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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft osmotische Abgabevorrichtungen zur Abgabe von
nützlichen
Mitteln, und insbesondere osmotische Vorrichtungen mit einem osmotischen
Antrieb und einem Ventil, um ein Ausstoßen der nützlichen Mittel zu verhindern.
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Beschreibung des verwandten
Standes des Technik
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Die
kontrollierte Abgabe von nützlichen
Mitteln, wie beispielsweise Medikamenten, auf den Gebieten der Medizin
und Veterinärmedizin
kann auf verschiedene Weisen erreicht werden. Ein Verfahren zur
kontrollierten, verlängerten
Abgabe von nützlichen
Mitteln beinhaltet die Verwendung von osmotischen Abgabevorrichtungen.
Diese Systeme können in
den Körper
eines Menschen oder eines Tiers implantiert werden, um die nützlichen
Mittel in kontrollierter Weise über
eine vorbestimmte Zeit oder einen vorbestimmten Verabreichungszeitraum
freizusetzen. Im allgemeinen arbeiten osmotische Abgabesysteme durch
Aufsaugen von Flüssigkeit
aus der äußeren Umgebung
und Freisetzung entsprechender Mengen des nützlichen Mittels.
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Ein
bekanntes osmotisches Abgabesystem, üblicherweise als "osmotische Pumpe" bezeichnet, umfasst
normalerweise eine Art Kapsel oder Gehäuse mit einem semipermeablen
Teil, der selektiv Wasser in das Innere der Kapsel lässt, die
ein wasseranziehendes osmotisches Mittel enthält. In einem bekannten osmotischen
Abgabesystem sind die Wände der
Kapsel im wesentlichen undurchlässig
gegenüber
Bestandteilen innerhalb und außerhalb
der Kapsel. Ein Membranstopfen wird in ein Ende der Kapsel eingesetzt
und wirkt als semipermeabler Teil, der Wasser in das Innere der
Kapsel passieren lässt.
Die Differenz der Osmolarität
zwischen dem wasseranziehenden osmotischen Mittel und der Umgebung, die
die Kapsel umgibt, lässt
Wasser durch den Membranstopfen in die Kapsel passieren, was umgekehrt dazu
führt,
dass das nützliche
Mittel in der Kapsel durch die Abgabeöffnung abgegeben wird. Das
wasseranziehende osmotische Mittel kann das nützliche Mittel sein, das an
den Patienten abgegeben werden soll; wegen seiner Fähigkeit,
Wasser in die Kapsel zu ziehen, wird jedoch in den meisten Fällen ein
separates osmotisches Mittel verwendet.
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Wenn
ein separates osmotisches Mittel verwendet wird, kann das osmotische
Mittel in der Kapsel durch ein bewegliches Trennelement oder einen Kolben
vom nützlichen
Mittel abgetrennt sein. Die Struktur der Kapsel ist derart, dass
sich die Kapsel nicht ausdehnt, wenn das osmotische Mittel Wasser aufnimmt
und expandiert. Wenn das osmotische Mittel expandiert, hat das zur
Folge, dass sich der Kolben bewegt und dass das nützliche
Mittel mit der gleichen Rate abgegeben wird, wie die Flüssigkeit,
bei der es sich normalerweise um Wasser handelt, durch Osmose in
das osmotische Mittel eindringt. Osmotische Abgabesysteme können so
konstruiert werden, dass sie ein nützliches Mittel mit einer kontrollierten, konstanten
Rate, einer variierenden Rate oder auf pulsierende Weise abgeben.
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In
den bekannten osmotischen Abgabesystemen wird als osmotisches Mittel
normalerweise eine osmotische Tablette verwendet und innerhalb der
Kapsel neben dem Kolben angeordnet. In einer Öffnung in der Kapsel, durch
die die Tablette und der Kolben eingeführt wurden, wird ein Membranstopfen angeordnet.
Bekannte Membranstopfen sind normalerweise zylindrische Elemente,
die das Innere der Kapsel von der äußeren Umgebung abschließen, wodurch
nur bestimmte Flüssigkeitsmoleküle aus der Einsatzumgebung
durch den Membran stopfen in das Innere der Kapsel dringen können. Die
Rate, mit der die Flüssigkeit
den Membranstopfen durchdringt, kontrolliert die Rate, mit der das
osmotische Mittel expandiert und das nützliche Mittel durch die Abgabeöffnung aus
dem Abgabesystem drängt.
Die Abgaberate des nützlichen
Mittels aus dem osmotischen Abgabesystem kann durch Variieren der
Größe der Abgabeöffnung für das nützliche
Mittel, des osmotischen Materials, der Größe und Form des Membranstopfens,
oder des Permeabilitätskoeffizienten
des Membranstopfens kontrolliert werden.
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Es
ist wünschenswert,
die Abgabeöffnung
für das
nützliche
Mittel im Abgabesystem so zu verschließen, dass ein Eindringen von
Materialien in das Abgabesystem verhindert wird, bevor ein ausreichender
osmotischer Druck vorhanden ist, um einen Fluss des nützlichen
Mittels durch die Öffnung
zu gewährleisten.
Der Schutz des nützlichen
Mittels vor der äußeren Umgebung
ist besonders wichtig, wenn das nützliche Mittel eine Proteinformulierung
oder ein anderes Mittel ist, das im Kontakt mit bestimmten Zusammensetzungen
in der Umgebung zerfällt.
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Um
die Kontamination oder vorzeitige Freisetzung des nützlichen
Mittels zu verhindern, haben einige Abgabesysteme einen Stopfen
in der Öffnung, der
bei der Bewegung des Kolbens durch den Flüssigkeitsdruck im System ausgestoßen wird.
Normalerweise verwenden solche osmotischen Systeme mechanische Stopfen,
biologisch erodierende Stopfen, oder Stopfen, die sich auflösen. Siehe
beispielsweise WO 98/42317.
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Bei
mechanischen Stopfen sind solche Stopfen chemisch stabile Materialien,
die bei der Bewegung des im System enthaltenen Kolbens aus dem Abgabesystem
ausgestoßen
werden. Vorzeitige Freisetzung des nützlichen Mittels kann auftreten,
wenn das Abgabesystem nicht genau passt, wodurch sich der mechanische
Stopfen vom System löst.
Es kann auch sein, dass mechanische Stopfen, die vom Abgabesystem
ausgestoßen
wurden, für
den Patienten inakzeptabel sind, wenn sie an der Implantatstelle
im Körper
des Patienten verbleiben.
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Biologisch
erodierbare Stopfen, oder Stopfen, die sich auflösen, machen auch Probleme bei der
Medikamentenabgabe, da solche Stopfen eine Öffnung der Medikamentenabgabeöffnung ermöglichen,
ohne Rücksicht
darauf, ob das osmotische Mittel einen ausreichenden hydraulischen
Druck ausüben
kann, um den Fluss des nützlichen
Mittels zu gewährleisten,
oder nicht.
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Wegen
der oben genannten Probleme bei den gegenwärtigen osmotischen Abgabesystemen ist
es wünschenswert,
eine Kontamination des nützlichen
Mittels und ein Auslaufen des nützlichen
Mittels zu vermeiden, indem ein Ventil für die Abgabeöffnung zur
Verfügung
gestellt wird, das nicht in den Körper des Patienten ausgestoßen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft osmotische Abgabesysteme mit einem
osmotischen Antrieb und einem Ventil, um Kontamination und/oder
Ausstoßen der
nützlichen
Mittel zu verhindern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine osmotische Abgabevorrichtung zur Abgabe eines nützlichen
Mittels bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine
implantierbare Kapsel mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei
die Kapsel ein osmotisches Mittel und ein nützliches Mittel enthält;
eine
Abgabeöffnung
für das
nützliche
Mittel; und
ein Ventilelement;
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventilelement innerhalb der Kapsel so angeordnet ist, dass
es durch seine Bewegung entlang einer Längsrichtung innerhalb der Kapsel
von einer geschlossenen Position, in der das Ventilelement die Abgabe
des nützlichen
Mittels durch die Abgabeöffnung
für das
nützliche
Mittel blockiert, zu einer geöffneten
Position, in der die Abgabe des nützlichen Mittels durch die
Abgabeöffnung für das nützliche
Mittel möglich
ist, die Abgabeöffnung
für das
nützliche
Mittel öffnet
und schließt.
Die implantierbare Kapsel kann eine anbringbare Kappe mit einer
Auslassöffnung
umfassen. Bei der Wirkung saugt das osmotische Mittel Flüssigkeit
auf, was es zum Aufquellen bringt. Dieses Quellen bewirkt, dass das
osmotische Mittel einen Druck auf das nützliche Mittel ausübt, wodurch
sich das Ventilelement in eine offene Position bewegt und den Durchgang
des nützlichen
Mittels durch die Abgabeöffnung
mit einer gewünschten
Abgaberate ermöglicht.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch dabei helfen, zu
verhindern, dass eine Kontamination vor der Aktivierung in die osmotische Abgabevorrichtung
eindringt. Vor der Aktivierung der Abgabevorrichtung verschließt das Ventil
die Öffnung.
Dieser Verschluss hindert das nützliche
Mittel am Auslaufen aus der Vorrichtung und verhindert auch das
Eindringen von Verunreinigungen in die Vorrichtung.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch dabei helfen, die
Anfangsfreisetzung eines nützlichen
Mittels aus der osmotischen Abgabevorrichtung zu kontrollieren.
Das Ventilelement befindet sich anfänglich in einer geschlossenen
Position und hindert das nützliche
Mittel daran, die Abgabeöffnung
für das
nützliche
Mittel zu passieren. Bei der Implantation saugt das osmotische Mittel
Flüssigkeit auf,
um einen osmotisch gelösten
Stoff zu bilden, der expandiert und einen Druck auf das nützliche
Mittel ausübt.
Das osmotische Aufsaugen von umgebender Flüssigkeit baut einen Druck in
der Kapsel auf, bis eine ausreichende Kraft ausgeübt wird,
um das Ventilelement von der geschlossenen Position in die offene
Position zu bewegen. Wenn sich das Ventil in der geöffneten
Position befindet, kann das nützliche
Mittel durch die Abgabeöffnung
für das
nützliche
Mittel in die äußere Umgebung
passieren.
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Die
vorliegende Erfindung bietet den Vorteil einer kontrollierbareren
Abgaberate des nützlichen Mittels,
indem durch Verwendung eines Ventils zum Verschließen der
Medikamentenabgabeöffnung
das Ausstoßen
von nützlichem
Mittel aus dem Medikamentenreservoir verhindert wird. Das Ventil
verhindert das Passieren des nützlichen
Mittels durch die Abgabeöffnung,
bis ein ausreichender hydraulischer Druck vorhanden ist, um das
nützliche
Mittel aus dem Medikamentenreservoir zu verdrängen. Darüber hinaus hält die vorliegende
Erfindung das Ventil in der Abgabevorrichtung zurück, wodurch
es möglich
wird, beim Herausnehmen des Implantats aus dem Patienten nach Abgabe
des Medikaments sowohl das Ventil als auch die Implantatvorrichtung
zurückzuholen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
FIGUREN
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen
genauer beschrieben, die in den anhängigen Zeichnungen veranschaulicht sind,
in denen gleiche Elemente gleiche Nummern haben und in denen:
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1 eine
seitliche Querschnittsansicht einer osmotischen Abgabevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine
seitliche Querschnittsansicht der osmotischen Abgabevorrichtung
aus 1 ist, die ein nützliches Mittel durch eine Öffnung abgibt;
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3 eine
seitliche Querschnittsansicht einer osmotischen Abgabevorrichtung
mit einer alternativen Ausführungsform
einer Kappe ist, mit der Kappe in geschlossener Position; und
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4 eine
seitliche Querschnittsansicht einer osmotischen Abgabevorrichtung
mit einer alternativen Ausführungsform
einer Kappe ist, mit der Kappe in geöffneter Position.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein osmotisches Abgabesystem zur
kontrollierten Abgabe eines nützlichen
Mittels. Die 1–4 zeigen
zwei Beispiele von osmotischen Abgabevorrichtungen 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die osmotische Abgabevorrichtung 10 ein
bewegliches Ventil 28, eine erste Kammer 22 mit
einem nützlichen
Mittel, ein Trennelement 20 und eine zweite Kammer 24 mit
einem osmotischen Antrieb oder Mittel, die alle in einem länglichen,
im wesentlichen zylindrischen Behälter oder einer Kapsel 12 eingeschlossen
sind. Die Kapsel 12 hat ein erstes Ende 14 und
ein offenes Ende 16. Das erste Ende 14 der Kapsel 12 hat
eine oder mehrere Öffnungen
oder Ausgänge 18 zu
Abgabe eines nützlichen
Mittels, das in einer ersten Kammer 22 der osmotischen
Abgabevorrichtung 10 vorhanden ist, an eine äußere Umgebung.
In den meisten Konfigurationen ist ein Abgabeausgang 18 ausreichend.
Es können
jedoch zwei oder mehr Abgabeausgänge 18 vorhanden
sein, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Das
Ventil 28 verschließt
die Abgabeöffnung 18,
wenn sich das Ventil in einer geschlossenen Position befindet, wodurch
es das nützliche
Mittel in der ersten Kammer 22 daran hindert, aus der Abgabevorrichtung 10 auszutreten,
und auch das Eindringen von Fremdmaterialien in die Vorrichtung
verhindert. Die Abmessungen des Ventils 28 hinsichtlich
Durchmesser und Länge
werden so ausgewählt,
dass das Ventil die Abgabevorrichtung 1O nicht durch die
Abgabeöffnung 18 verlassen
kann.
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Das
Trennelement 20 trennt auch die erste Kammer 22,
die das nützliche
Mittel enthält,
von der zweiten Kammer 24, die das osmotische Mittel enthält. Das
Trennelement 20 und das Ventil 28 sind im wesentlichen
zylindrische Elemente, die so konfiguriert sind, dass sie in die
Kapsel 12 passen und entlang der Längsrichtung gleitend in der
Kapsel beweglich sind. Trennelement und Ventil 20, 28 sind
vorzugsweise aus einem elastischen Material hergestellt, das gegenüber den
Zusammensetzungen in der Kapsel 12 undurchlässig ist,
und mindestens ein Teil des Trennelements 20 und des Ventils 28 bildet einen
Verschluss mit der Innenfläche
der Kapsel 12.
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Darüber hinaus
können
die beweglichen Trennelemente und Ventile 20, 28 flexible
Elemente sein, wie beispielsweise Kolben, Trennwände, Polster, flache Blätter, Sphäroide oder
steife Metalllegierungen, und sie können aus einer Anzahl von inerten Materialien
hergestellt sein. Weiterhin kann die osmotische Vorrichtung 10 auch
ohne den Kolben 20 funktionieren, wenn sie einfach eine
Grenzfläche
zwischen dem osmotischen Mittel und dem nützlichen Mittel hat.
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Eine
semipermeable Membran 30 ist mit der Kapsel 12 am
offenen Ende 16 verbunden und umschließt die zweite Kammer 24,
die das osmotische Mittel enthält.
Das osmotische Mittel kann beispielsweise ein nicht-flüchtiges,
wasserlösliches
osmotisches Mittel, ein Osmopolymer, das beim Kontakt mit Wasser
aufquillt, oder ein Gemisch aus beiden sein. Die längliche
Kapsel 12 ist aus einem Material hergestellt, das ausreichend
steif ist, um der Expansion des osmotischen Mittels in der zweiten
Kammer 24 der Abgabevorrichtung 10 ohne Änderung
der Größe und Form
zu widerstehen. Die längliche
Kapsel 12 ist vorzugsweise im wesentlichen undurchlässig gegenüber Flüssigkeiten
in der Umgebung sowie gegenüber
Bestandteilen in der osmotischen Abgabevorrichtung 10,
so dass die Wanderung solcher Materialien in die Vorrichtung oder
aus der Vorrichtung durch das undurchlässige Material der Kapsel hindurch
so gering ist, dass es praktisch keinen nachteiligen Einfluss auf
die Funktion der osmotischen Abgabevorrichtung gibt.
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Wie
in den 1–2 gezeigt,
umfasst die osmotische Abgabevorrichtung 10 einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine semipermeable Membran 30,
die mit dem offenen Ende 16 der Kapsel 12 verbunden
ist. Bei der Wirkung, nachdem das osmotische Mittel in die zweite
Kammer 24 der Kapsel eingebracht wurde, lässt die
semipermeable Membran 30 Flüssigkeit aus der Einsatzumgebung
in die Kapsel 12 passieren, wodurch das osmotische Mittel
aufquillt. Das Material, das die semipermeable Membran 30 bildet,
ist jedoch weitgehend undurchlässig
gegenüber
den Materialien in der Kapsel 12 und anderen Bestandteilen
in der Einsatzumgebung.
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Das
aufquellende osmotische Mittel übt
einen Druck auf das Trennelement oder den Kolben 20 aus
und zwingt das Trennelement, sich um einen Abstand D in Richtung
des Pfeils A zu bewegen. Das Trennelement 20 übt eine
Kraft auf das nützliche
Mittel in der ersten Kammer 22 aus, und das nützliche Mittel überträgt die Kraft
auf das Ventil 28. Entsprechend bewirkt diese Kraft, dass
sich das Ventil 28 um einen Abstand C von der geschlossenen
Position in eine offene Position bewegt. Der Zwischenraum 34 zwischen
dem Ventil 28 und dem ersten Ende 14 nimmt um
den Abstand C ab. In der offenen Position lässt das Ventil 28 das
nützliche
Mittel durch die Abgabeöffnung 18 in
die äußere Einsatzumgebung
passieren.
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Zusammen
mit dem Trennelement 20 drängt das osmotische Mittel das
nützliche
Mittel aus der ersten Kammer 22 und gewährleistet einen Fluss des nützlichen
Mittels aus der Abgabeöffnung 18.
Das Ventil 28 wird in der Abgabevorrichtung 10 am
geschlossenen ersten Ende 14 der Kapsel 12 zurückgehalten,
und, wie oben beschrieben, ist das Ventil 28 so bemessen,
dass es die Abgabevorrichtung 10 nicht durch die Abgabeöffnung 18 verlässt. In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat die Kapsel 12 eine Auslassöffnung 32 am ersten
Ende 14, die Flüssigkeit
aus dem Zwischenraum 34 zwischen dem Ventil 28 und
der Kapsel 12 entweichen lässt, wenn sich das Ventil 28
zum ersten Ende 14 bewegt.
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Je
nach Anwendung kann der Zwischenraum 34 zwischen dem Ventil 28 und
der Kapsel 12 mit einer biokompatiblen Flüssigkeit
oder einem biokompatiblen Gas gefüllt werden. Die Konfiguration des
osmotischen Abgabesystems und das Material der semipermeablen Membran 30 kontrollieren
die Abgaberate des nützlichen
Mittels aus dem osmotischen Abgabesystem. Die Abgaberate des nützlichen
Mittels aus dem osmotischen Abgabesystem kann auch dadurch variiert
werden, dass das Ventil 18 partiell oder ganz geöffnet wird.
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Eine
in den 3–4 gezeigte
alternative Ausführungsform
umfasst eine Kappe 36 mit einem inneren Hohlraum und einer
zylindrischen Seitenwand 42 und einer Endwand 44 mit
einer im wesentlichen konstanten Dicke. Die Kappe 36 bildet
das erste Ende 14 der Kapsel 12. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist die Kappe 36 durch einen Einschnappmechanismus 38,
wie beispielsweise eine Halterung mit Widerhaken, am Körper der
Kapsel 12 angebracht. Die Kappe 36 hat vorzugsweise
eine Auslassöffnung 48 in
der Endwand 44, die es nach dem Zusammensetzen ermöglicht,
dass sich das Ventil 28 in Richtung der Endwand 14 bewegen
kann. In einer anderen Ausführungsform
kann die Kappe 36 um ein Scharnier in Richtung des Pfeils
B gedreht werden, wie in 4 gezeigt.
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Die
erste Kammer 22 der osmotischen Abgabevorrichtung 40 hat
mindestens eine Öffnung 46, die
mit der Einsatzumgebung kommuniziert. Wie in 3 gezeigt,
ist die Öffnung 46 im
Körper
der Kapsel 12 gebildet und angrenzend an die Kontaktflächen der
Kappe angeordnet. Alternativ kann die Öffnung 46 in der Kappe 36 gebildet
und angrenzend an die Kontaktflächen
des Körpers
der Kapsel 12 angeordnet sein. Die semipermeable Membran 30 ist
mit der Kapsel 12 am offenen Ende 16 verbunden.
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Beim
Zusammensetzen der osmotischen Abgabevorrichtung 10 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Kapsel 12 so hergestellt,
dass mindestens eine Auslassöffnung 32 am
ersten Ende 14 der Kapsel gebildet wird. Die Auslassöffnung 32 kann
durch mechanisches Bohren, Laserbohren, Gießen oder irgendein anderes
bekanntes Verfahren gebildet werden.
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Die
Abgabeöffnung 18 ist
eine Öffnung,
die nach herkömmlichen
Verfahren aus dem Stand der Technik gebildet wird. Zu diesen Verfahren
gehören mechanisches
Bohren, Laserbohren oder Gießen. Die
Abmessungen der Abgabeöffnung 18 hinsichtlich Durchmesser
und Länge
variieren mit der Art des nützlichen
Mittels, der Rate, mit der das nützliche
Mittel abgegeben werden soll, und der Umgebung, in die es abgegeben
werden soll. Die Gesichtspunkte beim Bestimmen der optimalen Abmessungen
der Abgabeöffnung 18 für eine bestimmte
Kapsel 12 oder nützliches
Mittel und die Auswahl der geeigneten Abmessungen werden Fachleuten
auf dem Gebiet leicht offensichtlich sein.
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Wenn
die Kapsel 12 einmal mit der Auslassöffnung 32 und mindestens
einer Abgabeöffnung 18 in
einer Anzahl, Form und Größe hergestellt
ist, um eine gewünschte
Abgaberate des nützlichen
Mittels zu erreichen, wird das Ventil 28 durch das offene Ende 16 in
die Kapsel 12 eingeführt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das nützliche Mittel in der ersten Kammer 22 der
Kapsel 12 eine fließfähige Zusammensetzung,
wie beispielsweise eine Flüssigkeit, Suspension
oder Aufschlämmung,
und wird normalerweise in die erste Kammer 22 der Kapsel
gegossen, nachdem das Ventil 28 eingesetzt wurde. Das Trennelement 20 wird
durch das offene Ende 16 in die Kapsel 12 eingesetzt
und angrenzend an das nützliche
Mittel angeordnet.
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Wenn
die Pellet(s) oder Tablette(n) des osmotischen Mittels hergestellt
sind, werden sie in der vorgefertigten Kapsel angrenzend an das
Trennelement 20 in die zweite Kammer 24 eingebracht.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird dann die semipermeable Membran 30 in oder
auf dem offenen Ende 16 der Kapsel 12 angeordnet,
um das offene Ende des osmotischen Abgabesystems abzuschließen und
zu versiegeln.
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Beim
Zusammensetzen der osmotischen Abgabevorrichtung 10 gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Kappe 36 hergestellt,
indem mindestens eine Auslassöffnung 48 an
der Endwand 44 gebildet wird. Die Auslassöffnung 48 kann
durch mechanisches Bohren, Laserbohren, Gießen oder irgendein anderes bekanntes
Verfahren gebildet werden.
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Die
Kapsel 12 wird mit einem offenen ersten Ende 14 und
einem offenen zweiten Ende 16 hergestellt. Die Abgabeöffnung 18 ist
eine Öffnung,
die an der Kante der Kappe 36 angrenzend an die Kapsel 12 angeordnet
ist, oder die Abgabeöffnung 18 ist
an der Kante der Kapsel 12 angrenzend an die Kappe 36 angeordnet.
Die Abgabeöffnung 18 wird
nach herkömmlichen
Verfahren aus dem Stand der Technik gebildet. Zu diesen Verfahren
gehören
Laserbohren, mechanisches Bohren, Versehen der Kapsel- oder Kappenkante
mit Rillen, und Gießen.
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Das
Trennelement 20 wird durch das erste oder zweite Ende 14, 16 in
die Kapsel 12 eingeführt. Wenn
die Pellet(s) oder Tablette(n) des osmotischen Mittels hergestellt
sind, werden sie in der Kapsel 12 angrenzend an das Trennelement 20 in
die zweite Kammer 24 eingebracht. Die semipermeable Membran 30 wird
in oder auf dem zweiten Ende 16 angeordnet, um dieses Ende
abzuschließen
und zu versiegeln.
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Das
nützliche
Mittel wird durch das erste Ende 14 in die erste Kammer 22 der
Kapsel 12 eingeführt,
und das Ventil 28 wird in geschlossener Position angrenzend
an das nützliche
Mittel eingeführt. Wie
beschrieben, hindert das Ventil 28 in einer geschlossenen
Position das nützliche
Mittel daran, aus der Abgabevorrichtung 10 auszutreten,
und es verhindert das Eindringen von Fremdmaterialien in die Vorrichtung.
Anschließend
wird die Kappe 36 auf das erste Ende 14 der Kapsel
gesetzt, um dieses offene Ende des osmotischen Abgabesystems 10 abzuschließen und
zu versiegeln.
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Materialien,
die für
die Verwendung im beweglichen Trennelement 20 und im Ventil 28 geeignet
sind, sind generell elastomere Materialien, einschließlich unreaktiven
Polymeren, sowie allgemein Elastomere, wie beispielsweise Polyurethane
und Polyamide, chlorierte Kautschuke, Styrol-Butadien-Kautschuke
und Chloropren-Kautschuke. Die Polymere umfassen Acrylnitrilpolymere,
wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymer und ähnliche;
halogenierte Polymere, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen,
Polychlortrifluorethylen, Copolymer aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen; Polyimid;
Polysulfon; Polycarbonat; Polyethylen; Polypropylen; Polyvinylchlorid-Acryl-Copolymer;
Polycarbonat-Acrylnitril-Butadien-Styrol;
Polystyrol und ähnliche.
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Semipermeable
Zusammensetzungen, die sich für
die semipermeable Membran 30 eignen, sind aus dem Stand
der Technik gut bekannt, und Beispiele sind im US-Patent Nr. 4 874
388 veröffentlicht.
Solche möglichen
semipermeablen Materialien, aus denen die Membran 30 hergestellt
werden kann, umfassen beispielsweise, sind aber nicht eingeschränkt auf Hytrel-Polyesterelastomere
(DuPont), Celluloseester, Celluloseether und Celluloseesterether,
wasserflussverstärkte
Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, semipermeable Membranen, die durch
Mischen eines steifen Polymers mit wasserlöslichen Verbindungen niedriger
Molmasse erhalten werden, und andere semipermeable Materialien,
die aus dem Stand der Technik gut bekannt sind. Die oben beschriebenen Cellulosepolymere
haben einen Substitutionsgrad, S.G., an der Anhydroglucoseeinheit
von mehr als 0 bis einschließlich
3. "Substitutionsgrad" bedeutet die mittlere
Zahl der Hydroxylgruppen, die ursprünglich an der Anhydroglucoseeinheit
vorhanden waren, die das Cellulosepolymer bildet, und die durch
eine substituierende Gruppe ersetzt sind. Beispielhafte Materialien
umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf ein Mitglied, das ausgewählt ist
aus der Gruppe, die aus Celluloseacylat, Cellulosediacylat, Cellulosetriacylat,
Celluloseacetat, Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat, Mono-, Di- und Tricellulosealkanylaten,
Mono-, Di- und Tricellulosearoylaten und ähnlichen besteht. Beispielhafte
Cellulosepolymere umfassen Celluloseacetat mit einem S.G. von bis
zu 1 und einem Acetylgehalt von bis zu 21%; Celluloseacetat mit einem
S.G. von 1 bis 2 und einem Acetylgehalt von 21 bis 35%; Celluloseacetat
mit einem S.G. von 2 bis 3 und einem Acetylgehalt von 35 bis 44,8%
und ähnliche.
Noch speziellere Cellulosepolymere umfassen Cellulosepropionat mit
einem S.G. von 1,8, einem Propionylgehalt von 39,2 bis 45% und einem
Hydroxylgehalt von 2,8 bis 5,4%; Celluloseacetatbutyrat mit einem
S.G. von 1,8, 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 S.G. von 1,8,
einem mittleren Acetylgehalt von 4 Gew.-% und einem Butyrylgehalt von
51%; Cellulosetriacylate mit einem S.G. von 2,9 bis 3, wie beispielsweise
Cellulosetrivalerat, Cellulosetrilaurat, Cellulosetripalmitat, Cellulosetrisuccinat und
Cellulosetrioctanoat; Cellulosediacylate mit einem S.G. von 2,2
bis 2,6, wie beispielsweise Cellulosedisuccinat, Cellulosedipalmitat,
Cellulosedioctanoat, Cellulosedipentat; Co-ester der Cellulose,
wie beispielsweise Celluloseacetatbutyrat und Cellulose, Celluloseacetatpropionat
und ähnliche.
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Andere
Materialien für
die Membran 30 sind Polyurethan, Polyether-Blockamid (PEBAX,
kommerziell erhältlich
von ELF ATOCHEM, Inc.), und spritzgießbare thermoplastische Polymere
mit gewisser Hydrophilie, wie beispielsweise Ethylen-Vinylalkohol
(EVA). Normalerweise wird die Membran 30 aus semipermeablen
Materialien mit einer Wasseraufnahme im Bereich von 1 bis 80%, aber
vorzugsweise weniger als 50%, hergestellt. Die Zusammensetzung der
semipermeablen Membran 30 ist durchlässig gegenüber dem Durchgang von äußeren Flüssigkeiten,
wie beispielsweise Wasser und biologischen Flüssigkeiten, und sie ist im
wesentlichen undurchlässig
gegenüber
dem Durchgang von nützlichen
Mitteln, Osmopolymeren, osmotischen Mitteln und ähnlichem.
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Materialien,
die für
die Kapsel 12 verwendet werden, müssen ausreichend fest sein,
um zu gewährleisten,
dass die Kapsel nicht undicht wird, Risse bekommt, zerbricht, oder
sich unter Spannungen, denen sie während der Implantation ausgesetzt
ist, oder unter Spannungen aufgrund von Drücken während der Wirkung verformt.
Die Kapsel 12 kann aus chemisch inerten und biokompatiblen,
natürlichen
oder synthetischen Materialien hergestellt werden, die aus dem Stand
der Technik bekannt sind. Vorzugsweise ist das Kapselmaterial ein
biologisch nicht erodierbares Material, das nach der Verwendung
im Patienten verbleibt, wie beispielsweise Titan oder eine Titanlegierung,
und es ist gegenüber
Materialien innerhalb und außerhalb
der Kapsel weitgehend undurchlässig.
Alternativ kann das Material der Kapsel 12 jedoch ein biologisch
erodierbares Material sein, das nach Abgabe des nützlichen
Mittels in der Umgebung biologisch erodiert. Bevorzugte Materialien
für die Kapsel 12 sind
normalerweise solche, die für
Implantate in Tieren und Menschen geeignet sind.
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Typische
Konstruktionsmaterialien, die für die
Kapsel 12 gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet sind, umfassen normalerweise unreaktive Polymere
oder biokompatible Metalle oder Legierungen. Metallische Materialien,
die für
die Kapsel 12 verwendbar sind, umfassen rostfreien Stahl,
Titan, Platin, Tantal, Gold und deren Legierungen, sowie vergoldete
Eisenlegierungen, platinierte Eisenlegierungen, Cobalt-Chrom-Legierungen
und Titannitrid-beschichteten rostfreien Stahl.
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Die
Kapsel 12 kann unter Verwendung einer Gussform aus irgendeinem
der oben beschriebenen wandbildenden Materialien hergestellt werden,
wobei die Materialien in Abhängigkeit
von der Konfiguration der Gussform entweder über der Gussform oder in der
Gussform eingesetzt werden. Irgendeine der vielen bekannten Techniken,
die in der pharmazeutischen Industrie bekannt sind, kann zur Bildung
der Kapsel 12 angewendet werden.
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Das
osmotische Mittel ist ein flüssigkeitsanziehendes
Mittel, das verwendet wird, um den Fluss des nützlichen Mittels anzutreiben.
Das osmotische Mittel kann ein Osmosemittel, ein Osmopolymer oder ein
Gemisch der beiden sein. Spezies, die in die Kategorie des Osmosemittels
fallen, d.h. nicht-flüchtige Spezies,
die in Wasser löslich
sind und den osmotischen Gradienten erzeugen, der den osmotischen Zufluss
von Wasser antreibt, variieren stark. Beispiele sind aus dem Stand
der Technik gut 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 beispielsweise Saccharose, Glucose, Lactose,
Fructose und Dextran, sowie Gemische dieser verschiedenen Spezies.
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Spezies,
die in die Kategorie der Osmopolymere fallen, sind hydrophile Polymere,
die beim Kontakt mit Wasser aufquellen, und auch diese werden häufig verwendet.
Osmopolymere können
pflanzlichen oder tierischen Ursprungs oder synthetisch sein, und
Beispiele für
Osmopolymere sind aus dem Stand der Technik gut bekannt. Beispiele
umfassen: Poly(hydroxyalkylmethacrylate) mit Molmassen von 30000
bis 5000000, Poly(vinylpyrrolidon) mit Molmassen von 10000 bis 360000,
anionische und kationische Hydrogele, Polyelektrolytkomplexe, Poly(vinylalkohol)
mit niedrigem Acetat-Restgehalt, wahlweise vernetzt mit Glyoxal,
Formaldehyd oder Glutaraldehyd, und mit einem Polymerisationsgrad
von 200 bis 30000, ein Gemisch aus Methylcellulose, vernetztem Agar
und Carboxymethylcellulose, ein Gemisch aus Hydroxypropylmethylcellulose
und Natriumcarboxymethylcellulose, Polymere aus N-Vinyllactamen, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Gele,
Polyoxybutylen-Polyethylen-Block-Copolymergele, Johannis brotgummi,
Polyacrylgele, Polyestergele, Polyharnstoffgele, Polyethergele,
Polyamidgele, Polypeptidgele, Polyaminosäuregele, Polycellulosegele,
saureCarbopol-Carboxypolymere mit Molmassen von 250000 bis 4000000,
Cyanamer-Polyacrylamide, vernetzte Inden-Maleinsäureanhydridpolymere, Good-Rite-Polyacrylsäuren mit
Molmassen von 80000 bis 200000, Polyox-Polyethylenoxidpolymere mit
Molmassen von 100000 bis 5000000, Stärke-Pfropfcopolymere und Aqua-Keeps-Acrylatpolymer-Polysaccharide.
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Das
osmotische Mittel kann eine feste osmotische Tablette oder ein flüssiges osmotisches
Mittel sein. Die osmotische Tablette kann in vielen verschiedenen
denkbaren Formen, Strukturen, Dichten und Konsistenzen hergestellt
werden und dennoch in den Grenzen der vorliegenden Erfindung liegen.
Das osmotische Mittel kann nach einer Vielzahl von Verfahren hergestellt
werden, von denen viele aus dem Stand der Technik bekannt sind.
In einem dieser Verfahren wird das osmotisch aktive Mittel als Feststoff oder
halbfester Stoff hergestellt und zu Pellets oder Tabletten gepresst,
deren Abmessungen etwas weniger als den inneren Abmessungen der
jeweiligen Kammern entsprechen, die sie im Kapselinneren einnehmen.
In Abhängigkeit
von der Natur der verwendeten Materialien, dem Mittel und anderen
Bestandteilen, die enthalten sein können, können sie vor der Herstellung
der Pellets durch Verfahren wie Kugelmahlen, Kalandrieren, Rühren oder
Walzmahlen verarbeitet werden, um eine feine Partikelgröße und damit
ziemlich einheitliche Gemische davon zu erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verabreichung von nützlichen
Mitteln im Allgemeinen, was jede physiologisch oder pharmakologisch
wirksame Substanz einschließt.
Arzneimittel, die durch die vorliegende Erfindung abgegeben werden
können,
umfassen Medikamente, die auf die peripheren Nerven, die adrenergen
Rezeptoren, die cholinergen Rezeptoren, die Skelettmuskeln, das
Herz-Kreislaufsystem, die
glatten Muskeln, das Blutkreislaufsystem, synoptische Stellen, Neuroeffektor-Verbindungsstellen,
Endokrin- und Hormonsysteme, das Immunsystem, das Fortpflanzungssystem,
das Skelettsystem, autakoide Systeme, die Verdauungs- und Ausscheidungssysteme,
das Histaminsystem und das zentrale Nervensystem wirken. Geeignete
Mittel können
beispielsweise aus Proteinen, Enzymen, Hormonen, Polynucleotiden,
Nucleoproteinen, Polysacchariden, Glykoproteinen, Lipoproteinen,
Polypeptiden, Steroiden, Analgetika, Lokalanäs thetika, Antibiotika, entzündungshemmenden
Corticosteroiden, Augenmedikamenten und synthetischen Analoga dieser
Spezies ausgewählt
werden.
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Beispiele
für Medikamente,
die mit den Vorrichtungen dieser Erfindung abgegeben werden können, umfassen,
sind aber nicht eingeschränkt
auf Prochlorperzinedisylat, Eisen(II)sulfat, Aminocapronsäure, Mecamylaminhydrochlorid,
Procainamidhydrochlorid, Amphetaminsulfat, Methamphetaminhydrochlorid,
Benzamphetaminhydrochlorid, Isoproterenolsulfat, Phenmetrazinhydrochlorid,
Bethanecholchlorid, Methacholinchlorid, Pllocarpinhydrochlorid, Atropinsulfat,
Scopolaminbromid, Isopropamidiodid, Tridihexetylchlorid, Phenforminhydrochlorid,
Methylphenidathydrochlorid, Theophyllincholinat, Cephalexinhydrochlorid,
Diphenidol, Meclizinhydrochlorid, Prochlorperazinmaleat, Phenoxybenzamin,
Thiethylperzinmaleat, Anisindon, Diphenadion, Erythrityltetranitrat,
Digoxin, Isoflurophat, Acetazolamid, Methazolamid, Bendroflumethiazid,
Chloropropamid, Tolazamid, Chlormadinonacetat, Phenaglycodol, Allopurinol,
Aluminiumaspirin, Methotrexat, Acetylsulfisoxazol, Erythromycin,
Hydrocortison, Hydrocorticosteronacetat, Cortisonacetat, Dexamethason
und dessen Derivate, wie beispielsweise Betamethason, Triamcinolon,
Methyltestosteron, 17-S-Östradiol,
Ethinylöstradiol,
Ethinylöstradiol-3-methylether,
Prednisolon, 17α-Hydroxyprogesteronacetat,
19-Norprogesteron, Norgestrel, Norethindron, Norethisteron, Norethiederon,
Progesteron, Noogesteron, 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, Captopril, Mandol,
Quanbenz, Hydrochlorothiazid, Ranitidin, Flurbiprofen, Fenufen,
Fluprofen, Tolmetin, Alclofenac, Mefenamic, Flufenamic, Difuinal, Nimodipin,
Nitrendipin, Nisoldipin, Nicardipin, Felodipin, Lidoflazin, Tiapamil,
Gallopamil, Amlodipin, Mioflazin, Lisinopril, Enalapril, Enalaprilat,
Captopril, Ramipril, Famotidin, Nizatidin, Sucralfat, Etintidin,
Tetratolol, Minoxidil, Chlordiazepoxid, Diazepam, Amitriptylin und
Imipramin. Weitere Beispiele sind Proteine und Peptide, einschließlich, aber
nicht eingeschränkt
auf Insulin, Colchicin, Glukagon, thyroidstimulierendes Hormon,
Nebenschilddrüsen-
und Hypophysenhormone, Calcitonin, Renin, Prolaktin, Corticotrophin,
thyrotropes Hormon, follikelstimulierendes Hormon, Choriongonadotropin,
Gona dotropin-releasing-Hormon, Rinder-Somatotropin, Schweine-Somatotropin,
Oxytocin, Vasopressin, GRF, Prolactin, Somatostatin, Lypressin,
Pankreozymin, luteinisierendes Hormon, LHRH, LHRH-Agonisten und
-Antagonisten, Leuprolid, Interferone, Interleukine, Wachstumshormone,
wie beispielsweise menschliches Wachstumshormon, Rinderwachstumshormon
und Schweinewachstumshormon, Fruchtbarkeitsinhibitoren, wie beispielsweise
die Prostaglandine, Fruchtbarkeitspromotoren, Wachstumsfaktoren,
Koagulationsfaktoren, menschlicher Pankreashormon-releasing-Faktor,
Analoga und Derivate dieser Verbindungen, und pharmazeutisch geeignete
Salze dieser Verbindungen oder deren Analoga oder Derivate.
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Auf
molekularer Ebene können
die verschiedenen Formen des nützlichen
Mittels ungeladene Moleküle,
molekulare Komplexe und pharmazeutisch geeignete Säureadditions-
und Baseadditionssalze, wie beispielsweise Hydrochloride, Hydrobromide, Acetat,
Sulfat, Laurylat, Oleat und Salicylat, umfassen. Bei sauren Verbindungen
können
Salze von Metallen, Aminen und organischen Kationen verwendet werden.
Derivate, wie beispielsweise Ester, Ether und Amide, können auch
verwendet werden. Ein nützliches
Mittel kann allein oder im Gemisch mit anderen Mitteln verwendet
werden. Das nützliche
Mittel kann wahlweise pharmazeutisch geeignete Träger und/oder
zusätzliche
Bestandteile, wie beispielsweise Antioxidationsmittel, Stabilisatoren,
Permeationsverstärker
und ähnliches,
umfassen.
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Tiere,
denen nützliche
Mittel mit Systemen dieser Erfindung verabreicht werden können, umfassen
Menschen und andere Tiere. Die Erfindung ist von besonderem Interesse
für die
Anwendung bei Menschen und Haus-, Sport- und Hoftieren, insbesondere
Säugetieren.
Zur Verbreichung nützlicher Mittel
an Tiere können
die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung dort subkutan oder
intraperitoneal implantiert werden, wo wässrige Körperflüssigleiten verfügbar sind,
um das osmotische Mittel zu aktivieren. Vorrichtungen der Erfindung
können
auch an den Pansen von wiederkäuenden
Tieren verabreicht werden, wobei die Vorrichtungen in dieser Ausführungsform
zusätzlich
ein Dichteelement umfassen können,
um die Vorrichtung über
verlängerte
Zeiträume
von bis zu 120 Tagen oder länger
im Pansen zu halten. Dichteelemente sind aus dem Stand der Technik
der Medikamentenabgabevorrichtungen gut bekannt.
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Die
Abgabevorrichtungen sind auch in Umgebungen außerhalb von physiologischen
oder wässrigen
Umgebungen verwendbar. Beispielsweise können die Abgabevorrichtungen
in intravenösen Systemen
(verbunden mit einer intravenösen
Pumpe oder Tasche oder mit einer intravenösen Flasche), um nützliche
Mittel an ein Tier, insbesondere an Menschen, abzugeben. Sie können auch
beispielsweise in Blutoxygenatoren und bei der Nierendialyse und Elektrophorese
verwendet werden. Darüber
hinaus können
Abgabevorrichtungen der vorliegenden Erfindung im Bereich der Biotechnologie
verwendet werden, beispielsweise um Nährstoffe oder wachstumsregulierende
Verbindungen an Zellkulturen abzugeben. In solchen Fällen sind
Aktivierungsmechanismen, wie beispielsweise mechanische Mechanismen,
besonders nützlich.
Das nützliche
Mittel kann irgendein Mittel sein, von dem bekannt ist, dass es
an den Körper
eines Menschen oder eines Tiers abgegeben werden kann, wie beispielsweise
Medikamente, Vitamine, Nährstoffe
und ähnliches.
Das nützliche Mittel
kann auch ein Mittel sein, das an andere Arten von wässrigen
Umgebungen, wie beispielsweise Pools, Bäder, Reservoirs und ähnliches,
abgegeben wird. Mittel, die unter diese Beschreibung fallen, umfassen
Biozide, Sterilisationsmittel, Nährstoffe,
Vitamine, Nahrungsergänzungsmittel,
geschlechtssterilisierende Mittel, Fruchtbarkeitsinhibitoren und
Fruchtbarkeitspromotoren.