《醫用微針陣列電極磁誘導自組裝成形機理及性能研究》是依託中山大學，由蔣樂倫擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：醫用微針陣列電極磁誘導自組裝成形機理及性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蔣樂倫
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
醫用微針陣列電極(微針電極)是測量人體生理電信號的重要感測元件，但因工藝複雜，易脆斷，穩定性差等問題，至今無法商用。基於此，本項目提出一種新型的微針電極-磁性三棱斜針陣列電極(磁針電極)。磁針電極預期穿刺力小，強度大，精度高，成本低等。項目以磁針電極核心部件-磁針陣列為主要研究對象，創造性地提出了勻強磁場誘導磁流體液滴陣列自組裝成形微針陣列並加熱交聯固化成型的方法。通過顯微可視化技術及理論建模，揭示磁針陣列磁誘導自組裝成形機理，數位化表征多/微尺度結構，掌握主動製造方法。採用有限元建模和實驗驗證方法，分析磁針陣列穿刺皮膚力學過程及其破壞機理，拓撲最佳化微針陣列結構。建立磁針電極-皮膚界面電子離子傳輸機理，探索磁針電極生理電信號及電阻抗特性，建立綜合性能評價體系。最終形成一套完整的磁針電極製造、評價理論體系和加工工藝，在醫用感測領域掌握具有自主智慧財產權的核心技術，為人類健康事業貢獻力量。
結題摘要
微針及微針陣列結構在許多領域具有廣泛的套用，目前關於微針的研究熱點為微針的高效、快速製造及其套用研究。本項目以微針及微針陣列為主要研究對象，以微針製造為關鍵技術，開展了包括微針製造、結構最佳化、工程套用等方面創新性基礎研究工作，建立集微針及微針陣列製造和套用為一體的一套完整研究體系。創新性地提出磁誘導自組裝成形微針技術和牽引磁流變液自組裝成形微針技術，解決了微針製造的難題，實現了微針及多級倒刺微針的高效、快速製造。建立微針陣列穿刺皮膚有限元模型，分析磁針陣列穿刺力學特性和破壞力學性能，為最佳化微針陣列結構提供理論依據。研製出多種柔性微針陣列電極，探索了微針陣列電極在生理電信號測量和皮下多元生物感測領域的研究。提出用金屬注射成型技術和溫度梯度熱壓成形技術製造多孔微針陣列，探索微針陣列在無痛經皮給藥領域的套用，研製出微針陣列藥貼，實現連續自控給藥。基於磁流體自組裝技術研製可彎曲微針陣列摩擦發電機和基於柔性微針的複合發電機，探索微針陣列在機械能收集和自驅動感測等方面的套用。用牽引磁流變液自組裝成形微針技術製備了仿仙人掌針刺結構的倒刺微針，探索仿生針刺結構在仿生集水與液體定向輸運方面的套用。開發了微樣品力學載入實驗系統、牽引磁流變液自組裝成形微針數控制造裝置和攜帶型膀胱尿量監測儀等設備。通過該項目的實施，項目負責人獲 “2018年廣東省科技創新青年拔尖人才”和“2018年珠江科技新星”稱號。在Nano. Energy，ACS. App. Mater. Inter.，Adv. Electron. Mater.，Acta. Biomater，Adv. Mater. Tech.等雜誌發表SCI論文24篇，其中IF＞5的8篇，Q1分區15篇，申請國家發明專利17項，授權專利7項。
