[发明专利]自调节电解气体发生器和包括其的植入物系统

说明书

一种自调节电解气体发生器和包括其的植入物系统。在一个实施方式中，所述电解气体发生器是水电解槽，并且包括聚合物电解质膜，其中聚合物电解质膜一侧上具有阳极并且另一侧上具有阴极。阳极密封件和阴极密封件围绕阳极和阴极的周边，并且分别包括用于水的入口和用于氧气和氢气的出口。阴极集电器被放置成与阴极接触，并且阳极集电器(可以是弹性的导电隔膜)靠近阳极定位。阳极集电器由于在阳极处生成的气体压力而在其与阳极直接物理和电接触的第一状态与其扩张的第二状态之间可逆地变形，使得它不与阳极物理或电接触，从而导致电解停止。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.119(e)要求2016年11月15日提交的发明人Simon G.Stone等人的美国临时专利申请号62/422,420的权益，其公开内容以引用方式并入本文。

联邦政府资助的研究或开发

本发明是在NIH-NIDDK授予的授权号1R43DK113536-01下通过政府支持来完成的。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

本发明整体涉及电解气体发生器，并且更具体地涉及新型电解气体发生器和包括该新型电解气体发生器的植入物系统。

在使用点处受控地生成一种或多种类型的气体对于多种工业和医疗应用而言是重要的。电解是用于生成此类气体的常用技术，并且通常涉及使用电流将原料(通常是低成本、稳定的反应物)转化为有用的商品(通常是高成本或不稳定的产物)。由于其高工艺效率、其产物选择性、以及其通过控制施加电流来控制生产速率的固有能力，电解作为生产技术是有利的。被设计成使用电解来生成一种或多种气体的装置有时被称为电解气体发生器。例如，用于氢气产生的电解气体发生器经常在分析实验室中使用以便按需供应高纯度氢气，以用作气相色谱法中的载体和检测器气体。例如，用于氧气产生的电解气体发生器已经用于在皮肤伤口处原位生成氧气，以改善严重烧伤和糖尿病溃疡的愈合过程。此类电解气体发生器通常需要若干基本系统部件来管理性能和安全性，并且这些基本系统部件通常包括电流控制(例如，用于维持生成率和电压效率的DC电源)、下游压力和气体纯度监测(例如，用于过程和环境安全)和流体管理(例如，水反应物进料泵和气液分离单元)。然而，可以理解，此类部件可能增加整个系统的尺寸、成本和复杂性，并且可能使整个系统更难以维护。此外，虽然氢气和氧气是由电解气体发生器产生的两种较常见的气体，但电解气体发生器可用于产生其他气体，诸如但不限于，二氧化碳、氯、臭氧、过氧化氢、二氧化氯、一氧化氮、二氧化硫、硫化氢、一氧化碳、氨、氯化氢、溴化氢和氰化氢。

用于原位气体生成的新兴医疗应用是向位于皮肤下方的细胞和/或组织提供气态氧，或者作为皮下植入装置的一部分包括在内。皮下植入装置是用于原位生成治疗剂并将其传播给需要该治疗剂的患者以用于治疗各种疾病、症状和/或病症的有用工具。通常，此类植入装置包括封装在合适的可植入容器内的细胞和/或组织。可植入容器通常被设计成允许细胞和/或组织产生期望的治疗剂并用于将所产生的治疗剂传播给患者，而同时限制免疫应答。可以理解，向植入装置输送必需气体(例如，氧气)和营养物对于其中包含的细胞和/或组织的活力和功能是重要的。关于向植入装置输送气体，对于患者的安全性尤其重要的是，要防止和/或减轻过量的气体压力以便消除患者的疼痛、感染、组织损伤或栓塞的风险。