CN101286048A - 可编程口服给药系统 - Google Patents

Abstract

可编程口服给药系统，用于在动物或人体的消化道按照编制的特定程序释放药物，系统包括编程控制器、释药电子胶囊，编程控制器包括信息输入机构、信息处理机构、信息存储机构、无线电信号发射机构，释药电子胶囊包括无线电信号接收模块、控制电路模块、阵列式释药器，无线电信号接收模块用于接收编程控制器发射的带有药物释放节律信息的无线电编程控释信号，控制电路模块基于接收的无线电编程控释信号控制阵列式释药器工作，阵列式释药器将药物逐次释放出释药电子胶囊。本发明具有以下技术效果：能够根据患者个体差异设定药物释放节律，能够多次释放药物，控制准确、不受消化道环境个体差异影响，使用方便灵活。

Description

可编程口服给药系统

技术领域：

本发明涉及一种基于电子技术的可编程口服给药系统，用于在动物或人体的消化道按照编制的特定程序释放药物。

背景技术：

口服给药系统当前仍然是最主流的给药方式。近年来，由于时辰生物学和时辰药理学的发展，发现人的多种生理指标，如血压、血糖、血中肾上腺皮质激素和其他各种激素的含量都具有昼夜节律性，同时发现某些疾病也显示出节律性特点，如心绞痛、胃酸分泌、偏头痛、癫痫、关节炎和风湿病等都存在昼夜波动现象，哮喘患者的呼吸困难发作呈现白天-夜晚变化，大量临床观察发现凌晨是哮喘的高发期，心肌梗死发病也具有类似情况，另一方面，研究表明疾病的昼夜节律还引起了治疗药物体内药动学和药效学的昼夜变化。

当前的基于生物材料的口服脉冲制剂进入人体内后可以经过一段预先设定的时滞再溶出，利用时滞技术来响应患者的疾病节律，但是，尽管当前口服脉冲给药系统已经具有较高的时控准确性，但是单纯基于生物材料技术的口服脉冲给药系统面临着个体化差异的严峻挑战，存在的主要问题在于：(1)同一种脉冲释药制剂，在不同的患者体内具有不同的时滞特性。其主要原因在于不同患者存在个体差异，影响因素包括遗传因素、生理因素、病理因素、食物结构、胃肠道微生态环境、胃肠道动力特征等等，导致同一种脉冲释药制剂在不同患者体内具有不同时间的时滞，从而无法准确地响应患者疾病的生命节律。(2)同一种疾病，不同患者具有不同的生命节律，因此同样的制剂在不同患者体内的疗效差异较大，面向大批量制造的口服脉冲制剂难于准确响应生命节律，迫切需要一种能够响应患者个体差异，可以方便的预设释药时间的口服给药系统。例如，高血压患者早晨醒来时体内儿茶酚胺水平增高，最容易出现问题，一般而言，最佳给药时间为凌晨三点左右，但是很多患者因作息规律不同、体质差异等因素，其体内儿茶酚胺水平增高的时间相差很大，根据该统计规律研制的脉冲控释片在使用中，部分患者因药物的错误时间的脉冲释放，增加了患者对药物的耐受性，反而降低了该药物的治疗效果。在口服给药系统领域，单纯基于生物材料技术、并且面向大批量制造的口服脉冲制剂存在的难于准确响应生命节律、个体差异明显的问题，在个性化医疗(Personality Medicine)发展趋势下，已经成为口服给药系统中的一个迫切问题。

除了对于上述具有节律性的疾病的治疗，需要一种新型的口服给药系统，这种新型的口服给药系统应该满足以下条件：(1)方便性。最好是在较长时间内，如24小时内只需要口服一次药物，另外，由于不同的患者具有不同的疾病节律，因此，给药系统应该能够根据患者的不同来释放药物，即医生可以按照患者的个体差异设置不同的药物释放程序。(2)能够在疾病规律相关的特定时间点内释放出药物，以获得最佳的治疗效果，其中能够按照特定的时间间隔多次释放药物是重要的技术要求。而当前的口服给药系统均难于满足上述技术要求，因此，迫切需要一种新型的口服给药系统。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可以能够根据患者个体差异设定药物释放规律，能够多次释放药物，使用方便的可编程口服给药系统。

本发明的技术方案如下所述：

可编程口服给药系统，包括编程控制器、释药电子胶囊，编程控制器包括信息输入机构、信息处理机构、信息存储机构、无线电信号发射机构，信息输入机构用于输入药物释放节律信息，信息处理机构根据输入的药物释放节律信息生成编程控释信息，信息存储机构用于存储编程控释信息，无线电信号发射机构用于将编程控释信息以无线电信号的方式发射；释药电子胶囊包括无线电信号接收模块、控制电路模块、阵列式释药器，所述的无线电信号接收模块用于接收编程控制器发射的带有药物释放节律信息的无线电编程控释信号，控制电路模块基于接收的无线电编程控释信号控制阵列式释药器工作，阵列式释药器用于将药物逐次释放出释药电子胶囊。

技术方案中所述的编程控制器可以为一个便携式手持装置，所包括的信息输入机构可以为键盘、或者为手写输入装置、或者为其他数据通信接口；所述的编程控制器也可以为一个移动电话；所述编程控制器也可以包括无线电信号功率放大器、无线电信号发射天线，所述无线电信号发射天线可以为一个背心式可穿戴装置。

技术方案中所述的释药电子胶囊中的无线电信号接收模块可以包括导线线圈及谐振电路，该导线线圈及谐振电路形成的谐振点等于无线电信号发射天线的发射频率；所述的释药电子胶囊也可以不包括电池，导线线圈及谐振电路耦合无线电信号发射天线发射的电磁波能量而作为释药电子胶囊的能量源。

技术方案中的阵列式释药器包括一个释药驱动器阵列和一个储药仓阵列，释药驱动器阵列包括N个释药微驱动器，储药仓阵列包括N个微型储药仓，其中N为大于或等于2并且小于1000的自然数，每个释药微驱动器和一个微型储药仓构成一个微型释药单元，微型储药仓用于封装待释放药物。所述的阵列式释药器中的释药微驱动器可以为一个微化学推进器，该微化学推进器包括点火器、推进剂仓、推进剂。

技术方案中所述的释药电子胶囊可以包括一个正常情况下处于闭合状态的磁控开关。

本发明的工作过程及原理为：

在吞服药物之前，医生根据患者的疾病特征等信息确定药物释放节律信息，医生将药物释放节律信息通过信息输入机构输入编程控制器，具体操作方式可以为键盘输入、或者数据导入等。信息处理机构根据输入的药物释放节律信息生成编程控释信息，信息存储机构将编程控释信息存储。患者吞服释药电子胶囊后，患者将编程控制器携带在身边或者穿戴在身上。编程控制器按照设定的编程控释信息，利用无线电信号发射机构将编程控释信息以无线电信号的方式发射。位于患者体内的释药电子胶囊中的无线电信号接收模块实时接收编程控制器发射的带有药物释放节律信息的无线电编程控释信号，控制电路模块基于接收的无线电编程控释信号控制阵列式释药器工作，阵列式释药器将药物逐次释放出释药电子胶囊。药物通过人体或者动物的消化道进入血液循环系统，从而在人体或者动物体内产生特定规律的血药浓度，达到预定的治疗效果。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.可以能够根据患者个体差异设定药物释放节律。释药电子胶囊释放药物的规律，是由位于体外的编程控制器所控制，是一种“可编程”的口服给药系统。。

2.能够多次释放药物。本发明采用了阵列式释药器，可以多次释放药物，从而实现了脉冲药物释放，可以多次在根据患者疾病节律释放药物，达到最佳疗效。

3.控制准确、不受消化道环境个体差异影响。释药电子胶囊释放药物的规律由体外编程控制器所控制，不受消化道环境个体差异影响。避免了传统的利用药物制剂在体内降解、溶解、崩解等特性的个体化差异明显的缺点。

4.使用方便灵活。释药电子胶囊释放药物的规律由位于体外的编程控制器所控制，医生可以根据患者的不同，对编程控制器的药物释放节律信息进行调整，相对于药物释放节律固化在释药电子胶囊的内部控制电路的方案而言，该技术方案更具有灵活性，使用也更为方便。

附图说明：

图1是本发明的可编程口服给药系统的组成示意图。

图2是本发明的可编程口服给药系统的一种编程控制器的组成示意图。

图3是本发明中包括导线线圈与谐振电路的无线电信号接收模块的组成示意图。

图4是本发明的一种释药电子胶囊组成示意图。

图5是本发明的一种释药电子胶囊组成示意图。

图6是本发明的具有9个微型储药仓的释药电子胶囊的外观图。

图7是本发明的具有4个微型储药仓的释药电子胶囊的外观图。

图8是本发明的包括微化学推进器的阵列式释药器结构示意图。

图9是本发明的包括微化学推进器的阵列式释药器的药物释放过程(释放中)示意图。

图10是本发明的包括微化学推进器的阵列式释药器的药物释放过程(释放完成)示意图。

图11是本发明的包括4个微型储药仓的可编程口服给药系统的编程控释信号发生过程及对应的血药浓度曲线图。

在图1至图15中：

1-编程控制器，2-释药电子胶囊，3-信息输入机构，4-信息处理机构，5-信息存储机构，6-无线电信号发射机构，7-无线电信号接收模块，8-电池，9-控制电路模块，10一阵列式释药器，11-无线电信号功率放大器，12-无线电信号发射天线，13-线缆，14-背心式可穿戴装置，15-导线线圈，16-谐振电路，17-释药驱动器阵列，18-储药仓阵列，19-释药微驱动器，20-微型储药仓，21-点火器，22-推进剂仓，23推进剂，24-活塞，25-可脱离密封塞，26-药液。

具体实施方式：

本实施例给出本发明的可编程口服给药系统的具体实施方式，系统包括编程控制器1、释药电子胶囊2，如图1所示。编程控制器1包括信息输入机构3、信息处理机构4、信息存储机构5、无线电信号发射机构6，信息输入机构3用于输入药物释放节律信息，信息处理机构4根据输入的药物释放节律信息生成编程控释信息，信息存储机构5用于存储编程控释信息，无线电信号发射机构6用于将编程控释信息以无线电信号的方式发射。本实施例中的释药电子胶囊2包括无线电信号接收模块7、电池8、控制电路模块9、阵列式释药器10，所述的无线电信号接收模块7用于接收编程控制器1发射的带有药物释放节律信息的无线电编程控释信号，控制电路模块9基于接收的无线电编程控释信号控制阵列式释药器10工作，阵列式释药器10用于将药物逐次释放出释药电子胶囊2。

实施例中的编程控制器2可以为一个便携式手持装置，所包括的信息输入机构3可以为键盘、或者为手写输入装置、或者为其他数据通信接口，编程控制器2也可以为一个移动电话。在具体实施中，编程控制器2也可以包括无线电信号功率放大器11、无线电信号发射天线12，所述无线电信号发射天线12可以为一个背心式可穿戴装置，发射天线安装在背心式装置中，患者穿戴在身上，通过线缆13和编程控制器1相连接，如图2所示。

实施例中的的释药电子胶囊2中的无线电信号接收模块7也可以包括导线线圈15及谐振电路16，该导线线圈15及谐振电路16形成的谐振点等于无线电信号发射机构6的发射频率，如图3所示。实施中，所述的释药电子胶囊2也可以不包括电池8，导线线圈15及谐振电路16耦合无线电信号发射机构6发射的电磁波能量而作为释药电子胶囊2的能量源，如图4所示，该实施方式有利于节约释药电子胶囊2的空间。

实施例中的阵列式释药器10包括一个释药驱动器阵列17和一个储药仓阵列18，如图5所示。释药驱动器阵列17包括N个释药微驱动器19，储药仓阵列18包括N个微型储药仓20，其中N为大于或等于2并且小于1000的自然数，N的取值取决于实际需要，N的数值越大，对微加工工艺的要求也越高，当前的基于硅基的微机械电子工艺能够满足工艺要求，在本实施例中，我们在图6，图7中分别给出了N＝9、N＝4的释药电子胶囊外观图。每个释药微驱动器19和一个微型储药仓20构成一个微型释药单元，微型储药仓20用于封装待释放药物。

在本实施例中，阵列式释药器10中的释药微驱动器19为一个微化学推进器，该微化学推进器包括点火器21、推进剂仓22、推进剂23，如图8所示。微型储药仓20包括一个活塞24，活塞24封装在推进剂仓22与微型储药仓20之间，微型储药仓20的另一端是一个可脱离的密封头25，可脱离的密封头25一般由具有良好生物相容性的柔性医用塑料制作而成，如硅橡胶，也可以为可降解的其他生物材料制作而成，可脱离的密封头25和微型储药仓20的内壁的摩擦力一般在0.2-5牛顿之间，既能确保密封，又能够在适当的推进力下脱离。微型储药仓20还包括防止活塞脱离的结构。

该微化学推进器19的加工工艺可以参考用于微纳卫星的微推进器的加工工艺，其加工材料可以在硅基上进行，也可以在聚合物或者金属上进行，其中微推进剂可以为常规的化学推进剂。本实施例中的点火器21可以为一个微型发热电阻，控制电路模块9产生一个脉冲信号施加于点火器21上，脉冲信号可以为一个脉冲电压信号，该脉冲电压信号使得微型发热电阻温度快速升高，从而点燃推进剂，推进剂驱动活塞24向前运动，产生的压力迫使可脱离的密封头25脱离，进而药液26脱离储药仓20并释放出来。其工作过程如图9、图10所示，其中图9是其中一个释药驱动器正在释药的工作过程示意图，图10是其中一个释药驱动器已经完成释药过程的示意图，示意图中的待释放药物26为液体制剂，在实施过程中，也可以为粉末制剂、或者微颗粒制剂、或者片状制剂。

本实施例的释药电子胶囊的长度在15-40mm之间，直径在6-15mm之间，优选的尺寸为长度为29mm，直径10mm。胶囊外壳为医用塑料制作而成，如聚碳酸酯、或者聚乙烯等。本实施例中的控制电路模块9包括一个微型单片机或者一个微型专用集成电路，单片机的尺寸满足胶囊的尺寸和能量消耗要求。实施例中的释药电子胶囊2可以包括一个正常情况下处于闭合状态的磁控开关，在胶囊吞服之前，磁控开关靠近一个永磁体，该永磁体产生的磁场使得磁控开关断开，从而使得数字化脉冲释药电子胶囊的电路断开，吞服后，磁控开关闭合，电路导通，控制电路模块9开始工作。

图11是本实施例的包括4个微型储药仓的释药电子胶囊的一种编程控释信息发生过程及对应的血药浓度曲线示意图。位于患者体外的编程控制器1在吞服释药电子胶囊2后的6小时、12小时、18小时、24小时分别利用无线电信号发射机构6将编程控释信息以无线电信号的方式发射，释药电子胶囊2的无线电信号接收模块7实时接收编程控释信号，控制电路模块9基于接收的无线电编程控释信号控制阵列式释药器10工作，药物在上述时间点，分别由不同的微型储药仓中释放出来，药物通过消化道进入血液循环系统，产生对应的血药浓度曲线，分别在吞服后的6小时、12小时、18小时、24小时附近的区间产生4个血药浓度峰值，从而实现特定的治疗效果。

医生可以根据患者的实际情况，利用位于体外的编程控制器2设置特定的编程控释信息，从而获得不同的释药节律，获得不同的治疗效果，利用编程控制器设置释药节律，相对于将药物释放节律固化在电子胶囊中的技术方案而言，医生可以方便地调节释药规律，从而更方便地实现个性化给药。

Claims (9)

1.可编程口服给药系统，其特征在于所述系统包括编程控制器、释药电子胶囊，编程控制器包括信息输入机构、信息处理机构、信息存储机构、无线电信号发射机构，信息输入机构用于输入药物释放节律信息，信息处理机构根据输入的药物释放节律信息生成编程控释信息，信息存储机构用于存储编程控释信息，无线电信号发射机构用于将编程控释信息以无线电信号方式发射；所述释药电子胶囊包括无线电信号接收模块、控制电路模块、阵列式释药器，所述的无线电信号接收模块用于接收编程控制器发射的带有药物释放节律信息的无线电编程控释信号，控制电路模块基于接收的无线电编程控释信号控制阵列式释药器工作，阵列式释药器用于将药物逐次释放出释药电子胶囊。

2.根据权利要求1所述的可编程口服给药系统，其特征在于：所述的编程控制器为一个便携式手持装置，所述的信息输入机构可以为键盘、或者为手写输入装置、或者为其他数据通信接口。

3.根据权利要求2所述的可编程口服给药系统，其特征在于：所述的编程控制器为一个移动电话。

4.根据权利要求1所述的可编程口服给药系统，其特征在于：所述的编程控制器包括无线电信号功率放大器、无线电信号发射天线，所述的无线电信号发射天线为一个背心式可穿戴装置。

5.根据权利要求4所述的可编程口服给药系统，其特征在于：所述的释药电子胶囊中的无线电信号接收模块包括导线线圈及谐振电路，该导线线圈及谐振电路形成的谐振点等于无线电信号发射天线的发射频率。

6.根据权利要求5所述的可编程口服给药系统，其特征在于：所述的释药电子胶囊不包括电池，导线线圈及谐振电路耦合无线电信号发射天线发射的电磁波能量而作为释药电子胶囊的能量源。

7.根据权利要求1所述的可编程口服给药系统，其特征在于：所述阵列式释药器包括一个释药驱动器阵列和一个储药仓阵列，释药驱动器阵列包括N个释药微驱动器，储药仓阵列包括N个微型储药仓，其中N为大于或等于2并且小于1000的自然数，每个释药微驱动器和一个微型储药仓构成一个微型释药单元，微型储药仓用于封装待释放药物。

8.根据权利要求7所述的可编程口服给药系统，其特征在于：所述的阵列式释药器中的释药微驱动器为一个微化学推进器，该微化学推进器包括点火器、推进剂仓、推进剂。

9.根据权利要求1所述的可编程口服给药系统，其特征在于：所述的释药电子胶囊包括一个正常情况下处于闭合状态的磁控开关。

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