CN112604146A - 一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其中给药装置包括储药外壳、磁性活塞组件、磁性固定底座组件；储药外壳设有圆柱形储药槽，且在储药外壳的靠近顶部的位置上设有注入孔，在储药外壳的靠近底部的位置上设有输出孔；磁性活塞组件可活动的设置在储药外壳的圆柱形储药槽内；磁性活塞组件与储药外壳的圆柱形储药槽形成用于存储药物溶液的空腔；磁性活塞组件设有可密封输出孔的结构，且设有可使药物溶液从磁性活塞组件顶部流到底部的通道；所述的磁性固定底座组件与储药外壳的底部连接；在无外磁场触发时，在磁场的作用下，磁性活塞组件与磁性固定底座组件相吸。本发明利用磁场作为驱动能源，具有安全无害、响应性高等优点，还具有结构紧凑、装配简单的特点。

Description

一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置

技术领域

本发明涉及药物传递技术领域，更具体的，涉及一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置。

背景技术

随着人们对药代动力学的认识以及药物输送科技的手段的不断发展，为了减少药物对人的系统性副作用以及提高药物的局部治疗效果，创新性的药物递送方法以及器件被研究者广泛关注和研究。与传统的口服、贴敷以及静脉注射等给药方式相比，植入式给药器件针对糖尿病、生长激素缺失以及骨质疏松症等需要长期按需给药的疾病具有较好的局部药物控制释放效果，可以保持药物在局部疾病部位的有效浓度。但是现有的植入式给药器件大多是由电池以及电子元件组成，体积较大，结构复杂，且电池寿命结束后需要进行二次手术进行更换。如中国专利公开号：CN211486215U，公开日：2020-09-15，公开了热敷型微纳晶片药械一体化透皮给药装置，本实用新型涉及一种热敷型微纳晶片药械一体化透皮给药装置，包括用于储存药液的药槽、纳米晶片、加热组件、驱动组件、电源和控制器；纳米晶片、加热组件、驱动组件均与药槽连接，加热组件和驱动组件均连接电源和控制器；纳米晶片上远离药槽的一侧设有多个间隔设置的用于刺穿皮肤的微针，微针上设有与药槽连通的通孔，加热组件用于加热药槽内的药液，驱动组件包括脉冲电磁线圈及永磁体，永磁体设置于药槽上，脉冲电磁线圈正对永磁体设置且脉冲电磁线圈与电源和控制器连接，电源用于为加热组件和驱动组件供电，控制器用于控制加热组件的加热温度以及控制驱动组件以驱动纳米晶片在每次给药前进行机械往复运动。

因此，无电池的植入式给药器件有望解决这个问题，提高药物的控制释放效果和患者的生活质量。针对植入式给药的应用领域，需要制造结构简单且药物控制释放性能好的基于磁场触发的植入式给药器件。

发明内容

本发明为了解决现有的植入式给药器件体积较大，结构复杂的问题，提供了一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其具有结构紧凑、装配简单的特点。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，包括储药外壳、磁性活塞组件、磁性固定底座组件；所述的储药外壳设有圆柱形储药槽，且在储药外壳的靠近顶部的位置上设有用于补充药物溶液的注入孔，在储药外壳的靠近底部的位置上设有用于输出药物溶液的输出孔；

所述的磁性活塞组件可活动的设置在储药外壳的圆柱形储药槽内；所述的磁性活塞组件与储药外壳的圆柱形储药槽形成用于存储药物溶液的空腔；

所述的磁性活塞组件设有可密封输出孔的结构，且设有可使药物溶液从磁性活塞组件顶部流到底部的通道；

所述的磁性固定底座组件与储药外壳的底部连接；

在无外磁场触发时，在磁场的作用下，磁性活塞组件与磁性固定底座组件相吸。

当施加的外磁场对磁性活塞组件的磁作用大于磁性固定底座组件磁性活塞组件的磁作用，且施加的外磁场与磁性固定底座组件同向的磁场时，在外磁场的作用下，所述的磁性活塞组件在圆柱形储药槽中进行远离磁性固定底座组件的平移运动；此时，所述的储药外壳上输出孔接通，药物溶液从输出孔一次挤出；

当外磁场撤离时，由于磁性固定底座组件的磁场作用，因此磁性活塞组件被磁性固定底座组件吸引，在圆柱形储药槽中进行靠近磁性固定底座组件的平移运动，药物溶液从输出孔完成二次挤出。

优选地，所述的磁性活塞组件设置呈六面体结构，其中，前后相对的两个第一侧面为平面，左右相对的两个第二侧面为弧面，弧面所形成的圆柱的尺寸与圆柱形储药槽的尺寸大小一致；所述的第二侧面的尺寸大于输出孔的尺寸，所述的第一侧面与圆柱形储药槽之间形成使药物溶液从磁性活塞组件的顶部流到底部的通道。

进一步地，所述的注入孔内部设有用于密封注入孔的密封块。

再进一步地，所述的密封块采用聚二甲基硅氧烷制备而成，所述的密封块与注入孔粘接。

再进一步地，所述的磁性活塞组件包括活塞外壳，活塞盖板、第一条形磁铁；

所述的活塞外壳设置成六面体结构，其中前后相对的两个第一侧面为平面，左右相对的两个第二侧面为弧面；所述的第二侧面的尺寸大于输出孔的尺寸；

所述的活塞外壳设有第一存储槽，所述的第一条形磁铁设置在第一存储槽中，所述的活塞盖板用于密封第一存储槽的开口。

再进一步地，所述的磁性固定底座组件包括底部外壳、第二条形磁铁、底座盖板；所述的底部外壳设有第二存储槽，所述的第二条形磁铁设置在第二存储槽中，所述的底座盖板用于密封第二存储槽的开口。

再进一步地，所述的磁性固定底座组件的N极、S极呈水平方向设置，同时所述的磁性活塞组件的N极、S极也呈水平方向设置；

在无外磁场触发时，在磁性固定底座组件与磁性活塞组件的磁场作用下，所述的磁性活塞组件的N极的下方正对着磁性固定底座组件的S极，所述的磁性活塞组件的S极的下方正对着磁性固定底座组件的N极，此时，所述的磁性活塞组件与所述磁性固定底座组件相吸；使得所述的磁性活塞组件的第二侧面将所述的储药外壳上的输出孔密封。

再进一步地，所述的磁性固定底座组件的N极、S极呈垂直方向设置，所述的磁性活塞组件的N极、S极也呈垂直方向设置，所述的磁性固定底座组件与所述的磁性活塞组件相对的位置磁性相反。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，利用磁场作为植入式给药装置的驱动能源，具有安全无害、响应性高等优点，避免了电子元件以及电池的使用，减少了因电池更换而带来的二次手术，并且所述的一种基于脉冲磁场触发的植入式给药器件还具有结构紧凑、装配简单的特点。

附图说明

图1是实施例1基于脉冲磁场触发的植入式给药装置的结构示意图。

图2是图1所示的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置的剖面图。

图3是图1所示的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置在无外场触发时一种初始状态示意图。

图4是图3所示的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置的脉冲磁场触发给药过程示意图。

图5是实施例2基于脉冲磁场触发的植入式给药装置的剖面图。

图6是实施例1基于脉冲磁场触发的植入式给药装置的药物释放特性曲线。

图中，1-储药外壳、2-输出孔、3-密封块、4-活塞盖板、5-第一条形磁铁、6-第一存储槽、7-活塞外壳、8-底座盖板、9-第二条形磁铁、10-第二存储槽、11-底部外壳、12-注入孔、13-空腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，包括储药外壳1、磁性活塞组件、磁性固定底座组件；所述的储药外壳1设有圆柱形储药槽，且在储药外壳1的靠近顶部的位置上设有用于补充药物溶液的注入孔12，在储药外壳1的靠近底部的位置上设有用于输出药物溶液的输出孔2；

所述的磁性活塞组件可活动的设置在储药外壳1的圆柱形储药槽内；所述的磁性活塞组件与储药外壳1的圆柱形储药槽形成用于存储药物溶液的空腔13；

所述的磁性活塞组件设有可密封输出孔2的结构，且设有可使药物溶液从磁性活塞组件顶部流到底部的通道；

所述的磁性固定底座组件与储药外壳1的底部连接；

在无外磁场触发时，在磁场的作用下，磁性活塞组件与磁性固定底座组件相吸。

在一个具体的实施例中，所述的磁性活塞组件设置呈六面体结构，其中，前后相对的两个第一侧面为平面，左右相对的两个第二侧面为弧面，弧面所形成的圆柱的尺寸与圆柱形储药槽的尺寸大小一致；所述的第二侧面的尺寸大于输出孔2的尺寸，所述的第一侧面与圆柱形储药槽之间形成使药物溶液从磁性活塞组件的顶部流到底部的通道。

在无外磁场触发时，在磁场的作用下，磁性活塞组件与磁性固定底座组件相吸。

在一个具体的实施例中，所述的注入孔12内部设有用于密封注入孔12的密封块3。密封块3采用聚二甲基硅氧烷制作而成，具体可通过倒模法制备而成所需形状，本实施例所述的密封块3设置“凸”型状。所述的密封块3通过医用树脂粘接在注入孔12上，药物溶液可以通过注射器刺穿过密封块3进行药物注射补充。

在一个具体的实施例中，所述的储药外壳1的材料具体为医用钛合金，外形尺寸具体长宽高为16mm×12mm×12mm。所述的储药外壳1的输出孔2的大小尺寸为直径100微米，和注入孔12的大小尺寸为直径1000微米。

在一个具体的实施例中，所述的磁性活塞组件包括活塞外壳7，活塞盖板7、第一条形磁铁5；

所述的活塞外壳7设置成六面体结构，其中前后相对的两个第一侧面为平面，左右相对的两个第二侧面为弧面；所述的第二侧面的尺寸大于输出孔12的尺寸；

所述的活塞外壳1设有第一存储槽6，所述的第一条形磁铁5呈水平设置在第一存储槽6中，所述的活塞盖板4用于密封第一存储槽6的开口。

在一个具体的实施例中，所述的磁性固定底座组件包括底部外壳11、第二条形磁铁9、底座盖板8；所述的底部外壳11设有第二存储槽10，所述的第二条形磁铁9呈水平设置在第二存储槽10中，所述的底座盖板8用于密封第二存储槽10的开口。

在一个具体的实施例中，所述的磁性固定底座组件的N极、S极呈水平方向设置，同时所述的磁性活塞组件的N极、S极也呈水平方向设置；

本实施例所述的活塞盖板4与所述底座盖板8的材料具体均为医用钛合金，所述的活塞盖板4与所述底座盖板8的外形尺寸的长宽高一致，均为5mm×5mm×0.5mm。所述的活塞外壳7的材料具体为医用钛合金，具体的第二侧面的尺寸为直径10mm的弧面；第一侧面的长度为6.4mm，高度为6.5mm，其中所述的第一条形磁铁5的尺寸为5mm×5mm×5mm，即第一存储槽5的尺寸为5mm×5mm×5mm。

本实施例所述的活塞盖板4、第一条形磁铁5和活塞外壳7组成的磁性活塞组件的第二侧面的弧面形成的圆柱与储药外壳1中的圆柱形储药槽的尺寸大小相同，且与其配合关系为过渡配合。

所述的底座外壳11的材料具体为医用钛合金，外形尺寸具体长宽高为16mm×12mm×6.5mm，其中用于安装第二条形磁铁9的第二存储槽的尺寸为5mm×5mm×5mm。

本实施例所述的活塞盖板4通过医用树脂粘接到活塞外壳7的第一存储槽6的开口中，所述的底座盖板8通过医用树脂粘接到底部外壳11的第二存储槽10的开口中。

在无外磁场触发时，在磁性固定底座组件与磁性活塞组件的磁场作用下，所述的磁性活塞组件的N极的下方正对着磁性固定底座组件的S极，所述的磁性活塞组件的S极的下方正对着磁性固定底座组件的N极，此时，所述的磁性活塞组件与所述磁性固定底座组件相吸；使得所述的磁性活塞组件的第二侧面将所述的储药外壳上的输出孔密封。

如图4所示，本实施例基于脉冲磁场触发的植入式给药装置的工作原理如下

在储药外壳1的侧面间歇性施加外磁场，当施加的外磁场对磁性活塞组件的磁作用大于磁性固定底座组件磁性活塞组件的磁作用，且施加的外磁场与磁性固定底座组件同向的磁场时，在外磁场的作用下，所述的磁性活塞组件在所述的储药外壳的圆柱形储药槽中绕轴旋转180度，此时所述的磁性活塞组件与磁性固定底座组件的相对的位置上磁场的极性相同，在磁性固定底座组件的磁场作用下，所述的磁性活塞组件在圆柱形储药槽中进行远离磁性固定底座组件的平移运动；此时，所述的储药外壳1上输出孔接通，药物溶液从输出孔一次挤出；

当外磁场撤离时，由于磁性固定底座组件的磁场作用，所述的磁性活塞组件在圆柱形储药槽中旋转180度，同时磁性活塞组件的磁场极性与磁性固定底座组件的磁场极性相反，因此磁性活塞组件被磁性固定底座组件吸引，在圆柱形储药槽中进行靠近磁性固定底座组件的平移运动，药物溶液从输出孔完成二次挤出。

根据以上工作原理可知，在一次脉冲磁场的触发下，所述的植入式给药装置能够通过两次挤出药物溶液实现药物按需定量释放。

实施例2

在本实施例1的基础上，本实施例只针对磁性固定底座组件、磁性固定底座组件中存在不同的方向的磁场进行说明，其他的部件结构均与实施例1相同，如图5所示，本实施例还可将所述的磁性固定底座组件的N极、S极呈垂直方向设置，所述的磁性活塞组件的N极、S极也呈垂直方向设置，所述的磁性固定底座组件与所述的磁性活塞组件相对的位置磁性相反。即在第一条形磁铁5垂直设置在第一存储槽6中，第二条形磁铁9垂直设置在第二存储槽10中，且第一条形磁铁5与第二条形磁铁9相对的一面的磁场极性相反，在磁场的作用下，第一条形磁铁5与第二条形磁铁9相吸，实现在无外磁场触发的情况下，所述的磁性固定底座组件与磁性活塞组件相吸，磁性活塞组件的第二侧面密封输出孔2，以免药物溶液泄漏。本实施例所述的活塞外壳1还可设置呈圆柱形结构，活塞外壳1的尺寸与圆柱形储药槽的尺寸大小一致，且在设有活塞外壳1上设有连通顶部和底部的通孔，药物溶液可从所述的通孔中流动。

本实施例基于脉冲磁场触发的植入式给药装置的工作原理如下：在储药外壳1的顶部间歇性施加外磁场；

当施加的外磁场对磁性活塞组件的磁作用大于磁性固定底座组件磁性活塞组件的磁作用，且施加的外磁场与磁性固定底座组件同向的磁场时，在外磁场的作用下，所述的磁性活塞组件在圆柱形储药槽中进行远离磁性固定底座组件的平移运动；药物溶液可从通孔中流到圆柱形储药槽的底部，此时，所述的储药外壳上输出孔接通，药物溶液从输出孔一次挤出；

当外磁场撤离时，由于磁性固定底座组件的磁场作用，因此磁性活塞组件被磁性固定底座组件吸引，在圆柱形储药槽中进行靠近磁性固定底座组件的平移运动，药物溶液从输出孔完成二次挤出。

根据以上实施例可知，只要对基于脉冲磁场触发的植入式给药装置在所需给药时间点进行脉冲磁场触发，使磁性活塞组件在储药外壳中的圆柱形储药槽里进行一次往返运动，就会通过两次药物挤出实现按需定量给药。当无外磁场触发的时候，磁性活塞组件的第二侧面封闭储药外壳1侧面的输出孔2，防止了药物泄漏。利用磁场作为植入式给药装置的驱动能源，具有安全无害、响应性高等优点，避免了电子元件以及电池的使用，减少了因电池更换而带来的二次手术，并且所设计的一种基于脉冲磁场触发的植入式给药器件还具有结构紧凑、装配简单的特点。

对本实施例1提供的一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置的药物控释特性进行测试。在本实施例中，选用了浓度为100mg/ml的苋菜红溶液作为药物溶液进行测试，将本实施例的所述的植入式给药装置置于250ml磷酸缓冲盐溶液中，每20分钟施加1次磁场强度为120mT的脉冲磁场进行触发。在每次触发前后分别提取测试环境中的磷酸缓冲盐溶液，使用可见分光光度计对提取的样本溶液进行吸光度测试，从而计算出每20分钟触发前后的样本溶液中苋菜红的浓度。实验重复进行3次，计算实验结果的均值和标准差后进行统计，统计结果参见图6。统计结果表明本实施例提供的一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置具有较好的药物按需、定量控制释放性能。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其特征在于：包括储药外壳、磁性活塞组件、磁性固定底座组件；所述的储药外壳设有圆柱形储药槽，且在储药外壳的靠近顶部的位置上设有用于补充药物溶液的注入孔，在储药外壳的靠近底部的位置上设有用于输出药物溶液的输出孔；

所述的磁性活塞组件可活动的设置在储药外壳的圆柱形储药槽内；所述的磁性活塞组件与储药外壳的圆柱形储药槽形成用于存储药物溶液的空腔；

所述的磁性活塞组件设有可密封输出孔的结构，且设有可使药物溶液从磁性活塞组件顶部流到底部的通道；

所述的磁性固定底座组件与储药外壳的底部连接；

在无外磁场触发时，在磁场的作用下，磁性活塞组件与磁性固定底座组件相吸。

2.根据权利要求1所述的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其特征在于：所述的磁性活塞组件设置呈六面体结构，其中，前后相对的两个第一侧面为平面，左右相对的两个第二侧面为弧面，弧面所形成的圆柱的尺寸与圆柱形储药槽的尺寸大小一致；所述的第二侧面的尺寸大于输出孔的尺寸，所述的第一侧面与圆柱形储药槽之间形成使药物溶液从磁性活塞组件的顶部流到底部的通道。

3.根据权利要求2所述的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其特征在于：所述的注入孔内部设有用于密封注入孔的密封块。

4.根据权利要求3所述的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其特征在于：所述的密封块采用聚二甲基硅氧烷制备而成，所述的密封块与注入孔粘接。

5.根据权利要求4所述的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其特征在于：所述的磁性活塞组件包括活塞外壳，活塞盖板、第一条形磁铁；

所述的活塞外壳设置成六面体结构，其中前后相对的两个第一侧面为平面，左右相对的两个第二侧面为弧面；所述的第二侧面的尺寸大于输出孔的尺寸；

所述的活塞外壳设有第一存储槽，所述的第一条形磁铁设置在第一存储槽中，所述的活塞盖板用于密封第一存储槽的开口。

6.根据权利要求5所述的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其特征在于：所述的磁性固定底座组件包括底部外壳、第二条形磁铁、底座盖板；所述的底部外壳设有第二存储槽，所述的第二条形磁铁设置在第二存储槽中，所述的底座盖板用于密封第二存储槽的开口。

7.根据权利要求1～6任一项所述的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其特征在于：所述的磁性固定底座组件的N极、S极呈水平方向设置，同时所述的磁性活塞组件的N极、S极也呈水平方向设置；

在无外磁场触发时，在磁性固定底座组件与磁性活塞组件的磁场作用下，所述的磁性活塞组件的N极的下方正对着磁性固定底座组件的S极，所述的磁性活塞组件的S极的下方正对着磁性固定底座组件的N极，此时，所述的磁性活塞组件与所述磁性固定底座组件相吸；使得所述的磁性活塞组件的第二侧面将所述的储药外壳上的输出孔密封。

8.根据权利要求1～6任一项所述的基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，其特征在于：所述的磁性固定底座组件的N极、S极呈垂直方向设置，所述的磁性活塞组件的N极、S极也呈垂直方向设置，所述的磁性固定底座组件与所述的磁性活塞组件相对的位置磁性相反。

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