[发明专利]一种基于柔性多孔微针的间质液采集装置

说明书

本发明公开了一种基于柔性多孔微针的间质液采集装置，该装置主要包括能量收集模块、整流模块和微针模块，其中微针模块包括两个带有电极板的柔性多孔微针阵列，其中一个微针阵列上设有间质液收集池，全部电学线路均通过喷墨打印技术制备。本发明利用拱形摩擦发电机在外力作用下产生交流电，经肖特基二极管将其整流为直流电分别施加在两电极板上，从而在两个微针阵列之间形成单向电泳场，在微针内微通道中形成电渗流，驱动离子与间质液的快速定向输送至间质液收集池内，为后续配合酶电极、LC电极等生物信息原位检测技术供应足量间质液。本发明合理配置了各种新型技术和优质材料，极大降低了患者疼痛和检测成本，完成了间质液的快速足量提取。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，涉及一种间质液采集装置，特别涉及一种基于柔性多孔微针的间质液采集装置。

背景技术

随着人民生活水平的提升，糖尿病、甲亢、皮质醇增多症、多卵巢综合征逐渐发展成为常见的慢性疾病之，针对这些慢性病患者，需要对血糖浓度及激素等生理信息进行检测，以精确指导其饮食活动以及用药，大幅降低患者频繁就医带来的社会医疗成本。

微摩擦发电机是一种能量产生器件，基于摩擦起电效应，电极性不同的薄膜材料之间摩擦后，电荷转移使不同材料带不同电性，形成电荷差。在电势差的驱动下，电子在摩擦材料背面的电极之间或者电极与大地之间流动。

作为生物医学工程领域的新兴技术，微针能够以更加温和的方式获取生物信息，其长度通常不超过1mm，直径不超过500μm，因此并不会接触到血管与神经末梢，进而在检测过程中不会造成流血与疼痛。

此外，目前基于抽血化验的检测方式存在患者痛感明显、成本高、检测时间长等问题，并且难以实现血糖浓度、激素浓度原位连续监测。间质液作为生物皮下液体，含有生物当前生理状态的各项信息，通过对间质液的提取及检测，可以快速准确地反应生物体各项生理参数水平。

为了解决上述问题，目前正需要一种合理配置新型技术和先进材料的间质液采集装置，快速汲取足量间质液，以配合酶电极、LC电极等微检测手段实现血糖浓度、激素等原位快速连续监测，满足生物医疗器械领域的要求。

发明内容

针对现有生理信息检测手段患者痛感明显、成本高与无法实现原位连续监测等问题，本发明提出一种基于柔性多孔微针的间质液采集装置，该系统集成了能量收集、整流和微针三个模块，突破了原有材料和工艺的诸多缺点，实现生物体间质液的快速足量提取。

本发明采用的技术方案包括：

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。

所述微针模块，基于PDMS多孔微针构建，采用模造技术制造具有金字塔型、30°尖端角、一定孔隙率的PDMS多孔微针阵列，并对两块微针阵列施加整流模块整制出的直流脉冲电流，以电泳效应和电渗流效应驱动离子与间质液的定向输送，实现间质液样本的快速有效提取。