專利名稱：利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及腸胃道藥物釋放裝置領(lǐng)域,具體涉及利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式 腸胃道藥物釋放裝置。
背景技術(shù)：
聲波是屬于聲音的類別之一，屬于機械波，頻率高于20KHz則稱為超聲波。超聲波具 有如下特性1)超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播；2)超聲波可 傳遞很強的能量；3)超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，可在界面上產(chǎn)生強烈的沖擊和空化現(xiàn)象。 "超聲空化"通常是指，液體中存在的微小氣泡(空化核)在超聲波作用下被激活所表現(xiàn) 出的振蕩、生長、收縮、崩潰等一系列動力學(xué)過程，理論與實驗研究已證實，空化過程可 以把聲場能量集中(聚焦)起來，伴隨空化泡崩潰瞬間，在液體中的極小空間內(nèi)將其高度 集中的能量釋放出來，形成異乎尋常的高溫(>5000k)、高壓(〉5X107pa)、射流等極端物 理條件。從而破壞不溶性污物而使他們分散于液體中。
胃腸道類慢性疾病是常見病和多發(fā)病，嚴重影響者人們的健康和日常生活。目前胃腸 道類慢性疾病大多需要靠服用藥物來進行治療。藥物在人體腸胃道內(nèi)部由于胃酸的影響造 成降解，病變部位可能只吸收極少量的藥物，這種治療方法存在著療效慢，治療時間長等 缺點，因此，如何增加局部治療作用或增加特定部位對藥物的吸收成了藥物釋放問題研究 的關(guān)鍵。微機電系統(tǒng)(MEMS)在生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展，體內(nèi)藥物釋放微機器人在國 內(nèi)外取得了很大的發(fā)展。藥物釋放驅(qū)動方法、藥物釋放裝置及控制定位系統(tǒng)是藥物釋放微 機器人的關(guān)鍵技術(shù)。
本設(shè)計與發(fā)明名稱為"化學(xué)反應(yīng)氣壓式微膠囊藥物釋放方法及其裝置"、專利號為 ZL200510036638.1的中國專利有本質(zhì)區(qū)別，對其作了實質(zhì)性的完善和提高，克服傳統(tǒng)體內(nèi) MEMS基于機電或電磁原理的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué) 反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置。本發(fā)明將"超聲空化效應(yīng)觸發(fā)控制"和"化學(xué)反應(yīng)氣壓 式推動"根本性原理創(chuàng)新地應(yīng)用于腸胃道藥物釋放裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸控制，為腸胃道靶 向治療提供方法，安全高效，極大的減化了MEMS觸發(fā)控制的結(jié)構(gòu)，縮小幾何尺寸，減小質(zhì)量， 提高操作的靈活性，有效解決了觸發(fā)能量供應(yīng)問題，造價低廉,便于在MEMS領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)
利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置，其由外殼、氣源裝置、藥 物存儲囊、單向閥和儲藥室構(gòu)成，所述氣源裝置與藥物存儲囊之間通過單向閥隔開，位于 外殼上的藥物釋放口處設(shè)有另一單向閥；所述氣源裝置由一動物油脂層分隔成兩艙，該兩 艙分別裝有不同化學(xué)物質(zhì)，其中至少有一艙中的化學(xué)物質(zhì)為溶液且與所述動物油脂層接觸， 該溶液在超聲作用下產(chǎn)生超聲空化效應(yīng)使所述動物油脂層分散于溶液中并使所述兩艙內(nèi)的 化學(xué)物質(zhì)發(fā)生接觸反應(yīng)，反應(yīng)生成的氣體推開藥物存儲囊一側(cè)的單向閥，藥物存儲囊在氣 壓壓縮下使其另一側(cè)的儲藥室內(nèi)壓力增大，進而推開所述另一單向閥實現(xiàn)藥物釋放。
上述利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置中，還包括永磁體，永 磁體密封安裝于外殼的材料中。
上述利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置中，所述外殼由殼體之 一、殼體之二、殼體之三和殼體之四構(gòu)成，殼體之一與殼體之四分別位于整個裝置的兩端， 永磁體密封于殼體之一與殼體之二之間；殼體之二與殼體之三密封連接，所述氣源裝置位 于殼體之二與殼體之三之間，且被末端涂有動物油脂的插管分隔為兩艙，插管的外圍邊緣 與殼體之二緊密配合，兩艙中至少有一艙裝有溶液；殼體之三與殼體之四之間密封連接且 留有一空腔，密封連接之處壓連藥物存儲囊，藥物存儲囊的一側(cè)通過殼體之三中設(shè)有的單 向閥與氣源裝置隔開，藥物存儲囊的另一側(cè)與所述空腔形成儲藥室，殼體之四中設(shè)有與所 述空腔連通的藥物釋放口，該藥物釋放口由所述另一單向閥密封。
上述利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置中，所述插管的軸向截 面為梯形。
上述利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置中，所述氣源裝置的兩 艙中，其中一艙裝有醋酸，另一艙裝有碳酸鈉晶體，兩艙之間用動物油脂層隔開。
上述利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置中，所述氣源裝置的一 艙裝有質(zhì)量濃度為36%的醋酸，另一艙裝有碳酸鈉晶體和碳酸鈉飽和溶液，碳酸鈉晶體緊 貼動物油脂層。
上述利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置中，所述動物油脂層為 固態(tài)或不具流動性的熔融態(tài)。
上述利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置中，所述單向閥由樹膠 填充密封形成；所述儲藥室中裝有待釋放藥物。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點1、 結(jié)構(gòu)簡單，安全高效。本發(fā)明利用"化學(xué)反應(yīng)氣壓式"和"超聲空化效應(yīng)"原理，極大 簡化了膠囊結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間利用率提高，并且造價低廉。本發(fā)明裝置內(nèi)部無需微電源， 應(yīng)用了超聲觸發(fā)控制。無論是超聲波、動物油脂(豬油)，還是參加反應(yīng)的化學(xué)藥品對 都能滿足人體安全要求；
2、 反應(yīng)靈敏，方便操作。開啟超聲波裝置在人體外靠近病變位置的地方10-15s后，MEMS 藥物釋放裝置內(nèi)的豬油分散于醋酸中，反應(yīng)自動開始，方便操作人員操作；
3、 觸發(fā)過程中在裝置內(nèi)無需能量供應(yīng)。外部的超聲波本來就是一種能量攜帶體，無需考慮 能量供應(yīng)不足的問題，解決了困擾MEMS發(fā)展的有線或無線能量傳輸問題。


圖l為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、殼體之一 ；2、永磁體；3、殼體之二； 4、 36%醋酸；5、動物油脂層；6、插管；7、碳酸鈉晶體；8、碳酸鈉飽和溶液；9、單向閥
(樹膠)；10、殼體之三；11、藥物存儲囊；12、儲藥室(裝有藥物)；13、殼體之四； 14、單向閥(樹膠)。
具體實施例方式
本發(fā)明裝置適用于腸胃道靶向治療MEMS,本實例以體內(nèi)MEMS為實例。下面結(jié)合附圖對本 發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明。
如圖1所示,本實施例中，利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置為 微膠囊式，由外殼、永磁體2、插管6、 36%醋酸4、碳酸鈉晶體7、碳酸鈉飽和溶液8、豬 油層5、樹膠和藥物存儲囊11相互連接組成。外殼由殼體之一 1、殼體之二 3、殼體之三 10和殼體之四13構(gòu)成，殼體之一 1與殼體之四13分別位于整個裝置(微膠囊)的兩端， 永磁體2密封于殼體之一 1與殼體之二 3之間；殼體之二 3與殼體之三10密封連接，所述 氣源裝置位于殼體之二 3與殼體之三10之間，且被末端涂有豬油層5的插管6分隔為兩艙， 插管6的外圍邊緣與殼體之二3緊密配合，兩艙中至少有一艙裝有溶液；殼體之三10與殼 體之四13之間密封連接且留有一空腔，密封連接之處壓連藥物存儲囊ll，藥物存儲囊ll 的一側(cè)通過殼體之三10中設(shè)有的單向閥9與氣源裝置隔開，藥物存儲囊11的另一側(cè)與所 述空腔形成儲藥室12，殼體之四13中設(shè)有與所述空腔連通的藥物釋放口，該藥物釋放口 由所述另一單向閥14密封，本實施例中，單向閥采用樹膠填充密封形成。
本實施利中，碳酸鈉晶體7和碳酸鈉飽和溶液8裝于右艙，碳酸鈉晶體7靠左，緊貼 豬油，以隔開豬油和碳酸鈉飽和溶液8; 36%醋酸4裝于5艙，殼體之三10與殼體之四13 連接，銜接部分壓連藥物存儲囊ll，藥物存儲囊11與殼體之四13形成儲藥室，待釋放藥物加注其中。氣源裝置的化學(xué)物加注口和儲藥室的藥物加注口都由樹膠密封。
上述微膠囊從人口服下，利用無線磁控定位系統(tǒng)監(jiān)視膠囊的運行狀況和運行部位，當(dāng)
膠囊到達患者病變部位時，開啟超聲波發(fā)生器，產(chǎn)生超聲波(超聲功率為ioow，超聲頻率
為45KHz)通過醋酸，超聲時間15s，在超聲波的"空化作用"下，起"阻隔"作用的豬油 迅速分散于醋酸中，從而使得醋酸與碳酸鈉晶體和碳酸鈉飽和溶液先后接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 生成壓力氣體，產(chǎn)生藥物釋放的推動力，推開樹膠(即圖中單向閥9)，壓力氣體進入藥 物儲存室，使得儲藥室壓力迅速增大，推開樹膠(即圖中單向閥14)，藥物在壓力氣體作 用下被擠出，從而實現(xiàn)藥物釋放。
本實施例中，該裝置通過化學(xué)反應(yīng)氣壓式方法驅(qū)動藥物釋放，采用微膠囊式藥物釋放 裝置和無線磁控內(nèi)部定位系統(tǒng)?；瘜W(xué)反應(yīng)氣壓式藥物釋放方法是通過體外超聲波裝置發(fā)出 超聲波遙控兩種對人體無害的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成無害氣體，由氣壓驅(qū)動藥物存儲 囊，通過壓縮存儲囊驅(qū)動藥物釋放。無線磁控定位系統(tǒng)采用永磁體和三軸磁阻傳感器。
永磁體2位于膠囊內(nèi)部，三軸磁阻傳感器布置在體外，通過從體外測定膠囊內(nèi)永磁體 的磁場變化，實現(xiàn)對膠囊位置的監(jiān)測和定位。微膠囊從人口服下，利用無線磁控定位系統(tǒng) 監(jiān)視膠囊的運行狀況和運行部位，當(dāng)膠囊到達病變部位時，開啟超聲波發(fā)生裝置，使超聲 波通過醋酸，豬油可以很快分散，醋酸與碳酸鈉晶體和碳酸鈉飽和溶液先后接觸反應(yīng)，生 成二氧化碳壓力氣體，實現(xiàn)藥物釋放。
本實施例材料的選用外殼-P0M,藥物存儲囊-PU。本發(fā)明采用超聲波觸發(fā)的方式，結(jié) 構(gòu)簡單，反應(yīng)靈敏，安全可靠，極大簡化了觸發(fā)機構(gòu)，實現(xiàn)了非接觸控制，解決了一直以 來困擾膠囊開發(fā)的能量供應(yīng)問題；化學(xué)反應(yīng)式微膠囊結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部空間利用率高，使得 微膠囊藥物攜帶量占到整個容積的40 50%;外形尺寸縮小，攜帶藥劑品種增多，制造成 本降低，便于體內(nèi)藥物釋放微機器人的推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置，其特征在于由外殼、氣源裝置、藥物存儲囊、單向閥和儲藥室構(gòu)成，所述氣源裝置與藥物存儲囊之間通過單向閥(9)隔開，位于外殼上的藥物釋放口處設(shè)有另一單向閥(14)；所述氣源裝置由一動物油脂層(5)分隔成兩艙，該兩艙分別裝有不同化學(xué)物質(zhì)，其中至少有一艙中的化學(xué)物質(zhì)為溶液且與所述動物油脂層接觸，該溶液在超聲波作用下產(chǎn)生超聲空化效應(yīng)使所述動物油脂層(5)分散于溶液中，使所述兩艙內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生接觸反應(yīng)，反應(yīng)生成的氣體推開藥物存儲囊一側(cè)的單向閥(9)，藥物存儲囊在氣壓壓縮下使其另一側(cè)的儲藥室內(nèi)壓力增大，進而推開所述另一單向閥(14)實現(xiàn)藥物釋放。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置， 其特征在于還包括永磁體，永磁體密封安裝于外殼的材料中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置，其特征在于所述外殼 由殼體之一、殼體之二、殼體之三和殼體之四構(gòu)成，殼體之一與殼體之四分別位于整個裝 置的兩端，永磁體密封于殼體之一與殼體之二之間；殼體之二與殼體之三密封連接，所述 氣源裝置位于殼體之二與殼體之三之間，且被末端涂有動物油脂層的插管分隔為兩艙，插 管的外圍邊緣與殼體之二緊密配合，兩艙中至少有一艙裝有溶液；殼體之三與殼體之四之 間密封連接且留有一空腔，密封連接之處壓連藥物存儲囊，藥物存儲囊的一側(cè)通過殼體之 三中設(shè)有的單向閥與氣源裝置隔開，藥物存儲囊的另一側(cè)與所述空腔形成儲藥室，殼體之四中設(shè)有與所述空腔連通的藥物釋放口，該藥物釋放口由所述另一單向閥密封。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置，其特征在于所述插管 的軸向截面為梯形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物 釋放裝置，其特征在于所述氣源裝置的兩艙中，其中一艙裝有醋酸，另一艙裝有碳酸鈉晶 體，兩艙之間用動物油脂層隔開。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置， 其特征在于所述氣源裝置的一艙裝有質(zhì)量濃度為36%的醋酸，另一艙裝有碳酸鈉晶體和碳 酸鈉飽和溶液，碳酸鈉晶體緊貼動物油脂層。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置， 其特征在于所述動物油脂層為固態(tài)或不具流動性的熔融態(tài)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置，其特征在于所述單向 閥由樹膠填充密封形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用超聲觸發(fā)控制的化學(xué)反應(yīng)氣壓式腸胃道藥物釋放裝置，由外殼、氣源裝置、藥物存儲囊、單向閥和儲藥室構(gòu)成，所述氣源裝置與藥物存儲囊之間通過單向閥隔開，位于外殼上的藥物釋放口處設(shè)有另一單向閥；所述氣源裝置由一動物油脂層分隔成兩艙，該兩艙分別裝有不同化學(xué)物質(zhì)，其中至少有一艙中的化學(xué)物質(zhì)為溶液且與所述動物油脂層接觸，該溶液在超聲作用下產(chǎn)生超聲空化效應(yīng)使所述動物油脂層分散并使所述兩艙內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生接觸反應(yīng)，反應(yīng)生成的氣體推開藥物存儲囊一側(cè)的單向閥，藥物存儲囊在氣壓壓縮下使其另一側(cè)的儲藥室內(nèi)壓力增大，進而推開所述另一單向閥實現(xiàn)藥物釋放。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安全高效，裝置內(nèi)無需直接能量供應(yīng)。
文檔編號A61K47/00GK101301508SQ20081002908
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者劍 肖, 陳揚枝, 魏勁松 申請人:華南理工大學(xué)