[发明专利]一种基于柔性多孔微针的间质液采集装置

权利要求书

1.一种基于柔性多孔微针的间质液采集装置，其特征在于，包括

微针模块，包括两个微针阵列，所述微针阵列包括柔性基板和阵列式分布于柔性基板上用于刺破表皮的多孔微针，每个微针阵列的柔性基板上均设有一个电极板，所述电极板能通过微流道与相应微针阵列上的多孔微针电学相连，其中一个微针阵列的柔性基板上设有间质液收集池；

能量收集模块，基于摩擦原理构建的微拱形摩擦发电机，能通过外力按压产生交流电；

整流模块，基于两个肖特基二极管和与之相连的导电线路构建的整流电路，将拱形摩擦发电机产生的交流电整制成直流电，为微针模块供电；

整流模块输出的负极与用于间质液收集的微针阵列上的电极板相连，正极与另一个微针阵列相连；两个微针阵列贴敷于人体皮肤上后，在两个微针阵列的多孔微针之间创造电泳场，在多孔微针内的微流道中创造电渗流，以电泳效应和电渗流效应驱动离子与间质液的定向输送至微针阵列的间质液收集池内。

2.根据权利要求1所述的间质液采集装置，其特征在于：所述能量收集模块包括拱形的摩擦发电薄膜和将拱形摩擦发电薄膜两端相连具有弹性的连接薄膜，拱形摩擦发电薄膜和连接薄膜的相背侧分别设有导电层和电极。

3.根据权利要求2所述的间质液采集装置，其特征在于：所述摩擦发电薄膜为PDMS薄膜，组成摩擦发电对的连接薄膜为具有弹性的纸膜。

4.根据权利要求3所述的间质液采集装置，其特征在于：所述整流电路为两个肖特基二极管将能量收集模块与微针模块相连，其中，PDMS薄膜上的电极连接肖特基二极管正极，该肖特基二极管的负极与带有间质液收集池的微针阵列的电极板相连；纸膜上的电极与另一个肖特基二极管的负极相连，该肖特基二极管的正极与另一个微针阵列的电极板相连；当能量收集模块所发电电流方向与两个肖特基二极管一致时，两个微针阵列之间产生电流，创造电泳场和电渗流；当能量收集模块所发电电流方向与两个肖特基二极管相反时，肖特基二极管不导通，两个微针阵列之间无电流。从而在两个微针阵列之间产生固定单向直流电流。

5.根据权利要求4所述的间质液采集装置，其特征在于：

所述摩擦发电机制备方法如下：

采用喷墨打印技术在PDMS膜和纸膜背侧分别打印纳米银导电层和电极；

低温烧结后形成低电阻导电结构；

所述肖特基二极管制备方法如下：

采用喷墨打印技术在基体上打印醋酸锌层，氧化后形成氧化锌层；

在氧化锌层上采用喷墨技术打印纳米铂结构和纳米铝结构，形成铂电极和铝电极；

低温烧结后形成低电阻导电结构。

6.根据权利要求2所述的间质液采集装置，其特征在于：所述微针阵列制备方法如下：

(1)根据微针阵列的尺寸和分布制备母模，得到微针模具；

(2)使用表面活性剂处理微针模具表面，便于脱模；

(3)将包含水溶性微粒的浇注材料注入模具中，固化后得到微针阵列体；

(4)采用水洗浸泡去除微针阵列体中的水溶性微粒，得到具有多孔结构的微针阵列。

7.根据权利要求2所述的间质液采集装置，其特征在于：所述柔性多孔微针的表面通过涂覆糖胺聚糖实现刚度强化。

8.根据权利要求7所述的间质液采集装置，其特征在于：所述柔性多孔微针的强化处理方法如下：

在模具或者容器中填充的溶液为20％～30％糖胺聚糖的溶液，将微针阵列插入模具后，在23～25℃、45％～55％湿度环境下干燥48～72小时，得到糖胺聚糖强化处理后的柔性多孔微针。

9.根据权利要求8所述的间质液采集装置，其特征在于：所述微针模具为金字塔式，尖端角为30°。

10.根据权利要求8所述的间质液采集装置，其特征在于：所述水溶性微粒为柠檬酸微粒，所述浇注材料为PDMS。