向移植细胞运输氧的设备的利记博彩app

专利名称：向移植细胞运输氧的设备的利记博彩app
技术领域：
本发明的一些应用概括地涉及可植入的医学装置。具体地，本发明的一些应用涉及产生氧并向移植的细胞(如移植的胰岛中的细胞)提供氧的可植入装置。
背景技术：
氧对包括有氧代谢在内的许多生理和代谢过程不可缺少。移植细胞的供氧不足常导致细胞损伤或死亡。供氧在维持移植的细胞中是至关重要的因素。在健康的个体中，调节胰岛素释放，以使血糖水平保持在约70-110毫克/分升的范围。在糖尿病患者中，根本不产生胰岛素(I型糖尿病)，或者身体细胞对产生的胰岛素作出不适当的反应(II型糖尿病)。其结果增高血糖水平。由于移植物-宿主排斥，以及向移植物供氧不足产生的缺血性状况，而损及许多细胞移植的成功。植入细胞后，从身体组织，在一些情况中，从借助于血管生成因子例如 VEGF和bFGF围绕移植的细胞形成的血管结构，向植入的细胞供氧(主要通过扩散)。但是， 自然的扩散速度太慢，不能向细胞提供可观的所需量的氧。Vardi等人的PCT公开WO 01/50983及其进入国家阶段的美国专利申请 10/466，069 (通过援引并入本文)，描述了可植入的装置，其包含容纳功能性细胞的室以及向所述功能性细胞供氧的氧发生器。在一个实施方案中，所述氧发生器被描述为包含在被照射时将二氧化碳转变成氧的光合细胞。在另一个实施方案中，所述氧发生器被描述为包含通过电解产生氧的电极。Rotem的美国专利申请公开2005/0136092 (通过援引并入本文)描述了包括适合于植入个体身体中的室的设备，所述室包括功能性细胞和含叶绿素的元件(其包含专性光能自养生物的叶绿素)。典型地，所述含叶绿素的元件包括完整的光合细胞和/或分离的叶绿体。所述含叶绿素的元件向所述功能性细胞供氧，和/或消耗所述功能性细胞产生的二氧化碳。所述室具有一面或多面的壁，所述壁经过调节可以渗透营养物和所述细胞产生或分泌的物质。所述壁典型地还免疫隔离所述细胞与身体的组成。所述室适应于植入所述对象的皮肤下，或者腹膜中。所述设备还包含适应于向所述含叶绿素的元件提供光照的光源。 所述室可包含氧传感器，其检测在所述功能性细胞的邻近，和/或在所述含叶绿素的元件的邻近的氧浓度。提供一系列脉冲式光通常降低所述设备的耗能，和/或提供对所述含叶绿素的元件产氧量的控制，和/或提供对所述含叶绿素的元件消耗二氧化碳量的控制。在本发明的一些实施方案中，所述室包含氧储存器，其典型地包含例如响应于所述氧储存器附近的氧浓度而储存和释放氧的材料。所述氧储存器典型地储存由所述含叶绿素的元件产生的超出所述功能性细胞目前所需的氧，并且若后来所述含叶绿素的元件产生的氧不足则释放储存的氧。Evron等人的PCT公开WO 06/059322描述了设备，其包括适合于植入个体身体的室。所述室包括功能性细胞和含叶绿素的元件(其包含专性光能自养生物的叶绿素)。还描述了其他实施方案。

授予Neuenfeldt等人的美国专利5，713，888描述了用于宿主组织的植入组件。所述植入组件包含袋状物，所述袋状物包括界定用于容纳第二元件的室的壁构件。所述壁构件包括外血管化膜(outer vascularizing membrane)，所述外血管化膜的构造引起血管结构在所述宿主组织附近，所述血管化膜与宿主组织之间的界面的附近生长。所述组件包括第二元件，其可移动地被插入所述室中，所述室包括用于接收细胞的内部以及界定免疫隔离膜(其从所述宿主组织的免疫反应隔离所述细胞)的壁构件。授予Colton等人的美国专利6，368，592描述用于通过将水电解成氧和氢的氧发生器产生氧来体外或体内向细胞供氧的技术。所述氧发生器被描述为向细胞供氧，所述细胞包含在用于植入身体中的密封室中，例如，由能够选择进入和离开所述室的组分的半透性屏蔽层界定的免疫隔离室。授予Diorme等人的美国专利6，960，351描述用于植入细胞的个体中的免疫隔离性载体，所述细胞产生需要的产物或者提供所需的代谢功能。所述载体包含，含有隔离细胞的中心区，和足以维持所述细胞的材料，以及不含有所述隔离细胞的渗透选择性的生物相容的外周区，其免疫隔离所述中心并向所述个体递送分泌的产物或提供代谢功能。所述载体被描述为特别适合于从被免疫隔离的胰岛递送胰岛素，并有利地用于递送高分子量的产物，例如大于IgG的产物。还描述制备生物相容性的免疫隔离性的可植入的载体的方法，包括共挤压操作的第一实施方案，和分步操作的第二实施方案。描述了一种方法，其用于将细胞隔离在生物相容性免疫隔离性的可植入的载体内，所述载体保护被隔离的细胞免受被植入所述载体的个体中的免疫系统攻击。描述了向个体提供所需的生物产物或代谢功能的方法，其包括将免疫隔离性载体植入所述个体，所述免疫隔离载体含有产生所述产物或提供所述代谢功能的隔离的细胞。此'351专利描述了一种载体，至少在一个方面，其能够使在所述中心内的任何隔离细胞充分地接近受体的周围组织(包括所述受体的血流)以维持所述隔离细胞的生命力和功能。但是，用于形成所述载体的材料的扩散性局限不是在所有情况中仅归结于其结构限制。可以使用某些添加剂，其改变或提高基本载体的扩散性，或营养物或氧的转运性。 例如，内部介质可补充有氧饱和的全氟碳化合物，由此减低与血液携带的氧紧密接触的需要。这被描述为使隔离的细胞或组织能够维持生命力，同时，例如，血管紧张素从所述载体梯度地释放入周围组织中，刺激毛细血管向内生长。
授予Clark，Jr.等人的美国专利4，721，677描述了可植入的生物传感器，以及检测在氧存在下分析物(如葡萄糖)与酶之间的酶反应产生的产物(例如过氧化氢)的方法。 所述生物传感器被描述为配置有容纳氧的密封室，并可改造用于从容器相邻的动物组织抽取氧。所述生物传感器设计用来通过光学或电学方法检测酶反应产生的用作分析物功能的产物。关于全氟碳化合物的文献和使用方法在Faithful，N. S. Anaesthesia，42， pp. 234-242(1987)禾口 NASA Tech Briefs MSC-21480, U. S. Govt. Printing Office, Washington, D. C. 20402 中有述。Monzyk等人的美国专利申请公开2005/0025680描述了光解细胞和植入所述细胞的光解人工肺。所述光解人工肺将水转化成氧供血液吸收，调节PH，除去二氧化碳，并且同时产生电能。所述光解人工肺包括光解细胞，所有的化学反应在所述光解细胞中发生。此外，Monzyk描述了用于产生氧的光解敏感性材料。这些材料用于无气体的人工肺的制作。 所述光解细胞被描述为用于引导除肺之外的其他器官中的化学反应，并用于维持封闭系统中的呼吸空气。以下专利和专利申请可能是相关的Vardi 的 PCT 公开 WO 01/050983Gross 的 PCT 公开 WO 07/138590Rotem 的 PCT 公开 TO 08/062417Rotem 的 PCT 公开 WO 08/065660Stem 的 PCT 公开 WO 09/031154授予Hu的美国专利2，564，977授予Yang等人的美国专利5，614，378授予Han等人的美国专利6，268, 161授予ftx)kop等人的美国专利6，383，478授予Fraker等人的美国专利6，630, 154授予Clark，Jr.等人的美国专利6，815，186Revazova等人的美国专利申请公开2003/0113302Vardi的美国专利申请公开2004/0133188Kreiss的美国专利申请公开2004/0178358Ricordi等人的美国专利申请公开2006/0024276Lee的美国专利申请公开2006/0035370Rotem的美国专利申请公开2009/0012502以下文章可能是相关的Kaisers U 等人，“Liquid ventilation,，，British Journal of Anaesthesia 91(1) :143-151(2003)Lacy PE 等人’ "Maintenance of normoglycemia in diabetic mice by subcutaneous xenografts of encapsulated islets,，，Science 1782-4(1991)Lorch H 等人，"Central Venous Access Ports Placed by Interventional Radiologists !Experience with 125 Consecutive Patients, " Journal CardioVascular and Interventional Radiology,180-184页，Issue Volume 24,Number 3(2001)Silva AI 等人，“An overview on the development of a bio-artificial pancreas as a treatment of insulin-dependent diabetes mellitus,”Med Res Rev26(2) 181-222 (2006)Waschke KF禾口Frietsch T〃 Modified haemoglobins and perfluorocarbons " (Current Opinion in Anaesthesiology. 12(2) 195-202(1999)

发明内容
在本发明的一些应用中，公开了一种设备，其包括用于容纳移植的细胞的外壳，其设计用于皮下植入对象的身体内。所述移植的细胞典型地包含功能性细胞，例如位于郎格汉斯细胞中的细胞中，并且在此情况中典型地是胰岛中。所述功能性细胞典型地位于液体或凝胶层中。所述外壳包含氧递送界面(例如可穿透的表面、一个或多个阀或者一个或多个管)，其促进氧向所述细胞转运。所述设备包含氧源，或供氧器(例如包含空气、气体的其他混合物或者纯氧的容器)，其可通过所述界面与所述外壳连接。按照规定的间隔，例如每隔几小时或每隔数周，典型地，至少一次/周，所述对象将所述氧源与所述界面相连，并且所述氧源向所述外壳供给限定量的氧。在一些应用中，所述氧源包含容器，其容纳有包括氧在内的多种气体。所述气体位于所述容器内并且压力为Iatm或更高。典型地，所述氧源包含约5%二氧化碳以保持在所述外壳内部和外部之间二氧化碳浓度的平衡。对于一些应用，所述氧源包含液体，所述液体包含在将所述载体注射入所述外壳之前充氧的载氧体(例如，基于血红蛋白的载氧体，例如，化学改性的血红蛋白，或者"微泡"(其包含碳氟化合物例如十二氟戊烷、全氟萘烷或其他全氟化学品))。典型地，所述外壳包含氧储存器，其功能是作为氧扩散的管道，并作为储存器用于储存所述氧源供向所述外壳的过量的氧。在一些应用中，所述氧储存器包含储气器，其是所述外壳中包含氧和二氧化碳的气体区域。在一些应用中，所述氧储存器包含基于液体的载氧体。在此类应用中，所述载氧体的功能是在氧过量时储存或转运氧，并且在需氧时释放氧。对于一些应用，所述外壳包含多个突起物，其从所述外壳的中心辐射状地突起。所述载氧体典型地储存在所述突起物内，其提高从围绕所述外壳的脉管系统吸收氧的表面积。通过所述突起物吸收的氧被所述载氧体储存在所述外壳中。典型地，向所述外壳提供的氧的体积和浓度取决于所述外壳的大小以及位于其中的功能性细胞数。此外，向所述外壳的供氧量取决于注入所述外壳中的载氧体的组成。艮口， 与包含游离氧的相同体积的流体相比，包含预充载氧体的一定体积的流体能使所述外壳中的功能性细胞维持更长的时间。通常，所述氧递送界面促进持续地向所述功能性细胞以足以满足所述功能性细胞在特定的时间例如12小时至2周内的耗氧速度的体积和浓度供氧。在一些应用中，所述氧递送界面包含所述外壳的表面，其包含可刺穿的材料，例如橡胶、有机硅或塑料，并且在刺穿所述表面后能够进入所述外壳的内部。在此类应用中，所述氧源与装置(例如针)相连，所述装置透皮地进入所述外壳的氧递送界面。对于其中所述氧源与针相连的应用中，所述针刺穿所述对象的皮肤，然后刺穿所述外壳的表面。
位于所述外壳内的低氧含量的流体从其中被除去，同时向所述外壳供应高氧含量的流体。(注意，“流体"的范围内包括液体和气体)。在一些应用中，所述针包含具有输入室和输出室的双室式针。通过所述输入室(例如通过用户操作常规的注射器，或者通过电气机构)将高氧含量的流体主动地注射入所述外壳中。与所述注射同时，由于注射所述高氧含量的流体，在所述外壳内引入压力，由此，位于所述外壳内的流体通过所述输出室从所述外壳被动地抽出。在一些应用中，所述针包含单室式针，并且所述氧源包含与泵相连的注射器。在向所述细胞供氧之前，所述注射器与所述针相连，所述针刺穿所述外壳，并且所述泵通过所述注射器从所述外壳内抽吸部分的低氧含量的流体。然后将所述注射器内的部分高氧含量的流体注射入所述外壳中。在此类应用中，所述泵促进(a)主动从所述外壳内抽取流体与(b) 补充所述流体的循环。在一些应用中，在没有泵的情况下，用户实施此循环。在一些应用中，所述外壳与一个或多个开口流体连通，所述开口各包括可穿透的表面，其便于通过针进入所述外壳的内部。所述开口与所述对象的皮下组织接触。在一些应用中，所述开口直接连接至与皮下组织接触的外壳的表面。或者，所述开口相对于所述外壳位于远处，并通过各管与其连接。在一些应用中，所述外壳与进流体管和出流体管(它们各自的第一末端位于所述外壳内)流体连通。所述输入管和输出管各自的第二端位于所述对象身体的外部。典型地， 位于所述对象身体外部的输入管的末端用作所述氧递送界面。来自所述氧源的氧通过所述输入管注射入所述外壳中以补充流体并提高所述外壳中的氧浓度。与将所述流体主动注射入所述外壳中同时，位于所述外壳内的流体通过所述输出管被动地排出所述外壳，或者通过与所述输出管连接的抽吸源主动地从所述外壳抽取。在一些应用中，所述外壳是柔韧的，并且被植入所述对象的胸腔附近。在此类应用中，响应于胸腔的自然运动，所述柔韧外壳发生运动，从而所述含氧的流体在所述外壳内主动且连续地转运。在本发明的一些应用中，所述设备包含容纳有所述功能性细胞的外壳，所述外壳被皮下植入所述对象的气管附近。所述外壳通过流体转运管(其第一端位于所述外壳内， 并且第二端与所述气管相邻设置)间接地连接至所述气管。“T"-形气管支架将所述流体转运管连接至所述气管，并且通过形成从所述气管向所述外壳供应空气的管道而用作所述氧递送界面。所述外壳包含可下压的上表面，其与所述对象的皮下组织接触。当所述对象推动在可按压表面上的皮肤的一部分时，可按压所述可按压表面。通过推所述可下压的表面，空气被压出所述外壳，通过所述流体转运管，然后进入所述对象的气管。所述可下压的表面有弹性，并在所述对象推所述表面之后恢复至其原状态。因此，在所述外壳内产生减压，由此将空气从所述气管通过所述流体转运管吸入所述外壳中。对于一些应用，至少一层功能性细胞层以及包含至少一个光合供氧器的氧发生器位于所述外壳内。典型地，所述功能性细胞位于液体或凝胶(例如藻酸盐、琼脂糖或聚乙二醇(PEG))层中，和/或分散于三维的可生物降解的或不可生物降解的纤维状基质中。所述氧发生器典型地连接至位于所述外壳内的支持体。所述外壳包含气隙，例如包含氧和二氧化碳的气体区，其部分地位于所述系统的层间。在一些应用中，所述设备包含一个或多个光合供氧器，例如2-4个供氧器，典型地两个供氧器。典型地，各光合供氧器包含至少一个光源和至少一层，例如一对，光合作用源(例如藻类)层。典型地，对于其中使用一对藻类层的应用，所述光源位于所述一对藻类层的第一和第二层之间。所述多个光合供氧器相对于所述支持体作为层设置。典型地，各供氧器中的藻类层提供大的表面积，其中所述藻类的表面积比所述功能性细胞的表面积的比值大于1 1。 在光合供氧器的各层之间提供气隙，并且其功能是作为氧扩散的管道，并作为储存器储存所述氧发生器产生的过量氧。本发明人假设，气隙能够储存至少四倍于液体室的储氧量的氧分子。所述气隙典型地提高氧从所述供氧器扩散到所述功能性细胞的扩散能力。所述光合供氧器典型地包含光源和至少一层位于琼脂糖基质上的藻类层。典型地，所述光合供氧器包含第一和第二藻类层，并且所述光源位于第一和第二藻类层之间。应注意，至多12层藻类层可位于所述光源的任一侧。在一些应用中，至少一层所述藻类层物理上接触所述光源。如此的结构提高所述藻类的表面积，能够使更多的光接触所述藻类，并由此有效地促使产氧量增高。所述光合供氧器典型地位于第一和第二功能性细胞层之间， 并且被各自的第一和第二透气膜隔开。所述第一和第二功能性细胞层典型地但非必要位于所述外壳的相对端。所述外壳内的气体至少部分地位于所述第一功能性细胞层与所述第一藻类层之间的气隙中，以及位于所述第二功能性细胞层与所述第二藻类层之间的气隙中。在一些应用中，多个光合供氧器位于所述外壳内。所述供氧器典型地以层的形式设置于所述第一和第二功能性细胞层之间。各供氧器被气隙从紧邻的供氧器隔开。对于其中所述供氧器包含第一和第二藻类层的应用，各藻类层接触与其相邻的各气隙中的气体。典型地，所述气隙构造用来储存所述藻类层产生的氧并提供缓冲。典型地，所述藻类以大致恒定的速度产生氧，而所述功能性细胞以可变的速度耗氧。对于其中所述功能性细胞(包含胰岛)的应用，当检测到需要胰岛素时，所述功能性细胞在产生胰岛素的过程中以比其休息状态更高的速度耗氧。因此，为了满足所述功能性细胞的可变需要，由所述气隙提供的储存器储存所述氧发生器产生的过量的氧。可选地或另外地，所述气隙可以使氧从所述供氧器扩散至所述功能性细胞。在此类应用中，所述外壳典型地包含与所述气隙连通的通道，所述通道构造用来从所述气隙收集氧，并用来将所述氧导向透气膜，在透气膜最终将氧扩散至所述功能性细胞。典型地，所述氧发生器构造用来向所述功能性细胞供氧，并用来在和围绕所述外壳血管化之前的时间(例如至少数周或数月)内维持所述功能性细胞。在其中所述氧发生器向所述细胞供氧的期间，所述细胞典型地分泌诱导围绕所述外壳的纤维变性组织中的血管化的因子。当所述纤维变性组织已血管化时，由于从新生的血管化组织转运氧，即使在没有所述氧发生器产生的氧的情况下，所述移植的细胞通常也能存活。光合系统例如光合藻类和光源的使用在Vardi等人的PCT公开WO 01/50983或 Rotem的美国专利申请公开2005/0136092中(通过援引并入本文)有述。在一些应用中，所述支持体包含支架，所述支架容纳琼脂糖基质上的藻类。在一些应用中，各藻类层位于透气膜内，并且被所述膜包围的藻类与所述光源相邻地设置。
对于一些应用，所述膜连接至所述支持体，其中气隙位于所述藻类层与所述光源之间。在此类应用中，与远离光源的所述藻类的表面(即远离所述光源的藻类的表面与远离光源的相邻藻类层的表面之间)相邻地提供第一气隙，并且与邻近光源的所述藻类的表面(即光源与邻近所述光源的藻类的表面之间)相邻地提供第二气隙。所述第一和第二气隙能够使氧通过所述层的两表面(即所述层的远离光源的表面和邻近光源的表面)扩散入所述外壳中，由此提高氧从所述藻类层扩散的速度。所述藻类在离所述光源最近的层附近 (即所述邻近光源的表面)产生最多的氧。来自所述附近的氧可以通过所述邻近光源的表面扩散入所述气隙中，而不必首先通过所述藻类层扩散，然后通过所述远离光源的表面扩散向所述气隙。对于其中至少两个光合供氧器位于所述支持体内的应用，各供氧器中的藻类层较薄，并且其宽度为150 μ m-500 μ m,典型地，约200 μ m。所述藻类层的宽度能够使(a)光通过所述第一供氧器的藻类层，经过气隙，然后到达相邻第二供氧器的藻类层，和(b)增强氧从与所述光源相邻的藻类，通过所述藻类层的扩散，最终扩散至所述气隙。所述藻类层的宽度缩短氧通过所述藻类层转运所需的时间，由此促使氧通过所述层并向所述气隙扩散增强。此增强的扩散能够使所述装置更快速地供应足够的氧以满足所述功能性细胞的耗氧速度。此外，氧从与所述光源相邻设置的藻类扩散有助于降低与所述光源相邻设置的藻类氧中毒的风险。对于其中所述功能性细胞是胰岛的应用，所述供氧器典型地以约4-40微摩尔/小时每100，000个移植的胰岛的速度向所述胰岛供氧，或者适当地依据功能性细胞的类型和数量，和/或所述对象的体重。因此，根据本发明的一些应用，提供设备，其包括外壳，其构造用于植入对象身体内；功能性细胞，其与所述外壳相连；氧源，其构造用来向所述功能性细胞供氧；和与所述外壳相连的氧递送界面，其构造用来从所述氧源接收氧，并用来促进向所述功能性细胞转运氧，并且所述外壳位于所述对象的体内。对于一些应用，所述功能性细胞包含位于胰岛中的细胞。对于一些应用，所述氧源包含多种气体。对于一些应用，所述氧源包含预充氧的载氧体。对于一些应用，所述氧递送界面可逆地与所述氧源相连。对于一些应用，构造所述外壳以提供足以在12小时至2周的时间内维持所述功能性细胞的含氧气体量。对于一些应用，定型所述外壳以提供伸入所述对象的组织中的多个突起物，所述突起物构造用来从所述对象的脉管系统吸收氧。对于一些应用，所述功能性细胞位于至少一个水凝胶层中，所述水凝胶层构造用来免疫隔离所述细胞与所述对象的身体。对于一些应用，定型所述外壳以提供氧储存器层，并且所述功能性细胞位于至少第一和第二水凝胶层中，所述第一和第二层位于所述氧储存器层的任一侧。对于一些应用，所述氧储存器层的尺寸最长，比所述第一和第二功能性细胞层中最长的尺寸更长，并且所述氧储存器层提供用于从所述对象的周围脉管系统吸收氧的表面区域。对于一些应用，定型所述氧储存器层以提供一系列通道，所述通道便于流体在所述氧储存器层内的定向转运。对于一些应用，所述氧储存器层包含至少一个阀，所述阀构造用来便于流体在所述氧储存器层内的定向转运。对于一些应用，构造所述外壳以植入所述对象的胸腔附近，并且构造所述外壳以随着所述对象的胸腔的运动，所述外壳响应运动，从而使氧在所述储存器层中循环。对于一些应用，所述氧储存器层包含水凝胶，所述水凝胶被定型以界定构造用来便于氧在所述储存器层内的定向转运的通道。对于一些应用，所述氧储存器层包含所述氧递送界面，所述氧递送界面可与所述氧源相连，并从所述氧源接收氧。对于一些应用，所述氧递送界面包含所述储存器层与所述第一和第二细胞层之一之间的界面。 对于一些应用，所述氧储存器层包含气体。对于一些应用，所述氧储存器层包含载氧体。对于一些应用在第一时间段中，所述界面构造用来便于所述氧源与所述外壳连接，从所述氧源向与所述外壳相连的细胞供氧，和在供氧后断开所述氧源与所述界面的连接，以及在第二时间段，所述界面构造用来便于所述氧源与所述外壳连接，从所述氧源向与所述外壳相连的细胞供氧，和在供氧后断开所述氧源与所述界面的连接。对于一些应用所述界面包括可穿透的表面，所述设备还包含针，所述针构造用于利用所述针透皮刺穿所述表面，所述外壳通过所述针可间接地与所述氧源相连，并且所述针便于从所述氧源向所述细胞供氧。对于一些应用，定型所述外壳以界定上表面，并且所述可穿透的表面包含所述外壳的上表面。对于一些应用，所述设备包含至少一个氧递送开口，所述氧递送开口具有上表面和管，所述管在其第一端与所述开口相连并在其第二端与所述外壳相连，其中所述开口的上表面包含可被所述针穿透的可穿透的表面。对于一些应用，所述开口与所述外壳的上表面相连。对于一些应用，所述开口远离所述外壳设置。对于一些应用所述界面包含与所述外壳流体连通的至少一个进流体管，
所述外壳可以通过所述进流体管间接地与所述氧源相连，并且所述管便于从所述氧源向所述细胞供氧。对于一些应用，构造所述进流体管透皮地位于所述对象的体内。对于一些应用，定型所述外壳以界定氧储存器，以储存从所述氧源供至所述外壳的氧。对于一些应用，所述氧储存器构造用来在至少Iatm的压力下储存流体。对于一些应用，所述储存器的体积为100ml-300ml。对于一些应用，所述氧储存器包含气体。对于一些应用，所述氧储存器包括构造用来吸收所述氧储存器中的过量氧的载氧体。对于一些应用，所述设备包括位于所述储存器与所述功能性细胞之间的透气膜。对于一些应用所述氧递送界面包含与所述外壳流体连通的至少一个进流体管，并且所述管的第一端可逆地与所述氧源相连，由此使所述氧源能够通过所述管向所述功能性细胞供氧。对于一些应用，构造所述进流体管透皮地位于所述对象体内。对于一些应用，所述设备包括与所述外壳流体连通的出流体管，并且构造所述出流体管用来促进流体从所述外壳内转运至所述外壳的外部。对于一些应用，构造所述出流体管透皮地位于所述对象的体内。对于一些应用，所述出流体管构造用来便于所述流体从所述外壳内被动转运，并且通过所述进流体管向所述外壳供氧。对于一些应用，所述设备还包括抽吸源，所述抽吸源构造用来便于从所述外壳内主动抽取流体。对于一些应用，所述氧递送界面包括可穿透的表面。 对于一些应用，所述设备包含具有至少一个室的针，所述针可与所述氧源相连，并构造用于透皮刺穿所述外壳的可穿透的表面。对于一些应用，所述至少一个室构造用来便于从所述氧源向与所述外壳连接的所述功能性细胞递送氧。对于一些应用所述至少一个室包括第一室和第二室，所述第一室构造用来便于从所述氧源向与所述外壳连接的所述功能性细胞递送氧，并且所述第二室构造用来便于从所述外壳内向所述对象的体外转运流体。对于一些应用，所述第二室构造用来便于所述流体从所述外壳内被动转运，并且通过所述第一室向所述外壳供氧。根据本发明的一些应用，还提供使用包括可植入的外壳的设备的方法，所述可植入的外壳包括功能性细胞和氧递送界面，所述方法包括在第一时间段中将所述氧源与所述界面相连；
从所述氧源向所述细胞供氧；和断开所述氧源与所述界面的连接；并且在第二时间段将所述氧源与所述界面相连；从所述氧源向所述细胞供氧；和断开所述氧源与所述界面的连接。对于一些应用，所述功能性细胞包含位于胰岛中的细胞，并且从所述氧源向所述细胞供氧包括从所述氧源向所述胰岛供氧。对于一些应用，所述方法包括促进流体从所述外壳被动转运并且在所述第一和第二时间段中向所述外壳供氧。对于一些应用，所述方法包括从所述外壳主动抽取流体并且在所述第一和第二时间段中向所述外壳供氧。对于一些应用，所述方法包括调节从所述储存器向所述功能性细胞转运氧的速度。对于一些应用，调节转运氧的速度包括在所述储存器中提供载氧体，所述载氧体吸收所述储存器中过量的氧并在低氧环境中释放所述氧。根据本发明的一些应用，还提供设备，其包括外壳，其构造用于植入对象体内，所述外壳被定型以界定氧储存器，并且包含其柔韧的上表面；功能性细胞，其与所述外壳相连；以及与所述外壳连接的管，所述管的第一端与所述储存器流体连通，并且其第二端构造为与所述对象的气管流体连通，所述管构造用来便于响应施于所述外壳的上表面的推力而向所述功能性细胞转运氧。对于一些应用，构造所述外壳远离所述气管。对于一些应用，构造所述上表面以便于将气体从所述气管泵入所述外壳中。对于一些应用，构造所述上表面以应向其施加的推力而相应地将空气压出所述储存器并通过所述管向所述气管转移。对于一些应用，在向所述上表面施加推力后，构造所述上表面以降低所述储存器中的压力，并通过所述管从所述气管将空气吸入所述储存器中。对于一些应用，所述功能性细胞位于至少一个水凝胶层中，所述水凝胶层构造用来免疫隔离所述细胞与所述对象的身体。对于一些应用，所述方法还包括提供氧储存器层，并且所述功能性细胞位于第一和第二水凝胶层中，所述第一和第二层位于所述氧储存器层的任一侧。对于一些应用，所述储存器层构造用来从所述对象的周围脉管系统吸收氧。对于一些应用，所述氧储存器层与所述管的第一端连通，并且通过所述管从所述气管接收氧。根据本发明的一些应用，还提供方法，其包括将外壳皮下植入对象体内，定型所述外壳以界定氧储存器并提供与所述对象的皮下组织接触的柔韧上表面；
将管的第一部分植入所述对象的气管中，所述管的第二端与所述外壳的氧储存器连通；禾口通过向所述外壳的上表面施加推力促进氧从所述气管转运入所述外壳的氧储存器并向所述细胞转运。对于一些应用，施加推力包括迫使空气排出所述储存器并进入所述对象的气管中。根据本发明的一些应用，还提供设备，其包括外壳，其构造用于插入对象体内；一个或多个光合供氧器，其位于所述外壳内；至少一层功能性细胞层，其位于所述外壳内，并构造用来从所述一个或多个供氧器接收氧；和气体，其可使氧通过其从所述一个或多个供氧器向所述细胞转运，所述气体至少部分地位于所述功能性细胞层与至少一个所述供氧器之间。对于一些应用，所述功能性细胞包括胰岛细胞。对于一些应用，所述气体包含氧和二氧化碳。对于一些应用，所述外壳包括具有截留分子量的半透膜，所述膜相对于所述功能性细胞设置以防止所述功能性细胞接触所述对象的分子量高于所述截留分子量的体液。对于一些应用，所述膜包含透气膜。对于一些应用，各光合供氧器包含光源；和 至少一层第一藻类层，其设置用来接收来自所述光源的光。对于一些应用，所述设备包含位于所述供氧器与所述功能性细胞之间的膜，构造所述膜的截留分子量以限制藻类通过所述膜。对于一些应用，所述光源的输入功率为5mW/(cm2的藻类)至50mW/(cm2的藻类)。对于一些应用，通过所述光源施于所述藻类的照明能量为0. 2mff/(cm2的藻类)至 2. Omff/ (cm2 的藻类)。对于一些应用，所述第一藻类层的宽度为ΙΟΟμπι至2000μπι。对于一些应用，所述第一藻类层的宽度为ΙΟΟμπι至300μπι。对于一些应用，所述至少一层藻类层与所述气体接触。对于一些应用，所述气体部分地位于所述藻类层与所述光源之间。对于一些应用，所述至少一层藻类层包括第一和第二藻类层，并且所述光源位于所述第一与第二层之间。对于一些应用，所述第一和第二藻类层都与所述气体接触。对于一些应用，所述一层或多层功能性细胞层包含第一和第二功能性细胞层，并且所述第一和第二功能性细胞层与所述第一和第二藻类层连通。对于一些应用，所述第一功能性细胞层与所述第一藻类层的间距为ΙΟΟΟμπι至 6000 μ HIo对于一些应用，所述第一功能性细胞层与所述第一藻类层的间距为ΙΟΟμπι至 500 μ m0
对于一些应用，所述气体至少部分地位于所述第一藻类层与所述第一功能性细胞层之间，和位于所述第二藻类层与所述第二功能性细胞层之间。对于一些应用，所述第一功能性细胞层与所述第一藻类层的间距为Iym至 1000 μ HIo对于一些应用，所述光源包含第一光源，所述第一光源构造为与所述第一藻类层的至少第一表面光学连通，并且所述设备还包含第二光源，所述第二光源构造为与所述第一藻类层的至少第一表面光学连通，所述第一藻类层位于所述第一与第二光源之间。对于一些应用所述设备包含第二藻类层，所述第二藻类层与所述第二光源光学连通，所述气体至少部分地位于所述第一和第二藻类层之间，并且来自所述第二光源的光通过所述第二藻类层并向所述第一藻类层的第一表面传播。对于一些应用所述一个或多个光合供氧器包含第一和第二供氧器，所述第一供氧器包含所述第一藻类层和所述第一光源，所述第二供氧器包含所述第二藻类层和所述第二光源，设置来自所述第一光源的光以便为所述第一藻类层并为至少部分的所述第二藻类层提供光，并且设置来自所述第二光源的光以便为所述第二藻类层并为至少部分的所述第一藻类层提供光。对于一些应用，所述第二藻类层的宽度为100 μ m-2000 μ m。对于一些应用，所述第二藻类层的宽度为100μπι-300μπι。对于一些应用，所述一个或多个光合供氧器包含多个供氧器。对于一些应用，所述多个供氧器各自与相邻的供氧器之一分隔开宽度为100 μ m 至300 μ m的区域。对于一些应用，所述设备包含与所述区域连通的通道，所述通道构造用来从所述区域收集部分的氧并向所述功能性细胞转运氧。对于一些应用，所述气体至少部分地位于各光合供氧器之间。对于一些应用，各光合供氧器包含光源；和至少一层藻类层，其设置用来接收来自所述光源的光。对于一些应用，所述至少一层藻类层与所述气体接触。对于一些应用，所述至少一层藻类层包含第一和第二藻类层，并且所述光源位于所述第一和第二藻类层之间。对于一些应用，所述第一和第二藻类层都与所述气体接触。根据本发明的一些应用，还提供设备，其包括外壳，其具有至少一个出口 ；一个或多个光合供氧器，其位于所述外壳内并与所述出口连通；和气体，其可使所述一个或多个供氧器产生的氧通过其向所述出口转运，所述气体至少部分地位于所述出口与至少一个所述供氧器之间。对于一些应用，各光合供氧器包含光源；和至少一层第一藻类层，其设置用来接收来自所述光源的光。对于一些应用，所述光源的输入功率为5mW/ (cm2的藻类)至50mW/ (cm2的藻类)。对于一些应用，施于所述藻类层的照明能量为0. 2mff/(cm2的藻类)至2. Omff/(cm2 的藻类)。对于一些应用，所述第一藻类层的宽度为100 μ m-2000 μ m。对于一些应用，所述第一藻类层的宽度为100μπι-300μπι。对于一些应用，所述光源包含第一光源，所述第一光源构造为与所述第一藻类层的至少第一表面光学连通，并且所述设备还包含第二光源，所述第二光源构造为与所述第一藻类层的至少第一表面光学连通，所述第一藻类层位于所述第一与第二光源之间。对于一些应用所述设备包含第二藻类层，所述第二藻类层与所述第二光源光学连通，所述气体至少部分地位于所述第一和第二藻类层之间，并且来自所述第二光源的光通过所述第二藻类层并向所述第一藻类层的第一表面传播。对于一些应用所述一个或多个光合供氧器包含第一和第二供氧器，所述第一供氧器包含所述第一藻类层和所述第一光源，所述第二供氧器包含所述第二藻类层和所述第二光源，设置来自所述第一光源的光以便为所述第一藻类层并为至少部分的所述第二藻类层提供光，并且设置来自所述第二光源的光以便为所述第二藻类层并为至少部分的所述第一藻类层提供光。对于一些应用，所述第二藻类层的宽度为100 μ m-2000 μ m。对于一些应用，所述第二藻类层的宽度为100μπι-300μπι。对于一些应用，所述至少一层藻类层与所述气体接触。对于一些应用，所述气体部分地位于所述藻类层与所述光源之间。对于一些应用，所述至少一层藻类层包含第一和第二藻类层，并且所述光源位于所述第一和第二藻类层之间。对于一些应用，所述第一和第二藻类层均与所述气体接触。对于一些应用，所述第一和第二藻类层均与所述光源接触。对于一些应用，所述一个或多个光合供氧器包含多个供氧器。对于一些应用，所述气体至少部分地位于各光合供氧器之间。对于一些应用，构造所述外壳以插入对象体内，并构造所述气体以使氧通过其从所述光合供氧器向所述出口转运，其后转运至所述外壳之外的对象身体中的附近。对于一些应用，所述外壳包括具有截留分子量的半透膜，所述膜相对于所述外壳设置以防止所述光合供氧器接触所述对象的分子量高于所述截留分子量的体液。
对于一些应用，所述膜包含透气膜。根据本发明的一些应用，还提供设备，其包括外壳；至少第一光合作用源层，其位于所述外壳内，所述层具有至少第一表面；至少第一光源与所述第一光合作用源层的第一表面光学连通；至少第二光源与所述第一光合作用源层的第一表面光学连通；和气体，其可使氧从所述第一光合作用源层通过其转运。对于一些应用，所述光合作用源的第一表面与所述气体接触。对于一些应用，所述光合作用源与所述第一光源接触。对于一些应用，所述第一和第二光源的输入功率各为5mW/(cm2的藻类)至50mW/ (cm2的藻类)。对于一些应用，所述第一和第二光源施于所述藻类的照明能量为0. 2mff/(cm2的藻类)至2. OmW/(cm2的藻类)。对于一些应用，所述光合作用源层的宽度为100 μ m-2000 μ m。对于一些应用，所述光合作用源层的宽度为ΙΟΟμπΗΒΟΟμπι。对于一些应用所述至少第一光合作用源层包括第一和第二光合作用源层，所述第二光合作用源层与所述第二光源光学连通，所述气体至少部分地位于所述第一和第二光合作用源层之间，并且来自所述第二光源的光通过所述第二层并向所述第一层的第一表面传播。对于一些应用，所述第二层的宽度为100 μ m-2000 μ m。对于一些应用，所述第二层的宽度为ΙΟΟμπΗΒΟΟμπι。对于一些应用，所述外壳包含至少一层功能性细胞层，其构造用来从所述光合作用源接收氧，并且所述气体至少部分地位于所述细胞层与所述光合作用源层之间，并且构造所述气体以使氧从所述光合作用源通过其向所述细胞转运。对于一些应用，所述功能性细胞包括胰岛细胞。对于一些应用，所述光合作用源包含藻类，并且所述设备还包含位于所述光合作用源与所述功能性细胞之间的膜，构造所述膜的截留分子量以限制藻类通过所述膜转移。对于一些应用，所述膜包含透气膜。对于一些应用，构造所述外壳以插入对象体内，并且构造所述气体以使氧从所述光合作用源通过其向所述外壳之外的所述对象身体中的附近转运。对于一些应用，所述外壳包含具有截留分子量的半透膜，所述膜相对于外壳设置以防止所述光合作用源接触所述对象的分子量高于所述截留分子量的体液。对于一些应用，所述膜包含透气膜。由以下详述的应用和附图更充分地理解本发明，其中附图简述图IA-B是外壳的示意图，根据本发明的一些应用，所述外壳包含可穿透的表面和外壳功能性细胞；图2是根据本发明的一些应用连接至多个流体递送开口的外壳的示意图3是根据本发明的一些其他应用连接至多个流体递送开口的外壳的示意图；图4A-B是根据本发明的一些应用被两层功能性细胞围绕的氧储存器层的示意图；图5A-C是根据本发明的一些应用间接地连接至对象的气管的外壳的示意图；图6和7是根据本发明的一些应用连接至进流体管和出流体管及外壳功能性细胞的外壳的示意图；图8是根据本发明的一些应用氧发生器的示意图；图9是外壳的示意图，根据本发明的一些应用，所述外壳包含

图1的氧发生器和功能性细胞层；图10-12是根据本发明的一些应用氧发生器的计算的模拟的参数的图表表示；图13是根据本发明的一些应用，氧在氧发生器与功能性细胞之间流动的示意图； 和图14是根据本发明的一些其他应用，包含所示氧发生器的外壳的示意图。附图详述参考图1A-B，其是系统20的示意图，根据本发明的一些应用，所述系统20包含含有功能性细胞层32 (例如置于移植的胰岛中)的可植入皮下的外壳M。外壳M包含支架 25 (例如有机硅或金属)，其将功能性细胞层32与包含可穿透的材料(例如橡胶、有机硅或塑料)的表面观分开。典型地，上表面31，即外壳M的与对象22的皮下组织接触的表面，包含可穿透的表面观。表面观用作氧递送界面27，其被一次性针50刺穿便于接近外壳M。包含含氧流体源的氧源(未示出)，例如，容器如注射器，与针50连接，并通过针50 将含氧流体供至置于外壳M内的功能性细胞(例如胰岛)。在一些应用中，所述氧源包含空气。或者，所述氧源包含纯氧。典型地，层32包含40，000-400, 000个胰岛，例如，典型地，400，000个胰岛，它们均
勻地分布于单层32中。适合于特定的应用，胰岛数还可超出此范围。在一些应用中，以下述方式(图2中所示的结构)排列胰岛其中层32中的每隔一列的胰岛与其相邻列的胰岛错开(offset)。以使各胰岛中氧分压为8-40 μ m或者40-200 μ m的体积和浓度向层32中的胰岛供氧。在一些应用中，所述氧源包含多种气体(包括氧)。将所述气体置于容器中，并且其压力为Iatm或更高。典型地，为了维持二氧化碳浓度在所示外壳内部和外部间的平衡， 所述氧源包含约5%的二氧化碳。对于一些应用，所述氧源包含流体，所述流体包含载氧体 (例如基于血红蛋白的载氧体，如化学改性的血红蛋白，或"微泡"(其包含碳氟化合物例如十二氟戊烷或全氟萘烷))，所述载氧体在被注射入外壳M中之前被充氧。此载体便于较大体积的压缩氧转运入外壳M中。典型地，所述功能性细胞层32处于液体或凝胶(例如藻酸盐、琼脂糖或聚乙二醇 (PEG))层中，和/或分散于三维的可生物降解的或不可生物降解的纤维状基质中。在一些应用中，层32包含容纳所述功能性细胞并用来免疫隔离细胞的藻酸盐片。此应用可与 Barkai等人的美国临时专利申请61/192，412(其通过援引并入本文)中所述的技术组合实施。层32具有与对象22的身体接触的界面30。典型地，胰岛素和/或功能性细胞的其他副产物通过界面30释放至所述身体。在一些应用中，界面30包含藻酸盐片的表面。在一些应用中，界面30包含选择透过性膜，其免疫隔离所述移植的细胞并促进(a)分子例如胰岛素从细胞转运至对象22的身体，以及(b)分子例如葡萄糖从对象22的身体转运至外壳对内的细胞。支架25界定包含氧储存器42的空间，典型地其体积为100ml-300ml，例如 150ml-200mL·氧储存器42包含泡沫，例如，开孔有机硅泡沫，或者简单地在此装置内用作储气器的气隙。储存器42用作氧扩散至功能性细胞的管道，还用作储存器，所述储存器用于储存由氧源供至所述外壳的过量的氧。本文所述的关于储存器42的技术可以与Mern 等人的PCT专利申请PCT/IL08/001204(通过援引并入本文)中所述的关于气隙的技术组合实施。在一些应用中，所述外壳包含所述载氧体。在此类应用中，所述载氧体用来在氧过量时储存或运送氧并在有需要时释放氧。以示例而非限制性的方式，将外壳M表示为盘形。例如，外壳M可以是矩形或适合于移植于对象22的皮肤沈下的任何其他适合形状。在一些应用中，将外壳M定型以提供辐射状地从外壳M突出并朝向对象22的身体的附近(包括脉管系统)的许多突起物。 在此类应用中，所述突起物用作氧递送界面27，通过增大外壳M的表面积便于氧从周围脉管系统转运向外壳对。对于一些应用，外壳M的突起物含有载氧体，其储存已被所述突起物吸收入外壳M内的过量的氧。在将外壳M植入对象22的体内后一段时间，将适量的含氧的流体注入外壳24。 (所述外壳也可预先已被填充含氧的流体)。典型地，所述对象22使用针50透皮刺穿外壳 24的表面观，并且针50的远端向前通过储存器42并接近功能性细胞层32。通过处于功能性细胞层32上并保护功能性细胞层32的基本上刚性的分隔层34防止细胞层32与针50 的远端接触。许多直立支持体36位于分隔层34和外壳M的表面观之间。对于一些应用，将分隔层34定型以界定许多通道38和40，它们促进(a)氧从储存器42向细胞层32，以及(b) 二氧化碳从细胞层32向储存器42的双向转运。可选地，氧通过其他途径从储存器42转移至层32。在一些应用中，外壳M包含透气膜35，例如Mi 11 ipore膜和/或包含有机硅的膜， 其位于功能性细胞层32与分隔层34之间。透气膜35便于气体向功能性细胞层32转运或从功能性细胞层32转运。典型地，膜35的宽度和孔径调节气体向层32转运和从层32转运的速度。图IB的放大图像表示针50的横截面示图。针50包含双室式针(包含进流体室 54和出流体室56)。针50的近端与Iuer连接器52连接，Iuer连接器52便于连接包含含氧的流体的容器(例如注射器)。Luer连接器52与进流体室M的近端流体连通。为了进入外壳M的储存器42，所述流体通过室M从注射器主动地排出，并通过针50的远端处的一个或多个孔阳离开室讨。当高氧含量的流体主动地注入储存器42 (即箭头1所示的方向)时，处于储存器 42内的低氧含量的流体通过出流体室56中的一个或多个孔57被动地离开储存器42。此低氧含量的流体通过以箭头2所示的方向移动，并通过位于对象22的皮肤沈的表面之外的室56近端部分的一个或多个孔59离开针50。
应注意，作为示例而非限制，针50包含各为55、57和59的3个孔，并且可定型针 50以包含任何适合数量的孔55、57和59。应注意，作为示例而非限制，室M的多个孔55相对于室56的多个孔57处于针50 的基本上相同的横截面上。例如，孔55可位于针50的体内部分的更近的位置上，而孔57 位于针50的体内部分的较远端的位置。典型地，将过量的氧含量高的流体注射入储存器42。在一些应用中，过量的氧是游离气体的形式。可选地，如上文所述，过量氧荷载于载氧体上。为了确保在流体通过出流体室56被动转运(其与注射一起发生)后，储存器42内保持足够的含氧的流体，提供过量的氧。典型地，以符合外壳M的大小及置于其中的功能性细胞量的体积和浓度向外壳 M供氧。此外，递送至外壳M的氧量取决于注射入外壳M中的流体的组成。即与相同体积的包含游离氧的流体相比，一定体积的包含预充的载氧体的流体能够使外壳M中的功能性细胞维持更长时间。通常，氧递送界面27促进以足以满足功能性细胞在特定时间，例如，12小时-2周内的耗氧速度的体积和浓度重复地向所述功能性细胞供氧。作为示例而非限制，下表说明，根据本发明的各种应用，就包含以各种分布于外壳 24中的400，000个胰岛的外壳M的大小而论，与氧源相关的预期参数
权利要求
1.设备，其包括外壳，其构造用于植入对象体内；功能性细胞，其与所述外壳相连；氧源，其构造用来向所述功能性细胞供氧；和与所述外壳相连的氧递送界面，其构造用来从所述氧源接收氧，并用来促进向所述功能性细胞转运氧，并且所述外壳位于所述对象的体内。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述功能性细胞包含位于胰岛中的细胞。
3.如权利要求1所述的设备，所述氧源包含多种气体。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述氧源包含预充氧的载氧体。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述氧递送界面可逆地与所述氧源相连。
6.如权利要求1所述的设备，其中构造所述外壳以提供足以在12小时至2周的时间内维持所述功能性细胞的含氧气体量。
7.如权利要求1所述的设备，其中定型所述外壳以提供伸入所述对象的组织中的多个突起物，所述突起物构造用来从所述对象的脉管系统吸收氧。
8.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中所述功能性细胞位于至少一个水凝胶层中，所述水凝胶层构造用来免疫隔离所述细胞与所述对象的身体。
9.如权利要求8所述的设备，其中定型所述外壳以提供氧储存器层，并且其中所述功能性细胞位于至少第一和第二水凝胶层中，所述第一和第二层位于所述氧储存器层的任一侧。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述氧储存器层的尺寸最长，比所述第一和第二功能性细胞层中最长的尺寸更长，并且其中所述氧储存器层提供用于从所述对象的周围脉管系统吸收氧的表面区域。
11.如权利要求9所述的设备，其中定型所述氧储存器层以提供一系列通道，所述通道便于流体在所述氧储存器层内的定向转运。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述氧储存器层包含至少一个阀，所述阀构造用来便于流体在所述氧储存器层内的定向转运。
13.如权利要求9所述的设备，其中构造所述外壳以植入所述对象的胸腔附近，并且其中构造所述外壳以随着所述对象的胸腔的运动，所述外壳响应运动，从而使氧在所述储存器层中循环。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述氧储存器层包含水凝胶，所述水凝胶被定型以界定构造用来便于氧在所述储存器层内的定向转运的通道。
15.如权利要求9所述的设备，其中所述氧储存器层包含所述氧递送界面，所述氧递送界面可与所述氧源相连，并从所述氧源接收氧。
16.如权利要求15所述的设备，其中所述氧递送界面包含所述储存器层与所述第一和第二细胞层之一之间的界面。
17.如权利要求15所述的设备，其中所述氧储存器层包含气体。
18.如权利要求15所述的设备，其中所述氧储存器层包含载氧体。
19.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中在第一时间段中，所述界面构造用来便于将所述氧源与所述外壳连接，从所述氧源向与所述外壳相连的细胞供氧，和在供氧后断开所述氧源与所述界面的连接，并且在第二时间段，所述界面构造用来便于将所述氧源与所述外壳连接，从所述氧源向与所述外壳相连的细胞供氧，和在供氧后断开所述氧源与所述界面的连接。
20.如权利要求19所述的设备，其中 所述界面包括可穿透的表面，所述设备还包含针，所述针构造用于利用所述针透皮刺穿所述表面， 所述外壳通过所述针可间接地与所述氧源相连，并且所述针便于从所述氧源向所述细胞供氧。
21.如权利要求20所述的设备，其中定型所述外壳以界定上表面，并且其中所述可穿透的表面包含所述外壳的上表面。
22.如权利要求20所述的设备，其还包含至少一个氧递送开口，所述氧递送开口具有上表面和管，所述管在其第一端与所述开口相连并在其第二端与所述外壳相连，其中所述开口的上表面包含可被所述针穿透的可穿透的表面。
23.如权利要求22所述的设备，其中所述开口与所述外壳的上表面相连。
24.如权利要求22所述的设备，其中所述开口远离所述外壳设置。
25.如权利要求19所述的设备，其中所述界面包含与所述外壳流体连通的至少一个进流体管， 所述外壳可以通过所述进流体管间接地与所述氧源相连，并且所述管便于从所述氧源向所述细胞供氧。
26.如权利要求25所述的设备，其中构造所述进流体管透皮地位于所述对象的体内。
27.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中定型所述外壳以界定氧储存器，以储存从所述氧源供至所述外壳的氧。
28.如权利要求27所述的设备，其中所述氧储存器构造用来在至少Iatm的压力下储存流体。
29.如权利要求27所述的设备，其中所述储存器的体积为100ml-300ml。
30.如权利要求27所述的设备，其中所述氧储存器包含气体。
31.如权利要求27所述的设备，其中所述氧储存器包括构造用来吸收所述氧储存器中的过量氧的载氧体。
32.如权利要求27所述的设备，其还包括位于所述储存器与所述功能性细胞之间的透气膜。
33.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中所述氧递送界面包含与所述外壳流体连通的至少一个进流体管，并且所述管的第一端可逆地与所述氧源相连，由此使所述氧源能够通过所述管向所述功能性细胞供氧。
34.如权利要求33所述的设备，其中构造所述进流体管透皮地位于所述对象体内。
35.如权利要求33所述的设备，其还包括与所述外壳流体连通的出流体管，并且其中所述出流体管构造用来便于流体从所述外壳内转运至所述外壳的外部。
36.如权利要求35所述的设备，其中构造所述出流体管透皮地位于所述对象的体内。
37.如权利要求35所述的设备，其中所述出流体管构造用来便于所述流体从所述外壳内被动转运，并且通过所述进流体管向所述外壳供氧。
38.如权利要求35所述的设备，其还包括抽吸源，所述抽吸源构造用来便于从所述外壳内主动抽取流体。
39.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中所述氧递送界面包括可穿透的表面。
40.如权利要求39所述的设备，其还包含具有至少一个室的针，其中所述针可与所述氧源相连，并构造用于透皮刺穿所述外壳的可穿透的表面。
41.如权利要求40所述的设备，其中所述至少一个室构造用来便于从所述氧源向与所述外壳连接的所述功能性细胞递送氧。
42.如权利要求40所述的设备，其中 所述至少一个室包括第一室和第二室，所述第一室构造用来便于从所述氧源向与所述外壳连接的所述功能性细胞递送氧，并且所述第二室构造用来便于从所述外壳内向所述对象的体外转运流体。
43.如权利要求42所述的设备，其中所述第二室构造用来便于所述流体从所述外壳内被动转运，并且通过所述第一室向所述外壳供氧。
44.使用包括可植入的外壳的设备的方法，所述可植入的外壳包括功能性细胞和氧递送界面，所述方法包括在第一时间段中 将所述氧源与所述界面相连； 从所述氧源向所述细胞供氧；和断开所述氧源与所述界面的连接；并且在第二时间段将所述氧源与所述界面相连；从所述氧源向所述细胞供氧；和断开所述氧源与所述界面的连接。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述功能性细胞包括位于胰岛中的细胞，并且其中从所述氧源向所述细胞供氧包括从所述氧源向所述胰岛供氧。
46.如权利要求44所述的方法，其还包括促进流体从所述外壳被动转运，并且在所述第一和第二时间段中向所述外壳供氧。
47.如权利要求44所述的方法，其还包括从所述外壳主动抽取流体，并且在所述第一和第二时间段中向所述外壳供氧。
48.如权利要求44所述的方法，其中 所述界面包括所述外壳的可穿透的表面，并且在各时间段将所述氧源与所述界面相连包括 将所述氧源与具有至少一个室的针相连；用所述针刺穿所述外壳的可穿透的表面，和在各所述时间段从所述氧源供氧包括通过所述针向与所述外壳相连的细胞供氧。
49.如权利要求44所述的方法，其中所述界面包括与所述外壳流体连通的至少一个皮下植入的开口的可穿透的表面， 将所述氧源与所述界面相连包括在各所述时间段将所述氧源与具有至少一个室的针相连；和用所述针刺穿所述开口的可穿透的表面，和从所述氧源供氧包括通过所述开口向与所述外壳相连的细胞供氧。
50.如权利要求44所述的方法，其中所述第二时间段在所述第一时间段后12小时至2 周，并且其中在所述第二时间段供氧包括在所述第一时间段后12小时至2周供氧。
51.如权利要求44所述的方法，其中在各时间段将所述氧源与所述界面相连包括将所述氧源连接至与所述外壳连接的至少一个进流体管，并且在各时间段从所述氧源供氧包括通过所述至少一个管向与所述外壳相连的细胞供氧。
52.如权利要求44-51中任一项所述的方法，其中在各时间段供氧包括向由所述外壳界定的储存器转运氧。
53.如权利要求52所述的方法，其中所述储存器包括构造用来储存在至少Iatm压力下的氧的储存器，并且其中向所述储存器转运氧包括向构造用来储存在至少Iatm压力下的氧的储存器转运氧。
54.如权利要求52所述的方法，其还包括调节从所述储存器向所述功能性细胞转运氧的速度。
55.如权利要求54所述的方法，其中调节转运氧的速度包括提供位于所述储存器与所述功能性细胞之间的透气膜，构造所述透气膜的孔径以调节气体通过透气膜转运。
56.如权利要求54所述的方法，其中调节转运氧的速度包括在所述储存器中提供载氧体，所述载氧体吸收所述储存器中过量的氧并在低氧环境中释放所述氧。
57.设备，其包括外壳，其构造用于植入对象体内，所述外壳 被定型以界定氧储存器，并且包含其柔韧的上表面； 功能性细胞，其与所述外壳相连；以及与所述外壳连接的管，所述管的第一端与所述储存器流体连通，并且其第二端构造为与所述对象的气管流体连通，所述管构造用来便于响应施于所述外壳的上表面的推力而向所述功能性细胞转运氧。
58.如权利要求57所述的设备，其中构造所述外壳远离所述气管。
59.如权利要求57所述的设备，其中所述功能性细胞包含位于胰岛中的细胞。
60.如权利要求57所述的设备，其中所述氧储存器包含气体。
61.如权利要求57所述的设备，其中所述氧储存器包含载氧体。
62.如权利要求57所述的设备，其中所述氧储存器构造用来储存在至少Iatm压力下的流体。
63.如权利要求57所述的设备，其中定型所述外壳以提供多个伸入所述对象的组织中的突起物，所述突起物构造用来从所述对象的脉管系统吸收氧。
64.如权利要求57-63中任一项所述的设备，其中构造所述上表面以促进将气体从所述气管泵入所述外壳中。
65.如权利要求64所述的设备，其中构造所述上表面响应向其施加的推力迫使空气排出所述储存器并通过所述管向所述气管转运。
66.如权利要求65所述的设备，其中在向所述上表面施加推力后，构造所述上表面以降低所述储存器中的压力，并通过所述管从所述气管将空气抽入所述储存器中。
67.如权利要求57-63中任一项所述的设备，其中所述功能性细胞位于至少一个水凝胶层中，所述水凝胶层构造用来免疫隔离所述细胞与所述对象的身体。
68.如权利要求67所述的设备，其还包含氧储存器层，并且其中所述功能性细胞位于第一和第二水凝胶层中，所述第一和第二层位于所述氧储存器层的任一侧。
69.如权利要求68所述的设备，其中所述储存器层构造用来从所述对象的周围脉管系统吸收氧。
70.如权利要求68所述的设备，其中所述氧储存器层与所述管的第一端连通，并且通过所述管从所述气管接收氧。
71.如权利要求68所述的设备，其中所述氧储存器层包含气体。
72.如权利要求68所述的设备，其中所述氧储存器层包含载氧体。
73.如权利要求68所述的设备，其中定型所述氧储存器层以提供多个通道，所述通道构造用来便于流体在所述氧储存器层内的定向转运。
74.如权利要求73所述的设备，其中所述氧储存器层包含至少一个阀，所述阀构造用来便于流体在所述氧储存器层内的定向转运。
75.方法，其包括将外壳皮下植入对象体内，定型所述外壳以界定氧储存器并提供与所述对象的皮下组织接触的柔韧上表面；将管的第一部分植入所述对象的气管中，所述管的第二端与所述外壳的氧储存器连通；和通过向所述外壳的上表面施加推力促进氧从所述气管转运入所述外壳的储存器并向所述细胞转运。
76.如权利要求75所述的方法，其中向所述外壳的上表面施加推力包括将空气从所述气管泵入所述外壳中。
77.如权利要求75所述的方法，其中施加推力包括迫使空气排出所述储存器并进入所述对象的气管中。
78.如权利要求75所述的方法，其还包括在所述迫使空气排出所述储存器后降低所述储存器中的压力，并且其中降低压力包括使空气从所述气管被吸入所述储存器中。
79.如权利要求75-78中任一项所述的方法，其中所述储存器包括构造用来储存Iatm 或更高压力的氧的储存器，并且其中促进氧从所述气管转运入所述储存器中包括促进氧从所述气管转运入压力为Iatm或更高的储存器中。
80.如权利要求79所述的方法，其还包括调节从所述储存器向所述功能性细胞转运氧的速度。
81.如权利要求80所述的方法，其中调节转运氧的速度包括提供位于所述储存器与所述功能性细胞之间的透气膜，构造所述透气膜的孔径以调节气体通过透气膜转运。
82.如权利要求80所述的方法，其中调节转运氧的速度包括在所述储存器中提供载氧体，所述载氧体吸收所述储存器中过量的氧并在低氧环境中释放所述氧。
83.设备，其包括外壳，其构造用于插入对象体内；一个或多个光合供氧器，其位于所述外壳内；至少一层功能性细胞层，其位于所述外壳内，并构造用来从所述一个或多个供氧器接收氧；和气体，其可使氧通过其从所述一个或多个供氧器向所述细胞转运，所述气体至少部分地位于所述功能性细胞层与至少一个所述供氧器之间。
84.如权利要求83所述的设备，其中所述功能性细胞包含胰岛细胞。
85.如权利要求83所述的设备，其中所述气体包含氧和二氧化碳。
86.如权利要求83-85中任一项所述的设备，其中所述外壳包含具有截留分子量的半透膜，所述膜相对于所述功能性细胞设置以防止所述功能性细胞接触所述对象的分子量高于所述截留分子量的体液。
87.如权利要求86所述的设备，其中所述膜包含透气膜。
88.如权利要求83-85中任一项所述的设备，其中各光合供氧器包含光源；和至少一层第一藻类层，其设置用来接收来自所述光源的光。
89.如权利要求88所述的设备，其还包含位于所述供氧器与所述功能性细胞之间的膜，构造所述膜的截留分子量以限制藻类通过所述膜。
90.如权利要求88所述的设备，其中所述光源的输入功率为5mW/(cm2的藻类)至 50mff/ (cm2 的藻类)。
91.如权利要求90所述的设备，其中由所述光源施于所述藻类的照明能量为0.2mff/ (cm2的藻类)至2. Omff/ (cm2的藻类)。
92.如权利要求88所述的设备，其中所述第一藻类层的宽度为IOOym至2000μπι。
93.如权利要求92所述的设备，其中所述第一藻类层的宽度为IOOym至300μπι。
94.如权利要求88所述的设备，其中所述至少一层藻类层与所述气体接触。
95.如权利要求94所述的设备，其中所述气体部分地位于所述藻类层与所述光源之间。
96.如权利要求88所述的设备，其中所述至少一层藻类层包含第一和第二藻类层，并且其中所述光源位于所述第一与第二层之间。
97.如权利要求96所述的设备，其中所述第一和第二藻类层都与所述气体接触。
98.如权利要求97所述的设备，其中所述一层或多层功能性细胞层包含第一和第二功能性细胞层，并且其中所述第一和第二功能性细胞层与所述第一和第二藻类层连通。
99.如权利要求98所述的设备，其中所述第一功能性细胞层与所述第一藻类层的间距为 ΙΟΟΟμ 至 6000μ ο
100.如权利要求98所述的设备，其中所述第一功能性细胞层与所述第一藻类层的间^ IOOymg 500ym。
101.如权利要求98所述的设备，其中所述气体至少部分地位于所述第一藻类层与所述第一功能性细胞层之间，和位于所述第二藻类层与所述第二功能性细胞层之间。
102.如权利要求98所述的设备，其中所述第一功能性细胞层与所述第一藻类层的间距为 Iym至 1000 μ m。
103.如权利要求88所述的设备，其中所述光源包含第一光源，所述第一光源构造为与所述第一藻类层的至少第一表面光学连通，并且其中所述设备还包含第二光源，所述第二光源构造为与所述第一藻类层的至少第一表面光学连通，所述第一藻类层位于所述第一与第二光源之间。
104.如权利要求103所述的设备，其中所述设备包含第二藻类层，所述第二藻类层与所述第二光源光学连通，所述气体至少部分地位于所述第一和第二藻类层之间，并且来自所述第二光源的光通过所述第二藻类层并向所述第一藻类层的第一表面传播。
105.如权利要求104所述的设备，其中所述一个或多个光合供氧器包含第一和第二供氧器，所述第一供氧器包含所述第一藻类层和所述第一光源，所述第二供氧器包含所述第二藻类层和所述第二光源，设置来自所述第一光源的光以便为所述第一藻类层并为至少部分的所述第二藻类层提供光，并且设置来自所述第二光源的光以便为所述第二藻类层并为至少部分的所述第一藻类层提供光。
106.如权利要求105所述的设备，其中所述第二藻类层的宽度为100μπι-2000μπι。
107.如权利要求106所述的设备，其中所述第二藻类层的宽度为100μπι-300μπι。
108.如权利要求83-85中任一项所述的设备，其中所述一个或多个光合供氧器包含多个供氧器。
109.如权利要求108所述的设备，其中所述多个供氧器各自与相邻的供氧器之一分隔开宽度为100 μ m至300 μ m的区域。
110.如权利要求109所述的设备，其还包含与所述区域连通的通道，所述通道构造用来从所述区域收集部分的氧并向所述功能性细胞转运氧。
111.如权利要求108所述的设备，其中所述气体至少部分地位于各光合供氧器之间。
112.如权利要求111所述的设备，其中各光合供氧器包含光源；和至少一层藻类层，其设置用来接收来自所述光源的光。
113.如权利要求112所述的设备，其中所述至少一层藻类层与所述气体接触。
114.如权利要求112所述的设备，其中所述至少一层藻类层包含第一和第二藻类层， 并且其中所述光源位于所述第一和第二藻类层之间。
115.如权利要求114所述的设备，其中所述第一和第二藻类层都与所述气体接触。
116.设备，其包括外壳，其具有至少一个出口 ；一个或多个光合供氧器，其位于所述外壳内并与所述出口连通；和气体，其可使所述一个或多个供氧器产生的氧通过其向所述出口转运，所述气体至少部分地位于所述出口与至少一个所述供氧器之间。
117.如权利要求116所述的设备，其中各光合供氧器包含 光源；和至少一层第一藻类层，其设置用来接收来自所述光源的光。
118.如权利要求117所述的设备，其中所述光源的输入功率为5mW/(cm2的藻类)至 50mff/ (cm2 的藻类)。
119.如权利要求118所述的设备，其中施于所述藻类层的照明能量为0.2mff/(cm2的藻类)至2. OmW/(cm2的藻类)。
120.如权利要求117所述的设备，其中所述第一藻类层的宽度为100μπι-2000μπι。
121.如权利要求120所述的设备，其中所述第一藻类层的宽度为100μπι-300μπι。
122.如权利要117求所述的设备，其中所述光源包含第一光源，所述第一光源构造为与所述第一藻类层的至少第一表面光学连通，并且其中所述设备还包含第二光源，所述第二光源构造为与所述第一藻类层的至少第一表面光学连通，所述第一藻类层位于所述第一与第二光源之间。
123.如权利要求122所述的设备，其中所述设备包含第二藻类层，所述第二藻类层与所述第二光源光学连通，所述气体至少部分地位于所述第一和第二藻类层之间，并且来自所述第二光源的光通过所述第二藻类层并向所述第一藻类层的第一表面传播。
124.如权利要求123所述的设备，其中所述一个或多个光合供氧器包含第一和第二供氧器， 所述第一供氧器包含所述第一藻类层和所述第一光源， 所述第二供氧器包含所述第二藻类层和所述第二光源，设置来自所述第一光源的光以便为所述第一藻类层并为至少部分的所述第二藻类层提供光，并且设置来自所述第二光源的光以便为所述第二藻类层并为至少部分的所述第一藻类层提供光。
125.如权利要求124所述的设备，其中所述第二藻类层的宽度为100μπι-2000μπι。
126.如权利要求125所述的设备，其中所述第二藻类层的宽度为100μπι-300μπι。
127.如权利要求117所述的设备，其中所述至少一层藻类层与所述气体接触。
128.如权利要求127所述的设备，其中所述气体部分地位于所述藻类层与所述光源之间。
129.如权利要求127所述的设备，其中所述至少一层藻类层包含第一和第二藻类层， 并且其中所述光源位于所述第一和第二层之间。
130.如权利要求129所述的设备，其中所述第一和第二藻类层均与所述气体接触。
131.如权利要求129所述的设备，其中所述第一和第二藻类层均与所述光源接触。
132.如权利要求116所述的设备，其中所述一个或多个光合供氧器包含多个供氧器。
133.如权利要求132所述的设备，其中所述气体至少部分地位于各光合供氧器之间。
134.如权利要求116所述的设备，其中构造所述外壳以插入对象体内，并且其中构造所述气体以使氧通过其从所述光合供氧器向所述出口转运，其后转运至所述外壳之外的对象身体中的附近。
135.如权利要求134所述的设备，其中所述外壳包括具有截留分子量的半透膜，所述膜相对于所述外壳设置以防止所述光合供氧器接触所述对象的分子量高于所述截留分子量的体液。
136.如权利要求135所述的设备，其中所述膜包含透气膜。
137.设备，其包括夕卜壳；至少第一光合作用源层，其位于所述外壳内，所述层具有至少第一表面；至少第一光源与所述第一光合作用源层的第一表面光学连通；至少第二光源与所述第一光合作用源层的第一表面光学连通；和气体，其可使氧从所述第一光合作用源层通过其转运。
138.如权利要求137所述的设备，其中所述光合作用源的第一表面与所述气体接触。
139.如权利要求137所述的设备，其中所述光合作用源与所述第一光源接触。
140.如权利要求137-139中任一项所述的设备，其中所述第一和第二光源的输入功率各为5mff/ (cm2的藻类)至50mff/ (cm2的藻类)。
141.如权利要求140所述的设备，其中所述第一和第二光源施于所述藻类的照明能量为0. 2mff/ (cm2的藻类)至2. Omff/ (cm2的藻类)。
142.如权利要求137-139中任一项所述的设备，其中所述光合作用源层的宽度为 100 μ m-2000 μ mo
143.如权利要求142所述的设备，其中所述光合作用源层的宽度为100μπι-300μπι。
144.如权利要求137-139中任一项所述的设备，其中所述至少第一光合作用源层包含第一和第二光合作用源层，所述第二光合作用源层与所述第二光源光学连通，所述气体至少部分地位于所述第一和第二光合作用源层之间，并且来自所述第二光源的光通过所述第二层并向所述第一层的第一表面传播。
145.如权利要求144所述的设备，其中所述第二层的宽度为100μπι-2000μπι。
146.如权利要求145所述的设备，其中所述第二层的宽度为100μπι-300μπι。
147.如权利要求137-139中任一项所述的设备，其中所述外壳包含至少一层功能性细胞层，其构造用来从所述光合作用源接收氧，并且其中所述气体至少部分地位于所述细胞层与所述光合作用源层之间，并且构造所述气体以使氧从所述光合作用源通过其向所述细胞转运。
148.如权利要求147所述的设备，其中所述功能性细胞包括胰岛细胞。
149.如权利要求147所述的设备，其中所述光合作用源包含藻类，并且其中所述设备还包含位于所述光合作用源与所述功能性细胞之间的膜，构造所述膜的截留分子量以限制藻类通过所述膜转移。
150.如权利要求149所述的设备，其中所述膜包含透气膜。
151.如权利要求137-139中任一项所述的设备，其中构造所述外壳以插入对象体内，并且其中构造所述气体以使氧通过其从所述光合作用源向所述外壳之外的所述对象身体中的附近转运。
152.如权利要求151所述的设备，其中所述外壳包含具有截留分子量的半透膜，所述膜相对于外壳设置以防止所述光合作用源接触所述对象的分子量高于所述截留分子量的体液。
153.如权利要求152所述的设备，其中所述膜包含透气膜。
全文摘要
本申请提供一种设备，其包括构造用于插入对象身体内的外壳(24)。所述设备包括与所述外壳(24)相连的功能性细胞(32)以及构造用来向所述功能性细胞供氧的氧源。所述设备还包括氧递送界面(27)，所述氧递送界面构造用来从所述氧源接收氧，并用来促进向所述功能性细胞(32)转运氧，并且所述外壳(24)置于所述对象的身体内。本申请还描述了其他应用。
文档编号A61F2/02GK102292049SQ200980155498
公开日2011年12月21日 申请日期2009年11月25日 优先权日2008年11月26日
发明者A·罗特姆, M·赖因格沃茨, U·巴尔卡伊, Y·斯特恩, Y·罗兹 申请人:贝塔02技术有限公司