TWI776219B - 一種具梯度濃度結構之材料的配方、結構及其應用 - Google Patents
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Abstract
一種具梯度濃度結構之材料，其包含自外層向內部網絡狀結構所產生由高至低的網絡濃度梯度，所選用的材料包含第一、第二天然高分子凝膠劑、濕潤保濕劑、交聯劑溶液等成分；透過配方與製程調整，使得本發明的具梯度濃度結構之材料具有柔軟特性，作為醫用敷料可服貼於不規則的傷口，以具有表面濃度梯度可使傷口滲液於特定方向吸收，達到滲液管理、感染控制與降低傷口二次傷害與疼痛感的功能。此外，本發明的加工方法簡單便利，有助於快速導入產業發展與應用，成本低廉又具有高利用價值，所選用材料皆環境友善，廢棄品不會造成環境污染。
Description
本發明是有關於一種具梯度濃度結構的材料，特別是一種具有梯度濃度結構的凝膠材料之配方、其所形成的結構以及其應用。
本發明的具有梯度濃度的材料首先應用於醫學臨床上傷口照護材料，例如覆蓋材、敷料等等，並且以下將以此為首要技術加以說明與解析，但本發明所提供的具有梯度濃度的材料並不僅侷限於此單一應用，其他相同或近似的技術手段與應用範疇都涵蓋於本發明所宣稱的範圍內。
傷口照護上主要可分為乾式傷口護理與濕式傷口護理兩大方面。乾式傷口護理可例如使用一般傳統紗布、OK繃等乾式覆蓋材進行傷口覆蓋與調理，雖然此種乾式覆蓋材重量輕且含水分低易於儲存與運輸，但過於乾燥的環境會讓傷口結痂，反而阻礙細胞生長、遷移與組織修復，降低傷口復原的速度甚至留下疤痕。
目前主流的傷口照護逐漸自乾式傷口護理轉向濕式傷口護理，透過具有親水性敷料成分，維持傷口於含水量較高、較為濕潤的環境，反而能夠促進細胞生長、遷徙與組織癒合，更可能減少疤痕的產生。然而，目前濕式傷口護理的缺點在於濕式覆蓋材很大機率會同時覆蓋傷口患處以及周圍正常皮膚，而正常皮膚長時間處於濕潤的環境下，反而容易因為浸潤變得脆弱，當撕除該濕式覆蓋材的同時，脆弱的周邊皮膚可能被撕除(Skin Tear)而導致傷口範圍擴大或二次傷害的問題，間接增加傷口復原的其間。有鑑於此，目前缺少一種醫療用濕式敷料能夠改善前揭乾式與濕式傷口護理所面臨的問題。
為了解決上述既有乾式傷口護理以及濕式傷口護理可能導致的傷口癒合速度減慢、周圍正常皮膚的傷害或傷口因更換敷料撕除而擴大等種種問題。本發明提供一種具梯度濃度結構之材料及其應用，能夠改善前揭技術窘境或至少提供了一種能夠替代的技術方案。
本發明第一種發明概念是一種具梯度濃度結構之材料，其包含：
一第一天然高分子凝膠劑 20-40 wt%；
一第二天然高分子凝膠劑 20-40 wt%；
一濕潤保濕劑 0.5-6.5 wt%；
一交聯劑溶液 33.5-39.5 wt%，該交聯劑溶液中包含一交聯劑與一溶劑，其濃度為1-20%；以及
該第一天然高分子凝膠劑、該第二天然高分子凝膠劑與該濕潤保濕劑係先相互混合後，再與該交聯劑溶液混合後形成該具梯度濃度結構之材料。
其中：該第一天然高分子凝膠劑包含纖維素類、澱粉類或殼聚醣類材料；該第二天然高分子凝膠劑包含纖維素類、澱粉類或殼聚醣類材料；該濕潤保濕劑包含多元醇、透明質酸、乳酸或尿素；以及該交聯劑溶液為氯化金屬鹽類溶液。
較佳地，該第一天然高分子凝膠劑包含羧甲基纖維素；該第二天然高分子凝膠劑包含海藻酸鈉；該濕潤保濕劑包含甘油；以及該交聯劑溶液為氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣或氯化鎂溶液。
本發明第二發明概念是一種包含具梯度濃度結構之材料的結構，其為塊狀並依序包含：一外層、設於於該外層上的一網絡狀結構，自該外層向該網絡狀結構產生由高至低的網絡濃度梯度；該具梯度濃度結構包含一具梯度濃度結構之材料，該具梯度濃度結構之材料包含：一第一天然高分子凝膠劑 20-40 wt%；一第二天然高分子凝膠劑 20-40 wt%；一濕潤保濕劑 0.5-6.5 wt%；一交聯劑溶液 33.5-39.5 wt%，該交聯劑溶液中包含一交聯劑與一溶劑，其濃度為1-20%；以及該第一天然高分子凝膠劑、該第二天然高分子凝膠劑與該濕潤保濕劑係先相互混合後，再與該交聯劑溶液混合後定型形成該具梯度濃度結構。
其中：該外層為殼狀將該網絡結構包覆於其內。
其中，該第一天然高分子凝膠劑包含羧甲基纖維素；該第二天然高分子凝膠劑包含海藻酸鈉；該濕潤保濕劑包含甘油；以及該交聯劑溶液為氯化鈣溶液。
其中：該具梯度濃度結構為塊狀型態、片狀型態、柱狀型態、盤狀型態、圓球狀型態或椎狀型態。
本發明其它發明概念是提供了包含前述具梯度濃度結構之材料的結構的一種敷料與一種導電材料。
藉由上述說明可知，本發明具有以下優點與有利功效：
1. 本發明透過配方與製程步驟的調整製得柔軟的具梯度濃度結構之材料與結構。本發明作為醫用覆蓋材或敷料使用時，可服貼於不規則或適應於人體區幹曲面的傷口床，透過本發明材料具有表面濃度梯度特性，促使傷口滲液於特定方向吸收，例如本發明的濃度梯度設計為自結構表面濃度高往結構內部濃度低，且以傷口床平面垂直方向設計下，即可將滲液於傷口床垂直方向外吸收，且不會向橫向水平面擴散，能夠避免積液浸潤到周邊正常皮膚，達到滲液管理的功能，換敷料時可以避免周邊正常皮膚被撕除(Skin tear)所造成的傷口擴大或二次傷害的問題。
2. 本發明因具備柔軟特性，對於較為平整的傷口也可依據傷口形狀與大小進行裁切，得到最適形的傷口覆蓋與照護。
3. 本發明的該具梯度濃度結構為凝膠或半固體狀態，且柔軟可彎曲，不僅可直接適配於需求可撓性產品上，材料本身屬於半固態凝膠，可降低使用液態電解液的使用需求，避免環境污染，在表面梯度濃度特性上，除了具備低電阻的效果，也可使電荷或電流轉換具傳導方向性，搭配保濕、吸水與水分不易散失的平衡控制，提供電極、電解質等導電材料領域界面上維持電荷平衡與穩定性。本發明成品的靈活度更特別在展現於醫電領域，低電阻特性可讓檢測或量測訊號雜訊影響降低，又成品具可撓與柔軟性，可配合醫電裝置的需求制訂特殊外型。此外，本發明結構製得的加工方法簡單且便利，有助於快速導入產業中發展與應用，成本費用低廉但又具有高利用價值，且本發明所選用的材料皆為環境友善材料，廢棄品不會造成環境污染或負擔。
為了能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如下。
《具梯度濃度結構之材料的配方較佳實施例》
本發明的第一種發明概念是一種具梯度濃度結構之材料的配方，其中包含：
一第一天然高分子凝膠劑 20-40 wt%；
一第二天然高分子凝膠劑 20-40 wt%；
一濕潤保濕劑 0.5-6.5 wt%；
一交聯劑溶液 33.5-39.5 wt%，該交聯劑溶液中包含一交聯劑與一溶劑，其濃度為1-20%；
請參考圖1，該第一天然高分子凝膠劑、該第二天然高分子凝膠劑與該濕潤保濕劑係先相互混合後，再與該交聯劑溶液混合後以形成本發明所述的該具梯度濃度結構之材料。
其中，本發明此一實施例的所使用的天然高分子凝膠劑包含纖維素類、澱粉類或殼聚醣類材料，例如該第一天然高分子凝膠劑可以是羧甲基纖維素(CMC)，該第二天然高分子凝膠劑可以是海藻酸鈉；該濕潤保濕劑包含多元醇類、透明質酸、乳酸或尿素，該多元醇類包含甘油，其一作用為可使前述天然高分子凝膠劑的含量提高，並提供本發明產品水分不會快速散去，達到吸水、保濕功效；以及該交聯劑溶液為氯化金屬鹽類溶液，包含氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣或氯化鎂溶液，即該交聯劑為氯化金屬鹽類，該溶劑為水或適配的溶劑所形成之該交聯劑溶液。
本發明前述該第一天然高分子凝膠劑、該第二天然高分子凝膠劑與該濕潤保濕劑先相互混合的目的，在於使的此些成分能夠先形成一個較大的前驅聚合物網絡，且過程中並不產生溶脹現象，接著再與該交聯劑溶液混合後，能夠使交聯的反應過程較為緩慢，自外層向內核逐步架接構成緻密的網絡結構。
《具梯度濃度結構之材料的結構較佳實施例》
請參考圖2，本發明的第二個發明概念是將上述的該具梯度濃度結構之材料形成一具梯度濃度結構10，於本實施中其類似於核殼狀結構，主要是該第一天然高分子凝膠劑、該第二天然高分子凝膠劑與該濕潤保濕劑係先相互混合後，再與該交聯劑溶液混合並倒入模具中加以定型所得。該具梯度濃度結構10可以是任何塊狀型態、片狀型態、柱狀型態、盤狀型態、圓球狀型態或椎狀型態等，其結構上自表層向內包含一外包膜層11以及包覆於該外包膜層11內部的一網絡狀結構13，較佳地，自該外包膜層11向內部產生網絡結構的濃度梯度，且該濃度梯度是自表層向內由高而低，或是由密集而逐漸稀疏。
請參考圖3，若為片狀型態時，該具梯度濃度結構10也可以是非對稱之濃度梯度結構設計，可能為單一表面為高濃度結構透過該網絡狀結構13逐漸遞減濃度至另一表面，具有低濃度梯度的該表面依據需求，可能具備也可能不具備該外包膜層11，同樣可視為本發明具有濃度梯度結構的較佳實施例。
本發明的該具梯度濃度結構10因為結構網絡自外向內產生濃度梯度，繼而使的本發明的該具梯度濃度結構10具有彈性，能夠壓縮後回彈，且柔軟又服貼皮膚。該具梯度濃度結構10的該外包膜層11以及其中的該濕潤保濕劑的作用，使得本發明的該具梯度濃度結構10內含的水分不易散失，達到長效保水、保濕的功效，有助於目前濕式敷料的功能體現。
《具梯度濃度結構之材料的應用第一較佳實施例》
請參考圖3、4，該具梯度濃度結構10在本實施例中主要可作為傷口護理使用的敷料、覆蓋材使用，將本發明的該具梯度濃度結構10的具有較高濃度梯度表面覆蓋於一傷口床W上，由於表面具有高濃度梯度的結構，能夠將該傷口床W所滲出的液體、例如組織液、分泌液等向其所在之皮膚水平面垂直向外吸收(如圖4垂直於皮膚水平方向之箭頭示例)，並維持於該網絡狀結構13中，如此即可達到滲液管理且又同時具備吸水、保濕的濕式敷料護理效果，減少換藥次數與感染的機率。又本發明的該具梯度濃度結構10所吸附的組織液、分泌液不會向該網絡狀結構13的橫向方向(或水平於皮膚方向)擴散，如此可以避免所吸收並保持的液體浸潤到該傷口床W周圍的正常皮膚S，換敷料時可以避免周邊正常皮膚被撕除(Skin tear)所造成的傷口擴大或二次傷害的問題。
另一方面，本發明的該具梯度濃度結構10也可設計含有治療或促進治療的功能性成分，藉由濃度梯度的效應，該功能性成分能夠相對於前述組織液或滲液反向地進入該傷口床W中，達到控制釋放與治療或促進治療的效果。
《具梯度濃度結構之材料的應用第二較佳實施例》
該具梯度濃度結構10在本實施例中可作為電容材料、電池材料或電解質材料等導電領域的相關應用，舉例而言，目前穿戴式電子產品或生物感測器所需要的電源來源，例如電池，除了無法具有可撓性的產品外觀與結構設計困境外，其中的電解液以液體形式往往會有漏液而導致電子產品損壞的問題。本發明的該具梯度濃度結構10為凝膠或半固體狀態，且柔軟可彎曲，不僅可直接適配於需求可撓性產品上，材料本身屬於半固態凝膠，可降低使用液態電解液的使用需求，避免環境污染，在表面梯度濃度特性上，除了具備低電阻的效果，也可使電荷或電流轉換具傳導方向性，搭配保濕、吸水與水分不易散失的平衡控制，提供電極、電解質等導電材料領域界面上維持電荷平衡與穩定性。本發明成品的靈活度更特別在展現於醫電領域，低電阻特性可讓檢測或量測訊號雜訊影響降低，又成品具備可撓性與柔軟性，可配合醫電裝置的需求制訂特殊外型。
《具梯度濃度結構之材料的應用第三較佳實施例》
該具梯度濃度結構10在本實施例中主要可作為醫用電極使用，將該具梯度濃度結構10成型為塊材後與感測機台端子結合即可替代既有的凝膠狀導電膠進行感測施做。本發明的該具梯度濃度結構10表面具有皮膚親和性但不具有沾黏性，施做者能夠滑順的將本發明施用於人體皮膚上不產生過度摩擦的問題，更不需要額外在感測完畢後擦拭或清洗的動作，相當方便與實用，當每一次檢測施做完成後，就可將該具梯度濃度結構10取下丟棄，由於其內成分材料都選用具有生物相容性的材質，對於環境不造成傷害。
本發明的該具梯度濃度結構之材料與該具梯度濃度結構10具有皮膚親和性、低電阻、富有彈性、保濕性與吸水性的優勢，本發明的材料不易霉變，常溫就可保存，且材料容易取得成本低，製備方法簡單容易生產，可以很好的替代既有的凝膠狀導電膠相關產品，並導入到皮膚導電相關應用領域中或是其他相同原理的應用範疇。
《確效性測試數據》
本發明利用前述該具梯度濃度結構之材料所製之該具梯度濃度結構10進行以下的物性效能檢測，結果如表1。以下測試數據係利用數個測試樣品，該數個測試樣品中包含該第一天然高分子凝膠劑20-38wt%、該第二天然高分子凝膠劑20-38wt%與該濕潤保濕劑2-6wt%先相互混合後，再與濃度為5-10wt%的該交聯劑溶液混合後進行定型為塊材。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明主張的權利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的申請專利範圍內。
10:具梯度濃度結構
11:外包膜層
13:網絡狀結構
W:傷口床
S:正常皮膚
圖1為本發明具梯度濃度結構之材料配方示意圖。
圖2本發明具梯度濃度結構一較佳實施例示意圖。
圖3本發明具梯度濃度片狀結構一較佳實施例示意圖。
圖4為本發明應用於傷口敷料較佳實施例示意圖。
10:具梯度濃度結構
11:外包膜層
13:網絡狀結構
Claims (11)
- 一種具梯度濃度結構之材料的配方，其包含：一第一天然高分子凝膠劑20-40wt%；一第二天然高分子凝膠劑20-40wt%；一濕潤保濕劑0.5-6.5wt%；一交聯劑溶液33.5-39.5wt%，該交聯劑溶液中包含一交聯劑與一溶劑，其濃度為1-20%；以及該第一天然高分子凝膠劑、該第二天然高分子凝膠劑與該濕潤保濕劑係先相互混合後，再與該交聯劑溶液混合後形成該具梯度濃度結構之材料。
- 如申請專利範圍第1項的包含具梯度濃度結構之材料的配方，其中：該第一天然高分子凝膠劑包含纖維素類、澱粉類或殼聚醣類材料；該第二天然高分子凝膠劑包含纖維素類、澱粉類或殼聚醣類材料；該濕潤保濕劑包含多元醇、透明質酸、乳酸或尿素；以及該交聯劑溶液為氯化金屬鹽類溶液。
- 如申請專利範圍第1或2項的具梯度濃度結構之材料的配方，其中：該第一天然高分子凝膠劑包含羧甲基纖維素；該第二天然高分子凝膠劑包含海藻酸鈉；該濕潤保濕劑包含甘油；以及該交聯劑溶液為氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣或氯化鎂溶液。
- 一種包含具梯度濃度結構之材料的結構，其為塊狀並依序包含：一外層、設於於該外層上的一網絡狀結構，自該外層向該網絡狀結構產生由高至低的網絡濃度梯度； 該具梯度濃度結構包含一具梯度濃度結構之材料，該具梯度濃度結構之材料包含：一第一天然高分子凝膠劑20-40wt%；一第二天然高分子凝膠劑20-40wt%；一濕潤保濕劑0.5-6.5wt%；一交聯劑溶液33.5-39.5wt%，該交聯劑溶液中包含一交聯劑與一溶劑，其濃度為1-20%；以及該第一天然高分子凝膠劑、該第二天然高分子凝膠劑與該濕潤保濕劑係先相互混合後，再與該交聯劑溶液混合後定型形成該具梯度濃度結構。
- 如申請專利範圍第4項的包含具梯度濃度結構之材料的結構，其中：該外層為殼狀將該網絡結構包覆於其內。
- 如申請專利範圍第4或5項的包含具梯度濃度結構之材料的結構，其中：該第一天然高分子凝膠劑包含纖維素類、澱粉類或殼聚醣類材料；該第二天然高分子凝膠劑包含纖維素類、澱粉類或殼聚醣類材料；該濕潤保濕劑包含多元醇、透明質酸、乳酸或尿素；以及該交聯劑溶液為氯化金屬鹽類溶液。
- 如申請專利範圍第6項的包含具梯度濃度結構之材料的結構，其中：該第一天然高分子凝膠劑包含羧甲基纖維素；該第二天然高分子凝膠劑包含海藻酸鈉；該濕潤保濕劑包含甘油；以及該交聯劑溶液為氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣或氯化鎂溶液。
- 如申請專利範圍第4或5項的包含具梯度濃度結構之材料的結構，其中：該具梯度濃度結構為塊狀型態、片狀型態、柱狀型態、盤狀型態、圓球狀型態或椎狀型態。
- 如申請專利範圍第6項的包含具梯度濃度結構之材料的結構，其中：該具梯度濃度結構為塊狀型態、片狀型態、柱狀型態、盤狀型態、圓球狀型態或椎狀型態。
- 一種敷料，其包含如申請專利範圍第4至9項任一項所述之包含具梯度濃度結構之材料的結構。
- 一種導電材料，其包含如申請專利範圍第5至9項任一項所述之包含具梯度濃度結構之材料的結構。
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