CN113580491A - 可溶性微针的喷射制作设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可溶性微针的喷射制作设备，包括：工作台；微针模具，设置于所述工作台上，具有多个水平间隔排列的微针腔体，相邻两个所述微针腔体之间设置有隔台；雾化喷头，用于向所述微针腔体喷射填充雾化的高分子溶液；遮盖组件，与所述微针模具可拆卸连接。本发明公开了一种可溶性微针的喷射制作方法。本制作设备采用雾化喷头向微针腔体喷射填充已雾化过的高分子溶液，将高分子溶液雾化成直径非常小的微液滴，微液滴可以很容易填充到微针腔体最下端的针尖部，进而形成尖锐的针尖形态，使得微液滴填充微针腔体完整，制作出的微针针头形态质量高，而且不会损失高分子溶液，降低了制作成本。

Description

可溶性微针的喷射制作设备及方法

技术领域

本发明涉及透皮给药制剂技术，特别涉及可溶性微针的喷射制作设备及方法。

背景技术

目前，微针的无痛透皮给药作为一种新型的给药技术，可在皮肤上无痛地创造微米级的药物传输通道，增强皮肤对活性物质或药物尤其是大分子药物的渗透性，因其具有的无痛、安全、易操作等优势，代表着未来药物经皮向体内传导的发展方向。

可溶性微针是以生物可降解材料为基质制作出的微针，除具有一般微针的优点，其具有的生物可降解特性解决了微针一旦断裂于皮肤内难以处理这一难题，而且在一定程度是提高了微针的载药量，扩大了微针的应用范围，因此生物可降解微针有望成为经皮给药系统的理想载体，具有非常好的应用价值。

制作可溶性微针时，首先需要将制成固态微针的可溶性高分子材料和需要搭载的药物制成高分子溶液，然后将高分子溶液注入到微针模具内，通过使用离心或者抽真空的方法，将高分子溶液填充到微针模具的微针腔体内，但通常需要数次重复离心或抽真空的过程，才可达到混合溶液充分填充到微针模具的微针腔体内。然后，通过常温或低温干燥，使微针模具内的高分子溶液固化，最后将固态成型的微针与微针模具分离，最终形成可溶性微针。

由于微针模具的凹形微针腔体是亚微米级别大小，粘性高的高分子溶液在表面张力作用下无法实现混合溶液自发填充到微针模具的微针腔体之中。如果高分子溶液在微针模具中的不完全填充到微针腔体内可能会导致最终形成的微针的针头形态不完整。

为了解决这个问题，现在微针的制作方法主要是通过对微针模具施加离心力或者抽真空处理等方式来达到使高分子溶液填充到微针模具的微针腔体中。现在微针的制作方法通常需要数次反复上述过程，才可以达到完全将高分子溶液填充到微针腔体中。由于现有的制作方法中，向微针模具施加的离心力或者抽真空处理过程以及需要反复该加工过程，存在每批次微针生产的不稳定性限制了其在可溶微针产业化方面的应用。

另外，现有的制作设备在制作过程中，喷射后的高分子溶液挥散在空气中，会损失大量的高分子溶液，难以回收，由于高分子溶液含有昂贵的药物成分，增加了制作成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种可溶性微针的喷射制作设备，填充微针腔体完整，制作出的微针针头形态质量高，而且不会损失高分子溶液。

本发明还提出一种可溶性微针的喷射制作方法。

根据本发明第一方面实施例的可溶性微针的喷射制作设备，包括：工作台；微针模具，设置于所述工作台上，具有多个水平间隔排列的微针腔体，相邻两个所述微针腔体之间设置有隔台；雾化喷头，用于向所述微针腔体喷射填充雾化的高分子溶液，所述雾化喷头位于所述微针模具的上方并可相对所述微针模具沿水平方向及竖直方向移动，所述雾化喷头与所述微针模具之间具有间隙，所述雾化喷头呈倒圆台形；遮盖组件，与所述微针模具可拆卸连接，包括隔框和罩设于所述隔框的上表面的防水透气膜，所述隔框的下表面与所述隔台密封贴合并在至少一个所述微针腔体的上方与所述防水透气膜围合形成遮盖腔体，每个所述遮盖腔体同时与至少一个所述微针腔体相连通，所述防水透气膜开设有插入孔，所述插入孔可供所述雾化喷头伸入，所述插入孔呈圆形且直径介于所述雾化喷头的最大外径和最小外径之间。

至少具有如下有益效果：

本制作设备采用雾化喷头向微针腔体喷射填充已雾化过的高分子溶液，将高分子溶液雾化成直径非常小的微液滴，由于微液滴的直径非常小，可以很容易地填充到微针腔体内，微液滴在不与微针腔体的内壁接触的情况下可以直接被喷射到微针腔体的最底部，因此，微液滴可以很容易填充到微针腔体最下端的针尖部，进而形成尖锐的针尖形态；另一方面，由于雾化喷头与微针模具之间具有间隙，在雾化的微液滴喷射到微针腔体内时，微针腔体内的空气可以及时从微针腔体排到遮盖腔体内，避免针尖部存在大量气体而导致气压过大而使得液滴无法喷射到针尖部的情况发生，使得微液滴填充微针腔体完整，制作出的微针针头形态质量高。在此基础上，由于在遮盖腔体上设置了防水透气膜，防水透气膜能满足遮盖腔体内的气体及时向外排出，而考虑到雾化后的微液滴很容易挥散在遮盖腔体内，防水透气膜还能防止挥散的微液滴逸出遮盖腔体，使微液滴能够回流到微针腔体内，而不会损失高分子溶液，降低了制作成本。本制作设备使用简单，不需要通过施加离心力、抽真空等方式将高分子溶液填充到微针腔体内，简化了微针的制作流程，提高了微针的生产效率，进一步降低可溶性微针制造成本。

根据本发明的一些实施例，每个所述遮盖腔体同时与m×n个所述微针腔体相连通，其中m≥2，n≥2。

根据本发明的一些实施例，所述微针腔体呈倒圆锥形。

根据本发明的一些实施例，所述隔框由缓冲材料制成。

根据本发明的一些实施例，所述微针模具的外沿设置有围壁，所述围壁高于所述微针腔体。

根据本发明的一些实施例，所述遮盖组件定位卡置于所述围壁内。

根据本发明的一些实施例，所述工作台上安装有X轴导轨，所述X轴导轨上滑动连接X轴滑块，所述X轴滑块上固定连接有Y轴导轨，所述Y轴导轨上滑动连接Y轴滑块，所述Y轴滑块上固定连接有Z轴导轨，所述Z轴导轨上滑动连接有Z轴滑块，所述Z轴滑块上安装有所述雾化喷头。

根据本发明的一些实施例，所述Z轴滑块上还安装有集液瓶，所述集液瓶位于所述雾化喷头的上方并与所述雾化喷头相连通，所述集液瓶通过软管连接有注射泵。

根据本发明第二方面实施例的可溶性微针的喷射制作方法，所述方法采用本发明上述第一方面实施例的可溶性微针的喷射制作设备，该方法包括：使所述雾化喷头由所述防水透气膜上的所述插入孔伸入所述遮盖腔体内，向所述微针腔体内喷射雾化的高分子溶液，使所述高分子溶液填充于每一个所述微针腔体内，在所述雾化喷头向所述微针腔体内喷射雾化的高分子溶液的过程中，所述雾化喷头与所述插入孔之间密封，所述雾化喷头与所述微针模具之间具有间隙；待所述高分子溶液干燥后，从所述微针模具取出固化的微针。

至少具有如下有益效果：

本制作方法采用上述制作设备，雾化喷头向微针腔体喷射填充已雾化过的高分子溶液，将高分子溶液雾化成直径非常小的微液滴，由于微液滴的直径非常小，可以很容易地填充到微针腔体内，微液滴在不与微针腔体的内壁接触的情况下可以直接被喷射到微针腔体的最底部，因此，微液滴可以很容易填充到微针腔体最下端的针尖部，进而形成尖锐的针尖形态；另一方面，由于雾化喷头与微针模具之间具有间隙，在雾化的微液滴喷射到微针腔体内时，微针腔体内的空气可以及时从微针腔体排到遮盖腔体内，避免针尖部存在大量气体而导致气压过大而使得液滴无法喷射到针尖部的情况发生，使得微液滴填充微针腔体完整，制作出的微针针头形态质量高。在此基础上，由于在遮盖腔体上设置了防水透气膜，防水透气膜能满足遮盖腔体内的气体及时向外排出，而考虑到雾化后的微液滴很容易挥散在遮盖腔体内，雾化喷头与插入孔之间密封，防水透气膜还能防止挥散的微液滴逸出遮盖腔体，使微液滴能够回流到微针腔体内，而不会损失高分子溶液，降低了制作成本。整个制作方法非常简单，不需要通过施加离心力、抽真空等方式将高分子溶液填充到微针腔体内，简化了微针的制作流程，提高了微针的生产效率，进一步降低可溶性微针制造成本。

根据本发明的一些实施例，在取出固化的微针前，先将遮盖组件取出。

根据本发明的一些实施例，所述雾化喷头向所述微针腔体喷射高分子溶液的压力小于1MPa。

根据本发明的一些实施例，所述雾化喷头向所述微针腔体喷射填充雾化的高分子溶液的粒径为0.1μm～100μm。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明第一实施例在填充微针腔体时的局部结构示意图；

图3为本发明第一实施例在取出遮盖组件时的局部结构示意图；

图4为本发明实施例在取出微针时的局部结构示意图；

图5为本发明第二实施例在填充微针腔体时的局部结构示意图。

附图标记：工作台1、微针模具2、微针腔体21、隔台22、围壁23、雾化喷头3、遮盖组件4、隔框41、防水透气膜42、遮盖腔体43、插入孔44、X轴导轨5、X轴滑块6、Y轴导轨7、Y轴滑块8、Z轴导轨9、Z轴滑块10、集液瓶11、软管12、微针13。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明公开一种可溶性微针的喷射制作设备，包括工作台1、微针模具2、雾化喷头3和遮盖组件4。

参照图2，微针模具2设置于工作台1上，具有多个水平间隔排列的微针腔体21，相邻两个微针腔体21之间设置有隔台22。

其中，雾化喷头3用于向微针腔体21喷射填充雾化的高分子溶液，雾化喷头3能够实现定量喷射雾化的高分子溶液，雾化喷头3位于微针模具2的上方并可相对微针模具2沿水平方向及竖直方向移动，方便调整喷射位置，雾化喷头3与微针模具2之间具有间隙，雾化喷头3呈倒圆台形。

参照图3和图4，遮盖组件4与微针模具2可拆卸连接，遮盖组件4在取出微针13前，需要从微针模具2上拆走，遮盖组件4包括隔框41和罩设于隔框41的上表面的防水透气膜42，隔框41的下表面与隔台22密封贴合并在至少一个微针腔体21的上方与防水透气膜42围合形成遮盖腔体43，每个遮盖腔体43同时与至少一个微针腔体21相连通，如图2所示，在本发明的第一实施例中，每个遮盖腔体43与一个微针腔体21相连通；如图5所示，在本发明的第二实施例中，每个遮盖腔体43同时与四个微针腔体21相连通。

此外，防水透气膜42开设有插入孔44，插入孔44呈圆形且直径介于雾化喷头3的最大外径和最小外径之间，使得插入孔44可供雾化喷头3伸入，而且通过合理设置雾化喷头3的下降距离，可以实现雾化喷头3完全填补插入孔44，使得遮盖腔体43达到密闭状态。防水透气膜42具体可以采用IPX7防水等级及以上的防水透气膜。

本制作设备采用雾化喷头3向微针腔体21喷射填充已雾化过的高分子溶液，将高分子溶液雾化成直径非常小的微液滴，由于微液滴的直径非常小，可以很容易地填充到微针腔体21内，微液滴在不与微针腔体21的内壁接触的情况下可以直接被喷射到微针腔体21的最底部，因此，微液滴可以很容易填充到微针腔体21最下端的针尖部，进而形成尖锐的针尖形态。

另一方面，由于雾化喷头3与微针模具2之间具有间隙，在雾化的微液滴喷射到微针腔体21内时，微针腔体21内的空气可以及时从微针腔体21排到遮盖腔体43内，避免针尖部存在大量气体而导致气压过大而使得液滴无法喷射到针尖部的情况发生，使得微液滴填充微针腔体21完整，制作出的微针针头形态质量高。

在此基础上，由于在遮盖腔体43上设置了防水透气膜42，防水透气膜42能满足遮盖腔体43内的气体及时向外排出，而考虑到雾化后的微液滴很容易挥散在遮盖腔体43内，防水透气膜42还能防止挥散的微液滴逸出遮盖腔体43，使微液滴能够回流到微针腔体21内，而不会损失高分子溶液，降低了制作成本。

在本发明的一些实施例中，每个遮盖腔体43同时与m×n个微针腔体21相连通，其中m≥2，n≥2，每个遮盖腔体43同时与多个微针腔体21相连通，对雾化喷头3的尺寸精度要求就低很多，而雾化喷头3的喷射范围较广，能够同时覆盖多个微针腔体21。

例如：参照图5，在本发明的第二实施例中，每个遮盖腔体43同时与2×2个微针腔体21相连通，其中m＝2，n＝2。

在本发明的一些实施例中，微针腔体21呈倒圆锥形，适用范围广，在其它实施例中，微针腔体21可以是其它形态，如子弹头形或棱锥形。

在本发明的一些实施例中，隔框41由缓冲材料制成，如橡胶材料或eva塑料，当雾化喷头3下降并填补插入孔44时，隔框41能够起到一定的弹性缓冲作用。

参照图3，在本发明的一些实施例中，微针模具2的外沿设置有围壁23，围壁23高于微针腔体21，有的类型的微针13在制作时，要求多个微针的针底部相连接，因此，填充的高分子溶液就需要溢出微针腔体21，围壁23就能起到盛装溢出后的高分子溶液的作用。

另外，遮盖组件4定位卡置于围壁23内，遮盖组件4可以从围壁23内向上拉出，如图3所示，以便取走遮盖组件4。

此外，根据微针的搭载需求，可以针对微针腔体21进行两次填充不同的高分子溶液，第一次填充具有活性药物溶液，填充至微针腔体21的针尖部，通过常温或低温干燥，待固化后，第二次再填充可生物降解的高分子溶液，再次固化后，最终形成可溶性微针，如图4所示，便可从微针模具2中便可取出。

参照图1，工作台1上安装有X轴导轨5，X轴导轨5上滑动连接X轴滑块6，X轴滑块6上固定连接有Y轴导轨7，Y轴导轨7上滑动连接Y轴滑块8，Y轴滑块8上固定连接有Z轴导轨9，Z轴导轨9上滑动连接有Z轴滑块10，Z轴滑块10上安装有雾化喷头3，使得本制作设备能够精准控制雾化喷头3的移动，方便在不同的喷射位置间运动。

另外，Z轴滑块10上还安装有集液瓶11，集液瓶11位于雾化喷头3的上方并与雾化喷头3相连通，集液瓶11通过软管12连接有注射泵，注射泵可以实现精准定量喷射高分子溶液。

参照图2至图4，本发明公开一种可溶性微针的喷射制作方法，该方法上述可溶性微针的喷射制作设备，包括以下步骤：

使雾化喷头3由防水透气膜42上的插入孔44伸入遮盖腔体43内，向微针腔体21内喷射雾化的高分子溶液，使高分子溶液填充于每一个微针腔体21内，在雾化喷头3向微针腔体21内喷射雾化的高分子溶液的过程中，雾化喷头3与插入孔44之间密封，雾化喷头3与微针模具2之间具有间隙；

待高分子溶液干燥后，从微针模具2取出固化的微针13。

本制作方法采用上述制作设备，雾化喷头3向微针腔体21喷射填充已雾化过的高分子溶液，将高分子溶液雾化成直径非常小的微液滴，由于微液滴的直径非常小，可以很容易地填充到微针腔体21内，微液滴在不与微针腔体21的内壁接触的情况下可以直接被喷射到微针腔体21的最底部，因此，微液滴可以很容易填充到微针腔体21最下端的针尖部，进而形成尖锐的针尖形态。

另一方面，由于雾化喷头3与微针模具2之间具有间隙，在雾化的微液滴喷射到微针腔体21内时，微针腔体21内的空气可以及时从微针腔体21排到遮盖腔体43内，避免针尖部存在大量气体而导致气压过大而使得液滴无法喷射到针尖部的情况发生，使得微液滴填充微针腔体21完整，制作出的微针13针头形态质量高。

在此基础上，由于在遮盖腔体43上设置了防水透气膜42，防水透气膜42能满足遮盖腔体43内的气体及时向外排出，而考虑到雾化后的微液滴很容易挥散在遮盖腔体43内，雾化喷头3与插入孔44之间密封，防水透气膜42还能防止挥散的微液滴逸出遮盖腔体43，使微液滴能够回流到微针腔体21内，而不会损失高分子溶液，降低了制作成本。

整个制作方法非常简单，不需要通过施加离心力、抽真空等方式将高分子溶液填充到微针腔体21内，简化了微针13的制作流程，提高了微针13的生产效率，进一步降低可溶性微针制造成本。

参照图3和图4，在本发明的一些实施例中，由于遮盖组件4与微针模具2之间采用可拆卸连接方式，在取出固化的微针13前，先将遮盖组件43取出，以便将化的微针13完整地取出，然后再将遮盖组件4安装回微针模具2上，使用方便。

在本发明的一些实施例中，雾化喷头3向微针腔体21喷射高分子溶液的压力小于1MPa，雾化喷头3向微针腔体21喷射填充雾化的高分子溶液的粒径为0.1μm～100μm，以便高分子溶液能够顺畅地流进微针腔体21内。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术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作出各种变化。

Claims (12)

1.可溶性微针的喷射制作设备，其特征在于，包括：

工作台；

微针模具，设置于所述工作台上，具有多个水平间隔排列的微针腔体，相邻两个所述微针腔体之间设置有隔台；

雾化喷头，用于向所述微针腔体喷射填充雾化的高分子溶液，所述雾化喷头位于所述微针模具的上方并可相对所述微针模具沿水平方向及竖直方向移动，所述雾化喷头与所述微针模具之间具有间隙，所述雾化喷头呈倒圆台形；

遮盖组件，与所述微针模具可拆卸连接，包括隔框和罩设于所述隔框的上表面的防水透气膜，所述隔框的下表面与所述隔台密封贴合并在至少一个所述微针腔体的上方与所述防水透气膜围合形成遮盖腔体，每个所述遮盖腔体同时与至少一个所述微针腔体相连通，所述防水透气膜开设有插入孔，所述插入孔可供所述雾化喷头伸入，所述插入孔呈圆形且直径介于所述雾化喷头的最大外径和最小外径之间。

2.根据权利要求1所述的可溶性微针的喷射制作设备，其特征在于，每个所述遮盖腔体同时与m×n个所述微针腔体相连通，其中m≥2，n≥2。

3.根据权利要求1所述的可溶性微针的喷射制作设备，其特征在于，所述微针腔体呈倒圆锥形。

4.根据权利要求1所述的可溶性微针的喷射制作设备，其特征在于，所述隔框由缓冲材料制成。

5.根据权利要求1所述的可溶性微针的喷射制作设备，其特征在于，所述微针模具的外沿设置有围壁，所述围壁高于所述微针腔体。

6.根据权利要求5所述的可溶性微针的喷射制作设备，其特征在于，所述遮盖组件定位卡置于所述围壁内。

7.根据权利要求1所述的可溶性微针的喷射制作设备，其特征在于，所述工作台上安装有X轴导轨，所述X轴导轨上滑动连接X轴滑块，所述X轴滑块上固定连接有Y轴导轨，所述Y轴导轨上滑动连接Y轴滑块，所述Y轴滑块上固定连接有Z轴导轨，所述Z轴导轨上滑动连接有Z轴滑块，所述Z轴滑块上安装有所述雾化喷头。

8.根据权利要求7所述的可溶性微针的喷射制作设备，其特征在于，所述Z轴滑块上还安装有集液瓶，所述集液瓶位于所述雾化喷头的上方并与所述雾化喷头相连通，所述集液瓶通过软管连接有注射泵。

9.可溶性微针的喷射制作方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1至8任一项所述的可溶性微针的喷射制作设备，该方法包括：

使所述雾化喷头由所述防水透气膜上的所述插入孔伸入所述遮盖腔体内，向所述微针腔体内喷射雾化的高分子溶液，使所述高分子溶液填充于每一个所述微针腔体内，在所述雾化喷头向所述微针腔体内喷射雾化的高分子溶液的过程中，所述雾化喷头与所述插入孔之间密封，所述雾化喷头与所述微针模具之间具有间隙；

待所述高分子溶液干燥后，从所述微针模具取出固化的微针。

10.根据权利要求9所述的可溶性微针的喷射制作方法，其特征在于，在取出固化的微针前，先将遮盖组件取出。

11.根据权利要求9所述的可溶性微针的喷射制作方法，其特征在于，所述雾化喷头向所述微针腔体喷射高分子溶液的压力小于1MPa。

12.根据权利要求9所述的可溶性微针的喷射制作方法，其特征在于，所述雾化喷头向所述微针腔体喷射填充雾化的高分子溶液的粒径为0.1μm～100μm。

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