專利名稱：電子可控藥丸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容通常涉及藥物輸送系統(tǒng)。本公開(kāi)內(nèi)容尤其涉及具有至少一個(gè)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(guò)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(shí)內(nèi)通過(guò)GI道?？色@得幾種藥物作為時(shí)間釋放膠囊(time release capsule)，用于在不同的時(shí)間將藥物的部分釋放到人體中。時(shí)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(guò)胃的行進(jìn)速度。同樣地，包括可獲得作為時(shí)間釋放膠囊的藥物在內(nèi)的藥物，在通過(guò)GI道時(shí)不遵循精確的分配和溶解模式。
例如，一個(gè)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(shí)候服用的藥物等，并且因此導(dǎo)致時(shí)間釋放膠囊的包覆比標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)得更快。因此，由時(shí)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(gè)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(shí)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(kāi)內(nèi)容提供了一種具有至少一個(gè)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(cè)，使用至少一個(gè)傳感器讀數(shù)，即至少一個(gè)感測(cè)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(gè)傳感器獲取。例如，對(duì)于正?；颊撸绻撝辽僖粋€(gè)傳感器感測(cè)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(kāi)始升高，電子可控藥丸可以確定其正離開(kāi)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(cè)到的條件控制閥、泵或艙的打開(kāi)和閉合，從而分配存儲(chǔ)在藥丸的藥物存儲(chǔ)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(gè)或多個(gè)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(gè)處理器分析該數(shù)據(jù)并且確定藥丸沿著胃腸道的相對(duì)位置?？梢酝ㄟ^(guò)訪問(wèn)在處理器中存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)查找表來(lái)確定藥丸的位置。該查找表優(yōu)選地使該一個(gè)或多個(gè)感測(cè)的條件與沿胃腸道的相對(duì)位置相關(guān)。
一旦確定了該相對(duì)位置，決策和控制邏輯電路確定是否控制閥的打開(kāi)或閉合從而分配藥物存儲(chǔ)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(duì)位置基本上符合至少一個(gè)預(yù)編程位置，該邏輯電路向閥發(fā)射信號(hào)，用于打開(kāi)閥。該信號(hào)的電壓水平確定了閥的打開(kāi)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(cè)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(jì)該藥丸。


下面將參考附圖描述本公開(kāi)內(nèi)容的各種實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明具有至少一個(gè)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(gè)傳感器的電子可控藥丸的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)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(gè)已感測(cè)的條件或參數(shù)，來(lái)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(duì)于其穿過(guò)胃腸道所需的時(shí)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(zhǎng)保存期限。
正如在此和在權(quán)利要求中使用的，詞語(yǔ)“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(kāi)口103；藥物存儲(chǔ)器104，用于存儲(chǔ)藥物；電子可控釋放閥、泵或艙106，用于經(jīng)由開(kāi)口103分配存儲(chǔ)在藥物存儲(chǔ)器104中的藥物；決策和控制邏輯電路108，用于打開(kāi)和閉合該閥106；以及至少一個(gè)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(duì)藥丸100的各個(gè)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(gè)傳感器110感測(cè)的條件來(lái)打開(kāi)和閉合該閥106。
優(yōu)選地，殼102能抵抗諸如胃酸和來(lái)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(dòng)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(guò)在患者身上放置磁探測(cè)器而探測(cè)藥丸100沿著胃腸道的位置。當(dāng)磁探測(cè)器感測(cè)到金屬襯墊111時(shí)，可以容易地核實(shí)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(gè)或多個(gè)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(cè)器等，其允許從患者外部探測(cè)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(gè)或多個(gè)傳感器讀數(shù)，并且將該數(shù)據(jù)提供給包括至少一個(gè)處理器200的決策和控制邏輯電路108。該至少一個(gè)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(duì)位置。藥丸100的位置可以通過(guò)訪問(wèn)一個(gè)或多個(gè)查找表或者存儲(chǔ)在處理器200中的其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)確定。該查找表使該一個(gè)或多個(gè)傳感器讀數(shù)或感測(cè)的條件與沿著胃腸道的相對(duì)位置相關(guān)。由下列表格示出了典型的查找表，其將感測(cè)的pH水平與沿著胃腸道的各個(gè)相對(duì)位置相關(guān)。

優(yōu)選地，該至少一個(gè)處理器200包括定時(shí)電路，用于定時(shí)藥丸100通過(guò)胃腸道的時(shí)間。根據(jù)任意給定時(shí)刻的特定時(shí)間，該至少一個(gè)處理器200被編程，以確定分析哪個(gè)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(gè)處理器200被編程，以分析來(lái)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(gè)處理器200被編程，以分析來(lái)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(gè)處理器200被編程以分析來(lái)自傳感器110A和110B兩者的數(shù)據(jù)。由該定時(shí)電路提供的時(shí)間也可以與存儲(chǔ)在該至少一個(gè)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(shí)間，藥丸100位于沿著胃腸道的何處。
一旦確定了相對(duì)位置，決策和控制邏輯電路108確定是否控制閥106的打開(kāi)和閉合，以分配存儲(chǔ)在藥物存儲(chǔ)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(duì)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(gè)預(yù)編程位置，邏輯電路108就向釋放控制器120發(fā)射信號(hào)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(kāi)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(hào)并控制閥打開(kāi)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(kāi)，并且藥品從藥物存儲(chǔ)器104中分配出。通過(guò)部分地打開(kāi)閥106，或者通過(guò)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(guò)小腸時(shí)，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(guò)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(kāi)的量，用于控制閥打開(kāi)的大小。通過(guò)控制閥打開(kāi)的大小或閥打開(kāi)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(cè)的一個(gè)或多個(gè)條件釋放的藥物的量。
由該至少一個(gè)處理器200傳遞到閥106的釋放控制器120的信號(hào)的電壓水平，確定了閥打開(kāi)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(shí)，由該至少一個(gè)處理器200將另一信號(hào)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(guò)使用查找表連續(xù)地將至少一個(gè)感測(cè)的條件與藥丸100沿著胃腸道的相對(duì)位置相關(guān)，來(lái)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(duì)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(gè)預(yù)編程位置，邏輯電路108就向釋放控制器120發(fā)射信號(hào)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(lái)自該至少一個(gè)處理器200的信號(hào)并且產(chǎn)生具有可變電壓水平的信號(hào)到電子可控閥106，用于閉合閥106和控制閥打開(kāi)的大小或閥106打開(kāi)的程度(根據(jù)接收到的信號(hào)的電壓水平)。在最簡(jiǎn)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(kāi)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(hào)的電子控制。每個(gè)電壓水平相應(yīng)于閥打開(kāi)的不同大小的開(kāi)口，并且一個(gè)電壓水平(或者所有電壓水平都不，即，無(wú)信號(hào))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(kāi)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(dòng)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(cè)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(kāi)始定時(shí)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(shí)施例中，開(kāi)始定時(shí)器機(jī)構(gòu)114是具有用于感測(cè)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(shí)，傳感器116感測(cè)存在液體，并且向邏輯電路108發(fā)射電信號(hào)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(hào)，用于激活它們，并且連續(xù)地讀出數(shù)據(jù)。
在備選實(shí)施例中，開(kāi)始定時(shí)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(hào)。在人或動(dòng)物服用藥丸100之前按下按鈕。
在另一實(shí)施例中，對(duì)邏輯電路108和傳感器110A、110B的激活，通過(guò)溶解薄的水溶性包覆而實(shí)現(xiàn)，所述薄的水溶性包覆分離開(kāi)關(guān)的兩個(gè)電觸點(diǎn)，由此允許開(kāi)關(guān)閉合電路。在又一實(shí)施例中，由患者或護(hù)理者手動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的電子可控藥丸100適用于對(duì)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(kāi)內(nèi)容的藥丸100也更易于實(shí)現(xiàn)對(duì)液相藥品的定量給藥。
優(yōu)選地，該至少一個(gè)處理器200存儲(chǔ)接收自傳感器110A、110B的數(shù)據(jù)，從而一旦藥丸100通過(guò)胃腸道可以取回?cái)?shù)據(jù)。通過(guò)用具有至少一個(gè)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(cè)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(gè)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(gè)或多個(gè)部分的pH水平的治療，或者通過(guò)服用一個(gè)或多個(gè)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(gè)或多個(gè)部分的pH水平。
本公開(kāi)內(nèi)容的所述實(shí)施例是說(shuō)明性的，而非限制性的，并且并不意圖表示本公開(kāi)內(nèi)容的全部實(shí)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(kāi)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(guò)胃腸道時(shí)分配藥物，所述系統(tǒng)(100)包括外罩(102)；存儲(chǔ)器(104)，用于在所述外罩(102)中存儲(chǔ)所述藥物；閥(106)，與所述存儲(chǔ)器(104)流體相通；至少一個(gè)傳感器(110)，用于感測(cè)至少一個(gè)參數(shù)；以及電路(108)，用于根據(jù)所述至少一個(gè)感測(cè)的參數(shù)控制所述閥(106)以打開(kāi)和閉合所述閥(106)，從而從所述存儲(chǔ)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(gè)處理器(200)，其存儲(chǔ)至少一個(gè)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(gè)感測(cè)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(gè)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(gè)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(kāi)始定時(shí)器機(jī)構(gòu)(114)，用于使所述邏輯電路(108)和所述至少一個(gè)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(kāi)始定時(shí)器機(jī)構(gòu)(114)是微機(jī)電(MEM)機(jī)構(gòu)，其具有用于感測(cè)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(lái)自所述電路(108)的至少一個(gè)信號(hào)時(shí)控制打開(kāi)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(gè)信號(hào)的電壓水平控制所述閥(106)打開(kāi)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(cè)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(gè)處理器(200)，對(duì)所述處理器進(jìn)行編程，使得在沿著胃腸道的至少一個(gè)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(kāi)口(103)的外罩(102)中提供藥物；使用位于胃腸道中的至少一個(gè)傳感器獲得至少一個(gè)讀數(shù)；以及通過(guò)分析所述至少一個(gè)讀數(shù)確定是否經(jīng)由所述開(kāi)口(103)來(lái)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(gè)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(duì)用于獲得所述至少一個(gè)傳感器讀數(shù)的至少一個(gè)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(kāi)始定時(shí)器機(jī)構(gòu)(114)以使所述至少一個(gè)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(kāi)始定時(shí)器機(jī)構(gòu)(114)是微機(jī)電(MEM)機(jī)構(gòu)，其具有用于感測(cè)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(cè)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(chǔ)器(104)，用于存儲(chǔ)所述藥物；電子可控釋放閥、泵或艙(106)，用于在通過(guò)胃腸道時(shí)分配存儲(chǔ)在藥物存儲(chǔ)器(104)中存儲(chǔ)的一種或多種藥物；決策和控制邏輯電路(108)，用于打開(kāi)和閉合閥(106)；電池(109)；以及至少一個(gè)傳感器(110)。該決策和控制邏輯電路(108)根據(jù)由該至少一個(gè)傳感器(110)感測(cè)的條件打開(kāi)和閉合閥(106)。
文檔編號(hào)A61B5/07GK101065161SQ200580040674
公開(kāi)日2007年10月31日 申請(qǐng)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(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司