专利名称：轻松无痛输药装置的制作方法
技术领域：
本发明属于医疗技术领域，涉及一种长疗程轻松透皮无痛给药装置，帮助需长期 打针的患者减免苦痛。
背景技术：
糖尿病是目前全球无法治愈的人体生理功能障碍疾病，它不仅严重影响患者的正 常生活，同时还会引发包括心、脑、肝、肺、肾、眼、肢体、皮肤、神经等80多种急性或慢性并 发症，导致患者失明、丧失记忆、脑瘫、牙龈和下肢皮肤溃烂、下肢神经坏死、瘫痪、性功能紊 乱和丧失、肾小球硬化、动脉硬化心脏病，乃至死亡等严重后果。最新研究显示，目前该类病 的全球患者达数亿，仅我国的此类患者就已超过9200多万，并且患者数量还在以每年150 多万的速度迅速增加。目前帮助这类病人维持正常生活的最好办法就是用胰岛素来控制患 者的血糖。然而，胰岛素是一种多肽类药物，很容易被人体置肠消化酶降解和因肝脏的首过 效应而失活，患者这类药物的补充只能靠每天的静脉或皮下注射来实现，这不仅给患者带 来注射引起的局部皮肤损伤、感染和长期的皮肉之痛，同时也增加了很多生活不便。如何帮 助患者减轻给药痛苦是医疗科技工作者致力解决的焦点。各种类型的单次或多次使用的快捷胰岛素注射器应运而生，这类器具的使用不仅 给患者带来皮肉之苦，同时费用高，浪费大。人们也曾尝试将胰岛素制成药贴，试图通过透 皮吸收的方式来实现给药，然而，由于胰岛素分子庞大，经人体表皮(角质膜)渗入体内的 效率也较低。近年来兴起的解决方法是采用微针施药来克服注射带来的皮肉之痛，以及胰岛素 无法通过表皮渗入体内等问题。尽管微针施药方面的专利申请很多，但绝大多数都属于不 同类型微针的加工和简单的透皮渗药应用，只有少数提供较完整可行的微针施药技术。目 前的微针施药技术可大致分为微创透皮渗药和埋针施药两类，前者是通过微针透皮穿孔， 促使涂在微针表面上或药贴上的药液通过微孔向皮下渗透；由于人体皮肤的防御和自修复 功能，使得角质膜的微创迅速愈合，这一方面能有效阻止外界微生物的侵入，但是另一方面 也妨碍大分子药物通过微创通道皮下施药，因此，这类微创透皮渗药法存在着疗效短，渗药 不完全、药物浪费大等问题。对于后者而言，大都是通过埋入内含药液或与药囊相通的微 针，通过微针通道，向皮下渗药，尽管不受角质膜微创愈合问题的困惑，但这类体系存在着 皮下组织对埋入微针的过敏反应和渗药速度慢、给药不均勻等问题。新近面世的微电子控制智能输药技术，采用微电子控制与微针输药组件集成的给 药系统，具有小巧、方便、按时给药、按需给药给等优点，解决了疗效短、给药不均和渗药慢 等问题，但仍存在皮下组织对长期埋入微针的过敏问题，另外由于体系所采用的微电子输 药控制部件设计复杂、生产成本高，并且是随该药贴内的药物用完而结束使命，不仅造成很 多浪费和污染问题，同时又大大增加药贴的制作成本和使用费用，令广大普通消费者望而 生畏。此外，这类输药装置这无疑为患者的日常活动带来很多不便。此外，需要指出的是，几乎市面上所有胰岛素皮下输药方法(包括微针输药技术)
4均采用胰岛素溶液，由于胰岛素在溶液状态不稳定、易降解，不仅需要严格的无菌绝氧封 装，同时还必须低温保存，这无疑给微针药贴在体温环境下长时间使用的需求带来了极大 限制。因此，目前急需一种物美价廉、无痛方便、长效、高效又无皮肤过敏的输药体系来 满足广大患者的需求。
发明内容
本发明涉及一种长疗程无痛输药装置，该装置由一个或多个独立的输药单元组 成，每个输药单元中含有隐藏式微针，需要时，通过施压，使微针瞬时透皮给药后自动缩回， 实现无痛给药。该输药装置具有结构简单，制作成本低，安全舒适，透气防潮，既能无痛高效 给药，又不引起皮肤过敏发炎，既可长时间贴用，也可随时戴上和取下等优点，灵活方便，经 济实用。本发明是这样实现的该输药装置内至少含一个独立输药单元，输药单内含隐藏式微针和储药室。在储 药室内，固体药物与输药驱动液被稳定的隔膜分隔，这种固体药物和输药驱动液分别储藏 的设计，大大提升了胰岛素的稳定性和常温下长期储药性。在输药的瞬间，隔膜开口，允许 固液迅速混合溶解，并通过微针注入皮下，这种长期分储、即溶即输的新模式，解决了胰岛 素药液室温下不易储存、需要冷藏等技术瓶颈。微针与弹性材料连接，通过压力使弹性材料形变，带动微针透皮给药，移去压力后 自动缩回，与表皮隔离。既保证无痛、高效给药，又避免了原有微针输药技术采用的长时间 皮下埋针引发的皮肤过敏发炎等问题。本装置通过采用手动或使用外接的可反复使用的微电子自动施压控制输药单元 施药，来取代现有的一次性集成微电子输药控制系统，大大降低装置的制造成本和广大普 通患者的消费负担。同时本输药装置的设计加入了防湿、透汗、防压等功能，使得该装置的使用更加舒 适、安全。本发明的优点是(1)输药装置可以实现长疗程无痛、高效、方便给药。(2)经济实惠，方便使用，既可以长期佩戴定量给药，也可以根据需要随用随带。(3)不仅适用于糖尿病患者的胰岛素给药，同时也适用于其它类药物(如人体荷 尔蒙的补充，避孕、戒烟和美容护肤等)的长期定时透皮给药。
图1是轻松输药装置的微针输药部件(100)的部分截面图。其中，101示意药物输 出驱动液；102示意药物驱动液的外部封装材料；103示意将固体药物和药物输出驱动液隔 离的薄膜；104示意等待输出的固体药物；105示意与微针相连的薄膜材料；106示意用于 透皮输药的微针；107示意将装有固体药物的微针部分与装有驱动液的输药控制系统连接 的胶联材料；108示意用于承载微针、药物及封装材料相连接的薄片。需要指出的是，在实 际设计中，108可以和105或107是同类或不同类材料，当108与105或107同类时，它可以从该部件(100)结构中省略掉。图2-A和图2-C为轻松输药装置的微针隐藏密封部件(110)不同位置的部分截面 图，图2-B、示意该部件中的部分细网结构。其中111示意用于密封防潮的薄膜；112示意 隐蔽微针、避免微针与皮肤接触的硬质支撑网格；113示意具有一定拉伸弹性，用来支撑微 针的细丝网。需要指出的是，113并不局限于有弹性的细丝网罩，它也可以是其它有弹性的 薄膜或薄片。图3 轻松输药装置的部分截面图，其中121示意用于防止输药控制系统受无意 识的挤压而泄漏药物的压力支撑材料；其它数字的示意同图1和图2所述。图4 轻松输药装置的输药安全保护部件(120)的示意图(俯视)，其中121示意 用于防止输药控制系统受无意识的挤压而泄漏药物的压力支撑材料。图5 用于将输药装置与皮肤固定的附加部件(130)示意图(俯视)，其中131示 意具有透气、透湿性能，并且单面有一定粘性(或无粘性)的材料。图6 轻松输药装置的微针输药部件(100)的示意图(俯视)。其中101和102的 示意同图1所述。图7 轻松输药装置的俯视示意图，其中所有数字的示意同上。图8 轻松输药装置的微针隐藏和密封部件的示意图(底视)。其中各数字的示意 同图2所述。图9 轻松输药装置的底视图，其中各数字的示意同上所述。
具体实施例方式本发明是一种能够在瞬时透皮给药后自动缩回的隐藏式微针给药装置，该装置至 少内含一个独立输药单元，并且每个独立输药单元内藏至少一个长度和直径基本都在微米 范围的微针，在某些特殊需用的情况下，微针的尺度有时可接近或大于一毫米，该微针与该 输药单元的储药室相连，微针内和(/或)储药室内的固体药物与输药驱动液被稳定的隔膜 分隔，当在输药的瞬间，在手动或外接的可反复使用的微电子自动施压的独立控制作用时， 隔膜开口，允许固液混合溶解，并通过微针注入皮下。此装置既可以用于长期皮下定量给 药，也可以根据需要随用随带，不用取下，具有灵活便用、轻松无痛、高效给药、经济实惠等 优点。以下的描述和给出的图示仅仅是为了让普通水平的读者能够懂得和实践本专利申请 的科学原理和特点给出的示意性的部分例证，但并非局限我们的发明于此，任何基于本专 利说明书给出的科学原理和产品特点的多种多样输药装置设计(如尺寸大小、厚薄、内含 独立输药单元的数量和形状、微针的数量及长度、储药巢的结构、输药受力的方式、所用的 材料、安全保护部件的设计图案和形状、增进微针输药单元弹性的方式等)都属于本项发 明专利保护范畴内。正如示意图1-9所示，这类装置主要是由以下三组件构成微针输药部件(100)； 微针隐藏密封部件(110)输药控制系统的安全保护部件(120)。根据需要该装置也可有一 附件(130)，附件(130)可用于将装置固定在皮肤上。微针输药的部件(100)是本输药装置的核心部件，担负着安全分储待施的药物和 驱动液，及独立开启输药单元，每个输药单元装载有不同剂量的药品，输药时，将驱动液和 药物迅速混合并注入皮下等功能。微针输药部件(100)是由8部分组成①药物输出驱动
6液(101)；②药物驱动液的外部封装材料(102)；③将固体药物和药物输出驱动液隔离的薄 膜(103)；④等待输出的固体药物(104)；⑤与微针相连的薄膜材料(105)；⑥用于透皮输 药的微针(106)；⑦将装有固体药物的微针部分与装有驱动液的输药控制系统连接的胶联 材料(107)；⑧用于承载微针及其药物和与装有驱动液的输药控制系统的封装材料相连接 的薄片(108)。其中(108)可以与同部件(100)中的(105)或(107)同类，或不同类材料。 当(108)与(105)或(107)同类材料时，它可以从该(100)部件结构中省略掉。其中封装材料(102)可以是金属或有机高分子材料(包括人造或生物或天然材 料)。此处使用的固液隔离膜(103)可以是有机小分子、有机高聚物或生物材料。其特 点是在常压下具有优良的密闭性，可以有效地阻隔输药驱动液向固体药物渗透，但当受外 界压力作用下，能够通过薄膜破裂或薄膜微孔增大等方式，允许液体通过隔膜。此处等待输出的固体药物(104)可以是胰岛素，也可以是其他类适用于皮下注射 的药物。此处与微针相连的薄膜材料(105)可以由一种、一种以上金属层或合金制备，也 可以由无机材料(如硅、碳等)、有机高分子材料(包括合成的和天然的材料)、有机无机杂 化材料中的一种或多种材料混合制备。此处用于透皮输药的微针(106)可由与之相连的薄膜材料(105)相同或不同的一 种、一种以上金属层或合金制备，也可以由无机材料(如硅、碳等)、有机高分子材料(包括 合成的和天然的材料)、有机无机杂化材料中的一种或多种材料混合制备。胶联材料(107)可以是一种或多种人造的或天然的高分子材料(如环氧树脂类、 硅胶类、动物胶类、聚酯、聚酰胺等)，也可以是一种或多种可受外界光、热、水或化学试剂刺 激下发生交联聚合的化学单体来制备。用于承载微针及其药物和与装有驱动液的输药控制系统的封装材料相连接的薄 片(108)可以是与封装材料(102)同类(或不同类)的一种或多种金属或有机高分子材料 (包括人造或生物或天然材料)。微针隐藏密封部件(110)是本输药装置中用于控制瞬时透皮输药和防止皮肤对 本装置过敏感染的重要附件。其担负着在非输药情况下隐藏微针，避免微针与皮肤长期接 触而引发过敏性反应；封装每一个输药单元，保证待输药物不受人体汗腺分泌物及潮气的 影响和潮解；同时为独立输药单元提供弹性支持，使其在输药时，该独立单元内的微针头能 迅速刺透单元的封口膜和皮肤表层(角质膜)给药，并且在施药后微针被自动弹回，迅速脱 离皮肤，避免微针长时间埋入体内引发皮肤过敏发炎。微针隐藏密封部件(110)由封口膜 (111)、微针支撑硬质网格(112)和弹力网罩、薄膜或薄片(113)组成。其中封口膜(111)是置于微针支撑硬质网格(112)和弹力网罩、膜或薄片(113) 单端或上下两端的生物薄膜或人造薄膜。它能有效阻止人体汗腺分泌物、潮气和氧气侵入 到微针输药体系中，确保待施药物的长期稳定储存；封口膜的强度和厚度并不影响给药时 微针的探出，并具有良好的生物兼容性，与皮肤长期接触时不引起过敏反应。此处的微针支撑硬质网格(112)是一类由有机(或无机、或杂化材料)制备的、高 度略大于微针长度的任意形状的硬质支撑结构。其特征在于能够与封口膜和弹力网(或 弹力薄膜、薄片)构成一个个独立密闭中空单元的结构——微针隐蔽巢。单个隐蔽巢的形状可以是圆形、椭圆形、N边形(N >3)或其它任何形状。这里所指的无机材料包括金属和 非金属，所指的杂化材料是有机和无机杂化材料。此处的弹力网、薄膜或薄片(113)是置于微针支撑硬质网格单端或上下两端、封 口膜内侧的具有拉伸弹性的丝网、薄膜或薄片，能够为输药装置中的每个独立输药单元提 供弹性支持，使其微针在输药时能迅速伸出，施药后迅速抽回。这类弹力丝网、薄膜或薄片 可由天然丝(如蚕丝、蜘蛛丝等)、橡胶、植物纤维、合成纤维、金属或金属合金制备，其厚度 和弹性强度因需而异，既要保证该输药单元的含药微针在穿透皮肤角质膜前无药物泄露， 同时又能帮助微针在输药后自动从表皮抽回。输药控制系统的安全保护部件(120)是置于输药装置顶部、包围独立输药单元 的、具有耐压性能的网状或阵列结构的附件。其高度至少等同(或高于)输药单元的顶部， 用于保护输药单元因受意外挤压发生药物泄漏。该部件的制作材料可以是金属或非金属， 也可是有机高分子或无机材料，还可以是有机和无机杂化材料。该部件也可附加一带有弹 力拉紧带的防水罩，以保证患者在洗浴时其所佩戴的输药装置不进水。用于将输药装置固定在皮肤上的附加部件(130)。其特征在于该部件是由具有 良好透气、透汗、散热、生物兼容性的天然(或人造)胶和纤维织物或皮革、塑料、纸等薄片 制得。该薄片可以是单面涂有胶黏剂的，可将输药器件粘结在皮肤表面，也可是不涂任何胶 黏剂，能够通过任何外力(如绑带、真空吸附、手动按压等)使器件与身体部位紧密接触的 上述材料制的，保证患者使用的舒适度。将输药装置安置在身体舒适的部位，当需要时，通过手动或外接的自动施压(按 压、挤压等)控制，将一个或多个输药单元的药物，通过微针刺透皮肤给药，松手时(或自控 指令结束后)，使用过的输药单元微针自动弹回，与皮肤隔离。与此同时，药贴上的其它未使 用的输药单元中的微针及其输药系统仍处于固液分储、密封隐藏、整装待发状态，可以逐次 启用、长期使用。需要指出的是，这里所指的外接自动施压控制系统，可以是电子、微电子、 机械等任何可行的装置。事实上，当本发明的隐藏式弹性微针瞬时透皮给药体系与外接的可反复使用的自 动施压控制系统结合，既实现定时或按需给药，解决现有微电子控制的智能输药系统的微 针长期埋入皮下引发过敏等问题，同时又大大降低了接受自动输药治疗的患者经济负担。
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权利要求
一种至少含有一个独立输药单元的能够在瞬时透皮输药后自动缩回的隐藏式微针无痛皮下输药装置，其特征在于独立输药单元内含储药室和至少一个长度及直径都在微米范围的微针，该微针与储药室相连，微针内和(/或)储药室内的固体药物与输药驱动液被稳定的隔膜分隔，输药时，在手动或外接装置自动施压(按压、挤压等)的独立控制下，隔膜开口，将驱动液和药物混合溶解，并通过微针注入皮下，输药后微针迅速抽回，避免针痛和皮肤过敏发炎的问题。
2.根据权利要求1所述的微针输药装置，该装置主要由微针输药部件(100),微针隐 藏密封部件(110),输药控制系统的安全保护部件(120)构成。
3.根据权利要求2所述的微针输药部件(100)，该部件是由8部分组成①药物输出 驱动液(101)；②药物驱动液的外部封装材料(102)；③将固体药物和药物输出驱动液隔 离的薄膜(103)；④等待输出的固体药物(104)；⑤与微针相连的薄膜材料(105)；⑥用于 透皮输药的微针(106)；⑦将微针与装有药物及驱动液的输药控制系统连接的胶联材料 (107)；⑧用于承载微针及其药物和与装有驱动液的输药控制系统的封装材料相连接的薄 片(108)。
4.根据权利要求2和3所述的微针输药部件(100)，其特征在于封装材料(102)可 以是金属或有机高分子材料(包括人造或生物或天然材料)。将固体药物和驱动液隔离的 膜(103)可以是有机小分子、有机高聚物或生物材料。待输出的固体药物(104)可以是胰 岛素，也可以是其他类适用于皮下注射的药物。与微针相连的薄膜材料(105)可以是有机 (或无机)材料，也可以是金属(或非金属)，还可以是有机无机杂化材料或金属非金属杂 化或金属有机材料。其用于透皮输药的微针(106)可以由单一金属或合金制备，也可以由 一种或多种无机非金属材料(如硅、碳等)或有机高分子材料(包括合成的或天然的材料) 制备；也可由一种或多种有机无机杂化材料制备。胶联材料(107)可以是一种或多种人造 的或天然的高分子材料(如环氧树脂类、硅胶类、动物胶类、聚酯、聚酰胺等)，也可以是一 种或多种可受外界光、热、水或化学试剂刺激下发生交联聚合的化学单体来制备。用于承载 微针、药物和与封装材料相连接的薄片(108)可以是与封装材料(102)、薄膜材料(105)或 胶联材料(107)同类(或不同类)的一种或多种金属或有机高分子材料(包括人造或天然 材料)。当(108)与(105)或(107)是同类材料时，它可以从该(100)部件结构中省略掉。
5.根据权利要求2所沭的微针隐藏密封部件(110),其特征在于该部件是由封口膜 (111)、微针支撑硬质网格(112)和弹力网、薄膜或薄片(113)三部分组成。
6.根据权利要求2和5所沭的微针隐藏密封部件(110),其特征在于封口膜(111)可 以是具有良好的生物兼容性的生物膜材料或人造薄膜。微针支撑硬质网格(112)是一类由 有机(或无机、或杂化材料)制备的、高度略大于微针长度的任意形状的硬质支撑结构。弹 力网、薄膜或薄片(113)是由天然丝(如蚕丝、蜘蛛丝等)、橡胶、植物纤维、合成纤维、金属 或金属合金制备的，置于微针支撑硬质网格的一端或上下两端、封口膜内侧具有拉伸弹性 的丝网、薄膜或薄片，该弹力网、薄膜或薄片能够为输药装置中的每个独立输药单元提供弹 性支持，使其微针在输药时能迅速伸出，施药后迅速抽回。
7.根据权利要求2所沭的输药控制系统的安全保护部件(120),其特征在于该部件是 由金属(或非金属、或有机高分子、或杂化材料)制备的，置于输药装置顶部和环绕独立输 药单元四周的，高度至少等同(或高于)输药单元顶部的，具有耐压性能的网状或阵列结构的附件。
8.根据权利要求2所沭的输药控制系统的安全保护部件(120),根据需要该部件也可 附加一个带有弹力拉紧带的防水罩。
9.根据权利要求1所述的微针输药装置，根据需要该装置也可有一个里 在皮肤上的附加部件(130)。
10.根据权利要求9所沭的将输药装置固定在皮肤上的附加部件(130),其特征在于 该部件是由具有良好透气、透汗、散热、生物兼容性的天然(或人造)胶和纤维织物或皮革、 塑料、纸等薄片制得。该薄片可以是单面涂有胶黏剂的，可将输药器件粘结在皮肤表面，也 可是不涂任何胶黏剂，能够通过任何外力(如绑带、真空吸附、手动按压等)使器件与身体 部位紧密接触的上述材料制的。
全文摘要
本发明涉及一种方便使用、经济实惠、适用于长期给药的无痛输药装置，属于医疗技术领域。该输药装置的特征在于装置含有隐藏式的弹性微针，能够在瞬时透皮给药后自动缩回，既保证无痛、高效给药，又避免了原有微针输药技术采用的长时间皮下埋针引发的皮肤过敏发炎等问题；装置内至少含一个独立输药单元，该独立输药单元采用待施的固体药物和驱动液安全分储，只是在输药的瞬间将其混合溶解，并通过微针注入皮下。这种固液分储、即溶即输的新模式，解决了某些药物溶液室温下不易储存、需要冷藏等技术瓶颈；装置通过手动或使用外接的可反复使用的电子自动施压控制施药，大大降低装置的制造成本和广大普通患者的消费负担；装置具有优良的防湿、透汗、防压等功能，使用更加舒适、安全；装置既可以长期佩戴，也可以根据需要随用随带，定量皮下给药，灵活便用。该装置适用于需要长期定时透皮给药的患者，例如糖尿病患者的胰岛素给药。
文档编号A61M5/00GK101972499SQ20101053716
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者张晓安, 张晶莹, 李敏杰 申请人:吉林大学