微针系统的驱动结构及微针系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微针系统的驱动结构及微针系统，利用电活性聚合物材料在电压作用下发生应变的性质，将电活性聚合物层和底部电极设置于基材的凹槽结构内，通过电压控制电活性聚合物层的形变，从而改变覆盖在电活性聚合物层之上的上部柔性电极形状，以便挤压储液区域的液体进入微针通孔，达到驱动微泵或微阀等现有的驱动液体进入人体皮肤的效果。由于采用电压驱动电活性聚合物材料产生形变而进行驱动，可以避免由于静电力、氢键、范德华力等作用，易使诸如悬臂梁式微阀等MEMS器件结构与衬底形成牢固接触，从而使微针系统失效的问题。

【技术实现步骤摘要】
微针系统的驱动结构及微针系统
本专利技术涉及生物医学
，尤其涉及一种微针系统的驱动结构及微针系统。
技术介绍
生物微机电系统(Bio-MEMS，Bio-Micro-Electro-MechanicalSystem)是将MEMS技术应用在生物医学领域的技术。其中，微针系统是Bio-MEMS中一个重要研究部分，在胰岛素等的注射上有很好的应用。微针系统等MEMS器件可用于控制药物释放的速率、浓度、时间、以及在人体释放的部位，从而在某段时间内，保持体系中活性制剂维持有效的浓度。目前的微针系统采用机械式的微泵、微阀等结构作为驱动，例如图1为悬臂梁式微阀在开启和关闭状态的示意图，图2为V型阀在开启和关闭状态的示意图。由于静电力、氢键、范德华力等作用，易使诸如悬臂梁式微阀等MEMS器件结构与衬底形成牢固接触，从而使微针系统失效。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种微针系统的驱动结构及微针系统，用以解决现有的微针系统容易失效的问题。因此，本专利技术实施例提供了一种微针系统的驱动结构，包括：基材，所述基材具有凹槽结构；底部电极，所述底部电极位于所述凹槽结构内；电活性聚合物层，所述电活性聚合物层位于所述凹槽结构内且覆盖所述底部电极；所述电活性聚合物层被配置为在电压作用下发生应变；上部柔性电极，所述上部柔性电极覆盖所述电活性聚合物层；所述上部柔性电极和所述底部电极被配置为产生所述电压。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述驱动结构中，所述底部电极为多个，且相互间隔排列。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述驱动结构中，所述上部柔性电极仅覆盖所述凹槽结构。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述驱动结构中，所述上部柔性电极与所述凹槽结构的上表面齐平。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述驱动结构中，所述电活性聚合物层的材料包括：导电聚合物材料。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述驱动结构中，所述电活性聚合物层的材料包括：离子聚合物基金属复合材料。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种微针系统，包括：紧密贴合的微针结构和驱动结构；其中，所述微针结构具有多个微针凸起，各所述微针凸起具有微针通孔；所述驱动结构包括：具有凹槽结构的基材，位于所述凹槽结构内的底部电极，位于所述凹槽结构内且覆盖所述底部电极的电活性聚合物层，覆盖所述电活性聚合物层的上部柔性电极；所述上部柔性电极和所述底部电极被配置为产生电压；所述电活性聚合物层被配置为在所述电压作用下发生应变；所述微针结构的微针通孔和所述驱动结构的凹槽结构之间设置有储液区域。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，包括：所述储液区域为一个，且与各微针通孔导通；或，所述储液区域与各所述微针凸起一一对应，且与对应的微针通孔导通。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，所述凹槽结构为一个或多个，且所述上部柔性电极与所述储液区域邻接。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，位于一个所述凹槽结构的所述底部电极为多个，且相互间隔排列。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，所述凹槽结构为多个时，覆盖各所述电活性聚合物层的所述上部柔性电极为整层设置。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，所述上部柔性电极仅覆盖所述凹槽结构。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，所述上部柔性电极与所述凹槽结构的上表面齐平。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，所述电活性聚合物层的材料包括：导电聚合物材料。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，所述电活性聚合物层的材料包括：离子聚合物基金属复合材料。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述微针系统中，所述微针结构在面向所述驱动结构的一侧具有凹槽，所述储液区域包括所述凹槽。本专利技术实施例的有益效果包括：本专利技术实施例提供的一种微针系统的驱动结构及微针系统，利用电活性聚合物材料在电压作用下发生应变的性质，将电活性聚合物层和底部电极设置于基材的凹槽结构内，通过电压控制电活性聚合物层的形变，从而改变覆盖在电活性聚合物层之上的上部柔性电极形状，以便挤压储液区域的液体进入微针通孔，达到驱动微泵或微阀等现有的驱动液体进入人体皮肤的效果。由于采用电压驱动电活性聚合物材料产生形变而进行驱动，可以避免由于静电力、氢键、范德华力等作用，易使诸如悬臂梁式微阀等MEMS器件结构与衬底形成牢固接触，从而使微针系统失效的问题。附图说明图1为现有技术中的悬臂梁式微阀在开启和关闭状态的示意图；图2为现有技术中的V型阀在开启和关闭状态的示意图；图3a至图3d分别为本专利技术实施例提供的微针系统的驱动结构的结构示意图；图4a和图4b分别为本专利技术实施例提供的驱动结构在工作状态的示意图；图5a至图5g分别为本专利技术实施例提供的微针系统的结构示意图；图6a和图6b分别为本专利技术实施例提供的微针系统在工作状态的示意图；图7为本专利技术实施例提供的微针系统的制作方法流程图；图8a至图8g分别为本专利技术实施例提供的微针系统中微针结构制作过程中的示意图；图9a至图9f分别为本专利技术实施例提供的微针系统中驱动结构制作过程中的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本
技术实现思路
。本专利技术实施例提供的一种用于微针系统的驱动结构，如图3a至图3d所示，包括：基材110，基材110具有凹槽结构111；底部电极120，底部电极120位于凹槽结构111内；电活性聚合物层130，电活性聚合物层130位于凹槽结构111内且覆盖底部电极120；电活性聚合物层130被配置为在电压作用下发生应变；上部柔性电极140，上部柔性电极140覆盖电活性聚合物层130；上部柔性电极140和底部电极120被配置为产生电压。具体地，在本专利技术实施例提供的上述驱动结构中，利用电活性聚合物材料在电压作用下发生应变的性质，将电活性聚合物层130和底部电极120设置于基材110的凹槽结构111内，通过电压控制电活性聚合物层130的形变，从而改变覆盖在电活性聚合物层130之上的上部柔性电极140形状，以便在应用于微针系统时可以挤压储液区域的液体进入微针通孔，达到驱动微泵或微阀等现有的驱动液体进入人体皮肤的效果。由于采用电压驱动电活性聚合物材料产生形变而进行驱动，可以避免由于静电力、氢键、范德华力等作用，易使诸如悬臂梁式微阀等MEMS器件结构与衬底形成牢固接触，从而使微针系统失效的问题。可选地，在本专利技术实施例提供的上述驱动结构中，电活性聚合物层130的材料可以包括：导电聚合物材料。或者，电活性聚合物层130的材料可以包括：离子聚合物基金属复合材料等，这些材料具有在电压控制下发生形变的性质。具体地，导电聚合物的典型驱动电压为1.2V，最大值为10V，典型形变量为2％，最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微针系统的驱动结构，其特征在于，包括：基材，所述基材具有凹槽结构；底部电极，所述底部电极位于所述凹槽结构内；电活性聚合物层，所述电活性聚合物层位于所述凹槽结构内且覆盖所述底部电极；所述电活性聚合物层被配置为在电压作用下发生应变；上部柔性电极，所述上部柔性电极覆盖所述电活性聚合物层；所述上部柔性电极和所述底部电极被配置为产生所述电压。

【技术特征摘要】
1.一种微针系统的驱动结构，其特征在于，包括：基材，所述基材具有凹槽结构；底部电极，所述底部电极位于所述凹槽结构内；电活性聚合物层，所述电活性聚合物层位于所述凹槽结构内且覆盖所述底部电极；所述电活性聚合物层被配置为在电压作用下发生应变；上部柔性电极，所述上部柔性电极覆盖所述电活性聚合物层；所述上部柔性电极和所述底部电极被配置为产生所述电压。2.如权利要求1所述的驱动结构，其特征在于，所述底部电极为多个，且相互间隔排列。3.如权利要求2所述的驱动结构，其特征在于，所述上部柔性电极仅覆盖所述凹槽结构。4.如权利要求3所述的驱动结构，其特征在于，所述上部柔性电极与所述凹槽结构的上表面齐平。5.如权利要求1-4任一项所述的驱动结构，其特征在于，所述电活性聚合物层的材料包括：导电聚合物材料。6.如权利要求1-4任一项所述的驱动结构，其特征在于，所述电活性聚合物层的材料包括：离子聚合物基金属复合材料。7.一种微针系统，其特征在于，包括：紧密贴合的微针结构和驱动结构；其中，所述微针结构具有多个微针凸起，各所述微针凸起具有微针通孔；所述驱动结构包括：具有凹槽结构的基材，位于所述凹槽结构内的底部电极，位于所述凹槽结构内且覆盖所述底部电极的电活性聚合物层，覆盖所述电活性聚合物层的上部柔性电极；所述上部柔性电极和所述底部电极被配置为产生电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志东，周丽佳，周全国，兰荣华，晏荣建，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11