谈述平面用于透皮给药MEMS金属微针技术设计

论文导读：EMS微针的制作工艺36-463.1微针制作案例和材料选择363.2金属同平面实心微针制作工艺流程36-383.3金属同平面空心微针制作工艺流程38-413.4金属异平面微针制作工艺流程41-433.5金属异平面空心微针改善工艺43-453.6本章小结45-46第四章微针的透皮给药测试46-53

4.1电致孔装置设计46-472电脉参数设计47-483电致孔

摘要：传统给药方式是口服给药和静脉注射给药,它们是很方便的给药方式,可以满足大部分药物的需求。但是,这两种给药方式也有各自的缺点。口服给药由于要经过胃肠等消化道,经过新陈代谢作用,很多药物尤其是蛋白质类药物的药效降低;静脉注射给药不仅需要专业人员操作,而且会给病人造成疼痛感,不适用于长期连续给药。为了克服上面陈述的局限性,利用MEMS技术制作的微针用于给药领域,开拓了一种新的给药方式——微针透皮给药,不仅可用于大分子蛋白质类药物给药,而且满足了无痛、微创、连续给药的需求。本论文围绕基于MEMS技术的金属微针展开探讨,主要通过光刻、湿法刻蚀和电镀等工艺制备了同平面微针和异平面微针,主要探讨内容如下:一、设计了不同结构的MEMS微针,并利用有限元浅析软件ANSYS对不同参数如厚度、长度和宽度进行仿真。二、探讨了MEMS微针的制作工艺,采取光刻、溅射、电镀等技术,实现了微针的制作,制作工艺简单,避开了采取昂贵的设备。在制备历程中,采取金属镍作为微针材料。通过转变掩模,制备了不同结构的同平面微针并探讨了同平面微针向异平面微针过渡的案例。采取刻蚀锥坑的策略制备了低成本的异平面中空微针,为了增加微针长度,改善了制备工艺。三、采取同平面实心微针设计了微针电致孔装置,并对鼠皮进行透皮给药测试,确定了最优的电脉参数;最后通过微针致孔的FE-SEM照片浅析了微针孔道的尺寸。仿真结果证明厚度是影响微针承受最大力的最主要因素。制备的微针阵列,同平面微针为楔形,长度420μm,厚度50μm,底部宽度210μm,顶部宽度30μm,微流道宽度50μm。异平面微针为倒四棱台形,底部宽度410μm,壁厚50μm,高度270μm。给药测试证明电致孔策略能够有效增强透皮给药效果,电脉参数为5ms,120V。微针在皮肤上形成的孔道直径约15μm,验证微针的透皮效果。关键词：透皮给药论文MEMS论文微针论文同平面论文异平面论文
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ABSTRACT5-10
第一章 绪论10-24

1.1 微机电系统介绍10

1.2 给药方式10-11

1.3 微针的运用11-12

1.3.1 糖尿病11-12

1.3.2 化学疗法12

1.3.3 接种疫苗12

1.4 微针介绍12-15

1.4.1 微针透皮给药机理12-13

1.4.2 微针分类13-15

1.5 微针的国内外探讨进展15-22

1.5.1 硅异平面实心微针15-16

1.5.2 硅异平面空心微针16-17

1.5.3 硅同平面空心微针17

1.5.4 聚合物异平面实心微针17-18

1.5.5 聚合物异平面空心微针18

1.5.6 金属异平面实心微针18-19

1.5.7 金属同平面空心微针19-20

1.5.8 金属异平面空心微针20-22

1.6 课题探讨目的及内容22-24

第二章 MEMS 微针的设计和仿真24-36

2.1 微针受力浅析24-28

2.

1.1 压力24-25

2.

1.2 压弯力25-26

2.

1.3 横向弯力26

2.

1.4 约束弯力26-27

2.

1.5 剪切力27

2.

1.6 皮肤阻力27-28

2.2 微针结构设计28-31

2.1 同平面微针28-29

2.2 异平面空心微针29-31

2.3 微针力学仿真31-35

2.3.1 镍同平面实心微针仿真31-34

2.3.2 异平面空心微针仿真34-35

2.4 本章小结35-36

第三章 MEMS 微针的制作工艺36-46

3.1 微针制作案例和材料选择36

3.2 金属同平面实心微针制作工艺流程36-38

3.3 金属同平面空心微针制作工艺流程38-41

3.4 金属异平面微针制作工艺流程41-43

3.5 金属异平面空心微针改善工艺43-45

3.6 本章小结45-46

第四章 微针的透皮给药测试46-53

4.1 电致孔装置设计46-47

4.2 电脉参数设计47-48

4.3 电致孔对胰岛素输送效果的增强48-50

4.4 微针致孔测试50-52

4.5 本章小结52-53

第五章 总结与展望53-55
参考文献55-59
致谢59-60
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文、专利60-61