CN104736192B - 用于将微针装置施用至皮肤的施用装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于将微针装置施用至皮肤的施用装置和方法。所述施用装置可包括微针装置和被构造成容纳所述微针装置的外壳。所述外壳可具有被构造成朝向皮肤定位的第一表面。所述施用装置可包括(i)未致动状态，在未致动状态下，所述微针装置位于所述外壳内，且不延伸超过所述外壳的第一表面，和(ii)致动状态，在致动状态下，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述施用装置还可包括锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述施用装置锁定在致动状态下。所述方法可包括邻近皮肤设置所述施用装置的外壳的第一表面；致动所述施用装置以使所述施用装置改变成所述致动状态；以及将所述施用装置锁定在所述致动状态下。

Description

用于将微针装置施用至皮肤的施用装置和方法
技术领域
本公开通常涉及用于将微针装置施用至皮肤以处理皮肤区域和/或将活性剂递送至皮肤的施用装置和方法。
背景技术
透皮和局部药物递送可用于治疗处理，但使用这些途径而能够有效递送的分子数量可受限于皮肤的阻隔性。穿过皮肤传输分子的主要阻隔是角质层(皮肤的最外层)。
已提出了多种不同的皮肤处理方法，以便增加最外皮肤层(诸如角质层)的渗透性或多孔性，从而改善穿过或进入那些层的药物递送。角质层为由脂质域分隔的紧凑的角质化细胞残骸的复杂结构。角质层由角质形成细胞形成，所述角质形成细胞构成大部分表皮细胞，所述表皮细胞失去它们的核并变成角质细胞。这些死细胞构成角质层，所述角质层具有仅约10-30微米的厚度并保护身体免于外源物质的入侵以及内生流体和溶解的分子的向外迁移。各种皮肤处理方法包括使用微针、激光烧蚀、RF消融、热消融、透皮吸收超声波、离子电渗，或它们的组合。
已公开了包括相对较小结构(有时称为微针或微钉)的阵列的装置以结合治疗剂和其它物质穿过皮肤和其他表面的递送来使用。通常将所述装置抵靠皮肤挤压以试图刺穿角质层，使得治疗剂和其他物质可顺序地或同时穿过该层进入下面的组织中。这些装置的微针在接触角质层时将其刺穿，从而形成多个微观狭缝，所述微观狭缝用作通道，活性组分的分子可以通过通道被递送到人体中。为了递送活性组分，微针装置可具有贮存器，该贮存器用于在将活性组分递送穿过角质层之前以液态形式暂时地保持活性组分。在一些构造中，微针可为中空的，以提供直接从贮存器穿过微针的液体流动路径，以使得能够穿过皮肤递送治疗物质。在另选的构造中，可将活性组分涂布在微针阵列上，并在已穿刺角质层之后将活性组分直接递送穿过皮肤。
可结合施用装置来使用微针阵列，所述施用装置能够使用数次或作为单次使用的装置。微针阵列通常仅用一次，用后即弃。
与施加微针有关的问题包括：将针有效地且一致地插入皮肤中期望深度的能力、在给药期间牢靠地保持微针与皮肤正确接触的能力、以及施加一致的力以进行递送的能力。
发明内容
本公开涉及施用装置，所述施用装置可用于处理所选的部位(例如，在皮肤上)和/或将活性成分施用至经处理的部位。本公开的施用装置的一个特征和优点在于它们可被锁定在致动(例如，处理和/或递送)状态下，在该致动状态下微针可穿刺皮肤。所述施用装置可随后保持于皮肤上所需的处理和/或递送时期，并可在需要时从皮肤移除(例如，作为整体)。
本公开的一个方面提供了一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置。所述施用装置可包括微针装置和外壳，所述外壳被构造成容纳所述微针装置的至少一部分。所述外壳可具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面设置。所述施用装置可包括(i)未致动状态，在未致动状态下，所述微针装置位于所述外壳内，且不延伸超过所述外壳的第一表面；和(ii)致动状态，在致动状态下，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述施用装置还可包括锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述施用装置锁定在致动状态下。
本公开的另一方面提供了一种将微针装置施用至皮肤表面的方法。所述方法可包括提供施用装置，所述施用装置包括：微针装置；外壳，所述外壳被构造成容纳所述微针装置的至少一部分并具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位；未致动状态，在未致动状态下，所述微针装置位于所述外壳内，且不延伸超过所述外壳的第一表面；和致动状态，在致动状态下，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述方法还可包括邻近皮肤表面定位所述施用装置的外壳的第一表面；致动所述施用装置，以使所述施用装置改变成所述致动状态；以及将所述施用装置锁定在所述致动状态下。
本公开的另一方面提供了一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置。所述施用装置可包括外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位。所述外壳可包括孔和微针装置，所述孔延伸穿过所述第一表面，所述微针装置包括朝向所述外壳的第一表面取向的微针阵列。所述施用装置还可包括柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收在邻近所述微针装置定位的外壳的孔中，所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置和第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：(i)第一位置，在所述第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和(ii)第二位置，在所述第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述施用装置还可包括锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
本公开的另一方面提供了一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置。所述施用装置可包括外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位。所述外壳可包括孔和可变形片材，所述孔延伸穿过所述第一表面，所述可变形片材定位成在所述外壳的孔上延伸。所述可变形片材可与所述外壳的第一表面间隔一定距离。所述可变形片材可具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧。所述施用装置还可包括微针装置和柱塞，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处。所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置和第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：(i)第一位置，在所述第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和(ii)第二位置，在所述第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述施用装置还可包括锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
本公开的另一方面提供了一种将微针装置施用至皮肤表面的方法。所述方法可包括提供施用装置，所述施用装置包括：外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔；微针装置，所述微针装置包括朝向所述外壳的第一表面取向的微针的微针阵列；和柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于邻近所述微针阵列定位的外壳的孔中。所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置和第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：(i)第一位置，在所述第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和(ii)第二位置，在所述第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述方法还可包括邻近皮肤表面定位所述外壳的第一表面；将所述柱塞从所述第一位置移动至所述第二位置，以将所述微针装置从所述第一位置移动至所述第二位置；以及将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
本公开的另一方面提供了一种将微针装置施用至皮肤表面的方法。所述方法可包括提供施用装置，所述施用装置包括：外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔；定位成在所述外壳的孔上延伸的可变形片材，所述可变形片材具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧；微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向；和柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近所述可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处。所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置和第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：(i)第一位置，在所述第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和(ii)第二位置，在所述第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述方法还可包括邻近皮肤表面定位所述外壳的第一表面；将所述柱塞从所述第一位置移动至所述第二位置；以及将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
本公开的另一方面提供了一种用于利用活性剂涂布微针装置的方法。所述方法可包括提供施用装置，所述施用装置包括：外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔；定位成在所述外壳的孔上延伸的可变形片材，所述可变形片材具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧；微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向；和柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近所述可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处。所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，以分别在如下位置之间移动所述微针装置：(i)第一位置，在所述第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，(ii)第二位置，在所述第二位置中，所述微针装置延伸超过所述外壳的第一表面，并且锁定机构被启动以将所述柱塞和所述微针装置锁定在所述第二位置中，和(iii)位于所述第一位置和所述第二位置中间的第三位置，在所述第三位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述方法还可包括通过将所述柱塞和所述微针装置移动至所述第三位置来利用活性剂涂布所述微针装置的至少一部分；以及将所述柱塞和所述微针装置从所述第三位置移动至所述第一位置(或另一位置，在所述另一位置处，微针装置位于外壳内)，以将经涂布的微针装置定位在所述外壳内。
本公开的另一方面提供了一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置。所述施用装置可包括外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位。所述外壳可包括延伸穿过所述第一表面的孔。所述施用装置还可包括可变形片材，所述可变形片材定位成在所述外壳的孔上延伸，使得所述可变形片材与所述外壳的第一表面间隔一定距离。所述可变形片材可具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧面相背对的第二侧。所述可变形片材也可具有第一状态和第二状态。所述施用装置还可包括微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得当所述可变形片材处于第一状态下时，所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向，并位于所述外壳内，且相对于所述外壳的第一表面凹进。所述施用装置还可包括柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近所述可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处。所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置和第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：(i)第一位置，在所述第一位置中，所述可变形片材处于其第一状态下且所述微针装置位于所述外壳的孔内，并相对于所述外壳的第一表面凹进，和(ii)第二位置，在所述第二位置中，所述可变形片材处于其第二状态下，且所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。所述施用装置还可包括锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
通过考虑具体实施方式和附图，本发明的其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1为根据本公开的一个实施例的施用装置前透视图，该施用装置被示为致动的，并联接到皮肤表面。
图2为图1的施用装置的分解后透视图，所述施用装置包括柱塞、外壳、可变形片材和包括微针阵列的微针装置。
图3为图1和2的施用装置的组装后透视图，该施用装置示为未致动的。
图4为沿图3的线4-4截取的图1-3的施用装置的侧面剖视图，该施用装置示为未致动的。
图5为图1-4的施用装置的组装后透视图，该施用装置示为致动的。
图6为沿图5的线6-6截取的图1-5的施用装置的侧面剖视图，该施用装置示为致动的。
图7为根据本公开的另一个实施例的柱塞的后透视图。
图8为根据本公开的另一个实施例的施用装置的侧面局部剖视图，该施用装置示为未致动的。
图8A为示为未致动的图8的施用装置的顶部平面图，其中为清楚起见一部分被移除。
图9为示为致动的图8的施用装置的侧面局部剖视图。
图9A为示为致动的图8、8A和9的施用装置的顶部平面图，其中为清楚起见一部分被移除。
图10为根据本公开的另一个实施例的施用装置的侧面局部剖视图，该施用装置被示为未致动的。
图11为根据本公开的另一个实施例的施用装置的侧面局部剖视图，该施用装置被示为致动的。
图12为图2-6的微针阵列的特写侧面剖视图(示为微针指向上)。
图13为根据本发明的另一个实施例的微针装置的透视图。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解本发明在其应用时并不受限于下文描述中提及的或下列附图中所示的部件的构造和布置细节。本发明可以具有其它实施例，并且能够以各种方式实践或实施。还应当理解，本文所用的措辞和术语的目的在于描述，而不应当被视作具有限制性。本文中所用的“包括”、“包含”或“具有”以及它们的变型意在涵盖其后所列举的项目及其等同项目以及附加项目。除非另有规定或限制，术语“联接”及其变型广义地使用，并涵盖直接和间接的联接。此外，诸如“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“向上”、“向下”、“在......下”等术语仅用于描述元件相对于彼此的关系，而决不用来描述装置的具体取向，以指示或暗示装置的必要或所需的取向，或用来规定本文所述发明如何在使用过程中使用、安装、显示或定位。
本公开通常涉及用于将包括微针阵列的微针装置施用至皮肤(或生物膜)以处理皮肤(即在皮肤中产生小孔或穿孔或微孔)和/或将活性剂递送至皮肤的施用装置和方法。特别地，本公开的施用装置可被构造成被锁定在用于所需的处理和/或递送时间的致动状态下，以将微针装置保持在致动(或延伸或处理)位置，在所述位置处，微针装置的至少一部分延伸超过施用装置的皮肤接触表面或基部。在一些实施例中，致动施用装置以及将施用装置锁定在致动状态下可同时发生。当施用装置的皮肤接触表面定位成与皮肤接触且微针装置在其致动状态下时，所述微针装置被定位成处理皮肤。当所述微针装置保持在其致动位置时，活性剂可经由微针装置递送至皮肤。施用装置的皮肤接触表面可包括粘合剂，以在所需的处理和/或递送时间期间将施用装置保持在皮肤上的适当的位置，并且当需要时，例如当所需的处理和/或递送时间结束时，可移除整个施用装置。
术语“柱塞”和“致动器”通常指本公开的施用装置的元件，所述元件例如通过从第一位置移动至第二位置以分别在第一位置和第二位置之间移动微针装置，使施用装置从其未致动状态改变成其致动状态，在所述第一位置中，微针装置位于施用装置内(例如外壳内)，并相对于施用装置的皮肤接触表面凹进，在所述第二位置中，微针装置的至少一部分延伸超过皮肤接触表面。在一些实施例中，当致动器和微针装置移动至它们各自的位置时，可启动或接合锁定机构，由此同时致动施用装置并将施用装置锁定在致动状态下。换句话讲，在一些实施例中，将柱塞和微针装置移动至它们各自的第二位置可致动施用装置，并且也可将柱塞和微针装置锁定在它们的第二位置中，由此将施用装置锁定在其致动状态下。
一些现有的施用装置需要微针的具体施用速度以穿刺皮肤。使用本公开的施用装置，通常轻柔手压足以实现或克服致动施用装置并将施用装置锁定在其致动状态下所需的阈值力。
术语或短语“锁”、“锁定机构”和它们的衍生形式通常用于表示位置(例如柱塞或微针装置相对于外壳的位置)或状态(例如本公开的施用装置的致动状态)可保持所需的时间段，或如果需要(例如在整个所需的处理和/或递送时间)而无限期保持在一些实施例中，锁或锁定机构可为不可逆的，使得其在被接合之后无法脱离。然而，在一些实施例中，锁或锁定机构可为可逆的，使得当需要时锁可失效或脱离，但通常在无外力或作用于其上的影响的情况下不会恢复至脱离状态。然而，应当指出的是，在本公开中，术语或短语“锁”、“锁定机构”和它们的衍生形式通常不指仅仅形状改变、倒置或施用装置的部件(诸如外壳)的重新配置。相反，在本公开中，“锁”指明确的行为、装置或机构，其用于将施用装置保持于致动状态下，例如以将微针装置保持于处理和/或递送位置(例如相对于外壳)。
当讨论本公开的施用装置时，术语“向下”及其变型形式有时用于描述微针挤压至皮肤中的方向，而“向上”用于描述相反的方向。然而，本领域技术人员将理解，当微针以相对于地球引力的方向以一定角度挤压至皮肤中时，或甚至在与地球引力的方向相反的方向上时，可使用施用装置，且这些术语仅为了简单和清晰而用于描述相对方向。
图1-6示出了根据本公开的一个实施例的施用装置100。图1、5和6示出了致动(或启动或处理)状态下的施用装置100，图3-4显示了未致动(或未启动)状态下的施用装置100。图1示出了致动的且联接到皮肤或皮肤表面50的施用装置100。
施用装置100可包括外壳102、柱塞(或致动器)104、微针装置106(包括微针108阵列107)和可变形片材110。在一些实施例中，微针108可被构造成处理皮肤(即在皮肤中产生小孔或穿孔或微孔)和/或经由皮肤，特别是经由哺乳动物的皮肤，特别是透皮地递送活性剂。可在本公开的施用装置和方法中使用的各种微针在下文更详细地描述。
术语“透皮”及其变型形式通常用于指经过皮肤任何部分的任何类型的活性成分递送。即，透皮可通常包括全身递送(即其中活性成分传输经过或基本上穿过真皮，使得活性成分被递送至血流中)，以及真皮内递送(即其中活性成分部分地传输穿过真皮，例如经过皮肤的外层(角质层)，其中活性成分递送至皮肤中，例如用于处理牛皮癣或用于局部麻醉剂递送)。即，如本文所用的透皮递送包括如下活性成分的递送：所述活性成分传输经过皮肤的至少一部分(但不必是皮肤的所有的层)，而不是仅仅局部施用至皮肤外层。
在一些实施例中，外壳102可包括第一皮肤接触表面(或基部)112，其可为大体平面的，并被构造成朝向皮肤表面50定位。外壳102还可包括或限定孔(或凹陷部、通道、腔体等)114，所述孔延伸穿过第一表面112，并在孔115处向第一表面112开放。外壳102，并且具体地孔114(或其部分)可被构造成在施用装置100的致动之前容纳微针装置106的至少一部分。
可变形片材110可定位成在外壳110的孔114的至少一部分上延伸，使得可变形片材110与外壳102的第一表面112间隔一定距离，并通常相对于孔114(或施用装置100)的纵向DL而保持在固定的竖直或纵向位置。即，可变形片材110可保持(例如固定、钉住等)在与外壳102的第一表面112间隔一定距离的一个或多个位置处。可变形片材110可包括朝向外壳102的第一表面112取向(即定位成面向皮肤表面50)的第一侧116和与第一侧116相背对的第二侧118。
在一些实施例中，可变形片材110可定位成在孔114的上部上延伸，例如位于孔114的与孔115和第一表面112相对的端部处。在一些实施例中，如图1-6示出的实施例中所示，外壳102可包括第一部分(例如上部)120和第二部分(例如下部)122，所述第一部分和第二部分可联接在一起，从而以如下方式将可变形片材110保持(例如夹住)在两者间：可变形片材110通常相对于纵向DL保持在固定竖直位置处。在此类实施例中，可变形片材110可仍然被认为是在孔114的上部上延伸。即，在一些实施例中，外壳102的第二部分122可包括或限定孔114，且孔114也可与外壳102的第一部分120中的孔至少部分地对齐。在一些实施例中，可变形片材110可被认为是在外壳102内的中间位置处在孔114上延伸。即，在一些实施例中，如图4和6所示，孔114可包括第一(上部)部分117和第二(下部)部分119，所述第一部分由外壳102的第一部分120的至少一部分限定，所述第二部分由外壳102的第二部分122的至少一部分限定。
“微针装置”106也可称为“微针阵列组件”，并可包括微针108阵列107(或总共地，“微针阵列”107)，以及用于支撑微针阵列107和/或将微针阵列107联接到施用装置100的其他结构或部件的任何支撑结构或基材。例如，在一些实施例中，“微针装置”或“微针阵列组件”106可指微针阵列107和载体(或“阵列载体”)124(参见图2、4和6)。
在一些实施例中，微针阵列107可通过多种联接方式联接到载体124，所述多种联接方式包括但不限于压力配合或摩擦配合接合、按扣配合接合、磁体、钩环扣件、粘合剂、胶粘剂、夹具、热密封、缝线、缝钉、螺杆、钉子、铆钉、曲头钉、卷曲器、焊接(例如，声波(例如，超声波)和/或热焊接)、任何热粘结技术(例如，施加至待联接的部件中的一者或二者的热和/或压力)、其它合适的联接方式，或者它们的组合。或者，在一些实施例中，载体124和微针阵列107可一体形成。
在一些实施例中，如图1-6示出的实施例中所示，微针装置106可联接到可变形片材110的第一侧116或者与可变形片材110的第一侧116一起形成，使得微针装置106(并且具体地使得微针108)朝向外壳102的第一表面112取向，即定位成面向皮肤表面50。
如图所示，在一些实施例中，柱塞104可包括轴145和相对于轴145向外(例如径向向外)延伸的盖或罩146。例如，在一些实施例中，盖146可包括比轴145的外径更大的外径。仅以举例的方式，盖146示为大体具有盘或纽扣形状，并且轴145示为大体具有圆柱体形状。然而，应当理解，在一些实施例中，柱塞104不包括盖或类似结构。在此类实施例中，柱塞104的形状可为大体圆柱体形状。
柱塞104或其至少一部分(例如轴145)的尺寸可设定成至少地部分被接收在外壳102的孔114中。在采用可变形片材110的实施例中，柱塞104(例如，可由轴145提供的其第一端126)可邻近可变形片材110的第二侧118定位，并与微针装置106相背对而定位在可变形片材110处。
柱塞104可在第一(凹进或未锁定)位置P1(参见图3和4)和第二(处理或锁定)位置P2(参见图5和6)之间相对于外壳102(例如相对于外壳102中的孔114)移动，以分别在如下位置之间移动微针装置106：
(i)第一位置M1(参见图3和4)，在第一位置M1中，微针装置106位于外壳102的孔114内(或由外壳102(例如外壳102的第二部分122)和可变形片材110(例如可变形片材110的第一侧116)限定的凹坑或凹陷部128(参见图3和4)内)，并相对于外壳102的第一表面112凹进，使得微针装置106远离皮肤表面50定位；和
(ii)第二位置M2(参见图5和6)，在第二位置M2中，微针装置106的至少一部分(例如微针阵列107或其一部分)延伸穿过孔115并超过外壳102的第一表面112(即如果施用装置100邻近皮肤50定位，则穿透皮肤50)。
可确定第二位置M2，使得微针装置106延伸超过第一表面112所需距离X(参见图6)(以及当施用装置100施用至皮肤50时，进入皮肤50所需距离)。在一些实施例中，距离X可为外壳102的第一表面112(或如果不是平坦的，其切线)与微针108的尖端之间的距离。
在其中孔114包括第一部分117和第二部分119的一些实施例中，如图4和6所示，当柱塞104处于其第一位置P1时，柱塞104可位于至少第一部分117中，当柱塞104处于其第二位置P2时，柱塞104可位于至少第二部分119中。在一些实施例中，如图4和6进一步显示，当柱塞104和微针装置106处于其各自的第一位置P1、M1时，微针装置106可位于孔114的第二部分119中。
可变形片材110可具有第一(例如未变形、未拉伸、松弛等)状态(参见图3和4)和第二(例如变形、拉伸等)状态(参见图5和6)。如图3-4所示，当柱塞104和微针装置106处于其各自的第一位置P1、M1时，可变形片材110通常处于其第一状态下，并且如图5和6所示，当柱塞104和微针装置106处于其各自的第二位置P2、M2时，可变形片材110通常在其第二状态下。可变形片材110可朝向其第一状态偏置，使得可变形片材110朝向柱塞104和微针装置106各自的第一位置P1、M1偏置柱塞104和微针装置106，这产生一定量的阻力，使用者必须抵抗所述阻力施加力以将柱塞104和微针装置106移出它们各自的第一位置P1、M1。即，在采用可变形片材110的实施例中，为了将柱塞104和微针装置106移出它们各自的第一位置P1、M1，所施加的力必须足以克服可变形片材110中的偏置。
在一些实施例中，如上所述，孔114(和任选地施用装置100整体)可包括纵向或纵轴DL(参见图1、3和5)，并且柱塞104可沿纵向DL在孔114中移动，所述纵向DL在使用时通常与皮肤表面50正交取向。
在一些实施例中，柱塞104(例如柱塞104的轴145)和微针装置106可联接在一起(例如直接或间接地)并可移动在一起，使得柱塞104的第一位置P1对应于微针装置106的第一位置M1，柱塞104的第二位置P2对应于微针装置106的第二位置M2。即，在图1-6示出的实施例中，柱塞104(或其第一端126)可联接到可变形片材110的第二侧118，使得柱塞104、可变形片材110和微针装置106可一起移动。
在一些实施例中，微针装置106(例如载体124)可联接到可变形片材110的第一侧116，且柱塞104或其第一端126可被定位成并被构造成挤压可变形片材110的第二侧118。在此类实施例中，柱塞104无需联接到可变形片材110(间接地或直接地)，但柱塞104的确保持与可变形片材110接触，尤其是在第二位置P2中，以将微针装置106保持在其第二位置M2所需的时间段。
在其中柱塞104联接到微针装置106的实施例中，柱塞104可直接联接到微针装置106的至少一部分，或与微针装置106的至少一部分一体形成，例如在不采用可变形片材110的实施例中，如相对于图10和11在下文更详细地描述。在此类实施例中，微针装置106可从柱塞104，具体地，从柱塞104的第一端126延伸或突出。在一些实施例中，柱塞104可间接联接到微针装置106，诸如经由载体124和/或可变形片材110。相反地或另外地，其他层或基材可存在于柱塞104与微针装置106之间，以用于柱塞104和微针装置106的间接联接。
在其中孔114由外壳102的第二部分122限定的实施例中，柱塞104的尺寸也可设定成至少部分地被接收在由外壳102的第一部分120限定的腔体中。此类腔体可至少部分与孔114对齐(例如在一些实施例中，与孔114同心)。无论柱塞104是否被认为是接收在孔114中或孔114和/或另外的腔体中，可通过一个或多个保持特征结构132防止柱塞104从外壳102移除。仅以举例的方式，在图1-6的实施例中，保持特征结构132包括第一(圆周或环形)凸缘(或棘爪)133，所述第一凸缘朝向柱塞104的第一端126定位，并且尺寸设定成防止柱塞104从外壳102完全移除，例如当柱塞104处于第一位置P1时。如图4-6所示，在一些实施例中，外壳102(例如外壳102的第一部分122)可包括限定孔142的上(环形)壁140，柱塞104穿过所述孔142。因此，第一凸缘133和孔142可被构造成并且尺寸设定成在柱塞104已被定位在外壳102中之后防止柱塞104从外壳102中移除。外壳102的上壁140和柱塞104的第一凸缘133可以多种接合类型来接合，诸如压力配合型接合、按扣配合型接合等、或它们的组合。
施用装置100还可包括锁定机构136。在图1-6示出的实施例中，锁定机构136为柱塞104的一部分，然而，无需总是如此情况。如图2、4和6所示，柱塞104(和锁定机构136)可包括第二(圆周或环形)凸缘(或棘爪)138，所述第二凸缘的尺寸设定成并被构造成使得柱塞104可抵抗可变形片材110(如果采用的话)的任何阻力而被下压并向下移动(例如当邻近皮肤定位时朝向皮肤)至外壳102中，并搭扣至第二位置P2。因此，锁定机构136可包括外壳102的上壁140和柱塞104的第二凸缘138，所述外壳102的上壁140和柱塞104的第二凸缘138可以多种接合类型接合，诸如压力配合型接合、按扣配合型接合等，或它们的组合。
当施加足以克服或超过迫使第二凸缘138通过外壳102的上壁140所需的阈值力的力(例如，当施用装置100被致动时，向下的力)时，上壁140可安置在形成于柱塞104的外表面中的凹陷部或通道144(例如环形凹陷部)。仅以举例的方式，柱塞104包括盖或罩146，在一些实施例中，如图4和6所示，凹陷部144可由柱塞104的外(圆周)表面、盖146的底表面和第二凸缘138限定。这样，外壳102的上壁140、第二凸缘138和柱塞盖146(例如其底表面)可被构造成使得当将柱塞104挤压足够的距离并使用足够的力以克服第二凸缘138与孔142之间的阻力时(参见图6)，外壳102的上壁140安置在凹陷部144中。可例如通过第二凸缘138与孔142之间的过盈配合和相对尺寸来控制阈值力。在一些实施例中，施用装置100可由另一装置致动，但当施用装置100被构造成仅允许使用手压来接合锁定机构136时可获得容易简单的使用。
在一些实施例中，第一凸缘133可比第二凸缘138更小(例如在高度和/或深度上，或距柱塞104的外(圆周)表面的距离)，从而在组装期间，可使用足够的力迫使柱塞104进入孔142，以迫使第一凸缘133穿过孔142，但无足够的力克服第二凸缘138，从而当组装施用装置100时，柱塞104不会意外移动至其第二位置P2。
如图所示，在一些实施例中，第二凸缘138可包括倾斜表面(例如向上倾斜)和基本上平坦的上表面，以有利于将柱塞104移动至第二位置P2，同时在柱塞104已定位在第二位置P2之后防止柱塞104从第二位置P2移动。
如图5和6所示，锁定机构136可将柱塞104锁定在其第二位置P2中，并将微针装置106锁定在其第二位置M2中。在图1-6中示出的实施例中，将柱塞104锁定在其第二位置P2中固有地且自动地将微针装置106锁定在其第二位置M2中。微针装置106可随后保持在第二位置M2中所需的处理和/或递送时间。
如图2所示，在一些实施例中，外壳102的第一表面112可包括皮肤接触粘合剂150，施用装置100还可包括任选的隔离衬片152(参见图2)，所述隔离衬片可在使用施用装置100之前和在组装、储存和运输施用装置100期间保护皮肤接触粘合剂150。可在将施用装置100施用至皮肤之前移除隔离衬片152。隔离衬片152可被构造成剥离，或者可被构造成将剥离特性呈现给皮肤接触粘合剂150，使得施用装置100可在储存和运输期间联接到隔离衬片152，并且可在施用装置100的施用期间容易地从隔离衬片152移除。
仅以举例的方式，施用装置100示为具有大体圆形横截面形状，例如，当横向于纵向DL获取横截面时。这样，第一表面112和隔离衬片152为基本上环形的或环状形状。然而，应当理解，无需为如此情况，相反，施用装置100可包括多种横截面形状，包括但不限于平行六面体(例如正方形、矩形等)、三角形、梯形、多边形(例如六边形、八边形等)等，或它们的组合。另外，诸如“径向”、“圆周”和“环形”的术语在本文用作相对的术语(例如相对于施用装置100的中心或其部件)，并且不旨在将施用装置100或其部件的形状限制为圆形形状。因此，术语“环形”或其衍生形式可指具有外边缘和内边缘的结构，使得内边缘限定开口(例如进入孔114的孔115)。例如，环形第一表面112可具有圆形的(circular)或圆形(round)形状(例如，圆环)或任何其他合适的形状，包括但不限于三角形、矩形、正方形、梯形、多边形等，或它们的组合。此外，本发明的“环”不必为对称的，而是可以为非对称或不规则形状；然而，对称的和/或圆形的形状可能具有某些优点。
在施用装置100的施用期间，第一表面112(即皮肤接触粘合剂150)可附着到皮肤50的所需区域，可致动施用装置100以处理皮肤50和/或将活性剂递送至皮肤50。为了致动施用装置100，可下压柱塞104以将柱塞104移动至其第二位置P2并将柱塞104锁定在其第二位置P2中，由此将微针装置106移动至其第二位置M2并将微针装置106锁定在其第二位置M2中。当所需的处理和/或递送时间结束时，可通过从皮肤50剥离第一表面112(例如皮肤接触粘合剂150)来从皮肤50移除整个施用装置100。另选地，皮肤接触粘合剂150可被构造成在预定时间段之后失去其粘合性或粘着力，使得当希望移除施用装置100时，所述施用装置100基本上从皮肤50脱落。
在一些实施例中，可变形片材110可为弹性的，使得可变形片材110可像弹簧一样起作用，可在释放力时返回至其未变形(例如，平坦)构型，并可例如在储存、运输和/或组装施用装置100之前有利于将所需的活性剂施加至微针108(例如当使用实心微针时)，如下所述。即，可变形片材110可提供朝向柱塞104和微针装置106的第一位置(例如P1，M1)的偏置。此类偏置可有利于在将施用装置100施用至患者皮肤之前微针装置106从其施用位置(例如第三位置，如下所述)返回至其第一位置M1(或位于外壳102内的另一位置-其无需返回至完全相同的第一位置M1)。
在一些实施例中，柱塞104可移动至第三(未锁定或涂布)位置P3(参见图4)，所述第三位置P3位于第一位置P1与第二位置P2之间，且无锁定机构与其相关联，使得柱塞104可从第一位置P1移动至第三位置P3，以相应地将微针装置106从其第一位置M1移动至第三位置M3(参见图4)。在微针装置106的第三位置M3中，微针装置106的至少一部分(例如微针108的至少一部分)可延伸超过外壳102的第一表面112，以暴露而用于将活性剂施用至微针108中的至少一些(例如通过涂布、浸渍、刷涂等，或它们的组合)。当移除用于将柱塞104和微针装置106从它们各自的第一位置P1、M1移动至它们各自的第三位置P3、M3的力时，则可利用可变形片材110的弹性性质以有利于使柱塞104和微针装置106返回至它们各自的第一位置P1、M1(或与第一位置P1、M1大致相同的位置，即位于外壳102内的另一位置)。
另选地或另外地，在一些实施例中，可将活性剂施用至在制造中的微针装置106(例如，在柱塞104上，或在联接到柱塞104之前)，包括活性剂的微针装置106(例如后涂布)可随后组装成施用装置100。然而，利用第三位置P3、M3的上述施用方法可简化施用装置100的组装，以及在组装期间施用装置100的部件的处理。
因此，在一些实施例中，柱塞104和/或微针装置106的第二位置P2、M2为锁定位置，在该锁定位置中，锁定机构136固有地或自动地被启动，柱塞104和/或微针装置106的第三位置P3、M3为位于第一位置P1、M1与第二位置P2、M2之间的解锁位置，在该解锁位置中，微针装置106的至少一部分延伸超过外壳102的第一表面112，但锁定机构136未被启动。换句话讲，在一些实施例中，将柱塞104和/或微针装置106移动至它们各自的第三位置P3、M3所需的力不足以启动锁定机构136(例如，克服第二凸缘138的棘爪)，但将柱塞104和/或微针装置106移动至它们各自的第二位置P2、M2所需的力足以启动锁定机构136。
在一些实施例中，也可控制第一凸缘133与第二凸缘138之间在柱塞104上的竖直距离，以允许微针装置106定位成超过外壳102的第一表面112而不接合锁定机构136。在此类实施例中，柱塞104和/或微针装置106的第二位置P2、M2可至少部分地由沿柱塞104的长度的第二凸缘138的位置限定。
在图1-6示出的实施例中，第二位置P2为分立的且限定的位置。然而，在一些实施例中，柱塞104和微针装置106的第一位置P1、M1和/或第三位置P3、M3可能不是分立的且限定的位置，而可能是大致的位置。例如，在移动至第三位置P3、M3之前，柱塞104和/或微针装置106可能不精确返回至它们最初所在的位置；然而，柱塞104和/或微针装置106将返回至如下位置：在所述位置处，微针装置106不延伸超过外壳102的第一表面112，且微针装置106位于(即凹进于)外壳102内。类似地，柱塞104和/或微针装置106的第三位置P3、M3每次可能不是精确相同的位置，但第三位置P3、M3仅仅指如下位置(例如，解锁位置)：在所述位置处，微针装置106的至少一部分延伸超过外壳102的第一表面112，使得微针108的至少一部分暴露以用于活性剂的施用。
在一些实施例中，可变形片材110可包括一定水平的张力，因此提供将柱塞104和/或微针装置106从第一位置P1、M1移动至第二位置P2、M2或第三位置P3、M3的阻力。因此，在此类实施例中，为了将柱塞104和/或微针装置106从第一位置P1、M1移动至第二位置P2、M2或第三位置P3、M3，使用者必须克服可变形片材110中的张力。因此，在图1-6中示出的实施例中，为了将柱塞104和/或微针装置106从第一位置P1、M1移动至第二位置P2、M2，使用者必须提供足够的力或压力，以克服可变形片材110中的张力并超过锁定机构136的阈值力(例如，以克服棘爪138，即第二凸缘138与孔142之间的搭扣型接合)。即，将施用装置100锁定在其致动状态下可包括接合锁定机构136，以及使可变形片材110变形足够的量以允许锁定机构136被接合。此类力可由使用者在柱塞104的第二端156上向下(即，当施用装置100邻近皮肤设置时，朝向第一表面112并朝向皮肤，)按压来提供，所述第二端可包括凹入部或凹陷部158以有利于使用者的抓握或操纵。
仅以举例的方式，图1-6中示出的实施例的锁定机构136示为包括按钮搭扣型接合。然而，应当理解，可采用其他合适的锁定机构。即，施用装置100可从未致动状态、构型或位置(如图3和4所示)改变成致动状态、构型或位置(如图1、5和6所示)，可使用用于将施用装置100锁定在其致动状态下的多种锁定机构。
搭扣型接合锁定机构136的一个优点在于此类锁定机构可将施用装置100已被致动的听觉和触觉反馈提供至使用者。
仅以举例的方式，图4示出在一些实施例中，柱塞104为螺纹的或可包括一个或多个螺纹(或倾斜表面)160(以虚线显示)，使得可通过相对于外壳102以及任选地相对于可变形片材110(如果采用的话)扭转或旋拧柱塞104而将柱塞104从其第一位置P1移动至其第二位置P2(并且相应地，微针装置106从其第一位置M1移动至其第二位置M2)。更具体地，柱塞104可被构造成相对于外壳102中的孔142和孔114中的一个或多个为螺纹的。在此类实施例中，锁定机构136可被认为是搭锁和扭锁构型的组合。
如图1、5和6所示，在一些实施例中，柱塞104和外壳102可被构造成使得当柱塞104处于第二位置P2时，柱塞104的盖146(如果采用的话)与外壳102的上壁140齐平定位。这样，当柱塞在其第二位置P2时，盖146的边缘被其他物体抓住的可能性更低，使得在锁定机构136已被启动或接合之后柱塞104从外壳102脱离的可能性更低，并防止施用装置100从皮肤50意外移除或锁定机构136的意外脱离。在一些实施例中，柱塞104可不包括盖146(或蘑菇形状)，如图1-6的实施例中所示。相反，在一些实施例中，柱塞104可包括多种其他形状，诸如无盖的圆柱体。在此类实施例中，柱塞104的尺寸可设定成使得当柱塞104处于其第二位置P2时，柱塞104的第二端156(即不由盖146限定)可位于孔114内或与外壳102的上壁140齐平，使得柱塞104不包括任何自由表面，所述自由表面可被容易地抓住或从外壳102脱离而使锁定机构136脱离。
如上所述，在一些实施例中，如果需要和当需要时，可使锁定机构136解锁和/或脱离，但通常在使用中，一旦接合，则锁定机构136在无作用于其上的其他外力或影响的情况下不会脱离。参照图5，在一些实施例中，如果在向上方向上(即朝向柱塞104和微针装置106的第一位置P1、M1)将足够的力施加至柱塞104和/或微针装置106，例如以克服第二凸缘138与外壳102的上壁140之间的棘爪或搭扣型接合，则有可能使锁定机构136脱离。
在使用或操作施用装置100期间，当柱塞104和微针装置106处于它们各自的第一位置P1、M1(参见图3和4)时，外壳102的第一表面112可邻近患者的皮肤50定位。在使用皮肤接触粘合剂150的实施例中，第一表面112可经由皮肤接触粘合剂150附着到皮肤50。柱塞104可随后向下(例如，沿纵向DL)下压至外壳102中(即进入孔114中)，以将柱塞104和微针装置106朝向它们各自的第二位置P2、M2移动。当柱塞104已朝向皮肤50移动足够的(竖直)距离，且力已达到足以使可变形片材110变形(例如使可变形片材110从第一状态改变成第二状态)并克服外壳102(例如由孔142限定的内表面143)与柱塞104的第二凸缘138之间的干涉(即接合锁定机构136)时，可接合(或启动)锁定机构136，柱塞104和微针装置106可锁定在它们各自的第二位置P2、M2中(参见图1和6)。施用装置100可随后保持在致动状态下，其中柱塞104和微针装置106锁定在它们各自的第二位置P2、M2，直至所需的处理和/或递送时间已结束。在此时，整个施用装置100可从皮肤50移除。
在一些实施例中，柱塞104的轴145的与孔142有关的直径对于最小化柱塞104的可能的左右摇摆移动是重要的。
另外，或另选地，外壳102的第一部分120的尺寸方面可影响将柱塞104移动至第二位置P2所需的力。例如，在一些实施例中，如图6所示，外壳102的第一部分120可包括上部薄段121，所述上部薄段121具有宽度W和厚度T(参见图6)，并可响应于柱塞104移动经过所述薄段而挠曲。当外壳102的第一部分120的薄段的宽度W减小和/或厚度T增加时，外壳102通常在该区域中具有更小的弹性或挠曲。因此，将柱塞104移动至第二位置P2所需的力通常增加。
在活性剂已施用至微针108(例如通过将柱塞104和/或微针装置106移动至第三位置P3、M3，然后将柱塞104和/或微针装置106移动回到第一位置P1、M1或微针装置106位于外壳102内的另一合适的位置)的实施例中，将柱塞104和/或微针装置106移动至第二位置P2、M2可使经涂布的微针装置106的至少一部分压入(例如，刺穿)皮肤表面50。
外壳102和柱塞104可由多种材料形成，包括但不限于热固性塑料(例如，可以商标名从特拉华州威明顿的杜邦公司(DuPont Corporation，Wilmington，DE)得到的缩醛树脂；其他合适的热固性塑料，或它们的组合)、可热成形的塑料(例如，聚乙烯、聚丙烯、其他合适的可热成形的塑料，或它们的组合)、或金属(例如，不锈钢、铝、其他合适的金属，或它们的组合)，或它们的组合。
可变形片材110可以由多种材料形成的膜和/或非织造膜的形式提供，所述材料包括但不限于聚氨酯(例如，聚氨酯非织造膜，诸如可得自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany，St.Paul，MN)的3M CoTran 9701聚氨酯非织造膜；熔喷聚氨酯非织造膜，诸如可得自3M公司的3M CoTran9700熔喷聚氨酯非织造膜等)、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、其他合适的膜和/或非织造膜，或它们的组合。另外，可变形片材110可为开孔的或非开孔的。
在一些实施例中，如图2所示，皮肤接触粘合剂150可覆盖整个第一表面112。另选地，在一些实施例中，皮肤接触粘合剂150可部分地覆盖第一表面112，例如包括间歇施用皮肤接触粘合剂150，以产生间隙(例如，无规的或图案的)，和/或宽度小于第一表面112的宽度的皮肤接触粘合剂150的完整环。
皮肤接触粘合剂150通常为压敏粘合剂，并且具体地为能够固定地但可剥离地附着到或粘合到皮肤(例如，哺乳动物皮肤)的压敏粘合剂。皮肤接触粘合剂150还通常为安全的和无毒的。通常根据施用装置100的所需最终用途而选择皮肤接触粘合剂层。在一些实施例中，施用装置100可包括多于一种皮肤接触粘合剂150。当施用装置100包括多于一个皮肤接触粘合剂层150时，每个皮肤接触粘合剂层150可参照所使用的材料和厚度而彼此独立地进行选择。合适的粘合剂的实例包括丙烯酸酯、硅树脂、聚异丁烯、合成橡胶、天然橡胶，以及它们的共聚物和混合物。丙烯酸酯和硅树脂可为优选的皮肤接触粘合剂150。通常，皮肤接触粘合剂150应该在预期佩戴期间对皮肤产生极小或不产生刺激或过敏。
在一些实施例中，皮肤接触粘合剂150可为丙烯酸酯(或甲基丙烯酸酯)共聚物。丙烯酸酯通常将具有大于约0.2dL/g的特性粘度，并且将包含一种或多种聚合的主要单体和任选的一种或多种极性共聚单体。适用的主要单体包括在烷基基团中包含4至12个碳原子的烷基丙烯酸酯和在烷基基团中包含4至12个碳原子的烷基甲基丙烯酸酯。合适的烷基丙烯酸酯和烷基甲基丙烯酸酯的实例包括正丁基、正戊基、正己基、异庚酯、正壬基、正癸基、异己基、2-乙基辛基、异辛基、和2-乙基己基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。在一些实施例中，烷基丙烯酸酯可包括异辛基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、正丁基丙烯酸酯、和环己基丙烯酸酯。适用的极性单体可包括具有羟基、酰胺基、或羧基、磺基、或膦酸官能团的极性单体。代表性的示例包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、羟丙基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、吡咯烷酮基乙基丙烯酸酯、和烷氧基乙基丙烯酸酯(诸如，2-羧乙基丙烯酸酯)。在一些实施例中，极性单体的重量％值将不超过全部单体的总重量的约40％，以便避免最终PSA产品的过度紧致度。通常，可以约1重量％至约20重量％的程度掺入极性单体。在一些实施例中，极性单体可为丙烯酰胺。
在一些实施例中，丙烯酸酯共聚物可包括主要单体和极性单体以及附加的任选单体的反应产物，所述附加的任选单体在存在时以不会导致粘合剂组合物无粘性的量包括在聚合反应中。例如，可添加任选的附加单体，以改善性能、降低成本、或用于其他目的。此类任选单体的示例包括乙烯基酯(诸如，醋酸乙烯酯)、氯乙烯、偏二氯乙烯、苯乙烯、以及可与其他单体共聚的大分子单体。合适的大分子单体包括聚甲基甲基丙烯酸酯、苯乙烯/丙烯腈共聚物、聚醚和聚苯乙烯大分子单体。可用的大分子单体及其制剂的实例在美国专利4,693,776(Krampe等人)中有所描述，该专利的公开内容以引用方式并入本文。
硅树脂或聚硅氧烷压敏粘合剂包括基于两种主要组分的压敏粘合剂：聚合物或树胶、以及增粘树脂。可通过如下方式来制备聚硅氧烷粘合剂：使树胶(通常为高分子量聚二有机硅氧烷)与树脂在适当的有机溶剂中经由缩合反应来进行交联，以产生三维硅酸酯结构。可调节树脂相对聚合物的比率，以便修改聚硅氧烷粘合剂的物理特性。在一些实施例中，封端的(或胺相容的)聚硅氧烷的使用可为优选的，以便提高药物稳定性并且减少降解。可使用的硅树脂压敏粘合剂的其他细节和实例在下述美国专利中有所描述：4,591,622(Blizzard等人)；4,584,355(Blizzard等人、)；4,585,836(Homan等人)；和4,655,767(Woodard等人)。合适的硅树脂压敏粘合剂为市售的并且包括由密西根州米德兰市道康宁公司医用产品部(DoW Corning Corporation，Medical Products，Midland，Michigan)以商品名出售的硅树脂粘合剂。
合适的粘合剂的其他描述可见于美国专利5,656,286(Miranda等人)、5,223,261(Nelson等人)、和5,380,760(Wendel等人)中，这些专利的公开内容以引用方式并入本文。在一些实施例中，皮肤接触粘合剂150的厚度可为至少约10μm，在一些实施例中至少约20μm，并且在一些实施例中至少约40μm。在一些实施例中，皮肤接触粘合剂150的厚度可小于约2mm(0.07874英寸)，在一些实施例中小于约1mm(0.03937英寸)，并且在一些实施例中小于约150微米(5906微英寸)。
在一些实施例中，医药级粘合剂可优选用于皮肤接触粘合剂150。此类医药级皮肤接触粘合剂150可具有能够在施用装置100的致动之前、期间和之后保持与皮肤50紧密接触的物理性质和特性。将外壳102固定至皮肤50可有助于保持微针108插入皮肤50中。
如上所述，在一些实施例中，活性成分或试剂(例如药物)可经由微针108(例如经由实心或中空微针，如下所述)递送。可掺入本公开的施用装置的药物活性剂(也称为“药物”)的示例为当给药至皮肤时能够局部或全身起作用的那些。一些示例包括可以透皮装置形式商购得到的丁丙诺啡、可乐定、双氯芬酸、雌二醇、格拉司琼、硝酸异山梨酯、左炔诺孕酮、利多卡因、哌甲酯、烟碱、硝酸甘油、奥昔布宁、利凡斯的明、罗替戈汀、东莨菪碱、司来吉兰、睾酮、妥洛特罗、和芬太尼。其他示例包括甾族(例如，氢化可的松、泼尼松龙、曲安西龙)和非甾族(例如，萘普生、吡罗昔康)两者的抗炎剂药物；抑菌剂(例如，氯已定、己基间苯二酚)；抗菌剂(例如，诸如青霉素V之类的青霉素、诸如头孢氨苄之类的先锋霉素、红霉素、四环素、庆大霉素、磺胺噻唑、硝基呋喃妥因、以及诸如诺氟沙星、氟甲喹、和依巴沙星之类的喹诺酮)；抗原生动物药(例如，甲硝唑)；杀真菌剂(例如，制霉菌素)；冠状血管扩张药；钙通道阻滞剂(例如，硝苯啶、硫氮卓酮)；支气管扩张剂(例如，茶碱、吡布特罗、沙美特罗、异丙去甲肾上腺素)；酶抑制剂，诸如，胶原酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、乙酰胆碱酯酶抑制剂(例如，多奈哌齐)、弹性蛋白酶抑制剂、脂氧合酶抑制剂(例如，A64077)、和血管紧张素转化酶抑制剂(例如，卡托普利、赖诺普利)；其它抗高血压药(例如，普萘洛尔)；白三烯拮抗剂(例如，ICI204，219)；抗溃疡剂，诸如H2拮抗剂；甾族激素(例如，孕酮)；抗病毒药和/或免疫调节剂(例如，1-异丁基-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉基-4-胺、1-(2-羟基-2-甲基丙基)-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉基-4-胺、N-[4-(4-氨基-2-乙基-1H-咪唑并[4，5-c]喹啉基-1-基)丁基]甲烷磺酚胺、和阿昔洛韦)；局部麻醉剂(例如，苯佐卡因、异丙酚、丁卡因、丙胺卡因)；强心剂(例如，洋地黄、地高辛)；镇咳药(例如，可待因、右美沙芬)；抗组胺剂(例如，苯海拉明、扑尔敏、特非那定)；麻醉性止痛药(例如，吗啡、枸橼酸芬太尼、舒芬太尼、盐酸氢吗啡酮)；肽激素(例如，人或动物生长激素、LHRH、甲状旁腺激素)；强心产品，诸如心房肽；抗糖尿病剂(例如，胰岛素、艾塞那肽)；酶(例如，抗牙斑酶、溶菌酶、葡聚糖酶)；抗呕吐剂；抗惊厥剂(例如，乙胺嗪)；抑制免疫力剂(例如，环孢菌素)；精神治疗剂(例如，安定)；镇静剂(例如，镇静安眠剂)；抗凝血药(例如，肝素、依诺肝素钠)；止痛药(例如，对乙酰氨基酚)；抗偏头痛药剂(例如，麦角胺、褪黑激素、舒莫退旦、佐米曲坦)；抗心律失常剂(例如，氟卡尼)；止吐药(例如，胃复安、昂丹司琼、盐酸格拉司琼)；抗癌剂(例如，氨甲蝶呤)；神经剂，诸如抗焦虑药；止血剂；抗肥胖剂；多巴胺激动剂(例如，阿扑吗啡)；GnRH激动剂(例如，亮丙瑞林、戈舍瑞林、那法瑞林)；生育激素(例如，hCG、hMG、尿促卵泡素)；干扰素(例如，干扰素-α、干扰素-β、干扰素-γ、聚乙二醇化的干扰素-α)；等等，以及它们的药学上可接受的盐和酯。构成治疗学上有效量的药物量可易于由本领域内的技术人员考虑具体的药物、具体的载体、以及需要的治疗效果来确定。
在一些实施例中，肽治疗剂(天然、合成或重组的)可经由微针108(例如，经由实心或中空微针，如下所述)递送。可掺入本公开的施用装置中的肽治疗剂的示例包括甲状旁腺激素(PTH)、甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)、降血钙素、溶解酵素、胰岛素、促胰岛素类似物、醋酸格拉替雷、醋酸戈舍瑞林、生长激素抑制素、奥曲肽、亮丙瑞林、加压素、去氨加压素、胸腺素α-1、心房利钠肽(ANP)、内啡肽、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、促红细胞生成素(EPO)、骨形态发生蛋白(BMP)、表皮生长因子(EFG)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、胰岛素样生长因子(IGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、生长激素释放激素(GHRH)、链道酶α、组织纤溶酶原激活物(tPA)、尿激酶、ANP清除抑制剂(ANP clearance inhibitor)、促黄体激素释放激素(LHRH)、黑素细胞刺激激素(α&βMSH)、垂体激素(hGH)、促肾上腺皮质激素(ACTH)、人体绒毛膜促性腺激素(hCG)、链激酶、白介素(例如，IL-2、IL-4、IL-10、IL-12、IL-15、IL-18)、蛋白质C、蛋白质S、血管紧张肽、血管生成素、内皮素、喷替吉肽、脑钠肽(BNP)、神经肽Y、胰岛淀粉样多肽(IAPP)、血管活性肠肽(VIP)、水蛭素、胰高血糖素、催产素，和前述任何肽治疗剂的衍生物。
在一些实施例中，具有大分子量的药物可在鼻内递送。增加药物的分子量通常可导致无协助式透皮递送的减少。此类大分子的示例包括蛋白质、肽、核苷酸序列、单克隆抗体、疫苗、多糖(诸如，肝素)、和抗生素(诸如，头孢曲松)。合适的疫苗的示例包括治疗癌症疫苗、炭疽热疫苗、流感疫苗、莱姆病疫苗、狂犬病疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、水痘疫苗、天花疫苗、肝炎疫苗、甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗、丙型肝炎疫苗、百日咳(pertussis)疫苗、风疹疫苗、白喉疫苗、脑炎疫苗、日本脑炎疫苗、呼吸道合胞体病毒疫苗、黄热病疫苗、重组蛋白疫苗、DNA疫苗、脊髓灰质炎疫苗、治疗癌症疫苗、疱疹疫苗、人乳头状瘤病毒疫苗、肺炎球菌疫苗、脑膜炎疫苗、百日咳(whooping cough)疫苗、破伤风疫苗、伤寒热疫苗、霍乱疫苗、肺结核疫苗、严重急性呼吸综合征(SARS)疫苗、HSV-1疫苗、HSV-2疫苗、HIV疫苗以及它们的组合。因此术语“疫苗”包括但不限于呈蛋白、多糖、低聚糖、或弱化病毒或者灭活病毒形式的抗原。合适的疫苗和疫苗佐剂的附加示例在美国专利公布2004/0049150(Dalton等人)中有所描述，该专利的公开内容以引用方式并入本文。
在另一个实施例中，可使用难以或不可能通过被动透皮递送进行递送的小分子药物。此类分子的示例包括：盐形式；离子型分子，诸如二膦酸盐，包括阿仑膦酸钠或帕米膦酸钠(sodium pamedronate)；和具有不利于被动透皮递送的物理化学特性的分子。
可用作隔离衬片152的至少一部分的隔离衬片可以多种专利配方得自多个制造商。本领域的技术人员通常将在模拟使用条件下基于所选择的粘合剂来测试这些衬片，以获得具有所需剥离特性的产品。可适用于本公开的施用装置的衬片可由牛皮纸、聚乙烯、聚丙烯、聚酯或或任何这些材料的复合材料制成。衬片材料可涂布有剥离剂或低粘附力涂层，诸如，含氟化合物或硅树脂。例如，美国专利4,472,480(Olson)描述了低表面能全氟化合物衬片，该专利的公开内容以引用方式并入本文。衬片可为涂布有硅树脂隔离材料的纸材、聚烯烃膜、或聚酯膜。市售的经硅树脂涂布的隔离纸的示例为得自伊利诺伊州威罗布克耐恒公司(Loparex(Willowbrook，IL))的硅树脂隔离纸。
在一些实施例中，施用装置100保持于皮肤50上的时间长度可为延长的时间，例如从约12小时至14天。在一些实施例中，施用装置100保持于皮肤50上的持续时间可为约1天(即日剂量)、约3至4天(即半周剂量)、或约7天(即周剂量)。
在一些实施例中，施用装置100保持于皮肤50上的持续时间可相对较短，例如约1分钟至约1小时，在一些实施例中约5分钟至约40分钟，并且在一些实施例中约5分钟至约20分钟。
在一些实施例中，微针108可为实心的。在此类实施例中，如果将活性剂递送至皮肤，则可通过上述涂布或施用方法，例如通过将柱塞104和微针装置106移动至它们各自的第三位置P3、M3，通过在施用装置组装之前施用活性剂等，来将活性剂施用至微针108。在一些实施例中，微针108可为中空的。在此类实施例中，施用装置100还可具有包括活性剂的一个或多个供应贮存器或室，所述一个或多个供应贮存器或室可流体联接到微针108中的中空通道，使得可经由微针108中的中空通道将活性剂递送(例如，连续地、以所需的速率、在所需的时间段内)至皮肤50。另外地或另选地，在一些实施例中，当使用中空微针108时，施用装置100可联接到供应装置(例如，注射器、单位剂量递送装置、合适的计量泵、用于以受控的速率递送试剂的注入装置、其他合适的供应装置，或它们的组合)，所述供应装置可流体联接到微针108中的中空通道，以驱动活性剂通过微针108中的中空通道而递送至皮肤50中。
可用于实施本公开的微针阵列可具有多种构型和特征，诸如以下专利和专利申请中描述的那些，这些专利和专利申请的公开内容以引用方式并入本文。微针阵列的一个实施例包括美国专利申请公布2005/0261631(Clarke等人)中所公开的结构，该专利申请描述了具有截锥形和受控的纵横比的微针。微针阵列的另一个实施例包括美国专利6,091,975(Daddona等人)中所公开的结构，该专利描述了用于刺穿皮肤的刀状微突起。微针阵列的另一个实施例包括美国专利6,312,612(Sherman等人)中所公开的结构，所述专利描述了具有中空中心通道的锥形结构。微针阵列的又一实施例包括美国专利6,379,324(Garstein等人)中所公开的结构，所述专利描述了在微针的尖端的顶部表面处具有至少一个纵向刀的中空微针。微针阵列的另一个实施例包括美国专利申请公布US2012/0123387(Gonzalez等人)和US2011/0213335(Burton等人)中所公开的结构，所述专利申请公布均描述了中空微针。微针阵列的又一实施例包括美国专利6,558,361(Yeshurun)和7,648,484(Yeshurun等人)中所公开的结构，所述专利均描述了中空微针阵列和制造它们的方法。
可在本公开的微针阵列中使用的微针的各个实施例描述于PCT公布WO 2012/074576(Duan等人)中，所述PCT公布描述了液晶聚合物(LCP)微针；和PCT公布WO 2012/122162(Zhang等人)中，所述PCT公布描述了可在本公开的微针中使用的微针的多种不同的类型和组成。
在一些实施例中，微针材料可为(或包括)硅、玻璃，或诸如不锈钢、钛或镍钛合金的金属。在一些实施例中，微针材料可为(或包括)聚合物材料，优选医药级聚合物材料。示例性类型的医药级聚合物材料包括聚碳酸酯、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、环状烯烃共聚物(COC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。优选类型的医药级聚合物材料包括聚碳酸酯和LCP。
在一些实施例中，微针材料可为(或包括)可生物降解的聚合物材料，优选医药级的可生物降解的聚合物材料。示例性类型的医药级的可生物降解的材料包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、PGA和PLA共聚物、聚酯-酰胺聚合物(PEA)。
在一些实施例中，微针可由在本文称为“可溶性微针”的可溶性的、可降解的或崩解性的材料制得。可溶性、可降解的或崩解性材料为在使用期间溶解、降解或崩解的任何固体材料。特别地，“可溶性微针”在角质层下方的组织中充分溶解、降解或崩解，以允许治疗剂释放至组织中。治疗剂可涂布于可溶性微针上或掺入可溶性微针中。在一些实施例中，可溶性材料选自碳水化合物或糖。在一些实施例中，可溶性材料为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。在一些实施例中，可溶性材料选自透明质酸、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、蔗糖、葡萄糖、葡聚糖、海藻糖、麦芽糖糊精，和它们的组合。
在一些实施例中，微针可由上述材料中的任何两个或更多个的组合制得，或包括上述材料中的任何两个或更多个的组合。例如，微针的尖端可为可溶性材料，而微针的其余部分为医药级聚合物材料。
可用于实施本公开的微针阵列中的一根微针或多根微针可具有能够刺穿角质层的多种形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根可具有四方锥体形状、三角锥体形状、阶梯式锥体形状、锥形形状、薄刀形状、或皮下注射针的形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根可具有四方锥体形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根可具有三角锥体形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根可具有阶梯式锥体形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根可具有锥形形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根可具有薄刀形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根可具有皮下注射针的形状。形状可为对称的或非对称的。形状可为截头的(例如，多根微针可具有截棱锥形状或截锥形形状)。在一个优选实施例中，微针阵列中的多根微针各自具有四方锥体形状。
在一些实施例中，微针阵列中的多根微针为实心微针(即微针自始至终为实心的)。在一些实施例中，实心微针阵列中的多根实心微针可具有四方锥体形状、三角锥体形状、阶梯式锥体形状、锥形形状、或薄刀形状。在一个优选实施例中，实心微针阵列中的多根实心微针各自具有四方锥体形状。
在一些实施例中，微针阵列中的多根微针为中空微针(即微针包含穿过微针的中空孔)。中空孔可为从微针的基部至微针的尖端，或者孔可为从微针的基部至与微针的尖端偏置的位置。在一些实施例中，中空微针阵列中的多根中空微针中的一根或多根可具有锥形形状、圆柱体形状、四方锥体形状、三角锥体形状、或皮下注射针的形状。
在一些实施例中，中空微针阵列中的多根中空微针中的一根或多根可具有锥形形状。在一些实施例中，中空微针阵列中的多根中空微针中的一根或多根可具有圆柱体形状。在一些实施例中，中空微针阵列中的多根中空微针中的一根或多根可具有四方锥体形状。在一些实施例中，中空微针阵列中的多根中空微针中的一根或多根可具有三角锥体形状。在一些实施例中，中空微针阵列中的多根中空微针中的一根或多根可具有皮下注射针的形状。在一个优选实施例中，中空微针阵列中的多根中空微针各自具有常规的皮下注射针的形状。
图12显示了包括四根微针108(图12中提及其中的两根)的微针阵列107的一部分，所述四根微针设置于微针基底109上。每根微针108具有高度h，该高度h为从微针108的尖端到基底109处微针基部的长度。单根微针的高度或微针阵列上所有微针的平均高度均可被称为微针高度h。在一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有约100至约3000微米、在一些实施例中约100至约1500微米、在一些实施例中约100至约1200微米、并且在一些实施例中约100至约1000微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有约200至约1200微米、约200至约1000微米、约200至约750微米、或约200至约600微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有约250至约1500微米、约500至约1000微米、或约500至约750微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有约800至约1400微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有约500的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有小于约3000微米的高度。在其他实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有小于约1500微米的高度。在其他实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有小于约1200微米的高度。在其他实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有小于约1000微米的高度。在另外的实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有小于约750微米的高度。在另外的实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有小于约600微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有至少约100微米的高度。在其他实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有至少约200微米的高度。在其他实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有至少约250微米的高度。在另外的实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有至少约500微米的高度。在另外的实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有至少约800微米的高度。
在采用实心微针的一些实施例中，多根实心微针中的每一根(或所有多根实心微针的平均值)具有约100至约1500微米、约100至约1200微米、约200至约1000微米、约200至约750微米、约200至约600微米、或约500微米的高度。
在采用中空微针的一些实施例中，多根中空微针中的每一根(或所有多根中空微针的平均值)具有约100至约3000微米、约800至约1400微米、或约500微米的高度。
在一些实施例中，多根中空微针中的每一根(或所有多根中空微针的平均值)具有约900至约1000微米的高度。在其他实施例中，多根中空微针中的每一根(或所有多根中空微针的平均值)具有约900至约950微米的高度。在其他实施例中，多根中空微针中的每一根(或所有多根中空微针的平均值)具有约900微米的高度。
单根微针或微针阵列中的多根微针还可以通过它们的纵横比来表征。微针的纵横比为微针的高度h与宽度(在微针的基部处)w的比率(如图12所示)。纵横比可以表示为h∶w。在一些实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有2∶1至5∶1范围内的纵横比。在一些这样的实施例中，多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)具有至少3∶1的纵横比。
在一些实施例中，微针阵列包含约100至约1500根微针/cm2微针阵列。
在采用实心微针的一些实施例中，实心微针阵列包含约100至约1500根实心微针/cm2实心微针阵列。
在一些实施例中，实心微针阵列包含约200至约500根实心微针/cm2实心微针阵列。
在一些实施例中，实心微针阵列包含约300至约400根实心微针/cm2实心微针阵列。
在采用中空微针的一些实施例中，中空微针阵列包含约3至约30根中空微针/中空微针阵列。
在一些实施例中，中空微针阵列包含约10至约30根中空微针/中空微针阵列。
在一些实施例中，中空微针阵列包含约3至约20根中空微针/中空微针阵列。
在一些实施例中，中空微针阵列包含约13至约20根中空微针/中空微针阵列。
在一些实施例中，中空微针阵列包含约8至约18根中空微针/中空微针阵列。
在一些实施例中，中空微针阵列包含约18根中空微针/中空微针阵列。
在一些实施例中，中空微针阵列包含约12根中空微针/中空微针阵列。
在一些实施例中，微针阵列中的多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)可穿透至皮肤中达到约50至约1500微米、约50至约400微米、或约50至约250微米的深度。
在一些实施例中，微针阵列中的多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)可穿透至皮肤中达到约100至约400微米、或约100至约300微米的深度。
在一些实施例中，微针阵列中的多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)可穿透至皮肤中达到约150至约1500微米、或约800至约1500微米的深度。
在一些实施例中，微针阵列中的多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)可穿透至皮肤中达到约400至约800微米的深度。
对于所有上述实施例，应当理解，微针阵列中的多根微针中的每一根(或所有多根微针的平均值)的刺入深度(DOP)可能不是微针本身的全长。
在一些实施例中，根据本公开的微针装置可为贴剂的形式。此类实施例的一个示例在图13中更详细地示出。图13示出了包括微针阵列107A、压敏粘合剂166A和背衬168A的组合的形式的贴剂164A的微针装置106A。微针阵列107A示为具有从微针基底109A突出的微针108A。微针108A可以任何所需的图案布置，或者在微针基底109A上方无规分布。如图所示，微针108A以均匀间隔的行布置。当以行布置时，行可被布置成使得微针108A对齐或偏置。在一些实施例中(未示出)，微针108A可以多边形图案布置，诸如三角形、方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形、或梯形。在其他实施例中(未示出)，微针108A可以圆形或椭圆形图案布置。
应当理解，本文关于微针装置106、微针阵列107、微针108和微针基底109的任何描述可同样分别适用于微针装置106A、微针阵列107A、微针108A和微针基底109A，反之亦然。
在一些实施例中，覆盖有微针108、108A的基底109、109A的表面积为约0.1cm2至约20cm2。在这些实施例中的一些中，覆盖有微针108、108A的基底109、109A的表面积为约0.5cm2至约5cm2。在这些实施例中的其他一些中，覆盖有微针108、108A的基底109、109A的表面积为约1cm2至约3cm2。在这些实施例中的其他中，覆盖有微针108、108A的基底109、109A的表面积为约1cm2至约2cm2。
在一些实施例中(例如，图2和13中所示)，本公开的微针可设置在基本上整个阵列表面上。在其他实施例中(未示出)，基底的一部分可以不具有微针(即基底的一部分是非结构化的)。在这些实施例中的一些中，非结构化表面具有大于面向皮肤表面的装置表面的总面积的约1％且小于所述总面积的约75％的面积。在这些实施例中的另一个中，非结构化表面具有大于约0.65cm2(0.10平方英寸)至小于约6.5cm2(1平方英寸)的面积。
对于中空微针，中空通道或孔延伸穿过基底109、109A和微针108、108A。在一些实施例中，孔出口在中空微针的尖端处或附近的通道开口处。通道出口优选在中空微针的尖端附近的开口处。最优选地，通道或孔沿微针的中心轴线为连续的，但类似于皮下注射针，出口在微针的倾斜侧壁上，从而有助于在插入时防止通道被组织堵塞。在一些实施例中，通道孔的直径为约10至约200微米。在其他实施例中，通道孔的直径为约10至约150微米。在其他实施例中，通道孔的直径为约30至约60微米。
在中空微针的一些实施例中，通道孔的平均横截面面积为约75至约32,000微米。在中空微针的其他实施例中，通道孔的平均横截面面积为约75至约18,000微米。在中空微针的其他实施例中，通道孔的平均横截面面积为约700至约3,000微米。
在中空微针阵列的一些实施例中，相邻微针之间的平均间距(如从微针尖端至微针尖端测量)为约0.7mm至约20mm之间。在中空微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距为约0.7mm至约10mm之间。在中空微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距为约2mm至约20mm之间。在中空微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距为约2mm至约10mm之间。在中空微针阵列的一个优选实施例中，相邻微针之间的平均间距为约2mm。
在中空微针阵列的一些实施例中，相邻微针之间的平均间距(如从微针尖端至微针尖端测量)大于约0.7mm。在中空微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距大于约2mm。
在中空微针阵列的一些实施例中，相邻微针之间的平均间距小于约20mm。在中空微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距小于约10mm。
在实心微针阵列的一些实施例中，相邻微针之间的平均间距(如从微针尖端至微针尖端测量)为约200微米至约2000微米之间。在实心微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距为约200微米至约600微米之间。在实心微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距为约200微米至约300微米之间。在实心微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距为约500微米至约600微米之间。
在实心微针阵列的一些实施例中，相邻微针之间的平均间距(如从微针尖端至微针尖端测量)大于约200微米。在实心微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距大于约500微米。
在实心微针阵列的一些实施例中，相邻微针之间的平均间距小于约2000微米。在实心微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距小于约1000微米。在实心微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距小于约600微米。在实心微针阵列的其他实施例中，相邻微针之间的平均间距小于约300微米。
微针阵列可以任何合适的方式制得，诸如通过注塑成型、压缩成型、金属注塑成型、压印、照相平版印刷、或挤出。在一个实施例中，中空微针阵列可通过聚合物(诸如医药级聚碳酸酯或LCP)的热循环注塑成型，并随后激光钻孔以形成微针的通道而制得。
现在将参照图7-11描述本公开的施用装置的另外的示例性实施例。图7-11示出了本公开的各种施用装置，其中类似的数字表示类似的元件。图7-11的施用装置与上述参照图1-6描述的那些共享许多相同元件、特征和功能。为了更完整地描述图7-11所示实施例的特征和元件(以及此类特征和元件的替代形式)，参照上文结合图1-6所作的描述。上文相对于图1-6所述的任何特征均可适用于图7-12的实施例，反之亦然。
图7示出了根据另一个实施例的柱塞204和锁定机构236，它们可与本公开的施用装置一起使用，诸如图1-6的施用装置100或图10-11的施用装置400(如下描述)。锁定机构236为可在柱塞204上采用的锁定机构的另一个实例。如图7所示，锁定机构236可包括一个或多个肋或突出部262。每个肋262可包括向外延伸(例如，径向向外延伸)的部分、凸缘或棘爪238(例如，“第二凸缘”238)。每个肋262可被构造成与施用装置的另一部分接合，诸如施用装置100的外壳102，或更具体地，类似于施用装置100的第二凸缘138由外壳102的上环形壁140限定的孔142。肋262和/或第二凸缘238可包括适于沿外壳的内表面(诸如由图1-6的外壳102的上壁140中的孔142所限定的内表面)滑动的凸轮表面265。每个肋262的凸轮表面265可在柱塞204移动至外壳中时使各自的肋262被径向向内压迫，并进一步允许各自的肋262搭接(例如，径向向外)至外壳上壁(诸如图1-6的外壳102的上壁140)的下方的位置。即，肋262(具体地第二凸缘238)可以与施用装置100的第二凸缘138类似的方式相对于外壳102将柱塞204锁定在其第二位置P2中，但包括肋262(具体地第二凸缘238)以表示第二凸缘138无需围绕柱塞104、204的整个周边或外表面而连续或延伸。相反，在一些实施例中，如图7所示，第二凸缘238可由一个或多个分立的或不同的元件提供，如图7所示的肋262。如图7进一步所示，在一些实施例中，肋262可围绕柱塞204的外表面(例如，围绕柱塞204的管状或圆柱体部分的外表面)周向间隔。
如上所述，在一些实施例中，如果需要和当需要时，可使锁定机构236解锁和/或脱离，但通常在使用中，一旦接合，则锁定机构236在没有作用于其上的其他外力或影响的情况下不会脱离。在一些实施例中，如果在向上方向上将足够的力施加至柱塞204和/或微针装置(例如微针装置106)，例如，以克服第二凸缘238与外壳之间的棘爪或搭扣型接合，从而向内移动一个或多个肋262并使其凸轮表面265与外壳的内表面接触，并且沿外壳的内表面向上继续滑动凸轮表面265直至第二凸缘238脱离与外壳的接触，则有可能使锁定机构236脱离。
仅以举例的方式，柱塞204包括第一凸缘233作为与施用装置100的第一凸缘133(和保持特征结构132)基本上相同的保持特征232；然而，应当理解，在一些实施例中，第一凸缘233可相反类似于肋262而由一个或多个分立的或不同的元件形成。
此外，每个肋262示为包括基本上纵向(例如，平行于柱塞204的纵向DP)延伸的部分，其中第二凸缘238从所述部分向外(例如，径向向外)延伸。然而，应当理解，在一些实施例中，每个肋262可仅包括向外(例如，径向向外)突出的第二凸缘238。在此类实施例中，柱塞204的外(即周边，例如圆周)表面可包括构造成用作将施用装置锁定在其致动状态下的一个或多个第二凸缘238的一个或多个凸起的隆起块、肋或翅片。
关于施用装置100和锁定机构136的使用和操作以及配置过盈配合的参照图1-6的施用装置100的如上描述同样也适用于图7的柱塞204。例如，当使用足够的力下压柱塞204以克服多个第二凸缘238与外壳(例如，内表面，诸如由孔142限定的内表面143)之间的棘爪搭扣型接合时，柱塞204可移动至并锁定至第二位置，由此将微针装置锁定在其第二位置中。
图8-9示出了根据本公开的另一个实施例的施用装置300。施用装置300包括外壳302、柱塞304、微针装置306和锁定机构336。柱塞304包括盖或罩346。施用装置300与图1-6的施用装置100基本上相同，不同的是锁定机构336。类似于施用装置100的锁定机构136，锁定机构336包括柱塞304的元件和外壳302的元件，以及两者之间的相互作用或相互接合。特别地，锁定机构336包括从柱塞304的周边或外表面(例如，从外圆周表面)向外(例如，径向向外)延伸的一个或多个(以举例的方式示出了2个)突出部364。此外，在图8-9示出的实施例中，锁定机构336包括柱塞304的一部分，然而无需总是如此。
柱塞304和/或外壳302可被构造成使得柱塞304可例如在外壳302中形成的孔314中相对于外壳302旋转(或扭转)。这样，外壳302可成形并被构造成允许一个或多个突出部364相对于外壳302移动，直至柱塞304已到达或接近于到达其第二位置P2’(参见图9)，然后柱塞304和/或外壳302可围绕纵向轴线或方向DL’旋转，直至一个或多个突出部364定位成将柱塞304锁定在其第二位置P2’中，由此将微针装置306锁定在其第二位置M2’中(参见图9)。
例如，在一些实施例中，外壳302的上(环形)壁340可包括或限定孔342，所述孔包括一个或多个对应的凹陷部(或凹口或狭槽)366(参见图8A和9A，其中为清楚起见已移除柱塞304的盖346)。凹陷部366的尺寸设定成如果突出部364与凹陷部366正确地对准，则当柱塞304相对于外壳302移动时，允许突出部364从其中通过。当柱塞304和微针装置306从它们各自的第一位置P1’、M1’朝向它们各自的第二位置P2’、M2’移动时，突出部364可与此类凹陷部366对准以从其中通过(参见图8A)。在突出部364已通过凹陷部366之后，柱塞304和/或外壳302可相对于彼此旋转或扭转至一定角位置，在所述角位置处，突出部364不再与外壳302中(例如，外壳302的上壁340中)的凹陷部366对准，使得柱塞304和微针装置306锁定在它们各自的第二位置P2’、M2’中(参见图9A)。
围绕柱塞304的周边相隔180度定位的两个突出部364和凹陷部366仅以举例的方式显示。然而，应当理解，此类转锁式接合锁定机构336可包括少至一个突出部364和对应的凹陷部366，或多达所需那样多。
图9A示出了柱塞304相对于外壳302和相对于其图8A中的角位置旋转90度，使得柱塞304和微针装置306各自的第一位置P1’、M1’以及柱塞304和微针装置306各自的第二位置P2’、M2’彼此分离90度。然而，应当理解，施用装置300可被构造成旋转小于90度或大于90度，所示出的90度构造仅以举例的方式示出。
在一些实施例中，如图8和9所示，柱塞304(例如盖346)可包括一个或多个向上延伸的翅片或突起370，以有利于扭转柱塞304而接合锁定机构336和/或将柱塞304和微针装置306移动至它们各自的第二位置P2’、M2’。
如图8-9所示，在一些实施例中，柱塞304可包括一个或多个凹陷部或通道344。仅以举例的方式，柱塞304包括盖或罩346，在一些实施例中，如图8-9所示，每个凹陷部344可由柱塞304的外(圆周)表面、盖346的底表面和突出部364限定。这样，外壳302的上壁340、突出部364和柱塞盖346(例如，其底表面)可被构造成使得当柱塞304和外壳302相对于彼此旋转以将突出部364从与凹陷部366对准的位置滑动至上壁340下方的位置时，外壳102的上壁340至少部分地定位在凹陷部344中(参见图9和9A)。
转锁式锁定机构336的结构仅以举例的方式示出；然而，应当理解，除了滑动至外壳302的上壁340下方的位置之外，突出部364可以多种方式与外壳302相互作用。例如，在一些实施例中，外壳302可包括一个或多个内部切口或狭槽，所述一个或多个内部切口或狭槽的尺寸设定成当柱塞304和外壳302在未锁定状态与锁定状态之间相对于彼此旋转时接收突出部364。而且，其他合适的转锁构型也是可能的，并可在不偏离本公开的精神和范围的情况下使用。在转锁应用期间，柱塞304和/或可变形片材310可被构造成(例如，通过适当成形和/或由适当的材料形成)允许柱塞304相对于可变形片材310自由旋转，使得当柱塞304旋转时可变形片材310不被阻碍或扭转。另外地或另选地，在一些实施例中，可在柱塞304与可变形片材310之间使用另外的层(例如，膜或塑料部件)，从而允许柱塞304旋转而不阻碍或扭转所述另外的层或可变形片材310。因此，微针108可在扭转操作期间保持旋转静止。
在施用装置300的使用或操作期间，当柱塞304和微针装置306处于它们各自的第一位置P1’、M1’时(参见图8)，外壳302的第一表面312可邻近患者的皮肤设置(或附着到患者皮肤)。可随后例如通过经由盖346和/或翅片370按压柱塞304来向下(例如，沿纵向DL’)下压柱塞304。柱塞304移动至外壳302中(即孔314中)，从而将柱塞304和微针装置306朝向它们各自的第二位置P2’、M2’移动。柱塞304可朝向皮肤移动(竖直)距离，直至达到如下的力：所述力足以使可变形片材310变形，且将柱塞304和微针装置306从它们各自的第一位置P1’、M1’朝它们各自的第二位置P2’、M2’移动，并同时使突出部364通过凹陷部366(参见图8A)。在突出部364已通过凹陷部366且柱塞304和微针装置306已移动足够的(竖直)距离之后，柱塞304和/或外壳302可相对于彼此(例如，经由翅片370)旋转或扭转至一定角位置，在所述角位置处，突出部364不再与外壳302中的凹陷部366对准，使得突出部364定位在外壳302的上壁340的下方，且柱塞304和微针装置306锁定在它们各自的第二位置P2’、M2’中(参见图9和9A)。可变形片材310朝向柱塞304和微针装置306的第一位置P1’、M1’偏置可有利于抵靠外壳302的上壁340来锁定突出部364。施用装置300可随后保持于致动状态下，且柱塞304和微针装置306锁定在它们各自的第二位置P2′、M2′中，直至所需的处理和/或递送时间已过去。在此时，整个施用装置300可从皮肤移除。
图10-11示出了根据本公开的另一个实施例的施用装置400。施用装置400包括外壳402、柱塞404、包括微针408的微针装置406和锁定机构436。柱塞404包括盖或罩446。施用装置400与图1-6的施用装置100基本上相同，不同的是图10-11的施用装置400不包括可变形片材；微针装置406联接到柱塞404(例如，联接到柱塞404的第一端426)；且外壳402由单个单一主体形成(尽管不需要如此)。
如图10-11所示，外壳402可包括限定形成于其中的孔442的上(环形)壁440，柱塞404可通过所述孔442而移动至形成于外壳402中的孔414中。柱塞404包括一个或多个保持特征结构432，包括第一(环形)凸缘或棘爪433，所述第一(环形)凸缘或棘爪被构造成与外壳402(例如，外壳402的上壁440)相互作用，以防止柱塞404从孔414不希望地移除。柱塞404还包括锁定机构436，所述锁定机构被构造成将柱塞404和微针装置406锁定在它们各自的第二位置P2”、M2”中(参见图11)。锁定机构436包括与外壳402(例如，外壳402的上壁440)相互作用的第二(环形)凸缘或棘爪438。
类似于施用装置100的锁定机构136，仅以举例的方式，锁定机构436包括柱塞404的元件和外壳402的元件，以及两者之间的相互作用或相互接合。
在不采用可变形片材的一些实施例中，外壳402(例如，外壳402的上壁440)与柱塞404(例如，柱塞404的外(圆周)表面)之间的过盈配合可被构造(例如，可更紧)成在将柱塞404和微针装置406从它们的第一位置P1”、M1”(参见图10)移动至它们的第二位置P2”、M2”时提供一定量的阻力和/或稳定性。即，可控制柱塞404的外表面与形成于外壳402的上壁440中的孔442的相对尺寸，以获得所需的过盈配合以及相对于孔442移动柱塞404并接合锁定机构436所需的力。
如上所述，在采用可变形片材(例如，图1-6的实施例的可变形片材110)的一些实施例中，可变形片材可有利于将活性剂施用至微针装置的微针(例如，在包装、运输、储存和/或使用之前)，因为可变形片材可提供朝向柱塞和微针装置的第一位置(例如，P1、M1)的偏置。此类偏置可有利于在将施用装置施用至患者皮肤之前使微针装置从其施用位置(例如，图4中以虚线显示的第三位置M3)返回至其第一位置M1。
尽管可变形片材可有利于将活性剂施用至微针装置，但图10-11的施用装置400也可被构造用于将活性剂施用至微针408。例如，在一些实施例中，可控制第一凸缘433与第二凸缘438之间在柱塞404上的竖直距离，以允许微针装置406定位成超过外壳402的第一皮肤接触表面412而不接合锁定机构436。另外，可控制柱塞404的外表面和孔442的相对尺寸，以允许柱塞404足够轻松地移动穿过孔442而有利于施用活性剂，而不会不利地接合锁定机构436。
如上所述，施用装置400的微针装置406和柱塞404联接在一起，使得柱塞404相对于外壳402的移动直接控制微针装置406的定位。仅以举例的方式，在图10-11中示出的实施例中，微针装置406一体形成于柱塞404的第一端426中。这样，施用装置400不包括阵列载体。然而，应当理解，其他结构是可能的。例如，在一些实施例中，微针装置406可直接联接到柱塞404(例如，柱塞404的第一端426)，或者微针装置406可经由一个或多个中间层(诸如阵列载体(类似于图1-6的载体124))间接联接到柱塞404。
在施用装置400的使用或操作期间，当柱塞404和微针装置406处于它们各自的第一位置P1”、M1”时，外壳402的第一表面412可邻近患者的皮肤定位(或附着到患者皮肤)。柱塞404可随后向下(例如，沿纵向DL”(参见图10))下压至外壳402中(即进入孔414中)，以将柱塞404和微针装置406朝向它们各自的第二位置P2”、M2”移动。当柱塞404已朝向皮肤移动足够的(竖直)距离，且力已达到足以克服外壳402(例如，由孔442限定的内表面443)与柱塞404的第二凸缘438之间的过盈配合(即接合锁定机构436)时，柱塞404和微针装置406可锁定在它们各自的第二位置P2”、M2”中(参见图11)。施用装置400可随后保持于致动状态下，且柱塞404和微针装置406锁定在它们各自的第二位置P2”、M2”中，直至所需的处理和/或递送时间已过去。在此时，整个施用装置400可从患者皮肤移除。
为了清楚显示本公开的施用装置的多种特征，图中所示的每个实施例作为单独的实施例示出。然而，应当理解，图中所示和本文所述的任何实施例中的元件和特征的任何组合可用于本公开的施用装置中。
如下实施例旨在示出本发明而非进行限制。
实施例
实施例1为一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置，所述施用装置包括：
微针装置；
外壳，所述外壳被构造成容纳所述微针装置的至少一部分并具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位；
未致动状态，在未致动状态下，所述微针装置位于所述外壳内，并且不延伸超过所述外壳的第一表面；
致动状态，在致动状态下，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；以及
锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述施用装置锁定在致动状态下。
实施例2为一种将微针装置施用至皮肤表面的方法，所述方法包括：
提供施用装置，所述施用装置包括
微针装置，
外壳，所述外壳被构造成容纳所述微针装置的至少一部分并具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，
未致动状态，在未致动状态下，所述微针装置位于所述外壳内，并且不延伸超过所述外壳的第一表面，和
致动状态，在致动状态下，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；
邻近皮肤表面定位所述施用装置的外壳的第一表面；
致动所述施用装置，以使所述施用装置改变成所述致动状态；以及
将所述施用装置锁定在所述致动状态下。
实施例3为一种包括实施例1的施用装置组件的皮肤处理装置。
实施例4为实施例1的施用装置或实施例2的方法，其中所述锁定机构被构造成将所述施用装置可逆地锁定在致动状态下。
实施例5为实施例1的施用装置，还包括致动器，所述致动器被构造成将所述施用装置从未致动状态改变成致动状态。
实施例6为实施例2的方法，其中所述施用装置还包括致动器，所述致动器被构造成将所述施用装置从未致动状态改变成致动状态。
实施例7为实施例6的施用装置或方法，其中所述致动器包括柱塞，所述柱塞构造成在第一位置与第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
第一位置，在第一位置中，所述微针装置位于所述外壳内，并相对于所述外壳的第一表面凹进，和
第二位置，在第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。
实施例8为实施例1、4、5和7中的任一者的施用装置或实施例2、6和7中的任一者的方法，其中所述外壳还包括延伸穿过所述第一表面的孔，所述施用装置还包括：
可变形片材，所述可变形片材定位成在所述外壳的孔上延伸，所述可变形片材具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧；
微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，和
柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处，所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置与第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
第一位置，在第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和
第二位置，在第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面。
实施例9为实施例8的施用装置或方法，其中所述锁定机构被构造成将所述微针装置锁定在第二位置中。
实施例10为实施例8或9的施用装置或方法，其中当所述柱塞移动至第二位置中时，所述锁定机构被启动。
实施例11为实施例8-10中任一者的方法，其中将所述施用装置锁定在致动状态下包括将所述微针装置锁定在第二位置中。
实施例12为实施例8-11中任一者的方法，其中将所述施用装置锁定在致动状态下包括将所述柱塞从第一位置移动至第二位置。
实施例13为实施例8-12中任一者的方法，其中致动所述施用装置以使所述施用装置改变成致动状态包括将所述柱塞和所述微针装置从第一位置移动至第二位置。
实施例14为实施例2、6、7和8-13中任一者的方法，其中在邻近皮肤表面定位所述施用装置的外壳的第一表面之后进行致动施用装置。
实施例15为一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置，所述施用装置包括：
外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔；
微针装置，所述微针装置包括朝向所述外壳的第一表面取向的微针的阵列；
柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于与所述微针装置相邻的外壳的孔中，所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置与第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
第一位置，在第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和
第二位置，在第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；以及
锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
实施例16为一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置，所述施用装置包括：
外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔；
可变形片材，所述可变形片材定位成在所述外壳的孔上延伸，与所述外壳的第一表面间隔一定距离，所述可变形片材具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧；
微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向；
柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处，所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置与第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
第一位置，在第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和
第二位置，在第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；以及
锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
实施例17为一种将微针装置施用至皮肤表面的方法，所述方法包括：
提供施用装置，所述施用装置包括
外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔，
微针装置，所述微针装置包括朝向所述外壳的第一表面取向的微针的微针阵列，和
柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于邻近所述微针阵列定位的外壳的孔中，所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置与第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
第一位置，在第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和
第二位置，在第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；
邻近皮肤表面定位所述外壳的第一表面；
将所述柱塞从所述第一位置移动至所述第二位置，以将所述微针装置从所述第一位置移动至所述第二位置；以及
将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
实施例18为一种将微针装置施用至皮肤表面的方法，所述方法包括：
提供施用装置，所述施用装置包括
外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔，
可变形片材，所述可变形片材定位成在所述外壳的孔上延伸，所述可变形片材具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧，
微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向，和
柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处，所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置与第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
第一位置，在第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和
第二位置，在第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；
邻近皮肤表面定位所述外壳的第一表面；
将所述柱塞从所述第一位置移动至所述第二位置；以及
将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
实施例19为实施例7、8、15和16中任一者的施用装置或实施例7、8、17和18中任一者的方法，其中所述柱塞和所述微针装置在第一位置和第二位置中联接在一起。
实施例20为实施例7或15的施用装置或实施例7或17的方法，其中所述柱塞和所述微针装置一体形成。
实施例21为实施例8、16和19中任一者的施用装置或实施例8、18和19中任一者的方法，其中所述外壳包括各自限定孔的一部分的第一部分和第二部分，并且其中所述可变形片材联接在所述第一部分与所述第二部分之间以在所述孔上延伸。
实施例22为实施例21的施用装置或方法，其中所述孔包括由所述外壳的第一部分限定的第一部分和由所述外壳的第二部分限定的第二部分，其中当所述柱塞在第一位置中时，所述柱塞位于所述孔的第一部分中，并且其中当柱塞在第二位置中时，所述柱塞的至少一部分位于所述孔的第二部分中。
实施例23为实施例22的施用装置或方法，其中当所述柱塞在第一位置中时，所述微针装置位于所述孔的第二部分中。
实施例24为实施例7、8、15、16和19-23中任一者的施用装置或实施例7、8和17-23中任一者的方法，其中使用手压在第一位置与第二位置之间移动所述柱塞。
实施例25为实施例7、8、15、16和19-24中任一者的施用装置或实施例7、8和17-24中任一者的方法，其中当所述柱塞在第二位置中时，所述微针装置的至少一部分被推入皮肤表面中。
实施例26为实施例7、8、15、16和19-25中任一者的施用装置或实施例7、8和17-25中任一者的方法，其中所述柱塞可进一步移动至位于第一位置与第二位置中间的第三位置。
实施例27为实施例7、8、15、16和19-26中任一者的施用装置或实施例7、8和17-26中任一者的方法，其中：
所述柱塞的第一位置为第一解锁位置，在所述第一解锁位置中，所述锁定机构未被启动，
所述柱塞的第二位置为第二锁定位置，在所述第二锁定位置中，当柱塞移动至第二锁定位置中时，所述锁定机构被启动的，并且
所述柱塞还可移动至位于第一位置与第二位置中间的第三解锁位置，在第三解锁位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面，但所述锁定机构未被启动。
实施例28为实施例27的施用装置或方法，其中当已克服阈值力时，所述锁定机构被启动，并且其中将所述柱塞移动至第三解锁位置所需的力不足以超过所述阈值力并启动锁定机构。
实施例29为实施例28的施用装置或方法，其中将所述柱塞移动至第二锁定位置所需的力足以启动所述锁定机构。
实施例30为实施例7、8、15、16和19-29中任一者的施用装置或方法或实施例7、8和17-29中任一者的方法，其中当所述柱塞移动至第二位置中时，所述锁定机构被启动。
实施例31为实施例8、16和19-30中任一者的施用装置或方法或实施例8和18-30中任一者的方法，其中所述可变形片材和所述外壳限定凹陷部，当所述柱塞在第一位置中时，所述微针装置位于所述凹陷部内。
实施例32为实施例31的施用装置或方法，其中所述外壳由各自限定所述孔的一部分的第一部分和第二部分形成，其中所述可变形片材联接在所述第一部分与所述第二部分之间以在所述孔上延伸，并且其中所述凹陷部由所述可变形片材和所述外壳的第二部分限定。
实施例33为实施例8、16和19-32中任一者的施用装置或方法或实施例8和18-32中任一者的方法，其中所述可变形片材具有第一状态和第二状态，其中当所述柱塞在第一位置中时，所述可变形片材处于第一状态下，并且其中当所述柱塞在第二位置中时，所述可变形片材处于第二状态下。
实施例34为实施例33的施用装置或方法，其中当所述可变形片材处于第一状态下时，所述微针装置设置于所述外壳内，并相对于所述外壳的第一表面凹进。
实施例35为实施例8、16和19-34中任一者的施用装置或方法或实施例8和18-34中任一者的方法，其中所述可变形片材由非织造聚氨酯形成。
实施例36为实施例17-35中任一者的方法，其中所述柱塞可进一步移动至第三位置，在所述第三位置处，所述微针装置定位在其第一位置和第二位置中间的第三位置处，所述方法还包括：
将所述柱塞移动至第三位置，以将所述微针装置移动至其第三位置；
当所述微针装置在第三位置中时，利用活性剂涂布所述微针装置的至少一部分；以及
将所述柱塞和所述微针装置从第三位置移动至经涂布的微针装置位于所述外壳内的位置处。
实施例37为一种用于利用活性剂涂布微针装置的方法，所述方法包括：
提供施用装置，所述施用装置包括
外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔，
可变形片材，所述可变形片材定位成在所述外壳的孔上延伸，所述可变形片材具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧，
微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向，
柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处，所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
第一位置，在第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，
第二位置，在第二位置中，所述微针装置延伸超过所述外壳的第一表面，并且锁定机构被启动以将所述柱塞和所述微针装置锁定在第二位置中，和
位于所述第一位置与所述第二位置中间的第三位置，在第三位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；
通过将所述柱塞和所述微针装置移动至所述第三位置来利用活性剂涂布所述微针装置的至少一部分；以及
将所述柱塞和所述微针装置从第三位置移动至经涂布的微针装置位于所述外壳内的位置处。
实施例38为实施例36或37的方法，还包括：
邻近皮肤表面定位所述外壳的第一表面；
将所述柱塞从第一位置移动至第二位置，以将经涂布的微针装置的至少一部分压入皮肤表面中；以及
将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
实施例39为一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置，所述施用装置包括：
外壳，所述外壳具有第一表面，所述第一表面被构造成朝向皮肤表面定位，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔；
可变形片材，所述可变形片材定位成在所述外壳的孔上延伸，使得所述可变形片材与所述外壳的第一表面间隔一定距离，所述可变形片材具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧，所述可变形片材具有第一状态和第二状态；
微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得当所述可变形片材处于第一状态下时，所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向，并位于所述外壳内，且相对于所述外壳的第一表面凹进；
柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收于外壳的孔中并邻近可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处，所述柱塞可相对于所述外壳在第一位置与第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
第一位置，在第一位置中，所述可变形片材处于其第一状态下，且所述微针装置位于所述外壳的孔内，并相对于所述外壳的第一表面凹进，和
第二位置，在第二位置中，所述可变形片材处于其第二状态下，且所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；以及
锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述微针装置锁定在所述第二位置中。
实施例40为实施例1、4、5、7-10、15-16、19-35和39中任一者的施用装置或实施例2、6、7-14和17-39中的任一者的方法，其中当已克服阈值力时，所述锁定机构从未启动状态改变成启动状态。
实施例41为实施例1、4、5、7-10、15-16、19-35和39-40中任一者的施用装置或实施例2、6、7-14和17-40中任一者的方法，其中所述锁定机构包括如下中的任一者：按扣配合型接合、棘爪、转锁，或它们的组合。
实施例42为实施例1、4、5、7-10、15-16、19-35和39-41中任一者的施用装置或实施例2、6、7-14和17-41中任一者的方法，其中所述锁定机构为不可逆的。
实施例43为实施例1、4、5、7-10、15-16、19-35和39-42中任一者的施用装置或实施例2、6、7-14和17-42中任一者的方法，其中所述外壳的第一表面包括皮肤接触粘合剂。
实施例44为实施例1、4、5、7-10、15-16、19-35和38-43中任一者的施用装置或实施例2、6、7-14和17-43中任一者的方法，其中所述微针装置包括实心微针。
如下工作实例旨为本发明的示例而非进行限制。
实例
图1-6中所示且在如上描述的设计的施用装置在实例中使用。使用机械加工过程由白缩醛树脂(特拉华州威明顿的杜邦公司(DuPont Corporation，Wilmington，DE))制得施用装置的柱塞和外壳部件。外部外壳尺寸为约37.4mm(直径)×约6.5mm(总高度)。用于柱塞的在外壳上壁中的孔的直径为约15.9mm。孔周围的外壳的第一上部的上壁为约0.40mm厚。
柱塞作为单一件制得。柱塞上的第一(下)凸缘和第二(上)凸缘分隔约3.98mm(如由一个凸缘的底表面至另一凸缘的底表面测量)的距离。每个凸缘的外径测量约16.1mm。位于柱塞的上部的第二凸缘为约0.79mm厚，并在其底部边缘(面向外壳的第二(下)部分的基部的凸缘的底部边缘)处具有约0.13mm×45度的倒角。位于柱塞的下部的第一凸缘为约0.41mm厚，并在其底部边缘处具有约0.13mm×45度倒角。在致动之后，微针阵列的基部的最终静止(锁定)位置(即微针从所述位置延伸)延伸超过下外壳的基部(或第一表面)达约2.16mm的距离。
可变形片材的直径为约37.4mm，并由CoTran 9700(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN))构造，标称厚度为0.23mm的熔喷聚氨酯非织造物。使用3M双涂层医用胶带1513(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN))的连续涂布将可变形片材附接到外壳的第一和第二部分(即夹在其间)。也使用3M双涂层医用胶带1513(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN))将微针阵列附接到可变形片材。
微针刺入深度研究
进行研究以确定当阵列的微针在体内施用至约克夏(Yorkshire)杂交家猪(明尼苏达州吉本的Midwest Research Swine(Midwest Research Swine，Gibbon，Minnesota))的皮肤表面时，阵列的微针的刺入深度(DOP)。使用Vectra MT1300液晶聚合物(LCP)(肯塔基州佛罗伦萨的泰科纳工程聚合物公司(Ticona Engineering Polymers，Florence，Kentucky))将每个阵列模制成1.3cm2的方形，并在15行×15列的图案中具有四边锥体形的微针。每根微针具有约680微米的高度，纵横比为3∶1。单独的微针之间的间距为约500微米(如从尖端至尖端测量)。
利用三步骤过程来涂布微针。首先两个步骤涉及将底漆涂料施用至微针，第三步骤涉及将罗丹明B的薄涂层施用至微针。在步骤1中，阵列由35μL溶液覆膜，所述溶液包含0.5mg/mL聚乙烯醇(80％水解)(密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich，Inc.，St.Louis，MO))和35μg/mL的在90％(w/v)乙醇中的80(西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich))。然后在35℃下干燥经涂布的阵列20分钟。在步骤2中，来自步骤1的阵列由35μL的33.3mg/mL硫酸铝钾的水性溶液(新泽西州利文斯顿的彭塔制造公司(Penta Manufacturing，Livingston，NJ))覆膜。然后在35℃下干燥经涂布的阵列30分钟。在步骤3中，来自步骤2的涂底漆的阵列由40μL的0.08％(w/v)罗丹明B水性溶液(西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich))覆膜。在35℃下干燥经涂布的阵列30分钟。所述三步骤过程提供了其中微针被罗丹明B的薄的不透明涂层完全覆盖的阵列。
将动物上的施用部位剃毛。用异氟烷气体将动物麻醉，并在整个实验期间使其维持在麻醉状态下。
使用双面压敏带将完全组装的施用装置施用至猪皮肤。使用型DFS-050测力计(佛罗里达州拉哥的AMTEK公司(AMTEK，Inc.，Largo，FL))的轴提供对施用装置的柱塞的施加力。一旦施用装置锁定在适当位置(即柱塞和微针装置在它们的第二锁定位置中，其中锁定机构接合)，则移去施加的力，使施用装置保持在皮肤上另外15分钟。将阵列(n＝4)施用至上部和下部大腿区域。
从动物移除施用装置。通过测量从微针尖端至在施加至皮肤中后从微针擦拭或溶解的罗丹明B涂层的位置，间接确定进入猪皮肤中的刺入深度(DOP)。使用放大率为100X的Nikon LV-100显微镜(纽约州梅尔维尔市的Nikon Instruments公司)和Plus数字图像分析软件(马里兰州贝塞斯达市的Media Cybernetics公司)进行测量。通过从每个阵列取66根微针子集的样品来确定平均DOP。将每种阵列图案分成四个象限，从每个象限中取样相对相等数目根微针。结果示于表1和表2中。
表1：施用至大腿下部区域的DOP
施加力 67-89N
平均DOP(n＝4) 106微米
标准偏差 27微米
％RSD 25
表2：施用至大腿上部区域的DOP
施加力 62-80N
平均DOP(n＝4) 149微米
标准偏差 21微米
％RSD 14
上面描述并在附图示出的实施例仅以举例的方式呈现，并不意在作为对本发明构思和原理的限制。这样，本领域的普通技术人员应当理解，可以在不脱离本发明实质和范围的情况下，各部件及其构型和布置的各种改变是可能的。
本文中引用的所有参考文献和专利公开均明确地在此通过引用方式全文并入本发明。
以下权利要求书描述了本发明的各种特征和方面。

Claims (10)

1.一种用于将微针装置施用至皮肤表面的施用装置，所述施用装置包括：
外壳，所述外壳具有被构造成朝向所述皮肤表面定位的第一表面，所述外壳包括延伸穿过所述第一表面的孔；
可变形片材，所述可变形片材被定位成在所述外壳的孔上延伸并与所述外壳的第一表面间隔距离，所述可变形片材具有朝向所述外壳的第一表面取向的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧；
微针装置，所述微针装置联接到所述可变形片材的第一侧，使得所述微针装置朝向所述外壳的第一表面取向；
柱塞，所述柱塞的尺寸设定成被至少部分地接收在所述外壳的孔中并邻近所述可变形片材的第二侧，并且与所述微针装置相背对而定位在所述可变形片材处，所述柱塞能够相对于所述外壳在所述柱塞的第一位置与所述柱塞的第二位置之间移动，从而分别在如下位置之间移动所述微针装置：
所述微针装置的第一位置，在所述微针装置的第一位置中，所述微针装置相对于所述外壳的第一表面凹进，和
所述微针装置的第二位置，在所述微针装置的第二位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面；以及
锁定机构，所述锁定机构被构造成将所述微针装置锁定在所述第二位置中，
其中：
所述柱塞的第一位置为第一解锁位置，在所述第一解锁位置中，所述锁定机构未被启动，
所述柱塞的第二位置为第二锁定位置，在所述第二锁定位置中，当所述柱塞移动至所述第二锁定位置中时，所述锁定机构被启动，并且
所述柱塞还能够移动至位于所述柱塞的第一位置与所述柱塞的第二位置中间的第三解锁位置，在所述第三解锁位置中，所述微针装置的至少一部分延伸超过所述外壳的第一表面，但所述锁定机构未被启动，并且
其中当已克服阈值力时，所述锁定机构被启动，并且其中将所述柱塞移动至所述第三解锁位置所需的力不足以超过所述阈值力并启动所述锁定机构。
2.根据权利要求1所述的施用装置，其中所述柱塞和所述微针装置在所述第一位置和所述第二位置中联接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的施用装置，其中所述外壳包括各自限定所述孔的一部分的第一部分和第二部分，并且其中所述可变形片材联接在所述第一部分与所述第二部分之间以在所述孔上延伸。
4.根据权利要求3所述的施用装置，其中所述孔包括由所述外壳的第一部分限定的第一部分和由所述外壳的第二部分限定的第二部分，其中当所述柱塞在所述柱塞的第一位置中时，所述柱塞位于所述孔的第一部分中，并且其中当柱塞在所述柱塞的第二位置中时，所述柱塞的至少一部分位于所述孔的第二部分中。
5.根据权利要求1或2所述的施用装置，其中利用手动压力使所述柱塞在所述柱塞的第一位置与所述柱塞的第二位置之间移动。
6.根据权利要求1或2所述的施用装置，其中所述可变形片材具有第一状态和第二状态，其中当所述柱塞在所述第一位置中时，所述可变形片材处于所述第一状态下，并且其中当所述柱塞在所述第二位置中时，所述可变形片材处于所述第二状态下。
7.根据权利要求1或2所述的施用装置，其中所述可变形片材由非织造聚氨酯形成。
8.根据权利要求1或2所述的施用装置，其中所述锁定机构被构造成将所述施用装置可逆地锁定在致动状态下。
9.根据权利要求1或2所述的施用装置，其中所述锁定机构包括以下中的至少一者：按扣配合型接合、棘爪、扭锁，或它们的组合。
10.根据权利要求1或2所述的施用装置，其中所述微针装置包括实心微针。
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