(57)【要約】様々な実施形態において、本発明は、概して、ポンプデバイスの製造に関連し、より具体的には、電解質ポンプ用の波形膜の製作に関連する。除去可能材料が、膜（例えば、たわみダイヤフラム）における所望の波形に対応するパターンで平坦基板表面に堆積されるかまたは他の態様で塗布される。塗布された材料は、ポリマー材料のための仮構えとして役立ち、ポリマー材料は、仮構えの上に塗布され、キュアまたは硬化の後に、ポリマー材料は除去され、それにより、出来上がった波形膜を形成する。
2016531246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプにおける使用に適した波形ダイヤフラムを製造する方法であって、該方法は、
基板上へ化学的に除去可能な層を塗布するステップであって、該除去可能な層は、そこにレリーフパターンを有する、ステップと、
液相において、該パターン付けされた除去可能な層上へ、硬化可能ポリマーを備える膜形成層をコーティングするステップと、
該硬化可能ポリマーの硬化の後に、該膜形成層を遊離させるために、該除去可能な層を除去し、それによって、該レリーフパターンに対応する波形を有する該波形ダイヤフラムを形成するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記化学的に除去可能な層は、前記基板上へ均一コーティングとして塗布され、前記レリーフパターンを取得するために、該均一に塗布されたコーティングにパターン付けするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記除去可能な層は、フォトレジストであり、前記パターン付けは、（ａ）該フォトレジストを化学線にパターン別に露光することと、（ｂ）該露光されたフォトレジストをデベロッパに晒すこととを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フォトレジストは、ポジティブフォトレジストである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記フォトレジストは、ネガティブフォトレジストである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマーは、パリレンである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記膜形成層を硬化した後に、シャドーマスクを使用して酸素プラズマエッチングによって該膜形成層にパターン付けするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記膜形成層は、少なくとも１つの硬化可能ポリマー層と少なくとも１つの金属層とを含む複数の層から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基板は、シリコンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記除去するステップは、そのために前記除去可能な層を溶媒に晒すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記膜形成層を塗布する前に、前記基板上へ追加の遊離層を塗布することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記追加の遊離層は、前記化学的に除去可能な層と異なる材料から成る、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記遊離させるステップは、そのために前記追加の遊離層を溶媒に晒すことと、そのために前記除去可能な層を溶媒に晒すこととを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記追加の遊離層は、前記化学的に除去可能な層と同じ材料から成る、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記化学的に除去可能な層は、堆積によってパターン別に塗布される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記レリーフパターンは、同心円形を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記レリーフパターンは、同心楕円形を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
液体を投与するためのデバイスであって、該デバイスは、
ハウジングと、
該ハウジング内のポンプアセンブリであって、該ポンプアセンブリは、貯留部と、電解質貯留部および力変換媒体を含む電解強制機構と、該強制機構によって適用される圧力に応答して該貯留部から該ハウジング外部の排出場所まで液体を導くカニューレとを備える、ポンプアセンブリと
を備え、
該力変換媒体は、該電解質貯留部の内部に面しかつ該電解質貯留部と流体接触する再結合触媒を備える、デバイス。
【請求項１９】
前記力変換媒体は、ピストン、たわみダイヤフラム、または可撓膜である、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記再結合触媒は、白金を含む、請求項１９に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本願は、２０１３年６月２７日に出願された米国第６１／８４０，１５０号に対する優先権とその利益とを主張し、この出願の開示全体が、参照により、本明細書に援用される。
【０００２】
（発明の分野）
様々な実施形態において、本発明は、概して、ポンプデバイスの製造に関連し、より具体的には、電解質ポンプ用の波形膜の製作に関連する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
患者は、より長く生き、慢性の病気およびしばしば衰弱性の病気と診断されるので、その結果、タンパク質療法、低分子薬物、および他の薬を、投与の場所として現在はアクセス不可能または不便である身体中の標的領域内へ設置する必要性が増大している。例えば、多くの視界を脅かす病気（網膜色素変性症、加齢黄斑変性症（ＡＭＤ）、糖尿病性網膜症、および緑内障を含む）は、不治であり、現在利用可能な療法を用いて治療するのはまだ困難である：経口薬は、全身性副作用を有し；局所適用は、刺すような痛みを伴い、低コンプライアンスを生じさせ得；注射は、医療訪問を要求し、痛みを伴い、感染症の危険を冒す可能性があり；徐放性インプラントは、典型的には、その供給物が排出された後に除去されなければならない（そして、臨床像に応答して用量を変化させるための限定された能力を提供する）。別の例は、がん（例えば、乳がんまたは髄膜腫）であり、その場合、大用量の中毒性の高い化学療法（例えば、ラパマイシンまたはイリノテカン（ＣＰＴ−１１））が、静注で患者に投与され、標的領域の外側に望ましくない副作用をもたらす。様々な他の標的場所（例えば、眼、脳、耳、腎臓、膵臓など）が、場所に適したカテーテルまたは拡散膜に流体的に接続される特に合った薬物ポンプを用いてアクセスされ得る。
【０００４】
詰め替え可能な薬物貯留部、作動機構、カニューレおよび逆止弁などを含み得る移植可能な薬物送達システムは、薬剤溶液の特定の標的への制御された送達を可能にする。このアプローチは、移植のために必要とされる外科的切開を最小化することが可能であり、将来のまたは繰り返される侵襲的な手術または処置を避ける。これらの移植可能な薬物送達デバイスは、十分な生体適合性を有するアクティブデバイスを達成するために、パリレン（広く使用されているｐ−キシレンのポリマー）および／または他の生体適合性材料を使用して製作され得る。ポンプは、例えば流体、細胞、生物製剤、あるいは無機粒子および／または有機粒子の懸濁液の、人間または動物被検体の身体内への送達のために使用され得る。
【０００５】
移植可能な薬物送達システムは、多くの異なる方法で作動され得る。例えば、電解質ポンプは、薬物送達用途に対していくつかの利点を提供する。それらの低温、低電圧かつ低電力の動作は、それらを体内での長期動作によく適合させる。加えて、ガス発生が、加圧環境（例えば、２００ＭＰａ）においてでさえ進み、反応において使用される電解質（例えば、水）の体積より約１０００倍大きい体積膨張に寄与する酸素ガスおよび水素ガスを生成し、最小の物理的フットプリントを伴う作用力を作り出す。本発明は、パッチポンプなどの移植不可能な薬物送達システムにおいても実装され得る。
【０００６】
多くの電解質薬物送達ポンプの重要な構成要素は、力変換媒体（可撓膜、ピストン、たわみダイヤフラム）であり、これは、電解質チャンバと薬物貯留部とを分け隔てる。ダイヤフラムは、薬物送達中に電解質チャンバにおいて発生させられた圧力下で一時的に薬物貯留部の方へたわむ。一旦電解が止められ、ガス発生が止むと、ガスは、触媒（例えば、白金）の存在下で再構成し、たわみダイヤフラムは、その元の形態に戻る。空間効率のために、たわみダイヤフラムは、ダイヤフラムのフットプリントを増大させることなくダイヤフラムの膨張体積を増大させる波形を提供され得る。例えば米国特許第８，２８５，３２８号および第８，３４８，８９７号を参照のこと。この出願の開示全体が、参照により、本明細書に援用される。波形のアスペクト比が大きいほど（すなわち、波形が高いほど）、ポンプが機械的に可能であり得るたわみの量がより大きくなり得る。
【０００７】
波形膜についての典型的な製作スキームは、いくつかの型の鋳造物を利用する。例えば、ポリマー製剤が、パターン付き基板上へ堆積され、キュアされ得、その後、出来上がった膜が除去される。具体的には、移植可能な電解質ポンプについての小規模の波形膜について、基板は、例えばエッチングによってパターン付けされたシリコンであり得る。したがって、フォトレジストが、所望の波形のパターン（すなわち、１つ以上の同心の円形、楕円形、長方形など）における平坦シリコンウェハーに塗布され得る；次いで、ウェハーは、フォトレジストの下にあるウェハー領域が、影響を及ぼされないように（例えば、深堀り反応性イオンエッチング、すなわちＤＲＩＥによって）エッチングされ、それによって、鋳型を生成する。そのようなプロセスは、高さ許容誤差制御および高さ均一性の観点における限定を示し得、エッチングプロセスは、高価である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第８，２８５，３２８号明細書
【特許文献２】米国特許第８，３４８，８９７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態は、所望の膜波形のパターンで平坦基板表面に堆積されるかまたは他の態様で塗布される除去可能材料を利用する。（本明細書において使用されると、用語「塗布する（ａｐｐｌｙ）」、「塗布される（ａｐｐｌｉｅｄ）」または「塗布（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」は、高さを有するパターンを形成するための、表面上の任意の形態の材料設置（（例えば、レーザーを使用する）選択的除去が続く、点別堆積、フォトパターンニング（例えば、フォトリソグラフィ）、スクリーン印刷、捺染、ラミネーション、表面広範コーティング（例えば、スピンコーティング）を含む）および任意の他の適した塗布技術に言及する。）塗布された材料は、ポリマー材料のための仮構えとして役立ち、ポリマー材料は、仮構えの上に塗布され、キュアまたは硬化の後に、ポリマー材料は除去され、それにより、出来上がった波形膜を形成する。言い換えると、塗布された支持材料は、下にある基板表面のエッチングを促すためのマスクとしてではなく「ポジティブ」鋳型パターンとして直接的に使用される。実際には、除去可能材料は、従来のフォトレジストであり得る。本発明に従った鋳型準備プロセスは、材料塗布のみを要求するので、高価なＤＲＩＥステップ、または従来の「ネガティブ」鋳型を完成させるために要求される酸化エッチングおよびウェットエッチングの連続するステップを必要としない。本明細書に従ったプロセスは、より簡単に設計変更をもたらし、製造時間を軽減させる。その鋳型は、膜ごとにリメイクされなければならないのに対して、従来のシリコン鋳型は、再使用され得るが、全費用の利点および再現性の利益は、概して、エッチングされたシリコン鋳型を超えて本アプローチの方が有利である。
【００１０】
従って、第１の側面において、本発明は、ポンプにおける使用に適した波形ダイヤフラムを製造する方法に関係する。様々な実施形態において、その方法は、基板（例えば、シリコン）上へ化学的に除去可能な層を塗布するステップであって、除去可能な層は、そこにレリーフパターンを有する、ステップと；液相において、パターン付けされた除去可能な層上へ、硬化可能ポリマーを備える膜形成層をコーティングするステップと；硬化可能ポリマーの硬化の後に、膜形成層を遊離させるために、除去可能な層を除去し、それによって、レリーフパターンに対応する波形を有する波形ダイヤフラムを形成するステップとを含む。
【００１１】
化学的に除去可能な層は、基板上への均一コーティングとして塗布され得、方法は、レリーフパターンを取得するために、均一に塗布されたコーティングにパターン付けするステップをさらに含む。除去可能な層は、フォトレジストであり得、パターン付けは、（ａ）フォトレジストを化学線にパターン別に露光することと、（ｂ）露光されたフォトレジストをデベロッパに晒すこととを含み得る。例えば、フォトレジストは、ポジティブフォトレジストまたはネガティブフォトレジストであり得る。
【００１２】
いくつかの実施形態において、ポリマーは、パリレンである。方法は、膜形成層を硬化した後、シャドーマスクを使用して酸素プラズマエッチングによって膜形成層にパターン付けするステップをさらに含み得る。いくつかの実施形態において、膜形成層は、少なくとも１つの硬化可能ポリマー層と少なくとも１つの金属層とを含む複数の層を備えるかまたはそれらから成る。
【００１３】
除去するステップは、そのために除去可能な層を溶媒に晒すことを含み得る。いくつかの実施形態において、方法は、膜形成層を塗布する前に、基板上へ追加の遊離層を塗布することをさらに含む。追加の遊離層は、化学的に除去可能な層と異なる材料から成り得る。これらの実施形態において、遊離させるステップは、そのために追加の遊離層を溶媒に晒すことと、そのために除去可能な層を溶媒に晒すこととを含み得る。追加の遊離層は、化学的に除去可能な層と同じ材料から成ることもあり、その材料から成らないこともある。
【００１４】
化学的に除去可能な層は、堆積によって点別に塗布され得る。レリーフパターンは、同心円形または同心楕円形を備えるかまたはそれから成り得る。
【００１５】
別の側面において、本発明は、液体を投与するためのデバイスに関係する。様々な実施形態において、デバイスは、ハウジングと；ハウジング内のポンプアセンブリとを備え、ポンプアセンブリは、貯留部と、電解質貯留部および力変換媒体を含む電解強制機構と、強制機構によって適用される圧力に応答して貯留部からハウジング外部の排出場所まで液体を導くカニューレと備える。力変換媒体は、電解質貯留部の内部に面し、かつそれと流体接触する再結合触媒を備えるかまたはその再結合触媒から基本的に成る。例えば、力変換機構は、ピストン、たわみダイヤフラムまたは可撓膜であり得る。再結合触媒は、白金を備えるかまたは白金から基本的に成り得る。
【００１６】
用語「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」または「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、（例えば、重量または体積が）±１０％を意味し、いくつかの実施形態において、±５％を意味する。用語「から基本的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、本明細書において他の態様で定義されない限り、機能に寄与する他の材料を除外することを意味する。それにもかかわらず、そのような他の材料が、集団でまたは個々に、微量存在し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
図面において、同様の参照文字が、概して、異なる図全体を通して同じ要素を参照する。また、図面は、必ずしも拡大縮小するわけではなく、代わりに、概して、本発明の原理を示すように強調されている。以下の記載において、本発明の様々な実施形態が、以下の図面を参照して記載されている。
【００１８】
【図１】図１は、本発明に従った製作方法の代表的な実施形態を概略的に示している。
【００１９】
【図２】図２は、図１に示されている方法における追加の遊離層の使用を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（詳細な説明）
本発明の実施形態は、波形たわみダイヤフラムの製作用の鋳型仮構えとして、除去可能な（例えば、化学的に除去可能な）材料のパターンを利用する。ダイヤフラムは、所与の電解質チャンバのたわみ要件に適応するように、異なる波形の深さおよび長さを提供され得る。
【００２１】
図１は、以下のステップを含む代表的な製造プロセスフローを示している。
【００２２】
ステップ１．  洗浄基板１００（例えば、シリコンウェハー、または平坦表面を有する他の固体材料）を、その表面を磨くことによってまたはその表面の滑らかさを確実にする他の態様で、準備する。
【００２３】
ステップ２．  基板の上面に除去可能材料を塗布し、ポジティブ鋳型仮構え１１０として役立ち得るレリーフパターンを生成するように材料にパターン付けする。例えば、材料は、所望のパターンの形態で（例えば、点別堆積によって）直接塗布され得るか、またはその表面全体に塗布されて選択的に除去され得る。
【００２４】
ステップ３．  ポジティブ鋳型仮構えの上面上にポリマー（例えば、パリレン）またはポリマー含有層をコーティングし、ポリマーをキュアするかまたはポリマーが硬化するのを可能にする。ポリマー層の厚さは、５μｍに等しいかまたはそれより大きく、かつ、２５μｍより小さいかまたはそれに等しくあり得る。いくつかの実施形態において、単一のポリマーではなく複合層が採用される；例えば、連続層（例えば、白金などの金属を用いた、パリレン‐金属‐パリレン）が、仮構え上へ連続してコーティングされ得る。ポリマー含有層の厚さの合計は、４μｍに等しいかまたはそれより大きく、かつ、３０μｍより小さいかまたはそれに等しくあり得る。複合層の各ポリマー層は、２μｍに等しいかまたはそれより大きく、かつ、１５μｍより小さいかまたはそれに等しい厚さを有し得る。複合層の金属層は、０．０５μｍに等しいかまたはそれより大きく、かつ、０．５μｍより小さいかまたはそれに等しい厚さを有し得る。ポリマー含有層は、１組以上のパリレン‐金属層をさらに備え得る。パリレン層は、薬物貯留部と相互作用する（すなわち、薬物貯留部に対して表面を提示する）。パリレン層または金属層のどちらかは、電解質貯留部と相互作用し得る。金属層が電解質貯留部と相互作用する実施形態において、金属（すなわち、白金）は、再結合触媒として作用し、電解ガス生成反応を反転する。再結合の比率は、電解質貯留部に面する膜表面に露光されている再結合触媒の量を制御することによって変化され得る。
【００２５】
ステップ４．  シャドーマスクを使用して酸素プラズマエッチングによってポリマーにパターン付けする。各ダイヤフラムの外側輪郭が作り出され、連続する処理ステップ中にダイヤフラムを扱うために使用される１つ以上のタブを含み得る。これらのタブは、最終製品（すなわち、薬物ポンプ）に組み込まれるダイヤフラムの輪郭を作り出すために、機械的切断またはレーザー切断によって後に除去される。加えて、このステップは、１つ以上のダイヤフラムを、単一のシリコンウェハー上に作り出された隣接するダイヤフラムから分離する。
【００２６】
ステップ５．  コーティングされた基板を、除去可能な材料用の溶媒内に浸し、出来上がったポリマー膜１３０を遊離させる。
【００２７】
任意の適した塗布方法（例えば、（例えばインクジェット装置を使用した）点別堆積、フォトパターンニング（例えば、フォトリソグラフィ）、スクリーン印刷、捺染、ラミネーション、表面広範コーティング（例えば、スピンコーティング、巻線ロッドコーティングなど））が、ステップ２において使用され得、（例えば、レーザーまたは刃を使用する）選択的除去が続く。複数のコーティングが、十分な厚さ（例えば、１００μｍ）を達成するために必要とされ得る。
【００２８】
ステップ３において、必要な場合、キュアリングが、塗布されるポリマーに適した任意の形式（例えば、化学線に対する露光、または簡単な乾燥）で達成され得る。パリレンなどのいくつかのポリマーは、キュアリングサイクルを全く有さない。
【００２９】
同様に、ステップ５において、溶媒は、塗布される材料に基づいて選択される。例えば、フォトレジストについて、溶媒は、イソプロピルアルコール、フォトレジストデベロッパなどであり得る。一般的なフォトレジスト複合物は、Ｈｏｅｃｈｓｔ  ＡＺ  ４６２０、Ｈｏｅｃｈｓｔ  ＡＺ  ４５６２、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １４００−１７、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １４００−２７、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １４００−３７、およびＳｈｉｐｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒである。
【００３０】
図２に示されているように、追加の遊離層１４０が、ステップ５における浸し時間と遊離時間とを短くするために、基板１００上へ堆積され得る。この遊離層１４０は、除去可能な材料１１０と同じ材料または異なる材料であり得る。例えば、フォトレジスト層１１０について、追加の層１４０は、同じまたは異なるタイプのフォトレジストであり得、層１４０は、層１１０による浸透を妨げるために、ハードベーク（すなわち、より高温でまたはより長い時間ベーク）され得る。
【００３１】
代替的に、層１４０は、上述されているステップ２に従って堆積される除去可能な層１１０の一部であり得る。この場合、追加の遊離層１４０は、２つの方法のどちらかで形成されることが可能である。一方の方法は、連続して同じ材料の別個の層を単に塗布することであり、第１の層が、追加の遊離層１４０を構成し、第２の層が、鋳型レリーフパターンを受け取る。他方の方法は、単一層１１０を使用し、パターンを作り出すように層厚さの上部部分のみに影響を及ぼす態様で単一層１１０にパターン付けすることである。例えば、層１１０がフォトレジストである場合、層１１０は、ポジティブフォトリソグラフィを使用してパターン付けされ得、このフォトリソグラフィは、化学（例えば、ＵＶ）線へのパターン別露光を伴い、その後、フォトレジストの露光領域を除去する化学的デベロッパに対する晒しを伴う。（ネガティブフォトリソグラフィにおいては、非露光領域が除去される。）この場合、露光は、層厚さの上面部分のみに影響を及ぼす一方で追加の遊離層を構成し得る底面部分を本質的に無傷のままにするフルエンスレベルで起こる；同じ効果が、高フルエンスで露光するが現像時間を短くすることによって、達成されることが可能である。例えば、１００μｍの鋳型高さが、波形を作り出すために必要である場合、フォトレジスト層は、１２０μｍの厚さまで塗布されることが可能であり、第２の遊離層として役立つように波形構造の底面上に２０μｍ残す。
【００３２】
別の代替において、追加の遊離層は、フォトレジストと異なる材料である。例えば、追加の遊離層は、ＳｉＯ２または金属（例えば、アルミニウム、クロム、銅、金など）であり得る。ＳｉＯ２層は、熱酸化または化学的蒸着プロセスを使用して塗布され得る。金属層は、スパッタリング、熱蒸発またはｅビーム蒸発によって堆積されることが可能である。金属は、例えばエポキシなどの接着剤を使用して、シート形状の基板にも塗布され得る。
【００３３】
追加の遊離層１４０が、覆っている層１１０と異なる材料である場合、それは、除去するために異なる溶媒を要求し得る。例えば、追加の遊離層１４０がＳｉＯ２である場合、フッ化水素酸（ＨＦ）が、ＳｉＯ２層１４０を除去するためにまず使用され、その後、化学的デベロッパが、例えばフォトレジスト層１１０を除去するために使用され得る。層が金属―例えば、アルミニウム―である場合、適したエッチャントが、アルミニウム層をエッチングして取り去るために使用される。パリレンなどのポリマーは、それらの溶媒およびエッチャントによって影響を及ぼされない。
【００３４】
追加の遊離層１４０の除去の後に、覆っている構造が基板１００から外され、層１１０を除去する化学的デベロッパの作用に晒される。これは、露光された下部表面に因り、急速に起こる。
【００３５】
本発明の特定の実施形態が上述された。しかしながら、本発明がそれらの実施形態に限定されないことに明示的に留意されたいが、むしろ、その意図は、本明細書に明示的に記載されたことに対する追加および改変も本発明の範囲内に含まれることである。さらに、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載されている様々な実施形態の特徴が、相互に排他的ではなく、様々な組み合わせおよび並べ替えにおいて（たとえそのような組み合わせまたは並べ替えが本明細書に表現されていなかったとしても）その特徴が存在することが可能であることを理解されたい。要するに、本明細書に記載されたことの変形、改変および他の実装が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者の心に浮かぶ。したがって、本発明は、前の説明に役立つ記載のみによって定義されるべきではない。
【図１】
2016531246.tif 000003
【図２】
2016531246.tif 000004
【国際調査報告】
2016531246.tif 000005
2016531246.tif 000006
2016531246.tif 000007
2016531246.tif 000008
2016531246.tif 000009