JP2009535552A - 少なくとも１つの帯電可能な材料を有する浸透圧ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの帯電可能な材料を有する浸透圧ポンプに関し、浸透圧は、前記材料内に電荷を誘導及び/又は脱誘導することによって引き起こされる。一実施例として、少なくとも１つの帯電可能な材料が第１のリザーバ中に配置され、第１のリザーバが当該リザーバ中への水の流入のための第１の半透性材料を有する。また一実施例の浸透圧ポンプは、当該浸透圧ポンプによって放出されるべき薬剤がその中に配置される第２のリザーバを有し、第１のリザーバと第２のリザーバとの間に可動ピストンが提供される。上記の浸透圧ポンプは、一例として、ドラッグデリバリーシステム、液体吸収装置、サンプル取扱い装置、マイクロバルブ、分析装置、マイクロポンプに用いられる。

Description

本発明は、浸透圧ポンプの分野を目的とする。

例えば患者内での制御された薬剤供給のための浸透圧ポンプは、この分野において広く知られている。例えば、本願明細書に引用したものとするWO 2005/032524は、上昇する放出プロファイルで薬剤を供給することが可能な浸透圧ポンプを開示する。

しかしながら、この分野で既知の浸透圧ポンプにおいて、通常、薬剤の放出を制御するために用いられる浸透圧が、満足かつ容易な態様で制御されることができないという不都合がある。例えばWO 2005/032524において開示される浸透圧ポンプでは、時間とともに供給速度を上げることのみが可能であり、下げることは不可能である。さらに、この制御は予めプログラムされており、要求あり次第又は遠隔で変更されることができない。

本発明の目的は、浸透圧が容易に制御されることができる浸透圧ポンプを提供することである。

この目的は、本発明の請求項１に記載の浸透圧ポンプによって解決される。したがって、薬剤供給のための、特に患者への及び/又は患者内での薬剤供給のための、少なくとも１つの帯電可能な材料を有する浸透圧ポンプが提供され、浸透圧は、前記材料内に電荷を誘導及び/又は脱誘導することによって引き起こされる。

用語「帯電可能な材料」は、好ましくは電気化学プロセスによって、負及び/又は正に帯電することが可能な材料を意味し、含み及び/又は説明する。

そうすることによって、ほとんどのアプリケーションに対して、以下の利点のうちの少なくとも１つが達成される。

浸透圧ポンプ内の浸透圧が、単に帯電可能な材料を帯電又は放電（un-charging）することによって容易に制御されることができ、したがって自由に浸透圧を増減することができる。

必要なエネルギーは、ほんのわずかであり、形成される帯電種の量に正比例する。

必要な電気ポテンシャルはほんの数ボルトのオーダーである。

特に上に挙げられた利点のために、この浸透圧ポンプは、広範囲にわたるアプリケーションにおいて、患者への及び/又は患者内での薬剤供給のために有用である。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは固体の材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは重合材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、0.5 g/m³以上2 g/m³以下の密度の重合材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、0.75 g/m³以上1.5 g/m³以下の密度の重合材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、1 g/m³以上1.25 g/m³以下の密度の重合材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、固体材料cm³あたり0クーロン以上3000クーロン以下の帯電能力を有する固体材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、固体材料cm³あたり500クーロン以上で2500クーロン以下の帯電能力を有する固体材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、固体材料cm³あたり1000クーロン以上で1750クーロン以下の帯電能力を有する固体材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、少なくともその帯電した様態において水溶性である材料から成る。

本発明の実施の形態によれば、少なくとも１つの帯電可能な材料は第１のリザーバ中に配置され、第１のリザーバは、当該リザーバへ中の水の流入のための第１の半透性材料を有する。

本発明の実施の形態によれば、第１の半透性材料の浸透性は、10^-26 m²以上10^-14 m²以下である。

本発明の実施の形態によれば、第１の半透性材料の浸透性は、10^-24 m²以上10^-16 m²以下である。

本発明の実施の形態によれば、第１の半透性材料の浸透性は、10^-23 m2以上10^-17 m²以下である。

本発明の実施の形態によれば、浸透圧ポンプは、浸透圧ポンプにより放出されるべき薬剤がその中に配置される第２のリザーバを有し、可動ピストン（又は、例えば変形可能な薄膜）が、第１のリザーバと第２のリザーバとの間に提供される。

本発明の実施の形態によれば、薬剤は、スフェンタニル、フェンタニル、モルヒネ、ロイプロリド酢酸塩、インスリン、向精神薬、避妊薬、成長ホルモン、又はその他タンパク質、ペプチド、酵素、遺伝子、因子、ホルモン若しくはそれらの混合物から成るグループから選択される。

本発明の実施の形態によれば、第２のリザーバは、それを通して薬剤が浸透圧ポンプによって放出される第２の半透性材料を含む。

本発明の実施の形態によれば、第２の半透性材料の浸透性は、10^-16 m²以上10^-10 m²以下である。

本発明の実施の形態によれば、第２の半透性材料の浸透性は、10^-15 m²以上10^-11 m²以下である。

本発明の実施の形態によれば、第２の半透性材料の浸透性は、10^-14 m²以上10^-12 m²以下である。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアクリロニトリル、ポリチオフェン及びそれらの混合物から成るグループから選択される固体材料である。

本発明の実施の形態によれば、第２のリザーバは、それを通して薬剤が浸透圧ポンプによって放出される流量制限部を有する。

本発明の意味における流量制御部は、第２のリザーバから外部に向けた細いチャネル状の出口を意味し及び/又は含む。

本発明の実施の形態によれば、流量制御部の長さLは、0.01 cm以上10 cm以下、好ましくは0.1 cm以上5 cm以下である。流量制御部のデザインはまっすぐであることができるが、流量制御部は、湾曲した又は渦を巻いたような任意の形状を持つことができることに留意すべきである。

本発明の実施の形態によれば、流量制御部の直径は、10 μm以上500 μm以下、好ましくは50 μm以上250 μm以下である。

本発明の実施の形態によれば、流量制御部の長さLと直径dの比は、200：1以上50,000：1以下、好ましくは2,000：1以上10,000：1以下である。

本発明の実施の形態によれば、帯電可能な材料の少なくとも１つは、アルキルスルホン酸、ヨウ素、硫化物金属から成るグループから選択され、好ましくは、Fe、Ni、Cu、Zn、Co、Al、Cr、Mo、Ru、Mn、Ir、Ag及びそれらの混合物並びにそれらの酸化物、水酸化物、ヨウ化物、塩化物、硫化物、酢酸塩、シュウ酸塩、フタロシアニン及びそれらの混合物から成るグループから選択される、少なくともその帯電した様態において水溶性である材料である。

本発明の実施の形態によれば、少なくともその帯電した様態において水溶性材料である帯電可能な材料の帯電した様態でのサイズは、0.5 nm以上10 nm以下である。

本発明の実施の形態によれば、第１のリザーバはさらに補助塩成分を含み、当該補助塩成分は好ましくは浸透圧ポンプの動作の間は非反応性である。

本発明の実施の形態によれば、補助塩成分は、アルカリ及びアルカリ土類塩化物、フッ化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸塩、過塩素酸塩、硝酸塩並びにそれらの混合物から成るグループから選択される。

本発明の範囲内のいくつかのアプリケーションにおいて、上に述べたようなサイズを有する第１の固体の帯電可能な材料及び第２の帯電可能な材料があるときに、以下のように作用すると考えられる（その説明に特定されない）補助塩を追加することが有利であることが示された。

以下において、ポンプの作動中に、第１の固体の帯電可能な材料（=A）は酸化され、第２の帯電可能な材料（= B）は還元されることが仮定されるが、しかしながら、任意の当業者は、いかなる問題も伴わずに非常に容易に状況を逆にすることができることが容易にわかる。

浸透圧ポンプを作動させるとき、第１の固体の帯電可能な材料（=A）及び第２の帯電可能な材料（= B）は、ほとんどのアプリケーションにおいて、以下のように反応する。

式(I)及び(II)は単純化されており、特にBが例えば二硫化物である場合には反応は異なる。しかしこの点に関しては、反応(I)及び(II)は説明のみを目的としており、必ずしも浸透圧ポンプ中の実際の現象と共通している必要はないことに留意すべきである。

陰イオンB^-の大きなサイズに起因して、陽イオン種A⁺へと直接移ることが妨げられ、それは、陰イオンB^-が固体材料Aに達する場合に発生する可能性がある（II）の逆反応が発生することを防止するのでその限りにおいて好ましい。

この場合には、塩結合A⁺D^-及びC⁺B^-が生ずることができるように、補助塩C⁺D^-が第１のリザーバ中にさらに存在することが好ましい。全体的な反応において、それは非常に概略的に、

のように記述されることができる。

２つの帯電した種が形成され、そしてポンプ中の浸透圧を増加させる。補助塩は好ましくは浸透圧ポンプの動作の間は酸化されない（及び還元されない）ので、塩結合A⁺D^-及びC⁺B^-が形成されても、それらはさらに反応することはないので問題ではない。

本発明はさらに、上に述べたような浸透圧ポンプから薬剤を放出する方法に関し、浸透圧は、電流を用いて少なくとも１つの帯電可能な材料を帯電させることによって引き起こされる。

本発明はさらに、患者への及び/又は患者内での薬剤供給ための本発明の範囲内で説明されるような浸透圧ポンプの使用に関する。

本発明の範囲内の用語「患者内での」は、特に薬剤供給手段が患者の内部に埋め込まれることができることを意味し及び/又は含む。

本発明の実施の形態によれば、浸透圧ポンプは、患者の筋肉内で、及び/又は腫瘍内で、及び/又は皮下で、及び/又は静脈内で、及び/又は血管内で、及び/又は腹膜内で、及び/又は髄腔内で、薬剤を供給するように適応される。

本発明の範囲内の用語「患者への」は、特に、薬剤供給手段が患者の外にあるが患者に接続されることを意味し及び/又は含む。

本発明の実施の形態によれば、浸透圧ポンプは、患者の筋肉へ、及び/又は腫瘍へ、及び/又は皮下へ、及び/又は静脈へ、及び/又は血管へ、及び/又は腹膜へ、及び/又は髄腔へ、薬剤を供給するように適応される。

本発明の実施の形態はさらに、患者への及び/又は患者内での長期間の薬剤供給のための本発明の範囲内で説明されるような浸透圧ポンプの使用に関する。

本発明の範囲内で用語「長期間」は、特に、薬剤（若しくは薬剤を含む溶液）が、数日、実施例によっては数週間、実施例によっては数か月、実施例によっては一年間やさらに長い時間にわたる期間、患者へ及び/若しくは患者内で適用されることができることを意味し、並びに/又は含む。

本発明の実施の形態はさらに、患者への及び/又は患者内での薬剤供給のための本発明の範囲内で説明されたような浸透圧ポンプの使用に関し、薬剤は、スフェンタニル、フェンタニル、モルヒネ、ロイプロリド酢酸塩、インスリン、向精神薬、避妊薬、成長ホルモン若しくはその他タンパク質、ペプチド、酵素、遺伝子、因子、ホルモン又はそれらの混合物から成るグループから選択される。

本発明による浸透圧ポンプは、広い種類のシステム及び/又はアプリケーションに有用であることができ、とりわけ以下のうちの１つ以上に有用である。
-ドラッグデリバリーシステム
-液体吸収装置
-サンプル取扱い装置
-マイクロバルブ
-分析装置
-マイクロポンプ

請求された構成要素及び説明される実施の形態において本発明に従って用いられる構成要素と同様に、上述の構成要素は、それらのサイズ、形状、材料選択に関していかなる特別な例外にも制約されず、関連する分野において知られている選択基準のような技術的コンセプトが制限なしで適用されることができる。

本発明の目的の更なる詳細、特性及び利点は、従属請求項、図面並びにそれぞれの図面及び実施例についての以下の説明中で開示され、それらは、一例として、本発明の第１の実施の形態による浸透圧ポンプの１つの実施例を示す。

図1は、本発明の１つの実施の形態による浸透圧ポンプ1の非常に概略的な長手方向の断面を示す。ポンプ1は、横断面（図示せず）が円形、楕円、正方形又は矩形であるポンプ本体10を有する。ポンプ本体の両端に、半透膜40及び50がある。

第１の半透膜40は、第１のリザーバへの水の流入を可能にし、第１のリザーバ中には固体の帯電可能な材料30が（示されていない水溶性の帯電可能な材料と共に）配置される。電極60a及び60bを介して電流を適用すると、浸透圧が引き起こされ、水が第１のリザーバ内に流入する。それによって、ピストン80は右に向かって動き、ポンプの第２のリザーバ中に配置される薬剤溶液20の第２の薄膜50を介した放出を引き起こす。

この実施の形態において、ポンプは、例えば外部ステーションと通信することができる２つの通信モジュール70a及び70bを備えている。通信モジュール70a並びに/又は70bは、圧力及び温度センサ、及び/若しくは、浸透圧ポンプ1によってすでに放出された薬剤の量に関するデータを収集するデータ収集手段を備えていることもできる。

薬剤は、スフェンタニル、フェンタニル、モルヒネ、ロイプロリド酢酸塩、インスリン、向精神薬、避妊薬、成長ホルモン又はその他タンパク質、ペプチド、酵素、遺伝子、因子及びホルモンであることができる。

電流の量を制御することによって、第１のリザーバ中の浸透圧を上下させることが可能である。上述したプロセスが逆にされる場合、第１のリザーバ中の帯電可能な材料放電され、その結果、水が薄膜40を介して第１のリザーバを出る程に浸透圧が下げられることが可能であることに留意すべきである。これはピストン80を左に動かす。

図2は、本発明の第２の実施の形態による浸透圧ポンプ1'の非常に概略的な長手方向の断面を示す。ポンプ1'は、流量制御部55の点で図1のポンプと異なり、流量制御部55を通して薬剤が放出される（流量制御部は見やすさのために非常に概略的に描かれており、ほとんどの実際のアプリケーションにおいて流量制御部の直径は非常に小さい）。

上記の詳細な実施の形態における特定の要素の組み合せ及び特徴は単なる例である。本明細書及び参照として組み込まれる特許/出願中の他の教示とのこれらの教示の交換及び置換が明白に意図される。当業者が認識するように、当業者は、請求される本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、ここで説明されるもののバリエーション、修正及び他の実施態様を思いつくことができる。したがって、上述の説明は単なる例であって、制限的なものであることは意図されない。本発明の範囲は、請求の範囲及びその均等物において定義される。さらに、説明及び請求項中に用いられる引用符号は、請求される本発明の範囲を制限しない。

半透性薄膜を持つ本発明の一実施例による浸透圧ポンプの非常に模式的な長手方向の断面図。 流量制御部を持つ本発明の一実施例による浸透圧ポンプの非常に模式的な長手方向の断面図。

Claims (10)

1. 薬剤供給のための、特に患者への及び/又は患者内での薬剤供給のための浸透圧ポンプであって、少なくとも１つの帯電可能な材料を有し、浸透圧が前記材料内に電荷を誘導及び/又は脱誘導することによって引き起こされる浸透圧ポンプ。
2. 前記帯電可能な材料の少なくとも１つが固体の材料から成る請求項１に記載の浸透圧ポンプ。
3. 前記帯電可能な材料の少なくとも１つが、少なくともその帯電した様態において水溶性である材料から成る請求項１又は請求項２に記載の浸透圧ポンプ。
4. 前記少なくとも１つの帯電可能な材料が第１のリザーバ中に配置され、第１のリザーバが当該リザーバ中への水の流入のための第１の半透性材料を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の浸透圧ポンプ。
5. 当該浸透圧ポンプによって放出されるべき薬剤がその中に配置される第２のリザーバを有し、第１のリザーバと第２のリザーバとの間に可動ピストンが提供される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の浸透圧ポンプ。
6. 第２のリザーバが、それを通して薬剤が当該浸透圧ポンプによって放出される第２の半透性材料、及び／又は、それを通して薬剤が当該浸透圧ポンプによって放出される流量制御部を有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の浸透圧ポンプ。
7. 前記帯電可能な材料の少なくとも１つが、アルキルスルホン酸、ヨウ素、硫化物金属から成るグループから選択される、好ましくはFe、Ni、Cu、Zn、Co、Al、Cr、Mo、Ru、Mn、Ir、Ag及びそれらの混合物並びにそれらの酸化物、水酸化物、ヨウ化物、塩化物、硫化物、酢酸塩、シュウ酸塩、フタロシアニン及びそれらの混合物から成るグループから選択される、少なくともその帯電した様態において水溶性である材料である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の浸透圧ポンプ。
8. 前記帯電可能な材料の少なくとも１つが、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアクリロニトリル、ポリチオフェン及びそれらの混合物から成るグループから選択される固体の材料である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の浸透圧ポンプ。
9. 浸透圧が、電流を用いて少なくとも１つの帯電可能な材料を帯電させることによって引き起こされる、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の浸透圧ポンプから薬剤を放出する方法。
10. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の浸透圧ポンプを有するシステムであって、ドラッグデリバリーシステム、液体吸収装置、サンプル取扱い装置、マイクロバルブ、分析装置、マイクロポンプのうちの１つ以上において用いられるシステム。

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