DE60317225T2

DE60317225T2 - Minimal nachgiebiger volumen-effizienter kolben für osmotische medikamentenabgabesysteme

Info

Publication number: DE60317225T2
Application number: DE60317225T
Authority: DE
Inventors: Scott D. San Mateo LAUTENBACH
Original assignee: Intarcia Therapeutics Inc
Current assignee: Intarcia Therapeutics Inc
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: US20070088337A1; WO2004002565A1; BR0312429A; CN100453130C; US6939556B2; AU2003256308A1; KR20050026416A; JP2005530588A; ECSP055578A; ES2295642T3; EP1551493A1; ATE376854T1; CA2490544C; MXPA05000224A; CA2490544A1; US7112335B2; EP1551493B1; IL165975A; CN1671439A; US20040019345A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft osmotische Systeme zur Abgabe von nutzbringenden Mitteln. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine osmotische Pumpe mit einem minimal nachgiebigen; volumeneffizienten Kolben.
Stand der Technik
Die kontrollierte Abgabe nutzbringender Mittel, wie z.B. Medikamenten im Medizin- und Veterinärbereich, ist mittels einer Reihe von Verfahren erzielt. worden. Ein Verfahren zur kontrollierten Langzeitabgabe nutzbringender Mittel umfasst die Verwendung osmotischer Abgabesysteme. Diese Vorrichtungen können implantiert werden, um nutzbringende Mittel auf kontrollierte Weise über eine vorgewählte Zeit- oder Abgabedauer freizusetzen. Im Allgemeinen werden osmotische Abgabesysteme betrieben, indem Flüssigkeit aus der äußeren Umgebung aufgenommen wird und entsprechende Mengen des nutzbringenden Mittels freigesetzt werden.
Ein bekanntes osmotisches Abgabesystem, das herkömmlich als „osmotische Pumpe" bezeichnet wird, umfasst im Allgemeinen eine Art Kapsel oder Umhüllung mit einem halbdurchlässigen Abschnitt, der Wasser selektiv in das Innere der Kapsel, welche ein wasseranziehendes osmotisches Mittel enthält, durchdringen lässt. Häufig sind die in bekannten osmotischen Pumpen integrierten Wände der Kapsel gegenüber Elementen inner- und außerhalb der Kapsel im Wesentlichen undurchlässig, und der halbdurchlässige Abschnitt wird als Stopfen aus halbdurchlässigem Material ausgebildet. Der Osmolaritätsunterschied zwischen dem wasseranziehenden Mittel und dem Äußeren der Kapsel bewirkt, dass Wasser durch den halbdurchlässigen Abschnitt der Kapsel dringt, was wiederum bewirkt, dass das nutzbringende Mittel aus der Kapsel durch die Abgabeöffnung abgegeben wird. Das wasseranziehende Mittel kann das dem Patienten abgegebene nutzbringende Mittel sein. In den meisten Fällen wird jedoch ein getrenntes osmotisches Mittel insbesondere aufgrund seiner Fähigkeit, Wasser in die Kapsel zu ziehen, verwendet.
In manchen Fällen ist ein Kolben erforderlich, um das nutzbringende Mittel von dem osmotischen Mittel zu trennen, um zu verhindern, dass das osmotische Mittel mit dem nutzbringenden Mittel vermischt oder verunreinigt wird. Beispiele für Systeme, die einen Kolben einsetzen, um das nutzbringende Mittel von dem osmotischen Mittel zu trennen, umfassen die US-Patente mit der Nr. 4.753.651 , 4.874.388 , 4.969.884 , 5.030.216 , 5.034.229 , 5.137.727 , 5.180.591 , 5.209.746 , 5.221.278 , 5.234.424 , 5.234.692 , 5.308.348 , 5.318.558 , 5.456.679 , 5.540.665 , 5.690.952 , 5.728.088 , 5.728.396 , 5.795.591 , 5.861.166 , 5.871.770 , 5.985.305 , 5.997.527 , 6.132.420 , 6.156.331 , 6.217.906 , 6.261.584 , 6.287.295 und 6.395.292 ; sowie die PCT-Veröffentlichung WO 99/33446 . Im US-Patent 6.287.295 ist beispielsweise ein osmotisches Abgabesystem geoffenbart, das Folgendes umfasst:
eine Umhüllung mit einem Innenraum, der einen Kolben und ein osmotisches Mittel enthält, wobei der Kolben in Bezug auf die Umhüllung beweglich ist und die Umhüllung einen halbdurchlässigen Körper aufweist, der in Flüssigkeits-Kommunikation mit dem osmotischen Mittel steht, um. zu ermöglichen, dass Flüssigkeit durch den halbdurchlässigen Körper zum osmotischen Mittel dringt, wobei das osmotische Mittel Fluid von einer umliegenden Umgebung aufnimmt und bewirkt, dass sich der Kolben bewegt.
Bei der Beschreibung der Abmessungen der in den in den angeführten Verweisen beschriebenen osmotischen Pumpen vorliegenden Kolben ist das Verhältnis von Länge zu Gesamtdurchmesser des Kolbens üblicherweise 1,5:1. Die angeführten Verweise stellen jedoch keine Details bezüglich des Verhältnisses von Kolbenkern zu Gesamtdurchmesser der in diesen darin beschriebenen Systemen verwendeten Kolben bereit. Die Struktur der in den angeführten Verweisen beschriebenen Kapseln ist, so, dass sich die Kapsel nicht wesentlich ausdehnt, wenn das osmotische Mittel Wasser aufnimmt und sich ausdehnt. Wenn sich das in den in den angeführten Verweisen beschriebenen Systemen vorliegende osmotische Mittel ausdehnt, bewirkt der Druck, dass sich der Kolben bewegt und das nutzbringende Mittel durch die Abgabeöffnung in der gleichen Geschwindigkeit abgegeben wird, in der die Flüssigkeit, welche üblicherweise Wasser ist, mittels Osmose in das osmotische Mittel eintritt.
Die in den angeführten Verweisen beschriebenen osmotischen Pumpen können entwickelt sein, um ein nutzbringendes Mittel in einer kontrollierten konstanten Geschwindigkeit, einer sich ändernden Geschwindigkeit oder rhythmisch abzugeben.
Ein in einer osmotischen Pumpe vorliegender Kolben nimmt innerhalb der Vorrichtung zwangsläufig einen gewissen Raum ein. Wenn folglich ein Kolben erforderlich ist, um das nutzbringende Mittel von dem osmotischen Mittel zu trennen, und die Größe der in einer osmotischen Pumpe vorliegenden Kapsel nicht verändert wird, nimmt die Menge des innerhalb der Kapsel fassbaren nutzbringenden Mittels oder osmotischen Mittels bezogen auf eine osmotische Pumpe, die eine Kapsel mit der gleichen Größe, jedoch keinen Kolben aufweist, ab. Eine solche Abnahme der Kapazität kann dazu beitragen, dass die Nettomenge des nutzbringenden Mittels, welches von der osmotischen Pumpe über eine fortwährende Zeitdauer abgegeben werden kann, reduziert wird. Alternativ dazu kann die durch den Einschluss eines Kolbens bewirkte Abnahme der Befüllungskapazität zur Reduktion der in der osmotischen Pumpe vorliegenden Menge des osmotischen Mittels führen, was wiederum dazu beitragen kann, dass die Zeitdauer, in der die osmotische Pumpe eine gewünschte Freisetzungsgeschwindigkeit oder ein gewünschtes Freisetzungsgeschwindigkeitsprofil des nutzbringenden Mittels erzielen kann, verringert wird. Daher kann die Notwendigkeit, einen Kolben in einer osmotischen Pumpe einzuschließen, gleichzeitig dazu führen, dass die Größe oder das Volumen der in der osmotischen Pumpe eingeschlossenen Kapsel erhöht werden muss, um die Abgabe eines nutzbringenden Mittels bei einer gewünschten Freisetzungsgeschwindigkeit oder einem gewünschten Freisetzungsgeschwindigkeitsprofil über eine gewählte Zeitdauer zu erreichen.
Obwohl das einfache Erhöhen der Größe oder des Volumens der in einer osmoti- schen Pumpe eingeschlossenen Kapsel zur Aufnahme des von dem Kolben zusätzlich eingenommenen Volumens eine einfache Lösung zu sein scheint, hat eine solche Herangehensweise auch ihre Nachteile. Viele osmotische Pumpen sind beispielsweise dafür gemacht, in Menschen oder Tiere implantiert zu werden, und es ist sehr wünschenswert, die Größe solcher Pumpen so stark wie möglich zu verringern, während eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die in der Lage ist, das gewählte nutz bringende Mittel bei einer gewünschten Geschwindigkeit über einen langen Zeitraum abzugeben. Darüber hinaus wäre es wünschenswert, eine Kapselgröße für mehrere osmotische Pumpanwendungen zu verwenden. Mit einem solchen Ziel vor Augen ist die Erhöhung der Kapselgröße für solche Anwendungen, die einen Kolben erfordern, gegebenenfalls unzweckmäßig, da verschieden große Kapseln erforderlich sein könnten, um die Abgabe der gleichen Menge des nutzbringenden Mittels, je nachdem, ob in der osmotischen Pumpe ein Kolben zum Einsatz kommt oder nicht, zu erzielen.
Es wäre daher eine Verbesserung auf dem Gebiet der Erfindung, eine osmotische Pumpe bereitzustellen, die einen Kolben umfasst, wobei der Kolben erhöhte Innenraumkapazität bereitstellt. Idealerweise würde die Kolbenausführung einer solchen Vorrichtung die Herstellung einer osmotischen Pumpe ermöglichen, die einen Kolben umfasst, aber im Vergleich zu einer osmotischen Pumpe mit derselben Größe und demselben Volumen, welche einen Kolben gemäß den vorangegangenen Ausführungen vorweist, vergleichsweise eine größere Menge des osmotischen Mittels oder des nutzbringenden Mittels aufnehmen kann. Indem ermöglicht wird, dass eine mit einem Kolben ausgestattete osmotische Pumpe mit vorgegebenen Abmessungen vergleichsweise eine größere Menge des nutzbringenden Mittels oder vergleichsweise eine größere Menge des osmotischen Mittels aufnimmt, würde eine solche Vorrichtung dazu beitragen, die Menge des nutzbringenden Mittels, die von der Vorrichtung abgegeben werden kann, die Zeitdauer, in der das nutzbringende Mittel freigesetzt wird, oder beides zu erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein osmotisches Abgabesystem bereit, das Folgendes umfasst:
eine Umhüllung mit einem Innenraum, der einen Kolben mit ringförmigen Rippen, die eine Abdichtung mit der Umhüllung definieren, und ein osmotisches Mittel enthält, wobei der Kolben in Bezug auf die Umhüllung beweglich ist und wobei die Umhüllung zum Ermöglichen dessen, dass Flüssigkeit den halbdurchlässigen Körper zu dem osmotischen Mittel durchdringt, einen halbdurchlässigen Körper in Flüssigkommunikation mit dem osmotischen Mittel aufweist, wobei das osmotische Mittel Fluid aus einer umliegenden Umgebung aufnimmt und eine Bewegung des Kolbens bewirkt;
dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben eine Verhältnis von Länge zu Gesamtdurchmesser von etwa 1,1:1 und ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Gesamtdurchmesser von etwa 0,9:1 aufweist.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung allgemein gesagt eine osmotische Pumpe bereit, die einen Kolben einschließt, der das osmotische Mittel von dem nutzbringenden Mittel in der Pumpe trennt. Der in der osmotischen Pumpe vorliegende Kolben der vorliegenden Erfindung dient dazu, eine im Vergleich zu früheren Ausführungsformen verbesserte Raumkapazität bereitzustellen.
In einem Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung eine osmotische Pumpe, die eine Kapsel umfasst. Die Kapsel ist gegenüber Flüssigkeiten undurchlässig und weist einen Innenraum auf, um ein wirksames Mittel zu enthalten. Der Innenraum der Kapsel weist eine Innenfläche auf. In dem Innenraum der Kapsel befindet sich ein osmotisches Mittel. Ein halbdurchlässiger Körper befindet sich in Flüssigkommunikation mit der Kapsel und ermöglicht, dass Flüssigkeit durch den halbdurchlässigen Körper zu dem osmotischen Mittel durchdringt. Ein Kolben befindet sich im Innenraum der gegenüber Flüssigkeiten undurchlässigen Kapsel. Der Kolben ist in Bezug auf die Innenfläche der Kapsel beweglich und definiert eine bewegliche Abdichtung mit der Innenfläche der Kapsel. Die durch den Kolben definierte bewegliche Abdichtung trennt das osmotische Mittel von dem nutzbringenden Mittel. Der Kolben weist zumindest. eine(n) ringförmige(n) Ring oder Rippe auf, der/die eine Abdichtung zwischen dem Kolben und der Innenfläche der Kapsel bilden. Das osmotische Mittel befindet sich zwischen dem Kolben und dem halbdurchlässigen Körper. Das osmotische Mittel nimmt durch den halbdurchlässigen Körper Flüssigkeit aus einer umliegenden Umgebung auf, um eine Bewegung des Kolbens zu bewirken, was wiederum zur Abgabe des nutzbringenden Mittels aus der Kapsel führt.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine osmotische Pumpe bereit, die einen Kolben umfasst, wobei der Kolben ein Verhältnis von Länge zu Gesamtbreite oder -durchmesser von etwa 1,1:1 aufweist. Dieses Verhältnis ermöglicht eine Erhöhung der Zuladung des nutzbringenden Mittels und/oder des osmotischen Mittels, ohne die Größe der Kapsel zu erhöhen.
In einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung eine Kapsel und einen Kolben mit einem(r) oder mehreren ringförmigen Ringen oder Rippen (Ring, Ringe, Rippe und Rippen sind, sofern nicht anders angegeben, austauschbar verwendbar), wobei die auf dem Kolben bereitgestellten einen oder mehreren ringförmigen Ringe ein flaches Profil aufweisen, das dazu dient, den Raum für den Lufteinschluss während des Einbringens des Kolbens in die Kapsel zu reduzieren. Ein solches Ringprofil wird mit einem Kolben erhalten, dessen Verhältnis von Kerndurchmesser zu Gesamtbreite oder -durchmesser etwa 0,9:1 beträgt. Wenn die osmotische Pumpe der vorliegenden Erfindung einen Kolben umfasst, der Ringe oder Rippen aufweist, die durch ein flaches Profil gekennzeichnet sind, können die Ringe oder Rippen entwickelt sein, um die Elastizität und lineare Kompressibilität des Kolbens zu verringern.
Andere Ziele, Vorteile und Merkmale in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ergeben sich Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung ohne weiteres aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung. Wie klar werden wird, ist es möglich, ohne von der Erfindung abzuweichen, verschiedene offensichtliche Aspekte der Erfindung zu modifizieren. Folglich dienen die Zeichnungen und Beschreibung naturgemäß zur Veranschaulichung und nicht als Einschränkung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend ist die Erfindung bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen, worin ähnliche Elemente die gleichen Bezugszahlen aufweisen, detaillierter beschreiben, worin:
1 ein Querschnittsansicht einer osmotischen Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine Querschnittsansicht eines Kolbens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
3 eine Endansicht eines Kolbens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Abgabe eines nutzbringenden Mittels zu einer verwendeten Fluidumgebung bereit, wobei die Vorrichtung einen volumeneffizienten Kolben umfasst, der ein Auslaufen zwischen dem nutzbringenden Mittel und dem osmotischen Mittel minimiert und größere Zuladungen des nutzbringenden Mittels und/oder des osmotischen Mittels ermöglicht.
Definitionen
Die Bezeichnung „nutzbringendes Mittel" sieht (ein) nutzbringende(s) Mittel gegebenenfalls zusammen mit pharmazeutisch annehmbaren Trägern und gegebenenfalls zusätzlichen Wirkstoffen, wie z.B. Antioxidanzien, Stabilisierungsmitteln etc., vor.
Mit dem Zeitpunkt, die Abgabe „zu starten", ist jene Zeit von der Einbringung in die verwendete Fluidumgebung bis zur eigentlichen Abgabe des nutzbringenden Mittels bei einer Geschwindigkeit von nicht weniger als etwa 70% der beabsichtigten Dau- erbetriebsgeschwindigkeit gemeint.
Die Bezeichnung „undurchlässig" bedeutet, dass das Material gegenüber Umgebungsfluiden sowie Wirkstoffen, die in der Abgabevorrichtung enthalten sind, undurchlässig ist, sodass die Migration von solchen Materialien in die oder aus der Vorrichtung durch die undurchlässige Vorrichtung so gering ist, dass sie im Wesentli chen keine negative Auswirkung auf die Funktion der Vorrichtung während der Abgabedauer hat.
Die Bezeichnung „halbdurchlässig" bedeutet, dass das Material gegenüber äußeren Fluiden durchlässig ist, jedoch gegenüber anderen Wirkstoffen, die in der Abgabevorrichtung und der verwendeten Umgebung enthalten sind, im Wesentlichen undurchlässig ist.
Die Vorrichtungen der Erfindung zur Abgabe von nutzbringenden Mitteln finden bei der langzeitigen und kontrollierten Abgabe eines nutzbringenden Mittels Anwendung. In vielen Fällen ist das nutzbringende Mittel bei Ausgesetztsein gegenüber der verwendeten Umgebung vor der Abgabe anfällig für Zersetzungen, und die Abgabevorrichtungen schützen das Mittel vor einem solchen Ausgesetztsein.
Wie in 1 gezeigt, betrifft die vorliegende Erfindung eine osmotische Pumpe 20 zur Abgabe eines nutzbringenden Mittels 24. Die osmotische Pumpe 20 umfasst einen minimal nachgiebigen, volumeneffizienten Kolben 30. Die osmotische Pumpe 20 umfasst auch eine Kapsel 22, welche den Kolben 30 und das osmotische Mittel 26 umhüllt. Der Kolben 30 ist innerhalb der Kapsel 22 beweglich und definiert eine bewegliche Abdichtung, die im Wesentlichen verhindert, dass sich das osmotische Mittel 26 und das nutzbringende Mittel 24 negativ aufeinander auswirken. Der Kolben umfasst zumindest eine(n) ringförmige(n) Ring oder Rippe, sodass, wenn der Kolben in die Kapsel eingebracht wird, der Ring oder die Rippe zusammen mit dem Kern des Kolbens eine FluidAbdichtung mit der Innenfläche der Kapsel 22 bildet. Ein halbdurchlässiger Körper 28 ist in Flüssigkommunikation mit dem osmotischen Mittel 26 und lässt Flüssigkeit durch den halbdurchlässigen Körper zu dem osmotischen Mittel durchdringen. Das osmotische Mittel 26 nimmt die Flüssigkeit aus einer umliegenden Umgebung auf und bewirkt die Bewegung des Kolbens 30, was wiederum bewirkt, dass das nutzbringende Mittel 24 aus der osmotischen Pumpe 20 freigesetzt wird.
Der Aufbau der osmotischen Pumpe 20 gemäß vorliegenden Erfindung, der in 1 veranschaulicht ist, ist ein Beispiel für eine osmotische Abgabevorrichtung und soll nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf sämtliche osmotische Abgabevorrichtungen mit unterschiedlichster Form und auch auf solche Vorrichtungen anwendbar, die auf verschiedene Verfahren abgegeben werden, wie z.B. orale, ruminale und implantierbare osmotische Abgabeverfahren.
Die Kapsel 22 der osmotischen Pumpe 20 umfasst oder enthält das osmotische Mittel 26 und den Kolben 32. Die Kapsel 22 umfasst eine in 1 dargestellte röhrenförmige oder längliche und im Wesentlichen zylinderförmige Kapsel 22. Die Kapsel 22 weist eine erste Öffnung 51 an einem ersten Ende 50 und eine zweite Öffnung 53 an einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende 52 auf. Die Kapsel 22 umfasst auch den halbdurchlässigen Körper 28, der die erste Öffnung 51 in der Kapsel 22 verstopft, blockiert, versperrt oder zustöpselt, um das osmotische Mittel 26 und den Kolben 32 zu umhüllen. Folglich nimmt die erste Öffnung 51 den halbdurchlässigen Körper 28 auf.
Die Kapsel 22 umfasst auch eine Abgabeöffnung 44, die sich an dem zweiten Ende 52 der Kapsel 22 befindet. Bei der Abgabe eines nutzbringenden Mittels 24 aus der osmotischen Pumpe 20 wird das nutzbringende Mittel durch die Abgabeöffnung 44 ausgestoßen. Die Abgabeöffnung 44 kann eine durch herkömmliche Verfahren gebildete kleine Öffnung sein. Diese Verfahren umfassen mechanisches Bohren, Bohren mit Laser und Formen. Die Kapsel 22 enthält zumindest eine solche Abgabeöffnung 44, und in den meisten Anordnungen reicht eine Abgabeöffnung. Zwei oder mehr Abgabeöffnungen 44 können jedoch vorliegen, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Abgabeöffnung 44 kann in der Kapsel 22 selbst ausgebildet sein oder in einem getrennten und bestimmten stopfenartigen Element zur Ein bringung in die zweite Öffnung 53 der Kapsel 22 ausgebildet sein. Die Abgabeöffnung 44 kann eine wie im US-Patent 5.997.527 geoffenbarte, dessen vollständige Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen ist, kleine Schlitzöffnung oder eine kleine spiralförmige Öffnung sein, wie z.B. jene im US-Patent 5.728.396 geoffenbarte, dessen vollständige Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen ist.
Die Abgabeöffnung 44 besteht aus einem inerten und biologisch verträglichen Material, das, jedoch nicht darauf beschränkt, aus Metallen, wie etwa, jedoch nicht darauf beschränkt, Titan, Edelstahl, Platin und deren Legierungen und Cobalt-Chrom-Legierungen und dergleichen, sowie Polymeren, wie etwa, jedoch nicht darauf beschränkt, Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat und Polymethylmethacrylat und dergleichen, ausgewählt ist.
Die Abmessungen der Öffnung 44 hinsichtlich sowohl Durchmesser als auch Länge verändern sich je nach Typ des nutzbringenden Mittels 24, der Geschwindigkeit, mit welcher das nutzbringende Mittel abzugeben ist, sowie der Umgebung, in welche es abgegeben werden soll. Die bei der Bestimmung der optimalen Abmessungen der Abgabeöffnung 44 für sämtliche bestimmte Kapseln oder nutzbringenden Mittel 24 angestellten Überlegungen sind gleich wie jene für die Abgabeöffnungen oder kleinen Öffnungen von Kapseln nach dem Stand der Technik, und die Wahl der geeigneten Abmessungen ist Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung ohne weiteres klar.
Die Kapsel 22 ist aus einem Material gebildet, das ausreichend hart ist, um der Ausdehnung eines osmotischen Mittels 26 ohne signifikante Größen- oder Formänderungen standzuhalten. Die Kapsel 22 ist gegenüber Fluiden in der Umgebung sowie gegenüber Wirkstoffen, die in der osmotischen Pumpe 20 enthalten sind, vorzugsweise im Wesentlichen undurchlässig, sodass die Migration solcher Materialien in die oder aus der Kapsel durch das undurchlässige Material der Kapsel so gering ist, dass es dadurch im Wesentlichen zu keiner negativen Auswirkung auf die Funktion der osmotischen Pumpe 20 kommt. Materialien, die für die Kapsel 22 verwendet werden können, sind vorzugsweise ausreichend beständig, um sicherzustellen, dass die Kapsel nicht leckt, rissig wird, bricht oder sich unter Spannung, die sie während, der Implantierung erfahren würde, oder unter Spannung aufgrund des während des Betriebs der osmotischen Pumpe 20 erzeugten Drucks verzieht.
Die Kapsel kann aus chemisch inerten und biologisch verträglichen natürlichen oder synthetischen, auf dem Gebiet der Erfindung bekannten Materialien bestehen. Das Kapselmaterial ist vorzugsweise ein nicht-bioerodierbares Material, das nach dem Einsatz in einem Patienten bleiben kann, wie z.B. Titan oder Titanlegierung, und das im Wesentlichen gegenüber Materialien inner- und außerhalb der Kapsel 22 undurchlässig ist. Das Material der Kapsel 22 kann jedoch alternativ dazu ein bioerodierbares Material sein, das nach Abgabe des nutzbringenden Mittels in der Umgebung biologisch abgebaut wird. Im Allgemeinen sind bevorzugte Materialien für die Kapsel 22 solche, die für Implantate für Menschen annehmbar sind.
Materialien, die sich zum Aufbau der Kapsel 22 eignen, umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt, nicht-reaktive Polymere oder biologisch verträgliche Metalle, Legierungen oder Elastomere. Die Polymere umfassen Acrylnitrilpolymere, wie z.B. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymer und dergleichen; halogenierte Polymere, wie z.B. Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen, Copolymer aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen; Polyimid; Polysulfon; Polycarbonat; Polyethylen; Polypropylen; Polyvinylchlorid-Acryl-Copolymer; Polycarbonat-Acrylnitril-Butadien-Styrol; Polystyrol; und dergleichen. Metallische Materialien, die sich für die Kapsel 22 eignen, umfassen Edelstahl, Titan, Platin, Tantal, Gold und deren Legierungen sowie vergoldete Stahllegierungen, Stahllegierungen mit Platinauflage, Cobalt-Chrom-Legierungen und mit Titannitrid beschichteten Edelstahl. Elastomere, die sich für die Kapsel 22 eignen, umfassen fluorierte oder perfluorierte Kautschuke (z.B. Viton^®). Die Kapsel 22 kann aus einem beliebigen der oben angeführten wandbildenden Materialien mittels einer Form ausgebildet werden, wobei die Materialien je nach Formanordnung entweder über der Form oder in der Form aufgebracht werden. Ferner kann die Kapsel 22 durch maschinelle Bearbeitung ausgebildet werden. Zur Ausbildung der Kapsel 22 können beliebige aus einer großen Vielzahl an in der pharmazeutischen Industrie bekannten Verfahren angewandt werden.
Das Innere der Kapsel 22 nimmt das osmotische Mittel 26 auf, welches in der in 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine osmotische Tablette ist. Das osmotische Mittel 26, insbesondere die osmotische Tablette der in 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, treibt den osmotischen Strom der osmotischen Pumpe 20 an. Das osmotische Mittel 26 muss keine Tablette sein; es kann andere denkbare Formen, Beschaffenheiten, Dichten und Zustands formen aufweisen und dennoch im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen. Darüber hinaus kann mehr als eine osmotische Tablette verwendet werden, um den osmotischen Strom der osmotischen Pumpe 20 anzutreiben. Wenn die osmotische Pumpe 20 zusammengebaut ist, enthält die Kapsel 22 das osmotische Mittel 26.
Das osmotische Mittel 26 ist ein flüssigkeitsanziehendes Mittel, das verwendet wird, um den Strom des nutzbringenden Mittels 24 aus der osmotischen Pumpe 20 anzutreiben. Das osmotische Mittel 26 kann ein Osmagent, ein Osmopolymer oder Gemisch aus den beiden sein. Spezies, die in die Kategorie von Osmagenten fallen, und zwar die nicht flüchtigen Spezies, welche in Wasser löslich sind und den osmotischen Gradienten bilden, der das osmotische Hereinströmen von Wasser antreibt, unterscheiden sich stark voneinander. Beispiele sind auf dem Gebiet der Erfindung allgemein bekannt und umfassen Magnesiumsulfat, Magnesiumchlorid, Kaliumsulfat, Natriumchlorid, Natriumsulfat, Lithiumsulfat, Natriumphosphat, Kaliumphosphat, d-Mannit, Sorbit, Inosit, Harnstoff, Magnesiumsuccinat, Weinsäure, Raffinose und verschiedene Monosaccharide, Oligosaccharide und Polysaccharide, wie z.B. Saccharose, Glukose, Lactose, Fructose und Dextran, sowie Gemische beliebiger dieser verschiedenen Spezies.
Spezies, die in die Kategorie von Osmopolymeren fallen, sind hydrophile Polymere, die bei Kontrakt mit Wasser quellen, wobei sich diese ebenfalls stark voneinander unterscheiden. Osmopolymere können pflanzlicher oder tierischer Herkunft oder synthetisch sein; Beispiele für Osmopolymere sind auf dem Gebiet der Erfindung allgemein bekannt. Beispiele umfassen Poly(hydroxyalkylmethacrylate) mit einem Molekulargewicht von 30.000 bis 5.000.000; Poly(vinylpyrrolidon) mit einem Molekulargewicht von 10.000 bis 360.000; anionische und kationische Hydrogele; Polyelectrolyt-, komplexe; Poly(vinylalkohol) mit geringem Acetatrest, gegebenenfalls mit Glyoxal, Formaldehyd oder Glutaraldehyd vernetzt und mit einem Polymerisationsgrad von 200 bis 30.000; ein Gemisch aus Methylcellulose, vernetztem Agar und Carboxymethylcellulose; ein Gemisch aus Hydroxypropylmethylcellulose und Natriumcarboxymethylcellulose; Polymere von N-Vinyllactamen; Polyoxyethylenpolyoxypropylengele; Polyoxybutylen-Polyethylen-Blockcopolymergele; Johannisbrotgummi; Polyac rylgele; Polyestergele; Polyharnstoffgele; Polyethergele; Polyamidgele; Polypeptidgele; Polyaminosäuregele; Polycellulosegele; saure Carbopolcarboxypolymere mit einem Molekulargewicht von 250.000 bis 4.000.000; Cyanamerpolyacrylamide; vernetzte Indenmaleinsäureanhydridpolymere; Good-Rite-Polyacrylsäuren mit einem Molekulargewicht von 80.000 bis 200.000; Polyoxpolyethylenoxidpolymere mit einem Molekulargewicht von 100.000 bis 5.000.000; Stärke-Pfropfcopolymere; und Aqua-Keeps-Acrylatpolymerpolysaccharide.
Das osmotische Mittel 26 kann mittels einer Vielzahl an Verfahren hergestellt werden, von denen viele auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind. In einem solchen Verfahren wird ein osmotisch aktives Mittel als feste oder halbfeste Formulierung hergestellt und zu Pellets oder Tabletten gepresst, deren Durchmesser etwas geringer sind als die Innenabmessungen der jeweiligen Kammern, die sie in dem Kapselinneren einnehmen werden. Je nach Art des verwendeten Materials können das Mittel und andere gegebenenfalls enthaltene feste Wirkstoffe vor der Bildung zu Pellets mit Verfahren, wie z.B. Kugelmahlen, Kalandrieren, Rühren oder Walzenmahlen, bearbeitet werden, um eine feine Teilchengröße und folglich jeweils relativ einheitliche Gemische zu erzielen.
Das nutzbringende Mittel 24 kann gegebenenfalls pharmazeutisch annehmbare Träger und/oder zusätzliche Wirkstoffe, wie z.B. Antioxidanzien, Stabilisierungsmittel, Durchlässigkeitsverstärker etc., umfassen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das in der Kapsel 22 enthaltene nutzbringende Mittel 24 fließfähige Zusammensetzungen, wie z.B. Flüssigkeiten, Suspensionen oder Aufschlämmungen, umfassen, die üblicherweise in die Kapsel gegossen werden, nachdem das osmotische Mittel 26 und der Kolben 32 in die Kapsel eingebracht wurden.
Patienten, denen nutzbringende Mittel 24 unter Verwendung von Systemen der vorliegenden Erfindung verabreicht werden, umfassen Menschen und Tiere. Die Erfindung ist für die Anwendung auf Menschen sowie Haus-, Sport- und Nutztiere, insbesondere Säugetiere, von Interesse. Zur Verabreichung von nutzbringenden Mitteln können die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung subkutan oder intraperitoneal implantiert werden, wobei wässrige Körperfluide oder -flüssigkeiten verfügbar sind, um das osmotische Mittel 26 zu aktivieren. Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können dem Pansen von Wiederkäuern verabreicht werden, wobei bei einer solchen Ausführungsform die Vorrichtungen ferner ein Element mit herkömmlicher Dichte zum Zurückhalten der Vorrichtung in dem Pansen über einen längeren Zeitraum von bis zu 120 Tagen oder länger umfassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verabreichung nutzbringender Mittel im Allgemeinen, die eine beliebige physiologisch oder pharmakologisch aktive Substanz umfassen. Das nutzbringende Mittel 24 kann jedes beliebige Mittel sein, von dem bekannt ist, dass es dem Körper eines Menschen oder eines Tieres zugeführt wird, wie z.B. Medikamente, Vitamine, Nährstoffe und dergleichen.
Wirkstoffe, die von der vorliegenden Erfindung abgegeben werden können, umfassen Arzneimittel, die auf die peripheren Nerven, adrenergen Rezeptoren, cholinergen Rezeptoren, Skelettmuskeln, das Herz-Kreislauf-System, die glatten Muskeln, das Blutkreislaufsystem, die Synopsen, Neuroeffektor-Verbindungsstellen, endokrine und Hormonsysteme, das Immunsystem, Fortpflanzungssystem, Skelettsystem, Autoacoidsysteme, Verdauungs- und Exkretionssysteme, das Histaminsystem und zentrale Nervensystem wirken. Geeignete Mittel können beispielsweise aus Proteinen, Enzymen, Hormonen, Polynucleotiden, Nucleoproteinen, Polysacchariden, Glykoproteinen, Lipoproteinen, Polypeptiden, Steroiden, Analgetika, lokalen Anästhetika, Antibiotika, entzündungshemmenden Kortikosteroiden, Augenwirkstoffen und synthetischen Analoga dieser Spezies ausgewählt werden.
Beispiele für Arzneimittel, die von den Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung abgegeben werden können, umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt, Proch-lorperzinedisylat, Eisen(II)-sulfat, Aminocapronsäure, Mecamylaminhydrochlorid, Procainamidhydrochlorid, Amphetaminsulfat, Methamphetaminhydrochlorid, Benzamphetaminhydrochlorid, Isoproterenolsulfat, Phenmetrazinhydrochlorid, Bethanecholchlorid, Methacholinchlorid, Pilocarpinhydrochlorid, Atropinsulfat, Scopolaminbromid, Isopropamidiodid, Tridihexethylchlorid, Phenforminhydrochlorid, Methylphe nidathydrochlorid, Theophyllincholinat, Cephalexinhydrochlorid, Diphenidol, Meclizinhydrochlorid, Prochlorperazinmaleat, Phenoxybenzamin, Thiethylperzinmaleat, Anisindon, Diphenadionerythrityltetranitrat, Digoxin, Isofluorphat, Acetazolamid, Methazolamid, Bendroflumethiazid, Chlorpromaid, Tolazamid, Chlormadinonacetat, Phenaglycodol, Allopurinol, Aluminiumaspirin, Methotrexat, Acetylsulfisoxazol, Erythromycin, Hydrocortison, Hydrocorticosteronacetat, Cortisonacetat, Dexamethason und dessen Derivate, wie z.B. Betamethason, Triamcinolon, Methyltestosteron, 17-β-Östradiol, Ethinylöstradiol, Ethinylöstradiol-3-methylether, Prednisolon, 17-α-Hydroxyprogesteronacetat, 19-Norprogesteron, Norgestrel, Norethindron, Norethisteron, Norethiederon, Progesteron, Norgesteron, Norethynodrel, Aspirin, Indomethacin, Naproxen, Fenoprofen, Sulindac, Indoprofen, Nitroglycerin, Isosorbiddinitrat, Propranolol, Timolol, Atenolol, Alprenolol, Cimetidin, Clonidin, Imipramin, Levodopa, Chlorpromazin, Methyldopa, Dihydroxyphenylalanin, Theophyllin, Calciumgluconat, Ketoprofen, Ibuprofen, Cephalexin, Erythromycin, Haloperidol, Zomepirac, Eisen(II)-lactat, Vincamin, Diazepam, Phenoxybenzamin, Diltiazem, Milrinon, Capropril, Mandol, Quanbenz, Hydrochlorthiazid, Ranitidin, Flubiprofen, Fenufen, Fluprofen, Tolmetin, Alcofenac, Mefenamic, Flufenamic, Difuinal, Nimodipin, Nitrendipin, Nisoldipin, Nicardipin, Felodipin, Lidoflazin, Tiapamil, Gallopamil, Amlodipin, Mioflazin, Lisinolpril, Enalapril, Enalaprilat, Captopril, Ramipril, Famotidin, Nizatidin, Sucralfat, Etintidin, Tetratolol, Minoxidil, Chlordiazepoxid, Diazepam, Amitriptylin und Imipramin. Weitere Beispiele sind Proteine und Peptide, die, jedoch nicht darauf beschränkt, Insulin, Colchicin, Glucagon, thyreotropes Hormon, Parathormon und Hypophysenhormon, Calcitonin, Rennin, Prolactin, Corticotrophin, Thyreotropin, follikelstimulierendes Hormon, Choriongonadotropin, Gonadotropin-Releasing-Hormon, Rindersomatotropin, Schweinesomatotropin, Oxytocin, Vasopressin, GRF, Somatostatin, Lypressin, Pancreozymin, luteinisierendes Hormon, LHRH, LHRH-Agonisten und- Antagonisten, Leuprolid, Interferone (einschließlich alpha, beta, delta und gamma), Interleukine, Wachstumshormone, wie z.B. menschliches Wachstumshormon, Rinderwachstumshormon und Schweinwachstumshormon, Fruchtbarkeitshemmer, wie z.B. Protaglandine, Fruchtbarkeitspromotoren, Wachstumsfaktoren, Koagulationsfaktoren, den Faktor zur Freisetzung des menschlichen Pankreas-Hormons, Analoga und Derivate dieser Verbindungen sowie pharmazeutisch annehmbare Salze dieser Verbindungen, oder deren Analoga oder Derivate umfassen.
Das nutzbringende Mittel 24 kann in dieser Erfindung in einer Reihe von chemischen und physikalischen Formen vorliegen, wie z.B. als Feststoffe, Flüssigkeiten und Aufschlämmungen. Auf der molekularen Ebene können die verschiedenen Formen ungeladene Moleküle, Molekülkomplexe und pharmazeutisch annehmbare Säureadditions- und Basenadditionssalze, wie z.B. Hydrochloride, Hydrobromide, Acetat, Sulfat, Laurylat, Oleat und Salicylat, umfassen. Für saure Verbindungen können Salze von Metallen, Aminen oder organischen Kationen verwendet werden. Derivate, wie z.B. Ester, Ether und Amide, können ebenfalls verwendet werden. Ein nutzbringendes Mittel kann allein oder in Gemischen mit anderen Mitteln verwendet werden.
Osmotische Pumpen gemäß der vorliegenden Erfindung eignen sich auch für andere Umgebungen außer physiologischen oder wässrigen Umgebungen. Die osmotische Pumpe kann beispielsweise in intravenösen Systemen (beispielsweise angebracht an einer IV-Pumpe oder einen Beutel oder eine IV-Flasche) zur Abgabe von nutzbringenden Mitteln an ein Tier oder einen Menschen verwendet werden. Osmotische Pumpen gemäß der vorliegenden Erfindung können beispielsweise auch in Vorrichtungen zur Anreichung von Blut mit Sauerstoff, in der Nierendialyse und Elektrophorese eingesetzt werden.
Die osmotische Pumpe 20 umfasst auch den zuvor angeführten halbdurchlässigen Körper 28, wie z.B. den in 1 dargestellten halbdurchlässigen Stopfen. Der halbdurchlässige Körper 28 ist aus einem halbdurchlässigen Material gebildet, wodurch ermöglicht wird, dass Flüssigkeit von einer äußeren verwendeten Umgebung in die Kapsel 22 dringt, um die Quellung des osmotischen Mittels 26 zu bewirken. Das Material, welches den halbdurchlässigen Körper 28 bildet, ist jedoch gegenüber Materialien innerhalb der Kapsel und gegenüber anderen Wirkstoffen innerhalb der verwendeten Umgebung im Wesentlichen undurchlässig. Wie in 1 dargestellt, weist der halbdurchlässige Körper 28 die Form eines Stopfens auf, der in die erste Öffnung 51 der Kapsel 22 an dem ersten Ende 50 eingeführt wird, wodurch die erste Öffnung 51 der Kapsel 22 verschlossen wird. Der halbdurchlässige Körper 28 kann auch eine Membranbeschichtung auf der äußeren Oberfläche der Kapsel 22 oder eine Hülse oder Kappe umfassen, die sich über einen Abschnitt der Kapsel 22 schiebt, um das osmotische Mittel 26 zu umhüllen.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die osmotische Pumpe den halbdurchlässigen Körper 28, wie z.B. den veranschaulichten halbdurchlässigen Stopfen. Der halbdurchlässige Körper 28 ist üblicherweise zylinderförmig und weist Mittel zum Abdichten oder Rippen 46 auf, die sich von der äußeren Oberfläche des halbdurchlässigen Körpers nach außen erstrecken. Die Rippen 46 sind jene Mittel, mit denen der halbdurchlässige Stopfen wie ein Korken oder Stöpsel arbeitet, der die Öffnung 51 der Kapsel 22 der wie in 1 dargestellten osmotischen Pumpe 20 abdichtet und verstopft. Die Mittel zum Abdichten 46 können die als Beispiele angeführten Rippen oder andere Anordnungen, wie z.B. Fäden, eine enge Presspassung zwischen einer äußeren Abdichtungsoberfläche des Stopfens und der Kapsel 22, Leim, Klebstoffe, einen Wulst, Lippen oder andere Vorrichtungen sein, die den halbdurchlässigen Körper 28 mit der Kapsel 22 verbinden, um ein Auslaufen zu verhindern. Der halbdurchlässige Körper 28 ist daher zumindest für die teilweise Einführung in eine Öffnung der Kapsel 22 vorgesehen, und das Mittel zum Abdichten 46 hält die verwendete Umgebung von dem Inneren der Kapsel 22 fern und verhindert, dass Flüssigkeiten und andere Substanzen in der verwendeten Umgebung neben der Permeationsflüssigkeit in die osmotische Pumpe 20 dringen, während auch verhindert wird, dass Materialien aus dem Inneren des Abgabesystems in die verwendete Umgebung ausströmen oder entkommen.
Der halbdurchlässige Körper 28 besteht aus einem halbdurchlässigen Material. Das, halbdurchlässige Material des Körpers 28 ermöglicht, dass Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, aus einer äußeren verwendeten Umgebung in die Kapsel 22 dringt, um die Quellung des osmotischen Mittels 26 zu bewirken. Das halbdurchlässige Material, welches den halbdurchlässigen Körper 28 bildet, ist jedoch gegenüber Materialien innerhalb der Kapsel 22 und gegenüber anderen Wirkstoffen innerhalb der flüssigen Umgebung im Wesentlichen undurchlässig.
Halbdurchlässige Zusammensetzungen, die für den halbdurchlässigen Körper 28 geeignet sind, sind auf dem Gebiet der Erfindung allgemein bekannt; Beispiele dafür sind im US-Patent 4.874.388 geoffenbart, dessen gesamte Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen ist. Solche mögliche halbdurchlässige Materialien, aus denen der Körper 28 gemacht werden kann, umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt, beispielsweise Hytrel-Polyesterelastomere (DuPont), Celluloseester, Celluloseether und Celluloseesterether, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere für verbesserten Wasserfluss, halbdurchlässige Membranen, die durch Mischen eines Hartpolymers mit wasserlöslichen niedermolekularen Verbindungen hergestellt werden, sowie andere auf dem Gebiet der Erfindung allgemein bekannte halbdurchlässige Materialien. Die obigen Cellulosepolymere weisen einen Substitutionsgrad, D.S., auf der Anhydroglucoseeinheit von mehr als 0 bis einschließlich 3 auf. Der „Substitutionsgrad" oder „D.S." steht für die mittlere Anzahl an Hydroxylgruppen, die ursprünglich auf der Anhydroglucoseeinheit vorlagen, welche das Cellulosepolymer umfassen, welche durch eine Substitutionsgruppe ersetzt sind. Repräsentative Materialien umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt, ein aus der aus Celluloseacylat, Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat, Mono-, Di- und Tricellulosealkanylaten, Mono-, Di- und Tricellulosearoylaten und dergleichen bestehenden Gruppe ausgewähltes Material. Beispiele für Cellulosepolymere umfassen Celluloseacetat mit einem D.S. von bis zu 1 und einem Acetylgehalt von bis zu 21%; Celluloseacetat mit einem D.S von 1 bis 2 und einem Acetylgehalt von 21% bis 35%; Celluloseacetat mit einem D.S. von 2 bis 3 und einem Acetylgehalt von 35% bis 44,8% und dergleichen. Spezifischere Beispiele für Cellulosepolymere umfassen Cellulosepropionat mit einem D.S. von 1,8 und einem Propionylgehalt von 39,2% bis 45% und einem Hydroxylgehalt von 2,8% bis 5,4%; Celluloseacetatbutyrat mit einem D.S. von 1,8 und einem Acetylgehalt von 13% bis 15% und einem Butyrylgehalt von 34% bis 39%; Celluloseacetatbutyrat mit einem Acetylgehalt von 2% bis 29%, einem Butyrylgehalt von 17% bis 53% und einem Hydroxylgehalt von 0,5% bis 4,7%; Celluloseacetatbutyrat mit einem D.S. von 1,8 und einem Acetatgehalt von 4%, bezogen auf die mittleren Gewichtsprozente, und einem Butyrylgehalt von 51%; Cellulosetriacylate mit einem D.S. von 2,9 bis 3, wie z.B. Cellulosetrivalerat, Cellulosetrilaurat, Cellulosetripalmitat, Cellulosetrisuccinat und Cellulosetrioctanoat; Cellulosediacylate mit einem D.S. von 2,2 bis 2,6, wie z.B.
Cellulosedisuccinat, Cellulosedipalmitat, Cellulosedioctanoat, Cellulosedipentat; Coester von Cellulose, wie z.B. Ceiluloseacetatbutyrat und Cellulose, Celluloseacetatpropionat und dergleichen.
Andere Materialien für den halbdurchlässigen Körper 28 sind Polyurethan, Polyetherblockamid (PEBAX, im Handel von ELF ATOCHEM, Inc., erhältlich), durch Spritzguss herstellbare thermoplastische Polymere mit einer gewissen Hydrophilie, wie z.B. Ethylenvinylalkohol (EVA). Die Zusammensetzung des halbdurchlässigen Körpers 28 ist gegenüber dem Durchdringen von äußeren Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser und biologischen Flüssigkeiten, durchlässig sowie gegenüber dem Durchdringen von nutzbringenden Mitteln, Osmopolymeren, Osmagenten und dergleichen im Wesentlichen undurchlässig.
Die osmotische Pumpe 20 umfasst auch den beweglichen Kolben 30 (in den 2 und 3 gezeigt). Der Kolben 30 ist ein Element, das von dem hohlen Inneren der Kapsel 22 passend aufgenommen wird und sich bewegt, wenn es Druck von dem osmotischen Mittel 26 erfährt, um das nutzbringende Mittel 24 zu verdrängen oder zu bewegen. Der Kolben 30 bildet eine bewegliche Abdichtung mit der inneren Oberfläche der Kapsel 22. Die von dem Kolben 30 gebildete bewegliche Abdichtung trennt das osmotische Mittel 26 von dem nutzbringenden Mittel 24, sodass das osmotische Mittel im Wesentlichen nicht über die KolbenAbdichtung hinaus ausläuft oder aussickert und die Funktion des nutzbringenden Mittels beeinträchtigt. Daher wird das osmotische Mittel 26 durch den beweglichen Kolben 30 von dem nutzbringenden Mittel 24 getrennt.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist der Körper 32 des Kolbens 30 ein im Wesentlichen zylinderförmiges Element, das angeordnet ist, um in die Kapsel 22 in abdichtender Weise einzupassen, die es ermöglicht, dass sich der Kolben innerhalb der Kapsel in Längsrichtung der Kapsel verschiebt. Das bedeutet, dass die Außenoberfläche des Kolbenkörpers 32 an die zylinderförmige Innen-Oberfläche der Kapsel 22 anstößt und sich in Bezug darauf verschiebt. Da der halbdurchlässige Körper 28 in nerhalb der ersten Öffnung 51 aufgenommen ist, bewegt sich der Kolben auch in Bezug auf den halbdurchlässigen Körper 28.
Der Kolbenkörper 32 umfasst ringförmige Vorsprünge oder Rippen 38, die die bewegliche oder sich verschiebende Abdichtung mit der inneren Oberfläche der Kapsel 22 definieren. Die Rippen 38 sind die äußerste Radialoberfläche des Kolbenkörpers 32. Die Rippen 38 sind die Mittel, mit denen der Kolben 30 eine Abdichtung mit der inneren Oberfläche der Kapsel 22 bildet. Folglich umfasst der äußerste Radialdurchmesser 39 des in den 2 und 3 veranschaulichten Kolbenkörpers 32 vier Rippen; andere Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen gegebenenfalls eine, zwei, drei oder mehr Rippen. Ferner muss der Kolbenkörper 32 keine Rippen aufweisen. Die Außenoberfläche des Kolbenkörpers kann beispielsweise vollständig zylinderförmig sein, sodass die gesamte zylinderförmige Außenoberfläche des Kolbenkörpers eine Abdichtung mit der Innenoberfläche der Kapsel 22 bewirkt. Die Rippen 38 werden jedoch bevorzugt, da sie, verglichen mit einem Kolbenkörper mit einer Außenoberfläche, die vollständig zylinderförmig ist, eine besser bewegliche Abdichtung mit der Innenoberfläche der Kapsel 22 bewirkt.
Die Anzahl der Rippen 38 auf dem Kolbenkörper 32 und deren Größe werden durch die Reibungsmenge und die Redundanz von Abdichtungen, die in dem Kolben erwünscht sind, bestimmt. Ein zylinderförmiger Kolben ohne Rippen würde das Ausmaß der Reibung zwischen dem Kolben und der Innenoberfläche der Kapsel 22 erhöhen. Ein großes Ausmaß an Reibung zwischen dem Kolben und der Innenoberfläche der Kapsel 22 könnte zu vermehrten Start-Verzögerungen führen, damit der Kolben die Reibung mit der Innenoberfläche der Kapsel überwindet. Die Reibung zwischen dem Kolben und der Innenoberfläche der Kapsel könnte auch zu einer rhyth mischen Abgabe des nutzbringenden Mittels aus der Vorrichtung oder zu einer Reibschwingungsbewegung des Kolbens führen. Wenn eine Freisetzung des nutzbringenden Mittels nullter Ordnung erwünscht ist, ist eine rhythmische oder Reibschwingungsbewegung des Kolbens nicht annehmbar. Die Anzahl der auf dem Kolbenkörper 32 vorliegenden Rippen 38 wird ausgewählt, um eine geeignete Abdichtung zwischen dem osmotischen Mittel 26 und dem nutzbringenden Mittel 24 während der Lagerung und des Betriebs der osmotischen Pumpe 20 bereitzustellen, während das Ausmaß der Reibung, die zwischen dem Kolben 32 und der Innenoberfläche der Kapsel 22 erzeugt wird, bei einem Wert gehalten wird, der die Abgabe des nutzbringenden Mittels 24 bei einer gewünschten Geschwindigkeit oder einem gewünschten Geschwindigkeitsprofil ermöglicht.
Die Größe und Form der Rippen auf dem Kolben spielen ebenfalls eine Rolle bei der Art und Weise, wie sich der Kolben in der Kapsel bewegt, sowie dem Ausmaß der von dem Kolben bereitgestellten Abdichtung. Wenn sich der Durchmesser des Kolbenkerns 60 erhöht, nehmen die Taltiefen 40 oder Flächen zwischen den Rippen 38 ab. Werden die Täler 40 verkürzt, wird der während des Einführens des Kolbens 30 in die Kapsel zur Einschließung von Luft verfügbare Raum verringert. Da Luft verdichtet werden kann, muss Luft in der Kapsel verdichtet werden, bevor das nutzbringende Mittel aus der Kapsel abgegeben werden kann. Daher verkürzt sich die Startzeit, je weniger Luft zwischen den Rippen des Kolbens eingeschlossen ist.
Die Verkürzung der Täler 40 zwischen den Rippen eines Kolbens 30 der vorliegenden Erfindung dient auch zur Reduktion der Elastizität und der linearen Kompressibilität des Kolbens 30. Eine Reduktion der Kompressibilität verringert die Startzeit zur Abgabe eines nutzbringenden Mittels.
Wenn es erwünscht ist, eine osmotische Pumpe mit einem beschichteten Kolben bereitzustellen, bewirkt die Verkürzung der Tiefe zwischen den Rippen des Kolbens auch, dass der Kolben einfacher beschichtet werden kann. Die Beschichtung des Kolbens kann, jedoch nicht darauf beschränkt, ein Beschichten mittels bekannter Flüssigkeitseintauch- und Sprühbeschichtungsverfahren umfassen. Mit zunehmendem Tieferwerden der zwischen auf einem Kolben vorliegenden Rippen gebildeten Täler nimmt auch die Wahrscheinlichkeit einer unvollständigen oder nicht einheitlichen Beschichtung zu. Insbesondere wenn die Tiefe der zwischen Rippen ausgebildeten Täler zunimmt, nimmt auch die Wahrscheinlichkeit zu, dass die Seiten und der Boden des Tals aufgrund von Abschirmung oder Behinderung durch angrenzende Rippen nicht beschichtet werden. Mit zunehmendem Tieferwerden der zwischen den Rippen ausgebildeten Täler nimmt darüber hinaus auch die Wahrscheinlichkeit zu, dass ein Luftbläschen während eines Beschichtungsverfahrens darin eingeschlossen wird. Daher erleichtert die Verkürzung der Täler, die zwischen Rippen ausgebildet sind, welche auf einem Kolben der vorliegenden Erfindung vorliegen, die Aufgabe, den Kolben bei Wunsch mit einer einheitlichen Beschichtung bereitzustellen.
Der Kolben in der vorliegenden Erfindung wurde entwickelt, um die Zuladung des nutzbringenden Mittels und/oder osmotischen Mittels zu maximieren. Dies bedeutet, dass die Größe des Kolbens der vorliegenden Erfindung verringert wurde, um ein größeres Fassungsvermögen für das nutzbringende Mittel und/oder osmotische Mittel zu ermöglichen, ohne dabei die Größe der Kapsel zu erhöhen. Der Kolben der vorliegenden Erfindung weist eine verringerte Größe und ein Verhältnis von Länge zu Gesamtbreite von etwa 1,1:1 auf, ohne dass es dabei zu einem verstärkten Auslaufen über den Kolben hinaus oder zu Veränderungen der Abgabe nullter Ordnung des nutzbringenden Mittels kommt. Zur Reduzierung der Möglichkeit, dass um die Rippen des Kolbens Luft eingeschlossen wird, weisen die Rippen des Kolbens der vorliegenden Erfindung ebenfalls eine reduzierte Größe auf. Insbesondere weist der Kolben der vorliegenden Erfindung ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Gesamtdurchmesser von etwa 0,9:1 auf.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Kolben eine Länge von 6,00 mm (0,237 Zoll) und einen Gesamtdurchmesser von 5,50 mm (0,217 Zoll) auf, was ein Verhältnis von Länge zu Gesamtdurchmesser von 1,1:1 ergibt. Der Kolben in dieser Ausführungsformen weist ferner einen Kerndurchmesser von 4,90 mm (0,193 Zoll) auf, was ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Gesamtdurchmesser von 0,89:1 ergibt.
Der Kolbenkörper 32 ist vorzugsweise aus einem undurchlässigen, elastischen und inerten Material gebildet. Im Allgemeinen sind Materialien, die sich für den Kolbenkörper 23 eignen, elastomere Materialien, einschließlich der oben in Bezug auf Materialien für Kapsel 22 angeführten nicht reaktiven Polymere sowie Elastomere im Allgemeinen, wie z.B. Polyurethane und Polyamide, chlorierte Kautschuke, fluorierte Kautschuke (wie z.B. Viton^®), Styrol-Butadien-Kautschuke und Chloroprenkautschuke.
Der Kolbenkörper 32 ist vorzugsweise spritzgegossen. Der Kolbenkörper 32 kann jedoch mittels eines anderen Verfahrens ausgebildet werden. Der Kolbenkörper 32 kann beispielsweise auch mittels Extrusion, Reaktionsspritzguss, Rotationsformung, Thermoformung, Formpressen und anderer bekannter Verfahren hergestellt werden.
Es wird bevorzugt, dass der Kolbenkörper 32 gegenüber Flüssigkeiten im Wesentlichen undurchlässig ist, sodass das osmotische Mittel und das Mittel, das durch den halbdurchlässigen Körper 28 dringt, nicht durch den Kolbenkörper 32 diffundieren und das sich auf der Seite des Kolbens 30 gegenüber jener des osmotischen Mittels 26 befindende nutzbringende Mittel 24 beeinträchtigen und sodass das nutzbringende Mittel nicht durch den Kolbenkörper 32 diffundiert und die Leistung des osmotischen Mittels 26 beeinträchtigt.

Claims

Osmotisches Abgabesystem (20), umfassend: eine Umhüllung (22) mit einem Innenraum, der einen Kolben mit ringförmigen Rippen (38), die eine Versiegelung mit der Umhüllung definieren, und ein osmotisches Mittel enthält, wobei der Kolben in Bezug auf die Umhüllung beweglich ist, und wobei die. Umhüllung zum Ermöglichen dessen, dass Flüssigkeit den halbdurchlässigen Körper zu dem osmotischen Mittel durchdringt, einen halbdurchlässigen Körper (28) in Flüssigkommunikation mit dem osmotischen Mittel aufweist, wobei das osmotische Mittel Fluid aus einer umliegenden Umgebung aufnimmt und eine Bewegung des Kolbens bewirkt; dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben ein Verhältnis von Länge zu Gesamtdurchmesser von etwa 1,1:1 und ein Verhältnis von Kerndurchmesser zu Gesamtdurchmesser von etwa 0,9:1 aufweist.
Osmotisches Abgabesystem nach Anspruch 1, wobei der Innenraum der Umhüllung eine Innenfläche einschließt, wobei der Kolben an der Innenfläche anliegt.
Osmotisches Abgabesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der halbdurchlässige Körper im Innenraum der Umhüllung befindet.
Osmotisches Abgabesystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Umhüllung fluidundurchlässig ist.
Osmotisches Abgabesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich das osmotische Mittel zwischen dem halbdurchlässigen Körper und dem Kolben befindet.
Osmotisches Abgabesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein zuträgliches Mittel (24), das sich im Innenraum der Umhüllung befindet, wobei das zuträgliche Mittel von der Umhüllung abgegeben wird, wenn sich der Kolben bewegt.
Osmotisches Abgabesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kolben fluidundurchlässig ist.
Osmotisches Abgabesystem nach Anspruch 1, wobei: die Umhüllung eine Kapsel (22) einschließt, wobei die Kapsel einen Innenraum zum Beinhalten eines zuträglichen Mittels aufweist, wobei der Innenraum eine Innenfläche aufweist; das osmotische Mittel sich in dem Innenraum befindet; der halbdurchlässige Körper in Flüssigkommunikation mit der Kapsel steht, um zu ermöglichen, dass die Flüssigkeit den halbdurchlässigen Körper zu dem osmotischen Mittel durchdringt; der Kolben sich in dem Innenraum der Kapsel befindet, in Bezug auf die Innenfläche der Kapsel beweglich ist und eine bewegliche Versiegelung mit der Innenfläche der Kapsel definiert, die das osmotische Mittel von dem zuträglichen Mittel trennt; und das osmotische Mittel sich zwischen dem Kolben und dem halbdurchlässigen Körper befindet, wobei das osmotische Mittel Fluid von einer umliegenden Umgebung durch den halbdurchlässigen Körper aufnimmt, um eine Bewegung des Kolbens zu bewirken und wiederum die Abgabe des zuträglichen Mittels aus der Kapsel zu bewirken.
Osmotisches Abgabesystem nach Anspruch 8, wobei die Kapsel eine zylinderförmige Röhre einschließt.
Osmotisches Abgabesystem nach Anspruch 9, wobei die zylinderförmige Röhre eine Öffnung (51) einschließt und der halbdurchlässige Körper einen halbdurchlässigen Stopfen einschließt, wobei sich der halbdurchlässige Stopfen in der Öffnung befindet.
Osmotisches Abgabesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das osmotische Mittel eine Tablette einschließt.
Osmotisches Abgabesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein zuträgliches Mittel, das sich im Innenraum der Umhüllung befindet, wobei der Kolben eine bewegliche Versiegelung definiert, die das osmotische Mittel von dem zuträglichen Mittel trennt.
Osmotisches Abgabesystem nach Anspruch 1, wobei: die Umhüllung eine Kapsel mit einem röhrenförmigen Innenraum ist, wobei der röhrenförmige Innenraum eine Innenfläche aufweist; der halbdurchlässige Körper sich zumindest teilweise in dem röhrenförmigen Innenraum befindet; das osmotische Mittel sich zwischen dem halbdurchlässigen Körper und dem Kolben befindet; ein zuträgliches Mittel sich im röhrenförmigen Innenraum befindet; und der Kolben das zuträgliche Mittel von dem osmotischen Mittel trennt und der Kolben in Bezug auf die Innenfläche des röhrenförmigen Innenraums und in Bezug auf den halbdurchlässigen Körper beweglich ist.
Osmotisches Abgabesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kolben mindestens eine Rippe (46) einschließt.