CN115674522A - 制备微针的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备微针的设备和方法，所述制备微针的设备包括微针模具、真空腔室、灌装机构、刮板机构和网板；微针模具的表面设置有与微针针体相匹配的凹槽；网板用于设置于所述微针模具上并覆盖凹槽；灌装机构至少部分设置在真空腔室内，并用于释放制备微针的溶液，所释放的溶液用于经由网板流入微针模具；刮板机构包括刮板，刮板用于与网板接触并相对于网板移动以刮除网板表面上的溶液。本发明的优点是能够将微针模具表面上多余的溶液刮除干净，而且还能确保在刮除表面多余溶液的过程中，溶液充满凹槽，确保微针的产品质量，同时无需反复多次进行刮除操作，提高微针制备效率。

Description

制备微针的设备和方法

技术领域

本发明属于微针制备技术领域，特别涉及一种制备微针的设备和方法。

背景技术

大多数治疗药物通过使用皮下注射进入人体，这是一种低成本、快速和直接的给药方式。然而患者自身却不能较容易地使用注射器，且注射器带来的疼痛和恐惧也进一步限制了患者的依从性。微针(包括尺寸为微米级的针头)上载药并经皮给药，这是解决上述问题的方法之一。微针经皮给药方式可实现无痛感的药物传输，提高了患者的依从性和安全性。同时微针还能实现药物等定量和定位输送，可以做到精确给药，给药效果好。除此之外，微针还可以用作皮肤预处理，具有增强皮肤渗透性的能力。因此，微针具有较好的临床应用前景。

目前制造微针的工艺主要有真空浇铸法。真空浇铸法是将载药的聚合物溶液浇铸到微针模具中，通过真空等方式促进聚合物溶液进入微针模具的凹槽中，排除气泡，进而干燥得到所需微针。真空浇铸法制备微针的关键是，将聚合物溶液填充至带有凹槽的微针模具内。因为使用的聚合物溶液比较粘稠，不容易进入到微针模具的凹槽中，尤其微针模具中的凹槽尺寸微小(其部分区域甚至只有几微米)，而且凹槽中难免产生气泡且在浇铸过程中气泡不容易排除，气泡的存在在一定程度上会影响微针的质量。而且为了制备分体式的微针(即针体和基底分离)，在浇铸完聚合物溶液后，还需要利用刮板将涂布在微针模具表面上的多余溶液刮除，但是如果刮板接触微针模具时的力过大，容易导致凹槽内的溶液也被一并刮除，如果刮板接触微针模具时的力过小，将导致接触性不好，溶液无法被刮干净。因此，在实际操作中，难以把握刮板接触微针模具时的受力，无法保证聚合物微针的产品质量。而且为了刮得干净，经常需要反复多次刮除微针模具表面的溶液，效率低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种制备微针的设备和方法，能够将微针模具表面上多余的溶液刮除干净，而且还能确保在刮除表面多余溶液的过程中，溶液充满凹槽，确保微针的产品质量，同时无需反复多次进行刮除操作，提高效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种制备微针的设备，包括微针模具、真空腔室、灌装机构、刮板机构和网板；

所述微针模具的表面设置有与微针针体相匹配的凹槽；

所述网板用于设置于所述微针模具上并覆盖所述凹槽；

所述灌装机构至少部分设置在所述真空腔室内，并用于释放制备微针的溶液，所释放的溶液用于经由所述网板流入所述微针模具；

所述刮板机构包括刮板，所述刮板用于与所述网板接触并相对于所述网板移动以刮除所述网板的表面上的溶液。

可选的，所述刮板用于与所述网板线接触或面接触设置。

可选的，所述网板上的网孔尺寸大于或等于所述微针模具上的所述凹槽的尺寸。

可选的，所述网孔的侧面剖面形状与所述凹槽的侧面剖面形状相同。

可选的，所述网板的厚度为0.05mm～0.2mm。

可选的，所述设备还包括抽真空机构和/或网板装载机构，所述抽真空机构用于对所述真空腔室进行抽真空，所述网板装载机构用于驱动所述网板移动，并将所述网板放置于所述微针模具上，所述网板装载机构还用于从所述微针模具上移除所述网板。

可选的，所述网板装载机构包括网板装载架和网板固定块，所述网板装载架和所述网板固定块共同配合夹持固定所述网板的边缘，所述网板装载架为镂空结构。

可选的，所述设备还包括张紧机构，设置在所述网板装载机构上并用于张紧所述网板，使所述网板以平直的状态覆盖在所述微针模具上。

可选的，所述张紧机构包括张紧件和调节螺钉，所述张紧件用于与所述网板固定块可拆卸的固定连接，所述张紧件还用于通过所述调节螺钉与所述网板装载架连接，所述调节螺钉用于调节所述张紧件与所述网板装载架之间的相对位置。

可选的，所述网板装载机构包括压力传感器，用于检测所述网板和所述微针模具之间的压力并产生压力信息。

可选的，所述设备还包括与所述压力传感器通信连接的控制装置，所述控制装置用于根据所述压力传感器所检测的压力信息，控制所述网板装载机构调整所述网板与所述微针模具之间的贴合状态。

可选的，所述设备还包括回液管路，所述回液管路的一端伸入所述真空腔室并与一溶液回收槽连接，所述溶液回收槽用于接收从所述网板上刮除的溶液。

可选的，所述设备还包括网板装载机构，所述网板装载机构用于驱动所述网板移动，并将所述网板放置于所述微针模具上，所述网板装载机构还用于从所述微针模具上移除所述网板；

所述溶液回收槽设置在所述网板装载机构上，并用于设置在所述网板的一侧。

可选的，所述设备还包括粗定位机构和旋转运动台，所述旋转运动台设置在所述真空腔室内，所述旋转运动台上设置所述粗定位机构，所述粗定位机构用于放置所述微针模具并进行粗定位，所述旋转运动台能够自转以实现所述微针模具的精定位。

可选的，所述设备包括X向运动机构、Y向第一运动机构和Z向第一运动机构，所述Z向第一运动机构设置在所述X向运动机构上，所述X向运动机构和所述Y向第一运动机构独立设置，所述旋转运动台设置在所述Y向第一运动机构上，所述Y向第一运动机构用于驱动所述旋转运动台沿Y向水平移动，所述X向运动机构用于驱动所述网板和/或所述刮板沿X向水平移动，所述Z向第一运动机构用于驱动所述网板和/或所述刮板沿Z向竖直移动，所述X向、Y向和Z向相互垂直。

可选的，所述设备还包括Y向第二运动机构和Z向第二运动机构，所述Y向第二运动机构设置在所述Z向第一运动机构上，所述Z向第二运动机构设置在所述Y向第二运动机构上，所述Y向第二运动机构用于驱动所述刮板沿Y向水平移动，所述Z向第二运动机构用于驱动所述刮板沿Z向竖直移动。

可选的，所述设备还包括通信连接的视觉识别装置和控制装置，所述视觉识别装置用于识别所述微针模具的位置，所述控制装置用于根据所述微针模具的位置定位所述网板相对于所述微针模具的位置。

可选的，所述视觉识别装置包括相机和至少两个对准标记，所述相机设置在所述真空腔室内，至少两个所述对准标记设置在所述微针模具上；所述相机用于获取至少两个所述对准标记的图像信息，所述视觉识别装置用于根据至少两个所述对准标记的图像信息识别所述微针模具的位置。

可选的，至少两个所述对准标记布置在所述微针模具的对角线上。

可选的，所述刮板机构还包括第一基座和第二基座，所述刮板与第一基座可拆卸的固定连接，所述第一基座与所述第二基座活动连接。

可选的，所述第一基座与所述第二基座通过球头销活动连接。

可选的，所述刮板机构还包括弹性结构，用于向所述刮板提供弹力，以使所述刮板能够自适应调整相对于所述网板的位置。

可选的，所述弹性结构包括多个弹簧，多个所述弹簧的一端可伸缩地设置在所述第一基座上，另一端可伸缩地设置在所述第二基座上。

可选的，所述弹簧的内部穿设有固定杆，所述固定杆的至少一端与所述第一基座或所述第二基座固定连接，所述弹簧被配置为能够在所述固定杆上伸缩。

可选的，所述刮板机构还包括防尘罩，设置在所述第一基座和所述第二基座之间，并用于密封所述第一基座和所述第二基座之间的镂空区域。

可选的，所述第二基座上设置有限位销，所述球头销设置在所述第一基座上，所述球头销上设置有与所述限位销配合的销孔，所述限位销的轴线相对于竖直方向倾斜设置。

可选的，所述网板的整个表面设置有疏水层，且所述网板的网孔的孔壁上设置有疏水层。

为实现上述目的，本发明还提供一种制备微针的方法，包括：

提供微针模具，所述微针模具的表面设置有与微针针体相匹配的凹槽；

将所述微针模具放置于真空腔室内，并在所述微针模具上放置网板，以使所述网板覆盖所述微针模具上的凹槽；

对所述真空腔室抽真空，通过灌装机构向覆盖有所述网板的所述微针模具浇铸制备微针的溶液，所释放的溶液经由所述网板流入所述微针模具；

将刮板与所述网板接触，并使所述刮板相对于所述网板水平移动，以刮除所述网板表面上的溶液；

移除所述网板和所述刮板，以得到浇铸完溶液的微针模具；

将浇铸完溶液的微针模具在破真空状态下进行干燥，干燥后脱模成型，得到微针针体。

可选的，在设置所述刮板时，使所述刮板与所述网板线接触或面接触。

可选的，在设置所述网板时，使用张紧机构张紧所述网板，以使所述网板以平直的状态覆盖在所述微针模具上。

可选的，在设置所述网板时，使用压力传感器检测所述网板和所述微针模具之间的压力，以根据所述压力调整所述网板和所述微针模具之间的贴合状态。

可选的，在将所述网板放置于所述微针模具之前，还包括：

使用视觉识别装置识别所述微针模具的位置，以根据所述微针模具的位置定位所述网板相对于所述微针模具的位置。

可选的，在刮除所述网板表面的溶液时，使所述刮板能够自适应调整相对于所述网板的位置。

上述制备微针的设备和方法中，通过在微针模具上覆盖网板，能够将微针模具表面上多余的溶液刮除干净，而且还能确保在刮除表面多余溶液的过程中，溶液充满凹槽，确保微针的产品质量，同时无需反复多次进行刮除操作，提高微针制备效率。

上述制备微针的设备和方法中，通过在网板的表面设置疏水层，可有效减少移除网板时的“拉丝”问题，进一步确保微针的产品质量。

上述制备微针的设备和方法中，通过张紧机构张紧网板，使网板以平直的状态覆盖在微针模具上，保证网板能够与微针模具完全贴合，从而确保微针成型质量。

上述制备微针的设备和方法中，通过视觉识别装置能够识别微针模具的位置，从而根据微针模具的位置将网板精确地放置在微针模具上，以降低定位难度，保证网板的定位精度。

上述制备微针的设备和方法中，通过刮板自适应调整相对于网板的位置，能够使刮板有效的刮除网板上的溶液，此时即使刮板与网板不平行，依然能够保证刮板与网板的充分接触而避免因不接触导致溶液刮除不干净的问题。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1为本发明优选实施例提供的制备微针的流程图；

图2为本发明优选实施例提供的制备微针的设备的结构示意图；

图3为本发明优选实施例提供的制备微针的设备去除真空腔室后的结构示意图；

图4为本发明优选实施例提供的刮板与网板面接触设置的结构示意图；

图5为本发明优选实施例提供的网板装载机构的结构示意图；

图6为本发明优选实施例提供的刮板机构的结构示意图，其中部分结构以局部剖面显示；

图7为本发明另一优选实施例提供的刮板机构的结构示意图，其中部分结构以局部剖面显示；

图8为本发明优选实施例提供的待浇铸溶液的微针模具的结构示意图；

图9为本发明优选实施例提供的将网板设置在微针模具上的原理图；

图10为本发明优选实施例提供的在设置了网板的微针模具上浇铸溶液的原理图；

图11为本发明优选实施例提供的利用刮板刮除网板上多余的溶液的原理图；

图12为本发明优选实施例提供的移除网板的示意图；

图13为本发明优选实施例提供的移除网板后，浇铸完溶液的微针模具的结构示意图，其中微针模具的凹槽内填充有溶液。

附图标记说明：

11-微针模具；111-凹槽；12-真空腔室；13-灌装机构；131-灌液针；132-灌液管路；133-回液管路；134-溶液回收槽；14-抽真空机构；141-抽真空泵；142-抽真空管路；143-传感器；144-破真空管路；15-网板装载机构；151-网板装载架；1511-固定臂；152-网板固定块；153-锁紧螺钉；154-张紧件；155-调节螺钉；156-压力传感器；16-刮板机构；161-刮板；162-连接件；163-第一基座；1631-球头销；1632-第一弹簧安装孔；164-第二基座；1641-槽孔；1642-第二弹簧安装孔；1643-限位销；165-弹簧；166-固定杆；167-防尘罩；168-固定螺钉；17-网板；18-粗定位机构；19-旋转运动台；20-视觉识别装置；21-控制装置；22-相机；23-对准标记；24-X向第一运动机构；25-Y向第一运动机构；26-Z向第一运动机构。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。

图2和图3示出了本发明优选实施例的制备微针的设备的结构示意图。如图2和图3所示，本发明还提供一种制备微针的设备，包括微针模具11、真空腔室12、灌装机构13、刮板机构16和网板17，优选还包括抽真空机构14和网板装载机构15。所述微针模具11的表面设置与微针针体相匹配的凹槽111(参阅图8)。

所述抽真空机构14作为优选的方案，用于对真空腔室12抽真空。在一些实施例中，所述抽真空机构14包括抽真空泵141和抽真空管路142，所述抽真空管路142分别与真空腔室12和抽真空泵141连接，所述抽真空泵141通过抽真空管路142对真空腔室12抽真空。在一些实施例中，所述抽真空机构14还包括传感器143，设置在真空腔室12上，所述传感器143用于检测真空腔室12的真空度，所述抽真空泵141根据所述传感器144所检测的真空度控制真空腔室12的压力。进一步的，所述真空腔室12还连接破真空管路144，通过破真空管路144对真空腔室12进行破真空，即打开破真空管路144，使真空腔室12与外部环境连通而处于常压状态。本文中，应理解，常压并不是绝对的一个标准大气压，而是由于地理位置、海波高度、温度等不同，实际大气压同标准大气压也会不相等，因此本申请对常压的压力值没有特别的限制。本实施例对制备微针时的负压条件没有特别的限制。此外，真空腔室12上可设置抽真空阀，与抽真空管路142连接，以控制抽真空管路142的通断。真空腔室12上也可设置破真空阀，与破真空管路144连接，以控制破真空管路144的通断。

所述灌装机构13用于释放制备微针的溶液。所述灌装机构13至少部分设置在真空腔室12内，并用于将制备微针的溶液输送至真空腔室12，进而溶液浇注在网板17和微针模具11上。在本实施例中，所述灌装机构13包括灌液针131和灌液管路132，所述灌液管路132的一端伸入真空腔室12内，并与灌液针131连接。所述灌液针131用于释放制备微针的溶液。进一步的，所述设备还包括回液管路133，用于回收刮除网板17时的溶液。所述回液管路133的一端伸入真空腔室12并与溶液回收槽134连接，所述溶液回收槽134用于接收从网板17上刮除的溶液，继而回收的溶液通过回液管路133进行回收，回收后的溶液可重复使用或不可重复使用。通过设置回液管路133可减轻机台的负担，无需经常停机进行清理，提高了机台的效率。

所述刮板机构16包括刮板161，所述刮板161用于与网板17接触并相对于网板17移动以刮除网板17的表面上的溶液。

在一些实施方式中，如图11所示，所述刮板161与网板17线接触设置，优选刮板161与网板17垂直设置，通过刮板161相对于网板17和微针模具11的水平移动，使得所述刮板161的一侧与网板17的表面线接触时，通过水平移动刮除网板17表面上的溶液。

在另一些实施方式中，如图4所示，所述刮板161与网板17面接触设置，优选刮板161与网板17平行设置，通过所述刮板161相对于网板17和微针模具11的水平移动，使得所述刮板161与网板17的表面面接触时，通过刮板161平面与网板表面摩擦刮除网板17表面上的溶液。当所述刮板161与网板17平行设置时，刮板161也具有网孔，刮板161上的网孔与网板17上的网孔对齐。实际操作中，先将网板17设置于微针模具11上，然后将刮板161设置于网板17上，并使刮板161的网孔、网板17的网孔与微针模具11的凹槽对齐，随后在负压条件下灌注溶液后，再驱动刮板161相对于网板17和微针模具11水平移动，使刮板161与网板17错开布置，从而刮板161上的网孔与网板17上的网孔不连通，从而将网板17表面上多余的溶液刮除。

所述网板装载机构15作为优选的方案，其用于驱动网板17移动以将网板17放置于微针模具11上，并还用于从微针模具11上移除网板17。可以在真空腔室12外，预先将网板17装载于微针模具11上，或者当微针模具11进入真空腔室12后，再利用设置在真空腔室12内的网板装载机构15将网板17精确地定位装载于微针模具11上。所述网板装载机构15与网板17可拆卸的连接，如卡扣连接或螺钉连接等。进一步的，所述溶液回收槽134设置在网板装载机构15上，并用于设置在网板17的一侧。

所述制备微针的设备还优选包括粗定位机构18和旋转运动台19，所述旋转运动台19设置在真空腔室12内，所述旋转运动台19上设置粗定位机构18，所述粗定位机构18用于在真空灌注时承载并粗定位微针模具11。所述粗定位机构18可以是基板，基板上设置定位凹槽，定位凹槽的形状与微针模具的形状匹配。所述旋转运动台19能够绕自身轴线旋转，以精定位微针模具11的位置。如微针模具11在基板上放置后位置发生偏移，则可通过旋转运动台19旋转微针模具11至目标位置。

所述制备微针的设备优选还包括视觉识别装置20，用于识别微针模具11的位置。优选的，所述制备微针的设备还包括控制装置21，与视觉识别装置20和网板装载机构15通信连接。所述控制装置21用于根据视觉识别装置20所识别的微针模具11的位置信息控制网板装载机构15驱动网板17运动并将网板17精确定位放置在微针模具11上。

所述视觉识别装置20可包括至少一个相机22和至少两个对准标记23，所述相机22设置在真空腔室12内，至少两个对准标记23设置在微针模具11上，至少两个对准标记23优选布置在微针模具11的对角线上。所述相机22用于获取两个对准标记23的图像信息，所述视觉识别装置20根据两个对准标记23的图像信息识别微针模具11的位置，进而使控制装置21根据识别的微针模具11的位置信息控制网板装载机构15驱动网板17移动并精确地定位放置在微针模具11上。在将网板17与微针模具11的位置对准时，使微针模具11上的每个凹槽111的中心与网板17上的对应的一个网孔的中心对准。

接下去参考图8至图13。图8示出了浇铸之前的微针模具11。微针模具11的材料为弹性材料，以赋予微针模具11良好的形变恢复能力(即良好的弹性)。优选地，微针模具11的材料为硅胶。微针模具11的表面设置有许多微小的凹槽111，凹槽111的形状、大小、数量以及排布方式，均与待制备的微针针体的形状、大小、数量以及排布方式相匹配。

图9示出了将网板17沿箭头A1方向向下，优选由网板装载机构15驱动网板17移动，从而将网板17轻轻定位设置在微针模具11上的过程。

图10示出了大致沿箭头A2方向，通过灌装机构13向网板17和微针模具11浇铸溶液的过程，溶液通过网板17上的网孔进入微针模具11。

图11示出了沿箭头A3方向，通过驱动刮板161沿水平方向移动，将网板17表面上的多余溶液刮除。刮除过程中，刮板161与网板17接触时的压力没有特别的限制。

图12示出了沿箭头A4方向，优选通过网板装载机构15驱动网板17移动并向上提起网板17进行移除的过程。

图13示出了移除网板17后，填充好溶液的微针模具11。

所应知晓，本发明可快速有效地刮除微针模具11表面上多余的溶液，实现微针针体的快速制备，并保证微针针体的成型质量，同时无需反复多次进行刮除操作，提高微针制备效率。通过在微针模具11上设置网板17，并对网板17表面上的溶液进行刮除，再移除网板17，使得网板17连同网板17上的溶液一并去除，在去除网板17后，微针模具11表面上基本上没有多余的溶液，而且微针模具11的凹槽111内的溶液不会减少，可以确保每个凹槽111内填满溶液，确保了微针的产品质量，同时无需通过刮板161反复操作，提高了微针制备效率。而且刮板161直接对网板17进行操作，降低了对刮板161的受力控制难度，使操作更方便。

返回参阅图1和图2，所述制备微针的设备优选还包括X向运动机构24和Y向第一运动机构25，其中X向运动机构24优选与Y向第一运动机构25独立设置，当然在其他实施例中，X向运动机构24也可设置在Y向第一运动机构25上。本实施例中，旋转运动台19设置在Y向第一运动机构25上，X向运动机构24与Y向第一运动机构25互相独立地设置，由Y向第一运动机构25驱动旋转运动台19沿Y向水平移动，并通过X向运动机构24驱动网板装载机构15和/或刮板机构16沿X向水平移动。进一步的，网板装载机构15和/或刮板机构16设置在X向运动机构24上。

所述制备微针的设备优选还包括Z向第一运动机构26，设置在X向运动机构24上。通过Z向第一运动机构26驱动网板装载机构15和/或刮板机构16沿Z向竖直移动。从而由X向运动机构24、Y向第一运动机构25和Z向第一运动机构26组成三轴运动模组，从而简化运动结构，减小设备体积。其中X向、Y向和Z向相互垂直。当然在其他实施例中，网板装载机构15和刮板机构16的竖直移动和水平移动可分别由不同的运动机构实现。

进一步的，所述制备微针的设备还包括Y向第二运动机构27，设置在Z向第一运动机构26上。刮板机构16设置在Y向第二运动机构27上，通过Y向第二运动机构27驱动刮板机构16沿Y向水平移动。所述制备微针的设备还包括Z向第二运动机构28，设置在Y向第二运动机构27上。刮板机构16设置在Z向第二运动机构28上，通过Z向第二运动机构28驱动刮板机构16沿Z向竖直移动。

本实施例中，网板17比较薄，容易变形，为了确保网板17覆盖微针模具11的效果，优选通过张紧机构对网板17进行张紧，使网板17以平直的状态覆盖在微针模具11上，确保网板17与微针模具11充分贴合。所述张紧机构优选设置在网板装载机构15上。

图5示出了本发明优选实施例的网板装载机构15。如图5所示，所述网板装载机构15可包括网板装载架151和网板固定块152，通过网板装载架151和网板固定块152夹持固定网板17的边缘。网板装载架151和网板固定块152可拆卸的连接，可选两者通过锁紧螺钉153连接。网板装载架151构造为镂空结构，以便刮板161能够与网板17接触。网板装载架151的形状不限于U形结构。优选的，所述张紧机构包括张紧件154和调节螺钉155，张紧件154与网板固定块152可拆卸的固定连接，如通过锁紧螺钉153连接，张紧件154与网板装载架151通过调节螺钉155连接，通过调节螺钉155来调节张紧件154与网板装载架151之间的相对位置，实现张紧件154与网板装载架151之间的预紧以张紧网板17。本实施例中，可在网板17的至少一侧设置张紧件154。优选的，张紧件17具有贯通的凹槽，网板装载架151的一侧固定臂1511用于卡入所述凹槽，所述凹槽的形状优选与固定臂1511的形状匹配。所述调节螺钉155的数量可为一个或多个。当然除了此处举例的张紧方式外，还可以通过其他方式来实现，本申请对张紧机构的结构不作限定。

所述网板装载机构15优选还包括压力传感器156，用于检测网板17和微针模具11之间的压力。所述压力传感器156可设置在网板17或网板装载架151上或其他合适的位置。根据检测的网板17和微针模具11之间的压力，可控制网板17贴合微针模具11时的压力大小，保证两者有效的贴合。优选的，所述控制装置21优选与压力传感器156通信连接，以根据检测的网板17和微针模具11之间的压力，控制网板装载机构15调整网板17和微针模具11之间的贴合状态。

图6示出了本发明优选实施例的刮板机构16。如图6所示，所述刮板机构16包括刮板161、连接件162、第一基座163和第二基座164，其中连接件162为可选的结构。刮板161与第一基座163可拆卸或不可拆卸的固定连接，可选的，刮板161与连接件162连接，连接件162与第一基座163可拆卸或不可拆卸的连接，第一基座163与第二基座164活动连接，以实现刮板161上下跳动和转向运动。优选的，所述第一基座163设置有球头销1631，所述第二基座164设置有与球头销1631配合的槽孔1641。使得第一基座163和第二基座164形成球头铰链连接，使得刮板161可以以球头销1631的球心为旋转中心小幅度旋转，以便调整网板17与刮板161之间的接触状态。同时所述刮板机构16还包括弹性结构，用于向刮板161提供弹力，使所述刮板161能够自适应调整相对于所述网板17的位置。进一步的，连接件162可通过固定螺钉168与第一基座162锁紧。固定螺钉168的数量不作要求。当然除了球头销的活动连接外，本申请还可通过其他活动连接方式实现第一基座相对于第二基座的摆动，如设置摆动关节，使第一基座绕摆动关节摆动等，本申请对此不作限制。

所述弹性结构可包括多根弹簧165，如两根、三根或四根对称设置的弹簧165，弹簧165安装在第一基座163上，第一基座163设置有对称分布的多个第一弹簧安装孔1632，多根弹簧167的一端可伸缩地设置在第一弹簧安装孔1632内，且第一弹簧安装孔1632内设置有固定杆166，固定杆166穿过弹簧165。同样的，第二基座164设置有对称分布的多个第二弹簧安装孔1642，弹簧165的另一端可伸缩地设置在第二弹簧安装孔1642内。弹簧165的内孔的尺寸稍大于固定杆168的尺寸，使弹簧165依然能够在固定杆168上伸缩，但通过固定杆166可适当限位球头销1631绕竖直轴线的转动，但应理解并不是完全限制球头销1631绕竖直轴线的转动。所述固定杆166的至少一端与第一基座162或第二基座163固定连接。

所应理解，刮板161可沿球头做小幅度旋转，从而调节刮板161与网板17之间的接触状态，而弹簧165起到自适应调节的效果，以允许刮板161相对于网板17自适应改变位置。这种方式下，即使刮板161与网板17不平行，也能确保刮板161与网板17有效的接触，以保证网板17上的溶液能够被刮板161充分刮除。所述刮板机构16优选包括防尘罩167，设置在第一基座163和第二基座164之间，并用于密封第一基座162和第二基座163之间的镂空区域，以保证球头销和弹簧可以正常工作。

图7示出了本发明另一优选实施例的刮板机构16。如图7所示，与上述实施例的区别在于，取消了弹簧165内的固定杆166，取而代之的是在第二基座164上设置限位销1643，并在球头销1631上设置与限位销1643配合的销孔，销孔可以是球形或圆柱形，限位销1643的尺寸小于销孔的尺寸，以起到对球头销1631运动的一定限制作用，避免球头销1631摆动幅度过大。限位销1643的轴线相对于竖直方向倾斜设置，倾斜的角度没有要求。

本实施例对控制装置21的种类没有特别的限制，可以是执行逻辑运算的硬件，例如，单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)或者现场可编程逻辑门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)，或者是在硬件基础上的实现上述功能的软件程序、功能模块、函数、目标库(Object Libraries)或动态链接库(Dynamic-Link Libraries)。或者，是以上两者的结合。本领域技术人在本申请公开的内容基础上，应当知晓如何具体实现控制装置21与其他设备间的通信。此外，采用控制装置21为本实施例的优选方式，本领域技术人员可以采用其他技术手段，例如手动控制，机械控制，可以实现同样的技术效果。

图1示出了本发明优选实施例的制备微针的流程图。如图1所示，本发明还提供了一种制备微针的方法，包括如下步骤：

步骤S1：提供待浇铸的微针模具。

微针模具为表面设置有凹槽的阴模，凹槽的大小和形状与微针针体匹配。微针不限于为可溶的聚合物微针，该微针可穿刺人体角质层，形成有利于药物输送的通道，从而促进药物的透皮吸收。本申请对微针针体的形状不作限制，包括但不限于针尖部为凸状结构的针体，针尖部可以是具有尖锐形状的凸状结构，也可以是不尖锐的凸状结构；针体包括但不限于圆锥状、多棱锥状或梭形。本实施例提供的微针模具可用于制备分体式的微针，即微针针体和基底分离，先制备针体，然后将针体设置在基底上。在其他实施例中也可用于制备微针针体与基底一体式的微针。

步骤S2：在微针模具上设置网板。

微针模具首先设置于真空腔室内，然后在微针模具上放置网板，以使所述网板覆盖所述微针模具上的所有凹槽。可以是手动或机械方式，将网板设置在微针模具上，优选机械方式，以精确地将网板定位放置在微针模具上。在实际操作中，可以在抽真空之前，将网板设置在微针模具上，然后网板和微针模具一起被抽真空，或者是，网板和微针模具都被抽真空后，再将被抽真空的网板设置在被抽真空的微针模具上。

本申请对网板的大小不作限定，网板可以大于或等于微针模具，网板还可以小于微针模具。优选的，微针模具表面上的每个凹槽对应覆盖有一个网孔，也就是说，所述网板上设置有贯通的网孔，网板上的网孔位置与微针模具上的凹槽的位置一一对应，从而制备微针的溶液可以透过网孔到达凹槽。网板的侧面剖面形状与微针模具的侧面剖面形状可以相同或不相同，在优选情况下，网板的侧面剖面形状和大小与微针模具的侧面剖面形状和大小相同，但是微针模具和网板的形状不限于图示的矩形平板，还可以其他合适的形状。

所述网板上的网孔尺寸通常大于或等于微针模具上的凹槽的尺寸，网孔的形状与凹槽的形状可相同或不相同，优选网孔的形状与凹槽的形状相同。网孔的形状与凹槽的形状相同是指，网孔的横截面形状与凹槽的横截面形状相同，如凹槽为正四棱锥形，此时，凹槽邻近模具表面的顶部的横截面形状为正方形，同时网孔为正方形网孔。

所述网板的材料应选择为具有一定刚度且不与药物反应，同时不会污染药物的材料，例如可采用钢板制作网板。所述网板为薄板件，厚度优选为0.05mm～0.2mm。优选的，所述网板的表面设置有疏水层，通常整个表面设置所述疏水层，更优选网孔的孔壁设置疏水层。疏水层的设置，有助于网板顺利地与微针模具脱离，并避免在移除网板的过程中，网板带着凹槽内的溶液。本申请对疏水层的设置方式没有要求，如可以是浸渍、喷涂等。疏水层的材料可以为PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)、FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)、ETFE(乙烯和四氟乙烯的共聚物)中的至少一种。

进一步在设置网板时，网板与微针模具的位置对准。将网板和微针模具进行对准的方式存在多种，如通过传感器对准、光路对准、机器视觉对准等。在一实施例中，可在微针模具上设置两个对准标记，该两个对准标记最好对角线布置，并通过视觉识别装置识别两个对准标记的位置，进而根据两个对准标记的位置定位网板的位置，从而将网板精确定位放置在微针模具上。在其他实施例中，可在外部机构如机架上设置激光传感器，通过激光传感器接收微针模具上的标记点发出的激光来识别微针模具的位置，进而根据微针模具的位置定位网板的位置。

步骤S3：在负压条件下，向表面覆盖网板的微针模具浇铸制备微针的溶液。

所应理解，对真空腔室抽真空后，利用灌装机构向表面覆盖网板的微针模具浇铸制备微针的溶液。制备微针的溶液具有一定的粘度，优选的，所述溶液的粘度为10～6000mPa.s(毫帕.秒)。溶液包括但不限于聚合物溶液，且本申请对聚合物溶液的种类没有特别的限定。优选的，所述溶液为聚合物水溶液、预聚物溶液、单体溶液或单体混合溶液。

步骤S4：浇铸完溶液后，可以在负压状态下或破真空状态下，将刮板与网板接触，通过刮板相对于网板的水平移动刮除网板表面上多余的溶液。

在优选实施例中，浇铸完溶液后，在真空腔室处于破真空状态时，通过刮板刮除网板表面上多余的溶液。

与现有采用刮板直接刮除微针模具表面上多余的溶液相比，本发明直接对网板表面上多余的溶液进行刮除，无需严格控制刮板的力度，刮板的力度可大可小都可，降低了操作难度，也提高了生产效率。所应理解，如果不刮除网板表面上多余的溶液，将导致移除网板时，产生“拉丝”现象，使得微针模具的凹槽内的溶液也会被网板带走，而网板表面上多余的溶液被刮除后，可减小甚至避免“拉丝”问题，保证溶液充满凹槽。

步骤S5：完成溶液的刮除后，再移除网板和刮板。

首先依次刮板，然后依次网板，网板移除过程中，网板和网板上携带的溶液也一并被移除。网板移除后，微针模具表面无多余的溶液残留，而且凹槽内充满溶液。这种方式能够有效的去除微针模具表面上多余的溶液，并使微针模具中的凹槽被溶液所填满，不会出现凹槽未填满的情况，从而更好的实现聚合物溶液快速均匀化注入微针模具，有效的提高微针产品的质量，降低废品率，同时提高效率。

网板的移除主要以机械方式来完成，通过向上提起网板实现移除，使网板连同网孔内的溶液一并去除。网板的移除方向优选为垂直于微针模具。

步骤S6：移除网板后，即得到浇铸完溶液的微针模具。

步骤S7：对浇铸完溶液的微针模具进行破真空，破真空后，再将浇铸完溶液的微针模具进行干燥固化成型，如自然烘干或人工烘干，干燥后脱模，即得到微针针体。

进一步的，在设置所述刮板时，使所述刮板与所述网板线接触或面接触，都能够有效的去除网板上多余的溶液。

进一步的，在设置所述网板时，使用张紧机构张紧所述网板，以使所述网板以平直的状态覆盖在所述微针模具上，从而保证网板能够与微针模具完全贴合，确保微针成型质量。

进一步的，在设置所述网板时，使用压力传感器检测所述网板和所述微针模具之间的压力，以根据所述压力调整所述网板和所述微针模具之间的贴合状态，以此保证网板能够与微针模具充分的贴合，确保微针成型质量。

进一步的，在将所述网板放置于所述微针模具之前，还包括：

使用视觉识别装置识别所述微针模具的位置，以根据所述微针模具的位置将所述网板定位放置在所述微针模具上。

进一步的，在刮除所述网板表面的溶液时，使所述刮板能够自适应调整相对于所述网板的位置。此时即使刮板与网板不平行，依然能够保证刮板与网板的充分接触而避免因不接触导致溶液刮除不干净的问题。

通过应用本发明提供的制备微针的设备和方法，可以更好的清除微针模具表面上的溶液，确保微针模具表面上无溶液残留，同时还能确保微针模具的每个凹槽内充满溶液而不会出现填不满的问题，从而改善微针成型质量，同时无需反复多次进行刮除操作，提高微针制备效率，降低生产成本。

上述描述仅是对本发明优选实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (33)

1.一种制备微针的设备，其特征在于，包括微针模具、真空腔室、灌装机构、刮板机构和网板；

所述微针模具的表面设置有与微针针体相匹配的凹槽；

所述网板用于设置于所述微针模具上并覆盖所述凹槽；

所述灌装机构至少部分设置在所述真空腔室内，并用于释放制备微针的溶液，所释放的溶液用于经由所述网板流入所述微针模具；

所述刮板机构包括刮板，所述刮板用于与所述网板接触并相对于所述网板移动以刮除所述网板的表面上的溶液。

2.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，所述刮板用于与所述网板线接触或面接触设置。

3.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，所述网板上的网孔尺寸大于或等于所述微针模具上的所述凹槽的尺寸。

4.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，所述网孔的侧面剖面形状与所述凹槽的侧面剖面形状相同。

5.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，所述网板的厚度为0.05mm～0.2mm。

6.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，还包括抽真空机构和/或网板装载机构，所述抽真空机构用于对所述真空腔室进行抽真空，所述网板装载机构用于驱动所述网板移动，并将所述网板放置于所述微针模具上，所述网板装载机构还用于从所述微针模具上移除所述网板。

7.根据权利要求6所述的制备微针的设备，其特征在于，所述网板装载机构包括网板装载架和网板固定块，所述网板装载架和所述网板固定块共同配合夹持固定所述网板的边缘，所述网板装载架为镂空结构。

8.根据权利要求7所述的制备微针的设备，其特征在于，还包括张紧机构，设置在所述网板装载机构上并用于张紧所述网板，使所述网板以平直的状态覆盖在所述微针模具上。

9.根据权利要求8所述的制备微针的设备，其特征在于，所述张紧机构包括张紧件和调节螺钉，所述张紧件用于与所述网板固定块可拆卸的固定连接，所述张紧件还用于通过所述调节螺钉与所述网板装载架连接，所述调节螺钉用于调节所述张紧件与所述网板装载架之间的相对位置。

10.根据权利要求6所述的制备微针的设备，其特征在于，所述网板装载机构包括压力传感器，用于检测所述网板和所述微针模具之间的压力并产生压力信息。

11.根据权利要求10所述的制备微针的设备，其特征在于，还包括与所述压力传感器通信连接的控制装置，所述控制装置用于根据所述压力传感器所检测的压力信息，控制所述网板装载机构调整所述网板与所述微针模具之间的贴合状态。

12.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，还包括回液管路，所述回液管路的一端伸入所述真空腔室并与一溶液回收槽连接，所述溶液回收槽用于接收从所述网板上刮除的溶液。

13.根据权利要求12所述的制备微针的设备，其特征在于，还包括网板装载机构，所述网板装载机构用于驱动所述网板移动，并将所述网板放置于所述微针模具上，所述网板装载机构还用于从所述微针模具上移除所述网板；

所述溶液回收槽设置在所述网板装载机构上，并用于设置在所述网板的一侧。

14.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，还包括粗定位机构和旋转运动台，所述旋转运动台设置在所述真空腔室内，所述旋转运动台上设置所述粗定位机构，所述粗定位机构用于放置所述微针模具并进行粗定位，所述旋转运动台能够自转以实现所述微针模具的精定位。

15.根据权利要求14所述的制备微针的设备，其特征在于，所述设备包括X向运动机构、Y向第一运动机构和Z向第一运动机构，所述Z向第一运动机构设置在所述X向运动机构上，所述X向运动机构和所述Y向第一运动机构独立设置，所述旋转运动台设置在所述Y向第一运动机构上，所述Y向第一运动机构用于驱动所述旋转运动台沿Y向水平移动，所述X向运动机构用于驱动所述网板和/或所述刮板沿X向水平移动，所述Z向第一运动机构用于驱动所述网板和/或所述刮板沿Z向竖直移动，所述X向、Y向和Z向相互垂直。

16.根据权利要求15所述的制备微针的设备，其特征在于，还包括Y向第二运动机构和Z向第二运动机构，所述Y向第二运动机构设置在所述Z向第一运动机构上，所述Z向第二运动机构设置在所述Y向第二运动机构上，所述Y向第二运动机构用于驱动所述刮板沿Y向水平移动，所述Z向第二运动机构用于驱动所述刮板沿Z向竖直移动。

17.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，还包括通信连接的视觉识别装置和控制装置，所述视觉识别装置用于识别所述微针模具的位置，所述控制装置用于根据所述微针模具的位置定位所述网板相对于所述微针模具的位置。

18.根据权利要求17所述的制备微针的设备，其特征在于，所述视觉识别装置包括相机和至少两个对准标记，所述相机设置在所述真空腔室内，至少两个所述对准标记设置在所述微针模具上；所述相机用于获取至少两个所述对准标记的图像信息，所述视觉识别装置用于根据至少两个所述对准标记的图像信息识别所述微针模具的位置。

19.根据权利要求18所述的制备微针的设备，其特征在于，至少两个所述对准标记布置在所述微针模具的对角线上。

20.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，所述刮板机构还包括第一基座和第二基座，所述刮板与第一基座可拆卸的固定连接，所述第一基座与所述第二基座活动连接。

21.根据权利要求20所述的制备微针的设备，其特征在于，所述第一基座与所述第二基座通过球头销活动连接。

22.根据权利要求21所述的制备微针的设备，其特征在于，所述刮板机构还包括弹性结构，用于向所述刮板提供弹力，以使所述刮板能够自适应调整相对于所述网板的位置。

23.根据权利要求22所述的制备微针的设备，其特征在于，所述弹性结构包括多个弹簧，多个所述弹簧的一端可伸缩地设置在所述第一基座上，另一端可伸缩地设置在所述第二基座上。

24.根据权利要求23所述的制备微针的设备，其特征在于，所述弹簧的内部穿设有固定杆，所述固定杆的至少一端与所述第一基座或所述第二基座固定连接，所述弹簧被配置为能够在所述固定杆上伸缩。

25.根据权利要求20所述的制备微针的设备，其特征在于，所述刮板机构还包括防尘罩，设置在所述第一基座和所述第二基座之间，并用于密封所述第一基座和所述第二基座之间的镂空区域。

26.根据权利要求23所述的制备微针的设备，其特征在于，所述第二基座上设置有限位销，所述球头销设置在所述第一基座上，所述球头销上设置有与所述限位销配合的销孔，所述限位销的轴线相对于竖直方向倾斜设置。

27.根据权利要求1所述的制备微针的设备，其特征在于，所述网板的整个表面设置有疏水层，且所述网板的网孔的孔壁上设置有疏水层。

28.一种制备微针的方法，其特征在于，包括：

提供微针模具，所述微针模具的表面设置有与微针针体相匹配的凹槽；

将所述微针模具放置于真空腔室内，并在所述微针模具上放置网板，以使所述网板覆盖所述微针模具上的凹槽；

对所述真空腔室抽真空，通过灌装机构向覆盖有所述网板的所述微针模具浇铸制备微针的溶液，所释放的溶液经由所述网板流入所述微针模具；

将刮板与所述网板接触，并使所述刮板相对于所述网板水平移动，以刮除所述网板表面上的溶液；

移除所述网板和所述刮板，以得到浇铸完溶液的微针模具；

将浇铸完溶液的微针模具在破真空状态下进行干燥，干燥后脱模成型，得到微针针体。

29.根据权利要求28所述的制备微针的方法，其特征在于，在设置所述刮板时，使所述刮板与所述网板线接触或面接触。

30.根据权利要求28或29所述的制备微针的方法，其特征在于，在设置所述网板时，使用张紧机构张紧所述网板，以使所述网板以平直的状态覆盖在所述微针模具上。

31.根据权利要求28或29所述的制备微针的方法，其特征在于，在设置所述网板时，使用压力传感器检测所述网板和所述微针模具之间的压力，以根据所述压力调整所述网板和所述微针模具之间的贴合状态。

32.根据权利要求28或29所述的制备微针的方法，其特征在于，在将所述网板放置于所述微针模具之前，还包括：

使用视觉识别装置识别所述微针模具的位置，以根据所述微针模具的位置定位所述网板相对于所述微针模具的位置。

33.根据权利要求28或29所述的制备微针的方法，其特征在于，在刮除所述网板表面的溶液时，使所述刮板能够自适应调整相对于所述网板的位置。

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