[發明專利]基于離子導入驅動的觸控微針陣列診療一體化可穿戴設備

在審

• 申請號: 202110543824.3
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113289237A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 蔣樂倫;龔霞;楊健
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: A61M37/00
• 分類號: A61M37/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明提供一種基于離子導入驅動的觸控微針陣列診療一體化可穿戴設備，通過按壓觸控第一微針陣列，使第一微針陣列穿過含生物識別分子的彈性水凝膠，扎入皮膚，在皮膚上形成細密的微通道；打開硬件電路的恒流模塊，皮膚下的生物標志物在電滲流的作用下被至含生物識別分子的彈性水凝膠中，在生物識別的分子的作用下，生物標志物在Au電極表面由于電化學反應轉化為可以被檢測模塊讀取的信號；通過按壓觸控第二微針陣列，使第二微針陣列穿過含藥物的彈性水凝膠，扎入皮膚，在皮膚上形成細密的微通道；打開硬件電路的恒流模塊，含藥物的彈性水凝膠中的藥物在濃度梯度以及離子泳的作用下透過微通道進入皮膚中，實現了對人體的閉環監測與按需給藥。

技術領域

本發明涉及生物醫學工程領域，更具體地，涉及一種基于離子導入驅動的觸控微針陣列診療一體化可穿戴設備。

背景技術

帶血管化的真皮組織間液包含了各種各樣的生物標志物，包括外泌體、細胞、蛋白質和核酸等。由于間質液可以被無創傷、方便的提取出來，近年來在生物醫學領域引起了越來越多的關注。研究發現，在細胞和血液之間的間質液所攜帶的生物標志物與個體的生理狀況密切相關，生物標志物在間質液中的濃度與血液濃度的相關性約為1:1，因此提取間質液進行檢測能很好的反映被測者的健康狀況。

在各種間隙液中標志物的檢測方法中，微針由于其微創、安全、高效且不會傷害到毛細血管的特性被廣泛的應用于檢測。但在微針陣列插入過程中容易受到皮膚組織的機械壓縮和摩擦，表面酶層易脫落破壞造成檢測的不穩定。離子導入是一種誘導電荷離子流動的有效的方法，同時也能通過電滲流帶著一些中性分子移動，目前已經被廣泛的應用于藥物輸送和治療的醫療實踐中了。離子導入作為一種增強方法用于提取所需的間質液成分到皮膚表面時，這一過程常以反向電滲為主導，可以無創性提取葡萄糖和酒精，但提取能力比較有限。

現有的給藥方式分為口服給藥，注射給藥，以及經皮給藥。三種給藥方式有其獨特的優勢，但也存在各自的局限性。離子導入是一種經皮給藥促滲技術，通過調節電流大小、作用時間等可實現按需給藥，但同樣受到皮膚角質層作用，無法實現高效給藥。近年來，微針陣列經皮給藥方式因無痛穿透、成本低、療效好、相對安全等突出特點，使其具有極大的潛力，引起了科學界的廣泛關注。微針陣列按經皮給藥方式可分為實心、涂層、可溶解、中空及多孔微針陣列。實心微針陣列可穿刺皮膚形成給藥通道，后貼敷給藥藥貼，步驟繁復；涂層微針陣列和可溶解微針陣列載藥量小；多孔/中空微針陣列因存在連續孔給藥通道，可實現胰島素等大分子藥物的連續、長效經皮輸送，具有獨特優勢。但多孔/空心微針陣列因其結構復雜、力學強度低、制造工藝繁瑣，成本相對高，極大制約其經皮給藥應用。診療一體化將診斷和治療相結合，相對于單一的診斷和治療手段有明顯的優勢。

發明內容

本發明提供一種具有具有閉環監測與按需給藥能力的基于離子導入驅動的觸控微針陣列診療一體化可穿戴設備。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：

一種基于離子導入驅動的觸控微針陣列診療一體化可穿戴設備，包括觸控微針陣列傳感器、觸控微針陣列藥貼、第一彈性水凝膠、智能設備和硬件電路；觸控微針陣列傳感器、觸控微針陣列藥貼分別通過性電路連接到硬件電路上，第一彈性水凝膠置于柔性電路下方并與硬件電路連接，觸控微針陣列傳感器和觸控微針陣列藥貼貼附到人體皮膚后采集人體信息傳遞至硬件電路進行分析，智能設備和硬件電路無線連接；硬件電路根據分析結果控制觸控微針陣列藥貼來完成對人體的給藥，分析結果同步傳輸至智能設備進行曲線顯示。

進一步地，所述觸控微針陣列傳感器包括第一微針陣列、柔性電路、第一防滲圈和含生物識別分子的彈性水凝膠；第一微針陣列連接在柔性電路上，含生物識別分子的彈性水凝膠裝在第一防滲圈內，柔性電路蓋在第一防滲圈口并使第一微針陣列伸入含生物識別分子的彈性水凝膠內；第一防滲圈底設置有便于第一微針陣列穿出的穿孔；柔性電路與硬件電路連接。