CN102123759B - 微针、微针阵列及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了微针，该微针包含：具有至少三个壁的单晶材料轴，所述三个壁由单晶材料的晶面形成；连接到所述轴的端部并且包含至少三个壁的尖端，所述三个壁由材料晶面形成。所述材料优选是硅。所述尖端的壁中的两个由与所述轴的两个壁相同的晶面形成。这两个壁由<111>晶面形成。优选地，所述尖端的三个壁由<111>晶面形成。

Description

微针、微针阵列及其制造方法

本发明涉及微针、微针阵列及其制造方法。

微针有望作为标准注射针的替代和补充。微针具有几十至几百微米数量级的尺寸。微针的细部如尖端具有例如几微米至一个或多个纳米的尺寸。作为它们相对小的尺寸的结果，打算使微针基本上无疼痛地刺入皮肤并且不明显损伤皮肤。针优选尽可能尖锐以通过保持将针推入到皮肤中所需的力尽可能小而使被注射的感觉最小化，其结果是在注射时皮肤变形尽可能小。通过对微针长度进行选择，可将医药产品等以预定深度引入皮肤表面下。

微针可使用半导体加工中已知的制造技术进行制造。如N.Roxhed等人在文章“Penetration-Enhanced Ultrasharp Microneedlesand Prediction on Skin Interaction for Efficient Transdermal DrugDelivery”，Journal of Microelectromechanical Systems，vol 16，No.6，2007年12月中所描述，微针基于所用制造技术分为两类。第一类由从基材(substrate)面以直角延伸的针(面外针)构成。第二类由与基材面大致平行延伸的针(面内针)构成。由于针小，优选同时使用许多微针用于医药产品的注射。然而，实际上证明难以制造面内针的两维阵列。

微针还分为中空微针和实心微针。可例如使用实心微针将施加到针表面的医药产品预先引入作为涂覆层。中空微针具有通道(passage)或沟槽(channel)，使得可通过针的沟槽将医药产品引入到表面之内或之下。

US-6533949-B1提供了在硅基材上产生中空面外微针的方法。通过在基材表面内蚀刻出近似V形的狭槽(slot)来形成针。在该V形内还蚀刻出孔洞(hole)。该V形可以是滚圆的。然后通过给所述孔洞和狭槽提供保护层而将它们钝化。在施加保护层之后，通过选择性各向异性蚀刻加工来蚀刻基材表面。在该加工期间，从基材表面选择性地除去硅，突起物沿着保留在狭槽内的<111>晶面留下来。接着是保护层的随后去除，其中具有孔隙(aperture)的突起物形成微针。

然而，由于所用的蚀刻加工，根据US-6533949-B1的方法形成的针的圆周是不平坦(uneven)的，其结果是在将微针推进到皮肤中时损伤皮肤。圆周的不平坦性可在例如文章“Silicon MicromachinedHollow Microneedles for Transdermal Liquid Transport”，Journal ofMicroelectromechanical Systems，vol 12，No.6，2003年12月的图4中看出。此外，微针的长度和锐度受制造方法限制。作为针的受限制的长度和/或锐度的结果，阵列中并非所有针都刺入到皮肤中，这可以导致泄漏，换言之，当使用液体时，其通过没有刺入皮肤的针泄漏出。

US-5928207提供了包含端部为尖端的狭长轴(shaft)的面内微针。各向同性地或各向异性地蚀刻轴壁，而各向同性地蚀刻尖端。作为各向同性蚀刻的结果，尖端具有比轴平坦得多且狭窄得多的尖锐端部。然而，在针的顶侧，从尖端到轴的过渡部分相对陡，其结果是当针刺入皮肤时所述过渡部分损伤皮肤。

除上述外，所有至今已知的微针也实际上似乎具有至多与如Popper&Sons，Inc.，New York(USA)提供的标准30G注入针的锐度相当的锐度。然而，30G注入针的锐度不足以防治对皮肤的损伤。在使用中，用一定力将微针(其一部分)推入到皮肤中，产生“针外伤”并且可感觉到注射。注射后皮肤损伤、发红和/或过敏。此外，对于在相对软的皮肤例如人的腋下皮肤或脸上使用时，该锐度是不足的。

本发明的目的是提供较尖锐的微针。

根据本发明，该目的通过由单晶材料制造的面内微针得以实现，所述微针包括：

-具有至少两个壁的单晶材料轴，每个壁由该材料的相对缓慢蚀刻晶面形成；和

-连接到所述轴的末端并且包含至少三个壁的尖端，每个壁由单晶材料的相对缓慢蚀刻晶面形成。

因此尖端通过单晶材料的缓慢蚀刻晶面形成。该制造方法的结果是，晶面可以大致为原子级平坦，其结果是微针和皮肤之间的摩擦最小。尖端晶面彼此邻接之处的边或棱是尖锐，换言之，其曲率半径例如小于10μm，达到原子数量级的曲率半径。尖端的端部(晶面会聚之处)也是尖锐的并且具有例如小于10μm的曲率半径。此外晶面的交线确保尖端沿着其全部长度刺入皮肤。尖端切削的结果是，将微针推入到皮肤中需要较小的力。然后轴滑入到通过所述尖端切入在皮肤内的孔洞中。与可以任选提供的中空内部的不同之处在于，微针完全可通过各向异性湿式蚀刻进行制造。最终加工例如研磨等是多余的。

优选地，单晶材料为硅，因为已存在硅的制造技术。此外，硅是可大量获得的相对廉价的半导体。

在一个实施方案中，尖端的两个壁由与轴的两个壁相同的晶面形成。两个晶面一起形成沿尖端和轴的长度延伸的V形曲线。因此微针的轴和尖端都对皮肤具有切削作用。因此将针推入到皮肤中的力较小并且将对皮肤的损伤限于尺寸对应于微针圆周的切口。

在另一个实施方案中，尖端的两个壁(其由与轴的两个壁相同的晶面形成)通过相对缓慢蚀刻晶面形成。晶面以合适的锐角邻接以获得所需的切削作用。

在又一个实施方案中，尖端的三个壁(其通过相对缓慢蚀刻晶面形成)由<111>晶面形成。三个壁以原子级尖锐方式会聚在尖端的端部处。在该情况下，三个壁以约70.53°的内角彼此邻接。前述特性促成了尖端的锐度。当使用微针时，大致原子级平坦的晶面使尖端和皮肤之间的摩擦最小化。晶面在内锐角处彼此邻接。

优选地，将沟槽设置在轴和/或尖端中。沟槽例如是隐埋沟槽或敞开沟槽。

根据另一个方面，本发明提供了一种微针阵列，其包含：

-具有大致平坦端部的支架(holder)；

-安装在支架端部的一个或多个微针。

一个或多个微针包含例如上述微针。根据本发明的微针阵列使得使用任意数目的任意两维构造的面内微针成为可能。如引言中提及的N.Roxhed等人的文章中所描述，至今就算是有但也几乎不使用面内微针，因为至多仅能够使用单排微针。因为面内微针可包含轴，对其长度可任意选择，使得比面外微针能够较深地刺入皮肤中。

优选地，支架包含热塑性物。支架包含例如具有平坦和圆形端部的柱形支架。在打算用于微针的位置处的端部中提供有孔隙。例如通过加热微针将微针熔合到所述孔隙中。为此目的，支架优选由热塑性物例如PE、PP和/或POM制造。

根据另一个方面，本发明提供了用于制造如上所述微针的方法。

将参照附图描述本发明的其它优点和特性，其中：

图1a显示了根据本发明的微针的实施方案的透视底视图；

图1b显示了图1a的微针的透视顶视图；

图2a显示了根据本发明的微针的另一个实施方案的透视底视图；

图2b显示了图2a的微针的透视顶视图；

图3a显示了根据本发明的微针的又一个实施方案的透视底视图；

图3b显示了图3a的微针的透视顶视图；

图3c显示了图3a的微针的变体的透视底视图；

图4a显示了根据本发明的微针的又一个实施方案的透视底视图；

图4b显示了图4a的微针的透视顶视图；

图5显示了根据本发明的微针阵列的实施方案的透视底视图；

图6显示了图5的微针阵列的透视顶视图；

图7A-7F显示了用于制造图1的微针的连续加工步骤的透视顶视图；

图8A-8F显示了对应于图7A-7F的加工步骤的透视底视图；

图9A-9E显示了用于制造微针的另一个实施方案的连续加工步骤的透视顶视图；和

图10A-10E显示了对应于图9A-9E的加工步骤的透视底视图。

在图1a和1b中所示的实施方案中，微针10由单晶硅<100>的基材形成。微针10包含与轴14一体形成的尖端12。任选地，所述轴的相对端部具有加宽截面或基底16。参见例如图5，基底16例如用于操作微针和/或将其与其它构件连接。为此目的，该基底可具有任何所需的形状且因此将不以任何更为详细的方式加以描述。

轴14具有横截面为大致三角形的形状，具有至少三个彼此邻接的壁18、20、22。面18(正如同基底16的面24)对应于基材表面且因此如实施方案中所描述是<100>晶面。面20和22为硅的<111>晶面。

尖端12包含三个邻接壁20、22和25。面20和22还形成轴的侧壁。面25为<111>晶面，其从与面18的交线26，沿着尖端12的突起端28的方向倾斜延伸。轴14的外部圆周具有的横截面等于在交线26位置处的尖端12的最宽部分的横截面。

任选地，在微针10中提供沟槽30，可通过其输送例如医药产品和液体。

基底(其面32与面24相对)的面32还形成基材表面的一部分。因此，面32为<100>面。面25相对于面32成约54.74°的内角并且还相对于壁20、22的交线34成内角。

在图2a和2b中所示的另一个实施方案中，微针110由单晶硅<211>的基材形成。微针110包含由与轴114一体形成的尖端112。因为微针110仍与产生该微针的基材111的其余部分连接，所以轴可仍具有基底116。在由基材111的面124、132形成的范围内，可以使该基底具有按照可进行微制造的任何形状。

在横截面中，轴114为大致梯形。在顶视图或底视图中，从与尖端112的分界线126观察，轴114变宽。轴114包含四个壁118、120、122和123。壁118和123对应于基材表面，并且在本实施方案中为<211>晶面。壁120、122为<111>晶面，其相对于壁118、123成一定角度。

尖端112包含三个邻接壁120、122、125和壁123的一部分。壁120和122还形成轴的侧壁。面125为<111>晶面，其从与面118的交线126，沿着尖端112的突起端128的方向倾斜延伸。壁125与壁123成约19.47°的内角。因此可通过使用在表面上具有一定晶体取向的基材作为起始材料对该角度进行选择。

为了可对其加以使用，将再次使图2a和2b中所示的微针110与基材脱离。

在图3a和3b中所示的实施方案中，微针210由单晶硅<100>的基材形成。微针210包含与轴214一体形成的尖端212。任选地，所述轴的相对末端具有加宽截面或基底216。参见例如图5，基底216例如用于操作微针和/或将其与其它构件连接。该基底将不再加以描述。

在横截面中，轴214大致具有五边形的形状，具有彼此邻接的壁218、220、222、223、224和225。正如同基底216的面217，面218对应于基材表面且因此在所描述的实施方案中为<100>晶面。面223也是<100>晶面且其位于与218平行。面225、220、222、224和226为硅的<111>晶面。

尖端212包含壁218、220、222、223、224、225和226。面226是邻接着面218、225、220、223、222、224的<111>晶面并且其从与面218的交线沿突起端方向倾斜延伸，在此处其邻接壁223。

该实施方案的优点可能是该针就横截面而言具有有利的圆周。其结果是，对于以一定环流(circulation)的一定沟槽尺寸而言刺入所需的力是有限的。此外，还限制了根据该实施方案的微针导致的皮肤切口。

图3c显示了如何可将沟槽230任选地设置在微针210中，可通过所述沟槽输送例如医药产品和液体。沟槽230可以具有菱形的横截面并且可以与狭槽231连接。该狭槽231可如所描述的保持敞开，或者可通过M.J.De Boer，JOURNAL OFMICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS，VOL.9，NO.1，MARCH 2000的隐埋沟槽技术进行封闭。如果沟槽保持敞开，换言之，如果狭槽不封闭，则沟槽沿纵向保持敞开。即使对于敞开沟槽，仍可将液体注入皮肤，这是因为当将微针完全插入皮肤时皮肤封闭了沟槽。

在图4a和4b中所示的另一个实施方案中，微针410由单晶硅<110>的基材形成。微针410包含与轴414一体形成的尖端412。轴414可以具有基底416。在横截面中，轴414大致具有正方形形状。

轴414包含四个壁418、420、422和423。壁418和423对应于基材表面，并且在本实施方案中为<110>晶面。在本实施方案中，壁420和422为缓慢蚀刻的<111>晶面。

尖端412包含五个彼此邻接的壁418、420、422、423和425(即轴的所有面)以及<111>面425。壁420和422为缓慢蚀刻的<111>面并且还形成轴的侧壁。面425为<111>晶面，其从与面422的交线沿尖端412的突起端的方向倾斜延伸。

该实施方案的优点可以是微针具有相对小的孔隙角，其结果是与具有相对大的角的针相比，刺入所需的力较小。在本上下文中，这称作较尖锐的针或尖端。

因为上述微针是面内针，参见图7-10，本发明提供了一种同时使用任意数目的任意两维构造的微针的方法。

图5和6显示了微针阵列200，其包含提供有柱形壁204的支架202，所述壁具有大致圆形的平坦端部206。端部206在每个需要微针的地方具有孔隙208。每个孔隙208具有例如微针10。以举例方式，显示了图1a的微针10，但是还可将任何其它所需的微针设置在孔隙208中。此外，每个孔隙208可以安装不同的微针，例如不同长度的微针。由于面内微针可以包含轴，其长度可以任意选择，使得与面外微针相比能够较深地刺入皮肤中。

优选地，支架202包含热塑性物(thermalplastic)，例如PE和/或PP。例如将微针熔合到孔隙中。熔合可通过加热微针直到在其中设置微针的孔隙的周围支架塑料局部熔化来实现。然后通过让各自的微针冷却，熔化的塑料再次固化并且在微针和支架之间形成水密封和气密封的连接。可以例如以不接触方式借助于聚焦在微针上的光束或激光束加热微针。通过不接触地加热微针，显著简化组装并且使损伤的风险最小化。

下面描述上述微针的制造。在该描述中，使用半导体材料例如硅的加工中的常规术语。为了详细地描述所用术语，参考M.Elwenspoek，H.V.Jansen的“Silicon Micromachining”，Cambridge UniversityPress 1998。

根据本发明的微针由具有对应于一定晶面的表面的单晶材料例如半导体的基材制成。微针的形状取决于基材中晶面的取向。本发明通过在具有一定取向的单晶基材中蚀刻去(etch free)一定晶面提供较尖锐的微针。

本发明中使用的(两维(2D)光刻)制造技术基于单晶基材。该基材从基本上包含单晶的本体材料锯解。通常，基材为圆盘或晶片。锯解后在基材表面上产生的面决定了相对于基材表面的晶体方向。因为基材表面由锯解方向确定，所以相对于基材中的晶体方向可以对在基材表面处的晶面任意选择。该表面通常是晶面。按照Miller指数例如<100>、<110>、<111>面来提及晶面。晶面是其中原子形成重复图案的晶体中的任意面。特别按照表面的晶面例如<100>取向的硅基材，或者简单地称作<100>硅或硅<100>来提及基材。然而，还可以是任何其它任意晶面例如<211>或<310>。

对基材表面的晶面的选择部分地确定了微针尖端的内角。

在基材表面上进行操作，例如制造光刻图像、蚀刻掉材料和沉积材料，其结果是在基材表面上和/或在基材本体中产生结构。

单晶基材包含可以具有相互不同的蚀刻速度(所谓的各向异性蚀刻加工)的晶面。因此在各向异性蚀刻加工期间相对缓慢蚀刻晶面形成原子级平坦晶面。作为特定选择、2D光刻步骤的顺序和蚀刻加工的结果，给出其实例，但本发明不受其限制，这些晶面形成根据本发明的微针的原子级平坦的壁。

基材表面通过机械和/或化学抛光进行精加工以确保一定的平坦性。该表面通常不进行缓慢蚀刻，但是通过基材表面的精加工处理，后者通常平坦到原子级平坦，可接近至少原子平坦性。

可抛光基材的顶部和底部侧面。还由此标明(designate)基材并且还标明平坦度。

单晶硅为优选的材料，但本发明不限于硅。单晶硅形成立方体晶体，其中原子形成与金刚石相仿的结构或四面体。其它合适的基材包含例如单晶半导体或石英。

图7-10描述了从硅<100>基材开始的微针制造，换言之，将大致如图1a和1b中所示获得微针。使用相同的制造步骤，但是以具有不同基材取向且具有适于所述取向的光刻设计(两维掩模设计)的硅开始，可获得其它微针，参见例如图2a和2b。尖端的最小内角在该情形中可以较小，这是因为基材表面上的晶面(<211>)和相对缓慢蚀刻面(<111>)之间的最小角度较小。与<211>的最小角度为约20度(<211>基材表面和<111>面之间的角度)，而不是与<100>的约55度(<100>面和<111>面之间的角度)。然而，基材材料在所有情形中是相同的单晶材料。如果需要，包含半导体的基材可以是p-掺杂或者n-掺杂的。

在一个实施方案(图7A、8A)中，起始材料是在所有侧面上具有钝化层的基材300。钝化层是对基材材料例如硅的蚀刻剂具有抵抗性的保护层。钝化层或保护层包含例如氮化硅或二氧化硅。如所提及的，基材由<100>硅构成，使得表面324和332为<100>晶面。

在第一步骤中，将隐埋沟槽30提供在待产生微针的位置处(图7B、8B)。还可在其它步骤期间、之后或之前提供隐埋沟槽30。为了描述在半导体基材中提供隐埋沟槽的加工步骤，参考Meint J.deBoer等人的“Micromachining of Buried Micro Channels in Silicon”，Journal of Microelectromechanical Systems，Vol.9，No.1，March2000。在所述文章中，例如，表1描述了四种在基材中提供隐埋沟槽的可能方法。取决于所选择的基材(例如p-型或n-型硅、抵抗性、晶体取向)，可选择合适的方法。根据本发明的一个实施方案，隐埋沟槽30保留在基材中以形成用于最终微针的通道。还可使沟槽敞开，沿沟槽的纵向形成狭槽，使得沟槽沿纵向敞开。然后其中引入微针的皮肤将沟槽封闭，其结果是可通过该沟槽注射液体。

可以按需要将隐埋沟槽设置在基材的表面324或表面332的侧部。然而，如果将隐埋沟槽30设置在表面324的侧部则是优选的。

在随后步骤中(图7C、8C)，首先在基材300的顶部提供保护层。在该保护层中，提供狭长孔隙(未示出)，该孔隙平行于隐埋沟槽30。在所述孔隙的位置处，基材没有被覆盖。随后，将基材300进行各向异性蚀刻。

选择性地蚀刻硅的氢氧化钾(KOH)是合适的各向异性湿式蚀刻剂。KOH沿<100>晶面方向蚀刻硅的速度是沿<111>面方向的约400倍。换言之，与其它晶面相比<111>面蚀刻得较为缓慢。另一种合适的蚀刻剂是EDP(乙二胺和邻苯二酚的水溶液)。EDP沿<100>晶面方向相比于沿<111>面方向蚀刻p-掺杂硅的比率为约50∶3。还可使用四甲基氢氧化铵(TMAH)，但是<100>和<111>面之间的选择性与EDP相比较差。因为KOH进行蚀刻的选择性最大，所以其对于本发明是优选的。

蚀刻剂穿过保护层中的孔隙蚀刻掉硅，在该过程中相对缓慢蚀刻的<111>面变得显见。一旦达到基材其它侧324上的保护层则终止蚀刻步骤。<111>晶面20、350、352和354一起在基材中形成狭长井356(图7C)，在基材中的井(图8C)底部处已产生狭槽或孔隙358。所述狭槽358被保护层其余部分形成的膜封闭，换言之，不是敞开的。

在接下来的步骤中(图7D、8D)，首先在基材300的顶部提供保护层。在该保护层中，在隐埋沟槽30的另一侧上接着井356提供狭长孔隙(未示出)。在该孔隙的位置，基材未被覆盖。随后，将基材300进行各向异性蚀刻。

蚀刻剂穿过保护层中的孔隙蚀刻掉硅，在该过程中相对缓慢蚀刻的<111>面变得显见。一旦达到基材其它侧324上的保护层则终止蚀刻步骤。<111>晶面22、360、362和364一起在基材中形成狭长井366(图7D)，在基材中井的底部处产生狭槽或孔隙368(图8D)。所述狭槽368被保护层其余部分形成的膜封闭，换言之，不是敞开的。

在接下来的步骤中(图7E、8E)，首先在基材的顶部提供保护层。在该保护层中，在基材的底侧324上提供孔隙(未示出)，其中所述基材未就蚀刻尖端12进行覆盖。随后，使用蚀刻剂(例如KOH)穿过孔隙将基材硅进行各向异性蚀刻，在该过程中相对缓慢蚀刻的<111>晶面25变得显见。

在接下来的步骤中(图7F，8F)，首先除去保护层的剩余部分。此外，在该过程中从尖端12除去隐埋沟槽突起的材料部分。

随后，使微针10与基材脱离。可例如通过蚀刻(图1a和1b中所示的结果)、通过锯解(图7F，8F中所示的结果)或者破断将微针10从基材取下。

对于蚀刻，首先在基材的顶部提供保护层。在该保护层中，在基材的底侧324或顶侧332上提供孔隙，其中所述基材未就蚀刻基底16进行覆盖。然后，使用蚀刻剂(例如KOH)穿过孔隙对基材的硅进行各向异性蚀刻，直到基底16保留下来。

在图9和10中显示了根据本发明制造微针的另一个较简单的方法。

图9A、9B、9D、9E中所示的步骤分别与上文参考图7A、7B、7E、7F所描述的步骤相同。可按需要在基材的表面324或表面332的侧上设置隐埋沟槽30。然而，如果在表面324侧上设置隐埋沟槽30则是优选的。

差异涉及图9C、10C中所示的步骤。对基材30在所有侧上提供保护层，其中在该实施方案中，隐埋沟槽任一侧上两个孔隙保持敞开。所述孔隙被保护层的薄带所隔开。所述带的宽度取决于用来限定该带的光刻方法，为例如1μm-100μm。

随后，将基材300进行各向异性蚀刻。蚀刻剂通过保护层中的两个孔隙将硅蚀刻掉，在该过程中缓慢蚀刻的<111>面变得显见。一旦达到基材其它侧324上的保护层则终止蚀刻步骤。<111>晶面20、350、352、354一起在基材中形成狭长井356(图9C)，在基材中于井的底部上产生狭槽或孔隙358(图9C)。同时，接着井356产生由<111>面22、360、362、364形成的井366。在井366的底部上，在基材中产生狭槽或孔隙368(图9C)。狭槽358和狭槽368均被保护层其余部分形成的膜封闭。

根据图9和10的方法制造的微针包含面20、22之间的面23。面23是基材表面332的其余部分，其在井356和366的各向异性蚀刻期间存在于保护层的上述带下。面23具有与该带的宽度相应的宽度，即例如约1μm-100μm。

根据图9和10(图9E、10E)方法制造的微针的尖端12因此被四个壁20、22、23和25包围。壁20、22和25是硅的<111>晶面。壁23是基材表面332的其余部分。在所描述的实施方案中，壁23是<100>晶面。

根据本发明尖端12由包含基材晶面的壁形成。所述壁在交线处彼此邻接，逐渐变细成为端部28。所述交线和端部大致为原子级尖锐，换言之，端部28以及/或者壁20、22、23和/或25之间的交线的曲率半径具有大约原子半径的曲率半径。该曲率半径为例如约1-100nm。由于该小的曲率半径，微针是尖锐的。由于另外沿着尖端12的整个长度延伸的交线的小曲率半径，微针的整个尖端切入到皮肤中。因此，与就微针所已知的情形相比，刺入皮肤中需要更小的力。因为轴14还具有在交线处彼此邻接的晶面的壁，该轴对皮肤也具有切削作用。微针的壁18、20、22、23和25大约对应于硅的晶面，并且可以是大致原子级平坦的。原子级平坦的壁与较粗糙的壁相比对皮肤产生较小的摩擦，其结果是根据本发明的微针经历来自皮肤的较小反作用力并且对皮肤损伤程度较小。

下面描述了可产生图3a和3b中所示微针的微针制造方法的实施方案。第一步骤可以类似于参考图7A-7D/8A-8D或9A-9D/10A-10D所描述的步骤，其中在基材第一侧上蚀刻两个井。然后，作为另外的中间步骤，蚀刻基材的另一个相对侧。在该情形中，还在该其它侧中以类似方式蚀刻两个井，使得基材一侧中的井对应于沿某些截面基材其它侧上的井。该方法的随后步骤对应于参考图7E/8E或9E/10E所描述的步骤。

可产生图4a和4b中所示微针的另一种微针制造方法以从基材蚀刻出具有方形横截面的微针为开始，其中轴包含两个对应于基材<110>侧的侧部。两个其它侧与其成直角并且是<111>面。然后，各向异性地蚀刻掉部分微针，如图4a和4b中面425所示，其结果是<111>面形成微针的尖端。

在制造微针后，还可以在其外表面施加涂覆层以允许该微针更容易地滑入皮肤中。涂覆层包含例如硅油。可例如通过将微针浸没在硅油浴中施加硅油。此外，可以将微针带入室中，在该室中将硅油以蒸气形式或者借助于细雾或喷雾进行施加。

本发明不限于其上述实施方案，其允许许多在所附权利要求范围内的修改。

Claims (22)

1.由单晶材料制造的面内微针，包含：

-具有至少两个壁的轴，每个壁由单晶材料的相对缓慢蚀刻晶面形成，所述缓慢蚀刻晶面为<111>晶面；和

-连接到所述轴的端部并包含至少三个壁的尖端，每个壁由单晶材料的相对缓慢蚀刻晶面形成，所述缓慢蚀刻晶面为<111>晶面。

2.根据权利要求1的微针，其中所述尖端的壁中的两个由与所述轴的两个壁相同的晶面形成。

3.根据权利要求2的微针，其中由与所述轴的两个壁相同的晶面形成的所述尖端的两个壁由相对缓慢蚀刻晶面形成。

4.根据前述权利要求1-3之一的微针，其中所述尖端的3个壁由相对缓慢蚀刻晶面形成。

5.根据前述权利要求1-3之一的微针，其中所述相对缓慢蚀刻晶面不彼此平行。

6.根据权利要求5的微针，其中所述尖端包含与制成微针的单晶材料的基材表面相同的第四壁。

7.根据前述权利要求1-3之一的微针，其中所述尖端的壁中的三个由与所述轴的三个壁相同的晶面形成。

8.根据前述权利要求1-3之一的微针，其中所述尖端的三个壁以大致原子级尖锐的方式会聚在一端。

9.根据权利要求8的微针，其中所述三个壁以70°量级的内角彼此邻接。

10.根据前述权利要求1-3之一的微针，其中该微针由单晶硅基材形成，所述单晶硅基材具有与所需尖端的锐度匹配的一定晶体取向的表面。

11.根据前述权利要求1-3之一的微针，其中所述单晶材料是下面中的一种：单晶硅<100>，单晶硅<211>或单晶硅<110>。

12.根据前述权利要求1-3之一的微针，其中在所述轴和/或尖端中具有沟槽。

13.根据权利要求12的微针，其中所述沟槽沿纵向是敞开的。

14.面内微针阵列，包含：

-具有大致平坦端部的支架；

-一个或多个与所述支架的端部装配的根据前述权利要求1-13之一的微针。

15.根据权利要求14的微针阵列，其中所述支架包含热塑性物。

16.根据权利要求15的微针阵列，其中所述热塑性物包含PE、PP和/或POM。

17.根据权利要求14-16之一的微针阵列，其中所述微针以任意构造与所述支架的端部装配。

18.根据权利要求14-16之一的微针阵列，其中所述一个或多个微针熔合到所述支架端部的材料中。

19.制造根据权利要求1-13中之一的微针的方法，包括步骤：

i)提供具有第一表面和与该第一表面平行的第二表面的单晶材料的基材；

ii)通过保护层的第一孔隙将基材的第一表面各向异性蚀刻用以形成第一井，该第一井在其中心具有第一狭槽；

iii)通过保护层的第二孔隙将基材的第一表面各向异性蚀刻用以形成第二井，该第二井在其中心具有第二狭槽；

iv)通过保护层的第三孔隙将基材的第二表面各向异性蚀刻用以形成微针的尖端；和

v)将所述微针从所述基材分离。

20.根据权利要求19的方法，包括步骤：vi)在基材中设置沟槽。

21.根据权利要求19或20的方法，其中步骤ii)和iii)同时进行。

22.根据权利要求19或20方法，其中步骤ii)在步骤iii)之前进行。