專利名稱：基于納米通道電滲技術(shù)的微型藥物輸送泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于藥物輸送的微泵技術(shù)，特別是關(guān)于一種藥物療法過程中需要的微量、現(xiàn)場藥物輸注的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在臨床治療護理中，藥物進入人體的途徑有口服和注射兩種主要方式?？诜亲畛Ｒ姷姆绞剑诜乃幬锸紫冗M入胃腸，通過胃粘膜、腸道吸收后再進入血液，由血液或其它途徑到達病灶?？诜淼膯栴}是，由于病灶僅僅吸收少量的有效藥物，而為了穩(wěn)定藥效，必須維持血液中一定量的藥物濃度，這樣勢必加大用藥量和增加用藥頻次。同時，未被組織細胞利用的藥物大量通過人體的功能組織，如肝臟、腎臟等處理掉，這樣造成的結(jié)果是1、對正常組織造成損害；2、增加機體耐藥性；3，生物利用度低；4、血藥濃度波動大，峰谷現(xiàn)象明顯。與口服給藥不同，注射給藥時，藥物首先通過靜脈、皮下、肌肉注入人體，進入人體的藥物可以通過血液直接到達病灶。而注射給藥的另一種方式是直接給病灶供藥(靶向給藥)，藥物在病灶直接起效，藥物用量少，可發(fā)揮最好效果且其副作用可以降到最低，對一些特殊病灶的治療具有很大優(yōu)勢。(這里的病灶主要指的是腫瘤、癌變組織、栓堵、局部感染)。
我們經(jīng)常面臨如下一些情況(1)為了避免增加心、肝、腎等器官的負擔(dān)，刺激胃粘膜等副作用，避免藥物全部進入血液系統(tǒng)；(2)為了最大程度地減少藥物的副作用，用藥劑量極少；(3)為了對癥下藥，實現(xiàn)藥量可控的個性化施藥；(4)為了與現(xiàn)有的顯微技術(shù)、放射性植入等技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)創(chuàng)傷小或無痛苦的微量施藥，等等。不難看出，上述情況涉及到一種可控微量、現(xiàn)場藥物輸注的技術(shù)。以癌癥病人放療并需連續(xù)輸注化療病人的治療護理為例，放療期間同時連續(xù)輸注化療(CCIC)可延長化療藥物與腫瘤細胞的作用時間，使更多處于合成期的細胞受到化療藥物的作用，且應(yīng)用時無藥物峰值濃度出現(xiàn)，能降低藥物的血液毒性、有效地減少藥物對人體的副作用。長期以來，護士為患者輸液時使用注射器手工加藥，這種傳統(tǒng)加藥方法耗時、費力、污染機會較多。為快速安全加藥，有使用電子蠕動泵的報道。蠕動泵輸液加藥操作簡便，減少了污染機會，由于臨床靜脈輸液量大，用藥量也隨之增加，傳統(tǒng)的注射器加藥方法，不但增加了護理人員的勞動強度，而且增加了藥液污染的機會，反復(fù)抽吸穿刺，輸液瓶塞易被插壞，碎屑進入藥液，小的微粒隨著液體進入血液循環(huán)，致使患者出現(xiàn)輸液反應(yīng)等并發(fā)癥。電子蠕動泵一次性完成加藥全過程，避免了反復(fù)穿刺瓶塞造成的微粒污染。但電子蠕動泵體積較大，不易便攜，其應(yīng)用范圍受到限制。另外，長期以來人們習(xí)慣于利用機械或者手工動力來驅(qū)動液體的輸送，由于動力驅(qū)動的不穩(wěn)定性，當它用于人體輸液、甚至病灶的微量時，它的不穩(wěn)定性是非常不安全、甚至是有害的。所以，根據(jù)直流電流的可任意微調(diào)、可控制的特點，利用直流電流來驅(qū)動液體傳輸，實現(xiàn)病灶的微量穩(wěn)定給藥，是自上個世紀60年代以來科學(xué)家們夢寐以求的目標；雖然利用微米通道輸送液體已有國內(nèi)外的報道，如CN 01110506.2和CN01134936.0公布的適用于液相色譜、毛細管電色譜和毛細管電泳等領(lǐng)域的電滲流驅(qū)動高壓輸送泵和芯片式微流量電滲泵，它采用內(nèi)徑為1-1000微米的毛細管、填料粒徑為50納米-1000微米，8-26KV電壓驅(qū)動，其輸出流體流量為0.25-0.95微升/分鐘，驅(qū)動電壓高、輸出流量相對較大，不適宜于藥物治療的安全、微量給藥。而利用低壓直流電流做驅(qū)動源、以納米通道(nanochannel)和/或納米間隙(nanointerspace)作為驅(qū)動介質(zhì)而制成的微型藥物輸送泵，進行動物體病灶的微量、穩(wěn)定輸液給藥的技術(shù)和裝置尚無文獻報道和實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于納米通道電滲技術(shù)的微型藥物輸送泵，利用納米通道和納米間隙的電滲輸液技術(shù)，達到藥物療法過程中需要的微量、穩(wěn)定、安全方便、現(xiàn)場藥物輸注的目的。
本發(fā)明采用直流電源電能通過電滲驅(qū)動原理，即在納米通道或納米間隙的顆粒表面帶電的情況下，固-液界面雙電層的擴散層中帶異號電荷的載流在外電場作用下作電滲遷移運動，直接驅(qū)動與帶電的介質(zhì)接觸的流體，完成輸液過程。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于納米通道電滲技術(shù)的微型藥物輸送泵，是由輸液針，直流電源負極，密封環(huán)，直流電源正極，儲藥池，報警器，電池，納米通道束或納米間隙束組成；并且具有如下技術(shù)特征a.納米通道束孔徑或納米間隙束間隙在5-500納米范圍內(nèi)；b.驅(qū)動直流電源電壓3-10伏特；c.輸出流量為0.0-15微升/分鐘，輸出壓強1-1×104帕斯卡；d.不包括輸液針的藥物輸送器的尺寸寬度1-3厘米×厚度1-3厘米×長度1-4厘米。
其中，納米通道束或納米間隙束采用微拉制技術(shù)或/和納米顆粒填充技術(shù)制作而成，特別是由插在玻璃管內(nèi)的刻蝕玻璃棒按照如下方法制成首先將一根刻蝕的玻璃棒插入一個玻璃管中，并在高溫下拉制出整個直徑減小的細絲；然后將這些細絲層疊，再拉伸，進一步減小這些細絲的直徑，至通道或者間隙在200-500納米。最后按照納米通道玻璃絲截面切成薄片并拋光，刻蝕這些切片使之成為有整齊行列的亞微米直徑孔的規(guī)則玻璃矩陣。然后通過附加處理，如用其它電介質(zhì)或半導(dǎo)體材料填充亞微米孔，制成納米通道束或納米間隙束；輸液針的針形導(dǎo)管為內(nèi)徑極細金屬導(dǎo)管，要求輸液針不會引起人體大的異常感覺或不適感，可以直接插入病灶部位，必要時可以連接一段過濾器、排氣管，兩端分別用一次性輸液器塑料管連接；電池通過直流電源負極和直流電源正極供電，提供泵的驅(qū)動動力源，電池以采用電壓為3-10伏特的鈕扣微電池為最佳；密封環(huán)用于密封置于其中的納米通道束或納米間隙束單元；儲藥池的體積為0.5-2毫升，可以根據(jù)需要添加所需藥物(或一次性藥囊)；當儲藥池藥量低于一定藥量時，報警器發(fā)出提示聲。這種采用直徑為5-500納米的納米通道，或等效直徑為5-500納米的納米間隙技術(shù)制成微型電滲輸液泵，由于使用電源電壓安全、輸出流量和輸出壓強小、尺寸小便于攜帶，并且還可以通過控制電壓、納米通道束或納米間隙束的通道特性調(diào)節(jié)流體的輸出壓強和流量，非常適用于微量藥物的現(xiàn)場輸液，尤其淺靜脈穿刺，特別是直接病灶給藥，對于深靜脈穿刺輸液，可以在輸出壓強的范圍內(nèi)，選擇使用較高壓強輸液。
本發(fā)明的微型藥物輸送泵能夠長時間不間斷連續(xù)工作，屬于恒流輸液泵。藥物輸出流量和輸出壓強小，使用安全、輸液安全、便于攜帶，完全達到藥物療法過程中需要的微型化、連續(xù)、恒定流量、微量輸液、安全方便、現(xiàn)場藥物輸注的要求，特別適用于病灶的微量藥物的直接給藥，并具有無噪音、無磨損、節(jié)能、體積小、重量輕等特點。
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1為基于納米通道電滲技術(shù)的微型藥物輸送泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1.輸液針，2.直流電源負極，3.密封環(huán)，4.直流電源正極，5.儲藥池(囊)，6.報警器，7.電池，8.納米通道束或納米間隙束。
具體實施例方式
實施例1首先將一根刻蝕的玻璃棒插入一個玻璃管中，并在高溫下拉制出整個直徑減小的細絲；然后將這些細絲層疊，再拉伸，進一步減小這些細絲的直徑至通道或者間隙在200-500納米。再按照納米通道玻璃絲截面切成薄片并拋光，刻蝕這些切片使之成為有整齊行列的亞微米直徑孔的規(guī)則玻璃矩陣。然后通過附加處理，如用其它電介質(zhì)或半導(dǎo)體材料填充亞微米孔，制成孔徑或間隙在5-500納米范圍內(nèi)的納米通道束或納米間隙束(8)；最后由輸液針(1)，直流電源負極(2)，密封環(huán)(3)，直流電源正極(4)，儲藥池(5)，報警器(6)，電池(7)，納米通道束或納米間隙束(8)組成如圖1所示的基于納米通道電滲技術(shù)的微型藥物輸送泵，必要時在輸液針(1)上連接一段過濾器、排氣管，兩端分別用一次性輸液器塑料管連接。藥物輸送泵的尺寸(不包括輸液針)為寬度2.3厘米×厚度1.5厘米×長度3.1厘米。其中納米通道束或納米間隙束(8)由8片厚度為2毫米的納米通道束或納米間隙束組成，并置于密封環(huán)(3)之間。在儲藥池(5)放置藥物溶液，在直流電源負極(2)和直流電源正極(4)之間，利用電池(7)施加3-6伏特直流電壓，則藥物從輸液針(1)中緩慢而穩(wěn)定地輸出，通過控制電壓控制輸出流量為0.01-5微升/分鐘，輸出壓強為1-1×104帕斯卡。當儲藥池(5)中藥液不足時，報警器(6)報警，添加藥液后，可以長時間不間斷地連續(xù)輸液。
權(quán)利要求
1.一種基于納米通道電滲技術(shù)的微型藥物輸送泵，其特征在于包括輸液針(1)，直流電源負極(2)，密封環(huán)(3)，直流電源正極(4)，儲藥池(5)，報警器(6)，電池(7)，納米通道束或納米間隙束(8)；并且具有如下技術(shù)特征a.納米通道束孔徑或納米間隙束間隙在5-500納米范圍內(nèi)；b.驅(qū)動直流電源電壓3-10伏特；c.輸出流量為0.01-5微升/分鐘，輸出壓強1-1×104帕斯卡；d.不包括輸液針的藥物輸送器的尺寸寬度1-3厘米×厚度1-3厘米×長度1-4厘米
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型藥物輸送泵，其特征在于納米通道束或納米間隙束采用微拉制技術(shù)或/和納米顆粒填充技術(shù)制作而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的微型藥物輸送泵，其特征在于納米通道束或納米間隙束由插在玻璃管內(nèi)的刻蝕玻璃棒，一起反復(fù)微拉至通道或者間隙在200-500納米后，用電解質(zhì)或者半導(dǎo)體材料填充而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型藥物輸送泵，其特征在于該泵用于微量藥物的現(xiàn)場輸液，特別是直接病灶給藥。
全文摘要
一種基于納米通道電滲技術(shù)的微型藥物輸送泵，包括輸液針，直流電源負極，密封環(huán)，直流電源正極，儲藥池，報警器，電池和納米通道束或納米間隙束。利用電池驅(qū)動微泵輸液，具有微量、穩(wěn)定、安全方便、現(xiàn)場藥物輸注等優(yōu)點。主要適用于微流量藥物的現(xiàn)場輸液，特別是直接病灶給藥。
文檔編號A61M5/00GK1654112SQ20041015546
公開日2005年8月17日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者王海龍, 陳令新, 羅會 申請人:羅會