JP2001157715A - 皮膚の擦過に適した方法及び用具 - Google Patents

皮膚の擦過に適した方法及び用具

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JP2001157715A JP2000289685A JP2000289685A JP2001157715A JP 2001157715 A JP2001157715 A JP 2001157715A JP 2000289685 A JP2000289685 A JP 2000289685A JP 2000289685 A JP2000289685 A JP 2000289685A JP 2001157715 A JP2001157715 A JP 2001157715A
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バートン・エイチ・セイジ,ジュニア
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】物質の経皮的送達又はサンプリングを促進する
ための角質層を擦過する方法を提供すること。 【解決手段】装置は、皮膚の角質層を擦過し制御された
深さと幅を有する組織内に複数の溝を形成するための微
小針を複数含んでいる。微小針は約5〜250ミクロン
の長さを持ち、一般には約5〜200ミクロンの長さを
持つ。装置は皮膚上を摩擦して擦過部位を調製し、その
後経皮送達装またはサンプリングの装置が擦過送達部位
に適用される。擦過は患者に痛み又は刺激を与えること
なく皮膚の透過性及び物質の送達及び抽出速度を高め
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、皮膚の擦過に適し
た方法と装置に関する。より具体的には、本発明は物質
の経皮的送達又はサンプリングを促進するための角質層
を擦過する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】皮膚は上皮層となる最上成分層を伴う複
数の層から構成されている。皮膚の最外層は、外部分子
及び各種物質の体内に入り込んだり、内部物質が体外に
流出するのを防ぐ障壁特性が良く知られている角質であ
る。角質は厚さ約10〜30ミクロンの、圧縮されたケ
ラチン化細胞残遺物の複雑な構造体である。角質は各種
物質による侵入より体を保護し、各種成分の外方向の移
動を防ぐ疎水性の膜を形成する。
【0003】角質の天然の不透過性は、多くの医薬品及
びその他物質の皮膚を通した投与を阻害する。皮膚の透
過性を促進し、皮膚を通過する各種薬物の拡散を高め、
薬物を体部により利用可能にする様々な方法及び装置が
提案されてきた。典型的には、皮膚の透過性を高める
か、又は薬物の皮膚通過の目的に使用される力又はエネ
ルギーを増加することで、皮膚を通した薬物送達が促進
される。
【0004】皮膚透過性を高める複数の方法が提案され
ており、また各種成功の下に利用されている。従来の機
械的方法は、皮膚に繰り返し適用して角質から複数の細
胞層を剥がし取る接着性ストリップを利用する。別の方
法は、皮膚を擦過するメスブレード又は紙ヤスリの様な
擦過器を使用する。これら方法は通常痛み、又は不快感
を伴い、皮膚のバリアー機能を過度に低下させることで
感染のリスクを上げる。
【0005】皮膚透過性を高める別の方法は、各種化学
的透過促進剤又はエレクトロポレーションの様な電気エ
ネルギーを利用する。ソノフォレーシスの様な超音波エ
ネルギーやレーザー処理も利用されている。これら方法
は、比較的高価な複雑かつエネルギー的に強力な電子装
置を必要とする。化学的促進剤は経皮的薬物送達又はサ
ンプリングに適さないことが多い。
【0006】皮膚を通した薬物送達を高めるための方法
の1例は、イオントフォレーシス(iontophoresis)であ
る。一般にイオントフォレーシスは皮膚を横切る外部電
場を加える。この場にあるイオン分子は、電場の力によ
り皮膚を通過し移動する。イオントフォレーシスを用い
た薬物送達の量と速度をコントロールすることは難し
い。イオントフォレーシスは長期暴露すると皮膚を損傷
することもある。
【0007】音、及び特に超音波エネルギーも皮膚を通
した薬物の拡散の増加に利用されている。音エネルギー
は、典型的には圧電結晶、又はその他好適な電気機械的
装置に電流を通過させて生じる。音エネルギーを利用し
て薬物送達を促進する為の数多くの試みが提言されてき
たが、一般に得られた結果の薬物送達率は低い。
【0008】皮膚を通した薬物送達の別の方法は、角質
層を通すマイクロポア又は切開部を形成することであ
る。角質層を貫通(piece)し、薬物を角質層下の組織に
送達することで、多量の薬物を効果的に投与することが
できる。一般に、角質層を貫通するための装置には、上
皮に完全に侵入せずに角質層を貫通する長さを有する各
種の微小針又はブレードが含まれる。これら装置の例
は、Godshallらの米国特許第5,879,32
6号、Leeらの米国特許第5,250,023号、及
びWO97/48440号に開示されている。
【0009】パルス型レーザー光を使い、重大な切除ま
たは下層の上皮を損傷することなく角質層を剥離する経
皮的薬物送達も知られている。薬物は続いて剥離域に作
用し、上皮を通じ拡散する。
【0010】経皮的薬物投与に関する従来の方法及び装
置は、限られた成功しかおさめていない。従って、各種
薬物又はその他の物質を経皮的に投与するための改良装
置に関する需要は産業界に依然存在している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は皮膚を擦過
し、特に皮膚の角質層を擦過するための方法及び装置を
目的とする。更に発明は、角質層の擦過された領域を通
しサンプルを得る、又は薬物あるいは医薬品の様な物質
を経皮的に送達するための方法を目的としている。発明
の観点の一つは、皮膚の送達部位を調製し、皮膚の角質
層を通して体に吸収され、利用されるのに十分な深さま
で医薬品を送達するのに適した方法及び装置を目的とし
ている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明を明瞭にするため
に、2つの定義をおこなった。侵入(penetrate)とは、
本発明に関する場合、体又は基質内に入るがこれを通過
しないことを意味する。貫通とは、本発明に関する場
合、体又は基質に入りこれを通過することを意味する。
【0013】従って、発明の第1の目的は患者に痛みを
与えることなく、皮膚への刺激を最少にして角質層を効
果的に侵入し、それにより体による吸収のために角質下
組織を医薬品に対し直接暴露するために方法及び装置を
提供する。
【0014】発明の別の目的は、簡便かつ信頼性の高い
手段により角質層を擦過するための方法を提供すること
である。
【0015】発明の別の目的は、皮膚を擦ったときに角
質層に侵入し、角質層内に空間的に隔てられた複数の溝
を形成せしめる複数の微小針を備えた微小擦過装置を提
供することである。
【0016】発明の別の目的は、擦過された皮膚領域を
通じ経皮的に複数の薬物を患者に対し同時又は経時的に
送達するための装置を提供することである。
【0017】発明の別の目的は、擦過された皮膚組織を
通じイオントフォレーシスにより物質を経皮的に送達す
るための方法を提供することである。
【0018】発明の別の目的は、角質層に侵入するた
め、及び患者より物質のサンプリングを行うための方法
と装置を提供することである。
【0019】本発明の更に別の目的は、角質層を擦過
し、そして侵入するための複数の微小針を有する装置、
及び医薬品の様な物質を微小針に送達する送達装置を提
供することである。
【0020】本発明の別の目的は、角質層を貫通するこ
となく角質層内に複数の溝を擦過するための鈍角端を持
つ複数の微小針を有する装置を提供することである。
【0021】本発明の更に別の目的は、皮膚の角質層を
擦過し、そして侵入するための一列の微小針を有する擦
過送達装置にあって、微小針及び擦過された皮膚に物質
を向けるためのチャンネルを底表面に有する装置を提供
することである。
【0022】本発明の更なる目的は、患者より物質を経
皮的に採取するために皮膚を擦過するための1列の微小
針を有する微小擦過装置を提供することである。
【0023】本発明の更なる目的は、例えばEKGの様
な体内の電気的シグナルを測定することを目的とする、
角質層を貫通することなく皮膚のインピーダンスを低下
させるための方法及び装置を提供することである。
【0024】発明の上述の目的及びその他の目的は皮膚
を擦過して患者の皮膚を通した物質の送達又は採取を促
進するための装置を提供することで本質的に達成され
る。好適な実施態様においては、装置は底表面を持つ平
面支持体を含む。複数の微小針は支持体の底表面と接続
され、一体化している。微小針は鈍い、平坦な端部、及
び皮膚の透過性を増強するための皮膚擦過中に角質層を
貫通することなく皮膚の角質層に侵入するのに十分な長
さを有している。
【0025】発明の目的及び利点は、更に患者に対する
物質の皮内送達に適した方法を提供することで達成され
る。方法は、平面支持体及び平面支持体に結合した複数
の微小針を持つ微小擦過装置を、患者の皮膚の送達部位
に設置することを含む。微小針は、角質層を貫通するこ
となく皮膚の角質層に侵入する長さを有している。微小
擦過装置は皮膚表面上を動かされ、送達位置上の角質層
を擦過し、その後体による吸収のために皮膚を通し移動
するための送達部位に物質が提供される。
【0026】発明の目的は、物質の経皮送達又は体から
の物質の採取を促進するための、患者皮膚を処理する方
法を提供することで達成される。本発明の方法は、複数
の微小針を持つ微小擦過装置を患者の皮膚上の送達部位
に設置し、角質を擦過する方向に微小擦過装置を移動し
て擦過域を形成することを含む。擦過域は、微小針によ
る擦過によって皮膚内に形成された、溝の間に頂部を持
つ複数の溝を有している。溝は角質層に侵入するが、角
質層を通り抜けたり、貫通することはない。
【0027】発明の目的、利点及び多の黙示的特徴は、
添付の図面と結びつけ発明の好適実施態様を開示する以
下の詳細な説明により明らかになるだろう。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明は患者の体部に物質を経皮
的に投与すること、患者の体部より物質を採取するこ
と、又は体部内に作られた電気シグナルの測定を行うこ
とに適した方法と装置を目的とする。より具体的には、
発明は患者の皮膚の角質を通しての物質の投与を促進す
るための角質層の擦過に適した装置及び方法を目的とす
る。
【0029】ここで使用される擦過という用語は、少な
くとも角質層の一部を除去し、皮膚を過剰に刺激するこ
となく、又は感染菌に対する皮膚の防御を損なうこと無
く皮膚の透過性を増すことを意味する。発明の微小擦過
装置は、この結果を達成する皮膚ために皮膚を擦過でき
る装置である。好適実施態様では、皮膚の擦過は角質層
を貫通することなく角質層に侵入する。本明細書で用い
る侵入するとは、角質層を完全に通過し近接層に入り込
むことなく角質層内に入ることを意味する。貫通すると
は、角質層を通過し角質層下の近接層内に入り込むこと
を意味する。
【0030】本発明の装置及び方法は、体内に作られた
電気シグナルを測定するための電気抵抗を減じるための
皮膚の調製、患者への医薬品の様な物質の投与、及び患
者からの物質の経皮的採取での利用に特に好適である。
本明細書において使用される医薬品とは、生物学的活性
を有する物質を含む。体膜及び表面、特に皮膚を通し送
達することができる好適医薬品の例は抗生物質、抗ウイ
ルス剤、鎮痛剤、麻酔剤、食欲抑制剤、関節炎治療薬、
抗抑鬱剤、抗ヒスタミン剤、抗炎症剤、抗新生物薬、ワ
クチン(DNAワクチンを含む)等を含む。患者に経皮
的に提供できるその他の物質はタンパク質、ペプチド及
びその断片を含む。タンパク質及びペプチドは天然に生
じ、合成され、又は組換え体により製造できる。体部よ
り採取される物質及び薬剤は、分析物、薬物、糖、体電
解質、アルコール、血液ガス等を含む。擦過された皮膚
上にて測定されるシグナルはEKG及びEEGシグナル
を含む。
【0031】発明の方法は、一次的には患者に対する物
質の経皮的送達を促進するため、及び患者からの各種作
用物質のサンプリングをするための擦過装置を利用した
皮膚、及び特に角質層の調製を目的としている。発明の
実施態様の一つでは、装置は皮膚上に適用され、移動さ
れ又は摩擦され、角質層を実質的に貫通することなく角
質層の一部を擦過し、取り除く。装置を外し、次に擦過
された領域に能動又は受動的薬物送達装置、又はサンプ
リング装置、又はシグナル電極が適用される。
【0032】角質層の一部を擦過することによる皮膚の
調製は、通常の能動的及び受動的経皮送達装置に比べ、
角質層を通した物質の送達速度及び用量を有意に増加す
ることが見いだされている。発明による皮膚の擦過は、
能動的送達に関する化学的促進剤の使用に比べ、物質の
送達速度の上昇をもたらす。最も顕著な送達増加は、前
もって擦過された送達部位上へのイオントフォレーシス
(iontophoresis; イオン泳動)により見いだされる。
【0033】本発明の実施態様の幾つかでは、ワクチン
が発明の装置及び方法を利用し投与される。発明の微小
針装置は、ワクチンの臨床価値を増加する可能性をもっ
たワクチン送達において特有の免疫学的利点を有すると
信じられている。複数の針端部が角質層内に侵入するこ
とにアジュバント様の刺激効果があることが示唆されて
いる。複数の微小針点による針刺し反応は、単純な急性
の炎症反応に比べより良いと信じられている。針刺しは
各種細胞及び細胞構造を損傷し、多形核好中球(PM
N)及びマクロファージ、並びにIL1、腫瘍壊死因子
(TNF)、その他の多くの免疫反応を誘導できる多の
作用物質を誘導することができる。可溶性刺激因子はリ
ンパ細胞の増殖に影響し、ワクチンに対する免疫反応の
中心にある。免疫刺激は直接の針細胞相互作用に比例す
る。
【0034】本発明の微小擦過装置は、擦過された領域
におけるワクチンに対する免疫反応の促進に価値があ
る。擦過された領域上に微小針列により作られた小さな
溝は、通常の針により送達されたワクチンに比べ、抗原
提示細胞との相互作用に関しワクチン抗原の利用度を高
めると信じられている。
【0035】発明の微小針は、単針による単純又は一貫
性のない免疫刺激のインパクトを数倍拡大すると信じら
れている。微小擦過装置はアジュバント様免疫刺激によ
りワクチンの免疫原性を促進し、増強する。
【0036】薬物送達に対する抵抗を含む皮膚の一次防
御特性は、角質層と呼ばれる上皮の最外層内に存在して
いる。一般には、上皮内装は一般に顆粒層、マルピギー
層、そして胚芽層とよばれる3層を含んでいる。一度薬
物またはその他物質が角質層下に出現すると、実質的に
皮膚下層への拡散抵抗はなく、体部により偶発的に吸収
される。角質層内への物質の移動を支援することは、幾
つかの物質の吸収を促進するための、特に体による幾つ
かのワクチンの吸収にとって有効な方法である。本発明
は、一次的には物質、特に医薬品の、患者による大量の
物質又は医薬品のより迅速な吸収を目的とした角質層内
への送達を促進するための装置と方法を目的とする。好
ましくは、発明の装置は角質層に侵入するが、貫通しな
い。
【0037】図1を参照すると、発明の微小擦過装置1
0は、支持体底面より突き出た複数の微小針14を持つ
実質的な平面体又は支持体12を含んでいる。一般に支
持体は、装置に剛性を提供し、又装置を容易に取り扱え
るのに十分な厚さを持つ。あるいは、支持体12の上面
にはハンドル又は掴み装置が取り付けることができる。
支持体12の寸法は、微小針の長さ、所定面積中の微小
針の数、及び患者に投与される物質の量により変わるこ
とができる。典型的には、支持体12は約1〜4cm2
の表面積を持つ。好適実施例では、支持体表面12は約
1cm2の表面積を持つ。
【0038】図1、2及び2Aに示すように、微小針1
4は支持体12の表面に結合され、支持体の面に対し実
質的に垂直に突き出ている。例示の実施態様における微
小針は、複数の横列と縦列に配置され、好ましくは均一
な間隔をおいている。微小針14は一般には先端部18
に向かって伸びた、側面16を持つ角錐型をしている。
示されている様に、側面16は断面で見ると一般には凹
んだ形をしており、支持体12から先端部18に伸びた
曲面を形成する。例示の実施態様では、微小針は実質同
じ形と寸法を持つ4つの側面16より形成される。図2
に示すように微小針14の側面16は、それぞれ隣り合
う側面に連続する相対する側端部を形成し、支持体12
より外にむかって突き出た擦過端22を形成する。擦過
端22は一般に側面16の形状により、三角形又は台形
の擦過を規定する。別の実施態様では、微小針14は、
より少ない、又は多い側面より形成するこができる。あ
るいは、微小針は円錐、円錐型又は山形の先端部を持つ
円柱、ブレード又はその他切開道具である。
【0039】微小針14は好ましくは鈍端18を有す
る。一般に先端部18は実質的に平坦であり、支持体1
4に平行である。先端18は好ましくは良く規定されて
おり、側面16と辺部20にて交わる。辺部20は実質
支持体12に平行であり、更に擦過端を規定する。別の
実施態様では、辺部20は僅かに丸くなり、側面16と
先端部18から平滑な移行を形成する。
【0040】微小擦過装置10及び微小針は投与される
物質について非反応性である可塑性材料より作ることが
できる。好適可塑材料には、例えば当業者公知の如くポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレ
ン、ポリエステル及びポリカーボネートが含まれる。あ
るいは、微小針はステンレス鋼、タングステン鋼、ニッ
ケル合金、モリブデン、クロム、コバルト、チタン及び
その合金の様な金属、又はシリコン、セラミック及びガ
ラスポリマーの様なその他の材料から作ることができ
る。金属微小針は、当業者公知のダイヤモンドチップ付
きミルを用いたシリコンウエハーの写真平板エッチング
又はマイクロマシーンに類似の各種技術を利用し製造す
ることができる。
【0041】微小針の長さ及び厚みは、投与される具体
的物質及び装置が適用される場所の角質層の厚みに基づ
き選択される。好ましくは、微小針は角質層を実質的に
貫通又は通過すること無く角質層に侵入する。微小針は
約5ないし200ミクロンの長さを持つ。典型的には、
微小針は約50ないし約200ミクロンの長さを有し、
一般的には約75ないし125ミクロンの範囲である。
例示の実施態様における微小針は、一般的な角錐形をし
ており、装置面に対し垂直である。好適実施態様では、
微小針は中空である。
【0042】図2に示す如く、典型的には微小針は縦列
及び横列の中で空間的に均一に隔てられ、擦過中に皮膚
に接し角質層に侵入するための配置を形成している。微
小針間の空間は、皮膚表面又は皮膚組織内に投与される
物質により変えることができる。典型的には、微小針の
横列は1ミリメートル(mm)当たり約2ないし10の
密度が提供される様に横列間が空けられている。一般
に、横列は横列内の微小針の空間に対し実質等しい距離
だけ離れており、mm2当たり約4ないし約100本の
針密度を提供する。
【0043】皮膚上の送達部位を侵入する方法は、所望
位置内の患者の皮膚28に対し微小擦過装置を置く。微
小擦過装置は緩慢に皮膚に対し圧迫され、続いて図1の
矢印29により示される様に、皮膚の上を実質直線方向
である1方向に側方に押される。微小擦過装置のストロ
ークの長さは、擦過された面積により規定される送達部
位の所望サイズに従い変えることができる。送達部位の
寸法は目的とする結果を達成するために選択され、送達
される物質により変えることができる。例えば送達部位
は皮疹または皮膚病の治療のために広い面積をカバーで
きる。一般に、送達部位に対しワクチンが送達される場
合には、微小擦過装置は約5ないし15センチメートル
(cm)、好ましくは10cm動かされる。発明の幾つ
かの実施態様では、微小擦過装置は約4cm2ないし約
10cm2の表面積を有する擦過部位を生ずるように動
かされる。次に微小擦過装置は皮膚より持ち上げられ、
擦過領域が露出され、そして好適な経皮送達装置が擦過
領域に適用される。
【0044】角質層の擦過の程度は、移動中に微小擦過
装置より加えられる圧及び反復回数に依存する。実施態
様の1つでは、微小擦過装置は、初めに押しつけた後に
皮膚から持ち上げられ、次に実質的に同一場所、位置で
ある出発点まで戻される。次に微小擦過装置は同一方
向、同一距離押される。一般に擦過は微小擦過装置を用
いて、同一方向に2または3回行われる。一般には、微
小擦過器は前後運動よりはむしろ一方向にのみ移動し皮
膚上を数回通過させて、皮膚を擦過することが望まし
い。別の実施態様では、微小擦過装置は実質角質層を貫
通することなく所望の物質の送達を促進するのに好適な
深さ角質層を擦過するのに十分な時間、格子状パター
ン、円形パターン又はその他パターン等打ち付けること
ができる。
【0045】一方向に皮膚28上で微小擦過装置を直線
運動させると、図4に示すように組織の一部が除かれ、
微小針の各横列に実質対応した皮膚28内の頂部27に
より隔てられた溝26が形成される。微小針の辺部2
0、22及び平坦先端部18は単なる切開運動ではない
擦過又は摩耗運動を提供し、角質層の一部を取り除き、
皮膚内に溝を形成する。微小針14の平坦先端部18の
辺部20は溝26の底にある組織の一部を擦過し除き、
それらを開口したままにでき、それにより体部による吸
収のための物質の溝内への侵入を可能にする。好ましく
は、微小針14は角質層に侵入し、患者に痛み又は不要
な不快感を与えることなく擦過域に適用された物質の吸
収を可能にするのに十分な深さを持つ溝26を形成する
のに十分な長さを有するものである。好ましくは、溝2
6は角質層を貫通または通過しない。
【0046】角錐型の微小針14の辺部22は、支持体
12から先端部18に至る擦過辺を形成する。支持体1
2に隣接する辺部22は、溝26の間の皮膚により形成
される頂部27を擦過し、摩耗する微小針間の擦過面を
形成する。溝間に形成された頂部27は僅かに擦過され
る。
【0047】微小擦過装置は、角質層内の電気抵抗を下
げることで体部からの電気的信号の測定に適した治療部
位を皮膚上に調製するのに利用することができる。微小
擦過装置は、体部内への吸収に関し、擦過された溝26
内及び角質層を通る物質の拡散を可能にするのに十分な
時間、送達部位内に物質を受動又は能動経皮的に送達す
るための送達部位を調製するのにも利用できる。送達装
置は当業者公知の通常の経皮的送達装置でもよい。送達
装置は、送達部位における濃度に対するパッチ内に含ま
れる送達対象物質の濃度に一次的に依存している、受動
的送達パッチでもよい。送達装置はまた、イオントフォ
レーシス装置又は超音波装置の様な当分野公知の能動的
送達装置でもよい。別の実施態様では、擦過部位に適用
される装置は体内に発生した電気的信号を測定するため
の伝導性パッドである。
【0048】実施態様の1つでは、経皮的送達装置は擦
過された送達部位に適用されるイオントフォレーシス薬
物送達装置30である。インオントロフェレーゼ装置3
0は、パッチ32及びコントローラー34を含む。パッ
チ32は一般に当分野既知の織布又は不織布により作ら
れた軟質メンバーである。パッチ32には、患者の皮膚
28にパッチ32が結合する底面の少なくとも一部を覆
っている接着層を有する。パッチの底面は、典型的には
ゲルの形状であるイオン性医薬品を含むリザーバー38
を含む。
【0049】パッチ32は更に、パッチ32を皮膚36
に接着結合させた時に患者の皮膚36を通る電極間を結
ぶ一対の電流経路も含む。電極はコントローラー34と
結合されるリード線40、42に接続される。1つの電
極は当分野既知の方法によりリザーバー38に結合され
る。コントローラー34より電極に直流電流が送達さ
れ、リザーバー38に接した電極はその中に含まれるイ
オン化された医薬品と同じ電荷を形成する。電極から皮
膚38を通り他に流れる電流の影響により、医薬品はリ
ザーバー38から経皮的に皮膚36を通過する。この種
のイオントフォレーシス送達システムの例は、その全体
が引用されることにより本明細書にに取り込まれている
Flwerの米国特許第5,895,369号、Flo
werの米国特許第5,899,876号、Kuppe
rblattの米国特許第5,882,677号、Fl
owerらの米国特許第5,873,850号に開示さ
れている。別の実施態様では、送達システムは当分野公
知である、いずれか別のタイプの能動的、又は受動的経
皮送達システムである。
【0050】発明の別の実施態様では、皮膚は上記方法
により角質層が擦過されて調製され、続いて擦過部位に
対し吸収又はサンプリング装置が適用される。サンプリ
ング装置は当分野既知の標準的なグルコースサンプリン
グ及びモニタリングパッチの様な通常の装置であろう。
別のサンプリング装置を使い、体内の様々な分析物及び
薬物を検出することができる。
【0051】発明の擦過装置を使い皮膚を擦過すると、
イオントフォレーシス中に皮膚を通した分析物の抽出が
促進されることが見いだされた。角質層を貫通すること
なく皮膚を軽く擦過し侵入すると、未処置の皮膚に比べ
るとイオントフォレーシスによる特定物質の抽出を3倍
増加することができる。擦過は一般的に処置部位を殆ど
刺激しないか、全く刺激しない。イオントフォレーシス
前に皮膚を擦過すると、擦過なしの場合に比べより低い
電流、より短い期間で皮膚より分析物が抽出できる。通
常、長期間のイオントフォレーシスは、特に高電流レベ
ルでは軽度から中度の刺激を生ずる。イオントフォレー
シス前に皮膚を擦過すると、患者に対するより穏やかな
イオントフォレーシス条件、及びより少ない刺激で、同
量の物質を抽出することができる。
【0052】別の実施態様では、微小擦過装置は乾燥又
は凍結乾燥された医薬品を支持体の上、又は微小針上に
含むことができる。乾燥された医薬品は微小針上の、又
は微小針間の谷のコーティングとして適用することがで
きる。皮膚擦過中に、医薬品は皮膚の擦過域に移され
る。微小擦過装置は、医薬品が擦過された送達部位を通
過し角質層内に送達されるのに十分な時間、擦過された
送達部位に置き続けることができる。微小擦過装置は、
微小擦過装置を覆う接着テープ、又はパッチにより皮膚
に付着することができる。好ましくは、微小擦過装置は
希釈液又は溶媒を利用することなく医薬品が能動的に送
達される上記方法により調整された如くの擦過送達部位
に付着される。
【0053】別の実施態様では、微小擦過装置が送達部
位に付着されている間に蒸留水又は生理食塩水の様な好
適溶媒又は希釈液が支持体内の開口部を通り注入され、
医薬品を溶解し、再構成できる。溶媒又は希釈液は注射
器又はその他容器より注入できる。
【0054】典型的には、微小針は均一間隔で隔てられ
配列を形成しており、また実質的に均一な長さと幅を有
している。別の実施態様では、微小針は様々な深さに皮
膚を侵入するために可変長を有する。微小針の長さを変
えることで、物質は角質層内の異なる深さに蓄積され、
送達の効率を上げることができる。微小針は約50ミク
ロンないし約250ミクロンの幅の長さを有することが
できる。別の実施態様では、配列は約50ミクロンない
し約150ミクロンの範囲にある複数の長さの微小針を
有する。
【0055】微小擦過装置の別の実施態様は図6に例示
される。図6の参照では、微小擦過装置50は皮膚を擦
過するための微小針54の配列を有する基部52を含
む。微小針は、微小針を通過する開口部または通路を持
たない実質的に固体である。基部は一般には平坦である
が、別の実施多様ではベース及び擦過面は曲面、凸面又
は凹面でも良い。
【0056】接着層56を有する柔軟シート剤が基部5
2の上面全体に適用され、接着剤によりベースに付着さ
れる。図6に見るように、シートはベースの寸法に比べ
て大きく、両側部を覆うことで装置を患者の皮膚に付着
させるための接着暴露面を提供する。取り外し可能なカ
バーを装置に付着させ、使用時まで微小針を保護するこ
とができる。
【0057】図6の参照では、基部52の底面58には
底面内に形成された複数のチャンネル60が提供されて
いる。チャンネル60は中央部より外側に向かいベース
の辺部52に至る。例示の実施態様では、8本のチャン
ネルが直線状に例示されているが、別の実施多様ではチ
ャンネルは基部の形状、微小針54の分布に応じ屈曲及
び分岐しとも良い。医薬品または薬物の様な乾燥又は凍
結乾燥された物質はチャンネル内に提供される。
【0058】利用時、基部52が治療を受ける患者の皮
膚に適用されることで微小針54が角質層に侵入する。
基部は前述の方法に従い皮膚上を摩擦され、皮膚角質の
最外側部分を擦過し、それにより角質層内への微小針の
侵入及び医薬品の組織内への送達を促進する。次に基部
は接着部56により皮膚に付着され、患者への物質送達
を目的として医薬品に角質層を通過させる。
【0059】本発明の微小擦過装置は一般には使い捨て
型の単回使用装置として設計される。装置は、患者によ
る吸収を目的とした物質送達に適した送達部位を安全か
つ効果的に調整するのに利用できる。装置は特にランゲ
ルハンス細胞への提示を目的とした少量のワクチン抗原
導入のための皮膚調製に好適である。微小針の長さ、幅
及び間隔は、投与される医薬品、又は投与される特定医
薬品に関する最適深度までの角質層の侵入の必要性に応
じ変えることができる。
【0060】皮内送達装置との組合せ擦過装置を使用す
ることで、皮内経路により単独又は複数の医薬品を少量
送達するための有効な方法が提供される。装置の微小針
は針の侵入を制限し、通常の針の様に組織内への不要な
深度まで侵入することを防止する。微小針は同時に患者
に対し痛みがほとんど無く、幾つかのDNAワクチンに
共通する皮膚壊死の発生頻度もより低い。送達装置は複
数のワクチン及び医薬品を、医薬品の再調整又は調合な
しに同時に投与するための複数のチャンバーを有するこ
とができる。角質層内への医薬品の投与は血流への効果
的吸収をもたらし、それによりワクチン投与量を減ずる
ことができる。装置は特に安定な乾燥製品であるDNA
ワクチンに好適である。
【0061】以下の非限定的な実施例により、経皮的送
達装置との組合せによる皮膚擦過の利点を例示する。
【0062】
【実施例】例1 約1cm2の表面積を持つ微小擦過装置に、長さ約25
0ミクロンの複数の微小針を備えた。微小針を複数の均
一な横列と縦列に配置し、約200針/cm2の針密度
を得た。
【0063】微小擦過装置をモルモットの背中に緩慢に
置き、皮膚上を移動して約4cm2の擦過面を作った。
微小擦過装置で同一路を複数回擦過し、擦過送達部位を
作成した。微小擦過装置を外し、商標名EMLAで市販
されている固形麻酔クリームを適用した。第2モルモッ
ト群では、麻酔クリームを擦過なしに同一部位に適用し
た。
【0064】局所麻酔薬は、麻酔試験を実施する前1時
間皮膚に接触させた。各モルモットについて、処置部位
に5分間のコントロールされた刺激を加えた。陰性コン
トロール群では、実験群の動物では処置を加えられた背
中の同一部位にマル印を付けることで処置部位は特定さ
れた。コントロール刺激は、処置域を1またはそれ以上
の標準的なモノフィラメント(フォンフレーフィラメン
ト)で接触することにより加えた。予備的確認試験を行
い、試験での使用に適したフィラメントを1本選択し
た。それは、無麻酔での収縮反応率が100%であった
最も小さいフィラメント(強度刺激が最少)であった。
【0065】処置部位における局所麻酔の強さは、5回
の刺激に対し観察された収縮反応の回数を記録し決定さ
れた。即ち、5回の刺激で3回の収縮が起きた場合に
は、麻酔%は100×2/5=40%と解釈した。動物
に関する結果は各測定の平均値である。
【0066】麻酔の強さは、適用後1時間に測定し、そ
の後1時間にわたり10分毎に繰り返した。結果は図7
のグラフに示した。結果より、麻酔薬処置後(0時間)
擦過送達部位は100%麻酔されたが、未擦過部位は約
65%であることが示された。データは更に、合計経過
時間30〜40分後も極めて良好な麻酔を示した。
【0067】例2 約200ミクロンの長さの微小針を持つ微小擦過装置を
使ってモルモットの皮膚を擦過し、イオントロフェラー
ゼによる麻酔剤リドカインの送達のための調製を行っ
た。
【0068】イオントフォレーシスパッチを擦過した送
達部位に適用し、5分間1.8mAでリドカインを送達
した。擦過しなかったコントロール送達部位について
も、同一のリドカインイオントフォレーシス装置を使い
5分間処置した。実施例1の収縮法により得た麻酔を図
8の図に示す。イオントフォレーシス電流は5分後に切
り、1時間にわたり麻酔の強さを測定した。図8のデー
タに示すように、微小擦過部位にイオントフォレーシス
を適用した場合には適用直後より100%の麻酔を得た
が、擦過なしのイオントフォレーシスでは麻酔率は50
%であった。
【0069】図8のグラフに示したように、擦過部位は
擦過無しの部位に比べ高い麻酔率を維持した。
【0070】例3 本実施例は組織内のリドカインの用量を評価する。14
Cリドカインを使いスパイクしたパッチを利用して麻酔
したヨークシャーピッグにリドカインのイオントフォレ
ーシスを実施した。鋭先端部を有する100ミクロン、
平先端部を有する100ミクロン、鋭先端部を有する2
00ミクロン、または平先端部を有する200ミクロン
の長さと形状を持つ異なる微小針を有する4種類の擦過
装置を選んだ。
【0071】送達部位は各微小擦過装置により皮膚を擦
過してブタに作成し、パッチを使い約1.8mAを加え
た。ブタに送達された放射標識リドカインをテープスト
リップ上に画像化し、パッチ適用部位下の皮膚内につい
てアッセイした。テープストリップは擦過によりリドカ
インの送達が促進されることを定量的に示している。
【0072】処置された皮膚を生検し、断片に切り出し
てから溶解し、液体シンチレーション測定を利用して放
射標識リドカインをアッセイした。平均用量は2適用よ
り得た部位の各切片に関する組織用量を平均して決定し
た。図9に示した結果は、擦過の深度が組織用量に影響
する事を示している、擦過無しのコントロールの皮膚に
比べ、100ミクロンの擦過装置では約3倍、そして2
00ミクロンの擦過装置では約7倍増加した。
【0073】例4 本実施例は擦過及び非擦過送達部位へのイオントレオフ
ェレーゼを利用した麻酔剤送達に及ぼす電流の影響を比
較する。送達部位は例1同様に皮膚を擦過し調製され
た。実施例2同様のイントロフェレーゼ装置を擦過及び
非擦過部位に適用し、2mAにリドカインを送達した、
同一の擦過及び非擦過部位を作成し、イオントフォレー
シス装置を使い4mAにてリドカインを作用させた。図
10に示す麻酔率からは、送達が加えられた電流に直接
比例すること、そして送達前の皮膚の擦過が全ての電流
レベルで麻酔を増加することが示された。
【0074】例5 本実施例はイオントフォレーシスパッチを利用したPT
H(1−34)と称される副甲状腺ホルモンの皮下注射
について比較する。PTH投与液は100μg/mlに
正常生理食塩水を用い調製された。最終肋骨後の背中正
中線をつまみ上げ、弛緩した皮膚半ばに0.25mlを
注射し、試験動物皮膚内に25μg投与量を送達した。
【0075】皮膚に適用する直前に2コンパートメント
型イオントフォレーシスパッチに薬物液を入れた。パッ
チは1/32インチの厚みを持つリザーバーと、1.
0、2.0又は4.0cm2の作動域を持っている。各
パッチに適用する薬剤液の容積はそれぞれ50、10
0、及び200μlであった。パッチはナトリウムイオ
ン型の粒子状カチオン交換体であるハイドロゲル内に銀
陽極を備えた上部電極コンパートメントを有している。
底部薬物リザーバーコンパートメントは、吸収性の1/
32インチ厚の親水性多孔性媒体を有している。この2
つのコンパートメントは分子量排除膜により隔てられて
いる。これら実験では、0.5mA/cm2の電流を4
時間加えた。
【0076】イオントフォレーシスパッチ様の薬剤液
は、10mM酢酸、5mMNaoH及び30%グリセリ
ン中に調製された。
【0077】微小擦過装置は湿潤したエッチング工程に
よりシリコンウエハーより作られた。微小擦過装置は基
部と一体化した固体の微小針の均一な二次元配置を有し
ている。微小針は鋭利な先端部を有し、長さ約200ミ
クロンの円錐形をしている。微小擦過装置は約1cm2
の表面積と約200本の微小針を持っている。皮膚は7
0%のイソプロピルアルコールで清浄化された。微小擦
過装置で清浄にした領域を格子状に15秒間擦り、約4
−5cm2の擦過送達域を作成した。少量の皮膚が剥が
れたのが観察された。皮膚への刺激は観察されなかっ
た。
【0078】イオントフォレーシスパッチを擦過送達面
に適用した。血漿中のPTHの量は4時間モニターされ
た。結果は、図11のグラフに示す様に皮下注射と同様
に経時的にPTHの血液レベルが上昇することが示され
た。
【0079】例6 本実施例はイオントフォレーシス中の皮膚を通した分析
体の抽出に及ぼす微小擦過の効果を示す。本実施例で
は、ナトリウムフルオロセインを蛍光プローブとして利
用し抽出を評価した。抽出は、離乳直後のブタを対象に
正常及び擦過部位にイオントフォレーシスを行い測定し
た。試験条件は、擦過ありのイオントフォレーシス、擦
過なしでのイオントフォレーシス、そして擦過なしのイ
オントフォレーシス無しについて評価した。
【0080】動物の調製 離乳直後のブタを麻酔し、試験域の毛を刈り、生理食塩
水で洗浄した。2セットのイオントフォレーシスパッチ
に使用する部位(各セット1陽極、1陰極)を特定し、
印を付けた。第1部位は非擦過のコントロールとし、第
2部位は約200ミクロンの長さの針の配置を持つシリ
コン製の微小擦過装置で5回擦り擦過した。
【0081】パッチのデザイン 各イオントフォレーシスのセットは陽極と陰極パッチを
含んでいる。陽極パッチは4cm2の1/32”Por
ex(焼結、多孔性ポリエチレン)上に2cm2の銀製
金属メッシュを圧着したものである。陰極パッチは4c
2の1/32“Porex(焼結、多孔性ポリエチレ
ン)上の2cm2の塩化銀メッシュを含んでいる。いず
れのアッセンブリーも接着剤でコーティングされたポリ
エチレン重層により覆われている。各Porexディス
クに200μlの正常生理食塩水を加え、パッチを動物
の所定位置に適用した。単一Porexディスクは、非
擦過、非イオントフォレーシスコントロールとして用い
た。全ての実験操作は動物の反対側で繰り返され、従っ
てそれぞれの例についてNは2である。
【0082】インピーダンス及びTEWL 擦過前後について、全てのパッチ設置場所に関し皮下3
層皮上皮水消失(TEWL)及びインピーダンス測定を
行った。TEWLはおよそ10倍も増加し、インピーダ
ンスは35〜60%低下し、擦過によりバリアー機能が
低下したことが示された。
【0083】実験手順 0時間に、EppsteinらによりDiabetes Technol
ogy & Therapeutics,Vol1, No.1, 1999, pp.21-27にそ
の概要が示されている方法を使い、動物に6mg/kg
のナトリウムフルオロセインを単回投与した(18.1
kgのブタに)。注射約7分後に、600ミクロアンペ
アの電流を各イオントフォレーシスパッチペアに10分
間流した。適用終了時に、全てのパッチを外して各パッ
チより液を抽出し、フルオロセインを分析した。液はま
ずPorexを遠心分離し、次にメタノール洗浄、そし
て再度遠心分離して得た。上清を元の付加容積に再生
し、SLM Aminco フルオロメータ(励起=4
93.5nm;発光=520nm)にて蛍光を測定し
た。
【0084】結果 蛍光の回収率の結果を下表1及び図12のグラフに示
す。表1は、各サンプル部位について測定された発光蛍
光と、得られたサンプル濃度を示している。データは、
イオントフォレーシスが受動的抽出に比べフルオロセイ
ン抽出を増加すること、そしてフルオロセインが陰極に
比べ陽極により引きつけられることを示している。更
に、データは擦過をイオントフォレーシスと組み合わせ
ると、陽極では3倍以上、陰極では2倍以上フルオロセ
インの抽出を増加させることを示している。
【0085】
【表1】
【0086】幾つかの実施例により本発明を例示した
が、特許請求の範囲に規定される発明の範囲より逸脱す
ることなく、様々な変更及び改良が実施できることは当
業者により理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施態様の一つによる皮膚上に配置され
た微小擦過装置の横断面である。
【図2】図1の実施態様の微小擦過装置表面透視図であ
る。
【図2A】微小擦過装置の断面図である。
【図3】微小針の先端を表す、図1の実施態様における
微小擦過装置の底面図である。
【図4】皮膚内の擦過溝を示す擦過皮膚の部分断面の透
視図である。
【図5】擦過された送達部位上に置かれたイオントフォ
レーシス装置と、皮膚上の擦過送達部位の側面図であ
る。
【図6】微小擦過針及び乾燥医薬品を示す、別の実施態
様における微小擦過装置の底面図である。
【図7】擦過された送達部位と擦過されていない送達部
位上への局所麻酔クリームの送達による、麻酔%の比較
図である。
【図8】擦過された送達部位と擦過されていない送達部
位上へのイオントフォレーシス装置を用いた麻酔の効果
を比較する図である。
【図9】微小針の長さと先端部形状に関連した皮膚から
吸収される用量を示す図である。
【図10】擦過された送達部位と擦過されていない送達
部位上のイオントフォレーシス装置内の電流に関連した
麻酔を比較する図である。
【図11】イオントフォレーシス及び皮下注射によるP
THの血漿濃度を示す図である。
【図12】イオントフォレーシスによるサンプリング部
位から抽出されたフルオロセイン濃度を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595117091 1 BECTON DRIVE, FRA NKLIN LAKES, NEW JE RSEY 07417−1880, UNITED STATES OF AMERICA (72)発明者 カール・ランドルフ・ボック アメリカ合衆国ノースカロライナ州27705, ダーラム,ウェルカム・サークル 1334

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 患者への物質送達のための方法であっ
    て、 患者の皮膚上の送達部位に微小擦過装置を配置するステ
    ップと、ここで、該擦過装置が支持体及び該支持体に結
    合した複数の微小針を有するものであり、該微小針が実
    質的に角質層を貫通することなく角質層を擦過し、角質
    層に侵入する長さを有するものであり、 該微小擦過装置を移動して該送達部位の角質層を擦過
    し、物質に対する皮膚の透過性を増加させるステップ
    と、 該物質を該送達部位に適用し、該物質に角質層を通過さ
    せて皮膚内に移動させるステップとを含む方法。
  2. 【請求項2】 該微小針のそれぞれが、平な先端を有す
    る実質的に切頭円錐形である請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 該移動ステップが、微小擦過装置を一方
    向に実質的に直線的に動かし、空間的に隔てられた複数
    の溝を皮膚上に形成することを含む請求項1に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 該微小擦過装置を該送達部位に再び設置
    するステップと、再度該直線にそって該微小擦過装置を
    動かすステップとをさらに含む請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 該擦過送達部位が、頂部により隔てられ
    た、実質的に平行な複数の溝を有する皮膚の領域を含む
    請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 皮膚の角質層を擦過する装置であって、 底面を持つ支持体と、 該底面に結合し、該底面から実質的に垂直に突出してい
    る複数の微小針であって、角質層を実質的に貫通するこ
    となく角質層に侵入する長さを有する複数の微少針とを
    含む装置。
  7. 【請求項7】 該微小針が、約50ないし約250ミク
    ロンの長さであり、複数の縦列と横列に配置され、実質
    的に均一の間隔をおいて配置している請求項6に記載の
    装置。
  8. 【請求項8】 該微小針それぞれが、平な先端を有する
    実質的に切頭円錐形である請求項6に記載の装置。
  9. 【請求項9】 該微小針それぞれが、該支持体から突出
    し、平な先端を有する複数の側壁を持つ請求項6に記載
    の装置。
  10. 【請求項10】 該側壁それぞれが、隣接する側壁に沿
    った擦過辺に結合している請求項9に記載の装置。
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