TWI785565B

TWI785565B - 用以藥物傳遞之電解幫浦的裝置及方法

Info

Publication number: TWI785565B
Application number: TW110113621A
Authority: TW
Inventors: 鄭宗杰; 賴俊如
Original assignee: 國立高雄科技大學
Priority date: 2021-04-15
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2022-12-01
Also published as: TW202242896A

Abstract

本發明提供一種用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置，該裝置包括：一容置區、一殼體、一藥袋、一電解幫浦單元、一印刷電路板以及一電源供應單元。有利功效在於，藉由電解幫浦單元的立體結構改良，使得電解幫浦單元得以更有效率的產生氣體且解決單一方向產生氣體且積聚於電極體底部的問題。

Description

用以藥物傳遞之電解幫浦的裝置及方法

本發明屬於一種用以藥物傳遞之電解幫浦的裝置及方法，特別是關於元件及功能的改良，用以提升電解幫浦產生的氣體用於藥物傳遞的效能。

常見的給藥途徑包括耳、眼、鼻、口服、直腸、氣霧、腸胃道、靜脈內投服、肺、黏膜穿透、皮膚穿透及局部給藥，而對於癌症、慢性病或心血管疾病的高血壓患者來說，容易面臨需要長期、定時且指定劑量的服藥，也易碰到忘記服藥而發生危及性命的情況發生。為了造福廣大社會大眾，醫療技術在日新月異的改良之下，已開發植入式的藥物遞送系統，讓患者免於不斷打針或忘記服藥而危及性命的風險中。

在植入式藥物遞送系統的技術領域中，常見於經由半導體製程的平面式電極以產生氣體來達到藥物傳遞的功能，然而，經由半導體製程的平面式電極存在以下技術缺陷，首先，平面式電極產生的氣體有方向性的問題，且因平面電極結構的關係，造成電極產生的氣體易於積聚於平面電極的底部而降低電化學反應及藥物傳遞的效能，再者，經由半導體製程的平面式電極，其製作成本昂貴。

上述缺點顯現，習知平面式電極於進行電化學反應用以藥物傳遞的過程中所衍生的種種問題。因此，如何解決用以藥物傳遞的電極其產生氣體的方向性問題以及如何延長用以藥物傳遞的電極之電力供應續航時間，以利於提升電極之電化學反應的氣體產生及藥物傳遞的效能，為各方所面臨與重視之課題，是故，現有技術確實有待提出更佳解決方案之必要性。

基於先前技術存在的技術上缺陷性問題，本發明之目的在於，提供一種用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置及方法，以改善及提升電極之電化學反應的氣體產生及藥物傳遞的效能。

首先，本發明之主要目的為提供一種用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置，該裝置包括：一容置區、一殼體、一藥袋、一電解幫浦單元、一印刷電路板以及一電源供應單元。

其中，該容置區包括一第一腔室、一第二腔室及一第一隔膜，該第一隔膜位於該第一腔室及該第二腔室之間。

其中，該殼體環繞且包覆該容置區，且該殼體的材料可為剛性材料、柔性材料、或剛性材料與柔性材料的複合材料。

其中，該藥袋用以容置實質上為液體的藥物。

其中，該電解幫浦單元位於該第一腔室且靠近該藥袋設置，該電解幫浦單元包括至少一立體式電極對，該立體式電極對具有一陰極板及一陽極板，其中該陰極板具有複數陰極指狀結構，該陽極板具有複數陽極指狀結構；該等陰極指狀結構及該等陽極指狀結構交錯配置而構成一指叉型結構，其中該等陰極指狀結構及該等陽極指狀結構之間具有一指狀流道。詳細說明的是，本發明之立體式電極對，由於其立體結構上的優勢，使得立體電極對於電化學反應的接觸面積增加，且該立體式電極對的任一表面在電化學反應中皆可產生氣體，解決了習知平面式電極僅能在單一方向產生氣體的缺陷，此外，具有指叉型結構的該立體式電極對，可減少該立體式電極對的所需容置空間。

其中，該印刷電路板位於該第二腔室且電性連接該電解幫浦單元。

其中，電源供應單元位於該第二腔室且電性連接該印刷電路板。

進一步地，該指狀流道的其一開口朝向該藥袋，較佳者該指狀流道的其一開口正投影於該藥袋，且該指狀流道的其一開口連接該指狀流道與容置於該第一腔室的至少部分電解液。如此結構、相對位置的設計，該指狀流道可提供該立體式電極對所產生的至少部分氣體經由該指狀流道逸散於該第一腔室。因此，該指狀流道的結構設計有利於該立體電極對產生的氣體移走，且該指狀流道的其一開口朝向該藥袋可有助於移走的氣體作動鄰近該藥袋的電解液，進而壓縮該藥袋用以藥物傳遞。

進一步地，該指狀流道填充有孔隙的親水性材料，有助於該立體電極對產生的氣體脫離其表面。

進一步地，該立體式電極對遠離該藥袋的一側的構型包括弧形、矩形或尖角形。藉由前述技術特徵，使得該立體電極對產生的氣體易於脫離其表面且作動電解液，減少氣泡積聚於該立體電極對的底部而影響電解幫浦在輔助藥物傳遞的效能。

進一步地，該陰極板及該陽極板表面分別塗佈親水性材料以增進氣泡脫離該陰極板及該陽極板表面。

進一步地，該電解幫浦單元具有複數立體式電極對，該等立體式電極對以串聯方式排列且該等立體式電極對電性連接於該印刷電路板。

進一步地，該第一腔室更包括一電源流路，該電源流路分別電性連接該電解幫浦單元及該印刷電路板。

進一步地，該殼體開設一開口，該開口係以供一導管插設且該導管穿入該藥袋，其中該藥袋中的藥物可自該容置區經由該導管及該開口而朝該殼體外部釋放，或藥物可自該殼體的外部經由該導管及該開口而朝該藥袋進行填充。

進一步地，該殼體開設兩開口，兩開口係以供導管插設且導管穿入該藥袋，其中，該藥袋中的藥物可自該容置區經由其一導管及其一開口而朝該殼體外部釋放，此外，藥物可自該殼體的外部經由另一導管及另一開口而朝該藥袋進行填充。

進一步地，該殼體的材料為剛性材料、柔性材料或剛性材料與柔性材料的複合材料，且殼體表面塗佈生物相容性材料。

此外，本發明提供另一種用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置，其以一第二隔膜區取代前述藥袋之容置藥物的功能。具體來說，該容置區更包括一第二隔膜，該第二隔膜位於該第一腔室，且，部分之殼體與該第二隔膜圍繞以形成該第二隔膜區，再者，該第二隔膜的材料可為軟性材料。

此外，本發明之另一目的為提供一種用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置的藥物傳遞方法，該方法包括下列步驟：將一藥袋/或該第二隔膜區及一電解幫浦單元相鄰設置於一殼體內之一第一腔室中，其中該殼體內更包含一相鄰於該第一腔室之第二腔室，其中該電解幫浦單元包括至少一立體式電極對，該立體式電極對具有一陰極板及一陽極板，該陰極板具有複數陰極指狀結構，該陽極板具有複數陽極指狀結構，該等陰極指狀結構及該等陽極指狀結構交錯配置而構成一指叉型結構，其中該等陰極指狀結構及該等陽極指狀結構之間具有一指狀流道；將一第一隔膜設置於該第一腔室及該第二腔室之間；將一印刷電路板及一電源供應單元設置於該殼體內的第二腔室中，且該電源供應單元電性連接該印刷電路板；及將該印刷電路板電性連接該電解幫浦單元；其中，在電化學反應，該立體式電極對的任何一面係用以產生氣體，當該第一腔室充填指定體積的電解液，且至少部分的氣體可經由該指狀流道逸散於該第一腔室，該立體式電極對產生的氣體佔據了至少部分的電解液體積，藉此令至少部分的電解液及/或至少部分的氣體可壓縮藥袋/或該第二隔膜區。

整體來說，本發明之有益功效至少包括：

1.藉由立體電極對的結構改良，提升電解幫浦產生氣體的效能，同時，立體電極對具有的指狀結構係用以提供指狀流道，利於氣體自電極表面移走而作動鄰近該藥袋的電解液，壓縮該藥袋用以藥物傳遞。

2.藉由立體電極對的結構改良，可有效率的將消耗電能轉換為產生的氣體，有助於減少電解幫浦產生氣體的所需電能，提升藥物傳遞系統使用上的續航力。

3.藉由該立體式電極對遠離該藥袋的一側的構型包括弧形、矩形或尖角形的技術特徵，使得該立體電極對產生的氣體易於脫離其表面且作動電解液，減少氣泡積聚於該立體電極對的底部而影響電解幫浦在輔助藥物傳遞的效能。

100:用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置

110:容置區

111:第一腔室

112:第二腔室

113:第一隔膜

120:殼體

130:藥袋

140:電解幫浦單元

141:立體式電極對

142:陰極板

143:陽極板

144:陰極指狀結構

145:陽極指狀結構

146:指叉型結構

147:指狀流道

148:指狀流道的其一開口

150:印刷電路板

160:電源供應單元

170:電源流路

180:開口

190:親水性材料

210:電極接頭

310:弧形

320:矩形

S510~S540:步驟

[圖1]為一剖面圖，說明本發明之用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置的一實施例示意圖。

[圖2A]為一剖面圖，說明本發明之部分的立體式電極對塗佈親水性材料的一實施例示意圖。

[圖2B]為一立體外觀圖，說明本發明之部分的立體式電極對塗佈親水性材料的一實施例示意圖。

[圖3A]為一立體外觀圖，說明本發明之立體式電極對的指狀流道的壁上塗佈親水性材料的一實施例示意圖，且立體式電極對的一側為弧形。

[圖3B]為一立體外觀圖，說明本發明之立體式電極對的指狀流道填充親水性材料的一實施例示意圖，且立體式電極對的一側為弧形。

[圖4A]為一立體外觀圖，說明本發明之立體式電極對的指狀流道的壁上塗佈親水性材料的一實施例示意圖，且立體式電極對的一側為矩形。

[圖4B]為一立體外觀圖，說明本發明之立體式電極對的指狀流道填充親水性材料的一實施例示意圖，且立體式電極對的一側為矩形。

[圖5]為一方塊圖，說明本發明之一種用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置的藥物傳遞方法。

為利貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參見圖1，為本發明之一種用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置100的剖面圖，說明該裝置包括一容置區110、一殼體120、一藥袋130、一電解幫浦單元140、一印刷電路板150以及一電源供應單元160，其中該容置區110包括一第一腔室111、一第二腔室112及一第一隔膜113，該第一隔膜113位於該第一腔室111及該第二腔室之間112；該殼體120環繞且包覆該容置區110，且該殼體120為剛性材料且其表面塗佈生物相容性材料；該藥袋130用以容置實質上為液體的藥物；該電解幫浦單元140位於該第一腔室111且靠近該藥袋130設置，該電解幫浦單元140包括至少一立體式電極對141；該印刷電路板150位於該第二腔室112且電性連接該電解幫浦單元140；該電源供應單元160位於該第二腔室112且電性連接該印刷電路板150；該第一腔室111更包括一電源流路170，該電源流路170分別電性連接該電解幫浦單元140及該印刷電路板150；該殼體120開設一開口180，該開口180係以供一導管插設且該導管穿設入該藥袋130，其中該藥袋130中的藥物可自該容置區110經由該導管及該開口180而朝該殼體120外部釋放，或藥物可自該殼體120的外部經由該導管及該開口180而朝該藥袋130進行填充。

請參閱圖2A及2B，圖2A為一剖面圖，說明本發明之部分的立體式電極對141塗佈親水性材料190的一實施例示意圖；圖2B為一立體外觀圖，說明本發明之部分的立體式電極對141塗佈親水性材料190的一實施例示意圖。

在一實施態樣中，該電解幫浦單元140具有複數立體式電極對141，該等立體式電極對141以串聯方式排列且該等立體式電極對141電性連接於該印刷電路板150。

請參閱圖3A至3B及圖4A至4B，該立體式電極對141具有一陰極板142及一陽極板143，其中該陰極板142具有複數陰極指狀結構144，該陽極板143具有複數陽極指狀結構145；該等陰極指狀結構144及該等陽極指狀結構145交錯配置而構成一指叉型結構146，其中該等陰極指狀結構144及該等陽極指狀結構145之間具有一指狀流道147，該指狀流道147的其一開口148朝向該藥袋130(如圖1所示)，較佳者該指狀流道147的其一開口正投影於該藥袋130，且該指狀流道147的其一開口連接該指狀流道147與容置於該第一腔室111的至少部分之電解液。

請再次參閱圖3A及3B，圖3A為一立體外觀圖，說明本發明之立體式電極對141的指狀流道147的壁上塗佈親水性材料190的一實施例示意圖，且立體式電極對141的一側為弧形310；圖3B為一立體外觀圖，說明本發明之立體式電極對141的指狀流道147填充親水性材料190的一實施例示意圖，且立體式電極對141的一側為弧形310。補充說明的是，該指狀流道147的壁上為，該等陰極指狀結構144及該等陽極指狀結構145的壁上。藉由弧形310結構設計，使得該立體電極對141產生的氣體易於脫離其表面且作動電解液，減少氣泡積聚於該立體電極對141的底部而影響該電解幫浦單元140在輔助藥物傳遞的效能；此外，該指狀流道147的壁上塗佈親水性材料190或該指狀流道147填充親水性材料190，有助於該立體電極對141產生的氣體移走且離開該指狀流道147。

請再次參閱圖4A及4B，圖4A為一立體外觀圖，說明本發明之立體式電極對141的指狀流道147的壁上塗佈親水性材料190的一實施例示意圖，且立體式電極對141的一側為矩形320；圖4B為一立體外觀圖，說明本發明之立體式電極對141的指狀流道147填充親水性材料190的一實施例示意圖，且立體式電極對141的一側為矩形320。

請參閱圖5，圖5為一方塊圖，說明本發明之一種用以藥物傳遞之電解幫浦之裝置100的藥物傳遞方法，該方法包含下列步驟：

(S510)提供一殼體120，該殼體120包覆一容置區110，該容置區110包括一第一腔室111、一第二腔室112及一第一隔膜113，該第一隔膜113位於該第一腔室111及該第二腔室112之間。

(S520)設置一藥袋130及一靠近該藥袋130設置的電解幫浦單元140於該第一腔室111，其中該電解幫浦單元140包括至少一立體式電極對141，該立體式電極對141具有一陰極板142及一陽極板143，該陰極板142具有複數陰極指狀結構144，該陽極板143具有複數陽極指狀結構145，該等陰極指狀結構144及該等陽極指狀結構145交錯配置而構成一指叉型結構146，其中該等陰極指狀結構144及該等陽極指狀結構145之間具有一指狀流道147。

(S530)設置一印刷電路板150於該第二腔室112，該印刷電路板150電性連接該電解幫浦單元140。

(S540)設置一電源供應單元160於該第二腔室112，該電源供應單元160電性連接該印刷電路板150，其中，在電化學反應，該立體式電極對141的任何一面係用以產生氣體，當該第一腔室111充填指定體積的電解液，且至少部分的氣體可經由該指狀流道147逸散於該第一腔室111，該立體式電極對141產生的氣體佔據了至少部分的電解液體積，藉此令至少部分的電解液及/或至少部分的氣體可壓縮該藥袋130。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。