CN100998905A - 释药微电子胶囊 - Google Patents

Abstract

释药微电子胶囊，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。本发明的释药微电子胶囊包括外壳、电源机构、控制电路、驱动机构、活塞、药物释放通道机构，所述释药微电子胶囊的驱动机构包括微型推进器，该微型推进器包括点火器、推进剂仓、喷口、推进剂，释药微电子胶囊的控制电路发出释药信号后，点火器和电源电路接通，点火器点燃推进剂，推进剂点燃后产生气体和热量，膨胀的气体从喷口喷出，产生的推进力施加于活塞上，活塞向前运动并打开药物释放通道机构，将药物释放出来。本发明可以有效克服空气负压力、可靠性高、结构简单、易于批量制造。

Description

释药微电子胶囊

技术领域：

本发明涉及一种释药微电子胶囊，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放物质，如药物、食物、标记物等。

背景技术：

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，当前技术方案在储药仓和驱动机构、电路之间，存在一个活塞，活塞具有良好的密封性，以确保药液不进入控制机构和电路，在释放药物时，当前技术方案的驱动力一般由弹簧类结构提供，一个压缩的弹簧被释放后产生的推力驱动活塞，从而将药物推出释药仓。

根据发明人所在研究团队的研究发现，当前技术在实际应用中存在以下问题：当活塞朝向储药仓一端运动时，活塞和驱动机构、控制电路一端的密闭仓将产生负压，所述密闭仓中的空气越少，产生的负压力就越大，为了节约空间，所述密闭仓中往往刚好容量电路器件，空气所占的体积非常少，根据计算，密闭仓产生的负压力较大，该负压力阻碍活塞向前运动，而且，活塞向前运动的过程中，负压力也逐渐增大，一般而言可达到5-10牛顿，为了克服负压力的影响，驱动机构的驱动力必须足够强大，在微型电子胶囊的微小空间中，驱动机构一般均为微型器件，难于提供足够强大的驱动力，而足够驱动力的弹簧必须用更强的材料来固定，进一步增加了制造难度；另外，密闭仓产生的负压的另一个问题是，如果活塞密闭略差，负压力将可能将药液吸入密闭仓，而不是释放入消化道，这种情况在试验中经常发生，使得药物释放的可靠性降低，为了提高活塞密闭的可靠性，活塞和活塞壁的摩擦力一般要增加，进一步增加了驱动机构的负荷，又进一步增加了系统的制造难度。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可以有效克服空气负压力、可靠性高、结构简单、易于制造的释药微电子胶囊。

本发明的技术方案是：释药微电子胶囊，包括外壳、电源机构、控制电路、驱动机构、活塞、药物释放通道机构，其特征在于所述释药微电子胶囊的驱动机构包括微型推进器，该微型推进器包括点火器、推进剂仓、喷口、推进剂，释药微电子胶囊的控制电路发出释药信号后，点火器和电源电路接通，点火器点燃推进剂，推进剂点燃后产生气体和热量，膨胀的气体从喷口喷出，产生的推进力施加于活塞上，活塞向前运动并打开药物释放通道机构，将药物释放出来。

本发明的工作过程及原理为：所述的释药微电子胶囊吞服进入消化道以后，释药微电子胶囊中的控制电路接收到外界发出的遥控信号后、或者控制电路中自身产生一个控制信号，点火器和电源电路接通，点火器点燃推进剂，推进剂点燃后产生气体和热量，热膨胀气体从喷口喷出，产生的推进力施加于活塞上，活塞向前运动并打开药物释放通道机构，将药物释放出来。

所述的点火器可以包括一个微型薄膜电阻，其结构为：微型薄膜电阻为厚度小于0.1mmm的金属薄膜或者半导体材料薄膜，微型薄膜电阻具有小于0.2mm的支撑基底，支撑基底的面积大于薄膜电阻的面积，支撑基底的边缘具有支撑肩，形成桥式结构，微型薄膜电阻所在位置的支撑基底成为桥面。上述桥式结构，支撑基底下面为良好绝热的不流动空气层，有利于减少散热，使得微型薄膜电阻的温度快速升高。

所述的点火器上可以覆盖一层起爆药剂，起爆药物的覆盖厚度在0.01-0.5mm之间。起爆药剂的目的是利用起爆药剂引燃推进剂，起爆药剂的点燃温度低，有利于降低点火器的功耗。

所述的推进剂仓的底部和点火器距离为0.05～1mm之间，推进剂仓的底部具有直径在0.1-1mm之间的圆通孔。所述圆通孔的用途是起爆药剂的产生的火焰、高温气体可以通过该通孔进入推进剂仓，从而引燃推进剂。所述的推进剂仓的底部可以包括一层聚合物薄膜，薄膜厚度小于0.1mm。该聚合物薄膜可以对推进剂进行密封，例如液态推进剂，起爆药剂的产生的火焰、高温气体可以快速熔化聚合物薄膜，并引燃推进剂

所述的释药微电子胶囊可以包括一个滑动式防护罩，所述滑动式防护罩包括2-5个直径不同的圆筒、推进板、后支撑板，滑动式防护罩处于收缩状态时，直径大的圆筒罩在直径小的圆筒外面，圆筒的一端具有向内的内向凸边，另外一端具有向外的外向凸边，邻近的两个圆筒，直径大的圆筒的内向凸边的内径小于直径小的圆筒的外向凸边的外径，滑动式防护罩处于拉伸状态时，当直径大的圆筒向一边滑动到端部时，该圆筒的内向凸边和位于其中的圆筒的外向凸边形成阻挡，各个圆筒形成滑动式连接，直径最大的圆筒的朝向活塞的一端固定连接有推进板，直径最小的圆筒的朝向控制电路的一端固定连接有后支撑板，圆筒、推进板、后支撑板构成一个密闭仓，微型推进器封装于该密闭仓中，微型推进器的电路线穿过后支撑板和控制电路连接。滑动式防护罩的主要用途在于：(1)密闭作用。将微型推进器封闭于其中，可以起到防潮作用，另外，推进剂燃烧后产生的热膨胀气体、残余物等也封闭在其中，进一步减少进入消化道的可能性；(2)防护作用。滑动式防护罩的圆筒、后支撑板、推进板均利用具有良好强度的材料制作而成，如不锈钢，推进剂燃烧后产生的推力被限制于其中，滑动式防护罩、胶囊外壳构成了两道防护，进一步增加了产品的安全性。

所述的释药微电子胶囊可以包括一个弹性波纹管，波纹管朝向活塞的一端固定连接有推进板，波纹管朝向控制电路的一端固定连接有后支撑板，波纹管、推进板、后支撑板构成一个密闭仓，微型推进器封装于该密闭仓中，微型推进器的电路线穿过后支撑板和控制电路连接。弹性波纹管的主要用途在于密闭作用，将微型推进器封闭于其中，可以起到防潮作用，另外，推进剂燃烧后产生的热膨胀气体、残余物等也封闭在其中，进一步减少进入消化道的可能性；另外，弹性波纹管也可以起到一定的防护作用，推进剂燃烧后产生的推力被限制于其中，可以增加产品的安全性。

所述的释药微电子胶囊的电源机构可以为耦合式感应电源，该电源机构包括能量耦合线圈、谐振电路，谐振电路和控制电路制作为一体，能量耦合线圈耦合体外电磁场发生装置产生的电磁波能量，通过谐振电路，将感应的电能施加于点火器。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明的释药微电子胶囊可以有效克服空气负压力，提高了系统的可靠性。驱动机构采用了微型推进器，利用推进剂点燃后产生的热膨胀气体推动活塞，克服了当前其他技术方案中的空气负压力问题，能够可靠地将药物释放出来。

2.结构简单、易于批量制造。本发明的驱动机构采用微型推进器，该推进器是一个独立的器件，和控制电路、活塞其他机构没有复杂的连接关系，易于装配，有利于批量制造。

附图说明：

图1是本发明的释药微电子胶囊的组成示意图。

图2是本发明的释药微电子胶囊释放药物的过程示意图。

图3是本发明的释药微电子胶囊完成药物释放动作后的结构示意图。

图4是本发明的释药微电子胶囊的微型推进器的一种结构示意图。

图5是本发明的释药微电子胶囊的微型推进器的一种结构示意图。

图6是本发明的含有滑动式防护罩的释药微电子胶囊的结构示意图。

图7是本发明的含有滑动式防护罩的释药微电子胶囊的药物释放过程示意图。

图8是本发明的含有波纹管的释药微电子胶囊的结构示意图。

图9是本发明的含有波纹管的释药微电子胶囊的药物释放过程示意图。

图10是本发明的具有耦合式感应电源的释药微电子胶囊的结构示意图。

图11是本发明的具有耦合式感应电源的释药微电子胶囊的电路结构示意图。

在图1至图11中：

1-外壳，2-电源机构，3-控制电路，4-活塞，5-释药通孔，

6-密封塞，7-微型推进器，8-点火器，9-推进剂仓，10-推进剂，

11-喷口，12-药物，13-热膨胀气体，14-微型薄膜电阻，15-支撑基底，

16-支撑肩，17-起爆药剂，18-通孔，19-喷口覆盖膜，20-隔离膜，

21-滑动式防护罩，22-圆筒，23-推进板，24-后支撑板，25-波纹管，

26-能量耦合线圈，27-线圈支架，28-谐振电路。

具体实施方式：

实施例1：

本实施例的释药微电子胶囊，包括外壳1、电源机构2、控制电路3、活塞4、药物释放通道机构包括释药通孔5和密封塞6，所述释药微电子胶囊的驱动机构包括微型推进器7，该微型推进器包括点火器8、推进剂仓9、推进剂10、喷口11。图1是本实施例的组成示意图。

本实施例的的工作过程为：释药微电子胶囊吞服进入消化道以后，释药微电子胶囊中的控制电路3接收到外界发出的遥控信号后、或者控制电路3中自身产生一个控制信号，点火器8和电源机构2电路接通，点火器8点燃推进剂10，推进剂10点燃后产生气体和热量，热膨胀气体13从喷口11喷出，产生的推进力施加于活塞4上，活塞4向前运动并并推开密封塞6，药物12从释药通孔5中释放出来。图2是本实施例释放药物的过程示意图，图3是本实施例完成药物释放动作后的结构示意图。

本实施例的点火器8包括一个微型薄膜电阻14，其结构为：微型薄膜电阻14为厚度小于0.05mmm的金属薄膜或者半导体材料薄膜，微型薄膜电阻14具有0.1mm的支撑基底15，支撑基底15的面积大于薄膜电阻的面积，支撑基底15的边缘具有支撑肩16，形成桥式结构，微型薄膜电阻14所在位置的支撑基底15成为桥面。上述桥式结构，支撑基底15下面为良好绝热的不流动空气层，有利于减少散热，使得微型薄膜电阻14的温度快速升高。上述微型薄膜电阻14的加工工艺可采用微机电系统的体硅加工和表面加工工艺结合的方式制作，支撑基底15、支撑肩16的材料均可选用硅。本实施例中，点火器8上可以覆盖一层起爆药剂17，起爆药剂17的覆盖厚度在0.05mm。起爆药剂的目的是利用起爆药剂引燃推进剂，起爆药剂的点燃温度低，有利于降低点火器的功耗，本实施例选用斯蒂芬酸铅粉末。本实施例中，推进剂仓9的底部和点火器8距离为0.2mm，推进剂仓9的底部具有一个直径在0.5mm的圆形通孔18，该通孔的用途是起爆药剂的产生的火焰、高温气体可以通过该通孔进入推进剂仓9，从而引燃推进剂10。推进剂仓9的喷口处，可以覆盖一层由聚合物材料制作的喷口覆盖膜19，该覆盖膜用于防止推进剂受潮、或者泄露，该覆盖膜的厚度为0.1mm，当推进剂点燃后，可以被迅速熔化。图4是本实施例子中的微型推进器的一种结构示意图。

所述的推进剂仓9的底部也可以包括一层隔离膜20，隔离膜20厚度为0.08mm，材料为聚合物薄膜，本实施例采用聚乙烯薄膜，该聚合物薄膜可以对推进剂10进行密封，例如液态推进剂，起爆药剂的产生的火焰、高温气体可以快速熔化聚合物薄膜，并引燃推进剂。具体结构参见图5。

本实施例的电源机构2采用纽扣电池，外壳1为具有良好生物相容性的聚碳酸酯制作而成，外壳1的连接处利用医用粘接剂粘接固定。本实施例的释药微电子胶囊长度为32mm，直径为11mm。

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：本实施例中的释药微电子胶囊包括一个滑动式防护罩21，所述滑动式防护罩21包括2-5个直径不同的圆筒22、推进板23、后支撑板24，滑动式防护罩21处于收缩状态时，直径大的圆筒罩在直径小的圆筒外面，圆筒的一端具有向内的内向凸边，另外一端具有向外的外向凸边，邻近的两个圆筒，直径大的圆筒的内向凸边的内径小于直径小的圆筒的外向凸边的外径，滑动式防护罩21处于拉伸状态时，当直径大的圆筒向一边滑动到端部时，该圆筒的内向凸边和位于其中的圆筒的外向凸边形成阻挡，各个圆筒形成滑动式连接，直径最大的圆筒的朝向活塞的一端固定连接有推进板23，直径最小的圆筒的朝向控制电路3的一端固定连接有后支撑板24，圆筒22、推进板23、后支撑板24构成一个密闭仓，微型推进器7封装于该密闭仓中，微型推进器7的电路线穿过后支撑板24和控制电路3连接。

滑动式防护罩21的主要用途在于：(1)密闭作用。将微型推进器7封闭于其中，可以起到防潮作用，另外，推进剂10燃烧后产生的热膨胀气体13、残余物等也封闭在其中，进一步减少进入消化道的可能性；(2)防护作用。滑动式防护罩21的圆筒22、后支撑板23、推进板24均利用具有良好强度的材料制作而成，如不锈钢，推进剂10燃烧后产生的推力被限制于其中，滑动式防护罩21、胶囊外壳1构成了两道防护，进一步增加了产品的安全性。

本实施例的电源机构2采用纽扣电池，外壳1为具有良好生物相容性的聚碳酸酯制作而成，外壳1的连接处利用医用粘接剂粘接固定。本实施例的释药微电子胶囊长度为29mm，直径为10mm。

图6是本实施例含有滑动式防护罩的释药微电子胶囊的结构示意图。

图7是本实施例含有滑动式防护罩的释药微电子胶囊的药物释放过程示意图。

实施例3：

本实施例的主要结构和实施例1相同，不同之处在于：本实施例中的释药微电子胶囊包括包括一个弹性波纹管25，波纹管25朝向活塞4的一端固定连接有推进板23，波纹管25朝向控制电路3的一端固定连接有后支撑板24，波纹管25、推进板23、后支撑板24构成一个密闭仓，微型推进器7封装于该密闭仓中，微型推进器7的电路线穿过后支撑板24和控制电路3连接。本实施例中，波纹管23的制作材料可以薄金属片叠合而成，也可以为内壁涂覆耐火材料的聚合物制作而成。

波纹管23的主要用途在于密闭作用，将微型推进器7封闭于其中，可以起到防潮作用，另外，推进剂10燃烧后产生的热膨胀气体13、残余物等也封闭在其中，进一步减少进入消化道的可能性；另外，弹性波纹管也可以起到一定的防护作用，推进剂燃烧后产生的推力被限制于其中，可以增加产品的安全性。

本实施例的电源机构2采用纽扣电池，外壳1为具有良好生物相容性的聚碳酸酯制作而成，外壳1的连接处利用医用粘接剂粘接固定。本实施例的释药微电子胶囊长度为30mm，直径为11mm。

图8是本实施例含有波纹管的释药微电子胶囊的结构示意图。

图9是本实施例含有波纹管的释药微电子胶囊的药物释放过程示意图。

实施例4：

本实施例的主要结构和实施例2相同，不同之处在于：本实施例的释药微电子胶囊的电源机构2为耦合式感应电源，该电源机构包括能量耦合线圈26、谐振电路28，谐振电路28和控制电路3制作为一体，能量耦合线圈26耦合体外电磁场发生装置产生的电磁波能量，通过谐振电路28，将感应的电能施加于点火器8。

本实施例的能量耦合线圈26绕制在线圈支架27上，能量耦合线圈26采用直径0.1-0.2mm的铜材漆包线绕制而成，线圈支架27为聚碳酸酯材料制作，外壳1为具有良好生物相容性的聚碳酸酯制作而成，外壳1的连接处利用医用粘接剂粘接固定。本实施例的释药微电子胶囊长度为30mm，直径为11.5mm。

图10是本发明的具有耦合式感应电源的释药微电子胶囊的结构示意图。

图11是本发明的具有耦合式感应电源的释药微电子胶囊的电路结构示意图。

Claims (8)

1.释药微电子胶囊，包括外壳、电源机构、控制电路、驱动机构、活塞、药物释放通道机构，其特征在于所述释药微电子胶囊的驱动机构包括微型推进器，该微型推进器包括点火器、推进剂仓、喷口、推进剂，释药微电子胶囊的控制电路发出释药信号后，点火器和电源电路接通，点火器点燃推进剂，推进剂点燃后产生气体和热量，膨胀的气体从喷口喷出，产生的推进力施加于活塞上，活塞向前运动并打开药物释放通道机构，将药物释放出来。

2.根据权利要求1所述的释药微电子胶囊，其特征在于所述的点火器包括一个微型薄膜电阻，其结构为：微型薄膜电阻为厚度小于0.1mmm的金属薄膜或者半导体材料薄膜，微型薄膜电阻具有小于0.2mm的支撑基底，支撑基底的面积大于薄膜电阻的面积，支撑基底的边缘具有支撑肩，形成桥式结构，微型薄膜电阻所在位置的支撑基底成为桥面。

3.根据权利要求1所述的释药微电子胶囊，其特征在于所述的点火器上覆盖一层起爆药剂，起爆药物的覆盖厚度在0.01-0.5mm之间。

4.根据权利要求1所述的释药微电子胶囊，其特征在于所述的推进剂仓的底部和点火器距离为0.05～1mm之间，推进剂仓的底部具有直径在0.1-1mm之间的圆通孔。

5.根据权利要求4所述的释药微电子胶囊，其特征在于所述的推进剂仓的底部包括一层聚合物薄膜，薄膜厚度小于0.1mm。

6.根据权利要求1所述的释药微电子胶囊，其特征在于所述的释药微电子胶囊包括一个滑动式防护罩，所述滑动式防护罩包括2-5个直径不同的圆筒、推进板、后支撑板，滑动式防护罩处于收缩状态时，直径大的圆筒罩在直径小的圆筒外面，圆筒的一端具有向内的内向凸边，另外一端具有向外的外向凸边，邻近的两个圆筒，直径大的圆筒的内向凸边的内径小于直径小的圆筒的外向凸边的外径，滑动式防护罩处于拉伸状态时，当直径大的圆筒向一边滑动到端部时，该圆筒的内向凸边和位于其中的圆筒的外向凸边形成阻挡，各个圆筒形成滑动式连接，直径最大的圆筒的朝向活塞的一端固定连接有推进板，直径最小的圆筒的朝向控制电路的一端固定连接有后支撑板，圆筒、推进板、后支撑板构成一个密闭仓，微型推进器封装于该密闭仓中，微型推进器的电路线穿过后支撑板和控制电路连接。

7.根据权利要求1所述的释药微电子胶囊，其特征在于所述的释药微电子胶囊包括一个弹性波纹管，波纹管朝向活塞的一端固定连接有推进板，波纹管朝向控制电路的一端固定连接有后支撑板，波纹管、推进板、后支撑板构成一个密闭仓，微型推进器封装于该密闭仓中，微型推进器的电路线穿过后支撑板和控制电路连接。

8.根据权利要求1所述的释药微电子胶囊，其特征在于所述的电源机构为耦合式感应电源，该电源机构包括能量耦合线圈、谐振电路，谐振电路和控制电路制作为一体，能量耦合线圈耦合体外电磁场发生装置产生的电磁波能量，通过谐振电路，将感应的电能施加于点火器。

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