JP6873303B2 - マイクロニードルおよびチップ - Google Patents

マイクロニードルおよびチップ Download PDF

Info

Publication number
JP6873303B2
JP6873303B2 JP2020157801A JP2020157801A JP6873303B2 JP 6873303 B2 JP6873303 B2 JP 6873303B2 JP 2020157801 A JP2020157801 A JP 2020157801A JP 2020157801 A JP2020157801 A JP 2020157801A JP 6873303 B2 JP6873303 B2 JP 6873303B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capillary
microneedle
substrate
microneedles
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020157801A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021000495A (ja
Inventor
レンルンド マークス
レンルンド マークス
ラングステン ペレ
ラングステン ペレ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ascilion AB
Original Assignee
Ascilion AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ascilion AB filed Critical Ascilion AB
Publication of JP2021000495A publication Critical patent/JP2021000495A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6873303B2 publication Critical patent/JP6873303B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/0045—Devices for taking samples of body liquids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14507—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue specially adapted for measuring characteristics of body fluids other than blood
    • A61B5/1451—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue specially adapted for measuring characteristics of body fluids other than blood for interstitial fluid
    • A61B5/14514—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue specially adapted for measuring characteristics of body fluids other than blood for interstitial fluid using means for aiding extraction of interstitial fluid, e.g. microneedles or suction
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14546—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring analytes not otherwise provided for, e.g. ions, cytochromes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15—Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150007—Details
    • A61B5/150015—Source of blood
    • A61B5/150022—Source of blood for capillary blood or interstitial fluid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15—Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150007—Details
    • A61B5/150053—Details for enhanced collection of blood or interstitial fluid at the sample site, e.g. by applying compression, heat, vibration, ultrasound, suction or vacuum to tissue; for reduction of pain or discomfort; Skin piercing elements, e.g. blades, needles, lancets or canulas, with adjustable piercing speed
    • A61B5/150061—Means for enhancing collection
    • A61B5/150068—Means for enhancing collection by tissue compression, e.g. with specially designed surface of device contacting the skin area to be pierced
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15—Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150007—Details
    • A61B5/150206—Construction or design features not otherwise provided for; manufacturing or production; packages; sterilisation of piercing element, piercing device or sampling device
    • A61B5/150274—Manufacture or production processes or steps for blood sampling devices
    • A61B5/150282—Manufacture or production processes or steps for blood sampling devices for piercing elements, e.g. blade, lancet, canula, needle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15—Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150007—Details
    • A61B5/150374—Details of piercing elements or protective means for preventing accidental injuries by such piercing elements
    • A61B5/150381—Design of piercing elements
    • A61B5/150389—Hollow piercing elements, e.g. canulas, needles, for piercing the skin
    • A61B5/150396—Specific tip design, e.g. for improved penetration characteristics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15—Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150969—Low-profile devices which resemble patches or plasters, e.g. also allowing collection of blood samples for testing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/15—Devices for taking samples of blood
    • A61B5/150977—Arrays of piercing elements for simultaneous piercing
    • A61B5/150984—Microneedles or microblades
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/0045—Devices for taking samples of body liquids
    • A61B2010/008—Interstitial fluid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/04—Constructional details of apparatus
    • A61B2560/0406—Constructional details of apparatus specially shaped apparatus housings
    • A61B2560/0412—Low-profile patch shaped housings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/003—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles having a lumen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0053—Methods for producing microneedles

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

本発明は、一般に、体液をサンプリングするためのマイクロニードルおよびチップに関する。本発明は、特に、基板に設けられたマイクロニードルに関する。マイクロニードルは、ベベルを備えた遠位端部から基板上の近位端部まで長手方向軸線に沿って延びる細長い本体を有しており、細長い本体は、細長い本体の長手方向に延びる毛管孔を有しておりかつ流路を規定しており、近位端部は基板に接続されており、毛管孔は基板の流体チャネルと流体連通している。
マイクロニードルのための多くの適用分野が存在するが、公開されたマイクロニードルの大多数は、様々な形式での薬剤送出に関する。薬剤送出目的の小型化されたニードルの配列の概念は、７０年代の米国特許第３９６４４８２号明細書（US 3,964,482）に遡る。科学的な文献における最も早期の報告されたマイクロニードルの１つは、“A silicon-based, three-dimensional neural interface: manufacturing processes for an intercortical electrode array.”, IEEE Trans Biomed Eng.，1991 Aug; 38(8):758-68, Campbell他における、４．２ｍｍ×４．２ｍｍの面積に１．５ｍｍの長さの１００個のニードルを特徴とする面外シリコンニードル配列であった。結局は、マイクロエレクトロニクスは２０世紀の後半までだったが、バイオセンシング技術は２１世紀までであろう。集積回路（ＩＣ）は、今日では我々の日常生活に甚大な影響をもたらしており、大量生産バイオセンシングの同じ小型化およびコスト利点を利用することは、臨床診断および健康モニタリングを高価な実験室から小さな手持ちの消費者装置へと変化させるであろう。測定される分析物のサンプリングはバイオセンシングのための前提条件である。科学的文献に記載された多くの設計は、体液、すなわち血液または間質液（ＩＳＦ）を抽出するという目的を有する。血液の成功した抽出は、血管系における自然の「過圧」を利用することにより実証されてきた。しかしながら、拡散またはその他の機構による、負圧なしのＩＳＦの成功した抽出は、希であるかまたは不存在でさえある。
本発明の狙いは、従来公知のマイクロニードルの上述の欠点および欠陥を排除し、改良された解決策を提供することである。
本発明の目的は、間質液（ＩＳＦ）の容易なサンプリングを可能にする、冒頭に定義したタイプの改良されたマイクロニードルを提供することである。
本発明の目的は、添付の請求項に定義されたようなマイクロニードルおよびチップのそれぞれで達成される。
第１の態様において、本発明は、基板に提供されたマイクロニードルであって、ベベルを備えた遠位端部から基板上の近位端部まで長手方向軸線に沿って延びる細長い本体を有し、細長い本体は、細長い本体の長手方向に延びる毛管孔を有しておりかつ流路を規定しており、近位端部は基板と一体的に接続されておりかつ毛管孔は基板の流体チャネルと流体連通している、マイクロニードルにおいて、遠位端部における毛管孔の断面積が、近位端部における毛管孔の断面積よりも大きいことを特徴とする、マイクロニードルに関する。ベベルは、毛管孔の長手方向軸線に対する傾斜した面と呼ばれる。
第２の態様において、本発明は、チップであって、基板上に一体に形成された複数のマイクロニードルを備え、各マイクロニードルは、ベベルを備えた遠位端部から基板上の近位端部まで長手方向軸線に沿って延びる細長い本体を有し、細長い本体は、細長い本体の長手方向に延びる毛管孔を有しておりかつ流路を規定しており、遠位端部における毛管孔の断面積が、近位端部における毛管孔の断面積よりも大きく、近位端部は基板と一体に形成されており、第１の流路は、基板の流体チャネルと流体連通しており、基板は、流路を形成する流体チャネルを有し、流体チャネルは、流体チャネルの深さよりも大きな幅を有する、チップに関する。
第１の態様の付加的または代替的な特徴が以下で説明される。
マイクロニードルの毛管孔の断面積は、遠位端部から近位端部に向かって長手方向に沿って徐々に減少していてもよい。このことは、毛管孔内の流体に作用する毛管力によって、毛管孔を通る流体流れの改良に寄与する。
毛管孔の（長手方向に対して横方向の）横断面は、さらに、少なくとも１つの丸みのある角を有する。このことは、毛管孔の濡れに寄与し、これは、流体流れに好ましい効果を有する。
毛管孔は、三角形の横断面を有していてもよい。三角形の横断面は、毛管孔内の極めて良好な流体流れを提供することが実証されている。本出願における三角形の横断面は、実質的に三角形の形状を有する横断面、すなわち、凸形状または凹形状または直線形状を備える縁、鋭角を備える角または鈍角を備える角および丸みのある角を備える横断面を含む。
毛管孔の壁部は、親水性表面を有していてもよく、これは、毛管孔における流体流れを高める。
流体チャネルは、毛管孔に、大気圧に対して負圧を提供するように構成されていてもよく、これにより、毛管孔を通る流体流れが改良される。負圧は、例えば、流体チャネルに接続されたシリンジを用いて形成されてもよい。
マイクロニードルの細長い本体は、さらに、長手方向に対して半径方向に延びる横穴を有していてもよく、横穴は、毛管孔と流体連通している。これは、毛管孔における詰まりのリスクが低減されるという効果を有する。
以下では、第２の態様の代替的または付加的な特徴が示される。
毛管孔の壁部の少なくとも一部が流体チャネルの壁部の一部を形成してもよいチップにおいて、流体流れが高められる。
チップの流体チャネルは、９０度よりも小さな角度θでの方向変化を有していてもよい。流体チャネルの鋭い曲がりを回避することによって、流体流れが高められる。
チップは、流体チャネルと流体連通する流体ポートを有するベース基板をさらに有し、流体ポートは、ベース基板の裏面で開放している。これは、センサエレメントまたは別の流体チャネルに接続することができる、サンプリングされた流体へのアクセスポイントを提供する。
流体ポートは、ベース基板の後側に向かって、ポートの長手方向で増大する面積を有していてもよい。これは、チューブまたはシリンジなどの他の流体チャネルへの、流体が漏れない接続を可能にする。
ベース基板は、陽極／直接ボンディングによって基板に作動的に接続されていてもよく、これは、接着剤によって流体チャネルを詰まらせるリスクなしに、強い、流体が漏れないシールを提供する。
チップ上の複数のマイクロニードルは、マイクロニードルの遠位端部と同じ高さの縁によって包囲されていてもよい。これは、マイクロニードルの遠位端部との係合中に、試験対象の膜を緊張させるという効果を有する。
本発明の上述の特徴および利点ならびにその他の特徴および利点のより十分な理解は、同封の図面を参照した実施の形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
複数のマイクロニードルを備えるチップの概略斜視図である。 複数のマイクロニードルを備えるチップの概略平面図である。 流体チャネルを備える基板の下面図である。 図２中の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 マイクロニードルの断面図である。 マイクロニードルの長手方向軸線に沿った断面図である。 流体チャネルを備える基板の下面図である。 基板上のマイクロニードルの概略斜視図である。 流体チャネルおよび毛管孔を備える基板の裏面の概略斜視図である。
本発明は、以下の考察に基づく。注意深く検討したとき、従来技術におけるマイクロニードルは、良好な歩留りで製造することができないことが明らかであり、ほ乳類における安全な使用を可能にするように十分に頑丈ではなく、または実際の抽出は可能な限り小さなフォントで書かれた複数の注意書きで行われる。従来技術に記載された注意書きおよび免責条項の例は、例えば、抽出は、豚の皮膚、制御された研究における水疱を有するほ乳類または抽出の前に最も外側の皮膚層、すなわち角質層が除去されたほ乳類においてのみ実証されてきたということである。したがって、マイクロニードルの頑丈な、大量生産可能な設計を発明、設計および実現することができ、毛管力のみを使用し、負圧または吸引を使用しないで抽出が行われる安全な抽出を許容する、ということは全く驚くべきことであったと言ってもよい。
本発明の幾つかの実施の形態によれば、本発明は、１００マイクロメートルの、しかしながら１ｍｍ以下の最小距離だけ互いから離れて配列またはマトリックス上に組織化された複数のニードルを含むマイクロニードルチップセットの設計に関し、包囲する構造と同じ平面または包囲する構造よりも僅かに低い鋭い先端部を有し、先端部は、５４．７度のベベルを有し、ニードルは、詰まりなしの抽出を可能にする毛管寸法を備える中空ボアを有し、シャフトは、２００マイクロメートルよりも長く、および、裏面チャネル内に整列していない孔が接続する、収集チャネル／空所／キャビティまでずっと液体に毛管力を作用させる内部寸法および形状を有する。
本発明の幾つかの実施の形態によれば、本発明は、上述した複数のマイクロニードルを備えるチップセットによって特徴づけられ、
・ニードルは、結晶学的平面によって規定された鋭い先端部を有する。
・各ニードルのベベルスロープは、１１１の平面によって規定されている。
・各マイクロニードルは、毛管孔、例えば、１つの毛管孔を有していてもよい。これにより、マイクロニードル、流体キャビティおよび流体出口ポートを通って毛管吸引によって体液が抽出可能である。
・各マイクロニードルには、毛管孔を詰まりから遮蔽するためのキャップが遠位端部に設けられており、これにより、毛管孔への少なくとも１つの開口が、マイクロニードルの軸方向または長手方向の延びに対して垂直な、マイクロニードルの横方向で提供されている。
・各マイクロニードルの毛管孔には、親水性表面が設けられていてもよい。これにより、体液の毛管流れを補助することができる。
・各マイクロニードルは、マイクロニードルの長手方向に沿って延びる複数の切断エレメントを有していてもよい。これにより、体液の抽出を容易にするために、皮膚を切開することができる。
・ニードルのベベル上に投影された各マイクロニードルのボア孔の外周は、先端部が外周の外側になるように、先端部から所定の距離に配置されている。
・各マイクロニードルは、２００〜１０００μｍ、好適には４００〜９００μｍ、より好適には３００〜６００μｍの長さと、４００〜８００μｍの外周とを有していてもよい。これにより、マイクロニードルは、皮膚の貫通および体液の抽出に適した寸法を有する。
・毛管システムを含む側に投影されたボア孔の部分は、接続毛管の外側にあり、表面張力を最小限に減じる最大化された壁表面を形成する。
・ボア孔と毛管との間の各接続部は、張力駆動される流れを可能にするために、最小限の接触角度で設計されるべきである。
・流体と接触する表面は、親水性であるべきである。
・各ニードルのシャフトは、柄がない。
・鉛直方向ボア孔は、ある分子にとって選択的かつ特定の材料で満たされてもよく、これにより、一体化された抽出および検出チップセットを形成する。フィラー材料は、例えば、グルコースオキシダーゼおよび炭素粉末であってもよく、これにより、グルコース特定抽出および検出チップセットを形成する。
・マイクロニードルの周囲に沿って、複数の開口が横方向に提供されてもよい。少なくとも１つの開口は、マイクロニードルの長手方向延びに沿ったほぼ中間に提供されてもよい。これにより、体液の抽出が容易になり、詰まりのリスクがさらに減少する。
本発明の幾つかの実施の形態によれば、本発明は、さらに、複数のニードルが以下の形態である上述のチップセットによって特徴づけられる：
・好適には１５ｍｍ未満の直径を有する、マイクロニードルの長手方向に沿って突出した構造として構成された指の先端部を支持するように寸法決めされたフレーム構造を有する。
・指の先端部を支持するように寸法決めされたフレーム構造によって少なくとも部分的に包囲されていてもよい。これにより、皮膚への少なくとも１つのマイクロニードルの貫通を容易にするために、指の先端部の皮膚を支持しかつ緊張させることができる。
・ニードルの先端部と少なくとも同じ平面へ突出した包囲構造によって保護されており、例えば、本明細書に記載されたチップセットのＭＥＭＳ製造の場合にウェハの取扱いを可能にする。
・上述の複数のニードルによる貫通の前に皮膚を引っ張る包囲構造を有する。
・それらの中空構造により、体液をサンプリングするための入口を構成している。これにより、間質液（ＩＳＦ）などの体液を、患者にとって最小限の不快感で抽出し、センサへ導入することができる。
・様々なパターンで毛管の収集網を有しており、利点として、液体の収集および貯蔵が蒸発の問題なしに行われる。これにより、チップはサンプリングすることができ、分析を実験施設内で行うことができる。
・液体が壁部を濡らし、これにより、毛管作用によって、裏面上の収集チャネルを充填するように、鉛直方向ボア孔と、横方向に整列されていない収集毛管との間に境界面を有する。
・針のむしろ（bed of nails）の影響を回避するために、互いから２００ミクロンの最小距離に配置されている。
・結晶学的方向または好適には同じ方向に向けられたベベルを有する。
・一体化された、例えばエッチングされた毛管を使用してニードルの少なくともサブセットの間の接続を可能にするように配向されている。
・全てを毛管システムと組み合わせることができ、流体出口ポートへの毛管流れを可能にする。
構成
・別の構成では、上記のサンプリングチップセットは、検出ユニットに関連して使用することができる。検出ユニットは、他の手段によって抽出チップセットに結合されたまたは取り付けられたウェハであってもよいが、毛管チューブまたは同等の流れシステムを介して接続されていてもよい。
・検出ユニットは、体液中のグルコースレベルを検出するために構成されていてもよく、すなわち、グルコースセンサであってもよい。これにより、体液中のグルコースレベルの迅速かつ正確な検出のためのセンサを提供することができる。
・センサは、体液中の乳酸塩、二酸化炭素またはその他の分子の濃度または存在を検出するように構成されていてもよい。これにより、体液中の上述の分子またはその他の分子、イオンまたはバイオマーカーレベルの迅速かつ正確な検出のためのセンサを提供することができる。
本発明の第１の実施の形態において、全体が符号１１５で示されたチップが、図１に斜視図で示されている。チップ１１５は、基板１０２上に配置された複数のマイクロニードル１０１を備える基板１０２を有している。各マイクロニードルは、毛管孔１０７を有する。毛管孔１０７は、マイクロニードルおよび基板１０２を貫通して延びている。上記の段落において、毛管孔１０７は、鉛直方向の孔であることが示されている。基板１０２は、さらに、上縁１１７を備える包囲壁１１２を有する。上縁１１７は、マイクロニードルと同じ高さを有していてもよい。これは、試験対象の指がマイクロニードルと相互作用することが想定されている場合、極めて有効であることが分かっている。なぜならば、皮膚の緊張効果が達成されるからである。
図２には、図１のチップが上方から示されている。この図は、基板１０２上のマイクロニードル１０１の配列を示している。マイクロニードル１０１は、好適には、針のむしろの影響を回避するために、隣接するマイクロニードルの間に２００μｍの最小距離ＡおよびＢを有して配置されている。しかしながら、隣接するマイクロニードルの間の距離は、１００μｍ〜１ｍｍの間隔であってもよい。この図では、線Ｃ−Ｃも示されており、この仮想線は、基板およびマイクロニードルの断面を規定するために後で使用される。
図３には、マイクロニードルの間に流体連通を提供する流体チャネル３０９のパターンが示されている。この図は、基板１０２の裏面から見た図である。この図では、マイクロニードルの毛管孔１０７が示されており、基板１０２の流体チャネル内へ開放している。流体チャネル３０９は、浅く、好適には対応する深さよりも大きな幅を有している。流体チャネルは、流体チャネル内の流体流れをさらに高めるために、減少する断面積を有していてもよい（図示せず）。流体チャネルは、流体チャネルポート３１８を中心とするらせん状パターンで配置されている。１つの実施の形態では、流体チャネルのパターンは、周囲のマイクロニードルの毛管孔（図示せず）を接続する周囲の流路を含んでいてもよい。これは、流体チャネル３０９が詰まったときでも、流体流れが流体チャネルポート３１８へ供給されるという効果を有する。
図４は、マイクロニードルの列および基板１０２の、仮想線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。つまり、基板は切断され、側面図で示されている。この図では、マイクロニードル１０１は切断されて示されている。マイクロニードルは、マイクロニードルの材料の結晶学的平面によって規定されたベベル５０５を有する。毛管孔５０７は、流体チャネルポート３１８および流体チャネル３０９と流体連通している。基板１０２は、流体ポート４１４を有するベース基板４１３に作動的に接続されている。流体ポート４１４は、傾斜した側壁を有していてもよい。傾斜した側壁は、他の装置への容易な、流体が漏れない接続を提供する。ベース基板４１３は、技術分野において公知の、ボンディング、例えば陽極または直接ボンディングによって基板１０２に作動的に接続されていてもよい。
マイクロニードル１０１は、図５にさらに示されており、マイクロニードルは断面で示されている。マイクロニードル１０１は、遠位端部５０４と、基板１０２上の近位端部５０６とを備える細長い本体５０３を有する。この実施の形態では、マイクロニードルは基板と一体に形成されている。このような製造プロセスは、以下のプロセスステップを含んでもよい。
フォトリソグラフィ（ＰＬ）と、例えば、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を使用した基板１０２のドライエッチングとによって、細長い本体５０３を形成する。
異方性ウェットエッチングを使用して遠位端部５０４のベベル５０５を形成する。
基板１０２上にフォトレジストを提供した後、ベベル５０５上に開口を備えるマスクを形成するＰＬによって、毛管孔５０７のためのマスクを形成する。
ベベル５０５上のマスク開口を通じた基板１０２の前側からの毛管孔５０７のエッチング。
上に概説した典型的なプロセスにおいて、基板１０２に提供されたフォトレジストは、スプレーコーティングレジストまたはドライフィルムレジストであってもよい。遠位端部５０４のベベル５０５は、特にバイオセンシング用途に適した鋭い縁を提供する。毛管孔５０７は、毛管孔５０７の周囲とベベルの鋭い縁の先端部との間の距離が得られるようにベベル５０５において開放している。毛管孔５０７は、細長い本体５０３の遠位端部５０４のベベル５０５から基板１０２上の近位端部５０６に向かって延びている。遠位端部５０４における毛管孔の断面積は、近位端部５０６における毛管孔５０７の断面積よりも大きい。これにより、毛管作用が高められ、毛管孔５０７を通る流体流れが増大する。
マイクロニードル１０１の１つの実施の形態が、図６に上方から示されている。この図では、毛管孔５０７の三角形の横断面６１０が示されている。この用途では、三角形の横断面は、対応する角によって接続された３つの縁を備える形状を包囲している。縁は、直線、曲線、凸状または凹状であってもよい。角は、鋭くても、鈍くてもまたは異なるまたは同じ半径を有するように丸みづけられていてもよい。これにより、この用途内では、卵または心臓の形状を有する横断面が三角形であると考えられる。毛管孔の三角形６１０。図６において、毛管孔５０７の形状は、湾曲した角６１１を介して直線的なセクションに接続された凸状のベースを備える実質的に三角形である。毛管孔５０７のこの形状は、人間試験対象の指から間質液を抽出するために極めて効率的であることが実証されてきた。
図７には、基板１２０の裏面の拡大図が示されている。基板１０２の裏面の流体チャネルポート３１８は、複数の流体チャネル３０９に接続されている。この図では、流体チャネル３０９の幅がＷで示されており、湾曲した角度がθで示されている。張力駆動される流体流れを提供するために、最大湾曲角度は９０度である。毛管孔５０７は、毛管孔の壁部９１６の少なくとも一部が流体チャネル３０９の壁部の一部を形成するように、流体チャネル３０９にも接続されている。これはさらに図９に示されている。
最後に、図８には、マイクロニードル１０１の遠位端部が上縁１１７と同じ高さであることが示されている。この縁は、皮膚とチップとの接触時に皮膚の緊張効果を提供する。
第１の実施の形態に関して開示された付加的な特徴は、第２の実施の形態に適用することもできる。
１つの実施の形態では、基板１０２はシリコンから形成されており、ベース基板４１３はガラスから形成されている。
添付の請求項は、開示された実施の形態と、開示から導出することができる、実施の形態の変更および実行とを含む発明の範囲を規定するために起草されている。

Claims (6)

  1. 基板（１０２）上に提供されたマイクロニードル（１０１）であって、
    ベベル（５０５）を備えた遠位端部（５０４）から前記基板上の近位端部（５０６）まで長手方向軸線に沿って延びる細長い本体（５０３）を有し、
    前記細長い本体は、前記ベベル（５０５）から該細長い本体の長手方向に延びておりかつ流路（５０８）を規定する毛管孔（５０７）を有しており、
    前記近位端部は前記基板に接続されておりかつ前記毛管孔は前記基板の流体チャネル（３０９）と流体連通しており、３００〜６００μｍの長さを有するマイクロニードルにおいて、
    前記遠位端部における前記毛管孔の前記長手方向に対して垂直方向の前記毛管孔の断面積が、前記近位端部における前記毛管孔の前記長手方向に対して垂直方向の前記毛管孔の断面積よりも大きく、
    前記毛管孔の前記断面積は、前記長手方向に沿って前記遠位端部から前記近位端部に向かって徐々に減少していることを特徴とする、マイクロニードル。
  2. 前記毛管孔の横断面は、前記マイクロニードルの前記長手方向に対して垂直方向で三角形の横断面（６１０）を含む、請求項１記載のマイクロニードル。
  3. 前記毛管孔の前記三角形の横断面により形成される三角形は、少なくとも１つの丸みのある角（６１１）を含む、請求項２記載のマイクロニードル。
  4. 前記毛管孔は、親水性表面を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のマイクロニードル。
  5. 前記流体チャネルは、前記毛管孔に、大気圧に対して負圧を提供するように構成されており、前記毛管孔を通る流体流れが促進される、請求項１から４までのいずれか１項記載のマイクロニードル。
  6. 前記細長い本体は、さらに、前記マイクロニードルの１つの側から横穴を有しかつ半径方向に延びており、前記横穴は、前記毛管孔と流体連通している、請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロニードル。
JP2020157801A 2015-12-04 2020-09-18 マイクロニードルおよびチップ Active JP6873303B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1530184 2015-12-04
SE1530184-9 2015-12-04

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018540396A Division JP6810151B2 (ja) 2015-12-04 2016-12-02 マイクロニードルおよびチップ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021000495A JP2021000495A (ja) 2021-01-07
JP6873303B2 true JP6873303B2 (ja) 2021-05-19

Family

ID=58797598

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018540396A Active JP6810151B2 (ja) 2015-12-04 2016-12-02 マイクロニードルおよびチップ
JP2020157801A Active JP6873303B2 (ja) 2015-12-04 2020-09-18 マイクロニードルおよびチップ

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018540396A Active JP6810151B2 (ja) 2015-12-04 2016-12-02 マイクロニードルおよびチップ

Country Status (13)

Country Link
US (2) US11160963B2 (ja)
EP (1) EP3285851B1 (ja)
JP (2) JP6810151B2 (ja)
KR (1) KR101959184B1 (ja)
CN (1) CN108430564B (ja)
AU (1) AU2016361874B2 (ja)
CA (1) CA3007291C (ja)
ES (1) ES2865489T3 (ja)
HK (1) HK1248629A1 (ja)
IL (1) IL259195B (ja)
MY (1) MY197273A (ja)
SG (1) SG11201803767YA (ja)
WO (1) WO2017095321A1 (ja)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI778065B (zh) 2017-07-25 2022-09-21 瑞典商艾瑟莉恩公司 吸力施加裝置以及用於取樣體液的裝置
SE1751461A1 (en) 2017-11-28 2019-05-29 Ascilion Ab Method of detecting an exogenous agent in interstitial fluid
KR20220047980A (ko) * 2019-07-12 2022-04-19 아스실리온 에이비 통합 센서 어셈블리 유닛
EP3772331A1 (fr) * 2019-08-08 2021-02-10 PKvitality Systeme de surveillance corporelle comprenant une microaiguille
USD910842S1 (en) * 2020-05-14 2021-02-16 Gravity Holdings, LLC Square shaped hypodermic needle array with evenly spaced needles
USD920505S1 (en) * 2020-05-14 2021-05-25 Gravity Holdings, LLC Square shaped hypodermic needle array
USD910844S1 (en) * 2020-05-14 2021-02-16 Gravity Holdings, LLC Rectangular hypodermic needle array with evenly spaced needles
USD920506S1 (en) * 2020-05-14 2021-05-25 Gravity Holdings, LLC Rectangular hypodermic needle array
USD921194S1 (en) * 2020-05-14 2021-06-01 Gravity Holdings, LLC Triangular hypodermic needle array
USD921193S1 (en) * 2020-05-14 2021-06-01 Gravity Holdings, LLC Circular hypodermic needle array
USD910843S1 (en) * 2020-05-14 2021-02-16 Gravity Holdings, LLC Triangular hypodermic needle array with evenly spaced needles
USD910841S1 (en) * 2020-05-14 2021-02-16 Gravity Holdings, LLC Circular hypodermic needle array with evenly spaced needles
KR102297883B1 (ko) * 2021-02-17 2021-09-03 주식회사 지엘캄퍼니 마이크로 니들조립체
AU2022306407A1 (en) 2021-07-07 2024-02-22 The Regents Of The University Of California Wearable, non-intrusive microneedle sensor
US11717660B2 (en) * 2021-07-29 2023-08-08 Nanopass Technologies Ltd. Silicon microneedle structure and production method
CN114546000A (zh) * 2022-01-10 2022-05-27 武汉衷华脑机融合科技发展有限公司 一种用于神经接口的温控系统
KR20230122860A (ko) 2022-02-15 2023-08-22 (주) 세진프리시젼 마이크로 니들 제조용 스퀴즈 코팅 장치 및 상기 마이크로 니들 제조용 스퀴즈 코팅 장치를 이용한 마이크로 니들 제조 방법
KR20230137550A (ko) 2022-03-22 2023-10-05 (주) 세진프리시젼 복수 층 마이크로 니들 제조용 다단 몰드 장치

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964482A (en) 1971-05-17 1976-06-22 Alza Corporation Drug delivery device
IL134997A0 (en) * 2000-03-09 2001-05-20 Yehoshua Yeshurun Health care system based on micro device
US6603987B2 (en) * 2000-07-11 2003-08-05 Bayer Corporation Hollow microneedle patch
US6533949B1 (en) * 2000-08-28 2003-03-18 Nanopass Ltd. Microneedle structure and production method therefor
US6881203B2 (en) 2001-09-05 2005-04-19 3M Innovative Properties Company Microneedle arrays and methods of manufacturing the same
US6689100B2 (en) * 2001-10-05 2004-02-10 Becton, Dickinson And Company Microdevice and method of delivering or withdrawing a substance through the skin of an animal
US6908453B2 (en) 2002-01-15 2005-06-21 3M Innovative Properties Company Microneedle devices and methods of manufacture
ES2374042T3 (es) * 2002-02-04 2012-02-13 Becton, Dickinson And Company Dispositivo y método para suministrar o extraer una sustancia a través de la piel.
WO2004000389A2 (en) 2002-06-25 2003-12-31 Sung-Yun Kwon Rapidly dissolving micro-perforator for drug delivery and other applications
KR100563330B1 (ko) * 2003-01-16 2006-03-22 포스트마이크로 주식회사 Ｌｉｇａ공정을 이용한 폴리머 재질의 미세 바늘 어레이제조방법
JP2007504438A (ja) * 2003-09-01 2007-03-01 インバーネス・メデイカル・スウイツツアーランド・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 毛管現象を用いるサンプリング装置
EP1713533A4 (en) * 2003-11-21 2008-01-23 Univ California METHOD AND / OR DEVICE FOR PUNKING A SURFACE FOR EXTRACTION, IN-SITU ANALYSIS AND / OR SUBSTANCE DELIVERY USING MICRONED NEEDLES
JP2009509634A (ja) * 2005-09-30 2009-03-12 Ｔｔｉ・エルビュー株式会社 官能基化マイクロニードル経皮薬剤送達システム、装置及び方法
TWI300055B (en) * 2006-05-26 2008-08-21 Nat Univ Tsing Hua Method of manufacturing hollow micro-needle structures
US20090318833A1 (en) 2006-09-18 2009-12-24 Agency For Science Technology And Research Needle Structures and Methods for Fabricating Needle Structures
US20080091226A1 (en) * 2006-10-17 2008-04-17 Nanopass Technologies Ltd. Microneedle device
KR20090059971A (ko) 2007-12-07 2009-06-11 인싸이토 주식회사 중공형 마이크로 니들
US20100256524A1 (en) * 2009-03-02 2010-10-07 Seventh Sense Biosystems, Inc. Techniques and devices associated with blood sampling
JP2011012050A (ja) * 2009-06-03 2011-01-20 Bioserentack Co Ltd 多孔性基盤を用いたマイクロニードル・アレイとその製造方法
DE102009046581A1 (de) * 2009-11-10 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren für eine poröse Mikronadelanordnung und entsprechende poröse Mikronadelanordnung und entsprechender Substratverbund
JP6012198B2 (ja) * 2012-02-22 2016-10-25 日精株式会社 キャピラリー採血具
US20130296824A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Uc Biodevices Corporation Microneedle based transdermal drug delivery device and method
GB201213073D0 (en) * 2012-07-23 2012-09-05 Renephra Ltd Microneelde-based devices and methods for the removal of fluid from a body
US9949679B2 (en) * 2012-12-07 2018-04-24 Ascilion Ab Microfabricated sensor and a method of sensing the level of a component in bodily fluid
EP3021930B1 (en) * 2013-07-16 2020-10-07 3M Innovative Properties Company Hollow microneedle with beveled tip
US20150174386A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Transdermal device containing microneedles

Also Published As

Publication number Publication date
US20180161563A1 (en) 2018-06-14
WO2017095321A1 (en) 2017-06-08
US11160963B2 (en) 2021-11-02
US20220023606A1 (en) 2022-01-27
HK1248629A1 (zh) 2018-10-19
CA3007291C (en) 2019-10-22
CN108430564B (zh) 2022-01-11
EP3285851B1 (en) 2021-01-20
KR101959184B1 (ko) 2019-03-15
MY197273A (en) 2023-06-08
SG11201803767YA (en) 2018-06-28
IL259195B (en) 2021-12-01
AU2016361874B2 (en) 2019-01-03
EP3285851A1 (en) 2018-02-28
IL259195A (en) 2018-07-31
CN108430564A (zh) 2018-08-21
KR20180085029A (ko) 2018-07-25
EP3285851A4 (en) 2018-09-12
JP6810151B2 (ja) 2021-01-06
JP2021000495A (ja) 2021-01-07
AU2016361874A1 (en) 2018-06-07
CA3007291A1 (en) 2017-06-08
ES2865489T3 (es) 2021-10-15
JP2019500980A (ja) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6873303B2 (ja) マイクロニードルおよびチップ
Mukerjee et al. Microneedle array for transdermal biological fluid extraction and in situ analysis
JP4080251B2 (ja) 生物流体成分サンプリングおよび測定の装置
JP4348181B2 (ja) マイクロ針およびその製造方法
US20090036795A1 (en) Substance sampling and/or substance delivery via skin
US20080058726A1 (en) Methods and Apparatus Incorporating a Surface Penetration Device
JP2718408B2 (ja) 浸出液吸引装置
JP2004298628A (ja) 分析物測定のための一体形のランスとストリップ
JP2004298629A (ja) 一体形のランスとストリップを用いる分析物の測定方法
Mukerjee et al. Microneedle array with integrated microchannels for transdermal sample extraction and in situ analysis
US20230053587A1 (en) A microneedle and a fluid channel system for collecting fluid
US20220273201A1 (en) Integrated sensor assembly unit
TW202225660A (zh) 整合式感測器組件單元
Bhandari et al. A novel mask-less method of fabricating high aspect ratio microneedles for blood sampling

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201019

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201019

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20201105

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20201124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210420

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6873303

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250