專利名稱：基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的裝置，尤其涉及的是一種基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，微機(jī)電系統(tǒng)MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得許多應(yīng)用于醫(yī)療經(jīng)皮給藥的微針已經(jīng)被加工出來(lái)，但這些微針在給藥時(shí)還是需要人工操作，如何減少人工操作使得給藥自動(dòng)化是亟待解決的問題。經(jīng)皮給藥系統(tǒng)一般有兩種空心微針給藥系統(tǒng)和實(shí)心微針給藥系統(tǒng)。相對(duì)于實(shí)心微針給藥系統(tǒng)，空心微針給藥系統(tǒng)利于持續(xù)控制從而更易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。實(shí)心系統(tǒng)需在針體表面包覆藥物，釋放完后需重新包覆，不利于長(zhǎng)久持續(xù)控制。因此，如何研制更好的空心微針給藥系統(tǒng)是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。目前完全集成的空心微針給藥系統(tǒng)還未有應(yīng)用的先例，一方面由于給藥系統(tǒng)的動(dòng)力不足使得藥液很難自動(dòng)進(jìn)取，另一方面，針體的通道通常是直上直下的一個(gè)通道，使得藥液只能通過(guò)針體的尖端釋放，效率低。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，N. Roxhed, B. Samel等人在IEEEhternational Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS) (2006) :414-417 M 文 “Compact, Seamless Integration of Active Dosing andActuation with Microneedles for Transdermal Drug Delivery”(“用于經(jīng)皮給藥的定量控制和驅(qū)動(dòng)微針系統(tǒng)”《IEEE國(guó)際微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)會(huì)議》)。該文中提及的加工經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的方法是采用多層結(jié)構(gòu)制作微針經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，即采用微針陣列芯片與電子加熱芯片結(jié)合組成微針系統(tǒng)。通過(guò)加熱芯片以調(diào)節(jié)溫度控制注入藥液從空心微針流出的流量。但是，這樣一方面增大了工藝的復(fù)雜性， 另一方面，加熱控制的效率低，效果不明顯，而且加熱容易造成大分子藥物失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，使得驅(qū)動(dòng)藥物的動(dòng)力更有效、持久，藥物進(jìn)入生物體的效率更高，以解決藥物通過(guò)直上直下的通道擴(kuò)散慢、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力不足等問題，而且本發(fā)明具有制作工藝簡(jiǎn)單，更有利于控制的特點(diǎn)。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所述的基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，包括多孔微針、聚合物薄膜、 泵、進(jìn)液管、出液管、藥液進(jìn)藥池、藥液儲(chǔ)藥池，其中聚合物薄膜包裹住多孔微針一部分，使得針尖一小部分和微針基底露出多孔結(jié)構(gòu)，多孔微針與藥液進(jìn)藥池連接，藥液進(jìn)藥池與出液管一端連接，出液管另一端與進(jìn)液管一端在泵內(nèi)連通，進(jìn)液管另一端與藥液儲(chǔ)藥池連接。所述的多孔微針為多孔材料制作，其上每個(gè)小孔的孔徑為1 50 μ m。所述小孔可以分布在多孔微針的各個(gè)方向上。所述的聚合物薄膜為采用生物相容性好的聚合物制作而成。
所述的泵為帶電源的微型蠕動(dòng)泵或微型壓電泵。所述的進(jìn)液管和出液管采用聚四氟乙烯材料制作而成。所述的藥液進(jìn)藥池和藥液儲(chǔ)藥池為柔性聚合物材料制作而成，它們分別是藥液進(jìn)入多孔微針的儲(chǔ)存槽和原始藥液的儲(chǔ)存槽。本發(fā)明首先在泵里使得進(jìn)液管和出液管連通；其次進(jìn)液管連接上藥物儲(chǔ)藥池，出液管連接上藥液進(jìn)藥池，密封好；然后藥液進(jìn)藥池接上多孔微針，密封好。使用時(shí)，多孔微針刺入皮膚，泵帶動(dòng)藥液儲(chǔ)藥池，使得其里邊的藥液通過(guò)進(jìn)液管進(jìn)入出液管，然后由出液管進(jìn)入藥液進(jìn)藥池，進(jìn)藥池中的藥液通過(guò)多孔微針里的孔進(jìn)入生物體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用多孔微針取代空心微針，使得藥液可以通過(guò)多孔微針上多個(gè)方向的孔通道擴(kuò)散流出，增加了藥液進(jìn)入生物體的通道，而且每個(gè)孔都很微小，使得藥液流量更易于控制。采用聚合物薄膜封裝微針表面漏液的孔，生物相容性好，密封性好，節(jié)約藥液。采用帶電源的泵驅(qū)動(dòng)藥液流出藥液儲(chǔ)藥池和進(jìn)入藥液進(jìn)藥池，泵的工作穩(wěn)定，能保證給藥效率。藥液進(jìn)藥池與藥液儲(chǔ)液池為柔性聚合物材料制作，柔性好，易加工。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的多孔微針示意圖。圖中標(biāo)號(hào)泵1、多孔微針2、聚對(duì)二甲苯薄膜3、多孔微針2上的孔4、藥液進(jìn)藥池5、出液管 6、藥液儲(chǔ)藥池7、進(jìn)液管8。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括泵1、多孔微針2、聚對(duì)二甲苯(Parylene) 3、多孔微針 2上的孔4、藥液進(jìn)藥池5、出液管6、藥液儲(chǔ)藥池7、進(jìn)液管8，其中多孔微針2表面一部分被聚對(duì)二甲苯薄膜3封裝并與藥液進(jìn)藥池5連接，藥液進(jìn)藥池5與出液管6的一端連接，出液管6另一端與進(jìn)液管8在泵1內(nèi)連接在一起，進(jìn)液管8另一端與藥液儲(chǔ)藥池7連接。如圖1所示，泵1為微型蠕動(dòng)泵，蠕動(dòng)泵帶動(dòng)藥液在進(jìn)液管8和出液管6之間流動(dòng)， 藥液不流過(guò)泵腔體。因此泵不易被污染，工作穩(wěn)定。本實(shí)施例中，藥液進(jìn)藥池5和藥液儲(chǔ)藥池7采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)澆鑄而成，它們分別是藥液進(jìn)入多孔微針的儲(chǔ)存槽和原始藥液的儲(chǔ)存槽。本實(shí)施例中，進(jìn)液管8和出液管6由耐腐蝕的聚四氟乙烯材料制作而成，化學(xué)穩(wěn)定性好。如圖2所示，多孔微針2包括多個(gè)小孔4。本實(shí)施例選用多孔不銹鋼金屬切割成微方柱，然后在電解液中腐蝕得到不銹鋼多孔微針。本實(shí)施例中，不銹鋼針體上的各個(gè)方向上都分布有小孔4，使得藥液通過(guò)微針進(jìn)入生物體更容易。
本實(shí)施例的工作原理為多孔微針2刺入皮膚時(shí)，泵1帶動(dòng)藥液儲(chǔ)藥池7，使得其里邊的藥液通過(guò)進(jìn)液管8進(jìn)入出液管6，然后由出液管6進(jìn)入藥液進(jìn)藥池5，進(jìn)藥池5中的藥液通過(guò)多孔微針2里的孔4進(jìn)入生物體。本實(shí)施例中首先在泵1里使得進(jìn)液管8和出液管6連通；其次進(jìn)液管8連接上藥物儲(chǔ)藥池7，出液管6連接上藥液進(jìn)藥池5，密封好；然后藥液進(jìn)藥池5接上多孔微針2，密封好。本實(shí)施例可根據(jù)具體的應(yīng)用要求，采用相應(yīng)的尺寸。如下表1列出了整個(gè)經(jīng)皮給藥系統(tǒng)尺寸大小為3X3X3cm3的一組設(shè)計(jì)參數(shù)。表1 3 X 3 X 3cm3尺寸經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的一組設(shè)計(jì)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，包括多孔微針、聚合物薄膜、泵、進(jìn)液管、 出液管、藥液進(jìn)藥池以及藥液儲(chǔ)藥池，其中聚合物薄膜包裹住多孔微針一部分，使得針尖一小部分和微針基底露出孔結(jié)構(gòu)，多孔微針與藥液進(jìn)藥池連接，藥液進(jìn)藥池與出液管的一端連接，出液管另一端與進(jìn)液管在泵內(nèi)連通，進(jìn)液管的另一端與藥液儲(chǔ)藥池連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，其特征是，所述的多孔微針為多孔材料制作，其上每個(gè)小孔的孔徑為1 50 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，其特征是，所述小孔分布在多孔微針的各個(gè)方向上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，其特征是，所述的聚合物薄膜為采用生物相容性好的聚合物制作而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，其特征是，所述的泵為帶電源的微型蠕動(dòng)泵或微型壓電泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，其特征是，所述的進(jìn)液管和出液管采用聚四氟乙烯材料制作而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，其特征是，所述的藥液進(jìn)藥池和藥液儲(chǔ)藥池采用柔性聚合物材料制作而成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于多孔微針結(jié)構(gòu)的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，包括多孔微針、聚合物薄膜、泵、進(jìn)液管、出液管、藥液進(jìn)藥池以及藥液儲(chǔ)藥池，其中聚合物薄膜包裹住多孔微針一部分，使得針尖一小部分和微針基底露出多孔結(jié)構(gòu)，多孔微針與藥液進(jìn)藥池連接，藥液進(jìn)藥池與出液管一端連接，出液管另一端與進(jìn)液管一端在泵內(nèi)連通，進(jìn)液管另一端與藥液儲(chǔ)藥池連接。微針為多孔結(jié)構(gòu)，因此藥液進(jìn)入生物體的通道多；泵為帶電源的泵，流量穩(wěn)定。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，體積小，效率高。
文檔編號(hào)A61M37/00GK102553066SQ20111044972
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者劉景全, 李以貴, 楊斌, 楊春生, 閆肖肖 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)