JP2005514179A - マイクロニードル装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

マイクロニードル装置およびマイクロニードル装置を製造する方法。マイクロニードル装置は、基材（２０）から突出するマイクロニードルを含み、マイクロニードルが突出する基材表面（２２）の上に配置されたカバー（４０）をマイクロニードル（３０）が刺し通す。カバー（４０）およびマイクロニードル基材（２０）は共働して、各マイクロニードル（３０）の基部（３４）と流体連通する毛管容積を画定する。本発明のマイクロニードルアレイを使用する一様式は、薬物またはその他の物質をデリバリする、および／または血液または組織を抽出するための皮膚の貫通を伴う方法にある。製造方法は、カバーをマイクロニードルで刺し通す際に、圧力および超音波エネルギーを同時に印加するステップを含んでも良い。

Description

本発明は、マイクロニードル装置および該装置の製造方法の分野に関する。

マイクロニードルまたはマイクロピンと称されることもある比較的小さい構造体のアレイが、皮膚およびその他の表面を通じた治療薬およびその他の物質のデリバリおよび／または除去との関連で使用するために開示されている。

既知のマイクロニードル装置の圧倒的多数は、針を通して形成される毛細管または通路を有する構造体を含む。針それ自身が小さいので、針の中に形成される通路はサイズが限定されなくてはならない。その結果、それらの小さいサイズと、針内での通路の正確な位置の必要性のために、通路は製造するのが困難である。マイクロニードル内にフィットする十分小さい通路の別の潜在的問題は、通路が使用中に容易に閉塞または詰まる場合があることである。

その結果、製造するのがより容易であり、使用中に閉塞または目詰まりに抵抗性である流体通路を含む、マイクロニードル装置に対する必要性が存在した。この必要性は、２００１年９月５日に出願された「マイクロニードルアレイおよび該マイクロニードルアレイを製造する方法（ＭＩＣＲＯＮＥＥＤＬＥ ＡＲＲＡＹＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）」（代理人整理番号第５５８３６ＵＳ００２号）と題された同時係属中の本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第０９／９４７，１９５号によって部分的に対応された。この出願で開示されるマイクロニードルは、それらの外面に形成される溝を含み、溝は各マイクロニードルの基部から先端部に向けて伸びる。溝は、マイクロニードルと連絡する都合の良い流体経路を提供する。この出願で開示されるマイクロニードルアレイはまた、基材表面に形成されて、マイクロニードルが突出する基材表面を横切る流体流れを向上させる、導管構造体を含んでもよい。マイクロニードルが皮膚を貫通すると体液サンプルが溝を通じて流れ、例えばある種のセンサーに向けて導管構造体によって収集されても良い。導管構造体はマイクロニードルと連絡する流体輸送を促進できるが、例えばセンサーなどに向けて装置を横切って、流体を迅速かつ効率的に輸送することに関してはまだ改善の余地がある。

本発明は、マイクロニードル装置およびマイクロニードル装置を製造する方法を提供する。マイクロニードル装置は、基材から突出するマイクロニードルを含み、マイクロニードルが突出する基材表面に載せられたカバーをマイクロニードルが刺し通す。カバーおよびマイクロニードル基材は共働して、各マイクロニードル基部と流体連通する毛管容積を画定する。

毛管容積は、マイクロニードルに向かう、またはそれから遠ざかる流体をウイッキング（ｗｉｃｋｉｎｇ）することで、マイクロニードルに向かう、またはそれから遠ざかる流体の動きを増強する。ウイッキング作用は、基材とカバーの間の適切な間隔の選択によって、および／または装置の様々な構成要素のために使用される材料の選択によってなされても良い。場合によっては、例えば毛管容積内の毛細管ウイッキング作用を増強できる、親水性コーティングなどのコーティングを毛管容積内に提供しても良い。

マイクロニードル装置内の毛管容積は、単に基材表面からカバーの間隔を開けることで、あるいはカバーとマイクロニードル基材表面の間に、カバーと基材の間の最小距離を画定できる何らかのスタンドオフ構造体を含めることで提供されても良い。スタンドオフ構造体は、基材表面の一部として、カバーの一部として、基材表面とカバー双方の一部として、あるいは基材とカバーの間に差し挟まれる別個の製品または製品群（例えばルース充填材）として形成されても良い。

毛管容積は（実施形態によっては）、少なくとも一部は、上にマイクロニードルアレイが位置する基材表面に形成する、導管構造体によって画定されても良い。導管構造体は、基材表面の窪みまたは溝の形態で提供されても良い。あるいは導管構造体は、基材表面の上に突出する堰に類似した障壁によって形成されても良い。

本発明のマイクロニードル装置は、いくつかの実施形態では、毛管容積を通じて移動する流体がセンサー要素に接触するように、１つ以上の毛管容積と流体連通するセンサー要素を含んでも良い。センサー要素を使用して、毛管容積を通過する流体中のいくつかの特性および／または成分のいずれかを検知しても良い。一実施例では、センサー要素はグルコース試験要素であることができる。例えばグルコース試験要素がグルコースオキシダーゼを含む場合、電気化学技術を使用して、毛管容積を通過する流体サンプルを評価しても良い。いくつかの構造物では、カバー、基材、または別の要素（例えばバッキング）を導電性回路パターンと共に提供して、流体サンプルの電気化学分析を容易にしても良い。あるいは毛管容積を通過する流体の特性および／または成分次第で、センサー要素が光学的変化を起こしても良い。その他の代案の検知技術は、当業者には既知である。

一態様では、本発明は、第１の主表面を有する基材と、基材の第１の主表面から突出する少なくとも１つのマイクロニードルと、基材の第１の主表面に面する第１の側面および基材から向きがそれている第２の側面を含むカバーと、基材の第１の主表面とカバーの第１の側面の間に位置する毛管容積とを含み、少なくとも１つのマイクロニードルが基材の第１の主表面に近接する基部と基部から遠位の先端部とを有し、少なくとも１つのマイクロニードルがカバーの第１の側面および第２の側面を通して貫通し、毛管容積が少なくとも１つのマイクロニードルの基部の少なくとも一部と接触する、マイクロニードル装置を提供する。

別の態様では、本発明は、第１の主表面および第２の主表面がある基材と、基材の第１の主表面から突出する少なくとも１つのマイクロニードルと、基材の第１の主表面に面する第１の側面および基材から向きがそれている第２の側面があるカバーと、基材の第１の主表面とカバーの第１の側面の間に位置する毛管容積と、基材の第２の主表面に近接するバッキングと、基材周辺の周囲でバッキングに付着するキャップとを含み、少なくとも１つのマイクロニードルが、基材の第１の主表面に近接する基部と基部から遠位の先端部とを含み、少なくとも１つのマイクロニードルがカバーの第１の側面および第２の側面を通して貫通し、毛管容積が少なくとも１つのマイクロニードルの基部の少なくとも一部に接触し、バッキングが基材周辺を通過して延び、基材の第１の主表面がキャップに面し、基材および少なくとも１つのマイクロニードルがバッキングとキャップの間に封入される、マイクロニードル装置を提供する。

別の態様では、本発明は、第１の主表面および基材の第１の主表面から突出する少なくとも１つのマイクロニードルを有する基材を提供するステップと、基材の第１の主表面に面する第１の側面を有するカバーを提供するステップと、少なくとも１つのマイクロニードルの先端部をカバーを通して押し出すステップと、基材の第１の主表面とカバーの第１の側面の間に位置する毛管容積を形成するステップとを含み、少なくとも１つのマイクロニードルが基材の第１の主表面に近接する基部と基部から遠位の先端部とを含み、毛管容積が少なくとも１つのマイクロニードルの基部の少なくとも一部に接触する、マイクロニードル装置を製造する方法を提供する。

発明のこれらおよびその他の特徴と利点について、下で発明の様々な例証的な実施形態との関連で述べる。

本発明は、様々な目的において有用かもしれないマイクロニードル装置を提供する。例えばマイクロニードル装置はそれらが挿入された点から流体をデリバリまたは除去するのに使用しても良い。この目標を達成するために、マイクロニードル装置は各マイクロニードルの基部と接触する毛管容積を含む。

本発明のマイクロニードル装置は、様々な目的に使用しても良い。例えばマイクロニードル装置は、経皮的デリバリのバリエーションにおいて、皮膚を通して薬物またはその他の薬剤をデリバリするのに使用しても良い。マイクロニードル装置が経皮的薬物デリバリのために使用される場合、マイクロニードルの高さは、好ましくは角質層を通過して真皮に入るのに十分である。しかしマイクロニードルの高さは、デリバリ部位に挿入した際に著しい疼痛を引き起こすほど大きくないことが好ましい。

本発明との関連で使用される「マイクロニードル」という用語（およびそのバリエーション）は、それらが突出する表面上で、約５００μｍ以下の高さを有する構造体を指す。場合によっては本発明のマイクロニードルは、約２５０μｍ以下の高さを有しても良い。

ここで述べる例証的マイクロニードル装置は全て複数のマイクロニードルを含むが、本発明のマイクロニードル装置は、各基材上に１つのマイクロニードルのみを含んでも良いものと理解される。さらにマイクロニードル装置は全て１つの基材のみと共に描写されるが、各装置は複数の基材を含むことができ、１つ以上のマイクロニードルを含む各基材がそこから突出する。

ここで図１、２、および２Ａに関して述べると、１つのマイクロニードル装置１０の一部が、マイクロニードル基材２０の表面２２から突出するマイクロニードル３０と共に例証される。マイクロニードル３０はあらゆる所望のパターンに配列されても、あるいは表面２２上に無作為に分布されても良い。マイクロニードル３０はそれぞれ、先細のマイクロニードルの外面に形成された溝３２を含んでも良い。

マイクロニードル３０はそれぞれ、基材表面２２に近接する基部３４、および基部３４から遠位の先端部３６を含む。マイクロニードル３０の一般的な形は先細である。例えばマイクロニードル３０は基材表面２２により大きな基部３４を有し、先端部３６に向けて先細になって基材表面２２から遠ざかって延びる。例えば本発明に関連して使用されるマイクロニードルの形は、略円錐形であることが好ましい場合がある。

示される装置１０の各マイクロニードルはまた、好ましくは、マイクロニードルの基部３４（または基部の近辺）からマイクロニードルの先端部３６に向けて伸びる溝３２を含んでも良い。溝は典型的に、マイクロニードル３０の外面の側面に沿って走る空隙として形成されても良い。実施形態によっては溝３２はマイクロニードル３０の先端部３６に伸びても良く、その他の実施形態では、溝３２が先端部３６に到達する前に終結しても良い。

本発明のマイクロニードル３０内に形成される溝３２は、例えばマイクロニードル３０の基部３４から溝３２の終点まで実質的にそれらの全長に沿って開いているので、その他のマイクロニードルで形成される穿孔または通路から区別できる。対照的にその他のマイクロニードルで形成される穿孔または通路は、典型的にマイクロニードル構造体の先端部に開口部を有する閉じた流体経路である。

実施形態によってはマイクロニードルの基部を伸張して、マイクロニードルの強剛性および構造的完全性を改善しても良い。伸張軸に沿って伸張された基部があるマイクロニードルでは、対向する端の１つから延びる溝が、伸張軸に沿って位置することが好ましい場合がある。

これらおよびその他の溝付きマイクロニードルのバリエーションについては、２００１年９月５日に出願された「マイクロニードルアレイおよび該マイクロニードルアレイを製造する方法（ＭＩＣＲＯＮＥＥＤＬＥ ＡＲＲＡＹＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）」（代理人整理番号第５５８３６ＵＳ００２号）と題された米国特許出願第０９／９４７，１９５号でより詳細に述べられている。例えば上の出願で述べられるように、マイクロニードル３０が伸張された基部を含むことが好ましい場合がある。

図２および２Ａについて述べると、マイクロニードル装置１０は、マイクロニードル３０が突出する主表面２２がある基材２０を含む。基材２０はまた、実質的に平坦な対向する主表面２４を基材２０の対向面に含んでも良い。

マイクロニードル装置１０はまた、基材２０の主表面２２の上に位置するカバー４０を含む。カバー４０は２つの主側面４２および４４を含み、主側面４２は、基材２０の主表面２２に面するように向く。マイクロニードル３０のそれぞれは、好ましくは、基材２０の主表面２２とカバー４０の側面４２との間に画定される容積内に各マイクロニードル３０の基部３４が位置するように、カバー４０を突き通す。

液体不浸透性膜、より好ましくはポリマー膜の形態でカバー４０が提供されることが、必要ではないが好ましい場合がある。適切なポリマー膜の一例は、例えば同時二軸延伸ポリプロピレン膜（例えば約１０〜約２０μｍの厚さの）が可能である。カバーは単層均質構造体として示されるが、カバーのために使用される材料または材料群に関わらず、例えば多層構造物、１つ以上の充填材を含有するバインダー、あるいはあらゆるその他の適切なデザインなどの非均質構造体であっても良いものと理解される。

マイクロニードルの高さ未満の厚さのカバーが好ましいが、カバーの厚さはマイクロニードルの高さとその意図される用途に基づいて異なっても良い。しかしカバーが分厚すぎると、マイクロニードルによるデリバリ部位の貫通を妨げる場合がある。しかしより厚いカバーは、例えばそれらが圧縮性で、カバーが圧縮してマイクロニードルによるデリバリ部位の貫通を許せば使用しても良い。このような場合、非圧縮時の厚さがマイクロニードルの高さ以上の圧縮性カバーが許容可能である。

このようにして基材表面２２とカバー４０で画定される容積が毛管容積である。基材表面２２と基材２０に面したカバー４０の側面４２の間の間隔または距離ｓ（図２Ａ参照）は、様々な技術によって調整されても良い。場合によっては毛管容積を画定する距離または間隔は、いかなる構造体の助けもなしに緩やかにのみ調整される。下でそのいくつかについて述べるその他の場合では、間隔ｓは、毛管容積内に位置するスタンドオフ構造体によって調整されても良い。

間隔ｓは、マイクロニードル３０に向けてまたはマイクロニードル３０から遠ざかるように、毛管容積を通して流体を輸送するのに要する所望の毛細管またはウイッキング作用を提供するように選択される。距離ｓが下限で０よりも大きく、場合によっては約１０μｍ以上であることが好ましい。上限では、毛管容積が好ましくは約１００μｍ以下、より好ましくは約４０μｍ以下である距離ｓを有する。

間隔ｓを調節して毛管容積を通した流体輸送を促進するのに加えて、基材２０および／またはカバー４０を形成するのに使用される材料をそれらの親水性特性について選択し、毛管容積を通した流体輸送を促進しても良い。あるいは、もしくはそれに加えて、毛管容積内の表面を構造化して毛管容積を通した流体輸送を増強しても良い。

別の代案では、毛管容積内の１つ以上の表面に親水性コーティングを提供して、流体輸送を増強しても良い。適切な親水性コーティングの例は、イソプロピルアルコールと水の７０／３０混合物を含む溶剤中の約０．０５％〜約０．５重量％の分枝鎖ナトリウムドデシルベンゼンスルホネートおよび約０．１０％〜約０．６重量％のエトキシ化アセチレン型ジオールを含む界面活性剤溶液を使用して、所望の表面または表面群をコーティングすることで提供される。

再度図２Ａについて述べると、マイクロニードル３０がそれらの外面に沿って形成される溝３２を含む場合、溝３２が、基材２０とカバー４０との間に形成される毛管容積と流体連通することが好ましい場合がある。溝３２を毛管容積と流体連通させることで、典型的にマイクロニードル装置１０を通した流体の輸送が増強される。

図１および２では１タイプのみの溝３２が示されるが、本発明のマイクロニードルに関連してあらゆる適切な溝構造体が提供されても良いものと理解される。さらに溝の不在下でマイクロニードル外面に沿った流体輸送が提供できるならば、マイクロニードルは溝なしに提供されても良い。例えばマイクロニードルの外面はテクスチャー形成され、あるいはその他のやり方で処理され、マイクロニードル表面に沿って動く流体の性能を改善しても良い。これらの処理は、場合によっては上で述べた親水性コーティングを含んでも良い。

図３および図４について述べると、基材とカバー１４０との間の間隔は、例えばカバー１４０上に提供されるスタンドオフ構造体１４６によって調整されても良い。図３は、本発明に関連して有用かもしれないスタンドオフ構造体の一実施例を示す。スタンドオフ構造体１４６は、カバー１４０の表面１４２から突出するように形成される柱を含む。柱は図４に示されるように、実質的に同じ高さであっても良く、あるいは所望するならば異なる高さであっても良い。柱の間の間隔もマイクロニードル装置の特定の用途次第で異なっても良い。

スタンドオフ構造体１４６は円柱の形態で示されるが、スタンドオフ構造体は、例えばピラミッド、半球形突出、壁などのあらゆる適切な形、または形の組み合わせで提供されても良いものと理解される。

スタンドオフ構造体１４６は、例えばカバー材料中に成形された、またはその他のやり方で形成された構造化表面として、カバーと共に一体化して形成されることが好ましい場合がある。あるいはスタンドオフ構造体は、カバーに付着した別個の製品（例えば緩く結合した充填材、ミクロビーズ、キューブコーナー要素など）の形態で提供されても良い。

図５および図６は、図６に示すカバー２４０付きの本発明に関連して使用できるスタンドオフ構造体における別のバリエーションを示し、表面２２２からカバー２４０の間隔を開ける、スタンドオフ構造体２２６の機能を例証する。スタンドオフ構造体２２６は、マイクロニードル基材２２０の表面２２２から突出するように形成する。示されるスタンドオフ構造体２２６は、好ましくは、その中にマイクロニードル２３０が位置する、溝または導管を画定する細長いプリズムの形態である。場合によっては、これらの細長いスタンドオフ構造体２２６は、カバー２４０と基材２２０との間に形成する毛管容積を通した流体流れにいくらかの指向性を提供しても良く、流体流れは細長いスタンドオフ構造体２２６の方向に沿って概して調整される。

スタンドオフ構造体２２６は、例えば基材２２０中に成形された、またはその他のやり方で形成された構造化表面として、基材２２０と一体化して形成されることが好ましい場合がある。あるいはスタンドオフ構造体は、カバーに付着した別個の製品（例えば緩く結合した充填材、ミクロビーズ、キューブコーナー要素など）の形態で提供されても良い。

スタンドオフ構造体は、場合によっては毛管容積内のいかなる表面にも付着せず、その代わりに毛管容積内に分散した微粒子の形態を取っても良いものと理解される。

図７は、本発明に従ったマイクロニードル装置３１０におけるさらに別のバリエーションを示す。装置３１０は、マイクロニードル３３０が突出する基材３２０を含む。マイクロニードル３３０は上で述べたようにカバー３４０を突き通し、基材３２０とカバー３４０の間で毛管容積が画定される。上で述べた実施形態では、毛管容積は主として開放されて遮るものはない（マイクロニードル基部および毛管容積内に位置するあらゆるスタンドオフ構造体を除いて）。しかし図７に示される実施形態では、多孔質層３５０の形態であるスタンドオフ構造体が示される。

多孔質層３５０は、好ましくは毛管容積の開放容積が、多孔質層３５０内の孔または間隙によって提供されるように、主として毛管容積と同一の広がりを持っても良い。あるいは、多孔質層３５０は、基材３２０の表面を横切る別個の離散した位置で提供されても良い。多孔質層３５０は、それを通る流体の動きまたは通過が提供される限り、様々な構造を取っても良い。多孔質層３５０のための適切な材料の例としては、紙、処理紙、ポリマー、布帛などの織布繊維、または不織材料が挙げられる。例えば紙、スパンレース不織布、スパンボンド不織布、ポリウレタン開放および閉鎖セルフォーム、カードウェブ不織布、ブローンマイクロファイバー不織布などの湿式レイ製品と、綿、セルロース、レーヨン、アセテート、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ウレタン、ガラス、金属、およびそれらの混紡から成る群より選択される織布などが、場合によっては使用される。

いくつかの構造物では、カバー層３４０が存在せずに、多孔質層３５０が単独でカバーとして機能しても良い。このような構造物では、基材３２０上の多孔質層３５０の厚さが、毛管容積の境界線を画定する。このような多孔質カバーは、所望するならば、デリバリ部位におけるマイクロニードル３３０のさらなる貫通を可能にするために、例えば圧縮可能にすることができる。

しかし多孔質層３５０に加えて別個のカバー層３４０が存在する構造物では、上で論じたようにカバー層３４０が液体不浸透性膜、より好ましくはポリマー膜の形態で提供されることが好ましい場合がある。

図８および図９について述べると、マイクロニードル装置のための別の構造物が示される。マイクロニードル装置４１０は、マイクロニードル４３０が突出する基材４２０を含む。装置４１０は、装置４１０が製造される際に、それを通してマイクロニードル４３０が突出するカバー４４０も含む。カバー４４０および基材４２０は、上で論じたように毛管容積を画定する。

装置４１０は、カバー４４０が基材４２０の一主表面に面し、バッキング４６０が基材４２０の対向する主表面に面するように、基材４２０の対向する表面に近接して位置しても良いバッキング４６０も含む。バッキングは好ましくは、バッキングが基材４２０に接着できるように接着剤４６２を含んでも良い。接着剤４６２は、感圧接着剤であることが好ましい場合がある。

本発明の装置に関連してバッキングが使用される場合、単層膜／箔、多層構造物（例えばポリ／箔／ポリラミネートまたは多層ポリマー膜構造物）などをはじめとするあらゆる適切な構造物であっても良い。いくつかの適切なバッキングの例は、例えばデルモア（Ｄｅｌｍｏｒｅ）らに付与された米国特許第５，６２０，０９５号、およびクランペ（Ｋｒａｍｐｅ）らに付与された米国特許第６，０９９，６８２号などで、梱包材料に関連して述べられている。

カバー４４０およびバッキング４６０は、どちらも好ましくは基材４２０の周辺を越えて伸びて、カバー４４０とバッキング４６０とがその間に基材４２０が位置することなく直接互いに対向する領域４６６を形成しても良い。カバー４４０およびバッキング４６０は、好ましくは、基材４２０がカバー４４０およびバッキング４６０内に封入されるように、基材４２０の周辺で互いに付着しても良い。

カバー４４０とバッキング４６０の間の付着は、あらゆる適切な技術または技術群によって達成されても良い。例えば付着は、示される実施態様で、バッキング４６０上の接着剤４６２によって達成されても良い。別の装置では、バッキングは、例えば熱ボンド（例えばヒートシールボンド、溶接など）、クランプなどによって付着しても良い。カバー４４０とバッキング４６０との間の付着が気密シールであることが好ましい場合がある。

また図８および図９に関連して示されるのは、マイクロニードル装置４１０の一部としてセンサー要素４７０を含むものである。センサー要素４７０は、毛管容積を通して移動する流体がセンサー要素４７０と接触するように、好ましくはカバー４４０と基材４２０によって画定される毛管容積と流体連通する。装置４１０に関連して１個のみのセンサー要素４７０が示されるが、本発明に従った装置は、２つ以上のセンサー要素を含んでも良いものと理解される。さらにセンサー要素は、同じでも異なっていても良い。

センサー要素４７０を使用して、毛管容積を通過する流体中のあらゆるいくつかの特性および／または成分を検知しても良い。一実施例では、センサー要素４７０はグルコース試験要素であることができる。例えばグルコース試験要素がグルコースオキシダーゼを含む場合、電気化学技術を使用して毛管容積を通過する流体サンプルを評価しても良い。いくつかの構造物では、カバー、基材、または別の要素（例えばバッキング）が導電性回路パターンと共に提供されて、流体サンプルの電気化学分析を促進しても良い。あるいは、センサー要素４７０は、毛管容積を通過する流体の特性および／または成分次第で光学的変化を起こす、比色定量センサーであっても良い。その他の代案の検知技術は、当業者には既知である。

図１０は、拡大横断面図でマイクロニードル装置４１０の別の形態を示す。追加的な任意の形態は、基材４２０中に形成される導管構造体４２７である。導管構造体４２７は、示されるように基材４２０中の窪みまたは溝として形成されても良い。あるいは導管構造体は、「マイクロニードルアレイおよび該マイクロニードルアレイを製造する方法（ＭＩＣＲＯＮＥＥＤＬＥ ＡＲＲＡＹＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）」（代理人整理番号第５５８３６ＵＳ００２号）と題された、２００１年９月５日に出願された米国特許出願第０９／９４７，１９５号に関連して論じられるように、基材４２０の表面に提供される障壁または障壁群として提供されても良い。

マイクロニードル４３０が、（上で論じたように）その中に形成される溝を含む場合、あらゆる導管構造体４２７が溝と流体連通することが好ましい場合がある。しかし最低でも導管構造体４２７が、マイクロニードル４３０の基部４３４に近接する点に伸びることが好ましい場合がある。導管構造体４２７は、マイクロニードル内の溝に流体をデリバリするのに使用しても良く、あるいはマイクロニードルの溝から流体を除去するのに使用しても良い。場合によっては、導管構造体４２７は、マイクロニードル挿入部位において流体デリバリ、除去の双方をする。いくつかの実施形態では、導管構造体は、基材４２０とカバー４４０によって形成する毛管容積の全部または一部を画定しても良い。導管構造体４２７が、その中にセンサー要素４７０が位置する空隙４２８につながっていることが好ましい場合がある。

図１０で例証される別の形態は、マイクロニードルが異なる形を有しても良いことである。多くのマイクロニードルは、（例えば基材表面１２に直角なｚ軸に関して）一様な傾斜または壁角度を有しても良いが、本発明のマイクロニードルは異なる壁角度を有しても良い。例えば図１０は、基材４２０に関してより急な壁角度を有する下部分、およびより浅い壁角度を有する先端部４３６に近接する上部分４３８を含むマイクロニードル４３０を示す。

さらなるマイクロニードル形のバリエーションでは、本発明に関連して使用されるマイクロニードルは概して垂直の壁角度を有しても良く、すなわちマイクロニードルは主として、それらが突出する基材表面に直交する側壁があるピンの形態であっても良い。

さらに示される実施形態のマイクロニードルおよび基材表面は、比較的滑らかな表面で示されるが、マイクロニードル装置の様々な徴群は滑らかでない表面を有しても良く、例えば表面が粗面化され構造化されて、表面上の流体流れを増強しても良い。

図１１および図１２は、本発明に従ったマイクロニードル装置５１０の別の実施形態を示す。装置５１０は、センサー要素５７０および複数のマイクロニードル５３０を含む。装置５１０は、それぞれ陽極および陰極５７２および５７４の形態である導電性パターンも含む。伝導性パターンは、例えばプリントまたはパターン化金属被覆法、伝導性ポリマーなどのあらゆる適切な形態で提供されても良い。示される実施形態では、カバー５４０上に伝導性パターンが提供されるが、伝導性パターンは、装置５１０内のあらゆる適切な位置または位置の組み合わせ（例えばバッキングまたは基材上）に位置しても良いものと理解される。

本発明に従った別のマイクロニードル装置６１０が、図１３に示される。装置６１０は、上で述べたように毛管容積を形成するマイクロニードル６３０とカバー６４０がある基材６２０を含む。さらに装置６１０は、基材６２０の対向する面に位置するリザーバ容積６８１を含む。リザーバ容積６８１は、例えばデリバリする薬物またはその他の薬剤をはじめとする流体で満たされる。容積６８１は、基材６２０に面する内面６８２を含むハウジング６８０によって画定される。ハウジング６８０（示される実施態様中の）は、マイクロニードル６３０に対向する面で基材６２０それ自体に付着する。あるいはハウジング６８０は、基材６２０周辺の外側のカバー６４０に付着しても良い。容積６８１はまた、多孔質圧縮性材料（例えばフォーム）を含んで、装置６１０を使用したあらゆる流体保持、または真空形成を助けても良い（多孔質材料を圧縮し、その拡張する傾向に依存することにより、空隙６２８を通じて容積６８１に流体を引き込む）。

基材６２０は、リザーバ容積６８１内に含有されるあらゆる流体が、基材６２０とカバー６４０との間に形成する毛管容積に連絡できるように、好ましくはそれを通して形成する１つ以上の空隙６２８を含む。リザーバ容積が（例えば手による圧力で）圧迫または圧縮されると、リザーバ容積６８１内に位置する流体は、好ましくはマイクロニードル６３０に向かって流れる傾向がある。マイクロニードル６３０が、例えば患者の皮膚内に位置する場合、流体はこれらの挿入部位にデリバリできる。圧縮後、それがその形を実質的に回復できるようにように、ハウジング６８０が弾性であることが好ましい場合がある。

装置６１０に含めても良いさらに別の任意の形態は、基材６２０の空隙６２８を覆う任意のメンブラン６８６である。メンブラン６８６は、リザーバ容積６８１と、基材６２０とカバー６４０との間に形成する毛管容積との間の流体連通を妨げるかもしれない。メンブラン６８６の不在下、またはメンブラン６８６が破裂またはその他のやり方で開いた後、リザーバ容積６８１は毛管容積と流体連通する。メンブラン６８６は、サイズが限られたものとして示されるが、それは基材６２０の周辺に近接するハウジング６８０に付着するように、基材６２０の周辺に延びても良い。このような立体配列では、メンブラン６８６は、接着剤、熱ボンドなどによってそれ自体が基材６２０に付着しても良く、リザーバ容積６８１はメンブラン６８６とハウジング６８０の間で画定される。

メンブラン６８６の開口部は、リザーバ容積内の圧力がメンブラン６８６を破裂させるように、ハウジング６８０を圧縮することで都合良く得られても良い。またメンブラン６８６を開口させるその他の技術を使用しても良い。さらにまた、メンブラン６８６の代わりに空隙６２８をシールするその他の技術および構造体を使用しても良い。

図１３で示される別の任意の形態は、カバー６４０の外面の目止め接着剤６４８層の組入れである。目止め接着剤６４８は、マイクロニードルがデリバリ部位に貫通した後に、装置６１０が固着または付着するように、好ましくは皮膚または別のデリバリ部位に接着する感圧接着剤であっても良い。さらに目止め接着剤６４８は、好ましくは、マイクロニードル６３０のそれぞれの周囲にシールを形成し、並びにデリバリ部位に接触する装置６１０を保持しても良い。シールは流体流れに抵抗しても、および／またはデリバリ部位で真空形成を許しても良い。目止め接着剤６４８が皮膚適合性接着剤であることが好ましいかも知れず、その例は周知である。示される装置６１０では、目止め接着剤６４８は、好ましくは、各マイクロニードル６３０がカバー６４０の表面で接着剤６４８によって囲まれるように、実質的にマイクロニードル６３０が占める領域と同一の広がりを持っても良い。

図１４に関連して別の代案のマイクロニードル装置が示され、基材７２０、マイクロニードル７３０、カバー７４０、およびバッキング７６０を含む。バッキング７６０は、好ましくは接着剤７６２によって基材７２０周辺の周りでカバー７４０に付着しても良い。さらにカバー７４０と基材７２０は、上で論じたように毛管容積を形成する。

示される実施態様では、バッキング７６０は、基材７２０とカバー７４０の外面で、キャップ７９０が付着する周辺領域７９２に延びる。基材７２０とマイクロニードル７３０が、使用前に装置７１０を輸送し保存するのに使用される密封水分不浸透性パッケージ内に封入されるように、キャップ７９０およびバッキング７６０が材料から形成され、接着剤、熱ボンドなどによって共にシールされることが好ましい場合がある。このような実施形態では、キャップ７９０が使用前に除去されて、マイクロニードル７３０が露出される。キャップ７９０は成形された形を有するものとして示されるが、可撓性の無形材料（例えばラミネートなど）から形成することもできるものと理解される。

図１４ではまた、カバー７４０の外面の目止め接着剤の環７４８も示される。目止め接着剤の環７４８は、好ましくは、マイクロニードル７３０が占める領域周辺の周囲に伸びて、図１３およびそこで示される目止め接着剤６４８に関連して上で論じたように、マイクロニードル７３０がデリバリ部位に挿入された際にシールおよび／または付着機能を提供する。

図１５は、本発明に従ったさらに別のマイクロニードル装置８１０を示す。装置は、好ましくは装置８１０の一領域に隔離されたマイクロニードル８３０を含む。センサー要素アレイ８７０はマイクロニードル８３０が占める領域の外面に位置し、毛管容積を通過する流体の同一または異なる特性または成分を検出するのに使用されても良い、いくつかのセンサー要素８７０ａ、８７０ｂ、および８７０ｃを含む。この実施態様では、センサー要素８７０が占める領域内に向けて、装置８１０を横切るマイクロニードルによって流体が毛管容積に伝達されるように、毛管容積が装置上に延びる。センサー要素８７０は、上で示されるように別個の製品としてでなく、例えばコーティングの形態で提供されても良い。

また装置８１０と連絡する目止め接着剤の環８４８が示される。この目止め接着剤の環８４８は、例えば上にマイクロニードル８３０が位置する基材周辺を越えて伸びるバッキングの上に位置しても良い（例えば図１４に見られるように）。次にキャップまたはライナーを接着剤８４８に付着して（例えば図１４のキャップ７９０を参照）、それを装置の輸送中に保護しても良い。キャップを使用する場合、それはその中で装置８１０がデリバリされるパッケージの一部を形成しても良い。キャップまたはライナーを除去すると目止め接着剤８４８は露出され、装置８１０をデリバリ部位に付着および／またはシールするのに使用できる。

図１６は、本発明に従ったマイクロニードル装置の製造との関連で、マイクロニードルで突き通されるカバーを提供する一方法を示す。カバー９４０をマイクロニードル９３０で刺し通すことは、あらゆる適切な技術または技術群によって達成されても良い。しかしカバー９４０をマイクロニードル９３０で刺し通すことが、力および超音波エネルギーを同時に印加することで達成されることが好ましい。

図１６について述べると、マイクロニードル９３０がある基材９２０は、超音波ホーン９９０によってカバー９４０に押しつけられても良い。カバーおよび基材９２０が、弾性材料９９２（例えばショアＤスケールでおよそ１８のデュロメーター硬度を有するシリコーンゴム）上に載っていることが好ましい場合がある。基材９２０が弾性の材料９９２に向けて押しつけられたときは、上述のような所望の毛管容積の形成をもたらすような様式でマイクロニードルがカバー９４０を刺し通すことを超音波エネルギーで補助することができる。

マイクロニードルによってカバーを刺し通すことを達成させるその他の方法を使用しても良いことが想定される。例えば刺し通す工程の間に熱を（単独で、または超音波エネルギーと共に）提供することが望ましいかも知れない。別の場合には力を単独で提供すれば十分であり、場合によっては持続時間が比較的短い衝撃力が好ましい。さらに超音波エネルギーが使用される場合、図１６に示されるように基材９２０を通してでなく、カバー９４０を通してかけても良い。

マイクロニードル、（存在すれば）スタンドオフ構造体、および（存在すれば）導管構造体は、好ましくは基材と一体化して製造されても良い。換言すれば様々な徴群が好ましくは、ワンピースの完全に一体のユニットとして形成されても良い。あるいは、マイクロニードル、スタンドオフ構造体、および／または導管構造体は、基材と別個に提供されても良い。

マイクロニードル基材は、様々な材料から製造可能である。材料の選択は、材料が所望のパターンを正確に再現する能力、マイクロニードルに形成された際の材料の強度および靭性、例えばヒトまたは動物の皮膚との材料の適合性、マイクロニードル中に形成する溝によってデリバリされまたは除去されるあらゆる流体との材料の適合性などをはじめとする様々な要因に基づいても良い。例えば、本発明のマイクロニードルアレイが１つ以上の金属から製造されることが好ましい場合がある。

本発明のマイクロニードルアレイのために使用される材料に関わらず、使用中に流体と接触する確率が高いマイクロニードルアレイの表面が、特定の湿潤性特性を有することが好ましい場合がある。これらの表面が親水性で、例えば流体が毛細管圧力を通じて自然にウイックされるように、９０度未満の（あるいは約４０度未満の）水に対する静止接触角度を示すことが好ましい場合がある。表面の親水性の性質は、マイクロニードルアレイ全体を製造するのに使用される材料の選択、アレイ全体または流体と接触する可能性が高い部分のみの表面処理、アレイ全体または流体と接触する可能性が高い部分のみのコーティングなどによって提供されても良い。

本発明のマイクロニードルアレイ中のマイクロニードルは、中実または多孔質であることができる。ここでの用法では、「多孔質」（およびそのバリエーション）という用語は、マイクロニードルが構造体の少なくとも一部を通る孔または空隙を含み、これらの孔または空隙が十分に大きく相互連絡して、少なくとも流体の通過を可能にすることを意味する。

本発明のマイクロニードルを形成するいくつかの適切な工程については、「マイクロニードルアレイおよび該マイクロニードルアレイを製造する方法（ＭＩＣＲＯＮＥＥＤＬＥ ＡＲＲＡＹＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）」（代理人整理番号５５８３６ＵＳ００２号）と題された、２００１年９月５日に出願された米国特許出願第０９／９４７，１９５号との関連で述べられている。

本発明のマイクロニードル装置は、様々な異なる様式で使用可能である。発明のマイクロニードル装置を使用する一様式は、薬物またはその他の物質をデリバリする、および／または血液または組織を抽出するための皮膚の貫通を伴う方法にある。上で論じたように、マイクロニードル装置のマイクロニードルの高さが角質層を貫通するのに十分であることが所望される場合がある。

本願明細書で言及されるあらゆる特許、特許出願、および公報は、個別に各内容全体を本願明細書に引用したものとする。本発明の範囲を逸脱することなく本発明の様々な修正と変更ができることは当業者には明らかであり、本発明はここで述べる例証的実施形態によって不当に制限されないものと理解される。

本発明に従った一マイクロニードル装置の斜視図である。 図１でライン２−２に沿った図１のマイクロニードル装置の断面図である。 図２のマイクロニードル装置の一部の拡大断面図である（図２で境界線２Ａによって示される）。 本発明のマイクロニードル装置との関連で使用しても良い、スタンドオフ構造体を含むカバーの１側面の一部の平面図である。 図３でライン４−４に沿った図３のカバーの断面図である。 本発明のマイクロニードル装置との関連で使用可能なスタンドオフ構造体を含むマイクロニードル基材表面の一部の平面図である。 図５でライン６−６に沿った図５の基材の断面図である（スタンドオフ構造体の機能を例証するためにカバーが追加されている）。 本発明に従った別のマイクロニードル装置の一部の断面図である。 本発明に従った別のマイクロニードル装置の平面図である。 図８でライン９−９に沿った、図８のマイクロニードル装置の分解組立断面図である。 図８でライン１０−１０に沿った、図８のマイクロニードル装置の一部の拡大断面図である。 センサー要素および導電性回路パターンを含む、マイクロニードル装置の平面図である。 図１１でライン１２−１２に沿った、図１１のマイクロニードル装置の断面図である。 本発明に従った別のマイクロニードル装置の断面図である。 本発明に従った別のマイクロニードル装置の断面図である。 本発明に従った別のマイクロニードル装置の平面図である。 本発明に従ったマイクロニードル装置を製造する一方法の一部分を描写する図である。

Claims (26)

1. 第１の主表面を含む基材と、
   前記基材の前記第１の主表面から突出する少なくとも１つのマイクロニードルと、
   前記基材の前記第１の主表面に面する第１の側面および前記基材から向きがそれている第２の側面を含むカバーと、
   前記基材の前記第１の主表面と前記カバーの前記第１の側面との間に位置する毛管容積とを含み、
   前記少なくとも１つのマイクロニードルが前記基材の前記第１の主表面に近接する基部と前記基部から遠位の先端部とを含み、
   前記少なくとも１つのマイクロニードルが前記カバーの前記第１の側面および前記第２の側面を通して貫通し、
   前記毛管容積が前記少なくとも１つのマイクロニードルの前記基部の少なくとも一部と接触する、
   マイクロニードル装置。
2. 前記毛管容積が前記基材によって形成される導管構造体を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記毛管容積内に位置するスタンドオフ構造体をさらに含み、前記スタンドオフ構造体が前記毛管容積を少なくとも部分的に画定する、請求項１に記載の装置。
4. 前記スタンドオフ構造体が、少なくとも１つの選択された方向に延びる指向性溝を画定する、請求項３に記載の装置。
5. 前記毛管容積内に位置するスタンドオフ構造体をさらに含み、前記スタンドオフ構造体が前記毛管容積を少なくとも部分的に画定し、前記スタンドオフ構造体が前記基材の前記第１の主表面から突出する、請求項１に記載の装置。
6. 前記毛管容積内に位置するスタンドオフ構造体をさらに含み、前記スタンドオフ構造体が少なくとも部分的に前記毛管容積を画定し、前記スタンドオフ構造体が実質的に前記多孔質構造体内に位置する前記毛管容積を有する多孔質層を含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記毛管容積内に親水性表面をさらに含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つのマイクロニードルの外面に形成される溝をさらに含み、前記溝が前記基部から前記少なくとも１つのマイクロニードルの先端部に向けて延びる、請求項１に記載の装置。
9. 前記カバーの前記第２上に側面の目止め接着剤をさらに含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記基材が前記基材に付着するハウジングに面する第２の主表面を含み、リザーバ容積部がハウジングと基材との間に位置し、さらに前記基材が前記基材の前記第１および前記第２の主表面を通過して形成する少なくとも１つの空隙を含む、請求項１に記載の装置。
11. 第１の主表面および第２の主表面を含む基材と、
    前記基材の前記第１の主表面から突出する少なくとも１つのマイクロニードルと、
    前記基材の前記第１の主表面に面する第１の側面および前記基材から向きがそれている第２の側面を含むカバーと、
    前記基材の前記第１の主表面と前記カバーの前記第１の側面との間に位置する毛管容積と、
    前記基材の前記第２の主表面に近接するバッキングと、
    前記基材周辺の周囲の前記バッキングに付着するキャップとを含み、
    前記少なくとも１つのマイクロニードルが前記基材の前記第１の主表面に近接する基部と前記基部から遠位の先端部とを含み、
    前記少なくとも１つのマイクロニードルが前記カバーの前記第１の側面および前記第２の側面を通して貫通し、
    前記毛管容積が前記少なくとも１つのマイクロニードルの前記基部の少なくとも一部に接触し、
    前記バッキングが前記基材周辺を通過して伸び、
    前記基材の前記第１の主表面が前記キャップに面し、前記基材および前記少なくとも１つのマイクロニードルが前記バッキングと前記キャップとの間に封入される、
    マイクロニードル装置。
12. 前記キャップが前記基材周辺外面の前記バッキングに付着し、前記キャップが前記基材周辺外面の前記バッキングに熱接合され、あるいは前記バッキングと前記キャップが前記基材および前記少なくとも１つのマイクロニードルを封入する水分不浸透性パッケージを構成する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記少なくとも１つのマイクロニードルが複数のマイクロニードルを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記カバーが液体不浸透性膜を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記毛管容積と流体連通状態にあるセンサー要素をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 導電性パターンをさらに含み、前記導電性パターンの一部が前記センサー要素と接触する、請求項１５に記載の装置。
17. 前記毛管容積と流体連通するグルコース試験要素をさらに含み、前記装置が前記グルコース試験要素と接触する陽極および陰極を構成する導電性パターンをさらに含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 第１の主表面を有する基材と、前記基材の前記第１の主表面から突出する少なくとも１つのマイクロニードルとを提供するステップと、
    前記基材の前記第１の主表面に面する第１の側面を含むカバーを提供するステップと、
    前記少なくとも１つのマイクロニードルの先端部を前記カバーを通して押し出すステップと、
    前記基材の前記第１の主表面と前記カバーの前記第１の側面との間に位置する毛管容積を形成するステップとを含み、
    前記少なくとも１つのマイクロニードルが前記基材の前記第１の主表面に近接する基部と前記基部から遠位の先端部とを含み、
    前記毛管容積が前記少なくとも１つのマイクロニードルの前記基部の少なくとも一部に接触する、
    マイクロニードル装置を製造する方法。
19. 前記少なくとも１つのマイクロニードルが複数のマイクロニードルを含み、前記複数のマイクロニードルの先端部が前記カバーを通して押し出される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記少なくとも１つのマイクロニードルの先端部を前記カバー膜を通して押出しながら、超音波エネルギーを前記基材に印加するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
21. 前記毛管容積内の多孔質層を提供するステップをさらに含み、前記毛管容積が実質的に前記多孔質構造体内に位置する、請求項１８に記載の方法。
22. 前記毛管容積内に親水性表面を提供するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
23. 前記毛管容積と流体連通するセンサー要素を提供するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
24. 導電性パターンを提供するステップをさらに含み、前記導電性パターンの一部が前記センサー要素と接触する、請求項２３に記載の方法。
25. 前記毛管容積と流体連通するグルコース試験要素を提供するステップをさらに含み、前記グルコース試験要素と接触する陽極および陰極を含む導電性パターンを提供するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
26. 前記基材の前記第２の主表面に近接するとともに前記基材周辺を通って延びるバッキングを提供することと、
    前記基材の第１の主表面が面するキャップを前記基材周辺の前記バッキングに付着させることとにより、
    前記基材および前記少なくとも１つのマイクロニードルを封入するステップをさらに含む、
    請求項１８に記載の方法。

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