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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610074839.9 (22)申请日 2016.02.02 (71)申请人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路800号 (72)发明人 丁桂甫 刘龙 (74)专利代理机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 31236 代理人 徐红银 郭国中 (51)Int.Cl. A61B 5/151(2006.01) A61B 5/15(2006.01) (54)发明名称 一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置 (57)摘要 本发明提供了一种基于MEMS微针的微创采 。
2、样/注射装置， 包括： 采样微针和执行器， 采样微 针由MEMS工艺制备而成， 包括针杆和底座两部 分， 针杆为实际刺入皮肤部分， 底座结构便于采 样微针与其他部件牢固连接； 执行器内部带有微 量空腔， 前端带有微针底座插槽， 便于牢固固定 采样微针， 微针插槽通过微通道与内空腔相连； 执行器采用带弹性的透明高分子化合物材料制 作， 能够直观观察空腔内液体体积多少， 使用时 挤压空腔进行采样和注射， 无需额外动力。 本发 明能够实现微创、 无痛或者微痛的定量采样与注 射， 相比传统方式显著降低使用者不适感， 同时 操作简单、 快捷， 使用者能够独立完成整个采样/ 注射过程， 便于推广。 权利要。
3、求书1页 说明书4页 附图3页 CN 105748090 A 2016.07.13 CN 105748090 A 1.一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 其特征在于， 包括： 采样微针， 由MEMS工艺制备而成， 包括针杆和底座两部分， 针杆为实际刺入皮肤部分， 底座连接执行器以实现采样微针与执行器牢固的连接； 执行器， 其前端带有底座插槽， 采样微针的底座插入底座插槽， 以实现采样微针与执行 器的牢固固定； 所述执行器的内部带有微量空腔， 所述底座插槽通过微通道与微量空腔相 连， 从而实现采样微针与微量空腔相通； 使用时通过挤压执行器使微量空腔变形实现定量 采样和注射。 2.根据权利。
4、要求1所述的一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 其特征在于， 所述 采样微针为通过MEMS工艺制备的采样微针， 针杆长度500 m-3000 m， 底座长度与执行器带 底座插槽深度一致。 3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 其特征在于， 所述 执行器采用带弹性的透明高分子化合物材料制作， 高分子化合物为弹性透光材质， 便于直 观观察微量空腔内液体容量。 4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 其特征在于， 所述 执行器采用传统高分子化合物成型工艺制作， 同时形成微量空腔、 微通道、 底座插槽。 5.根据权利要求1-4任一项所述。
5、的一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 其特征在 于， 所述微量空腔的形状为圆柱、 椭圆柱、 梭型或方柱。 6.根据权利要求4所述的一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 其特征在于， 所述 微量空腔的容量体积为5 L500 L。 7.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 其特征在 于， 所述执行器的外形为圆柱、 椭圆柱或者方柱， 或者为圆台加圆柱。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 105748090 A 2 一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置 技术领域 0001 本发明涉及医疗器械和生物医学技术领域， 具体的， 涉及一种基于MEM。
6、S微针的微 创采样/注射装置。 背景技术 0002 微量采样/注射在日常生活中广泛存在， 在医学领域尤为常见。 医学领域微量采样 常见人体体液检测， 特别是血液检测。 血液检测能够相对精确提供人体许多重要的生理参 数， 如血糖含量、 血气指数、 血小板数量等。 0003 微量血液采样一般通过末梢采血完成， 整个过程需要先对手指进行按摩和消毒， 随后用针头刺入指腹， 用手挤压手指， 待血液流出后， 先擦去第一部分血液， 待再次流出后 用微量吸管采集血液。 整个过程较为繁琐， 针刺和挤压手指都较大的增加了患者的不适， 受 到排斥， 用微量吸管采集血液容量也不够精确。 同时， 挤压手指和血液直接暴露。
7、在空气中， 对血液成分有较大影响， 影响检测的准确性。 0004 常见的微量注射包括胰岛素、 疫苗注射等， 注射多使用传统一次性注射器， 注射后 注射器内仍残留部分液体， 造成药物浪费。 同时传统注射针头尺寸较大， 将给人造成比较明 显的疼痛感， 注射后的创口较大， 需要细心维护， 避免创口再次出血、 红肿等， 整个过程很难 独自完成。 0005 目前用于微量采样/注射产品中， 部分产品精确度也很高， 如微量注射泵等， 但其 价格相对较高， 不易大量推广和普及， 同时使用的针头相比采样微针， 尺寸显著增大， 造成 的创口、 疼感均更为明显。 另外一些产品， 价格便宜， 对整体采样/注射体验无提。
8、升， 仅部分 提升采样精度。 如： 马荣华.自吸式定量微量采血管： 中国， 201310150193.4.2013-04-23。 其 中提到的微量采血管类似于在采血毛细吸管后增加一气囊， 便于控制毛细吸管采血和释放 的过程， 能在一定程度上增加采血过程的准确性。 但是， 该专利提及的微量采血管仍运用于 末梢采血中， 只能起到血液收集作用， 并不能独立完成整个采血过程， 同时对采血过程中血 液品质和容量精确度提升比较有限， 最重要的是整个采血过程的使用者体验没有改变。 发明内容 0006 本发明的目的是针对现有方法的不足， 提供一种基于MEMS微针的微创采样/注射 装置， 能够实现微创、 无痛或。
9、者微痛的定量采样与注射， 使用时无需额外动力， 操作简单， 完 全独立操作， 便于推广。 0007 为实现上述目的， 本发明采用得技术方案为： 0008 一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 所述装置包括： 0009 采样微针， 由MEMS工艺制备而成， 包括针杆和底座两部分， 针杆为实际刺入皮肤部 分， 底座连接执行器以实现采样微针与执行器牢固的连接； 0010 执行器， 其前端带有底座插槽， 采样微针的底座插入底座插槽， 以实现采样微针与 执行器的牢固固定； 所述执行器的内部带有微量空腔； 底座插槽通过微通道与微量空腔相 说 明 书 1/4 页 3 CN 105748090 A 3 。
10、连， 从而实现采样微针与微量空腔相通。 0011 优选地， 所述采样微针为通过MEMS工艺制备的微针， 针杆长度500 m-3000 m， 底座 长度与执行器带底座插槽深度一致。 0012 优选地， 所述执行器采用带弹性的透明高分子化合物材料制作， 高分子化合物为 弹性透光材质， 便于直观观察微量空腔内液体容量； 使用时通过挤压执行器使微量空腔变 形实现定量采样和注射。 0013 优选地， 所述执行器采用传统高分子化合物成型工艺制作， 同时形成微量空腔、 微 通道、 底座插槽。 0014 更优选地， 所述微量空腔的形状为圆柱、 椭圆柱、 梭型、 方柱； 优选梭型， 梭型微量 空腔在挤压变形时，。
11、 内部空间变化率最大， 空间利用率最高。 0015 更优选地， 所述微量空腔的容量体积为5 L500 L。 0016 优选地， 所述执行器的外形为圆柱、 椭圆柱、 方柱， 或者为圆台加圆柱， 便于使用时 挤压， 使用更为方便。 0017 本发明采用传统高分子化合物成型工艺制作执行器， 同时形成微量空腔、 微通道、 底座插槽， 通过微通道将微量空腔与采样微针连通； 执行器制作完成后， 只需将底座插入底 座插槽并密封， 即可完成整个微量采样/注射装置制作。 使用时， 由于采用的高分子化合物 制作材料为弹性透光材质， 能够直观观察微量空腔内液体体积多少， 通过挤压微量空腔进 行采样和注射， 无需额外。
12、动力， 同时材料为生物兼容的， 保证使用过程安全。 0018 与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果： 0019 本发明创新的将传统高分子化合物成型工艺与采样微针结合， 最终实现微创、 无 痛或者微痛的定量采样/注射。 通过对执行器和内部空腔形状的优化， 进一步提升了执行器 内部空腔空间利用率， 充分保证了采样/注射量的准确性。 整个采样/注射装置操作简单、 稳 定， 过程完全可以单人操作完成， 十分便捷， 利于推广。 附图说明 0020 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述， 本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 0021 图1为本发明实施例的整体结构示意图； 00。
13、22 图2为本发明实施例一采样微针的立体结构示意图； 0023 图3为本发明实施例一执行器的立体结构示意图； 0024 图4为本发明实施例一中执行器的微量空腔剖面图； 0025 图5为本发明实施例二执行器的立体结构示意图； 0026 图中： 1为采样微针， 2为执行器； 0027 1-1为微针针杆， 1-2为微针底座； 0028 2-1为微量空腔， 2-2为微针底座插槽， 2-3为微通道。 具体实施方式 0029 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。 以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明， 但不以任何形式限制本发明。 应当指出的是， 对本领域的普通技术 说 明 书 2/4 。
14、页 4 CN 105748090 A 4 人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进。 这些都属于本发明 的保护范围。 0030 实施例一 0031 如图1所示， 一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 所述装置包括： 采样微针1 和执行器2两个部分， 其中： 0032 如图2所示， 所述采样微针1由微针针杆1-1和微针底座1-2两部分构成， 微针针杆 1-1为实际刺入皮肤部分， 微针底座1-2与执行器2连接以实现采样微针1与执行器2的牢固 连接； 0033 所述采样微针为通过MEMS工艺制备的采样微针， 针杆长度500 m-3000 m， 底座长 度与执行器带底座。
15、插槽深度一致。 0034 如图3所示， 所述执行器2的前端带有微针底座插槽2-2， 采样微针1的微针底座1-2 插入微针底座插槽2-2， 以实现执行器2牢固固定采样微针1； 执行器2的内部带有微量空腔 2-1； 微针底座插槽2-2通过微通道2-3与微量空腔2-1相连。 0035 本实施例中， 所述执行器2采用带弹性的透明高分子化合物材料制作， 能够直观观 察微量空腔2-1内液体体积多少； 使用时挤压微量空腔2-1进行采样和注射， 无需额外动力。 0036 本实施例中， 所述执行器2采用传统高分子化合物成型工艺制作。 制作中， 通过向 设计的模型注入高分子材料， 同时形成微量空腔2-1、 微通道。
16、2-3、 微针底座插槽2-2， 微通道 2-3将微量空腔2-1与采样微针1连通； 0037 所述执行器2的外形为圆柱， 微量空腔2-1的形状为椭圆柱， 其剖面图如图4所示； 微量空腔2-1的容积为5 L； 0038 所述执行器2制作完成后， 将微针底座1-2插入微针底座插槽2-2并密封， 完成整个 微量采样/注射装置制作。 0039 实施例二 0040 一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 所述装置包括： 采样微针1和执行器2两 个部分， 其中： 0041 如图2所示， 所述采样微针1由微针针杆1-1和微针底座1-2两部分构成， 微针针杆 1-1为实际刺入皮肤部分， 针杆1-1长度为15。
17、00 m， 微针底座1-2与执行器2连接以实现采样 微针1与执行器2的牢固连接； 0042 如图5所示， 所述执行器2后端为圆柱、 前端为圆台； 执行器2的内部带有微量空腔 2-1， 使用时挤压微量空腔2-1实现定量采样和注射， 无需额外动力； 执行器2的前端带有微 针底座插槽2-2， 采样微针1的微针底座1-2插入微针底座插槽2-2以实现执行器2牢固固定 采样微针1； 微针底座插槽2-2后有微通道2-3连通执行器2的微量空腔2-1与采样微针1。 0043 本实施例中， 所述采样微针为通过MEMS工艺制备的采样微针， 针杆长度500 m- 3000 m， 底座长度与执行器带底座插槽深度一致。 。
18、0044 本实施例中， 所述执行器2采用弹性的透明高分子化合物材料制作， 能够直观观察 微量空腔2-1内液体体积状况。 0045 本实施例中， 所述执行器2采用传统高分子化合物成型工艺制作， 同时形成微量空 腔2-1、 微通道2-3、 微针底座插槽2-2， 微通道2-3将微量空腔2-1与采样微针1连通； 0046 如图5所示， 所述微量空腔2-1的形状为梭型， 梭型微量空腔2-1便于挤压闭合， 以 说 明 书 3/4 页 5 CN 105748090 A 5 进一步提升执行器2的微量空腔2-1空间利用率， 使采样/注射量更为精准； 所述微量空腔2- 1的容积为500 L； 0047 所述执行器。
19、2制作完成后， 将微针底座1-2插入微针底座插槽2-2并密封， 完成整个 微量采样/注射装置制作。 0048 实施例三 0049 一种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 所述装置包括： 采样微针1和执行器2两 个部分， 所述采样微针1由微针针杆1-1和微针底座1-2两部分构成， 与上述实施例1、 2不同 之处在于： 0050 所述采样微针为通过MEMS工艺制备的采样微针， 针杆长度500 m， 底座长度与执行 器带底座插槽深度一致； 0051 所述微量空腔2-1的形状为椭圆柱； 0052 所述执行器2的外形为方柱； 0053 其他与实施例1或2相同或类似。 0054 实施例四 0055 一。
20、种基于MEMS微针的微创采样/注射装置， 所述装置包括： 采样微针1和执行器2两 个部分， 所述采样微针1由微针针杆1-1和微针底座1-2两部分构成， 与上述实施例1、 2不同 之处在于： 0056 所述采样微针为通过MEMS工艺制备的采样微针， 针杆长度3000 m， 底座长度与执 行器带底座插槽深度一致； 0057 所述微量空腔2-1的形状为方柱； 0058 所述执行器2的外形为圆柱； 0059 其他与实施例1或2相同或类似。 0060 本发明创新的将传统高分子化合物成型工艺与采样微针结合， 完成微创采样/注 射装置制作， 最终实现微创、 无痛或者微痛的定量采样/注射。 采样/注射量准确， 整个采样/ 注射装置操作简单、 稳定， 过程完全可以单人操作完成， 十分便捷， 利于推广。 0061 以上对本发明的具体实施例进行了描述。 需要理解的是， 本发明并不局限于上述 特定实施方式， 本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改， 这并不影 响本发明的实质内容。 说 明 书 4/4 页 6 CN 105748090 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/3 页 7 CN 105748090 A 7 图3 图4 说 明 书 附 图 2/3 页 8 CN 105748090 A 8 图5 说 明 书 附 图 3/3 页 9 CN 105748090 A 9 。