CN112826539A - 一种咽拭子及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器具技术领域，公开了一种咽拭子，包括咽拭子本体，所述咽拭子本体上设有贯穿其前后两端的毛细沟槽，在使用时，咽拭子本体被伸入到咽后壁，由于毛细沟槽具有毛细作用，不必刮擦，能使唾液自发进入毛细沟槽中，且沿毛细沟槽流动，可降低被采样者的不适，而且比现有的咽拭子具有更大的液体储存容量，而且将咽拭子取出后，由于唾液停留在沟槽中，可轻易将唾液与咽拭子分离，得到较大的液体采集量。本发明还提供一种咽拭子的制作方法，将上述咽拭子本体通过模具成型，方便制作，很好地保证咽拭子本体的形状和尺寸进度，制作成本低。

Description

一种咽拭子及其制作方法

技术领域

本发明涉及医疗器具技术领域，特别是涉及一种咽拭子及其制作方法。

背景技术

呼吸道传染性疾病的确认需要进行核酸检测，核酸检测大概分为两个步骤：1)采集患者样本；2)检测中心检测。第一步的样本采集工作，对采集的位置要求比较高，一定要达到咽后壁或者扁桃体的部位，否则会影响检测的准确性。医生一般会准备一个类似长棉棒的试剂棒(咽拭子)和一个试剂管。患者要将口罩摘下来，然后张嘴发“啊”的声音，这样才能暴露咽后壁。这时医生将试剂棒伸到病人的咽后壁，涂擦取样。最后将样本放入试剂管里密封，完成采样。

传统咽拭子前端为棉显微结构，利用棉纤维的吸水行进行采样。由于传统棉签拭子内部为棉纤维缠绕而成的结构，而棉纤维具有较高的亲水性。在采样时大部分液体样本被滞留于纤维团内部，致使原本含量不高的液体样本析出效率更低，容易引起测试的假阴性结果，极大影响检测的有效性。而且，棉纤维咽拭子只有与液体接触的地方能够吸水。而部分没有接触的地方则依然保持干燥，降低了咽拭子前端的有效利用率。

在使用传统咽拭子时，因为其木制杆硬度较高，为了使得传统拭子采集尽可能多的液体样本，医护人员一般会进行咽部的刮擦、按压，这将给患者带来很大的不适以及不必要的心理负担，有时还会造成粘膜受损等意外损伤，若携带病菌的病人在这一过程中造成了咳嗽甚至呕吐，则还容易给医护人员带来感染风险。

中国实用新型专利CN212089610U(公开日为2020年12月08日)公开了一种改良一次性咽拭子，包括咽拭子本体，咽拭子本体包括棉签棒和用于收集棉签棒的收集管，棉签棒包括手持部、取样部、连接部和棉球；取样部为中空变径管结构，且取样部底部直径大于顶部直径，棉球固定于取样部底部；手持部的底部卡接于取样部顶内壁上，并可沿取样部内壁滑动；连接部的两端分别与手持部和取样部固定连接，用于防止手持部和取样部分离。该专利吸取唾液的部分仍然采用棉签棒，导致唾液收集较少，且会引起不适。

发明内容

本发明的目的是提供一种液体采样量高、降低不适的咽拭子及其制作方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种咽拭子，包括咽拭子本体，所述咽拭子本体上设有贯穿其前后两端的毛细沟槽。

作为优选方案，所述毛细沟槽的横截面为倒梯形。

作为优选方案，所述咽拭子本体的前端面为弧面结构。

作为优选方案，所述咽拭子本体为圆柱形且其前端面为球面结构。

作为优选方案，所述毛细沟槽设置为多个，且沿所述咽拭子本体的周向均匀设置。

作为优选方案，所述咽拭子本体为柔性体。

作为优选方案，所述咽拭子本体的表面设有亲水层。

作为优选方案，以所述毛细沟槽的横截面的上边界的长度与其余边界之和的比值为余弦值，其对应的角度小于90°。

本发明还提供一种咽拭子的制作方法，包括如下步骤：

制作模具，使模具具有咽拭子本体形状的型腔；

将液态材料倒入模具的型腔中，待咽拭子本体固化成型后将其脱模取出。

作为优选方案，还包括如下步骤：

对取出的咽拭子本体进行表面亲水处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过在咽拭子本体上设置贯穿其前后两端的毛细沟槽，在使用时，咽拭子本体被伸入到咽后壁，由于毛细沟槽具有毛细作用，不必刮擦，能使唾液自发进入毛细沟槽中，且沿毛细沟槽流动，可降低被采样者的不适，而且比现有的咽拭子具有更大的液体储存容量，而且将咽拭子取出后，由于唾液停留在沟槽中，可轻易将唾液与咽拭子分离，得到较大的液体采集量。本发明还提供一种咽拭子的制作方法，将上述咽拭子本体通过模具成型，方便制作，很好地保证咽拭子本体的形状和尺寸精度，制作成本低。

附图说明

图1是本发明实施例的咽拭子本体的第一视角结构示意图。

图2是本发明实施例的咽拭子本体的第二视角结构示意图。

图中，1-咽拭子本体；101-毛细沟槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和图2所示，本发明优选实施例的一种咽拭子，包括咽拭子本体1，咽拭子本体1上设有贯穿其前后两端的毛细沟槽101。本实施例通过在咽拭子本体1上设置贯穿其前后两端的毛细沟槽101，在使用时，咽拭子本体1被伸入到咽后壁，由于毛细沟槽101具有毛细作用，不必刮擦，能使唾液自发进入毛细沟槽101中，且沿毛细沟槽101流动，可降低被采样者的不适，而且比现有的咽拭子具有更大的液体储存容量，而且将咽拭子取出后，由于唾液停留在沟槽中，可轻易将唾液与咽拭子分离，得到较大的液体采集量。本实施例的咽拭子本体1可在其后端连接木棍等长条形物体，以增加其长度，方便伸入被采样者的咽后壁。

进一步地，毛细沟槽101的横截面为倒梯形，梯形槽道毛细力相对较大，液体流入槽道的阻力较小，能使唾液更易自发流入毛细沟槽101内，且制作工艺相对简单。本实施例的毛细沟槽101还具有较大的深宽比。

进一步地，咽拭子本体1的前端面为弧面结构，可与咽后壁光滑接触，降低咽拭子与人体接触的不适，防止被采集者咳嗽、呕吐，降低医护人员的风险。本实施例的咽拭子本体1为圆柱形且其前端面为球面结构，圆柱形结构方便设置多个沟槽，球面结构可使咽拭子本体1前端接触唾液时，各毛细沟槽101均能吸入唾液，提高咽拭子本体1的液体储存利用率。在本实施例中，毛细沟槽101设置为多个，且沿咽拭子本体1的周向均匀设置。本实施例设置8个毛细沟槽101。

进一步地，本实施例的咽拭子本体1为柔性体，可进行一定的变形，提高咽拭子本体1与人体接触的舒适度，本实施例的咽拭子本体1采用软体材料制作，使咽拭子本体1具有柔性。本实施例的咽拭子本体1PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料制作。PDMS材料具有优良的化学性质与物理性能，生物相容性、热稳定性也十分优异；且成模精度高，工艺简单、易于制备，是很理想的微流体输运装置的制作材料；最重要的是，PDMS是软体材料，其自身的柔顺性可以更好的适应人体的咽部表面。

进一步地，咽拭子本体1的表面设有亲水层，使咽拭子本体1获得微流体采集结构更好的表面亲水性质，促进毛细流动，提高液体收集效率。本实施例将咽拭子本体1放入等离子清洗剂进行表面分子处理，使咽拭子表层为亲水层。

进一步地，以毛细沟槽101的横截面的上边界的长度与其余边界之和的比值为余弦值，其对应的角度小于90°。本实施例的毛细沟槽101的横截面为倒梯形，因此，是以倒梯形截面的长边与其余三边之和的比值为余弦值，其对应的角度小于90°。毛细沟槽101利用毛细自流原理，进行微流体输运。毛细自流现象是一种满足特定边界条件下微流体的自发驱动行为，微流体将会从边界表面能高的一处向表面能低的一处流动，不需要外界提供压差辅助驱动。对于面向气体环境的开放通道，传统泵送的流体驱动方法会受到气体介入，而导致液体连续性打断，无法进行液体采集。但如果开放的微流体通道的表面满足一定的亲水特性，以及通道的截面满足一定的结构形状，则可以发生毛细自流现象，并可以利用液体-固体-气体界面的三相不稳定性驱动流体进行自发流动。这一条件可以由广义卡西角θ^*给出：

其中θ_i为液体与不同接触面的杨氏接触角(包括与空气的接触角，并认为是π)，f_i为液体各个接触面的面积分数,定义为

(w_i是壁面的与流体部分的接触长度，L是流动区域横截面流体的周长)。接触角是指在固、液、气三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面之间的夹角，其可由杨氏公式进行计算，称为杨氏接触角。由可如下几种润湿情况：1)当θ＝0，完全润湿；2)当θ﹤90°，部分润湿或润湿；3)当θ＝90°，是润湿与否的分界线；4)当θ﹥90°，不润湿；5)当θ＝180°，完全不润湿。

而对相同壁面材料制成的开放型通道来说，满足发生毛细自流现象的条件演变为：

其中w_F为横截面上自由边界的长度(即与空气交界的长度)，w为横截面上浸润边界的长度(即与壁面交界的长度)，θ为杨氏接触角。

因此，本实施例以毛细沟槽101倒梯形横截面的上边的长度与毛细沟槽101倒梯形横截面其余三边的长度之和的比值为余弦值，其对应的角度要小于90。°

在本实施例中，咽拭子本体1的总长度为14.25mm，直径为8.5mm，前端为直径8.5mm的半球，后端为长10mm，直径8.5mm的圆柱。毛细沟槽101为内宽0.44mm，外宽2.08mm，槽深2.14mm，槽倾角22.5°的倒梯形槽。本实施例的咽拭子本体1的长度和其直径设计，适应人体咽部结构，方便伸入伸出。

根据条件

其中w_F为横截面上自由边界的长度(即与空气交界的长度)，w为横截面上浸润边界的长度(即与壁面交界的长度)。w_F为外槽宽2.08mm，w为槽的另外三边之和4.8mm，则

对应允许的最大接触角为64.32°，小于90°，说明结构设计满足毛细自流条件。

本实施例还提供一种上述咽拭子的制作方法，包括如下步骤：

一、制作模具，使模具具有咽拭子本体形状的型腔：

(1)本实施例根据上述设计的咽拭子本体的形状和尺寸，利用绘图软件绘出上述模型的模具，并进行模具制作。为保证模具精度，可使用Formlabs公司Form2型号的3D打印机以光敏树脂作为打印材料打印出模具。

(2)打印完成后，将模具放入烤箱中在130℃下烘烤4小时使模具完全固化。烘烤温度和时间需要保证，否则后续进行脱模处理过程中可能会出现模具与模型难以分离的状况。

(3)将模具放入等离子清洗机中处理5分钟，使模具亲水化。亲水化处理是为了方便后续对模具表面覆上一层防粘膜，方便脱模。

(4)在模具表面和型腔的腔壁滴上两滴1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷作为脱模剂，将其均匀涂抹在模具后续需进行脱模操作的表面。因为所制作的模具较小，所使用的脱模剂也较少，若脱模剂过多可能会粘留在模型表面导致模具发黄，影响模具性能。

(5)将涂好脱模剂的模具放入真空箱中处理30分钟，使脱模剂完全均匀地覆盖模具表面。

二、将液态材料倒入模具的型腔中，待咽拭子本体固化成型后将其脱模取出：

(6)将调制PDMS材料所用的A液主剂与B液固化剂按10：1的比例混合均匀，直到混合物不再有气泡冒出。在调制过程中，要保证A液主剂与B液固化剂的比例精确地呈10：1，且在搅拌过程中要保证搅拌至再无气泡冒出，否则在后续操作过程中可能会产生大量气泡。

(7)将搅拌好的PDMS放入真空箱中进行真空处理30分钟后取出。此步骤操作用于除尽PDMS中的气泡。在此过程中，要注意真空处理时间要保证足够30分钟；从真空箱中取出PDMS时，需让真空泵缓慢恢复常压，避免新气泡产生。

(8)将PDMS倒入模具，再放入烤箱中，在80℃下预固化15分钟。在PDMS倒入模具的过程中需要缓慢均匀地操作，否则可能会导致加热固化时产生气泡。在固化过程中，温度需要控制在80℃，否则会出现成型过慢或受热不均匀等问题。

(9)预固化结束后，取出模具观察其是否出现PDMS漏出、模具变形或拼接位置发生错动等情况，若无问题，则继续在80℃下加热固化90分钟；若有问题，则调整后放入烤箱继续在80℃下加热固化90分钟。

(10)在完全固化后，手动小心缓慢地从模具上取下PDMS模型，咽拭子本体制作完成。

三、对取出的咽拭子本体进行表面亲水处理：

(11)将脱模取出的咽拭子本体放入等离子清洗中进行表面分子处理。

等离子体处理即为表面亲水化处理方式的一种。等离子体是物质的一种存在状态，对气体施加足够的能量可使之离化便成为等离子状态。等离子体中的活性粒子和材料表面发生作用后分子或原子的内能，并产生激发、电离和离解等一系列过程，使气体处于活化状态，可以打开材料表面的化学键，从而产生大分子自由基，使材料表面具有反应活性，大分子自由基之间或者大分子自由基和放电空间中的氧、氟等反应性粒子结合，可以在材料表面形成交联层或者形成亲水性基团，使材料的表面性能发生改变。

等离子清洗机是进行等离子处理的操作工具。在等离子清洗机的真空腔体里，通过射频电源在一定的压力情况下起辉产生高能量的无序的等离子体。等离子体的“活性”组分包括：离子、电子、原子、活性基团、激发态的核素(亚稳态)、光子等。通过等离子体轰击被清洗产品表面，从而实现清洁、涂覆等目的。利用等离子清洗机附加亲水化的同时，不会造成二次污染。

本实施例通过将液态的材料倒入模具中成型固化成咽拭子本体，可保证咽拭子本体的各表面粗糙度一致，很好地保证咽拭子本体的形状和尺寸的精度，且咽拭子较小，利用模具成型易于制作，模具能重复使用，制作成本低。

综上，本发明实施例提供一种咽拭子，其通过在咽拭子本体1上设置贯穿其前后两端的毛细沟槽101，在使用时，咽拭子本体1被伸入到咽后壁，由于毛细沟槽101具有毛细作用，不必刮擦，能使唾液自发进入毛细沟槽101中，且沿毛细沟槽101流动，可降低被采样者的不适，而且比现有的咽拭子具有更大的液体储存容量，而且将咽拭子取出后，由于唾液停留在沟槽中，可轻易将唾液与咽拭子分离，得到较大的液体采集量。本实施例的咽拭子本体1可在其后端连接木棍等长条形物体，以增加其长度，方便伸入被采样者的咽后壁。本发明还提供一种咽拭子的制作方法，将上述咽拭子本体通过模具成型，方便制作，很好地保证咽拭子本体的形状和尺寸进度，制作成本低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种咽拭子，其特征在于，包括咽拭子本体(1)，所述咽拭子本体(1)上设有贯穿其前后两端的毛细沟槽(101)。

2.根据权利要求1所述的咽拭子，其特征在于，所述毛细沟槽(101)的横截面为倒梯形。

3.根据权利要求1所述的咽拭子，其特征在于，所述咽拭子本体(1)的前端面为弧面结构。

4.根据权利要求3所述的咽拭子，其特征在于，所述咽拭子本体(1)为圆柱形且其前端面为球面结构。

5.根据权利要求1所述的咽拭子，其特征在于，所述毛细沟槽(101)设置为多个，且沿所述咽拭子本体(1)的周向均匀设置。

6.根据权利要求1所述的咽拭子，其特征在于，所述咽拭子本体(1)为柔性体。

7.根据权利要求1所述的咽拭子，其特征在于，所述咽拭子本体(1)的表面设有亲水层。

8.根据权利要求1所述的咽拭子，其特征在于，以所述毛细沟槽的横截面的上边界的长度与其余边界之和的比值为余弦值，其对应的角度小于90°。

9.一种咽拭子的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

制作模具，使模具具有咽拭子本体形状的型腔；

将液态材料倒入模具的型腔中，待咽拭子本体固化成型后将其脱模取出。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，还包括如下步骤：

对取出的咽拭子本体进行表面亲水处理。

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