CN104870049A - 粘合剂组件和包括该粘合剂组件的微针注入设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了粘合剂组件和包括所述粘合剂组件的微针注入设备。设备(100)能够包括外壳(102)，所述外壳具有基部和形成于基部中的开口(115)；和施用装置，所述施用装置包括微针阵列(104)，所述微针阵列包括第一主表面(111)和微针(105)。所述施用装置能够在第一位置和第二位置之间运动，在所述第二位置中，所述微针阵列的至少一部分延伸穿过所述基部中的开口。所述设备还能够包括粘合剂组件(118)，所述粘合剂组件能够附着到所述外壳的基部。所述粘合剂组件能够包括延伸部(125)，所述延伸部至少部分地延伸到由所述开口限定的所述区域中，使得当所述施用装置处于所述第二位置时，所述微针阵列的第一主表面的至少一部分与所述粘合剂组件的延伸部接触。

Description

粘合剂组件和包括该粘合剂组件的微针注入设备
技术领域
本公开一般涉及包括一个或多个层的粘合剂组件或系统，以及包括此类粘合剂组件的微针注入设备。
背景技术
透皮和局部药物递送可用于治疗剂处理，但可利用这些途径有效递送的分子的数量可受限于皮肤的阻隔性。通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，以便增加诸如角质层之类的最外层的渗透性或孔隙率，由此来增强穿过或进入这些层的药物递送。角质层为由类脂区域分开的致密的角质化细胞残余物的复合结构。角质层由角质形成细胞形成，所述角质形成细胞包括失去其细胞核并且变成角质细胞的大多数表皮细胞。这些死细胞构成角质层，所述角质层具有仅约10-30微米的厚度并且保护身体以免经受外源物质的侵入以及内源液体和溶解分子的向外迁移。各种皮肤处理方法包括使用微针、激光消融、RF消融、热消融、透皮吸收超声波、离子电渗疗法、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他物质通过皮肤和其他表面的递送来使用。通常将所述装置压贴皮肤以试图刺穿角质层，使得治疗剂和其他物质能够顺序地或同时地穿过该层进入下面的组织。这些装置的微针在接触角质层时将其刺穿，从而形成用作通道的多个微观狭缝，活性组分的分子可以通过所述通道被递送到身体中。为了递送活性组分，微针装置可具有贮存器，以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，微针可以为中空的，以提供直接地从贮存器穿过微针的液体流动路径，使得能够穿过皮肤递送治疗物质。在另选的构造中，可以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，所述施用装置能够被使用若干次或用作单次使用装置。微针阵列通常仅使用一次，用后即弃。
发明内容
本发明人发现与施加微针有关的问题，包括：将针有效地且一致地插入到皮肤中达期望深度的能力、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。
本公开一般涉及与透皮微针注入设备一起使用的粘合组件或系统，所述透皮微针注入设备用于处理皮肤、将活性剂递送到皮肤、和/或从皮肤抽出液体。本公开的粘合剂组件提供了微针注入设备的改善的皮肤粘附力，这可保持微针与皮肤的正确接触(并且到达期望的深度)并且可最小化液体递送和/或抽出期间液体到皮肤表面上的渗漏。
本公开的一些方面提供了微针注入设备。所述设备可包括外壳，所述外壳具有基部和形成于基部中的开口，所述开口限定区域。所述设备还可包括施用装置，所述施用装置包括微针阵列，所述微针阵列包括第一主表面和从第一主表面突出的多个微针。施用装置可在(i)第一位置和(ii)第二位置之间运动，在所述第一位置中，微针阵列凹进外壳内使得微针阵列不延伸超出外壳的基部，在所述第二位置中，微针阵列的至少一部分延伸穿过基部中的开口并超出外壳的基部。所述设备还可包括附着到外壳的基部的粘合剂组件，所述粘合剂组件包括至少部分地延伸到由开口限定的区域中的延伸部，使得当施用装置处于第二位置时，微针阵列的第一主表面的至少一部分与粘合剂组件的延伸部接触。
短语“注入设备”是指能够在一定期间内递送或抽出流体的一体化装置，并且并不限于仅旨在用于输注的装置。因此，注入设备可用于例如将流体注入真皮中或者将流体从组织抽出。
术语“经皮”及其变型形式通常用于指穿过皮肤的任何部分的活性成分的任何递送类型。即，经皮可通常包括系统性递送(即，活性成分穿过或基本上透过真皮进行传送，使得活性成分被递送到血液中)和真皮内递送(即，活性成分部分地透过真皮(例如穿过皮肤的外层(角质层))进行传送，其中活性成分被递送到皮肤中，例如以用于治疗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穿过皮肤的至少一部分(而不必穿过皮肤的所有层)进行传送的活性成分的递送，而不仅仅是局部地施用到皮肤的外层上。
短语“中空微针”是指被设计用于刺穿角质层以有利于透过皮肤递送药物的特定微观结构。以举例的方式，微针可包括能够刺穿角质层并将液体药物制剂递送到角质层下面的皮肤或组织层的针或针状结构、以及其他结构。
在本公开的施用装置的讨论中，术语“向下”及其变型形式有时用于描述微针被压入皮肤中的方向，并且“向上”描述相反的方向。然而，本领域的技术人员将会理解，施用装置可用于将微针相对于地球重力的方向成角度地或者甚至沿与地球重力方向相反的方向压入皮肤中，并且这些术语仅用于简单地和清晰地描述相对方向。
通过考虑具体实施方式和附图，本发明的其他特征结构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微针注入设备的透视图，所述微针注入设备包括根据本公开的一个实施例的粘合剂组件。
图2为图1的设备的分解透视图，示出了微针注入设备还包括根据本公开的一个实施例的微针施用装置。
图3为图1和图2的设备的底部平面图。
图3A为图1-3的粘合剂组件的分解透视图，所述粘合剂组件包括粘合剂层。
图3B为图1-3和3A的粘合剂组件的顶部平面图。
图3C为图1-3和3A-3B的微针注入设备沿图3的线3C-3C截取的示意性剖视图。
图4为处于待发状态的图1-3的设备的端部正视图。
图5为图2的微针施用装置的顶部平面图。
图6为图5的微针施用装置的底部平面图，示出了中空微针阵列。
图7为图5和图6的微针施用装置的端部正视图，示出了中空微针阵列。
图8为类似于图1的图1-7的微针注入设备的透视图，其中致动器被移除。
图9为示出处于待发但非操作状态的图1-8的微针注入设备的纵向剖视图。
图10为示出处于操作状态的图1-9的微针注入设备的纵向剖视图。
图11为图5-7的微针施用装置的侧正视图。
图12为图1-11的微针注入设备的一部分的放大示意图，示出了药筒与微针施用装置的流体连通。
图13A为图1-12的微针注入设备的横截面的局部视图，所述设备被示为处于待发状态。
图13B为图1-13A的微针注入设备的横截面的局部视图，示出了穿透皮肤的中空微针。
图13C为图1-13B的微针注入设备的横截面的局部视图，示出了流体从药筒到微针施用装置的转移。
图14为根据本公开的另一个实施例的微针注入设备的局部分解透视图，所述微针注入设备包括另选的致动器(即，包括下压按钮)和另选的弹簧释放机构(即，采用销)。
图15为图14的微针注入设备的局部侧面剖视图。
图16为根据本公开的另一个实施例的粘合剂层的顶部平面图。
图17为根据本公开的另一个实施例的粘合剂层的顶部平面图。
图18为根据本公开的另一个实施例的粘合剂层的顶部平面图。
图19为根据本公开的另一个实施例的粘合剂层的顶部平面图。
图20为根据本公开的另一个实施例的粘合剂层的顶部平面图。
图21为根据本公开的另一个实施例的粘合剂层的顶部平面图。
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构造和布置细节。本发明可以具有其他实施例，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”以及它们的变化形式意在涵盖其后所列举的项目及其等同项目以及附加项目。除非另外指明或限定，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”、和“联接”以及它们的变型形式被广义地使用，并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和联接。应当理解，可以采用其他实施例，并且可以进行结构改变或逻辑改变，而不脱离本发明范围。此外，诸如“前”、“后”、“顶部”、“底部”之类的术语仅用于描述元件彼此的关系，而决不用来描述装置的具体取向，也不用来指示或暗示装置的必要或需要的取向，或用来规定本文所述发明在使用过程中的操作、安装、显示或设置方式。
本公开一般涉及与透皮(例如，真皮内)微针注入器或注入设备一起使用的粘合组件或系统，所述微针注入器或注入设备包括微针阵列，所述微针阵列被施加至皮肤(或生物隔膜)以处理皮肤(即，在皮肤中产生小孔穴或穿孔或微孔)并且/或者将活性剂递送到皮肤(或从皮肤抽出流体)。本公开的粘合剂组件通过在微针插入期间释放趋于破裂注入设备的粘合剂下面的皮肤表层的力而提供微针注入设备对皮肤的改善的皮肤粘附力。本公开的粘合剂组件还能够在高压流体递送期间将微针保持在真皮中，从而防止医学流体渗漏到皮肤表面上。
本发明的粘合组件可提供围绕微针阵列的粘合剂(例如，环形形状)和从粘合剂环朝微针阵列延伸的一个或多个粘合剂延伸部(或“指状物”)，从而可有助于将微针阵列附着到皮肤。粘合剂延伸部可在两侧具有压敏粘合剂。当致动阵列时，阵列可碰撞并且附着到粘合剂延伸部，并且抵靠皮肤推压粘合剂延伸部，由此促进阵列对皮肤的粘合。延伸部可包括可从微针阵列的中心向外(例如，径向地)取向的一个或多个狭槽(或狭缝或通气孔或凹口等)，从而将延伸部分隔成多个延伸部并且允许空气在微针插入期间逸出。本公开的粘合剂组件还可包括柔顺(例如，吸振)层，所述柔顺(例如，吸振)层可在微针插入期间和佩戴或处理周期期间例如通过在皮肤弯曲或扭曲时最大化粘合剂的剥离角度来改善皮肤粘合。
如本文所用，术语“环形”或其派生词可以指具有外边缘和内边缘的结构，使得内边缘限定开口。例如，环形盖可以具有圆环形或圆形形状(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，本公开的“环形”不必是对称的，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。
不受理论的束缚，下文大体描述了与一些现有微针注入设备有关的潜在性问题以及本公开的粘合剂组件可如何解决或至少部分地克服这些问题的理论。
微针注入设备通常用于将流体从注入器贮存器转移到身体内的部位。注入器渗漏可定义为预期注入到身体部位但未施用到期望注入部位的流体。微针注入设备并且尤其真皮内注入器通常被设计成将流体递送到真皮内空间。在此类微针注入器的使用期间，渗漏通常出现在皮肤表面上。在注入器附着到皮肤之后，可致动装置(释放插入弹簧)，这可向下推动微针阵列，由此导致微针插入皮肤中。然后可释放流体贮存器或药筒，从而导致刺穿药筒上的隔膜(形成从流体贮存器到真皮的流体路径)并且还对药筒中的流体加压。当流体被加压时，流体可经由皮肤-微针界面渗漏到皮肤表面上。
由于皮肤的弹性、可变形特性，为了将微针插入皮肤中并且为了避免皮肤隆起，通常将微针高速(例如，介于5和14m/s之间)插入皮肤中。在微针插入期间，向下推动微针阵列基部(例如，通过插入弹簧，如下文更详细所述)。在向下状态时，微针阵列基部(例如，微针阵列的“第一主表面”)突出经过注入器基部例如至少约1.2mm。微针阵列的第一主表面突出经过注入器基部可有助于在流体注入期间保持皮肤紧贴微针。
在一些现有的微针注入设备中，用于将注入器基部联接到皮肤的粘合剂包括围绕基部中的开口(微针施用装置在被致动时从中突出)的环形粘合剂。当微针高速接触皮肤时，通常产生径向冲击波，其可通过任意方式破裂粘合剂下面的皮肤或其最顶层(即，角质层)。在插入期间，粘合剂下面的角质层的30％至70％可破裂，这取决于插入速度、皮肤的穹顶高度、粘合剂与阵列的接近程度、以及阵列超出注入器基部的突起距离。
角质层为表皮的最外层，所述最外层由死细胞(角质细胞)组成。角质细胞形成于表皮的基层中，并且需要约14天将该层移动到皮肤表面，其在皮肤表面处剥落(称为脱落)。角化粒(改性的桥粒)有利于通过连接该表皮层内的相邻细胞来促进细胞粘合。这些复合物通过蛋白酶进行降解，从而最终允许细胞在表面处脱落。
皮肤表面附近的角化粒为最弱的，从而允许角质层剥落，由此露出下面的新角质层。当将压敏粘合剂放置在皮肤上时，其附着到表面角质细胞，所述表面角质细胞也具有最弱的角化粒。当微针阵列在插入期间冲击皮肤时，径向冲击波可撕裂与围绕施用装置基部中的开口的粘合剂接触的角质层的顶层。
在高插入速度(例如，约8m/s)下，压敏粘合剂可充当固体。因此，当剥离力高速施加到粘合剂-皮肤界面上时，粘合剂通常不从皮肤脱粘。相反，角质细胞保持附着到粘合剂并且角质层破裂或撕裂。一旦撕裂，角化粒就不重新附接，即使它们彼此非常接近；并且粘合失效。微针-皮肤界面处的渗漏可由于微针插入皮肤中仅约500微米的深度而发生。在高压(～140千帕(kPa)、或20psi)下的流体递送期间，流体可在皮肤表面下大约300微米离开针。真皮中的流体压力可推压皮肤远离微针。如果微针附近的粘合微弱，则皮肤可推离微针并且流体可渗漏到皮肤表面上。此潜在性问题可在使用多个微针时而加重。
解决此角质层破裂问题的一种方法是提供本公开的粘合剂组件，所述粘合剂组件可与微针同时并且以相同的速度碰撞皮肤。
本发明人已发现，一些现有的微针注入器在低插入速度下出现渗漏，因为微针未足够深地插入皮肤中。然而，在较高插入速度下，注入成功(即，无渗漏)还由可称为“弹簧床效应”、“台球效应”以及降低的皮肤粘合性而降低。当微针在针插入期间拉伸皮肤时，可发生弹簧床效应。当微针注入器(例如，其基部)压贴皮肤时，微针阵列下面的皮肤可隆起到腔中并且提供在插入期间与微针阵列相互作用的弹簧床状隔膜。在插入期间，微针的一些动能可暂时转移到皮肤；并且当阵列减慢到某一速度时，皮肤将一些能量返回到微针阵列，这类似于人在弹簧床上跳动。当微针阵列到达其行程终点并且碰撞注入器基部(例如，从注入器的内部)时，可发生台球效应。在微针插入皮肤中之后，插入弹簧继续向下推动阵列，直到其到达注入器基部，此时微针施用装置的至少一部分(例如，其基部和/或阵列的第一主表面)接触注入器基部。在高插入速度下，微针施用装置可接触注入器基部并且从注入器基部弹开，由此向下推动注入器基部并且向上推动阵列。然而，皮肤具有向下动量，并且可在这种情况发生(即，“皮肤惯性”效应)时从微针滑脱。此外，在高插入速度下，微针阵列可以较高的力碰撞皮肤，使得该力将皮肤从将注入器基部附着到皮肤的粘合剂撕裂。
本公开的粘合剂组件或系统、以及包括此类粘合剂组件的微针注入设备可通过以下方式中的至少一种来改善皮肤粘合并且可在微针插入期间(和/或之后)抑制皮肤破裂和撕裂，并且因此改善透皮(例如，真皮内)注入成功：(i)在皮肤插入期间使微针缓慢减速；(ii)允许空气在微针插入期间从微针阵列与皮肤之间排出；(iii)当微针阵列突起距离大于零时提供良好的粘合；(iv)最大化微针刺穿皮肤深度；(v)最小化弹簧床效应；(vi)最小化台球效应；(vii)最小化皮肤惯性效应；以及(viii)通过在皮肤弯曲时最大化粘合剂剥离角度来最小化佩戴周期期间的注入器从皮肤的剥离。
具体地讲，本公开的粘合剂组件可实现以下目标中的一者或多者：(1)消除角质层破裂和撕裂，(2)将微针阵列粘附皮肤，以及(3)通过响应皮肤移动改变剥离角度来提升注入器基部在微针阵列的周边对皮肤的粘附力。
本说明的设备包括如下实施例，其可通过单次致动来启动，以通过微针阵列(例如中空微针阵列)自动和可靠地穿透患者皮肤，然后以确保持续摄取的控制方式从贮存器(例如即用型药筒)向皮肤自动释放和分配储存流体。有利地是，针对各个患者的多种流体和剂量的定制化和有效递送可通过相对无创伤的方式来实现，同时最小化设备周围的流体渗漏到皮肤表面上，取而代之的是将流体有效地递送到皮肤中。
图1-13C示出了根据本公开的一个实施例的微针注入设备(其也可称为“受控流体释放设备”)100。微针注入设备100包括外壳102；微针施用装置(或者为了简单起见仅称“施用装置”)103，所述微针施用装置包括微针阵列104，所述微针阵列包括一个或多个中空微针105从其向下突出的基部或第一主表面111；以及流体储存和递送系统106，所述流体储存和递送系统包括贮存器107(在一些实施例中，可为药筒)。如下所述，在一些实施例中，微针阵列104可包括微针施用装置板163，并且在一些实施例中，第一主表面111可至少部分地由微针施用装置板163限定或提供。
在一些实施例中，微针注入设备100可允许贮存器107由制造商、装配人员、或使用者来安装。此外，微针注入设备100可允许更换贮存器107和中空微针105，由此允许再利用。另外，相比于具有与其成一体的固定或专用药物贮存器的微针装置，此贮存器可更易于清洁、消毒、填充和再填充。
在输注/注入流体108期间，微针注入设备100可适于由患者“佩戴”(参见例如图9、10&13A-13C)。在这些示例性实施例中，可将微针注入设备100直接施加至患者皮肤(参见例如图12)，以适于来回移动，同时将中空微针105保持在适当的穿透深度。
可使用可配制在流体中并经由皮下注入递送的任何物质，包括任何药剂、营养剂、药用化妆品、诊断剂和治疗试剂(为了方便，在本文统称为“药物”)。可与本发明一起使用的药物的实例包括但不限于ACTH(例如促肾上腺皮质激素注入液)、促黄体生成激素释放激素(例如盐酸戈那瑞林)、生长激素释放激素(例如醋酸舍莫瑞林)、胆囊收缩素(辛卡利特(Sincalide))、甲状旁腺激素及其片段(例如醋酸立特帕肽)、甲状腺释放激素及其类似物(例如普罗瑞林(protirelin)、促胰液素等、α-1抗胰蛋白酶、抗血管生成剂、反义药物(Antisense)、布托啡诺(butorphanol)、降钙素和类似物、阿糖苷酶(Ceredase)、COX-II抑制剂、皮肤制剂、双氢麦角胺、多巴胺激动剂和拮抗剂、脑啡肽和其他阿片样肽、表皮生长因子、促红细胞生成素和类似物、促滤泡激素、G-CSF、高血糖素、GM-CSF、格拉司琼(granisetron)、生长激素和类似物(包括生长激素释放激素)、生长激素拮抗剂、水蛭素和水蛭素类似物(诸如水蛭肽)、IgE抑制剂、胰岛素、胰岛素调理素和类似物、胰岛素样生长因子、干扰素、白介素、促黄体激素、黄体生成素释放激素和类似物、肝素、低分子量肝素和其他天然、改性或合成粘多糖、M-CSF、甲氧氯普胺、咪达唑仑(Midazolam)、单克隆抗体、聚乙二醇化抗体、聚乙二醇化蛋白质或用亲水性或疏水性聚合物或其他官能团改性的任何蛋白质、融合蛋白、单链抗体片段或其与结合的蛋白质、大分子或其另外的官能团的任何组合、麻药性止痛剂、尼古丁、非胆固醇抗炎剂、低聚糖、昂丹司琼、甲状旁腺素和类似物、甲状旁腺素拮抗剂、前列腺素拮抗剂、前列腺素、重组可溶性受体、东莨菪碱、血清素激动剂和拮抗剂、西地那非、特布他林、溶栓剂、组织纤维蛋白溶酶原激活剂、TNF-和TNF-拮抗剂、具有或不具有载体/佐剂的疫苗(包括与上瘾、关节炎、霍乱、可卡因成瘾、白喉、破伤风、HIB、莱姆病、脑膜炎球菌、麻疹、腮腺炎、风疹、水痘、黄热病、呼吸道合胞病毒、蜱传日本脑炎、肺炎球菌、链球菌、伤寒、流感、肝炎(包括A、B、C和E型肝炎)、中耳炎、狂犬病、脊髓灰质炎、HIV、副流感病毒、轮状病毒、爱泼斯坦-巴尔病毒、CMV、衣原体、非分型嗜血杆菌、卡他莫拉氏菌、人乳头状瘤病毒、肺结核(包括BCG)、淋病、哮喘、动脉粥样硬化疟疾、肠埃希氏菌、阿尔茨海默氏症、幽门菌、沙门氏菌、糖尿病、肿瘤、单纯疱疹、人乳头状瘤结合使用的预防用和治疗用抗原(包括但不限于亚单位蛋白、肽和多糖、多糖结合物、类毒素、基因疫苗、减毒活疫苗、重配柱疫苗、灭活疫苗、完整细胞、病毒、细菌携带者))和类似其他物质(包括主要治疗用药中的全部，例如普通感冒药、抗上瘾剂、抗变态反应药、止吐药、抗肥胖药、抗骨质疏松药、抗感染药、镇痛药、麻醉剂、减食欲药、抗关节炎药、平喘药、抗惊厥药、抗抑郁药、抗糖尿病药、抗阻胺药、消炎药、抗偏头痛药、防晕车药、止恶心药、抗肿瘤药、抗帕金森综合征药、止痒药、抗精神病药、解热药、抗胆碱药、苯并二氮卓类拮抗药、包括全身、冠状、周围和大脑的血管扩药、刺激骨形成药、中枢神经系统刺激药、激素药、安眠药、免疫抑制药、肌肉松弛药、抗副交感神经药、拟副交感神经药、前列腺素、蛋白质、肽、多肽和其他大分子、精神兴奋药、镇静药、和性功能减退和安神剂)。本说明设想出，甚至可利用气态流体。
外壳102可为独立成套的并且可紧凑地构造，从而得到相对薄的外形和小的占有面积，以易于使用且使患者舒适(除了其他因素)。如图1和图2所示，外壳102可包括下部外壳部分109和提供盖子的配对上部外壳部分110。下部外壳部分109和上部外壳部分110可使用多种联接装置联接在一起，包括但不限于以下中的一种或多种：磁体、钩环扣件、粘合剂(或粘合剂条带、粘合剂标签等等)、胶粘剂、热密封、焊接(例如，声波(例如，超声)焊接)、任何热粘结技术(例如，将热和/或压力施加至待联接的部件中的一者或两者)、其他合适的联接装置、或它们的组合。例如，下部外壳部分109和上部外壳部分110可通过允许蛤壳状下部外壳部分109和上部外壳部分110枢转的铰链(未示出)来连接在一起。外壳102可由适用于递送上述类型的流体的合适的轻质材料制成。外壳102的材料可包括但不限于塑料、金属、复合材料以及它们的组合。下部外壳部分109可包括可大致为平面的基部114(参见图2)，所述基部中限定开口115，以用于允许通过第一储能装置134来移动中空微针105。基部114限定较大和大致平坦的表面，即第一主表面116(图2)。在一些实施例中，基部114完全可以佩戴时舒适的方式来支撑微针注入设备100。
粘合剂组件118可接合到基部114的第一主表面116的全部或部分。粘合剂组件118(参见例如图2)可在使用之前由隔离衬件或隔离层(未示出)覆盖，并且可在将设备100施加到患者之前移除隔离层。合适的隔离衬件的实例在下文有所描述。粘合剂组件118被示为大致共延到基部114的第一主表面116。本例示实施例还设想出粘合剂组件118可被定位成紧邻基部114中的开口115。如图所示，粘合剂组件118可包括一个或多个任选的释放突片127，所述释放突片可有利于在处理或佩戴周期已结束时从皮肤表面移除粘合剂组件118。
释放突片127可由不同于粘合剂组件118的其余部分的材料形成，并且可在独立于粘合剂组件118的其余部分的过程中和/或通过不同的方法形成。即，甚至在使用释放突片127的实施例中，释放突片127不必包括全部与粘合剂组件118的其余部分相同的层。例如，在其中第一层113和第二层117两者均用于粘合剂组件118的一些实施例中，隔离衬件127可仅包括可由或不由第一层113或第二层117中的一者提供(或者与它们相同)的一层。此外，由于释放突片127主要用于有利于设备100的移除，因此释放突片127(如果使用)不必包括任何粘合剂。然而，在一些实施例中，释放突片127可包括粘合剂。在一些实施例中，不使用释放突片127，在一些实施例中，使用一个释放突片127，在一些实施例中，使用两个释放突片127(如仅以举例的方式示出)等等。
许多合适的压敏粘合剂可用于粘合剂组件118中，诸如但不限于聚丙烯酸酯、聚异丁烯、聚硅氧烷中的一者或多者，或它们的组合。
如图2所示，粘合剂组件118可包括沿外壳102的基部114布置并且被定位成附着到基部114的第一主表面116的一个或多个独立的节段160或部分。两个独立的节段160仅以举例的方式被示为包括主要或头部部分160a和第二部分160b，所述主要或头部部分被构造成定位成与包括微针施用装置103的微针注入设备100的头部相邻，并且所述第二部分160b被构造成定位在包括贮存器107的微针注入设备100的部分的下方。然而，应当理解，在一些实施例中，粘合剂组件118可仅包括主要部分160a，或者粘合剂组件118可包括沿基部114的长度定位的多个第二节段160b。另选地，在一些实施例中，粘合剂组件118可包括沿基部114的至少一部分延伸的一个连续件。主要部分160a将参照图3A-3C进行更详细地描述。
粘合剂组件118可包括整体第一(或者顶部或非面向组织)侧面121，其被定位成朝向外壳102的基部114并且被构造用于联接(例如，粘附)到外壳102的基部114(例如，基部114的第一主表面116)；和背对第一侧面121的整体第二(或者底部或面向组织)侧面124，其被构造成附着到皮肤表面(参见例如图3C中的皮肤或皮肤表面S)。
粘合剂组件118还包括至少一个延伸部125，所述至少一个延伸部至少部分地延伸到通常由下部外壳部分109中和外壳102的基部114的开口115限定的区域A(参见图2和3A)内，使得当微针阵列104移动以突出超出基部114(并且，具体地讲，超出基部114的第一主表面116例如以穿透皮肤S)时，与微针105相邻定位的微针阵列104的第一主表面111(即，微针105周围和之间的非结构化、非特征化表面)接触粘合剂组件118的延伸部125。
在一些实施例中，延伸部125可包括位于粘合剂组件118的至少第二侧面124上以附着到皮肤S的粘合剂，并且在一些实施例中，延伸部125可包括位于第二层117的第一侧面133(其在不使用第一层113的实施例中可为整体粘合剂组件118的第一侧面121)和第二侧面124(例如，其由第二层117的第二侧面133提供)上的粘合剂，使得延伸部125被构造用于在施用装置103已移动到其处理和/或递送位置中时(即，当微针阵列104已被插入皮肤S中时)附着到微针阵列104的第一主表面111和皮肤S。
如图2和3A-3C进一步所示，在一些实施例中，粘合剂组件118可由不止一层(即，至少两层)形成。仅以举例的方式，如图所示，在一些实施例中，粘合剂组件118可包括第一(或顶部、或支撑、或吸振)层113和第二(或底部、或粘合剂)层117。第一层113具有被构造用于联接到基部114的第一侧面131以及背对第一侧面131并且被构造用于联接到第二层117的第二侧面132。第一层113的第一侧面131可形成粘合剂组件118的整体第一侧面121。第二层117具有被构造用于联接到第一层113的第二侧面132的第一侧面133以及背对第一侧面133并且被构造用于联接到皮肤S的第二侧面135。第二层117的第二侧面135可形成粘合剂组件118的整体第二侧面124。如图所示，在一些实施例中，粘合剂组件118的第一层113和第二层117两者均可形成或包括释放突片127的一部分。
如图所示，第一层113可包括围绕开口119的环形部分118a，所述开口与外壳102的基部114中的开口115对准，使得孔119可与外壳102的开口115对齐。因此，区域A可由开口115和开口119中的一者或两者来限定。第二层117可包括延伸到区域A中的延伸部125，并且第二层117的第二侧面124可包括皮肤接触粘合剂136。
存在于环形部分118a中的粘合剂可具有比粘合剂组件118的其他部分或节段更高强度的粘合特性，以确保更牢固地联接到围绕针穿透的区域中的皮肤。应当理解，可改变粘合剂层118的制剂，以改变粘合剂的强度，从而将微针注入设备固定至患者皮肤以及其他身体组织。
第一层113为任选层并且可用作粘合剂组件118中的支撑层或吸振层。因此，以举例的方式，第一层113被示为包括吸振(或支撑)层139。如图3C所示，吸振层139可利用固定粘合剂137附着到基部114。即，第一层113的第一侧面131可包括固定粘合剂137。然而，应当理解，吸振层139可使用各种联接装置联接到基部114(例如，其第一主表面116)，包括但不限于以下中的一种或多种：磁体、钩环扣件、粘合剂、胶粘剂、热密封、焊接(例如，声波(例如，超声波)焊接)、任何热粘结技术、(例如，将热和/或压力施加到待联接的部件中的一个或多个技术)、其他合适的联接装置、或它们的组合。在采用固定粘合剂137实施例中，第一层113可具有覆盖其第一侧面131上的固定粘合剂137的隔离衬件(未示出)。
如图所示，在采用第一层113的实施例中，延伸部125可不含吸振层139。即，吸振层139可与开口115对齐并且延伸到由开口115限定的区域A中。第二层117可包括一个或多个粘合剂层。如仅以举例的方式所示，第二层117被示为包括两个粘合剂层---第一(或者顶部或非面向组织)粘合剂层141，其包括类似于固定粘合剂137的粘合剂以用于联接到第一层113(并且具体地，用于联接到吸振层139)；和第二(或者底部或面向组织)粘合剂层143，其包括皮肤接触粘合剂136。在一些实施例中，如图所示，延伸部125可由第一粘合剂层141和第二粘合剂层143形成。在此类实施例中，第一粘合剂层141还被构造用于在延伸部125的区域中附着到微针阵列104的第一主表面111。然而，在一些实施例中，第二层117的在延伸部125的面积或区域中的第一侧面133可为非粘性的，使得第一粘合剂层141不延伸到延伸部125的一部分中或者形成延伸部125的一部分。可仅由一个或多个粘合剂层组成的第二层117可在其第一侧面133和其第二侧面135上具有隔离衬件(未示出)。合适的固定粘合剂(即，对于固定粘合剂137和第一粘合剂层141而言)和皮肤接触粘合剂(即，对于皮肤接触粘合剂136而言)的实例在下文进行更详细地描述。
在沿基部114的长度采用粘合剂组件118的不止一个节段的实施例中，多个节段可各自包括第一层113和第二层117，或者每个节段可仅包括第二层117或其部分，甚至在其中邻近微针注入设备100的头部的主要部分(即，图3A-3C更详细所示的部分)由至少两层形成的实施例中。
在一些实施例中，延伸部125围绕开口119的周边或围绕基部114中的开口115可为连续的。然而，在一些实施例中，如图所示，延伸部125可为不连续的并且可包括多个节段(或指状物)145，所述节段(或指状物)各自通过通气孔(或狭槽、或狭缝、或凹口、或凹槽)149与相邻节段分开。在一些实施例中，空气可在插入和/或冲击期间被压缩在微针阵列104的第一主表面111与皮肤S之间，这可抑制正确的微针插入以及第一主表面111对粘合剂组件118的延伸部125的正确粘合。通气孔149可被定位成允许压缩空气在插入和/或冲击期间逸出，从而最小化此类效应。
在延伸部中采用多个节段或指状物145的实施例中，节段145可各自从与开口115(或开口119)的周边相邻的位置至少部分地延伸到由开口115限定的区域A中。在一些实施例中，通气孔149可完全容纳在区域A(如图所示)内，或者通气孔149可从区域A内的位置延伸超出开口115(或开口119)的边缘。仅以举例的方式，节段145被示为从开口115(和开口119)的周边向内(例如，径向向内)延伸，并且通气孔149被示为从朝向微针阵列104的中心的位置朝开口115(和开口119)的周边向外(例如，径向向外)延伸。
如图进一步所示，在一些实施例中，延伸部125可仅部分地延伸到区域A中，使得延伸部125并未延伸超过微针105的微针阵列104的外周边P(参见图3C)。相反，在此类实施例中，延伸部125可延伸到区域A中、与微针阵列104的第一主表面111相邻、并且仅延伸到与外周边(或周长)P相邻的位置。微针阵列104的第一主表面111的此外部区域或面积有时可称为侧道并且在图3C中由数字153标记。因此，在一些实施例中，延伸部125可呈环带(或环形)形式，并且还可在其中限定开口155，所述开口的尺寸设定成适应微针阵列104。
开口119(和开口115)的形状仅以举例的方式被示为具有圆筒形状或“跑道”形状，所述形状具有两个圆形相对端部和两个平坦相对侧边。然而，粘合剂组件118整体的形状和构造以及开口119的形状和构造可受到调控，以适应任何微针注入设备和任何微针施用装置103。
延伸部125的形状仅以举例的方式示出，然而，此形状可允许区域A外部的粘合剂组件118的第二层117附着到基部114(例如，经由任选第一层113)，同时使得延伸部125(例如，呈节段145的形式)自由地附着到移动的微针施用装置103。当将注入器放置在皮肤S上时，皮肤S附着到粘合剂组件118的第二侧面124(例如，粘合剂组件118的第二层117的第二侧面135)，包括在延伸部125的区域中。当微针105插入皮肤S中时，微针阵列侧道153可碰撞(和任选地附着到)延伸部125的第一侧面133。插入力(a)可朝皮肤S推压延伸部125，以促使皮肤粘合；并且(b)可朝延伸部125推压微针阵列侧道153，从而促使微针阵列粘合到皮肤S。由于吸振层139以及任选粘合剂层(即，层137、141和143)的延展性，微针施用装置103可产生“软着陆”，这可调节对皮肤表面的冲击力并且最小化上述弹簧床效应和台球效应。
如上所述，当微针施用装置103冲击皮肤时，所述力可在施用装置103周围产生径向冲击波，这可导致施用装置103从皮肤弹开(有时称为“弹回”)。吸振层139(如果使用)可削弱由施用装置103对皮肤的冲击所产生的冲击波的力。吸振层139能够沿z轴线(即，沿垂直于微针阵列104的第一主表面111和基部114的第一主表面116的平面的方向)压缩和延展。吸振层139可附着到粘合剂第二层117(例如，经由第二层117的第一粘合剂层141)，然而，第二层117可在微针阵列插入期间从吸振层139部分地脱粘(根据阵列突出距离)。吸振层139还可弯曲并且改变第二层117的剥离角度，这可增大剥离力并且从而阻止第二层117在微针插入期间(或仅之后)从皮肤剥离。吸振层139(根据其可压缩性)可在微针插入期间调控阵列突出距离。吸振层139可起到有助于第二层117适形于弯曲的皮肤表面并且促进皮肤粘合的作用。
吸振层139可由各种材料形成，包括但不限于非织造材料、织造材料、开孔泡沫、闭孔泡沫、阻尼弹性体、将吸收和耗散微针105冲击之后产生的反冲和振动的其他合适的能量耗散性元件、或它们的组合。仅以举例的方式，在一些实施例中，吸振层139可由以商品名购自特拉华州威明顿市的杜邦公司(DuPont Corporation(Wilmington，DE))的非织造织物(例如，8005)形成。在一些实施例中，吸振材料在例如由施用装置103经历的速度下表现出弹性(即，可容易地拉伸)。在一些实施例中，吸振层139可包括多个吸振材料层(或换句话讲，在一些实施例中，粘合剂组件118(或第一层113)可包括多个吸振层139)，并且此类层可由相同的或不同的材料形成。
微针注入设备100的其余部分和其操作现在将进行更详细地描述。
继续参照图2，其中示出了从基部114处直立并与其边缘横向间隔的保持壁组件120。保持壁组件120可包括一对大致直立并间隔开的保持壁部分120a和120b，所述保持壁部分具有用于沿着纵向轴线107a保持并引导贮存器107的曲肋123(如图12)。保持壁部分120a和120b设置在横向设置且直立的外壁126的内部，所述外壁包括大致平行于保持壁部分120a和120b的侧壁部分126a和126b。外壁126可包括圆形部分126c和后壁部分126d。由面向内的各个肋129限定的一对沿直径相对的面向内的通道部分128可一体成型至圆形部分126c。外壁126可包括具有壁开口126e的后壁部分126d。
通道部分128保持和引导微针施用装置103沿着大致垂直于第一主表面116的路径(由图9和10中的箭头A指示)位移。垂直轴130大致垂直于纵向轴线107a的垂直轴。尽管在一个示例性实施例中，微针施用装置103的运动可相对于第一主表面116呈大致90度，但应当理解大致垂直的路径可偏离90度，从而采用可穿透足够深以递送预期剂量的取向。此类路径通常确保正向穿透到目标皮内深度。因此，提高了这些流体的持续摄取和有效施用。
例如图2和9示出的微针注入设备100示出了第一储能装置135，所述第一储能装置能够致动以沿着大致垂直于第一主表面116的方向将力施加至微针施用装置103。在一些实施例中，此致动力允许施用装置103以受控方式移动，从而确保施加所需的力来使中空微针105穿透受试者皮肤。
一些现有的注入设备可能具有以下缺陷，即向下推动微针分配装置(未示出)的使用者可能使用过大的力或过小的力，从而导致穿透力和深度产生不必要的变化。在一些方面，本公开的微针注入设备克服了其他装置的这种缺陷。
在一个实施例中，第一储能装置134可为被布置用于向施用装置103施加受控力的片状弹簧，从而确保持续穿透至目标深度范围。在示例性实施例中，如例如图2所示，第一储能装置134可由大致U形的片状弹簧构成。第一储能装置134的弯曲部分134a被构造成置于施用装置103上，或者可以其他方式联接或直接支撑在施用装置103上。
如图2所示，第一储能装置134可包括被构造成设置在间隔开的保持壁部分120a和120b与侧面壁部分126a和126b之间的腿部134b、134c。有利地，上述将第一储能装置134定位在外壳102内紧邻贮存器107不仅简化了微针注入设备100的构造和组装，还有利于产生较小的占有面积和较薄的外形，从而显著地改进整体构造。
在一个示例性实施例中，例如，第一储能装置134可为具有约12mm间隙距离的0.159cm(7.5cm×0.0625″)外径不锈钢弹簧。本发明设想出，可使用多种类似的弹簧和弹簧构造。
本发明人意识到，微针施用装置由于包括第一储能装置134的弹性和皮肤的弹性在内的因素而趋于在对皮肤冲击之后进行反冲。通常还有利的是，中空微针105穿透到真皮中的预定深度且在输注期间保持在该深度(或在某个深度范围内)。本说明的一些实施例具有削弱该反冲的作用，从而提供本文所述微针阵列的更精确的递送。
在一个示例性实施例中，第一储能装置134不固定至施用装置103。因此，在冲击后，第一储能装置134可自由地向上反冲和振动，而无需从皮肤及其预期穿透深度中部分或全部地抽出或提起中空微针105。因此，可将发生流体渗漏到皮肤表面的可能性减少、最小化或甚至排除。另选地，第一储能装置134可被制造来在整个皮肤冲击和穿透期间维持施用装置103上的正压力，从而避免可能部分或甚至全部抽出微针105。
应当理解，弹簧反冲和振动的大小和频率与主要因素，诸如弹簧的自由长度、质量和材料性质以及任何张力或预负载直接相关。其他因素可包括弹簧的形状和构造，诸如多元件堆叠式片状弹簧(如，在堆叠式板片簧布置中)；单直线长度(如，在单根圆形弹簧回火线中)；成形为U形的成形线等。此外，第一储能装置134可制成具有任何横截面，包括但不限于圆形、正方形、矩形、任何正多边形、不规则形状或甚至沿其长度变化的形状。此类形状外形由此可使需要的部分具有硬度和刚度。
第一储能装置的材料可包括碳钢(例如琴用钢丝)、油回火合金(例如铍铜、磷青铜)，或其他合适的合金(例如可从美国伊利诺伊州埃尔金的埃尔金特种金属公司(Elgin Specialty Metals，Elgin(IL，USA))商购获得的ElgiloyTM钴合金)。尽管在本示例性实施例中，为了紧凑起见可使用具有较高弹簧能量常数的金属弹簧，但也可利用紧凑性较低的非金属(例如塑料)弹簧元件，诸如其中弹簧元件在较短的时间范围内便可待发和击发。
第一储能装置134可致动用于在施用装置103冲击患者皮肤之前，通常以冲击之前的介于约2和约20m/s范围之间的速度将力施加至承载中空微针105的施用装置103。更典型地，中空微针105可在冲击之前以介于约4和约12m/s的范围内的速度，并且在一些实施例中，以介于约8和约9.5m/s的范围内的速度碰撞患者的皮肤。
现参照图1、2、4和8。上部外壳部分110可具有诸如图示的构造，以包封下部外壳部分109并与其配合，如上所述。上部外壳部分110可由单件式壳状构造构成，该构造的尺寸和形状被设计为大致匹配下部外壳部分109，以与其配合。在图示的示例性实施例中，上部外壳部分110也可由塑料，诸如聚碳酸酯、丙烯酸类树脂和其他类似的材料制成。上部外壳部分110也可为透明的，以允许使用者目视检查输注程度。另选地，上部外壳部分110可具有窗口(未示出)，所述窗口同样允许使用者易于目视观察正被分配的流体程度以及将进行描述的活塞位移情况。这尤其有利于涉及发生在较长时间段内的输注的情况。
外壳102还包括致动器138(参见图1、2&8))。致动器138具有适于覆盖形成于上部外壳部分110中的致动器开口142(例如，图2、图8-10)的指状可接合部分140。突片部分144从指状可接合部分140延伸，并且铰链连接以围绕位于上部外壳部分110中的铰链销146枢转(参见，图8-10)。这允许致动器138从对应于微针施用装置103的第一(或待发、或未致动、或非处理)位置P1的位置(参见图9)枢转到对应于施用装置103的第二(致动或处理)位置P2的位置，在该位置中，中空微针105处于其穿透位置，如图10、12、13B和13C所示。在第一位置P1中，微针阵列104凹进外壳102内，使得微针阵列104不延伸超出外壳102的基部114(具体地讲，基部114的第一主表面116)。在第二位置P2中，微针阵列104的至少一部分延伸穿过基部114中的开口115并超出外壳102的基部114(例如，超出基部114的第一主表面116)，以例如在微针注入设备100联接到患者的皮肤时穿透皮肤。
继续参照图8-10，本说明包括用于从其第一待发位置P1释放第一储能装置134的可释放保持机构147。在本发明的图示示例性实施例中，可释放保持机构147可包括从指状可接合部分140下垂的柱塞148。柱塞148的尺寸和形状设计成并被布置成在例如通过向下按压指状可接合部分140而向下移动时释放施用装置103。在向下移动期间，柱塞148接合弹性接合装置150，诸如单件式挡簧。弹性接合装置150可具有大致U形形状(参见图2)，并且可例如通过紧固件固定至上部外壳部分110的内部，以便位于致动器开口142的正下面。弹性接合装置150可包括一对大致间隔开并且平行的弹性腿部150a和150b，所述弹性腿部在柱塞148被向下按压在所述弹性腿部之间时适于通过柱塞148来接合和展开。弹性腿部150a和150b可与施用装置103的上部保持构件152上的周边槽151(参见图7和图9)接合，以形成将施用装置103保持在第一位置P1的联锁关系。
为了释放施用装置103，例如当使用者开始输注/注入过程时，向下按压指状可接合部分140(如图所示)。因此，柱塞148将弹性腿部150a和150b充分地展开，以从上部保持构件152的周边槽151(参见，图7和图9)将其释放。这释放了第一储能装置134以大致沿着垂直轴线130来向下驱动或推动施用装置103，使得施用装置103可移动(例如，释放)到第二位置P2(参见，图10和图12)。在第一储能装置134已向下推动施用装置103之后，在周边槽151中受到应力的弹性腿部150a和150b可返回到无应力状态。
本说明设想出，施用装置103可在由微针注入设备的制造商或装配员进行运输之前为待发的，但还允许使用者以将描述的方式来使该设备处于待发状态。如可在下文中更详细地描述，当施用装置103将回到待发状态时，将其向上推动(例如牵拉或推动)，直到上部保持构件152将腿部150a和150b展开，由此后者有弹性地按扣在周边槽151中，从而将施用装置103保持在其第一位置P1。本说明设想出，可采用可用于在释放之前将施用装置103以可释放方式保持在第一位置P1的其他类型的可释放保持机构。此类机构包括但不限于各种弹簧偏置的保持构件，诸如闩锁、按扣配合件、环形按扣配合件以及类似的其他装置。应当理解，施用装置103无需以其待发状态(即，第一位置P1中)进行储存或运送，而且可在非待发状态下进行运送。
现参照图5-7、图9、图10、图12和图13A-13C，其示出了处于第二位置P2的施用装置103，所述第二位置可例如作为皮肤穿透位置来用于将流体108从即用型贮存器107分布或分配至患者。如前所述，相比于具有与其构成一体的固定或专用药物贮存器的微针装置，贮存器107可更易于清洁、消毒、填充和再填充。
为了实施穿透，施用装置103可包括位于歧管支架162的底部或穿透侧面上的微针阵列104。在一个示例性实施例中，微针阵列104可永久性地附接或可拆卸地附接到施用装置103。在另一个示例性实施例中，微针阵列104可包括微针施用装置板163。形成于微针施用装置板163中的是从其突起的中空微针105阵列。
在一个示例性实施例中，中空微针105可具有通常大于100μm至约3mm的长度。在其他实施例中，中空微针105可具有在约250μm至约1500mm，更通常地500μm至1000μm的范围内的长度。在一些实施例中，中空微针105可穿透到患者的皮肤中的深度为约150μm至1500μm。更通常地，这些微针穿透到皮肤中的深度为约50μm至400μm，更通常地为约100μm至300μm。应当理解，中空微针105的穿透深度可能不是中空微针本身的全长。
中空微针105在相邻的中空微针之间可通常具有约不小于0.7mm的平均间距。更通常地，微针阵列104可具有彼此平均间隔至少2mm的中空微针105。中空微针105可具有横截面积为10至500μm2的平均通道镗孔(未示出)，该平均通道镗孔更通常地可在80至300μm2的范围内。在一些实施例中，中空微针105可具有3至18个微针/cm2的间距密度。镗孔(未示出)可允许流体以整体约20μL/min至500μL/min的速度从微针阵列104分配，例如，如美国专利公布2011/0213335(Burton等人)所公开，该专利以引用方式并入本文。在一些实施例中，可实现最高至1000μL/min的速率，以及最高至400kPa(58psi)的递送期间的反压力。所述镗孔可终止于位于每个中空微针的侧壁上或与针尖相邻的侧壁部分上的出口孔或出口(未示出)。
本说明设想出，可递送流体从其穿过的所有微针形式。另外，应当理解上述值是示例性的，而未必在于限制。还应当理解，本说明设想除了中空微针之外，还将其他针组件用于注入和输注。因此，针的长度可长于上述长度。另外，中空微针105的穿透深度可因针而有所变化，因此上述值可被视为整个阵列104的“平均”值。中空微针通常能够以最小化或减轻创伤的方式穿透到患者的真皮中。应当理解，创伤与各种输注/注入参数存在关系。
现在参照例如图12和图13A-13C，其示出了可包括至少一个套管、歧管入口管、或其他形式的穿刺针的穿刺针165。穿刺针165作为歧管支架162上的入口来提供。穿刺针165建立流体路径，所述流体路径通过如图所示的流体通路168来将贮存器107中的流体108流体连接到微针阵列104上的载体贮存器166(参见，图12)。设想了一个或多个穿刺针165。因此，可通过由中空微针105输注/注入到患者皮肤(由图12中的“S”表示)中来分配流体108。在一个示例性实施例中，穿刺针165可包括形成于其中并且延伸穿过其中的内腔170(例如，5&12)。内腔170流体连接到流体通路168。设计穿刺针165的长度，以确保可打开贮存器107的密封可开口端，如下文所述。穿刺针165还具有足够的强度，以实现此目的而不会屈曲或损坏。各种材料可用于穿刺针165。为此，这些材料可包括但不限于金属(包括不锈钢)、塑料、陶瓷、复合材料以及它们的组合。
如图12所示，例如，可例如通过将微针阵列104超声波焊接至歧管支架162来将其固定连接。例如，本说明设想出通过多种技术包括但不限于按扣配合、粘合剂(诸如UV固化性粘合剂、医用粘合剂)以及其他类似的方法来将微针施用装置板163固定至歧管支架162。尽管描述了固定连接件，但例如在涉及重复使用微针注入设备的情况下，可提供可释放连接件，由此可更换已用微针。在例示的实施例中，可释放联接件包括压敏粘合剂等。
本说明肯定地设想出处于穿刺位置(即，第二位置P2)的保持歧管支架162，以用于将要解释的原因。为此，歧管支架162具有径向延伸特定量的周缘部分162a，所述周缘部分在施用装置103处于其第二位置P2时，与下部外壳部分109的对应保持下部外壳部分109a(图12)形成闩锁或过盈配合。另外，歧管支架162可具有环形侧向突出162b，其适于接合下部外壳部分109以甚至更稳固地阻挡微针支架162。此过盈配合和/或侧向突出162b可足以将歧管支架162阻挡在第二位置P2中(用于例如穿透患者皮肤)。因此，在一些实施例中，这可使第一储能装置134在释放时的反冲效应最小化，在冲击之后，所述反冲(如果未衰减)可使中空微针105与患者皮肤分离。如上所述，粘合剂组件118还可有助于最小化反冲以及有助于将微针105在皮肤中保持期望的深度。
微针施用装置板163可由聚合物材料制成，包括但不限于聚碳酸酯、液晶聚合物(LCP)、包括聚甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸类树脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚丙烯、尼龙、聚醚醚酮、以及它们的组合。
制备微针105本身的材料可为(或包括)硅、玻璃、或诸如不锈钢、钛、或镍钛合金之类的金属。在一些实施例中，微针材料可为(或包括)聚合物材料，优选地医用级聚合物材料。示例性类型的医用级聚合物材料包括聚碳酸酯、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、环烯烃共聚物(COC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。优选类型的医用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，优选地医用级可生物降解的聚合物材料。示例性类型的医用级可生物降解材料包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、PGA和PLA共聚物、聚酯-酰胺聚合物(PEA)。
如图3和图6所，微针施用装置板163具有大致环形周缘部分163a，所述大致环形周缘部分不含中空微针105并且尺寸设定成允许待发工具与其接合，从而允许微针注入设备100的待发。如图3所示，粘合剂组件118的延伸部125可与周缘部分163a(上文还称为“侧道”)重叠。本发明示出的示例性实施例示出了周缘部分163a。应当理解，其他类似的不含微针部分可被设置成与待发工具和粘合剂组件118(例如，延伸部125)配合。另选地或除此之外，本说明允许将施用装置103牵拉到其第一位置P1。就这一点而言，诸如钳子等工具(未示出)可用于例如在上部保持构件152上向上牵拉。可考虑推动或牵拉施用装置103以用于待发目的的其他方法。
现参照例如图2、9、10和12。流体储存和递送系统106可包括可与第二储能装置180配合的贮存器107。如下所述，第二储能装置180可操作以提供力，以打开贮存器的可开口端以便与施用装置103建立流体通路并且然后使流体108从贮存器107流到微针施用装置103上的中空微针105。在该实施例中，尽管示出了单个弹簧，但可考虑各种其他方法。
尽管在示例性实施例中将贮存器107描述为药筒，但本说明设想可采用功能类似的具有多种尺寸和构造的各种贮存器。在该示例性实施例中，贮存器107可包括细长和相对薄壁的管状玻璃圆筒181。玻璃圆筒181可为退火的、透明的、对所使用的流体具有抗水解性、并且为足够牢固的，以抵抗在按照本文所述的方式加压时造成的开裂或破裂。在例示的示例性实施例中，玻璃药筒通常诸如通过使用有机硅(例如烘干的和/或液态的)来使其润滑性增大。贮存器药筒中使用的其他材料可包括但不限于各种类型的聚合物(包括聚烯烃)，以避免与所容纳的流体发生反应。聚合物通常具有允许活塞移动的摩擦系数。
玻璃圆筒181具有可开口端182和柱塞端184。可开口端182通常由端盖185来封闭和密封。端盖185可在玻璃圆筒181的端部182处固定到玻璃圆筒181的颈部部分。端盖185可包括以已知的方式卷曲到端部182的金属盖(诸如铝盖)186。端盖185可保持密封地封闭原本开口端182的隔膜187(参见图12)。
隔膜187可由多种不同的材料制成，这些材料包括通常与贮存器(例如药筒)一起使用的那些。隔膜187可由牢固地安装(卷曲或无需卷曲)在整个端部182上的可穿刺和可重新密封的弹性体密封件或隔膜制成。通常，弹性体可采用诸如铝等材料来卷曲在玻璃圆筒的端部上。可采用其他类似的隔膜材料和将其固定至玻璃圆筒181的端部的方式。例如，可采用某种材料的模内成型隔膜，诸如西氏医药服务公司(West PharmaceuticalServices，Inc)所谓的CZ系列，即顶盖(诸如标准注射器鲁尔帽盖(luercap))，或者薄到足以刺穿的模制端。可采用经受足够的穿刺力刺穿且在一旦刺穿便可保持密封的多种材料。如前所述，隔膜187在使用期间被刺穿，并且用足够的力密封穿刺针，以在从贮存器107中转移流体时防止渗漏。可考虑一些已知的隔膜材料，其允许隔膜在使用后针抽出之后进行再次密封。本说明设想出，可通过多种方法来将以其他方式封闭的隔膜187开封或打开。
贮存器107包括相对于玻璃圆筒181的内壁成滑动和密封关系的活塞188。这为可储存在形成于活塞188和端部182之间的内部可变腔室中的流体提供了足够的密封。所述腔室的尺寸可设计为具有流体体积，以容纳预期的剂量。此类贮存器107(例如药筒)可为其中预填充药物为即用型(诸如上述流体)的类型。玻璃圆筒181可为满足包括国际标准在内的标准(例如国际标准化组织(ISO))的类型。另外，玻璃圆筒181可相对易于清洗和消毒，这是非常有利的特征(如果需要进行重复使用的话)。还将贮存器107的其他部件制造为满足诸如ISO标准的标准。
上述类型的药筒具有的优点在于：从医疗机构趋于相对容易和经济地将其用于针对各个患者来提供可定制的流体和剂量的角度上看，这些药筒为即用型、多用途的。另外，在通过本行业中已知的技术进行清洗和消毒之后，此类药筒可重复使用。这类药筒可通过本领域中采用的已知方法而易于再填充。因此，其在本说明的微针注入设备中的应用提供了若干显著优点。
尽管未示出，本说明还设想出，使用阀门机构来打开药筒或贮存器的可开口端，以允许将流体转移至中空微针。例如，保持在类似于药筒的贮存器中的阀门构件可通过其与微针施用装置组件上的结构(未示出)(例如套管)配合(当两者操作性地接合时)以流体阻塞或封闭状态来打开。然而，如上所述，刺穿密封隔膜是一种用于形成流体连通的简化且节省成本的方法。
重新参见活塞188，其适于沿着贮存器107的长度行进，直到流体108完全(或几乎完全)从其推出或压出。通常，活塞188可由以下材料制成，所述材料紧贴贮存器107的主体密封，而且相对于流体108还为惰性的。例如，纯化的环丁基材料通常可用于此类活塞中，但还可以想到有机硅。类似的其他材料包括但不限于聚丙烯、甲基戊烯、环烯烃聚合物和环状烯烃共聚物。此外，活塞188可由包括层合构造在内的不同材料制成。尽管例示的实施例采用了一种活塞，但也可采用其他活塞。
再参照图8-10、图12和图13A-13C。如上所述，贮存器107具有纵向轴线107a，所述纵向轴线在一个示例性实施例中适于大致平行于患者皮肤S以及外壳102的基部114。当然，贮存器107可相对于皮肤和外壳组件以其他角度设置。此角度设置可使得例如使重力有助于排空贮存器107。为了进一步保持微针注入设备100的薄型，纵向轴线107a大致垂直于竖直轴线130。在一些方面，该紧凑的几何布置方式是有利的。贮存器107可为透明的玻璃药筒，在一个示例性实施例中，其允许对流体分配进度进行目视观察。这在可耗费较长时间的输注情况下特别有利。此玻璃药筒可为诸如商购自美国新泽西州埃尔姆斯福德的北美肖特公司(Schott North America，Elmsford(NJ，USA))和美国巴拿马州的西式医药服务公司(WestPharmaceutical Services，Inc.of Lionsville(PA，USA))的类型。可想到具有类似性质的其他类型的贮存器。
当贮存器107由玻璃制成时，其也可有利于提高微针注入设备100的灵活性。本说明提供的优点在于：贮存器107具有的尺寸和形状就其填充而言通常为本领域中的许多药剂师所熟悉。另外，因为贮存器107可与微针注入设备100分离，所以使用者可使用为其特别配制的贮存器，然后容易地将其安装在微针注入设备100中。此外，通过能够使用已知的药筒，患者能够使用以特别适于这些患者的方式进行分配而不取决于具有固定式贮存器的分配器的制造商的各种药物和剂型。本说明与具有预选尺寸的专用或固定式流体贮存器的已知微针设备和系统形成鲜明的对比。此外，上述专用或固定式流体贮存器的类别可另外需要特别的努力以进行填充以及消毒和再填充。
玻璃药筒贮存器107就其长度而言可具有的尺寸在约2cm至约7cm的范围内，并且其内径可在约4mm至约12mm的范围内。更通常地，这些长度可在4cm至6cm的范围内，并且内径在约6mm至约10mm的范围内。本说明可设想出取决于例如分配药筒的尺寸的其他尺寸。尽管可采用透明的玻璃药筒贮存器107，但也可使用其他材料。这些材料和构造应当可与所容纳的流体相容，并且应当能够经受使用期间产生的压力。
另外，尽管药筒可为透明的，但它们无需透明，但相反可具有允许在分配过程期间对推动流体的活塞进行观察的窗口。另外，本说明设想出，也可使用符合本说明的其他类型的大致管状容器。这就治疗患者的整体灵活性而言是至关重要的。
本说明设想出单次用于此类药筒中但也将更换药筒的微针注入设备100(与暗盒极为相似)。通过将所述药筒与微针注入设备的其他部分分离，这两者可独立制造且更易于定制化，以适于多种因素，包括但不限于多种药物、患者以及输注次数。
在例示的实施例中，弹簧释放装置190(参见图9和图10)可操作以释放第二储能装置180。如下所述，在通过将穿刺针165与隔膜187配合以形成流体通道之后，贮存器107中的储存流体将被释放。在一个示例性实施例中，如图所示，第二储能装置180可包括细长卷簧。第二储能装置180可通过弹簧释放装置190来释放。弹簧释放装置190可包括闩锁192，所述闩锁在一个端部联接到邻接活塞188的柱塞194。第二储能装置180插置在柱塞194和后壁部分126d之间，以便在第二储能装置180通过弹簧释放装置190释放时，可以提供足够的操作力来使贮存器107位移的方式来被加载。
闩锁192和柱塞194可彼此分离，但也可联接。它们可由类似或相异的材料(诸如合适的塑料和金属)制成。闩锁192可为细长的(如图所示)或可具有较短的长度。较长的长度有利于从贮存器107移除第二储能装置180，如下所述。闩锁192的突出196联接到后壁部分126b(图9)，从而将第二储能装置180保持在锁定和负载状态下。尽管闩锁192上的突出196被示出用于与保持壁配合，但本说明设想出类似于上述限定类型的其他弹簧释放机构。一个实例示于图14-15中并且在下文进行描述。
为了释放第二储能装置180，使用者仅需提升闩锁192以使其与后壁部分126d脱离接合。然后第二储能装置180使贮存器107轴向位移，直到其到达下部外壳部分109上的止挡件126f(图13A-13C)。
穿刺针165在施用装置103已到达其第二位置P2之后穿刺隔膜187(参见图10、12、13B和13C)。在贮存器107和微针施用装置103之间建立流体通道，以在两者间传送流体。因此，在推动活塞188的第二储能装置180的影响下，流体108(图13A)被促使穿过现已打开的隔膜187。流体可进入穿刺针165，并且允许第二储能装置180向前推动活塞188，以压缩该腔室并促使流体从其进入施用装置103中。流体从穿刺针165通过流体通路168和载体贮存器166流到中空微针105中。由于贮存器107上的第二储能装置180提供自动操作，所以可大致控制作用于系统的力，而与使用者所施加的力无关。这比需要手动推动和/或滑动构件以便释放和分配流体的其他系统更有利。如前所述，手动推力或拉力可无意间引起问题。因此，这可使中空微针分离，从而使所述设备的预期结果无效。
为了更换已用药筒，使用者可使用适当的手持工具(未示出)来拉紧闩锁192，以重新压缩第二储能装置180。因此，使用者可分离穿刺针165和隔膜187。因此，贮存器107和闩锁192可被移除。应当理解，针对已移除的药筒，可在微针注入设备100中更换新药筒。因此，在此类实施例中，使用者仅需要按顺序用新装置来替换药筒。就添加新药筒而言，第二储能装置180以及闩锁192和柱塞194均可重复使用。另外，也应更换微针阵列104。
因此，制造商或甚至使用者可容易地安装即用型贮存器107。这可通过插入药筒，然后插入第二储能装置于其示出位置中来实现。通过分别安装贮存器107和第二储能装置180，可提高其寿命，因为这并不需要长时间地向药筒不断加载卷簧。
本说明的第一储能装置和第二储能装置可由选自以下装置中的至少一个储能装置构成：弹簧装置、气体推进剂、化学制品、电气装置、以及它们的组合。
尽管上述实施例描述了双重致动，但可采用其他实施例，所述其他实施例响应于使用者仅启动单次致动装置来实现双重自动操作。此类单次致动实施例的实例在美国专利公布2012/0123387(Gonzalez等人)中有所描述，该专利以引用方式并入本文。
还应理解，提供了通过使用本发明的设备输注流体以治疗患者的方法。
尽管以上描述的实施例是按特定的顺序完成的，但应当理解的是，可以改变这种操作顺序，并且仍然处于本发明的范围内。另外，可以添加其他步骤。
隔离衬件
适于与本公开的粘合剂组件和微针注入设备一起使用的隔离衬件可包括但不限于牛皮纸、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、或它们的组合。此类衬件可涂布有隔离剂，诸如氟化物、有机硅、或其他合适的低表面能材料。本领域的普通技术人员已知的其他粘合剂和隔离衬件的组合也可用于本公开的医疗敷料中。市售的有机硅涂覆的防粘纸的实例为得自伊利诺伊州贝德福德公园的雷盛公司(Rexam Release(Bedford Park，Ill.))的POLYSLIKTM有机硅防粘纸和伊利诺伊州威洛布鲁克的耐恒公司(LOPAREX(Willowbrook，Ill.))供应的有机硅防粘纸。可商购获得的此类隔离衬件的其他非限制性实例包括可商购自H.P.史密斯公司(H.P.Smith Co.)的硅化聚对苯二甲酸乙二酯膜以及以商标“SCOTCHPAKTM”隔离衬件购自圣保罗3M公司(3M Company(St.Paul))的氟聚合物涂覆的聚酯膜。
粘合剂
在一些实施例中，固定粘合剂137和第一粘合剂层141可具有高于皮肤接触粘合剂136的粘附力。在一些实施例中，固定粘合剂137、141和皮肤接触粘合剂136可为相同或类似类型的粘合剂，但具有不同的粘附力。例如，粘合剂组合物、粘合剂厚度、或粘合剂表面积的变化可改变粘附力。例如，固定粘合剂137、141和/或皮肤接触粘合剂136可为丙烯酸酯、有机硅、聚氨基甲酸酯、水凝胶、水性胶体、天然橡胶、或合成橡胶。
“粘附力”是指将粘合剂与下面基底分离所需的力。粘附力可用多种方法测量。例如，粘附力可由剥离力或剪切力进行定义。在一些实施例中，粘附力可使用ASTM D3330/D3330M-04(2010)由剥离粘附力进行定义。在一些实施例中，粘附力可使用ASTM D3654M-06(2011)由剪切粘附力进行定义。粘附力高度依赖于被附着到的具体基材以及压敏粘合剂(PSA)被允许在基底上驻留的时间。
例如，如从不锈钢测量，医疗敷料中的压敏粘合剂表现出的典型剥离粘附力值可在20至300g/cm的范围内。在一些实施例中，通过ASTMD3330/D3330M-04(2010)测量，固定粘合剂137、141的剥离粘附力高出皮肤接触粘合剂136至少10％，可实现固定到外壳102(并且将粘合剂组件118的第一层113固定到第二层117)同时对皮肤提供温和粘附力的有益效果。
在一些实施例中，固定粘合剂137、141可为丙烯酸酯粘合剂并且皮肤接触粘合剂136可为有机硅粘合剂。术语“丙烯酸酯”或“基于丙烯酸酯”或“含丙烯酸酯”是指单体丙烯酸酯或醇类甲基丙烯酸酯。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体本文统称为“丙烯酸酯”单体。描述为“基于丙烯酸酯”或“含丙烯酸酯”的材料包含至少一些丙烯酸酯单体并且可包含另外的共聚单体。
丙烯酸酯粘合剂非常适用于将粘合剂组件118固定到外壳102或皮肤。粘附力可以受到操纵，以具有高粘附力或低粘附力。
能够施加到皮肤的合适的丙烯酸酯粘合剂，诸如丙烯酸酯共聚物可见于美国专利RE24,906，该专利的公开内容以引用方式并入。具体地，97∶3的异-辛基丙烯酸酯∶丙烯酰胺共聚物。另一个丙烯酸酯粘合剂为70∶15∶15丙烯酸异辛酯∶环氧乙烷丙烯酸酯∶丙烯酸三元共聚物，如美国专利4,737,410(实例31)所述的，该专利的公开以引用形式并入本文。其他可用的丙烯酸酯粘合剂在美国专利3,389,827、4,112,213、4,310,509和4,323,557中有所描述，这些专利的公开内容以引用方式并入本文。
术语“有机硅”或“基于有机硅”或“含有机硅”是指包含具有二烷基的单元或二芳基硅氧烷(-SiR2O-)重复单元的聚合物。基于有机硅聚合物可为嵌段共聚物或聚硅氧烷聚合物。术语有机硅和硅氧烷可互换使用。
通常，有机硅粘合剂能够将微针注入设备100有效地附着到皮肤并且在从皮肤移除时产生极小或不产生皮肤损伤。通常，有机硅粘合剂不良好地附着到基于聚合物的基底，如管材或耐用品。有机硅粘合剂从皮肤的温和移除使得有机硅粘合剂非常适于用作皮肤接触粘合剂136。
合适的有机硅粘合剂可见于PCT公开WO2010/056541和WO2010/056543中，该公开的内容以引用方式并入本文。辐射固化有机硅特别适合于这种应用，因为交联的程度，并且因此可以较佳地控制有机硅粘合剂的粘附性。有机硅凝胶粘合剂系统的其他实例包括市场上以下列商标名可以买到的产品：道康宁MG7-9850、Wacker2110和2130、BluestarRT Gel 4317和4320，Nusil MED-6345和6350。
对于皮肤接触粘合剂，粘合剂能够以大于或等于人体皮肤的速率来透过水蒸气为可取的。尽管此类特性可通过选择适当的粘合剂来实现，但也可以设想可使用其他方法来实现相对高的水蒸气透过率，例如在粘合剂或涂布粘合剂的图案上打孔，如美国专利4,595,001和美国专利申请公开2008-0233348中所述，这些专利的公开内容以引用方式并入本文。固定粘合剂或皮肤接触粘合剂中的每一者可任选地以不连续方式进行施加。
现在将参照图14-21来描述本公开的微针注入设备和粘合剂组件的另外的示例性实施例。图14-21示出了本公开的各种微针注入设备或粘合剂组件，其中类似的数字表示类似的元件。图14-21的微针注入设备和粘合剂组件与上文参照图1-13C所述的微针注入设备100和粘合剂组件118具有多个相同的元件、特征结构、和功能。为了更完整地描述图14-21所示实施例的特征结构和元件(以及此类特征结构和元件的替代形式)，参考了上文结合图1-13C所作的描述。上文相对于图1-13C所述的特征结构中的任一个可应用于图14-21的实施例，反之亦然。
图14-15示出了根据本公开的另一个实施例的微针注入设备200。具有微针注入设备200的特征结构的微针注入设备用于实例中。微针注入设备200包括外壳202(并且具体地讲，为了简单起见，仅外壳202的上部外壳部分210示于图14中)；外壳202中的致动器开口242；致动器238，所述致动器包括适于覆盖致动器开口242的指状可接合部分240；和弹簧释放装置290。微针注入设备200包括与图1-13C的微针注入设备100的多个相似之处，不同的是微针注入设备200包括指状可接合部分240和弹簧释放装置290的另选构造。
具体地讲，如图14所示，指状可接合部分240不相对于外壳202枢转。相反，指状可接合部分240呈下压按钮的形式。因此，指状可接合部分240包括：一个或多个叉臂267，所述一个或多个叉臂的尺寸被设计成被接收在形成于外壳202中的致动器开口242内的狭槽269中；和柱塞248，所述柱塞用于向下按压微针施用装置的上部保持构件(例如，图9、10、12和13A-13C的施用装置103的上部保持构件152)。柱塞248被定位成使得当指状可接合部分240被按压到外壳202中时，柱塞248向下按压微针施用装置的上部保持构件，这促使弹性接合装置(例如，弹性接合装置150)的腿(例如，150a和150b)分开，由此导致腿释放上部保持构件的周边槽(例如，周边槽151)，从而释放微针施用装置(例如，从其第一位置P1)，从而允许施用装置通过储能装置(例如，第一储能装置134)向下运送(例如，至第二位置P2)，如上文参照图1-13C所述。叉臂267可具有凸缘并且可被构造用于卡合到狭槽269中的两个位置：(i)第一位置，在所述第一位置中，叉臂267被定位在狭槽269中，使得指状可接合部分240与外壳202接合并且不易于脱落，但柱塞248未按压到施用装置的上部保持构件上；和(ii)第二位置，在所述第二位置中，叉臂267完全坐置在狭槽269中并且柱塞248按压到上部保持构件上。
如图15详细所述，微针注入设备200还包括另选的弹簧释放装置290。具体地讲，微针注入设备200包括闩锁292、柱塞294、和第二储能装置280。与微针注入设备100的突出196不同，弹簧释放装置290包括销297，所述销的尺寸被设计为被接收在外壳202中的孔或膛孔298中以及闩锁292中的孔299中。具有孔299的闩锁292的端部可穿过后壁部分226d中的开口271至孔298和孔299对齐的位置。然后可将销297定位在外壳202的孔298和闩锁292中的孔299中，从而将穿过后壁部分226d和第二储能装置280的闩锁292的端部保持在锁定和负载状态。为了释放第二储能装置280，使用者仅提升销297，以与闩锁292脱离接合(并且任选地将销297从外壳202完全拉出)。然后第二储能装置280使贮存器207轴向位移，直到其到达止挡件(图15中未示出，但可参见图13A-13C的126f)。贮存器207与施用装置的流体连通随后按照上文所述的方式相对于微针注入设备100行进。更换已用药筒也可按照上文所述的方法。
图16-21示出了根据本公开的其他实施例的粘合剂组件。在图16-21的每一个中，为了简单和清晰起见，仅示出了一个粘合剂层(即，“第二层”)。如上文相对于第二层113所述，图16-21的粘合剂层中的每一个也可由一个或多个粘合剂层形成并且为了简单起见将称为“粘合剂层”。应当理解，本公开的粘合剂组件可包括单独地或者与上述第一层113结合的图16-21中的任一粘合剂层。可采用不同的粘合剂层构造，这至少部分地取决于将与粘合剂组件一起使用的微针施用装置和微针阵列布置。
图16示出了根据本公开的另一个实施例218的粘合剂组件。粘合剂组件218包括粘合剂层(或“第二层”)217，所述粘合剂层(或“第二层”)包括位于突片227的两个侧面上的环状部分218a；和延伸部225，所述延伸部包括多个部分或节段245，所述多个部分或节段由通气孔249分开并限定尺寸设定成适应微针阵列的开口255。尽管粘合剂组件118的通气孔149具有宽度或厚度并且呈狭槽的形式，但粘合剂组件218的通气孔249呈狭缝的形式，使得在形成通气孔249期间从延伸部225不移除(或移除极少的)材料。
图17示出了根据本公开的另一个实施例的粘合剂组件318。粘合剂组件318包括粘合剂层(或“第二层”)317，所述粘合剂层(或“第二层”)包括位于突片327的两个侧面上的环状部分318a；和延伸部325，所述延伸部包括多个部分或节段345，所述多个部分或节段由呈狭缝形式的通气孔349分开并限定尺寸设定成适应微针阵列的开口355。粘合剂组件318与图16的粘合剂组件218基本上相同，不同的是开口255为圆形形状，而粘合剂组件318的开口355为六边形形状。应当理解，本公开的粘合剂组件的任何延伸部的形状、尺寸和构造可被构造成适应期望的微针阵列，并且可在不脱离本公开的实质和范围的情况下使用各种形状和构造。
图18示出了根据本公开的另一个实施例的粘合剂组件418。粘合剂组件418包括粘合剂层(或“第二层”)417，所述粘合剂层(或“第二层”)包括位于突片427的两个侧面上的环状部分418a；和延伸部425，所述延伸部包括多个部分或节段445，所述多个部分或节段由通气孔449分开并限定尺寸设定成适应微针阵列的开口455。通气孔449被形成为类似于图2-3C的通气孔149。仅以举例的方式，开口455为正方形形状，并且通气孔449各自在正方形开口455的每个转角处径向向外地延伸。然而，应当理解，可采用其他通气孔构造和数量。
图19示出了根据本公开的另一个实施例的粘合剂组件518。粘合剂组件518包括粘合剂层(或“第二层”)517，所述粘合剂层(或“第二层”)包括位于突片527的两个侧面上的环状部分518a；和连续延伸部525，所述连续延伸部525包括多个开口555，所述多个开口的尺寸各自被设计为接收微针阵列的微针(或微针组)。即，延伸部525为以下延伸部的实例，所述延伸部在由微针注入设备的基部中的开口限定的整个区域上并且围绕和邻近微针延伸。开口555的整体布置方式被构造成适应特定的微针阵列构造，并且仅以举例的方式，所述多个开口555被布置成整体六边形形状。然而，应当理解，其他构造和布置方式为可能的并且可受到调控以适应特定的阵列构造。粘合剂组件518不包括任何通气孔并且代表不通气的粘合剂组件的实例。
图20示出了根据本公开的另一个实施例的粘合剂组件618。粘合剂组件618包括粘合剂层(或“第二层”)617，所述粘合剂层(或“第二层”)包括位于突片627的两个侧面上的环状部分618a；和连续延伸部625，所述连续延伸部包括多个开口655，所述多个开口的尺寸各自被设计为接收微针阵列的微针(或微针组)。即，延伸部625为以下延伸部的另一个实例，所述延伸部在由微针注入设备的基部中的开口限定的整个区域上并且围绕和邻近微针延伸。多个开口655也仅以举例的方式被示为六边形布置方式。粘合剂组件618还包括通气孔649，所述通气孔仅以举例的方式被布置成径向向外延伸开口655的布置之外，例如，呈日光辐射图案。
图21示出了根据本公开的另一个实施例的粘合剂组件718。粘合剂组件718包括粘合剂层(或“第二层”)717，所述粘合剂层(或“第二层”)包括位于突片727的两个侧面上的环形部分718a；和连续延伸部725，所述连续延伸部包括多个开口755，所述多个开口的尺寸各自被设计为接收微针阵列的微针(或微针组)。即，延伸部725为以下延伸部的另一个实例，所述延伸部在由微针注入设备的基部中的开口限定的整个区域上并且围绕和邻近微针延伸。多个开口755也仅以举例的方式被示为六边形布置方式。粘合剂组件718还包括通气孔749，所述通气孔仅以举例的方式被布置成围绕所述多个开口755延伸，所述通气孔749呈两个弧形且相对的狭槽以及两个平坦且相对的狭槽的形式。
粘合剂组件118、218、318、418、518、618和718仅以举例的方式进行示出和描述，并且应当理解其他粘合剂组件构造和延伸部构造和布置方式也是可能的，包括各种粘合剂组件118、218、318、418、518、618和718的各种组合。
为了清楚起见，附图中所示的每个实施例被示为独立的实施例，以便示出本公开的微针注入设备和粘合剂组件的各种特征结构。然而，应当理解，附图中所示和本文所述的任何实施例中的元件和特征结构的任何组合可用于本公开的微针注入设备个粘合剂组件。
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为一种微针注入设备，所述微针注入设备包括：
外壳，所述外壳具有基部和形成于所述基部中的开口，所述开口限定区域；
施用装置，所述施用装置包括微针阵列，所述微针阵列包括第一主表面和多个微针，所述多个微针从所述第一主表面突出，所述施用装置能够在第一位置和第二位置之间运动，
在所述第一位置中，所述微针阵列凹进所述外壳内，使得所述微针阵列不延伸超出所述外壳的基部，
在所述第二位置中，所述微针阵列的至少一部分延伸穿过所述基部中的开口并超出所述外壳的基部；以及
粘合剂组件，所述粘合剂组件附着到所述外壳的基部，所述粘合剂组件包括至少部分地延伸到由所述开口限定的所述区域中的延伸部，使得当所述施用装置处于所述第二位置时，所述微针阵列的第一主表面的至少一部分与所述粘合剂组件的延伸部接触。
实施例2为根据实施例1所述的设备，其中所述延伸部仅部分地延伸到由所述开口限定的所述区域中。
实施例3为根据实施例1或2所述的设备，其中所述延伸部呈环带形式并在其中限定开口，所述开口的尺寸设定成容纳所述多个微针。
实施例4为根据实施例1-3中任一项所述的设备，其中所述粘合剂组件包括被构造用于附着到所述外壳的基部的第一侧面和被构造用于附着到皮肤表面的第二侧面。
实施例5为根据实施例1-4中任一项所述的设备，其中所述粘合剂组件包括朝所述外壳的基部定位的第一侧面和背对所述第一侧面的第二侧面。
实施例6为根据实施例5所述的设备，其中所述粘合剂组件的延伸部包括位于至少所述第二侧面上的粘合剂。
实施例7为根据实施例5或6所述的设备，其中所述粘合剂组件的延伸部包括位于所述第一侧面和所述第二侧面上的粘合剂，使得当所述施用装置处于所述第二位置时，所述延伸部的第一侧面被构造用于附着到所述微针阵列的第一主表面并且所述延伸部的第二侧面被构造用于附着到所述皮肤。
实施例8为根据实施例1-7中任一项所述的设备，其中所述粘合剂组件包括：
第一层，所述第一层被构造用于联接到所述外壳的基部并包括与所述外壳的基部中的开口对准的开口；和
第二层，所述第二层包括所述延伸部并包括皮肤接触粘合剂。
实施例9为根据实施例8所述的设备，其中所述第一层包括吸振层。
实施例10为根据实施例8和9所述的设备，其中所述第一层包括被构造用于联接到所述外壳的基部的第一侧面和背对所述第一侧面的第二侧面，并且其中所述第二层包括至少一个粘合剂层。
实施例11为根据实施例10所述的设备，其中所述第一层的第一侧面包括被构造用于将所述第一层的第一侧面附着到所述外壳的基部的粘合剂。
实施例12为根据实施例10或11所述的设备，其中所述第二层包括第一粘合剂层和第二粘合剂层，所述第一粘合剂层被构造用于附着到所述第一层的第二侧面和所述微针阵列的第一主表面，所述第二粘合剂层包括皮肤接触粘合剂。
实施例13为根据实施例12所述的设备，其中所述延伸部由所述第二层的第一粘合剂层和第二粘合剂层形成。
实施例14为根据实施例1-13中的任一项所述的设备，其中所述延伸部围绕所述开口的周边为连续的。
实施例15为根据实施例1-13中的任一项所述的设备，其中所述延伸部围绕所述开口的周边为不连续的，以在所述延伸部的不连续部分之间限定多个通气孔。
实施例16根据实施例1-13和15中的任一项所述的设备，其中所述延伸部为不连续的并包括多个部分，并且其中所述延伸部的每个部分由通气孔分开。
实施例17为根据实施例15或16所述的设备，其中每个通气孔从所述微针阵列向外延伸。
实施例18为根据实施例1-13和15-17中的任一项所述的设备，其中所述延伸部包括多个部分，所述多个部分各自从与所述开口的周边相邻的位置至少部分地延伸到由所述开口限定的所述区域中。
实施例19为根据实施例1-18中的任一项所述的设备，其中所述施用装置被构造用于以至少5m/s的速度从所述第一位置移动到所述第二位置。
实施例20为根据实施例1-19中任一项所述的设备，其中当所述施用装置移动到所述第二位置时，所述微针阵列的第一主表面接触所述粘合剂组件。
以下可用实例旨在说明本发明而不是限制本发明。
实例
实例1-设备
制备描述于图14和图15中的实施例的完全装配设备(200)。设备的外壳部件由LEXAN 3412R-131(马萨诸塞州皮茨菲尔德的沙特基础工业公司(ABIC，Pittsfield，MA))模制。外部外壳(202)在设备(施用装置和微针阵列的外壳节段)的圆形端部(参见例如图2的126c)处具有约98mm的长度和约32mm的宽度。设备的侧壁部分(参见例如图2的126a和126b)中的外部外壳(药筒贮存器和第二储能装置的外壳部分)的宽度为约27mm。圆形节段中的外部外壳的高度为27mm并且包含侧壁部分的相对端部处的高度为约17mm。下部外壳部分中的开口(参见例如图2和图3的115)为圆筒或“跑道”形状。开口的尺寸为约16mm×13mm。模制的下部外壳部分的基部构件(114)的厚度为约1.6mm。在附接粘合剂组件(160a)之前，研磨接合到粘合剂组件的第一主表面(116)的节段，以移除0.76mm的材料。
中空微针阵列(104)由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，KY))以大约1.25cm直径的圆形形状模制而成。阵列的基部部分(例如，微针施用装置板163)为约0.8mm厚。阵列特征化18的中空微针(105)被布置成中心位于阵列上的两个同心六边形的图案。外部六边形的周边由十二个均匀间隔的微针构成，并且内部六边形的周边由六个均匀间隔的微针构成。微针从阵列的基部部分的第一主表面延伸。每个微针呈具有尖斜顶端的常规皮下针的形状。相邻微针之间的间距为约2mm(从顶端至顶端测量)。每个微针具有约900微米的高度以及约3∶1的纵横比。
弹性接合装置(150)为由302不锈钢制成的U形片状弹簧。线的直径为1.19mm。弹簧的两个腿部(150a、150b)具有约20.8mm的长度以及约3.8mm的间距。
第一储能装置(134)为由热处理的17-7PH不锈钢制成的U形片状弹簧。线的直径为1.59mm。弹簧的两个腿部(134b，134c)具有约79mm的长度以及约12mm的间距。
施用装置(103)是由Vectra MT 1300热塑性液晶聚合物(LCP)(TiconaEngineering Polymers，Florence，KY)模制而成。穿刺针(165)与施用装置一体化形成并且具有单斜面皮下针的形状。穿刺针的长度为约6.2mm，并且具有0.66mm的孔径。
通过将阵列的基部部分的第二主表面超声焊接到施用装置来将中空微针阵列附接到设备的施用装置部分。微针阵列从其待发状态中的凹进位置到其致动之后的最终静止位置的行进距离为约10mm。在致动之后，微针阵列的基部的最终静止位置延伸超出下部外壳部分的基部(114)的第一主表面(116)的距离为约2.3mm。
药筒贮存器部件(107)包括长度为62.3mm并且直径为11.6mm的3.0mL硅化玻璃圆筒(181)(德国杜塞尔多夫的格雷斯海姆公司(Gerresheimer AG，Dusseldorf，Germany))。将铝端盖(186)卷曲到玻璃圆筒的颈部部分。端盖配有溴化丁基橡胶隔膜(187)(目录号FM457，新泽西卡姆登的德特威勒公司(Datwyler Pharma Packaging，Inc.，Pennsauken，NJ))。配合到玻璃圆筒的柱塞端部(184)处的开口内的活塞元件(188)也由溴化丁基橡胶(目录号4023/50，West Pharmaceutical Services，Lionville，PA)构成。药筒贮存器部件填充有1ml的5％右旋糖水溶液中的0.005％的亚甲蓝溶液。
第二储能装置(280)为由热处理的17-7PH不锈钢制成的螺旋弹簧。弹簧规格为在弹簧压缩到52.6mm时需要10.9N的负荷力并且在弹簧压缩到39.1mm时需要12.7N的负荷力。
弹簧释放元件(290)由LEXAN 3412R-131模制而成并且包括柱塞部分(194)和闩锁部分(292)。柱塞和闩锁形成单个一体化单元。柱塞的头部具有约9.1mm的直径和4.5mm的厚度。弹簧释放元件(柱塞和闩锁)的总体长度为约36.6mm。小孔(299)在闩锁中定位成距闩锁的自由端(即，不含柱塞头部的端部)约2mm。压缩的螺旋弹簧(280)通过将其定位在释放元件的柱塞和闩锁中的小孔之间来联接到弹簧释放元件(290)。将小锥形销(297)插入臂的孔穴中，以将压缩弹簧保持在适当的位置。
插入闩锁中的销(297)与外壳中的互补孔(298)对齐并且插过该互补小孔。当插过闩锁中的孔和外壳中的孔时，销用于将弹簧释放元件附接到外壳。销的移除使得螺旋弹簧(280)从储能(预启动)状态释放。
完全装配设备的上部外壳部分和下部外壳部分通过将两条12.7mm宽的聚酰亚胺膜带材(可购自3M公司(St.Paul，MN)，目录号5413)包绕外壳部分的侧壁部分来固定到彼此。两条带材分开约4cm。
粘合剂组件(160a)为由四个层构成的层合体(图3A和图3B)。第一层为0.10mm厚的3M 1510双面胶带片材(可购自3M Company)。第二层0.32mm厚的8005、射流喷网、聚酯非织造织物片材(特拉华州威明顿的杜邦公司(DuPont Corporation，Wilmington，DE)。第三层为0.10mm的3M 1510双面胶带片材。第四层为0.07mm的3M 1524转移粘合剂片材。粘合剂组件被定位成在装置的圆形端部处覆盖下部外壳部分的基部构件的第一主表面(116)。激光切割粘合剂组件层合体，使得粘合剂组件的尺寸和形状匹配装置的尺寸和形状。如图3.3所示，粘合剂组件的尺寸L1和L2分别为约32mm和55mm(突片到突片距离)。粘合剂组件的第一层和第二层各自包括切割区域，所述切割区域彼此对齐并且准确地匹配装置外壳中的开口。第三和第四层各自包括8.9mm直径的切割开口(155)以及八个均匀间隔的通气孔(149)，所述通气孔被布置成从开口的边缘径向向外延伸。每个通气孔(149)具有约0.9mm的宽度和约2.7mm的长度。第三层和第四层中的开口彼此对齐，此外第三层和第四层中的开口的中心与第一层和第二层中的开口的中心对齐。粘合剂组件上的突片(127)用于有助于从皮肤移除装置。每个突片与粘合剂组件一体形成，并且从装置的边缘延伸约11mm。将隔离衬件附接到每个突片的两个表面。装置和粘合剂组件被取向成使得粘合剂组件的第一层附着到装置的下部外壳部分的第一主表面(116)。将粘合剂组件与装置对齐，使得粘合剂组件的第一层中的开口(119)与装置中的开口(115)重合。隔离衬件在装置的贮存期间用于保护粘合剂组件的第四层的暴露粘合剂。
实例2-设备
构造与实例1中所述相同的设备，不同的是第一储能装置(134)的线的直径为1.50mm，而非1.59mm。
实例3-设备
构造与实例1中所述相同的设备，不同的是第一储能装置(134)的线的直径为1.40mm，而不是1.59mm。
实例4-体内研究
利用Yorkshire杂交驯养猪(明尼苏达州吉本的中西部猪研究所(MidwestResearch Swine，Gibbon，MN))来执行体内研究。选择大腿区域作为用于微针插入的施用部位。施用部位首先利用电动剪进行修剪，并且随后利用剃刀和剃刮膏进行剃刮。剃刮区域利用肥皂水和BUF-PUF剥落海绵(3M公司，St.Paul，MN)进行擦洗，随后利用去离子水进行冲洗。将此动物以侧卧姿势放置在加热台(38℃)上。此动物利用异氟醚气体进行麻醉并且在整个实验过程中保持在麻醉状态下。然后利用70％的异丙醇水溶液来擦拭施用部位。
从实例1中所述的粘合剂组件的非突片部分移除隔离衬件，并且随后将实例1的设备(200)附着到猪的皮肤。按压下压按钮(240)以释放施用装置元件并且将微针阵列插入猪的皮肤中。利用在100kHz下工作的KeyenceLK-H087激光位移探测器(新泽西州埃尔姆伍德帕克的基恩士美国公司(Keyence America，Elmwood Park，NJ))测定阵列的插入速度(m/s)。从外壳移除锥形销(297)释放了螺旋弹簧(280)，从而使得亚甲蓝溶液开始注入到猪中。在注入完成之后，将设备在皮肤上再保持一分钟。从皮肤移除设备并且检查皮肤表面以确定皮肤表面上是否存在亚甲蓝溶液。皮肤上存在亚甲蓝溶液则指示亚甲蓝未全部注入到动物中。利用预配衡的吸收性擦拭物来擦拭注入部位，然后对擦拭物称重以确定未成功递送的亚甲蓝的量。
一共实施六次重复。微针阵列的平均插入速度为约9.0m/s。平均注入时间为约160秒。全部六个设备成功地递送亚甲蓝溶液而无任何“渗漏”(即，在皮肤表面上未观察到亚甲蓝溶液)。
实例5-体内研究
使用实例4所述的工序，不同的是使用实例2的设备来代替实例1的设备。
一共实施八次重复。微针阵列的平均插入速度为约8.3m/s。平均注入时间为约214秒。阵列对皮肤的冲击力经计算为约30N。八个设备中的六个成功地递送亚甲蓝溶液而无任何“渗漏”(即，在皮肤表面上未观察到亚甲蓝溶液)。对于一个设备，从皮肤表面回收14mg亚甲蓝溶液，并且对于另一个设备，从皮肤表面回收1mg亚甲蓝溶液。
实例6-体内研究
使用实例4所述的工序，不同的是使用实例3的设备来代替实例1的设备。
一共实施六次重复。微针阵列的平均插入速度为约7.1m/s。平均注入时间为约190秒。全部六个设备成功地递送亚甲蓝溶液而无任何“渗漏”(即，在皮肤表面上未观察到亚甲蓝溶液)。
上面描述并在附图示出的实施例仅作为举例呈现，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，各组成单元及其设置和排列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 (20)

1.一种微针注入设备，包括：
外壳，所述外壳具有基部和形成于所述基部中的开口，所述开口限定区域；
施用装置，所述施用装置包括微针阵列，所述微针阵列包括第一主表面和从所述第一主表面突出的多个微针，所述施用装置能够在第一位置和第二位置之间运动，
在所述第一位置中，所述微针阵列凹进所述外壳内，使得所述微针阵列不延伸超出所述外壳的基部，
在所述第二位置中，所述微针阵列的至少一部分延伸穿过所述基部中的开口并超出所述外壳的基部；以及
粘合剂组件，所述粘合剂组件附着到所述外壳的基部，所述粘合剂组件包括至少部分地延伸到由所述开口限定的所述区域中的延伸部，使得当所述施用装置处于所述第二位置时，所述微针阵列的第一主表面的至少一部分与所述粘合剂组件的延伸部接触。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述延伸部仅部分地延伸到由所述开口限定的所述区域中。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述延伸部呈环带的形式并在其中限定开口，所述开口的尺寸设定成容纳所述多个微针。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述粘合剂组件包括被构造用于附着到所述外壳的基部的第一侧面和被构造用于附着到皮肤表面的第二侧面。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其中所述粘合剂组件包括朝所述外壳的基部定位的第一侧面和背对所述第一侧面的第二侧面。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述粘合剂组件的延伸部包括至少所述第二侧面上的粘合剂。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中所述粘合剂组件的延伸部包括所述第一侧面和所述第二侧面上的粘合剂，使得当所述施用装置处于所述第二位置时，所述延伸部的第一侧面被构造用于附着到所述微针阵列的第一主表面并且所述延伸部的第二侧面被构造用于附着到所述皮肤。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的设备，其中所述粘合剂组件包括：
第一层，所述第一层被构造用于联接到所述外壳的基部并包括与所述外壳的基部中的开口对准的开口；和
第二层，所述第二层包括所述延伸部并包括皮肤接触粘合剂。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一层包括吸振层。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其中所述第一层包括被构造用于联接到所述外壳的基部的第一侧面和背对所述第一侧面的第二侧面，并且其中所述第二层包括至少一个粘合剂层。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一层的第一侧面包括被构造用于将所述第一层的第一侧面附着到所述外壳的基部的粘合剂。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其中所述第二层包括第一粘合剂层和第二粘合剂层，所述第一粘合剂层被构造用于附着到所述第一层的第二侧面和所述微针阵列的第一主表面，所述第二粘合剂层包括皮肤接触粘合剂。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述延伸部由所述第二层的第一粘合剂层和第二粘合剂层形成。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的设备，其中所述延伸部围绕所述开口的周边为连续的。
15.根据权利要求1-13中任一项所述的设备，其中所述延伸部围绕所述开口的周边为不连续的，以在所述延伸部的不连续部分之间限定多个通气孔。
16.根据权利要求1-13和15中任一项所述的设备，其中所述延伸部为不连续的并包括多个部分，并且其中所述延伸部的每个部分由通气孔分开。
17.根据权利要求15或16所述的设备，其中每个通气孔从所述微针阵列向外延伸。
18.根据权利要求1-13和15-17中任一项所述的设备，其中所述延伸部包括多个部分，所述多个部分各自从与所述开口的周边相邻的位置至少部分地延伸到由所述开口限定的所述区域中。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的设备，其中所述施用装置被构造用于以至少5m/s的速度从所述第一位置移动到所述第二位置。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的设备，其中当所述施用装置移动到所述第二位置时，所述微针阵列的第一主表面接触所述粘合剂组件。
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