JP4282489B2 - 埋め込み可能な圧力活性マイクロバルブ - Google Patents

Description

現在の医療は、患者に薬などの物質を与えるための非常に多くの方法および装置の助けを得ている。

そのようなシステムの１つの例は、埋め込み可能な薬剤投入システムである。

しかしながら、一般的には、ほとんどの埋め込み可能な薬剤投入システムは比較的に複雑で高価である。通常、埋め込み可能な薬剤投入は非常に重要かつ／または便利であるので、そのようなシステムのコストは黙認されている。しかしながら、著しく低減されたコストを提供する埋め込み可能な薬剤投入装置および方法は、患者に大いに役立つだろう。

埋め込み可能な圧力活性マイクロバルブが示される。バルブは、外部貯蔵器に接続される室を含む。偏向可能なダイアフラムは、室に流体的に接続され、かつ人工的器具内（in vitro）の流体の圧力が偏向可能なダイアフラムに対して偏向する方向の圧力を加えるように配置される。圧力が選択された閾値を越えると、ダイアフラムは偏向し、室内の物質が人工的器具内の流体と混合するのを可能にする。

本発明の実施形態は、人工的器具内使用に適応され、選択された閾値に達して、血液などの体液の圧力に応じて、薬などの物質を選択的に提供することができる単純な埋め込み可能な圧力活性マイクロバルブを含む。本発明の実施形態は高血圧の制御に役立つことが予想される。例えば、前述のような状態を治療する薬は、血液自体の圧力信号に直接に応答して投薬されることができる。そのような薬剤投入は、血圧中の短期の「圧力スパイク（pressure spikes）」の改善に役立つと考えられる。

本発明の特徴は、血圧を下げる薬の投薬に関して記述されるが、任意の人工的器具内の液圧に応じて任意の適当な薬あるいは物質を使用することができる。いくつかの特徴によれば、追加の薬、あるいは他の適当な物質が、体外に配置されうる貯蔵器に格納される。バルブ自体は、人工的器具内動作とおおむね互換性のある材料に基づくマイクロ電子技術システム（ＭＥＭＳ）から構成されるのが望ましい。そのような材料の例には、シリコン、サファイア、セラミック、および他の既知の生体適合性物質が含まれるが、それらに限定されない。チタンなどの金属も使用することができる。さらに、圧力バルブ自体が、皮下注射針を通って埋め込み可能な大きさにされることが望ましい。本発明の特徴によれば、圧力バルブはすべて機械的で、高度に信頼できる。さらに、圧力バルブのダイアフラムは、開く圧力を非常に厳密な範囲にするように設計されることができる。その圧力は、例えば１８０，２００、および２２０トール（Torr）である。理解できるように、圧力が選択された閾値以下の時、圧力活性マイクロバルブは、要求に応じて、閉じるか、通常は投薬を止める。バルブ自体は非常に低価格だと予想されるので、それは使い捨て利用のために用いることができる。

図１は、患者体内に埋め込まれた圧力活性マイクロバルブ１０の図である。本発明の１つの特徴によれば、マイクロバルブ１０は、ライン１２を介して、外部貯蔵器１４に流体的に接続される。

図２は、バルブ１０の拡大斜視図である。バルブ１０は、体内へのバルブ１０の導入を容易にするステンレス鋼シース１６内に配置されるのが望ましい。バルブ１０は、一般的には、ＭＥＭ物質のサンドイッチ状態で構成される。バルブ１０は、既知の技術によって接合される、下層１８、偏向可能なダイアフラム２０、および上層２２を含む。下層１８は、偏向可能なダイアフラム２０がその中に偏向することが可能なくぼみを含み、一方上層２２は、ダイアフラム２０が偏向する時に所望の物質を提供する室２８を含む。当業者は、この形状が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、逆にされてもよいことを理解するだろう。つまり、一般的には、第１の層はダイアフラム偏向用のくぼみを含み、一方第２の層は選択された薬剤用の室を含む。

下層１８、偏向可能なダイアフラム２０、および上層２２用に選択される材料は、シリコン、サファイア、およびセラミックのような材料であるのが望ましい。それらの層はすべて同じ材料であることが望ましいけれども、同じである必要はない。

図３Ａは、バルブ１０の上面図である。偏向可能なダイアフラム２０は、上層２２の端部２４を越えて延びていることが分かる。上層２２は、領域２６ではなく領域２５で偏向可能なダイアフラム２２に接合される。端部２４に近いダイアフラム２０の部分は偏向可能であるので、十分な圧力で加圧されると、ダイアフラム２０は、クロスハッチングされた領域２６内で偏向し、室２８の内容物がそこを通って流れることを可能にする。

図３Ｂは、「閉（closed）」状態のバルブ１０の側断面図である。この状態では、バルブ１０はＰ⁰の外圧にさらされている。ダイアフラム２０の下の領域３０は、圧力Ｐに加圧されている。圧力Ｐ⁰と圧力Ｐとの差が、偏向可能なダイアフラム２０の事前に設定された封止力を超える時、ダイアフラム２０自体が上層２２の表面３２から離れるように偏向し、それにより室２８内の内容物３４が投与される。

図３Ｃは、投与状態のバルブ１０の側断面図である。図３Ｃは、偏向可能なダイアフラム２０がその表面３２からそらされ、形成されたギャップ３６を室２８の内容物が通過する様子を示す。

本発明は好ましい実施形態に関して説明されたが、当業者は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形式おおび詳細において変更が行なえることを理解するだろう。

本発明の１つの実施形態による患者内に埋め込まれた圧力活性マイクロバルブ１０の概略図である。 本発明の１つの実施形態による圧力活性化マイクロバルブの拡大斜視図である 本発明の１つの実施形態よるバルブ１０の上面図である。 本発明の１つの実施形態による「閉（closed）」状態のバルブ１０の側断面図である。 本発明の１つの実施形態による「開」または「投薬」状態のバルブ１０の側断面図である。

符号の説明

１０……圧力活性マイクロバルブ
１２……ライン
１４……外部貯蔵器
１６……ステンレス鋼シース
１８……下層
２０……偏向可能なダイアフラム
２２……上層
２８……室
３２……表面
３４……内容物
３６……ギャップ

Claims (11)

1. くぼみを設けられた第１の層、
   前記くぼみを覆うように第１の層に接合され、前記くぼみ内に偏向するように配置された偏向可能な部分を有する偏向可能なダイアフラム、
   前記偏向可能なダイアフラムに部分的に接合され、前記ダイアフラムで閉鎖された室を有する第２の層からなり、
   前記ダイアフラムが前記くぼみの中へ偏向する時、前記室の少なくとも一部が物質を投与するために開き、
   前記ダイアフラムは、ある選択された圧力で前記くぼみ内へ偏向するように構成された体内に埋め込み可能な圧力活性バルブ。
2. 前記第１の層が下層である請求項１のバルブ。
3. 前記第２の層が上層である請求項１のバルブ。
4. 前記第１の層、偏向可能なダイアフラム、および第２の層が同じ材料から作られる請求項１のバルブ。
5. 前記第１の層、第２の層、および偏向可能なダイアフラムの少なくとも１つが、セラミックで作られる請求項１のバルブ。
6. 前記第１の層、第２の層、および偏向可能なダイアフラムの少なくとも１つが、シリコンで作られる請求項１のバルブ。
7. 前記第１の層、第２の層、および偏向可能なダイアフラムの少なくとも１つが、サファイアで作られる請求項１のバルブ。
8. 前記室が外部貯蔵器へ結合可能な請求項１のバルブ。
9. 前記室内の物質が薬剤を含む請求項１のバルブ。
10. 前記第１の層、第２の層、および偏向可能なダイアフラムの少なくとも１つが、金属で作られる請求項１のバルブ。
11. 前記金属がチタンである請求項１のバルブ。

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