CN111097097A - 具有阈值释放装置的传送胶囊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有阈值释放装置的传送胶囊。胶囊包括可压缩容器和设置于壳体中的气体产生单元。阈值阀密封壳体中的开口，通过该开口，容器的内容物可从胶囊出去。气体产生单元产生的气体增加胶囊中的压力，由此压缩容器。当作用在阈值阀上的压力达到阈值压力时，阈值阀打开，释放容器的内容物。

Description

具有阈值释放装置的传送胶囊

本申请是申请号为201480064449.2、申请日为2014年9月25日、发明名称为“具有阈值释放装置的传送胶囊”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是国际申请，要求2013年9月26日提交的美国临时专利申请No.61/882,965的优先权，该临时申请的全部公开通过引用明确合并于此。

背景技术

电子胶囊已被建议用于控制哺乳动物体内的物质传送。在一种用途中，可吞咽的胶囊运载密封容器中的物质，并且包括迫使药物通过胶囊中的开口从容器中进入周围的胃肠道的机电驱动机构。

附图说明

参照附图描述具体描述。在图中，附图标记的最左侧数字指明附图标记第一次出现的图。在不同的图中使用相同的附图标记表示相似或相同的部件或特征。

图1A在剖面中图示根据本公开的一个实施方式的包括载荷隔室和气体产生单元的胶囊，该隔室包括可变形部分。

图1B图示已经从胶囊中释放载荷隔室的内容物之后图1A中的胶囊。

图2在剖面中图示根据本公开的另一个实施方式的包括载荷隔室和气体产生单元的胶囊。

图3在剖面中图示根据本公开的另一个实施方式的包括载荷隔室和多数个气体产生单元的胶囊。

图4在剖面中图示包括多数个容器的胶囊，每个容器具有相应的阈值释放阀和气体产生单元。

图5在剖面中图示包括载荷隔室和压板的胶囊，压板通过气体产生单元产生的气体起作用，以分配载荷隔室的内容物。

具体实施方式

本发明描述一种胶囊，诸如可摄入胶囊，其被配置成用于***哺乳动物体内，以在该体内释放物质。胶囊通常包括容纳有物质的载荷隔室，或容器。开口形成在胶囊中以提供物质能够通过该出口从胶囊中出去的出口，并在开口中提供阈值阀。该阈值阀将物质保持在容器内直到容器中的压力达到阈值压力，那时阈值阀打开以通过开口释放一些或全部物质。在一些实施例中，阈值阀是单次使用的阀，而在另一些实施例中，阈值阀是可重新密封的阀，其容许用于反复的打开和关闭以控制物质释放的量和/或时间。在胶囊中提供气体产生单元以产生气体，气体提供胶囊中的内部压力，这最终制造出阈值压力将物质通过阈值阀排出。

图1图示根据本发明的一个实施例的胶囊100。胶囊100通常包括成型为用于便于通过哺乳动物身体的孔口放入哺乳动物体内的壳体102。例如，可确定胶囊的尺寸并将其成型为可被哺乳动物吞咽。在其他实施方式中，胶囊可被设计成用于***不同的身体孔口。例如，胶囊可用于***女性***或子宫。在这种实施例中，胶囊可比所示胶囊更长和/或更薄。此外，用于***的胶囊也可形成在载体结构上或以其他方式附接到载体结构上，该载体促进胶囊的***。在其他实施例中，胶囊可被构造成植入物，并且皮下放置。由于胶囊意图用于放置在哺乳动物体内，因此胶囊优选由不可降解的生物兼容材料形成。以非限制性例子的方式，胶囊可由生物兼容塑料或不锈钢形成。

如图1A所示，壳体102包括大体圆柱形的侧壁104和圆形端部106。开口108形成在侧壁104的轴向端部处，与圆形端部106相对。壳体的形状不限于所示外形；壳体可采用容许用于***哺乳动物体内的任何外形。

在图1A所示的实施例中，开口108被阈值阀110密封。如下文将更详细地描述的，阈值阀110优选密封开口108，直到胶囊内的压力达到打开阈值阀的阈值压力，由此容许胶囊的内容物通过开口出去。在所示实施例中，阈值阀110是盘形构件，其与侧壁104的内表面在靠近开口108处形成密封。在一些实施例中，阈值阀110可以是密封开口108的密封圈，形成胶囊100的封闭端部。在其他实施例中，阈值阀110可包括多于一个部件，诸如由O形环或类似的密封结构包围的相对硬的盘。

容器112设置于壳体中，与开口108流体连通，用于存储待从胶囊释放的内容物。在所示实施例中，容器112是密封空间，由阈值阀110和可变形膜114界定。膜114可在靠近开口108处被固定到壳体102的内壁。在其他实施例中，侧壁104的一部分还可限定容器112的至少一部分。如将理解到，在图1A的图示中，移开或打开阈值阀110将容许容器的内容物通过开口108从胶囊出去。

同样在图1A中示意性地示出了，胶囊100包括电子器件116和气体产生单元118。电子器件116和气体产生单元118优选保持在胶囊中，从而使得它们不会接触到容器中容纳的物质。在图1A中，待配给物质被密封在容器112中，并因此相对于电子器件116和气体产生单元118被密封。电子器件116和气体产生单元118还可相对于彼此密封。

电子器件116可以是有助于胶囊100的操作和功能的任意数量的电子部件。例如，电子器件116可包括诸如电池的电源、逻辑电路、一个或更多个传感器、天线、接收器、发射器、收发器、控制电子器件和/或类似物。可根据胶囊的设计改变电子器件116，如将从本发明中所理解到的。

气体产生单元118是选择性地产生和/或释放气体的机构。在一些实施例中，产生单元118是一种包括电解池的类型，该电解池填充有水溶液并且具有至少两个电极。当横跨电极施加电压时，产生氢气和氧气，所述气体继而从气体产生单元118被释放出来。

在操作中，当气体产生单元118产生气体120时，气体120在胶囊100中膨胀。持续的气体产生致使胶囊100内部的压力增大，该压力最终变得足够大并作用在可变形膜114上。在图1A中，气体120被标示为填充气体产生单元和膜114之间的空间，以朝向开口108挤压膜114。在一些实施例中，可提供在其中产生气体的单独的腔，而在另一些实施例中，气体可在胶囊中的任何位置自由膨胀。可变形膜114上的持续的压力向容器112施加压力，此增大的压力继而在阈值阀110上施加压力。当容器内的增大的内部压力达到阈值压力时，阈值阀打开，通过开口108释放容器112的内容物。

图1B图示在已经产生足够的气体120以致已经达到阈值压力并且阈值阀120已经打开之后的图1A的胶囊100。在本实施例中，阈值压力通过从壳体102完全逐出阀110来打开阈值阀110。更具体地，阀110曾通过与侧壁104的摩擦配合或过盈配合而保留就位，并且保持该密封的力被克服，因此逐出阀110。用于阀110和侧壁104的材料的选择将决定这些实施例中的阈值压力。

同样在图1B中，可变形膜114的一部分已被推动通过开口108。更具体地，在图1B中，可变形膜114仍附接在侧壁104，但已经从其原始位置外翻。在其他实施例中，可变形膜不可以此方式延伸通过开口，但是这种构造可致使更彻底地释放容器中容纳的物质，即，因为物质被主动地推出胶囊，进入周围环境。此外，当容器的内表面暴露于环境时，如图1B所示，环境中的成分，例如，胃肠流体，可有助于从该表面移除内容物。

虽然在图1B中示出了阈值阀110被完全移出壳体102，但是在其他实施例中，在阀被逐出壳体之后阈值阀110可仍保留附接在壳体102。例如，阈值阀110可被铰接或系栓到，例如，壳体102的侧壁104上。这类布置可促进更容易地回收整个胶囊。

图2图示胶囊200的另一示例性实施例。在图2中，胶囊200包括具有终止于两个圆形端部206处的圆柱形侧壁204的壳体202。穿过端部206之一形成开口208。开口208提供容器212和壳体202的外部之间的流体通道。

与上述实施例相同，阈值阀210设置于开口208中。但是，与上述实施例不同的是，阈值阀210不会被逐出壳体202。反之，阈值阀是可重新密封的单向阀。在一些实施方式中，阈值阀210类似止回阀、溢流阀或释放阀运作。

在操作中，如在结合图1A和1B所描述的实施例中，图2的气体产生单元118产生膨胀并挤压可变形膜114的气体120。当膜变形时，容器内的压力增大，最终增大至足以打开阈值阀210的阈值压力，容许容器212的内容物通过开口208离开胶囊200。但是，与之前的实施例不同，当容器212的内容物出去并且容器内压力下降时，压力将最终降低到重新密封压力以下，并且阈值阀210将重新密封。重新密封压力可等于或低于阈值压力，取决于阈值阀210的设计。此外，一旦阈值阀重新密封，随着继续产生气体，压力可再次增大至阈值压力，以再次从容器排放内容物。如将理解到，图1A和1B所示的胶囊100提供单次或大剂量的容器内容物释放，而图2的实施例可容许一次释放全部内容物，或若干次较少量地释放内容物。

在胶囊200的一个实施方式中，气体120可持续产生。在此实施方式中，阈值阀210在胶囊中压力每次积累至阈值压力时打开，然后当物质被释放并且压力降回至重新密封压力时关闭。由于持续产生气体，压力将再次积累至阈值压力，并且将重复释放和重新密封过程。如将理解到，阈值阀210和气体产生单元118的设计和构造将决定物质的释放量和释放频率。因此，根据所使用的气体产生单元和/或阈值阀，可改变释放曲线。

在胶囊200的其他实施方式中，气体120的释放可受控制，例如，选择性地开始和停止，以提供期望的物质释放曲线。例如，在一些实施例中，当阈值阀210打开时，可停止产生气体，从而使得阀在压力下降至重新密封压力时关闭，并保持关闭，直到重新开始产生气体，并且气体再次达到阈值压力。在一个实施例中，一旦阈值阀打开，或阈值阀打开不久之后，就停止向横跨气体产生单元中的电极施加电压，并因此停止产生气体。在稍后的时刻，可横跨电极再次施加电压，以再次开始产生气体，最终引起另一次分配容器的内容物。

图3图示胶囊300的另一实施例。胶囊300在多数方面与图2所示的胶囊200类似，但是胶囊300包括多数个气体产生单元302。虽然图示了四个气体产生单元302，可替代性地提供更多或更少个气体产生单元。在胶囊300的一些使用中，每个气体产生单元302可以能够释放足以打开阈值阀210的气体304。因此，每次气体产生单元302中的一个每次被触发时，都将释放容器212中容纳的一定量的物质。例如，气体产生单元302中的一个可被触发，从而使得压力达到阈值并且排出内容物。这种排出将致使胶囊的内部压力下降，直到阈值阀210重新密封。然后，在合适的时刻，也许是预定的时刻，另一气体产生单元302可被触发，引起从容器释放额外的内容物。

在图3的实施例中，每个气体产生单元302被触发时，从容器释放的内容物的量将部分地由每个单元302释放的气体量决定，并且部分地由阈值阀210的特性决定。此外，每个气体产生单元302产生气体304的速度将影响多快地从胶囊排出内容物，即，相对于相应的气体产生单元302被触发的时刻。

虽然在图3的实施方式中触发每个气体产生单元302将致使排出容器212的一些内容物，但在另一实施例中，每个气体产生单元可与单独的容器相关联。图4图示了这种实施例的例子。

在图4中，胶囊400包括帮助限定多数个内部隔室404a、404b的内部隔板402。在一些实施例中，隔室404a、404b相对于彼此密封。虽然图4图示了两个隔室404a、404b，但可在胶囊内形成更多隔室。

每个隔室404a、404b包括开口406a、406b，并且如图所示，每个开口被阈值阀408a、408b密封。在所示实施例中，阈值阀408a、408b在构造上类似于图1A的实施例的阈值阀110，但阈值阀可替代性地在构造上类似于图2和3所示的阈值阀210。每个隔室404a、404b具有设置于其中的相应容器410a、410b。如之前描述过的实施例，容器410a、410b可包括可变形膜412a、412b。

气体产生单元414a、414b也被提供在胶囊400中，每个容器410a、410b对应一个。如之前的实施例，气体产生单元414a、414b在被致动时产生气体416a、416b。产生的气体416a、416b使相应的膜412a、412b变形，向相应的阈值阀408a、408b施加压力。如在图1A和1B中的实施例，当相应隔室中的压力达到并超过阈值压力时，阈值阀408a、408b打开，容许从胶囊400释放容器410a、410b的内容物。

图4的实施例可提供多种释放布置，这比使用打开和重新密封的阈值阀210更容易控制。此外，胶囊400可容许配给多于一种的物质，即，通过在每个容器410a、410b中容纳不同物质。

图5图示了另一种胶囊500。胶囊500在构造上类似于图2所示的上述胶囊200，但胶囊500包括可在胶囊500沿轴向移动的压板502。在所示实施例中，压板502用于限定容纳待分配物质的容器504的一部分。压板502被示意性地示出为可相对于侧壁204并沿着侧壁204移动。在一些实施例中，压板502和/或侧壁204的内表面可包括辅助或另外导引这种移动的特征部。例如，压板可在其外周上具有将压板502锁到侧壁204上的特征部。这类特征部可防止压板502相对于侧壁204旋转。在另一实施例中，轴可被设置在胶囊中，与胶囊的长度方向的轴线平行地布置，并且压板包括被制成接纳轴的尺寸的切口。在这种实施例中，压板502骑在轴上。压板502可被锁到轴上，以防止压板相对于胶囊旋转。

在胶囊500中，容器504优选被密封，从而使得容器504的内容物保持处于容器中，直到通过开口208被释放。为了密封容器504，压板502可相对于侧壁204密封。例如，压力密封件(wiper seal)或类似密封件可被提供在压板502的用于与侧壁204接触的外周上。其他密封件也是已知的，并且可用于密封容器504。也可以用其他方法密封容器。例如，可变形膜，诸如上述实施例所示的那些中的一个，也可用于图5的实施例。在这种布置中，产生的气体120移动压板502，压板作用于可变形膜以增大容器中的压力。这可能有利的是，在本实施例中，压板不需要相对于侧壁密封。

如贯穿本公开描述的，优选利用电子器件116控制和/或执行每个示例性胶囊的操作，在每个图中示意性地示出了电子器件116。

在本公开的实施例中，电子器件116优选被构造成其控制利用气体产生单元的气体的产生，并因此控制胶囊中容纳的物质的传送。电子器件116可被预先编程，即，在吞咽或***之前被编程。例如，在图4所示的实施例中，控制电子器件116可被预先编程为安排每个容器410a、410b的释放时间。预先编程可包括在某一时刻触发气体释放的指令，例如，从吞咽或致动胶囊的时刻开始测量，或者当满足某一条件时，诸如体内的感测条件，诸如pH水平、温度或类似条件。为此，控制电子器件116可包括一个或更多个传感器，诸如pH传感器和/或温度计。也可包括其他或不同的传感器。

胶囊的功能还可部分地或完全从已被配给胶囊的身体外决定。例如，控制电子器件116可包括接收指令的接收器，诸如从身体外或从与胶囊相关联的传感器。例如，配给人可追踪哺乳动物体内的胶囊的位置，诸如通过全球定位***或包括在电子器件116中的其他位置传感器，并根据需要，例如，经由无线传输，指示产生气体。

如应理解到，电子器件116可使得根据本公开的实施例的胶囊在特定位置和/或特定时间提供物质的定向配给。这种定向配给在临床研究中是有用的，例如用以确定测试药物在沿胃肠道的各个位置处的效力，并且用于配给，例如，用以确保药物在最有效的位置和/或时刻被配给。

本公开的实施例还可很适合用于配给不同类型的产品。例如，其中的阈值阀是一次性阀的图1A、1B和4所示的实施例可更适合用于传送固态、颗粒状或粉末状物质，而图2、3和5所示的阀可能更适合用于传送液体或悬浮制剂。此外，如上述对图4的论述中所指明的，具有多数个容器410a、410b的胶囊400可用于经由同一胶囊配给若干种不同的药物。当然，所公开的实施例的用途并没有意图被限制于传送任何制剂。

所图示的实施例作为例子提供，并且在本发明的帮助下本领域普通技术人员可理解对实施例的修改。以非限制性例子的方式，除了图中具体示出之外，可使用不同类型的阈值阀。例如，图2的多用途阈值阀可与图4所示的多数个容器中的一些或全部一起使用。

此外，虽然图4图示了多数个容器，每个容纳待分配到哺乳动物体内的一定量物质，但一个容器可容纳多种物质。例如，单个容器可被填充以待分配给哺乳动物的多种不同类型的物质，例如，药物。替代性地，单个容器可容纳多数个隔室。隔室可由隔板或类似结构维持，隔板可以是设置在容器中或以另外是形成在容器中的膜。在一些实施例中，每个分隔出的隔室与开口流体连通，从而使得所有隔室都通过开口排放。在其他实施例中，隔板可以是可破裂的，从而使得多数个隔板在容器的内容物被分配之前彼此混合在一起或以其他方式彼此流体连通。可破裂膜可被选择为在低于阈值压力的压力下破裂，而在其他实施例中，可通过设置于容器中的破裂构件使膜机械地破裂。

在所示每个实施例中，胶囊是完整的胶囊，即，它包括载荷元件(包括容器)和驱动元件(包括气体产生单元)两者。在一些实施例中，载荷元件和驱动元件可单独形成，并稍后(例如，在配给时)结合在一起。以此方式，可根据每个患者的需要，使用不同的载荷元件，即，具有不同的内容物或量。载荷元件和驱动元件可形成为完整的胶囊的单独的半部，例如，它们匹配在一起以形成完整的胶囊。它们可例如利用螺纹接合、咬合接合或类似方式匹配在一起。

虽然已经用具体到结构特征的语言描述了主题，但是应该理解，所附权利要求中限定的主题不必受限于所描述的特定特征。反而，特定特征以实施权利要求的示例性的形式公开。

Claims (27)

1.一种胶囊，包括：

壳体；

被配置为在所述壳体中产生气体的气体产生单元；

可压缩容器，所述可压缩容器相对于所述气体产生单元密封，并且被配置为容纳待从所述胶囊分配的物质；以及

阈值阀，所述阈值阀包括盘和包围所述盘的密封部件，其中：

所述壳体具有开口，所述开口限定用于所述容器中容纳的物质的出口；

当作用于所述阈值阀上的压力不超过阈值压力时，所述密封部件将所述盘密封至所述开口以使得所述阈值阀密封所述开口；以及

当作用于所述阈值阀上的压力超过所述阈值压力时，所述阈值阀永久地脱离所述壳体。

2.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述可压缩容器包括可变形膜。

3.如权利要求2所述的胶囊，其中，所述可变形膜附接到靠近所述开口的所述壳体的内壁。

4.如权利要求2所述的胶囊，其中，所述可变形膜被配置成，当所述阈值阀永久地脱离所述壳体时，延伸到所述壳体外。

5.如权利要求1所述的胶囊，还包括用于在所述壳体中产生气体的额外的一个或更多个气体产生单元。

6.如权利要求1所述的胶囊，还包括能够相对于所述壳体移动以压缩所述容器的压板。

7.如权利要求6所述的胶囊，其中，所述压板相对于所述壳体密封。

8.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述物质包括选自由固体、粉末、流体和悬浮液构成的组中的至少一者。

9.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述气体产生单元包括电解池。

10.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述气体产生单元还包括多数个电极。

11.如权利要求1所述的胶囊，还包括被配置为指示所述气体产生单元产生气体的电子控制器件。

12.如权利要求11所述的胶囊，其中，所述电子控制器件基于剂量表指示所述气体产生单元产生气体，所述剂量表包括关于选自由产生气体的时间构成的组的至少一个参数或产生气体的条件的信息。

13.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述胶囊配置为使得，当所述气体产生单元在所述壳体中产生气体时：i)所述气体向所述可压缩容器施加压力；以及ii)所述可压缩容器施加作用于所述阈值阀上的压力。

14.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述密封部件包括包围所述盘的密封圈。

15.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述密封部件包括包围所述盘的O形环。

16.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述开口的面积与所述壳体的横截面面积相同。

17.如权利要求1所述的胶囊，其中，所述开口的直径与所述壳体的横截面的直径相同。

18.如权利要求1所述的胶囊，其中：

所述壳体包括侧壁、第一端部和第二端部；

所述第一端部与所述第二端部相对；以及

所述开口位于所述第一端部处。

19.如权利要求18所述的胶囊，其中，所述第二端部是封闭的。

20.如权利要求18所述的胶囊，其中，所述第二端部是圆形的。

21.如权利要求18所述的胶囊，其中，所述侧壁是圆柱形的。

22.如权利要求18所述的胶囊，其中，所述开口的面积与所述侧壁的横截面面积相同。

23.如权利要求18所述的胶囊，其中，所述开口的直径与所述壳体的横截面的直径相同。

24.如权利要求1所述的胶囊，其中：

所述壳体包括侧壁、第一端部和第二端部；

所述侧壁是圆柱形的；

所述第一端部与所述第二端部相对；

所述第二端部是封闭的；

所述开口位于所述第一端部处；以及

所述开口的面积与所述侧壁的横截面面积相同。

25.如权利要求1所述的胶囊，其中：

所述壳体包括侧壁、第一端部和第二端部；

所述侧壁是圆柱形的；

所述第一端部与所述第二端部相对；

所述第二端部是封闭的；

所述开口设置在所述第一端部处；以及

所述开口的直径与所述侧壁的横截面的直径相同。

26.一种胶囊，包括：

壳体；

容器，所述容器包括可变形膜和物质；

被配置为在所述壳体中产生气体的气体产生单元；

控制电子器件，所述控制电子器件设置于所述胶囊中，并且被配置为与所述气体产生单元通信，以指示所述气体产生单元在所述壳体中产生气体；以及

阈值阀，所述阈值阀包括盘和包围所述盘的密封部件，其中：

所述壳体具有开口，所述开口限定用于所述容器中容纳的物质的出口；

当作用于所述阈值阀上的压力不超过阈值压力时，所述密封部件将所述盘密封至所述开口；以及

当作用于所述阈值阀上的压力超过所述阈值压力时，所述阈值阀永久地脱离所述壳体。

27.如权利要求26所述的胶囊，其中，所述胶囊配置为使得，当所述气体产生单元在所述壳体中产生气体时：i)所述气体向所述容器施加压力；以及ii)所述容器施加作用于所述阈值阀上的压力。

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