CN109330627A - 可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统 - Google Patents

可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，它的活塞上设有通孔，通孔由橡胶层堵住，胶囊壳体包括电控元件仓、采样仓和药仓，胶囊壳体的端部安装有针管导板，针管导板上安装有外盖，针管穿过针管导板，针管的连接口与外盖的采样口连通，弹簧两端分别固定连接胶囊支撑板和活塞，胶囊支撑板和活塞之间设有将弹簧完全包裹住的防水膜，加热控制器安装在胶囊支撑板上，加热控制器位于弹簧内，针管针头能在活塞向药仓运动时刺穿橡胶层进入采样池，释药口由密封层堵住，弹簧由连接在活塞上的易熔弹簧紧固件限制在压缩状态，加热控制器能在胶囊传感及控制模块的控制下使加热器工作。本发明可同步或异步完成释药和采样，扩展了胶囊系统的功能。

Description

可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统。
背景技术
Enterion释药胶囊是典型的压缩弹簧释药胶囊，它的释药过程是：熔断易熔丝，释药弹簧，推动药仓，推开塞子喷出药物。该胶囊只能进行释药，功能比较单一；
公开号为CN1820798A的中国专利《胶囊式消化道药物释药及采样装置》公开了一种利用压缩弹簧产生动力，使释药与采样同步进行的装置。基本原理是：弹簧伸长推动药仓喷出药物的同时，由活塞另一侧产生的低压将外部气、液吸入。该专利的不足之处在于：该设备的释药和采样只能同步进行，无法分开进行操作，功能不够完善。
公开号为CN 201719267U的中国专利《一种消化道体液微型采集装置》公开了一种液体采样装置，它结合了压缩弹簧与被动采样机制。该专利用两种不同长度的易熔丝限制弹簧，采样后采样池可再次封闭。采样时，通过吸附物质被动吸收液体。该专利的工作过程是：首先熔断较短的易熔丝，弹簧推动采样装置使得采样池对准采样孔开始采样。此时，较长的易熔丝限制住弹簧。采样完成后，熔断易熔丝，弹簧继续推动采样池向前，使得采样池开孔与采样孔错开，封闭采样池。该专利只能进行被动采样，且不能释药。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，该系统可同步或异步完成释药和采样，扩展了胶囊系统的功能。
为解决上述技术问题，本发明公开的一种可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：它包括胶囊壳体、外盖、针管、活塞、弹簧、加热器、加热控制器、胶囊传感及控制模块、胶囊支撑板和针管导板，其中，活塞上设有通孔，通孔由橡胶层堵住，胶囊壳体包括电控元件仓、采样仓和药仓，电控元件仓与采样仓由胶囊支撑板隔开，采样仓与药仓由活塞隔开，胶囊壳体的端部安装有针管导板，针管导板上安装有外盖，针管的管身穿过针管导板，针管的连接口与外盖的采样口连通，弹簧两端分别固定连接胶囊支撑板和活塞，胶囊支撑板和活塞之间设有将弹簧完全包裹住的防水膜，加热控制器安装在胶囊支撑板上，加热控制器位于弹簧内，加热控制器由防水层包裹，防水膜、防水层、胶囊支撑板和活塞之间围成采样池，针管针头能在活塞向药仓运动时刺穿橡胶层进入采样池，针管导板上开设有释药孔，外盖上开设有与释药孔连通的释药口，释药口由密封层堵住，弹簧由连接在活塞上的易熔弹簧紧固件限制在压缩状态，加热控制器能在胶囊传感及控制模块的控制下使加热器工作，从而熔断易熔弹簧紧固件，解除易熔弹簧紧固件对弹簧压缩状态的限制。
上述技术方案中，所述易熔弹簧紧固件为易熔丝，所述易熔丝包括短易熔丝和长易熔丝，胶囊支撑板上开设有第一短易熔丝通孔、第二短易熔丝通孔、第一长易熔丝通孔和第二长易熔丝通孔，所述第一短易熔丝通孔、第二短易熔丝通孔、第一长易熔丝通孔和第二长易熔丝通孔均由橡胶塞堵住，所述短易熔丝的一端穿过第一短易熔丝通孔的橡胶塞后与活塞固定连接，短易熔丝的另一端穿过第二短易熔丝通孔的橡胶塞后与活塞固定连接；
长易熔丝的一端穿过第一长易熔丝通孔的橡胶塞后与活塞固定连接，长易熔丝的另一端穿过第二长易熔丝通孔的橡胶塞后与活塞固定连接；
所述加热器有两个，两个加热器在加热控制器的控制下分别用于对短易熔丝和长易熔丝进行加热。
本发明的有益效果：
1、本发明可同时采样与释药；采样与释药都是医学研究、治疗等需要的功能，当用户需要了解特定消化道系统内微生物、生理参数等情况的同时需要对该处释放药剂时，一颗本发明的胶囊就可以完成，且保证两种操作在同一消化道区域完成。避免服用多颗胶囊，且避免服用多颗胶囊是容易存在的定位误差。
2、本发明设计的采样与释药均为主动方式，所述主动方式是指含有特定动力源，在指令下驱动进行动作的方式。相对的“被动方式”通常指：利用含有吸水性材料吸附样品、打开药物储藏室使药物自动渗透、流入消化道等。因此，主动方式有几个好处：
2.1、操作性更强，可根据预定程序或操作指令启动；
2.2、含有驱动力，采样和释药速度可预期，且更迅速、延迟小，定位精度更高。
3、本发明中的采样池在采样前后均封闭，保证样品不被污染且不会泄露。
4、本发明设计的采样口的封闭方式具有较好的通用性，适用于多种动力源。
5、本发明将加热控制器放置在弹簧内，空间利用更充分；另外，将加热控制器放置在弹簧内，使加热控制器与其它胶囊电子部件分开，实现胶囊系统模块化；
6、本发明可实现同步或异步完成释药和采样，能适用更多的应用环境
7、本发明包含释药口和采样口、针头的外盖可拆卸，按需求选型、组装。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
图3为图2轴向旋转90度后的结构示意图；
图4为长易熔丝与短易熔丝布局结构图；
图5为实施例2中胶囊完成释药后的状态示意图；
图6为实施例2采样状态示意图；
图7为实施例3的结构示意图。
其中，101—胶囊壳体、102—外盖、103—采样口、104—释药口、105—药仓、106—针管、107—橡胶层、108—活塞、109—采样池、110—弹簧、111—加热控制器、112—短易熔丝、113—防水层、114—加热器、115—胶囊传感及控制模块、116—防水膜、117—胶囊支撑板、118—电控元件仓、119—采样仓、120—针管导板、121—通孔、122—释药孔、123—长易熔丝、124—第一短易熔丝通孔、125—第二短易熔丝通孔、126—第一长易熔丝通孔、127—第二长易熔丝通孔、128—橡胶塞、129—磁铁。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1设计的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，如图1所示，它包括胶囊壳体101、外盖102、针管106、活塞108、弹簧110、加热器114、加热控制器111、胶囊传感及控制模块115、胶囊支撑板117和针管导板120，其中，活塞108上设有通孔121，通孔121由橡胶层107堵住，胶囊壳体101包括电控元件仓118、采样仓119和药仓105，电控元件仓118与采样仓119由胶囊支撑板117隔开，采样仓119与药仓105由活塞108隔开，胶囊壳体101的端部安装有针管导板120，针管导板120上安装有外盖102，针管106的管身穿过针管导板120，且针管106的管身与针管导板120密封连接，针管106的连接口与外盖102的采样口103连通，弹簧110两端分别固定连接胶囊支撑板117和活塞108，胶囊支撑板117和活塞108之间设有将弹簧110完全包裹住的防水膜116，活塞108与胶囊壳体101内壁过盈配合达到密封的作用，加热控制器111安装在胶囊支撑板117上，加热控制器111位于弹簧110内，加热控制器111由防水层113包裹，防水膜116、防水层113、胶囊支撑板117和活塞108之间围成采样池109，针管106针头能在活塞108向药仓105运动时刺穿活塞108的橡胶层107进入采样池109(初始状态，针管106针头可以不与橡胶层107接触，也可以插入橡胶层107，但不贯穿)，加热器114安装在胶囊支撑板117上，针管导板120上开设有释药孔122，外盖102上开设有与释药孔122连通的释药口104(图1中展示了两个释药口104，实际中释药口不局限为2个，可以为1个或多个)，释药口104由密封层堵住，弹簧110由连接在活塞108上的易熔弹簧紧固件限制在压缩状态，加热控制器111能在胶囊传感及控制模块115的控制下使加热器114工作，从而熔断易熔弹簧紧固件，解除易熔弹簧紧固件对弹簧110压缩状态的限制，胶囊传感及控制模块115由pH传感器、图像传感器、微处理器和通讯模块集成而成。采样池109与易熔弹簧紧固件隔开，易熔弹簧紧固件熔断后不与样品接触，不会污染样品。
图1的针管较长，如6～14mm，与药仓长度相关。使得弹簧释放后，推动活塞的过程中，针管可马上刺穿橡胶膜。释药和采样同步进行。
实施例1中，所述胶囊壳体101的端部与针管导板120为可拆卸式固定连接。所述释药口104由油封或塞子堵住。所述针管106的长度范围为6～14mm，这样设计针管106的长度是为了，在弹簧110释放、推动活塞108进行释药的过程中，针管106可快速刺穿橡胶膜107，同步进行采样。
实施例1中，所述释药口104与释药孔122同轴或错开设置。
实施例1中，胶囊壳体101的长度在范围为20～30mm，直径在9～12mm。
实施例1中，药仓105用于存储待释放的药物，可以是液体，也可以是粉末状物质等。药仓105沿胶囊轴向的长度优选在4～12mm，保证药仓的容积在0.3mL以上。
实施例1中，释药口104、采样口103及针管106的尺寸可根据具体的药物剂型(如液体或粉末等)和采样对象状态(如液体或浑浊、絮状物等)进行选择，更换不同规格的外盖102即可。
实施例1的工作过程为：当胶囊传感及控制模块115中的pH传感器和图像传感器确定胶囊到达预先设定的消化道部位后，向加热控制器111发送触发信号，加热控制器111控制加热器114产热熔断易熔弹簧紧固件，从而释放弹簧110。弹簧110推动活塞108，一方面挤压药仓105，将释药孔104内的油封或塞子推出，喷出药物；另一方面，针管106针头刺穿活塞108的橡胶层107，采样池109通过针管106、采样口103与外界连通。
此时，由于采样池109处于低压状态，外界高压将液体推入采样池109中。采样和释药过程同步进行，但由于时间较短，释放的液体极少被重新吸回。初始状态下，针管106中填充有矿物油等，可防止外面液体沿针管106的连接口缓慢流入针管，导致采样时同样品一起吸入采样池而污染样品。
实施例2所设计的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，与实施例1结构基本相同，区别在于，所述易熔弹簧紧固件为易熔丝，所述易熔丝包括短易熔丝112和长易熔丝123，如图2～4所示，胶囊支撑板117上开设有第一短易熔丝通孔124、第二短易熔丝通孔125、第一长易熔丝通孔126和第二长易熔丝通孔127，所述第一短易熔丝通孔124、第二短易熔丝通孔125、第一长易熔丝通孔126和第二长易熔丝通孔127均由橡胶塞128堵住，所述短易熔丝112的一端穿过第一短易熔丝通孔124的橡胶塞128后与活塞108固定连接，短易熔丝112的另一端穿过第二短易熔丝通孔125的橡胶塞128后与活塞108固定连接；橡胶塞128用于实现对易熔丝通孔进行密封，易熔丝抽出后，橡胶塞128自动收缩；
长易熔丝123的一端穿过第一长易熔丝通孔126的橡胶塞128后与活塞108固定连接，长易熔丝123的另一端穿过第二长易熔丝通孔127的橡胶塞128后与活塞108固定连接；
所述加热器114有两个，两个加热器114在加热控制器111的控制下分别用于对短易熔丝112和长易熔丝123进行加热。
图2的针管较短，如3～5mm。保证在长易熔丝123未熔断时，针管106不会刺穿橡胶膜，弹簧可推动活塞将药仓内的药物几乎全部推出，而不会触发采样。释药和采样分开进行。
如图5和6所示，所述活塞108和针管导板120上设有能相互吸引的磁铁129。磁铁129为辅助部件，位于活塞108和针管导板120上的磁铁129相互吸引。由于弹簧110伸长后其弹力减弱，且采样池109中为低压，因此弹簧110需要有足够的力量克服压差并使针头刺穿橡胶层107。当弹簧110不足以提供足够动力时，可以利用磁铁129提供额外的动力。
易熔丝由低熔点材料制成，如尼龙、低熔点金属或热熔胶，其熔点为80～90℃。
实施例2中，弹簧110的限制方式不局限于图中易熔丝方式，还可以使用粘性物质固定，如热熔胶，该粘性物质受热软化将释放弹簧。
实施例2的工作过程为：加热控制器111接收到释药信号后，先控制与短易熔丝112对应的加热器114熔断短易熔丝112，弹簧110推动活塞108运动，喷出药物。当活塞108运动到长易熔丝123的限位位置时，释药停止。此时，橡胶层107还未被针管106的针头刺穿。待加热控制器111接收到采样信号后，控制与长易熔丝123对应的加热器114熔断长易熔丝123，弹簧110继续推进，针管106的针头刺破橡胶层107，由采样池109中的低压吸入外界气、液。
实施例3，所设计的可完成采样和释药的胶囊系统，如图7所示，它包括胶囊壳体101、外盖102、针管106、活塞108、弹簧110、加热器114、加热控制器111、胶囊传感及控制模块115、胶囊支撑板117和针管导板120，其中，活塞108上设有通孔121，通孔121由橡胶层107堵住，胶囊壳体101包括电控元件仓118、采样池109和药仓105，电控元件仓118与采样池109由胶囊支撑板117隔开，胶囊壳体101的端部安装有针管导板120，针管导板120上安装有外盖102，针管106的管身穿过针管导板120，针管106的连接口与外盖102的采样口103连通，弹簧110两端分别固定连接胶囊支撑板117和活塞108，胶囊支撑板117和活塞108之间设有将弹簧110完全包裹住的防水膜116，加热控制器111安装在胶囊支撑板117上，加热控制器111位于弹簧110内，加热控制器111由防水层113包裹，防水膜116、防水层113、胶囊支撑板117和活塞108之间围成采样池109，针管106针头能在活塞108向药仓105运动时刺穿活塞108的橡胶层107进入采样池109，加热器114安装在胶囊支撑板117上，活塞108外侧壁与胶囊壳体101内侧壁之间具有间隙，胶囊壳体101的侧壁上开设有释药口104，释药口104由密封层(油封或塞子)堵住，弹簧110由连接在活塞108上的易熔弹簧紧固件(选择上述短易熔丝112即可)限制在压缩状态，加热控制器111能在胶囊传感及控制模块115的控制下使加热器114工作，从而熔断易熔弹簧紧固件，解除易熔弹簧紧固件对弹簧110压缩状态的限制。
实施例3中，释药口104在胶囊侧面，因为采样口103和释药口104相距更远且朝向不同，进一步确保释放的物质不会被再次吸入。易熔丝与弹簧被有弹性的防水膜包住，与药仓、采样池隔离。
实施例3中，所述活塞108和针管导板120上设有能相互吸引的磁铁129。磁铁129为辅助部件，位于活塞108和针管导板120上的磁铁129相互吸引。由于弹簧110伸长后其弹力减弱，且采样池109中为低压，因此弹簧110需要有足够的力量克服压差并使针头刺穿橡胶层107。当弹簧110不足以提供足够动力时，可以利用磁铁129提供额外的动力。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：它包括胶囊壳体(101)、外盖(102)、针管(106)、活塞(108)、弹簧(110)、加热器(114)、加热控制器(111)、胶囊传感及控制模块(115)、胶囊支撑板(117)和针管导板(120)，其中，活塞(108)上设有通孔(121)，通孔(121)由橡胶层(107)堵住，胶囊壳体(101)包括电控元件仓(118)、采样仓(119)和药仓(105)，电控元件仓(118)与采样仓(119)由胶囊支撑板(117)隔开，采样仓(119)与药仓(105)由活塞(108)隔开，胶囊壳体(101)的端部安装有针管导板(120)，针管导板(120)上安装有外盖(102)，针管(106)的管身穿过针管导板(120)，针管(106)的连接口与外盖(102)的采样口(103)连通，弹簧(110)两端分别固定连接胶囊支撑板(117)和活塞(108)，胶囊支撑板(117)和活塞(108)之间设有将弹簧(110)完全包裹住的防水膜(116)，加热控制器(111)安装在胶囊支撑板(117)上，加热控制器(111)位于弹簧(110)内，加热控制器(111)由防水层(113)包裹，防水膜(116)、防水层(113)、胶囊支撑板(117)和活塞(108)之间围成采样池(109)，针管(106)针头能在活塞(108)向药仓(105)运动时刺穿橡胶层(107)进入采样池(109)，针管导板(120)上开设有释药孔(122)，外盖(102)上开设有与释药孔(122)连通的释药口(104)，释药口(104)由密封层堵住，弹簧(110)由连接在活塞(108)上的易熔弹簧紧固件限制在压缩状态，加热控制器(111)能在胶囊传感及控制模块(115)的控制下使加热器(114)工作，从而熔断易熔弹簧紧固件，解除易熔弹簧紧固件对弹簧(110)压缩状态的限制。
2.根据权利要求1所述的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：所述易熔弹簧紧固件为易熔丝，所述易熔丝包括短易熔丝(112)和长易熔丝(123)，胶囊支撑板(117)上开设有第一短易熔丝通孔(124)、第二短易熔丝通孔(125)、第一长易熔丝通孔(126)和第二长易熔丝通孔(127)，所述第一短易熔丝通孔(124)、第二短易熔丝通孔(125)、第一长易熔丝通孔(126)和第二长易熔丝通孔(127)均由橡胶塞(128)堵住，所述短易熔丝(112)的一端穿过第一短易熔丝通孔(124)的橡胶塞(128)后与活塞(108)固定连接，短易熔丝(112)的另一端穿过第二短易熔丝通孔(125)的橡胶塞(128)后与活塞(108)固定连接；
长易熔丝(123)的一端穿过第一长易熔丝通孔(126)的橡胶塞(128)后与活塞(108)固定连接，长易熔丝(123)的另一端穿过第二长易熔丝通孔(127)的橡胶塞(128)后与活塞(108)固定连接；
所述加热器(114)有两个，两个加热器(114)在加热控制器(111)的控制下分别用于对短易熔丝(112)和长易熔丝(123)进行加热。
3.根据权利要求1所述的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：所述活塞(108)和针管导板(120)上设有能相互吸引的磁铁(129)。
4.根据权利要求1所述的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：所述胶囊壳体(101)的端部与针管导板(120)为可拆卸式固定连接。
5.根据权利要求1所述的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：所述针管(106)的长度范围为6～14mm或3～5mm。
6.根据权利要求1所述的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：所述释药口(104)与释药孔(122)同轴设置。
7.根据权利要求1所述的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：所述释药口(104)与释药孔(122)错开设置。
8.根据权利要求1所述的可同步或异步完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：所述释药口(104)由油封或塞子堵住。
9.一种可完成采样和释药的胶囊系统，其特征在于：它包括胶囊壳体(101)、外盖(102)、针管(106)、活塞(108)、弹簧(110)、加热器(114)、加热控制器(111)、胶囊传感及控制模块(115)、胶囊支撑板(117)和针管导板(120)，其中，活塞(108)上设有通孔(121)，通孔(121)由橡胶层(107)堵住，胶囊壳体(101)包括电控元件仓(118)、采样池(109)和药仓(105)，电控元件仓(118)与采样池(109)由胶囊支撑板(117)隔开，胶囊壳体(101)的端部安装有针管导板(120)，针管导板(120)上安装有外盖(102)，针管(106)的管身穿过针管导板(120)，针管(106)的连接口与外盖(102)的采样口(103)连通，弹簧(110)两端分别固定连接胶囊支撑板(117)和活塞(108)，胶囊支撑板(117)和活塞(108)之间设有将弹簧(110)完全包裹住的防水膜(116)，加热控制器(111)安装在胶囊支撑板(117)上，加热控制器(111)位于弹簧(110)内，加热控制器(111)由防水层(113)包裹，防水膜(116)、防水层(113)、胶囊支撑板(117)和活塞(108)之间围成采样池(109)，针管(106)针头能在活塞(108)向药仓(105)运动时刺穿橡胶层(107)进入采样池(109)，活塞(108)外侧壁与胶囊壳体(101)内侧壁之间具有间隙，胶囊壳体(101)的侧壁上开设有释药口(104)，释药口(104)由密封层堵住，弹簧(110)由连接在活塞(108)上的易熔弹簧紧固件限制在压缩状态，加热控制器(111)能在胶囊传感及控制模块(115)的控制下使加热器(114)工作，从而熔断易熔弹簧紧固件，解除易熔弹簧紧固件对弹簧(110)压缩状态的限制。
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