KR20060112650A - 자체 보유，신속 개시 멤브레인 플러그를 구비한 삼투압펌퍼 - Google Patents

자체 보유，신속 개시 멤브레인 플러그를 구비한 삼투압펌퍼 Download PDF

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KR20060112650A
KR20060112650A KR1020067008309A KR20067008309A KR20060112650A KR 20060112650 A KR20060112650 A KR 20060112650A KR 1020067008309 A KR1020067008309 A KR 1020067008309A KR 20067008309 A KR20067008309 A KR 20067008309A KR 20060112650 A KR20060112650 A KR 20060112650A
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조셉 씨. 트라우트만
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알자 코포레이션
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Abstract

삼투압 펌프는 제 1 단부에 형성된 적어도 하나의 전달 포트를 가지는 캡슐과, 상기 캡슐의 내부와 외부 사이에 유체 투과성 장벽을 제공하도록 전달 포트로부터 먼 캡슐의 제 2 단부에 보유되는 멤브레인 플러그를 포함한다. 멤브레인 플러그는 기둥체와, 기둥체가 캡슐의 제 2 단부에 관계하여 소정 거리로 연장할 때 캡슐의 내부로부터 외부로 압력을 통기시켜, 제 2 단부로부터 멤브레인 플러그의 빠짐을 방지하도록 기둥체에 형성되는 적어도 하나의 슬롯을 가진다.
삼투압 펌프, 멤브레인 플러그, 유체 투과성 장벽, 캡슐, 삼투압 작용제

Description

자체 보유，신속 개시 멤브레인 플러그를 구비한 삼투압 펌퍼{OSMOTIC PUMP WITH SELF-RETAINING，FAST-START MEMBRANE PLUG}
본 발명은 유용한 약제들을 전달하기 위한 삼투압 펌프에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 유용한 약제의 전달 속도를 제어하기 위한 멤브레인 플러그를 가지는 삼투압 펌프에 관한 것이다.
환자의 체내에서 유용한 약제를 전달하기 위한 삼투압 펌프들은 당 기술 분야에서 공지되어 있다. 예시의 목적을 위하여, 도 1a는 개방 단부(104, 106)들을 구비한 주입 가능한 캡슐(102)을 가지는 종래의 삼투압 펌프(100)의 단면도를 도시한다. 확산 조절기(diffusion moderator)(108, 또한 흐름 조정자라 불림)는 캡슐(102)의 개방 단부(106)에 배치된다. 확산 조절기(108)는 전달 경로(110)를 가지며, 전달 경로는 전달 포트(112)에서 종료하고, 유체가 캡슐(102)의 내부로부터 캡슐(102)의 외부로 운반되는 것을 허용한다. 멤브레인 플러그(114)는 캡슐(102)의 개방 단부(104)에 삽입된다. 멤브레인 플러그(114)는 반투과성 재료로 만들어지고, 캡슐(102)의 외부와 내부 사이에 유체 투과성 장벽(barrier)을 형성한다. 피스톤(116)은 캡슐(102) 내에 배치된다. 피스톤(116)은 캡슐(102) 내에 2개의 챔버(118, 120)들을 형성한다. 챔버(118)는 삼투압 작용제(122)를 수용하고, 챔 버(120)는 유용한 약제(124)를 수용한다.
삼투압 펌프(100)가 환자에 이식될 때, 환자의 몸으로부터의 유체가 멤브레인 플러그(114)를 통하여 챔버(118)로 들어가고, 삼투압 작용제(122)에 스며들어, 삼투압 작용제(122)의 부피가 커지게 한다. 부피가 커진 삼투압 작용제(122)는 멤브레인 플러그(114)로부터 먼 방향으로 피스톤(116)을 밀어, 챔버(120)의 체적을 감소시켜, 캡슐(102)로부터 확산 조절기(108)를 통해 환자의 체내로 일정량의 유용한 약제(124)가 들어간다. 삼투압 펌프(100)가 체내로 유용한 약제(124)를 전달하는 속도는 유체가 멤브레인 플러그(114)에 스며드는 속도에 좌우된다.
전형적으로, 멤브레인 플러그(114)는 습기 흡수를 개시하는 삼투압 약제(122)를 위하여 수화시켜야만 하는 수화 가능 화합물로 만들어진다. 멤브레인 플러그(114) 및 삼투압 작용제(122)를 수화시킬 때는 챔버(120)로부터 유용한 약제(124)의 전달의 개시를 지연시킨다. 이러한 개시 위상 동안, 체액, 통상적으로 물이, 확산 조절기(108)의 전달 포트로 역류 확산할 수 있어, 유용한 약제(124) 또는 유용한 약제(124)를 운반하는 운반체를 저하시킨다. 이것들이 물과 결합할 때 어떤 운반체들은 전달 경로(110)를 막을 수 있다.
전달 경로(110) 또는 포트(112)가, 예를 들어 긴 개시로 인하여 막히게 되거나 또는 피스톤(116)이 캡슐(102) 내측에 끼워지면, 챔버(118)에서의 압력이 증가하고, 이 압력은 캡슐(102)로부터 멤브레인 플러그(114)를 분출시키기에 충분할 수도 있다.
다양한 방법들이 캡슐(102)로부터 멤브레인 플러그(114)의 빠짐(expulsion) 을 피하기 위하여 제안되어 왔다. 하나의 방법은 접착제를 사용하여 캡슐(102)에 멤브레인 플러그(114)를 고정하는 것을 포함한다. 이 방법은 멤브레인 플러그(114) 및/또는 캡슐(120)에 접착제를 도포하는 추가의 작업을 요구하며, 접착제는 멤브레인 플러그(114)의 투과성에 나쁜 영향을 줄 수도 있다. 멤브레인 플러그(114)의 빠짐을 피하기 위한 또 다른 방법은 멤브레인 플러그(114)를 수용하는 캡슐(102)의 단부 부분에 구멍을 천공하는 것이다. 도 1b는 캡슐(102)에 천공된 구멍(126)을 도시한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 구멍(126)은 초기에 멤브레인 플러그(114)에 의해 덮여지지만, 멤브레인 플러그(114)가 챔버(118)에서의 압력 증가로 인하여 캡슐(102)의 외부로 강요됨으로써, 구멍(126)은 궁극적으로 노출되어, 압력이 챔버(118)로부터 캡슐(102)의 외부로 발산되는 것을 허용한다. 이러한 방식에 있어서, 멤브레인 플러그(114)는 캡슐(102)로부터 분리되는 것이 방지된다. 이러한 방법은 캡슐(102)의 제조에 추가 작업을 요구하여, 삼투압 펌프의 전체적인 비용을 증가시킨다.
하나의 양태에 있어서, 본 발명은, 제 1 단부에 형성된 적어도 하나의 전달 포트와, 캡슐의 내부 및 외부 사이에 유체 투과성 장벽을 제공하도록 전달 포트로부터 멀리 있는 캡슐의 제 2 단부에서 보유되는 멤브레인 플러그를 포함하는 삼투압 펌프에 관한 것이다. 멤브레인 플러그는 기둥체와, 기둥체가 캡슐의 제 2 단부에 관계하여 소정 거리로 연장할 때 캡슐의 내부로부터 외부로 압력을 통기시키는 것에 의하여, 제 2 단부로부터 멤브레인 플러그의 빠짐을 방지하도록 기둥체에 형성되는 적어도 하나의 슬롯을 가진다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 전달 캡슐을 가지는 삼투압 펌프와 함께 사용하기 위한 멤브레인 플러그에 관한 것이다. 멤브레인 플러그는 반투과성 재료로 만들어지고 캡슐의 내부면과 결합하기 위한 외부면을 가지는 기둥체를 포함한다. 기둥체는 적어도 하나의 슬롯이 구비되고, 슬롯은 기둥체의 베이스로부터 기둥체의 외부면에 있는 기부가 아닌 지점으로 팽창하여서, 압력은 캡슐의 내부로부터 외부로 선택적으로 통기될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 반투과성 재료로 만들어진 기둥체를 포함하는 전달 캡슐을 가지는 삼투압 펌프와 함께 사용하기 위한 멤브레인 플러그에 관한 것이다. 기둥체는 캡슐의 내부면과 결합하기 위한 외부면을 가지며, 반투과성 재료의 스웰링(swelling)으로 인하여 막힐 때까지 캡슐로의 유체가 흐르는 것을 허용하는 오리피스를 구비한다.
본 발명의 다른 특징들과 이점들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 삼투압 펌프들의 단면도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 플러그의 확대도.
도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멤브레인 플러그의 확대도.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멤브레인 플러그의 단면도.
도 3은 본 발명의 멤브레인 플러그의 일 실시시예를 통합한 삼투압 펌프를 도시한 도면.
본 발명은 첨부한 도면들에 도시된 바와 같이 적은 수의 바람직한 실시예들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 다음의 기술에서, 특정의 많은 상세들이 본 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위하여 설명된다. 그러나, 이러한 특정 상세들의 일부 또는 모두를 가지지 않고 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 또 다른 경우들에서, 널리 공지된 특징들 및/또는 공정 단계들은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위하여 상세하게 기술되지 않았다. 본 발명의 특징들 및 이점들은 도면들과 다음의 설명들을 참조하여 보다 쉽게 이해하게 될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 플러그(200)를 도시한다. 멤브레인 플러그(200)는 유체가 캡슐로 들어가는 속도를 제어하도록 삼투압 펌프 캡슐(도시되지 않음)의 개방 단부로 삽입될 수 있다. 멤브레인 플러그(200)는 기둥체(202)를 가진다. 기둥체(202)의 외경은 기둥체(202)가 캡슐로 끼워질 수 있도록 선택된다. 일 실시예에서, 기둥체(202)는 확장 단부 캡(204)에서 종료한다. 멤브레인 플러그(200)가 캡슐에 삽입될 때, 단부 캡(204)은 캡슐의 단부를 결합하고 캡슐의 내측에 있는 멤브레인 플러그(200)의 반복 가능한 위치를 이루는 정지 부재(stop member)로서 작용한다. 대안적인 실시예에서, 단부 캡(204)은 생략될 수 있고, 멤브레인 플러그(200)가 전체적으로 캡슐로 끼워지는 것을 허용한다.
하나 이상의 슬롯(206)들이 기둥체(202)에 형성된다. 일 실시예에서, 슬 롯(206)들은 세로 방향이며, 기둥체(202)의 베이스(208)로부터 단부 캡(204) 아래의 지점(210)으로 연장한다. 대안적인 실시예에서, 기둥체(202)에 형성된 슬롯(들)은 다른 형상들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 기둥체(202)로부터 단부 캡(204) 아래의 지점으로 연장하는 헬리컬 슬롯이 형성된다. 기둥체(202)의 베이스(208)로부터 측정된 슬롯(들)(206)의 범위 또는 높이(lo)는 기둥체(202)의 길이(L)의 약 10 내지 90%의 범위에, 바람직하게는 기둥체(202)의 길이의 약 20 내지 80%의 범위에, 보다 바람직하게는 기둥체(202)의 길이의 약 30 내지 60%의 범위에 놓일 수도 있다. 대체로, 슬롯(들)(206)의 범위 또는 높이(lo)는 기둥체(202)의 상부 부분(212)에서 적절한(중단되지 않은) 밀봉 표면이 있도록 선택되어야 한다. 슬롯(들)(206)의 깊이 및 폭은 가변될 수 있다. 대체로, 깊이와 폭은 멤브레인 플러그(200)의 구조 보전이 사용시에 저하되지 않도록 선택되어야 한다. 슬롯(들)(206)의 깊이와 폭은 기둥체(202)에서 재생 가능하게 형성되고, 수화될 때 멤브레인 재료의 스웰링으로 인한 슬롯의 폐색을 방지하도록 충분히 커야 한다. 슬롯(들)(206)의 깊이는 기둥체(202)의 지름의 대략 1 내지 99%, 바람직하게는 기둥체(202)의 지름의 대략 10 내지 90%의 범위에 놓일 수 있다. 슬롯(들)(206)의 폭은 기둥체(202)의 지름의 대략 1 내지 99%, 바람직하게는 기둥체(202)의 지름의 대략 10 내지 90%의 범위에 놓일 수 있다.
리브들, 릿지들(ridges), 나사산들 등과 같은 돌기들이 미국 특허 제 6,113,938호에서 첸(Chen) 등에 의해 교시된 바와 같이, 기둥체(202)와 삼투압 펌프 캡슐(도시되지 않음) 사이의 밀봉성을 향상시키도록 기둥체(202)에 형성될 수 있다. 도 2b는 리브(214)들이 기둥체(202)에 형성되고 슬롯(206)들이 리브(214)들을 통하여 절단한 것을 도시한다. 바람직하게, 슬롯(들)(206)의 길이는 상부 부분(212)과 삼투압 펌프 캡슐의 내부면 사이의 적절한 밀봉을 보장하도록 기둥체(202)의 상부 부분(212)에 연속적인 리브(214)들이 있는 정도이다.
멤브레인 플러그(200)는 통상 물인 유체가 삼투압 펌프 캡슐을 통과하도록 허용하는 반면에, 캡슐 내의 조성물이 캡슐로부터 흘러가는 것을 방지하는 반투과성 재료로 만들어진다. 본 발명에서 사용하기 적절한 반투과성 재료들은 본 발명의 기술분야에서 널리 공지되어 있다. 멤브레인 플러그(200)용 반투과성 재료들은 젖게 하는 것(wetting)으로 캡슐의 형상에 일치할 수 있고 캡슐의 내부면에 접착할 수 있는 것들이다. 전형적으로, 이러한 재료들은 중합체 물질들이고, 이는 펌핑 속도 및 시스템 구성 필요조건들에 근거하여 선택될 수 있으며, 가소성을 가지는 셀롤로오스 물질들, 히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)와 같은 강화 PMMAs, 및 폴리우레탄 및 폴리이미드, 폴리에테르-폴리아미드 공중합체들, 열가소성 공중합에스테르 등과 같은 탄성중합체 물질을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 삼투압 펌프(300)에서 사용되는 멤브레인 플러그(200)를 도시한다. 삼투압 펌프(300)의 내부 구조는 단지 예시의 목적을 위하여 나타내고, 본 발명의 제한으로서 해석되는 것이 아니라는 것을 주의해야 한다. 본 발명은 일반적으로 어떠한 형상들을 가지는 모든 삼투압 펌프들 및 이식 가능한 삼투압 전달 기술들에서 처리되는 모든 이러한 펌프들에 적용 가능하다.
삼투압 펌프(300)는 인체 내에 이식될 수 있는 크기일 수 있는 가늘고 긴 원 통형 캡슐(302)을 포함한다. 캡슐(302)은 개방 단부(306)들을 가진다. 멤브레인 플러그(200)는 개방 단부(306)로 삽입되고, 확산 조절기(308, 또는 흐름 조정자)는 개방 단부(306)에 삽입된다. 확산 조절기(308)는 전달 포트(312)에서 종료하는 전달 경로(310)를 포함한다. 비록 도시되지 않았을지만, 확산 조절기(308)는 또한 통기공(vent hole) 및 미국 특허 제6,524,305호에서 페터슨(Peterson) 등에 의해 교시된 바와 같이 채움 구멍(fill hole)을 포함할 수도 있다. 대안적인 실시예에서, 확산 조절기(308)는 생략될 수 있고, 개방 단부(306)는 전달 포트를 가지는 폐쇄 단부로 대체될 수 있다. 확산 조절기(308, 또는 전달 포트)는 캡슐(302)로부터의 유체가 캡슐(302)의 외부로 전달되는 것을 허용하는 반면에, 멤브레인 플러그(200)는 캡슐(302)의 외부로부터 유체가 캡슐(302)의 내부로 들어가는 것을 허용한다.
2개의 챔버(314, 316)들은 캡슐(302)의 내측에 한정된다. 챔버(314, 316)들은 밀봉 방식으로 캡슐(302) 내에서 끼워지고 캡슐(302) 내에 종방향으로 움직이도록 구성되는 피스톤(318)에 의해 분리된다. 피스톤(318)은 불투과성 탄성재로 만들어질 수 있다. 일 예로서, 피스톤(318)은 캡슐(302)의 내부면과 함께 밀봉을 형성하는 환형 형상의 돌기(들)(319)를 포함할 수도 있다. 삼투압 펌프(300)는 멤브레인 플러그(200)에 인접하여 챔버(314) 내에 배치되고, 인체 내로 전달되는 유용한 약제(332)는 확산 조절기(308)에 인접하여 챔버(316)에 배치된다. 피스톤(318)은 멤브레인 플러그(200)를 통하여 캡슐(302)로 들어가도록 허용되는 환경 액체들로부터 유용한 약제(332)를 고립시키므로, 정상상태 흐름에서 사용시에, 유용한 약제(332)는 액체가 사용 환경으로부터 멤브레인 플러그(200)를 통하여 삼투압 작용 제(320)로 흐르는 속도에 일치하는 속도로 전달 포트(312)를 통하여 분출된다.
동작시에, 유체는 멤브레인 플러그(200)를 통하여 챔버(314)로 들어가고, 삼투압 작용제(320)에 스며든다. 적셔진 삼투압 작용제(320)는 부풀어 올라, 멤브레인 플러그(200)로부터 먼 방향으로 피스톤(318)을 밀어 챔버(316)의 체적을 감소시키고, 확산 조절기(308)를 통하여 외부로 일정량의 유용한 약제(332)를 밀어낸다. 확산 조절기(308)가 막히거나 또는 피스톤(318)이 끼워지면, 압력은 챔버(314)에서 증가하게 된다. 이러한 압력 증가는 멤브레인 플러그(200)를 피스톤(318)으로부터 먼 방향으로 밀게 된다. 멤브레인 플러그(200)는 슬롯(들)(206)이 노출될 때까지 캡슐(302)의 외부로 활주하게 된다. 슬롯(206)들이 노출되는 것만큼 빨리, 챔버(314)로부터의 압력은 캡슐(302)의 외부로 빠져 나가게 되는 것에 의하여, 캡슐(302)로부터 멤브레인 플러그(200)의 추가의 이동을 방지한다. 멤브레인 플러그(200)는 챔버(314)에서의 압력 증가가 통기된 후에 그 본래의 위치로 복귀될 수도 있다.
대체로, 캡슐(302)을 구성하기 위한 적절한 재료들은 그 크기 또는 형상을 변화시키지 않고 삼투압 작용제(320)의 팽창에 저항하도록 충분히 강성일 수 있다. 아울러, 재료들은 캡슐(302)이 이식으로 인하여 받을 수 있는 응력하에서 또는 동작 동안 발생되는 압력으로 인한 응력하에서 누설, 크랙, 부서짐, 일그러짐(distort)이 발생하지 않는 것을 보장하여야 한다. 캡슐(302)은 본 발명의 기술 분야에서 공지된 화학적으로 불활성인 생체 적합, 천연 또는 인공 재료로 형성될 수도 있다. 캡슐 재료는 바람직하게 티타늄과 같이 사용 후에 환자에 남아 있는 비 생분해성 재료이다. 그러나, 캡슐(302)의 재료는 대안적으로 유용한 약제의 조제후에 환경적으로 생체부식하는(bioerode) 생분해성 재료일 수도 있다. 대체로, 캡슐(302)을 위한 바람직한 재료들은 인체 이식에 적용 가능한 것들이다.
일반적으로, 본 발명에 따른 캡슐(302)에 적합한 구조의 전형적인 재료는 비반응 중합체들 또는 생체 적합 재료들 또는 합금들을 포함한다. 중합체들은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원공중합체와 같은 아크릴로니트릴 중합체들 등; 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리클로로트리폴로우르에틸렌, 공중합체 테트라플루오르에틸렌 및 헥사플루오르프로필렌과 같은 할로겐화된 중합체들; 폴리이미드; 폴리술폰; 폴리카보네이트; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리염화비닐-아크릴 공중합체; 폴리카보네이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌; 폴리스티렌 등을 포함한다. 캡슐(302)에 유용한 금속 재료들은 스테인레스 스틸, 티타늄, 백금, 탄탈, 금 및 이것들의 합금뿐만 아니라 금도금 철 합금, 백금 도금 철 합금, 코발트-크롬 합금 및 질화 티타늄 피복 스테인레스 스틸을 포함한다.
60% 이상, 종종 85% 이상의 티타늄 또는 티타늄 합금으로 만들어진 캡슐(302)은 높은 페이로드(payload) 능력을 위하여, 그리고 긴 내구성 응용물들을 위하여, 제형(formulation)이 전달 위치에서의 인체 화학적 성질에 민감한 최대 크기-임계 응용물들에 특히 바람직하다. 특정 실시예에서, 불안정한 유용한 약제 제형들이 캡슐(302)에 있는 특히 본 명세서에서 기술된 유체 흡수 기구와 다른 응용물들을 위하여, 특히 단백질 및/또는 펩티드 제형들, 제형이 노출되어야만 되는 금속제 성분들은 상술된 바와 같은 티타늄 또는 그 합금들로 형성되어야만 된다.
삼투압 작용제(320)는 도시된 바와 같이 알약 형태일 수도 있거나 또는 다른 형상, 직물, 밀도 및 농도를 가질 수 있다. 예를 들어, 삼투압 작용제(32O)는 분말 또는 과립 형태일 수 있다. 삼투압 작용제(320)는, 예를 들어 물과 접촉하여 부풀어 오르는 비휘발성 수용성 오스마젠트(osmagent), 오스모폴리머(osmopolymer) 또는 2개의 혼합물일 수도 있다.
일반적으로, 본 발명은 유용한 약제들의 처리에 적용하고, 유용한 약제들은 임의의 생리학적으로 또는 약학적으로 작용하는 물질도 포함한다. 유용한 약제(322)는 약제들, 비타민들, 영양제 등과 같은 사람 또는 동물의 몸에 전달되도록 공지된 임의의 약제들일 수도 있다. 본 발명에 의해 전달될 수도 있는 약 작용제들은 말초 신경들, 아드레날린제 수용체, 부교감 수용체, 골격 근육, 심장혈관계, 민무늬근, 혈액순환계, 개요 위치들, 신경원 접속 위치들, 내분비선 및 호르몬계, 면역계, 생식계, 골격계, 호르몬계, 소화 및 배설계, 히스타민계 및 중추신경계에서 작용하는 약들을 포함한다. 적절한 약제들은 예를 들어, 단백질, 효소, 호르몬, 폴리뉴클레오티드, 핵단백질, 다당류, 당단백질, 리포(지방) 단백질, 폴리펩티드, 스테로이드, 진통제, 국부 마취제, 항생물질, 항염 코르티코스테로이드, 항염 점안제 및 이 종들의 합성 유사제들로부터 선택될 수도 있다. 이러한 약들의 예시적 명단은 미국 특허 제6,270,787호에 개시되 삼투압 펌프를 사용하여 전달될 수도 있다. 상기 리스트는 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
유용한 약제(332)는 광범위한 화학적 및 고체, 액체 및 슬러리와 같은 물리적 형태들로 존재할 수 있다. 분자 레벨에서, 다양한 형태들은 비충전된 분 자(uncharged molecules) 복합체들 및 약학적으로 수용할 수 있는 염화염, 브롬화수소산, 황산염, 라우릴산염(laurylate), 올레인산, 및 살리실산염과 같은 산 첨가제 및 산기 첨가 염들을 포함할 수도 있다. 금속염들, 아민 또는 유기 양이온들이 산성 화합물을 위하여 사용된다. 에스테르, 에테르 및 아미드와 같은 유도체들이 또한 사용될 수 있다. 유용한 약제(322)들은 단독 또는 다른 유용한 약제들과 혼합되어 사용될 수 있다. 유용한 약제(322)들은 선택적으로 약학적으로 수용 가능한 캐리어들 및/또는 산화방지제, 안정제, 투과 촉진제 등과 같은 첨가 성분들을 포함할 수도 있다.
도 2c는 멤브레인 플러그(200)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 적어도 하나의 오리피스(216)가 기둥체(202)에 형성된다. 멤브레인 플러그(200)가 도 3에 도시된 삼투압 펌프(300)와 같은 삼투압 펌프의 한 쪽 단부에 삽입될 때, 멤브레인 플러그(200)가 완전히 수화되기 전에, 오리피스(216)는 유체가 멤브레인 플러그(200)를 통과하여 삼투압 작용제(도 3에서 320)에 스며드는 것을 허용한다. 이러한 것은 삼투압 펌프의 개시 위상을 가속화하는 효과를 가진다. 오리피스(216)의 크기는 유체가 기둥체(202)를 통하여 흐를 수 있는 정도이다. 오리피스(206)의 크기는 또한 기둥체(202)의 적절한 수화/부풀어 오름으로, 오리피스(216)가 결합되어 시스템의 삼투압 기능이 전체적으로 활성화되도록 허용하는 정도이다.
오리피스(216)의 지름은 멤브레인 플러그(200)의 기둥체(202)의 외경, 캡슐(도 3에서 302)의 내경, 및 멤브레인 플러그(200)가 흡수할 유체의 백분율에 좌우 된다. 오리피스(216)의 지름은 멤브레인 플러그(200)가 캡슐과 같은 속박을 만날 때까지 모든 방향들로 동일한 백분율로 팽창하게 된다는 추정에 근거하여 선택될 수도 있다.
멤브레인 플러그(200)의 체적(V)은 다음과 같이 설명될 수 있다:
V=πL(D/2)2 (1)
여기에서, L은 멤브레인 플러그(200)의 길이이고, D는 기둥체(202)의 지름이다. 식(1)의 양변에 (1+b)3을 곱하는 것은 다음의 식을 준다;
V(1+b)3 = L(1+b)(D(1+b)/2)2π (2)
여기에서, b는 유체 흡수로 인한 멤브레인 플러그(200)의 선형 치수에서의 변화이다. 유체 흡수로 인한 멤브레인 플러그(200)의 체적에서의 변화를 c라 하고, 그런 다음
(1+b)3= 1 + c (3)
멤브레인 플러그(200)의 외경이 캡슐(도 3에서 320)의 내경과 동일하면, 플러그가 팽창하기 전(A0,t=0)에 시간(0)에 오리피스(216)의 면적은 플러그가 팽창하기 전(AP,t=0)에 시간(0)에서의 플러그의 단면적과 플러그가 팽창한 후(AP,t=1)에 시간(1)에서의 플러그의 단면적 사이의 차이보다 작아야만 한다. 즉,
A0,t=0 < AP ,t=1 - AP ,t=0 (4)
여기에서,
A0,t=0 = (d/2)2π (5)
여기에서, d는 플러그가 팽창하기 전(t=0)에 오리피스의 지름이고,
A0,t=0 = (D/2)2π (6)
그리고
AP ,t=1 = [D(1+b)/2]2π (7)
다음의 설명은 식(3)과 식(7)의 결합에 의하여 얻어진다:
AP ,t=1 = (D/2)2(1+c)2/3π (8)
식(6) 및 (8)로부터, 시간(0)과 시간(1) 사이의 단면적의 차이는 다음과 같이 된다:
AP ,t=1 - A0,t=0 = (D/2)2[(1+c)2/3-1]π (9)
다음의 설명은 식(4)으로 식(5) 및 (9)를 나누는 것에 의하여 다음의 d를 구한다:
Figure 112006030237274-PCT00001
(10)
그러므로, 멤브레인 플러그는 3㎜의 지름, d < 1.02㎜을 가진 캡슐에서 3㎜(D=3㎜)의 기둥 지름으로 18% 팽창한다. 예를 들어, d는 기둥체의 지름의 35%미 만이다. 바람직하게, d는 기둥체의 지름의 0.8 내지 33%의 범위에 있다.
본 발명은 전형적으로 다음의 이점들을 제공한다. 본 발명의 멤브레인 플러그는 캡슐에 삽입되면 삼투압 펌프 캡슐로부터 그것의 빠짐을 방지하는 빌트인(built-in) 기구를 가진다. 그 결과, 캡슐 또는 캡슐에 있는 천공 구멍들에 멤브레인 플러그를 접착하는 추가의 작업들이 제거된다. 아울러, 캡슐에 대한 멤브레인 플러그의 접착으로 인한 멤브레인 플러그의 동작에서의 임의의 절충도 제거된다. 캡슐로부터 멤브레인 플러그의 빠짐을 방지하기 위한 기구, 즉 통기 슬롯(들)은 멤브레인 플러그가 제조될 때에 멤브레인 플러그에 형성될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인 플러그가 성형에 의해 형성되면, 성형 설계는 이미 멤브레인 플러그에서 슬롯(들)을 고려하게 된다. 이러한 해결이 추가의 작업을 요구하지 않기 때문에, 삼투압 펌프의 비용을 상당히 증가시키지 않는다. 멤브레인 플러그는 멤브레인 플러그가 완전히 수화되기 전에서 조차도 삼투압 작용제가 수화를 개시하도록 허용하는 오리피스를 포함한다. 이러한 것은 삼투압 펌프의 개시 위상을 가속화하는 효과를 가진다.
본 발명이 이러한 개시의 이점을 가지는 제한된 수의 실시예들에 대해 기술되었지만, 당업자는 본 명세서에 개시된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 재고될 수 있는 다른 실시예들을 예측할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구항들에 의하여 제한된다.

Claims (26)

  1. 삼투압 펌프(osmotic pump)로서,
    제 1 단부에 형성된 적어도 하나의 전달 포트(delivery port)를 가지는 캡슐; 및
    상기 캡슐의 내부 및 외부 사이에 유체 투과성 장벽을 제공하도록 상기 전달 포트로부터 먼 캡슐의 제 2 단부에 보유되는 멤브레인 플러그(membrane plug)를 포함하며;
    상기 멤브레인 플러그는, 기둥체(columnar body)와, 상기 기둥체가 상기 캡슐의 제 2 단부에 관계하여 소정 거리로 연장할 때 상기 캡슐의 내부로부터 외부로 압력을 통기시키는 것에 의하여, 제 2 단부로부터 상기 멤브레인 플러그의 빠짐(expulsion)을 방지하도록 기둥체에 형성되는 적어도 하나의 슬롯을 가지는 삼투압 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬롯은 상기 기둥체의 베이스로부터 연장하여 상기 기둥체에서 기부가 아닌 지점(non-based point)에서 종료하는 삼투압 펌프.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기부가 아닌 지점은 상기 기둥체의 길이의 10 내지 90%의 범위에 있는 삼투압 펌프.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 기부가 아닌 지점은 상기 기둥체의 길이의 20 내지 80%의 범위에 있는 삼투압 펌프.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 기부가 아닌 지점은 상기 기둥체의 길이의 30 내지 60%의 범위에 있는 삼투압 펌프.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기둥체는 확장 단부 캡에서 종료하고, 상기 단부 캡은 상기 캡슐에 있는 상기 기둥체의 반복성 위치를 만들도록 상기 캡슐의 제 2 단부와 결합하기 위한 표면을 가지는 삼투압 펌프.
  7. 제 1 항에 있어서, 다수의 돌기들(protrusions)이 상기 캡슐의 내부면을 결합하기 위한 상기 기둥체의 표면에 제공되는 삼투압 펌프.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 멤브레인 플러그는 반투과성 재료(semipermeable material)로 만들어지는 삼투압 펌프.
  9. 제 1 항에 있어서, 삼투압 작용제와 유용한 약제를 각각 수용하기 위하여 상기 캡슐에 형성된 제 1 및 제 2 챔버를 추가로 포함하는 삼투압 펌프.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 챔버들 사이에서 이동할 수 있도록 배 치된 피스톤을 추가로 포함하는 삼투압 펌프.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전달 포트는 상기 캡슐의 제 1 단부에 보유되는 확산 조절기(diffusion moderator)에 의해 제공되는 삼투압 펌프.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 기둥체의 스웰링(swelling)으로 인하여 막힐 때까지, 상기 기둥체를 통하여 유체가 흐르는 것을 허용하도록 상기 기둥체에 오리피스가 제공되는 삼투압 펌프.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 오리피스의 지름은 상기 기둥체의 지름의 35% 미만인 삼투압 펌프.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 오리피스의 지름은 상기 기둥체의 지름의 0.8 내지 33%의 범위에 있는 삼투압 펌프.
  15. 전달 캡슐을 가지는 삼투압 펌프와 함께 사용하기 위한 멤브레인 플러그로서,
    반투과성 재료로 만들어진 기둥체를 포함하며;
    상기 기둥체는 캡슐의 내부면과 결합하기 위한 외부면을 가지며 또한 슬롯을 구비하고, 상기 슬롯은 상기 기둥체의 베이스로부터 상기 기둥체의 외부면에 있는 기부가 아닌 지점으로 연장하여, 압력이 상기 캡슐의 내부로부터 외부로 선택적으로 통기될 수 있는 멤브레인 플러그.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 기부가 아닌 지점은 상기 기둥체의 길이의 10 내지 90%의 범위에 있는 멤브레인 플러그.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 기부가 아닌 지점은 상기 기둥체의 길이의 20 내지 80%의 범위에 있는 멤브레인 플러그.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 기부가 아닌 지점은 상기 기둥체의 길이의 30 내지 60%의 범위에 있는 멤브레인 플러그.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 기둥체 상에 형성된 확장 단부 캡을 추가로 포함하며,
    상기 단부 캡은 상기 캡슐에 있는 상기 기둥체의 반복성 위치를 달성하도록 상기 캡슐의 일 단부와 결합하기 위한 표면을 가지는 멤브레인 플러그.
  20. 제 15 항에 있어서, 다수의 돌기들이 상기 캡슐의 내부면과 결합하기 위하여 상기 기둥체의 표면에 제공되는 멤브레인 플러그.
  21. 제 15 항에 있어서, 반투과체의 스웰링으로 인하여 막힐 때까지, 상기 기둥체를 통하여 유체가 흐르는 것을 허용하도록 상기 기둥체에 오리피스가 제공되는 멤브레인 플러그.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 오리피스의 지름은 상기 기둥체의 지름의 35% 미만인 멤브레인 플러그.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 오리피스의 지름은 상기 기둥체의 지름의 0.8 내지 33%의 범위에 있는 멤브레인 플러그.
  24. 전달 캡슐을 가지는 삼투압 펌프와 함께 사용하기 위한 멤브레인 플러그로서,
    반투과체로 만들어진 기둥체를 포함하고,
    상기 기둥체는 상기 캡슐의 내부면과 결합하기 위한 외부면을 가지고, 상기 기둥체의 스웰링으로 인하여 막힐 때까지, 상기 기둥체를 통하여 유체가 흐르는 것을 허용하는 오리피스를 구비하는 멤브레인 플러그.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 오리피스의 지름은 상기 기둥체의 길이의 35% 미만인 멤브레인 플러그.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 오리피스의 지름은 상기 기둥체의 지름의 0.8 내지 33%의 범위에 있는 멤브레인 플러그.
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WO2023120894A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 이오플로우㈜ 전기 삼투압 펌프

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