CN101005896A - 用于控制释放或者暴露储库内容物的多盖储库装置 - Google Patents

用于控制释放或者暴露储库内容物的多盖储库装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供基于储库的装置，其中，单个储库具有至少两个开口，这些开口之间具有支持结构，通过用储库盖覆盖开口以控制释放或者暴露储库内容物。在一个实施方式中，所述装置为可植入的医疗器械，可用于控制释放药物或者暴露传感器。所述装置包括一衬底；至少一个置于衬底内的储库，该储库具有两个或两个以上开口；储库内容物位于储库内；两个或两个以上相分离的储库盖，每个储库盖封闭地覆盖至少一个储库开口；以及用于选择性碎裂或者透化所述储库盖的控制装置。

Description

用于控制释放或者暴露储库内容物的多盖储库装置
相关申请的相互参照
本申请要求2004年9月1日递交的美国临时申请No.60/606,387的优先权。所述申请全部引入于此。
背景技术
本发明通常的领域是用于控制暴露或者控制释放储库内容物的装置和方法。
美国专利No.5,797,898、No.6,527,762、No.6,491,666、和No.6,551,838、和美国专利申请公开文本No.2004/0121486描述了用于控制释放或者暴露储库内容物的装置。所述装置包括多个储库，其中的内容物被隔离，一直到选定的用于释放或者暴露的时间为止。例如，所述储库可以包含用于控释或者暴露于传感器的药物制剂。在若干实施实施方式中，每个储库具有一分离的储库盖，用以隔离开放的储库，所述装置包括用于碎裂或者透化所述储库盖的装置，例如通过电化学氧化或者电热烧蚀。
取决于储库开口的跨度尺寸，储库盖通常是自支撑的，即，所述储库开口可以充分小，以便除了定义储库开口的衬底边缘和围绕所述开口的表面(″streets″街道)的支撑之外，储库盖的中心不需要支撑结构，由此，所述储库盖是可靠的。然而，在许多应用中，例如需暴露于较大的传感器区域和/或增加分子质量传入和/或传出储库的速率，其需要加大储库开口区域，使之超过一定原料和厚度的储库盖可以支持自身的限度。还需要提供一装置，其具有能在装置预期的应用中经受作用在其上的应力的储库盖，如某些膜，虽然是自支持的，仍然被正常使用的应力轻易地撕破或者破裂。在一些情况下，还希望提供一种储库装置，具有至少一种宽而浅的储库，其可将基于储库盖的技术用于起作用的、受控制的储库开口。
发明内容
本发明提供基于储库的装置，其中单一的储库具有至少两个开口，在它们之间具有一支持结构，并由覆盖所述开口的储库盖闭合，以控制释放或者暴露储库内容物。一方面，本发明提供了一种用于控释或者暴露储库内容物的装置，其包括衬底；至少一个置于衬底内的储库，所述储库具有两个或两个以上开口；储库内容物位于储库中；两个或两个以上分离的储库盖，每个储库盖密封覆盖至少一个所述储库开口；以及用于选择性地碎裂或者透化储库盖的控制装置。在一个实施方式中，所述两个或两个以上开口在衬底的同一表面或侧面上。  在一个实施方式中，衬底包含至少一个延伸跨越储库内容物的储库盖支持体，其中，所述两个或两个以上储库盖由至少一个储库盖支持体部分地支持。在一个实施方式中，衬底具有两个或两个以上结合在一起的衬底部，衬底部中的一个包括储库盖支持体。所述储库盖支持体可以由不同于衬底的涂敷或者沉积材料形成。在一个实施方式中，衬底包含两个或两个以上的储库的阵列。
在一个实施方式中，所述储库盖可以单独碎裂或者透化。覆盖选定储库的储库盖可以基本上同时碎裂，或者所述覆盖选定储库的储库盖可以依次碎裂。在一个实施方式中，所述的两个或两个以上的所述储库盖是电联通的，当施加电流时，可操作地基本上同时碎裂。
在一个实施方式中，所述储库是微-储库。在一个实施方式中，所述储库包含三个或三个以上储库开口和相应的储库盖。在一个优选实施方式中，所述储库盖包含金属膜。在一个实施方式中，所述储库盖包含的金属选自金、铂、钛、锡、和合金及其组合。
在一个实施方式中，控制装置碎裂储库盖，例如，通过电热烧蚀工艺。在一个优选实施方式中，储库盖包含导电材料，所述装置进一步包括电输入引线和电输出引线，它们连接至储库盖，当通过输入引线和输出引线施加电流流经储库盖时，，储库盖被碎裂，以释放或者暴露储库内容物。在不同的实施方式中，储库盖碎裂包括化学反应、溶解、生物降解、机械破坏、相变、或者它们的组合。
在一个优选实施方式中，储库内容物包含传感器或者其组件。在另一个实施方式中，该储库内容物包含药物。
在另一个实施方式中，该装置进一步包括致动电子装置和电源，其中，该装置经封装，用于植入人或者动物患者。
另一方面，本发明提供控制释放分子的方法。在一个实施方式中，该方法包括在预选位置设置所述的多盖装置的步骤，其中，储库内容物包含用于释放的化学分子；以及控制扩散或者碎裂储库盖，以使分子从装置向外扩散到预定位置。
另一方面，本发明提供固定化试剂或者次级设备的控制暴露方法。在一个实施方式中，该方法包括在预选位置设置所述的多-盖装置的步骤，其中，储库内容物包含固定化试剂、次级设备、或者它们的组合；以及控制储库盖的碎裂，以在预定位置暴露储库内容物至外界。
在又一个方面，本发明提供所述装置的制造方法。在示范性实施方式中，制造方法包括硼掺杂方法或者DRIE方法。
附图说明
图1是多盖储库装置的一个实施方式的横截面图。
图2A-B显示包括储库盖的多盖储库装置的一个实施方式的横截面图(图2A)和平面图(图2B)，该储库盖由导电材料形成，以一对引线电连接，用于通过有效电流使储库盖经由电热烧蚀而碎裂。
图3是多盖储库装置的一个实施方式的横截面图，其中储库盖支持体由不同于衬底的或者非常薄的多层基片层的涂敷或者沉积材料制成。
图4是多盖储库装置的另一个实施方式的横截面图。
图5A-B是多盖储库装置的一个实施方式的横截面透视图，显示(图5A)和不显示(图5B)导电储库盖，和相关的电路和引线，覆盖单一储库的多个开口。
图6A-C示意了多盖储库装置的一个实施方式，该装置的储库中包含传感器，该传感器具有安装在分离的储库衬底之间的传感器衬底部分的参比电极。图6A是该装置在俯视图(图6B)所示的线A-A′处的横截面图，图6C是该装置的仰视图。
图7A-C示意了多盖储库装置的一个实施方式，该装置的储库中包含传感器，该传感器具有安装在分离的储库衬底之间的储库衬底部分的参比电极。图7A是该装置在俯视图(图7B)所示的线A-A′处的横截面图，图7C是该装置的仰视图。
图8A-C示意了多盖储库装置的一个实施方式，该装置的储库中包含传感器，该传感器具有安装在传感器衬底并置于其本身的分离储库中、由储库盖覆盖的参比电极。图8A是该装置在俯视图(图8B)所示的线A-A′处的横截面图，图8C是该装置的仰视图。
图9A-C示意了多盖储库装置的一个实施方式，该装置的储库中包含传感器，该传感器具有安装在传感器衬底部分的参比电极，置于洞中，储库衬底在两个加盖的储库之间。图9A是该装置在俯视图(图9B)所示的线A-A′处的横截面图，图9C是该装置的仰视图。
图10A-C示意了传感设备的一个实施方式，该设备具有连接到柔性连接的相分离的链、基于多盖储库的传感器的电源和控制电路模块。图10A是侧视图，10B是俯视图(底部电连接不显示)，图10C是仰视图(顶部电连接不显示)。
图11是硼扩散工艺流程图，用于制造所述装置的一个实施方式。图12是DRIE工艺流程图，用于制造所述装置的一个实施方式。
发明详述
本发明开发了储库容纳装置，其包括至少一个具有两个或两个以上开口的储库，这些开口通常彼此邻接，例如，形成一阵列，其中，储库开口由分离的储库盖覆盖。各储库盖可以单独和分别碎裂，或者储库盖的组可以同时被驱动。例如，一般而言，两个或两个以上覆盖单一储库的储库盖可以同时被驱动或者依次被驱动，以暴露所述两个或两个以上开口。这些多个开口可以有效和有利地产生作用，就像一个单一的较大的开口(从质量传递的观点而言)，而容许所述的有效开口尺寸被一选择性的可移动/可开启结构覆盖，所述结构自支撑地跨过所述开口。
同时发生的驱动可以通过两种不同方式获得：在一个例子中，两个或两个以上盖子为非电连接状态；然而，电流被单独地但是在同一时刻输送通过两个储库盖。在另一个例子中，两个或两个以上盖子是电连接的，受单一的电流作用而驱动。
一支持结构，一储库盖支持体置于储库盖下，位于储库中或者储库上，以部分支持储库盖。储库开口部分地由置于储库盖的外缘部分之下并支持该外缘部分的支持结构所限定。这些装置和开口系统用于控制封闭(优选密封)储库的开口，以选择性释放或者暴露储库内容物，例如被隔离在其中的药物制剂或者传感器。在备选的实施方式中，所述支持结构位于储库之外，或者位于储库之外和之内两者皆有。
本发明中，术语“碎裂”主要包括但不限于：降解、溶解、破裂、断裂或者其它形式的机械破坏，也可以是由于化学反应或者相变(例如熔化或汽化)所致的储库盖的破裂和/或结构完整性的损失，除非对这些机制之一的特定指明。电热烧蚀是优选的碎裂形式。在另一个实施方式中，所述碎裂包括侵蚀，例如，电化学诱导的氧化和溶解。这些碎裂技术的典型实例描述于美国专利No.5,797,898、No.6,527,762、和美国专利申请公开No.2004/0121486中。
本发明中，除非明确指出其对立面，术语“包含”和“包括”为开放式的非限制用词。
多盖储库装置和系统的说明性实施方式
为了使用本文描述的多盖储库系统和方法，各种可以制作的装置的实施方式可以参考以下非限制的附图(图1-10)和说明书加以理解。
在一个实施方式中，容纳装置在一个或多个储库的每一个中隔离次级装置(例如一传感器或者感应组件)，其中各储库具有由分离的储库盖覆盖的多个开口(两个示出)，其部分地由储库盖支持结构支持。任选地，限定储库的衬底是多层结构。在一个实施方式中，多层衬底包括一间隔部，以增加储库的深度和体积。所述间隔部可以是任何结合到储库盖衬底和另一个衬底材料的结构材料，例如，作为密封层或次级设备衬底的材料(例如其取决于该装置是否为传感装置或者药物或者化学输送装置)。此种间隔部可以由下列物质制成：半导体(例如硅)、聚合物(例如环氧聚合物)、金属或者合金(例如电镀金)、陶瓷(例如氧化硅、氮化硅、或者碳化硅或者铝一例如氧化铝或者矾土)、或者低温共烧陶瓷(LTCC)，等等。
图1是多盖储库装置一个实施方式的横截面图。装置10包括衬底11，后者包含第一衬底部12，第二衬底部(即间隔部)24，和封闭层26。在该情况下，封闭层还作为次级设备(例如传感器)的衬底。所述三个组件12、24和26结合在一起限定了储库16。第一衬底部的一部分作为储库盖支持体14并跨越储库(出入图1所示的图层)。储库16具有多个(图示2个)开口13a和13b，由储库盖18a和18b分别密封闭合。这些储库盖由储库盖支持体14部分支持，并覆盖储库16以隔离位于其中的次级设备22。次级设备22固定至封闭层26。应当注意，在另一个实施方式中，当储库的底面与侧壁整体形成时，不需要分离的封闭层，例如，当第二衬底部和封闭层是整体的。
图4是多盖储库装置的另一个实施方式的横截面图。装置40包括结合至封闭层26的衬底12，其一起限定了储库16。不同于图1，此实施方式中没有“间隔层”。所述封闭层还作为次级设备22的衬底。该装置进一步包括储库盖支持体14，其跨越储库16(出入图4中的图层)。储库16具有开口13a和13b，它们被储库盖18a和18b分别封闭/闭合。这些储库盖由储库盖支持体14部分支持，并覆盖储库16以隔离位于其中的次级设备22。
为清楚起见，图1和4只显示了一个储库；然而，该装置可以包括的几个储库的阵列，其中的每一个均拥有多个储库盖。还应当说明清楚，所述储库是封闭外壳，尽管由图1、2a、3、4和5的“切除”截面视图所示的外观与此相反。
在操作中，储库盖18a和18b通过适当装置(未示出)依次或者同时透化或碎裂，以开启储库并暴露次级设备至一个或多个装置之外的外界组件。相比单一开口，所述多个开口可以有利地容许材料更快地扩散和/或流入和流出储库。例如，如果次级设备是化学或者生物学传感器，该装置为可植入医疗器械的一部分，由多个开口提供的较大的质量传递区域可以促进传感器与被分析物更快地接触，这将使该装置更好的传感功能(例如，响应时间较短，灵敏度增加，检测极限更低，等等)。
在一个具体的实施方式中，储库盖由导电材料形成，并以一对输送电流的引线电连接，用于通过电热烧蚀碎裂储库盖，如美国专利申请公开No.2004/0121486 A1至Uhland et al.所述，其在此引入作为参考。图2A-B显示了此种实施方式的横截面图(图2a)和平面图(图2B)。装置20包括衬底11，后者包含第一衬底部12，第二衬底部(即，间隔层)24，和封闭层26。这三个组件12、24、和26结合在一起限定了储库16。第一衬底部12的一部分作为储库盖支持体14并跨越储库16。储库16具有多个(图2B显示4个)开口，由储库盖18a、18b、18c、和18d密封闭合。储库盖由储库盖支持体14a和14b部分支持，并覆盖储库16以隔离位于其中的次级设备22。次级设备22固定于封闭层26。在衬底部12的表面上，储库盖18a、18b、18c、和18d分别电连接至输入引线和输出引线对28a/32a、28b/32b、28c/32c、和28d/32d。引线连接至一电源(未示出)，用于施加一电流，使之通过每一个储库盖。在一个实施方式中，该电源是由本地的板上电池或者远程射频信号充电的电容器。
在操作中，储库盖18a、18b、18c、和18d通过电热烧蚀依次或者同时碎裂，以开启储库并将次级设备暴露至一个或多个该装置之外的外界组件。这可以从上述的内容和图2a-b了解，所述四个储库盖各自大致覆盖四分之一的使材料有效进和/或出储库的全部区域。这种开口系统由此提供较大的可调节性，用于控制转运速率并容许使用带有较大有效孔径储库盖的较大的储库，这种储库的结构和尺寸不能自支撑。还可以提供能经受大于其自重的应力的储库盖(多个储库盖)，同样也能经受该装置应用中的正常的或者预期的应力。
在另一个实施方式中，储库盖支持体由不同于衬底的涂敷或者沉积材料制成，或者由非常薄的多层衬底的涂敷或者沉积材料组成。图3是一个这种实施方式的横截面图。装置30包括衬底12和封闭层26，它们一起基本限定了储库16。该储库16具有多个(示意为两个)开口，其通过储库盖18a和18b密封闭合。该储库盖由涂层34支持，后者包括储库盖支持体36。药物制剂38装载并隔离于储库16内部，直到储库盖受到驱动(例如，碎裂或者透化)。
图5A和5B显示装置50的横截面透视图，其具有衬底54中的储库52，该储库包含传感器62。该传感器通过通孔64电连接(数据和电传输)。该储库具有支持结构60所限定的十六个开口68(在一4×4阵列中)。在图5A中，该开口由储库盖56覆盖，其通过导电线58用穿过储库盖的输入和输出引线59电连接，在图5B中，储库盖和导电线未示出，以更清楚显示位于该储库盖下的支持结构中的开口。
在图1中，该支持结构是衬底的一部分或者装配于衬底(的一部分)之外，这种情况下，衬底材料和支持结构材料是一样的，并且整体联结/形成，因为在制造过程中支持结构和衬底是不能区别的。相反，在图3中，支持结构和衬底是不同的，它们具有不同的组成时(即，它们由不同的原料组成)是如此，它们具有相同的组成但是以不同的步骤/不同的方法形成时也是如此。例如，硅衬底可以由单晶硅生成，硅支持结构可以用不同的沉淀方法沉积。该支持体材料可以使用各种本领域已知的方法沉积，包括微组装/微切削加工方法，例如等离子体溅射、电子束放射、离子束溅射或者放射、各种化学气相沉积(低压或者等离子体增强)方法、和旋涂(玻璃上旋涂或各种聚合物)。这种支持体层还可以是热生成的，例如在硅上生长厚的二氧化硅层。在任何这些方法中，“沉积”层用某些方法图案化形成支持结构。
在各种显示于图6-10(其中同样的部件具有同样的附图标记)的优选实施方式中，储库内容物包含传感器、特别是葡萄糖传感器。在一些此类的实施方式中，该装置包括至少两个衬底部：传感器部(包括传感器电极和，例如，有关催化剂/试剂和选择性渗透膜)和储库部(包括可开启的储库开口、储库盖、和用于碎裂储库盖的装置)。这些部分可以分别制造然后结合到一起，作为最终装置的一部分。
在一个实施方式中，显示于图6A-C，该多盖储库装置包括储库衬底部分114，储库130，储库盖112，支持结构110，传感器衬底部118，传感器电极122，参比电极124，包含传感器电子设备的金属容器120，结合垫128，用于传递电源(电流)至该装置的储库盖侧面的电线132，以及用于将电源和数据往返传递于该装置的储库盖侧面的电线126。(为了清楚示意，往返于各储库盖和结合垫的电路从图形中略去)。在本实施方式中，所述参比电极安装在分离的储库衬底之间的传感器衬底部上。
在图6的实施方式中，每个储库衬底有一个储库。在其它实施方式中，每个储库衬底可能有两个、三个或三个以上储库。在其它实施方式中，通孔可以用于电连接该装置的储库衬底部的组件和传感器衬底部的组件，例如，其可以使较少的电线位于该装置和分离的(例如，末端的或者外部的)控制器/电源间。图6B还显示了可以应用的不同数目和形状的储库开口和储库盖(例如，用左侧储库和右侧储库比较)。
传感器装置的另一种方案显示于图7a-C中。和图6所示相似；然而，参比电极124是安装在各储库之间的储库衬底部114上，而不是在传感器衬底部118上，并且单一储库衬底部具有所示的两个储库。传感器装置的另一种方案显示于图8a-C中。其类似于图6和7；然而，参比电极124置于其本身的分离的储库131中，该储库131由储库盖112覆盖，用带状电缆116替代分离的电线126。在另一个实施方式中，显示于图9a-C中，参比电极124安装在传感器衬底部上，置于衬底部114中的孔133内，储库衬底在该两个加盖的储库之间。
在一些实施方式中，该装置包括多盖储库组件的系列，它们彼此柔性连接。含有柔性连接组件的装置的实例描述于美国专利申请公开No.2002/0099359和美国专利6,498,043中，其在此引入作为参考。传感器装置的一个实例显示于图10a-C中。装置200包括电源和电路控制模块202，其连接至柔性连接的、基于多盖储库的传感器单元204a-d的分离的链上。所述单元可以连同其他技术，用电线和/或外护套(例如由生物相容的弹性体或者聚合物制成)柔性连接。
这里所述的多盖储库系统和设备能与各种设备一起使用或者合并入各种设备使用，包括可植入的医疗器械和其它装置。其实例包括给药装置，诊断和传感装置，其中有一些描述于美国专利No.5,797,898、No.6,551,838、No.6,527,762、还有美国专利申请公开No.2002/0099359、No.2003/0010808、No.2004/0121486中，这些均在此引入作为参考。在一些实施方式中，所述的多盖储库装置/系统是另一个装置的子部件。例如，其可以是可植入给药装置的一部分，该装置进一步包含指示出患者生理条件的传感器、用于向患者的身体提供电刺激的电极、泵、导管、或者它们的组合。一些实例描述于美国专利申请公开No.2004/0127942A1和No.2004/0106953A1，和美国专利No.6,491,666中，在此引入作为参考。
多盖储库装置和系统的进一步详述
各种优点是由于储库盖支持体设置为超过储库，使小于储库开口的多个储库盖可以合并，以将储库内容物与储库之外的外界隔离。首先，由于消除了任何来自于大储库盖的结构限制(例如，由于缺乏支撑结构而缺少结构完整性)，可形成较大的储库。第二，对于包含次级设备的储库内容物来说，由于储库较大，当多个储库盖的透化或者碎裂时，转运次级设备和传感器区域的转运出/入区域增加。第三，对于包含用于释放的分子的储库内容物来说，由于多个储库开口，当多个储库盖的透化或者碎裂时，释放速率增加。另外，多覆盖储库可以较大，允许有较多的分子用于释放以及在储库内容纳较大的次级设备。
为了说明所述装置和方法的另一个优点，可以考虑将装置设计成利用电热烧蚀开启，以及具有大面积的储库开口。如果需要一自支撑储库盖，就可以考虑将储库盖设计成加厚，以在没有额外支持结构时提供必要的机械完整性。然而，增加储库盖厚度，将减少其驱动方法的效率，因为同较薄的储库盖比较，其需要更多电流。相应地，提供多个较小的低电流保险丝以覆盖单一储库，比用较大的单一高电流储库盖更为有利，即使储库盖可以做成自身机械支持。假设需要包封相对较大体积的储库内容物用于随后释放或者暴露，需要在储库盖强度、可碎裂储库盖的数目和尺寸，和用于碎裂储库盖的装置的复杂性之间进行权衡。另外，较大的开口可提供相应的较大的暴露表面区域，其对于传感器可能是特别重要的变数，特别是平面传感器。这种情况下，该储库体积可以任选地期望其相当小。例如，可使用较薄的衬底来减少分子从储库(例如，在身体内)外部移至传感器表面的距离。相反，对于非平面传感器(例如，类似于THERASENSE的基于线的葡萄糖传感器)，该传感器的三维特性可能使其储库体积和表面暴露面积是同样重要的。
依次的驱动可通过保持储库盖电分离，然后单独地一个接一个驱动它们而完成。另一个实施方式中，储库盖可以是串联的电连接，以通过单一的电流作用得到同时的驱动。本质上任何同时或者依次驱动的组合都可以完成，这取决于储库盖彼此之间如何电连接以及电流如何应用。通常在热烧蚀的实施方式中，当储库盖并联连接时，由于沿着电路的电压降，电流可以不同。最接近结合垫的储库盖将具有最大的电流，而比较远的储库盖更快碎裂(至少在一微秒的时间尺度上)。并联通常是优选的，因为任何一个储库盖的碎裂都不影响另一个的碎裂。通过一串联电连接，当电流相等时，可能由于储库盖性能差异的原因，会导致一个碎裂比另一个稍快。第一个储库盖的碎裂增加了电路电阻，引起通过剩余储库盖的电流的降低。
衬底和储库
在一个实施方式中，容纳装置包含一主体部，即，衬底，其包括一个或多个储库，用于容纳通过液密或者密封方法封闭的储库内容物。这里，术语“密封”指能有效地将氦、水蒸气、及其他气体阻挡在外的封闭/容纳。这里，术语“液密”指非气密的封闭/容纳，但是其可以在液相中有效阻挡可溶性物质(例如葡萄糖)。该衬底可以是结构主体(例如，装置的一部分)，其中形成储库，例如，其包含蚀刻的、加工的或者模制的储库。储库是井、容器或者穴。在一个实施方式中，该装置包括多个位置相分离的储库，这些储库的位置跨越主体部的至少一个表面。另一个实施方式中，每个储库衬底部有一单一储库；任选地两个或两个以上这些部分可以一起用于单一装置中。
储库可以用任何现有技术已知的适宜制造技术制造于一构造主体部内。典型的制造技术包括MEMS制造工艺、微组装工艺、或者其它微加工工艺、各种钻孔工艺(例如，激光、机械、和超声钻孔)，和内建或者层合工艺，例如LTCC(低温共烧陶瓷)。储库的表面任选经过处理或者涂敷，以改变该表面的一种或多种性能。这种性能的实例包括亲水性/疏水性、润湿性(表面能、接触角、等等)、表面粗糙度、电荷、释放特征、等等。现有技术已知的MEMS方法、微模制作、微加工、和微组装工艺可用于由各种材料制造该衬底/储库。许多现有技术已知的其它方法也可以用于形成该储库。例如参见美国专利No.6,123,861和美国专利No.6,808,522。也可以使用各种聚合物形成工艺，例如注射塑模、热压模制、挤压、等等。
各种实施方式中，容纳装置的主体部包含硅、金属、陶质、聚合物，或者它们的组合。适宜的衬底材料的实例包括金属(例如，钛、不锈钢)、陶瓷(例如，矾土、氮化硅)、半导体(例如硅)、玻璃(例如PyrexTM、BPSG)、和可降解的与不可降解的聚合物。当只需要有液密性时，衬底可以由聚合材料形成而非金属或者陶瓷，通常在要求气密性时才需要金属或者陶瓷。
在一个优选实施方式中，各储库由密封材料形成(例如，金属、硅、玻璃、陶瓷)并以储库盖密封。理想地，衬底材料是生物相容的且适于长期植入患者。在一个优选的实施方式中，衬底由一种或一种以上密封材料形成。该衬底或其部分可以在使用前被涂敷、包封、或者以其它方式包含于密封的生物相容的材料内(例如，惰性的陶瓷、钛、等等)。非密封材料可以用密封材料层完全地涂覆。例如，聚合物衬底可以具有一薄金属涂层。如果该衬底材料不是生物相容的，其可以在使用前被涂覆、包封、或者以其它方式包含于生物相容材料中，例如聚(乙二醇)、类聚四氟乙烯材料、类金刚石碳、碳化硅、惰性的陶瓷、矾土、钛、等等。在一个实施方式中，衬底是密封的，其对于要输送的分子以及周围的气体或者液体(例如水、血液、电解液或者其它溶液)是不透性的(至少在该储库装置使用期间)。另一个实施方式中，该衬底由超过既定时间段则降解或者溶解入生物相容组分的材料制成。这种材料的实例包括生物相容的聚合体，例如聚(乳酸)、聚(羟基乙酸)、和聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)，和可降解的聚(酐-酰亚胺共聚物)。
该衬底可以形成各种形状或者各种形状的表面。例如，其可以具有平面或者曲面，例如，其可以依据附着表面成形。各种实施方式中，衬底或者容纳装置为平面片状、圆形或者卵圆盘状、延伸管状、球状、或者线状。该衬底可以为柔性或者刚性。各种实施方式中，储库是分离的、非可变形的，并置于阵列中，该阵列跨越可植入医疗器械的一个或多个表面(或其区域)。
衬底可以只由一种材料组成，或者可以由复合或者多层合材料组成，也就是，由数层相同或者不同的彼此结合的衬底材料组成。例如，衬底部分(如图1)可以是硅或者其他微型机械衬底或者微型机械衬底的组合，例如硅和派热克斯玻璃，例如其描述于美国专利申请09/665,303或者美国专利No.6,527,762中。另一个实施方式中，该衬底包含多个彼此结合的硅晶片。另一个实施方式中，该衬底包含低温共烧陶瓷(LTCC)或者其它陶瓷，例如矾土。在一个实施方式中，主体部分用作微片装置的支持体。在一个实例中，衬底由硅形成。
通过将晶片或者衬底材料层彼此结合或者附加，可以增加总的衬底厚度和储库体积。装置厚度影响各储库的体积，和/或影响可以合并入一个衬底的最大储库数目。选择衬底和储库的尺寸和数目，以根据特定的应用、制造规格、和/或适于植入患者的总尺寸大小的限制，来适应所需的储库内容物的数量和体积，优选使用最小侵害的方法。
在一个优选的使用平面传感器的可植入传感器应用实施方式中，如以上所述，优选相对薄的衬底。
该衬底可以具有一个、两个、三个或三个以上储库。在各种实施方式中，数十、数百、或者数千的储库阵列跨越于衬底。例如，可植入的给药装置的一个实施方式包括250到750个储库，其中各储库包含用于释放的单剂量药物。在一个传感实施方式中，该装置中的储库数目由单个传感器的工作寿命决定。例如，一年可植入的葡萄糖监控装置具有的个体传感器在与身体接触后，可以维持功能30天，则需要包含至少12个储库(假定每储库一个传感器)。在另一个传感器实施方式中，在传感器表面和储库开口装置之间的距离被最小化，优选接近几个微米。在该情况下，储库的体积主要由该传感器的表面面积决定。例如，一个典型的酶催化葡萄糖传感器的电极可以占据的间距在400微米到800微米。
在一个实施方式中，储库是微储库。该“微储库”适于存放、释放/暴露微量材料，例如药物制剂，在一个实施方式中，该微储库的体积等于或小于500μL(例如小于250μL，小于100μL，小于50μL，小于25μL，小于10μL，等等)，并且大于约1nL(例如，大于5nL，大于10nL，大于约25nL，大于约50nL，大于约1μL，等等)。术语“微量”指体积为1nL直至500μL。在一个实施方式中，该微量介于1nL和1μL之间。在另一个实施方式中，该微量介于10nL和500nL之间。在又一个实施方式中，该微量介于约1μL和500μL之间。微储库的形状和尺寸可以进行选择，以最大化或者最小化药物材料(或者传感器或其它储库内容物)和该微储库周围表面之间的接触面积。
在一个实施方式中，储库形成于200-微米厚的衬底中，其尺寸为1.5毫米到0.83毫米，体积约为250nL，不计算该体积被约20至50微米厚的支持结构占据的部分。
在另一个实施方式中，储库是大储库。该“大储库”适于贮藏和释放暴露大于微量的材料。在一个实施方式中，该大储库的体积大于500μL(例如，大于600μL，大于750μL，大于900μL，大于1mL，等等)，并且小于5ml(例如，小于4ml，小于3mL，小于2mL，小于1mL，等等)。
除非明确表明限制为微-或者大-尺度的体积/量，用语“储库”包括两者。
在一个实施方式中，该装置包含一微片化学输送装置。在另一个实施方式中，该装置包括由非硅材料组成的聚合芯片或装置，不能称之为“微片”。在一个实施方式中，该装置包含一渗透泵，例如，包括于例如VIADUR
TM植入管(Bayer Healthcare Pharmaceuticals和Alza公司)中的DUROSTM渗透泵技术(Alza公司)。
储库盖支持体
储库盖支持体可以包含衬底材料、结构材料、或表面覆盖剂，或它们的组合。含有衬底材料的储库盖支持体可以与储库在同一步骤形成。用各种衬底材料，上述的MEMS方法、微组装、微型模制、和微加工工艺可用于制造该衬底/储库，和储库盖支持体。含有结构材料的储库盖支持体还可以通过沉淀工艺形成于衬底上，然后用MEMS方法、微组装、微型模制、和微加工工艺。由涂料形成的储库盖支持体可以用已知的涂覆工艺、录制掩模、阴影掩模、选择性激光去除工艺，或其它选择的方法形成。
储库可以有数个以各种构型存在的储库盖支持体，覆盖其储库内容物。例如，一个储库盖支持体可以跨越储库的一边至对边；另一个储库盖支持体可以横过第一个储库盖支持体并跨越该储库的另外两边。在这个实例中，四个储库盖可以支持在储库上。
在传感器应用(例如一葡萄糖传感器)的一个实施方式中，该(包括只有一个或可以包括两个或两个以上储库的装置的)储库具有三个或三个以上储库开口以及相应的储库盖。
支持结构的尺寸和几何结构可以根据专门应用的特定需要而改变。例如，厚度、宽度、和该支持结构的截面形状(例如，正方形、矩形、三角形)可以根据某种药物制剂或植入位置的药物释放动力学进行修整，等等。
储库内容物
储库内容物主要是需要被隔离于(例如，隔绝于)储库外界的任意对象或材料，该隔离一直到选定的时间点，其需要被释放或者暴露时。在各种实施方式中，储库内容物包含(一些)化学分子，次级设备，或它们的组合。
某些储库内容物的特征函数，例如催化剂或传感器，通常不需要从储库释放；其预期功能，例如催化作用或传感，发生于该储库盖开启之后，该储库内容物接触该储库之外的外界时。因此，该催化剂分子或传感组件可以被释放或者可以保持固定于开启的储库中。其它储库内容物例如药物分子通常需要从储库释放，以通过该装置递送到患者的体内部位，发挥治疗学作用。然而，对于某些体外应用，药物分子也可以保持于储库内。
在几种实施方式中，密闭度通常定义为特定应用中，该封闭的储库所需的对于一种特定分子(例如氦或者水)的最大容许转运速率。亦即，储库是否被认为是密封的，可根据该装置的不同应用而变化，而所述的不同应用取决于该应用的特定需要。
化学分子
储库内容物基本上可以包括任何天然或者合成的、有机或者无机的分子或者它们的混合物。该分子基本上可以是任何形式，例如纯固体或者液体、凝胶或者水凝胶、溶液、乳液、浆、或者悬浮液。该有关分子可以与其它材料混合，以控制或者提高从开启的储库中释放的速率和/或时间。在各种实施方式中，该分子可以是固体混合物形式，包括无定形和晶体的混合粉末、完全固体混合物、冻干粉末、和固体互穿网络。在其它实施方式中，该分子为含液体形式，例如溶液、乳液、胶状悬浮液、浆、或者凝胶混合物，例如水凝胶。
在一个优选实施方式中，储库内容物包含药物制剂。该药物制剂是包含药物的组合物。这里，术语“药物”包括任何治疗或者预防剂(例如，一活性药物成分或者API)。在一个实施方式中，该药物呈现固态，特别是用于维持或者延长超过商业和医学的应用时间的该药物的稳定性目的，例如，在给药装置从存储直到该药物需要被给药的期间。该固体药物衬底可以是纯态或者将该药物包含、悬浮或者分散于另外材料中的固体颗粒形式。在一个实施方式中，药物与用于加速释放的赋形剂材料相配方，例如，有助于将药物推出储库并通过覆盖该储库的任何组织囊的水-可溶胀材料。
在一个实施方式中，药物与一种或多种促进转运通过组织囊的赋形剂相配方。这种赋形剂的实例包括例如二甲基亚砜或者胶原-或血纤维蛋白-降解酶。
该药物可以包含小分子，大(即，大-)分子，或者它们的组合。在一个实施方式中，大分子药物是蛋白质或者肽，在其它各种实施方式中，药物可以选自氨基酸、疫苗、抗病毒剂、基因送递媒介物、白细胞介素抑制剂、免疫调节剂、嗜神经性因子、神经保护剂、抗肿瘤剂、化疗剂、多糖、抗凝血剂(例如LMWH、五糖)、抗生素(例如免疫抑制剂)、止痛剂、和维生素。在一个实施方式中，该药物是蛋白质。适宜类型的蛋白质的实例包括糖蛋白、酶(例如蛋白水解酶)、激素或者其它类似物(例如LHRH、类固醇、皮质类固醇、生长因子)、抗体(例如抗-VEGF抗体、肿瘤坏死因子抑制剂)、细胞因子(例如α-、β-、或者γ-干扰素)、白细胞介素(例如IL-2、IL-10)、和糖尿病/肥胖症-相关的治疗剂(例如胰岛素、依克那肽(exenatide)、PYY、GLP-I和其类似物)。在一个实施方式中，该药物是促性腺激素-释放(LHRH)激素类似物，例如亮丙瑞林(leuprolide)。在其他示范性实施方式中，该药物包含甲状旁腺激素，例如人甲状旁腺激素或者其类似物，例如hPTH(1-84)或者hPTH(1-34)。在另一个实施方式中，该药物选自核苷、核苷酸、和它们的类似物和配体。在另一实施方式中，该药物包含具有排钠利尿活性的肽，例如心房钠尿肽(ANP)、B-型(或者脑)钠尿肽(BNP)、C-型钠尿肽(CNP)、或者树眼镜蛇钠尿肽(DNP)。在另一个实施方式中，该药物选自利尿药、血管舒张药、变性肌力药，抗心律不齐药、Ca+通道阻滞剂、抗肾上腺素药/抗交感神经药，和血管紧张肽原酶血管紧张素系统拮抗剂。在一个实施方式中，该药物是VEGF抑制剂、VEGF抗体、VEGF抗体片段、或其他抗血管生长剂，实例包括适应配体(aptamer)，例如MACUGENTM(Pfizer/Eyetech)(pegaptanib sodium))或者LUCENTISTM(Genetech/Novartis)(rhuFabVEGF，或者ranibizumab)，其可用于预防脉络膜新血管增生(用于治疗年龄相关的黄斑变性或者糖尿病性视网膜病)。在另一个实施方式中，该药物为前列腺素、前列腺环素，或者其他有效治疗末梢血管病的药物。
在其他实施方式中，该药物包含骨状蛋白质(例如OP-I、BMP-2等等)、生长因子(FGF、IGF、TGF-β等等)、或者它们的组合。在另一个实施方式中，该药物是血管生成剂，例如VEGF。在另一个实施方式中，该药物是抗炎剂，例如地塞米松。在一个实施方式中，装置包括血管生成剂和抗炎剂两者。
在一个装置中的储库可以包括单一的药物或者两种或多种药物的组合，和/或两种或多种转运增强剂，还可以包括一种或多种药学上可接受的载体。两种或多种转运增强剂、血管生成剂、抗炎剂或者它们的组合，可以在同一个或多个储库中一同储存和释放，或者，它们可以各自储存并从不同的储库中释放。
对于体外应用，该化学分子可以是任何范围的分子，其中，例如在分析化学或者医学诊断领域需要小量的(毫克至毫微克)一种或多种分子的控制释放。分子可以作为pH缓冲剂、诊断剂、和络合反应试剂，所述的络合反应例如是聚合酶链式反应或者其它核酸扩增方法。在各种其它实施方式中，被释放的分子是香精或者香剂、染料或者其他着色剂、增甜剂或者其它浓缩调味剂、或者各种其它化合物。在其它实施方式中，该储库包含固定化分子。实例包括任何反应可涉及的化学物种，包括试剂、催化剂(例如酶、金属和沸石)、蛋白质(例如抗体)、核酸、多糖、细胞、和聚合物，以及可以用作诊断试剂的有机或者无机分子。
用于释放的该药物或者其它分子可以分散于衬底中，以控制释放速率。该衬底可以是一“释放系统”，如美国专利的No.5,797,898所描述的，其降解、溶解、或者扩散特性可以提供控制该化学分子释放速度的方法。
特别对于药物，该释放系统可以包括一种或多种药物赋形剂。当需要血浆水平的时间变化或者需要恒定的血浆水平，即更加连续或者相容的曲线，以提高治疗效果时，该释放系统可以提供一瞬时调整的释放曲线(例如，脉动式释放)。脉动释放可以通过单个储库、多个储库、或者它们的组合而实现。例如，当各储库仅提供单一脉冲时，可通过瞬时交错从数个储库的每一个中释放的单脉冲而实现多脉冲(即脉动式释放)。作为选择，单一储库可以通过将数层释放系统及其他材料引入单一储库中而实现多脉冲。通过引入释放系统可以实现持续释放，该释放系统可降解、溶解或者容许分子长时间地扩散。此外，可以通过分子的数个连续快速的释放脉冲近似实现连续释放(“数字式的”释放)。此处描述的主动释放系统可以单独使用，或者与被动释放系统组合使用，例如如美国专利No.5,797,898中所描述的。例如，该储库盖可通过活性装置而去除，以暴露被动释放系统，或者给定的衬底可以同时包括被动和主动释放的储库。
在一个实施方式中，储库内的该药物制剂包含药物层和非药物材料层。主动释放机制暴露该储库内容物后，由于插入非药物层，所述的多层可提供药物释放的多脉冲。这种策略可用于获得复杂的释放曲线。
次级设备
这里，除非明确的指出，术语“次级设备”包括任何可位于储库内的装置或者其组件。在一个实施方式中，次级设备是传感器或者其传感组件。这里，“传感组件”包括在测量或分析存在、不存在或者化合物或者离子种类、能量、或者一种或多种物理性质(例如pH、压力)改变时在某处所使用的组件。传感器的类型包括生物传感器、化学传感器、物理传感器、或者光学传感器。次级设备还描述于美国专利No.6,551,838。在一个实施方式中，传感器是压力传感器。例如参见美国专利No.6,221,024,和No.6,237,398，和美国专利申请公开No.2004/0073137中。传感组件的实例包括用于测量或者检测存在、不存在或者药物、化学物质、或者离子种类、能量(或者光)、或者一种或多种物理性质(例如pH、压力)改变时在某处使用的组件。
在又一个实施方式中，该传感器包括支架型传感器，例如用于化学检测的传感器。例如参见美国专利申请公开No.2005/0005676，其在此引入作为参考。
在一个实施方式中，提供一个用于植入患者(例如，人或者其它哺乳动物)的装置，其储库内容物包含至少一个指示患者生理条件的传感器。例如，该传感器可以监控存在于该患者的血液、血浆、组织液、玻璃体液、或者其它体液中的葡萄糖、尿素、钙、或者激素的浓度。
对于接收和分析由设置于主设备中的次级设备得到的数据，有几种选择，其可以是微芯片装置或者其它装置。该主设备可以通过本地的微处理器或者远程遥控加以控制。生物传感器信息可以被输入至控制器，在人的干预下自动确定活化时间和类型，或者它们的组合。例如，该装置的操作可以通过在线(即，在封装之内)微处理器加以控制。来自该装置的输出信号，如有需要经过适宜的线路调节，将被该微处理器获得。经分析和处理，该输出信号可以储存于一可写入的计算机存储器芯片中，和/或其可以被发送(例如无线地)至远离微芯片的远端区域。该微芯片系统可以通过电池本地供电或者通过无线传输远程供电。例如参见美国专利申请公开No.2002/0072784。
在一个实施方式中，提供具有储库内容物的装置，该储库内容物包括用于释放的药物分子和传感器/传感组件。例如，该传感器或者传感组件可以位于储库中，或者可以附于该装置的衬底。该传感器能可操控地与该装置联系，例如，通过一微处理器控制或者改变药物释放变量，包括剂量和频率、释放时间、释放的有效速率、药物或者药物组合物的选择，等等。该传感器或者传感组件检测(或不检测)植于体内位点的种类或性质，并进一步将信号传递至用于控制该装置的释放的微处理器。这种信号可以反馈和/或精细控制药物的释放。在另一个实施方式中，该装置包括一个或多个能检测和/或测量患者体内信号的生物传感器(其可以封闭于储库中，直到需要使用)。
在一个方案中，可植入医疗器械包括含有传感器的储库，该传感器如此处所述被密封，来自传感器的信号被发送(通过许多装置，包括电路有线通信系统或者遥感勘测)至分离的给药装置，其可以是可佩带的(即外在的)或者内在的泵，该信号用于控制药物的剂量。
这里，术语“生物传感器”包括将被分析物的化学电势转换为电信号(例如，通过将机械或者热能转换为电信号)的传感装置，也包括直接或间接测量电信号的电极。例如，生物传感器可以测量内部电信号(EKG、EEG、或者其它神经信号)、压力、温度、pH、或者在各种体内位点的组织结构上的机械负载。该来自生物传感器的电信号可以被测量，例如通过一微处理器/控制器，其可以随后将信息发射至远端控制器、其它本地控制器、或者两者皆有。例如，该系统可用于传递或者记录患者的生命指征或者植入外界的信息，例如药物浓度。
在一个实施方式中，该装置包含一个或多个用于葡萄糖监测和胰岛素控制的传感器。来自该传感器的信息可用于活性控制来自同一装置或者来自独立的胰岛素输送装置(例如，常规的胰岛素泵，外带型或植入型)的胰岛素释放。其它实施方式可以用类似方式通过检测其它被分析物而释放其它类型的药物。
在一个方面，该装置适合用于治疗糖尿病。例如，在一个实施方式中，本容纳装置为存储着一系列葡萄糖传感器的可植入的多储库装置形式，其可将(通过有线或无线)葡萄糖读数发射至手持的或者佩带的葡萄糖计型装置，这容许患者自己手控给药胰岛素(例如通过注射)。
储库盖
这里，术语“储库盖”指膜、薄膜、或者其它适于将储库内容物与该储库之外的外界分离的结构。选择去除该储库盖或者使其可透过，即可使该储库的内容物暴露至外界。这里，术语“外界”指该储库外部的外周，包括在植入位点的生物液体和组织，合并入所述多盖储库系统的装置在存储或者体外使用期间存在的空气、液体、和微粒。
在一个优选实施方式中，一个分离的储库盖完全覆盖一个储库开口。在另外的实施方式中，一个分离的储库盖覆盖两个或更多储库开口，但是少于全部储库开口。
在钝化装置中，储库盖由随着时间推移降解、溶解、或者分解的材料或者材料混合物组成，或者由不降解、溶解、或者分解，但是能透过或者能变得可透过分子或者能量的材料或者材料混合物组成。储库盖材料的典型实例包括聚合材料，和非聚合材料，例如金属的多孔形态，半导体，和陶瓷。钝化半导体阻挡层材料包括纳米孔或者微孔硅膜。
在活性装置中，储库盖包括任何能响应所施加的刺激(例如，电场或者电流、磁场、pH变化，或者通过热、化学、电化学，或者机械方法)而碎裂或者透化的材料。适合的储库盖材料的实例包括金、钛、铂、锡、银、铜、锌、合金和共晶材料，例如金-硅和金-锡共晶体。单一装置中可以存在任何钝化或者活性阻挡层的组合。
在各种实施方式中，储库盖是导电的。在一个实施方式中，该储库盖为薄金属膜形式。在另一实施方式中，该储库盖由多层金属组成，例如铂/钛/铂的多层/片结构。例如，其顶层和底层可被选择作为储库盖上的粘附层(通常只超过一部分)，以确保该储库盖与围绕储库开口、储库盖支持体的衬底区域和电介质覆盖层均粘附/结合。在一个具体的实例中，该结构是钛/铂/钛/铂/钛，其中顶层与底层充当粘附层，铂层提供额外的稳定性/生物稳定性，并保护主要的中心钛层。这些层的厚度可以是，例如，中心钛层为约300nm，每一铂层为约40run，粘附钛层为约10到15nm。
用于碎裂或者透化储库盖的控制装置
容纳装置包括促进和控制储库开口的控制装置，例如，用于在所述储库的密封之后，在选定时间碎裂或者透化该储库盖。该控制装置包含结构组件(或多个结构组件)和电子设备(例如，电路和电源)，用于控制释放或者暴露储库内容物的时间。
控制装置可以采取各种形式。在一个实施方式中，储库盖包含通过电热烧蚀碎裂的金属膜，如美国专利申请公开No.2004/0121486A1所描述的，以及包括硬件，电器组件，和软件的控制装置，用以从电源(例如，电池，储能电容器)控制和输送电能至选定的储库盖，从而驱动例如储库开口。例如，该装置可以包括电源，其通过电输入引线、电输出引线，和在它们之间连接的一定数量储库盖而提供电流，从而使储库盖有效碎裂。电力可以通过本地的电池或者(生物)燃料电池供给多盖储库系统的控制装置，或者通过无线传输远端供给，如美国专利申请公开No.2002/0072784中所描述的。在一个实施方式中，特别是对于利用电热烧蚀的装置，该电流源包含一电容器。其可以通过一本地的板载电池或者通过例如一远端的射频信号或者超声进行充电。
在一个实施方式中，控制装置包括输入源、微处理器、定时器、多路分解器(或者多路传输器)。在制造时，该定时器和多路传输(分解)电路可设计为直接合并在衬底表面上。在另一个实施方式中，该控制装置的一些组件是零散组件，其可以系在该装置的储库部，或者从该装置的储库部解下。例如，该控制器和/或电源可以实际上离开该多盖储库装置，但是可控地连接和/或联系至该多盖储库装置上。在一个实施方式中，多盖储库系统的操作将由一板载(例如，在可植入装置之内)的微处理器控制。在又一个实施方式中，使用简单状态的机械，因为其通常较简单，较小，和/或与微处理器相比使用的能量较少。
其它储库开口和释放控制方法描述于美国专利No.5,797,898，No.6,527,762，和No.6,491,666，美国专利申请公开Nos.2004/0121486，2002/0107470A1，2002/0072784A1，2002/0138067A1，2002/0151776A1，20020099359A1，2002/0187260A1，和2003/0010808A1；PCT WO2004/022033A2；PCT WO 2004/026281；和美国专利Nos.5,797,898；6,123,861；和6,527,762；所有这些在此引入作为参考。
制造方法
制造和装配所述装置的基本方法是已知的，或者可以从本领域已知的工艺改良而来。例如参见U.S.专利No.5,797,898；美国专利No.6,123,861；美国专利No.6,527,762；美国专利6,551,838；美国专利申请公开No.2003/0010808；美国专利申请公开No.2002/0099359；美国专利申请公开No.2002/0107470；美国专利申请公开No.2002/0151776；和美国专利申请公开No.2004/0121486，它们全部在此引入作为参考。
在一个实施方式中，同时制造储库盖支持体和储库。储库盖支持体可以用与衬底相同的材料制造。例如，该储库盖支持体和储库可以用本领域中已知的MEMS制造、微组装、微加工、或者微型模制工艺形成。
可以用于制造所述装置的具体制造方法包括硼掺杂步骤，另一个可以用于制造所述装置的具体制造方法包括深反应离子蚀刻(DRIE)。这些方法的示范性步骤(制造顺序)显示于图6和7。
另一个实施方式中，储库盖支持体以和储库形成相分离的步骤形成，并且以结构材料制造。例如，一种此类结构材料是多晶硅。该储库盖支持体可以通过光刻和蚀刻技术用结构材料组成。例如，该储库盖支持体可以由置于包含储库的衬底上的结构材料组成如下：光阻材料图案化为将被储库盖覆盖的储库开口的形式。光阻材料被曝光，使需要的储库开口不被光阻材料覆盖。然后使用任何已知技术蚀刻该结构材料，形成储库盖支持体。本工艺通常在构造层下使用牺牲层(即，可去除层)，以在图案化后开口后，于构造层中临时支持该储库盖。例如，一个用于制造如图3所示装置的工艺包括以下步骤：
(a)在衬底上淀积牺牲层；
(b)淀积一构造层，覆盖牺牲层；
(c)图案化该构造层，形成储库开口，例如通过使用光刻和蚀刻，以选择性地去除构造层而不去除牺牲层；
(d)淀积和图案化储库盖材料(例如，钛/铂/钛/铂)；以及
(e)从衬底的对边自下面去除牺牲层，例如通过使用蚀刻工艺，选择性地去除牺牲层而不去除盖材料或者构造层。
另一实施方式中，储库盖支持体由涂料形成。由涂料形成的储库盖支持体可以用已知的涂覆工艺和复制掩模、阴影掩模、选择性激光去除工艺、或者其它选择性的方法形成。
使用多盖储库系统/装置
此处描述的多盖储库释放/暴露装置和系统可以得到广泛的应用。优选的应用包括药物的控释、生物传感、或者它们的组合。
在一优选实施方式中，多覆盖储库系统为可植入医疗器械的一部分。该可植入医疗器械可以采取广泛种类的形式，并可用于各种治疗和/或诊断应用。在一个实施方式中，该储库长时间地存储和释放药物制剂。例如，该装置用标准外科手术或者最小侵入性的植入工艺植入患者(例如人或者其它脊椎动物)体内，然后根据医师规定的药物治疗所决定的时间表开启储库。示范性的给药应用包括有效分子的释放、包括激素(例如PTH)、类固醇、细胞因子、化疗药物、生长因子、疫苗、基因送递媒介物、抗-VEGF适应配体(aptamers)、和一些止痛剂。
另一个实施方式中，存储和包含一传感器用于选择性暴露，其中储库的开启是根据需要(例如基于堵塞该传感器的需要)或者根据预先决定的程序指示。例如，该储库可以包含压力传感器、化学传感器、或者生物传感器。在一具体实施方式中，该储库包含葡萄糖传感器，例如，该葡萄糖传感器可包含葡萄糖氧化酶，该葡萄糖氧化酶固定于储库内一电极上，并涂有一层或多层可渗透/半渗透膜。因为当所述酶暴露于外界(例如躯体)时会在其计划使用时间之前失去活性，封闭的储库可以保护该酶直至其需要应用。
在又一实施方式中，该装置适于植入充血性心力衰竭患者。在一个实例中，治疗方法包括步骤：(i)将给药模块植入患者，该模块可以选择性释放一种或多种药物进入该患者体内，所述的一种或多种药物可以用于处理或治疗充血性心力衰竭；和(ii)从该植入的模块中释放一种或多种药物，例如，根据一个或多个监控患者所得的参数(例如血压、心电信号、组织阻抗、血氧、血氧饱和度、钠尿肽水平、体重、和它们的组合)。在一个实施方式中，该方法进一步包括，将监控模块植入患者，监控一个或多个患者的参数。该给药模块和该监控模块的交互作用可以被至少一个微控制器加以控制。在一个优选实施方式中，所述一种或多种药物包括钠尿肽。因为一些药物可以导致副作用例如低血压，该监控模块可以监控患者的参数例如血压，药物以小剂量给予，精细滴定该药物的剂量给予患者。
在其它实施方式中，所述多盖储库系统与装置并入各种其它装置中。例如，该密封储库可以整合入其它类型和设计的可植入医疗器械中，例如美国专利申请公开No.2002/0111601所描述的导管和电极。在另一个实例中，其可以并入另一种医疗器械，其中本发明装置和系统将药物释放入一载流液体中，然后该载流液体流动至所需的给药位置，例如美国专利No.6,491,666所举例说明的。密封储库还可以并入药物泵、吸入器或者其它肺部给药装置。
此处描述的多盖储库系统和装置还具有许多体外和商业诊断应用。该装置能够精确地输送大量分子，因此可用于体外应用，例如分析化学和医学诊断，以及生物应用，例如将因子释放到细胞培养中。在其它非医学应用中，该装置用于香精、染料、或者其它有用的化学制品的控制释放。
美国专利5,797,898；6,527,762；6,491,666；和6,551,838；和美国专利申请公开2002/0183721；2003/0100865；2002/0099359；2004/0082937；2004/0127942；2004/0121486；2004/0106914；和2004/0106953中描述了该装置的其他应用；所有这些在此引入作为参考。
本发明可以进一步参考以下的非限制性实施例加以理解。
实施例1-用于制造多-开口和多-盖储库装置的硼扩散方法
所使用的硼扩散方法示意于图11中。其步骤如下：
1)热氧化：淀积2000A的二氧化硅
2)湿式蚀刻以图案化热氧化层
3)硼扩散或者离子注入
4)湿式蚀刻以去除氧化物
5)通过LPCVD淀积200nm低应力氮化物
6)用光阻材料图案化氮化物
7)通过RIE蚀刻氮化物
8)使用乙二胺/邻苯二酚(EDP)，四甲基氢氧化铵(TMAH)或者氢氧化钾(KOH)对硅进行各向异性蚀刻
9)通过溅射淀积金属层。(厚度：12.5nm Ti/2μmAu)。
10)用光阻材料图案化金属层
11)通过稀释HF/王水金蚀刻蚀刻金属层
12)淀积和蚀刻12.5nm钛粘附层
13)图案化储库盖层，用于掀开
14)通过溅射淀积储库盖层(溅射清洗，掀去沉积)
15)进行掀去
16)淀积和蚀刻共形的涂层以钝化芯片
17)化学和机械研磨以及抛光以减薄硅片
18)RIE背面氮化物蚀刻
实施例2-用于制造多-开口和多-盖储库装置的DRIE方法
所采用的深反应离子蚀刻(DRIE)方法示意于图12。其步骤如下：
1)电介质沉积：LPCVD氮化物和PECVD氧化物
2)通过溅射沉积金属层(厚度：12.5nm Ti/2μmAu)。
3)用光阻材料图案化金属层
4)通过稀释HF/王水蚀刻金属层金蚀刻
5)淀积和蚀刻12.5nm钛粘附层
6)图案化储库盖层用于掀去
7)通过溅射淀积储库盖层(溅射清洁，掀去沉积)
8)进行掀去
9)淀积和蚀刻共形的涂层以钝化芯片
10)化学和机械研磨以及抛光以减薄硅晶片
11)厚光阻材料沉积和图案化
12)DRIE蚀刻
13)去除光阻材料
14)厚光阻材料沉积和图案化
15)DRIE蚀刻
16)干式和湿式蚀刻以蚀刻背面介质层
17)去除光阻材料
本文中引用的公开文献作为参考。通过上述的详细说明，所描述的方法与装置的改进和变化对本领域的技术人员显而易见。这种改变和变化应归于所附的权利要求范围之内。

Claims (24)

1、用于控制释放或者暴露储库内容物的装置，包括：
衬底；
至少一个置于衬底内的储库，该储库具有两个或两个以上开口；
储库内容物位于储库内；
两个或两个以上相分离的储库盖，每个储库盖封闭地覆盖至少一个储库开口；和
用于选择性碎裂或者透化储库盖的控制装置。
2、如权利要求1所述的装置，其中所述的两个或两个以上开口在衬底的同一面或者同一侧上。
3、如权利要求1所述的装置，其中所述的储库盖可被单独碎裂或者透化。
4、如权利要求1所述的装置，其中所述的两个或两个以上覆盖选定储库的储库盖可以基本上同时碎裂。
5、如权利要求1所述的装置，其中所述的两个或两个以上覆盖选定储库的储库盖可以依次碎裂。
6、如权利要求1所述的装置，其中所述的两个或两个以上储库盖保持电连通，当施加电流时，可操作地同时碎裂。
7、如权利要求1所述的装置，其中所述的衬底包含至少一个延伸跨过储库内容物的储库盖支持体，其中该两个或两个以上储库盖被该至少一个储库盖支持体部分支持。
8、如权利要求7所述的装置，其中所述的衬底包含两个或两个以上结合在一起的衬底部，所述衬底部的其中之一包含至少一个储库盖支持体。
9、如权利要求1所述的装置，其中所述的储库盖支持体由不同于衬底的涂覆或沉积材料制成。
10、如权利要求1所述的装置，其中所述的储库是微-储库。
11、如权利要求1所述的装置，其中所述的储库盖包含金属膜。
12、如权利要求1所述的装置，其中所述的控制装置碎裂所述储库盖。
13、如权利要求12所述的装置，其中所述的储库盖碎裂作用包括电热烧蚀。
14、如权利要求12所述的装置，其中所述的储库盖碎裂作用包括化学反应、溶解、生物降解、机械破坏、相变、或者它们的组合。
15、如权利要求12所述的装置，其中所述的储库盖为导电材料，其进一步包括电输入引线和电输出引线，两者皆连接至所述储库盖，通过输入引线和输出引线施加电流，当流经储库盖时，储库盖被碎裂，从而释放或者暴露储库内容物。
16、如权利要求1所述的装置，其中所述的储库内容物包括药物。
17、如权利要求1所述的装置，其中所述的储库内容物包括传感器或者其组件。
18、如权利要求1所述的装置，其中所述的衬底包括成一阵列的两个或两个以上储库。
19、如权利要求1所述的装置，其中所述的储库包括三个或者三个以上储库开口以及相应的储库盖。
20、如权利要求1所述的装置，其进一步包括致动电子装置和电源，其中所述装置经封装，用于植入人或者动物患者。
21、如权利要求1所述的装置，其中所述的储库盖包含下列金属：金、铂、钛、锡和合金以及它们的其他组合。
22、用于控制释放分子的方法，包括：
在预定位置放置权利要求1所述装置，其中所述的储库内容物包含用以释放的化学分子；
控制储库盖的扩散透过或者其碎裂作用，使所述分子通过该装置向外到达预定位置。
23、用于控制暴露固定化的试剂或者次级装置的方法，包括：
在预定位置放置权利要求1所述的装置，其中所述的储库内容物包括固定化的试剂、次级装置，或者它们的组合；
控制所述储库盖的碎裂作用，以在预定位置将储库内容物暴露至外界。
24、权利要求1所述装置的制造方法，包括硼掺杂方法或DRIE方法。
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