JP2022043301A - マイクロニードルアレイアセンブリ、及びそのようなアセンブリを有する流体送達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体送達装置のマイクロニードルアセンブリと共に使用するためのマイクロ流体分配マニホールドを提供する。【解決手段】マイクロニードルアレイアセンブリ８０は、複数のマイクロニードルを有するマイクロニードルアレイを含む。分配マニホールドは、複数の抵抗チャンネルと流体連通して連結された流体供給チャンネルを含む。抵抗チャンネルのそれぞれは、マイクロニードルアレイのマイクロニードルのそれぞれの１つと流体連通して連結される。抵抗チャンネルは、供給チャンネルを通る流体の流れに対する抵抗の約５倍ないし約１００倍大きい範囲の、各抵抗チャンネルを通る流体の流れに対する抵抗値を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、流体送達装置に関し、より詳細には、流体送達装置のマイクロニードルアセンブリと共に使用するためのマイクロ流体分配マニホールドに関する。

マイクロニードルアセンブリを用いる薬物の経皮送達のための様々な装置が開発されてきた。マイクロニードルアセンブリは、それよりも大きな従来のニードルと比較して、患者が感じる痛みの量を減少させることを容易にする。ニードルを用いた従来式の皮下（及び、しばしば筋肉内）の薬物送達は、一度に大量の薬物を送達するように動作し、これにより薬剤のバイオアベイラビリティが急増することがあった。いくつかの薬物の場合はこのことは重要な問題ではないが、多くの薬物は、患者の血流が定常状態の濃度を有することによって恩恵を受ける。経皮送達装置は、長時間にわたって実質的に一定の流量で、薬物を徐々に投与することができる。しかしながら、マイクロニードルアセンブリの各マイクロニードルを通って送達される薬物の量は、等しくなくてもよい。あるいは、経皮薬物送達装置は、様々な流量で薬物を投与することができる。したがって、経皮薬物送達装置は、従来の薬物送達方法と比較していくつかの利点を提供する。

一態様では、マイクロニードルアレイアセンブリが提供される。マイクロニードルアレイアセンブリは、複数のマイクロニードルを含むマイクロニードルアレイと、供給チャンネルを含む分配マニホールドとを含む。供給チャンネルは、複数の抵抗チャンネルに流体連通して連結される。各抵抗チャンネルは、複数のマイクロニードルのそれぞれ１つに流体連通して連結される。複数の抵抗チャンネルの各抵抗チャンネルを通る流体の流れに対する抵抗値は、供給チャンネルを通る流体の流れに対する抵抗値の約５倍ないし約１００倍大きい範囲である。

別の態様では、流体送達装置が提供される。流体送達装置は、流体を収容するリザーバと、マイクロニードルアレイアセンブリとを含む。マイクロニードルアレイアセンブリは、上流面に複数の流体チャンネルが形成されたマイクロニードルアレイと、下流面から延びる複数のマイクロニードルとを含む。各マイクロニードルは、複数の流体チャンネルのそれぞれの１つに流体連通して連結される。マイクロニードルアレイはまた、複数の流体チャンネルに流体連通して連結された供給チャンネルを有する分配マニホールドを含む。複数の流体チャンネルの各流体チャンネルを通る流体の流れに対する抵抗値は、供給チャンネルを通る流体の流れに対する抵抗値の約５倍ないし約１００倍大きい範囲である。

さらに別の態様では、マイクロニードルアレイアセンブリが提供される。マイクロニードルアレイアセンブリは、複数のマイクロニードルを有するマイクロニードルアレイを含む。複数のマイクロニードルの各マイクロニードルは、開口部を含む。マイクロニードルアレイはまた、流入チャンネルを有する分配マニホールドと、分配マニホールドの下流面に形成された複数の供給チャンネルと、複数の排出チャンネルとを含む。供給チャンネルの各々は、流入チャンネル及び複数の排出チャンネルのそれぞれ１つに流体連通して連結される。流入チャンネルと、複数の排出チャンネルの各排出チャンネルとの間の圧力降下は、実質的に同一である。

本開示の、これらの及び他の特徴、態様、及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことで、よりよく理解されるであろう。図中、同様の符号は同様の部分を表す。

例示的な流体送達装置の断面図 図１に示された流体送達装置のカートリッジ及び機械的コントローラの断面図 図１に示された流体送達装置と共に使用するための例示的なマイクロニードルアレイアセンブリの分解概略図 図３のマイクロニードルアレイアセンブリの概略横断面図 図３のマイクロニードルアレイと共に使用するための分配マニホールドの概略平面図 供給チャンネルの例示的な輪郭を示す、線Ａ－Ａについて得られた分配マニホールドの断面図 マイクロニードルアレイアセンブリの一部分、及びその中の流体の流れに対する抵抗を示す図 図１に示された流体送達装置と共に使用するための別の例示的なマイクロニードルアレイアセンブリの分解概略図 図８のマイクロニードルアレイアセンブリの拡大部分概略横断面図 分配マニホールドを含む、図８のマイクロニードルアレイアセンブリの背面の概略平面図 図１に示された流体送達装置と共に使用するための別の例示的なマイクロニードルアレイアセンブリの分解概略図 図１１のマイクロニードルアレイアセンブリの拡大部分概略横断面図 図１１のマイクロニードルアレイアセンブリと共に使用するための分配マニホールドの背面の概略平面図

他に示されない限り、本明細書に提供される図は、本開示の実施形態の特徴を示すことを意味する。これらの特徴は、本開示の１以上の実施形態を含む多種多様なシステムに適用可能であることが考えられる。このように、図面は、本明細書に開示された実施形態を実施するために必要とされる、当業者に知られたすべての従来の特徴を含むことを意味するものではない。

以下の明細書及び特許請求の範囲において複数の用語が参照されるが、これらの用語は以下の意味を有すると定義される。単数形「１つの（a、an）」及び「その（the）」は、文脈上他に明確に示されない限り、複数の言及を含む。用語「含む（comprising、including）」、及び「有する（having）」は包括的であり、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味することが意図される。「任意の（optional）」または「任意に（optionally）」は、その後に記載される事象または状況が、起きても起こらなくてもよいことを意味し、その記載は、事象が起こる例及び起きない例を含む。

本明細書及び特許請求の範囲を通して使用される近似の用語は、関連する基本機能の変化をもたらすことなく許容可能に変化し得る任意の定量的表現を修飾するように適用され得る。したがって、「約（about）」、「およそ（approximately）」、及び「実質的に（substantially）」などの用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されない。少なくともいくつかの例では、近似の用語は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。本明細書、及び特許請求の範囲を通して、範囲の制限の組み合わせ、及び／または交換が可能である。そのような範囲は、特定され、文脈または言い回しが他を示さない限り、そこに含まれるすべての下位範囲を含む。

本明細書で使用されるように、上向き、下向き、上側、下側、上部、下部などの位置的用語は、相対的な位置関係を示すために便宜上用いられるのみである。

ここで図面を参照すると、図１は、例示的な流体送達装置１０（例えば、薬物送達装置）の断面図である。例示的な実施形態では、流体送達装置１０は、容器１２、カートリッジ１４、及び機械的コントローラ１６を含む、流体送達装置１０を形成するために共に連結された複数のサブアセンブリ構成要素を含む。容器１２、カートリッジ１４、及び機械的コントローラ１６の各々は、概して添付の図面に示される。図１に示されるように、容器１２は、流体送達装置１０の本体を形成し、カートリッジ１４に対して摺動可能に連結される。さらに、以下により詳細に説明するように、機械的コントローラ１６はカートリッジ１４に連結される。

例示的な実施形態では、容器１２は、略円錐台形状に形成され、その中に内部空間２０が画定された外側本体１８を含む。外側の本体は、中心軸「Ａ」に関して実質的に対照的に形成される。外側本体１８の上側のリム２２は、内部空間２０への開口部２４を画定する。内側表面２６は、リム２２から外側本体１８のベース壁２８に向かって略垂直下向きに延在し、かつ内部空間２０の周囲に延在する。図１に示されるように、外側本体１８は曲面状の外側表面３０を含み、該外側表面３０は、ベース壁２８からリム２２へ上向きに延在するにつれて内向きに全体的に傾斜している。ノッチ３２は、内部空間２０の周囲に延在し、内側表面２６とベース壁２８との交差部に形成される。ノッチは、略垂直な外壁３４と、略水平な上壁３６とを含む。

例示的な実施形態では、容器１２は、内部空間２０内で外側本体１８に連結されたコントローラ支持構造４０と、外側本体１８のノッチ３２に連結されたマイクロニードルアレイ支持構造４２とをさらに含む。さらに、コントローラ支持構造４０は、マイクロニードルアレイ支持構造４２に連結される。

コントローラ支持構造４０は、ノッチ３２の上壁３６を越えて垂直に下向きに延在する環状の下側壁部分４４を含む。下側壁部分４４は、下側壁部分４４から径方向外向きに延在するフランジ部分４６を含み、ノッチ３２の上壁３６に係合するように構成される。フランジ部分４６は、マイクロニードルアレイ支持構造４２の少なくとも一部分と係合して連結するように構成された複数のラッチメンバ５６を含む。上側壁部分４８では、コントローラ支持構造４０は、内側傾斜表面５０と、外側本体１８の内側表面２６から径方向内向きに延在する複数の互いに離間して配置された可撓性タブ５２とを含む。可撓性タブ５２の各々は、可撓性タブの自由端に、内向きに延在する突起５４を含む。内向きに延在する突起５４は、カートリッジ１４に係合するように構成される。

例示的な実施形態では、マイクロニードルアレイ支持構造は、外側本体１８の内部空間２０を横切って水平方向に延在する略平面状の本体部分６０を含む。外周壁６２は、本体部分６０の外周に関して垂直方向上向きに延在し、ノッチ３２の外壁３４に係合するように構成された外面６４を含む。特に、外周壁６２は、外壁３４に実質的に平行に形成され、締まりばめによって外壁３４に連結するようなサイズにされる。本明細書で使用されるように、「締まりばめ」という句は、外壁３４と外周面（本体部分６０）との間の気密性の値、すなわち構成要素間のラジアルすきま（radial clearance）の量を意味する。負の量のすきまは、一般にプレスフィットと呼ばれ、干渉の大きさによってその適合が中間ばめ（light interference fit）であるか締まりばめであるかが決定される。

マイクロニードルアレイ支持構造４２はまた、本体部分６０の中央部分に近接して配置された垂直方向上向きに延在する中央壁６６を含む。図１に示すように、中央壁６６は、カートリッジ１４に連結するように構成された上部リム６８を含む。マイクロニードルアレイ支持構造４２はまた、本体部分６０から垂直方向下向きに延在するフレーム部分７０を含む。フレーム部分７０は、マイクロニードルアレイアセンブリ８０を、取り付け空間７２内に配置された取り付け面７４に連結するための取り付け空間７２を画定する。

さらに、図１を参照すると、マイクロニードルアレイ支持構造４２は、マイクロニードルアレイ支持構造４２から上向きに延在するマウント８４に連結された少なくとも１つのカニューレ８２を含む。特に、カニューレ８２の下部は、マウント８４との締まりばめを介してマイクロニードルアレイ支持構造４２を通って延びる流体通路８６と流体連通して連結される。あるいは、カニューレ８２は、マイクロニードルアレイ支持構造４２が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の適切な固定技術、例えば接着剤を用いてマウント８４に連結されてもよい。例示的な実施形態では、カニューレ８２の上部は先端が尖っており、カニューレ８２がカートリッジ１４の一部を突き刺すことができるように、マイクロニードルアレイ支持構造４２から離れるように上向きに延びる。図示のように、カニューレ８２は、マウント８４に連結されたシールガスケット８８を貫いて上向きに延び、流体通路８６をシールするように構成される。

例示的な実施形態では、マイクロニードルアレイ支持構造４２は、外側本体１８のベース壁２８に連結された接着層９２上に実質的に完全に延在する保護剥離紙の裏紙９０と、マイクロニードルアレイ支持構造４２の下面の少なくとも一部分とを含む。接着層９２は、流体送達装置１０をユーザの皮膚表面に連結するように構成される。剥離紙の裏紙９０は、流体送達装置１０の使用前に、接着層９２がユーザまたは任意の他の物体に連結することを防ぐように構成される。

図２は、図１に示した流体送達装置１０のカートリッジ１４及び機械的コントローラ１６の断面図である。例示的な実施形態では、カートリッジ１４は、中心軸「Ａ」を有する中央本体１００を含む。中央本体１００は、上部キャビティ１０２と、流体通路１０６を介して流体連通するように共に連結された、その下側の下部キャビティ１０４とを含む。例示的な実施形態では、上部キャビティ１０２は、中央本体１００の略凹面形の本体部分１０８によって画定される略凹面形の横断面形状を有する。下部キャビティ１０４は、凹面形の本体部分１０８の中央部分から略垂直下向きに延在する下部壁１１０によって画定される略矩形の横断面形状を有する。流体通路１０６の端部の上部は、上部キャビティ１０２の最下点で開口し、流体通路１０６の下部は、下部キャビティ１０４の中央部で開口する。流体通路１０６の下部は、下部キャビティ１０４で外向きに拡張し、略逆漏斗形の横断面形状を形成する。他の実施形態では、上部キャビティ１０２、下部キャビティ１０４、及び流体通路１０６の横断面形状は、中央本体１００が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の形状で形成されてもよい。

例示的な実施形態では、カートリッジ１４は、中央本体１００に連結されて下部キャビティ１０４を閉じるように構成された下部シールメンバ１１２を含む。下部シールメンバは、中央本体１００の下部壁１１０のリムに密封係合するように構成された外周チャンネルを含む下部壁１１４によって形成される。下部キャビティ１０４に軸方向に延在しているのは、上部シール壁１１６である。下部キャップ１１８は、下部シールメンバ１１２の上に延在し、中央本体１００の下部壁１１０に固定的に係合するように構成される。これにより下部シールメンバ１１２を中央本体１００と密封接触した状態で固定することが容易となり、したがって下部キャビティ１０４が閉じられる。

下部キャップ１１８は、下部シールメンバ１１２の下部壁１１４にアクセスすることを可能にする、中央に配置された開口部１２２を有する下部壁１２０を含む。下部キャップ１１８は、下部壁１２０の外周縁から上向き及び下向きに延在する垂直延在壁１２４を含む。例示的な実施形態では、垂直延在壁１２４の上側部分は、機械的ラッチ接続１２６によって中央本体１００の下部壁１１０に係合する。他の実施形態では、垂直延在壁１２４は、例えば締まりばめ、接着剤、溶接継手（例えば、スピン溶接、超音波溶接、レーザ溶接、または熱かしめ）などによって下部キャップ１１８を下部壁１１０に固定的に係合させる任意の接続技術を用いて中央本体１００の下部壁１１０に係合する。例示的な実施形態では、垂直延在壁１２４の下側部分は、シールメンバ１３０に係合するように構成された外周シール面１２８を形成する。図示のように、シールメンバ１３０は、本明細書に記載のように中央壁６６の上部リム６８に摩擦係合するように構成されたチャンネル１３２を含む。

例示的な実施形態では、カートリッジ１４はまた、中央本体１００に連結し上部キャビティ１０２を閉じるように構成された上部シールメンバ１３４すなわち膜を含む。上部シールメンバ１３４は、略平坦なシール膜として形成され、上部シールメンバ１３４を中央本体１００に密封固定することを容易にする外周縁メンバ１３６を含む。上部キャップ１３８は、上部シールメンバ１３４の上に延在し、中央本体１００に固定的に係合するように構成される。これにより上部シールメンバ１３４を中央本体１００と密封接触した状態で固定することが容易となり、したがって上部キャビティ１０２が閉じられる。

図２に示すように、上部キャップ１３８は、上部シールメンバ１３４の外周縁メンバ１３６に連結するように構成された内向きに延在するフランジメンバ１４２を有する垂直延在壁１４０を含む。特に、フランジメンバ１４２は、中央本体１００の凹形の本体部分１０８と協働してその間に上部シールメンバ１３４を圧縮し密封固定する。例示的な実施形態では、垂直延在壁１４０の下端は、溶接継手、例えばスピン溶接、超音波溶接、レーザ溶接、または熱かしめによって中央本体１００の連結フランジ１４４に連結される。他の実施形態では、垂直延在壁１４０は、例えば接着剤などによって上部キャップ１３８が中央本体１００に固定的に係合することを可能にする任意の接続技術を用いて連結フランジ１４４に連結されていてもよい。

例示的な実施形態では、上部キャップ１３８はまた、垂直延在壁１４０の外面にそれぞれ形成された上部溝１４６及び下部溝１４８を含む。上部溝１４６及び下部溝１４８は、本明細書に記載のように、外側本体１８の、複数の互いに離間して配置された可撓性タブ５２、特に、可撓性タブ５２の自由端で内向きに延在する突起５４に係合するように構成される。さらに、上部キャップ１３８はまた、垂直延在壁１４０の上側部分に複数のラッチ受け開口部１５０を含む。ラッチ受け開口部１５０は、機械的コントローラ１６に連結されるように構成されることにより、機械的コントローラ１６をカートリッジ１４に固定する。

引き続き図２を参照すると、例示的な実施形態では、機械的コントローラ１６は、少なくとも１つのコントローラハウジング１５２と、プランジャメンバ１５４と、コントローラハウジング１５２から軸方向に離れた方向にプランジャメンバ１５４を付勢するためにコントローラハウジング１５２及びプランジャメンバ１５４の間に配置された付勢メンバ１５６とを含む。例示的な実施形態では、付勢メンバ１５６は、圧縮ばねである。あるいは、付勢メンバ１５６は、機械的コントローラ１６が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意のタイプの付勢または力のプロバイダであってもよい。

例示的な実施形態では、コントローラハウジング１５２は、湾曲形状またはドーム形状の横断面輪郭を有する上部壁１５８を含む。上部壁１５８から略垂直方向下向きに延在しているのは、上部キャップ１３８のラッチ受け開口部１５０とラッチ係合するように構成された複数の可撓性タブ１６０である。各可撓性タブ１６０は、図２に示すように、それぞれのラッチ受け開口部１５０とのラッチ接続を提供するために可撓性タブ１６０の自由端に外向きに延在する突起１６２を含む。さらに、コントローラハウジング１５２は、付勢メンバ１５６内に延在し、付勢メンバ１５６の位置決めを容易にするために、上部壁１５８から同軸に下向きに延びる付勢メンバガイド１６４を含む。

プランジャメンバ１５４は、ドーム状の頭部１６９から垂直方向上向きに同軸に延在するガイド壁１６６を含む。図示のように、ガイド壁は、その中に付勢メンバ１５６を受けるように構成され、付勢メンバガイド１６４の周囲に延在する。ドーム状の頭部１６９は、流体送達装置１０の使用中、付勢メンバ１５６によって適用される力を介してカートリッジ１４の上部シールメンバ１３４に係合するように構成される。

図１に関して本明細書に記載のように、流体送達装置１０は、マイクロニードルアレイ支持構造４２の取り付け空間７２内に位置する取り付け面７４に連結されたマイクロニードルアレイアセンブリ８０を含む。マイクロニードルアレイアセンブリ８０は、例示的な流体送達装置１０と共に使用されるものとして本明細書に記載されるが、マイクロニードルアレイアセンブリ８０は、他の適切な流体送達デバイスに組み込まれて使用されてもよいことが企図される。例えば、流体送達装置１０は、マイクロニードルアレイアセンブリ８０の流入口または流入チャンネルに流体を送達するための他の適切なデバイスに置き換えられてもよい。

図３は、図１に示された流体送達装置１０と共に使用するための例示的なマイクロニードルアレイアセンブリ８０の分解概略図である。図４は、図３のマイクロニードルアレイアセンブリ８０の概略横断面図である。例示的な実施形態では、マイクロニードルアレイアセンブリ８０は、接着層１７６を介して取り付け面７４に接合される。マイクロニードルアレイアセンブリ８０は、マイクロニードルアレイ１７０と、マイクロニードルアレイ１７０の複数のマイクロニードル１７８及びベース面１８０を少なくとも部分的にわたって覆う膜１７４とを含む。マイクロニードルアレイアセンブリ８０はまた、マイクロニードルアレイ１７０の背面にわたって延在する分配マニホールド１７２を含み、さらなる接着層１７６によって分配マニホールド１７２に接合される。分配マニホールド１７２は、マイクロニードルアレイ１７０に流体を提供するための流体分配ネットワーク１８４を含む。分配マニホールド１７２から供給された流体は、液体製剤の形態であってもよい。膜で覆われたマイクロニードル１７８は、各マイクロニードル１７８に形成された１以上の開口部を通してユーザの皮膚に液体製剤を提供するように、ユーザの皮膚を突き刺すように構成される。

例示的な実施形態では、膜１７４は、ポリマー（例えば、プラスチック）フィルムなどから製造されてもよく、接着層１７６を用いてマイクロニードルアレイ１７０に連結されてもよい。他の実施形態では、膜１７４は、エンボス加工された、またはナノインプリントされたポリマー（例えば、プラスチック）フィルムを含んでいてもよく、または約５ミクロンの厚さであるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルムから製造されてもよい。あるいは、ドレープされた膜は、ポリプロピレンフィルムなどの任意の他の適切な材料であってもよい。マイクロニードルアレイアセンブリ８０は、いくつかの実施形態では、膜１７４を含まなくてもよいことが企図される。

例示的な実施形態では、マイクロニードルアレイ１７０は、剛性、半剛性、または可撓性の材料、例えば以下に限定されないが、金属材料、セラミック材料、ポリマー（例えば、プラスチック）材料、またはマイクロニードルアレイ１７０が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の適切な材料のシートから製造されてもよい。例えば、１つの適切な実施形態では、マイクロニードルアレイ１７０は、反応性イオンエッチング、または任意の他の適切な製造技術によってシリコンから形成され得る。

図４に示すように、マイクロニードルアレイ１７０は、マイクロニードルアレイ１７０の背面１８２から外向きに延びる複数のマイクロニードル１７８を含む。マイクロニードルアレイ１７０は、流体がそれを通って流れることを可能にするために、背面１８２の間に延在する複数の流路２０８を含む。例えば、例示的な実施形態では、各流路２０８は、マイクロニードルアレイ１７０及びマイクロニードル１７８を通って延在する。

各マイクロニードル１７８は、背面１８２から下向きに延在し、背面１８２から離れた先端２１０を有する穿孔または針状形状（例えば、円錐形もしくはピラミッド形、または円錐形もしくはピラミッド形に移行する円筒形）に移行するベースを含む。各マイクロニードル１７８の先端２１０は、マイクロニードルアレイ１７０から最も離れるように配置され、各マイクロニードル１７８の最小寸法（例えば、直径すなわち横断面幅）を画定する。さらに、各マイクロニードル１７８は、一般に、マイクロニードルアレイ１７０のベース面１８０とその先端２１０との間に、マイクロニードル１７８がユーザの皮膚を突き刺すのに十分な任意の適切な長さ「Ｌ」を画定し得る。アスペクト比は、２より大きくてもよく、３より大きくてもよく、または４より大きくてもよい。横断面幅寸法が各マイクロニードル３１の長さにわたって変化する場合、アスペクト比は、平均横断面幅寸法に基づいて決定され得る。

各マイクロニードル１７８のチャンネルまたは流路２０８は、各マイクロニードルが中空シャフトを形成するようにマイクロニードル１７８の内部を通って画定されてもよく、または、流体がマイクロニードルアレイ１７０の背面１８２から流れて流路２０８を通過し、そこでユーザの皮膚に、及び／またはユーザの皮膚を通って送達されることを可能にする下流流路を形成するように、マイクロニードルの外面に沿って延在してもよい。流路２０８は、任意の適切な横断面形状、例えば以下に限定されないが、半円形または円形、を画定するように構成され得る。あるいは、各流路２０８は、「ｖ」形状、またはマイクロニードル１７８が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の他の適切な横断面形状などの非円形形状を画定してもよい。

マイクロニードルアレイ１７０は、一般に、背面１８２から延在する任意の適切な数のマイクロニードル１７８を含む。例えば、いくつかの適切な実施形態では、マイクロニードルアレイ１７０内に含まれるマイクロニードル１７８の量は、約１０マイクロニードル／ｃｍ^２ないし約１，５００マイクロニードル／ｃｍ^２の範囲である。マイクロニードル１７８は、一般に、様々な異なるパターンで配置される。例えば、いくつかの適切な実施形態では、マイクロニードル１７８は、矩形または正方形の格子、または同心円などの均一な様式で互いに離間される。このような実施形態では、マイクロニードル１７８の間隔は、一般に、以下に限定されないが、マイクロニードル３１の長さ及び幅、及びマイクロニードル３１を通過して、またはマイクロニードル３１に沿って送達されるように意図された液体製剤の量及びタイプを含む多数の要素に依存する。

図５は、図３のマイクロニードルアレイ１７０と共に使用するための分配マニホールドの概略平面図である。図６は、線Ａ－Ａについて得られた分配マニホールド１７２の断面図であり、例示的な供給チャンネルの輪郭を示す。例示的な実施形態では、分配マニホールド１７２は、その中に形成された流体分配ネットワーク１８４を含む。流体分配ネットワークは、例えば、分配マニホールド１７２の上面１８６と底面１８８との間に延在する複数のチャンネル、及び／または開口部を含む。チャンネル、及び／または開口部は、複数の供給チャンネル１９２と流体連通して連結された、中央に位置する流入チャンネル１９０と、マイクロニードルアレイ支持構造４２（図１に示す）の流体通路８６（図１に示す）とを含む。例示的な実施形態では、複数の供給チャンネル１９２は、分配マニホールド１７２に沿って長手方向に延在する５つの実質的に平行な等間隔の供給チャンネル１９２を含む。さらに、単一の供給チャンネル１９２は、チャンネルのおよそ中間点で、５つの実質的に平行な等間隔の供給チャンネル１９２を横切って横方向に延在する。供給チャンネル１９２は、流入チャンネル１９０によって供給される流体を分配マニホールド１７２の領域にわたって分配することを容易にする。

５つの実質的に平行な等間隔の供給チャンネル１９２はそれぞれ、複数の抵抗チャンネル１９４と流体連通して連結される。抵抗チャンネル１９４は、供給チャンネル１９２から離れて延在し、チャンネルの長手方向長さに沿って等間隔である。さらに、抵抗チャンネル１９４は、それぞれの抵抗チャンネル１９４の軸に沿って互いに対称に形成される。抵抗チャンネル１９４は、供給チャンネル１９２のサイズより小さいサイズを有する。さらに、抵抗チャンネル１９４は、流体に対して蛇行した流路を作り出すように形成され、これにより流体の流れに対する流体分配ネットワーク１８４の抵抗の増加を容易にする。抵抗チャンネル１９４のそれぞれの１つは、排出チャンネル１９６と流体連通して連結される。図４に示すように、各排出チャンネル１９６は、マイクロニードルの流路２０８を通過して流体を分配するために、それぞれのマイクロニードル１７８と整列される。他の実施形態では、チャンネル（１９０、１９２、１９４、及び１９６）は、分配マニホールド１７２が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の構成で形成され得る。

例示的な実施形態では、供給チャンネル１９２は、一般に幅「Ｗ」及び長さ「Ｌ」を有するＵ字形状を有する。チャンネルのＤ／Ｗ比は、約０．２ないし約２．２の範囲であるように構成される。いくつかの実施形態では、チャンネル、例えば供給チャンネル１９２の底部に形成されたコーナー１９８は、流体がチャンネルを通過して流れるときに、流体中の気泡の形成を減少することを容易にするために丸みを帯びている。それぞれのコーナー１９８を含むチャンネル（１９０、１９２、１９４、及び１９６）のサイズ及び形状は、所望の流量、圧力降下、及び／または製造上の制限に基づき予め決定される。

例示的な実施形態では、分配マニホールド１７２は、基板に形成された流入チャンネル１９０と、底面２０４に形成された供給チャンネル１９２及び抵抗チャンネル１９４とを含むベース基板２００を、カバー基板２０２を貫通して形成された排出チャンネル１９６を含むカバー基板２０２に接合することによって形成される。流入チャンネル１９０は、ドリル加工、切断、エッチング、またはベース基板２００を貫通するチャンネルまたは開口部を形成するための任意の他の製造技術によってベース基板２００に形成される。例示的な実施形態では、供給チャンネル１９２及び抵抗チャンネル１９４は、エッチング技術を用いてベース基板２００の底面２０４に形成される。例えば、１つの適切な実施形態では、ウェットエッチングまたはフッ酸エッチングが、供給チャンネル１９２及び抵抗チャンネル１９４を形成するために使用される。マスクをベース基板２００の底面２０４に適用することにより、例えば２マイクロメートル未満の精度でチャンネルの位置を形成する。エッチング材料（例えば、フッ酸）を底面２０４に適用して底面から材料を除去することにより、供給チャンネル１９２及び抵抗チャンネル１９４を形成する。一般に、ウェットエッチングは、約０．５のＤ／Ｗ比と、丸みを帯びたコーナーとを有するチャンネルをもたらす。別の適切な実施形態では、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥまたはプラズマエッチング）が、深く高密度の、高アスペクト比構造をベース基板２００に作り出すために使用され得る。ＤＲＩＥエッチングは、傾きが変化する急峻な側壁と、丸みを帯びたコーナーを有する側壁とを含むチャンネルを形成することを可能にする。あるいは、供給チャンネル１９２及び抵抗チャンネル１９４は、分配マニホールド７１２が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の製造プロセスを用いて底面２０４に形成され得る。例示的な実施形態では、排出チャンネル１９６は、ドリル加工、切断、エッチング、及び／またはカバー基板２０２を貫通するチャンネルまたは開口部を形成するための任意の他の製造技術によって、カバー基板２０２を貫通して形成される。

例示的な実施形態では、ベース基板２００及びカバー基板２０２は、対面接触した状態で共に接合されることにより、分配マニホールド１７２の供給チャンネル１９２及び抵抗チャンネル１９４の縁部をシールする。１つの適切な実施形態では、直接接合、または直接整列接合は、ベース基板２００及びカバー基板２０２の２つの間にプレボンド（prebond）を作り出すことによって用いられる。プレボンドは、２つの基板を直接接触させる前に、ベース基板２００の底面２０４及びカバー基板２０２の上面２０６に接着剤を適用することを含み得る。ベース基板２００及びカバー基板２０２の２つは、整列され、対面接触され、高温でアニールされる。別の適切な実施形態では、陽極接合は、分配マニホールド１７２を形成するために使用される。例えば、ベース基板２００及びカバー基板２０２が加熱されている間に、底面２０４及び上面２０６で接合界面に電界が印加される。代替実施形態では、ベース基板２００及びカバー基板２０２の２つは、それらを共に接合するためのベース基板２００及びカバー基板２０２への局所的な加熱の適用を含む、レーザーによる接合プロセスを用いて共に接合されてもよい。

例示的な実施形態では、ベース基板２００及びカバー基板２０２は、ガラス材料から製造される。あるいは、ベース基板２００及びカバー基板２０２は、シリコンから製造されてもよい。ベース基板２００及びカバー基板２０２は異なる材料から製造されてもよく、例えば、ベース基板２００がガラスから製造され、かつカバー基板２０２がシリコンから製造されてもよいことが企図される。他の実施形態では、ベース基板２００及びカバー基板２０２は、分配マニホールド１７２が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の材料及び材料の組み合わせから製造されてもよい。

図１及び図２を参照すると、流体送達装置１０の動作中、プランジャメンバ１５４は、付勢メンバ１５６を介してカートリッジ１４に圧力を適用し、上部キャビティ１０２内に収容された流体は、カニューレ８２を通過して流体通路８６に流れる。流体は、分配マニホールド１７２の流入チャンネル１９０を通って流れることにより流体通路８６から流出し、その後、流体は、供給チャンネル１９２、抵抗チャンネル１９４、及び排出チャンネル１９６を通過してマイクロニードル１７８の流路２０８に流れ、ユーザの皮膚に流れる。

例示的な実施形態では、付勢メンバ１５６は、プランジャメンバ１５４に関連して機能し、流体は、カートリッジ１４からカニューレ８２を通って流体通路８６に実質的に完全に移される。プランジャメンバ１５４及び付勢メンバ１５６は、約３２ｋＰａ（４．６ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ））ないし約１２０ｋＰａ（１７．４ｐｓｉ）の範囲の初期力を提供することができる。図１に示す流体送達装置１０は、例としてのみ提供される。すなわち、マイクロニードルアレイアセンブリ８０は、任意の他の適切なデバイスと共に使用されるか、任意の他の適切なデバイスに組み込まれてもよい。例えば、プランジャメンバ１５４、付勢メンバ１５６、及び／または機械的コントローラ１６は、流体を流体通路８６などに押し込むための他の適切な特徴に置き換えられてもよい。

図７は、マイクロニードルアレイアセンブリの一部分、及びその中の流体の流れに対する抵抗を示す図である。マイクロニードルアレイ１７０の流体分配ネットワーク１８４は、流体で満たされていると仮定される。分配マニホールド１７２を通過して流れる流体は、圧力Ｐ_ＩＮ及び流量Ｑ_ＩＮで流入チャンネル１９０に流入し、供給チャンネル１９２に運ばれる。流体が供給チャンネル１９２に沿って流れるとき、供給チャンネル１９２を通過して流れる流体に対する流れ抵抗は比較的小さく、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３によって表される。しかし、流体が抵抗チャンネル１９４に流入するとき、それぞれＲ４、Ｒ５、及びＲ６によって表される流れに対する抵抗は、実質的に増加する。例えば、１つの適切な実施形態では、抵抗チャンネル１９４を通る流れに対する抵抗（抵抗値Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６によって表される）は、供給チャンネル１９２を通る流れに対する抵抗より少なくとも約５倍大きい。いくつかの実施形態では、抵抗チャンネル１９４を通る流れに対する抵抗は、供給チャンネル１９２を通る流れに対する抵抗より、少なくとも約３０倍大きい、少なくとも約５０倍大きい、約５倍ないし約１００倍大きい、または約５０倍ないし約１００倍大きい。抵抗チャンネル１９４は、供給チャンネル１９２の横断面領域よりはるかに小さい横断面領域で製造されているため、部分的には、抵抗チャンネル１９４の抵抗値Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれの抵抗値Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３より顕著に高い。増加した抵抗値Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、供給チャンネル１９２に沿った流体の圧力Ｐ_１、Ｐ_２、及びＰ_３が実質的に等しいように、抵抗チャンネル１９４を横切る圧力降下（例えば、Ｐ_４－Ｐ_１、Ｐ_５－Ｐ_２、Ｐ_６－Ｐ_３）をもたらす。したがって、Ｐ_１、Ｐ_２、及びＰ_３が実質的に等しいため、抵抗チャンネル１９４は、本質的に同一の大きさで製造されることにより、実質的に同一の抵抗値Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６を提供することができる。マイクロニードルアレイ１７０の各マイクロニードル１７８を通る流れ抵抗は、実質的に同一であり、それぞれＲ７、Ｒ８、及びＲ９によって表される。したがって、マイクロニードル１７８を横切る実質的に等しい圧力降下（例えば、Ｐ_７－Ｐ_４、Ｐ_８－Ｐ_５、Ｐ_９－Ｐ_６）は、それぞれのマイクロニードル１７８における流量（Ｑ_１、Ｑ_２、及びＱ_３）を実質的に同一にする。例示的な実施形態では、各マイクロニードル１７８を通る流量は、約０．１μＬ／時間ないし約２０．０μＬ／時間の範囲である。いくつかの適切な実施形態では、各マイクロニードル１７８を通る流量は、約０．２５μＬ／時間ないし約５．０μＬ／時間、好ましくは約１μＬ／時間の範囲である。

したがって、例示的な実施形態では、抵抗チャンネル１９４を横切る抵抗値を実質的に増加させることによって、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３に起因する圧力、例えばＰ_１、Ｐ_２、及びＰ_３の理論的な差異は、本質的に排除される。したがって、任意のそれぞれのマイクロニードル１７８から流出する流量は実質的に同一であり、これにより、マイクロニードルアレイ１７０の全体をわたる流体の実質的に等しい分配を可能にする。

例示的な実施形態では、マイクロニードル１７８の下流開口部における圧力Ｐ_７、Ｐ_８、及びＰ_９は、約２ｋＰａ（０．２９ｐｓｉ）ないし約５０ｋＰａ（７．２５ｐｓｉ）の範囲であり、１つの適切な実施形態では、ユーザの皮膚に流体を分配するための十分な圧力を確保するために、約２０ｋＰａ（２．９ｐｓｉ）であることが望ましい。一般に、マイクロニードル１７８を横切る圧力降下は、マイクロニードル１７８の上面及び下面への圧力が略同一となるように小さい。マイクロニードル１７８を横切る抵抗は、分配マニホールド１７２を横切る抵抗よりはるかに小さいため、これにより、マイクロニードルアレイアセンブリ８０は、マイクロニードル１７８の抵抗変化性の影響を実質的に受けない。例えば、例示的な実施形態では、分配マニホールド１７２を横切る圧力降下は、少なくとも約２０ｋＰａ（２．９ｐｓｉ）であり、供給チャンネル１９２内の圧力を実質的に同一にすることを可能にする。したがって、供給チャンネル１９２内の圧力は、約３２ｋＰａ（４．６ｐｓｉ）ないし約８０ｋＰａ（１１．６ｐｓｉ）の範囲であり、１つの適切な実施形態では、マイクロニードルアレイ１７０の排出口における２０ｋＰａ（２．９ｐｓｉ）の排出圧力を確保するために、少なくとも約５０ｋＰａ（７．２５ｐｓｉ）であることが望ましい。

例示的な実施形態では、付勢メンバ１５６は、上部キャビティ１０２内の流体容積の少なくとも約９０％に対して約２０ｋＰａ（２．９ｐｓｉ）以上の略連続的な流出圧力を維持するように構成される。例えば、一実施形態では、付勢メンバ１５６は、連続的または一定の圧力デバイス、例えば、プランジャメンバ１５４（図２に示す）の移動距離にわたって力が略一定であるか、または力の変化が実質的に小さい定力コイルばねであるように構成される。一般的に、典型的なコイルばねは可変量を有する。すなわち、負荷に対するばねの抵抗は、圧縮／拡張中に変化する。したがって、例示的な実施形態では、典型的な可変量付勢メンバが使用される場合、付勢メンバは上部キャビティ１０２から流体を押し出すように延在するため、流体に及ぼされる力は減少する傾向がある。これにより、マイクロニードルアレイ１７０の排出口における排出圧力が、流体がユーザの皮膚に流体を分配することを確実にするのに望ましい２０ｋＰａ（２．９ｐｓｉ）圧力より低くなる可能性がある。別の実施形態では、付勢メンバ１５６は、２つの平行なばねを含む。例えば、付勢メンバ１５６は、第１の長さを有する低力ばねと、低力ばねの第１の長さより短い第２の長さを有する高力ばねとを含むことができる。このような構成により、付勢メンバ１５６は、第１期間では高圧であり、その後の第２期間では減圧された圧力である圧力プロファイルを有することが可能になる。

略一定の排出圧力を維持することに加えて、ユーザの皮膚への流体の略連続的な量での充填を容易にするために、増加した初期の圧力Ｐ_ＩＮを有することが望ましい。付勢メンバ１５６が略一定な圧力デバイスでない場合、または付勢メンバによって加えられる初期圧力が比較的小さい場合、ユーザの皮膚への流体の流量は、時間とともに実質的に変化し得る。例えば、圧力量の減衰した低い初期圧力は、ユーザの皮膚への流体の充填量の初期増加を、一定時間の間遅くする、及び／または停止させることができる。多くの医薬品は、患者の血流に定常状態濃度を有することから恩恵を受けるため、略連続的な充填量を維持することが望ましい。付勢メンバの初期圧力を増加させることにより、マイクロニードルアレイ１７０の排出口における２０ｋＰａ（２．９ｐｓｉ）の所望の排出圧力を依然として維持しながら、略連続的かつ略安定した充填量を維持することが容易になるということがわかる。

図８は、図１に示された流体送達装置１０と共に使用するための別の例示的なマイクロニードルアレイアセンブリの分解概略図である。マイクロニードルアレイアセンブリ２２０は、例示的な流体送達装置１０とともに使用されるものとして本明細書に説明されているが、マイクロニードルアレイアセンブリ２２０を使用してもよく、またはマイクロニードルアレイアセンブリ２２０を他の適切な流体送達デバイスに組み込んでもよいことが企図される。例えば、流体送達装置１０は、マイクロニードルアレイアセンブリ２２０の流入口または流入チャンネルに流体を送達するための他の適切なデバイスと置き換えられてもよい。図９は、図８のマイクロニードルアレイアセンブリの概略横断面図である。例示的な実施形態では、マイクロニードルアレイアセンブリ２２０は、接着層２２２を介して取り付け面７４に接合される。マイクロニードルアレイアセンブリ２２０は、マイクロニードルアレイ２２４と、マイクロニードルアレイ２２４の複数のマイクロニードル２２８及びベース面２３０を少なくとも部分的にわたって覆う膜２２６とを含む。マイクロニードルアレイアセンブリ２２０はまた、マイクロニードルアレイ２２４の背面２３４にわたって延在し、背面２３４に接合される分配マニホールド２３２を含む。分配マニホールド２３２は、マイクロニードルアレイ２２４に流体を提供するための流体分配ネットワーク２３６を含む。分配マニホールド２３２から供給される流体は、液体製剤の形態であってもよい。膜で覆われたマイクロニードル２２８は、例えば、各マイクロニードル２２８に形成された１以上の開口部を通してユーザの皮膚に液体製剤を提供するように、ユーザの皮膚を突き刺すように構成される。

例示的な実施形態では、膜２２６は、図３及び図４に関して本明細書で説明された、膜１７４と実質的に同一に形成される。膜１７４と同様に、マイクロニードルアレイアセンブリ２２０は、いくつかの適切な実施形態における膜２２６を含んでいなくてもよいことが企図される。

例示的な実施形態では、マイクロニードルアレイ２２４は、剛性、半剛性、または可撓性の材料、例えば以下に限定されないが、金属材料、セラミック材料、ポリマー（例えば、プラスチック）材料、またはマイクロニードルアレイ２２４が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の適切な材料のシートから製造されてもよい。例えば、１つの適切な実施形態では、マイクロニードルアレイ２２４は、反応性イオンエッチング、または任意の他の適切な製造技術によってシリコンから形成され得る。

図１０は、分配マニホールド２３２を含む、図８のマイクロニードルアレイアセンブリ２２０の背面２３４の概略平面図である。例示的な実施形態では、分配マニホールド２３２は、その中に形成された流体分配ネットワーク２３６を含む。流体分配ネットワークは、例えば、分配マニホールド２３２の上面２４０と底面２４２との間に延在する複数のチャンネル、及び／または開口部を含む。チャンネル、及び／または開口部は、複数の供給チャンネル２４６と流体連通して連結された、中央に位置する流入チャンネル２４４と、マイクロニードルアレイ支持構造４２（図１に示す）の流体通路８６（図１に示す）とを含む。例示的な実施形態では、供給チャンネル２４６は、分配マニホールド１７２に沿って長手方向に延在する。供給チャンネル２４６は、流入チャンネル２４４によって供給される流体を分配マニホールド２３２の領域にわたって分配することを容易にする。

供給チャンネル２４６は、マイクロニードルアレイ２２４の背面２３４に形成された複数の供給トラフ２４８と流体連通して連結される。供給トラフ２４８は、供給チャンネル２４６から離れて延在し、各供給トラフ２４８が実質的に同一の流体排出圧力を有することを可能にする、流体の流れに対する抵抗を作り出すように形成される。例えば、一実施形態では、供給チャンネル２４６は、流体に対して蛇行した流路を形成し、これにより、チャンネルの長さによる、流体の流れに対する供給チャンネル２４６の抵抗の増加を容易にする。供給トラフ２４８のそれぞれの１つは、図９に示すように各マイクロニードル２２８内に形成された開口部２３８と流体連通して連結される。他の実施形態では、供給チャンネル２４６及び供給トラフ２４８は、分配マニホールド２３２が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の構成で形成され得る。例示的な実施形態では、供給チャンネル２４６及び供給トラフ２４８は、図６に記載の供給チャンネル１９２に関して本明細書で説明したように、実質的に略矩形の形状を有する。

流入チャンネル２４４は、ドリル加工、切断、エッチング、または分配マニホールドを通るチャンネルまたは開口部を形成するための任意の他の製造技術によって分配マニホールド２３２内に形成されてもよい。例示的な実施形態では、供給チャンネル２４６は、エッチング技術を用いて分配マニホールド２３２の底面２４２に形成される。例えば、１つの適切な実施形態では、ウェットエッチングまたはフッ酸エッチングが、供給チャンネル２４６を形成するために使用される。例えば、マスクを分配マニホールド２３２の底面２４２に適用することにより、例えば２マイクロメートル未満の精度でチャンネルの位置を形成する。本明細書で説明するように、エッチング材料（例えば、フッ酸）を底面２４２に適用して底面から材料を除去することにより、供給チャンネル２４６を形成する。別の適切な実施形態では、ＤＲＩＥまたはプラズマエッチングが、供給チャンネル２４６を作り出すために使用され得る。あるいは、供給チャンネル２４６は、分配マニホールド２３２が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の製造プロセスを用いて底面２４２に形成され得る。例示的な実施形態では、供給トラフは、供給チャンネル２４６に関して説明されたいくつかのエッチング技術を用いてマイクロニードルアレイ２２４の背面２３４に形成される。

例示的な実施形態では、分配マニホールド２３２及びマイクロニードルアレイ２２４は、対面接触した状態で共に接合されることにより、供給チャンネル２４６及び供給トラフ２４８の縁部をシールして閉じる。１つの適切な実施形態では、直接接合、または直接整列接合は、本明細書で説明したように、分配マニホールド２３２及びマイクロニードルアレイ２２４の間にプレボンドを作り出すことによって用いられる。別の適切な実施形態では、陽極接合は、分配マニホールド２３２をマイクロニードルアレイ２２４に接合するために使用される。代替実施形態では、分配マニホールド２３２及びマイクロニードルアレイ２２４は、それらを共に接合するための分配マニホールド２３２及びマイクロニードルアレイ２２４への局所的な加熱の適用を含む、レーザーによる接合プロセスを用いて共に接合されてもよい。

例示的な実施形態では、分配マニホールド２３２は、ガラス材料から製造される。あるいは、分配マニホールド２３２は、シリコンから製造されてもよい。マイクロニードルアレイ２２４はシリコンから製造される。しかしながら、他の実施形態では、マイクロニードルアレイ２２４は、ガラス材料から製造されてもよい。分配マニホールド２３２及びマイクロニードルアレイ２２４は、マイクロニードルアレイアセンブリ２２０が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の材料及び材料の組み合わせから製造されてもよい。

この実施形態では、流体は、流入チャンネル２４４を介して供給チャンネル２４６に流入し、供給チャンネル２４６を満たすことにより、マイクロニードルアレイ２２４の背面２３４に形成された供給トラフ２４８に流体を分配する。それぞれの個々のマイクロニードル２２８のためのそれぞれの供給トラフ２４８は、分配マニホールド２３２の流入チャンネル２４４からマイクロニードル２２８の流路（開口部２３８）への流量がすべてのマイクロニードル２２８について同一であるように、長さが異なる。

図１１は、図１に示された流体送達装置１０と共に使用するための別の例示的なマイクロニードルアレイアセンブリ２５０の分解概略図である。マイクロニードルアレイアセンブリ２５０は、例示的な流体送達装置１０と共に使用されているものとして本明細書に記載されるが、マイクロニードルアレイアセンブリ２５０は、他の適切な流体送達デバイスを使用していてもよく、または他の適切な流体送達デバイスに組み込まれていてもよいことが企図される。例えば、流体送達装置１０は、マイクロニードルアレイアセンブリ２５０の流入口または流入チャンネルに流体を送達するための他の適切なデバイスに置き換えられてもよい。図１２は、図１１のマイクロニードルアレイアセンブリの概略横断面図である。例示的な実施形態では、マイクロニードルアレイアセンブリ２５０は、接着層２５２を介して取り付け面７４（図１に示す）に接合される。マイクロニードルアレイアセンブリ２５０は、図３及び図４に関して本明細書で説明したマイクロニードルアレイ１７０と実質的に同一の構造であるマイクロニードルアレイ２５４と、マイクロニードルアレイ２５４の複数のマイクロニードル２５８及びベース面２６０を少なくとも部分的にわたって覆う膜２５６とを含む。マイクロニードルアレイアセンブリ２５０はまた、マイクロニードルアレイ２５４の背面２６４にわたって延在し、背面２６４に接合される分配マニホールド２６２を含む。分配マニホールド２６２は、マイクロニードルアレイ２５４に流体を提供するための、複数の供給チャンネル２７４及び／または開口部（２７２、２７６）を含む、流体分配ネットワーク２６６を含む。膜で覆われたマイクロニードル２５８は、各マイクロニードル２５８に形成された１以上の開口部を通してユーザの皮膚に流体を提供するように、ユーザの皮膚を突き刺すように構成される。

例示的な実施形態では、膜２５６は、図３及び図４に関して本明細書で説明された、膜１７４と実質的に同一に形成される。膜１７４と同様に、マイクロニードルアレイアセンブリ２５０は、いくつかの適切な実施形態における膜２５６を含んでいなくてもよいことが企図される。

例示的な実施形態では、マイクロニードルアレイ２５４は、剛性、半剛性、または可撓性の材料、例えば以下に限定されないが、金属材料、セラミック材料、ポリマー（例えば、プラスチック）材料、またはマイクロニードルアレイ２５４が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の適切な材料のシートから製造されてもよい。例えば、１つの適切な実施形態では、マイクロニードルアレイ２５４は、反応性イオンエッチング、または任意の他の適切な製造技術によってシリコンから形成され得る。

図１３は、図１１のマイクロニードルアレイアセンブリ２５０と共に使用するための分配マニホールド２６２の背面２６４の概略平面図である。例示的な実施形態では、分配マニホールド２６２は、その中に形成された流体分配ネットワーク２６６を含む。流体分配ネットワークは、例えば、分配マニホールド２６２の上面２７０と背面２６４との間に延在する複数のチャンネル、及び／または開口部を含む。チャンネル、及び／または開口部は、複数の供給チャンネル２７４と流体連通して連結された、中央に位置する流入チャンネル２７２と、マイクロニードルアレイ支持構造４２（図１に示す）の流体通路８６（図１に示す）とを含む。例示的な実施形態では、供給チャンネル２７４は、分配マニホールド２６２に沿って長手方向に延在し、流体に対して蛇行した流路を形成することにより、供給チャンネル２７４の抵抗の増加を容易にする。供給チャンネル２７４は、流入チャンネル２７２によって供給される流体を分配マニホールド２６２の領域にわたって分配することを容易にする。

供給チャンネル２７４のそれぞれは、排出チャンネル２７６と流体連通して連結される。各排出チャンネル２７６は、図１２に示すように、マイクロニードル２５８の流路２６８を通る流体を分配するために、それぞれのマイクロニードル２５８と略整列される。他の実施形態では、供給チャンネル２７４及び排出チャンネル２７６は、分配マニホールド２６２が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の構成で形成されてもよい。例示的な実施形態では、供給チャンネル２７４は、図６に記載の供給チャンネル１９２に関して本明細書で説明したように、実質的に略矩形の形状を有する。

流入チャンネル２７２は、ドリル加工、切断、または分配マニホールドを通るチャンネルまたは開口部を形成するための任意の他の製造技術によって分配マニホールド２６２内に形成されてもよい。例示的な実施形態では、供給チャンネル２７４は、供給チャンネル２７４のセットを分配マニホールド２６２に形作ることにより、分配マニホールド２６２の底面（背面２６４）に形成される。あるいは、供給チャンネル２７４は、分配マニホールド２６２が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の製造プロセスを用いて底面（背面２６４）に形成されてもよい。

例示的な実施形態では、分配マニホールド２６２及びマイクロニードルアレイ２５４は、対面接触した状態で共に接合されることにより、供給チャンネル２７４の縁部をシールして閉じる。１つの適切な実施形態では、直接接合、または直接整列接合は、本明細書で説明したように、分配マニホールド２６２及びマイクロニードルアレイ２５４の間にプレボンドを作り出すことによって用いられる。別の適切な実施形態では、陽極接合は、分配マニホールド２６２をマイクロニードルアレイ２５４に接合するために使用される。代替実施形態では、分配マニホールド２６２及びマイクロニードルアレイ２５４は、それらを共に接合するための分配マニホールド２６２及びマイクロニードルアレイ２５４への局所的な加熱の適用を含む、レーザーによる接合プロセスを用いて共に接合されてもよい。

例示的な実施形態では、分配マニホールド２６２は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ポリマーから製造される。あるいは、分配マニホールド２３２は、マイクロニードルアレイアセンブリ２５０が本明細書に記載のように機能することを可能にする任意の材料及び材料の組み合わせから製造されてもよい。

この実施形態では、流体は、流入チャンネル２７２を通って供給チャンネル２７４に流入し、供給チャンネル２７４を満たすことにより流体をそれぞれの個々のマイクロニードル２５８に分配する。各供給チャンネル２７４は、分配マニホールド２６２の流入チャンネルからマイクロニードル２５８の流路２６８へのすべての流れ抵抗がすべてのマイクロニードル２５８について同一であるように、実質的に同一の長さである。したがって、各マイクロニードル２５８に対して抵抗は実質的に同一であるため、流量もまたすべてのマイクロニードル２５８と実質的に同一である。個々の供給チャンネル２７４の流路は、チャンネルが接続されるそれぞれのマイクロニードル２５８の位置に基づいて決定される。

本明細書で詳細に説明される装置、システム、及び方法は、マイクロニードルアレイアセンブリがマイクロニードルアセンブリの各アセンブリを通る実質的に等しい量の医薬品を分配することを可能にする。マイクロニードルアレイアセンブリと共に使用するためのマイクロ流体分配マニホールドは、各供給チャンネル内のすべての流れ抵抗が実質的に等しくなることを可能にし、これにより等しい流量を生成する。さらに、流体チャンネルの抵抗レベルは、長時間にわたって流体の実質的に一定の流量を可能にするように構成されてもよく、これによりユーザの血流中の流体が定常状態濃度であることを容易にする。

マイクロ流体分配マニホールドのための装置、システム、及び方法の例示的な実施形態は、詳細に上述される。本明細書で説明された装置、システム、及び方法は、記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、装置、システムの構成要素、及び／または方法のステップは、本明細書に記載の他の構成要素、及び／またはステップと独立して、別々に利用されてもよい。例えば、方法はまた、他の流体送達装置、システム、及び方法と組み合わせて使用されてもよく、本明細書に記載の装置、システム、及び方法のみによる実施に限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、多くの流体送達用途に関連して実施及び利用され得る。

本開示の様々な特定の特徴は、いくつかの図面に示され、かつ他の図面には示されないが、これは便宜上のためである。本開示の原理にしたがって、図面の任意の特徴は任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて言及されてもよく、及び／または特許請求されてもよい。

この記述された説明は、最良の形態を含む実施形態を開示するための実施例を使用し、任意のデバイスまたはシステムの作成及び使用、及び任意の組み込まれた方法の実行を含む、当業者による実施形態の実施を可能にする。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に想起される他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の文字通りの言葉と非実質的な差異を有する均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図される。

本開示の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に様々な変更が可能であるため、上記の説明に含まれ、添付の図面に示されるすべての内容は、例示的なものとして解釈され、限定的な意味ではないものとして解釈されることが意図される。

Claims (20)

1. マイクロニードルアレイアセンブリであって、
   複数のマイクロニードルを含むマイクロニードルアレイと、
   複数の抵抗チャンネルに流体連通して連結された供給チャンネルを含む分配マニホールドとを含み、
   前記複数の抵抗チャンネルの各抵抗チャンネルは、前記複数のマイクロニードルのそれぞれの１つに流体連通して連結され、
   前記複数の抵抗チャンネルの各抵抗チャンネルを通る流体の流れに対する抵抗値は、前記供給チャンネルを通る前記流体の流れに対する抵抗値より約５倍ないし約１００倍大きい範囲であることを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
2. 請求項１に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
   前記複数の抵抗チャンネルの各抵抗チャンネルを通る前記流体の流れに対する前記抵抗値は、前記供給チャンネルを通る前記流体の流れに対する前記抵抗値より少なくとも約３０倍大きいことを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
3. 請求項１に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
   前記複数の抵抗チャンネルの各抵抗チャンネルは、前記流体の流れに対する前記抵抗チャンネルの抵抗を増加させるために、前記流体の流れに対して蛇行した流路を形成することを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
4. 請求項１に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
   前記分配マニホールドは、前記供給チャンネル及び前記複数の抵抗チャンネルを画定すべくカバー基板に連結されたベース基板を含むことを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
5. 請求項１に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
   前記分配マニホールドは、前記供給チャンネルに流体連通して上流に連結された流入チャンネルと、複数の排出チャンネルとをさらに含み、
   前記複数の排出チャンネルの各排出チャンネルは、前記抵抗チャンネルのそれぞれの１つに流体連通して下流に連結されることを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
6. 請求項５に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
   前記流入チャンネルと、前記複数の排出チャンネルの各排出チャンネルとの間の圧力降下は、実質的に同一であることを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
7. 請求項１に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
   前記分配マニホールドは、ガラス、シリコン、及びポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ポリマーのうち１つ以上から製造されることを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
8. 請求項１に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
   前記複数のマイクロニードルの各マイクロニードルの排出口における流体の流れの圧力は、約２ｋＰａないし約５０ｋＰａの間の範囲であることを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
9. 流体送達装置であって、
   流体を収容するリザーバと、マイクロニードルアレイアセンブリとを含み、
   前記マイクロニードルアレイアセンブリは、上流面に形成された複数の流体チャンネル及び下流面から延在する複数のマイクロニードルを含むマイクロニードルアレイと、前記複数の流体チャンネルと流体連通して連結された供給チャンネルを含む分配マニホールドとを含み、
   前記複数のマイクロニードルの各マイクロニードルは、前記複数の流体チャンネルのそれぞれの１つに流体連通して連結され、
   前記複数の流体チャンネルの各流体チャンネルを通る前記流体の流れに対する抵抗値は、前記供給チャンネルを通る前記流体の流れに対する抵抗値の約５倍ないし約１００倍大きい範囲であることを特徴とする流体送達装置。
10. 請求項９に記載の流体送達装置であって、
    前記複数の流体チャンネルの各流体チャンネルを通る前記流体の流れに対する前記抵抗値は、前記供給チャンネルを通る前記流体の流れに対する前記抵抗値の少なくとも約３０倍大きいことを特徴とする流体送達装置。
11. 請求項９に記載の流体送達装置であって、
    前記複数の流体チャンネルの各流体チャンネルは、前記流体の流れに対する前記流体チャンネルの抵抗を増加させるために、前記流体の流れに対して蛇行した流路を形成することを特徴とする流体送達装置。
12. 請求項９に記載の流体送達装置であって、
    前記流体の少なくともいくらかを、前記リザーバから前記マイクロニードルアレイアセンブリに向かって流すための付勢メンバをさらに含むことを特徴とする流体送達装置。
13. 請求項１２に記載の流体送達装置であって、
    前記付勢メンバは、前記流体の容積の少なくとも約９０％が前記リザーバから流出するまで、前記複数のマイクロニードルの各マイクロニードルの排出口における前記流体の流れの圧力を約２０ｋＰａ（２．９ｐｓｉ）以上に維持するように構成されることを特徴とする流体送達装置。
14. 請求項９に記載の流体送達装置であって、
    前記分配マニホールドは、前記供給チャンネル及び前記リザーバと流体連通して上流に連結された流入チャンネルをさらに含むことを特徴とする流体送達装置。
15. 請求項１４に記載の流体送達装置であって、
    前記流入チャンネルと、前記複数のマイクロニードルの各マイクロニードルとの間の圧力降下は実質的に同一であることを特徴とする流体送達装置。
16. 請求項９に記載の流体送達装置であって、
    前記分配マニホールドは、ガラス、シリコン、及びポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ポリマーのうち１つ以上から製造されることを特徴とする流体送達装置。
17. 請求項９に記載の流体送達装置であって、
    前記複数のマイクロニードルの各マイクロニードルの排出口における前記流体の流れの圧力は、約２ｋＰａないし約５０ｋＰａの範囲であることを特徴とする流体送達装置。
18. マイクロニードルアレイアセンブリであって、
    複数のマイクロニードルを含むマイクロニードルアレイと、分配マニホールドとを含み、
    前記複数のマイクロニードルの各マイクロニードルは開口部を含み、
    前記分配マニホールドは、流入チャンネルと、前記分配マニホールドの下流面に形成された複数の供給チャンネルと、複数の排出チャンネルとを含み、
    前記複数の供給チャンネルの各供給チャンネルは、前記流入チャンネル及び前記複数の排出チャンネルのそれぞれの１つに流体連通して連結され、
    前記流入チャンネルと前記複数の排出チャンネルの各排出チャンネルとの間の圧力降下は、実質的に同一であることを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
19. 請求項１８に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
    前記複数の供給チャンネルの各供給チャンネルは、流体の流れに対する前記供給チャンネルの抵抗を増加させるために前記流体の流れに対して蛇行した流路を形成することを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。
20. 請求項１８に記載のマイクロニードルアレイアセンブリであって、
    前記分配マニホールドは、ガラス、シリコン、及びポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）ポリマーのうち１つ以上から製造されることを特徴とするマイクロニードルアレイアセンブリ。

Images