聚合物管的柔性制造
【专利说明】聚合物管的柔性制造
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求全部内容通过引用并入本文的2013年5月8日提交的美国第61/821，039号申请的优先权和权益，并且该申请的全部内容通过引用在此并入。
技术领域
[0003]本发明涉及微流通道和它们的制造方法，并且更尤其涉及能够提供具有小半径(tight radius)和变化的横截面的流体通路的导管(conduit)。
[0004]罝量
[0005]尤其在医学领域中，对愈来愈小的栗送设备的需要持续增加。结果，对逐渐变小的操作栗组件的需要也在增加，这给常规的制造方法的极限带来了挑战。随着流体设备缩小，必须制造具有极小半径和变化的横截面的流体通路以安装在设备包中。这些横截面中的一些可能不是圆的，并且可能必须形成直接进入流体通路它们本身的流体连接器。
[0006]常规的制造技术具有各种局限。产生聚合物流体通路的一种方法是使用光刻胶在形成层的聚合物中产生通道。一旦聚合物在光刻胶上形成层，其被溶解而留下流体通道；见，例如，Jason Shih,2008 uMicrofabricated High-Performance LiquidChromatography(HPLC)System With Closed-Loop Flow Control”博士论文，Departmentof Mechanical Engineering,California Institute of Technology。另一方法是使用聚合物挤出，以产生小的流体通道；见，例如，Lopez，Fernando L.,2011, “Micro-SizedComponents for Medical Extrus1n，，，Interface Catheter Solut1ns ,California,USA。这是制造导管(catheter)和其他大尺寸管的标准方法。尽管通过控制挤出速度和模具构造实现了变化的内径和壁厚度，但是不容易重现形状，比如小半径扭转和弯曲。第三种方法是三维(3D)蜡打印，以产生在设备中使用的其他类型的结构。该方法已经用于产生涂布非常薄的聚合物层的相对大的3D结构；见，例如，Feng，Guo-Hua和Kim，Eun Suk，2003，“Universal Concept for Fabricating Micron to Millimeter Sized 3D ParyleneStructures on Rigid and Flexible Substrates，，，The Sixteenth AnnualInternat1nal Conference on Micro Electro Mechanical Systems，2003，第594-597页。
[0007]不幸的是，常规的方法比如这些不容易实现产生具有弯曲性质、具有变化的半径和微小尺寸，并且具有对于长期使用，尤其在可植入药物栗中必要的平滑抛光的流体通路。可植入药物栗中的平滑流体通路通常是必须的，以避免促进药物聚集的结构或使其最小化，以减少堵塞，和避免长期生物积垢。
[0008]挺述
[0009]???本文的制造技术能够产生符合要求的设计标准的各种各样的流体通路。尽管以下讨论关注聚对二甲苯(聚(对二甲苯))，但是应理解，如对本领域技术人员显而易见的，本发明可适用于许多聚合物系统，尤其是通过气相淀积施加的那些。
[0010]—方面，本发明涉及形成管状聚合物结构的方法。在各种实施方案中，所述方法包括下述步骤:形成符合流体途径设计的凸起模具，该模具由可溶于溶剂的材料形成;在模具上沉积聚合物涂层，以形成涂布的结构，聚对二甲苯不受暴露于溶剂的影响;和通过使涂布的结构经受溶剂而原位去除模具。在一些实施方案中，材料包含蜡或基本上由蜡组成，而在其他实施方案中，材料包含热塑性塑料或基本上由热塑性塑料组成。例如，聚合物可以是聚对二甲苯。所述方法可进一步包括修剪管状聚合物结构的一个或多个末端，以暴露其内腔。[0011 ]在各种实施方案中，模具通过3D打印形成。例如，模具可形成支承蜡块，在该情况下，所述方法可进一步包括使支承蜡而不是蜡模具溶解。一般而言，在聚合物沉积之后，用不溶解聚合物的溶剂溶解模具。
[0012]在各种实施方案中，在聚合物沉积之前，模具经历平滑处理。例如，平滑处理可以包括使溶剂蒸汽在模具上经过或基本上由使溶剂蒸汽在模具上经过组成。可选地，平滑处理可包括在模具上旋涂和烘干光刻胶或基本上由在模具上旋涂和烘干光刻胶组成。仍在另一可选的方案中，平滑处理可包括在模具上喷涂聚乙烯醇或基本上由在模具上喷涂聚乙烯醇组成。
[0013]在可选的实施方案中，所述方法包括下述步骤:形成符合流体途径设计的凸起模具;在模具上沉积聚合物涂层，以形成涂布的结构;和通过将涂布的结构加热至足够熔化模具而不损伤聚合物的温度而原位去除模具。在一些实施方案中，材料包含蜡或基本上由蜡组成，而在其他实施方案中，材料包括热塑性塑料或基本上由热塑性塑料组成。例如，聚合物可以是聚对二甲苯。模具可通过3D打印形成。
[0014]另一方面，本发明涉及形成聚对二甲苯歧管结构的方法。在各种实施方案中，所述方法包括下述步骤:形成具有腔的模具和在其中的与一个或多个流体通路互补的支架，模具和支架由可溶于溶剂的材料形成；用聚合物填充腔和使聚合物硬化，聚合物不受暴露于溶剂的影响;和通过使模具经受溶剂而原位去除包括支架的模具。
[0015]在一些实施方案中，在腔中形成对准特征。在聚合物硬化之后，可用不溶解聚合物的溶剂溶解模具;可选地(或另外)，在聚合物硬化之后，可在不损伤聚合物的温度下使模具熔化。再次，聚合物可以是聚对二甲苯，并且所述方法可进一步包括修剪管状聚合物结构的一个或多个末端以暴露其内腔。
[0016]仍是另一方面，本发明涉及形成管状聚合物结构的方法。在各种实施方案中，所述方法包括下述步骤:使丝线弯曲，以符合流体途径设计;在丝线上沉积聚合物涂层;和在不紧靠聚合物拉拔丝线的情况下原位去除丝线。在一些实施方案中，丝线是铜和去除步骤包括通过将涂布的丝线暴露于蚀刻剂来蚀刻掉丝线;例如，蚀刻剂可以是氯化铁。
[0017]在一些实施方案中，丝线由熔点低于聚合物(其可以是例如聚对二甲苯)的熔点的金属制成。例如，丝线可以是菲尔德金属。所述方法可进一步包括在沉积步骤之前丝线的横截面成形的步骤。
[0018]如本文所使用的，术语“基本上”或“大约”意思是±10 % (例如，按重量计或按体积计)，和在一些实施方案中是±5%。术语“基本上由……组成”意思是不包括对功能有贡献的其他材料，除非本文另外定义。然而，这样的其他材料可共同或单独以痕量存在。
[0019]整个本说明书提及“一个实施例”、“实施例”、“一个实施方案”或“实施方案”意思是结合实施例描述的具体特征、结构或特点包括在本技术的至少一种实施例中。因此，在整个本说明书的各处出现短语“在一种实施例中”、“在实施例中”、“一个实施方案”或“实施方案”没必要都指相同的实施例。此外，具体的特征、结构、程序、步骤或特点可在本技术的一个或多个实施例中以任何适当的方式结合。本文提供的标题是仅仅为了方便并且不旨在限制或解释所要求保护的技术的范围或含义。
【附图说明】
[0020]根据下述发明详述，尤其是当结合附图时更容易理解前述内容，其中:
[0021]图1A图解根据一个实施方案用于形成管的形成层的制造方法的结果；
[0022]图1B显示了以单一制造顺序产生多个类似的流体导管的支架；
[0023]图2图解了根据一个实施方案制造包含流体通路的固体歧管;和
[0024]图3图解了根据一个实施方案制造分支管歧管。
[0025]发明详述