[发明专利]微流体装置和制造

说明书

描述了用于批量制造新型微流体装置的方法。微流体装置可以包括具有开口通道的微型针的阵列，开口通道与位于支撑微型针的基板内的多个贮液器流体连通。微型针被构造成充分刺穿皮肤，以对体液进行收集或取样并且将体液传送到贮液器。微型针还可将药物传递到皮肤中或皮肤下方。

技术领域

本发明涉及微流体装置的领域。具体地，本发明涉及用于刺入表皮层并且将流体传递到人类或动物身体或者从人类或动物身体取样流体的微型针。本发明还涉及：贴片或微流体装置，其包括用于传递体液的微型针的阵列；和制造微型针和贴片或微流体装置的方法。

背景技术

长久以来，从身体汲取流体并且将流体和药物引入身体内被用作治疗和诊断动物和人类二者体内的身体状况的惯例。通常，用皮下注射针或类似的导管装置来进行这些过程。

存在与皮下注射针关联的许多不足，尤其是被注射时的疼痛体验，疼痛体验在不舒服至极端疼痛之间变动。恐针可造成并发症：诸如末梢血管收缩的生理反应或使患者坐立不安或斗志变差的物理反应。

期望当与身体进行流体传递(进出身体)时减少患者感觉到的疼痛感。然而，更严重的不足是使用皮下注射针来执行过程所需的操作人员的技术水平。保证和确保获得具有必要训练水平的人员会为医疗实践带来资源负担和预算约束。在最差的情况下，可能妨碍患者接收必要的治疗。

对于某些患者(特别是婴儿、儿童和老年人)，可存在一系列与使用皮下注射针关联的静脉通路并发症，例如，静脉变脆、静脉可视性和可触知性、低血压、血容不足、末梢血管收缩、淤痕性或受损静脉和静脉转动，从而造成穿刺困难。

诸如机器加工或蚀刻的减成制造方法有物理限制，所述物理限制使所述制造方法应用限于制造微型针和微流体医疗装置。这些物理限制意指微流体装置内的进行皮肤穿刺和流体运送所需的一些而并非所有几何特征被批量制作，这是经济的。化学湿蚀刻(Yun,S.-S.,A.Jae-Yong,M.Seung-Hwan和L.Jong-Hyun.In-plane microneedle chipfabricated by crystalline wet etching of(110)silicon wafer.in Solid-StateSensors,Actuators and Microsystems Conference,2009.TRANSDUCERS2009.International.2009)、深反应离子蚀刻(Wilke,N.,A.Mulcahy,S.R.Ye和A.Morrissey，Process optimization and characterization of silicon microneedlesfabricated by wet etch technology.Microelectronics Journal,2005.36(7):p.650-656)、表面/体微加工(Izumi,H.和S.Aoyagi，Novel fabrication method for longsilicon microneedles with three-dimensional sharp tips and complicated shankshapes by isotropic dry etching.IEEJ Transactions on Electrical andElectronic Engineering,2007.2(3):p.328-334)、激光打孔(Parker,E.R.,M.P.Rao,K.L.Turner,C.D.Meinhart,and N.C.MacDonald,Bulk Micromachined Titanium Microneedles.Microelectromechanical Systems,Journal of,2007.16(2):p.289-295)和拉延光刻技术(Lee,K.and H.Jung,Drawing lithography for microneedles:A review offundamentals and biomedical applications.Biomaterials,2012.33(30):p.7309-7326；和Xiang,Z.L.,H.Wang,A.Pant,G.Pastorin和C.Lee的Development of verticalSU-8 microneedles for transdermal drug delivery by double drawing lithographytechnology Biomicrofluidics,2013.7(6)缺少用理论计算机辅助图来准确制造三维微流体装置的精度。例如，可使用各向同性和各向异性(波希法)深反应离子蚀刻(DRIE)处理来蚀刻高密度纳米凸起阵列(Jenkins,D.,S.Corrie,C.Flaim和M.Kendall,High densityand high aspect ratio solid micro-nanoprojection arrays for targeted skinvaccine delivery and specific antibody extraction.RSC Advances,2012.2(8):p.3490-3495)，但没有供流体在真皮和微型医疗装置之间传递以便收集和/或分析的微流体通道。另外，DRIE不适于制造具有侧通道的较长微型针(300微米高度/长度)(FarajiRad,Z.,Microneedles Fabrication for Subcutaneous Fluid Sampling and DrugDelivery,in Graduate School of Biomedical Engineering.2015,University of NewSouth Wales:Sydney.p.181)。长度小于300微米的微型针会由于穿刺深度不够而不适于收集体液。