CN1600279A - 一种消化道药物定点释放装置 - Google Patents

Abstract

一种消化道药物定点释放装置，涉及一种药丸式的药物定点释放装置，该装置包括体外遥控机构与可吞入的电子胶囊，电子胶囊包含外壳、电池、遥控模块、压缩弹簧、活塞、储药仓、药物释放通道机构、定位标记源，活塞、外壳内壁和药物释放通道机构之间的空腔构成储药仓，遥控模块包括一个微型发热元件，一根低熔点的聚合物线将活塞固定在电子胶囊外壳内的一端，聚合物线与微型发热元件接触，当遥控模块接收到体外遥控机构发射的遥控信号后，电路导通，微型发热元件在电源作用下温度迅速升高，熔断聚合物线，活塞在压缩弹簧的驱动下向电子胶囊另外一端运动，药物释放通道机构在活塞运动产生的压力作用下打开，储药仓中的药物通过药物释放通道机构释放出来。本发明具有结构简单、可靠性高的优点，主要用于在动物或人体的消化道释放物质，如药物、食物、标记物等。

Description

一种消化道药物定点释放装置

技术领域：

本发明涉及一种消化道药物定点释放装置，特别涉及到一种药丸式的可吞入的消化道药物定点释放装置，用于在动物或人体的消化道释放物质，如药物、食物、标记物等。

背景技术：

在美国专利US 4425117中提出了一种在消化道指定位置释放物质的装置，该装置分为两个小室，第一室中有一个可在压缩弹簧的压力作用下运动的可移动机构，在可移动机构端部有一个针；第二个小室为周围有小孔的储药仓，药物封装于小气球中放入储药仓中；在该装置的中间位置有一固定挡板将两小室隔开。该装置到达消化道指定位置时，外界发出电磁波信号，位于该装置壳体中的线圈及振荡电路感应外界信号并产生感应电流，释放动作被所感应电流触发，可移动机构在弹簧压力作用下向前运动，在一定位置，针刺破挡板并刺破装有药物的气球，在气球的收缩作用下，药物释放。该装置存在以下缺点，首先，药物的释放依赖于气球被针刺破的小孔，如果气球内部压力不够大，则药物释放速度较慢；其次，药物从装置内释放出来的通道为外壳圆周壁上的小孔，药物从储药仓释放出依赖于小孔的泄漏，而这些小孔可能被消化道中的物质封堵住，没有适当的外加压力，药物有可能无法通过小孔泄漏出，特别是储药仓的外壁与消化道紧密接触时，药液可能只能释放道储存仓中，释放不彻底，可靠性较低；另外，该技术方案只适合液体药物释放，不适合粉末、固体颗粒的药物释放。

在中国专利ZL03233001.4中提出了一种微型释放装置，用于在人体或者动物体内的消化道定点释放药物，该装置包括外壳、控制机构、活塞、驱动活塞运动的弹簧、药液储存容仓、尖锐物阵列；该装置的主要特征在于药液储存仓为柔性弹性薄膜材料制作，待释放的药液密封在药液储存仓中，药液储存仓在充满药液后为弹性膨胀状态；装置的一端的底部具有尖锐物阵列，尖锐物指向装置内部；药液储存仓置于活塞与尖锐物阵列之间。当装置接收到体外遥控信号，活塞在弹簧的作用下向前运动，药液储存仓在活塞的驱动下向前运动并被位于端部的尖锐物刺破，药液释放出来，通过外壳上的小孔进一步释放到消化道中。该装置存在以下缺点，首先，膨胀的药液储存仓与外壳的内壁的摩擦力较大，弹簧的驱动力有可能无法推动药液储存仓运动，无法和尖锐物阵列作用，导致释放失败；其次，药液储存仓装入药物困难，装药后的药液储存仓在装配过程中容易损坏。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、可靠性高的消化道药物定点释放装置。

本发明的技术方案是该装置包括体外遥控机构与可吞入的电子胶囊，电子胶囊包含外壳、电池、遥控模块、弹簧、活塞、储药仓、药物释放通道机构、定位标记源，活塞、外壳内壁与药物释放通道机构之间的空腔构成储药仓，遥控模块包括一个微型发热元件，一根低熔点的聚合物线将活塞固定在电子胶囊外壳内的一端，弹簧处于压缩状态并被约束于活塞与遥控模块之间，聚合物线与微型发热元件接触。

本发明的工作过程为：志愿者、或者患者吞入电子胶囊后，利用X射线透视机器、B超、ECT等现有医疗设备、或者专用的定位跟踪系统监测电子胶囊在消化道中的位置，当到达指定区域时，体外遥控机构发出遥控信号，位于电子胶囊内部的遥控模块接收到遥控信号后导通电路，微型发热元件在电源作用下，温度迅速升高并熔断聚合物线，活塞在压缩弹簧的驱动下向电子胶囊另外一端运动，在活塞运动产生的压力作用下，药物释放通道机构打开，储药仓中的药物通过已经被打开的药物释放通道机构释放出来。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、结构简单。本发明将电子胶囊模块化，主要由电池、遥控模块、弹簧、活塞、药物释放通道机构构成，结构简单，使得装配与制造更加容易。

2、使用方便。本发明中，储药仓由活塞、外壳内壁与药物释放通道机构之间的空腔构成，结构简单，相对于柔性材料制作的气球囊储药仓，药物装入更为简单，使用方便。

3、释放可靠性高。本发明中，药物释放通道机构的打开利用活塞驱动的压力打开，驱动压力可以通过药物直接传递到药物释放通道机构，药物释放通道机构能够及时打开，释放可靠性得到提高。

附图说明

图1是本发明的系统组成图；

图2是本发明的电子胶囊的第一种结构图；

图3是本发明的电子胶囊的第二种结构图；

图4是本发明的遥控模块的第一种结构图；

图5是本发明的遥控模块的第二种结构图；

图6是本发明的遥控模块的第三种结构图；

图7是本发明的体外遥控机构的第一种结构图；

图8是本发明的第一种体外遥控机构的发射天线结构示意图；

图9是本发明的体外遥控机构的第二种结构图；

图10是本发明的体外遥控机构的第三种结构图；

在图1至图9中：

1-体外遥控机构，2-电子胶囊，3-外壳，4-电池，5-遥控模块，6-弹簧，7-活塞，8-药物释放通道机构，9-定位标记源，10-微型发热元件，11-聚合物线12-储药仓，13-接收天线，14-圆形通孔，15-圆形弹性密封塞，16-单向阀17-射频接收解调电路，18-压控开关模块，19-谐振电路，20-整流电路，21-磁开关，22-功率发生器，23-阻抗匹配网络，24-发射天线组，25-发射天线，26-开关脉冲产生电路，27-调制发射电路，28-射频发射天线，29-磁场发生装置

具体实施方式

一种消化道药物定点释放装置，包括体外遥控机构[1]与可吞入的电子胶囊[2]，电子胶囊[2]包含外壳[3]、电池[4]、遥控模块[5]、弹簧[6]、活塞[7]、药物释放通道机构[8]、定位标记源[9]，活塞[7]与药物释放通道机构[8]之间的空腔构成储药仓[12]。

药物释放通道机构[8]包含一个圆形通孔[14]与圆形弹性密封塞[15]，圆形通孔[14]直径在3mm到10mm之间、长度在1mm到5mm之间；圆形弹性密封塞[15]直径在3mm到10mm之间、长度在1mm到5mm之间；圆形弹性密封塞[15]置于圆形通孔[14]中，呈密封配合状态，圆形通孔[14]与圆形弹性密封塞[15]之间的摩擦力在0.5牛顿和10牛顿之间。为了增加密封塞的密封可靠性，圆形通孔[14]的内壁上可以加工为螺纹结构、或者其他增加摩擦力的刻纹结构。药物释放通道机构[8]也可以为单向阀[16]结构。

定位标记源[9]为永磁体、或者为医用放射性示踪剂；为了节约空间，定位标记源[9]可以被嵌入、或者被封装在活塞[7]之中。

遥控模块[5]包括接收天线[13]，射频接收解调电路[17]、压控开关模块[18]；当接收天线[13]收到体外遥控机构[1]发射的该无线遥控信号时，由射频接收解调电路[17]解调后，驱动压控开关模块[18]导通电路，负载得电工作。

遥控模块[5]也可以包括接收天线[13]、谐振电路[19]、整流电路[20]、压控开关模块[18]。接收天线[13]感应的谐振电压、或者经过整流后的谐振电压直接控制压控开关模块[18]的导通与闭合。为提高空间利用率，接收天线[13]可以置入、或者缠绕在外壳[3]的内壁与外壁之间。压控开关模块[18]为金属氧化半导体场效应晶体管、或者光耦合继电器、或者微型机械电子开关。

遥控模块[5]也可以包含一个微型的磁开关[21]，对应的体外遥控器[1]为磁场发生器[29]、或者为永磁体。

体外遥控机构[1]包括频段为高频、或者是射频的功率发生器[22]、阻抗匹配网络[23]及发射天线组[24]。发射天线组[24]包括三对互相垂直的、或者互相成为一定角度的发射天线[25]，三对发射天线[25]同时、或者按照一定的顺序发射遥控信号。

体外遥控机构[1]也可以由开关脉冲产生电路[26]、调制发射电路[27]和射频发射天线[28]组成；

本实施例得工作过程如下：志愿者、或者患者吞入电子胶囊[2]后，利用X射线透视机器、B超、ECT等现有医疗设备、或者专用的定位跟踪系统监测电子胶囊[2]在消化道中的位置，当到达感兴趣区域时，体外遥控机构[1]发出遥控信号，遥控模块[5]接收到遥控信号后导通电路，微型发热元件[10]在电源[4]的作用下，温度迅速升高并熔断聚合物线[11]，处于压缩状态的弹簧[6]被释放，活塞[7]在弹簧[6]的驱动下向电子胶囊[2]另外一端运动，在活塞运动产生的压力作用下，药物释放通道机构[8]打开，储存仓[12]中的药物通过已经被打开的药物释放通道机构[8]释放出来。

图1是本实施例的系统组成，系统包括体外遥控系统[1]和电子胶囊[2]。电子胶囊的尺寸一般为：直径小于12mm，长度一般小于35mm。

图2给出了本实施例的电子胶囊[2]的第一种结构图。电子胶囊[2]包括外壳[3]、电池[4]、遥控模块[5]、压缩弹簧[6]、活塞[7]、药物释放通道机构[8]、定位标记源[9]，活塞[7]与药物释放通道机构[8]之间的空腔构成储药仓[12]。药物释放通道机构[8]包含一个圆形通孔[14]与圆形弹性密封塞[15]，圆形弹性密封塞[15]置于圆形通孔[14]中，呈密封配合状态。为了增加密封塞的密封可靠性，圆形通孔[14]的内壁加工为螺纹结构。定位标记源[9]为永磁体，为了节约空间，定位标记源[9]被嵌入在活塞[7]中。为了提高空间利用率，接收天线[13]可以置入在外壳[3]的内壁与外壁之间。当进行药物释放时，活塞[7]在弹簧[6]的驱动下向电子胶囊[2]另外一端运动，在活塞运动产生的压力作用下，圆形弹性密封塞[15]从圆形通孔[14]中脱离，储存仓[12]中的药物通过已经被打开的圆形通孔[14]中释放出来。本方案的突出优点在于：药物装入非常方便，而且适合多种药物剂型的释放，例如液体、粉末、颗粒等。

图3是本实施例的电子胶囊[2]的第二种结构图。药物释放通道机构[8]为单向阀[16]。单向阀[16]在内部压力作用下单向打开，该设计适合液体药物、悬浮药液的释放。单向阀的加工可以利用微型机械电子系统(MEMS)技术进行加工。

图4给出了遥控模块的第一种结构图。图中，遥控模块[5]包括接收天线[13]，射频接收解调电路[17]、压控开关模块[18]；当接收天线[13]收到体外遥控机构[1]发射的该无线遥控信号时，由射频接收解调电路[17]解调后，驱动压控开关模块[18]导通电路，微型发热元件[10]得电工作，温度迅速升高并熔断聚合物线。

图5给出了遥控模块的第二种结构图。图中，遥控模块[5]包括接收天线[13]、谐振电路[19]、整流电路[20]、压控开关模块[18]，接收天线[13]感应的谐振电压直接控制压控开关模块[18]的导通与闭合。压控开关模块[18]为金属氧化半导体场效应晶体管、或者光耦合继电器、或者微型机械电子开关。

图6给出了控模块的第三种结构图。图中，遥控模块[5]包含一个微型的磁开关[21]，该磁开关为微型常开磁簧管。

图7给出了体外遥控机构的第一种结构图。其中，体外遥控机构[1]包括频段为高频、或者是射频的功率发生器[22]、阻抗匹配网络[23]及发射天线组[24]。优化的频率段一般为100KHz～30MHz之间。

图8给出了第一种体外遥控机构的发射天线组[24]结构。发射天线组[24]包括三对互相垂直的、或者互相成为一定角度的发射天线[25]，三对发射天线同时、或者按照一定的顺序发射遥控信号。该方案的优点在于：从多个方向发射遥控信号，可以减少信号方向性对可靠性的影响，提高了成功触发的可靠性。

图9给出了体外遥控机构的第二种结构图。其中，体外遥控机构[1]由开关脉冲产生电路[26]、调制发射电路[27]和射频发射天线[28]组成。优化的频率段一般为200MHz～450MHz之间。

图10给出了体外遥控机构的第三种结构图。其中，体外遥控器[1]为一对磁场发生器[29]，该磁场发生器可以为静态电磁场发生器、或者为强磁场永磁体。

Claims (13)

1.一种消化道药物定点释放装置，包括体外遥控机构与可吞入的电子胶囊，电子胶囊包含外壳、电池、遥控模块、弹簧、活塞、储药仓、药物释放通道机构、定位标记源，其特征在于活塞、外壳内壁和药物释放通道机构之间的空腔构成储药仓，遥控模块包括一个微型发热元件，一根低熔点的聚合物线将活塞固定在电子胶囊外壳内的一端，弹簧处于压缩状态并被约束于活塞与遥控模块之间，聚合物线与微型发热元件接触，遥控模块接收到体外遥控机构发射的遥控信号后接通电路，微型发热元件在电源作用下温度迅速升高，熔断聚合物线，处于压缩状态的弹簧得到释放，活塞在弹簧的驱动下向电子胶囊另外一端运动，药物释放通道机构在活塞运动产生的压力作用下打开，储药仓中的药物通过已经被打开的药物释放通道机构释放出来；

2.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于药物释放通道机构包含一个圆形通孔与圆形弹性密封塞，圆形通孔直径在3mm到10mm之间、长度在1mm到5mm之间；圆形弹性密封塞直径在3mm到10mm之间、长度在1mm到5mm之间；圆形弹性密封塞置于圆形通孔中，呈密封配合状态，圆形通孔与圆形弹性密封塞之间的摩擦力在0.5牛顿和10牛顿之间；

3.根据权利要求2所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于圆形通孔的内壁上具有螺纹结构；

4.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于药物释放通道机构为一个单向阀；

5.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于定位标记源为永磁体、或者为医用放射性示踪剂；

6.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于定位标记源被嵌入、或者被封装在活塞之中；

7.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于遥控模块包括接收天线，接收天线置入、或者缠绕在外壳的内壁与外壁之间；

8.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于其遥控模块包括接收天线、射频接收解调电路、压控开关模块；

9.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于其遥控模块包括接收天线、谐振电路、整流电路、压控开关模块，接收天线感应的谐振电压、或者经过整流后的谐振电压直接控制压控开关模块的导通与闭合，压控开关模块为金属氧化半导体场效应晶体管、或者光耦合继电器、或者微型机械电子开关；

10.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于体外遥控机构包括高频、或者射频功率发生器、阻抗匹配网络及发射天线组；

11.根据权利要求10所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于发射天线组包括三对互相垂直的、或者互相成为一定角度的发射天线，三对发射天线同时、或者按照一定的顺序发射遥控信号；

12.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于体外遥控机构由开关脉冲产生电路、调制发射电路和射频发射天线组成；

13.根据权利要求1所述的消化道药物定点释放装置，其特征在于其遥控模块包括磁开关，体外遥控器包括永磁体、或者磁场发生器。

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