CN101511421A - 用于预定量物品的受控释放的设备 - Google Patents
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Abstract
用于预定量物品的受控释放的设备和用于生产用于预定量物品的受控释放的设备的方法。为了基于各个隔室的多重性实现物品的受控释放,贮存器形成在塑料衬底中,这使得物品输运设备变得灵活,并且适用于体内和体外部分。塑料药物释放贮存器的制造技术与有源矩阵阵列技术兼容,实现了基于有源矩阵原理对输运的控制。各种应用例如受控外部药物输运(贴皮),植入式药物输运和口服药物输运(电子药丸)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于预定量物品的受控释放的设备。本发明还涉及一种生产用于预定量物品的受控释放的设备的方法。
背景技术
将微小、精确量的一种或多种化学药品准确释入载液在许多不同的科学和工业领域中非常重要。药品中的例子包括使用静脉注射的方法、通过侵肺或吸入方法或者通过由血管支架设备释药来实现对病人的给药。诊断中的例子包括将反应物释入液体以进行DNA或遗传分析、组合化学、或在环境样本中检测特殊分子。涉及将化学药品释入载液的其它应用包括将来自设备的香味和治疗香气释入空气和将调味剂释入液体以产生饮品。
用于预定量物品的受控释放的设备为人们所公知。例如,美国专利申请US2004/0034333 A1公开了一种用于药物的受控输运的植入式设备,所述设备包括具有包含供释放的分子的贮存器的微型芯片。所述微型芯片设备包括衬底,所述衬底中至少两个贮存器包含供释放的分子并且贮存器盖位于部分贮存器之上或之中并位于分子之上,因此通过经过或根据贮存器盖的分解或破裂的扩散,分子能够从所述设备可控地被释放。单个微型芯片的每一个贮存器可以包含能够被单独释放的不同分子。已知设备的一个缺点在于每个贮存器直接与电极接触,所述电极用于通过提供电流来电力地破坏密封层或所述盖以释放药物。对于将由其释放药物的每个隔室或每个贮存器来说需要外部电连接。现有技术系统的弱点在于具有外部电连接的所述密封层或所述盖形成了精细控制的刚性释放机构。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于预定量物品的受控释放的设备,其具有更多数量的隔室,其中所述设备与主体形状的适配有所加强。
根据本发明,上述目的是通过一种用于预定量物品的受控释放的设备和一种生产用于预定量物品的受控释放的设备的方法来实现的。所述用于至少一种预定量物品的受控释放的设备包括隔室的矩阵设置,每个隔室的物品的释放通过有源矩阵可以控制并且每个隔室由至少一个释放机构封闭,其中所述有源矩阵至少部分地设在第一衬底层上,并且所述释放机构设在第二衬底层上。
根据本发明的设备的优点在于基于各个药物释放隔室的多重性可以实现受控的药品或药物输运系统,其中每个隔室的有源矩阵和释放机构都设在衬底层上。所述设备有利地不包括任何可破坏的刚性部分,并且因此,例如可以弯曲地应用到病人的手臂或者在体内包裹(例如癌症)肿瘤。
本发明的另一优点在于药品或药物的输运控制基于有源矩阵原理。这与现有技术系统形成对比,其中每个隔室直接连接至电连接。通过使用有源矩阵,能够实现以可控方式将药品从量级从100到1,000,000的大量隔室中的任何一个中释放出来。如果由专用控制设备单独控制的每个隔室需要集成的成本和空间使得这样的控制系统价格过高便不可行。
本发明涉及的有源矩阵通过经由至少一个有源组件将每个隔室或至少隔室的每个释放机构(例如关联于隔室的或属于隔室的两个电极)电连接至多个选择线之一和/或多个信号线之一来实现。所述有源矩阵通过经由有源电力或电子组件将隔室的释放机构的至少一个电极连接至所述选择线和/或信号线来实现。这样的有源组件特别包括晶体管,如开关晶体管(FET晶体管(场效应晶体管)和/或双极晶体管),但是也可以包括其它设备,例如二极管或MIM(金属-绝缘体-金属)二极管。本发明的又一优点在于由此作为例如外部药物输运系统(贴皮)的应用,植入式药品输运系统或口服药品输运系统(电子药丸)是可能的。根据本发明的药品输运系统可以用于单种药物的输运,但是可以有利地用于从相同的阵列或相同的设备施加几种不同药品的系统。在优选实施例中,每个隔室具有至少一个晶体管。在本发明的替换优选实施例中,每个隔室具有第一晶体管和第二晶体管。使用一个晶体管或多个晶体管作为本发明设备中的有源组件的优点在于可以使得本发明设备低成本而且还比较小,因为可以在例如玻璃衬底的非常小的表面面积上设置晶体管。根据本发明,与直接将释放机构连接至选择和/或信号线相比,一个或多个晶体管的使用在选择隔室方面实现了先进的特异性。使用一个晶体管作为有源组件旨在相对减少隔室的所需尺寸(例如所需要的表面面积)。至少第一和第二晶体管的使用旨在提高驱动隔室的功能性(例如控制药物释放的电流和/或电压)或者旨在提高所述设备的功能性(例如包括每个隔室的其它功能,如记忆药物释放是否已经发生)。
根据本发明十分优选的是使用薄膜晶体管作为所述设备的每个隔室的一个晶体管或多个晶体管。这使得所述设备更加低成本并且可以使用更轻的材料。
在另一优选实施例中,所述有源组件包括存储装置。这在为了提供对本发明设备的功能性的增强控制可能性方面有利。
在本发明的优选实施例中,所述释放机构是一次性释放机构。这意味着通过施加超过阈值的释放信号所述释放机构以某种方式被“破坏”,而且所述释放机构不能再被使用。因此,可以提供成本非常低和易于制造的释放机构。然而,本发明也倾向于这样的释放机构,其在(第一次)被打开之后可以关闭,并且此外至少第二次可以再打开。采用可再关闭和可再打开的释放机构的这样的实施例是次优选的,因为这通常意味着成本增加。在本发明的又一优选实施例中,隔室的释放机构被设为可以通过在第一电极和第二电极之间施加电势而移除或分解。因此可以十分轻易和快速地控制药物从隔室之一释放出来。更加优选地,通过电化学反应或通过加热释放机构,优选地通过电流,所述释放机构被激活。所述设备可以以十分低成本的方式生产,并且物品的释放可以更加快速和更加精确地进行。
本发明的其它实施例设有用于控制物品释放的控制单元。更加优选地,隔室的数量为至少100,优选地为至少1,000,更优选地为至少10,000,进一步优选地为至少100,000,而最优选地为1,000,000个隔室。
在本发明的优选实施例中,隔室的设置位于第一衬底层和第二衬底层之间。有利地,物品被保持在第一衬底层和第二衬底层之间,因此所述隔室结构可以保持简化。
每个隔室的释放机构优选地经过所述隔室连接至有源矩阵。更优选地,每个隔室的释放机构直接连接至有源矩阵,特别是通过释放机构的传导层,其从第二衬底层经过所述隔室延伸至第一衬底层。因此,可以提供十分可靠的接触。替换优选地,每个隔室的释放机构通过隔室中的物品间接连接至有源矩阵。该实施例有利地使用电化学释放机构。
在本发明的优选实施例中,第一衬底层和第二衬底层设在隔室设置的相同侧上,尤其是所述第一衬底层和第二衬底层相邻设置。有利地,所述释放机构和有源矩阵可以轻易地被合并,这便于有源矩阵和释放机构之间的电接触。因此第一衬底层和第二衬底层的组合从一侧框定了所述隔室,更优选地,物品可以典型地通过第二衬底层的破裂而经过第一衬底层被释放。最为优选地,第一衬底层和/或第二衬底层被设为薄膜。所述薄膜第二衬底层可以有利地具有了现有药物释放设备的薄型金属/电介质层的功能。
所述第一衬底层和/或第二衬底层优选地为柔性。所述设备有利地适用于不同应用并且十分鲁棒。
在另一优选实施例中,所述第一衬底层和/或第二衬底层经受机械应力。尤其是对于薄型柔性第一衬底层和/或第二衬底层,释放机构的破裂有利地被加强。例如,取决于聚酰亚胺的选择,作为衬底材料的聚酰亚胺可以具有介于3ppm/k到50ppm/k之间的热膨胀系数(CTE)。优选地,第二衬底层的热膨胀系数与第一衬底层的热膨胀系数不同。附加地或者替换地,第二衬底层的热膨胀系数与另一衬底层的热膨胀系数不同。由此,可以在相邻的第一衬底层和第二衬底层之间引入拉伸应力,这将加强破裂。
在优选实施例中,隔室(20)被设置在背板中。所述背板结构简单,其以低成本生产并填充有物品。组合的第一和第二衬底层可以有利地被层压到所述背板以密封所述物品。
在又一优选实施例中,隔室的体积至少部分地由第一衬底层和/或第二衬底层的形状确定。本领域技术人员理解所述隔室至少部分地由第一衬底层和/或第二衬底层组成。所述物品被有利地填入第一衬底层和/或第二衬底层,并且通过将完全无结构性的背板层压到第一衬底层和/或第二衬底层来封闭所述隔室。所述简单的无结构性的背板允许更为柔性的设备。
在另一优选实施例中,所述设备十分柔软以至于它可以卷曲起来。而且卷曲设备是优选的。卷曲设备可以更加轻易地适配进微小的紧凑空间,包括静脉或动脉。例如,卷曲设备可以这样制得:通过提供扁平封装,机械地将其卷曲起来,并通过粘合剂、绷带或焊接或者通过故意将机械应力引入薄型柔性第一衬底层和/或第二衬底层而将其固定位置,以便使得所述层可以卷曲。
在本发明的再一优选实施例中,第一组隔室被设为包含第一物品,而第二组隔室被设为包含第二物品。根据本发明的设备的优点在于可以在本发明设备的结构中实现非常灵活的衬底释放机构。例如,可以提供不同尺寸的隔室,从而能够包含不同体积的一种或多种待释放的物品。例如,如果在给定时刻,要释放更大量的物品,设备可以被相应地控制并打开具有适当尺寸的隔室,从而适当体积的物品被释放。这取代了从一定数量的较小隔室释放相同量的物品,其具有相同效果。当然,从一个单独的隔室释放出适当量的物品更易于控制,因此将根据本发明的设备制造得更加微小、更轻并且成本更低。因此,所述第一和第二物品可以不同或相同。另一种改善释放物品(例如药物等等)的灵活性的方法是在设备上不同隔室中提供若干不同的物品或物品的不同混合物,所述不同隔室具有相同或不同的尺寸。因此可以控制地将例如两种药物在当天或在另一时间段交替地释放给病人。替换地,也可以例如通过提供不同尺寸的隔室以及在不同尺寸的隔室中提供不同物品来进一步提高本发明设备的使用灵活性。根据本发明,优选地是第一组和/或第二组的隔室包括至少两个不同的体积。因此也可以使第一组隔室具有第一体积或包含第一量的物品,而第二组隔室包含第一量的二倍,第三组包含第一量的四倍,并且第四组隔室包含第一量的八倍。因此,释放一种或多种物品的灵活性得以进一步加强。
本发明还包括生产用于预定量的至少一种物品的受控释放的设备的方法,所述方法包括步骤:
-提供隔室的矩阵设置,
-提供至少部分在第一衬底层上的有源矩阵,用于控制每个隔室的物品释放,
-在第二衬底层上为每个隔室提供释放机构,
-对隔室进行物品填充,
-将第一衬底层和/或第二衬底层层压到背板。
所述生产方法有利地实现了十分鲁棒和多种用途的可控药物释放系统的低成本制造。
优选地,所述有源矩阵制造在塑料或金属箔衬底上,从而提供有利地薄膜柔性第一衬底层。替代优选地,所述有源矩阵被制造在辅助衬底上,然后从所述辅助衬底被转移至柔性衬底,这有利地降低了生产成本。更为优选地,所述辅助衬底涂覆有薄型和/或柔性衬底层,所述有源矩阵被制造在所述已涂覆的辅助衬底上并且随后所述薄型和/或柔性衬底层从所述辅助衬底被剥离,特别是通过使用激光设备。优选地,所述被剥离的薄型和/或柔性衬底层形成了所述释放设备的一部分。
在生产过程的另一优选实施例中,第一衬底层和/或第二衬底层经受机械应力,并且在从辅助衬底剥离之后,所述设备由于机械应力而卷曲起来。替代优选地,所述设备被设为扁平封装,随后所述扁平封装卷曲起来并固定为卷曲状态。卷曲设备可以有利地适配进微小的紧凑空间。
根据下面的详细描述,并结合附图(其通过举例说明了本发明的原理),本发明的这些和其它特点、特质和优点将变得明显。说明书仅作举例,并非对本发明的限制。以下所列参考图示即指附图。
附图说明
图1示意性地示出根据现有技术的设备100,说明了这种类型的设备的原理结构。
图2示意性地示出根据本发明的设备。
图3a到3c示出根据本发明的三个实施例的示意部分。
图4和5示出其它实施例的示意部分。
图6a和6b示意性地示出又一实施例中隔室的功能。
图7示意性地示出设备的另一实施例。
图8示出根据本发明的设备中隔室的四种不同设置。
具体实施方式
本发明将参照特定实施例并参考附图而得以阐明,但本发明不局限于此,而是仅受权利要求的限制。所述附图仅为示意性的而非限制。在附图中,一些组件的尺寸可以被放大或者为了说明目的而未按照比例绘制。
其中当涉及单个名称时使用了定冠词或非定冠词,例如“一”、“该”,这包括了该名称的复数,除非其它另有特殊说明。
此外,说明书和权利要求中的词语第一、第二、第三等等用于区分相似组件,而不必然表示次序或时间顺序。可以理解的是,这样使用的词语在适当的环境下可以相互转换,并且这里所述的本发明的实施例能够以除此之外的其它序列操作。
此外,说明书和权利要求中的词语顶、底、之上、之下等等用作说明目的,而不必然表示相对位置。可以理解的是,这样使用的词语在适当的环境下可以相互转换,并且这里所述的本发明的实施例能够以除这里描述或说明的方位之外的其它方位操作。
请注意,说明书和权利要求中使用的词语“包括”不应当被解释为对其后所列措施的限制;它不排除其它组件或步骤。因此,“包括装置A和B的设备”这样的表达的范围不应当局限于仅仅由组件A和B构成的设备。它意指关于本发明,只是与所述设备相关的组件有A和B。
在图1中,示意性地示出根据现有技术的已知设备100。所述已知设备100包括其中设置有多个隔室20的衬底11。所述隔室20由释放机构30(尤其是闭合盖)封闭。从图1还可以看出存在电极线,其连接到每个隔室20或至少连接到或靠近每个释放机构30。图1中没有用附图标记说明所述连接线。已知设备100还包括电极区域110。
图2中,示意性地示出本发明的设备10,其包括多个隔室20,其中只示出了九个隔室20。隔室20(下面也称为贮存器)是用于物品的容器。本领域中已知的微型电机系统方法、微模塑和微加工技术可以用于从多种材料制造带隔室20的设备10。适当的衬底材料的实例包括玻璃、金属、陶瓷、半导体、可降解和不可降解的聚合物。优选地,所述衬底是用于例如液晶显示器的有源矩阵生产的已知衬底,即玻璃、塑料膜或金属。典型地,衬底材料的生物兼容性对于体外设备应用是优选的。所述衬底或其部分在使用之前可以被涂覆、用胶囊包裹、或者保存在生物相容材料中。设备10的有形表面可以具有多种形状,并且可以是柔性的。例如,它可以具有平面或曲面的释放侧,即具有释放机构的区域。设备10的衬底可以例如从盘型、圆柱或扇形中选择定型。在一个实施例中,所述释放侧被定型以适应弯曲的组织表面。这对于向该组织表面进行治疗药剂的局部输运特别有利。在另一实施例中,背侧(释放侧的远端)被定型以适应附着表面。所述衬底可以仅由一种材料组成或者可以是复合的或多层材料,即由粘合在一起的多个相同或不同的衬底材料层组成。
在本发明设备10的图2的示意性说明中,本发明设备10的每个隔室20包括第一电极32和第二电极33。这里,第一和第二电极32、33不直接电连接,即通过例如电介质(如液体)它们基本上彼此绝缘。这意味着,通过将第一和第二电极32、33彼此分开的材料产生的电阻构成足够高的电阻率,对于所施加的电压或电势差,在第一和第二电极32、33之间不存在实际的电流。本发明设备10还包括以矩阵设置的隔室20。此外,本发明设备10包括多个选择线60和多个信号线70。这里,所述选择线和信号线以相互垂直的行列示出,当其它矩阵设置时,例如六角或三角格栅也是可以的,只要所述选择和信号线以彼此不同的方位装配。为了举例,图2中特别示出了多个选择线60中的一个特定选择线61。相应地,图2中特别示出了多个信号线70中的一个特定信号线71。图2的特定选择线61和信号线71将隔室20限定在九个隔室20的矩阵设置的中间。这意味着,通过选择特定选择线和信号线61、71,矩阵设置中间的隔室被选择来激活。对应隔室的激活通过有源矩阵40实现,在图2所示的本发明设备10的示例中,所述有源矩阵40包括每个隔室20具有一个晶体管43。所述晶体管例如是FET-晶体管,优选地是从有源矩阵液晶显示器已知的薄膜晶体管(TFT),其栅极连接至特定选择线61并且其源/漏极连接至特定信号线71。
优选地,所述薄膜晶体管可以由任何已经公知的有源矩阵技术制造,如从有源矩阵液晶显示器和其它有源矩阵显示器所已知的。这些技术包括非晶硅(a-Si)技术、低温多晶硅技术(LTPS)、纳米晶硅技术、微晶硅技术、CdSe技术、SnO技术、基于聚合物或有机半导体的技术等等。在一些情况下,仅仅一种极性的晶体管可用(例如a-Si只提供N型晶体管),而在其它情况下,两种极性的晶体管可用(例如LTPS提供n型和p型晶体管)。如果给特定选择线61施加适当的电压,则晶体管开关将变得传导,因此将特定信号线71电连接至在图2所示的隔室的矩阵设置中间的隔室20的第一电极32(连接至晶体管43的漏/源极)。这意味着通过向特定信号线71提供适当的电信号释放机构30可以被移除或激活。当然,选择和信号线60、70(或特定选择和信号线61、71)的功能也可以转化,即信号线70连接至晶体管43的栅极,选择线60连接至晶体管43的源/漏极。当然,如图2所示,每个隔室20配有一个晶体管43。每个隔室20的第二电极33共同地或成组地连接至其它电导线。为了简化,图2中并未示出该其它电导线。
为了简化,图2中没有示出释放机构30。相反,图2中示出用于驱动选择线60的第一驱动器65(也称为选择驱动器65)以及用于驱动信号线70的第二驱动器75(也称为中央驱动器75)。在图2的特定示例中,晶体管43的栅极连接至选择驱动器65(其可以被设为标准移位寄存器栅驱动器,如用于有源矩阵液晶显示器),并且晶体管43的源极连接至中央驱动器75。此外,图2中也示出了用于控制物品的释放的控制单元80。控制单元80控制第一和第二驱动器65、75,其用于通过特定选择线61、71限定特定隔室20。控制单元80也控制不同隔室20的连续激活。这意味着,例如控制单元80控制不同隔室的释放机构30的打开,以便于例如药物浓度在治疗进行期间保持在理想的治疗水平。由于药物的理想浓度针对不同病人且在治疗期间变化,因此,有必要的是,该药物释放系统非常灵活并且提供剂量几乎连续不断可变的药物。这样的药物释放系统可以由本发明设备实现。优选地,控制单元80或者具有传感器,用于确定设备10的环境中药物的实际水平,或者设备10耦合至这样的传感器设备(未示出),以便来自所述传感器设备的、指令控制单元80增加或降低药物释放的信号导致本发明设备的适当反应,即控制单元80激活第一和第二驱动器65、75以便增加或降低隔室20之内的物品的释放。
举例来说,如果药物释放(即释放机构30的打开)基于电化学反应,其破除隔室20的封装或者破除隔室20的释放机构30,并且其中需要大约1V的电压来启动电化学反应。因此可以使用标准的电压数据驱动器,如用于例如有源矩阵液晶显示器。例如,第一和第二电极之一被设为阴极,而第一和第二电极中的另一个充当阳极。所述阳极被限定为发生氧化作用的电极。能够溶解入溶液或通过施加电流或电势(电化学分解)形成可溶粒子或氧化组合物的任何导体材料可以用于制造阳极和阴极。此外,如果例如阳极附近的局部pH变化而使得这些氧化产物变为可溶,则可以使用响应于电势而通常形成氧化产物的难溶粒子的材料。合适的贮存器盖材料的实例包括金属,包括铜、金、银、锌和一些聚合物。
图2中示出的示例中的本发明设备10如下工作:在静止状态下,所有选择线60(也称为选取线60)被设定为一电压,此时晶体管43为非传导状态。在此情况下,没有释放机构30被打开并且因此没有物品或药物被释放。为了从隔室20之一释放物品或药物,包括所需隔室的整行隔室20中的晶体管被切换成传导状态(通过施加正电压)。将被激活的隔室20所处的列中的电压被设定为其释放电压(例如1V)。该电压通过传导薄膜晶体管而传至所选隔室20的第一和第二电极32、33之一,造成药物释放。所有其它列中的电压保持为不释放药物的电压(这里典型地是0V)。在药物释放之后,所选行中的晶体管32再次被设定为非传导状态,防止进一步的药物释放。
也可以通过向阵列中的一行以上提供释放信号(优选地为电压)来同时从给定线路(或给定行)中的一个以上隔室20释放药物或一种或多种物品。可以通过(使用选择驱动器65)激活选择线60中的另一个并向阵列中的一个或多个列选择线70提供释放信号(优选地为电压)来顺序地从不同行中的隔室20释放药物。图2中由特定选择线61和特定信号线71选择的特定隔室20位于隔室20的矩阵设置的中间。如果晶体管43传导并且所述特定信号线被激活,在所选隔室20的第一和第二电极32、33之间的电压达到例如1V,从而启动药物释放。其它隔室20中的电压保持在不释放药物的电压处。在药物或物品被释放之后,选择线60和信号线70再次被设定为0V,其也对应于本发明设备10的静止状态,从而节省电能。
在本发明的一个实施例中,也可以通过向一行以上(即向阵列中两个以上特定选择线61)提供释放信号来同时从给定行中的一个以上隔室释放药物或物品。则不同隔室20同时被选择激活,即通过移除释放机构30或通过分解释放机构30而被打开。因此,也可以通过激活特定选择线61并且向阵列中的一列或多列提供释放信号来同时地或顺序地从不同列中的隔室20释放药物。
在本发明的另一实施例中,所述药物输运机构,即用于打开释放机构30的机构,是基于热效应的,即加热释放机构30来破除所选隔室20的释放机构30。在此情况下,电极32、33经由加热元件而被电连接,所述加热元件可以是已知加热元件中的任何一种,例如电阻加热器、帕尔贴元件等等。
当释放机构,即释放机构30的打开机构,被设为电化学反应时,第一或第二电极32、33例如可以被设为释放机构30近处的金层。第一和/或第二电极32、33中的另一个例如是另一被公共连接的金属化电极。通过在第一和第二电极32、33之间施加电压,金层或金盖充当电化学反应中的阳极,并在施加足够高的电压时而被分解。在电化学反应已经发生之后,隔室20之内的物品或药物不再受约束并可以扩散出去。
根据所述本发明实施例中任何一个的特征,设备10可以装有电池和微型处理器或控制单元,以便完全独立。优选地,控制单元80被集成入带有隔室20的设备10。
隔室20的内含物基本上包括在当希望其释放或暴露而选择的时间之前需要与隔室20外部环境隔绝(其被保护起来)的任何对象或材料。在不同实施例中,隔室20内含物包括一定量的分子或一定量的特定物品或一定量的特定物品的混合物。某些贮存器内含物(例如催化剂或传感器)的适当功能通常不需要隔室内含物的释放。相反,它们的预期功能,例如催化或传感,发生在闭合盖30打开之后贮存器内含物暴露给隔室20外部环境之时。因此,催化剂分子或传感成分可以被释放或者可以在打开的隔室20中保持固定。其它隔室内含物(例如药物分子)常常会需要从隔室中被释放出来以便从所述设备发出并被输运至体内位置以对病人发挥出治疗效果。然而,所述药物分子可以留作某些体外应用。隔室20内含物可以基本上包括任何自然或合成的、有机或无机的分子或其混合物。所述分子基本上可以是任何形式,例如纯固态或液态、凝胶或水凝胶、溶液和乳剂、浆体或悬浮液。所讨论的分子可以与其它材料混合以控制或提高打开的隔室20的释放速率和/或时间。在不同实施例中,所述分子可以是固态混合物的形式,包括非晶或晶体混合粉末、单块固体混合物、冻干粉和固态互穿网络。在其它实施例中,所述分子为液态,包括例如溶液、乳剂、胶态悬浮液、浆体或凝胶混合物,例如水凝胶。
图3a到3c中,一部分设备10的实施例以剖视图示出。具有晶体管43的有源矩阵40设在第一衬底层41上,其可以制成在硅、玻璃或塑料衬底上。药物释放机构30(为了说明目的将其看作破裂盖)与第二衬底层31结合。释放机构30电连接至第一衬底层41上的有源矩阵40。这在图3a-c中已示出,其中在此情况下,第二衬底层31和释放机构30设在具有有源矩阵40的第一衬底层41上,药物被封闭在第一衬底层41和第二衬底层31之间所产生的隔室20中。图3a示出的设备实施例显示了通过药物的间接电接触。图3b中示出通过导体层连接,图3c中示出具有附加传导膏剂。
在图3a所示的实施例中,隔室的打开是通过从有源矩阵40经过药物到释放机构30的非直接电信号来实现的。如果释放机构30是使用电化学释放机构而破裂的,则这尤其适合。在此情况下,所有第二电极33保持在参考电压(例如0V),通过向具有有源矩阵40的第一衬底层41上的各个第一电极32施加电压,释放机构30被激活。所述方法与特定释放机构30(例如电化学释放机构)组合起来工作最佳。
图3b中,隔室20的打开是通过从有源矩阵40经由电连接34到释放机构30的直接电信号来实现的。电接触可以通过例如将传导层34从第二衬底层经过隔室20扩展至有源矩阵40的第一电极32来实现。释放机构30的第二衬底层31通过使用电阻加热机构将电流经过释放机构30发出而破裂。为了避免麻烦,在隔室20已经被填充之后一部分释放机构30必须被沉积,从第一衬底层41到第二衬底层的接触可以通过用传导膏剂35或胶35填充连接34而实现,也如图3c所示。
图4到6中示出本发明设备10的实施例,其中释放机构30被并入有源矩阵40。第一衬底层41和第二衬底层31相邻而设,这便于有源矩阵和释放机构之间的电接触。此外,由于第一衬底层41和第二衬底层31相邻而设,所以在设备的制造过程中优选地是直接在与形成释放设备相同的第二衬底层上实现一部分有源矩阵(例如栅电极、源和漏电极、寻址或数据线等等)。其结果是,除了通过(破裂的)第二衬底层被释放,所述物品通过有源矩阵40的第一衬底层41而被释放。为此,优选的是第一衬底层41为薄型和/或柔性,从而它可以取代现有释放设备的薄型金属/电介质层的功能。
已知一些用于在柔性第一衬底层41上实现有源矩阵40的方法,或者是通过将有源矩阵40直接制造在塑料或金属箔衬底上,或者通过将有源矩阵40从辅助(玻璃)衬底(有源矩阵40制造在其上)转移至柔性衬底上。另一种已知的方法如EPLaR(激光释放塑基电子装置)处理,从而有源矩阵40被准备在由薄型柔性层(例如聚酰亚胺)涂覆的辅助标准(玻璃)衬底上。随后具有有源矩阵40的薄层从辅助玻璃衬底剥离。
图4示出本发明设备的实施例,其通过有源矩阵40,即通过第一衬底层41释放物品,隔室20被限定在背板50中。所述设备基于EPLaR处理。第二衬底层31包括释放机构30,例如以金属层的电化学反应的形式,例如金阳极作为第二电极33,位于薄型柔性第二衬底层31之上,并且金阴极作为第一电极32。随意地,释放机构30的金属层可以连接至有源矩阵40上的局部电流源,此外电极32、33连接在一起以允许电流流过,并且以电阻加热机构(未示出)的形式实现所述释放机构。已连接的第一衬底层41和第二衬底层31被层压到其中设有隔室20(例如使用模压或刻蚀处理)的背板50。在已连接的第一衬底层41和第二衬底层31被层压到背板50之前,背板50中的隔室20首先被填充物品,例如使用喷墨印刷。当隔室20被激活时,除了通过(破裂的)第二衬底层释放之外,物品的释放也通过有源矩阵层40发生。
图5示出基于EPLaR处理的设备的第二个示例,其中除了通过(破裂的)第二衬底层释放之外,物品也通过有源矩阵40释放。隔室20被限定在第一和第二衬底层41、31中。药物释放机构30,例如以电化学机构(已示出)或电阻加热(未示出)形式,可以同图4中所示的相比。第一和第二衬底层41、31连接至简单的、无结构性的背板50。在简单的背板50被层压到隔室之前,隔室20首先被填充物品。
图6a和6b示出基于EPLaR处理的设备的第三个示例,其中药物通过第一和第二衬底层41、31被释放,并且图6a示出从被填充的隔室释放物品,图6b示出在隔室被打开之后。同样,第二衬底层31包括释放机构30,在此示例中,以电阻加热机构的形式。隔室20形成在塑料层51上,由背板50封闭。对于少量的物品,塑料层51将为薄型(4到100μm)并且可以使用聚酰亚胺。对于大量的物品,塑料层51可以通过使用其它塑料而制得更厚。例如,SU-8可以简单地被构图以在层中形成100到200μm厚的井。在此实施例中,释放机构30的金属层位于所述释放盖的与物品的相同侧,并且因此其可以被薄型、惰性层覆盖以防止与物品发生任何可能的反应。
图7中,示意性地示出另一实施例中,其中设备10卷曲起来,从而可以更加轻易地适配微小的紧凑空间,包括静脉或动脉。塑料卷曲设备可以通过提供扁平封装,随后机械地将其卷曲并且通过粘合剂、绷带或焊接而固定位置来生产。或者,它们可以通过故意将机械应力引入第一和/或第二衬底层41、31以便使得设备10卷曲来生产。例如,有源矩阵TFT阵列通过EPLaR处理在热膨胀系数(CTE)为50ppm/k的聚酰亚胺上生产。在完成之后所述TFT阵列是扁平的,并且一旦激光处理从辅助玻璃衬底剥离聚酰亚胺其便卷曲起来。所述卷曲是由于聚酰亚胺和例如CTE为大约3ppm/k的硝酸钙之间的CTE差造成的。在SiN沉积处理(其典型地发生于3000C)过程中,引入压力。或者,在层31和51之间引入压力,所述层是薄型柔性EPLaR层,但是可以包括具有不同CTE和/或厚度的不同聚合物。
图8中,示意性地示出本发明设备10之内的四种不同的隔室20的设置。在设备10的第一实施例中(见图8左上),所有隔室20具有相同尺寸,并且被设在矩阵设置中。隔室20的尺寸限定了包含在隔室20中的第一量的物品。所有隔室20可以包含相同的隔室,或者在第一组隔室20(未示出)中布置第一物品,在第二组隔室20(未示出)中布置第二物品。
图8中所示的第二示例(见图8右上)中,本发明设备10中第一组21隔室20具有预定尺寸,允许包含第一量的物品。第二组22隔室20包括比第一组21的隔室20更大的隔室20。因此,第二组22的隔室例如能够包含第二量的物品,其是第一量的二倍。当然,第一和第二量之间也可以是任何其它比例。第三组23隔室20包括能够包含第三量的物品的隔室20。例如,第三量是第二量的二倍,是第一量的四倍。当然,第三量也可以相对于第一和第二量被设为不同比例。通过从第一、第二或第三组21、22、23隔室20中选择特定隔室20,可以根据本发明通过只打开一个单独的隔室20来从隔室20释放更高或更低量的物品。这具有的优点在于可以非常容易地控制不同量物品的释放,尤其是对于控制单元80来说十分简单。
在图8中所示的本发明的设备10的第三示例中(见图8左下),示出具有不同组21、22、23隔室20的隔室20的矩阵设置。在第三示例中,隔室20的设置可以与第二示例中(见图8右上)的隔室20的设置相比。在第三示例中,矩阵设置的每列中的隔室的尺寸相同,而不同组的隔室通过在不同列之间改变隔室20的尺寸来实现。相反,第二示例中(见图8右上),每行隔室尺寸相同,不同行的隔室不同。
在根据本发明的设备10的隔室20的矩阵设置的第四示例中,隔室20的第一区域25被限定,其包含第一物品,隔室20的第二区域26被限定,其包含第二物品。
通过本发明的隔室20的不同矩阵设置的给出示例,在通过本发明设备10来投配不同量和/或不同物品方面具有高灵活性。通过改变隔室20的尺寸从而多种量的物品被释放,可以实现具有较少量隔室的更为灵活的药物释放。例如通过提供尺寸范围为1:2:4:8等等的隔室,可以以受控方式同时打开一个或多个隔室20来提供大范围的投配。在释放的情况下,两种以上物品(见图8中的示例4,右下)很常见,不同药物具有不同投配量。为此,优选的是,取决于将释放的药物,使得隔室20的矩阵阵列的不同部分或区域25、26具有按比例更大或更小隔室20。这优选地通过均匀地增加阵列中选择线60和/或信号线70之间的间隔来实现,如图8所示(右下),因为这最好地利用了可用的驱动器65、75,并减少设备10中包括的元件的冗余。取决于所需设备10的复杂性,需要存储器或移位寄存器来保持所使用的状态并且更新仍然可用的隔室20。这样的存储器设备可以有利地包括在设备10的控制单元80中。
Claims (23)
1.一种用于至少一种预定量物品的受控释放的设备(10),所述设备(10)包括隔室(20)的矩阵设置,其中每个隔室的物品的释放通过有源矩阵(40)可以控制并且其中每个隔室由至少一个释放机构(30)封闭,所述有源矩阵(40)至少部分地设在第一衬底层(41)上并且所述释放机构设在第二衬底层(31)上。
2.根据权利要求1的设备(10),其中所述释放机构(30)是一次性释放机构,所述释放机构(30)优选地通过电化学反应和/或通过加热所述释放机构(30)而被激活。
3.根据权利要求1的设备(10),其中所述隔室(20)的设置位于第一衬底层(41)和第二衬底层(31)之间。
4.根据权利要求1的设备(10),其中每个隔室(20)的所述释放机构(30)通过隔室(20)连接至所述有源矩阵(40)。
5.根据权利要求4的设备(10),其中每个隔室(20)的所述释放机构(30)通过释放机构的传导层(34)连接至所述有源矩阵(40),所述传导层从第二衬底层(31)经过所述隔室延伸至第一衬底层(41)。
6.根据权利要求4的设备(10),其中每个隔室(20)的所述释放机构(30)通过隔室中的物品连接至所述有源矩阵(40)。
7.根据权利要求1的设备(10),其中所述第一衬底层(41)和第二衬底层(31)设在所述隔室(20)的设置的相同侧。
8.根据权利要求1的设备(10),其中所述物品通过所述第一衬底层(41)而被释放。
9.根据权利要求1的设备(10),其中所述第一衬底层(41)和/或第二衬底层(31)被设为薄膜。
10.根据权利要求1的设备(10),其中所述第一衬底层(41)和/或第二衬底层(31)为柔性。
11.根据权利要求1的设备(10),其中所述第一衬底层(41)和/或第二衬底层(31)经受机械应力。
12.根据权利要求1的设备(10),其中第二衬底层(31)的热膨胀系数与第一衬底层(41)的热膨胀系数不同,或者第二衬底层(31)的热膨胀系数与另一衬底层的热膨胀系数不同。
13.根据权利要求1的设备(10),其中所述隔室(20)被设置在背板(50)中。
14.根据权利要求1的设备(10),其中所述隔室(20)的体积至少部分地由所述第一衬底层(41)和/或第二衬底层(31)的形状决定。
15.根据权利要求1的设备(10),其特征在于它是卷曲的。
16.根据权利要求1的设备(10),其中第一组(21)隔室(20)被设为包含第一物品,而第二组(22)隔室(20)被设为包含第二物品。
17.根据权利要求15的设备(10),其中第一组和/或第二组的隔室包括至少两种不同的体积。
18.一种生产用于至少一种预定量物品的受控释放的设备(10)的方法,所述方法包括步骤:
-提供隔室(20)的矩阵设置,
-提供至少部分在第一衬底层上(41)的有源矩阵(40),用于控制每个隔室的物品释放,
-在第二衬底层(31)上为每个隔室提供释放机构(30),
-对隔室(20)进行物品填充,
-将第一衬底层(41)和/或第二衬底层(31)层压到背板(50)上。
19.根据权利要求18的方法,其中所述有源矩阵(40)制造在塑料或金属箔衬底上。
20.根据权利要求18的方法,其中所述有源矩阵(40)制造在辅助衬底上,然后从所述辅助衬底被转移至柔性衬底。
21.根据权利要求18的方法,其中所述辅助衬底涂覆有薄型和/或柔性衬底层,所述有源矩阵制造在已涂覆的辅助衬底上,并且随后所述薄型和/或柔性衬底层从所述辅助衬底剥离。
22.根据权利要求21的方法,其中第一衬底层(41)和/或第二衬底层(31)经受机械应力,并且在从所述辅助衬底剥离之后,所述设备(10)由于机械应力而卷曲起来。
23.根据权利要求18的方法,其中所述设备(10)被设为扁平封装,随后所述扁平封装卷曲起来并固定为卷曲状态。
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