aufziehen der Spritze mit Insulin ist besonders auf Blasenfreiheit zu achten. Die direkt sichtbare, aufgezogene Insulindosis ermöglicht dem Anwender eine leichte Kontrolle über die injizierte Insulinmenge. Für eine fehlerfreie Applikation erfordern Insulinspritzen dennoch Geschick und regelmäßige Anwendung.
Ein weiteres mittlerweile weltweit und insbesondere in Europa sehr verbreitetes Injektionsgerät ist der Insulinpen (Insulinstift). Dieses schreibstiftgrosse Medizingerät wurde Mitte der 80er Jahre entwickelt und kommt hauptsächlich bei der intensivierten Insulintherapie zum Einsatz. Eine wesentliche Neuerung zu Insulinspritzen ist der Einsatz eines wechselbaren Medikamentenbehälters. Dieser Behälter, auch Karpulle bzw. Ampulle genannt, wird vom Hersteller mit dem Insulin befüllt ausgeliefert und vor Gebrauch in den Insulinpen eingesetzt. Bei Inbetriebnahme des Pens durchsticht eine Nadel die Dichtscheibe der Ampulle und realisiert bei der Applikation des Insulins die parenterale Injektion der vorgewählten Dosis. Ein Injektions- und Auslösemechanismus generiert während der Injektion einen Injektionshub, der den Vorschub eines Kolbens bzw. Stopfens in der Ampulle bewirkt und die Abgabe der vorgewählten Dosis in das Zielgewebe bedingt. Der Mechanismus besteht meist aus einer starren Kolbenstange mit einer dem Ampullenstopfenhub entsprechenden Baulänge.
Insulinpens werden in wegwerfbare („disposable") und mehrfach verwendbare („reusable") eingeteilt. Bei wegwerfbaren bilden die Ampulle und die Dosiermechanik eine vom Hersteller vorgefertigte Einheit und werden nach Entleerung der Ampulle gemeinsam entsorgt. Eine Wiederverwendung der Dosiermechanik ist nicht vorgesehen. Im Gegensatz zu den Fertigpens stellen mehrfach verwendbare Pens erhöhte Anforderungen an den Anwender. So muss bei Wechsel der Ampulle die Kolbenstange in die Startposition zurückgesetzt werden. Dies geschieht modellabhängig durch des Drehen bzw. Schieben der Kolbenstange bei gleichzeitiger Aktivierung einer Sonderfunktion in der Dosiermechanik. Dies muss der Anwender sehr sorgfältig durchführen, da aufgrund des täglichen Einsatzes und der hohen mechanischen Belastungen mitunter Fehlfunktionen, z. B. ein Verklemmen der Kolbenstange, auftreten können.
Mehrfach verwendbare Insulinpens werden weiterhin unterteilt in manuelle und halbautomatische Pens. Bei manuellen Pens betätigt der Anwender mit Fingerkraft den Injektionsknopf und bestimmt so Dauer und Verlauf der Injektion. Bei halbautomatischen Insulinpens hingegen wird vor Benutzung manuell eine Feder gespannt, die die notwendige Injektionsenergie speichert. Bei dem eigentlichen Injektionsvorgang wird die Feder vom Anwender entriegelt. Die Injektionsgeschwindigkeit ist durch die Federkraft festgelegt und kann nicht an persönliche Bedürfnisse angepasst werden.
In der EP 1045146 wird eine medizinische Dosierpumpe offenbart, in welcher eine Pumpe zwischen einem Behältnis für ein zu verabreichendes flüssiges Medikament und einer Abführungsleitung angebracht ist. Das System dient zum Betrieb einer kontinuierlich arbeitenden medizinischen Dosierpumpe, die während des Betriebs am Körper des Patienten festgemacht wird.
Eine medizinische Dosierpumpe ist dafür ausgelegt über einen längeren Zeitraum (beispielsweise von ca. 10 Minuten bis zu mehren Stunden) kontinuierlich ein Medikament in löslicher Form abzugeben. Eine medizinische Dosierpumpe ist hierin insbesondere zu unterscheiden von einer Injektionsvorrichtung wie beispielsweise einer Spritze oder einem Medikamentenstift (Medikamentenpen) wie beispielsweise einen Insulinstift (Insulinpen). Mit einem Medikamentenstift erfolgt die Abgabe einer vorher festgelegten Menge eines Medikaments innerhalb einer kurzen Zeitspanne im Bereich von beispielsweise weniger als 1 Sekunde, 1 bis 30 Sekunden, 1 bis 60 Sekunden bis zu 1 bis 2 Minuten.
Die kontinuierliche Medikamentenabgabe mittels einer medizinischen Dosierpumpe hat den Nachteil, dass über die relativ lange Zeit der Zufuhr medizinische Probleme an der Zufuhrstelle z. B. durch Abstoßungsreaktionen des Körpers, Verunreinigungen des Materials oder Verletzungen durch die Kanüle auftreten können. Eine kontinuierliche Medikamentenzufuhr erfordert ein anderes Behandlungsregime für eine Krankheit als die diskrete Zufuhr des Medikaments. Insulinpumpen kommen in aller Regel bei Typ1- Diabetikern zum Einsatz.
In der WO 2006/003130 wird eine Injektionsvorrichtung mittels einer Saugvorrichtung beschrieben, bei welcher die Saugpumpe durch mechanische Federkraft betrieben wird. Der mechanische Antrieb ist hierbei einer Steuerung, Überwachung und Signalverarbeitung mittels elektronischer Bauteile und Software nicht zugänglich. Daraus ergibt sich eine nur im mechanischen Kontext mögliche Verabreichung eines Arzneimittels. Der Einsatz einer mechanischen Feder führt darüber hinaus zu einem ruckartig schnellen und dadurch schmerzhaften Injektionsergebnis.
In der Injektionsvorrichtung der F2321903 erfolgt die Abfuhr des Arzneimittels aus einem Vorratsbehälter durch Unterdruck. Der Unterdruck wird durch mechanisches Gegeneinanderbewegen von Geräteteilen erzeugt. Auch dieses Gerät unterliegt der beschränkten Anwendungsbreite eines rein mechanischen Systems. Darüber hinaus werden Personen mit eingeschränkter Beweglichkeit oder Muskelkraft dieses System nicht oder nur sehr eingeschränkt anwenden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist deshalb im Vergleich zum bekannten Stand der Technik sehr viel flexibler einsetzbar, erleichtert dem Patienten entscheidend den Injektionsvorgang, kann in einfacher Weise zur Aufnahme völlig unterschiedlich konstruierter Vorratsbehälter (auch von verschiedenen Herstellern) angepasst werden, ist der Steuerung und Überwachung durch elektronische Systeme zugänglich, ist zur Datenaufnahme und dem Datenaustausch geeignet und kann ferngesteuert betrieben werden.
Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Injektion eines Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper, umfassend unter anderem a) mindestens einen Vorratsbehälter; und b) eine oder mehrere Ableitungen aus einem Vorratsbehälter aus a); und c) einen Pumpenmechanismus, der zwischen einem Vorratsbehälter aus a) und einer Ableitung aus b) angebracht ist; und d) ein Bauteil, welches zur Injektion geeignet ist und welches mit einer
Ableitung aus b) funktionell verbunden ist; gekennzeichnet dadurch, dass der Pumpenmechanismus durch Motorkraft angetrieben wird.
Eine Vorrichtung besteht aus einem oder mehreren Bauteilen und dient der
Ausführung eines bestimmten medizinischen Zwecks insbesondere der Injektion eines Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper. Ein Bauteil besteht aus einer oder mehr als einer Komponente und dient der Erfüllung einer technischen oder nicht technischen Funktion. Eine Funktion ist technisch, wenn dabei eine Übertragung von Kraft, Arbeit, Energie, Material (Stoff), Daten und/oder Signalen, die Aufrechterhaltung der Struktur und/oder Form oder die Lagerung eines Stoffes bzw. Speicherung von Informationen betroffen ist. Eine Funktion ist nicht technisch, wenn die Eingabe oder Ausgabe von Information von oder an den Benutzer der Vorrichtung oder eines Stoffes von oder an den Benutzer der Vorrichtung betroffen ist.
Ein Bauteil kann beispielsweise Teil eines technischen Geräts sein, welches eine Teilfunktion im Verhältnis zur Gesamtfunktion des Geräts zur Verfügung stellt. Ein Bauteil ist beispielsweise ein Vorratsbehälter. Vorratsbehälter kann eine auswechselbare Ampulle enthaltend einen Stoff (insbesondere ein Medikament wie z. B. Insulin) sein. Die auswechselbare Ampulle kann sich insbesondere zur Verwendung in einem Insulinpen oder einer anderen Vorrichtung zur Injektion eines Medikaments in den menschlichen oder tierischen Körper eignen. Ein anderes Beispiel für ein technisches Bauteil ist eine Vorrichtung zum Pumpen oder eine Pumpe. Weitere Beispiele für technische Bauteile sind insbesondere Spritzen, Nadeln, Kolbenstangen, Dosiereinrichtungen, mechanische Anzeigen, Schläuche, Dichtungen, Batterien, Motoren, Getriebe, elektronische Anzeigen, elektronische Speicher oder elektronische Steuerungen. Als Zweck im Zusammenhang mit der technischen Vorrichtung soll insbesondere die Bewegung von Flüssigkeit von einem Ort zu einem anderen verstanden werden. Ein Zweck ist beispielsweise durch Bewegung eines Flüssigkeitsvolumens von einem Vorratsbehälter zu einer Ableitung definiert. Zweck kann auch die Injektion eines Medikaments in den menschlichen oder tierischen Körper sein.
Ein Bauteil kann mit einem oder mehreren anderen Bauteilen in technischer weise verbunden sein, um gemeinsam einen Zweck zu erfüllen. Eine technische Verbindung ist beispielsweise eine Verbindung von Bauteilen, die sich zur Übertragung von Kraft, Arbeit, Energie, Material (Stoff), Daten und/oder Signalen eignet. Verbunden werden können die Bauteile z. B. über eine mechanische Kupplung, eine feste mechanische Verbindung (Kleben, Schrauben, Nieten, Gestänge oder ähnliches), ein Zahnrad, eine Klinke, eine Sperre, einen metallischen Draht, ein Lichtleiter, eine Funkverbindung, ein elektromagnetisches Feld, einen Lichtstrahl oder ähnliches.
Ein Vorratsbehälter zeichnet sich durch äußere Form und ein darin enthaltenes inneres Volumen aus, in welches ein Stoff insbesondere eine Flüssigkeit eingeschlossen ist. Das Volumen ist nach außen fluiddicht abgeschlossen. Es sind aber Zutrittswege in das Volumen vorhanden, die die Zufuhr und/oder Entnahme des Stoffes gestatten. Die äußere Form kann durch Bearbeitung von Glas, Metall (z.B. Aluminium) oder Kunststoff hergestellt werden. Der Zugang kann durch eine perforierbare Membran oder einen Schraubverschluss erfolgen. Ein Vorratsbehälter ist beispielsweise eine Insulinampulle zur Verwendung in einem Insulinpen.
Injektion ist die Einbringung von Stoffen insbesondere von Flüssigkeiten mittels einer Kanüle samt Spritze oder funktionell vergleichbarer Vorrichtung wie insbesondere einen Pen in den menschlichen oder tierischen Körper. Man kennt unter anderem subkutane, intramuskuläre, intravenöse, intrakutane und intraartikuläre Injektion. Die subkutane Injektion erfolgt unter die Haut, sie ist relativ einfach auszuführen, wenig schmerzhaft und kann vom Patienten selbst vorgenommen werden. Die intramuskuläre Injektion erfolgt in den Muskel. Da hierbei größere Risiken bestehen, wie beispielsweise die schmerzhafte Verletzung von Knochenhaut, wird diese meist von medizinischem Personal vorgenommen. Die intravenöse Injektion erfolgt nach Venenpunktion direkt über eine Vene.
Bei der intrakutanen Injektion wird ein Arzneimittel direkt unter die Lederhaut verbracht. Bei der intraartikulären Injektion wird eine Flüssigkeit in ein Gelenk injiziert. Die Injektion eines Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper ist insbesondere zu unterscheiden von der Einbringung eines Stoffes durch eine Medikamentenpumpe, eine Infusion oder eine andere Art der kontinuierlichen und über einen gewissen Zeitraum erfolgenden Zuführung.
Ein Pumpenmechanismus ist eine funktionelle Einheit bestehend aus einem oder mehreren technischen Bauteilen zum Bewegen von Flüssigkeiten. Der Pumpenmechanismus im Sinne vorliegender Erfindung kann aus mindestens einem pumpenden Bauteil sowie aus mindestens einem weiteren Bauteil, welcher das pumpende Bauteil mit Antriebsenergie versorgt, zusammengesetzt sein oder daraus bestehen. Ein pumpendes Bauteil ist beispielsweise eine Schlauchpumpe, Membranpumpe, Zahnradpumpe oder eine piezoelektrisch betriebene Pumpe. Unter einem weiteren Bauteil, welcher das pumpende Bauteil mit Antriebsenergie versorgt, kann beispielsweise ein Elektromotor verstanden werden.
Ein Pumpmechanismus im Sinne dieser Erfindung kann mindestens ein pumpendes Bauteil umfassen sowie weiterhin Schnittstellen zu diesem pumpenden Bauteil, über welche ein extern vorhandenes technisches Gerät zur Erzeugung von Motorkraft mit dem pumpenden Bauteil verbunden oder über welche ein technisches Gerät zur Erzeugung von Motorkraft an das pumpende Bauteil angekuppelt werden kann. Eine Schnittstelle betrifft hierbei insbesondere die mechanische Verbindung der Antriebswelle eines technischen Geräts zur Erzeugung von Motorkraft mit dem die Pumpwirkung erzeugenden Geräteteil des pumpenden Bauteils, wie beispielsweise den Antrieb einer Pumpe über einen Elektromotor. Eine solche Schnittstelle umfasst auch mechanische Halterungen sowie evtl. benötigte elektrische Kontakte oder Kontakte zum Übermitteln von Information, Daten und/oder Signalen. Ein Gerät wie beispielsweise ein Elektromotor ist extern vorhanden wenn es nicht von vomeherein Bestandteil der Vorrichtung ist, sondern nachträglich zur Verfügung gestellt wird, um über eigens dafür an der technischen Vorrichtung angebrachte Schnittstellen mit der Vorrichtung in funktioneller weise zusammengehalten zu werden. Ein technisches Gerät zur Erzeugung von Motorkraft wie beispielsweise ein Elektromotor ist mit dem pumpenden Bauteil beispielsweise einer Schlauchpumpe funktionell verbunden, wenn technisches Gerät und Bauteil als jeweils eigene Geräteeinheiten unterschieden werden können, beispielsweise durch eine räumliche Distanz zwischen den Geräten. Dem steht die funktionelle Verbindung nicht entgegen, die beispielsweise über Rohre, Drähte, Fernkupplungen und ähnliches aufrechterhalten werden kann.
Ein technisches Gerät zur Erzeugung von Motorkraft wie beispielsweise ein Elektromotor ist an das pumpende Bauteil beispielsweise eine Schlauchpumpe angekoppelt, wenn beide Geräte nach Anschluss über die Schnittstellen sich als einheitliches Gerät darstellen, beispielsweise nur gleichzeitig und als zusammengefügte Einheit nur gemeinsam bewegt werden können.
Die Verbindung des technischen Geräts zur Erzeugung der Motorkraft (beispielsweise ein Elektromotor) ist mit dem pumpenden Bauteil (beispielsweise eine
Schlauchpumpe) funktionell verbunden, wenn die Antriebsbewegung der Welle eines solchen Geräts durch geeignete technische Verbindungsglieder des pumpenden Bauteils in eine Pumpwirkung des pumpenden Bauteils übergeführt wird. Geeignete technische Verbindungsglieder für eine solche funktionelle Verbindung sind beispielsweise feste Verknüpfungen oder lösbare Kupplungen zwischen der Welle des antreibenden technischen Geräts und der Welle des pumpenden Bauteils.
Der Pumpmechanismus im Sinne dieser Erfindung kann in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem pumpenden Bauteil, das zusammen mit einem die Antriebsenergie bereitstellenden Bauteil in voll integrierter Form vorliegt, bestehen, wie beispielsweise in Form einer Motorpumpe.
Der pumpende Bauteil einer wie zuvor beschriebenen Erfindung kann in bevorzugten Antriebsformen aus einer Schlauchpumpe, einer Membranpumpe oder einer piezoelektrisch betriebener Pumpe bestehen. Darüber hinaus können aber auch Balgpumpen, Kolbenpumpen, Rotationskolbenpumpen, Zahnradpumpen, Drehscheibenpumpen, Zahnriemenpumpen, Exzenterschneckenpumpen, Schraubenpumpen und andere verwendet werden.
Ein pumpendes Bauteil wie beispielsweise eine Pumpe ist eine Maschine, mittels derer die in einer Flüssigkeit enthaltene Energie durch Erbringung von mechanischer Arbeit erhöht wird. Entweder wird der Druck der Flüssigkeit erhöht oder der Flüssigkeit wird Bewegungsenergie mitgegeben. Dadurch kann bei Vorliegen der geeigneten technischen Ausrüstung eine gerichtete Ortsveränderung der Flüssigkeit erreicht werden. Die Erbringung von mechanischer Arbeit ist durch dafür konstruierte Maschinen wie beispielsweise Elektromotoren möglich. Ein Elektromotor kann elektrische oder chemische Arbeit mit Hilfe von magnetischen Feldern in mechanische Arbeit umwandeln. Elektromotoren können mit Gleichstrom, Drehstrom oder Wechselstrom betrieben werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wie vorstehend beschrieben wird die Motorkraft zum Antreiben des pumpenden Bauteils durch einen Elektromotor erzeugt. Eine solche Motorkraft kann aber auch beispielsweise durch einen
Solarzellenmotor, einen Gasmotor, einen durch Dampfdruck betriebenen Motor, einen durch Umformung mechanischer Energie betriebenen Motor, oder ähnliches erbracht werden.
Als Energiequelle zum Betreiben des Bauteils, welches die Motorkraft aufbringt, insbesondere eines Elektromotors wird bevorzugt, eine Batterie, ein Akku und/oder eine Solarzelle, und/oder Haushaltsstrom (ggf. über einen Transformator) verwendet.
Zwischen pumpendem Bauteil und dem Bauteil zur Versorgung des pumpenden Bauteils mit Motorkraft kann eine lösbare und wieder verbindbare Kupplung und/oder ein Getriebe zur Untersetzung, Übersetzung Gleichlauf oder zur Umformung einer Bewegungsform eingefügt ist.
Als Getriebe soll ein mechanisches Bauteil verstanden werden, mittels dessen eine Drehbewegung übertragen oder umgeformt werden kann. Umformung bedeutet beispielsweise die Überführung einer Drehbewegung in eine horizontale oder vertikale Hin- und Herbewegung. Übersetzung, Untersetzung und Gleichlauf bedeutet ein entsprechendes Verhältnis der Drehzahlen bzw. Drehmomente des Antriebs zum Abtrieb.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Gestalt der technischen Vorrichtung wie vorstehend beschrieben hat der Vorratsbehälter eine nicht flexible äußere Wandung. Diese Wandung kann beispielsweise aus Glas, aus Metall insbesondere Stahl, Aluminium, Titan, Gold, Silber, Platin, aus Holz, aus Kunststoff insbesondere einem Polycarbonat oder Plexiglas, einem Verbundwerkstoff aus einem oder mehreren der bereits genannten Stoffe oder einem anderen Material bestehen. Ein Vorratsbehälter im Sinne dieser Erfindung ist insbesondere eine Flasche, Patrone oder Ampulle, in welcher ein Arzneimittel aufbewahrt wird oder aufbewahrt werden kann. Solche Vorratsbehälter sind beispielsweise als Insulinampullen zum Gebrauch in Insulinpens oder Insulinpumpen von verschiedenen Herstellern (z. B. Sanofi-Aventis; Novo Nordisk; EIi Lilly) im Arzneimittelhandel insbesondere in Apotheken erhältlich.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Vorratsbehälter eine flexible äußere Wandung. Aus einem solchen Vorratsbehälter mit flexibler Wandung kann beispielsweise durch Erzeugung von Unterdruck und dadurch bedingtes Zusammenpressen des Vorratsbehälters unter Einwirkung des äußeren Luftdrucks oder des Drucks in einer Druckkammer Flüssigkeit entnommen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht der Vorratsbehälter aus einem handelsüblichen Gefäß, einer Patrone und/oder Ampulle jeweils enthaltend oder geeignet zur Lagerung eines Medikaments. Ein solches Medikament ist bevorzugt Insulin.
Als Ableitung aus einem Vorratsbehälter wird bevorzugt ein Bauteil verwendet, welches einen Hohlraum aufweist. Dieses Bauteil ist mit einer Seite zum Vorratsbehälter ausgerichtet und mit diesem verbunden und mit einer anderen Seite zum Pumpenmechanismus ausgerichtet und mit diesem verbunden. Die Verbindung kann durch gängige Verbindungstechniken für Werkstücke wie beispielsweise Kleben, Schweißen, Nieten, Verschrauben, Anklemmen, Anflanschen und andere Techniker hergestellt werden. Die Ableitung kann auch aus einem Teil des Vorratsbehälters gebildet werden, indem einem solchen Teil ein Hohlraum eingefügt wird und ein passgenauer Anschluss zum Pumpenmechanismus oder einem evtl. Zwischenstück hergestellt wird. Der passgenaue Anschluss kann durch entsprechende äußere Fassung des Vorratsbehälters erfolgen.
Die Ableitung kann ebenso aus einem Teil des Pumpenmechanismus gebildet werden, indem einem solchen Teil ein Hohlraum eingefügt wird und ein passgenauer Anschluss zum Vorratsbehälter oder einem evtl. erforderlichen Zwischenstück hergestellt wird. Der passgenaue Anschluss kann durch entsprechende äußere Formung des Pumpenmechanismus erfolgen. Als Ableitung kann beispielsweise auch ein Schlauchförmiges Gebilde oder ein Schlauch aus Metall insbesondere Stahl, Aluminium oder aus Kunststoff oder einem anderen Material verwendet werden.
Die Ableitung weist einen inneren Hohlraum auf, der zum Abführen einer Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter geeignet ist. Der Hohlraum ist in der Regel zylindrisch geformt. Die Verbindung der Ableitung zum Vorratsbehälter, zum Pumpmechanismus und evtl. anderen Bauteilen ist soweit möglich fluiddicht ausgeführt. Die Ableitung ist funktionell, wenn damit der Stoff insbesondere eine Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter abgeführt werden kann.
Ein Bauteil zur Injektion eines Stoffes als Bauteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere aus einer Kanüle.
Eine Kanüle ist im Wesentlichen eine hohle Nadel, die gewöhnlich aus Metall (z. B. Stahl, Edelstahl, Gold, Silber, Platin) gefertigt ist. Das Ende der Kanüle ist häufig mit einem schrägen Schliff geschärft. Die Kanüle kann an einem Ende spitz und/oder geschärft und am anderen Ende stumpf sein, sie kann aber auch an beiden Enden spitz und/oder geschärft sein. Die Kanüle trägt an einem der beiden Enden einen meist konusförmigen Aufsatz aus beispielsweise Kunststoff mittels dessen ein Anbringen der hohlen Nadel zum Beispiel durch Aufstecken oder Aufschrauben an einem medizinischen Gerät wie beispielsweise einer Spritze, einem Medikamentenpen insbesondere einem Insulinpen, einem Medikamentenbehälter oder einer Medikamentenpumpe möglich ist. Die Kanüle dient in der funktionellen Interaktion mit einer Spritze, einem Pen, einer Pumpe oder einem anderen dafür geeigneten medizinischen Gerät der Entnahme oder Zufuhr einer Flüssigkeit aus oder in den menschlichen oder tierischen Körper.
Die Angabe des Kanülendurchmessers (Außendurchmesser) erfolgt meist in mm oder in Gauge (18 Gauge = 1 ,2 mm; 20 Gauge = 0,9 mm; 21 Gauge = 0,8 mm; 22 Gauge = 0,7 mm; 23 Gauge = 0,6 mm; 25 Gauge = 0,5 mm; 27 Gauge = 0,4 mm). Eine andere Kenngröße zur Charakterisierung der Kanüle ist deren Länge. Typische Längen von Kanülen sind 40 mm, 30 mm, 25 mm, 8 mm, 6 mm und andere Längen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die technische Vorrichtung mindestens ein elektronisches Bauteil zur Kontrolle, Überwachung und/oder Steuerung des pumpenden Bauteils und/oder des Bauteils, welcher das pumpende Bauteil mit Motorkraft versorgt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die technische Vorrichtung einen Flusssensor zur Bestimmung der Menge des Stoffes, die aus dem Vorratsbehälter abgeführt wird und/oder der Menge die zur Injektion verwendet wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Herstellung einer Vorrichtung wie vorstehend beschrieben wobei a) ein Bauteil zur Aufnahme eines Vorratsbehälter bereitgestellt wird; b) ein Vorratsbehälter bereitgestellt wird. (Dieser Vorratsbehälter kann ein Arzneimittel in flüssiger Form beispielsweise Insulin enthalten. Der Vorratsbehälter kann aber auch in leerer Form vorliegen); c) eine Ableitung aus dem Vorratsbehälter bereitgestellt wird; d) ein Pumpenmechanismus bereitgestellt wird; e) ein Bauteil zur Injektion eines Stoffes bereitgestellt wird; f) evtl. ein Flusssensor bereitgestellt wird; g) evtl. elektronische Bauteile zur Speicherung und/oder Datenverarbeitung und/oder Datentransfer bereitgestellt werden; h) die Einzelbestandteile wie in a) bis g) beschrieben zu einer funktionellen
Einheit zusammenmontiert werden.
Eine erfindungsgemäße technische Vorrichtung eignet sich beispielsweise als Bestandteil eines Geräts, welches zur Injektion eines Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper unter Umgehung des gastro-intestinalen Trakts geeignet ist. Mit einem solchen Gerät können bevorzugt Arzneimittel und insbesondere Insulin verabreicht werden. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein medizinisches Gerät zur Injektion eines Arzneimittels in den menschlichen oder tierischen Körper, umfassend unter anderem folgende Bestandteile a) bis f) oder bestehend ganz oder teilweise aus den folgenden Bestandteilen a) bis f): a) einem Grundkörper zur Montierung von mindestens einem weiteren
Bauteil; b) einem Bauteil zur Entfernung von Luftblasen aus der zur Injektion vorgesehenen Flüssigkeit; c) einem Bauteil zur Voreinstellung der Menge der zur Injektion vorgesehenen Flüssigkeit; d) einem Bauteil zur Anzeige der zur Injektion voreingestellten Menge der Flüssigkeit; e) einem Bauteil zur Auslösung der Injektion der Flüssigkeit; f) einem Bauteil bestehend aus einer oder mehreren der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen technischen Vorrichtungen.
Dieses medizinische Gerät umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Mittel zur Speicherung und/oder Verarbeitung von Daten und/oder Signalen.
Dieses medizinische Gerät umfasst in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weiterhin eine Schnittstelle zur Übertragung von Daten und/oder Signalen zu und/oder von einer externen technischen Einheit, welche zur Speicherung und/oder Verarbeitung von Daten und/oder Signalen entsprechend ausgelegt ist. Eine solche externe technische Einheit kann beispielsweise aus einem PC samt darauf installierter Software zur Speicherung und/oder Verarbeitung von Daten und/oder Signalen, welche von einem medizinischen Gerät übermittelt wurden, bestehen. Ein solches medizinisches Gerät enthält in einer bevorzugten Ausführungsform Insulin, insbesondere ein langwirksames und/oder ein kurzwirksames Insulin und kann entsprechend zur Injektion eines Insulin insbesondere eines langwirksamen und/oder eines kurzwirksamen Insulin eingesetzt werden.
Ein solches medizinisches Gerät enthält in einer anderen bevorzugten Ausführungsform GLP-1 und kann entsprechend zur Injektion von GLP-1 eingesetzt werden. Ein solches medizinisches Gerät enthält in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform Lovenox und kann entsprechend zur Injektion von Lovenox verwendet werden.
Das erfindungsgemäße medizinische Gerät enthält ein Arzneimittel wie insbesondere Insulin beispielsweise in langwirkender oder kurzwirkender Form, GLP-1 oder Lovenox in einem Vorratsbehälter. Die genannten Arzneimittel sowie alle anderen Arzneimittel die mittels des erfindungsgemäßen Geräts injiziert werden können, liegen dabei in Lösung oder in Abhängigkeit vom Löslichkeitsverhalten des Stoffes bei unterschiedlichen Temperatur- oder Druckverhältnissen (beispielsweise
Lagerbedingungen) als Suspension oder teils in flüssiger und teils in fester Form vor. Das Arzneimittel zur Injektion mittels des erfindungsgemäßen medizinischen Geräts kann auch in einem Vorratsbehälter mit zwei oder mehr voneinander getrennten Kammern zur Verfügung gestellt werden, wobei eine Kammer das Arzneimittel in fester Form enthält und eine weitere Kammer eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser mit oder ohne Zusätzen wie Puffer, Ionen, Konservierungsstoffen, Stabilisatoren, Säuren, Basen, Alkoholen, organischen Lösungsmitteln u. a. enthält. Vor Injektion des Arzneimittels wird dieses in die lösliche Form übergeführt. Dies geschieht beispielsweise durch eine Vorrichtung, welche die Trennung der Kammern zwischen dem Arzneimittel in fester Form und der Flüssigkeit (beispielsweise Wasser) durchlässig macht, so dass die Flüssigkeit (beispielsweise Wasser) mit dem Arzneimittel in Kontakt kommen kann. Durch weitere Maßnahmen wie Schütteln, Verrühren, Hin- und Her Bewegen oder ähnliches durch dieselbe Vorrichtung, welche die Trennung zwischen den Kammern durchlässig macht, oder eine andere Vorrichtung, die dafür geeignet ist, oder durch manuelle Betätigung des Benutzers kann das Arzneimittel in die lösliche Form übergeführt werden, bevor es dann injiziert wird.
Die Erfindung betrifft in einer weitern Ausführungsform die Herstellung eines erfindungsgemäßen medizinischen Geräts wobei a) ein Grundkörper zur Montierung von mindestens einem weiteren Bauteil bereitgestellt wird; b) ein Bauteil zur Entfernung von Luftblasen aus der zur Injektion vorgesehenen Flüssigkeit bereitgestellt wird; c) ein Bauteil zur Voreinstellung der Menge der zur Injektion vorgesehenen Flüssigkeit bereitgestellt wird; d) ein Bauteil in Gestalt einer Anzeige bereitgestellt wird; e) ein Bauteil in Gestalt eines Auslösemechanismus bereitgestellt wird; f) mindestens eine erfindungsgemäße technische Vorrichtung wie zuvor beschrieben bereitgestellt wird; g) die Einzelbestandteile aus a) bis f) zu einer funktionellen Einheit zusammengebaut werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines erfindungsgemäßen medizinischen Geräts zur Prophylaxe und/oder Therapie einer Krankheit und/oder Fehlfunktion des Körpers mittels eines Stoffes, dessen pharmakologische Wirksamkeit im gastro-intestinalen Trakt abgeschwächt wird oder verloren geht. Ein solcher Stoff ist beispielsweise ein Protein, Kohlenhydrat, eine Nukleinsäure oder ein Impfstoff. Beispiele für solche Stoffe sind Insuline, Wachstumshormone, Interferone, Interleukine, Cytokine, Heparine, monoklonale Antikörper, abgeschwächte Erreger von Virusinfektionen (z. B. Grippe) und andere.
Die Verwendung eines erfindungsgemäßen medizinischen Geräts bezieht sich unter anderem auf die Behandlung von Diabetes, die Verabreichung von Insulin, GLP-1 , einem Interferon, Wachstumshormon, Heparin, Lovenox oder einem Impfstoff.
Ein medizinisches Gerät im Sinne dieser Erfindung dient der Therapie des menschlichen oder tierischen Körpers insbesondere durch Zuführung eines Stoffes wie beispielsweise Insulin in den menschlichen oder tierischen Körper. Die Zuführung eines Stoffes kann durch Injektion erfolgen wie beispielsweise durch eine Spritze oder einen Medikamentenpen insbesondere einen Insulinpen. Die Zuführung durch eine Insulinpumpe erfolgt im Unterschied zur Injektion in kontinuierlicher weise und ist im Sinne dieser Erfindung von einer Injektion zu unterscheiden. Ein medizinisches Gerät ist insbesondere ein Gerät zur Injektion des Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper. Neben einer Spritze kann ein solches Gerät zur Injektion ein Medikamentenpen wie beispielsweise ein Insulinpen sein. Medikamentenpens sind in unterschiedlicher Form und für unterschiedliche Zwecke geeignet und von verschiedenen Herstellern auf dem Markt erhältlich (z. B. Optiklick, Optipen, Optiset).
Als Grundkörper eines medizinischen Geräts wie beispielsweise eines Insulinpens soll seine äußere Hülle, die auch maßgeblich die Form mitbestimmt, verstanden werden. Diese Form kann beispielsweise länglich, ähnlich einem Stift, oval, rund, quadratisch, rechteckig, in der Form einer Eieruhr, aufklappbar oder teleskopartig zusammenschiebbar sein. Das Material der äußeren Hülle kann aus einem oder mehreren Kunststoffen, aus Glas, Metall, Holz oder Keramik gefertigt sein. Die Montierung eines Bauteils in oder an einem Grundkörper bedeutet, dass dieses Bauteil im Resultat des fertigen medizinischen Geräts im Grundkörper enthalten ist oder an den Grundkörper angefügt ist.
Jeder Insulinpen muss zahlreichen Anforderungen hinsichtlich der Bedienfreundlichkeit genügen, um die sichere und fehlerfreie Anwendung zu ermöglichen. Grundvorrausetzung ist das Anzeigen der vorgewählten Dosis bzw. der Restmenge in der Ampulle. Weiterhin ist die Dosiseinstellung sowie der Abschluss des Injektionsvorgangs hörbar, fühlbar und sichtbar zu gestalten. Diese Sicherheitsanforderung ergibt sich vor allem aus den eingeschränkten Wahrnehmungsmöglichkeiten bei älteren Diabetes Typ-2 Patienten.
Neben nadelbehafteten Insulinpens kommen auch nadelfreie Injektionssysteme bei der Insulintherapie zum Einsatz. Ein aktuelles Anwendungsbeispiel für nadelfreie Injektionssysteme ist das Injektionssystem Injex der Fa. Rösch AG. Bei diesem Injektor wird das Insulin mit extrem hohem Druck durch eine Mikronadel in die Fettschicht der Haut geschossen. Eine vor der Injektion manuell gespannte
Sprungfeder speichert die dafür notwendige Injektionsenergie. Das Injektat wird dabei homogen und konusförmig im Fettgewebe verteilt. Ein nicht zu vernachlässigender Vorteil dieser Geräte ist die nadelfreie Injektion des Medikaments, die bei einigen Patienten die psychologische Hemmschwelle der Insulinapplikation herabsetzt. Ferner schließt die nadelfreie Injektion eine Infektion der Einstichstelle aus. Nachteilig gegenüber herkömmlichen Insulinpens erweist sich das Umfüllen des Insulins in spezielle Ampullen, die vergleichbar größere Masse des Geräts sowie das Mitführen weiteren Zubehörs zum Spannen der Feder.
Im Unterschied zu Insulinspritzen sind Insulinpumpen vollautomatische Infusionssysteme zur kontinuierlichen subkutanen Insulininjektion. Sie haben etwa die Größe einer Zigarettenschachtel und werden permanent am Körper getragen. Das kurzwirkende Insulin wird über einen Katheder und einer in der Haut liegenden Nadel nach dem vom Patienten vorgegebenen Programm in das Hautgewebe gespritzt. Die Aufgabe der Insulinpumpe ist es, den kontinuierlichen Insulinausstoß der Bauchspeicheldrüse zur Senkung des Blutzuckerspiegels zu imitieren, ohne aber einen geschlossenen Regelkreis der Blutzuckerregulierung realisieren zu können. Aufgrund der kontinuierlichen und anpassbaren Zuführung des Insulins bieten diese Pumpen Vorteile vor allem für sportlich aktive Menschen bzw. solche mit stark wechselnden Tagesabläufen. Mit der Insulinpumpentherapie können starke Schwankungen des Blutzuckers, z. B. bei Diabetikern mit ausgeprägtem DAWN- Phänomen, ausgeglichen werden, die mit herkömmlichen Methoden nur mit erhöhtem Aufwand beherrschbar sind. Ein Nachteil ist, dass bei unterbrochener Insulinzufuhr aufgrund des fehlenden Insulinvorrats im menschlichen Körper schwere Stoffwechselentgleisung auftreten können. Insulinpumpen gibt es in verschiedenen technischen Ausführungen, wobei sich Geräte mit spritzenartigen Behältern im Laufe der technischen Entwicklung durchgesetzt haben. Analog zu den Insulinpens mit Nadeln befindet sich das Insulin in einem Vorratsbehälter mit beweglichem Stopfen. Dieser wird durch eine motorisch angetriebene Kolbenstange bewegt.
Aufgrund der vollautomatischen und kontinuierlichen Insulinabgabe sind die Pumpen mit einer Vielzahl von Sicherungssystemen versehen, um den Anwender vor folgenschweren Fehlfunktionen zu schützen. Dies befreit aber nicht von einer eigenverantwortlichen und vorrausschauenden Nutzung des Gerätes. Auf Basis der heutigen Injektionsgeräte und der technologischen Weiterentwicklung in der Medizin- und Mirkosystemtechnik ist ein Trend zu vollautomatischen miniaturisierten Medikamentendosierungssystemen zu verzeichnen. Die weitere Entwicklung könnte in Richtung implantierbarer und extrakorporaler Medikamentendosiersysteme verlaufen. Mit implantierbaren Insulinpumpen verfolgt man das Ziel, den Diabetiker vom täglichen Spritzen des Insulins zu befreien, ohne dabei ein externes Gerät am Körper tragen zu müssen.
Insulinpens sind in den wesentlichen ergonomischen und sicherheitstechnischen Merkmalen in der Norm EN ISO 11608 konzentrieren. Diese schließt ebenfalls die geometrisch-stofflichen Eigenschaften der Insulinampullen und Pennadeln ein. Somit ist für den Benutzer die Handhabung und die Bedienung eines Pens weitgehend einheitlich und vom Modell unabhängig.
Auf den Inhalt der Norm EN ISO 11608, soweit sich dieser auf Insulinpens,
Insulinampullen sowie Nadeln bezieht, wird hiermit ausdrücklich als Bestandteil vorliegender Offenbarung verwiesen.
In der konstruktiven Ausführung der Pens lassen sich zum Teil beachtliche Unterschiede bei den Pens der verschiedenen Hersteller feststellen. Diese sind beispielsweise mit der Bestimmung für unterschiedjiche Zielgruppen (Kinder, ältere Menschen) begründet. Aufgrund der Anforderungen aus der Norm EN ISO 11608 beschränken sich die Unterschiede vor allem auf den Injektionsmechanismus und den Auslösemechanismus. Der Dosiswähler und die Dosieranzeige unterliegen meist ergonomischen Anforderungen und ergeben sich aus den konstruktiven Allgemeinbedingungen des jeweiligen Modells.
Das wesentliche Funktionselement eines Insulinpens ist der Injektionsmechanismus. Er bestimmt die Bauform und Baugröße des Pens sowie die konstruktive Ausführung des Auslösemechanismus und des Dosiswählers. Der Mechanismus übersetzt die am Dosiswähler voreingestellte Dosis mit der vom Auslösemechanismus kommenden Injektionsenergie in einen Injektionshub des Stopfens in der Ampulle. Diese Energie wird entweder direkt auf den Injektionsmechanismus oder durch bewegungsumformende Getriebe übertragen.
Der Injektionsmechanismus in Gestalt der Kolbenstange ist technisch in vielfältiger Form realisierbar.
Bei derzeitig auf dem Markt verfügbaren Insulinpens haben sich Lösungen mit einer starren (z. B. Gewindespindel, Zahnstange) oder einer flexiblen (z. B. gebogenen Zahnstange, gebogenen Druckfeder) Bauform etabliert. Andere mögliche Ausführungen wie teleskopischer Kolbenstange (z. B. Schraubengetriebe, Zugmittelgetriebe, Druckmittelgetriebe, Koppelgetriebe) kommen bei den gegenwärtig im Handel verfügbaren Insulinpens nicht zum Einsatz.
Die konstruktiven Lösungen der starren und flexiblen Bauform sind sehr unterschiedlich und vom Typ des Pens, d. h. wieder verwendbarer Pen oder Fertigpen, abhängig. Als Kolbenstangen kommen Gewindespindeln oder Zahnstangen bzw. Kombinationen beider zum Einsatz. Beim Dosierwähler wird mit Hilfe von Rastvorrichtungen ein der Dosis entsprechender Drehwinkel voreingestellt und mit nachgeschalteten Schrauben- und Zahnradgetrieben auf den Injektionsmechanismus übertragen sowie in den Injektionshub transformiert.
Die Abgabe des Medikaments erfolgt durch Vorgabe eines Injektionshubs und der resultierenden Verschiebung des Stopfens. Die abgegebene Flüssigkeitsmenge ist vom Injektionshub und dem Innendurchmesser der Ampulle abhängig. Zur Vermeidung von Dosierfehlern sind entsprechend Herstellervorgaben und der Norm EN ISO 11608 Luftblasen vollständig zu entfernen. Weiterhin ist nach Abgabe der Flüssigkeit eine hinreichend lange Wartezeit einzuhalten, um einen stationären Zustand, d. h. Normaldruck der Flüssigkeit und Relaxation des Stopfens in der Ampulle zu gewährleisten.
Der Vorratsbehälter für das Medikament (auch als Ampulle oder Kartusche bezeichnet) beeinflusst den Aufbau und die Funktionsstruktur des Medikamentenstifts. Man kann hierbei als Teilfunktionen unterschieden einmal eine Schutzfunktion für das Medikament, dann eine Förderfunktion und schließlich eine Kopplungsfunktion zum Injektionssystem des Medikamentenstiftes. Die Schutzfunktion wird durch die Ampulle insgesamt, d. h. durch Stopfen, Glaskörper und Dichtscheibe realisiert. Die Förderfunktion für das Medikament vermittelt der Stopfen, welcher mit Hilfe des Injektionsmechanismus verschoben wird und eine Volumenänderung in der Ampulle bewirkt. Die Kopplungsfunktion zum Injektionssystem schließlich wird durch Dichtmittel (z. B. Dichtscheibe) hergestellt.
Bei einem automatischen Medikamentenstift (z. B. automatischer Insulinstift oder Insulinpen) wird die Injektionsenergie von einem Antrieb mit nachgeordnetem Getriebe aufgebracht. Zusätzlich sind Energieversorgung und Steuereinrichtung notwendig.
Im erfindungsgemäßen Injektionsmechanismus erfolgt die Förderung des Medikaments (z. B. durch Insulin) nicht über die Verschiebung des Stopfens mittels eines Injektionsmechanismus sondern über die Einführung einer Pumpvorrichtung. Die Pumpvorrichtung wird zwischen Ampulle und Injektionssystem eingefügt und ist mit entsprechenden Schnittstellen zu versehen.
Die Pumpvorrichtung kann mit einer Flusssensorik versehen werden. Sie steht in direktem Kontakt zum Medikament z. B. Insulin, woraus sich zusätzliche Anforderungen wie verminderte Keimzahl, Sterilität, Biskompatibilität u. a. ergeben können.
Bei Anwendung dieses Funktionsprinzips ändern sich im Vergleich zu einem herkömmlichen Medikamentenstift zur Injektion (z. B. einen Insulinpen) zahlreiche Zustandsgrößen z. B. der (Flüssigkeitsdruck im Medikamentenbehälter) da beim Heraussaugen des Medikaments ein Unterdruck entsteht.
Insulinampullen dienen als Primärpackmittel für das Medikament und müssen hohe Standards erfüllen. Dies betrifft die Maßhaltigkeit der Ampulle im Hinblick auf die Dosiergenauigkeit und Kompatibilität mit anderen Komponenten. Die Norm EN ISO 11608-3 greift diese Forderungen auf und beschreibt die grundlegenden
Gesichtspunkte und den geometrisch-stofflichen Aufbau, ohne die Ampullengestaltung unnötig einzuschränken. Ebenso muss die pharmazeutische Dichtigkeit der Ampulle gewährleistet sein.
Die Ampullen bestehen aus mehreren Teilkomponenten. Die wichtigste ist der Zylinder aus pharmazeutischem Glas mit einer hohen Neutralität und chemischen
Beständigkeit gegenüber dem Insulin. Vor der Befüllung wird die Oberflächenqualität des Zylinders durch Silikonisierung verbessert. Diese Oberflächenvergütung verringert die Gleit- und Losbrechkräfte des Stopfens, erhöht die Dosiergenauigkeit und verringert das Herauslösen von Glasbestandteilen bei langer Lagerzeit. Der Grad der Silikonisierung korreliert dabei mit der Höhe der Reibkräfte des Stopfens, wobei ein Grenzwert durch die Sensibilität des Insulins gegenüber dem Silikon gesetzt wird.
Die Ampulle wird beiderseitig durch elastomere Verschlussteile, den Stopfen und die Dichtscheibe, abgedichtet. Entscheidend sind dabei die nachgewiesene mechanische Dichtigkeit bei verschiedenen Drucksituationen sowie die mikrobiologische Dichtigkeit gegenüber Keimen in Langzeitversuchen. Wichtig sind weiterhin die maximal vertretbaren Stopfenkräfte und die Anzahl von Durchstichen der Dichtscheibe mit einer Kanüle.
Pennadeln sind sterile Einwegprodukte, die zum Einsatz kommen, um das Insulin aus der Ampulle in das Zielgewebe zu leiten. Sie unterliegen ebenso wie Ampullen strengen Anforderungen, da erst durch das Zusammenspiel beider Komponenten die eigentliche Funktionalität des Insulinpens erzielt wird. Die Nadel besteht aus einer beiderseitig geschliffenen Kanüle, die in einem Ampullenansatzstück eingefasst ist. Optimierte Kanülenschliffe ermöglichen dem Patienten ein weitgehend schmerzfreies Einstechen in das Zielgewebe und verursachen beim Wiederrherausziehen nur geringe Gewebeschädigungen. Ebenso wird die Ampullendichtscheibe ohne starke Fragmentation durchbohrt. Dies ist eine zwingende Vorraussetzung, da auch bei regelmäßigem Wechsel der Nadel die Dichtigkeit der Ampulle gewährleistet werden muss. Das Ampullenansatzstück sorgt für einen festen Sitz auf dem Insulinpen. Auch wenn Pennadeln nach zwei- bzw. mehrmaligem Gebrauch für das Auge kaum sichtbare Abnutzungserscheinungen aufweisen, sollten sie dennoch nach jeder Injektion aus Gründen der Sterilität gewechselt werden. Zudem kann auskristallisiertes Insulin die Nadel verstopfen. Fernerhin gelangt bei Temperaturschwankungen Luft in die Ampulle, die gleichermaßen Dosierfehler verursacht. So bewirkt bereits ein Temperaturwechsel von 15 K, dass bis zu 15μl Luft in die Ampulle eintreten.
Die Mikrofluidik ist ein Teilgebiet der Mikrosystemtechnik und umfasst Entwurf, Herstellung, Anwendung und Untersuchung von Mikrosystemen, die Fluidmengen in Kanalquerschnitten mit Abmessungen von 1μm bis 1 mm manipulieren und behandeln. Mikrofluidische Systeme kommen in der Medizintechnik, der Biochemie, der chemischen Verfahrenstechnik und Analytik sowie der Mirkoreaktionstechnik zum Einsatz. Diese Mikrosysteme können dabei Abmessungen im Millimeter- und Zentimeterbereich haben, da für praktische Anwendung die Fluidmenge und nicht die Größe des mikrofluidischen Systems von Bedeutung ist. Zudem weisen solche Systeme aufgrund geringer Fluidmengen und oftmals kleiner Systemgrößen bedeutende Unterschiede gegenüber konventionellen fluidischen Systemen auf. Mit der Miniaturisierung ändert sich das Verhalten der Fluidströmung, da oberflächengebundene Effekte sowie elektrostatische und elektrokinetische Kräfte dominieren, daher sind neue Herangehensweisen für Entwurf, Herstellung und Charakterisierung von mikrofluidischen Komponenten, z. B. Mikropumpen und Sensoren, notwendig. Infolge konstanter Energiedichte der Aktuatoren sinkt deren Abgabeleistung, sodass diese nicht mit der von herkömmlichen Komponenten im Makrobereich vergleichbar sind. Aus diesem Grund werden häufig externe Aktuatoren eingesetzt, welche die Abmessungen des Gesamtsystems mitunter erheblich vergrößern. Weiterhin begrenzen Physik und Chemie der zu transportierenden Teilchen und Moleküle die Miniaturisierung mikrofluidischer Komponenten.
Mikropumpen haben die Aufgabe, kleinste Flüssigkeitsmengen bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten und geringen Außenabmessungen zu dosieren. Durch die Miniaturisierung der Pumpe werden physikalische Effekte genutzt, die in der makroskopischen Technik nur Begleiterscheinungen sind. Infolgedessen lassen sich die Pumpen in zwei Gruppen einteilen, solche mit angepasstem makroskopischen, sowie mit neuartigem mikroskopischem Wirkprinzip.
Ein großer Anteil an derzeit erhältlichen bzw. im Funktionsmusterstadium befindlichen Pumpen haben Mikroverdrängerpumpen. Dies ist hauptsächlich durch die
Anforderungen bei der Integration in ein fluidisches Gesamtsystem begründet. Neben maximaler Förderleistung bzw. maximalem Förderdruck zählen unter anderem die kostengünstigere Herstellung, reproduzierbare und stabile Fördereigenschaften, einfaches Befüllen sowie Robustheit gegenüber Störeinflüssen zu wichtigen Auswahlkriterien. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und der Relevanz für diese Arbeit wird im nachfolgenden Teil nur auf den Aufbau und die Wirkungsweise der Mikroverdrängerpumpen eingegangen. Diese bestehen im wesentlichen aus drei Einheiten, einer Pumpenkammer, einem Aktuator zum Bewegen des Fluids und einer Ventileinheit zur Steuerung der Flussrichtung. Der Pumpenvorgang unterteilt sich in zwei Phasen. In der Ansaugphase vergrößert der Aktuator das Kammervolumen, es entsteht ein Unterdruck, und das Fluid wird durch den Einlass angesaugt. In der Verdrängungsphase bewegt sich der Aktuator entgegengesetzt und verkleinert das Volumen der Pumpenkammer. Das Fluid wird durch den Auslass aus der Pumpe gepumpt. Die Ventileinheit stellt während des gesamten Vorgangs einen gerichteten Flüssigkeitsstrom her.
Das Aktuatorprinzip und der Aufbau der Ventileinheit werden von den geforderten Pumpenparametern, d. h. der Pumpenleistung, dem Herstellungsprozess, den Fluideigenschaften, der Energieversorgung und der erlaubten Baugröße wesentlich bestimmt. Beide Funktionseinheiten sind aufeinander abgestimmt und beeinflussen die Betriebseigenschaften der Pumpe.
Wichtige Kenngrößen zum Vergleich und zur Auswahl der Mikropumpen sind die maximal erreichbaren Werte von Förderdruck bzw. Förderrate.
Sensoren formen physikalische, chemische oder biologische Messgrößen in elektrische Messsignale um, die mit den Messwerten in eindeutigen oft aber nicht notwendigerweise linearen Zusammenhängen stehen. Mikrofluidische Sensoren unterteilen sich im Wesentlichen in zwei Gruppen. Durchflusssensoren dienen zum Erfassen der Volumen- bzw. Stoffmenge pro Zeiteinheit, welche den betrachteten Rohrquerschnitt passiert. Mit Hilfe einer Integrationseinrichtung kann das Gesamtvolumen ermittelt werden, was vor allem für Dosieraufgaben von Bedeutung ist. Chemische Sensoren hingegen detektieren das Vorhandensein bzw. die Konzentration verschiedener Stoffe, Moleküle oder Ionen in dem Fluid, z. B. Sensoren zur Bestimmung des pH-Wertes. Im Hinblick auf das Ziel der vorliegenden Arbeit beschränken sich die nachfolgenden Erläuterungen jedoch auf die Durchflusssensoren.
Durchflusssensoren können mit Hilfe verschiedener physikalischer Gesetzmäßigkeiten realisiert werden, die bereits in makroskopischen Anwendungen oder erst durch die Miniaturisierung nutzbar sind. Abhängig von der Messmethode kann man Flussraten im Bereich von wenigen Nanolitem bis hin zu einigen Millilitern pro Minute messen.
Bei einem thermisch betriebenen Flusssensor wird ein Temperatursignal mit einem Heizelement in den Flüssigkeitsstrom eingespeist und durch einen Temperatursensor wieder detektiert. Anhand der gemessenen Signalablaufzeit und der zurückgelegten Strecke kann daraus die Strömungsgeschwindigkeit berechnet werden.
Diabetes mellitus ist eine Erkrankung, bei der der Körper selbst keine oder nicht mehr ausreichende Mengen an Insulin produzieren bzw. adäquat verwenden kann. Insulin wird benötigt, um Zucker aus dem Blut in die Körperzellen zu transportieren. Dar Blutzuckerspiegel wird ständig in engen Grenzen konstant gehalten (60-100 mg % bzw. 3,33-5,55 mmol/l). Dies erfolgt durch das Zusammenspiel der beiden Hormone Insulin und Glucagon.
Die Diagnose von Diabetes mellitus erfolgt nach Blutentnahme mittels entsprechender Laborgeräte. Es muss mindestens zweimal zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein erhöhter Blutzuckerwert nachgewiesen werden, um die Diagnose zu erhärten. Von Diabetes mellitus spricht man, wenn der Glukosewert gemessen im Blutplasma in wenigstens einem der angeführten Fälle den angegebenen Wert übersteigt: a) Nüchternblutzucker - 7,0 mmol/l, bzw. 126 mg/dl b) Blutzucker zwei Stunden nach Gabe von 75 mg Glukose (oraler Glukose-Toleranztest) - 11 ,1 mmol/l bzw. 200 mg/dl c) Blutzucker 11 ,1 mmol/l bzw. 200 mg/dl verbunden mit starkem Durst (Polydipsie), häufigem Wasserlassen (Polyurie) oder Gewichtsverlust.
Unbehandelt führt Diabetes zu erhöhten Blutzuckerwerten, die zu verschiedenen Symptomen und Spätfolgen führen können wie beispielsweise Polyneuropathie,
Mikroangiopathie, Makroangiopathie, Retinopathie, Nephropathie und anderen. Das Risiko von diabetischen Spätschäden ist umso geringer, je niedriger die nichtenzymatische Glykierung der Erythrozyten (HbA1c-Wert) ist
Diabetisches Koma ist eine lebensgefährliche Akutkomplikation von Diabetes. Der Blutzuckerwert kann dabei über 1000 mg/dl erreichen einhergehend mit einer starken Übersäuerung des Blutes (metabolische Azidose). Diabetisches Koma kann unter anderem ausgelöst werden durch Infekte, Aufnahme von zu viel Kohlehydraten, Alkoholmissbrauch oder falsche Dosierung des Insulin.
Man unterscheidet den Typ 1 Diabetes von Typ 2 Diabetes. Beim Typ 1 Diabetes liegt von Anfang an ein absoluter Insulinmangel vor, der nur mit Insulingabe behandelt werden kann. Der Typ 2 Diabetes ist gekennzeichnet durch eine verminderte Insulinempfindlichkeit und einen relativen Insulinmangel. Typ 2 Diabetes lässt sich meist zunächst mit diätetischen Maßnahmen und Tabletten behandeln. Häufig wird im Verlauf der Erkrankung eine Insulin-Substitution nötig.
Der Typ 2 Diabetes ist vorwiegend in den industrialisierten Ländern eine weit verbreitete Krankheit geworden. Als Hauptursache gelten Überernährung, Bewegungsmangel und Übergewicht. Dem Typ 2 Diabetes lässt sich durch Bewegungs-Training und diabetische Maßnahmen, insbesondere auf Gewichtsreduktion abzielend, wirksam entgegenwirken. Daneben können im Falle des Typ 2 Diabetes orale Antidiabetika wie z. B. Acarbose, Biguanide, Sulfonylharnstoff, Glitazon und andere eingesetzt werden. Die Therapie, unter Verwendung von Insulin wird erforderlich, wenn mittels der genannten Maßnahmen der Blutzuckerspiegel nicht mehr mit ausreichender Nachhaltigkeit im oder nahe dem Normbereich gehalten werden kann.
Zur Insulintherapie stehen verschiedene Insuline zur Verfügung. Man unterscheidet gewöhnlich nach Wirkdauer oder chemischer Struktur. Ein Analoginsulin weist im Vergleich zu Humaninsulin an einzelnen Positionen unterschiedliche Aminosäuren auf. Dadurch können sich die Eigenschaften ändern.
Zu den schnellwirksamen Insulinen rechnet man das Humaninsulin sowie verschiedene schnell und kurz wirksame Insulin-Analoga wie Glulisin (Handelsname: Apidra), Lispro (Handelsname: Humalog) und Aspart (Handelsname: Novo Rapid).
Langsam wirkende oder Verzögerungsinsuline sind das NPH-Insulin (durch Neutral Protamin Hagedorn verzögert wirkendes Humaninsulin), Zinkinsuline und verschiedenen Insulin-Analoga wie Glargin (Handelsname: Lantus) und Detemir (Handelsname: Levemir).
In der Insulintherapie werden außerdem Mischinsuline und neuerdings inhalative Insuline verwendet.
Mischinsuline bestehen aus einem schnellwirksamen Insulin und einem
Verzögerungsinsulin in verschiedenen Mischungsverhältnissen. Üblich sind Mischungen von 10/90 %, 25/75 %, 30/70 %, 50/50 %. Eine Insulintherapie muss immer von regelmäßigen Bestimmungen des Blutzuckerspiegels begleitet werden.
Bei der konventionellen Insulintherapie wird zu festgesetzten Zeiten eine bestimmte Menge Mischinsulin gespritzt. Die intensivierte konventionelle Insulintherapie kommt überwiegend bei der Therapie von Typ-1 -Diabetikern zum Einsatz. Hierbei wird eine Grundversorgung über ein Verzögerungsinsulin (Basis) gewährleistet und zusätzlich zu den Mahlzeiten ein schnellwirksames Insulin (Bolus) gegeben.
Die kontinuierliche subkutane Insulininfusion mittels einer Pumpe kommt überwiegend für Typ-1 -Diabetiker in Frage. Das Insulin wird nicht gespritzt sondern von einer kleinen Pumpe in den Körper geleitet. Die Pumpe befindet sich dauernd am Körper. Das Insulin wird über einen Katheter mit Kanüle zugeführt. Die Insulinpumpe gibt gewöhnlich schnell wirkendes Insulin in kleinen gleichmäßigen Abständen über einen längeren Zeitraum ab.
Glucagon-like-Reptid 1 (GLP1 ) zählt neben Glucose-dependant insulinotropic peptid (GIP) zu den wichtigsten Vertretern der Inkretine. Inkretine werden als Hormone im Darm gebildet und regulieren unter anderem den Blutzuckerspiegel durch Anregung der Insulin-Ausschüttung im Pankreas.
Die Menge der gebildeten Darmhormone ist abhängig von der oral aufgenommenen Menge an Kohlenhydraten. Der Spiegel an GLP1 steigt nach oraler Glukose- Aufnahme sehr viel stärker als nach der intravenösen Gabe von Glukose. Mit Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die intravenöse Infusion und die subkutane Injektion von GLP1 bei Typ 2-Diabetikern in vielen Fällen zu einer kompletten Normalisierung des Blutzuckerspiegels führt. Problematisch ist, dass GLP1 innerhalb sehr kurzer Zeit durch Dipeptidylpeptidase IV (DPP-IV) inhibiert wird. Eine subkutane Injektion von GLP1 kann nur über ca. 1-2 Stunden wirksame Plasmakonzentrationen aufrechterhalten. Eine Lösung in Richtung nachhaltiger Wirkung von GLP1 könnte bei der Entwicklung länger wirksamer GLP-Analoga oder auch der Hemmung von DPP-IV durch Arzneimittel zu finden sein.
Wachstumshormone sind Substanzen, die bei Menschen, Tieren und Pflanzen das Wachstum stimulieren. Man kennt beispielsweise das Somatotropin (Mensch), das bovine Somatotropin (Rind) und Auxin sowie Gibberellsäure (Pflanze). Somatotropin (STH) ist auch unter den Bezeichnungen Human Growth Hormone (HGH), Growth Hormone (GH) oder Wachstumshormon (WH) bekannt. STH ist ein Peptidhormon mit 191 Aminosäuren. Die Bildung erfolgt im Hypophysenvorderlappen unter Regulierung des Somatotropin-releasing-Faktor (SRF; GHRH; GRF) aus dem Hypothalamus. STH ist für ein normales Längenwachstum unbedingt erforderlich. Bei verminderter Produktion oder einem verminderten Ansprechen der Zellen auf STH kommt es zu einem Kleinwuchs. Bei einer Überproduktion kommt es zu Riesenwuchs bzw. Akromegalie.
Kleinwuchs, der durch Mangel am Wachstumshormon verursacht ist, wird seit einigen Jahren durch Gabe von STH behandelt. Die Gewinnung erfolgte zuerst aus Hypophysen von Toten, bevor das STH seit 1985 gentechnologisch hergestellt werden konnte.
Interferone werden als Gewebehormone von menschlichen oder tierischen Leukozyten, Fibroblasten oder T-Lymphozyten gebildet. Ein Interferon ist ein Protein oder Glykoprotein mit einer immunstimulierenden (z. B. antiviral) oder antihormonen Wirkung. Man unterteilt die Interferone in Alpha-Interferone, Beta-Interferone und Gamma-Interferone. Interferone sind von verschiedenen Herstellern gegen Indikationen wie Viruserkrankungen (z. B. SARS), Krebs, multiple Sklerose, Hepatitis B/C, Hepatitis C erhältlich.
Bei einem Impfstoff handelt es sich um eine biologisch oder gentechnisch hergestellte Zusammensetzung enthaltend unter anderem einzelne Proteine und/oder RNA bzw. DNA Bruchstücken und/oder abgetötete oder abgeschwächte Erreger (z. B. Influenza, SARS, Pockervirus, Erreger von Masern, Mumps, Röteln, Kinderlähmung, Erreger des Keuchhustens).
Man kennt Lebendimpfstoffe (z. B. Kuhpocken), attenuierte Lebendimpfstoffe mit abgeschwächten Viren oder Bakterien (z. B. M M R- Impfstoff; Gelbfieber,
Kinderlähmung) und Totimpfstoffe mit inaktivierten oder abgetöteten Viren oder Bakterien bzw. deren Bestandteilen (z. B. Influenza, Cholera, Beulenpest, Hepatitis A). Heparine sind therapeutisch eingesetzte Substanzen zur Hemmung der Blutgerinnung. Heparine bestehen aus jeweils abwechselnden Folgen von D-Glucosamin und D- Glucuronsäure bzw. L-Iduronsäure. Kettenlängen bestehend aus 5 Einheiten können bereits gerinnungshemmend sein.
Die Polysaccharidketten haben meist ein Molekülgewicht zwischen 4000 und 40000. Neben unfraktionierten Heparinen kommen auch niedermolekulare fraktionierte Heparine mit einem Molekulargewicht von ca. 5000 zum Einsatz. Heparine werden nicht aus dem Magen-Darm-Trakt resorbiert, sonder müssen parenteral appliziert werden. Heparine wirken über die Bindung an Antitrhombin III und eine dadurch beschleunigte Inaktivierung von aktivierten Gerinnungsfaktoren.
Lovenox (auch bekannt als Clexane) ist eine kommerziell erhältliche Arzneimittelzubereitung mit dem pharmakologisch aktiven Wirkstoff Enoxaprin-Natrium. Der Wirkstoff zählt zu den niedermolekularen Heparinen mit einer linearen Dosis- Wirkungs-Beziehung und einer konstant hohen Bioverfügbarkeit.
Indikationsgebiete von Lovenox sind die Primärprohylaxe tiefer Venenthrombosen, die Therapie tiefer Venenthrombosen mit und ohne Lungenembolie, die Therapie von instabiler Angina pectoris und des so genannten Nicht-Q-Wellen Herzinfarkts sowie der Thromboseprophylaxe und Gerinnungshemmung während der Hämodialyse. Beispiel
Die folgenden Ausführungen beschreiben anhand ausgewählter Beispiele Aufbau, Funktionsweise und Test einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenhang eines automatischen Insulinstifts (= Insulinpen).
Die zentrale Komponente des Pens bildet dabei die Pumpvorrichtung, welche das Insulin aus der Ampulle heraussaugt und durch die Nadel in das Zielgewebe injiziert. Diese Vorrichtung kommt in unmittelbaren Kontakt mit der Flüssigkeit. Die
Insulindosierung soll mit Hilfe eines Sensor erfolgen. Bei diesem Konzept ist die Verwendung der Ampullen und der Pennadeln vorgegeben, sodass die Betriebseigenschaften der Pumpvorrichtung an diese Komponenten anzupassen sind. Wichtige Parameter zur Dimensionierung sind der erzeugbare Ansaug- bzw. Gegendruck bei einer konstanten Förderrate.
Zunächst werden die im Hinblick auf das Lösungskonzept relevanten
Ampulleneigenschaften ermittelt. Der Kern der Untersuchung ist der erforderliche Ansaugdruck zum Fördern des Insulins, hervorgerufen durch die Reibung zwischen Glaszylinder und Stopfen. Sofern möglich, sollen dabei auch Vorschläge für die Optimierung des Pumpvorganges bei dem zu entwickelnden Pen unterbreitet werden. Anschließend ist der Druckabfall beim Pumpen des Insulins an repräsentativen Pennadeln zu ermitteln. Aufbauend auf diesen Untersuchungsergebnissen ist ein Wirkprinzip für die Pumpvorrichtung auszuwählen und anschließend bei einem Funktionstest die Eignung nachzuweisen. Kriterien sind neben der Pumpleistung auch die Auswechselbarkeit, die Einhaltung der medizinischen Anforderungen und die Miniaturisierbarkeit. Die Untersuchungen eines Sensorprinzips zur Erfassung des Insulinstromes bilden den Abschluss des Kapitels.
Ampullen und die Injektionsnadel bilden eine angepasste Funktionseinheit zur Abgabe des Insulins. In Abhängigkeit von der Stopfengeschwindigkeit und dem Pennadeldurchmesser entsteht bei Vorschub des Stopfens ein Kräftegleichgewicht zwischen der Kolbenstangenkraft und der Summe der resultierenden Kräfte aus der Stopfenreibung und dem Flüssigkeitsdruck. Die Stopfenposition und Vorschubgeschwindigkeit sind jederzeit, bei Vernachlässigung der Stopfenkompressibilität, durch die Kolbenstangenposition bestimmt. In der Ampulle entsteht dabei durch die Volumenreduzierung ein Überdruck, welcher die Flüssigkeit durch die Pennadel pumpt.
Finden die Ampullen jedoch bei dem erfindungsgemäßen Wirkprinzip ihre Anwendung, ändern sich die Zustandsgrößen im System.
Folgende Randbedingungen sind zu beachten: Beim Heraussaugen der Flüssigkeit entsteht ein Unterdruck in der Ampulle. Der Unterdruck, auch als Relativdruck bezeichnet, ist bei äußerem Normaldruck theoretisch auf 101 ,03 kPa begrenzt. Die maximal wirkende Stopfenkraft ist durch diese Druckdifferenz auf etwa 7,3 N limitiert.
Bei Freisein der Ampulle von Luftblasen ist die Stopfengeschwindigkeit ausschließlich von der Stopfenreibung und dem Ansaugdruck abhängig. Im Bereich der Startreibung kann diese selbst bei hohem Ansaugdruck gering sein.
Bei Freisein der Ampulle von Luftblasen ist die Förderrate von der Stopfengeschwindigkeit abhängig und variiert dementsprechend.
Der Druckabfall an der Pennadel hat bei diesem Wirkprinzip keinen Einfluss auf die Vorgänge in der Ampulle.
Die in der Flüssigkeit gelöste Luft kann durch den Unterdruck ausgasen. Vorhandene Luftblasen erfahren in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck eine Volumenvergrößerung. Ein sehr hoher Ansaugdruck könnte bei Erreichen des Dampfdruckes zu Kavitation führen. Dies ist unbedingt zu vermeiden.
Bei den Untersuchungen zum Ansaugvorgang sind sowohl der Flüssigkeitsdruck als auch die Stopfenposition messtechnisch zu erfassen. Sie sollen Auskunft über die Eignung der Ampullen für dieses Wirkprinzip geben. Ebenso sind Aussagen zur notwendigen Ansaugleistung der Pumpvorrichtung bzw. zur Optimierung des Ansaugvorgangs zu treffen. Bedeutung haben insbesondere die Aspekte der elastomeren Stopfenreibung im Bereich der Start- und Gleittreibung. Die Untersuchungen sind an einer hinreichend großen Anzahl bzw. mit Ampullen verschiedener Chargen durchzuführen, um aussagekräftige Resultate zu erhalten.
Der Messplatz besteht aus den vier Hauptkomponenten, Spritzenpumpe, Drucksensor, optischer Sensor und Messrechner mit der Software LabView (Bild 6.1 ). Die Spritzenpumpe der Fa. TSE GmbH, Modell 540060 ist über einen Schlauch und eine Injektionsnadel mit der Ampulle verbunden und kann mit Hilfe des Rechners programmiert und gesteuert werden. Sie ist für den Saug- und Druckbetrieb ausgelegt und erzeugt Förderraten in einem festgelegten Bereich. Zur Erfassung des Flüssigkeitsdruckes durchsticht ebenfalls ein mit Schlauch und Injektionsnadel versehener Drucksensor der Fa. Aktiv Sensor, Model AUS + 1.0 bar die Dichtscheibe der Ampulle. Bei korrekter Befüllung ist der Flüssigkeitsdruck relativ zum Luftdruck in der Ampulle messbar, da keine Flüssigkeitsströmung im Schlauch stattfindet und der Kapillardruck in der Injektionsnadel vernachlässigbar ist. Zur Ermittlung der Stopfenposition findet ein Zeilensensor der Fa. TAOS Inc., ModelTSLR1410R Anwendung. Dieser ist parallel zur Ampulle angeordnet und hat eine Auflösung von 400 dpi. Beim Durchleuchten mit parallelem Licht und Abschirmen der Ampulle vom Umgebungslicht detektiert dieser das Schattenbild des Stopfens. Ein Datenerfassungsprogramm errechnet aus dem Schattenbild mit Hilfe spezieller Algorithmen und Interpolation die Stopfen position mit einer Genauigkeit von bis zu 50 μm. Der Messwert wird ebenso wie der Flüssigkeitsdruck zur Weiteren Verarbeitung abgespeichert.
Die Versuchsdurchführung erfolgt nach einem festgelegten Muster. Vor Beginn der eigentlichen Messungen muss die Spritzenpumpe mit der gewünschten Pumpsequenz programmiert werden. Die Sequenz kann sich aus der Entnahme einer oder mehrerer Dosen mit Zwischenpausen oder unterschiedlichen Förderraten zusammensetzen. Danach ist der Messplatz mit einer neuen Ampulle zu bestücken. Anschließend werden die mit Wasser befüllten Schläuche und die Spritzenpumpe auf Luftblasen untersucht und diese wenn notwendig entfernt. Generell ist darauf zu achten, dass Totvolumen im System so gering wie möglich zu halten. Zum Schluss sind die fluidischen Verbindungen zur Ampulle herzustellen Daraufhin kann die Messung gestartet werden. Zeitgleich aktiviert der Messrechner die Spritzenpumpe und beginnt mit dem Lesen der Sensorsignale. Das Messprogramm rechnet die Signale um und speichert diese zeitabhängig in einer Datei ab. zum besseren Verständnis bzw. Darstellen wird der Flüssigkeitsdruck stets relativ zum Luftdruck mit negativen
Vorzeichen angegeben. Der absolute Flüssigkeitsdruck von beispielsweise 60 kPa in der Ampulle entspricht somit einem positiven Relativdruck gegenüber dem Normalluftdruck von rund 39 kPa.
Zur Untersuchung des Medikamentenbehälters stehen vier Chargen mit jeweils 200 Ampullen, eine befüllt mit destilliertem Wasser und drei mit Insulin Lantus Aspart (Bezeichnung: L436, D029, D053) bereit. Auf diese Weise sollen Streuungen bei der Befüllung der verschiedenen Chargen erkannt sowie eine zuverlässige Gesamtaussage getroffen werden können.
Im Rahmen der Messungen wurden insgesamt 44 Versuchsreihen durchgeführt. Die Anzahl der untersuchten Ampullen beschränkte sich in Anbetracht der Länge der Versuchsdauer auf 10 bzw. 15 Stück je Messreihe.
Zu Beginn der Messung steigt nach einer kurzen Anlaufzeit der Ansaugdruck in der Ampulle an. Abhängig von der Stopfenreibung erreicht dieser Maximalwerte von bis zu 93 kPa. Leckage im System und Ausgasen von Luftsauerstoff verringern jedoch auch bei sehr fest sitzendem Stopfen einen weiteren Druckanstieg. Neu entstandene bzw. bereits vorhandene Luftblasen dehnen sich aus. Die Kraftentwicklung des äußeren Luftdrucks setzt den Stopfen langsam in Bewegung. Nach Überwinden der Startreibung erfährt der Stopfen eine starke Beschleunigung und erreicht kurzzeitig eine hohe Geschwindigkeit. Sie liegt um ein Vielfaches höher als im quasistationären Zustand der Gleittreibung. Dieser stellt sich nach Anpassen der Stopfenbewegung auf die Förderrate ein. Die Stopfengeschwindigkeit ist nunmehr konstant. Im Bereich der Gleittreibung sind Druckschwankungen zu beobachten, die auf Änderungen der Reibkraft zwischen Stopfen und Glaszylinder beruhen. Nach Abschalten der Pumpe fällt der Druck ab, und der Stopfen kommt zum Stillstand. In der Phase der Auslaufreibung bildet sich ein Gleichgewicht zwischen Stopfen- und Haftreifkraft aus.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Injektion eines Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper umfassend a) mindestens einen Vorratsbehälter; b) eine oder mehrere Ableitungen aus a); c) einen Pumpenmechanismus, der zwischen einem Vorratsbehälter aus a) und einer Ableitung aus b) angebracht ist; d) ein Bauteil, welches zur Injektion geeignet ist und welches mit einer Ableitung aus b) funktionell verbunden ist; gekennzeichnet dadurch, dass der Pumpenmechanismus durch Motorkraft angetrieben wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass der Pumpenmechanismus aus mindestens einem pumpenden Bauteil sowie aus mindestens einem weiteren Bauteil, welcher das pumpende Bauteil mit Antriebsenergie versorgt, umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass der Pumpmechanismus mindestens ein pumpendes Bauteil umfasst sowie weiterhin Schnittstellen aufweist, über welche ein extern vorhandenes technisches Gerät zur Erzeugung von Motorkraft mit dem pumpenden Bauteil funktionell verbunden oder über welche ein technisches Gerät zur Erzeugung von Motorkraft an das pumpende Bauteil funktionell angekuppelt werden kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch dass der Pumpenmechanismus ein pumpendes Bauteil sowie ein Bauteil, welches das pumpende Bauteil mit Antriebsenergie versorgt, als integrierte Einheit enthält.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der pumpende Bauteil aus einer Schlauchpumpe, Membranpumpe, Zahnradpumpe oder piezoelektrisch betriebenen Pumpe besteht.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass zur Erzeugung der Motorkraft zum Antreiben des pumpenden Bauteils ein Mikromotor verwendet wird.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Energiequelle für das Bauteil zur Erzeugung der Motorkraft aus einer Batterie, einem Akku, einer Solarzelle oder Haushaltsstrom besteht.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen pumpenden Bauteil und dem Bauteil zur Versorgung des pumpenden Bauteils mit Motorkraft ein Getriebe zur Untersetzung oder Übersetzung eingefügt ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Vorratsbehälter eine nicht flexible äußere Wandung aufweist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass der Vorratsbehälter eine flexible äußere Wandung aufweist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass der Vorratsbehälter aus einer handelsüblichen Ampulle zur Aufnahme eines Medikaments besteht.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , gekennzeichnet dadurch, dass das Bauteil zur Injektion eines Stoffes aus einer Kanüle besteht.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, enthaltend weiterhin mindestens ein elektronisches Bauteil zur Kontrolle, Überwachung und/oder Steuerung des pumpenden Bauteils und/oder des Bauteils, welches das pumpende Bauteil mit Motorkraft versorgt.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, enthaltend einer Flusssensor zur Bestimmung der Menge des Stoffes, die aus dem Vorratsbehälter abgeführt wird, und/oder der Menge die zur Injektion verwendet wird.
15. Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 wobei a) ein Bauteil zur Aufnahme eines Vorratsbehälters bereitgestellt wird; b) ein Vorratsbehälter bereitgestellt wird; c) eine Ableitung zur Abführung eines Stoffes aus dem Vorratsbehälter bereitgestellt wird; d) ein Pumpmechanismus bereitgestellt wird; e) ein Bauteil zu Injektion eines Stoffes bereitgestellt wird; f) ein Flusssensor bereitgestellt wird; g) elektronische Bauteile zur Speicherung und/oder Datentransfer bereitgestellt werden; h) die Einzelbestandteile wie in a) bis g) beschrieben zu einer funktionellen Einheit zusammen montiert werden.
16. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 zum Zusammenbau eines medizinischen Geräts, welches zur Verabreichung eines Stoffes in den menschlichen oder tierischen Körper unter Umgehung des gastro- intestinalen Trakts geeignet ist.
17. Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet dadurch, dass der Stoff ein Arzneimittel ist.
18. Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 17, gekennzeichnet dadurch, dass der Stoff ein Insulin ist.
19. Medizinisches Gerät zur Injektion eines Arzneimittels in den menschlichen oder tierischen Körper, umfassend a) einen Grundkörper zur Montierung von mindestens einem weiteren Bauteil; b) einem Bauteil zur Entfernung von Luftblasen aus der zur Injektion vorgesehenen Flüssigkeit; c) einem Bauteil zur Voreinstellung der Menge des zur Injektion vorgesehenen Flüssigkeit; d) einem Bauteil zur Anzeige der zur Injektion voreingestellten Menge der Flüssigkeit; e) einem Bauteil zur Auslösung der Injektion der Flüssigkeit; f) einem Bauteil bestehend aus einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14.
20. Medizinisches Gerät nach Anspruch 19, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein Mittel zur Speicherung und/oder Verarbeitung von Daten und/oder Signalen enthalten ist.
21. Medizinisches Gerät nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine Schnittstelle zur Übertragung von Daten und/oder Signalen zu und/oder von einer externen technischen Einheit, welche zur Speicherung und/oder Verarbeitung von Daten und/oder Signalen ausgelegt ist, enthalten ist.
22. Medizinisches Gerät nach Anspruch 21 , gekennzeichnet dadurch, dass die externe technische Einheit aus einem PC besteht.
23. Medizinisches Gerät gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22, gekennzeichnet dadurch, dass das zur Injektion vorgesehene Arzneimittel aus Insulin besteht.
24. Medizinisches Gerät gemäß Anspruch 23, worin das Insulin ein langwirksames oder ein kurzwirksames Insulin ist.
25. Medizinisches Gerät gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22, gekennzeichnet dadurch, dass der zur Injektion vorgesehene Stoff aus GLP-1 besteht.
26. Medizinisches Gerät gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22, gekennzeichnet dadurch, dass der zur Injektion vorgesehene Stoff aus Lovenox besteht.
27. Herstellung eines medizinischen Geräts gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Verabreichung eines Arzneimittels wobei a) ein Grundkörper zur Montierung von mindestens einem weiteren Bauteil bereitgestellt wird; b) ein Bauteil zur Entfernung von Luftblasen aus der zur Injektion vorgesehenen Flüssigkeit bereitgestellt wird; c) ein Bauteil zur Voreinstellung der Menge der zur Injektion vorgesehenen
Flüssigkeit bereitgestellt wird; d) ein Bauteil in Gestalt einer Anzeige bereitgestellt wird; e) ein Bauteil in Gestalt eines Auslösemechanismus bereitgestellt wird; f) eine Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 bereitgestellt wird; g) die Einzelbestandteile wie in a) bis f) beschrieben zu einer funktionellen Einheit zusammen gebaut werden.
28. Verwendung eines medizinischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 26 zur Prophylaxe und/oder Therapie einer Krankheit und/oder
Fehlfunktion des Körpers mittels eines Stoffes, dessen pharmakologische Wirksamkeit im, gastro-intestinalen Trakt abgeschwächt wird oder verloren geht.
29. Verwendung eines mechanischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Behandlung von Diabetes.
30. Verwendung eines mechanischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Verabreichung von Insulin.
31. Verwendung eines mechanischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Verabreichung von GLP-1.
32. Verwendung eines medizinischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Verabreichung eines Interferons.
33. Verwendung eines medizinischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Verabreichung eines Wachstumshormons.
34. Verwendung eines medizinischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Verabreichung eines Heparins.
35. Verwendung eines medizinischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Verabreichung von Lovenox.
36. Verwendung eines medizinischen Geräts aus einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22 zur Verabreichung eines Impfstoffes.
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