DE60011457T2

DE60011457T2 - Kolbenstöpsel mit hartem einsatz

Info

Publication number: DE60011457T2
Application number: DE60011457T
Authority: DE
Inventors: Susan Mcconnell; B. Sheldon MOBERG
Original assignee: Medtronic Minimed Inc
Current assignee: Medtronic Minimed Inc
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2020-10-28
Also published as: EP1227855A2; AU1348501A; CA2390298C; EP1227855B1; WO2001030421A3; ATE268615T1; WO2001030421A2; US6248093B1; DE60011457D1; CA2390298A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Verbesserungen bei Infusionspumpen, wie beispielsweise jenen, die für eine kontrollierte Medikamentenabgabe an einen Patienten verwendet werden. Außerdem betrifft diese Erfindung einen verbesserten Fluidbehälter und einen Kolben zur Verwendung in Verbindung mit solchen Infusionspumpen.
BESCHREIBUNG DES BEKANNTEN TECHNISCHEN STANDS
Infusionspumpenvorrichtungen und -systeme sind auf dem medizinischen Gebiet verhältnismäßig gut bekannt, zur Verwendung bei der Abgabe oder Verabreichung eines verschriebenen Medikaments, wie beispielsweise Insulin, an einen Patienten. Bei einer Form umfassen solche Vorrichtungen ein verhältnismäßig kompaktes Pumpengehäuse, geeignet zum Aufnehmen einer Spritze oder eines Behälters, der ein verschriebenes Medikament zum Verabreichen an den Patienten durch Infusionsschläuche und ein zugeordnetes Katheter- oder Infusionsbesteck enthält.
Die Infusionspumpe schließt einen kleinen Antriebsmotor ein, der für ein motorgetriebenes Vorschieben eines Behälterkolbens zum Verabreichen des Medikaments an den Benutzer über eine Leitspindelbaugruppe angeschlossen wird. Programmierbare Steuerungen können den Antriebsmotor durchgehend oder in periodischen Intervallen betreiben, um eine eng gesteuerte und genaue Abgabe des Medikaments über einen ausgedehnten Zeitraum zu erreichen. Solche Infusionspumpen werden verwendet, um Insulin und andere Medikamente zu verabreichen, wobei exemplarische Pumpenkonstruktionen in den US-Patenten Nr. 4 562 751, 4 678 408, 4 685 903, 5 080 653 und 5 097 122 gezeigt und beschrieben werden.
Infusionspumpen der oben beschriebenen allgemeinen Art haben beträchtliche Vorzüge und Vorteile in Bezug auf eine genaue Abgabe von Medikamenten oder anderen Fluids über einen ausgedehnten Zeitraum bereitgestellt. Die Infusionspumpe kann so konstruiert werden, daß sie sowohl außerordentlich kompakt als auch wasserfest ist, und kann so dafür geeignet sein, durch den Benutzer zum Beispiel mit Hilfe einer Gürtelklemme oder dergleichen getragen zu werden. Im Ergebnis dessen kann ein wichtiges Medikament mit Präzision und auf eine automatisierte Weise an den Benutzer abgegeben werden, ohne eine bedeutende Einschränkung der Mobilität oder der Lebensweise des Benutzers, in einigen Fällen einschließlich der Möglichkeit, an Wassersport teilzunehmen.
Diese Pumpen schließen oft ein Antriebssystem ein, das eine an Motoren gekoppelte Leitspindel einschließt. Die Motoren können Gleichstrom-, Schritt- oder Solenoidmotoren sein. Diese Antriebssysteme gewährleisten eine Verschiebung des Spritzen- oder Behälterkolbens in Axialrichtung, wodurch das Medikament an den Benutzer ausgegeben wird. Motorantriebssysteme sind vorteilhaft, da sie elektronisch gesteuert werden können, um durch auf dem Gebiet gut bekannte Mittel eine vorher festgelegte Medikamentenmenge abzugeben.
Beim Betrieb dieser Pumpensysteme wird der Behälterkolben vollständig vorgeschoben, wenn praktisch das gesamte Fluid im Behälter ausgegeben worden ist. Dementsprechend wird die Verschiebung der Motorleitspindel in Axialrichtung typischerweise ebenfalls vollständig ausgeführt. Um einen neuen Behälter einzusetzen, der voll von Fluid ist, ist es notwendig, die Leitspindel zu ihrer ursprünglichen Position zurückzuführen. Folglich wird die Leitspindel zurückgedreht oder zurückgestellt werden müssen.
Gleichstrommotoren und Schrittmotoren sind gegenüber Solenoidmotoren insofern vorteilhaft, als die ersteren leichter bei Geschwindigkeiten zu betreiben sind, die ein elektronisches Zurückdrehen des Antriebssystems ermöglichen. Antriebssysteme auf Solenoidbasis dagegen müssen oft manuell zurückgestellt werden, was wiederum eine wasserfeste Konstruktion des Pumpengehäuses schwieriger macht.
Leitspindelsysteme verwenden häufig mehrere Zahnräder, die außerhalb des Motors liegen. 1 zeigt eine solche Leitspindelanordnung, die auf dem Gebiet bekannt ist. Ein Motor 101 treibt eine Leitspindel 102 an, die Gewindegänge hat, die sich im Eingriff mit einer Antriebsmutter 103 befinden. Folglich wird die Rotationskraft der Leitspindel 102 auf die Antriebsmutter 103 übertragen, was bewirkt, daß sie sich in einer Axialrichtung d bewegt. Da die Antriebsmutter 103 über einen Riegelarm 110 feststehend mit einem Behälterkolben 104 verbunden wird, wird er gleichfalls in einer Axialrichtung d', parallel zur Richtung d, gedrückt und gibt folglich das Fluid aus einem Behälter 105 in ein Infusionsbesteck 106 aus. Die Leitspindel 102 wird an einem Lager 111 angebracht, das eine seitliche Stütze gewährleistet. Die Leitspindel 102 erstreckt sich durch das Lager und kommt in Berührung mit dem Verstopfungsdetektor 108. Ein bekannter Detektor verwendet einen „Ein-Aus"-Druckgrenzschalter.
Sollte im Schlauch des Infusionsbestecks 106 eine Verstopfung auftreten, wird sich im Behälter 105 ein Staudruck aufbauen, wenn der Kolben 104 versucht sich vorzuschieben. Die Kraft des Kolbens 104, der gegen den gesteigerten Staudruck schiebt, wird dazu führen, daß eine Axialkraft der Leitspindel 102 gegen den Detektor 108 drückt. Falls der Detektor 108 ein Druckgrenzschalter ist, dann wird eine Axialkraft, die den Sollwert des Druckgrenzschalters 108 überschreitet, bewirken, daß der Schalter schließt und folglich ein elektrisches Signal durch die elektrischen Leitungen 109 und zur Elektronik des Systems bereitstellt. Diese wiederum kann einen Systemalarm bereitstellen. Die gesamte Baugruppe kann in einem wasserfesten Gehäuse 107 enthalten sein.
2 zeigt ein anderes Antriebssystem und eine Leitspindelanordnung, die ebenfalls auf dem Gebiet bekannt sind. Bei dieser Anordnung hat ein Motor 201 (oder ein Motor mit einem angeschlossenen Getriebe) eine Antriebswelle 201a, die einen Satz von Zahnrädern 202 antreibt. Danach wird das Drehmoment von den Zahnrädern 202 auf eine Leitspindel 203 überfragen. Die Gewindegänge der Leitspindel 203 werden mit Gewindegängen (nicht gezeigt) in einem Tauchkolbenschieber 204 in Eingriff gebracht. Folglich wird das Drehmoment der Leitspindel 203 auf dem Schieber 204 übertragen, was bewirkt, daß er sich in einer Axialrichtung d', parallel zur Antriebswelle 201a des Motors 201, bewegt. Der Schieber 204 ist in Kontakt mit einem Behälterkolben 205, der gleichfalls gezwungen wird, sich in der Axialrichtung d' zu bewegen, wodurch er Fluid aus einem Behälter 206 in ein Infusionsbesteck 207 ausgibt. Die Leitspindel 203 wird an einem Lager 209 angebracht, das eine seitliche Stütze gewährleistet. Die Leitspindel 203 kann sich durch das Lager erstrecken, um in Berührung mit einem Verstopfungsdetektor 210 zu kommen. Wie zuvor wird, falls der Detektor 210 ein Druckgrenzschalter ist, dann eine Axialkraft, die den Sollwert des Druckgrenzschalters 210 überschreitet, bewirken, daß der Schalter schließt und folglich ein elektrisches Signal durch elektrische Leitungen 211 und zur Elektronik des Systems bereitstellt.
Diese wiederum kann einen Systemalarm bereitstellen. Die gesamte Baugruppe kann in einem wasserfesten Gehäuse 208 enthalten sein.
Wie zuvor erwähnt, verwenden diese Leitspindelsysteme Zahnräder, die außerhalb des Motors liegen. Die Zahnräder stehen in Verbindung mit einer Leitspindel mit Außengewindegängen, die verwendet werden, um den Kolben des Behälters anzutreiben. Diese äußere Anordnung nimmt einen beträchtlichen Raum ein, was die Gesamtgröße der Pumpe steigern kann. Darüber hinaus kann, da die Zahl der Antriebsbauteile, wie beispielsweise Zahnräder und Leitspindel, zunimmt, das zum Überwinden inhärenter mechanischer Unzulänglichkeiten erforderliche Drehmoment ebenfalls zunehmen. Im Ergebnis dessen hat ein Motor mit einem ausreichenden Drehmoment oft ebenfalls einen daraus folgenden Bedarf an gesteigerter elektrischer Leistung.
Noch ein anderer bekannter Antrieb wird in 3a und 3b abgebildet. Ein Behälter 301 paßt in das Gehäuse 302 der Einheit. Außerdem wird das Kolbenelement 303 gezeigt, das aus einem länglichen Element mit einem wesentlich kreisförmigen Kolbenkopf 304 besteht, um das Fluid im Behälter 301 zu verdrängen, wenn es durch die rotierende Antriebsschraube 305 auf der Welle (nicht sichtbar) des Antriebsmotors 306 angetrieben wird.
Wie es deutlicher in 3b gezeigt wird, umfassen der Behälter 301, der Kolbenkopf 304 und das Kolbenelement 303 eine integrierte Einheit, die in das Gehäuse 302 (3a) eingebracht wird. Der kreisförmige Kolbenkopf 304 verdrängt bei einer Axialbewegung des Kolbenelements 303 Fluid im Behälter. Der hintere Abschnitt des Kolbenelements 303 wird, wie es in 3b gezeigt wird, wie ein Längssegment eines Zylinders geformt und wird mit Innengewinde versehen, so daß er in eine Eingriffsposition mit der Antriebsschraube 305 eingesetzt werden kann. Die Antriebsschraube 305 ist ein mit Gewinde versehenes Schraubengetrieberad mit einem solchen Durchmesser, daß es mit den Innengewindegängen des Kolbenelements 303 ineinandergreift. Folglich dreht der Motor 306 die Antriebsschraube 305, welche die Gewindegänge des Kolbenelements 303 in Eingriff nimmt, um den Kolbenkopf 304 in einer Axialrichtung d zu verschieben.
Während das Direktantriebssystem von 3a eine kompaktere physische Pumpengröße erreicht, gibt es mit der Konstruktion verbundene Probleme. Der Behälter, der Kolbenkopf und das Gewindekolbenelement stellen eine integrierte Einheit dar. Folglich muß die Einheit ersetzt werden, wenn das Medikament verbraucht ist. Dies führt auf Grund der Zahl von Bauteilen, die in seine Konstruktion eingehen, zu einem verhältnismäßig teuren Einwegartikel.
Darüber hinaus sind die Antriebsschraube 305 und der Kolbenkopf von 3a nicht wasserfest. Da der Behälter, der Kolbenkopf und das Gewindekolbenelement abnehmbar sind, wird die Antriebsschraube 305 der Atmosphäre ausgesetzt. Alles Wasser, das in Berührung mit der Antriebsschraube 305 kommen könnte, kann zu Korrosion oder Verunreinigung führen, was die Leistung beeinträchtigen oder zu einem Antriebsausfall führen würde.
Die Konstruktion von 3a veranlaßt außerdem Probleme, die mit der Positionserfassung des Kolbenkopfs 304 verbunden sind. Das Kolbenelement 303 kann von der Antriebsschraube 305 abgekoppelt werden. Wenn jedoch eine andere Behälterbaugruppe eingesetzt wird, ist dem System nicht bekannt, ob sich der Kolbenkopf 304 in der vollständig eingezogenen Position oder in einer Zwischenposition befindet.
Daher zeigen sich Komplikationen in Bezug auf die Gewährleistung einer Fähigkeit zum elektronischen Erfassen der Position des Kolbenkopfs 304, um das Maß zu bestimmen, bis zu dem das Medikament im Behälter 301 verbraucht worden ist.
Die Konstruktion von wasserfesten Pumpen kann Betriebsprobleme veranlassen. Wenn der Benutzer aus unterschiedlichen Höhen reist, wie es beispielsweise geschehen kann, wenn er in einem Flugzeug reist, oder wenn der Benutzer sich mit anderen Aktivitäten befaßt, welche die Pumpe wechselnden atmosphärischen Drücke aussetzen, können Differenzdrücke zwischen dem Innern des luftdichten/wasserfesten Pumpengehäuses und der Atmosphäre auftreten. Sollte der Druck im Gehäuse den äußeren atmosphärischen Druck überschreiten, könnten die resultierenden Kräfte bewirken, daß der Behälterkolben nach innen getrieben wird und folglich ein unerwünschtes Medikament verabreicht.
Folglich ist es wünschenswert, ein verbessertes, kompaktes, wasserfestes Antriebssystem zu haben, das unter verschiedenen atmosphärischen Drücken und anderen Betriebsbedingungen eine sichere Benutzeraktivität erlaubt. Darüber hinaus ist es wünschenswert, verbesserte Medikamentenbehälterkolben zur Verwendung mit solchen Antriebsystemen zu haben.
ZUSAMMENFASSUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ausgeben eines Medikamentenfluids bereitgestellt, die folgendes umfaßt: einen Behälter, geeignet zum Aufnehmen des Fluids und geeignet zur Verwendung mit einem Pumpenantriebssystem, das ein lineares Betätigungselement hat, und einen Kolben, der ein erstes Kolbenelement, geeignet für eine verschiebbare Anbringung innerhalb des Behälters, dafür geeignet, wenigstens einen Teil einer fluiddichten Sperre innerhalb des Behälters zu bilden, und dafür geeignet, lösbar an das lineare Betätigungselement gekoppelt zu werden, wobei die äußere proximale Seite dafür geeignet ist, das Fluid zu berühren, und aus einem Material mit einer ersten Steifigkeit hergestellt wird, ein zweites Kolbenelement mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite umfaßt, wobei wenigstens ein Abschnitt des zweiten Elements innerhalb des ersten Elements angeordnet wird, und wobei die erste Seite des zweiten Elements an die äußere proximale Seite des ersten Elements angrenzt und aus einem Material mit einer Steifigkeit hergestellt wird, die größer ist als die erste Steifigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Betätigungselement ein erstes Gewindeelement einschließt und das erste Kolbenelement ein zweites Gewindeelement einschließt, dafür geeignet, das erste Gewindeelement in Eingriff zu nehmen.
Es wird eine verbesserte Vorrichtung zum Ausgeben eines Medikamentenfluids bereitgestellt. Diese umfaßt einen zum Aufnehmen des Fluids geeigneten Behälter und einen zum Verändern der Größe des Behälters und zum Abgeben der Flüssigkeit aus dem Behälter durch einen Auslaß geeigneten beweglichen Kolben. Der Behälter und der Kolben sind geeignet zur Verwendung mit einem Pumpenantriebssystem, das ein lineares Betätigungselement hat, wobei der Kolben lösbar an das lineare Betätigungselement gekoppelt werden kann.
Der Kolben umfaßt ein erstes Kolbenelement, geeignet für eine verschiebbare Anbringung innerhalb des Behälters und dafür, wenigstens einen Teil einer fluiddichten Sperre in demselben zu bilden. Das erste Element hat eine äußere proximale Seite und eine äußere distale Seite. Die äußere proximale Seite ist dafür geeignet, das Fluid zu berühren, und wird aus einem Material mit einer ersten Steifigkeit hergestellt. Ein zweites Element hat eine erste Seite und eine zweite Seite. Wenigstens ein Abschnitt des zweiten Elements wird innerhalb des ersten Elements angeordnet. Die erste Seite des zweiten Elements grenzt an die äußere proximale Seite des ersten Elements an und wird aus einem Material mit einer Steifigkeit hergestellt, die größer ist als die erste Steifigkeit.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen befindet sich die erste Seite des zweiten Elements in einer allgemein parallelen Abstandsbeziehung mit der äußeren proximalen Seite des ersten Elements.
Bei noch anderen Ausführungsbeispielen wird die äußere proximale Seite des ersten Elements aus einem Elastomermaterial hergestellt, und die erste Seite des zweiten Elements wird aus rostfreiem Stahl oder aus Kunststoff hergestellt.
Bei noch anderen Ausführungsbeispielen ist das zweite Element wesentlich innerhalb des ersten Elements enthalten.
Bei noch anderen Ausführungsbeispielen erstreckt sich das zweite Element an der äußeren proximalen Seite des ersten Elements vorbei und ist für eine Berührung mit dem Fluid geeignet, um die fluiddichte Sperre innerhalb des Behälters zu vervollständigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine seitliche Draufsicht eines herkömmlichen Leitspindel-Antriebsmechanismus'.
2 ist eine seitliche Draufsicht eines anderen herkömmlichen Leitspindel-Antriebsmechanismus'.
3a ist eine perspektivische Ansicht eines anderen herkömmlichen Leitspindel-Antriebsmechanismus'.
3b zeigt die Einzelheiten eines Einwegbehälters mit dem zurückgezogenen Kolben und Antriebselement des Leitspindel-Antriebsmechanismus' von 3a.
4 ist eine aufgeschnittene seitliche Draufsicht eines Antriebsmechanismus' nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer eingezogenen Position.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Direktantriebsmechanismus' von 4 außerhalb des Gehäuses.
6 ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht des Antriebsmechanismus' von 4 in einer eingezogenen Position.
7a ist eine aufgeschnittene seitliche Draufsicht des Antriebsmechanismus' von 4 in einer ausgefahrenen Position.
7b ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht des Antriebsmechanismus' von 4 in einer ausgefahrenen Position.
8 ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Antirotationsvorrichtung zur Verwendung mit dem in 4 gezeigten Antriebsmechanismus.
9 ist eine Querschnittsansicht einer segmentierten (oder ausziehbaren) Leitspindel nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10a, 10b und 10c sind Querschnittsansichten von verschiedenen Ausführungsbeispielen von Lüftungsöffnungen zur Verwendung mit dem Antriebsmechanismus von 4.
11 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Baugruppe aus Behälter und Tauchkolbenschieber.
12 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Behälters und eines Behälteranschlusses.
13a und 13b sind Tauchkolbenschieber-Kraftprofildiagramme.
14 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines Behälters, eines Kolbens und eines Einsatzes.
15a ist eine perspektivische Ansicht eines Behälterkolbens.
15b ist ein Aufriß des Behälterkolbens von 15a.
15c ist eine Querschnittsansicht des Kolbens längs der Linien 15c – 15c von 15b.
16a ist eine perspektivische Ansicht eines Kolbeneinsatzes.
16b ist eine Draufsicht des Kolbeneinsatzes von 16a.
16c ist eine Querschnittsansicht des Einsatzes längs der Linien 16c – 16c von 16b.
17 ist eine Querschnittsansicht eines Behälters, eines Behälterkolbens und eines Einsatzes.
18 ist eine Querschnittsansicht eines Kolbens und eines Kolbeneinsatzes nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In der folgenden Beschreibung wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil derselben bilden und die mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung illustrieren. Es versteht sich von selbst, daß andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und strukturelle und betriebliche Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wie es in den Zeichnungen zum Zweck der Illustration gezeigt wird, sind manche Aspekte der vorliegenden Erfindung auf einen Antriebsmechanismus für eine Infusionspumpe für Medikamente oder andere Fluids gerichtet. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen kuppelt eine lösbare Kupplung einen Direktantrieb an einen Tauchkolben oder Kolben eines Behälters, um Fluids, wie beispielsweise Medikamente, Arzneimittel, Vitamine, Impfstoffe, Hormone, Wasser oder dergleichen, auszugeben. Es wird jedoch zu erkennen sein, daß weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in anderen Vorrichtungen, die kompakte und genaue Antriebsmechanismen erfordern, verwendet werden können. Einzelheiten der Erfindung werden außerdem in der ebenfalls noch nicht verbeschiedenen US-Patentanmeldung Seriennr. 09/429 352, eingereicht am 29. Oktober 1999, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Seriennr. 60/106 237, eingereicht am 29. Oktober 1998, bereitgestellt.
Außerdem schließt der Behälterkolben Merkmale ein, die eine größere Steifigkeit gegen Fluidstaudruck gewährleisten und so die Nachgiebigkeit des Systems verringern. Der Kolben schließt außerdem ein Gewindebefestigungsmerkmal ein, das ein lösbares, doch sicheres, Kuppeln zwischen dem Behälterkolben und dem Direktantrieb erlaubt.
4 zeigt eine aufgeschnittene seitliche Draufsicht eines Infusionspumpenantriebsmechanismus' nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Gehäuse 401, das einen unteren Abschnitt 402 für eine Stromversorgung 420 und elektronische Steuerschaltungen 422 enthält, eine Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise einen Motor 403 (z.B. einen Solenoid-, einen Schritt- oder einen Gleichstrommotor), ein erstes Antriebselement, wie beispielsweise ein Antriebszahnrad oder eine -schraube 404 mit Außengewinde, ein zweites Antriebselement, wie beispielsweise einen Tauchkolben oder Schieber 405 mit Innengewinde, und eine abnehmbare Ampulle oder einen Behälter 406 aufnimmt. Der Behälter 406 schließt eine Tauchkolben- oder Kolbenbaugruppe 407 ein, mit O-Ringen oder integrierten erhöhten Stegen, um eine wasser- und luftdichte Dichtung zu bilden. Der Behälter 406 wird mit einem Anschluß 431, der ebenfalls als die Schnittstelle zwischen dem Behälter 406 und den Infusionsbesteckschläuchen (nicht gezeigt) dient, im Gehäuse 401 befestigt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Behälterkolbenbaugruppe 407 an ein lineares Betätigungselement, wie beispielsweise den Tauchkolbenschieber 405, gekoppelt. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel schließt die Kupplung einen aufnehmenden Abschnitt 424 ein, der einen durch den Tauchkolbenschieber 405 getragenen Einsteckabschnitt 426 aufnimmt. Der aufnehmende Abschnitt 424 wird an der Stirnfläche 428 der Kolbenbaugruppe 407 angeordnet und schließt einen Gewindehohlraum ein, der die Gewindegänge einer Einsteckschraube in Eingriff nimmt, die vom Ende 430 des Tauchkolbenschiebers 405 vorsteht.
Während bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf vorgefüllte Einwegbehälter gerichtet sind, können alternative Ausführungsbeispiele nachfüllbare Kartuschen, Spritzen oder dergleichen verwenden. Die Kartusche kann mit Insulin (oder einem anderen Arzneimittel oder Fluid) vorgefüllt und in die Pumpe eingesetzt werden. Als Alternative dazu könnte die Kartusche unter Verwendung eines Adaptergriffs am Spritzenkolben durch den Benutzer gefüllt werden. Nach dem Füllen wird der Griff abgenommen (wie beispielsweise durch Abschrauben des Griffs), so daß die Kartusche in der Pumpe angebracht werden kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 treibt die Antriebsschraube 404, wenn sich die Antriebswelle 432 des Motors 403 dreht, den Tauchkolbenschieber 405 unmittelbar an, um die axiale Verschiebung gegen die Behälterkolbenbaugruppe 407 zu erreichen, um die vorher festgelegte Medikamenten- oder Flüssigkeitsmenge abzugeben. Wenn ein Gleichstrom- oder ein Schrittmotor verwendet wird, kann der Motor schnell zurückgedreht werden, wenn der Behälter geleert ist, oder wie es durch den Benutzer programmiert wird. Eine Abdichtvorrichtung, wie beispielsweise eine O-Ringdichtung 409, steht in Kontakt mit dem Tauchkolbenschieber 405 und ermöglicht folglich, daß er sich in Axialrichtung bewegt, während sie eine wasserfeste Sperre zwischen dem den Behälter 406 haltenden Hohlraum und dem Motor 403 aufrechterhält. Dies verhindert, daß Fluids und andere Verunreinigungen in das Antriebssystem eintreten.
Ein Antirotationskeil 410 wird am Tauchkolbenschieber 405 befestigt und wird so bemessen, daß er in eine in Axialrichtung im Gehäuse 401 angeordnete Nut (nicht gezeigt) paßt. Diese Anordnung dient dazu, eine Drehung von Motor und Tauchkolbenschieber zu verhindern, die sich sonst in dem Fall aus dem durch den Motor 403 erzeugten Drehmoment ergeben könnte, daß die Reibung der O-Ringdichtung 409 allein nicht ausreicht, um eine Drehung zu verhindern.
Der Motor 403 ist ein herkömmlicher Motor, wie beispielsweise ein Gleichstrom- oder ein Schrittmotor, und wird im Gehäuse 401 durch eine Systemnachgiebigkeitshalterung 412 zapfengelagert. Eine Systemnachgiebigkeitshalterung kann zur Unterstützung des Startens eines Motors nützlich sein. Bestimmte Arten von Motoren, wie beispielsweise Schrittmotoren, können sehr viel Drehmoment erfordern, um die Läuferbewegung zu beginnen, wenn sich die anfängliche Ruheposition des Läufers in bestimmten Ausrichtungen im Verhältnis zum Gehäuse des Motors befindet. Ein Motor, der starr montiert wird, mag nicht genug Kraft haben, um das notwendige Startdrehmoment zu entwickeln. Das Einschließen einer Systemnachgiebigkeitshalterung ermöglicht, daß sich das Motorgehäuse als Reaktion auf ein hohes Motordrehmoment geringfügig dreht. Dies verändert die Ausrichtung zwischen dem Läufer und dem Gehäuse, so daß weniger Drehmoment erforderlich ist, um die Läuferbewegung zu beginnen. Eine Nachgiebigkeitshalterung kann einen gummierten Montageträger einschließen. Als Alternative dazu könnte die Halterung unter Verwendung eines Wellenlagers und einer Blattfeder oder anderer bekannter Nachgiebigkeitshalterungen erreicht werden.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Direktantriebsmechanismus' von 4 außerhalb des Gehäuses. Der Tauchkolbenschieber 405 (Innengewinde nicht gezeigt) ist zylindrisch geformt, und der schraubenförmige Einsteckabschnitt 426 der Kupplung ist an dem einen Ende desselben befestigt. Der Antirotationskeil 410 wird am entgegengesetzten Ende des Schiebers 405 befestigt. Die Antriebsschraube 404 hat einen solchen Durchmesser, daß sie in das Innengewinde des Tauchkolbenschiebers 405 paßt, wie es in 4 gezeigt wird. Ein herkömmliches Getriebe 501 koppelt die Antriebsschraube 404 an die Antriebswelle 432 des Motors 403.
4 und 6 zeigen die Infusionspumpenbaugruppe mit dem Tauchkolbenschieber 405 in der eingezogenen Position. Der Behälter 406, der mit einem Medikament oder einem anderen Fluid voll sein kann, wird in einen Behälterhohlraum 601 eingesetzt, der dafür bemessen wird, einen Behälter oder eine Ampulle aufzunehmen. In der eingezogenen Position schließt der Tauchkolbenschieber 405 das Getriebe 501 (in 6 nicht sichtbar) ein, während die Antriebsschraube 404 (in 6 nicht sichtbar) innerhalb des Tauchkolbenschiebers 405 eingeschlossen bleibt, aber nahe der Kupplung angeordnet wird.
Der Motor 403 kann wahlweise einen Meßgeber (nicht gezeigt) einschließen, der in Verbindung mit der Systemelektronik die Zahl der Motorumdrehungen überwachen kann. Diese wiederum kann verwendet werden, um die Position des Tauchkolbenschiebers 405 genau zu bestimmen. und folglich eine Information bezüglich der Menge des aus dem Behälter 406 ausgegebenen Fluids bereitstellen.
7a und 7b zeigen die Infusionspumpenbaugruppe mit dem Tauchkolbenschieber 405 in der vollständig ausgefahrenen Position. In dieser Position hat sich der Tauchkolbenschieber 405 über dem Getriebe 501 herausgezogen und hinter der Behälterkolbenbaugruppe 407 in den Behälter 406 vorgeschoben. Dementsprechend wird der Tauchkolbenschieber 405 so bemessen, daß er in das Gehäuse des Behälters 406 paßt, so daß die Behälterkolbenbaugruppe 407, wenn sich die Behälterkolbenbaugruppe 407 und der Tauchkolbenschieber 405 in der vollständig ausgefahrenen Position befinden, wie es gezeigt wird, das meiste, wenn nicht alles, von der Flüssigkeit aus dem Behälter 406 gedrückt hat. Wie weiter unten detaillierter erläutert wird, kann der Behälter 406, sobald die Behälterkolbenbaugruppe 407 das Ende ihrer Bewegungsbahn erreicht hat und anzeigt, daß der Behälter aufgebraucht worden ist, durch Drehen, so daß sich die mit Gewinde versehene Behälterkolbenbaugruppe 407 (in 7b nicht gezeigt) vom Einsteckabschnitt 426 der Kupplung löst, abgenommen werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Motorantriebswelle 432, das Getriebe 501, die Antriebsschraube 404 und der Tauchkolbenschieber 405 alle koaxial innerhalb der Bewegungsachse 440 (4) der Behälterkolbenbaugruppe 407 zentriert. Bei bestimmten der alternativen Ausführungsbeispiele können eine oder mehrere dieser Komponenten von der Mitte der Bewegungsachse 440 versetzt werden und doch mit der Bewegungsachse ausgerichtet bleiben, die eine Länge hat, die sich über die Länge des Behälters 406 erstreckt.
8 ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Antirotationsvorrichtung. Der Antirotationskeil 410 besteht aus einem Ring oder Bund 442 mit zwei rechtwinkligen Laschen 436, die mit 180° Zwischenraum angeordnet werden. In 8 ist nur eine Lasche sichtbar. Der Ringabschnitt 442 des Keils 410 umschließt das dem Motor nächstgelegene Ende des Tauchkolbenschiebers 405 und wird an demselben befestigt. Im Gehäuse 401 werden zwei Antirotationsschlitze 434 angeordnet, von denen in 8 nur einer sichtbar ist. Die Antirotationsschlitze 434 werden so bemessen, daß sie die rechtwinkligen Laschen des Keils 410 aufnehmen. Wenn sich der Tauchkolbenschieber 405, wie es zuvor beschrieben wurde, als Reaktion auf das Motordrehmoment in Axialrichtung bewegt, werden die Schlitze 434 erlauben, daß sich der Keil 410 gleichfalls in Axialrichtung bewegt. Jedoch werden die Schlitze 434 und die Laschen 436 des Keils 410 jedes Verdrehen des Tauchkolbenschiebers 405 verhindern, das sich sonst aus dem durch den Motor erzeugten Drehmoment ergeben könnte.
9 illustriert eine gespaltene Leitspindel- (oder Tauchkolbenschieber-) Konstruktion zur Verwendung mit einem Pumpenantriebsmechanismus. Die Verwendung einer gespaltenen oder ausziehbaren Leitspindel ermöglicht die Verwendung eines noch kleineren Gehäuses für den Antriebsmechanismus. Eine aus mehreren Segmenten gebildete ausziehbare Leitspindel ermöglicht, daß bei der Pumpe die Abmessungen des Antriebsmechanismus' auf ein Minimum verringert werden, sowohl bei Direkt- als auch bei Getriebeantriebsmechanismen.
Eine innere Welle 901 wird durch ein Zahnrad 906 angetrieben, das an einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) gekoppelt wird. Diese wiederum fährt durch einen Eingriff mit den Gewindegängen eines inneren Segments 904 ein mittleres Antriebssegment 902 aus. Das mittlere Segment 902 trägt ein äußeres Segment 903 mit sich in der Richtung d nach vorn, wenn es ausgefahren wird, um ein Fluid abzugeben. Wenn das mittlere Segment 902 vollständig ausgefahren ist, greift das innere Segment 904 mit einem Anschlag 905 am mittleren Segment 902 ineinander und sperrt es mit den Gewindegängen zwischen dem mittleren und dem inneren Segment gegen Druck. Danach dreht sich das gesperrte mittlere Segment 902 im Verhältnis zum äußeren Segment 903, und die Gewindegänge zwischen dem mittleren Segment 902 und dem äußeren Segment 903 greifen ineinander, um das äußere Segment 903 in der Richtung d zu seiner vollen Länge auszufahren.
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 eingefahrenen Leitspindelabschnitts des Antriebsmechanismus' um die Hälfte. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann das äußere Segment mit dem Motor verbunden werden, und das innere Segment kann das schwebende Segment sein. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen werden O-Ringe 907 verwendet, um jedes Segment im Verhältnis zum anderen abzudichten, und um eine Dichtung mit dem Gehäuse zu bilden, um die Wasserabdichtung und Unversehrtheit zu erhalten.
Wie zuvor bemerkt, kann die wasserfeste Konstruktion dieser Pumpen Betriebsprobleme veranlassen. Wenn der Benutzer sich mit Aktivitäten befaßt, welche die Pumpe wechselnden atmosphärischen Drücke aussetzen, können Differenzdrücke zwischen dem Innern des luftdichten/wasserfesten Pumpengehäuses und der Atmosphäre auftreten. Sollte der Druck im Gehäuse den äußeren atmosphärischen Druck überschreiten, könnten die resultierenden Kräfte bewirken, daß der Behälterkolben nach innen getrieben wird und folglich ein unerwünschtes Medikament verabreicht. Sollte andererseits der äußere atmosphärische Druck den Druck im Gehäuse überschreiten, dann wird der Pumpenmotor härter arbeiten müssen, um den Behälterkolben vorzuschieben.
Um diesem Problem zu begegnen, wird eine Lüftungsöffnung bereitgestellt, die dem Eindringen von Feuchtigkeit widersteht. Unter Bezugnahme auf 7b wird die Lüftung durch das Gehäuse 401 in den Behälterhohlraum 601 über eine Lüftungsöffung 605 erreicht. Die Lüftungsöffnung kann durch ein Entlastungsventil (nicht gezeigt) eingeschlossen oder mit einem wasserabweisenden Material bedeckt werden. Das wasserabweisende Material ermöglicht, daß Luft durch das Material hindurchgeht, während es dem Durchgang von Wasser oder anderen Flüssigkeiten widersteht, das gleiche zu tun, und folglich ein wasserfestes Lüften ermöglicht. Ein Ausführungsbeispiel verwendet ein wasserabweisendes Material, wie beispielsweise Gore-Tex^®, PTFE, Polyethylen hoher Dichte, Polymere mit extrem hohem Molekulargewicht, von Quellen wie beispielsweise W. I. Gore Associates, Flagstaff, AZ, Porex Technologies, Fairburn, GA, oder DeWAL Industries, Saunderstown, RI. Es versteht sich, daß ebenso gut andere wasserabweisende Materialien verwendet werden können.
Diese Materialien sind in Folienform oder geformt (gepreßt und gesintert) in einer Geometrie nach Wahl erhältlich. Unter Bezugnahme auf 10a bis 10c schließen bevorzugte Verfahren zum Befestigen dieses Materials am Gehäuse 401 ein, das wasserabweisende Material zu einer Kugel 1001 (10a) oder einem Zylinder 1002 (10b) zu formen und es in einen Hohlraum im vorgeformten Kunststoffgehäuse zu pressen. Als Alternative dazu könnte ein Etikett 1003 (10c) aus diesem Material entweder mit einem Abziehklebstoff oder einem Heißklebematerial 1004 hergestellt werden, so daß das Etikett über der Lüftungsöffnung 605 aufgebracht werden könnte. Als Alternative dazu könnte das Etikett an das Gehäuse schallgeschweißt werden. Bei jedem Verfahren wird Luft frei hindurchgehen können, aber Wasser nicht.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) könnte die Lüftungsöffnung in dem Anschluß 431 angebracht werden, der den Behälter 406 am Gehäuse 401 befestigt und der ebenfalls dazu dient, den Behälter 406 an den Infusionsbesteckschläuchen (nicht gezeigt) zu befestigen und mit denselben zu verbinden. Wie es in der ebenfalls noch nicht verbeschiedenen Anmeldung Seriennr. 09/428 818, eingereicht am 28. Oktober 1999, detaillierter beschrieben wird, beziehen sich der Anschluß und das Infusionsbesteck auf die Schläuche und die Vorrichtung, die den Auslaß des Behälters mit dem Benutzer einer Medikamenteninfusionspumpe verbinden.
Ein Vorteil des Anbringens der Lüftungsöffnung und des wasserabweisenden Materials an dieser Stelle statt am Gehäuse 401 ist, daß das Infusionsbesteck ein Einwegartikel ist und häufig mit jedem neuen Behälter oder jeder neuen Ampulle des Medikaments ersetzt wird. Folglich wird häufig neues wasserabweisendes Material in Betrieb genommen. Dies gewährleistet eine bessere Lüftung im Vergleich mit der Anbringung des wasserabweisenden Materials im Gehäuse 401. Material an dieser Stelle wird nicht so oft ersetzt und ist daher einer Ansammlung von Schmutz oder Öl ausgesetzt, was die Lüftung drosseln kann. Bei noch einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel könnten Lüftungsöffnungen mit wasserabweisendem Material sowohl im Pumpengehäuse als auch im Kupplungsabschnitt des Infusionsbestecks angebracht werden.
Ungeachtet der Positionierung der Lüftungsöffnung bleibt die Möglichkeit bestehen, daß die Lüftungsöffnung durch die Ansammlung von Schmutz, Öl usw. über dem wasserabweisenden Material verstopft werden kann. Bei einem anderen Merkmal bestimmter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann der lösbare Anschluß so wirken, daß er eine unbeabsichtigte Medikamentenabgabe in solchen Fällen verhindert, in denen der innere Pumpengehäusedruck den atmosphärischen Druck überschreitet. Unter Bezugnahme auf 11 schließt der Anschluß Gewindegänge ein, die in einem Hohlraum innerhalb der Außenseite der Behälterkolbenbaugruppe 407 geformt werden. Der Gewindehohlraum 424 nimmt die Gewindegänge des Einsteckabschnitts 426 in Eingriff, der wiederum am Ende 430 des Tauchkolbenschiebers 405 befestigt wird.
Dieser Gewindeeingriff verringert die Wirkung von atmosphärischen Druckdifferentialen, die auf das wasserfeste, luftdichte Gehäuse 401 (In 11 nicht gezeigt) wirken, oder verhindert, daß dieselbe eine unbeabsichtigte Medikamentenabgabe verursacht. Die Gewindegänge des Einsteckabschnitts 426 wirken, um ein Trennen der Behälterkolbenbaugruppe 407 vom Tauchkolbenschieber 405, der wiederum durch einen Eingriff des Außengewindes der Antriebsschraube 404 mit dem Innengewinde des Tauchkolbenschiebers 405 an der Antriebsschraube 404 (in 11 nicht gezeigt) befestigt wird, zu hemmen oder zu verhindern. Im Ergebnis dessen widersteht der Anschluß einer durch atmosphärische Druckdifferentiale verursachten Bewegung der Behälterkolbenbaugruppe 407.
Wenn der Behälter 406 abgenommen werden soll, wird er vom Kupplungseinsteckabschnitt 426 abgedreht. Danach bewirkt die Systemelektronik vorzugsweise, daß sich der Motor 403 schnell zurückdreht, so daß der Tauchkolbenschieber 405 in eine vollständig eingezogene Position (4 und 6) getrieben wird. Ein neuer Behälter 406 mag jedoch nicht voll mit Fluid sein. Folglich mag sich die Behälterkolbenbaugruppe 407 nicht in der fernsten möglichen Position vom Behälterauslaß befinden. Sollte sich die Behälterkolbenbaugruppe 407 in einer solchen Zwischenposition befinden, dann mag es nicht möglich sein, nach dem anfänglichen Anbringen des Behälters die Gewindegänge des Einsteckabschnitts 426 des Anschlusses (der sich in einer vollständig eingezogenen Position befindet) in Eingriff mit denen im aufnehmenden Abschnitt 424 der Kupplung in der Behälterkolbenbaugruppe 407 zu bringen.
Nach einem anderen Merkmal eines bestimmten Ausführungsbeispiels gewährleistet das illustrierte Ausführungsbeispiel das Vorschieben des Tauchkolbenschiebers 405 nach dem Einsetzen eines Behälters in das Pumpengehäuse. Der Tauchkolbenschieber 405 schiebt sich vor, bis er in Kontakt mit der Behältertauchkolbenbaugruppe 407 kommt und die Gewindegänge des Kupplungseinsteckabschnitts 426 des Anschlusses die Gewindegänge im aufnehmenden Abschnitt 424 in der Behälterkolbenbaugruppe 407 in Eingriff nehmen. Wenn die Gewindegänge bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel auf diese Weise ineinandergreifen, tun sie das nicht durch Drehen. Statt dessen ratschen sie übereinander.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Gewindegänge des Kupplungseinsteckabschnitts 426 eine fünfgängige Teilung oder ein Profil von 16 Gängen pro Zentimeter („TPcm") (40 Gänge pro Zoll („TPI")), während die Gewindegänge des aufnehmenden Kupplungsabschnitts 424 eine zweigängige Teilung oder ein Profil von 16 TPcm (40 TPI) haben, wie es in 11 illustriert wird. Folglich ermöglichen diese unterschiedlichen Gewindeprofile keinen normalen Gewindeeingriff Zahn um Zahn. Statt dessen gibt es einen Kreuzgewindeeingriff.
Der Zweck dieses beabsichtigten Gewindekreuzens ist es, die Kraft zu verringern, die notwendig ist, um die Gewindegänge in Eingriff zu bringen, wenn der Tauchkolbenschieber 405 in die Behälterkolbenbaugruppe 407 gesetzt wird. Außerdem werden die zweigängigen Gewindegänge mit 16 TPcm (40 TPI) des aufnehmenden Kupplungsabschnitts 424 vorzugsweise aus einem Gummiwerkstoff hergestellt, um den Gewindegängen einen Grad an Nachgiebigkeit zu verleihen. Andererseits werden die fünfgängigen Gewindegänge mit 16 TPcm (40 TPI) des Kupplungseinsteckabschnitts 426 vorzugsweise aus einem verhältnismäßig harten Kunststoff hergestellt. Es könnten andere Gewindeanordnungen und -profile eingesetzt werden, die zu einer ähnlichen Wirkung führen.
Falls die Gewindegänge andererseits eine übliche Gewindeteilung mit einer gleichen Gangzahl hätten, wäre bei einem gegebenen gleichen Grad der Gewindeüberlagerung (d.h., der Außendurchmesser des Einsteckmerkmals ist größer als der Außendurchmesser des aufnehmenden Merkmals) die zum Einsetzen des Einsteckmerkmals benötigte Kraft pulsierend. Unter Bezugnahme auf 13a wäre, da jeder Gewindezahn den nächsten Zahn in Eingriff nimmt, die Einsteckkraft hoch im Vergleich mit dem Punkt, an dem der Gewindezahn in das Tal des nächsten Zahns übergeht. Aber mit der Kreuzgewindeanordnung des bevorzugten Ausführungsbeispiels gleiten nicht alle der Gewindegänge zur gleichen Zeit übereinander. Statt dessen ratschen sie auf Grund des Kreuzgewindeprofils einzeln übereinander. Diese Anordnung führt dazu, daß weniger Kraft benötigt wird, um die Gewindegänge in Eingriff zu bringen, wenn sich der Tauchkolbenschieber in Axialrichtung bewegt, ermöglicht aber noch, daß der Behälter durch eine manuelle Drehbewegung leicht abzunehmen ist.
Während der Vorteil der Benutzung einer üblichen Gewindeteilung wäre, eine maximale Fähigkeit zu gewährleisten, einer Trennung der Behälterkolbenbaugruppe 407 vom Tauchkolbenschieber 405 in Axialrichtung zu widerstehen, gibt es Nachteile. Beim Eingriff der Gewindegänge ist die Spitzenkraft hoch und könnte zu einem übermäßigen Ausgeben von Fluids führen, wenn sich der Tauchkolbenschieber 405 nach vom bewegt, um im Hohlraum der Behälterkolbenbaugruppe 407 zu sitzen. Wie es in der ebenfalls noch nicht verbeschiedenen US-Patenanmeldung Seriennr. 09/428 411, eingereicht am 28. Oktober 1999, detaillierter beschrieben wird, kann die Pumpe ein Verstopfungserfassungssystem haben, das die Kraft in Axialrichtung als einen Indikator des Drucks innerhalb des Behälters nutzt. Falls dies so ist, dann könnte während dieser Bedingungen hoher Kraft ein falscher Alarm erzeugt werden.
Es ist daher wünschenswert, ein Einsteckkraftprofil zu haben, das vorzugsweise flacher als das in 13a gezeigte ist. Um dies zu erreichen, bewirkt die Kreuzgewindekonstruktion des bevorzugten Ausführungsbeispiels, daß die verhältnismäßig weichen Gummizähne des aufnehmenden Abschnitts 424 am Ende der Behälterkolbenbaugruppe 407 um die verhältnismäßig harten Kunststoffzähne des Anschlusses ratschen oder streifen, was für den gleichen Grad an Gewindeüberlagerung zu einer beträchtlich niedrigeren Einsteckkraft führt (siehe 13b). Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß nicht alle der Gewindezähne gleichzeitig übereinander gleiten. Darüber hinaus wird die Querschnittsform der Gewindegänge abgeschrägt. Dies macht es leichter, daß die Gewindezähne übereinander gleiten, wenn der Tauchkolbenschieber in den Behälterkolben eingesetzt wird. Jedoch macht es die flache entgegengesetzte Kante des Gewindeprofils viel schwerer, daß der Tauchkolbenschieber vom Behälterkolben getrennt wird.
Wenn der Tauchkobenschieber vollständig in den Behälterkolben eingesetzt wird, erreicht der Schieber seinen Tiefstand im Hohlraum des Kolbens. An diesem Punkt werden sowohl das Vorhandensein der hydraulischen Last des Fluids im Behälter als auch die statische und die kinetische Reibung des Kolbens auf den Tauchkolbenschieber wirken. 13b zeigt das Erreichen des Tiefpunkts des Tauchkolbenschiebers an einem Kolben in einem Behälter, der ein Fluid enthält, und die sich daraus ergebende Zunahme der auf den Kolben und den Tauchkolbenschieber wirkenden Axialkraft. Diese hydraulische Last ist in Verbindung mit der statischen und der kinetischen Reibung so viel höher als die zum Eingriff der Kolbengewindegänge erforderliche Kraft, daß eine solche Ungleichheit zum Vorteil genutzt werden kann.
Die in der vorläufigen US-Patentanmeldung, Seriennr. 60/243392 (Anwaltsregisternr. 0059-0391-PROV), eingereicht am 26. Oktober 2000, oder in der ebenfalls noch nicht verbeschiedenen US-Patenanmeldung Seriennr. 09/428 411, eingereicht am 28. Oktober 1999, beschriebenen Fluiddruck- und Verstopfungserfassungssysteme oder bekannte Druckschalterdetektoren, wie beispielsweise die unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen, können verwendet werden, um den mit dem Erreichen des Tiefpunkts des Tauchkolbenschiebers am Kolben verbundenen Fluidstaudruck zu erfassen. Ein Hochdruck-Auslösepunkt eines solchen Druckschalters oder Verstopfungserfassungssystems kann auf einen Punkt oberhalb der verhältnismäßig flachen Kreuzgewindekraft, wie sie in 13b gezeigt wird, eingestellt werden. Als Alternative dazu können das Ansteigen oder die Profile solcher Staudruckkräfte überwacht werden. Wenn eine angemessene Grenze erreicht wird, kann die Pumpensystemelektronik ein Signal senden, um den Pumpenmotor anzuhalten. Folglich ist das Pumpenantriebssystem in der Lage, selbsttätig zu erfassen, wann der Tauchkolbenschieber den Tiefpunkt erreicht hat, und den Pumpenmotor beim Vorschieben des Tauchkobenschiebers anzuhalten.
Unter Bezugnahme auf 11 und 12 wurde das fünfgängige Gewindeprofil mit 16 TPcm (40 TPI) (3,18 mm (0,125 Zoll) Steigung) des Kupplungseinsteckabschnitts 426 unter Berücksichtigung der Gewindesteigung an dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Anschlusses 431 ausgewählt. Der Anschluß 431 wird im Pumpengehäuse mit Gewindegängen 433 (7b) befestigt, die ein zweigängiges Profil mit 3 TPcm (8 TPI) (6,36 mm (0,250 Zoll) Steigung) haben. Daher sind die 6,36 mm (0,250 Zoll) Steigung am Anschluß das Doppelte derjenigen der Behälterkolbenbaugruppe 407, die 3,18 mm (0,125 Zoll) beträgt. Dies wurde gewählt, um eine unbeabsichtigte Fluidabgabe während des Abnehmens des Behälters vom Pumpengehäuse zu verhindern, oder als Alternative dazu, um eine Trennung der Behälterkolbenbaugruppe 407 vom Behälter 406 während des Abnehmens vom Pumpengehäuse zu verhindern. Wenn der Anschluß 431 von der Pumpe gelöst wird, wird sich sowohl der Anschluß 431 als auch der Behälter 406 mit der Steigung von 6,36 mm (0,250 Zoll) bewegen. Da die Steigung des Gewindeanschlusses 3,18 mm (0,125 Zoll) beträgt, wird sich der Tauchkolbenschieber 405 irgendwo zwischen den 3,18 mm (0,125 Zoll) Steigung de Gewindekupplung und den 6,36 mm (0,250 Zoll) Steigung des Infusionsbestecks 1103 lösen.
Daher beträgt die Geschwindigkeit, mit der die Behälterkolbenbaugruppe 407 von der Pumpe abgenommen wird, das gleiche bis zur Hälfte derjenigen des Behälters 406/Anschlusses 431. Folglich wird ein Medikament, das im Behälter 406 vorhanden sein kann, nicht an den Benutzer verabreicht. Außerdem ist die Länge der Behälterkolbenbaugruppe 407 ausreichend, so daß sie während des Abnehmens von der Pumpe immer am Behälter 406 befestigt bleiben wird. Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel beschreibt, daß der Tauchkolbenschieber 405 einen Kupplungseinsteckabschnitt 426 mit einer Außengewindesteigung hat, die sich vom Anschluß 431 unterscheidet, ist dies nicht notwendig. Die Gewindesteigungen könnten die gleichen sein oder einen anderen Maßsprung als den, der beschrieben worden ist, haben.
Das zweigängige Gewindeprofil des aufnehmenden Kupplungsabschnitts 424 an der Behälterkolbenbaugruppe 407 des bevorzugten Ausführungsbeispiels bietet einen weiteren Vorteil. Einige Versionen dieser Behälter können dafür konstruiert sein, durch den Benutzer gefüllt zu werden. In einem solchen Fall wird es notwendig sein, daß ein lineares Betätigungselement, das einen Griff (nicht gezeigt) umfaßt, in den Gewindeabschnitt der Behälterkolbenbaugruppe 407 geschraubt wird, damit der Benutzer die Behälterkolbenbaugruppe 407 zurückzieht und den Behälter füllt. Die Zahl der zum vollständigen Einsetzen des Griffs notwendigen Umdrehungen hängt sowohl von der Strecke ab, die sich das Griffgewindeprofil bewegt, um die Behälterkolbenbaugruppe 407 vollständig in Eingriff zu nehmen, als auch von der Gewindesteigung.
Zum Beispiel erfordert ein eingängiges Gewinde mit 16 TPcm (40 TPI) und 3,18 mm (0,125 Zoll) Steigung 4 vollständige Umdrehungen, um sich durch einen Gewindeeingriff von 2,54 mm (0,10 Zoll) zu bewegen. Ein zweigängiges Gewinde mit 16 TPcm (40 TPI) 1,27 mm (0,050 Zoll) Steigung jedoch erfordert nur 2 vollständige Umdrehungen, um sich durch den Gewindeeingriff von 2,54 mm (0,10 Zoll) zu bewegen. Daher ist es (eine gleiche Teilung vorausgesetzt) ein zusätzlicher Vorteil eines zweigängigen Gewindes im Vergleich zu einem eingängigen Gewinde, daß halb so viele Umdrehungen gebraucht werden, um den Griff vollständig festzusetzen.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen, die nicht gezeigt werden, kann das Ende des Tauchkolbenschiebers 405 eine Arretierung oder einen Steg einschließen, um mit einer entsprechenden Formation in der Behälterkolbenbaugruppe 407 ineinanderzugreifen, um einer unbeabsichtigten Trennung des Tauchkolbenschiebers 405 von der Behälterkolbenbaugruppe 407 zu widerstehen. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird der Tauchkolbenschieber 405 durch Überwinden eines Reibschlusses eingesetzt und abgenommen. Vorzugsweise ist der Reibschluß sicher genug, um einer Bewegung der Behälterkolbenbaugruppe 407 im Verhältnis zum Tauchkolbenschieber 405 auf Grund von Luftdruckveränderungen zu widerstehen, aber niedrig genug, um ein leichtes Abnehmen des Behälters 406 und seiner Behälterkolbenbaugruppe 407 vom Tauchkolbenschieber 405 zu ermöglichen, sobald das Fluid aufgebraucht worden ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Arretierung oder der Steg federbelastet oder -betätigt sein, um die Behälterkolbenbaugruppe 407 zu ergreifen, sobald der Antriebsmechanismus vorwärts bewegt (oder ausgefahren) worden ist, aber durch einen Schalter oder einen Nocken eingezogen wird, wenn sich der Antriebsmechanismus in der hintersten (oder eingezogenen) Position befindet. Die Federwirkung könnte ähnlich der an Spannzangen verwendeten sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Gewindekupplung durch Drehen oder Rotieren des Behälters, wenn er manuell im Gehäuse angebracht wird, mit dem Gewindehohlraum des Behälterkolbens in Eingriff gebracht werden.
Wie zuvor erwähnt, können manche Pumpensysteme ein Verstopfungserfassungssystem haben, das die Axialkraft auf das Antriebsgetriebe als einen Indikator des Drucks innerhalb eines Behälters verwendet. Ein Problem, dem sich solche Verstopfungserfassungssysteme gegenübersehen, ist die mit Behälterfluidstaudrücken verbundene Systemnachgiebigkeit. Wie zuvor erwähnt, kann die Kraft auf eine Kolbenbaugruppe, die sich aus gesteigerten Staudrücken ergibt, einen Kolben verformen, der aus einem verhältnismäßig flexiblen Material, wie beispielsweise Gummi, konstruiert wird. Sollte in dem Fluidsystem eine Verstopfung auftreten, kann diese Verformung die Geschwindigkeit verringern, mit der die Fluidstaudrücke zunehmen. Dies wiederum kann die für das System erforderliche Zeitdauer steigern, um eine Verstopfung zu erfassen – eine Situation, die unerwünscht sein kann.
Um diesem Problem zu begegnen, wird ein Einsatz 1201, der aus hartem Kunststoff, rostfreiem Stahl oder einem anderen, vorzugsweise verhältnismäßig steifen, Material hergestellt wird, im oberen Abschnitt der Behälterkolbenbaugruppe 407 angeordnet (12). Der Einsatz 1201 des illustrierten Ausführungsbeispiels verleiht der Gummi-Behälterkolbenbaugruppe 407 Steifigkeit. Dies kann eine unerwünschte Nachgiebigkeit verringern, die mit dem Behälter verbunden ist.
14 zeigt einen Industriestandard-Behälter 406 und die Kolbenbaugruppe 407, die ein Kolbenelement 1404 und einen Einsatz 1201 umfaßt. Das eine Ende des Behälters 406 hat einen allgemein konisch geformten Stirnabschnitt 1401, der sich zu einem Hals 1402 verjüngt. Am Hals wird ein Gesenk 1403 befestigt und bildet dadurch eine fluiddichte Dichtung. Der Einsatz 1201 wird im Hohlraum 424 des Kolbenelements 1404 angeordnet, der wiederum im entgegengesetzten Ende des Behälters 406 angeordnet wird.
15a und 15b zeigen das Kolbenelement 1404, das dafür geeignet ist, den Einsatz 1201 ( 14) aufzunehmen. Das Kolbenelement 1404 ist außerdem dafür geeignet, verschiebbar innerhalb des Behälters 1401 angebracht zu werden und eine fluiddichte Sperre in demselben zu bilden. Das Äußere des Kolbenelements 1404 schließt eine allgemein zylindrische Seitenwand 1502 und eine äußere proximale Seite 1501 ein, die eine allgemein konische konvexe Form hat, die dafür geeignet ist, sich dem konisch geformten Stirnabschnitt 1401 des Behälters 406 (14) anzupassen. Diese Geometrie verringert das Restvolumen an Fluid, das im Behälter 406 verbleibt, nachdem die Kolbenbaugruppe 407 vollständig vorgeschoben ist. Die Seitenwand 1502 des Kolbenelements hat eine Vielzahl von Stegen 1503, die einen Reibschluß mit dem Innern der Behälterseitenwand bilden, wodurch sie eine fluidbeständige Dichtung bilden.
Unter Bezugnahme auf 15c hat das Kolbenelement 1404 eine äußere distale Seite 1505, die der äußeren proximalen Seite 1501 gegenüberliegt, die wiederum dafür geeignet ist, ein Fluid zu berühren, das im Behälter vorhanden sein könnte. Die äußere distale Seite 1505 hat eine Öffnung 1506, die in den Gewindehohlraum 424 führt. Der Hohlraum 424 umfaßt eine erste Kammer 1508, die sich von der äußeren distalen Seite 1505 in den Hohlraum 424 erstreckt, und eine zweite Kammer 1509, die sich von der ersten Kammer 1508 zu einer inneren proximalen Wand 1510 erstreckt, die angrenzend an die äußere proximale Seite 1501 des Kolbenelements 1404 angeordnet wird.
Die erste Kammer 1508 wird durch eine allgemein zylinderförmige erste Wand 1511 definiert, die sich in Axialrichtung von der äußeren distalen Seite 1505 in den Hohlraum 424 erstreckt. Die erste Wand 1511 schließt an der Wand geformte Gewindegänge 1504 ein, die dafür geeignet sind, sich mit einem linearen Betätigungselement, wie zum Beispiel, wie zuvor beschrieben (11), den Gewindegängen des Einsteckabschnitts 426 des Tauchkolbenschiebers 405, zu verbinden. Die zweite Kammer 1509 wird durch eine allgemein zylinderförmige zweite Wand 1512, die sich in Axialrichtung von der allgemein zylinderförmigen ersten Wand 1511 in den Hohlraum 424 erstreckt, und durch die innere proximale Wand 1510 definiert. Die allgemein zylinderförmige zweite Wand 1512 hat einen Radius, der größer ist als derjenige der allgemein zylinderförmigen ersten Wand 1511. Eine Leiste 1513 erstreckt sich von der allgemein zylinderförmigen ersten Wand 1511 zu der allgemein zylinderförmigen zweiten Wand 1512. Die innere proximale Wand 1510 bildet das Ende der zweiten Kammer 1509 und hat eine allgemein konische Form. Folglich ist die Dicke desjenigen Abschnitts des ersten Elements, der sich zwischen der inneren proximalen Wand 1510 und der äußeren proximalen Seite 1501 befindet, allgemein gleichmäßig.
Unter Bezugnahme auf 16a bis 16c ist der Einsatz 1201 ein massives Element, das eine ebene Rückwand 1602, eine allgemein zylindrische Seitenwand 1603 und einen konischen Flächenabschnitt 1601 hat, der in einem sphärisch geformten Stirnabschnitt 1604 endet. Bei einem Ausführungsbeispiel hat die ebene Rückwand 1602 einen Durchmesser von 8,38 mm (0,33 Zoll), die zylindrische Seitenwand 1603 ist ungefähr 1,37 mm (0,054 Zoll) lang, der konische Flächenabschnitt 1601 ist ungefähr 3,25 mm (0,128 Zoll) lang, und der sphärisch geformte Stirnabschnitt 1604 hat einen Krümmungsradius von ungefähr 0,095 Zoll.
Der Flächenabschnitt 1601 und der Stirnabschnitt 1604 sind dafür geeignet, mit der inneren proximalen Wand 1510 zusammenzupassen, und die Rückwand 1602 ist dafür geeignet, an der Leiste 1513 des Kolbenelements 1404 (15c) aufzusitzen. Im eingesetzten Zustand befinden sich der Einsatzflächenabschnitt 1601 und die äußere proximale Seite 1501 in einer allgemein parallelen Abstandsbeziehung. Der Einsatz 1201 ist ein verhältnismäßig inkompressibles Element, das aus rostfreiem Stahl oder einem verhältnismäßig steifen Kunststoff oder einem anderen Material hergestellt werden kann, das vorzugsweise Steifigkeitseigenschaften hat, die größer sind als die der äußeren proximalen Seite 1501 des Kolbenelements 1404. Falls ein Hartkunststoffmaterial ausgewählt wird, sollte es jedoch vorzugsweise eine Kunststoffgüte haben, die den hohen Temperaturen widerstehen kann, die mit einem Autoklaven verbunden sind.
17 zeigt den Behälter 406 mit dem Kolbenelement 1404 und dem Einsatz 1201 in zusammengebautem Zustand. Wie zuvor erwähnt, stützt die Leiste 1513 die ebene Rückseite 1602 des Einsatzes 1201 und befestigt ihn an seinem Platz. Da das Kolbenelement 1404 aus Gummi oder einem anderen verhältnismäßig flexiblen Material konstruiert wird, kann es sich während des Zusammenbaus ausreichend wölben, um zu ermöglichen, daß der Einsatz 1201 in die Öffnung 1506 und durch die erste Kammer 1508 eingesetzt und danach in der zweiten Kammer 1509 angeordnet wird. Der konische Flächenabschnitt 1601 des Einsatzes 1201 paßt mit der inneren proximalen Wand 1510 des Kolbenelements 1404 zusammen und ermöglicht folglich eine verringerte Dicke des Gummis, der in unmittelbarem Kontakt mit dem Fluid 1701 steht. Diese verringerte Dicke des Gummis oder des anderen flexiblen Materials verringert die Nachgiebigkeit auf ein Minimum, die sonst durch den auf die äußere proximale Seite 1501 des Kolbenelements 1404 wirkenden Staudruck des Fluids 1701 verursacht werden könnte.
Obwohl das in 14 bis 17 abgebildete Einsatzelement 1201 vom Kolbenelement 1404 abgenommen werden kann, sollte zu erkennen sein, daß alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Kolbenbaugruppe einschließen, bei der es keine Öffnungen oder offenen Hohlräume gibt, und bei denen ein Einsatzelement auf eine solche Weise ummantelt wird, daß es nicht abgenommen werden kann.
Das Einsatzelement der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist nicht dafür geeignet, das Fluid in einem Behälter zu berühren. Jedoch zeigt 18 noch ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem ein Abschnitt eine Einsatzelements dafür geeignet ist, ein Behälterfluid zu berühren. Eine Kolbenbaugruppe 1801 umfaßt ein Kolbenelement 1802 und einen Einsatz 1803. Das Kolbenelement 1802 ist dafür geeignet, verschiebbar innerhalb eines Behälters (in 18 nicht gezeigt) angeordnet zu werden, und ist außerdem dafür geeignet, einen Teil einer fluiddichten Sperre innerhalb des Behälters zu bilden. Das Kolbenelement 1802 hat eine äußere proximale Seite 1804 und eine äußere distale Seite 1805. Die äußere proximale Seite 1804 ist dafür geeignet, das Behälterfluid zu berühren, und wird aus einem Elastomermaterial, wie beispielsweise Gummi, hergestellt.
Der Einsatz 1803 ist wesentlich innerhalb des Kolbenelements 1802 enthalten und hat eine Fläche 1806, die aus einem Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder Hartkunststoff, hergestellt wird, das eine Steifigkeit hat, die größer ist als die des Kolbenelements 1802. Die Einsatzfläche 1806 hat einen freigelegten Abschnitt 1807 und einen eingeschlossenen Abschnitt 1808. Der freigelegte Abschnitt 1807 ist dafür geeignet, das Fluid innerhalb des Behälters zu berühren, während der eingeschlossene Abschnitt 1808 durch die äußere proximale Seite 1804 des Kolbenelements 1802 eingeschlossen oder bedeckt wird. Daher erstreckt sich der Einsatz 1803 an der äußeren proximalen Seite des Kolbenelements 1802 vorbei und ist für einen Kontakt mit dem Fluid geeignet, um die fluiddichte Sperre innerhalb des Behälters zu vervollständigen. Folglich verleiht die Anordnung des Einsatzes 1803 auf diese Weise der Kolbenbaugruppe 1801 die notwendige Steifigkeit, um die Systemnachgiebigkeit zu verringern.
Während die oben beschriebenen Kolbenelemente und Einsätze konische Geometrien einschließen, sollte zu erkennen sein, daß andere Geometrien verwendet werden können. Zum Beispiel hat bei einem in 11 gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel ein Einsatz 1101 eine Scheibenform mit verhältnismäßig ebenen Flächen. Dies kann der Kolbenbaugruppe 407 ebenfalls die notwendige Steifigkeit verleihen, um die Systemnachgiebigkeit zu verringern.
Bei noch anderen Ausführungsbeispielen (nicht gezeigt) ist ein Einsatzelement ein integraler Teil eines Einsteckabschnitts einer Tauchkolbenschieberbaugruppe, die dafür geeignet ist, in einen Kolbenbaugruppenhohlraum zu passen. Der Einsteckabschnitt der Schieberbaugruppe (d.h., das Einsatzelement) ist außerdem dafür geeignet, an eine innere proximale Wand innerhalb des Hohlraums anzustoßen, und verleiht folglich demjenigen Abschnitt der Kolbenbaugruppe, der in Kontakt mit dem Behälterfluid steht, eine gesteigerte Steifigkeit.
Es ist zu erkennen, daß die Konstruktion von 4 bis 18 zu einer Anordnung führt, bei welcher der Tauchkolbenschieber 405 zuverlässig, aber lösbar an die Antriebsschraube 404 gekoppelt wird. Wenn es Zeit ist, den Behälter 406 zu ersetzen, kann er vom Einsteckende der Kupplung abgenommen werden, ohne den Eingriff von Tauchkolben und Antriebsschraube zu beeinträchtigen. Darüber hinaus wird der Tauchkolbenschieber 405 bei einem Ausführungsbeispiel als ein Hohlzylinder mit Innengewinde geformt. Folglich umschließt er die Antriebsschraube 404 vollständig und nimmt dieselbe in Eingriff Wenn sich der Tauchkolbenschieber 405 in einer verhältnismäßig eingezogenen Position befindet, schließt er alle Zahnräder ein, die den Motor 403 mit der Antriebsschraube 404 koppeln, und erreicht folglich eine außerordentlich kompakte Konstruktion. Sowohl eine mit einem wasserabweisenden Material bedeckte Lüftungsöffnung als auch eine Gewindekupplung stellen redundante Mittel bereit, um zu ermöglichen, die Pumpe ohne die unbeabsichtigte Medikamentenverabreichung wechselnden atmosphärischen Drücken auszusetzen. Eine Behälterkolbenbaugruppe 407 schließt ein Einsatzelement 1201 ein, das die Steifigkeit der Kolbenbaugruppe 407 steigert und folglich die Fluidsystemnachgiebigkeit verringert.
Die beigefügten Ansprüche sollen sich auf Modifikationen erstrecken, wie sie in den wahren Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen. Die vorliegend offengelegten Ausführungsbeispiele sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht einschränkend zu betrachten, wobei der Rahmen der Erfindung durch die angefügten Ansprüche statt durch die vorstehende Beschreibung definiert wird, und daher sollen alle Veränderungen, die zu der Bedeutung und dem Entsprechungsbereich der Ansprüche gehören, in denselben eingeschlossen sein.

Claims

Vorrichtung zum Ausgeben eines Medikamentenfluids, die folgendes umfaßt: einen Behälter (406), geeignet zum Aufnehmen des Fluids und geeignet zur Verwendung mit einem Pumpenantriebssystem, das ein lineares Betätigungselement (405) hat, und einen Kolben (407), der folgendes umfaßt: ein erstes Kolbenelement (1404), geeignet für eine verschiebbare Anbringung innerhalb des Behälters (406), dafür geeignet, wenigstens einen Teil einer fluiddichten Sperre innerhalb des Behälters zu bilden, und dafür geeignet, lösbar an das lineare Betätigungselement (405) gekoppelt zu werden, wobei das erste Kolbenelement (1404) eine äußere proximate Seite (1501) und eine äußere distale Seite (1505) hat, wobei die äußere proximale Seite (1501) dafür geeignet ist, das Fluid zu berühren, und aus einem Material mit einer ersten Steifigkeit hergestellt wird, ein zweites Kolbenelement (1201) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei wenigstens ein Abschnitt des zweiten Elements (1201) innerhalb des ersten Elements (1404) angeordnet wird, und wobei die erste Seite des zweiten Elements an die äußere proximale Seite (1501) des ersten Elements (1404) angrenzt und aus einem Material mit einer Steifigkeit hergestellt wird, die größer ist als die erste Steifigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Betätigungselement (405) ein erstes Gewindeelement (426) einschließt und das erste Kolbenelement ein zweites Gewindeelement (424) einschließt, dafür geeignet, das erste Gewindeelement (426) in Eingriff zu nehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich die erste Seite des zweiten Kolbenelements (1201) in einer allgemein parallelen Abstandsbeziehung mit der äußeren proximalen Seite (1501) des ersten Kolbenelements (1404) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Material der äußeren proximalen Seite (1501) des ersten Kolbenelements (1404) eine durch den Abstand zwischen der äußeren proximalen Seite (1501) des ersten Elements und der ersten Seite des zweiten Elements (1201) definierte Dicke hat, und bei dem die Dicke allgemein gleichförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die äußere proximate Seite (1501) des ersten Kolbenelements (1404) aus einem Elastomermaterial hergestellt wird und die erste Seite des zweiten Kolbenelements (1201) entweder aus rostfreiem Stahl oder aus Kunststoff hergestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite Kolbenelement (1201) wesentlich innerhalb des ersten Kolbenelements (1404) enthalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich das zweite Kolbenelement (1201) an der äußeren proximalen Seite (1501) des ersten Elements (1404) vorbei erstreckt und für eine Berührung mit dem Fluid geeignet ist, um die fluiddichte Sperre innerhalb des Behälters (406) zu vervollständigen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite Kolbenelement (1201) eine allgemein nicht zusammendrückbare Struktur hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Kolbenelement (1404) einen Hohlraum (424) hat und die äußere distale Seite (1505) des ersten Elements (1404) eine Öffnung (1506) hat, die in den Hohlraum (424) führt, wobei der Hohlraum eine innere proximale Wand (1510) und eine innere Seitenwand (1511) hat, wobei die innere proximate Wand (1510) an die äußere proximale Seite (1501) angrenzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der sich die innere proximale Wand (1510) des Hohlraums (424) und die äußere proximale Seite (1501) in einer allgemein parallelen Abstandbeziehung zueinander befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Material der äußeren proximalen Seite des ersten Elements (1404) eine durch den Abstand zwischen der äußeren proximalen Seite (1501) und der inneren proximalen Wand (1510) des Hohlraums (424) definierte Dicke hat, und bei dem die Dicke allgemein gleichförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Kolbenelement (1404) einen Hohlraum (424) hat, und bei der die äußere distale Seite (1505) des ersten Elements eine Öffnung hat, die in den Hohlraum (424) führt, wobei der Hohlraum folgendes umfaßt: eine erste Kammer (1508), die sich von der äußeren distalen Seite (1505) in den Hohlraum (424) erstreckt, und eine zweite Kammer (1509), die sich von der ersten Kammer (1508) zu einer inneren proximalen Wand (1510) erstreckt, wobei die innere proximale Wand angrenzend an die äußere proximate Seite (1501) angeordnet wird, und bei der das zweite Element (1201) innerhalb der zweiten Kammer (1509) angeordnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die erste Kammer (1508) durch eine allgemein zylinderförmige erste Wand (1511) definiert wird, die sich in Axialrichtung von der äußeren distalen Seite (1505) in den Hohlraum (424) erstreckt, und bei der die zweite Kammer (1509) definiert wird durch: eine allgemein zylinderförmige zweite Wand (1512), die sich von der allgemein zylinderförmigen ersten Wand (1511) in den Hohlraum (424) erstreckt, wobei die allgemein zylinderförmige zweite Wand (1512) einen Radius hat, der größer ist als derjenige der allgemein zylinderförmigen ersten Wand (1511), eine Leiste (1513), die sich von der allgemein zylinderförmigen ersten Wand (1511) zu der allgemein zylinderförmigen zweiten Wand (1512) erstreckt, und die innere proximate Wand (1510).
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der sich die innere proximale Wand (1510) der zweiten Kammer (1509) und die äußere proximale Seite (1501) des ersten Kolbenelements in einer allgemein parallelen Abstandsbeziehung zueinander befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die innere proximale Wand (1510) eine allgemein konische Form hat und die äußere proximale Seite (1501) eine allgemein konische Form hat.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der das zweite Kolbenelement (1201) eine allgemein konische Vorderseite, eine allgemein zylindrische Seitenwand und eine ebene Rückwand hat, wobei die allgemein konische Vorderseite dafür geeignet ist, mit der inneren proximalen Wand zusammenzupassen, und das zweite Kolbenelement (1201) dafür geeignet ist, an der Leiste (1513) anzuliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der das zweite Kolbenelement (1201) einen konischen Vorderseitenabschnitt hat, der in einem kugelförmigen Endabschnitt endet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der das erste Kolbenelement (1404) aus einem Elastomermaterial hergestellt wird und das zweite Element (1201) entweder aus rostfreiem Stahl oder aus Kunststoff hergestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die allgemein zylinderförmige erste Wand (1511) Gewindegänge hat.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der die Gewindegänge eine zweigängige Teilung von 40 Gewindegängen pro Zoll haben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Gewindeelement (426) eine Schraube umfaßt, die vom linearen Betätigungselement (405) vorsteht und Außengewindegänge hat, und das zweite Gewindeelement (424) einen Hohlraum umfaßt, der durch das erste Element definiert wird und Innengewindegänge hat, angeordnet, um durch die Außengewindegänge der Schraube in Eingriff genommen zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der die Außengewindegänge der Schraube aus einem Material mit einer ersten Härte hergestellt werden und die Innengewindegänge des Hohlraums (424) des ersten Elements aus einem Material mit einer zweiten Härte hergestellt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der die Außengewindegänge der Schraube eine erste Steigung haben, und bei der die Innengewindegänge des Hohlraums des ersten Elements eine zweite Steigung haben.
Verfahren zum Ausgeben eines Fluids aus einem Fluidbehälter (406) mit einem Kolben (407), der eine Hubachse definiert, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Koppeln des Behälterkolbens (407) an ein lineares Betätigungselement (405), wobei der Behälterkolben folgendes umfaßt: ein erstes Kolbenelement (1404), geeignet für eine verschiebbare Anbringung innerhalb des Behälters (406) und dafür geeignet, eine fluiddichte Sperre innerhalb des Behälters (406) zu bilden, wobei das erste Kolbenelement (1404) eine äußere proximale Seite (1501) und eine äußere distale Seite (1505) hat, wobei die äußere proximale Seite dafür geeignet ist, das Fluid zu berühren, und aus einem Material mit einer ersten Steifigkeit hergestellt wird, ein zweites Kolbenelement (1201) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei das zweite Element innerhalb des ersten Elements (1404) angeordnet wird, und die erste Seite des zweiten Elements (1201) an die äußere proximale Seite (1501) des ersten Elements (1404) angrenzt und aus einem Material mit einer Steifigkeit hergestellt wird, die größer ist als die erste Steifigkeit, Drehen einer Motorantriebswelle (403) und lineares Betätigen des Behälterkolbens (407) längs der Kolbenhubachse unter Verwendung des linearen Betätigungselements (405) als Reaktion auf die Drehung der Motorantriebswelle (403), um das Fluid aus dem Behälter auszugeben, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kolbenelement ein erstes Gewindeelement (426) einschließt, dafür geeignet, lösbar ein zweites Gewindeelement (424) des linearen Betätigungselements (405) in Eingriff zu nehmen.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem sich die erste Seite des zweiten Elements (1201) in einer allgemein parallelen Abstandsbeziehung mit der äußeren proximalen Seite (1501) des ersten Elements befindet.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem das Material der äußeren proximalen Seite (1501) des ersten Elements eine durch den Abstand zwischen der äußeren proximalen Seite (1501) des ersten Elements und der ersten Seite des zweiten Elements (1201) definierte Dicke hat, und bei dem die Dicke allgemein gleichförmig ist.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die äußere proximate Seite (1501) des ersten Elements (1404) aus Gummi hergestellt wird und die erste Seite des zweiten Elements (1201) entweder aus rostfreiem Stahl oder aus Kunststoff hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, bei dem das erste Gewindeelement (426) eine Schraube umfaßt, die vom linearen Betätigungselement (405) vorsteht und Außengewindegänge hat, und das zweite Gewindeelement (424) einen Hohlraum umfaßt, der durch das erste Element definiert wird und Innengewindegänge hat, angeordnet, um durch die Außengewindegänge der Schraube in Eingriff genommen zu werden.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Außengewindegänge der Schraube aus einem Material mit einer ersten Härte hergestellt werden und die Innengewindegänge des Hohlraums des ersten Elements aus einem Material mit einer zweiten Härte hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Außengewindegänge der Schraube eine erste Steigung haben, und bei der die Innengewindegänge des Hohlraums des ersten Elements eine zweite Steigung haben.
Kolben für einen Behälter (406), geeignet zum Aufnehmen eines Fluids und geeignet zur Verwendung mit einem Pumpenantriebssystem mit einem linearen Betätigungselement (405), wobei der Kolben folgendes umfaßt: ein erstes Kolbenelement (1404), geeignet für eine verschiebbare Anbringung innerhalb des Behälters (406) und dafür geeignet, eine fluiddichte Sperre innerhalb des Behälters (406) zu bilden, wobei das erste Kolbenelement (1404) eine äußere proximate Seite (1501) und eine äußere distale Seite (1505) hat, wobei die äußere proximate Seite (1501) dafür geeignet ist, das Fluid zu berühren, und aus einem Material mit einer ersten Steifigkeit hergestellt wird, und Mittel, um der äußeren proximalen Seite (1501) eine zweite Steifigkeit zu verleihen, wobei die zweite Steifigkeit größer ist als die erste Steifigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Betätigungselement ein erstes Gewindeelement (426) einschließt und das erste Kolbenelement ein zweites Gewindeelement (424) einschließt, dafür geeignet, das erste Gewindeelement (426) in Eingriff zu nehmen.
Kolben nach Anspruch 30, der außerdem umfaßt: Mittel zum Koppeln des ersten Elements (1404) an ein lineares Betätigungselement (405).
Kolben nach Anspruch 31, bei dem die äußere proximale Seite (1501) des ersten Elements (1404) allgemein von konischer Form ist.