專利名稱：皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子技術領域，特別是指一種皮下植入式藥物釋放系統(tǒng)。
背景技術：
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)場需要有相關醫(yī)務人員，且對消毒和注射技術的要求較高。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。另外，相比于注射的方式，此方法可以使得病人實現(xiàn)自行救助，省去了對醫(yī)療技術和消毒環(huán)境的要求。為此，臺灣大學的呂學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)手術植入人體，并藉由PDA等無線裝置，精密控制藥物釋放，以達到非侵入式的實時治療。與此類傳統(tǒng)的通過無線電磁耦合方式實現(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進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>

為使審查員能進一步了解本發(fā)明的結構、特征及其目的，以下結合附圖及較佳具體實施例的詳細說明如后，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對應稱接，第一傳輸電極12與體內(nèi)第二傳輸電極22耦接，構成電路回路。一調制電路14，該調制電路14的輸出端與激勵電流源13的輸入端連接。調制電路14在激勵電流源13的交流電流基礎上，將所需釋放的單元的信息調制在電流源13輸出的電流上。調制電路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制方法在激勵電流上搭載控制信號。調制電路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制解調電路24相連，一方面，為調制解調電路24提供工作電壓。，一方面將由體外調制電路14調制的信號傳給調制解調電路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。一調制解調電 路24，該調制解調電路24的輸入端與電源管理電路23的第一輸出端連接；調制解調電路24采用與體外調制電路14所選用的信號調制方法(幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控或脈沖寬度等調制等)相對應的解調方法，將信號解調，并向與之相連的單元選擇電路25輸出解調出的地址控制信號。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、第一輸出端及調制解調電路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電路。其由電源管理電路23輸出的直流電壓驅動，通過解調電路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定的幅度大小和時間長度的電流后會熔斷，實現(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，應能存儲在硅襯底的凹槽中，且應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中的藥物釋放結束后，可做手術將其取出。因為只是植入于皮下，所以其植入和取出的手術都比較簡單，對人體傷害小。通過此方式，患者可以實現(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)明中的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
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； 一調制電路，該調制電路的輸出端與激勵電流源的輸入端連接。
3.如權利要求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； 一調制解調電路，該調制解調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、第一輸出端及調制解調電路的輸出端連接； 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定的幅度大小和時間長度的電流后會熔斷，實現(xiàn)藥物釋放。
5.如權利要求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入體內(nèi)。
6.如權利要求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進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)先權日2013年4月9日
發(fā)明者張旭, 杜智超, 劉鳴, 陳弘達 申請人:中國科學院半導體研究所