KR101267294B1 - 무바늘 분사 주사 약물 전달 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 약물 전달 장치는 하우징; 하우징의 일부분의 하나 이상의 노즐; 하우징 내의 약물 공급원; 하나 이상의 노즐을 통해 하우징으로부터 약물을 밀어내기 위해 약 2,000psi 이하의 추진 압력을 제공하는 에너지원을 포함한다. 약물은 미세분사 추진력(microjet propulsion)을 받아 조직에 전달된다. 이 장치는 예를 들어, 경피성(transdermal) 및 안과(ocular)와 같은 약물 전달 응용예에 특히 유용하다.
약물, 튜브, 전달, 미세분사, 바늘, 원주형 링, 장약

Description

무바늘 분사 주사 약물 전달 장치{Needle-free jet injection drug delivery device}
도 1은 본 발명에 따른 미세분사 약물 전달 장치의 일 실시예의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 장치의 분해도.
도 3은 본 발명에 따른 발사-전의 구성의 도 1의 장치의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 발사된 구성의 도 1의 장치의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 안과 용도와 같은 응용예에 특히 유용한 미세분사 약물 전달 장치의 다른 실시예의 선단측의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 도 5의 장치의 말단측의 사시도.
도 7a는 본 발명에 따른 도 5의 장치의 단면도.
도 7b는 본 발명에 따른 LED 초점 광(focusing light)을 가지는 도 7a의 장치의 다른 실시예의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 비강 사용(nasal use)과 같은 응용예에 특히 유용한 미세분사 약물 전달 장치의 다른 실시예의 측면 부분 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 도 8의 장치의 말단부의 측면 부분 확대도.
도 10은 본 발명에 따른 코 응용예를 위한 용도의 도 8의 장치의 예시도.
도 11은 본 발명에 따른 100㎕의 약물 전달 체적 및 50㎛의 노즐 직경을 가지는 미세분사 약물 전달 장치를 위한 관통깊이 대 압력 연구를 예시하는 그래프
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
20: 약물 전달 장치 24: 하우징
28: 캡 30: 노즐 판
34: 노즐 38: 저장부
40: 약물 44: 피스톤
48: 푸시 로드 70: 스트라이커 핀
본 발명은 일반적으로 약물 전달에 대한 것이고, 특히 눈, 비강(nasal passage way), 입 및 인체의 다른 부분과 같은 인체의 민감한 영역에 약물을 전달하기 적합하고 최소의 외상으로 조직에 바늘없이 약물을 전달하는 신규의 유용한 장치 및 방법에 대한 것이다.
의료 기술의 계속적인 진보에도 불구하고, 특히 심장 질환, 혈관 질환, 안과 질환, 암, 고통, 이상반응, 정형외과 치료 및 다른 많은 질환과 이상과 같은 다양한 질환의 치료에 있어서, 종래의 외과 및 중재 요법을 실행할 수 없거나 또는 질환 또는 상태를 치료하기에 불충분한 상당한 수의 환자들이 있다. 많은 환자들에 대해, 약물 등에 의한 의료 치료만이 이용 가능하고 실행 가능한 치료법이다.
약물 요법, 특히 "국지적(local)" 약물 전달로서 공지된 세포 또는 부위-특 정 치료에 관해 최근에 많은 진전이 있었다. 전형적으로 구강으로 또는 정맥주사로 이루어지는 치료의 계통적 투여와 달리, 국지적 약물 전달 또는 세포 또는 부위-특정 치료의 효과의 대부분은 체내의 목표 위치에 치료제를 정확하고 정밀하게 전달하는 능력에 근거한다.
바늘 주사 장치는 시약 또는 용액의 국지적 전달 또는 부위-특정 투여에 가장 일반적으로 사용되는 수단이다. 비록 주사에 근거한 약물 전달/주사 시스템에 많은 발전이 있었을지라도, 이들 시스템은 중요한 결점과 단점을 가진다. 이러한 한가지 단점은 목표한 조직 영역에 주사하기 위한 바늘 또는 다른 관통 수단의 사용이 목표 부위에 불가피하게 구멍을 만드는 것을 수반하여, 국지적 조직 위치에서 조직 손상 및 외상을 유발한다는 것이다.
이러한 바늘 관통 및 주사 접근 방식에 관련한 다른 단점은 바늘 또는 다른 관통 부재에 의해 생성되는 구멍으로부터 주사제(injectate)의 상당량이 다시 누설되거나 삼출되는 것이 매우 일반적이라는 것이다. 종종, 이러한 누설된 주사제는 인체 곳곳에서 계통적으로 방출되거나 폐기되어 환자로부터 처방된 치료제 또는 약 투여량이 부족하게 된다. 또한, 이는 치료 비용을 증가시키고 원하는 효과를 달성하기 위해 더 많은 투여량, 시간 및 시약을 요구한다.
또한, 조직 내로 바늘 주사 또는 관통은 조직 세포에 외상을 입히거나 또는 파괴할 수 있고, 그 결과 환자의 수술 후의 국지적 위치 및 주변 영역에서의 외상, 고통, 불편에 대한 위험이 증가한다는 것이 알려져 있다. 이는 특히 주사 중에 바늘의 관통을 정확히 제어하는 것이 어려움에 기인한다. 주사 또는 관통이 많을수 록, 세포 파괴 및 조직 외상도 크게 되는 것을 경험하게 된다. 바늘-기반의 주사의 또 다른 단점은 특히 여러 번의 주사가 필요한 경우, 같은 주사 구멍에 약물을 반복하여 전달하거나 또는 질환을 겪지 않는 조직에 약물의 우발적인 전달을 방지하기 위해 각각의 주사 부위의 위치를 신중히 추적할 수 없다는 것이다.
다른 공지된 약물 전달 장치 및 방법들은 바늘-기반의 약물 전달을 포함하지 않는다. 대신에, 유치 카테터(indwelling catheter)와 같은 장치가 안정, 제어된-방출 형태로 치료제를 방출하기 위해 사용된다. 이러한 형태의 장치들은 계통적으로 약제를 방출하는 더 큰 위험을 보일 수 있다. 부가적으로, 이러한 형태의 장치들로, 목표 영역의 실제 투여가 이루어지는지 평가하기가 더 어렵다. 그러므로, 이러한 형태의 장치는 덜 효과적이고, 안전하지 않을 수 있고, 일반적으로 알려진 바늘 주사 접근 방식 및 기술보다 훨씬 비싸다는 단점들을 가진다.
부위-특정 또는 국지적 약물 전달이 일반적으로 채택되는 다른 조건은 [깊은 정맥 혈전증(deep vein thrombosis) 및 색전증(embolism)과 같은] 말초 혈관 질환의 치료에 있다. 이러한 한가지 치료에는 정맥 용해(venous lytic) 치료이며, 말초 혈관구조[예를 들어, 대퇴부와 장골(iliac) 동맥 및 정맥] 내의 응혈(혈전)의 용해이다. 용해 요법은 우로키나아제(urokinase), 스트렙토키나아제(streptokinase), 레테플라제(reteplase) 및 tPA(Tissue Plasminogen Activator)와 같은 혈전용해제(thrombolytics)를 계통적으로 주입하는 것을 수반한다. 보다 최근에 개발된 다른 시술은 유치 주입 카테터의 사용을 통하여 혈전 위치에 직접 혈전용해제를 전달하는 것을 수반한다. 혈전을 효과적으로 용해하기 위해, 혈전용해제는 전형적으로 수시간, 심지어는 1일 이상 동안 주입되어, 필요한 병원 입원 기간 및 총 시술 비용을 증가시킨다.
국지적 약물 전달시 바늘을 제거하기 위한 한가지 일반적인 접근은 종래의 무바늘 분사 주사기를 사용하는 것이다. 무바늘 분사 주사 기술은 대중 면역접종 캠페인에 사용하기 위해 약 40년 전에 도입되었다. 오늘날, 15개 이상의 회사가 약물의 피내(intradermal) 및 경피(transdermal)(피하 및 근육내) 전달을 위한 분사 주사기를 개발 및 제조하고 있다. 이들 현대적 디자인이 예전에 비해 사이즈, 비용 및 편의성에 있어 매우 큰 개선을 제공하지만, 기본적인 기능은 바뀌지 않고 유지되고 있다. 원리적으로, 압축 가스가 약제(medicament, 액체 또는 건조 분말)를 적당한 고속으로 단일 오리피스를 통해 추진하도록 사용되어, 피부를 관통하여 피부에 또는 피부 아래에 약물이 침전되게 한다. 공지된 무바늘 분사 주사기의 일례가 [윌리스(Willis) 등의 -바이오밸브 테크놀로지스, 인코포레이티드(BioValve Technologies, Inc.)에게 양도됨] WO 00/35520호 및 미국특허 제6,406,455 B1호에 개시되어 있다.
또한, 무바늘 분사 주사는 고통없는 시술로서 오랫동안 과대선전되었지만, 분사 주사 장치들과 종래의 바늘 및 주사기를 비교한 임상적 연구는 25ga. 바늘의 고통점수(pain score)와 동등한 고통점수를 보였다. 대부분에 있어서, 이러한 것은 주사 흐름(stream)의 사이즈, 즉 노즐 오리피스의 사이즈에 기인한다. 존재하는 장치들 모두는 직경에 있어서 약 0.06 내지 0.08"인 노즐 오리피스를 사용한다. 이러한 종래의 무바늘 분사 주사기는 단일의 주사 챔버 만을 통합하고 0.006 내지 0.008" 또는 150 내지 200 미크론(0.15 내지 0.2mm)의 전형적인 오리피스 직경을 가지는 단일 플라스틱 노즐을 통해 약제 내용물 전체를 분사하도록 공지되어 있다. 이러한 분사 주사기는 전형적으로 0.100 내지 0.500cc(100 내지 500㎕), 심지어는 1cc(1,000㎕)만큼 많은 범위의 체적을 전달한다. 현재의 분사 주사 기술에는 몇 가지 중요한 제약이 있다. 첫째, 이러한 종래의 무바늘 분사 주사기에 관련한 주사 시간이 전형적으로 수 초 동안이고, 이는 환자들이 움직이거나(예를 들어, 주춤하거나) 또는 주사기가 주사 동안 주사 부위로부터 흔들리면 환자가 열상(laceration)을 입을 위험이 있다. 둘째, 느끼는 고통이 종래의 바늘 및 주사기와 같다. 이는 분사 주사가 보다 널리 받아들여지지 않은 가장 큰 단 하나의 이유일 것이다. 셋째, 분사 주사기는 약물이 주사 부위를 통해 다시 누설되는 소위 "젖은 주사(wet injection)"를 전달하는 경향이 있으며, 그 결과 전달된 투여량의 정확성에 대해 우려가 제기되었다.
우선 2개의 항목, 고통 및 젖은 주사는 노즐 오리피스 사이즈(현재의 분사 주사기에서 약 0.006")의 결과이다. 이 사이즈는 주사되는 약물의 어떠한 "누설"의 최소화 또는 제거 및 사용자의 편의를 위해 사이즈를 최적화하고자 하는 어떠한 노력보다는 대량의 상업적 제조를 위한 플라스틱 사출 성형의 실제적 제약들로부터 기인한다. 이러한 제조성을 위한 준-최적(sub-optimal) 성능의 타협은 그렇지 않았으면 누렸을 수도 있는 시장(market)의 지지를 받지 못한 뒤 쳐진 제품이 되게 했다.
하나의 특정 형태의 종래의 무바늘 분사가 [글라인즈(Glines) 등)의] 미국 특허 제6,716,190 B1호에 개시되어 있으며, 이는 체내의 목표 부위에 치료 및 진단 시약물의 전달 및 주사를 위한 장치 및 방법을 설명한다. 이 장치 및 방법은 앰풀(ampule) 본체와, 앰풀 본체의 말단면 내에 밀링가공 또는 기계가공된 채널들을 가지는 노즐 조립체를 포함하는 복합 시스템을 사용한다. 이 채널들은 다기관(manfold)으로서 작용하고 저장부 오리피스에 직각으로 배치된다. 저장부 오리피스는 앰풀 본체 내에 담긴 내용물을 직각으로 배치된 채널들로 방출하거나 배출하고, 채널들은 채널들에 직각으로 배치된 복수의 살포 오리피스로 내용물들을 보낸다. 살포 오리피스들은 채널들에 직각이고 일반적으로 편평한 말단의 목표 대향 표면 내에 위치된다. 이러한 특정한 배치의 복합체만이 아니라, 앰풀 내의 내용물에 대해 약 1800 내지 5000psi 범위, 몇 몇 응용예에서는 약 1800 내지 2300psi 범위의 높은 전달 압력을 요구한다. 부가적으로, 살포 오리피스는 약 0.1 내지 0.3mm(100 내지 300미크론)의 직경을 가진다. 이러한 장치가 바늘을 사용하지 않을지라도, 이러한 장치 및 배치를 사용하는 것으로 수반되는 부정적인 결과는 높은 전달압력뿐만 아니라 살포 오리피스의 비교적 큰 사이즈로 인하여 전달 부위에서의 조직에 과잉의 외상을 유발할 뿐만 아니라 최종 사용자 또는 환자에 대한 원하지 않고 불필요한 고통 및/또는 불편함을 유발하기 쉽다. 따라서, 글라인즈 등의 장치 및 방법은 특히 눈, 비강과 입 또는 인체의 다른 민감한 영역, 특히 외상, 고통 및 불편함을 쉽게 느끼는 영역들과 같은 인체의 민감한 영역들에 약물의 미세분사 전달에 적합하지 않다.
따라서, 국지적 약물 전달을 사용하여 치료하기 매우 어려운 인체의 많은 민 감한 영역 및 질병 상태들이 있다. 예를 들어, 환자가 종종 고통스러워하거나 또는 심리학적으로 불편한, 질병 부위, 즉 눈에 대한 치료 및 약물의 전달하는 것이 어려운 무수한 안과 질환이 있다. 치료하기 매우 곤란한 이러한 질환의 관련한 예들에는 노화성 황반 변성(Age-related Macular Degeneration: AMD), 당뇨 망막병증(diabetic retinopathy), 맥락막혈관신생(choroidal neovascularization: CNV), 황반 부종, 포도막염 등이 포함된다.
이러한 형태의 질병에 대해, 약물의 계통적 투여는 통상적으로 눈에 저용량(subtherapeutic)의 약물 농도를 초래하고 상당한 악영향을 가질 수 있다. 결과적으로, 눈 질환에 대한 현재의 치료는 종종 종래의 바늘 및 주사기를 통해 눈으로 약물을 직접 주사하는 것을 포함하며-이는 환자에게 고통스럽고 바람직하지 않은 전달 수단이다. 또한, 만성(chronic) 치료는 반복적인 주사를 요구하며, 이는 눈에 반점(plaque)과 흉터의 형성, 망막 박리, 안구내염을 일으킬 수 있다.
이러한 합병증의 결과로서, 눈에 약물을 전달하는 대안적인 수단이 개발되고 있다. 전달을 위한 연구 영역에는 이온삼투요법, 약-용출(eluting) 안과 이식물, 광역학적(photodynamic) 치료, "점성(sticky)" 눈물(eye drop) 등이 포함된다. 그리고, 이들 접근방식 각각은 자체의 한계를 가지는 것이 널리 입증되어 있다.
예를 들어, 이온삼투요법은 전달되는 약물 분자의 사이즈에 실제적인 제한을 가진다. 예를 들어, 약 20,000달턴(Dalton) 이상의 분자량을 가지는 분자들을 전달하는 것은 기대할 수 없다. 또한, 새로운 많은 화합물, 특히 몇몇 유망한 단백질들은 이 사이즈를 훨씬 넘으며, 150,000 달턴 만큼 큰 범위이다.
부가적으로, 안과 이식물은 이식 및 체외이식을 위해 외과 시술을 요구하며- 이시술은 비싸고 고통스러우며 눈에 상처를 남길 수 있다. 이식물은 이식물에 적재되거나 탑재되는 약물의 양 및 물리적 사이즈의 추가적인 제약을 가진다.
또한, 광역학적 요법은 입증되지 않은 기술이며 그 장기간의 영향은 알려지지 않았고 망막에 유해할 수도 있음이 알려져 있다. 대안적으로, 안약은 눈에 약물을 전달하는 가장 편리한 (그러므로 보다 허용 가능한 것으로 인식되는) 수단으로 오랫동안 고려되어 왔다. 그러나, 안약은 눈으로부터 매우 빠르게 씻겨나가고 함유된 약물 중 최소량만을 전달해준다.
그 결과, 점막 점착을 제공하는 눈물인 "점성의" 안약은 "씻겨나가는" 효과를 방지하기 위해 개발되었다. 그러나, 눈 표면에서의 세포의 반전의 급속성은 이러한 전달 수단의 효과를 제한하는 것으로 믿어졌다. 또한, 안약으로부터의 전달 메커니즘은 공막에 걸친 수동적 확산이다. 그리고, 수동적 확산은 약 500 달턴 이상의 분자량을 가지는 약물을 전달할 수 없다. 또한, 전달은 눈 자체에 목표를 두기보다는 전신(systemic)에 목표를 둔 것이다.
결과적으로, 눈과 다른 인체의 민감한 영역에 활성 치료제, 특히 다양한 안과 질환 및 다른 인체의 민감한 영역들과 관련한 질환의 치료에 유망한 새로운 고분자를 전달하는 실질적으로 수용가능한 수단이 현재 없다.
현재까지, 관련된 약물 분자의 사이즈와 무관하게 실제의 무바늘 약물 전달을 제공할 뿐만 아니라 조직에 대해 최소의 외상으로 실제의 무바늘 약물 전달을 제공하고, 눈, 비강 또는 입과 같은 인체의 민감한 영역에 약물을 전달하기에 적합 한 공지된 장치 또는 방법들은 없다.
현재까지, 설계 및 구성이 간단하고 효율적이며 저가이고 제조하기 쉬운 미세분사 장치인 실제의 무바늘 약물 전달을 제공하는 장치는 공지되어 있지 않다.
본 발명은 눈, 비강, 입과 다른 인체의 영역과 같은 인체의 민감한 영역에 약물을 전달하기에 적합하고, 조직에 최소의 외상으로 약물을 바늘없이 전달하는 새롭고 유용한 장치 및 방법에 대한 것이다.
그러므로, 본 발명은 하우징;
상기 하우징의 일부분에 있는 하나 이상의 노즐;
상기 하우징에 있는 약물 공급원; 및
상기 하나 이상의 노즐을 통해 상기 하우징의 외부로 약물을 추진하기 위하여 약 800 내지 2,000psi의 추진 압력을 제공하는 에너지원을 포함하는 약물 전달 장치에 관한 것이다.
부가적으로, 약물은 상기 에너지원의 작동시 약 10 내지 약 200 msec 범위의 시간 내에 상기 하나 이상의 노즐을 통해 추진된다. 또한, 하나 이상의 주사 노즐(injection nozzle)은 약 10 내지 50㎛ 범위의 직경을 가진다.
또한, 본 발명은 압력 챔버를 가지는 전달 튜브;
상기 압력 챔버와 유체 연통하며 상기 전달 튜브의 말단부에 있는 하나 이상의 노즐;
상기 하나 이상의 노즐에 인접한 약물 공급원;
싱기 전달 튜브의 선단부의 핸들; 및
상기 하나 이상의 노즐을 통해 상기 전달 튜브의 외부로 약물을 추진하기 위해 약 800 내지 2,000psi의 추진 압력을 제공하기 위하여 상기 핸들에 있는 에너지원을 포함하는 약물 전달 장치에 관한 것이다.
부가적으로, 본 발명은 분사 주사 약물 전달 장치 제조 방법에 관한 것이며, 약물 전달 장치는 하나 이상의 약물 저장부와, 하나 이상의 주사 노즐을 가지고, 이 방법은
전달될 약물을 확인하는 단계;
전달되는데 필요한 약물의 체적을 확인하는 단계;
상기 하나 이상의 약물 저장부에 대한 저장부 직경을 설정하는 단계;
상기 하나 이상의 주사 노즐에 대한 노즐 직경을 설정하는 단계;
약물 전달을 위한 조직 모델을 확인하는 단계;
약물 전달을 위한 조직 모델에서 관통 깊이를 확인하는 단계; 및
원하는 관통 깊이가 달성될 때까지 가변 압력하에 조직 모델로 약물을 주사하는 단계를 포함한다.
또한, 이 방법은 원하는 관통 깊이를 달성하는 약물 전달 장치를 위한 최적의 압력 범위를 확인하는 단계를 부가로 포함한다. 본 발명에 따른 장치를 위한 최적의 압력 범위는 약 800 내지 2,000psi이고, 본 발명의 장치를 위한 하나 이상의 주사 노즐의 첨단부에서의 최적 압력 범위는 약 4,000 내지 25,000psi이다.
본 발명은 또한 조직으로 약물을 전달하기 위한 방법에 관한 것이고, 이 방법은,
장치의 일부분에 수용된 약물과 하나 이상의 노즐을 가지는 약물 전달 장치를 제공하는 단계;
조직 내 또는 조직 상에 약물을 전달하는 부위를 확인하는 단계;
이 부위 상에 또는 부근에 장치의 일부분을 배치하는 단계; 및
약 800 내지 2,000psi의 추진 압력으로 미세분사 추진하에서 상기 장치의 하나 이상의 노즐을 통해 이 부위에서 조직으로 약물을 전달하는 단계들을 포함한다.
이 방법은 약 4,000 내지 25,000psi 범위의 하나 이상의 노즐의 첨단부에서의 압력으로 이 부위에서 조직으로 약물을 전달하는 단계를 부가로 포함한다.
본 발명의 신규한 특징들은 특히 첨부한 청구범위에 제시되어 있다. 그러나, 본 발명 자체는 구조 및 작동 방법 모두 추가 목적들 및 장점들과 함께 첨부한 도면들에 연계하여 하기의 상세한 설명을 참조하여 이해될 것이다.
본 발명은 새로운 약물 전달 장치, 그 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다. 도 1 내지 도 10에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명은 무바늘(needle-free, needle-less) 미세분사 약물 전달 장치(20, 20a, 20b), 그 제조 방법, 및 그 사용 방법이며, 이는 모두 하기에 보다 상세히 설명된다. 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)는 고속으로 약품(drug formulation)의 매우 미세한 흐름을 주사하는 것에 의하여 환자에게 액체 약품과 같은 약물을 전달하는 무바늘 분사 주사 장치이다. 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)는 종래의 바늘 및 주사기 장치뿐만 아니 라 공지된 무바늘 주사 장치보다 덜 고통스러운 약물 투여 수단을 제공한다. 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)는 경피, 피부, 눈속, 비강-내, 구강 및 일반적으로 경점막(transmucosal) 약물 전달을 포함하는 다양한 의료 응용예에 사용될 수 있다.
용어 "약물 전달 장치", "전달 장치", "무바늘 약물 전달 장치", "무바늘 미세분사 약물 전달 장치", "미세분사 약물 전달 장치", "무바늘 약물 전달 장치", "무바늘 미세분사 약물 전달 장치", "무바늘 분사 주사 장치", "분사 주사 장치", "미세분사 장치", "미세분사", 및 이들 용어의 어느 부분들의 다양한 조합을 포함하는 용어는 모두 같은 의미를 지향하며, 본 출원에서 상호교환가능하게 사용된다.
용어 "활성 약품(active agent formulation)"과 "약품(drug formulation, formulation)"은 약학적으로 허용가능한 매개체(carrier)와 부가적인 불활성 첨가제와 선택적으로 조합되는 약 또는 활성제(active agent)를 의미한다. 약품은 고체, 액체, 또는 반-고체 또는 반-액체 또는 이들의 조합일 수 있다.
용어 "약물", "시약(agent)", "활성제", "제약학적 성분"은 본원에서 상호교환가능하게 사용되며, 종종 유익하거나 효과적인 몇몇 치료제를 제공하는 약품을 포함하는 물질의 성분, 혼합물, 화합물, 약물, 시약물을 의미한다. 이는 살충제, 제초제, 살균제, 살상제(biocide), 살조제(algicide), 쥐약, 살균제, 살충제, 항산화제, 식물생장촉진제, 식물생장억제제, 방부제, 항-방부제(antipreservative), 소독약, 멸균제, 촉매, 화학 반응물, 발효제, 식품, 식품 첨가물, 영양제, 화장품, 약, 비타민, 피임제, 수정 억제제, 수정 촉진제, 미소유기체 감쇠제 및 사용 환경 에 유익한 다른 약제를 포함한다. 본원에서 사용될 때, 용어들은 온혈 포유류, 인간, 영장류; 조류; 고양이, 개, 양, 염소, 소, 말과 돼지와 같은 가축 또는 농장 동물; 쥐, 시궁쥐(rat), 기니피그(guinea pig)와 같은 실험실 동물; 어류; 파충류; 동물원 및 야생동물 등을 포함하는 동물에 국소화된 또는 전신 효과(들)를 내는 임의의 생리적 또는 제약학적으로 활성인 물질을 부가로 포함한다. 전달될 수 있는 활성 약에는 말초 신경, 아드레날린 수용체, 콜린 수용체, 골격근, 심장혈관계통, 평활근육, 혈액 순환계통, 종관 부위(synoptic site), 신경효과기 접합 부위(neuroeffector junctional site), 내분비 및 호르몬 계, 면역계, 생식계통, 골격계통, 오타코이드(autacoid) 계, 소화 및 배설 계통, 히스타민 계통 및 중추신경계에 작용하는 약물을 제한없이 포함하는, 무기 및 유기 화합물이 포함된다. 적절한 약제들은 예를 들어, 단백질, 효소, 호르몬, 뉴클레오타이드 중합체(polynucleotide), 핵산단백(nucleoprotein), 다당류, 당단백질, 지질단백(lipoprotein), 폴리펩티드, 스테로이드, 수면제 및 진정제, 정신 자극제(psychic energizer), 신경안정제, 항-경련제, 근육 이완제, 항-파킨슨 제제, 진통제, 항-염증제, 국소마취제, 근육수축제, 항균제, 항말라리아제, 피임제, 교감신경작용제, 폴리펩타티드를 포함하는 호르몬 제제, 생리 효과를 알아낼 수 있는 단백질, 이뇨제, 지질 조절제, 항-남성화 제제, 항-기생충제, 종양(neoplastics), 항-종양제, 저혈당제, 영양제 및 보충제, 성장 보충제, 지방, 안약(ophthalmic), 항-장염제(antienteritis agent), 전해질 및 진단약으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 유용한 약물 또는 제제의 예들에는 에디실산 프로클로르페라 진(prochlorperazine edisylate), 황산 철(ferrous sulfate), 아미노카프론산(aminocaproic acid), 염산 메카실라민(mecaxylamine hydrochloride), 염산 프로카인아미드(procainamide hydrochloride), 황산 암페타민, 염산 메타암페타민, 염산 벤즈페타민(Benzphetamine hydrochloride), 황산 이소프로테로놀(isoproteronol sulfate), 염산 펜메트라진(Phenmetrazine hydrochloride), 염화 베타네콜(bethanechol chloride), 염화 메타콜린(methacholine chloride), 염산 필로카르핀(pilocarpine hydrochloride), 황산아트로핀 (Atropine Sulfate), 브롬화 스코폴라민(scopolamine bromide), 요오드화 이소프로파마이드(Isopropamide iodide), 염화 트리디엑세틸(tridihexethyl chloride), 염산 펜포르민(phenformin hydrochloride), 염산 메틸페니데이트(methylphenidate hydrochloride), 테오필린 콜린(theophylline cholinate), 염산 세파렉신(cephalexin hydrochloride), 디페니돌(diphenidol), 염산 메클리진(meclizine hydrochloride), 말레인산 프로클로르페라진 (prochlorperazine Maleate), 아니신디온(anisindione), 디페나디온(diphenadione), 에르트리틸 테트라니트레이트(erythrityl tetranitrate), 디곡신(digoxin), 이소플루오로페이트(isoflurophate), 아세타졸아미드(acetazolamide), 메타졸아미드, 벤드로플루메티아자이드(bendroflumethiazide), 클로로프로파미드(chlorpropamide), 톨라자미드(tolazamide), 클로르마디논 아세테이트(chlormadinone acetate), 페나글리코돌(phenaglycodol), 알로푸리놀(allopurinol), 알루미늄 아스피린, 메토트렉세이트(methotrexate), 아세틸 설프이속사졸(acetyl sulfisoxazole), 하이드로코르티존(hydrocortisone), 하이드로코 르티존 아세테이트, 코르티존 아세테이트, 덱사메타존(dexamethasone)과, 베타메타존, 트리암시놀론(triamcinolone), 메틸테스토스테론과 같은 이의 유도체, 17-.베타.-에스트라디올, 에티닐 에스트라디올, 에티닐 에스트라디올 3-메틸 에테르, 프레드니솔론(prednisolone), 17-.베타.-히드록시프로게스테론(hydroxyprogesterone) 아세테이트, 19-놀-프로게스테론, 놀게스테렐(norgestrel), 놀에친드론(norethindrone), 놀에치스테론, 놀에치에데론(norethiederone), 프로게스테론, 놀게스테론, 놀에치노드렐, 인도메타신(indomethacin), 나프록센(naproxen), 페노프로펜(fenoprofen), 설린닥(sulindac), 인도프로펜, 니트로글리세린, 질산 이소소르비드(isosorbide dinitrate), 프로프라놀롤(propranolol), 티몰롤, 아테놀롤, 알프레놀롤, 시메티딘(cimetidine), 클로니딘(clonidine), 이미프라민(imipramine), 레보도파(levodopa), 클로로프로마진(chlorpromazine), 메틸도파, 디히드록시페닐알라닌(dihydroxyphenylalanine), 테오필린, 글루콘산 칼슘(calcium gluconate), 케토프로펜, 이부프로펜, 세파렉신(cephalexin), 에리트로마이신(erythromycin), 할로페리돌, 조메피락(zomepirac), 젖산 철(ferrous lactate), 빈카민(vincamine), 페녹시벤자민, 딜티아젬(diltiazem), 밀리논, 캅트로프릴(captropril), 만돌, 콴벤즈(quanbenz), 하이드로클로로치아자이드(hydrochlorothiazide), 라니티딘(ranitidine), 플루비프로펜(flurbiprofen), 펜부펜, 플루프로펜, 톨메틴, 알클로페낙(alclofenac), 메페나믹, 플루페나믹, 디푸니날, 니모디핀, 니트렌디핀, 니솔디핀, 니카르디핀, 펠로디핀, 리도플라진, 티아파밀, 갈로파밀, 암로디핀(amlodipine), 미오플라진, 리시노프릴, 에날라프릴, 캅토프릴, 라미프릴, 에날 라프릴라트, 파모티딘, 니카티딘, 수크랄페이트(sucralfate), 에틴티딘, 테트라톨롤, 미녹시딜, 클로르디아제폭시드(chlordiazepoxide), 다이아제팜(diazepam), 아미트립틸린, 및 이미프라민이 포함된다. 추가 예들에는 인슐린, 콜히친(colchicine), 글루카곤, 갑상선 자극 호르몬, 부갑상선 및 뇌하수체 호르몬, 칼시토닌, 레닌, 프롤락틴, 부신피질자극호르몬(corticotrophin), 갑상선 호르몬, 소포(follicle) 자극 호르몬, 융모성 성선자극호르몬(chorionic gonadotrophin), 성선자극호르몬 방출 호르몬, 소 성장호르몬(bovine somatotropin), 돼지 성장호르몬(porcine somatropin), 옥시토신, 바소프레신(vasopressin), 프로락틴(prolactin), 소마토스타틴(somatostatin), 리프레신(lypressin), 판크레오지민(pancreozymin), 루테인화 호르몬(luteinizing hormone), LHRH, 인터페론, 인터류킨(interleukin), 인체 성장 호르몬, 소 성장 호르몬, 돼지 성장 호르몬과 같은 성장 호르몬, 프로스타글란딘(prostaglandin)과 같은 수정 억제제, 수정 촉진제, 성장 인자(factor), 인체 췌장 호르몬 방출 인자, 빈카 알칼로이드(vinca alkaloid)(즉, 빈블라스틴, 빈크리스틴, 비노렐빈), 파클리탁셀(paclitaxel), 에피디포도필로톡신(epidipodophyllotoxin)(즉, 에토포사이드, 테니포사이드)와 같은 천연 생성물을 포함하는 항증식제(antiproliferative)/항유사분열제(antimitotic agent), 항생제(닥티노마이신 (악티노마이신 D) 다우노루비신, 독소루비신 및 이다루비신), 안트라사이클린(anthracycline), 미톡산트론(mitoxantrone), 블레오마이신, 플리카마이신(미트라마이신) 및 미토마이신, 효소(L-아스파라긴을 계통적으로 신진대사시키고 그 자체 아스파라긴을 합성하는 능력을 갖지 않는 세포를 제거하는 L-아스파라기나아제); G(GP)IIbIIa 억제제과 비트로넥틴 수용체 길항체(antagonist)와 같은 항-혈소판 제제; 질소 머스타드(메클로레타민, 시클로포스파미드와 유사체, 멜팔란, 클로람부실), 에틸렌이민과 메틸멜라민(헥사메틸멜라민과 티오테파), 알킬 술폰산염-부술판, 니르토소유리아(nirtosourea)(카르무스틴 (BCNU)와 유사체, 스트렙토조신), 트라젠(trazene)-다카르바지닌(DTIC)과 같은 항증식제/항유사분열 알킬화제; 엽산 유사체(메톡소트렉세이트), 피리미딘 유사체(플루오르우라실, 플록수리딘, 시타라빈), 푸린 유사체 및 관련 억제제(메르캅토푸린, 티오구아닌, 펜토스타틴 및 2-클로로데옥시아데노신{클라드리빈})과 같은 항증식제/항유사분열 대사길항제; 백금 배위(coordination) 복합체(시스플라틴, 카르보플라틴), 프로카르바진, 하이드록시유리아, 미토탄(mitotane), 아미노글루테티미드; 호르몬(즉, 에스트로겐); 항-응고제(헤파린, 합성 헤파린염 및 다른 트롬빈 억제제); (조직 플라스미노겐 활성제, 스트렙토키나아제와 유로키나아제와 같은) 섬유소 용해제, 아스피린, 디피리다몰, 티클로피딘, 클로피도그렐, 압식시맙(abciximab); 세포이동억제제(antimigratory); 분비억제제(브레벨딘); 부신피질 스테로이드(코르티졸, 코르티존, 플루드로코르티존, 프레드니존, 프레드니솔론, 6α-메킬프레드니솔론, 트리암시놀론, 베타메타존, 덱사메타존), 비-스테로이드제(살리실 산 유도체즉 아스피린)와 같은: 소염제; 파라아미노페놀 유도체 즉 아세토미노펜; 인돌 및 인덴 아세트산(인도메타신, 설린닥과, 에토알락), 헤테로아릴 아세트산(톨메틴, 디클로페낙과, 케토롤락), 아릴프로피온 산(이부프로펜과 유도체), 안트라닐 산(메페남 산과, 메 클로페남 산), 이놀 산(피록시캄, 테녹시캄, 페닐부타존, 옥시펜타트라존), 나부메톤, 금 화합물(오라노핀, 오로티오글루코오스, 금 나트륨 티오말레이트); (시클로스포린, 타크롤리무스(FK-506), 시롤리무스(라파마이신), 아자티오프린, 마이코페놀레이트 모페틸): 면역억제제; 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 섬유모세포 성장 인자(FGF) 혈소판 유도 성장 인자(PDGF), 에리트로포에틴(erythropoetin):혈관 생성제(angiogenic agent); 앤지오텐신 수용체 차단제; 산화질소 공여물; 안티-센스(anti-sense) 올리고뉴클에오티드 및 이의 화합물; 세포 주기 억제제, mTOR 억제제, 성장 인자 신호 변환 키나아제 억제제, 화학적 화합물, 생물학적 분자, DNA와 RNA와 같은 핵산, 아미노산, 펩티드, 단백질 또는 이의 화합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는 펩타이드 및 단백질이 있다.
하나 이상의 약물 또는 제제가 화합되거나 또는 함께 혼합되고 본 발명에 포함되거나 또는 본 발명에 의해 사용될 수 있고, 용어 "약물", "제제" 또는 "약물" 또는 "제약학적 성분"은 어떠한 경우에도 둘 이상의 이러한 약물, 제제, 활성제 및/또는 제약학적 성분의 사용을 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 약물 전달 장치(20)의 일 실시예가 도 1 내지 도 4에 예시되어 있다. 약물 전달 장치(20)는 장기(organ)를 포함하는 다양한 형태의 인체 조직에 고속으로 매우 미세한 흐름으로 미세분사 추진하에 전달되는 약물을 주사하는데 특히 유용한 무바늘 분사 주사 장치이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20)는 환자에게 약물을 피부 또는 경피 전달하는데 특히 유용하며, 즉 바늘 없이 약물을 피부의 다양한 층들에 또는 피부의 층들을 통해 환자의 혈류와 순환계에 전달하기 위한 피부 또는 경피 약물 전달 장치로서 유용하다. 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20)는 피부와 경피 응용예에 제한되지 않고, 다른 형태의 조직 및 다른 의료, 치료 및 진단 응용예의 사용을 지향한다.
약물 전달 장치(20)는 하우징(24)과, 하우징(24)의 선단부의 캡(28)과, 하우징(24)의 말단부의 노즐 판(30)을 가진다. 분사 주사 노즐("마이크로-노즐"이라고도 불림)인 하나 이상의 노즐(34) 또는 복수의 노즐(34)이 노즐 판(30)에 배치된다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 주사 노즐(34)은 노즐 판(30)의 외측면으로부터 작은 외향 돌출부로서 종료하여, 사용자의 인체 조직의 표면상에 주사 노즐(34)들의 적절한 위치결정 및 정렬을 위한 촉각적 피드백을 사용자에게 제공한다. 도 2 내지 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 하우징(24)은 하나 이상의 노즐(34)과 유체 연통하며 이와 정렬된 하나 이상의 저장부(38)를 부가로 포함한다. 각각의 저장부(38)는 하우징(24)에서 길이방향으로 정렬되어, 약물(40)을 위한 저장 공간 또는 약물 저장부로서 작용한다.
각각의 저장부는 푸시 로드(48)와, 각각의 푸시 로드(48)의 말단부에 부착 또는 고정된 저장부 밀봉재(54)를 수용하도록 형상화된다. 푸시 로드(48)와 저장부 밀봉재(54)는 각각의 저장부(38)에 길이방향으로 직접 정렬되고, 푸시 로드(48)와 저장부 밀봉재는 각각의 약물 저장부(38) 내에 이동가능하게 배치된다(길이방향으로 이동가능함). 각각의 저장부 밀봉재(54)는 약물(40)이 약물 저장부(38)로부터 누설되거나 또는 삼출되는 것을 방지하도록 설계된다. 그러므로, 저장부 밀봉재(54)는 약물 저장부(38)의 내벽과 밀봉 가능한 접촉으로 이동 가능하다.
푸시 로드(48)와 저장부 밀봉재(54)는 각각의 저장부(38)에서 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 이동할 수 있다. 피스톤(44)은 각각의 푸시 로드(48)의 선단부와 일체이거나 선단부에 고정되고 푸시 로드(48)에 추진력을 축적하여 발휘하기 위한 추진 플랫폼(driving platform)으로서 작용한다. 피스톤(44)은 각각의 저장부(38) 내에서 동시에 각각의 푸시 로드(48)를 작동 및 이동시키기 위하여 모든 푸시 로드(48)의 선단부에 단일 유닛으로서 고정되거나, 또는 피스톤(44)은 저장부(38) 내에서 각각의 푸시 로드(48)를 선택적으로 및 개별적으로 작동 및 이동시키기 위해 각각의 푸시 로드(48)의 선단부에 개별적으로 고정될 수 있다.
이 예에서, 피스톤(44)은 역시 원통 형상인 하우징(24)의 내벽 내에 고정적으로 끼워져 내벽과 이동 가능하게 결합하는 원통 형상을 가진다. 피스톤(44)은 O-링 밀봉재(52)를 수용하도록 형상화된 원주형 공간을 가지며, O-링 밀봉재는 피스톤(44)과 함께 하우징(24)의 내벽 내에 고정적으로 끼워져 이동 가능하게 결합하도록 형상화된다. 밀봉재(52)는 가스, 방출 내용물 또는 다른 물질이 피스톤(44)을 지나 누설하거나 스며드는 것을 방지하는 어떠한 형태의 밀봉재일 수 있다.
도 3에 [약물 전달 장치(20)가 약물(40)이 적재되고 발사-전의 구성으로] 도시된 바와 같이, 피스톤(44)으로 추진력을 방출하기 위한 에너지원이 하우징(24) 내에서 피스톤(44)보다 선단측 또는 위쪽에 위치하며, 예를 들어, 본 발명에 따른 일 실시예에서, 하우징(24)의 선단측 또는 위쪽 부분에 위치하는 장약 하우징(60; charge housing)이다. 발화성 장약(64)이 장약 하우징(60) 내에 수용된다. 뇌관(68)은 뇌관(68)의 작동시 발화성 장약(64)을 점화시키기 위해 발화성 장약(64)에 점화 에너지 또는 발화성 에너지를 전달하는 작은 폭발물 장약을 보유하기 위하여 발화성 장약(64) 부근에 위치한다.
스트라이커 핀(70)은 캡(28)에 위치되어, 뇌관(68)을 작동시켜 뇌관(68)에 수용된 폭발성 장약을 작동시켜 개시하기 위하여 뇌관(68)과 움직일 수 있도록 결합 또는 접촉한다. 스트라이커 핀(70)은 스프링(72)에 의해 움직일 수 있도록 편향된 작동 버튼(74)과 같은 작동 부재에 움직일 수 있도록 연결된다. 그러므로, 작동 버튼은 예를 들어, 사용자 또는 환자의 엄지손가락에 의해 충분한 하향 힘이 작동 버튼(74)에 가해지는 것으로 스트라이커 핀(70)이 뇌관(70)으로 추진하도록 캡(28) 내에서 스트라이커 핀(70)에 이동가능하게 편향된다.
도 4에 (약물 전달 장치(20)가 미세분사 추진하에 약물(40)이 주사된 후의 발사된 구성) 잘 도시된 바와 같이, 작동 버튼(74)을 누르는 것으로, 스트라이커 핀(70)은 뇌관(68)을 쳐서 뇌관(68)을 작동시키고, 이는 순차적으로 발화성 장약(64)의 급속한 연소를 유발한다. 이러한 제어된 폭발은 피스톤(44)과 이에 부착된 푸시 로드(48)가 저장부(48)를 통해 슬라이딩하여 전진하는데 필요한 추진력을 제공하여, 푸시 로드(48)가 미세분사 추진에 의해 약물(40)을 주사 노즐(34)을 통해 배출하게 한다.
발화성 장약(64) 또는 압축 가스(36; 도 8 및 도 10)와 같은 에너지원은 주 추진 피스톤(44)과 관련 푸시 로드(48)에 약 800 내지 2,000psi 범위의 충분한 추진 압력과 에너지를 전달한다. 순차적으로, 미세노즐(34)의 첨단부에서의 에너지 및 압력은 각각의 미세노즐 첨단부에서 약 4,000 내지 25,000psi, 바람직하게는 약 8,000 내지 약 12,000psi 범위, 보다 바람직하게는 약 10,000psi이다.
본 발명의 모든 실시예에 대하여, 같거나 유사한 특징부 및 부분을 지시하도록 동일한 도면부호가 사용된다. 따라서, 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b는 약물(40)을 환자의 눈(100)에 전달하는 것과 같은 안과 응용예들에 특히 유용한 본 발명의 다른 실시예를 예시한다. 그러므로, 하우징(24)의 말단부의 노즐 판(30a)은 중심부에 구멍을 가지는 오목한 링인 일정 외형의 말단부(31)를 가진다. 이 예에서, 일정 외형의 말단부(31)는, 일정 외형의 말단부(31)에 의해 형성된 외형(오목한 영역) 내에 원주방향으로 배치되고 일정 외형의 말단부(31)의 외주(주변 또는 외측 가장자리)의 외측면 가장자리로부터 멀리 일정 거리 선단측으로 이격된 복수의 주사 노즐(34)을 가진다. 따라서, 이 예에서, 일정 외형의 말단부(31)를 가지는 노즐 판(30a)은 환자의 눈(100)을 수용하도록 형상화되며, 눈(100)의 동공이 일정 외형의 말단부(31)의 원주형 링의 중심부(열린 공간) 내에 배치될 수 있다. 그러므로, 원한다면, 약물(40)이 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 미세분사 추진하에 유리질 또는 공막과 같은 동공 외측의 눈(100)의 영역에 전달될 수 있다.
도 7b는 발광 다이오드(LED) 공동(76)이 노즐 판(30a)의 일정 외형의 말단부(31)의 원주형 링의 중심 부분(열린 공간)에 제공되는 전달 장치(20a)의 다른 실시예를 예시한다. LED(80)는 하우징(24)의 외측 부분(이 예에서는 하우징(24)의 선단부 부근)에 이동 가능하게 위치된 스위치(86)로부터의 작동 제어하에 초점 광(88; 초점용 LED 광)을 분광(disperse)하도록 LED 공동(76)에 배치된다. 스위치(86)는 초점 광(88)을 투사하는 LED(80)를 작동시키기 위한 전원 스위치로서 작 용하며; 즉, 스위치(86)는 LED(80)와 광(88)에 대한 "On", "Off" 스위치로서 작용한다. 간결함을 위해, 스위치(86)에 LED(80)를 작동가능하게 연결하는 접점, 도선 및 와이어들은 도시하지 않았지만, 당업자 수준을 가지는 사람에게 잘 이해될 것이다.
초점 광(88)은 환자의 직접적인 주의를 끌고 눈(100)의 동공을 정렬 및 초점을 맞추도록 사용되고, 약물(40)이 미세분사 추진하에 눈(100)에 전달되는 동안, 환자를 정신적으로 이완시키기(기본적으로 환자의 주의를 끄는) 위해 환자의 주의를 끄는 초점으로서 작용한다. 그러므로, LED(80)와 초점 광(88)은 특히 눈(100)과 같은 민감한 영역에 통상 약물 주사와 관련된 환자의 긴장 수준과 근심을 낮추는 수단으로서 작용한다.
대안적으로, LED(80) 대신에, 발광 부재(자기발광을 포함하는) 또는 특징부 또는 자기발광 코팅된 점(dot)과 같은 발광 코팅을 가지는 부재 또는 특징부가 초점으로서 사용되고, 환자가 정신적으로 이완되도록 환자의 주의점을 끄는 초점으로서 작용하도록 눈(100)의 동공의 초점과 환자의 주의를 직접 끌면서 미세분사 추진하에 주사되는 약물(40)을 받게 사용될 수 있다. 삼중수소-코팅된 점은 적절한 대체물 중의 일례이다.
도 8 내지 도 10은 약물 전달 장치(20b)가 압력 챔버(27)를 가지는 전달 튜브(25)로서 가늘고 긴 원통형인 튜브를 사용하는 본 발명의 다른 실시예를 예시한다. 핸들(23)은 전달 튜브(25)의 선단부에서 전달 튜브(25)에 연결된다. 밸브(33)는 압력 챔버(27)와 전달 튜브(25)의 선단부에 연결되고 카트리지(36)에 담긴 압축 된 CO2 가스와 같은 압축 가스원(36)이 밸브(33)의 다른 단부에 연결되고, 핸들(23) 내에 수용된다. 카트리지(36)는 2,000psi 만큼 높은 압력을 달성하여 전달하는 능력을 가지는 CO2와 같은 압축 가스를 수용하는 소형 압축 가스 실린더이다. 밸브(33)는 예를 들어, 환자 또는 사용자의 손의 집게손가락의 끝(pad)으로 쉽게 접근 가능한 핸들(23)의 편리한 위치에 배치된 작동 버튼(74a)에 의해 카트리지(23)로부터의 압축 가스의 전달 튜브(25)의 압력 챔버(27)로의 방출을 조절한다.
원한다면, 분리가능하게 연결된 커버(도시않음)는 그 내용물의 소모(비었을 때)된 후에 카트리지(36)를 새로 충전된(만충된) 가스 카트리지(36)로 교환하기 위하여 가스 카트리지(36)에 대한 직접 접근을 제공하기 위하여 핸들(24)과 함께 사용되는 것에 의하여, 약물 전달 장치(20b)를 여러 번 사용하는 장치 또는 재사용가능한 장치로 만들 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 노즐 판(30)과 노즐(34)은 압력 챔버(27)와 전달 튜브(25)와 압력 챔버(27)의 말단부에 위치되고, 사용자의 인체 조직, 예를 들어, (도 10에 도시된 바와 같이) 코(110)의 콧구멍 내에 위치된 조직, 또는 입 천장 또는 잇몸과 같은 환자의 입(구강 응용예) 내에 위치하는 조직, 또는 환자의 귀 안의 위치 등의 표면에 주사 노즐(34)의 적절한 위치결정 및 정렬을 위해 촉감 피드백을 사용자(90)에게 제공하기 위하여 노즐 판(30)의 외면으로부터 외측으로 연장하는 돌출부로서 배치된다. 그러므로, 약물 전달 장치(20b)는 가늘고 길고 낮은 프로파일(profile)의 디자인으로 인해 환자의 인체에 접근하기 어려운 영역에 약물(40)을 전달하기에 적합하다.
약물 저장부(38), 약물(40), 저장부 밀봉재(54), 푸시 로드(48), 피스톤(44)과 O-링(52)은 이들 특징부가 압력 챔버(27)와 전달 튜브(25)의 말단부에서 압력 챔버(27)와 전달 튜브(25) 내에 위치되는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 7b의 실시예들에 대해 설명한 것과 같은 방식 또는 유사한 방식으로 배치 및 기능한다.
압력 챔버(27)는 압축 가스가 카트리지(36)로부터 방출되게 하고, 가스를 핸들(23)로부터 전달 튜브(25)의 전체 길이를 따라 피스톤(44)으로 보내며, 이러한 것은 저장부(48)를 통해 피스톤(44) 및 부착된 푸시 로드(48)가 슬라이딩하여 전진하는데 필요한 추진력을 제공하여, 푸시 로드(48)가 약물(40)을 미세분사 추진에 의해 주사 노즐(34)을 통해 외부로 배출하도록 한다.
약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), 약물 전달 장치(20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 약물 전달 장치(20b; 도 8 내지 도 10)는 예를 들어, 약 2.00"의 길이와 0.600"의 직경의 외부 표면 치수(도 1 내지 도 4와, 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b의 실시예들 각각에 대해), 매우 가벼운 중량, 예를 들어 몇 온스의 중량을 가지는 컴팩트한 디자인을 지향한다. 인간공학적으로, 사이즈를 증가시키거나 기하학적 형상을 상당히 바꾸는 것이 바람직할 수 있지만, 기본적인 기능성은 이들 도면에 제시된 것과 정확히 같게 유지된다.
대안적으로, 피스톤(44)에 추진력을 방출하는 에너지원은 일례로서 가스 카트리지(36; 도 8)에 방출 가능하게 수용되는 CO2와 같은 압축가스이다. 또한, 피스톤(44)에 추진력을 방출하는 에너지원은 본원의 하기 및 나중에 제시되는 요구조건에 따라 미세분사 추진하에 약물을 전달할 수 있는 한 임의의 형태의 에너지원일 수도 있다. 예를 들어, 에너지원은 주 추진 피스톤(44)과 관련 푸시 로드(48)를 약 800 내지 2,000psi 범위의 추진 압력으로 추진하기 위하여 충분히 큰 에너지를 방출할 수 있어야만 한다. 순차적으로, 미세노즐(34)의 첨단부에서의 에너지 및 힘은 각각의 미세노즐 첨단부에서 약 4,000 내지 25,000psi, 바람직하게는 약 8,000 내지 12,000psi범위, 보다 바람직하게는 약 10,000psi이다.
본 발명에 따른 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)에 의한 미세분사 추진하에 전달되는 약물(40)의 체적은 임의의 형태의 약물의 전달, 임의의 조직 형태, 및 임의의 형태의 의료 응용예에 적응하기 위하여 주문제작, 수정 및 변형가능하다. 전달되는 약물의 총 체적은 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)의 구성 및 설계에 따라 약 10마이크로리터(㎕) 또는 약 1밀리리터(ml)이상 또는 이하의 체적 범위인 체적 범위에 일치하여 수정될 수 있다.
또한, 주사 노즐(34)(들)의 직경은 변할 수 있고, 약 10 내지 50 ㎛ 또는 그 이상의 범위에 있으며, 예외적으로 약물(40)의 매우 미세한 주사 흐름을 초래하여, 주사에 의해 충격을 받는 신경 수용체의 수를 최소화하여, 환자의 외상, 고통 및 불편함을 감소시킨다. 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)의 신규함 및 독특함의 일 측면은 주사 챔버로서 작용하는 하나 이상의 별개의 약물 저장부(38)를 사용하는 것에 있으며, 각각의 저장부는 도 3(약물 전달 장치(20)가 약물(40)을 전달하기 전인 발사-전의 구성으로 도시됨)에 잘 도시된 바와 같이 약물(40)의 총 투여량의 총 주사 체적의 일부분으로서 약물(40)을 수용한다. 그리고, 각각의 저장부(38)는 극히 작은 직경의 그 자체에 지정된 주사 노즐(34)을 가진다. 예를 들어, 각각의 노즐(34)의 직경은 약 10 내지 50㎛ 또는 약 0.0004" 내지 0.002"범위이다. 그러므로, 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4)(20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), (20b; 도 8 내지 도 10)는 약물(40)의 전체 전달 체적을 여러 개의 별개의 저장부(38)에 걸쳐 분할하고(하나 이상의 주사 저장부(38)를 가지는 본 발명에 따른 실시예들에 대해), 앞서 요약한 분사 주사기들과 같은 종래의 분사 주사기로 얻어지는 주사 속도보다 도 4에 (약물 전달장치(20)가 미세분사 추진하에 약물(40)을 전달한 후의 발사된 구성으로 도시됨) 잘 도시된 바와 같이 보다 높은 속도로 환자의 조직으로 그 안에 수용된 각각의 체적의 약물을 전달한다.
따라서, 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)는 약물(40)을 주사하는데 필요한 시간을 극적으로 감소시키며, 이 시간은 40밀리초(msec.)만큼 짧을 수 있다. 약물(40)의 0.5cc(또는 0.5ml)주사의 전달을 위한 요구조건에 대해서도, 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)에 의해 얻어지는 주사 시간은 약 10 내지 200msec 범위이다(그리고, 일예에서, 특정 형태의 약물의 약 0.5ml에 대해 약 40 내지 100msec 범위이다). 본 발명의 추가 특징은 분사 흐름의 면적이 직경의 제곱으로 감소하기 때문에 종래의 공지된 가장 얇은 피하 바늘(0.010"의 직경을 가지는 31 게이지 캐뉼라를 가지는 극세 인슐린 바늘)에 비해 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)에 의한 주사에 의해 영향받는 피부 또는 조직의 면적이 거의 100배 감소된다는 것이다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)는 보건 담당자 또는 환자에 의한 사전 준비 또는 수정을 요구하지 않는 1회-사용의 사전-충전된 약물 전달 장치(1회용 유닛, 즉 단 1명의 환자에게 1번만 사용하는 유닛으로서 1회 사용하도록 설계된)이다. 그러므로, 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)는 제조 및 제공됨으로써 사용준비가 되어 있다.
대안적으로, 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)는 하우징(24) 또는 핸들(23)과 전달 튜브(25)에 삽입되어 투여 전에 환자 또는 보건 담당자에 의해 사전-충전 또는 재장전되고 사용 후에 제거되어 버려지는 1회-사용, 폐기성 내부 조립체와 함께, 재사용 가능한 유닛(예를 들어, 주 하우징(24), 작동 버튼(74)을 가지는 캡(28), 전달 튜브(25), 작동 버튼(74a)을 가지는 핸들(23)이 재사용되며 필요하면 재-살균됨)이도록 또한 의도된다. 이 경우에, 폐기성 내부 조립체는 뇌관(68), 발화성 장약(64, 또는 압축가스 실린더(36)), 약물 저장부 푸시 로드(48), 약물 저장부(38), 주사 노즐(34)을 포함한다. 재사용 가능한 하우징(24)과 전달 튜브(25)와 핸들(23)과, 캡(28)과 작동 버튼(74, 74a)과 같은 다른 구성요소는 필요하면 재-살균 및 재사용을 견딜 수 있는 금속 또는 합금과 같은 적절한 재료로 만들어진다.
부가적으로, 본 발명의 모든 실시예에서, 주사 노즐(34)들은 예를 들어, 조직에서의 특정한 목표점, 즉 약물(40)의 전체 주사 체적의 수용을 위한 조직의 단일 목표점, 또는 조직에 있는 복수의 원하는 목표점에 약물(40)의 목표한 집중성을 제공하기 위해 평면으로부터 이탈된 또는 상이한 탄도 각도로 구성되는 주사 노즐(34)의 배열 형태(노즐 판(30 및 30a) 상의 임의의 원하는 패턴의)일 수 있다.
미세분사 추진 약물 전달 및 제조 방법의 최적화
본 발명에 따른 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)의 성능을 특징화하고 측정하도록 사용되는 2가지 메커니즘이 있다. 첫 번째 메커니즘은 소위 하겐-포와젤(Hagen-Pouiselle) 방정식에 근거한 예측 모델이다. 이 방정식은 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4), (20a; 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b), 및 (20b; 도 8 내지 도 10)의 주요 부재와 구성요소들의 상이한 설계 및 장치들의 사용 방법과, 본 발명의 성능 기준에 따라 약물 전달 장치를 작동하는데 필요한 결과적인 추진력들의 영향을 평가하도록 사용되었다. 부가적으로, 미세분사 추진하에 필수 양의 약물(40)을 전달하는데 요구되는 실제 힘은 생체 밖에서 및 생체 내에의 시험 모두를 통해 실험적으로 측정되었다. 예를 들어, 도 11은 본 발명에 따라 전달된 50㎛의 노즐 직경과 100㎕의 약물의 체적을 가지는 미세분사 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)에 대한 관통 깊이 대 압력을 측정하도록 사용된 생체 밖 연구들에 관련한 것 중 하나의 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)의 개발 및 제조에 있어서,개개의 약물 저장부(38)의 직경뿐만 아니라 주사 노즐(34)의 직경 및 배출되는 약물(40) 또는 약제(40)의 원하는 주사 속도 또는 유량에 근거하여 힘/체적/길이를 조정하였다. 또한, 이들 구성요소의 설계는 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)의 중요 부재들 중 다수에 대한 구성 재료에 의해 요구되는 물리적 특성들과 주 피스톤(44)의 사이즈, 사용되는 주사 노즐(34)들과 약물 저장부(38)의 개수, 주사 지속기간에 대해 관련되어 있다.
이 관계는 하기와 같은 하겐-포와젤 방정식에 의해 모델링된다:
F = 8QμL(R2/r4)
여기서, F = 주사력
Q = 약제 또는 주사물의 유속
μ = 약제 또는 주사물의 점성
L = 주사 노즐의 길이
R = 약물 저장부의 반경
r = 주사 노즐의 반경
이 방정식의 유용성을 설명하도록, 5cc/초의 유량(Q)으로 피하 층으로 수성의 약제(40; 1cps의 점성μ을 가지는 약물 용액(40))의 500㎕(1/2cc)를 전달하는 것이 바람직하다고 가정하자. 또한, 50미크론(0.002") 또는 r=25미크론(0.001")의 주사 미세분사 또는 노즐 직경을 사용한다고 가정하자. 약물 저장부 길이를 최소화하는 것을 원하는 한편, 주사력을 최소화하는 것도 원한다. 그러므로, 길이가 짧을수록 좋지만, 직경이 작아짐은 작은 힘과 더 긴 길이를 의미한다. 그러므로, 편리한 사이즈가 주사력을 최소화하려 시도하면서도 휴대용 미세분사 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)에 적합한 저장부 길이에 관해 선택된다. 결과적으로, 0.072" 또는 R=0.036"(0.914㎜)의 약물 저장부 직경이 선택되었다. 주사 노즐(34)의 길이(L)는 제조 구속조건(매우 작은 구멍은 제한된 길이에 대해 주어진 재료에서만 만들어질 수 있음)에 의해 결정된다. 따라서, 적절한 길이 L이 0.050"(1.27mm)라고 가정된다. 그러므로, 하겐-포와젤 방정식은 하기와 같이 임의의 주어진 주사 노즐에 대해 요구되는 주사력을 추정할 수 있다:
Q = 5cc/s
μ = 1cps
L = 0.050" = 0.127cm
R = 0.036" = 0.091cm
r = 25㎛ = 0.0025cm
F = 8QμL(R2/r4) = 10,218,121 dyne 또는 약 23 lbf
약물 저장부(38)의 수는 주 추진 피스톤(44)이 발휘할 수 있는 총 힘을 약물 저장부 푸시 로드(48) 각각을 추진시키도록 요구되는 힘에 의해 나누어 결정되며, 푸시 로드는 이 예에서 동시에 개개의 피스톤으로서 작용한다(전체적으로 정수로 표현됨). 압축가스 실린더(36) 또는 발화성 장약(64) 중 어느 하나에 의해 얻어지는 실제 압력은 약 2,000psi로 제한된다. 결과적으로, 0.500"의 주 피스톤(44) 직경 및 (0.250")2의 결과 면적 × pi=0.196 제곱인치가 주어지면, 가능한 최대 추진력은 2,000psi X 0.196 제곱인치 또는 392 lbf이다. 가능한 392lbf와 각각의 약물 저장부 푸시 로드(48)를 추진하는데 필요한 23lbf로, (전체적으로 정수로서) 적용될 수 있는 약물 저장부(38)의 최대 개수는 392 나누기 23, 또는 총 17개의 저장부(38)이다.
각각의 약물 저장부(38)의 길이는 각각에 대한 체적 요구값의 결과로서 계산된다. 예시를 위해, 5개의 저장부가 사용된다고 가정한다. 그러므로, 총 500마이크로리터가 5개의 저장부(38)를 통해 전달되도록 요구되는 것으로 가정하면, 각각의 저장부(38)는 100마이크로리터의 약물(40)을 전달한다. 0.072"(1.83mm)의 저장부 직경이 주어지면, 각각의 저장부 길이는 100마이크로리터를 저장부 면적(pi X (.914mm)2)으로 나눈 것, 또는 38.1mm 길이(1.50")이다.
그리고, 주사 유량(Q)은 (상술한 바와 같이) 5½cc/s로 이미 정해져 있다. 결과적으로, 총 주사 시간은 각각의 저장부(38) 내에 담긴 약물(40)의 체적을 주사 하는데 필요한 시간에 의해 정해지며, 이는 100 마이크로리터 또는 1/10cc임을 알았다. 그러므로, 주사 시간은 0.10cc 곱하기 유량(Q)의 역수, 또는 20 밀리초이다.
예측 모델로서, 하겐-포와젤 방정식은 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)의 부재들에 대한 필요한 설계 변수들의 예측 및 예비 분석에 대한 유용한 도구이지만, 예측하는 바와 같이 실험적 결과는 예측 분석과 상이하였다. 털없는 기니아 피그 모델에의 본 발명에 따른 약물 전달 장치를 시험하는 것을 포함하는 생체 내 시험과, 포화된 플루로닉(Pluronic, F127)에 대한 2mm 두께 탄도 젤라틴을 사용하는 시험을 포함하는 생체 밖 시험 모두는 약제(40)가 즉 치료용 투여에, 즉 이 경우 피하 투여에 필요한 피부와 같은 조직에의 관통 깊이로 주사 노즐(34)을 통해 전달되는 약제(40)에 필요한 속도, 미세분사 추진을 달성하기 위해 약 8,000psi로 가압되는 것이 요구됨을 예시하였다.
예를 들어, 약물 저장부(38)가 0.072"의 직경을 가진다면, 각각의 약물 저장부(38)의 단면적은 (.036)2 곱하기 pi 또는 0.004 제곱인치이다. 힘(F)은 압력(P) 곱하기 면적(A)이므로, 약제(40)에서 8,000psi 압력을 달성하기 위해 푸시 로드(48)를 추진하는데 필요한 힘은 8,000 곱하기 0.004 또는 32 lbf이다. 이는 하겐-포와젤에 의해 예측되는 23 lbf을 약간 넘는 것이었지만, 확실히 같은 정도의 크기이다. 증가의 대부분은 슬라이딩하는 저장부 밀봉재(54)와 O-링(52)의 마찰로 설명된다.
하겐-포와젤 방정식에 대해 예에서 사용된 값을 계속 사용하여, 500마이크로리터의 약제(40)가 총 투여량으로 요구되고, 5개의 약물 저장부(38)가 그 설계에 대해 사용된다고 가정하면, 각각의 저장부(38)는 500/5 또는 100마이크로리터의 약제(40)를 수용한다. 총 5개의 약물 저장부 그리고 각각의 약물 저장부(38)에 대해 32 lbf가 필요하면, 이는 총 32 X 5 또는 160 lbf가 모든 약물 저장부 푸시 로드(48)를 추진하는데 필요하다. 그러므로, 주 추진 피스톤(44)은 160 lbf의 힘을 발휘하여야만 한다.
주 추진 피스톤(44)에 대해 0.500"의 직경이 주어지면(이 치수는 응용예와 물리적 사이즈의 실제 인체공학적 제한에 따라 크거나 작을 수 있음), 피스톤(44)의 면적은 (0.250")2 곱하기 pi 또는 0.196"이다. 그러므로, 에너지원은 F/A(160/0.196) 또는 816psi의 압력을 주 추진 피스톤(44)에 적용하여야만 한다. 이 압력 요구조건은 소형 압축 가스원(36) 또는 발화성 장약(64) 중 어느 하나의 성능 사양 내에 있다. 약물 저장부(38)의 길이와 주사 지속시간은 하겐-포와젤 예에서 주어진 것과 같게 유지된다.
주 추진 피스톤 조립체(44)는 도 2, 도 3, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 발화성 장약(64)(또는 대안적으로 도 8과 도 10에 도시된 압축 가스원(36))에 의해 생성되는 압력에 대한 축압기(accumulator)로서 작용하여, 압력을 분배하고 이를 개개의 푸시 로드(48)에 추진력으로서 전환한다. 푸시 로드(48)는 주 추진 피스톤(44)과 일체여서, 피스톤(44)에 적용되는 총 부하가 각각의 푸시 로드(48)에 비례적으로 전달된다. 보다 큰 사이즈의 주 피스톤 직경이 요구되는 경우에, 이는 임의의 주어진 엔진 압력에 대해 보다 큰 발휘되는 힘으로 전환하게 된다. 예를 들어, 주 피스톤 직경이 0.500"로부터 0.600"으로 이전의 예들에서 증가되면, 2,000psi의 최대 엔진 압력으로부터의 그 합력은 2,000psi X 0.916 제곱 인치 = 392 lbf에서 2,000psi X 0.283 제곱인치 = 565 lbf로 증가한다. 이 유효 추진력의 증가는 부가적 주사 노즐(34)들의 사용을 허용하며, 이는 결국 각각의 노즐(34)의 체적을 감소시키며, 순차적으로 주사 시간의 지속시간 등을 감소시킨다.
마지막으로, 노즐의 기하학적 형상은 약물 흐름의 원하는 직경, 구성 재료의 인장/항복 강도, 및 경제적으로 비용효과적인 매우 작은 오리피스를 제조하는 실용적 제약에 의해 정해진다. 노즐의 기하학적 형상에 관해 경량의, 컴팩트한 휴대용 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)를 달성하는 한가지 목적이 "작을수록 좋다는" 반면, 이러한 노즐(34)을 구성하는데는 실용적 한계가 있다.
공지된 종래의 무바늘 약 주사기에서, 이러한 공지된 장치는, 적절한 열가소성 플라스틱으로 대량 사출성형의 실제적 한계(즉, 이 직경보다 작은 코어 핀들은 대량 제조에서 사출 성형에 필요한 높은 압력 및 높은 전단력에서 실제적이 아님)가 있기 때문에 비교적 큰 오리피스(약 0.006" 내지 0.008")를 가진다.
본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)에 대해 언급한 바와 같이, 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)는 상술한 것과 같은 공지된 종래의 무바늘 분사 주사기에서보다 상당히 높은 작동 압력과 10 내지 50미크론 사이즈의 노즐(34)을 사용한다.
결과적으로, 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)는 약물 전달 장 치(20, 20a, 20b)의 구성요소들에 대해 높은 인장 및 파열 강도 특성들을 가지는 재료의 장점을 가진다. 이러한 재료에는 세라믹, 다양한 금속과 합금, (PEEKTM, TorlonTM, UltemTM 등과 같은) 고강도 공학용 열가소성 플라스틱 등을 포함한다. 그러므로, 본 발명은 이러한 재료의 가장 비용효과적인 조합을 사용하는 것과, 부품 수를 최소화하는 것, 즉 필요한 부품들과 구성요소들의 개수를 최소화하는 것에 관한 것이다.
사용되는 재료는 노즐 첨단부에서 순간적으로 8,000psi를 넘는 주어진 주사 압력을 견딜 필요가 있기 때문에, 예를 들어, 초음파 용접 또는 접합에 의해 하우징(24; 도 1 내지 도 7b) 또는 전달 튜브(25; 도 8)에 금속, 합금 또는 세라믹(예를 들어, 알루미나 또는 지르코니아)으로 제조된 개별적인 노즐(34)들을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 최종 노즐 오리피스가 레이저 드릴링, 초음파 드릴링, 와이어 EDM 가공 등을 사용하여 형성되는 2차 성형될 수 있을지라도, 이러한 재료 모두는 사출성형으로 형성될 수 있다. 현재는 실용적이라 생각되지 않지만, 미세-사출성형이 발전하면, 2차 마무리 작업를 포함하는 현재의 접근법보다 전체적으로 적합하고 보다 비용효과적인 일체의 완전히 마무리된 주사 노즐을 성형할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 정확하고 반복가능한 주사 노즐(34)을 제조하도록 레이저 드릴링과 결합된 고강도 재료의 사출성형은 본 발명과 관련한 공학적 및 비용 조건을 만족시켜야 한다.
본 발명에 따른 다른 예에서, 도 1 내지 도 4는 예를 들어, 경피 약물 전달 시술의 일부로서 피부에 걸쳐 조직으로 전달하기 위해 적절한 속도로 복수의 작은 약물(40) 체적을 가속하도록 사용될 수 있는 약물 전달 장치(20)의 다양한 도면을 예시한다. 약물 전달 장치(20)의 설계가 총 30개의 주사 노즐(34)을 요구하며, 각각의 노즐(34)은 40미크론의 직경과 약물 저장부(38)당 3.3㎕의 계산된 약물 체적 또는 30 X 3.3=100㎕의 총 약물 체적을 가진다는 가정하에서, 약물 전달 장치(20)의 기능을 예시하기 위해 이 예를 사용한다. 또한, 약물(40)의 전달을 위해 200m/s의 속도가 요구된다고 하면, 각각의 주사 노즐(34)에 필요한 힘은 주사 노즐(34)당 약 10 lb의 값을 산출하는 하겐-포와젤 방정식으로부터 계산될 수 있다. 30개의 주사 노즐(34)이 주어지면, 필요한 총 부하 힘은 30 X 10 = 300 lbf이다. 주 피스톤(44)의 표면적이 1 제곱인치라고 가정하면, 300psi의 압력이 필수 성능 변수들을 달성하는데 필요하다. 다시, 이 성능 기준은 소형 압축가스 실린더(36; 도 8과 도 10) 또는 발화성 장약(64; 도 2, 도 3, 도 7a 및 도 7b)을 사용하여 달성될 수 있다. 발화성 장약물의 장점은 압력 프로파일이 전체 분배 사이클에 걸쳐 제어될 수 있어, 약물 분배를 최적화하도록 상이한 시간에서 변화하는 압력을 제공한다는 것이다. 또한, 쉽게 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 미세분사 추진 기준을 달성하기 위해 원하는 속도로 약물(40)을 가속하는 목적을 위해 사용될 수 있는 복수의 적절한 에너지원이 존재할 수 있으며, 본 출원에 제공되는 예들은 본 발명에서 사용될 수 있는 에너지원의 종류를 어떠한 방식으로도 제한하도록 의미하는 것은 아니다.
도 11에 예시된 그래프에 잘 예시된 바와 같이, 생체 밖 연구는 최적의 압력 범위(psi 단위) 대 관통-깊이(cm 단위)에 대해 최적의 범위를 결정하기 위해 본 발명에 따른 미세분사 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)를 위하여 수행되었다. 노즐(34) 직경은 약 50미크론이었고, 전달되는 약물(40)의 체적은 약 100㎕이었다. 도 11에 명확히 예시된 바와 같이, 미세분사 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)에 대한 전달 압력들은 임의의 선택된 조직들을 목표로 하도록 쉽게 조정될 수 있다. 그러므로, 미세분사 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)는 도 11의 그래프에 따라 특정 전달 압력에 근거한 특정한 조직 형태에서 특정한 관통 깊이로 어떤 특정한 약물이 전달될 수 있는 것을 보장하는 방식으로 맞추어질 수 있다. 따라서, 이러한 맞춤 접근 방식은 약물 전달을 위해 목표로 되는 특정한 조직층들에 대해서도 허용된다. 예를 들어, 조직의 경점막층은 도 11에 예시된 알고리즘에 따라 정확히 목표로 겨눠질 수 있다.
부가적으로, 임의의 수의 약물 저장부(38)와 주사 노즐(38)들이 본 발명을 위하여 사용될 수 있다(실용적 한계 내에서). 상기에 예시했듯이, 1개의 저장부(38)와 1개의 노즐(34)로부터 50개 이상의 저장부(38)들과 노즐(34)들 사이의 어느 것일 수 있다.
표준의 반도체 공정들은 잉크젯 인쇄에 사용되는 노즐의 제조와 유사하게 주사 노즐(34)들을 쉽게 제조할 수 있다. 그러므로, 주사 노즐(34)들은 일례로서 3 내지 10미크론의 오리피스 직경을 가지는 대량 생산된 실리콘 장치일 수 있다. 주사 노즐(34)들은 실리콘 웨이퍼 상의 조밀한 배열들로서 제조된 후에 원하는 형상으로 절단될 수 있다. 웨이퍼 패턴, 즉 배열 형상은 임의의 원하는 디자인으로 제조될 수 있다. 결과적으로, 미세노즐 어레이는 예를 들어, 원형, 타원형 또는 반원형 패턴과 같이 임의의 원하는 패턴으로, 그리고 요구되는 임의의 주사 노즐(34)의 실제적 밀도로 제조될 수 있다. 전형적으로, 주사 노즐(34)의 사이즈를 감소시키고 이러한 웨이퍼가 산출할 수 있는 주사 노즐(34)의 수를 최대화하도록 모든 노력이 경주된다.
열가소성 플라스틱의 미세-성형은 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)를 제조하는데에도 유용할 수 있는 새로운 기술이다. 장점들은 상당하다. 실리콘 웨이퍼들은 편평한 구조를 갖지만, 사출 성형되는 플라스틱은 그렇지 않다. 그러므로, 주사 노즐(34)의 배열은 예를 들어, 평면을 벗어나게 구성될 수 있고, 이는 목표로 한 집중성으로 위치 결정되도록 의도된 배열을 생성하는데 있어서 무수한 장점을 제공한다. 다른 중요한 장점은 비용이다. 열가소성 플라스틱으로 성형되는 미세노즐 배열은 실리콘 장치가 쉽게 몇 달러의 범위일 수 있는 것과 비교하여 몇 페니(penny)이게 된다.
미세노즐(34)을 구성하도록 사용될 수 있는 다른 방법들은 일정 외형의 말단부(31; 환형 컵)를 가지는 노즐 판(30) 또는 노즐 판(30a)의 일부로서 적소에 오리피스들을 미세 가공하는 것, 글래스, 금속, 세라믹, 또는 다른 적절한 재료에 오리피스들을 형성 또는 가공하고 그런 다음 일정 외형의 말단부(31; 환형 컵)로 조립(예를 들어, 억지끼움)하는 것 등을 포함한다. 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)의 다른 주요 구성요소들과 같이, 미세노즐(34)의 설계 또는 제조는 특정한 실시예에 제한되지 않는다.
그러므로, 일반적으로, 본 발명은 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)를 제조 또는 만드는 방법에 관한 것이다. 따라서, 이 방법은 (치료를 위해 목표로 하는 임의의 원하는 치료 또는 질병 상태 또는 조건에 근거할 수 있는) 전달하고자 하는 약물을 확인하는 단계와 같은 몇가지 중요한 단계들을 포함한다. 부가적으로, 전달하고자 하는 약물의 체적도 확인된다. 또한, 장치(20, 20a, 20b)의 특징들에 대해 중요한 변수들이 결정된다. 이는 먼저 설정되는 하나 이상의 주사 노즐(34)의 직경과 하나 이상의 약물 저장부(38)와 직경과 같은 변수들을 포함한다. 또한, 치료될 질환 또는 조직 형태에 대한 조직 모델이 확인된다. 예를 들어, 조직 모델은 이 목적을 위해 받아들일 수 있는 임의의 적합한 생체 밖 또는 생체 내 모델이다. 그러므로, 조직 모델은 재료, 예를 들어, 합성, 천연, 포유동물(어떠한 동물 또는 인체 조직을 포함하는), 살아있는 조직, 보존된 조직 등인 조직 모델에 근거할 수 있다.
부가적으로, 다른 중요한 단계에는 약물의 전달을 위해 조직 모델에서 관통 깊이를 확인하는 단계를 포함한다. 이는 약물(40)의 미세분사 주사에 적합하다고 간주되는 조직의 어떠한 원하는 또는 특정 층을 목표로 하는 단계를 포함한다. 그리고, 약물(40)은 원하는 관통 깊이 또는 원하는 조직층이 얻어질 때까지 가변 압력하에 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)를 사용하여 조직 모델로 약물(40)을 주사하여 조직 모델에서 시험된다.
본 발명에 따른 방법을 사용하는데 있어서, 최적의 압력 범위는 원하는 관통 깊이 또는 원하는 조직층을 달성하는 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)를 위하여 확인된다. 앞서 요약한 바와 같이, 최적 압력 범위는 주 피스톤(44)에서 ≤2,000psi인 것으로 확인되었고, ≤8,000psi의 최적 압력 범위는 주사 노즐(34)의 첨단부에서의 면적을 위하여 확인되었다.
본 발명에 따른 방법은 필요한 주사력(F)을 결정하는 것에 의하여 요구되는 최적의 압력 범위를 예측하기 위한 예측 모델링을 사용하는 단계도 포함한다. 주사력(F)을 결정하는 것은 공식: F=8QμL(R2/r4)에 따라 달성되며, 여기서 Q = 약물의 유량; μ = 약물의 점성; L = 주사 노즐의 길이; R = 약물 저장부의 반경; r = 주사 노즐의 반경이다.
사용 방법
경피 또는 피부 전달을 위하여, 약물 전달 장치(20; 도 1 내지 도 4)는 그 발사-전 구성이고 전달될 약물(40)의 총 체적이 적재되며, 약물 전달 장치(20)는 종래의 방식으로 피부가 꼬집히는 것으로 임의의 원하는 주사 부위(전형적으로 팔등, 위 또는 대퇴부)에 대해 직각으로 견고하게 배치된다. 주사 노즐(34)이 노즐 판(30)의 외면으로부터 작은 외향 돌출부로서 종료하기 때문에, 사용자는 원하는 주사 부위에서 사용자의 인체 조직의 표면상에서 주사 노즐(34)의 적절한 위치 결정 및 정렬을 위해 순간적인 촉감 피드백이 제공된다.
도 4에 잘 도시된 바와 같이, 작동 버튼(74)을 누르는 것으로, 스트라이커 핀(70)이 뇌관(68)을 쳐서 뇌관(68)을 작동시키고, 순차적으로 발화성 장약(64)의 매우 빠른 연소를 일으킨다. 이 제어된 폭발은 저장부(38)를 통해 피스톤(44) 및 부착된 푸시 로드(48)들을 슬라이딩하여 전진시키는데 필요한 추진력을 제공하여, 푸시 로드(48)들이 미세분사 추진에 의해 주사 노즐(34)들을 통해 약물(40)을 외부로 배출한다.
비록 바로 위에 설명된 이러한 예가 피하 또는 피부 전달에 대한 것일지라도, 눈 속(약물 전달 장치(20a)), 입 속(약물 전달 장치(20b)), 코 속(약물 전달 장치(20b)), 귀 속(약물 전달 장치(20b)), 그리고 보다 넓게는 일반적인 경점막 전달(약물 전달 장치(20, 20a, 20b))과 같은 응용예들에 사용되는 약물 전달 장치(20a, 20b)에 대한 다른 예들이 있다. 또한, "경피" 전달은 진피내, 피하, 및 근육내:와 같은 모든 전달 형태를 의미한다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 약물 전달 장치(20a; 도 5 내지 도 7b)는 안과 용도에 특히 적합하고, 눈 속 미세-주사(특히 공막 내 또는 유리질 주사)에 필요한 어떠한 약물(40)도 전달할 수 있다. 이러한 특정한 응용예에 알려진 이러한 약물들은 일반적으로 VEGF 대항제, 겉 질 스테로이드, 신생혈관형성 저해제를 포함한다. 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20a; 도 5 내지 도 7b)에 의해 처리되는 징후들은, 예를 들어, 당뇨 망막병종, 반상 변성, 및 눈의 신생혈관증식에 관련한 다른 질환을 포함한다.
이 실시예에서, 일정 외형의 말단부 또는 컵(31)은 눈(100)의 표면상에 또는 위에 배치되며, 컵(31)의 개방 중심 부분은 각막 위에 놓인다. 미세노즐 또는 주사 노즐(34)들이 이것들이 공막과 접촉하도록 일정 외형의 말단부(31)의 동심원 링 주위에 이격되어 구성된다. 본 발명에 따른 일 실시예에서, 주사 노즐(31)은 원형 또는 타원형 패턴으로 구성된다. 그러나, 주사 노즐(34)들이 어떤 필요한 구성 또는 패턴으로 배열 또는 구성되는 것이 본 발명에 의해 고려된다.
작동 버튼(74)이 눌려지는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같은 약물(40)의 주사 흐름이 공막을 통해 눈(100)으로 깊게 침투하여, 눈(100)의 일부의 수성 체액 또는 유리질 또는 어떠한 원하는 조직층으로 깊게 침투한다. 바람직하게, 미세분사 추진하에 주사되는 약물(40)은 지금 예시하는 바와 같이 눈(100)의 뒤를 향해 목표로 한다. 상술한 바와 같이, 현재 중요한 많은 약들이 종래의 바늘 및 주사기로 눈에 직접 주사하여 투여된다. 알 수 있듯이, 다소 위험한 시술이고 훈련된 안과의사에 의해 주사액이 투여되는 것을 요구한다. 종래의 기술에 관련하여 환자에게 상당한 위험이 있고 망박 분리, 반복된 주사 후의 상처, 심지어는 실명까지 포함한다. 또한, 주사 자체는 환자를 불안하게 하며 주사 자체의 몇초동안 환자가 매우 가만히 있을 것을 요구한다.
본 발명에서, 눈(100)으로의 약물(40)의 주사는 극히 빠르다. 예를 들어, 20마이크로리터의 체적을 가지는 약물 저장부(38)에 대해 10m/s의 미세분사 추진하에 주사된 약물(40)의 흐름 속도가 주어지면, 전체 주사는 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20a)를 사용하여 약 10msec만을 요구한다. 환자가 주사 중에 일 측면으로부터 다른 측면으로 그 또는 그녀의 눈(100)을 고의로 움직이려한다고 가정하고, 눈의 운동이 약 1cm/s의 속도로 일어나는 것으로 추정하면, 눈은 이 시간 동안 약 1/10㎜ 움직여, 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20a)를 사용할 때 결과적으로 움직이지 않은 것이다. 또한, 결과적으로, 본 발명은 의사와 환자 모두에 대해 눈(100)에 약 물을 투여하는 보다 안전하고 편한 수단을 제공한다.
본 발명에 의해 고려된 바와 같이, 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20a; 도 5 내지 도 7b)는 종래의 기술 또는 기법 이상의 복수의 장점을 제공한다. 예를 들어, 주사 노즐(34)은 눈(100)의 특정 영역들(예를 들어, 눈(100)의 뒤)에 주사 흐름을 "목표하도록" 설계될 수 있다. 부가적으로, 약물(40)의 관통 깊이는 간호자의 기술에 의존하지 않고 제어될 수 있다. 또한, 눈(100)에의 부상 위험은 눈(100)의 조직으로 약물의 미세분사 추진의 극히 빠른 속성으로 인하여 눈(100)이 받는 에너지와 찢어짐(외상)을 최소화하여 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20a; 도 5 내지 도 7b)로 최소화된다(약물(40)의 작은 투여량의 주사 동안 약 10msec 만큼 빠르다고 평가됨).
또한, 약물 전달 장치(20a)는 눈으로의 약물의 전달 깊이를 제어하는 수단으로서 분사 주사 에너지와 주사 흐름 형상을 조절하는 능력을 가진다. 또한, 미세노즐 형상의 설계는 흐름 직경, 궤도, 응집, 및 초점의 제어를 허용한다. 부가적으로, 미세노즐 배열의 설계의 유연성은 임의의 약물, 질환, 또는 눈 안의 질병 부위에 대해 약물 전달 프로파일을 최적화할 수 있도록 한다. 또한, 약물 전달 장치(20a)는 눈 운동이 위험요소가 되지 않도록 눈(100)에 약물(40)을 매우 빠르게 투여하는 수단을 제공한다.
부가적으로, 현재 임상전 및/또는 임상 조사 중인 많은 약물(40)들이 효험 있는 약들이고, 눈(100)에 적은 투여량 만을 주기적으로 투여할 것을 요구한다. 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20a; 도 5 내지 도 7b)는 현재 가능한 모든 공지된 장 치 및 기술 이상의 눈(100)으로 이러한 약물(40)을 전달하는 보다 제어되고 반복 가능하고 안전하고 편리한 수단을 제공한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 도 10에 예시된 코 속 응용예이다. 따라서, 약물 전달 장치(20b, 도 8 내지 도 10)는 미세분사 주사를 통해 환자의 코(110)의 후각 연수(bulb)로 CNS(중추신경계) 약물(40)을 투여하는데 있어서 특히 유용한 응용예를 가진다.
이 실시예에서, 약물 전달 장치(20b; 도 8 내지 도 10)가 미세분사 추진하에 코(110)의 점막하 공간으로 후각엽의 CSF에 약물(40)의 직접 주사를 제공하도록 사용된다. 이러한 목적을 위해, 20mg 이상의 약물(40)의 투여량이 점막하 공간으로 극히 빠르게(＜50msec) 주사될 수 있고, 주사 깊이는 약물(40)이 원하지 않는 위치로 침투하는 어떠한 위험없이 이 영역에 정확히 전달되도록 정확히 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 약물 전달 장치(20b)는 약물(40)의 입안 전달에도 사용되며 여기서 약물은 종양을 치료하는 것과 같은 응용 즉, 예를 들어, 종양을 치료할 때 겨눠지는 미세분사 추진하에 약물(40)의 목표로 하는 전달을 위하여 경점막과 같이 입안의 원하는 어떠한 영역으로도 미세분사될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 약물 전달 장치(20b)는 약물(40)의 귀내 전달에 사용되어, 약물(40)이 예를 들어, 청각에 영향을 주는 이상 또는 귀의 이상과 다양한 질환을 치료하기 위하여 이도(auditory canal) 또는 귀의 어떠한 원하는 부분에도 미세분사될 수 있다.
부가적으로, 본 발명의 다른 실시예들에서, 약물 전달 장치(20b)는 다양한 도관(canal), 통로, 공동 또는 도달하기 어려운 표면과 같이 접근하기 어려운 인체의 영역들에도 유용하다. 연장된 전달 튜브(25)는 이러한 어려운 영역에 미세분사 추진하에 약물(40)을 주사하기 위해 이들 주사 부위에 접근하는 것을 용이하게 한다.
그러므로, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 약물 전달 장치(20, 20a, 20b)는 많은 신규한 특징 및 장점을 가진다. 이들 신규한 특징 및 장점 중 일부는 여기서 극히 작은 주사 노즐(0.002" 이하); 각각의 주사 체적 및 주사 시간을 최소화하여 고통을 줄이는 여러 개의 주사 저장부와 주사 노즐; 보다 얕은 조직을 목표로 하기 위한 저압 그리고 깊은 조직에 도달하기 위한 고압 주사액을 포함하는 가변 압력 주사; 보다 넓은 표면적에 걸쳐 펼치거나 또는 한정된 영역으로 약 투여량을 집중할 수 있는 능력; 작은 체적의 별개의 주사기로 분할되는 큰 체적의 주사액(보다 빠른 전달 시간으로 종래의 분사 주사기보다 크거나 같은 주사 체적을 달성할 수 있는); 종래기술의 장치에서 가능한 총 에너지 요구조건과 같은 총 에너지 요구조건을 포함하지만 본 발명에서는 환자에게 훨씬 적게 고통스러운 주사이고 약물을 훨씬 빠르게 투여하는 것을 포함하는 효율적인 작동; 여러 약물을 전달하는 능력(즉, 상이한 약이 상이한 약물 저장부에 수납될 수 있음 이는 현재 가능한 기존의 약물 전달 장치에서는 불가능함); 약물(40)의 장기간 안정성을 개선하는 주사 시간까지 보관 동안 부형제(excipient)를 분리하는 능력으로 요약된다.
안전성, 사용 편이성, 투여량 및 관통깊이의 정확성, 환자의 편의성 및 찬동을 포함하는 본 발명이 지원하는 장점을 제공하는 공지된 또는 종래의 기술은 없다. 본 발명에 관한 다른 장점들은 대형 단백질, 세포 또는 다른 생리학적 분자와 약물과 같은 거대 분자를 포함하는 것과 같은 큰 분자와 작은 분자의 정확하고 목표로 하는 전달을 위해 제공될 수 있다. 그리고, 다른 장점은 본 발명에 따른 미세분사 약물 전달 장치는 약물 전달이 극히 빠르다는 것, 즉 약 10ms이하의 전달이어서 거의 고통없는 주사가 된다는 것이다.
본 발명은 노즐 오리피스 사이즈를 크게 감소하면 환자에게 고통을 감소시키게 된다고 생각한다. 또한, 본 발명은 경점막 전달과 같은 새로운 분사 주사 기술을 실용적으로 사용할 수 있다.
배열로 배치되고 각각의 인접한 노즐 사이에 공간을 갖고 피부위에 편평하게 놓일 수 있는 2차원적 편평한 구조를 형성하므로 직각성을 보장하는 복수의 노즐이 사용될 수 있는 것이 본 발명의 장점이다.
또한, 본 발명은 눈, 비강, 입 등과 같은 인체의 민감한 영역들에 약물을 전달하기에 적합하고 조직에 최소의 외상으로 약물을 정말 바늘없이 전달하고 및 관련한 약 분자의 사이즈에 무관한 약물을 정말 바늘없이 전달한다.
약물 전달 장치(20, 20a, 20b)는 간단하고 효율적인 디자인 및 구성이고, 저비용이고 제조하기 쉽다. 따라서, 본 발명에 따른 미세분사 약물 전달 장치는 원하면 1명의 환자에 1회용의 장치에 매우 적합한 적절한 디자인을 가진다.
상술한 설명이 본 발명의 양호한 실시예들을 포함하므로, 본원에서 본 발명 의 범위를 벗어나지 않고 공개된 본 발명의 원리에 따라 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 양호한 실시예들이 본원에 도시 및 설명되었지만, 이러한 실시예들은 예시만을 위해 제공되었음이 당업자에게 명백할 것이다. 이제 본 발명을 벗어나지 않고 당업자에게 다양한 변경, 변화 및 대체물이 떠오를 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (42)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 일부분에 있는 하나 이상의 노즐;
    상기 하우징에 있는 약물 공급원;
    상기 하나 이상의 노즐을 통해 상기 하우징의 외부로 약물을 추진하기 위하여 800 내지 2,000psi의 추진 압력을 제공하는 에너지원;
    상기 하우징의 일단부에 있는 노즐 판; 및
    상기 노즐 판 상의 말단부를 포함하는 약물 전달 장치로서,
    상기 노즐 판 상의 상기 말단부는 원주형 링이고,
    상기 원주형 링은 그 중심 부분에 공동을 가지며,
    상기 약물 전달 장치는 상기 공동에 있는 초점(focusing) 부재를 부가로 포함하고,
    상기 초점 부재는 LED인 약물 전달 장치.
  2. 하우징;
    상기 하우징의 일부분에 있는 하나 이상의 노즐;
    상기 하우징에 있는 약물 공급원;
    상기 하나 이상의 노즐을 통해 상기 하우징의 외부로 약물을 추진하기 위하여 800 내지 2,000psi의 추진 압력을 제공하는 에너지원;
    상기 하우징의 일단부에 있는 노즐 판; 및
    상기 노즐 판 상의 말단부를 포함하는 약물 전달 장치로서,
    상기 노즐 판 상의 상기 말단부는 원주형 링이고,
    상기 원주형 링은 그 중심 부분에 공동을 가지며,
    상기 약물 전달 장치는 상기 공동에 있는 초점(focusing) 부재를 부가로 포함하고,
    상기 초점 부재는 발광(luminescent) 부재인 약물 전달 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 부재는 삼중수소(tritium) 코팅인 약물 전달 장치.
  4. 제1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약물은 상기 에너지원의 작동시 10 내지 200 msec 범위의 시간 내에 상기 하나 이상의 노즐을 통해 추진되는 약물 전달 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 주사 노즐(injection nozzle)은 10 내지 50 ㎛ 범위의 직경을 가지는 약물 전달 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 에너지원을 작동시키기 위하여 상기 하우징 상에 있는 작동 부재를 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 상기 약물을 수용하기 위한 하나 이상의 저장부를 부가로 포함하고, 상기 하나 이상의 저장부는 상기 하나 이상의 노즐과 유체 연통하는 약물 전달 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 저장부는 10㎕ 내지 1㎖ 범위에 있는 체적의 약물을 수용하는 약물 전달 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐을 통해 상기 약물을 추진하기 위한 피스톤을 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 피스톤에 연결되고 상기 하나 이상의 노즐을 통해 상기 약물을 추진하기 위하여 상기 하나 이상의 저장부에 이동 가능하게 배치되는 하나 이상의 푸시 로드를 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 약물은 4,000 내지 25,000psi 범위의 압력으로 상기 하나 이상의 노즐의 첨단부를 통해 추진되는 약물 전달 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 피스톤의 일부분에 위치되는 상기 하우징에 있는 밀봉재를 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 밀봉재는 O-링 밀봉재를 포함하는 약물 전달 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 푸시 로드의 말단부에 있는 저장부 밀봉재를 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 에너지원은 발화성 장약(pyrotechnic charge)을 포함하는 약물 전달 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    발화성 장약을 점화시키기 위한 뇌관(primer)을 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 뇌관을 작동하기 위한 작동 부재에 작동 가능하게 연결된 스트라이커 핀을 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 에너지원은 압축 가스를 포함하는 약물 전달 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐은 목표 지점에 상기 약물을 전달하도록 배치되는 약물 전달 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐은 상기 하우징의 말단부에 배치된 복수의 노즐을 포함하는 약물 전달 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐은 목표 지점에 상기 약물을 전달하도록 배치되는 약물 전달 장치.
  22. 제 11 항에 있어서,
    상기 장치는 단 1명의 환자에게만 사용하는 1회용 장치인 약물 전달 장치.
  23. 제 11 항에 있어서,
    상기 장치는 재사용가능한 장치인 약물 전달 장치.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제 10 항에 있어서,
    상기 피스톤의 일부분에 위치되는 상기 하우징에 있는 밀봉재를 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 밀봉재는 O-링 밀봉재를 포함하는 약물 전달 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 푸시 로드의 말단부에 있는 저장부 밀봉재를 부가로 포함하는 약물 전달 장치.
  33. 제 20 항에 있어서,
    상기 에너지원은 발화성 장약을 포함하는 약물 전달 장치.
  34. 제 20 항에 있어서,
    상기 에너지원은 압축 가스를 포함하는 약물 전달 장치.
  35. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐은 목표 지점에 상기 약물을 전달하도록 배치되는 약물 전달 장치.
  36. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐은 상기 노즐 판 상의 상기 말단부에 배치된 복수의 노즐을 포함하는 약물 전달 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐은 목표 지점에 상기 약물을 전달하도록 배치되는 약물 전달 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 장치는 단 1명의 환자에게만 사용하는 1회용 장치인 약물 전달 장치.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 장치는 재사용가능한 장치인 약물 전달 장치.
  40. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐의 첨단부는 상기 하우징의 말단부로부터 외향 돌출부로서 연장하는 약물 전달 장치.
  41. 제 11 항에 있어서,
    상기 약물은 8,000 내지 12,000psi 범위의 압력으로 상기 하나 이상의 노즐의 첨단부를 통해 추진되는 약물 전달 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 약물은 10,000psi의 압력으로 상기 하나 이상의 노즐의 첨단부를 통해 추진되는 약물 전달 장치.
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