專利名稱：電子可控藥丸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容通常涉及藥物輸送系統(tǒng)。本公開內(nèi)容尤其涉及具有至少一個用于輸送至少一種藥物的傳感器的電子可控藥丸和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們攝取的諸如阿司匹林的藥物，通常穿過胃腸(GI)道，其中它們被吸收用于治療疾病或病癥。物體通常在20-40小時內(nèi)通過GI道?？色@得幾種藥物作為時間釋放膠囊(time release capsule)，用于在不同的時間將藥物的部分釋放到人體中。時間釋放膠囊利用胃腸道中的化學(xué)物質(zhì)和膠囊包覆之間的化學(xué)反應(yīng)，溶解和釋放藥物。食品，尤其是蛋白質(zhì)和脂肪，以及GI化學(xué)性質(zhì)影響了藥物通過胃的行進(jìn)速度。同樣地，包括可獲得作為時間釋放膠囊的藥物在內(nèi)的藥物，在通過GI道時不遵循精確的分配和溶解模式。
例如，一個人可能在胃腸道中具有多于“標(biāo)準(zhǔn)”量的化學(xué)物質(zhì)，這是由于病癥、早些時候服用的藥物等，并且因此導(dǎo)致時間釋放膠囊的包覆比標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)得更快。因此，由時間釋放膠囊釋放藥物的速率比預(yù)期速率更快。然而，另一個人可能在胃腸道中具有少于“標(biāo)準(zhǔn)”量的化學(xué)物質(zhì)，并且導(dǎo)致時間釋放膠囊的包覆比標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)得更慢，由此釋放藥物的速率比預(yù)期速率更慢。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容提供了一種具有至少一個用于輸送或分配藥物的傳感器的電子可控藥丸或藥物輸送系統(tǒng)。藥物的分配基于位置探測，使用至少一個傳感器讀數(shù)，即至少一個感測的條件或參數(shù)，諸如pH、傳導(dǎo)率(含水量)水平等，該讀數(shù)由沿著胃腸道的至少一個傳感器獲取。例如，對于正?；颊撸绻撝辽僖粋€傳感器感測了低pH水平，該電子可控藥丸可以確定其位于胃中。如果pH水平開始升高，電子可控藥丸可以確定其正離開胃并進(jìn)入小腸。
該電子可控藥丸包括決策和控制邏輯電路，用于根據(jù)感測到的條件控制閥、泵或艙的打開和閉合，從而分配存儲在藥丸的藥物存儲器中的藥物。優(yōu)選地，在吞咽了電子可控藥丸之后，連續(xù)地讀出該一個或多個傳感器，并且將該數(shù)據(jù)提供給決策和控制邏輯電路。邏輯電路的至少一個處理器分析該數(shù)據(jù)并且確定藥丸沿著胃腸道的相對位置?？梢酝ㄟ^訪問在處理器中存儲的一個或多個查找表來確定藥丸的位置。該查找表優(yōu)選地使該一個或多個感測的條件與沿胃腸道的相對位置相關(guān)。
一旦確定了該相對位置，決策和控制邏輯電路確定是否控制閥的打開或閉合從而分配藥物存儲器中的藥物。用將分配藥物的定位或位置編程藥丸。因此，如果已確定的相對位置基本上符合至少一個預(yù)編程位置，該邏輯電路向閥發(fā)射信號，用于打開閥。該信號的電壓水平確定了閥的打開量。
預(yù)想的是，根據(jù)患者醫(yī)學(xué)輪廓或者可以改變沿著胃腸道的已感測的條件、諸如pH、傳導(dǎo)率(含水量)水平等的預(yù)先存在的疾病，而定制地編程或設(shè)計該藥丸。


下面將參考附圖描述本公開內(nèi)容的各種實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明具有至少一個傳感器的電子可控藥丸的示意圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明具有至少一個傳感器的電子可控藥丸的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的電子可控藥丸或藥物輸送系統(tǒng)由圖1和2示出，并且下文中將用特征進(jìn)一步描述。電子可控藥丸100是自包含(self-contained)的電子可控藥物輸送系統(tǒng)。正如下面詳細(xì)所述的，該電子可控藥丸100包括已編程的電子器件，其根據(jù)諸如pH、傳導(dǎo)率水平(含水量)等沿著胃腸道的至少一個已感測的條件或參數(shù)，來控制釋放機(jī)構(gòu)，用于分配藥物。藥丸100由生物相容的材料制成，從而藥丸100至少對于其穿過胃腸道所需的時間量是生物相容的。該生物相容材料優(yōu)選在室溫下是穩(wěn)定的，從而藥丸具有長保存期限。
正如在此和在權(quán)利要求中使用的，詞語“藥物”指的是藥、非藥物質(zhì)、造影劑、氣體、流體、液體、化學(xué)藥品、放射性制劑、成像標(biāo)記物、監(jiān)視人生命的傳感器，以及適于由藥丸100分配的其它物質(zhì)。
該電子可控藥丸100包括外殼或外罩102，其定義了開口103；藥物存儲器104，用于存儲藥物；電子可控釋放閥、泵或艙106，用于經(jīng)由開口103分配存儲在藥物存儲器104中的藥物；決策和控制邏輯電路108，用于打開和閉合該閥106；以及至少一個傳感器110(傳感器110A和110B示出在圖1和2中)。藥丸100還包括電池112，用于對藥丸100的各個部件供電。決策和控制邏輯電路108根據(jù)由如下面進(jìn)一步描述的該至少一個傳感器110感測的條件來打開和閉合該閥106。
優(yōu)選地，殼102能抵抗諸如胃酸和來自膽囊的膽汁的體液。殼102優(yōu)選由用于制造可植入設(shè)備的材料制造，所述可植入設(shè)備包括起搏導(dǎo)線和心臟假體設(shè)備，諸如人工心臟、心臟瓣膜、主動脈內(nèi)球囊和心室輔助設(shè)備。這些材料包括鈦、從Dow Chemical Company可獲得的Pellethane2363聚醚氨酯系列材料和從Polymer Technology Group有限公司可獲得的Elasthane聚醚氨酯。其他材料包括也可從Polymer Technology Group有限公司獲得的PurSil和CarboSil。
殼102的至少一部分優(yōu)選包括如圖1所示的金屬襯墊111，用于通過在患者身上放置磁探測器而探測藥丸100沿著胃腸道的位置。當(dāng)磁探測器感測到金屬襯墊111時，可以容易地核實藥丸100沿著胃腸道的位置。除金屬襯墊111之外，殼102可以包括一個或多個其它設(shè)備或物質(zhì)，諸如RF設(shè)備、天線、射線透射物質(zhì)、成像標(biāo)記物、紅外探測器等，其允許從患者外部探測藥丸(100)。
優(yōu)選地，在吞咽了電子可控藥丸100之后，從傳感器110A、110B中之一或兩者中連續(xù)讀出一個或多個傳感器讀數(shù)，并且將該數(shù)據(jù)提供給包括至少一個處理器200的決策和控制邏輯電路108。該至少一個處理器200分析該數(shù)據(jù)并且確定藥丸100沿著胃腸道的相對位置。藥丸100的位置可以通過訪問一個或多個查找表或者存儲在處理器200中的其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來確定。該查找表使該一個或多個傳感器讀數(shù)或感測的條件與沿著胃腸道的相對位置相關(guān)。由下列表格示出了典型的查找表，其將感測的pH水平與沿著胃腸道的各個相對位置相關(guān)。

優(yōu)選地，該至少一個處理器200包括定時電路，用于定時藥丸100通過胃腸道的時間。根據(jù)任意給定時刻的特定時間，該至少一個處理器200被編程，以確定分析哪個數(shù)據(jù)，即，由傳感器110A提供的數(shù)據(jù)或由傳感器110B提供的數(shù)據(jù)或兩者。例如，從服用了藥丸100之后的兩分鐘到三分鐘，該至少一個處理器200被編程，以分析來自傳感器110A的數(shù)據(jù)。從服用了藥丸100之后的三分鐘到五分鐘，該至少一個處理器200被編程，以分析來自傳感器110B的數(shù)據(jù)。從服用了藥丸100之后的五分鐘到十分鐘，該至少一個處理器200被編程以分析來自傳感器110A和110B兩者的數(shù)據(jù)。由該定時電路提供的時間也可以與存儲在該至少一個處理器200中的查找表相關(guān)，以確定在服用之后的任意給定時間，藥丸100位于沿著胃腸道的何處。
一旦確定了相對位置，決策和控制邏輯電路108確定是否控制閥106的打開和閉合，以分配存儲在藥物存儲器104中的藥物。用將分配藥物的定位和位置編程藥丸100。因此，如果已確定的相對位置基本上符合如由邏輯電路108例如使用比較器而確定的至少一個預(yù)編程位置，邏輯電路108就向釋放控制器120發(fā)射信號用于控制閥106。釋放控制器120可操作地與閥106關(guān)聯(lián)或者可操作地與閥106通信，用于打開閥106。該釋放控制器120包括用于譯碼由邏輯電路108發(fā)射的信號并控制閥打開量的電路。
因此，當(dāng)藥丸100到達(dá)目標(biāo)位置，閥106在邏輯電路108和釋放控制器120的控制下打開，并且藥品從藥物存儲器104中分配出。通過部分地打開閥106，或者通過使用泵閥緩慢地抽吸，藥物以受控方式分配。由于邏輯電路108控制藥物分配，藥物大體上根據(jù)釋放輪廓分配。當(dāng)藥丸100穿過小腸時，典型釋放輪廓使必須釋放藥物。
根據(jù)本發(fā)明，在藥丸行進(jìn)通過胃腸道期間，依附于優(yōu)選的釋放輪廓，這是由于決策和控制邏輯電路108被編程用于閉合閥106和控制閥106打開的量，用于控制閥打開的大小。通過控制閥打開的大小或閥打開的頻率，正如由噴墨打印機(jī)等的微流體(microfluidic)系統(tǒng)所允許的，電子可控藥丸100可以精確地控制遵循由傳感器110A、110B感測的一個或多個條件釋放的藥物的量。
由該至少一個處理器200傳遞到閥106的釋放控制器120的信號的電壓水平，確定了閥打開的大小，用于控制在沿著胃腸道的特定位置分配的藥物量。當(dāng)藥物分配將要終止時，由該至少一個處理器200將另一信號發(fā)射到閥106的釋放控制器120，用于閉合閥106。
邏輯電路108通過使用查找表連續(xù)地將至少一個感測的條件與藥丸100沿著胃腸道的相對位置相關(guān)，來確定終止分配藥物。如上所述，用將分配藥物的定位或位置編程藥丸100。因此，如果確定的相對位置不基本上符合如由邏輯電路108例如使用比較器而確定的至少一個預(yù)編程位置，邏輯電路108就向釋放控制器120發(fā)射信號用于閉合閥106。
釋放控制器120優(yōu)選是微機(jī)電機(jī)構(gòu)，其能夠接收來自該至少一個處理器200的信號并且產(chǎn)生具有可變電壓水平的信號到電子可控閥106，用于閉合閥106和控制閥打開的大小或閥106打開的程度(根據(jù)接收到的信號的電壓水平)。在最簡單的情況下，釋放控制器120是晶體管或D/A電路，其提供電壓給閥106，致使其打開或閉合。
電子可控閥106優(yōu)選是微機(jī)電機(jī)構(gòu)，諸如，MEMS-閥，其可以受到能夠具有可變電壓水平的信號的電子控制。每個電壓水平相應(yīng)于閥打開的不同大小的開口，并且一個電壓水平(或者所有電壓水平都不，即，無信號)相應(yīng)于正被閉合的閥106。閥106在操作上類似于在噴墨打印機(jī)中用于根據(jù)閥打開量而分配墨水的閥。該閥106具有用于在小型化系統(tǒng)中控制液體或氣體的微小量移動的微流體閥的特征。
預(yù)想的是，根據(jù)患者醫(yī)學(xué)輪廓或者可以改變沿著胃腸道感測的條件、諸如pH、傳導(dǎo)率(含水量)水平等的預(yù)先存在的疾病，而定制地編程該藥丸100。參考圖2，決策和控制邏輯電路108包括開始定時器機(jī)構(gòu)114，用于使邏輯電路108和傳感器110A、110B激活，以連續(xù)地讀出數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實施例中，開始定時器機(jī)構(gòu)114是具有用于感測諸如水、唾液等液體存在的傳感器116的微機(jī)電(MEM)機(jī)構(gòu)。當(dāng)攝取或服用了藥丸100時，傳感器116感測存在液體，并且向邏輯電路108發(fā)射電信號用于激活邏輯電路108。依次地，邏輯電路108向傳感器110A、110B發(fā)射信號，用于激活它們，并且連續(xù)地讀出數(shù)據(jù)。
在備選實施例中，開始定時器機(jī)構(gòu)114是按鈕，按下其而向邏輯電路108發(fā)射電信號。在人或動物服用藥丸100之前按下按鈕。
在另一實施例中，對邏輯電路108和傳感器110A、110B的激活，通過溶解薄的水溶性包覆而實現(xiàn)，所述薄的水溶性包覆分離開關(guān)的兩個電觸點，由此允許開關(guān)閉合電路。在又一實施例中，由患者或護(hù)理者手動觸發(fā)開關(guān)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到，根據(jù)本公開內(nèi)容的電子可控藥丸100適用于對藥用成分定量給藥，所述藥用成分難以使用可溶性膠囊或壓制藥丸而定量給藥，其可能傷害口或胃，或者其可能在口或胃中自身受損。與使用常規(guī)藥丸相比，使用本公開內(nèi)容的藥丸100也更易于實現(xiàn)對液相藥品的定量給藥。
優(yōu)選地，該至少一個處理器200存儲接收自傳感器110A、110B的數(shù)據(jù)，從而一旦藥丸100通過胃腸道可以取回數(shù)據(jù)。通過用具有至少一個天線的通信電路裝配藥丸100，可以從患者體內(nèi)將數(shù)據(jù)傳送到安裝在患者外部的數(shù)據(jù)記錄器。該數(shù)據(jù)可以用于確定是否已感測的條件或參數(shù)是正常的。例如，可以確定是否在胃腸道的各個部分的pH水平在認(rèn)為是正常的范圍內(nèi)。如果不是，可以如本領(lǐng)域中已知地，執(zhí)行用于校正胃腸道的一個或多個部分的pH水平的治療，或者通過服用一個或多個藥丸100，該藥丸用于分配至少一種藥物，以便增加或減少胃腸道的一個或多個部分的pH水平。
本公開內(nèi)容的所述實施例是說明性的，而非限制性的，并且并不意圖表示本公開內(nèi)容的全部實施例?？梢赃M(jìn)行各種修改和變化，而不脫離如在下面的權(quán)利要求中文字地和法律上承認(rèn)的等效方案中所陳述的公開內(nèi)容的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種藥物輸送系統(tǒng)(100)，用于在通過胃腸道時分配藥物，所述系統(tǒng)(100)包括外罩(102)；存儲器(104)，用于在所述外罩(102)中存儲所述藥物；閥(106)，與所述存儲器(104)流體相通；至少一個傳感器(110)，用于感測至少一個參數(shù)；以及電路(108)，用于根據(jù)所述至少一個感測的參數(shù)控制所述閥(106)以打開和閉合所述閥(106)，從而從所述存儲器(104)中分配所述藥物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述外罩(102)由選自下列組中的至少一種材料制成，所述組包括鈦、Pellethane2363聚醚氨酯系列材料、Elasthane聚醚氨酯、PurSil和CarboSil。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述電路包括至少一個處理器(200)，其存儲至少一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使所述至少一個感測的參數(shù)與沿著胃腸道的位置相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是查找表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，還包括電池(112)，用于為所述電路(108)和所述至少一個傳感器(110)供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述電路(108)包括開始定時器機(jī)構(gòu)(114)，用于使所述邏輯電路(108)和所述至少一個傳感器(110)激活。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述開始定時器機(jī)構(gòu)(114)是微機(jī)電(MEM)機(jī)構(gòu)，其具有用于感測液體的存在的傳感器(116)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，還包括釋放控制器(120)，其與所述閥(106)可操作地通信，用于在接收到來自所述電路(108)的至少一個信號時控制打開和閉合所述閥(106)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述釋放控制器(120)根據(jù)所述至少一個信號的電壓水平控制所述閥(106)打開的程度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述系統(tǒng)(100)包括允許從胃腸道外部探測到所述系統(tǒng)(100)的至少一種物質(zhì)或設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述電路(108)包括至少一個處理器(200)，對所述處理器進(jìn)行編程，使得在沿著胃腸道的至少一個位置分配所述藥物。
12.一種用于在胃腸道中分配藥物的方法，所述方法包括如下步驟在具有開口(103)的外罩(102)中提供藥物；使用位于胃腸道中的至少一個傳感器獲得至少一個讀數(shù)；以及通過分析所述至少一個讀數(shù)確定是否經(jīng)由所述開口(103)來分配所述藥物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述外罩(102)由選自下列組中的至少一種材料制成，所述組包括鈦、Pellethane2363聚醚氨酯系列材料、Elasthane聚醚氨酯、PurSil和CarboSil。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定步驟包括使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得所述至少一個讀數(shù)與沿著胃腸道的位置相關(guān)的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括提供電源以對用于獲得所述至少一個傳感器讀數(shù)的至少一個傳感器(110)供電的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括提供開始定時器機(jī)構(gòu)(114)以使所述至少一個傳感器(110)激活的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述開始定時器機(jī)構(gòu)(114)是微機(jī)電(MEM)機(jī)構(gòu)，其具有用于感測液體的存在的傳感器(116)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括如下步驟提供控制經(jīng)由所述開口(103)分配所述藥物的閥(106)；以及提供釋放控制器(120)，其與所述閥(106)可操作地通信，用于控制打開和閉合所述閥(106)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括控制所述閥(106)的打開程度的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括為所述外罩(102)提供允許從胃腸道外部探測到所述外罩(102)的至少一種物質(zhì)或設(shè)備的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電子可控藥丸(100)或藥物輸送系統(tǒng)。藥丸(100)包括外罩(102)；藥物存儲器(104)，用于存儲所述藥物；電子可控釋放閥、泵或艙(106)，用于在通過胃腸道時分配存儲在藥物存儲器(104)中存儲的一種或多種藥物；決策和控制邏輯電路(108)，用于打開和閉合閥(106)；電池(109)；以及至少一個傳感器(110)。該決策和控制邏輯電路(108)根據(jù)由該至少一個傳感器(110)感測的條件打開和閉合閥(106)。
文檔編號A61B5/07GK101065161SQ200580040674
公開日2007年10月31日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者G·R·朗戈埃斯, G·利科萊澤斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司