TWI817854B - 微針模具組及使用其製造微針貼片的方法 - Google Patents

Abstract

一種微針模具組，至少包括保壓上蓋、二向連接頭、一通道、微針模板、橡膠墊圈、保壓下蓋及鎖固裝置。保壓上蓋具有內部空間及外部表面，內部空間具有頂部表面、側表面及向下開口。二向連接頭設置於保壓上蓋之外部表面。通道由頂部表面貫通保壓上蓋，以使內部空間與外部表面之二向連接頭連通。微針模板具有上表面、下表面及側表面。其中，上表面具有複數個微針模孔，各微針模孔開口設有澆口，各澆口之間以流道連接，流道及澆口用以引導溶液進入微針模孔內。橡膠墊圈套設於微針模板之側表面。鎖固裝置用以將組裝後之微針模具組之保壓上蓋與保壓下蓋密合鎖固。

Description

微針模具組及使用其製造微針貼片的方法

本揭露係有關於一種微針模具組，特別是一種可用於微射出成型技術製作微針貼片的微針模具組。本揭露還涉及此使用此微針模具組製造微針貼片的方法。

微針貼片已成為新一代經皮傳送藥物或活性物質的有效方式，藉由微針能以有效且幾近無痛的方式，將藥物或活性物質穩定傳輸至皮下組織或血液中。目前量產製造微針貼片的方式，包括離心方式或是鼓風拉伸風乾法製作方式。離心方式在製作時微針貼片時，需將微針配方溶液以離心方式引入細小的微針模孔內，且離心時間至少需要30分鐘以上，並不適合用於量產製程；而鼓風拉伸風乾法受限於此方法的製造特性，微針不僅無法依照設計的長度生產，且因微針乾燥固化成型後的切斷及拉伸斷裂過程，會不可控地生產出針體形狀呈現不規則狀且微針長度不一的產品，導致微針貼片無法穩定傳輸藥物。

進一步考量傳統微針在使用時，微針的長短、大小、分佈等特性，並無法針對不同使用者的皮膚表面特性或皮下血管分佈情況來進行特定設計，因此，本揭露發明人於先前專利申請案中(TWI698263)已揭露一種微針元件的製造方法與微針模具的製造方法，其係利用干涉掃描技術來取得使用者 皮膚組織之直向剖面資料及橫向剖面資料，並根據所獲得的資料來取得皮膚模型，藉此來建立微針模板，使微針能更精確地被設計及生產出來。

一般製作微針模板可以選用適合的母模材料以及加工工法來製作，例如：先前技術(TWI725900)曾在一基板上以雷射方法加工複數個微米或奈米孔穴，以獲得一母模；以該母模為模板，再以一矽膠材料進行翻模，以獲得具微針結構之模板。又例如：先前技術(CN103568160A)採用微機電技術或者在基材上製作微針陣列的母模結構，並在母模上澆注第一類聚合物材料，待固化成型後脫模，得到微針陣列的母模結構相反結構的微針陣列模具，再將第二類聚合物材料加入到微針陣列模具的上表面，透過加熱使第二類聚合物材料軟化，再斷絕熱源，以機械壓力把軟化的第二類聚合物材料壓入所述微針陣列模具上的微孔內，待冷卻、脫模後，待到聚合物材料微針陣列貼片。

先前技術製作微針貼片大多涉及母模再翻模，不僅需要較多工序，所獲得的微針貼片也容易因翻模而失真。再者，如先前所述，在灌注微針配方溶液時，大多採用離心方式來進行，又或者利用上述機械壓力方式，將軟化的微針配方壓入微針陣列模具上的微孔內。離心方式因耗時較長，較不適用於量產製程，而以機械壓力方法灌模所獲得的微針貼片則容易因灌模時模具微孔內殘存氣體，而導致微針長短不一，良率不佳。

有鑑於上述微針貼片製作過程的種種缺失，本揭露發明人利用干涉掃描技術來取得使用者皮膚組織之直向剖面資料及橫向剖面資料，並根據所獲得的資料來取得皮膚模型，藉此來建立三維微針模板資料，再以3D列印技術製作出更精確符合皮膚模型的三維微針模板。再者，本揭露發明人進一步將 微射出技術應用於微針配方溶液灌注，再搭配微針模具組的設計，得以更快速、更方便、良率更好的方式來製作微針貼片，並可應用於大量生產製程。

本揭露提供一種微針模具組，至少包括保壓上蓋、二向連接頭、通道、微針模板、橡膠墊圈、保壓下蓋以及鎖固裝置。保壓上蓋具有內部空間及外部表面，內部空間具有頂部表面、側表面及向下開口。二向連接頭設置於保壓上蓋之外部表面。通道由頂部表面貫通保壓上蓋，以使內部空間與外部表面之二向連接頭連通。微針模板具有上表面、下表面及側表面。上表面具有複數個微針模孔，各個微針模孔開口設有澆口，各個澆口之間以流道連接，流道及澆口用以引導溶液進入微針模孔內。橡膠墊圈套設於微針模板之側表面。鎖固裝置用以將組裝後之微針模具組之保壓上蓋及保壓下蓋密合鎖固。其中，微針模具組裝時將微針模板套設橡膠墊圈後，再以保壓上蓋之內部空間將其覆蓋並容置，使微針模板之上表面與內部空間之頂部表面緊密貼合，且橡膠墊圈與內部空間之側表面緊密貼合，微針模板之下表面不凸出內部空間之向下開口。接著再以保壓下蓋覆蓋內部空間之向下開口，並以鎖固裝置將保壓上蓋與保壓下蓋相互鎖固，使兩者密合。

在本揭露之一實施例中，各個微針模孔之形狀可以是倒圓錐體、倒三角錐體、倒四角錐體中之任一種或其組合。

在本揭露之一實施例中，各個微針模孔之形狀可以是倒圓錐體、倒三角錐體、倒四角錐體中之任一種或其組合，且該微針模孔開口孔徑或邊長不大於1mm。

在本揭露之一實施例中，各個微針模孔之深度可以是相同深度或不相同深度。

在本揭露之一實施例中，各個微針模孔深度不大於2mm。

在本揭露之一實施例中，各個微針模孔之間距可以是相同間距或不相同間距。

在本揭露之一實施例中，流道可以是H型流道或S型流道之任一種或其組合。

在本揭露之一實施例中，流道截面可以是矩形、圓弧形、圓形或梯形。

本揭露進一步提出一種微針貼片之製造方法，至少包括以下步驟：提供一如上述任一實施例之微針模具組；將一注射裝置以注射管路連接至微針模具組之二向連接頭之一開口；再將一抽氣裝置以抽氣管路連接至微針模具組之二向連接頭之另一開口；啟動注射裝置，以一灌注流速將一體積之微針貼片配方溶液灌注進入微針模具組內，直到灌注結束後關閉注射裝置；啟動該抽氣裝置對微針模具組進行抽氣，使微針模具組內部空間之微針模孔內的殘存氣體排除；待微針貼片配方溶液固化後進行脫模，完成後即可得一微針貼片。

10:微針模具組

100:保壓上蓋

101:內部空間

1011:頂部表面

1012:通道

1013:向下開口

1014:內部空間側表面

102:外部表面

103:二向連接頭

200:微針模板

201:微針模板之上表面

2011:微針模孔

2012:S型流道

2013:澆口

2014:H型流道

202:微針模板之側表面

203:微針模板之下表面

300:橡膠墊圈

400:保壓下蓋

500:鎖固裝置

S5a~S5f:步驟流程

第1圖為本揭露之一實施例之微針模具組結構圖。

第2A圖為本揭露之一實施例之微針模具組之保壓上蓋結構圖。

第2B圖為本揭露之一實施例之微針模具組之保壓上蓋剖面圖。

第3A圖至第3C圖為本揭露之一實施例之微針模板結構示意圖。

第4A圖為本揭露之一實施例之微針模孔形狀的第一示意圖。

第4B圖為本揭露之一實施例之微針模孔形狀的第二示意圖。

第4C圖為本揭露之一實施例之微針模孔形狀的第三示意圖。

第5圖為本揭露之一實施例之微針貼片之製造方法流程圖。

以下將參照相關圖式，說明本揭露之微針模具組及使用該微針模具組製造微針貼片的方法之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本揭露之一實施例之一種微針模具組結構圖之結構示意圖。如圖所示，在本實施例中，微針模具組10至少包括保壓上蓋100、微針模板200、橡膠墊圈300、保壓下蓋400以及鎖固裝置500。保壓上蓋100具有二向連接頭103，設置於保壓上蓋100之外部表面102。

請參閱第2A圖及第2B圖，其係為本揭露之一實施例中所述微針模具組10之保壓上蓋100的結構圖及其剖面圖。在本實施例中，該保壓上蓋100具有內部空間101及外部表面102，內部空間101具有頂部表面1011、側表面1014及向下開口1013。二向連接頭103設置於保壓上蓋100之外部表面102。通 道1012由頂部表面1011貫通保壓上蓋100，以使內部空間101與外部表面102之二向連接頭103連通。

請參閱第3A圖至第3C圖，其係為本揭露之一實施例之微針模板200結構示意圖。如第3A圖所示，在本實施例中所示之微針模板200具有上表面201、下表面203及側表面202。其中，在一實施例中，如第3B圖所示，上表面201具有複數個微針模孔2011，各微針模孔2011開口設有澆口2013，各澆口之間以S型流道2012連接，S型流道2012及澆口2013用以引導溶液進入微針模孔2011。在另一實施例中，如第3C圖所示，各澆口2013之間是以H型流道2014連接，H型流道2014及澆口2013用以引導溶液進入微針模孔2011。

進一步說明，本揭露之一實施例之一種微針模具組10至少包括保壓上蓋100、二向連接頭103、通道1012、微針模板200、橡膠墊圈300、保壓下蓋400以及鎖固裝置500。保壓上蓋100其具有內部空間101及外部表面102。內部空間具有頂部表面1011、側表面1014及向下開口1013。二向連接頭103設置於保壓上蓋100之外部表面102。通道1012由頂部表面1011貫通保壓上蓋100，以使內部空間101與外部表面102之二向連接頭103連通。微針模板200具有上表面201、下表面203及側表面202。其中，上表面201具有複數個微針模孔2011，各微針模孔2011開口設有澆口2013，各澆口之間以S型流道2012(如第3B圖所示)或H型流道2014(如第3C圖所示)連接，S型流道或H型流道及澆口用以引導溶液進入微針模孔內。橡膠墊圈300套設於微針模板200之側表面202。鎖固裝置500用以將組裝後之微針模具組10之保壓上蓋100及保壓下蓋400密合鎖固。其中，微針模具組10組裝時，將微針模板200套設橡膠墊圈300後，再以保壓上蓋100之內部空間101將其覆蓋並容置，使微針模板200之上表面201與內部 空間101之頂部表面1011緊密貼合，且橡膠墊圈300與內部空間101之側表面1014緊密貼合。其中，微針模板200之下表面203不凸出內部空間101之向下開口1013。然後，再以保壓下蓋400覆蓋該內部空間101之向下開口1013，並以鎖固裝置500將保壓上蓋100與保壓下蓋400相互鎖固，使兩者密合。

在本揭露之一實施例中，發明人利用先前揭露之微針模板之製造方法，先利用干涉掃描技術來取得使用者皮膚組織之直向剖面資料及橫向剖面資料，並根據所獲得的資料來取得皮膚模型，藉此來建立三維微針模板資料，再以3D列印技術製作出更精確符合皮膚模型的三維微針模板。因此，在一實施例中所述微針模孔2011在微針模板200上表面201的排列位置、形狀、大小以及微針深度等，皆可依據上述模型來設計。

請參閱第4A圖~第4C圖，其為本揭露之一實施例之微針模孔形狀的第一示意圖、第二示意圖及第三示意圖。如第4A圖所示，各個微針模孔2011的形狀可以是如第4A圖所示之倒圓錐體。如第4B圖所示，各個微針模孔2011的形狀可以是如第4B圖所示之倒三角錐體。如第4B圖所示，各個微針模孔2011的形狀可以是如第4C圖所示之倒四角錐體。在另一實施例中，各個微針模孔2011的形狀可以是倒圓錐體、倒三角錐體、倒四角錐體中之任一種或其組合，且微針模孔2011開口孔徑或邊長不大於1mm。

在另一實施例中，上述各個微針模孔之深度可以是相同深度或不相同深度；在一實施例中，上述各微針模孔深度不大於2mm。例如：在一實施例中，所述各微針模孔深度係依據皮膚模型的資料來設計，該微針模孔深度係介於250um~1.8mm之間、介於300um~1.6mm之間、介於310um~1.4 mm之間、介於320um~1.2mm之間、介於330um~1.0mm之間、介於335um~800um之間。

在一實施例中，所述微針模板200上表面201的各個微針模孔2011之間的間距可以是相同間距或是不相同間距。例如，各個微針模孔之排列可以是矩陣式或非矩陣式的排列方式，也可以是依照皮膚模型來進行微針模孔的排列，以避開皮下血管。

本揭露之一種微針模具組10利用微射出成型技術來設計微針模具組10，使其可應用微射出成型技術來快速量產高良率之微針貼片，同時也可以藉由獲取皮膚模型並合併3D列印技術，來客製化微針貼片產品。因此，本揭露在微針模板200的設計上，在各個微針模孔2011的開口設有澆口2013，各澆口2013再經由流道連接起來，流道的設計可以依據各微針模孔的位置來設計，例如：在一實施例中，上述流道是如第3B圖所示之S型流道2012；而在另一實施例中，上述流道則是如第3C圖所示之H型流道2014。此外，為配合皮膚模型所安排的微針模孔2011的位置，上述流道也可以是S型流道2012及H型流道2014相互搭配應用，也可以是非特定形狀的流道。本技術領域之通常知識者應可在不悖離本揭露之設計概念下進行均等修飾。

此外，考量微針配方溶液可能因配方不同而有不同之黏度，在使用微射出成型技術灌注時，微針配方溶液在流道流動可能會受到阻力，因此，本揭露之一實施例中，其中，微針模板200上的流道之截面形狀，可以設計成矩形、圓弧形、圓形或梯形，以減少微針配方溶液在流道流動時的阻力。

請參閱第5圖，其係為本揭露之一實施例之一種微針貼片之製造方法流程圖。如圖所示，本實施例之微針貼片之製造方法，至少包括以下步驟：

步驟S5a：提供上述任一實施例之微針模具組。本揭露之一種微針貼片之製造方法係利用微射出成型技術來製作微針貼片，因此所使用之微針模具組，係為上述任一實施例之任一種微針模具組，其整合微針模板模型設計及3D列印鑄模技術來製作微針模板，再將微針模板搭配保壓上蓋及保壓下蓋等元件，組成適用於以微射出成型技術製作微針貼片之微針模具組。

步驟S5b：將注射裝置以注射管路連接至微針模具組之二向連接頭之開口。在一實施例中，注射裝置為微量注射幫浦，可設定灌注溶液的流速及單位時間內灌注的溶液體積。

步驟S5c：將抽氣裝置以抽氣管路連接至微針模具組之二向連接頭之另一開口。

步驟S5d：啟動注射裝置，以一灌注流速將一體積之微針貼片配方溶液灌注進入微針模具組內，直到灌注結束後關閉注射裝置。本領域之通常知識者應能理解，由於微針貼片配方溶液會因其組成分的不同而具有不同的配方溶液黏度，因此，所使用之灌注流速主要是透過注射幫浦來調整，依配方溶液黏度及微針模板的設計來調整灌注流速區間。例如：在一實施例中，所使用的灌注流速區間為0.5ml/min~2.0ml/min。應了解，當注射幫浦啟動後，開始對微針模具組進行灌注一體積之微針貼片配方溶液時，會對微針模具組內部空間施予壓力，即如微注射成型技術，將配方溶液以上述壓力進行灌模，有助於加速灌注成型速度。

步驟S5e：啟動抽氣裝置對微針模具組進行抽氣，使微針模具組內部空間之微針模孔內的殘存氣體排除。一般而言，當微針配方溶液黏度較高時，其溶液流動性較差，較不易完整灌注微針模孔，常會發生有氣體殘存在微針模孔內，因此，本揭露之製造方法利用抽氣裝置，對已完成灌注之微針模具組進行抽氣，使殘存於微針模孔內之氣體得以排除。

步驟S5f：待微針貼片配方溶液固化後進行脫模，完成後即可得微針貼片。

上述抽氣及注射步驟亦可先進行抽氣，待微針模具組內部空間殘存氣體排除後，再開始進行注射步驟，同樣可以避免灌注時，微針模孔內殘存氣體的發生。應注意，上述抽氣或注射步驟係分開進行，且抽氣管路及注射管路各分別具有氣密閥門，當抽氣步驟進行時，先打開抽氣管路閥門並關閉注射管路閥門再進行抽氣，待抽氣完成則關閉抽氣管路閥門再打開注射管路閥門開始進行注射步驟；反之亦然。再者，本技術領域之通常知識者應能理解，上述閥門亦可設置在二向連接頭內，只要能使抽氣管路及注射管路之間維持互不相通的氣密狀態，避免相互影響即可達成相同的效果，在此並不用以侷限本發明之範疇。

當然，本實施例僅用於舉例說明而非限制本揭露的範圍，根據本實施例的微針貼片之製造方法而進行的等效修改或變更仍應包含在本揭露的專利範圍內。

值得一提的是，現有的微針貼片之製造方法，大多使用離心方式來進行灌模，除了製程上涉及較為耗時的離心過程外，其操作上更需要較有 經驗者來施行，因此，不論在生產效率、製程簡化、生產成本上，根據本揭露實施例的微針貼片製造方法均具有明顯優勢。

再者，本揭露得搭配發明人先前之建模技術及3D列印鑄模技術，於一實施例中所生產之微針貼片，可依照客戶皮膚模型或使用上之需求，多樣性地客製化生產因應多種皮膚表面結構特徵的微針貼片，更具量產有靈活性。

儘管本揭露描述的方法的步驟以特定順序示出和描述，但是每個方法的操作順序可以改變，也可以相反的順序執行某些步驟，或者某些步驟也與其他步驟同時執行。在另一個實施例中，不同步驟可以間歇和/或交替的方式實施。

綜上所述，本揭露搭配皮膚建模技術、3D列印鑄模技術來製作可用於微射出成型製作方法的微針模具組，並進一步利用微射出成型技術來製作微針貼片。相對於現有的微針貼片的製造方法，本揭露可明顯有效縮短生產微針貼片的時間。再者，利用注射裝置施以壓力進行微射出成型時，藉由微針模板上澆口及流道的設計，能讓微針配方溶液更有效地流入微針模孔內，再搭配灌注完成後的抽氣步驟，得以讓微針模孔內殘存的氣體排除，提高微針的完整性及良率。依照本揭露的實施例之微針模具組及使用其製造微針貼片的製造方法，不論在生產效率、製程簡化上，均具有明顯優勢。

可見本揭露在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，實感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本揭露之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

10:微針模具組

100:保壓上蓋

101:內部空間

102:外部表面

103:二向連接頭

200:微針模板

300:橡膠墊圈

400:保壓下蓋

500:鎖固裝置

Claims (9)

1. 一種微針模具組，至少包括： 一保壓上蓋，具有一內部空間及一外部表面，該內部空間具有一頂部表面、一側表面及一向下開口；一二向連接頭，設置於該保壓上蓋之該外部表面；一通道，由該頂部表面貫通該保壓上蓋，以使該內部空間與該外部表面之該二向連接頭連通； 一微針模板，具有一上表面、一下表面及一側表面；其中，該上表面具有複數個微針模孔，各該微針模孔開口設有一澆口，各該澆口之間係以一流道連接，該流道及該澆口係用以引導一溶液進入該微針模孔內； 一橡膠墊圈，套設於該微針模板之該側表面； 一保壓下蓋；以及 一鎖固裝置，用以將組裝後之該微針模具組之該保壓上蓋及該保壓下蓋密合鎖固； 其中，該微針模具組組裝時，係將該微針模板套設該橡膠墊圈後，再以該保壓上蓋之該內部空間將其覆蓋並容置，使該微針模板之該上表面與該內部空間之該頂部表面緊密貼合，且該橡膠墊圈與該內部空間之該側表面緊密貼合，其中，該微針模板之該下表面不凸出該內部空間之該向下開口；接著再以該保壓下蓋覆蓋該內部空間之該向下開口，並以鎖固裝置將該保壓上蓋與該保壓下蓋相互鎖固，使兩者密合。
2. 如請求項1之微針模具組，其中，各該微針模孔之形狀是倒圓錐體、倒三角錐體、倒四角錐體中之任一種或其組合。
3. 如請求項2之微針模具組，其中，各該微針模孔開口孔徑或邊長不大於1 mm。
4. 如請求項1之微針模具組，其中，各該微針模孔之深度是相同深度或不相同深度。
5. 如請求項4之微針模具組，其中，各該微針模孔深度不大於2 mm。
6. 如請求項1之微針模具組，其中，各該微針模孔之間距是相同間距或不相同間距。
7. 如請求項1之微針模具組，其中，該流道是H型流道或S型流道之任一種或其組合。
8. 如請求項1之微針模具組，其中，該流道截面是矩形、圓弧形、圓形或梯形。
9. 一種微針貼片之製造方法，至少包括以下步驟： 提供一如請求項1-8中任一項之微針模具組； 將一注射裝置以注射管路連接至該微針模具組之該二向連接頭之一開口； 將一抽氣裝置以抽氣管路連接至該微針模具組之該二向連接頭之另一開口； 啟動該注射裝置，以一灌注流速將一體積之微針貼片配方溶液灌注進入該微針模具組內，直到灌注結束後關閉該注射裝置； 啟動該抽氣裝置對該微針模具組進行抽氣，使該微針模具組內部空間之該微針模孔內的殘存氣體排除；以及 待微針貼片配方溶液固化後進行脫模，完成後即得一微針貼片。

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