專利名稱：用于控制釋放預定量的物質(zhì)的設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于控制釋放預定量的物質(zhì)的設備。本發(fā)明進一步 涉及用于可控制地從隔室釋放預定量的物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
在許多不同的科學和工業(yè)領域中，向載流體中精確輸送少的精 確量的一種或多種化學制品極其重要。在醫(yī)學中的例子包括利用靜 脈注射方法通過肺或吸入方法或者通過從血管支架設備釋放藥物而 給病人輸送藥物。在診斷學中的例子包括向流體中釋放反應來進行DNA或遺傳分析、組合化學、或檢測環(huán)境樣品中的特定分子。涉及向 載流體中輸送化學制品的其它應用包括從設備向空氣中釋放香氣和 治療用香味(therapeutic aromas)，以及向液體中釋放調(diào)味劑來制備補口用于控制釋放預定量的物質(zhì)的設備已普遍公知。例如，美國專利申請US 2004/0034332 Al公開了一種用于控制輸送藥物的可植入 設備，該設備包括帶有儲蓄器的微芯片，該儲蓄器含有用以釋放的 分子。該微芯片設備包括基底、在該基底中的至少兩個儲蓄器以及 儲蓄器蓋，其中儲蓄器含有用以釋放的分子，儲蓄器蓋置于該儲蓄 器的一部分上或其中并且處于分子上，從而通過或基于儲蓄器蓋的 分解或破裂經(jīng)擴散而可控制地從該設備釋放這些分子。單個微芯片 的儲蓄器中的每一個可含有可被獨立地釋放的不同的分子。現(xiàn)有設 備的一個缺點是每一儲蓄器直接接觸電極，該電極用于通過施加電 流電分裂密封層或蓋，并釋放藥物?，F(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的缺點在于將要 從其中釋放藥物的每一隔室或每一儲蓄器都需要有一個外部電連接 部。這樣嚴重限制在單個設各上可以設置的隔室的數(shù)量，因為所有 電連接部所需要的空間有局限性。發(fā)明內(nèi)容因而本發(fā)明的目的是提供用于控制釋放預定量的物質(zhì)的設備， 該設備具有數(shù)量增多的儲蓄器或隔室，而無需為每一將被獨立控制 的隔室提供一個外部電連接部。上述目的通過根據(jù)本發(fā)明的用于控制釋放預定量的物質(zhì)的設備 和方法實現(xiàn)。用于控制釋放預定量的物質(zhì)的設備包括基底中的隔室 的矩陣布置，每一隔室由至少一個釋放機構(gòu)封閉，至少一個第一電 極和至少一個第二電極分配給每一隔室，該設備包括多個行選擇線 和多個列選擇線，隔室的數(shù)目超過行選擇線的數(shù)目和列選擇線的數(shù) 目的總和，每個第一電極直接電連接到多個行選擇線中的一個，而 每個第二電極直接電連接到多個列選擇線中的一個，其中釋放機構(gòu) 具有閾值特性。根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)點是可能基于多個獨立的藥物釋放隔室 來實現(xiàn)控制的物質(zhì)或藥物輸送系統(tǒng)，其中隔室的數(shù)目很多，即在1.00-l，000，000隔室的范圍內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，隔室的數(shù)目大大受限于由連接線獨立地接觸每個隔室的需求。本發(fā)明的另一優(yōu)點是物質(zhì)或藥物的輸送控制是基于無源矩陣原 理。這與每個隔室直接連接到電連接部的現(xiàn)有技術(shù)形成對比。通過利用無源矩陣，以控制的方式從達到l.OO-l，OOO，OOO量級的大量隔室中的任一個釋放藥物是可行的。如果每個隔室將被專用的控制設備 獨立地控制，則這不是可行的，因為結(jié)合這種控制系統(tǒng)所需的成本 和空間將是非常高的。從而，本發(fā)明的另一優(yōu)點是諸如外部藥物輸送系統(tǒng)(膠布(patches))、可植入的藥物輸送系統(tǒng)或口服藥輸送系 統(tǒng)(e-pill)的應用是可能的。根據(jù)本發(fā)明的藥物輸送系統(tǒng)可應用于 一種藥物的輸送，但也能夠有利地應用到從相同的陣列或相同設備 應用幾種不同的藥物的系統(tǒng)。通過將每個隔室或隔室的至少每個釋 放機構(gòu)或與關聯(lián)于或?qū)儆诟羰业闹辽賰蓚€電極直接電連接到多個行 選擇線中的一個和多個列選擇線中的一個，實現(xiàn)用于預定量的物質(zhì) 的控制釋放的無源矩陣型設備。通過將電極(第一電極和屬于每個隔室的第二電極)直接連接到行選擇線或列選擇線來實現(xiàn)無源矩陣 原理，不需要任何有源的電元件。根據(jù)本發(fā)明，需要藥物釋放機構(gòu)或蓋移除機構(gòu)，其表現(xiàn)出相對 于來自行選擇線和/或列選擇線的釋放信號的閾值特性或至少強的 非線性特性。在本發(fā)明的內(nèi)容中，閾值特性至少是相對于釋放信號 的釋放機構(gòu)(例如封閉蓋)的密封性能的強的非線性特性。如果在釋放信號(例如在0.75V電勢差值作為釋放信號的情況下)的閾值 以下施加釋放信號(例如在0.5V電勢差值作為釋放信號的情況下)， 則在密封性能上所得的效果(或釋放機構(gòu)的密封性能的損失)是可 忽略的。只有當施加這樣的釋放信號的閾值以上的釋放信號時(例 如在l.OV電勢差值作為釋放信號的情況下)，才大大改變(即降低) 釋放機構(gòu)的密封性能。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，釋放機構(gòu)是一次性的釋放機構(gòu)。這 意味著通過施加閾值以上的釋放信號以某一方式"破壞"釋放機構(gòu)， 并且該釋放機構(gòu)是不可再用的。從而，可以提供非常劃算且容易制 造的釋放機構(gòu)。因此，本發(fā)明也涉及在已經(jīng)打開(第一次)的時候 可關閉的釋放機構(gòu)，并且還涉及至少可第二次打開的釋放機構(gòu)。由 于應用可再關閉和可再打開的釋放機構(gòu)的這樣的實施例通常意味著 較高的費用，所以其非最有選的。很優(yōu)選地，通過封閉蓋來提供根據(jù)本發(fā)明的釋放機構(gòu)。封閉蓋 是一個特定且優(yōu)選的實現(xiàn)釋放機構(gòu)的實施例。其他釋放機構(gòu)的實例是聚合體膜，或如果被加熱(載體矩陣的分解或其改變的特性，諸如破壞專用化學鍵)則釋放藥物的凝膠，或在施加電勢的時候， 改變它們對特定分子的滲透性的膜。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，利用多個行選擇線中的一個特定的 行選擇線和多個列選擇線中的一個特定的列選擇線，限定每個隔室。 結(jié)果，實現(xiàn)用于尋址獨立的隔室的矩陣原理，從而大大減少連接線 的數(shù)目。在另一優(yōu)選實施例中，隔室的數(shù)目約為行選擇線的數(shù)目乘以列 選擇線的數(shù)目的數(shù)量級。因此可以更減少設備上所需要的連接線并因此致使設備較小，具有較輕的重量，且更劃算。在另一優(yōu)選實施例中，行選擇線的數(shù)目基本上與列選擇線的數(shù) 目相同。因此可以利用給定數(shù)目的膠囊進一步減少設備上所需要的 連接線，并因此使設備更小，具有較輕的重量，且更劃算。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，第一組隔室被設置為含有第一 量的第一物質(zhì)，而第二組隔室被設置為含有第二量的第二物質(zhì)。根 據(jù)本發(fā)明的設備的優(yōu)點是能夠在本發(fā)明的設備中實現(xiàn)很靈活的物質(zhì) 釋放機構(gòu)。例如，可以提供不同尺寸的隔室，從而能夠含有不同體 積的一種或多種用于釋放的物質(zhì)。例如，如果在給定的時刻較大量 的物質(zhì)將要被釋放，則因此能夠控制設備并且打開具有合適的尺寸 并因此具有待釋放的合適體積的物質(zhì)的隔室。這代替了從一定數(shù)目 的較小隔室釋放相同量的物質(zhì)，其會具有相同的效果。當然，將合 適量的物質(zhì)從一個單個隔室釋放出來較容易控制，因此使得根據(jù)本 發(fā)明的設備較小、具有較輕的重量且更劃算。因此，第一和第二物 質(zhì)可不同或相同。提高釋放例如藥物等等的物質(zhì)的靈活性的另一種 方式是在設備上的不同的隔室中提供幾種不同的物質(zhì)或不同物質(zhì)的 混合物，其中不同的隔室尺寸相同或不同。從而可以可控地將例如 兩種不同的藥物二者擇一地在一天期間內(nèi)或在另一時間間隔期間內(nèi) 釋放給病人?？蛇x擇地，例如通過不同尺寸的隔室以及在不同尺寸 的隔室中的不同物質(zhì)，也可以進一步提高本發(fā)明的設備的使用靈活 性。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，第一量近似為第二量的一半。因此也可 以具有有著第一體積或包含第一量的物質(zhì)的第一組隔室、包含第一 量的兩倍的第二組隔室、包含第一量的四倍的第三組以及包含第一 量的八倍的第四組。因此更進一步提高釋放一個或多個物質(zhì)的靈活 性。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通過在第一電極和第二電極之間施 加電勢，隔室的釋放機構(gòu)被設置成可移除的或可分解的。然后可以 非常容易地且快速地控制從一個隔室中釋放出物質(zhì)。在本發(fā)明的進一步優(yōu)選的實施例中，每個隔室的第一電極和第 二電極基本上被設置成彼此電絕緣。非常有利地，從而可以通過選擇行和列以限定設備上的隔室的矩陣布置上的特定的隔室來減少干 涉效應。接著可以利用本發(fā)明的設備很精確地控制從隔室中釋放出 物質(zhì)。進一步優(yōu)選地，通過電化學反應或優(yōu)選地利用電流對釋放機構(gòu) 進行加熱，來激活釋放機構(gòu)。能夠以非常劃算的方式制造該設備， 并且能夠使物質(zhì)的釋放得較快且更精確。本發(fā)明的進一步實施例設有用于控制物質(zhì)的釋放的控制單元。進一步優(yōu)選地，隔室的數(shù)目至少為100，優(yōu)選地至少為1,000，更優(yōu) 選地至少為10,000，仍優(yōu)選地至少為100,000，且最優(yōu)選地至少為 1 ，000,000隔室。可通過微量加液器或噴墨印刷技術(shù)填充隔室。本發(fā)明也包括一種用于使用包括基底中的矩陣布置的隔室的設 備而從隔室可控制地釋放預定量的物質(zhì)的方法，其中每個隔室由至 少一個釋放機構(gòu)封閉，將至少一個第一電極和至少一個第二電極分 配給每個隔室，該設備包括多個行選擇線和多個列選擇線，隔室的 數(shù)目超過行選擇線的數(shù)目和列選擇線的數(shù)目的總和，該方法包括如下步驟- 將隔室的第一電極直接電連接到多個行選擇線中的一個，- 將隔室的第二電極直接電連接到多個列選擇線中的一個，- 利用多個行選擇線中的一個和多個列選擇線中的一個，在第一 電極和第二電極之間施加預定閾值以上的電勢。因此，可以以非?？焖俸腿菀卓刂频姆绞娇煽氐蒯尫盘囟康?物質(zhì)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例中，不止一個隔室在同一時 間釋放物質(zhì)。這意味著可同時打開不止一個隔室，且意味著此時對 于這些隔室中的每個來說釋放物質(zhì)或藥物的周期是相同的?；蛘?， 也可以連續(xù)地打開多個隔室，以便它們的釋放周期(較之打開特定 的隔室所需要的時間，通常長得多)交疊，而可以通過不止一個隔 室釋放物質(zhì)。因此，可以非常靈活地控制物質(zhì)的釋放。結(jié)合附圖，根據(jù)下列詳細地描述，本發(fā)明的這些和其他特性、特征和優(yōu)點將變得顯而易見，其中附圖通過實例說明本發(fā)明的原理。 僅出于示例的目的給出了該描述，并非限制本發(fā)明的范圍。以下所 引用的參考圖表示附圖。


圖1示意性地說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設備100，示出了這樣類型 的設備的基本結(jié)構(gòu)；圖2示意性地說明根據(jù)本發(fā)明的設備；圖3說明根據(jù)本發(fā)明的設備中的隔室的四種不同布置。
具體實施方式
將計對具體實施例并參照特定附圖介紹本發(fā)明，但本發(fā)明不限 于此而僅由權(quán)利要求限定。所描述的附圖僅為示意性的而非限制性 的。在附圖中，出于說明性目的， 一些元件的大小可能被放大且沒 有按比例繪制。其中不定冠詞或定冠詞用在單數(shù)名詞之前，例如"一"、"該"， 除非特別說明，這包括該名詞的復數(shù)。而且，說明書和權(quán)利要求中的詞第一、第二、第三等用于區(qū)分 相似元件，而不一定用于描述序列或時間順序。應該明白所使用的 這些詞在適當?shù)那樾蜗率强苫Q的，并且此處描述的本發(fā)明的實施 例能夠以此處未描述或舉例的其它順序?qū)嵤?。而且，說明書和權(quán)利要求中的詞頂部、底部、上方、下方等出 于說明性目的使用，而不一定用于說明相對位置。應該明白所使用 的這些詞在適當?shù)那樾蜗率强苫Q的，并且此處描述的本發(fā)明的實 施例能夠以此處未描述或舉例的其它方位實施。注意到用在本說明書和權(quán)利要求中的詞"包括"不應該被解釋 為局限于其后所列出的裝置；不排除其它元件或步驟。因此，表述 "包括部件A和B的設備"的范圍不應該被限制為僅由部件A和B 所組成的設備。其意味著對于本發(fā)明，該設備的僅有的相關部件為A 和B。在圖1中，示意性示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的公知設備100。該公知設備100包括基底11，其中設置有多個隔室20。隔室20由釋放機 構(gòu)30 (特別是封閉蓋30)封閉。由圖1可進一步看到，有通向每一 隔室20或至少通向或接近每一釋放機構(gòu)30的電極線。這些連接線 在圖1中沒有用附圖標記標出。該公知設備100還包括電極區(qū)域110。在圖2中示意性示出了包括多個隔室20的本發(fā)明的設備10， 其中僅示出9個隔室20。與現(xiàn)有技術(shù)的設備相比，該設備10在基底 11中包括有隔室20?；?1是在其中形成隔室20的結(jié)構(gòu)體，例如， 其含有蝕刻的、機械加工的或模制的隔室20。隔室20 (在下面也稱 為儲蓄器)是物質(zhì)的容器。本領域中公知的微機電系統(tǒng)方法、微模 制及微機械加工技術(shù)可用以由各種材料制造該基底11以及隔室20。 合適的基底材料的例子包括金屬、陶瓷、半導體、可降解的和不可 降解的聚合物。對于體外設備應用，通常優(yōu)選基底材料的生物相容 性?；谆蚱洳糠挚梢栽谑褂们氨话病⒎庋b或以其它方式包含在 生物相容材料中?；?1可以是柔性的或剛性的。在一個實施例中， 基底11用于支持微芯片設備。在一個例子中，基底11由硅形成。 基底ll可以具有成形表面的多種形狀。例如，它可以具有釋放面， 即具有釋放機構(gòu)的區(qū)域，該釋放面是平面或曲面的。例如，物質(zhì)可以是選自圓盤、圓柱體或球體中的形狀。在一個實施例中，釋放面 可以被成形以符合彎曲的組織表面。這特別有利于將治療劑局部輸 送到組織表面。在另一實施例中，背面(釋放面的遠端)被成形為 符合附著表面的形狀。基底可僅由一種材料組成，或者可以是復合 物或多層材料，即，由鍵合到一起的多層相同或不同的基底材料組 成。在本發(fā)明的設備10的圖2的示意性說明中，本發(fā)明的設備10 包括用于每一隔室20的第一電極40和第二電極50。優(yōu)選地，第一 電極40和第二電極50不直接電連接，即它們被例如流體這樣的電 介質(zhì)基本互相隔離。這意味著由將第一和第二電極40、 50互相隔離 的材料產(chǎn)生的電阻來自足夠高的電阻率，在第一電極40和第二電極 50之間基本上不存在電流流動。本發(fā)明的設備10還包括矩陣布置形式的隔室。此外，本發(fā)明的設備10包括多個行選擇線60和許多列 選擇線70。在此，以相互垂直的排列示出行選擇線和列選擇線，然 而，倘若以彼此不同的方向配置行選擇線和列選擇線，則諸如在六 角形或三角形柵格上的其它矩陣布置將也是可能的。出于示例性目 的，在圖2中明確示出了多個列選擇線60中的一個特定的列選擇線 61。因此，在圖2中示出了多個列選擇線70中的一個特定的列選擇 線71。圖2的特定的行選擇線61和列選擇線71限定在圖2中示出 的九個隔室20的矩陣布置中間的隔室20。這意味著通過選擇特定的 行選擇線61和列選擇線71，在矩陣布置中間的隔室被選擇以將其激 活。這意味著通過將恰當?shù)碾娏魇┘咏o特定的行選擇線61和列選擇 線71，釋放機構(gòu)30會被移除或激活。為了清楚起見，在圖2中未示 出釋放機構(gòu)30，但其將與電極中的一個關聯(lián)。與此相反，在圖2中 示出用于驅(qū)動行選擇線60的第一驅(qū)動器65以及用于驅(qū)動列選擇線 70的第二驅(qū)動器75。而且，在圖2中也示出了用于控制物質(zhì)的釋放 的控制單元80。為利用特定的行選擇線61和列選擇線71限定特定 的隔室20，控制單元80控制第一驅(qū)動器65和第二驅(qū)動器75?？刂?單元80也控制不同的隔室20的連續(xù)激活。這意味著控制單元80， 例如控制不同隔室的釋放機構(gòu)30的打開，以便例如藥物的濃度在治 療階段期間保持在最佳治療水平。由于對于不同的病人藥物的最佳 濃度不同，并且在治療期間需要藥物輸送系統(tǒng)非常靈活并提供近似 連續(xù)變化的藥物劑量。(這樣的系統(tǒng)可用于例如生理時鐘療法)這樣 的藥物釋放系統(tǒng)是可以利用本發(fā)明的設備實現(xiàn)的。優(yōu)選地，控制單 元80或具有用于確定設備10的環(huán)境中的藥物的實際水平的傳感器 或?qū)⒃O備10耦合到這樣的傳感器設備(未示出)，以便傳感器設備 向控制器單元80發(fā)出使其增加或降低藥物釋放的信號，引起本發(fā)明 的設備的恰當反應，即控制單元80為了增加和減少隔室20內(nèi)部的 物質(zhì)的釋放激活第一驅(qū)動器65和第二驅(qū)動器75。為了使無源矩陣系統(tǒng)成功地操作，需要該物質(zhì)或藥物釋放機構(gòu) 顯示閾值特性，即相對于釋放信號至少顯示強的非線性特性。例如， 如果藥物輸送即打開釋放機構(gòu)30是基于破壞隔室20的密封或破壞隔室20的釋放機構(gòu)30的電化學反應，并且其中需要大約IV的電壓 來引發(fā)電化學反應，則大約0.5V的電壓不足以引發(fā)電化學反應。例 如，第一電極和第二電極的任一個被設置為陰極，而第一電極和第 二電極的另一個用作陽極。陽極被定義為發(fā)生氧化的電極。任何能 夠在施加電流或電勢(電化學分解)時溶解到溶液中或形成可溶的 離子或氧化化合物的導電性材料，都能夠用來制造陽極和陰極。此 外，如果例如陽極附近的局部pH值改變使得氧化產(chǎn)物變成可溶的， 則能夠使用響應于電勢而通常形成不可溶離子的氧化產(chǎn)物的材料。 合適的儲蓄器蓋材料的實例包括諸如銅、金、銀、鋅和一些聚合物。在圖2的實例中，通過將例如一0.5V施加給特定的行選擇線61 并且將+0.5V的電壓施加給特定的列選擇線71，能夠利用選擇一個 特定的行選擇線61和特定的列選擇線71來從許多隔室21中選擇一 個隔室20。這引起在一個特定的隔室20的第一電極40和第二電極 50之間施加足夠的電勢，該特定的隔室20在圖2中定位在隔室20 的矩陣布置的中間。這時，所選擇的隔室20的第一電極40和第二 電極50之間的電壓總計1V，從而引發(fā)藥物釋放。在其他隔室20中 的電壓因此保持在不能釋放藥物的電壓處。在釋放藥物或物質(zhì)之后， 行選擇線60和列選擇線70又設置為0V，這也與本發(fā)明的設備10 的閑置狀態(tài)相對應，從而節(jié)省電功率。在這個實例中，行電極或行 選擇線60可連接到第一驅(qū)動器65，這能夠利用類似于有源矩陣液晶 顯示器的柵驅(qū)動器的標準低電壓移位寄存器來實現(xiàn)。這樣的電壓移 位寄存器能夠例如在0V和一0.5V之間切換。第二驅(qū)動器75剛好可 以是標準電壓數(shù)據(jù)驅(qū)動器，正如例如用于無源或有源矩陣液晶顯示 器，具有可為或0V或+0.5V電平的輸出。在本發(fā)明的一個實施例中，也可以通過將釋放信號同時施加給 不止一行，即陣列中的不止一個特定的行選擇線61，從給定的行中 的不止一個隔室釋放藥物和物質(zhì)。此時，不同的隔室20被同時選擇 作為激活的，即通過移除釋放機構(gòu)或通過分解釋放機構(gòu)30作為被打 開的。因此，也可以通過激活特定的行選擇線61并且將釋放信號施 加給陣列中的一個或多個列，同時或連續(xù)地從不同的列中的隔室20釋放藥物。在本發(fā)明的另一實施例中，藥物輸送機制，即用于打開釋放機構(gòu)30的機制是基于加熱效應，即對釋放機構(gòu)30進行加熱來破壞所 選擇的隔室20的釋放機構(gòu)30。當熱生成(heat generation)是第一 電極40和第二電極50之間所施加的電壓的二次函數(shù)時，釋放電壓 大約一半的電壓將僅供應加熱隔室20所需要的熱量的25%，這不足 以破壞或打開釋放機構(gòu)30。當釋放機制，即封閉蓋30的打開機制被設置為電化學反應時， 第一電極40或第二電極50在釋放機構(gòu)30的附近可以例如被設置為 金層。第一電極40和/或第二電極50的另一個可以例如被設置為另 一個金屬化的電極。通過在第一電極40和第二電極50之間施加電 壓，金層或金蓋用作電化學反應中的陽極，并當施加足夠高的電壓 時被溶解。當移除金層或金蓋時，則或者由于封閉蓋30主要包括金 蓋也將封閉蓋30移除，或者金蓋的移除充分削弱了另一材料構(gòu)成的 釋放機構(gòu)30，使得如果移除金蓋則將破壞釋放機構(gòu)30?？傊诎l(fā) 生電化學反應之后，隔室20內(nèi)部的物質(zhì)或藥物被釋放且被允許擴散 開。在本發(fā)明的設備的這樣的實施例中，例如以硅片的形式提供基 底ll，該硅片包含作為微儲蓄器的隔室20，并且被蝕刻成硅基底?？商鎿Q的基底材料包括玻璃、金屬和聚合物。根據(jù)本發(fā)明的任一所描述的實施例的特征，基底11或芯片能夠 與電池和微處理器一起封裝或與控制單元一起封裝以完全自包含。 優(yōu)選地，控制單元80與具有隔室20的基底11單片集成。隔室20內(nèi)含物主要包括下述任意物體或材料，該物體或材料需 要與隔室20外部的環(huán)境隔離(例如被保護)直到在需要釋放或暴露 該物體或材料時所選擇的時間點。在各種實施例中，隔室20內(nèi)含物 包括某一量的分子或特定的物質(zhì)或特定物質(zhì)的混合物。諸如催化劑 或傳感器的特定儲蓄器內(nèi)含物的合適功能通常不需要釋放隔室內(nèi)含 物。相反，在打開釋放機構(gòu)30之后儲蓄器內(nèi)含物暴露到隔室20外 部的環(huán)境時，例如催化或感應的它們期望功能發(fā)生。因此，催化劑 分子或感應元件可以被釋放或能夠保持固定在開著的隔室20中。諸如藥物分子的其它隔室內(nèi)含物可通常需要從隔室釋放，以便從設備 釋放并被輸送到體內(nèi)的部位而對病人發(fā)揮療效。然而，對于某些體 外應用，可保留藥物分子。隔室20內(nèi)含物基本上可包括任何天然的 或合成的、有機的或無機的分子或其混合物。分子可以實質(zhì)上為任 何形式，例如純固體或液體、凝膠體或水凝膠、溶液或乳濁液、漿 液或懸浮液。感興趣的分子可以與其它材料混合以控制或增強打開的隔室20的釋放速率和/或時間。在各種實施例中，分子可以是固體混合物的形式，包括非晶或晶體混合粉末、單一固體混合物、凍 干粉及固體互穿網(wǎng)絡。在其它實施例中，分子為液體形式，例如溶 液、乳濁液、膠狀懸浮液、漿液或如水凝膠的凝膠混合物。在圖3中示意性示出本發(fā)明的設備10中的隔室20的四種不同 布置。在設備10的第一實施例中(見圖3左上部)，所有隔室20具 有相同尺寸并以矩陣布置來設置。隔室20的尺寸限定了包含在隔室 20中的第一量的物質(zhì)?；蛘咚懈羰?0可以包含相同物質(zhì)或者第一 物質(zhì)可以定位在隔室20的第一組(未示出)中而第二物質(zhì)定位在隔 室20的第二組(未示出)中。在圖3示出的第二實例中(見圖3右上部)，示出了本發(fā)明的設 備IO，其中隔室20的第一組21具有預定的尺寸，允許包含第一量 的物質(zhì)。隔室20的第二組22包括比隔室20的第一組21大的隔室 20。因此，第二組22的隔室例如能夠包含第一量的兩倍的第二量的 物質(zhì)。當然，第一和第二量的所有其他比例也是可以的。隔室20的 第三組23包括能夠包含第三量的物質(zhì)的隔室20。第三量例如為第二 量的兩倍和第一量的四倍。當然，第三量也可以以關于第一和第二 量的不同比例提供。通過從隔室20的第一組21、第二組22或第三 組23選擇特定的隔室20，可以根據(jù)本發(fā)明僅通過只打開一個單個隔 室20來釋放隔室20中的較高或較低數(shù)量或量的物質(zhì)。這具有以下 優(yōu)點，即尤其對于控制單元80可以非常容易地并且不費力地控制釋 放不同量的物質(zhì)。在圖3中示出的本發(fā)明的本發(fā)明的設備10的第三實例中(見圖 3左下部)，示出具有隔室20的不同組21、 22、 23的隔室20的矩陣布置。在第三實例中的隔室20的布置可以與第二實例中(圖3右上 部)的隔室20的布置相比較。在第三實例中，矩陣布置的每個行中 的隔室的尺寸是相同的，然而通過改變不同列中的隔室20的尺寸， 實現(xiàn)隔室的不同組。與此相反，在第二實例(見圖3右上部)中， 每列的隔室尺寸相同，而不同行的隔室尺寸不同。在根據(jù)本發(fā)明的設備10中的隔室20的矩陣布置的第四實例中， 限定有包含第一物質(zhì)的隔室20的第一區(qū)域25，且限定有包含第二物 質(zhì)的第二區(qū)域26。通過本發(fā)明的設備的隔室20的不同矩陣布置的給出的實例，可 以通過本發(fā)明的設備10使得以不同量和/或不同物質(zhì)劑量給藥非常 靈活。通過改變隔室20的大小，從而改變釋放的物質(zhì)的量，可以用較少數(shù)量的隔室而更靈活地輸送藥物。例如通過提供大小在1: 2: 4:8: 16等范圍中的隔室，以控制方式同時打開一個或多個隔室20提 供大范圍劑量給藥是可能的。在輸送不止一種物質(zhì)的情況下(見圖3 的例4，右下部)，通常對于不同的藥物有不同的劑量給藥量。因此 將優(yōu)選具有隔室20的矩陣陣列的不同的段或區(qū)25、 26，具有根據(jù)將 要輸送的藥物按比例的更大或更小的隔室20。如在圖3 (右下部) 中所示出的那樣，這優(yōu)選通過均勻增加陣列中行選擇線60和/或列 選擇線70之間的間距而實現(xiàn)，因為這樣充分利用了可用驅(qū)動器65、 75，并降低了包括在的設備10中的元件的冗余。根據(jù)所需設備10 的復雜性，需要存儲器或移位寄存器來使所使用的隔室20和仍可用 的隔室20的狀態(tài)保持更新。這種存儲設備可有利地包括在設備10 的控制單元80中。
權(quán)利要求
1、用于控制釋放預定量的物質(zhì)的設備(10)，該設備(10)包括基底(11)中的隔室(20)的矩陣布置，每個隔室(20)由至少一個釋放機構(gòu)(30)封閉，至少一個第一電極(40)和至少一個第二電極(50)被分配給每個隔室(20)，該設備(10)包括多個行選擇線(60)和多個列選擇線(70)，所述隔室(20)的數(shù)目超過所述行選擇線(60)的數(shù)目和所述列選擇線(70)的數(shù)目的總和，每個第一電極(40)直接電連接到所述多個行選擇線(60)中的一個，而每個第二電極(50)直接電連接到所述多個列選擇線(70)中的一個，其中所述釋放機構(gòu)(30)具有閾值特性。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備(10)，其中，所述釋放機構(gòu)(30) 是時間釋放機構(gòu)(30)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備(10)，其中，所述釋放機構(gòu)(30) 是封閉蓋。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備(10)，其中，通過所述多個行 選擇線(60)中的一個特定的行選擇線(61)和所述多個列選擇線(70)中的一個特定的列選擇線(71)來限定每個隔室(20)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備(10)，其中，所述隔室(20) 的數(shù)目處在所述行選擇線(60)的數(shù)目乘以所述列選擇線(70)的 數(shù)目的數(shù)量級。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備(10)，其中，所述行的數(shù)目基 本上等于所述列的數(shù)目。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備(10)，其中，隔室(20)的第一組(21)被提供用來包含第一量的第一物質(zhì)，而隔室(20)的第 二組(22)被提供用來包含第二量的第二物質(zhì)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設備(10)，其中，所述第一量近似 為所述第二量的一半。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備(10)，其中，通過將電勢施加 在所述第一電極(40)和所述第二電極(50)之間來操作所述隔室(20)的所述釋放機構(gòu)(30)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設備(10)，其中，每個隔室(20) 的所述第一電極(40)和所述第二電極(50)彼此電絕緣。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設備(10)，其中，通過電化學反應 來激活所述釋放機構(gòu)(30)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設備(10)，其中，通過對所述釋放 機構(gòu)(30)進行加熱來激活所述釋放機構(gòu)(30)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設備(10)，其中，所述設備(10) 包括用于控制所述物質(zhì)的釋放的控制單元(80)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設備(10)，其中，所述隔室(20) 的數(shù)目至少為100。
15、 一種用于利用包括基底(11)中的隔室(20)的矩陣布置 的設備(10)從隔室(20)可控地釋放預定量的物質(zhì)的方法，每個 隔室(20)由至少一個釋放機構(gòu)(30)來封閉，將至少一個第一電 極(40)和至少一個第二電極(50)分配給每個隔室(20)，所述設 備(10)包括多個行選擇線(60)和多個列選擇線(70)，所述隔室(20)的數(shù)目超過所述行選擇線(60)的數(shù)目和所述列選擇線(70)的數(shù)目的總和，該方法包括如下步驟- 將所述隔室(20)的第一電極(40)直接電連接到所述多個行 選擇線(60)中的一個；- 將所述隔室(20)的第二電極(50)直接電連接到所述多個列 選擇線(70)中的一個；- 通過所述多個行選擇線(60)中的一個和所述多個列選擇線(70) 中的一個，將預定閾值以上的電勢施加在所述第一電極(40)和所 述第二電極(50)之間。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，不止一個隔室(20) 同時釋放所述物質(zhì)。
全文摘要
本申請?zhí)峁┮环N用于控制釋放預定量的物質(zhì)的設備(10)以及一種用于從隔室可控地釋放預定量的物質(zhì)的方法。該設備包括基底中的隔室(20)的矩陣布置，每個隔室由至少一個釋放機構(gòu)封閉，將至少一個第一電極(40)和至少一個第二電極(50)分配給每個隔室，該設備包括多個行選擇線(60)和多個列選擇線(70)，隔室的數(shù)目超過行選擇線的數(shù)目和列選擇線的數(shù)目的總和，每個第一電極直接電連接到多個行選擇線中的一個，而每個第二電極直接電連接到多個列選擇線中的一個。
文檔編號A61M31/00GK101217995SQ200680024491
公開日2008年7月9日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者M·T·約翰遜, R·庫爾特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司