一种透皮给药装置

本发明涉及透皮给药，特别是涉及一种透皮给药装置。

背景技术：

1、近年来，随着医学和现代治疗学的发展，对药物输送系统的要求也在不断提高，精确的药物剂量控制，精准的靶向，高效且可靠的输送药物，患者的无痛自我应用，等等。基于微流控技术的透皮给药系统，在药物输送领域有着巨大的潜力。由于其整体尺寸小，这些系统可以集成于可穿戴设备中，方便患者的使用。此外，可控剂量的药物被直接输送到目标区域，大大增强了治疗的时效性和靶向性，使病人体内的药物含量维持稳定水平，并且避免或降低了药物的毒性。

2、微机电系统(mems)技术的进步显著地推动了不同功能微流控技术的进步，目前，微流控技术在生化分析、生物和化学传感器、药物输送、环境检测和医疗诊断等领域应用前景广阔，并显示出了小型化、自动化和高通量的优点。微流控技术是一种使用微通道来控制和泵送微小流体的技术，而微泵是微流控系统的重要驱动元件。微泵可以在毫升和微升的单位上精确控制流量来输送微小流体如液体药物，且具有体积小、功耗低和可靠性高的优势。随着mems技术的发展，各种新型的微泵被研究和制造出来，使其可以在药物输送系统中发挥重要作用。因此，微泵可被用做透皮给药系统的驱动元件，相关研究已有将这些系统用于葡萄糖溶液和胰岛素等药物输送的例子。

3、目前有许多研究尝试使用各种新型微泵作为胰岛素泵等药物注射泵的驱动，如蠕动泵、电热泵和压电泵。其中，压电微泵因其体积小、结构简单、可靠性好、分辨率高、响应快等优点，已成为药物输送领域和生物医学应用领域的热门研究方向。但是，目前上述领域内主要的实际应用产品仍以有阀压电微泵为主，依靠各种类型的阀门或阀片来控制微泵腔室内流体的通断，这些机械结构的存在对压电微泵的可靠性和小型化工作提出了巨大的挑战，如损坏和堵塞等问题。无阀压电微泵没有这些复杂的机械结构，仅靠不同形状的进出口流道(扩张管/收缩管)来控制液体的单向流动，结构较为简单，但其存在瞬时回流现象，难以实现药液持续稳定可控的输送，无法应用于一些要求较高的领域如透皮给药方向。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种透皮给药装置，以实现药液持续稳定可控的输送，避免瞬时回流现象。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种透皮给药装置，包括：至少一个无阀压电微泵组，注射装置，供药组件和电源，所述电源与所述无阀压电微泵组电连接，所述供药组件与所述无阀压电微泵组入口连接，用于为所述无阀压电微泵组提供注射液，所述无阀压电微泵组出口与所述注射装置连通，用于为所述注射装置提供注射液，所述注射装置用于透皮给药；所述无阀压电微泵组包括两个并联的完全相同的无阀压电微泵，所述两个无阀压电微泵的驱动信号，存在180度的相位差，每个所述无阀压电微泵上设置有入口锥体流道和出口锥体流道，所述入口锥体流道由入口处至微泵腔室呈扩张形状，所述出口锥体流道由出口处至所述微泵腔室呈收缩形状。

4、优选的，所述注射装置为中空微针阵列。

5、优选的，还包括下液室，所述下液室一端与所述无阀压电微泵组出口连通，用于存储所述注射液，所述下液室另一端与所述中空微针阵列连通。

6、优选的，所述无阀压电微泵包括压电振子和泵体，所述电源与所述压电振子电连接。

7、优选的，所述压电振子包括压电片和铜基板，所述压电片通过导电胶粘结在所述铜基板上；所述压电片由锆钛酸铅压电陶瓷材料制成。

8、优选的，所述泵体内设置有所述微泵腔室，所述微泵腔室的一侧设置有所述入口锥体流道，所述微泵腔室的另一侧设置有所述出口锥体流道，所述微泵腔室、所述入口锥体流道和所述出口锥体流道采用3d打印技术制造。

9、优选的，所述下液室的底部开设有阵列分布的多个下液孔，每个所述下液孔对应一个中空微针，所述下液孔采用3d打印技术制造。

10、优选的，所述中空微针阵列与所述下液室采用3d打印技术一体成型。

11、优选的，所述中空微针阵列使用医用胶水粘连在所述下液孔处，所述中空微针阵列采用微纳加工技术制造。

12、优选的，所述供药组件包括储药腔室和输送管，所述输送管的一端与所述入口锥体流道连接，所述输送管的另一端与所述储药腔室连接。

13、根据上述方案的记载，本发明公开了以下技术效果：

14、本发明提供的透皮给药装置，入口锥体流道由入口处至无阀压电微泵腔室呈扩张形状，出口锥体流道由出口处至无阀压电微泵腔室呈收缩形状，由于该形状的流道中的流体在正反两个方向上受到不同大小的阻力，即向扩张方向的流体受到的阻力小于向收缩方向的流体受到的阻力，因此，在无阀压电微泵腔室处于吸液状态时，由入口锥体流道进入腔室的液体量大于由出口锥体流道进入腔室的液体量，在无阀压电微泵腔室处于泵液状态时，由出口锥体流道离开腔室的液体量大于由入口锥体流道离开腔室的液体量，由于两个无阀压电微泵被施加的正弦驱动信号相互之间反相，两个无阀压电微泵的腔室同时正好各自处于吸液状态和泵液状态，以及设置的入口锥体流道和出口锥体流道，保证两个无阀压电微泵向下液室腔室充入的净流量始终为正值，从下液室出口被挤出的液体为单向流动，避免瞬时回流现象。

技术特征：

1.一种透皮给药装置，其特征在于，包括：至少一个无阀压电微泵组，注射装置，供药组件和电源，所述电源与所述无阀压电微泵组电连接，所述供药组件与所述无阀压电微泵组入口连接，用于为所述无阀压电微泵组提供注射液，所述无阀压电微泵组出口与所述注射装置连通，用于为所述注射装置提供注射液，所述注射装置用于透皮给药；所述无阀压电微泵组包括两个并联的完全相同的无阀压电微泵，所述两个无阀压电微泵的驱动信号存在180度的相位差，每个所述无阀压电微泵上设置有入口锥体流道和出口锥体流道，所述入口锥体流道由入口处至微泵腔室呈扩张形状，所述出口锥体流道由出口处至所述微泵腔室呈收缩形状。

2.根据权利要求1所述的透皮给药装置，其特征在于，所述注射装置为中空微针阵列。

3.根据权利要求2所述的透皮给药装置，其特征在于，还包括下液室，所述下液室一端与所述无阀压电微泵组出口连通，用于存储所述注射液，所述下液室另一端与所述中空微针阵列连通。

4.根据权利要求1所述的透皮给药装置，其特征在于，所述无阀压电微泵包括压电振子和泵体，所述电源与所述压电振子电连接。

5.根据权利要求4所述的透皮给药装置，其特征在于，所述压电振子包括压电片和铜基板，所述压电片通过导电胶粘结在所述铜基板上；所述压电片由锆钛酸铅压电陶瓷材料制成。

6.根据权利要求4所述的透皮给药装置，其特征在于，所述泵体内设置有所述微泵腔室，所述微泵腔室的一侧设置有所述入口锥体流道，所述微泵腔室的另一侧设置有所述出口锥体流道，所述微泵腔室、所述入口锥体流道和所述出口锥体流道采用3d打印技术制造。

7.根据权利要求3所述的透皮给药装置，其特征在于，所述下液室的底部开设有阵列分布的多个下液孔，每个所述下液孔对应一个中空微针，所述下液孔采用3d打印技术制造。

8.根据权利要求7所述的透皮给药装置，其特征在于，所述中空微针阵列与所述下液室采用3d打印技术一体成型。

9.根据权利要求7所述的透皮给药装置，其特征在于，所述中空微针阵列使用医用胶水粘连在所述下液孔处，所述中空微针阵列采用微纳加工技术制造。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的透皮给药装置，其特征在于，所述供药组件包括储药腔室和输送管，所述输送管的一端与所述入口锥体流道连接，所述输送管的另一端与所述储药腔室连接。

技术总结
本发明涉及透皮给药技术领域，公开了一种透皮给药装置，包括：至少一个无阀压电微泵组，注射装置，供药组件和电源，电源与无阀压电微泵组电连接，供药组件与无阀压电微泵组入口连接，用于为无阀压电微泵组提供注射液，无阀压电微泵组出口与注射装置连通，用于为注射装置提供注射液，注射装置用于透皮给药；无阀压电微泵组包括两个并联的完全相同的无阀压电微泵，两个无阀压电微泵的驱动信号存在180度的相位差，每个无阀压电微泵上设置有入口锥体流道和出口锥体流道，入口锥体流道由入口处至微泵腔室呈扩张形状，出口锥体流道由出口处至微泵腔室呈收缩形状，从而保证两个无阀压电微泵向下液室腔室充入的净流量始终为正值，避免瞬时回流现象。

技术研发人员：李意,沙玮,梁洁,胡鸿,张磊,张建华
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22