DE3710794A1 - Implantable capsule connectable to the blood stream for transcutaneous introduction of substances or live cells which are exchanged with blood via diaphragms having a specific pore size - Google Patents

Implantable capsule connectable to the blood stream for transcutaneous introduction of substances or live cells which are exchanged with blood via diaphragms having a specific pore size

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Abstract

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Description

Zweck der Erfindung ist die Konstruktion einer implantierbaren Kapsel für medizi­ nische Anwendungen, mit folgenden Eigenschaften:The purpose of the invention is the construction of an implantable capsule for medical purposes African applications with the following properties:

  • a) Unter die Haut implantierbar.a) Implantable under the skin.
  • b) Mit zwei Anschlußmöglichkeiten versehen, von denen eine mit dem artiellen, die andere mit dem venösen System verbunden werden kann.b) Provided with two connection options, one of which has the artificial, the other can be connected to the venous system.
  • c) Das Innere der Kapsel ist in zwei Kompartimente aufgeteilt, die über eine Membran bestimmter Wanddurchlässigkeit miteinander in Verbindung stehen.c) The interior of the capsule is divided into two compartments, each one Membrane of certain wall permeability are connected.
  • d) Eines der beiden Kompartimente nach c) wird von Blut durchströmt, das mittels der Anschlußmöglichkeiten nach b) zu- und abgeführt wird.d) Blood flows through one of the two compartments according to c) the connection options according to b) is supplied and discharged.
  • e) Das zweie Kompartiment nach c) ist der Punktion durch eine an der Kapsel ange­ brachten elastischen Membran zugänglich, so daß in dieses Kompartiment Stoffe eingebracht und wieder entfernt werden können.e) The second compartment according to c) is punctured by one on the capsule brought accessible elastic membrane, so that in this compartment fabrics can be introduced and removed again.
  • f) Die in das unter e) beschriebene Kompartiment eingebrachten Stoffe stehen mit dem Blutstrom insoweit im Austausch, wie es die Porengröße der Wände der Membran wie in c) beschrieben, zuläßt, d. h., daß Stoffe, deren Moleküldurchmesser kleiner ist, als der Durchmesser der Poren der Membran, nach jeder Richtung ausge­ tauscht werden können.f) The substances brought into the compartment described under e) are available in exchange with the blood flow insofar as it corresponds to the pore size of the walls of the Membrane as described in c), d. that is, substances whose molecular diameter is smaller than the diameter of the pores of the membrane in every direction can be exchanged.

Ein Beispiel für die Ausführung einer solchen Kapsel zeigt Fig. 1:An example of the implementation of such a capsule is shown in FIG. 1:

Eine Kapsel (1), vorzugsweise aus gewebeverträglichem Kunststoff, ist auf einer Seite durch eine Membran (2) aus gummielastischen, sich nach der Punktion mit einer Kanüle wieder dicht verschließendem Material abgeschlossen.A capsule ( 1 ), preferably made of plastic that is compatible with tissue, is sealed on one side by a membrane ( 2 ) made of rubber-elastic material that closes again with a cannula after the puncture.

Durch eine Öffnung (4) der Kapsel tritt ein Rohr oder Schlauch (8) ein, durch eine weitere Öffnung (3) tritt ein zweites Rohr oder Schlauch (7) aus.A tube or hose ( 8 ) enters through an opening ( 4 ) of the capsule, and a second tube or hose ( 7 ) exits through a further opening ( 3 ).

Rohr oder Schlauch (8) können mit dem artiellen Teil des Blutkreislaufs verbunden werden, Rohr oder Schlauch (7) mit dem venösen Teil. Tube or tube ( 8 ) can be connected to the artificial part of the bloodstream, tube or tube ( 7 ) to the venous part.

Im Innern der Kapsel teilt sich das Rohr oder der Schlauch (8) in ein Bünden (6) von Kapillaren (5) auf, welches mit dem auswechselbaren Kammerinhalt in Kontakt steht. Dieses Bündel vereinigt sich wieder und mündet in Rohr oder Schlauch (7).Inside the capsule, the tube or hose ( 8 ) divides into a bundle ( 6 ) of capillaries ( 5 ) which is in contact with the replaceable chamber contents. This bundle reunites and ends in a tube or hose ( 7 ).

Wegen der Druckdifferenz zwischen artiellem und venösem System kommt ein Blutstrom zustande, der sich im Innern der Kapsel auf die einzelnen Kapillaren aufteilt.Because of the pressure difference between the artificial and venous system comes a blood flow occurs, which is inside the capsule on the individual capillaries divides.

Um eindeutige Strömungsrichtung des Blutstroms zu gewährleisten, kann ein Rück­ schlagventil (14) vorgesehen werden.In order to ensure a clear flow direction of the blood flow, a check valve ( 14 ) can be provided.

Die Aufteilung des Blutstroms in Kapillaren wird gewählt, um Störunmgen durch Gerin­ nung zu vermeiden. Das erste Kompartiment entspricht dem Innenraum der Kapillaren (5), das zweite dem Raum innerhalb der Kapsel (1), aber außerhalb der Kapillaren (5).The division of the blood flow into capillaries is chosen in order to avoid interference from coagulation. The first compartment corresponds to the interior of the capillaries ( 5 ), the second to the space inside the capsule ( 1 ), but outside the capillaries ( 5 ).

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in Fig. 2 dargestellt.Another advantageous embodiment is shown in FIG. 2.

Die Bezeichnungen 1, 2, 3, 4, 7, 8, 14 entsprechen denen in Fig. 1. Anstatt durch Kapilla­ ren (5) wie in Fig. 1 dargestellt, fließt das Blut hier durch Vertiefungen (10), die in den Träger (9) eingearbeitet sind und die mittels einer Membran (12) abgedeckt sind.The designations 1, 2, 3, 4, 7, 8, 14 correspond to those in Fig. 1. Instead of capillaries ( 5 ) as shown in Fig. 1, the blood flows here through depressions ( 10 ), which in the carrier ( 9 ) are incorporated and are covered by a membrane ( 12 ).

Bei dieser Ausführungsform entspricht das erste Kompartiment dem Raum in den Ver­ tiefungen (10) unter der Membran (12), das zweite dem Raum innerhalb der Kapsel (1) oberhalb von Membran (12).In this embodiment, the first compartment corresponds to the space in the recesses ( 10 ) below the membrane ( 12 ), the second to the space inside the capsule ( 1 ) above the membrane ( 12 ).

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in Fig. 3 dargestellt.Another advantageous embodiment is shown in FIG. 3.

Die Bezeichnungen 1, 2, 3, 4, 7, 8, 14 entsprechen denen in Fig. 1 und Fig. 2.The designations 1, 2, 3, 4, 7, 8, 14 correspond to those in Fig. 1 and Fig. 2.

Bei dieser Ausführungsform fließt das Blut durch eine an der Innenwand an der Kapsel (1) schraubenförmig angeordneten Kapillare (15). Das erste Kompartiment entspricht dem Innenraum der Kapillare (15), das zweite dem Raum innerhalb der Kapsel (1), aber außerhalb der Kapillare (15).In this embodiment, the blood flows through a capillary ( 15 ) arranged helically on the inner wall of the capsule ( 1 ). The first compartment corresponds to the interior of the capillary ( 15 ), the second to the space inside the capsule ( 1 ), but outside the capillary ( 15 ).

Bei einem bevorzugten Anwendungsfall werden die implantierte und an den Blutstrom angeschlossene Kapsel per transcutane Punktion lebende Pankreas-A-Zellen heterologe­ nen oder xerogenen Ursprungs zusammen mit einer Nähr- oder Trägerlösung eingebracht. Die Poren der Wände der Kapillaren (5, 15) bzw. die Poren der Membran (12) sind so be­ messen, daß Nährstoffe und Sauerstoff auf dem Blut zu der Zellkultur gelangen können kleines Molekül, und kann, bei geeigneter Porengröße der Kapillarwände, ins Blut abge­ geben werden.In a preferred application, the capsule implanted and connected to the blood stream by transcutaneous puncture, live pancreatic A cells of heterologous or xerogenic origin are introduced together with a nutrient or carrier solution. The pores of the walls of the capillaries ( 5, 15 ) or the pores of the membrane ( 12 ) are so be measured that nutrients and oxygen on the blood can get to the cell culture small molecule, and, with a suitable pore size of the capillary walls, ins Blood will be given.

Ein ähnliches Prinzip hat die Natur bei der Plazenta verwirklicht, deren trennende Barriere ebenfalls Immunprozesse weitgehend ausschließt.Nature has implemented a similar principle in the placenta, its separating Barrier also largely excludes immune processes.

Das Implantat stellt also in dieser Anwendungsform einen Ersatz für eine insuffiziente innersekretorische Funktion einer Bauchspeicheldrüse dar.In this form of application, the implant therefore provides a replacement for an insufficient one intra-secretory function of a pancreas.

Durch die leichte Zugänglichkeit des Kapselinnenraumes können die Zellen beliebig eingebracht, ausgetauscht, entfernt oder Stoffe hinzugefügt werden.Due to the easy accessibility of the interior of the capsule, the cells can be placed anywhere introduced, exchanged, removed or substances added.

Diese Anordnung ist nicht auf Pankreas-A-Zellen beschränkt. Es können, bei geeigneter Wahl der Porengröße der Kapillarwände, andere Zellen von innersekretorischen Drüsen Anwendung finden, beispielsweise Zellen der Nebenniere oder der Schilddrüse.This arrangement is not limited to pancreatic A cells. It can, if appropriate Choice of the pore size of the capillary walls, other cells of the secretory glands Find application, for example cells of the adrenal gland or the thyroid.

Prinzip und Vorteil der Anordnung ist, daß Zellen in freiem Stoffaustausch mit einem fremden Körper stehen können, ohne daß wesentliche Immunprozesse stattfinden.The principle and advantage of the arrangement is that cells exchange freely with one another foreign bodies can stand without essential immune processes taking place.

Claims (5)

1. Implantierbare, mit gummielastischer Punktionsmembran (2) versehene Kapsel (1), dadurch gekennzeichnet, daß ihr Innenraum in zwei durch eine Membran (2) aus Material mit definierter Porengröße voneinander getrennte Kompartimente aufge­ teilt ist, deren erstes mittels eines Rohres oder Schlauches (7) einerseits an den arteriellen Teil des Blutkreislaufes und mittels eines Rohres oder Schlauches (8) andererseits an den venösen Teil des Blutkreislaufes angeschlossen werden kann und deren zweites Kompatiment der Punktion durch die Membran (2) zugänglich ist.1. Implantable, with rubber-elastic puncture membrane ( 2 ) provided capsule ( 1 ), characterized in that its interior is divided into two compartments separated by a membrane ( 2 ) made of material with a defined pore size, the first of which by means of a tube or hose ( 7 ) on the one hand can be connected to the arterial part of the blood circulation and by means of a tube or tube ( 8 ) on the other hand to the venous part of the blood circulation and the second compatibility of the puncture is accessible through the membrane ( 2 ). 2. Implantierbare, mit gummielastischer Punktionsmembran (2) versehene Kapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße der Trennmembran zwischen den Kompartimenten so gewählt ist, daß der Austausch von Nähr- und Stoffwechselsprodukten möglich ist, dagegen zelluläre und humorale Immunstoffe zurückgehalten werden.2. Implantable, with rubber-elastic puncture membrane ( 2 ) provided capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the pore size of the separating membrane between the compartments is chosen so that the exchange of nutritional and metabolic products is possible, but cellular and humoral immune substances be held back. 3. Implantierbare, mit gummielastischer Punktionsmembran (2) versehene Kapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Mediums, im ersten Kompartiment mittels eines Rückschlagventils (14) eindeutig festgelegt ist.3. Implantable, with rubber-elastic puncture membrane ( 2 ) provided capsule ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the direction of the medium in the first compartment is clearly defined by means of a check valve ( 14 ). 4. Implantierbare, mit gummielastischer Punktionsmembran (2) versehene Kapsel (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ins zweite Kompartiment eingebrach­ te lebende heterologe oder xenogene Zellen Nährstoffe und Sauerstoff aus dem Blut aufnehmen und Stoffwechselprodukte bzw. Hormone aus dem Blut abgeben können.4. Implantable, with rubber-elastic puncture membrane ( 2 ) provided capsule ( 1 ) according to claim 2, characterized in that introduced into the second compartment te living heterologous or xenogeneic cells absorb nutrients and oxygen from the blood and can release metabolic products or hormones from the blood . 5. Implantierbare, mit gummielastischer Punktionsmembran (2) versehene Kapsel (1), nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kompartiment so geformt ist, daß das durchströmende Medium über all eine Mindestgeschwindigkeit einhält.5. Implantable, with rubber-elastic puncture membrane ( 2 ) provided capsule ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the first compartment is shaped so that the medium flowing through maintains a minimum speed over all.
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