JP6960860B2 - トランスデューサ転写スタック - Google Patents

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Description

本発明は、概して、トランスデューサアセンブリの分野に関し、トランスデューサを物品に取り付けるために使用されることができる。特にそれは、医療装置に対する圧電トランスデューサの取り付けに関し、例えば、医療ニードルに圧電超音波トランスデューサを取り付けるために使用されることができる。
マイクロマシニング及びプラナー処理のような技術の進歩は、様々なトランスデューサの製造を可能にしており、それは、に電子デバイス、光学素子、バイオテクノロジー、ソーラー技術から医療装置の分野にまで及ぶ産業のすべての分野において使用されることができる。超音波、サーマル、光学及び機械装置を含むこれらのトランスデューサは、さまざまな種類の検知及びエネルギー変換アプリケーションを可能にている。従来、このようなアプリケーションにおいて使用されるトランスデューサは、それらが最終的に使用されるデバイス内に個別に製作される。従って、トランスデューサを、それらが使用されるデバイスに取り付ける方法のニーズがある。このニーズの1つの例は、未公開の国際出願第PCT/IB2015/052425号に示されるような医療装置の分野にある。これにおいて、積層(ラミネーション)及び堆積プロセスを用いて製造される圧電センサは、超音波ベースの追跡アプリケーションにおいて使用される医療装置に取り付けられなければならない。このニーズは、本質的に平坦なデバイスを、例えばカテーテル又はニードルのシャフトのような曲面に転写(transfer)するためのニーズによって一層加重される。
文献"Fabrication of Flexible Transducer Arrays With Through-Wafer Electrical Interconnects Based on Trench Refilling With PDMS" by Xuefeng Zhuang et al, JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, VOL. 17, NO. 2, APRIL 2008は、側方監視超音波イメージングアプリケーション用のカテーテル先端部の周りに可撓性トランスデューサアレイを巻くための技法を開示する。開示される技法は、シリコン基板にポリマ充填される深い溝を形成することによる、可撓性の容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ(CMUT)アレイの構造を含む。ピンセットが、その後、カテーテル先端部の円形断面の周りに可撓性トランスデューサを巻くために使用される。
米国特許出願公開第2010/0200538A1号公報は、無機の基板を含むアナライトセンサコンポーネントの製作を開示しており、基板には、剥離層、それらの間の電極を絶縁する第1の可撓性誘電層及び第2の可撓性誘電層、電極を接続するトレース及び接触パッド、並びに複数のセンサの接触パッドが堆積される。開口は、関心のあるアナライトの検出のために及び外部電子素子との電気接続のために、アナライト検知メンブレンを受けるように、電極の1又は複数の上の誘電層の1つに設けられる。複数の製造されたセンサコンポーネントは、無機の基板から持ち上げられ、離される。
米国特許出願公開第2015/0126834A1号公報は、電気化学的バイオセンサ及び化学物質センサの製作に関する。表皮性バイオセンサは、電気化学的センサを提供するために紙ベースの基板の被覆された表面上に形成される電極パターンを有する。電極パターンは、特定の設計レイアウトで構成される導電材料及び電気絶縁材料を有する。接着シートは、電極パターンを有する電気化学センサの表面に取り付けられ、接着シートは、皮膚又は着用できるアイテムに付着することができ、電気化学センサは、皮膚又は着用できるアイテムに取り付けられるとき、外部環境内の化学物質アナライトを検出するように動作する。
本発明は、上述の及び関連したニーズの上述の及び他の知られている解決策の欠点に対処することを目指す。
本発明の目的は、物品にトランスデューサを取り付ける装置および方法を提供することである。更に、独立請求項に規定される方法及び装置が提供される。
本発明の1つの見地によれば、物品Aに、トランスデューサTを有する周囲P内のフォイルの部分を転写するための転写スタックTSが提供される。物品は、カテーテル、カニューレ又はニードルのような医療装置でありえ、転写スタックは、トランスデューサを曲面に転写するのに特に適している。しかしながら、転写スタックは、物品の表面トポグラフィに関係なく、概して物品にトランスデューサを含むフォイルの部分を取り付けるために、更に有用である。転写スタックは、担体基板CS、周囲Pによって側方を囲まれるトランスデューサTを有するフォイルF、及び接着層ALを含む。フォイルFの第1の表面S1は、担体基板に取り付けられ、接着層ALは、フォイルFの第2の表面S2に取り付けられる。
フォイルFの第1の表面S1は、担体基板CSに対し垂直方向に及びフォイルFのエッジEF1、EF2に、第1の剥離抵抗力PRF1を克服する剥離力を印加することによって、担体基板CSから分離可能である。接着層ALは、フォイルFと物品Aの間の接着を提供し、物品Aが、接着層ALを介してフォイルに取り付けられるとき、フォイルFの第2の表面S2は、フォイルFのエッジEF1、EF2において、物品Aの表面に対し垂直方向に、第2の剥離抵抗力PRF2を克服する剥離力を印加することによって、物品Aの表面から分離可能である。更に、第2の剥離抵抗力PRF2は、第1の剥離抵抗力PRF1より大きい。こうして、トランスデューサ支持フォイルが、一方の表面S2上に接着層を有し、接着層が、フォイルを担体基板から剥がすのに必要な力よりも、フォイルを物品から剥がすのにより大きな力を必要とするような、転写スタックが提供される。更に、フォイルFは、少なくともトランスデューサTを有する周囲Pの部分に沿って切り込みを入れられ、それにより、物品Aがフォイルに取り付けられ、その後、担体基板CSに垂直な方向に剥離される際、周囲P内のフォイルの部分は、第1の剥離抵抗力PRF1を克服することによって、周囲Pにおいて担体基板から分離され、周囲P内のフォイルの部分は、物品Aに取り付けられたままになる。
周囲Pに沿った切り込みを提供することによって、周囲を有するフォイルの部分は、フォイルから分離され、それによって、トランスデューサを有する部分のみが物品に転写されることを可能にする。第2の剥離抵抗力PRF2が第1の剥離抵抗力PRF1より大きいので、物品が、接着層ALに例えば押圧され、その後、物品Aが、担体基板CSから引き離されるとき、周囲P内のフォイルFの部分は、担体基板CSから分離され、物品Aに取り付けられたままである。
代替として、周辺P内のフォイルFの部分は、接着層ALの表面に沿って物品Aを転がすことによって、担体基板CSから分離されることができる。
本発明の別の見地によれば、接着層ALは、取り外し可能な外側ライナ層ROLを更に有する。取り外し可能な外側ライナ層ROLは、転写スタックのアセンブリの間、物品への取り付けの前に、接着層を保護する働きをする。更に、ある実施形態において、取り外し可能な外側ライナ層は、周囲Pの外側にのみ存在する。
これは、周囲Pの外側の材料が、担体基板CSに取り付けられたままであることを可能にして、それにより物品Aへのその転写を防ぐことによって、物品Aへの、周囲P内のフォイルの部分の転写の容易さを改善する。
しかしながら、周囲Pの対応する接触表面領域により物品Aを取り付けることによって、または、接着層ALを除去することによって、または、物品Aの取り付けの前に周囲Pの外側の接着層AL及びフォイルを除去することによって、物品Aに周囲P内のフォイルの部分を転写することは可能であるので、ROL層は必須ではない。
本発明の別の見地によれば、転写スタックTSは、更に、担体基板CSに取り付けられる支持基板SSを具備する。更に、支持基板SSは、担体基板CSのへ押し込み硬度値を越える押し込み硬度値を有する材料から形成される。担体基板のそれと比較した支持基板により提供される増大される押し込み硬度は、転写スタックのアセンブリの最中、フォイルと担体基板との間の改良されたボンディング、特にボンディングの改良された均一性を容易にする。支持基板SSは、更にスタックのアセンブリの最中、周囲P内のトランスデューサTのアライメントを許容する剛性を提供し、より簡単な処理及び運搬を容易にする。
本発明の別の見地によれば、接着層ALとフォイルFとの間のインタフェースは、接着層−フォイルインタフェースAlfIを規定する。さらに、フォイルFと担体基板CS間のインタフェースは、フォイル―担体基板インタフェースFCSIを規定する。接着剤層―フォイルインタフェースALFIの範囲は、周囲Pを越えて延在する。
言い換えると、連続接着剤層は、周囲P内に及び周囲Pを超えて延在する。
これは、周囲内のフォイルの部分と物品との間のボンディングを改良する。更に、接着剤層−フォイルインタフェースALFIの範囲は、フォイル−キャリア基板インタフェースFCSIの範囲内であり、それにより、接着剤層ALのエッジEAL1、EAL2とフォイルEF1、EF2のエッジの間に、ギャップGALF1、GALF2がある。ギャップGALF1、GALF2は、転写スタックのハンドリング及びアセンブリの間、フォイルの抵抗を、フォイルエッジEF1、EF2における剥離にまで高める。
本発明の別の見地によれば、接着剤層ALとフォイルFとののインタフェースが接着剤層−フォイルインタフェースALFIを規定し、フォイルFと担体基板CSとの間のインタフェースは、フォイル−担体基板インタフェースFCSIを規定するよう、転写スタックが規定される。更に、接着剤層−フォイルインタフェースALFIの範囲は、周囲Pを越えて延在し、接着剤層―フォイルインタフェースALFIの範囲は、フォイル−担体基板インタフェースFCSIの範囲内にあり、こうして、ギャップGALF1、GALF2が、接着剤層ALのエッジEAL1、EAL2とフォイルEF1、EF2のエッジとの間にある。さらに、転写スタックは、支持基板SSを有し、支持基板SSは、フォイルFと接触する境界BSSをもつ平坦面を有し、担体基板(CS)は、層の形である。更に、フォイル−担体基板インタフェースFCSIは、支持基板BSSの平坦面の境界を超えて延在する。このように、担体基板層及びフォイルが支持基板のエッジの周りに基本的に巻かれている転写スタックが規定される。エッジは、トランスデューサに面する支持基板表面のエッジでありえ、または、トランスデューサと反対を向く支持基板の逆側にあってもよい。これらのエッジのいずれか越えて担体基板層及びフォイルを巻くことによって、そのアセンブリの最中に転写スタックの安定性、及びハンドリング中のデラミネーションに対する抵抗が、改善される。これは、特に取り外し可能な外側ライナ層ROLを接着層Aが更に有する実施形態において有利であり、なぜなら、物品を接着層に取り付けることに先立つその除去は、デラミネーションをもたらす危険があるからである。
本発明の別の見地によれば、周囲P内のフォイルFの部分は、物品に取り付けられる。この部分は概して他の物品に取り付けられることもできるが、物品は、例えばカテーテル、カニューレ、ニードル又は外科ツールのような医療装置でありうる。
本発明の別の見地により、物品Aに対して周囲P内のフォイルFの部分を取り付ける方法が開示される。物品は、医療ニードルのような医療装置でありうる。方法によれば、物品は、接着層に押圧され、又は上記の部分を物品に取り付けるために、接着層の表面に沿って転がされる。取り付けは、周囲Pの少なくとも一部に沿った切り込みによって容易にされる。
切り込みは、周囲内のフォイルの部分を剥離するのに必要な垂直に印加される力、すなわち第1の剥離抵抗力PRF1を克服するために必要な大きさの力を、低減する。
本発明において利用される原理を例示する3つの例示の層構造(1A、1B、1C)を示す図。 本発明のある見地による、転写スタックTSの断面図(2A)、平面図(2B)及び斜視図(2C)を示す図。 本発明の別の見地による、転写スタックTSの断面図(3A)及び平面図(3B)を示す図。 担体基板CSがローラーの形である転写スタックTSの断面図(4A)及び斜視図(4B)を示す図。 支持基板SSがフォイルFと接触する境界BSSを有する平坦表面を有し、担体基板CSが層の形であり、フォイル−担体基板インタフェースFCSIが支持基板BSSの平坦表面の境界を超えて延在する、転写スタックTSの2つの実施形態の断面図を示す図。 別の実施形態を示しており、6Aは、アセンブルされた装置として、周囲P内のフォイルFの部分が医療ニードルMNに取り付けられている例を示し、6Bは、接着層ALの表面全体にニードルMNを転がす例を示し、6Cは、接着層にニードルMNを押圧する例を示す図。 本発明のある見地によれば、転写スタックTSの一実施形態断面図(7A)及び平面図(7B)を示す図。
上述のように、本発明は、トランスデューサTを有する周囲P内のフォイルの部分を、物品Aに転写するための転写スタックTSを提供する。
更に、部分を有する物品、転写スタックを形成する方法、及び周囲P内のフォイルFの部分を物品に取り付ける方法が、開示される。
転写スタック及び関連する方法は、トランスデューサ(すなわちセンサ又はアクチュエータ)を医療装置に取り付けることが可能であることが望ましい医療分野において適用例を見出す。転写スタックが医療分野において適用例を見出す一方で、転写スタックは、概して、更により広い適用例をトランスデューサの技術分野において見出す。
図1は、本発明において利用される原理の幾つかを例示する3つの例示的な層構造(A、B、C)を示す。図1Aにおいて、層L1は、例えばファンデルワールス力又は接着層によって、基板Sに取り付けられる。基板S及び層L1は、紙に垂直な方向も延在する平坦な層である。基板Sから層L1を分離するために、力FNが、図示されるように、層L1のエッジEにおいて、基板Sの表面に垂直な方向に印加されることができる。剥離抵抗力FpeelL1, Sが克服されると、層L1の分離が生じる。代替として、力FTが、層L1を除去するために、基板Sの表面に対し接線方向に印加されることができる。接線保持力FtangL1, Sが克服されると、層L1の分離が生じる。層L1と基板Sの間のインタフェース領域と比較して、エッジE付近の剥離ゾーンの低減された表面領域のため、FpeelL1, Sは、通常は、FtangL1, Sより非常に小さい。
図1Bにおいて、付加層L2が、層L1に取り付けられている。層L2は、接着層を表すことができ、層L1は、該接着層を介して物品Aの表面に取り付けられることができる。
接着層は、例えば感圧接着剤でありうる。接着層は、任意には、取り外し可能な外側ライナ層と呼ばれる保護層によって更にコーティングされることができ、取り外し可能な外側ライナ層は、一般に、に「ライナ」と称され、スタックS−L1−L2のアセンブリの最中、接着層を保護するために使用される。物品Aの表面は、例えば、金属又はポリマから形成されることができる。物品Aに層L1を転写するために、層L1は、基板Sからリリースされなければならない。
図示される例示の円形断面図で示される物品の場合、これは、任意の取り外し可能な外側ライナ層を除去し、層L2の表面全体に物品Aを転がすことによって達成されることができる。こうして、この形状又は他の形状を有する物品は、層L2に物品を押圧することによって、取り付けられることができる。再び、FpeelL1, Sは、基板Sから層L1をリリースするためにエッジE1において基板Sの表面に垂直な方向に力を印加することによって克服されなければならない剥離抵抗力を規定する。
同様に、FpeelL2, Aは、物品Aから層L2をリリースするためにエッジE2において物品Aの表面に垂直な方向の力を印加することによって克服されなければならない剥離抵抗力を規定する。
層L2を介して物品Aを層L1に取り付け、その後基板Sをリリースするために、FpeelL2, Aは、FpeelL1,Sより大きいものであるべきである。
比率FpeelL2, A:FpeelL1,Sは、好適には2:1に等しい又はそれより大きく、好適には10:1、100:1又は1000:1に等しく又はそれより大きい。高い比率は、より薄い材料が使用されることを可能にするとともに、より高い転写歩留まりが達成されることを可能にするので、好ましい。従って、物品A及び基板Sを押圧し及び引き離すことによって、または層L2の表面全体に物品Aを転がすことによって、層L1は物品Aに取り付けられることができ、層L1は基板Sからリリースされる。
図1Bの装置の制限は、層L1のリリースの容易さを可能にするために可能な限り剥離抵抗力Fpeel1, Sを小さくするニーズが、スタックのアセンブリの間、スタックS−L1−L2が、層L1の自発的な剥離を受けやすくなることである。任意のライナ層が使用される場合、層L2の表面からのライナ層の除去は更に、層L1のデラミネーションをもたらす危険がある。更に、過剰な接着剤が基板S上に流出することを防ぐために、層L1とL2の間の正確なアライメントが必要とされる。
図1Cの装置は、それぞれ層1及び層2のエッジE1、E2をずらすことによって、図1B装置の制限を解決する。層L2は、層L1の範囲内にあり、ギャップGが接着層L2のエッジE2と層L1のエッジE1との間にある。従って、層L1は、基板Sに対してわずかに弱く取り付けられるが、層L1と基板Sとの間のインタフェースに対し垂直な方向にエッジE2において印加される力は、剥離抵抗力FpeelL1,Sを克服しなければならないだけでなく、図1AのFtang1, Sに関連して記述されるせん断又は接線方向抵抗力も克服しなければならない。
こうしてエッジE2におけるフォイルL2のデラミネーションのリスクを低減することによって、層S−L1−L2のスタックのロバストネスが改善される。デラミネーションをもたらさずに、これは、L2にそのアタッチメントの間、接着層L2の表面上の対象Aの操作の同じ程度を可能にする。任意の取り外し可能な外側ライナ層がL2の表面に使用される場合、ライナの除去中のデラミネーションのリスクが更に低減される。更に、接着層L2及び層L1を正確にアラインするためのニーズを除くことによって、製造が簡略化される。
図1Bおよび図1Cに図示される原理は、層L2と向き合うエッジESTを越えて、基板Sに相対的に弱く取り付けられる少なくとも層L1を巻くことによって、更に拡張されることができる。層L1は、対象Aに取り付けることが望ましいトランスデューサを更に有することができる。
これは、デラミネーションのリスクを更に低減する。更に、それは基板Sの使用できる表面領域の量を増大させ、それによって、廃棄量を低減する。基板Sの反対側の面にあるエッジESRを越えて層L1を包むことによって、デラミネーションのリスクが一層低減される。図1Cは更に、例示の切り込み位置C1、C2を示し、層L1は、物品Aに選択的に取り付けることが望ましい層L1のセクションの周囲を規定するために、切り込み位置C1、C2において、基板Sの表面に垂直な方向にそれぞれ切り込みを入れられることができる。
セクションの周囲に沿ってこのような切り込みラインを提供することによって、物品Aが、層L2の露出表面に押圧され又は転がされる場合、切り込みラインによって規定される周囲内の層L2の部分を除去するのに必要とされる力は、低減される。切り込みラインが連続する経路を規定する場合、周囲内の層L2の部分を除去するのに必要とされる力は、剥離抵抗力FpeelL1,Sに低減される。
周囲に沿った部分的な又は不連続な切り込みラインは更に、剥離抵抗力FpeelL1,Sの方へ周囲内の層L2の部分を除去するのに必要とされる力を低減するために使用されることができる。
図2は、本発明の幾つかの見地による、転写スタックTSの一実施形態の断面図(図2A)、平面図(図2B)及び斜視図(図2C)を示す。図2の転写スタックは、物品Aに、トランスデューサTを有する周囲P内のフォイルの部分を転写するように適応されている。
好適には、物品Aは、医療ニードルのような医療装置である。代替として、物品は、概して、トランスデューサTが最終的にその上で使用される支持デバイスであることができる。物品Aの表面は、例えば、ステンレス鋼、スチール、アルミニウム、銅、クロムを含む金属、または、合成ラバー、フェノールホルムアルデヒド樹脂(または、ベークライト)、ネオプレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル(PVC又はビニル)、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、PVB、シリコンを含むポリマ、から形成されることができるが、これらの例示の材料に制限されない。転写スタックTSは、担体基板CSと、周囲Pによって水平方向に関して囲まれており、トランスデューサTを有するフォイルFと、接着層ALと、を有し、周囲Pは、フォイルFの水平方向の範囲内にある。担体基板CSは、例えば、シリコン、ラバー、PVC、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ワックスのような材料、または、ポリフッ化ビニリデンのような熱可塑性物質フルオロポリマーから形成されることができる。このような材料は、後述されるように、転写スタックをアセンブルするプロセスの利益を得ることができる可鍛性の程度を示す。好適には、担体基板CSは、シリコンから形成される。例えば層L1が第2の接着層を通じて基板Sに取り付けられる場合、代替として、パースペックス又はガラスのようなより高い剛性の材料が、担体基板のために使用されることができる。しかしながら、層L1がファンデルワールス力を通じて基板Sに取り付けられる場合、上で例示的に列挙したより可鍛性の高い材料は、それらがより高い変形性を提供し、これはファンデルワールス力の相互作用を改善するので、好ましい。フォイルFは、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)を含むポリマ材料から、形成されることができる。1つの例において、トランスデューサTは、例えば成形プロセスを使用して、フォイルF内に形成され、別の例において、トランスデューサTは、互いに結合される2又はそれ以上ポリマシートの間にラミネートされ、それにより、最も外側の表面S1、S2を有する単一フォイルFを形成する。トランスデューサTとの電気接触を作る電気ワイヤ又は電気導電性ストリップが、フォイルF内に更に含められることができる。
トランスデューサTは、任意のトランスデューサでありえ、すなわち、電気エネルギーを別の形のエネルギーに変換する、又はその逆に変換するデバイスでありうる。非限定的な特定のセンサの例は、超音波トランスデューサ、温度センサ、フォトセンサー、振動センサを含む、音響センサ、MEMセンサ圧力センサであり、非限定的なアクチュエータの例は、超音波エミッタ、音響エミッションデバイス、圧電振動子、ヒーター及び発光デバイス(例えばLED又はOLED)を含む。好適には、トランスデューサTは、ポリフッ化ビニリデン層(すなわちPVDF層)、またはポリフッ化ビニリデントリフルオロエチレン(P(VDF−TrFE))層のようなPVDFコポリマ、またはP(VDF−TrFE−CTFE)のようなPVDFターポリマ、から形成され、トランスデューサTは、超音波トランスデューサでありうる。PVDF層は、2枚のPETシートのPSA(感圧接着剤)コーティングされた表面の間にラミネートされて、単一フォイルFが形成される。
感圧接着剤は、圧力の印加時に接着接合を形成する種類の材料である。適切な感圧接着剤は、3M社によって作られる製品2811CLを含む。これらは、3M社によって供給される製品9019のようなPSAコートされたポリマシートとして供給されることができる。周囲Pは、フォイルの表面上のトランスデューサTの周りに輪郭を規定し、トランスデューサの水平方向の範囲と一致することができ、または、トランスデューサの周りにマージンを有することもでき、後者の例は、図2Bに示されている。
図2の実施形態において、フォイルFの第1の表面S1は、担体基板に取り付けられ、接着層ALが、フォイルFの第2の表面S2に取り付けられる。
好適には、フォイルFの第1の表面S1は、ファンデルワールス力によって担体基板CSに取り付けられる。ファンデルワールス力は、Keesom力、デバイ力及びLondon分散力を含む分子間力である。ファンデルワールス力を通じて担体基板CSにフォイルFの第1の表面S1が取り付けられることが好ましく、その理由は、これが、フォイルの第1の表面と担体基板との間の相対的に弱いボンディング強度を提供するからである。上述したように、これは、その後の担体基板CSからのリリースに備えて、フォイルFの一時的な取り付けを提供するために使用されることができる。代替として、上述した感圧接着剤層のような第2の接着層AL2(図示せず)が、所望の一時的な取り付けを達成するために、フォイルFと担体基板CSとの間に配されることができる。更に、接着層ALが、フォイルFの第2の表面S2に取り付けられる。
好適には、フォイルの第2の表面は、PSAコーティングされたシートの表面によって提供される。
図2の実施形態において、フォイルFの第1の表面S1は、担体基板CSに対し垂直方向に、フォイルFのエッジEF1、EF2に、第1の剥離抵抗力PRF1を克服する剥離力を印加することによって、担体基板CSと分離可能である。更に、接着層ALは、フォイルFと物品Aとの間の接着を提供するように構成され、それにより、物品Aが接着層ALを介してフォイルFに取り付けられるとき、フォイルFの第2の表面S2は、物品Aの表面に対し垂直方向に、フォイルFのエッジEF1、EF2に、第2の剥離抵抗力PRF2を克服する剥離力を印加することによって、物品Aの表面と分離可能である。接着層ALは、概して接着層でありうる。更に、第2の剥離抵抗力PRF2は、第1の剥離抵抗力PRF1より大きい。好適には接着層ALは、所望の強度の信頼できる結合を提供する感圧接着剤(すなわちPSA)から形成され、こうして、その抵抗力は、好適には第1の剥離抵抗力PRF1を提供する好適なファンデルワールス力によって提供される抵抗力より大きい。
図2の実施形態において、フォイルFは、少なくともトランスデューサTを含む周囲Pの部分に沿って切り込みを入れられており、それにより、物品Aがフォイルに取り付けられ、その後担体基板CSに垂直な方向に剥がされる際、周囲P内のフォイルの部分が、第1の剥離抵抗力PRF1を克服することによって、周囲Pにおいて担体基板から分離され、周囲P内のフォイルの部分は、物品に取り付けられるままになる。これを行う際、周囲P内にフォイルの部分を含むトランスデューサTは、物品Aに、選択的に及び信頼性をもって取り付けられる。
例示されない本発明の別の実施形態において、図2の実施形態は更に、取り外し可能な外側ライナ層ROLを提供される。取り外し可能な外側ライナ層ROLは、転写スタックのアセンブリ中、物品に対するその取り付けの前、接着層を保護するように働く。取り外し可能な外側ライナは、例えば、パラフィンペーパーシートから形成されることができ、かかるシートは、物品Aを接着層に取り付ける前に、接着層ALからシートが容易に取り外しできるようにする。
図3は、本発明のある見地による、転写スタックTSの別の実施形態の断面図(図3A)及び平面図画(図3B)を示す。図3の実施形態は、それが上述の特性を有する任意の取り外し可能な外側ライナ層ROLを有する点で、図2の実施形態と異なる。図3の実施形態は更に、ROL層なしで使用されることもできる。図3の実施形態は更に、接着層ALとフォイルとの間のインタフェースが、接着層−フォイルインタフェースAlFIを規定し、フォイルFと担体基板CSとの間のインタフェースが、フォイル−担体基板インタフェースFCSIを規定する点で、図2の実施形態と異なる。更に、接着層−フォイルインタフェースALFIの範囲は、周囲Pを越えて延在し、接着層−フォイルインタフェースALFIの範囲は、フォイル−担体基板インタフェースFCSIの範囲内にあり、ギャップGALF1、GALF2が、接着層ALのエッジEAL1、EAL2とフォイルEF1、EF2のエッジとの間にある。これらのギャップは、1次元、すなわちx方向であり、又は2つの垂直な方向、すなわちx及びy方向にありうる。
ギャップGALF1、GALF2は、転写スタックのアセンブリの最中、例えば接着層ALをフォイルFに適用する際、フォイルエッジEF1、EF2における剥離に対するフォイルの抵抗を改善する。
これは、部分的に、接着層ALの堆積がフォイルエッジEF1、EF2から離れたところで実施されるからであり、フォイルエッジEF1、EF2は、特に担体基板に関して垂直に適用される力の結果としてのデラミネーションに影響されやすい。更に、任意の取り外し可能なライナROLが、周囲P内のトランスデューサを物品Aに取り付けるために除去されるとき、フォイルは担体基板CSから離れにくくなる。これは、接着層エッジEAL1、EAL2において担体基板からフォイルを分離するために、これらのエッジEAL1、EAL2において垂直に印加される剥離力が、この位置のフォイルと担体基板との間の接線方向抵抗力を克服しなければならず、接線方向抵抗力は通常、垂直に規定される第1の剥離抵抗力PRF1よりずっと大きいという理由により、達成される。これは、接着テープのセクションを表面から剥がす場合の差として思い描くことができる。この原理は、特に図1Cに関して記述される。垂直方向の印加力が使用される場合、除去は相対的に容易である。せん断又は接線力が適用される場合、層を除去することは非常に難しい。接着層エッジEAL1、EAL2におけるギャップは、フォイルのエッジにおける面内力に対する接着層での垂直印加力を解決する。更に剥離に対する改善された抵抗は、その後のハンドリング中、転写スタックの安定性を増大する。従って、フォイルと担体基板との間の相対的に弱い取り付けと、物品に対する良好なボンディングを提供する相対的により強い接着層ALと、の両方を有する転写スタックが提供され、フォイルと担体基板との間の相対的に弱い取り付けは、物品Aへの取り付けの間、周囲P内のトランスデューサのその後のリリースを容易にするために望ましい。
上述のギャップGALF1、GALF2の長さは、ハンドリング及びアセンブリの最中のロバストネスに関する上述の利点を達成するために、好適には1mm以上であり、5mm以上であり、又は10mm以上である。
本発明の別の実施形態において、転写スタックは更に支持基板SSを具備する。かかる構成は、ここに記述された実施形態のいずれか、特に図2及び図3の実施形態と組み合わせて使用されることができる。支持基板SSは、担体基板CSに取り付けられ、担体基板CSの押込み硬度値を上回る押込み硬度値を有する材料から形成される。担体基板の押し込み硬度と比較して支持基板によって提供される増大された押込み硬度は、転写スタックのアセンブリの最中、例えば転写スタックのアセンブリ中にフォイルが担体基板に対して押圧されるとき、フォイルと担体基板との間の改善されたボンディング、特にボンディングの改善された一様性を容易にする。ファンデルワールス力がポリイミドフォイルをシリコン担体基板に取り付けるために使用されるとき、この利点が特に現れる。
本発明のある実施形態において、支持基板SSは、例えばローラーのような曲面から形成される。更に及び、転写スタック(TS)は、ローラーの周りに巻かれる。曲面又はローラーは、特に平坦な表面を有する物品に、周囲P内のフォイルの部分を速く転写するのに有用である。図4は、転写スタックTSの断面図(図4A)及び斜視図(図4B)を示し、転写スタックTSにおいて、担体基板CSがローラーの形である。
他の実施形態において、支持基板SSは、平坦な層でありうる。図5は、転写スタックTSの2つの実施形態を断面図で示しており、支持基板SSが、フォイルFと接触する境界BSSを有する平坦な表面を有し、担体基板CSが層の形であり、フォイル−担体基板インタフェースFCSIが、支持基板BSSの平坦な表面の境界を超えて延在する。図5Aにおいて、フォイル−担体基板インタフェースFCSIは、境界を規定する支持基板SSエッジと、トランスデューサと反対を向く支持基板の反対側の表面の支持基板SSエッジとの間の位置まで延在し、図5Bにおいて、フォイル−担体基板インタフェースFCSIは、トランスデューサと反対を向く支持基板の反対側の表面の支持基板SSエッジを越えて延在する。フォイル−担体基板インタフェースFCSIをこのように配置することによって、支持基板に垂直な方向の剥離に対する改善された抵抗が達成され、その理由は、次のことにある。
担体基板からフォイルを剥がすために、支持基板の平坦な表面の境界BSSの接線方向抵抗力が、克服されなければならない。図5Bに示されるように、フォイルが、トランスデューサと反対を向く支持基板SSの反対側まで延在する場合に、剥離に対する一層高い抵抗が、達成される。
図6は、別の実施形態を示しており、図6Aでは、アセンブルされたデバイスとして、周囲P内のフォイルFの部分が医療ニードルMNに取り付けられており、図6Bでは、接着層ALの表面全体にニードルMNを転がすことによるアセンブルが示され、図6Cでは、接着層にニードルMNを押圧することによるアセンブルが示されている。医療ニードルの代わりに、アイテムMNは、代替として、例えばカテーテル又はカニューレ又はその他の異なる医療装置でありえ、または、実際、トランスデューサTが転写されることができる任意のタイプの支持構造でありうる。図6Aに示すように、接着層ALは、医療ニードルMNに対し、トランスデューサTを有するフォイルFを固着する。周囲Pの少なくとも一部に沿った切り込みは、担体基板に沿ってニードルを転がしたのち、又はニードルと担体基板とを分離したのち、周囲P内のフォイルの部分が、フォイルと担体基板CSとの間の結合強度と比べて接着層と医療ニードルとの間のより大きな結合強度によって、医療ニードルに取り付けられるままであることを確実にする。周囲に沿った切り込みは、連続的であり、又は代替として、目打ちされたラインの形で、フォイルFに離散的な切り込みの連続を含むことができる。
図7は、本発明の幾つかの見地による、転写スタックTSの一実施形態の断面図(図7A)及び平面図(図7B)を示す。図7のアイテムは、図2のアイテムに対応する。更に、図7に示される転写スタックTSにおいて、フォイルFは、トランスデューサTがそれらの間に積層される2枚のシートを有する。図7の2枚の積層シートの外側表面は、フォイルFの第1の表面S1及び第2の表面S2を提供する。
2枚のシートは、ポリマ、好適には電気絶縁ポリマから、好適に形成されるが、代替として、シートのうちの1枚が導電体から作られることもできる。ポリマシートが使用される場合、トランスデューサTのこのカプセル化はトランスデューサTを密閉シールし、それにより、それが環境とインタラクトすることを防ぐ。導電性シートは、トランスデューサTを電気的に保護するために又はそれに取り付けられる導電体を電気的に保護するために、使用されることができる。更に、図7に示される転写スタックTS内のトランスデューサTは、平坦な層に対し両方とも平行である第1の表面及び第2の表面をもつ平坦な層によって提供される。平坦な層は、フォイルFの第1の表面S1及び第2の表面S2の両方に平行に配置される。
トランスデューサTは更に、トランスデューサTの第1の表面と電気的に接触する第1の導電体Cn1、及びトランスデューサTの第2の表面と電気的に接触する第2の導電体Cn2を有する。
電気導体Cn1、Cn2は、例えば電気ワイヤでありえ、又は金属のような電気導体から形成される導電トラック又はトレースでありうる。円形断面をもつワイヤが、それらの高い柔軟性のため好ましい。更に、トランスデューサTは、周囲P内にある輪郭Ouを有する。
トランスデューサTは、本願明細書の他の箇所で記述されたトランスデューサのうちの1つでありえ、例えば超音波トランスデューサである。更に、第1の導電体Cn1及び第2の導電体Cn2は、両方とも、輪郭Ouを越えて同じ方向に延び、トランスデューサTの平坦な層に水平な方向において分離されており、それにより、第1の導電体Cn1及び第2の導電体Cn2は、トランスデューサTの平坦な層に対し垂直な方向において重なり合わない。
水平方向の分離は、転写スタックの全体の厚さを低減し、電気導体Cn1とCn2との間のキャパシタンスを低減し、それらの電気絶縁を改善する。更に、少なくとも、2枚のポリマシートのうち1枚のポリマシートの一部が、第1の導電体Cn1及び第2の導電体Cn2との電気的接触を作るために、輪郭Ouと周囲Pとの間のフォイルの部分にウィンドウWを有する。有利には、導体Cn1及びCn2の双方が、輪郭Ouと周囲Pとの間のフォイルの部分の範囲内で、フォイルFの2枚のシートの間に積層されているこの構造は、電気導体Cn1及びCn2との電気的接触を作るための簡略化された手段を提供する。なぜなら、2枚のシートのうちの1枚からの材料だけが除去されることを必要とし、同時に、トランスデューサTの両面との電気接触を提供するからである。
好適には、図示のように、担体基板CSに面するシートが、周囲P内のフォイルFの一部が物品Aに取り付けられる際に電気導体Cn1及びCn2との電気的接触を作るために、ウィンドウWを有する。
同様に、他方のシートが、ウィンドウWを有することもできる。
ここに記述されるすべての実施形態において、各種の層の典型的な厚さ寸法は、以下の通りである:支持基板は1−10ミリメートル(または10−100ミリメートルのローラー直径)であり、担体基板は50−500ミクロンであり、フォイルは1−50ミクロンであり、接着層は5−50ミクロンであり、取り外し可能な外側ライナ層は4−35ミクロンである;しかしながら、これらの寸法は単なる例示であり、本発明はこれらの例に制限されないことが理解されるべきである。
要約すると、物品に、トランスデューサを有するフォイルの一部を転写するための転写スタックが、ここに開示される。
本発明は、医療ニードルに関して図面及び上述の説明において詳細に図示され記述されているが、このような図示及び記述は、制限的でなく、例示的又は説明的なものである。本発明は、開示された実施形態に制限されず、概して物品にトランスデューサを転写するために使用されることができる。

Claims (23)

  1. トランスデューサを有する周囲内のフォイルの部分を物品に転写するための転写スタックであって、
    担体基板と、
    前記周囲によって水平方向において囲まれているトランスデューサを有するフォイルであって、前記周囲が、前記フォイルの水平方向の範囲内にある、フォイルと、
    接着層と、
    を有し、
    前記フォイルの第1の表面は、前記担体基板に取り付けられ、前記接着層は、前記フォイルの第2の表面に取り付けられ、
    前記フォイルの第1の表面は、前記フォイルのエッジにおいて前記担体基板に垂直な方向に、第1の剥離抵抗力を克服する剥離力を印加することによって、前記担体基板と分離可能であり、
    前記接着層は、前記フォイルと前記物品との間の接着を提供し、それにより、前記物品が前記接着層を介して前記フォイルに取り付けられる際、前記フォイルの前記第2の表面は、前記フォイルのエッジにおいて前記物品の表面に垂直な方向に、第2の剥離抵抗力を克服する剥離力を印加することによって、前記物品の表面から分離可能であり、
    前記第2の剥離抵抗力は前記第1の剥離抵抗力より大きく、
    前記フォイルは、前記トランスデューサをもつ前記周囲の少なくとも一部に沿って切り込みを入れられており、それにより、前記物品が前記接着層を介して前記フォイルに取り付けられ、及び前記担体基板に垂直な方向に剥離される場合、前記周囲内の前記フォイルの部分は、前記第1の剥離抵抗力を克服することによって、前記周囲において前記担体基板から分離され、前記周囲内の前記フォイルの部分は、前記物品に取り付けられたままである、転写スタック。
  2. 前記フォイルの前記第1の表面が、i)ファンデルワールス力、及び、ii)感圧接着剤層のような第2の接着層、の少なくとも一方によって、前記担体基板に取り付けられる、請求項1に記載の転写スタック。
  3. 前記接着層が、感圧接着剤から形成される、請求項1又は2に記載の転写スタック。
  4. 前記担体基板が、可鍛性の材料から形成され、前記可鍛性の材料は、シリコン、ポリテトラフルオロエチレン、ラバー、ワックス、ポリフッ化ビニリデン、又は熱可塑性物質フルオロポリマーである、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の転写スタック。
  5. 前記接着層が、取り外し可能な外側ライナ層を更に有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の転写スタック。
  6. 支持基板を更に有し、前記支持基板は前記担体基板に取り付けられ、
    前記支持基板は、前記担体基板の押込み硬度値を越える押込み硬度値を有する材料から形成される、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の転写スタック。
  7. 前記接着層と前記フォイルとの間のインタフェースが、接着層−フォイルインタフェースを規定し、前記フォイルと前記担体基板との間のインタフェースが、フォイル−担体基板インタフェースを規定し、
    前記接着層−フォイルインタフェースの範囲は、前記周囲を超えて延在し、
    前記接着層−フォイルインタフェースの範囲は、前記フォイル−担体基板インタフェースの範囲内にあり、それにより、前記接着層のエッジと前記フォイルのエッジとの間にギャップがある、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の転写スタック。
  8. 前記ギャップが1mm以上である、請求項7に記載の転写スタック。
  9. 前記支持基板はローラーの形であり、前記転写スタックが前記ローラーの周りに巻かれる、請求項6に記載の転写スタック。
  10. 前記接着層と前記フォイルとの間のインタフェースが、接着層−フォイルインタフェースを規定し、前記フォイルと前記担体基板との間のインタフェースが、フォイル−担体基板インタフェースを規定し、前記接着層−フォイルインタフェースの範囲は、前記周囲を超えて延在し、前記接着層−フォイルインタフェースの範囲は、前記フォイル−担体基板インタフェースの範囲内にあり、それにより、前記接着層のエッジと前記フォイルのエッジとの間にギャップがある、
    請求項に記載の転写スタック。
  11. 前記支持基板の平坦な表面は前記接着層に面する、請求項に記載の転写スタック。
  12. 前記トランスデューサが超音波トランスデューサである、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の転写スタック。
  13. 前記フォイルは、前記トランスデューサがそれらの間に積層された2枚のポリマシートを有し、前記積層された2枚のシートの外側表面が、前記フォイルの前記第1の表面及び前記第2の表面を提供する、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の転写スタック。
  14. 前記トランスデューサは、平坦な層に両方とも平行である第1の表面及び第2の表面を有する該平坦な層によって提供され、前記平坦な層は、前記フォイルの前記第1の表面及び前記第2の表面に平行に配され、前記トランスデューサは、前記トランスデューサの前記第1の表面との電気的接触を作るための第1の導電体と、前記トランスデューサの前記第2の表面との電気的接触を作るための第2の導電体とを有し、
    前記トランスデューサは、前記周囲内に輪郭を有し、
    前記第1の導電体及び前記第2の導電体は共に、前記輪郭を越えて同じ方向に延び、前記トランスデューサの前記平坦な層に水平な方向において分離されており、それにより、前記第1の導電体及び前記第2の導電体は、前記トランスデューサの前記平坦な層に対し垂直な方向において重なり合わず、
    前記2枚のポリマシートのうちの1枚のポリマシートの一部が前記第1の導電体及び前記第2の導電体との電気的接触を作るために、前記輪郭と前記周囲との間の前記フォイルの少なくとも一部にウィンドウを有する、請求項13に記載の転写スタック。
  15. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の転写スタックの前記周囲内の前記フォイルの部分を有する、物品、医療装置又は医療ニードル。
  16. 医療装置又は医療ニードルでありうる物品に、トランスデューサを有する周囲内のフォイルの部分を転写するための転写スタックを形成する方法であって、
    担体基板を提供するステップと、
    周囲によって水平方向において囲まれるトランスデューサを有するフォイルを提供するステップであって、前記周囲が、前記フォイルの水平方向の範囲内にある、ステップと、
    接着層を提供するステップと、
    前記フォイルの第1の表面を、前記担体基板に取り付けるステップと、
    前記接着層を、前記フォイルの第2の表面に取り付けるステップであって、前記フォイルの前記第1の表面は、前記フォイルのエッジに前記担体基板に垂直な方向に、第1の剥離抵抗力を克服する剥離力を印加することによって、前記担体基板から分離可能であり、前記接着層は、前記フォイルと前記物品との間の接着を提供し、それにより、前記物品が前記接着層を通じて前記フォイルに取り付けられる際、前記フォイルの前記第2の表面が、前記フォイルのエッジにおいて前記物品の表面に垂直な方向に、第2の剥離抵抗力を克服する剥離力を印加することによって、前記物品の表面から分離可能であり、前記第2の剥離抵抗力が前記第1の剥離抵抗力より大きい、ステップと、
    前記トランスデューサを有する前記周囲の少なくとも一部に沿って前記フォイルに切り込みを入れるステップであって、それにより、前記物品が、前記接着層を介して前記フォイルに取り付けられ、そののち、前記担体基板に垂直な方向に剥がされる際、前記周囲内の前記フォイルの部分は、前記第1の剥離抵抗力を克服することによって、前記周囲において前記担体基板から分離され、前記周囲内の前記フォイルの部分は、前記物品に取り付けられたままになる、ステップと、
    を有する方法。
  17. 支持基板を提供するステップであって、前記支持基板は、前記担体基板の押込み硬度値を越える押込み硬度値を有する材料から形成される、ステップと、
    前記支持基板を前記担体基板に取り付けるステップと、
    を更に有する、請求項16に記載の方法。
  18. 前記接着層が更に、取り外し可能な外側ライナ層を有し、前記接着層と前記フォイルとの間のインタフェースが、接着層−フォイルインタフェースを規定し、前記フォイルと前記担体基板との間のインタフェースが、フォイル−担体基板インタフェースを規定し、前記接着層−フォイルインタフェースの範囲は、前記周囲を超えて延在し、前記接着層−フォイルインタフェースの範囲は、前記フォイル−担体基板インタフェースの範囲内にあり、それにより、前記接着層のエッジと前記フォイルのエッジとの間にギャップがある、
    請求項16に記載の方法。
  19. 前記支持基板の平坦な表面が前記接着層に面する、請求項17に記載の方法。
  20. 前記トランスデューサが超音波トランスデューサである、請求項16乃至19のいずれか1項に記載の方法。
  21. 前記フォイルは、前記トランスデューサがそれらの間に積層される2枚のポリマシートを有し、前記積層された2枚のポリマシートの外側表面は、前記フォイルの第1の表面及び第2の表面を提供する、請求項16乃至20のいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記トランスデューサは、平坦な層に共に平行である第1の表面及び第2の表面を有する該平坦な層によって提供され、前記平坦な層は、前記フォイルの前記第1の表面及び前記第2の表面と平行に配置され、前記トランスデューサが更に、前記トランスデューサの前記第1の表面との電気的接触を作るための第1の導電体と、前記トランスデューサの前記第2の表面との電気的接触を作るための第2の導電体と、を有し、
    前記トランスデューサが、前記周囲内に輪郭を有し、
    前記第1の導電体及び前記第2の導電体は共に、同じ方向に、前記輪郭を越えて延び、前記トランスデューサの平坦な層に水平な方向において分離されており、それにより、前記第1の導電体及び前記第2の導電体は、前記トランスデューサの前記平坦な層に対し垂直な方向において重なり合わず、
    前記2枚のポリマシートのうち1枚のポリマシートの少なくとも一部は、前記第1の導電体及び前記第2の導電体との電気的接触を作るために、前記輪郭と前記周囲との間の前記フォイルの少なくとも一部に、ウィンドウを有する、請求項21に記載の方法。
  23. 医療装置又は医療ニードルである物品に、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の転写スタックの前記周囲内の前記フォイルの部分を取り付ける方法であって、
    前記接着層に物品を押圧し、前記物品を前記担体基板から引き離し、それにより、前記周囲内の前記フォイルの部分が、前記担体基板から分離され、前記物品に取り付けられるままになるステップ、又は、
    前記接着層の表面に沿って前記物品を転がし、それにより、前記周囲内の前記フォイルの部分が、前記担体基板から分離され、前記物品に取り付けられたままになる、ステップ、
    のいずれかを有する方法。
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