CN105246541A - 包括双覆盖件的微针注射设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包括双覆盖件的微针注射设备。所述设备可包括：外壳，所述外壳具有基部和腔；微针阵列，所述微针阵列包括第一侧，所述第一侧包括多根微针；和微针阵列保持件，所述微针阵列保持件位于所述外壳中并被构造成保持微针阵列。所述微针阵列保持件可在回缩位置和伸出位置之间移动。所述设备还可包括覆盖件(113)，所述覆盖件被构造成被定位以覆盖外壳的基部(112)中的所述开口(115)。所述覆盖件可包括(i)第一部分(140)和(ii)第二部分(142)，所述第一部分被构造成覆盖所述外壳的所述基部的邻近所述开口的至少一部分，所述第二部分被构造成被容纳在所述外壳的所述腔中并且还被构造成当所述微针阵列保持件处于所述回缩位置时覆盖所述微针阵列上的所述多根微针。

Description

包括双覆盖件的微针注射设备
技术领域
本公开整体涉及用于将微针施用到皮肤并且/或者将活性剂递送到皮肤的微针注射装置。
背景技术
活性剂(或药物)通常经口或通过注射来施用。令人遗憾的是，当口服时，许多制剂可能无效或具有从根本上降低的药效，因为制剂不被吸收或在进入血流之前受到不利的影响并因此不具有期望的活性。此外，口服制剂可能不如注射制剂见效快。另一方面，将制剂直接注射到血流中，同时确保制剂在施用期间不改性为困难的、不方便的、痛苦的和不舒服的过程，这有时导致不良的患者依从性。
透皮递送可提供施用原本需要通过皮下注射或静脉输注递送的活性剂的方法。此外，相比于经口递送，透皮递送避免了消化道的恶劣环境，绕过了胃肠道药物代谢，降低了首过效应，并且通过消化酶和肝酶避免了可能的失活。
然而，在一些情况下，可使用透皮递送来有效地递送的分子数可受限于皮肤的阻隔性质。通过皮肤输送分子的主要障碍为角质层(皮肤的最外层)。
已提出了多种不同的皮肤处理方法，以便提高诸如角质层等最外皮肤层的渗透性或孔隙率，从而增强通过那些层或至那些层中的递送。角质层为由脂域分开的紧凑角化细胞残余物的复杂结构。角质层是由失去其细胞核并且变为角质的角化细胞形成，该角化细胞构成大多数上皮细胞。这些死细胞包括角质层，该角质层具有仅约10微米到30微米的厚度并且防止身体由外源性物质侵入并防止内源性流体和溶解分子向外迁移。各种皮肤处理方法包括使用微针、激光消融、射频消融、热消融、超声导入、离子导入、或它们的组合。
微针或微钉阵列(有时也被称为微结构透皮系统(MTS)提供对原本不穿透角质层的活性剂的皮内递送。锋利的微针末端被设计成能够穿透皮肤的角质层，但足够短而不穿透神经末梢，从而减少或消除插入时的疼痛。然而，将微针穿透达到皮肤组织内的精确程度且具有良好的重复性通常为一项具有挑战性的任务。因此，与施用传统的基于补片的递送系统不同，一些现有的MTS需要外部能量的辅助来确保微针有效地和可重复地穿入生物组织达期望的深度。这种辅助可通过利用一种设备装置来实现，所述设备装置可在将微针阵列定位于皮肤表面上之后使用，或所述设备装置可与一系列微针整合在一起，并在启动时，可将微针阵列递送到皮肤中。微针有助于在皮肤中形成微通道，所述微通道在一些实施例中可有利于递送活性成分。在一些实施例中，一个或多个活性组分可涂布在微针阵列上且在角质层被微针刺破时直接通过皮肤递送。MTS系统与其他皮肤处理方法相比的一个优点在于减少疼痛的递送模式。
发明内容
本公开的一些实施例提供一种微针注射设备，所述设备可包括外壳，所述外壳具有基部和腔，所述腔延伸穿过所述基部以在所述基部中限定开口，其中所述外壳的所述基部被构造成朝皮肤表面定位。所述设备还可包括微针阵列，所述微针阵列包括第一侧，所述第一侧包括多根微针。所述设备还可包括微针阵列保持件，所述微针阵列保持件被构造成保持微针阵列且位于所述外壳中。所述微针阵列保持件可相对于所述外壳的所述基部中的所述开口在(i)回缩位置和(ii)伸出位置之间移动，在所述回缩位置中，所述微针阵列放置于所述外壳内部，使得当所述设备定位于所述皮肤表面上时，所述微针阵列不接触所述皮肤表面并且所述微针阵列联接到所述微针阵列保持件，在所述伸出位置中，所述微针阵列的至少一部分被定位成当所述设备定位于所述皮肤表面上并且所述微针阵列联接到所述微针阵列保持件时经由所述开口接触所述皮肤表面。所述设备还可包括覆盖件，所述覆盖件被构造成被定位以覆盖所述外壳的所述基部中的所述开口。所述覆盖件可包括(i)第一部分和(ii)第二部分，所述第一部分被构造成覆盖所述外壳的所述基部的邻近所述开口的至少一部分，所述第二部分被构造成被容纳在所述外壳的所述腔中并且还被构造成当所述微针阵列保持件处于所述回缩位置时覆盖所述微针阵列上的所述多根微针。
参考详细说明和附图，本公开的其他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微针注射设备的正面组装顶部透视图，所述设备包括覆盖件与注射组件和输注组件。
图2为图1中的设备的侧视图。
图3为图1和图2中的设备的侧面剖视图。
图4为图1到图3中的设备的正面、顶部、局部分解透视图。
图5为图1到图4中的设备的正面、底部、局部分解透视图。
图6为图1到图5中的设备的正面、顶部分解透视图。
图7为图1到图6中的设备的近距离侧面剖视图，所述设备示出为处于其中覆盖件被移除的第一状况。
图8为图1到图7中的设备的近距离侧面剖视图，所述设备示出为处于第二状况。
图9为图1到图8中的设备的近距离侧面剖视图，所述设备示出为处于第三状况。
图10为图1-6中的覆盖件的顶部透视图。
图11为图1到图6和图9中的覆盖件的底部透视图。
图12为可与图1到图11中的设备一起使用的示例性微针阵列的近距离侧面剖视图，所述微针阵列示出为其中微针朝上。
具体实施方式
在详细解释本公开的任何实施例之前，应当了解，本公开在其应用中不仅限于下文说明中所提及或下文附图中所示出的构造细节和部件布置方式。本公开容许其他实施例并且容许以各种方式实施或执行。另外，应当了解，本文使用的措词和术语是用于说明目的而不应被视为限制性的。本文使用“包括”、“包含”或“具有”及它们的变型形式意在涵盖其后所列出的项目及它们的等同形式以及附加项目。除非另有规定或限制，否则术语“安装”、“支撑”和“联接”及它们的变型形式被广义地使用且涵盖直接和间接安装、支撑和联接。应当了解，可利用其他实施例，以及可在不背离本公开的范围的情况下作出结构或逻辑改变。此外，例如“前”、“后”、“顶部”、“底部”等用语仅用于当元件彼此相关的时候描述元件，而决非意在陈述设备的具体取向，以指示或暗示设备的必要或所需取向，或指定在使用中将如何使用、安装、显示或定位本文所述发明。
本公开整体涉及微针注射设备及其使用方法。本公开的设备可包括微针阵列，所述微针阵列可施用到皮肤(或生物膜)以处理皮肤(即，在皮肤中形成小孔或穿孔或微孔)且还可向皮肤递送活性剂。本公开的设备还包括“双覆盖件”，所述‘双覆盖件’可包括(i)第一部分和(ii)第二部分，所述第一部分被构造成覆盖将联接(例如，通过皮肤接触粘合剂)到患者皮肤的基部的至少一部分，所述第二部分被构造成被容纳在所述设备的外壳的腔中并且还被构造成在使用之前(即，当所述微针处于回缩位置时)覆盖并保护微针。所述覆盖件的所述第二部分可提供被构造成在使用之前容纳微针的无菌室的至少一部分，所述无菌室可保持微针以及包括微针或与微针流体连通的任何流体路径(例如，在采用板上输注装置和空心微针的实施例中)的无菌状态。
短语“空心微针”是指包括在其中形成的管腔的特定微针结构。本公开的空心微针被设计用于刺穿角质层以有利于通过皮肤(例如，通过每一个管腔)的活性剂递送。以举例的方式，微针可包括针或针状结构、以及能够刺穿角质层并递送活性剂的其他结构。下文更详细描述关于可与本公开的设备一起使用的微针的其他细节。
本公开的设备的一些实施例可被构造成适当地计算继致动之后的一系列事件的时间和阶段，使得例如，微针保持在适当的位置，以在活性剂开始被从板上输注装置分配或释放之前穿透皮肤。例如，在一些实施例中，本公开的设备可包括：注射组件或装置，所述注射组件或装置包括微针阵列保持件；和输注组件或装置，所述输注组件或装置包括药筒，所述药筒限定被构造成容纳活性剂的贮存器。可致动致动器以使注射装置将微针注射到皮肤中并且引发活性剂从注射装置通过注射装置到皮肤中的输注。在一些实施例中，输注装置的至少一部分可使注射装置保持处于回缩位置，直到致动器使输注装置移动并释放注射装置。仅以举例的方式，并且如下文更详细描述，致动器可从第一位置移动到第二位置，从而释放用于保持并携带药筒的注射装置的穿梭件，而此又释放注射装置的至少一部分(例如，微针阵列保持件)。在一些实施例中，穿梭件可在注射装置穿透皮肤之后继续移动，以使药筒移动到其中药筒的贮存器与流体路径(例如，包括穿透皮肤的空心微针)流体连通的输注位置。然后，活性剂可被挤出药筒的贮存器并进入流体路径，以将活性剂递送到皮肤。
本公开的设备可在作为“预处理”步骤被施用到皮肤(即，在被施用到皮肤以破坏皮肤的角质层时)然后被移除时为可用的。皮肤的破坏区域然后可用于实现对包含施用到破坏区域的活性剂的局部用组合物(例如，溶液、乳膏、洗剂、凝胶、软膏等)或贴片的增强递送。本公开的设备也可在微针设置有干燥涂层时为可用的，该干燥涂层包含在微针插入皮肤中之后从微针溶解的活性剂。因此，本公开的设备可具有用于增强诸如在皮肤病治疗、疫苗递送中或在增强疫苗佐剂的免疫响应中的分子到皮肤的递送的实用性。此外，在一些实施例中，活性剂可在施用本公开的设备的微针之前施用到皮肤(例如，以擦拭到皮肤表面上的溶液的形式或以擦涂到皮肤表面中的乳膏、洗剂、凝胶、软膏等形式)。
当贴片施用到处理的或破坏的部位时，贴片可以各种形式提供且可包括药物贮存器，所述药物贮存器包含用于递送到处理部位的活性剂。可使用适用于连续透皮递送在治疗上有效量的适当药物的任何透皮贴剂。合适的透皮贴片包括胶体或流体贮存器，诸如在美国专利4,834,979(Gale)中所谓的“贮存器”贴片；通过邻近粘合剂层附着到皮肤的包含基质贮存器的贴片，例如在美国专利6,004,578(Lee等人)中，所谓的“基质”贴片；和包含压敏粘合剂(PSA)贮存器的贴片，例如在美国专利6,365,178(Venkateshwaran等人)、6,024,976(Miranda等人)、4,751,087(Wick)和6,149,935(Chiang等人)中，所谓的“粘合剂中药物”贴片，所述专利的公开内容以引用方式并入本文。在一些实施例中，药物贮存器能够以包含药物的基质层的形式提供，所述基质层附着到贴片的皮肤接触粘合剂。这样的基质可为粘合剂层。另选地，基质层可为非粘合性的或弱粘合性的且依赖于粘合剂贴片上的皮肤接触粘合剂的周围边缘来将贴片固定在适当的位置并使药物贮存器与皮肤表面保持接触。
在另一个实施例中，药物贮存器能够以嵌入在表面上或贴片的皮肤接触粘合剂内的固态粒子的形式提供。具体地讲，这些粒子可为亲水性的，使得与暴露在处理过的皮肤的表面处的含水流体的接触将导致它们溶解或碎裂，由此将药物释放到皮肤内。
在另一个实施例中，药物贮存器可提供在贴片的皮肤接触粘合剂内。药物可在形成贴片之前与皮肤接触粘合剂混合或药物可在单独的过程步骤中施用到贴片的皮肤接触粘合剂。用于将药物施用到粘合剂层的合适方法的实例可见于美国专利申请公布2003/054025(Cantor等人)和美国专利5,688,523(Garbe等人)，所述专利的公开内容以引用方式并入本文。
(i)用微针处理皮肤以增加渗透性与(ii)将活性剂放置成与处理过的皮肤区域接触之间的时间长度可能有所不同。在一些实施例中，此时间长度可保持在最低限度，以避免在整个愈合过程中重新形成的皮肤屏障的任何可能性。最小时间长度通常可取决于从皮肤移除本公开的设备并例如通过在溶液上擦拭、在乳膏或洗剂中擦涂来施用活性剂、移除贴片的衬件并在处理过的部位之上施用贴片的粘合剂(例如，在采用贴片的情况下)等所需的时间。此时间可为小于约1分钟、小于约30秒、小于约10秒、或小于约5秒。然而，如果需要，没有理由不能将此时间延长到许多分钟或小时。通常已知，在处理之后皮肤将保持越发可渗透的时间长度取决于处理类型和皮肤在处理之后是否被遮蔽。在一些情况下，增加的渗透性可保持达最多若干天，只要处理过的部位保持遮蔽且甚至在不存在遮蔽的情况下皮肤也可具有增加的渗透性达最多若干小时。因此，如果其提供某一便利或临床益处，则可处理所述部位并通过在处理过的部位之上佩戴某一类型的装饰来延迟对活性剂/成分的递送，直到如期望开始递送活性剂的时间，在此时间活性剂可施用到处理过的皮肤。
在讨论本公开的设备时，有时使用用语“向下”及其变型形式来描述微针被按压到皮肤中的方向，并使用“向上”来描述相反的方向。然而，所属领域的技术人员将理解，所述设备可在微针与地球引力的方向成一角度或甚至沿与地球引力的方向相反的方向按压到皮肤中的情况下使用，并且这些用语仅为简明和清晰起见而被用来描述相对方向。
图1到图11示出了根据本公开的一个实施例的微针注射设备100。如所示，在一些实施例中，设备100可包括注射组件(或装置)101和输注组件(或装置)103，所述输注组件(或装置)103可为板上输注装置。即使所示实施例包括注射组件102和输注组件103两者，但在一些实施例中，设备100可只包括注射组件101，而不包括板上输注装置诸如输注组件103，该板上输注装置容纳待通过空心微针递送到皮肤的活性剂。
短语“板上输注装置”通常是指能够向注射组件101的微针递送活性剂以递送到患者的皮肤的组件或装置，所述组件或装置形成注射组件101的一部分，或联接到注射组件101并可与注射组件101一起操作。
在一些实施例中，设备100可被称为“受控流体释放设备”。此外，注射组件101也可被称为“施用装置”或“微针施用装置”，并且输注组件103也可被称为“流体储存与递送系统或组件”。
设备100还可包括：外壳102；致动器104；微针阵列保持件106，所述微针阵列保持件被构造成保持并携带包含多根微针108的微针阵列107；药筒110，所述药筒110限定被构造成容纳活性剂的贮存器111；和覆盖件113。如图1、图2、图3、图4和图5所示，在一些实施例中，外壳102可包括带脊或带纹理的表面或部分117以有利于手动抓握和/或调控设备100。
在一些实施例中，药筒110可由制造商、组装者或使用者安装。此外，药筒110和微针阵列107可更换，从而容许对设备100的再利用。相比于具有与其一体形成的固定或专用药筒的微针装置，可更换药筒可提供能够被清洁、消毒、填充和再填充的优点。
如图3所示，注射组件101可包括微针阵列保持件106和微针阵列107(即，当联接到微针阵列保持件106时)，并且输注组件103可包括药筒110。在一些实施例中，设备100还可包括流体路径123，所述流体路径123在微针阵列107联接到微针阵列保持件106时与微针阵列107(例如，微针阵列107的任何表面或歧管、以及空心微针108)流体连通或包括微针阵列107。因此，流体路径123可向或通过空心微针108递送活性剂。此类流体路径123可提供注射组件101与输注组件103之间的流体连通，并因此在一些实施例中，可描述为形成任一组件的一部分，或描述为所述组件之间的连接件。
在一些实施例中，流体路径123的至少一部分可由被定位成用于流体连接药筒110与微针108的导管或通道形成。在一些实施例中，所述导管或通道可由挠性管路129(参见图3、图4和图6)提供。在一些实施例中，此管路的一端可联接到微针阵列107并可与微针阵列107(和微针阵列保持件106)一起移动。此挠性管路129可允许刺穿元件175在外壳102内保持处于固定位置，所述刺穿元件175与流体路径123流体连通并被构造成刺穿或刺破药筒100。由此，刺穿元件175不需要与微针阵列107和保持件106一起移动。此管路129可由各种材料形成，包括但不限于例如聚丙烯、聚乙烯、硅氧烷、其他合适的聚合物材料、或它们的组合等聚合物材料。然而，在一些实施例中，刺穿元件175可固定地联接到保持件106，设备100不需要包括挠性管路129，并且刺穿元件175可在外壳102中与微针阵列107和保持件106一起移动。
输注组件103还可包括穿梭件125，所述穿梭件被构造成将药筒110保持并携带成与流体路径123流体连通。致动器104可操作以致动注射，并且在一些实施例中还可致动穿梭件125(和相应地，药筒110)的移动以及活性剂进入流体路径123和退出空心微针108的输注。
在一些实施例中，微针108可被构造成处理皮肤(即，在皮肤中形成小孔或穿孔或微孔)和/或通过皮肤特别是哺乳动物的皮肤、且具体地讲透皮递送活性剂。下文更详细描述可在本公开的设备和方法中采用的各种微针。在其中微针108为空心的并被构造成递送活性剂的实施例中，每根空心微针108均可包括管腔。虽然本公开中描述“多根微针”108，但应当理解，并非给定的阵列107中的所有微针108均需要在给定的使用中穿透皮肤(或在其中微针108包括涂层的实施例中涂有活性剂)。
用语“透皮”及其变型形式通常用于指代对穿越皮肤的任何部分的活性成分的任何类型的递送。即，透皮通常可包括全身递送(即，在活性成分穿过真皮或基本上通过真皮输送，使得活性成分递送到血流中的情况下)以及皮内递送(即，在活性成分部分地通过真皮(例如，穿过皮肤的外层(角质层))输送的情况下，在活性成分递送到皮肤中，例如用于治疗牛皮癣或用于局部麻醉剂递送的情况下)。即，本文使用的透皮递送包括对活性成分的穿过或通过皮肤的至少一部分(但不一定所有的皮肤层)输送而不是仅局部施用到皮肤的外层的递送。
在一些实施例中，外壳102可为独立成套的和紧凑构造的，以提供相对薄型和小占有面积等因素以便易用和患者舒适。用语“占有面积”通常是指由例如皮肤表面上的项目(例如，设备100)占用的表面积。给定的项目的占有面积可视为由所述项目的最外侧尺寸的轮廓占据的面积。在一些实施例中，“薄型”可指通常与其高度相比为宽的设备100。即，“薄型”装置可为如下装置：其沿着皮肤表面延伸的尺寸大于与皮肤表面大体上正交(且远离皮肤表面)延伸的尺寸。换句话说，“薄型”可指如下装置：其与皮肤平行的尺寸大于其与皮肤正交的尺寸。
如所示，设备100和外壳102可沿着纵向轴线L(参见例如图1和图2)伸长并且可被构造成当在使用中时相对于皮肤表面基本上平行取向。此类构造可提供设备100的薄型。薄型可降低微针108在穿透和/或输注期间的移位的可能性并且可有利于免手持佩戴。虽然将设备100设计成使得在使用期间纵向轴线L将大体上平行于患者的皮肤表面取向可提供薄型及紧凑设计，但也可采用其他取向。
在一些实施例中，外壳102可由一个以上的部分形成。在一些实施例中，外壳102可包括第一(或上部)部分120，所述第一(或上部)部分适于联接(例如，可移除地或永久性地)到第二(或下部)部分122，使得第一部分122可用作第二部分122的覆盖件。外壳102的至少一部分(例如，第一部分120)可包括一个或多个透光窗口124，所述一个或多个透光窗口在一些实施例中可允许使用者观察到输注过程的至少一部分的进展。例如，在一些实施例中，输注组件103可包括用于指示输注的进展的一个或多个指示器126，并且这些指示器126可透过窗口124看到。所述一个或多个窗口124不需要为完全透明的，而是至少部分地对处于可见光谱(即，约400nm到约700nm)下的波长具透射性，以允许透过所述一个或多个窗口124对所述一个或多个指示器126进行视觉检测。
外壳102的第二部分122可被构造成保持和保留注射组件101和输注组件103。所述外壳的第一部分120和第二部分122中的每一者可包括一个或多个保持壁105。外壳102的第一部分120和第二部分122可被构造成通过各种联接装置联接在一起，各种联接装置包括但不限于：压配合接合(有时也被称为“摩擦配合接合”或“过盈配合接合”)、搭锁配合接合、磁铁、钩环紧固件、粘合剂、粘结剂、夹具、缝线、U形钉、螺丝、钉子、铆钉、曲头钉、卷钩、棘爪、焊接(例如，声波(例如，超声波)焊接)、任何热粘结技术(例如，施用到待联接的部件中的一者或两者的热量和/或压力)、其他合适的联接装置、或其组合。仅以举例的方式，在图1到图11中的实施例中，第一部分120和第二部分122被构造成以超声波方式焊接在一起。此外，外壳102示出为沿着其长度分成第一部分120和第二部分122；然而，也可具有同样有利于设备100的组装和/或使用的其他构造。
在一些实施例中，外壳102(例如，外壳102的第二部分122)可包括基部112(参见图3到图5)，所述基部被构造成朝皮肤表面50定位(参见图7)。基部112可被构造成在注射和/或输注期间接触皮肤表面50，并且可包括皮肤接触粘合剂。然而，图1到图11中所示实施例的基部112不包括粘合剂并且为非粘合剂表面。外壳102的基部112可沿着外壳102的整个长度延伸，但本文所提及的外壳102的基部112特指邻近注射组件101和相对于基部112向外突出的致动器104的基部112或其部分，如下文更详细描述。具体地讲，本文所提及的外壳102的基部112通常是由相对于外壳102的其余部分突起(例如，向下)的突起部119来提供或限定(参见图4和图5)。
在附图中，显示出设备100的后端或尾端(例如，邻近输注组件103并与注射组件101所在之处相对)从皮肤表面50凸起。尽管情况可能就是这样，但当然也有可能在使用中设备100的尾端也会抵靠皮肤表面50。例如，设备100的后端可向下朝皮肤50倾斜以有利于使所述后端依靠在皮肤50上。此外，在一些实施例中，所述区域中(或沿着设备100的长度延伸)的外壳102的基部112还可包括皮肤接触粘合剂并可附着到皮肤。此外，突起部119仅以举例的方式示出；然而，应当理解，设备100可被构造成不包括此类突起部119，并且在一些实施例中，外壳102的整个基部112可与皮肤50齐平或被构造成附着到皮肤，例如，在致动之后。
外壳102还可包括或限定腔(或室、或凹坑、或凹陷部等)114。如所示，基部112可限定通向腔114的开口115。换句话说，腔114可延伸穿过基部112以限定开口115。外壳102，并且具体地讲，腔114(或其一部分)可被构造成容纳微针阵列保持件106和微针阵列107(例如，当联接到保持件106时)的至少一部分，即，在将微针108施用到皮肤50之前。
微针阵列保持件106可被构造成至少部分地位于外壳102的腔114中并可被构造成将微针阵列107保持在外壳102的腔114内。微针阵列保持件106还可相对于外壳102(即，相对于外壳102中的开口115)移动，以将微针108递送到所感兴趣的基底(例如，皮肤)。如图6所示，微针阵列保持件106可包括第一(或底)侧(或基部)121，所述第一(或底)侧(或基部)可被构造成朝皮肤表面(即，面向皮肤)定位，并且可被构造成容纳微针阵列107。仅以举例的方式，微针阵列107可通过各种联接装置联接(例如，可移除地联接)到微针阵列保持件106，包括但不限于：压配合接合(有时也被称为“摩擦配合接合”或“过盈配合接合”)、搭锁配合接合、磁铁、钩环紧固件、粘合剂、粘结剂、夹具、缝线、U形钉、螺丝、钉子、铆钉、曲头钉、卷钩、棘爪、焊接(例如，声波(例如，超声波)焊接)、任何热粘结技术(例如，施用到待联接的部件中的一者或两者的热量和/或压力)、其他合适的联接装置、或它们的组合。
“微针阵列”107可包括微针108和用于支撑微针108和/或将微针阵列107联接到设备100的其他结构或部件的任何支撑结构或基底，例如微针阵列保持件106。例如，在一些实施例中，“微针阵列”107可包括微针108从其突起的基底(或“载体”或“基部”)109、以及附加层或载体。在图1到图11中所示出的实施例中，微针108与基底109一体形成。然而，应当理解，可在微针阵列107中采用附加层，并且其他合适的构造是可以的。例如，在一些实施例中，微针108可直接形成到基底109中，基底109然后可联接(例如，机械地和流体地)到基部或附加层。
在一些实施例中，设备100不包括微针阵列107，而是设备100可被构造成保持微针阵列107并根据指定参数(例如，以预定冲击速度和/或冲击力)将微针阵列107递送到皮肤。这些指定参数例如可用于确保微针108到预定穿透深度的递送。
微针阵列107(例如，基底109)可包括第一侧116和第二侧118，所述第一侧包含微针108，所述第二侧118与所述第一侧116相背对。第一侧116可包括微针108从其突起的第一主表面(例如，在所示实施例中由基底109限定)。第一侧116可朝外壳102的基部112取向(即，被定位成面对皮肤表面50)。即，微针阵列107可联接到微针阵列保持件106，使得第二侧118面对微针阵列保持件106，并且第一侧116朝外壳102的基部112取向，即，被定位成面对皮肤表面50，或“面向皮肤”。
外壳102、致动器104、微针阵列保持件106和/或微针阵列107(例如，基底109)、覆盖件113、以及穿梭件125可由各种材料形成，包括但不限于热固性塑料(例如，可以商品名得自特拉华州威明顿市的杜邦公司(DuPontCorporation,Wilmington,DE)的缩醛树脂；其他合适的热固性塑料、或它们的组合)、热塑性材料(例如，聚乙烯、聚丙烯、其他合适的热塑性塑料、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。
致动器104可包括内部部分130，所述内部部分被构造成被容纳在(或延伸到)外壳102的腔114中并与注射组件101和在一些实施例中输注组件103相互作用和/或接合。致动器104还可包括外部部分132，所述外部部分联接到内部部分130且被构造成从外壳102的腔114延伸出并且穿过外壳102的开口115，使得外部部分132可从外壳102向外突起并且至少部分地位于外壳102的外部上，以允许使用者手动调控并控制致动器104。例如，如所示，在一些实施例中，外部部分132可包括或用作底部或其他可手动接合部分或元件。外部部分132以举例的方式示出为下压按钮。以进一步举例的方式，图1到图11中的致动器104的内部部分130与外部部分132一体形成。
致动器104可相对于外壳102(例如，相对于外壳102的基部112中的开口115)和微针阵列保持件106在第一位置P1(参见图3、图4和图7)和第二位置P2(参见图8)之间移动，以使微针阵列保持件106分别在以下位置之间移动：
(i)第一回缩位置H1(参见图3、图4、图7和图8)，其中微针阵列107(当联接到微针阵列保持件106时)放置于外壳102(和/或致动器104，如下所述)内部，使得当设备100定位于皮肤50上时，微针阵列107不接触皮肤50；和
(ii)第二伸出(或“冲击”或“处理”)位置H2(参见图9)，其中微针阵列107(当联接到微针阵列保持件106时)的至少一部分被定位成当所述设备定位于皮肤50上时接触皮肤50(例如，通过开口115)。
在一些实施例中，保持件106从回缩位置H1到伸出位置H2的移动可由一个或多个阻尼器或振动吸收元件或材料阻尼。例如，如图6所示，在一些实施例中，设备100可包括阻尼器163(例如，成形为不完整的圆的线材)，所述线材可定位于微针阵列保持件106的第一侧121与致动器104(例如，其基部)之间。
如所示，在一些实施例中，致动器104可克服偏压元件128的偏压从其第一位置P1移动到其第二位置P2。由此，致动器104可被偏压在其第一位置P1(例如，向下)中且可能需要使用者克服偏压元件128的偏压来致动设备100。即，由偏压元件128提供的偏压力表示使用者往往需要克服来致动设备100的力。此偏压力可受到控制以免过高或过低。如果偏压力太低，则设备100可能过于敏感且设备100可能过早地被致动，例如，当使用者仅打算将设备100附着到皮肤50时。然而，如果偏压力过高，则设备100可能无法通过将其按压在软皮肤上而被致动。在一些实施例中，因此，偏压力(例如，由偏压元件128提供的)、同样地设备100的致动力可为至少5N，在一些实施例中，为至少6N，并且在一些实施例中，为8N。在一些实施例中，偏压力(并因此，致动力)可不大于15N，在一些实施例中，不大于12N，并且在一些实施例中，不大于10N。
如所示，微针阵列保持件106可独立于输注组件103的任何部分(例如药筒110和穿梭件125)在回缩位置H1和伸出位置H2之间移动，从而可使需要移动以用微针108冲击皮肤50的结构的量最小化。即，注射组件103及其部分通常可不与微针阵列保持件106一起在回缩位置H1和伸出位置H2之间移动。因此，注射组件101可与输注组件103分离并且与输注组件103分开操作，即使注射组件101和输注组件103两者可形成整个设备100的一部分，从而允许每一个组件专用于它们各自的功能。
在一些实施例中，输注组件103(例如，穿梭件125和药筒110)可被构造成不独立于外壳102沿相对于皮肤表面50正交或基本上正交取向的方向移动任何可感知的量。即，在一些实施例中，输注组件103可被构造成不独立于外壳102朝或远离皮肤表面50移动任何可感知的量。如在所示实施例中，在一些实施例中，输注组件103可在设备100被致动时(例如，当采用倒置致动器104时)与外壳102一起朝皮肤表面50移动，而输注组件103不沿这个方向与外壳102分开移动。在一些实施例中，输注组件103可位于设备100的一部分(例如，细长部分，例如柄部或延伸部)中，所述部分可在设备100被朝皮肤表面50按压以致动致动器104时连同设备100的其余部分一起被朝皮肤表面50按压。甚至在此类实施例中，输注组件103可被构造成不相对于外壳102沿着朝或远离皮肤表面50的方向移动。
第一回缩位置H1和第二伸出位置H2可沿着致动轴线A'(参见图3和图7)彼此间隔开距离，使得微针阵列保持件106可例如相对于外壳102和致动器104(例如，在致动器104已移动到其第二位置H2之后)沿着致动轴线A'在第一回缩位置H1和第二伸出位置H2之间移动。
致动轴线A'通常可相对于皮肤表面50(和保持件106的第一侧121、以及当联接到保持件106时微针阵列107的第一侧116)基本上正交取向，但情况不必如此。更确切地说，在一些实施例中，致动轴线A'可为弧形的或以其他方式限定一个或多个非线性路径等。致动轴线A'仅仅是指第一回缩位置H1和第二伸出位置H2之间的移动。
致动器104还可包括基部133和腔(或室、或凹陷部、或凹坑、或膛孔)134，所述基部133被构造成朝皮肤表面50定位，所述腔134延伸穿过致动器104的基部133，以在致动器104的基部133中形成开口135(参见例如图7)。基部133可至少部分地由致动器104的外部部分132限定，并且腔134可至少部分地由内部部分130限定，内部部分130的尺寸被设计成被容纳在外壳102的腔114中。
如通过比较图7与图8可见，在一些实施例中，致动器104(例如，其基部133)可相对于外壳102的基部112移动，使得当致动器104处于第一位置P1时，致动器104的最外侧表面(例如，基部133)可延伸超过外壳102的基部112第一距离d1(例如，参见图7)；并且当致动器104处于第二位置P2时，致动器104的最外侧表面不再延伸超过外壳102的基部112(例如，与基部112齐平，或相对于基部112放置)，或致动器104的最外侧表面延伸超过外壳102的基部112第二距离d2(例如，参见图8)，第二距离d2小于第一距离d1。即，在一些实施例中，致动器104可相对于外壳102的基部112在第一位置P1和第二位置P2之间移入和移出形成于外壳102的基部112中的开口115。换句话说，在一些实施例中，当致动器104处于第一位置P1时，致动器104的至少一部分可从或通过外壳102的基部112中的开口115突起，并且可限定被构造成联接到皮肤表面50的第一表面(例如，基部133)。此类第一表面可包括如下所述的皮肤接触粘合剂150。
致动器104的构造仅以举例的方式示出为位于设备100的面向皮肤的表面上，即，邻近外壳102的基部112。换句话说，致动器104的外(可接合)部分132示出为位于外壳102的下部分(即，第二部分122)上且从所述下部分突起。即，相比于其中致动器104位于设备100的下侧的常规系统，致动器104为“倒置致动器”的实例。此类构造允许设备100的简便操作且具体地讲允许致动器104响应于通过按住设备100的非面向皮肤部分或上部分将设备100朝皮肤表面50按压而从第一位置P1移动到第二位置P2。设备100的(例如，外壳102的)此类的非面向皮肤部分或上部分不需要位于致动器104的正对面。即，所述非面向皮肤部分或上部分可相对于致动器104的中心纵向轴线或致动轴线位于偏轴位置。此类“倒置致动器”还在2013年5月31日提交的共同未决的美国专利申请61/829,632中有所描述，该专利申请以引用方式并入本文。
用语“偏轴”通常是指不与致动器104的中心纵向轴线或致动轴线对准的位置、方向或移动轴线。例如，致动器104可沿着致动轴线A”(参见图7)沿第一方向从第一位置P1移动到第二位置P2，所述致动轴线A”在图1到图11所示实施例中也是致动器104的中心纵向轴线。致动器104的此种致动或移动可由沿着不与第二方向正好相反或不与致动器104的致动轴线A”对准的第二方向施用的力而引起。更确切地说，致动器104的此种移动可由相对于致动器104的纵向轴线A”成一斜角取向的力而引起。在一些实施例中，第二方向或轴线可与第一方面或致动器104的致动轴线A”(例如，以一斜角)相交，或第二方向或轴线可相对于致动器104的中心纵向轴线平行而不直接与致动轴线A”成一直线。
通过允许设备100的偏轴致动，例如，如果设备100可被致动而不需要使用者接合或操纵设备100上的特定位置或元件，则设备100可提供更可靠的致动、增强的使用者舒适度和增强的人体工程学。例如，至少一部分(例如，外壳102的第一(上部)部分120)可被构造成使用手的任何部分(例如使用者的手掌或拳头)朝皮肤50按压，而不需要手指操纵的精确灵巧。此类构造可提供例如对于关节炎患者和/或老年患者而言的优点。此外，偏轴致动允许以例如通过直观设计或构造由使用者清楚理解的各种方式而不是仅一个选项来致动设备100。
尽管所示实施例的“倒置致动器”104示出为还提供开口135，微针阵列107将通过该开口135部署以冲击并穿透皮肤表面，但在一些实施例中，仍可采用倒置致动器，即，在设备100和外壳102的下侧或面向皮肤侧，而无需致动器104也限定微针阵列107和微针阵列保持件106移动穿过其的腔134或开口135(如下所述，在所示实施例中通常就是这样)。即，在一些实施例中，致动器104仍可倒置而不是紧邻当微针阵列保持件106处于其伸出位置H2时微针108延伸穿过其的开口定位。然而，具体优点可能是例如在微针阵列保持件106也可在致动器104的腔134内移动情况下所示出的那样采用致动器104(例如紧凑设计)的结果。
在一些实施例中，如所示实施例中所示，致动器104可被构造成仅位于设备100的一部分中，所述一部分可将设备100的致动定域到精确区域，甚至不需要精确使用者调控来致动设备100。例如，如所示，在一些实施例中，整个设备100可具有或限定第一占有面积，该第一占有面积具有第一面积，并且致动器104可具有第二占有面积，第二占有面积具有第二面积，并且第二面积可小于第一面积。在一些实施例中，第二面积可小于第一面积的一半(即，小于50％)。在一些实施例中，第二面积可小于第一面积的四分之一(即，小于25％)。
如图1到图6和图10到图11所示，覆盖件113可被构造成覆盖外壳102的基部112中的开口115。如图3到图6所示和下文参照图10和图11更详细描述，在一些实施例中，覆盖件113可为包括第一部分140和第二部分142的“双覆盖件”，所述第一部分140被构造成覆盖外壳102的基部112的邻近开口115的至少一部分，所述第二部分142被构造成至少部分地被容纳在外壳102的腔114中并且还被构造成覆盖微针阵列107上的多根微针108。在例如采用“倒置致动器”104的所示实施例的实施例中，覆盖件113还可被构造成覆盖通往致动器104的腔134的开口135(参见例如图3)。覆盖件113(例如，其第二部分142)可被构造成保持微针108和流体路径123(即，在采用输注组件103的实施例中)的无菌状态。在其中微针阵列107将通过致动器104中的开口135部署的实施例中，覆盖件113(例如，其第一部分140)还可被构造成在使用之前覆盖并保护致动器104，并且可用于禁止或阻止致动器104的意外过早致动。在其中微针阵列107将通过外壳102中的开口115而未必是致动器104中的开口135部署的实施例中，覆盖件113(例如，其第一部分140)可被构造成覆盖并保护外壳102的基部112的被构造成联接到皮肤表面的至少所述部分。
如图5所示，在一些实施例中，致动器104的基部133可包括皮肤接触粘合剂150(下文更详细描述)，并且设备100还可包括任选的释放衬件152(下文更详细描述)，所述任选的释放衬件152可在使用之前和在设备100的组装、储存和装运期间保护皮肤接触粘合剂150。释放衬件152可在将设备100施用到皮肤之前移除。释放衬件152可被构造成释放皮肤接触粘合剂150，或者可被构造成呈现对皮肤接触粘合剂150的释放特性，以使得设备100可在储存和装运期间联接到释放衬件152，并且可在设备100的施用期间容易与释放衬件152分离。仅以举例的方式，释放衬件152可包括凸块155(参见图4和图5)，所述凸块被定位成有利于在需要时从皮肤接触粘合剂150移除释放衬件152。如所示，凸块155可包括一条或多条折线153以允许凸块155在储存期间变短但在需要时变长以有利于释放衬件152的移除。
在使用中，释放衬件152可从皮肤接触粘合剂150移除(如果采用的话)，并且致动器104的粘合剂基部133可联接到皮肤50。致动器104的致动可在将致动器104的基部133联接到皮肤150之后立即发生或者甚至与将基部133联接到皮肤150基本上同时发生。致动器104的基部133(或在不采用面向皮肤的致动器104的情况下，外壳102的基部112)可在整个注射和任选地输注期间保持联接到皮肤50。因此，在一些实施例中，设备100可被构造成在将流体输注/注射到皮肤50中期间由患者“佩戴”。在此类实施例中，设备100可直接施用到患者的皮肤50以适应走动移动同时使微针108保持处于一个或多个适当的穿透深度。即，甚至在其中外壳102本身不包括皮肤接触粘合剂150的实施例中，外壳102(即，整个设备100，包括致动器104、外壳102、以及输注组件103的元件)可被构造成在微针阵列107已刺破皮肤50之后和在输注期间保持联接到皮肤表面50。例如，在这些实施例中，外壳102可被构造成通过致动器104上的皮肤接触粘合剂150附着到皮肤50。
在其中致动器104不位于设备100(或外壳102)的下侧或面向皮肤部分的实施例中，外壳102的基部112可包括皮肤接触粘合剂150和任选的释放衬件152。此外，本文中关于将致动器104的基部133定位在皮肤表面50上的任何描述可转而被解释为指的是将外壳102的基部112定位在皮肤表面50上。类似地，根据这些部件的相对构造，如果致动器104不位于设备100的面向皮肤部分上，则关于微针阵列保持件106在致动器104的腔134内的移动的任何描述仍可适用。此外，在其中致动器104如所示实施例中所示倒置的实施例中，致动器104的基部133可被构造成当设备100定位于皮肤表面50上时接触(并通过皮肤接触粘合剂150粘附到)皮肤50。在其中致动器104不倒置的实施例中，外壳102的基部112可被构造成当设备100定位于皮肤表面50上时接触(并粘附到)皮肤50。
在一些实施例中，如所示，微针阵列保持件106可位于致动器104的腔134中并且可在致动器104的腔134中在回缩位置H1和伸出位置H2之间移动。由此，在一些实施例中，致动器104可被构造成当微针阵列107联接到保持件106时，至少当保持件106处于伸出位置H2时，至少部分地围绕微针阵列107。在一些实施例中，致动器104可被构造成使得至少当微针阵列保持件106处于伸出位置H2时，致动器104的至少一部分(例如，外部部分132)在所有侧上围绕微针阵列107(和/或微针阵列保持件106)，或环绕微针阵列107(和/或微针阵列保持件106)。
如图7和图8所示，在如下实施例中：其中致动器104倒置且邻近相同开口115，微针阵列107将通过相同开口115接触皮肤50，并且当致动器104处于第一位置P1而微针阵列保持件106处于回缩位置H1时，致动器104的基部133可定位于距微针阵列保持件106的第一侧(或基部)121(和/或微针阵列107的第一侧(或基部)116)第一距离x1处－参见图7。当致动器104处于第二位置P2时，致动器104的基部133可定位于距微针阵列保持件106的第一侧(或基部)121(和/或微针阵列107的第一侧(或基部)116)第二距离x2处－参见图8－并且第二距离x2可小于第一距离x1。因此，当致动器104从第一位置P1移动到第二位置P2时，致动器104的基部133与微针阵列保持件106的第一侧121(或微针阵列107的第一侧116)之间的距离可缩小。
仅以举例的方式，在图1到图11中所示出的实施例中，外壳102中的腔114的至少一部分可具有圆柱膛孔的形状，致动器104的至少一部分可包括环形横截面形状(例如，当所述横截面是相对于基部133基本上平行截取时)，并且致动器104的内部部分130的形状可为基本上管状且其尺寸被设计成被容纳在外壳102的圆柱膛孔形腔114中。此外，至少部分地由致动器104的内部部分130限定的腔134可具有圆柱膛孔的形状。仅以举例的方式，分别由外壳102和致动器104限定的膛孔形状的腔114和134的中心纵向轴线可基本上对准，并且微针阵列保持件106的致动轴线A'(参见图3和图7)也可与腔114和134的中心纵向轴线基本上对准。
在一些实施例中，致动轴线A'与腔114和134的中心纵向轴线可能不是全都精确地对准，而是可相对于彼此基本上平行。在一些实施例中，保持件106的致动轴线A'可相对于致动器104的致动轴线A”基本上平行取向，如所示实施例所示。此外，在一些实施例中，如所示，保持件106的致动A'可与致动器104的致动轴线A”基本上对准(即，与致动器104的致动轴线A”成一直线)。
当微针阵列保持件106处于第一回缩位置H1时，保持件106可放置于外壳102和致动器104内部，使得保持件106(和微针阵列107，当联接到保持件106时)不延伸超过外壳102的基部112或致动器104的基部133。微针阵列107可与保持件106一起沿着保持件的回缩位置H1和伸出位置H2之间的整个距离移动。即，当微针阵列保持件106处于第一回缩位置H1并且微针阵列107联接到保持件106时，微针阵列107也可处于第一回缩位置M1(参见例如图3、图7和图8)，例如在该第一回缩位置M1中微针阵列107放置于外壳102和致动器104内使得当致动器104的基部133(或在其中致动器104位于不同于邻近外壳102的基部112的位置的实施例中，外壳102的基部112)定位于皮肤表面50上时不接触(或不被定位成接触)皮肤表面50。微针阵列107可容纳于外壳102的腔114和致动器104的腔134内且可相对于外壳102的基部112和致动器104的基部133放置在其回缩位置M1中。
此外，当微针阵列保持件106处于第二伸出位置H2并且微针阵列107联接到保持件106时，微针阵列107也可处于第二伸出位置M2(参见例如图9)，例如在该第二伸出位置M2中当致动器104的基部133定位于皮肤表面50上时微针阵列107的至少一部分被定位成接触皮肤表面50。
当微针阵列保持件106和微针阵列107处于它们各自的第二位置H2和M2(参见图9)时，微针阵列107的至少一部分(和可能地，微针阵列保持件106的一部分)可延伸超过致动器104的基部133(或在不采用倒置致动器104的情况下，外壳102的基部112)。然而，情况不必如此，并且在一些实施例中，情况并非如此可能是优选的。更确切地说，在一些实施例中，微针108可足够靠近致动器104的基部133定位(同时仍放置于外壳102和致动器104内部且不延伸超过致动器104的基部133)，使得当基部133被按压到皮肤表面50上时，使皮肤50变形或隆起穿过致动器104的开口135并进入腔134达到其中皮肤50与微针108接触的位置。
外壳102的限定腔114的部分和/或致动器104的限定腔134的部分(例如，内部部分130)可保持和/或引导微针阵列保持件106，以沿着如在图7中由箭头A所指示与致动器104的基部133(和/或外壳102的基部112)大体上垂直的路径位移。微针阵列保持件106的致动轴线A'可与设备100的纵向轴线L大体上正交或垂直。尽管在一个示例性实施例中保持件106的运动可相对于基部133(和/或基部112)成基本上90度，但应了解，大体上正交的路径可偏离90度而呈可穿透足够深以递送预期剂量的取向。
微针阵列保持件106(和联接到其的微针阵列107)可通过第一储能装置138从回缩位置H1(和M1)移动到伸出位置H2(和M2)，所述第一储能装置可致动以释放其势能，以沿与基部133(和/或基部112)大体上正交的方向例如向下朝皮肤表面50对微针阵列保持件106施用力。在一些实施例中，此类致动力允许保持件106以受制方式移动，从而确保对微针108施用必要的力以穿透患者的皮肤。因此，设备100能够可靠地和始終如一地以期望的冲击速度将微针阵列107递送到皮肤，例如以达到所期望的一个或多个穿透深度。
在一些实施例中，第一储能装置138可致动以对保持件106施用力，以达到介于约2m/s至约20m/s的范围的冲击前(即，由保持件106保持的微针阵列107冲击患者的皮肤前)的微针阵列107的速度。更典型地，微针阵列107可以介于约4m/s至约12m/s的范围的冲击前的速度，在一些实施例中以至少5m/s的冲击前的速度，并且在一些实施例中以约6m/s的冲击前的速度撞击患者的皮肤。
在一些实施例中，第一储能装置138可包括偏压元件(例如，弹簧)，并且在所示实施例中仅以举例的方式示出为螺旋弹簧。然而，本公开的储能装置可包括来自由以下项组成的组的至少一个储能装置：偏压元件(例如，弹簧)、推进剂、化学品、电机、电气装置、以及它们的组合。
微针阵列保持件106在设备100中向下朝其伸出位置H1偏压。因此，当联接到保持件106时，微针阵列107也朝其伸出位置M1偏压。当处于回缩位置H1时，微针阵列保持件106是待发的或被保持在负载下或克服偏压(例如，当采用偏压元件作为储能装置138时)，使得当微针阵列保持件106被从被保持释放时，储能装置138将提供力以使微针阵列保持件106移动到其伸出位置H2，并且具体地讲，以期望的速度。
在一些实施例中，致动器104的一部分可使微针阵列保持件106保持处于其回缩位置H1，直到致动器104已移动到其第二位置P2，而此时致动器104不再保持微针阵列保持件106，并且微针阵列保持件106自由地由储能装置138驱动。
然而，在一些实施例中，如所示实施例所示，中间部件，即在致动器104与保持件106之间，可通过使致动器104移动到其第二位置P2而被致动成移动(或被释放)，并且当所述中间部件被致动成移动或被允许移动时，其移动到其中其不再使保持件106保持在其回缩位置H1中的位置，并且微针阵列保持件106自由地由储能装置138驱动。因此，在一些实施例中，微针阵列保持件106在外壳102内由除致动器104以外的设备100的元件、部件或结构保持在其回缩位置H1中。
在所示实施例中，所述中间部件为输注组件103的元件，即，穿梭件125。关于穿梭件移动和从板上输注组件103递送活性剂的过程的更多细节可见于2013年5月31日提交的共同未决的美国申请61/829,632和2013年5月31日提交的共同未决的美国申请61/829,651，所述申请均以引用方式并入本文。
在使用中，覆盖件113和释放衬件152可被移除。致动器104的基部133上(和/或外壳102的基部112上)的皮肤接触粘合剂150可施用到皮肤50。设备100的外壳102的上部部分(例如，第一部分120)可被朝皮肤50按压，以使致动器104例如克服偏压元件128的偏压从其第一位置P1(如示出了设备100的第一状况的图7所示)移动到其第二位置P2(如示出了设备100的第二状况的图8所示)。
致动器104到其第二位置P2的移动可直接或间接释放微针阵列保持件106。例如，致动器104到其第二位置P2的移动可释放穿梭件125，使得穿梭件125不再被定位成使微针阵列保持件106保持处于其回缩位置H1，使得保持件106被释放，并且第一储能装置138可开始提供力以将微针阵列保持件106驱动到其伸出位置H2，并且相应地将微针阵列107驱动到其伸出位置M2(如示出了设备100的第三状况的图9所示)。
图10和图11更详细地示出了覆盖件113。如上所述，覆盖件113可包括(i)第一(例如，外部)部分140和(ii)第二(例如，内部)部分142，所述第一部分被构造成覆盖外壳102的基部112的邻近开口115的至少一部分以及致动器104的基部133，所述第二部分被构造成被容纳在外壳112的腔114中并且还被构造成当微针阵列保持件106处于回缩位置H1时覆盖微针阵列107上的多根微针108。第二部分142还可被构造成被容纳在致动器104的腔134中，例如，在采用倒置致动器104(通过其部署微针阵列107)的实施例中。此外，第一部分140可在采用倒置致动器104(通过其部署微针阵列107)的实施例中覆盖邻近开口135的致动器104的基部133。
如上所述，致动器104和基部133和/或外壳102的基部112可包括皮肤接触粘合剂150和任何任选的释放衬件152。在此类实施例中，覆盖件113(即，其第一部分140)可被构造成特别是当致动器104处于第一位置P1时，覆盖基部133(和/或基部112)的包括皮肤接触粘合剂150和任选地所采用的任何释放衬件152的至少一部分。然而，在一些实施例中，在设备100已被使用且被从皮肤50移除之后，覆盖件113可用于在致动器104处于其第二位置P2时重新覆盖致动器104和外壳102的基部112。
在所示实施例中，覆盖件113的第一部分140与第二部分142一体形成在一起。然而，在一些实施例中，第一部分140和第二部分142能够可移除地联接在一起，而此可允许基部133(和/或基部112)独立于微针108被覆盖和/或被揭开。
仅以举例的方式，第二部分142的形状被示出为大体上呈管状，使得第二部分142可延伸穿过基部133(和/或基部112)中的开口135(和/或开口115)并进入致动器104的腔134(和/或外壳112的腔114)。
如图10所示，第一部分140可包括或限定凹陷部(或室或凹坑)195(即，具有一闭合端197)，所述凹陷部195的尺寸被设计成容纳致动器104的基部133的至少一部分和/或外壳102的基部112的至少一部分。在其中覆盖件113覆盖致动器104的实施例中，当覆盖件113联接到设备100时，凹陷部195的闭合端或基部197可与致动器104的基部133间隔开距离，使得致动器104不会在使用之前不合需要地或过早地被致动。
如进一步所示，第二部分142可包括或限定凹陷部(或室或凹坑)196(即，具有一闭合端198)，所述凹陷部196的尺寸被设计成容纳从微针阵列107的第一侧116的第一主表面突起的多根微针108。第二部分142中的凹陷部196(例如，闭合端198)可至少部分地由内表面限定，并且凹陷部196的内表面与微针阵列107的第一侧116可一起限定无菌室以用于在设备110的组装之后和在使用之前容纳多根微针108。这样的无菌室可允许一种或多种消毒剂自由地进入包封容积，同时在消毒后禁止污染物进入所述室。
如图10进一步所示，在一些实施例中，覆盖件113的第二部分142可包括突出部和凹陷部中的至少一者，并且微针阵列107的第一侧116(和/或保持件106的第一侧121)可包括凹陷部和突出部中的至少一者，所述凹陷部和所述突出部的尺寸分别被设计成容纳突出部和/或突出到覆盖件113的第二部分142的凹陷部中。此类布置方式可允许第二部分142与微针阵列107(和/或保持件106)配合地接合并且有利于通过覆盖件113的第二部分142来容纳并保护微针阵列107。
如图3和图10所示，在所示实施例中，面向微针的(例如，面向上的)凹陷部199以举例的方式示出于覆盖件113的第二部分142中。如所示，微针阵列107的第一侧116可包括围绕所述多根微针108的面向覆盖件的(例如，面向下的)凹陷部139。如图3、图4和图6所示，可采用密封构件136，所述密封构件136的尺寸被设计成被容纳在覆盖件113的第二部分142中的凹陷部199和微针阵列107中的凹陷部139中，以密封或闭合被构造成容纳微针108并提供覆盖件113的第二部分142的凹陷部196的闭合端198与微针阵列107的第一侧116之间的附加间距的室。此特定布置方式仅以举例的方式示出，但通常，覆盖件113的第二部分142可被构造成以某种方式联接到微针阵列107的第一侧116(和/或保持件106的第一侧121)，以在使用之前封闭并保护多根微针108，即，保持微针108的无菌状态。在一些实施例中，密封构件136和/或覆盖件113的一部分可对一种或多种消毒剂具渗透性，同时在消毒后禁止污染物进入室。在一些实施例中，第二部分142可包括或提供密封构件136。在这些实施例中，密封构件136可与覆盖件113一体形成并被构造成联接到微针阵列107的第一侧116和微针阵列保持件106的第一侧121中的至少一者。
如上所述，外壳102可包括突起部119，所述突起部119限定或包括基部112。致动器104(例如，其外部部分132)可例如在致动器104处于其第一位置P1时从所述突起部向外(例如，向下)延伸。覆盖件113的第一部分140中的凹陷部195的尺寸可被设计成容纳外壳119的突起部和/或致动器104的外部部分132的至少一部分。
覆盖件113可被构造成通过上述联接装置中的任一者联接到外壳102(例如，突起部119)和/或致动器104。覆盖件113还可被构造成邻接突起部119从其突出的外壳102的一部分，而此可有利于禁止覆盖件113在覆盖件113联接到设备100时按压致动器104，以防止致动器104过早致动。
尽管图1到图11中的实施例采用元件的特定构造和布置方式来实现注射，但应当理解，所示实施例中所示的特定结构和布置方式的变型形式处于本公开的实质和范围内。
对施用时间、微针、皮肤接触粘合剂、释放衬件和活性剂的下述说明可适用于本公开的设备的任何实施例。
在一些实施例中，本公开的设备可在皮肤50上保持的时间长度可为延长的时间，然而，本公开的设备更可能在皮肤50上保持更短的持续时间。例如，在一些实施例中，本公开的设备可在皮肤上保持至少1秒、在一些实施例中至少5秒、在一些实施例中至少10秒、在一些实施例中至少15秒以及在一些实施例中至少30秒的处理周期。在一些实施例中，所述设备可在皮肤上保持不超过1小时、在一些实施例不超过30分钟、在一些实施例中不超过20分秒、在一些实施例中不超过10分钟以及在一些实施例中不超过5分钟的时间周期。在一些实施例中，所述设备可在皮肤上保持从1秒到1小时、在一些实施例中从10秒到10分钟以及在一些实施例中从30秒到5分钟的处理周期。
在一些实施例中，设备100可被构造成在至少1秒、在一些实施例中至少5秒、在一些实施例中至少10秒、在一些实施例中至少15秒以及在一些实施例中至少30秒的输注周期内递送活性剂。在一些实施例中，本公开的设备可包括不超过1小时、在一些实施例中不超过30分钟、在一些实施例中不超过20分钟、在一些实施例中不超过10分钟以及在一些实施例中不超过5分钟的输注周期。在一些实施例中，所述设备可在皮肤上保持从1秒到1小时、在一些实施例中从10秒到10分钟以及在一些实施例中从30秒到5分钟的处理周期。
皮肤接触粘合剂
在一些实施例中，皮肤接触粘合剂150可覆盖致动器104的整个基部133(和/或外壳102的基部112)。另选地，在一些实施例中，皮肤接触粘合剂150可部分地覆盖基部133(和/或基部112)，例如包括对皮肤接触粘合剂150的间歇性施用以形成间隙(例如，无规或呈图案)和/或具有比基部133(和/或基部112)的宽度小的宽度的完整的一圈皮肤接触粘合剂150。
皮肤接触粘合剂150通常为压敏粘合剂，并且具体地讲为能够固定地而且可剥离地粘附到或联接到皮肤(如，哺乳动物皮肤)的压敏粘合剂。皮肤接触粘合剂150通常还为安全的和无毒的。皮肤接触粘合剂层通常根据设备100的最终用途来选择。在一些实施例中，设备100可包括多于一个皮肤接触粘合剂150。在设备100包括多于一个皮肤接触粘合剂层150的情况下，每个皮肤接触粘合剂层150可在所使用的材料和厚度方面彼此独立选择。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。一般来讲，皮肤接触粘合剂150在预期佩戴周期内应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，并且将包括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中包含4至12个碳原子的烷基丙烯酸酯和在烷基中包含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。代表性的实例包括丙烯酰胺、异丁烯酰胺、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，极性单体可掺入到约1重量％到约20重量％的程度。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。此类任选单体的实例包括乙烯基酯(诸如，醋酸乙烯酯)、氯乙烯、偏二氯乙烯、苯乙烯、和可与其他单体共聚的大分子单体。合适的大分子单体包含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例子在美国专利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。
有机硅或聚硅氧烷压敏粘合剂包括基于以下两种主要组分的压敏粘合剂：聚合物或树胶和增粘树脂。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。可为有用的有机硅压敏粘合剂的更多细节和例子在美国专利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)中有所描述。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(DowCorningCorporation,MedicalProducts,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以及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的厚度可为小于约2mm(0.07874英寸)，在一些实施例中小于约1mm(0.03937英寸)，以及在一些实施例中小于约150微米(5906微英寸)。
在一些实施例中，对于皮肤接触粘合剂150而言，医疗级粘合剂可能是优选的。此类医疗级皮肤接触粘合剂150可具有能够在设备100的致动之前、期间和之后与皮肤50保持密切接触的物理性质和特性。将致动器104(或外壳102)固定到皮肤50可有助于使微针108保持插入皮肤50中。
释放衬件
可用作释放衬件152至少一部分的释放衬件(除了例如用于覆盖基部112的至少一部分的其他释放衬件以外)可以各种各样的专利配方得自各种制造商。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件，以获得具有所需隔离特性的产品。可适用于本公开的设备的衬件可由牛皮纸、聚乙烯、聚丙烯、聚酯或任何这些材料的复合物制成。衬件材料可用隔离剂或低粘附涂料(例如含氟化合物或有机硅)涂布。例如，美国专利4,472,480(Olson)描述了低表面能全氟化合物衬件，该专利的公开内容以引用方式并入本文。衬件可为用硅树脂隔离材料涂布的纸材、聚烯烃膜、或聚酯膜。市售的经硅树脂涂布的隔离纸的实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。
活性剂
如上所述，在一些实施例中，活性成分或活性剂(例如，药物)可通过微针108(例如，通过实心微针或空心微针)递送。可以配制成流体且通过皮下注射递送的任何物质均可用作活性剂，包括任何药剂、营养剂、药妆剂、诊断剂和治疗剂(为方便起见在本文中统称为“药物”)。本说明设想出，甚至可利用气态流体。
可掺入到本公开的设备中的药物的实例为能够在施用到皮肤时局部作用或全身作用的那些实例。一些实例包括可以透皮装置的形式商购获得的丁丙诺啡、可乐定、双氯芬酸、雌二醇、格拉司琼、硝酸异山梨醇酯、左炔诺孕酮、利多卡因、哌醋甲酯、尼古丁、硝化甘油、奥昔布宁、卡巴拉汀、罗替戈汀、东莨菪碱、司来吉兰、睾酮、妥洛特罗和芬太尼。其他实例包括抗炎药、甾体(例如，氢化可的松、泼尼松龙、曲安西龙)和非甾体(例如，萘普生、吡罗昔康)两者；抑菌剂(例如，氯己定、己基间苯二酚)；抗菌剂(例如，青霉素(例如青霉素V)、头孢菌素(诸如头孢氨苄)、红霉素、四环素、庆大霉素、磺胺噻唑、呋喃妥因、和喹诺酮类(例如诺氟沙星、氟甲喹、和依巴沙星))；抗原生动物药物(例如，甲硝唑)；抗真菌剂(例如，制霉菌素)；冠状动脉血管扩张剂；钙通道阻滞剂(例如，硝苯地平、地尔硫卓)；支气管扩张剂(例如，茶碱、吡布特罗、沙美特罗、异丙肾上腺素)；酶抑制剂例如胶原酶抑制剂、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)、和血管紧张素转换酶抑制剂(例如，卡托普利、赖诺普利)；其他抗高血压药(例如，心得安)；白三烯拮抗剂(例如，ICI204,219)；抗溃疡药例如H2拮抗剂；甾体激素(例如，孕酮)；抗病毒剂和/或免疫调节剂(例如，1-异丁基-1H-咪唑并[4,5-c]喹啉-4-胺、1-(2-羟基-2-甲基丙基)-1H-咪唑并〔4,5-喹啉-4-胺、N-[4-(4-氨基-2-乙基-1H-咪唑并[4,5-c]喹啉-1-基)丁基]甲磺酰胺和阿昔洛韦)；局部麻醉剂(例如，苯佐卡因、丙泊酚、地卡因、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)；抗组胺药(例如，苯海拉明、氯苯那敏、特非那定)；麻醉性镇痛药(例如，吗啡、柠檬酸芬太尼、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)；作用于心脏的产品例如心房肽；抗糖尿病药(例如，胰岛素、醋酸艾塞那肽)；酶(例如，抗牙斑酶、溶菌酶、葡聚糖酶)；止恶心药；抗惊厥药(例如，乙胺嗪)；免疫抑制剂(例如，环孢菌素)；精神治疗药(例如，地西泮)；镇静剂(例如，苯巴比妥)；抗凝血剂(例如，肝素、依诺肝素钠)；镇痛药(例如，对乙酰氨基酚)；抗偏头痛剂(例如，麦角胺、褪黑激素、舒马曲坦、佐米曲坦)；抗心律失常剂(例如，氟卡尼)；止吐药(例如，甲氧氯普胺、昂丹司琼、盐酸格拉司琼)；抗癌剂(例如，甲氨蝶呤)；神经剂例如抗焦虑药物；止血药；抗肥胖剂；多巴胺激动剂(例如，阿朴吗啡)；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、聚乙二醇化干扰素-α)；和类似物、以及它们的药学上可接受的盐类和酯类。构成治疗上有效剂量的药量可由所属领域技术人员适当考虑特定药物、特定载体和所期望的治疗效果来轻易地确定。
在一些实施例中，缩氨酸治疗剂(天然的、合成的或重组的)可经由微针108(例如，通过实心或空心微针)递送。可掺入到本公开的设备中的肽治疗剂的实例包括甲状旁腺激素(PTH)、甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)、降钙素、溶菌酶、胰岛素、促胰岛素类似物、醋酸格拉默、醋酸戈舍瑞林、生长抑素、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)、粒巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、类胰岛素生长因子(IGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、生长激素释放激素(GHRH)、阿法链道酶、组织纤溶酶原激活剂(tPA)、尿激酶、ANP清除酶抑制剂、黄体生成激素释放激素(LHRH)、黑素细胞刺激激素(阿尔法&贝它MSH)、垂体激素(hGH)、促肾上腺皮质激素(ACTH)、人绒毛膜促性腺激素(hCG)、链激酶、白细胞介素(例如，IL-2、IL-4、IL-10、IL-12、IL-15、IL-18)、蛋白C、蛋白S、血管紧张素、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、以及任何前述肽治疗剂的衍生物。
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引起无助透皮递送的减少。此类大分子的实例包括蛋白、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)。合适疫苗的实例包括治疗性癌症疫苗、炭疽疫苗、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、甲肝疫苗、乙肝疫苗、丙肝疫苗、百日咳疫苗、风疹疫苗、白喉疫苗、脑炎疫苗、乙脑疫苗、呼吸道合胞病毒疫苗、黄热病疫苗、重组蛋白疫苗、DNA疫苗、脊髓灰质炎疫苗、治疗性癌症疫苗、疱疹疫苗、人类乳头状瘤病毒疫苗、肺炎球菌疫苗、流脑疫苗、百日咳疫苗、破伤风疫苗、伤寒疫苗、霍乱疫苗、结核病疫苗、严重急性呼吸道症候群(SARS)疫苗、HSV-1疫苗、HSV-2疫苗、艾滋病疫苗和它们的组合。用语“疫苗”因此包括但不限于呈蛋白质、多糖、寡糖、或减弱或杀死病毒的形式的抗原。合适的疫苗和疫苗佐剂的附加实例在美国专利公布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，可使用原本难以或不可能通过被动透皮递送来递送的小分子药物。此类分子的实例包括：盐形式；离子型分子例如二膦酸盐，包括阿仑膦酸钠或氨羟二磷酸二钠；和具有不利于被动透皮递送的物理化学性质的分子。
微针
可用于实施本公开的微针阵列可具有例如以下专利和专利申请中所述的各种构造和特征，所述专利或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在以下专利中公开的结构：美国专利申请公布2005/0261631(Clarke等人)，其描述了具有截顶锥形形状和受控纵横比的微针。微针阵列的另一个实施例包括在以下专利中公开的结构：美国专利6,091,975(Daddona等人)，其描述了用于刺穿皮肤的刀片状微突起。微针阵列的另一个实施例包括在以下专利中公开的结构：美国专利6,312,612(Sherman等人)，其描述了具有空心中央通道的锥形结构。微针阵列的另一个实施例包括在以下专利中公开的结构：美国专利6,379,324(Gartstein等人)，其描述了在微针的尖端的顶表面具有至少一个纵向刀片的空心微针。微针阵列的另一个实施例包括在以下专利中公开的结构：美国专利申请公布US2012/0123387(Gonzalez等人)和US2011/0213335(Burton等人)，其两者描述了空心微针。微针阵列的另一个实施例包括在以下专利中公开的结构：美国专利6,558,361(Yeshurun)和7,648,484(Yeshurun等人)，其两者描述了空心微针阵列及其制造方法。
可在本公开的微针阵列中采用的微针的各种实施例在以下专利中有所描述：PCT公布WO2012/074576(Duan等人)，其描述了液晶聚合物(LCP)微针；和PCT公布WO2012/122162(Zhang等人)，其描述了可在本公开的微针中采用的各种不同类型和组合物的微针。
在一些实施例中，微针材料可为(或包括)有机硅、玻璃、或金属例如不锈钢、钛、或镍钛合金。在一些实施例中，微针材料可为(或包括)聚合物材料诸如医疗级聚合物材料。示例性类型的医疗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)、聚丁烯对苯二甲酸酯(PBT)。特别有用类型的医疗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，具体地讲，医疗级可生物降解的聚合物材料。示例性类型的医疗级可生物降解的材料包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸和聚乙醇酸共聚物、聚酯-酰胺聚合物(PEA)。
在一些实施例中，微针可由本文所称的可溶解、可降解或可崩解材料制备成“可溶解微针”。可溶解、可降解或可崩解材料为在使用期间溶解、降解或崩解的任何固体材料。具体地讲，“可溶解微针”在下伏角质层的组织中充分溶解、降解或崩解，以允许治疗剂释放到组织中。治疗剂可涂布在可溶解微针上或掺入到可溶解微针中。在一些实施例中，可溶解材料选自碳水化合物或糖。在一些实施例中，可溶解材料为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。在一些实施例中，可溶解材料选自由以下物质组成的群组：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、以及它们的组合。
在一些实施例中，微针可由任何上述材料中的两种或更多种制成(或包括任何上述材料中的两种或更多种)。例如，微针的尖端可为可溶解材料，而微针的其余部分为医疗级聚合物材料。
可用于实施本公开的微针阵列中的单根微针或多根微针可具有能够刺穿角质层的各种形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根微针可具有四方锥体形状、三角锥体形状、阶梯锥体形状、圆锥形状、微刀片形状、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微针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微针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微针可具有阶梯锥体形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根微针可具有圆锥形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根微针可具有微刀片形状。在一些实施例中，多根微针中的一根或多根微针可具有皮下注射针的形状。所述形状可为对称的或非对称的。所述形状可为截顶的(例如，多根微针可具有截顶锥体形状或截顶锥形状)。
在一些实施例中，微针阵列中的多根微针为实心微针(即，所述微针为通体实心的)。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、阶梯锥体形状、圆锥形状或微刀片形状。在优选实施例中，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空心微针(即，所述微针包含贯通微针的空心膛孔)。空心膛孔可从微针的基部到微针的尖端或膛孔可从微针的基部到与微针的尖端错开的位置。在一些实施例中，空心微针阵列中的多根空心微针中的一根或多根可具有圆锥形状、圆柱形状、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，空心微针阵列中的多根空心微针中的一根或多根微针可具有圆锥形状。在一些实施例中，空心微针阵列中的多根空心微针中的一根或多根微针可具有圆柱形状。在一些实施例中，空心微针阵列中的多根空心微针中的一根或多根微针可具有四方锥体形状。在一些实施例中，空心微针阵列中的多根空心微针中的一根或多根微针可具有三角锥体形状。在一些实施例中，空心微针阵列中的多根空心微针中的一根或多根微针可具有皮下注射针的形状。在优选实施例中，空心微针阵列中的多根空心微针各自具有常规皮下注射针的形状。
图12示出了微针阵列107的一部分，所述一部分包括定位于微针基底109上的四根微针108(其中两根引用于图12中)。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处微针底部的长度。单根微针的高度或微针阵列上的所有微针的平均高度可称为微针的高度h。在一些实施例中，多根微针中的每一根微针(或所有多根微针的平均值)具有约100微米到约3000微米、在一些实施例中约100微米到约1500微米、在一些实施例中约100微米到约1200微米、以及在一些实施例中约100微米到约1000微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根微针(或所有多根微针的平均值)具有约200微米到约1200微米、约200微米到约1000微米、约200微米到约750微米、或约200微米到约600微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根微针(或所有多根微针的平均值)具有约250微米到约1500微米、约500微米到约1000微米、或约500微米到约750微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根微针(或所有多根微针的平均值)具有约800微米到约1400微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根微针(或所有多根微针的平均值)具有约500微米的高度。
在一些实施例中，多根微针中的每一根微针(或所有多根微针的平均值)具有小于约3000微米的高度。在一些实施例中，多根微针中的每一根微米(或所有多根微针的平均值)具有小于约1500微米的高度。在另一些其他实施例中，多根微针中的每一根微米(或所有多根微针的平均值)具有小于约1200微米的高度。在另一些其他实施例中，多根微针中的每一根微米(或所有多根微针的平均值)具有小于约1000微米的高度。在另一些实施例中，多根微针中的每一根微米(或所有多根微针的平均值)具有小于约750微米的高度。在另一些其他实施例中，多根微针中的每一根微米(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微米(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微米(或所有多根微针的平均值)具有至少约200微米的高度。在另一些其他实施例中，多根微针中的每一根微米(或所有多根微针的平均值)具有至少约250微米的高度。在另一些实施例中，多根微针中的每一根微米(或所有多根微针的平均值)具有至少约500微米的高度。在另一些其他实施例中，多根微针中的每一根微米(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微米(或所有多根实心微针的平均值)具有约100微米到约1500微米、约100微米到约1200微米、约200微米到约1000微米、约200微米到约750微米、约200微米到约600微米、或约500微米的高度。
在采用空心微针的一些实施例中，多根空心微针中的每一根微针(或所有多根空心微针的平均值)具有约100微米到约3000微米、约800微米到约1400微米微米、或约500微米的高度。
在一些实施例中，多根空心微针中的每一根微针(或所有多根空心微针的平均值)具有约900微米到约1000微米的高度。在其他实施例中，多根空心微针中的每一根微针(或所有多根空心微针的平均值)具有约900微米到约950微米的高度。在另一些其他实施例中，多根空心微针中的每一根微针(或所有多根空心微针的平均值)具有约900微米的高度。
微针阵列中的单根微针或多根微针也可由其纵横比表征。微针的纵横比为微针的高度h相对宽度(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微针(或所有多根微针的平均值)具有在2:1到5:1的范围内的纵横比。在一些这样的实施例中，多根微针中的每一根微针(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，微针阵列包含每平方厘米微针阵列约100到约1500根微针。
在采用实心微针的一些实施例中，实心微针阵列包含每平方厘米实心微针阵列约100到约1500根实心微针。
在一些实施例中，实心微针阵列包含每平方厘米实心微针阵列约200到约500根实心微针。
在一些实施例中，实心微针阵列包含每平方厘米实心微针阵列约300到约400根实心微针。
在采用空心微针的一些实施例中，空心微针阵列包含每空心微针阵列约3到约30根空心微针。
在一些实施例中，空心微针阵列包含每空心微针阵列约10到约30根空心微针。
在一些实施例中，空心微针阵列包含每空心微针阵列约3到约20根空心微针。
在一些实施例中，空心微针阵列包含每空心微针阵列约13到约20根空心微针。
在一些实施例中，空心微针阵列包含每空心微针阵列约8到约18根空心微针。
在一些实施例中，空心微针阵列包含每空心微针阵列约18根空心微针。
在一些实施例中，空心微针阵列包含每空心微针阵列约12根空心微针。
在一些实施例中，微针阵列中的多根微针中的每一根微针(或所有多根微针的平均值)可穿透到皮肤中达约50微米到约1500微米、约50微米到约400微米、或约50微米到约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微针(或所有多根微针的平均值)可穿透到皮肤中达约100微米到约400微米、或约100微米到约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微针(或所有多根微针的平均值)可穿透到皮肤中达约150微米到约1500微米、或约800微米到约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微针(或所有多根微针的平均值)可穿透到皮肤中达约400微米到约800微米的深度。
对于所有上述实施例，将了解，微针阵列中的多根微针中的每一根微针的穿透深度(DOP)(或所有多根微针的平均值)可能不是微针本身的全长。
在一些实施例中，根据本公开的微针阵列107可呈贴片的形式，所述贴片可包括微针阵列107、例如上文所述的皮肤接触粘合剂、以及任选地背衬。不管是否在贴片上，微针108均可被布置成任何期望的图案或布置方式。例如，微针108可被布置成可对准或偏移的均匀间隔开的行。在一些实施例中，微针108可被布置成例如三角形、四方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形或梯形等多边形图案。在其他实施例中，微针108可被布置成圆形或椭圆形图案。
在一些实施例中，由微针108覆盖的基底109的表面积可为约0.1cm2到约20cm2。在一些这样的实施例中，由微针108覆盖的基底109的表面积为约0.5cm2到约5cm2。在一些其他这样的实施例中，由微针108覆盖的基底109的表面积为约1cm2到约3cm2。在另一些其他这样的实施例中，由微针108覆盖的基底109的表面积为约1cm2到约2cm2。
在一些实施例中，本公开的微针108可设置在阵列107(例如，基底109)的基本上整个表面上。在其他实施例中，基底109的一部分可不提供有微针108(即，基底109的一部分为非结构化的)。在这些实施例中的一些实施例中，非结构化表面具有大于面向皮肤表面50的装置表面的总面积的约1％且小于约75％的面积。在这些实施例中的另一个实施例中，非结构化表面具有大于约0.65cm2(0.10平方英寸)到小于约6.5cm2(1平方英寸)的面积。
对于空心微针，空心通道或膛孔延伸穿过基底109和微针108。在一些实施例中，膛孔在空心微针的尖端处或附近的通道开口处退出。通道优选地在空心微针的尖端附近的开口处退出。最优选地，通道或膛孔沿着微针的中心轴线继续，但类似于皮下注射针在微针的倾斜侧壁上退出，以有助于防止在插入时组织堵塞通道。在一些实施例中，通道膛孔的直径为约10微米到约200微米。在其他实施例中，通道镗孔的直径为约10微米到约150微米。在另一些其他实施例中，通道镗孔的直径为约30微米到约60微米。
在空心微针的一些实施例中，通道膛孔的平均截面积为约75微米到约32,000微米。在空心微针的其他实施例中，通道膛孔的平均截面积为约75微米到约18,000微米。在空心微针的另一些其他实施例中，通道膛孔的平均截面积为约700微米到约3,000微米。
在空心微针阵列的一些实施例中，邻近微针之间的平均间距(如从微针尖端到微针尖端测量)在约0.7mm与约20mm之间。在空心微针阵列的其他实施例中，邻近微针之间的平均间距在约0.7mm与约10mm之间。在空心微针阵列的另一些其他实施例中，邻近微针之间的平均间距在约2mm与约20mm之间。在空心微针阵列的另一些其他实施例中，邻近微针之间的平均间距在约2mm与约1mm之间。在空心微针阵列的优选实施例中，邻近微针之间的平均间距在约2mm之间。
在空心微针阵列的一些实施例中，邻近微针之间的平均间距(如从微针尖端到微针尖端测量)大于约0.7mm。在空心微针阵列的其他实施例中，邻近微针之间的平均间距大于约2mm。
在空心微针阵列的一些实施例中，邻近微针之间的平均间距小于约20mm。在空心微针阵列的其他实施例中，邻近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，邻近微针之间的平均间距(如从微针尖端到微针尖端测量)在约200微米与约2000微米之间。在实心微针阵列的其他实施例中，邻近微针之间的平均间距在约200微米与约600微米之间。在实心微针阵列的另一些其他实施例中，邻近微针之间的平均间距在约200微米与约300微米之间。在实心微针阵列的另一些其他实施例中，邻近微针之间的平均间距在约500微米与约600微米之间。
在实心微针阵列的一些实施例中，邻近微针之间的平均间距(如从微针尖端到微针尖端测量)大于约200微米。在实心微针阵列的其他实施例中，邻近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，邻近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，邻近微针之间的平均间距小于约1000微米。在实心微针阵列的另一些其他实施例中，邻近微针之间的平均间距小于约600微米。在实心微针阵列的另一些其他实施例中，邻近微针之间的平均间距小于约300微米。
所述微针阵列可以任何合适的方式制成，诸如通过注射模制、压缩模制、金属注射模制、压印、光蚀刻或挤出而制成。在一个实施例中，空心微针阵列可通过下述方式而制成：热循环注射模制聚合物(例如医疗级聚碳酸酯或液晶聚合物)，之后进行激光钻孔以形成微针的通道。
下述实施例旨在说明本公开而非进行限制。
实施例
1.一种微针注射设备，包括：
外壳，所述外壳具有基部和腔，所述腔延伸穿过所述基部以在所述基部中限定开口，其中所述外壳的所述基部被构造成朝皮肤表面定位；
微针阵列，所述微针阵列包括第一侧，所述第一侧包括多根微针；
微针阵列保持件，所述微针阵列保持件位于所述外壳中并被构造成保持微针阵列，所述微针阵列保持件能够相对于所述外壳的所述基部中的所述开口在回缩位置和伸出位置之间移动，
在所述回缩位置中，所述微针阵列放置于所述外壳内部，使得当所述设备定位于所述皮肤表面上时，所述微针阵列不接触所述皮肤表面并且所述微针阵列联接到所述微针阵列保持件，
在所述伸出位置中，所述微针阵列的至少一部分被定位成当所述设备定位于所述皮肤表面上并且所述微针阵列联接到所述微针阵列保持件时经由所述开口接触所述皮肤表面；和
覆盖件，所述覆盖件被构造成被定位以覆盖所述外壳的所述基部中的所述开口，所述覆盖件包括
第一部分，所述第一部分被构造成覆盖所述外壳的所述基部的邻近所述开口的至少一部分，和
第二部分，所述第二部分被构造成被容纳在所述外壳的所述腔中并且还被构造成当所述微针阵列保持件处于所述回缩位置时覆盖所述微针阵列上的所述多根微针。
2.根据实施例1所述的设备，其中所述覆盖件被构造成联接到所述外壳。
3.根据实施例1或2所述的设备，其中所述外壳的所述基部的邻近所述开口的至少一部分包括皮肤接触粘合剂，并且其中所述覆盖件被构造成覆盖所述基部的包括所述皮肤接触粘合剂的至少所述部分。
4.根据实施例1至3中任一项所述的设备，其中所述外壳的所述基部的邻近所述开口的至少一部分包括皮肤接触粘合剂并且还包括联接到所述外壳的所述基部上的所述粘合剂的释放衬件，所述覆盖件被构造成覆盖所述外壳的所述基部的包括所述释放衬件的至少所述部分。
5.根据实施例1至4中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第一部分和所述第二部分一体形成。
6.根据实施例1至5中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第一部分和所述第二部分被构造成联接在一起。
7.根据实施例1至6中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分被构造成延伸穿过所述外壳的所述基部中的所述开口并进入所述外壳的所述腔中。
8.根据实施例1至7中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分在形状上为管状。
9.根据实施例1至8中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第一部分包括凹陷部，所述凹陷部的尺寸被设计成容纳所述外壳的所述基部的至少一部分。
10.根据实施例1至9中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分相对于所述覆盖件的所述第一部分是居中的。
11.根据实施例1至10中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分包括凹陷部，所述凹陷部的尺寸被设计成容纳从所述微针阵列的所述第一侧上的第一表面突起的所述多根微针。
12.根据实施例11所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分中的所述凹陷部由内表面限定，并且其中所述覆盖件的所述内表面和所述微针阵列的所述第一侧一起限定用于在使用之前容纳所述多根微针的室。
13.根据实施例12所述的设备，其中所述室为无菌室。
14.根据实施例1至13中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分包括面向微针的凹陷部，并且其中所述微针阵列的所述第一侧包括面向覆盖件的凹陷部，并且还包括密封构件，所述密封构件的尺寸被设计成被容纳在所述面向微针的凹陷部和所述面向覆盖件的凹陷部中。
15.根据实施例14所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分包括密封构件，所述密封构件被构造成联接到所述微针阵列和所述微针阵列保持件中的至少一者，以限定用于在使用之前容纳所述多根微针的室。
16.根据实施例1至15中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第一部分被构造成保护所述外壳的所述基部的被构造成联接到所述皮肤表面的至少所述部分。
17.根据实施例1至16中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分被构造成联接到所述微针阵列的所述第一侧，以包封所述多根微针。
18.根据实施例1至17中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分被构造成联接到所述微针阵列和所述微针阵列保持件中的至少一者。
19.根据实施例1至18中任一项所述的设备，其中所述微针施用装置还包括致动器，所述致动器可相对于所述外壳在第一位置与第二位置之间移动，以使所述微针阵列保持件从所述回缩位置移动到所述伸出位置，其中至少当所述致动器处于所述第一位置时，所述致动器的至少一部分从所述外壳的所述基部中的所述开口突起并限定被构造成联接到所述皮肤表面的基部，并且其中所述覆盖件被构造成覆盖所述致动器的至少所述基部。
20.根据实施例19所述的设备，其中所述覆盖件能够从所述设备的其余部分移除，并且其中当所述覆盖件联接到所述设备时，所述覆盖件被定位成防止所述致动器被移动到其第二位置。
21.根据实施例1至20中任一项所述的设备，其中所述外壳包括突起部，所述突起部限定所述外壳的所述基部，并且其中所述覆盖件的所述第一部分包括凹陷部，所述凹陷部的尺寸被设计成容纳所述外壳的所述突起部。
22.根据实施例21所述的设备，其中所述微针施用装置还包括致动器，所述致动器能够相对于所述外壳在第一位置和第二位置之间移动，以使所述微针阵列保持件从所述回缩位置移动到所述伸出位置，其中至少当所述致动器处于所述第一位置时，所述致动器的至少一部分从所述外壳的所述基部中的所述开口突起并限定被构造成联接到所述皮肤表面的基部，其中所述凹陷部的尺寸被设计成至少当所述致动器处于所述第一位置时容纳所述外壳的所述突起部和所述致动器的至少一部分。
23.根据实施例1至22中任一项所述的设备，还包括密封构件，所述密封构件的尺寸被设计成被容纳在所述微针阵列和所述微针阵列保持件中的至少一者的凹陷部中，所述凹陷部围绕所述多根微针以限定用于容纳所述多根微针的室。
上文所述和附图所示实施例仅以举例的方式呈现，而非旨在作为对本公开的概念和原理的限制。因此，所属领域的普通技术人员将了解，在不背离本公开的实质和范围的条件下，可存在所述元件及其构造和布置方式的各种变化。
本文所引用的所有参考文献和专利公布均明确地以引用方式并入全文本公开中。
以下权利要求书陈述了本公开的各种特征和方面。

Claims (15)

1.一种微针注射设备，包括：
外壳，所述外壳具有基部和腔，所述腔延伸穿过所述基部以在所述基部中限定开口，其中所述外壳的所述基部被构造成朝皮肤表面定位；
微针阵列，所述微针阵列包括第一侧，所述第一侧包括多根微针；
微针阵列保持件，所述微针阵列保持件位于所述外壳中并被构造成保持微针阵列，所述微针阵列保持件能够相对于外壳的基部中的所述开口在回缩位置和伸出位置之间移动，
在所述回缩位置中，所述微针阵列放置于所述外壳内部，使得当所述设备定位于所述皮肤表面上时，所述微针阵列不接触所述皮肤表面并且所述微针阵列联接到所述微针阵列保持件，
在所述伸出位置中，所述微针阵列的至少一部分被定位成当所述设备定位于所述皮肤表面上并且所述微针阵列联接到所述微针阵列保持件时经由所述开口接触所述皮肤表面；和
覆盖件，所述覆盖件被构造成被定位以覆盖外壳的基部中的所述开口，所述覆盖件包括
第一部分，所述第一部分被构造成覆盖所述外壳的所述基部的邻近所述开口的至少一部分，和
第二部分，所述第二部分被构造成被容纳于所述外壳的所述腔中并且还被构造成当所述微针阵列保持件处于所述回缩位置时覆盖所述微针阵列上的所述多根微针。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述覆盖件被构造成联接到所述外壳。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述外壳的所述基部的邻近所述开口的至少一部分包括皮肤接触粘合剂，并且其中所述覆盖件被构造成覆盖所述基部的包括所述皮肤接触粘合剂的至少所述部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述外壳的所述基部的邻近所述开口的至少一部分包括皮肤接触粘合剂并且还包括联接到所述外壳的所述基部上的所述粘合剂的释放衬件，所述覆盖件被构造成覆盖所述外壳的所述基部的包括所述释放衬件的至少所述部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分被构造成延伸穿过所述外壳的所述基部中的所述开口并进入所述外壳的所述腔中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第一部分包括凹陷部，所述凹陷部的尺寸被设计成容纳所述外壳的所述基部的至少一部分。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分包括凹陷部，所述凹陷部的尺寸被设计成容纳从所述微针阵列的第一侧上的第一表面突起的所述多根微针。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分中的所述凹陷部由内表面限定，并且其中所述覆盖件的所述内表面和所述微针阵列的所述第一侧一起限定用于在使用之前容纳所述多根微针的室。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述室为无菌室。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分包括面向微针的凹陷部，并且其中所述微针阵列的所述第一侧包括面向覆盖件的凹陷部，并且还包括密封构件，所述密封构件的尺寸被设计成被容纳在所述面向微针的凹陷部和所述面向覆盖件的凹陷部中。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分包括密封构件，所述密封构件被构造成联接到所述微针阵列和所述微针阵列保持件中的至少一者，以限定用于在使用之前容纳所述多根微针的室。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第一部分被构造成保护所述外壳的所述基部的被构造成联接到所述皮肤表面的至少所述部分。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中所述覆盖件的所述第二部分被构造成联接到所述微针阵列和所述微针阵列保持件中的至少一者。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其中所述微针施用装置还包括致动器，所述致动器能够相对于所述外壳在第一位置和第二位置之间移动，以使所述微针阵列保持件从所述回缩位置移动到所述伸出位置，其中，至少当所述致动器处于所述第一位置时，所述致动器的至少一部分从所述外壳的所述基部中的所述开口突起并限定被构造成联接到所述皮肤表面的基部，并且其中所述覆盖件被构造成覆盖所述致动器的至少所述基部，其中所述覆盖件能够从所述设备的其余部分移除，并且其中当所述覆盖件联接到所述设备时，所述覆盖件被定位成防止所述致动器被移动到其第二位置。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其中所述外壳包括限定所述外壳的所述基部的突起部，并且其中所述覆盖件的所述第一部分包括凹陷部，所述凹陷部的尺寸被设计成容纳所述外壳的所述突起部。
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