CN105142711B - 微突起施加器 - Google Patents

Abstract

用于微突起阵列的施加器(10，100)，包括：板构件(12)，板构件具有至少一个开口(22，82)；阻挡或保持元件(14)或柔性元件(64)，与板构件的上表面接触并能够在第一位置与第二位置之间移动；柱塞(16)，其上保持有至少一个微突起，阻挡或保持元件或柔性元件保持柱塞；能量存储元件(20)；以及致动构件(18，68)，具有用于施加力的外表面，并具有与阻挡或保持元件或柔性元件机械连通的至少一个表面，其中当力施加到致动构件的外表面时，致动构件将阻挡或保持元件或柔性元件从其第一位置移动到其第二位置，由此实现能量储存元件的释放。

Description

微突起施加器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月12日提交的美国临时申请第61/778,274号的权益，该申请全文以参见的方式纳入本文。

技术领域

本文描述的主题总体涉及使用微突起进行药物输送的方法和输送系统，且更具体涉及用于施加微突起阵列的施加器。

背景技术

在20世纪70年代例如在美国专利第3,964,482号中提出微针阵列作为通过皮肤注射药物的方式。在普通经皮给药不足的情况下，微针或微结构阵列可促进药物穿过或进入人体皮肤和其它生物膜。微结构阵列还可用于对生物膜附近发现的流体、诸如间质液进行采样，然后对生物标志物的存在进行测试。

近年来，制造微结构阵列变得越来越可行，使得其广泛应用在经济上可行。美国专利第6,451,240号公开了制造微针阵列的某些方法。如果各阵列足够廉价，例如它们可作为一次性装置出售。相比于可再使用装置，一次性装置是较佳的，从而避免装置的整体性由于先前使用而受损的问题并避免每次使用之后对装置重新消毒并保持其受控储存的潜在需要。

除了成本、整体性和无菌性之外，微针阵列的其它问题是活性剂的生物利用度。静脉内注射输送精确量的活性剂进入循环系统。皮下或肌肉内注射将精确量的活性剂输送到组织，但输送到循环系统的活性剂的量和输送活性成分的速率受到周围组织类型、循环和可能其它因素的影响。当药物口服输送时，得到的血液水平可能由于代谢和其它因素而在患者之间呈现显著变化，但由于代谢速度具有上限且因为具有口服制剂多种药物吸收的长期经验，对于大多数患者可确保最低治疗水平。当通过常规皮肤贴输送到未改性皮肤时，绕过肝循环可减轻肝代谢对生物利用度的影响。另一方面，使用常规皮肤贴，皮肤渗透性的差异是导致生物利用度差异的另一因素。

各微针操纵皮肤对于活性剂的渗透性。由各微针的不同施加形成的渗透性增强的变化将致使通过皮肤的传递速率、通过皮肤传递的量以及生物利用度的变化。施加微针阵列时皮肤渗透性增强的变化源自对不同患者的应用。当然，如果该增强对于特定患者人群较小，使得给药不会在这些人群中产生治疗有效剂量(例如足够的血液水平)，则存在特别的问题。根据微针阵列施加的方式和位置的细节，如果该增强有时在患者中非所需地小，则可能产生问题，即使在其它时间该增强在该患者中如预期那样。

典型的微针针列包括从特定厚度的基部突出的微针，该基部可以是任何形状，例如正方形、矩形、三角形或圆形。各微针本身可具有各种形状。尽管阵列可用手压入皮肤，但还提出使用各种装置来在施加微针阵列时保持微针阵列或以一种或另一种方式促进微针阵列施加到皮肤或其它生物膜的过程。这些装置可宽泛地称为“施加器”。各施加器可例如减少当微针阵列用手压入皮肤时力、速度和皮肤张力的变化。力、速度和皮肤张力的变化可致使渗透性增强的变化。

在各微针阵列的某些应用中，它们可能施加到皮肤或其它生物膜从而形成微通道，并然后或多或少立即抽出。在其它应用中，微针阵列可长时期保持在位。施加器的设计可能自然受到各微针预期停留在位的时长的影响。

在美国公开专利申请第2008/0183144号中已经描述了包括具有两种稳定状态的部件的微针的施加器。两种稳定状态的存在是施加器中通常需要的特征，因为两种稳定状态之间的能量差异会允许施加器的每次使用采用固定量的能量，从而产生渗透，改进再现性。

在某些其它现有技术施加器设计中，诸如弹簧或弹性元件的能量存储构件可在施加器的一个或多个部件上施加力，致使在延长的时期中尺寸扭曲和蠕变。这些效果是不希望的，因为它们导致施加器几何形状的变化和所存储弹性能量随时间的损失。因此，需要一种施加器，其具有不对施加器的一个或多个部件施加力的能量存储元件和/或具有减轻或消除施加到施加器各部件的应力的元件以消除或减少尺寸扭曲和蠕变。

在某些其它现有技术施加器设计中，通过将几个突起远离与柱塞的接触而在一个或多个点释放柱塞。该释放可能不是同时的，导致释放期间柱塞的倾斜，这导致微结构阵列(MSA)较差地渗入皮肤。因此，需要一种释放柱塞而不会不利地影响柱塞轨迹的施加器。

在使用微针阵列时，尤其是当各阵列长期保持在位时，可采用将药物物质输送到皮肤的装置。一种非常简单的这种装置可例如包括与基部保持接触的液态或固态药物物质的存储器，液态药物物质流过基部上的小孔或在使用固态药物物质时扩散。在美国公开专利申请第2005/0094526号中描述了另一种适于将药物物质输送到皮肤的装置。在美国公开专利申请第 2004/0087992号中公开了旋转式施加器。在例如美国专利第6,537,242号、第6,743,211号和第7,087,035号中有关于施加器的某些公开。

在本领域需要适用于微针阵列的施加器和相关装置，例如从而有助于使药物输送过程更用户友好且对不同患者且对相同患者的不同次施加更一致。

相关领域的前述实例和与其相关的限制意在说明性而非排他性的。在阅读说明书和研究附图时，相关领域的其它限制对于本领域的技术人员来说将会变得明显。

发明内容

下文描述和说明的以下各方面和其各实施例意思是示例性和说明性的，不限制范围。

一方面提供一种施加器，包括板构件、阻挡元件、柱塞、能量存储元件、以及致动构件。一实施例中，板构件是刚性板构件，具有上表面和下表面。在另一实施例中，板构件包括至少一个开口。在一实施例中，阻挡元件与板构件的上表面接触并能够在第一位置与第二位置之间移动。在另一实施例中，柱塞具有近端、远端以及在近端与远端之间延伸的杆。杆的近端可至少部分地由阻挡构件保持在其第一位置。一实施例中，能量存储元件定位在板构件的下表面与柱塞的远端之间。在另一实施例中，致动构件具有用于施加力的外表面和当阻挡元件处于第一位置时与阻挡元件机械连通的至少一个表面。在另一实施例中，当对致动构件的外表面施加力时，致动构件将阻挡元件从第一位置移动到第二位置。当阻挡元件从其第一位置移动到其第二位置时释放能量存储元件。

一方面，施加器还包括至少一个微突起，该至少一个微突起定位在柱塞远端的底表面上。在另一实施例中，至少一个微突起是微突起阵列、皮下注射针或套管针。在另一实施例中，微突起阵列包括多个可溶解或可侵蚀微突起。在另一些实施例中，多个微突起的至少一部分可从微突起阵列拆开。在又一实施例中，至少一个微突起包括至少一种治疗剂。

一实施例中，施加器还包括与阻挡元件机械连通的至少一个挠性元件。在另一实施例中，在阻挡元件第一位置，挠性元件将阻挡元件引导到柱塞内。

一实施例中，致动构件使阻挡元件具有线性位移。在另一实施例中，致动构件使阻挡元件具有转动位移。

一实施例中，能量存储元件是弹性能量元件。在另一实施例中，弹性能量元件选自压缩弹簧、螺旋弹簧或波形弹簧。

一实施例中，柱塞近端尺寸做成由阻挡元件保持在其第一位置。在另一实施例中，柱塞的近端尺寸通过至少部分地围绕柱塞杆的壁架由阻挡元件保持在其第一位置。

一实施例中，柱塞杆具有一定长度，且能量存储元件选择成在柱塞上提供使柱塞行进比杆的长度长的距离的力。

一实施例中，板的至少一个开口具有选自圆形、卵形、矩形和方形的形状。

一实施例中，施加器还包括壳体构件。在另一实施例中，壳体构件包括开口，通过开口可通达致动构件的外表面。在另一实施例中，壳体开口尺寸做成接纳致动构件的外表面的至少一部分。在另一实施例中，壳体包括粘合剂所施加或可施加的表面以将壳体固定到受试者。在另一实施例中，粘合剂层至少部分地围绕至少一个微突起。在又一实施例中，柱塞杆的长度使得柱塞杆延伸超出粘合剂所施加或可施加的表面。

一实施例中，施加器还包括背衬构件，该背衬构件定位在柱塞远端的远表面上，其中背衬构件包括至少一个微突起。在另一实施例中，背衬构件能从柱塞远端拆开。在另一实施例中，背衬构件包括与柱塞远端的远表面相邻的支承层和粘合剂层，其中至少一个微突起定位在粘合剂层的远侧。在又一实施例中，至少一个微突起是定位在粘合剂层远侧的微突起阵列。

各实施例中，至少板和柱塞由弹性模量在约0.5至500KSI的材料制成。在另一些实施例中，至少板和柱塞由金属制成。在另一实施例中，至少所述阻挡元件由弹性模量在约0.5至500KSI的材料制成。在又一实施例中，阻挡元件由金属制成。各实施例中，金属选自不锈钢、碳钢、钛及其合金。

一实施例中，施加器还包括阻尼器，该阻尼器定位在能量存储元件与柱塞远端的近表面之间。

在另一方面，考虑一种将至少一种治疗剂输送到受试者的方法。一实施例中，该方法包括：将包括在施加器柱塞的远端上的微突起阵列施加到受试者的皮肤部位；接触施加器致动构件的外表面以致动致动器从第一位置到第二位置，在第二位置致动器与阻挡元件机械连通；将阻挡元件从与柱塞近端接触的第一位置移动到第二位置；将柱塞从与阻挡元件接触的第一位置释放到第二位置；释放能量存储元件，以将柱塞部署成与受试者的皮肤接触；以及将至少一种治疗剂从微突起阵列输送到受试者。在另一实施例中，该方法还包括：将施加器粘结到受试者的皮肤。在另一实施例中，移动阻挡元件实现柱塞从缩回位置向部署位置的运动。在另一实施例中，接触致动构件的外表面实现柱塞从缩回位置到部署位置的运动。在另一实施例中，在部署位置，柱塞具有平衡位置，使得柱塞的固定有微凸起阵列的远端定位在皮肤表面下方。在又一实施例中，平衡位置在受试者皮肤表面下方约0.03-0.2英寸。在另一实施例中，该方法还包括拆开背衬构件，使得背衬构件和微凸起阵列保持在受试者的皮肤上。

另一方面，施加器包括：平面板，所述平面板具有上表面和下表面以及至少一个开口；平面挠性元件，该平面挠性元件与板件的上表面接触，挠性元件(i)具有能够在第一与第二位置之间移动的间隙，以及(ii)定位成将间隙与板构件内的开口对齐；柱塞，该柱塞可滑动地设置在对准的间隙和开口内；能量存储元件，该能量存储元件定位在板构件的下表面与柱塞的远端之间；以及致动构件。一实施例中，柱塞具有杆，杆具有可保持至少一个微结构的远端。在另一实施例中，柱塞具有近端，该近端尺寸做成使得当间隙处于其第一位置时近端由间隙保持，且近端在其第二位置穿过间隙。在另一些实施例中，致动构件具有外表面和多面体形构件。在又一实施例中，当用足够的力接触致动构件的外表面时，多面体形构件尺寸做成将间隙在其第一与第二位置之间移动，从而实现能量存储元件的释放。在其它各实施例中，多面体形构件包括2-8个面。在又一些实施例中，多面体形构件具有尺寸做成接纳柱塞的近端的间隙。

一实施例中，能量存储元件是弹性能量元件。在另一些实施例中，弹性能量元件选自压缩弹簧、螺旋弹簧、以及波形弹簧。

一实施例中，柱塞的近端尺寸做成通过至少部分地围绕柱塞杆的壁架由间隙保持在其第一位置。

一实施例中，板构件开口具有选自圆形、卵形、矩形和方形的形状。在另一实施例中，开口中心地定位在板上。

一实施例中，至少挠性元件和柱塞由弹性模量在约0.5至500KSI 的材料制成。在另一些实施例中，材料是金属。在另一些实施例中，金属选自不锈钢、碳钢、钛及其合金。

各实施例中，施加器还包括壳体构件，该壳体构件具有开口，通过该开口可接纳致动构件的外表面。在另一些实施例中，壳体包括粘合剂所施加或可施加的表面以将壳体固定到受试者。

各实施例中，柱塞杆具有一定长度，且能量存储元件选择成在柱塞上提供使柱塞行进比杆的长度长的距离的力。在另一些实施例中，柱塞杆的长度使得柱塞杆延伸超出粘合剂所施加或可施加的表面。

各实施例中，至少一个微突起是微突起阵列、皮下注射针或套管针。在其它实施例中，微突起阵列包括多个可溶解或可侵蚀微突起。在另一些实施例中，所述多个微突起包括治疗剂。在又一些实施例中，多个微突起的至少一部分可从微突起阵列拆开。在另一些实施例中，施加器还包括背衬构件，该背衬构件定位在柱塞远端的底表面上，其中背衬构件包括至少一个微突起。在另一些实施例中，背衬构件能从柱塞远端拆开。在其它实施例中，所述背衬层包括与柱塞远端的远表面相邻的支承层和粘合剂层，其中至少一个微突起定位在粘合剂层的远侧。在另一些实施例中，至少一个微突起是定位在粘合剂层远侧的微突起阵列。在又一些实施例中，粘合剂至少部分地围绕至少一个微突起。

在各实施例中，施加器还包括阻尼器，该阻尼器定位在能量存储元件与柱塞远端的近表面之间。

在又一实施例中，考虑一种输送治疗剂的方法。一实施例中，该方法包括：施加固定到施加器的微突起；接触致动构件的外表面以致动致动器从第一位置到第二位置，由此将间隙从第一位置移动到第二位置；将柱塞从限制位置释放到与受试者的皮肤接触的部署位置；以及将治疗剂从微突起阵列输送到受试者。一实施例中，微突起阵列固定到柱塞的远端。各实施例中，该方法还包括将施加器粘结到受试者的皮肤。在其它实施例中，微突起阵列包括多个微突起，且在部署位置，柱塞具有平衡位置，使得柱塞的有多个微突起的至少一部分的远端定位在皮肤的表面下方。在另一些实施例中，平衡位置在受试者皮肤表面下方约0.03-0.2英寸。

一实施例中，部署柱塞还包括拆开背衬构件使得背衬构件和微凸起阵列保持在受试者的皮肤上。

本发明装置、设备、方法等的其它实施例从以下说明书、附图、示例和权利要求书中显现出来。如前述和以下描述中可理解的，本文描述的每个特征、这些特征中两个或多个的每种或每个组合都包括在本发明的范围内，只要这种组合中所包括的特征相互不矛盾。此外，任何特征或特征的组合可从本发明的任何实施例中具体排除。本发明装置、设备和方法的其它方面和优点在以下说明书和权利要求书中进行了阐述，尤其是结合所附示例和附图考虑时。

附图说明

图1A-1B是示出所选特征的示例施加器装置的俯视立体图的说明。

图2是示例施加器装置的侧视图的说明。

图3是示例施加器装置的侧视图的说明。

图4是示出所选特征的示例施加器装置的侧视图的说明。

图5A-5C是使用中的示例施加器装置的侧视图说明。

图6是示例施加器装置的侧视图的说明。

图7是示出所选特征的示例施加器装置的侧视图的说明。

图8是示出所选特征的示例施加器装置的说明。

图9是在最终延伸或平衡状态时示例施加器装置的说明。

图10是用于该装置的示例壳体的仰视图的说明。

图11是示出所选特征的示例施加器装置的说明。

图12是示出所选特征的示例施加器装置的分解图。

图13A-13C是示出使用中所选特征的示例施加器装置的说明。

应理解，附图中各施加器和微结构阵列的厚度和形状已经放大以便于理解该装置。各图并未“按比例”绘制。

具体实施方式

现将在下文将更充分地描述各方面。但这些方面可实施为多种不同形式且不应诠释为限于本文阐述的各实施例；而是，提供这些实施例使得该公开是充分且完整的，且将完全将其范围传达给本领域的技术人员。

本公开的实践将采用(除非另外说明)本领域技术范围内的化学、生物化学和药理学的常规方法。这些技术在文献中充分解释。参见例如 A.L.Lehninger的生物化学(Biochemistry)(价值出版公司(Worth Publishers, Inc.),当前版本)、Morrison和Boyd的有机化学(Organic Chemistry)(阿林和贝肯公司(Allyn and Bacon,Inc.),当前版本)、J.March的高等有机化学 (Advanced Organic Chemistry)(麦格劳希尔(McGraw Hill)当前版本)、 Remington的药学的科学和实践(The Science and Practice of Pharmacy)A.Gennaro编辑,第20版本、Goodman和Gilman的治疗学的药理基础(The PharmacologicalBasis of Therapeutics)J.Griffith Hardman、L.L.Limbird、A. Gilman，第10版。

在提供数值范围的情况下，意思是该范围上限与下限之间的每个居间值和该所述范围的任何其它所述或居间值包含在本公开的范围内。例如，如果陈述1μm至8μm的范围，则表示也明确公开了2μm、3μm、4μm、5μm、 6μm、以及7μm，以及大于或等于1μm的数值范围和小于或等于8μm的数值范围。

I.定义

如本说明书中所用，单数形式的“一”(a或an)、以及“该”(the) 也包括复数个指代物，除非上下文明确地另作规定。因此，例如提到“聚合物”包括单个聚合物以及两个或多个相同或不同的聚合物，提到“赋形剂”包括单个赋形剂以及两个或多个相同或不同的赋形剂等。

在描述和要求保护本发明时，根据下文描述的定义将使用以下术语。

在讨论施加器和阵列时，术语“向下”有时用于描述微凸起被压入皮肤的方向，而“向上”描述相反方向。但是，本领域的技术人员会理解，各施加器可在各微凸起以相对于地球重力方向的一定角度、或者甚至沿与地球重力方向相反方向压入皮肤的情况下使用。在本文描述的多个施加器中，用于按压各微凸起的能量主要由能量存储件提供，且因此效率不太受皮肤相对于地球重力的定向影响。

术语“微凸起”、“微突起”、“微结构”或“微针”在此可互换地用于指适于穿透或刺穿角质层或其它生物膜的至少一部分的元件。例如，除了本文描述的那些之外，说明性微结构可包括美国专利第6,219,574号中所描述的微刀片、美国专利第6,652,478号中所描述的边缘微针、以及美国专利公开U.S.2008/0269685中描述的微凸起。

术语“微凸起阵列”在此的目的是用于表示微凸起、微突起或微针的两维或三维布置。该布置可根据重复几何图案呈规则形或其可以是不规则的。

“可选”或“可选地”意思是随后描述的环境可发生或可不发生，从而该描述包括该情况发生的情形和该情况不发生的情形。

“基本上”或“实质上”是指几乎全部或完全，例如某些给定量的 80-85％、80-90％、80-95％、85-90％、85-95％、90-95％或更多。

在本申请中，为了方便通常提到“皮肤”作为微针穿透的生物膜。本领域的技术人员应理解，在大多数或全部情况下，相同的发明原理适应于使用微针穿透其它生物膜，诸如衬在口腔内部的生物膜或外科手术期间露出的生物膜。在其它各实施例中，本发明原理可适用于对于细胞壁使用微针。例如，本文描述的各微针可用于处理这样的皮肤情况：微针指向存在于表面上的那些细胞。

“经皮”(transdermal)是指输送药剂进入和/或穿过皮肤或进行局部和/或全身治疗。相同的发明原理应用于穿过其它生物膜给药，其它生物膜诸如覆盖口腔内部、胃肠道、血脑屏障或其它身体组织或器官的的生物膜，或外科手术期间或者如腹腔镜或内窥镜处理过程期间暴露的或可接近的生物膜。

II.微结构施加器

在详细描述本主题之前，应理解，本发明并不限于具体材料或装置结构，因为这些可以变化。还应理解，本文使用的术语仅是为了描述具体实施例的目的，且并不用于限制。

A.阻挡元件释放施加器

一方面，本文描述了一种用于输送针、微针、微突起、微结构或其阵列的施加器。该施加器包括致动器或致动件、阻挡元件或构件、柱塞或活塞、具有至少一个开口的板或保持器以及能量存储元件。施加器通过对致动件施加阈值以上的力以释放由阻挡构件或元件保持的柱塞来操作。

施加器10包括具有上或近表面34和下、下方或远表面36的平板构件(平面板构件)或保持器12。板构件具有延伸穿过板的至少一个孔22。板构件可以是柔性、刚性或基本上刚性的。较佳地，板构件具有足够的机械强度和/或足够有刚性以与柱塞远端28一起约束下文更充分描述的能量储存元件20。至少一个开口尺寸做成允许柱塞或活塞16的至少一部分穿过其中。在一实施例中，至少一个开口具有柱塞可滑动地容纳其中的适当尺寸。阻挡或保持元件14在至少一个开口处或附近与板的近表面相邻定位。阻挡元件能够从图1A所示的第一位置38移动到图1B可见的第二位置40，在第一位置 38柱塞由阻挡元件保持，在第二位置40，柱塞被释放。阻挡元件可通过任何合适的方式由板保持或固定到板，包括但不限于诸如锁定系统、一个或多个固定件、和/或粘合剂的机械特征。

施加器还包括柱塞、活塞或其它细长结构16，其具有中心柱或杆 26，中心柱或杆26具有近端或近部24以及远端或远部28。杆较佳地在近端与远端或近部与远部之间至少部分地延伸。柱塞的近端较佳地尺寸和形状做成使得其至少部分地穿过板上的至少一个开口可滑动定位。应理解，柱塞可具有适当的形状或尺寸。至少如图1B和2所示，一个适当的形状包括具有圆形或圆柱形近端的圆柱形杆。在该特定实施例中，远端呈圆板形。但应理解，其它形状也是合适的，包括但不限于矩形棱柱或其它多边形棱柱。还应理解，杆、近端和远端可各具有不同几何形状。作为一实例，杆和近端可以呈圆柱形，而远端呈正方形或矩形。还应理解，近端和远端中的一个或两个可以是呈圆形、正方形、矩形、椭圆形或不规则形状的板。在一实施例中，近端具有比中心杆的直径宽的直径。柱塞至少部分地可滑动地设置在至少一个板开口内，使得柱塞的近端可至少部分地穿过开口。在一实施例中，柱塞的近端包括柱塞保持区域32，该柱塞保持区域32通常是尺寸做成接纳阻挡元件的至少一部分的开口、切口、边缘、壁架或底切部。在图1A所示的实施例中，柱塞近部包括当阻挡元件处于第一位置时用于接纳阻挡元件的至少一部分的切口部分。在该实施例中，柱塞的至少近端搁置在阻挡元件的一部分上并由阻挡元件的一部分保持。柱塞近端被保持在限制或约束位置。在第二位置，阻挡元件从柱塞近部的切口部分移除。然后柱塞近端朝向患者皮肤自由滑动穿过至少一个开口。在一实施例中，柱塞的近端尺寸做成通过至少部分地围绕柱塞杆的壁架由至少一个开口保持在其第一位置。因此，柱塞的近端的壁架、下侧或底切部的至少一部分搁置在阻挡元件的上表面或近表面上。较佳地，柱塞近端至少部分地由阻挡元件围绕，使得该近端由部分地或基本上围绕柱塞的近端的至少边缘的阻挡构件的近表面支承和保持或支承和保持在该近表面上。柱塞的近端可具有任何合适的尺寸和形状。

图1A-1B示出将阻挡元件从第一位置移动到第二位置的一示例构造。如图1A所示，阻挡构件的一部分配装在柱塞的近部内的切口或柱塞保持区域32内。致动器或致动构件或元件18用于与阻挡构件接触并将阻挡构件从其第一位置移动到其第二位置。致动构件18通常在阻挡构件的至少一端处或附近与板的近表面相邻定位。致动构件能够从图1A所示的第一位置 44移动到第二位置46，在第二位置46，致动件与阻挡构件接触并将阻挡构件移动到图1B所示的其第二位置40。致动构件可通过任何合适的方式由板保持或固定到板，任何合适的方式包括但不限于诸如锁定系统、一个或多个固定件、和/或粘合剂的机械特征。在一示例实施例中，致动构件通过致动器保持器或保持件42固定到板，如图1A-1B所示。

当致动器从第一位置44(图1A)移动到第二位置46(图1B)时，致动器接触阻挡元件并将阻挡元件从其第一位置38移动到其第二位置40并由此释放柱塞。在所示示例实施例中，阻挡元件围绕中心保持点41从第一位置枢转到第二位置。阻挡元件可以是任何合适的形状和尺寸。在示例实施例中，阻挡元件包括用于与致动构件接触的凸起。在图1A-1B的实施例中，阻挡构件呈L形。在其它各实施例中，阻挡构件呈多边形或不规则形。当致动构件从其第一位置移动到其第二位置时，致动构件与阻挡构件凸起接触并枢转地移动阻挡构件。当阻挡构件围绕枢转点41枢转时，阻挡构件的保持柱塞的部分远离柱塞保持区域32移动，由此释放柱塞。在一实施例中，致动构件呈多边形。在各实施例中，致动构件呈楔形，该楔形具有宽基部并渐缩到较窄末端。在图1A的实施例中，致动构件与阻挡构件接触的区域呈倾斜形状。因此，当致动构件移动时，致动构件的逐渐变宽的部分与阻挡构件凸起接触。在如图2所示的另一实施例中，致动构件沿向下方向移动以接触阻挡构件并将阻挡构件移离与柱塞保持区域32的接触。应理解，阻挡构件和致动构件可各具有适于允许致动构件推动、移动或转动阻挡构件离开或移出与柱塞近端配合的任何形状。在各实施例中，致动构件使阻挡构件进行线性或转动位移。在各实施例中，柱塞和阻挡构件靠近柱塞的中心轴线(或转动轴线)放置。

可通过包括手动和机械的任何合适方式施加压力以将致动构件18 从其第一位置44移动到其第二位置46。在手动施加压力的情况下，致动构件具有适于由用户接触的外表面或者以其它方式包括允许使用者对致动构件施加适当压力的结构。在各非限制实施例中，将约0.5-10lb的力施加到致动构件。

致动装置所需的力是将致动构件从第一位置移动到第二位置且因此将阻挡构件从第一位置移动到第二位置所需的力。该力取决于它们的精确尺寸和制造出它们的材料的材料特性(例如杨氏模量)。在其它各实施例中，该力取决于摩擦系数、接触力、和/或机械优点。摩擦系数可通过使用抛光和/或涂层来改变。接触力取决于弹簧系数和存储在能量存储元件的能量。机械优点取决于设计元件和其精确尺寸。

柱塞16的底表面30还包括至少一个针、微突起阵列、无源皮肤贴或用于将一种或多种治疗剂经皮给药的其它输送装置。在示例实施例中，微突起阵列48固定、附连、粘结到柱塞的底表面48或与之一体。在一实施例中，输送装置可移除地附连到柱塞远表面。用于微突起的一般特征例如在美国公开第2008/0269685号、第2011/0276028号以及美国专利第7,416,541号、第7,578,954号、第7,108,681号中进行了描述，每个文献以参见的方式纳入本文。在各实施例中，微突起是皮下注射针或套管针。在另一些实施例中，微突起阵列包括多个微突起，其中至少一些是可溶解的或可侵蚀的微突起。在其它实施例中，至少一些微突起包括至少一种治疗剂。此外，各微突起中的至少一部分可从微突起阵列拆卸。在美国专利申请第61/745,513号中描述了可拆卸微突起阵列，其以参见的方式纳入本文。

在一个非限制实施例中，微突起阵列或其它输送装置使用粘合剂固定或附连到柱塞远端。合适的粘合剂包括但不限于丙烯酸类粘合剂、丙烯酸盐粘合剂、压敏粘合剂、双面粘合胶带、双面涂有粘合剂的无纺或多孔膜、以及UV可固化粘合剂。应理解，本领域已知的任何医疗装置粘合剂都是合适的。在另一实施例中，微结构阵列或其它输送装置的至少一部分与柱塞远端的至少一部分一体形成。

用于本发明的各微针和其它凸起的尺寸将取决于制造技术和精确应用。但，一般而言，实践中使用的各微针和其它微凸起可预期具有约20 至约1000微米的长度、更佳地约50至约750微米、且最佳地约100至约500 微米。通常，理想的是各微凸起将足够长以在人体的某些合适应用位置，例如大腿、臀部、臂或躯干至少部分地穿过皮肤的角质层。

板构件、柱塞和阻挡构件可由任何合适的材料制成。在一个非限制实施例中，板构件和柱塞至少部分地由弹性模量在约0.5-500KSI的材料制成。在一实施例中，板构件或柱塞中的至少一个由金属制成，金属包括但不限于不锈钢、碳钢、钛及其合金。在一较佳实施例中，至少板构件和柱塞由金属制成。

施加器还包括至少部分地定位在板构件的下表面与柱塞的远端之间的至少一个能量存储元件20。较佳地，各能量存储元件被保持和/或支承在板与柱塞远端之间。

考虑任何合适的能量存储元件，包括但不限于弹簧或弹性部件。在各非限制实施例中，能量存储元件是弹性存储元件、压缩弹簧、螺旋弹簧或波形弹簧装置。当柱塞由阻挡构件保持时，能量存储构件被保持在存储能量的高能量位置，且当柱塞从阻挡构件释放时，能量存储构件释放其存储的能量且这样移动柱塞。当柱塞近端由阻挡构件保持时，能量存储元件通常保持在柱塞近表面与板构件的远表面之间的约束或限制位置。当柱塞近端从阻挡构件释放时，能量存储元件从约束位置释放且存储的能量推动柱塞远端远离板并朝向患者皮肤。由能量存储元件所存储的能量的量可基于施加面积和/或微结构结构特征来调整。所存储能量的量可以是例如在约0.1J至约10J范围内，或约0.25J至约1J范围内。在一实施例中，能量存储构件选择成在柱塞上提供足够的力以使柱塞行进比柱塞杆的长度长的距离。在包括下文所讨论壳体的其它各实施例中，能量存储构件选择成在柱塞上提供足够的力以使柱塞行进足够的距离，使得柱塞远端的至少一部分离开壳体远端。

本领域的技术人员会理解能适于使用的宽范围的能量存储构件，且在美国专利公开第2011/0276027号中示出了某些示例，该专利公开全文以参见的方式纳入本文。应理解，其它类似形状、包括但不限于其它轴对称形状可用于形成能量存储构件。此外，可使用非对称形状来形成能量存储构件。还应理解，能量存储构件可包括多个单独的能量存储构件，多个单独的能量存储构件的尺寸、形状和材料可以相同或可以不同。使用多个单独的能量存储构件可用于允许以用单个能量存储构件可能不能实现或与单个能量存储构件不同的方式改变柱塞速度、能量、启动力或其它性能参数。

制造能量存储构件的材料是可改变的，且本领域技术人员会理解，该材料基于若干设计考虑来选择，包括存储寿命和所需施加力，这些设计考虑当然还取决于构件的构造。示例材料包括金属、合金、塑料，且具体实例包括不锈钢和热塑材料。

微突起阵列或其它输送装置在与皮肤接触时的速度可例如通过改变能量存储元件内所存储能量的量和/或通过改变柱塞的质量而调整。这例如通过控制能量存储元件的几何设计和制造能量存储元件的材料的特性来完成。能量存储元件可呈压缩形式，其中压缩程度(例如沿一空间方向)控制所存储能量的量。

当能量存储元件以压缩形式存储时，元件外部的各种机构而不是施加器的形成部分可用于释放压缩并允许元件解压缩且因此释放其能量的某些或全部。

微凸起阵列或其它输送装置在与皮肤接触时的速度可例如在0.1m/s至20m/s范围内或在0.5m/s至10m/s范围内。一般而言，所存储的能量可用于移动微突起阵列或其它输送装置与皮肤接触以及克服作用在微突起阵列或其它输送装置上的任何力(例如来自施加器的其它部件)。此外，所存储的能量可用于移动那些根据施加器的设计必须随着微突起阵列或其它输送装置朝向皮肤移动也移动的其它部件。

施加器还可包括至少部分地围绕或封围施加器的外部壳体63。在图3所示的实施例中，柱塞的处于保持或约束位置的至少一部分和能量存储元件由壳体封围。较佳地，致动构件的至少一部分从壳体可触及，从而使用者可对致动构件施加压力。应理解，当从阻挡构件释放和/或处于平衡状态时，柱塞的至少一部分延伸超过壳体的远端，使得微突起阵列或其它输送装置能够接触皮肤。还应理解，微结构本身的仅一部分需要延伸超过壳体远端以穿透皮肤。如图3可见，壳体的远端可包括抵靠受试者或患者皮肤60放置的皮肤接触区域或构件54。皮肤接触区域54可呈围绕用于微突起阵列或其它输送装置的开口58定位的环形，如图10所示。皮肤接触区域还可包括用于将壳体粘结到皮肤的粘合剂56。粘合剂可至少部分地涂敷到环形皮肤接触区域上。在各实施例中，壳体包括粘合剂所施加或可施加的表面以将壳体固定到第二表面。应理解，皮肤接触区域可围绕用于供附连到柱塞远端的微结构阵列或其它输送装置穿过的开口58的全部或一部分。

本文考虑的施加器通常会具有至少两个状态或构造。在第一状态或构造中，柱塞的近端由板构件保持。在第一状态或构造中，能量存储元件在高能量位置限制在板构件与柱塞远端之间。这通常预期为施加器制造之后以及运输和存储期间的状态。当柱塞近端穿过至少一个开口时，能量存储元件从约束状态释放并释放所有或一部分所存储的能量。在通过操作致动构件或元件达到的该第二状态或构造，微突起阵列或其它输送装置从施加器向外突出。

制造施加器各部件的材料可选自对本领域技术人员已知的宽范围材料。例如，填充聚合物材料适于制造至少外部覆盖物或壳体、阻挡构件和 /或致动构件。本领域的技术人员会理解当选择用于每个部件部分的合适材料时所要考虑的各种材料特性。

B.开口释放施加器

另一方面，本文描述了一种用于输送针、微针、微突起、微结构、其阵列或其它输送装置的施加器。该施加器包括致动器或致动件、柱塞或活塞、具有开口的板或保持器以及能量存储元件。施加器通过对致动件施加阈值以上的力以释放由板的开口或挠性元件保持的柱塞来操作。

图7示出另一示例致动器或施加器100。如图7所示，平面板构件或保持器12具有上或近表面34和下或远表面36。板构件具有至少部分延伸穿过板的开口82。在一个非限制实施例中，开口中心地定位在板上或定位在板的中心附近。板构件通常是刚性或基本上刚性的。较佳地，板构件足够有刚度以与柱塞远端一起约束如下文进一步描述的能量存储构件。

在一实施例中，具有间隙66的挠性元件64邻近板构件的上或近表面34。挠性元件可至少部分地保持在板构件的开口内。挠性元件可通过任何合适的方式和/或借助于开口和挠性元件的形状由板构件保持或固定到板构件，合适的方式包括但不限于诸如锁定系统、粘合剂的机械特征。挠性元件包括能够在第一位置74(图13A)与第二位置76(图13C)之间移动的间隙。较佳地，第一位置与较大或扩大的第二位置相比较小或受约束。挠性元件的间隙与板构件的开口82至少部分地对齐。应理解，在施加器不包括挠性元件的情况下，板构件的开口能够在第一与第二位置之间移动。挠性元件通常具有与板构件的近表面至少部分交叠的平面区域。在各实施例中，挠性元件与板开口的至少一部分交叠。在另一些实施例中，挠性元件包括从远表面延伸以与开口的至少一部分配合或接触的结构或元件。这样，挠性元件相邻于开口被保持。

施加器还包括柱塞16，柱塞16具有中心柱或杆26以及近端26和远端28。柱塞的近端优选地尺寸和形状做成使得其在第一位置由挠曲元件的间隙保持。应理解，柱塞可具有任何适当的形状或尺寸。如图7所示，一种合适的形状包括圆柱形杆和圆形近端和远端。但应理解，其它形状也是合适的，包括但不限于矩形棱柱或其它多边形棱柱。还应理解，杆、近端和远端可各具有不同几何形状。作为一个实例，杆和近端可以呈圆柱形，而远端呈方形或矩形。还应理解，近端和远端中的一个或两个可以是呈圆形、方形、矩形、椭圆形或不规则形状的板。较佳地，近端具有比中心杆的直径宽的直径。如上文指出的，挠性元件的间隙与板构件的开口至少部分地对齐，且柱塞可滑动地设置在对准的间隙和开口内，使得柱塞的远端可穿过对准的开口和间隙。在一个实施例中，柱塞的近端包括在第一位置至少部分延伸超过间隙的边缘、壁架或底切部。在一实施例中，柱塞的近端尺寸做成通过围绕柱塞杆的壁架由间隙/开口保持在其第一位置。因此，柱塞的近端的壁架、下侧或底切部的至少一部分搁置在挠性元件和/或板构件的近表面上。较佳地，近端由对准的开口和间隙围绕，使得近端由围绕或基本上围绕近端的至少边缘的近表面支承和保持或支承和保持在该近表面上。近端可具有任何合适的尺寸和形状。，近端尺寸做成使得其当间隙/开口处于第一位置时不能穿过间隙和/或开口，但在第二位置穿过间隙/开口。图11示出柱塞近端24在第一位置由间隙保持的示例实施例。图中不包括致动构件和装置的其它特征以更好示出所保持的柱塞近端。

图12示出致动构件68、挠曲元件64、板12和柱塞16的分解图。如图12所示，板开口82可包括切口或其它区域，切口或其它区域足够大以在间隙处于第二位置时供柱塞近端穿过。还应理解，该开口可沿其宽度在若干或所有点足够宽以供柱塞近端穿过。尽管柱塞近端示出直径比柱塞远端小，但应理解，两端可以是相同直径，或者柱塞远端可具有比近端小的直径。

板构件、柱塞和挠性元件可由任何合适的材料制成。在一非限制实施例中，板构件和/或挠性元件和柱塞至少部分地由弹性模量在约 0.5-500KSI之间的材料制成。在一实施例中，板构件、柱塞或挠性元件中的至少一个由金属制成，金属包括但不限于不锈钢、碳钢、钛及其合金。在一较佳实施例中，至少挠性构件(存在的情况下)和柱塞由金属制成。

柱塞的远端较佳地包括固定到柱塞远端28的最远端或底表面30或与之一体形成的微突起或微突起阵列或其它药剂输送装置。以上输送装置的讨论适用于该实施例。

该施加器还包括用于将间隙从第一位置移动到第二位置的致动构件68。致动构件用于将间隙和/或开口从第一位置移动到第二位置。随着间隙/开口移动到第二位置(或到达第二位置)，间隙/开口变得足够大或宽以供杆的近端穿过并被释放。来自致动构件的中心压力较佳地均匀分配到间隙。致动构件包括用于接收压力的近端70和用于至少部分地定位在间隙/开口内的远端72。近端可具有适于接收压力的任何形状，包括但不限于按钮、销或板。通常，压力是沿从致动器近端朝向致动器远端(且通常朝向间隙/ 开口)方向的向下压力。压力可通过包括手动和机械在内的任何适当的方式施加。在压力手动施加的情况下，致动器近端具有适于与使用者接触的外表面78。

致动器远端具有适于将间隙/开口从第一位置移动或推动到第二位置的形状。在图8所示的实施例中，致动器远端可以是多面体形构件80。在各实施例中，多面体形构件具有2-8个面。在一实施例中，多面体形构件尺寸和形状做成使得当间隙/开口处于第一位置时远部至少部分地配和在间隙/ 开口内。当对致动器的近端施加压力时，多面体形构件被推入间隙/开口并使其向第二位置变宽或打开。但还应理解，当间隙/开口处于第一位置时，多面体形构件可不接触间隙/开口或可与间隙/开口相邻。在该实施例中，施加到致动器的近端的压力导致多面体形构件首先进入间隙/开口并然后推动其打开或变宽。在图8所示的实施例中，多面体形构件是双倾斜楔形件。楔形具有两个倾斜平面，从而间隙/开口在两个表面或两侧上同时开口的优点。楔件的角度斜坡用相对的力压在弹簧挠性元件上，增加间隙/开口。致动器上的压力增加柱塞近端的底切部或壁架搁置的间隙，直到底切部避开间隙/开口且柱塞释放为止。

多面体形构件可包括尺寸设置成接纳柱塞近端的至少一部分或围绕该至少一部分配和的间隙、切口或区域。在图8所示的实施例中，多面体形构件具有间隙或开口，该间隙或开口允许用于使柱塞近端搁置在挠性元件上的空间。间隙或开口的形状可以是适于接纳柱塞近端的任何形状。在各非限制实施例中，多面体形构件中的间隙或开口呈圆形、卵形、矩形、方形或其它多面体形。应理解，多面体形构件中的间隙或开口的形状可选择成其中容纳柱塞近端的部分。多面体形构件中的间隙或开口可具有与柱塞近端相同或不同的形状。此外，多面体形构件间隙或开口可具有任何合适的尺寸以接纳柱塞的远部。

致动所需的能量为将间隙和/或开口充分展开以允许柱塞近端穿过所需的能量。该能量取决于其精确尺寸和其制造材料的材料特性(例如杨氏模量)。

图13A-13C示出本文所描述装置的示例使用。图13A示出间隙处于第一位置或至少在保持柱塞近端的位置的装置的一部分。图13B示出通过对致动构件的近表面施加力而使间隙膨胀。致动构件作用在间隙的两侧或所有侧上，以将间隙从第一位置移动到第二位置，在第二位置柱塞穿过间隙/开口并被释放，如图13C所示。

某些现有微结构阵列的一个问题是柱塞释放期间柱塞的不均匀运动。这些影响是不希望的，因为它们导致施加期间柱塞在壳体内倾斜或摆动。柱塞在其接触或撞击壳体时失去能量，这减少用各微凸起穿透皮肤时可用的能量。另一问题是柱塞可能在壳体内倾斜，导致各微凸起倾斜接触皮肤，而不是以各微凸起的中心轴线大致垂直于皮肤的“直”的形式接触皮肤。使用本发明各构造，柱塞的远部在单个释放点从间隙/开口释放。这些构造之所以有利是因为柱塞的释放围绕底切部或壁架同时或基本上同时发生。因此，该释放不与柱塞的部署方向干涉且微凸起阵列用预期的力沿预期方向部署。中心释放保存了释放柱塞所需的能量，导致用于将微结构部署到皮肤内的一致能量和/或在各微结构以正确角度部署到皮肤内时需要较低能量。

应理解，一旦柱塞近端穿过间隙/开口，则间隙/开口可返回到第一位置。在该实施例中，一旦柱塞近端穿过间隙/开口，且间隙/开口已返回到第一位置，则柱塞近端可搁置抵靠板和/或挠性元件的下表面或远表面。应理解，柱塞的长度可选择或调节成在从间隙/开口释放时提供所需的位置。在装置包括壳体的情况下，柱塞的长度可选择成使得柱塞的所需长度延伸超过壳体远端。在各实施例中，对于柱塞远端较佳的是微凸起阵列平衡地延伸超过皮肤表面。在图9所示的其它实施例中，柱塞具有延伸的最终平衡位置。

如图7所示，施加器还包括定位在柱塞远端的上表面或近表面与板构件的下表面或远表面之间的能量存储元件20。考虑任何合适的能量存储元件，包括但不限于弹簧或弹性部件。以上能量存储元件的讨论与本实施例相关并认为是本实施例的一部分。当柱塞由间隙/开口保持时，能量存储构件具有存储能量的第一力，且当柱塞从间隙/开口释放时，能量存储构件释放其存储的能量且这样移动柱塞。当柱塞近端由间隙/开口保持时，能量存储元件通常保持在柱塞近表面与板构件的元表面之间的约束或限制位置。当柱塞近端从间隙/开口释放时，能量存储元件从约束位置释放且存储的能量推动柱塞远端远离板并朝向患者皮肤。通常所需的是在部署各微结构时使用最低的适当能量以防止受试者的不适感觉或疼痛和/或防止由于撞击造成的组织损伤。

本实施例还可包括至少部分地围绕或封围施加器的外部壳体63。以上壳体的讨论与此相关且包括在此。较佳地，致动器的至少一部分是可触及的或延伸超过壳体的近端，从而使用者可对制动器施加压力。在另一实施例中，壳体包括致动器接触区域或元件，其中使用者在该区域或对该元件施加传递到致动器近端的压力。在另一实施例中，壳体在近端包括供使用者触及致动器的开口。致动器近端可至少部分地延伸穿过壳体内的开口或开口可尺寸做成使得使用者可通过该开口触及致动器的近端。

与上述实施例一样，本文考虑的施加器通常会具有至少两个状态或构造。在第一状态或构造中，柱塞的近端由板构件和/或挠性元件保持。在第一状态或构造中，能量存储元件限制在板构件与柱塞远端之间的高能量位置。这通常预期为施加器制造之后以及运输和存储期间的状态。当柱塞近端穿过间隙/开口时，能量存储元件从约束状态释放并释放所有或一部分所存储的能量。在通过挤压或以其它方式操作致动元件达到的该第二状态或构造，微突起阵列从施加器适度地向外突伸。

制造施加器各部件的材料可选自对本领域技术人员已知的宽范围材料。例如，填充聚合物材料适于制造外部覆盖物或壳体、挠性构件和/或致动构件。本领域的技术人员会理解当选择用于每个部件部分的合适材料时所要考虑的各种材料特性。

每个上述实施例中所描述的各施加器可选配地包括安全机构或闩锁以防止施加器的意外致动和微针阵列的随之发生的部署。美国专利公开第 2011/0276027号中描述了安全机构的各实施例，该专利公开全文纳入本文。

某些现有施加器的问题是柱塞未用充分的能量部署或柱塞可在接触皮肤之后回弹或皮肤可能由于撞击而移离。皮肤因此可在初始撞击之后变得与微凸起阵列分离。没有保持力，皮肤可能在柱塞行进结束时分离，当柱塞以较低速率移动时持续其运动。尽管微凸起阵列可稍后在柱塞回弹时返回到与皮肤接触，但各个微凸起不再在阵列与皮肤初始撞击期间形成的孔对准，且柱塞可能没有足够的能量用各微凸起形成新的孔。替代地，某些现有施加器经受力的过度施加或柱塞的移位。柱塞进入皮肤的过大位移或撞击力可造成不适感觉并拉动皮肤。此外，皮肤的过度压缩会减少流体流过微凸起阵列周围的组织，这减慢来自微凸起的治疗剂的溶解以及随后到受试者系统的输送。这两个问题都可能导致药物产品的退化和/或治疗剂的不适当或不完全输送。

各微凸起与皮肤的适当接触可通过调整柱塞的最终平衡位置来实现。在各实施例中，柱塞远端的位移在平衡状态在受试者皮肤表面下方 0.03-0.2”。在各实施例中，需要在自由空气中柱塞平衡时测得的至少0.030”的柱塞的最终位移。“最终位移”是指柱塞远表面超出皮肤表面的延伸距离，如图9所示。该最终位移或平衡位置由柱塞的长度和/或能量存储构件的平衡位置确定。在其它各实施例中，最终位移约为0.2”。在具体实施例中，使用54磅/英寸的弹簧和直径约0.6”的柱塞时最终位移为0.2”。在一实施例中，柱塞杆的长度选择成使得在平衡状态时其延伸超过壳体最远端。在另一实施例中，壳体远端包括皮肤接触表面，且柱塞杆的长度选择成使得柱塞延伸超过皮肤接触表面。在又一实施例中，柱塞远端在平衡状态延伸到皮肤表面下方。应理解，最终位移取决于将柱塞从延伸状态下压到与壳体平齐所需的力。在一实施例中，柱塞行进比柱塞杆的长度长的距离。应理解，柱塞杆的长度和/或能量存储元件可选择成提供柱塞上的力，该力使柱塞行进比杆的长度长的距离。

当各微凸起可溶解或可侵蚀时，延伸的柱塞平衡位置的另一优点在于力的持续施加允许随着各微凸起溶解，可溶解微凸起穿入皮肤更深。将各微凸起按压到皮肤内到达延伸的平衡位置的偏置力可进一步随着远末端溶解而使各微凸起穿入皮肤内更深。

不受理论的限制，在平衡状态保持各微凸起上的压力保持凸起远端插入皮肤内。随着各微凸起溶解，持续的压力将各凸起推入皮肤更深，直到各凸起基本上或完全溶解为止。

致动器使用诸如弹簧或弹性元件的能量存储构件的一个问题是该能量存储元件可在施加器的一个或多个部件上施加力，致使在延长时期的尺寸扭曲和/或蠕变。这些效果是不希望的，因为它们导致施加器几何形状的变化和所存储弹性能量随时间的损失。在一实施例中，阻挡元件实施例的至少板和柱塞或开口释放实施例的挠性构件和柱塞由不呈现蠕变的材料制成。在一实施例中，至少板和柱塞或挠性构件和柱塞由金属制成。在施加器不包括挠性构件的情况下，至少板构件和柱塞可由金属或不呈现蠕变的材料制成。示例金属包括但不限于不锈钢、碳钢、钛及其合金。在该实施例中，来自能量存储元件的全部或大部分机械负载由金属部件承载，金属部件不会随时间经受尺寸扭曲和蠕变。在另一实施例中，阻挡元件实施例的至少板和柱塞或开口释放实施例的挠曲构件/板和柱塞由在给定应力水平不呈现蠕变和/或尺寸扭曲的塑料或聚合物制成。在该实施例中，来自能量存储元件的全部或大部分机械负载由用不会随时间经受尺寸扭曲和蠕变的材料制成的部件承载。减少尺寸扭曲和蠕变致使对于延长的时期保持相同的存储弹性能量。随时间保持相同或类似的存储弹性能量对于具有至少较佳地约6个月、更佳地约12个月、且最佳地约24个月的延长保质期来说是重要的。在有一些实施例中，在至少约1-10年的保质期内保持相同的存储弹性能量。在具体但非限制实施例中，在至少约1年、约2年、约3年、约4年、约5年或约10年或更长的保质期保持相同或类似的存储弹性能量。

随着施加器的延长使用和磨损产生当前微结构和微针阵列的另一问题。在延长时期潜在的笨重施加器磨损在正常活动和执行期间是不合适的。另一潜在问题是微针阵列弹离皮肤并造成不足的药物输送。此外，另一可能问题是微针阵列可在撞击皮肤后拉出皮肤也造成不足的药物输送。在某些实施例中，对于微结构阵列或其它输送装置所需的是可从施加器移除。该实施例提供可更长或延长时期佩戴的低轮廓和/或更舒适输送装置。

在一实施例中，本发明施加器可包括可从施加器移除的背衬组件。在图4所示的一实施例中，背衬组件50可包括支承层52、微结构阵列或其它输送装置48、以及至少部分地围绕微结构阵列或输送装置定位的粘合剂56。在一实施例中，粘合剂作为环定位在微结构阵列周围。背衬组件最初附连到柱塞或施加器或靠近柱塞或施加器放置。较佳地，背衬组件附连或固定到柱塞的远表面。在启用施加器时，释放柱塞，柱塞将各微结构部署到皮肤内或强制各微结构进入皮肤内。具有粘合剂环的背衬组件至少部分地粘结至皮肤，允许施加器从皮肤脱开，使阵列中的各微结构至少部分地部署在受试者的皮肤内。背衬组件的另一优点在于当皮肤组织在延长的磨损期间(例如≤5分钟) 松弛时，防止各微结构拉出皮肤。此外，该构造防止各微结构在撞击之后由于柱塞弹离皮肤而拉出。背衬组件较佳地在撞击之后立即与柱塞脱开，且背衬组件上的粘合剂环将微结构阵列保持在皮肤上。当移除施加器时，柱塞向上弹并与背衬组件分离或背衬组件与阻挡分离。具有微结构阵列的背衬组件停留在皮肤上。可使用用于粘结背衬组件的任何合适的粘合剂，包括参照皮肤接触区域所描述的那些。在一实施例中，粘合剂具有到皮肤的重复粘结以在柱塞弹离皮肤时或者当施加器从受试者的皮肤移除时将微结构阵列保持在受试者的皮肤上。支承层可由任何合适的材料制成，包括但不限于聚合物和金属。在一实施例中，支承件的至少与受试者皮肤接触的区域是生物相容的。支承层可以是刚性、半刚性或挠性的。在一实施例中，支承层足够有挠性以适形于皮肤施加部位。图5A-5C示出运行中的包括背衬组件的示例施加器。在该实施例中，首先将柱塞由阻挡构件保持的施加器抵靠受试者的皮肤放置 (图5A)。将背衬组件定位在柱塞远端的最远表面上。致动施加器且阻挡构件释放柱塞，柱塞向下朝向患者皮肤部署(图5B)。将柱塞远端上的微结构阵列部署或驱动成使得阵列中的各微结构的至少一部分至少部分地刺穿或穿透受试者的皮肤。如图5C可见，柱塞弹离或以其它方式竖直移离皮肤且背衬组件从柱塞脱开以保持在受试者皮肤上。

在一实施例中，施加器可包括阻尼器以阻尼柱塞远离受试者的回弹、向上或竖直运动。柱塞阻尼器将系统动力学从欠阻尼改变到临界阻尼或过阻尼。在各非限制实施例中，将泡沫、摩擦材料或粘性材料放置成与柱塞和能量存储元件机械连通以用作柱塞阻尼器。柱塞阻尼器的功能是提供能量损失以使施加器启用且柱塞撞击皮肤之后的柱塞回弹(竖直向上运动)最少。在图6所示的一实施例中，阻尼器62定位在能量存储装置20与柱塞远端28之间。当柱塞从阻挡构件释放时，柱塞部署且阻尼器扩大成至少部分地填充能量存储装置与柱塞远端之间的开口空间。

应理解，上文参照一施加器实施例描述的各元件和/或各实施例可适用于所描述的所有施加器实施例。各实施例之间的共有元件的讨论意味着适用于所有实施例。具体来说而非限制，参照一实施例对板、致动构件、柱塞、输送装置、能量存储元件以及壳体的讨论也适用于其它各实施例。

III.使用方法

在另一方面，提供一种对受试者给药活性剂或治疗剂的方法。较佳地，活性剂或治疗剂由皮肤、经皮、由粘膜和/或经粘膜给药。该方法包括提供与本文所述施加器中任一个结合的微突起阵列或其它输送装置，微突起阵列或输送装置包括至少一种活性剂。较佳地，微突起阵列或其它输送装置构造成输送至少一种治疗剂。该治疗剂可施加在各微突起的至少一部分上和 /或容纳在各微结构的至少一部分内。治疗剂通过施加器的致动由皮肤、经皮、由粘膜或经粘膜进行输送，以将微突起阵列部署成与皮肤接触，或更通常与受试者的隔膜或体表接触。所要给药的活性剂可以是本领域已知任何活性剂中的一种或多种，并包括宽泛的复合物种类，诸如说明而非限制：兴奋剂；镇痛剂；抗关节炎药；包括抗肿瘤药的抗癌剂；抗胆碱能药物；抗惊厥药；抗抑郁药；降糖药；止泻药；驱虫；抗组胺药；降脂药；降压药；如抗生素、抗真菌剂、抗病毒剂和抑菌和杀菌化合物的抗感染剂；抗炎药；抗偏头痛制剂；止吐药；抗帕金森病药物；止痒剂；抗精神病药物；退烧药；解痉药；抗结核药物；抗溃疡药；抗焦虑药；抑制食欲药；注意力缺陷障碍和注意力缺陷多动障碍的药物；包括钙通道阻滞剂、抗心绞痛药、中枢神经系统药、β阻断药和抗心律失常药的心血管制剂；腐蚀剂；中枢神经系统兴奋剂；包括减充血剂的咳嗽和感冒制剂；细胞因子；利尿剂；遗传物质；草药；激素药物(hormonolytics)；催眠药；降糖药；免疫抑制剂；角质层分离剂；白三烯抑制剂；有丝分裂抑制剂；肌肉松弛剂；抗麻醉剂；尼古丁；如维生素、必需氨基酸和脂肪酸的营养剂；眼药如抗青光眼剂；如麻醉剂的疼痛缓解剂；副交感神经阻断药；多肽类药物；蛋白水解酶；精神刺激药；包括抗哮喘药的呼吸系统药物；镇静剂；包括孕激素、雌激素、皮质激素、雄激素和合成代谢剂的类固醇；戒烟药；拟交感神经药；组织愈合增强剂；镇静剂；包括一般冠状血管、外周血管和脑血管的血管扩张剂；发疱药(vessicants)；以及它们的组合。在各实施例中，治疗剂是蛋白质或肽。在另一实施例中，药剂是疫苗。

可用于微凸起阵列的肽和蛋白质的非限制实例包括但不限于甲状旁腺激素(PTH)、催产素、抗利尿激素、促肾上腺皮质激素(ACTH)、表皮生长因子(EGF)、催乳素、促黄体激素、促卵泡激素、促黄体素释放素或促黄体素释放激素(LHRH)、胰岛素、生长激素抑制素、胰高血糖素、干扰素、胃泌激素、四肽胃泌素、五肽胃泌素、尿抑胃素、分泌素、降血钙素、脑啡肽、内啡肽、京都啡肽(kyotorphin)、增免疫苏精肽(taftsin)、促胸腺生成素、胸腺素、胸腺刺激素、胸腺体液因子、血清胸腺因子、肿瘤坏死因子、集落刺激因子、促胃动素、铃蟾肽、强啡肽、神经加压素、蛙皮缩胆囊肽、缓激肽、尿激酶、激肽释放酶、P物质类似物和拮抗剂、血管紧张素II、神经生长因子、血液凝固因子VII及IX、溶菌酶氯化物、肾素、缓激肽、短杆菌酪肽、短杆菌肽、生长激素、促黑素细胞激素、甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素、肠促胰酶素、缩胆囊素、人胎盘催乳素、人绒毛膜促性腺激素、促蛋白质合成肽、肠抑胃肽、血管活性肠肽、血小板衍生生长因子、生长激素释放因子、骨形态发生蛋白、以及其合成类似物和变体和药理学上的活性片段。肽酰药还包括LHRH的合成类似物，例如布舍瑞林、地洛瑞林、夫替瑞林、戈舍瑞林(goserelin)、组氨瑞林(histrelin)、亮脯利特(亮丙瑞林)、黄体瑞林、那法瑞林、曲普瑞林、和其药理学上的活性盐。还考虑寡核苷酸的给药，并包括DNA和RNA、其它天然存在的寡核苷酸、非天然的寡核苷酸、以及其任意的组合和/或片段。治疗性抗体包括Orthoclone(奥索克隆) OKT3(莫罗单抗CD3)、ReoPro(阿昔单抗)、Rituxan(利妥昔单抗)、 Zenapax(赛尼哌)(达珠单抗)、Remicade(英利昔单抗)、Simulect(舒莱)(巴利昔单抗)、Synagis(西那吉斯)(帕利珠单抗)、Herceptin(赫赛汀)(曲妥珠单抗)、Mylotarg(麦罗塔)(吉姆单抗奥佐米星)、 CroFab、DigiFab、Campath(阿仑单抗)、以及Zevalin(泽娃灵)(替伊莫单抗)。

在其它各实施例中，远层的至少一部分包括适于用作预防和/或治疗疫苗的药剂。在一实施例中，疫苗包括共轭在载体蛋白上或共轭到载体蛋白的抗原表位。应理解，疫苗可以使用或不适用佐剂来配制。合适的疫苗包括但不限于用于抗炭疽、白喉/破伤风/百日咳、甲肝、乙肝、b型流感嗜血杆菌、人乳头瘤病毒、流感、日本脑炎、麻疹/腮腺炎/风疹、脑膜炎球菌疾病(例如、脑膜炎球菌多糖疫苗和脑膜炎球菌结合疫苗)、肺炎球菌疾病(如肺炎球菌多糖疫苗和脑膜炎球菌结合疫苗)、脊髓灰质炎、狂犬病、轮状病毒、带状疱疹、天花、破伤风/白喉、破伤风/白喉/百日咳、伤寒、水痘、和黄热病的疫苗。

在另一实施例中，远层的至少一部分包括适于兽医用途的药剂。这类用途包括但不限于治疗和诊断兽医用途。

操作时，且再参照图13A-13C，包括能量存储元件的施加器与皮肤接触放置，使得接触皮肤的表面与外皮表面(角质层)直接接触，且可选地借助于设置在接触皮肤的表面上的粘合剂粘结到皮肤。挠性元件的间隙处于第一位置，使柱塞的近端由该间隙保持。能量存储元件处于第一受限状态并可移动到第二延伸或未受限状态或构造。将致动件下压，使制动件的远端向下移动，与挠性元件的间隙配合并推动间隙的内边缘以从第一位置移动到第二更宽或打开位置。当间隙处于第二位置时，已由挠性元件保持的柱塞近端穿过间隙/开口并被释放。柱塞从挠性元件的释放还将能量存储元件释放以从受限或压缩位置行进到延伸位置。由于能量存储构件的运动，与柱塞远端接触的微阵列被强制与皮肤接触。在一实施例中，从间隙释放之后的柱塞具有平衡位置，使得柱塞的固定有微凸起阵列的远端定位在皮肤表面下方。

IV.示例

以下示例是说明性质且不意图以任何方式进行限制。

示例1

通过阻挡元件释放进行微结构阵列的给药

将包括微结构阵列的施加器施加到受试者的皮肤。施加器包括阻挡构件，该阻挡构件通过至少部分地插入柱塞近端内的切口而保持住柱塞近端。将致动器移动下压，使得所附连多面体形构件的成角度斜坡用相对的力压在挠性元件上，增加挠性构件的间隙宽度。移动致动器与阻挡元件接触并转动阻挡构件远离与柱塞近端的接触，直到柱塞切口避开阻挡构件并释放柱塞为止。通过放置在板与柱塞远端之间的弹簧的膨胀而将柱塞朝向受试者的皮肤移动。柱塞撞击皮肤且微结构阵列刺穿或刺破皮肤表面。

示例2

用开口释放进行微结构阵列的给药

将包括微结构阵列的施加器施加到受试者的皮肤。将致动器下压，使得所附连多面体形构件的成角度斜坡用相对的力压在挠性元件上，增加挠性构件的间隙宽度。按压致动器，直至间隙宽度增加到柱塞中心柱的底切部避开挠性元件间隙且柱塞被释放为止。通过放置在挠性元件与柱塞远端之间的弹簧的膨胀而将柱塞朝向受试者的皮肤移动。柱塞撞击皮肤且微结构阵列刺穿或刺破皮肤表面。

尽管以上讨论了多个示例方面和实施例，但本领域的技术人员会认识到某些改型、置换、添加或其子组合。因此意味着以下所附权利要求书和此后引入的权利要求诠释为包括所有这些改型、置换、添加和子组合在其实质精神和范围内。

所有专利、专利申请、以及在此所提及的公开通过引用被完整纳入。但是，在包含明确定义的专利、专利申请或公开以参见方式引入的情况下，这些明确定义应理解为应用于发现它们的、所包含的专利、专利申请或公开，而不一定适用于本申请的上下文，尤其是本申请的权利要求书，在该情况下，本文提供的定义意味着取代。

1.一种施加器，包括：

刚性板构件，所述刚性板构件具有上表面和下表面，所述板构件具有至少一个开口；

阻挡元件，所述阻挡元件与所述板构件的所述上表面接触并能够在第一位置与第二位置之间移动；

柱塞，所述柱塞具有近端、远端以及在所述近端与远端之间延伸的杆，所述远端上可保持有至少一个微突起，所述近端至少部分地由所述阻挡元件保持在其第一位置；

能量存储元件，所述能量存储元件定位在所述板构件的所述下表面与所述柱塞的所述远端之间；以及

致动构件，所述致动构件具有用于施加力的远表面，并具有与所述阻挡元件机械连通的至少一个表面，其中当力施加到所述致动构件的所述外表面时，所述致动构件将所述阻挡元件从其第一位置移动到其第二位置，由此实现所述能量储存元件的释放。

2.如实施例1所述的施加器，还包括：

至少一个微突起，所述至少一个微突起定位在所述柱塞远端的底表面上。

3.如组合或分开的实施例1和2所述的施加器，还包括：

至少一个挠性元件，所述至少一个挠性元件与所述阻挡元件机械连通，其中在所述阻挡元件的第一位置，所述挠性元件将所述阻挡元件引导到所述柱塞内。

4.如组合或分开的实施例1-3所述的施加器，其中所述致动构件使所述阻挡元件具有线性位移。

5.如组合或分开的实施例1-4所述的施加器，其中所述致动构件使所述阻挡元件具有转动位移。

6.如组合或分开的实施例1-5所述的施加器，其中所述能量存储元件是弹性能量元件。

7.如组合或分开的实施例1-6所述的施加器，其中所述弹性能量元件选自压缩弹簧、螺旋弹簧或波形弹簧。

8.如组合或分开的实施例1-7所述的施加器，其中所述柱塞的所述近端尺寸做成通过至少部分地围绕所述柱塞杆的壁架由所述阻挡元件保持在其第一位置。

9.如组合或分开的实施例1-8所述的施加器，其中所述至少一个开口具有选自圆形、卵形、矩形和正方形的形状。

10.如组合或分开的实施例1-9所述的施加器，其中至少所述板构件和所述柱塞由弹性模量在约0.5至500KSI的材料制成。

11.如组合或分开的实施例1-10所述的施加器，其中至少所述板构件和所述柱塞由金属制成。

12.如组合或分开的实施例1-11所述的施加器，其中至少所述阻挡元件由弹性模量在约0.5至500KSI的材料制成。

13.如组合或分开的实施例1-12所述的施加器，其中所述阻挡元件由金属制成。

14.如组合或分开的实施例1-13所述的施加器，其中所述金属选自不锈钢、碳钢、钛及其合金。

15.如组合或分开的实施例1-14所述的施加器，还包括：壳体构件，所述壳体构件具有开口，通过所述开口可通达所述致动构件的所述外表面。

16.如组合或分开的实施例1-15所述的施加器，其中所述壳体开口尺寸做成接纳所述致动构件的所述外表面的至少一部分。

17.如组合或分开的实施例1-16所述的施加器，其中所述柱塞杆具有长度，且所述能量存储元件选择成在所述柱塞上提供使所述柱塞行进比所述杆的所述长度长的距离的力。

18.如组合或分开的实施例1-17所述的施加器，其中所述壳体包括粘合剂所施加或可施加的表面以将所述壳体固定到受试者。

19.如组合或分开的实施例1-18所述的施加器，其中所述柱塞杆的长度使得所述柱塞杆延伸超出所述粘合剂所施加或可施加的所述表面。

20.如组合或分开的实施例1-19所述的施加器，其中所述至少一个微突起是微突起阵列、皮下注射针或套管针。

21.如组合或分开的实施例1-20所述的施加器，其中所述微突起阵列包括多个可溶解或可侵蚀微突起。

22.如组合或分开的实施例1-21所述的施加器，其中所述至少一个微突起包括至少一种治疗剂。

23.如组合或分开的实施例1-22所述的施加器，其中所述多个微突起的至少一部分可从所述微突起阵列拆开。

24.如组合或分开的实施例1-23所述的施加器，还包括：背衬构件，所述背衬构件定位在所述柱塞远端的远表面上，其中所述背衬构件包括所述至少一个微突起；

所述背衬构件能从所述柱塞远端拆开。

25.如组合或分开的实施例1-24所述的施加器，其中所述背衬构件包括支承层和粘合剂层，所述支承层与所述柱塞远端的所述远表面相邻，其中所述至少一个微突起定位在所述粘合剂层的远侧。

26.如组合或分开的实施例1-25所述的施加器，其中所述至少一个微突起是定位在所述粘合剂层远侧的微突起阵列。

27.如组合或分开的实施例1-26所述的施加器，其中所述粘合剂层至少部分地围绕所述至少一个微突起。

28.如组合或分开的实施例1-27所述的施加器，还包括：

阻尼器，所述阻尼器定位在所述能量存储元件与所述柱塞远端的近表面之间。

29.一种将治疗剂输送到受试者的方法，包括：

将固定到如实施例1-28所述的施加器的所述柱塞的所述远端的微突起阵列施加到所述受试者的皮肤部位；

接触所述致动构件的所述外表面以致动所述致动构件从第一位置到与所述阻挡元件机械连通的第二位置；

将所述阻挡元件从与所述柱塞的所述近端接触的其第一位置移动到其第二位置，由此所述柱塞从与所述阻挡构件的接触释放；

释放所述能量存储元件，由此将所述柱塞部署成与受试者的皮肤接触；以及

将所述治疗剂从所述微突起阵列输送到所述受试者。

30.如实施例29所述的方法，还包括：

将所述施加器粘结到所述受试者的皮肤。

31.如组合或分开的实施例29-30所述的方法，其中移动所述阻挡元件实现所述柱塞从缩回位置向部署位置的运动。

32.如组合或分开的实施例29-31所述的方法，其中在所述部署位置，所述柱塞具有平衡位置，使得所述柱塞的固定有所述微突起阵列的所述远端定位在皮肤表面下方。

33.如组合或分开的实施例29-32所述的方法，其中所述平衡位置在所述受试者皮肤表面下方约0.03-0.2英寸。

34.如组合或分开的实施例29-33所述的方法，还包括：

拆开背衬构件，使得所述背衬构件和所述微凸起阵列保持在所述受试者的皮肤上。

35.一种施加器，包括：

平面板构件，所述平面板构件具有上表面和下表面，所述板构件具有至少一个开口；

平面挠性元件，所述平面挠性元件与所述板构件的所述上表面接触，所述挠性元件(i)具有能够在第一与第二位置之间移动的间隙，以及(i i)定位成将所述间隙与所述板构件内的所述开口对齐；

柱塞，所述柱塞可滑动地设置在所述对准的间隙和开口内，所述柱塞具有杆，所述杆具有远端和近端，在所述远端保持至少一个微结构，所述近端尺寸做成使得所述近端由所述间隙保持在其第一位置并在其第二位置穿过所述间隙；

能量存储元件，所述能量存储元件定位在所述板构件的所述下表面与所述柱塞的所述远端之间；以及

致动构件，所述致动构件具有外表面和多面体形构件，所述多面体形构件尺寸做成当用足够的力接触所述致动构件的所述外表面时移动所述间隙在其第一与第二位置之间，从而实现所述能量存储元件的释放。

36.实施例35的施加器，其中所述能量存储元件是弹性能量元件。

37.如组合或分开的实施例35-36所述的施加器，其中所述弹性能量元件选自压缩弹簧、螺旋弹簧、以及波形弹簧。

38.如组合或分开的实施例35-37所述的施加器，其中所述柱塞的所述近端尺寸做成通过至少部分地围绕所述柱塞杆的壁架由所述间隙保持在其第一位置。

39.如组合或分开的实施例35-38所述的施加器，其中所述多面体形构件包括2-8个面。

40.如组合或分开的实施例35-39所述的施加器，其中所述多面体形构件具有尺寸做成接纳所述柱塞的所述近端的间隙。

41.如组合或分开的实施例35-40所述的施加器，其中所述板开口具有选自圆形、卵形、矩形和正方形的形状。

42.如组合或分开的实施例35-41所述的施加器，其中所述板开口中心地定位在所述板上。

43.如组合或分开的实施例35-42所述的施加器，其中至少所述挠性元件和所述柱塞由弹性模量在约0.5至500KSI的材料制成。

44.如组合或分开的实施例35-43所述的施加器，其中所述材料是金属。

45.如组合或分开的实施例35-44所述的施加器，其中所述金属选自不锈钢、碳钢、钛及其合金。

46.如组合或分开的实施例35-45所述的施加器，还包括：壳体构件，所述壳体构件具有开口，通过所述开口可接纳所述致动构件的所述外表面。

47.如组合或分开的实施例35-46所述的施加器，其中所述柱塞杆具有长度，且所述能量存储元件选择成在所述柱塞上提供使所述柱塞行进比所述杆的所述长度长的距离的力。

48.如组合或分开的实施例35-47所述的施加器，其中所述壳体包括粘合剂所施加或可施加的表面以将所述壳体固定到受试者。

49.如组合或分开的实施例35-48所述的施加器，其中所述柱塞杆的长度使得所述柱塞杆延伸超出所述粘合剂所施加或可施加的所述表面。

50.如组合或分开的实施例35-49所述的施加器，其中所述至少一个微突起是微突起阵列、皮下注射针或套管针。

51.如组合或分开的实施例35-50所述的施加器，其中所述微突起阵列包括多个可溶解或可侵蚀微突起。

52.如组合或分开的实施例35-51所述的施加器，其中所述多个微突起包括治疗剂。

53.如组合或分开的实施例35-52所述的施加器，其中所述多个微突起的至少一部分可从所述微突起阵列拆开。

54.如组合或分开的实施例35-53所述的施加器，还包括：背衬构件，所述背衬构件定位在所述柱塞远端的远表面上，其中所述背衬构件包括所述至少一个微突起；

所述背衬构件能从所述柱塞远端拆开。

55.如组合或分开的实施例35-54所述的施加器，其中所述背衬构件包括支承层和粘合剂层,所述支承层与所述柱塞远端的所述远表面相邻，其中所述至少一个微突起定位在所述粘合剂层的远侧。

56.如组合或分开的实施例35-55所述的施加器，其中所述至少一个微突起是定位在所述粘合剂层远侧的微突起阵列。

57.如组合或分开的实施例35-56所述的施加器，其中所述粘合剂层至少部分地围绕所述至少一个微突起。

58.如组合或分开的实施例35-57所述的施加器，还包括：

阻尼器，所述阻尼器定位在所述能量存储元件与所述柱塞远端的近表面之间。

59.一种将治疗剂输送到受试者的方法，包括：

将固定到如实施例35-58所述的施加器的所述柱塞的所述远端的微突起阵列施加到所述受试者的皮肤部位；

接触所述致动构件的所述外表面以致动所述致动器从第一位置到第二位置，由此所述挠性元件间隙从其第一位置移动到其第二位置并将所述柱塞从限制位置释放到与所述受试者的皮肤接触的部署位置；以及

将所述治疗剂从所述微突起阵列输送到所述受试者。

60.如实施例59所述的方法，还包括：

将所述施加器粘结到所述受试者的皮肤。

61.如组合或分开的实施例59-60所述的方法，其中所述微突起阵列包括多个微突起，且在所述部署位置，所述柱塞具有平衡位置，使得所述柱塞的其上有多个微突起的至少一部分的远端定位在所述皮肤的表面下方。

62.如组合或分开的实施例59-61所述的方法，其中所述平衡位置在所述受试者皮肤表面下方约0.03-0.2英寸。

63.如组合或分开的实施例59-62所述的方法，其中部署所述柱塞还包括拆开所述背衬构件使得所述背衬构件和所述微凸起阵列保持在所述受试者的皮肤上。

64.如组合或分开的实施例1-28所述的施加器，其中所述治疗剂选自药物、小分子、蛋白质或肽、或疫苗。

65.如组合或分开的实施例29-34所述的方法施加器，其中所述治疗剂选自药物、小分子、蛋白质或肽、或疫苗。

66.如组合或分开的实施例35-58所述的施加器，其中所述治疗剂选自药物、小分子、蛋白质或肽、或疫苗。

67.如组合或分开的实施例59-63所述的施加器方法，其中所述治疗剂选自药物、小分子、蛋白质或肽、或疫苗。

Claims (72)

1.一种施加器，包括：

刚性、平面板构件，所述刚性、平面板构件具有上表面和下表面，所述板构件具有至少一个穿透的开口；

阻挡元件，所述阻挡元件与所述板构件的所述上表面接触并能够在第一位置与第二位置之间移动；

柱塞，所述柱塞具有近端、远端和在所述近端与远端之间延伸的杆，所述远端上保持有至少一个微突起，所述近端的至少一部分直接搁置在所述阻挡元件上并至少部分地由所述阻挡元件保持在其第一位置；

能量存储元件，所述能量存储元件定位在所述板构件的所述下表面与所述柱塞的所述远端之间；以及

致动构件，所述致动构件具有用于施加力的外表面，并具有与所述阻挡元件机械连通的至少一个表面，其中当力施加到所述致动构件的所述外表面时，所述致动构件将所述阻挡元件从其第一位置移动到其第二位置，由此实现所述柱塞和所述能量存储元件的释放。

2.如权利要求1所述的施加器，其特征在于，所述至少一个微突起定位在所述柱塞远端的底表面上。

3.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，还包括：

至少一个挠性元件，所述至少一个挠性元件与所述阻挡元件机械连通，其中在所述阻挡元件的第一位置，所述挠性元件将所述阻挡元件引导到所述柱塞内。

4.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述致动构件使所述阻挡元件具有线性位移。

5.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述致动构件使所述阻挡元件具有转动位移。

6.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述能量存储元件是弹性能量元件。

7.如权利要求6所述的施加器，其特征在于，所述弹性能量元件选自螺旋弹簧或波形弹簧。

8.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述柱塞的所述近端尺寸做成通过至少部分地围绕所述柱塞杆的壁架由所述阻挡元件保持在其第一位置。

9.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述柱塞的所述近端包括用于接纳所述阻挡元件的至少一部分的切口部分。

10.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述至少一个穿透的开口具有选自圆形、卵形、矩形的形状。

11.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，至少所述板构件和所述柱塞由弹性模量在0.5至500KSI的材料制成。

12.如权利要求11所述的施加器，其特征在于，至少所述板构件和所述柱塞由金属制成。

13.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，至少所述阻挡元件由弹性模量在0.5至500KSI的材料制成。

14.如权利要求13所述的施加器，其特征在于，所述阻挡元件由金属制成。

15.如权利要求12所述的施加器，其特征在于，所述金属选自不锈钢、碳钢、钛及其合金。

16.如权利要求14所述的施加器，其特征在于，所述金属选自不锈钢、碳钢、钛及其合金。

17.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，还包括：壳体构件，所述壳体构件具有开口，通过所述壳体构件的所述开口可通达所述致动构件的所述外表面。

18.如权利要求17所述的施加器，其特征在于，所述壳体构件的所述开口尺寸做成接纳所述致动构件的所述外表面的至少一部分。

19.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述柱塞杆具有长度，且所述能量存储元件选择成在所述柱塞上提供使所述柱塞行进比所述杆的所述长度长的距离的力。

20.如权利要求17所述的施加器，其特征在于，所述壳体构件包括粘合剂所涂敷或可涂敷的表面以将所述壳体构件固定到受试者。

21.如权利要求20所述的施加器，其特征在于，所述柱塞杆的长度使得所述柱塞杆延伸超出所述粘合剂所涂敷或可涂敷的所述表面。

22.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述至少一个微突起是微突起阵列、皮下注射针或套管针。

23.如权利要求22所述的施加器，其特征在于，所述微突起阵列包括多个可溶解或可侵蚀微突起。

24.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，所述至少一个微突起包括至少一种治疗剂。

25.如权利要求24所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂是药物和疫苗。

26.如权利要求24所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂是小分子。

27.如权利要求24所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂是蛋白质或肽。

28.如权利要求23所述的施加器，其特征在于，所述多个微突起的至少一部分可从所述微突起阵列拆开。

29.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，还包括：背衬构件，所述背衬构件定位在所述柱塞远端的远表面上，其中所述背衬构件包括所述至少一个微突起；

所述背衬构件能从所述柱塞远端拆开。

30.如权利要求29所述的施加器，其特征在于，所述背衬构件包括支承层和粘合剂层，所述支承层与所述柱塞远端的所述远表面相邻，其中所述至少一个微突起定位在所述粘合剂层的远侧。

31.如权利要求30所述的施加器，其特征在于，所述至少一个微突起是定位在所述粘合剂层远侧的微突起阵列。

32.如权利要求30所述的施加器，其特征在于，所述粘合剂层至少部分地围绕所述至少一个微突起。

33.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，还包括：

阻尼器，所述阻尼器定位在所述能量存储元件与所述柱塞远端的近表面之间。

34.如权利要求1所述的施加器，其特征在于，所述至少一个微突起是突起阵列，所述突起阵列保持在所述柱塞远端的底表面上，所述阵列包括多个微突起，所述多个微突起包括至少一种治疗剂。

35.如权利要求34所述的施加器，其特征在于，所述多个微突起是可溶解的或可侵蚀的。

36.如权利要求34或35所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂选自药物和疫苗。

37.如权利要求34或35所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂是小分子。

38.如权利要求34或35所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂是蛋白质或肽。

39.如权利要求34所述的施加器，其特征在于，还包括：

阻尼器，所述阻尼器定位在所述能量存储元件与所述柱塞远端的近表面之间。

40.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，

所述阻挡元件通过机械装置固定到所述板构件，所述机械装置选自锁定系统、至少一个固定件、或粘合剂；或

所述致动构件通过机械装置固定到所述板构件，所述机械装置选自锁定系统、至少一个固定件、或粘合剂。

41.如权利要求1或2所述的施加器，其特征在于，

所述能量存储元件在释放之前具有在0.1－10J之间的存储能量。

42.如权利要求7所述的施加器，其特征在于，所述螺旋弹簧是压缩弹簧。

43.如权利要求10所述的施加器，其特征在于，所述矩形为正方形。

44.一种施加器，包括：

平面板构件，所述平面板构件具有上表面和下表面，所述板构件具有至少一个开口；

平面挠性元件，所述平面挠性元件与所述板构件的所述上表面接触，所述挠性元件(i)具有能够在第一位置与第二较宽位置之间移动的间隙，以及(ii)定位成将所述间隙与所述板构件内的所述开口对齐；

柱塞，所述柱塞可滑动地设置在对准的所述间隙和所述开口内，所述柱塞具有杆，所述杆具有远端和近端，在所述远端保持至少一个微突起，所述近端尺寸做成使得所述近端由所述间隙保持在其第一位置并在其第二位置穿过所述间隙；

能量存储元件，所述能量存储元件定位在所述板构件的所述下表面与所述柱塞的所述远端之间；以及

致动构件，所述致动构件具有外表面和多面体形构件，所述多面体形构件尺寸做成当用足够的力接触所述致动构件的所述外表面时移动所述间隙在其第一与第二位置之间，从而实现所述能量存储元件的释放。

45.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，所述能量存储元件是弹性能量元件。

46.如权利要求45所述的施加器，其特征在于，所述弹性能量元件选自螺旋弹簧、以及波形弹簧。

47.如权利要求46所述的施加器，其特征在于，所述螺旋弹簧是压缩弹簧。

48.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，所述柱塞的所述近端尺寸做成通过至少部分地围绕所述柱塞杆的壁架由所述间隙保持在其第一位置。

49.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，所述多面体形构件包括2-8个面。

50.如权利要求49所述的施加器，其特征在于，所述多面体形构件具有尺寸做成接纳所述柱塞的所述近端的间隙。

51.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，所述板开口具有选自圆形、卵形、矩形的形状。

52.如权利要求51所述的施加器，其特征在于，所述矩形为正方形。

53.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，所述板开口中心地定位在所述板上。

54.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，至少所述挠性元件和所述柱塞由弹性模量在0.5至500KSI的材料制成。

55.如权利要求54所述的施加器，其特征在于，所述材料是金属。

56.如权利要求55所述的施加器，其特征在于，所述金属选自不锈钢、碳钢、钛及其合金。

57.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，还包括：壳体构件，所述壳体构件具有开口，通过所述壳体构件的所述开口可接纳所述致动构件的所述外表面。

58.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，所述柱塞杆具有长度，且所述能量存储元件选择成在所述柱塞上提供使所述柱塞行进比所述杆的所述长度长的距离的力。

59.如权利要求57所述的施加器，其特征在于，所述壳体构件包括粘合剂所涂敷或可涂敷的表面以将所述壳体构件固定到受试者。

60.如权利要求59所述的施加器，其特征在于，所述柱塞杆的长度使得所述柱塞杆延伸超出所述粘合剂所涂敷或可涂敷的所述表面。

61.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，所述至少一个微突起是微突起阵列、皮下注射针或套管针。

62.如权利要求61所述的施加器，其特征在于，所述微突起阵列包括多个可溶解或可侵蚀微突起。

63.如权利要求62所述的施加器，其特征在于，所述多个微突起包括治疗剂。

64.如权利要求63所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂选自药物和疫苗。

65.如权利要求63所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂是小分子。

66.如权利要求63所述的施加器，其特征在于，所述治疗剂是蛋白质或肽。

67.如权利要求62所述的施加器，其特征在于，所述多个微突起的至少一部分可从所述微突起阵列拆开。

68.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，还包括：背衬构件，所述背衬构件定位在所述柱塞远端的远表面上，其中所述背衬构件包括所述至少一个微突起；

所述背衬构件能从所述柱塞远端拆开。

69.如权利要求68所述的施加器，其特征在于，所述背衬构件包括支承层和粘合剂层,所述支承层与所述柱塞远端的所述远表面相邻，其中所述至少一个微突起定位在所述粘合剂层的远侧。

70.如权利要求69所述的施加器，其特征在于，所述至少一个微突起是定位在所述粘合剂层远侧的微突起阵列。

71.如权利要求69所述的施加器，其特征在于，所述粘合剂层至少部分地围绕所述至少一个微突起。

72.如权利要求44所述的施加器，其特征在于，还包括：

阻尼器，所述阻尼器定位在所述能量存储元件与所述柱塞远端的近表面之间。