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Die vorliegende Erfindung betrifft eine künstliche Drüse,
beispielsweise eine künstliche Bauchspeicheldrüse, zur
Implantation in den Körper eines Patienten, der unter einer Krankheit
leidet, die durch kontinuierliche Medikation behandelt/in
Schach gehalten werden kann, und bei der die Medikation dem
Körper des Patienten als eine Funktion der Änderung der Blut-
Zusammensetzung verabreicht wird. Als ein Beispiel einer
solchen Krankheit sei Diabetes genannt. Patienten, die unter
Diabetes leiden, benötigen Insulininjektionen zu bestimmten
Zeitpunkten, um die als unheilbar angesehene Krankheit zu steuern.
Solch eine Vorrichtung oder künstliche Drüse besteht aus zwei
Hauptelementen, einem Reservoir für die Medikation, das
mittels einer Spritze durch die Haut gefüllt wird und auf dem
eine Membran vorgesehen ist, und aus einer Membran, die einen
Schwamm mit einer offenporigen Struktur einschließt und
ihrerseits mit dem Reservoir durch einen Schlauch verbunden ist.
Wenn ein Fremdkörper in den menschlichen Körper eingepflanzt
worden ist, wird eine Gewebeflüssigkeit um den Fremdkörper
gebildet. Die Zusammensetzung dieser Flüssigkeit ändert sich
abhängig von der zu behandelnden Krankheit, und die Änderung
wird eine osmotische Druckdifferenz zwischen der Membran und
der in dem Schwamm eingeschlossenen Medikation hervorrufen,
oder sie wird die Membran durch osmotischen Druck auf die in
ihr eingebettete Substanz beeinflussen. Die den osmotischen
Druck liefernden Moleküle wandern bzw. migrieren durch die
Membran und vergrößern den Druck im Schwamm oder in einem
Leerraum zwischen dem Schwamm und der Membran, wobei sie eine
Abgabe des Medikaments an die Gewebeflüssigkeit bewirken. Das
Abgabeverfahren ändert sich mit der individuellen
Krankheitslage und durch reversible mechanische Änderungen in der
Membran, beispielsweise werden die Poren in der Membran durch
eine Membranexpansion geöffnet, wobei sie bewirken, daß das
Medikament in die Gewebeflüssigkeit fließt und die
Membranexpansion umkehrt.
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Um die vorliegende Erfindung zu erklären, wird sie nun unter
Bezugnahme auf ihre Verwendung bei unter Diabetes mellitus
leidenden Personen offenbart. Diese Krankheit wird heute im
wesentlichen durch Verabreichung von Insulin an den Körper
durch Injektionen gesteuert. Das bedeutet, daß ein Patient,
der unter dieser Krankheit leidet, sie in Schach halten kann.
Wenn allerdings die gesamte Menge des für einen Tag nötigen
Insulins in ein oder zwei Dosen injiziert wird, entstehen
beträchtliche Nachteile. Der Patient muß eine strenge Diät
einhalten, die während des Tages in regelmäßigen Intervallen,
gewöhnlicherweise in Intervallen von drei Stunden eingenommen
werden muß, um den Blutzucker innerhalb eines akzeptablen
Bereiches zu halten. Da der Blutzuckerverbrauch des Körpers
durch verschiedene Faktoren beeinflußt wird, kann es
passieren, daß der Blutzucker zu niedrig wird, was zu einem
sogenannten "Empfinden" führt. Wenn dieser Zustand zu schwer ist
oder zu lange andauert, kann er eine Hirnschädigung bewirken.
Wenn der Blutzucker zu hoch wird, treten die gleichen Symptome
wie bei unheilbarer Diabetes wieder ein, und diese können
lebensgefährlich sein, wenn man sie sich entwickeln läßt.
Außerdem stellen die sogenannten "Spätfolgen" der Diabetes ein
ernsthaftes Problem dar. Unter anderem beinhalten sie die
Gefahr einer Erblindung, Probleme mit den Venen, usw . . Ein unter
Diabetes leidender Patient ist Infektionskrankheiten
betreffend auch weitaus anfälliger als gesunde Menschen.
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Um diesen Umständen abzuhelfen, wird heute intensive Forschung
betrieben, sowohl diesbezüglich, als auch bezüglich anderer
Krankheiten, die den Patient von Medikamentation abhängig
machen. In diesem Zusammenhang wurden die sogenannten
"Insulinpumpen"
entwickelt. Ein Patient kann eine solche Pumpe an
seinem Körper anbringen, so daß er den ganzen Tag lang mittels
einer Kanüle gleichmäßig mit Insulin versorgt wird. Vor einer
Mahlzeit kann die Insulinmenge durch Aktivierung der Pumpe
erhöht werden. Es wurde auch eine implantierbare Pumpe entwickelt,
die nach denselben Prinzipien funktioniert, jedoch
mittels einer Spritze ungefähr einmal in der Woche durch die Haut
gefüllt wird. Diese Pumpe ist mit einer Membran versehen. Eine
Aktivierung dieser Pumpe vor einer Mahlzeit kann mittels eines
Ultraschallübertragers erreicht werden. Alle diese Pumpen
führten zu einer beträchtlichen Verbesserung der
Insulinversorgung für die Patienten und des allgemeinen
Gesundheitszustandes derer, die diese Pumpen verwenden.
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Die genannten Pumpen sind allerdings nur große Spritzen, die
Insulin für den Verbrauch mehrerer Tage enthalten. Sie werden
nicht in Abhängigkeit von dem momentanen Blutzuckerspiegel
gesteuert, der der bestimmende Faktor für den Insulinbedarf
ist. Außerdem haben sie große praktische Nachteile. Die an der
Außenseite des aktiven Körpers einer Person befestigten Pumpen
sind Stößen, einem Abreißen, etc. ziemlich ausgesetzt und eine
vorsichtige Wartung ist nötig. Ebenso muß die Kanüle in den
menschlichen Körper manchmal ausgewechselt werden. Die oben
genannte implantierbare Pumpe zeigt diese Nachteile nicht, hat
aber keine Funktion zur Steuerung des Blutzuckers. Im übrigen
funktioniert sie auf dieselbe Art wie die Erstgenannte mit
einem die Energiequelle bildenden Batterieantrieb, was
jedesmal, wenn die Batterie gewechselt werden muß, einen
chirurgischen Eingriff mit sich bringt.
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Zusätzlich sind implantierbare Medikamentpumpenvorrichtungen
aus den US-Patentschriften Nr. 4 073 292 und 3 923 060 und aus
der FR-A 2 195 461 bekannt. Die erstgenannte Beschreibung
betrifft eine implanitierbare Bauchspeicheldrüse zur Steuerung
der Insulinversorgung als Funktion des Zuckergehaltes im Urin.
Die Erfassung von Änderungen des Zuckerspiegels im Urin
geschieht photoelektrisch durch die Erfassung des Lichtweges
durch den gefilterten, mit Benedict-Lösung versetzten Urin.
Dieses Patent hat den Nachteil, das zwei Flüssigkeiten dem
Körper zugeführt werden müssen: das Medikament, d. h., das
Insulin in dem vorliegenden Fall, und eine Aktivatorflüssigkeit
für den Urin. Im Fall der fraglichen Krankheit ist dies ein
Nachteil, da zwei verschiedene Injektionen mit der Gefahr
einer Verwechslung der Reservoirs nötig sind, was
lebensgefährliche Konsequenzen haben kann. Die Erfordernis, den Urin zu
filtern, macht auch den Austausch des Filters notwendig, was
in diesem Fall einen chirurgischen Eingriff impliziert.
Zusätzlich ist es eine Tatsache, daß das Erfassen jedes
möglichen Zuckergehaltes des Urins keine befriedigende Art des
Erfassens des Zuckergehaltes des Blutes ist, weil der
Zuckerspiegel im Blut des Patienten bereits viel zu hoch ist, wenn
Zucker im Urin ausfällt. Eine solche Steuerung der Krankheit
kann den Blutzucker im Zaum halten, dies wird nur auf einem
viel zu hohen Niveau sein. Ferner wird diese Vorrichtung
ausschließlich durch Batterien betrieben.
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Das letztgenannte Patent offenbart eine implantierbare Pumpe,
die in erster Linie zur Verwendung im Zusammenhang mit
Herzkrankheiten durch Erfassen von Blutdruckänderungen,
elektrischen Signalen und chemischen Veränderungen im Körper bestimmt
ist. Abgesehen von dem Sensor, welcher die Änderungen des
Blutdruckes erfaßt, ist dort nicht offenbart, wie die übrigen
Parameter zu erfassen sind. Es wird nur behauptet, daß sie
erfaßt werden können. Die Vorrichtung wird, wie die oben
genannten Vorrichtungen, durch eine Batterie betrieben, die von
"Schrittmachern" bekannt ist.
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einigen dieser Nachteile
der Pumpen der genannten Art abzuhelfen, was bedeutet, daß die
folgenden Anforderungen erfüllt sein sollten:
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1. Die künstliche "Bauchspeicheldrüse" (im folgenden Drüse
genannt) ist mit einem Reservoir ausgestattet, das mit
Insulin mittels einer Spritze gefüllt wird, wobei die
Haut und eine Membran durchstochen wird, welche auf dem
Reservoir vorgesehen ist und den Insulinbehälter der
Drüse bedeckt. An sich bekannt.
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2. Das Reservoir ist mit einer Abgabeeinheit zur Injektion
des Insulins in den menschlichen Körper vorgesehen, wobei
die Einheit jederzeit den Insulinbedarf des Körpers
"abfühlt".
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3. Die Drüse muß 100% verläßlich und während des Betriebes
unabhängig von irgendwelchen speziellen Energiequellen
sein.
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4. Eine Sicherheitseinrichtung zum Schließen im Fall
irgendeines erdenklichen Fehlers.
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Die Erfindung betrifft eine künstliche Drüse zur Implantation
in den menschlichen Körper, bestehend aus einem
Medikamentenreservoir, das mittels einer Spritze mit einer
Medikamentenlösung füllbar ist, bei der das Reservoir über einen Kanal mit
einem Gehäuse verbunden ist, dessen Wand vollständig oder
teilweise aus einer semipermeablen Membran besteht, durch die
das Medikament aufgrund osmose-bedingter Druckänderungen
freisetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal ein durch
Druck betätigbares Ventil aufweist, durch das ein Einströmen
einer unkontrollierten Menge des Medikaments in den Körper
verhinderbar ist, daß ein Schwamm zur Absorption der
Medikamentenlösung in dem Gehäuse enthalten ist, wobei dessen Körper
nur einen Teil des Gehäusehohlraumes einnimmt und gegen den
restlichen Teil des Hohlraumes durch einen festen Überzug
abgegrenzt ist, aus dem Kanäle mit nach außen öffnenden
Einwegventilen durch eine aus einer semipermeablen Membran
bestehenden Gehäusewand führen, wobei der Raum zwischen der
Gehäusewand und dem festen Überzug bei Gebrauch mit Körperflüssigkeit
gefüllt ist.
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Alternativ enthält die Gehäusewand eine steife, semipermeable
Membran, und ein flexibler Schlauch führt vom Ende der
Kapillarröhre in dem Gehäuse zur gegenüberliegenden Gehäusewand,
wobei der flexible Schlauch einen Stopfen mit einer
zentrierten Blindbohrung umschließt, deren eines Ende sich nach außen
durch die Gehäusewand erstreckt, während dessen anderes Ende
in eine vertikale Bohrung mündet, die von dem flexiblen
Schlauch abgedeckt ist.
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In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung besteht die
Gehäusewand aus einer steifen, semipermeablen Membran, die den
Aufbau eines osmotischen Drucks in der Gewebeflüssigkeit in
dem Raum zwischen der Gehäusewand und dem festen Überzug
derart erlaubt, daß die Medikamentenlösung aus dem Schwamm
preßbar ist.
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In einer anderen Ausführungsform besteht ein Teil der
Gehäusewand aus einer elastischen semipermeablen Membran, mit einem
Abschnitt versehen, der gegen den Überzug drückt, der den
Schwamm umgibt, und die Medikamentenlösung daraus freigesetzt,
wenn sich die Membran aufgrund einer Verringerung des
osmotischen Drucks in der Körperflüssigkeit im Raum zwischen der
Gehäusewand und dem festen Überzug zusammenzieht.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein steifes Gehäuse mit
einer Gehäusewand versehen, die mit kleinen Öffnungen
perforiert ist, wobei das Gehäuse an einem Ende durch eine steife,
semipermeable Membran geschlossen ist, wobei ein elastischer
Ballon in der Übergangszone zwischen der perforierten
Gehäusewand und der Membran angebracht ist, der unter Zuhilfenahme
der federnden Wirkung des sich innerhalb des Ballons
befindlichen Schwamms in abdichtenden Kontakt mit der Innenseite der
perforierten, umgebenden Gehäusewand vorgespannt ist.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
detailliert offenbart:
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Fig. 1 zeigt die wichtigsten Elemente der Drüse, wobei (a)
eine Spritze ist, die ein Reservoir (d) durch die Haut (b) und
eine Membran (c) füllt. Das Reservoir ist mittels eines
Schlauches (g) mit einer semipermeablen Membran (e) verbunden,
welche einen Schwamm (f) mit einer offenporigen Struktur
umschließt. In drei der Ausführungsformen ist ein Absperrventil
(h) in dem Schlauch (g) vorgesehen. Außerdem ist eine
mechanische Sicherheitseinrichtung (k), wie oben unter Punkt 4
erwähnt, vorgesehen. Sie funktioniert so, daß der
Flüssigkeitsstrom durch den Schlauch (g) im Fall irgendeines
physikalischen Drucks auf das Reservoir (d) gesperrt wird. Der Schlauch
(g) ist mit einer Öffnung bemessen, die so klein ist, daß im
Fall eines Drucks auf das Reservoir (d) sogar bei Versagen der
Sicherheitseinrichtung (k) die Reibung des Flüssigkeitsstroms
den Flüssigkeitsstrom bremsen wird, um einen übermäßigen
Flüssigkeitsstrom zum Schwamm (f) zu verhindern.
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Reservoirs (d), das so
eingerichtet ist, daß es expandiert, wenn ihm Insulin zugeführt
wird, und kollabiert, wenn es geleert wird. Dieser Kollaps
wird verwendet, um ein mechanisches ein leeres Reservoir
anzeigendes Signal auszusenden.
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Die Membran (e) kann auf vier verschiedene Arten ausgebildet
sein:
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In Fig. 3 ist sie ein Polymer mit Porenöffnungen, die den
Glukose- (Zucker-) Molekülen entsprechen, welche beträchtlich
kleiner sind als die Insulin-Moleküle.
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In Fig. 4 ist die Membran ein Polymer mit Porenöffnungen mit
nach außen zeigenden Lippen, welche einen Flüssigkeitsstrom
nur in eine Richtung erlauben.
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In Fig. 5 ist die Membran ein Polymer mit einem ummantelten
Enzym/Stoff, das/der mit einer Expansion reagiert, wenn es/er
mit Glukose in Berührung kommt, und entsprechend mit einer
Kontraktion, wenn die Glukose ausbleibt.
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Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, in der die Membran (e) eine
nicht kompressible, semipermeable, einen Schwamm (f)
umschließende Membran ist, aber einen Zwischenraum zwischen dem
Schwamm und der Membran hat. Der Schwamm (f) ist von einem
elastischen, festen Plasiküberzug (1) fest eingeschlossen, welcher
Tentakeln (m) besitzt, die einen Flüssigkeitsstrom nur in eine
Richtung erlauben, d. h. nach außen aus dem Schwamm. Die
Tentakeln erstrecken sich durch die semipermeable Membran. An dem
Auslaß des Schlauches (g) befindet sich das Sperrventil (h)
und am Einlaß des Schlauches befindet sich die
Sicherheitseinrichtung (k), die als konische Muffe aus rostfreiem Stahl,
Keramik oder irgendeinem anderen steifen, synthetischen
Material ausgebildet ist.
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Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Membrananordnung
der Ausführungsform in Fig. 6. Die nicht-kompressible,
semipermeable Membran bildet eine Halbkugel um den Schwamm (f).
Der Film (1) bildet einen "Deckel" zwischen der Halbkugel und
dem Schwamm. Um den Schwamm (f) ist ein Gehäuse (n) aus einem
steifen, synthetischen Material vorgesehen, und auf diesem
Gehäuse sind Tentakeln (o) vorgesehen, um einen
Flüssigkeitsstrom nur in eine Richtung zu erlauben, d. h. aus dem
Schwamm heraus. Die übrigen Merkmale betreffend ist diese
Ausführungsform gleich der in Fig. 6.
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Die Wirkung und der Betriebsmodus mit den erwähnten vier
Membranarten wird im folgenden offenbart.
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Bezugnehmend auf Fig. 1 ist die Funktionsweise der Düse wie
folgt
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Nach der Implantation wird sich eine Gewebeflüssigkeit zum
Schutz für das umgebende Gewebes um die semipermeable Membran
bilden. Diese Gewebeflüssigkeit dringt durch die semipermeable
Membran, so daß der Zwischenraum zwischen dem Schwamm (f) mit
dem Film (1) und der Membran gefüllt wird, bis ein osmotisches
Gleichgewicht zwischen der Flüssigkeit außerhalb und innerhalb
der Membran eingestellt ist. Die Zusammensetzung der
Gewebeflüssigkeit verändert sich als Funktion des vorliegenden
Krankheitsbildes. Im Fall von Diabetes bedeutet das, daß der
Glukoseanteil in der Flüssigkeit mit gleichem Tempo anwächst,
wie der Blutzucker.
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Wenn der Glukoseanteil der Gewebeflüssigkeit um die
semipermeable Membran anwächst, bewirkt dies eine Differenz des
osmotischen Drucks zwischen der Gewebeflüssigkeit außerhalb der
Membran und der Flüssigkeit in dem Zwischenraum zwischen dem
Schwamm und der Membran. Die Poren der Membran sind derartig
dimensioniert, daß die Zuckermoleküle durch die Membran und in
den Schwamm migrieren. Dies bewirkt ein Anwachsen des Drucks
in dem Zwischenraum und bewirkt eine Kompression des Schwamms,
da die Membran unelastisch ist. Dies führt dann wieder dazu,
daß das durch den Schlauch (g) in den Schwamm eingetretene
Insulin entlang der Tentakeln (m) in den Körper des Patienten
gepreßt wird, da das Sperrventil (h) verhindert, daß das
Insulin zurück in das Reservoir (d) gepreßt wird. Wenn der
Glukoseanteil außerhalb der Membran als ein Resultat der
Reduzierung des Glukoseanteils in der Gewebeflüssigkeit durch das
Insulin sinkt, wird das Gegenteil eintreten, d. h. die
Zuckermoleküle werden aus dem Zwischenraum migrieren, wobei sie in
diesem Fall einen Unterdruck bilden, was bewirkt, daß der
Schwamm expandiert und neues Insulin in ihn gesaugt wird.
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In Fig. 3 ist der Schwamm von einer elastischen,
semipermeablen Membran umschlossen, welche so dimensioniert ist, daß sie
nur Zuckermoleküle in einer Ruhestellung hindurch gehen läßt,
nicht aber das Insulin in den Schwamm. Das ist möglich, weil
Insulinmoleküle beträchtlich größer als Zuckermoleküle sind.
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Wenn die Glukosekonzentration in der Gewebeflüssigkeit um die
Membran anwächst, werden die Zuckermoleküle in den Schwamm
migrieren. Aufgrund des Sperrventils (h) wird ein übermäßiger
Druck in dem Schwamm aufgebaut, und die Membran expandiert.
Dies bewirkt, daß die Poren expandieren, was dazu führt, daß
sowohl das Insulin als auch die migrierten Zuckermoleküle nach
außen in die Gewebeflüssigkeit migrieren. Wenn der
Glukoseanteil aufgrund des Einflußes des Insulins abgebaut wird, zieht
sich der Schwamm zusammen, und weiteres Insulin wird in ihn
gesaugt
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In Fig. 4 ist die Membran ein fester Überzug, der mit
Öffnungen und Lippen versehen ist, die den Flüssigkeitsstrom nur in
eine Richtung erlauben, d. h. in Richtung der
Gewebeflüssigkeit. Auch in dieser Ausführungsform ist ein Sperrventil in
dem Schlauch vorgesehen. In diesem Fall befindet sich die
Membran in einem geschlossenen Gebiet in dem Körper, wo die um
die Membram gesammelte Flüssigkeit mit einem Film versehen
ist.
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Wenn der Glukoseanteil im Körper anwächst, migriert Glukose in
die eingeschlossene, angesammelte Flüssigkeit. Hier wird ein
übermäßiger Druck in Verhältnis mit dem Druck in dem Schwamm
aufgebaut, und die Membran wird komprimiert. Aufgrund der
Kompression wird Insulin (oder andere Medikamente) durch die
"Einwegporen" ausgepreßt. Wenn der Druck abfällt, expandiert
die Membran und saugt Insulin aus dem Reservoir an.
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In Fig. 5 wird eine Enzym/Reaktionssubstanz (j) in die Membran
"eingebacken". Im Fall der Berührung mit Glukose findet ein
Phasenübergang, eine Expansion der Substanz statt, und die
Membran als solche expandiert. Dieser "Phasenübergang" kann
auch durch osmotische Kräfte bewirkt werden, wobei die
Zuckermoleküle in das Enzym migrieren. Diese Expansion bewirkt, daß
sich die nicht-permeablen Poren hinreichend öffnen, um Insulin
in die Gewebeflüssigkeit migrieren zu lassen. Diese Expansion
der Poren ist ein Analogon zu den Poren in einem Ballon, der
aufgeblasen ist. In einem nicht-aufgeblasenen Zustand können
die Poren völlig dicht sein, wo hingegen sie Luft oder ein
anderes Medium, beispielsweise Wasser, in einem bestimmten
aufgeblasenen Zustand herauslassen können. Bei Verringerung
der Glukose wird der Phasenzustand der Substanz umgedreht, die
Poren werden geschlossen und neues Insulin tritt in den
Schwamm ein. In dieser Ausführungsform wird kein Sperrventil
benötigt.
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Der hier diskutierte Osmoseeffekt kann, inter alia, bei
Patienten, die an unkontrollierter Diabetes leiden, beobachtet
werden. Wenn der Glukosegehalt des Körpers wächst, migrieren
die Zuckermoleküle auch in den Augapfel, wobei sich ein
osmotisches Gleichgewicht in dem ganzen Körper ausbildet. Bei der
Behandlung einer sehr fortgeschrittenen Diabetes, bei der der
Glukoseanteil sehr hoch ist, beispielsweise mehr als 30
mmol/l, wird beobachtet, daß es nach einer intravenösen
Injektion des Insulins eine Verzögerung in der Reduzierung der
Glukose in dem Augapfel gibt, wobei der Augapfel aufgrund des
dortigen, in Beziehung zu den übrigen Gewebeflüssigkeiten
stehenden osmotischen Drucks buchstäblich hervorquillt. Nach
einer Weile verschwindet ein solches Hervorquellen.
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Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform mit Funktionen, wie sie in
Zusammenhang mit Fig. 1 offenbart wurden.
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In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform des Schwamms und der
semipermeablen Membran gezeigt. Hier wirkt der Druck auf den
Film (1) zwischen der Membran (e) und dem Schwamm (f) ein. Das
Insulin wird somit durch die Einwegöffnungen (o) ausgepreßt.
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Es wurden die Prinzipien der Drüse offenbart, die als ein
Resultat der durch die Membran gehenden Glukose funktioniert,
d. h. durch invertierte Osmose. Das Prinzip kann auch an die
herkömmliche Osmose angepaßt werden, d. h. die Membran wird so
dimensioniert, daß Glukose am Durchgehen gehindert wird, wo
hingegen alle kleineren Moleküle passieren können. Wenn ein
Anwachsen der Glukose in dem menschlichen Körper eintritt,
findet eine Migration niedermolekularer Teilchen durch eine
Membran in die Gewebeflüssigkeit statt, und diese Teilchen
versuchen die Gewebeflüssigkeit mit ihrem Glukoseanteil zu
"verwässern". Dieses Prinzip bedeutet, daß ein Unterdruck in
der Drüse erzielt werden muß im Gegensatz zu dem obigen
Prinzip, bei dem ein übermäßiger Druck in der Drüse aufgebaut
wird.
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Dies wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8, 9, 10, 11, 12, 13
und 14 detaillierter offenbart, welche verschiedene
Ausführungen des "Sensorabschnitts" zeigen, d. h. des Abschnitts der
Drüse, der sich in der Gewebeflüssigkeit befindet und wo die
Membran vorgesehen ist. Das Reservoir für die
Insulinversorgung und der Füllbetrieb ist derselbe wie für die oben
offenbarten Vorrichtungen. Zur Unterscheidung von den Fig. 1 - 7
werden Großbuchstaben als Bezugszeichen verwendet.
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Fig. 8 zeigt den "Sensorabschnitt" (A), welcher ein Gehäuse
aus nicht kompressiblen Kunststoff ist. Es gibt eine oder
mehrere Öffnungen (B) für die Insulinabgabe. Die Öffnungen (B)
sind normalerweise durch Klappen (C) geschlossen. Am Ende des
Gehäuses (A) befindet sich eine Membran (D), welche die
Glukose absperrt. Die Membran (D) hat eine Verdickung (E) in der
Mitte. Wenn die Gewebeflüssigkeit aus der
Flüssigkeitsansammlung in (F) aufgrund eines Anwachsens der Glukose außerhalb
des "Sensorabschnitts" austritt, wird ein Unterdruck in (F)
hervorgerufen. Somit kollabiert die Membran (D), und (E) wird
gegen einen Ballon (G) gedrängt, der mit einem Schwamm mit
offenporiger Struktur (H) gefüllt ist. Das Insulin in dem
Schwamm wird durch die Öffnungen (B) ausgepreßt, da das
Sperrventil (I) ein Rückströmen in das Reservoir verhindert.
Wenn der Glukoseanteil im Körper abnimmt, tritt der
gegenteilige Effekt auf, die Flüssigkeit geht in (F) hinein, die
Membran (D) wird expandiert, der Ballon expandiert und das
Insulin wird aus dem Reservoir gesaugt.
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Fig. 9 zeigt einen "Sensorabschnitt", bei dem das Gehäuse (A)
eine nicht kompressible Membran (D) aufweist. In dem Raum (F),
in dem sich die Flüssigkeit sammelt, ist ein elastischer Film
(J) vorgesehen. Ein sich in einen Zylinder (L) erstreckender
Kolben (K) ist auf dem Film (J) montiert. Insulinöffnungen (B)
sind durch das Gehäuse (A) und den Zylinder (L) gebohrt.
Zwischen dem Film (J) und dem Gehäuse (A) ist ein Schwamm (M)
vorgesehen und besitzt dieselbe Funktion wie eine Feder. Wenn
der Glukoseanteil in der Gewebeflüssigkeit anwächst, tritt
Flüssigkeit durch die Membran (D) aus und ein Unterdruck
resultiert in (F). Dies bewirkt, daß der Film (J) und somit der
Kolben (K) gezogen werden, wobei eine Insulinabgabe durch die
Öffnungen (B) beginnt. Wenn der Glukoseanteil absinkt, tritt
das Gegenteil ein. In dieser Ausführungsform wird kein
Sperrventil benötigt, da der aufgrund der Straffheit des
Reservoirmaterials begrenzte Druck in dem Reservoir einen hinreichenden
Steuerdruck für die Insulinabgabe sichert.
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Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, in der eine elastische
Membran (D) mit einem hohlen Kolben (N) an dem "Ende" des
Gehäuses (A) vorgesehen ist. In (F) ist der Kolben durch eine
Dichtung (O) umschlossen. Wenn Flüssigkeit von (F) migriert,
resultiert ein Unterdruck in (F), und die Membran (D) mit dem
Kolben (N) wird nach Innen und durch die Ventilklappen (P)
gepreßt. Somit kann Insulin durch den Leerraum in den Kolben und
nach außen in die Gewebeflüssigkeit strömen. Das Gegenteil
tritt ein, wenn der Glukoseanteil verringert wird. In dieser
Ausführungsform ist kein Sperrventil nötig.
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Fig. 11 zeigt dieselbe Ausführungsform wie Fig. 10, besitzt
aber eine größere Membranfläche.
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Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, die eine
nicht-kompressible Membran (Q) besitzt, welche in Verbindung mit einer
Kapillarröhre (R) vorgesehen ist. Von dieser Kapilarröhre
erstreckt sich ein flexibler Schlauch (S) zu dem Ende der
Membran (Q). In dem Schlauch (S) ist ein Kolben (T) mit einer
Bohrung (U) und (V) vorgesehen. In dem Fall, in dem aufgrund
eines Anwachsens des Glukoseanteils in der Gewebeflüssigkeit
Flüssigkeit von (F) migriert, schwillt der Schlauch (S) an und
erlaubt eine Insulinabgabe entlang des Schlauches und die
Bohrungen (V) und (U). Im Fall der Reduzierung des Glukoseanteils
tritt das Gegenteil ein. Es ist in diesem Fall kein
Sperrventil nötig.
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Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform mit einem Gehäuse (A), das
mit einer Anzahl von kleinen Öffnungen (B) für die
Insulinabgabe ausgestattet ist. Am Ende des Gehäuses (A) ist eine nicht
kompressible Membran (Q) vorgesehen. Von der Verbindung
zwischen Gehäuse (A) und Membran (Q) ist bei W ein elastischer
Ballon vorgesehen und durch die Spannung von dem Schwamm (M)
gegen das Innere des Gehäuses (A) dichtend gehalten. Im Fall
eines Flüssigkeitstransports von (F) aufgrund eines
anwachsenden Glukoseanteils in der Gewebeflüssigkeit wird sich der
Ballon ein bißchen zusammenziehen. Dann kann Insulin entlang des
Ballons und der Innenseite des Gehäuses (A) entlangfließen und
dann durch die Öffnungen (B) ausströmen. Das Gegenteil tritt
ein, wenn der Glukoseanteil in der Gewebeflüssigkeit absinkt.
Auch in diesem Fall ist kein Sperrventil nötig.
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Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, die einen
nicht-elastischen Film (X) aufweist, auf dem Zellen (Y) vorgesehen sind,
welche auf ihrer Oberseite semipermeabel sind. Zwischen den
Zellen sind zur Insulinabgabe Ausgänge (Öffnungen) vorgesehen.
Wenn der Glukoseanteil im Körper normal ist, werden diese
Öffnungen aufgrund der Spannung in den Zellen geschlossen
gehalten, wenn allerdings Flüssigkeit aufgrund eines Anwachsens des
Glukoseanteils in der Gewebeflüssigkeit von F migriert, ziehen
sich diese Zellen etwas zusammen und öffnen die Öffnungen.
Dann wird Insulin aus dem Schwamm (H) herausgelassen. Wenn der
Glukoseanteil verringert wird, tritt das Gegenteil ein. Hier
ist kein Sperrventil nötig.
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Es trifft für alle Ausführungsformen zu, daß die
Indikatoreinrichtung, d. h. die Membran, sich an einer Stelle niedrigen
Drucks in dem menschlichen Körper befindet. Falls dies in der
Bauchhöhle ist, wird gleichzeitig erreicht, daß das Insulin im
wesentlichen durch die Leber auf dieselbe Weise migriert, wie
Insulin bei gesunden Menschen durch die Bauchspeicheldrüse
abgegeben wird. Dies erhöht den Steuereffekt der Düse, weil in
diesem Fall zu erwarten ist, daß die sogenannten Spätfolgen
weiter verringert werden. Ihre Positionierung und die Tatsache,
daß Gewebeflüssigkeit um die Membran gebildet wird, verhindert
in den Ausführungsformen gemäß den Fig. 3 und 4, daß sie
externem Druck ausgesetzt wird, wobei eine unkontrollierte Menge
des Insulins in den Körper ausströmt. Aber selbst wenn dies in
sehr außergewöhnlichen Fällen passieren würde, beispielsweise
in dem Fall eines harten Schlags, wird nur eine kleine Menge
Insulin freigesetzt und kann kompensiert werden,
beispielsweise durch die Einnahme von Zucker. Was die
Ausführungsformen gemäß den Fig. 1, 6 und 7 betrifft, kann nicht
einmal Druck die Membran beeinflussen, da sie nicht kompressibel
ist. Dasselbe gilt für die Ausführungsform gemäß Fig. 5,
in welcher die Membran dicht ist, bis sie durch den
Glukoseanteil des Körpers aktiviert wird.
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Es sollte kein Risiko eines Drucks geben, welcher auf das
Reservoir aufgrund einer Muskelbewegung ausgeübt wird, da der
Flüssigkeitsstrom durch die Sicherheitseinrichtung (k) und die
Kapillarlöcher in dem Schlauch (g) oder andernfalls durch die
Flexibilität zwischen dem Reservoir und dem Muskelgewebe
verhindert wird.
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Eine Injektion des Medikaments gemäß der Erfindung ereignet
sich in einer Weise analog zu den Körperfunktionen, d. h. ein
Signal wird an die in Frage kommende Drüse ausgesendet, damit
der Körper mit einem Medikament versorgt wird. In dem
offenbarten Fall ist die Drüse eine Bauchspeicheldüse und das
Medikament ist Insulin.
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Außer dem erwähnten Gebrauch der Drüse für Insulininjektionen,
ist es auch möglich, sie für Injektionen aller Arten flüssiger
Medikationen zu verwenden, die abhängig von gewissen
Änderungen in der Blutzusammensetzung, beispielsweise dem Anteil von
Chloresterol, ist.
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Ein anderer Vorteil der Erfindung ist es, daß es nicht nötig
ist, eine Vene ist zu durchstoßen, um den Glukoseanteil zu
erfassen. Ein Fremdkörper in dem Blutstrom wäre weit mehr
einem Verstopfen durch Proteine und ähnlichem unterworfen.