DE69923858T2

DE69923858T2 - Kompaktes pumpenantriebssystem

Info

Publication number: DE69923858T2
Application number: DE69923858T
Authority: DE
Inventors: Sheldon Moberg
Original assignee: Medtronic Minimed Inc
Current assignee: Medtronic Minimed Inc
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: DK1642615T3; US20100125247A1; CA2533850C; EP1124600A1; ATE498422T1; CA2345439C; CA2669175A1; EP1716884B1; CA2345439A1; US7658734B2; DK1124608T3; EP2223713A2; US6585695B1; DE69923858D1; EP1124600B1; CA2346525C; EP1124608B1; JP2006320757A; US7628782B2; AU1330500A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im allgemeinen Verbesserungen bei Infusionspumpen, wie beispielsweise jenen, die für die gesteuerte Zuführung der Medikation an einen Patienten verwendet werden. Genauer gesagt, betrifft diese Erfindung eine verbesserte Infusionspumpe mit einem modifizierten und raumeffizienten Antriebssystem.
2. BESCHREIBUNG DES DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDES DER TECHNIK
Infusionspumpengeräte und -systeme sind im medizinischen Fachgebiet für eine Verwendung beim Zuführen oder Dispensieren einer vorgeschriebenen Medikation, wie beispielsweise Insulin, an einen Patienten relativ gut bekannt. In einer Form weisen derartige Geräte ein relativ kompaktes Pumpengehäuse auf, das so ausgeführt ist, daß es eine Spritze oder einen Behälter aufnimmt, der eine vorgeschriebene Medikation für das Verabreichen an einen Patienten mittels Infusionsschlauch und einem dazugehörenden Katheter oder Infusionsaggregat aufnimmt.
Die Infusionspumpe umfaßt einen kleinen Antriebsmotor, der mittels einer Leitspindelbaugruppe für eine motorgetriebene Vorwärtsbewegung eines Behälterkolbens verbunden ist, um die Medikation dem Benutzer zu verabreichen. Programmierbare Regler können den Antriebsmotor kontinuierlich oder in periodischen Intervallen betätigen, um eine genau gesteuerte und genaue Zuführung der Medikation über eine längere Zeitdauer zu erhalten. Derartige Infusionspumpen werden genutzt, um Insulin oder andere Medikationen zu verabreichen, wobei Pumpenkonstruktionsbeispiele in den U.S.Patenten Nr. 4562751, 4678408, 4685903, 5080653 und 5097122 gezeigt und beschrieben werden.
Infusionspumpen des vorangehend beschriebenen allgemeinen Typs brachten bedeutende Vorteile und Vorzüge mit Bezugnahme auf eine genaue Zuführung der Medikation oder anderer Fluids über eine längere Zeitdauer mit sich. Die Infusionspumpe kann so konstruiert werden, daß sie extrem kompakt ebenso wie wasserbeständig ist, und sie kann daher so angepaßt werden, daß sie vom Benutzer beispielsweise mittels einer Gürtelklemme oder dergleichen getragen werden kann. Im Ergebnis dessen kann eine wichtige Medikation dem Benutzer mit Genauigkeit und in einer automatisierten Weise ohne bedeutende Einschränkung der Mobilität oder des Lebensstils des Benutzers zugeführt werden, einschließlich in bestimmten Fällen der Fähigkeit, am Wassersport teilzunehmen.
Diese Pumpen enthalten oftmals ein Antriebssystem, das eine Leitspindel nutzt, die mit Motoren gekuppelt ist. Die Motoren können Gleichstrommotor-, Schrittmotor- oder Solenoidausführungen sein. Diese Antriebssysteme bewirken eine axiale Verschiebung des Spritzen- oder Behälterkolbens, wodurch die Medikation an den Benutzer dispensiert wird. Angetriebene Antriebssysteme sind vorteilhaft, da sie elektronisch gesteuert werden können, um eine vorgegebene Menge der Medikation mittels Einrichtungen zuzuführen, die im Fachgebiet gut bekannt sind.
Bei der Funktion dieser Pumpsysteme wird der Behälterkolben vollständig vorwärtsbewegt, wenn im wesentlichen das gesamte Fluid im Behälter dispensiert wurde. Dementsprechend ist die axiale Verschiebung der Motorleitspindel ebenfalls typischerweise vollständig erfolgt. Um einen neuen Behälter einzusetzen, der voll mit Fluid ist, ist es erforderlich, die Leitspindel wieder in ihre Ausgangsposition zurückzubringen. Daher wird die Leitspindel zurücklaufen oder zurückgestellt werden müssen.
Gleichstrommotoren und Schrittmotoren sind gegenüber Solenoidmotoren darin vorteilhaft, daß erstere typischerweise leichter mit Drehzahlen zu betreiben sind, die ein elektronisches Zurücklaufen des Antriebssystems gestatten. Antriebssysteme auf Solenoidbasis müssen andererseits oftmals manuell zurückgestellt werden, was wiederum eine wasserbeständige Konstruktion des Pumpengehäuses schwieriger macht.
Leitspindelantriebssysteme benutzen im allgemeinen mehrere Zahnräder, die außerhalb vom Motor sind. 1 zeigt eine derartige Leitspindelanordnung, die im Fachgebiet bekannt ist. Ein Motor 101 treibt eine Leitspindel 102 an, die Gewindegänge aufweist, die mit einer Antriebsmutter 103 in Eingriff kommen. Auf diese Weise wird die Rotationskraft der Leitspindel 102 auf die Antriebsmutter 103 übertragen, die eine Bewegung dieser in einer axialen Richtung d hervorruft. Weil die Antriebsmutter 103 fest an einem Behälterkolben 104 angebracht ist, wird er gleichfalls in einer axialen Richtung d' parallel zur Richtung d getrieben, wodurch das Fluid aus dem Behälter 105 in das Infusionsaggregat 106 dispensiert wird. Die gesamte Anordnung kann in einem wasserbeständigen Gehäuse 107 aufgenommen werden.
2 zeigt eine andere Leitspindelanordnung, die ebenfalls im Fachgebiet bekannt ist. Bei dieser Anordnung weist ein Motor 201 (oder ein Motor mit einem angebrachten Getriebe) eine Antriebswelle 201a auf, die einen Satz von Zahnrädern 202 antreibt. Das Drehmoment wird dann von den Zahnräder 202 auf eine Leitspindel 203 übertragen. Die Gewindegänge der Leitspindel 203 werden mit Gewindegängen (nicht gezeigt) in einem Kolbenschieber 204 in Eingriff gebracht. Daher wird das Drehmoment der Leitspindel 203 auf den Schieber 204 übertragen, was bewirkt, daß er sich in einer axialen Richtung d' parallel zur Antriebswelle 201a des Motors 201 bewegt. Der Schieber 204 ist mit einem Behälterkolben 205 in Kontakt, der gleichfalls zu einer Bewegung in der axialen Richtung d' gezwungen wird, wodurch Fluid aus dem Behälter 206 in das Infusionsaggregat 207 dispensiert wird. Die Anordnung kann in einem wasserbeständigen Gehäuse 208 aufgenommen werden.
Wie es vorangehend bemerkt wird, verwenden diese Leitspindelantriebssysteme Zahnräder, die außerhalb des Motors sind. Die Zahnräder sind in Kombination mit einer Leitspindel mit Außengewindegängen, die benutzt wird, um den Behälterkolben anzutreiben. Diese äußere Anordnung nimmt ein beachtliches Volumen in Anspruch, das die Gesamtgröße der Pumpe erhöhen kann. Außerdem, während die Anzahl der Antriebsbauteile, wie beispielsweise der Zahnräder und Leitspindel, größer wird, kann das Drehmoment, das für das Überwinden der eigenen mechanischen Wirkungslosigkeit erforderlich ist, ebenfalls größer werden. Im Ergebnis dessen weist ein Motor, der ein ausreichendes Drehmoment aufweist, oftmals einen daraus folgenden Bedarf an erhöhter elektrischer Leistung auf.
Ein noch weiterer bekannter Antrieb wird in 3a und 3b abgebildet. Ein Behälter 301 paßt in das Gehäuse 302 der Einheit. Ebenfalls wird das Kolbenelement 303 gezeigt, das ein längliches Element mit einem im wesentlichen kreisförmigen Kolbenkopf 304 für das Verdrängen des Fluids im Behälter 301 aufweist, wenn es durch die sich drehende Antriebsspindel 305 auf der Welle (nicht sichtbar) des Antriebsmotors 306 angetrieben wird.
Wie deutlicher in 3b gezeigt wird, weisen der Behälter 301, der Kolbenkopf 304 und das Kolbenelement 303 eine zusammenhängende Einheit auf, die im Gehäuse 302 (3a) angeordnet wird. Der kreisförmige Kolbenkopf 304 verdrängt Fluid im Behälter bei einer axialen Bewegung des Kolbenelementes 303. Der hintere Abschnitt des Kolbenelementes 303 ist wie ein Längssegment eines Zylinders geformt, wie in 3b gezeigt wird, und er ist mit Innengewinde versehen, so daß er in eine Eingriffsposition mit der Antriebsspindel 305 eingesetzt werden kann. Die Antriebsspindel 305 ist ein Gewindeschneckenrad mit einem Durchmesser, um mit den Innengewindegängen des Kolbenelementes 303 in Eingriff zu kommen. Auf diese Weise dreht der Motor 306 die Antriebsspindel 305, die mit den Gewindegängen des Kolbenelementes 303 in Eingriff kommt, um den Kolbenkopf 304 in einer axialen Richtung d zu verschieben.
Wenn auch das direkte Antriebssystem aus 3a eine kompaktere physikalische Pumpengröße bewirkt, gibt es Probleme in Verbindung mit der Konstruktion. Der Behälter, der Kolbenkopf und das Gewindekolbenelement bilden eine zusammenhängende Einheit. Wenn die Medikation entleert ist, muß die Einheit ausgewechselt werden. Das führt zu einem relativ kostspieligen Wegwerfposten infolge der Anzahl der Bauteile, die in ihrer Konstruktion vorhanden sind.
Außerdem ist die Konstruktion in 3a nicht wasserbeständig. Weil der Behälter, der Kolbenkopf und das Gewindekolbenelement entfernbar sind, werden die Antriebsspindel 305 und der Motor 306 der Atmosphäre ausgesetzt. Jegliches Wasser, das mit der Antriebsspindel 305 und dem Motor 306 in Kontakt kommen könnte, wird zur Korrosion und einem wahrscheinlichen Versagen des Motors führen.
Die Konstruktion in 3a führt weiter zu Problemen in Verbindung mit dem Positionsnachweis des Kolbenkopfes 304. Das Kolbenelement 303 kann von der Antriebsspindel 305 entkuppelt werden. Wenn jedoch eine andere Behälterbaugruppe eingesetzt wird, ist es beim System nicht bekannt, ob sich der Kolbenkopf 304 in seiner vollständig zurückgezogenen Position oder in einer bestimmten Zwischenposition befindet. Komplikationen werden daher mit Bezugnahme auf das Bereitstellen einer Fähigkeit für das elektronische Nachweisen der Position des Kolbenkopfes 304 aufgezeigt, um das Ausmaß zu bestimmen, in dem die Medikation im Behälter 301 entleert wurde.
Das US-A-3701345 offenbart ein Injektorsteuersystem, das ein direktes Antriebssystem mit den charakteristischen Merkmalen des vorbeschreibenden Abschnittes des Patentanspruches 1 einschließt.
Die Konstruktion von Pumpen, die wasserbeständig sein sollen, führt zu Funktionsproblemen. Während der Benutzer in verschiedenen Höhen reist, wie es beispielsweise vorkommen könnte, wenn er in einem Flugzeug reist, oder während der Benutzer andere Aktivitäten ausführt, die die Pumpe sich ändernden atmosphärischen Drücken aussetzt, können Druckdifferenzen zwischen dem Inneren des luftdichten/wasserbeständigen Pumpengehäuses und der Atmosphäre auftreten. Sollte der Druck im Gehäuse den äußeren atmosphärischen Druck übersteigen, könnten die resultierenden Kräfte bewirken, daß der Behälterkolben nach innen getrieben wird, wodurch eine unerwünschte Medikation zugeführt wird.
Es ist daher wünschenswert, ein verbessertes kompaktes, wasserbeständiges Antriebssystem zur Verfügung zu haben, das eine sichere Aktivität des Benutzers unter unterschiedlichen atmosphärischen Drücken gestattet. Außerdem ist es wünschenswert, daß ein derartiges System billige Medikationsbehälter verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Eine verbesserte Pumpe wird mit einem Behälter für das Aufnehmen einer Flüssigkeit und einem beweglichen Kolben für das Verändern der Größe des Behälters bereitgestellt und wird zum Ablassen der Flüssigkeit aus dem Behälter durch den Austritt angepasst. Bei einem bestimmten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kolbenschieber ausrückbar mit dem beweglichen Kolben gekuppelt und weist mindestens zwei Positionen auf. Eine Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise ein Motor, ist mit einem Antriebselement, wie beispielsweise einer Antriebsspindel, funktionell gekuppelt. Der Motor ist in Reihe mit der Antriebsspindel und dem Kolbenschieber angeordnet. Die Antriebsspindel ist funktionell mit dem Kolbenschieber verbunden und so angeordnet, daß sie im wesentlichen durch den Kolbenschieber eingeschlossen wird, wenn er sich in mindestens einer Position befindet. Die Antriebsspindel ist so ausgeführt, daß sie den Kolbenschieber als Reaktion auf die Funktion des Motors vorwärtsbewegt.
Bei einer Alternative wird ein Gehäuse für den Behälter, den beweglichen Kolben, den Kolbenschieber, die Antriebsspindel und den Motor zusammen mit einer Abdichtvorrichtung, wie beispielsweise einem Runddichtring, bereitgestellt, die den Abschnitt des Gehäuses, der den beweglichen Kolben einschließt, von dem Abschnitt des Gehäuses trennt, der die Antriebsspindel und den Motor einschließt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist eine Kupplung am Kolbenschieber befestigt. Die Kupplung ist entfernbar am beweglichen Kolben befestigt, um eine Trennung des beweglichen Kolbens vom Kolbenschieber zu verhindern, wenn der Luftdruck im Gehäuse den Druck außerhalb des wasserbeständigen Gehäuses übersteigt.
Bei einer noch weiteren Ausführung umfaßt das Gehäuse eine Entlüftungsöffnung zwischen der Außenseite und der Innenseite des Gehäuses. Die Entlüftungsöffnung enthält ein hydrophobes Material oder ein Entlastungsventil, wobei eines der beiden gestatten wird, daß Luft durch die Entlüftung gelangt, aber verhindern wird, daß Wasser hindurchgeht.
Bei einer weiteren Alternative ist die Antriebsvorrichtung ein Motor, der am Gehäuse mit einer nachgiebigen Halterung befestigt ist. Bei einer weiteren Ausführung weist der Kolbenschieber eine Teleskopleitspindel auf, die aus mindestens zwei Segmenten gebildet wird.
Bei einer noch weiteren Ausführung umfaßt die Pumpe einen Keil, der mit dem Kolbenschieber gekuppelt ist, und die funktionsfähig ist, um eine Bewegung des Kolbenschiebers in der Richtung der mindestens zwei Positionen zu gestatten, aber die Bewegung des Kolbenschiebers in irgendeiner anderen Richtung zu verhindern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Seitendraufsicht eines konventionellen Leitspindelantriebsmechanismus;
2 eine Seitendraufsicht eines weiteren konventionellen Leitspindelantriebsmechanismus;
3a eine perspektivische Darstellung eines weiteren konventionellen Leitspindelantriebsmechanismus,
3b Details eines wegwerfbaren Behälters, wobei der Kolben und das Antriebselement vom Leitspindelantriebsmechanismus aus 3a zurückgezogen wurden;
4 eine weggeschnittene Seitendraufsicht eines Antriebsmechanismus in einer zurückgezogenen Position in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
5 eine perspektivische Darstellung des direkten Antriebsmechanismus aus 4 außerhalb des Gehäuses;
6 eine weggeschnittene perspektivische Darstellung des Antriebsmechanismus aus 4 in einer zurückgezogenen Position,
7a eine weggeschnittene Seitendraufsicht des Antriebsmechanismus aus 4 in einer ausgezogenen Position;
7b eine weggeschnittene perspektivische Darstellung des Antriebsmechanismus aus 4 in einer ausgezogenen Position;
8 eine weggeschnittene perspektivische Darstellung einer Gegendrehvorrichtung für eine Verwendung bei dem in 4 gezeigten Antriebsmechanismus,
9 eine Schnittdarstellung einer segmentierten (oder Teleskop-) Leitspindel in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
10a, 10b und 10c Schnittdarstellungen von verschiedenen Ausführungen der Entlüftungsöffnungen für eine Verwendung beim Antriebsmechanismus aus 4;
11 eine teilweise Schnittdarstellung einer Behälter- und Kolbenschieberbaugruppe;
12 eine teilweise Schnittdarstellung eines Behälters und eines Behälterverbindungsteils;
13a und 13b Kraftprofildiagramme des Kolbenschiebers.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
In den folgenden Beschreibungen beziehen wir uns auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, und die mehrere Ausführungen der vorliegenden Erfindungen veranschaulichen.
Wie in den Zeichnungen zum Zweck der Veranschaulichung gezeigt wird, betreffen einige Aspekte der vorliegenden Erfindungen einen Antriebsmechanismus für eine Infusionspumpe für eine Medikation oder andere Fluids. Bei den bevorzugten Ausführungen kuppelt eine ausrückbare Kupplung einen direkten Antrieb mit einem Kolben oder einem Kolben eines Behälters, um Fluids zu dispensieren, wie beispielsweise Medikationen, Arzneimittel, Vitamine, Impfstoffe, Hormone, Wasser oder dergleichen. Es wird jedoch erkannt werden, daß weitere Ausführungen der Erfindung bei anderen Geräten zur Anwendung gebracht werden können, die kompakte und genaue Antriebsmechanismus erfordern.
Außerdem benutzen andere Ausführungen ein Teleskopantriebselement (oder eine Leitspindel), um die Packungsabmessungen des Antriebsmechanismus und die Gesamtkonfiguration der Medikationspumpe zu minimieren. Außerdem kann noch ein Entlüftungsmerkmal bei Verwendung von hydrophoben Materialien oder einem Entlastungsventil zur Anwendung gebracht werden, um jegliche Druckunterschiede auszugleichen, die anderenfalls zwischen der Atmosphäre und dem Inneren des Pumpengehäuses auftreten könnten. Als ein Stützkörper bei diesem Entlüftungsmerkmal gestattet eine Gewindebefestigung ein sicheres Kuppeln zwischen dem Behälterkolben und dem direkten Antrieb.
4 zeigt eine weggeschnittene Seitendraufsicht eines Antriebsmechanismus einer Infusionspumpe entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Erfindungen, bei denen ein Gehäuse 401, das einen unteren Abschnitt 402 für eine Stromversorgung 420 und eine elektronische Steuerschaltung 422 enthält, eine Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise einen Motor 403 (beispielsweise einen Solenoid-, Schritt- oder Gleichstrommotor), ein erstes Antriebselement, wie beispielsweise ein mit Außengewinde versehenes Antriebszahnrad oder eine Schraubenspindel 404, ein zweites Antriebselement, wie beispielsweise ein mit Innengewinde versehenes Kolbenzahnrad oder einen Schieber 405, und eine auswechselbare Phiole oder Behälter 406 aufnimmt. Der Behälter 406 umfaßt einen Kolben 407 mit Runddichtringen oder integrierten erhabenen Rändern für das Bilden einer wasser- und luftdichten Abdichtung. Der Behälter 406 ist im Gehäuse 401 mit einem Verbindungsteil 431 gesichert, das ebenfalls als die Grenzfläche zwischen dem Behälter 406 und dem Infusionsgeräteschlauch (nicht gezeigt) dient. Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Behälterkolben 407 mit dem Kolbenschieber 405 mittels einer ausrückbaren Kupplung gekuppelt. Bei der veranschaulichten Ausführung umfaßt die Kupplung einen Aufnahmeabschnitt 424, der einen Steckabschnitt 426 aufnimmt, der vom Kolbenschieber 405 getragen wird. Der Aufnahmeabschnitt 424 ist an der Stirnfläche 428 des Kolbens 407 positioniert und umfaßt einen Gewindehohlraum, der mit den Gewindegängen der Steckschraube in Eingriff kommt, die sich vom Ende 430 des Kolbenschiebers 405 erstreckt.
Während bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindungen auf wegwerfbare vorgefüllte Behälter ausgerichtet sind, können alternative Ausführungen wiederauffüllbare Patronen, Spritzen oder dergleichen verwenden. Die Patrone kann mit Insulin (oder einem anderen Arzneimittel oder Fluid) vorgefüllt und in die Pumpe eingesetzt werden. Alternativ könnte die Patrone vom Benutzer bei Verwendung eines Adaptergriffes am Spritzenkolben gefüllt werden. Nachdem sie gefüllt ist, wird der Griff entfernt (wie beispielsweise durch Abschrauben des Griffes), so daß die Patrone in der Pumpe angeordnet werden kann.
Wiederum mit Bezugnahme auf 4, während sich die Antriebswelle 432 des Motors 403 dreht, treibt die Antriebsspindel 404 den Kolbenschieber 405 direkt an, um die axiale Verschiebung gegen den Behälterkolben 407 zu erhalten, um die vorgegebene Menge der Medikation oder Flüssigkeit zuzuführen. Wenn ein Gleichstrom- oder Schrittmotor verwendet wird, kann der Motor schnell zum Zurücklaufen gebracht werden, wenn der Behälter entleert ist, oder wenn es vom Benutzer programmiert wird. Eine Abdichtvorrichtung, wie beispielsweise ein Runddichtring 409, ist mit dem Kolbenschieber 405 in Kontakt, wodurch gestattet wird, daß er sich axial bewegt, während eine wasserbeständige Sperre zwischen dem Hohlraum, der den Behälter 406 aufnimmt, und dem Motor 403 beibehalten wird. Das verhindert, daß Fluids und andere Verunreinigungen in das Antriebssystem gelangen.
Ein Antidrehkeil 410 ist am Kolbenschieber 405 befestigt und so bemessen, daß er in eine Nut (nicht gezeigt) paßt, die im Gehäuse 401 axial angeordnet ist. Diese Anordnung dient dazu, eine Drehung des Motors und des Kolbenschiebers zu verhindern, die sich anderenfalls aus dem vom Motor 403 erzeugten Drehmoment in dem Fall ergeben könnte, daß die Reibung des Runddichtringes 409 nicht allein ausreichend ist, um eine Drehung zu verhindern.
Der Motor 403 ist ein konventioneller Motor, wie beispielsweise ein Gleichstrom- oder Schrittmotor, und er ist im Gehäuse 401 mittels einer systemübereinstimmenden Halterung 412 drehbar gelagert montiert. Eine systemübereinstimmende Halterung kann beim Unterstützen der Motorinbetriebnahme nützlich sein. Bestimmte Arten von Motoren, wie beispielsweise Schrittmotoren, können ein sehr großes Drehmoment erfordern, um die Rotorbewegung einzuleiten, wenn die anfängliche Ruheposition des Rotors in bestimmten Ausrichtugnen mit Bezugnahme auf das Gehäuse des Motors zu finden ist. Ein Motor, der starr montiert ist, kann nicht genügend Leistung aufweisen, um das erforderliche Anlaufdrehmoment zu entwickeln. Das Einbeziehen einer systemübereinstimmenden Halterung gestattet, daß sich das Motorgehäuse als Reaktion auf ein hohes Motordrehmoment etwas dreht. Das verändert die Ausrichtung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse, so daß ein geringeres Drehmoment erforderlich ist, um die Rotorbewegung einzuleiten. Eine nachgiebige Halterung kann eine Gummimontagehalterung einschließen. Alternativ könnte die Halterung bewirkt werden, indem ein Wellenlager und eine Blattfeder oder andere bekannte nachgiebige Halterungen verwendet werden.
5 zeigt eine perspektivische Darstellung des direkten Antriebsmechanismus aus 4 außerhalb des Gehäuses. Der Kolbenschieber 405 (Innengewindegänge, nicht gezeigt) ist zylindrisch geformt und weist einen schraubenartigen Steckabschnitt 426 der Kupplung auf, der an einem Ende davon angebracht ist. Der Antidrehkeil 410 ist am entgegengesetzten Ende des Schiebers 405 befestigt. Die Antriebsspindel 404 zeigt einen derartigen Durchmesser, daß sie in die Innengewindegänge des Kolbenschiebers 405 paßt und damit in Eingriff kommt, wie in 4 gezeigt wird. Ein konventionelles Getriebe 501 kuppelt die Antriebsspindel 404 mit der Antriebswelle 432 des Motors 403.
4 und 6 zeigen die Infusionspumpenbaugruppe mit dem Kolbenschieber 405 in der zurückgezogenen Position. Der Behälter 406, der voll mit Medikation oder einem anderen Fluid sein kann, wird in einen Behälterhohlraum 601 eingesetzt, der so bemessen ist, daß er einen Behälter oder eine Phiole aufnimmt. In der zurückgezogenen Position umschließt der Kolbenschieber 405 das Getriebe 501 (in 6 nicht sichtbar), während die Antriebsspindel 404 (in 6 nicht sichtbar) innerhalb des Kolbenschiebers 405 eingeschlossen bleibt, sich aber nahe der Kupplung befindet.
Der Motor 403 kann wahlfrei einen Kodierer (nicht gezeigt) umfassen, der in Verbindung mit der Systemelektronik die Anzahl der Motorumdrehungen überwachen kann. Das kann wiederum benutzt werden, um die Position des Kolbenschiebers 405 genau zu bestimmen, wodurch eine Information betreffs der Menge an Fluid bereitgestellt wird, die vom Behälter 406 dispensiert wird.
7a und 7b zeigen die Infusionspumpenbaugruppe mit dem Kolbenschieber 405 in der vollständig ausgezogenen Position. In dieser Position hat sich der Kolbenschieber 405 über das Getriebe 501 zurückgezogen und in den Behälter 406 hinter dem Behälterkolben 407 hinein vorwärtsbewegt.
Dementsprechend ist der Kolbenschieber 405 so bemessen, daß er in das Gehäuse des Behälters 406 paßt, so daß, wenn der Behälterkolben 407 und der Kolbenschieber 405 in der vollständig ausgezogenen Position sind, wie gezeigt wird, der Behälterkolben 407 das meiste der Flüssigkeit, wenn nicht die gesamte, aus dem Behälter 406 herausgedrückt hat. Wie es nachfolgend detaillierter erklärt wird, sobald der Behälterkolben 407 das Ende seines Bewegungsweges erreicht hat, was anzeigt, daß der Behälter entleert wurde, kann der Behälter 406 entfernt werden, indem er so verdreht wird, daß sich der mit Gewinde versehene Behälterkolben 407 (in 7b nicht gezeigt) vom Steckabschnitt 426 der Kupplung trennt.
Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Motorantriebswelle 432, das Getriebe 501, die Antriebsspindel 404 und der Kolbenschieber 405 alle koaxial innerhalb der Bewegungsachse 440 des Behälterkolbens 407 zentriert (4). Bei einigen der alternativen Ausführungen kann ein oder mehrere dieser Bauteile von der Mitte der Bewegungsachse 440 versetzt sein und dennoch mit der Bewegungsachse ausgerichtet bleiben, die eine Länge aufweist, die sich entlang der Länge des Behälters 406 erstreckt.
8 ist eine weggeschnittene perspektivische Darstellung einer Antidrehvorrichtung. Der Antidrehkeil 410 besteht aus einem Ring oder einer Hülse 442 mit zwei rechteckigen Vorsprüngen 436, die 180° voneinander beabstandet sind. In 8 ist nur ein Vorsprung sichtbar. Der Ringabschnitt 442 des Keils 410 umgibt das Ende des Kolbenschiebers 405 und ist daran befestigt, das dem Motor am nächsten ist. Im Gehäuse 401 sind zwei Antidrehschlitze 434 angeordnet, von denen nur einer in 8 sichtbar ist. Die Antidrehschlitze 434 sind so bemessen, daß sie die rechteckigen Vorsprünge des Keils 410 aufnehmen. Während sich der Kolbenschieber 405 axial als Reaktion auf das Motordrehmoment bewegt, wie es vorangehend beschrieben wird, werden die Schlitze 434 gestatten, daß sich der Keil 410 gleichfalls axial bewegt. Die Schlitze 434 und die Vorsprünge 436 des Keils 410 werden jedoch jegliches Verdrehen des Kolbenschiebers 405 verhindern, was sich anderenfalls aus dem vom Motor erzeugten Drehmoment ergeben könnte.
9 veranschaulicht eine geschlitzte Leitspindelkonstruktion (oder Kolbenschieberkonstruktion) in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindungen. Die Verwendung einer geschlitzten Leitspindel oder Teleskopleitspindel gestattet die Verwendung eines noch kleineren Gehäuses für den Antriebsmechanismus. Eine Teleskopleitspindel, die aus mehreren Segmenten gebildet wird, gestattet, daß die Pumpe die Abmessungen des Antriebsmechanismus minimiert, in entweder dem direkten oder mittels Zahnrad angetriebenen Antriebsmechanismus.
Bei bevorzugten Ausführungen wird eine innere Welle 901 mittels eines Zahnrades 906 gedreht, das mit einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) gekuppelt ist. Das zieht wiederum ein mittleres Antriebssegment 902 aus, indem ein Eingriff mit den Gewindegängen eines inneren Segmentes 904 erfolgt. Das mittlere Segment 902 trägt ein äußeres Segment 903 mit sich in der Richtung d nach vorn, während es ausgezogen wird, um Fluid zuzuführen. Wenn das mittlere Segment 902 vollständig ausgezogen ist, kommt das innere Segment 904 mit einem Anschlag 905 am mittleren Segment 902 in Eingriff und verriegelt es durch einen Eingriff mit den Gewindegängen zwischen dem mittleren und inneren Segment. Das verriegelte mittlere Segment 902 dreht sich relativ dann zum äußeren Segment 903, und die Gewindegänge zwischen dem mittleren Segment 902 und dem äußeren Segment 903 kommen in Eingriff, um das äußere Segment 903 in Richtung d auf seine gesamte Länge auszuziehen.
Die Verwendung von mehreren Segmenten ist nicht auf zwei oder drei Segmente begrenzt; es können mehr verwendet werden. Die Verwendung von drei Segmenten verringert die Länge des zurückgezogenen Leitspindelabschnittes des Antriebsmechanismus um die Hälfte. Bei alternativen Ausführungen kann das äußere Segment mit dem Motor verbunden werden, und das innere Segment kann das frei bewegliche Segment sein. Bei bevorzugten Ausführungen werden Runddichtringe 907 verwendet, um jedes Segment relativ zum anderen abzudichten, und um eine Dichtung mit dem Gehäuse zu bilden, um eine Wasserabdichtung und Integrität aufrechtzuerhalten.
Wie es vorangehend bemerkt wird, kann die Konstruktion dieser Pumpen in wasserbeständiger Ausführung zu Funktionsproblemen führen. Während der Benutzer mit Aktivitäten beschäftigt ist, die die Pumpe unterschiedlichen atmosphärischen Drücken aussetzen, können Differenzdrücke zwischen dem Inneren des luftdichten/wasserbeständigen Gehäuses und der Atmosphäre entstehen. Sollte der Druck im Gehäuse den äußeren atmosphärischen Druck überschreiten, könnten die resultierenden Kräfte bewirken, daß der Behälterkolben nach innen getrieben wird, wodurch eine unerwünschte Medikation zugeführt wird. Sollte andererseits der äußere atmosphärische Druck den Druck im Gehäuse übersteigen, dann wird der Pumpenmotor schwererer arbeiten müssen, um den Behälterkolben vorwärts zu bewegen.
Um dieses Problem anzusprechen, umfaßt eine bevorzugte Ausführung der Erfindungen eine Entlüftungsöffnung, die dem Eindringen von Feuchtigkeit widersteht. Mit Bezugnahme auf 7b wird die Entlüftung durch das Gehäuse 401 in den Behälterhohlraum 601 über eine Entlüftungsöffnung 605 zustande gebracht. Die Entlüftungsöffnung kann durch ein Entlastungsventil (nicht gezeigt) verschlossen oder mit hydrophobem Material abgedeckt werden. Das hydrophobe Material gestattet den Luftdurchgang durch das Material, während es dem Durchgang von Wasser oder anderen Flüssigkeiten dabei widersteht, wodurch eine wasserbeständige Entlüftung gestattet wird. Die bevorzugte Ausführung verwendet ein hydrophobes Material, wie beispielsweise Gore-Tex^®, PTFE-, HDPE-, UHMW-Polymere von Lieferquellen, wie beispielsweise W.I. Gore & Associates, Flagstaff, AZ, Porex Technologies, Fairburn, GA oder DeWAL Industries, Saunderstown, RI. Es wird erkannt werden, daß andere hydrophobe Materialien ebenso gut verwendet werden können.
Diese Materialien stehen in Folienform oder in einer gewählten Geometrie geformt (gepreßt und gesintert) zur Verfügung. Mit Bezugnahme auf 10a–10c umfassen bevorzugte Verfahren, um dieses Material am Gehäuse 401 zu befestigen, das Formen des hydrophoben Materials zu einer Kugel 1001 (10a) oder einem Zylinder 1002 (10b) und das Pressen dieser in einen Hohlraum im vorgeformten Kunststoffgehäuse. Alternativ könnte ein Etikett 1003 (10c) aus diesem Material mit entweder einem Abziehbildklebstoff oder einem Wärmebindungsmaterial 1004 hergestellt werden, so daß das Etikett über die Entlüftungsöffnung 605 aufgebracht werden könnte. Alternativ könnte das Etikett an das Gehäuse ultraschallgeschweißt werden. Bei beiden Verfahren wird Luft ungehindert hindurchgehen können, aber nicht Wasser.
Bei einer alternativen Ausführung (nicht gezeigt) könnte die Entlüftungsöffnung im Verbindungsteil 431 angebracht werden, was den Behälter 406 am Gehäuse 401 sichert und was ebenfalls dazu dient, den Behälter 406 am Infusionsgeräteschlauch (nicht gezeigt) zu sichern und damit zu verbinden.
Das Verbindungsteil und das Infusionsgerät betreffen den Schlauch und die Vorrichtung, die den Austritt des Behälters mit dem Benutzer einer Medikationsinfusionspumpe in Verbindung bringen.
Ein Vorteil des Anordnens der Entlüftungsöffnung und des hydrophoben Materials an dieser Stelle, im Gegensatz zum Gehäuse 401, ist, daß das Infusionsgerät wegwerfbar ist und häufig durch einen neuen Behälter oder eine Phiole mit der Medikation ersetzt wird. Auf diese Weise wird neues hydrophobes Material häufig zum Einsatz gebracht. Das liefert eine verbesserte Entlüftung, verglichen mit der Anordnung von hydrophobem Material im Gehäuse 401. Das Material an dieser Stelle wird nicht so oft ausgewechselt und ist daher einem Schmutz- oder Ölaufbau ausgesetzt, der die Belüftung verlangsamen wird. Bei einer noch weiteren alternativen Ausführung könnten jedoch die Entlüftungsöffnungen mit hydrophobem Material in sowohl dem Pumpengehäuse als auch im Verbindungsteilabschnitt des Infusionsgerätes angeordnet werden.
Ungeachtet der Stelle der Entlüftungsöffnung verbleibt die Möglichkeit, daß die Entlüftungsöffnung durch die Anhäufung von Schmutz, Öl, usw. über dem hydrophoben Material verstopft werden kann. Bei einem weiteren charakteristischen Merkmal von bestimmten Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann die ausrückbare Kupplung so wirken, daß eine unbeabsichtigte Medikationszuführung in jenen Fällen verhindert wird, wenn der innere Pumpengehäusedruck den atmosphärischen Druck übersteigt. Mit Bezugnahme auf 11 umfaßt die Kupplung Gewindegänge, die in einem Hohlraum innerhalb der äußeren Fläche des Behälterkolbens 407 gebildet werden. Der Gewindehohlraum 424 kommt mit den Gewindegängen des Steckabschnittes 426 in Eingriff, der wiederum am Ende 430 des Kolbenschiebers 405 befestigt ist.
Dieser Gewindeeingriff verringert oder verhindert, daß der Einfluß der atmosphärischen Druckunterschiede, die auf das wasserbeständige, luftdichte Gehäuse 401 (in 11 nicht gezeigt) wirken, eine unbeabsichtigte Fluidzuführung hervorruft. Die Gewindegänge des Steckabschnittes 426 wirken so, daß die Trennung des Behälterkolbens 407 vom Kolbenschieber 405 behindert oder verhindert wird, der wiederum an der Antriebsspindel 404 (in 11 nicht gezeigt) durch Eingriff der Außengewindegänge der Antriebsspindel 404 mit den Innengewindegängen des Kolbenschiebers 405 gesichert ist. Im Ergebnis dessen widersteht die Kupplung einer Bewegung des Behälterkolbens 407, die durch atmosphärische Druckunterschiede hervorgerufen wird.
Wenn der Behälter 406 entfernt werden soll, wird er vom Steckabschnitt 426 der Kupplung abgedreht. Die Systemelektronik bewirkt dann vorzugsweise, daß der Antriebsmotor 403 schnell zurückläuft, so daß der Kolbenschieber 405 in eine vollständig zurückgezogene Position angetrieben wird (4 und 6). Ein neuer Behälter 406 kann jedoch nicht mit Fluid gefüllt sein. Daher kann der Behälterkolben 407 nicht in der am weitesten möglichen Position vom Behälteraustritt angeordnet werden. Sollte sich der Behälterkolben 407 in einer derartigen Zwischenposition befinden, dann kann es nicht möglich sein, die Gewindegänge des Steckabschnittes 426 der Kupplung (der sich in einer vollständig zurückgezogenen Position befindet) mit jenen im Aufnahmeabschnitt 424 der Kupplung im Behälterkolben 407 bei der anfänglichen Anordnung des Behälters in Eingriff zu bringen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren charakteristischen Merkmal bestimmter Ausführungen bewirkt die veranschaulichte Ausführung eine Vorwärtsbewegung des Kolbenschiebers 405 beim Einsetzen eines Behälters in das Pumpengehäuse. Der Kolbenschieber 405 bewegt sich vorwärts, bis er mit dem Behälterkolben 407 in Berührung kommt und die Gewindegänge des Steckabschnittes 426 der Kupplung mit den Gewindegängen im Aufnahmeabschnitt 424 im Behälterkolben 407 in Eingriff kommen. Wenn die Gewindegänge auf diese Weise bei der veranschaulichten Ausführung in Eingriff kommen, erfolgt das nicht durch Verdrehen. Sie klinken eher übereinander ein.
Bei der bevorzugten Ausführung weisen die Gewindegänge des Steckabschnittes 426 der Kupplung eine 5-gängige Steigung oder Profil von 40 Gewindegängen pro Zoll („TPI") auf, während die Gewindegänge des Aufnahmeabschnittes 424 der Kupplung eine 2-gängige Steigung oder Profil von 40 TPI aufweisen, wie in 11 veranschaulicht. Daher gestatten diese abweichenden Gewindeprofile nicht einen normalen Zahn-um-Zahn-Gewindeeingriff. Es ist eher ein Querverschraubungseingriff zu verzeichnen.
Der Zweck dieses beabsichtigten Querverschraubens ist die Verringerung der Kraft, die erforderlich ist, um die Gewindegänge in Eingriff zu bringen , während der Kolbenschieber 405 im Behälterkolben 407 aufgenommen wird. Außerdem werden die 2-gängigen 40 TPI-Gewindegänge des Aufnahmeabschnittes 424 der Kupplung vorzugsweise aus einem Gummimaterial hergestellt, um einen Grad an Nachgiebigkeit bei den Gewindegängen zu bewirken. Andererseits werden die 5-gängigen 40 TPI-Gewindegänge des Steckabschnittes 426 der Kupplung vorzugsweise aus einem relativ harten Kunststoff hergestellt. Andere Gewindeanordnungen und Profile könnten zur Anwendung gebracht werden, was zu einer gleichen Wirkung führt.
Wenn einerseits die Gewindegänge eine gemeinsame Gewindesteigung mit einer gleichen Anzahl von Gängen aufweisen, wobei der gleiche Grad an Gewindeüberlagerung vorgegeben ist (d.h., der Außendurchmesser des Steckmerkmals ist größer als der Außendurchmesser des Aufnahmemerkmals), dann wäre die Kraft schwankend, die für das Einsetzen des Steckmerkmals erforderlich ist. Mit Bezugnahme auf 13a, während jeder Gewindezahn mit dem nächsten Zahn in Eingriff kommt, wäre die Einsetzkraft hoch, verglichen mit der Stelle, wo der Gewindezahn in die Kehle des nächsten Zahnes gelangt. Aber bei dieser Querverschraubungsanordnung der bevorzugten Ausführung bewegen sich nicht alle Gewindegänge gleichzeitig übereinander. Sie klinken infolge des Querverschraubungsprofils eher einzeln übereinander ein. Diese Anordnung führt dazu, daß eine geringere Kraft erforderlich ist, um die Gewindegänge in Eingriff zu bringen, wenn sich der Kolbenschieber axial bewegt, gestattet aber dennoch, daß der Behälter leicht durch ein manuelles Verdrehen entfernt wird.
Während der Vorteil des Nutzens einer gemeinsamen Gewindesteigung die Bereitstellung einer maximalen Fähigkeit wäre, einer axialen Trennung des Behälterkolbens 407 vom Kolbenschieber 405 zu widerstehen, gibt es Nachteile. Beim Eingreifen der Gewindegänge ist die maximale Kraft hoch und könnte zu einer übermäßigen Zuführung von Fluids führen, während sich der Kolbenschieber 405 nach vorn bewegt, um im Hohlraum des Behälterkolbens 407 aufgenommen zu werden. Die Pumpe kann ein Verstopfungsnachweissystem aufweisen, das eine axiale Kraft als eine Anzeige oder einen Druck innerhalb des Behälters anwendet. Wenn das der Fall ist, dann kann ein falscher Alarm während dieser hohen Kraftverhältnisse erzeugt werden.
Daher ist das Einsetzkraftprofil vorzugsweise flacher als das, das in 13a gezeigt wird. Um das zustande zu bringen, bewirkt die Querverschraubungskonstruktion der bevorzugten Ausführung, daß die relativ weichen Gummizähne des Aufnahmeabschnittes 424 am Ende des Behälterkolbens 407 um die relativ harten Kunststoffzähne der Kupplung einklinken oder einschlagen, was zu einer bedeutend niedrigeren Einsetzkraft beim gleichen Grad der Gewindeüberlagerung führt (siehe 13b). Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß sich nicht alle der Gewindezähne gleichzeitig übereinander bewegen. Außerdem ist die Querschnittsform der Gewindegänge abgeschrägt. Das macht es leichter, daß sich die Gewindegänge übereinander bewegen, während der Kolbenschieber in den Behälterkolben eingesetzt wird. Der flache entgegengesetzte Rand des Gewindeprofils macht es jedoch viel schwieriger, daß der Kolbenschieber vom Behälterkolben getrennt wird.
Mit Bezugnahme auf 11 und 12 wurde das 5-gängige 40 TPI (0,125'' [0,318 cm] Steigung) Gewindeprofil des Steckabschnittes 426 der Kupplung bei der Betrachtung der Gewindesteigung bei der bevorzugten Ausführung des Verbindungsteils 431 ausgewählt. Das Verbindungsteil 431 wird im Pumpengehäuse mit den Gewindegängen 433 (7b) mit einem 2-gängigen 8 TPI (0,250'' [0,635 cm] Steigung) Profil gesichert. Daher ist die 0,250'' (0,635 cm) Steigung am Verbindungsteil die doppelte der des Behälterkolbens 407, die 0,125'' (0,318 cm) beträgt. Das wurde ausgewählt, um eine unbeabsichtigte Fluidzuführung während des Entfernens des Behälters aus dem Pumpengehäuse zu verhindern, oder alternativ um eine Trennung des Behälterkolbens 407 vom Behälter 406 während des Entfernens aus dem Pumpengehäuse zu verhindern. Wenn das Verbindungsteil 431 von der Pumpe getrennt wird, werden sich sowohl das Verbindungsteil 431 als auch der Behälter 406 beide mit der Steigung von 0,250'' (0,635 cm) bewegen. Da die Steigung der Gewindekupplung 0,125'' (0,318 cm) beträgt, wird der Kolbenschieber 405 irgendwo zwischen der Steigung von 0,125'' (0,318 cm) der Gewindekupplung und der Steigung von 0,250'' (0,635 cm) des Infusionsgerätes 1103 außer Eingriff kommen. Daher ist die Geschwindigkeit, mit der der Behälterkolben 407 aus der Pumpe entfernt wird, die gleiche bis zur Hälfte der des Behälters 406/Verbindungsteils 431. Daher wird jegliche Medikation, die im Behälter 406 vorhanden sein kann, nicht zum Benutzer zugeführt. Außerdem ist die Länge des Behälterkolbens 407 ausreichend, so daß er immer am Behälter 406 während des Entfernens aus der Pumpe befestigt bleiben wird. Obgleich die bevorzugte Ausführung den Kolbenschieber 405 mit einem Steckabschnitt 426 der Kupplung mit einer äußeren Gewindesteigung beschreibt, die vom Verbindungsteil 431 unterschiedlich ist, ist das nicht erforderlich. Die Gewindesteigungen könnten die gleichen sein oder einen Zuwachs anders als den aufweisen, der beschrieben wurde.
Das 2-gängige Gewindeprofil des Aufnahmeabschnittes 424 der Kupplung am Behälterkolben 407 der bevorzugten Ausführung bringt einen weiteren Vorteil mit sich. Einige Versionen dieser Behälter können so konstruiert werden, daß sie vom Benutzer gefüllt werden. In einem derartigen Fall wird ein Griff (nicht gezeigt) in den Gewindeabschnitt des Behälterkolbens 407 hineingeschraubt werden müssen, damit der Benutzer den Behälterkolben 407 zurückziehen und den Behälter füllen kann. Die Anzahl der erforderlichen Umdrehungen, um den Griff vollständig einzusetzen, hängt von der Strecke ab, über die sich das Griffgewindeprofil bewegt, um vollständig mit dem Behälterkolben 407 in Eingriff zu kommen, ebenso wie von der Gewindesteigung.
Beispielsweise erfordert ein eingängiges 40 TPI (0,250'' [0,635 cm] Steigung) Gewinde vier vollständige Umdrehungen, um sich über eine Einschraublänge von 0,10'' (0,25 cm) zu bewegen. Ein 2-gängiges 40 TPI (0,050'' [0,127 cm] Steigung) Gewinde erfordert jedoch nur zwei vollständige Umdrehungen, um sich über die Einschraublänge von 0,10'' (0,25 cm) zu bewegen. Daher ist ein zusätzlicher Vorteil eines 2-gängigen Gewindes, verglichen mit einem eingängigen Gewinde (bei vorgegebener gleicher Steigung), daß halb soviel Umdrehungen erforderlich sind, um den Griff vollständig einzusetzen.
Bei alternativen Ausführungen, die nicht gezeigt werden, kann das Ende des Kolbenschiebers 405 eine Raste oder einen Rand einschließen, um mit einer entsprechenden Ausbildung im Behälterkolben 407 in Eingriff zu kommen, um einer unbeabsichtigten Trennung des Kolbenschiebers 405 vom Behälterkolben 407 zu widerstehen. Bei anderen Ausführungen wird der Kolbenschieber 405 durch Überwinden einer Reibungspassung eingesetzt und entfernt. Vorzugsweise ist die Reibungspassung sicher genug, um der Bewegung des Behälterkolbens 407 relativ zum Kolbenschieber 405 infolge von Veränderungen beim Luftdruck zu widerstehen, aber niedrig genug, um ein leichtes Entfernen des Behälters 406 und seines Behälterkolbens 407 aus dem Kolbenschieber 405 zu gestatten, sobald das Fluid verbraucht ist. Bei anderen Ausführungen kann die Raste oder der Rand federbelastet oder aktiviert werden, um den Behälterkolben 407 zu erfassen, sobald sich der Antriebsmechanismus nach vorn bewegt hat (oder ausgezogen hat), aber er wird durch einen Schalter oder Nocken zurückgezogen, wenn sich der Antriebsmechanismus in der hintersten (oder zurückgezogenen) Position befindet. Die Federwirkung könnte gleich der sein, die bei Klemmhülsen zur Anwendung kommt. Bei anderen Ausführungen der Erfindungen kann die Gewindekupplung mit dem Gewindehohlraum des Behälterkolbens durch Verdrehen oder Drehen des Behälters in Eingriff gebracht werden, während er manuell im Gehäuse angeordnet wird.
Wie es vorangehend dargelegt wird, besteht der Behälterkolben 407 aus Gummi. Bei der veranschaulichten Ausführung kann ein Einsatz 1201 (12) aus hartem Kunststoff im oberen Abschnitt des Behälterkolbens 407 vorhanden sein. Der Einsatz 1201 bewirkt beim Behälterkolben 407 aus Gummi eine Steifigkeit. Das verringert eine unerwünschte Nachgiebigkeit, die mit dem Behälter in Verbindung steht. Ohne den Einsatz 1201 könnte die Elastizität beim Behälterkolben 407 infolge seiner Gummizusammensetzung bewirken, daß er sich unter sich verändernden Behälterfluidgegendrücken verformt. Diese Verformung könnte wiederum das Innenvolumen des Behälters 406 verändern. Derartige Abweichungen könnten die gesteuerte Zuführung von Fluid aus dem Behälter 406 über das Infusionsgerät zum Benutzer nachteilig beeinflussen.
Es kann erkannt werden, daß die Konstruktion aus 4 bis 12 zu einer Anordnung führt, wo der Kolbenschieber 405 zuverlässig aber ausrückbar mit der Antriebsspindel 404 gekuppelt wird. Wenn es Zeit ist, den Behälter 406 auszuwechseln, kann er vom Steckende der Kupplung abgenommen werden, ohne daß der Kolben/Antriebsspindel-Eingriff beeinflußt wird. Außerdem ist der Kolbenschieber 405 bei der bevorzugten Ausführung als ein hohler Zylinder mit Innengewindegängen geformt. Daher umgibt er vollständig die Antriebsspindel 404 und kommt damit in Eingriff Wenn sich der Kolbenschieber 405 in einer relativ zurückgezogenen Position befindet, umschließt er jegliche Zahnräder, die den Motor 403 mit der Antriebsspindel 404 kuppeln, wodurch eine extrem kompakte Konstruktion erreicht wird. Alternative Ausführungen umfassen eine Anordnung, wo der Kolbenschieber 405 den Motor 403 selbst einschließt. Eine Entlüftungsöffnung, die mit hydrophobem Material abgedeckt ist, ebenso wie eine Gewindekupplung liefern ein redundantes Mittel, damit die Pumpe sich verändernden atmosphärischen Drücken ohne die unbeabsichtigte Zuführung von Medikation ausgesetzt werden kann.

Claims

Transportierbares medizinisches Gerät für das Dispensieren von Flüssigkeit aus einem ersten Flüssigkeitsbehälter (406) mit einem Kolben (407), der eine Bewegungsachse definiert, wobei das medizinische Gerät aufweist: einen Antriebsmotor (403) mit einer sich drehenden Antriebswelle (432), die eine Drehungsachse definiert, wobei die Drehungsachse der Antriebswelle mit der Bewegungsachse des Kolbens koaxial ausgerichtet ist; einen Plungerkolbenschieber (405), der so ausgeführt ist, daß er sich translatorisch aus einer zurückgezogenen Position in eine ausgezogene Position bewegt, um den Kolben (407) längs der Bewegungsachse des Kolbens als Reaktion auf die Drehung der Antriebswelle (432) des Antriebsmotors zu verschieben; und eine ausrückbare Kupplung (424, 426), die so ausgeführt ist, daß der Plungerkolbenschieber mit dem Kolben ausrückbar gekuppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Getriebe (501) aufweist und der Plungerkolbenschieber radial das Getriebe umgibt, wenn sich der Plungerkolbenschieber in der zurückgezogenen Position befindet.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, bei dem das medizinische Gerät ein erstes Antriebszahnrad aufweist, das so positioniert ist, daß es drehbar durch die Antriebswelle (432) des Antriebsmotors betätigt wird, wobei das erste Antriebszahnrad Innengewindegänge aufweist; und bei dem der Plungerkolbenschieber ein zweites Antriebszahnrad mit Außengewindegängen umfaßt, die so positioniert sind, daß sie mit den Innengewindegängen des ersten Antriebszahnrades in Eingriff kommen und durch die Drehung der Innengewindegänge des ersten Antriebszahnrades linear betätigt werden; und bei dem die ausrückbare Kupplung (424, 426) so ausgeführt ist, daß das zweite Antriebszahnrad mit dem Behälterkolben ausrückbar gekuppelt wird.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, bei dem das medizinische Gerät ein erstes Antriebszahnrad (904) umfaßt, das so positioniert ist, daß es durch die Antriebswelle des Antriebsmotors drehbar betätigt wird, wobei das erste Antriebszahnrad Außengewindegänge aufweist; und bei dem der Plungerkolbenschieber (405) ein zweites Antriebszahnrad (902, 903) mit Innengewindegängen aufweist, die so positioniert sind, daß sie mit den Außengewindegängen des ersten Antriebszahnrades in Eingriff kommen und durch die Drehung der Außengewindegänge des ersten Antriebszahnrades linear betätigt werden; und bei dem die ausrückbare Kupplung so ausgeführt ist, daß sie das zweite Antriebszahnrad mit dem Behälterkolben ausrückbar kuppelt.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 3, bei dem das zweite Antriebszahnrad (902, 903) einen Hohlraum definiert und die Innengewindegänge des zweiten Antriebszahnrades den Hohlraum des zweiten Antriebszahnrades umschließen.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, bei dem die ausrückbare Kupplung ein erstes Gewindeelement (426) umfaßt, das vom Plungerkolbenschieber (405) getragen wird, und ein zweites Gewindeelement (424) vom Behälterkolben (407) getragen wird und so ausgeführt ist, daß es mit dem ersten Gewindeelement in Eingriff kommt.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 5, bei dem das erste Gewindeelement (426) eine Schraubenspindel aufweist, die sich vom Plungerkolbenschieber (405) erstreckt und Außengewindegänge aufweist, und das zweite Gewindeelement (424) einen Hohlraum aufweist, der durch den Behälterkolben (407) definiert wird und Innengewindegänge aufweist, die so positioniert sind, daß sie mit den Außengewindegängen der Schraubenspindel in Eingriff kommen.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 6, bei dem die Außengewindegänge der Schraubenspindel (426) aus einem Material mit einer ersten Härte und die Innengewindegänge (424) des Kolbenhohlraumes aus einem Material mit einer zweiten Härte bestehen.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 6, bei dem die Außengewindegänge der Schraubenspindel eine erste Steigung aufweisen, und bei dem die Innengewindegänge des Kolbenhohlraumes eine zweite Steigung aufweisen.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 4, das außerdem ein Gehäuse (401) aufweist, das den Antriebsmotor, das erste und zweite Antriebszahnrad, die ausrückbare Kupplung und den Behälter einschließt, und bei dem das Gehäuse außerdem eine Entlüftungsöffnung (605) umfaßt, die ein hydrophobes Material enthält.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 3, bei dem das zweite Antriebszahnrad eine teleskopische Leitspindel aufweist, die aus mindestens zwei Segmenten (902, 903) gebildet wird.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, bei dem das medizinische Gerät ein erstes Antriebszahnrad umfaßt, das so positioniert ist, daß es durch die Antriebswelle (432) des Antriebsmotors drehbar betätigt wird, wobei das erste Antriebszahnrad Außengewindegänge aufweist; und bei dem der Plungerkolbenschieber (405) ein zweites Antriebszahnrad mit Innengewindegängen aufweist, die so positioniert sind, daß sie mit den Außengewindegängen des ersten Antriebszahnrades in Eingriff kommen und linear aus einer zurückgezogenen Position in eine ausgezogene Position durch Drehung der Gewindegänge des ersten Zahnrades betätigt werden; bei dem das zweite Antriebszahnrad des Plungerkolbenschieber s radial das Getriebe umgibt, wenn das zweite Antriebszahnrad in der zurückgezogenen Position ist; und bei dem die ausrückbare Kupplung (424, 426) das zweite Antriebszahnrad mit dem Behälterkolben ausrückbar kuppelt, und bei dem die lineare Betätigung des zweiten Antriebszahnrades den Behälterkolben linear betätigt.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, bei dem das medizinische Gerät ein erstes Antriebszahnrad umfaßt, das für eine Drehung gelagert ist und Außengewindegänge aufweist; bei dem der Antriebsmotor (403) so ausgeführt ist, daß er das erste Antriebszahnrad dreht; und bei dem der Plungerkolbenschieber (405) ein zweites Antriebszahnrad umfaßt, das für eine lineare Bewegung ausgeführt und positioniert ist, um den Behälterkolben linear zu betätigen, wobei das zweite Antriebszahnrad einen Hohlraum definiert und Innengewindegänge aufweist, die den Hohlraum des zweiten Antriebszahnrades umschließen, wobei die Innengewindegänge so positioniert sind, daß sie mit den Außengewindegängen des ersten Antriebszahnrades in Eingriff kommen und linear durch die Drehung der Gewindegänge des ersten Zahnrades betätigt werden, wobei der Behälterkolben (407) durch das zweite Antriebszahnrad linear betätigt wird.