JP2017507766A

JP2017507766A - マイクロニードルシステムおよびその製造方法

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Publication number: JP2017507766A
Application number: JP2016568115A
Authority: JP
Inventors: セバスティアン・シャー; カルステン・ホイザー
Original assignee: エルテーエスローマンテラピー−ジステーメアーゲー
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2017-03-23
Also published as: BR112016018401A2; BR112016018401B1; CA2939182A1; US10105526B2; CA2939182C; EP3104927B1; EP3104927A1; ES2847941T3; US20160339223A1; EP2905047A1; WO2015117938A1

Abstract

本特許出願は、ボード（２１）から、各場合において３つのアパーチャ（２２）によって画成される複数の格子ノード（４２）とウェブ格子ウェッジ（５１）とを有するウェブ格子（４１）が作られるマイクロニードルシステム（１０）の製造方法に関し、また、ボードと、ウェブ格子によって円周方向に境界が定められる複数の開口部（３１）とを含み、各開口部には、針形先端（５６）を有しボードから突出しボードに対して少なくとも概ね垂直に向けられる少なくとも１つのウェブ格子ウェッジが配置されるマイクロニードルシステムに関する。ウェブ格子ウェッジは、針形先端を有し、少なくとも３つの異なる方向から各アパーチャ内へと突出する。開口部を作るために、少なくともアパーチャ内へと突出するすべてのウェブ格子ウェッジが穴あけ機（７２）によって曲げられ、その針形先端がウェブ格子の平面に対して垂直に向けられる。少なくとも２つのウェブ格子ウェッジは、各開口部に配置され、その曲げ線は、互いに非平行に向いている。本特許出願により、マイクロニードルシステムの操作の安全性が向上する。

Description

本発明は、マイクロニードルシステム、すなわち各場合において３つのアパーチャによって画成される複数の格子ノードと、ボードから作られるウェブ格子ウェッジとを備えるウェブ格子の製造方法に関し、また、ボードを有し、ウェブ格子によって外縁方向に境界が定められる複数の開口部を有するマイクロニードルシステムに関する。各開口部には、ボードから突出しボードに対して少なくとも概ね垂直に向けられる針形先端を備える少なくとも１つのウェブ格子ウェッジが配置される。各ウェブ格子ウェッジは、ウェブ格子の平面に平行に向いた曲げ線を備える曲げゾーンを含む。針形先端の数は、開口部の数の少なくとも３倍に相当する。

特許文献１によれば、マイクロニードルシステムの製造には、大きなラムによって装填されるエラストマー材料が使用される。エラストマー材料は、各場合においてアパーチャごとに一箇所で曲げられる。加工の前、すべての先端は、同じ方向に向いている。適用中、横方向の負荷が発生すると、針が反ってしまう恐れがある。そしてマイクロニードルシステムは使用できなくなる。

特許文献２によれば、互いに対してオフセットされた針が、アパーチャの両側に配置される。この実施形態では、横方向の負荷によって、やはりマイクロニードルシステムの破損が引き起こされることがある。

米国特許出願第２００３／０１９９８１０号ＤＥ６９７３０９７１Ｔ２

本発明は、マイクロニードルシステムの動作の信頼性を向上させるという課題に基づいている。

この課題は、主クレームの特徴によって解決される。この目的のために、製造中、針形先端を備えるウェブ格子ウェッジが少なくとも３つの異なる方向から各アパーチャ内へと突出する。開口部を作るために、少なくともアパーチャ内へと突出するすべてのウェブ格子ウェッジがラムによって曲げられ、それらの針形先端がウェブ格子の平面に対して垂直に向けられる。

このようにして作られるマイクロニードルシステムは、少なくとも２つのウェブ格子ウェッジが各開口部に配置され、そのウェブ格子ウェッジの曲げ線が互いに対して非平行に向けられるように構築される。さらに、各場合において、ウェブ格子には、３つの開口部により１つの格子ノードが画成される。

本発明のさらなる詳細は、サブクレーム、および図式的に示される例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。

ボードの平面図である。図１からの部分縦断面図である。図２からの詳細図である。アパーチャがあるボードの図である。図４の直径に沿った図である。図４からの詳細図である。図６の変形形態の図である。図６の第２の変形形態の図である。図６の第３の変形形態の図である。開口部の作成の図である。ラムシステムの平面図である。母型システム（ｍａｔｒｉｘｓｙｓｔｅｍ）の平面図である。ボードを新しい形にしているラムの図である。新しい形にされた後のボードの直径に沿った図である。

図１は、マイクロニードルシステム（１０）の平面図であり、図２は、縦断面図である。このタイプのマイクロニードルシステム（１０）は、活性物質リザーバ（本明細書には図示せず）から活性物質を患者の皮膚を通して体内に導入するのに使用される。

活性物質リザーバは、活性物質キャリヤ（１１）上に配置される。前記活性物質キャリヤ（１１）は、ウェブ格子（４１）と、複数の開口部（３１）と、複数の針（５５）とを含む、ボード（２１）を含む。例示的な実施形態では、ボード（２１）には３０を超える開口部（３１）が配置される。各開口部（３１）は、８つの針（５５）によって境界が定められる。各針（５５）は、先端（５６）を有する。図示の例示的な実施形態では、開口部（３１）は、閉じた輪郭を有する。例えば、開口部の基本形状は、角（３２）が個々の針（５５）の間に配置される八角形の設計である。基本形状は、規則的または不規則な三角形、四角形または六角形などであってもよい。円形、長円形または卵形などのような基本形状の実施形態を考えることもできる。

図示の例示的な実施形態では、ボード（２１）は、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍである。角には、角半径５ｍｍの丸みがつけられる。ボード（２１）の厚さは、０．１ｍｍである。この例示的な実施形態では、ボードは、耐食性かつ耐酸性のオーステナイト系材料で作られる。それは、例えば、材料番号１．４３０１のＸ５ＣｒＮｉ１８−１０である。

図１に示されるボード（２１）には、６７の開口部（３１）が配置される。この例示的な実施形態では、すべての開口部（３１）の断面積の合計は、ボード（２１）の基本面積（ｂａｓｉｃａｒｅａ）の４０％である。したがって、すべての開口部（３１）の断面積の合計は、ボード（２１）の基本面積の３０％を上回る。

開口部（３１）は、ウェブ格子（４１）によって囲繞される。各場合において３つの開口部（３１）で１つの格子ノード（４２）を画成する。３つのウェブ（４３）は、各格子ノード（４２）のところでＴ字形に互いに連結される。

ウェブ格子（４１）は、一平面内にあり、その平面から、ウェブ格子ウェッジ（５１）が前記平面に対して垂直方向に突出する。図２の例示では、それらは下方に突出している。各ウェブ格子ウェッジ（５１）は、ウェブ格子（４１）と針（５５）を連結する曲げゾーン（５２）を含む（図３参照）。個々の針（５５）の先端（５６）は、開口部（３１）の中心軸（３３）に従って、ボードの厚さ方向に向くウェブ格子ウェッジ（５１）の長手方向中心面に対して対称に構成される。個々のウェブ格子ウェッジ（５１）の厚さは、ボ
ード（２１）の厚さに相当する。曲げゾーン（５２）は、例えばウェブ格子ウェッジ（５１）の厚さに対応する一定の曲げ半径を有する。したがって、ウェブ格子ウェッジ（５１）は、ウェブ格子（４１）から、それらの長さの少なくとも８０％分突出する。例示的な実施形態では、針（５５）は、ウェブ格子（４１）から少なくとも０．６ｍｍ突出している。

開口部（３１）には、少なくとも３つのウェブ格子ウェッジ（５１）が配置される。この例示的な実施形態では、各開口部（３１）は、同じ数のウェブ格子ウェッジ（５１）によって境界が定められる。少なくとも２つのウェブ格子ウェッジ（５１）の曲げ線（５３）は、異なる方向を向いている。前記２つの曲げ線は、交点を有する。例示的な実施形態では、各場合において、２つの曲げゾーン（５２）の直線状の曲げ線は、同じ方向を有する。

図４〜６および図１０〜１４には、マイクロニードルシステム（１０）の製造について示されている。出発材料は、例えば、上述した材料で作られた均一の厚さの平坦ボード（２１）である。ボードは、この例示的な実施形態では、角の丸い正方形のベース域を有する。ボード（２１）は、円形、角のあるまたは長円などの構成であってもよい。

はじめに、前記金属シートにアパーチャ（２２）を開ける。これは、穴あけ、レーザー切断またはエッチングなどによって行う。図４、５に示されるように、個々のアパーチャ（２２）は、例えば、互いに隣り合って位置する列に配置される。個々の列は、半ピッチだけ互いにオフセットされる。各場合において、互いに近接する３つのアパーチャ（２２）の中心線（２３）は、正三角形をベース域とする楔形を形成する。ここで、互いに近接する２つのアパーチャ（２２）の中心点の間隔は、単一のアパーチャ（２２）の外接円の直径よりも１５％長い。

図６は、アパーチャ（２２）の詳細図である。アパーチャは、中央領域（２４）と、例えば、中心線に対して径方向に配置される、外に向かって広がる８つのアパーチャセクション（２５）とを含む。各前記アパーチャセクション（２５）は、アパーチャ（２２）の放射線に対して対称である。各前記放射線は、アパーチャ（２２）の外側の角（２６）を横切る。

穴あけ作業の後でも、例えば、ウェブ格子（４１）、およびアパーチャセクション（２５）の間のウェブ格子ウェッジ（５１）は、最初のボード（２１）に残る。ウェブ格子ウェッジ（５１）は、例えば、図６の平面図では三角形であり、アパーチャ（２２）の角（２６）の間に配置され、ウェブ格子（４１）から例えば０．７５ｍｍの長さに突出する。前記の平面図では、個々のウェブ格子ウェッジ（５１）の幅は、０．３ｍｍである。前記の例示的な実施形態では、平面図におけるウェブ格子ウェッジ（５１）の総面積は、アパーチャ（２２）の、角（２６）によって画成される基本形状の面積の３４％である。ウェブ格子ウェッジ（５１）の総面積は、アパーチャ（２２）の、例えばここでは八角形である基本形状の２５％から５０％の間である。これらの大きさから、アパーチャ（２２）の作成中にウェブ格子ウェッジ（５１）が損害を受ける危険がなくなる。

個々のアパーチャ（２２）は、ウェブ格子ウェッジ（５１）が互いに位置合わせ（ａｌｉｇｎ）されないように、互いに対して配置される。図４の平面図では、アパーチャセクションは、個々の間隙において互いに位置合わせされる。近接する間隙において、ウェブ格子ウェッジ（５１）は、アパーチャセクション（２５）に対して近接して配置される。

図７〜９には、アパーチャ（２２）の設計の変形形態が示されている。図７では、アパーチャ（２２）の基本形状には角（２６）が１０ある。ウェブ格子ウェッジ（５１）を含む前記基本形状は、アパーチャ（２２）の長手方向中心面に対して対称である。前記の例示的な実施形態では、個々のウェブ格子ウェッジ（５１）は、やはりアパーチャ（２２）の２つの角（２６）の間に配置される。ウェブ格子ウェッジ（５１）の間に、角（２６）ではなく、弧を配置することもできる。

図８に示されるアパーチャ（２２）は、互いに対向して位置する２つの長手方向側部（２７、２８）を有する。一方の長手方向側部（２７）上には、単一のウェブ格子ウェッジ（５１）が配置される。それに対してオフセットして、他方の長手方向側部（２８）上には、２つのウェブ格子ウェッジ（５１）が着座される。

図９には、６つのウェブ格子ウェッジ（５１）があるアパーチャが示されている。前記平面図では、各場合において、２つのウェブ格子ウェッジ（５１）が、垂直方向の長手方向中心面の共通点の方に向いている。個々のウェブ格子ウェッジ（５１）の間には、角（２６）ではなく弓状要素（２９）が配置される。

アパーチャ（２２）を含むボード（２１）を、例えば、曲げプレスに挿入する（図１０参照）。曲げプレスは、母型システム（６１）とラムシステム（７１）とを含む。例示的な実施形態では、母型システム（６１）（図１２参照）は、複数の凹部（６２）を含む。凹部（６２）の数は、ボード（２１）のアパーチャ（２２）の数に相当する。個々の凹部（６２）の断面域は、八角形である。凹部（６２）は、その上縁のところに角の丸い部分（６３）を有する（図１０も参照）。前記角の丸い部分（６３）の半径は、例えば０．２ｍｍである。凹部（６２）の内断面は、アパーチャ（２２）の基本形状の断面よりも、角の丸い部分（６３）の分だけ小さい。

ラムシステム（７１）（図１１参照）は、複数のラム（７２）を含む。前記ラム（７２）は、例示的な実施形態では同一であり、例示的な実施形態では、八角形の断面域を有する。二面幅（ｆｌａｔｓｗｉｄｔｈ）は、母型システム（６１）の凹部（６２）の対応する寸法よりもボード（２１）の厚さの２倍分だけ小さい。個々のラム（７２）の先端（７３）は、角錐台の形状に構成される。先端の角度は、例えば、３０°である。

曲げプレスにおいて、ラムシステム（７１）は、母型システム（６１）の方に向かって動かされる。ボード（２１）は、例えば締め具によって、その所定位置に保持される。ラム（７２）は、ウェブ格子ウェッジ（５１）に接触し、母型（６２）に入り込む。ここで、ウェブ格子ウェッジ（５１）は、それぞれの母型（６２）の角の丸い部分（６３）に沿って曲げられる。成形（ｆｏｒｍｉｎｇ）は、冷間または温間の方式で行うことができる。それぞれの曲げゾーン（５２）は、直線状の曲げ線（５３）を有する。すべての曲げ線（５３）は、ウェブ格子（４１）の上側（４４）の平面に対して平行な共通の平面内にある。したがって、ウェブ格子ウェッジ（５１）の曲げ線（５３）は、４つの異なる方向を有する。アパーチャ（２２）の配置および配向から、互いに近接する領域が変形されずに済むので、ウェブ格子（４１）はその静的強度を保つ。ウェブ格子ウェッジ（５１）が反ってしまう危険はない。アパーチャ（２２）を作るだけでなく成形を行うこともできる幾何学的にシンプルな工具が使用可能である。例えば、各アパーチャ（２２）には単一のラム（７２）しか使用されない。前記ラム（７２）によって、ウェブ格子ウェッジ（５１）からすべて（例えば、８つ）の針（５５）がラムの単回のストロークで作られる。

ラム（７２）が母型（６２）にさらに入り込む間、ウェブ格子ウェッジ（５１）は、ウェブ格子（４１）の平面に対して垂直方向に突出するまで、さらに変形される。そして、ウェブ格子ウェッジ（５１）の先端（５６）がウェブ格子（４１）の平面から離れる方向に向けられる。これは、図１３に示されている。成形プロセスによっては、ラム（７２）が、所定の時間間隔の間、前記位置に保たれる、またはウェブ格子ウェッジ（５１）を余
分に引き伸ばすことがある。

次いで、ウェブ格子ウェッジ（５１）は、図１４の例示では開口部（３１）を囲繞し下方に突出する針（５５）を形成する。例えば、針（５５）は、ウェブ格子（４１）から０．６ｍｍの長さに突出する。図１４の例示的な実施形態では、上述した寸法に基づいて、ボード面積１平方ミリメートルあたり１．２の針が配置される。図４、５によるボード（２１）から作られるマイクロニードルシステム（１０）の場合、ボード面積１平方ミリメートルあたり１．４の針（５５）が配置される。開口部（３１）の領域に関して、例示的な実施形態は、開口部の断面積１平方ミリメートルあたり少なくとも３つの針（５５）と先端（５６）を有する。開口部（３１）の総面積は、例えば、ボード（２１）のベース面積（ｂａｓｅａｒｅａ）の３０％を上回る。

マイクロニードルシステム（１０）を使用するためには、それを活性物質リザーバが取り付けられた状態で患者の皮膚上に置き、前記皮膚に押し付ける。ここで、使用者は、針（５５）の方向に向く力をしっかりと導入する。針（５５）は、皮膚上層部の抵抗に打ち勝って皮膚に貫入される。例えば、皮膚の抵抗および／または使用者によって斜めの力が加えられることによって、針（５５）にせん断力が及ぼされる。個々の針（５５）の曲げ線（５３）の方向が異なることから、上述したマイクロニードルシステム（１０）の使用中に針が反るまたは曲がる危険はない。したがって、すべての針（５５）が患者の皮膚に貫入される。

マイクロニードルシステム（１０）の適用後、活性物質が、開口部（３１）を通って、マイクロニードル（５５）の間に張られた皮膚に貫入される。この際、ボード（２１）の基本面積に対する開口部（３１）の総面積の比率が高いほど、活性物質の体積流量がより大きくなる。例えば、体積流量は、その比率の上昇に比例して上がる。閉じた輪郭に沿って針（５５）が配置されるので、針（５５）の数が同じまま、ウェブ格子（４１）の面積を開口部（３１）の総面積と比べて小さくなるように選択することができる。例えば、率は、２．５未満であってよい。

マイクロニードルシステム（１０）を製造するために必要な作業動作は２つだけである。両方の作業動作とも、工具は、各場合において単回のストローク運動を行う。したがって、マイクロニードルシステム（１０）は、問題なく迅速に製造可能である。したがって、これは大量生産に適している。

提示した様々な実施形態を互いに組み合わせることを考えることもできる。

１０マイクロニードルシステム
１１活性物質キャリヤ
２１ボード
２２アパーチャ
２３中心線
２４中心領域
２５アパーチャセクション
２６角
２７長手方向側部
２８長手方向側部
２９弓状要素
３１開口部
３２角
３３中心軸
４１ウェブ格子
４２格子ノード
４３ウェブ
４４上側
５１ウェブ格子ウェッジ
５２曲げゾーン
５３曲げ線
５５針、マイクロニードル
５６先端、針形先端
６１母型システム
６２凹部、母型
６３角の丸い部分
７１ラムシステム
７２ラム
７３ラム先端
７４ストローク方向
７５長手方向縁
７６ラム表面

Claims

マイクロニードルシステム（１０）の製造方法であって、
各場合において３つのアパーチャ（２２）によって画成される複数の格子ノード（４２）と、ウェブ格子ウェッジ（５１）とを備えるウェブ格子（４１）が、ボード（２１）から作られ、
針形先端（５６）を備えるウェブ格子ウェッジ（５１）は、少なくとも３つの異なる方向から各アパーチャ（２２）内へと突出し、
少なくとも、アパーチャ（２２）内へと突出するすべてのウェブ格子ウェッジ（５１）は、開口部（３１）を作るためにラム（７２）によって曲げられ、それらの針形先端（５６）は、ウェブ格子（４１）の平面に対して垂直方向に向けられる、
前記方法。
ラム（７２）は、そのストローク方向（７４）に向く長手方向縁（７５）を有し、各場合において、２つの長手方向縁（７５）は、平坦なラム表面（７６）の境界を定めることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロニードルシステム（１０）の製造方法。
アパーチャ（２２）を有するボード（２１）は、断面が多角形の少なくとも１つの凹部（６２）を含む母型システム（６１）上に置かれることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロニードルシステム（１０）の製造方法。
マイクロニードルシステム（１０）であって、
ボード（２１）と、
ウェブ格子（４１）によって外縁方向に境界が定められる複数の開口部（３１）と
を有し、
ウェブ格子（４１）から突出し、該ウェブ格子（４１）の平面に対して少なくとも概ね垂直方向に向けられる針形先端（５６）を備える少なくとも１つのウェブ格子ウェッジ（５１）が、各開口部（３１）に配置され、各ウェブ格子ウェッジ（５１）は、ウェブ格子（４１）の平面に対して平行に向く曲げ線（５３）を備える屈曲ゾーン（５２）を含み、針形先端（５６）の数は、開口部（３１）の数の少なくとも３倍に相当し、
少なくとも２つのウェブ格子ウェッジ（５１）は、各開口部（３１）に配置され、ウェブ格子ウェッジ（５１）の曲げ線（５３）は、互いに平行にならないように向けられ、
各場合において、３つの開口部（３１）は、ウェブ格子（４１）に格子ノード（４２）を画成する
ことを特徴とする、前記マイクロニードルシステム。
開口部（３１）の総断面積は、ボードのベース面積の少なくとも３０％であることを特徴とする、請求項４に記載のマイクロニードルシステム（１０）。
各場合において、２つの近接するウェブ格子ウェッジ（５１）の曲げ線（５３）は、正確に一点で交差することを特徴とする、請求項４に記載のマイクロニードルシステム（１０）。
すべての針形先端（５６）は、少なくとも概ね同じ長さを有する針（５５）の一部であることを特徴とする、請求項４に記載のマイクロニードルシステム（１０）。