DE69923858T2 - Kompaktes pumpenantriebssystem - Google Patents
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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 Motor101 treibt eine Leitspindel102 an, die Gewindegänge aufweist, die mit einer Antriebsmutter103 in Eingriff kommen. Auf diese Weise wird die Rotationskraft der Leitspindel102 auf die Antriebsmutter103 übertragen, die eine Bewegung dieser in einer axialen Richtung d hervorruft. Weil die Antriebsmutter103 fest an einem Behälterkolben104 angebracht ist, wird er gleichfalls in einer axialen Richtung d' parallel zur Richtung d getrieben, wodurch das Fluid aus dem Behälter105 in das Infusionsaggregat106 dispensiert wird. Die gesamte Anordnung kann in einem wasserbeständigen Gehäuse107 aufgenommen werden. -
2 zeigt eine andere Leitspindelanordnung, die ebenfalls im Fachgebiet bekannt ist. Bei dieser Anordnung weist ein Motor201 (oder ein Motor mit einem angebrachten Getriebe) eine Antriebswelle201a auf, die einen Satz von Zahnrädern202 antreibt. Das Drehmoment wird dann von den Zahnräder202 auf eine Leitspindel203 übertragen. Die Gewindegänge der Leitspindel203 werden mit Gewindegängen (nicht gezeigt) in einem Kolbenschieber204 in Eingriff gebracht. Daher wird das Drehmoment der Leitspindel203 auf den Schieber204 übertragen, was bewirkt, daß er sich in einer axialen Richtung d' parallel zur Antriebswelle201a des Motors201 bewegt. Der Schieber204 ist mit einem Behälterkolben205 in Kontakt, der gleichfalls zu einer Bewegung in der axialen Richtung d' gezwungen wird, wodurch Fluid aus dem Behälter206 in das Infusionsaggregat207 dispensiert wird. Die Anordnung kann in einem wasserbeständigen Gehäuse208 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 und3b abgebildet. Ein Behälter301 paßt in das Gehäuse302 der Einheit. Ebenfalls wird das Kolbenelement303 gezeigt, das ein längliches Element mit einem im wesentlichen kreisförmigen Kolbenkopf304 für das Verdrängen des Fluids im Behälter301 aufweist, wenn es durch die sich drehende Antriebsspindel305 auf der Welle (nicht sichtbar) des Antriebsmotors306 angetrieben wird. - Wie deutlicher in
3b gezeigt wird, weisen der Behälter301 , der Kolbenkopf304 und das Kolbenelement303 eine zusammenhängende Einheit auf, die im Gehäuse302 (3a ) angeordnet wird. Der kreisförmige Kolbenkopf304 verdrängt Fluid im Behälter bei einer axialen Bewegung des Kolbenelementes303 . Der hintere Abschnitt des Kolbenelementes303 ist wie ein Längssegment eines Zylinders geformt, wie in3b gezeigt wird, und er ist mit Innengewinde versehen, so daß er in eine Eingriffsposition mit der Antriebsspindel305 eingesetzt werden kann. Die Antriebsspindel305 ist ein Gewindeschneckenrad mit einem Durchmesser, um mit den Innengewindegängen des Kolbenelementes303 in Eingriff zu kommen. Auf diese Weise dreht der Motor306 die Antriebsspindel305 , die mit den Gewindegängen des Kolbenelementes303 in Eingriff kommt, um den Kolbenkopf304 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 Antriebsspindel305 und der Motor306 der Atmosphäre ausgesetzt. Jegliches Wasser, das mit der Antriebsspindel305 und dem Motor306 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 Kolbenkopfes304 . Das Kolbenelement303 kann von der Antriebsspindel305 entkuppelt werden. Wenn jedoch eine andere Behälterbaugruppe eingesetzt wird, ist es beim System nicht bekannt, ob sich der Kolbenkopf304 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 Kolbenkopfes304 aufgezeigt, um das Ausmaß zu bestimmen, in dem die Medikation im Behälter301 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 aus3a 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 aus4 außerhalb des Gehäuses; -
6 eine weggeschnittene perspektivische Darstellung des Antriebsmechanismus aus4 in einer zurückgezogenen Position, -
7a eine weggeschnittene Seitendraufsicht des Antriebsmechanismus aus4 in einer ausgezogenen Position; -
7b eine weggeschnittene perspektivische Darstellung des Antriebsmechanismus aus4 in einer ausgezogenen Position; -
8 eine weggeschnittene perspektivische Darstellung einer Gegendrehvorrichtung für eine Verwendung bei dem in4 gezeigten Antriebsmechanismus, -
9 eine Schnittdarstellung einer segmentierten (oder Teleskop-) Leitspindel in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; -
10a ,10b und10c Schnittdarstellungen von verschiedenen Ausführungen der Entlüftungsöffnungen für eine Verwendung beim Antriebsmechanismus aus4 ; -
11 eine teilweise Schnittdarstellung einer Behälter- und Kolbenschieberbaugruppe; -
12 eine teilweise Schnittdarstellung eines Behälters und eines Behälterverbindungsteils; -
13a und13b 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 Gehäuse401 , das einen unteren Abschnitt402 für eine Stromversorgung420 und eine elektronische Steuerschaltung422 enthält, eine Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise einen Motor403 (beispielsweise einen Solenoid-, Schritt- oder Gleichstrommotor), ein erstes Antriebselement, wie beispielsweise ein mit Außengewinde versehenes Antriebszahnrad oder eine Schraubenspindel404 , ein zweites Antriebselement, wie beispielsweise ein mit Innengewinde versehenes Kolbenzahnrad oder einen Schieber405 , und eine auswechselbare Phiole oder Behälter406 aufnimmt. Der Behälter406 umfaßt einen Kolben407 mit Runddichtringen oder integrierten erhabenen Rändern für das Bilden einer wasser- und luftdichten Abdichtung. Der Behälter406 ist im Gehäuse401 mit einem Verbindungsteil431 gesichert, das ebenfalls als die Grenzfläche zwischen dem Behälter406 und dem Infusionsgeräteschlauch (nicht gezeigt) dient. Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Behälterkolben407 mit dem Kolbenschieber405 mittels einer ausrückbaren Kupplung gekuppelt. Bei der veranschaulichten Ausführung umfaßt die Kupplung einen Aufnahmeabschnitt424 , der einen Steckabschnitt426 aufnimmt, der vom Kolbenschieber405 getragen wird. Der Aufnahmeabschnitt424 ist an der Stirnfläche428 des Kolbens407 positioniert und umfaßt einen Gewindehohlraum, der mit den Gewindegängen der Steckschraube in Eingriff kommt, die sich vom Ende430 des Kolbenschiebers405 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 Antriebswelle432 des Motors403 dreht, treibt die Antriebsspindel404 den Kolbenschieber405 direkt an, um die axiale Verschiebung gegen den Behälterkolben407 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 Runddichtring409 , ist mit dem Kolbenschieber405 in Kontakt, wodurch gestattet wird, daß er sich axial bewegt, während eine wasserbeständige Sperre zwischen dem Hohlraum, der den Behälter406 aufnimmt, und dem Motor403 beibehalten wird. Das verhindert, daß Fluids und andere Verunreinigungen in das Antriebssystem gelangen. - Ein Antidrehkeil
410 ist am Kolbenschieber405 befestigt und so bemessen, daß er in eine Nut (nicht gezeigt) paßt, die im Gehäuse401 axial angeordnet ist. Diese Anordnung dient dazu, eine Drehung des Motors und des Kolbenschiebers zu verhindern, die sich anderenfalls aus dem vom Motor403 erzeugten Drehmoment in dem Fall ergeben könnte, daß die Reibung des Runddichtringes409 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 Gehäuse401 mittels einer systemübereinstimmenden Halterung412 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 aus4 außerhalb des Gehäuses. Der Kolbenschieber405 (Innengewindegänge, nicht gezeigt) ist zylindrisch geformt und weist einen schraubenartigen Steckabschnitt426 der Kupplung auf, der an einem Ende davon angebracht ist. Der Antidrehkeil410 ist am entgegengesetzten Ende des Schiebers405 befestigt. Die Antriebsspindel404 zeigt einen derartigen Durchmesser, daß sie in die Innengewindegänge des Kolbenschiebers405 paßt und damit in Eingriff kommt, wie in4 gezeigt wird. Ein konventionelles Getriebe501 kuppelt die Antriebsspindel404 mit der Antriebswelle432 des Motors403 . -
4 und6 zeigen die Infusionspumpenbaugruppe mit dem Kolbenschieber405 in der zurückgezogenen Position. Der Behälter406 , der voll mit Medikation oder einem anderen Fluid sein kann, wird in einen Behälterhohlraum601 eingesetzt, der so bemessen ist, daß er einen Behälter oder eine Phiole aufnimmt. In der zurückgezogenen Position umschließt der Kolbenschieber405 das Getriebe501 (in6 nicht sichtbar), während die Antriebsspindel404 (in6 nicht sichtbar) innerhalb des Kolbenschiebers405 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 Kolbenschiebers405 genau zu bestimmen, wodurch eine Information betreffs der Menge an Fluid bereitgestellt wird, die vom Behälter406 dispensiert wird. -
7a und7b zeigen die Infusionspumpenbaugruppe mit dem Kolbenschieber405 in der vollständig ausgezogenen Position. In dieser Position hat sich der Kolbenschieber405 über das Getriebe501 zurückgezogen und in den Behälter406 hinter dem Behälterkolben407 hinein vorwärtsbewegt. - Dementsprechend ist der Kolbenschieber
405 so bemessen, daß er in das Gehäuse des Behälters406 paßt, so daß, wenn der Behälterkolben407 und der Kolbenschieber405 in der vollständig ausgezogenen Position sind, wie gezeigt wird, der Behälterkolben407 das meiste der Flüssigkeit, wenn nicht die gesamte, aus dem Behälter406 herausgedrückt hat. Wie es nachfolgend detaillierter erklärt wird, sobald der Behälterkolben407 das Ende seines Bewegungsweges erreicht hat, was anzeigt, daß der Behälter entleert wurde, kann der Behälter406 entfernt werden, indem er so verdreht wird, daß sich der mit Gewinde versehene Behälterkolben407 (in7b nicht gezeigt) vom Steckabschnitt426 der Kupplung trennt. - Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Motorantriebswelle
432 , das Getriebe501 , die Antriebsspindel404 und der Kolbenschieber405 alle koaxial innerhalb der Bewegungsachse440 des Behälterkolbens407 zentriert (4 ). Bei einigen der alternativen Ausführungen kann ein oder mehrere dieser Bauteile von der Mitte der Bewegungsachse440 versetzt sein und dennoch mit der Bewegungsachse ausgerichtet bleiben, die eine Länge aufweist, die sich entlang der Länge des Behälters406 erstreckt. -
8 ist eine weggeschnittene perspektivische Darstellung einer Antidrehvorrichtung. Der Antidrehkeil410 besteht aus einem Ring oder einer Hülse442 mit zwei rechteckigen Vorsprüngen436 , die 180° voneinander beabstandet sind. In8 ist nur ein Vorsprung sichtbar. Der Ringabschnitt442 des Keils410 umgibt das Ende des Kolbenschiebers405 und ist daran befestigt, das dem Motor am nächsten ist. Im Gehäuse401 sind zwei Antidrehschlitze434 angeordnet, von denen nur einer in8 sichtbar ist. Die Antidrehschlitze434 sind so bemessen, daß sie die rechteckigen Vorsprünge des Keils410 aufnehmen. Während sich der Kolbenschieber405 axial als Reaktion auf das Motordrehmoment bewegt, wie es vorangehend beschrieben wird, werden die Schlitze434 gestatten, daß sich der Keil410 gleichfalls axial bewegt. Die Schlitze434 und die Vorsprünge436 des Keils410 werden jedoch jegliches Verdrehen des Kolbenschiebers405 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 Zahnrades906 gedreht, das mit einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) gekuppelt ist. Das zieht wiederum ein mittleres Antriebssegment902 aus, indem ein Eingriff mit den Gewindegängen eines inneren Segmentes904 erfolgt. Das mittlere Segment902 trägt ein äußeres Segment903 mit sich in der Richtung d nach vorn, während es ausgezogen wird, um Fluid zuzuführen. Wenn das mittlere Segment902 vollständig ausgezogen ist, kommt das innere Segment904 mit einem Anschlag905 am mittleren Segment902 in Eingriff und verriegelt es durch einen Eingriff mit den Gewindegängen zwischen dem mittleren und inneren Segment. Das verriegelte mittlere Segment902 dreht sich relativ dann zum äußeren Segment903 , und die Gewindegänge zwischen dem mittleren Segment902 und dem äußeren Segment903 kommen in Eingriff, um das äußere Segment903 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 Gehäuse401 in den Behälterhohlraum601 über eine Entlüftungsöffnung605 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 Gehäuse401 zu befestigen, das Formen des hydrophoben Materials zu einer Kugel1001 (10a ) oder einem Zylinder1002 (10b ) und das Pressen dieser in einen Hohlraum im vorgeformten Kunststoffgehäuse. Alternativ könnte ein Etikett1003 (10c ) aus diesem Material mit entweder einem Abziehbildklebstoff oder einem Wärmebindungsmaterial1004 hergestellt werden, so daß das Etikett über die Entlüftungsöffnung605 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 Behälter406 am Gehäuse401 sichert und was ebenfalls dazu dient, den Behälter406 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 Gehäuse401 . 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 Behälterkolbens407 gebildet werden. Der Gewindehohlraum424 kommt mit den Gewindegängen des Steckabschnittes426 in Eingriff, der wiederum am Ende430 des Kolbenschiebers405 befestigt ist. - Dieser Gewindeeingriff verringert oder verhindert, daß der Einfluß der atmosphärischen Druckunterschiede, die auf das wasserbeständige, luftdichte Gehäuse
401 (in11 nicht gezeigt) wirken, eine unbeabsichtigte Fluidzuführung hervorruft. Die Gewindegänge des Steckabschnittes426 wirken so, daß die Trennung des Behälterkolbens407 vom Kolbenschieber405 behindert oder verhindert wird, der wiederum an der Antriebsspindel404 (in11 nicht gezeigt) durch Eingriff der Außengewindegänge der Antriebsspindel404 mit den Innengewindegängen des Kolbenschiebers405 gesichert ist. Im Ergebnis dessen widersteht die Kupplung einer Bewegung des Behälterkolbens407 , die durch atmosphärische Druckunterschiede hervorgerufen wird. - Wenn der Behälter
406 entfernt werden soll, wird er vom Steckabschnitt426 der Kupplung abgedreht. Die Systemelektronik bewirkt dann vorzugsweise, daß der Antriebsmotor403 schnell zurückläuft, so daß der Kolbenschieber405 in eine vollständig zurückgezogene Position angetrieben wird (4 und6 ). Ein neuer Behälter406 kann jedoch nicht mit Fluid gefüllt sein. Daher kann der Behälterkolben407 nicht in der am weitesten möglichen Position vom Behälteraustritt angeordnet werden. Sollte sich der Behälterkolben407 in einer derartigen Zwischenposition befinden, dann kann es nicht möglich sein, die Gewindegänge des Steckabschnittes426 der Kupplung (der sich in einer vollständig zurückgezogenen Position befindet) mit jenen im Aufnahmeabschnitt424 der Kupplung im Behälterkolben407 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 Kolbenschieber405 bewegt sich vorwärts, bis er mit dem Behälterkolben407 in Berührung kommt und die Gewindegänge des Steckabschnittes426 der Kupplung mit den Gewindegängen im Aufnahmeabschnitt424 im Behälterkolben407 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 Aufnahmeabschnittes424 der Kupplung eine 2-gängige Steigung oder Profil von 40 TPI aufweisen, wie in11 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 Behälterkolben407 aufgenommen wird. Außerdem werden die 2-gängigen 40 TPI-Gewindegänge des Aufnahmeabschnittes424 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 Steckabschnittes426 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 Kolbenschieber405 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 Kolbenschieber405 nach vorn bewegt, um im Hohlraum des Behälterkolbens407 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 Aufnahmeabschnittes424 am Ende des Behälterkolbens407 um die relativ harten Kunststoffzähne der Kupplung einklinken oder einschlagen, was zu einer bedeutend niedrigeren Einsetzkraft beim gleichen Grad der Gewindeüberlagerung führt (siehe13b ). 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 und12 wurde das 5-gängige 40 TPI (0,125'' [0,318 cm] Steigung) Gewindeprofil des Steckabschnittes426 der Kupplung bei der Betrachtung der Gewindesteigung bei der bevorzugten Ausführung des Verbindungsteils431 ausgewählt. Das Verbindungsteil431 wird im Pumpengehäuse mit den Gewindegängen433 (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 Behälterkolbens407 , 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 Behälterkolbens407 vom Behälter406 während des Entfernens aus dem Pumpengehäuse zu verhindern. Wenn das Verbindungsteil431 von der Pumpe getrennt wird, werden sich sowohl das Verbindungsteil431 als auch der Behälter406 beide mit der Steigung von 0,250'' (0,635 cm) bewegen. Da die Steigung der Gewindekupplung 0,125'' (0,318 cm) beträgt, wird der Kolbenschieber405 irgendwo zwischen der Steigung von 0,125'' (0,318 cm) der Gewindekupplung und der Steigung von 0,250'' (0,635 cm) des Infusionsgerätes1103 außer Eingriff kommen. Daher ist die Geschwindigkeit, mit der der Behälterkolben407 aus der Pumpe entfernt wird, die gleiche bis zur Hälfte der des Behälters406 /Verbindungsteils431 . Daher wird jegliche Medikation, die im Behälter406 vorhanden sein kann, nicht zum Benutzer zugeführt. Außerdem ist die Länge des Behälterkolbens407 ausreichend, so daß er immer am Behälter406 während des Entfernens aus der Pumpe befestigt bleiben wird. Obgleich die bevorzugte Ausführung den Kolbenschieber405 mit einem Steckabschnitt426 der Kupplung mit einer äußeren Gewindesteigung beschreibt, die vom Verbindungsteil431 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 Behälterkolben407 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 Behälterkolbens407 hineingeschraubt werden müssen, damit der Benutzer den Behälterkolben407 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 Behälterkolben407 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 Behälterkolben407 in Eingriff zu kommen, um einer unbeabsichtigten Trennung des Kolbenschiebers405 vom Behälterkolben407 zu widerstehen. Bei anderen Ausführungen wird der Kolbenschieber405 durch Überwinden einer Reibungspassung eingesetzt und entfernt. Vorzugsweise ist die Reibungspassung sicher genug, um der Bewegung des Behälterkolbens407 relativ zum Kolbenschieber405 infolge von Veränderungen beim Luftdruck zu widerstehen, aber niedrig genug, um ein leichtes Entfernen des Behälters406 und seines Behälterkolbens407 aus dem Kolbenschieber405 zu gestatten, sobald das Fluid verbraucht ist. Bei anderen Ausführungen kann die Raste oder der Rand federbelastet oder aktiviert werden, um den Behälterkolben407 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 Einsatz1201 (12 ) aus hartem Kunststoff im oberen Abschnitt des Behälterkolbens407 vorhanden sein. Der Einsatz1201 bewirkt beim Behälterkolben407 aus Gummi eine Steifigkeit. Das verringert eine unerwünschte Nachgiebigkeit, die mit dem Behälter in Verbindung steht. Ohne den Einsatz1201 könnte die Elastizität beim Behälterkolben407 infolge seiner Gummizusammensetzung bewirken, daß er sich unter sich verändernden Behälterfluidgegendrücken verformt. Diese Verformung könnte wiederum das Innenvolumen des Behälters406 verändern. Derartige Abweichungen könnten die gesteuerte Zuführung von Fluid aus dem Behälter406 über das Infusionsgerät zum Benutzer nachteilig beeinflussen. - Es kann erkannt werden, daß die Konstruktion aus
4 bis12 zu einer Anordnung führt, wo der Kolbenschieber405 zuverlässig aber ausrückbar mit der Antriebsspindel404 gekuppelt wird. Wenn es Zeit ist, den Behälter406 auszuwechseln, kann er vom Steckende der Kupplung abgenommen werden, ohne daß der Kolben/Antriebsspindel-Eingriff beeinflußt wird. Außerdem ist der Kolbenschieber405 bei der bevorzugten Ausführung als ein hohler Zylinder mit Innengewindegängen geformt. Daher umgibt er vollständig die Antriebsspindel404 und kommt damit in Eingriff Wenn sich der Kolbenschieber405 in einer relativ zurückgezogenen Position befindet, umschließt er jegliche Zahnräder, die den Motor403 mit der Antriebsspindel404 kuppeln, wodurch eine extrem kompakte Konstruktion erreicht wird. Alternative Ausführungen umfassen eine Anordnung, wo der Kolbenschieber405 den Motor403 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 (12)
- 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.
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