CN111050826B - 用于控制药物递送装置内的气体生成的系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种包含液体碱和聚合酸的化学反应系统，其用在递送治疗流体的装置中。所述化学反应系统的反应速率能够通过调节表面积与体积比、酸浓度和聚合酸的交联中的至少一种来调节。

Description

用于控制药物递送装置内的气体生成的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月8日提交的美国临时申请号62/555,808的优先权，其全部公开内容通过引用明确地引入本文。
本申请的领域
本申请涉及用于控制药物递送装置内的气体生成的系统。更具体地，本申请涉及用于控制气体生成速率以从药物递送装置中推送治疗流体的液体碱-聚合酸(polymericacid)化学反应系统。
本申请的背景
近来，化学反应系统已被用来驱动通过药物递送装置递送治疗流体。通常，所使用的化学反应系统包括液体酸-粉末碱反应，该反应产生气体，该气体继而用于从药物递送装置中推进和递送治疗流体。然而，已证明难以控制这些反应的速率，特别是当需要缓慢递送治疗流体时。
因此，期望提供能够控制从药物递送装置中施用治疗流体的速率的反应系统，特别是控制该速率使得治疗流体能够以较为缓慢的方式被递送。这些反应系统可以用于递送任何数量的治疗流体，例如高浓度蛋白质、高粘度药物制剂或其他治疗流体。
概述
本申请提供了用于控制药物递送装置中气体生成的系统。更具体地，本申请提供了一种液体碱-聚合酸化学反应系统，其能够控制药物递送装置内的气体生成速率，从而控制从药物递送装置中递送治疗流体的速度。
根据本申请的一个实施方案，公开了用于通过化学反应递送治疗流体的装置。该装置包括具有第一腔室、第二腔室和第三腔室的壳体(housing)。该装置具有装载构型，其中第一腔室包含液体碱，第二腔室包含聚合酸，第三腔室包含治疗流体；以及递送构型，其中液体碱与聚合酸反应并生成推进剂气体，所述推进剂气体从第三腔室中递送治疗流体。
根据本申请的另一个实施方案，公开了通过化学反应递送治疗流体的方法，该方法包括：提供一种包含液体碱、聚合酸和治疗流体的装置，所述液体碱被配置为与所述聚合酸反应以生成推进剂气体，所述推进剂气体从该装置中递送治疗流体。
附图简述
通过参考以下对本发明的实施方案的描述并且结合附图，本申请的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更显而易见并且将得到更好的理解，其中：
图1显示本申请的示例性递送装置的横截面图；
图2显示本申请的另一个示例性递送装置的横截面图；
图3显示本申请的化学反应系统的液体碱和聚合酸的反应速率与现有技术的化学反应系统的粉末碱和液体非聚合酸的反应速率之间的图示比较；
图4显示现有技术的化学反应系统的粉末碱和液体非聚合酸的压力和递送/流动速率的图解表示；
图5显示通过控制含水量/酸浓度而调节的本申请的两个示例性反应的反应速率的图解比较；
图6显示通过控制化学反应系统的各个方面而调节的本申请的化学反应系统的反应和递送/流动速率的图解表示；
图7显示通过改变化学反应系统的酸含量而调节的本申请的化学反应系统的递送/流动速率的图解表示；
图8显示交联的本申请的化学反应系统的递送/流动速率与非交联的本申请的化学反应系统的反应速率的图解比较；
图9显示通过改变化学反应系统的表面积与体积比例而调节的本申请的化学反应系统的递送/流动速率的图解表示；
图10显示通过控制化学反应系统的聚合酸的重量来调节的本申请的化学反应系统的递送/流动速率的图解表示；
图11显示通过控制化学反应系统的聚合酸的表面积特性而调节的本申请的化学反应系统的反应速率和递送/流动速率的图解表示；和
图12显示具有聚合酸的不同物理形式的本申请的多种化学反应系统和使用柠檬酸粉末的化学反应系统的压力特性的图解比较。
在这几个视图中，相应的标记字符指示相应的部分。本文阐述的示例说明了本发明的示例性实施方案，并且这些示例不应以任何方式解释为限制本发明的范围。
详细描述
本申请提供了生成用于操作药物递送装置的气体的系统。这些系统包括包含液体碱-聚合酸反应的化学反应系统，可对其进行调节以提供可控的气体释放，从而允许治疗流体从药物递送装置中的较缓慢的递送速率范围。
1.治疗流体
从本申请的药物递送装置分配的治疗流体或药物产品可以采取各种形式，例如溶液、分散液、混悬液、乳剂或其它适合的流体形式。该药物递送装置由患者、护理人员或保健专业人员以本文所述的通常方式操作，以将药物递送给人。
所述治疗流体可以包含治疗上有用的活性剂。治疗剂可以包括胰岛素、胰岛素类似物例如赖脯胰岛素或甘精胰岛素、胰岛素衍生物、GLP-1受体激动剂如度拉糖肽(dulaglutide)或利拉鲁肽(liraglutide)、胰高血糖素、胰高血糖素类似物、胰高血糖素衍生物、肠抑胃肽(GIP)、GIP类似物、GIP衍生物、胃泌酸调节素类似物、胃泌酸调节素衍生物、治疗性抗体以及能够通过本申请的装置递送的任意治疗剂。在所述装置中使用的治疗剂可以与一种或多种赋形剂配制。
在某些实施方案中，所述活性剂为蛋白质，例如单克隆抗体或一些治疗上有用的其它蛋白质。在一些实施方案中，所述蛋白质可以具有在治疗流体中的约75mg/mL至约500mg/mL的浓度。在某些实施方案中，所述蛋白质可以具有约150mg/mL、200mg/mL、250mg/mL或以上的浓度。所述治疗流体还可以包含溶剂或非溶剂，例如水、全氟烷烃溶剂、红花油或苯甲酸苄酯。
在一些实施方案中，治疗流体可以被视为高粘度流体，并且可以具有约5cP至约1000cP的绝对粘度。在某些实施方案中，所述高粘度流体具有至少约10cP、20cP、30cP、40cP、50cP、60cP或以上的绝对粘度。
2.具有化学反应系统的递送装置
图1和2中显示了用于向患者递送治疗流体的示例性递送装置1000、1000'。装置1000’与装置1000相似，其中相似的元件用带撇号的参考数字表示。以下描述是指装置1000，但是该描述也适用于装置1000’。可以提供其他合适的递送装置。
示例性装置1000是从第一远端1002(例如，下端)延伸至第二近端1004(例如，上端)的细长结构。示例性装置1000包括基本上圆柱形的桶或壳体1006，该桶或壳体1006包含活塞1010、弹簧1012和柱塞1014。例如，在第一端1002，装置1000包括患者递送构型(未显示)，例如注射器或针头。在第二端1004，装置1000包括致动器组件1020。
首先，如图1中所示，装置1000可以以装载构型被提供，其中活塞1010向下保持在筒1006中以压缩弹簧1012。在这种装载构型下，装置1000的桶1006可以被分成多个腔室，示例性地为第一致动腔室1030、第二反应腔室1032和第三治疗流体腔室1034。第一致动腔室1030位于活塞1010上方并且包含第一试剂1031(图2)。第二反应腔室1032位于活塞1010下方，并且包含第二试剂1033(图2)。第三治疗流体腔室1034位于柱塞1014的下方，并且包含治疗流体(未显示)。在示例性实施方案中，这三个腔室1030、1032和1034是同轴的，并且每个被描绘为具有圆柱形状。装置1000可以以该装载构型存储。
当装置1000即将使用时，可以将装置1000移动至卸载或递送构型以将治疗流体递送给患者。该步骤可以包括相对于桶1006向下按压致动器组件1020的按钮1022。在示例性装置1000中，按钮1022的向下运动使活塞1010旋转并且由于弹簧1012从其压缩状态(图1)伸展至其中性或松弛状态从而释放活塞1010以向上运动。
活塞1010的向上运动使得致动腔室1030与反应腔室1032连通。来自致动腔室1030的第一试剂暴露于反应腔室1032中的第二试剂，并且该暴露导致装置1000内部的产气化学反应。生成的气体导致装置1000中的压力增加，向下推动柱塞1014并且迫使治疗流体离开治疗流体腔室1034并进入患者体内。
以下文献中进一步描述了有关装置1000、装置1000’、其他适合的装置和用于操作这类装置的合适的试剂、化学制剂和反应的其他细节，这些文献的公开内容明确地全部引入本文作为参考：美国专利号9,321,581，2013年10月15日提交，标题为“Process andDevice for Delivery of Fluid by Chemical Reaction”；美国专利申请号14/434,586(美国公布号2015/0314070)，2013年10月15日提交，标题为“Chemical Engines andMethods for Their Use,Especially in the Injection of Highly Viscous Fluids”；和国际(PCT)申请号PCT/US2018/017547，2018年2月9日提交，标题为“Processes andDevices for Delivery of Fluid by Chemical Reaction”。
3.受控的产气化学反应
存在许多适合的化学试剂，它们可用于本申请的药物递送装置内以生成气体。生成的气体的实例包括二氧化碳气体，氮气，氧气，氯气等。期望地，生成的气体是惰性的和不可燃的。操作所述药物递送装置所需的气体量和治疗流体的期望的递送速率可以影响装置中使用的每种试剂的类型、量、相和浓度。
根据本申请的一个示例性实施方案，第一试剂是液体试剂，而第二试剂是聚合物试剂。在一个特定的实施方案中，液体试剂是液体碱，而聚合物试剂是聚合酸。如下面实施例1中所示，例如，这种液体碱-聚合酸反应可以以比传统的基于非聚合物的反应以更慢和更线性的速率进行。这种液体碱-聚合酸的组合利用聚合物的扩散性质来控制反应的速率，进而控制气体的产生和治疗流体的递送速率。
回到图1所示例的装置1000，所述液体试剂可以包含在第一致动腔室1030中，而聚合物试剂可以包含在第二反应腔室1032中。当装置1000启动时，液体试剂可以从第一致动腔室1030中移出，经过释放的活塞1010并在第二反应腔室1032内与聚合物试剂接触，以进行液体碱-聚合酸的气体生成反应。
适合的液体碱的实例包括碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸钾。其他成分也可以与碳酸氢盐一起存在，例如硅藻土固体颗粒。在不同的实施方案中，液体碱可以是溶解在溶剂或溶剂和非溶剂(例如水)的混合物中的固体，而在其他实施方案中，液体碱在液相中。此外，液体碱可能不溶于醇(即碳酸氢钾)。液体碱还可以包含固体碱和液体溶剂，它们在装置的装载构型中最初是分离的并且响应于装置的启动而混合。
在不同的实施方案中，所述聚合酸可以形成为粉末、以各种方式形成的干燥的吸收性聚合物基质、或凝胶。例如，本申请的聚合酸可以通过进行凝胶聚合方法来制备。该方法可包括混合一种或多种液体酸(在本文中也称为“主要的”液体酸)、期望量的水、一种或多种光敏引发剂和一种或多种交联剂(如果适用)。适合的液体酸的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸(malleic acid)及其组合。然后可以将酸溶液形成各种形状并用UV光固化一段时间。UV光驱动聚合反应和交联反应形成聚丙烯酸(PAA)凝胶、聚甲基丙烯酸(PMAA)凝胶、聚马来酸凝胶或它们的组合。例如，可以使用由液态酸、0.5％的光敏引发剂(例如甲基苯丙酮)和5000ppm的交联剂(例如丙烯酰胺、乙二醇)制成的酸溶液制备14毫米凝胶盘，将所述酸溶液抽入带有30号针头的注射器，并通过橡胶O形圈注入两个玻璃板之间以形成盘，然后将其UV固化一分钟。干燥的吸收性聚合物基体可以多种方式形成，例如压缩模塑、注射模塑、静电纺丝和薄膜铸塑。
在形成聚合酸时，可以调节酸溶液的含水量、固化条件、酸溶液的pH和其他变量以改变聚合酸的性质。在本申请的化学反应系统的一个特定实施方案中，PAA凝胶是聚合酸，而碳酸氢钾是液体碱。这些试剂可以反应生成二氧化碳气体。在操作中，当液体碱与聚合酸凝胶接触时，碱扩散到聚合酸凝胶的自由体积中，与新的酸性部分反应并生成气体。当液体碱在聚合酸凝胶中完全扩散、反应和平衡时，反应完成。可以改变凝胶形式的聚合酸中的自由体积(例如腔体等)，以改变碱向凝胶中的扩散，从而改变所述反应物之间的反应和气体产生。
通常，在本申请的化学反应系统中，聚合酸可以是限制性反应物。在一个示例性的实施方案中，如果系统中存在过量的聚合酸，则该过量的量可以为7mol％或以上。该过量的量将增加化学反应的可利用的表面积并减少系统中的死体积，这将增加系统生成的气体的速率和数量。
如以下实施例中所示，可以以多种方式调节化学反应系统内由液体碱-聚合酸反应生成的气体的速率和数量。作为一般经验法则，表面积与体积比、酸浓度和/或聚合酸的交联度越高，则反应和用于推动化学反应系统的气体生成越快，因此治疗流体的递送越快。
可以通过多种方式控制化学反应系统的表面积与体积比，以调节所生成气体的速率和数量。例如，改变聚合酸的形状和/或形式以增加其表面积(即，将凝胶形式的聚合酸制成薄片、将聚合酸造粒或将聚合酸电纺丝成纤维)可以提高反应速率和递送速率。在纤维的实施方案中，纤维本身的存在还可以改善酸的润湿性或一种流体通过毛细管湿润作用扩散或粘附在酸表面上的趋势。纤维本身的尺寸和排列可以在电纺丝过程中得到控制，例如通过使用相对大的靶电极以产生直的和疏松堆积的纤维或使用相对较小的靶电极以产生卷曲的和致密堆积的纤维。
另外，所述化学反应系统中酸的浓度/含水量是可控的，以调节所生成气体的速率和数量。例如，可以添加更高数量的用于形成聚合酸的主要酸(primary acid)，可以与聚合酸一起存在其他次要酸(secondary acid)例如柠檬酸，和/或可以降低主要酸的含水量以增加酸的浓度，从而增加化学反应系统中试剂的反应速率。在一些实施方案中，次要酸或其他成分不是必须要化学键合到聚合酸或碱试剂上，而是可以施加于聚合酸基质或凝胶的表面或混合在聚合酸形式内。在其中次要酸位于聚合酸的表面上的实施方案中，液体碱可以快速达到次要酸并与次要酸反应以用于最初的压力增强。相反，在其中次要酸包埋在聚合酸的空腔中的实施方案中，液体碱与次要酸之间的反应可能延迟和延长以延长压力的加强。通常，酸浓度越高或含水量越低，则该化学反应系统的反应越快，因此治疗流体从药物递送装置中递送的速率也就越快(参见图7)。类似地，酸浓度越低或含水量越高，则该化学反应系统的反应越慢，因此治疗流体从药物递送装置中递送的速率越慢。
此外，在不同的实施方案中，聚合酸试剂可以交联以调节化学反应系统内生成的气体的速率和量。交联降低了聚合酸(例如纤维)在水性反应混合物中的溶解度，使聚合酸保持其形式，像海绵一样溶胀并增加接触的表面积，而不是溶解和塌陷。聚合酸的物理溶胀也可促使药物递送装置中的压力增加。因此，聚合酸交联产生了试剂的更快反应速率，由此治疗流体的递送速率更快。此外，通过在交联过程中加热纤维，水分会从聚合酸的纤维中除去，从而使干燥的纤维能够更快、更完全地吸收水性反应混合物，由此更多地增加递送速率。
4.实施例
实施例1：液体-聚合物反应对比液体-粉末(非聚合物)反应
在本实施例中，发明人评价了药物递送装置中生成的压力和反应速率(表示为压力(psig)相对于时间(s))，以及在约20℃温度下具有约20cP粘度的治疗流体所得到的治疗递送速率或流速(表示为质量(g)相对于时间(s))。
参照图3和4，证明基于液体-聚合物的反应200中的液体碱与聚合酸之间的反应速率是受控的准线性的，其比传统的基于非聚合物的反应100更慢、更线性。更具体地，图3和图4显示反应系统200(包括4片的2.11克的100％PAA与0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应)的递送质量以受控的线性方式增加。相反，反应系统100则显示出所递送质量和压力的更急剧地显著增加，反应系统100包括了用于递送相同的治疗流体的286mg碳酸氢钾干粉和550μL柠檬酸液体(1.6M)之间的反应。
实施例2：酸浓度/含水量
制备聚合酸凝胶盘的两种分开的变化形式。一种变化形式包括100％丙烯酸，而另一种变化形式包括80％丙烯酸。通过下列步骤制备具有14毫米直径的凝胶盘：混合液体丙烯酸、0.5重量％的甲基苯丙酮和5000ppm丙烯酰胺，将溶液抽入带有30号针头的注射器中，通过橡胶O形圈将溶液注入两个玻璃板之间，然后用UV光固化形成的盘约一分钟。另外，制备浓度为25mg/mL的溶解的碳酸氢钾溶液。将总计450mg的三个150mg丙烯酸凝胶盘放入压力容器中，然后将其关闭并连接到压力传感器。然后，将2.5mL所述碳酸氢钾溶液注入压力容器中，并从压力传感器读取数据。如图5中所示，压力生成的速率受聚合酸的酸浓度或含水量影响。更具体地，如所示，较低的酸浓度或较高的含水量(80％丙烯酸)生成气体的速率比较高的酸浓度或较低的含水量(100％丙烯酸)生成气体的速率慢。
实施例3：化学反应系统的变化形式和反应/递送速率
在本实施例中，发明人评价了在药物递送装置中生成的压力速率(表示为压力(psig)相对于时间(s))和在约20℃的温度下具有约20cP粘度的治疗流体(密度1.17g/mL)的所得治疗递送速率(表示为质量(g)相对于时间(s))。
图6显示四种不同反应系统的递送速率。反应系统100(M1/P1)是对比的现有技术的反应系统，其包括0.1克的粉末碳酸氢钾和0.55毫升的液体1.6M柠檬酸之间的反应。反应系统202(M4/P4)是本申请的反应系统，其包括0.186克的100％PAA凝胶和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应(在室温下)。反应系统204(M3/P3)是本申请的反应系统，其包括以16个不同的片(增加的表面积与体积比)提供的0.190克的100％PAA凝胶和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统206(M2/P2)是本申请的反应系统，其包括以片状物提供的0.196克的100％PAA凝胶(增加的体积与体积比)、0.025克的柠檬酸(增加的酸浓度)和1.0毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。如图6中所示，现有技术的反应系统100具有比本申请的反应系统202、204和206更快的速率，且本申请的反应系统206具有更高的酸浓度和更高的表面积与体积比，与仅具有增加的表面积与体积比的反应系统204和两者均无的反应系统202相比，具有更快的递送速率。此外，仅具有增加的表面积与体积比的反应系统204显示出比两者均无的反应系统202具有更快的递送速率。
图7显示具有对酸含量的不同调节的本申请的不同反应系统的递送速率。反应系统400包括以纤维材料片(增加的表面积与体积比)形成的0.200克的100％PAA凝胶和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统402包括形成为电纺纤维材料片(增加的表面积与体积比)的0.413克的100％PAA凝胶(用额外的聚合酸增加的酸含量)和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统404包括形成为电纺纤维材料片的含有20％(w/w％)柠檬酸的0.193克100％PAA凝胶(用次要酸增加的酸含量)和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统406包括含有14％(w/w％)柠檬酸的0.423克的100％PAA凝胶(用额外的聚合酸和次要酸增加的酸含量)和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。如图7中所示，具有用额外的聚合酸和次要酸增加的酸含量的反应系统406具有比反应系统400、402和404更快的反应速率，所述反应系统400、402和404仅由于添加额外的聚合酸或添加次要酸而增加了酸含量。此外，具有增加的聚合酸的酸含量的反应系统402和具有比反应系统404增加的聚合酸的酸含量的反应系统400都具有比反应系统404更快的反应速率，所述反应系统404仅因包含次要酸而增加了酸含量。不希望受到理论束缚，反应系统406比反应系统400和402更快的递送速率可以归因于除了添加次要酸之外还添加了额外的聚合酸，而反应系统400和402比反应系统404更快的递送速率可归因于额外的聚合酸而非次要酸所提供的酸含量的增加。因此，一般而言，本申请的具有额外的聚合酸且添加次要酸的反应系统具有比具有额外的聚合酸或添加次要酸的反应系统更快的递送速率，且具有额外的聚合酸的反应系统具有比添加次要酸的反应系统更快的递送速率。
图8显示进一步与本申请的反应系统408、410、412和414的递送速率相比的反应系统400、402和406的递送速率。反应系统408包括含有14％(w/w％)柠檬酸的0.228克交联的100％PAA凝胶(由于次要酸和交联而增加的酸含量)和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统410包括含有14％(w/w％)柠檬酸的0.150克的100％PAA凝胶(由于次要酸而增加的酸含量)和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统412包括含有14％(w/w％)柠檬酸的0.162克的100％PAA凝胶(酸浓度增加)和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统414包括形成为纤维材料片(增加的表面积与体积比)的与乙二醇交联(带有交联)的0.200克的100％PAA凝胶和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。如图8中所示，具有交联的聚合酸基体的反应系统414和408具有比反应系统400、402、404、406、410和412每一个的递送速率更快的递送速率。不希望受理论束缚，反应系统400、402、404、406、410和412的较慢递送速率可以归因于未交联的聚合物链，其可能会迅速溶解。
图9显示进一步与本申请的反应系统416和418的递送速率相比的反应系统402、404、406和412的递送速率。反应系统416包括含有柠檬酸的0.203克的100％PAA凝胶(酸浓度增加)和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统418包括含有柠檬酸的0.203克的100％PAA凝胶(酸浓度增加)和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。如图9中所示，增加了聚合酸和次要酸的酸含量的反应系统406具有比反应系统418、416、402、412和404每一个更快的递送速率。此外，具有增加的表面积与体积比的反应系统418和416具有比反应系统402、412和404的递送速率更快的递送速率。此外，具有比反应系统404更高的聚合酸的酸含量的反应系统402和412具有高于反应系统404的递送速率。因此，一般而言，由于增加聚合酸的量和添加次要酸二者所引起的较高酸含量具有比具备较高表面积与体积比的反应系统增加的递送速率，而具备较高表面积与体积比的反应系统与具有仅由增加聚合酸的量和添加次要酸其中之一所引起的酸含量增加的反应系统相比，具有增加的递送速率。
图10显示改变酸浓度对本申请的化学反应系统的递送速率的影响。反应系统422包括含有14％(w/w％)柠檬酸的0.423克的100％PAA凝胶和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。反应系统420包括含有14％(w/w％)柠檬酸的0.162克的100％PAA凝胶和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。如图10中所示，反应系统422(聚合酸的最高酸含量)的递送速率快于反应系统420的递送速率，后者比反应系统410(聚合酸的最低酸含量)的递送速率快。因此，反应系统的递送速率通常随着反应系统中聚合酸的酸含量的增加而增加，并且随着聚合酸的酸含量的减少而降低，因为所述酸是限制性的反应物。通常，如果系统中存在足够的酸与所有或几乎所有液体碱反应，则据估计系统的递送速率将在约9至15分钟之间递送5mL治疗剂。
图11显示具有交联凝胶的反应系统800和无交联凝胶的反应系统802的递送速率与压力之间的比较。反应系统800包括交联的含有柠檬酸的0.418克的100％PAA凝胶和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应，且反应系统802包括未交联的含有19％(w/w％)柠檬酸的0.423克的100％PAA凝胶和0.84毫升的液体饱和碳酸氢钾之间的反应。如图11中所示，与不包含交联凝胶的反应系统802相比，包含交联凝胶的反应系统800具有更快的递送速率和更高的压力。
图12显示具有酸的不同物理形式的本申请和现有技术的各种化学反应系统的压力和流速/递送速率的图解比较。更具体地，图12显示当使用现有技术的酸(柠檬酸)的松散粉末形式相对于本申请的聚合酸的松散粉末形式以及相对于本申请的聚合酸的压缩片时压力特性的变化。反应系统900包括重0.510克的PAA片，反应系统902包括0.410克的柠檬酸粉末，反应系统904包括0.414克的粒度为450,000MV(以微米计的平均直径)的PAA粉末，反应系统906包括0.425克的粒度为1,000MV(以微米计的平均直径)的PAA粉末。如图12中所示，包括柠檬酸粉末的反应系统902具有高于PAA片剂和粉末的反应系统900、904和906的压力特性，且反应系统906的具有较小粒度(1000MV)的PAA粉末具有比反应系统900的PAA片和反应系统904的具有较大粒度(450,000MV)的PAA粉末更高的压力特性。
总之，本申请的化学反应系统的反应速率、压力生成速率和所得到的治疗递送速率可以在宽范围内得到控制。因此，也可以在较宽的范围内控制来自药物递送装置的治疗流体的递送速率。参考图6-9，例如，化学反应系统的反应速率可以按以下顺序进行的各种调整而增加：单独的聚合酸，具有增加的表面积与体积比和增加的酸浓度的聚合酸，具有增加的表面积与体积比的聚合酸，具有增加的酸浓度的聚合酸，具有增加的酸浓度和交联的聚合酸，以及具有增加的表面积与体积比和交联的聚合酸。
尽管已经通过具有示例性的设计描述了本发明，但是可以在本申请的主旨和范围内进一步修改本发明。因此，本申请旨在涵盖使用其一般原理的本发明的任何变化形式、用途或调整。此外，本申请意图覆盖落入本发明所属领域的已知或惯用手段内且落入所附权利要求书的范围之内的基于本申请的这类变化形式。

Claims (12)

1.用于通过化学反应递送治疗流体的装置，该装置包含：
具有第一腔室、第二腔室和第三腔室的壳体；
其中该装置具有：
装载构型，其中第一腔室包含液体碱，第二腔室包含聚合酸，且第三腔室包含治疗流体；和
递送构型，其中液体碱与聚合酸反应以生成推进剂气体，所述推进剂气体从第三腔室递送治疗流体。
2.根据 权利要求1的装置，其中所述液体碱为包含碳酸盐的碱。
3.根据 权利要求1的装置，其中所述聚合酸为交联的。
4.根据 权利要求1的装置，其中所述聚合酸包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚马来酸中的至少一种。
5.根据 权利要求1的装置，其中所述聚合酸具有80％或更高的酸含量。
6.根据 权利要求5的装置，其中所述聚合酸具有100％的酸含量。
7.根据 权利要求1的装置，其中在装载构型中，第二腔室包含次要酸以及所述聚合酸。
8.根据 权利要求7的装置，其中所述次要酸为柠檬酸。
9.根据 权利要求1的装置，其中所述聚合酸以凝胶、颗粒、玻璃和粉末中的一种形式形成。
10.根据 权利要求9的装置，其中所述聚合酸为盘的形式。
11.根据 权利要求9的装置，其中所述聚合酸为凝胶，该凝胶由多个纤维形成。
12.根据 权利要求2的装置，其中所述包含碳酸盐的碱为碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸钾中的至少一种。
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