本发明属于透皮给药技术领域，具体涉及一种光诱导微针透皮给药装置。
背景技术：
透皮给药是指通过在皮肤表面给药，使药物以恒定速度或接近恒定速度通过皮肤各层，进入体循环产生全身或局部治疗作用的一种给药方式。随着现代医药科技的发展，人们对精确给药及给药方式的便捷性、耐受性等方面提出了更高的要求，使透皮给药成为新一代药物制剂的研究热点。但是由于皮肤的屏障作用，大多数透皮制剂的透过率低，应用成功的药物局限于小分子量的高脂溶性非电解质药物。
为了克服这一障碍，近年来，科研人员相继开发出多种新技术；其中，一种结合皮下注射与透皮贴片的双重释药优点的微侵袭透皮给药系统－微针，由于微针细而尖，一般的穿刺深度仅在角质层，未接触到神经末梢，其尖度亦大幅度减低了针尖接触到神经末梢的几率，减少了对机体相应附属组织的损伤程度，显示出广阔的发展前景。微针透皮贴片可增加药物的渗透性，特别是其可使大分子药物(如多肽、蛋白和疫苗等)经皮渗透性显著提高，使其能够达到治疗效果。
众所周知，人体内血液中的离子、分子或细胞需控制在一个正常的水平范围内才能维持机能的正常运作。例如，人体在空腹状态下血糖的浓度范围为80～120mg/dl，由于饮食和活动水平的差异，人体在一天中的血糖水平也总是在发生变化。如果降血糖药物被快速地释放至人体内，则有可能引起另一种极端反应，即低血糖症，低血糖是指人体的血糖浓度持续低于60mg/dl，严重且长期的低血糖症可引发神经系统损伤与其它并发症。而采用微针透皮给药方式可较好地解决上述给药过快的问题，但目前微针透皮给药方式仅限于人为的进行给药及停止给药，其完全取决于人们的主观操作和主观判断，易造成给药不足或过量、给药不均等问题，无法达到良好的治疗效果。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种光诱导微针透皮给药装置，该装置可根据人体的生理指标信息进行给药或停止给药。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种光诱导微针透皮给药装置，包括基体、感测模块、发光模块和光感微针；所述感测模块设于基体上，用于监测人体生理指标信息；所述光感微针与基体或感测模块可拆卸连接；所述发光模块设于光感微针的一侧，用于根据人体生理指标信息控制光感微针释放药物。用户根据人体生理指标信息以指示控制光感微针释放药物，解决了人为主观判断易造成的给药误差问题；另外，无需手动进行给药，通过发光模块控制控制光感微针释放药物即可。
作为优选方案，所述感测模块包括温度传感器、钠离子传感器、钾离子传感器、葡萄糖传感器和乳酸传感器中的一个或多个，还包括与传感器构成回路的参考电极。通过传感器的设置，保证监测得到的人体生理指标的准确性。
作为优选方案，所述感测模块为圆环状结构，传感器及参考电极均匀布设于圆环状结构的周边。其圆环状结构的内部空间用于装配其它部件，提高了装置结构的紧凑性。
作为优选方案，所述透皮给药装置还包括控制模块，控制模块与发光模块、感测模块连接，控制模块接收感测模块监测的人体生理指标信息，并根据人体生理指标信息控制发光模块的打开或关闭。通过发光模块的打开或关闭以控制光感微针释放药物或停止释放药物，自动化程度高。
作为优选方案，所述透皮给药装置还包括存储模块，存储模块与控制模块连接，存储模块内存储预设的人体正常生理指标信息；所述根据人体生理指标信息控制发光模块的打开或关闭，包括：将人体生理指标信息与预设的人体正常生理指标信息进行匹配，若人体生理指标信息与预设的人体正常生理指标信息匹配，则保持或控制发光模块关闭；若人体生理指标信息与预设的人体正常生理指标信息不匹配，则控制发光模块打开。在人体生理指标出现异常时，能及时控制发光模块打开以释放药物；在人体生理指标由异常转化为正常时，还能及时控制发光模块关闭以停止释放药物，实现给药及停止给药的自由切换。
作为优选方案，所述透皮给药装置还包括遮光盖，所述遮光盖盖合于基体以使控制模块、发光模块及感测模块的第一侧位于遮光盖内。遮光盖的设置，用于保护其内部器件，并保护光感微针不受外界光源的影响。
作为优选方案，所述光感微针包括底座和针头，所述底座嵌入感测模块的第二侧以使针头处于外侧；所述针头包埋光致热因子和药物。通过光诱导触发光感微针中的近红外光致热转化因子产生热量并使针体融化释放出药物。
作为优选方案，所述光致热因子为近红外光致热因子；相应地，所述发光模块为近红外光光源。采用近红外光光源无破坏性且无污染。
作为优选方案，所述透皮给药装置还包括电源模块，电源模块与控制模块、发光模块、感测模块连接以提供电力支持。无需外接电源模块设备，使透皮给药装置的使用便利。
作为优选方案，所述电源模块为电压为6v的纽扣型电池。
作为优选方案，所述基体为手环式穿戴结构。用户使用透皮给药装置时，只需将其佩戴在手腕上，用户体验佳。
作为优选方案，所述近红外光光源外包覆有透明石英玻璃或有机玻璃；对近红外光光源进行保护。
作为优选方案，近红外光光源发射波长为808nm的近红外光。
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的光诱导微针透皮给药装置，能对体内的各类生理指标水平进行智能响应，当其高于正常水平时能加快微针针体装载药物的释放，而当其低于正常水平时能减缓药物的释放速率，形成一个传感诊断和药物可控释放治疗的循环体系，实现药物补给的高度自动化和智能化，具有较为光明的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例一的光诱导微针透皮给药装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一的光诱导微针透皮给药装置的结构爆炸图；
图3是本发明实施例一的感测模块中各传感器及参考电极的结构示意图；
图4是本发明实施例一的光诱导微针透皮给药装置中光感微针分离的结构示意图；
图5是本发明实施例一的光诱导微针透皮给药装置佩戴于手腕时的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
于实施例一中，如图1-5所示，本实施例的光诱导微针透皮给药装置，包括基体1、感测模块2、发光模块3、光感微针4、控制模块5、电源模块6和遮光盖7，基体1为手环式穿戴结构，优选地，基体1为手表型腕带结构，可以佩戴于手腕上；基体1的材质为柔性材质，优选为热塑性硅橡胶，热塑性硅橡胶为硫化硅橡胶颗粒在热塑性基材上形成的热塑性有机硅弹性体；通过有机硅的表面富集性和憎水性，拓展了热塑性弹性体和热塑性硫化胶的性能，使其具有优良的抗高温性能，高温时的低拉伸性和压缩性以及良好的耐磨性、抗水解性和耐化学；材料的回弹性好，比一般的热塑性聚氨酯弹性体橡胶tpu软；表面不易吸附灰尘，不发粘，而且抗油性和抗化学性好，不易污染；包覆性比较好，与许多热塑性工程塑料如pc、pc/abs、abs、pa、pvc等具有优异的粘接性，成型方便，可共挤、双注射成型，二次注塑；还可雕刻丰富图案，可以着色得到多彩的腕带。
基体1的中部表盘的位置处装配圆环状结构的感测模块2，用于监测人体生理指标信息；感测模块2为圆环状结构，外径为5cm，内径为4cm；包括贴近人体皮肤面配置的温度传感器24、钠离子传感器21、钾离子传感器22、葡萄糖传感器26、乳酸传感器27以及与传感器构成回路的参考电极，用于检测皮肤上汗液的组成，以得到人体生理指标信息，如人体的体表温度、钠离子浓度水平、锂离子浓度水平、葡萄糖浓度水平和乳酸浓度水平；具体地，如图3所示，由钾离子传感器22、钠离子传感器21和银/氯化银电极23构成回路检测汗液中的盐类的浓度水平，由葡萄糖传感器26、乳酸传感器27和聚乙烯醇缩丁醛pvb参考电极25构成回路检测汗液中的葡萄糖水平和乳酸水平，同时搭载了温度传感器24用于检测体表温度；上述传感器及参考电极均匀布设于圆环状结构的周边；通过上述传感器的设置，保证监测得到的人体生理指标的准确性，为后续药物的可控释放提供了依据。
感测模块2与控制模块5连接，感测模块2将感测得到的人体生理指标信息发送至控制模块5；具体地，温度传感器、钠离子传感器、钾离子传感器、葡萄糖传感器、乳酸传感器均与控制模块5连接，以便于将各自监测的生理指标信息发送至控制模块5。
光感微针4包括底座和针头，底座由高分子材料制成圆形贴片状，高分子材料选用明胶、海藻酸钠、透明质酸、聚己内酯和十三酸中的一种或几种；针头以阵列式分布于底座上，针头由具有较低的玻璃化转化温度或者较低熔点的高分子材料制得，并在其内包埋近红外光致热因子和药物组成。底座可拆卸地嵌入圆环状结构的感测模块2内周边的下侧以使针头处于最下侧，便于针头与皮肤直接接触；设置为可拆卸连接方式可使光感微针可替换。其中，光致热因子为近红外光致热因子，优选为普鲁士蓝。
感测模块2的上方设置发光模块3，发光模块3为近红外光光源，采用近红外光光源无破坏性且无污染；近红外光光源发射波长为808nm的近红外光，用于触发光热因子普鲁士蓝产生热量，以使针头融化从而释放药物。另外，近红外光光源外设有保护罩，保护罩为透明石英玻璃或有机玻璃，对近红外光光源进行保护；保护罩抵靠于圆环状结构的感测模块2的上侧以限制保护罩向下活动。其中，在保护罩内设置有四个近红外光源。
发光模块3的上方设置控制模块5，即保护罩的上方设置控制模块5，控制模块5与发光模块3连接，用于根据人体生理指标信息以指示控制光感微针释放药物，解决了人为主观判断易造成的给药误差问题。具体地，控制模块5对人体生理指标信息进行分析并根据人体生理指标信息控制发光模块的打开或关闭，从而控制光感微针释放药物或停止释放药物。
本实施例的光诱导微针透皮给药装置还包括存储模块，存储模块与控制模块5连接，存储模块内存储有预设的人体正常生理指标信息，如上述的人体的体表温度、钠离子浓度水平、锂离子浓度水平、葡萄糖浓度水平和乳酸浓度水平等。控制模块5根据人体生理指标信息控制发光模块的打开或关闭，具体包括：将实际测量的人体生理指标信息与预设的人体正常生理指标信息进行匹配，若实际测量的人体生理指标信息与预设的人体正常生理指标信息匹配，当发光模块处于打开状态，则将发光模块关闭；当发光模块处于关闭状态，则保持发光模块关闭；若人体生理指标信息与预设人体正常生理指标信息不匹配，则控制发光模块打开。在人体生理指标出现异常时，能及时控制发光模块打开以释放药物；在人体生理指标由异常转化为正常时，还能及时控制发光模块关闭以停止释放药物，实现给药及停止给药的自由切换。
其中，控制模块5可以是搭载有处理器芯片的电路板，通过各种处理器芯片完成逻辑运行和运算，例如，处理器芯片可以为cpld(complexprogrammablelogicdevice，复杂可编程逻辑器件)和fpga(fieldprogrammablegatearray，现场可编程门阵列)。
控制模块5的上方设置电源模块6，电源模块6与控制模块5、发光模块3、感测模块2连接以提供电力支持；无需外接电源模块设备，使透皮给药装置的使用更加便利。具体地，电源模块6为电压为6v的纽扣型电池，电源模块6与控制模块5、发光模块3以及感测模块2中的各种传感器电连接。
遮光盖7为上、下端均开口的圆筒形结构，遮光盖7的下端口从上至下依次贯穿电源模块6、控制模块5、发光模块3至感测模块2的上侧并与基体1固定连接；固定连接的方式为螺纹连接或卡扣连接；遮光盖7的上端口设有可拆卸式盖体，当盖体盖合于遮光盖7的上端口时，遮光盖7内的电源模块6、控制模块5、发光模块3、感测模块2被限制上下活动，从而提高了光诱导微针透皮给药装置的结构紧凑性。遮光盖的设置，还保护了其内部的器件，并保护光感微针在使用时不受外界光源的影响。其中，盖体设置为可拆卸式便于电池的更换。
本实施例的光诱导微针透皮给药装置的装配流程如下：将感测模块2装配于基体1的表盘位置处；将发光模块3正对于感测模块2并抵靠于感测模块2的上方；将控制模块5放置于发光模块3的上方；将电源模块6放置于控制模块5的上方，布置好相应的线路连接后将遮光盘7从上至下将上述模块罩于其内，并将遮光盖与基体固定连接，将盖体盖合于遮光盖的上端口；最后，将光感微针4嵌入感测模块2的内周边从而将光感微针4固定；用户使用该光诱导微针透皮给药装置时，如同佩戴手表般即可，使用方便。其中，光感微针4的装配顺序不作具体的限定，在装配完感测模块2之后也可进行安装。
本发明的光诱导微针透皮给药装置将微针给药技术、光控释放药物技术及微纳电子传感技术相结合，实现可智能光控释放微针的载药，克服了一系列相关的难题；一方面，既保留了药物泵的优点(可变的药物释放)，消除了药物泵和病人之间的复杂管路连接，又能够避免化疗、传统皮下频繁注射给患者造成身体、精神和经济上的多重压力；另一方面，光控药物释放可有效调控药物的释放速率，避免药物过快或过慢释放，从而提高光控药物释放的安全性和有效性；还利用微电子传感技术继续实时监测体内各类指标的变化，调节药物的释放，最终实现智能给药的目标。本发明的光诱导微针透皮给药装置，能够为慢性疾病的治疗创造一个更加舒适，容易接受的治疗方式。
于具体应用实例中，通过上述传感器对皮肤表面的汗液进行检测，从而对血糖水平进行估算，当血糖高于正常浓度时，通过控制模块利用近红外光照射光感微针，使光感微针的针头融化，释放出装载的药物；当控制药物释放并使血糖水平恢复到正常的浓度时，控制模块将会控制光源关闭，从而使光感微针逐渐停止融化，停止药物的释放。针对实际生理情况有针对性地给药或停止给药，实现药物释放的智能化控制。
作为优选实施例，本实施例的光诱导微针透皮给药装置与实施例一的不同之处在于：光感微针与感测模块可拆卸连接更改为光感微针与基体可拆卸连接，实现光诱导微针透皮给药装置的结构多样化。其它结构参照实施例一。
作为优选实施例，本实施例的光诱导微针透皮给药装置与实施例一的不同之处在于：发光模块与感测模块之间设有粘合层，控制模块与发光模块之间设有粘合层，电源模块与控制模块之间设有粘合层，提高光诱导微针透皮给药装置整体结构的稳定性。其它结构参照实施例一。
作为优选实施例，本实施例的光诱导微针透皮给药装置与实施例一的不同之处在于：光诱导微针透皮给药装置还包括显示模块，显示模块与控制模块连接，用于显示实时监测的各项生理指标信息，以使用户能直观了解自身的生理状况。其它结构参照实施例一。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。