ES2235726T3 - Metodo y aparato para fabricar un dispositivo moldeado. - Google Patents
Metodo y aparato para fabricar un dispositivo moldeado.Info
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Abstract
Un método para fabricar un dispositivo (10) moldeado que tiene una pluralidad de agujas de tamaño de micra y/o submicra que tienen bordes (20, 22) raspadores afilados con características de tamaño de submicra, que comprende las etapas de: proporcionar un conjunto (32) de molde que comprende un molde (48), teniendo dicho molde una primera y segunda sección (50, 52) de molde, teniendo al menos una de dichas primera y segunda secciones de molde un rebajo (66) que define con la otra sección de molde una cavidad de molde; proporcionar un elemento (68) de molde de silicio dispuesto en y fijado dentro de dicho rebajo (66), teniendo dicho elemento de molde una superficie (76) de molde perfilada que forma impresiones (78) que mira hacia dicha cavidad de molde y que corresponden a la forma deseada de las agujas; introducir un material de plástico dentro de la cavidad de molde y sobre la superficie perfilada para formar el dispositivo (10) moldeado que tiene un cuerpo (12) y una superficie moldeada que corresponde a la superficie perfilada; y retirar el dispositivo (10) moldeado de la cavidad de molde.
Description
Método y aparato para fabricar un dispositivo
moldeado.
La presente invención se refiere a un método y un
aparato para fabricar un dispositivo, y particularmente un
microdispositivo. Más particularmente, la invención está dirigida a
un método y a un aparato para moldear un microdispositivo para uso
médico.
Ha habido un incremento en el interés en los
procesos para la fabricación de pequeños dispositivos en el campo de
análisis bioquímico y biológico. La fabricación de dispositivos
usados para pruebas analíticas utiliza técnicas similares a las
usadas en la industria electrónica. Ejemplos de las técnicas de
fabricación incluyen fotolitografía y grabación química húmeda. Los
dispositivos son con frecuencia fabricados de sustratos sólidos
tales como silicio y cristal.
Los dispositivos microanalíticos se han usado
para realizar diversas reacciones analíticas. Por ejemplo, la
Patente de U.S. No. 5.498.392 de Wilding y col. describe un
dispositivo a escala intermedia que tiene canales y cámaras de
fluido microfabricados en un sustrato sólido para las reacciones de
amplificación del comportamiento del ácido nucleico. La Patente No.
5.304.487 de Wilding y col. describe un dispositivo a escala
intermedia que tiene una región de manipulación de celda para
detectar un analito en la muestra. Los microcanales y cámaras
tienen una dimensión en sección transversal a un intervalo desde 0,1
micra a 500 micras. La Patente de U.S. No. 5.885.470 de Parce y
col. describe un dispositivo de transporte microfluídico fabricado
de un sustrato polimérico que tiene canales de fluido que pueden
tener unas pocas micras de ancho.
Los anteriores procesos para microfabricación de
sustratos poliméricos típicamente abarcan moldeado por estampado o
en relieve. Estos procesos requieren con frecuencia el uso de un
agente de liberación o revestimiento sobre la superficie de
moldeado.
Ha habido también un interés creciente en
inyección de microaguja para el suministro transdérmico de diversos
fármacos. Los dispositivos de microagujas pueden tener una
pluralidad de microagujas con una longitud de unos pocos cientos de
micras. Estos dispositivos se fabrican por lo general de silicio u
otros metales usando métodos de grabado. Aunque eficaz, los
dispositivos de microagujas resultantes son costosos de fabricar y
difíciles de producir en grandes cantidades. Un ejemplo de un
dispositivo de microaguja para suministrar un fármaco a un paciente
se describe en la Patente de U.S. No. 5.879.326 de Godshall y
col.
Los dispositivos de microaguja para suministrar
fármaco son capaces de penetrar el estrato córneo de la piel con
menos irritación. El estrato córneo es una estructura compleja de
remanentes de células queratinizadas compactas que tienen un grosor
de aproximadamente 10-30 micras y forma una membrana
estanco al agua para proteger el cuerpo de la invasión por diversas
sustancias y la migración hacia fuera de diversos compuestos. El
suministro de fármacos a través de la piel se potencia
incrementando la permeabilidad de la piel o incrementando la fuerza
o energía utilizada para dirigir el fármaco a través de la piel.
Un método de suministro de fármacos a través de
la piel consiste en formar microporos o cortes a través del estrato
córneo. Penetrando el estrato córneo y suministrando el fármaco a la
piel o por debajo del estrato córneo, se pueden eficazmente
administrar muchos fármacos. Los dispositivos para penetrar el
estrato córneo generalmente incluyen una pluralidad de agujas u
hojas de tamaño en micras que tienen una longitud para penetrar el
estrato córneo sin pasar completamente a través de la epidermis.
Ejemplos de estos dispositivos se describen en la Patente de U.S.
No. 5.879.326 de Godshall y col; la Patente de U.S. No. 5.250.023
de Lee y col.: y el documento WO 97/48440.
Los métodos y aparatos mencionados anteriormente
para la fabricación de microdispositivos para uso médico han
exhibido algún éxito aunque por lo general consumen tiempo y son
costosos. En consecuencia, existe una permanente necesidad en la
industria de un método mejorado para la fabricación de
microdispositivos.
Un método para fabricar un dispositivo moldeado
que tiene una microestructura se describe en el documento DE 43 07
869 A1. La microestructura se obtiene moldeando a partir de un
inserto de molde fabricado de silicio. El inserto de molde tiene
una estructura la cual es inversa a la microestructura deseada.
En IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 30, No.
5, páginas 306 - 311, se describe un método para estructuras de
micromoldeado. Este método usa un molde o troquel fabricado de
material de silicio. De este modo, los troqueles de silicio se usan
como herramientas de trabajo primarias o como troqueles maestros.
Las copias de réplicas se fabrican en otros materiales para servir
como herramientas segundarias permanentes para fabricar réplicas de
imágenes especulares o como moldes, troqueles y mandriles
desechables.
La presente invención está dirigida a un método y
un aparato para fabricar dispositivos , tales como,
microdispositivos para uso médico y otros usos. El método y aparato
de la invención son adecuados para el moldeado de dispositivos de
plástico que tienen características de micras y submicras. Los
microdispositivos de uso médico son dispositivos que tienen agujas
con dimensiones en el intervalo entre menos de 1 micra a diversos
cientos de micras en longitud o ancho.
En una realización de la invención, el
microdispositivo se usa para la penetración o abrasión del estrato
córneo de la piel y para el suministro transdérmico de una
sustancia, tal como un fármaco o agente farmacéutico, a través del
área erosionada. El dispositivo incluye una diversidad de
microagujas para erosionar y preparar un lugar de suministro sobre
la piel para potenciar el suministro de la sustancia a través del
estrato córneo de la piel a una profundidad suficiente en la que la
sustancia se puede absorber y utilizar por el cuerpo.
En consecuencia, un objeto principal de la
invención es proporcionar un método para fabricar eficazmente un
microdispositivo de plásticos u otros materiales.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
método de moldeado de un microdispositivo a partir de un material
polimérico que usa un molde capaz de moldear agujas de tamaño de
submicras que pueden ser fácilmente retiradas de la superficie del
molde.
Un objeto adicional de la invención es
proporcionar un método para moldear un microdispositivo a partir de
un material polimérico de una manera rentable.
Un objeto adicional de la invención es
proporcionar un método rentable de fabricación de un dispositivo
que tiene microagujas de diversas micras en longitud.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
método para moldear un dispositivo que tiene una pluralidad de
microagujas que tienen una longitud de aproximadamente 5 a 250
micras.
Otro objeto adicional de la invención es
proporcionar un método para fabricar mediante moldeado por inyección
un dispositivo que tiene una pluralidad de microagujas con una
densidad de aguja de aproximadamente 4 a aproximadamente 100 agujas
por mm^{2}.
Incluso otro objeto adicional de la invención es
proporcionar un método de moldeado de un microdispositivo que tiene
agujas moldeadas en micras o submicras sin el uso de un agente de
liberación sobre la superficie del molde.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
conjunto de molde que tiene una superficie de moldeado de silicio
para un dispositivo de moldeado por inyección que tiene una
pluralidad de características de moldeado en micras o submicras que
pueden ser fácilmente retiradas del molde sin un agente de
liberación.
Incluso otro objeto de la invención es
proporcionar un método para moldear un microdispositivo que usa un
conjunto de molde que tiene una cavidad de molde y elemento de
moldeado de silicio fijado al conjunto de molde dentro de la cavidad
de molde.
El método de la invención se define según la
reivindicación 1.
El método de la invención es particularmente
adecuado para moldear un dispositivo que tiene agujas de tamaño de
micra o submicra en un molde sin el uso de un agente de liberación.
El molde incluye un elemento de molde realizado en silicio y que
tiene una superficie perfilada que define una impresión del
dispositivo deseado para moldear las agujas de tamaño de micra o
submicra a partir de un material polimérico. El elemento de molde
de silicio tiene una imagen inversa para moldear las agujas en las
que la superficie de moldeado puede tener rebajos o picos en un
intervalo de aproximadamente 0,5 micra a diversos cientos de micras
en longitud.
El aparato de la invención se define según la
reivindicación 8.
Los objetos, ventajas y otras características
destacadas de la invención se harán evidentes de la descripción
detallada a continuación la cual, considerada en conjunto con los
dibujos adjuntos, describe realizaciones preferidas de la
invención.
A continuación se realiza una breve descripción
de los dibujos, en los que:
la figura 1 es una vista en perspectiva de agujas
de superficie de microabrasión de la realización de la
invención;
la figura 2 es una vista en sección transversal
parcial de un dispositivo de microabrasión.
la figura 3 es una vista superior de un
dispositivo de microabrasión en la realización de la figura 1 que
muestra el tipo de microagujas;
la figura 4 es una vista esquemática de un
aparato de moldeado de inyección usado en una realización de la
invención;
la figura 5 es una vista en perspectiva
despiezada de un molde y elemento de molde de silicio para moldear
un dispositivo de microaguja; y
la figura 6 es una vista superior del elemento
del molde de silicio usado para moldear un dispositivo de
microaguja.
La presente invención está dirigida a un método
para fabricar un microdispositivo, tal como un dispositivo médico,
que tiene una pluralidad de agujas de tamaño de micra o submicra.
En una realización el microdispositivo es un dispositivo de
microabrasión para preparar la piel para administrar
transdérmicamente una sustancia a un paciente o retirar una
sustancia del cuerpo de un paciente. El método de la invención es
capaz de moldear un dispositivo que tiene una pluralidad de agujas
de tamaño de micra, tal como un dispositivo de microabrasión a
partir de un material polimérico. El método de moldeado, tal como
un moldeado por inyección, es capaz de producir un volumen elevado
de dispositivos con agujas de tamaño de micra y submicra de una
manera reducida de precio y con un elevado grado de
consistencia.
Los dispositivos formados por el método de la
invención son preferiblemente dispositivos que tienen agujas de
tamaño micra o submicra integralmente moldeada allí dentro.
Ejemplos de microdispositivos que pueden ser moldeados por el
método y aparato de la invención incluyen dispositivos analíticos y
médicos que tienen agujas de tamaño de micra. El método y aparato
de moldeado son particularmente adecuados para dispositivos médicos
moldeados que tienen agujas teniendo al menos una dimensión en el
intervalo de aproximadamente 0,5 micras a aproximadamente 500
micras. La realización ilustrada se refiere a un dispositivo de
microaguja para abrasión de la piel.
Los dispositivos de microabrasión fabricados por
el método de la presente invención son particularmente adecuados
para uso en la preparación de la piel para administrar un agente
farmacéutico a un paciente o retirar una sustancia transdérmicamente
de un paciente. Según se usa aquí, un agente farmacéutico incluye
una sustancia que tiene actividad biológica tal como antibióticos,
agentes antivirales, analgésicos, anestésicos, anoréxicos,
antiartríticos, antidepresivos, antiestamínicos, agentes
antiinflamatorios, agentes antineoplásticos, vacunas (que incluyen
vacunas de ADN), y similares. Otras sustancias que se pueden
suministrar intradérmicamente a un paciente incluyen proteínas,
péptidos y fragmentos de los mismos que ocurren naturalmente,
sintetizados o producidas recombinantemente. Las sustancias y
agentes retirados del cuerpo incluyen analitos, fármacos, glucosa,
electrolitos corporales, alcohol, gases en sangre, y similares.
En una realización de la invención, el método se
dirige a la fabricación de un dispositivo de microabrasión para
preparar la piel, y particularmente el estrato córneo, para
potenciar la administración de una sustancia transdérmicamente a un
paciente o para tomar muestras de diversos agentes del paciente. El
dispositivo de microabrasión se mueve o frota sobre la piel para
abrasión y retirar al menos una porción del estrato córneo. Un
dispositivo de suministro de fármaco pasivo o activo o dispositivo
de muestreo según se conoce en la técnica se aplica sobre el área
de abrasión. Según se usa aquí, el dispositivo de microabrasión se
refiere a un dispositivo que puede producir abrasión a la piel para
incrementar la permeabilidad de la piel sin ocasionar irritación
inaceptable de la piel o comprometer la barrera de piel a agentes
infecciosos.
En la realización ilustrada mostrada en la figura
1, el dispositivo 10 de microabrasión realizado por el método de la
presente invención incluye un cuerpo sustancialmente plano o soporte
12 que tiene una pluralidad de microagujas 14 que se extienden
desde el fondo de la superficie del soporte. Las dimensiones del
soporte 12 pueden variar dependiendo de la longitud de las
microagujas, el número de microagujas en un área determinada y la
cantidad de la sustancia que se va a suministrar al paciente.
Típicamente el soporte 12 tiene un área de superficie de
aproximadamente 1-4 centímetros cuadrados
(cm^{2}). En realizaciones preferidas, la superficie 23 de
soporte tiene un área de superficie de aproximadamente 1
cm^{2}.
Según se muestra en las figuras 1 y 2, las
microagujas 14 se forman integralmente y se fijan a la superficie
del soporte 12 y se extienden sustancialmente perpendicular al
plano del soporte 12. Las microagujas 14 en la realización
ilustrada están dispuestas en una pluralidad de filas y columnas y
están sustancialmente espaciadas a distancia uniforme. Las
microagujas 14 en esta realización tienen una forma generalmente
piramidal con lados 16 que se extienden a una punta 18. Los lados
16 según se muestran tienen una superficie generalmente cóncava
cuando se mira en sección transversal y forman una superficie
curvada que se extiende desde el soporte 12 hasta la punta 18. En la
realización ilustrada, las microagujas están formadas por cuatro
lados 16 de forma y dimensión sustancialmente igual. Según se
muestran en las figuras 2 y 3, cada uno de los lados 16 de las
microagujas 14 tienen bordes de lado opuestos contiguos con un lado
adyacente y forman un borde 22 de raspado que se extiende hacia
fuera desde el soporte 12. Los bordes 22 de raspado definen una
superficie de raspado generalmente triangular o trapezoidal
correspondiente a la forma del lado 16. En realizaciones
adicionales, las microagujas 14 pueden estar formadas con pocos o
más lados. Alternativamente, las microagujas pueden ser cónicas o
cilíndricas, con puntas cónicas o afiladas.
Las microagujas 14 muestran puntas 18 romas.
Generalmente, las puntas 18 son sustancialmente planas y paralelas
al soporte 14. Cada punta 18 preferiblemente forma un borde 20
afilado, bien definido en el que encuentran los lados 16. El borde
20 se extiende sustancialmente paralelo al soporte 12 y define un
borde de raspado. En realizaciones adicionales, el borde 20 puede
ser ligeramente redondeado para formar una transición uniforme
desde los lados 16 a la punta 18.
Los microdispositivos, tales como el dispositivo
10 de microabrasión y las microagujas 14 se fabrican de un material
de plástico que no reacciona con la sustancia siendo administrado y
que pueden ser usadas en diversos procesos de moldeado, y
particularmente moldeado por inyección. Los materiales de plástico
adecuados incluyen, por ejemplo, polietileno, polipropileno,
poliamidas, poliestirenos, poliésteres y policarbonatos según se
conocen en la técnica. Un polímero preferido es un policarbonado de
elevada fluidez distribuido por GE Plastics bajo el nombre
comercial HF 1110.
Las longitudes y grosores de las microagujas se
seleccionan en base a la sustancia particular que está siendo
administrada y el grosor del estrato córneo en la localización en
la que el dispositivo va a ser aplicado. Las microagujas pueden
tener una longitud de aproximadamente 5 micras a aproximadamente 250
micras. Las microagujas en la realización ilustrada tienen una
forma generalmente piramidal y son perpendiculares al plano del
dispositivo. Las microagujas pueden ser elementos ahuecados o
sólidos.
Según se muestra en la Figuras 2 y 3, las
microagujas 14 para el dispositivo de microabrasión están
típicamente espaciadas entre sí uniformemente en filas y columnas
para formar un conjunto. Típicamente, las filas de las microagujas
están espaciadas en filas para proporcionar una densidad de
aproximadamente 2 hasta aproximadamente 10 por milímetro (mm) y
proporcionan una densidad de aguja de aproximadamente 4 hasta
aproximadamente 100 agujas por mm^{2}, aunque el método de
moldeado de la invención permite que el espaciado varíe según se
necesita.
En una realización preferida, los
microdispositivos de la invención se fabrican mediante moldeado por
inyección. Básicamente, la máquina de moldeado por inyección
incluye un extrusor 30 y un conjunto 32 de molde según se muestra en
la fig. 4. El extrusor 30 es un extrusor disponible comercialmente
según se conoce en la técnica para pequeñas piezas de moldeado por
inyección. El extrusor incluye una entrada 34 para recibir el
material de alimentación el cual está generalmente en la forma de
gránulos o escamas del material polimérico. Los gránulos o escamas
se transportan a través de un barril 36 en el que los gránulos o
escamas son calentados a una temperatura de extrusión. El barril 36
puede ser calentado por calentamiento de resistencia eléctrica u
otros métodos según se conocen en la técnica de extrusión. Una
máquina de moldeado por inyección adecuada puede ser, por ejemplo un
Arburg All Rounder 27OS Universal.
El material polimérico fundido se descarga desde
el barril extrusor a través de una salida 38 de descarga y se
suministra bajo presión al conjunto 32 de molde. El conjunto 32 de
molde es generalmente un molde de dos piezas que tiene una sección
40 de molde superior y sección 42 de molde inferior. La sección 40
de molde superior y la sección 42 de molde inferior se mueven
juntas y se retraen durante el moldeo por los dispositivos 44 y 46
de control, respectivamente, para formar y retirar el dispositivo
moldeado. Los dispositivos 44 y 46 de control se hacen funcionar
generalmente por disposiciones de cilindros y pistón neumático o
hidráulico según se conoce en la técnica. En la realización
mostrada, las secciones de molde se muestran estando verticalmente
orientadas. Será evidente a una persona experta en la técnica que
las secciones de molde pueden estar orientadas horizontalmente o en
otra orientación deseada sin interferir con los procesos de
moldeado.
El conjunto 32 de molde incluye un molde 48 según
se muestra en la figura 5 para moldear el microdispositivo. El molde
48 puede ser fabricado de un material adecuado, el cual es
típicamente un metal, tal como acero, aluminio u otro metal de
base. El molde 48 tiene una primera sección 50 y una segunda sección
52 que tiene superficies 54 y 56 coincidentes, respectivamente. En
la realización mostrada, la primera sección 50 y la segunda sección
52 cada una tiene una forma generalmente cilíndrica con una pared
58 y 60 de lateral externa. Las secciones de molde están montadas
en rebajos complementarios en las secciones 40 y 42 de molde según
se conoce en la técnica. Cada sección 50 y 52 de molde tiene una
llave 62 y 64, respectivamente, sobre la pared 58 y 60 lateral
externa para alinear las mitades de molde inferior y superior
durante el proceso de moldeado. Las llaves 62 y 64 se deslizan en
acanaladuras complementarias en las secciones 40 y 42 de molde.
La sección 52 de molde incluye un rebajo 66 que
recibe un elemento 68 de molde y define una cavidad de molde. El
rebajo 66 se muestra siendo sustancialmente cuadrado para
corresponder a la dimensión externa del dispositivo de microaguja
resultante. En realizaciones adicionales, el rebajo puede ser
rectangular, circular o puede tener otras formas deseadas. El
rebajo 66 tiene una profundidad correspondiente al grosor del
elemento 68 de moldeo y el grosor del microdispositivo moldeado. Un
rebajo 70 de suministro semicircular se extiende radialmente a lo
largo de la superficie coincidente al rebajo.
El elemento 68 de molde se fabrica de silicio que
está conformado para formar el dispositivo moldeado.
En la realización ilustrada, la sección 50 de
molde tiene una superficie 54 sustancialmente plana y un rebajo 74
semicircular que se extiende radialmente hacia dentro a partir de
la pared lateral. El rebajo 74 semicircular está posicionado para
acoplar con el rebajo 70 semicircular de la sección 52 del inserto
de molde para definir un conducto 71 de alimentación para
suministrar el material polimérico dentro del rebajo 66. En
realizaciones adicionales, la superficie puede tener un rebajo
adecuado correspondiente con la forma deseada del dispositivo
moldeado.
El elemento 68 de molde de silicio está fijado a
la sección 52 de molde en el rebajo 66 por un dispositivo de
acoplamiento adecuado o un adhesivo resistente al calor, tal como
un adhesivo epoxídico. Típicamente, el elemento 68 de silicio está
adhesivamente fijado a la cara de la pared 67 de fondo del rebajo
66. En realizaciones adicionales, el elemento 68 de molde de
silicio se puede unir a la pared 69 lateral del rebajo. El elemento
68 de molde de silicio tiene una forma generalmente cuadrada que
complementa la forma del rebajo 66 y generalmente se extiende entre
las paredes 69 laterales del rebajo 66 en la realización ilustrada.
En realizaciones adicionales, el elemento 68 de molde de silicio
puede tener una dimensión menor que la dimensión de la pared 67 de
fondo. Una cara superior del elemento 68 de molde de silicio define
una superficie de molde para formar y conformar el microdispositivo.
La superficie de molde tiene una superficie perfilada en la forma
de una impresión del objeto moldeado acabado. La superficie de
molde puede tener al menos un rebajo, reborde o pico que tiene un
ancho y/o altura que oscila entre aproximadamente 0,5 micra hasta
aproximadamente 500 micras dependiendo del dispositivo que va a ser
moldeado. En la realización ilustrada, la superficie 76 de molde
del elemento de molde de silicio tiene una pluralidad de rebajos 78
según se muestra en la figura 6 correspondientes a la forma y
dimensiones deseadas de las microagujas para un dispositivo de
microabrasión. Cuando se moldea un dispositivo de microagujas, los
rebajos pueden tener una profundidad de aproximadamente 5 a 250
micras y espaciadas para proporcionar una densidad de
aproximadamente 4 a 100 rebajos por mm^{2}. En consecuencia, la
superficie 76 de molde del elemento 68 de molde de silicio es el
inverso o impresión del microdispositivo moldeado. En una
realización, el elemento 68 de molde de silicio tiene un espesor de
aproximadamente 0,0508 cm.
En la realización ilustrada, la superficie 76 de
molde del elemento 68 de molde de silicio puede estar conformado y
formado usando técnicas conocidas para conformar una superficie de
silicio. Métodos adecuados incluyen fotolitografía o grabado húmedo
según se muestra en la técnica. Preferiblemente, los rebajos 78 en
la superficie de molde de silicio se forman por fotolitografía para
formar rebajos 78 que corresponden a la forma deseada de las
microagujas. Otras técnicas de formación y conformación pueden ser
usadas para formar la superficie de molde que depende del material
de la superficie de molde.
Los métodos de grabado húmedo y fotolitografía
son sustancialmente los mismos según se conoce por aquellos expertos
en la técnica para producir componentes electrónicos. Generalmente,
el elemento de molde de silicio se fabrica de una galleta de
silicio según se usa en la industria electrónica. En realizaciones
adicionales, el elemento de molde de silicio puede ser fabricado
usando diversos procesos de micromaquinado los cuales típicamente
usan una fresadora de diamante de tamaño de micra. Los procesos de
micromaquinado son capaces de reproducir de forma consistente
elementos de moldeado de silicio en diversas formas y tamaños que
no son fácilmente producidos por fotolitografía.
El elemento 68 de molde de silicio funciona como
una superficie de molde para moldear el dispositivo y proporcionar
ventajas significativas sobre otras superficies de material para el
moldeado de dispositivos de plástico, y particularmente
dispositivos que tienen detalles de micra y submicra en una
superficie moldeada. El elemento 68 de molde de silicio proporciona
liberación completa del microdispositivo de la superficie del
molde. La superficie de moldeado de silicio efectivamente moldea la
mayor parte de materiales poliméricos con alta resolución de los
detalles de tamaño de micra y permite que el dispositivo moldeado
sea liberado del molde sin distorsionar o comprometer la superficie
moldeada, y sin la necesidad de un agente de liberación comúnmente
usado en muchos procesos de moldeado. Los agentes de liberación
aplicados a la superficie de molde pueden dar por resultado una
pérdida de detalle en la superficie de molde y dar por resultado el
dispositivo moldeado. Además, los agentes de liberación de molde
que se adhieren al dispositivo moldeado se consideran como
contaminantes para dispositivos médicos, que se requiere que estén
limpios y estériles. Además, el elemento de molde de silicio puede
estar formado con detalles de tamaño de micra que están bien
definidos y caracterizados y son capaces de transferir estos
detalles al dispositivo moldeado.
El método de la invención se realiza fijando el
elemento 68 de moldeo de silicio con la superficie formada en la
forma deseada en el rebajo 66 en la sección 52 de molde inferior y
montaje de las secciones 50, 52 de molde inferior y superior en el
conjunto 32 de molde. Un material polimérico se suministra al
extrusor 30 y se caliente a una temperatura de extrusión. Las
mitades 42, 44 de molde se cierran y el material polimérico se
inyecta a través del conducto 71 de alimentación de las secciones
de molde dentro del rebajo 66 y contra la superficie 76 de molde de
silicio. El material polimérico y el molde son entonces enfriados
para endurecer el material. Después de lo cual, se abren las
secciones 40, 42 de molde y se retira el dispositivo moldeado. El
material polimérico es generalmente calentado y procesado según las
especificaciones recomendadas por el fabricante. Puesto que la
superficie 76 de molde de silicio permite el moldeado por
inyección de los detalles de tamaño de micra y submicra sin la
necesidad de un agente de liberación, que puede contaminar el
microdispositivo moldeado, dando por resultado que el dispositivo
moldeado está sustancialmente limpio según se saca del molde.
El dispositivo moldeado puede también ser
fabricado por otros procesos de moldeado de plástico. Por ejemplo,
un microdispositivo puede ser fabricado estampando un sustrato
termoplástico con un molde de silicio o platina. El molde de
silicio se proporciona con la impresión del microdispositivo
moldeado deseado. El dispositivo está formado presionando el molde
de silicio bajo presión contra el sustrato de plástico que ha sido
calentado a su temperatura de reblandecimiento. Alternativamente,
el molde de sílice se calienta y se presiona contra el sustrato
termoplástico para moldear el dispositivo.
En realizaciones adicionales, el dispositivo se
forma por un método de moldeado por compresión. En el método de
moldeado por compresión, se coloca un material termoplástico, tal
como un material en polvo, en un molde ahuecado que tiene una
superficie de moldeado de silicio. El molde se cierra y el
termoplástico en polvo se comprime bajo elevada presión y se
calienta para fundir y consolidar las partículas de polvo. El
dispositivo moldeado es entonces retirado del molde.
En la realización ilustrada, la superficie 76 de
molde del elemento 68 de molde de silicio es sustancialmente plana.
En realizaciones adicionales, la superficie 76 de molde puede ser
curvada, convexa o cóncava sobre porciones de la superficie o sobre
la superficie completa. La superficie de molde puede ser no plana
para conseguir la forma deseada del dispositivo 10 moldeado.
Los procesos de moldeado pueden ser realizados en
una habitación limpia según se define por las normas de habitaciones
limpias para partículas y contaminación de patógenos. Por ejemplo,
el moldeado puede ser en un espacio de trabajo a niveles de
satisfacer o exceder la Clase 100 según se define por Federal
Standard No. 209E, "Airborne Particulate Cleanliness Classes in
Clean Rooms and Clean Zones", aprobado por General Services
Administration (11 de septiembre, 1992). En realizaciones
adicionales, el microdispositivo médico moldeado puede ser recogido
en una habitación limpia o inmediatamente empaquetado según las
normas de habitación limpia. Después de lo cual, el microdispositivo
moldeado puede ser esterilizado usando técnicas de esterilización
normales tales como radiación gamma o gas de óxido de etileno
cuando el empaquetado es permeable al gas de esterilización.
Al tiempo que diversas realizaciones se han
mostrado para ilustrar la presente invención, se deberá entender por
los expertos en la técnica que se pueden realizar diversos cambios
y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención según se
define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
1. Un método para fabricar un dispositivo (10)
moldeado que tiene una pluralidad de agujas de tamaño de micra y/o
submicra que tienen bordes (20, 22) raspadores afilados con
características de tamaño de submicra, que comprende las etapas
de:
- proporcionar un conjunto (32) de molde que comprende un molde (48), teniendo dicho molde una primera y segunda sección (50, 52) de molde, teniendo al menos una de dichas primera y segunda secciones de molde un rebajo (66) que define con la otra sección de molde una cavidad de molde;
- proporcionar un elemento (68) de molde de silicio dispuesto en y fijado dentro de dicho rebajo (66), teniendo dicho elemento de molde una superficie (76) de molde perfilada que forma impresiones (78) que mira hacia dicha cavidad de molde y que corresponden a la forma deseada de las agujas;
- introducir un material de plástico dentro de la cavidad de molde y sobre la superficie perfilada para formar el dispositivo (10) moldeado que tiene un cuerpo (12) y una superficie moldeada que corresponde a la superficie perfilada; y
- retirar el dispositivo (10) moldeado de la cavidad de molde.
2. El método de la reivindicación 1, en el que
dicho elemento (68) de molde de silicio libera dicho dispositivo
(10) moldeado de dicha superficie (76) de molde y dicha formación
de dicho dispositivo moldeado se realiza en la ausencia de un
agente de liberación, con lo cual dicho dispositivo (10) moldeado se
encuentra sustancialmente limpio y estéril.
3. El método de la reivindicación 1 ó 2, en el
que dicha cavidad de molde tiene una pluralidad de paredes (69)
laterales y una superficie (67) inferior, y dicho elemento de molde
de silicio se encuentra unido a dicha superficie inferior.
4. El método de la reivindicación 1, en el que
dicha superficie perfilada de dicho elemento (68) de molde de
silicio tiene al menos un rebajo, pico o reborde con al menos una
dimensión en un intervalo de aproximadamente 0,5 micras a
aproximadamente 500 micras.
5. El método de la reivindicación 1, en el que
dicha etapa de introducir comprende la inyección de un material
termoplástico caliente dentro de dicha cavidad de molde.
6. El método de la reivindicación 1, en el que
dicha etapa de introducir comprende la introducción de un material
termoplástico dentro de dicha cavidad y el calentamiento y la
compresión de dicho material termoplástico para moldear dicho
dispositivo.
7. El método de la reivindicación 1, en el que
dicha etapa de introducir comprende posicionar un sustrato
termoplástico sobre dicha cavidad de molde y presionar dicho
conjunto de molde contra dicho sustrato para formar dicho
dispositivo (10) moldeado.
8. Un conjunto de molde para realizar el método
de una de las reivindicaciones 1 - 7, que comprende:
- una primera sección (52) de molde con un rebajo (66) que define con una segunda sección de molde una cavidad de molde para recibir un elemento (68) de molde y un material de moldeo y formar un dispositivo (10) moldeado; y
- un elemento (68) de molde de silicio dispuesto en y fijado a dicho rebajo de molde, mirando dicho elemento de molde de silicio con una superficie de molde hacia dicha cavidad de molde, teniendo dicha superficie de molde una superficie perfilada que define una impresión para moldear dicho dispositivo.
9. El conjunto de la reivindicación 8, en el que
dicho elemento (68) de molde incluye una pluralidad de rebajos, de
aproximadamente 5 a 250 micras de profundidad.
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