CN100998904A - 缓释型遥控电子胶囊 - Google Patents
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Abstract
缓释型遥控电子胶囊，涉及一种向消化道中释放物质的装置，用于在动物或人体的消化道遥控缓释放物质，如药物、食物、标记物等，包括胶囊外壳、遥控驱动机构、药物释放通道机构，所述的缓释型遥控电子胶囊包括一个固体药物片芯，该药物片芯包含了待释放药物，药物片芯的一端的表面具有至少一个圆柱体形或者圆锥体形的凸起机构，所述凸起机构正对于药物释放通道机构，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生一个驱动力，驱动力迫使药物片芯向一端运动，凸起机构在驱动力的作用下打开药物释放通道机构，药物缓慢释放入消化道。本发明弥补了以往遥控电子胶囊只能一次性快速释放药物的缺点，具备了缓释功能，而且结构简单，易于批量生产。
Description
技术领域：
本发明涉及一种缓释型遥控电子胶囊，特别涉及一种向消化道中释放药物的装置，用于在动物或人体的消化道遥控缓释放物质，如药物、食物、标记物等。
背景技术：
遥控电子胶囊是一种基于微机械电子技术的药物释放系统，可以通过体外遥控，控制药物在消化道的释放时间及释放位置，在临床治疗、药物消化道吸收研究方面具有良好的应用价值。在中国专利CN200410040809.3中、ZL02128141.6中，均公开了遥控电子胶囊的方案，但是上述方案均只能一次性的将药物快速释放入消化道，这种释药方式存在的问题在于：一次性的将药物释放入消化道中，药物快速吸收，容易形成药物吸收峰，这突然升高的血液药物浓度，容易产生副作用，对于获得好的治疗效果而言，一个持续的相对稳定的药物释放速率是非常重要的。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供具有缓释功能的缓释型遥控电子胶囊，在具有体外遥控功能的同时，实现药物在消化道中以较为缓慢的速度释放。
本发明的技术方案是：一种缓释型遥控电子胶囊，包括胶囊外壳、遥控驱动机构、药物释放通道机构，所述的缓释型遥控电子胶囊中包括一个固体药物片芯，该药物片芯包含了待释放药物，药物片芯的一端的表面具有至少一个圆柱体形或者圆锥体形的凸起机构，凸起机构为水溶性材料或者与药物片芯相同的材料制作而成，所述凸起机构正对于药物释放通道机构，药物释放通道机构打开后的通道直径大于凸起机构的直径，药物片芯作为一个整体不能通过药物释放通道机构，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生一个驱动力，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向具有药物释放通道机构的一端运动，凸起机构在驱动力的作用下打开药物释放通道机构。
本发明技术方案中的药物释放通道机构可以为以下三种方案中的任意一种：
1.所述的缓释型遥控电子胶囊的外壳的一端有一个或者多个圆形通孔，圆形通孔的直径在0.5mm-6mm之间，通孔的长度在0.5mm-5mm之间，通孔中塞有密封塞，密封塞与通孔的壁构成密闭配合，密封塞与通孔壁的摩擦力在1-5牛顿之间，密封塞与通孔构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构。药物片芯上具有与通孔数量相等的凸起机构，凸起机构的长度不大于通孔的长度，凸起机构为直径小于通孔的圆柱体、或者圆锥体，药物片芯上的凸起机构正对通孔并且轴线重合，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生驱动力，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向通孔端运动，凸起机构插入通孔，并将密封塞推出，从而打开通道机构。
2.所述的缓释型遥控电子胶囊的外壳的一端上有一个或者多个圆形通孔，圆形通孔的直径在0.5mm-6nmn之间，通孔的长度在0.5mm-5mm之间，通孔的内表面固定有厚度小于0.3mm的密封膜，密封膜与通孔构成密闭配合，密封膜与通孔构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构，药物片芯上的凸起机构为直径小于通孔的圆柱体、或者圆锥体，药物片芯上的凸起机构正对通孔并且轴线重合，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生一个驱动力，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向通孔端运动，凸起机构插入通孔，刺破密封膜，从而打开通道机构。
3.所述的缓释型遥控电子胶囊的外壳的一端上有一个或者多个圆形通孔，圆形通孔的直径在0.5mm-6mm之间，通孔的长度在0.5mm-5mm之间，通孔的内表面固定有厚度小于0.3mm的密封膜，密封膜与通孔构成密闭配合，通孔中塞有密封塞，密封塞与通孔的壁构成密闭配合，密封塞与通孔壁的摩擦力在1-5牛顿之间，密封膜、密封塞与通孔一起构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构，药物片芯上的凸起机构为直径小于通孔的圆柱体、或者圆锥体，药物片芯上的凸起机构正对通孔并且轴线重合，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生一个驱动力，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向通孔端运动，凸起机构插入通孔，刺破密封膜，并将密封塞推出，从而打开通道机构。
本发明的工作过程及原理为：所述的缓释型遥控电子胶囊吞服进入消化道以后，使用者通过定位跟踪或者时间计算等方法，确定何时触发电子胶囊，使用者发出遥控释药信号后，缓释型遥控电子胶囊中的遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生一个驱动力，通常为释放一个压缩的弹簧，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向一端运动，凸起机构在驱动力的作用下打开药物释放通道机构，例如将密封塞推离外壳、或者将密封膜刺破，凸起机构与消化道相接触，凸起机构逐渐为消化道液体所溶解，随后，药物片芯通过药物释放通道机构与消化道相通，药物片芯逐渐溶解，由于药物片芯崩解的药物只能通过通孔与消化道相通，通过控制通孔的尺寸，如控制通孔的直径与长度，从而可以形成不同释放速率的药物缓释。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、具有缓释功能。本发明不仅具备体外遥控释药的功能，同时还可以实现药物的缓慢释放，实现更为平稳的药物浓度。
2、结构精简，易于批量生产。本发明通过药物片芯与药物释放通道机构的组合设计，通过简单的结构实现了药物缓释功能，具有良好的实用性，易于批量生产。
附图说明：
图1是本发明的缓释型遥控电子胶囊的组成示意图。
图2是具有密封塞结构的缓释型遥控电子胶囊的组成示意图。
图3是具有密封塞结构的缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构打开示意图。
图4是具有密封塞结构的缓释型遥控电子胶囊的药物释放过程示意图。
图5是具有密封塞结构的缓释型遥控电子胶囊的药物完全释放后的结构示意图。
图6是具有两个凸起机构的缓释型遥控电子胶囊结构示意图。
图7是具有密封膜结构的缓释型遥控电子胶囊的组成示意图。
图8是具有密封膜结构的缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构打开示意图。
图9是具有密封膜结构的缓释型遥控电子胶囊的药物释放过程示意图。
图10是具有密封膜结构的缓释型遥控电子胶囊的药物完全释放后的结构示意图。
图11是具有三个凸起机构的缓释型遥控电子胶囊结构示意图。
图12是同时具有密封膜和密封塞结构的缓释型遥控电子胶囊的组成示意图。
图13是药物片芯直接口服入比格犬消化道中的药物浓度时间曲线图。
图14是缓释型遥控电子胶囊在比格犬消化道中的药物浓度时间曲线图。
在图1至图14中：
1-胶囊外壳，2-遥控驱动机构，3-药物片芯，4-凸起机构，5-通孔，
6-密封塞，7-电池，8-电路模块，9-发热电阻，10-尼龙线，
11-弹簧，12-驱动板，13-驱动机构外壳，14-肠道，15-密封膜。
具体实施方式：
实施例1：
本实施例的缓释型遥控电子胶囊，包括胶囊外壳1，遥控驱动机构2，胶囊外壳1的一端有一个圆形的通孔5，通孔5的直径为3mm，通孔5的长度为2mm，通孔中塞有密封塞6，密封塞6与通孔5的壁构成密闭配合，密封塞6与通孔5的摩擦力为3牛顿，密封塞6与通孔5构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构。胶囊外壳1的制造材料为具有良好生物相容性的聚碳酸酯，密封塞6的制造材料为具有良好生物相容性的硅橡胶。
本实施例中的缓释型遥控电子胶囊包括一个固体药物片芯3，药物片芯3为直径8mm的圆柱体，该药物片芯3包含了待释放药物，药物片芯3的一端的表面具有一个凸起机构4，凸起机构4为水溶性材料或者与药物片芯相同的材料制作而成，所述凸起机构4最大处的直径为2mm，正对于通孔5。
遥控驱动机构2中包括电池7、电路模块8、发热电阻9、尼龙线10、弹簧11、驱动板12、驱动机构外壳13。弹簧11被尼龙线10固定，处于压缩状态，尼龙线10和发热电阻9紧密接触。在使用过程中，电子胶囊被吞服入消化道以后，当体外的遥控装置发射出遥控信号后，电路模块8接收到外界发出的遥控信号后，接通电路，电池7向发热电阻9供电，发热电阻9温度迅速升高，熔断尼龙线10，压缩状态的弹簧11被释放，产生一个驱动力，驱动力通过驱动板12施加于药物片芯3上，药物片芯3向具有药物释放通道机构的一端运动，凸起机构4在驱动力的作用下插入通孔5，并将密封塞6推出，从而打开药物释放通道机构。
凸起机构4首先和消化道液体接触，由于凸起机构4为水溶性材料或者与药物片芯3相同的材料制作而成，所以凸起机构4逐渐崩解、溶化，凸起机构4崩解后，药物片芯3通过通孔5和消化道液体相通，并逐渐崩解，药物通过通孔5逐渐释放到消化道中，由于弹簧11的压力作用，药物片芯3始终和通孔5保持相对固定的位置关系，从而获得较为稳定的药物释放速率。
图2给出了本实施例在药物释放之前的结构示意图。
图3是给出了本实施例的药物释放通道机构打开示意图。
图4是本实施例的药物释放过程示意图。
图5是本实施例的缓释型遥控电子胶囊的药物完全释放后的结构示意图，图中可看出，药物完全释放以后，驱动板12在弹簧11的作用下，将通孔5密封，防止消化道液体进入胶囊内部，避免消化道液体腐蚀胶囊内部的电子元器件。本实施例中，驱动板12为具有良好生物相容性的硅橡胶制作，厚度为2mm，直径为6mm，设计中，必须确保驱动板12的直径大于通孔5的直径，以确保良好的密封。
为了验证实施例的实际效果，进行了系列对比试验。为了验证本实施例的结构设计产生的缓释效果，试验中，药物片芯采用了400mg氨茶碱粉末压制而成，其中不添加任何其他辅料。一组试验是采用12粒400mg的药物片芯，直接经口送入12只比格犬的消化道，按照标准的药物代谢动力学流程，采集动物血液，获得平均的药物浓度时间曲线，如图13所示。另外一组试验是采用本实施例的缓释型遥控电子胶囊，将药物片芯封装于电子胶囊中，利用导管将电子胶囊送入12只比格犬的消化道中，然后通过体外遥控药物释放，获得平均的药物浓度时间曲线，如图14所示。两组数据对比可知，直接口服氨茶碱药物片芯，药物在吞服后2-4小时之间，存在明显的药物浓度峰值，然后是快速的衰减，而利用本实施例的缓释型遥控电子胶囊，药物的浓度变化相对平缓，在18小时以后仍有相当的药物浓度，说明了本实施例具有药物缓释的效果。试验同时说明了药物的缓释效果的原因在于本实施例的药物释放通道机构的设计，而不是药物片芯本身的缓释效果，以此可以推测出，对于其他药物，也具有类似的效果，如果用户通过进一步的药物片芯的结构与成分设计，可以获得所期望的药物释放效果。
实施例2：
本实施例的主要结构和实施例1相同，不同之处在于：胶囊外壳1的一端有2个圆形的通孔5，通孔5的直径为2mm，通孔5的长度为2mm，两个通孔5中分别塞有密封塞6，密封塞6与通孔5的壁构成密闭配合，密封塞6与通孔5的摩擦力为2-3牛顿之间，密封塞6与通孔5构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构。本实施例中的药物片芯3的一端的表面具有两个凸起机构4，凸起机构4为水溶性材料或者与药物片芯相同的材料制作而成，所述凸起机构4最大处的直径为1.5mm，分别正对正对于两个通孔5。
图6给出了本实施例的缓释型遥控电子胶囊结构示意图。
实施例3：
本实施例的缓释型遥控电子胶囊，包括胶囊外壳1，遥控驱动机构2，胶囊外壳1的一端有一个圆形的通孔5，通孔5的直径为4mm，通孔5的长度为3mm，通孔5的内表面固定有厚度为0.2mm的密封膜15，密封膜15与通孔5构成密闭配合，密封膜15与通孔5构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构。胶囊外壳1的制造材料为具有良好生物相容性的聚碳酸酯，密封膜15为具有良好的弹性的硅橡胶薄膜。
本实施例中的缓释型遥控电子胶囊包括一个固体药物片芯3，药物片芯3为直径8mm的圆柱体，该药物片芯3包含了待释放药物，药物片芯3的一端的表面具有一个凸起机构4，凸起机构4为水溶性材料或者与药物片芯相同的材料制作而成，所述凸起机构4最大处的直径为3mm，正对于通孔5。
遥控驱动机构2中包括电池7、电路模块8、发热电阻9、尼龙线10、弹簧11、驱动板12、驱动机构外壳13。弹簧11被尼龙线10固定，处于压缩状态，尼龙线10和发热电阻9紧密接触。在使用过程中，电子胶囊被吞服入消化道以后，当体外的遥控装置发射出遥控信号后，电路模块8接收到外界发出的遥控信号后，接通电路，电池7向发热电阻9供电，发热电阻9温度迅速升高，熔断尼龙线10，压缩状态的弹簧11被释放，产生一个驱动力，驱动力通过驱动板12施加于药物片芯3上，药物片芯3向具有药物释放通道机构的一端运动，凸起机构4在驱动力的作用下插入通孔5，刺破密封膜15，从而打开通道机构。
凸起机构4首先和消化道液体接触，由于凸起机构4为水溶性材料或者与药物片芯3相同的材料制作而成，所以凸起机构4逐渐崩解、溶化，凸起机构4崩解后，药物片芯3通过通孔5和消化道液体相通，并逐渐崩解，药物通过通孔5逐渐释放到消化道中，由于弹簧1 1的压力作用，药物片芯3始终和通孔5保持相对固定的位置关系，从而获得较为稳定的药物释放速率。
图7给出了本实施例在药物释放之前的结构示意图。
图8是给出了本实施例的药物释放通道机构打开示意图。
图9是本实施例的药物释放过程示意图。
图10是本实施例的缓释型遥控电子胶囊的药物完全释放后的结构示意图，图中可看出，药物完全释放以后，驱动板12在弹簧11的作用下，将通孔5密封，防止消化道液体进入胶囊内部，避免消化道液体腐蚀胶囊内部的电子元器件。
实施例4：
本实施例的主要结构和实施例3相同，不同之处在于：胶囊外壳1的一端有3个圆形的通孔5，通孔5的直径均为1.5mm，通孔5的长度为1.5mm，通孔5的内表面固定有厚度为0.1mm的密封膜15，密封膜15与通孔5构成密闭配合，密封膜15与三个通孔5构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构。
本实施例中的药物片芯3的一端的表面具有三个凸起机构4，凸起机构4为水溶性材料或者与药物片芯相同的材料制作而成，所述凸起机构4最大处的直径为1mm，分别正对正对于三个通孔5。
图11给出了本实施例的缓释型遥控电子胶囊结构示意图。
实施例5：
本实施例的主要结构和实施例3相同，不同之处在于：通孔5中还塞有密封塞6，密封塞6与通孔5的壁构成密闭配合，密封塞6与通孔5的摩擦力为2-3牛顿之间，密封膜15、密封塞6与通孔5一起构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构。
图12给出了本实施例的缓释型遥控电子胶囊结构示意图。密封膜15、密封塞6与通孔5一起构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构，增加了密封的可靠性。
Claims (4)
1.缓释型遥控电子胶囊，包括胶囊外壳、遥控驱动机构、药物释放通道机构，其特征在于所述的缓释型遥控电子胶囊包括一个固体药物片芯，该药物片芯包含了待释放药物，药物片芯的一端的表面具有至少一个圆柱体形或者圆锥体形的凸起机构，凸起机构为水溶性材料或者与药物片芯相同的材料制作而成，所述凸起机构正对于药物释放通道机构，药物释放通道机构打开后的通道直径大于凸起机构的直径，药物片芯作为一个整体不能通过药物释放通道机构，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生一个驱动力，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向具有药物释放通道机构的一端运动，凸起机构在驱动力的作用下打开药物释放通道机构。
2.根据权利要求1所述的缓释型遥控电子胶囊，其特征在于所述的缓释型遥控电子胶囊的外壳的一端有一个或者多个圆形通孔，圆形通孔的直径在0.5mm-6mm之间，通孔的长度在0.5mm-5mm之间，通孔中塞有密封塞，密封塞与通孔的壁构成密闭配合，密封塞与通孔壁的摩擦力在1-5牛顿之间，密封塞与通孔构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构，药物片芯上具有与通孔数量相等的凸起机构，凸起机构的长度不大于通孔的长度，凸起机构为直径小于通孔的圆柱体、或者圆锥体，药物片芯上的凸起机构正对通孔并且轴线重合，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生驱动力，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向通孔端运动，凸起机构插入通孔，并将密封塞推出，从而打开通道机构。
3.根据权利要求1所述的缓释型遥控电子胶囊，其特征在于所述的缓释型遥控电子胶囊的外壳的一端上有一个或者多个圆形通孔，圆形通孔的直径在0.5mm-6mm之间，通孔的长度在0.5mm-5mm之间，通孔的内表面固定有厚度小于0.3mm的密封膜，密封膜与通孔构成密闭配合，密封膜与通孔构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构，药物片芯上的凸起机构为直径小于通孔的圆柱体、或者圆锥体，药物片芯上的凸起机构正对通孔并且轴线重合，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生一个驱动力，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向通孔端运动，凸起机构插入通孔，刺破密封膜，从而打开通道机构。
4.根据权利要求1所述的缓释型遥控电子胶囊，其特征在于所述的缓释型遥控电子胶囊的外壳的一端上有一个或者多个圆形通孔，圆形通孔的直径在0.5mm-6mm之间，通孔的长度在0.5mm-5mm之间，通孔的内表面固定有厚度小于0.3mm的密封膜，密封膜与通孔构成密闭配合，通孔中塞有密封塞，密封塞与通孔的壁构成密闭配合，密封塞与通孔壁的摩擦力在1-5牛顿之间，密封膜、密封塞与通孔一起构成缓释型遥控电子胶囊的药物释放通道机构，药物片芯上的凸起机构为直径小于通孔的圆柱体、或者圆锥体，药物片芯上的凸起机构正对通孔并且轴线重合，遥控驱动机构接收到外界发出的遥控信号后，产生一个驱动力，驱动力施加于药物片芯上，药物片芯向通孔端运动，凸起机构插入通孔，刺破密封膜，并将密封塞推出，从而打开通道机构。
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