可植入的氧气发生器和输送器制造技术

描述了一种可植入医疗设备。该可植入医疗设备包括小分子发生器、小分子扩散器和连接两者的套管。小分子发生器包括电解质储器和一组电极。电解质储器的第一部分对预定类别的小分子是不可渗透的。电解质储器的第二部分对小分子是可渗透的。该一组电极被布置在电解质储器内，并且被配置成基于对该一组电极的电力施加以及电解质储器内电解质的存在而促进小分子的电解。小分子扩散器的至少一部分对小分子是可渗透的。

An implantable oxygen generator and conveyor

An implantable medical device is described. The implantable medical device includes a small molecular generator, a small molecular diffuser and a connecting sleeve. The small molecule generator includes an electrolyte reservoir and a set of electrodes. The first part of the electrolyte reservoir is impermeable to the predetermined class of small molecules. The second part of the electrolyte reservoir is permeable to small molecules. The set of electrodes is arranged in the electrolyte reservoir and is configured to promote the electrolysis of small molecules based on the application of the electric power to the group of electrodes and the existence of the electrolyte in the electrolyte reservoir. At least part of the small molecular diffuser is permeable to small molecules.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可植入的氧气发生器和输送器相关申请的交叉引用本申请要求2015年9月11日提交的美国临时申请第62/217,202号的权益，为了所有的目的，该临时申请的内容据此以其整体并入。关于在联邦政府资助的研究和开发下做出的专利技术的权利的声明本专利技术是在美国政府支持下，在国立卫生研究院资助的基金第EY022059号下做出的。政府在本专利技术中具有某些权利。背景1.
本专利技术的实施方案大体上涉及用于治疗眼睛和受试者的身体内的其他部位的方法和设备。更具体地，各实施方案涉及用于捕获小分子治疗剂或废料并且将其输送至身体内的结构和从身体内的结构输送的可植入医疗设备。2.相关技术的描述在美国，失明的主要原因是糖尿病视网膜病变。糖尿病视网膜病变由视网膜缺血引起，即由毛细血管无灌注引起的视网膜血流不足。毛细管血流的缺乏使视网膜缺氧。视网膜静脉阻塞也会发生，其中使血液移动离开视网膜的小静脉被堵塞。具有视网膜病的受试者随着时间的推移而失去视力，因为他或她的眼睛中的视网膜细胞死亡。除眼睛外，身体的其他部位可经受由糖尿病或其他疾病引起的血流缺乏。将血流限制到身体的特定部分简称为缺血。缺血经常伴随着缺氧，缺氧是指血液输送的氧气(O2)缺乏。缺血损伤经常引起严重的组织缺氧并且最终引起组织死亡。目前用于缺血性疾病的治疗方法是受限制的并且不一定治疗疾病的主要原因—即缺氧。治疗毛细血管无灌注或缺血部位的主要依靠是激光消融。此治疗方法是破坏性的、不可逆的，并且可能引起另外的器官损失。氧气的全身应用也是一种选择，但是携带纯氧或安排氧气注射预约会带来风险并且对受试者来说是不方便的。视网膜缺血可以通过以上方法治疗，但眼睛中的这种治疗带有额外的缺陷。例如，激光消融和光凝术可导致狭隘的周边视野以及延迟的暗适应。已经开发出用于眼睛的其他治疗方法，诸如玻璃体内注射和睫状体平坦部玻璃体切除术。玻璃体内注射经常需要频繁地重复并且给患者和医疗系统带来显著的风险和成本。玻璃体内注射使用仅抑制缺氧对视网膜组织上的下游影响的治疗剂。将玻璃体(vitreoushumor)的一部分从眼睛移除的睫状体平坦部玻璃体切除术(parsplanavitrectomy)可导致视网膜氧气量不足，同时在晶状体附近引起白内障或其他潜在的氧中毒。事实上，太多的氧气在晶状体附近的眼球内的前部(前区)附近是一件坏事。其还可能增加虹膜新生血管形成以及高眼压(elevatedintraocularpressure)的风险。因此，用于治疗缺血性视网膜和其他疾病的当前医疗设备具有需要克服的许多明显的缺点。简要概述大体上描述的是用于将诸如分子氧(O2)的小分子递送至含有感兴趣的组织的区域的微制造的(microfabricated)、可植入医疗设备。在实施方案中，可植入医疗设备利用电解在水或其他电解质的小的半渗透腔室内主动产生小分子。小分子产生发生在可植入医疗设备的第一位置，并且然后被输送至可植入医疗设备的第二位置。这两个位置彼此远离。尽管第一位置典型地位于身体的外表面附近，但第二位置位于感兴趣的组织附近。产生的氧气从第二位置扩散至感兴趣的组织。例如，可植入医疗设备包括小分子发生器。小分子发生器至少包含电解质储器(electrolytereservoir)。电解质储器包括电解质和一组电极并且由外部膜界定。至少一个膜对小分子是不可渗透的并且至少另一个膜对小分子是可渗透的。在向该一组电极施加电力(例如施加电压和/或电流)之后发生电解，从而由电解质产生小分子。小分子扩散穿过可渗透膜。可植入医疗设备还包括套管(cannula)和小分子扩散器。套管连接小分子发生器和小分子扩散器，从而为小分子提供从氧气发生器至小分子扩散器的输送路径。然后使小分子从小分子扩散器扩散至含有感兴趣的组织的区域。在另外的实例中，小分子发生器还包括腔室。腔室和电解质储器共用对小分子可渗透的膜。腔室的其他膜对小分子是不可渗透的。此外，腔室中的开口连接至套管的管腔。使用电解在电解质储器中产生小分子，并且该小分子经由接合的可渗透膜扩散到腔室中。套管然后将小分子输送至小分子扩散器。在上文的实例中，小分子发生器中的至少腔室和电解质储器形成对小分子不可渗透的袋。另一方面，小分子扩散器形成可渗透囊。管腔将腔室的内部连接至可渗透囊的内部。小分子可以包括氧气，其中氧气作为对感兴趣的组织提供治疗益处的剂被产生。例如，组织可以是眼球的黄斑。腔室、套管和可渗透囊可以包括氧气输送物质，例如以下中的至少一种：全氟化碳、纳米多孔玻璃、膨体聚四氟乙烯(expandedpolytetrafluoroethylene)或悬浮的碳纳米管的阵列(arrayofsuspendedcarbonnanotube)。在另外的实例中，可植入医疗设备还包括吸收袋。吸收袋也连接至套管。因此，从吸收袋至小分子扩散器还可以获得小分子输送路径。吸附袋被配置成被动吸收来自周围环境的小分子。假定有浓度差，被吸收的小分子被输送至小分子扩散器用于扩散至感兴趣的组织。因此，吸收袋充当用于补充小分子的主动产生的被动设备。在可植入混合式医疗设备(例如，包括主动小分子发生器(activesmallmoleculegenerator)和被动吸收袋(passiveabsorptionbag))的实例中，套管可以被分开成多个通道。例如，通道中的一个连接至小分子发生器，并且将由此产生的氧气输送至小分子扩散器。套管的另一个通道连接至吸收袋，并且将由此吸收的氧气输送至小分子发生器。对小分子不可渗透的膜可以被用于将套管的管腔分开成多个通道。小分子扩散器可以使用不可渗透膜被类似地分开成多个通道。此外，在这里，小分子扩散器的一个内部通道通过套管的通道连接至小分子发生器。小分子扩散器的另一个通道通过套管的另一个通道连接至吸收袋。在实例中，小分子经由电解质腔室中的电解来产生。对小分子发生器供电以便触发电解。各种电源是可能的。例如，在外部电源感应地耦合至小分子发生器的情况下，可以使用无线供电。外部电源形成初级侧(primaryside)。在该图示中，小分子发生器包括用于感应耦合并且控制对该一组电极的电力施加的线圈和电路。线圈和电路形成次级侧(secondaryside)。该电路还包括用于控制电力施加和因此的小分子产生以及用于监测和报告所产生的小分子的量和电解质的水平的电气部件和电子部件。反馈回路可以被用来控制来自初级侧的功率。次级侧还可以包括通过感应耦合被充电的电池。在没有初级电源的情况下，电池可以供电用于电解。反馈回路还可以被用于控制来自电池的电力供应。随着时间的推移，电解质储器中的电解质的水平下降。可以补充电解质。电解质储器的内部亲水性表面通过凝结促进补充。还可以使用连接至电解质储器的另一个储器，其中补充依赖于渗透或依赖于阀门控制。电解质储器可以另外或可选择地包括再填充口。隔片和针可以被用于通过再填充口补充电解质。还描述的是可植入医疗设备的制造(例如，微制造)方法。在实例中，制造方法包括将第一材料铺展在半部模具(halfmold)上，其中第一材料在固化后对预定义的类别的小分子是可渗透的。未固化的、生物相容性有机硅(uncured,biocompatiblesilicone)是第一材料的实例。分子氧是小分子的实例。该方法还包括使半部模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可植入医疗设备，包括：小分子发生器，所述小分子发生器包括电解质储器和一组电极，其中：所述电解质储器的第一部分对预定类别的小分子是不可渗透的，所述电解质储器的第二部分对所述小分子是可渗透的，并且所述一组电极被布置在所述电解质储器内，并且被配置成基于对所述一组电极的电力施加以及基于所述电解质储器内电解质的存在而促进所述小分子的电解；小分子扩散器，其中所述小分子扩散器的至少一部分对所述小分子是可渗透的；以及套管，所述套管对所述小分子是不可渗透的并且包括管腔，其中所述管腔将所述小分子发生器连接至所述小分子扩散器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 US 62/217,2021.一种可植入医疗设备，包括：小分子发生器，所述小分子发生器包括电解质储器和一组电极，其中：所述电解质储器的第一部分对预定类别的小分子是不可渗透的，所述电解质储器的第二部分对所述小分子是可渗透的，并且所述一组电极被布置在所述电解质储器内，并且被配置成基于对所述一组电极的电力施加以及基于所述电解质储器内电解质的存在而促进所述小分子的电解；小分子扩散器，其中所述小分子扩散器的至少一部分对所述小分子是可渗透的；以及套管，所述套管对所述小分子是不可渗透的并且包括管腔，其中所述管腔将所述小分子发生器连接至所述小分子扩散器。2.如权利要求1所述的可植入医疗设备，还包括腔室，其中至少所述腔室和所述电解质储器形成对所述小分子不可渗透的袋，其中所述电解质储器的所述第二部分与所述腔室共用，并且其中所述管腔的端部连接至所述腔室的开口。3.如权利要求2所述的可植入医疗设备，其中所述小分子发生器远离所述小分子扩散器，其中所述套管比所述袋和所述小分子扩散器窄，其中所述小分子包含氧气分子，其中所述腔室包含氧气输送物质。4.如权利要求3所述的可植入医疗设备，其中所述氧气输送物质包括以下中的至少一种：全氟化碳、空气、纳米多孔玻璃、膨体聚四氟乙烯或悬浮的碳纳米管的阵列。5.如权利要求3所述的可植入医疗设备，其中所述小分子扩散器形成可渗透囊，并且其中所述管腔以及所述可渗透囊的内部包含所述氧气输送材料。6.如权利要求1所述的可植入医疗设备，其中所述管腔的端部连接至所述电解质储器的对所述小分子是可渗透的所述第二部分。7.如权利要求1所述的可植入医疗设备，还包括吸收袋，所述吸收袋对所述小分子是可渗透的，其中所述管腔还将所述吸收袋连接至所述小分子扩散器。8.如权利要求7所述的可植入医疗设备，其中所述电解质储器和所述吸收袋共用所述电解质袋的对所述小分子不可渗透的所述第一部分。9.如权利要求7所述的可植入医疗设备，其中所述套管包括对所述小分子不可渗透的材料，其中所述材料将所述管腔分开为至少两个通道，其中第一通道将所述小分子发生器连接至所述小分子扩散器，并且其中第二通道将所述吸收袋连接至所述小分子扩散器。10.如权利要求9所述的可植入医疗设备，其中所述小分子扩散器形成可渗透囊，所述可渗透囊包括通过对所述小分子不可渗透的所述材料隔开的两个内部，其中所述管腔的所述第一通道连接至所述内部的第一内部，并且其中所述管腔的所述第二通道连接至所述内部的第二内部。11.如权利要求9所述的可植入医疗设备，其中所述小分子扩散器形成可渗透囊，其中所述第一通道和所述第二通道连接至所述可渗透囊的单个内部。12.如权利要求11所述的可植入医疗设备，其中所述套管包括布置在所述管腔的在所述第一通道和所述第二通道之间的端部处的阀。13.如权利要求9所述的可植入医疗设备，其中所述小分子扩散器包括共用对所述小分子可渗透的表面的两个可渗透囊，其中所述第一通道连接至第一可渗透囊，并且其中所述第二通道连接至第二可渗透囊。14.如权利要求7所述的可植入医疗设备，其中所述电解质储器和所述吸收袋被分别形成。15.如权利要求1所述的可植入医疗设备，还包括对所述小分子可渗透的腔室，其中所述电解质储器的所述第二部分与所述腔室共用，并且其中所述管腔的端部连接至所述腔室的开口。16.如权利要求1所述的可植入医疗设备，还包括对所述小分子可渗透的腔室，其中所述腔室围绕所述电解质储器的至少一部分。17.如权利要求1所述的可植入医疗设备，其中所述电极被布置成螺旋形布置。18.如权利要求1所述的可植入医疗设备，其中所述电极被布置成交错布置。19.如权利要求1所述的可植入医疗设备，其中所述电极沿着板分布。20.如权利要求1所述的可植入医疗设备，其中所述电力施加包括施加在2伏和3伏之间变化的电压。21.如权利要求1所述的可植入医疗设备，还包括线圈，所述线圈被配置成将所述可植入医疗设备的电路感应耦合至外部电源，其中所述电路包括微控制器。22.如权利要求21所述的可植入医疗设备，其中所述电路被印刷在基于生物相容性聚合物的基底上。23.如权利要求21所述的可植入医疗设备，其中所述微控制器被配置成控制对所述一组电极的所述电力施加。24.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴聿昌，尼古拉斯·E·萨夏玛雷诺，卡思克·穆拉里，马克·S·胡马云，拉米罗·马加良斯·里贝罗，
申请(专利权)人：加州理工学院，南加利福尼亚大学，杜汉尼眼科研究所，
类型：发明
国别省市：美国,US