[發(fā)明專利]微流體裝置和制造

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580057081.1
• 申請日: 2015-09-03
• 公開（公告）號: CN107073210B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: Z·法拉吉·拉德;R·E·諾爾東;G·J·戴維斯;C·J·安東尼;P·普雷維特
• 申請（專利權(quán)）人: 新南創(chuàng)新私人有限公司;伯明翰大學(xué)
• 主分類號: A61M5/162
• 分類號: A61M5/162;A61M37/00;B29C33/38;B29C43/00;B01L3/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京世峰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11713
• 代理人: 康健;王思琪

描述了用于批量制造新型微流體裝置的方法。微流體裝置可以包括具有開口通道的微型針的陣列，開口通道與位于支撐微型針的基板內(nèi)的多個貯液器流體連通。微型針被構(gòu)造成充分刺穿皮膚，以對體液進行收集或取樣并且將體液傳送到貯液器。微型針還可將藥物傳遞到皮膚中或皮膚下方。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流體裝置的領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及用于刺入表皮層并且將流體傳遞到人類或動物身體或者從人類或動物身體取樣流體的微型針。本發(fā)明還涉及：貼片或微流體裝置，其包括用于傳遞體液的微型針的陣列；和制造微型針和貼片或微流體裝置的方法。

背景技術(shù)

長久以來，從身體汲取流體并且將流體和藥物引入身體內(nèi)被用作治療和診斷動物和人類二者體內(nèi)的身體狀況的慣例。通常，用皮下注射針或類似的導(dǎo)管裝置來進行這些過程。

存在與皮下注射針關(guān)聯(lián)的許多不足，尤其是被注射時的疼痛體驗，疼痛體驗在不舒服至極端疼痛之間變動。恐針可造成并發(fā)癥：諸如末梢血管收縮的生理反應(yīng)或使患者坐立不安或斗志變差的物理反應(yīng)。

期望當與身體進行流體傳遞(進出身體)時減少患者感覺到的疼痛感。然而，更嚴重的不足是使用皮下注射針來執(zhí)行過程所需的操作人員的技術(shù)水平。保證和確保獲得具有必要訓(xùn)練水平的人員會為醫(yī)療實踐帶來資源負擔(dān)和預(yù)算約束。在最差的情況下，可能妨礙患者接收必要的治療。

對于某些患者(特別是嬰兒、兒童和老年人)，可存在一系列與使用皮下注射針關(guān)聯(lián)的靜脈通路并發(fā)癥，例如，靜脈變脆、靜脈可視性和可觸知性、低血壓、血容不足、末梢血管收縮、淤痕性或受損靜脈和靜脈轉(zhuǎn)動，從而造成穿刺困難。

諸如機器加工或蝕刻的減成制造方法有物理限制，所述物理限制使所述制造方法應(yīng)用限于制造微型針和微流體醫(yī)療裝置。這些物理限制意指微流體裝置內(nèi)的進行皮膚穿刺和流體運送所需的一些而并非所有幾何特征被批量制作，這是經(jīng)濟的。化學(xué)濕蝕刻(Yun,S.-S.,A.Jae-Yong,M.Seung-Hwan和L.Jong-Hyun.In-plane microneedle chipfabricated by crystalline wet etching of(110)silicon wafer.in Solid-StateSensors,Actuators and Microsystems Conference,2009.TRANSDUCERS2009.International.2009)、深反應(yīng)離子蝕刻(Wilke,N.,A.Mulcahy,S.R.Ye和A.Morrissey，Process optimization and characterization of silicon microneedlesfabricated by wet etch technology.Microelectronics Journal,2005.36(7):p.650-656)、表面/體微加工(Izumi,H.和S.Aoyagi，Novel fabrication method for longsilicon microneedles with three-dimensional sharp tips and complicated shankshapes by isotropic dry etching.IEEJ Transactions on Electrical andElectronic Engineering,2007.2(3):p.328-334)、激光打孔(Parker,E.R.,M.P.Rao,K.L.Turner,C.D.Meinhart,and N.C.MacDonald,Bulk Micromachined Titanium Microneedles.Microelectromechanical Systems,Journal of,2007.16(2):p.289-295)和拉延光刻技術(shù)(Lee,K.and H.Jung,Drawing lithography for microneedles:A review offundamentals and biomedical applications.Biomaterials,2012.33(30):p.7309-7326；和Xiang,Z.L.,H.Wang,A.Pant,G.Pastorin和C.Lee的Development of verticalSU-8 microneedles for transdermal drug delivery by double drawing lithographytechnology Biomicrofluidics,2013.7(6)缺少用理論計算機輔助圖來準確制造三維微流體裝置的精度。例如，可使用各向同性和各向異性(波希法)深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)處理來蝕刻高密度納米凸起陣列(Jenkins,D.,S.Corrie,C.Flaim和M.Kendall,High densityand high aspect ratio solid micro-nanoprojection arrays for targeted skinvaccine delivery and specific antibody extraction.RSC Advances,2012.2(8):p.3490-3495)，但沒有供流體在真皮和微型醫(yī)療裝置之間傳遞以便收集和/或分析的微流體通道。另外，DRIE不適于制造具有側(cè)通道的較長微型針(300微米高度/長度)(FarajiRad,Z.,Microneedles Fabrication for Subcutaneous Fluid Sampling and DrugDelivery,in Graduate School of Biomedical Engineering.2015,University of NewSouth Wales:Sydney.p.181)。長度小于300微米的微型針會由于穿刺深度不夠而不適于收集體液。