專利名稱：皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們在生活中經(jīng)常會受到突發(fā)性疾病和意外緊急狀況的威脅，如果這些突發(fā)疾病不能夠得到迅速即時的治療，很可能會引起病情惡化，甚至危機(jī)到患者的生命。傳統(tǒng)的注射給藥方式即時性較高，但現(xiàn)場需要有相關(guān)醫(yī)務(wù)人員，且對消毒和注射技術(shù)的要求較高。在大多數(shù)突發(fā)或意外情況下，注射給藥治療往往無法順利實(shí)施，也因此延誤了對一些突發(fā)疾病的救治。而對軍人、特警等特殊人群，在緊急情況下治療時效的要求更高。另外，隨著老齡化社會的來臨，需要長期反復(fù)治療的慢性病增多，因此低毒性、高針對性的治療方式成為未來醫(yī)療的重點(diǎn)發(fā)展方向。皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，旨在提高治療特定疾病的針對性和即時性。相比于吃藥的方式，植入式藥物釋放技術(shù)不需要經(jīng)過人體的消化或循環(huán)系統(tǒng)，能夠更精確的定位在需要治療的部位，即時按需釋放藥物，藥物使用效率高、針對性強(qiáng)。另外，相比于注射的方式，此方法可以使得病人實(shí)現(xiàn)自行救助，省去了對醫(yī)療技術(shù)和消毒環(huán)境的要求。為此，臺灣大學(xué)的呂學(xué)士等曾提出了一個可無線控制的單芯片釋藥系統(tǒng)，該芯片具有生物兼容性及無線傳輸能力，可透過微創(chuàng)手術(shù)植入人體，并藉由PDA等無線裝置，精密控制藥物釋放，以達(dá)到非侵入式的實(shí)時治療。與此類傳統(tǒng)的通過無線電磁耦合方式實(shí)現(xiàn)能量和數(shù)據(jù)通訊的植入式給藥系統(tǒng)相比，本發(fā)明由于其采用了人體信道作為能量與控制信號的傳輸通路，無需在體內(nèi)配置天線，降低了植入系統(tǒng)的體積，減小了電磁輻射的風(fēng)險，又提高了能量傳輸?shù)男屎桶踩浴?br>
發(fā)明內(nèi)容

針對患者突發(fā)性疾病和意外緊急狀況下緊急治療的困擾，本發(fā)明提供一種皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，其利用人體皮組織作為信號傳輸媒介，實(shí)現(xiàn)藥物即時有針對性的釋放，在緊急情況下起到重要作用，同時對于治療需要長期反復(fù)進(jìn)行藥物治療的慢性疾病，也可起到幫助作用。本發(fā)明提供一種皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，包括:—體外激勵與控制電路,該體外激勵與控制電路包括一第一傳輸電極和一第二傳輸電極；—皮下植入芯片，該皮下植入芯片包括一第一傳輸端和一第二傳輸端，該第一傳輸端與該體外激勵與控制電路的第一傳輸電極耦接，該第二傳輸端與該體外激勵與控制電路的第二傳輸電極耦接，使體外激勵與控制電路與皮下植入芯片形成閉合的電流回路。此方法不需要通過金屬連線也不需要通過無線方式將體內(nèi)的植入體與體外設(shè)備相連。既避免了有線連接造成的傷口感染，也避免了無線電磁輻射對人體的潛在傷害，同時能提高了能量傳輸?shù)男省?br>

為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說明如后，其中:圖1是本發(fā)明的電路原理方框圖；圖2是圖1的立體圖，顯示皮下植入芯片2植入在皮下的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明提供一種皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，包括:—體外激勵與控制電路I，該體外激勵與控制電路I包括一第一傳輸電極11和一第二傳輸電極12 ;第一傳輸電極11與第二傳輸電極12為可與人體皮膚接觸的電極，且與人體接觸阻抗低，并且對人體無害，可以長期使用，并可更換，如Ag/Agcl電極等?！は轮踩胄酒?,該皮下植入芯片2包括一第一傳輸端21和一第二傳輸端22,該第一傳輸端21與該體外激勵與控制電路I的第一傳輸電極11耦接，該第二傳輸端22與該體外激勵與控制電路I的第二傳輸電極12耦接，使體外激勵與控制電路I與皮下植入芯片2形成閉合的電流回路。皮下植入芯片2的第一傳輸電極21與第二傳輸電極22則是為可植入人體皮下的電極，它與人體皮膚內(nèi)層組織接觸，在人體內(nèi)對人體無害，且可以長期植入，如Utah平板電極等。其中該體外激勵與控制電路I包括:一激勵電流源13 ;激勵電流源13為一交流供電電源，其提供電流并不會影響人體的正常工作，其大小保證在通過藥物芯片后，可以熔斷包在藥物存儲單元26的金屬薄膜，并釋放藥物。在病人需要釋放藥物時，開啟放置在與植入體內(nèi)的皮下植入芯片2相對應(yīng)的位置電流源13,使得第一傳輸電極11與體內(nèi)第二傳輸電極21對應(yīng)稱接，第一傳輸電極12與體內(nèi)第二傳輸電極22耦接，構(gòu)成電路回路。一調(diào)制電路14，該調(diào)制電路14的輸出端與激勵電流源13的輸入端連接。調(diào)制電路14在激勵電流源13的交流電流基礎(chǔ)上，將所需釋放的單元的信息調(diào)制在電流源13輸出的電流上。調(diào)制電路14可以按照需要采用幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控或脈沖寬度等調(diào)制方法在激勵電流上搭載控制信號。調(diào)制電路14還會存儲已釋放記錄，并且檢查所需釋放的單元是否為可釋放單元，以此避免操作的失誤和釋放錯誤等，并且在所有單元釋放后，給出警告，提示病人更換芯片。其中皮下植入芯片2包括:—電源管理電路23 ;皮下植入芯片2通過第一傳輸電極21與第二傳輸電極22與體外的第一傳輸電極11與體外的第二傳輸電極12的耦合，使得皮下植入芯片2從激勵電流源13處獲得能量。而電源管理電路23可以將體外輸入的信號和能量轉(zhuǎn)化為一路直流電壓和一交變電流輸出。其中，電源管理電路23的直流電壓輸出與調(diào)制解調(diào)電路24相連，一方面，為調(diào)制解調(diào)電路24提供工作電壓。，一方面將由體外調(diào)制電路14調(diào)制的信號傳給調(diào)制解調(diào)電路24。另外，電源管理電路23的直流電壓輸出端與單元選擇電路25相連，為單元選擇電路25提供工作電壓，使其能夠正常工作。而電源管理電路的交流輸出與藥物存儲單元陣列26相連，為選通的陣列提供可以熔斷金屬薄膜的電流。一調(diào)制解調(diào)電 路24，該調(diào)制解調(diào)電路24的輸入端與電源管理電路23的第一輸出端連接；調(diào)制解調(diào)電路24采用與體外調(diào)制電路14所選用的信號調(diào)制方法(幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控或脈沖寬度等調(diào)制等)相對應(yīng)的解調(diào)方法，將信號解調(diào)，并向與之相連的單元選擇電路25輸出解調(diào)出的地址控制信號。一單元選擇電路25，該單元選擇電路25的輸入端分別與電源管理電路23第二輸出端、第一輸出端及調(diào)制解調(diào)電路24的輸出端連接；單元選擇電路25的作用類似于一個多選一選擇控制開關(guān)電路。其由電源管理電路23輸出的直流電壓驅(qū)動，通過解調(diào)電路24輸出的信號，選通藥物存儲單元陣列26中特定地址線的單元。這樣，就使得從電源管理電路23輸出的交流電流流過藥物存儲單元陣列26中的特定存儲單元一定，并通過體內(nèi)第二傳輸電極22與體外第二傳輸電極22耦合，形成交流的閉合回路，將包在存儲藥物單元上的薄膜熔斷，達(dá)到釋放藥物的效果。一藥物存儲單元陣列26，該藥物存儲單元陣列26的輸入端與單元選擇電路25的輸出端連接，該藥物存儲單元陣列26包括多個藥物存儲單元，每個存儲單元制作在硅基集成電路的芯片襯底上，由下凹腔及可熔斷的金屬薄膜蓋板組成，內(nèi)貯有待釋放藥物，該金屬薄膜在通過一預(yù)定的幅度大小和時間長度的電流后會熔斷，實(shí)現(xiàn)藥物釋放。薄膜蓋板材料對藥物和人體都不會產(chǎn)生影響，比如Pt/Ti合金。皮下植入芯片2的藥物存儲單元陣列26中存儲的藥物可由醫(yī)生控制，但其體積不宜過大，應(yīng)能存儲在硅襯底的凹槽中，且應(yīng)屬于可以在皮下注入的藥物。尤其對于一些突發(fā)性疾病的治療藥物，或者慢性疾病，需要長期釋放的藥物，都可以存儲在芯片內(nèi)，以處理應(yīng)急狀況和簡化病人就醫(yī)的困難，比如對于一些高危性的特殊群體，如軍人等，可植入腎上腺素藥物芯片，對心臟驟停的等突發(fā)情況實(shí)行搶救。其中皮下植入芯片2由生物相容性材料薄膜包裹，當(dāng)藥物存儲單元陣列26的某一單元的金屬薄膜熔斷時，僅包覆金屬薄膜表面的局部生物相容性材料薄膜隨之分解出空洞，因此皮下植入芯片2既與人體隔離，又可以使釋放的藥物自由通過并進(jìn)入體內(nèi)，該生物相容性材料為聚對二甲苯薄膜。整個芯片的體積控制在幾個平方厘米之內(nèi)，以保證其大小對人體的影響盡量小。在皮下植入芯片2中的藥物釋放結(jié)束后，可做手術(shù)將其取出。因?yàn)橹皇侵踩胗谄は?，所以其植入和取出的手術(shù)都比較簡單，對人體傷害小。通過此方式，患者可以實(shí)現(xiàn)自行治病，快速而且方便。對于慢性疾病的患者，可以大大的改善頻繁就醫(yī)給患者帶來的生活和時間上的壓 力，還可以減輕注射造成的生理上的痛楚。本發(fā)明對于一些換有慢性病且可能長期面臨突發(fā)情況的病人，此植入式芯片可以實(shí)現(xiàn)定期多次釋放藥物，方便病人自行完成救治，而根據(jù)皮膚組織傳遞模型，此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對信號和能量的傳輸。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，包括: 一體外激勵與控制電路，該體外激勵與控制電路包括一第一傳輸電極和一第二傳輸電極； 一皮下植入芯片，該皮下植入芯片包括一第一傳輸端和一第二傳輸端，該第一傳輸端與該體外激勵與控制電路的第一傳輸電極耦接，該第二傳輸端與該體外激勵與控制電路的第二傳輸電極耦接，使體外激勵與控制電路與皮下植入芯片形成閉合的電流回路。
2.如權(quán)利要求1所述的皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，其中體外激勵與控制電路包括: 一激勵電流源； 一調(diào)制電路，該調(diào)制電路的輸出端與激勵電流源的輸入端連接。
3.如權(quán)利要求1所述的皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，其中皮下植入芯片包括: 一電源管理電路； 一調(diào)制解調(diào)電路，該調(diào)制解調(diào)電路的輸入端與電源管理電路的第一輸出端連接； 一單元選擇電路，該單元選擇電路的輸入端分別與電源管理電路第二輸出端、第一輸出端及調(diào)制解調(diào)電路的輸出端連接； 一藥物存儲單元陣列，該藥物存儲單元陣列的輸入端與單元選擇電路的輸出端連接。
4.如權(quán)利要求3所述的皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，其中藥物存儲單元陣列包括多個藥物存儲單元，每個存儲單元制作 在硅基集成電路的芯片襯底上，由下凹腔及可熔斷的金屬薄膜蓋板組成，內(nèi)貯有待釋放藥物，該金屬薄膜在通過一預(yù)定的幅度大小和時間長度的電流后會熔斷，實(shí)現(xiàn)藥物釋放。
5.如權(quán)利要求2所述的皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，其中皮下植入芯片由生物相容性材料薄膜包裹，當(dāng)藥物存儲單元陣列的某一單元的金屬薄膜熔斷時，僅包覆金屬薄膜表面的局部生物相容性材料薄膜隨之分解出空洞，因此皮下植入芯片既與人體隔離，又可以使釋放的藥物自由通過并進(jìn)入體內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，其中生物相容性材料為聚對二甲苯薄膜。
全文摘要
一種皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，包括一體外激勵與控制電路，該體外激勵與控制電路包括一第一傳輸電極和一第二傳輸電極；一皮下植入芯片，該皮下植入芯片包括一第一傳輸端和一第二傳輸端，該第一傳輸端與該體外激勵與控制電路的第一傳輸電極耦接，該第二傳輸端與該體外激勵與控制電路的第二傳輸電極耦接，使體外激勵與控制電路與皮下植入芯片形成閉合的電流回路。本發(fā)明提供的皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)，其利用人體皮組織作為信號傳輸媒介，實(shí)現(xiàn)藥物即時有針對性的釋放，在緊急情況下起到重要作用，同時對于治療需要長期反復(fù)進(jìn)行藥物治療的慢性疾病，也可起到幫助作用。
文檔編號A61M37/00GK103230643SQ20131012142
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者張旭, 杜智超, 劉鳴, 陳弘達(dá) 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所