JP6435272B2 - 低侵襲挿入のための植え込み型医療デバイス - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年１２月２１日出願の米国仮特許出願第６１／７４５，０８６号に対する優先権および利益を主張し、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、概して、正確に制御された曝露または放出のために物質または小成分を閉じ込めるための格納リザーバを有する、植え込み型医療デバイス等の医療デバイスを含むが、これに限定されない、マルチリザーバ格納デバイスに関する。ある特定の態様において、本開示は、トロカール、カテーテル、注射器等の低侵襲器具を介した患者への挿入のために構成される、そのようなデバイスの改良された設計に関する。

ペースメーカーおよび植え込み型除細動器等の典型的な植え込み型医療デバイスは、制御電子回路、電源、および他のデバイス専用部品を含む２つ以上の筺体部品または外殻を備えて設計される。また、デバイス内および外に電気接続を提供するためにヘッダも使用される。筺体およびヘッダ（またはフィードスルー）は、内部部品（一般に生体適合性でない）と体液との間における液体または気体交換を防止するために気密となるように設計される。しかしながら、エポキシ系のヘッダを備えたある特定のインプラントは、長期間の気密性を実現しないことに留意されたい。植え込み型デバイスの設計および製造方法は、気密性を確実にする目的のために発展してきた。

例えば、ＭｉｃｒｏＣＨＩＰＳ Ｉｎｃ．は、バイオセンサまたは薬物を含むリザーバアレイを含むマイクロチップに基づいた植え込み型デバイスを設計および製造する。図１は、マイクロチップアセンブリ１２を含む植え込み型医療デバイス１０内の部品の組み立てのための可能な従来の手法を示す。マイクロチップ素子とも称されるマイクロチップアセンブリ１２は、マイクロリザーバを含み、そのそれぞれは、インビボでの制御された送達のための薬物またはインビボでの制御された曝露のためのセンサを含んでもよい。マイクロチップアセンブリ１２は、筺体１４に溶接されたフィードスルー１６に取り付けられている。そのようなマイクロチップアセンブリまたは素子は、例えば、Ｕｈｌａｎｄらの米国特許第７，５１０，５５１号およびＳａｎｔｉｎｉ Ｊｒ．らの米国特許第７，６０４，６２８号に記載されている。フィードスルー１６は、アルミナディスク上およびそれを通して金属化表面に冶金的にろう付けされた導電性のピンを含む。一般的なピンカウントは、１００超であり、より複雑な設計では、４００超とされ得る。そのような設計の結果、各ピンの接続部が漏出点となる可能性がある。

さらに、各フィードスルーピンは、筺体内の電子部品に電気的に接続されている。いくつかの設計は、ピンから回路までワイヤを使用する一方で、図示される設計は、フィードスルー１６を従来のプラスチック回路基板１８（一般に、患者との連続的なインビボ接触には不適当であり得る）に直接取り付けられる。これらの電気接続は、導通を確実にするために試験を必要とする。結果として、ピンカウントは、フィードスルーの費用に影響し、植え込み型デバイス内のフィードスルーピンの数が増加するにつれてその費用は増加する。したがって、この複雑な設計要件、結果として生じる製造、および必要とされる許容試験により、フィードスルーは、割高な部品である。

フィードスルー、または筺体部品に取り付けられるヘッダに基づいた従来の植え込み型デバイス設計の別の不利点は、いくつかの別個の部品がアセンブリを構成するため、結果として得られるデバイスの総容量が理想的に望ましいものよりも大きいことである。

さらに、体内および体外に無線で情報を伝達するために高周波を使用する電子ベースの植え込み型デバイスはアンテナを必要とする。アンテナが従来の金属筺体内に配置される場合、高周波が大幅に減衰されるため、アンテナは、一般に、既存のフィードスルーまたは本出願に専用の別のフィードスルーを使用して、筺体の表面上に配置される。

したがって、従来の設計の植え込み型医療デバイスに付随する前述の不利点のうちのいずれかまたはすべてを排除または軽減することが望ましいであろう。ある特定の要求においては、改良した筺体気密性（例えば、より少ない潜在的漏洩路）、より簡単な構造、およびより小さな全体デバイス体積を提供することが望ましいであろう。

改良された気密性のあるリザーバデバイスを提供するための要望と共に、そのような能動的に制御されたリザーバデバイスを、それを必要とする患者の中に作動可能に配置し得る様式を改良することも有利であろう。例えば、切開のサイズを軽減させ、かつ／またはデバイスが患者に対する過度な疼痛または不快症状なく、好適に配置され得る組織部位の可能な範囲を増加させることが望ましいであろう。患者におけるそのような使用を助長するデバイス形態を提供することが望ましいであろう。

上述の必要および／または問題のいくつかまたはすべては、本明細書に記載される１つ以上の実施形態により対処され得る。一実施形態において、電気的に作動して開くように構成される１つ以上の格納リザーバを有する細長いマイクロチップ素子を含む格納デバイスが、提供される。格納デバイスはまた、生体適合性基材を含む細長い電子プリント回路基板（ＰＣＢ）も含む。細長いＰＣＢはまた、１つ以上の電子部品が固定される第１の側と、細長いマイクロチップ素子が１つ以上の電子部品に電気接続して固定される反対の第２の側とを含む。さらに、格納デバイスは、細長いＰＣＢに固定される細長い筺体を含む。細長い筺体は、細長い筺体内に細長いＰＣＢの１つ以上の電子部品を気密封止するように構成される。

格納デバイスの他の実施形態、態様、および特性は、以下の図面の簡単な説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲より当業者には明らかとなろう。

これより、添付の図面を参照するが、この図面は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。
マイクロチップアセンブリを含む先行技術の格納デバイスの分解斜視図を概略的に図示する。 一実施形態に従ってマイクロチップアセンブリを含む、組み立てられた格納デバイスの断面図を概略的に図示する。 図２Ａに示される格納デバイスの分解断面図を概略的に図示する。 図２Ａおよび図２Ｂに示される格納デバイスの上面図を概略的に図示する。 図２Ａ〜図２Ｃに示す格納デバイスの透視図を概略的に図示する。 一実施形態に従って格納デバイスの一部の拡大断面図を概略的に図示する。 一実施形態に従ってマイクロチップ素子アセンブリの断面図を概略的に図示する。 図５Ａに示されるマイクロチップ素子アセンブリの分解断面図を概略的に図示する。 一実施形態に従ってマイクロチップアセンブリを含む組み立てられた格納デバイスの一部の拡大断面図を概略的に図示する。

これより、例示的な実施形態は、添付の図面を参照して、以下にさらに完全に記述され、すべてではないがいくつかの実施形態を示す。本開示に記載される代表的な実施形態は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。同様の数字は、全体を通して同様の構成要素を指す。

本明細書に記載される格納デバイスおよびアセンブリは、他の利点の中でも、組み立てられたデバイスの空間効率の大幅な向上を提供する。例えば、先行技術のデバイスと比較して、本発明のデバイスの実施形態は、同一物を保持し得るか、またはより大きな薬物ペイロードは、同一またはより小さい全体のデバイス体積である。さらに、ある特定の実施形態において、デバイスおよび方法は、有利には、高価で複雑なフィードスルーの必要を排除し、フィードスルーの排除により薄い滑らかなインプラントを提供し、多くのフィードスルーピンおよび電気接続を排除することにより信頼性の向上を提供し、気密界面の数を削減することにより信頼性の向上を提供し、機能性を確認するための試験を簡略化し、より簡単な組み立てを提供する。これは、格納デバイスが、低侵襲挿入手段を介して、例えば、小切開、トロカール、カニューレ、注射器、または同様の医療器具を通して、ヒトまたは動物対象内における長期間の植え込み用の植え込み型医療デバイスである実施形態において特に重要であり得る。

本明細書に提供される格納デバイスは、図２Ａ〜図３に示される格納デバイス１１０を含む以下の例示的な実施形態を参照してさらに理解され得る。格納デバイス１１０は、電気的に作動して開くことができる１つ以上の格納リザーバ１１４を含む細長いマイクロチップ素子１１２を含む。格納デバイス１１０はまた、細長い電子プリント回路基板（ＰＣＢ）１１６も含む。細長いＰＣＢ１１６は、生体適合性基材を含み、１つ以上の電子部品１２０が固定される第１の側１１８と、マイクロチップ素子１１２が１つ以上の電子部品１２０に電気接続して固定される反対の第２の側１２２とを有する。図４を参照して以下に説明されるように、ＰＣＢ１１６の第１の側１１８上の電子部品１２０は、マイクロチップ素子１１２と電気（すなわち、作動）連通している。

格納デバイス１１０は任意の適切な数のマイクロチップ素子１１２（例えば、１〜６個）を含んでもよく、かつ各マイクロチップ素子１１２は複数の別個の格納リザーバ１１４（例えば、１０〜７５０個のリザーバ）を含んでもよいことを理解されたい。格納デバイス１１０につきより多数のマイクロチップ素子１１２、およびより少数またはより多数の格納リザーバ１１４もまた、想定される。さらに、格納デバイス１１０が、任意の適切な数のＰＣＢ１１６を含んでもよいことを理解されたい。

図２Ａ〜図２Ｃに示されるように、患者への低侵襲挿入に特に適している実施形態は、密集した格納リザーバの細長いアレイを有する長く狭いマイクロチップ素子１１２を有し得る。図２Ｃは、２×２８のリザーバアレイを示す。一実施形態において、細長いアレイは、２０〜４０個のリザーバを１〜４列有する。他の実施形態において、その他の数の列およびリザーバが想定される。

「電子プリント回路基板」（ＰＣＢ）は、当該技術分野において知られている導電性経路、トラック、または信号トレースを使用して電子部品を機械的に支持し、かつ電気的に接続する基板を指す。実施形態において、ＰＣＢは、生体適合性の、気密性のある基板材料を含む。適切なそのような材料は、アルミナおよび窒化ケイ素等のセラミックを含む。多層アルミナＰＣＢは、首尾よく設計され、製造されている。例えば、米国特許出願公開第２００３／００３４５６４号を参照のこと。これらの積層構造は、導電性層と、誘電層と、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３、アルミナ）とを低温同時焼成法において組み合わせた結果であり得る。アルミナは、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）と称される。これらの生体適合性セラミックはまた、気密バリアとして機能し、場合によっては、従来の金属筺体要素の必要を排除する。記載される機能のすべてまたはいくつかを行うことができる他の材料または材料の組み合わせも使用され得る。

本明細書に使用される「生体適合性」という用語は、一般に、ヒトまたは動物対象、例えば、患者への長期間または短期間の植え込みに適している構築の材料を指す。そのような構造の材料は、植え込み型医療デバイスの技術において知られている。

本明細書に使用される、「気密シール」という用語は、デバイスの有効寿命にわたり、デバイスリザーバまたは筺体等のデバイスの１つ以上の隔室中にまたはそれらから化学物質（例えば、水蒸気、水、酸素等）の望ましくない侵入または侵出を防止することを指す。本明細書の目的では、ヘリウム（Ｈｅ）を１×１０^−９ａｔｍ^＊ｃｃ／秒未満の速度で透過する材料／シールが気密と称される。

格納デバイス１１０は、細長い筺体１２４を含み得る。細長い筺体１２４は、細長い筺体１２４内に細長いＰＣＢ１１６の１つ以上の電子部品１２０を気密封止するように構成される。つまり、細長い筺体１２４は、細長いＰＣＢ１１６の第１の側１１８を取り囲むように構成される。このようにして、細長い筺体１２４および細長いＰＣＢ１１６は、１つ以上の電子部品１２０の周辺に気密封入物を集合的に形成する。望ましくは、細長い筺体１２４および細長いＰＣＢ１１４の第２の側１２２に面する外部の少なくとも一部は、生体適合性材料から形成される。例えば、場合によっては、細長い筺体１２４は、チタンまたはステンレス鋼等の生体適合性の金属または合金で作製され得る。他の例では、細長い筺体１２４は、生体適合性ポリマーで作製され得る。ある特定の実施形態において、細長い筺体１２４の少なくとも一部は、略円筒形の本体を有する。場合によっては、細長い筺体１２４は、非外傷性の表面を含む。さらに、細長い筺体１２４の遠位端１３６は、曲線的であり得る。

細長い筺体１２４は、その中に１つ以上の電池１２８を格納するように設計される電池室１２６を含み得る。任意の電源または電力系は、電池室１２６内に格納され得る。場合によっては、電池室１２６は、細長い筺体１２４内に別々の領域であり得る。他の例では、電池室１２６は、細長い筺体１２４により形成された単一の封入物の一部であり得る。他の実施形態において、電池室１２６は、細長い筺体１２４の近位端１３０周辺に配置され得る。しかしながら、電池室１２６は、細長い筺体１２４内にいずれかの配置で位置し得る。さらに、場合によっては、電池室１２６は省略される場合がある。例えば、デバイス電力は、誘導電荷により提供され得る。

ある特定の実施形態において、電池室１２６は、カバー１３２を含み得る。カバー１３２は、取り外し可能であっても、常在されていてもよい。カバー１３２は、電池１２８へのアクセスを提供し、かつ／または電池室１２６内に１つ以上の電池１２８を気密封止するように構成され得る。つまり、好ましい実施形態において、カバー１３２および細長い筺体１２４は、互いに取り付けられる場合に、気密シールを形成する。一例において、カバー１３２は、細長い筺体１２４の近位端１３０周辺に位置し得る。

好ましい実施形態において、細長い筺体１２４と細長いＰＣＢ１１６との界面は、細長い筺体１２４内に１つ以上の電子部品１２０を絶縁する気密シールを形成する。場合によっては、細長い筺体１２４を細長いＰＣＢ１１６に溶接され得る。他の例では、生体適合性エポキシコーティング（例えば、エポキシ樹脂）または他の生体適合性コーティング材料等の生体適合性物質１３４は、細長いマイクロチップ素子１１２、細長いＰＣＢ１１６、および細長い筺体１２４の少なくとも一部の上に配置され得る。このコーティングは、多層であり得、かつそれは材料が電子部品１２０または電池１２８等の部品のいずれかの動作を妨げない限りは気密材料を含み得る。

ある特定の実施形態において、格納デバイス１１０は、滑らかな管状プロファイルを含み得る。例えば、格納デバイス１１０に付随する部品のいくつかまたはすべては細長くてもよい。つまり、細長いマイクロチップ素子１１２、細長いＰＣＢ１１６、および細長い筺体１２４等の格納デバイス１１０の部品のいくつかまたはすべては、幅よりも長い全長を有し得る。さらに、生体適合性コーティング物質１３４、細長いマイクロチップ素子１１２、および細長い筺体１２４は、格納デバイス１１０の略円形の断面および丸い遠位端１３６を集合的に形成し得る。部品は、集合的に組み合わされて、低侵襲的な様式においてヒトまたは動物対象に挿入され得る滑らかな管様構造物またはアセンブリを形成し得る。この滑らかな管様構造物またはアセンブリは、好ましくは、非外傷性の表面を有する。

生体適合性コーティング物質１３４は、格納デバイス１１０周辺に非外傷性の表面を作製し得る。ある特定の実施形態において、格納デバイスの表面は、滑らかな物質から形成されるか、またはコーティングされて、目的とする組織部位へのデバイスの通過を促進する。

格納デバイス１１０は、当該技術分野において知られている様々な技術により、治療、診断、または予防を必要とする患者等のヒトまたは動物対象に植え込まれ得る。好ましい実施形態において、このデバイスは、皮下の組織部位において患者に挿入される。様々な挿入ツールおよびシステムが、インプラントの特定の大きさおよび特定の医療目的のために望ましい植え込みの特定の部位に応じて使用され得る。格納デバイス１１０は、カニューレ、トロカール、皮下挿入、または銃のような注射器デバイスもしくはアセンブリを含む低侵襲医療器具のうちの１つ、または組み合わせによりヒトまたは動物対象に挿入、注入、またはそうでなければ設置され得る。一実施形態において、小さい（例えば、数ミリメートル）切開が、患者の皮膚に施され、直線的な低いプロファイル配置において格納デバイス１１０の端を把持することができる長く狭い挿入ツールを用いて、格納デバイス１１０が切開部を通って、皮膚の直下まで患者の体内に通過する。格納デバイス１１０は、挿入ツールから放出され、挿入ツールの端部が切開部から取り出され、次いで、切開部が、例えば、１か所または数か所の縫合で閉口され得る。場合によっては、１つ以上の縫合ループに、筺体１２４および／またはキャップ１３２が与えられ得る。縫合ループは、皮下空間において格納デバイス１１０を定着させるように構成され得る。

電子部品１２０は、格納デバイス１１０の多くの機能のいずれかを提供する。例には、リザーバ１１４を電気的に作動してそれを開き、かつ／例えば、リザーバ１１４内に設置されたセンサか、または格納デバイス１１０から遠隔的に設置された別のデバイスと連通させるための制御装置（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ）および電源（例えば、電池またはコンデンサ）が含まれるが、これらに限定されない。他の電子部品は、例えば、遠隔測定ハードウェア、コンデンサ、トランジスタ、およびダイオード、ならびにリザーバキャップを作動させるための制御手段を含んでもよい。制御手段は、入力原、マイクロプロセッサ、タイマー、デマルチプレクサ（またはマルチプレクサ）を含んでもよい。一実施形態において、電子部品は、搭載ストレージコンデンサを充電するためのエネルギーを無線で受信するための部品を含み、これは、格納デバイス１１０に搭載される電子部品の空間要件をさらに低減し得る。場合によっては、電子部品は、トランスミッタ、レシーバ、またはトランシーバ等のアンテナを含んでもよい。

マイクロチップ素子１１２の格納リザーバ１１４は、当該技術分野において知られ得る様々な方法で開く／作動するように構成され得る。一実施形態において、米国特許第７，５１０，５５１号および米国特許第７，６０４，６２８号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるように、格納リザーバ１１４は、電気的に作動して開くように構造化および構成されている。

ＰＣＢ／電子部品とマイクロチップ素子との間の電気接続の一実施形態を図４に示す。この図は、２つの格納リザーバ３４４を含むマイクロチップ素子３１２の一部を示す。各格納リザーバ３４４は、リザーバキャップ３４８により（初期に）塞がれる開口部を有する。格納リザーバ３４４は、基板３４３内に少なくとも部分的に形成され、開口部に反対の閉端部とその間の側壁とを有する。マイクロチップ素子３１２は、ＰＣＢ３１４の側に固着され、電子部品３１８は、ＰＣＢ３１４の対向側に固着される。ＰＣＢ３１４は、電子部品３１８をマイクロチップ素子３１２に電気的に接続するビア３３０を含む。ビア３３０は、ＰＣＢ３１４上の金属化導電性表面３３２Ａ、３３２Ｂに機械的かつ電気的に接続され、マイクロチップ素子３１２は、金属化導電性表面３３２Ａにワイヤボンド接合３３４される。任意のビアまたはワイヤボンドの組み合わせが使用され得る。生体適合性コーティング物質３３６が接合部を固着かつ保護し、ワイヤボンド上に塗布され、一般に、ＰＣＢ３１４の表面の一部、マイクロチップ素子３１２の一部、および筺体３２０の一部をコーティングするが、リザーバキャップ３４８はコーティングしない。コーティング物質３３６は、エポキシ等のポリマーまたは他の樹脂であってもよい。任意の適切なコーティングが使用され得る。

一実施形態において、米国特許第７，５１０，５５１号および米国特許第７，６０４，６２８号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるように、リザーバキャップ３４８は、電気的に作動して開くように構造化および構成されている。つまり、好ましい実施形態において、リザーバは、電熱アブレーションにより破壊することにより開くように構成されている。リザーバキャップ３４８は、単一層または積層構造を含んでもよい金属フィルムから形成されてもよい。例えば、リザーバキャップ３４８は、金、白金、チタン、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。他の実施形態において、リザーバキャップ３４８は、機械的または電気的機構により作動されるまたは開かれるように構成することができる。

マイクロチップ素子の格納リザーバは、一般に、５００μＬ以下（例えば、２５０μＬ未満、１００μＬ未満、５０μＬ未満、２５μＬ未満、１０μＬ未満等）の容量を有するリザーバを指す「マイクロリザーバ」であってもよい。別の実施形態において、格納リザーバは、一般に、５００μＬ超（例えば、６００μＬ超、７５０μＬ超、９００μＬ超、１ｍＬ超等）および５ｍＬ未満（例えば、４ｍＬ未満、３ｍＬ未満、２ｍＬ未満、１ｍＬ未満等）の容量を有するリザーバを指す「マクロリザーバ」であってもよい。「リザーバ」および「格納リザーバ」という用語は、いずれか一方に限定されることが明示的に示されない限り、マイクロリザーバおよびマクロリザーバの両方を含むことが意図される。

別の態様において、改良したマイクロチップ素子およびそれらの製造方法が提供される。好ましい実施形態において、マイクロチップデバイス素子は、ポリマーまたはガラスまたは他のセラミック材料から形成される比較的厚い主基材に接合される比較的薄いシリコン基材を含む。有利には、シリコン基材よりもむしろ主基材内にリザーバを画定することにより、リザーバは、ドライ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）以外の処理を用いて形成され得る。これは、ＤＲＩＥ処理が高額であるという理由のためだけでなく、従来の処理下においては、リザーバキャップフィルムの堆積後に実施されるＤＲＩＥ処理によりリザーバキャップフィルムが後の処理に不必要に曝され、許容可能な（例えば、気密性のある）リザーバキャップの収率に悪影響を及ぼす恐れがあるという理由から重要である。

さらに、確実な密閉機能（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｓｅａｌｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ）（例えば、金シーリングリング）をシリコン基材に添加することにより、これが高耐性のマイクロフィーチャのすべてをシリコン基材のみに保持し、これがさらには、他の潜在的に低い耐性の製造プロセスにより作製される主基材を有利に利用可能にする。このようにして、リザーバをより深く作製することができ、それにより、単位リザーバペイロードを増加させる。一実施形態において、主基材は、従来のリザーバよりも深く、かつＤＲＩＥを使用することにより容易に可能となるものよりも平滑な側壁を有するリザーバの形成を可能にするセラミックまたはポリマー材料を使用した鋳造または成形処理により作製される。次いで、この鋳造または成形された基板は、シリコン基材上の確実な密閉機能との接合のために、その中に形成された密閉溝内およびその周辺に金めっきを施してもよい。

細長いマイクロチップ素子の例示的な実施形態を図５Ａおよび図５Ｂに示す。細長いマイクロチップ素子４１２は、主基材４４０およびシリコン基材４４２を含み、それらは互いに接合される。シリコン基材４４２は、第１の側と、反対の第２の側と、それを貫通して延在する開口部４４６とを有する。各リザーバ４４４に対して３つの開口部４４６が示される。シリコン基材４４２の第１の側は、リザーバが開かれる必要があるまで開口部４４６を塞ぐリザーバキャップ４４８を含む。好ましい実施形態において、リザーバキャップ４４８は、導電性である。例えば、リザーバキャップ４４８は、金属フィルムの形態であってもよい。シリコン基材４４２、開口部４４６、およびリザーバキャップ４４８は、当該技術分野において知られている微細加工技術を使用して作製することができる。例えば、金属リザーバキャップ４４８により塞がれるポリシリコン基材内の開口部４４６を形成するために、米国特許第７，６０４，６２８号に記載されるフォトリソグラフィー、エッチング、および堆積技術を使用してもよい。

この図では、主基材４４０は、２つのリザーバ４４４を含むが、それより多い、または、それより少ないリザーバを含む場合がある。各リザーバ４４４は、閉鎖端壁と、開放端と、閉鎖端壁と開放端との間に延在する少なくとも１つの側壁とにより画定される。上述のように、主基材４４０は、シリコンから形成され得る。他の実施形態において、基材は、メタロイド、ポリマー、ガラス、または他のセラミック材料から形成され得る。任意の適切な材料が使用され得る。基材およびリザーバは、当該技術分野において知られている、成形、鋳造、超微細加工、および構築または積層技術を含むが、これらに限定されない任意の適切なプロセスにより作製され得る。一実施形態において、主基材４４０は、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）で／により作製される。それは、例えば、気密性、生体適合性、接合、および／またはリザーバ内容物適合性、安定性、または放出を提供するまたは向上するために基板のすべてまたは一部の上にコーティング層をさらに含み得る。コーティング層の目的に応じて、それは、リザーバ４４４の内側、リザーバ４４４の外側、または両方に塗布され得る。可能なコーティング材料の例には、金等の生体適合性およびパリレン等のポリマーが含まれる。

主基材４４０およびシリコン基材４４２は、リザーバ４４４を気密封止するための任意の適切な方法を用いて共に接合される。このようにして、リザーバ４４４の開放端は、リザーバ内容物の制御された放出または曝露のために開口部４４６と流体連通する。好ましい実施形態において、基板は、米国特許第８，１９１，７５６号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるように、冷間圧接法を用いて互いに気密的に密閉される。

図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、シリコン基材４４２の第２の側は、その上に形成されたリング構造４５２を含み、主基材４４０の第１の側は、溝４５０を含む。これらの結合機能部は、共に圧縮され、個々のリザーバ４４４を取り囲む、冷間圧接接合の気密シールを形成する。リング構造４５２は、シリコン基材４４２上に金または別の金属層を堆積させることにより形成してもよい。溝４５０は、シリコンにエッチングしてもよく、次いで、金属リングと同じ材料の金属化層でコーティングしてもよい。例えば、シリコン基材４４２および主基材４４０の界面表面のいずれかまたは両方の内／上に他の正および負の接合機能部が提供される、この実施形態の変形が想定される。

主基材４４０は、一般に、シリコン基材４４２よりも比較的厚く、リザーバ側壁高さ（または深さ）のすべてまたは少なくとも大部分（５０％超）は、主基材４４０により画定される。一実施形態において、シリコン基材４４２は、基板の接合界面における主基材４４０の厚みの５％〜５０％の厚みを有する。

図４または図５Ａには示されないが、リザーバ３４４および４４４は、それぞれ、その中に配置されるリザーバ内容物を含む。これらのリザーバは、選択した時間における気密格納および後の放出または曝露が必要な本質的にあらゆる物質またはデバイス構成要素を貯蔵するように設計され得る。リザーバ内容物は、例えば、化学試薬、製剤、またはセンサもしくは電極等のその構成要素であってもよい。一実施形態において、単一のデバイスは、バイオセンサを収容する少なくとも１つの格納リザーバと、製剤を収容する少なくとも１つのリザーバとを含む。様々なリザーバ内容物の例は、例えば、米国特許第７，５１０，５５１号、米国特許第７，４９７，８５５号、米国特許第７，６０４，６２８号、米国特許第７，４８８，３１６号、および国際公開第ＷＯ２０１２／０２７１３７号に記載されている。

マイクロチップ素子６１２を含む格納デバイス６００の例示的な実施形態を図６に示す。格納デバイス６００は、電子部品６１８をマイクロチップ素子６１２に電気的に接続するビア６３０を有するセラミックＰＣＢ６１４を含む。電子部品６１８は、セラミックＰＣＢ６１４の第１の側に固着され、マイクロチップ素子６１２は、ＰＣＢ６１４の反対の第２の側に固着される。ビア６３０は、ＰＣＢ６１４の第１の側の金属化導電性表面６３２に電気的に接続する。マイクロチップ素子６１２の電気回路６３５は、ワイヤボンド６３４により金属化表面６３２に電気的に接続される。エポキシ６３３がワイヤボンド６３４、ならびにマイクロチップ素子６１２、セラミックＰＣＢ６１４、および筺体６２０の少なくとも一部分をコーティングする。このようにして、エポキシ６３３は、格納デバイス６００にあらゆる非外傷性の表面がないことを確実にする。エポキシ６３３はまた、ワイヤボンド６３４を不動態化し得る。セラミックＰＣＢ６１４の第２の側はまた、電子部品６１８に電気的に接続される金属化導電性表面６３７も含む。この図に示されないが、格納デバイス６００は、複数のマイクロチップ素子、ならびに複数のビア、電子部品、およびワイヤボンドを含んでもよい。さらに、格納デバイス６００（リザーバキャップを除いて）は、エポキシ６３３により完全または部分的にコーティングされてもよい。

マイクロチップ素子６１２は、主基材６４０およびシリコン基材６４２を含む。主基材６４０およびシリコン基材６４２は、リング構造および溝構造舌部６５０／６５２の界面における／その隣接における冷間圧接により共に接合される。リザーバ６４４は、主基材６４０内に画定され、開放端はシリコン基材６１２を通して画定される開口部６４６と流体連通する。導電性のリザーバキャップ６４８は、開口部６４６およびリザーバ６４４を封止して被覆する。

本明細書に記載される方法およびデバイスの修正および変更が、前述の詳細な説明から当業者には明らかであろう。そのような修正および変更は、添付の特許請求の範囲の範囲内にあることが意図される。

Claims (28)

1. 格納デバイスであって、
   電気的に作動して開くように構成される１つ以上の格納リザーバを含む細長いマイクロチップ素子と、
   細長い電子プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、前記細長いＰＣＢが、１つ以上の電子部品が固定される第１の側と、前記細長いマイクロチップ素子が、前記ＰＣＢに前記細長いマイクロチップ素子を作動可能に接続するためにフィードスルーを使用せずに前記１つ以上の電子部品に電気接続して固定される反対の第２の側と、を備える、細長い電子プリント回路基板（ＰＣＢ）と、
   前記細長いＰＣＢに固定される細長い筺体であって、前記細長い筺体および前記細長いＰＣＢが前記細長い筺体内に前記細長いＰＣＢの前記１つ以上の電子部品を気密封止するために前記１つ以上の電子部品の周辺に気密封入物を集合的に形成するように、前記細長いＰＣＢの前記第１の側を取り囲むように構成される、細長い筺体と、を備える、格納デバイス。
2. 前記細長い筺体の少なくとも一部が、略円筒形の本体を備える、請求項１に記載の格納デバイス。
3. 前記細長い筺体が、その中に１つ以上の電池を格納するように構成される電池室を備える、請求項１に記載の格納デバイス。
4. 前記電池室が、前記電池室内に前記１つ以上の電池を気密封止するように構成されるカバーを備える、請求項３に記載の格納デバイス。
5. 前記細長い筺体が、生体適合性の金属、合金、またはポリマーから形成される、請求項１に記載の格納デバイス。
6. 前記細長いＰＣＢが、生体適合性基材を含む、請求項１に記載の格納デバイス。
7. 前記生体適合性基材が、ガラス、アルミナ、または別のセラミックを含む、請求項６に記載の格納デバイス。
8. 前記細長いＰＣＢが、前記細長いマイクロチップ素子に前記１つ以上の電子部品のうちの少なくとも１つを電気的に接続するように構成される少なくとも１つのビアを含む、請求項１に記載の格納デバイス。
9. 前記少なくとも１つのビアが、前記細長いＰＣＢの前記第２の側の金属化導電性表面に電気的に接続されており、前記金属化導電性表面が、前記細長いマイクロチップ素子にワイヤボンド接合されている、請求項８に記載の格納デバイス。
10. 生体適合性コーティング物質が、前記接続部を固着かつ保護し、前記格納デバイスの周囲に非外傷性の表面を作製するために前記ワイヤボンド上に配置される、請求項９に記載の格納デバイス。
11. 前記生体適合性コーティング物質、前記細長いマイクロチップ素子、および前記細長い筺体が、前記格納デバイスの略円形の断面および丸い遠位端を集合的に形成する、請求項１０に記載の格納デバイス。
12. 前記１つ以上の格納リザーバが、製剤またはセンサ素子を収容するマイクロリザーバを備える、請求項１に記載の格納デバイス。
13. 前記細長いマイクロチップ素子が、
    第１の側と、反対の第２の側と、貫通して延在する少なくとも１つの開口部とを有するシリコン基材であって、前記シリコン基材の前記第１の側が、前記少なくとも１つの開口部を塞ぐ導電性のリザーバキャップを備える、シリコン基材と、
    シリコンもしくは他の半金属、ポリマー、またはガラスもしくは他のセラミック材料から形成される主基材であって、前記主基材が、閉鎖端壁、開放端、および前記閉鎖端壁と前記開放端との間に延在する少なくとも１つの側壁により画定される前記１つ以上の格納リザーバのうちの少なくとも１つを有する、主基材と、
    前記１つ以上の格納リザーバのうちの少なくとも１つ内に配置されるリザーバ内容物と、を備え、
    前記格納リザーバの前記開放端がリザーバ内容物の制御された放出または曝露のために前記少なくとも１つの開口部に流体連通するように、前記シリコン基材の前記第２の側が、前記主基材に気密接合される、請求項１に記載の格納デバイス。
14. 前記シリコン基材が、前記基材の接合された界面における前記主基材の厚みの５％〜５０％の厚みを有する、請求項１３に記載の格納デバイス。
15. 前記主基材が、前記主基材のポリマー、ガラス、または他のセラミック材料の少なくとも一部の上に金属コーティングを含む、請求項１３に記載の格納デバイス。
16. 前記金属コーティングが、前記１つ以上の格納リザーバのうちの少なくとも１つの前記少なくとも１つの側壁および／または前記閉鎖端壁をコーティングする、請求項１５に記載の格納デバイス。
17. 前記シリコン基材の前記第２の側が、その上に形成された少なくとも１つのリング構造を含む、請求項１３に記載の格納デバイス。
18. 前記少なくとも１つのリング構造が、金または別の金属を含む、請求項１７に記載の格納デバイス。
19. 前記主基材が、少なくとも１つの溝構造を含み、前記少なくとも１つのリング構造および前記少なくとも１つの溝構造が気密接合部を形成するように構成される、請求項１７に記載の格納デバイス。
20. 前記少なくとも１つの溝構造内のおよび／またはそれに隣接する前記主基材の前記表面が、金属コーティングを含む、請求項１７に記載の格納デバイス。
21. 前記金属コーティングが、金を含む、請求項２０に記載の格納デバイス。
22. 前記細長い筺体が、チタンを含む、請求項１に記載の格納デバイス。
23. 格納デバイスであって、
    電気的に作動して開くように構成される１つ以上の格納リザーバを含むマイクロチップ素子と、
    生体適合性基材を含む電子プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、前記ＰＣＢが、１つ以上の電子部品が固定される第１の側と、前記マイクロチップ素子が前記１つ以上の電子部品に電気接続して、挟み込まれたフィードスルーなしで、直接固定される反対の第２の側と、を有する、電子プリント回路基板（ＰＣＢ）と、
    前記ＰＣＢに固定される筺体と、を備え、前記筺体および前記ＰＣＢが前記筺体内に前記ＰＣＢの前記１つ以上の電子部品を気密封止するために前記１つ以上の電子部品の周辺に気密封入物を集合的に形成するように、前記筺体が前記ＰＣＢの前記第１の側を取り囲むように構成され、前記格納デバイスが、医療機器を介してヒトまたは動物対象に注入されるように構成される細長い管状構造物を備える、格納デバイス。
24. 格納デバイスを組み立てる方法であって、
    電気的に作動して開くように構成される１つ以上の格納リザーバを含む細長いマイクロチップ素子を提供することと、
    前記細長いマイクロチップ素子を、前記ＰＣＢに前記細長いマイクロチップ素子を接続するためにフィードスルーを使用せずに、生体適合性基材を含む細長い電子プリント回路板（ＰＣＢ）の第１の側に固定することと、
    前記細長いマイクロチップ素子を、前記細長いＰＣＢの第２の側に固定される１つ以上の電子部品に電気的に接続することと、
    前記細長いＰＣＢに固定される細長い筺体および前記細長いＰＣＢが前記１つ以上の電子部品の周辺に気密封入物を集合的に形成するように、前記細長いＰＣＢの前記第１の側を取り囲むことにより前記細長い筺体内に前記細長いＰＣＢの前記１つ以上の電子部品を気密封止することと、を含む方法。
25. 前記細長いマイクロチップ素子を提供することが、
    第１の側と、反対の第２の側と、貫通して延在する少なくとも１つの開口部とを有するシリコン基材を微細加工することであって、前記第１の側が、前記少なくとも１つの開口部を塞ぐ導電性のリザーバキャップを備える、微細加工することと、
    ポリマーもしくはガラスもしくは他のセラミック材料を鋳造または成形して、閉鎖端壁、開放端、および前記閉鎖端壁と前記開放端との間に延在する少なくとも１つの側壁により画定される前記１つ以上の格納リザーバのうちの少なくとも１つを有する主基材を形成することと、
    リザーバ内容物を前記１つ以上の格納リザーバのうちの少なくとも１つ内に提供することと、
    前記格納リザーバの前記開放端が前記少なくとも１つの開口部に流体連通しているように、前記シリコン基材を前記主基材に接合することと、をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記シリコン基材が、前記基材の接合された界面における前記主基材の厚みの５％〜５０％の厚みを有する、請求項２５に記載の方法。
27. 前記微細加工することが、前記シリコン基材の前記第２の側に少なくとも１つのリング構造を形成することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
28. 前記主基材が、少なくとも１つの溝構造を備え、前記接合することが、前記少なくとも１つのリング構造を前記少なくとも１つの溝構造と共に冷間圧接することを含む、請求項２５に記載の方法。

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