CN115209940B - 用于微针的载体元件和微针阵列装置 - Google Patents

Abstract

一种用于形成微针阵列的微针的载体元件具有板状基部元件(10)。在基部元件(10)的前侧(12)上设置用于分别连接到微针阵列的微针(32)的安装元件(14)。还设置了连接元件(16、36)，特别是在安装元件(14)的前侧(18)上。连接元件(16、36)以如下这种方式形成：它们在纵向(22)上具有底切，使得针(32)可靠地连接到安装元件(14)。

Description

用于微针的载体元件和微针阵列装置

【技术领域】

本发明涉及一种用于形成微针阵列或微针阵列装置的微针的载体元件。本发明还涉及一种微针阵列装置。

【背景技术】

微针用于将活性成分直接输送至皮肤中，这也被称为经皮输送(transdermaldelivery)。为此，微针的长度刚好足以仅穿透外皮层，但优选地不到达神经和血管，由此使神经和血管不受伤害。然而，微针在上皮层中产生小孔，与活性成分到皮肤的纯外部施用相比，这显著增加了活性成分的吸收。

微针阵列具有例如附着到载体表面的多个微针，可以用于短期输送或长期施用。将活性成分从微针输送到皮肤中的优选方式是，包含活性成分的微针区域或整个微针溶解或分离，由此可被身体通过皮肤吸收。为此，微针特别至少部分地分别由水溶性物质或材料制成。除了通过微针本身直接输送活性成分外，微针也可以具有孔隙或空腔或形成为中空针，以便使得活性成分能够以这种方式输送到皮肤中。此外，微针也可不含活性成分。在这种情况下，例如，活性成分可以从外部施加到微针的外部，或者仅在微针从皮肤去除之后，含有活性成分的物质可以施用到对应的皮肤区域，以便使用微针以这种方式输送活性成分。

微针可以由陶瓷、金属或聚合物以及其他材料制成。优选地，将一种或多种活性成分组分加入到这些材料中，由此产生微针的制剂。

用于分别制造治疗或诊断微针或微针阵列的先前已知的方法不适合或仅在有限程度上适合以足够的质量和/或数量制造。

制造微针的常用方法包括例如使用铸模(casting mold)(诸如由硅树脂制成的模具(die))来分别铸造微针或整个微针阵列。特别是由于铸模与施加到其的通常为液体的制剂之间的疏水性，在这种制造方法中出现了许多问题。

通常，使用两种或更多种液体来制造微针阵列。首先，将具有活性成分的第一液体或制剂投配到(dosed onto)模具上，使得形成微针的凹陷部分地填充有第一液体。在该第一液体干燥之后，将通常不含活性成分的第二液体投配到模具上，使得一方面，凹陷被完全填充，并且制成互连针的封闭覆盖层。在此，存在的问题是两种液体彼此混合，因为第二液体必须至少部分地溶解第一液体，或者第一液体必须尚未完全干燥，以便确保两种液体的组合。特别地，可能发生活性成分到第二层或下层中的迁移，使得活性成分的可用性降低。而且，存在需要长干燥过程的实质性缺点。

对于微针的经皮施用，通常将微针阵列放置在皮肤上，并且通过在微针阵列的后侧上施加均匀的压力来施用针。在这种手动施用中，在所有针上施加均匀且单向的力是极其困难的。

进一步地，已知用于施用微针阵列的机械施用器(mechanical applicator)。对于这种施用器，必须首先使用粘合膜将微针阵列布置在施用器上。这也是困难的，并且可能对单个针造成损坏。

而且，包装是微针阵列的问题，因为微针阵列必须单独包装，通常以无菌方式包装。这通常使用泡罩(blister，即，特别是透明的包装膜)来进行。为了满足关于无菌性的要求，需要焊接或密封泡罩。在粘合层上密封需要大量的努力。特别地，并非所有的粘合剂都适合于此。

从EP 3 459 584中已知一种用于形成微针阵列的微针的载体元件。这种载体元件具有板状基部元件。在基部元件的前侧上设置安装元件。在此，基部元件的前侧是面向微针的一侧。安装元件形成为截锥形，并且具有上面布置圆锥形微针的前侧。为了制造微针阵列，从EP 3 459 584中已知将具有活性成分的第一液体投配到模具的圆锥形凹陷中。在此，流体的体积选择为使得形成微针的各个截头圆锥形凹陷不完全填充。在下一步骤中，将载体元件放置在模具上，使得截头圆锥形安装元件突出到凹陷中，并在安装元件的前侧与形成微针的材料之间形成连接。尽管从EP 3 459 548中已知在安装元件的前侧设置一个或多个凹陷，但是仍然存在单个微针不能可靠地与载体元件的安装元件连接的问题。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种载体元件，利用该载体元件可以实现与微针的更好的连接。独立于上述目的的本发明的另一个目的是提供一种改进的微针阵列装置。

该目的凭借具有权利要求1的特征的载体元件和具有权利要求12的特征的微针装置来实现。

根据本发明的用于形成微针阵列的微针的载体元件具有板状基部元件。在基部元件的前侧上设置安装元件。安装元件分别用于与微针阵列的尤其一个微针连接。由此，当载体元件与微针连接时，基部元件的前侧是面向微针方向的一侧。

各个安装元件设置有一个连接元件。这种连接元件特别地设置在安装元件的前侧，但是也可以设置在安装元件的侧面或者设置在安装元件的侧面和前侧两者。为了实现微针与安装元件的更好的连接，根据本发明，连接件形成为使得其在纵向上具有底切(undercut)。在此，纵向是各个安装元件和微针的中心线或对称线。作为另选方案，纵向是脱模方向，即载体元件与微针一起从模具去除的方向或轴线。由于根据本发明设置的沿纵向的底切，微针的材料至少部分地接合在安装元件或设置在安装元件上的连接元件周围或后面。由于这种底切，实现了显著更好的连接。由于优选的是，只要先前投配到凹陷中的液体还没有固化或者至少没有完全固化，就将载体元件的安装元件设置到模具的凹陷中，因此液体以简单的方式到达对应的底切区域。

连接元件可以是突起(protrusions)，或者连接元件可以具有突起，其中，当然可以的是载体元件具有不同的连接元件和/或在不同的安装元件上具有不同连接元件的组合。在连接元件形成为突起的情况下，这些连接元件在纵向上延伸，并且在优选实施方式中形成底切。这特别通过在纵向上逐渐变细的突起的横截面来实现；即从微针开始，突起朝向基部元件的前侧(即，特别是在纵向上)逐渐变细。

为了使横截面逐渐变细，突起优选地包括凹槽(groove)。凹槽可以是周向的(circumferential)，并且由此特别环形地(annularly)形成。由此，在侧视图中，特别优选的是，突起形成为蘑菇形状(a mushroom shape)。由此，突起包括具有特别是圆形或多边形横截面的圆柱形腹板。该腹板连接到扩大部，诸如头部。

在另外优选实施方式中，连接元件形成为安装元件中的凹陷(indentations)、横向孔(transversal bores)等。提供至少部分地不沿纵向延伸的凹陷、横向孔等已经导致形成底切。在制造期间，微针的至少仍然粘性的材料进入这些凹陷、横向孔等。在固化之后，形成了由于底切而可靠的特别的刚性连接。

当然，这种设置为凹陷、横向孔等的连接元件可以与上述特别地构造为突起的连接元件组合。

在另一优选实施方式中，连接元件至少部分地或完全地形成为延伸到安装元件中的通道。特别地，通道被布置为使得它们至少部分地不延伸到纵向上，或者相对于纵向呈现±0°的角度。在此，特别优选的是，通道的横截面在纵向上加宽以形成底切。由此，从安装元件的前侧开始，这种通道优选地朝向基部元件的前侧延伸并且在该方向上具有至少一个横截面扩大部。从而，通过微针的材料进入通道实现底切。

具有横截面的扩大部的通道的这种特定设计也可以与连接元件的上述另选实施方式组合。

优选地，安装元件中的通道或另一凹陷具有比制造微针的液体的体积大的体积，该液体通常在制造期间被接收。从而，可以接收多余的材料并实现可靠的连接。必要时，通道可以延伸到基部元件的后侧，使得甚至液体的离开也是可能的。

在本发明的特别优选的改进中，载体元件至少部分地由吸收溶剂的材料制成。由此，该材料适于吸收形成微针的液体中存在的溶剂。这是有利的，因为然后可以在形成针的材料仍然非常液态的状态下将载体元件插入到模具的凹陷中，因为由于载体元件吸收溶剂而确保了形成针的材料的固化。具体地，载体元件的安装元件包括这样的材料。

由于通道延伸到基部元件的后侧并由此是开放的，因此具有溶剂可以以简单的方式逸出的另外优点。

特别地，有利的是在载体元件的基部元件的后侧上设置保持器(holder)。在此，基部元件的后侧与前侧相对，并且当微针存在时，基部元件的后侧指向远离微针的方向。这种保持器或这种固定元件允许通过施用器简单地容纳载体元件。例如，保持器可以是大致圆柱形的销状突起(pin-shaped protrusion)。保持器可具有周向凹槽，以便例如与施用器上的闩锁连接(latching connection)配合。

进一步地，优选的是，在基部元件的前侧和/或后侧上的边缘区域中设置连接面。特别地，连接面是粘合面(adhesive surface)。在粘合面上可以设置包装元件，特别是包装膜，诸如泡罩。从而，可以以简单的方式包装微针，特别是以无菌的方式。由于包装元件与载体元件的连接，简单的去除是可能的。具体地，在去除时，显著降低损坏微针的风险。边缘区域优选地被形成为周向的，特别是框架形状的。

本发明还涉及一种包括载体元件的微针阵列，其中，载体元件如上所述地构造并且以有利的方式开发。在安装元件的至少一部分处、特别是在各个安装元件处设置或布置微针。由此，本发明涉及使用上述载体元件制造的微针阵列。

本发明还涉及一种微针阵列装置。这种装置包括具有至少一个板状基部元件的载体元件和设置在基部元件的前侧的安装元件，各个安装元件用于与微针阵列的相应微针连接。上述连接元件特别是在优选的改进中不必设置，而根据本发明特别优选的是，在上述实施方式中特别地设置这种连接元件。在根据本发明的微针阵列装置中，微针与安装元件连接。进一步地，提供了包装元件，通过该包装元件，微针被特别地以无菌方式包装。如上面关于承载元件描述的，包装元件优选布置在承载元件的边缘区域中。在此，优选地经由设置在载体元件的基部元件的前侧和/或后侧上的连接面建立连接。

包装元件也可以设计为使得其包括凹部(recess)。该凹部用于接收载体元件，其中，在优选实施方式中，凹部至少在一侧上封闭，特别是用包装膜封闭。优选地，膜设计为使得其可以剥离。优选地，包装膜等布置在上面布置微针的侧面上。由此，在去除包装膜之后，可以容易地将载体元件从凹部中推出，并且特别是立即施用针。

作为另选方案或另外地，也可以在相对的侧上(即在载体元件的后侧的区域中)设置包装膜。这在载体元件具有用于与施用器连接的保持器时是特别有利的。然后可以去除这种包装膜，特别也是可剥离的包装膜，其中，施用器可以在此之后立即与保持器连接。使用施用器，然后可以在施用器的方向上去除施用器。如果在两侧都设置对应的膜，则同样可以去除在微针的一侧设置的膜，并使用施用器在该方向上移动载体元件，并直接施用微针。

如上所述，优选以有利的方式开发微针装置的载体元件。

为了制造微针阵列装置，优选使用具有多个特别的圆锥形凹陷(conicalindentations)的模具。凹陷用于形成微针。在第一步骤中，将液体、特别是具有活性成分的液体投配到模具的凹陷中。在此，仅部分地填充凹陷。随后，特别是在液体完全干燥之前，将根据本发明的载体元件设置到模具的凹陷中，使得安装元件突出到凹陷中，并且由于连接元件与安装元件连接而建立液体与安装元件之间的连接。这特别以如下这种方式实现：液体与连接元件连接，使得这些连接元件被部分地封闭或接合在后面。由此，形成底切。

【附图说明】

下面，参考附图借助于优选实施方式更详细地描述本发明。

附图中：

图1是从下方观察的载体元件的第一实施方式的示意立体图；

图2是图1的载体元件沿着线II-II的示意剖视图；

图3是模具的示意剖视图；

图4是图1和图2的载体元件与图3的模具组合的示意剖视图；

图5是从下方观察的载体元件的第二实施方式的示意立体图；

图6是图5的载体元件沿着线VI-VI的示意剖视图；

图7是图5和图6的载体元件与图3的模具组合的示意剖视图；

图8是根据另选实施方式的图5和图6的载体元件的示意剖视图；

图9是载体元件的另外实施方式的示意侧视图；

图10示出了基于图9的载体元件的微针阵列装置的第一优选实施方式；

图11示出了基于图9的载体元件的微针阵列装置的第二优选实施方式；以及

图12示出了基于图9的载体元件的微针阵列装置的第三优选实施方式。

【具体实施方式】

载体元件的第一实施方式(图1和图2)包括板状基部元件10。多个截头圆锥形安装元件14布置在基部元件10的前侧12上。在所例示的实施方式中，为了清楚起见，仅例示9个这样的安装元件。

在所例示的实施方式中，各个安装元件14包括连接元件16。在第一实施方式中，连接元件16设计为从安装元件的前侧18延伸到基部元件的后侧20的通道。在通道16的沿纵向22延伸的第一部分24中，通道具有比第二部分26中更小的直径。由于通道16的部分24和26中的不同横截面，形成底切。

模具28(图3)用于制造微针阵列。模具28具有多个圆锥形凹陷30。圆锥形凹陷30的布置和数量对应于安装元件14的布置和数量。

首先，使凹陷30部分地填充有液体32。在此，投配含有活性成分的液体32，使得凹陷30仅部分地被填充。

在下一步骤中，将载体材料放置在模具32的上表面34上，使得基部元件10的前侧12搁置在上表面34上(参见图4)。在此，安装元件14布置在凹陷30中，其中液体32渗入通道16中，特别是渗入第一通道部分24中。一部分液体还渗入通道部分26，使得形成底切(如图4中可以看到的)。当在纵向或脱模方向22上将载体元件脱模时，由此确保了液体的形成微针的部分22由于底切而保持与安装元件14固定地连接。

在参照图5至图7描述的第二实施方式中，类似和相同的部件由相同的附图标记标识。

在第二优选实施方式中，连接元件36作为连接元件设置在安装元件14的前侧18上。连接元件36设计为横截面为蘑菇形的突起。由此，突起36在纵向或脱模方向22上具有特别是环形凹槽(annular groove)38。凹槽38形成相对于突起36的头形元件40的底切。

带有微针的载体元件的制造对应地如上参照第一实施方式和图3和图4所述来进行。如图7中可以看到的，液体32包围突起36，使得由于底切，实现了安装元件14与形成针的液体32之间的牢固的、特别是刚性的连接。

图8例示了图5至图7所例示的实施方式的另选实施方式。连接元件设计相同。唯一的区别在于，安装元件14包括较长的轴42，使得基部元件10的前侧12与模具28的上表面34隔开。从而，可以以简单的方式在使用相同模具28的同时制造不同长度的针。

图9例示了图5至图7所例示的第二实施方式的改进。在此，在基部元件10的后侧20上设置保持器34。在所例示的实施方式中，保持器44形成为圆柱形，并具有环形凹槽46。可以经由保持器44将载体元件与施用器连接。例如，通过闩锁到凹槽46中的闩锁连接可以实现可靠的固定。

当然，保持器44也可以布置在图1至图4所例示的第一实施方式的后侧上。

图10至图12示出了基于具有图9所例示的保持器44的载体元件的微针阵列装置的不同实施方式。

为了无菌包装，图10所例示的实施方式在基部元件10的前侧12上的边缘区域48中设置有连接面50。特别地，连接面50是粘合面(adhesive surface)。连接面50沿周向设置在基部元件10的前侧12上，并由此以框架形状的方式包围安装元件14。使用设置在粘合面50上的包装膜52，可以容易地以无菌方式包装微针阵列，即特别是与患者接触的区域。

图11中例示了另选的包装选项。在该实施方式中，再次特别地实施为膜的对应包装元件54围绕基部元件10的边缘区域延伸。在后侧20上，连接层50再次设置在边缘区域48中。该连接层也特别形成为框架形状并且包围整个基部元件10。

在图12所例示的实施方式中，载体元件与由液体形成的针32一起布置在附加包装46中。附加包装56具有凹部或开口58，特别地，承载元件的基部元件10布置在该凹部或开口中。在所例示的实施方式中，凹部在微针32的侧面上由包装膜60封闭，该包装膜通过粘合面50紧固在附加包装的外侧上。与其相对地，设置了另一个包装膜62，其在附加包装56的外侧上具有粘合面50。

图12所例示的附加包装为包括布置在基部元件10的后侧20上的保持器40的整个载体元件提供保护。在此，载体元件本身可以通过锁定钩、安装元件等保持在附加包装56的开口58中。从而，可以容易地将载体元件保持在限定的位置，直到例如由施用器经由保持器44施加力为止。

在所例示的实施方式中，具有半圆形横截面的凹槽可以设置在包装56的外侧。从而，可以将整个附加包装56安装在施用器中或将其接收在施用器中。然后，施用所需的全部是去除包装膜60。

Claims (17)

1.一种用于形成微针阵列的微针的载体元件，包括：

板状基部元件(10)；

安装元件(14)，所述安装元件设置在所述基部元件(10)的前侧(12)上，各个安装元件用于连接到所述微针阵列的一个微针(32)；以及

连接元件(16、36)，所述连接元件设置在所述安装元件(14)的前侧(18)上，

其特征在于，

所述连接元件(16、36)在纵向(22)上具有底切，所述连接元件(36)至少部分地包括沿所述纵向(22)延伸的突起，所述突起包括用于形成截面锥的周向凹槽(38)。

2.根据权利要求1所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，所述突起包括横向于所述纵向(22)的所述截面锥，以便形成所述底切。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，所述突起形成为蘑菇形状。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，所述连接元件(16)至少部分地包括延伸到所述安装元件(14)中的一个或多个通道(24、26)。

5.根据权利要求4所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，所述通道(24、26)至少部分地不在所述纵向(22)上延伸。

6.根据权利要求4所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，所述通道(24、26)至少部分地呈现用于形成底切的横截面扩大部。

7.根据权利要求4所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，从所述安装元件(14)的前侧(18)开始，所述通道(24、26)至少部分地朝向所述基部元件(10)的前侧(12)延伸。

8.根据权利要求4所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，所述通道(24、26)至少部分地从所述安装元件(14)的前侧(18)朝向所述基部元件(10)的后侧(20)延伸。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，用于通过施用器保持所述载体元件的保持器(44)设置在所述基部元件(10)的后侧(20)上。

10.根据权利要求9所述的用于形成微针阵列的微针的载体元件，其特征在于，在所述基部元件(10)的前侧(12)和/或后侧(20)上的边缘区域(48)中设置连接面(50)，所述连接面(50)是用于包装元件(52、54)的粘合面，所述包装元件是包装膜。

11.一种微针阵列，具有根据权利要求1至10中任一项所述的载体元件和设置在各个安装元件(14)处的微针(32)。

12.一种微针阵列装置，包括：

用于形成微针阵列的微针的载体元件，包括：

板状基部元件(10)；

安装元件(14)，所述安装元件设置在所述基部元件(10)的前侧(12)上，各个安装元件用于连接到所述微针阵列的一个微针(32)；

连接元件(16、36)，所述连接元件设置在所述安装元件(14)的前侧(18)上，所述连接元件(16、36)在纵向(22)上具有底切，所述连接元件(36)至少部分地包括沿所述纵向(22)延伸的突起，所述突起包括用于形成截面锥的周向凹槽(38)；

微针(32)，所述微针与所述安装元件(14)连接；以及

包装元件(52、54；56、60、62)，所述包装元件至少以无菌方式包装所述微针(32)。

13.根据权利要求12所述的微针阵列装置，其特征在于，在所述基部元件(10)的前侧(12)和/或后侧(20)上的边缘区域(48)中设置连接面(50)，所述连接面(50)是用于包装元件(52、54)的粘合面，所述包装元件是包装膜。

14.根据权利要求12或13所述的微针阵列装置，其特征在于，所述包装元件(56、60、62)包括用于接收所述载体元件的凹部(58)，所述凹部(58)至少在一侧上用包装膜(60、62)、是可剥离的包装膜封闭。

15.根据权利要求14所述的微针阵列装置，其特征在于，所述包装膜至少设置在所述微针(32)的侧面上。

16.根据权利要求15所述的微针阵列装置，其特征在于，用于通过施用器保持所述载体元件的保持器(44)设置在所述基部元件(10)的后侧(20)上。

17.根据权利要求12所述的微针阵列装置，其特征在于，用于通过施用器保持所述载体元件的保持器(44)设置在所述基部元件(10)的后侧(20)上。