СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ ВРЕМЕННОГО ИМПЛАНТАТА В ТЕЛО И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВРЕМЕННОГО ИМПЛАНТАТА ИЗ ТЕЛА
METHODS AND DEVICES FOR DEPLOYING AND RELEASING A TEMPORARY IMPLANT WITHIN THE BODY

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Эта заявка представляет собой обычную заявку из следующих предварительных заявок на патент США: заявка №61/762196, озаглавленная «Термически разлагаемые биосовместимые конструкции и способы разложения» и поданная 7 февраля 2013; заявка №61/601384, озаглавленная «Проглатываемый внутрижелудочный баллон, заполняемый через узкую экстракорпоральную трубку» и поданная 21 февраля 2012; заявка №61/645601, озаглавленная «Кабель-трос доставки для желудочно-кишечного тракта», поданная 10 мая 2012; заявка №61/647730, озаглавленная «Клапан, приводимый в действие гидрогелем» и поданная 16 мая 2012; заявка №61/663433, озаглавленная «Устройство для переноса текучей среды для гидрогельных конструкций», поданная 22 июня 2012; заявка №61/663682, озаглавленная «Клапан, приводимый в действие гидрогелем» и поданная 25 июня 2012; заявка №61/663683, озаглавленная «Устройство для переноса текучей среды для гидрогельных конструкций» и поданная 25 июня 2012; заявка №61/674126, озаглавленная «Система доставки загрузки и способ» и поданная 20 июля 2012; и заявка №61/699942, озаглавленная «Система для быстрого разложении гидрогельной конструкции» и поданная 12 сентября 2012, каждая из которых полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Настоящее изобретение в целом относится к устройствам, которые временно закрывают пространство внутри тела, чтобы обеспечить терапевтический эффект.
[0003] Согласно данным 2010 года Всемирной организации здравоохранения, 198 миллионов американцев в возрасте старше 15 лет имеют вес выше целевого веса. Из этого числа 89 миллионов считаются имеющими избыточный вес (25 < Индекс массы тела < 30) и 109 миллионов страдают от ожирения (Индекс массы тела > 30). Во всем мире более 1,4 миллиарда взрослых людей в возрасте 20 и старше имеют избыточный вес, а 500 миллионов страдают от ожирения. Ожирение делает пациента подверженным повышенному риску многочисленных, потенциально инвалидизирующих состояний, включая диабет 2 типа, болезни сердца, болезни желчного пузыря и опорно-двигательного аппарата 1, 2, 3. По сравнению со взрослыми с нормальным весом, страдающие от ожирения взрослые более чем в три раза чаще диагностируются с диабетом или высоким артериальным давлением. В Соединенных Штатах, по оценкам, одна из пяти связанных с раком смертей может быть связана с ожирением у некурящих женщин, и одна из семи - среди некурящих мужчин (старше 50 лет). В среднем, мужчины и женщины, которые страдают ожирением в возрасте 40 лет, живут, соответственно, на 5,8 и 7,1 лет меньше, чем их сверстники с нормальным весом.
[0004] Операция по шунтированию желудка является в настоящем золотым стандартом лечения для пациентов с индексом массы тела («BMI») более чем 40. Операция по шунтированию желудка также является вариантом для тех, у кого BMI имеет значение между 35 и 39, со связанными с ожирением сопутствующими осложнениями. Тогда как операция по шунтированию желудка приводит к снижению потребления пищи и к потере веса для большинства пациентов, она также приводит к изменяющим жизнь, постоянным анатомическим изменениям в желудочно-кишечном тракте и может привести к серьезным осложнениям. Шунтирование желудка и связанные с ним хирургические процедуры также дорогостоящи, стоимостью около $ 22500 (с помощью лапароскопии). По этим причинам всего около 250000 хирургических процедур, связанных с ожирением, выполняются в год в США.
[0005] Для подавляющего большинства населения с избыточным весом и страдающего ожирением, для которого нет необходимости в выполнении хирургических процедур, связанных с ожирением, в настоящее время доступны некоторые эффективные и доступные вмешательства. Диета и физические упражнения остаются передовыми подходами к ожирению, однако, этот подход в лучшем случае только замедлил рост эпидемии. На сегодняшний день, лекарственные терапии имеют ограничивающие дозу побочные эффекты, либо не обладают реальной долгосрочной эффективностью.
[0006] Одним менее инвазивным вмешательством, которое начинает набирать популярность, является внутрижелудочный баллон. Внутрижелудочный баллон может быть размещен эндоскопически или размещен с использованием других способов, и в целом должен быть удален эндоскопически или благодаря природным процессам пищеварения в организме для его удаления.
[0007] Устройства, способы и системы, обсуждаемые в настоящем документе, предназначены для обеспечения эффективного лечения от ожирения. Кроме того, устройства, способы и системы, описанные в настоящем документе, не ограничиваются никакой конкретной популяцией пациентов, и даже могут применяться в клинических областях, отличающихся от ожирения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Настоящее изобретение относится к устройствам и способам занятия пространства внутри тела пациента. В частности, устройства и способы могут быть использованы внутри пространства желудка. Тем не менее, устройства и способы могут быть использованы в любой части тела.
[0009] В первом примере медицинское устройство, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, содержит узел, содержащий оболочку, элемент переноса текучей среды и высвобождающий материал, причем оболочка образует периметр указанного узла, ограничивающий в нем резервуар, при этом высвобождающий материал соединен по меньшей мере с частью оболочки так, что оболочка и высвобождающий материал соединены с формированием физического барьера вокруг резервуара, причем оболочка является непроницаемой для жидкости, а элемент переноса текучей среды обеспечивает возможность доставки текучей среды в резервуар через физический барьер; указанный узел устройства имеет конфигурацию внедрения и активную конфигурацию, причем в конфигурации внедрения он меньше, чем в активной конфигурации, и обеспечивает возможность своего внедрения в пространство желудка в теле пациента; наполнитель удерживается в резервуаре с помощью физического барьера и выполнен с возможностью расширения, когда через элемент переноса текучей среды поступает текучая среда, чтобы вызвать расширение указанного узла из конфигурации внедрения в активную конфигурацию, так что указанный узел устройства занимает по меньшей мере часть пространства желудка внутри тела пациента: при этом воздействие на высвобождающий материал экзогенного вещества открывает по меньшей мере один канал в физический барьер таким образом, что наполнитель может проходить в организм пациента, приводя к уменьшению размера в конфигурации внедрения. Как отмечается в настоящем документе, экзогенный материал, вещество и/или раздражители, как используется в настоящем документе, может включать любой материал или вещество, которое обычно не присутствует в теле пациента (или имеет состояние, которое обычно не присутствует в теле пациента, в том числе продолжительность). В большинстве случаев экзогенный материал, вещество и/или раздражители зарождаются снаружи тела пациента. В различных вариантах, например, экзогенный стимул обеспечивает управление в течение периода времени, во время которого устройство находится в теле. В некоторых вариантах экзогенный материал представляет собой текучую среду, используемую для первоначального заполнения резервуара (например, текучую среду с определенной осмоляльностью). Одним из таких преимуществ является то, что, по мере того как химия тела колеблется в пределах популяций потенциальных пациентов, использование экзогенных стимулов снижает вариабельность продолжительности размещения устройства и улучшает результаты лечения пациентов как результат использования устройств, способов и систем, которые основываются на таких экзогенных стимулах.
[0010] Вариации устройств и способов, представленных в настоящем документе, могут включать в себя два возможных проявления: а) деградация происходит с течением времени, но исключительно контролируется выбором наполняющей текучей среды и высвобождающего материала и начальных условий внутри устройства; и/или б) деградация происходит по необходимости с помощью введения экзогенного раздражителя после внедрения.
[0011] Элемент переноса текучей среды может содержать любое количество элементов от простого отверстия в оболочке устройства, до трубки или впитывающего элемента. Элемент переноса может также необязательно содержать выполненный с возможностью уплотнения проточный канал.
[0012] В другом варианте выполнения устройства элемент переноса текучей среды дополнительно содержит трубку, имеющую проксимальный конец и конец со стороны устройства, причем конец трубки со стороны устройства является гибким, чтобы способствовать проглатыванию пациентом, при этом трубка соединена с выполненным с возможностью уплотнения проточным каналом, причем длина трубки обеспечивает возможность доставки текучей среды в резервуар, когда узел устройства находится в теле пациента, а проксимальный конец расположен снаружи тела пациента. Устройство может также содержать трубку, которая выполнена съемной с выполненного с возможностью уплотнения проточного канала, когда ее вытягивают из выполненного с возможностью уплотнения канал, при этом выполненный с возможностью уплотнения канал также выполнен с возможностью формирования эффективного уплотнения при удалении трубки.
[0013] В конкретных вариантах выполнения выполненный с возможностью уплотнения проточный канал выполнен с возможностью сворачивания, чтобы быть по существу герметичным, когда узел устройства принимает активную конфигурацию, а трубка отделяется от выполненного с возможностью уплотнения проточного канала.
[0014] Еще один вариант выполнения устройства дополнительно содержит удлиненную трубку, имеющую проксимальный конец и конец со стороны устройства, причем конец трубки со стороны устройства является гибким, чтобы способствовать проглатыванию пациентом, при этом указанный проточный канал содержит удлиненный гибкий туннель, проходящий от резервуара к наружной поверхности оболочки, при этом конец трубки со стороны устройства съемным образом расположен внутри конструкции гибкого удлиненного туннеля таким образом, что при удалении трубки конструкция гибкого удлиненного туннеля увеличивает сопротивление движению веществ через него для формирования уплотнения.
[0015] Элементы переноса текучей среды, описанные в настоящем документе, могут дополнительно содержать впитывающий элемент, причем первый конец впитывающего элемента находится в проточном сообщении с резервуаром, а второй конец впитывающего элемента проходит от выполненного с возможностью уплотнения проточного канала таким образом, что, когда он расположен в желудке пациента, впитывающий элемент вытягивает текучую среду из желудка пациента в резервуар.
[0016] В некоторых вариантах выполнения проточный канал выполнен с возможностью сжатия впитывающего элемента для герметизации проточного канала, по мере того как узел устройства принимает активную конфигурацию. В дополнительных вариантах выполнения впитывающий элемент вытягивается в резервуар, когда узел устройства принимает активную конфигурацию, так что проточный канал герметизируется, когда наполнитель расширяется внутри резервуара.
[0017] Варианты выполнения устройства включают оболочки, имеющие по меньшей мере одно отверстие, при этом каждое из указанного по меньшей мере одного отверстия покрыто высвобождающим материалом. Например, высвобождающий материал может содержать множество отдельных участков, покрывающих отверстия в оболочке. По меньшей мере часть высвобождающего материала может дополнительно иметь форму, которая аппроксимирует форму конфигурации внедрения, уменьшая величину деформации высвобождающего материала.
[0018] В дополнительных вариантах выполнения часть оболочки, ограничивающая отверстие, механически связана вместе частью высвобождающего материала, чтобы закрыть физический барьер. Например, в некоторых вариантах выполнения по меньшей мере два кромки оболочки расположены на внутренней части узла устройства.
[0019] Предложенные устройства могут содержать один или несколько высвобождающих материалов, расположенных на внутренней части резервуара таким образом, что высвобождающий материал физически отделяется от физиологических жидкостей.
[0020] Наполняющий материал, используемый в любом из устройств или способов, описанных в настоящем документе, может иметь, когда он расширен, полутвердую консистенцию, похожую на природные вещества в организме.
[0021] Настоящее изобретение также включает способы для временного занятия пространства в теле пациента, например, в области желудка или другой части тела. Такой способ может включать: обеспечение узла устройства, имеющего трубку с гибким концевым участком, свободным от жестких и/или полужестких материалов, чтобы обеспечить возможность проглатывания узла устройства и гибкого концевого участка, причем гибкий концевой участок имеет конец, который проходит внутрь резервуара узла устройства; внедрение узла устройства в пространство желудка (причем внедрение может необязательно включать указание пациенту или принуждение пациента проглотить устройство); доставку текучей среды через трубку доставки, так что узел устройства расширяется до активной конфигурации, которая занимает достаточный объем внутри пространства желудка, чтобы обеспечить терапевтический эффект; и извлечение трубки доставки из узла устройства, обеспечивая возможность самоуплотнения узла устройства и обеспечивая узлу устройства возможность оставаться в пространстве желудка в течение некоторого периода времени. В некоторых вариантах выполнения внедрение устройства включает указание пациенту проглотить узел устройства, одновременно необязательно поддерживая контроль над проксимальным концом трубки снаружи тела.
[0022] Способ, описанный в настоящем документе, может также включать использование узла устройства, который дополнительно содержит непроницаемый для жидкости материал оболочки, соединенный с высвобождающим материалом, чтобы сформировать физический барьер, причем способ дополнительно включает доставку экзогенного вещества в пространство желудка, что приводит к разрушению высвобождающего материала и обеспечивает возможность уменьшения размера узла устройства.
[0023] Экзогенное вещество может необязательно содержать текучую среду, температура которой выше, чем температура тела. Экзогенное вещество может необязательно содержать материал, который поднимает температуру в пространстве желудка, что вызывает разрушение высвобождающего материала. В дополнительных вариантах выполнения экзогенное вещество может присутствовать в наполняющей текучей среде, часто с намерением вызвать предсказуемый, но с временной задержкой, выпуск высвобождающего материала.
[0024] В еще одном варианте выполнения способа узел устройства дополнительно содержит наполняющий материал внутри резервуара, который расширяется при смешивании с текучей средой, причем доставку текучей среды осуществляют до тех пор, пока смешивание этой среды и наполняющего материала расширяет указанный узел в активную конфигурацию.
[0025] Другой вариант выполнения способа включает внедрение нескольких узлов устройства, так что указанные нескольких узлов устройства занимают объем для обеспечения терапевтического эффекта.
[0026] В дополнительном варианте выполнения способ временного занятия пространства в теле пациента может включать: обеспечение узла устройства, имеющего гигроскопический элемент, проходящий из внешней части узла устройства в резервуар узла устройства, наполняющий материал, расположенный внутри резервуара, причем узел устройства и гигроскопический элемент могут быть проглочены пациентом; причем после размещения в пространстве желудка гигроскопический элемент поглощает текучие среды внутри пространства желудка и доставляет текучие среды в резервуар таким образом, что текучие среды смешиваются с наполняющим материалом для расширения узла устройства в активную конфигурацию, пока узел устройства не будет самостоятельно загерметизирован; и доставку вещества в пространство желудка, чтобы привести к разрушению части устройства и обеспечить возможность выхода расширенного наполняющего материала из резервуара и прохождения внутрь тела пациента.
[0027] Другой вариант выполнения предложенного устройства может содержать узел устройства, содержащий оболочку, элемент переноса текучей среды, причем оболочка образует периметр узла устройства, ограничивая в нем резервуар, при этом оболочка является непроницаемой для жидкости, а элемент переноса текучей среды содержит гибкий удлиненный проточный канал, который обеспечивает возможность доставки текучих сред в резервуар; узел устройства имеет конфигурацию внедрения и активную конфигурацию, причем конфигурация внедрения меньше, чем активная конфигурация и обеспечивает возможность позиционирования узла устройства в теле пациента путем проглатывания узла устройства; наполняющий материал удерживается в резервуаре и выполнен с возможностью расширения, когда текучая среда поступает через элемент переноса текучей среды, чтобы привести к расширению узла устройства из конфигурации внедрения в активную конфигурацию, так что узел устройства занимает по меньшей мере часть пространства желудка в теле пациента; и удлиненную трубку, имеющую проксимальный конец и конец со стороны устройства, причем конец со стороны устройства является гибким, чтобы способствовать проглатыванию пациентом, причем удлиненная трубка выполнена с возможностью доставки текучей среды через элемент переноса текучей среды, при этом конец трубки со стороны устройства расположен с возможностью съема в гибком удлиненном проточном канале таким образом, что при удалении трубки сопротивление потоку в гибком удлиненном проточном канале является достаточным для предотвращения выхода наполняющего материала.
[0028] В другом варианте выполнения медицинское устройство для занятия пространства внутри тела пациента содержит узел, содержащий оболочку, элемент переноса текучей среды и высвобождающий материал, причем поверхностный слой образует периметр узла устройства, ограничивая в нем резервуар, при этом высвобождающий материал соединен с по меньшей мере частью оболочки, так что оболочка и высвобождающий материал образуют физический барьер вокруг резервуара, а элемент переноса текучей среды содержит гибкий удлиненный клапан, проходящий в резервуар; трубку, имеющую проксимальный конец, проходящий от внешней стороны по периметру узла устройства, и гибкий конец со стороны устройства, проходящий через гибкий удлиненный клапан, причем гибкий конец со стороны устройства имеет податливость, чтобы обеспечить возможность проглатывания конца со стороны устройства и узла устройства; наполняющий материал, удерживаемый в резервуаре физическим барьером и выполненный с возможностью расширения, когда текучая среда поступает через элемент переноса текучей среды, чтобы привести к расширению узла устройства из конфигурации внедрения в активную конфигурацию таким образом, что в активной конфигурации узел устройства занимает по меньшей мере часть пространства желудка внутри тела пациента; при этом конец трубки со стороны устройства выполнен с возможностью удаления из гибкого удлиненного клапана при принятии активной конфигурации, причем при удалении конца, расположенного со стороны устройства, из гибкого удлиненного клапана сопротивление потоку гибкого удлиненного клапана предотвращает выход из него наполняющего материала; и при этом при воздействии на высвобождающий материал вещества, который естественным путем не производится в организме, высвобождающий материал разрушается предсказуемым образом и открывает по меньшей мере один канал в физический барьер.
[0029] Другой вариант выполнения медицинского устройства для занятия пространства желудка в теле пациента содержит узел, содержащий оболочку и элемент переноса текучей среды, поверхностный слой, образующий периметр узла устройства, ограничивая в нем резервуар; трубку, имеющую проксимальный конец, проходящий за пределы периметра узла устройства, и конец со стороны устройства, проходящий через элемент переноса текучей среды таким образом, что трубка находится в проточном сообщении с резервуаром, причем трубка содержит гигроскопичный материал, который оттягивает текучую среду из пространства желудка в резервуар; и наполняющий материал, удерживаемый в резервуаре с помощью физического барьера и выполненный с возможностью расширения, когда текучая среда поступает через элемент переноса текучей среды, чтобы привести к расширению узла устройства из конфигурации внедрения в активную конфигурацию так, что узел устройства занимает по меньшей мере часть пространства желудка внутри тела пациента в активной конфигурации, при этом в активной конфигурации расширенный наполняющий материал приводит к закрытию элемента переноса текучей среды, чтобы предотвратить вытягивание текучей среды по трубке в резервуар.
[0030] В еще одном варианте выполнения вся оболочка может содержать высвобождающий материал таким образом, что экзогенный стимул вызывает разрушение всего устройства, чтобы начать процесс разложения.
[0031] Еще один вариант выполнения устройства для занятия пространства внутри тела пациента содержит узел, содержащий оболочку, элемент переноса текучей среды, и высвобождающий материал, причем оболочка образует периметр узла устройства, ограничивая в нем резервуар, при этом высвобождающий материал соединен с по меньшей мере частью оболочки так, что оболочка и высвобождающий материал соединены, чтобы создать физический барьер вокруг резервуара, причем оболочка является непроницаемой для жидкости, а элемент переноса текучей среды обеспечивает возможность доставки текучей среды в резервуар через физический барьер; узел устройства имеет конфигурацию внедрения и активную конфигурацию, причем конфигурация внедрения меньше, чем активная конфигурация и обеспечивает возможность внедрения узла устройства в пространство желудка в теле пациента; при этом при поступлении в резервуар текучая среда приводит к расширению узла устройства из конфигурации внедрения в активную конфигурацию так, что узел устройства занимает по меньшей мере часть пространства желудка внутри тела пациента; и при этом применение экзогенного вещества открывает по меньшей мере один канал в физический барьер, так что при выходе текучей среды из резервуара уменьшается размер конфигурации внедрения.
[0032] Устройства, описанные в настоящем документе, могут также использоваться для доставки лекарственных средств, лекарственных препаратов или других агентов, где такие вещества могут быть доставлены на оболочку устройства, внутрь резервуара, в наполняющий материал устройства, или в любое место на устройстве. Такие агенты могут высвобождаться в течение длительного времени.
[0033] Указанные выше и другие признаки изобретения, включая различные новые детали конструкции и комбинации частей, а также другие преимущества, теперь будут более подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, и указаны в формуле изобретения. Следует иметь в виду, что конкретный способ и устройство, в соответствии с изобретением, показаны посредством иллюстрации, а не в качестве ограничения изобретения. Принципы и отличительные признаки настоящего изобретения могут быть использованы в различных и многочисленных вариантах выполнения без отхода от объема настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0034] Вышеуказанные и другие задачи, признаки и преимущества способов, устройств и систем, описанных в настоящем документе, станут очевидными из последующего описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых номера позиций на различных видах относятся к одинаковым частям. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе; акцент был сделан на иллюстрацию принципов изобретения. На чертежах:
[0035] Фиг. 1A иллюстрирует пример узла гастрального устройства до принятия активной конфигурации.
[0036] Фиг. 1B и 1C показывают частичные виды в разрезе примеров узлов устройства, используемых для занятия пространства в теле.
[0037] Фиг. 1D иллюстрирует изменение устройства, показанного на Фиг. 1, когда узел устройства принимает активную конфигурацию.
[0038] Фиг. 1E показывает узел устройства после его надувания, расширения или перехода иным образом для достижения требуемой активной конфигурации.
[0039] Фиг. 1F иллюстрирует состояние узла устройства после того, как пациент, врач или другой медицинский работник пожелает начать извлечение узла устройства из организма.
[0040] Фиг. 2 показывает узел устройства или конструкцию в гидратированной или активной конфигурации, внешняя "оболочка" которых ограничивает резервуар или карман для материала.
[0041] Фиг. 3A-3E иллюстрируют дополнительные варианты выполнения узлов 100 устройства, имеющих различные активные конфигурации.
[0042] Фиг. 4 иллюстрирует вариант выполнения элемента переноса текучей среды, также имеющего выполненный с возможностью уплотнения проточный канал для использования с узлами устройства, описанными в настоящем документе.
[0043] Фиг. 5 показывает вариант выполнения туннельного клапана.
[0044] Фиг. 6A показывает частичный вид изменения вставленной в оболочку части оболочки узла устройства.
[0045] Фиг. 6B и 6C показывают частичный вид внутренней части узла устройства, содержащего вставленную в оболочку часть оболочки, дополнительно имеющую элемент хранения энергии, который помогает в открытии устройства в ответ на экзогенный стимул.
[0046] Фиг. 6D схематически изображает другой пример узла устройства, имеющего высвобождающий материал, расположенный на поверхности оболочки.
[0047] Фиг. 7A и 7B показывают один пример вида узла устройства в разобранном состоянии.
[0048] Фиг. 8A и 8B показывают дополнительный вариант выполнения части узла устройства, который обеспечивает управление над проницаемым для текучей среды каналом, проходящим через в целом непроницаемую поверхность материала.
[0049] Фиг. 9A показывает еще один аспект устройств, как описано в настоящем документе, содержащих один или несколько элементов переноса текучей среды.
[0050] Фиг. 9B также иллюстрирует устройство, имеющее прикрепленную к нему систему доставки.
[0051] Фиг. 10A и 10B изображают пример клапана, приводимого в действие расширением наполняющего материала в резервуаре узла устройства.
[0052] Фиг. 10C и 10D показывают другой вариант выполнения клапана.
[0053] Фиг. 10E показывает гибридный клапан, в котором каждый гибридный слой управления потоком имеет в целом прямоугольную форму, а непроницаемая область и проницаемая области имеют треугольную форму.
[0054] Фиг. 10F показывает узел клапана в разобранном виде, причем проницаемая область в одном отдельном слое управления потоком может, например, представлять собой круговую область, а непроницаемая область может представлять собой кольцо, расположенное вокруг круглой проницаемой области.
[0055] Фиг. 11A иллюстрирует другой вариант выполнения устройства, имеющего элемент переноса текучей среды, который содержит впитывающий элемент для текучей среды, который проходит в резервуар устройства.
[0056] Фиг. 11B показывает внешний сегмент впитывающего жидкость элемента, погруженного в жидкость, в результате чего жидкость втягивается в абсорбирующий материал впитывающего элемента и дальше вытягивается из влажного впитывающего элемента.
[0057] Фиг. 12A показывает иллюстративные варианты выполнения впитывающего жидкость элемента, проточно соединенного с вторичным внутренним мешком, карманом или другим контейнером.
[0058] Фиг. 12B иллюстрирует другой вариант выполнения устройства, имеющего несколько впитывающих жидкость элементов.
[0059] Фиг. 12C показывает внутренний сегмент одного впитывающего жидкость элемента, который разделен на два или большее количество подсегментов.
[0060] Фиг. 12D показывает впитывающий элемент, прикрепленный к части внутренней части резервуара.
[0061] Фиг. 13A иллюстрирует вариант выполнения туннельного клапана, как обсуждалось выше, который образует выполненный с возможностью уплотнения проточный канал, предотвращающий выход материала из внутренней части устройства.
[0062] Фиг. 13B показывает разрез туннеля по линии 13B-13B на Фиг. 13A.
[0063] Фиг. 13C иллюстрирует закрытие туннеля.
[0064] Фиг. 14 показывает узел устройства, сжатый до размера, обеспечивающего возможность помещения в пероральную дозу, такую как таблетка, капсула, удлиненная оболочка, или другую форму, которая повышает способность позиционирования устройства с помощью приема вовнутрь или глотания без помощи другого медицинского устройства.
[0065] Фиг. 15A показывает гидрогели, образованные либо из поперечно-сшитой полиакрилатной кислоты, либо из поперечно-сшитого полиакриламида, т.е. из материалов, которые широко используются в медицинских устройствах.
[0066] Фиг. 15B показывает поперечно-сшитую полиакрилатную кислоту или поперечно-сшитый полиакриламид, т.е. материалы, которые широко используются в медицинских устройствах.
[0067] Фиг. 15C изображает характеристики набухания сверхпористого гидрогеля из хитозана/поли(винилового спирта) в растворах при различных значениях pH.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0068] Последующие иллюстрации представляют собой примеры изобретения, описанного в настоящем документе. Предполагается, что комбинации аспектов конкретных вариантов выполнения или комбинации самих конкретных вариантов выполнения входят в объем настоящего изобретения. Несмотря на то, что способы, устройства и системы, описанные в настоящем документе, описаны как используемые в желудке или в пространстве желудка, устройства, способы и системы, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, могут быть может быть использованы в других частях тела, в которых может быть необходима или предпочтительная временная окклюзия пространства. Настоящее изобретение относится к принадлежащей тому же правообладателю патентной публикации США №2011/0295299, поданной 2 марта 2011 года, которая в полном объеме включена в настоящий документ посредством ссылки.
[0069] Фиг. 1A иллюстрирует пример узла 100 желудочного устройства. В этом примере узел или конструкция 100 желудочного устройства может находиться в желудке (как правило, млекопитающего) в течение продолжительного периода времени. Одним из преимуществ такого устройства является то, что, будучи частично или полностью внедренной, конструкция 100 занимает объем в желудке для получения терапевтического эффекта, например, чтобы стимулировать ощущение сытости, и сопротивляться прохождению из тела за счет нормальной работы организма. Как показано ниже, конструкция обычно имеет три состояния: конфигурацию перед внедрением (Фиг. 1A); внедренную или активную конфигурацию (Фиг. 1D, 1E); и конфигурацию для извлечения (Фиг. 1F). Как отмечено выше, устройство также может быть использовано для получения терапевтических преимуществ, которые не связаны с занятием объема (например, доставки лекарственных средств, создания полости путем отделения соседних тканей и т.д.).
[0070] Фиг. 1A иллюстрирует вариант выполнения устройства 100 после размещения его внутри желудка 2. Как описано выше, начальная конфигурация устройства 100 включает компактное состояние, которое обеспечивает возможность размещения его внутри тела. Устройство может иметь конфигурацию типа таблетки или любую другую форму, которая обеспечивает возможность проглатывания. В качестве альтернативы, устройство 100 может быть установлено с использованием устройства эндоскопического типа, катетера или другого медицинского позиционирующего устройства.
[0071] Для устройства, используемого в пищеварительном тракте/пространстве желудка, узел 100 может быть расположен внутри тела либо путем естественного приема вовнутрь, либо с использованием системы доставки (например, катетера, эндоскопа или другого медицинского устройства). Система доставки может необязательно содержать пероральную лекарственную форму, не показанную, что облегчает прием вовнутрь относительно большого объекта. В других вариантах выполнения система содержит кабель-трос, который обеспечивает возможность манипуляции с размещенной конструкцией, или управление ей, снаружи тела. Узел 100 также может быть помещен в желудке в результате более инвазивных хирургических или эндоскопических процедур.
[0072] На Фиг. 1A устройство 100 показано сразу же после размещения в желудке 2 и готовое для приведения в действие. Как отмечено в настоящем документе, устройство 100 может быть внедрено в показанной конфигурации. В качестве альтернативы, устройство может содержаться в капсуле или в оболочке типа таблетки, что обеспечивает возможность проглатывания его пациентом. После того, как устройство проглочено, оболочка легко растворяется или разрушается, что приводит к показанной конфигурации. После того как устройство установлено на место в желудке, узел 100 начинает расширяться для того, чтобы занять объем/пространство внутри тела. Расширение может происходить с помощью ручного накачивания, включая гидратацию или другую активацию наполняющего материала (как показано, необязательно, с помощью катетера, надувной трубки или другой системы доставки), с помощью поглощения физиологическими жидкостями организма, с помощью пульта дистанционного приведения в действие вещества, уже расположенного в узле устройства и/или доставки текучей среды в узел, причем сама текучая среда вызывает расширение. Варианты выполнения устройства также включают комбинацию таких средств расширения.
[0073] Вариант выполнения, показанный на Фиг. 1, содержит элемент 110, который проходит от устройства 100 наружу пациента. В этом изображенном варианте выполнения элемент 110 содержит элемент переноса текучей среды, который проточно соединен с внутренней частью устройства 100, обеспечивая возможность доставки веществ и/или текучих сред внутрь устройства 100. Фиг. 1 показывает иллюстративный источник 90 текучей среды, выполненный с возможностью соединения с вариантом выполнения элемента 110 переноса текучей среды, так что доставка текучей среды приводит к расширению наполняющего материала 108 внутри устройства. В изображенном примере элемент переноса текучей среды содержит трубку. Тем не менее, альтернативные варианты выполнения описанных в настоящем документе устройств содержат элементы переноса текучей среды, которые находятся внутри тела пациента. Альтернативные варианты выполнения устройства 100 также содержат элементы 110, которые функционируют как системы доставки или позиционирования, чтобы обеспечить надлежащее размещение устройства 100 внутри тела. Такие системы доставки могут, а могут и не быть проточно соединены с внутренней частью устройства. В обсуждаемых ниже вариантах выполнения устройство может содержать один или несколько элементов переноса текучей среды, которые остаются в организме, но все еще переносят текучую среду в устройство 100, чтобы обеспечить возможность принятия устройством активной конфигурации.
[0074] Фиг. 1B показывает один частичный вид в разрезе примера узла 100 устройства для использования в занятии пространства внутри тела. В этом варианте выполнения узел 100 устройства содержит поверхность или оболочку 102 для материала, которая образует резервуар или карман 104, способный удерживать различные вещества, в том числе, но не ограничиваясь этим, текучие среды, твердые вещества, полутвердые вещества и т.д. В показанном варианте выполнения резервуар 104 удерживает наполняющий материал 108, такой как дегидратированные гидрогельные гранулы, которые могут разбухать в размере при добавлении текучей среды. Тем не менее, в резервуаре 104 может содержаться любое количество веществ. Альтернативные варианты выполнения устройства и/или способа включают узлы, которые не содержат наполняющий материал; напротив, наполняющий материал может быть осажден внутри резервуара 104, как только узел внедрен. В качестве альтернативы, или в комбинации, резервуар может быть заполнен газом, жидкостью или другим веществом гелеподобного типа.
[0075] В других вариантах выполнения узел 100 может содержать пустой резервуар, который может быть внедрен в тело, а затем заполнен наполняющим материалом или другим веществом. Например, такие варианты выполнения могут содержать жидкий наполняющий материал, который доставляется в резервуар через трубку. Объем жидкости, необходимый для расширения устройства в требуемую активную конфигурацию, может быть определен заранее. В некоторых вариантах выполнения объем может быть определен путем измерения противодавления в трубке или давления внутри резервуара, используя любое количество элементов измерения давления.
[0076] Фиг. 1B также иллюстрирует вариант выполнения выполненного с возможностью уплотнения проточного канала 112, соединенного с элементом переноса текучей среды и/или являющегося его частью. В этом примере выполненный с возможностью уплотнения проточный канал 112 проходит за пределы оболочки 102 устройства 100. Дополнительные варианты выполнения устройства 100 могут включать значительно укороченные выполненные с возможностью уплотнения проточные каналы 112. В других дополнительных вариантах выполнения узел 100 устройства может и не иметь выполненный с возможностью уплотнения проточный канал 112.
[0077] Как отмечалось в настоящем документе, оболочка 102 содержит соединенный с ней высвобождающий материал 106, причем материал 106 обеспечивает возможность инициирования извлечения узла 100 из тела вскоре после разложения, активации или разрушения высвобождающего материала. Как только узел 100 устройства принял активную конфигурацию, он может оставаться в активной конфигурации в течение заранее заданного количества времени, или пока пациент не начнет испытывать требуемый терапевтический эффект. Чтобы начать извлечение узла 100 из тела, пациенту вводят экзогенный материал, вещество или раздражитель. Вещество может содержать текучую среду или другой активирующий агент, имеющий свойства, которые прямо или косвенно воздействуют на высвобождающий материал, чтобы разрушить барьер и подвергнуть содержимое резервуара воздействию тела. Например, экзогенное вещество может содержать нагретую текучую среду, которая расплавляет высвобождающий материал. В качестве альтернативы, экзогенный материал может изменить температуру и/или кислотность текучей среды в желудке, так что на высвобождающие материалы начинают действовать, прямо или косвенно, усиленные свойства текучих сред. В дополнительных вариантах выполнения высвобождающий материал может содержать материал или материалы, которые эффективно формируют барьер, как описано в настоящем документе, и отделяются или отсоединяются при использовании экзогенного раздражителя (например, магнитного поля, ультразвука, ИК нагрева, когерентного света, электромагнитных сигналов, микроволнового поля и т.д.).
[0078] Фиг. 1B также иллюстрирует вариант выполнения, в котором материал 106 имеет форму, приблизительно соответствующую форме и/или размеру корпуса, используемой для доставки устройства 100 (в настоящем примере материал 106 имеет форму таблетки). Одним из преимуществ такой конфигурации является то, что высвобождающий материал 106 может быть размещен внутри корпуса без чрезмерного сгибания или изгиба.
[0079] Фиг. 1C иллюстрирует вид в разрезе другого варианта выполнения узла 100 устройства. В этом варианте выполнения материал 106 связывает или иным образом соединяет кромки оболочки изнутри резервуара 104. Такая конфигурация обеспечивает защиту высвобождающего материала 106 от локальной среды организма (например, текучих сред внутри желудка или желудочно-кишечного тракта). Высвобождающий материал все еще может быть активирован и/или разрушен добавлением экзогенного материала к телу, как описано в настоящем документе. Тем не менее, размещение высвобождающего материала в резервуаре дает оболочке 102 возможность служить в качестве дополнительного слоя защиты, чтобы предотвратить случайное извлечение узла 100. Высвобождающий материал 106 может содержать слой, который связывает вместе кромки оболочки.
[0080] Фиг. 1C также иллюстрирует вариант выполнения выполненного с возможностью уплотнения проточного канала 112. В этом примере выполненный с возможностью уплотнения проточный канал 112 не проходит за пределы периметра оболочки 102. Дополнительные варианты выполнения устройства 100 могут включать значительно укороченные выполненные с возможностью уплотнения проточные каналы 112. В других дополнительных вариантах выполнения узел 100 устройства может и не иметь выполненный с возможностью уплотнения проточный канал 112.
[0081] Фиг. 1D иллюстрирует вариант выполнения устройства 100, показанного на Фиг. 1, когда узел 100 устройства принимает активную конфигурацию. Активная конфигурация включает любую конфигурацию, отличающуюся от внедренного состояния, при этом конфигурация обеспечивает устройству возможность проявлять предполагаемый эффект занятия объема или пространства внутри тела для получения терапевтического эффекта. В показанном примере врач или другой медицинский работник подает текучую среду с помощью элемента 110 переноса текучей среды, содержащего в этом варианте выполнения трубку 114, в резервуар 104, что влечет за собой набухание наполняющего материала 108. Как отмечалось в настоящем документе, другие варианты выполнения содержат узлы устройства без наполняющего материала, когда трубка 114 просто доставляет текучую среду и/или другие вещества, которые обеспечивают узлу устройства возможность достижения активной конфигурации.
[0082] При использовании трубки 114, которая проходит наружу тела, врач может доставлять через трубку 114 гидратирующую жидкость, такую как вода или дистиллированная вода. Как правило, предварительно заданный объем жидкости может быть вручную или механически накачан в наружный конец трубки, причем объем жидкости предварительно задается на основе конкретного размера узла устройства или на основе требуемого активного состояния. В некоторых вариантах выполнения объем жидкости может также зависеть от длины трубки.
[0083] Труба 114 может быть использована для переноса вещества или в резервуар 1014 устройства. В показанном варианте выполнения трубка 114 переносит текучую среду снаружи тела пациента в резервуар 104, после внедрения узла 100 устройства в тело. В качестве альтернативы или в комбинации, элемент переноса текучей среды может содержать устройство наподобие впитывающего элемента, которое переносит жидкости или другие текучие среды из тела в резервуар.
[0084] Фиг. 1E показывает узел 100 устройства после того, как он надут, расширен или иным образом переведен в состояние для достижения требуемой активной конфигурации. Врач может контролировать конфигурацию узла 100 устройства либо с помощью эндоскопа, расположенного внутри желудка (не показан), либо с помощью неинвазивной визуализации, такой как ультразвук или радиографическая визуализация. В качестве альтернативы или в комбинации, активная конфигурация может быть достигнута после того, как заранее заданный объем текучей среды, жидкости и/или газа поступил в резервуар 104. Кроме того, варианты выполнения устройства могут содержать один или несколько маркеров (например, рентгеноконтрастных маркеров) 116, обеспечивающих врачу возможность определения ориентации и/или размера узла 100 устройства.
[0085] Как отмечалось выше, этот конкретный вариант выполнения узла 100 содержит трубку 114, которая соединена с оболочкой 102 через проточный канал 112 и проходит в резервуар 104. В качестве альтернативы, трубка 114 может быть непосредственно соединена с оболочкой. Когда узел 100 устройства достигает активного состояния, трубка 114 может быть вытянута из узла 100 устройства Для тех вариантов выполнения, которые используют выполненный с возможностью уплотнения проточный канал 112, извлечение трубки 114 приводит к разрушению или сжатию выполненного с возможностью уплотнения проточного канала 112, предотвращая, тем самым, выход содержимого резервуара 104 из узла 100 устройства. В качестве альтернативы или в комбинации, выполненный с возможностью уплотнения проточный канал 112, расположенный внутри резервуара 104, может быть герметично закрыт благодаря увеличению давления внутри резервуара. Другими словами, то же самое давление внутри резервуара 104, которое вызывает расширение устройства 100, также приводит к закрытию, сжатию или иным образом уменьшению в диаметре в достаточной степени выполненного с возможностью уплотнения проточного канала 112, чтобы материал был не в состоянии покинуть резервуар через выполненный с возможностью уплотнения проточный канал 112.
[0086] В конкретных вариантах выполнения трубка 114 удерживается на месте в выполненном с возможностью уплотнения проточном канале 112 исключительно благодаря трению. Извлечение трубки происходит путем вытягивания трубки в направлении от устройства 100. На начальных этапах этого извлечения расширенное устройство 100, как правило, перемещается вверх с трубкой в желудке, пока расширенное устройство 100 не достигнет пищеводного сфинктера. При удерживании узла устройства от дальнейшего восходящего движения по сфинктеру, трубка 114 может затем быть извлечена из проточного канала и из пациента дополнительным тяговым усилием.
[0087] При извлечении трубки 114 проточный канал эффективно герметизируется, как описано в настоящем документе, и предотвращает миграцию текучих сред или других веществ в резервуар и из него. В некоторых вариантах выполнения проточный канал герметизируется сам по себе после удаления трубки или другого расположенного в нем элемента. В дополнительных вариантах выполнения гидростатическое давление и/или давление, вызванное расширением наполняющего материала, действующего вдоль длины проточного канала, может помочь в герметизации проточного канала.
[0088] На Фиг. 1F проиллюстрировано состояние узла 100 устройства после того, как врач или пациент пожелает начать извлечение узла 100 устройства из организма. Как обсуждалось выше, экзогенный материал 120 поступает в желудок (или в другую часть организма, если применимо). Когда экзогенный материал 120 (или экзогенно активированные физиологические жидкости) взаимодействуют с высвобождающим материалом 106, высвобождающий материал реагирует на условия, созданные экзогенным материалом, и начинает разлагаться, плавиться, ломаться или иным образом становиться неустойчивым, так что физический барьер оболочки 102 нарушается. Как отмечалось выше, дополнительные варианты выполнения устройств могут использовать экзогенные раздражители вместо экзогенного материала или совместно с ним. Например, экзогенное вещество может непосредственно воздействовать на высвобождающий материал, например, обеспечивая повышенную температуру и/или уровень pH вещества, что приводит к разрушению высвобождающего материала и обеспечивает возможность взаимодействия наполняющего материала с текучими средами в желудке и/или прохождения из резервуара в желудок. Кроме того, экзогенный материал может взаимодействовать с текучими средами в организме, чтобы прямо или косвенно активировать и/или разлагать высвобождающий материал.
[0089] В альтернативных вариантах выполнения высвобождающий материал или дополнительные области на оболочке разрушаются или становятся неустойчивыми в связи с течением времени в обычной среде желудка. В таких случаях дополнительные области могут служить механизмом безопасности для обеспечения извлечения устройства после заранее заданного периода времени. Например, в варианте выполнения, показанном на Фиг. 1F, одна из областей высвобождающего материала 106 может реагировать на внешние раздражители или экзогенные материалы, а другой высвобождающий материал 106 может разрушаться в течение долгого времени. В качестве альтернативы, или в комбинации, как показано на Фиг. 1F, экзогенные раздражители могут быть использованы в комбинации с экзогенным материалом 120, чтобы вызвать разрушение высвобождающего материала. В другом варианте выполнения экзогенные раздражители 130 могут быть использованы, чтобы воздействовать непосредственно на высвобождающий материал 106 (без экзогенного материала), чтобы привести к разрушению высвобождающего материала 106 и начать процесс извлечения узла 100 устройства из пациента.
[0090] На Фиг. 1F проиллюстрирован наполняющий материал 108, выходящий из резервуара 104, когда узел 100 устройства 100 уменьшается из своей активного конфигурации, чтобы обеспечить возможность выхода оболочки 102 и наполняющего материала 108 из организма. В некоторых вариантах выполнения состав выходящего наполняющего материала 108 аналогичен или приближен к составу пищевого комка. Согласование состава наполняющего материала с естественно имеющимися частицами, которые путешествует внутри тела, облегчает прохождение наполняющего материала 108 через оставшуюся часть пищеварительного тракта. В некоторых ситуациях нестабильность или разложение высвобождающего материала 106 обеспечивает возможность смешивания физиологических жидкостей с содержимым резервуара 104, что разжижает наполняющий материал и ускоряет переход узла 100 устройства из активной конфигурации или состояния. Хотя это и не показано, когда узел устройства уменьшается в конфигурации, перистальтическое движение мышц в желудочно-кишечном тракте способствует выдавливанию материала из устройства 100, обеспечивая возможность прохождения оболочки 102 устройства 100 через пищеварительный тракт, пока он не будет в конечном счете извлечен из организма. Некоторые варианты выполнения узла устройства могут быть изготовлены с мягкой, смазываемой и/или податливой конфигурацией, чтобы помочь при прохождении через желудочно-кишечный тракт.
[0091] Фиг. 1A-1F предназначены для иллюстрации вариантов устройств и способов для занятия пространства внутри тела пациента, особенно тех устройств, которые используются в пространстве желудка. Тем не менее, принципы, описанные выше, могут быть использованы с любым количеством вариантов выполнения устройства, как описано ниже. Как отмечено в настоящем описании, комбинации различных вариантов выполнения устройств, а также комбинации аспектов таких вариантов выполнения считаются входящими в объем настоящего описания, если такие комбинации не противоречат друг другу.
[0092] В варианте выполнения, показанном на Фиг. 2, конструкция 1000 находится в гидратированной или активной конфигурации и содержит в целом конструкцию сплюснутую сферической формы, чья внешняя "оболочка" ограничивает материальный резервуар или карман 1010. Резервуар 1010 ограничен тонкой, гибкой поверхностью для материала, или оболочкой 1013, заключающей внутренний объем 1015 для сохранения вещества, которые поддерживают конструкцию в активной конфигурации. В одном из таких вариантов выполнения резервуар 1010 содержит наполняющий материал 1200, который может быть жидким или полутвердым или гелеобразным веществом. В целом, объем наполняющего материала 1200 изначально низкий, то есть, конструкция 100 находится в своем первоначальном состоянии перед внедрением. Объем наполняющего материала 1200 увеличивается после внедрения конструкции. Конструкция 1000, показанная на Фиг. 2, иллюстрирует полностью расширенное или активное состояние, но для ясности показана только иллюстративная часть наполняющего материала 1200.
[0093] Переход из первоначального, нерасширенного состояния конструкции 1000 в активное состояние может быть осуществлено путем увеличения объема наполняющего материала 1200, заключенного в резервуар 1010. Кроме того, объем может быть расширен за счет расширения и/или набухания наполняющего материала уже внутри резервуара 1010, например, как описано в принадлежащей тому же правообладателю заявке на патент США, публикации №2011/0295299, один иллюстративный вариант выполнения наполняющего материала 1200 в исходном состоянии представляет собой заданный объем гранул сухого гидрогеля. Гранулы сухого гидрогеля может набухать, например, между 10 и 400 по сравнению с их сухим объемом при воздействии соответствующей жидкости, как правило, водного раствора.
[0094] В варианте выполнения, показанном на Фиг. 2, когда врач или пользователь размещает конструкцию 1000 в желудке, водный раствор жидкости в желудке мигрирует в резервуар 1010 и создает суспензию жидкости и по существу полностью гидратированного гидрогеля. Как известно, гидрогели поглощают воду из окружающей среды, что вызывает набухание гидрогеля. В варианте выполнения, оказанном на Фиг. 2, объем сухого гидрогеля предварительно выбирается, чтобы иметь полностью набухший, неограниченный объем, который слегка превышает объем резервуара 1010. При ограничении гидрогели не может набухать до большего объема, чем объем ограничивающего объема; однако, ограниченные гидрогели могут оказывать и оказывают давление на ограничивающую конструкцию. Таким образом, резервуар 1010 становится конструктивно самонесущей конструкцией, когда он заполнен избытком набухшего гидрогеля (то есть, когда неограниченный объем набухшего гидрогеля больше, чем охваченный внутренний объем 1015). В других вариантах выполнения резервуар 1010 заполнен другим наполнителем и находится под давлением. В своем расширенном состоянии резервуар 1010 может быть достаточно упругим, чтобы деформироваться под воздействием внешнего давления и возвращается в свою начальную форму до деформации, когда давление снимается. В еще дополнительных вариантах выполнения наполняющий материал может быть выбран таким образом, что он затвердевает после истечения некоторого периода времени, чтобы стать своей собственной скелетной конструкцией или поддерживать оболочку. Такой наполняющий материал может быть выбран, чтобы, в конечном итоге, разлагаться, основываясь на окружающей среде в желудке или в желудочно-кишечном тракте.
[0095] Узлы 1000, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, могут содержать поверхность или оболочку 1013 для материала, которая по существу непроницаема для жидкостей и/или газов. В этих вариантах выполнения наполняющий материал 1200 может представлять собой, соответственно, жидкость или газ. Кроме того, наполняющий материал 1200 может представлять собой набухающий в результате воздействия текучей среды материал, такой как гидрогель, который при гидратации становится твердым, полутвердым или жидкоподобным гелем или суспензией. Как показано на Фиг. 2, варианты выполнения, включающие по существу непроницаемую оболочку 1010, дополнительно содержат элемент 100 переноса текучей среды, который обеспечивает возможность миграции текучей среды через оболочку. В некоторых примерах, как отмечено выше, элемент переноса текучей среды содержит выполненный с возможностью уплотнения проточный канал, который может быть соединен или не может быть соединен с дополнительной трубкой для текучей среды, В дополнительных вариантах выполнения элемент переноса текучей среды может содержать локализованный элемент 1100 переноса жидкости, который расположен в отверстии 1020 через оболочку 1013 и облегчает миграцию текучей среды между внутренней частью и наружной частью резервуара 1010. Один из таких примеров может быть найден в предварительной заявке на патент США под названием «Рассасывающаяся система разложения» под номером №61/723794, поданной 11/08/2012, полностью включенной в настоящий документ посредством ссылки.
[0096] Как было отмечено выше, в некоторых вариантах выполнения, в которых узел 1000 устройства содержит по существу непроницаемую для текучей среды поверхность для материала, конструкция 1000 в расширенной активной конфигурации может оставаться в желудке или другой части тела на неограниченный срок, пока не будет извлечена. Таким образом, как отмечалось выше, устройства, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, могут содержать высвобождающий материал 1400, который обеспечивает возможность уменьшения в размере конструкции 1000 из активной конфигурации и, в конечном счете, проходить через тело. Такая активная конфигурация высвобождающего материала 1400 обеспечивает возможность извлечения конструкции, когда это необходимо. Как отмечалось выше, после активации разложенный или иным образом сделанный нестабильным высвобождающий материал обеспечивает возможность миграции наполняющего материала из резервуара в узел устройства. В некоторых вариантах выполнения активация высвобождающего материала открывает проход в оболочке 1013 устройства 1000. В качестве альтернативы, или в комбинации, активация высвобождающего материала может привести к снижению целостности оболочки, образующей барьер вокруг резервуара. После того, как целостность барьера нарушена, наполняющий материал может безопасно перейти в организм. Независимо от используемых средств, активация высвобождающего материала и извлечение наполняющего материала приводит к складыванию устройства 1000, что ведет к извлечению или удалению устройства 1000 через тело (в настоящем варианте выполнения, через нижний желудочно-кишечный тракт). Как отмечалось выше, варианты выполнения устройств, описанных в настоящем документе, включают высвобождающий материал, который активируется под воздействием экзогенного вещества.
[0097] В некоторых вариантах выполнения узел 1000 устройства в активной конфигурации содержит сильно сплюснутый сфероид, в котором оболочка 1013 может представлять собой тонкий пленочноподобный материал, который является мягким, нервущимся, гибким, по существу неэластичным и не самоклеющимся. Такие функции могут быть полезны для устройства, которое должно быть спрессовано в небольшую пероральную дозу, пригодную для введения вовнутрь. В некоторых примерах оболочка 1013 содержит полиэфирную полиуретановую пленку толщиной 0,0015 дюйма (0,38 мм). В простом варианте выполнения сплюснутый сфероид может быть создан из оболочек, образующих верхнюю поверхность и нижнюю поверхность из материала, при этом верхняя поверхность и нижняя поверхность герметично закрыты друг с другом, как показано швом 1004 на Фиг. 2. Одно из таких средств герметизации устройства 1000 включает ультразвуковую сварку по периферии смежных материалов. Как будет описано более подробно ниже, в возможном способе сборки указанные верхнюю и нижнюю поверхности выполняют номинально идентичными, по существу имеющими дискообразные формы материала, приваренные в полосу вокруг большей части их окружностей, при этом узел затем переворачивают (переворачивают наизнанку) через неприваренную часть. После того как узел перевернут, приваренный материал образует выступающий шов 1004.
[0098] Фиг. 3A-3E иллюстрируют дополнительные варианты выполнения узлов 100 устройства, имеющие различные активные конфигурации. Следует понимать, что формы, показанные на раскрытых в настоящем документе чертежах, являются примерами возможных вариантов выполнения устройства. На Фиг. 3A проиллюстрировано устройство 100, имеющее форму пышки (т.е. сплюснутую форму с отверстием 103 в центре узла 100 устройства или вблизи нее). На Фиг. 3B проиллюстрирован узел 100 устройства, имеющий прямоугольную или квадратную форму. На Фиг. 3C проиллюстрирована треугольная форма узла 100 устройства. Опять же, показанный вариант выполнения содержит дополнительное отверстие 103. Некоторые варианты выполнения могут иметь непрерывную поверхность, тогда как другие могут содержать одно или несколько отверстий 103, как показано. На Фиг. 3D проиллюстрирован узел 100 устройства, имеющий форму, которая содержит несколько выступов 132, которые формируют узел 100 устройства. Количество и направление выступов может отличаться от показанного. На Фиг. 3E показан вариант выполнения узла 100 устройства, имеющего форму полумесяца.
[0099] Устройства, показанные на Фиг. 3A-3E, также показывают высвобождающий материал 106, независимо от того, расположен ли он на внутренней части отверстия 103 или на внешней части формы. Варианты выполнения, показанные на Фиг. 3A-3E, также могут включать дополнительные признаки узлов устройства, описанных в настоящем документе.
[0100] В качестве альтернативы, высвобождающий материал может содержать нить, клипсу, полосу, колпачок или другую конструкцию, которая механически закрывает кромки оболочки. Кроме того, как описано ниже, источник хранения энергии, такой как нагруженная пружина или сжатая губка или другой материал, может быть включен в высвобождающий узел, причем такая кинетическая энергия также выпускается при активации высвобождающего материала и может улучшить характеристики такого узла.
[0101] На Фиг. 4 проиллюстрирован вариант выполнения элемента 1100 переноса текучей среды, также имеющего выполненный с возможностью уплотнения проточный канал 1110 для текучей среды для использования с узлами устройства, описанными в настоящем документе. В этом примере элемент 1100 переноса текучей среды также содержит удлиненную трубку для текучей среды, или трубку, которая проходит через туннельный клапан, которая функционирует в качестве выполненного с возможностью уплотнения проточного канала 1110 для текучей среды. Туннельный клапан 1110 может быть расположен в отверстии в верхней 1014 или нижней 1016 поверхности из материала, или в отверстие в шве 1004 узла устройства. Этот вариант выполнения туннельного клапана 1110 содержит удлиненный участок 1022, который проходит внутри резервуара узла устройства. В некоторых вариантах выполнения туннельный клапан может проходить за пределы шва 1004 или за пределы наружной поверхности узла устройства, как описано выше.
[0102] Как показано на Фиг. 4, часть элемента переноса текучей среды содержит туннельный клапан 1110, который может содержать два слоя, образующих отверстие 1020. Отверстие 1020 образует проточный канал, который обеспечивает возможность доставки текучих сред оставшейся частью элемента 1100 переноса текучей среды в резервуар. В этом варианте выполнения элемент 1100 переноса текучей среды дополнительно содержит трубку. Однако, как отмечено в настоящем описании, элемент переноса текучей среды может содержать впитывающий элемент или любой источник текучей среды, который обеспечивает возможность доставки текучей среды в резервуар устройства. Кроме того, как отмечено в настоящем описании, вариант выполнения устройства обеспечивает возможность отсоединения части элемента 1100 переноса текучей среды от туннельного клапана 1110, когда отсоединение обеспечивает возможность предотвращения туннельным клапаном 1110 истечения текучих сред или других веществ из внутренней части резервуара. Герметизация туннельного клапана 1110 может быть реализована путем повышения давления в резервуаре. В качестве альтернативы или в комбинации, ряд других механизмов может привести к герметизации или закрытию отверстия 1020 в туннельном клапане 1110. Например, в дополнительных вариантах выполнения поверхности, образующие отверстие 1020, могут герметизироваться при контакте, или длина туннельного клапана 1110 в сочетании с его гибкой природой может просто усложнить прохождение веществ, таких как расширенный гидрогель, через удлиненную часть 1022 туннельного клапана.
[0103] На Фиг. 4 также показана трубка 1100, проходящая через туннельный клапан 1110 таким образом, что она проходит в резервуар. Тем не менее, в альтернативных вариантах выполнения конец трубки 1100 со стороны устройства может оставаться в пределах внутренней части отверстия 1020 туннельного клапана 1110.
[0104] В одном варианте выполнения туннельного клапана 1110, как показано на Фиг. 5, туннельный клапан 1110 выполнен приблизительно в форме заглавной буквы T, причем вертикальная перекладина T содержит удлиненный проход 1022, а горизонтальная перекладина T частично формирует усиленную поверхность крепления, которая может быть прикреплена к оболочке, как было отмечено выше. Как можно видеть из Фиг. 5, туннельный клапан 1110 может быть размещен через отверстие в шве 1004.
[0105] Некоторые примеры материалов, используемых для формирования туннельного клапана, включают тонкопленочные материалы. Например, варианты выполнения включают материалы туннельных клапанов, которые имеют свойства, аналогичные материалу, используемому для материальной поверхности оболочки устройства. Дополнительные материалы включают, но не ограничиваются этим: полиуретан, нейлон-12 и полиэтилен. Такие слои могут иметь толщину между 0,001 и 0,1 дюймов (между 0,0254 мм и 2,54 мм). В одном примере туннельный клапан имеет толщину 0,0015 дюймов (0,038 мм).
[0106] Как описано выше, варианты выполнения узла устройства содержат высвобождающий материал, который соединен с участком оболочки, чтобы образовывать барьер для удержания веществ в резервуаре устройства. На Фиг. 6A показан частичный вид варианта выполнения инвагинированной части 126 оболочки 102 узла 100 устройства. Как описано в настоящем документе, оболочка 102 может содержать первую поверхность 122 и вторую поверхность 124, соединенные швом 118. Шов 118 может содержать любое количество несоединенных частей, которые предназначены для функционирования в качестве высвобождающих областей 128. В показанном примере высвобождающая область 128 ограничена инвагинированной частью 126 оболочки 102. Инвагинированная часть 126 оболочки может содержать сборку, складку, морщину, выпуклость, выступ и т.д. в оболочке 102. В качестве альтернативы или в дополнение, инвагинированная часть 126 может быть сформирована в первой 122 или во второй 124 поверхности оболочки 102, а не в шве 118.
[0107] Высвобождающая область 128 инвагинированной части 126 обычно образует проход, который гидравлически загерметизирован высвобождающим материалом 106. Высвобождающий материал может содержать средство механического закрытия (например, структуру штапельного типа или нить, которая связывает вместе инвагинированную структуру). В качестве альтернативы или в комбинации, высвобождающий материал 106 может содержать временное уплотнение или другие соединения по краям инвагинированной части 126. В дополнительных вариантах выполнения высвобождающий материал может выступать наружу из внешней поверхности оболочки. В некоторых вариантах выполнения высвобождающий материал 106 расположен на инвагинированной части 126 достаточно близко к оболочке, чтобы на него влияло повышение температуры, вызванное доставкой экзогенного вещества.
[0108] Другие варианты выполнения узла 100 устройства содержат элемент хранения энергии, который способствует более быстрому и более полному открытию высвобождающей области 128. На Фиг. 6B проиллюстрирован частичный вид внутренней части узла 100 устройства, содержащей инвагинированную часть 126 оболочки 102. Как обсуждалось в связи с вариантом выполнения, показанном на Фиг. 6, высвобождающий материал 106 в этом варианте выполнения образует временное уплотнение, развязываясь с инвагинированной частью 126. В этом варианте выполнения элемент 127 хранения энергии расположен внутри инвагинированной части 126 высвобождающей области 128 и дополнительно расположен так, чтобы быть внутри области, развязанной с высвобождающим материалом 106.
[0109] Элемент 127 хранения энергии в целом представляет собой сжимаемый упругий материал, например латексную пену. В некоторых вариантах выполнения элемент 127 хранения энергии является, как правило, цилиндрическим, с диаметром, который по меньшей мере незначительно меньше, чем диаметр инвагинированной части 126. Как показано на Фиг. 6A, когда устройство 100 внедрено в тело, высвобождающий материал 106 плотно связан вокруг инвагинированной части 126 в положении элемента хранения энергии, одновременно, тем самым, герметизируя инвагинированную часть и сжимая элемент хранения энергии. Это сжатие упругого материала в элементе 127 хранения энергии создает напряжение в высвобождающем материале, связанном вокруг инвагинированной части 126, которое больше, чем напряжение в связи высвобождающего материала, используемого для герметизации только инвагинированной части.
[0110] Фиг. 6C иллюстрирует инвагинированную часть 126 после использования экзогенного стимула для активации высвобождающего материала 106. Как показано на чертеже, высвобождающий материал разделен на части на несколько небольших сегментов, обеспечивая инвагинированной части 126 возможность открытия и высвобождения наполняющего материала, не показанного для ясности. Повышенное механическое напряжение, созданное элементом хранения энергии, способствует более скорому, более быстрому и более полному разваливанию на части высвобождающего материала, чем это было бы возможно иным образом.
[0111] Примеры высвобождающего материала могут включать поли(капролактон) или PCL. В таких вариантах выполнения PCL смягчается, плавится и ослабляется выше заранее заданной температуры. В некоторых случаях предварительно заданная температура выше, чем нормальная температура тела. Соответственно, в таких вариантах выполнения экзогенные вещества могут содержать нагретую текучую среду, которая может повысить температуру PCL, не вызывая повреждение в смежных участках тела. Когда высвобождающий материал PCL разлагается, структурная целостность объединенной области высвобождающей части (например, инвагинированной части 126) уменьшается. В одном примере высвобождающий материал представляет собой модифицированный PCL, причем модификация включает понижение температуры плавления немодифицированного PCL от его нормальной температуры плавления до температуры плавления, которую может выдержать человек.
[0112] Например, выполненная по заказу разлагающаяся конструкция, состоящая из нейлона-12, может быть изготовлена сначала изготовлением 1-дюймового (2,54 мм) кругового отверстия из 1.5-мил Pollethane, также известного как полиэфир полиуретана 55DE Lubrizol 2363 (доступного от компании Specialty Extrusions Inc. из города Ройерсфорд, штат Пенсильвания, США). Круглая разлагаемая заплатка из поли(капролактона) (PCL) (с температурой плавления Tm равной ~47 градусам Цельсия; доступной от компании Zeus Industrial Products из города Чарльстона, Южная Каролина, США) может быть приварена радиочастотной сваркой к кольцу из Pellethane, охватывающему отверстие, создавая Tm-модифицированную PCL заплатку, окруженную ободком из Pollethane. Ободок из Pollethane может затем быть приварен радиочастотной сваркой к листу нейлона-12, который можно затем использовать для дальнейшего изготовления.
[0113] Примеры высвобождающих материалов могут включать биосовместимые изготовленные полимеры. Таблица 1 представляет собой подборку некоторых соответствующих свойств нескольких биосовместимых материалов, которые можно экструдировать или иным образом изготавливать в волокнистой форме, и который также может разлагаться. Некоторые из этих материалов, поли(виниловый спирт) устойчивы в сухих средах, но очень быстро растворяются во влажных средах. Другие материалы либо быстро растворяются в щелочных растворах (например, крайне щелочных) или быстро плавятся при высоких температурах, но все эти условия превышает те, которые могут выдержать люди. Некоторые биосовместимые полимеры, например сополимеры метакриловой кислоты и метил-метакрилата, растворяются в жидкостях, имея физиологически соответствующие pH. Например, они остаются стабильными при pH<7,0, но растворяются при pH>7,0.
[0114] Когда высвобождающая часть открывает резервуар для окружающей среды, открытие обеспечивает открытый канал из узла устройства. Открытый канал подвергает содержимое узла устройства, такого как наполняющий материал, возможности воздействия содержимым желудка и свободного выхода из резервуара. При размещении в желудке нормальное вспенивание желудка способствует опорожнению содержимого узла устройства, обеспечивая возможность выхода из организма всего устройства вместе с его содержимым. В некоторых вариантах выполнения мембрана, которая образует оболочку, обеспечивает небольшую структурную поддержку или практически не обеспечивает ее вовсе. Эта конфигурация обеспечивает достаточность природной сжимающей силы организма для выдавливания любого достаточно вязкого вещества из узла устройства.
[0115] Фиг. 6D обеспечивает схематическое изображение другого примера узла 100 устройства, имеющего высвобождающий материал 106, расположенный на поверхности оболочки 102. Один из примеров такого высвобождающего материала содержит разлагаемую заплатку 106, которая при разложении открывает физический барьер, окружающий резервуар 104, чтобы обеспечить возможность выхода наполняющего материала 108 (набухшего или ненабухшего) из узла 100 устройства. Узел 100 устройства содержит материал оболочки, с которой может быть соединен высвобождающий материал 106 (например, путем тепловой герметизации, радиочастотной сваркой, импульсным нагревом или любыми другими средствами). В некоторых вариантах выполнения высвобождающий материал / разлагаемая заплатка 106 содержит материал или комбинацию материалов, которая остается непроницаемой для воды и гидрогеля после внедрения, и может разлагаться «по заказу» в ответ на воздействие экзогенного вещества или в ответ на условие, созданное в теле, которое является результатом введения экзогенного вещества.
M
[0116] В одном примере высвобождающий материал может иметь толщину от 25 микронов до 2,5 миллиметра. В другом примере высвобождающий материал представляет собой модифицированный поли(капролактон) с температурой плавления T=47 градусов Цельсия (доступен от компании Zeus Industrial Products из города Оранжбург, штат Южная Каролина, США). В дополнительных вариантах выполнения разлагаемая заплатка 106 может представлять собой поли(гликолевую кислоту) или поли(L-молочную кислоту) (доступную от компании Poly-Med Inc из города Андерсон, штат Южная Каролина, США).
[0117] Фиг. 7A и 7B показывают один пример узла 100 устройства (в котором элемент переноса текучей среды опущен для ясности) в разобранном виде. Как показано, узел 100 устройства может содержать оболочку из материала, состоящую из двух слоев материала, которые образуют верхнюю оболочку 122 и нижнюю оболочку 124. Как отмечено в настоящем описании, слои могут быть соединены с образованием шва. Очевидно, что присутствие шва не является обязательным, и некоторые варианты выполнения устройств, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, не будут содержать шов или будут иметь аналогичные виды соединенных областей материала, чтобы сохранить оболочку в виде физической границы для содержимого резервуара. Опять же, узел 100 устройства показан в форме, которая, в конечном счете, принимает сплюснутую сфероидную форму. Тем не менее, другие формы также находятся в пределах объема настоящего изобретения. В одном из вариантов выполнения оболочка содержит по существу неупругие материалы 122 и 124, которые соединены по периметру, оставляя отверстия, как описано в настоящем документе. Следует иметь в виду, что форма устройства, которая называется сплющенным сфероидом, применяется исключительно для описательных целей. В других вариантах выполнения, в которых одно или несколько устройств могут быть соединены с образованием узла из нескольких корпусов, причем каждое отдельное устройство может быть собрано из одного или нескольких листов пленочного материала, который обрезают до заранее заданной формы. Фиг. 7 показывает устройство 100 в вывернутой конфигурации в середине сборки. Как показано, инвагинированная часть 126 может быть закреплена с нитевидным высвобождающим материалом 106 и/или с герметизирующим высвобождающим материалом 106, расположенным в пределах высвобождающей области 128. Фиг. 7 В иллюстрирует в разобранном виде конструкцию, показанную на Фиг. 7 после того, как структура перевернута и наполняющий материал вставлен в резервуар, образованный материалами 122 и 124 оболочки.
[0118] Поверхность или Оболочка из Материала
[0119] Тип материала или оболочки будет зависеть от планируемого применения. В некоторых вариантах выполнения оболочку выбирают на основе компромисса выбора достаточно толстопленочного материала, который имеет достаточную прочность. Например, в некоторых вариантах выполнения прочность на разрыв может быть предпочтительной, чтобы обеспечить возможность сжатия готовой конструкции в капсулу с небольшим объемом, насколько это возможно. Авторы настоящего изобретения установили, что тонкие пленки с толщиной в диапазоне от 0,5 мил до 4 мил, как правило, пригодны. Тем не менее, устройства, описанные в настоящем документе, могут иметь более широкий диапазон толщин, в зависимости от конкретного применения, включая диапазон толщин в разных частях одной и той же конструкции. В некоторых вариантах выполнения пленочный материал должен быть привариваемым или приклеиваемым к другим материалам, таким, которые могут быть использованы в клапанах 1110, механизмах 1400 высвобождения наполняющего материала и/или интерфейсов крепления, как описано в настоящем документе.
[0120] В дополнительных вариантах выполнения пленочный материал имеет низкую скорость переноса наполняющего материала, как до, так и после расширения устройства. В некоторых вариантах выполнения пленочный материал обладает низкой скоростью переноса паров влаги. Кроме того, некоторые пленочные материалы также обладают высокой химической стойкостью к переменным условиям, встречающимся в желудке. Эти условия включают в себя низкое значение pH, высокую соленость, высокие концентрации детергентов (часто в форме рефлюкса соли желчной кислоты), ферментативные активности (такие как пепсин), и варьируемые химические характеристики химуса, которые зависят от характера и содержания потребляемой пищи. Для этих устройств, используемых в пространстве желудка, материал также должен быть составлен из биосовместимых материалов, которые могут быть безопасно размещены при контакте со слизистой оболочкой желудка на протяжении всего курса лечения.
[0121] Устройства, описанные в настоящем документе, могут использовать многочисленные термопластичные эластомеры, термопластичные олефины и термопластичные уретаны, которые могут быть спрессованы или отлиты в однослойные или многослойные пленки, которые подходят для вариантов выполнения желудочного устройства. Могут быть использованы иллюстративные основные смолы, которые включают полипропилен, полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэфир, полиамид, полиэфир-полиуретан, полиэстер-полиуретан, поликарбонатный полиуретан, двуосно-ориентированный полипропилен, поливинилиденхлорид, сополимер этилена и винилового спирта, и этилвинилацетат. Некоторые варианты выполнения содержат пленки с одним слоем, а другие варианты выполнения содержат пленки с несколькими слоями. Другие варианты выполнения состоят из многослойных пленок, содержащих один или несколько связующих слоев для предотвращения отделения слоев.
[0122] В некоторых вариантах выполнения пленочный материал может быть покрыт другими материалами. Например, в некоторых вариантах выполнения может быть использовано покрытие из гиалуроновой кислоты, чтобы улучшить мягкость и смазываемость. В других вариантах выполнения может быть использовано такое покрытие, как покрытие Parylene(R), чтобы улучшить химическую стойкость поверхности пленки, подверженной воздействию слизистой оболочки желудка. В некоторых вариантах выполнения на поверхность пленки может быть нанесено покрытие из воска, покрытие PVDC, вакуумная металлизация или покрытия из Parylene(R), чтобы уменьшить скорость переноса паров влаги.
[0123] В одном примере используемый пленочный материал содержит 1,5 мил полиэфирной полиуретановой пленки. В других вариантах выполнения пленочный материал представляет собой пленку 1 мил нейлон-12, или LLDPE пленку 1,5 мил. В другом примере пленочный материал состоит из многослойной структуры, включающей внешний слой из полиуретана, средний слой из EVOH или PVDC, а внутренний слой из полиуретана.
[0124] Наполняющий материал
[0125] Как правило, наполняющий материал, который имеет высокую способностью набухания и достигает полутвердой консистенции, является полезным для того, чтобы обеспечить возможность сжатия готовой конструкции в исходное состояние с настолько малым объемом, насколько это возможно, но по-прежнему поддерживать жесткость в расширенном состоянии. Тем не менее, если специально не указано, то варианты выполнения устройства могут использовать материалы-наполнители большого количества различных типов или комбинаций. В ходе различных экспериментов было установлено, что, как правило, пригодны гидрогелевые полимеры со сверхвысокой поглощающей способностью с отношением массы к массе набухания от 100 до 1000, причем отношение массы к массе набухания, равное 100, определенное в настоящем документе, означает, что 1,0 г сухого гидрогеля будет поглощать воду и набухать, чтобы стать полутвердой массой в 100 г.
[0126] Как правило, подходящие гидрогели максимально набухают в присутствии дистиллированной воды, при этом некоторое количество этих гидрогелей также отбухают (высвобождают связанную воду) в присутствии переменных параметров окружающей среды, возникающих в желудке. Например, такие параметры, как значение pH, концентрация соли, концентрация эмульгаторов (часто в виде рефлюкса соли желчной кислоты), ферментативная деятельность (такая как пепсин), и варьируемые химические характеристики химуса, которые зависят от характера и содержания потребляемой пищи, могут влиять на поведение набухания/отбухания конкретных гидрогелей. Типичные времена набухания гидрогелей варьируются от 5 минут до 1 часа. В одном варианте выполнения гидрогель полностью набухает за 15 минут и полностью отбухает за менее чем 10 минут после того, как подвергнут воздействию конкретных условий окружающей среды. Многие гидрогели поставляются с размером частиц, распределенных между 1 и 850 микронами. В некоторых вариантах выполнения использование частиц гидрогеля с размерами, распределенными между 1 и 100 микронами, дают определенные преимущества в применениях для желудка. Кроме того, гидрогель также должен состоять из биосовместимых материалов, которые могут находиться в безопасном контакте с желудочно-кишечным трактом и выводиться из него. Примерами таких биосовместимых сверхпоглощающих гидрогельных полимеров, которые обладают такими набухаемостью, временами набухания, и временами отбухания, подходящими для вариантов выполнения конструкций для желудка, являются полиакриловая кислота), поли(акриламид) или сополимеры поли(акриловой кислоты) и поли(акриламида). Другой такой материал, который может быть использован в качестве наполняющего материала, представляет собой сшитую поли(акриловую кислоту) с распределением частиц по размерам в пределах от 1 до 850 микрон и набухаемостью, равной 400.
[0127] Формы
[0128] Как описано выше, некоторые варианты выполнения устройства аппроксимируют сильносплюснутый сфероид, имеющий такой диаметр в плоскости XY и толщину вдоль Z-оси, как показано на Фиг. 2. В некоторых вариантах выполнения расширенные размеры узла устройства могут варьироваться от диаметра между 2 дюймами и 10 дюймами (между 5,08 и 25,4 мм). В другом варианте выполнения диаметр конструкции составляет приблизительно 4,6 дюйма (11,68 мм). Толщина Z-ось может варьироваться от 2 дюймов до 5 дюймов (от 5,08 мм и 12,7 мм). Тем не менее, узел устройства, если не заявлено иное, не ограничивается никаким конкретным размером. Приведенные ниже параметры конструкции предоставляет экспериментально определенные размеры двух конструкций, имеющих сплюснутую сфероидальную форму.
[0129] Клапаны переноса жидкости
[0130] Фиг. 8 показывает дополнительный вариант выполнения части узла устройства, причем в других вариантах выполнения элемент переноса жидкости содержит клапан 150, причем клапан 150 расположен в отверстии 148 и обеспечивает контроль над проницаемым для текучей среды каналом, проходящим через непроницаемую в других местах поверхность 102 из материала. В некоторых вариантах выполнения клапан 150 содержит многослойную материальную структуру, состоящую из областей проницаемости 152, совмещенных с областями непроницаемости 154, в результате чего текучая среда может трансмигрировать между наружной стороной и внутренней стороной резервуара, когда области проницаемости 152 и непроницаемости 154 неприжаты друг к другу в плотном совмещении, и в результате чего предотвращается перемещение текучей среды, когда области 152, 154 плотно прижаты друг к другу. В некоторых вариантах выполнения клапан 150 является самостоятельно закрывающимся. То есть, клапан 150 изменяет свое состояние от обеспечения возможности перемещения текучей среды до предотвращения перемещения текучей среды без активации снаружи. В одном варианте выполнения клапан 150 самостоятельно закрывается в ответ на возрастающее давление расширяющегося наполняющего материала или увеличивающееся давление в резервуаре, например, когда набухший гидрогель сдавливает области 152, 154 достаточно близко друг к другу, образуя барьер.
[0131] Как было отмечено выше, узлы устройства, описанные в настоящем документе, могут содержать конструкцию наподобие впитывающего элемента, которая служит в качестве источника для доставки текучих сред в резервуар. Одним из примеров такого впитывающего элемента является нитевидный материал, способный переносить жидкость из одного конца в другой конец под действием капиллярных сил. Впитывающий элемент может быть использован автономным образом или вместе с самостоятельно закрывающимся клапаном.
[0132] В других вариантах выполнения механизм 1100 переноса жидкости содержит механический клапан. Механические клапаны соответственно малых размеров, содержащие биосовместимые материалы, хорошо известны в уровне техники и имеются в продаже. Механический клапан, который служит в качестве механизма 1100 переноса жидкости, содержит однопроходной или «обратный» клапан, который обеспечивает возможность поступления текучей среды в резервуар 1010, но предотвращает выход текучей среды из резервуара. Кроме того, механический клапан, который служит в качестве механизма 1100 переноса жидкости, может иметь обычно открытое состояние, но который самостоятельно закрывается, когда внутреннее давление текучей среды больше, чем внешнее давление текучей среды.
[0133] На Фиг. 9A показан еще один аспект устройств, описанных в настоящем документе, например, конструкция 200 может содержать один или несколько элементов 208 переноса текучей среды. Как обсуждается в настоящем документе, источники 208 подачи жидкости выполнены с возможностью обеспечения поступления текучей среды в резервуар для объединения с наполняющим материалом 202, расположенным в нерасширенном узле 200 устройства. В некоторых вариантах выполнения элемент 208 переноса текучей среды может быть соединен с клапаном 210, который уменьшает, предотвращает или останавливает перенос жидкости, когда наполняющий материал 202 по существу гидратирован, как показано на Фиг. 9B. Такая способность блокировки является выгодной, поскольку она уменьшает вероятность загрязнения наполняющего материала 202 содержимым желудка, когда узел устройства находится в активной конфигурации. Примеры таких механизмов блокировки описаны в настоящем документе. Фиг. 9A и 9B также иллюстрируют варианты выполнения узлов 200 устройства, которые содержат кабель-трос 214 или другую систему доставки, соединенную с интерфейсом 216 крепления. Фиг. 9A также иллюстрирует две области на оболочке в устройстве, имеющие секции высвобождающих материалов 206. Как отмечено в настоящем описании, высвобождающий материал реагирует на экзогенное вещество, что приводит к разложению, плавлению и/или другой нестабильности высвобождающего материала, чтобы обеспечить возможность воздействие организма на резервуар. Это обеспечивает возможность переноса содержимого резервуара из устройства и, в конечном итоге, обеспечивает возможность переноса устройства из организма.
[0134] Фиг. 9A и 9B иллюстрируют также устройство 200, имеющее прикрепленную к нему систему 214, 216 доставки. Система 214, 216 доставки может содержать нитевидный кабель-трос 214, который в целом прикреплен к корпусу устройства 200 через интерфейс 216. Интерфейс 216 крепления может быть выполнен в виде структурно неотъемлемой части системы доставки (т.е. он не может быть удален из корпуса устройства в качестве отдельного, автономного элемента). В качестве альтернативы, интерфейс 216 может быть выполнен в виде элемента, который добавляется к устройству 200.
[0135] Клапаны
[0136] Фиг. 10A и 10B иллюстрируют один пример клапана, приводимого в действие расширением наполняющего материала 234 в резервуаре 236 узла 230 устройства. Клапан 232 установлен или иным образом расположен в отверстии 238 в поверхности или оболочке 232. Это обеспечивает возможность протекания текучей среды в резервуар 236 или из резервуара 236. Клапан 232 находится в открытом положении. В некоторых вариантах выполнения отверстие 238 включает, как правило, небольшой процент от общей площади поверхности 228 материала. Поверхность 228, как правило, является непроницаемой или обладает ограниченной проницаемостью для текучих сред, в которые, как правило, погружено устройство 230. Отверстие 238 может представлять собой отверстие в остальном непроницаемом для текучей среды барьере, образованном оболочкой 232.
[0137] Фиг. 10A также показывает предварительно заданное количество наполняющего материала 234 внутри резервуара 236. В некоторых вариантах выполнения предварительно заданное количество обычно измеряется по сухой массе. Сухая масса наполняющего материала 234 определяется количеством наполняющего материала 234, необходимого для заполнения известного объема расширенного устройства 230, когда наполняющий материал полностью гидратирован. При расширении наполняющий материал прикладывает давление внутри резервуара 236, который обеспечивает восстанавливающую форму силу, которая сопротивляется приложенным снаружи деформирующим силам.
[0138] Фиг. 10A также показывает клапан 232, закрывающий отверстие 238. Вариант выполнения клапана 232 содержит один или несколько слоев 240 управления потоком, что способствует закрытию клапана при воздействии наполняющим материалом 234. Фиг. 10B иллюстрирует расширение наполняющего материала 234, который увеличивает давление на клапане 232 и закрывает проточный канал путем сжатия слоев 240 управления потоком.
[0139] Возвращаясь к Фиг. 10A, перед тем, как наполняющий материал 234 расширяется, клапан 232 полностью открыт; то есть, обеспечивает возможность прохождения текучей среды через клапан в любом направлении внутрь или наружу. С другой стороны, после того, как наполняющий материал 234 расширен, как правило, с помощью гидратации, клапан 232 полностью закрывается, как показано на Фиг. 10B.
[0140] В некоторых вариантах выполнения клапан 232 содержит слой 242 сдерживания наполняющего материала. Как правило, сдерживающий слой 242, по меньшей мере частично, проницаем для текучей среды и одновременно способен сдерживать наполняющий материал 234, в его сухом или гидратированном состоянии, в конструкции 230. В некоторых вариантах выполнения слой 242 сдерживания наполняющего материала также представляет собой управляющий потоком слой; то есть, единственный слой в клапане 230 может одновременно быть частью функцией управления потоком клапана 232 и выполнять функцию сдерживания наполняющего материала сдерживающего слоя 240.
[0141] Фиг. 10C и 10D показывают другой вариант выполнения клапана 232. В этом примере клапан 232 содержит более одного слоя. Как показано, этот гибридный клапан 232 состоит из двух слоев 248 управления потоком в форме полумесяца, причем каждый из слоев имеет гибридную конструкцию, проницаемую в некоторых, как правило, полукруглых (а именно, в форме полумесяца) областях 250, и непроницаемую в других областях 252. Непроницаемые области 252 одного слоя являются по меньшей мере дополняющими проницаемые области другого слоя; то есть, когда один слой имеет проницаемую область, другой слой имеет непроницаемую область; как правило, имеются области, в которых оба слоя являются непроницаемыми. Примеры материалов включают проницаемый участок, содержащий полиэфирную сетку, и непроницаемый полукруглый участок, содержащий латекс.
[0142] Как показано на Фиг. 10D, гибридный клапан 232 содержит по существу два идентичных гибридных слоя управления потоком в форме полумесяца, один поверх другого, причем оба слоя ориентированы так, что непроницаемая область 252 первого гибридного слоя управления совмещена с проницаемой для текучей среды областью 250 второго гибридного слоя управления потоком. В силу симметрии, непроницаемая область 252 второго гибридного слоя управления потоком совмещена с проницаемой для текучей среды областью 250 первого гибридного слоя управления потоком. Два слоя прикреплены, как правило, с помощью клея, только вокруг их периферии, что обеспечивает возможность свободного перемещения друг от друга центральных областей этих двух слоев.
[0143] Любому специалисту в данной области техники будет очевидно, что круговая форма иллюстративного гибридного клапан является проектным решением, выполненным, прежде всего, для упрощения совмещения при монтаже и установке. Принцип работы гибридного клапана заключается в том, что два слоя управления потоком имеют комплементарные проницаемые и непроницаемые области, которые не зависят от периферической формы клапана или отверстия, к которым подобраны форма и размер клапана. Например, другой иллюстративный гибридный клапан показан на Фиг. 10E, на котором каждый гибридный слой 248 управления потоком является, как правило, прямоугольным, а непроницаемая область 252 и проницаемая область 250 являются треугольными.
[0144] Более того, проницаемая область 250 и непроницаемая область 252 в каждом отдельном слое управления потоком не обязательно имеют одинаковую форму. Например, как показано на Фиг. 10F, который показывает узел клапана в разобранном виде, проницаемая область в одном отдельном слое управления потоком может представлять собой, например, круглую область, при этом непроницаемая область может быть кольцевым образом расположена вокруг круговой проницаемой области. Однако, указанные два слоя любого одного гибридного клапана должны по меньшей мере иметь комплементарные проницаемые и непроницаемые области; то есть, когда указанные два слоя накладываются друг на друга, то нет проницаемых областей, находящихся в сообщении с внешней стороной устройства.
[0145] В этих иллюстративных вариантах выполнения гибридного клапана слой управления потоком, расположенный на внутренней стороне клапана, предпочтительно может также функционировать как слой сдерживания наполняющего материала, причем сдерживание достигается с помощью сетки, содержащей проницаемый участок. В качестве альтернативы, к узлу должен быть добавлен отдельный самый внутренний слой сдерживания наполняющего материала.
[0146] В других вариантах выполнения гибридный слой управления потоком изготавливается путем соединения участка проницаемого материала и участка непроницаемого материала край в край, причем соединение может представлять собой соединение, например, встык или, в качестве второго примера, внахлест, при этом дополнительно наружная периферия присоединенных край в край материалов предназначена для заполнения или покрытия отверстия. В другом иллюстративном варианте выполнения гибридного клапана сама оболочка может служить в качестве одного из слоев управления потоком.
[0147] Комбинации впитывающих элементов
[0148] На Фиг. 11 проиллюстрирован еще один вариант выполнения устройства 300, имеющего элемент переноса текучей среды, который содержит впитывающий текучую среду элемент 302, который проходит в резервуар 304 устройства 300. Как правило, конструкция впитывающего текучую среду элемента переносит текучие среды из влажного конца к сухому (или "более сухому") концу под действием капиллярных сил. Например, если один конец впитывающего жидкость элемента 302 погружен в жидкость, а другой конец впитывающего жидкость элемента 302 расположен на воздухе, то жидкость проходит через впитывающий элемент 302 от погруженного конца к концу «на воздухе», причем на этом последнем конце жидкость, как правило, будет поглощаться наполняющим материалом. Жидкость будет продолжать протекать через конструкцию впитывающего жидкость элемента до тех пор, пока конец «на воздухе» не будет также погружен в жидкость (то есть, обычно погружен в лужу накопленной текучей среды).
[0149] Впитывающий жидкость элемент 302 может, необязательно, содержать полоску или нить из абсорбирующего воду материала, например, абсорбирующую матрицу из хлопковой целлюлозы (например, как в гигиенической салфетке), поливинилацеталь (например, как в глазном впитывающем элементе), губку с поливиниловым спиртом (например, как в ушных впитывающих элементах), или другие материалы, обычно используемые, например, в хирургических губках. В качестве альтернативы, впитывающий жидкость элемент 302 может содержать полосу или многожильную нить из непоглощающего воду материала, например, из нейлона или полиэстера с капиллярными каналами, в котором небольшие капилляры образуются между внутренними стенками непоглощающего материала. Впитывающий элемент также может содержать окисленную целлюлозу (доступен от компании Jinan Vincent Medical Products Co., Ltd., 122 Ист Торонто стрит, Хуангьян, Цзинань, Шаньдун, Китай). Окисленная целлюлоза, как известно, абсорбируют воду, но, так как она представляет собой полисахарид, в конечном счете, растворяется после продолжительного погружения в воду.
[0150] В одном варианте выполнения впитывающий элемент 302 может иметь по существу круглое поперечное сечение, причем поперечное сечение в целом больше, чем 2 мм в диаметре и меньше чем 8 мм в диаметре, хотя впитывающий элемент как с большим, так и с меньшим диаметром, может подходить, соответственно, для больших или меньших конструкций, причем эти границы определяются практичностью и удобством, а не функциональностью.
[0151] Впитывающий элемент 302 предназначен для переноса текучей среды от наружной части к внутренней части устройства 300, через отверстие в поверхности 306; его длина предпочтительно равна сумме удобного внешнего сегмента, возможно, 2 см, и внутреннего сегмента SKG2100, который имеет достаточную длину, чтобы достичь от отверстия 308 в самое дальнее внутреннее пространство, в котором может быть расположен наполняющий материал. Для некоторых вариантов выполнения устройства внутренний сегмент впитывающего элемента 302 составляет примерно 6 см, так что типичный впитывающий жидкость элемент 302 может иметь длину примерно 8 см. В других вариантах выполнения изобретения впитывающий жидкость элемент 302 имеет длину в диапазоне от 4 см до 12 см. Тем не менее, любой диапазон длин впитывающего элемента находится в пределах объема настоящего изобретения.
[0152] В одном варианте выполнения впитывающий жидкость элемент 302 вставлен через отверстие 308 в устройстве 300, когда устройство 300 в остальном непроницаемо для текучей среды. Отверстие 308 может быть выполнено с диаметром, которое составляет приблизительно 50% от диаметра впитывающего жидкость элемента 302, чтобы гарантировать, что впитывающий жидкость элемент 302 выполнен с возможностью плотного и надежного вставления в отверстие 308, когда впитывающий жидкость элемент 302 является сухим. В некоторых вариантах выполнения отверстие 308 может также иметь диаметр, который меньше, чем 50% от диаметра впитывающего жидкость элемента 302. Минимальный диаметр отверстия 308 ограничен сужением капиллярного действия во впитывающем жидкость элементе 302. Таким образом, в зависимости от внутренней структуры впитывающего жидкость элемента и его материальных свойств, слишком маленькое отверстие будет по существу перекрывать перенос текучей среды через впитывающий жидкость элемент.
[0153] Кроме того, в некоторых вариантах выполнения отверстие 308 может иметь диаметр, который больше чем 50% от диаметра впитывающего жидкость элемента, особенно если впитывающий жидкость элемент 302 надежно удерживается с помощью других средств. С большим (более 50% отверстия впитывающего жидкость элемента) диаметром впитывающий жидкость элемент 302 может быть присоединен посредством термосварки, приклеен или прикреплен иным образом на месте в отверстии 308, чтобы предотвратить его смещение из своего рабочего положения.
[0154] Как показано на Фиг. 11B, когда конструкция или по меньшей мере внешний сегмент впитывающего жидкость элемента 302 погружена в жидкость, жидкость первоначально втягивается в абсорбирующий материал впитывающего жидкость элемента 302, а затем втягивается из влажного материала впитывающего элемента в сухой материал впитывающего элемента, пока внутренний сегмент впитывающего жидкость элемента 302 не станет по существу насыщенным. Жидкость, по достижении поверхности впитывающего жидкость элемента 302 (и, в частности, конца внутреннего сегмента), может быть откапана или она может быть оттянута посредством контакта с абсорбирующим сухим наполняющим материалом. Наполняющий материал 306 при поглощении жидкости набухает. Заранее заданное количество сухого наполняющего материала, при его полном расширении, заполняет конструкцию до несколько избыточного давления и окружает внутренний сегмент в гидратированной массе 234. Эта масса представляет собой функциональный эквивалент жидкой ванны. Когда оба конца впитывающего жидкость элемента 302 погружены в текучую среду, капиллярное действие впитывающего жидкость элемента останавливается или значительно замедляется, прекращая, тем самым, перемещение текучей среды между внешней частью и внутренней частью конструкции 300.
[0155] Как показано на Фиг. 12A, некоторые иллюстративные варианты выполнения впитывающего жидкость элемента 302 гидравлически соединены со вторичным внутренним мешком, карманом или другим контейнером 310, чтобы гарантировать, что внутренний сегмент впитывающего элемента 302 находится в непосредственном контакте с наполняющим материалом 234, расположенным внутри контейнера 310.
[0156] Когда наполняющий материал 234 набухает, контейнер 310 высвобождает наполняющий материал 234 в резервуар устройства 300, где он продолжает гидратироваться от впитывающего жидкость элемента 302. В одном варианте выполнения, показанном на Фиг. 12, вторичный мешок 310 является растворимым в воде, причем быстро растворяющимся, когда частично гидратированный гидрогель быстро в нем набухает. В других вариантах выполнения вторичный мешок 310 содержит один или несколько ослабленных швов, причем ослабленные швы расщепляются и открываются, когда гидрогель набухает в контакте с мешком. В других вариантах выполнения весь вторичный мешок 310 содержит слабый в структурном отношении, проницаемый материал, не в состоянии выдерживать давление набухающего гидрогеля. В других вариантах выполнения вторичный мешок 310 содержит швы, закрытые нитями, причем нити являются либо изначально слабыми, либо растворимыми в воде. Любая часть впитывающего элемента может быть соединена с контейнером, а не только концы впитывающего элемента. Например, впитывающий элемент может быть сложен таким образом, чтобы сложенный конец был расположен внутри контейнера.
[0157] Впитывающий элемент 302 может удерживаться внутри контейнера 310, как описано выше для отверстия. В качестве альтернативы, он может быть герметично закрыт путем термосварки, склеивания или другими способами так, чтобы кончик внутреннего сегмента был расположен в непосредственном контакте с наполняющим материалом 234.
[0158] В некоторых вариантах выполнения впитывающий жидкость элемент 302 может быть изготовлен из материала, который растворяется или разлагается в жидкости сравнительно медленно относительно времени, которое требуется для полного расширения наполняющего материала. Выбранный для этого варианта выполнения материал сохраняет свою целостность и впитывающую способность достаточно долго для полной гидратации наполняющего материала 234, но затем разлагается и исчезает, как только наполняющий материал полностью расширен. Примеры таких материалов включают тонкие, полученные из целлюлозы пористые тканые или нетканые материалы и «веревки», сделанные из более мелких трубок, включая комбинации нанотрубок.
[0159] На Фиг. 12B показан другой вариант выполнения устройства 300, имеющего несколько впитывающих жидкость элементов. Этот вариант выполнения содержит двойной впитывающий жидкость элемент, в котором один впитывающий жидкость элемент 302 доставляет текучую среду в резервуар через оба конца. Как показано, впитывающий элемент имеет резьбу по обе стороны от оболочки устройства так, что впитывающий элемент подвергается воздействию с обеих сторон. Эти два наружных сегмента впитывающего элемента поглощают текучую среду и переносят текучую среду между внешней частью устройства и резервуаром. Очевидно, что вместо обоих концов одного впитывающего элемента могут быть использованы два или большее количество впитывающих элементов.
[0160] Как показано на Фиг. 12C, в других вариантах выполнения изобретения внутренний сегмент одного впитывающего жидкость элемента 302 разделен на два или несколько подсегментов. Подсегменты впитывающего элемента 302 могут быть направлены в различные места в резервуаре устройства для распределения гидратирующей текучей среды 1105 более эффективно или, как говорилось выше, каждый конец может быть направлен во вторичный контейнер.
[0161] В другом аспекте впитывающий жидкость элемент 302 может быть прикреплен к участку внутренней части резервуара, как показано на Фиг. 12D. Как было показано выше, впитывающий элемент изначально выступает за пределы устройства. При набухании наполняющего материала, когда устройство расширяется, часть впитывающего элемента, которая изначально расположена снаружи устройства, втягивается вовнутрь узла устройства, так как впитывающий элемент прикреплен или закреплен на внутренней части резервуара.
[0162] Очевидно, что варианты выполнения впитывающего элемента могут быть объединены с другими аспектами и функциями, описанными в настоящем документе. Кроме того, любой вариант выполнения, описанный в настоящем документе, может быть объединен с аспектами альтернативных вариантов выполнения, либо с самим вариантом выполнения. Например, впитывающие элементы, описанные в настоящем документе, могут быть объединены с описанными в настоящем документе механизмами клапанов и/или могут быть объединены с высвобождающими материалами, рассмотренными во всем описании.
[0163] На Фиг. 13A проиллюстрирован вариант выполнения туннельного клапана, как описано выше. Как показано, туннельный клапан образует выполненный с возможностью уплотнения проточный канал, который предотвращает утечку материала из внутренней части устройства. На Фиг. 13A проиллюстрирован пример устройства с туннельным клапаном, формирующий выполненный с возможностью уплотнения проточный канал. Как показано, узел 326 устройства содержит клапанный элемент 330, содержащий непроницаемый для текучей среды материал, который может быть надежно соединен с оболочкой 328 любым способом, обычным известным или тем, который обсуждается в настоящем документе (в том числе, но не ограничиваясь этим, склеиванием, сваркой, термосваркой или другими средствами). Примеры материалов, пригодных для туннельного клапана, включают полиуретан, нейлон-12 и полиэтилен. Туннельный клапан 330 может содержать любое количество элементов 332 переноса текучей среды. В проиллюстрированном варианте выполнения клапан соединен с трубкой. Тем не менее, варианты выполнения включают устройство типа впитывающего элемента, расположенное в туннельном клапане.
[0164] На Фиг. 13B показан вид в поперечном разрезе туннельного клапана 330, выполненном по линии 13B-13B, показанной на Фиг. 13A. Как показано, туннельный клапан 330 образует часть элемента 332 переноса текучей среды, обеспечивая возможность переноса текучей среды между внутренней частью/резервуаром и внутренней частью узла устройства. В некоторых вариантах выполнения туннельный клапан 330 может быть выполнен с возможностью снятия с остальной части элемента 332 переноса текучей среды. При удалении слои туннельного клапана 330, как показано на Фиг. 13C, близки к степени, в которой туннельный клапан эффективно закрывается и предотвращает миграцию наполняющего материала из резервуара. В некоторых вариантах выполнения туннельный клапан 330 полностью закрыт, тогда как в других вариантах выполнения туннельный клапан 330 может оставаться слегка открытым. Варианты выполнения туннельных клапанов включают узлы экструдированной трубки или двух слоев, которые соединены с помощью клея, сварки, термосварки или других средств на их двух краях. В некоторых вариантах выполнения туннельный клапан имеет стенку толщиной между 0,001 и 0,1 дюймов (между 0,0254 мм и 2,54 мм). В одном примере туннельный клапан имеет толщину 0,0015 дюймов (0,038 мм). В дополнительных вариантах выполнения туннельные клапаны могут быть гибкими, сжимаемыми и/или деформируемыми. В дополнительных вариантах выполнения слои туннельного клапан могут быть вновь открыты прохождением конструкции (например, трубкой или другой конструкцией переноса текучей среды).
[0165] Как было отмечено выше, туннельный клапан обеспечивает возможность отсоединения остальной части элемента переноса текучей среды в любое время, но, как правило, как только достаточное количество текучей среды доставлено в устройство. Удаление может происходить с помощью приложения натягивающего усилия к участку элемента переноса текучей среды. Варианты выполнения туннельного клапана могут использовать проницаемые мембраны, фильтр или клапаны, размещенные в конце туннельного клапана для предотвращения поступления сухого гидрогеля или других наполнителей в туннель и воздействуя на способность туннельного клапана герметично закрываться. В некоторых вариантах выполнения мембрана или фильтр может содержать проницаемую ткань, такую как полиэстер, нейлон или целлюлоза. В других вариантах выполнения клапан находится в конце трубки, состоящей из одностороннего клапана «утиный нос» или зонтичного клапана (доступного от компании MiniValve из города Олдензааль, Нидерланды). В качестве альтернативы или в дополнение, наполняющий материал 234 может содержаться в контейнере, как обсуждалось выше, который предотвращает поступление наполняющего материала в туннельный клапан и его набухание после инфузии жидкости, засоряя, тем самым, клапан.
[0166] Система доставки
[0167] Как показано на Фиг. 14 в конкретных вариантах выполнения узел устройства может быть сжат, чтобы вмещаться в пероральную лекарственную форму 352, такую как таблетки, капсулы, удлиненная оболочка, или другую форму, которая усиливает способность позиционирования устройства путем приема вовнутрь или проглатыванием без помощи другого медицинского устройства. В таком случае устройство 350 содержится в пероральной лекарственной форме 352 и может дополнительно содержать кабель-трос 356. Следует отметить, что описанные выше трубки также могут быть использованы в качестве кабель-троса, или наоборот. В любом случае, кабель-трос 356 обеспечивает возможность управления местом внедрения устройства 350 в желудочно-кишечном тракте путем манипуляций с кабель-тросом 356, и, наконец, завершает процедуру введения путем прекращения управления устройством 350, либо путем высвобождения кабель-троса 356 для глотания его пациентом, либо, что более традиционно, путем отсоединения кабель-троса от устройства 350 или пероральной лекарственной формы. Фиг. 14 также показывает, как кабель-трос 356, имеющий два конца, обеспечивает лучшее управление позиционированием устройства 350.
[0168] В соответствии со способом доставки, практикующий врач, обычно, медицинский обученный сотрудник, такой как врач, помощник врача или медсестра, вводит ограниченную инкапсулированную дозу млекопитающему, в настоящем документе называемому пациентом. Способ включает одновременные этапы выдачи указания пациенту проглотить пероральную лекарственную форму, управляя при этом кабель-тросом. В некоторых вариантах выполнения управление кабель-тросом включает использование трубки для переноса жидкости в устройство, причем способ также включает вливание жидкости через трубку с помощью шприца, насоса или другого средства доставки жидкости. Как правило, этап управления кабель-тросом включает, прежде всего, обеспечение того, что проксимальный конец кабель-троса удерживается снаружи пациента и, во-вторых, оказание помощи пациенту путем подачи кабель-троса в полость рта и горло пациента со скоростью, совместимой с приемом пероральной лекарственной формы 352. То есть, как правило, агент регулирует скорость подачи кабель-троса, так что продвижению пероральной лекарственной формы 352 через пищевод не мешает вызванное кабель-тросом сопротивление, и в то же время пациент не испытывает скапливание кабель-троса в своем рту. В дополнительных вариантах выполнения практикующий врач может также использовать кабель-трос путем закрепления части кабель-троса, находящейся снаружи тела пациента (т.е. к арматуре в комнате или к части пациента).
[0169] Способ дополнительно включает дополнительный этап управления расстоянием доставки устройства. Расстояние доставки, по существу, представляет собой то, как далеко в желудочно-кишечный тракт обеспечивается возможность прохождения устройства. Типичные устройства предназначены для внедрения в желудке, хотя некоторые устройства могут быть разработаны, чтобы достичь только пищевода, тогда как другие устройства могут быть предназначены для достижения пилоруса или за его пределы. Этап управления расстоянием доставки лучше всего достигается с помощью устройства, подключенного к маркированному кабель-тросу, в результате чего длина проглоченного кабель-троса соответствует текущему расстоянию доставки, причем эта длина является читаемой на маркированном кабель-тросе. Часть этого дополнительного этапа управления расстоянием подачи останавливает дальнейший прием вовнутрь кабель-троса.
[0170] В некоторых вариантах выполнения пероральная лекарственная форма 352 растворяется при достижении желудка и находящихся в нем физиологических жидкостей. После освобождения от пероральной лекарственной формы устройство 350 может свободно расширяться во внедренное состояние или принимать активную конфигурацию. Кроме того, устройство 350 расширяется в свою активную конфигурацию при инфузии гидратирующей текучей среды через элемент переноса текучей среды.
[0171] Извлечение Наполняющего Материала
[0172] Специалисту в данном уровне техники будет понятно, что желудочно-кишечный тракт человека является уникальным среди брюшной полости, поскольку он периодически подвергается воздействию очень холодных и очень горячих веществ при рутинном приеме пищи. Например, температура в желудке, как известно, увеличивается до 44 градусов по Цельсию после приема горячей пищи, нагретой до 58 градусов по Цельсию, но быстро возвращается к температуре тела (37-39 градусов по Цельсию) за 20 минут. Кроме того, температура в желудке может достигать 48 градусов по Цельсию в течение от 1 до 2 минут, если на пустой желудок быстро (до 2 минут) выпито 500 миллилитров водопроводной воды при 55 градусов по Цельсию. Таким образом, биологически совместимый материал, который может быть ликвидирован путем плавления, в идеале остается стабильным при центральной температуре тела (37-39 градусов по Цельсию), но расплавляется в ответ на запланированное вмешательство, которое повышает температуру в непосредственной близости от биосовместимого материала до температуры плавления материала. В желудочно-кишечном тракте такой материал должен был бы выдерживать ежедневные колебания температуры желудка (например, после приема горячей пищи) и оставаться стабильным при температурах от 37 градусов по Цельсию до 44 градусов по Цельсию, но расплавляться в ответ на запланированное вмешательство (например, после потребления 500 миллилитров водопроводной воды при 55 градусов по Цельсию).
M
M
[0173] В некоторых примерах было замечено, что один материал, поликапролактон (PCL), был экструдирован в прочную мононить (японская патентная публикация JP-A05-59611A) и имеет естественную температуру плавления в 60 градусов по Цельсию, которая, вероятно, не безопасна для использования в желудке человека. Тем не менее, PCL может быть модифицирован, чтобы снизить его температуру плавления до более физиологически приемлемой температуры. Кроме того, модифицированный полимер по-прежнему может быть экструдирован в прочную мононить, подходящую для наложения швов и сшивания, или в пленку, пригодную для термосварки к мембране. Нитевидный материал PCL с пониженными температурами плавления (T) можно приобрести в компании Zeus Industrial Products, город Оранжбург, штат Южная Каролина, США, в котором по спецификации 60>T>45 градусов по Цельсию.
[0174] Доставка теплотворного экзогенного вещества
[0175] В некоторых вариантах выполнения обеспечивается возможность разложения разлагаемого материала, используемого в качестве высвобождающего материала 106, со своей естественной скоростью разложения в среде желудка млекопитающих. В других вариантах выполнения деградация включается или осуществляется путем преднамеренного введения экзогенного вещества 120. В дополнительных вариантах выполнения экзогенное вещество 120 вводят в желудок перорально и, по меньшей мере частично, в жидкой форме. В желудке экзогенное вещество 120 смешивается с резидентным желудочным соком, становящимся текучей средой, в которую по существу погружают конструкцию. Кроме того, экзогенное вещество 120 может быть введено в желудок в твердом состоянии, в виде таблетки или капсулы, и, как правило, сопровождается принятием жидкости, в результате чего твердое вещество растворяется и становится погружающей текучей средой, в частности, при смешивании с желудочным соком. В некоторых вариантах выполнения может быть использована экстракорпоральная стимуляция экзогенного вещества 120.
M
S
M
L
S
M
L
S
M
M
[0176] В различных вариантах выполнения высвобождающий материал содержит модифицированный материал PCL либо в виде тонкой пленки для разлагаемого пластыря, либо в виде волокнистого материала. В целом, модифицированный материал PCL плавится при заданной температуре плавления, T, при этом температура желудка T остается ниже T. Экзогенный агент для PCL, таким образом, содержит жидкость при повышенной температуре - при температуре T, которая повышает T выше T. Температура T экзогенного агента, необходимая для поднятия T выше T, основывается на деталях конструкции всей системы: то есть, средства доставки экзогенного вещества 120, конструкции высвобождающего материала (то есть, например, стежки, пластыря или узла), и конкретной температуры плавления T модифицированного PCL.
M
L
L
S
[0177] Например, внутрижелудочная конструкция, содержащая модифицированный материал PCL с температурой плавления T=48 градусов по Цельсию будет деградировать после быстрого приема вовнутрь большого объема воды с температурой T=55 градусов по Цельсию. Очевидно, место расположения высвобождающего PCL материала может влиять на скорость и/или температуру, при которой разлагается PCL. Температура T экстракорпорального экзогенного вещества 120 выше, чем температура плавления PCL, чтобы учесть охлаждение препарата во время его транспортировки в желудок и за счет смешивания с существующими желудочными соками и для размещения высвобождающего материала. В одном примере было обнаружено, что быстрый прием вовнутрь приблизительно 500 миллилитров воды при 55 градусов по Цельсию повышает температуру желудка T по меньшей мере до 48 градусов по Цельсию, т.е. достаточно много, чтобы растворить/разложить модифицированный PCL и обеспечить возможность открытия устройства извлечения его гидрогельного содержимого.
M
L
[0178] В еще одном примере внутрижелудочная конструкция, содержащая модифицированный PCL с температурой плавления T=48 градусов по Цельсию будет разлагаться после быстрого эндоскопического введения вовнутрь 500 миллилитров водопроводной воды с температурой T=65 градусов по Цельсию, температурой, которая слишком велика для комфортного приема внутрь, но которая легко переносится желудком, когда жидкость поступает непосредственно в желудок. Кроме того, экзогенное вещество 120 может быть доставлено непосредственно в желудок через назогастральный зонд, снова обходя ограничения комфорта, связанные с пероральным приемом.
M
[0179] В другом варианте выполнения экзогенное вещество может быть использовано для повышения температуры или иным образом изменения условий физиологических жидкостей для инициации высвобождения устройства. Дополнительные варианты выполнения обеспечивают возможность использования внешнего источника энергии, чтобы поднять температуру области, окружающей устройство. Например, пациент может принять вовнутрь достаточный объем текучей среды, за которым следует применение внешнего источника энергии (например, радиочастотного или ультразвукового) к внешней стороне живота пациента, чтобы нагреть текучую среду в желудке до нужной температуры T. В другом варианте выполнения экзогенное вещество, например, элементарный магний, сам по себе может вызвать экзотермическую реакцию в желудке.
M
M
[0180] Еще один подход, обеспечивающий доставку экзогенного вещества 120 во внутрижелудочное устройство, содержащее модифицированный PCL с температурой плавления T=50 градусов по Цельсию, заключается в приеме внутрь 500 мл щелочного раствора (например, насыщенного раствора бикарбоната натрия), предварительно нагретого до 55 градусов по Цельсию. Указанный раствор инициирует экзотермическую реакцию при его нейтрализации с желудочной кислотой, нагревая содержимое желудка выше температуры плавления PCL, равной T=50 градусов по Цельсию.
[0181] Опорожнение и Отбухание Разложением
[0182] Некоторые варианты выполнения настоящего изобретения содержат систему для быстрого разложения и уменьшения объема внутрижелудочного, содержащего гидрогель медицинского устройства. Система, описанная в настоящем документе, состоит из трех парных материалов: конструктивного элемента разлагаемого устройства, гидрогеля и регулируемого растворяющего (или отбухающего) раствора, выбранного для разложения конструктивного элемента и отбухание конкретного гидрогеля в соответствии с их основными химическими свойствами. Система используется следующим образом: сначала в желудок пациента проглатывают, вводят внутрь или вставляют внутрижелудочное устройство, содержащее гидрогель. Гидрогель набухает при контакте с текучей средой и занимает много места в просвете желудка. После достаточного времени пребывания в желудке, которое определяется пациента или выполняющим процедуру медицинским работником, отбухающий гидрогель агент попадает в организм или вводится пациенту. Отбухающий агент (который может быть выполнен в форме твердого вещества, жидкости или газа) приводит к извлечению устройством вложенного гидрогеля путем разрушения конструктивного элемента (стежок, линия стежков, шов, клей, пластырь, затычка или другие конструктивные элементы, известные в данной области техники). Отбухающий агент затем быстро уменьшает объем гидрогеля для содействия пилорическому проходу и безопасному дистальному ЖКТ-переносу.
[0183] Многие конструктивные элементы, подверженные разложению после воздействия конкретных водных условий, известны в данной области техники. Примеры включают полимер поликапролактона, который может быть экструдирован в бляшки, пленки, мононити, затычки и другие конструктивные элементы. Поликапролактон (доступен от компании The DURECT Corporation, г. Бирмингем, штат Алабама, США) имеет температуру плавления приблизительно 60 градусов по Цельсию и может быть термоформован, отформован или экструдирован в ряд конструктивных элементов, известных в данной области техники. Модифицированный PCL с температурами плавления от 40 до 60 градусов по Цельсию (доступен от компании Zeus Industrial Products, город Оранжбург, штат Южная Каролина, США) также может быть термоформован, отформован или экструдирован в ряд конструктивных элементов, известных в данной области техники.
[0184] Конструктивные элементы устройства могут также быть изготовлены из материалов, которые выборочно растворяются при воздействии сред с повышенным значением pH, но остаются по существу структурно неповрежденными при воздействии сред с низким значением pH. Например, вытянуто-протянутые волокна могут быть получены из поли(метакриловой кислоты - со-метил метакрилата), доступного как EUDRAGIT S-100, или сополимер поли(метилакрилата-со-метил метакрилата-со-метакриловой кислоты), доступного как EUDRAGIT FS-30D, оба от компании Evonik Industries в г. Дармштадт, Германия. Эти полимеры могут быть приготовлены с три этил цитратом (TEC) и экструдированы в нити, которые могут быть использованы, чтобы закрыть швы внутрижелудочного устройства. Например, смесь из 70% EUDRAGIT S-100 и 30% три этил цитрата (доступного от компании Samrudhi Pharmachem из Murnhai, Индия) можно смешивать и экструдировать в волокно, используя одношнековый экструдер. Полученную нить можно затем использовать, чтобы сшить шов внутрижелудочного устройства, заполненного гидрогелем. Полученное волокно и шов остаются по существу структурно стабильными (например, имеющими механические свойства, такие как прочность, которые не изменяются с течением времени), но быстро деградируют (например, путем растворения) в средах с pH больше, чем примерно 7.
[0185] Некоторые гидрогели могут отбухать под воздействием водного раствора, содержащего повышенные концентрации соли. Фиг. 15 иллюстрирует этот эффект отбухания и показывает степень набухания для нескольких поперечно-сшитых полиакриловых кислот и поперечно-сшитых полиакриламидных гидрогелей после воздействия растворов, содержащих различные растворенные вещества при различных концентрациях. Каждый подвергаемый воздействию гидрогель был загружен в проницаемый мешок из полиэстерной сетки и подвержен последовательно воздействию перечисленных сред.
[0186] Мешки были созданы из полиэстерной сетки размером 9,5 см × 22,0 см (доступны как China Silk от компании Ryco из г. Линкольн, Род-Айленд, США), сложенной вдвое по длинной стороне, закрытой по длинной стороне и одной короткой стороне с помощью тканевого клея (предлагается как Bish′s Tear Mender от компании True Value Hardware из Кэмбриджа, штат Массачусетс, США), и заполненной 1,0 г. одним из следующих сверхабсорбирующих гидрогелей: Waste Lock 770 (доступен от M2 PolymerTechnologies, Inc), Waste Lock PAM (доступен от M2 Polymer Technologies, Inc), Tramfioc 1001A (доступен от Tramfloc из Темпе, штат Аризона, США), Water Crystal K (доступен от WaterCrystals.com), Hydrosource (доступен от Castle International Resources, Седона, штат Аризона, США), калийная соль поли(акриламид-со-акриловой кислоты) (доступен от Sigma-Aldrich), и Soil Moist (доступен от JRM Chemical, Кливленда, штат Огайо, США). Мешки были закрыты по оставшемуся короткому краю с помощью трех квадратных узлов из полиэфирной нити для шитья, взвешены, помещены в химический стакан, наполненный 350 мл водопроводной воды, и выдержаны при 37 градусов по Цельсию в течение 1 часа. Мешок был взвешен через 30 минут и одного часа нахождения в водопроводной воде. Мешок затем был погружен в химический стакан, содержащий 350 мл 2% раствора натрия хлорида, смешанный корм для собаки (150 граммов Adult Advanced Fitness Dry Dog Food от Hill′s Science Diet, перемешанный в 50 мл искусственного желудочного сока [2 грама хлорида натрия, 3,2 грамма пепсина, 7 мл соляной кислоты, доведенный до 1 литра водопроводной водой), и доведенный до 1 л водопроводной водой), в pH 3 буфере (поставляется в качестве Hydrion pH 3 буфера от компании Micro Essential Laboratory, Бруклин, штат Нью-Йорк, США), и выдержан при 37 градусов по Цельсию в 2,5%-растворе кальция хлорида в течение 3,5 часов. Между каждой из таких выдержек мешки погружались в химический стакан, содержащий 350 мл водопроводной воды, выдержанной при 37 градусов по Цельсию. Мешок взвешивали после каждой выдержки. Мешки становились легче после каждой выдержки в различных средах, но восстанавливали большую часть своей массы после выдержки в водопроводной воде. Однако в 2,5%-растворе кальция хлорида каждый мешок потерял значительное количество массы и не мог восстановить эту массу после выдержки в водопроводной воде (данные не показаны).
[0187] Гидрогели, показанные на Фиг. 15A, состоят либо из поперечно сшитой полиакриловой кислоты, либо из поперечно сшитого полиакриламида, материалов, которые широко используются в медицинских устройствах. Как свидетельствуют эти данные, введение отбухающего раствора, содержащего 2,5%-раствор хлорида кальция, может быстро уменьшить объем гидрогеля в десять раз или больше. Таким образом, любой из гидрогелей, раскрытый на Фиг. SGL7 в паре с 2,5% отбухающим раствором хлористого кальция, образует систему для разложения конструкции на основе ионной силы.
[0188] Гидрогели, показанные на Фиг. 15B, образованы либо из поперечно-сшитой полиакриловой кислоты, либо из поперечно-сшитого полиакриламида, материалов, которые широко используются в медицинских устройствах. Как свидетельствуют эти данные, введение отбухающего раствора содержит 2,5. Состав и изготовление этого гидрогеля сообщается в литературе (Gemeinhart и др., 2000). Как свидетельствует из данных, масштаб набухания этого гидрогеля быстро возрастает выше уровня pH, равного 3. Этот гидрогель состоит из сильно биосовместимых материалов и, поэтому, подходит для приема пациентом вовнутрь, как часть устройства занятия пространства. Гидрогель будет набухать в нормальной среде желудка. Когда устройство готово к уничтожению, отбухающий раствор с низким pH может быть введен пациенту, чтобы быстро устранить набухание гидрогеля.
[0189] Фиг. 15C изображает характеристики набухания сверхпористого гидрогеля из хитозана/поли(винилового спирта) в растворах при различных значениях pH. Состав и изготовление этого гидрогеля сообщается в литературе (Gupta, и др., 2010). Как показано на Фиг. 15C, степень набухания этого гидрогеля быстро уменьшается при pH выше 3. Этот гидрогель состоит из высоко биосовместимых материалов и может быть проглочен пациентом как часть устройства для занятия пространства. Этот гидрогель набухает в растворе с низким pH (ниже 3). Когда устройство готово к удалению, отбухающий раствор с повышенным pH (pH>3) вводят пациенту для быстрого устранения набухания гидрогеля.
[0190] Иллюстративный вариант выполнения 1: один из вариантов выполнения системы для быстрой деградации гидрогельной конструкции содержит внутрижелудочное устройство с гидрогелем и отбухающим агентом, способным одновременно открывать устройство и устранять набухание гидрогеля. Конструкция в этом иллюстративном варианте выполнения изготовлен с использованием следующих материалов: мешки создают из куска полиэфирной сетки размером 9,5 см × 22,0 см (доступны как China Silk от компании Ryco из г. Линкольн, штат Род-Айленд, США), сложенный вдвое по длинной стороне, закрытый по длинной стороне и одной короткой стороне с помощью тканевого клея (предлагается как Bish′s Tear Mender от компании True Value Hardware из Кэмбриджа, штат Массачусетс, США), и заполненный 1,0 г. Waste Lock 770 (доступен от M2 PolymerTechnologies, Inc). Мешок (мешки) закрывают по оставшемуся короткому краю с помощью, например, трех квадратных узлов из модифицированной поликапролактоновой нити (доступной от компании Zeus Industrial Products из города Чарльстона, штат Южная Каролина, США), обработанной для плавления при 47 градусов по Цельсию. Соответствующий растворяющий раствор содержит 2,5% водный раствор хлорида кальция, нагретый до 55 градусов по Цельсию. Этот раствор разлагает модифицированный структурный элемент из поликапролактона (узлы удерживают мешки закрытыми) и отбухает чувствительный к соли гидрогель.
[0191] Дополнительные иллюстративные варианты выполнения: дополнительные иллюстративные варианты выполнения системы для быстрой деградации гидрогельной конструкции изготавливают образом, аналогичным описанному в иллюстративном варианте выполнения 1. Различные варианты выполнения содержат различные комбинации «материального устройства», то есть нить используется для закрытия мешков, гидрогельного материала, и расторяющего раствора. В приведенной ниже таблице раскрыты эти комбинации. Возможны следующие комбинации только для иллюстрации и не предназначены для ограничения, если только специально не оговорено.