一種粘貼式空心微針陣列及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種粘貼式空心微針陣列，包括一個(gè)高強(qiáng)度的硬質(zhì)平板，平板正面設(shè)有一組空心微針陣列，微針長(zhǎng)度為0.1~3mm，所述平板背面設(shè)有彈性空腔，所述空腔與微針頭的空腔連通，制備方法為：將空心金屬微針陣列潤(rùn)滑后刺入粘流態(tài)彈性高分子預(yù)聚體中，抽真空處理；加熱固化后，將固體彈性高分子與金屬分離，得到帶有凹坑陣列的彈性模板；將熱塑性材料覆蓋彈性模板并加熱融化成粘流態(tài)，施壓成型；冷卻后分離，得到含微針陣列的硬質(zhì)平板；于平板背側(cè)粘接彈性空腔得到粘貼式空心微針陣列裝置。本發(fā)明制造工藝簡(jiǎn)單快速、成本低廉、模板可反復(fù)使用、產(chǎn)品可批量生產(chǎn)、操作簡(jiǎn)便快捷，在取體液、經(jīng)皮給藥、過敏原測(cè)試、生物醫(yī)學(xué)電極與皮膚美容等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
【專利說明】一種粘貼式空心微針陣列及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微陣列領(lǐng)域，更具體地，涉及一種粘貼式空心微針陣列及其制造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)今的臨床生化檢測(cè)和治療的基礎(chǔ)是體液(特別是全血）的采集和藥物的輸送，建立安全、有效、對(duì)患者負(fù)擔(dān)小的體液交換模式極為重要。現(xiàn)有的體液交換方法主要分為：注射針型、刺血針型、激光型。激光采血儀是一款利用激光脈沖對(duì)患者進(jìn)行末梢取血的醫(yī)療儀器，采血方式無(wú)痛安全，但需要專業(yè)的中小型儀器，操作門檻高，耗費(fèi)資源高，不具普適應(yīng)用價(jià)值；刺血針則是刺破皮膚后擠壓刺破處，從擠出的液滴中獲得血樣，由于其曝露于空氣中會(huì)污染樣品；注射針則是以靜脈穿刺的方法通過皮下注射針對(duì)靜脈進(jìn)行抽取或注射操作；后兩種方法會(huì)造成患者較大的痛感，也造成了許多人有其是兒童對(duì)其產(chǎn)生恐懼感，其操作也需要一定的工作經(jīng)驗(yàn)。[0003]為解決這樣的問題，出現(xiàn)了一些相關(guān)專利，如中國(guó)國(guó)家專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201120424868. 6的無(wú)痛采血針，通過快速扎針采血方法達(dá)到無(wú)痛，采血效率低；專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N03137552. 9的生物醫(yī)學(xué)無(wú)痛采血微針芯片及其制備方法則是制備方法更復(fù)雜、高成本，未采用陣列思想提高效率；如專利號(hào)為CN 200710115834. 7的一種微針按摩器及其生產(chǎn)方法則只是一種滾輪型的微針陣列，無(wú)法直接進(jìn)行內(nèi)外環(huán)境的交流，由于其為實(shí)心微針，同樣孔徑創(chuàng)傷更大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，創(chuàng)建一種更為簡(jiǎn)單有效的通過粘貼操作即可實(shí)現(xiàn)的體液交換模式，本發(fā)明首先提供一種粘貼式空心微針陣列，包括一個(gè)平板，平板上設(shè)有一組空心微針頭，空心微針頭的長(zhǎng)度為O. 1-3 mm，所述的平板設(shè)有空腔，所述的空腔與微針頭的空腔連通。
[0005]所述的空腔中為負(fù)壓或載有藥物。
[0006]所述的平板上覆蓋有若干個(gè)空心微針頭。
[0007]所述的空心微針頭的直徑為200 ηm-0. 8 mm。
[0008]更進(jìn)一步提供一種上述的粘貼式空心微針陣列的制備方法，包括以下步驟：
S1.取微針頭陣列，用潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑微針頭陣列，
S2.按重量比1:10=A:B混合聚二甲基硅氧烷的A和B組分，攪拌，預(yù)熱，得混合液，
S3.將SI所得的微針頭陣列緩慢插入S2所得的混合液中，固定，抽真空，
固化，脫模，得聚二甲基硅氧烷模具，
S4.在保持中心柱的豎直的條件下，將聚苯乙烯粉末鋪展于模具中央的凹陷區(qū)域內(nèi)，用兩塊平整的重物將模具上下兩面包夾住，再將其置于200-230 °C的馬弗爐中35-1O min ；
S5.冷卻固化，即得聚苯乙烯微納米針頭陣列，
S6.制備具有凹形的彈性聚二甲基硅氧烷空腔，將其粘附于聚苯乙烯微納米針頭陣列背面，即得黏貼式取血器。
[0009]步驟S2所述的預(yù)熱為放置于70°C的烘箱中6. 5^7. 5 min或放置于80°C的烘箱中
1.5~2 min。
[0010]步驟S3所述的微針頭陣列緩慢插入混合液2~3 mm,步驟S3所述的固化為放置于70 °〇的烘箱中8~12 min或放置于80 °〇的烘箱中4飛min。
[0011]步驟S3所得聚二甲基硅氧烷模具的中心柱的長(zhǎng)度為O. f 3 mm。
[0012]步驟S3所得的聚二甲基硅氧烷模具可以反復(fù)利用。
[0013]根據(jù)需求再提供一種上述的粘貼式空心微針陣列在制備生物電極的、載藥的或體液采集的器具中的應(yīng)用。
[0014]本發(fā)明是想創(chuàng)造一種更便捷的人體內(nèi)環(huán)境與外界的交換模式(主要是血樣采集和經(jīng)皮給藥)，并為其提供一種低成本的“操作平臺(tái)”。以簡(jiǎn)單的粘貼操作，通過眾多的微孔道將負(fù)壓腔內(nèi)的真空或其他物質(zhì)與人體體液進(jìn)行交換。
[0015]本發(fā)明將面向更普遍的日常生活和更廣泛的群體大眾(年齡或職業(yè))，為家庭醫(yī)療、個(gè)人護(hù)理等方面做出貢獻(xiàn)。如：糖尿病人等需要定時(shí)在家中或其他場(chǎng)所進(jìn)行血檢等操作的病人，便可自行通過簡(jiǎn)單的“一貼一撕”操作獲得血樣，而非用注射針或刺血針，避免疼痛感或血樣的污染；在醫(yī)療、美容領(lǐng)域，對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行革新。如：皮膚美容技術(shù)中，可通過本發(fā)明將手術(shù)部位的內(nèi)外環(huán)境聯(lián)通，排除毒素、導(dǎo)入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或其他操作；還可以結(jié)合基因芯片微陣列技術(shù)在采血微針陣列的每個(gè)針頭后的空腔中儲(chǔ)存不同的檢測(cè)物質(zhì)，可同時(shí)進(jìn)行多次檢測(cè)，有望在血檢和過敏原測(cè)試等方面得到應(yīng)用。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
I.本發(fā)明區(qū)別于常見的注射器或刺血針只能人為控制刺入深度，本發(fā)明的粘貼式取血器由自身規(guī)格決定刺入深度。任何人都能通過該裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單的粘貼操作從而完成采血工作，大大降低了它的使用要求，幾乎零門檻。
[0017]2.本發(fā)明區(qū)別于刺血式(或?yàn)a血式)和注射式，粘貼式是一種全新的人體內(nèi)環(huán)境與外界溝通的方式。通過無(wú)數(shù)微小(微米級(jí)乃至納米級(jí)）的針頭打開的孔道，將體液環(huán)境外取血器本身附帶的空腔相連，再通過負(fù)壓或毛細(xì)管作用等完成人體內(nèi)環(huán)境與外界的高效溫和式交流。
[0018]3.本發(fā)明將微針頭的功能通過陣列方式得到加強(qiáng)，在保證流量(效率）的前提下，減緩血/藥流對(duì)人體的壓力。
[0019]4.本發(fā)明可結(jié)合微陣列技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同功能的集成，可實(shí)現(xiàn)不同檢測(cè)功能的集成，可在靈敏度高、需多次檢測(cè)的檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用，如過敏原的皮試等。
[0020]5.本發(fā)明操作更加簡(jiǎn)單、高效，只需簡(jiǎn)單的“一貼一撕”操作即可；與激光采血相t匕，制造成本更低，在日常生活中應(yīng)用更廣；與注射針和刺血針相比，更具溫和性，（I)針頭微小，打開的孔道極細(xì)，對(duì)皮膚損傷小；（2)通過與皮膚的緊貼，以皮膚表面為基平面，針頭刺入深度即為針頭長(zhǎng)度，通過選擇取血器規(guī)格而非人工操作可精確調(diào)節(jié)刺入深度，防止刺激或刺入主要的（大的）神經(jīng)或血管，從而降低疼痛感、減少對(duì)血管的損傷；（3)通過陣列的眾多微小的針頭，能在保證流量的前提下減緩在藥物輸送或血樣采集時(shí)的壓力。
【專利附圖】

【附圖說明】[0021]圖I為實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3為實(shí)施例I的制作流程圖。
[0024]圖4為實(shí)施例2的制作流程圖。
[0025]在圖3和圖4中，I為金屬針頭，2為熔融PDMS，3為固化PDMS，4為熔融PS，5為固Kps。
[0026]圖5為粘貼式微針陣列最終產(chǎn)品針頭實(shí)物圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、設(shè)備和方法為本【技術(shù)領(lǐng)域】常規(guī)市購(gòu)的試劑、設(shè)備和常規(guī)使用的方法。
[0028]實(shí)施例I負(fù)壓采血/經(jīng)皮給藥貼
制備的成品如圖I所示，制備過程如圖3所示。
[0029]I.針體潤(rùn)滑：用凡士林或其他潤(rùn)滑劑對(duì)金屬微針陣列內(nèi)壁以及粗糙的正面進(jìn)行潤(rùn)滑處理；
2.預(yù)熱處理：將聚二甲基硅氧烷（PDMS)的A和B組分按質(zhì)量配比1:10=A:B混合，在充分?jǐn)嚢韬蟪槿タ諝夂蠓湃?0°C烘箱中6. 5^7. 5 min (或80°C、1. 5^2 min)；
3.固定微針：將金屬空心微針陣列緩慢插入仍處于液態(tài)的PDMS中，使粗糙的正表面沒入PDMS混合物內(nèi)2~3 mm后，固定整個(gè)裝置；
4.真空抽氣：對(duì)整個(gè)裝置用真空泵抽真空O.5^1 min ；
5.加熱固化：將整個(gè)裝置放入70°C烘箱中直至完全固化，約8~12min (或80 °C，4~6min)；
6.拔取微針：將固化的PDMS混合物與金屬微針陣列分離，并修剪PDMS模具中過高的中心柱至3. O mm (即使中心柱高出于模具水平面約3 mm)；
7.融化材料：在保持中心柱的豎直的前提下將聚苯乙烯粉末（Polystyrene,PS)鋪于模具中央的凹陷區(qū)域內(nèi)，用兩塊平整的重物將模具上下兩面包夾住，再將其置于200-230°C的馬弗爐中35~50 min ；
8.冷卻固化：取出整體，平放于水平面上冷卻O.5^1 min，移開重物，分離PS和PDMS，若PS微針陣列背面針頭對(duì)應(yīng)方位覆蓋有PS膜，則小心將其去除；
9.粘附空腔：制作凹形的具有彈性的PDMS混合物空腔，并將其粘附于PS微針陣列的背面。
[0030]實(shí)施例2末梢(微量）采血貼 制作步驟和實(shí)施例I相同，不同的是：
第6步修剪中心柱使其低于最高水平面約I mm ；
第8步分離PS和PDMS混合物后所得的PS微針陣列即為所需采血貼。
[0031]最后得到如圖2所示。
[0032]實(shí)施例3電滲采血/經(jīng)皮給藥貼 制作步驟與實(shí)施例I相同，不同的是：
選用能在體液中產(chǎn)生表面帶電荷的材料，如聚胺、聚酰胺、聚苯醚等，本實(shí)施例使用高硬度聚胺替換聚苯乙烯；第9步粘附的空腔中帶有柔性電極。
【權(quán)利要求】
1.一種粘貼式空心微針陣列，其特征在于，包括一個(gè)平板，平板上設(shè)有一組陣列的空心微針，空心微針的長(zhǎng)度為O. 1-3 mm，所述的平板設(shè)有空腔，所述的空腔與微針頭的空腔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘貼式空心微針陣列，其特征在于，所述的空腔中為負(fù)壓或載有藥物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘貼式空心微針陣列，其特征在于，所述的平板上覆蓋有一定數(shù)量的空心微針。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘貼式空心微針陣列，其特征在于，所述的空心微針頭的直徑為 200 nm~0. 8 mm。
5.一種權(quán)利要求1所述的粘貼式空心微針陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： S1.取金屬空心微針陣列，用潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑微針頭陣列； S2.按重量比1:10=A:B混合聚二甲基硅氧烷的A和B組分，攪拌，預(yù)熱，得混合物； S3.將SI所得的微針頭陣列緩慢插入S2所得的混合液中，固定，抽真空，固化，脫模，得聚二甲基硅氧烷模具； S4.在保持中心柱的豎直的條件下，將聚苯乙烯粉末鋪展于模具中央的凹陷區(qū)域內(nèi)，用兩塊平板將模具上下兩面包夾住，再將其置于20(T230 °C的馬弗爐中35飛O min ； S5.冷卻固化，即得聚苯乙烯微納米針頭陣列； S6.制備具有凹形的彈性聚二甲基硅氧烷空腔，將其粘附于聚苯乙烯微納米針頭陣列背面，即得粘貼式空心微針陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S2所述的預(yù)熱為放置于70V的烘箱中6. 5~7. 5 min或放置于80°C的烘箱中I. 5~2 min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S3所述的微針頭陣列緩慢插入混合液2~3 mm，步驟S3所述的固化為放置于70 1：的烘箱中8~12 min或放置于80°C的烘箱中4~6 min。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S3所得聚二甲基硅氧烷模具的中心柱的長(zhǎng)度為O. 1-3 mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S3所得的聚二甲基硅氧烷模具可以反復(fù)利用。
10.一種權(quán)利要求1所述的粘貼式空心微針陣列在制備載藥的或取體液的器具中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】A61B5/15GK103829954SQ201410076329
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】周建華, 張力, 吳云瑾 申請(qǐng)人:中山大學(xué)