水光微针晶片及其给药装置和适配关系测试方法与流程

本发明涉及微针经皮给药，具体涉及一种具有多个不同孔径微孔以适配不同粘稠度营养液的水光微针晶片及其给药装置和适配关系测试方法。

背景技术：

1、微针经皮给药技术是近年来发展迅速的一种新型给药方式，其通过微米尺度的针状结构刺穿皮肤角质层，在皮肤表面形成微通道，从而将药物或营养液导入皮肤内部，实现高效经皮递送。水光微针晶片是其中一类重要产品，通常由基片和设置于基片上的阵列微针构成，基片上设置有贯穿基片的微孔，营养液通过微孔流通，当微针刺穿皮肤时，营养液通过微孔流入皮肤并渗入毛孔内。

2、现有技术中已公开了包含基片、微针阵列和贯穿微孔的水光微针晶片基础结构。例如，中国发明专利cn108310617a公开了一种可注射微针晶片套件，其基片上设置有微针阵列和用于营养液流通的微孔。

3、然而，现有水光微针晶片普遍存在以下技术问题：

4、市面上的营养液种类繁多，其粘稠度差异极大——从接近水状的低粘稠度精华液（粘度约1-10mpa·s）到凝胶状的高粘稠度玻尿酸原液（粘度可达数百甚至近千mpa·s）。不同粘稠度的营养液在流经相同孔径的微孔时，流动特性截然不同：低粘稠度液体流速过快，容易在皮肤表面形成挂滴和浪费；高粘稠度液体流速过慢甚至无法通过微孔，导致给药效率低下甚至无法使用。

5、现有水光微针晶片的微孔孔径单一，一片晶片仅能适配一种或少数几种粘稠度的营养液。用户如需使用不同粘稠度的产品，必须更换不同孔径规格的晶片，使用不便且成本高昂。更重要的是，在需要同时使用多种不同粘稠度的营养液进行复合治疗时（例如同时使用低粘稠度的小分子精华液和高粘稠度的填充型玻尿酸），现有单一孔径晶片无法满足同时给药的需求。因此，如何使同一片水光微针晶片能够兼容不同粘稠度的营养液，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种水光微针晶片及其给药装置和适配关系测试方法，旨在解决现有水光微针晶片无法兼容不同粘稠度营养液、无法实现多种粘稠度液体同时给药的技术问题。

2、在本发明第一方面，为实现上述目的，本发明提供一种水光微针晶片，所述水光微针晶片包括基片和设置于所述基片上的微针阵列，所述基片上设有多个贯穿所述基片的微孔，所述微孔用于供营养液流通；所述多个微孔中至少有两个微孔的孔径不同，以适配不同粘稠度的营养液。

3、本发明中，所述“粘稠度”是指液体的粘度（viscosity），单位为毫帕·秒（mpa·s）。不同粘稠度的营养液在相同孔径的微孔中具有不同的流量特性——根据哈根-泊肃叶定律（hagen-poiseuille law），牛顿流体在圆管中的体积流量q与管径r的四次方成正比，与液体粘度η成反比。因此，通过设置不同孔径的微孔，可使不同粘稠度的液体在各自适配的微孔中获得适宜的流速和流量，从而实现同一晶片对不同粘稠度营养液的兼容。

4、本发明的水光微针晶片具有以下有益效果：第一，兼容不同粘稠度营养液：通过在基片上设置多个不同孔径的微孔，不同粘稠度的营养液可选择适配的微孔通道——低粘稠度液体流经小孔径微孔，流速可控、出液均匀；高粘稠度液体流经大孔径微孔，流动顺畅、不易堵塞。同一晶片可兼容从水状（约1mpa·s）到凝胶状（可达约867mpa·s）的宽粘稠度范围的营养液。第二，使用场景灵活，兼容性强：用户可根据实际需要选择使用模式。在单腔室模式下，仅连接一个储液腔室，该腔室内可盛装任意粘稠度的营养液，均可通过晶片上相应适配的微孔顺畅出液，无需针对不同粘稠度产品更换不同孔径规格的晶片；在多腔室模式下，不同孔径的微孔可分别连接不同的储液腔室，在同一操作中同时将多种不同粘稠度的营养液导入皮肤，满足复合治疗需求。上述两种模式可根据实际需要灵活切换，极大提升了产品的通用性和用户体验。第三，流量可控、给药均匀：通过合理配置微孔孔径与液体粘稠度的对应关系，使各微孔的出液速率相匹配，避免因流速差异过大导致的部分液体过早出完、部分液体尚未开始的问题，实现多种液体的同步、均匀给药。第四，简化操作、降低成本：用户无需根据不同产品频繁更换晶片，一片晶片即可满足多种使用场景，降低了使用成本和操作复杂度。

5、在上述技术方案的基础上，本发明还可以进行如下改进：

6、在其中一个实施例中，所述多个微孔的孔径范围为0.1mm至3.5mm。该范围涵盖了从极细小微孔（适用于极低粘稠度液体）到较大微孔（适用于高粘稠度液体）的完整区间，能够满足绝大多数水光营养液的给药需求。

7、在其中一个实施例中，所述多个微孔的孔径范围为0.3mm至1.5mm。经实验验证，该孔径范围能够有效适配市面上绝大多数水光营养液的粘稠度范围，是优选的实际应用范围。

8、在其中一个实施例中，所述多个微孔中，最大孔径的微孔与最小孔径的微孔之间的孔径差不小于0.2mm。经实验验证，相邻孔径（差值0.1mm）之间的适配范围存在高度重叠，对不同粘稠度液体的区分效果有限。当孔径差达到0.2mm时，在实验数据中观察到两者适配范围出现明显差异，能够对不同粘稠度液体产生更显著的区分效果。因此，设置孔径差为0.2mm以上的两个微孔是实现‘不同孔径适配不同粘稠度’这一技术效果的优选方式之一。

9、在其中一个实施例中，所述微孔的截面形状为圆形、椭圆形、方形或多边形中的一种或多种。圆形微孔加工工艺成熟、应力集中小；异形微孔可根据特定液体的流动特性进行优化设计，均属于本发明的保护范围。

10、在其中一个实施例中，所述微孔的内壁设有圆角或倒角结构，所述圆角或倒角结构用于引导营养液从所述微孔内壁向微孔出口方向流动。液体从储液腔室流经微孔时，直角边缘会产生额外的流动阻力，形成局部滞留区。圆角或倒角结构使微孔入口和出口处的流道截面逐渐变化，减少了流动阻力，引导营养液顺畅地经微孔流向出口方向，提升了出液效率。

11、在其中一个实施例中，所述微孔贯穿所述基片或所述微针。具体而言，微孔可形成于基片表面无微针覆盖的区域——适用于孔径较大（如≥0.5mm）的情形，避免在微针上开孔削弱微针强度；微孔也可贯穿微针的根部——适用于中等孔径（如0.3-0.5mm）的情形，微针根部较粗，开孔对刺穿性能影响较小，同时缩短营养液从微孔出口到针尖的输送距离；微孔还可贯穿微针的针尖——适用于孔径较小（如＜0.3mm）的情形，针尖尺寸远大于孔径，开孔不影响针尖的锋利度和刺穿能力，同时实现营养液从针尖处直接释放，给药路径最短。上述三种设置方式可根据实际孔径大小和应用需求灵活选择。

12、本发明第二方面，为实现上述目的，本发明提供一种水光微针给药装置，包括：上述水光微针晶片；至少两个储液腔室，设置于所述基片的背面，各所述储液腔室分别与不同孔径的所述微孔连通，用于存储不同粘稠度的营养液。

13、在其中一个实施例中，所述微孔的出液端设置有负压腔，所述负压腔位于所述基片正面与皮肤之间，用于在所述微孔的出液端形成负压环境。

14、在其中一个实施例中，还包括负压泵，所述负压泵通过管路与所述负压腔连通，用于抽吸所述负压腔内的空气以形成负压。

15、本发明第三方面，为实现上述目的，本发明提供一种利用水光微针晶片确定微孔孔径与营养液粘稠度适配关系的测试方法，所述水光微针晶片为前述水光微针晶片，包括以下步骤：提供所述水光微针晶片；准备至少两种不同粘稠度的测试营养液；将所述不同粘稠度的测试营养液分别供给至不同孔径的所述微孔；将所述水光微针晶片的微针阵列按压于测试皮肤表面，使所述微针刺穿所述测试皮肤；分别记录各所述微孔的出液参数，所述出液参数包括液体残留量和出液总时长；根据所述出液参数确定各孔径微孔与不同粘稠度营养液的适配关系：当某一孔径微孔在某一粘稠度测试营养液下的所述出液参数满足预设标准时，判定该孔径与所述粘稠度适配。

16、在其中一个实施例中，所述液体残留量不大于0.5ml，所述出液总时长为2分钟至4分钟；及/或，所述出液参数包括出液加快时间和断流次数；所述预设标准包括：所述出液加快时间为50秒至1分20秒，所述断流次数不大于2次。