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借助氣體生成單元針對性地、可控地和可調地輸出有效物質或可輸送物質的裝置的制作方法

文檔序號:40602025發(fā)布日期:2025-01-07 20:42閱讀:6來源:國知局
借助氣體生成單元針對性地、可控地和可調地輸出有效物質或可輸送物質的裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種用于借助于通過一個或多個氣體生成單元來形成的輸送壓力有針對性地、可控制地并且可調節(jié)地輸出有效物質或可輸送物質的裝置。


背景技術:

1、在市場上已知大量的用于根據事先所規(guī)定的、有待精確遵守的恒定的或可變的、每單位時間的輸出量來輸送小量的液態(tài)的或黏性的物質的裝置,以便將有效物質或可輸送物質輸出給人的、動物的或生物的有機體,從而主要用于改善、改變或維持其健康狀態(tài)并且/或者用于影響身體自身的過程。

2、在市場上可獲得的、用于輸送人類醫(yī)學或動物醫(yī)學中的有效物質或其它可輸送的材料的裝置以機電的方式借助于彈簧預應力或者在彈性體的基礎上發(fā)揮功能。也已知軟管泵。機電系統(tǒng)的突出之處在于可精確控制的劑量,但是這些系統(tǒng)相較于所輸送的量比較大。彈簧驅動的系統(tǒng)以及彈性體泵由于其結構方式并且由于電子裝置的缺少而不精確并且不是足夠可靠。


技術實現思路

1、對本發(fā)明來說作為基礎的氣體生成單元技術迄今為止還沒有用于醫(yī)學領域內的計量系統(tǒng),以便制造市場成熟的產品,該產品彌補精確的并且比較大而昂貴的機電系統(tǒng)與簡單的、倒不如說是不精確的并且比較便宜的彈簧泵或彈性體泵之間的空缺。但是,到目前為止,所需要的可靠性和精度也不能用迄今為止所存在的、具有氣體生成單元技術的可行方案來實現。

2、因此,本發(fā)明的任務是,說明一種用于借助于通過氣體生成單元來形成的輸送壓力有針對性地、可控制地、可調節(jié)地輸出有效物質或可輸送物質的裝置,該裝置的突出之處在于緊湊的結構尺寸、其可以比較容易地掌控的輸送技術以及在此可達到的輸送精度和可監(jiān)控的輸出。

3、一般來說,電子領域中的過去數十年的技術進步以及現今由于在氣體生成單元方面的多年經驗而獲得的知識水平為解決這個任務作出貢獻,由此現在變得可能的是,將氣體生成單元驅動裝置的小的結構尺寸的優(yōu)點與相應的智能電子裝置聯合起來,以便構建很小的、可靠的、可控制的、可調節(jié)的、可監(jiān)控的并且安全的計量系統(tǒng),該計量系統(tǒng)實現了必要的、相對于彈簧泵及彈性體泵明顯得到改善的計量精度。

4、相對于當前系統(tǒng)的優(yōu)點在于更小的結構尺寸、更簡單的結構方式、提高的可移動性和獨立性、更小的復雜性、得到改進的精度、可電子調節(jié)性、功能監(jiān)控、數字通信和系統(tǒng)的更簡單的裝填。相對于重力驅動的注射系統(tǒng),所述系統(tǒng)的突出之處在于不取決于姿態(tài)的作用原理,所述作用原理不取決于所存在的重力并且也在無重力狀態(tài)中發(fā)揮功能。

5、本發(fā)明的任務是,借助于用由一個或多個氣體生成單元產生的氣體進行排擠的輸送原理來有針對性地、受控制地、受調節(jié)地并且受監(jiān)控地將可輸送的介質(該可輸送的介質能夠是氣態(tài)的、液態(tài)的、黏性的或者粉狀的)比如輸出到有機體(人、動物、植物)中或者輸出給技術系統(tǒng)、像比如機器或設備中。作為可輸送的介質,能夠在技術領域內使用時設想呈液態(tài)的、被溶解的或黏性的形式的藥品或有效物質,也能夠設想每種能夠用系統(tǒng)來輸送的輔助性的物質和液體以及潤滑劑(油脂、油)或試劑。系統(tǒng)應該能夠成本低廉地制造并且適合于經濟的大量產生,此外,應該能夠容易地更換消耗件及易損件。對于設備的操作和正確的調節(jié)以及輸出過程的開始、暫?;蛲V箲撌呛唵蔚?、易懂的并且如此來設計,從而使錯誤的可能性最小化并且使病人的安全性最大化或者保證了技術系統(tǒng)的可靠的及安全的運行。

6、該任務通過下面所描述的、如在獨立專利權利要求1以及下面的專利權利要求2至4中所公開的一樣的系統(tǒng)來解決。

7、所述系統(tǒng)按照圖1主要由以下部件構成:

8、a)操作-、控制-、調節(jié)-、監(jiān)控-及通信單元(a);

9、b)氣體驅動單元(b);

10、c)用于有效物質及可輸送物質的容器(c);以及

11、d)連接系統(tǒng)(d)。

12、a)操作單元(操作-、控制-、調節(jié)-、監(jiān)控-及通信單元)

13、操作單元由殼體、顯示器(比如lcd)、操作元件(比如鍵盤)、能量源(比如紐扣電池或蓄電池)、用于無線通信的組件以及履行以下所描述的功能的電子組件所構成。

14、以下特性中的一種或多種特性屬于最重要的功能:

15、a)用于最佳啟動的起動功能

16、b)借助于關于時間的溫度測量、壓力測量及電流測量對輸出量進行間接的調節(jié);以及

17、c)用于對短時間的較高的所需要的劑量作出反應的推注功能(bolus-funktion)。

18、最后一種功能能夠通過受控的放電電流或者通過限定的具有觸發(fā)閥的氣體蓄壓器來實現。直至下一次壓力形成所需要的時間能夠用于以自然的方式來防止過于頻繁的推注輸出(bolusabgage)。

19、通過操作元件并且借助于顯示器,能夠容易地調節(jié)設備(輸出速率ml/h、總量ml等等)并且起動設備。

20、操作單元擁有電子裝置,該電子裝置能夠比如用pc、平板電腦或智能手機來實現無線通信。由此,能夠精確地設定所有必要的數值并且必要時也能夠對時間進程進行編程。此外,由此可以無接觸地起動并且停止或者暫停設備。比如通過區(qū)塊鏈技術也能夠進行對于輸出的可靠監(jiān)控以及病人的聯網。

21、也能夠通過用于進行故障或問題消除的裝置來擴展系統(tǒng),所述進行故障或問題消除的裝置比如能夠借助于壓力脈沖來消除堵塞。借助于相應切換的閥、活塞及彈簧或探測器,可以實現這樣的壓力脈沖。

22、恒定的有效物質計量可以借助于基于相應的調節(jié)算法的壓力及溫度測量以及對于氣體生成單元的相應操控通過對于氣體生成單元的智能調節(jié)來實現。

23、對于給送量(spendevolumen)/有效物質計量的調節(jié)間接地通過壓力及溫度測量來進行。在此適用通用的氣體方程式:f(p,t,v)=恒定的。以mah計的氣體產生或者放電電流“標準化地”(正常壓力@20℃)被積分。氣體生成單元的氣體產生是已知的并且能夠監(jiān)控。作為這種通過壓力/溫度進行的調節(jié)方法的替代方案,也能夠設想與單獨的填充水平-測量系統(tǒng)、像比如活塞位置測量或輸出量的流量測量的組合。

24、在此,有待輸送的有效物質的、穿過殼體/袋的氣體擴散在計算上通過擴散函數(ml)vd=f(p,t,v,t)來加以考慮。由此,能夠隨時通過壓力及溫度計算來推算出當前的氣體量或者有效物質(藥物)量。

25、在激活給送器功能(小程序、按鍵等等)之后,調節(jié)電子裝置和固件能夠假設,新的完全裝填的有效物質容器處于設備中。所有計數器/積分器在此能夠被設置到“零”,也就是100%的裝填狀態(tài)。

26、有效物質容器尺寸能夠自動地被識別(容器上的hw編碼)或者通過相應的氣體生成單元組的uo電壓來確定。單元的充電狀態(tài)能夠在起動時通過電壓監(jiān)控來同時受到監(jiān)控

27、

28、快速起動和學習階段

29、圖2草繪出有效物質計量器的首次起動,其中氣體生成單元被快速放電,直至出現低于0.4v的“單個單元電壓”(預處理:konditionieren)。氣體生成單元自這個電壓點起才進入到氫氣生成過程中。氣體生成單元的快速放電現在繼續(xù)一直進行到0.15bar的壓力,在這里比如克服了輸送活塞的活塞摩擦。在起動位置中能夠對壓力升高(斜率)進行監(jiān)控,在此也能夠對死點容積進行補償。

30、提高壓力,直至出現壓力平衡(“給送有效物質”)。這個壓力被記錄為“系統(tǒng)壓力”并且在進一步的評估中用作監(jiān)控基礎。如果設備后來進入到一種或多種故障狀態(tài)中,則能夠重新觸發(fā)學習周期。此外,也能夠監(jiān)控,是否已經在起動階段中超過最大的系統(tǒng)壓力(最終壓力)并且由此正常的功能從一開始就是不可能的。

31、故障情況“堵塞”

32、如果盡管持續(xù)不斷的氣體產生而沒有出現壓力平衡(如在圖3中所示)或者超過了最大的理論的壓力,則所述調節(jié)機構能夠如此被訓練以便假設系統(tǒng)被堵塞并且因此發(fā)送故障消息或者通知設備本身上的這個故障。

33、故障情況“泄漏”

34、如果壓力盡管氣體產生也沒有增大或者甚至重又如在圖4中所示趨向于零,則所述控制機構能夠如此構成,使得其假設泄漏的存在。如前面已經提到的一樣,有效物質給送器通知這種故障并且/或者發(fā)出故障消息。

35、脈沖運行

36、圖5示出了一種情況,在這種情況中氣體生成單元以“脈沖運行”被操控(在22min里大約1ml)。以180歐姆進行的放電產生2.7ml/h的氣體速率。壓力測量信號應該上升并且在有效物質流動時重又下降。就這樣能夠確定活塞運動?;钊恼郴?附著摩擦/滑動摩擦)能夠通過壓力測量作為關于活塞運動的另一標志或者計量的函數來確定。

37、具有恒定的最小的氣體速率的脈沖運行

38、也可能的是,氣體生成單元以“恒定的最小的”氣體速率來運行并且“脈沖”疊加,如在圖6中所示。這帶來恒定的氣體產生,因為這以氣體生成單元的短得多的“啟動階段”為前提。

39、氣體擴散的補償

40、穿過注射器殼體或外袋的氣體擴散也能夠通過控制機構來連續(xù)地得到補償,方法是:實現增大的氣體速率。

41、b)氣體驅動單元

42、氣體驅動單元形成輸出系統(tǒng)的真正的驅動裝置并且能夠與操作單元(a)連接。氣體驅動單元至少由一個殼體、一個或多個氣體生成單元以及接觸元件所構成。氣體驅動單元與操作單元和有效物質容器(c)機械地并且電地連接。為了提高病人的安全性并且為了防止篡改,也能夠設想,氣體驅動單元包含整個控制的、調節(jié)的和監(jiān)控的電子裝置,包括傳感器、通信元件(比如無線電)以及能量源(比如電池)在內。

43、通過可編程的電流放電來控制氣體生成。傳感裝置以及要么處于氣體驅動單元中要么處于操作單元中的智能電子裝置能夠實現有效物質的可靠輸出。也可以在需要情況中、比如在由于太高地設定的止痛藥劑量而引起不適時暫停輸出。此外,可以在輸出的期間隨時調整輸出速率。因此,比如輸出量也能夠遵循預編程的劑量曲線(dosierungsprofil)。

44、如在圖8和9中所示,氣體驅動單元能夠在生產制造時已經要么與殼體6要么與有效物質容器4連接或焊接。但是,它也能夠在提供時才與其連接。應該如此安排所述連接,從而防止不希望的氣體流出并且所述連接經得住所產生的必要的、用于輸出有效物質的氣體壓力。此外,同樣能夠集成被動的過壓保護,所述被動的過壓保護能夠在存在臨界的過壓時實現對于氣體室的受控的排氣。

45、c)有效物質容器

46、有效物質容器包含有待輸送的介質。這個有效物質容器要么已經被預裝填要么通過提供者(藥劑師、護工等等)或者病人本人來填入。裝填通過相應構造的結構設計或者單獨的輔助裝置來最大程度地得到簡化并且變得安全,由此在藥物輸出之前不久能夠容易地進行藥物的混合或者攪拌。

47、有效物質容器能夠以市場上可獲得的注射器的形式來構成(圖8a)。在此,活塞作為氣體與有待輸送的介質之間的介質分離器起作用,但是用于分開輸送介質和氣體的其它可能的形式也是可能的,像比如《袋中袋》、《形狀穩(wěn)定的殼體中的袋》或者《形狀靈活的并且容積穩(wěn)定的殼體中的袋》(圖8b)。作為排擠器,在技術上也能夠設想可充氣的膜片或一種囊泡或氣球(圖9b或者圖9c)。

48、有效物質容器應該適合應用情況地滿足不同的要求,尤其其材料應該具有得到優(yōu)化的、與有效物質的相容性以及最小的氣體擴散或者根本沒有氣體擴散。氣體穿過介質分離器到有待輸送的介質中的轉移在此應該始終是最小的并且也不得超過所設置的最高值。這能夠通過合適的材料選擇或涂層或多層結構來實現。由此也能夠實現針對光或紫外輻射的防護。

49、有效物質容器也能夠通過額外的冷保護系統(tǒng)來得到保護以防止變熱或者通過熱系統(tǒng)來保溫。

50、也能夠設想,能夠將袋折入到有效物質容器中,所述袋而后能夠通過活塞被擠壓出來并且就這樣輸出有效物質(圖9a)。

51、d)連接系統(tǒng)

52、作為連接系統(tǒng),優(yōu)選使用已經在市場上行銷的標準系統(tǒng)。由此比如對護理人員來說使對于設備的操縱變得容易。

53、附圖標記列表:

54、(1)控制單元

55、(2)適配器

56、(3)活塞

57、(4)有效物質容器

58、(5)注射器械的接頭

59、(6)殼體

60、(7)氣體生成單元

61、(8)電子裝置+可能的電池+可能的顯示器+可能的操作元件

62、(9)膜片/氣球/有效物質

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