用于涂覆表面的设备和方法技术

技术编号:23153892 阅读:26 留言:0更新日期:2020-01-18 15:16
本发明专利技术涉及一种用于涂覆表面(包括医疗设备的表面),特别是微突出物阵列上的微突出物的涂覆的设备和方法。本发明专利技术还涉及打印头设备及其制造,并且涉及用于制造诸如微突出物阵列的制品以及涂覆微突出物阵列的表面的使用打印头设备的方法。本发明专利技术还涉及使用本发明专利技术的打印头的高吞吐量打印设备。

Equipment and methods for coating surfaces

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于涂覆表面的设备和方法
本专利技术涉及一种用于涂覆表面(包括医疗设备的表面),特别是微突出物阵列上的微突出物的涂覆的设备和方法。本专利技术还涉及打印头设备及其制造,并且涉及用于制造诸如微突出物阵列的制品以及涂覆微突出物阵列的表面的使用打印头设备的方法。本专利技术还涉及使用本专利技术的打印头的高吞吐量打印设备。
技术介绍
本说明书中对任何在先出版物(或从中得到的信息)或者任何已知事物的参考,都不是并且不应当看作,承认或认可或以任何形式暗示在先出版物(或从中得到的信息)或者已知事物形成本专利技术所属领域的公知常识的一部分。近年来,为疫苗或其他目的,已对设计递送药物和其他生物活性材料的新方法做出尝试,这对诸如肌肉注射和皮内注射的施用的惯用途径提供了更方便的和/或增强性能的可选方案。皮内注射的限制包括:健康工作者中通过针刺伤的交叉污染;对针或注射器的注射恐惧症;以及最重要的,由于其相对大的规模和施用方法,针和注射器不能对齐外皮肤层中的关键细胞。这是对用于预防、治疗及监测不治之症的范围的许多现有策略及新兴策略的严重限制。而且由于材料的毒性或由于保存材料的需求(因为生产困难或昂贵),存在减少递送的材料的量的需求。为了解决上文引述的某些问题,微突出物阵列或微针阵列已经用于通过皮肤递送各种材料。例如,WO2005/072630描述了用于向活细胞递送生物活性材料及其他刺激物的设备。设备包括可以穿刺皮肤以便向预定部位递送生物活性材料或刺激物的多个突出物。突出物可以是实心的,并且突出物的递送端设计为使得其可以插入到目标细胞或皮肤上的特定部分中。描述了使用实心的或生物可降解的微突出物和/或微针的其他设备。使用包含微针和/或微突出物的设备的挑战之一是需要涂覆突出物。已经描述了诸如将阵列突降到涂层溶液中或将涂层喷涂到突出物上的各种涂覆技术。例如,Gill和Prausnitz,J.ControlledRelease(2007),117:227-237)描述了通过将微突出物穿过根据微突出物阵列间隔开的突降孔突降至涂覆溶液储液器中来涂覆微突出物。Cormier等人,J.ControlledRelease(2004),97:503-511描述了通过部分地浸入在包含活性化合物和聚山梨醇酯的水溶液中来涂覆微针阵列。WO2009/079712描述了用于通过对微突出物喷涂涂层以及利用气体干燥喷涂溶液来涂覆微突出物阵列的方法。喷墨打印已经用于在许多设备和媒介上沉积药物组分。例如,Wu等人,(1996)J.Control.Release40:77-87描述了制造包含模型药物的设备的喷墨的使用;Radulescu等人(2003)Proc.WinterSymposiumand11thInternationalSymposiumonRecentAdvanceinsDrugDeliverySystems描述了使用压电喷墨打印机制备包含紫杉醇的小直径聚乳酸-共-羟基乙酸共聚物纳米颗粒;Melendez等人(2008)J.Pharm.Sci.97:2619-2636使用喷墨打印机来生产泼尼松龙的固体剂型;Desai等人(2010)Mater.Sci.Eng.B168:127-131使用压电喷墨打印机将包含罗丹明R6G染料的铝酸钠水溶液沉积至氯化钙表面上;Sandler等人(2011)J.Pharm.Sci.100:3386-3395)使用喷墨打印机在多孔纸基底上沉积各种药物化合物;Scoutaris等人(2012)J.Mater.Sci.Mater.Med.23:385-391描述了制造包含两种药剂和两种聚合物的点阵列的喷墨打印的使用。喷墨打印也已经用于在支架上沉积各种药物组分(Tarcha,等人(2007)Ann.Biomed.Eng.35:1791-1799)。目前,压电喷墨打印机已经用于涂覆微针。Boehm等人(2014)MaterialsToday17(5):247-252已描述了涂覆从包含交替的具有咪康唑的甲基乙烯基醚和顺丁烯二酸酐组的可生物降解的酸酐共聚物预备的微针的喷墨打印机的使用。DNA微阵列的散布传统上使用具有持有从多井板拾取小液滴溶液的笔设备的头部以将它们转移并散布置表面上的计算机控制xyz运动工作台而实现。这些散布笔是改造自羽毛式墨水笔的复杂设计。当使用平坦实心表面基底时,笔打印是可靠且可重复的。当使用不均匀的薄膜式基底时,问题可以伴随接触技术出现。当表面区域低于笔或打印笔库内的笔的水平面时,不均匀的基底可以造成错过散布点。如果薄膜过快地吸收散布溶液,散布至薄膜上可以造成不可接受的表面压痕以及不均匀的散布。其他缺点包括对打印的每一散布点的体积控制的范围有限,以及不能在没有散布流体的交叉污染风险的情况下超额打印。所有目前的喷射和打印平台的设计都具有在工作表面上方的可移动台架,这将因为工作表面上方的微粒产生而对无菌制造或GMP制造有害。正压置换是使用注射器系统或阀喷射用于流体的沉积的另一散布方法。在阀喷射技术中,孔口或喷嘴附接至快速地开启和关闭以产生来自加压流的间歇液滴流的螺线管阀。注射器系统从采样井拾取流体,并且然后使用正置换分配流体至基底上。这些系统是高度可靠的,因为对被分配的流体的特性影响力小于对压电微分配的影响。然而,当在它们的较低的体积容量下分配时,这些正压置换微分配系统可以具有较低的重复率。这些系统的低端沉积量在纳升范围内。在按需喷墨压电微分配设备中,流体维持在环境压力下,并且压电换能器用于仅当需要时产生液滴。换能器产生流体中的体积变化,造成压力波。压力波行进至孔口,并且转换为造成液滴从孔口喷出的流体速度。可替换地,压电换能器建立更改孔口处的流体弯月面轮廓的声脉冲。作为非接触打印过程,喷墨分配的精度不受流体如何使基底变湿的影响,如在分配事件期间正压置换或笔转移系统“勾勒”流体至基底上的情况。因此,流体源不会受已经在基底上的流体或受基底材料污染。所以,可以使用不同实际或生物流体超额打印散布点而无交叉污染的风险。最终,使流体的液滴自由飞行超过一毫米或更多的能力允许流体分配至井或其他基底特征中。目前的用于涂覆包括微突出物阵列的医疗设备的喷墨系统使用XYZ台架系统以定位随后在微突出物上递送涂层的单个喷嘴或单独可寻址喷嘴的阵列。打印头扫描跨过涉及打印的每条线路的轴线的加速和减加速的目标基底。由于商业可用的打印头不匹配微突出物阵列的间距,当使用多喷嘴时,打印头必须削去(即,成角度地定位)并且具有关于液滴的喷出的可变调速以利用可用的速度增长。利用单个喷嘴,扫描移动是费时的,并且是耗费涂覆微突出物阵列所需的时间的高至50%的小基底的显著因素。对于现有的喷嘴阵列,可变数据必须用于实现期望的结果,这增大了系统复杂度并且增加了成本。存在对于涂覆包括诸如微突出物阵列的医疗设备基底的基底的,更不昂贵、更不复杂、更准确且高效的新设备和方法的需求。也存在对于是无菌的、使得没有涂覆产品的污染的设备的需求。目前,没有用于分配材料至表面上、已经设计为用于商业药物等级制造的系统。
技术实现思路
本专利技术涉及用于涂覆表面(包括医疗设备的表面),特本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于涂覆基底的设备,包括:/na)压电致动器;/nb)薄膜板;/nc)变形间隙板;/nd)节流器泵送腔室;和/ne)喷嘴板。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 US 62/601,8091.一种用于涂覆基底的设备,包括:
a)压电致动器;
b)薄膜板;
c)变形间隙板;
d)节流器泵送腔室;和
e)喷嘴板。


2.根据权利要求1所述的设备,其中所述压电致动器由信号激活并且可操作地联接至所述薄膜板,使得当所述压电致动器由所述信号激活时,所述薄膜板变形穿过所述变形间隙板,使得所述薄膜板接触所述节流器泵送腔室中的流体,使得所述流体被推动出所述节流器泵送腔室并且通过所述喷嘴板中的多个喷嘴且至所述基底上。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备,其中压电设备接合至所述薄膜板以形成第一子组件,并且其中所述变形间隙板和所述节流器泵送腔室和所述喷嘴板接合在一起以形成第二子组件,并且所述第一子组件和所述第二子组件接合在一起以形成所述设备。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备,其中所述压电致动器是下列中的至少一个:
a)压电堆叠致动器;和
b)压电单晶致动器。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备,还包括包围所述压电致动器、所述薄膜板、所述变形间隙板、所述节流器泵送腔室和所述喷嘴板的壳体。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的设备,其中泵送腔室板包括流体入口和流体出口。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的设备,其中所述泵送腔室板还包括一个或更多个节流器。


8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备,其中所述泵送腔室板还包括一个或更多个空气通气设施。


9.根据权利要求1至8中的任一项所述的设备,其中所述薄膜板的厚度是约或小于100μm。


10.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备,其中所述变形间隙板的厚度为从约20μm至约60μm。


11.根据权利要求1至10中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴板包括喷嘴板孔,流体从所述喷嘴板孔分配。


12.根据权利要求1至11中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴板包括以二维阵列制成的多个喷嘴。


13.根据权利要求12所述的设备,其中所述二维阵列中的所述喷嘴的数量在500至5000之间。


14.根据权利要求12或权利要求13所述的设备,其中每个维度中的喷嘴的数量是相同的。


15.根据权利要求1至14中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴板中的喷嘴之间的间距为从约50至约500微米。


16.根据权利要求1至15中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴板包括通气孔。


17.根据权利要求16所述的设备,其中所述通气孔的直径小于50μm。


18.根据权利要求16至17中的任一项所述的设备,其中所述通气孔不逐渐变细,并且其中所述通气孔产生高流阻。


19.根据权利要求16至18中的任一项所述的设备,其中所述通气孔在直径上小于所述喷嘴孔。


20.根据权利要求1至19中的任一项所述的设备,其中所述设备还包括流体储液器。


21.根据权利要求20所述的设备,其中所述储液器集成至所述设备。


22.根据权利要求20所述的设备,其中所述流体储液器位处于远离所述设备。


23.根据权利要求20至22中的任一项所述的设备,其中所述流体储液器是生物处理袋。


24.根据权利要求1至23中的任一项所述的设备,其中所述设备还包括用于混合流体的工具。


25.根据权利要求24所述的设备,其中所述用于混合流体的工具包括电磁体。


26.一种用于涂覆基底的方法,包括:
a)向泵送腔室提供流体;和,
b)激活压电设备,从而使薄膜板变形穿过变形间隙板,使得所述薄膜板接触所述泵送腔室中的所述流体,并将所述流体推出通过包括多个喷嘴的喷嘴板且至所述基底上。


27.根据权利要求26所述的方法,其中所述基底是微突出物阵列。


28.根据权利要求27所述的方法,其中所述微突出物阵列包括两个或更多个微突出物,并且其中所述流体涂覆一个或更多个微突出物的至少一个部分。


29.根据权利要求28所述的方法,其中所述流体涂覆所述微突出物的上半部。


30.根据权利要求26至29中的任一项所述的方法,其中涂覆流体由流体储液器提供。


31.根据权利要求26至30中的任一项所述的方法,其中所述喷嘴以二维阵列制成。


32.根据权利要求31所述的方法,其中所述二维阵列中的喷嘴的数量在500至5000个喷嘴之间。


33.根据权利要求31或权利要求32所述的方法,其中每个维度中的喷嘴的数量是相同的。


34.根据权利要求26至33中的任一项所述的方法,其中所述喷嘴之间的间距为从约50至约500微米。


35.根据权利要求26至34中的任一项所述的方法,其中每个喷嘴分配约100至1000皮升的流体。


36.根据权利要求26至35中的任一项所述的方法,其中所述喷嘴板中的喷嘴的数量与所述微突出物阵列上的微突出物的数量是相同的。


37.一种用于涂覆基底的设备,包括:
a)泵送腔室,其中容纳有流体;
b)喷嘴板,所述喷嘴板附接至所述泵送腔室,其中所述喷嘴板包括多个用于分配所述流体的喷嘴;
c)薄膜板;和,
d)压电致动器,其中所述致动器挤压薄膜板使得所述流体通过所述喷嘴分配。


38.根据权利要求37所述的设备,其中所述压电致动器是下列中的至少一个:
a)压电堆叠致动器;和
b)压电单晶致动器。


39.根据权利要求37至38中的任一项所述的设备,还包括用于混合所述流体的设备。


40.根据权利要求37至39中的任一项所述的设备,其中所述设备还包括壳体。


41.根据权利要求40所述的设备,其中所述壳体容纳冷却设备。


42.根据权利要求36至41中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴板还包括一个或更多个流体孔口,所述流体由所述流体孔口泵送至所述泵送腔室中。


43.根据权利要求42所述的设备,其中所述喷嘴板具有两个流体孔口。


44.根据权利要求36至43中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴由下列中的至少一个制成:
a)蚀刻硅;和,
b)电铸镍。


45.根据权利要求36至44中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴以二维阵列制成。


46.根据权利要求45所述的设备,其中所述二维阵列中的喷嘴的数量在500至5000之间。


47.根据权利要求45或权利要求46所述的设备,每个维度中的喷嘴的数量是相同的。


48.根据权利要求36至47中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴之间的间距为从约50至约500微米。


49.根据权利要求36至48中的任一项所述的设备,其中每个喷嘴分配约100至1000皮升的流体。


50.根据权利要求36至49中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴被涂覆以增大下列中的至少一个:
a)耐久性;和,
b)疏水性。


51.根据权利要求1至25或36至50中的任一项所述的设备,其中所述流体是生物材料。


52.根据权利要求51所述的设备,其中所述流体是疫苗。


53.根据权利要求1至25或36至52中的任一项所述的设备,其中所述泵送腔室是模塑的。


54.根据权利要求1至25或36至53中的任一项所述的设备,其中所述设备使用预填装溶液预填装。


55.根据权利要求1至25或36至54中的任一项所述的设备,其中所述薄膜板由不锈钢制成。


56.根据权利要求1至25或36至55中的任一项所述的设备,其中所述设备是无菌的。


57.根据权利要求1至25或36至56中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴是无菌的。


58.根据权利要求1至25或36至57中的任一项所述的设备,其中所述设备是一次性的。


59.根据权利要求1至25或36至58中的任一项所述的设备,其中所述喷嘴板是一次性的。


60.根据权利要求1至25或36至59中的任一项所述的设备,其中所述节流器泵送腔室是一次性的。


61.根据权利要求1至25或36至60中的任一项所述的设备,其中所述设备是用于使用生物流体涂覆所述基底,并且所述生物流体保持在无菌条件中。


62.根据权利要求1至25或36至61中的任一项所述的设备,其中所述设备是用于使用疫苗涂覆所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员:王希M·C·容格S·坎德萨米N·哈里斯C·弗莱姆
申请(专利权)人:瓦克萨斯私人有限公司
类型:发明
国别省市:澳大利亚;AU

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