专利名称：基于多孔微针结构的经皮给药系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种生物医学领域的装置，尤其涉及的是一种基于多孔微针结构的经皮给药系统。
背景技术：
近年来，微机电系统MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)技术的不断进步，使得许多应用于医疗经皮给药的微针已经被加工出来，但这些微针在给药时还是需要人工操作，如何减少人工操作使得给药自动化是亟待解决的问题。经皮给药系统一般有两种空心微针给药系统和实心微针给药系统。相对于实心微针给药系统，空心微针给药系统利于持续控制从而更易于实现自动化。实心系统需在针体表面包覆药物，释放完后需重新包覆，不利于长久持续控制。因此，如何研制更好的空心微针给药系统是人们关注的热点。目前完全集成的空心微针给药系统还未有应用的先例，一方面由于给药系统的动力不足使得药液很难自动进取，另一方面，针体的通道通常是直上直下的一个通道，使得药液只能通过针体的尖端释放，效率低。经对现有技术文献的检索发现，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”(“用于经皮给药的定量控制和驱动微针系统”《IEEE国际微机电系统技术会议》)。该文中提及的加工经皮给药系统的方法是采用多层结构制作微针经皮给药系统，即采用微针阵列芯片与电子加热芯片结合组成微针系统。通过加热芯片以调节温度控制注入药液从空心微针流出的流量。但是，这样一方面增大了工艺的复杂性， 另一方面，加热控制的效率低，效果不明显，而且加热容易造成大分子药物失效。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于多孔微针结构的经皮给药系统，使得驱动药物的动力更有效、持久，药物进入生物体的效率更高，以解决药物通过直上直下的通道扩散慢、驱动动力不足等问题，而且本发明具有制作工艺简单，更有利于控制的特点。本发明通过以下技术方案实现的本发明所述的基于多孔微针结构的经皮给药系统，包括多孔微针、聚合物薄膜、 泵、进液管、出液管、药液进药池、药液储药池，其中聚合物薄膜包裹住多孔微针一部分，使得针尖一小部分和微针基底露出多孔结构，多孔微针与药液进药池连接，药液进药池与出液管一端连接，出液管另一端与进液管一端在泵内连通，进液管另一端与药液储药池连接。所述的多孔微针为多孔材料制作，其上每个小孔的孔径为1 50 μ m。所述小孔可以分布在多孔微针的各个方向上。所述的聚合物薄膜为采用生物相容性好的聚合物制作而成。
所述的泵为带电源的微型蠕动泵或微型压电泵。所述的进液管和出液管采用聚四氟乙烯材料制作而成。所述的药液进药池和药液储药池为柔性聚合物材料制作而成，它们分别是药液进入多孔微针的储存槽和原始药液的储存槽。本发明首先在泵里使得进液管和出液管连通；其次进液管连接上药物储药池，出液管连接上药液进药池，密封好；然后药液进药池接上多孔微针，密封好。使用时，多孔微针刺入皮肤，泵带动药液储药池，使得其里边的药液通过进液管进入出液管，然后由出液管进入药液进药池，进药池中的药液通过多孔微针里的孔进入生物体。与现有技术相比，本发明采用多孔微针取代空心微针，使得药液可以通过多孔微针上多个方向的孔通道扩散流出，增加了药液进入生物体的通道，而且每个孔都很微小，使得药液流量更易于控制。采用聚合物薄膜封装微针表面漏液的孔，生物相容性好，密封性好，节约药液。采用带电源的泵驱动药液流出药液储药池和进入药液进药池，泵的工作稳定，能保证给药效率。药液进药池与药液储液池为柔性聚合物材料制作，柔性好，易加工。
图1是本发明一实施例的结构示意图；图2是本发明实施例中的多孔微针示意图。图中标号泵1、多孔微针2、聚对二甲苯薄膜3、多孔微针2上的孔4、药液进药池5、出液管 6、药液储药池7、进液管8。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括泵1、多孔微针2、聚对二甲苯(Parylene) 3、多孔微针 2上的孔4、药液进药池5、出液管6、药液储药池7、进液管8，其中多孔微针2表面一部分被聚对二甲苯薄膜3封装并与药液进药池5连接，药液进药池5与出液管6的一端连接，出液管6另一端与进液管8在泵1内连接在一起，进液管8另一端与药液储药池7连接。如图1所示，泵1为微型蠕动泵，蠕动泵带动药液在进液管8和出液管6之间流动， 药液不流过泵腔体。因此泵不易被污染，工作稳定。本实施例中，药液进药池5和药液储药池7采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)浇铸而成，它们分别是药液进入多孔微针的储存槽和原始药液的储存槽。本实施例中，进液管8和出液管6由耐腐蚀的聚四氟乙烯材料制作而成，化学稳定性好。如图2所示，多孔微针2包括多个小孔4。本实施例选用多孔不锈钢金属切割成微方柱，然后在电解液中腐蚀得到不锈钢多孔微针。本实施例中，不锈钢针体上的各个方向上都分布有小孔4，使得药液通过微针进入生物体更容易。
本实施例的工作原理为多孔微针2刺入皮肤时，泵1带动药液储药池7，使得其里边的药液通过进液管8进入出液管6，然后由出液管6进入药液进药池5，进药池5中的药液通过多孔微针2里的孔4进入生物体。本实施例中首先在泵1里使得进液管8和出液管6连通；其次进液管8连接上药物储药池7，出液管6连接上药液进药池5，密封好；然后药液进药池5接上多孔微针2，密封好。本实施例可根据具体的应用要求，采用相应的尺寸。如下表1列出了整个经皮给药系统尺寸大小为3X3X3cm3的一组设计参数。表1 3 X 3 X 3cm3尺寸经皮给药系统的一组设计参数
权利要求
1.一种基于多孔微针结构的经皮给药系统，包括多孔微针、聚合物薄膜、泵、进液管、 出液管、药液进药池以及药液储药池，其中聚合物薄膜包裹住多孔微针一部分，使得针尖一小部分和微针基底露出孔结构，多孔微针与药液进药池连接，药液进药池与出液管的一端连接，出液管另一端与进液管在泵内连通，进液管的另一端与药液储药池连接。
2.根据权利要求1所述的基于多孔微针结构的经皮给药系统，其特征是，所述的多孔微针为多孔材料制作，其上每个小孔的孔径为1 50 μ m。
3.根据权利要求2所述的基于多孔微针结构的经皮给药系统，其特征是，所述小孔分布在多孔微针的各个方向上。
4.根据权利要求1所述的基于多孔微针结构的经皮给药系统，其特征是，所述的聚合物薄膜为采用生物相容性好的聚合物制作而成。
5.根据权利要求1所述的基于多孔微针结构的经皮给药系统，其特征是，所述的泵为带电源的微型蠕动泵或微型压电泵。
6.根据权利要求1所述的基于多孔微针结构的经皮给药系统，其特征是，所述的进液管和出液管采用聚四氟乙烯材料制作而成。
7.根据权利要求1所述的基于多孔微针结构的经皮给药系统，其特征是，所述的药液进药池和药液储药池采用柔性聚合物材料制作而成。
全文摘要
本发明公开一种基于多孔微针结构的经皮给药系统，包括多孔微针、聚合物薄膜、泵、进液管、出液管、药液进药池以及药液储药池，其中聚合物薄膜包裹住多孔微针一部分，使得针尖一小部分和微针基底露出多孔结构，多孔微针与药液进药池连接，药液进药池与出液管一端连接，出液管另一端与进液管一端在泵内连通，进液管另一端与药液储药池连接。微针为多孔结构，因此药液进入生物体的通道多；泵为带电源的泵，流量稳定。整个系统结构简单，制作容易，体积小，效率高。
文档编号A61M37/00GK102553066SQ20111044972
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者刘景全, 李以贵, 杨斌, 杨春生, 闫肖肖 申请人:上海交通大学