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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einer Kammer
zur Aufnahme eines Medikaments oder eines Probenvolumens gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Vorrichtungen
der genannten Art sind bekannt. Aus der
WO 03/039634 A1 geht ein
pneumatischer Injektor hervor, der eine Kammer zur Aufnahme eines
Medikaments aufweist. Außerdem ist ein Kolbenelement vorgesehen,
das in dem Injektor verlagerbar ist. Wird der Injektor betätigt,
bewirkt eine Verlagerung des Kolbenelements zuerst, dass eine Nadel
die Haut eines Patienten durchdringen kann. Die nachfolgende Verlagerung
des Kolbenelements führt zu einer Injektion des in der
Kammer befindlichen Medikaments in den Körper des Patienten.
Bei dieser Vorrichtung wird die Verlagerung des Kolbenelements dadurch
bewirkt, dass ein zuvor geschlossenes Reservoir, das mit unter Druck
stehendem Kohlendioxid gefüllt ist, mit einem Raum in Verbindung
gebracht wird, in dem das Kolbenelement angeordnet ist, sodass das
komprimierte Kohlendioxid einen Druck auf das Kolbenelement ausüben
kann.
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Nachteilig
an einem solchen Mechanismus ist, dass der für eine hinreichend
rasche Kolbenbewegung erforderliche Druck über die gesamte
Lagerzeit der Vorrichtung vorgehalten werden muss. Dies stellt hohe
Anforderungen an die Dichtigkeit des Reservoirs für das
Kohlendioxid. Weist dieses auch nur geringfügige Undichtigkeiten
auf, kann der Druck über eine Lagerzeit so weit abgebaut
werden, dass eine Funktionsfähigkeit der Vorrichtung nicht
mehr gegeben ist. Außerdem kann der Druckspeicher – also
das Reservoir für das Kohlendioxid – nicht beliebig
miniaturisiert werden und bedingt so auch eine Untergrenze für
die Größe der Vorrichtung. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, dass die zum Vortrieb des Kolbenelements erforderliche
Kraft von verschiedenen Parametern abhängig ist. Sollen
gleiche Volumina verschiedener Medikamente in der gleichen Zeit
in den Körper eines Patienten eingebracht werden, bedarf
es bei höherer Viskosität des Medikaments einer
größeren Vortriebskraft für das Kolbenelement,
während weniger viskose Medikamente eine geringere Vortriebskraft
brauchen. Auch der Innendurchmesser der verwendeten Injektionsnadeln spielt
hier eine Rolle: Es ist offensichtlich, dass eine größere
Vortriebskraft nötig ist, um die gleiche Menge eines Medikaments
in der gleichen Zeit durch eine Nadel geringeren Durchmessers zu
befördern. Um die Vorrichtung flexibel auf diese unterschiedlichen Bedingungen
anpassen zu können, wäre es erforderlich, den
in dem Kohlendioxid-Reservoir herrschenden Druck auf die jeweiligen
Bedingungen abzustimmen. Dies ist allerdings bei in Serie produzierten,
vorgefertigten Kohlendioxid-Druckpatronen nur in sehr eingeschränktem
Maß und höchstens in Form von zwangsläufigerweise
recht grob gewählten Druckbereichen möglich.
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Aus
der
WO 2007/051331
A1 geht ein Autoinjektor hervor, der ebenfalls eine Kammer
zur Aufnahme eines Medikaments aufweist und ein Kolbenelement umfasst,
das in dem Autoinjektor verlagerbar ist. Das Kolbenelement wird
von einem Elastizitätselement, vorzugsweise einer Feder,
angetrieben. Nachteilig bei federbetriebenen Vorrichtungen der genannten
Art ist, dass die Kammer, welche das Medikament enthält,
durch eine unzureichende Vorwärtsbewegung des Kolbenelements
häufig nicht vollständig entleert wird. Die Ursache
hierfür ist, dass die in das Kolbenelement eingeleitete
Federkraft mit dem zurückgelegten Weg des Kolbenelements
abnimmt. Es kann also leicht vorkommen, dass bei nahezu vollendeter
Injektion die Federkraft nicht mehr ausreicht, um die Kammer vollständig
zu entleeren. Hierbei kann es durch Toleranzen in den verwendeten
Federn insbesondere zu beträchtlichen Schwankungen in der
verabreichten Dosis kommen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die die genannten
Nachteile nicht aufweist.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass in das Kolbenelement Druckkräfte
aufgrund einer chemischen Reaktion einleitbar sind, die eine Verlagerung
des Kolbenelements bewirken. Im Unterschied zu den als Stand der
Technik genannten Vorrichtungen weist die beanspruchte Vorrichtung
eine Kammer zur Aufnahme eines Medikaments oder eines Probenvolumens
auf. Das bedeutet, dass auch Vorrichtungen angesprochen sind, die
einer Probennahme dienen. Das Kolbenelement ist dabei in eine Richtung
verlagerbar, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die das Kolbenelement verlagert
wird, wenn die Vorrichtung der Applikation eines Medikaments dient.
Auf diese Weise kann eine Probe in die zuvor leere Kammer eingebracht
werden, während bei bekannten Vorrichtungen, in denen die
Kammer ein Medikament enthält, die zuvor gefüllte
Kammer während der Anwendung der Vorrichtung entleert wird.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist der Mechanismus, mittels dessen das Kolbenelement in der Vorrichtung
verlagerbar ist. Diese Verlagerung des Kolbenelements kann grundsätzlich
in verschiedene Richtungen stattfinden. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung kann also sowohl so ausgebildet sein, dass eine zuvor
gefüllte Kammer bei der Anwendung entleert wird, sie kann
aber auch so ausgebildet sein, dass ei ne zuvor leere Kammer bei
der Anwendung gefüllt wird. Wesentlich ist, dass Druckkräfte
aufgrund einer chemischen Reaktion in das Kolbenelement einleitbar
sind. Dies bedeutet, dass die Druckkräfte, die eine Verlagerung
des Kolbenelements bewirken, erst im Moment der Anwendung gebildet
werden und nicht bereits im Lagerzustand der Vorrichtung vorliegen.
Hierdurch kann vermieden werden, dass ein in der Vorrichtung vorhandener
Druck während der Lagerzeit abgebaut wird, und die Vorrichtung
so ihre Funktionsfähigkeit einbüßt. Die
Forderungen an die Dichtigkeit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind also wesentlich geringer als diejenigen an Vorrichtungen,
die eine Verlagerung des Kolbenelements durch bereits im Lagerzustand
vorliegende Druckkräfte bewirken.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist, dass für die Aufbewahrung der an der chemischen Reaktion
beteiligten Stoffe deutlich weniger Raum zur Verfügung
gestellt werden muss, als für eine übliche Kohlendioxid-Patrone
oder ein sonstiges Druckreservoir. Damit kann auch die Gesamtgröße
der Vorrichtung kleiner ausfallen. Außerdem können
die durch die chemische Reaktion erzeugten Druckkräfte
in einfacher Weise sehr fein auf die gewünschten Bedingungen
abgestimmt werden. Dies kann beispielsweise durch Variation der
chemischen Natur der verwendeten Stoffe, ihrer Gesamtmenge oder
ihres Mischungsverhältnisses erreicht werden. Auf einer
modernen Fertigungsstraße ist es sehr leicht möglich,
diese Parameter computergesteuert zu variieren und somit eine nahezu
kontinuierliche Variation der erzeugbaren Druckkräfte zu
ermöglichen, sodass diese individuell auf die vorliegenden Bedürfnisse
abstimmbar sind. Es entfallen auch weitestgehend bewegliche oder
vorgespannte Teile, sodass auch insofern die erfindungsgemäße
Vorrichtung weniger fehleranfällig und außerdem
kleiner ist. Die Menge der benötigten Chemikalien ist typischerweise
so gering, dass eine Integration des die Verlagerung des Kolbenelements
bewirkenden Mechanismus in die nicht sterilen Bereiche der Vorrichtung sehr
wohl möglich ist.
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Die
Druckkräfte, die aufgrund der chemischen Reaktion in das
Kolbenelement einleitbar sind und die eine Verlagerung des Kolbenelements
bewirken, nehmen aufgrund der Kinetik der chemischen Reaktion exponentiell
zu. Im Gegensatz zu einem Elastizitätselement beziehungsweise
einer Feder, die zum Ende einer Injektion hin nur noch eine geringe Federkraft
bereitstellt, nehmen also die aufgrund der chemischen Reaktion einleitbaren
Druckkräfte zum Ende der Injektion hin zu. Auf diese Weise
wird gut reproduzierbar gewährleistet, dass dem Patienten stets
der gesamte Inhalt der Kammer verabreicht wird. Umgekehrt ist bei
einem Befüllen der Kammer im Sinne einer Probennahme gewährleistet,
dass stets das komplette Kammervolumen gefüllt wird.
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Die
chemische Reaktion läuft unabhängig von der Geometrie
der die Reagenzien umschließenden Wandung ab, sodass die
Form der Vorrichtung sehr flexibel den gewünschten Bedingungen
angepasst werden kann. Demgegenüber muss die Form bekannter
Vorrichtungen stets Geometrien berücksichtigen, die durch
die Feder oder eine CO2-Patrone vorgegeben
sind.
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Es
wird eine Vorrichtung bevorzugt, die als Spritze oder Karpule, als
Mehrkammer-, vorzugsweise Doppelkammersystem, als Autoinjektor oder
als Pen ausgebildet ist. Solche selbstinjizierenden Vorrichtungen
haben Vorteile für Patienten, die sich aufgrund von Spritzenangst
oder sonstigen Hemmungen oder Gebrechen nur schwer selbst Injektionen verabreichen
können. Die angesprochenen Sys teme sind häufig
so ausgebildet, dass der Patient die in der Vorrichtung vorhandene
Nadel nicht zu Gesicht bekommt, sodass die üblichen Angstreaktionen,
die allein der Anblick einer Injektionsnadel auslöst, vermieden
werden können. Vor allem Autoinjektoren oder Pens besitzen
diesen Vorteil. Hierbei spricht der Begriff Autoinjektor allgemein
selbstinjizierende Systeme an, wird aber auch häufig für
Vorrichtungen verwendet, die in der Lage sind, mehrere Dosen sequenziell
hintereinander zu verabreichen. Der Pen kann im Vergleich dazu nur
eine einzige Dosis verabreichen. Sowohl Autoinjektoren als auch
Pens können als Spritzen oder Karpulenspritzen ausgebildet sein.
Möglich ist auch, dass die Einrichtung, die eine Verlagerung
des Kolbenelements bewirkt, von der restlichen Vorrichtung trennbar
ist, sodass die Vorrichtung also zwei separate Teile aufweist. Beispielsweise
kann ein Teil der Vorrichtung die Kammer zur Aufnahme eines Medikaments
oder eines Probenvolumens sowie das Kolbenelement umfassen, während
der andere Teil die Einrichtung umfasst, die die Verlagerung des
Kolbenelements bewirkt. Dieser zweite Teil kann so ausgebildet sein,
dass der erste Teil aus einer handelsüblichen Spritze oder
Karpule bestehen kann, der dann mit dem zweiten Teil verbindbar
ist. Bei dem ersten Teil kann es sich auch um ein Doppelkammersystem
handeln. Auf diese Weise können handelsübliche
Spritzen, Karpulen oder Doppelkammersysteme mit dem zweiten Teil
der Vorrichtung so in Verbindung gebracht werden, dass beide Teile
gemeinsam die erfindungsgemäße Vorrichtung realisieren.
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Bevorzugt
wird außerdem eine Vorrichtung, die sich dadurch auszeichnet,
dass im Verlauf der chemischen Reaktion mindestens ein Gas freigesetzt wird,
welches Druckkräfte in das Kolbenelement einleitet, die
dessen Verlagerung bewirken. Es ist dabei prinzipiell aus reichend,
dass während der chemischen Reaktion ein Gas freigesetzt
wird, das aufgrund seines Drucks eine Verlagerung des Kolbenelements
bewirken kann. Es ist jedoch auch möglich, eine chemische
Reaktion auszuwählen, bei der mehr als ein Gas freigesetzt
wird, sodass die entstehenden Gase gemeinsam die Druckkräfte
in das Kolbenelement einleiten, die dessen Verlagerung bewirken.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen die einzelnen Figuren:
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1 eine
schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihrem Lagerzustand;
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2 das
Ausführungsbeispiel gemäß 1 während
der Initialisierung der chemischen Reaktion;
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3 das
Ausführungsbeispiel gemäß 1 während
des Verlaufs der chemischen Reaktion;
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4 eine
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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6 eine
schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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7 eine
schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
der Vorrichtung 1 in ihrem Lagerzustand. Die Vorrichtung 1 ist
hier als Spritze dargestellt. Genauso gut ist es allerdings möglich, dass
es sich bei der Vorrichtung 1 um eine Karpule, eine Karpulenspritze,
ein Mehr- oder Doppelkammersystem, einen Autoinjektor oder einen
Pen handelt. Prinzipiell kann es sich bei der Vorrichtung 1 um
eine beliebige Vorrichtung handeln, die eine Kammer aufweist, die
wahlweise der Aufnahme eines Medikaments oder eines Probenvolumens
dient und die ein Kolbenelement aufweist, das in der Vorrichtung
verlagerbar ist, sodass die Kammer durch die Bewegung des Kolbenelements
wahlweise entleert oder befüllt wird.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 eine
Kammer 3 auf, die ein nicht dargestelltes Medikament umfasst.
Die Kammer 3 ist also im Lagerzustand der Vorrichtung 1 befüllt,
sodass sie bei Betätigung der Vorrichtung 1 entleert
werden kann. Dazu ist ein Kolbenelement 5 vorgesehen, das
in der Vorrichtung 1 verlagerbar ist. Bei dem Kolbenelement 5 kann
es sich beispielsweise um einen Elastomerstopfen handeln, der die
Kammer 3 zu ihrer einen Seite hin dichtend abschließt,
indem der Elastomerstopfen die innere Mantelfläche 7 der
Kammer 3 zumindest bereichsweise abdichtend berührt.
Ganz allgemein wird bevorzugt, dass das Kolbenelement 5 wenigstens
im Bereich seines der Kammer 3 zugewandten Endes die innere
Mantelfläche 7 der Kammer 3 abdichtend
be rührt, sodass die Kammer 3 gegenüber
den Bereichen der Vorrichtung 1 abgedichtet ist, die ihr
auf der ihr abgewandten Seite des Kolbenelements 5 gegenüberliegen.
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In
das Kolbenelement 5 sind Druckkräfte aufgrund
einer chemischen Reaktion einleitbar, die dessen Verlagerung bewirken.
Hierzu umfasst die Vorrichtung 1 mindestens einen Raum,
der mindestens ein Reagenz für die chemische Reaktion aufnimmt. Im
hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 1 einen
ersten Raum 9 und einen zweiten Raum 11. Die Räume 9 und 11 sind
durch ein Trennelement 13 voneinander getrennt. Das Trennelement 13 ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Stopfen ausgebildet,
der in der Vorrichtung 1 verlagerbar ist. Möglich
ist allerdings auch, das Trennelement als dichtenden Stempel, als
durchstechbares Septum oder als zerreiß- oder zerbrechbare
Membran auszubilden. Wesentlich ist, dass die beiden Räume 9, 11 im
Lagerzustand der Vorrichtung 1 durch ein Trennelement 13 sicher
und dauerhaft voneinander getrennt sind, und dass sie zur Aktivierung der
Vorrichtung 1 miteinander verbindbar sind, indem das Trennelement 13 beispielsweise
verlagert, durchstochen, zerrissen oder zerbrochen werden kann.
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Der
erste Raum 9 umfasst mindestens ein Reagenz 15.
Das mindestens eine Reagenz 15 kann dabei in flüssiger
oder in fester Form vorliegen, es kann beispielsweise pulverisiert
sein. Selbstverständlich können mehrere Reagenzien 15 gemeinsam
in dem ersten Raum 9 vorliegen, es muss allerdings sichergestellt
sein, dass diese zumindest in dem Zustand, in dem sie in dem ersten
Raum 9 vorliegen, während der Lagerzeit der Vorrichtung 1 nicht miteinander
reagieren. Der zweite Raum 11 umfasst mindestens einen
Stoff 17, bei dem es sich um mindestens ein weiteres Reagenz,
aber auch um ein Lösungsmittel, ein Lösungsmittelgemisch,
eine Lösung oder um mindestens einen Katalysator handeln
kann. Es ist auch denkbar, dass der erste Raum 9 den mindestens
einen Stoff 17 umfasst, während der zweite Raum 11 das
mindestens eine Reagenz 15 umfasst. Wesentlich bei dem
hier dargestellten Ausführungsbeispiel, dass zwei Räume 9, 11 umfasst,
ist, dass eine chemische Reaktion erst dann stattfindet, wenn das
mindestens eine Reagenz 15 mit dem mindestens einen Stoff 17 in
Kontakt gebracht wird.
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Es
sind auch andere Ausführungsbeispiele möglich,
in denen beispielsweise nur ein Raum 9 vorgesehen ist,
der mindestens ein Reagenz 15 umfasst. Dabei kann es sich
bei dem mindestens einen Reagenz 15 um ein Stoffgemisch handeln,
das erst nach Überwindung einer Energiebarriere miteinander reagiert.
Die chemische Reaktion kann dann beispielsweise thermisch, photochemisch,
elektrochemisch und/oder durch Einwirkung einer mechanischen Kraft
beziehungsweise durch Einleitung von kinetischer Energie in das
Stoffgemisch startbar sein. Es kann sich bei dem mindestens einen
Reagenz 15 aber auch um einen Reinstoff handeln, der durch Überwindung
einer Energiebarriere einer Zersetzung zuführbar ist, wobei
sich mindestens ein Gas entwickeln kann, das Druckkräfte
in das Kolbenelement 5 einleitet.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Reagenz 15 ein
Reinstoff sein, der beispielsweise mit einem weiteren Stoff 17 unter
Entwicklung eines Gases reagieren kann. Aufgrund der höheren Reaktionsgeschwindigkeiten
wird bevorzugt, dass das mindestens eine Reagenz 15 oder
der mindestens eine Stoff 17 in flüssiger Phase
vorliegen. Der mindestens eine andere Reaktionspartner, der sich
in einem separaten Raum befindet, kann dann als Feststoff, beispiels weise
als Pellet gepresst oder in Pulverform vorliegen. Es ist auch möglich,
dass alle an der Reaktion teilnehmenden Substanzen in flüssiger Phase
oder in Lösung vorliegen. Prinzipiell können auch
alle Reaktionsteilnehmer in fester Phase vorliegen, dies bedeutet
aber unter Umständen eine verlangsamte Reaktionsgeschwindigkeit.
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Bei
dem mindestens einen Reagenz 15 kann es sich um ein Carbonat,
beispielsweise um Natriumhydrogencarbonat handeln. In diesem Fall
wird bevorzugt, dass der Stoff 17 eine Säure,
vorzugsweise eine organische Säure oder eine Mineralsäure
umfasst. Der Stoff 17 kann beispielsweise Salzsäure umfassen,
er kann aber auch eine Zintronensäurelösung umfassen.
Im letzten Fall würde durch eine Vermischung des mindestens
einen Reagenz 15 mit dem mindestens einen Stoff 17 eine
Neutralisationsreaktion in Gang gesetzt, bei der Kohlendioxid freigesetzt
würde.
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Generell
wird bevorzugt, dass es sich bei dem freigesetzten Gas um ein inertes
und/oder nichttoxisches Gas handelt. Beispielsweise können
Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff oder Methan gebildet
werden.
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Umfasst
das mindestens eine Reagenz 15 eine Mischung von Reagenzien,
kann der mindestens eine Stoff 17 beispielsweise ein Lösungsmittel umfassen,
in dem die Reagenzien 15 löslich sind. Es ist
dann möglich, dass die Reagenzien 15, wenn sie in
fester Phase durchmischt vorliegen, nicht miteinander reagieren,
während sie unter Gasentwicklung reagieren, wenn sie in
einem Lösungsmittel 17 gelöst werden.
Selbstverständlich ist auch möglich, dass der
mindestens eine Stoff 17 eine Lösung umfasst,
in der weitere Reagenzien gelöst sind, die mit dem mindestens
einen Reagenz 15 unter Gas entwicklung reagieren. Es kann
auch in mindestens einem der Räume 9, 11 mindestens
ein Katalysator vorgesehen sein, der eine Energiebarriere für
eine Reaktion zwischen den in den separaten Räumen vorliegenden Reagenzien
beziehungsweise Stoffe so weit herabsetzen kann, dass die Reaktion
bei Durchmischung der Reagenzien und Stoffe startbar ist. Ein solcher Katalysator
kann ein Metall, eine metallische Verbindung oder ein Biokatalysator,
beispielsweise ein Enzym, sein.
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Insgesamt
ist festzuhalten, dass in einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 verschiedene Reagenzien 15 gemeinsam
in einem Raum 9 vorliegen können. Es kann auch
ein einzelnes Reagenz 15 in einem Raum 9 vorliegen.
Dabei kann ein einziger Raum 9 vorgesehen sein, es können
aber auch weitere Räume 9, 11 mit weiteren
Reagenzien 15 und/oder Stoffen 17 vorgesehen sein.
Dabei können verschiedene Reagenzien 15 beziehungsweise
Stoffe 17 zumindest teilweise getrennt voneinander in mindestens
zwei Räumen 9, 11 vorliegen. Es können auch
mindestens ein Lösungsmittel und/oder mindestens ein Katalysator
vorgesehen sein. Dieser Katalysator kann in mindestens einem Raum 9, 11 vorliegen,
er kann allerdings auch in einem separaten Raum vorgesehen sein.
Die chemische Reaktion kann gestartet werden, indem die Reagenzien 15 beziehungsweise
Stoffe 17 vermischt werden und/oder indem die Reagenzien 15 beziehungsweise
Stoffe 17 mit mindestens einem Lösungsmittel und/oder
mindestens einem Katalysator gemischt werden. Die Reaktion kann
auch durch Überwindung einer Energiebarriere startbar sein.
Sie kann thermisch, photochemisch, elektrochemisch und/oder durch
Einwirkung einer mechanischen Kraft beziehungsweise Einleitung von
kinetischer Energie in das Reaktionssystem gestartet werden.
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Aus 1 ist
deutlich erkennbar, dass der zweite Raum 11 von einem Grundkörper 19 der
Vorrichtung und dem Kolbenelement 5 begrenzt wird. Dies
ist vorteilhaft, da in dem Fall, dass die Reaktion zumindest im
Wesentlichen in dem zweiten Raum 11 abläuft, das
freigesetzte Gas unmittelbar Druckkräfte in das Kolbenelement 5 einleiten
und dieses so verlagern kann.
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An
einem Ende der Kammer 3 ist ein Ansatz 21 für
eine Einrichtung vorgesehen, die mit der Kammer 3 verbunden
werden und als Abgabeeinrichtung für ein in der Kammer 3 befindliches
Medikament oder als Aufnahmeeinrichtung für eine in die
Kammer 3 strömende Probe wirken kann. Die Einrichtung kann
beispielsweise eine Spritzennadel, eine Kanüle oder eine
Braunüle umfassen. An dem dem Ansatz 21 abgewandten
Ende der Vorrichtung 1 ist ein Betätigungsmechanismus 23 angeordnet,
mittels dessen die Vorrichtung 1 aktivierbar ist. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist der Betätigungsmechanismus 23 stempelförmig
ausgebildet und in der Vorrichtung 1 verlagerbar. Im Lagerzustand
der Vorrichtung 1 befindet sich der Betätigungsmechanismus 23 in
maximaler Distanz zum Ansatz 21. Um die Vorrichtung 1 zu
betätigen, kann der Betätigungsmechanismus 23 in
Richtung auf den Ansatz 21 in der Vorrichtung 1 verlagert
werden.
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Die
Funktionsweise des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß 1 wird nun
im Folgenden anhand der 2 und 3 näher
erläutert.
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2 zeigt
eine schematische Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 1 der
Vorrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind
mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene
Beschreibung verwiesen wird. Hier ist der Betätigungsmechanismus 23 durch einen
Benutzer von seiner maximal von dem Ansatz 21 entfernten
Lagerposition in eine Aktivierungsposition verlagert. Durch die
Verlagerung wird der Druck in dem ersten Raum 9 erhöht,
sodass auch das Trennelement 13, das hier als verlagerbarer
Stopfen ausgebildet ist, in der Vorrichtung 1 in Richtung
des Ansatzes 21 verlagert wird. Der Grundkörper 19 der Vorrichtung 1 weist
einen in Umfangsrichtung nur einen kleinen Winkelbereich überdeckenden
Bereich größeren Innendurchmessers auf, der einen
Bypass 25 bildet. Dieser Bypass 25 weist entlang
der Längsachse der Vorrichtung 1 eine Erstreckung
auf, die größer ist als die Erstreckung des Trennelements 13 in
der gleichen Richtung. In dem in 1 dargestellten
Lagerzustand ist das Trennelement 13 so im Bereich des
Bypasses 25 angeordnet, dass es den Zugang zu dem Bypass 25 von
der Kammer 9 her dichtend verschließt. Wird nun – wie
in 2 gezeigt – das Trennelement 13 in
Richtung des Ansatzes 21 verlagert, gelangt es in eine
Position, in der der Bypass 25 sowohl mit dem ersten Raum 9 als
auch mit dem zweiten Raum 11 verbunden ist. Dadurch, dass der
Bypass 25 in Umfangsrichtung nur einen kleinen Winkelbereich überstreicht,
also segmentartig ausgebildet ist, wird das Trennelement 13 auch
in diesem Bereich von der inneren Mantelfläche 7 der
Vorrichtung 1 sicher geführt.
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Durch
die Freigabe des Bypasses 25, der den ersten Raum 9 mit
dem zweiten Raum 11 verbindet, kann das mindestens eine
Reagenz 15 aus dem ersten Raum 9 in den zweiten
Raum 11 übergehen, und sich dabei mit dem mindestens
einen Stoff 17 vermischen. Hierdurch ist die chemische
Reaktion startbar.
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Anstelle
eines – wie beschrieben – außenliegenden
Bypasses 25 ist es auch möglich, die Räume 9, 11 durch
einen Bypass 25 zu verbinden, der im Inneren der Vorrichtung 1 angeordnet
ist.
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3 zeigt
schematisch das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß 1 während
des Fortschritts der chemischen Reaktion. Gleiche und funktionsgleiche
Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern
auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Durch die Durchmischung
des mindestens einen Reagenz 15 mit dem mindestens einen
Stoff 17 in dem zweiten Raum 11 wird eine chemische
Reaktion in Gang gesetzt, während deren Verlauf ein vorzugsweise
inertes und/oder nichttoxisches Gas freigesetzt wird. Die Freisetzung
dieses Gases lässt den Druck in dem zweiten Raum 11 ansteigen,
sodass Druckkräfte in das Kolbenelement 5 eingeleitet
werden, welches dadurch in der Vorrichtung 1 in Richtung
der Einrichtung 21 verlagert wird. Dies führt
dazu, dass auch der Druck in der Kammer 3 ansteigt, sodass
das in der Kammer 3 enthaltene Medikament über
den Ansatz 21 und die damit verbundene Einrichtung abgegeben wird.
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Die
Geschwindigkeit, mit der das Kolbenelement 5 in der Vorrichtung 1 verlagert
wird, hängt von der Kinetik der chemischen Reaktion ab.
Auch ist die Kraft, die durch den Druck des bei der Reaktion entstehenden
Gases in das Kolbenelement 5 eingeleitet wird, abhängig
von der pro Zeiteinheit entstehenden Gasmenge. Je nach Viskosität
des von der Kammer 3 umfassten Medikaments, des Innendurchmessers der
Einrichtung 21 sowie der gewünschten Menge des
Medikaments, die pro Zeiteinheit appliziert werden soll, kann der
Vortrieb des Kolbenelements 5 auf die vorliegenden Bedürfnisse
fein eingestellt werden. Hierzu kann beispielsweise die Art der
chemi schen Reaktion beziehungsweise die beteiligten Reagenzien variiert
werden. Außerdem können bei einer bestimmten Reaktion
die Mengen der eingesetzten Substanzen variiert werden. Hierbei
können sowohl die Gesamtmenge der Substanzen als auch die
unterschiedlichen Mengenverhältnisse variiert werden. So
ist es möglich, den Vortrieb des Kolbenelements 5 auf
einfache Weise sehr fein an die individuellen Erfordernisse anzupassen.
Auch ist der Antriebsmechanismus beispielsweise durch die Wahl der
Menge der eingesetzten Chemikalien beliebig skalierbar und kann
so für sehr kleine Vorrichtungen wie auch für sehr
große Vorrichtungen eingesetzt werden.
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Durch
die Kinetik der ablaufenden chemischen Reaktion nimmt die pneumatische
Kraft, die durch das als Treibmittel eingesetzte Gas in das Kolbenelement 5 eingeleitet
wird, exponentiell zu, sodass im Gegensatz zu bekannten Systemen
eine vollständige Entleerung der Kammer 3 stets
gewährleistet ist. Aus dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird auch klar, dass weitestgehend auf bewegliche, mechanische und
vorgespannte Teile verzichtet werden kann. Hierdurch entfallen aufwendige, fehleranfällige
und raumfordernde Komponenten. Die benötigte Menge an Chemikalien
zur Durchführung der Reaktion ist im Allgemeinen so gering,
dass der Antriebsmechanismus nahezu beliebig an bestehende Systeme
angepasst beziehungsweise in diese integriert werden kann. Insbesondere
kann der Antrieb völlig losgelöst von der aseptischen
Technologie gefertigt und montiert werden, die für den
Rest der Vorrichtung unabdingbar ist. Zu keinem Zeitpunkt kommt
nämlich der Antriebsmechanismus in irgendeiner Weise mit
den Elementen in Kontakt, die ihrerseits mit einem Patienten in
Kontakt kommen.
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Deutlich
erkennbar ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1,
dass die Räume 9, 11 einstückig
mit der Vorrichtung 1 ausgebildet sind. Es ist aber auch
möglich, das den Antrieb bewirkende Teilelement der Vorrichtung 1 zumindest
teilweise von dem Rest der Vorrichtung 1 zu separieren.
In diesem Fall ist mindestens ein Raum zur Aufnahme der Reagenzien
separat von der Vorrichtung 1 ausgebildet und mit der Vorrichtung 1 verbindbar,
vorzugsweise lösbar verbindbar.
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4 zeigt
schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,
bei dem ein Raum des den Antrieb bewirkenden Teilelements der Vorrichtung 1 separat
ausgebildet und lösbar mit dem Rest der Vorrichtung 1 verbunden
ist, während ein zweiter Raum des den Antrieb bewirkenden
Teilelements einstückig mit der Vorrichtung 1 ausgebildet
ist. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen
wird. Das den Antrieb bewirkende Teilelement umfasst hier ein Halteelement 27,
das mit dem Grundkörper 19 der Vorrichtung 1 vorzugsweise
lösbar verbindbar ist. Dadurch kann beispielsweise der
das Medikament enthaltende Teil der Vorrichtung 1 getrennt
von dem das Halteelement 27 umfassenden Teil gelagert werden.
Der das Halteelement 27 umfassende Teil kann dann beispielsweise
nachgefüllt und wiederverwendet werden, wobei er kurz vor
der Verwendung der Vorrichtung 1 beispielsweise auf den
das Medikament enthaltenden Teil der Vorrichtung 1 aufgeklipst oder
in anderer Weise befestigt wird. Auf diese Weise zerfällt
die Vorrichtung 1 in zwei Teile: Einen – vom Betrachter
aus gesehen – oberen Teil 29 und einen – vom
Betrachter aus gesehen – unteren Teil 31.
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Der
erste Raum 9 ist in dem oberen Teil 29 der Vorrichtung 1 angeordnet.
Er umfasst in diesem Ausführungsbeispiel mindestens einen
Stoff 17, der ein Lösungsmittel, eine Lösung,
ein Lösungsmittelgemisch oder mindestens ein Reagenz sein
kann. Der zweite Raum 11 ist in dem unteren Teil 31 der
Vorrichtung 1 angeordnet und umfasst mindestens ein Reagenz 15.
Der Raum 11 wird von dem Grundkörper 19 der
Vorrichtung und dem Kolbenelement 5 gebildet. Eine äußere
Mantelfläche 33 des Kolbenelements 5 weist
hier Ausnehmungen und Vorsprünge auf, wobei die Vorsprünge
dichtend an der inneren Mantelfläche 7 des Grundkörpers 19 der
Vorrichtung 1 anliegen. Das mindestens eine Reagenz 15 liegt auch
in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar auf dem Kolbenelement 5 auf.
Prinzipiell kann auch ein Trennelement zwischen dem mindestens einen
Reagenz 15 und dem Kolbenelement 5 vorgesehen
sein, sodass das mindestens eine Reagenz 15 nicht auf dem
Kolbenelement 5 aufliegt. Das zusätzliche Trennelement
wird in diesem Fall beim Einsetzen der chemischen Reaktion entfernt,
indem es beispielsweise durch die in es eingeleiteten Druckkräfte
zerreißt, sodass die Druckkräfte in das Kolbenelement 5 eingeleitet
werden können.
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Die
Räume 9, 11 sind durch ein Trennelement 13 voneinander
separiert. Dieses ist hier als dichtender Stempel ausgebildet, wobei
der Stempel in seinem – vom Betrachter aus gesehen unteren
Bereich – einen Dichtwulst 35 aufweist, der den
ersten Raum 9 dichtend verschließt. Das stempelförmige Trennelement 13 weist
außerdem eine Kolbenstange 37 auf, über
die es mit dem Betätigungsmechanismus 23 verbunden
ist. In dem Betätigungsmechanismus 23 ist eine
Ringnut 39 vorgesehen, in die ein Dichtmittel, beispielsweise
ein O-Ring einbringbar ist, sodass der Raum 9 gegenüber
dem Betätigungsmechanismus 23 abdichtbar ist.
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Die
chemische Reaktion wird ausgelöst, indem der Betätigungsmechanismus 23 in
Richtung der Einrichtung 21 verlagert wird. In diesem Fall
wird auch das stempelförmige Trennelement 13 in
Richtung des Ansatzes 21 verlagert, sodass der Raum 9 zu
dem Raum 11 hin geöffnet wird. der in dem Raum 9 enthaltene
mindestens eine Stoff 17 kann sich dann mit dem in dem
Raum 11 enthaltenen mindestens einen Reagenz 15 durchmischen,
sodass die chemische Reaktion gestartet wird. Im Zuge der chemischen
Reaktion wird mindestens ein Gas freigesetzt, durch das Druckkräfte
in das Kolbenelement 5 eingeleitet werden, welches hierdurch
in der Vorrichtung 1 in Richtung des Ansatzes 21 verlagert
wird. Auf diese Weise steigt auch der Druck in der Kammer 3,
sodass das von dieser umfasste Medikament M über den Ansatz 21 abgegeben
wird.
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5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung. Gleiche
und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass
insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Auch
in diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 einen
ersten Raum 9 und einen zweiten Raum 11 auf. Die
Räume 9, 11 sind durch ein Trennelement 13 voneinander
separiert, das hier als durchstechbares Septum ausgebildet ist.
In dem oberen Raum 9 ist eine Hohlnadel 41 angeordnet,
die mit dem Betätigungsmechanismus 23 verbunden
ist. Die Hohlnadel 41 weist in ihrem oberen Bereich eine
Bohrung 43 auf, durch die das Innere der Hohlnadel 41 mit
dem die Hohlnadel 41 umgebenden Raum 9 verbunden
ist.
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Die
Funktionsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist
die Folgende: Wird der Betätigungsmechanismus 23 in
der Vorrichtung 1 in Richtung des Ansatzes 21 verlagert,
durchsticht die Hohlnadel 41 das Septum 13 und
dringt so von dem oberen Raum 9 in den unteren Raum 11 ein.
Dabei liegt das Septum dichtend an der Umfangsfläche der Hohlnadel 41 an,
sodass eine Verbindung zwischen den Räumen 9, 11 nur über
das Innere der Hohlnadel 41 besteht. Wird die Hohlnadel 41 über
den Betätigungsmechanismus 23 weiter in Richtung
des Ansatzes 21 verlagert, kommt an einem bestimmten Punkt die
Bohrung 43 in Kontakt mit dem in dem ersten Raum 9 vorhandenen
mindestens einen Stoff 17. Dieser kann durch die Bohrung 43 in
das Innere der Hohlnadel 41 gelangen und erreicht auf diesem
Weg den zweiten Raum 11, wo er mit dem mindestens einen
Reagenz 15 in Kontakt tritt. Auf diese Weise ist die chemische
Reaktion startbar, die zur Freisetzung mindestens eines Gases führt,
wodurch Druckkräfte in das Kolbenelement 5 eingeleitet
werden.
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Das
Trennelement 13 kann auch als zerreiß- oder zerbrechbare
Membran ausgebildet sein. In diesem Fall kann statt der Hohlnadel 41 eine
massive Nadel vorgesehen sein, die ein Zerreißen der zerreißbaren
Membran herbeiführt, wenn sie über den Betätigungsmechanismus 23 in
Richtung des Ansatzes 21 verlagert wird. Ist eine zerbrechbare
Membran als Trennelement 13 vorgesehen, kann auch entweder
eine massive Nadel oder ein massives Zerbrechelement vorgesehen
sein, das beispielsweise kein spitzes Ende aufweist. Die massive
Nadel oder das Zerbrechelement sind ebenfalls mit dem Betätigungselement 23 verbunden,
sodass ein Benutzer das Trennelement 13 zerbrechen kann,
wenn er über den Betätigungsmechanismus 23 vermittelt über
die massive Nadel oder das Zerbrechelement eine hinreichend große
Kraft in das Trennelement 13 einleitet.
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6 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung. Gleiche
und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen,
sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle
Elemente der den Antrieb des Kolbenelements 5 bewirkenden
Einrichtung in den – vom Betrachter aus gesehen – oberen
Teil 29 der Vorrichtung 1 integriert. Dieser ist
mit dem – vom Betrachter aus gesehen – unteren
Teil 31 verbunden, vorzugsweise sind die beiden Teile 29, 31 lösbar
miteinander verbunden.
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Aus
diesem und den vorangegangenen Ausführungsbeispielen zeigt
sich, dass der Antriebsmechanismus für das Kolbenelement 5 sowohl
integral mit dem Rest der Vorrichtung 1 vorliegen kann (1),
als auch vollständig separat (6). Es kann
aber auch ein Teilelement des Antriebsmechanismus in den unteren
Teil 31 der Vorrichtung 1 integriert werden, während
ein anderer Teil in den oberen Teil 29 der Vorrichtung 1 integriert
wird (5). Ist der Antriebsmechanismus von dem Rest der
Vorrichtung 1 vollständig separierbar, kann dieser
auch in einer separaten Fertigungseinrichtung hergestellt werden.
Die Fertigungseinrichtung für den unteren Teil 31 der
Vorrichtung 1 kann dann aspetisch gehalten werden, während
dies für die Einrichtung zur Fertigung des oberen Teils 29 nicht
notwendig ist. Auf diese Weise findet eine vollständige
Trennung von der aseptischen Technologie einerseits und der nicht
notwendigerweise aseptischen Technologie andererseits statt. Eine
lösbare Verbindung der beiden Teile 29, 31 der
Vorrichtung 1 bei vollständiger Integration des
Antriebsmechanismus in den oberen Teil 29 ermöglicht
es weiterhin, den oberen Teil 29 und damit den dort integrierten
Antriebsmechanismus mehrfach zu verwenden, während der
untere Teil 31 zum einmaligen Gebrauch bestimmt ist. Es
ist beispielsweise möglich, nach Verwendung der Vorrichtung 1 den oberen
Teil 29 vom unteren Teil 31 abzutrennen und die
verbrauchten Chemikalien – gegebenenfalls nach einer Reinigung – wieder
aufzufüllen. Der obere Teil 29 kann dann mit einem
neuen unteren Teil 31 wiederverwendet werden.
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Wie
bereits gesagt, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel
alle Elemente des Antriebsmechanismus in den oberen Teil 29 integriert.
Insbesondere bildet hier das Halteelement 27 einen Grundkörper
des Teils 29. Dieser weist eine erste Kammer 9 auf,
die mindestens einen Stoff 17 umfasst. Er weist weiterhin
eine zweite Kammer 11 auf, die mindestens ein Reagenz 15 umfasst.
Die beiden Kammern 9, 11 sind durch ein Trennelement 13 voneinander
separiert, wobei das Trennelement 13 hier Teil einer Kolbenstange 37 eines
Verschlusselements 45 ist. Das Verschlusselement 45 ist
im Wesentlichen stempelförmig und umfasst die Kolbenstange 37,
die einen Bereich 47 größeren Durchmessers
und einen Bereich 49 kleineren Durchmessers aufweist. Der
Bereich 47 größeren Durchmessers greift
in eine in dem als Grundkörper dienenden Halteelement 27 angeordnete
Ausnehmung 51 ein und bildet so ein Trennelement 13,
das den Raum 9 von dem Raum 11 separiert. An seinem
der Einrichtung 21 zugewandten Ende weist das Verschlusselement 45 einen
Ringwulst 35 auf, der den Raum 11 gegenüber
einem dritten Raum 53 abdichtet, wobei der dritte Raum 53 einerseits
von dem Grundkörper 19 der Vorrichtung 1 und
andererseits von dem Kolbenelement 5 begrenzt wird. Der
Bereich 49 kleineren Durchmessers des Verschlusselements 45 ist
mit dem Betätigungsmechanismus 23 verbunden.
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Wird
der Betätigungsmechanismus 23 in der Vorrichtung 1 in
Richtung des Ansatzes 21 verlagert, bewegt sich der Bereich 47 größeren
Durchmessers des Verschlusselements 45 aus der Ausnehmung 51 heraus.
Ab einer gewissen Position befindet sich nur noch der Bereich 49 kleineren
Durchmessers innerhalb der Ausnehmung 51. Da der Außendurchmesser
des Bereichs 49 kleineren Durchmessers kleiner ist als
der Innendurchmesser der Ausnehmung 51, sind auf diese
Weise die Räume 9 und 11 miteinander
verbunden, sodass der mindestens eine Stoff 17 in den Raum 11 gelangen
und sich dort mit dem mindestens einen Reagenz 15 vermischen
kann.
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Gleichzeitig
wird während der Verlagerung des Betätigungsmechanismus 23 in
Richtung des Ansatzes 21 auch das diesem zugewandte Ende
des Verschlusselements 45 in dieselbe Richtung bewegt. Dadurch
gibt auch das untere Ende des Verschlusselements 45 den
Raum 11 frei, sodass dieser mit dem Raum 53 in
Verbindung steht. Der mindestens eine Stoff 17 und das
mindestens eine Reagenz 15 gelangen so auch in den Raum 53,
beziehungsweise es gelangt auch das bei der möglicherweise
bereits gestarteten Reaktion freigesetzte mindestens eine Gas in
den Raum 53. Auf diese Weise werden Druckkräfte
in das Kolbenelement 5 eingeleitet, woraufhin sich dieses
in Richtung des Ansatzes 21 verlagert. Hierdurch wird auch
der Druck in der Kammer 3 erhöht, sodass ein von
dieser umfasstes Medikament M durch den Ansatz 21 abgegeben
wird.
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7 zeigt
ein fünftes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen
wird. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmechanismus
vollständig in den oberen Teil 29 der Vorrichtung 1 integriert.
Der obere Teil 29 umfasst hier einen einzigen Raum 9,
in dem mindestens ein Reagenz 15 angeordnet ist. Der Raum 9 ist
durch ein Verschlusselement 45 von einem Raum 53 separiert,
der außerdem von dem Grundkörper 19 der
Vorrichtung 1 und dem Kolbenelement 5 definiert
wird. Die chemische Reaktion des mindestens einen Reagenz 15 ist
durch eine Energiebarriere gehemmt, die hier beispielsweise thermisch überwindbar
ist. Zu diesem Zweck ist ein Heizelement 55 in dem Raum 9 angeordnet,
das zwei Elektroden 57, 59 umfasst. Der Betätigungsmechanismus 23 weist
eine Spannungsquelle 61 auf. Diese Spannungsquelle 61 kann
beispielsweise durch eine Batterie, vorzugsweise eine Knopfzelle,
gebildet sein. Möglich ist auch ein Akkumulator, der wiederaufladbar
ist. Vorzugweise können in die Vorrichtung 1 Solarzellen
integriert sein, die dafür sorgen, dass die Spannungsquelle 61 bei
ausreichendem Lichteinfall stets ihre Nennspannung aufweist. Da
auch in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt wird, dass der
Antriebsmechanismus mit dem oberen Teil 29 von dem unteren
Teil 31 der Vorrichtung 1 trennbar ist, kann der
Antriebsmechanismus hell gelagert werden, während der untere
Teil 31, der das Medikament M umfasst, unter Lichtauschluss
gelagert werden kann.
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Die
Elektrode 57 ist mit dem einen Pol der Spannungsquelle 61 dauerhaft
verbunden, während die Elektrode 59 mit dem anderen
Pol der Spannungsquelle 61 verbindbar ist. Sie ist dabei
im Lagerzustand der Vorrichtung 1 beziehungsweise des oberen
Teils 29 nicht mit dem ihr zugeordneten Pol der Spannungsquelle 61 verbunden.
Ein Federelement 63 leitet eine Vorspannkraft in den Betätigungsmechanismus 23 ein,
sodass der der Elektrode 59 zugeordnete Pol der Spannungsquelle 61 im
Lagerzustand stets einen Abstand zu dem der Elektrode 59 zugeordneten
Kontakt 65 aufweist. Wird der Betätigungsmechanismus 23 in
Richtung des Ansatzes 21 verlagert, berührt der
der Elektrode 59 zugeordnete Pol der Spannungsquelle 61 den
Kontakt 65. Auf diese Weise wird der Stromkreis durch das Heizelement 55 geschlossen,
und dieses kann Heizleistung an das mindestens eine Reagenz abgeben.
Dadurch ist die Aktivierungsbarriere der chemischen Reaktion überwindbar,
und die Reaktion wird gestartet. Das mindestens eine durch die Reaktion
freigesetzte Gas erzeugt einen Druck in dem Raum 9, der
bei Erreichen eines gewissen Grenzdrucks dazu führt, dass das
Verschlusselement 45 eine Verbindung zwischen dem Raum 9 und
dem Raum 53 freigibt. Dies kann beispielsweise durch Zerreißen
oder Zerbrechen des Verschlusselements 45 geschehen. Es
ist aber auch möglich, dass das Verschlusselement 45 sich
von dem oberen Teil 29 löst, und in den Raum 53 hineinfällt.
Wesentlich ist, dass eine Verbindung zwischen dem Raum 9 und
dem Raum 53 geschaffen wird, sodass das mindestens eine
durch die Reaktion freigesetzte Gas in den letzteren gelangen und
so Druckkräfte in das Kolbenelement 5 einleiten
kann.
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Es
ist auch möglich, die chemische Reaktion nicht thermisch,
sondern beispielsweise elektrochemisch zu aktivieren. Hierzu wäre
kein Heizelement 55 vorgesehen, sondern die Elektroden 57 und 59 würden
in das mindestens eine Reagenz 15 hineinragen und bei Betätigung
des Betätigungsmechanismus 23 zunächst
einen offenen Stromkreis bilden. Durch das an den Elektroden 57, 59 anliegende
Potential kann dann eine elektrochemische Reaktion gestartet werden,
sodass der Stromkreis letztendlich durch Diffusion beziehungsweise
Wanderung von Ladungsträgern entlang eines Potentialgefälles
in dem mindestens einen Reagenz 15 geschlossen wird. Durch
die elektrochemischen Reaktionen an den Elektroden 57, 59 ist
dann eine Reaktion startbar, durch die mindestens ein Gas freigesetzt
wird. Wahlweise kann auch direkt durch die elektrochemischen Reaktionen mindestens
ein Gas freigesetzt werden.
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Den
vorgestellten Ausführungsbeispielen ist gemein, dass es
sich um Einkammersysteme handelt, in dem Sinne, dass nur eine Kammer 3 vorgesehen
ist, in der ein Medikament M angeordnet ist. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist jedoch nicht auf solche Einkammersysteme beschränkt.
Es ist genauso gut möglich, den beschriebenen Antriebsmechanismus
mit einem Zweikammersystem zu verbinden, bei dem die Wirk- und/oder
Hilfsstoffe in separaten Kammern vorliegen, oder in denen die Wirk- und/oder
Hilfsstoffe von einem Lösungsmittel getrennt in separaten
Kammern vorliegen. Die Kammern sind vorzugsweise bei Betätigung
der Vorrichtung 1 miteinander verbindbar, sodass die von
ihnen umfassten Stoffe miteinander mischbar sind, bevor die Mischung über
einen Ansatz 21 und geeignete Einrichtungen an einen Patienten
abgebbar ist. Typischerweise wird auch diese Verbindung der beiden Kammern
mittelbar oder unmittelbar durch Verlagerung mindestens eines Stopfens
realisiert, in den Druckkräfte einleitbar sind. Es ist
offensichtlich, dass diese Druckkräfte auch aufgrund einer
chemischen Reaktion eingeleitet werden können. Besonders
bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein zweistufiger
Antriebsmechanismus für ein Zweikammersystem vorgesehen
ist. Der Antriebsmechanismus ist dabei so aufgebaut, dass ein zweimaliges Auslösen
möglich ist. Das erste Auslösen setzt Druckkräfte
frei, die zu einer Vermischung des Inhalts der beiden Kammern des
Zweikammersystems führen. Ein zweites Auslösen
setzt Druckkräfte frei, die zu einem Austreiben des durchmischten
Inhalts der miteinander verbundenen Kammern über den Ansatz 21 führt.
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Die
bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele haben lediglich
die Abgabe eines in einer Kammer 3 angeordneten Medikaments
M zum Gegenstand. Es ist aber offensichtlich, dass die Vorrichtung 1 durch relativ
einfache Modifikation ihres Aufbaus so verändert werden
kann, dass ein Kolbenelement 5 durch aufgrund einer chemischen
Reaktion entstehende Druckkräfte in die einem Ansatz 21 gegenüberliegende
Richtung verlagerbar ist. Auf diese Weise wird in einer Kammer 3 ein
Unterdruck erzeugt, sodass über den Ansatz 21 und
geeignete Einrichtungen ein Probenvolumen in die Kammer 3 einbringbar
ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur
Probennahme eingesetzt werden. Im medizinischen Bereich ist dies
zum Beispiel für die rasche Entnahme von Blutproben zweckmäßig.
Patienten, die an einer starken Spritzenphobie leiden, oder auch
Kindern könnte so durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung 1 beispielsweise über eine Fingerkuppe
eine Blutprobe entnommen werden, wobei die Nadel durch entsprechende
Ausbildung der Vorrichtung 1 während des gesamten
Entnahmeprozesses dem Patienten verborgen bliebe. Die Vorrichtung 1 kann
aber auch zur Probennahme im Umweltbereich oder im Bereich der chemischen
Industrie sowie in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.
Die Einsatzmöglichkeiten sind hierbei in keiner Weise beschränkt,
und es lassen sich vielfältige Situationen denken, in denen
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur
schnellen, sicheren und definierten Probennahme einsetzbar ist.
Durch die Wahl der chemischen Reaktion, der Gesamtmenge oder des
Mischungsverhältnisses der beteiligten Chemikalien kann
nämlich das zu entnehmende Probenvolumen sehr fein eingestellt
werden.
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Es
ist auch denkbar, die chemische Reaktion so auszuwählen,
dass sie durch radioaktive Strahlung startbar ist. Dies kann vor
allem im militärischen Bereich günstig sein. So
ist es möglich, einen Soldaten mit der Vorrichtung 1 derart
auszustatten, dass er die Vorrichtung 1 injektionsbereit
unmittelbar auf dem Körper trägt. Findet ein Kampf mitteleinsatz
unter Verwendung radioaktiver Strahlung statt, kann die Vorrichtung 1 durch
die freigesetzte Strahlung gestartet werden, ohne dass der Soldat
hierfür etwas unternehmen muss. So kann dem Soldaten automatisch eine
Substanz – beispielsweise ein Jodpräparat – injiziert
werden, wenn die Umstände des Kampfeinsatzes dieses verlangen.
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Die
Vorrichtung ist ganz offensichtlich nicht auf eine bestimmte Art
medizinischer Vorrichtung oder sonstiger Vorrichtung oder gar Spritze
beschränkt. Sie ist stattdessen sehr vielfältig
und in weiten Bereichen einsetzbar. Die genannten Beispiele einer
Spritze, Karpule, Karpulenspritze, eines Mehr- oder Doppelkammersystems,
eines Autoinjektors oder Pen sind hier beispielhaft und nicht einschränkend
zu verstehen.
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Nach
allem zeigt sich, dass der Vorrichtung ein einfaches Prinzip zugrunde
liegt, das große Vorteile gegenüber den bekannten
Antriebsmechanismen ähnlicher herkömmlicher Vorrichtungen
aufweist. Insbesondere ist die auf die konkreten Bedingungen angepasste
Entwicklung der bekannten Antriebsmechanismen sehr aufwendig und
teuer. So ist es beispielsweise schwierig, den Druck von Kohlendioxidpatronen
auf das konkret vorliegende Ausführungsbeispiel eines Injektors
mit einem Medikament bestimmter Viskosität und einer Kanüle
bestimmten Durchmessers so anzupassen, dass eine bestimmte Dosis
des Medikaments pro Zeiteinheit abgebbar ist. Ein Elastizitäts-
oder Federelement, das leichter auf diese Bedürfnisse anpassbar
ist, hat dagegen den Nachteil, dass die Federkraft gegen Ende der
Betätigung aufgrund der Ausdehnung der Feder nachlässt und
so eine vollständige Funktion der Vorrichtung nicht sichergestellt
ist. Beide bekannten Mechanismen zeichnen sich durch eine Viel zahl
komplizierter mechanischer Bauelemente aus, die eine Miniaturisierung
schwierig machen und darüber hinaus eine komplexe und fehleranfällige
Bauweise bedingen. Weiterhin sind die bekannten Mechanismen nicht sehr
beständig gegenüber einer Lagerung der Vorrichtung.
So kann beispielsweise der Druck in einem Kohlendioxidreservoir
abgebaut werden, indem Kohlendioxid durch undichte Stellen entweicht.
Eine stark vorgespannte Feder kann im Verlauf der Lagerung ermüden,
sodass nicht mehr die ursprünglich vorgesehene Kraft zur
Verfügung steht, wenn die Vorrichtung zur Anwendung kommen
soll.
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Aus
der vorangegangenen Beschreibung ist offensichtlich, dass die erfindungsgemäße
Vorrichtung diese Nachteile nicht aufweist. Sie ist im Gegensatz
dazu sehr flexibel einsetzbar, stellt keine besonderen Forderungen
an Größe oder Geometrie des den Antriebsmechanismus
aufnehmenden Bauraums, ist ohne weiteres auf die konkreten Bedingungen
ihres Einsatzes anpassbar und weist eine hohe Beständigkeit
gegenüber einer auch längeren Lagerzeit auf. Außerdem
wird der durch die Reaktion erzeugte Gasdruck mit fortschreitender
Reaktionszeit größer, sodass auch bei nahezu vollendeter
Betätigung der Vorrichtung 1 noch ausreichend
Kraft zur Verfügung steht, um die gewünschte Operation – also Injektion
oder Probennahme – vollständig abschließen
zu können. Nicht zuletzt sind sehr einfache und übliche
Chemikalien wie beispielsweise eine Zitronensäurelösung
und Carbonat-haltiges Backpulver als Reagenzien denkbar. Weiterhin
kann der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus
vollständig von der aseptischen Technologie getrennt werden,
die zur Fertigung der restlichen Vorrichtung 1 notwendig ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 03/039634
A1 [0002]
- - WO 2007/051331 A1 [0004]