CN103263727A - 金属微针阵列、经皮给药贴片、微针滚轮及微针电极阵列 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属微针阵列，包括：衬底；和一个固定在所述衬底表面的金属薄片；和/或一个一侧边沿嵌入在所述衬底内的金属薄片；和/或至少两个按一定间距排列并固定在所述衬底表面的金属薄片；和/或至少两个按一定间距排列且一侧边沿嵌入在所述衬底内的金属薄片；其中，所述金属薄片至少在其一侧的边沿具有向外凸出的微针阵列，所述微针阵列至少包含两个按照一定间距排列的微针，所述微针凸出所述衬底表面并与其垂直或倾斜为设定角度，且所述微针与所述金属薄片的中心区域所在的主平面垂直或共面，所述微针的一端为针尖。

Description

金属微针阵列、经皮给药贴片、微针滚轮及微针电极阵列

技术领域

本发明涉及医疗美容器械和医药技术领域，特别是涉及一种金属微针阵列和基于此种阵列的经皮给药贴片、经皮给药印章与微针电极阵列。

背景技术

近年来，微针经皮给药受到普遍关注，其通过按压微针阵列的施针方式能够瞬间在皮肤角质层和表皮层产生大量微米量级大小的孔道，因此能够明显提高药物的渗透性，理论上应该适用于包括生物大分子药物在内的任何药物而不受分子量大小、药物极性、熔点等的限制，从而为这些药物采用经皮给药奠定了坚实的基础。在刺入皮肤以前，如果已经在微针阵列尤其是针尖的表面覆盖了药物，则可称其为微针经皮贴剂；此外，也可将微针阵列直接刺入皮肤后移开，然后再涂敷药物于施针处通过其自行扩散给药。由于微针锋利短小、给药部位在体表并没有触及神经组织和血管，因此不会产生疼痛和出血现象，且微创的小孔在很短时间内就能够自动愈合；采用微针给药不需要专业人员进行操作，使用灵活方便，可随时中断给药，所以更容易被患者所接受。

与经皮给药同理，近几年来采用微针阵列进行美容开始流行，使用其可于几分钟内在皮肤表面形成很多个微小孔洞，随后涂敷美容护肤品，会明显提高活性养分穿越角质层进入表皮层的渗透能力，从而显著提高美容养颜效果。

另外，以微针阵列为电极通过刺穿皮肤的角质层测量生物电位，能够有效避开皮肤角质层高阻抗特性的干扰，与普通电位电极比较，不需要皮肤准备和电解凝胶，更有利于长期测量使用。因此，使用微针阵列电极进行测量更方便可靠，具有更小的阻抗，而且预计有较小的电化学噪声，可以完成对低生物电位的高质量记录。

制造微针的材料有聚合物、单晶硅和金属等。现有聚合物微针存在的一个突出问题是材料强度不够，不易刺穿皮肤的致密角质层；虽然已能批量制造单晶硅针，但其易脆断、成本很高，且硅还不属于常规的医用材料；长期以来，人们一直采用金属制造针灸针或注射针头，其使用的安全性毋庸置疑。目前，已经报道了一些金属微针阵列结构。一方面，例如专利CN1562402A、US20100130940-A1和CN1415385A，其主要是在同一块金属基片上制造出微针阵列，但是制造工艺复杂、成本高、结构设计和应用的灵活性低；另一方面，例如专利CN102727992A、CN102166387A、CN101829396A，其主要是在其它材料的基板上采用单个金属微针按照一定间距排布组装形成的微针阵列，同样存在制造工艺较为复杂、成本较高、一致性较差的问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的第一个技术问题是不仅确保金属微针阵列中的微针之间具有很好的一致性，而且能够尽量简化制造工艺、大幅度降低成本、并提高结构设计和应用的灵活性。

本发明要解决的第二个技术问题是增加金属微针阵列经皮给药贴片中每个微针的储药量，针尖锐利刺入力小且携带的药物不易脱落，药效发挥迅速、作用时间更持久。

本发明要解决的第三个技术问题是便于用手操作一个金属微针阵列在多个给药区域轮换施针，金属微针阵列刺入皮肤后移开，随后在刺入区域表面涂覆药剂以利于其迅速扩散发挥药效。

本发明要解决的第四个技术问题是利用金属微针阵列制作一种微针电极阵列，其不仅能够有效提高生物电位检测的信噪比，还可以通过其对皮肤施加各种电学信号。

（二）技术方案

为解决第一个技术问题，本发明提供一种金属微针阵列，包括：衬底；和一个固定在所述衬底表面的金属薄片；和/或一个一侧边沿嵌入在所述衬底内的金属薄片；和/或至少两个按一定间距排列并固定在所述衬底表面的金属薄片；和/或至少两个按一定间距排列且一侧边沿嵌入在所述衬底内的金属薄片；其中，所述金属薄片至少在其一侧的边沿具有向外凸出的微针阵列，所述微针阵列至少包含两个按照一定间距排列的微针，所述微针凸出所述衬底表面并与其垂直或倾斜为设定角度，且所述微针与所述金属薄片的中心区域所在的主平面垂直或共面，所述微针的一端为针尖。

优选地，所述衬底至少由一个平面或曲面薄片或薄板组成，或至少由一个空心或实心的多面或曲面体组成。

优选地，所述衬底采用以下材料中的至少一种制成：聚合物、橡胶、木材、金属、陶瓷、玻璃。

优选地，所述金属薄片通过固定结构和/或胶黏剂固定在所述衬底表面上。

优选地，所述金属薄片的一侧边沿通过固定结构和/或胶黏剂固定在所述衬底中，所述金属薄片的另一侧在微针之间的边沿区域凸出或凹入或持平衬底的表面。

优选地，所述衬底上具有定位槽阵列，所述金属薄片的一侧边沿嵌入在定位槽中。

优选地，所述金属薄片和/或边沿处的微针上具有凹槽或凹槽与凸起，所述凹槽是指微针或微针与金属薄片的一侧表面平整而另一侧表面的部分区域下凹，或微针或微针与金属薄片的两侧表面的全部或部分区域均向某个方向弯曲而形成的凹行结构，所述凹槽与凸起是对金属薄片与微针一侧的表面冲压形成下凹，相应地在另一侧的相同位置形成凸起。

优选地，所述微针的针尖具有刺入后防止其自动退出的矛尖状结构，所述矛尖状结构包括凸出微针侧壁的卡凸。

为解决第二个技术问题，本发明提供一种采用上述金属微针阵列的微针经皮给药贴片，所述微针经皮给药贴片包括金属微针阵列、覆盖于其上的经皮贴剂和保护膜或保护袋，所述经皮贴剂含有一种或多种具有治疗、保健或美容养颜作用的药物成分或美容护肤品，所述保护膜或保护袋具有密封和保护微针及其上面覆盖的经皮贴剂的作用。

为解决第三个技术问题，本发明提供一种采用上述金属微针阵列的微针给药印章或微针美容印章，所述微针给药印章或微针美容印章包括金属微针阵列、基座和保护帽，所述金属微针阵列永久性或可拆卸地固定在基座的一端，所述基座的另一端具有便于用手操作的手柄结构，所述保护帽能够套在基座上保护微针不受损伤。

为解决第三个技术问题，本发明还提供一种采用上述金属微针阵列的微针滚轮，所述微针滚轮包括圆筒形或鼓形衬底的金属微针阵列、支架与保护帽，所述支架的一端作为滚轮的轴心支撑衬底并能够使金属微针阵列绕其自由转动，另一端具有便于用手操作的手柄结构，所述保护帽能够套在支架上保护微针不受损伤。

为解决第四个技术问题，本发明提供一种采用上述金属微针阵列的微针电极阵列，所述微针电极阵列包括金属微针阵列和与其上的金属薄片相连接的外接导线，所述金属微针阵列的侧面和/或背面上设置有与外接导线连接的接口，所述外接导线至少具有两根，不同金属薄片之间设置为短路或开路。

（三）有益效果

本发明可以利用激光、电火花、电化学腐蚀、冲压等工业界非常成熟的加工技术批量制造出边沿具有微针的金属薄片，微针与金属薄片的结构与尺寸可以灵活多样、采用计算机控制能够大幅度提高加工精度和重复性与一致性；以其他常规医用材料为衬底，可以非常方便的批量组装出各种结构规格的金属微针阵列，不仅外形美观、结构坚固、一致性很好且成本低廉。

采用本发明制备的经皮给药器件使用安全且灵活方便，既能够携带更多的药物，又能有效避免刺入皮肤过程中药物被脱落于体外，不仅可以显著提高现有药物的经皮渗透率，使药物或美容护肤品迅速通过角质层进入表皮层及真皮层，明显提高药效或美容养颜效果，还可以扩展适用药物的种类，开发出更多药物和化妆品的经皮新剂型。采用微针电极阵列能够有效避开皮肤角质层高阻抗特性的干扰，测量更方便可靠、信噪比高。

附图说明

图1为本发明实施例中一种金属微针阵列的结构剖视图；

图2为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构剖视图；

图3为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构剖视图；

图4为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构剖视图；

图5为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构剖视图；

图6为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构剖视图；

图7为本发明实施例中一种金属微针阵列的结构示意图；

图8为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构示意图；

图9为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构示意图；

图10为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构示意图；

图11为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构剖视图；

图12为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构示意图；

图13为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构示意图；

图14为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构剖视图；

图15为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构剖视图；

图16为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构示意图；

图17为本发明实施例中另一种金属微针阵列的结构示意图；

图18为本发明实施例中应用金属微针阵列的一种给药印章或美容印章的结构剖视图；

图19为本发明实施例中应用金属微针阵列的另一种给药印章或美容印章的结构剖视图；

图20为本发明实施例中应用金属微针阵列的一种微针滚轮的结构示意图。

其中，1：衬底；2：金属薄片；3：金属薄片边处凸出的微针；4：针尖；5：定位槽；6：胶黏剂或固定结构；7：凹槽；8：凹坑或通孔；9：基座；10：手柄；11：保护帽；12:凸起结构；13：支架；14：金属薄片上在微针之间的边缘区域。

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。

实施例1

图1-图17示出了本发明所提供的金属微针阵列，所述金属微针阵列包括衬底1，和一个固定在所述衬底1表面的金属薄片2，和/或一个一侧边沿嵌入在所述衬底1内的金属薄片2，和/或至少两个按一定间距排列并固定在所述衬底1表面的金属薄片2，和/或至少两个按一定间距排列且一侧边沿嵌入在所述衬底1内的金属薄片2，所述金属薄片2至少在其一侧的边沿具有向外凸出的微针3阵列，所述微针3阵列至少包含两个按照一定间距排列的微针3，所述微针3凸出衬底表面并与其垂直或为设定角度，且微针3与金属薄片2的中心区域所在的主平面垂直或共面，所述微针的一端为针尖4。

金属微针阵列的衬底1可以由一个平面或曲面薄片或薄板组成，可以采用多边形、弧形、圆形或环形等多种形状，如图1-图4和图6-图15所示；或可以由多个平面或曲面薄板组成，这些薄板通过多个金属薄片2固定在一起，如图5和图16所示；或至少由一个空心或实心的多面或曲面体组成，其可以呈现为圆筒形或鼓形等多种形状，如图17所示。

衬底1适于选用多种材料制作，可以优选采用聚合物、木材、金属、陶瓷、玻璃制造，可以由其中的一种材料构成或几种组合而成。聚合物包括树脂、塑料、塑料与树脂的复合材料、橡胶、聚酯及其复合材料等。如衬底可以采用环氧树脂或聚酯材料制造，或以聚乙烯、聚丙烯等塑料为结构的主体并在固定金属薄片2处加入环氧树脂实现相关材料的粘接。

金属薄片2可以通过固定结构和/或胶黏剂如环氧树脂或硅橡胶6固定在衬底1表面上，如图1-图3所示。作为一种优选，也可以将金属薄片2的一侧边沿通过固定结构和/或胶黏剂6固定在衬底中，金属薄片2的另一侧在微针之间的边沿区域14如图6-图9所示可以凸出衬底1的表面，或如图11-图13所示凹入衬底1的表面，或如图14和图16所示与衬底1的表面持平。作为另一种优选，衬底1上具有定位槽5阵列，金属薄片的一侧边沿嵌入在定位槽5中，如图4、图9、图10、图15和图17所示。取决于设计与制作工艺或设备条件，金属薄片2在微针之间的边沿区域14的形状可以不尽相同。

微针3的形状可以多种多样，其上还可以具有孔洞。作为一种优选，金属薄片2和/或边沿处的微针3上具有凹槽7或凹槽与凸起，所述凹槽7是指微针或微针与金属薄片的一侧表面平整而另一侧表面的部分区域下凹，或微针或微针与金属薄片的两侧表面的全部或部分区域均向某个方向弯曲而形成如图13所示的凹行结构，所述凹槽与凸起是对金属薄片与微针一侧的表面冲压形成下凹，相应地在另一侧的相同位置形成凸起。微针上具有的沟槽结构和/或孔洞都非常有利于携带更多的药物且能有效避免刺入皮肤过程中药物被脱落于体外。作为一种优选，微针的针尖4具有刺入后防止其自动退出的矛尖状结构，所述矛尖状结构包括凸出微针侧壁的卡凸。

金属薄片2可以根据需要设计为直条形、圆弧形或圆环形等多种形状，厚度可以为1微米～800微米；其边沿处向外凸出的微针3用于刺入部分的长度可以为10微米—1500微米，微针3的宽度可以为10微米—1000微米。制造金属薄片2可以采用不锈钢、钛合金等多种金属材料，根据需要还可以在其表面采用蒸发、溅射、电镀等成熟工艺覆盖金、铂等其它多种金属薄膜。金属薄片2的边沿处向外凸出的微针3阵列可以采用激光切割、电火花切割、化学或电化学腐蚀、冲压等成熟工艺加工而成。

总之，本发明所述金属微针阵列可以采用现有成熟的加工工艺和组装技术批量制造。

实施例2

本发明实施例提供了一种基于上述金属微针阵列的微针经皮给药贴片，它由金属微针阵列、覆盖于其上的经皮贴剂和保护膜或保护袋组成，其中的经皮贴剂含有一种或多种具有治疗、保健或美容养颜作用的药物成分或美容护肤品。作为优选，所述经皮贴剂仅覆盖于金属微针阵列中凸出的微针上或针尖上，这样不仅能够节约宝贵的药物成分，而且容易控制进入皮肤的药量。微针上的沟槽与孔洞不仅可以用来存储更多的药物、给药时间可以更加持久，而且在刺入皮肤过程中能够有效避免该处药物脱落于体外的问题。可以采用浸沾、涂覆、熏蒸、淀积等多种常用物理性或化学性方法在微针阵列甚至衬底上覆盖经皮给药贴剂或美容贴剂。采用的保护膜或保护袋具有密封和保护微针及其上面覆盖的经皮贴剂的作用。

在使用过程中，首先将微针经皮给药贴片上的微针阵列全部刺入皮肤，然后可以用普通医用胶带将该贴片固定在周围的皮肤表面。

实施例3

图18和图19为本发明提供的应用上述金属微针阵列的微针经皮给药印章或微针美容印章结构剖视图，所述微针经皮给药印章或微针美容印章包括金属微针阵列、基座9和保护帽12，所述金属微针阵列永久性或可拆卸地固定在基座9的一端，所述基座9的另一端具有便于用手操作的手柄结构10，所述保护帽12可以套在基座上保护微针不受损伤。

在图18中，金属微针阵列固定在基座9一端的中间，四周基座上设置有凸起结构11以限定微针的最大刺入深度，微针3的结构与前述各图也均不相同。图19与图18的主要区别是在于金属微针阵列的形状，另外它们的手柄结构10及保护帽12的形状也不相同。

基座9和保护帽12可以为聚合物、玻璃、木材、金属、陶瓷、复合材料等常用软质和/或硬质材料并采用注塑、机加工等成熟工艺制造。组装固定方式可以采用黏结、可动结构紧固等多种成熟方法。经皮给药时，可以先将上述经皮给药器件中的微针刺入皮肤表面后移开，然后将药剂或美容护肤品涂覆在该皮肤表面即可。

实施例4

图20为本发明提供的应用上述金属微针阵列的微针滚轮结构剖视图，所述微针滚轮包括圆筒形或鼓形衬底的金属微针阵列、支架13与保护帽（未示出），所述支架13的一端作为滚轮的轴心支撑衬底1并可以使金属微针阵列绕其自由转动，另一端具有便于用手操作的手柄结构10，所述保护帽可以套在支架上保护微针不受损伤。支架可以采用聚合物、金属等多种材料和成熟工艺批量制造。

实施例5

本发明实施例提供了一种基于上述金属微针阵列的微针电极阵列，所述微针电极阵列包括金属微针阵列和与其上的金属薄片相连接的外接导线，所述金属微针阵列的侧面和/或背面设置有与外接导线连接的接口，外接引线可以通过焊接、导电胶粘结等方式与接口相连，所述外接导线至少具有两根，但不多于金属薄片的数量，可以根据需要将不同金属薄片之间设置为短路或开路。在使用过程中，首先将微针阵列全部刺入皮肤，然后可以用普通医用胶带将其衬底的背面固定在周围的皮肤表面。采用这种微针电极阵列，不仅能够有效提高生物电位检测的信噪比，还可以通过其对皮肤施加各种电学信号并进行相关的测量。另外，还可以在微针电极阵列上涂覆经皮贴剂，在微针经皮给药的同时对各个金属薄片施加相同或不同电信号的刺激，可能会更有利于对某些药物的经皮输运以提高疗效。

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 (12)

1.一种金属微针阵列，其特征在于，包括：

衬底；和

一个固定在所述衬底表面的金属薄片；和/或

一个一侧边沿嵌入在所述衬底内的金属薄片；

和/或至少两个按一定间距排列并固定在所述衬底表面的金属薄片；和/或

至少两个按一定间距排列且一侧边沿嵌入在所述衬底内的金属薄片；其中，

所述金属薄片至少在其一侧的边沿具有向外凸出的微针阵列，所述微针阵列至少包含两个按照一定间距排列的微针，所述微针凸出所述衬底表面并与其垂直或倾斜为设定角度，且所述微针与所述金属薄片的中心区域所在的主平面垂直或共面，所述微针的一端为针尖。

2.根据权利要求1所述的金属微针阵列，其特征在于，所述衬底至少由一个平面或曲面薄片或薄板组成，或至少由一个空心或实心的多面或曲面体组成。

3.根据权利要求1所述的金属微针阵列，其特征在于，所述衬底采用以下材料中的至少一种制成：聚合物、木材、金属、陶瓷、玻璃。

4.根据权利要求1所述的金属微针阵列，其特征在于，所述金属薄片通过固定结构和/或胶黏剂固定在所述衬底表面上。

5.根据权利要求1所述的金属微针阵列，其特征在于，所述金属薄片的一侧边沿通过固定结构和/或胶黏剂固定在所述衬底中，所述金属薄片的另一侧在微针之间的边沿区域凸出或凹入或持平衬底的表面。

6.根据权利要求5所述的金属微针阵列，其特征在于，所述衬底上具有定位槽阵列，所述金属薄片的一侧边沿嵌入在定位槽中。

7.根据权利要求1所述的金属微针阵列，其特征在于，所述金属薄片和/或边沿处的微针上具有凹槽或凹槽与凸起，所述凹槽是指微针或微针与金属薄片的一侧表面平整而另一侧表面的部分区域下凹，或微针或微针与金属薄片的两侧表面的全部或部分区域均向某个方向弯曲而形成的凹行结构，所述凹槽与凸起是对金属薄片与微针一侧的表面冲压形成下凹，相应地在另一侧的相同位置形成凸起。

8.根据权利要求1所述的金属微针阵列，其特征在于，所述微针的针尖具有刺入后防止其自动退出的矛尖状结构，所述矛尖状结构包括凸出微针侧壁的卡凸。

9.一种采用如权利要求1－8任一项所述金属微针阵列的微针经皮给药贴片，其特征在于，所述微针经皮给药贴片包括金属微针阵列、覆盖于其上的经皮贴剂和保护膜或保护袋，所述经皮贴剂含有一种或多种具有治疗、保健或美容养颜作用的药物成分或美容护肤品，所述保护膜或保护袋具有密封和保护微针及其上面覆盖的经皮贴剂的作用。

10.一种采用如权利要求1－8任一项所述金属微针阵列的微针给药印章或微针美容印章，其特征在于，所述微针给药印章或微针美容印章包括金属微针阵列、基座和保护帽，所述金属微针阵列永久性或可拆卸地固定在基座的一端，所述基座的另一端具有便于用手操作的手柄结构，所述保护帽能够套在基座上保护微针不受损伤。

11.一种采用如权利要求1－8任一项所述金属微针阵列的微针滚轮，其特征在于，所述微针滚轮包括圆筒形或鼓形衬底的金属微针阵列、支架与保护帽，所述支架的一端作为滚轮的轴心支撑衬底并能够使金属微针阵列绕其自由转动，另一端具有便于用手操作的手柄结构，所述保护帽能够套在支架上保护微针不受损伤。

12.一种采用如权利要求1－8任一项所述金属微针阵列的微针电极阵列，其特征在于，所述微针电极阵列包括金属微针阵列和与其上的金属薄片相连接的外接导线，所述金属微针阵列的侧面和/或背面上设置有与外接导线连接的接口，所述外接导线至少具有两根，不同金属薄片之间设置为短路或开路。

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