CN103230643A - 皮下植入式药物释放系统 - Google Patents

Abstract

一种皮下植入式药物释放系统，包括：一体外激励与控制电路，该体外激励与控制电路包括一第一传输电极和一第二传输电极；一皮下植入芯片，该皮下植入芯片包括一第一传输端和一第二传输端，该第一传输端与该体外激励与控制电路的第一传输电极耦接，该第二传输端与该体外激励与控制电路的第二传输电极耦接，使体外激励与控制电路与皮下植入芯片形成闭合的电流回路。本发明提供的皮下植入式药物释放系统，其利用人体皮组织作为信号传输媒介，实现药物即时有针对性的释放，在紧急情况下起到重要作用，同时对于治疗需要长期反复进行药物治疗的慢性疾病，也可起到帮助作用。

Description

皮下植入式药物释放系统

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别是指一种皮下植入式药物释放系统。

背景技术

人们在生活中经常会受到突发性疾病和意外紧急状况的威胁，如果这些突发疾病不能够得到迅速即时的治疗，很可能会引起病情恶化，甚至危机到患者的生命。传统的注射给药方式即时性较高，但现场需要有相关医务人员，且对消毒和注射技术的要求较高。在大多数突发或意外情况下，注射给药治疗往往无法顺利实施，也因此延误了对一些突发疾病的救治。而对军人、特警等特殊人群，在紧急情况下治疗时效的要求更高。另外，随着老龄化社会的来临，需要长期反复治疗的慢性病增多，因此低毒性、高针对性的治疗方式成为未来医疗的重点发展方向。

皮下植入式药物释放系统，旨在提高治疗特定疾病的针对性和即时性。相比于吃药的方式，植入式药物释放技术不需要经过人体的消化或循环系统，能够更精确的定位在需要治疗的部位，即时按需释放药物，药物使用效率高、针对性强。另外，相比于注射的方式，此方法可以使得病人实现自行救助，省去了对医疗技术和消毒环境的要求。为此，台湾大学的吕学士等曾提出了一个可无线控制的单芯片释药系统，该芯片具有生物兼容性及无线传输能力，可透过微创手术植入人体，并藉由PDA等无线装置，精密控制药物释放，以达到非侵入式的实时治疗。与此类传统的通过无线电磁耦合方式实现能量和数据通讯的植入式给药系统相比，本发明由于其采用了人体信道作为能量与控制信号的传输通路，无需在体内配置天线，降低了植入系统的体积，减小了电磁辐射的风险，又提高了能量传输的效率和安全性。

发明内容

针对患者突发性疾病和意外紧急状况下紧急治疗的困扰，本发明提供一种皮下植入式药物释放系统，其利用人体皮组织作为信号传输媒介，实现药物即时有针对性的释放，在紧急情况下起到重要作用，同时对于治疗需要长期反复进行药物治疗的慢性疾病，也可起到帮助作用。

本发明提供一种皮下植入式药物释放系统，包括：

一体外激励与控制电路，该体外激励与控制电路包括一第一传输电极和一第二传输电极；

一皮下植入芯片，该皮下植入芯片包括一第一传输端和一第二传输端，该第一传输端与该体外激励与控制电路的第一传输电极耦接，该第二传输端与该体外激励与控制电路的第二传输电极耦接，使体外激励与控制电路与皮下植入芯片形成闭合的电流回路。

此方法不需要通过金属连线也不需要通过无线方式将体内的植入体与体外设备相连。既避免了有线连接造成的伤口感染，也避免了无线电磁辐射对人体的潜在伤害，同时能提高了能量传输的效率。

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1是本发明的电路原理方框图；

图2是图1的立体图，显示皮下植入芯片2植入在皮下的状态。

具体实施方式

请参阅图1及图2所示，本发明提供一种皮下植入式药物释放系统，包括：

一体外激励与控制电路1，该体外激励与控制电路1包括一第一传输电极11和一第二传输电极12；第一传输电极11与第二传输电极12为可与人体皮肤接触的电极，且与人体接触阻抗低，并且对人体无害，可以长期使用，并可更换，如Ag/Agcl电极等。

一皮下植入芯片2，该皮下植入芯片2包括一第一传输端21和一第二传输端22，该第一传输端21与该体外激励与控制电路1的第一传输电极11耦接，该第二传输端22与该体外激励与控制电路1的第二传输电极12耦接，使体外激励与控制电路1与皮下植入芯片2形成闭合的电流回路。皮下植入芯片2的第一传输电极21与第二传输电极22则是为可植入人体皮下的电极，它与人体皮肤内层组织接触，在人体内对人体无害，且可以长期植入，如Utah平板电极等。其中该体外激励与控制电路1包括：

一激励电流源13；激励电流源13为一交流供电电源，其提供电流并不会影响人体的正常工作，其大小保证在通过药物芯片后，可以熔断包在药物存储单元26的金属薄膜，并释放药物。在病人需要释放药物时，开启放置在与植入体内的皮下植入芯片2相对应的位置电流源13，使得第一传输电极11与体内第二传输电极21对应耦接，第一传输电极12与体内第二传输电极22耦接，构成电路回路。

一调制电路14，该调制电路14的输出端与激励电流源13的输入端连接。调制电路14在激励电流源13的交流电流基础上，将所需释放的单元的信息调制在电流源13输出的电流上。调制电路14可以按照需要采用幅移键控、频移键控、相移键控或脉冲宽度等调制方法在激励电流上搭载控制信号。调制电路14还会存储已释放记录，并且检查所需释放的单元是否为可释放单元，以此避免操作的失误和释放错误等，并且在所有单元释放后，给出警告，提示病人更换芯片。

其中皮下植入芯片2包括：

一电源管理电路23；皮下植入芯片2通过第一传输电极21与第二传输电极22与体外的第一传输电极11与体外的第二传输电极12的耦合，使得皮下植入芯片2从激励电流源13处获得能量。而电源管理电路23可以将体外输入的信号和能量转化为一路直流电压和一交变电流输出。其中，电源管理电路23的直流电压输出与调制解调电路24相连，一方面，为调制解调电路24提供工作电压。，一方面将由体外调制电路14调制的信号传给调制解调电路24。另外，电源管理电路23的直流电压输出端与单元选择电路25相连，为单元选择电路25提供工作电压，使其能够正常工作。而电源管理电路的交流输出与药物存储单元阵列26相连，为选通的阵列提供可以熔断金属薄膜的电流。

一调制解调电路24，该调制解调电路24的输入端与电源管理电路23的第一输出端连接；调制解调电路24采用与体外调制电路14所选用的信号调制方法(幅移键控、频移键控、相移键控或脉冲宽度等调制等)相对应的解调方法，将信号解调，并向与之相连的单元选择电路25输出解调出的地址控制信号。

一单元选择电路25，该单元选择电路25的输入端分别与电源管理电路23第二输出端、第一输出端及调制解调电路24的输出端连接；单元选择电路25的作用类似于一个多选一选择控制开关电路。其由电源管理电路23输出的直流电压驱动，通过解调电路24输出的信号，选通药物存储单元阵列26中特定地址线的单元。这样，就使得从电源管理电路23输出的交流电流流过药物存储单元阵列26中的特定存储单元一定，并通过体内第二传输电极22与体外第二传输电极22耦合，形成交流的闭合回路，将包在存储药物单元上的薄膜熔断，达到释放药物的效果。

一药物存储单元阵列26，该药物存储单元阵列26的输入端与单元选择电路25的输出端连接，该药物存储单元阵列26包括多个药物存储单元，每个存储单元制作在硅基集成电路的芯片衬底上，由下凹腔及可熔断的金属薄膜盖板组成，内贮有待释放药物，该金属薄膜在通过一预定的幅度大小和时间长度的电流后会熔断，实现药物释放。薄膜盖板材料对药物和人体都不会产生影响，比如Pt/Ti合金。皮下植入芯片2的药物存储单元阵列26中存储的药物可由医生控制，但其体积不宜过大，应能存储在硅衬底的凹槽中，且应属于可以在皮下注入的药物。尤其对于一些突发性疾病的治疗药物，或者慢性疾病，需要长期释放的药物，都可以存储在芯片内，以处理应急状况和简化病人就医的困难，比如对于一些高危性的特殊群体，如军人等，可植入肾上腺素药物芯片，对心脏骤停的等突发情况实行抢救。

其中皮下植入芯片2由生物相容性材料薄膜包裹，当药物存储单元阵列26的某一单元的金属薄膜熔断时，仅包覆金属薄膜表面的局部生物相容性材料薄膜随之分解出空洞，因此皮下植入芯片2既与人体隔离，又可以使释放的药物自由通过并进入体内，该生物相容性材料为聚对二甲苯薄膜。整个芯片的体积控制在几个平方厘米之内，以保证其大小对人体的影响尽量小。在皮下植入芯片2中的药物释放结束后，可做手术将其取出。因为只是植入于皮下，所以其植入和取出的手术都比较简单，对人体伤害小。通过此方式，患者可以实现自行治病，快速而且方便。对于慢性疾病的患者，可以大大的改善频繁就医给患者带来的生活和时间上的压力，还可以减轻注射造成的生理上的痛楚。

本发明对于一些换有慢性病且可能长期面临突发情况的病人，此植入式芯片可以实现定期多次释放药物，方便病人自行完成救治，而根据皮肤组织传递模型，此系统可实现对信号和能量的传输。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种皮下植入式药物释放系统，包括：

一体外激励与控制电路，该体外激励与控制电路包括一第一传输电极和一第二传输电极；

一皮下植入芯片，该皮下植入芯片包括一第一传输端和一第二传输端，该第一传输端与该体外激励与控制电路的第一传输电极耦接，该第二传输端与该体外激励与控制电路的第二传输电极耦接，使体外激励与控制电路与皮下植入芯片形成闭合的电流回路。

2.如权利要求1所述的皮下植入式药物释放系统，其中体外激励与控制电路包括：

一激励电流源；

一调制电路，该调制电路的输出端与激励电流源的输入端连接。

3.如权利要求1所述的皮下植入式药物释放系统，其中皮下植入芯片包括：

一电源管理电路；

一调制解调电路，该调制解调电路的输入端与电源管理电路的第一输出端连接；

一单元选择电路，该单元选择电路的输入端分别与电源管理电路第二输出端、第一输出端及调制解调电路的输出端连接；

一药物存储单元阵列，该药物存储单元阵列的输入端与单元选择电路的输出端连接。

4.如权利要求3所述的皮下植入式药物释放系统，其中药物存储单元阵列包括多个药物存储单元，每个存储单元制作在硅基集成电路的芯片衬底上，由下凹腔及可熔断的金属薄膜盖板组成，内贮有待释放药物，该金属薄膜在通过一预定的幅度大小和时间长度的电流后会熔断，实现药物释放。

5.如权利要求2所述的皮下植入式药物释放系统，其中皮下植入芯片由生物相容性材料薄膜包裹，当药物存储单元阵列的某一单元的金属薄膜熔断时，仅包覆金属薄膜表面的局部生物相容性材料薄膜随之分解出空洞，因此皮下植入芯片既与人体隔离，又可以使释放的药物自由通过并进入体内。

6.如权利要求5所述的皮下植入式药物释放系统，其中生物相容性材料为聚对二甲苯薄膜。

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