CN107569238A - 一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法，包括平板，在平板上设置有一组烟囱型微针阵列，平板与烟囱型微针阵列之间设置有空腔，所述空腔设置在平板内部并与烟囱型微针阵列相联连，制造方法为：选取合适的角度α金属空心微针阵列；混合金属粉末A和粘结剂B；将微针头阵列插入混合液，固定，加热，加压，抽真空，固化，脱模，得模具；将原料铺展于模具内，加热，冷却固化，即得针头阵列；制造具有凹形空腔，将其粘附于针头阵列背面，即得粘贴式空心微针阵列。本发明能够有效解决微针刺入皮肤后微针阵列的尖端容易折断，传统微针阵列难以适应粗糙程度不同的各种皮肤，制造产品的过程中产品的次品率高、模具的淘汰率高等问题。

Description

一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法

技术领域

本发明涉及微阵列领域，特别涉及一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法。

技术背景

现今的临床生化检测和药物治疗的基础是体液的采集和药物的输送。因此，建立安全、有效、对患者负担小的体液交换模式极为重要。现有的体液交换方法主要分为：注射针、刺血针、激光采血。以上各种的交换方法都有相应的缺点，激光采血的仪器成本较高，需要专门仪器，不适合大范围应用；注射针与刺血针均会对患者造成较大的疼痛，并且需要一定的操作经验。

CN201410076329.6公开了一种粘贴式空心微针阵列及其制造方法，这种微针阵列使用一端较长与一端较短的塑料结构形成刺入部分，但是这种结构中较长的一端的塑料尖端容易折断并且易残留在皮肤中。另外，这种刺入部分的结构单一，对一些皮肤较为粗糙的人群刺入效果较差；而对于一些皮肤较为细腻的人群却过于锋利，会造成疼痛感。不仅如此，该专利公开的制造方法中，由于工艺的缺陷，会使得制造出的产品次品率大，成品的精度低，且模具的淘汰率高。

发明内容

本发明要解决的问题是：刺入皮肤后的微针阵列的尖端容易折断；难以适应粗糙程度不同的皮肤；制造产品的过程中产品的次品率大，模具的淘汰率高。

为了解决上述问题，本发明提供了一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法，包括平板，其特征在于，在平板上设置有一组烟囱型微针阵列，平板与烟囱型微针阵列之间设置有空腔，所述空腔设置在平板内部并与烟囱型微针阵列相联连。

详细的，烟囱型微针阵列的微针端部均设有倾斜面，所述倾斜面与竖直面参考面之间的角度α可调节。

详细的，可调节角度α的调节范围为10º≤α≤30º。

优选的，空腔为负压或者设有药物。

优选的，烟囱型微针阵列的空心微针长度为200 nm-3 mm。

优选的，烟囱型微针阵列的空心微针针头直径为250 nm-0.6 mm。

更进一步的，提供一种粘贴式烟囱型微针阵列的制造方法，包括以下步骤：

S1.选取合适的角度α金属空心微针阵列，用润滑剂润滑微针头阵列

S2.按重量比9:1=A:B 混合金属粉末A和粘结剂B，搅拌，预热，得A与B混合物，并且用超声装置进行超声处理，使其混合均匀； 然后利用抽真空装置对混合物进行抽真空处理；运用注射成型设备将A与B的混合物注射入模具中加热熔融

S3.将一所得的微针头阵列缓慢插入S2所得的混合液中，固定，加热，加压，抽真空，固化，脱模，得金属模具；

S4.在保持中心柱的竖直的条件下，将聚苯乙烯粉末铺展于模具中央的凹陷区域内，用两块平板将模具上下两面包夹住，再将其置于200-250℃的马弗炉中25-50 min；

S5.冷却固化，即得聚苯乙烯微纳米针头阵列；

S6.制造具有凹形的弹性金属空腔，将其粘附于聚苯乙烯微纳米针头阵列背面，即得粘贴式空心微针阵列。

优选的，步骤S2中金属粉末A为镍基合金，加热为放置于1175 ℃的烘箱中6.5-7.5 min。

优选的，步骤S3所述的微针头阵列缓慢插入混合液2-3 mm，S3所述的固化为放置于70 ℃的烘箱中8-12 min或放置于80 ℃的烘箱中4-6 min。

优选的，步骤S3所述的金属模具的中心柱的长度为200 nm-3 mm。

本发明一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法，通过将微针阵列的微针改变成烟囱型，通过结构的改变来克服现有技术中微针尖端容易折断的缺点，另外通过改变微针倾斜面的角度，从而可以得到适应不同粗糙程度皮肤所适用的微针，以达到最合适的刺入效果；另外，通过改变现有工艺中的使用弹性聚合物的工艺而采用金属反模工艺，增加了产品的成品率，降低模型的淘汰率，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法的粘贴式烟囱型微针阵列的结构示意图，及其局部放大图。

图2为本发明一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法的粘贴式烟囱型微针阵列的无空腔的结构示意图。

图3为本发明一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法的粘贴式烟囱型微针阵列的制造流程图。

图4为本发明一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法的粘贴式烟囱型微针阵列的无空腔的制造流程图。

图5为本发明一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法的粘贴式烟囱型微针阵列的光学成品图。

图6为本发明一种粘贴式烟囱型微针阵列及其制造方法的粘贴式烟囱型微针阵列的塑料空心针头阵列图。

附图说明如下：1为平板，2为烟囱型微针阵列，21为倾斜面，3为空腔，2-1为空心微针阵列模具，2-2为熔融混合物，2-3为固化混合物，2-4为熔融聚苯乙烯，2-5为固化聚苯乙烯，2-6为弹性金属或聚合物空腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

本发明一种粘贴式烟囱型微针阵列2及其制造方法，其黏贴式烟囱型微针阵列2如图1和图2所示，包括平板1，在平板1上设置有一组烟囱型微针阵列2，平板1与烟囱型微针阵列2之间设置有空腔3，所述空腔3设置在平板1内部并与烟囱型微针阵列2相联连。平板1与烟囱型微针阵列2之间通过黏贴结合，操作简单，并且实用性强，在平板1与烟囱型微针阵列2之间可以如图1所示设置有空腔3，空腔3与烟囱型微针阵列2的微针均相互连通，可以通过在空腔3设置药物，进行注射；也可以对空腔3内部进行抽负压处理，从而可以达到从微针端部进行吸取液体的功能；另外在平板1与烟囱型微针阵列2之间也可以如图2所示不设置有空腔3；此时，微针阵列仅作药物注射使用。两种微针的结构可以自由根据适用的场景进行选择使用。

烟囱型微针阵列2的微针端部均设有倾斜面21，所述倾斜面21与竖直面参考面之间的角度α可调节，所述的可调节角度α的调节范围为10º≤α≤30º。如图1与图2所示，在烟囱型微针阵列2的微针端部设置有倾斜面21，该倾斜面21是微针的刺入结构。通过调节该刺入结构，也就是倾斜面21的角度α，能够适应不同粗糙程度的皮肤的刺入效果与刺入体验；因为当刺入的皮肤为光滑皮肤时，微针的尖锐程度越高，刺入的时间就越短，被使用者的疼痛感越低；但是当皮肤为粗糙皮肤时，微针的尖锐程度高，往往会在刺入的过程中因皮肤的粗糙而造成微针尖端的折断，引发安全隐患，所以在刺入皮肤较为粗糙的场景，应选用一般尖锐的刺入部，也就是倾斜面21角度α较大的微针。在进行了充分的皮肤模拟实验中，得出优选的α角度的调节范围为10º≤α≤30º。

烟囱型微针阵列2的空心微针长度为200 nm-3 mm，烟囱型微针阵列2的空心微针针头直径为250 nm-0.6 mm。通过对微针的长度以及直径进行限定，能够使得微针的适用场景变得更加有针对性。微针的长度主要取决于使用过程中需要进行吸取的液面的深度或者是刺入表皮的深度。对此，使用者可以根据自身的需求进行微针长度的控制；另外，对于微针的针头直径，则是从另一个方面涉及到微针针头的强度以及刺入皮肤的疼痛感。当微针针头越大时刺入的时间就越短，即微针针头的强度越强；但是另一方面，微针的刺入的疼痛感就会越强，对于一些较不粗糙的敏感型的皮肤来说，需要的针头直径是需要小一点；而对于一些较粗糙的不敏感的皮肤来说，则需要针头的直径大一点；另一方面，当针头直径越大时，针头的强度也就越大，即针头更加不容易被折断；而当针头越小时，则针头更加容易被折断。在针头长度的选择方面，越长的针头，在同等的直径的情况下，会更加容易被折断。所以，在控制针头的强度的方面，一方面本发明是通过改变微针针头的结构，来改变原本因针头的结构缺陷所带来的微针针头易折断的问题，另一方面，通过对改变后的微针针头的长度，针头的直径，来进行限定，以此来保证本发明的抗折断的性能能够充分发挥。

制造本发明一种粘贴式烟囱型微针阵的方法如下：

1.针体润滑：用润滑剂对金属微针阵列内壁以及粗糙的正面进行润滑处理；

2.预热处理：将镍基合金 A和 B组分按质量配比9:1=A:B混合，在充分搅拌后抽去空气后放入1175 ℃烘箱中6.5-7.5 min，得熔融混合物2-2；

3.固定微针：将金属空心微针阵列缓慢插入仍处于熔融混合物2-2中，使粗糙的正表面没入 熔融混合物2-2内2-3 mm后，固定整个装置；

4.真空抽气：对整个装置用真空泵抽真空 0.5-1 min；

5.加热固化：将整个装置放入70 ℃烘箱中直至完全固化，约8-12 min（或80 ℃，4-6 min），得固化混合物2-3；

6.拔取微针：将固化的混合物与金属微针阵列分离，并固化模具中过高的中心柱至需求的长度；

7.融化材料：在保持中心柱的竖直的前提下将聚苯乙烯粉末铺于模具中央的凹陷区域内，用两块平整的重物将模具上下两面包夹住，再将其置于200-230 ℃的马弗炉中35-50 min，模具中为熔融聚苯乙烯2-4；

8.冷却固化：取出整体，平放冷却0.5-2 min，分离微针，即为固化聚苯乙烯2-5；

9.粘附空腔3：制作凹形的弹性金属或聚合物空腔2-6，并将其粘附于 PS微针阵列的背面。

该制造流程如图3所示，首先需要选择相应规格的金属空心微针阵列模具2-1；本发明中所述的倾斜角α可调节，实际上是在制作金属空心微针阵列模具2-1时可以自由调节。选择合适的角度作为金属空心微针阵列模具2-1的制作目标，成型后可以有不同角度的金属空心微针阵列模具2-1进行选择，从而生产出不同的角度的产品，以供使用者使用。制作方法中，首先需要选择根据自身要求的数据如倾斜角α的角度，阵列上微针的长度，以及微针直径等的烟囱型微针，通过使用润滑剂进行润滑，选用镍基合金粉末以及粘结剂进行混合，搅拌，预热，得A与B的熔融混合物2-2，并且用超声装置进行超声处理，通过超声波的处理能够使得混合物混合程度更好，为模具制作的质量提供保证，从而确保了产品成型的精确度，使用的加热为放置于1175 ℃的烘箱中6.5-7.5 min，这样做是根据镍基合金的熔化特性进行设置的。在步骤7中，将聚苯乙烯粉末铺展于模具中央的凹陷区域内，用两块平板1将模具上下两面包夹住，再将其置于200-250 ℃的马弗炉中25-50 min；因为成型的过程中，聚苯乙烯粉末的模具是金属模具，所以在200-250 ℃的马弗炉中，只有聚苯乙烯粉末会进行熔化成型，而金属模具的熔点远远高于此时马弗炉加热的分度，所以金属模具不受马弗炉加热的影响；而聚苯乙烯粉末会在马弗炉此时温度下进行熔化，并完全根据模具的形状进行填充，使得制造出的微针的成本率好，并且该金属模具一旦制造成功，则可以重复使用，不会因马弗炉的高温使得模具变型，导致模具淘汰的优点，选择镍基合金作为金属模具的制造原料是因为镍基合金在金属中的熔点较低，且与聚苯乙烯不相互反应。

在需要制作无空腔3的烟囱型微针阵列2时，制作流程与上述的制作与上述的制作流程步骤相同。所不同的是，第8步分离微针后所得的烟囱型微针阵列2即为无空腔3烟囱型微针阵列2，具体制造方法如图4所示。

在使用本发明时，可以根据使用场景的实际需求，使用有空腔3的微针阵列，通过在空腔3内设置药物，再对空腔3内部进行加压，实现药物注射的功能。也可以对空腔3内进行负压处理，使得微针阵列可以进行液体吸取或者是对刺破后的皮肤进行吸取体液的动作；另一方面，也可以进行使用无空腔3的微针阵列，直接对被使用者进行药物经皮注射。使用的过程中，可以根据被使用者的皮肤特点，选择相应倾斜角度α，最适微针长度以及最适微针直径的的烟囱型微针阵列2，以达到刺入过程的最适体验，以及保证微针针尖不易折断的特点。本发明使用无需专门的培训，需要对皮肤进行注射时，只需要对皮肤消毒后“一贴一撕”即可完成动作，方便快捷。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种粘贴式烟囱型微针阵列，其特征在于，包括平板，在平板上设置有一组烟囱型微针阵列，平板与烟囱型微针阵列之间设置有空腔，所述空腔设置在平板内部并与烟囱型微针阵列相联连。

2.根据权利要求1所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列，其特征在于，所述的烟囱型微针阵列的微针端部均设有倾斜面，所述倾斜面与竖直面参考面之间的角度α可调节。

3.根据权利要求2所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列，其特征在于，所述的可调节角度α的调节范围为10º≤α≤30º。

4.根据权利要求1所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列，其特征在于，所述的空腔为负压或者装载药物。

5.根据权利要求1至4所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列，其特征在于，所述的烟囱型微针阵列的空心微针长度为200 nm-3 mm。

6.根据权利要求1至4所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列，其特征在于，所述的烟囱型微针阵列的空心微针针头直径为250 nm-0.6 mm。

7.一种权利要求1所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:选取合适的角度α金属空心微针阵列，用润滑剂润滑微针头阵列；

S2：按重量比9:1=A:B 混合金属粉末A和粘结剂B，搅拌，预热，得A与B混合物，并且用超声装置进行超声处理，使其混合均匀； 然后利用抽真空装置对混合物进行抽真空处理；

S3：将一所得的微针头阵列缓慢插入S2所得的混合液中，固定，加热，加压，抽真空，固化，脱模，得金属模具；

S4：在保持中心柱的竖直的条件下，将聚苯乙烯粉末铺展于模具中央的凹陷区域内，用两块平板将模具上下两面包夹住，再将其置于200-250 ℃的马弗炉中25-50 min；

S5：冷却固化，即得聚苯乙烯微纳米针头阵列；

S6：制造具有凹形的弹性金属或聚合物空腔，将其粘附于聚苯乙烯微纳米针头阵列背面，即得粘贴式空心微针阵列。

8.根据权利要求7所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中的中金属粉末A为镍基合金，加热为放置于1175 ℃的烘箱中6.5-7.5 min。

9.根据权利要求7所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中所述的微针头阵列缓慢插入混合液中，深度为2-3 mm，S3所述的固化为放置于70 ℃的烘箱中8-12 min或放置于80 ℃的烘箱中4-6 min。

10.根据权利要求7所述的一种粘贴式烟囱型微针阵列的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中的金属模具的中心柱的长度为200 nm-300 nm。