Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dosierten Verabreichung eines injizier
baren Produkts, sowie eine Ladestation für diese Vorrichtung.
Infusionsgeräte, welche beispielsweise in der Diabetestherapie eingesetzt werden,
weisen meistens ein Behältnis für ein zu injizierendes Produkt auf, wobei ein För
dermittel zur Förderung dieses Produkts aus dem Behältnis, sowie eine An
triebseinrichtung für das Fördermittel vorgesehen sind. Dabei wird das zu injizie
rende Produkt aus dem Behältnis über einen Katheter und eine daran angeschlosse
ne Infusionsnadel hindurch subkutan verabreicht.
Die Benutzer solcher Infusionsgeräte, welche sich ein injizierbares Produkt im
Rahmen einer Therapie oder zu sonstigen Zwecken selbst verabreichen, legen im
Allgemeinen großen Wert auf eine einfache Handhabung sowie eine diskrete und
unauffällige Verwendbarkeit ihres Infusionsgeräts. Eine bequeme und einfache
Handhabung des Geräts trägt auch zur Sicherheit in der Verabreichung des Pro
dukts bei, da bei einfacher Ausgestaltung des Infusionsgeräts kaum Bedienungs
fehler auftreten können.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur dosierten Verabreichung
eines injizierbaren Produkts sowie eine Ladestation für diese Vorrichtung zu schaf
fen, welche einfach handhabbar ist und damit die Betriebssicherheit erhöht.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Vorrichtung zur dosierten Verabreichung eines injizierbaren Produkts gemäß
der Erfindung weist ein Gehäuse auf, wobei in dem Gehäuse ein Behältnis für das
zu injizierende Produkt angeordnet ist. Ein Fördermittel zur Förderung dieses Pro
dukts aus dem Behältnis wird dabei von einer elektrischen bzw. elektromechani
schen Antriebseinrichtung angesteuert. Erfindungsgemäß ist in der Vorrichtung
eine aufladbare elektrische Energiequelle, z. B. ein Akkumulator, vorgesehen,
welcher die zum Betrieb der Vorrichtung erforderliche elektrische Energie zur
Verfügung stellen kann. Weiterhin ist ein Koppelelement zum Aufnehmen von ex
terner Energie vorgesehen, welches mit der aufladbaren elektrischen Energiequelle
verbunden ist, um externe Energie von z. B. einer Ladestation zuführen zu kön
nen, welche während eines Ladevorgangs von der aufladbaren elektrischen Ener
giequelle aufgenommen und nach erfolgtem Aufladen beim Betrieb der Vorrich
tung an die einzelnen Systeme, wie z. B. die elektrische Antriebseinrichtung, abge
geben wird.
Das Vorsehen der aufladbaren elektrischen Energiequelle zusammen mit dem Kop
pelelement vereinfacht die Handhabung des erfindungsgemäßen Infusionsgerätes
erheblich, da das gesamte Infusionsgerät einfach an eine geeignete Ladestation an
geschlossen werden kann, um bei ganz oder teilweise entladener Energiequelle
diese wieder aufzuladen und somit das Infusionsgerät wieder einsatzfähig zu ma
chen. Es ist nun nicht mehr erforderlich, dass der Benutzer das Infusionsgerät
selbst öffnet, um eine entladene Batterie durch eine neue zu ersetzen, was insbe
sondere bei technisch nicht begabten Benutzern zu Problemen führen kann. Da es
nicht mehr erforderlich ist, einen mechanischen Eingriff in das Infusionsgerät vor
zunehmen, also z. B. eine Abdeckklappe für die Batterie zu öffnen, können auch
weitere Beschädigungen des gesamten Infusionsgerätes vermieden werden. Durch
die Vermeidung von Batteriewechseln kann die Vorrichtung im Gehäuse auch im
Hinblick auf Dichtigkeit gegen eindringende Feuchtigkeit besser gekapselt werden.
Ein Benutzer kann das erfindungsgemäße Infusionsgerät einfach, nämlich ohne
mechanischen Öffnungsvorgang, an eine geeignete Ladestation anschließen bzw.
einstecken, um die Funktionsfähigkeit des Infusionsgerätes wieder herzustellen.
Zudem bietet die mechanisch einfachere Konstruktion Vorteile, wenn das Gerät
irrtümlicherweise fallengelassen wird.
Bevorzugt ist als Koppelelement ein induktives Element, wie z. B. eine Spule, so
dass eine elektrische bzw. magnetische Energie von einer korrespondierenden
Spule eines Ladegerätes auf die in dem Infusionsgerät vorgesehene Spule übertra
gen kann, um somit durch induktive Kopplung die elektrische Energiequelle auf
zuladen. Jedoch ist es auch möglich, ein Koppelelement vorzusehen, welches auf
anderen physikalischen Prinzipien basiert, wie z. B. eine kapazitive Kopplung oder
ein direkter elektrischer Kontakt, welcher z. B. an einer Außenseite des Gehäuses
vorgesehen ist und eine elektrische Verbindung zwischen der in dem Infusionsgerät
angeordneten elektrischen Energiequelle und einer externen Energiequelle herstel
len kann. Ein solcher elektrischer Kontakt kann z. B. durch zwei Metallelektroden
an der Oberfläche des Gehäuses ausgebildet sein oder mittels eines geeigneten Ste
ckers realisiert werden. Allgemein ist für die Zwecke der Erfindung jedes Verfah
ren zur Übertragung elektrischer bzw. elektromagnetischer Energie von einer ex
ternen Energiequelle zu der in dem Infusionsgerät angeordneten aufladbaren elekt
rischen Energiequelle geeignet.
Bevorzugt ist zwischen dem Koppelelement und der aufladbaren elektrischen Ener
giequelle ein Gleichrichterelement vorgesehen, welcher z. B. unter Verwendung
einer oder mehrerer Dioden als Einweggleichrichter oder Brückengleichrichter
ausgebildet sein kann. Ein solcher Gleichrichter ermöglicht es, dass bei Verwen
dung von Wechselspannung zum Aufladen der elektrischen Energiequelle immer
eine Spannung mit richtiger Polung an die Energiequelle angelegt werden kann,
um diese, wie gewünscht, aufzuladen, obwohl die Eingangsspannung bei z. B. ei
nem induktiven Ladevorgang eine Wechselspannung ist. Ebenso ist ein solches
Gleichrichterelement vorteilhaft, falls die aufladbare elektrische Energiequelle z. B.
mittels eines Steckkontaktes unmittelbar an ein öffentliches elektrisches Netz mit
Wechselstrom angeschlossen wird.
Es können aber auch andere elektrische Elemente vorgesehen sein, welche zum
Aufladen einer Energiequelle bzw. eines Akkumulators nützlich sein können, wie
z. B. ein Transformator, geeignete Spannungsteiler, Step-Down-Konverter oder
ähnliches.
Bevorzugt ist an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein geeignetes Ausgabe- bzw.
Anzeigemittel für den Ladezustand der aufladbaren Energiequelle vorgesehen, mit
welcher vom Benutzer einfach festgestellt werden kann, ob noch ausreichend E
nergie vorhanden ist bzw. wie lange die in der Energiequelle gespeicherte Energie
noch ausreicht. Ergänzend kann auch eine geeignete Anzeige- oder Alarmierungs
vorrichtung vorgesehen sein, wenn der Akkumulator langsam leer wird bzw. nur
noch Energie für einen vorgegebenen kürzeren Zeitraum gespeichert hat. So ist es
z. B. möglich, einen Vibratormotor, einen Summer, einen akustischen Signalgeber,
eine blinkende Anzeige, wie z. B. eine LED oder ähnliches, zu verwenden, um
einem Benutzer, welcher das erfindungsgemäße Infusionsgerät z. B. am Körper
unter der Kleidung trägt, mittels z. B. haptischer bzw. taktik erfühlbarer, spürbarer
Signale anzuzeigen, dass innerhalb der nächsten Zeit der Akkumulator wieder auf
geladen werden sollte.
Die erfindungsgemäße Ladestation ist zum Laden der oben beschriebenen Vor
richtung geeignet und weist eine Vorrichtung auf, über die Energie bereitgestellt
werden kann. Diese Vorrichtung ist mit einem Koppelelement verbunden, welches
mit dem Koppelelement der erfindungsgemäßen Vorrichtung wechselwirken kann,
um elektrische Energie von der Ladestation in die aufladbare elektrische Energiequelle
des Infusionsgerätes einzuspeisen. Geeignete Koppelelemente können wie
oben beschrieben ausgebildet sein, z. B. als induktive Elemente oder geeignete e
lektrische Kontakt- bzw. Steckverbindungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann zum Aufladen einfach geeignet in die Ladestation gebracht oder angesteckt
werden, um externe Energie in das Infusionsgerät einzuspeisen.
Die Ladestation kann zum Bereitstellen von elektrischer Energie zum Aufladen
eines Akkumulators z. B. selbst eine Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer
Energie, wie z. B. herkömmliche Batterien oder Akkumulatoren aufweisen, um
diese Energie bei einem Ladevorgang an das erfindungsgemäße Infusionsgerät ab
zugeben. Dabei können diese Energiespeicher erheblich größer und damit schwerer
und/oder voluminöser ausgebildet sein, da das Ladegerät nicht am Körper des Be
nutzers getragen wird. Eine solche Ausgestaltung des Ladegerätes ist z. B. zur mo
bilen Verwendung, wie z. B. auf Reisen, sinnvoll, da ein Benutzer das Infusionsge
rät mit einer relativ leichten kleineren aufladbaren Energiequelle immer am Körper
mit sich herumführen kann, wobei dieses Infusionsgerät zum Aufladen auf Reisen,
z. B. in einem Flugzeug oder Zug, von einem Benutzer in die Ladestation gegeben
werden kann, welche eine erheblich größere Menge an Energie mittels schwererer
und/oder voluminöserer Akkumulatoren oder Batterien speichern kann. Dies ist
aber unproblematisch, da das Ladegerät selbst nicht kontinuierlich am Körper des
Benutzers mitgeführt wird.
Ebenso ist es möglich, die Ladestation mit einem Netzstecker zum Zuführen von
externer Energie, z. B. aus einem öffentlichen Stromnetz, zu versehen, so dass das
erfindungsgemäße Infusionsgerät über die Ladestation direkt aus einem externen
Stromnetz Energie aufnehmen kann. Ebenso ist eine Kombination von externer
Energiezufuhr, z. B. über einen Netzstecker, und gespeicherter elektrischer Energie
in der Ladestation selbst, z. B. mittels eines Akkumulators, möglich, um z. B. einen
größeren und/oder voluminöseren Akkumulator einer Ladestation vor einer Reise
über einen Anschluss der Ladestation an ein Stromnetz aufzuladen. Diese Ladestation
mit größerem und/oder voluminöseren Akkumulator kann dann mehrere Male
zum Aufladen des Infusionsgerätes, z. B. auf Reisen, verwendet werden, da der
Aufladevorgang des kleineren Akkumulators in dem Infusionsgerät nur einen klei
neren Teil der in dem größeren Akkumulator der Ladestation gespeicherten elektri
schen Energie aufnimmt.
Ebenso wie oben beschrieben, können geeignete elektrische Vorrichtungen, wie
z. B. Transformatoren, Step-Up- bzw. Step-Down-Konverter oder Gleichrichtele
mente in der Ladestation vorgesehen sein, um das Laden bzw. die Abgabe elektri
scher Energie wie gewünscht zu steuern.
Die Ladestation kann weiterhin Anzeige- und/oder Eingabemittel aufweisen, über
welche dem Benutzer Informationen angezeigt werden können bzw. der Benutzer
selbst bestimmte Eingaben tätigen kann. Dabei können z. B. über die Kopplung des
Infusionsgerätes mit der Ladestation Signale aus dem Infusionsgerät selbst ausge
geben und an der Ladestation angezeigt werden, so dass dem Benutzer an der La
destation der momentane Ladezustand des Infusionsgerätes, eine Information über
bestimmte mögliche Betriebsarten des Infusionsgerätes, der Gerätetyp des Infusi
onsgerätes oder andere Informationen angezeigt werden können. Weiterhin ist es
somit möglich, Informationen durch eine Eingabe des Benutzers an der Ladestation
in das Infusionsgerät zu übermitteln und gegebenenfalls dort einzuspeichern, um
z. B. bestimmte Betriebsarten des Infusionsgerätes zu programmieren, wie z. B.
eine gewünschte Infusionsrate des zu injizierenden Produktes oder Zeitpunkte einer
einmaligen erhöhten Abgabe des zu injizierenden Produktes, z. B. vor einer Mahl
zeit. Es können jedoch auch andere Informationen über die Ladestation in das Infu
sionsgerät eingespeichert bzw. aus diesem ausgelesen werden.
Die Übermittlung der Information kann auch optisch, z. B. über eine Infrarot
schnittstelle, mittels Ultraschall, telemetrisch oder in sonst einer geeigneten Weise
erfolgen, die keinen direkten Zusammenhang mit der Energieübertragung aufwei
sen muss.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ladestation und einer Infusionspumpe mit
erfindungsgemäß aufladbarer elektrischer Energiequelle und Koppel
element;
Fig. 2 einen Längsschnitt einer Infusionspumpe mit Drucküberwachung und
Vibratormotor;
Fig. 3 einen Kraftsensor für die Pumpe nach den Fig. 1 und 2; und
Fig. 4 ein Schemaschaltbild mit einem Vibratormotor, einer Eingabeein
richtung, einem Lagesensor und einem Kraftsensor.
Fig. 1 zeigt eine tragbare Infusionspumpe für eine Insulinbehandlung. Diese wird
unter Bezugnahme auf Fig. 2 anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher
beschrieben, wobei bezüglich der Ausgestaltung der Pumpe, insbesondere deren
Antrieb, auf die deutsche Patentanmeldung Nr. 197 17 107 Bezug genommen wird.
Die Lehre dieser Anmeldung ist durch diese Bezugnahme bezüglich der Pumpe und
deren Antrieb Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung.
Anhand von Fig. 1 wird nachfolgend die Funktionsweise der erfindungsgemäß
vorgesehenen aufladbaren elektrischen Energiequelle anhand eines Akkumulators
51 mit zugehöriger Ladestation 50 beschrieben, wobei auf Fig. 2 bezüglich der
konkreten Funktionsweise der Insulinpumpe in einer bevorzugten Ausführungsform
verwiesen wird.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Akkumulator 51 angeordnet, welcher über eine
Diode 53, die als Gleichrichter wirkt, mit einem als Kopplungselement dienendem
induktiven Element, z. B. einer Spule 52a, verbunden ist. Wird das Infusionsgerät
in die Ladestation 50 eingebracht, so liegt das induktive Element 52a des Infusi
onsgerätes dem induktiven Element 52b der Ladestation in geeigneter Weise ge
genüber, so dass über die induktive Kopplung dieser beiden Elemente 52a und 52b
elektrische Energie von der Ladestation 50 in das Infusionsgerät übertragen werden
kann, um den Akkumulator 51 aufzuladen. Auch ringförmige, konzentrische oder
andere geeignete Anordnungen der Kopplungselemente sind möglich. Dabei ist das
induktive Element 52b der Ladestation 50 mit einem Netzstecker 54 verbunden,
welcher, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Transformators oder ande
rer Schaltelemente, direkt an ein Stromnetz angeschlossen werden kann. Das von
dem induktiven Element 52b der Ladestation 50 erzeugte Wechselfeld induziert in
dem induktiven Element 52a des Infusionsgerätes einen elektrischen Wechselstrom,
welcher über die Diode 53 gleichgerichtet wird, so dass an den Akkumulator 51
eine Spannung mit der gezeigten Polung angelegt wird.
In der Ladestation 50 ist eine Steuerung 57 vorgesehen, welche auch Informations-
und/oder Energie-Speicherelemente aufweisen kann und mit dem Koppelelement
52b der Ladestation 50 verbunden ist. Ebenso ist in dem Infusionsgerät eine Steue
rung 58 vorgesehen, welche ebenfalls Informations-Speicherelemente aufweisen
kann und mit dem Koppelelement 52a des Infusionsgerätes verbunden ist. Über
eine geeignete Modulation der an den jeweiligen Koppelelementen 52a bzw. 52b
anliegenden Signale können Informationen zwischen den einzelnen Steuervorrich
tungen 57 und 58 von Ladestation bzw. Infusionsgerät ausgetauscht werden. Es ist
jedoch auch möglich, zusätzlich zu den Koppelelementen zur Übertragung elektri
scher Energie separate Koppelelemente zur Übertragung von Information zwischen
Ladestation 50 und Infusionsgerät vorzusehen.
Die Ladestation 50 weist eine Anzeigevorrichtung 55 sowie eine Eingabevorrich
tung 56 auf, welche jeweils mit der Steuerung 57 verbunden sind. Es ist denkbar,
die Eingabevorrichtung 56 integral mit der Anzeigevorrichtung 55, z. B. als Touch-
Screen, auszugestalten. Ein Benutzer kann somit Informationen aus dem Speicher
der Steuerung 58 des Infusionsgerätes über die Kopplung durch die Koppelele
mente 52a und 52b an der Ladestation 50 auslesen bzw. Informationen an der La
destation 50 selbst eingeben, welche in das Infusionsgerät eingespeichert werden,
um sich z. B. bestimmte Informationen bezüglich des verwendeten Infusionsgerätes
anzeigen zu lassen und bestimmte Betriebsarten des Infusionsgerätes an der Lade
station 50 über die Eingabevorrichtung 56 einzugeben. Damit können z. B. die In
fusionsrate oder andere Betriebsparameter des Infusionsgeräts an der Ladestation
eingestellt werden.
Am oberen und unteren Bereich der Ladestation 50 können geeignete Halte- bzw.
Klippelemente 60a und 60b vorgesehen sein, um das Infusionsgerät mechanisch
fest mit der Ladestation 50 zu verbinden, um die jeweiligen Koppelelemente 52a,
52b lagefest zu positionieren, wobei nach erfolgtem Ladevorgang bzw. erfolgter
Programmierung des Infusionsgerätes über die Ladestation 50 die Halteelemente
60a und 60b wieder gelöst werden können. Auch andere Arten einer mechanischen
Befestigung bzw. Anordnung des Infusionsgerätes an der Ladestation 50 sind mög
lich.
Fig. 2 zeigt allgemein eine tragbare Infusionspumpe für die Insulinbehandlung mit
einem Pumpengehäuse, in welchem ein Behältnis in Form einer Ampulle 2 aufge
nommen ist. Zur Vereinfachung ist der in Fig. 1 gezeigte Akkumulator 51 nicht
dargestellt. Die Ampulle 2 ist mit Insulin gefüllt. Ein Fördermittel in Form eines
Kolbens 6 ist in der Ampulle 2 in eine Vorschubrichtung auf einen Ampullenaus
lass 3 zu geradverschiebbar aufgenommen. Der Vorschub des Kolbens 6 wird
durch Andruck eines als Gewindestange ausgebildeten Abtriebsglieds 7 auf eine
rückwärtige Fläche des Kolbens 6 bewirkt. Das Abtriebsglied 7 ist Teil eines Spin
deltriebs 8, der teleskopierbar bevorzugt zweistufig ausgebildet ist.
Beim Vorschieben des Kolbens 6 entlang einer Verschiebeachse V wird Insulin
über einen am Auslass 3 angeschlossenen Katheter 4 und eine am vorderen freien
Ende des Katheters 4 befestigte Infusionsnadel 5 ausgeschüttet. Um in der Ampulle
2 einen definierten Basisdruck einzustellen, ist auf dem Strömungsweg des Insulins
ein Ventil 25 angeordnet. Solch ein Ventil kann nicht nur zur Definition eines im
Fluidführungssystem 2-5 stets herrschenden Basisdrucks verwendet werden, son
dern auch zum Verhindern einer Selbstentleerung der Ampulle 2 unter dem Eigen
gewicht der Flüssigkeitssäule im Fluidführungssystem 2-5. Bevorzugt ist das
Ventil 25 so ausgelegt, dass es solch eine unerwünschte Selbstentleerung unter den
im praktischen Gebrauch der Infusionspumpe auftretenden Bedingungen sicher
verhindert. Im Ausführungsbeispiel ist das Ventil 25 in einem abnehmbaren Ge
häusedeckel D aufgenommen, mit dem ein Ampullenfach nach Einsetzen der Am
pulle 2 verschlossen wird.
Der Antrieb des Abtriebsglieds 7 erfolgt mittels eines elektrischen Antriebsmotors
11 über ein Untersetzungsgetriebe auf den Spindeltrieb 8 mit dem Abtriebsglied 7.
In Bezug auf den Spindeltrieb und das Untersetzungsgetriebe wird auf die bereits
erwähnte deutsche Patentanmeldung Nr. 197 17 107 verwiesen. Zumindest das
Abtriebsglied 7 ist im Gehäuse 1 verdrehgesichert geradgeführt, so dass ein Dreh
antreiben von zwei vorgelagerten Antriebsgliedern des Spindeltriebs, die das Ab
triebsglied 7 hülsenförmig umgeben, einen Vorschub der Gewindestange 7 be
wirkt.
Der Spindeltrieb 8 ist zusammen mit dem Getriebe und dem Motor 11 auf einer
Verschiebeplattform 10 gelagert, die ihrerseits als Ganzes im Gehäuse 1 verdreh
gesichert geradverschiebbar in und gegen die Vorschubrichtung des Kolbens gela
gert ist. Es wäre grundsätzlich auch möglich, den Motor 11 gehäusefest anzuord
nen, ebenso wäre eine gehäusefeste Anordnung des Motors 11 zusammen mit dem
Getriebe möglich. In diesem Fall müsste zwischen der gehäusefesten Antriebskom
ponente und der dann auf der Verschiebeplattform 10 gelagerten Eingangsstufe des
Spindeltriebs 8 ein entsprechender Verschiebeeingriff, beispielsweise eine sich
längs der Vorschubrichtung über eine entsprechende Länge erstreckende Stirnrad
verzahnung, vorgesehen sein.
Um etwaige Fehlfunktionen im Fluidführungssystem 2, 3, 4, 5 feststellen zu kön
nen, wird der Druck des Produktfluids, insbesondere der Fluiddruck in der Am
pulle 2, überwacht. Für die Drucküberwachung wird eine vom Kolben 6 auf das
Gehäuse 1 ausgeübte Reaktionskraft mittels eines Kraftsensors 13 gemessen und
mit einem vorgegebenen Sollwert für die Reaktionskraft verglichen. Eine Kalibrie
rung des Sollwerts wird in der deutschen Patentanmeldung Nr. 198 40 992 be
schrieben, die diesbezüglich in Bezug genommen wird.
Als Reaktionskraft wird mittels eines Kraftsensors 13 die Kraft gemessen, die vom
Kolben 6 auf die Gewindestange 7 und über den Spindeltrieb auf die Verschiebe
plattform 10 und infolge deren Verschiebbarkeit auf den Kraftsensor 13 ausgeübt
wird. Zu diesem Zweck ist die Verschiebeplattform 10 an Gehäusewandungen im
Gehäuse 1 schwimmend gelagert.
Hierzu ist die Verschiebeplattform 10 mit einer Plattformhülse 10a in einem diese
Hülse 10a umgebenden Gehäusehülsenteil längsverschiebbar mittels elastischen
Lagerelementen 10b in Form eines Paars von O-Ringen, beispielsweise Gummirin
ge, abgestützt. Die Plattformhülse 10a umgibt als Antriebshülsen ausgebildete An
triebsglieder des Spindeltriebs. Ein Kontakt zwischen der Verschiebeplattform 10
und dem Gehäuse 1 wird nur über diese O-Ringe 10b hergestellt. Eine Verschiebe
bewegung entlang der Verschiebeachse V findet zwischen der Verschiebeplattform
10 und dem Gehäuse 1 nur im Rahmen der elastischen Verformung der O-Ringe
10b statt. Die O-Ringe 10b selbst werden weder gegenüber dem Gehäuse 1 noch
gegenüber der Verschiebeplattform 10 verschoben, sondern lediglich elastisch ver
formt. Durch diese Ausbildung der schwimmenden Lagerung werden die Rei
bungskräfte minimiert und die bei dem Verschieben des Kolbens 6 aufgebrachte
Kraft weitestgehend unverfälscht auf den Kraftsensor 13 übertragen. Die O-Ringe
10b sind in umlaufenden Nuten der Plattformhülse 10a aufgenommen und auf diese
Weise gegenüber diesen beiden sich gegenüberliegenden Flächen des Gehäuses 1
und der Plattformhülse 10a durch Formschluss einerseits und Kraftschluss anderer
seits fixiert. Sie könnten jedoch auch mit einer dieser beiden Flächen stoffschlüssig
verbunden sein und sie könnten auch bei entsprechender Montage zwischen den
beiden gegeneinander sich bewegenden Flächen zusammengedrückt und derart nur
kraftschlüssig gehalten werden. Allerdings sollte dennoch gewährleistet sein, dass
mit Ausnahme der elastischen Verformungskräfte keine weiteren Reibungskräfte
beim Verschieben der Verschiebeplattform 10 wirken.
Der Kraftsensor 13 ist zwischen einer rückwärtigen Stirnfläche der Verschiebe
plattform 10 und einer dieser rückwärtigen Stirnfläche gegenüberliegenden Wan
dung des Gehäuses 1 angeordnet. Er ist ferner in der Flucht der Verschiebeachse V
des Kolbens 6 angeordnet, so dass die längs der Verschiebeachse V des Kolbens 6
wirkende Reaktionskraft unmittelbar auf den Kraftsensor 13 wirkt. Die Reaktions
kraft wird symmetrisch bezüglich der Verschiebeachse V eingeleitet. Ein Kippmo
ment durch die Reaktionskraft kann daher nicht entstehen.
In Fig. 3 ist der Kraftsensor 13 allein dargestellt. Er wird durch einen Biegebal
ken 14 gebildet, auf dem wenigstens an einer Balkenoberfläche ein Dünnfilm-
Dehnungsmessstreifen 15 aufgebracht ist. Eine Messwertverstärkung könnte durch
Aufbringen auf beiden sich gegenüberliegenden Balkenoberflächen erzielt werden.
Vier Leitungen einer Brückenschaltung sind mit 17 bezeichnet. In Ausbildung des
Biegebalkens sind an der einen Balkenoberfläche voneinander parallel beabstandet
zwei Stege 16a und 16b (Fig. 2) als plattformseitige, linienförmige Auflagen an
gedeutet, zwischen denen der Balken 14 mit dem Dehnungsmessstreifen 15 durch
die vom Kolben 6 ausgeübte Reaktionskraft gebogen wird. Zur exakten Definition
des Ortes der Einleitung der Reaktionskraft ragt von einer Bodenplatte 1b von der
den beiden Stegen 16a und 16b gegenüberliegenden Unterseite des Gehäuses 1 exakt
in der Mitte zwischen diesen beiden Stegen 16a und 16b ein weiterer Steg 16c
ab (Fig. 2), dessen linienförmige Auflage in Fig. 3 angedeutet ist. Die linienför
mige Auflage des dritten Stegs 16c liegt in der Flucht der Verschiebeachse V und
parallel zu den Stegen 16a und 16b. Die drei Stege 16a, 16b und 16c sind im Auf
lagebereich im Querschnitt rund, so dass die Reaktionskraft entlang der Stege 16a
und 16b möglichst exakt linienförmig eingeleitet wird und auch die Auflagerlast
linienförmig bei dem Steg 16c auf den Biegebalken 14 wirkt. Andere Querschnitts
formen, die dies bewirken oder annähern, sind auch geeignet. Andere Sensoren,
beispielsweise piezo-resistive Sensoren, wären statt Dehnungsmessstreifen im
Rahmen eines statischen Messverfahrens ebenfalls verwendbar.
Vom Kraftsensor 13 wird ein die aufgeprägte Reaktionskraft repräsentierender,
vorzugsweise zur Reaktionskraft proportionaler Messwert, vorzugsweise in Form
eines elektrischen Messwertsignals, über eine Leitung 17 auf die Steuerung 20 für
den Motor 11 ausgegeben. Der die aktuell gemessene Reaktionskraft repräsentie
rende Messwert liegt permanent an einem Eingang I der Steuerung 20. Über einen
Ausgang O und eine entsprechende Steuerungsleitung bzw. einen Steuerungsbus 18
ist die Steuerung 20 mit dem Motor 11 verbunden. Der Motor 11 wird positionsge
steuert.
In dem Gehäuse 1 ist ein Vibratormotor 30 angeordnet. Der Vibratormotor 30 ist
starr an dem Gehäuse 1 befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist er in einem Ver
schlussstopfen des Gehäuses 1 befestigt, vorzugsweise steif, damit die Vibrationen
auf das Gehäuse 1 übertragen werden. Der Vibratormotor 30 ist mit dem Ausgang
O der Steuerung 20 über eine Leitung 18a verbunden, d. h. er wird von der Steue
rung 20 über die Leitung 18a angesteuert.
Wird mit Hilfe des Kraftsensors 13 von der Steuerung 20 durch Vergleich der ge
messenen Reaktionskraft mit einem Höchstwert eine Occlusion festgestellt, so wird
der Vibratormotor 30 von der Steuerung 20 über die Leitung 18a angesteuert und
gibt ein die Occlusion anzeigendes, charakteristisches Vibrationssignal über das
Gehäuse 1 ab. Ebenso kann mit dem Vibratormotor 30 z. B. angezeigt werden, dass
nur noch eine bestimmte Energiemenge in dem Akkumulator vorhanden ist und
dieser aufgeladen werden sollte.
Der Antriebsmotor 11 ist ein Schrittmotor mit physikalisch vorgegebener Start-
Stopp-Frequenz. Hierbei handelt es sich um eine Frequenz und dementsprechende
Motordrehzahl, bei deren Überschreiten das Motordrehmoment abnimmt, wodurch
der Motor 11 stillgesetzt wird, falls er in diesem Zustand einen vergleichsweise
geringen Widerstand erfährt. Nach dem Stillsetzen fährt er nicht mehr selbsttätig
an, sondern schwingt nur noch hin und her, bis er ganz abgestellt wird. Durch ei
nen Steuerungsbefehl der Steuerung 20 wird er anschließend wieder angefahren.
Die Position des Motors 11 wird mittels eines auf der Motorrotorachse befestigten
Flügelrads 12 und eines damit zusammenwirkenden optischen Sensors, für den das
Flügelrad 12 als Lichtschrankenunterbrecher dient, überwacht. Die Steuerung 20
stellt den Motor 11 ab, falls ein Steuerungsimpuls nicht zu einer Motordrehung
führt. Der Steuerung 20 ist die Motorposition zumindest in Form der Anzahl der
zu jedem Zeitpunkt aus einer Referenzposition heraus zurückgelegten Umdrehun
gen bekannt. Gegebenenfalls kann die Motorposition auch mittels eines an den op
tischen Sensor angeschlossenen Zählwerks ermittelt werden, das die Zahl der Un
terbrechungen durch die Flügel des Flügelrads 12 hochzählt. Damit kennt die Steu
erung auch die Position des Abtriebsglieds 7 relativ zur Verschiebeplattform 10
und letztlich auch die Position des Kolbens 6 in der Ampulle 2.
Die Steuerung 20 kann z. B. integral mit der in Fig. 1 gezeigten Steuerung 58 aus
gebildet sein und umfasst einen Mikroprozessor 21 mit zwei nicht flüchtigen Spei
chern 22 und 23. Weiterhin kann sie z. B. über die in Fig. 1 gezeigten Koppel
elemente 52a, 52b von der Ladestation 50 aus programmiert oder ausgelesen wer
den. Im Speicher 22 ist ein Standard-Sollwertverlauf S für die Reaktionskraft gespeichert.
Der weitere Speicher 23 wird bei einem Primen der Infusionspumpe be
schrieben. Die Steuerung 20 ist über eine Schnittstelle I/O mit dem Motor 11, dem
Kraftsensor 13 und weiteren Komponenten, insbesondere dem Akkumulator als
Energiequelle, verbunden. Die Verbindung zum Kraftsensor 13 ist mit dem Be
zugszeichen 17 und die zum Motor 11 mit dem Bezugszeichen 18 angedeutet.
Fig. 4 zeigt die Einbettung des Vibratormotors 30 in die Drucküberwachung und
Überwachung des Antriebsmotors 11. Ferner ist der Vibratormotor 30 über die
Steuerung 20 mit einer Eingabeeinrichtung 40 am Infusionsgerät oder über die
Koppelelemente 52a, 52b mit der Eingabeeinrichtung 56 an der Ladestation 50,
z. B. zum Testen der Funktion des Infusionsgerätes verbunden. Die Drucküberwa
chung erfolgt mittels des Kraftsensors 13, dessen Messwertsignal über die Leitung
17 zur Steuerung 20 gelangt. Falls die Steuerung 20 durch Vergleich der von dem
Kraftsensor 13 gemessenen Kraft mit einem Maximalwert eine Occlusion feststellt,
schaltet sie über die Leitung 18a den Vibratormotor 30 ein. Der Benutzer kann den
Vibratormotor über eine Leitung 31 mittels der Eingabeeinrichtung 40 und/oder 56
manuell abschalten. Im Falle einer mit Hilfe des Sensors 12 festgestellten Fehl
funktion des Motors 11 wird der Vibratormotor 30 ebenfalls von der Steuerung 20
eingeschaltet. Insbesondere schaltet sie den Vibratormotor 30 ein, wenn sie wie
vorstehend beschrieben den Motor 11 abschaltet. Die Antriebsüberwachung erfolgt
mittels des Flügelrads und des damit zusammenwirkenden optischen Sensors, die
zusammen in Fig. 4 mit den Bezugszeichen 12 bezeichnet sind.
Die Eingabeeinrichtung 40 am Infusionsgerät oder die Eingabeeinrichtung 56 an
der Ladestation 50 wird durch eine Tastatur, einen Touchscreen oder sonst ein ge
eignetes Eingabemittel gebildet. Mit den Bezugszeichen 41, 42 und 43 sind stell
vertretend für weitere die einzelnen Eingabemittel der Eingabeeinrichtung 40 be
zeichnet, die entweder durch Tasten oder Tastenfelder gebildet werden. Jedes der
Eingabemittel der Eingabeeinrichtung 40 ist mit dem Eingang I der Steuerung 20
über je eine Leitung 45 elektrisch verbunden. Stellvertretend für die mehreren
Leitungen 45 ist nur eine Leitung bis zur Steuerung 20 durchgezeichnet. Die Steu
erung 20 gibt über die Verbindungsleitung 18a in Abhängigkeit von dem aktuell
gerade betätigten Eingabemittel der Eingabeeinrichtung 40 ein individuelles Steu
ersignal ab, und der Vibratormotor 30 erzeugt in Abhängigkeit von diesem Steuer
signal ein für jedes der Eingabemittel charakteristisches Vibrationssignal.
Beim Primen wird aus einem Ausgangszustand, in dem die Ampulle 2 in das Ge
häuse 1 eingesetzt und ihre Verschlussmembran am Auslass 3 durch eine Verbin
dungsnadel durchstochen wurde, die Gewindestange 7 auf den Kolben 6 zu verfah
ren. Bis zum Anstoßen an den Kolben 6 fährt der Motor 11 im Schnellgang deut
lich oberhalb der Start-Stopp-Frequenz. Im Schnellgang wird er mit einer Pulsfre
quenz betrieben, die vorzugsweise wenigstens doppelt so groß wie seine Start-
Stopp Frequenz ist. Sobald die Gewindestange 7 mit Ihrem Stempel an den Kolben
6 anstößt, stellt sich der Motor 11 selbsttätig ab, da sein Drehmoment oberhalb der
Start-Stopp-Frequenz nicht ausreicht, die Gewindestange 7 und den Kolben 6 an
zutreiben. In der Steuerung 20 wird die Stoppposition des Motors 11 registriert
und als Nullposition für die Produktausschüttung gespeichert. Falls für den ver
wendeten Ampullentyp in der Steuerung 20 ein geeigneter Referenzwert für eine
bestimmte Kolbenposition gespeichert ist, kann die Steuerung 20 durch Vergleich
mit diesem Referenzwert aus der beim Anfahren an den Kolben festgestellten tat
sächlichen Kolbenposition ermitteln, ob es sich bei der Ampulle 2 um eine volle
oder beispielsweise halb volle Ampulle handelt. Dies kann sowohl vor Inbetrieb
nahme am Benutzer oder bereits in der Ladestation erfolgen.
Im Ausführungsbeispiel wird der als Schrittmotor mit einstellbarer Start-Stopp-
Frequenz ausgebildete Motor 11 nach dem vorbeschriebenen Stillsetzen automa
tisch wieder angefahren, so dass nun der Kolben 6 in der Ampulle 2 vorgeschoben
wird. Im Zuge des Primens wird der Kolben 6 in der Ampulle 2 auf den Auslass 3
zu so lange verschoben, bis Insulin an der Austrittsstelle der Infusionsnadel 5 aus
tritt. Mit dem Wiederanfahren des Motors 11 wird der Vibratormotor 30 von der
Steuerung 20 angesteuert und dadurch eingeschaltet. Durch die Vibration des Vib
ratormotors 30 werden in dem Fluidführungssystem der Vorrichtung festsitzende
Gasbläschen gelöst, so dass mit Abschluss des Primens eine sichere Entlüftung des
Fluidführungssystems gewährleistet ist. Sobald der Fluidaustritt sicher festgestellt
ist, wird das Abtriebsglied 7 und damit auch der Kolben 6 in der gerade erreichten
Verschiebeposition entlang der gemeinsamen Verschiebeachse V stillgesetzt. Das
Stillsetzen kann manuell über Eingaben an der Ladestation oder dem Infusionsgerät
erfolgen, wenn der Austritt vom Verwender beobachtet wird, oder auch automa
tisch durch die Steuerung 20 bzw. 57 oder 58. Mit dem Stillsetzen, insbesondere
durch Abschalten des Motors 11, wird gleichzeitig auch der Vibratormotor 30 von
der Steuerung 20 über die Leitung 18a stillgesetzt bzw. abgeschaltet. Der Vibra
tormotor 30 ist dann wieder bereit für den Empfang von Steuersignalen, beispiels
weise im Falle einer festgestellten Occlusion oder zur Bestätigung von Eingaben
mittels der Eingabeeinrichtung 40 oder über die Ladestation 50.