[发明专利]具有包括机械响应材料的微针的可穿戴或可插入设备

说明书

本公开涉及一种可穿戴或可插入设备，其允许对生物标志物的持续进行的采样和分析以及自清洁。在各种实施例中，一种装置可以包括：基底(102)，其限定至少一个储存器(104)；以及从所述基底延伸的至少一个微针(106、306、406、506、606、706、806、906)。所述至少一个微针可以限定将至少一个储存器与患者的组织流体耦合的内腔(409、509、609、709、809、909)。在限定所述内腔的所述至少一个微针的内表面上的机械响应材料(670、770、870)可以对各种刺激做出反应以经历各种机械响应，诸如从所述至少一个微针的所述内腔清除流体的一种机械响应，以及将流体吸入到所述至少一个微针的所述内腔中的另一种机械响应。

技术领域

本公开总体上涉及可穿戴或可插入设备用于对生物标志物的测量和/或对药物的施予的用途。更具体地但非排他性地，本文中公开的各种装置、方法和系统涉及具有机械响应材料的微针，所述机械响应材料对刺激做出反应以从微针清除流体或将流体吸入微针中。

背景技术

超滤是一种普遍使用的临床技术，其中，从样本基质排除造成不良传感器性能的大分子。常规的超滤通常通过使用商业滤膜来完成。这些滤膜通常类似于用于血液透析和血液滤过的过滤器以及离体使用的过滤器。可商购的滤膜被设计用于短期血液透析、血液滤过和/或超滤，并且这些可商购的过滤器具有相对异质的多孔结构。例如，已经开发了各种各样的膜(例如，聚砜、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯和聚(乙烯)乙二醇共(聚合物)、聚酰胺、纤维素、聚四氟乙烯膜以及纺成或织成相互连接的垫状结构的聚合物纤维)以促进水流的快速以及小分子和大分子的通过来进行短期血液透析、血液滤过和超滤。这些膜可能在短时间内表现良好，但由于蛋白质、细胞、血小板和血栓形成的粘附而可能形成阻塞性通路，使这些膜对于目标生物标志物的长期监测是不利的。

通常，生物标志物是可以在体内测量并影响、诊断或预测结果或疾病的发生率的物质、结构或过程产物。可以将生物标记物分类成各种不同的类别：1)筛选生物标记物，识别形成疾病的风险的生物标记物；2)诊断生物标志物，识别(或排除)疾病的生物标志物；3)预后生物标志物，预测疾病进展的生物标志物；4)药效学生物标志物，检查药理反应的生物标志物；5)监测疾病活动和对干预的临床反应的生物标志物；以及6)严重性生物标志物，其可以在临床试验中用作替代终点。生物标志物的一些非限制性示例包括细胞因子和白介素、电解质、酮、甘油三酸酯、胰岛素、葡萄糖、胆固醇、皮质醇、维生素、抗氧化剂、活性氧、用于癌症和抗癌治疗的标志物、循环肿瘤细胞、特定药物的标志物、微核糖核酸(miRNA)等。对生物标志物的长期监测可能与诊断或预后生物标志物特别相关(例如，对糖尿病患者内的胰岛素水平的长期监测)。

可植入多孔导管已经被提出用于长期监测，并且可以克服与传统滤膜相关联的一些问题。例如，这些建议包括使用可植入的微型泵，因此完全消除对样本收集设备(其可能堵塞)的需要。然而，作为植入设备的性质使这些提出的设备具有侵入性。可穿戴设备的使用越来越多，并且在临床环境和家庭监测中都越来越多地被接受。可以监测来自可穿戴或可插入设备的读数，然后可以将其用于调整人们的生活方式和/或药物。本领域中需要一种微创的、皮肤上的、可穿戴装置和方法，用于从样本基质中长期过滤大分子并监测目标生物标志物。

用于检测和分析生物标志物的可插入物和/或贴片(例如，电子纹身)需要以这样的方式被设计：使得在整个分析过程中适当地输送要被分析的体液。例如，这包括以下需要：抽取体液(例如，经由微针)、清洗检测表面/腔室以及清空分析回路(例如，清空微针，为下一分析阶段做准备)。通常通过使用设备内部的微型泵或通过利用毛细管力来实现这种设备内部的流体输送。然而，在设备内部使用微型泵通常带来以下缺点：通常，所有微针都同时被激活。并且，虽然这些泵不大，但是可穿戴(并且特别是可插入)设备中的空间有限，这使得对大量这种泵的使用代价过高。

发明内容