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可攝入電路.pdf

摘要
申請專利號:

CN200980140316.8

申請日:

2009.08.13

公開號:

CN102176862B

公開日:

2014.10.22

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止IPC(主分類):A61B 5/07申請日:20090813授權公告日:20141022終止日期:20160813|||授權|||著錄事項變更IPC(主分類):A61B 5/07變更事項:申請人變更前:普羅秋斯生物醫學公司變更后:普羅透斯數字保健公司變更事項:地址變更前:美國加利福尼亞州變更后:美國加利福尼亞州|||實質審查的生效IPC(主分類):A61B 5/07申請日:20090813|||公開
IPC分類號: A61B5/07; A61B5/00; G05F1/00 主分類號: A61B5/07
申請人: 普羅透斯數字保健公司
發明人: H.黑夫奇; E.斯奈德; B.科斯特羅
地址: 美國加利福尼亞州
優先權: 2008.08.13 US 61/088355
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 王岳;蔣駿
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200980140316.8

授權公告號:

|||102176862B|||||||||

法律狀態公告日:

2017.09.29|||2014.10.22|||2013.05.22|||2011.11.16|||2011.09.07

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供可以在可攝入組合物中采用的安全且可靠的電子電路。本發明的可攝入電路包括固體支撐物、導電元件以及電子部件。支撐物、導電元件和電子部件中的每一個由可攝入材料制作。可攝入電路發現在各種不同應用中的使用,包括作為諸如可以在例如藥物信息啟用藥物組合物的可攝入事件標記器中發現的可攝入識別器的部件。

權利要求書

1: 一種裝置, 包含 : 支撐物 ; 連接到該支撐物的第一電極 ; 連接到該支撐物的第二電極 ; 以及 用于控制電流流動的控制電路, 其中該控制電路固定到該支撐物, 并且其中該第一電 極在第一輸入處電耦合到該控制電路且該第二電極在第二輸入處電耦合到該控制電路, 其中該第一和第二電極由不同材料制成, 該不同材料能夠在與導電流體接觸時提供電 壓電勢。
2: 根據權利要求 1 所述的裝置, 其中該控制電路在該裝置接觸導電流體時激活, 這導 致第一和第二電極之間的對該控制電路供電的電壓電勢。
3: 根據權利要求 1 所述的裝置, 其中該控制電路通過控制經該導電流體在第一和第 二電極之間創建的電流路徑來產生唯一電流簽名。
4: 根據權利要求 1 所述的裝置, 其中該支撐物和控制電路是可攝入的且第一和第二 電極中的至少一個是可消化的。
5: 根據權利要求 1 所述的裝置, 其中通過將可消化材料沉積到支撐物上來創建第一 和第二電極。
6: 根據權利要求 1 所述的裝置, 還包含 : 襯里層 ; 釋放層, 在其一側被層疊到該襯里層 ; 金屬層, 在其一側被安置成靠近與襯里層相對的一側的釋放層, 且在相對側被層疊到 該第一電極。
7: 根據權利要求 6 所述的裝置, 其中該支撐物限定用于接收電耦合到該第二電極的 控制電路的孔徑。
8: 根據權利要求 7 所述的裝置, 其中該第一電極到該控制電路的電耦合通過去除該 襯里層和釋放層以暴露金屬層來實現, 且其中該金屬層在該第一輸入處電耦合到該控制電 路, 由此在該第一輸入處將該第一電極耦合到該控制電路。
9: 根據權利要求 1 所述的裝置, 其中該控制電路和電極通過在該支撐物的表面上的 每一個電極和該控制電路的每一個輸入之間沉積導電材料線而電耦合。
10: 根據權利要求 1 所述的裝置, 其中該控制電路的至少一部分被保護層覆蓋。
11: 一種產生在與導電流體接觸時工作的可識別可攝入裝置的方法, 該方法包含以下 步驟 : 提供第一疊層, 該第一疊層包含電極和陽極以在該可攝入裝置與該導電流體接觸時在 其間形成電壓電勢 ; 在該第一疊層中限定用于接收電路部件的孔徑 ; 使用導電粘合劑將該電路部件固定在該孔徑中, 使得該電路部件電耦合到該電極和該 陽極 ; 控制經該可攝入裝置和該導電流體的電流流動以產生唯一電流簽名。
12: 根據權利要求 11 所述的方法, 其中該第一疊層還包含內部導電層。
13: 根據權利要求 11 所述的方法, 其中該第一疊層還包含內部虛擬偶極層。 2
14: 一種用于指示藥品的攝入的裝置, 該裝置包含 : 包含導電層的支撐物, 該導電層包括多個電隔離部分 ; 安置在該支撐物上的多個電極, 每個電極沉積在該支撐物上且電連接到該導電層的多 個電隔離部分之一 ; 包含多個輸入的控制電路, 其中該控制電路安置在由該支撐物限定的孔徑內, 使得每 個輸入電耦合到多個電隔離部分之一, 由此允許該控制電路獨立控制經該多個電隔離部分 中的每一個的電流流動以產生指示該裝置與導電流體接觸的電流簽名 ; 以及 用于覆蓋該控制電路的一層保護材料, 其中在當多個電極與導電流體接觸時該控制電 路被激活時, 該保護材料保護該控制電路。
15: 一種用于產生識別器以指示導電流體的存在的方法, 該方法包含以下步驟 : 在第一和第二不同材料之間層疊非導電元件以創建支撐物, 使得第一和第二不同材料 在與導電流體接觸時提供電壓電勢 ; 從該支撐物的周界去除第一和第二不同材料的一部分, 使得該非導電元件暴露以創建 邊緣 ; 使用導電粘合劑將電路固定在由該支撐物限定的孔內, 使得該電路電耦合到不同材料 中的每一個 ; 以及 激活該電路, 該電路控制經導電流體在不同材料之間的電流流動以指示導電流體的存 在。
16: 根據權利要求 15 所述的方法, 還包含當第一和第二不同材料與導電流體接觸時 通過氧化和還原反應而創建伏打電池的步驟。
17: 根據權利要求 16 所述的方法, 還包含產生唯一地識別該識別器的唯一電流簽名 的步驟。
18: 根據權利要求 15 所述的方法, 其中該導電流體是生理流體。
19: 根據權利要求 15 所述的方法, 還包含以下步驟 : 將識別器固定到藥品以產生標簽 產品, 使得電路的激活是該標簽產品的藥品與生理流體接觸的指示。
20: 根據權利要求 19 所述的方法, 還包含以下步驟 : 使用涂層密封該標簽產品, 使得 該標簽產品被密封以防生理流體達預定時間段, 直到該涂層被生理流體溶解為止, 由此允 許該標簽產品到達目標位置, 此時該標簽產品暴露于生理流體。

說明書


可攝入電路

    相關申請的交叉引用 依照美國法典第 35 篇第 119(e) 條, 本申請要求于 2008 年 8 月 13 日提交的美國臨時 申請序列號 61/088,355 的申請日的優先權, 其公開內容通過引用并入本文。
     背景技術 包括電子電路的可攝入裝置已被提議用于包括診斷和治療應用二者的各種不同 醫學應用。
     這種可攝入裝置的示例是可攝入電子膠囊, 這些可攝入電子膠囊在它們通過身體 時收集數據且向外部接收器系統發射數據。這種類型的電子膠囊的示例在 Iddan 等人的美 國專利號 5,604,531 中公開, 該專利描述了所謂的體內視頻照相機。可吞咽膠囊包括照相 機系統和用于將感興趣的區域成像到照相機系統中的光學系統。 發射器發射照相機系統的 視頻輸出而接收系統接收發射的視頻輸出。同樣授予 Iddan 等人的美國專利號 7,009,634 公開了一種從身體內腔或腔體內獲得圖像的可攝入成像裝置。裝置的電子電路部件被內
     部地通過身體的惰性不可消化外殼 (例如, 玻璃外殼) 包裹。授予 Marshall 的美國專利號 6,800,060 公開了一種可攝入數據記錄器膠囊醫學裝置。 該公開裝置的電子電路 (例如傳感 器、 記錄器等) 安放在由惰性材料制成的膠囊中, 且因此可攝入且可通過消化道而不被身體 消耗。
     在這些裝置中, 電子電路被保護在外殼或膠囊中, 該外殼或膠囊防止在人體中的 攝入和排出期間損壞裝置的電子電路。
     最近, Spoonhauer 等人的美國專利申請公開號 2007/0008113 公開了用于藥物攝 入監控應用的易碎射頻識別 (RFID) 標簽。該申請中公開的 RFID 標簽是配置成在經過身體 期間毀壞的簡單天線結構。
     在某些情形下, 需要適合用于可攝入裝置的更復雜電路。 發明內容 本發明提供魯棒的可攝入電路, 其中可攝入電路的部件是可攝入的, 且在一些 情形下是可消化的。因為可攝入電路由可攝入且甚至可消化的部件構成, 所以即使當在 長期情況下被采用時, 可攝入電路導致很小的 (如果有的話) 不希望的負作用。可攝入電 路尤其適于用于例如如可以在包括藥物信息啟用組合物 (pharma-informatics enabled composition) 的可攝入事件標記器 (IEM) 中發現的信號識別器。
     本發明的可攝入電路的實施例包括可攝入材料的固體支撐物, 該支撐物在其表面 上具有一個或多個電子部件。可以存在于支撐物的表面上的部件可以變化, 且包括但不限 于: 例如集成電路形式的邏輯和 / 或存儲器元件 ; 電源裝置, 例如電池、 燃料電池或電容器 ; 受動器 (effector) , 例如傳感器、 激勵器等 ; 例如天線、 電極、 線圈等形式的信號傳輸元件 ; 無源元件, 例如電感器、 電阻器等。 支撐物的表面上的一個或多個部件可以以任意方便的配 置布局。在固體支撐物的表面上存在兩個或更多部件的情況下, 可以提供互連。可攝入電
     路的所有部件和支撐物是可攝入的, 且在某些情形下是可消化的。 附圖說明
     圖 1 示意性示出包括根據本發明的可攝入電路的可攝入識別器。 圖 2A 至 2D 提供包括根據本發明的可攝入電路的可攝入識別器的組件的視圖。 圖 3A 和 3B 提供包括根據本發明的可攝入電路的可攝入識別器的組件的視圖。 圖 4 提供包括根據本發明的可攝入電路的可攝入識別器的組件的視圖。 圖 5 提供包括根據本發明的可攝入電路的可攝入識別器的組件的視圖。 圖 6A 和 6B 提供包括根據本發明的可攝入電路的可攝入識別器的組件的視圖。 圖 7A 至 7B 提供為制作根據本發明的一個實施例的裝置而采用的分叉層疊工藝的視圖。 具體實施方式
     本發明提供可攝入電路, 其中電路的部件是可攝入的且在一些情形下是可消化 的。因為可攝入電路由可攝入且甚至可消化的部件構成, 所以即使當在長期情況下被采用 時, 可攝入電路導致很小 (如果有的話) 的不希望的副作用。
     本發明的可攝入電路的實施例包括可攝入材料的固體支撐物, 該支撐物在其表面 上具有一個或多個電子部件。可以存在于支撐物的表面上的部件可以變化, 且包括但不限 于: 例如集成電路形式的邏輯和 / 或存儲器元件 ; 電源裝置, 例如電池、 燃料電池或電容器 ; 受動器, 例如傳感器、 激勵器等 ; 例如天線、 電極、 線圈等形式的信號傳輸元件 ; 無源元件, 例如電感器、 電阻器等。 支撐物的表面上的一個或多個部件可以以任意方便的配置布局。 在 固體支撐物的表面上存在兩個或更多部件的情況下, 可以提供互連。
     可攝入電路尤其適于用于例如如可以在可攝入事件標記器和藥物信息啟用組合 物中發現的信號識別器。 一個示例包括可攝入電路與諸如藥丸的特定藥品結合使用以確定 患者何時服用藥品。 當藥丸被消耗時, 可攝入電路被激活且產生被檢測的信號, 由此意味著 藥品已被患者服用。
     可攝入電路及其制作 如上所述, 本發明提供可攝入電路。本發明的可攝入電路包括由可攝入材料制作的固 體支撐物以及顯示在其表面上的一個或多個電子部件。 在給定固體支撐物上存在兩個或更 多部件的情況下, 還存在電耦合這兩個或更多部件的導電互連元件。 如下面更詳細地描述, 支撐物上可以存在各種不同類型的部件。另外, 可以提供諸如保護層等的一個或多個可選 元件。
     本發明的可攝入電路可以是獨立單元或者它可以合并到另一結構中, 例如合并到 諸如可以在包括藥物信息啟用藥物組合物的可攝入事件標記器中發現的可攝入識別器中。
     如上所述, 本發明的電路是可攝入的, 其中電路的不同部件由可攝入材料制作。 在 某些實施例中, 電路的可攝入材料中的一種或多種是可消化材料。 照此, 如果電路存在于將 長期攝入的裝置中, 則材料數量低于長期攝入限制。如果電路合并到將較不常攝入的裝置 中, 則可以基于預期的劑量計劃表來選擇材料。
     如上所述, 本發明的可攝入電路的元件除了別的之外還包括固體支撐物、 一個或多個電子部件以及互連。
     固體支撐物是所有部件都存在于其上的結構。固體支撐物由可攝入材料制作, 其 中材料是電介質或絕緣材料。它可以由各種材料制作。提供機械強度且可以用作固體支 撐物的不可溶解部件的材料包括但不限于 : 乙基纖維素 (例如, Hercules Aqualon 或 Dow Ethocel) 、 醋酸纖維素、 瓊脂、 明膠。感興趣的不可溶解材料包括乙基纖維素、 具有從約 5 至 10%的季銨官能團的丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物、 聚乙烯、 聚酰胺、 聚氯乙烯、 聚醋 酸乙烯酯及其任意混合物。也可以存在諸如淀粉、 葡萄糖、 乳糖的填充物, 諸如氯化鈉或氯 化鉀、 碳酸鹽、 重碳酸鹽、 硫酸鹽、 硝酸鹽、 硅酸鹽 (例如硅化鎂) 和堿金屬磷酸鹽的無機鹽、 以及氧化物 (例如, 二氧化鈦、 氧化鎂) 等。可以用作例如固體支撐物中的分裂劑的可溶解 材料包括但不限于 : 羥丙基纖維素、 羥乙基纖維素、 羧甲基纖維素、 交聯甲羧纖維素、 羥丙甲 纖維素、 羥丙基甲基纖維素、 甲基纖維素、 多糖 (淀粉、 不同的糖) ; 聚乙烯醇 ; 樹膠 (瓜耳膠、 黃原膠、 阿拉伯膠) ; 藻酸鹽 (藻酸鈉或藻酸鈣) ; 聚乙烯吡啶酮等。還感興趣的是增塑劑, 例如癸二酸二丁酯、 三醋精、 檸檬酸三乙酯、 聚乙二醇、 聚環氧乙烷。感興趣的可溶解材料 包括蛋白質、 多糖、 聚丙烯酸脂、 水凝膠、 聚乙烯醇、 聚乙烯吡咯烷酮以及這些聚合物的衍生 物。在某些實施例中, 可以存在增塑劑, 其中增塑劑使得較容易處理且調節強度, 使得它不 是硬的和脆的。還感興趣的是表面活性劑。在支撐物中還可以存在將使得其在諸如胃的 某些生理位置中不可溶解且在諸如腸的其他生理位置中可溶解的環境敏感材料, 諸如環境 敏感聚合物, 例如溫度敏感聚合物、 ph 敏感聚合物 (例如, 聚甲基丙烯酸酯 (例如 Degussa Eudragit?) ) 、 氧氣敏感聚合物、 酶敏感聚合物 (例如, 淀粉、 幾丁聚糖等) 。這種支撐物的實 施例是在胃中保持其形狀且然后在進入 / 經過腸時分開的支撐物。還可以存在例如碳酸鈉 的發泡劑、 例如水凝膠聚合物的溶脹劑或例如戊二醛的交聯劑。 在某些實施例中, 支撐物由 具有適當屬性的食品制作。感興趣的食品包括但不限于 : 大豆、 乳清、 小麥谷蛋白、 米淀粉、 木薯淀粉、 米紙、 紫菜、 玉米片、 馬鈴薯、 面食、 生面、 水果卷、 山楂片、 餅干、 白明膠和膠質。 固 體支撐物可以經由任意方便的方案來制作, 比如通過經由諸如溶劑澆鑄或熔體擠出的許多 方法的沉積。
     在可攝入電路中還存在用于互連支撐物的 (一個或多個) 表面上的兩個或更多不 同部件的一個或多個導電元件。 在某些實施例中, 例如互連或導線的該導電元件是諸如金、 銀、 石墨、 鈦、 銅等的同質導電和可攝入材料的薄層或條。構成導電元件的材料可以是其總 量低于長期攝入限制 (即, 人們攝入可攝入裝置的頻率) 的任意材料, 其中電導率處于所期 望的范圍內。下面的表 1 提供范圍的示例 : 表1導電元件 (即互連) 可以沉積在支撐物的表面上以作為同質層 (例如, 金層) 提供兩個或更多部件之間的互連。可以采用任意方便的沉積方案, 諸如但不限于 : 蒸發, 電鍍, 電解電 鍍、 電沉積、 絲網或噴墨印刷或者其他薄層沉積技術。 備選地, 可以采用層疊方法, 其中各個 元件可以安置為片。 在其他實施例中, 可以采用貼花轉印 (decal transfer) 工藝, 其中不同 元件中的每一個位于分離的襯里層上。不同元件被轉印到固體支撐物, 且然后襯里層被去 除。對于上述方案中的每一個, 可以采用圖案化技術。圖案化技術的選擇將取決于沉積工 藝的選擇和最終圖案所需的尺寸控制, 例如, 蒸發或電鍍與光刻十分兼容。對于層疊方案, 可能采用激光圖案化, 例如其中層被沉積且不希望的部分被切去。 在某些實施例中, 采用諸 如噴墨或絲網印刷的純添加技術。
     代替從同質材料制作導電元件, 導電元件可以是漿糊或墨水的異質材料。 例如, 可 以采用導電材料的導電填充物與可攝入粘結劑材料的懸浮液, 其中導電材料例如是金、 銀、 石墨等, 而可攝入粘結劑材料諸如是聚合物、 熱固或熱塑聚合物。 該異質材料可以包含諸如 增塑劑、 表面活性劑的其他聚合物組分以使得墨水和漿糊更好地流動、 更可處理等。 在其他 實施例中, 導電元件是各向同性導電膜, 例如, 覆蓋有導電材料 (例如金屬) 的諸如比如玻璃 的材料的惰性顆粒的膜。
     支撐物上的導電元件和部件之間的電連接可以以許多不同方式實現。例如, 互連 和各個部件可以安置在固體支撐物的表面上, 且覆蓋不同部件和導電元件的導電材料層可 以以提供所期望連接的方式沉積。備選地, 可以采用可攝入導電膠、 漿糊和粘合劑。在某些 實施例中, 感興趣的是使用兩種 (或更多) 膠的組合, 其中膠之一提供所期望的導電屬性且 膠之一提供機械強度。 另外, 可以采用諸如例如在不同部件具有使得它們容易在機械力、 壓 力和溫度下接合的合適形狀接口的情況下將這些部件按壓在一起的機械附連方案。 還感興 趣的是激光焊接、 超聲焊接等。 通過例如經由導電蓋層的沉積 (如上所述, 借助于膠, 諸如使 物品物理保持在適當位置的熱塑膠、 或者交聯的熱固膠) 而在固體支撐物上機械地保持部 件, 部件可以相對于固體支撐物的表面固定。激光可以與一些金屬或導電元件的混合物一 起采用且局部地燒結以在燒結點處形成電接觸 (例如, 其中激光去除粘結劑中的有機材料 或使其致密, 以留下更加熱穩定的導電材料) 。
     除了上述部件, 本發明的可攝入電路還包括一個或多個電子部件。感興趣的電 部件包但不限于 : 例如集成電路形式的邏輯和 / 或存儲器元件 ; 電源裝置, 例如電池、 燃料 電池或電容器 ; 受動器, 例如傳感器、 激勵器等 ; 例如天線、 電極、 線圈等形式的信號傳輸元 件; 無源元件, 例如電感器、 電阻器等。
     可以使用各種不同方案在固體支撐物的表面上產生各個部件。例如, 在部件是構 成在與胃液接觸時激活的電池的電極元件的情況下, 例如如下所述, 電池部件可以直接沉 積到固體支撐物上。 例如, 鎂層可以蒸發到固體支撐物的表面上, 其中固體支撐物由經得起 在該沉積工藝期間出現的溫度和壓力的 (一種或多種) 材料制作。電極的不同部件可以沉 積到導電層上, 該導電層然后附連到固體支撐物。例如, 它可以具有薄金片, 且 CuCl 層可以 沉積到金上, 其中所得到的產品被附連到固體支撐物。不同層還可以經由墨水或漿糊進行 沉積。例如, 沉積在金上的 CuCl 結構可以分裂成小顆粒, 且可以從這些顆粒制作墨水材料。 所得到的墨水材料可以用于把所期望的電極圖案印刷或絲印 (silk screen) 到固體支撐物 上。還感興趣的是采用絲網印刷或噴墨印刷技術的方案。在其他實施例中, 沉積未圖案化 漿料 (slurry) 。在其他實施例中, 采用 “卷到卷” 或 “連續網 (continuous web) ” 方案。在某些實施例中, 可攝入電路包括涂層。 該涂層的目的可以變化, 例如用于在處理 期間、 在存儲期間或甚至在攝入期間保護電路、 芯片和 / 或電池或者任意部件。例如, 人們 可能不期望在攝入電路之后使電路暴露于體液。在這種情形下, 可能期望的是僅使得電池 和發射電線暴露于體液, 而電路的其余部分被保護。 在這種情形下, 可以提供可攝入的且直 到裝置完成其傳輸才溶解的電路頂部上的涂層。 還感興趣的是設計成在存儲期間保護可攝 入電路但是在使用期間立即溶解的涂層。 例如, 與例如胃液的含水流體接觸時溶解的涂層。 還感興趣的是這種保護處理涂層 : 其被采用以允許使用否則將損壞裝置的某些部件的處理 步驟。例如, 在產生在頂部和底部上沉積有電池材料的芯片的實施例中, 產品需要被劃片。 然而, 劃片工藝可能刮去電池材料, 且還可能涉及將導致電池材料放電或溶解的液體。 在這 種情形下, 可以采用在處理期間防止與電池部件機械或液體接觸的、 電池上的保護涂層。 可 食用涂層的另一目的將是控制裝置的激活。例如, 可以采用位于電池電極上且在與胃液接 觸時花費某一時間段 (例如 5 分鐘) 來溶解的可食用涂層。涂層還可以是環境敏感涂層, 例 如溫度或 pH 敏感涂層、 或者其他以受控方式提供溶解且允許人們在期望時激活裝置的化 學敏感涂層。例如在人們希望延遲激活直到裝置離開胃為止的情況下, 經受得住胃但是在 腸中溶解的涂層也是感興趣的。這種涂層的示例是在低 pH 下不可溶解但是在較高 pH 下變 得可溶解的聚合物。還感興趣的是藥物配方保護涂層, 例如防止電路被凝膠帽的液體激活 的凝膠帽液體保護涂層。 在可攝入電路的某些實施例中存在的另一部件是激活機構, 例如其中該激活機構 遠離電源 (例如電池) 。這種備選激活元件的示例是在與流體接觸時閉合且激活該裝置的電 路補片 (patch) 。另一示例是在其被去除之前抑制電路工作的電路補片的反應去除。
     如上所述, 根據本發明的可攝入電路裝置可以以各種不同方式制作。各種不同方 案中的任意一種可以在制造電路結構及其部件中采用。例如, 可以采用模制、 沉積和材料 去除, 例如, 諸如包括表面微機械和體微機械技術的微電子機械系統 (MEMS) 制作技術的平 面處理技術。在制作結構的某些實施例中可以采用的沉積技術包括但不限于 : 電鍍、 陰極 電弧沉積、 等離子噴涂、 絲網或噴墨印刷、 濺射、 電子束蒸發、 物理汽相沉積、 化學汽相沉積、 等離子體增強化學汽相沉積等。材料去除技術包括但不限于 : 反應離子蝕刻、 各向異性化 學蝕刻、 各向同性化學蝕刻、 犧牲剝離蝕刻、 例如經由化學機械拋光的平面化、 激光燒蝕、 電 子放電加工 (EDM) 等。還感興趣的是光刻方案。在某些實施例中感興趣的是平面處理方案 的使用, 其中使用以順序方式應用于基板的各種不同材料去除和沉積方案, 從初始平面基 板的一個或多個表面建造和 / 或去除結構。感興趣的說明性制作方法在 PCT 申請序列號 PCT/US2006/016370、 PCT/US2007/022257、 PCT/US2007/082563、 PCT/US2008/052845、 PCT/ US2008/053999 和 PCT/US2008/077753 中更詳細地描述, 這些申請的公開通過引用并入本 文。
     在某些實施例中, 感興趣的是用于制備由可攝入電路構成的裝置的分叉層疊工 藝。 在該分叉層疊工藝中, 層疊部件被制成與電路部件分離, 從而與可以被采用以一起制作 不同部件相比允許在處理方案方面的更大自由度, 因為方案可以被采用以制作第一部件, 其不能用于制作另一部件, 反之亦然。 在這種分叉層疊方案中, 在電路和層疊部件的分離制 作之后, 這兩個部件被組合成單個裝置。為了組合兩個部件, 可以采用任意方便的方案。在 某些實施例中, 電路部件被固定到層疊部件的接收特征中, 且使用諸如導電粘合劑的合適
     粘合劑而固定在適當位置。下面結合圖 7A 至 7B 的描述, 提供根據本發明的實施例使用該 方案來制作可攝入事件標記器的示例。
     在圖 7A 中, 示出使用 “連續網” 或 “卷到卷工藝” 來制備包括可攝入事件標記器的 電池元件和虛擬偶極元件 (例如邊緣 (skirt) ) 的初始層疊片。初始層疊片特征在于具有暴 露的電池層 (例如上和下暴露的電池層) , 且包括 : 第一電池層 708, 例如 CuCl 層 (例如, 通過 蒸發、 電沉積、 漿料沉積、 絲印、 或者噴墨等來產生) ; 第二虛擬偶極層 710(即邊緣) , 安置在 電池層的頂部上 ; 第三電流收集器層 712, 例如 Au、 Cu 或石墨等, 其可以是虛擬偶極層的頂 部上的邊緣上的片或印刷在該邊緣上 ; 以及第四電池層 714, 例如 Mg 箔。在期望的情況下, 這些層中的一個或多個可以在層疊之前分離地制成, 使得每個工藝不需要與所有層兼容, 例如, 電流收集器可以是基于石墨的, 使用可以與用于制作其他層的工藝和 / 或材料不兼 容的高溫工藝來制成。層可以使用可食用纖維素粘合劑或其他安全壓敏粘合劑 (包括但不 限于硅材料等) 而粘在一起。
     與層疊部件分離制作的是電路部件。 例如, 如上所述, 電路部件可以使用任意方便 的方案來制作。
     接下來, 如圖 7B 所示, 在所得到的層疊部件 722 中沖印 (punch) 配置成接收電路部 件 (例如集成電路 (IC) ) 的孔或通道 720, 以接收電路部件 724。例如, 如圖 7B 所示, 電路部 件然后安置在通路中且使用導電粘合劑 726 固定在適當位置。可以采用各種導電粘合劑, 例如填充有導電顆粒或反應 (2- 部分) 膠的聚合物。粘合劑的電導率可以是適度的。在期 望的情況下, 粘合劑可以覆蓋有絕緣粘合劑的最終層。
     在上述方案的變型中, 采用預沖印下疊層。在該實施例中, IC 被放置到預沖印孔 上, 其中在放置之前該片可以覆蓋有壓敏粘合劑材料, 該粘合劑材料在沖印期間在芯片放 置之前去除但在芯片放置之前去除。 第二疊層施加于芯片的頂部上且然后例如使用激光在 芯片上開口, 且例如通過絲網印刷附加地施加頂部導體 (例如電池材料) 。在此步驟之后, 在 IEM 最終從卷沖印出以組裝到片劑或膠囊中之前, 以卷到卷工藝使用諸如處理的紙張或塑 料的最終非導電層以隔離電池的兩側。
     最終, 例如圖 7B 中的虛線所示的盤形裝置 740 被沖印出以產生所期望的 IEM。
     除了別的應用之外, 上述分叉層疊方案發現在制作具有虛擬偶極的 IEM 中的 使 用, 例如如名為 “Virtual Dipole Signal Amplification For Pharma-Informatics System” 且于 2007 年 9 月 25 日提交的未決的美國臨時申請序列號 60/975,108 中更詳細描 述的, 該申請的公開通過引用并入本文。
     包含可攝入電路的裝置 本發明的可攝入電路發現在各種不同類型的裝置中的使用。可以包括本發明的可攝 入電路的裝置的一個示例是可攝入識別器。可攝入識別器在公布為 WO/2006/116718 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2006/016370 ; 公 布 為 WO/2008/052136 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/ US2007/082563 ; 公 布 為 WO/2008/063626 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2007/024225 ; 公布 為 WO/2008/066617 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2007/022257 ; 公 布 為 WO/2008/095183 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/052845 ; 公 布 為 WO/2008/101107 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/ US2008/053999 ; 公 布 為 WO/2008/112577 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/056296 ; 公布 為 WO/2008/112578 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/056299 ; 公 布 為 WO/2009/042812 的PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/077753 ; 公 布 為 WO/2009/070773 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/ US2008/085048 ; 以及 PCT 申請序列號 PCT/US2009/36231 ; 以及未決的美國申請序列號 12/126,792 和 12/126,798 中描述 ; 這些申請的公開通過引用并入本文。
     這種可攝入識別器的示例是包括電池的識別器。 當完成時, 電池包括陰極、 陽極以 及電解液, 其中通過例如胃酸的生理流體提供電解液組分。 當識別器被攝入且到達胃時, 陰 極和陽極暴露于胃液。 胃液 (本身或者當與識別器的干燥導電前驅物介質組分組合時, 例如 如其公開通過引用并入本文的未決的 PCT 申請序列號 PCT/US2007/082563 中所描述的) 用 作電池的電解液組分。電池的完成對識別器的電路供電, 其進而廣播可檢測信號。
     感興趣的識別器包括組成電池的兩個電極 (例如陽極和陰極) 的兩種不同電化學 材料。當電極材料被暴露且與諸如胃酸的體液或其他類型的流體接觸 (單獨或者與干燥導 電介質前驅物組合) 時, 作為對兩個電極材料所招致的相應氧化和還原反應的結果, 在電極 之間產生電勢差, 即電壓。由此可以產生伏打電池或電池。因此, 在本發明的實施例中, 這 種電池配置為使得當在其中存在信號產生元件的組合物的物理和化學腐蝕期間兩種不同 材料暴露于例如胃、 消化道等的目標位置時, 產生電壓。 電解液中的兩種不同材料處于不同 電勢。作為示例, 銅和鋅在放置到電池中時具有不同電勢。類似地, 金和鎂具有不同電勢。 因此, 在兩種不同材料之間產生電勢差。 在這些實施例的某些中, 電池電源可以被看成是利用諸如胃液、 血液或其他體液 和一些組織的離子溶液中的電化學反應的電源。圖 1 提供具有通過胃液完成的電池的可攝 入識別器 10 的示意性表示。在離子溶液 16(其可以單獨由目標位置流體構成或者由與干 燥導電介質前驅物組合的目標位置流體構成) 中存在第一和第二電極材料 (12 和 13) 。這 種配置創建了施加于電子電路 14 的低電壓 (V-) 和高電壓 (V+) 。電極的極性由電子電路 14 的連接需要確定, 且所說明的設計僅是一個實施例。 因而, 對本領域的一位技術人員而言將 顯而易見, 本發明的范圍包括電極極性的顛倒, 使得電極 13 代表低電壓而電極 12 代表高電 壓。電子電路 14 的兩個輸出是 E0 11 和 E1 15, 它們是頂部表面上的信號傳輸電極。
     電極 12 和 13 可以由適合于識別器 10 將在其中工作的環境的任意兩種材料制成。 活性材料是具有不同電化學電勢的任意材料對, 只要它們可攝入即可, 例如如上所述。例 如, 在其中離子溶液 16 包含胃酸的一些實施例中, 電極 12 和 13 可以由貴金屬 (例如, 金、 銀、 鉑、 鈀等) 制成, 使得它們永不腐蝕。合適的材料不限于金屬, 且在某些實施例中, 成對的 材料可以選自金屬和非金屬, 例如由金屬 (諸如 Mg) 和鹽 (諸如 CuCl 或 CuI) 構成的對。對 于活性電極材料, 具有合適的不同電化學電勢 (電壓) 和低界面電阻的任意配對的物質-金 屬、 鹽或插入化合物-是合適的。
     感興趣的材料和配對包括但不限于下面表 2 中列出的那些。
     保護陽極 : , 諸如 Li、 Na 和其他堿金屬的某些高能陽極材料在存在水或氧氣時以其純凈形式是不穩定的。然而, 如果被穩定化, 它們可以用于含水環境。這種穩定化 的一個示例是由 Polyplus 公司 (Berkeley, CA) 開發的所謂的 “保護鋰陽極” , 其中聚合物 膜沉積在鋰金屬的表面上以保護它以免快速氧化且允許它在含水環境或空氣環境中使用。 (Polyplus 具有其上懸空的 IP) 。
     溶解氧也可以用作陰極。在這種情況下, 體液中的溶解氧將在合適的催化表面處諸如在 Pt 或金處被還原成 OH-。還感興趣的是氫還原反應中的溶解氫。 在某些實施例中, 金屬之一或二者可以摻雜有非金屬, 例如用于提高電池的電壓 輸出。在某些實施例中可以用作摻雜劑的非金屬包括但不限于 : 硫、 碘等。
     在某些實施例中, 電極材料是作為陰極的碘化亞銅 (CuI) 或氯化亞銅以及作為陽 極的鎂 (Mg) 金屬或鎂合金。本發明的實施例使用對人體無害的電極材料。
     在某些實施例中, 電池具有小形狀因數。 電池可以約為 20mm3 或更小, 例如約 10mm3 或更小, 諸如 1.0mm3 或更小, 包括 0.1mm3 或更小, 包括 0.02mm3 或更小。在某些實施例中, 電池元件的尺寸被制成具有范圍從約 0.01mm 至約 100mm(例如從約 0.1mm 到約 20mm, 包括 從約 0.5mm 到約 2mm) 的寬度 ; 范圍從約 0.01mm 到約 100mm(例如從約 0.1mm 到約 20mm, 包 括從約 0.5mm 到約 2mm) 的長度 ; 以及范圍從約 0.01mm 到約 10mm(例如從約 0.05mm 到約 2mm, 包括從約 0.1mm 到約 0.5mm) 的高度。
     可攝入識別器 10 使用電壓電勢差對電子電路 14 加電。在一個實施例中, 電子電 路 14 調節電導率以創建唯一且可識別的電流簽名 (signature) 。
     在某些實施例中, 電池具有層疊結構。如上所述, 根據本發明, 可以采用層疊工藝 來制作可攝入電路。這種層疊工藝的示例在圖 2A 至 2D 中說明。在圖 2A 中, 結構 21 由例 如金的圓形金屬箔 22 構成且具有以 4 個不同象限 24 形式圖案化在其表面上的諸如 CuCl 的電極材料的圖案化區域。CuCl 區域 24 可以經由諸如蒸發的任意方便方案而在箔的表面 上產生。還示出了區域 26, 其缺少電極材料且配置成接收集成電路。在圖 2B 中, 結構 21 放
     置在固體支撐物 23 上, 例如如上所述, 該支撐物由可攝入材料制成。可以以如下方式把結 構 21 放置到支撐物 23 上 : 例如通過除了別的方式之外將結構 21 壓裝到支撐物 23 或將結 構 21 粘到支撐物 23 上以使結構 21 固定到支撐物 23 上, 兩個部件彼此穩定地關聯。盡管 圖 2A 和 2B 中示出的順序說明了結構 21 在被放置在支撐物 23 上之前產生的方案, 在另一 實施例中金屬箔 22 首先放置在支撐物 23 上。在金屬箔 22 放置在支撐物 23 上之后, 在金 屬箔 22 的表面上產生電極材料 24 的圖案化區域。在圖 2C 中, 集成電路 25 安置于區域 26 中且連接到金屬箔 22。最終, 在圖 2D 中, 具有電極切口區域 28 的覆蓋層 27(例如, 由與支 撐物相同的材料制作) 穩定地安置在結構 21 上以產生包括固體支撐物、 集成電路和 4 個不 同表面電極的最終可攝入電路裝置。在該結構中, 金屬箔層 22 用作不同電子部件 (即, 安置 在支撐物的表面上的集成電路和電極) 之間的導電互連。
     圖 3A 說明可以被采用以構建本發明的可攝入電路裝置的層疊工藝的另一實施 例。在圖 3A 中, 通過首先在襯里層 32 上提供釋放層 31, 產生結構 30。金屬層 (例如金) 33 沉積在釋放層 31 的表面上。接下來, 電極材料 34(例如 CuCl) 被沉積在金屬層 33 的表面 上。最終, 絕緣層 35 安置在電極層 34 上, 該絕緣層可以具有切口區域 (未示出) , 例如如結 合圖 2A 至 2D 的描述所描述的。 在圖 3B 中, 在其表面上具有一層第二電極材料 37(例如 Mg) 的集成電路 36 安置 在可攝入支撐物 38 中。為了組裝最終裝置, 釋放層 31 和襯里層 32 從結構 30 去除, 以提供 暴露的金屬層 33。該暴露的金屬層 33 然后安置在電路 36 和支撐物 38 上以得到最終所期 望的裝置。
     圖 4 說明可以被采用以制作根據本發明的可攝入電路的轉印方案。在圖 4 中, 首 先在可去除的襯里 44 上形成包括經由互連導電線 43 連接到 5 個不同電極 42 的集成電路 41 的電路結構 40。在產生電路結構 40 之后, 襯里 44 被去除, 且電路結構 44 安置在可攝入 支撐物 45 的表面上。可以在其中電路結構產生參數 (例如, 化學藥品、 溫度、 壓力) 與固體支 撐物材料不兼容的工藝中采用圖 4 中說明的方案。
     圖 5 說明一種變型, 其中采用導電墨水來提供可攝入電路裝置的不同部件之間的 導電互連。在圖 5 所示的裝置中, 可攝入支撐物 51 在其表面上顯示了 4 個不同電極 (由電 極材料構成) 52。安置在支撐物 51 的中央區域的是 4 個接觸焊盤 53。互連每個電極到接 觸焊盤的是導電墨水材料線 54。 為了完成該結構, 集成電路被接合到焊盤 53 且然后一層保 護材料被安置在表面上以留下暴露的電極元件, 類似于圖 2D 所示的。
     在某些情形下, 例如如圖 6A 和 6B 中說明的, 可以在制作本發明的可攝入電路期間 采用激光圖案化。在圖 6A 中, 金屬毯狀 (即, 未圖案化) 層 61 沉積在可攝入支撐物 62 的表 面上。安置在金屬層 61 的一部分上的是集成電路 63。接下來, 采用激光圖案化來去除部分 金屬層 61 以在支撐物 62 的表面上產生天線結構 64 和 65。
     包括本發明的可攝入電路的可攝入識別器發現在各種不同應用中的使用。感 興趣的一個應用是使用可攝入識別器作為可攝入事件標記器 (IEM) 。可攝入事件標記器 可以用于治療和非治療應用二者, 且在公布為 WO/2006/116718 的 PCT 申請序列號 PCT/ US2006/016370 ; 公 布 為 WO/2008/052136 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2007/082563 ; 公布 為 WO/2008/063626 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2007/024225 ; 公 布 為 WO/2008/066617 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2007/022257 ; 公 布 為 WO/2008/095183 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/
     US2008/052845 ; 公 布 為 WO/2008/101107 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/053999 ; 公布 為 WO/2008/112577 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/056296 ; 公 布 為 WO/2008/112578 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/056299 ; 公 布 為 WO/2009/042812 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/ US2008/077753 ; 公布為 WO/2009/070773 的 PCT 申請序列號 PCT/US2008/085048 ; 和 PCT 申 請序列號 PCT/US2009/36231 ; 以及未決的美國申請序列號 12/126,792 和 12/126,798 中描 述; 這些申請的公開通過引用并入本文。
     這些可攝入事件標記器的公開以及其在那里的應用具體地通過引用并入本文。 可 攝入識別器的治療應用是這樣的實施例 : 其中至少在某些情形下, 識別器與藥物組合物相 關聯。本發明的醫學實施例在其治療醫療設備方面為臨床醫生提供重要的新工具 : 實際傳 送到體內的藥劑的自動檢測和識別。這種新的信息裝置和系統的應用是多重的。應用包括 但不限于 : (1) 監控患者與規定的治療方案的順應性 ; (2) 基于患者順應性來調整 (tailor) 治療方案 ; (3) 監控臨床試驗中的患者順應性 ; (4) 監控受控物質的使用 ; 等等。這些不同 說明性應用中的每一個在以下申請中更詳細評述 : 公布為 WO/2006/116718 的 PCT 申請序 列號 PCT/US2006/016370 ; 公布為 WO/2008/052136 的 PCT 申請序列號 PCT/US2007/082563 ; 公布為 WO/2008/063626 的 PCT 申請序列號 PCT/US2007/024225 ; 公布為 WO/2008/066617 的 PCT 申請序列號 PCT/US2007/022257 ; 公布為 WO/2008/095183 的 PCT 申請序列號 PCT/ US2008/052845 ; 公 布 為 WO/2008/101107 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/053999 ; 公布 為 WO/2008/112577 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/056296 ; 公 布 為 WO/2008/112578 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/US2008/056299 ; 公 布 為 WO/2009/042812 的 PCT 申 請 序 列 號 PCT/ US2008/077753 ; 公布為 WO/2009/070773 的 PCT 申請序列號 PCT/US2008/085048 ; 和 PCT 申 請序列號 PCT/US2009/36231 ; 以及未決的美國申請序列號 12/126,792 和 12/126,798 ; 這 些申請的公開通過引用并入本文。
     要理解, 本發明不限于描述的特定實施例, 因為這些可以改變。還要理解, 本文使 用的術語僅用于描述特定實施例的目的, 且不旨在限制, 因為本發明的范圍將僅由所附權 利要求限制。
     在提供值的范圍的情況下, 要理解, 位于該范圍的上限和下限之間的每個居中值 (至下限單位十分之一 (to the tenth of the unit of the lower limit) , 除非上下文另 外明確指示) 以及該陳述范圍中的任何其他陳述或居中值涵蓋在本發明內。這些較小范圍 的上限和下限可以獨立包括在較小范圍中且也涵蓋在本發明內, 服從于陳述范圍中任意具 體排除的限制。在陳述的范圍包括這些限制之一或二者的情況下, 排除這些所包括限制之 一或二者的范圍也包括在本發明中。
     除非另外限定, 本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬的本領域一位 普通技術人員通常理解的相同意義。 盡管在本發明的實踐或測試中還可以使用類似于或等 價于本文描述的那些的任意方法和材料, 但是現在描述代表性說明性方法和材料。
     在本說明書中引用的所有出版物和專利通過引用并入本文, 就好像每個單獨出版 物或專利被具體和單獨地指示為通過引用并入, 且通過引用并入本文以公開和描述與引用 的出版物相關的方法和 / 或材料。任意出版物的引用是用于其申請日之前的公開, 且不應 解釋為承認本發明由于在先發明而不早于這種出版物賦予權利 (entitle) 。 而且, 提供的出 版物的日期可以不同于實際的出版物日期, 其可能需要獨立確認。要注意, 如本文中和所附權利要求中使用的單數形式 “一” 、 “一個” 和 “該” 包括復 數所指物, 除非上下文另外明確指示。還要理解, 權利要求可能撰寫為排除任意可選元件。 照此, 這種陳述旨在用作針對與權利要求元素的敘述相關的諸如 “單獨” 、 “僅” 等的排他性 術語的使用或者與 “否定” 限制的使用的先行基礎。
     如在閱讀本公開時對本領域的技術人員而言將顯而易見的, 在不偏離本發明的范 圍或精神的情況下, 本文描述和說明的單獨實施例中的每一個具有可以容易與任意其他若 干實施例的特征分離或與之組合的特征以及分立部件。 任意敘述方法可以以敘述的事件的 順序或者以邏輯上可能的任意其他順序實施。
     盡管為了清晰理解的目的, 通過說明和舉例的方式略為詳細地描述了上述發明, 但是鑒于本發明的教導對本領域的普通技術人員而言容易顯而易見, 可以在不偏離所附權 利要求的精神或范圍的情況下對其做出某些改變和修改。
     因此, 前面內容僅說明本發明的原理。 將意識到, 本領域的技術人員將能夠設計各 種布置, 這些布置盡管本文沒有明確描述或示出但是體現本發明的原理且包括在本發明的 精神和范圍內。而且, 本文敘述的所有示例和條件語言原則上旨在幫助讀者理解本發明的 原理和發明人為推動技術所貢獻的概念, 且要被解釋為不限制為這些具體敘述的示例和條 件。 此外, 本文敘述本發明的原理、 方面和實施例及其特定示例的所有陳述旨在涵蓋其結構 和功能等價物二者。 另外, 旨在這種等價物包括當前已知的等價物和未來開發的等價物, 即 不管結構如何執行相同功能的所開發的任意元件。因此, 本發明的范圍不旨在限制為本文 示出和描述的示例性實施例。相反, 本發明的范圍和精神由所附權利要求體現。

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