制作微针的方法技术

一种用于通过变温挤出在激光钻孔模具处形成微针阵列的模具组装件。

The Method of Making Microneedles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制作微针的方法
本申请涉及形成通过变温挤出和压印技术形成的微针阵列。
技术介绍
微针对于递送某些治疗剂是有吸引力的。由于用无痛替代方案替换具有针的注射器类型的注射的潜力，这些针作为治疗剂递送的模式可以是特别期望的。与传统的注射器和皮下注射针不同，微针可以几乎无痛，因为它们不穿透到足以接触神经的深度并且仅穿透皮肤的最外层。另外，较浅的穿透也可以减少感染或受伤的风险。微针还可以有助于更精确剂量的治疗剂的递送，这使得能够在治疗中使用较低剂量。用于药物递送的微针的其他优点包括简化的物流(不存在所需的冷链)、患者自行给药的能力(不需要医生、护士，减少人员输送)。除了治疗剂递送、药物递送之外，微针还已被研究用于诊断应用。可以分析通过刺穿的皮肤出来的体液，例如葡萄糖或胰岛素。微针通常需要允许以最低成本进行大规模生产并因此可以实现最短的可能周期时间的制造工艺。为了使模具纹理和形状适当地转印到模制的零件上，可以需要高流动性，尤其是在极高剪切速率下具有低粘度。此外，从生产模具中良好释放对于减少周期时间以提高成本效率是重要的。由其形成的针应表现出良好的强度，以防止在使用期间微针破裂。尽管使用微针存在许多益处并且存在关于形成微针的许多考虑因素，但微针生产仍存在一定的挑战。制备具有一定纵横比的微针以便尖锐的尖端和刀片刺穿皮肤将是有益的。
技术实现思路
本公开的方面涉及一种形成用于微针阵列的模具的方法，该方法包括：通过激光冲击钻孔在带状模具的表面处形成一个或多个凹陷；将带状模具设置在冷淬辊(chillroll)附近，冷淬辊被配置成便于带状模具的热管理；在带状模具处沉积基板；并且在带状模具处将基板变形到一个或多个凹陷中。其他方面涉及一种形成微针阵列的方法，该方法包括：沿着带状模具的一部分引导脉冲激光，以在带状模具的表面处形成一个或多个凹陷；将带状模具设置在冷淬辊附近，冷淬辊被配置成便于带状模具的热管理；当带状模具被设置在冷淬辊附近时，将材料沉积到带状模具的表面上；在材料和带状模具之间的接触点处或接触点附近对带状模具施加热量，其中冷淬辊在施加热量期间操作为散热器；使材料移动到带状模具的凹陷中，从而在材料的表面处形成一个或多个凸起，其中凸起对应于带状模具的凹陷；并将材料从带状模具的表面脱模。附图说明图1提供了示例性类型的压印工艺的描述。图2提供了根据本专利技术的方面的变温压印工艺的示意图。图3提供了用于具有100μm直径的柱形钻孔样品的明视场(brightfield)分析。图4提供了激光冲击钻孔样品的明视场分析。图5提供了用于柱形钻孔和瞄准射击驻波激光的明视场分析。具体实施方式通过参考以下对本公开的详细描述和其中包括的示例，可以更容易地理解本公开。微针可以用于递送治疗剂或抽吸血液，而穿透组织的深度不像传统针那样深。此类微针可以单独使用或作为针阵列使用。通常通过以低成本进行大规模生产来生产针。为了有效地起到治疗剂递送机构或诊断工具的作用，微针必须足够锋利以穿透真皮表面，同时仍保持相对无痛的益处。因此，期望给定的微针生产阵列在形成的微针中表现出某一纵横比，同时形成的针仍然保持其结构完整性和强度。模具组装件及其形成方法可以提供具有期望的不同纵横比的微针阵列，该期望的不同纵横比足以在微针中提供锋利尖端和锋利刃以适当地穿透或切割皮肤。用于形成微针阵列的模具组装件可以包括被配置为形成微针阵列的层压模具部分和基部模具部分，其中微针中的至少一部分的尺寸相对于彼此改变。根据本公开的方面，一种形成微针阵列的方法可以包括沿着带状模具的一部分引导脉冲激光以在带状模具的表面处形成一个或多个凹陷；将带状模具设置在冷淬辊附近，该冷淬辊被配置成便于带状模具的热管理；当带状模具被设置在冷淬辊附近时，将材料沉积到带状模具的表面上；在材料和带状模具之间的接触点处或接触点附近对带状模具施加热量，其中冷淬辊在施加热量期间操作为散热器；使材料移动到带状模具的凹陷中，从而在材料的表面处形成一个或多个凸起，其中凸起对应于带状模具的凹陷；并且将材料从带状模具的表面脱模。在进一步的方面中，一种形成用于微针阵列的模具的方法，该方法包括通过激光冲击钻孔在带状模具的表面处形成多个锥形凹陷。形成的模具可以被耦接到变温模塑设备，以便于形成微针阵列。形成微针阵列可以包括在带状模具的表面处形成多个凹陷的工艺。带状模具可以包括中空柱形基板，其尺寸设计成在其中空内部内接收冷淬辊或冷却辊。作为示例，带辊可以具有约144毫米(mm)的直径和约350mm的表面宽度。带辊可以具有高达约3mm的厚度，以容纳对应于其中形成的微针结构的凹陷。在一个示例中，带状模具的厚度可以是对应于其中形成的微针结构的凹陷深度的约两倍。带状模具的厚度的较大值可能会妨碍带状模具用以装配冷淬辊的足够的可延展性或弯曲。在各个方面，带状模具可以包括金属基板，例如钢，具体地，在约500℃下回火的钢。用于形成带辊的其他示例性材料可以包括铜和锌，以及合金和半合金。通常，带状模具可以包括柔性的材料，该材料与金属镀层相容，和/或可以经受激光钻孔或烧蚀以形成精确的锥形凹陷。带状模具可以具有特定的表面粗糙度(Rmax)，以便在其中形成微针结构。带状模具可以具有约3微米(μm)至约5微米的表面粗糙度。可以使用激光烧蚀或钻孔在带状模具的外表面处形成多个凹陷。激光钻孔可以产生小的(例如，100μm)直径的凹陷、具有高纵横比(深度与直径的比率；该比率大于约10：1)的凹陷以及与表面成浅(10°)角度的凹陷。通过激光钻孔形成的凹陷可以具有对应于针的几何形状的锥形几何形状。激光钻孔可以包括将高功率激光束聚焦到带状模具的表面上。至少一部分激光束可以在带状模具处被吸收；吸收量可以取决于包括带状模具的材料和带状模具的表面的状况。例如，通过吸收高功率(例如，250瓦)并将光束聚焦到100μm至200μm直径产生的高强度(大约107瓦每平方厘米的量级)可能导致加热、熔化和蒸发表面材料。本文所述的激光钻孔可以包括激光冲击钻孔，其中静止激光束和一个或多个脉冲穿透带状模具的表面以形成凹陷。通过冲击钻孔，凹陷直径可以由光束直径和功率水平确定。在各个方面，可以使用脉冲钇铝石榴石(YAG)激光器执行激光冲击钻孔以在带状模具中形成锥形凹陷。激光器可产生直径为约100μm至约300μm并且在约250瓦(W)的平均能量下深度为约300μm至约800μm的光束。例如，激光可以是静止的，如在瞄准射击钻孔中，或是运动的，如在柱形激光冲击钻孔中。通过带状模具形成微针阵列可以通过多个模制工艺来实现，该模制工艺被配置成将材料沉积到带状模具的锥形凹陷中。在各个方面中，带状模具可以装配到或设置在压印工艺的辊处。压印可以用于将纹理或图案赋予许多产品，包括纺织品、纸、合成材料、金属、木材和聚合物材料。在压印工艺中，使基板在压力下与在压印辊上雕刻或以其他方式形成的图案的深度和轮廓一致。压印可以通过使基板通过一个或多个带图案的压印辊来完成，这些压印辊被设置为向基板施加一定的压力和穿透深度。当基板通过压印辊时，一个或多个辊上的图案被赋予到基板上。压印辊上的图案可以是配合的或不配合的。在一对配合的压印辊中，一个辊上的图案可以与第二个或另一个配合的辊上的图案相同或相似地互补或“配合”。非配合的压印辊上的图案与另一个辊上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成用于微针阵列的模具的方法，其包括：通过激光冲击钻孔在带状模具的表面处形成一个或多个凹陷；将所述带状模具设置在冷淬辊附近，所述冷淬辊被配置成便于所述带状模具的热管理；在所述带状模具处沉积基板；以及在所述带状模具处将所述基板变形到一个或多个凹陷中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.31 US 62/452,5571.一种形成用于微针阵列的模具的方法，其包括：通过激光冲击钻孔在带状模具的表面处形成一个或多个凹陷；将所述带状模具设置在冷淬辊附近，所述冷淬辊被配置成便于所述带状模具的热管理；在所述带状模具处沉积基板；以及在所述带状模具处将所述基板变形到一个或多个凹陷中。2.一种形成微针阵列的方法，其包括：沿着带状模具的一部分引导脉冲激光，以在所述带状模具的表面处形成一个或多个凹陷；将所述带状模具设置在冷淬辊附近，所述冷淬辊被配置成便于所述带状模具的热管理；当所述带状模具被设置在冷淬辊附近时，将材料沉积到所述带状模具的表面上；在所述材料和所述带状模具之间的接触点处或接触点附近对所述带状模具施加热量，其中所述冷淬辊在所述施加热量期间操作为散热器；使所述材料移动到所述带状模具的所述凹陷中，从而在所述材料的表面处形成一个或多个凸起，其中所述凸起对应于所述带状模具的所述凹陷；以及将所述材料从所述带状模具的所述表面脱模。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个凹陷的至少一部分是锥形的。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述一个或多个凹陷的至少一部分具有半金字塔形几何形状。5.根据权利要求3-4中任一项所述的方法，其中所述沉积所述材料包括挤出所述材料。6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其中在所述材料的所述表面处形成的所述一个或多个凸起以图案形成。7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述材料的所述表面处形成的所述一个或多个凸起以对应于微针阵列的图案形成。8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，其中在所述材料的所述表面处的所述一个或多个凸起以随机配置形成。9.根据权利要求3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·德布鲁威尔，H·贾斯特，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL