电解再化合控制遮蔽件和其制造方法
【专利说明】电解再化合控制遮蔽件和其制造方法
[0001]交叉引用相关串请
[0002]本申请要求2013年6月25日提交的美国序列号61/839，166的优先权和权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
发明领域
[0003]在各种实施方案中，本发明总体涉及电极制作，更具体地涉及用于电解栗装置的电极的制作。
[0004]发明背景
[0005]电解栗使用电化学产生的气体作为压力源，所述压力源用于将流体(例如，药剂)从一个位置配送到另一个位置。例如，在浸入在水性电解质中的两个金属电极(例如，铂、金或钯)之间合适的电压的施加产生氧气和氢气，所述氧气和氢气可以施加压力到活塞、膜、隔膜、或其它力传送器。水的电解在再化合催化剂(诸如铂)的存在下，快速且可逆地发生，所述再化合催化剂在不存在施加的电压时，催化氢和氧的再化合而重新形成水。电解机制可以有利地用于药物递送，因为它们可以被电子化控制并且电解和药物储器重新填充。
[0006]电解栗对药物递送应用提供了几个优点。它们的低温、低电压和低功耗操作使得它们非常适合于在体内长期工作。对于眼部应用，电解栗有利地产生可忽略的热，并且还可以实现高的应力-应变关系。此外，气体气析出甚至在加压环境(例如，300MPa)下进行，并产生氧气和氢气，所述氧气和氢气有助于体积膨胀，该体积膨胀约是在反应中使用的电解质(例如，水)的千倍。此外，它们使它们自身容易使用微电子来控制施加到栗的电压和电流(并因此控制压力产生的时间模式)。
[0007]然而，电解栗一般需要面向具体应用的制作。电极配置和图案例如可以设计或改造成以适应不同的栗送要求，所述栗送要求反过来转化为电压、电流、和再化合的要求。电极效率进一步受到电极材料、几何形状和表面条件的影响。
[0008]电解装置的总效率还受系统级参数的影响，所述系统级参数诸如为栗的尺寸、药物储器尺寸、药物储器形状、电解质混合物的特性、流体连接到药物储器的止回阀的开启压力、和使用过程中该栗可能经受的环境压力。这些次要因素间接影响电解电极的要求。
[0009]电极可以被设计成不同的形状。例如，由插入到药物腔室中的两个扁平电极组成的简单的配置。更精细的图案样式有成形为平行杆、平行线，同轴构件等的电极。电极也可以被图案化到表面上，以增加暴露的表面积。此外，出于冗余目的，也可以使用多对电极。
[0010]由于用于电池的有限空间、有关充电的顺应性问题、和/或与外植入非充电装置有关的成本，可植入的医疗设备具有仔细预算的功率要求。其结果是，通常执行细致的计算和重复测试来确保面向具体应用的电极配置满足装置的功率需求。诸如电解气体产生速度、再化合速度和电流消耗等参数可通过电极材料、间距、形状、宽度等的迭代修改而调整。然而，目前这种迭代过程涉及成品装置的构造，所述成品装置中的每一个被测试并修改，用于下一次迭代。目前没有切实可行的修改或改变已经制造好的电极的图案的方法，以便于测试和进一步的修改。
【发明内容】
[0011]本发明的实施方案提供了结合在电解芯片上的再化合的遮蔽件，以通过遮蔽掉暴露于电解质溶液的电极的部分而调整电解参数。这防止电解气体触及电极上的催化剂而再化合。由诸如铂等催化材料制成的电极的遮蔽掉的区域减慢了这些气体再化合回到电解质，从而对电解速率一特别是对气体产生的速率与气体再化合的速率的比率一提供控制，气体产生的速率与气体再化合的速率的比率代表栗性能的关键参数。如果在给定的电解电流下，过多的气体再化合，则栗送停止，并且需要更大的电解电流来促进气体的产生并驱动药物递送。
[0012]在一些实施方案中，电极是彼此间隔开的分立构件。在这样的配置中，两个电极可以被对称地遮蔽(通过单个遮蔽件或通过在各电极上的遮蔽件)或单个电极可以被屏蔽；操作效果将是等同的。
[0013]因此，在第一方面，本发明涉及用于给送液体的装置。在各种实施方案中，该装置包括壳体；在所述壳体内的栗组件，所述栗组件包括储器、电解施力机构和插管，所述插管用于响应于所述施力机构所施加的压力，将液体从所述储器引导到在所述壳体的外部的排出部位；和在所述施力机构内部的电解质储器和所述电解质储器中的电极组件，所述电极组件包括(i)至少两个电极和(ii)在所述电极中的至少一个电极的部分之上的不透气的遮蔽件。
[0014]所述遮蔽件的尺寸和形状可以设置成使得遮蔽的电极部分与未遮蔽的电极部分的比率获得气体再化合与气体产生的目标操作比率。在典型的实施方式中，所述电极设置在电解芯片上。所述电极可以包括下述的至少一种或实质上由其组成:在帕利灵(parylene)、陶瓷、或生物相容性绝缘体上的铀、金、或银。因此，所述电极可以充当再化合催化剂，但附加的再化合催化剂可以加入到电解质储器以增加再化合。
[0015]在一些实施方案中，所述遮蔽件结构的至少部分用环氧树脂粘接到所述电极。所述遮蔽件结构可以包括或实质上由PEEK、陶瓷、铝组成。间隔件可以插在支撑所述电极的芯片和覆盖结构(诸如膨胀膜)之间，且所述间隔件的高度限定电解质储器的高度。一般情况下，所述间隔件包围所述电极并且不结合到所述电极。
[0016]在另一方面，本发明涉及用于给送液体的装置的制造方法，特别地，所述装置包括壳体和在所述壳体内的栗组件，所述栗组件包括储器、气体驱动施力机构和插管，所述插管响应于所述施力机构所施加的压力，用于将液体从所述储器引导到在所述壳体的外部的排出部位，该装置还包括在栗送机构内部的电解质储器。在各种实施方案中，所述方法包括以下步骤:提供至少两个电极；用不透气的材料遮蔽所述电极中的至少一个电极的部分；和将所述电极引入到所述电解质储器，其中电极的暴露部分设计图案成实现所述储器中的气体再化合与气体产生的目标操作比率。
[0017]该遮蔽步骤可包括通过图案模板将不透气的材料沉积在所述电极中的至少一个上。替代性地，不透气材料可以通过化学气相沉积而施加。在各种实施方案中，遮蔽步骤包括通过在预定的图案中逐点印刷而将所述不透气的材料沉积在电极中的至少一个上。替代性地，所述遮蔽步骤包括将不透气的材料粘附到所述电极中的至少一个。间隔件可以设置到所述电解质储器的非电极部分。
[0018]贯穿本说明书，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个实施方案”或“实施方案”的引用意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各个地方，短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施方案中”、“在实施方案中”的出现不一定都指代同一实施例。此外，特定的特征、结构、例程、步骤或特性可以以任何合适的方式被组合在技术的一个或多个实施例中。本文提供的标题仅是为了方便而并没有试图限制或解释所要求保护的技术的范围或含义。术语“基本上”或“大约”是指±10% (例如，按重量计或按体积计)，且在一些实施方案中是指±5%。术语“实质上由…组成”不包括其它功能性材料，除非本文另有说明。然而，这样的其它材料可以以全体或个别的方式以可追迹的量存在。
【附图说明】
[0019]在附图中，贯穿不同的视图，相同的附图标记通常指代相同的部件。此外，附图不一定按比例绘制，相反重点通常在于示出本发明的原理。在以下的描述中，参照以下附图描述本发明的各种实施方案，其中:
[0020]图1示意性地示出结合本发明可用的电解栗侧剖视图。
[0021]图2是适于在图1中所示的栗中使用的电解电极布置的平面图。
[0022]图3是图2中所示的电极布置的平面图，其中，遮蔽件覆盖所述电极表面的部分。
[0023]图4是示出间隔件与图3中所示的遮蔽件一起使用的分解图。
【具体实施方式】
[0024]典型的药物递送装置包括储器和插管，所述储器装有包括治疗剂(例如，药物)的液体，所述插管与储器流体连通。在所述插管的远端处或附近，所述插管具有出口，所述出口构造成用于与患者的目标治疗部位(例如，患者的眼睛、耳朵、脑、肌肉等)流体连通。所述装置还包括在电解槽中的一对电极。在电极之间施加的电压自所述电解流体中产生气体。所产生的气体将力施加在力传送器上，诸如为活塞、隔膜或膜，所述力传送器迫使液体从储器流入所述插管并通过出口。换而言之，电极操作电解栗。电解质储器和药物储器之间的各种压力传送配置和接口可以被改造成适应栗的结构限制。这些限制在药物递送装置是可植入的实施方案中是更大的。根据目标治疗部位和将要递送的治疗剂的要求，替代性流体连通方法可以被并入，包括一个或多个插管、针、渗透膜、或烧结梯度(sinteringgradients)。
[0025]代表性的电解驱动式药物递送装置100示于图1。所示的装置100包括一对腔室130、140 (例如，帕利灵包封)和插管120。上部腔室130限定药物储器，所述药物储器装有将要以液体形式给送的一种或多种药物，且下部腔室140包含流体(例如，和电解流体)，当所述流体被进行电解时，析出气体，所述气体包括一种或多种气体产品(如在一个实施方案中，电解腔室内的流体的电解产生两种气体&和02)。这两个腔室由隔膜150分开。隔膜150可以是弹性的和/或可以带波纹，从而为其提供膨胀，以响应在下部腔室140内的流体从液体到气体状态的相变。隔膜150可以由一个或多个帕利灵膜和/或复合材料制成，隔膜150和治疗剂的流体路径的其它部件可以由生物相容的材料制成。
[0026]腔室130、140可以位于成形的保护罩或壳160内，保护罩或壳160由相对刚性的生物相容性材料(例如，医用级聚丙烯、金属、和/或生物相容的塑料)制成。壳160提供坚硬的表面，药物储器腔室130的外壁110对该坚硬的表面施加压力，且该坚硬的表面保护栗免受意外的外力。壳160可以包括覆有帕利灵的固体、穿孔或非穿孔的生物相容性材料。包括例如电池和用于电力和数据传输的感应线圈的控制电路170被嵌入下部腔室140的下方(例如，下部电解腔室140的底壁280和壳体160的底板之间)。在一个实施方案中，控制电路170嵌入在保护性封装件(诸如但不限于，硅和/或帕利灵包封)。控制电路170对定位在下部腔室140内的一个或多个电解电极240提供电力，并且可以由诸如但不限于导电性环氧树脂等材料固定到电解电极240，该导电性环氧树脂包括生物相容性材料(例如金或银)。电解