專利名稱：模制微型針的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模制微型針的方法。本發(fā)明在一個(gè)方面涉及一種模制微型針陣列的方法。
背景技術(shù)：
即使使用被認(rèn)可的化學(xué)增強(qiáng)劑，也只有有限數(shù)量的具有療效價(jià)值的分子可穿透皮膚。分子穿透皮膚的主要障礙為角質(zhì)層(皮膚的最外層)。
已經(jīng)公開(kāi)了用于將治療劑和其他物質(zhì)注射通過(guò)皮膚和其他表面的包括較小結(jié)構(gòu)陣列的裝置，這些裝置有時(shí)被稱為微型針或微針。這些裝置通常被壓靠在皮膚上以刺穿角質(zhì)層，從而使得治療劑和其他物質(zhì)能通過(guò)該層并進(jìn)入到下面的組織中。
以前已經(jīng)公開(kāi)了用來(lái)制備微型針和微型針陣列的模制方法，但是微型針是非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，其難以在聚合物的模制過(guò)程中制備，而且公知的微型針模制方法都具有某些缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尤其提供一種改進(jìn)了的用于制備微型針陣列的模制方法，該模制方法包括注模和壓模過(guò)程的組合。本發(fā)明希望的特征包括在最終的模制部件中復(fù)制模具形狀、可靠地生產(chǎn)高度一致的微型針、以及以經(jīng)濟(jì)的方式生產(chǎn)微型針陣列的能力。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明特別適于模制用堅(jiān)韌的工程等級(jí)塑料制造的微型針。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為利用模具設(shè)備模制微型針的方法，該模具設(shè)備包括模具插入物，該模具插入物具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像；壓縮芯子；具有注入澆口的側(cè)壁；以及模具外殼，該模具外殼構(gòu)造為允許所述模具插入物和所述壓縮芯子之間相互運(yùn)動(dòng)。該模具設(shè)備具有打開(kāi)位置和閉合位置。將所述模具設(shè)備設(shè)置在閉合的位置，并且將聚合物材料注入到所述閉合的模具設(shè)備中。通過(guò)該壓縮芯子和模具插入物之間的相互運(yùn)動(dòng)，注入的聚合物材料在該模具插入物和壓縮芯子之間被壓縮。打開(kāi)所述模具，并從所述模具取出模制的微型針。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明為利用模具設(shè)備模制微型針的方法，該模具設(shè)備包括模具插入物，該模具插入物具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像；壓縮芯子；以及模具外殼，該模具外殼構(gòu)造為允許該模具插入物和壓縮芯子之間相互運(yùn)動(dòng)。該模具設(shè)備具有打開(kāi)位置和閉合位置。所述模具插入物被加熱到高于或等于200(93.3℃)的溫度。將該模具設(shè)備設(shè)置在閉合的位置，并且將聚合物材料注入到所述閉合的模具設(shè)備中。通過(guò)所述壓縮芯子和所述模具插入物之間的相互運(yùn)動(dòng)，注入的聚合物材料在所述模具插入物和所述壓縮芯子之間被壓縮。打開(kāi)所述模具，并從所述模具取出模制的微型針。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明為利用模具設(shè)備模制微型針的方法，該模具設(shè)備包括模具插入物，該模具插入物具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像；壓縮芯子；以及模具外殼，該模具外殼構(gòu)造為允許所述模具插入物和所述壓縮芯子之間相互運(yùn)動(dòng)。所述模具設(shè)備具有打開(kāi)位置和閉合位置。將所述模具設(shè)備放置在閉合的位置，并且將聚合物材料注入到所述閉合的模具設(shè)備中。所述聚合物材料的特征在于，在300℃和1.2kg重量的狀態(tài)下按照ASTM D1238測(cè)量時(shí)，其熔體流動(dòng)指數(shù)大于5g/10分鐘。通過(guò)所述壓縮芯子和所述模具插入物之間的相互運(yùn)動(dòng)，在所述模具插入物和所述壓縮芯子之間壓縮注入的聚合物材料，從而使得該至少一個(gè)微型針的負(fù)像用注入的聚合物材料基本上完全填充。打開(kāi)所述模具，并從所述模具取出模制的微型針。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明為利用模具設(shè)備模制微型針的方法，該模具設(shè)備包括具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像的模具插入物。所述模具設(shè)備具有打開(kāi)位置和閉合位置。向所述模具設(shè)備施加頻率大于5,000Hz的聲能。將所述模具設(shè)備設(shè)置在所述閉合的位置，并且將聚合物材料注入到所述閉合的模具設(shè)備中。打開(kāi)所述模具，并從所述模具取出模制的微型針。在一個(gè)實(shí)施例中，所述聲能為超聲能。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明為利用模具設(shè)備模制微型針的方法，該模具設(shè)備包括模具插入物，該模具插入物具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像；壓縮芯子；以及模具外殼，該模具外殼構(gòu)造為允許所述模具插入物和所述壓縮芯子之間相互運(yùn)動(dòng)。所述模具設(shè)備具有打開(kāi)位置和閉合位置。將所述模具設(shè)備設(shè)置在閉合的位置，并且將聚合物材料注入到所述閉合的模具設(shè)備中。通過(guò)所述壓縮芯子和所述模具插入物之間的相互運(yùn)動(dòng)，在所述模具插入物和所述壓縮芯子之間壓縮注入的聚合物材料。打開(kāi)所述模具，并從所述模具取出模制的微型針。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在考慮到本公開(kāi)的其他內(nèi)容，包括具體實(shí)施方式
和所附權(quán)利要求之后，將進(jìn)一步理解本發(fā)明。


以下將參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中圖1為模具設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例在打開(kāi)位置的示意性橫截面圖。
圖2為模具設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例在閉合位置的示意性橫截面圖。
圖3為模具設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例在壓縮位置的示意性橫截面圖。
圖4為具有排出的部件的模具設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例在打開(kāi)位置的示意性橫截面圖。
圖5A為模具設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)視圖的示意性橫截面圖。
圖5B為圖5A所示的模具設(shè)備的詳細(xì)部分內(nèi)側(cè)的聚合物材料的示意性橫截面?zhèn)纫晥D。
圖6為微型針陣列的示意透視圖。
圖7為微型針陣列的縮微照片。
圖8為模具設(shè)備的另一實(shí)施例的示意性橫截面圖。
圖9A為模具設(shè)備的再一實(shí)施例的示意性橫截面圖。
圖9B為圖9A示出的模具設(shè)備的一部分的側(cè)視圖。
圖10為模具設(shè)備的再一實(shí)施例的示意性橫截面圖。
圖11A為模具設(shè)備的再一實(shí)施例的示意性橫截面圖。
圖11B為圖11B示出的模具設(shè)備的一部分的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1至圖4示出了模制微型針的方法的一個(gè)實(shí)施例。圖1示出了處于打開(kāi)位置的模具設(shè)備。該模具設(shè)備包括由第一模具部件220和第二模具部件230形成的模具外殼。第一模具部件220部分地包圍具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像的模具插入物210。在所示實(shí)施例中，該模具插入物210具有至少微型針陣列的負(fù)像。第二模具部件230部分地包圍通常呈活塞形式的壓縮芯子240。該模具外殼構(gòu)造成使得模具插入物210和壓縮芯子240之間可進(jìn)行相互運(yùn)動(dòng)。由液壓缸260驅(qū)動(dòng)的楔形物250通過(guò)芯子-楔形物連接件245將力傳遞到壓縮芯子240。連接件245示出為單獨(dú)件，但是可以整體形成為壓縮芯子240的一部分，或者它可以是基于楔形物250的運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)械力的任何傳統(tǒng)聯(lián)接。輸入管線280用來(lái)通過(guò)注入澆口270輸入聚合物材料，并輸入至在模具設(shè)備處于閉合位置時(shí)形成的模具腔中。
模具設(shè)備200在圖2中示為處于閉合位置。標(biāo)記為“C”的箭頭表示設(shè)備的右部的運(yùn)動(dòng)的方向，該右部包括第二模具部件230、壓縮芯子240、以及楔形物250，不過(guò)應(yīng)指出的是，所示出的模具設(shè)備的方向是任意的，而且可以按照需要旋轉(zhuǎn)或倒置。模具設(shè)備的左部包括第一模具部件220和模具插入物210。在閉合位置，設(shè)備的左部和右部通過(guò)它們的連接表面而彼此靠在一起，從而使得聚合物材料能夠注入模具設(shè)置中。左部和右部在打開(kāi)位置中分開(kāi)，從而使得能夠從模具中取出模制的微型針。
處于閉合位置的模具設(shè)備200形成模具腔290。模具腔290的形狀在一個(gè)主表面上由模具插入物210限定，而在相對(duì)的主表面上由壓縮芯子240的近端275限定。第二模具部件230和模具插入物210還形成側(cè)壁285。注入澆口270是側(cè)壁285上的開(kāi)口。在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)壁285可完全由模具插入物210形成，即，壓縮芯子240的近端275將與第二模具部件230的端部齊平。在另一實(shí)施例中，側(cè)壁285可完全由第二模具部件230形成，即，模具插入物的右手面將與第一模具部件220的表面齊平。應(yīng)理解，側(cè)壁285可由以上所述的任何組合形成，而且不必是單獨(dú)件，但是更趨于限定由模具設(shè)備的所有部件的相互關(guān)聯(lián)而形成的模具腔290的側(cè)邊。其他的結(jié)構(gòu)也同樣合適，只要模具設(shè)備形成可以在壓力下填充熔融的聚合物材料的模具腔即可。
在模具設(shè)備處于閉合位置的情況下，通過(guò)輸入管線280和注入澆口270注入熔融的聚合物材料，從而部分地填充模具腔290。一旦模具腔290被部分填充至理想量之后，則液壓缸260使楔形物250沿著圖3中的箭頭’A’的方向運(yùn)動(dòng)，從而將模具設(shè)備200設(shè)置在壓縮位置。楔形物250的運(yùn)動(dòng)引起壓縮芯子240沿著箭頭’B’所示的方向運(yùn)動(dòng)，即，在壓縮芯子240和模具插入物210之間存在相互運(yùn)動(dòng)。這樣，熔融的聚合物材料在模具腔290內(nèi)被壓縮，從而幫助填充模具插入物210內(nèi)的微型針陣列的負(fù)像。隨后打開(kāi)模具設(shè)備，如圖4所示，并且箭頭示出了各個(gè)部件(壓縮芯子240、楔形物250、第二模具部件230)返回它們的打開(kāi)位置的運(yùn)動(dòng)方向。然后通過(guò)任何傳統(tǒng)的方法、例如用起模桿(未示出)將模制的微型針陣列295從打開(kāi)的模具設(shè)備排出。隨后可按照需要重復(fù)圖1至圖4所示的循環(huán)，以生產(chǎn)多個(gè)部件。
在一個(gè)實(shí)施例中，模具設(shè)備可構(gòu)造成具有多個(gè)、單個(gè)的模具腔。每個(gè)模具腔都具有微型針陣列的負(fù)像，從而注入并壓縮的單個(gè)循環(huán)的結(jié)果就產(chǎn)生多個(gè)微型針陣列。單個(gè)模具腔的數(shù)量可以例如為4個(gè)或更多，通常為8個(gè)或更多，在某些情況下為32個(gè)或更多。將熔融的聚合物材料注入到模具腔中的注入壓力可以根據(jù)被填充的腔的形狀、大小和數(shù)量而調(diào)節(jié)?？梢杂弥T如液壓缸的單個(gè)裝置來(lái)提供對(duì)單個(gè)模具腔的壓縮力，該單個(gè)的裝置構(gòu)造成將壓縮力均勻分布在各個(gè)不同腔室。替代的是，可以采用多于一個(gè)的裝置來(lái)供應(yīng)壓縮力。例如，可設(shè)置液壓缸來(lái)向每個(gè)模具腔、向每?jī)蓚€(gè)模具腔、或向每四個(gè)模具腔供應(yīng)壓縮力。
在一個(gè)實(shí)施例中，模具插入物210被加熱到高于或等于約200(93.3℃)的溫度，有些時(shí)候被加熱到高于或等于約250(121℃)的溫度。模具插入物的加熱是希望的，用于幫助注入的聚合物材料流入模具插入物的精細(xì)結(jié)構(gòu)中。具體而言，模具插入物的加熱可允許使用降低的壓縮力和/或可以縮短循環(huán)時(shí)間。在一優(yōu)選實(shí)施例中，模具插入物210的溫度保持成大致恒定。模具插入物優(yōu)選維持在或低于這樣的溫度，即在該溫度下，聚合物材料將形成具有足夠剛性的部件，以使得所述部件可以與模具分離并且在沒(méi)有發(fā)生明顯扭曲或翹曲的情況下加以處理。這使得可以更加容易地填充模具插入物，同時(shí)避免在取出所述部件之前進(jìn)行單獨(dú)的冷卻步驟?？赏ㄟ^(guò)任何公知的傳統(tǒng)方式，例如通過(guò)對(duì)模具設(shè)備的另一部分(諸如第一模具部件)不直接加熱并允許熱傳送到模具插入物而實(shí)現(xiàn)對(duì)模具插入物的加熱。
在另一實(shí)施例中，模具插入物的溫度可循環(huán)，從而它在循環(huán)的填充部件期間處于較高溫度，而在排出所述部件時(shí)處于較低溫度。這個(gè)所謂的“熱循環(huán)”過(guò)程可有助于填充和所述部件的取出?？稍谙盗刑?hào)為No.60/546780的美國(guó)專利申請(qǐng)以及美國(guó)專利No.5,376,317(Maus等)中發(fā)現(xiàn)熱循環(huán)模制的其他細(xì)節(jié)，這里通過(guò)引用將它們的內(nèi)容結(jié)合于此。
在一個(gè)實(shí)施例中，模制設(shè)備包括溢流出口400，該溢流出口400連接到模具腔290，如圖5A所示。通過(guò)輸入管線280將熔融的聚合物材料輸送通過(guò)注入澆口270，并進(jìn)入模具腔290。箭頭示出了聚合物材料從輸入管線280流入到模具腔290內(nèi)的大致方向。在聚合物材料填充模具腔時(shí)，聚合物材料排出曾經(jīng)在腔室中的空氣。在一個(gè)實(shí)施例中，少量被排出的空氣或沒(méi)有被排出的空氣殘留在模具腔內(nèi)的凹區(qū)內(nèi)或殘留在模具插入物的負(fù)像內(nèi)。
溢流出口400用作排出口，以允許被排出的空氣離開(kāi)空腔，從而使得可用聚合物材料更加均勻地填充模具腔。該溢流出口可設(shè)置在模具腔的外表面的任何位置處。在一個(gè)實(shí)施例中，溢流出口沿著模具腔的側(cè)壁設(shè)置。在圖5A示出的實(shí)施例中，溢流出口400沿著側(cè)壁設(shè)置并與注入澆口270相對(duì)。圖5B示出了輸入管線280內(nèi)的聚合物材料282、溢流出口400內(nèi)的聚合物材料402以及模具腔290內(nèi)的呈微型針陣列295的形式的聚合物材料的詳細(xì)側(cè)視圖。
多種聚合體物質(zhì)可適于本發(fā)明使用。在一個(gè)實(shí)施例中，材料選擇為以便能夠形成比較剛性和堅(jiān)韌的微型針，這樣的微型針在施加到皮膚上時(shí)可抵抗彎曲或斷裂。在一個(gè)方面，在300℃和1.2kg重量的狀態(tài)下按照ASTM D1238進(jìn)行測(cè)量時(shí)，聚合物材料具有大于約5g/10分鐘的熔體流動(dòng)指數(shù)。該熔體流動(dòng)指數(shù)通常大于或等于約10g/10分鐘，在一些情況下大于或等于約20g/10分鐘。在另一實(shí)施例中，按照ASTMD638測(cè)量(2.0in/分鐘)在斷裂時(shí)的拉伸長(zhǎng)度約大于百分之百。在又一實(shí)施例中，按照ASTM D256測(cè)量“埃佐缺口(Notched Izod)”(73)的沖擊強(qiáng)度約大于5ft-lb/in。合適材料的例子包括聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯及其混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，所述材料為聚碳酸酯。
雖然在所示實(shí)施例中通過(guò)楔形物來(lái)施加壓縮力，但是可采用任何公知的施加力的傳統(tǒng)方法來(lái)向模具腔提供壓縮力。壓縮芯子可具有形成模具腔的主表面、并能夠向模具腔內(nèi)的材料施加壓縮力的任何合適形狀。該壓縮芯子可呈活塞或銷的形式，而且理想的是，所述活塞或銷的面與將要形成的部件的直徑相同。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將會(huì)理解，可利用許多用于施加力的傳統(tǒng)方法，例如，采用液壓扁平缸。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以制備具有與基片一體形成的模制微針的微型針陣列。圖6示出了這樣的微型針陣列10。陣列10的一部分示出為具有從微型針基片表面16伸出的微型針12。該微型針12可布置成任何想要的圖案14，或在基片表面16上隨機(jī)分布。如示出的那樣，微型針12以均勻間隔開(kāi)的行布置在長(zhǎng)方形布局中。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的陣列具有大于約0.1cm2和小于約20cm2的面向患者的表面面積，在一些情況下，大于約0.5cm2和小于約5cm2。在圖6示出的實(shí)施例中，一部分基片表面16沒(méi)有形成圖案。在一個(gè)實(shí)施例中，沒(méi)有形成圖案的表面的面積大于面向患者皮膚表面的裝置表面的總面積的約百分之一而小于其百分之七十五。在一個(gè)實(shí)施例中，沒(méi)有形成圖案的表面的面積大于約0.10平方英寸(0.65cm2)而小于約1平方英寸(6.5cm2)。在另一實(shí)施例中(未示出)，微型針布置在陣列10的幾乎整個(gè)表面上?；砻娴暮穸瓤筛鶕?jù)微型針陣列的想要的最終用途而改變。在一個(gè)實(shí)施例中，基片表面的厚度可小于200mil(0.51cm)，通常厚度小于100mil(0.25cm)，而且有些時(shí)候厚度小于50mil(0.13cm)?；砻娴暮穸纫话愦笥?mil(25.4μm)，厚度通常大于5mil(127μm)，有些時(shí)候厚度大于10mil(203μm)。
微型針的高度通常小于1000微米，高度經(jīng)常小于500微米，一些時(shí)候高度小于250微米。微型針的高度通常大于20微米，經(jīng)常大于50微米，一些時(shí)候高度大于125微米。
微型針的特征可由其高寬比表示。如在這里使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“高寬比”是指微型針(高出環(huán)繞微型針基部的表面)的高度對(duì)最大基部尺度，即基部(在微型針基部占用的表面上)占用的最大直線尺度的比值。在具有矩形基部的金字塔形微型針的情況下，最大基部尺度將是橫越基部連接相對(duì)角的對(duì)角線。本發(fā)明微型針的高寬比通常在約2∶1至約5∶1之間，一些時(shí)候在2.5∶1至4∶1之間。
由本發(fā)明的方法制備的微型針陣列可包括多種構(gòu)造中的任何一種，例如在以下專利和專利申請(qǐng)中所描述的那些構(gòu)造，這些專利或?qū)＠暾?qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合與此。微型針裝置的一個(gè)實(shí)施例包括在美國(guó)專利申請(qǐng)公報(bào)No.2003/0045837中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)。在上述專利申請(qǐng)中公開(kāi)的微結(jié)構(gòu)呈具有錐形結(jié)構(gòu)的微型針的形式，該錐形結(jié)構(gòu)的微型針在每個(gè)微型針的外表面上形成有至少一個(gè)通道。上述微型針可具有在一個(gè)方向上延長(zhǎng)的基部。具有延長(zhǎng)基部的微型針內(nèi)的通道可從該延長(zhǎng)基部的一個(gè)端部向著微型針的末端延伸?？蛇x的是，沿著微型針的側(cè)面形成的通道可終止在沒(méi)有到達(dá)微型針末端的位置處。微型針陣列還可包括在微型針陣列位于其上的基片表面上形成的導(dǎo)管結(jié)構(gòu)。微型針內(nèi)的通道可與所述導(dǎo)管結(jié)構(gòu)流體連通。微型針裝置的另一實(shí)施例包括2003年7月17日提交的系列號(hào)為No.10/621620的待審美國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，該待審美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了具有截錐形狀和受控的高寬比的微型針。微型針陣列的又一實(shí)施例包括在美國(guó)專利No.6,313,612(Sherman等)中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，該美國(guó)專利公開(kāi)了具有中空的中心通道的錐形結(jié)構(gòu)。微型針陣列的再一實(shí)施例包括在國(guó)際公報(bào)No.WO00/74766(Gartstein等)中公布的結(jié)構(gòu)，該國(guó)際公報(bào)描述了在微型針的末端的頂表面上具有至少一個(gè)縱向葉片的中空微型針。
參照?qǐng)D7，每個(gè)微型針12都包括位于基片表面16上的基部20，且微型針在基片表面上方終止于末端22。盡管圖7示出的微型針基部20的形狀為矩形，但是應(yīng)理解，微型針12的形狀以及它們的相關(guān)基部20可隨著一些基部而變化，例如，沿著一個(gè)或多個(gè)方向延長(zhǎng)，而其它一些在所有方向上對(duì)稱?；?0可形成為任何合適的形狀，例如方形、矩形或橢圓形。在一個(gè)實(shí)施例中，基部20可具有橢圓形(即，沿著基片表面16的長(zhǎng)軸線延長(zhǎng))。
表示本發(fā)明的微型針的特征的一種方式是高度26。微型針12的高度26可從基片表面16開(kāi)始測(cè)量。優(yōu)選的是，例如，微型針12的基部至末端的高度在從基片表面16開(kāi)始測(cè)量時(shí)為約500微米或以下。替代的是，微型針12的高度26在從基部20至末端22測(cè)量時(shí)優(yōu)選為約250微米或以下。還優(yōu)選的是，模制微型針的高度大于模制插入物內(nèi)的微型針外形高度的90％左右，更加優(yōu)選的是大于其95％左右。當(dāng)微型針從模制插入物排出時(shí)可稍微變形或伸長(zhǎng)。在模制材料沒(méi)有被冷卻到其軟化溫度以下時(shí)，這一狀況最顯著，但是在材料冷卻到低于其軟化溫度時(shí)也可能出現(xiàn)這種狀況。優(yōu)選的是，模制微型針的高度小于模具中微型針的外形高度的115％左右，更加優(yōu)選的是小于其105％左右。
本發(fā)明的微型針的大體形狀可以是錐形的。例如，微型針12在基片表面16處可具有較大的基部20，并延伸離開(kāi)基片表面16，朝著末端22逐漸變小。在一個(gè)實(shí)施例中，微型針的形狀為金字塔。在另一實(shí)施例中，微型針的形狀大體上為圓錐形。在一個(gè)實(shí)施例中，微型針具有一定的末端鈍度，例如在2003年7月17日提交的系列號(hào)為No.10/621620的待審和共同擁有的、題為MICRONEEDLE DEVICESAND MICRONEEDLE DELIVERY APPARATUS的美國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的那樣，其中微型針具有平的末端，該平的末端包括約20平方微米或以上和100平方微米或以下的表面面積，該表面面積是在與基部平行的平面內(nèi)測(cè)量的。在一個(gè)實(shí)施例中，平的末端的表面面積是作為在與基部平行的平面內(nèi)測(cè)定的橫截面積而加以測(cè)量的，所述平面位于距基部0.98h的距離處，其中，h為微型針在基部之上的、從基部至末端測(cè)量的高度。
為了說(shuō)明的目的，以放大的方式示出了圖2和圖3中的壓縮芯子240的運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，在壓縮之前，模具腔290的容積基本被填滿，且執(zhí)行壓縮步驟主要是為了填充模制插入物210內(nèi)的微型針12的負(fù)像。壓縮芯子的運(yùn)動(dòng)通常選擇為移位一體積，該體積在大小上類似于或大于模具腔的沒(méi)有通過(guò)初始注入步驟而填充的體積。具體而言，希望移位較大的體積以補(bǔ)償聚合物材料在模具腔內(nèi)的收縮。為了解決材料作為分模線溢流而溢出模具腔的問(wèn)題或者解決模具板變形的問(wèn)題，希望位移較大的體積。壓縮芯子的運(yùn)動(dòng)以及所產(chǎn)生的位移體積可根據(jù)多個(gè)參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)，這些參數(shù)包括模具腔的大小、模具腔內(nèi)特征件的形狀和數(shù)量、通過(guò)初始注入步驟填充的模具腔的量、以及被模制的材料的類型。因?yàn)槟＞卟迦胛飪?nèi)微型針的像的高度和體積都比較小，從而壓縮芯子的運(yùn)動(dòng)、即壓縮行程通常在約0.001至0.010英寸(25μm至250μm)之間，經(jīng)常在0.002至0.008英寸(50μm至200μm)之間，一些時(shí)候在約0.003至0.006英寸(75μm至150μm)之間。
所施加的壓縮力通常大于5000psi(34500kPa)，一些時(shí)候大于30000psi(207000kPa)，而且經(jīng)常大于60000psi(414000kPa)。在專利號(hào)為4,489,033(Uda等)、4,515,543(Hamner)、和6,248,281(Abe等)的美國(guó)專利中可找到與注入-壓縮模制相關(guān)的其它細(xì)節(jié)，這里通過(guò)引用結(jié)合所述專利的內(nèi)容。
在一個(gè)實(shí)施例中，在打開(kāi)模具并排出部件之前，至少一個(gè)微型針的負(fù)像被注入的聚合物材料基本上完全充滿。所說(shuō)的基本上完全充滿應(yīng)理解為模制微型針的高度大于模具插入物內(nèi)的相應(yīng)微型針外形高度的百分之九十左右。在一個(gè)實(shí)施例中，模制微型針的高度大于模具插入物內(nèi)的相應(yīng)微型針外形高度的百分之九十五左右。優(yōu)選的是，模制微型針的高度基本與模具插入物內(nèi)的相應(yīng)微型針外形高度相等(例如，百分之九十五至百分之一百零五)。
適于在本發(fā)明中使用的模具插入物可由任何公知的傳統(tǒng)方法制成。在一種方法中，采用陽(yáng)“模版”來(lái)形成模具插入物。通過(guò)將材料形成為模制的微型針陣列形成在其中的形狀而制成該陽(yáng)模版。該模版可由包括(但不限于)銅、鋼、鋁、黃銅和其它重金屬的材料加工而成。該模版也可由利用硅酮模具壓縮形成的熱塑性或熱固性聚合物制成。該模版制造為直接復(fù)制想要的微型針陣列?？赏ㄟ^(guò)許多方法來(lái)制備該陽(yáng)模版，且該陽(yáng)模塊可具有多種形狀中的任何一種形狀的微型針，例如，金字塔形、圓錐形或銷形。陽(yáng)模版的突起具有合適的大小和間隔，使得在模制過(guò)程中利用隨后形成的模具插入物而形成的微型針陣列具有與陽(yáng)模版基本相同的外形。
可通過(guò)諸如在美國(guó)專利No.5,152,917(Pieper等)和美國(guó)專利No.5,152,917(Hoopman等)中公開(kāi)的金剛石車削之類的直接加工技術(shù)來(lái)制備陽(yáng)模版，這里通過(guò)引用結(jié)合所述專利的內(nèi)容。例如，通過(guò)利用從其生產(chǎn)出具有腔形陣列的模具插入物的金剛石車床在金屬表面內(nèi)形成微型針陣列。通過(guò)金剛石車削以在適于金剛石車削的諸如鋁、銅或青銅之類的金屬的金屬表面上留下想要的形狀、并且然后對(duì)帶凹槽的表面進(jìn)行鍍鎳以形成金屬模版，從而制造金屬陽(yáng)模版。通過(guò)電鑄(elecroforming)能夠用陽(yáng)模版制造金屬制造的模具插入物。在美國(guó)專利No.6,021,559中對(duì)這些技術(shù)作了進(jìn)一步的描述，這里通過(guò)引用結(jié)合該專利的內(nèi)容。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種向模制設(shè)備200施加諸如超聲能的高頻聲能的模制微型針的方法。施加諸如超聲能的高頻聲能以有助于防止在腔壓力和壓縮行程迫使材料進(jìn)入模具腔內(nèi)之前注入的聚合物材料靠在模具插入物的表面上變硬。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲能與注入和壓縮模制的組合一起施加到模具插入物210或輸入管線，例如，圖1至圖4所示。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲能的使用防止了聚合物材料在填充狹窄的通道之前基本冷卻，因?yàn)榫酆衔锊牧蟽A向于在完全填充之前在通道內(nèi)“彌合(skin over)”或固化，從而阻礙熔融材料的進(jìn)一步流動(dòng)。與超聲能一起使用的壓縮力通常大于2000psi(13800kPa)，經(jīng)常大于5000psi(34500kPa)，有些時(shí)候大于10000psi(69000kPa)。
參照?qǐng)D8，可將超聲喇叭802設(shè)置成向上靠著模制插入物810的一側(cè)。第一模具部件820支承喇叭802、模具插入物810和輸入管線880。第二模具部件830按照上述方式使用。在模具設(shè)備處于閉合位置的任何時(shí)候，例如在注入聚合物材料的步驟期間，或在壓縮注入的聚合物材料的步驟期間，都可施加來(lái)自喇叭體802的超聲能。在一個(gè)實(shí)施例中，在壓縮步驟之前開(kāi)始施加超聲能。優(yōu)選在打開(kāi)模具設(shè)備之前停止施加超聲能。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲能可施加約0.5至5秒的時(shí)間段，一些時(shí)候施加約0.5至2秒的時(shí)間段。
在另一實(shí)施例中，圖9A和圖9B的超聲喇叭902示出為平的十字形部件。超聲增強(qiáng)器904、906連接于超聲喇叭902的相對(duì)側(cè)上。模具插入物910示出為設(shè)置成使得其布置在十字形喇叭的一“葉片”上。運(yùn)用來(lái)自增強(qiáng)器904、906的能量使得如圖9B中標(biāo)以E的雙箭頭所示沿著越過(guò)模具插入物908的表面的剪切方向施加能量。如圖所示，使超聲喇叭902的表面齊平與模具插入物910的背面接觸。替代的是，模具插入物910可以部分或全部地凹入到超聲喇叭902的表面內(nèi)(如圖10所示)。模具設(shè)備的其余部分按照如上所述的方式運(yùn)行。模具設(shè)備900也可以具有一個(gè)或多個(gè)輸入管線和注入澆口(沒(méi)有示出)，其適于將聚合物材料引入到在設(shè)備900被置于閉合位置時(shí)形成的模具腔內(nèi)。?？梢栽谧⑷刖酆衔锊牧系牟襟E中或在壓縮注入的聚合物材料的步驟中施加來(lái)自喇叭902的超聲能。可以在打開(kāi)模具設(shè)備之前停止施加超聲能。
在又一實(shí)施例中，超聲喇叭602可以如圖10所示排列的平的、十字形部件。模具插入物670示出為部分凹入超聲喇叭602的一個(gè)表面內(nèi)。超聲增強(qiáng)器604、606示出為對(duì)中在超聲喇叭602的相鄰側(cè)面上。轉(zhuǎn)換器(未示出)連接于超聲增強(qiáng)器606以沿著與微型針腔的長(zhǎng)度平行的軸線激發(fā)超聲波振動(dòng)。模具設(shè)備的其余部分按照如上所述的方式運(yùn)行。可以在注入聚合物材料的步驟中或在壓縮注入的聚合物材料的步驟中施加來(lái)自喇叭602的超聲能?？梢栽诖蜷_(kāi)模具設(shè)備之前停止施加超聲能。
在這一實(shí)施例和以上的實(shí)施例中，例如通過(guò)將增強(qiáng)器設(shè)置成靠著不與模具插入物接觸的超聲喇叭的每一葉，或者通過(guò)將增強(qiáng)器設(shè)置成靠著超聲喇叭的其它表面，從而可以改變超聲增強(qiáng)器的布置。超聲喇叭可具有適于將超聲能傳送到模具設(shè)備的多種其它傳統(tǒng)形狀中的任何一種形狀。例如，可以采用臺(tái)階柱體(如圖8所示)、臺(tái)階桿、或矩形桿?？梢匝刂c微型針陣列的平面平行的方向、與微型針陣列的平面垂直的方向、或者與微型針陣列呈某一其它角度來(lái)施加超聲能。在一個(gè)實(shí)施例中，可以采用實(shí)心的第二模具部件530(在圖11A中示出)以擠壓第一模具部件520，從而與模具插入物510一起形成模具腔。如上所述采用超聲喇叭502和增強(qiáng)器504、506，以便于將注入的聚合物材料填充到模具插入物中。模具插入物510示出為設(shè)置成以便放置在十字形喇叭的一“葉”上?？蛇x的是，第一模具部件520和第二模具部件530可構(gòu)造成可將多個(gè)模具插入物保持為靠著超聲喇叭502。圖11B示出了可將三個(gè)可選的模具插入物512放置成靠著喇叭502。模具設(shè)備500也可具有適于將聚合物材料引入到在設(shè)備500被置于閉合位置時(shí)形成的模具腔內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)輸入管線和注入澆口(沒(méi)有示出)。在以上實(shí)施例中任一實(shí)施例中，在考慮到模具插入物的尺寸和超聲喇叭的尺寸的情況下，可以采用將兩個(gè)或更多的模具插入物靠在超聲喇叭體的設(shè)置。在其中采用壓縮芯子的實(shí)施例中，有利的是，與每個(gè)模具插入物一起使用單獨(dú)的壓縮芯子，或者替代的是，單個(gè)壓縮芯子的尺寸做成并且澆注口開(kāi)成以同時(shí)向多于一個(gè)的模具插入物提供壓縮力。
所用的超聲能的頻率可以改變，但是通常限定為具有高于或等于約20,000Hz的頻率。盡管可采用任何的超聲波頻率，但是通常低于60,000Hz，經(jīng)常低于40,000Hz，一些時(shí)候低于30,000Hz。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率約為約20,000Hz。盡管上述圖8至圖11中的特定實(shí)施例涉及超聲能，但是頻率高于5,000Hz的被比較高頻的聲能也適于提供振動(dòng)能以幫助填充模具插入物的狹窄通道。在一個(gè)實(shí)施例中，聲能的頻率在約10,000Hz至60,000Hz之間，經(jīng)常在15,000Hz至40,000Hz之間。
可利用超聲喇叭施加超聲能。超聲喇叭的運(yùn)動(dòng)幅度通常小于約0.005英寸(127μm)，并且經(jīng)常小于0.002英寸(51μm)。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲喇叭的運(yùn)動(dòng)幅度可在0.0005英寸(12.7μm)至0.0015英寸(38.1μm)。通常利用供給想要頻率的電能的電源來(lái)供給超聲能。電源通常提供500至3000W的功率。電能被輸送到將電能轉(zhuǎn)化為具有相同頻率的機(jī)械能的轉(zhuǎn)換器或變換器。然后機(jī)械振動(dòng)被放大或增強(qiáng)，并通過(guò)超聲喇叭傳輸。
超聲喇叭相對(duì)于模具設(shè)備定位成使得將振動(dòng)能傳輸?shù)侥＞咴O(shè)備。例如，希望超聲喇叭直接接觸模具設(shè)備的一部分，諸如模具插入物。所述設(shè)備可構(gòu)造成將超聲喇叭僅靠在模具插入物上，或者可通過(guò)任何傳統(tǒng)的方式在物理上連接到模具插入物上。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲喇叭可直接焊接或膠合到模具插入物上。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲喇叭可具有凹入的開(kāi)口，模具插入物可被壓配在該開(kāi)口中。替代的是，模具插入物可被冷卻，從而引起尺寸收縮，以放入在喇叭的凹入開(kāi)口中，然后可以進(jìn)行加熱和膨脹，這樣進(jìn)行牢固的安裝。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲喇叭和模具插入物可通過(guò)中間部件相互連接。理想的是，這一中間部件選擇為有效地將超聲能從喇叭傳輸?shù)侥＞卟迦胛?。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲喇叭可包括與模具插入物相對(duì)的模具表面的一部分或全部，使得超聲喇叭直接接觸注入的聚合物材料。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為利用模具設(shè)備模制微型針的方法，該模具設(shè)備包括具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像的模具插入物、壓縮芯子、以及模具外殼，該模具外殼構(gòu)造成允許模具插入物和壓縮芯子之間的相互運(yùn)動(dòng)。模具設(shè)備具有打開(kāi)位置和閉合位置。模具設(shè)備放置在閉合位置，而聚合物材料注入到閉合的模具設(shè)備中。注入的聚合物材料通過(guò)模具插入物和壓縮芯子之間的相互運(yùn)動(dòng)在模具插入物和壓縮芯子之間被壓縮。打開(kāi)模具以將模制的微型針從模具中取出。聚合物材料被通過(guò)注入澆口而注入到模具設(shè)備中。注入澆口可沿著模具腔的側(cè)壁設(shè)置(即，開(kāi)有側(cè)澆口)，或者它可沿著模具腔的主表面設(shè)置(即，開(kāi)中心澆口)。合適的注入澆口的實(shí)例包括熱尖形澆口、閥式澆口、片式澆口、通道式澆口、腰果式澆口、以及3冷卻板銷式澆口。
用本發(fā)明的方法制備的微型針陣列可適用于以經(jīng)皮注射的變化形式穿過(guò)皮膚注射藥物(包括任何藥劑或多個(gè)藥劑)，或者將藥物注射到皮膚以進(jìn)行皮內(nèi)或局部治療，諸如接種疫苗。
在一個(gè)方面，具有較大分子重量的藥物可進(jìn)行經(jīng)皮注射。藥物分子量的增加通常降低了無(wú)輔助的經(jīng)皮注射的可能性。適于在本發(fā)明中使用的微型針裝置具有注射大分子的功能，這種大分子一般來(lái)說(shuō)難以通過(guò)被動(dòng)經(jīng)皮注射。這些大分子的實(shí)例包括蛋白質(zhì)、縮氨酸、核苷、單克隆抗體、DNA疫苗、諸如肝磷脂的多醣、以及諸如頭孢曲松的抗生素。
在另一個(gè)方面，用本發(fā)明的方法制備的微型針可具有增強(qiáng)或允許注射小分子的功能，否則這些小分子難以或不可能通過(guò)被動(dòng)的經(jīng)皮注射加以注射。這些小分子的實(shí)例包括鹽形；離子型分子，諸如雙磷酸鹽，優(yōu)選為阿侖膦酸鈉或者帕米膦酸二鈉(pamedronate)；以及具有無(wú)助于被動(dòng)經(jīng)皮注射的物理化學(xué)性質(zhì)的分子。
在另一方面，用本發(fā)明的方法制備的微型針陣列可具有例如在皮膚病治療中、疫苗注射中或在提高疫苗佐藥的免疫反應(yīng)中增強(qiáng)向皮膚注射分子的功能。在一個(gè)方面，可在應(yīng)用該微型針裝置之前將藥物施加到皮膚上(例如，藥物呈拭抹到皮膚表面上的溶液的形式，或者呈擦到皮膚表面內(nèi)的膏狀物)。
微型針裝置可用于立即注射，即微型針裝置被施加到施用部位并立即從施用部位取出，或者微型針裝置可在從幾分鐘到長(zhǎng)至一星期的延長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)放置在位。在一個(gè)方面中，注射的延長(zhǎng)時(shí)間可以是1到30分鐘，從而與施用并立即取下而獲得的藥物注射相比，可進(jìn)行更加完全的藥物注射。在另一方面，注射的延長(zhǎng)時(shí)間可以是4小時(shí)到1星期，從而提供藥物的持續(xù)釋放。
實(shí)例實(shí)例1采用在圖1至圖4大體示出的設(shè)備中配置有熱循環(huán)單元(Regoplas301 DG熱循環(huán)單元)的55噸注模壓力機(jī)(Milacon Cincinnati ACT D系列注模壓力機(jī))來(lái)制備模制微型針陣列。將聚碳酸酯顆粒(LexanHPSlR-1125，GE Plastics，Pittsfield，MA)加載到往復(fù)螺旋裝置中，并加熱直到熔融。將陰模插入物加熱到340(171.1℃)的溫度(以下稱為“注入時(shí)的模具溫度”)。模具插入物成形為提供具有面積為2cm2的圓盤(pán)形的基片的微型針陣列。模具插入物部分地形成有具有空腔的圖案，所述空腔在圓盤(pán)中央內(nèi)的方形(1cm2)內(nèi)呈微型針陣列(37×37)負(fù)像的形式。微型針腔在方形圖案中以相鄰微型針腔的末端之間275微米的距離等間隔地間隔開(kāi)。單個(gè)的微型針腔在形狀上為金字塔形，高度為250微米，方形開(kāi)口的側(cè)邊長(zhǎng)為83.3μm。這些末端是截去頂端的，終止在具有側(cè)邊長(zhǎng)為5μm的平的、方形頂部。模制循環(huán)開(kāi)始于閉合模制腔室、用55噸的力夾緊模具、并將材料總量的第一部分(約50至95％的部件尺寸體積)從往復(fù)螺旋裝置注入到陰模具插入物中。該第一部分的材料以0.50in/sec(1.27cm/sec)的固定速度(以下稱為“注入速度”)注入到陰模具插入物中。在注入第一部分材料之后，該過(guò)程從注入驅(qū)動(dòng)模式切換為壓力驅(qū)動(dòng)模式，該壓力驅(qū)動(dòng)模式通過(guò)施加12000psi(81.6MPa)的固定壓力(以下稱為“壓緊壓力”)來(lái)迫使熔融材料的剩余部分進(jìn)入到陰模具插入物中。該壓緊壓力施加4秒的固定時(shí)間(以下稱為“保持時(shí)間”)?；钊畛踉O(shè)置成使得模具腔室的高度為30mil(762μm)。通過(guò)使活塞向著微型針腔的相對(duì)一側(cè)移動(dòng)5mil(127μm)的距離而施加壓縮，以將熔融的材料壓入到微型針腔內(nèi)。隨后解除該壓緊壓力，并且陰模具插入物冷卻至250(121.1℃)的排出溫度(以下稱為“排出時(shí)的模具溫度”)。然后，打開(kāi)模具腔室并排出微型針陣列。通過(guò)用立體顯微鏡觀察進(jìn)行測(cè)量，這樣形成的微型針的平均高度為250μm。
實(shí)例2除了下面的不同之外，按照實(shí)施例1中的方式制備微型針陣列。第二模具部件具有固定表面，從而不采用壓縮步驟(即，如圖11A所示)。注入時(shí)的模具溫度以及排出時(shí)的模具溫度均為200(93.3℃)，即，模具溫度保持恒定。如圖10大體所示向模具插入物施加超聲能。在施加壓緊壓力之前開(kāi)始施加超聲能(在開(kāi)始注入熔融材料之后約0.5秒)，并施加約1.0秒。頻率為20,000Hz，而超聲喇叭的運(yùn)動(dòng)幅度為1.5mil(38.1μm)。通過(guò)用立體顯微鏡觀察進(jìn)行測(cè)量，這樣形成的微型針的平均高度為240μm。
實(shí)例3除了以下不同之外，按照實(shí)施例1中的方式制備微型針陣列。注入時(shí)的模具溫度以及排出時(shí)的模具溫度均為200(93.3℃)，即，模具溫度保持恒定。如圖10大體所示向模具插入物施加超聲能。在施加壓緊壓力之前開(kāi)始施加超聲能(在開(kāi)始注入熔融材料之后約0.5秒)，并施加約1.0秒。頻率為20,000Hz，而超聲喇叭的運(yùn)動(dòng)幅度為1.5mil(38.1μm)。通過(guò)用立體顯微鏡觀察進(jìn)行測(cè)量，這樣形成的微型針的平均高度為245μm。
已經(jīng)參照本發(fā)明的若干實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。以上詳細(xì)描述僅是為了清楚理解的目的而提供的，不應(yīng)因此而理解為存在不必要的限制。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)所述實(shí)施例作出多種改變。因此本發(fā)明的范圍不應(yīng)限制為這里所描述的方法和結(jié)構(gòu)的確切細(xì)節(jié)，而是由所附權(quán)利要求的語(yǔ)言所限定。
權(quán)利要求
1.一種模制微型針的方法，該方法包括(i)提供模具設(shè)備，該模具設(shè)備包括模具插入物，該模具插入物具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像；壓縮芯子；以及模具外殼，該模具外殼構(gòu)造為允許所述模具插入物和所述壓縮芯子之間的相互運(yùn)動(dòng)；其中，所述模具設(shè)備具有打開(kāi)的位置和閉合的位置；(ii)將所述模具設(shè)備放置成所述閉合的位置；(iii)將聚合物材料注入到閉合的模具設(shè)備中；(iv)通過(guò)所述壓縮芯子和所述模具插入物之間的相互運(yùn)動(dòng)，壓縮所述模具插入物和所述壓縮芯子之間的注入的聚合物材料；(v)打開(kāi)所述模具；以及(vi)從所述模具取出模制的微型針。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述模具設(shè)備還包括具有注入澆口的側(cè)壁，而且所述聚合物材料通過(guò)所述注入澆口注入到所述閉合的模具設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，該方法還包括在通過(guò)所述注入澆口將聚合物材料注入到所述閉合的模具設(shè)備之前，將所述模具插入物加熱到高于或等于2O0(93.3℃)的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述側(cè)壁還包括溢流出口。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述至少一個(gè)微型針的負(fù)像用注入的聚合物材料基本上完全填充。
6.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述注入的聚合物材料的熔體流動(dòng)指數(shù)在300℃和1.2kg重量的狀態(tài)下大于5g/10分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述至少一個(gè)微型針的負(fù)像用注入的聚合物材料基本上完全填充。
8.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，采用楔形物以向著所述模具插入物移動(dòng)所述壓縮芯子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述楔形物沿著與所述芯子的運(yùn)動(dòng)相垂直的方向移動(dòng)。
10.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述壓縮芯子向著所述模具插入物運(yùn)動(dòng)的距離在0.002英寸(50.8μm)至0.010英寸(254μm)之間。
11.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述聚合物材料是從包括聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯及其混合物的組中選擇的。
12.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述聚合物材料為聚碳酸酯。
13.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，在所述壓縮步驟期間向所述模具腔施加的壓縮力大于5000psi(34500kPa)。
14.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述模具插入物具有呈陣列形式的多個(gè)微型針的負(fù)像。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述模具插入物具有多個(gè)陣列的負(fù)像。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中，所述模制的微型針形成為包括多個(gè)與基片一體形成的微型針的微型針陣列的一部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述微型針陣列包括多個(gè)微型針，所述多個(gè)微型針具有大致平的末端，在與基部平行的平面中測(cè)量時(shí)，所述大致平的末端包括約為20平方微米或以上和100平方微米或以下的表面面積。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，所述微型針陣列形成為較大陣列的一部分，其中所述較大陣列的至少一部分包括沒(méi)有形成圖案的基片。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述沒(méi)有形成圖案的基片的面積大于約0.10平方英寸(0.65cm2)并小于約1平方英寸(6.5cm2)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19所述的方法，其中，所述微型針陣列包括多個(gè)模制的微型針，所述多個(gè)模制的微型針的高度約大于在所述模制插入物中相應(yīng)的微型針外形高度的百分之九十五。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述微型針陣列包括多個(gè)具有大致金字塔形狀的微型針。
22.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括在所述注入步驟期間向所述模具設(shè)備施加超聲能。
23.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，該方法還包括在所述壓縮步驟期間向所述模具設(shè)備施加超聲能。
24.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其中，在所述注入、壓縮和打開(kāi)步驟期間將所述模具插入物保持在基本恒定的溫度。
25.一種模制微型針陣列的方法，該方法包括(i)提供模具設(shè)備，該模具設(shè)備包括具有至少一個(gè)微型針的負(fù)像的模具插入物，其中，所述模具設(shè)備具有打開(kāi)的位置和閉合的位置；(ii)將所述模具設(shè)備放置成所述閉合的位置；(iii)向所述模具設(shè)備施加頻率大于約5,000Hz的聲能；(iv)將聚合物材料注入到閉合的模具設(shè)備；(v)打開(kāi)所述模具；以及(vi)從所述模具取出模制的微型針陣列。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述聲能為施加到所述模具插入物上的超聲能。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的方法，其中，所述模具設(shè)備還包括壓縮芯子以及模具外殼，所述模具外殼構(gòu)造成使得所述模具插入物和所述壓縮芯子之間能夠進(jìn)行相互運(yùn)動(dòng)；并且還包括通過(guò)所述壓縮芯子和所述模具插入物之間的相互運(yùn)動(dòng)而壓縮在所述模具插入物和所述壓縮芯子之間的注入的聚合物材料的步驟。
28.根據(jù)權(quán)利要求25、26或27所述的方法，其中，所述聚合物材料為聚碳酸酯。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中，在所述壓縮步驟期間向模具腔施加的壓縮力大于5000psi(34500kPa)。
30.根據(jù)權(quán)利要求25至29中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述模具插入物具有呈陣列形式的多個(gè)微型針的負(fù)像。
31.根據(jù)權(quán)利要求25至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述模具插入物具有多個(gè)陣列的負(fù)像。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的方法，其中，所述模制的微型針形成為包括多個(gè)與基片一體形成的微型針的微型針陣列的一部分。
33.根據(jù)權(quán)利要求30、31或32所述的方法，其中，所述微型針陣列包括多個(gè)模制的微型針，所述多個(gè)模制的微型針的高度大于所述模制插入物內(nèi)相應(yīng)的微型針外形高度的約百分之九十五。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的方法，其中，沿著與所述微型針陣列的平面垂直的方向施加聲能。
35.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的方法，其中，沿著與所述微型針陣列的平面平行的方向施加聲能。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，通過(guò)超聲喇叭施加聲能。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述超聲喇叭直接接觸所述注入的聚合物材料。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述超聲喇叭呈十字形。
全文摘要
一種利用模具設(shè)備模制微型針的方法，該模具設(shè)備包括模具插入物(210)，該模具插入物具有至少一個(gè)微型針(12)的負(fù)像；壓縮芯子(240)；以及模具外殼，該模具外殼構(gòu)造為允許所述模具插入物和所述壓縮芯子之間相互運(yùn)動(dòng)。所述模具設(shè)備具有打開(kāi)位置和閉合位置。將所述模具設(shè)備放置成閉合的位置，將聚合物材料注入到所述閉合的模具設(shè)備中。通過(guò)所述壓縮芯子和所述模具插入物之間的相互運(yùn)動(dòng)，注入的聚合物材料在所述模具插入物和所述壓縮芯子之間被壓縮。而且，模制方法中，模具設(shè)備具有帶注入澆口(270)的側(cè)壁。而且，模制方法包括加熱的模具插入物。而且，模具方法包括向模具設(shè)備施加諸如超聲能的高頻聲能。
文檔編號(hào)A61M37/00GK101072668SQ200580042047
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者丹尼斯·E·弗古森, 塞廷德?tīng)枴·納亞爾, 唐納德·L·泊察爾特 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司