分子交換裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于分析和控制設備的分子交換裝置(1)，以及制造分子交換裝置的方法。該分子交換裝置包括自近端(3)向遠端(4)延伸的套管(2)，支承自該近端向該遠端延伸的至少兩個流體通路(7a,7b)；該套管包括在該遠端與該近端之間的至少一個交換孔口(9a,9b)，其中由該交換孔口所暴露的該流體通路的一部分是多孔的。
【專利說明】
分子交換裝置[0001 ]本申請為2009年5月26日進入中國國家階段的PCT專利申請“分子交換裝置”(申請 號:200780043794.8，
【申請人】:探測器科學有限公司)的分案申請。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種分子交換裝置。特別地，本發(fā)明涉及用于分析和控制設備的分子交換裝置和制造分子交換裝置的方法?！颈尘凹夹g】
[0003]諸如透析探針的分子交換裝置是本領域中已知的。這種探針涉及用于插入到對象體內(nèi)(諸如在血管中)，用于對象體內(nèi)物質(zhì)或物質(zhì)水平的透析、檢測。這種探針通常包括多孔膜，灌流流體經(jīng)過多孔膜而供應和移除。來自灌流流體的分子可穿過膜進入對象體內(nèi)，且反之亦然。在后一種情況下，可使用內(nèi)部設備或外部設備來確定某種分子的存在及其濃度以執(zhí)行分析。
[0004]諸如在現(xiàn)有技術探針中所用的那種用于透析管件的膜典型地具有非常薄的壁以促進有效擴散，這表示它們提供非常小的結(jié)構(gòu)支承，且因此在使用中薄壁并不維持其形狀。 為了向膜提供額外的支承，第一探針具有置于管件中心內(nèi)的細線以在插入到對象體內(nèi)期間向膜提供支承，以及在膜彎曲時防止膜的壁坍陷。
[0005]但是，盡管添加了細線，這種探針仍傾向于在插入期間且特別是在彎曲時抵靠著金屬線而坍陷。在克服這個問題的嘗試中，用膜內(nèi)中空管替換線，中空管典型地沿著探針的縱向軸線定位。中空管提供細長支承件，其還充當灌流流體的供應或回流管線。
[0006]將這種形式的內(nèi)部支承件用于膜的主要缺點之一在于在插入內(nèi)部支承件期間和插入到對象體內(nèi)期間對膜造成損壞。
[0007]在為克服向膜提供充分支承的問題的另一嘗試中，探針形成為具有膠合到諸如中空不銹鋼管的支承結(jié)構(gòu)上的較短長度的膜管件。鋼管提供伸長且輔助裝置的插入。這種探針的缺點在于，在生理條件下，在這種探針組件中所用的膠由于與流體接觸而弱化，導致在對象體內(nèi)膜管件從支承結(jié)構(gòu)碎裂。這種中空管的膜管件也可由于插入到對象期間所造成的機械損壞而碎裂。
[0008]鑒于這種探針在對象(S卩，人或動物體)體內(nèi)使用，應清楚由于其可能會造成的潛在損害，不希望出現(xiàn)膜的碎裂。當這種情況發(fā)生于諸如肌肉的組織中時，這是不幸的，但由于膜的材料是相對生物相容的，因而這并不是災難性的。但是，當這種情況發(fā)生于對象的系統(tǒng)內(nèi)，諸如循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)時，丟失的碎片可能移動到它們會危及生命的區(qū)域(例如，心臟)。即使在發(fā)生嚴重損害之前對這樣的片段進行了定位，這種片段的移除也會造成進一步的損傷。
[0009]EP 0675695公開了一種透析探針，其中透析膜附連于探針的近端以克服探針會自其錨固件松動的可能性，這是由于錨固區(qū)不在對象體內(nèi)的事實。盡管其相當有效，但這是一種制造起來相對復雜且昂貴的探針。此外，頂端并不以任何方式受到保護，使得頂端易于損壞。
[0010]在克服上述缺點的嘗試中，EP-A- 1105045公開了一種布置，其中由透析膜形成的管安裝于相對較硬的支承構(gòu)件上。特別地，支承構(gòu)件是細長的且管狀透析膜沿著一個縱向側(cè)延伸，以U形方式折回，在支承構(gòu)件的遠端處穿過眼或缺口，然后與相對的縱向側(cè)相反地向后前進。該支承構(gòu)件向管狀膜提供支承，且像這樣，這種探針比先前的探針更穩(wěn)固且更具成本效益。
[0011]但是，支承構(gòu)件并不對膜的外壁提供任何保護。特別地，并未提供任何手段來在使用期間將膜壁維持就位，以確保不阻止流體在管狀膜內(nèi)的流動。而且，呈U形方式的折疊膜會在探針頂端處造成膜的扭結(jié)和/或褶皺，這可阻止流體在管狀膜內(nèi)的流動，且因而妨礙探針的效率和準確性。此外，這種探針仍是相對復雜的且由于制造過程的復雜性，制造起來成本較高。不對管狀膜進行預處理的話，難以在支承構(gòu)件的周圍插入膜，從而使得制造過程需要更加復雜。而且，發(fā)現(xiàn)難以相對于支承件維持管狀膜在適當位置。
[0012]WO 99/45982公開了用來插入到血管內(nèi)用于檢測物質(zhì)的導管。其中所公開的導管包括細長主體，該細長主體包括兩個通道，微透析溶液可經(jīng)過兩個通道流動。開口限定于導管主體中。附連到導管主體外部的微透析膜覆蓋開口，可跨過該膜發(fā)生微透析。透析膜到探針主體外部的結(jié)合意味著存在微透析膜自導管主體碎裂的高風險，這會導致上文關于碎裂所討論的缺點。
[0013]US 7，008，398公開了一種微透析探針，其中可沿著透析膜的整個長度發(fā)生透析。由探針壁提供的唯一的保護減小了透析膜的總表面積并因此降低了跨膜透析的效率。
[0014]US 2005/0251087公開了一種微透析探針，其由細長的外框架支承以保持管狀膜處于所希望的結(jié)構(gòu)。但是，管狀膜并不由框架牢固地保持且存在脆弱的構(gòu)造在使用期間可能會容易斷裂的巨大風險。而且，在這種布置中，很少對管狀膜提供保護，這可能會在插入到對象體內(nèi)時導致管狀膜的結(jié)構(gòu)變形或損壞。此外，需要大量的材料來形成具有充分強度的框架，且因此相對于能經(jīng)過該裝置傳輸?shù)牧黧w體積，增加了裝置總大小，這使得當插入到對象體內(nèi)時侵入性更強且生產(chǎn)起來更為昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種分子交換裝置，其克服了或減輕了上述缺點中的某些缺點或所有缺點。
[0016]為了避免疑惑，以下術語意在具有如下文所概述的定義:
分子交換是任何合適的分子或組合物的選擇性交換，包括但不限于自裝置到外部環(huán)境和自外部環(huán)境到裝置的透析、超濾、藥物輸送等。
[0017]套管由任何合適的材料構(gòu)造而成，使得在其預期使用的環(huán)境中防止流體或分子的實質(zhì)流動穿過其壁。因此，在分子交換裝置預期插入到人或動物體內(nèi)的生物應用中，套管由耐受生物相容環(huán)境的材料制成并防止物質(zhì)滲透套管。套管的材料還必須具有足夠的剛性以確保裝置在插入期間不易損壞，但也具有足夠的柔性以在使用期間允許裝置一定程度的彎曲。優(yōu)選地，套管由高密度聚乙烯(HDPE)、聚酰胺、碳纖維、不銹鋼或類似材料構(gòu)造而成。
[0018]套管的遠端是預期要插入到需要分子交換的環(huán)境內(nèi)的裝置的端部。
[0019]套管的近端是預期不插入到需要分子交換的環(huán)境內(nèi)的裝置的端部。套管的遠端和近端適于允許將灌流流體插入到流體通路內(nèi)/將灌流流體從流體通路抽出。
[0020]遠端和近端也適于允許附加的構(gòu)件(諸如探針、傳感器、連接器)插入到監(jiān)控/分析系統(tǒng)內(nèi)等。
[0021]至少一個交換孔口是暴露流體通路的鄰近部分的套管的一部分。交換孔口可為腔體的外壁中的開口。備選地，交換孔口可為多孔區(qū)，其允許選定的分子自流體通路至外部環(huán)境/自外部環(huán)境至流體通路的交換。
[0022]多孔部分為多孔至使得其允許分子跨過流體通路和/或套管進行選擇性交換的程度。本領域技術人員應了解不同大小的分子將需要不同的孔隙率以允許分子的選擇性交換。
[0023]流動室提供流體自至少一個流體通路到另外的至少一個流體腔體的通道。舉例而言，流動室可提供流體自一個流體通路經(jīng)過例如連接管或開放腔室到另一個流體通路的流體通道。
[0024]對象為其中可應用該裝置的任何合適的環(huán)境。舉例而言，對象可為人或動物體。備選地，對象可為工業(yè)、化學或發(fā)酵過程的部分。
[0025]在本發(fā)明的第一方面，提供一種分子交換裝置，其包括自近端向遠端延伸的套管，該套管支承自近端向遠端延伸的至少兩個流體通路;該套管包括位于遠端與近端之間的至少一個交換孔口，其中被交換孔口暴露的流體通路的一部分是多孔的。
[0026]由根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置所提供的主要優(yōu)點在于套管支承并保護至少兩個流體通路。套管還確保了通路的多孔部分在使用中不會碎裂，同時還確保通路維持其形狀并最大化其內(nèi)的流體流動。
[0027]在本發(fā)明的一個有利實施例中，分隔件沿著套管至少延伸交換孔口的長度，分隔至少兩個流體通路。在另一有利實施例中，分隔件沿著套管的基本上整個長度自遠端向近端延伸，分隔至少兩個流體通路。優(yōu)選地，分隔件沿著套管的中心軸線延伸。分隔件提供以下優(yōu)點:確保了在兩個或更多的流體通路之間不存在流體交換，從而改善了透析效率。分隔件還向兩個或更多的流體通路提供支承，特別是在通路的多孔部分處。分隔件可與套管成為一體或可不與套管成為一體。
[0028]有利地，兩個流體通路可布置于中心分隔件的對齊側(cè)上。有利地，兩個或更多的流體通路可布置于中心分隔件的周圍。優(yōu)選地，彼此流體連通的成對的流體通路可布置于中心分隔件的周圍以允許一個裝置中的多組分子交換。分子交換可用于分析、透析、輸送、回收和提取物質(zhì)等。在對象中使用期間，例如，一組流體通路可向裝置的外部環(huán)境輸送藥物，而另一組流體通路可用于自裝置周圍的環(huán)境向通路內(nèi)回收、提取或分析物質(zhì)以測量總藥物含量。設想每組流體通路可被選擇用于特定功能。
[0029]在一個有利的實施例中，至少兩個流體通路至少部分地由套管和/或分隔件限定。備選地，該至少兩個流體通路并非至少部分地由套管和/或分隔件限定。舉例而言，流體通路為保持于套管中的至少一個管。在本發(fā)明的一個實施例中，流體通路的多孔區(qū)域為在交換孔口的近端和遠端處在套管內(nèi)結(jié)合的多孔膜。優(yōu)選地，至少一個管為多孔膜。更優(yōu)選地，多孔膜為透析膜。
[0030]在本發(fā)明的一個實施例中，基本上套管的整個區(qū)域為多孔的。在此實施例中，管可由單一類型的材料制成，這排除了在鄰近交換孔口的管道中形成單獨的多孔部分的需要，且使得分子交換裝置制造起來更為廉價。這個實施例也提供了以下優(yōu)點:多孔部分與套管的至少一個交換孔口無需仔細地對齊。由于中空管僅在套管的交換孔口處向外部環(huán)境暴露，將僅在套管的這些所希望的點處發(fā)生分子交換。
[0031]在一個優(yōu)選實施例中，至少一個管自套管的近端向遠端延伸，在遠端自身折回且自套管的遠端向近端延伸，提供兩個流體通路。
[0032]有利的是，該至少一個管具有圓形或非圓形的截面。這使得中空管能沿正確的取向定位于套管內(nèi)。舉例而言，截面可具有一個或多個直邊或為D形或為異型以使中空管定向成以便優(yōu)化其交換效率。
[0033]在優(yōu)選實施例中，流體可被供應到其中一個流體通路且自其它流體通路抽吸以確保流體在裝置內(nèi)的流動。
[0034]有利的是，交換孔口為套管中的開口，優(yōu)選地通過移除(諸如切割)套管的一個區(qū)域而形成。在一個替代實施例中，交換孔口為多孔區(qū)，優(yōu)選地通過處理套管使得套管的一部分多孔而形成。
[0035]在一個優(yōu)選實施例中，多于一個交換孔口暴露相同的流體通路。
[0036]在一個實施例中，多于一個交換孔口的多孔部分具有不同的孔隙率。每個多孔部分的孔隙率將取決于特定多孔部分的預期功能。
[0037]在具有兩個或更多的流體通路或在一個流體通路上具有兩個或更多的多孔部分的優(yōu)選實施例中，多孔部分具有彼此不同的孔隙率。具有不同孔隙率的多孔部分和/或流體通路的使用使得能夠沿著套管在不同交換孔口處選擇不同的分子交換。
[0038]舉例而言，當裝置用于向?qū)ο蟮难鲀?nèi)輸送藥物和監(jiān)控藥物在血流中的濃度時，至少一個多孔部分將需要一定的孔隙率來使得藥物能夠穿過多孔區(qū)進入到血流內(nèi)，且具有一定孔隙率的至少一個多孔部分允許藥物結(jié)合到載體(諸如血漿蛋白，如白蛋白)上以穿過中空區(qū)進入到相應流體通路內(nèi)。后面的這個多孔部分相對于流體在至少兩個流體通路內(nèi)的流動位于另一多孔部分的更下游處，后面的這個多孔部分將需要具有一定的孔隙率以允許更大粒子(即，與只有藥物相比，結(jié)合到載體上的藥物)通過。本領域技術人員將會了解流體通路的多孔部分的所希望的孔隙率將取決于預期跨過鄰近交換孔口的多孔部分進行交換的分子的大小。這個布置將使得能夠確定藥物的自由(未結(jié)合到載體上的)濃度和藥物的總(未結(jié)合到載體上的和結(jié)合到載體上的)濃度。
[0039]在一個優(yōu)選實施例中，至少兩個流體通路具有對齊的交換孔口。在使用中，交換孔口可靠在防止接近鄰近交換孔口的流體通路的多孔部分的血管的內(nèi)壁上，如通常在裝置不插入到血管中心的情況下一樣。通過提供對齊的交換孔口，交換孔口中的至少一個交換孔口將更可能接觸血液內(nèi)的流體流動。
[0040]備選地，交換孔口可沿著相應的流體通路定位以使得該孔口未對齊。當交換孔口預期用于不同目的時這種布置是有利的。
[0041]在一個優(yōu)選實施例中，套管支承呈管形式的至少兩個流體通路，這兩個流體通路沿著交換孔口的長度由中心分隔件分隔。該分隔件向管件提供支承，同時使得流體通路能夠有實質(zhì)上較大程度的暴露。在這樣的實施例中，分子交換可發(fā)生于暴露的管的基本上整個圓周上，從而提供最大表面積并增加分子交換的效率。
[0042]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，由于中空管密封于其進入和離開多孔部段處，至少兩個流體通路保持遠離分隔件，從而使得流體通路的多孔部分的圓周能夠基本上100%暴露。這提供了與裝置外部環(huán)境接觸的多孔區(qū)域的表面積最大化的優(yōu)點。優(yōu)選地，至少兩個流體通路由膠密封。
[0043]有利的是，裝置的遠端在套管的端部中包括插塞。更有利地，在此實施例中，分隔件延伸到套管的遠端并包含流體孔口，以允許自其中一個流體通路流動到另一個流體通路。
[0044]備選地，套管的遠端形成為包含流動室的頂端，以允許自其中至少一個通路的端部流動到另一個流體通路的端部內(nèi)。有利的是，流體通路的端部在流動室內(nèi)，使得流體通路的端部與套管的遠端之間的任何結(jié)合均遠離交換孔口，以避免附連到套管內(nèi)部的管/多孔膜碎裂。
[0045]優(yōu)選地，流動室具有用于檢測物質(zhì)的傳感器裝置。舉例而言，傳感器裝置為光學纖維和反射物，其中光學纖維和反射物定位于裝置的遠端以使得能夠進行光譜分析測量，例如，分光光度測量。備選地，傳感器為波導、導體、光電、電活性或電化學傳感器。
[0046]有利的是，分子交換裝置還包括自套管近端通向套管遠端的通道以向套管遠端內(nèi)部和/或外部提供附加的材料。優(yōu)選地，通道與分隔件是一體的。更優(yōu)選地，通道形成于分隔件的中心軸線內(nèi)。
[0047]通道可供應流體直到套管的遠端，特別是到流動室內(nèi)。在這樣的實施例中，流體然后可傳輸?shù)揭粋€或多個流體通路內(nèi)。當然相反的情況也是可能的，其中流體沿著流體通路傳輸?shù)教坠艿倪h端內(nèi)，且然后從通道抽吸出來到套管的近端。
[0048]在一個有利實施例中，通道輸送組合物以激活通過裝置服用的特定藥物。
[0049]通道也可用于接收附加的構(gòu)件。舉例而言，可插入導線來將分子交換裝置定位到對象體內(nèi)所希望的位置。有利地，諸如可用于檢測和/或分析的電、聲或光學探針可設于通道內(nèi)。在一個優(yōu)選實施例中，通道可向裝置的外部環(huán)境暴露以使得該探針能夠與外部環(huán)境直接接觸。舉例而言，光學纖維或光源可設于分子交換裝置的遠端處，以允許在插入到對象體內(nèi)期間引導裝置。
[0050]優(yōu)選地，套管的近端適于附連到導管或插管上以適應分子交換裝置插入到對象體內(nèi)。使用導管或插管插入裝置是微創(chuàng)手術。
[0051]更優(yōu)選地，套管的近端是可鎖定配合的裝置或用于連接到侵入口(invasiveport)上的錨固構(gòu)件。在醫(yī)學應用中，可能對象已具有被插入的現(xiàn)有的侵入口。因此，優(yōu)選地，近端是可鎖定配合的裝置或用于連接到現(xiàn)有侵入口上的錨固構(gòu)件，這減小了由分子交換裝置插入到對象體內(nèi)所造成的損害。
[0052]更優(yōu)選地，套管的近端適于附連到栗上。栗允許流體被抽送到流體通路內(nèi)和/或自流體通路抽吸，以確保流體穿過裝置的流動。流體可穿過裝置的流體通路在兩個方向上流動。個別流體通路的預期用途將決定栗在一個方向還是在兩個方向提供流體穿過流體通路的流動。如將會理解的那樣，當裝置具有兩個或更多的流體通路時，流體到流體通路中每一個的供應和/或自流體通路中每一個的返回將取決于其所需要的功能。
[0053]有利地，套管的近端適于附連到外部裝置上。更有利地，套管的近端適于附連到兩個或更多的外部裝置上。一個或多個外部裝置可在裝置的近端處直接附連到流體通路的端部上，或經(jīng)由連接管件間接地附連到流體通路上。
[0054]在一個優(yōu)選實施例中，外部裝置分析自流體通路中一個或多個通路抽吸的流體的組成。有利地，外部裝置確定來自流體通路的流體中一個或多個分子的存在和/或測量流體中一個或多個分子的數(shù)量/濃度。更有利地，外部裝置控制藥物通過分子交換裝置到患者內(nèi)的輸送。
[0055]在一個有利的實施例中，該裝置可提供藥物輸送的自維持機構(gòu)，以將藥物的濃度維持在預定水平。
[0056]本發(fā)明還提供用于控制分子交換裝置的流體通路中第一物質(zhì)濃度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括分子交換裝置，聯(lián)接到分子交換裝置上的控制裝置，其中控制裝置測量流體通路中第二物質(zhì)的濃度并優(yōu)選地響應于所測量的濃度來控制第一物質(zhì)到流體通路內(nèi)的供應。這隨后將維持分子交換裝置外部環(huán)境中的組合物的濃度。第一物質(zhì)和第二物質(zhì)可彼此相同或不同。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造分子交換裝置的方法，該方法包括以下步驟:
i)形成套管；
i i)在該套管內(nèi)提供至少兩個流體通路； iii)在該套管中形成至少一個交換孔口。
[0058]有利地，步驟i)、ii)和/或iii)同時發(fā)生。舉例而言，可通過擠壓過程形成套管，該擠壓過程在形成套管期間提供至少兩個流體通路和/或至少一個交換孔口。
[0059]有利地，該方法還包括形成分隔件以分隔至少兩個流體通路的步驟。
[0060]優(yōu)選地，通過模制來形成套管。更優(yōu)選地，通過套管的模制形成至少一個交換孔口。有利地，通過擠壓過程來形成套管。更有利地，通過切掉套管的一部分來形成交換孔口。備選地，在制造套管期間，例如在擠壓過程中，在開口中形成交換孔口。在一個替代實施例中，交換孔口為多孔區(qū)，優(yōu)選地通過處理套管使得套管的一部分多孔而形成?？稍谛纬商坠芷陂g和/或形成套管之后處理套管。該處理可通過激光進行，諸如激光燒蝕，X射線，火花電蝕，蝕刻，氧化，在擠壓過程中使用鹽處理或其它微加工過程，從而允許分子自流體通路內(nèi)部轉(zhuǎn)移到裝置的外部環(huán)境，且反之亦然。
[0061 ]在一個優(yōu)選實施例中，在形成交換孔口之后，將至少兩個流體通路插入到套管中。更優(yōu)選地，在密封套管的遠端之后，將流體通路插入到套管內(nèi)。有利地，流體通路具有成形的截面以確保以正確取向插入到套管內(nèi)。更有利地，流體通路具有圓形或非圓形截面以定向到管腔內(nèi)。在一個優(yōu)選實施例中，流體通路的截面具有至少一個直邊。更優(yōu)選地，流體通路的截面為D形。
[0062]在一個優(yōu)選實施例中，套管的遠端形成為作為模制過程的一部分而密封。備選地，該方法還包括密封套管的遠端的步驟。有利地，套管的遠端通過使遠端的分子流動到一起的任何方法來密封，諸如熱密封、冷密封或卷曲。
【附圖說明】
[0063]為了使本發(fā)明更容易理解，現(xiàn)將參看附圖以舉例說明的方式來描述本發(fā)明的非限制性實施例，在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的第一實施例和用于保持該裝置在使用期間就位的錨固單元的總體圖示；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的第一實施例的遠端部分的放大圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的第一實施例的剖視平面圖；
圖4是穿過AA所截取的分子交換裝置的第一實施例的截面圖；
圖5是穿過BB所截取的分子交換裝置的第一實施例的截面圖；
圖6是穿過CC所截取的分子交換裝置的第一實施例的截面圖；
圖7是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的第二實施例的截面圖；
圖8是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的一個替代實施例的剖視圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的一個替代實施例；
圖10是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的一個替代實施例；
圖11是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的一個替代實施例；
圖12是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的一個替代實施例；
圖13是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的一個替代實施例的截面圖；
圖14是根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置的一個替代實施例的截面圖；
圖15是根據(jù)本發(fā)明的設備的一個實施例。
【具體實施方式】
[0064]如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置(I)的第一實施例包括:套管(2)，其由HDPE制成，自近端(3)向遠端(4)延伸；以及，錨固單元(15)，其用于保持該裝置(I)在使用期間就位。
[0065]如圖2中更詳細地示出，套管(2)支承兩個流體通路(7a，7b),流體通路(7a，7b)自近端(3)向遠端(4)延伸;分隔件(6)，其沿著套管(2)的長度延伸，分隔兩個流體通路;在套管的近端(3)與遠端(4)之間的兩個對齊的交換孔口，其暴露流體通路(7a，7b)。由相對的交換孔口所暴露的流體通路(7a，7b)的部分是多孔的。
[0066]在此實施例中，套管(2)限定兩個內(nèi)部管腔(5a，5b)，內(nèi)部管腔(5a，5b)在套管內(nèi)自近端(3)向遠端(4)延伸。與套管(2)—體的分隔件(6)沿著套管(2)的中心軸線延伸，在套管(2)內(nèi)限定兩個管腔(5a，5b)。還設想分隔件(6)與套管(2)不是一體的，而是牢固地附連到其上。
[0067]在此實施例中，管腔(5a，5b)各保持呈管形式的流體通路(7a，7b)。管(7a，7b)適于流體在通路內(nèi)行進。流體可在管(7a，7b)的近端(3)處供應或抽吸。管由多孔膜形成，其允許跨過膜在一個方向或兩個方向上進行分子的選擇性交換。多孔膜的孔隙率水平將取決于分子交換裝置(I)的預期用途。管(7a，7b)具有的孔隙率使得特定分子或組合物能夠自管(7a，7b)的外部環(huán)境穿過膜到管(7a，7b)內(nèi)和自管(7a，7b)穿過膜到管(7a，7b)的外部環(huán)境，用于分子交換裝置(I)的特定用途。
[0068]如圖2和圖3中所示，套管(2)具有對齊的交換孔口(9a，9b)，交換孔口(9a，9b)各暴露管(7a，7b)。還設想孔口(9a，9b)并不沿著管(2)的長度對齊。在此實施例中，鄰近交換孔口(9a，9b)的管(7a，7b)的整個圓周向外部環(huán)境暴露，如在圖5中所示。管(7a，7b)例如用膠密封到套管(2)上且這種布置保持管遠離分隔件(6)的表面，使得管(7a，7b)的100%或基本上100%的圓周(包括鄰近交換孔口的圓周)向外部環(huán)境暴露。
[0069]在此實施例中且如圖3所示，包含流動室(10)的套管(2)的遠端(4)允許流體自其中的一個管(7a)傳遞到另一個管(7b)。還設想流體可在每個管(7a，7b)中的任一方向上流動，且因此，流動室(10)允許流體在兩個方向上通過，即自一個管(7a)到另一管(7b)和自另一管(7b)到一個管(7a)。如圖2中所示，流動室(10)的外部構(gòu)造為錐形以允許將分子交換裝置(1)容易地插入到對象體內(nèi)。
[0070]如在圖3中更詳細地示出，管(7a，7b)延伸到流動室(10)中并在其中終止。通過 (例如)熱處理或者膠(諸如紫外線固化膠，氰基丙烯酸酯，雙組分環(huán)氧樹脂)以及任何其它適當方法(包括機械手段)來將管(7a，7b)密封到套管內(nèi)。在此實施例中，如圖7中所示，分子交換裝置(1)還具備通道(11)，通道(11)自套管(2)的近端(3)向遠端(4)延伸，其穿過分隔件(6)在內(nèi)部伸展。
[0071]在此實施例中，如圖7中所示，管(7a，7b)是異型的以適應通道(11)。管(7a，7b) 的型面允許管(7a，7b)在管腔(5a，5b)中的正確取向。
[0072]在分子交換裝置(1)放置于對象體內(nèi)所希望的位置后，通道(11)提供用于傳送材料(諸如藥物)到流動室內(nèi)和到流動室外的手段。
[0073]在此實施例中，傳感器可定位于管(7a，7b)端部中的一端或兩端上，該傳感器測量例如在流動室(10)內(nèi)的藥物。可根據(jù)跨膜的藥物濃度來更改藥物到裝置(1)內(nèi)的輸送速率?？赏ㄟ^改變引入到裝置內(nèi)的藥物量來控制藥物的輸送速率。當跨過透析膜形成濃度梯度時，藥物傳輸?shù)窖b置(1)內(nèi)的量越高，輸送到裝置(1)外部環(huán)境的藥物就越多。
[0074]如圖3中所示，在使用中，流體可傳輸?shù)椒肿咏粨Q裝置(1)的管(7a，7b)中的一個管內(nèi)。流體可沿著管(7a)傳遞到流動室內(nèi)，進入第二管(7b)內(nèi)，沿著第二管(7a)到達裝置 (1)近端(3)處的通路開口。由于套管(1)的材料的性質(zhì)，除了在交換孔口處之外，流體和其中的任何組合物將維持在管(7)內(nèi)。在套管(2)的相應管腔(5a，5b)中的交換孔口的每一個交換孔口處，在相應管(7a，7b)中輸送的流體將向分子交換裝置(1)周圍的環(huán)境暴露。取決于各種因素，諸如分子/組合物的相對內(nèi)部濃度和相對外部濃度，管(7a，7b)的多孔區(qū)的特定孔隙率和分子交換裝置(1)的預期用途，存在于管(7a，7b)中的分子/組合物可跨過多孔膜供應到裝置(1)的外部環(huán)境內(nèi)或者存在于外部環(huán)境中的分子/組合物可跨過多孔膜而被抽吸到管(7a，7b)內(nèi)。
[0075]第一管(7a)可具有與另一管(7b)相同的性質(zhì)(例如孔隙率)且用于相同的功能。備選地，第一管(7a)可用于供應和/或吸收不同的分子/組合物且因此具有不同的性質(zhì)。
[0076]如圖8中所示，套管(2)的遠端(4)可備選地包括插塞(12)。為了允許管(7a，7b)之間的流動，分隔件(6)具有流動孔口(13)以允許自一個管(7a)向另一管(7b)流動和自另一管(7b)向一個管(7a)流動。
[0077]如圖9中所示，本發(fā)明的另一實施例包括套管(2)，套管(2)具有自套管(2)的近端 (3)向遠端(4)延伸的一體式分隔件(6)。呈管形式的流體通路在其中一個管腔(5a)內(nèi)自套管的近端(3)向遠端(4)延伸，延伸超過套管的遠端，自身向后彎，并自套管(2)的遠端(4)至近端(3)延伸返回到第二管腔(5b)內(nèi)，提供至少在套管(2)的近端(3)處錨固的單個的不間斷的管(7a，7b)。因此，在使用中防止了管(7a，7b)碎裂。管也可沿著套管(2)的長度結(jié)合， 但僅為了保持其取向而不是提供另外的結(jié)合。
[0078]本發(fā)明的另一實施例(未圖示)與上文參看圖9所示的實施例相同，除了在套管的遠端(4)處的管完全包含于套管(2)內(nèi)；該套管的結(jié)構(gòu)與圖2和圖3類似。
[0079]在使用中，流體可沿著第一通路(7a)經(jīng)過遠端且沿著第二通路(7b)傳輸?shù)窖b置
(I)的近端的通路開口。同樣，流體沿著套管在每個交換孔口處向外部環(huán)境暴露，允許分子/組合物跨過管(7a，7b)的多孔部分進行選擇性交換。
[0080]如圖10中所示，兩個管(7a，7b)布置于兩個不同的管腔(5a，5b)中。管(7a，7b)中的每一個在管內(nèi)具有同心布置，使得流體可沿著內(nèi)管流動并沿著外管返回和沿著外管流動并沿著內(nèi)管返回。在兩個流體通路(7a，7b)之間不存在流體連通。這種布置適于例如用于當其中一個管(7a)提供透析膜且另一管(7b)監(jiān)控在外部環(huán)境中分子/組合物的濃度水平時。關于后者，分子/組合物自外部環(huán)境跨過管(7b)的多孔部分到裝置(I)的管(7b)內(nèi)，并沿著管(7b)行進到套管(2)的近端(3)，且被輸送到外部裝置(14)用于分析，如圖15中所示。
[0081]備選地，如圖11中所示，一個管提供兩個流體通路(7a，7b)。
[0082]如圖12中所示，本發(fā)明的另一實施例包括裝置(I)，其中套管(2)的外壁布置于交換孔口(9)處以形成凹入孔口(9a)。
[0083]如在圖13和圖14中所示，設想根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置(I)可具備套管(2)，該套管(2)具有由分隔件(6)分隔的兩個或更多的流體通路(7a，7b, 7c, 7d)。這允許使用一個裝置進行多種分子交換。舉例而言，分子交換可用于分析、透析、輸送等。如圖13中所示，裝置(I)具有四個流體通路(7a，7b, 7c, 7d)。備選地，如圖14中所示，裝置(I)具有十二個流體通路(7a，7b, 7c, 7d等)。
[0084]圖15示意性地示出實施本發(fā)明的設備。分子交換裝置(I)與錨固單元(15)(諸如路厄鎖)連接，且通過管件(16)與外部裝置(14)流體連通。外部裝置(14)可分析自裝置(I)接收的流體，以例如檢測某些分子/組合物或者分子/組合物的濃度，或者可在供應到裝置(I)的流體中供應分子/組合物，以例如在流體通路中維持這些組合物的濃度。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置(I)優(yōu)選地通過注射模塑套管(2)而制成，套管(2)具有中心分隔件(6)和多個交換孔口(9)且然后在插入中空管(7)之前或之后對遠端(4)進行熱密封或卷曲。但是，本領域中已知的其它制造方法也是可能的。舉例而言，套管(2)可作為擠壓過程而形成，且移除套管(2)壁以形成交換孔口(9)。備選地，如將由本領域技術人員所理解的那樣，交換孔口可通過對套管(2)的材料進行適當處理而形成，以使得套管壁是多孔的。
[0086]本發(fā)明的分子交換裝置和一個或多個外部裝置可用于分析、測量或輸送工業(yè)、化學、發(fā)酵和動物或植物組合物。該分子交換裝置可用于工業(yè)、化學或發(fā)酵過程和人或動物體。
[0087]根據(jù)本發(fā)明的分子交換裝置預期用于人或動物體中，包括但不限于循環(huán)系統(tǒng)，插入到血管、淋巴系統(tǒng)、肌肉、耳朵、嘴、組織脂肪和內(nèi)部器官。
[0088]當在本說明書和權利要求書中使用時，用語“包含”和“包括”及其變型表示包括特定的特點、步驟或整體。這些用語不應被理解為排除了其它特點、步驟或構(gòu)件的存在。
[0089]在前文的描述或所附權利要求書或附圖中所公開的以其具體形式或關于執(zhí)行所公開的功能的機構(gòu)或者用于達成所公開的結(jié)果的方法和步驟所表述的特征，只要適當，可單獨地或以這些特征的任何組合用于以實現(xiàn)本發(fā)明的多種形式。
【主權項】
1.一種分子交換裝置，包括:套管，其自近端向遠端延伸，支承自所述近端向所述遠端延伸的至少兩個流體通路;所 述套管包括在所述遠端與所述近端之間的至少一個交換孔口，其中，由該交換孔口暴露的 流體通路的一部分是多孔的。2.根據(jù)權利要求1所述的分子交換裝置，其特征在于，分隔件沿著所述套管延伸至少所 述交換孔口的長度，分隔所述至少兩個流體通路。3.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，分隔件沿著所述套管的整個 長度自所述遠端向所述近端延伸，分隔所述至少兩個流體通路。4.根據(jù)權利要求2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述分隔件沿著所述套管的中心 軸線延伸。5.根據(jù)權利要求4所述的分子交換裝置，其特征在于，兩個流體通路布置于中心的分隔 件的對齊側(cè)上。6.根據(jù)權利要求4所述的分子交換裝置，其特征在于，兩個或更多的流體通路布置于中 心的分隔件周圍。7.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述至少兩個流體通路由所 述套管和/或分隔件限定。8.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述至少兩個流體通路不由 所述套管和/或分隔件限定。9.根據(jù)權利要求8所述的分子交換裝置，其特征在于，所述至少兩個流體通路為保持于 所述套管內(nèi)的至少一個管。10.根據(jù)權利要求9所述的分子交換裝置，其特征在于，所述至少一個管為多孔膜。11.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述流體通路的多孔區(qū)域是 在所述交換孔口的近端和遠端處與所述套管結(jié)合的多孔膜。12.根據(jù)權利要求11中任一項所述的分子交換裝置，其特征在于，所述多孔膜為透析膜。13.根據(jù)權利要求9所述的分子交換裝置，其特征在于，所述至少一個管自所述套管的 所述近端向所述遠端延伸，在所述遠端處自身折回且自所述套管的所述遠端向所述近端延 伸，提供兩個流體通路。14.根據(jù)權利要求9所述的分子交換裝置，其特征在于，所述至少一個管具有圓形的截 面或非圓形的截面。15.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述交換孔口為通過切掉所 述套管的一部分而形成的開口。16.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述交換孔口為通過處理所 述套管使所述套管的一部分變得多孔而形成的開口。17.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，多于一個交換孔口暴露相同 的流體通路。18.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，多于一個交換孔口的多孔部 分具有不同的孔隙率。19.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述至少兩個流體通路具有對齊的或未對齊的交換孔口。20.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述裝置的遠端包括在所述套管的端部中的插塞。21.根據(jù)權利要求2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述分隔件向所述套管的所述遠端延伸，且包含流體孔口以允許自一個流體通路到另一個流體通路的流動。22.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述套管的所述遠端形成為包含流動室的頂端，以允許自至少一個流體通路的一端流入到另一個流體通路的該端部內(nèi)。23.根據(jù)權利要求22所述的分子交換裝置，其特征在于，所述至少一個流體通路的端部延伸到所述流動室內(nèi)。24.根據(jù)權利要求22所述的分子交換裝置，其特征在于，所述流動室具有傳感器裝置以能夠進行光譜分析測量。25.根據(jù)權利要求24所述的分子交換裝置，其特征在于，所述光譜分析測量為分光光度測量。26.根據(jù)權利要求24所述的分子交換裝置，其特征在于，所述傳感器裝置是反射物、波導、導體、光電、電活性或電化學傳感器。27.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述分子交換裝置還包括自所述套管的所述近端通向所述套管的所述遠端的通道，以向所述套管的所述遠端的內(nèi)部和/或外部提供附加的材料。28.根據(jù)權利要求27所述的分子交換裝置，其特征在于，所述通道與所述分隔件是一體的。29.根據(jù)權利要求28所述的分子交換裝置，其特征在于，所述通道形成于所述分隔件的中心軸線內(nèi)。30.根據(jù)權利要求27所述的分子交換裝置，其特征在于，所述通道提供到/用于光學探針、聲學探針和/或電探針的入口。31.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述套管的所述近端適于附連到套管和/或插管上。32.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述套管的所述近端是能夠鎖定配合的裝置，和/或用于連接到侵入口的錨固構(gòu)件。33.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述套管的所述近端適于附連到栗上。34.根據(jù)權利要求1或2所述的分子交換裝置，其特征在于，所述套管的所述近端適于附連到外部裝置上。35.—種制造根據(jù)前述權利要求中任一項所述的分子交換裝置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: i)形成套管； i i)在所述套管內(nèi)提供至少兩個流體通路； iii)在所述套管中形成至少一個交換孔口。36.根據(jù)權利要求35所述的方法，其特征在于，步驟i)、ii)和/或iii)同時發(fā)生。37.根據(jù)權利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法還包括形成分隔件以分隔所述至少兩個流體通路的步驟。38.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，所述套管通過模制形成。39.根據(jù)權利要求38所述的方法，其特征在于，所述至少一個交換孔口通過模制所述套管而形成。40.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，所述套管通過擠壓過程形成。41.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，所述交換孔口通過切掉所述套管的一部分而形成。42.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，通過激光，X射線，火花電蝕，蝕刻，氧化，在擠壓過程期間使用鹽處理或其它微加工過程來對套管進行處理來使得所述套管變得多孔。43.根據(jù)權利要求42所述的方法，其特征在于，在形成所述套管期間和/或之后處理所述套管。44.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，在形成所述交換孔口后，將所述至少兩個流體通路插入到所述套管內(nèi)。45.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，在密封所述套管的遠端之后，將所述流體通路插入到所述套管內(nèi)。46.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，所述至少一個流體通路具有圓形截面或非圓形截面，用于定向至管腔中。47.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，所述套管的所述遠端被密封。48.根據(jù)權利要求35至37中任一項所述的方法，其特征在于，所述套管的所述遠端通過熱密封、冷密封、卷曲或機械方法密封。
【文檔編號】A61B5/145GK105997100SQ201510457362
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2007年9月28日
【發(fā)明人】M.T.奧康奈爾, S.J.布洛克
【申請人】探測器科學有限公司