CN107913460B - 一种液体定量输送*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液体定量输送***，其包括一壳体和一空腔头，壳体内置有传动机构和动力机构，所述传动机构在所述动力机构的驱动下产生线性运动；空腔头包括出液端和具有可开口端的液体储库，所述出液端上表面设有用于仅穿透皮肤角质层的微型装置，所述液体储库内置有液体，其可开口端与所述出液端连接；所述空腔头与所述壳体连接，并在压力作用下与所述传动机构连接。本发明可以实现同步给药，并能显著提高给药效率，降低生产制备成本。

Description

一种液体定量输送***
技术领域
本发明涉及透皮给药技术领域，具体地是涉及一种液体定量输送***。
背景技术
目前在透皮给药技术领域，纳米微针或纳米晶片正被广泛应用。其中纳米晶片是根据人体皮肤结构开发的纳米促渗专用工具，它是由单晶硅经过纳米技术工艺雕刻而成。纳米晶片的表面是一系列微针阵列，它们可以打开皮肤最外面的角质层，同时不会伤及真皮层，大大提高养分的渗透能力。单晶硅的生物兼容性又保证了纳晶在使用过程中的安全性。纳米微针是通过纳米技术打开皮肤管道的一种微针，针头类似一块小小的晶片方块，上面布满了密密的、细到看不出来的小针，将这个小方块按在皮肤上，就能让药物进入表皮，而人几乎没有感觉。
目前纳米微针主要有实心微针和中空微针两类。对于实心微针给药方式，主要都是分为两步，先涂药液再打孔，或先打孔再涂药。如专利公告号为CN103079634B，其公开了一种可整合至施药器的内置式非语言指导设备，其采用的方式便是穿孔前或者穿孔后涂覆药剂。但是在整个过程中，由于透皮和给药是分开进行的，会在一定程度上影响药物的渗透吸收，这使得此类产品在使用效率和药效发挥上均达不到理想的效果。
对于空心微针，现有技术中使用的较多，如专利公告号为CN102497909B，发明名称为“中空微针阵列”的发明专利，其公开了一种用于输送液体的中空微针。但是这种中空微针的制造成本比较高，产率比较低，合格率也较低。更为重要的是因为给药位置比较表浅，注射以后经常有漏液的情况，并不能精确地控制剂量。
因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。
发明内容
本发明旨在提供一种液体定量输送***，其可以实现同步给药，并且显著提高给药效率，降低生产制备成本。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种液体定量输送***，包括：
一壳体，内置有传动机构和动力机构，所述传动机构在所述动力机构的驱动下产生线性运动；
一空腔头，其包括出液端和具有可开口端的液体储库，所述出液端上表面设有用于仅穿透皮肤角质层的微型装置，所述液体储库内置有液体，其可开口端与所述出液端连接；所述空腔头与所述壳体连接，并在压力作用下与所述传动机构连接。
优选地，所述出液端上设有一塑料件，在所述塑料件上设有预制出液孔和与之连通的流液槽，所述微型装置粘附在所述塑料件的表面。
优选地，所述微型装置刺入皮肤角质层的长度在4微米到2000微米之间。
优选地，所述微型装置为纳米实心微针或者纳米实心微针阵列。
优选地，所述线性运动为直线振动，振幅在0.01mm到10mm之间。
优选地，所述空腔头与所述传动机构连接所需的压力在0.001N到1000N之间。
优选地，所述液体储库包括第一储库和第二储库，所述第一储库前端设有所述出液端，所述第二储库与所述第一储库连通。
优选地，所述传动机构包括储能单元和振动单元，其中所述储能单元设置在所述振动单元和所述空腔头之间，所述振动单元在所述动力机构的驱动下致动并沿着垂直于所述出液端的方向将力施加到所述储能单元，所述储能单元与所述空腔头内的液体储库连接，并通过致动以自动打开所述可开口端，使得所述可开口端与所述预制出液孔连通，促使液体依次穿过所述可开口端、所述预制出液孔和所述微型装置。
优选地，在所述塑料件上的中心部位设有一预制出液孔，所述流液槽呈十字形或环形并与所述预制出液孔连通。
优选地，所述第一储库为软性材料制备而成，所述第二储库为硬质材料制备而成，所述第一储库与所述第二储库套设连接。
优选地，所述第一储库为硬质材料制备而成，所述第二储库为软性材料制备而成，所述第一储库与所述第二储库套设连接。
优选地，所述液体为营养液或者药液。
优选地，所述液体储库内容置液体的体积为0.01mL到100mL。
优选地，所述液体的粘度在0.00001Pa到5Pa之间。
优选地，所述动力机构为电机。
优选地，所述储能单元为弹簧。
优选地，所述振动单元为电磁振荡器。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
本发明所述的液体定量输送***，把药物和给药器械结合在一起，结构更加简单和合理。而且对给药方式进行了重大的改变，提供了一种介于传统的注射和传统的透皮给药之间的一种新型给药方法，即用类似注射的方式，把液体由液体储库，递送到皮肤表皮表面，经表皮扩散，进入人体血液循环，由于同步给药的方式设定，即在纳米实心微针触皮的同时出液，使用更加便捷。更为重要的是，药物渗透和吸收更好。另外通过纳米实心微针或纳米实心微针阵列，打开角质层，把液体缓缓控制，不会有漏液现象的产生，同时可以精准地控制剂量，降低制造成本。
附图说明
图1为本发明所述的液体定量输送***的结构示意图；
图2为一优选实施例中的液体定量输送***的结构示意图；
图3为本发明所述的出液端的结构示意图(略去微型装置)。
图4为实验二中渗透率随时间变化图。
其中：1.壳体，11.传动机构，12.动力机构，2.出液端,21.塑料件，22.预制出液孔，23.流液槽，3.液体储库，31.第一储库，32.第二储库，4.把持机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为符合本发明的一种液体定量输送***，包括：
一壳体1，内置有传动机构11和动力机构12，所述传动机构11在所述动力机构12的驱动下产生线性运动；
一空腔头，其包括出液端2和具有可开口端的液体储库3，所述出液端2上表面设有用于仅穿透皮肤角质层的微型装置，所述液体储库3内置有液体，其可开口端与所述出液端2连接；所述空腔头与所述壳体1连接，并在压力作用下与所述传动机构11连接。即只有当有压力作用在空腔头上时，所述空腔头才会与所述传动机构11连接。并在所述传动机构11的作用下将液体通过所述出液端2导入到人体皮肤内。
优选地，所述出液端2上设有一塑料件21，在所述塑料件21上设有预制出液孔22和与之连通的流液槽23，所述微型装置粘附在所述塑料件21的表面。
优选地，所述微型装置刺入皮肤角质层的长度在4微米到2000微米之间。更为优选地，所述微型装置刺入皮肤角质层的长度在20微米到100微米之间。
优选地，所述微型装置为纳米实心微针或者纳米实心微针阵列。有别于中空微针，纳米实心微针或者纳米实心微针阵列的制造成本较低、产率高、合格率也高，而且其给药位置和精度都可以较为精准的控制。
优选地，所述线性运动为上下垂直的直线振动，振幅在0.01mm到10mm之间。
优选地，所述空腔头与所述传动机构11连接所需的压力在0.001N到1000N之间。
优选地，所述液体储库3包括第一储库31和第二储库32，所述第一储库31前端设有所述出液端2，所述第二储库32与所述第一储库31连通。
优选地，所述传动机构11包括储能单元和振动单元，其中所述储能单元设置在所述振动单元和所述空腔头之间，所述振动单元在所述动力机构12的驱动下致动并沿着垂直于所述出液端2的方向将力施加到所述储能单元，所述储能单元与所述空腔头内的液体储库3连接，并通过致动以自动打开所述可开口端，使得所述可开口端与所述预制出液孔22连通，促使液体依次穿过所述可开口端、所述预制出液孔22和所述微型装置。即通过压力触发，而后通过传动机构11带动空腔头振动，而后由于惯性的作用，可以将液体甩出来。即一面微针触皮，同时出液。相对于传统的一面微针，另一面出液，使用更便捷。当然上述旨在为了可以充分说明本实施例，本实施例所述的传动机构11并不限于此。如交流电也可以形成上述振动，即任何能够使将动力机构12的圆周运动转化为线性运动的装置均在本实施例的保护范围之内。
优选地，如图2所示，所述壳体1外设有一把持机构4、控制机构和一连接端面，所述第二储库32的一端与所述连接端面连接。所述控制机构为一个或者多个控制按钮，其可以控制所述动力机构12动作。优选地，所述上还设有一充电接口，用于给电源模块补充电量。当然，本实施例还可以包括其他一些指示按钮，比如指示电池的电量情况、充放电情况等。
优选地，如图3所示(略去微型装置)，在所述塑料件21上的中心部位设有一预制出液孔22，所述流液槽23呈十字形或环形(附图中为十字形，但是环形本领域技术人员应当知晓，故不再赘述)并与所述预制出液孔22连通。众所周知，现有技术中主要是在纳米晶片上打孔，故不仅其制备难度比较高，也容易造成微针等的破损，所以其加工和制备成本都太高。而本申请则另辟蹊径，通过在塑料件21上预先开孔,而后通过与所述液体储库3连通，在保证液体顺利导入的前提下，大大简化了制备工艺，降低了生产成本。
优选地，所述第一储库31为软性材料制备而成，所述第二储库32为硬质材料制备而成，所述第一储库31与所述第二储库32套设连接。
优选地，所述第一储库31为硬质材料制备而成，所述第二储库32为软性材料制备而成，所述第一储库31与所述第二储库32套设连接。
上述硬质材料可以为ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO材料等，软质材料可以为软PVC、K胶(BS)、TPE、TPR、EVA、TPU材料等。对第一储库31和所述第二储库32的材质选择旨在为了二者在连接时更加便捷，同时制备成本较低。当然其他的连接方式，诸如卡接、吸附式连接、焊接、一体化等均可以实施，亦在本实施例的保护范围之内。
优选地，所述液体为营养液或者药液。
优选地，所述液体储库3内容置液体的体积为0.01mL到100mL。
优选地，所述液体的粘度在0.00001Pa到5Pa之间。
优选地，所述动力机构12为电机，该电机含可充电或不可充电电源。
优选地，所述储能单元为弹簧。
优选地，所述振动单元为电磁振荡器。
本实施例的工作原理在于：用一个储能单元，把振动机构和液体储库3(可置换头)分开，当压上去以后，储能单元被压缩，振动机构跟液体储库3就相结合。相结合以后就带动所述空腔头振动，用一个预设压力激活振动的方法，保证使用者使用时只能垂直按压，而不是在皮肤上滑动。故可以保护皮肤不受到刮伤和伤害。并且在振动的同时，由于惯性的作用，可以将液体甩出来，同时空气能够进入，所以这样的话，液体储库3的液体可以持续出来，一直到全部液体转移干净，故无需设计专门的出液装置。在单次振动中，可以精确控制出液量在0.01mL到1mL之间。
本发明把药物和给药器械结合在一起，结构更加简单和合理。而且对给药方式进行了重大的改变，提供了一种介于传统的注射和传统的透皮给药之间的一种新型给药方法，即用类似注射的方式，把液态由液体储库3，递送到皮肤表皮表面，经表皮扩散，经过表皮吸收(或者进入人体血液循环)。由于同步给药的方式设定，即在纳米实心微针触皮的同时出液，使用更加便捷。更为重要的是，药物渗透和吸收更好。另外通过纳米实心微针或纳米实心微针阵列，打开角质层，把液体缓缓控制，不会有漏液现象的产生，同时可以精准地控制剂量，降低制造成本。
传统认为，实心固体微针是无法传输药物，以前的发明也是先用固体微针处理皮肤，再涂药，或者先涂药，再用实心微针处理皮肤，从而提高经皮吸收，这二类给药方式统称为异步给药。由于使用较为麻烦，所以业界专业人士就开发了可溶解微针和空心微针，以便把异步给药变为同步给药，也就是说，在用微针处理皮肤的同时，药液通过微针打开的孔道经皮吸收。
本发明第一次把纳米晶片固定于预先设置的孔道周围，实现同步给药，与目前的方法相比，成本更低，制作简单，便于批量化生产，提高产品良率。
采用本发明所述的液体定量输送***，可以大幅度提高透皮给药的效率和质量，下面以实验来进行说明。
实验一，用本发明的液体定量输送***，空腔头内装上2mL生理盐水，将空腔头置于垂直向下位置，不开启振动模式，液体没有因为重力而自然流出。当打开电源开关，使空腔头接触人体皮肤，激活空腔头以每分钟5000次振动时，液体从空腔头内液体储库3自然转移到皮肤表面，通过预制出液孔22的孔道大小和振动频率，可以调节液体转移速度。表1为不同频率下液体全部转移所需要的时间，其中该孔径为1mm。
表1
频率(次/秒) 转移时间(分钟)
65 25
83 18
100 15
实验二，本实验比较自配的利多卡因凝胶在没有纳米晶片处理和用纳米晶片处理20秒后的透皮吸收。取冰箱中猪耳朵，取皮800μm厚，去除表面的毛，直至光滑。PBS(7.4)浸泡10-15分钟后，剪成接收池外缘大小，纳米晶片组用本发明的仪器(配以点阵高为150微米的纳米晶片)，作用20s，置于接收池与给药池间，37±0.2℃PBS(7.4)平衡1h。用Franze扩散池，给药量120mg，接收池体积2.5mL，实际透皮面积0.66cm2，接收液为PBS(7.4)，温度37±0.2℃，磁力搅拌280rmp。
由图4(其中◆为纳米晶片组，■为对照组)可见，没有纳米晶片作用时，利多卡因透皮效果较差，不到5％的利多卡因能够经皮吸收；经过纳米晶片同步给药后，利多卡因凝胶的透皮效果明显改善。最意想不到的是尽管利多卡因凝胶粘度较高，仍然能够从所发明的液体储库3，经由机械作用，在40秒内转移到皮肤表面，并定量透皮渗透，在接受池成功检测到利多卡因药品。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种液体定量输送***，其特征在于，包括：
一壳体，内置有传动机构和动力机构，所述传动机构在所述动力机构的驱动下产生线性运动；
一空腔头，其包括出液端和具有可开口端的液体储库，所述出液端上表面设有用于仅穿透皮肤角质层的微型装置，所述出液端上设有一塑料件，在所述塑料件上设有预制出液孔和与之连通的流液槽，所述微型装置粘附在所述塑料件的表面，所述液体储库内置有液体，其可开口端与所述出液端连接；所述空腔头与所述壳体连接，并在压力作用下与所述传动机构连接；
所述线性运动为直线振动，振幅在0.01mm到10mm之间，所述空腔头与所述传动机构连接所需的压力在0.001N到1000N之间；
所述传动机构包括储能单元和振动单元，其中所述储能单元设置在所述振动单元和所述空腔头之间，所述振动单元在所述动力机构的驱动下致动并沿着垂直于所述出液端的方向将力施加到所述储能单元，所述储能单元与所述空腔头内的液体储库连接，并通过致动以自动打开所述可开口端，使得所述可开口端与所述预制出液孔连通，促使液体依次穿过所述可开口端、所述预制出液孔和所述微型装置；
所述传动机构的工作方式为：所述储能单元通过施加压力的方式，能把所述振动单元和液体储库分开，所述储能单元被压缩时，所述振动单元能与所述液体储库相结合，结合后能够带动所述空腔头振动，通过施加预设压力激活振动的方式，使得使用时只能垂直按压，无法在皮肤上滑动。
2.如权利要求1所述的液体定量输送***，其特征在于：所述微型装置刺入皮肤角质层的长度在4微米到2000微米之间。
3.如权利要求1所述的液体定量输送***，其特征在于：所述微型装置为纳米实心微针或者纳米实心微针阵列。
4.如权利要求1所述的液体定量输送***，其特征在于：所述液体储库包括第一储库和第二储库，所述第一储库前端设有所述出液端，所述第二储库与所述第一储库连通。
5.如权利要求1所述的液体定量输送***，其特征在于：在所述塑料件上的中心部位设有一预制出液孔，所述流液槽呈十字形或环形并与所述预制出液孔连通。
6.如权利要求4所述的液体定量输送***，其特征在于：所述第一储库为软性材料制备而成，所述第二储库为硬质材料制备而成，所述第一储库与所述第二储库套设连接。
7.如权利要求4所述的液体定量输送***，其特征在于：所述第一储库为硬质材料制备而成，所述第二储库为软性材料制备而成，所述第一储库与所述第二储库套设连接。
8.如权利要求1所述的液体定量输送***，其特征在于：所述液体为营养液或者药液。
9.如权利要求1所述的液体定量输送***，其特征在于：所述液体储库内容置液体的体积为0.01mL到100mL。
10.如权利要求1所述的液体定量输送***，其特征在于：所述液体的粘度在0.00001Pa到5Pa之间。
11.如权利要求1所述的液体定量输送***，其特征在于：所述动力机构为电机。
12.如权利要求3所述的液体定量输送***，其特征在于：所述储能单元为弹簧。
13.如权利要求3所述的液体定量输送***，其特征在于：所述振动单元为电磁振荡器。
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