CN101933830B - 一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法，产品涉及静脉注射、肌肉注射、表皮试敏和给药等用途的注射针，活检取样等用途的医疗穿刺器械领域。本发明基于表面润湿性对粘附、阻力的影响效应，在穿刺用具的针头处通过化学、物理等方法改变表面微观结构和化学组成，根据所需目的加工出亲水或疏水表面。发明所述的亲水表面穿刺针可改善目前一次性注射器常规使用的表面润滑剂的附着效果，改善穿刺过程润滑作用，缓解被术者疼痛；发明所述的疏水表面穿刺针，基于疏水表面的脱附和减阻效应，在不使用表面润滑剂的前提下，实现减阻、脱附的目的。两种穿刺针的发明目的是基于改变针头的润湿性能，以减少穿刺阻力，实现穿刺过程无痛或微痛目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法，产品可应用于临床输液、取样和穿刺等过程的一次性或可重复使用的介入医疗器械领域。
背景技术
注射穿刺技法是临床医疗中不可缺少的重要治疗手段，但注射穿刺过程中给患者带来的不安情绪和疼痛是患者畏惧和回避治疗的重要因素之一。随着社会和科学的发展，人类对个体权益和“舒适”医疗的要求不断提高，国内外大量的科研院所和企业开展了各种无痛穿刺相关技术研究。现有研究表明注射穿刺疼痛主要来源于(1)穿刺初期的表皮组织破裂引起的疼痛；(2)穿刺过程针头等异物对皮下神经组织的“刺激”疼痛；(3)穿刺过程针头与皮下组织摩擦引起的牵扯疼痛。针对疼痛机理，已有报道的无痛注射的主要方法有(1)微针技术。以胰岛素注射针和微针阵列为代表，这种无痛注射针通过减小针头的直径，降低皮肤破损面积和对皮下神经的刺激。但是这种微针存在输液管径小，制造成本高等弊端；(2)头锋利度优化。这是当前常规注射针常用的一种技术，它是利用优化针头的方法，可有效降低穿刺阻力，但不能减少穿刺过程针头的阻力；(3)无针注射。无针注射是利用高压射流直接把药物颗粒打入到皮下的一种技术，因为没有针穿刺过程，药品仅达到表皮浅层，并且对药物的要求很高，实施成本昂贵；(4)表面涂覆润滑剂。目前国内外医疗穿刺用具标准(如国标GB18671《一次性使用静脉注射针》等相关医疗穿刺用具标准)中均允许在穿刺用具表面涂覆聚二甲基硅氧烷等人体无害有机润滑剂，以此来减少穿刺用具使用时穿刺针与皮下组织的摩擦，实现减痛目的，其技术加工工艺实施简单，减阻效果明显，但这些表面润滑剂涂覆技术缺点在于涂覆的润滑剂在穿刺针表面的附着均匀性差，且润滑涂层的稳定性不持久。(5)注射技法。临床护理中术者通过精湛的手艺，如局部按摩、提高穿刺速度和角度等方法实现无痛注射的目的，这种技法主要依赖术者的手艺。
本发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针，其特点是通过对穿刺用具尖部和针头表面的润湿性改良，减少穿刺过程中穿刺用具与皮下组织的摩擦阻力，最终实现减痛或无痛的穿刺目的。目前常规的医疗穿刺用具在出厂时普遍吸附表面润滑剂，其目的是减少临床使用时的穿刺阻力，但是这种润滑剂在针头表面的吸附均匀性和稳定性不好，无法长期保持其润滑剂涂层。本发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针中制造的亲水性针头表面可改善医用润滑剂在针头表面的均匀分布和长效吸附性，有助于针头润滑效应的长久保持；超疏水特性的宏观表现形式是不粘和流场中的减阻，基于荷叶表面、水蝇腿部的超疏水特征和功能，当前各类工程领域基于超疏水表面已有效解决了脱附、减阻等问题，本发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针中的超疏水穿刺用具，可减少穿刺过程中穿刺用具表面上皮下组织的黏着及引起的牵扯疼痛，并且基于皮下组织含体液的条件下实现超疏水表面减阻效应，实现减痛目的。
发明内容
本发明涉及的一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法，是通过化学、物理等方法在穿刺用具表面进行微纳米结构构筑和调控表面化学组成，使其具有亲水性或超疏水性，最终实现穿刺用具在穿刺注射过程中减阻、减痛目的。
本发明的上述目的通过已下技术方案实现：
一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法，对穿刺针针头表面进行润湿性改良，使表面具有亲水或疏水特性，具体工艺步骤如下：
步骤一，表面清洁，穿刺针毛坯清洗，在水中或者有机溶剂中采用超声波或搅拌的方式清洗，然后用N2吹干；
步骤二，表面刻蚀，采用化学刻蚀方式或激光毛化处理，使针头表面达到微纳米结构“粗糙化”微细结构；
步骤三，表面清洗，表面刻蚀处理后再次清理已加工表面，清理方式与步骤一相同；
步骤四，选择性润湿性改良，通过采用低表面能分子等化学溶剂，以浸泡方式实现表面化学键链的重构。
所述的步骤一，采用超声波在去离子水中对针头清洗2-10min，再将针头浸入无水乙醇中，利用超声波清洗2-10min，然后用N2吹干。
所述的步骤二，在常温下，将试件浸泡在酸性溶液中，浓度为36wt.％的盐酸中刻蚀0.5-12h实现表面“粗糙化”以及表面活泼铁原子的裸露。
所述的步骤三，将针头在去离子水中清洗2-10min，再将针头浸入在无水乙醇中，利用超声波清洗2-10min，最后用N2吹干。
所述的步骤四，将针头试样浸入到金属盐溶液中，预先配置10-3-10-2mol/L的AgNO3水溶液中，室温下浸泡1-30min后取出，用去离子水清洗3次，再用N2吹干，可得超亲水性表面穿刺针针头；将超亲水表面的针头浸入到低表面能分子中，预先配制10-2-10-3mol/L的SH(CH2)17CH3溶液中，室温下浸泡12-48h后取出；用乙醇和去离子水交替冲洗，之后使用N2吹干可得超疏水性表面穿刺针针头。
本发明相对于以往的润滑剂涂覆减阻或微细针无痛注射技术，本发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针可在原有常规穿刺用具上低成本简单工艺实施，并且根据其穿刺用具功能目的实现亲水减阻或超疏水脱黏减阻。
具体实施方式
本发明公开的穿刺针头表面的润湿性可改良成超疏水表面，在穿刺过程中可减少皮下组织和神经末梢对针头表面的粘连，以及引起的阻力和疼痛；穿刺针针头表面也可改良成亲水表面，有助于注射器具中使用的润滑剂更容易、均匀、持久的吸附，改善“采用润滑的穿刺针”的润滑效果，实现穿刺低阻力、减痛目的。
本发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针可实施范围包含临床输液、抽液和活体采样等注射、穿刺介入医疗器械，表面润湿性改良可以是穿刺针针头全部表面，也可以根据其穿刺用具的使用特点仅对局部进行改善处理。
本发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针表面改良成超疏水表面时，其表面接触角应大于120°，其目的是减少穿刺用具在穿刺过程中皮下组织对穿刺用局表面的黏着以及使其引起的牵连疼痛。此外基于超疏水表面的自清洁作用，也有助于常规环境中的穿刺用具的洁净，保证其卫生安全性。
本发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针表面改良成亲水表面时，其表面接触角应小于20°，其目的是在使用医用润滑剂时(注：目前常规的穿刺用具普遍采用表面润滑剂)改善润滑剂的吸附均匀性和长期稳定性，有助于改善穿刺用具在临床使用时穿刺用局与皮下组织的润滑效应，达到减少因摩擦引起的穿刺疼痛的目的。
本发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针是采用医用不锈钢等可医用金属材质穿刺器具。其特点是表面润湿性改良可通过化学刻蚀-化学润湿度调节或基于化学或物理方法的微纳米结构润湿性改良技术实现。基于仿生学原理表面微细结构对固体表面的润湿性改良具有显著效果，便于工业化生产加工，本发明公开的改良润滑性的仿生医用穿刺针，采用化学刻蚀(或激光毛化等)和低能材料“镀层”方法实现。其润湿性改良涉及如下工艺环节：①表面清洁，穿刺针毛坯清洗，可采用在水中或者有机溶剂中利用超声波或搅拌的方式清洗，并用N2吹干；②表面刻蚀，基于化学刻蚀方式实现表面微纳米结构“粗糙化”微细结构；或采用激光毛化技术实现微米级结构“粗糙化”微细结构；③表面清洗，清理已加工表面，可采用方法如毛坯清洗；④选择性润湿性改良，通过采用不同的化学溶剂浸泡方式实现表面化学键链的重构，实现润湿性改良。
发明公开的改良润湿性的仿生医用穿刺针是通过化学或物理的方法改变穿刺用具表面成微纳米结构后，进行化学链反应，实现亲水或超疏水润湿性改良，其润湿性改良目的是减少穿刺用具在皮肤组织穿刺过程中的粘连、摩擦和刺激等引起的疼痛，也有助于穿刺用具保持卫生洁净。发明所指润湿性改良穿刺针，表面亲水时接触角小于20°，表面超疏水时接触角应大于120°，其润湿性改良后穿刺用具表面不残留人体有害成分。
下面就可采用的润湿性改良方法举例说明。
实施例1
亲水表面改良方法。针对医用304不锈钢注射针进行亲水表面改良。①采用超声波在去离子水中清洗2-10min，再将针头浸入无水乙醇中，利用超声波清洗2-10min。最后用N2吹干；②试件浸泡在浓度为36wt.％的盐酸中刻蚀0.5-12h(常温)实现表面“粗糙化”以及表面活泼铁原子的裸露；③去离子水清洗2-10min，再将针头浸入无水乙醇中，利用超声波清洗，各为2-10min。最后用N2吹干；④针头试样浸入到预先配置10-3-10-2mol/L的AgNO3水溶液中，室温下浸泡1-30min后取出；⑤用去离子水清洗3次，再用N2吹干。经测量，此样品的接触角为19°。由于工艺中采用了盐酸和银离子，可使改良后的穿刺针表面具有抗腐蚀、抗氧化和灭菌的作用。亲水性改良的医用穿刺针主要用于采用表面润滑剂的穿刺用具，基于较低的接触角，润滑剂更容易在穿刺用具上均匀吸附，且持续效果稳定可靠。
实施例2
超疏水表面改良方法。针对医用304不锈钢注射针进行疏水表面改良。①采用超声波清洗2-10min，再将针头浸入无水乙醇中，利用超声波清洗，各为2-10min。最后用N2吹干；②试件浸泡在36wt.％的盐酸中刻蚀0.5-12h(常温)实现表面“粗糙化”以及表面活泼铁原子的裸露；③去离子水清洗2-10min，再将针头浸入无水乙醇中，利用超声波清洗，各为2-10min。最后用N2吹干；④针头试样浸入到预先配置10-3-10-2mol/L的AgNO3水溶液中，室温下浸泡1-30min后取出；⑤用去离子水清洗3次，再用N2吹干；⑥将亲水表面的针头浸入到预先配制10-2-10-3mol/L的十八烷基硫醇乙醇溶液中(SH(CH2)17CH3，)，室温下浸泡12-48h后取出；⑦用乙醇和去离子水交替冲洗，之后使用N2吹干。经测量，此样品的接触角为157°。超疏水表面用于金属材料的医用穿刺针上，可以起到自清洁、抑制表面腐蚀和表面氧化以及降低摩擦系数的效果。同时，超疏水表面用于与血液接触的医用穿刺针上，可抑制血小板的粘附和活化，起到减粘降阻的效果。
Claims (4)
1.一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法，其特征在于，对穿刺针针头表面进行润湿性改良，使表面具有亲水或疏水特性，具体工艺步骤如下：
步骤一，表面清洁，穿刺针毛坯清洗，在水中或者有机溶剂中采用超声波或搅拌的方式清洗，然后用N2吹干；
步骤二，表面刻蚀，采用化学刻蚀方式或激光毛化处理，使针头表面达到微纳米结构“粗糙化”微细结构；
步骤三，表面清洗，表面刻蚀处理后再次清理已加工表面，清理方式与步骤一相同；
步骤四，选择性润湿性改良，需制备亲水表面针头时，将针头试样浸入到预先配置的10-3-10-2mol/L的AgNO3金属盐溶液中，室温下浸泡1-30min后取出，用去离子水清洗3次，再用N2吹干，制得超亲水性表面穿刺针针头；需制备疏水表面针头时，将所述超亲水性表面穿刺针针头浸入到预先配制的10-2-10-3mol/L的SH(CH2)17CH3低表面能分子中，室温下浸泡12-48h后取出；用乙醇和去离子水交替冲洗，之后使用N2吹干，制得超疏水性表面穿刺针针头。
2.根据权利要求1所述的一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法，其特征在于，所述的步骤一，采用超声波在去离子水中对针头清洗2-10min，再将针头浸入无水乙醇中，利用超声波清洗2-10min，然后用N2吹干。
3.根据权利要求1所述的一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法，其特征在于，所述的步骤二，在常温下，将试件浸泡在酸性溶液中，浓度为36wt.％的盐酸中刻蚀0.5-12h实现表面“粗糙化”以及表面活泼铁原子的裸露。
4.根据权利要求1所述的一种仿生医用穿刺针改良润湿性的处理方法，其特征在于，所述的步骤三，将针头在去离子水中清洗2-10min，再将针头浸入在无水乙醇中，利用超声波清洗2-10min，最后用N2吹干。
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