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基于MEMS技术的微针阵列注射器研发

   基于MEMS技术的微针阵列注射器研发

        目前, 市场上流行的血糖监测仪与胰岛素注射器的产品主要是采用破坏性取血和注射方式,这类产品使得患者在长时间使用此类设备后对皮肤有较大的破坏作用。而基于微加工工艺技术的无痛微针阵列具有针头微小,对皮肤破坏性小,产品价格低廉,适合于患者长期使用等特点。厦门大学CRX创新技术研究所凭借实力雄厚的微米纳米微加工技术和成熟的CMOS全订制集成电路技术,利用原有研究产品《第一代微电极阵列生物医学传感器系统》中的工作成果,采用微电子机械系统(MEMS)技术研制开发出高密度取样及注射器的三维微型无痛针阵列产品的制作工艺,同时利用CMOS全定制专用集成电路技术设计开发出信号处理器,并以倒装芯片(flip-chip)的绑定技术将MEMS微电极阵列传感器和信号处理器集成在一起。利用此微测量系统为核心器件,开发出一种价格低廉的便携型(大小与手表相当)微型无痛注射器和微型血糖监测仪系统。微型血糖监测仪主要用于糖尿病患者的血糖自我监测。无痛微注射器不仅可用于糖尿病患者长期胰岛素的注射,同时也可用于特殊类的药物摄取,从而实现药物的最佳作用。对于惧怕打针的儿童、小孩和成人都可用无痛微注入器来完成输入药液的目的。该产品的开发具有低投入、高科技与高回报等特点。鉴于国内巨大的人口基数和广大的糖尿病患者市场,该产品投入市场后可创造丰厚的利润。

该领域产品的开发具有低投入、高科技与产品回报率高等特点。缺乏优秀的开发团队和研发设备使得我国在该领域比发达国家要落后很多。针对上述情况和目前国内的市场运营特点,我们的科研队伍组织十几名国内外专家队伍,通过与美国多家科研公司和大学的长期合作,经过三年多的研发,已成功研发出一些基于微型集成系统技术的生物医学测量仪器。本项目是在基于测量神经细胞动作电势信号的微型测量产品基础上借助纳米微米微加工MEMS工艺和全订制超大规模集成电路VLSI等技术对微型血糖检测仪和无痛微型针阵列注射器系统进行深入研发和改进,以推出成型产品并将其市场化。用于药物注射的无痛微针阵列注入器是常规针筒注射器的高科技替代产品。由于使用针筒注射胰岛素的糖尿病患者身上到处都是针眼(糖尿病严重患者每天需要注射3次) ,而利用蚊子口针仿生原理和纳米微米微加工工艺技术研发出的微型针阵列注射器的针头很微小,因而在注射使用时,人体并不觉得刺痛从而实现使用无痛微型针阵列的胰岛素注射过程的生物体最小破坏,进而实现长期非破坏性注射

 

我们利用生物兼容有机高分子材料SU-8以及纳米微米微加工工艺技术所研发的无痛微针阵列注射器具有以下的优势:

1)无痛微针阵列注射器采用微机械电子制作工艺技术,具有针孔微小,注射时不对人体皮肤有任何损伤的特点,因此患者在使用时不会感觉到任何注射伤痛。

2)无痛微针阵列注射器与基于微机械电子制作工艺技术的微型进样泵相结合,可以实现连续型微量药物注射系统,可用于胰岛素依赖型糖尿病病人的长期胰岛素注入使用。

3)该无痛微针阵列注射器采用生物兼容的有机高分子材料,具有生产工艺简单,生物兼容性好,器件加工费用低廉,易于大规模产业化生产等特点。

4)由于该无痛微针阵列注射器具有微量进样的特点,该产品的注射进样精度易于准确控制,因此该产品不仅可用于糖尿病患者的胰岛素注射,也可用于其它对药品需要严格控制剂量或需要长期注射的医疗,从而大幅度降低病人的注射痛苦及其皮肤损伤。

 在本项目中将利用上面提及的微测量系统为核心器件,开发出一种便携型(可手持,大小与手表相当血糖监测仪。该血液测量仪及微型注射器以通用微处理器(Microcontroller)或通用可编程器件(FPGACPLD)为中央控制,以基于MEMSCMOS的集成微测量系统为核心,并提供丰富的基于数字信号处理(DSP)技术的信号处理功能和通用计算机接口(USB 2.0) 。该设备可以长期对人体进行非破坏性的血液监测,并同时可以实现长期注射胰岛素等需要长期服用的慢性药物而并不破坏人体的皮肤组织。为医用非破坏性长期获取病人血液指标提供了廉价,精密,可便携及高数据获取量的监测仪器。以上述测量微系统为核心将微处理器或可编程器件集成为一体,并提供丰富的数字信号处理功能和通用计算机接口的微型血液监测及慢性药物微型无痛注射器在国内属于首次研发。

 

   

 

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