CN103608054B - 用于灌装植入式药泵的器械和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于重复灌装具有至少一个储腔（104）的可植入泵（100）的工具。该工具包括多个独立的流体通道（212、214、216）；与第一个所述流体通道流体连通的流体储腔；流体连接所述流体通道的至少一个泵，所述至少一个泵和所述多个独立的流体通道彼此的数目不同，其中（i）泵构造成施加正压至该第一个流体通道，从而驱动来自于流体储腔的流体从其中通过；以及（ii）泵构造成施加负压至第二个流体通道；和可移除地连接所述流体通道至所述至少一个储腔的连接器（210）。

Description

用于灌装植入式药泵的器械和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2011年3月14日提交的美国临时专利申请US61/452,399的优先权及其权益，其全文通过援引加入本文。

技术领域

在众多实施例中，本发明总体涉及可植入的药泵器件，尤其涉及用于重复灌装这样的器件的系统和方法。

背景技术

医疗治理通常需要给送治疗剂（例如药物、药品等）至患者身体的特定部位。由于患者寿命变长并将更频繁地诊断出慢性病以及常有体虚不适，结果更多地需要在身体上多个目标区域介入蛋白质疗法、小分子药物以及其他药物。但有些疾病难以用当前疗法治疗和/或需要将药物给送至难以接近的解剖学区域。

患者眼睛是难以触及的解剖学区域的一个主要例子，而包括视网膜色素变性、老年性黄斑变性（AMD）、糖尿病性视网膜病、青光眼在内的许多危害视力的疾病是不可治愈的且难以用当前疗法治疗。例如，口服药具有内吸收性的副作用；点滴法会刺痛并产生低顺应性；注射法需要就医、可能疼痛并有感染风险；缓释植入剂通常必须在其供应完之后被移除（且基于临床状况而改变剂量的能力通常受限）。另一例子是癌症，例如乳腺癌或脑膜瘤，其中通常要经静脉向患者给送大剂量的高毒性化学治疗剂，例如雷怕霉素或依立替康（CPT-11），导致在目标区域之外出现大量不希望有的副作用。又一例子是递送至膝盖的药物，其中药物通常难以穿透患病的、如骨关节炎的无血管软骨组织。

具有可重复灌装的药物储腔、插管和止回阀等的可植入药物递送系统通常允许至特定目标区的受控制的药剂递送。当药物储腔中的药物耗尽时，医护人员可以用例如注射器通过重复灌装口重复灌装该储腔，而同时该器件仍保留植入在患者身体内。这种方法能最小化植入所需的手术切口并避免将来或重复的创伤式手术或作业。

常规地，药泵例如用手持式注射器手动重复灌装。这种方法既不方便，又危险。通常难以监测注射器内的压力，而尤其具有小容积且注射器柱塞为小直径时，可能会不当地产生大压力。过度的压力可能损坏该泵和/或导致不当的药物外流。另外，重复灌装可植入泵为一种艰难的手动作业。例如，通常位于泵表面上以便于植入后接近的泵重复灌装口可能会因为受体的内部解剖结构而不能接近或不便接近。这使重复灌装作业造成受体不舒服，且同样给泵带来损坏的风险。如果治疗作业涉及多种给药，其因不同流体要从泵内排出和注入而需要多轮次的插拔针，则重复灌装的困难尤为严重，这给患者和医生都带来压力并造成重复灌装口磨损。

因此，需要提供一种重复灌装系统，其能够在给药过程中监测压力并减少插入植入式泵内的频率。

发明内容

根据本文所述的发明的多个实施例，一种专用器械被用于通过例如植入式药泵内的可插针的自封式重复灌装口来自动化地促成灌装或重复灌装治疗作业。该作业可包括例如排空、清洗和灌装药物储腔。根据本发明的一种器械可如此构造，从而仅需单根针插入流体重复灌装口中即可引导多种流体流入植入式泵中。另外，该器械可包括阀、压力传感器和/或流量传感器，以检测和控制其中的压力。该重复灌装过程的自动化和/或压力控制保护泵组成部分（例如重复灌装口或储腔）以防潜在的损坏并确保可靠和可重复的药物灌装。

因此，在一个方案中，本发明涉及用于给具有至少一个储腔的可植入泵重复灌装的工具。在多个实施例中，该工具包括：（i）多个独立的流体通道；（ii）与第一流体通道流体连通的流体储腔；以及（iii）用于可移除地连接流体通道至所述至少一个流体储腔的连接器。所述工具包括一个或多个可流体连通至所述流体通道的泵。这个或这些泵可构造成施加正压至第一流体通道，以驱动来自流体储腔的流体从其中流过，以及施加负压值第二流体通道。

这个或这些泵以及多个独立的流体通道数目可彼此不同。例如，当有一个泵和至少两个独立流体通道时，该泵可以构造成产生经第一个所述通道的抽吸以及驱动流体流过第二个所述通道。如果有连接至泵的第三个独立流体通道，该泵可构造成驱动第二流体流过该第三个流体通道。

该工具可包括与每个所述通道关联以监测与流经其中液流相关的至少一个参数的传感器。该传感器可以是流量传感器和/或压力传感器，该参数可以分别是通道内的液体流量和/或压力。

另外，该工具可包括用于防止受监测参数超出或低于预定水平的管理电路。响应于该管理电路的两个阀门可用于控制流经第一和第二流体通道的流体。

在第二方案中，本发明涉及用于重复灌装具有储腔的可植入泵的工具。该工具可包括重复灌装套件以及基础装置。该重复灌装套件可具有两个独立的流体通道，其一端可连接至该储腔。可移除地连接至所述流体通道的另一端的该基础装置可包括至少一个泵，用于监测与经流体通道的流体流动相关的至少一个参数的传感器，以及基于所监测的这个或这些参数控制经流体通道的流体流动的反馈电路。

该重复灌装套件通过例如构造成伸入储腔内的针可连接至该储腔。该针可具有多个独立针腔，各与一个所述流体通道流体相连。该工具还可包括锁定系统，其与该重复灌装套件相关联以防止未经允许的流体注入该储腔。

在第三方案中，本发明涉及具有至少一个储腔的可植入的给药泵的灌装方法。在一些实施例中，该方法包括如下步骤：（i）将多个独立的流体通道流体连通至该储腔；以及（ii）操作单个泵以通过该多个通道中的第一个来清洗储腔并通过该多个通道中的第二个来泵送流体进入已清洗的储腔。该泵可以通过该第一个流体通道产生抽吸，并驱动流体通过该第二个流体通道。清洗步骤可以包括使得该单个泵通过第三个独立的流体通道泵送流体进入储腔，之后通过该第一个流体通道从该储腔抽吸流体。

本说明书所提及的“一个例子”、“一个示例”、“一个实施例”或“一个实施方案”意指结合该示例所述的特定特征、结构或特性被包含在本发明技术的至少一个示例中。因此，在本说明书多处不同位置出现的用语“一个例子”、“一个示例”、“一个实施例”或“一个实施方案”并不必定指同一个示例。另外，这些特定特征、结构、程序、步骤或特性可以按照任何合适方式结合在本发明技术的一个或多个示例中。本文标题仅为便于理解，而不打算限定或解释本发明所要求保护的技术的范围或含义。

附图说明

在附图中，同样的附图标记在所有视图中表示相同的部件。另外，附图无需按照比例，而是总体可着重示出发明的原理。在以下的说明中，本发明的多个实施例参考附图进行描述，其中：

图1示意性示出可植入的给药泵；

图2A示意性示出根据本发明实施例的灌装/重复灌装器械；

图2B示意性体现结合有阀门、传感器和反馈系统的灌装/重复灌装器械；

图2C示意性示出与两个流体通道相关联的单个泵；

图2D示意性体现具有泵、传感器、阀门和反馈系统的基础装置以及具有流体通道的灌装/重复灌装套件；

图3示意性体现合并成单条通道的冲洗通道和灌装通道；

图4示意性体现用于穿刺药物储腔的针的两个针腔。

具体实施方式

现参考图1，示出了电解驱动的可植入给药泵100，这例如在美国专利序列号12/463,251中描述，其全部公开内容通过援引加入。如图所示，可植入药泵100具有插管102和由封套108所包围的一对腔室104、106。上腔室104限定装有将以液体形态给送的药物的药物储腔，下腔室106装有液体，该液体在用电解电极110电解时释出气体产物。这两个腔室通过褶皱膜112隔开。插管102连接上药物腔室104，且以止回阀114插入至给药点。封套108安置在形状保护壳116中，其由柔性材料（例如，囊或可塌瘪腔室）或者相对硬的可生物相容材料（例如，医用级聚丙烯）制成。用于供电和数据传输的控制电路118、电池120以及感应线圈122被嵌入聚对二甲苯腔室之下（即，位于电解液腔室106的底壁和壳116的底板之间）。一个或多个重复灌装口124与药物储腔104流体连通，且例如通过在其中插入重复灌装针（未示出）允许药物储腔可重复灌装。重复灌装口124可包括自密封材料，从而该针可以刺穿其顶面，而该顶面在该针移除后自行再密封。自密封材料能承受被针多次穿刺，且是可生物相容的。通过该重复灌装口124，储腔内原有流体可被排出，储腔被冲洗，灌装/重复灌装溶液被注入。本发明的某些实施例包括可与装液储腔相接合以自动灌装/重复灌装储腔的外部器件。

图2A示出了接合并灌装例如图1所示的根据本发明的一个实施例的可植入给药泵100的器械200。器械200可包括针210，其刺穿重复灌装口124的表面以促成可植入泵100的储腔104与该器械200之间的流体连通，该器械200具有一个或多个独立的流体通道212、214、216。在多个实施例中，重复灌装过程最开始为使用例如由第一泵220所产生的真空抽吸来通过针210的针腔218和器械200的第一流体通道212从药物储腔104排出或吸出过期和/或残留流体。然后，通过相关的第二泵222使第二通道214中的冲洗溶液通过针210的针腔218被抽入药物储腔104，以冲洗并清洁药物储腔104；来自于冲洗过程的废弃物通过第一废弃物通道212及与其相连的泵220来收集，如前所述。冲洗过程可以在需要时重复多次以获得相应效果。在最终的废弃物排出步骤完成后，在第三通道216中的药物重复灌装溶液可使用相应的第三泵224被注入储腔104。如前所述，在灌装/重复灌装过程中，仅需单根针插入流体重复灌装口中，因此这减少了针插入植入式泵100的药物储腔中的频率。另外，如果重复灌装作业涉及引导多种流体至植入式泵100中，使用该器械200执行单次针插入也足以。在一个实施例中，药物容器226（例如，小瓶）直接连接至第三通道216，从而药物通过第三通道216流出容器226进入药物储腔104，而不会有在执行通过针或其他给送装置从小瓶到药物储腔的给药中间步骤时污染或其他人为错误的风险。

在一些实施例中，如图2B所示，流体通道212、214和216通过阀门238、240、242连接至针210。作为替代或补充，阀门238、240、242可以集成至所述流体通道212、214、216，且可沿着通道位于任何位置。在灌装/重复灌装过程之前，所有三个阀门238、240、242在针210通过重复灌装口插入药物储腔104时最初是关闭的，从而针210的输出口与药物储腔104流体连通，但与系统的其余部分通过阀门隔离。在第一步骤中，连接至第一废弃物通道212的阀门238打开，且例如通过作动相关的泵220来抽吸以排出任何留在储腔104中的流体。在第二步骤中，然后阀门238闭合，阀门240打开以通过溶液通道214泵送冲洗溶液入药物腔室104中；来自冲洗步骤的废弃物用步骤一所述的方法收集。在一个实施例中，该抽吸和冲洗步骤可以交替和重复执行（通过交替关闭和打开阀门238和240）。或者，阀门238可以在步骤二的过程中保持打开，从而抽吸保持起作用以持续清洗药物储腔104。在任一情形下，在最终的废弃物排出步骤完成之后，阀门238和240关闭，阀门242打开以通过溶液通道216以药液灌装储腔104（步骤三）。

在多个实施例中，重复灌装器械200包括流量传感器246和/或压力传感器248，以分别监测和控制每个通道212、214、216中流体注入和抽吸的流量和/或压力。例如，如下文进一步所述，基于热效应、渡越时间和/或压力的流量传感器246可以用在通道中以检测流体流量。在一个实施例中，基于热效应的流量传感器246使用电阻加热器以局部加热流经传感器附近的流体。借此，在通道中流过的流体温度提供了流量的指示。例如，渡越时间流量传感器246在流经通道内的流体中产生可追踪的脉冲，然后测量该脉冲横跨一定距离所需的时间。该测得的时间定义为“渡越时间”。，且对应于线性流速，这可转换成体积流量。在另一实施例中，流量传感器246采用压力感应并被用于流体通道以测量其中的压力，且基于此，在需要时增加或减少经通道的流体流量。基于压力的流量传感器246可具有任意的不同功能；例如，可优选采用尤其是本领域技术人员已知的电容、压阻、压电功能。在多个不同实施例中，如果一个或多个压力传感器248被置于通道212、214、216中，与泵220、222、224相关的通道操作可被调整以在灌装/重复灌装过程中维持优化的压力或压力范围，并因而避免过度的压力、防止损坏泵以及不期望有的药物量注入患者。

限定压力和/或流量安全范围的上下边界的临界值设定可以在灌装/重复灌装过程之前确定。如果压力和/或流量在灌装/重复灌装作业过程中超出或低于设定的临界值，警报系统可被开启和/或反馈系统可启动以控制压力和流量，从而流体通道212、214、216和/或药物储腔104内的压力和流量保持在安全工作值内，这防止药物外流或损坏器械200和/或药物腔室104。

与流体通道212、214、216流体连通且处理废弃液、冲洗溶液和灌装/重复灌装溶液的泵220、222、224可以是标准机械式泵（例如，齿轮式、膜瓣式、蠕动式、注射器等）或气动系统，它们形成真空或调整独立通道内的压力。气动系统可包括但不限于真空发生器、气体压缩机、气动马达和气动致动器等。泵220、222、224与流量传感器246、压力传感器248和/或阀门238、240、242协同工作，以在重复灌装过程中控制流体通道212、214、216的流量和/或压力。另外，流体体积可被量定，以防过充。如果药物储腔104已达充满量以使得内压开始升高，泵220、222、224可以调整压力，从而更少的流体注入储腔104和/或更多的流体从储腔104吸出。在一个实施例中，流体注入压力被监测，并在液体通过气动被灌入药物储腔104时被维持在临界值之下。如果该压力超出临界值，泄压阀（未示出）可被用于降低通道内的压力。在另一实施例中，如果用机械式泵灌装液体，可以通过设置在最高液压位置处的压力传感器248监测和控制该压力；反馈系统254（例如控制电路）进而可用于防止此位置处的压力超出临界值。总体而言，反馈系统254通常在印刷电路板（“PCB”）上实现，并且与关联于流体通道212、214、216的泵220、222、224，流量传感器246，压力传感器248和/或阀门238、240、242连接。响应于流体通道内的测得的流量和/或压力，反馈系统254采取正确的行动以确保通过通道给送的药物的流量和/或压力保持在临界范围内。例如，当接收的压力数据表明流体通道内的压力过高，反馈系统254可自动调整泵220、222、224和/或阀门238、240、242的运转，以避免过高的压力和/或维持优化的压力或压力范围，进而防止伤害患者。用于驱动通道内流体的泵数目可不同于（例如少于）通道数目。例如，如图2C所示，一个泵256可用于连接第一废弃物通道和第二冲洗通道212、214；而泵256的一个出口258产生抽吸以使得药物储腔104内的流体被排出，泵256的另一个出口260施加压力以驱动流体流入药物储腔104。

反馈系统254、与流体通道相关联的泵220、222、224、流量传感器246和/或压力传感器248、阀门238、240、242和/或通道212、214、216可在单个装置上设置或作为多个部件。参考图2D，在一个实施例中，泵220、222、224，传感器246、248和阀门238、240、242集成至反馈系统254以形成一基础装置262，而流体通道212、214、216相结合（例如成一单筒结构）以形成灌装/重复灌装套件264。灌装/重复灌装套件264可在使用时与该基础装置262和针210相匹配。在这样的配置中，灌装/重复灌装套件264可以是单次使用的一次性部件，其在每次灌装新储腔时被更换。灌装/重复灌装套件264可以预灌装套件或排空的形式提供给终端用户。在空套件的情况下，流体可被手动输送到套件264，或该作业可通过基础装置262自动完成。

在一些实施例中，电子或机械锁定系统266可被用于防止用户往储腔内注入未经允许的流体。锁定系统可基于例如与上述灌装/重复灌装套件264相关联的电子标签（例如RFID，条形码等）。如果检测到不合适的标签，器械200可被变成为阻止灌装。

尽管上述为三通道系统，本领域技术人员可以理解，该系统可以具有其他数目的通道，这些通道最终终止于针210并落入本发明的范围内。例如，更少的独立受控的流体通道可被用于本发明。参考图3，示例性系统300使用两个独立受控的流体通道310、312，其中冲洗通道和灌装通道合并成单条通道312。因此，作为使用专用冲洗溶液清洗药物储腔104的替代，可使用药液本身。因此，两个独立的流体通道310、312已经足够——通道312用于灌充药物，通道310用于将液体排流出储腔104。

如前所述，流体通道可以连接至最终终止于针210的流体控制系统，该针用于刺穿灌装口且进入流体储腔104。在一个实施例中，针包括一个针腔，来自于通道的所有流体经该单个针腔流进和流出，如图2A-2D和图3所示。在另一实施例中，参考图4，该针包括两个针腔410、412，其提供两个平行的隔离路径，以用于流体在通道414、416、418和药物储腔104之间流动。这些针腔之一，即针腔410可专用于排流，另一针腔，即针腔412可用于灌充液体（例如，冲洗溶液和药液）。在灌装/重复灌装作业过程中，除阀门420之外的所有阀门开始均闭合，储腔104内的流体通过经针腔410的流动而排出。然后，储腔104可通过打开阀门422和经针腔412泵送冲洗溶液而被冲洗。来自于冲洗步骤的废弃物可经针腔410排出。最终，在储腔140已被完全清洗之后，阀门420和422可闭合，阀门424打开以通过针腔412灌装/重复灌装该药物储腔。再一次地，通道416和418也可合并成单条通道，药物可用作清洗溶液；该合并的通道可以在灌装/重复灌装作业过程中投送相同的药液。

本文所使用的术语和表达方式仅作为描述用的术语和表达，而非构成限制，且在使用这些术语和表达方式时也不打算排除所示和所述的特征及其部分的任何等同形式。另外，在描述本发明的特定实施例时，本领域技术人员将能清楚明白，同样可以结合使用本文所公开其他实施例的概念，而不背离本发明的精神和范围。因此，所述的实施例在所有方面均被视作示意性的，而非限制性的。

我们提出如下权利要求：

Claims (10)

1.一种用于重复灌装具有至少一个储腔的可植入泵的工具，该工具包括：

多个独立的流体通道，包括第一个独立的流体通道、第二个独立的流体通道和第三个独立的流体通道；

包含冲洗流体并与第一个流体通道流体连通的第一流体储腔；

包含治疗流体并与第三个流体通道流体连通的第二流体储腔；

流体连接所述流体通道的至少一个泵，所述至少一个泵数目少于所述多个独立的流体通道，其中第一泵构造成(i)施加正压至该第一个流体通道，从而驱动来自于第一流体储腔的冲洗流体从该第一个流体通道通过、(ii)施加负压至该第二个流体通道、以及(iii)施加正压至第三个流体通道从而驱动来自于第二流体储腔的治疗流体从该第三个流体通道通过；和

可移除地连接所述流体通道至所述至少一个储腔的连接器。

2.根据权利要求1所述的工具，其中，设有一个泵，所述泵构造成通过第一个通道产生抽吸，以及驱动流体通过第二个通道。

3.根据权利要求1所述的工具，其中，还包括第二泵，用于独立于第一泵地施加正压至第三个流体通道，以驱动来自于第二流体储腔的治疗流体从该第三个流体通道通过。

4.根据权利要求1所述的工具，还包括与每个所述通道相关联以监测与流经其中的液体相关的至少一个参数的传感器。

5.根据权利要求4所述的工具，其中，所述传感器为流量传感器，所述参数为该液体的流量。

6.根据权利要求4所述的工具，其中，所述传感器为压力传感器，所述参数为通道内的压力。

7.根据权利要求4所述的工具，还包括防止受监测的参数超出或低于预定水平的管理电路。

8.根据权利要求7所述的工具，还包括第一和第二阀门，它们响应于管理电路以分别控制流经第一个和第二个流体通道的流体流动。

9.用于重复灌装具有储腔的可植入泵的工具，该工具包括：

一次性重复灌装套件，其包括锁定系统和可在第一端连接至该储腔的第一和第二独立的流体通道；和

基础装置，其包括至少一个泵，用于监测与流经流体通道的流动相关的至少一个参数的传感器和反馈电路，该反馈电路基于被监测的所述至少一个参数控制经流体通道的流动，其中基础装置可移除地连接至所述流体通道的第二端,

其中，该锁定系统在该一次性重复灌装套件与基础装置相匹配时阻止未经允许的流体注入该储腔。

10.根据权利要求9所述的工具，其中，所述重复灌装套件可通过构造成可插入储腔的针连接至储腔，该针具有独立的针腔，各针腔流体连接至一个所述流体通道。