专利名称：渗透输送系统流量调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及输送有用介质的渗透输送系统，更特别地，涉及渗透输送系统流量调节器。
医药及兽医领域有用介质如药物的受控输送已由多种方法实现。一种有用介质的受控长期输送方法涉及利用渗透输送系统。可植入这些装置以受控方式在预定时间或施用期间内释放有用介质。通常，渗透输送系统通过从外部环境吸收液体并释放相应数量的有用介质进行操作。
渗透输送系统—一般称为“渗透泵”—通常包括某些类型具有壁的包套或腔体，壁选择性允许液体进入内装吸液渗透介质的包套内部。渗透介质在腔体内吸收液体在腔体内产生渗透压，这反过来导致有用介质从腔体输送。渗透介质可以是有用介质和/或含有输送给病人的有用介质的制剂。但在许多情形下，采用单独的渗透介质，特别是利用它将液体吸入腔体的能力。
当采用单独的渗透介质时，渗透介质可由分隔元件或活动柱塞与渗透输送系统腔体内的有用介质隔开。渗透输送系统的结构使得在渗透介质吸水并溶胀时，腔体并不膨胀。当渗透介质膨胀时，它导致有用介质以大体上与液体(它通常是水，通过渗透作用进入渗透介质)相同的速率经腔体的孔或输送口排放。渗透输送系统可被设计成以受控恒定速率、可变速率或脉冲方式输送有用介质。
在一些已知渗透输送系统中，渗透介质通常做成渗透片并置于腔体内。此后，通常将半渗透膜插塞放置在片剂经其插入的腔体的开孔中。半渗透膜插塞作为选择性允许液体进入腔体内部的壁。已知的半渗透膜插塞通常是具有凸缘的圆柱形元件，其操作方式与软木塞相同。这些半渗透膜插塞将腔体内部与外部使用环境隔离，只允许特定的液体分子通过半渗透膜插塞从使用环境渗透进入腔体内部。液体通过半渗透膜插塞渗透的速率控制渗透介质的膨胀速率并驱动期望浓度的有用介质从输送系统通过输送孔。渗透输送系统可通过改变半渗透膜插塞的渗透系数控制有用介质的输送速率。
在已知渗透输送系统中，有用介质通过输送孔离开渗透输送系统腔体。这类输送孔一般加工在插入渗透输送系统腔体的开孔中的插塞状元件上。输送插塞插入其中的腔体的开孔通常与容纳半渗透膜插塞的腔体的一端相对。由此，在装配这些渗透输送系统时，首先将分隔元件插入腔体。此后将渗透介质或多种介质插入腔体，并将半渗透膜插塞插入分隔元件和渗透介质经其插入的开孔。此后，若渗透输送系统腔体包括两个彼此相对设置的开孔，将系统旋转180°，并将有用介质经输送插塞将要经其插入的开孔插入腔体。期望数量的有用介质插入腔体后，再将具有输送口的输送插塞插入有用介质经其插入的开孔。除输送口外，输送插塞将腔体与外界环境有效地隔离。
当具有输送插塞的渗透输送系统处于使用环境时，液体由于渗透作用通过半渗透膜插塞吸入，导致渗透介质膨胀并导致有用介质通过输送插塞上的输送口流动。由此有用介质通过输送口离开渗透输送系统的腔体，并被输送到使用环境。
与上述渗透输送系统有关的一个问题是，当输送插塞插入渗透输送系统腔体时，空气或气体常常被截留在有用介质上方。当液体开始通过膜插塞被渗透介质吸收时，渗透介质膨胀并驱动分隔元件，对将要通过输送口输送的有用介质进行压缩。因空气袋截留在隔室内或有用介质制剂自身之内，故在不可压缩的有用介质通过输送插塞上的输送通道输送前，渗透压必须挤压空气袋。由于压缩空气袋的时间延长了有用介质的输送起动阶段，这存在问题。输送“起动”时间通常指从插入使用环境直至有用介质实际速率不低于预定稳态速率的大约70％的时间。起动期可能延长几天或几周，这取决于空气间隙的尺寸和系统的流量。有用介质输送的起动延迟是渗透输送系统的一个重要问题。此外，空气可能从渗透输送系统排出导致例如对已植入了渗透输送系统的人体严重的健康危险，这取决于植入该系统的部位。
若渗透输送系统包括具有极小输送通道或通道的输送插塞，截留的空气可能完全阻止有用介质从输送通道的流动和/或引起有用介质时有时无的输送。
与上述渗透输送系统有关的另一个问题是，当输送插塞插入容纳有用介质的腔体时过量有用介质常常从腔体中排出来。过量有用介质是确保将尽可能多的空气排出输送腔体所必需的。所排出的有用介质必须从渗透输送系统腔体清除，这使得难以准确确定渗透输送系统内的有用介质量和最终输送的有用介质量。因大多数有用介质极其昂贵，浪废介质问题更为突出，而过量的有用介质不能回收重新利用。某些情况下，在插入过程中可能排出多达四十微升的有用介质。
已插入上述渗透输送系统的输送插塞上的输送通道或孔是有用介质与外部使用环境之间相互作用的场所。对已知输送插塞的特定输送通道的一个限制是其长度和/或内截面面积都必须足够小，以便活性介质离开输送系统腔体的平均速度比从使用环境向内流入输送系统的液体的速度高。由此，由于外界物质对有用介质的任何污染可能对有用介质的效用产生不利影响，输送插塞上的这些输送通道或孔起到将有用介质与外部使用环境中的液体及颗粒隔离的重要功能。例如，由于扩散，通过输送孔从使用环境向内流动的物质可能污染包套的内部，使有用介质制剂不稳定、稀释或改变。特别成问题的是，防止液体通过已知渗透输送系统的输送孔从使用环境扩散以便不削弱有用介质的效用并与此同时获得有用介质从渗透输送系统输送的期望速率。
与上述渗透输送系统有关的另一个问题是，在输送插塞已插入渗透输送系统腔体后，必须覆盖系统的输送插塞插入端。在渗透输送系统插入使用环境之前的这段时间内，该覆盖步骤对防止有用介质通过输送插塞的输送通道或孔蒸发是必需的。由此，在植入过程中，罩帽必须在装置插入前移除，这使渗透输送系统的植入过程和装配过程更为复杂。
由于上述列举的与现有渗透输送系统有关的问题，以受控输送速率从渗透输送系统给予有用介质是十分昂贵且特别困难的。
本发明的首要目的是提供增强渗透输送系统性能的渗透输送系统流量调节装置。
本发明的另一目的是提供能够缩短有用介质从渗透输送系统输送前的起动时间的渗透输送系统流量调节装置。
本发明的另一个目的是提供简化渗透输送系统装配的渗透输送系统流量调节装置。
本发明的另一目的是提供减少物质从外界环境反向扩散到渗透输送系统内的渗透输送系统流量调节装置。
本发明的另一个目的是提供较传统渗透输送系统起动时间缩短的渗透输送系统。
本发明另一目的是提供在装配后不需在渗透输送系统上设置防止有用介质从系统蒸发的罩帽的渗透输送系统。
本发明的另一个目的是提供降低有用介质浪费量的渗透输送系统的装配方法。
本发明的另一目的是提供减少气体或空气截留可能性的渗透输送系统的装配方法。
本发明的另一个目的是提供将有用介质输送到渗透输送系统的方法，该方法允许空气或气体从渗透输送系统的腔体排出，与此同时将有用介质输送到腔体内。
本发明通过提供渗透输送系统流量调节器或调节体、渗透输送系统流量调节装置、采用流量调节装置的渗透输送系统、装配渗透输送系统的方法以及将有用介质输送到渗透输送系统的方法的实施方案，解决了已知渗透输送系统的缺陷。在此，“调节器”和“减速器”互换使用。渗透输送系统流量调节体或装置减少了在有用介质内或有用介质与流量调节器之间空气袋的出现，减少了在装配输送系统时有用介质的浪费量，并且根据流量调节装置的另一个实施方案，使从外部使用环境反扩散的物质最少。
根据本发明的一个方面，渗透输送系统包括半渗透部分，以及具有开孔和容纳液体溶胀性渗透介质和有用介质的内部的腔体。液体溶胀性渗透介质通过半渗透部分从周围环境吸收液体，导致从腔体输送有用介质。另外还包括至少部分处于腔体开孔中的渗透输送系统流量调节体。流量调节体具有相对的两端和在有用介质插入渗透输送系统时用于对渗透输送系统通风的装置。输送通道与通风装置分开设置，用于从渗透输送系统输送有用介质。在至少腔体和流量调节体之一内形成输送通道。
根据本发明的另一方面，渗透输送系统流量调节装置包括被制造和安装成至少部分位于渗透输送系统腔体的开孔中的流量调节体。流量调节体包括相对的两端，以及贯穿流量调节体设置并连通相对的两端的通风孔。在流量调节体内形成输送通道，输送通道与通风孔分开设置，用于从渗透输送系统输送有用介质。
根据本发明的另一个方面，渗透输送系统流量调节装置包括被制造和安装成至少部分位于渗透输送系统腔体的开孔中的流量调节体。流量调节体包括相对的两端，贯穿流量调节体设置的第一孔和贯穿流量调节体设置的第二孔。第一孔和第二孔各自连通相对的两端。流量调节体包括用于从渗透输送系统输送有用介质的输送通道。流量调节装置包括将第一和第二孔中的至少一个密封的装置。
根据本发明的另一方面，渗透输送系统包括半渗透部分和具有开孔及容纳液体溶胀性渗透介质和有用介质的内部的腔体。液体溶胀性渗透介质通过半渗透部分从周围环境吸收液体导致从腔体输送有用介质。渗透输送系统包括具有至少部分位于腔体开孔内的流量调节体的渗透输送系统流量调节装置。流量调节体具有相对的两端、贯穿流量调节体设置的第一孔和贯穿流量调节体设置的第二孔。第一和第二孔各自连通相对的两端。流量调节装置包括位于第一和第二孔之一内的至少一个罩帽，并且流量调节体和腔体中的至少一个包括用于从渗透介质输送系统输送有用介质的输送通道。
根据本发明的另一个方面，渗透输送系统流量调节装置包括被制造和安装成至少部分位于渗透输送系统腔体的开孔中的流量调节体。流量调节体具有相对的两端和一贯穿流量调节体设置的孔。该孔连通相对的两端。流量调节体具有用于从渗透输送系统输送有用介质的输送通道。塞棒具有端部、轴及与端部相对设置的尖端。塞棒至少部分位于孔内以密封该孔，并且一个分隔物被固定于带有塞棒的流量调节体上以便将分隔物固定在流量调节体和塞棒端部之间。
根据本发明的另一个方面，渗透输送系统包括半渗透部分和具有开孔及容纳液体溶胀性渗透介质和有用介质的内部的腔体。液体溶胀性渗透介质通过半渗透部分从周围环境吸收液体导致从腔体输送有用介质。渗透输送系统流量调节体至少部分位于腔体开孔内。流量调节体具有相对的两端、一贯穿流量调节体设置并连通相对的两端的孔。输送通道与孔分开设置，形成于流量调节体和腔体中的至少一个之中，用于从渗透输送系统输送有用介质。另外还包括基本上防止渗透输送系统外部的液体进入渗透输送系统内部的装置。该防止装置允许有用介质从渗透输送系统排放到周围环境。
根据本发明的另一方面，装配渗透输送系统的方法包括如下步骤将渗透介质放置在腔体内部；将渗透输送系统流量调节体至少部分插入腔体的开孔中以将开孔至少部分密封，流量调节体和腔体其中之一具有用于从渗透输送系统输送有用介质的输送通道；并通过流量调节体中的填充孔将有用介质输送到腔体内。
根据本发明的另一个方面，将有用介质输送到渗透输送系统内的方法包括如下步骤将有用介质通过插入渗透输送系统开孔中的流量调节体中的孔插入；并在将有用介质通过孔插入时从渗透输送系统排放气体。
根据本发明的另一方面，装配渗透输送系统的方法包括如下步骤将渗透介质放置在腔体内部；将渗透输送系统流量调节体至少部分插入腔体的开孔中，流量调节体具有孔以及与孔分开设置的输送通道；将有用介质通过流量调节体中的孔输送到腔体内；并在流量调节体附近形成真空以减少渗透输送系统内的气体量。
由以下对本发明优选实施方案的详细叙述和描述，本领域的技术人员可容易地明白本发明进一步的目的和优势。将能够理解，本发明能够在不背离本发明下在多个不同方面进行改动。由此，附图和描述应被视为描述性质的而非限制性的。
现参考附图详细描述本发明，其中，类似元件由相似的标号表示，其中
图1表示根据本发明一实施方案的渗透输送系统流量调节器的侧视图。
图2表示根据本发明一实施方案的渗透输送系统流量调节器的端视图。
图3表示根据本发明一实施方案的渗透输送系统流量调节器沿图2的3-3线的侧视断面图。
图4表示根据本发明一实施方案的渗透输送系统的侧视断面图。
图5表示根据本发明的一实施方案的渗透输送系统流量调节器的端视图。
图6表示根据本发明的一实施方案的渗透输送系统流量调节器沿图5的6-6线的侧视断面图。
图7表示根据本发明一实施方案的渗透输送系统流量调节器的侧视断面图。
图8表示根据本发明一实施方案的渗透输送系统流量调节器的侧视断面图。
图9表示根据本发明一实施方案的渗透输送系统装配的侧视断面图。
本发明涉及增强采用流量调节器的渗透输送系统的起动和性能的渗透输送系统流量调节装置。图1、6和8表示根据本发明实施方案的渗透输送系统流量调节装置20，120，220。渗透输送系统流量调节装置20，120，220将参考根据本发明实施方案的例举性渗透输送系统40，140，240进行描述。渗透输送系统40，140，240包括各自的流量调节装置20，120，220。
渗透输送系统流量调节装置20，120，220包括具有贯穿流量调节装置的流量调节体设置并连通流量调节体相对两端的排放装置或通风孔24，124，224的流量调节体21，121，221。流量调节体21还包括也连通两相对端37、38的第二附属孔或填充孔22。渗透输送系统流量调节装置20，120，220减少了在系统装配期间、确切地说是在有用介质44，144，244经孔22，124，224进入系统腔体期间在渗透输送系统40，140，240的腔体42，142，242内形成空气袋或气体袋的机会。由于将渗透输送系统40，140，240与渗透输送系统流量调节装置20，120，220一起使用减少了在腔体42，142，242内形成空气或气体的机会，输送有用介质44，144，244的起动时间及系统的性能得到增强。采用流量调节装置20，120，220也减少了在渗透输送系统40，140，240装配期间有用介质44，144，244浪费的机会。
图1表示例举性渗透输送系统流量调节装置20的侧视图。流量调节装置20的流量调节体21被制造和安装成至少部分位于腔体42的第二开孔39中。图1-4所示的流量调节体21通常是圆柱形，并旨在插入或放置到例举性渗透输送系统40的腔体42的第二开孔39中。由于腔体42和其中的开孔39是圆柱形的，流量调节体21也是圆柱形的以便流量调节体在腔体第二开孔中的位置至少部分可调。当然，流量调节体21可以是其它不同的形状和尺寸，这通常相应于渗透输送系统40的腔体42内的第二开孔39的形状和尺寸，以便流量调节装置20的流量调节体21被制造和安装成至少部分位于开孔中。例如，若腔体42的第二开孔39是方形的，流量调节器也将制成方形的。
渗透输送系统流量调节体21由惰性、并优选由生物相容性材料制成。生物相容性和惰性材料的实例包括但并不限于金属例如钛、不锈钢、铂和它们的合金，以及钴—铬合金及类似材料。其它相容性材料包括聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯及类似物。
如图1所示，渗透输送系统流量调节装置20的流量调节体21可包括输送通道32。在图1所示的本发明的实施方案中，输送通道32为螺旋形的。螺旋输送通道32允许渗透输送系统40的腔体42内的有用介质44由腔体内部进入外部使用环境。螺旋输送通道32在位于渗透输送系统流量调节体21的细长部分的螺纹36之间形成。
一旦流量调节体21被插入到腔体42的有用介质44上方的第二开孔39中，腔体内表面43或壁将紧靠在螺纹36上以便有用介质可通过其输送的唯一区域仅是在螺纹之间形成的输送通道32。如此结构，螺旋输送通道32始于与第一相对端37相交的输送入口28，止于输送口30。一旦渗透介质47在输送系统内产生渗透压，腔体42内的有用介质44将进入输送入口28，沿螺旋输送通道32流动并最终由输送口30排出到使用环境。
在螺纹36的贴合表面和腔体42的内表面43之间形成的螺旋通道32的螺距、幅度、截面积及形状是影响渗透输送系统40内的背压和通过输送通道32的反扩散可能性的因素。
通常，输送通道32的几何结构使液体从使用环境进入腔体42的反向扩散降低。然而，正如下面的进一步描述，根据本发明另一实施方案的流量调节装置120可用于机械式使反向流动或反向扩散最小。图1所示的渗透输送系统流量调节体21的几何结构是螺旋流动通道32的长度和其中流动的有用介质44的流速足以抑制外部液体通过流动通道32的反向扩散而不显著增加腔体42内的背压。由此，在渗透输送系统40起动后，有用介质44的释放速率受控于系统的渗透泵输送速率。确定输送通道32尺寸时需考虑的因素在美国专利申请系列号No.08/595,761中予以公开，该申请的全部公开内容在此引为参考。
流量调节体21的尺寸是在腔体42的内表面43与流量调节体21上的螺纹36外表面之间形成密封。调节器20和腔体42之间形成的密封优选可承受渗透输送系统40内产生的最大渗透压，或如果系统内压力超过预定临界值时是故障自动保险的。在图1-4所示的本发明的实施方案中，流量调节器在腔体42的第二开孔39中紧密配合，在流量调节体21的螺纹36和腔体的内表面43之间形成密封。但也可由本领域熟知的其它技术形成密封。
有用介质44的输送通道32在调节器20的螺纹36和腔体42之间形成。选择输送通道的长度、内截面形状和通道面积以便有用介质44通过通道的平均线速度高于使用环境中的材料由于扩散或渗透作用的线性向内通量，因此削弱或调节反扩散及污染渗透输送系统40内部、使有用介质制剂不稳定、稀释或其它改变的有害影响。可通过调节输送通道32的几何形状改变有用介质44的释放速率，如下所述。
有用介质44流出输送孔30的对流流动由渗透输送系统40的泵送速率和腔体42内的有用介质的浓度确定，如下所示Qca＝(Q)(Ca)(1)其中Qca是有用介质44的对流输送量，mg/日Q是有用介质制剂的总的对流输送量，cm3/日Ca是腔体42内的制剂中的有用介质44的浓度，mg/cm3介质44通过输送孔30的扩散流动是介质浓度、输送通道32的截面结构、介质扩散系数及输送通道长度的函数，可表示如下Qda＝Dπr2ΔCa/L(2)其中Qda是介质44的扩散输送量，mg/日D是通过输送通道32的扩散系数，cm2/日r是输送通道的有效内半径，cmΔCa是腔体42内的有用介质44与输送孔30 的使用环境中的有用介质的浓度差，mg/cm3L是输送通道的长度，cm通常，腔体42内有用介质44的浓度比使用环境中的介质浓度大得多，所以差值ΔCa可近似为腔体内的介质浓度，Ca。由此Qda＝Dπr2Ca/L(3)通常期望保持介质的扩散通量小于对流流动的10％。表示如下Qda/Qca＝Dπr2Ca/QCaL＝Dπr2/QL≤0.1(4)方程4表明，相对扩散通量随体积流量和通道长度的增加而降低，随扩散系数和通道半径的增加而增加，并与有用介质浓度无关。
孔30通向腔体42处水的扩散通量可近似为Qwd(res)=CoQe(-QL/QWA).......(5)]]>其中
Co是水的浓度分布，mg/cm3Q是质量流量，mg/日L是输送通道的长度，cmDW是水在输送通道中通过材料的扩散系数，cm2/日A是输送通道中截面面积，cm2通过输送孔的流体压力降可计算如下P＝8QLμ/r4(6)同时求解方程(4)，(5)和(6)，对一系列不同有效输送孔直径得到表1所示的值，其中Q＝0.38μl/日Ca＝0.4mg/μlL＝5cmDa＝2.00E-06cm2/secμ＝5.00E+02cpCw0＝0mg/μlDw＝6.00E+06cm2/sec
表1
在图1所示的流量调节器20的实施方案中，输送通道32可以是长约0.5mm到20mm，长度优选为约1到10mm，直径为约0.001到0.020英寸，优选为约0.003到0.015英寸以允许流量为约0.02到50μl/日，通常为0.2到10μl/日，往往为0.2到2.0μl/日。此外，导管或其它系统可与流量调节器的输送孔30的端部连接以在离开可植入渗透输送系统的一点处提供有用介质制剂的输送。这类系统为本领域所熟知并在如美国专利No.3,732,865和4,340,054中予以描述，这些专利全文在此作为参考。
虽然输送通道32优选形成于流量调节体21的外表面上，但不必如此。流量调节体21不必具有输送通道32。例如，圆柱形腔体42的内表面43可包括预定螺距、幅度和截面积的螺纹。在腔体42的内表面43中形成的该螺纹可作为有用介质44的输送通道32。在这一实施方案中，除在腔体的内表面43中形成的输送通道32外，流量调节体21可具有密封腔体42内的第二开孔39的光滑圆柱外表面。在这一实施方案中，因外表面继续限定输送通道32的截面面积，流量调节装置20将继续调节流量。或者，腔体42的内表面43和流量调节体21的外圆柱形表面可各自具有阴螺纹、阳螺纹、或其任意组合以形成预定尺寸的输送通道32。此外，输送通道32不必是单螺旋通道，它可以是直通道或弯通道，或通道系列。
如图3所示，例举性渗透输送系统流量调节装置20包括第一孔或通风孔24和第二附属孔或填充孔22。通风孔24和填充孔22细长而直，并沿轴向平行地贯穿渗透输送系统流量调节装置20的流量调节体21。换言之，填充孔22的纵轴与通风孔24的纵轴基本上与流量调节器的相对端37、38中的至少一个垂直。因流量调节体21优选为圆柱形以便它被制造并安装成至少部分位于圆柱形腔体42的第二开孔39中，通风孔24和填充22与腔体42的内表面43和圆柱形外表面平行。
通风孔24和填充孔22完全贯穿或贯通流量调节体并连通圆柱形流量调节体21的第一相对端37与第二相对端38。如图2所示，通风孔24和填充孔22各有一直径相同的圆截面形状。虽然通风孔24和填充孔22的截面面形状优选为圆形，但其它的孔形状也是可预期的。例如，方形，三角形，或椭圆形截面面的孔22，24都在本发明范围内。此外，孔22、24的纵轴不必与流量调节体21的纵轴平行。例如，孔22、24可相对调节体21的纵轴成一定角度，或螺旋通过流量调节器体21。
参考本发明另一实施方案的渗透输送系统40，对流量调节装置20予以最佳描述。
图4表示根据本发明的一种渗透输送系统40的实施例。图4所示的结构是一渗透输送装置的实施例，但并不是对本发明的限制。本发明通常可适用于具有任意数目形状的所有渗透输送装置以及以任意方法如口服、嚼服(ruminal)和可植入的渗透输送技术给药的所有这类装置。
如图4所示，渗透药物输送系统40包括一具有容纳渗透输送系统流量调节器20的第二孔39和与流量调节器开孔或第二孔39相对设置的用于容纳半渗透插塞48的第一孔45的细长的大体上为圆柱形的腔体42。渗透输送系统流量调节装置20的输送孔30用于从渗透输送系统40输送有用介质44。
细长圆柱形腔体42由足够硬、在不改变尺寸或形状下承受渗透介质47膨胀的材料制造。细长腔体42优选基本上对使用环境中的流体以及输送系统40内所含的成分是不渗透的，以便这些物料通过半渗透材料进、出系统的迁移速率足够低以基本上对渗透输送系统的功能没有不利影响。
可用作腔体42的材料必须足够坚固以确保腔体将不会在植入过程中经受的应力下或因操作过程中产生的压力造成的应力下泄漏、开裂、断裂或变形。腔体42可由本领域所熟知的化学惰性和生物相容性、天然或合成材料制成。腔体材料优选为使用后保留在病人体内的非生物腐蚀材料，如钛。但另一方面，腔体的材料也可以是由在有用介质分散后在环境中被生物腐蚀的生物腐蚀材料。通常，腔体42的优选材料是人体植入可接受的材料。
通常，适于建造本发明的腔体42的典型材料包括非反应性聚合物或生物相容性金属或合金。聚合物包括丙烯睛聚合物如丙烯睛-丁二烯-苯乙烯三元共聚物及类似物；卤代聚合物如聚四氟乙烯，聚氯三氟乙烯，四氟乙烯与六氟丙烯共聚物；聚酰亚胺；聚砜；聚碳酸酯；聚乙烯；聚丙烯；聚氯乙烯-丙烯酸共聚物；聚碳酸酯-丙烯睛-丁二烯-苯乙烯；聚苯乙烯；及类似物。用于腔体42的金属材料包括不锈钢、钛、铂、钽、金及它们的合金，以及镀金铁类合金，镀铂铁类合金、钴-铬合金及涂覆一氮化钛的不锈钢。
由钛或含钛大于60％、通常大于85％的钛合金制成的腔体42特别优选用于对尺寸要求最苛刻的场合，高有效负载能力及长期应用场合，以及在植入位置制剂对人体化学成分敏感或人体对制剂敏感的应用场合。在特定实施方案中以及在除了已经确切描述的流体吸收装置外的应用场合下，此时在腔体42内为不稳定有用介质制剂，特别是蛋白质和/或肽制剂，与制剂接触的金属部件必须由上述的钛或其合金制造。
腔体42内是待输送的有用介质44。这类有用介质44可任选地包括药物上可接受的载体和/或添加组分如抗氧化剂、稳定剂、渗透增强剂等。
本发明总体上适用于给予包括任意生理或药理活性物质的有用介质44。渗透输送系统40中的有用介质44可以是任何已知的输送到人体或动物体的介质如药物，维生素，营养物或类似物。有用介质44也可为输送到其它类型含水环境如池塘，水池，水库及类似环境。满足该描述的介质类型有杀生物剂、灭菌剂、营养物、维生素、食品添加剂、性消毒剂、生育抑制剂、生育促进剂等。
可由本发明输送的药剂包括作用于外围神经、肾上腺素能受体、胆碱能受体、骨骼肌、心血管系统、平滑肌、血液循环系统、摘要位点(synoptic site)、神经效应器接点部位、内分泌及激素系统、免疫系统、生殖系统、骨骼系统、自体有效物质系统、消化和排泄系统、组胺系统和中枢神经系统的药物。适宜的介质可选自例如蛋白质、酶、激素、多核苷酸、核蛋白、多糖、糖蛋白、脂蛋白、多肽、类固醇、止痛药、局部麻醉剂、抗生剂、消炎皮质类固醇、眼药及这些物质的合成类似物。
可由本发明装置输送的药物实例包括但不限于乙二磺酸甲哌氯丙嗪、硫酸亚铁、氨基己酸、盐酸美加明、盐酸普鲁卡因胺、硫酸苯丙胺、盐酸脱氧麻黄碱、benzamphetamine hydrochloride、硫酸异丙肾上腺素、吩美嗪盐酸盐、氯贝胆碱、氯醋甲胆碱、盐酸匹鲁卡品、硫酸阿托品、莨菪胺溴化物、异丙碘铵、三环氯铵、盐酸苯乙福明、盐酸哌醋甲酯、胆茶碱、盐酸头孢氨苄、地芬尼多、盐酸甲氯环素、马来酸甲哌氯丙嗪、酚苄明、马来酸硫乙拉嗪、茴茚二酮、二苯茚酮-丁四硝酯、地高辛、异氟磷、乙酰唑胺、醋甲唑胺、苄氟噻嗪、氯磺丙脲、妥拉磺脲、醋酸氯地孕酮、非那二醇、别嘌醇、阿司匹林铝、氨甲蝶呤、磺酸胺异噁唑、红霉素、氢化可的松、醋酸氢化可的松甾酮、醋酸可的松、地塞米松及其衍生物如倍他米松、曲安西龙、甲睾酮、17-S-雌二醇、炔雌醇、炔雌醇甲醚、泼尼松龙、17α-醋酸羟孕酮、19-正-黄体酮、炔诺孕酮、炔诺酮、炔诺酮、norethiederone、黄体酮、正黄体酮、异炔诺酮、阿司匹林、吲哚美辛、奈普生、苯氧苯丙酸、舒林酸、吲哚洛芬、硝酸甘油、二硝酸异山梨醇酯、普奈洛尔、塞吗洛尔、阿替洛尔、阿普洛尔、西咪替丁、可乐定、丙咪嗪、左旋多巴、氯丙嗪、甲基多巴、左旋多巴、茶碱、葡萄糖酸钙、酮洛芬、布洛芬、头孢氨苄、红霉素、氟哌啶醇、佐美酸、乳酸亚铁、长春蔓胺、地西泮、酚苄明、硫氮酮、米力农、capropril、头孢孟多、quanbenz，氢氯噻嗪、雷尼替丁、氟比洛芬、fenufen、氟洛芬、托美丁、阿氯芬酸、甲芬那、氟芬那、difuinal、尼莫地平、尼群地平、尼索地平、尼麦角林、非洛地平、利多氟嗪、噻帕米、加洛帕米、氨氯地平、米氟嗪、赖诺普利、依那普利、依那普利拉、卡托普利、雷米普利、法莫汀、尼唑替丁、硫糖铝、依汀替丁、tetratolol、米诺地尔、氯氮、地西泮、阿米替林和丙咪嗪。进一步的实例有蛋白质和肽，它们包括但不限于胰岛素、秋水仙素、高血糖素、促甲状腺激素、甲状旁腺和垂体激素、降钙素、肾素、催乳素、促肾上腺皮质素、促甲状腺素、促卵袋激素、绒毛膜促性腺激素、促性腺素释放激素、牛生长激素、猪生长激素、催产素、加压素、GRF、催乳素、抑生长素、赖氨酸加压素、肠促酶素肽、促黄体激素、LHRH、LHRH兴奋剂和拮抗剂、醋酸亮丙瑞林、干扰素、白细胞介素、生长激素如人生长激素、牛生长激素和猪生长激素，生育抑制剂如前列腺素、生育促进剂、生长因子、凝固因子、人胰腺激素释放因子、这些化合物的类似物及衍生物，以及这些化合物的药物上可接受的盐，或它们的类似物或衍生物。
本发明中，有用介质44可以呈各种化学和物理形态，如固体、液体和浆液。在分子水平上，各种形态可包括不带电分子、分子复合物和药物上可接受的酸加成盐和碱加成盐如氢氯化物、氢溴化物、硫酸盐、月桂酸盐、油酸盐及水杨酸盐。对酸性化合物而言，可使用金属盐、胺或有机阳离子。也可采用衍生物如酯、醚及酰胺类。可单独使用一种有用介质44或与其它有用介质混合使用。
腔体42容纳渗透介质47，在图4所示的本发明的实施方案中渗透介质为两个渗透片。渗透介质47、确切地说是图4所示的渗透片驱动渗透输送系统40的渗透流动。但渗透介质47不必为片剂；它可以是其它可想象到的形状、结构、密度和强度，这仍然在本发明范围内。例如，渗透介质47可以是粉末状。渗透片优选且初始是不流动且为固体的，但在渗透输送系统40插入使用环境时，外部液体通过半渗透插塞48渗透导致渗透片呈现出流动形态。
图4所示的本发明的实施方案包括一可在腔体42内活动或固定的分隔元件46。腔体42内的渗透介质47与有用介质44被分隔元件46隔开。分隔元件46可以是滑动或活动分隔元件形式，或固定且可伸长分隔元件的形式。分隔元件46优选是活动的并由包括与腔体42的内表面43形成密封的环形突出件的不透性弹性材料制成。
分隔元件46基本上是圆柱元件，它被构造成在腔体42内以密封方式配合，该方式也允许分隔元件沿腔体的纵轴方向滑动。分隔元件46将有用介质44与通过半渗透插塞48进入腔体42的环境液体隔离以便在稳态流动下使用时，有用介质以相应于液体通过半渗透插塞从使用环境流入渗透介质47的速率的速率通过输送孔30排出。结果，将保护流量调节装置20和有用介质44不受损害，即使与渗透介质邻近的腔体42变形时它们的功能也不削弱。
分隔元件46优选由比腔体42的硬度低并将变形与腔体的腔配合从而与腔体一起提供不漏流体的压紧密封的材料制成。可以制造分隔元件46的材料优选为不渗透弹性材料，包括但不限于聚丙烯，橡胶如EPDM、硅氧橡胶、丁基橡胶及类似物，以及热塑性弹性体如塑化聚氯乙烯、聚氨酯、Santoprene、C-flex TPE(Consolidated Polymer Technologies，Inc.)及类似物。分隔元件46可以是自载荷或压缩载荷设计。适于分隔元件46的其它材料有弹性材料，包括以上列出的非反应性聚合物以及通常的弹性体如聚氨酯和聚酰胺、氯化橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶及氯丁橡胶(chloroprine rubbers)。
但本发明不必包括分隔元件46。在这样一种实施方案中，有用介质44和渗透介质47可以由渗透介质与有用介质之间的界面分隔，或者它们一起形成均匀混合物。
如图4所示，渗透输送系统40包括插入腔体42内的第一开孔45的半渗透膜插塞48。半渗透膜插塞48允许液体由使用环境流入腔体42导致渗透介质47溶胀。制造插塞48的半渗透材料基本上对腔体42内的材料及使用环境内的其它成分不渗透。制造半渗透膜插塞48的材料为本领域所公知。半渗透膜插塞48为低硬度材料并与腔体42的形状相符以在润湿时与腔体42的内部形成不透液密封。制造半渗透膜插塞48的材料是在润湿时与腔体42的形状相符并粘结在腔体的刚性内表面43上的半渗透材料。
可制造半渗透插塞48的聚合材料基于泵送速率和系统的结构要求变化，包括但不限于塑化纤维素材料、增强聚甲基丙烯酸甲酯如甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、以及弹性材料如聚氨酯和聚酰胺、聚醚-聚酰胺共聚物、热塑性共聚酯及类似物。
渗透片为渗透介质47，它们是用于驱动有用介质44流动的吸液介质。渗透介质47可以是渗透剂(osmagent)、渗透聚合物(osmopolymer)或二者的混合物。包括在渗透剂范围内的物质、即可溶于水并产生驱动水的渗透流入的渗透源的不挥发物质变化很大。实例为本领域所熟知并包括硫酸镁、氯化镁、硫酸钾、氯化钠、硫酸钠、硫酸锂、磷酸钠、磷酸钾、d-甘露糖醇、山梨醇、肌醇、尿素、琥珀酸镁、酒石酸、棉子糖及多种单糖、寡糖及多糖如蔗糖、葡萄糖、乳糖、果糖和葡聚糖以及这些物质中任何物质的混合物。
渗透聚合物范围内的物质为与水接触时溶胀的亲水性聚合物且变化很大。渗透聚合物可以是植物来源或动物来源的或者是合成的，渗透聚合物实例为本领域所熟知。实例包括分子量在30,000到5,000,000的聚(羟基-甲基丙烯酸烷基酯)，分子量在10,000到360,000的聚(乙烯吡咯烷酮)，阴离子和阳离子水凝胶，聚电解质复合物，任选地与乙二醛、甲醛或戊二醛交联、聚合度在200到30,000的低乙酸酯残留的聚(乙烯醇)，甲基纤维素、交联琼脂和羧甲基纤维素的混合物，羟丙基甲基纤维素与羧甲基纤维素钠的混合物，N-乙烯基内酰胺的聚合物，聚氧乙烯-聚氧丙烯凝胶，聚氧丁烯-聚乙烯嵌段共聚物凝胶，角豆树胶，聚丙烯酸凝胶，聚酯凝胶，聚脲凝胶，聚醚凝胶，聚酰胺凝胶，多肽凝胶，聚氨基酸凝胶，聚纤维素凝胶，分子量在250,000到4,000,000之间的卡波泊尔酸性羧基聚合物(carbopol acidic carboxy polymers)，Cyanamer聚丙烯酰胺，交联茚-马来酸酐聚合物，分子量在80,000到200,000之间的Good-Rite聚丙烯酸，分子量在100,000到5,000,000之间的Polyox聚环氧乙烷聚合物，淀粉接枝共聚物，以及Aqua-keeps丙烯酸聚合物多糖。
在装配本发明一实施方案的渗透输送装置40时，首先将活动分隔元件46插入腔体42的第一开孔45。之后，将渗透介质47通过同一个第一开孔43放置或安放以便它与活动分隔元件46邻接。此后，半渗透插塞48被插入同一个第一开孔43将该开孔有效密封。由此，渗透介质47与半渗透插塞48邻接并优选与半渗透插塞48以流体连通以便流体可通过半渗透部分流入渗透介质。其后，渗透输送系统40优选被旋转以便与半渗透插塞48相对设置的腔体42的第二开孔39垂直朝上。
在先前的渗透输送系统中，随后调节渗透介质并将其插入系统的一个开孔中，以便它位于分隔元件上方。通常，装配这些系统的最后一步是将输送插塞插入这一开孔。但根据本发明一实施方案的渗透输送系统40包括图4所示的渗透输送系统流量调节装置20。有用介质44可通过流量调节体21中的填充孔22被输送到腔体内部。
由此，装配本发明的渗透输送系统40时，在将有用介质44输送到系统之前，首先将流量调节体21至少部分插入与半渗透插塞48相对的腔体42的第二开孔39。流量调节体21优选被插入腔体42以便端面34紧靠腔体42。由此，端面34控制流量调节器可插入腔体42的第二开孔41的深度。端面34优选从流量调节体21的纵轴垂直延伸出来以便其沿螺纹36的径向延伸出来。在图1所示的流量调节装置20的实施方案中，输送通道32终止于处于端面34上或接近端面34的输送孔30。
此后，将优选充满有用介质44的移液管、注射器或其它相似装置安装在填充孔22上方或填充孔22内，有用介质以预定速率释放到填充孔，将有用介质通过填充孔输送到腔体42内部。填充孔22尺寸大小可确定为配合容纳注射器的填充管，或也可大于注射器的填充管直径以便填充孔也可如通风孔24一样允许通风。有用介质44从移液管释放的预定速率为流入的有用介质通过填充孔22输送并填充腔体内部时，在有用介质内或腔体42内的气体如空气有机会通过通风孔24逸出。由此，显然，通风孔24以及上述所讨论的通风孔的所有可能结构在有用介质44插入渗透输送系统40时，作为渗透输送系统40的通风装置。有用介质44在预定期间输送以便有用介质填充腔体42并至少部分填充填充孔22及通风孔24。最后，如图3所示，将罩帽26插入通风孔24和填充孔22，将孔罩住或密封以便处于渗透系统40内的有用介质44除从输送孔30排出外不会从腔体42泄漏。
罩帽26或将孔22，24与周围环境密封的装置可由与渗透输送系统流量调节体21的材料相似的材料制造，并应充分将填充孔22及通风孔24与使用环境密封以便来自使用环境的外部液体基本上不渗漏或扩散到渗透输送系统40以及由渗透介质47在渗透输送系统40内所产生的压力基本上不导致有用介质44从填充孔22或通风孔24渗漏。罩帽26可压紧配合或与孔22、24以螺纹连接。但填充孔22和通风孔24不必由罩帽26密封。插塞、嵌件、熔融塑料、棒及其它装置或元件也可用于罩住填充孔22及通风孔24以便它们也起密封装置的作用。类似地，可采用一个罩帽覆盖并密封这两个孔22、24。
对填充孔22和通风孔24确定尺寸以适应有用介质44输送到填充孔的预定速率。若此输送速率较低，填充孔22可具有较小直径和/或较大长度。若有用介质44输送入填充孔22的预定速率较快，填充孔22必须具有较大直径和/或较小长度，以便有用介质通过孔输送时不会溢出填充孔22。填充孔22的体积可足够大以适应有用介质44经填充孔输送的速率以便在有用介质通过填充孔输送期间通过填充孔的压力降较小。
或者，可强制有用介质44进入并通过填充孔22以便通过填充孔有显著的压力降，这也迫使空气快速通过通风孔24从腔体42排出。
填充孔22的优选尺寸也取决于通风孔24的尺寸。因流量调节器与腔体内表面形成密封，通风孔24应足够大以适应从腔体42内逸出的空气或气体的流速，空气或气体的流速大致与有用介质44加入填充孔22的速率相等，这取决于所容许的通过添加孔22逸出的气体的数量。因空气可压缩，通风孔24可比填充孔小，但仍实现逸出空气与有用介质44有相同的速率。但一旦腔体42充满足够的有用介质44，以致介质开始上升进入填充孔22和通风孔24时，有用介质在通风孔中上升的速率优选与在填充孔内上升的速率一致。由此，填充孔22和通风孔24优选具有相同的体积，在图3所示的本发明的实施方案中，这通过将圆柱形填充孔与通风孔的直径和长度相配合而实现。
但若流量调节体21由弹性材料制造，填充孔22和通风孔24不能过大以免螺纹36对内表面43的密封能力减弱。
如图3和图4所示，填充孔22和通风孔24优选与输送通道32分开设置以便孔和通道不连成一体。这是优选的，因为尽管可能在输送通道32内发生些许通风，但在有用介质填充过程中，在无真空辅助下，这通常太小而不能有效地排空渗透输送系统40。
由于废弃有用介质44的量减少，以上述方式装配渗透输送系统40是有利的。有用介质44优选通过填充孔22输送到腔体42直至填充孔和通风孔24基本上都充满有用介质。此后，将填充孔22和通风孔24用罩帽26覆盖。当孔22，24由罩帽26覆盖时，少量过量有用介质44从流量调节器排出。当装配渗透输送系统40时，相对于以前的装配方法，有用介质的排出量减少使装配费用降低。因为排出的废弃有用介质量减少，也易于确定残留在渗透输送系统中的有用介质44的准确数量。
如上所述，当有用介质44输送到渗透输送系统40时，通风孔24允许渗透输送系统腔体内的气体逸出。由此，当渗透输送系统40完全装配好时，系统内气体量减少。系统40内所截留的空气或气体的减少是有利的，因将有用介质44从输送系统输送到使用环境的起动时间缩短。
当渗透输送系统40最终放置到使用环境时，渗透介质47通过半渗透插塞48吸收流体并膨胀，在腔体内42产生渗透压。渗透压迫使有用介质44通过输送通道32。因腔体42内的气体或空气量在装配渗透输送系统40时减少，在迫使有用介质进入输送入口28之前，渗透介质47不必首先将有用介质中或输送系统内部的空气压缩。由此，输送有用介质44的起动期不被延迟一段时间，而通常需要这样一段时间将渗透输送系统40内的空气袋压缩。此外，大量空气或气体可能从系统排出可能造成健康危害的机会也减少。
图5-8表示根据本发明进一步的实施方案的渗透输送系统流量调节装置120、220。参考图7、8所示的本发明的进一步实施方案的例举性渗透输送系统140、240来描述渗透输送系统流量调节装置120、220。各渗透输送系统140、240包括各自的流量调节装置120、220。流量调节装置120、220及渗透输送系统140、240的特征与流量调节装置20和渗透输送系统40的特征相似，由与之相应的标号来标记，号数增加100。由此，上述流量调节装置20的不同部件、渗透输送系统40及相关的装配方法的益处和功能也适用于流量调节装置120、220和渗透输送系统140、240。但流量调节装置120、220和渗透输送系统140、240包括如下描述的额外特征和固有功能。
如图5和图6所示，渗透输送系统流量调节装置120包括具有贯穿流量调节体并连通流量调节体相对两端137、138的填充及通风孔124的流量调节体121。与渗透输送系统流量调节装置20相似的渗透输送系统流量调节装置120减少了系统装配期间、确切地说是在有用介质144通过流量调节体121中的孔124输送到系统腔体期间，在渗透输送系统140的腔体142内形成空气或气体袋的机会。由于把渗透输送系统140与渗透输送系统流量调节装置120一起使用，减少了在腔体142内形成空气或气体袋的机会，输送有用介质144的起动时间和系统性能得到增强。采用流量调节装置120也减少了渗透输送系统140装配期间有用介质被浪费的机会，并且也减少了物质从外部环境到渗透输送系统的反向扩散。
图5和图6表示根据本发明一实施方案的例举性渗透输送系统流量调节装置120。与图1所示的渗透输送系统流量调节装置20类似，流量调节装置120的调节体121被建造并安装成至少部分位于渗透输送系统腔体142内。渗透输送系统流量调节装置120也可由与制造渗透输送系统流量调节装置20的材料相同的材料制造。类似地，渗透输送系统流量调节装置120的输送通道132也可制造成与流量调节装置20的输送通道32的结构类似。由此，流量调节器120显然在许多方面与流量调节器20相似。但如图5和图6所示，流量调节装置120的流量调节体121只包括连通流量调节体121的相对端137、138的一个孔124。如下所述，孔124可起到填充孔和通风孔两者的功能。
在装配渗透输送系统140时，活动分隔元件146首先插入腔体142的第一开孔。此后，将渗透介质147通过同一个第一开孔放置或安装以便其紧靠活动分隔元件146。其后，将半渗透插塞148插入同一个第一开孔，将该开孔有效密封。随后，渗透输送系统140优选被旋转以便腔体142的与半渗透插塞148相对的第二开孔垂直朝上。
有用介质144可在此位置通过流量调节体121中的开孔124输送到腔体144内部。由此，在装配本发明的渗透输送系统140时，在有用介质144输送入系统之前，可将流量调节体121至少部分插入与半渗透插塞相对的腔体142的第二孔。流量调节体121优选插入腔体142以便流量调节体的两端137、138均在腔体142内部。
此后，将优选充满同一有用介质144的移液管、注射器或其它相似填充装置安装在孔124上方，有用介质以预定速率释放到孔中，将有用介质通过孔124输送到腔体142内部。有用介质144从移液管释放的预定速率为流入的有用介质通过孔124输送并填充腔体142内部时，有用介质内和腔体142内的空气或气体有机会通过孔124逸出。由此，显然，孔124以及例如上述讨论的有关孔22，24的所有可能结构在有用介质144插入渗透输送系统时，作为渗透输送系统140的通风装置。从而，孔124既作为填充孔，也作为通风孔。有用介质144在预定期间输送以便有用介质填充腔体142和流量调节器体121的孔124。
或者，可将部分有用介质144首先输送到腔体142内，随后，将流量调节体121至少部分插入腔体的第二开孔以便剩余有用介质可通过孔124输送到腔体内。
在有用介质被输送到腔体142内后，将图5-7所示的塞棒170插入孔124。如图6所示，塞棒170为具有彼此相对设置的尖端173和端部175的针状元件。塞棒170还包括位于尖端173和端部175之间的轴171。轴171的结构和尺寸适于在流量调节器120的孔124内配合以便在轴171的外表面179与孔124的内表面之间形成密封。由此，塞棒170的作用与图3所示的罩帽26相似。如此，塞棒170可由与渗透输送系统流量调节器120的材料相似的材料制造，并应充分将孔124与使用环境隔离以便使用环境的外部液体不泄漏到渗透输送系统，并且渗透介质147在渗透输送系统140内产生的压力不会引起有用介质144由孔124泄漏。由此，塞棒170可压配合、旋进孔124，和/或在粘合剂帮助下固定粘结在孔内。但塞棒170不必是针形元件。可采用插塞、堵塞、栓、针、嵌件、熔融塑料、杆、单向阀、罩、端盖、罩帽或其他装置或器件以堵塞或封闭孔124以便将孔密封。但如下所述，塞棒170优选采用下述形状以便它将分隔元件160连接或固定在流量调节体121上。
塞棒170可由本领域熟知的任意化学惰性和生物相容性的天然或合成材料制造。塞棒材料优选为使用后留在病人体内的非生物腐蚀材料如钛。优选用于塞棒170的钛与制造腔体142的材料相似或相当。但另一方面，塞棒170的材料也可以是在渗透输送系统发送有用介质144后在环境中生物腐蚀的生物腐蚀材料。通常，塞棒170的优选材料是对人体植入而言可接受的材料。进一步，轴171的外表面179可涂覆促进在外表面179与孔124内表面间形成密封的材料，例如镀金。
如图5和6所示，塞棒170的轴171为细长圆柱状，对其确定尺寸使之在流量调节体121的孔124内配合。与尖端173相对设置并紧靠端部175的是直径小于轴171直径的锥形段176。在轴171的外表面179向锥形段176的小直径端逐渐变小后，它与锥形段以约45°角形成弧形表面177并形成塞棒170的端部175。塞棒170的弧形表面177的终止直径大于轴171和锥形段176的直径。
在有用介质144通过流量调节器120的孔124插入腔体142后，将塞棒170插入孔124以上述方式将孔密封。但在塞棒170插入孔124之前，塞棒与图5和图6所示的分隔元件160配合。
在图5-7所示的实施方案中，分隔元件160是具有预定厚度和光滑外表面161的盘状元件。分隔元件160优选由与流量调节体121的材料相似或相当的弹性材料制造。用于分隔元件160的两种优选材料为硅氧烷和C-Flex，由Consolidated Polymer Technologies制造。
上述分隔元件160的优选材料足够柔软和柔韧以便塞棒170的尖端173可贯穿分隔元件160的厚度并使分隔元件160在轴171强制通过尖端173形成的穿口、切口或裂口时弯曲。由此，图6所示的分隔元件160优选不包括用于容纳塞棒170的预开孔，以便塞棒170的尖端173必须强制贯穿分隔元件160以便分隔元件160可沿塞棒的轴171向上滑动。
尖端173穿透分隔元件160后，分隔元件160沿轴171滑动直至到达塞棒170的锥形段176。因塞棒170的锥形段176的直径小于轴171直径，它被用来容纳分隔元件160以将分隔元件连接在塞棒170上而不易沿轴171向下滑动到尖端173。但塞棒170不必包括锥形段176。虽然分隔元件160的材料有足够的弹性使分隔元件被尖端173穿透后能够沿轴171滑动，它也足够坚固以便不容易从直径大于轴171和锥形段176的直径的端部175上滑脱。即，端部175结构上可防止分隔元件160从塞棒170的端部滑脱，如图7所示。端部175也可是其它结构如“T”形顶，扣环、螺帽、螺栓、固定在轴176上的构件或其它防止分隔元件160从轴171端部滑脱的装置。由此，在将分隔元件160固定到轴171上且塞棒170已被插入孔124后，分隔元件固定在流量调节体121上，处于流量调节体和塞棒端部175之间。
尽管图5-7所示的分隔元件160由固体且为一整体的部件制造，但它不必是如此结构。分隔元件160也可包括容纳塞棒轴171的开孔、穿口、切口或孔。由此，在这一实施方案中，塞棒170的尖端173不必尖锐或针状以贯穿分隔元件160。类似地，分隔元件160可具有位于或接近分隔元件160的中心以确定预定位置的凹槽，在对塞棒施加力时，塞棒170的尖端173应在该位置贯穿隔板。
图7表示位于渗透输送系统140开孔内的流量调节装置120。一旦分隔元件160处于塞棒170的锥形段176且流量调节体121已被压入腔体142的开孔，塞棒170的端部175的顶端178可被压入孔124以便塞棒170和与之相连的分隔元件160容纳在腔体142的开孔中。塞棒170优选插入孔124直至分隔元件160紧靠腔体142的一个表面。以此方式，分隔元件161及腔体142的表面形成基本上防止渗透输送系统外部的液体进入腔体142内部、但仍允许腔体142内的有用介质144从渗透输送系统140排出的单向密封或单向阀141。一旦塞棒170已插入孔124，显然，渗透输送系统流量调节装置120至少部分处于腔体142内部。
如图7所示，分隔元件160紧靠腔体142的内表面143，在分隔元件160的外表面161与内表面143之间形成单向阀141。由此，当渗透输送系统140最终处于使用环境时，渗透介质147通过半渗透插塞148吸收流体并膨胀，在腔体142内产生渗透压。渗透压迫使有用介质144通过输送通道132并最终通过分隔元件161的外表面与腔体142内表面143之间的单向阀141。
如图7所示，塞棒170和与之相连的分隔元件160至少部分插入渗透输送系统140的腔体142。在图7所示的实施方案中，流量调节装置120完全插入腔体142以便分隔元件160也完全位于腔体142内。由此，如上所述，分隔元件表面161紧靠腔体142的内表面143形成单向阀141。由于单向阀141在分隔元件160的外表面161与腔体142的内表面143之间形成，分隔元件160必须足够大以便在流量调节装置120插入渗透输送系统140的开孔时它紧靠内表面143。由此，在图5-7所示的流量调节装置120的实施方案中，分隔元件160的直径大于流量调节体121的直径以确保在流量调节器120插入腔体内时，分隔元件160的外表面161将紧靠腔体142的内表面143。
分隔元件160的直径、厚度及材料控制“开启”单向阀141所需的压力以便允许有用介质144在流经输送通道132后流过或流经单向阀。
例如，可增加分隔元件160的直径或厚度以增加“开启”单向阀141所需的压力。塞棒170的端部175的尺寸也可改变和/或具有不同形状的表面以控制“开启”单向阀的压力。此外，输送通道132可位于流量调节装置120的其它位置。例如，也可由分隔元件160的单向阀141形成输送通道132的一部分。
图8表示包括另一流量调节装置220的实施方案的渗透输送系统240的另一实施方案。流量调节装置220与流量调节装置120相似，并且流量调节装置120的上述益处和不同部件的功能也适用于流量调节装置220。由此，流量调节装置220的与流量调节装置120功能相似的部件被给予相应的标号，标号大小增加100。但塞棒270和分隔元件260与图5-7所示的塞棒170和隔板160的形状不同。塞棒270和分隔元件260的尺寸大于塞棒170和分隔元件160的尺寸以便“开启”单向阀241允许有用介质144流过或流经单向阀所需的渗透压增加。
更确切地，分隔元件260的直径和厚度大于分隔元件160的直径和厚度。由于这些尺寸增加，分隔元件260的外表面261紧靠渗透输送系统腔体242的外表面以形成单向阀241。与图7所示的单向阀141相反，图8所示的单向阀241在渗透输送系统240的腔体242的外表面之间形成。由此，在本发明的该实施方案中，塞棒270的端部275和分隔元件260并不全部处于腔体242内部，而是仅部分位于腔体242内部以便分隔元件260的至少部分外表面紧靠腔体242的外表面。但分隔元件260的直径可较大以便端部275可全部处于腔体242内而分隔元件的外表面可仍紧靠腔体的外表面。在未示出的另一实施方案中，分隔元件160、260不形成单向阀。即，分隔元件160、260不必紧靠腔体142、242的表面，但可促进形成孔124、224的密封。
此外，分隔元件160、260不必包括在渗透输送系统140、240内。即，塞棒170、270可插入未连接分隔元件160、260的圆柱形孔或通道124、224。具有这种流量调节装置(无分隔元件)的渗透输送系统将由此不包括通常由分隔元件形成的单向阀。但如上所述，可确定这种流量调节装置的输送通道的尺寸，使有用介质通过通道的平均线速度高于因扩散或渗透造成的物料从使用环境的线性向内通量。
参考渗透输送系统140或240，在向孔124、224填充有用介质144、244达到预定水平后，将具有以上述方式连接的分隔元件160、260的塞棒170、270插入孔124、224，将孔124、224罩住或密封以便处于输送系统140、240内的有用介质144、244不从除在流量调节体121、221中形成的输送孔外渗漏出腔体142、242。
可对孔124、224确定尺寸以适应有用介质144、244输送到孔内的预定速率并适应通过孔从腔体142、242排出的气体。或者，有用介质可采用由孔容纳的填充管输送到腔体，这要求孔124、224的直径大于填充管的直径以适应逸出的气体。若有用介质144、244的输送速率较低，孔124、224可具有较小的直径和/或较大长度。若有用介质144、244输送到孔124、224的预定速率较快，孔124、224必须具有较大的直径和/或较小长度以便有用介质144、244在通过孔输送时不会孔124、224。在填充阶段末期，有用介质144、244在孔124、224内所达到的水平可这样选择在塞棒170、270插入孔时，由于塞棒170、270占据填充孔124、224的一部分空间，从孔124、224顶部排出少量或不排出有用介质。
或者，可迫使有用介质144、244经孔124、224插入以便迫使气体或空气通过输送通道132、232从腔体142、242排出。
由于流量调节装置120、220除输送通道132、232之外与腔体142、242的内表面143、243形成密封，孔124、224应足够大以适应空气或气体从腔体142、242排出的速率，它大致与有用介质144、244输送到填充孔124、224的速率相等。
由于可能废弃的有用介质144、244量减少，以上述方式装配渗透输送系统142、242是有利的。当塞棒170、270位于流量调节体121、221内时，从渗透输送系统140、240的腔体仅排放少量过量有用介质144、244。与以往的装配方法相比，在装配渗透输送系统140、240时有用介质144、244排放量的减少使装配费用降低。由于废弃有用介质量减少，也容易确定持留在渗透输送系统140、240内最终输送的有用介质144、244的准确量。
如上所述，当将有用介质144、244输送到渗透输送系统140、240时，孔124、224允许渗透输送系统腔体内的气体从系统排出。由此，当渗透输送系统140、240装配完成时，系统内的气体量减少。系统内截留的空气或气体减少是有利的，这是因为有用介质144、244从输送系统输送入使用环境的起动时间减少。
当渗透输送系统140、240最终处于使用环境时，渗透介质147、247通过半渗透插塞148、248吸收流体并膨胀，在腔体142、242内产生渗透压。该渗透压迫使有用介质144、244通过输送通道132、232。由于渗透输送系统装配期间腔体142内的气体或空气量减少，在迫使有用介质输送到输送通道132、232之前，渗透介质147、247不必首先压缩有用介质内的空气。由此，输送有用介质144、244的起动期将不被延长一段时间，这段时间通常是压缩渗透输送系统140、240内的空气袋所必需的。进一步，从系统排放大量空气或气体导致可能的健康风险的机会减少。
由分隔元件160、260和腔体142、242的一个表面所形成的单向阀141、241是有利的，这是由于它降低了物料从使用环境进入渗透输送系统140、240的向内通量的可能性。即，单向阀141、241减少了污染物进入腔体142、242内部可能使有用介质制剂144、244不稳定、稀释或改变的机会。单向阀141、241允许有用介质144、244以期望的速率从渗透输送系统140，240排出，与此同时也控制液体从使用环境向系统的扩散。由于输送通道132、232可制造得更大以便适应输送难以输送的粘性或多相有用介质制剂而不造成物质向渗透输送系统140、240反向扩散的显著危险，这更为有利。由此，由于单向阀141、241基本上防止渗透输送系统外部的液体进入渗透输送系统，输送通道132、232尺寸不必取为使有用介质144、244通过通道的平均线速度高于使用环境中物料由于反向扩散的线性向内通量。
由于分隔元件160作为罩帽或密封以防止有用介质144从系统的输送通道132、232的蒸发，具有流量调节装置120、220的渗透输送系统140、240的进一步的优势是系统不必罩住。据此，渗透输送系统140、240比传统渗透输送系统易于制造，与此同时基本上防止有用介质144从系统的蒸发。
图9表示流量调节体121的孔124也可与真空产生装置605如真空泵联合使用以从渗透输送系统进一步脱除气体。如图9所示，真空装置600包括容纳有用介质输送装置500的输送管508的第一开孔608。真空装置600还包括将真空装置内部与真空产生装置600相连的第二开孔604。
真空装置600包括由真空装置的壁602形成的第三开孔，在第三开孔容纳腔体时，确定壁602的尺寸和形状使其与腔体142的外表面形成密封。
在流量调节体121插入腔体142后，真空装置600的第三开孔可整齐压放到腔体142的第二开孔上以便至少部分腔体处于真空装置600内。此后，将输送管508插入第一开孔608并将真空装置606与第二开孔604相连。真空装置606优选在任何有用介质144输送或插入腔体142之前起动。起动后的真空装置606在流量调节体121附近产生真空，在真空装置600内形成真空区601。例如，真空装置606可产生约27英寸汞的真空。由此，优选第一开孔608与输送管508形成密封、壁602与腔体142的外表面形成密封。
由于在流量调节体121附近的真空区601内存在真空，渗透输送系统腔体142的内部也通过流量调节体121中的孔124通风或排空以显著减少渗透输送系统内的气体量。在以上述方式从渗透输送系统140脱除气体后，有用介质144优选通过有用介质输送装置500的输送管508经孔124输送到腔体142。一旦有用介质144输送到腔体142内并至少部分填充孔124后，可关闭真空装置并从腔体移除真空装置600。此后，可通过将塞棒170插入孔124完成渗透输送系统140的装配。
在有用介质144输送到腔体142前和/或将有用介质144通过孔124插入时，通过在流量调节体121附近产生真空降低渗透输送系统内的气体量。此外，即使在渗透输送系统140的腔体142内因某种原因截留少量气体袋，这些气袋在真空移除后和系统暴露于环境压力下时将破裂，以便破裂的气袋溶解到有用介质制剂144内。由此，在输送系统140装配完成和系统最终处于使用环境之后，输送有用介质144的起动期将不延长通常压缩渗透输送系统140内的空气袋所必需的时间。
上述方法也可有利地在装配图4所示的渗透输送系统40时有利地实施。还能认识到，可采用为本领域技术人员所熟知的其它方法和设备在流量调节体121附近产生真空。例如，可通过直接对流量调节体121的孔124而不是对腔体142采用真空产生装置来生成真空。
上述本发明的优选实施方案和替代实施方案必须被视为仅是对本发明原理的描述而非限定。事实上，易于理解，本领域技术人员可在不背离后附权利要求书所限定的本发明的实质的情况下进行多方面改进。
权利要求
1.一种渗透输送系统，它包括具有开孔及容纳液体溶胀性渗透介质和有用介质的内部的腔体，该腔体具有半渗透部分，该液体溶胀性渗透介质通过半渗透部分从周围环境吸收液体并导致从腔体输送有用介质的输送速率；具有至少部分位于腔体开孔中的流量调节体的渗透输送系统流量调节装置，该流量调节体具有相对的两端以及在有用介质插入渗透输送系统时对渗透输送系统通风的装置；以及与通风装置分开设置用于从渗透输送系统输送有用介质的输送通道，在至少该腔体和该流量调节装置之一内形成该输送通道。
2.根据权利要求1的渗透输送系统，其中通风装置为贯穿流量调节体设置的通风孔，该通风孔连通相对的两端。
3.根据权利要求2的渗透输送系统，进一步包括贯穿流量调节体设置并连通流量调节体的相对两端的附属孔。
4.根据权利要求3的渗透输送系统，其中通风孔和附属孔为直圆柱状。
5.根据权利要求3的渗透输送系统，进一步包括位于通风孔和附属孔之一中的罩帽以密封其中的一个孔。
6.根据权利要求2的渗透输送系统，进一步包括至少部分位于通风孔内将孔密封的塞棒。
7.根据权利要求6的渗透输送系统，进一步包括固定在流量调节体上的分隔物，所述塞棒包括一个轴、一个端部及与端部相对设置的尖端，该分隔物固定在流量调节体和塞棒端部之间。
8.根据权利要求7的渗透输送系统，其中分隔物为弹性材料。
9.根据权利要求2的渗透输送系统，进一步包括将通风孔内部与周围环境密封的装置。
10.根据权利要求1的渗透输送系统，进一步包括位于周围环境与腔体内部之间的单向阀，该单向阀包括紧靠在腔体表面上的分隔物的表面。
11.根据权利要求10的渗透输送系统，其中腔体的表面是腔体的内表面。
12.根据权利要求10的渗透输送系统，其中腔体的表面是腔体的外表面。
13.根据权利要求1的渗透输送系统，进一步包括基本上防止渗透输送系统的外部液体进入渗透输送系统内部的装置，该防止装置允许有用介质从渗透输送系统排出到周围环境，该防止装置它包括一与流量调节体连接的分隔物。
14.根据权利要求1的渗透输送系统，其中流量调节体包括螺纹，至少部分螺纹与渗透输送系统腔体的内表面配合。
15.根据权利要求14的渗透输送系统，其中所述输送通道是在螺纹与腔体内表面之间形成的空间，所述液体溶胀性渗透介质通过半渗透部分从周围环境吸收液体以导致有用介质通过输送通道输送。
16.根据权利要求1的渗透输送系统，其中输送通道包括长度、内部截面形状及面积，所述长度、内部截面形状及面积适于控制通过输送通道输送的有用介质的平均线速度。
17.一种渗透输送系统流量调节装置，它包括一个被制造和安装成至少部分位于渗透输送系统腔体的开孔中的渗透输送系统流量调节体，该流量调节体具有相对的两端，一个贯穿流量调节体设置的通风孔，该通风孔连通相对的两端，以及一个在流量调节体内形成的与通风孔分开设置并用于从渗透输送系统输送有用介质的输送通道。
18.根据权利要求17的渗透输送系统流量调节装置，进一步包括贯穿流量调节体设置并连通流量调节体相对两端的附属孔。
19.根据权利要求17的渗透输送系统流量调节装置，进一步包括至少部分位于通风孔内的塞棒。
20.根据权利要求19的渗透输送系统流量调节装置，进一步包括固定在具有塞棒的流量调节体上的分隔物，其中，该塞棒包括一个轴、一个端部及与端部相对设置的尖端，该分隔物固定在流量调节体和塞棒端部之间。
21.根据权利要求17的渗透输送系统流量调节装置，其中输送通道由流量调节体外表面上的螺纹形成。
22.一种渗透输送系统流量调节装置，它包括一个被制造和安装成至少部分位于渗透输送系统腔体的开孔中的流量调节体，该流量调节体包括相对的两端，一个贯穿流量调节体设置的第一孔，一个贯穿流量调节体设置的第二孔，所述第一和第二孔各自连通相对的两端，以及一个用于从渗透输送系统输送有用介质的输送通道，该流量调节装置包括将至少第一和第二孔之一密封的装置。
23.根据权利要求22的渗透输送系统流量调节装置，其中流量调节体包括在流量调节体外表面形成的螺纹。
24.根据权利要求23的渗透输送系统流量调节装置，其中输送通道是在流量调节体外表面中的螺纹之间形成的空间。
25.根据权利要求22的渗透输送系统流量调节装置，其中第一孔和第二孔是细长圆柱状。
26.根据权利要求25的渗透输送系统流量调节装置，其中第一孔和第二孔基本上互相平行。
27.根据权利要求22的渗透输送系统流量调节装置，其中密封装置包括位于第一孔的第一罩帽和位于第二孔的第二罩帽。
28.一种渗透输送系统，它包括一个具有开孔及容纳液体溶胀性渗透介质和有用介质的内部的腔体，该腔体具有半渗透部分，该液体溶胀性渗透介质通过半渗透部分从周围环境吸收液体并导致从腔体输送有用介质的输送速率；一个具有至少部分位于腔体开孔中的流量调节体的渗透输送系统流量调节装置，该流量调节体具有相对的两端，一个贯穿流量调节体设置的第一孔，和一个贯穿流量调节体设置的第二孔，所述第一和第二孔各自连通相对的两端，该流量调节装置包括至少一个位于第一和第二孔之一内的罩帽，所述流量调节装置和腔体中的至少一个包括用于从渗透介质输送系统输送有用介质的输送通道。
29.根据权利要求28的渗透输送系统，其中流量调节体包括螺纹，至少部分螺纹与渗透输送系统腔体的内表面配合。
30.根据权利要求29的渗透输送系统，其中输送通道是在螺纹与腔体内表面之间形成的空间，液体溶胀性渗透介质通过半渗透部分从周围环境吸收液体从而导致通过输送通道输送有用介质。
31.根据权利要求28的渗透输送系统，其中半渗透部分是至少部分插入腔体的第二开孔的半渗透插塞。
32.根据权利要求28的渗透输送系统，进一步包括位于腔体内并处于有用介质和渗透介质之间的分隔元件。
33.根据权利要求32的渗透输送系统，其中分隔元件是活动柱塞。
34.根据权利要求28的渗透输送系统，其中输送通道包括长度、内部截面形状及面积，所述长度、内部截面形状及面积适于控制通过输送通道输送的有用介质的平均线速度。
35.根据权利要求34的渗透输送系统，其中输送通道的长度、内部截面形状及面积具有预定的尺寸以便通过输送通道输送的有用介质的平均线速度大于液体从使用环境进入输送通道的线性向内通量。
36.一种渗透输送系统流量调节装置，它包括一个被制造和安装成至少部分位于渗透输送系统腔体开孔中的流量调节体，该流量调节体具有相对的两端，一个贯穿流量调节体设置的连通相对的两端的孔，以及一个从渗透输送系统输送有用介质的输送通道；一个具有端部、轴及与端部相对设置的尖端的塞棒，该塞棒至少部分位于孔内以密封该孔；以及一个分隔物，它固定在具有塞棒的流量调节体上以便将该分隔物固定在流量调节体和塞棒的端部之间。
37.一种渗透输送系统，它包括一个具有开孔及容纳液体溶胀性渗透介质和有用介质的内部的腔体，该腔体具有半渗透部分，该液体溶胀性渗透介质通过半渗透部分从周围环境吸收液体并导致从腔体输送有用介质的输送速率；一个具有至少部分位于腔体开孔内的流量调节体的渗透输送系统流量调节装置，该流量调节体具有相对的两端，以及一个贯穿流量调节体设置的连通相对的两端的孔；与孔分开设置并在至少流量调节装置和腔体之一内形成的用于从渗透输送系统输送有用介质的输送通道；以及基本上防止渗透输送系统外部的液体进入渗透输送系统内部的装置，该防止装置允许有用介质从渗透输送系统排放到周围环境。
38.根据权利要求37的渗透输送系统，其中防止装置是在分隔物表面和腔体表面之间形成的单向阀。
39.根据权利要求38的渗透输送系统，其中所述表面是渗透输送系统腔体的内表面。
40.根据权利要求38的渗透输送系统，其中分隔物被固定在流量调节体上，所述流量调节体具有位于流量调节器孔内的塞棒，该塞棒将贯穿流量调节体设置的孔密封。
41.一种装配具有腔体的渗透输送系统的方法，所述腔体具有开孔，并且所述渗透输送系统具有半渗透部分，该方法包括以下步骤将渗透介质放置在腔体内部；将渗透输送系统流量调节体至少部分插入腔体的开孔中从而至少部分地密封所述开孔；以及通过流量调节体中的填充孔将有用介质输送到腔体内。
42.根据权利要求41的方法，进一步包括将填充孔密封的步骤。
43.根据权利要求41的方法，进一步包括通过流量调节体内的附属孔对腔体内部通风从而减少腔体内气体量的步骤。
44.根据权利要求41的方法，其中通过填充孔将有用介质输送到腔体内的步骤由移液管和注射器之一实现。
45.根据权利要求41的方法，进一步包括将半渗透插塞插入腔体的第二开孔的步骤。
46.根据权利要求43的方法，进一步包括将附属孔密封的步骤。
47.根据权利要求42的方法，其中填充孔由罩帽密封。
48.根据权利要求41的方法，进一步包括通过流量调节体内的填充孔对腔体内部通风、与此同时将有用介质输送到腔体内以减少腔体内的气体量的步骤。
49.一种将有用介质输送到渗透输送系统内的方法，它包括如下步骤将有用介质通过插入渗透输送系统开孔中的流量调节体中的孔插入；和在将有用介质通过孔插入时通过孔从渗透输送系统排放气体。
50.根据权利要求49的方法，进一步包括在流量调节体附近产生真空以减少渗透输送系统内的气体量的步骤。
51.根据权利要求49的方法，进一步包括将孔内部与周围环境密封的步骤。
52.一种装配具有腔体的渗透输送系统的方法，所述腔体具有开孔，并且所述渗透输送系统具有半渗透部分，该方法包括以下步骤将渗透介质放置在腔体内部；将渗透输送系统流量调节体至少部分插入腔体的开孔中；通过流量调节体中的孔将有用介质输送到腔体内；以及在流量调节体附近产生真空以减少渗透输送系统内的气体量。
53.根据权利要求52的方法，进一步包括将孔密封的步骤。
54.根据权利要求53的方法，其中孔由塞棒密封。
55.根据权利要求52的方法，进一步包括将用于防止渗透输送系统外部的液体进入渗透输送系统内部的装置连接到已插入的流量调节体上的步骤，该防止装置允许有用介质从渗透输送系统排出到周围环境。
全文摘要
渗透输送系统流量调节装置、具有流量调节装置的渗透输送系统以及装配渗透输送系统的方法。渗透输送系统流量调节装置包括一流量调节体,该流量调节体具有贯穿流量调节体设置并连通流量调节体相对两端的开孔。采用渗透输送系统流量调节装置降低了系统装配期间在渗透输送系统内产生空气或气体袋的可能。由于渗透输送系统内的气体量少,系统的性能得到增强。采用该流量调节装置也降低了渗透输送系统装配期间有用介质被浪费的可能性。
文档编号A61K9/00GK1265030SQ98807522
公开日2000年8月30日 申请日期1998年7月24日 优先权日1997年7月25日
发明者L·L·彼得森, F·H·马鲁亚麻, H·德纳德, L·霍姆, K·S·莱, C·R·戴维斯, J·R·皮里 申请人:阿尔萨公司