CN1820798A - 胶囊式消化道药物释放及采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可吞服胶囊式消化道药物释放及采样装置。该装置包括可密封连接后构成封闭空腔的壳体。在壳体前端有与壳体内部连通的内向型单向阀。在壳体内部有磁开关、电源、电源管理及信号控制单元、驱动单元、密封层、橡胶活塞。活塞在移动前与密封层紧密接触，并将内向型单向阀关闭。外部触发器发出触发信号，由信号控制单元接收，处理后向驱动单元发出动作信号。驱动单元接收命令后，释放预先存储的机械能推动活塞向胶囊顶部运动，将储液仓内的药物通过外向型单向阀排出并进入消化道。在活塞运动后，其与密封层之间产生真空，使原本关闭的内向型单向阀打开，外部消化道液体进入储液仓。在活塞到达外壳顶部后，行程结束，储液仓内外压力相等，两种单向阀自动关闭，储液仓内采集的液体与外界隔绝。该装置施药及采样可靠性高、能耗低、待机时间长、结构简单。

Description

胶囊式消化道药物释放及采样装置

                                技术领域

本发明涉及一种可吞服的消化道微型装置，尤其涉及一种胶囊式消化道药物释放及采样装置，可用于在人体或动物的消化道内同时实现药物释放及液体采样。

                                背景技术

在消化道内进行定点释放药物及液体采样用途广泛，特别是在研究药物在消化道不同位置的吸收特性，研究消化道的代谢状况及相关生化特性都具有重要价值。它为新药研发奠定了坚实的基础，为消化道疾病检测提供了辅助手段，因此胶囊式消化道药物释放及采样装置的研究自然成为一个热点。

美国专利US 4425117提出了一种消化道指定位置释放物质的装置，该装置分为两个小室，第一室中有个可在压缩弹簧的压力作用下运动的可移动机构，在可移动机构端部有一个针；第二个小室为周围有小孔的储药仓，药物封装于小气球中植入储药仓中；在该装置中间位置有一固定挡板将两小室隔开，在挡板中间与针对应的位置可以被针刺破。该装置到达消化道指定位置时，由外界信号触发释放动作，可移动机构在弹簧压力作用向前运动到一定位置，针刺破挡板并刺破装有药物的气球，气球自身收缩挤压所装容的药物往外释放。该装置存在以下问题：首先，药物释放情况依赖于在储药仓中间位置的储药气球被针刺破的小孔大小及气球内部压力，如果装有药物的气球内部压力不够大，则药物释放速度缓慢；药物粘稠则可能会导致无法释放；其次，由于药物从装置内释放出来的通道为外壳壁上的小孔，而装有药物的气球由于良好的变形性会将这些小孔堵住；另外，即使气球刺破后能够迅速收缩，其收缩力作用只保证了将药物释放到储药仓，而药物从储药仓释放出来依赖于小孔的泄漏，这些小孔会被消化道物质封住，没有适当的外压力药物就无法通过小孔泄漏出来。

美国专利US 5395366研发了一种药丸式采样装置，包括一个用于储药采样液体的采样仓，一个用于产生局部真空的活塞，一个用于驱动活塞运动的弹簧，一个用于控制活塞运动的控制机构，该装置用于在动物消化道采样液体。该装置利用压缩弹簧的能量驱动活塞向另一端运动，在运动时产生局部真空将装置外的液体吸入采样仓。该装置存在以下问题：首先，该装置最大的缺点是结构复杂。由于该装置利用活塞运动产生局部真空来采样，活塞在向一端运动时，必须排出气体，因此在所述装置中特别设计了一个排气孔，该排气孔用一可脱离的塞子堵住，在采样时，活塞利用空气压力将塞子挤出，在动作进行时，如果塞子不能脱离，则无法进行采样，可靠性降低。

                              发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种释放药物效果好，采样可靠性高，能耗低，工作时间长，结构简单的消化道药物释放及采样装置。

本发明的技术方案如下：

本胶囊式消化道药物释放及采样装置，包括可密封连接后构成封闭空腔的胶囊外壳、磁开关、电源、电源管理及信号控制单元、驱动单元和活塞。其中磁开关、电源、电源管理及信号控制单元和驱动单元的一部分由密封层密封于后部壳体的内部，活塞与驱动单元连接并位于前部壳体内，活塞在移动前后端与密封层紧密接触，活塞前部的壳体内腔为储液仓，在壳体前端设置至少一个与储液仓内部连通的外向型单向阀(只能向外打开)，在壳体的侧壁上设置至少一个与壳体内部相连的内向型单向阀(只能向内打开)，活塞处于紧贴密封层位置(即未移动前)正好堵住该内向型单向阀，以避免消化道内部压力较大时，消化道液体强行进入胶囊内部。

所述驱动单元可采用多种结构形式，其中一种是可由发热电阻、可熔断丝和弹簧组成，活塞与压缩状态的弹簧通过可熔断丝固定连接在发热电阻上，使活塞在未移动前其后端与密封层紧密接触。

本发明的工作过程如下：该微型胶囊在体外装配好后，携带药物从口腔进入人体消化道，由体外定位装置(例如医院X光机等)跟踪其位置，在到达预期位置(或时间)后由体外便携式遥控装置发出动作指令，当外部触发器发出触发信号后，由体内微型胶囊的信号控制单元接收，解调后向驱动单元发出动作信号。驱动单元接到动作命令后，由发热电阻熔断可熔断丝，释放预先存储的机械能，弹簧(耐腐材料或具有防腐涂层)推动活塞向胶囊顶部运动，进而使储液仓的压力加大，迫使外向型单向阀打开，药物通过外向型单向阀排出并进入消化道，这时储液仓容积相应减小。在活塞运动后，其与密封层之间产生局部真空，形成新的储液仓，使原本关闭的内向型单向阀打开，外部消化道液体被吸入储液仓。在活塞到达外壳顶部后，弹簧行程结束，储液仓内外压力相等，由于两种单向阀阀片自身弹性力作用使单向阀自动关闭，储液仓内采集的液体与外界隔绝。

本发明与现有技术相比，具有以下的技术效果：

1、将药物释放与消化道液体采样双重功能积于一身。

2、结构简单、采样可靠性高。

3、装置空间利用率高。

4、能耗低，工作时间长，通过电源管理模块的高质量控制延长工作时间，减小装置携带电池数量。

                                附图说明

图1是胶囊式消化道药物释放及采样装置动作前的结构图。

图2是胶囊式消化道药物释放及采样装置动作过程中的结构图。

图3是胶囊式消化道药物释放及采样装置的动作后结构图。

图4是胶囊式消化道药物释放及采样装置的驱动单元部分示意图。

其中：1、后部壳体2、磁开关3、电源4、电源管理及信号控制单元5、驱动单元6、密封层7、弹簧8、橡胶活塞9、储液仓10、前部壳体11、外向型单向阀12、内向型单向阀13、高强度熔断丝14、发热电阻

                        具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

本发明的实施例如图1所示，整体外型尺寸约为φ11×30毫米。

本发明的外壳由前部壳体10和后部壳体1两段密封连接而成，控制机构包括电源3、电源管理和信号控制单元4、磁开关2和驱动单元5，驱动单元5由发热电阻14、高强度可熔断丝13和弹簧7构成，其中电源3、电源管理和信号控制单元4、磁开关2和驱动单元5的发热电阻14由密封层6密封于后部壳体1的内。电源3为纽扣电池。前部壳体10内装有活塞8和弹簧7，在活塞运动前，参见图1和图4，活塞8与压缩状态的弹簧7通过可熔断丝13与驱动单元5的发热电阻14固定连接，活塞与外壳内壁滑动配合。在前部壳体10的前端设置有一个与储液仓9内部连通的外向型单向阀11，在前部壳体的侧壁上设置有两个内向型单向阀12，当活塞8处于紧贴密封层位置时正好将这两个内向型单向阀12堵住。动作前，活塞8的前端与壳体内壁构成储液仓(容积可变)用于储存药物；动作后，活塞后端、密封层6与前部壳体内壁构成新的储液仓，用于存储采集的消化道液体。在触发前，活塞8的后端与密封层6紧密接触，触发后，电源管理与信号控制单元4接到体外遥控机构的动作指令，通过驱动单元5控制弹簧7释放机械能，活塞8在弹簧7的作用下向前运动，参见图2，将储液仓中预置的药物通过外向型单向阀11排出，同时活塞8与密封层6间由于活塞的位移产生局部真空，在内外压力差的作用下内向型单向阀12打开，消化道液体被吸入储液仓中。在活塞8到达胶囊内部顶部后，弹簧7行程结束，参见图3，胶囊内外压力相等，两种单向阀的阀片在自身弹性力的作用下，使单向阀自动关闭，保证采集了液体的储液仓有效密封。其后胶囊在新陈代谢作用下随粪便自行排出体外。

Claims (2)

1.一种胶囊式消化道药物释放及采样装置，包括胶囊外壳和控制机构，其特征在于：胶囊外壳由前部壳体(1)和后部壳体(10)两部分密封连接而成，控制机构包括磁开关(2)、电源(3)、电源管理及信号控制单元(4)和驱动单元(5)，其中磁开关(2)、电源(3)、电源管理及信号控制单元(4)和驱动单元(5)的一部分由密封层(6)密封于后部壳体(1)的内；驱动单元(5)穿过密封层(6)与前部壳体(10)内的活塞(8)连接，活塞(8)前端的壳体内腔为储液仓(9)，并在前部壳体的前端设置至少一个与储药仓(9)内部连通的外向型单向阀(11)，在前部壳体的侧壁上设置至少一个内向型单向阀(12)，活塞(8)处于前部壳体(10)底端位置时正好堵住该内向型单向阀(12)。

2.根据权利要求1所述的胶囊式消化道药物释放及采样装置，其特征在于：所述驱动单元包括发热电阻(13)、可熔断丝(14)和弹簧(7)，活塞(8)与压缩状态的弹簧(7)通过可熔断丝(14)固定连接在发热电阻(13)上，使活塞(8)后端与密封层(6)紧密接触。

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