JP2008535541A - マイクロジェットデバイスおよび薬剤供給方法 - Google Patents

Abstract

流体供給システムは、容器と、供給アクチュエータと、約１μｍから約５００μｍまでの間の直径を有する出口オリフィスを有する少なくとも１つのマイクロジェットの供給ノズルとを含む。供給アクチュエータは、容器に収容されている一定量の流体を、１つのノズルまたは複数のノズルを通して、所定の速度で、所望の深度まで、個体の組織に供給するように構成され得る。一定量の流体は、一つ以上の治療薬、例えば、医薬品、薬剤、生体反応剤などを含み得る。供給アクチュエータは、容器に収容されている一定量の流体を、所定の時間間隔で、少なくとも一つの供給ノズルを介して繰り返し供給するようにも構成され得る。

Description

概して、本発明は、治療薬、例えば薬剤を供給する分野に関する。さらに詳細には、本発明は、マイクロジェットを使用する治療薬の供給に関するデバイスおよび方法を提供する。

薬剤供給の一つの方法は、経皮的薬剤供給である。経皮的薬剤供給は、皮膚バリアを横切る直接的な薬剤物質の供給である。経皮的薬剤供給は、約２０年間存在している。経皮的供給は、薬剤供給方法に関して多数の利点を有し、該利点は、初回通過代謝を避けることと、一貫した浸透性の用量レベルを維持し、他の薬剤供給方法で経験させられるピークおよびトラフを避ける能力とを含む。さらに、経皮的薬剤供給は、患者に対する非常に便利な投薬腑形剤であり、高いレベルの患者の適応性を達成する傾向にある。

皮膚を横切る医薬の拡散に対する主なバリアは、皮膚の最外層、つまり角質層である。角質層は、非常に規則的な脂質二重層によって取り囲まれている高密度に集まったケラチン生成細胞（ケラチン繊維で満たされた平坦な死細胞）から成り、透過性に対する有効なバリアを形成する。角質層のすぐ下に、表皮がある。表皮は、免疫系の細胞が豊富であり、従って、免疫系に向けられた、または免疫系を含む療法に対する薬剤供給の標的となる。表皮の下に、真皮がある。真皮は、豊富な毛細血管系を有し、従って、透過性の薬剤供給に対する魅力的な標的である。なぜならば、毛細血管系に送られた薬剤は、循環器系に速やかに入り、全身にわたって浸透するように供給されるからである。

角質層にわたる経皮的薬剤供給を促進させる様々な方法が工夫されてきた。該方法は、促進剤および刺激、例えば化学物質、電圧の負荷、超音波、温熱治療、顕微針、およびレーザー補助技術を利用することを含む。例えば、特許文献１および特許文献２を参照されたい。しかしながら、これらの方法の開発および一般的な受け入れは、真膚の炎症と、調剤との不適合性と、デバイス自体の複雑性および費用とによって阻まれてきた。さらに、これらの技術は、多くの療法に対して重要であり、インシュリンを含む時間依存の用量供給の能力を提供しない。

角質層を横切る薬剤供給の一つのメカニズムは、針のない注射または高速ジェット注射の使用である。高速ジェット注射は、長年、皮下注射用の注射器の代替品として利用されている。特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７および特許文献８を参照されたい。ジェット注射器は、注入されるべき溶剤を高速度で移動させ、ジェットとして溶剤を排出して、角質を浸透させ、溶剤を真皮および皮膚の皮下の領域にデポジットする。

従来の高速ジェットは、角質層を横切って薬剤を移送することが可能であるが、このメカニズムの欠点は、従来の高速ジェットが一回のジェット注射において供給されるコンポジションの量が非常に多いということである。結果として、一部の薬剤は、多くの場合に、多量の供給によって発生する圧力のために、浸透孔の外に押し出される。さらに、一回の供給は、持続性のある透過性の薬剤の濃度を、療法レベルで維持することが出来ない。さらに、多量の薬剤が一回に供給されるために、患者は、多くの場合に、皮膚の炎症、痛み、腫れ、および皮下注射用の注射器を用いた注射と似た他の所望されない効果を経験する。

特許文献９は、直径が約１μｍから５００μｍの間の単一のノズルまたはそのようなノズルのアレイを介して、約１ｐｌから約８００ｎｌの量の流体を吹き付けることによって作成された高速マイクロジェットの使用を開示する。ジェットから噴出される流体の速度は、３０ｍ／ｓを上回り、一般的には、約１００ｍ／ｓである非常に速い速度であり得る。対照的に、インクジェットプリンタの生成する流体の速度は、約５ｍ／ｓである。高速ジェットによる繰り返しの供給は、いくつかの方法で実現され得、該方法は、バネの作動、高圧ガス、速やかな圧力増加をもたらす位相の変化、電磁気的方法、例えばソレノイド、圧電性の方法などを使用するものを含む。

薬剤供給の他の方法は、カテーテルおよび静脈注射を含む。これらの方法は、特に侵襲性があり、正確な標的量の治療薬を特定のエリアに、容易に供給しない。例えば、少量の医薬品が、体全体を移動して、他の臓器および組織に対して意図しない副作用をもたらすことなく、心筋に直接的にデポジットされることが所望され得る。薬剤供給に関する最新のカテーテルおよび静脈注射の方法は、必要とされる精度を可能とはせず、実際に必要であるよりも非常に多い量で薬剤の注射を要求する。

患者に対して一貫した療法レベルで、コンポジションを特定の所望の位置に対して、経皮および静脈による持続性のある供給をするためにマイクロジェットを使用することによる、侵襲性の低い、より精度のある薬剤供給技術が、非常に所望されている。
米国特許第６，３５２，５０６号明細書 米国特許第６，２１６，０３３号明細書 米国特許第２，３８０，５３４号明細書 米国特許第４，５９６，５５６号明細書 米国特許第５，５２０，６３９号明細書 米国特許第５，６３０，７９６号明細書 米国特許第５，９９３，４１２号明細書 米国特許第６，９１３，６０５号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２６０２３４号明細書

本発明の一部の局面は、流体供給システムを含み得、該流体供給システムは、容器、供給アクチュエータ、および直径が約１μｍから約５００μｍの間である出口オリフィスを有するマイクロジェットの少なくとも一つの供給ノズルを有する。供給アクチュエータは、容器に収容されている一定量の流体を、１つのノズルまたは複数のノズルを通して所定の速度で供給するように構成され得る。一定量の流体は、一つ以上の治療薬、例えば、医薬品、薬剤、生物反応剤などを含み得る。供給アクチュエータは、容器に収容されている一定量の流体を、少なくとも一つの供給ノズルを通して、所定の間隔で、かつ、所定の速度で繰り返し供給するようにも構成され得る。

一部の局面において、システムは、一定量の流体が、個体の角質層を崩壊させ、個体の角質層の中に入り、および／または個体の角質層を通過して、個体の表皮層、真皮層、またはその下の層に入るような速度で、一定量の流体を供給するように構成され得る。

別の局面において、システムは、少なくとも一つのノズルが、カテーテルおよび／または内視鏡の遠位端に配置されることを含み得る。このような局面において、システムは、一定量の流体を、血流の中か、またはノズルの近位の個体の他の部分に、直接的に供給するように構成され得る。例えば、システムは、一定量の流体を、個体の血管壁を通して、または個体の血管壁付近の組織の中に、または内視鏡を用いて到達される、脊髄を含む他の組織の中に供給するように構成され得る。

一部の他の局面において、一定量の流体の供給は、センサからの信号に基づき得る。センサは、バイオセンサ、例えば圧力センサ、密度センサ、化学センサ、および電気センサであり得る。センサは、治療されるべき個体の内側に配置され得るか、あるいは個体の状態をモニタリングするか、または個体の状態をモニタリングしている装置に設置され得る。同様に、マイクロジェット供給デバイスは、経皮供給デバイスとして外部に、または治療薬を所望の位置に供給するように内部に配置され得る。

他の局面において、システムは、所定の速度が、角質層を崩壊させることなく、一定量の流体を個体の角質層に供給するように構成され得る。流体は、中間部材、例えば吸収材料、パッチなどを通して、個体の角質層に供給され得る。

一部の局面において、システムは、一定量の流体を個体の鼻孔の中に供給するように構成され得る。流体は、流体を鼻の粘膜上にデポジットするか、または流体を鼻孔の組織に供給するか、または組織を流体で浸透させることによって下の組織に供給するかのいずれかで、個体の鼻孔内の組織を通して供給され得る。流体はまた、一定量の流体を少なくとも一つの供給ノズルを通してミストすることによって、鼻孔内の組織に供給され得る。同様に、システムは、ミストすること、デポジットすること、または浸透させることによって、個体の口および／または喉の組織を通じて流体を供給するように構成され得る。例えば、流体の供給は、鼻孔、口、および／または喉にミストされた場合に、流体の供給はまた、個体の肺に吸入および吸収されるように構成され得る。

一部の局面において、供給システムは、複数のノズルを含み得る。一部のそのような局面において、供給ノズルの第１の部分は、高圧ノズルであり得、複数のノズルの第２の部分は、低圧のノズルであり得る。高圧のノズルは、角質層を崩壊させて、孔を形成するように構成され、低圧のノズルは、直接的にか、または中間部材、例えば吸収パッチを通してのいずれかで、一定量の流体を形成された孔を通じて供給するように構成されている。

本発明のこれらの局面および他の局面は、以下の記述および特許請求の範囲からさらに明確になる。

本発明の特質および目的をさらに理解するために、参照が、添付の図面と共に、以下の詳細な記述を読むことよって行なわれる。

さて、本発明の好適な実施形態について詳細に言及され、好適な実施形態の例が、添付の図面において図示されている。本発明は、好適な実施形態に関して記述されているが、好適な実施形態は、本発明をそれらの実施形態に限定することを意図されていないことが理解される。言い換えると、本発明は、代替案、変形例、および均等物をカバーすることが意図され、該代替案、変形例、および均等物は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲内に含まれ得る。参照を容易にする目的で、図の符号付けは、以下で述べられ、かつ、図で表される様々な実施形態を通して一貫している。

ここで、図１において示されているようなマイクロジェットデバイス１００を参照すると、流体容器１０２は、マイクロジェット１１４と流体的に接続され、該マイクロジェット１１４は、コントローラ１０６によって制御され、該コントローラ１０６は、マイクロプロセッサ、またはその他の適切なコントローラであり得る。コントローラ１０６は、アクチュエータ１１８を作動させて、一定量の流体１０８をマイクロジェット１１４から生体バリア、例えば個体の角質層１３０に向けて進ませるようにプログラム可能である。本開示を通して示されているように、マイクロジェット１１４は、約１μｍから約５００μｍの間の開口を有する出口ノズルを含んでいる。マイクロジェット１１４のこの小さい開口は、マイクロジェットデバイス１００を介して治療を受けている個体に対する痛みおよび組織の損傷を最小化し得る。

さらに、マイクロジェットデバイス１００は、繰り返し可能な作動が可能である。明確さのために、繰り返し可能な作動は、作動サイクルと不作動サイクルとの間で、デバイスを取り除くこと、再充電すること、そうでなければ燃料を補給することを伴わない、複数の連続した作動を意味するように定義されている。例えば、特定の薬剤の投与レジームは、５日間にわたり１時間ごとに、特定の量の薬剤を供給することを要求し得る。この例において、マイクロジェットデバイスは、アクチュエータ１１８を作動させ、処方量の薬剤を第１の時間に供給するために必要な出来るだけ多くのマイクロ注射薬を注入する。第１の時間の投与が完了すると、デバイスは次の時間まで待機し、次に、処方量の薬剤を第２の時間に投与する。デバイスは、全５日の期間にわたって、この方法を続ける。

さらに、一部の実施形態によれば、コントローラ１０６は、単純な電子コンポーネントまたは制御ユニットであり得、該電子コンポーネントまたは制御ユニットは、所定の、またはプリプログラムされたタイミングに従って、信号を生成して、マイクロジェット１１４を作動させ、一定量の流体１０８を容器１０２から進ませる。信号はまた、所望の供給レジームに従って、マイクロジェット１１４から進まされた流体１０８の速度を決定し得る。速度は、様々な方法、例えばマイクロジェットのノズルのサイズを調整すること、アクチュエータに適用される力を制御すること、アクチュエータのサイズを調整することなどによって制御され得る。同様に、いくつかの要素が、供給の速度、例えば流体１０８の速度、アクチュエータ１１８とマイクロジェット１１４との間の移動の距離、マイクロジェットデバイス１００の様々なコンポーネントを構成するために使用される材料の弾性などを決定し得る。そのような要素が、マイクロジェットの放出の速度を決定するために考慮され得る。

概して、流体１０８の速度は、以下でさらに詳細に述べられるような適用に依存して、０．１ｍ／ｓから１５０ｍ／ｓの間であり得る。信号のタイミングは、逐次的であり得るが、逐次的なタイミングに限定されない。信号はまた、バルブ１１２を制御して、流体１０８の量または供給サイクルの期間を決定し得る。アクチュエータ１１８は、いくつかのメカニズムのうちの一つ以上によって駆動され得、該メカニズムは、米国特許出願公開第２００４／０２６０２３４号において記述されているように、圧電性、ソレノイド、蒸気圧などを含む。

図１に示されているような容器１０２は、マイクロジェット１０４から排出されるべき物質が入るように構成されている。流体１０８は、一つ以上の治療薬、例えば医薬品、薬剤、生体反応剤などを含み得る。一般的に、流体１０８は、注入時には液体の形態であり得、薬剤コンポジション、食塩水、流体媒体における乳剤、流体媒体における懸濁液、流体媒体における薬剤コートのリポソーム、流体媒体における薬剤あるいは薬剤コートの粒子などであり得る。

図２において例示されているような一部の実施形態によれば、コントローラ１０６は、マイクロジェット１１４のアレイを制御し得る。マイクロジェット１１４のアレイは、図１の単一のマイクロジェット１１４よりも大きい表面のエリアを横切って、多量の物質１０８を供給する。マイクロジェット１１４のアレイはまた、複数の物質を供給し得、および／または特定の物質の投与を最適化するパターンで供給し得る。同様に、マイクロジェット１１４のグループ、または各マイクロジェット１１４は、異なる速度、量で流体を供給し、あるいは複数の流体を供給するように別個に制御され得る。

単純さと明確さのために、以下の記述は、主に、図１に示されているような単一のマイクロジェットデバイス１００のコンポーネントを詳細に記述している。アレイの実施形態、例えば図２に示される実施形態について言及され、しかし理解されるべきは、コンポーネントの記述は、各実施形態に対して等しく適用可能であり、単一のマイクロジェット１１４を利用する実施形態に限定されないということである。

図３に示されているような一部の実施形態において、マイクロジェット１１４は、内視鏡および／またはカテーテル１４０の遠位端に配置され得る。内視鏡および／またはカテーテル１４０は、所望の標的位置へのマイクロジェットノズル１１４の操作および配置を可能にする。そのような実施形態において、マイクロジェットデバイス１００は、ハウジング１２８、アクチュエータ１１８、容器１０２、カテーテルおよび／または内視鏡１４０を含み得、遠隔的に制御および／または起動され得る。マイクロジェットデバイス１００はまた、ピストン１０４およびばね１０６を含み得る。

一例において、アクチュエータ１１８は、作動されたときに、ピストン１０４を駆動する圧電性のアクチュエータであり得る。次に、ピストン１０４は、リザーバ１０２の量を低減させ、マイクロジェットデバイス１００が、マイクロジェット１１４のノズルを介して、容器１０２に収容されている一定量の流体１０８を排出させ得る。一実施形態において、ばね１０６は、アクチュエータ１１８とピストン１０４とを共にバイアスさせ得る。アクチュエータ１１８が作動され、ピストン１０４を駆動するときに、ピストン１０４は、ピストン１０４の勢いのために、アクチュエータ１１８から離れるように移動し続け得る。次に、ばね１０６は、アクチュエータ１１８と接触する最初の位置に、ピストン１０６を戻し得る。（図示されていない）別の実施形態において、アクチュエータ１１８は、ピストン１０４に接着され得、これによりアクチュエータ１１８およびピストン１０４は、アクチュエータ１１８の作動の間に、同時に移動する。

一部の実施形態において、カテーテルおよび／または内視鏡のチューブの外径は、任意の便利なサイズであり得、好適には、約１ｍｍから約１ｃｍまでであり、最も好適には、１ｍｍから３ｍｍまでである。カテーテルのチューブの内径は、任意の便利なサイズであり得、好適には、約０．５ｍｍから約９ｍｍまでであり、最も好適には、１ｍｍから５ｍｍまでである。カテーテルおよび／または内視鏡ベースの供給のためのマイクロジェット供給の速度は、約１ｍ／ｓから約５０ｍ／ｓまで（空気中）であり得、好適には、約１ｍ／ｓから約１０ｍ／ｓ（空気中）までであり得る。

図４に示されているような一部の実施形態において、マイクロジェット１１４は、角質層１３０を崩壊させるには充分である速度で、流体１０８を排出し得る。速度に対する調整は、流体１０８が、角質層１３０、表皮１３２、上皮１３４、または真皮よりも下の組織に対して、治療薬を供給することを可能にする。角質層１３０を横切るマイクロジェット供給の速度は、所望の深度に依存して約１ｍ／ｓから約１５０ｍ／ｓまでであり得る。一部の実施形態において、速度は、好適には、表皮および／または上皮への供給に関して、１０ｍ/ｓと１００ｍ／ｓとの間であり得る。これらの実施形態において、排出速度の制御を通して、治療薬は、治療薬が最も有効である層に対して正確に供給され得る。同様に、図５に示されているように、マイクロジェット１１４の速度は、流体１０８が小滴として皮膚の表面に提供されるが、角質層を崩壊させないように調整され得る。流体１０８内の治療薬は、全体の供給のために、皮膚表面の頂上部から角質層バリアを横切って拡散する。

図６、図７、および図８は、中間部材１７０が、該中間部材１７０から連続的に供給されるように、角質層１３０の上に配置されている実施形態を示している。図６および図８において示されているように、一部の実施形態は、角質層１３０がマイクロジェット１１４によって崩壊させられた後に、角質層１３０の中に突出している中間部材１７０を含み得る。図７は、中間部材１７０が、崩壊されていない角質層に流体１０８を提供する実施形態を示す。図８は、イオン導入システム１７２を使用して達成される連続的な薬剤供給を示す。

中間部材１７０は、前もって投薬されるか、あるいは継続的または定期的に、マイクロジェットシステム１００からの流体１０８で充填され得る。そのような実施形態において、マイクロジェット１１４の速度は、約０．１から５ｍ／ｓまでであり得、好適には、０．１から０．５ｍ／ｓ（空気中）までである。中間部材１７０は、皮膚の表面に対向して治療薬のパッドから体内への連続的な拡散を伴うように置かれた吸収パッドであり得る。中間部材１７０は、体の輪郭と一致するように柔軟性のある透過性のポリマ材料であり得る。Ｐｏｒｅｘ Ｉｎｃ．およびＭｉｃｒｏｐｏｒｅ Ｉｎｃ．は、中間部材１７０としての使用に適した材料を製造している。

図９〜図１２は、カテーテルおよび／または内視鏡１４０を含み得るマイクロジェットデバイス１００の実施形態を示す。カテーテルおよび／または内視鏡１４０は、特定の治療薬を必要としているからだの部分に対して、戦略的、かつ、正確に治療薬を供給するために使用され得る。正確な配置に適した治療薬の例は、抗凝固剤、関節鏡プラーク除去のための薬剤、血管造影、抗がん療法、麻酔後のレスティノシスを防ぐ薬剤などを含み得る。

図９は、血管１３８内の血流に流体１０８を直接的に供給するカテーテルおよび／または内視鏡１４０を示す。流体１０８は、図９のＸによって示された特定の位置を標的とされ得る。マイクロジェット１１４は、動脈および静脈を含む血管系に流体１０８のパルスを供給し得る。血管供給に対するマイクロジェットの速度は、約１ｍ／ｓから約５０ｍ／ｓ（空気中）までであり得、好適には、約５ｍ／ｓから約３０ｍ／ｓであり、最も好適には、約１０ｍ／ｓから約２０ｍ／ｓであり得る。図１０に示されているように、マイクロジェット１１４はまた、血管壁１３８を横切って隣接する組織に薬剤を供給するためにも使用され得る。マイクロジェットパルスのエネルギーは、マイクロジェット１１４が供給部位の血管壁１３８上に微細孔を形成することを確実なものにするように向けられる。

同様に、図１１に示されているように、マイクロジェット１１４は、血管の外側から血管壁１３８を横切って血管の中に、流体１０８を供給し得る。マイクロジェット１１４の速度は、動脈または静脈に入るように調整され得るが、供給部位の向こう側の血管壁１３８を損傷させない。マイクロジェット１１４が、血管壁１３８を横切って流体１０８を供給する実施形態において、マイクロジェット１１４は、マイクロジェット１１４が、血管壁１３８と接触して、または隣接するが血管壁１３８から一定の距離だけ離れて置かれ得るように調整され得る。マイクロジェット１１４のノズルと血管壁との間の距離は、約１から２０ｍｍまで変化し得る。

カテーテルおよび／または内視鏡マイクロジェットデバイス１１０を使用する一例が、図１２に示されている。例において、マイクロジェット１１４は、血管１３８内のプラークまたは血塊１６８の近くに置かれる。マイクロジェット１１４は、プラークまたは血塊１６８を低減または破壊することに有効な治療薬を含む流体１０８を、プラークまたは血塊１６８に導き、これにより、最小量の治療薬を使用し、かつ、他の体の組織および臓器への最小限の損傷で、プラークまたは血塊１６８を取り除くか、または低減させるという所望の結果を達成する。

他の実施形態において、図１３において示されているように、マイクロジェットシステム１００は、インプラント可能なデバイスまたはセンサ１５０からの信号に応答して、治療薬を経皮的に供給し得る。図１３に示されているようなインプラント可能なデバイス１５０は、図示目的のために体の胸の領域に配置されているが、例えば、角質層の下の皮膚を含む体の任意の領域に配置され得る。インプラントされたデバイス１５０とマイクロジェットシステム１００との間の通信は、ワイヤレスの手段を介するか、または導電性のワイヤにより得る。

一例は、インプラント可能な細動除去器またはペースメーカをインプラントされたデバイスまたはセンサ１５０、および経皮的供給のための外部に配置されたマイクロジェットシステム１００として含み得る。そのような例において、心臓発作が発生した場合に、インプラント可能な細動除去器またはペースメーカ１５０は、発作を感知して、信号をマイクロジェットシステム１００に伝え、該マイクロジェットシステムは、適切な治療薬を供給する。この例において有用な治療薬の例は、血液緩和剤、例えばヘパリン、ストレプトキナーゼ、および強心剤、例えばドブタミン、ドーパミン、ジゴキシン、ミルリノンなどを含み得る。

インプラントされたデバイスまたはセンサ１５０は、中枢神経系の発作、例えばてんかん発作の発病を感知するインプラント可能な電極と、脳内、脊髄内、または神経の読み取りを記録する他の臓器上にインプラントされた一対の電極または電極のアレイと、細胞ベースのバイオセンサ、グルコースセンサ、タンパク質ベースのバイオセンサのような化学センサと、吸光度、エミッタンス、または電磁波の蛍光性に基づいたセンサと、電気特質の変化、限定するわけではないが、例えば抵抗、キャパシタンス、電圧、およびインダクタンスを測定するセンサと、摂取量、限定するわけではないが、例えば共鳴周波数および共鳴減衰を測定するセンサと、血圧、脳内または脊髄内の頭蓋内圧および眼球内の眼球内圧を含む、体内の特定の位置における体液の圧力を測定する小型圧力センサまたは圧力センサなどとのうちの任意のものまたは組み合わせであり得る。

同様に、図１４に示されているように、マイクロジェットシステム１００は、個体内にインプラントされ得る。マイクロジェットシステム１００は、小さい分子、巨大分子を含んでいる治療薬の調薬および計量のために使用され得る。マイクロジェット１１４は、生体バリアを横切って、組織内に薬剤を供給するためにも使用され得る。例えば、インプラントされたマイクロジェットデバイス１００は、心臓、胃、肝臓、肺、目、膵臓およびそのような臓器に、医薬品を供給するために使用され得る。インプラントされたマイクロジェットデバイス１００はまた、部位に固有の薬剤供給、例えばがん組織に対する局所化された薬剤供給のために使用され得、該局所化された薬剤は、例えばガン組織に対する化学療法剤であり、これは、浸透性の化学療法剤の供給に対する必要性を低減し得るか、または排除し得、現在、行なわれているように、化学療法剤の健康な組織に対する所望されない副作用を低減する。

図１５に示されているように、インプラントされたマイクロジェット１００を再充電することは、無線周波エネルギーを生成する外部のデバイスを使用して達成され得る。次に、無線周波エネルギーは、インプラントされたマイクロジェットシステム１００のバッテリを充電するために使用され得る。

図１６ａおよび図１６ｂに示されている実施形態は、中枢神経系（ＣＮＳ）に直接的に治療薬を供給するために、マイクロジェットシステム１００を使用する。このアプローチを使用して供給され得る一部の治療薬は、ＣＮＳを標的とするが、血液脳関門を通過することができない治療薬を含む。そのような治療薬の一部の例は、ドーパミン、腫瘍用薬剤および精神用薬剤を含み得る。図１６ｂに示されているように、マイクロジェット１１４は、治療薬を含んでいる流体１０８を、ＣＮＳ内の様々な標的に供給するために使用され得る。例えば、流体１０８は、髄膜炎による局所的な炎症の治療のために、髄膜または脳膜１３８に供給され得る。別の例として、治療薬は、髄膜の空間１６６に供給され得、循環している髄液（ＣＳＦ）１６３によってＣＮＳ全体を通して移送され得る。同様に、マイクロジェットまたはマイクロジェットのアレイは、脳膜または髄膜上の特定の空間位置において使用され、さらに多くの標的の療法に対処する。この技術は、脊髄１６２上の特定の運動神経路または知覚神経路を標的とするように使用され得る。

マイクロジェット１１４からの流体１０８の速度は、注入の深度を決定するために調整され得る。例えば、約２０ｍ／ｓから１００ｍ／ｓまでの高速度は、ＣＳＦ１６３またはさらに脊髄１６２に、治療薬を供給するために使用され得、一方約１ｍ／ｓから３０ｍ／ｓまでの中速度は、髄膜１６４に治療薬を供給するために使用され得るが、ＣＳＦ１６３には治療薬を供給しない。マイクロジェット１１４のノズルが、硬膜（脳および脊髄を覆っている生体バリア）に隣接して、かつ、接触して置かれるときに、流体１０８の勢いは、血管壁を変形させ、硬膜内に微細孔を形成することに役立ち得る。マイクロジェット１１４はまた、硬膜に隣接するが、これから約１ｍｍから約２０ｍｍまでの距離だけ離れて動作され得る。

図１７は、マイクロジェット１１４を使用して、血液脳関門を横切って治療薬を供給し得る別の実施形態を示す。マイクロジェット１１４は、経皮的にデポジットされる針またはカテーテルの内側または遠位端に置かれ得る。針は、硬いポリマまたは金属から作られ得、一方カテーテルは、柔軟性のあるポリマ材料から製造され得る。針またはカテーテルの外径は、約１００μｍから５ｍｍまでであり得、好適には、約５００μｍから１ｍｍまでである。マイクロジェット１１４のノズルは、髄膜に隣接して置かれ得るが、髄膜を浸透することはない。作動されたときに、高速のジェットは、髄膜を浸透して、治療薬を髄膜の空間１６６に供給し、該髄膜の空間１６６は、中枢神経系全体に、治療薬を循環させて、供給する。硬膜を浸透して、標的の注入深度に供給する、マイクロジェット１１４からの流体１０８の要求される速度は、図１５ａおよび図１５ｂに関して述べたものと同じである。

図１８ａ〜図２０ｂは、口腔１８０および鼻腔を介した経粘膜組織および肺組織に対するマイクロジェットシステム１００の供給の実施形態を示す。図１８ａ、図１８ｂ、および図２０ａに示されているように、マイクロジェット１１４のノズルは、口または鼻の裏側にある粘膜に対向して置かれ得、マイクロデバイス１００からの高速の流体１０８は、上皮バリアを浸透して、上皮バリア１８２の直下の所定の固定深度に治療薬をデポジットし得る。経口粘膜的および経鼻粘膜的な薬剤供給は、小さい分子と大きい分子との両方を供給するための魅力的なルートであり得る。なぜならば、口のルートは、患者にとって好ましく、粘膜の上皮は、皮膚の角質層と比較して柔らかいからである。さらに、粘膜の内側は、ランゲルハンス細胞が全くなく、薬剤供給による免疫反応のリスクを低減する。

高速マイクロジェットを使用する経口粘膜および経鼻粘膜的薬剤供給が、詳細に述べられてきたが、薬剤供給のこの方法は、概して、経粘膜的薬剤供給に広く適用可能であり得、該経粘膜的薬剤供給は、限定するわけではないが、経直腸粘膜および経膣粘膜的薬剤供給を含む。流体（液体、液体に懸濁された固体）媒体ベースのマイクロジェットだけでなく、高速で供給される固体および粉末ベースのマイクロジェットが、粘膜バリアを克服するために使用され得る。

マイクロジェットデバイスベースの経粘膜的治療薬供給の別の実施形態は、粘膜の上皮の外側の層上に、治療薬の微細滴をデポジットし得るが、上皮を損傷または浸透することはない。この実施形態において、マイクロジェットデバイス１００は、正確な量の制御および調薬のために使用され得る。投与のルートは、限定するわけではないが、経口粘膜、経鼻粘膜、経直腸粘膜および経膣粘膜を含む。

図１９ａ〜図２０ｂにおいて示されているように、マイクロジェットデバイス１００はまた、薬剤のエアゾールを生成するために使用され得、該エアゾールは、肺１８６の肺胞を介して血流に供給するために、図１９ａおよび図１９ｂにおいて示されているように、口１８０を介してか、または図２０ａおよび図２０ｂにおいて示されているように、鼻を介して吸入され得る。

本発明は、本発明の精神および本質的な特性を逸脱することなく、他の特定の形態で実現され得る。記述された実施形態は、あらゆる点において、図示のみであって、限定ではないと考えられるべきである。従って、本発明の範囲は、上記の記述によるよりも、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等物の意味および範囲内に入ってくる全ての変更は、特許請求の範囲の範囲内に含まれる。

図１は、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図２は、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図３は、カテーテルおよび／または内視鏡の部分を有するマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図４は、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図５は、中間供給部材を含んでいるマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図６は、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図７は、中間供給部材を含んでいるマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図８は、中間供給部材およびイオン導入システムを含んでいるマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図９は、カテーテルおよび／または内視鏡の部分を有するマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１０は、カテーテルおよび／または内視鏡の部分を有するマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１１は、カテーテルおよび／または内視鏡の部分を有するマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１２は、カテーテルおよび／または内視鏡の部分を有するマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１３は、センサを有するマイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１４は、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１５は、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１６ａは、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１６ｂは、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１７は、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１８ａは、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１８ｂは、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１９ａは、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図１９ｂは、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図２０ａは、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。 図２０ｂは、マイクロジェットデバイスの実施形態の概略図である。

Claims (26)

1. 流体供給システムであって、
   容器と、
   供給アクチュエータと、
   約１μｍから約５００μｍまでの間の直径を有する出口オリフィスを有する少なくとも１つの供給ノズルとを備え、
   該供給アクチュエータは、該少なくとも１つの供給ノズルを介して、該容器に収容されている所定量の流体を所定の速度で供給するよう構成されている、流体供給システム。
2. 前記システムは、前記所定量の流体が個体の角質層を崩壊させて、該個体の該角質層の中に入る、および／または該個体の該角質層を通過するような速度で、該所定量の流体を供給するように構成されている、請求項１に記載の流体供給システム。
3. 前記システムは、個体の表皮層と、真皮層と、皮下組織とのうちの一つに、前記所定量の流体を供給するように構成されている、請求項２に記載の流体供給システム。
4. 少なくとも一つのノズルが、カテーテルの遠位端に配置されている、請求項１に記載の流体供給システム。
5. 前記システムは、個体の血流に前記所定量の流体を供給するように構成されている、請求項４に記載の流体供給システム。
6. 前記システムは、個体の血管壁を通して前記所定量の流体を供給するように構成されている、請求項４に記載の流体供給システム。
7. 一定量の流体の供給は、センサからの信号に基づいている、請求項１に記載の流体供給システム。
8. 前記センサは、圧力センサと、密度センサと、化学センサと、電気センサとのうちの一つ以上から選択されたバイオセンサであり、該センサは、個体の内部および外部のうちの少なくとも一つに配置されるように構成されている、請求項７に記載の流体供給システム。
9. 前記システムは、前記所定量の流体を個体の前記角質層上に供給するように構成されている、請求項１に記載の流体供給システム。
10. 前記所定量の流体は、中間部材を介して個体の前記角質層上に供給される、請求項９に記載の流体供給システム。
11. 前記システムは、前記個体の口、喉、および鼻腔のうちの一つ以上に、前記所定量の流体を供給するように構成されている、請求項１に記載の流体供給システム。
12. 前記所定量の流体は、前記個体の口、喉、および鼻腔のうちの一つ以上における組織を通じて供給される、請求項１１に記載の流体供給システム。
13. 前記所定量の流体は、前記少なくとも一つの供給ノズルを通して該所定量の流体をミストすることによって、口、喉、肺、および鼻腔のうちの一つ以上における組織上に供給される、請求項１１に記載の流体供給システム。
14. 前記所定量の流体の前記供給は、前記個体の肺に吸入および吸収されるように構成されている、請求項１１に記載の流体供給システム。
15. 前記少なくとも一つの供給ノズルは、複数のノズルであり、該供給ノズルの少なくとも第１の部分は、高圧ノズルであり、該複数のノズルの第２の部分は、低圧ノズルである、請求項１に記載の流体供給システム。
16. 前記高圧ノズルは、前記角質層を崩壊させることによって個体の該角質層内に孔を形成し、前記低圧ノズルは、前記形成された孔を通じて前記所定量の流体を供給するように構成されている、請求項１５に記載の流体供給システム。
17. 前記流体は、少なくとも一つの治療薬を含んでいる、請求項１に記載の流体供給システム。
18. 前記供給アクチュエータは、所定の時間間隔で、前記少なくとも一つの供給ノズルを通じて、前記容器に収容されている一定量の前記流体を繰り返し供給するように構成されている、請求項１に記載の流体供給システム。
19. 前記システムは、前記所定量の流体が、個体の脊柱および／または脳の周りの硬膜を崩壊させて、該個体の該脊椎および／または該脳の周りの該硬膜の中に入り、および／または該個体の該脊椎および／または該脳の周りの該硬膜を通過するような速度で、該所定量の流体を供給するように構成されている、請求項１に記載の流体供給システム。
20. 前記システムは、前記所定量の流体を個体の髄膜に供給するように構成されている、請求項１９に記載の流体供給システム。
21. 前記システムは、前記所定量の流体を個体の髄液に供給するように構成されている、請求項１９に記載の流体供給システム。
22. 流体供給の方法であって、
    流体供給デバイスを提供することであって、該流体供給デバイスは、約１μｍから約５００μｍまでの間の直径を有するノズルを有する少なくとも一つのマイクロジェットを含む、ことと、
    個体の標的領域における所望の浸透深度を決定することであって、該浸透深度は、３ｃｍを下回る、ことと、
    該流体供給デバイスを該標的領域に接触させて、または隣接させて配置することと、
    概ね該決定された浸透深度に流体を供給するために必要とされる速度で、該少なくとも一つのマイクロジェットの該ノズルを通して、該流体を供給することを制御することと、
    を包含する、流体供給の方法。
23. 前記標的領域は、個体の皮膚、粘膜組織、血管組織、中枢神経系、および内臓のうちの一つを含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記流体供給デバイスは、前記個体内にインプラントされる、請求項２２に記載の方法。
25. 前記制御された供給は、センサからの信号に基づいている、請求項２２に記載の方法。
26. 前記センサは、圧力センサと、密度センサと、化学センサと、電気センサとのうちの一つ以上から選択されたバイオセンサであり、該センサは、個体の内部および外部のうちの少なくとも一つに配置されるように構成されている、請求項２５に記載の方法。

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