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CN106061546A - 微针系统及其制造方法 - Google Patents

微针系统及其制造方法 Download PDF

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CN106061546A
CN106061546A CN201580012129.7A CN201580012129A CN106061546A CN 106061546 A CN106061546 A CN 106061546A CN 201580012129 A CN201580012129 A CN 201580012129A CN 106061546 A CN106061546 A CN 106061546A
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S·舍尔
K·霍伊泽尔
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LTS Lohmann Therapie Systeme AG
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Abstract

本发明涉及一种用于制造微针系统(10)的方法，其中，由基板(21)制造包括多个分别通过三个缺口(22)限定的栅格节点(42)并且包括多个接片栅格楔(51)的接片栅格(41)，以及本发明涉及一种微针系统，所述微针系统包括一个基板把包括多个通过接片栅格环绕地限定的开口(31)，在每个开口上设置有至少一个接片栅格楔，所述接片栅格楔包括一个从基板伸出的、至少大致垂直于基板取向的针形尖端(56)。使具有针形尖端的各接片栅格楔从至少三个不同的方向伸入每个缺口中。为了制造开口，借助冲模(72)至少使全部的伸入缺口中的接片栅格楔弯曲并且使它们的针形尖端垂直于接片栅格的平面定向。在每个开口上设置有至少两个接片栅格楔，它们的弯曲线彼此不平行地取向。利用本发明提高了微针系统的运行安全性。

Description

微针系统及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造微针系统的方法，其中，由基板制造接片栅格，该接片栅格包括多个分别通过三个缺口限定的栅格节点并且包括多个接片栅格楔，以及本发明涉及一种微针系统，该微针系统包括一个基板并且包括多个被接片栅格环绕地界定的开口，其中，在每个开口上设置有至少一个接片栅格楔，所述接片栅格楔包括一个从接片栅格伸出的、至少大致垂直于接片栅格的平面取向的针形尖端，每个接片栅格楔具有一个弯曲区，该弯曲区包括平行于接片栅格的平面取向的弯曲线，并且针形尖端的数量至少等于开口的数量的三倍。
背景技术
按照US2003/0199810A1，在制造微针系统时，使用由大的冲模加载的弹性体材料，所述弹性体材料在每个缺口处分别弯曲一个尖端。在加工之前，所有尖端沿相同的方向指向。如果在应用中出现横向负载，那么针可能会折弯。微针系统变得不可用。
按照DE69730971T2，可以在缺口的对置的各侧上设置彼此错开的针。在该实施方式中，横向负载也可能导致微针系统的失效。
发明内容
本发明提出如下问题：提高微针系统的运行安全性。
提出的该问题利用独立权利要求的特征解决。为此，在制造时，使具有针形尖端的接片栅格楔从至少三个不同的方向伸入每个缺口中。为了制造开口，借助冲模至少使全部的伸入缺口中的接片栅格楔弯曲并且使它们的针形尖端垂直于接片栅格的平面定向。
这样制造的微针系统这样构造，使得在每个开口上设置有至少两个接片栅格楔，所述接片栅格楔的弯曲线彼此不平行地取向。此外，在接片栅格中，每三个开口限定一个栅格节点。
附图说明
本发明的其他细节由从属权利要求和对示意性示出的实施例的后续说明得出。
图1示出基板的俯视图；
图2示出图1的局部纵剖视图；
图3示出图2的细节；
图4示出包括缺口的基板；
图5示出图4的正二轴测图；
图6示出图4的细节；
图7示出图6的变型；
图8示出图6的第二变型；
图9示出图6的第三变型；
图10示出开口的制造；
图11示出冲模系统的俯视图；
图12示出模具系统的俯视图；
图13示出包括成形的基板的冲模；
图14示出在成形之后的基板的正二轴测图。
具体实施方式
图1示出俯视图并且图2示出微针系统(10)的纵剖视图。这样的微针系统(10)用于将有效成分从在此未示出的有效成分储存室中穿过皮肤引入病人的体内。
所述有效成分储存室设置在有效成分载体(11)上。所述有效成分载体(11)具有一个基板(21)，所述基板具有一个接片栅格(41)、多个开口(31)以及多个针(55)。在该实施例中，在基板(21)中设有多于30个开口(31)。每个开口(31)由八个针(55)界定。每个针(55)具有一个尖端(56)。在示出的实施例中，开口(31)具有封闭的轮廓。例如所述开口在基本形状方面具有八角形的结构，所述八角形的角(32)设置在各个针(55)之间。所述基本形状也可以是规则的或不规则的三角形、四角形、六角形等。也可想到作为圆形、椭圆形、卵形等的基本形状的实施方式。
在示出的实施例中，基板(21)具有20毫米的长度和20毫米的宽度。角以五个毫米的角半径倒圆。所述基板(21)的厚度为0.1毫米。所述基板在该实施例中由奥氏体的、抗锈和耐酸的材料制成。这例如是材料号为14301的X5CrNi18-10。
在图1示出的基板(21)中设有67个开口(31)。所有开口(31)的横截面积总和在该实施例中为基板(21)的基面面积的40％。所有开口(31)的横截面积总和因此大于基板(21)的基面面积的30％。
所述开口(31)由接片栅格(41)包围。每三个开口(31)限定一个栅格节点(42)。在每个栅格节点(42)中，三个接片(43)T形地相互连接。
接片栅格(41)处于一个平面中，接片栅格楔(51)垂直于该平面地从该平面突出。在图2的视图中，所述接片栅格楔向下突出。每个接片栅格楔(51)具有一个连接在接片栅格(41)上的弯曲区(52)和一个针(55)，参考图3。各个针(55)的尖端(56)构成为相对于接片栅格楔(51)的沿基板厚度方向取向的经过开口(31)中轴线(33)的中央纵向平面对称。各个接片栅格楔(51)的厚度等于基板(21)的厚度。弯曲区(52)具有恒定的弯曲半径，所述弯曲半径例如等于接片栅格楔(51)的厚度。接片栅格楔(51)因此至少以它们的长度的80％从接片栅格(41)突出。在该实施例中，针(55)至少以0.6毫米从接片栅格(41)中伸出。
在开口(31)上设有至少三个接片栅格楔(51)。在本实施例中，每个所述开口(31)由相同数量的接片栅格楔(51)界定。至少两个接片栅格楔(51)的弯曲线(53)沿不同的方向指向。这两个弯曲线具有一个交点。在该实施例中，每两个弯曲区(52)的直的弯曲线具有相同的方向。
微针系统(10)的制造在图4-6中和在图10-14中示出。原材料例如是由上述材料制成的厚度恒定的平坦基板(21)。在该实施例中，该基板具有带有倒圆的角的方形基面。基板(21)也可以构成为圆的、有角的、椭圆形的等。
首先将缺口(22)引入该板材中。这通过冲压、激光切割、腐蚀等进行。各个缺口(22)如在图4和5中示出的那样例如设置在相邻的排中。各个排以一半的分位彼此错开。每三个彼此相邻的缺口(22)的中心线(23)形成一个具有作为基面的等边三角形的楔。在此，两个相邻的缺口(22)彼此的中心距离以15％大于一个单独的缺口(22)的圆周直径。
图6示出缺口(22)的细节。该缺口具有中央区域(24)和例如八个径向于中心线设置的、向外扩张的缺口区段(25)。每个所述缺口区段(25)相对于缺口(22)的半径对称，其中，每个所述半径与缺口(22)的一个外部角(26)相交。
例如在冲裁之后，最初的基板(21)中保留有接片栅格(41)并且在缺口区段(25)之间保留有接片栅格楔(51)。例如在图6的俯视图中为三角形的接片栅格楔(51)设置在缺口(22)的各角(26)之间并且以例如0.75毫米的长度从接片栅格(41)中伸出。各个接片栅格楔(51)的宽度在该俯视图中为0.3毫米。在所述俯视图中，在该实施例中，所有接片栅格楔(51)的面积是缺口(22)的通过角(26)确定的基本形状的面积的34％。所有接片栅格楔(51)的面积为缺口(22)的在此例如八角形的基本形状的25％至50％之间。基于该尺寸比例，在制造缺口(22)时不存在损坏接片栅格楔(51)的危险。
各个缺口(22)这样彼此设置，使得接片栅格楔(51)不相互对齐。在图4的俯视图中，在各个间隙中，缺口区段相互对齐。在相邻的间隙中，一个接片栅格楔(51)相邻于一个缺口区段(25)地设置。
图7-9示出缺口(22)的结构的多个变型。在图7中，缺口(22)的基本形状具有十个角(26)。该基本形状包括接片栅格楔(51)相对于缺口(22)的中央纵向平面对称。在该实施例中，各个接片栅格楔(51)也设置在缺口(22)的两个角(26)之间。代替角(26)，也可以在所述接片栅格楔(51)之间设置弓形。
在图8中示出的缺口(22)具有两个彼此对置的长边(27、28)。在其中一个长边(27)上设有一个单独的接片栅格楔(51)。在另一个长边(28)上与此错开地设置两个接片栅格楔(51)。
图9示出包括六个接片栅格楔(51)的缺口。每两个接片栅格楔(51)在该俯视图中指向竖直的中央纵向平面的一个共同的点上。代替角(26)，在各个接片栅格楔(51)之间设置弓形元件(29)。
包括缺口(22)的基板(21)例如放入弯曲压机中，参考图10。弯曲压机具有一个模具系统(61)和一个冲模系统(71)。参考图12，模具系统(61)在该实施例中具有多个空隙(62)。所述空隙(62)的数量等于基板(21)的缺口(22)的数量。单个空隙(62)的横截面是八角形的。空隙(62)在其上边缘上具有倒圆(63)，也参考图10。该倒圆(63)具有例如0.2毫米的半径。空隙(62)的内部的横截面积以倒圆(63)小于缺口(22)的基本形状的横截面积。
参考图11，冲模系统(71)具有多个冲模(72)。这些在该实施例中同类型的冲模(72)在该实施例中具有八角形的横截面。扳手口开度(Schlüsselweite)例如比模具系统(61)的空隙(62)的对应尺寸狭窄了基板(21)的两倍厚度。各个冲模(72)的尖端(73)构成为平截头棱锥体形。尖端角度例如为30度。
在弯曲压机中，冲模系统(71)向模具系统(61)闭合运动。基板(21)例如借助压紧装置保持在其位置中。冲模(72)接触接片栅格楔(51)并且沉入模具(62)中。在此，接片栅格楔(51)沿着相应模具(62)的倒圆(63)弯曲。所述成形可以冷或热地进行。相应的弯曲区(52)具有一条直的弯曲线(53)。所有的弯曲线(53)处于一个共同的平面中，所述平面平行于接片栅格(41)的上侧(44)的平面。接片栅格楔(51)的弯曲线(53)因此具有四个不同的方向。因为基于缺口(22)的布置结构和定向而没有使彼此相邻的区域变形，所以接片栅格(41)保持其静态强度。不存在接片栅格楔(51)的折弯危险。可以将几何结构简单的工具用于产生缺口(22)和用于成形。对于每个缺口(22)例如只使用一个唯一的冲模(72)。借助该冲模(72)，在一个唯一的冲模行程中从接片栅格楔(51)中制造所有例如八个针(55)。
在冲模(72)进一步沉入模具(62)中时，接片栅格楔(51)进一步变形，直至所述冲模垂直于接片栅格(41)的平面伸出。接片栅格楔(51)的尖端(56)现在朝背离接片栅格(41)的平面的方向指向。这在图13中示出。按照成形方法，可以将冲模(72)在预定的时间间隔期间保持在该位置中或使接片栅格楔(51)轻微地过量伸展。
接片栅格楔(51)现在形成针(55)，所述针在图14的视图中包围开口(31)并且向下伸出。例如针(55)以0.6毫米的长度从接片栅格(41)伸出。在图14的实施例中，在将上述尺寸作为基础的情况下，每平方毫米的基板面积设置1.2个针。在由按照图4和5的基板(21)制造的微针系统(10)中，每平方毫米基板面积设置1.4个针(55)。参考开口(31)的面积，在该实施例中每平方毫米开口横截面积具有至少三个针(55)和尖端(56)。开口(31)的总面积例如比基板(21)的基面面积的30％大。
为了使用微针系统(10)，将所述微针系统连同装配的有效成分储存室套装到病人的皮肤上并且刺入所述皮肤中。在此，使用者施加基本上沿针(55)的方向取向的力。针(55)克服上皮肤层的阻力并且刺入皮肤中。例如皮肤的阻力和/或由使用者施加的偏斜的力可能导致作用到针(55)上的剪切力。
基于各个针(55)的弯曲线(53)的不同的方向，在使用所述微针系统(10)时不存在针(55)的折弯或弯曲的危险。所有针(55)因此刺入病人的皮肤中。
在应用微针系统(10)之后，有效成分穿过开口(31)刺入在微针(55)之间张紧的皮肤中。在此，开口(31)的总面积与基板(21)的基面面积的比例越大，则有效成分的体积流量越大。例如随着比例上升，体积流量与之成比例地升高。基于针(55)的沿着封闭轮廓的布置结构，可以在相同数量的针(55)的情况下，将接片栅格(41)的面积选择为比开口(31)的总面积小。该因数例如可以小于2.5。
为了制造微针系统(10)，只需两个工作流程。在两个工作流程中，各工具分别实施一个唯一的行程运动。微针系统(10)因此可以快速且无问题地制成。所述微针系统因此对于大量生产是适合的。
也可想到，将提到的不同实施方式相互组合。
附图标记列表
10 微针系统
11 有效成分载体
21 基板
22 缺口
23 中心线
24 中央区域
25 缺口区段
26 角
27 长边
28 长边
29 弓形元件
31 开口
32 角
33 中轴线
41 接片栅格
42 栅格节点
43 接片
44 上侧
51 接片栅格楔
52 弯曲区
53 弯曲线
55 针、微针
56 尖端、针形尖端
61 模具系统
62 空隙、模具
63 倒圆
71 冲模系统
72 冲模
73 冲模尖端
74 行程方向
75 纵向棱边
76 冲模面

Claims (7)

1.用于制造微针系统(10)的方法，其中，
-由基板(21)制造接片栅格(41)，该接片栅格包括多个分别通过三个缺口(22)限定的栅格节点(42)并且包括多个接片栅格楔(51)，
-使具有针形尖端(56)的各接片栅格楔(51)从至少三个不同的方向伸入每个缺口(22)中，并且
-为了制造开口(31)，借助冲模(72)至少使全部的伸入缺口(22)中的接片栅格楔(51)弯曲并且使它们的针形尖端(56)垂直于接片栅格(41)的平面定向。
2.按照权利要求1所述的用于制造微针系统(10)的方法，其特征在于，冲模(72)具有沿其行程方向(74)取向的纵向棱边(75)，其中，每两个纵向棱边(75)界定一个平坦的冲模面(78)。
3.按照权利要求1所述的用于制造微针系统(10)的方法，其特征在于，将具有缺口(22)的基板(21)放置在模具系统(61)上，所述模具系统包括至少一个具有多边形横截面的空隙(62)。
4.微针系统(10)，包括一个基板(21)并且包括多个被接片栅格(41)环绕地界定的开口(31)，其中，
在每个开口(31)上设置有至少一个接片栅格楔(51)，所述接片栅格楔包括一个从接片栅格(41)伸出的、至少大致垂直于接片栅格(41)的平面取向的针形尖端(56)，
每个接片栅格楔(51)具有一个弯曲区(52)，该弯曲区包括平行于接片栅格(41)的平面取向的弯曲线(53)，并且
针形尖端(56)的数量至少等于开口(31)的数量的三倍，
其特征在于，
-在每个开口(31)上设置有至少两个接片栅格楔(51)，所述接片栅格楔的弯曲线(53)彼此不平行地取向，并且
-在接片栅格(41)中，每三个开口(31)限定一个栅格节点(42)。
5.按照权利要求4所述的微针系统(10)，其特征在于，开口(31)的总横截面积至少是基板基面面积的30％。
6.按照权利要求4所述的微针系统(10)，
其特征在于，每两个相邻的接片栅格楔(51)的弯曲线(53)在正好相交于一点。
7.按照权利要求4所述的微针系统(10)，
其特征在于，所有针形尖端(56)都是针(55)的一部分，这些部分至少大致具有相同长度。
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