本申請(qǐng)要求享有于2014年1月7日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)US61/9 24,521的優(yōu)先權(quán)及其權(quán)益，其全文通過援引加入本文。

背景技術(shù)：

大多數(shù)可植入藥物遞送裝置利用致動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)藥劑從儲(chǔ)器經(jīng)由套管進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域。大體上，在藥物遞送裝置內(nèi)或者在裝置與其周圍環(huán)境之間的界面處會(huì)發(fā)生增壓。這些區(qū)域中的壓力大小和梯度能夠造成難以準(zhǔn)確地控制少量藥物的遞送，尤其是在裝置能夠再充或用于在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)重復(fù)給藥的情況下。例如，如果不對(duì)藥物儲(chǔ)器中的壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，壓力或真空的聚積會(huì)影響到對(duì)液體藥劑的平順連續(xù)的給藥。該問題在其中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)涉及到生成加壓氣體的裝置中尤其突出；在這種裝置中，能夠產(chǎn)生過剩氣體并且會(huì)泄漏到裝置的各種區(qū)域。另外，當(dāng)裝置被植入患者時(shí)，受限的物理空間和接近裝置的困難以及在活體內(nèi)植入和操作的總體的復(fù)雜性，這使得在裝置中的壓力調(diào)節(jié)具有挑戰(zhàn)。

過剩氣體也可以對(duì)再充造成不利影響。由于氣體聚積在“頂部空間”—即密封的藥物遞送裝置的未填充的容積，會(huì)使得再充過程復(fù)雜并且產(chǎn)生相當(dāng)大的死區(qū)(即不可用的)內(nèi)部體積。更重要地，各種藥物遞送裝置具有順應(yīng)性儲(chǔ)器壁，以使死區(qū)體積最小化，并且便于在再充過程中進(jìn)行處理。通過這些裝置，聚積在周圍區(qū)域中的過剩氣體產(chǎn)生壓差，這會(huì)最終阻止再充操作的最終實(shí)現(xiàn)。

對(duì)過剩氣體的聚積進(jìn)行控制通常涉及沿加壓路徑的氣體密封性。這會(huì)要求較高的設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量控制的努力。例如，在電解的藥物遞送裝置，氫氣和氧氣在給藥的過程中作為致動(dòng)介質(zhì)產(chǎn)生。已知的是，氫氣能夠隨著時(shí)間穿透薄壁和周圍的邊界，并且會(huì)泄漏至儲(chǔ)器腔并且通過其周界逸出。隨著操作時(shí)間的延長(zhǎng)(例如幾年)，這些氣體可以聚積在泵的頂部空間區(qū)域中并且如果缺乏正確的措施會(huì)影響給藥和再充操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在各實(shí)施例中，本發(fā)明涉及對(duì)由電解藥泵裝置產(chǎn)生并在其中形成的過剩氣體的控制。特別地，在氣體最可能聚積的中空的區(qū)域中策略性地促成過剩的電解氣體的通過催化劑的再結(jié)合。

因此，在第一方面，本發(fā)明涉及可植入泵，該可植入泵包括藥物儲(chǔ)器、套管、用于迫使流體從所述儲(chǔ)器通過所述套管的電解泵機(jī)構(gòu)、以空間間隔開的方式至少部分地包圍所述藥物儲(chǔ)器和所述泵機(jī)構(gòu)以形成頂部空間體積的殼和被布置在所述頂部空間體積內(nèi)以使其中的電解氣體再結(jié)合的再結(jié)合催化劑。在一些實(shí)施例中，所述泵機(jī)構(gòu)包括電解腔室以及位于所述電解腔室內(nèi)的多個(gè)電解電極，該電解腔室由底板和位于所述底板之上的可膨脹膜形成，該可膨脹膜沿著其外周邊緣緊固于所述底板；所述藥物儲(chǔ)器由所述可膨脹膜和位于所述可膨脹膜之上的柔性頂形成，該柔性頂沿著其外周邊緣緊固于所述底板和所述可膨脹膜的至少其中一者，其中，所述膜提供所述電解腔室和所述藥物儲(chǔ)器之間的流體隔層，并且所述膜的膨脹減小所述藥物儲(chǔ)器的體積。在上述實(shí)施例中，所述殼具有面向剛性頂?shù)耐獗砻娴膬?nèi)表面，所述再結(jié)合催化劑與所述殼的內(nèi)表面或所述頂?shù)耐獗砻娴闹辽倨渲幸徽叩闹辽僖徊糠治锢淼叵嚓P(guān)聯(lián)。“物理地相關(guān)聯(lián)”指的是附接于內(nèi)壁或者被放置在內(nèi)壁上，或者于物理地集成至壁或者物理地集成在壁的內(nèi)部，從而形成頂部空間體積的表面。替代地或補(bǔ)充地，所述再結(jié)合催化劑與位于所述頂部空間內(nèi)的所述頂?shù)耐庵苓吘壩锢淼叵嚓P(guān)聯(lián)，并且/或者所述再結(jié)合催化劑與位于所述頂部空間內(nèi)的所述殼的外周邊緣物理地相關(guān)聯(lián)。

在各實(shí)施例中，泵還包括殼中的可再密封的流體端口，該端口處于常密封并且便于流體進(jìn)入所述頂部空間。在一些中，所述催化劑基本上由鉑組成。泵還可以包含位于頂部空間內(nèi)的至少一個(gè)液體吸收劑和/或至少一個(gè)氣體吸收劑。

在另一方面，本發(fā)明涉及一種操作可植入泵的方法，其中，該可植入泵包括藥物儲(chǔ)器、套管、用于迫使流體從所述儲(chǔ)器通過所述套管的電解泵機(jī)構(gòu)、以空間間隔開的方式至少部分地包圍所述藥物儲(chǔ)器和所述泵機(jī)構(gòu)以形成頂部空間體積的殼、和被布置在所述頂部空間體積內(nèi)以使其中的電解氣體再結(jié)合的再結(jié)合催化劑。在一些實(shí)施例中，該方法包括以下步驟：操作所述泵機(jī)構(gòu)，從而使電解氣體組份進(jìn)入所述頂部空間并且通過其中的再結(jié)合催化劑再結(jié)合成液體；對(duì)所述頂部空間中的聚積的液體周期性排空。

在一些實(shí)施例中的排空步驟過程中，所述頂部空間通過所述殼中的可再密封的流體端口接近。在各種實(shí)施例中，(i)所述泵機(jī)構(gòu)包括電解腔室以及位于所述電解腔室內(nèi)的多個(gè)電解電極，該電解腔室由底板和位于所述底板之上的可膨脹膜形成，該可膨脹膜沿著其外周邊緣緊固于所述底板，和(ii)所述儲(chǔ)器由所述可膨脹膜和位于所述可膨脹膜之上的柔性頂形成，該柔性頂沿著其外周邊緣緊固于所述底板和所述可膨脹膜的至少其中一者，其中，所述膜提供所述電解腔室和所述儲(chǔ)器之間的流體隔層，并且所述膜的膨脹減小所述儲(chǔ)器的體積。所述殼具有面向剛性頂?shù)耐獗砻娴膬?nèi)表面，所述再結(jié)合催化劑與所述殼的內(nèi)表面或所述頂?shù)耐獗砻娴闹辽倨渲幸徽叩闹辽僖徊糠治锢淼叵嚓P(guān)聯(lián)。替代地或作為補(bǔ)充，所述再結(jié)合催化劑與位于所述頂部空間內(nèi)的所述頂?shù)耐庵苓吘壩锢淼叵嚓P(guān)聯(lián)，和/或所述再結(jié)合催化劑與位于所述頂部空間內(nèi)的所述殼的外周邊緣物理地相關(guān)聯(lián)。所述催化劑可以基本上由鉑組成。在一些實(shí)施例中，所述電解泵機(jī)構(gòu)與周期性排空步驟相結(jié)合地被致動(dòng)從而對(duì)所述頂部空間施加壓力。

在另一方面，本發(fā)明涉及一種可植入泵，其包括：藥物儲(chǔ)器、套管、用于迫使流體從所述儲(chǔ)器通過所述套管的電解泵機(jī)構(gòu)、以空間間隔開的方式至少部分地包圍所述藥物儲(chǔ)器和所述泵機(jī)構(gòu)以形成內(nèi)部的頂部空間體積的殼和被布置在所述頂部空間體積內(nèi)以對(duì)其中的電解氣體進(jìn)行分離的氣體吸收劑或液體吸收劑的至少其中一者。

在另一方面，本方面涉及一種操作可植入泵的方法，該可植入泵包括藥物儲(chǔ)器、套管、用于迫使流體從所述儲(chǔ)器通過所述套管的電解泵機(jī)構(gòu)，以空間間隔開的方式至少部分地包圍所述藥物儲(chǔ)器和所述泵機(jī)構(gòu)以形成頂部空間體積的殼，和被布置在所述頂部空間體積內(nèi)的氣體吸收劑或液體吸收劑的至少其中一者。在各實(shí)施例中，該方法包括以下步驟：操作所述泵機(jī)構(gòu)，從而使電解氣體組份進(jìn)入所述頂部空間并且通過其中的再結(jié)合催化劑再結(jié)合成液體；和對(duì)所述頂部空間中的已使用的吸收劑(例如已達(dá)到其使用限度的分離劑)周期性排空。

詞語(yǔ)“基本上”或“大約”指±10％(例如按照重量或體積)，在一些實(shí)施例中為±5％。詞語(yǔ)“基本由…組成”是指不包括有助于實(shí)現(xiàn)功能的其他材料，除非做出限定。盡管如此，這些其他材料也可以共同或單獨(dú)地以痕量存在。本說明書所提及的“一個(gè)例子”、“一個(gè)示例”、“一個(gè)實(shí)施例”或“一個(gè)實(shí)施方案”意指結(jié)合該示例所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明技術(shù)的至少一個(gè)示例中。因此，在本說明書多處不同位置出現(xiàn)的用語(yǔ)“一個(gè)例子”、“一個(gè)示例”、“一個(gè)實(shí)施例”或“一個(gè)實(shí)施方案”并不必定指同一個(gè)示例。另外，這些特定特征、結(jié)構(gòu)、程序、步驟或特性可以按照任何合適方式結(jié)合在本發(fā)明技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)示例中。本文方位僅為便于理解，而不打算限定或解釋本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)的范圍或含義。

附圖說明

上述內(nèi)容通過下文對(duì)本發(fā)明的說明將變得容易理解，尤其在結(jié)合附圖的情況下更是如此，在附圖中：

圖1是示出了操作組件的電解藥泵的剖視圖；

圖2是沒有示出操作組件的包括剛性殼的藥泵的局部剖視圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了示例的植入患者的眼睛內(nèi)的藥物遞送泵。然而應(yīng)理解的是，與眼泵相關(guān)的許多特征也適用于其他藥泵裝置，例如可植入的止痛泵和胰島素泵。因此，下文或附圖中僅參考眼睛進(jìn)行說明，這些參考僅是說明性的，而不限制本發(fā)明的范圍。

裝置100包括通過第一封套108界定的套管102和一對(duì)腔室104、106。頂部腔室104限定包含給送成液體形式的藥物的藥腔，并且底部腔室106包含液體，當(dāng)受到電解電極110的電解作用時(shí)，上述液體轉(zhuǎn)變成氣態(tài)產(chǎn)物。在一實(shí)施例中，電解電極110是鉑。或者可以使用其他適合的導(dǎo)電材料(例如聚對(duì)二甲苯、陶瓷或生物相容絕緣體上的銅、金或銀)。另外的催化元件(例如由鉑制成)可以位于電解腔室106內(nèi)從而作為復(fù)合催化劑以在關(guān)閉電解電極110時(shí)激發(fā)電解質(zhì)從其氣態(tài)向液態(tài)的相變。包含在電解腔室104內(nèi)的電解流體可以是鹽溶液(即NaCl和H₂O)，或者包含硫酸鎂或硫酸鈉的溶液，或者可以是純水或任何無毒溶液。兩個(gè)腔室104、106通過可膨脹的(例如波紋狀)隔膜112分開。封套108和隔膜可以由生物相容的聚合材料、例如聚對(duì)二甲苯制成。

套管102通過止回閥114連接頂部藥物腔室104，止回閥114在給藥的位置處插入或者沿著儲(chǔ)器與給藥位置之間的流體路徑的任何位置插入。封套108位于成形的保護(hù)殼116內(nèi)，該保護(hù)殼116由柔性材料(例如囊或可塌癟腔室)或者相對(duì)剛性的生物相容性材料(例如醫(yī)療級(jí)別的聚丙烯)制成。用于充電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂齐娐?18、電池120和感應(yīng)線圈122被嵌于電解腔室106的底壁和殼122的底板之間。根據(jù)所提供的控制功能的復(fù)雜程度，控制電路118可以例如以模擬電路、數(shù)字集成電路(例如微控制器)或可編程邏輯裝置的形式實(shí)施。在一些實(shí)施例中，控制電路118包括用于執(zhí)行復(fù)雜的藥物遞送協(xié)議的微處理器和相關(guān)的存儲(chǔ)器。感應(yīng)線圈122可以位于用于提高的數(shù)據(jù)和電力通訊的其他位置并被連接至控制電路118。藥泵裝置100還可以包括用于監(jiān)測(cè)不同的裝置部件的狀態(tài)和操作的各種傳感器(例如壓力和流量傳感器)，并且這些數(shù)據(jù)可以被記錄在存儲(chǔ)器中用于后續(xù)的檢索和查核。

對(duì)于藥泵裝置100在植入后的延長(zhǎng)使用重要的是，該裝置100包括至少與藥物儲(chǔ)器104流體連通的一個(gè)或多個(gè)端口124，該一個(gè)或多個(gè)端口124允許使再充針(未示出)插入其中。端口可以是聚合物管、通過圓片的金屬通孔、可刺穿的隔膜、或者包括止回閥或具有相當(dāng)?shù)墓δ艿钠渌黧w連接件。

在各種實(shí)施方式中，外殼116與封套108并未貼合匹配。而是如圖2所示，硬質(zhì)外殼210大體上包圍泵的操作部件但是例如在植入的位置具有不同的形狀匹配。殼210可以由例如鈦形成。由于封套108和外殼219之間的形狀的不同，被包封的頂部空間區(qū)域215在封套108和外殼219之間形成。盡管出于簡(jiǎn)明的目的而在圖2中沒有示出，端口124可以穿過殼210接近并且延伸至儲(chǔ)器104中。例如，端口124可以具有允許再充針通過但是在針抽出后形成再密封的隔壁；隔壁可以具有縫隙，該縫隙由于隔壁的彈性特性或者可選的約束徑向力從而通常是關(guān)閉的。如下文所說明的，殼210可以具有一個(gè)或多個(gè)附加的端口，以便于進(jìn)入頂部空間區(qū)域215。

殼210提供大體氣密性的密封，以防止電子器件、藥物和其他裝置部件與身體流體形成接觸。在通常的實(shí)施方式中，封套108是聚合物并且至少具備相當(dāng)程度的柔性。因此，由于氣密性的密封而聚積在頂部空間215中的壓力作用于封套108并且有效地降低藥物儲(chǔ)器104的體積。同時(shí)，聚積的氣體減小了抽吸藥物儲(chǔ)器所需要的真空。特別地，從藥物儲(chǔ)器抽出給定量的液體所需的真空通過以下公式給出：

其中，P_vac是必要的真空度，P_atm是海平面處的大氣壓(即14.7psia)，P_head是初始的頂部空間體積，V_asp是要抽出的液體的體積。

因此，盡管聚積在頂部空間中氣體有利地降低抽吸藥物儲(chǔ)器104所需的壓力和排出藥物所需的壓力，而同時(shí)又會(huì)不利地降低儲(chǔ)器104包含的材料量。這又改變了儲(chǔ)器104和任何下游的止回閥之間的相互作用，這會(huì)造成不期望的藥物遞送。

為了緩解對(duì)頂部空間的氣體滲透的影響，使用用于使電解氣體組份再結(jié)合的措施。例如，限定頂部空間215的內(nèi)表面的其中一些或全部能夠涂覆有促進(jìn)再結(jié)合的催化劑(例如鉑)。鉑可以被整體地涂覆在整個(gè)內(nèi)表面上或者根據(jù)需要被涂覆在頂部空間215內(nèi)的特定區(qū)域。例如，催化劑220可被涂覆在殼210的內(nèi)表面222的全部或部分上。替代地或作為補(bǔ)充，可以對(duì)端口124周圍的區(qū)域、以及封套108的周界和/或殼210的周界(以225示出)施加催化劑。

盡管通過使電解氣體再結(jié)合而布置在頂部空間中的流體的緩慢聚積有時(shí)可能是不明顯的，但是有利的是，包括一個(gè)或多個(gè)頂部空間215中的可再密封的端口，以允許聚積的液體從中排出。要注意的是，通過殼210形成的密封通常并不能形成徹底的密封，因?yàn)楦鞣N流體會(huì)通過頂部空間215，但頂部空間應(yīng)該不會(huì)形成任何的直接流體或氣體滲漏；頂部空間液體的其中大部分會(huì)由于電解氣體的再結(jié)合而形成。為了促進(jìn)從頂部空間中完全排出液體和氣體，泵機(jī)構(gòu)(即電解促發(fā)器)可以致動(dòng)以與任何外部的致動(dòng)(例如用于抽出頂部空間的內(nèi)容物的真空泵)相結(jié)合地對(duì)頂部空間施加壓力。

在聚積在頂部空間中的氣體的比例不允許液體聚積(例如氫氣太多而氧氣太少)的實(shí)施例中，另外的材料(例如可選擇地使特定類型的氣體和/或液體隔離的“吸收劑”)被用于頂部空間中。液體吸收劑(例如鈦、鋯及其組合和其他已知材料的水蒸氣清除劑)可以被置入殼體中或被布置在其內(nèi)表面上以形成對(duì)水的充分的吸收作用以消除對(duì)泵的功能造成的影響。置入的氣體吸收劑(例如ZrAl2金屬氫化物)可以用于吸收積聚以對(duì)泵的功能造成不可忽略的壓力(如上所述)的特定的氣體。通過所有的吸收劑，反應(yīng)表面積將通過估算的氣體比滲透率確定。

可以實(shí)施周期性的排空從而與氣體的比率相適應(yīng)。在由于氧氣量不充分而使氫氣量不能再結(jié)合的情況下，例如，可以在排出液體后通過抽真空以排出過剩的氫氣而形成排空，或者通過注入諸如氧氣的補(bǔ)償氣體以便于再結(jié)合(并且例如通過置入的吸收劑消除或吸收以防止對(duì)泵功能造成的任何實(shí)質(zhì)性影響)來形成排空。在排空后，少量的補(bǔ)償再結(jié)合氣體可被注入頂部空間中，以允許與聚積的氫氣再結(jié)合，直到下一次周期性的液體排空。還可以將已經(jīng)使用吸收劑移除并替換。

盡管已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的特定的實(shí)施例進(jìn)行了說明，然而對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，也可以使用包含本發(fā)明公開的概念的其他的實(shí)施例。例如，根據(jù)一個(gè)特定的裝置類型和構(gòu)造進(jìn)行說明的各種特征也可以在其他類型的裝置和替代的裝置中實(shí)施。因此，所說明的實(shí)施方式應(yīng)在各個(gè)方面都被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。