一種粘貼式空心微針陣列及其制造方法
【專利摘要】本發明提供一種粘貼式空心微針陣列，包括一個高強度的硬質平板，平板正面設有一組空心微針陣列，微針長度為0.1~3mm，所述平板背面設有彈性空腔，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滑后刺入粘流態彈性高分子預聚體中，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，施壓成型；冷卻后分離，得到含微針陣列的硬質平板；于平板背側粘接彈性空腔得到粘貼式空心微針陣列裝置。本發明制造工藝簡單快速、成本低廉、模板可反復使用、產品可批量生產、操作簡便快捷，在取體液、經皮給藥、過敏原測試、生物醫學電極與皮膚美容等領域廣泛應用。
【專利說明】一種粘貼式空心微針陣列及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微陣列領域，更具體地，涉及一種粘貼式空心微針陣列及其制造方法。【背景技術】
[0002]現今的臨床生化檢測和治療的基礎是體液(特別是全血）的采集和藥物的輸送，建立安全、有效、對患者負擔小的體液交換模式極為重要。現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患者進行末梢取血的醫療儀器，采血方式無痛安全，但需要專業的中小型儀器，操作門檻高，耗費資源高，不具普適應用價值；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靜脈進行抽取或注射操作；后兩種方法會造成患者較大的痛感，也造成了許多人有其是兒童對其產生恐懼感，其操作也需要一定的工作經驗。[0003]為解決這樣的問題，出現了一些相關專利，如中國國家專利申請號為CN201120424868. 6的無痛采血針，通過快速扎針采血方法達到無痛，采血效率低；專利申請號為CN03137552. 9的生物醫學無痛采血微針芯片及其制備方法則是制備方法更復雜、高成本，未采用陣列思想提高效率；如專利號為CN 200710115834. 7的一種微針按摩器及其生產方法則只是一種滾輪型的微針陣列，無法直接進行內外環境的交流，由于其為實心微針，同樣孔徑創傷更大。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術的不足，創建一種更為簡單有效的通過粘貼操作即可實現的體液交換模式，本發明首先提供一種粘貼式空心微針陣列，包括一個平板，平板上設有一組空心微針頭，空心微針頭的長度為O. 1-3 mm，所述的平板設有空腔，所述的空腔與微針頭的空腔連通。
[0005]所述的空腔中為負壓或載有藥物。
[0006]所述的平板上覆蓋有若干個空心微針頭。
[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，用潤滑劑潤滑微針頭陣列，
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域內，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利用。
[0013]根據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用。
[0014]本發明是想創造一種更便捷的人體內環境與外界的交換模式(主要是血樣采集和經皮給藥)，并為其提供一種低成本的“操作平臺”。以簡單的粘貼操作，通過眾多的微孔道將負壓腔內的真空或其他物質與人體體液進行交換。
[0015]本發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)，為家庭醫療、個人護理等方面做出貢獻。如：糖尿病人等需要定時在家中或其他場所進行血檢等操作的病人，便可自行通過簡單的“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；在醫療、美容領域，對相關技術進行革新。如：皮膚美容技術中，可通過本發明將手術部位的內外環境聯通，排除毒素、導入營養物質或其他操作；還可以結合基因芯片微陣列技術在采血微針陣列的每個針頭后的空腔中儲存不同的檢測物質，可同時進行多次檢測，有望在血檢和過敏原測試等方面得到應用。
[0016]本發明具有以下優點：
I.本發明區別于常見的注射器或刺血針只能人為控制刺入深度，本發明的粘貼式取血器由自身規格決定刺入深度。任何人都能通過該裝置進行簡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.本發明區別于刺血式(或瀉血式)和注射式，粘貼式是一種全新的人體內環境與外界溝通的方式。通過無數微小(微米級乃至納米級）的針頭打開的孔道，將體液環境外取血器本身附帶的空腔相連，再通過負壓或毛細管作用等完成人體內環境與外界的高效溫和式交流。
[0018]3.本發明將微針頭的功能通過陣列方式得到加強，在保證流量(效率）的前提下，減緩血/藥流對人體的壓力。
[0019]4.本發明可結合微陣列技術實現不同功能的集成，可實現不同檢測功能的集成，可在靈敏度高、需多次檢測的檢測領域中應用，如過敏原的皮試等。
[0020]5.本發明操作更加簡單、高效，只需簡單的“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，對皮膚損傷小；（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度，通過選擇取血器規格而非人工操作可精確調節刺入深度，防止刺激或刺入主要的（大的）神經或血管，從而降低疼痛感、減少對血管的損傷；（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的壓力。
【專利附圖】
【附圖說明】[0021]圖I為實施例I的結構圖。
[0022]圖2為實施例2的結構圖。
[0023]圖3為實施例I的制作流程圖。
[0024]圖4為實施例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品針頭實物圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實施例進一步詳細說明本發明。除非特別說明，本發明采用的試劑、設備和方法為本【技術領域】常規市購的試劑、設備和常規使用的方法。
[0028]實施例I負壓采血/經皮給藥貼
制備的成品如圖I所示，制備過程如圖3所示。
[0029]I.針體潤滑：用凡士林或其他潤滑劑對金屬微針陣列內壁以及粗糙的正面進行潤滑處理；
2.預熱處理：將聚二甲基硅氧烷（PDMS)的A和B組分按質量配比1:10=A:B混合，在充分攪拌后抽去空氣后放入70°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的PDMS中，使粗糙的正表面沒入PDMS混合物內2~3 mm后，固定整個裝置；
4.真空抽氣：對整個裝置用真空泵抽真空O.5^1 min ；
5.加熱固化：將整個裝置放入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域內，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應方位覆蓋有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]實施例2末梢(微量）采血貼 制作步驟和實施例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]實施例3電滲采血/經皮給藥貼 制作步驟與實施例I相同，不同的是：
選用能在體液中產生表面帶電荷的材料，如聚胺、聚酰胺、聚苯醚等，本實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。
【權利要求】
1.一種粘貼式空心微針陣列，其特征在于，包括一個平板，平板上設有一組陣列的空心微針，空心微針的長度為O. 1-3 mm，所述的平板設有空腔，所述的空腔與微針頭的空腔連通。
2.根據權利要求1所述的粘貼式空心微針陣列，其特征在于，所述的空腔中為負壓或載有藥物。
3.根據權利要求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量的空心微針。
4.根據權利要求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，用潤滑劑潤滑微針頭陣列； 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域內，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.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S2所述的預熱為放置于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.根據權利要求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.根據權利要求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度為O. 1-3 mm。
9.根據權利要求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利用。
10.一種權利要求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用。
【文檔編號】A61B5/15GK103829954SQ201410076329
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】周建華, 張力, 吳云瑾 申請人:中山大學