专利名称:微型透皮贴片的制作方法
技术领域:
本发明主要涉及一种全功能的、独立的、无针头的流体管理系统,通过该系统 可将包括药剂、氧气、营养剂在内的流体注入组织或伤口内,也可将皮肤内的这类流体 吸取出来。本发明尤其涉及一种易操控的微型透皮贴片,所述贴片包括一第一和第二薄 膜,以及设置于所述第一和第二薄膜之间的一个或多个分别可独立运作的弯张换能器, 一与储存器相连接的微型泵,一可选的封装腔室,一可选的反馈传感器,和一微型电子 电路。通过所述微型电子电路可控制微型泵和换能器,使流体及类似物质经由第一薄膜 被注入皮肤或吸取出来。
背景技术:
创伤、疾病以及其他医疗相关病症的有效治疗对于医学从业者来说仍然是一个 挑战。其中,对皮肤疼痛、烧伤、褥疮以及开放性创伤的处理更为困难。当前的常规疗 法对许多开放性创伤通常不起效果,也无法完全治愈。在许多治疗案例中发现,如果伤 口内部或其临近的循环系统遭到了损害,氧气就无法被输送到受损组织中。这种组织细 胞的氧气不足或长时间缺氧,一般被称为组织缺氧,它会减缓或阻断机体的自然愈合进 程。组织缺氧通常会对创口内部及其临近的组织造成永久的、不可恢复的损害,有时可 导致断肢、严重的伤疤或毁容,和/或死亡的发生。如果可以增加受伤区域尤其是皮下部分的氧气含量,便可以加快治疗进程并抵 御细菌侵袭。相关技术包括一系列可以将氧气传输到缺氧的受伤区域的设备及方法。例 如美国专利号为3,157,524、发明人为Artandi、名称为“胶原蛋白海绵的制备”的专利 以及美国专利号为4,320,201、发明人为Berg等人、名称为“制备作为医药和化妆用途 的胶原蛋白海绵的方法”的专利均公开了有关局部胶状药膏的技术。美国专利申请号为 10/637205、发明人为McGrath等人、名称为“增强组织氧化作用的方法”的专利申请公 开了有关对组织进行超氧化处理的技术。美国专利号为4,801,291、发明人为Loori、名称 为“可移动局部高压装置”的专利公开了一种主要在高压室内给病人或指定位置输送氧 气的技术。虽然现有设备和方法可以给创伤区域输送氧气,但现有的设备过于复杂、体 积庞大,存在搬运不便以及使用费时的问题,并且现有的方法是以分子扩散为基础,无 法有效地将氧气输送到缺氧组织中。此外,一些使用过氧化物溶液的局部高压输氧疗法 还会产生可对治疗区域造成进一步损害的自由基。现有技术中还存在一些利用超声波换能器来输送药剂的透皮给药设备和方法。 超声波换能器一般是将电信号转换成可增加皮肤渗透性的声震动,从而实现将流体送入 血液系统或对细胞间液的提取。例如,通过超声波破碎仪可以实现血糖监测以及胰岛素 传输。然而这种传统的透皮给药和提取设备体积过于庞大,不利于方便携带。此外,基 于超声波的传统透皮给药系统会对治疗区域内部的组织造成伤害,从而可导致毛囊的脱 落,皮脂腺的损坏以及皮肤肌肉组织的坏疽。传统的换能器由单个分层的压电陶瓷组件组成,它们在技术上受到该材料的最大应变极限所制约。例如,传统的压电陶瓷如锆钛酸铅陶瓷,其对于多晶材料的最大应 变极限约为0.1%,而对于单晶材料为0.5%。因此,需要寻找一种可替换大批层状结构 的压电陶瓷组件或对其做出改进的有益产品,以产生所需的超声波。对于超声波透皮贴 片,其采用的压电陶瓷不利于微型贴片的方便携带。综上所述显而易见,在现有技术中不包括一个可高效及有效地将流体输入或吸 出活体组织的易操控的透皮贴片,并且使用这种透皮贴片的同时不会对组织造成损害和 刺激。因此,需要提供一种独立的、全功能的透皮贴片,通过该透皮贴片可将营养剂 输入组织内或将组织内的流体吸取出来,同时还可将与贴片直接接触的组织损伤和疼痛 的范围及程度降到最低
发明内容
本发明的目的是提供一种独立的、全功能的透皮贴片,通过该透皮贴片可将营 养剂输入组织内或将组织内的流体吸取出来,同时还可将与贴片直接接触的组织损伤和 疼痛的范围及程度降到最低。所述易操控的微型透皮贴片包含至少一个弯张换能器,一与储存器连接的微型 泵,一第一薄膜,一第二薄膜,以及一与弯张换能器和微型泵电连接的微型电子电路。 所述弯张换能器、微型泵、储存器及微型电子电路被设置在第一薄膜的一侧上,并且被 密封于第一与第二薄膜之间,所述弯张换能器还被进一步密封于一由耐冲击聚氨酯树脂 组成的可选的腔室中。所述弯张换能器及微型泵的一导管与第一薄膜的内表面接触。所 述微型泵在储存器和第一薄膜之间运输液体。所述的每个弯张换能器独立产生可分别进 入活体组织的超声波,从而提高组织的渗透性,使流体可被运送于活体组织和第一薄膜 之间。所述微型电子电路控制微型泵和弯张换能器的功能,以实现在储存器与第一薄膜 之间高效地传输/移走流体或类似物。本发明一实施例中,在第一薄膜边缘、弯张换能器的反面设有一黏合剂,用于 使贴片更容易地黏合到皮肤上。本发明另一实施例中,第一薄膜最好具有可使流体进入或流出微型贴片的单向 或双向通道。本发明又一实施例中,微型贴片可包括一用于检测微型贴片及与其接触的组织 内的一个或多个状态的传感器,通过该传感器可指示流体对组织的伤害或刺激。在本发明再一实施例中,弯张换能器可以将至少两种不同的超声波传入活体组 织并在活体组织的至少一个区域中相互作用,以实现在对组织无伤害和刺激的情况下提 高组织的渗透性。所述弯张换能器可包括一个压电陶瓷驱动元件,该驱动元件可被设置在一个外 架、滚筒、外壳、密封盖或其他几何空间内,用于使驱动元件在一个方向上的横向、轴 向、径向或纵向伸张运动幅度得以变大,与仅仅包括压电陶瓷相比,通过该设置可在另 一方向或最佳方向上获得更大幅度的伸张运动。所述弯张换能器产生的声震动可提高皮 肤的渗透性,实现在不对治疗组织产生伤害和刺激的同时提高对组织的输氧效率。所述 弯张换能器的结构紧凑,因此可容纳于所述微型透皮贴片中。
所述弯张换能器是一种铜钹状的换能器,例如可采用美国专利号为5,729,077、 发明人为Newnham等人、名称为“电活性陶器合成换能器”的专利文件所公开的换能 器,所述弯张换能器利用所述密封盖可增强压电磁盘因电输入信号发生的机械响应。在 典型的铜钹弯张换能器中,压电陶瓷磁盘中的高频径向运动通过一个密封腔可被转换为 低频(20-50kHz)的移位运动。铜钹弯张换能器可利用压电电荷系数d33的叠加扩张以及 d31系数的收缩,所述扩张和收缩由压电陶瓷设备以及金属密封盖的弯张移位所产生,其 中,d33是指每个方向3上的单元字段在方向3上的张力,d31是指每个方向3上的单元字 段在方向1上的张力。所述陶瓷磁盘边缘设有的密封盖使纵向和横向反应可增加所需方 向上的张力,从而得到满足以下等式的有效压电电荷常数(W
权利要求
1.一种用在活体组织上的微型透皮贴片,其特征在于包括(a)一允许流体穿过的可渗透的第一薄膜;(b)一用于存储所述流体的储存器;(c)一用于在所述储存器和所述第一薄膜之间运送流体的微型泵;(d)至少一个可独立产生超声波的弯张换能器,所述超声波可分别进入所述活体组织 并增加所述活体组织的渗透性,以促进所述流体在所述活体组织和所述第一薄膜之间的 传输;以及(e)一个可控制所述至少一个弯张换能器和所述微型泵功能的微型电子电路,所述储 存器、所述微型泵、所述至少一个弯张换能器以及所述微型电子电路被设置在所述第一 薄膜的一侧面上。
2.根据权利要求1所述的微型透皮贴片,其特征在于还包括(f)一设置在所述第一薄膜且位于所述至少一个弯张换能器反面上的黏合剂。
3.根据权利要求1所述的微型透皮贴片,其特征在于还包括(f) 一第二薄膜,所述微型泵、所述储存器、所述至少一个弯张换能器、和所述微型 电子电路被设置在所述第一薄膜与所述第二薄膜之间。
4.根据权利要求1所述的微型透皮贴片,其特征在于还包括 (f) 一用于放置所述至少一个弯张换能器的腔室。
5.根据权利要求1所述的微型透皮贴片,其特征在于所述微型透皮贴片将所述流 体输入所述活体组织中和/或将所述流体从活体组织中移出。
6.根据权利要求1所述的微型透皮贴片,其特征在于至少两个所述弯张换能器将 不同的超声波传入所述活体组织,并在至少一个相互作用区内相互作用。
7.根据权利要求1所述的微型透皮贴片,其特征在于还包括(f) 一传感器,用于监控所述微型透皮贴片或所述活体组织内的至少一个状态,当所 述至少一个状态指示所述活体组织受到损伤或刺激时,调节所述至少一个弯张换能器和/ 或所述微型泵的性能。
8.—种在组织和微型透皮贴片之间输送或抽取流体的方法,所述微型透皮贴片包括 储存器、微型泵、至少一个弯张换能器、薄膜和微型电子电路,其特征在于所述方法包 括步骤(a)启动所述微型泵,使所述流体被运送于所述储存器和所述薄膜之间;(b)启动所述至少一个弯张换能器,使其在创伤区域内分别产生超声波,通过所述超 声波增加所述组织的渗透性;以及(c)在所述薄膜与所述组织之间输送所述流体,所述启动步骤由所述微型电子电路控制。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于大量的所述流体被不间断地抽取或输送。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于所述微型泵具有一个可拆装的装液 筒,用于实现在不对所述储存器、所述微型泵、所述至少一个弯张换能器、所述薄膜、 和/或所述微型电子电路进行调整、移动或重新配置的情况下不断地输送或抽取流体, 所述微型透皮贴片被贴附到所述组织上时所述薄膜可形成一保障流体安全输送的屏障。
11.根据权利要求8所述的方法,其特征在于所述启动步骤在10至100千赫的频率 范围内进行。
12.根据权利要求8所述的方法,其特征在于所述输送步骤包括将所述流体从所述 组织转移到所述微型透皮贴片中,和/或从所述微型透皮贴片转移到所述组织中。
13.根据权利要求8所述的方法,其特征在于所述启动步骤包括将至少两个不同的 超声波传入所述组织中并相互作用,以提升所述微型透皮贴片的性能。
14.根据权利要求8所述的方法,其特征在于还包括步骤(d)感应所述微型透皮贴片和/或所述组织中的状态;以及(e)当所述状态指示所述组织受到损伤或刺激时,调节所述至少一个弯张换能器和/ 或所述微型泵的性能。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于所述状态为流量、压强、温度、电 压、电流、频率、或振幅。
16.根据权利要求8所述的方法,其特征在于通过在一个反馈系统中将一数字控制 变压器和一压电泵调节器相互电连接,结构轻巧紧凑的贴片可实现将所述流体高效地运 输于所述组织和所述薄膜之间、以及所述薄膜和所述储存器之间。
全文摘要
本发明提供一种用在活体组织(19)上的微型透皮贴片(1)。所述微型透皮贴片(1)包括一第一薄膜(9)、一储存器(3)、一微型泵(4)、弯张换能器(2)、一微型电子电路(5)、以及一可选的传感器(27)。所述第一薄膜(9)具可渗透性,从而允许流体(18)单向或双向传输。所述存储器(3)是一个可储存流体(18)的类容器元件,所述流体(18)可被移出或输入组织(19)中。所述微型泵(4)用于在储存器(3)和第一薄膜(9)之间输送流体(18)。所述弯张换能器(2)产生可分别进入组织(19)的超声波(15),使流体(18)可被输送于第一薄膜(9)和组织(19)之间。所述超声波(15)可相互作用,以提升微型贴片(1)的性能。所述微型电子电路(5)可控制弯张换能器(2)和微型泵(4)。所述传感器(27)被嵌入微型贴片(1)中,用于监控温度、压强、或流量,以避免组织(19)受到损害和刺激。
文档编号A61K9/70GK102015025SQ200980104145
公开日2011年4月13日 申请日期2009年2月13日 优先权日2008年2月15日
发明者加雷斯·诺尔斯, 布赖恩·M·帕克, 莫林·L·马尔威希尔 申请人:压电共振概念有限公司