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Fachgebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abgabe
einer Substanz, wie beispielsweise eines Medikaments oder pharmazeutischen
Mittels, oder zur transdermalen Entnahme einer Substanz an einem
Patienten. Insbesondere zielt die Erfindung ab auf eine Vorrichtung
mit einer Anordnung von Durchdringungselementen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Allerlei
Substanzen werden dem Körper durch
zahlreiche bekannte Verfahren entnommen oder diesem zugeführt. Eine
oft benutzte Methode ist die subkutane Verabreichung mittels einer
Nadel oder anderen Kanüle.
Die Verwendung einer Nadelkanüle
ist eine effektive Methode zum Entnehmen oder Zuführen einer
Substanz, jedoch ist diese für den
Patienten oft schmerzvoll. Der von dem Patienten typischerweise
zu erleidende Schmerz hat die Entwicklung alternativer Methoden
zur Entnahme oder Zuführung
von Medikamenten ausgelöst.
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Verschiedene
Vorrichtungen sind vorgeschlagen worden, um dem Körper Substanzen
mittels transdermaler Verabreichungsmethoden zuzuführen. Transdermale
Verabreichungsvorrichtungen werden oft verwendet, um zur Aufrechterhaltung
einer gewünschten
Verabreichungsfrequenz für
eine ununterbrochene Abgabe der Medikamente zu sorgen. Zahlreiche
transdermale Verabreichungsvorrichtungen können Medikamente nicht mit
einer ausreichenden Geschwindigkeit zuführen, um effektiv genutzt zu
wer den. Vielmehr können
viele Medikamente nicht transdermal zugeführt werden, da die Medikamente
die schützenden
Hautschichten nicht passieren können.
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Die
Haut besteht aus mehreren Schichten, wobei die Oberhaut die Epithelschicht
darstellt. Die äußerste Hautschicht
ist die stratum corneum, die wohl bekannte Schutzwehreigenschaften
aufweist, um ein Eindringen von Molekülen und verschiedenen Substanzen
in den Körper
sowie das Austreten von Analyten aus dem Körper zu verhindern. Die natürliche Undurchlässigkeit
der stratum corneum verhindert das Zuführen der meisten pharmazeutischen Mittel
und anderer Substanzen durch die Haut. Die stratum corneum ist eine
komplexe Struktur kompakter keratinisierter Zellreste mit einer
Dicke von ungefähr
10–30
Mikronen. Die stratum corneum bildet eine wasserfeste Membrane zum
Schutz des Körpers
vor Verletzung durch zahlreiche Substanzen und Migration verschiedener
Präparate
nach außen.
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Zahlreiche
Methoden und Vorrichtungen sind vorgeschlagen worden, um die Permeabilität der Haut
zu erhöhen
und das Eindringen verschiedener Substanzen durch die Haut zur Verwertung
durch den Körper
zu steigern. Typischerweise wird die Verabreichung von Medikamenten
durch die Haut entweder durch Steigerung der Permeabilität der Haut verbessert
oder durch Intensivierung der Kraft oder Energie, die aufgebracht
wird, um das Medikament durch die Haut zu leiten.
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Ein
Beispiel einer Methode zur Intensivierung der Zuführung von
Medikamenten durch die Haut ist die Iontophorese. Iontophorese macht
im Allgemeinen Gebrauch von einem äußeren elektrischen Feld zur
Ionisierung des Medikaments, wodurch die Diffusion des Medikaments
durch die Haut gesteigert wird. Bei Anwendung der Iontophorese kann
es schwierig sein, die Menge und Geschwindigkeit der Medikamentenverabreichung
zu steuern. Unter einigen Umständen
kann Iontophorese Hautschäden verursachen,
je nach Ausmaß der
Ionisierung, der zum Ionisieren des Medikaments angewandten Energie
und Dauer der Behandlung.
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In
den letzten Jahren bestand ein gesteigertes Interesse an Mikrovorrichtungen
zur Verabreichung von Medikamenten durch die Haut, zum Beispiel
durch Bildung von Mikroporen oder Schnitte durch die stratum corneum.
Durch Durchdringen der stratum corneum und Verabreichung des Medikaments
in oder unter die stratum corneum können zahlreiche Medikamente
effektiv zugeführt
werden. Die Vorrichtungen zum Durchdringen der stratum corneum beinhalten
im Allgemeinen eine Vielzahl von mikrometergroßen Nadeln oder Klingen mit
einer Länge,
um die stratum corneum zu durchdringen, ohne die Epidermis vollständig zu
passieren. Beispiele solcher Vorrichtungen werden offenbart in U.S. Patent
Nr. 5,879,326 von Godshall et al.; U.S. Patent Nr. 5,250,023 von
Lee et al. und WO 97/48440.
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Die üblicherweise
benutzten Mikrovorrichtungen werden oftmals unter Verwendung verschiedener
Techniken wie Stereolithographie hergestellt. Diese Techniken können effektiv
eingesetzt werden, um Vorrichtungen von wenigen Mikrometern herzustellen,
und können
Kanäle
und andere Konturen bilden, um Flüssigkeiten zu verabreichen.
Ein Nachteil der Vorrichtungen sind die Kosten des Herstellungsprozesses
und die Zeit, die benötigt
wird, um einen einzigen Gegenstand herzustellen. Andere Verfahren,
wie beispielsweise Nassätzen,
Plasmaätzen
und Spanen, können
in dem fertigen Substrat feine Details bilden, jedoch sind sie für den kommerziellen Gebrauch
nicht kosten- oder
zeiteffektiv.
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Die
Patentschrift des Europäischen
Patents Nr.
EP 0 205 915 offenbart
eine Multi-Nadelplatteneinheit. Die Platteneinheit besteht aus Kunststoffmaterial,
so dass sie wegwerfbar ist, und wird mit Nadeln ausgestattet geliefert,
die fest an den Düsen
befestigt sind, und ist im Ganzen durch ein geeignetes Gehäuse aus
Kunststoffmaterial geschützt.
Das Gehäuse wird
vor dem Sterilisieren an der Platte angebracht, und braucht nur
in dem Moment entfernt zu werden, wenn die Injektion erforderlich
wird.
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Die
Patentschrift des US Patents Nr.
US 3,964,482 offenbart
eine Medikamentenverabreichungsvorrichtung zur perkutanen Abgabe
eines Medikaments umfassend eine Vielzahl von Vorsprüngen, einen
ein Medikament beinhaltenden Medikamentenspeicher, und wobei die
Vorsprünge
sich von dem Speicher erstrecken und angepasst sind, um zur perkutanen
Zuführung
eines Medikaments aus dem Speicher die stratum corneum zu durchdringen,
damit ein lokaler oder systemisch physiologischer oder pharmakologischer
Effekt entsteht.
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Die
früheren
Herstellungsmethoden und Vorrichtung zur transdermalen Abgabe von
Medikamenten zeigten begrenzten Erfolg. Dementsprechend besteht
ein anhaltender Bedarf in der Industrie an einer verbesserten Vorrichtung
zur Zuführung
von verschiedenen Medikamenten und anderen Substanzen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abziehen
bzw. Entnehmen oder Verabreichen einer Substanz von bzw. an den Patienten.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur ausreichend tiefen Durchdringung der Haut, wobei
ein Analyt oder eine andere Substanz entnommen werden kann oder
ein pharmazeutisches Mittel aufgenommen und von dem Körper verwertet
werden kann.
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Demgemäß ist es
ein vorrangiges Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Probenentnahme oder
Verabreichung einer Substanz transdermal durch die Haut, ohne dem
Patienten Schmerz zuzufügen,
bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur
Verfügung
zu stellen, die eine Vielzahl von Kanülen aufweist, um die äußeren Schichten
der Haut zu durchdringen, um eine Probe zu entnehmen oder der Haut
eine Substanz zuzuführen.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Entnahme
einer Probe oder Zuführung
einer Substanz zur Verfügung
zu stellen. Die Vorrichtung weist eine Vielzahl von Durchdringungselementen
in einem Träger
auf, wobei die Durchdringungselemente ein distales Ende haben, das
sich von dem Träger
mit einem Abstand von ca. 50 Mikrometer bis ca. 2 mm erstreckt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenentnahme- oder
Zuführvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, mit einer Vielzahl von in einer regelmäßigen Anordnung
formierten Nadeln in einem Substrat, um die äußeren Schichten der Haut eines Patienten
zu durchdringen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenentnahme-
oder Vorrichtung zum Zuführen
einer Substanz zur Verfügung
zu stellen, mit einer regelmäßigen Anordnung
von Nadeln zur Durchdringung der Haut, die sich von einem Träger mit
einem Abstand von mindestens 100 Mikrometer erstrecken, um die Haut
zu durchdringen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenentnahme- oder
Vorrichtung zum Zuführen
einer Substanz zur Verfügung
zu stellen, mit einer Vielzahl von Kanülen mit einer Länge von
ca. 100 bis ca. 500 Mirkometern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenentnahme- oder
Vorrichtung zum Zuführen
einer Substanz zur Verfügung
zu stellen, mit einer Vielzahl von Kanülen mit einer Länge von
mehr als 500 Mirkometern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenentnahme- oder
Vorrichtung zum Zuführen
einer Substanz zur Verfügung
zu stellen, mit einer Vielzahl von Edelstahlkanülen.
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Diese
und weitere Aufgaben der Erfindung werden im Wesentlichen erreicht
durch Bereitstellung einer Vorrichtung zum intradermalen Entnehmen oder
Zuführen
einer Substanz einem Patienten. Die Vorrichtung umfasst einen Träger mit
einem oberen Ende und einem unteren Ende. Der Träger hat zumindest einen Kanal,
der sich von dem oberen zu dem unteren Ende erstreckt. Ein Hautdurchdringungselement
ist in dem Kanal angeordnet und ist an den Träger gekoppelt. Das Hautdurchdringungselement
hat ein freigelegtes Ende, das sich vom unteren Ende des Trägers in
einem Abstand ausreichend erstreckt, um die Haut eines Patienten
zu durchdringen.
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Die
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden ferner erreicht durch
bereitstellen einer Vorrichtung zum intradermalen Entnehmen oder
Zuführen
einer Substanz einem Patienten. Die Vorrichtung umfasst einen Träger mit
einer axialen Abmessung mit einem oberen Ende und einem unteren
Ende und einer Vielzahl von beabstandeten axialen Kanälen, die
sich vom oberen Ende zum unteren Ende erstrecken. In jedem der Kanäle ist ein
Hautdurchdringungselement positioniert. Jedes der Hautdurchdringungselemente
hat ein erstes an das Gehäuse
gekoppeltes Ende und ein zweites Ende, das sich axial vom unteren
Ende des Trägers
erstreckt.
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Die
Aufgaben, Vorteile und anderen hervorragenden Merkmale der Erfindung
werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich,
welche, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung offenbart.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen worin:
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1 eine
seitliche Aufrissansicht einer transdermalen Zuführvorrichtung gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung darstellt;
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2 eine
perspektivische Ansicht der transdermalen Zuführvorrichtung aus 1 ist;
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3 eine
Unteransicht der transdermalen Zuführvorrichtung aus 1 ist,
wobei die Anordnung der Kanülen
gezeigt wird;
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4 eine
Seitenansicht im Querschnitt von einer Zuführvorrichtung aus 1 ist,
wobei der Träger
und die Kanülen
gezeigt werden;
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5 eine
teilweise Querschnittsseitenaufrissansicht der transdermalen Zuführvorrichtung aus 1 ist,
wobei die Kavität
zur Zuführung
der Substanz zu den Kanülen
dargestellt wird;
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6 eine
Querschnittsseitenansicht einer Probenentnahme- oder Vorrichtung
zum Zuführen
einer Substanz mit festen Durchdringungselementen und Fluiddurchgängen zu
den Durchdringungselementen ist;
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7 eine
Querschnittsseitenansicht eines Trägers für eine Probenentnahmevorrichtung
mit Festnadeln und fluidabsorbierendem Substrat ist;
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8 eine
perspektivische Querschnittsansicht des Trägers für die Kanülen in einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist, wobei die Kavität zum Einbringen eines Dichtungsmittels
zum Abdichten der Kanülen
zum Träger
dargestellt wird;
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9 eine
Querschnittsseitenansicht des Trägers
für die
Kanülen
während
Zusammenbaus der Zuführvorrichtung
in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist;
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10 eine
Querschnittsansicht des Trägers
der 7 ist, wobei die Kanülen in dem Substrat positioniert
dargestellt werden;
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11 eine
Querschnittsansicht des Trägers und
der Kanülen
nach 8 ist, wobei der ringförmige Bund entfernt ist;
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12 eine
Querschnittsansicht des Trägers
und der Kanülen
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist, wobei die Kanülen
mit einem oberen Ende unterhalb der Oberfläche des Trägers mit einem Zwischenraum
angeordnet ist;
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13 eine
Querschnittsansicht der in dem Träger eingebetteten Kanülenanordnung
ist;
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14 eine
Querschnittsansicht des Trägers
ist, die teilweise radiert ist, um einen Bereich der Kanülen darzustellen;
und
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15 eine
Querschnittsansicht des Trägers
ist, wobei die Kanülen
in einem Winkel beschnitten sind, um eine scharfe Spitze auf den
Kanülen
zu bilden.
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16 eine
Querschnittsansicht des Trägers
ist und Hautdurchdringungselemente vor der Einschiebung durch den
Träger
zeigt.
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17 eine
Querschnittsansicht des Trägers
ist und Hautdurchdringungselemente teilweise in den Träger eingeschoben
zeigt.
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18 eine
Querschnittsansicht des Trägers
ist, mit den Hautdurchdringungselementen nachdem diese den Träger durchstochen
haben, um die Enden der Elemente freizulegen.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Die
vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine Vorrichtung zum Abziehen
bzw. Entnehmen einer Probe oder Zuführen einer Substanz einem Patienten.
Genauer bezieht sich die Erfindung auf eine Probenentnahme- oder
Zuführvorrichtung
zum Abziehen einer Substanz oder zur Zuführung einer Substanz in oder
unter die stratum corneum der Haut eines Patienten. So, wie er hier
verwendet wird, bezieht sich der Begriff Durchdringen auf Eindringen
in eine Schicht der Haut ohne vollständig durch diese zu treten.
Durchstechen bezieht sich darauf, vollständig durch eine Schicht der
Haut zu treten. Der Begriff Hautdurchdringungselement bezieht sich
auf eine Vorrichtung, die es erlaubt, in die Haut bis zu einer gewünschten
Tiefe einzudringen oder zu durchstechen.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet zur
Benutzung bei der Verabreichung verschiedener Substanzen, einschließlich pharmazeutischer
Mittel, einem Patienten und insbesondere einem menschlichen Patienten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist ebenfalls geeignet Substanzen vom Körper eines Patienten abzuziehen bzw.
zu entnehmen. Beispiele für
Substanzen, die vom Körper
eines Patienten abgezogen werden können, umfassen Glukose, Elektrolyte,
Alkohol, Drogen und ähnliches.
So, wie es hier verwendet wird, umfasst ein pharmazeutisches Mittel
eine Substanz mit einer biologischen Aktivität, die durch die Körpermembrane
und Oberflächen
zugeführt
werden können,
und insbesondere durch die Haut. Beispiele umfassen Antibiotika,
antivirale Wirkstoffe, Analgetika, Anästhetika, Diätmittel,
Antiarthritika, Antidepressiva, Antihistamine, entzündungshemmende
Mittel, Antineoplastikum, Impfstoffe, einschließlich DNA-Impfstoffe, und ähnliches.
Andere Substanzen, die einem Patienten intradermal zugeführt werden
können,
umfassen Proteine, Peptide und Fragmente dieser. Die Proteine und
Peptide können
natürlich
auftreten, synthetisch oder rekombinant hergestellt.
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Die
primären
Barriereeigenschaften der Haut einschließlich des Widerstands bezüglich Arzneimitteldurchdringung
liegen bei der äußersten
Schicht oder stratum corneum der Haut. Sobald ein Arzneimittel oder
eine andere Substanz unter die stratum corneum vordringt existiert
ein wesentlich geringerer Widerstand bezüglich des Eindringens in folgende Hautschichten
und eventueller Aufnahme durch den Körper. Somit kann ein Zuführen einer
Substanz unterhalb der stratum corneum eine effektive Methode darstellen,
um dem Körper
einige Substanzen, und insbesondere Impfstoffe, zu verabreichen.
Primär
ist die vorliegenden Erfindung auf eine Vorrichtung zur Zuführung einer
Substanz, und insbesondere eines pharmazeutischen Mittels und Impfstoffen,
in oder unter die stratum corneum gerichtet, zur Verabreichung der
Substanz oder des pharmazeutischen Mittels dem Patienten. In einer
Ausführungsform
durchsticht die erfindungsgemäße Vorrichtung
die stratum corneum im Wesentlichen, ohne die Dermis zu durchdringen,
um auf die Gewebeschichten unterhalb der stratum corneum abzuzielen.
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Die
Probenentnahme- oder Zuführvorrichtung
besteht im Allgemeinen aus einem Plastikmaterial, das bei der verabreichten
Substanz rückwirkungsfrei
ist. Geeignete Plastikmaterialien umfassen zum Beispiel Polyethylen,
Polypropylen, Polyester, Polyamide und Polykarbonat, wie im Stand
der Technik bekannt. Zum Beispiel können Mikronadeln hergestellt
sein aus Silikon, Edelstahl, Wolframstahl, Legierungen aus Nickel,
Molybdän,
Chrom, Kobalt und Titan, Keramik, Glas, Polymere und anderen rückwirkungsfreien
Materialien sowie Legierungen dieser. In bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung sind die Kanülen
Edelstahlnadeln.
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Bezug
nehmend auf die 1–5 umfasst
die Vorrichtung 10 in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
einen Träger 12,
um zumindest ein Hautdurchdringungselement 25 zu stützen. In
der Ausführungsform
ist die Vorrichtung 10 eine Probenentnahme- oder Zuführvorrichtung
und umfasst ein Kupplungselement 14.
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Träger 12 hat
in der dargestellten Ausführungsform
einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 16 angrenzend
an ein oberes Ende 20 eines zylindrischen Körpers 16.
Wie in 2 dargestellt, ist ein Flansch 18 mit
einem kleinen Abstand zum oberen Ende 20 angeordnet und
erstreckt sich auswärts vom
Körper 16.
In alternativen Ausführungsformen kann
Flansch 18 weggelassen werden. Oberes Ende 20 des
zylindrischen Körpers 16 ist
im Wesentlichen flach, wie in 2 dargestellt.
Zylindrisches Körperelement 16 umfasst
ebenfalls ein im Wesentlichen flaches unteres Ende 22,
das zu dem oberen Ende 20 parallel ist.
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Wie
in 3 und 4 dargestellt, umfasst zylindrischer
Körper 16 eine
Vielzahl von Kanälen 24, die
sich durch den Körper 16 vom
oberen Ende 20 zum unteren Ende 22 axial erstrecken.
In der dargestellten Ausführungsform
ist eine Vielzahl von Kanälen
vorgesehen, um eine Anordnung zu bilden. Vorzugsweise sind Kanäle 24 gleichmäßig in einem
vorbestimmten Abstand in einem vorbestimmten Muster beabstanded.
Hautdurchdringungselement 25 ist in dieser Ausführungsform
eine Vielzahl von Kanülen 26,
die in Kanälen 24 positioniert
und an zylindrischen Körper 16 gekoppelt
sind. Es versteht sich, dass die Hautdurchdringungselemente nicht
auf Kanülen
beschränkt
sind und dass die Kanülen
zu Anschauungszwecken gewählt
wurden. In einer bevorzugten Ausführungsform haben Kanülen 26 eine
im Wesentlichen zylindrische Form mit einem oberen Ende 28 und
einem unteren Ende 30, endend in einer schräg abgeschnittenen
Spitze 32. Vorzugsweise sind Kanülen 26 in Kanälen 24 angeordnet,
wobei das obere Ende 28 der Kanülen 26 im Wesentlichen bündig mit
dem oberen Ende 20 des zylindrischen Körpers 16 ist. Kanülen 26 haben
eine ausreichende Länge,
um es der Spitze 32 der Kanülen 26 zu ermöglichen,
sich in einem vorbestimmten Abstand vom unterem Ende 22 des
zylindrischen Körpers 16 zu
erstrecken. In weiteren Ausführungsformen
können
Kanülen 26 in
Kanälen 24 positioniert
sein, wobei oberes Ende 28 über oder unter oberem Ende 20 des zylindrischen
Körpers 16 positioniert
ist.
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In
der dargestellten Ausführungsform
weist Trägerelement 12 eine
im Allgemeinen zylindrische Form auf. In weiteren Ausführungsformen
sind andere Formen möglich,
je nach einzelnem Bedarf und Zuführlage
der dem Patienten zuzuführenden
Substanz.
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Die
Länge und
Dicke des Hautdurchdringungselements 25 werden gewählt basierend
auf der jeweiligen zu verabreichenden Substanz und der gewünschten
Eindringtiefe des Hautdurchdringungselements in dem Bereich, wo
die Zuführvorrichtung
angewandt werden soll. In einer Ausführungsform durchsticht die
Kanüle
die stratum corneum und dringt in die Epidermis ein. Alternativ
kann das Hautdurchdringungselement eine Länge aufweisen, um vollständig durch
die Haut zu treten. Um die Haut zu durchdringen kann das Hautdurchdringungselement eine
Nutzlänge
im Bereich von ca. 100 bis 2000 Mikrometer, und im Allgemeinen mindestens
100 Mikrometer, aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Hautdurchdringungselement eine Nutzlänge von ca. 500 Mikrometer
bis ca. 1500 Mikrometer auf. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist
das Hautdurchdringungselement eine Nutzlänge von ca. 700 Mikrometer
bis ca. 1250 Mikrometer auf. So, wie er hier verwendet wird, bezieht
sich der Begriff „Nutzlänge" auf die Länge des
sich vom unteren Ende 22 des Körpers 12 erstreckenden
Hautdurchdringungselements, die verfügbar ist, um in die Haut eines
Patienten einzudringen.
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Das
Hautdurchdringungselement in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind Hohlkanülen mit
im Allgemeinen zylindrischer Form mit einer angespitzten Spitze.
In alternativen Ausführungsbeispielen
sind die Hautdurchdringungselemente Mikronadeln mit konischer, rechteckiger
oder dreieckiger Form, Flachklingen oder Pyramiden. In noch weiteren
Ausführungsbeispielen
ist das Hautdurchdringungselement eine Festnadel, Mikrorohr, Klinge
oder Lanzette. Diese Mikroröhren
können
Glasröhren, Glaskapillare
oder Plastikröhren
sein. Typischerweise sind die Hautdurchdringungselemente senkrecht zur
Fläche
der Vorrichtung. In einer Ausführungsform sind
die Hautdurchdringungselemente Hohl- oder Festnadeln von ca. 30
bis ca. 50 Gauge, und im Allgemeinen ca. 31 bis ca. 34 Gauge, um
ein optimales Eindringen in die Haut zu erreichen. Im Allgemeinen wird
die Anordnung gebildet aus einer Vielzahl von identischen Hautdurchdringungselementen.
In einem Ausführungsbeispiel
können
Hautdurchdringungselemente verschiedner Breiten zur Bildung der
Anordnung verwendet werden.
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Kanülen in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
haben eine angespitzte Spitze, die durch eine einzige Abschrägung gebildet
werden. In weiteren Ausführungsformen
kann die Kanüle
mit Multiabschrägungen,
konisch geformten Spitzen oder abgestumpften Spitzen ausgebildet
sein. Die Abschrägungen
können
maschinell bearbeitet oder auf den Kanülen vor oder nach Montage in
den Träger
gebildet werden.
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Die
Anordnung und der Abstand der Kanäle 24 definieren das
Muster der Anordnung von Kanülen 26.
In dem Ausführungsbeispiel
der 1–5 sind
Kanülen 26 in
einem im Wesentlichen kreisförmigen
Muster angeordnet. In weiteren Ausführungsformen können Kanülen 26 in
einem rechteckigen, dreieckigen rechtwinkligen Muster angeordnet
sein, je nach Zuführlage
und der zugeführten
Substanz. In noch weiteren Ausführungsformen
können
Kanülen 26 in
einem ringförmigen
Ringmuster angeordnet sein.
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Kanäle 24 können mittels
verschiedener aus dem Stand der Technik bekannter Techniken gebildet werden.
Beispielsweise können
Kanäle
mittels Bohren, Laserablation, chemischen Ätzens oder direktes Formen
der Kanäle
in den Körper,
wenn der Körper hergestellt
ist. Die Kanäle
sind beabstandet, um die gewünschte
Kompaktheit der Kanülen
zu bieten. Die Kanülenanordnung
kann eine Fläche
von ca. 1 bis 5 cm2 ausmachen und kann aus
einer einzigen Kanüle bis
zu ca. 500 die Anordnung bildenden Kanülen bestehen.
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Die
Vorrichtung mit in einem Träger
ausgebildeten Kanälen
bietet eine Vielseitigkeit, die mit einigen Mikronadeln nicht erreicht
werden kann. Indem die Kanäle
in dem Träger
ausgebildet sind kann das Muster der Anordnung der Durchdringungselemente gesteuert
werden sowie die Größe der die
Anordnung bildenden Durchdringungselemente.
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Kupplungselement 14 beinhaltet
einen Körperteil 34 mit
einem unteren Ende 36 mit einer zentralen Öffnung 38 und
eine Kavität 39 definierend. Körperteil 34 umfasst
ein offenes oberes Ende 40 und einen Hohlkanal 42.
Oberes Ende 40 umfasst einen Bund 44 zur Ankupplung
an eine Fluidversorgung oder einen Fluidaufnahmebehälter. In
der dargestellten Ausführungsform
ist Bund 44 ein Gewindebund, der zur Ankopplung an einen
Luer-Anschluss dimensioniert ist. In Ausführungsformen, bei denen oberes
Ende 28 der Kanülen 26 oberhalb
oberer Wand 20 positioniert ist, nimmt Kavität 39 die
Oberseiten der Kanülen 26 auf.
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Kupplungselement 14 ist
an oberem Ende 20 des Trägers 12 befestigt,
wie in 5 dargestellt. In einem Ausführungsbeispiel kann Kupplungselement 14 an
Träger 12 durch
eine Reibpassung befestigt sein oder durch ein geeignetes Klebemittel,
um einen fluiddichten Verschluss zwischen Träger 12 und Kupplungselement 14 zu
bilden. Eine Fluidzuführvorrichtung 46,
wie in 1 dargestellt, ist an Bund 44 gekoppelt,
um Kanülen 26 eine
Substanz zuzuführen.
In der dargestellten Ausführungsform
ist Fluidzuführvorrichtung 46 eine
Standardspritze mit einem Luer-Anschluss 48, um an Bund 44 anzukuppeln.
Bei Anwendung wird die Vorrichtung 10 mit ausreichendem
Druck gegen die Haut 50 eines Patienten gedrückt, so
dass Spitze 32 der Kanülen 26 bis
zu einer gewünschten
Tiefe in die Haut 50 eindringt. Fluidzuführelement 46 fördert eine
Substanz durch Kupplungselement 14 und durch Kanüle 26,
wobei die Substanz in die Haut eines Patienten abgegeben wird.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 1–5 ist
das Kupplungselement 14 ein separates Element, das am Träger 12 befestigt
ist. In weiteren Ausführungsformen
kann Kupplungselement 14 integraler Bestandteil 30 des
Trägerelements sein.
In noch weitren Ausführungsformen
kann Zuführvorrichtung 10 ebenfalls
integral mit einem Fluidzuführelement
ausgebildet sein. Fluidzuführelement 46 kann
jede geeignete Vorrichtung sein, die zur Abgabe der Substanz in
die Haut eines Patienten imstande ist, eine Substanz durch die Vorrichtung 10 zu der
Spitze 32 der Kanüle 26 zu
liefern. Fluidzuführelement 46 kann
jede geeignete aktive Zuführvorrichtung
wie eine Pumpe sein oder passive Zuführvorrichtung zur ununterbrochenen
Zuführung
einer Substanz einem Patienten. Alternativ ist eine fluidaufnehmende
Vorrichtung an Träger 12 gekoppelt,
um von dem Patienten entnommene Fluide aufzunehmen.
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Träger 12 und
Kanülen 26 können unter
Verwendung verschiedener Methoden zusammengebaut werden. In dem
Ausführungsbeispiel
der 1–5 erstrecken
sich zahlreiche Kanäle 24 durch
Träger 12 und
sind zur Aufnahme von Kanülen 26 dimensioniert.
Kanäle 24 sind
dimensioniert, um Kanülen
zu befähigen
mittels manueller Montage oder maschineller Handlung in Kanälen platziert
zu werden. Vorzugsweise wird vor Einsetzen in Kanäle 24 ein
geeignetes Klebemittel auf die andere Seite der Kanülen 26 aufgebracht,
um Kanülen 26 hier
zu kleben und um eine fluiddichte Abdichtung zwischen der äußeren Wand
der Kanülen 26 und
der Wand der Kanäle 24 zu
bilden. In alternativen Ausführungsformen
können
die Kanülen
in den Kanälen
positioniert sein und ein Klebemittel kann rund um die Grundfläche der
Kanüle
aufgetragen sein, um die Kanülen
an den Träger
zu kleben. Eine fluiddichte Abdichtung rund um Kanülen 26 angrenzend
an Bodenwand 22 ist besonders wünschenswert, um sicherzustellen, dass
die dem Patienten zugeführte
Substanz durch die Kanüle
tritt, wobei es in die Haut des Patienten abgegeben werden kann,
und nicht um die Kanüle herum.
In ähnlicher
Weise verhindert das Bereitstellen einer fluiddichten Abdichtung
zwischen der Außenfläche der
Kanülen
und der Flächen
der Kanäle Rückfluss
von Fluiden aufwärts
zwischen die Wand der Kanäle 24 und
Kanülen
während
aktueller Zuleitung einer Substanz durch die Kanülen. In weiteren Ausführungsformen
können
die Kanülen
in die Kanäle
reibungs- oder presseingepasst
sein. Eine geeignete Dichtungsmasse oder Klebemittel kann aufgetragen
werden, um die Kanülen
zu dem Körper
je nach Bedarf abzudichten. Alternativ können die Hautdurchdringungselemente
durch Ultraschall- oder Thermoschweißen an den Träger geklebt
und zu diesem abgedichtet werden.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Trägers 51 für eine Probenentnahme-
oder Zuführvorrichtung.
In diesem Ausführungsbeispiel
beinhaltet Träger 51 eine
Vielzahl von axialen Kanälen 53,
die eine Vielzahl von Festnadeln 55 stützen. Angrenzend an jede Nadel 55 existiert
eine Fluidpassage 57 zur Lieferung einer Substanz an einen
Patienten oder zum Entnehmen einer Substanz von einem Patienten
im Bereich der Nadeln 55.
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In
einer weiteren in 7 dargestellten Ausführungsform
beinhaltet ein Träger 59 eine
Vielzahl von Nadeln 61, die sich von einem unteren Ende 63 erstrecken.
Ein fluidabsorbierendes Material 65 ist auf dem unteren
Ende des Trägers 59 positioniert, um
von dem Patienten abgezogenes Fluid zu absorbieren. Geeignete Absorbiermittel
können
ein ionleitendes Hydrogel wie aus dem Stand der Technik bekannt
beinhalten.
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8 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung umfassend einen Träger 12' und eine Vielzahl
von an Träger 12' gekoppelte
Kanülen 26'. In dieser
Ausführungsform
ist der Träger 12 im
Wesentlichen derselbe wie der Träger
des Ausführungsbeispiels
in 1–5 mit
Ausnahme der Aussparung 52, so dass identische Elemente
durch dasselbe Bezugszeichen zusätzlich
eines Strichs identifiziert werden.
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Zylindrischer
Körper 16' umfasst eine
Vielzahl von beabstandeten Kanälen 24', die sich axial durch
Körper 16' vom oberen
Ende 20' zum
unteren Ende 22' erstrecken.
Eine hohle Kavität 52 ist
im zylindrischen Körper 16' ausgebildet
und weist eine Eingangsöffnung 54 auf,
die sich durch eine Seitenwand 56 des Körpers 16' erstreckt.
Kanülen 26' sind mit abgeschrägten Spitzen 32' in Kanälen 24' platziert,
die sich vom unteren Ende 22' erstrecken. Nachdem
Kanülen 26' in einer gewünschten
Lage positioniert sind wird ein Klebemittel (nicht dargestellt)
durch Öffnung 54 eingebracht,
um Kavität 52 zu
füllen.
Das Klebemittel füllt
Kavität 52,
um Kanülen 26' an der Stelle
zu sichern und Kanäle 24' rund um Kanülen 26' abzudichten.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 8 ist eine einzige Kavität 52 vorgesehen, um
Kanülen 26' in Kanälen 24' zu sichern.
In weiteren Ausführungsformen
können
zusätzliche
Kavitäten
entlang der axialen Länge
des Körpers 16' vorgesehen
sein. In noch weiteren Ausführungsformen
können
zwei oder mehr Kavitäten
vorgesehen sein, um nur ausgewählte
Kanäle
zu teilen.
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Bezug
nehmend auf 9–11 umfasst eine
weitere Ausführungsform
einer Probenentnahme- oder Zuführvorrichtung
eine Vielzahl von Hautdurchdringungselementen in Form von in einen
Träger 62 befestigten
Nadeln 60. Träger 62 ist
ein Festkörper
mit einer Vielzahl von beabstandeten Kanälen, die sich axial durch den
Träger 62 von
einem oberen Ende zu einem unteren Ende erstrecken. Wie in 9 dargestellt
beinhaltet der Träger 62 eine Oberfläche 66 und
eine Unterfläche 68.
Unterfläche 68 beinhaltet
einen ausgesparten Bereich 70, der von einer Grundfläche in Form
eines ringförmigen
Bunds 72 umgeben ist, der sich axial vom Träger 62 erstreckt.
Wie dargestellt, ist Bund 72 um den äußeren Rand der Bodenfläche 58 herum
gebildet und umgibt Kanäle 64.
Ausgesparter Bereich 70 weist eine Tiefe auf, die im Wesentlichen
der gewünschten
Länge des exponierten
Teils der Nadeln 60 entspricht.
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Nadeln 60 weisen
eine im Allgemeinen zylindrische Form mit einem Hohlkörper 74 auf,
einem oberen Ende 76 und einem unteren Ende 78.
Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen
umfasst unteres Ende 78 eine abgeschrägte Spitze 80.
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Bezug
nehmend auf 10 wird die Zuführvorrichtung
montiert, indem ein Träger 62 auf
einer flachen Fläche 82 platziert
wird, wobei ringförmiger Bund 72 Träger 62 berührt. Nadeln 60 werden
dann in Kanälen 64 positioniert,
wobei sich abgeschrägte Spitze 80 von
unterer Fläche 68 erstreckt
und auf flacher Fläche 62 verbleibt.
In dieser Weise wird abgeschrägte
Spitze 80 jeder Nadel 60 in derselben Ebene positioniert
und weist eine Nutzlänge
auf, die sich von Bodenfläche 68 ausdehnt,
die im Wesentlichen dieselbe ist. Wie in 9 dargestellt,
definiert die Höhe
des ringförmigen
Bunds 72 die Nutzlänge
der Nadeln 60, die sich von Bodenfläche 68 erstrecken. Sodann
werden wie in vorherigen Ausführungsformen
Nadeln 60 mittels eines geeigneten Klebemittels oder einer
anderen geeigneten Klebemethode an Träger 62 geklebt. Bund 72 wird
dann entfernt mittels maschineller Bearbeitung, Stereolithographie
oder anderer Verfahren, um eine im Wesentlichen flache Unterfläche 68 auf
Träger 62 zu
formen, wobei sich abgeschrägte
Spitzen 80 der Nadeln 60 von Unterfläche 68 in
einem gleichmäßigen Abstand
erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform haben die Hautdurchdringungselemente
eine abgeschrägte Spitze,
die vor Einbringung des Elements in den Träger gebildet wird. In alternativen
Ausführungsformen können die
Hautdurchdringungselemente eine stumpfe Spitze aufweisen, die maschinell
bearbeitet wird, um nach Befestigung in dem Träger eine scharfe Spitze zu
bilden. Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen wird sodann ein
geeignetes Kupplungselement und Fluidzuführelement an dem Träger 62 befestigt,
um den Nadeln 60 eine Substanz zuzuführen.
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Die
Hautdurchdringungselemente sind im Allgemeinen in einem Träger positioniert,
wobei ein oberes Ende des Hautdurchdringungselements im Wesentlichen
eben ist mit dem oberen Ende des Trägers. In erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen können Hautdurchdringungselemente
eine Länge aufweisen,
die sich über
das obere Ende des Trägers hinaus
erstreckt, um bei der Montagehandlung behilflich zu sein. In Ausführungsformen,
bei denen sich während
der Montage das obere Ende der Hautdurchdringungselemente über die
obere Fläche
des Trägers
erstreckt, kann der exponierte Teil des oberen Endes der Hautdurchdringungselemente
durch eine geeignete maschinelle Handlung entfernt werden.
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In
einer weiteren in 12 dargestellten Ausführungsform
umfasst ein Träger 86 ein
oberes Ende 88 und ein unteres Ende 90. Eine Vielzahl
von Kanälen 92 erstreckt
sich axial durch Träger 86 vom oberen
Ende 88 zu unterem Ende 90. Kanülen 94 sind
in Kanälen 92 positioniert.
In dieser Ausführungsform
haben Kanülen 94 ein
oberes Ende 96 unterhalb oberem Ende in Kanälen 92 eingelassen.
Kanülen
umfassen auch ein unteres Ende 98 mit einer abgeschrägten Spitze 100,
die sich axial von unterem Ende 90 des Trägers 86 erstreckt.
In dieser Ausführungsform
bilden Kanäle 92 einen
Fluidweg zur Zuführung
einer Substanz aus einem Zuführbehälter zu Kanülen 94.
Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
ist zwischen der äußeren Fläche der Kanülen 94 und
Kanäle 92 ein
Klebemittel oder eine Dichtungsmasse vorgesehen.
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Bezug
nehmend auf 13–15 ist
eine weitere Ausführungsform
zur Montage des Trägers 102 und
der Kanülen 104 dargestellt.
Träger 102 umfasst
einen ein oberes Ende 106 und ein unteres Ende 108 aufweisendes
Körperteil.
Eine Vielzahl von Kanälen 110 erstreckt
sich von oberem Ende 106 zu unterem Ende 108 axial
durch Träger 102.
Kanülen 112 sind,
wie in 13 dargestellt, in Kanälen 110 positioniert.
In der dargestellten Ausführungsform wird
der Träger 102 während der
Herstellung mit Kanälen 110 ausgebildet
und Kanülen 112 werden
in Kanäle 110 eingeführt. In
einer weiteren Ausführungsform
kann das Hautdurchdringungselement in einer Anordnung arrangiert
sein und der Träger 102 kann
dann von einem aus einem Plastikmaterial um das Hautdurchdringungselement
herum geformt werden, um eine integrale Einheit zu bilden.
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Bodenteil 114 des
Trägers 102,
wie in 14 dargestellt, wird mittels
geeigneter Verfahren entfernt, um eine gewünschte Nutzlänge der
Kanülen 104 freizulegen.
Durch aus dem Stand der Technik bekannte maschinelle Verarbeitung
oder Ätzverfahren
kann das Trägermaterial
entfernt werden, um Kanülen 104 freizulegen.
Vorzugsweise bildet das Verfahren zur Entfernung des Trägermaterials
eine im Wesentlichen flache untere Fläche 112. Kanülen 104 umfassen
ein unteres Ende 116, das zur Ausbildung einer abgeschrägten Spitze
maschinell bearbeitet wurde. Die resultierende Vorrichtung wird
dann an ein passendes Kupplungselement und Fluidzuführelement
befestigt, wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen.
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Bezug
nehmend auf 16–18 wird
zur Montage der Vorrichtung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist ein fester Träger 120 vorgesehen und
eine Vielzahl von Hautdurchdringungselementen 122 wird
durch den Träger 120 gedrückt. Träger 120 ist
eine aus einem geeigneten Material bestehende Platte, die eine Stärke hat,
die ausreicht, um Hautdurchdringungselement 122 zu tragen,
und die von Hautdurchdringungselementen durchstochen werden kann.
Wie in den 16 und 17 dargestellt, werden
Hautdurchdringungselemente zur Durchdringung des Trägers 120 angeschoben.
Hautdurchdringungselemente 122 werden durch Träger 120 forciert,
um Träger 120 zu
durchstechen, um ein Ende 124 eines Hautdurchdringungselements 122 freizulegen,
wie in 18 dargestellt.
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In
den zahlreichen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung
werden die Kanülen
in einer im Wesentlichen einheitlichen Anordnung ausgebildet, die
einen wesentlichen Teil der unteren Fläche des Trägers bedeckt. Die tatsächliche
Anzahl von Kanülen
in der Vorrichtung kann im Allgemeinen schwanken zwischen 1 und
ca. 100, je nach jeweiliger Anforderung an die Zuführvorrichtung.
Das Muster der Anordnung kann ebenfalls variieren, je nach zugeführter Substanz
und der beabsichtigten Zuführlage.
Die Anordnung kann in verschiedenen Reihen und Spalten ausgebildet
sein, die beabstandet sind, um Bereiche ohne Kanülen zur Durchdringung der Haut
zu bilden.
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Während zur
Darstellung der Erfindung zahlreiche Ausführungsformen gewählt wurden,
werden es Durchschnittsfachleute begrüßen, dass verschiedene Modifikationen
und Ergänzungen
durchgeführt werden
können,
ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, wie dieser in den beigefügten Ansprüchen definiert
wurde.