专利名称：一种基于微加工技术的无痛微针阵列的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及药物控释装置，特别涉及到一种基于微加工技术的无痛微针阵列。
背景技术：
药物透皮吸收的主要障碍来自人类皮肤的角质层，大约10～15μm厚。传统的注射给药，针头要穿透皮肤进入到深层组织才能有效的输送药物，但是容易引起感染和痛楚，特别对一些忌口服，剂量小，需频繁注射的药物，传统的注射给药越来越显示出其局限性。如何才能高效率的、准确的、无痛苦的将药物输送到人的体内，近年来成为国内外研究的热点。微针便是其中研究的热点之一。微针的加工是以MEMS微加工工艺为依托，采用晶体硅、聚合物、金属等作为基本材料。针头能够刺透角质层进入表皮层深处而触不到真皮层组织的神经，使患者感觉不到痛楚，而且针孔小，对皮肤的破坏程度小，减少了受感染的几率。
选择微针的材料和加工工艺是制作微针阵列的关键。目前，用于微针制作的各种材料主要包括硅，金属和PMMA聚合物，相应的阵列加工技术主要包括DRIE(Deep Reactive Ion Etching)，LIGA(德语Lithographic GalvanoformingAbforming的缩写，意思是光刻、电铸、塑铸)，DEM(非硅三维微加工新技术，其中D、E、M三个字母分别代表深层刻蚀，微电铸，微复制的英文缩写)等技术。而硅则是目前制作微针阵列的主要材料。但是由于硅易脆断，可以另外附加一些材料制成合成“硅”，来改善硅易脆断的性能。另外一些金属，由于其延展性较好和比较容易在微结构上铸模或电镀，如钯，镍等，也被用来作制造微针的材料。
发明内容
本实用新型的目的提供一种基于微加工技术的无痛微针阵列，满足微针给药的实际需要，为患者带来方便和减少痛苦。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下在底面开有槽的基板上由一组等距分布的圆锥形中空微针组成的微针阵列，微针针孔偏在针头的一侧，微针针孔与基板底面的槽相连通。
所说圆锥形中空微针的长度为100～150μm，锥底外径为50～80μm，微针针孔内径为10～40μm，微针针孔针孔长度为80～100μm，微针针间距为100～120μm。
基板的材料为硅或金属或PMMA聚合物。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益的效果是1、针头尖利，能够刺穿角质层，而且微针在刺透皮肤时，侧面会有压力，使微针发生扰曲而可能被折断，所以材料有足够的强度来承受这些压力；2、具有较高的深宽比和阵列结构，因为皮肤性质的存在个体差异，而且毛细血管的分布是随机的，因此需要一定的传输面积来保证药物控释的有效性，同时采用阵列结构可以保证药物的输送效率；3、每个针头刺破皮肤的面积要小，以减少对皮肤的破坏程度，降低受感染的几率。利用目前的微加工工艺，针头直径可以做到几十微米。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1A区域放大的剖面图；图3是微针阵列刺入皮肤的示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型它包括在底面开有槽4的基板2上由一组等距分布的圆锥形中空微针1组成的微针阵列，微针针孔偏在针头的一侧，微针针孔与基板底面的槽4相连通。
所说圆锥形中空微针1的长度L为100～150μm，锥底外径D为50～80μm，微针针孔内径d为10～40μm，微针针孔针孔长度1为80～100μm，微针1针间距S为100～120μm。
本实用新型用于药物控释的一种微针阵列的加工方法1)对硅片进行氧化处理，生成一层二氧化硅氧化膜，然后对硅片清洗、干燥；2)在硅片一面上甩上一层光刻胶，然后与布有针孔阵列图案的掩膜板对准，固定好，在UV光下曝光；3)把曝过光的硅片放到显影液中浸泡，将因曝光而发生质变的光刻胶溶解掉，再用丙酮清洗掉残留在硅片上的光刻胶；4)用氟化氢除去暴露的二氧化硅氧化膜，放到DI(didymium)水中漂洗干净；5)用DRIE(Deep Reactive Ion Etching)刻蚀工艺来刻蚀暴露的硅晶体，精确控制DRIE刻蚀的速度和程度，即可得到深宽比较高的针孔结构；
6)在硅片的另一面再甩上一层光刻胶，然后与刻针头用的掩膜板对准，放到UV光下曝光，重复前面的操作步骤，就可以刻出排列整齐的针头阵列。
此微针阵列不是一个完整的装置，而只是药物控释装置的一个元件，起到刺破角质层、利于药物输送的功能，不仅输送效率高，而且有无痛觉，少感染的优点。具体应用时，可以在基板的背面刻出一个槽，便于药物的储存，或者作为与其他部件连接的接口，也便于封装。
如图3所示，本实用新型提供了一种满足要求的典型的微针阵列，一种圆锥形中空针头，材料选用硅，针头呈锥形，针孔偏心，保留针头可以使针比较尖利，更容易刺透皮肤，而且可以在刺入皮肤时可减少对针孔的堵塞，使药物流通更流畅。人体解剖学表明，皮肤的角质层5厚度大约在15～20μm，角质层5下表皮层6的厚度在50～100μm，但是其中不含有血管和神经。长度150μm左右的针刚好可以穿透角质层5，达到表皮内部，而刺激不到真皮层7的神经，使整个注射过程是都是无痛的。
权利要求1.一种基于微加工技术的无痛微针阵列，其特征在于它包括在底面开有槽(4)的基板(2)上由一组等距分布的圆锥形中空微针(1)组成的微针阵列，微针针孔偏在针头的一侧，微针针孔与基板底面的槽(4)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于微加工技术的无痛微针阵列，其特征在于所说圆锥形中空微针(1)的长度(L)为100～150μm，锥底外径(D)为50～80μm，微针针孔内径(d)为10～40μm，微针针孔针孔长度(1)为80～100μm，微针(1)针间距(S)为100～120μm。
3.根据权利要求1或所述的一种基于微加工技术的无痛微针阵列，其特征在于基板(2)的材料为硅或金属或PMMA聚合物。
专利摘要本实用新型公开了一种基于微加工技术的无痛微针阵列。它包括在底面开有槽的基板上由一组等距分布的圆锥形中空微针组成的微针阵列，微针针孔偏在针头的一侧，微针针孔与基板底面的槽相连通。本实用新型主要采用DIRE技术对硅进行刻蚀。加工出来的微针阵列，针孔深宽比高，针锋尖锐，长度适中，对皮肤的破坏性小，输送药物的效率高，并且无痛，受感染的几率较小，可大大减轻患者注射时的痛苦，带来极大的方便。
文档编号A61M5/14GK2654137SQ20032010781
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月4日 优先权日2003年11月4日
发明者傅新, 谢海波, 焦峰 申请人:浙江大学