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PATENTANSPRÜCHE
1. Medikamentenspender in Form einer Förder- und Dosierpumpe, die einlassseifig an einen Vorratsbehälter für die Medikamente angeschlossen und über zwei nacheinander beaufschlagte Dosierkammern auslassseitig mit einer Infusionseinrichtung verbunden ist, wobei die Pumpe mit einem Antrieb, einer Steuerung für den Antrieb und einer Energiequelle versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Förder- und Dosierpumpe (1) zwei simultan miteinander bewegte, in je einen Zylinder (11, 12) eingeschliffene Stössel (15,16) vorhanden sind, die eine konstante Hubbewegung ausführen, wobei der Zylinder (11) eines Stössels (15) mit dem Vorratsbehälter (3) für die Medikamente und der Zylinder (12) des anderen Stössels (16) mit der Infusionseinrichtung verbunden sind,
dass ferner die Zylinder (11,12) koaxial zueinander angeordnet und über eine Durchtrittsöffnung (17) in der zwischen ihnen gelegenen Trennwand (18) miteinander verbunden sind, und dass schliesslich der Hub des an den Vorratsbehälter (3) angeschlossenen Stössels (15) grösser ist als derjenige des anderen Stössels (16).
2. Medikamentenspender nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Stössel (15, 16) über je einen weichmagnetischen Kolben (27,28) von einem gepolten Magnetsystem angetrieben sind, dessen Dauermagnete (29,30) die Kolben (27,28) in ihren Endlagen halten, während eine Betätigung der Stössel (15, 16) durch den Elektromagneten (33,34) des Systems erfolgt.
3. Medikamentenspender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abgabe einer Dosiseinheit die Steuereinrich tungen (16) mit einem aus zwei gleich grossen entgegengesetzten Impulsen bestehenden Doppelimpuls auf den Elektromagneten (33, 34) einwirken.
4. Medikamentenspender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule des Elektromagneten (33,34) in vier untereinander identische Teilspulen aufgeteilt ist, die parallel an die Steuereinrichtung (6) bzw. die Energiequelle (5) angeschlossen sind.
Die Erfindung betrifft einen Medikamentenspender in Form einer Förder- und Dosierpumpe, die einlassseitig an einen Vorratsbehälter für die Medikamente angeschlossen und über zwei nacheinander beaufschlagte Dosierkammern auslassseitig mit einer Infusionseinrichtung verbunden ist, wobei die Pumpe mit einem Antrieb, einer Steuerung für den Antrieb und einer Energiequelle versehen ist.
Die Applikation von Medikamenten in der heute üblichen Form von Tropfen, Tabletten und Injektionen ist durch ihren diskontinuierlichen Charakter gekennzeichnet und eignet sich nicht zur Chemotherapie aller Krankheiten. Insbesondere sind die erwähnten Formen der Verabreichung nicht imstande, die vom Körper sehr differenziert geregelte und dosierte Freisetzung von Hormonen und Enzymen nachzuahmen.
So besteht zur therapeutischen Behandlung jener Krankheiten, die eine kontinuierliche und dosierte Langzeit-Zuiuhr von Medikamenten verlangen, das Bedürfnis nach einem Medikamentenspender mit einer Förder- und Dosiervorrichtung, mit deren Hilfe vorgegebene Mengen eines Medikamentes-von einer Steuereinrichtung zeitlich gesteuert - in Intervallen an den Körper abgegeben werden.
Neben anderen Konstruktionen ist daher ein Medikamentenspender der eingangs definierten Art, insbesondere für die Infusion von Insulin, bekannt [ Med. & Biol. Eng. & Comp. 18 (1980), Seite 527-537; DE-PS 2933799 ] , bei dem zur einfachen Koppelung an eine Steuer-Elektronik eine Abgabe von zählbaren Dosis-Einheiten vorgesehen ist. Mit dieser bekannten Konstruktion soll eine genaue, druckunabhängigee rein volumetrische Dosierung erreicht werden. Zwischen einem Uberdruck- Behälter und einer Infusionsstelle sind dabei zwei in Strömungs richtung hintereinander angeordneten Kammern vorhanden, welche in einer Schrittfolge nacheinander mit dem Medikament gefüllt werden, um eine genaue und zeitgerechte Dosierung zu erreichen.
Als Förder- und Dosiervorrichtung sind in dieser Konstruktion zwei beidseitig piezoelektrisch beschichtete Membranen vorgesehen, welche mit ihrem Rand allseitig an eine starre Wand flüssigkeitsdicht anliegen, und bei ihrer Bewegung die beiden Dosier-Kammern bilden. Es hat sich nun gezeigt, dass einerseits die Auslenkungen der Membranen, die aus Elastizitätsgründen eine gewisse Mindestgrösse haben müssen, im Bereich nur wenigertausendstel Millimeter liegen, wenn die sehr kleinen Dosiereinheiten - von wenigen Mikrolitern - eingehalten werden sollen. Diese Bedingung stellt grösste Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der einzelnen Teile. Weiterhin neigen gewisse Hormone, z. B. Insulin, durch das Schütteln bekanntlich zu einem Ausfällen.
Bei derart kleinen Auslenkungen besteht dann die Gefahr, dass die Membranen wegen der ausgefällten Agglomerate des Medikaments nicht mehr dicht anliegen, was einen ungehinderten Medikamenten-Ausfluss mit einer gravierenden Beeinträchtigung der Sicherheit des Patienten bewirken würde.
Andererseits müssen zur Durchbiegung der Membranen relativ grosse elektrische Spannungen angelegt werden, die zu einer erhöhten Gefahr eines elektrischen Durchschlags durch die isolierende Trennschicht führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile des bekannten Medikamentenspenders zu überwinden und - unter Beibehaltung des Prinzips der zwei nacheinander beaufschlagten Dosierkammern - einen solchen Spender mit einer Förder- und Dosierpumpe zu schaffen, bei der der Hub mindestens in der Grössenordnung Zehntelmillimeter, also etwa das Hundertfache der Membranauslenkung beträgt, und bei der weiterhin die Gefahr elektrischer Durchschläge vermieden ist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als Förder- und Dosierpumpe zwei simultan miteinander bewegte, in je einen Zylinder eingeschliffene Stössel vorhanden sind, die eine konstante Hubbewegung ausführen, wobei der Zylinder eines Stössels mitdemVorratsbehälterfürdieMedika- mente und der Zylinder des anderen Stössels mit der Infusionseinrichtung verbunden sind, dass ferner die Zylinder koaxial zueinander angeordnet und über eine Durchtrittsöffnung in der zwischen ihnen gelegenen Trennwand miteinander verbunden sind, und dass schliesslich der Hub des an den Vorratsbehälter angeschlossenen Stössels grösser ist als derjenige des anderen Stössels.
Bei dieser Konstruktion ist der Strömungsweg durch die Durchtrittsöffnung in jeder Ruhe- oder Endstellung der Stössel geschlossen; das bietet ein Höchstmass an Sicherheit für den Patienten. Der Querschnitt der Stössel ist relativ zu demjenigen einer Membran sehr klein, so dass für die gleiche Dosiseinheit der Hub erheblich länger werden kann.
Um die als Antrieb benötigte elektrische Energie zu reduzieren, ist es zweckmässig, wenn die Stössel über je einen weichmagnetischen Kolben von einem gepolten Magnetsystem angetrieben sind, dessen Dauermagnete die Kolben in ihren Endlagen halten, während eine Betätigung der Kolben durch den Elektromagneten des Systems erfolgt. Bei einem derartigen Antrieb ist es weiterhin vorteilhaft, wenn zur Ausgabe einer Dosiseinheit die Steuereinrichtung mit einem aus zwei gleich grossen entgegengesetzten Impulsen bestehenden Doppelimpuls auf den Elektromagneten einwirkt. Da der Spender als Implantat so klein wie möglich gehalten werden muss, ist es darüber hinaus zweckmässig, wenn die Spule des Elektromagneten in vier untereinander identische Teilspulen aufgeteilt ist, die parallel an das Steuergerät bzw. die Energiequelle angeschlossen sind.
Um mit Sicherheit eine eventuelle Beeinträchtigung des Patienten durch Streufelder der Dauermagneten auszuschliessen, wird die Förder- und
Dosierpumpe magnetisch abgeschirmt. Dies kann mit Hilfe eines Gehäuses oder einer Umwicklung, beispielsweise einer Wickelfolie bzw. eines Bandes, erfolgen. Alle diese Abschirmungen bestehen aus weichmagnetischen Werkstoffen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Förder- und Dosiereinrichtung eines Medikamentenspenders, dessen übrige Elemente nur symbolisch angedeutet sind;
Fig. 2 gibt in einer rein schematischen Darstellung in fünf verschiedenen Momentaufnahmen a) - e) für die Stellungen der Stössel den Ablauf eines vollständigen Infusions- oder Arbeitstaktes wieder.
Der Medikamentenspender (Fig. 1) umfasst als Kernstück eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Förder- und Dosierpumpe für das als Flüssigkeit vorliegende, zu infusierende Medikament, z. B. Insulin. Über eine Leitung 2, die in nicht näher dargestellter Weise mit der Förder- und Dosierpumpe 1 verbunden, z. B.
verschweisst oder verklebt ist, ist die Förder- und Dosierpumpe 1 an einen Vorratsbehälter 3 für das Medikament angeschlossen, wie er für derartige Medikamentenspender bekannt ist (siehe z. B. CH-PS 594420). Eine zweite, ebenfalls an die Förder- und Dosierpumpe 1 angeschweisste oder angeklebte Leitung 4 verbindet die Förder- und Dosierpumpe 1 mit einer ebenfalls nicht gezeigten Infusionseinrichtung, z. B. einem Katheter.
Antrieb und Steuerung der Förder- und Dosierpumpe 1 erfolgen elektrisch bzw. elektronisch. Die dafür notwendigen Bauelemente, bei denen es sich um handelsübliche Ausführungsformen handelt, sind nur rein schematisch in Fig. 1 als Energie- quelle oder Batterie 5 und elektronische Steuereinheit 6 wiedergegeben und untereinander sowie mit der Förder- und Dosierpumpe 1 über als elektrische Leitungen 7 angedeutete Verbindungen verbunden.
Als Förder- und Dosierelemente dienen in der Pumpe 1 zwei in Zylinder 11 und 12 je einer Hülse 13 und 14 gasdicht eingeschliffene Stössel 15 und 16; die Zylinder 11 und 12 sind koaxial zueinander angeordnet und über eine Durchtrittsöffnung
17 in einem elastischen Dichtelement 18 miteinander verbunden.
Die Hülsen 13 und 14 sind symmetrisch zu einer in der Darstellung der Fig. 1 horizontalen Mittelebene der Förder- und Dosiereinrichtung 1 in je einem Zwischengehäuse 31 und 32 untergebracht, das Bestandteil je eines Zwischenbodens 19 und 20 der Förder- und Dosierpumpe list.
Im Innern der Gehäuse 31 und 32 ist je ein Ringraum 21 und 22 vorgesehen, in den einerseits die Medikamentenzufuhr- bzw.
Wegführleitungen 2 bzw. 4 münden, und der andererseits über je einen Kranz radialer Bohrungen 23 und 24 mit den Zylindern 11 und 12 in Verbindung steht.
Die Stössel 15 und 16 sind mit Spiel durch Bohrungen 25 und 26 aus den Zwischengehäusen 31 und 32 herausgeführt und tragen an ihren äusseren Enden kolbenartige Ansätze 27 und 28, in die Permanentmagnete 29 und 30 eingelassen sind; deren Polung entspricht radial verlaufenden Stabmagneten mit beispielsweise aussen liegenden Nordpolen.
Falls erforderlich, ist zwischen den Zwischengehäusen 31 bzw. 32 und der Hülse 13 bzw. 14 je ein weieres elastisches Dichtelement 40 vorgesehen, um die Ringräume 21 bzw. 22 gegen die Bohrungen 25 bzw. 26 gasdicht abzudichten.
Die Permanentmagneten 29 und 30 sind ein Teil eines gepolten Magnetsystems, das als Antrieb für die Stössel 15 und 16 dient; die Permanentmagneten 29 und 30 übernehmen mit ihren Magnetfeldern die Aufgabe, die beiden Stössel 15 und 16 in ihren End- und Ruhelagen zu fixieren. In Fig. list dabei als Ruhelage die Stellung gezeigt, bei der die aus der Leitung 2 angesaugte Flüssigkeit sich im oberen Zylinder 11 befindet.
Der elektromagnetische Teil des gepolten Magnetsystems wird gebildet aus vier identischen Teilspulen 33 und 34, die über die elektrischen Leitungen 7 an die Steuereinrichtung 6 angeschlossen sind. Diese Spulen 33 und 34, deren Wicklungen auf Kunststoff-Wickelkörpern 35 aufgewickelt sind, sind von mit Muttern 36 versehenen Zugbolzen 37 auf die Zwischenböden 19 und 20 gepresst, wobei aussen eine Bodenplatte 38 bzw. eine Deckplatte 39 vorgesehen ist, die gleichzeitig Begrenzungsanschläge für die Hubbewegungen der beiden Stössel 15 und 16 bilden. Falls erforderlich, können zwischen den Wickelkörpern 35 und der Boden- bzw. Deckplatte 38 bzw. 39 nicht gezeigte Zwischenscheiben vorgesehen sein, um gegebenenfalls die Hublänge eines oder beider Stössel 15 bzw. 16 zu vergrössern.
Erfindungsgemäss ist der Hub des Stössels 15 im Zylinder 11 grösser als derjenige des Stössels 16 im Zylinder 12; durch diese Hubdifferenz, die allerdings nur wenige - beispielsweise 5 Zehntelmillimeter beträgt, erfolgen zum einen das Ansaugen der Flüssigkeit aus der Leitung 2 und -bei der Gegenbewegung - die Abgabe einer Dosiseinheit durch die Leitung 4 an den Körper.
Die Aufteilung der Spulen für den elektromagnetischen Teil des polarisierten Magnetsystems in vier Teilspulen 33 und 34 erfolgt aus rein konstruktiven Gründen, um die Förder- und Dosierpumpe 1 - als Implantat - möglichst kompakt und klein gestalten zu können. Diese Teilspulen 33 und 34 sind daher identisch ausgelegt und parallel zueinander an die Steuereinheit 6 derart angeschlossen, dass sie bei Stromdurchfluss links und rechts zwei in Reihe hintereinander liegende Stabmagnete bilden.
Die Stössel 15 und 16 bestehen aus einem monokristallinen synthetischen Saphir, während die Hülsen 13 und 14 aus polykristalliner gesinterer Al203-Keramik gefertigt sind.
Die Permanentmagnete 30 und 20 sind handelsübliche Hoch leistungsmagnete, wie sie beispielsweise für Fehlstromschutzschalter, Quarzuhren oder Permanentmagnet-Rotoren verwendet werden. Ihre wesentlichen Eigenschaften, grosse Koerzitivfeldstärken und grosse Sättigungsinduktionen. Sie bestehen beispielsweise aus intermetallischen Verbindungen zwischen Kobalt und seltenen Erdmetallen, wie Samarium; eine dieser Verbindungen ist z. B. Sm CO5.
Um für den Maguetfluss möglichst optimale Bedingungen zu schaffen, sind die Zwischenböden 19 bzw.20, die Zwischengehäuse 31 bzw.32, die Schraubenbolzen 37 und die Boden- sowie die Deckplatte 38 bzw. 39 aus weichmagnetischen Werkstoffen gefertigt, die darüber hinaus noch korrosionsbeständig sind. Es eignen sich dafür beispielsweise Ni-legierte, korrosionsbeständige Stähle mit Ni-Anteilen von 50-80 Gew. -% . Ihre für einen Einsatz im vorliegenden Fall massgebenden Eigenschaften sind kleine Koerzitivfeldstärken, hohe Permeabilität, grosse Sättigungsinduktion.
Die verwendeten Kunststoffteile - Wickelkörper 35 und Dichtelemente 18 bzw. 40-müssen medikamentenverträglich sein und bestehen beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen.
Anhand der schematischen Darstellungen der Fig. 2 sei nun die Infusion einer Dosiseinheit beschrieben. Im Gegensatz zu Fig. list in Fig. 2 die andere Ruhe- oder Endstellung der Stössel 15 und 16 gezeigt, bei der der Stössel 15 die Verbindung zwischen der Leitung 2 und der Durchtrittsöffnung 17 verschliesst, während der Stössel 16 die Verbindung zur Leitung 4 freigibt.
Aufgrund eines Steuerimpulses aus der Steuereinrichtung 6, der als Teil eines von dem Träger des Spenders, also vom Patienten, bewusst gewählten Programms aus gelöst wird, wird durch die Überlagerung des von den Spulen 33 bzw. 34 erzeugten Magnetfeldes während der Pulsdauer die haltende Wirkung der beiden dauermagnetischen Kreise aufgehoben, und es entsteht durch den magnetischen Fluss über die beiden Luftspalte eine Kraft auf die beiden Kolben 27 und 28. Aufgrund dieser Kraft verschieben sich die Stössel 15 und 16 gleichzeitig zunächst innerhalb einiger Millisekunden in die in Fig. 2b gezeigte Stellung. Dabei wird die im Zylinder 12 enthaltene Flüssigkeit durch die Durchtrittsöffnung 17 zurück in den Zylinder 11 verschoben.
In Fig. 2b ist der Hub des Stössels 16 - durch Aufliegen auf das Dichtelement 18 - beendet. Der Stössel 15 hat seine äussere Endlage noch nicht erreicht und setzt seinen Weg nach oben fort, bis er aussen anschlägt. Während dieses zusätzlichen Hubes saugt der Stössel 15 Flüssigkeit über die Leitung 2 aus dem Vorratsbe härter 3 an, wie in Fig. 2c durch einen Pfeil angedeutet ist. Der Gesamthub ist etwa nach 10 rus beendet, sodass der elektrische Impuls durch die Spulen 33 bzw. 34 nach dieser Zeit verschwindet.
Nach einer Pause, die etwa der Pulsdauer entspricht, gibt die Steuereinheit 6 automatisch einen gleich grossen und gleich langen Stromstoss in zur ersten, entgegengesetzter Richtung frei.
Dadurch verschieben sich die Stössel 15 und 16 ebenfalls wieder gemeinsam und gleichzeitig während eines ersten Teiles des Hubes in die in Fig. 2d gezeigte Lage. In dieser Lage, in der der Stössel 16 mit seiner Rückseite angeschlagen hat, wird das diesem Teilhub entsprechende Volumen an Flüssigkeit aus dem Zylinder 11 in den Zylinder 12 verschoben. Während der restlichen Impulsdauer führt der Stössel 15 den eigentlichen Nutzoder Förderhub in die Leitung 4 hinein aus, was in Fig. 2e wiederum durch einen Pfeil symbolisiert ist. Nach Verschwinden des elektrischen Impulses befindet sich die Förder- und Dosierpumpe 1 wieder in ihrem in Fig. 2a gezeigten Ruhezustand.
Da die zu fördernde Dosiseinheit pro Arbeitstakt der Förderund Dosierpumpe 1 etwa 1 mm3 beträgt, sind die Abmessungen der Zylinder 11 bzw. 12 und der Stössel 15 bzw. 16 relativ klein.
Bei einem Zylinderdurchmesser von etwa 2 mm beträgt der Gesamthub für den Stössel 15, dessen Hub ja erfindungsgemäss etwas grösser ist als derjenige des Stössels 16, etwa 3 mm. Dabei ist der gemeinsame Weg beider Stössel 15 bzw. 16 - für den Stössel 16 also aus dem in Fig. 2b gezeigten Anliegen am Dichtelement 18 (Fig. 1) heraus bis zur vollständigen Freigabe der radialen Bohrungen 24 - etwa 2,5 mm lang, wobei die Höhe der Bohrungen 24 etwa 0,3 mm beträgt. Der Stössel 15 führt darüber hinaus nach der gemeinsamen Bewegung noch den Nutzoder Förderhub von 0,5 mm aus.
Die pro Arbeitstakt abgegebene Menge entspricht immer einer Dosiseinheit; eine Mengenregulierung wird durch eine unterschiedliche Anzahl von Arbeitstakten erreicht.
Derganze Medikamentenspender, bestehend aus Batterie5, Steuereinheit 6, Vorratsbehälter 3 und Förder- und Dosierpumpe 1, wird zweckmässigerweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, aus dem nur die Leitung 4 heraus in eine Infusionseinrichtung führt, und an dem darüber hinaus ein Zugang vom Vorratsbehälter 3 zum Nachspeisen des Medikamentes vorgesehen ist. Dieses Gehäuse besteht vorteilhafterweise aus einem körperverträglichen, korrosionsunempfindlichen Metall, beispielsweise aus Titan oder einer Titanlegierung.
Der neue Medikamentenspender ist vorwiegend für eine Anwendung als Implantat bestimmt, kann jedoch auch als ausserhalb des Körpers angeordnetes Gerät verwendet werden; bei einem solchen führt dann lediglich die nicht gezeigte Infusionseinrichtung in den Körper des Patienten.
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PATENT CLAIMS
1. Medicament dispenser in the form of a feed and metering pump which is connected to a storage container for the medication so as to be inlet-connected and is connected on the outlet side to an infusion device via two metering chambers which are acted upon one after the other, the pump being provided with a drive, a control for the drive and an energy source , characterized in that as the feed and metering pump (1) there are two plungers (15, 16) which are simultaneously moved with one another and ground into one cylinder (11, 12) and carry out a constant lifting movement, the cylinder (11) being one Plunger (15) with the storage container (3) for the medication and the cylinder (12) of the other plunger (16) are connected to the infusion device,
that the cylinders (11, 12) are arranged coaxially to one another and connected to one another via a passage opening (17) in the partition wall (18) between them, and that finally the stroke of the tappet (15) connected to the storage container (3) is greater is that of the other ram (16).
2. Medicament dispenser according to claim 1, characterized in that the plungers (15, 16) are each driven by a soft magnetic piston (27, 28) by a polarized magnet system, the permanent magnets (29, 30) of the pistons (27, 28) ) hold in their end positions while the plunger (15, 16) is actuated by the electromagnet (33, 34) of the system.
3. Medicament dispenser according to claim 2, characterized in that for dispensing a dose unit, the control devices (16) act on the electromagnet (33, 34) with a double pulse consisting of two opposite pulses of the same size.
4. Medicament dispenser according to claim 2, characterized in that the coil of the electromagnet (33, 34) is divided into four mutually identical partial coils which are connected in parallel to the control device (6) or the energy source (5).
The invention relates to a medication dispenser in the form of a feed and metering pump which is connected on the inlet side to a storage container for the medication and is connected on the outlet side to an infusion device via two metering chambers which are acted on one after the other, the pump having a drive, a control for the drive and an energy source is provided.
The application of medication in the usual form of drops, tablets and injections is characterized by its discontinuous character and is not suitable for chemotherapy of all diseases. In particular, the forms of administration mentioned are unable to imitate the release and release of hormones and enzymes, which are regulated and metered by the body in a very differentiated manner.
Thus, for the therapeutic treatment of those diseases that require a continuous and metered long-term supply of medication, there is a need for a medication dispenser with a conveying and dosing device, with the aid of which predetermined amounts of a medication - timed by a control device - at intervals to the Body are given.
In addition to other constructions, a medicament dispenser of the type defined at the outset, in particular for the infusion of insulin, is therefore known [Med. & Biol. Eng. & Comp. 18 (1980), pp. 527-537; DE-PS 2933799], in which delivery of countable dose units is provided for simple coupling to control electronics. With this known construction, an accurate, pressure-independent, purely volumetric metering is to be achieved. Between an overpressure container and an infusion site there are two chambers arranged one behind the other in the flow direction, which are successively filled with the medication in a sequence of steps in order to achieve an accurate and timely dosage.
In this construction, two diaphragms coated with piezoelectrics are provided as conveying and dosing devices, the edges of which rest against a rigid wall on all sides and form the two dosing chambers when they move. It has now been shown that, on the one hand, the deflections of the membranes, which must have a certain minimum size for reasons of elasticity, are in the range of only a few thousandths of a millimeter if the very small metering units - by a few microliters - are to be maintained. This condition places the greatest demands on the manufacturing accuracy of the individual parts. Furthermore, certain hormones, e.g. B. insulin, by shaking, as is known, to a failure.
With such small deflections, there is then the danger that the membranes no longer lie tightly due to the precipitated agglomerates of the medication, which would cause an unimpeded medication outflow with a serious impairment of the safety of the patient.
On the other hand, relatively large electrical voltages must be applied to deflect the membranes, which lead to an increased risk of electrical breakdown through the insulating separating layer.
The object of the invention is to overcome the disadvantages of the known drug dispenser and - while maintaining the principle of the two successively metered dosing chambers - to create such a dispenser with a feed and metering pump, in which the stroke is at least of the order of a tenth of a millimeter, i.e. approximately is a hundred times the membrane deflection, and the risk of electric breakdown is further avoided.
According to the invention, this object is achieved in that there are two plungers which are simultaneously moved with one another and ground into one cylinder and perform a constant lifting movement as the feed and metering pump, the cylinder of a plunger with the storage container for the medication and the cylinder of the other plunger with the infusion device are connected, furthermore the cylinders are arranged coaxially to one another and are connected to one another via a passage opening in the partition wall between them, and finally the stroke of the tappet connected to the storage container is greater than that of the other tappet.
In this construction, the flow path through the passage opening is closed in any rest or end position of the tappet; this offers the highest level of safety for the patient. The cross section of the plunger is very small relative to that of a membrane, so that the stroke can be considerably longer for the same dose unit.
In order to reduce the electrical energy required as a drive, it is expedient if the plungers are each driven by a polar magnet system via a soft magnetic piston, the permanent magnets of which hold the pistons in their end positions while the pistons are actuated by the electromagnet of the system. In the case of such a drive, it is also advantageous if, in order to output a dose unit, the control device acts on the electromagnet with a double pulse consisting of two opposite pulses of the same size. Since the donor as an implant must be kept as small as possible, it is also expedient if the coil of the electromagnet is divided into four sub-coils which are identical to one another and which are connected in parallel to the control device or the energy source.
In order to exclude with certainty any possible impairment of the patient by stray fields of the permanent magnets, the funding and
Metering pump magnetically shielded. This can be done with the help of a housing or a wrapping, for example a wrapping film or a tape. All of these shields are made of soft magnetic materials.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing.
Fig. 1 shows a longitudinal section through a conveyor and metering device of a medicament dispenser, the remaining elements are only indicated symbolically;
Fig. 2 shows in a purely schematic representation in five different snapshots a) - e) for the positions of the plunger the sequence of a complete infusion or working cycle.
The medicament dispenser (FIG. 1) comprises as its core a delivery and metering pump, designated as a whole as 1, for the medicament to be infused, which is present as a liquid, e.g. B. Insulin. Via a line 2, which is connected in a manner not shown to the feed and metering pump 1, for. B.
is welded or glued, the feed and metering pump 1 is connected to a storage container 3 for the medicament, as is known for such medicament dispensers (see, for example, CH-PS 594420). A second line 4, also welded or glued to the feed and metering pump 1, connects the feed and metering pump 1 to an infusion device, also not shown, e.g. B. a catheter.
The feed and metering pump 1 are driven and controlled electrically or electronically. The components required for this, which are commercially available embodiments, are only shown schematically in FIG. 1 as an energy source or battery 5 and electronic control unit 6 and are indicated with one another and with the feed and metering pump 1 via electrical lines 7 Connections connected.
The pump and dosing elements used in pump 1 are two plungers 15 and 16, ground in gas-tight fashion in cylinders 11 and 12, each with a sleeve 13 and 14; the cylinders 11 and 12 are arranged coaxially to one another and via a passage opening
17 connected to one another in an elastic sealing element 18.
The sleeves 13 and 14 are housed symmetrically with respect to a horizontal center plane of the conveying and metering device 1 in the illustration in FIG. 1, each in an intermediate housing 31 and 32, which is part of an intermediate bottom 19 and 20 of the conveying and metering pump.
In the interior of the housings 31 and 32, an annular space 21 and 22 is provided, in which the medication supply or
Exit lines 2 and 4 open, and on the other hand is connected to the cylinders 11 and 12 via a ring of radial bores 23 and 24.
The plungers 15 and 16 are guided out of the intermediate housings 31 and 32 with play through bores 25 and 26 and carry piston-like projections 27 and 28 at their outer ends, into which permanent magnets 29 and 30 are embedded; their polarity corresponds to radially extending bar magnets with, for example, outer north poles.
If necessary, a white elastic sealing element 40 is provided between the intermediate housings 31 and 32 and the sleeve 13 and 14, respectively, in order to seal the annular spaces 21 and 22 in a gas-tight manner against the bores 25 and 26.
The permanent magnets 29 and 30 are part of a polar magnet system, which serves as a drive for the plunger 15 and 16; With their magnetic fields, the permanent magnets 29 and 30 take on the task of fixing the two plungers 15 and 16 in their end and rest positions. In Fig. List the position shown in the rest position, in which the liquid sucked from the line 2 is in the upper cylinder 11.
The electromagnetic part of the polarized magnet system is formed from four identical partial coils 33 and 34, which are connected to the control device 6 via the electrical lines 7. These coils 33 and 34, the windings of which are wound on plastic bobbins 35, are pressed by tension bolts 37 provided with nuts 36 onto the intermediate floors 19 and 20, a base plate 38 and a cover plate 39 being provided on the outside, which at the same time limit stops for the Form stroke movements of the two plungers 15 and 16. If necessary, intermediate discs, not shown, can be provided between the winding bodies 35 and the base or cover plate 38 or 39, in order to increase the stroke length of one or both plungers 15 or 16, if necessary.
According to the invention, the stroke of the plunger 15 in the cylinder 11 is greater than that of the plunger 16 in the cylinder 12; this stroke difference, which is, however, only a few - for example 5 tenths of a millimeter, causes the liquid to be sucked in from line 2 and, in the case of the countermovement, line unit 4 to deliver a dose unit to the body.
The coils for the electromagnetic part of the polarized magnet system are divided into four partial coils 33 and 34 for purely structural reasons in order to make the feed and metering pump 1 - as an implant - as compact and small as possible. These partial coils 33 and 34 are therefore of identical design and are connected in parallel to one another to the control unit 6 in such a way that they form two bar magnets one behind the other when current flows through on the left and right.
The plungers 15 and 16 consist of a monocrystalline synthetic sapphire, while the sleeves 13 and 14 are made of polycrystalline sintered Al203 ceramic.
The permanent magnets 30 and 20 are commercially available high performance magnets, such as those used for residual current circuit breakers, quartz watches or permanent magnet rotors. Their essential properties, large coercive field strengths and large saturation induction. They consist, for example, of intermetallic compounds between cobalt and rare earth metals, such as samarium; one of these connections is e.g. B. Sm CO5.
In order to create the best possible conditions for the Maguetfluss, the intermediate floors 19 and 20, the intermediate housing 31 and 32, the screw bolts 37 and the base and the cover plate 38 and 39 are made of soft magnetic materials, which are also corrosion-resistant . For example, Ni-alloyed, corrosion-resistant steels with Ni contents of 50-80% by weight are suitable. Their properties which are decisive for use in the present case are small coercive field strengths, high permeability, large saturation induction.
The plastic parts used - winding body 35 and sealing elements 18 or 40 - must be compatible with medication and consist, for example, of polytetrafluoroethylene.
The infusion of a dose unit will now be described with reference to the schematic representations of FIG. 2. In contrast to FIG. 1, the other rest or end position of the plunger 15 and 16 is shown in FIG. 2, in which the plunger 15 closes the connection between the line 2 and the passage opening 17, while the plunger 16 releases the connection to the line 4 .
On the basis of a control pulse from the control device 6, which is released as part of a program deliberately selected by the carrier of the donor, that is to say by the patient, the holding effect of the magnetic field generated by the coils 33 and 34 during the pulse duration two permanent magnetic circles are canceled, and the magnetic flux across the two air gaps creates a force on the two pistons 27 and 28. Because of this force, the plungers 15 and 16 initially simultaneously shift into the position shown in FIG. 2b within a few milliseconds. The liquid contained in the cylinder 12 is pushed back through the passage opening 17 into the cylinder 11.
2b, the stroke of the plunger 16 is ended by resting on the sealing element 18. The plunger 15 has not yet reached its outer end position and continues on its way up until it strikes the outside. During this additional stroke, the plunger 15 sucks liquid through the line 2 from the Vorratsbe hardener 3, as indicated in Fig. 2c by an arrow. The total stroke is completed after about 10 rus, so that the electrical pulse through the coils 33 and 34 disappears after this time.
After a pause, which corresponds approximately to the pulse duration, the control unit 6 automatically releases an equally large and equally long current surge in the first, opposite direction.
As a result, the plungers 15 and 16 likewise move together again and simultaneously into the position shown in FIG. 2d during a first part of the stroke. In this position, in which the plunger 16 has struck with its rear side, the volume of liquid corresponding to this partial stroke is shifted from the cylinder 11 into the cylinder 12. During the remaining pulse duration, the plunger 15 executes the actual useful or delivery stroke into the line 4, which in turn is symbolized in FIG. 2e by an arrow. After the disappearance of the electrical pulse, the feed and metering pump 1 is again in its idle state shown in FIG. 2a.
Since the dose unit to be conveyed per work cycle of the feed and metering pump 1 is approximately 1 mm 3, the dimensions of the cylinders 11 and 12 and the plunger 15 and 16 are relatively small.
With a cylinder diameter of approximately 2 mm, the total stroke for the plunger 15, the stroke of which according to the invention is somewhat larger than that of the plunger 16, is approximately 3 mm. The common path of both plungers 15 and 16 - for the plunger 16, that is, from the contact with the sealing element 18 (FIG. 1) shown in FIG. 2b until the radial bores 24 are completely released - is approximately 2.5 mm long, wherein the height of the holes 24 is about 0.3 mm. The ram 15 also executes the useful or conveying stroke of 0.5 mm after the joint movement.
The quantity dispensed per work cycle always corresponds to a dose unit; Quantity regulation is achieved through a different number of work cycles.
The entire medication dispenser, consisting of battery 5, control unit 6, storage container 3 and feed and metering pump 1, is expediently housed in a common housing, from which only line 4 leads into an infusion device, and to which there is also access from storage container 3 to Dosing of the drug is provided. This housing advantageously consists of a body-compatible, corrosion-insensitive metal, for example titanium or a titanium alloy.
The new medication dispenser is primarily intended for use as an implant, but can also be used as an external device; in such a case, only the infusion device, not shown, leads into the patient's body.