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Diese Erfindung betrifft eine Substanzabgabevorrichtung,
die eine Vorrichtung zw gesteuerten Abgabe und eine Haltevorrichtung
für die
Substanzabgabevorrichtung in sich vereinigt.
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In dieser gesamten Beschreibung soll
die Substanzabgabevorrichtung erwähnt werden als vorgesehen für das Einführen von
Substanzen in eine Körperhöhle, zum
Beispiel als vaginale, intraruminale Vorrichtungen und dergleichen
für Haustiere,
wie beispielsweise Kühe.
Es sollte sich jedoch verstehen, daß die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung für
wesentlich mehr Anwendungen als diese gelten können und in Bezug auf Abgabevorrichtungen
angewendet werden können,
bei denen eine gewisse Steuerung erforderlich ist.
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Im Einzelnen ist vorgesehen, daß die Haltevorrichtung
ermöglichen
wird, daß die
Substanzabgabevorrichtung am häufigsten
in Situationen verwendet werden kann, in denen es erforderlich ist,
daß die
Vorrichtung, die in einen Durchgang oder eine Körperhöhle eines Tiers eingeführt werden
kann, in dem Durchgang oder der Körperhöhle gehalten werden muß. Solche
Durchgänge
oder Körperhöhlen sind
allgemein dem Reproduktions- oder dem Verdauungssystem eines Tiers
zugeordnet und schließen
die Vagina, den Uterus, den Magen, den Pansen usw. ein. Solche Vorrichtungen
werden in eine Körperhöhle eines
Tiers eingeführt,
wenn eine Kontrolle von Parasiten, Ernährung, Reproduktion, Wachstum usw.
gewünscht
wird, und wenn diese Kontrolle durch chemische und/oder hormonelle
Intervention bewirkt wird.
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Jedoch könnte die vorliegende Erfindung auch
außerhalb
dieses Feldes Anwendung finden. Dementsprechend müssen sich
diese Abgabevorrichtungen nicht notwendigerweise innerhalb des Körpers von
Tieren oder Menschen befinden, sondern können mit anderen Umgebungen,
wie beispielsweise gärtnerischen,
industriellen, häuslichen usw.,
zusammenwirken.
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Häufig
setzen Substanzabgabevorrichtungen, die zum Verabreichen von Substanzen
an das Tier in ein lebendes Tier eingeführt werden, ebenfalls eine
Haltevorrichtung ein. Dementsprechend gibt es eine Reihe von Haltevorrichtungen
zum Halten der Substanzabgabevorrichtung innerhalb eines Durchgangs
oder einer Körperhöhle eines
Tiers.
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Einige Systeme, die häufig zum
Halten von Abgabevorrichtungen verwendet werden, die in eine Körperhöhle eines
Tiers eingeführt
werden können, schließen eine
zusammendrückbare
Spiralwendel ein, wie beispielsweise in den Patenten Nr. 228382 und
190350. Die zusammendrückbare
Wendel kann häufig
in die erforderliche Form zurückkehren,
nachdem die Vorrichtung in die Körperhöhle des
Tiers eingeführt
worden ist.
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Solche Wendeln hängen jedoch davon ab, daß die Gesamtgröße der Wendel
die Wendel in der Körperhöhle eines
Tiers hält.
Dementsprechend kann der Platzbedarf der Wendel den Fluß von Körpersekreten
behindern, was unerwünscht
sein kann. Ein ungehinderter Fluß von Körpersekreten ist für das normale
biologische Funktionieren des Tiers notwendig. Solche Körpersekrete
schließen
Schleim ein, wenn eine solche Vorrichtung vaginal verwendet wird.
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Außerdem kann sich die Wendel
typischerweise ausdehnen und dermaßen gegen einen beträchtlichen
Bereich der Wand einer Körperhöhle eines
Tiers drücken,
daß sie
zu sperrig sein kann, um wieder durch die Durchgänge zu passen, die in die Körperhöhle oder
aus derselben führen.
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Dementsprechend kann ein Entfernen
der Vorrichtung, wenn die funktionelle Nutzbarkeit der Vorrichtung
ausgeschöpft
worden ist, schwierig sein.
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Andere Systeme, die häufig zum
Halten von Vorrichtungen innerhalb der Körperhöhle eines Tiers verwendet werden,
haben eine Zahl von Lappen eingearbeitet, ähnlich denen von Patent Nr.
193976 und Patent Nr. 200564. Diese Lappen sind oft ausreichend
flexibel, um für
das Einführen
in eine Körperhöhle eines
Tiers aufeinander umzuklappen und danach aufzuklappen, nachdem sich
die Vorrichtung innerhalb des Tiers befindet. Häufig erfüllen die Lappen einen doppelten
Zweck, die Vonichtung innerhalb einer Körperhöhle eines Tiers zu halten und
einen Wirkstoff in die Körperhöhle des
Tiers freizusetzen, der oft in den Lappen oder in die Schicht um
den Lappen imprägniert
ist. Dementsprechend können die
Lappen eine beträchtliche,
sogar geriffelte, Oberfläche
haben, um zu sichern, daß ausreichend
Wirkstoff verfügbar
ist, um die erforderliche Funktion zu erfüllen. Außerdem sind die Lappen oft
speziell gestaltet, um eine große
Oberfläche
zu gewährleisten, um
zu ermöglichen,
daß die
Körperflüssigkeiten
auf diese Oberflächen
wirken, um die in den Lappen enthaltenen Wirkstoffe zu extrahieren.
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Jedoch kann die Oberfläche dieser
Vorrichtungen wiederum den Fluß von
Körpersekreten
behindern. Außerdem
ermöglicht
die natürliche
Elastizität
der Lappen, daß die
Lappen aufeinander umgeklappt werden, um zu ermöglichen, daß die Vorrichtung in die Körperhöhle des
Tiers eingeführt
und aus derselben entfernt wird. Es kann jedoch erforderlich sein,
daß ein
Bediener die Lappen während
des Einführens
der Vorrichtung in die Körperhöhle des
Tiers manuell in der gefalteten Ausrichtung hält.
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Weitere Systeme schließen schwenkbare Schenkel
oder verzweigte Elemente ein, wie in den Patenten Nr. 215635 und
230023, die von einem oder beiden Enden des Körpers einer in die Körperhöhle eines
Tiers eingeführten
Vorrichtung vorstehen können.
Wieder sind diese Schenkel oder Elemente, ebenso wie der Körper der
Vorrichtung, typischerweise mit Wirkstoffen imprägniert, die in das Tier verabreicht
werden müssen.
Dementsprechend ist es wünschenswert,
daß die
Schenkel oder Elemente die Gesamtoberfläche der Vorrichtung vergrößern, um
zu ermöglichen,
daß die
Wirkstoffe wirksamer aus der Vorrichtung und in das Tier extrahiert
werden. Wieder ist das häufig
mit solchen Vorrichtungen und Haltesystemen für diese Vorrichtungen verbundene
Problem, daß die
vergrößerte Oberfläche anfangs
den Fluß der
inneren Körpersekrete
des Tiers behindern kann. Insbesondere den Fluß von Schleim in der Vagina
des Tiers.
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Mit der Zeit reduziert jedoch die
Erosion der Polymerschichten, welche die Wirkstoffe enthalten, tatsächlich die
Oberfläche,
die Gesamtgröße und das Gesamtgewicht
der Vorrichtung. Daher ist ein Problem, daß die Vorrichtung nicht die
gleiche Haltefähigkeit
hat, wenn sie kleiner und leichter wird.
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Außerdem erfordern solche Systeme
typischerweise eine Einsetzvorrichtung, wie beispielsweise diejenigen,
die in den Patenten Nr. 215483 und 207341 beschrieben werden. Diese
Einsetzvorrichtungen halten die Schenkel oder Elemente in eine erforderliche
Position, um zu ermöglichen,
daß die
Vorrichtung und die Haltevorrichtung in die Körperhöhle des Tiers eingeführt werden.
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Oft sind die Einsetzvorrichtungen
komplizierte oder sperrige Strukturen, und sie sind gesondert von
den Vorrichtungen, die sie einsetzen können. Ein Einschließen einer
Einsetzvorrichtung mit der Vonichtung kann die Herstellungskosten
erhöhen
und ein Einführen
der Vorrichtung in die Einsetzvorrichtung erfordern, wodurch die
mit dem Einführen
der Vorrichtungen in die Tiere verbundene Zeit verlängert wird.
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Noch andere Systeme können eine
Zahl von ausdehnbaren Rippen einschließen, wie beispielsweise im
Patent Nr. 173926. Die Rippen können durch
die Wirkung eines Tauchkolbensystems in eine mögliche Halteposition ausgedehnt
werden. Wenn das Tauchkolbensystem freigegeben wird, kehren die ausdehnbaren
Rippen zum Herausziehen in die nicht-ausgedehnte Position zurück. Diese
Vorrichtungen werden jedoch typischerweise für Einzelanwendungen von pharmazeutischen
Rezepturen in die Körperhöhle eines
Tiers verwendet und sind nicht dafür vorgesehen oder geeignet,
die Vorrichtung über längere Zeiträume zu halten.
Die Sperrigkeit des Tauchkolbensystems könnte eine Quelle von Unbehagen
für das
Tier sein, wenn es an der Vorrichtung befestigt bleibt, die ausdehnbaren
Rippen sind typischerweise ungeeignet, um eine Vorrichtung in einer größeren Körperhöhle zu halten,
und die Oberfläche der
Rippen würde
den Sekretfluß des
Körpers
behindern.
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Noch andere Haltevorrichtungen mögen ausreichende
Abmessungen haben, um dadurch in der Körperhöhle eines Tiers gehalten zu
werden, daß sie
sich auf die Muskelspannung um die Haltevorrichtung verlassen. Solche
Vorrichtungen werden typischerweise als vaginale Empfängnisverhütungsvorrichtungen
für Tiere
verwendet, wie beispielsweise im Patent Nr. 173808. Jedoch können die
Abmessungen der Haltevorrichtung ein Einführen des Penis während einer
versuchten Begattung durch das männliche
Tier verhindern und/oder die Flüsse
von Körpersekreten,
insbesondere von Vaginalschleim, behindern.
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Dementsprechend wäre es wünschenswert, wenn die Haltevorrichtung
einer Substanzabgabevorrichtung ermöglichen würde, daß die Abgabevorrichtung leicht
eingeführt
und entfernt wird, dennoch für
erforderliche Zeiträume
zuverlässig
gehalten würde
und nicht den Fluß von
Körpersekreten
verhindern oder das normale Funktionieren durch ihre bloße physische
Gegenwart beeinträchtigen
würde.
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Ebenso ist eine Reihe von Abgabevorrichtungen
gut bekannt und findet weite Anwendung.
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Viele schließen Pumpen ein und werden verwendet,
um gebräuchliche
Substanzen wie Benzin und Luft abzugeben. Einige Abgabevorrichtungen werden
innerhalb eines lebenden Tiers verwendet, um nützliche Substanzen, wie beispielsweise
Chemikalien oder Arzneimittel, abzugeben.
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Beispielsweise ist eine Zahl von
Abgabevorrichtungen bekannt, die Substanzen, wie beispielsweise
Hormone, vaginal in Kühe
einbringen. Der Zweck solcher Vorrichtungen ist, mit einiger Genauigkeit
das Einsetzen der Brunst zu fördern.
Dies ermöglicht
dem Bauern, die Kühe
zu einer Zeit künstlich
zu besamen, in der sie am fruchtbarsten sind.
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Beispielsweise legt das Patent Nr.
228382 von Neuseeland eine solche Abgabevorrichtung offen. Die offengelegte
Vorrichtung besteht aus einer Spiralwendel, die aus einer Zahl von
Segmenten besteht. Diese Segmente enthalten nützliche Substanzen, die entweder
in dieselben imprägniert
oder auf dieselben aufgetragen sind.
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Die dem Tier zu verabreichende Substanz wird über einen
Zeitraum durch die Wirkung von Körperflüssigkeiten
nach und nach aus den Segmenten der Vorrichtung freigesetzt. Dementsprechend
ist eine solche Vorrichtung auf die natürlichen Prozesse von Diffusion,
Auflösung
oder Osmose angewiesen, um die Substanz abzugeben.
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Verschiedene andere Abgabevorrichtungen, wie
sie in den Patenten Nr. 207341, 200564 und 215635 von Neuseeland
beschrieben werden, setzen alle passiv, als Folge der Wirkung von
Körperflüssigkeiten,
Arzneimittel in die Körperhöhle frei.
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Wenn jedoch beispielsweise die Brunst
bei Tieren gesteuert wird, müssen
zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Hormone oder Konzentrationen
in den Körper
des Tiers freigesetzt werden. Um dies zu bewirken, hatten frühere Abgabevorrichtungen
eine Zahl von Schichten, etwa mit unterschiedlichen Dicken, die
sowohl aktive als auch passive Substanzen enthalten. Diese treten
in den Körper
durch Diffusion, Auflösung
oder Osmose ein, wobei alle diese Prozesse davon abhängen, daß die Körperflüssigkeiten
die Substanzabgabevorrichtung oder Abgabevorrichtungen innerhalb
der Vorrichtung umgeben.
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Beispielsweise kann es wünschenswert
sein, ein bestimmtes Hormon über
einen Zeitraum von zehn Tagen in den Körper einzubringen, danach über weitere
zehn Tage kein Hormon und danach über einen weiteren Zeitraum
ein anderes Hormon einzubringen. Die Abgabevorrichtung könnte Schichten mit
Dicken proportional zu der Zeit haben, die diese Schichten schätzungsweise
brauchen, um sich in das Körpersystem
aufzulösen.
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US-A-4944659, EP-A-0134614 und EP-A-0387439
legen Vorrichtungen zum Abgeben von Substanzen an Tiere offen. Jedoch
betreffen diese Subkutanvorrichtungen, die allgemein ungeeignet sind
für die
Verwendungen, auf welche die vorliegende Erfindung gerichtet ist.
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Leider sind mit diesen Vorrichtungen,
die solche Abgabevorrichtungen enthalten, Probleme verbunden. Alle
diese Vorrichtungen sind passive Vorrichtungen, die für das Einbringen
der Wirksubstanzen in den Körper
davon abhängen,
daß sie
von den Körperflüssigkeiten
umgeben sind.
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Die Einbringungsgeschwindigkeit dieser Substanzen
hängt jedoch
von einer Zahl von Faktoren der Körperflüssigkeiten, wie beispielsweise
der Temperatur, der Schleimkonzentration, der Salzkonzentration,
der Bewegungswirkung usw., ab. Diese Faktoren sind von Tier zu Tier
veränderlich,
was zu einer veränderlichen
Zeitabstimmung und Konzentration der in den Körper eingebrachten Substanzen führt.
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Weiterhin ist es, da die Substanzen
der Umgebung des Körpers
ausgesetzt sind, möglich,
daß die
Schichten abplatzen und eine vollkommen unpassende Substanz zu einer
falschen Zeit in den Körper
eingebracht wird. Also neigen solche Systeme dazu, sich auf die
Abgabe eines einzigen aktiven Materials zu beschränken, oder
bei mehr als einem wird das zweite Material am Anfang eingebracht.
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Außerdem kann die Substanzabgabe
in das Tier nicht gesteuert werden, sobald diese Abgabevorrichtungen
in ein Tier eingesetzt sind, da sie vollkommen von der Umgebung
abhängig
ist, in der sie sich befindet.
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Die Möglichkeit, die Menge und Zeitabstimmung
der Abgabe einer Substanz mit einem gewissen Genauigkeitsgrad zu
steuern, ist schwierig, da es eine Abhängigkeit von der äußeren Umgebung
gibt, um die Voraussetzungen zu gewährleisten, damit die Abgabe
stattfindet, wobei die Bedingungen das Volumen und die Geschwindigkeit
der Abgabe bestimmen. Dementsprechend leiden Abgabevorrichtungen,
die auf Osmose, Diffusion und Auflösung angewiesen sind, alle
an einer Ungenauigkeit bei der Abgabe und haben eine arteigene geringe
zeitliche Präzision.
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Als Alternative dazu sind herkömmliche Pumpen
oft groß und
kompliziert. Sie enthalten bewegliche Teile, komplexe Ventilsysteme,
sind üblicherweise
schwer mit einem gewissen Genauigkeitsgrad zu bedienen und sind
oft nicht zu Einsetzen in den Körper
eines Tiers geeignet. Außerdem
erfordern herkömmliche
Pumpen oft regelmäßige Wartung.
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Es wäre daher wünschenswert, wenn eine Abgabevorrichtung
bereitgestellt werden könnte,
die klein und einfach wäre,
keine komplexen Teile enthielte, wartungsfrei wäre und die in den Körpern von Tieren
oder anderen solchen Umgebungen verwendet werden könnte.
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Es wäre außerdem wünschenswert, wenn eine Vorrichtung
bereitgestellt werden könnte,
die eine Abgabevorrichtung einschlösse, die genau bedient werden
könnte,
um Substanzen in präzisen Konzentrationen
und mit präziser
Zeitabstimmung in ein Tier abzugeben, und bei der eine solche Vorrichtung
unabhängig
von der Umgebung arbeiten könnte oder
die Vorrichtung nur dann Substanzen in die Umgebung freisetzen könnte, wenn
die Umgebung ideal wäre.
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Außerdem wäre es wünschenswert, wenn eine gewisse
Kontrolle über
die Abgabevorrichtung ausgeübt
werden könnte,
nachdem die Vorrichtung im Tier untergebracht ist, und/oder wenn
es eine Weise gäbe
festzustellen, was innerhalb des Tiers in Bezug auf das Funktionieren
der Vorrichtung und der zugeordneten Abgabevorrichtung geschieht.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, die obigen Probleme anzugehen oder der Allgemeinheit wenigstens
eine nützliche
Wahl bereitzustellen.
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Weitere Ziele und Vorzüge der vorliegenden Erfindung
werden nun nur als Beispiel erörtert.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird
eine Substanzabgabevorrichtung wie in Anspruch 1 dargelegt bereitgestellt.
Bevorzugte Merkmale dieses Aspekts der Erfindung werden in den Ansprüchen 2 bis
18 dargelegt.
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Zur leichteren Bezugnahme soll die
Substanzabgabevorrichtung, die in eine Körperhöhle oder einen Durchgang eines
Tiers eingeführt
werden kann, nun einfach als die „Vorrichtung" bezeichnet werden,
obwohl es sich verstehen sollte, daß dieser Begriff nicht als
einschränkend
angesehen werden soll.
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Die Substanzabgabevorrichtung ist
dafür geeignet,
in eine Körperhöhle und/oder
einen Durchgang eines Tiers eingeführt zu werden, wo sie über eine
geeignete Haltevorrichtung über
einen definierten Zeitraum gehalten wird, bis ihre funktionelle
Nutzbarkeit ausgeschöpft
worden ist, wonach sie entfernt werden kann. Während auf die Einführung in
die Vagina eines Tiers Bezug genommen wird, sollte es sich verstehen,
daß die
Vorrichtung für
eine Verwendung mit anderen natürlichen
Körperhöhlen und/oder Durchgängen angepaßt werden
kann.
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Die Vorrichtung schließt außerdem eine
Abgabeeinrichtung zum Abgeben der Substanzen) an einen Auslaß der Vorrichtung
ein. Die Abgabeeinrichtung schließt wenigstens eine Leitung,
die eine Substanz enthalten kann, wenigstens eine Druckvorrichtung,
die Druck auf die Leitung ausüben
kann, und Ventilmittel ein.
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Der in der Beschreibung verwendete
Begriff Druck bedeutet das Ausüben
von Kraft. Der Begriff Druckvorrichtung schließt jeden zum Ausüben der
erforderlichen Kraft verwendeten Mechanismus ein und schließt eine
Pumpe oder ein Feder-Tauchkolben-System ein.
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Der durch die Druckvorrichtung ausgeübte Druck
wird durch die Steuerungsmittel ausgelöst, geregelt und gesteuert.
Das Ausüben
von Druck durch die Druckvorrichtung bewirkt eine austreibende Kraft auf
die Substanz. In Verbindung mit der Aktivierung der Ventilmittel
durch die Steuerungsmittel wird eine Bewegung der Substanz in der
Leitung zum Auslaß hin
bewirkt. Die Abgabe ist aktiv und gesteuert.
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Der in dieser Beschreibung verwendete
Begriff Substanz soll jede Substanz einschließlich einer Flüssigkeit
oder eines Gases bedeuten.
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Der in dieser Beschreibung verwendete
Begriff Leitung soll jede Vorrichtung bedeuten, die eine Substanz
befördern
kann, und kann in manchen Fällen
ein Behälter
sein.
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Der in dieser Beschreibung verwendete
Begriff Ventil soll jedes Mittel, einschließlich automatischer oder anderer
Vorrichtungen, bedeuten, das zum Ausüben einer Kraft auf eine Substanz
verwendet wird oder dieselbe von der Leitung zum Auslaß befördern kann.
Bei einigen Ausführungsbeispielen können die
Ventilmittel unterschieden von den abwechselnden Druckvorrichtungen
sein und/oder eine oder alle derselben ersetzen.
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Der in dieser Beschreibung verwendete
Begriff Anker soll jede Vorrichtung aus einem geeigneten Material
bedeuten, die mit einem magnetischen oder einem anderen Kraftfeld
behandelt werden kann oder auf dasselbe reagieren kann und deren
Funktionsfähigkeit
gesteigert wird, wenn sie in die Nähe eines Magneten oder einer
anderen Kraft gebracht wird.
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Der in dieser Beschreibung verwendete
Begriff Spulenelement soll jede Vorrichtung meinen, die auf eine
Energiezufuhr derart reagieren kann, daß in der Nähe des Spulenelements ein Magnetfeld
oder ein anderes Kraftfeld erzeugt wird.
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Bei herkömmlichen Substanzabgabevorrichtungen
zur Verwendung innerhalb von Körpern
oder anderen ähnlichen
Umgebungen wird die Substanz durch die natürlichen Prozesse von Osmose,
Diffusion oder Auflösung
passiv abgegeben. Die Geschwindigkeit und das Volumen der Substanzabgabe
werden durch die natürlichen
Prozesse bestimmt. Die Geschwindigkeit und das Volumen der Substanzabgabe
können
folglich nicht durch künstliche
Mittel gesteuert oder verändert
werden. Es wird angenommen, daß die
Druckvorrichtungen und/oder Ventilmittel ein Mittel zum aktiven
Abgeben der Substanz bereitstellen. Das aktive Abgeben einer Substanz
stellt ein Mittel zum Kontrollieren der Geschwindigkeit und des
Volumens der abgegebenen Substanz bereit.
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Die Pumpe und/oder Ventilmittel der
Abgabevorrichtung können
durch eine Vielzahl von Mitteln gesteuert werden. Bei bevorzugten
Ausführungsbeispielen
ist das Steuerungsmittel ein Mikroprozessor. Es sollte sich jedoch
verstehen, daß eine
anderer Steuerungsmechanismus, wie beispielsweise ein anwendungsspezifischer
integrierter Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit – ASIC),
verwendet werden kann.
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Die Vorzüge einer aktiven Kontrolle über das Einbringen
der Substanz sind leicht zu erkennen. Die Druckvorrichtungen werden
durch den Steuerungsmechanismus aktiv betätigt, und folglich können die Geschwindigkeit
und das Volumen der abgegebenen Substanz gesteuert werden. Dementsprechend
bedeutet eine aktive Abgabe, daß es
eine größere Kontrolle
gibt, so daß die
genaue Konzentration der Substanz zur genauen Zeit abgegeben werden
kann, unabhängig
vom die Substanzabgabevorrichtung oder die Abgabevorrichtung umgebenden
Umfeld.
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Die Mittel, durch die der Mikroprozessor
diese Pumpe steuern kann, können
variieren. Die Pumpe kann durch eine Energiequelle (etwa eine Batterie,
eine äußere Quelle
wie beispielsweise der Körper des
Tiers, ein Magnetfeld, eine Feder oder dergleichen) betreiben werden,
und die Funktion des Mikroprozessors kann lediglich sein, die Pumpen
mit der Energiequelle zu verbinden oder von derselben zu trennen.
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Als Alternative dazu kann der Mikroprozessor
das Ventil oder die Ventile steuern, die den Substanzfluß von der
Abgabevorrichtung und der Substanzabgabevorrichtung ermöglichen
oder verhindern.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung kann der Mikroprozessor programmiert werden, um das Freisetzen
von wechselnden Dosen unterschiedlicher Hormone in das Tier zu vorher
festgelegten Zeiten zu steuern und folglich die genaue Bestimmung
ermöglichen,
wann die Brunst auftritt.
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Es gibt weitere Vorzüge einer
aktiven Steuerung der Substanzabgabe an ein Tier. Beispielsweise können Sensoren
bereitgestellt werden, welche die Umgebung um die Substanzabgabevorrichtung
oder die Abgabevorrichtung überwachen.
Die Sensoren können
bestimmen, wann die Umgebung ideal für die Zufuhr einer Substanz
in den Körper
des Tiers ist. Auf diese Informationen kann danach der Mikroprozessor
ansprechen, um die Abgabevorrichtung zum Abgeben dieser Substanzen
zu steuern.
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Beispielsweise könnten die Sensoren Faktoren
in der die Substanzabgabevorrichtung und/oder die Abgabevorrichtung
umgebenden Körperflüssigkeit,
wie beispielsweise Temperatur, Säuregehalt, Viskosität oder selbst
Geruch, bestimmen. Diese physiologischen Indikatoren können in
einigen Fällen genauer
sein als ein Kalenderdatum, um zu bestimmen, wann einem Tier bestimmte
Substanzen zugeführt
werden sollten. Mit einer aktiven Steuerung ist eine genaue Reaktion
auf diese physiologischen Bedingungen möglich.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung kann der Mikroprozessor tatsächlich in Abhängigkeit
von der Umgebung, in der sich die Vorrichtung befindet, sowohl die
Größe der Dosis
als auch die Zeitabstimmung ändern.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung kann die Abgabevorrichtung fernbetätigt werden. Beispielsweise
kann die Vorrichtung innerhalb des Tiers über einen Zeitraum inaktiv bleiben,
bis der Bauer den Fruchtbarkeitszyklus zu beginnen wünscht. In
diesem Stadium kann der Bauer eine dem Tier äußere Vorrichtung haben, welche das
Funktionieren der Abgabevorrichtung auslöst oder den Mikroprozessor
in Gang setzt. Diese äußere Vorrichtung
kann viele Formen annehmen, zum Beispiel kann sie ein Funksender,
ein Ultraschallsender, ein Magnet usw. sein.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung kann ein Fernprogrammieren des Mikroprozessors von außerhalb
des Tiers oder zur Zeit des Einsetzens möglich sein.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung kann der Mikroprozessor in der Lage sein, mit einer äußeren Vorrichtung
zu kommunizieren. Beispielsweise kann der Mikroprozessor Daten zurückmelden
darüber,
wie viel Substanz abgegeben worden ist, die Temperatur der Umgebung usw.
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Ein geeigneter Mikroprozessor für eine Verwendung
mit der vorliegenden Erfindung ist ein Vierbit-Mikroprozessor oder
ein Achtbit-Einchip-Mikroprozessor, wie beispielsweise ein pic 16c54
oder Z8 oder Motorola 6805.
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Obwohl in dieser gesamten Beschreibung Bezug
auf eine Verwendung der vorliegenden Erfindung als eine Substanzabgabevorrichtung
oder Abgabevorrichtung zur Verwendung innerhalb von Tieren genommen
worden ist, sollte es sich verstehen, daß die beschriebenen Abgabevorrichtungen,
Steuerungsmechanismen und Haltevorrichtungen bei Substanzabgabevorrichtungen
in anderen Umgebungen verwendet werden können, insbesondere in Umgebungen,
in denen es nicht möglich
ist, direkt auf die Substanzabgabevorrichtung zuzugreifen.
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Weitere Aspekte der vorliegenden
Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden Beschreibung,
die nur als Beispiel gegeben wird, und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung nach
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung nach
einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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3 eine
schematische Draufsicht einer Haltevorrichtung nach einem anderen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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4 ein
schematischer Querschnitt der Haltevorrichtung in 3, nach diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, ist, und
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5 ein
schematischer Querschnitt einer Haltevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist, und
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6 ein
schematischer Querschnitt einer Haltevorrichtung nach einem anderen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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7 ein
schematischer Querschnitt einer Haltevorrichtung nach einem anderen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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8 ein
schematischer Querschnitt einer Haltevorrichtung nach einem anderen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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9 ein
schematischer Querschnitt einer Haltevorrichtung nach einem anderen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
-
10 ein
schematischer Querschnitt einer Haltevorrichtung nach einem anderen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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11 ein
schematischer Querschnitt einer Haltevorrichtung nach einem anderen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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12 ein
schematischer Querschnitt einer Haltevorrichtung nach einem anderen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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13 eine
schematische Ansicht einer eingepaßten peristaltischen Vorrichtung
nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, und
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14 eine
Ansicht der Wirkung der Druckvorrichtung auf die flexible Leitung
ist, und
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15 eine
schematische Ansicht einer Abgabevorrichtung ist, die nach einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und
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16 eine
schematische Ansicht eines Ventils einer Abgabevorrichtung ist,
das nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und
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17 ein
schematischer Querschnitt einer Abgabevorrichtung ist, die nach
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und
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18 eine
schematische Ansicht eines offenen Ventils einer Abgabevorrichtung
ist, das nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, und
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19 eine
schematische Ansicht eines geschlossenen Ventils einer Abgabevorrichtung
ist, das nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, und
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20 eine
graphische Darstellung eines möglichen
Zyklus ist, der mit der vorliegenden Erfindung eingeleitet werden
kann.
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BESTE WEGE ZUM
AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Mit Bezug auf die Schemata nur als
Beispiele wird eine Substanzabgabevorrichtung bereitgestellt, die
allgemein durch den Pfeil 1 angezeigt wird. Die Substanzabgabevorrichtung 1 schließt eine
Haltevorrichtung ein, die allgemein durch den Pfeil 2 angezeigt
wird. Die Substanzabgabevorrichtung 1 kann in eine Körperhöhle oder
einen Durchgang eines Tiers eingeführt werden.
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Die Haltevorrichtung 2 schließt mehrere Arme 3 ein,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Arme 3 wesentlich flexibel sind.
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1 und 2 sind schematische perspektivische
Ansichten der Haltevorrichtung 2 für eine Vorrichtung 1,
die in eine Körperhöhle eines
Tiers eingeführt
werden kann, nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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Die mehreren Arme 3 der
Haltevorrichtung 2 sind wesentlich gerade, dünn und wesentlich
rund, um die Beeinträchtigung
des normalen Flusses von Körpersekreten,
wie beispielsweise Schleim in der Vagina, zu verringern.
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Der Schaft 4 jedes Arms 3 ist
wesentlich länglich,
um zu ermöglichen,
daß die
Haltevorrichtung 2 mit den Wänden der Körperhöhle eines Tiers ineinandergreift.
Die Spitze 5 jedes Arms 3 hat eine wesentlich
größere Querschnittsabmessung
als der Schaft 4 des Arms 3. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
ist die Spitze 5 wesentlich knollenförmig, was Probleme einer Reizung
der Innenwände
der Körperhöhle des
Tiers vermeidet.
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Die Arme 3 der Haltevorrichtung
2 sind wesentlich flexibel, was ermöglicht, das die Arme 3 zum Einführen in
die Körperhöhle eines
Tiers ausgerichtet werden können,
und ebenfalls ermöglicht,
daß die Arme 3 den
Kräften
der inneren peristaltischen Wellen innerhalb der Körperhöhle des
Tiers widerstehen. Die wesentliche Flexibilität der Arme 3 ermöglicht, daß sich die
Arme 3 als Reaktion auf die peristaltischen Wellen biegen
ohne zu brechen, und ermöglicht,
daß die
Arme 3 in ihre vollständig
ausgestreckte Halteposition zurückkehren,
sobald die peristaltischen Wellen vorübergegangen sind.
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Die Arme 3 der Haltevorrichtung 2 werden als
ein integraler Teil des Körpers
einer Vorrichtung 1 geformt, an der die Haltevorrichtung 2 befestigt
wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Arme 3 der Haltevorrichtung 2 an der
Verbindung 7 zwischen dem Schaft 4 des Arms 3 und
dem Körper der
Vorrichtung 1 (wie in 7 bis
einschließlich 10) mit elastischen Scharnieren 6 versehen.
Oder, bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel, die Arme 3 sind
vollständig
an den Körper
der Vorrichtung 1 geformt (wie in 5, 6, 11 und 12).
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Die Arme 3 der Haltevorrichtung 2 können bewegt
werden zwischen einer ausgerichteten Einführposition (wie in 5, 7, 9 und 11) und einer ausgestreckten
Halteposition (wie in 6, 8, 10 und 12).
In der Einführposition
können
die Arme 3, wie in 5 und 7 gezeigt, wesentlich parallel
zum Körper der
Vorrichtung 1 ausgerichtet werden. Als Alternative dazu
können
die Arme 3 der Haltevorrichtung 2 bei anderen
bevorzugten Ausführungsbeispielen,
wie in 9 und 11, mit einander und der
Längsachse der
Vorrichtung 1 ausgerichtet werden.
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Die Arme 3 der Haltevorrichtung 2 können durch
die Wirkung eines gefederten Bundes 8 in der ausgestreckten
Halteposition arretiert werden. Wenn sich die Haltevorrichtung 2 in
ihrer Einführposition
befindet, wird der gefederte Bund aufwärts gerichtet, wie in 5, 7, 9 und 11 gezeigt. Während des
Einführungsprozesses,
wenn auf die Arme 3 kein Druck mehr durch einen Bediener,
eine Einsetzvorrichtung oder die Wände der Öffnung des Durchgangs oder der
Körperhöhle, in
welche die Vorrichtung eingeführt wird,
ausgeübt
wird, können
sich die Arme 3 der Haltevorrichtung 2 zur ausgestreckten
Halteposition hin bewegen. Diese Bewegung der Arme 3 aktiviert
den gefederten Bund 8, um sich in einer Richtung wesentlich
ausgerichtet mit der Längsachse
des Körpers
der Vorrichtung 1 und zu den Armen 3 hin zu bewegen. Der
gefederte Bund 8 kann in Verbindung mit den elastisch schwenkbaren
Armen 3, wie in 8, oder in
Verbindung mit den wesentlich flexiblen Armen 3, wie in 6, durch die Wirkung des
gefederten Bundes 8 in Verbindung mit einem Tauchkolben 9 und elastisch
schwenkbaren Armen 3, wie in 10, oder
durch die Wirkung eines gefederten Bundes 8 in Verbindung
mit dem Tauchkolben 9 und der wesentlichen Flexibilität der Arme 3,
wie in 12, arbeiten.
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Der gefederte Bund 8 arbeitet,
um die Arme 3 der Haltevorrichtung 2 in einer
Ebene wesentlich senkrecht zum Körper
der Vorrichtung 1 zu arretieren. Wenn sie in der ausgestreckten
Halteposition arretiert sind, befinden sich die Arme 3 der
Haltevorrichtung 2 in einer wesentlich radialen Anordnung
um den Körper
der Vorrichtung 1, wie in 1 und 2.
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Ein Entfernen der Haltevorrichtung
2 kann durch ein Herausziehen der Vorrichtung 1 bewirkt werden.
Während
des Herausziehens können
die wesentlich flexiblen Arme 3 der Haltevorrichtung 2 wieder
in eine Position wesentlich parallel zu oder ausgerichtet mit der
Längsachse
des Körpers
der Vorrichtung 1 ausgerichtet werden. Dieses Ausrichten
kann durch Druck erreicht werden, den die Wände des Durchgangs oder der
Körperhöhle des
Tiers, durch welche die Vorrichtung entfernt wird, auf die Arme
3 ausüben.
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Mit Bezug auf 13 wird eine allgemein durch den Pfeil 10 angezeigte
peristaltische Vorrichtung illustriert, die in eine allgemein durch
den Pfeil 11 angezeigte Abgabevorrichtung gepaßt wird.
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Die Abgabevorrichtung 11 umfaßt ein Gehäuse 12,
das Behälter 13 enthält, welche
die durch die Abgabevorrichtung 11 abzugebenden Substanzen
enthalten. Die Behälter 13 haben
Verbindungsleitungen 14 zu drei Druckvorrichtungen in der
Form von Piezopumpen 15.
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Eine flexible Leitung 16 führt zum
Auslaß 17 der
Abgabevorrichtung 11. Die Leitung 16 paßt zwischen
drei Piezopumpen 15 und einen Druckvorrichtungssteuerungsmechanismus 18.
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Bei dieser Vorrichtung 1 ist
der Steuerungsmechanismus 18 ein Mikroprozessor.
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Ebenfalls innerhalb des Gehäuses 12 befinden
sich eine Energiequelle 19 in der Form einer Batterie und
ein Einlaß 20a,
der Luft in das Gehäuse 12 läßt und das
Erzeugen eines Vakuums verhindert.
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14 illustriert
die Wirkung der Piezopumpe 15 auf die flexible Leitung 16.
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Wenn von jeder Pumpe 15 nacheinander Druck
auf die flexible Leitung 16 ausgeübt wird, wird die Substanz 21 längs der
flexiblen Leitung 16 geschoben. Die Pumpen 15 haben
Zwangsführungen 22.
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Der Betrieb der vorliegenden Erfindung
kann wie folgt stattfinden. Die Verbindungsleitungen 14 können bewirken,
daß die
Substanzbehälter 13 Substanz
in die flexible Leitung 16 freisetzen. Die Druckvorrichtungen 15 üben Druck
auf die flexible Leitung 16 aus, um die Substanz längs der
flexiblen Leitung 16 zum Substanzauslaß 17 zu bewegen.
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15 illustriert
ebenfalls die Konstruktion einer Abgabevorrichtung 11.
Die Abgabevorrichtung 11 hat ein Außengehäuse 12, ein aktives
Abgabemittel in der Form einer Pumpe 23, ein Steuerungsmittel in
der Form eines Mikroprozessors 18, eine Energiequelle in
der Form einer Batterie 19 und Behälter 13, um die abzugebenden
Substanzen aufzunehmen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Behälter 13 flexible
Wände und
befinden sich nahe dem einen Ende der Abgabevorrichtung 11.
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Der Einlaß 20a umfaßt ein Einwegventil,
das sich am Ende des Gehäuses 12 befindet.
Der Einlaß 20a führt in einen
Luftraum 24 angrenzend an die Behälter 13.
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Die Behälter 13 sind durch
Leitungen mit der Pumpe 23 verbunden, die wiederum mit
einem Auslaß 17 am
dem Einwegventil entgegengesetzten Ende des Gehäuses 12 verbunden
ist.
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Im Betrieb werden die Pumpe 23 und
der Mikroprozessor 18 durch die Batterie 19 gespeist.
Der Mikroprozessor 18 schaltet die Pumpe 23 ein
und wählt,
welche der Substanzen in den Behältern 13 zu einer
vorher festgelegten Zeit durch die Leitungen zum Auslaß 17 zu
pumpen sind. Die Pumpwirkung bewirkt, daß Luft in das Einwegventil
und den Luftraum 24 eintritt. Dies ermöglicht, daß die Behälter mit flexiblen Wänden unter
dem Luftdruck zusammenfallen, wenn die Substanz aus denselben gepumpt
wird.
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16, 17, 18 und 19 illustrieren ein Dosierventil
20 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung, das nach einem Prinzip der umgekehrten magnetischen
Polarität
funktioniert.
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Das Dosierventil 20 besteht
aus einem beweglichen Anker 25 und einem ruhenden Anker 26. Die
Anker 25 und 26 werden vorzugsweise aus Weicheisen
oder einem anderen magnetisierten Material hergestellt.
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Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
enthält
der Behälter 13 eine
abzugebende Wirksubstanz. Die Wirksubstanz ist in einem Fluid aufgelöst oder
suspendiert, so daß die
resultierende Lösung
eine niedrige bis mäßige Viskosität hat, wie
sie beispielsweise bei schwachen wäßrigen Lösungen, Alkohol oder dünnflüssigem Öl zu finden
ist.
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Der Behälter 13 wird unter
Druck gesetzt. Der Druck kann durch eine Zahl von Mitteln, beispielsweise
ein Feder-Tauchkolben-System, ausgeübt werden.
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Dieses Ausführungsbeispiel beruht auf der Aktivierung
eines Spulenelements 27. Das Spulenelement 27 wird
vorzugsweise mit einer niedrigen Frequenz und mit einem sehr niedrigen
Arbeitszyklus betrieben. Typischerweise werden die Ein-Aus-Zeiten
des Spulenelements 27 jedoch größer als eine Sekunde sein.
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Wenn das Spulenelement 27 aktiviert
wird, tritt eine Solenoidwirkung auf. Diese wiederum bewirkt, daß der bewegliche
Anker 25 vom ruhenden Anker 26 angezogen wird.
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Wenn das Spulenelement 27 abgeschaltet wird,
baut sich der Magnetisierungskreis ab. Wenn sich der Magnetisierungskreis
abbaut, dann wird ein Volumen der Wirkfluidlösung, das vom Behälter 13 in eine
Dosierkammer 29 übergegangen
ist und im Volumen dem verschobenen Durchmesser des beweglichen
Ankers 25 gleicht, aus dem Auslaß 17 geschoben. Das
Ventil 20 schließt
eine Scheibe ein, die als eine Rückschlagklappe
wirkt. Dementsprechend bewirkt dies, daß das verschobene Fluidvolumen
vorwärts
geschoben wird, wenn das Spulenelement 27 abgeschaltet
wird.
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Während
das Spulenelement 27 aktiviert ist, wird der bewegliche
Anker 25 gegen den ruhenden Anker 26 gedichtet.
Diese Dichtung verhindert, daß die
Dosierkammer aus dem Behälter 13 neu
gefüllt wird.
Dementsprechend ist das Dosiervolumen verhältnismäßig unabhängig von dem Fluidbehälterdruck
und der Schaltzeit des Ventils 20.
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Eine Feder 28 wird verwendet,
um den beweglichen Anker 25 und das Dosierventil 20 fest
auf dem Auslaß 17 zu
halten. Die Kraft der Feder 28 muß nur ausreichen, um zu sichern,
daß das
Ventil 20 zuverlässig
dichtet.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen können Metall-Lamellen
um das Spulenelement 27 und innerhalb des Auslasses 17 verwendet
werden, um die Wirksamkeit des Dosiersystems zu verbessern.
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Vorzugsweise ist der ruhende Anker 26 in Kontakt
mit dem im Behälter 13 enthaltenen
Fluid.
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Dementsprechend kann eine geeignete Schutzschicht
verwendet werden, um den ruhenden Anker 26 und ebenfalls
den beweglichen Anker 25 vor den Wirkungen des abgegebenen
Fluids zu schützen.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung kann der bewegliche Anker 25 unterschiedlich
konfiguriert sein, um eine flache Platte mit lasergebohrten oder
chemisch gefrästen
Hohlräumen
einzuschließen,
welche die Dosierkammer(n) bilden.
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19 illustriert
ein mögliches
Dosierszenario, das die Abgabe unterschiedlicher Dosen unterschiedlicher
Hormone (angezeigt durch unterschiedliche Füllfarben) über vorher festgelegte Zeiten
zeigt, wobei das Brunstdatum fest definiert wird.
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Aspekte der vorliegenden Erfindung
sind nur als Beispiel beschrieben worden, und es sollte sich verstehen,
daß an
derselben Modifikationen und Hinzufügungen vorgenommen werden können, ohne vom
Rahmen derselben abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert
wird.