【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医疗器械及生物医用材料，特别是涉及一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片及其制备方法。
技术介绍
1、相比于传统的口服给药和皮下注射方法，透皮给药是一种温和的无创给药方法，可以减少肝脏的首过代谢作用、药物的副作用和患者的不适。由于人体皮肤角质层的屏蔽作用，药物很难通过自然扩散作用透过人体皮肤。因此，研究学者通过离子电渗、电穿孔、微针、超声、热消融等外部作用辅助药物进入皮肤。其中，离子电渗疗法因其无创、可控和价格低廉的优势，在临床上广泛用于药物透皮递送。
2、离子电渗透皮给药通过外部电场的施加，驱动离子型药物在皮肤中电渗流中移动。长久以来，人们利用外部大型电源转换设备来实现合适的驱动电压和电流。但是，复杂的外部电源设备和线路连接限制了患者的自由移动，并造成一定的心理负担。尽管，可以采用锂电池或者纽扣电池等小型的可移动电源为设备供电实现了器件的可穿戴。但是复杂的电源管理模块需要繁琐操作并给患者穿戴过程造成不适。令人欣慰的是，自供电电源的开发为离子电渗设备提供了新的能量提供策略。摩擦纳米发电机可以从人体运动中收集能量，在离子电渗透皮给药中显示出了一定的潜力。由于需要在运动过程中产生能量，所以电源需要安装于身体运动部位，这就需要导线来将电能引入到病患部位。此外，纳米发电机产生的交流脉冲电信号需要电源转化为直流电，增加了设备复杂性。通过酶促生物燃料电池的方法利用汗液中的葡萄糖、乳酸等来实现能量转化为设备供电是另一种自供电策略。受限制于酶的活性和生物燃料的供应，生物燃料电池不能够提供稳定的电源供应以及长期
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片及其制备方法,以解决现有离子电渗透皮给药设备在距离上要求较高，传输过程能量的损耗大，不能够提供稳定的电源供应以及长期使用，设备结构以及操作复杂的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，它包括柔性电路板和两个电极片，所述柔性电路板上设置有发电模块，所述发电模块的正负两级分别与两个电极片连接，所述发电模块包括湿气发电器阵列，所述湿气发电器阵列包括多个并排并联设置的湿气发电器组，所述湿气发电器组包括多个串联设置的湿气发电器件，所述柔性电路板上设置有多个与湿气发电器件一一对应设置的金属焊盘，所述湿气发电器件包括活性材料、钢网电极和石墨纸电极，所述钢网电极和石墨纸电极分别与活性材料的顶端和底端连接，所述活性材料设置在金属焊盘上，所述钢网电极和石墨纸电极均与金属焊盘连接。
3、更进一步的，所述钢网电极上设置有多孔结构，所述多孔结构设置在钢网电极与活性材料的连接处。
4、更进一步的，所述柔性电路板上设置有与发电模块串联的控制模块，所述控制模块包括四档位开关和控制电路，所述括四档位开关通过控制电路与发电模块连接，所述控制电路包括并联连接的第一档位支路、第二档位支路、第三档位支路和第四档位支路，所述第一档位支路、第二档位支路和第三档位支路均为通路，所述第四档位支路为断路，所述第一档位支路和第二档位支路上分别设置有第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻的电阻大小不同。
5、更进一步的，所述柔性电路板的底部连接有pdms底层，所述pdms底层开设有水汽收集沟道和水汽导出通道，所述水汽收集沟道和水汽导出通道连通，所述pdms底层的中部对称开设有两个水凝胶腔室，所述水凝胶腔室内设置有水凝胶层，所述水凝胶层与电极片连接。
6、更进一步的，所述柔性电路板上开设有多个气体通道，所述多个气体通道围设在湿气发电器件的四周，所述气体通道与水汽导出通道连通。
7、更进一步的，所述柔性电路板的顶部连接有pdms覆盖层。
8、更进一步的，所述柔性电路板的材质为聚酰亚胺。
9、更进一步的，所述石墨纸电极通过导电石墨胶粘贴在金属焊盘上，所述钢网电极通过锡焊的方式与金属焊盘连接。
10、更进一步的，所述活性材料为由聚苯乙烯磺酸和聚乙烯醇结合形成的杂化膜。
11、本专利技术还提供了一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片的制备方法，它包括以下步骤：
12、步骤1：使用光敏树脂3d打印模具制备pdms底层所需凸模模具；
13、步骤2：然后将pdms预聚物和固化剂以10：1比例彻底混合并浇注在凸模模具上，将真空脱气后的器件放置在80℃干燥箱中固化2h；
14、步骤3：在固化后的pdms底层上放置柔性电路板；
15、步骤4：用掩膜覆盖柔性电路板焊盘区域；
16、步骤5：继续浇筑一层pdms形成pdms覆盖层，待pdms覆盖层固化后去除焊盘区域掩膜；
17、步骤6：将湿气发电机阵列安装在焊盘区域；
18、步骤7：将pdms覆盖层进行在氧等离子体处理，然后将器件按照上下顺序压在一起，放置在80℃热板上键合2h；
19、步骤8：将含有药物的水凝胶层安装在pdms底层的水凝胶腔室内。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、1、本专利技术提供了一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，空气中或者皮肤水蒸气通过钢网电极上的多孔结构进入活性材料，湿气发电器件在湿气的作用下产生电能，电流经由电路施加在水凝胶贴片上，促进水凝胶中药物释放和透皮递送，实现对环境中湿度能量收集并应用于离子电渗透皮给药；
22、2、本专利技术中由于活性材料上层的钢网电极设置有多孔结构，空气中的水蒸气可以通过孔洞进入活性材料，而下层石墨纸电极不能透过水分子，活性材料可以持续的吸收水分子，产生氢离子解离和浓度梯度，因此，恒定的离子扩散可以产生连续的电流输出。本装置无需复杂电源管理模块和运动部件即可实现持续的自供电透皮给药，本专利技术为经皮药物递送提供了一种非侵入治疗方案，为药物深层次递送和皮肤疾病的治疗提供了有效方法；
23、3、本专利技术提供了一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，具有体积小、成本低以及操作简单的特点。
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1.一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：它包括柔性电路板(3)和两个电极片，所述柔性电路板(3)上设置有发电模块，所述发电模块的正负两级分别与两个电极片连接，所述发电模块包括湿气发电器阵列(2)，所述湿气发电器阵列(2)包括多个并排并联设置的湿气发电器组，所述湿气发电器组包括多个串联设置的湿气发电器件，所述柔性电路板(3)上设置有多个与湿气发电器件一一对应设置的金属焊盘(32)，所述湿气发电器件包括活性材料(22)、钢网电极(21)和石墨纸电极(23)，所述钢网电极(21)和石墨纸电极(23)分别与活性材料(22)的顶端和底端连接，所述活性材料(22)设置在金属焊盘(32)上，所述钢网电极(21)和石墨纸电极(23)均与金属焊盘(32)连接。
2.根据权利要求1所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述钢网电极(21)上设置有多孔结构(211)，所述多孔结构(211)设置在钢网电极(21)与活性材料(22)的连接处。
3.根据权利要求1所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于
4.根据权利要求1所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述柔性电路板(3)的底部连接有PDMS底层(4)，所述PDMS底层(4)开设有水汽收集沟道(41)和水汽导出通道(43)，所述水汽收集沟道(41)和水汽导出通道(43)连通，所述PDMS底层(4)的中部对称开设有两个水凝胶腔室(42)，所述水凝胶腔室(42)内设置有水凝胶层(5)，所述水凝胶层(5)与电极片连接。
5.根据权利要求4所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述柔性电路板(3)上开设有多个气体通道(31)，所述多个气体通道(31)围设在湿气发电器件的四周，所述气体通道(31)与水汽导出通道(43)连通。
6.根据权利要求1所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述柔性电路板(3)的顶部连接有PDMS覆盖层(1)。
7.根据权利要求1所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述柔性电路板(3)的材质为聚酰亚胺。
8.根据权利要求2所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述石墨纸电极(23)通过导电石墨胶粘贴在金属焊盘(32)上，所述钢网电极(21)通过锡焊的方式与金属焊盘(32)连接。
9.根据权利要求1所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述活性材料(22)为由聚苯乙烯磺酸和聚乙烯醇结合形成的杂化膜。
10.一种上述权利要求1-9中任一权利要求所述的由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：它包括柔性电路板(3)和两个电极片，所述柔性电路板(3)上设置有发电模块，所述发电模块的正负两级分别与两个电极片连接，所述发电模块包括湿气发电器阵列(2)，所述湿气发电器阵列(2)包括多个并排并联设置的湿气发电器组，所述湿气发电器组包括多个串联设置的湿气发电器件，所述柔性电路板(3)上设置有多个与湿气发电器件一一对应设置的金属焊盘(32)，所述湿气发电器件包括活性材料(22)、钢网电极(21)和石墨纸电极(23)，所述钢网电极(21)和石墨纸电极(23)分别与活性材料(22)的顶端和底端连接，所述活性材料(22)设置在金属焊盘(32)上，所述钢网电极(21)和石墨纸电极(23)均与金属焊盘(32)连接。
2.根据权利要求1所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述钢网电极(21)上设置有多孔结构(211)，所述多孔结构(211)设置在钢网电极(21)与活性材料(22)的连接处。
3.根据权利要求1所述的一种由湿气发电机供电的集成可穿戴透皮离子电渗贴片，其特征在于：所述柔性电路板(3)上设置有与发电模块串联的控制模块，所述控制模块包括四档位开关(33)和控制电路，所述括四档位开关(33)通过控制电路与发电模块连接，所述控制电路包括并联连接的第一档位支路、第二档位支路、第三档位支路和第四档位支路，所述第一档位支路、第二档位支路和第三档位支路均为通路，所述第四档位支路为断路，所述第一档位支路和第二档位支路上分别设置有第一电阻(34)和第二电阻(35)，所述第一电阻(34)和第二电阻(35)的电阻大小不同。
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：任玉坤，葛振友，孙玉冲，张英豪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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