KR20160004394A

KR20160004394A - 개선된 개방 채널 단면 구조를 갖는 미세침

Info

Publication number: KR20160004394A
Application number: KR1020157035464A
Authority: KR
Inventors: 엔드류 티. 베이커; 러셀 에프. 로스; 스리드하르 랑가나단
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2016-01-12
Also published as: US9795775B2; MX2015015273A; US20160106965A1; AU2014270014A1; WO2014188343A1; EP2999510A1; JP2016517762A; BR112015027608A2; CN105209104A; CA2913002A1

Abstract

일 측면에서, 약물 전달 장치는 액체 약물 제제를 함유하는 저장부 및 저장부와 유체 연통하는 미세침 조립체를 포함할 수도 있다. 미세침 조립체는 다수의 미세침을 포함할 수도 있으며, 각 미세침은 약물 제제를 수용하기 위한 개방 채널을 정의한다. 개방 채널은 약 0.1 내지 약 0.8 범위의 정규화된 수력 반경(hydraulic radius)을 가질 수도 있다. 개방 채널은 또한 약물 제제의 고정된 부피가 그 안에 수용될 때 액체-고체 계면 에너지(liquid-to-solid interfacial energy)와 액체-증기 계면 에너지(liquid-to-vapor interfacial energy)를 가질 수도 있다. 게다가, 약물 제제 및 개방 채널의 단면 구조는, 약물 제제의 고정된 부피의 길이가 개방 채널 내에서 증가되면서 액체-고체 에너지가 액체-증기 에너지를 초과하도록 선택되고 구성될 수 있다.

Description

개선된 개방 채널 단면 구조를 갖는 미세침{MICRONEEDLES WITH IMPROVED OPEN CHANNEL CROSS-SECTIONAL GEOMETRIES}

본 발명은 일반적으로 약물 전달 장치를 이용하여 약물 제제를 전달하는 것에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 미세침 내에 약물 제제의 향상된 흡수(wicking)를 제공하는 개발 채널들을 갖는 약물 전달 장치용 미세침에 관한 것이다.

환자에게 약물을 전달하는 것은 통상적으로 다양한 상이한 방법들로 수행된다. 예를 들면, 정맥내 전달은 혈관으로 직접 주입하는 것이고; 복강내 전달은 복막으로 주입하는 것이고; 피하 전달은 피부 속으로 주입하는 것이고; 근육내 전달은 근육으로 주입하는 것이고; 경구 전달은 입을 통해 주입하는 것이다. 약물 전달 및 체액 수집을 위한 통상적인 방법을 피부를 통하는 것이다. 피부는 각질층, 과립층, 유극층, 및 기저층을 포함하는 표피와, 다른 것들 사이에 있는 모세관 층을 함유하는 진피로 이루어진다. 각질층은 피부 표면으로부터 약 10-20μm 연장되고 혈액 공급이 없는 죽은 세포 조직으로 이루어진 거친 비닐 층이다. 세포의 이 층의 밀도 때문에, 피부를 가로질러 화합물을 신체로 또는 신체 밖으로 이동시키는 것은 매우 어려울 수 있다.

피부를 통과하여 국소 약물을 전달하기 위한 현재의 기술은 침(needle) 또는 다른 피부 관통 장치를 사용하는 방법 및 이러한 장치들을 사용하지 않는 방법을 포함한다. 침을 사용하지 않는 방법은 일반적으로 다음을 포함한다:(a) 국소 도포, (b) 이온도입법, (c) 전기천공법, (d) 레이저 천공 또는 변경, (e) 각질층 및/또는 약물의 화학적 특징 중 어느 하나를 변경시키는 화합물인, 담체 또는 비히클, (f) 피부의 물리적 전처리, 예를 들어 각질층의 마모(예, 접착테이프를 반복적으로 도포하고 제거함) 및 (g) 초음파로 각질층의 장벽 기능을 변경시키는 것을 포함하는, 초음파영동. 침습 절차, 예를 들어 침 또는 랜스(lance)의 사용은 각질층의 장벽 기능을 효과적으로 극복할 수 있다. 그러나, 이들 방법은, 통증, 국소 피부 손상, 출혈 및 주입 부위의 감염 위험을 포함하는 몇몇 주요한 단점들이 있다. 이들 방법은 또한 대개 숙달된 관리자를 요구하고 반복적인, 장기간 사용에는 적절하지 않다. 추가적으로, 피부를 통한 약물 전달은 약물의 위치 및 용량이 상대적으로 정확하지 않다. 문제점들 중 일부는 투여 동안 환자의 움직임, 불충분한 투여량의 전달, 동일한 시간에 한 가지 이상의 약물을 투여하기 어려움, 전달 속도의 조절 및 피부의 적절한 부위에 약물을 전달하기 어려움을 포함한다. 약물은 전통적으로 희석되어 적절한 투여량으로 취급할 수 있게 되었다. 이러한 희석 단계는 전달 문제뿐만 아니라 저장 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 피부 내로 및/또는 피부를 통과하여 전달하기 위하여 소량의 정확한 부피의 약물을 사용할 수 있다는 것은 이점일 것이다.

미세침은 피부를 통과하여 약물을 전달하는 대안적인 방법으로 제안되고 있다. 미세침은 일반적으로 종래의 더 큰 의료용 침과 유사한, 중공 샤프트를 갖고 있어, 약물 제제가 중공 샤프트를 통하여 전달될 수 있다. 다양한 작동 기구(예, 펌프, 스프링 및/또는 다른 가압 기구)가 이러한 장치를 통과하여 약물 제제의 흐름을 개시하기 위하여 적용될 수 있다. Prausnitz 등의 미국특허 제6,611,707호와 Gross 등의 미국특허 제5,527,288호는 예를 들면, 각각 중공 미세침의 배열을 포함하는 하우징 위에 위치한 약물 저장부를 포함하는 장치를 개시한다. 약물 제제는 약물 자체에 대하여 또는 저장부에 대하여 힘을 가하여, 예를 들어 유연성 저장 백의 상부에 힘을 가하여, 저장부에서 전달되고, 제제가 미세침을 통과하여 바깥으로 흘러나오게 된다. 불행하게도, 이러한 힘을 이용하여 피부로 주입된 약물 제제의 유속은 종종 피부 자체의 흡수 속도보다 훨씬 더 크다. 그 결과, 약물 제제의 전부 또는 상당 부분이 종종 피부와 미세침 사이의 공간에서 피부의 표면을 향하여 위쪽으로 흐를 것이다.

이처럼, 약물의 제어된 전달과 생체이용성(bioavailability)을 개선시키는 방식으로 약물 제제를 쉽고 효과적으로 전달할 수 있는 약물 전달 장치에 대한 요구가 현재 존재한다.

본 발명의 측면들 및 이점은 다음의 설명에서 제시될 것이고 또는 설명으로부터 자명할 수 있고, 또는 본 발명의 실시를 통하여 학습될 수 있다.

일 측면에서, 본 발명은 약물 전달 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 액체 약물 제제를 함유하는 저장부 및 상기 저장부와 유체 연통하는 미세침 조립체를 포함할 수 있다. 상기 미세침 조립체는 상부면과 하부면을 정의하는 지지부와 상기 하부면에서 연장되는 다수의 미세침을 포함할 수 있다. 각 미세침은 약물 제제를 수용하기 위한 개방 채널을 정의할 수 있다. 상기 개방 채널은 약 0.1 내지 약 0.8 범위, 추가 측면들에서, 약 0.1 내지 약 0.5 범위의 정규화된 수력 반경(hydraulic radius)을 가질 수 있다. 상기 개방 채널은 또한 약물 제제의 고정된 부피가 그 안에 수용되는 경우 액체-고체 계면 에너지(liquid-to-solid interfacial energy)와 액체-증기 계면 에너지(liquid-to-vapor interfacial energy)를 가질 수 있다. 게다가, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 약물 제제의 고정된 부피의 길이가 개방 채널 내에서 증가되면서, 액체-고체 에너지가 액체-증기 에너지를 초과하도록 선택되고 구성될 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 약물 전달 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 약물 제제를 초기에 유지하도록 구성된 저장부 및 상기 저장부와 유체 연통하는 미세침 조립체를 포함할 수 있다. 상기 미세침 조립체는 약물 제제의 수동적인 유체 흐름이 미세침 조립체를 통과하여 향하도록 구성될 수 있다. 상기 미세침 조립체는 상부면과 하부면을 정의하는 지지부와 상기 하부면에서 연장되는 다수의 미세침을 포함할 수 있다. 미세침 각각은 약물 제제를 수용하기 위한 개방 채널을 정의할 수 있다. 상기 개방 채널은 0.1 내지 0.8 범위의 정규화된 수력 반경(hydraulic radius)을 가질 수 있고, 추가 측면에서, 0.1 내지 0.5 범위일 수 있다. 상기 개방 채널은 또한 약물 제제의 고정된 부피가 그 안에 수용되는 경우 액체-고체 계면 에너지와 액체-증기 계면 에너지를 가질 수 있다. 또한, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 약물 제제의 고정된 부피의 길이가 개방 채널 내에서 증가되면서, 액체-고체 계면 에너지가 액체-증기 계면 에너지를 초과하도록 선택되고 구성될 수 있다.

추가 측면에서, 본 발명은 약물 전달 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 액체 약물 제제를 함유하는 저장부와 상기 저장부와 유체 연통하는 미세침 조립체를 포함할 수 있다. 상기 미세침 조립체는 상부면과 하부면을 정의하는 지지부와 상기 하부면에서 연장되는 다수의 미세침을 포함할 수 있다. 미세침 각각은 약물 제제를 수용하기 위한 개방 채널을 정의할 수 있고, 약 1,500 um² 내지 약 262,500 um² 범위의 피부 접촉 면적을 가질 수 있다. 상기 개방 채널은 또한 약물 제제의 고정된 부피가 그 안에 수용되는 경우 액체-고체 계면 에너지와 액체-증기 계면 에너지를 가질 수 있다. 또한, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 약물 제제의 고정된 부피의 길이가 개방 채널 내에서 증가되면서, 액체-고체 에너지가 액체-증기 에너지를 초과하도록 선택되고 구성될 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 약물 전달 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 액체 약물 제제를 함유하는 저장부와 상기 저장부와 유체 연통하는 미세침 조립체를 포함할 수 있다. 상기 미세침 조립체는 상부면과 하부면을 정의하는 지지부와 상기 하부면에서 연장되는 다수의 미세침을 포함할 수 있다. 미세침 각각은 약물 제제를 수용하기 위한 개방 채널을 정의할 수 있다. 상기 개방 채널은 약물 제제의 고정된 부피가 그 안에 수용되는 경우 액체-고체 계면 에너지와 액체-증기 계면 에너지를 가질 수 있다. 또한, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는 다음의 제한을 만족하도록 선택되고 구성될 수 있다:

여기서, E _LV 는 상기 액체-증기 계면 에너지에 대응하고, E _LS 은 상기 액체-고체 계면 에너지에 대응하고, L는 상기 약물 제제의 깊이에 대응하고 그리고 V는 상기 약물 제제의 고정된 부피에 대응한다.

다른 추가 측면에서, 본 발명은 여기에서 기술된 요소들 및/또는 특징들의 임의의 조합을 갖는 약물 전달 장치에 관한 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 특징들, 측면들 및 이점들은 아래의 설명 및 첨부된 청구항을 참조하여 보다 잘 이해될 것이다. 본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 수반된 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하고 그리고 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 기여한다.

당업자를 위한 본 발명의 최상의 모드를 포함한 본 발명의 모든 그리고 가능한 개시 내용을, 첨부 도면을 참조하는 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 기재한다.
도 1은 본 발명의 측면들에 따른 미세침 조립체의 일 실시예의 부분 단면도를 도시한다;
도 2는 도 1에 도시된 미세침 조립체의 미세침들 중 하나의 사시도를 도시한다;
도 3은 특히 둥근 바닥 “V”형 단면을 정의하는 채널을 갖는 미세침을 도시하는, 도 2에 도시된 미세침의 부분 단면도를 도시한다;
도 4는 가상의 선으로 도시된 채널을 구비한, 미세침 채널 내에 함유된, 약물 제제와 같은 유체의 고정된 부피의 부분 사시도를 도시한다;
도 5는 특히 단위 원 내에 고정하기 위하여 크기를 변경시킨 채널을 도시하는, 본 발명의 측면들에 따른 둥근 바닥 “V” 형 단면을 정의하는 채널을 갖는 미세침의 부분 단면도를 도시한다;
도 6은 특히 단위 원 내에 고정하기 위하여 크기를 변경시킨 채널을 도시하는, 본 발명의 측면들에 따른 사다리꼴 단면을 정의하는 채널을 갖는 미세침의 부분 단면도를 도시한다;
도 7은 본 발명의 측면들에 따른 직선의 “V” 형 단면을 정의하는 채널을 갖는 미세침의 부분 단면도를 도시한다;
도 8은 본 발명의 측면들에 따른 연속적으로 만곡된 측벽을 갖는 “V” 형 단면을 정의하는 채널을 갖는 미세침의 부분 단면도를 도시한다;
도 9는 특히 도 6에 도시된 사다리꼴 채널과 비교하여 거꾸로 된 사다리꼴 형상을 도시하는, 본 발명의 측면들에 따른 둥근 사다리꼴 형상 단면을 정의하는 채널을 갖는 미세침의 부분 단면도를 도시한다;
도 10은 본 발명의 측면들에 따른 수동 약물 전달 장치의 일 실시예에 포함될 수 있는 다양한 부품들의 분해 사시도를 도시한다;
도 11은 도 10에 도시된 장치 부품들의 상부 조립도를 도시한다;
도 12는 도 11의 선 12-12 주위로 취한 장치 부품의 단면도를 도시한다;
도 13은 본 발명의 측면들에 따른 약물 전달 장치의 또 다른 실시예에 포함될 수 있는 다양한 부품들의 조립된 사시도를 도시한다;
도 14는 특히 비작동 위치에서 장치의 플런저를 도시하는, 도 13의 선 14-14로 취한 장치 부품들의 단면도를 도시한다;
도 15는 특히 작동 위치에서 플런저를 도시하는, 도 13에 도시된 장치 부품의 또 다른 단면도를 도시한다; 그리고
도 16은 도 13 내지 도 15에 도시된 장치 부품들의 분해 사시도를 도시한다.

본 발명의 실시예들을 참조하여, 이제 도면에서 도시된 하나 이상의 예들을 이하에서 제시한다. 각각의 예는 본 발명을 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 설명을 위해서 제공된다. 실제로, 본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음이 당 기술분야의 숙련자에게 분명할 것이다. 예를 들어 한 실시예의 일부로서 예시되거나 기술된 특징들은 여전히 추가의 실시예를 만들기 위해 또 다른 실시예에 대해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변형들 및 변경들을 첨부된 특허청구범위 및 그들의 등가물들의 범주 내로 포함시키고자 하는 것이다.

일반적으로, 본 발명은 개선된 단면 구조를 갖는 개방 채널을 갖는 약물 전달 장치용 미세침에 관한 것이다. 구체적으로, 몇몇 실시예에서, 각 채널의 단면 구조는 채널의 습윤 경계부를 따르는 모세관 힘의 총합이 채널 내의 유체 약물 제제의 모든 레벨에 대하여 이러한 채널 내에서 노출된 유체 표면상의 총 표면 장력을 초과하도록 선택될 수 있고, 이렇게 하여 약물이 각 채널의 전체 길이를 따라서 흡수될 수 있게 된다. 아래에서 설명되는 것처럼, 채널 내에서 원하는 약물 제제의 흐름을 달성하기 위하여, 채널의 단면 구조와, 채널과 약물 제제 사이에 정의된 접촉각 간의 관계는, 채널의 실질적인 자가 배수가 가능하도록(즉, 유체가 채널의 표면을 따라서 무한정으로 퍼지도록) 하는 한편, 채널 내로 향하고 그리고 채널을 통과하는 약물 제제의 흐름을 방해하지 않게 하는 수준에서 채널의 단면 영역을 유지하는 방식으로 균형을 유지하여야 한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 개시된 약물 전달 장치는 경피 약물 전달 장치로 구성될 수 있고, 이에 따라, 약물 제제(들)를 사용자의 피부를 통과하지 않지만 피부로(즉, 각질층과 표피의 내부 표면 사이의 위치로) 전달되도록 설계될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 그러나, 다른 실시예에서, 약물 전달 장치는 약물 제제가 사용자의 피부를 완전히 통과하여 전달되도록 구성될 수 잇다.

몇몇 실시예에서, 개시된 약물 전달 장치는 수동 약물 전달 장치로서 구성될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 이처럼, 압력을 가하거나 그렇지 않으면 약물 제제가 미세침을 통과하도록 힘을 가하는 것을 필요로 하는 능동 장치와 달리, 수동 장치는 미세침을 통과하여 그리고 피부 내로 및/또는 피부를 통과하여 약물이 흐르도록 하는 모세관에 의존할 수 있다. 구체적으로, 수동 장치는 약물의 상대적인 표면 장력 및 미세침 재료의 표면 에너지를 사용하여 미세침을 통과하여 약물 이동이 이루어지게 할 수 있다. 또한, 피부 흡수 때문에 발생된 음압은 또한 미세침을 통과하여 저장부에서 약물을 인출하는 것을 도울 수 있다. 수동 약물 전달 장치를 설계하는 경우, 미세침 채널 내에서 약물 제제의 완전한 흡수(wicking)를 가져서 각 미세침의 전체 길이를 따라서 약물이 효과적으로 배수되도록 하는 것이 바람직하다. 아래에서 설명되는 것처럼, 미세침 채널의 단면 구조는, 장치를 통하여 전달되는 실제 약물 제제와 조합하여 선택되어서 바람직한 배수 특성을 달성할 수 있다.

이제 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 측면들에 따른 미세침 조립체(200)의 일 실시예의 부분도를 설명한다. 특히, 도 1은 미세침 조립체(200)의 부분 단면도를 도시한다. 추가로, 도 2는 도 1에 도시된 미세침 조립체(200)의 미세침 중 하나의 사시도를 도시하고, 도 3은 도 2에 도시된 미세침의 부분 단면도를 도시한다.

일반적으로, 미세침 조립체(200)는 유체성 약물 제제(여기에서 종종 단순히 “유체”라고 한다)를 사용자의 피부 내로 및/또는 피부를 통과하여 전달하기 위하여 본 기술분야에서 공지된 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 미세침 조립체(200)는 적절한 기재 또는 지지체로부터 밖으로 연장되어 있는 다수의 피부 침투 부재들(즉, 미세침)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 특히 도 1에 도시된 것처럼, 미세침 조립체(200)는 최상부면(204)과 최하부면(206)을 정의하는 지지부(202)와 최하부면(206)에서 외측으로 연장되는 다수의 미세침(208)을 포함할 수 있다. 지지부(202)는 일반적으로 금속 재료, 세라믹 재료, 플라스틱 재료 및/또는 임의의 다른 적절한 재료와 같은 재료의 강성, 반강성 또는 유연성 시트로부터 구성될 수 있다. 추가로, 지지부(202)는 그 최상부면(204)과 최하부면(206) 사이에 하나 이상의 천공들을 정의하여 약물 제제가 그들 사이로 흐를 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 것처럼, 단일 천공(210)은 미세침(208) 각각의 위치에서 지지부(202)에 정의되어, 유체가 최상부면(204)으로부터 이러한 미세침(208)으로 전달되도록 할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서는, 지지부(202)가 미세침(208) 각각의 위치에 배치되고/또는 그 위치에서 이격된 임의의 적절한 수의 천공(210)을 정의할 수 있다.

추가적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 미세침(208) 각각은, 일반적으로 지지부(202)의 최하부면(206)과 인접하고/또는 거기에서 연장하여 위치하는 베이스(212)와, 베이스(212)의 반대쪽에 배치된 팁(214) 사이로 연장되어 있는 날카롭거나 바늘과 같은 형상(예, 원뿔 또는 피라미드 형상, 또는 원뿔이나 피라미드 형상으로 변하는 원통 형상)을 정의하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 이해되는 것처럼, 팁(214)은 지지부(202)로부터 최대한 떨어져서 배치된 미세침(208) 각각의 지점에 대응될 수 있고, 미세침(208) 각각의 최소 직경을 정의할 수 있다. 여러 가지 실시예들에서, 미세침(208) 각각의 평균 직경(216)은(도 3) 약 50um 내지 약 250um, 예를 들어 약 60um 내지 약 200um 또는 약 80um 내지 약 120um 사이의 범위이고, 그 사이의 임의의 다른 하부 범위일 수 있다.

추가로, 미세침(208) 각각은, 미세침(208)이 각질층을 침투하여 표피층 내로 및/또는 표피층을 통과하기에 충분한 정도로, 그 베이스(212)와 그 팁(214) 사이에 적절한 길이(218)를 일반적으로 정의할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 미세침(208) 각각은 약 2000um 미만의 길이(218), 예를 들어 약 1750um 미만, 또는 약 1500um 미만 또는 약 1250um 미만이고 그 사이의 임의의 다른 하부 범위의 길이를 정의할 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서는, 표피의 내부 표면을 통과하여 진피로 침투하지 않도록 미세침(208)의 길이(218)를 제한하는 것이 바람직할 수 있고; 이러한 실시예는 유리하게도 약물 제제를 투여받는 환자의 고통을 최소화하는데 도움을 준다. 예를 들면, 일 실시예에서, 미세침(208) 각각은 약 1000um 미만의 길이(218), 예를 들어 약 900um 내지 약 100um 또는 약 700um 내지 150 um 또는 약 500 um 내지 175 um 또는 약 400 um 내지 약 200 um이고 그 사이의 임의의 다른 하부 범위의 길이를 정의할 수 있다.

미세침(208)의 길이(218)는 미세침 조립체(200)가 실제 사용자에서 사용되는 위치에 따라 변할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 사용자의 다리에 사용되는 조립체(200)의 미세침(208)의 길이는 사용자의 팔에 사용되는 장치의 조립체(200)의 미세침(208)의 길이와는 실질적으로 상이할 것이다.

도 1은 단지 적절한 미세침 조립체(200)의 일부를 도시한 것이고, 따라서 미세침 조립체(200)는 일반적으로 지지부(202)에서 연장되는 임의의 수의 미세침(208)을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 미세침 조립체(200) 내에 포함되는 미세침(208)의 실제 개수는 약 10개/cm²의 미세침 내지 약 1,500개/cm²의 미세침, 예를 들면 약 50개/cm²의 미세침 내지 약 1250개/cm²의 미세침, 또는 약 100개/cm²의 미세침 내지 약 500개/cm²의 미세침의 범위일 수 있고 그 사이의 임의의 하부 범위일 수 있다. 추가로, 미세침 조립체(200)의 실제 치수는, 그 자체로, 그것이 사용되는 범위 내에서 약물 전달 장치의 구성에 따라 일반적으로 변할 수 있다. 그러나, 미세침의 전체 배열은 일반적으로 폭(220)(도 10) 및 길이(222)(도 10)를 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 폭(220)은 약 5,000um 내지 약 25,000um, 예를 들어 약 8,000um 내지 약 15,000um 또는 약 9,000um 내지 약 11,000um의 범위일 수 있다. 유사하게, 일 실시예에서, 길이(222)는 약 5,000um 내지 약 25,000um, 예를 들어 약 8,000um 내지 약 15,000um 또는 약 9,000um 내지 약 11,000um의 범위일 수 있다.

추가로, 미세침(208)은 일반적으로 다양한 상이한 패턴으로 지지부(202)에 배열될 수 있고, 이러한 패턴은 임의의 특정 용도를 위해 설계될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 미세침(208)은 균일한 방식으로, 예컨대 직사각형 또는 정사각형 격자로 또는 동심원으로 공간배치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 미세침(208)의 간격은 일반적으로 이에 제한되는 것은 아니지만, 미세침(208)의 길이(218) 및 직경(216)뿐만 아니라, 미세침(208)을 통과하여 전달되려는 약물 제제의 양과 형태를 포함하는, 다양한 인자들에 의해 결정될 수 있다.

추가로, 미세침(208) 각각은 지지부(202)에서 정의된 천공(210)과 유체 연통하는 하나 이상의 개방 채널(224)을 정의할 수 있다. 여기에서 사용된 것처럼, 용어 “개방 채널(open channel)”은, 채널(224)이 그 길이의 적어도 일부를 따라서 외부 환경으로 개방되도록, 미세침(208)의 외부 경계부에서 정의된 채널(224)을 가리킨다. 예를 들면, 도시된 실시예에 나타난 것처럼, 미세침 각각은 채널(224) 각각이 그것의 개방 면(도 3에서 괄호(226)로 나타냄)을 따라서 외부 환경으로 노출되도록, 그것의 외부 경계부를 따라서 정의된 한 쌍의 개방 채널(224)을 포함한다. 다른 실시예에서, 미세침(208) 각각은 그것의 외부 경계부 둘레에 정의된 임의의 다른 수의 개방 채널(224), 예를 들어 단일 개방 채널(224) 또는 3개 이상의 개방 채널들(224)을 포함할 수 있다. 추가로, 일 실시예에서, 채널(224) 각각은 그것의 대응하는 미세침(208)의 세로 축(228)과 길이방향으로 일반적으로 평행하게 연장되도록 구성된다. 그러나, 다른 실시예에서, 채널(224)는 세로 축(228)에 대하여 각이 있는 방향을 가질 수 있다. 추가 실시예(도시되지 않음)에서, 채널(들)(224)은 미세침(208) 각각의 외부 표면에서 지지체(202)의 최하부면(206) 아래에서 일정 거리로 노출될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 채널(224) 각각은 일반적으로 약물 제제가 지지부(202)의 최상부면(204)으로부터, 천공(210)을 통과하여 채널(224)로 흐를 수 있는 경로를 형성하도록 구성될 수 있고, 그 지점에서 약물 제제는 사용자의 피부 내로 및/또는 피부를 통과하여 전달될 수 있다.

채널(224) 각각은 채널(224)의 전체 길이를 따라서 약물 제제를 배수시키는 능력을 개시된 장치에 제공할 수 있는 임의의 적절한 단면 형상을 정의하도록 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 도 3에 특히 도시된 것처럼, 채널(224) 각각은 실질적으로 포물선 또는 둥근 바닥 “V”형 단면을 정의한다. 여기에서 기술된 것처럼, 둥근 바닥 “V” 형 또는 포물선 단면은 일반적으로, 채널(224)의 외부 가장자리(예, 제1 외부 가장자리(232) 및 제2 외부 가장자리(234)) 각각에서 이행 지점들(236)로 연장되어 있는 실질적인 직선 측벽(230) 및 이행 지점들(236) 사이에서 연장되어 있는 만곡된 또는 둥근 바닥 벽(238)을 특징으로 한다. 특정 실시예에서, 포물선형 채널은 더 좁은 홈을 바람직하게는 형성해서, 꼭지점에서 초점까지의 거리가 채널 깊이의 절반(즉, 채널(224)의 꼭지점 또는 바닥에서 채널(224)의 외부 가장자리(232, 234)의 참조번호 224까지의 거리)보다 작도록 한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 채널(224)은 임의의 다른 적절한 단면 형상, 예를 들면 실질적으로 직사각형 또는 사다리꼴 형상을 갖는 형상을 정의하도록 구성될 수 있다. 아래에서 기술되는 것처럼, 채널(224)의 단면 형상에 따라서, 채널(224) 각각의 구조는 수동 유체 흐름 약물 장치(passive fluid flow drug device)에 의해 요구되는 높은 배수 채널 기능성을 얻도록 약물 제제와 조합하여 선택될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 채널(224) 각각은 지지부(202)의 최하부면(206)과 미세침(208)의 팁(214) 사이에서 적어도 부분적으로 연장되는 길이(240)를 정의할 수 있다. 일반적으로, 채널(224)의 길이(240)는 미세침(208)의 전체 길이(218)뿐만 아니라 사용자의 피부 내로 및/또는 피부를 통과하여 전달되는 약물 제제의 바람직한 깊이에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 채널(224) 각각의 길이(240)는 일반적으로 약 100um 내지 약 2000um, 예를 들어 약 150um 내지 약 1600um 또는 약 200um 내지 약 500um 사이의 범위이고, 그 사이의 임의의 다른 하부 범위일 수 있다. 추가 측면에서, 채널(224)의 길이는 미세침(208)의 길이의 약 100% 내지 약 10% 사이일 수 있고, 다른 추가 실시예에서, 채널(224)의 길이는 미세침(208)의 길이의 약 80% 내지 약 15% 사이 또는 심지어 약 50% 내지 약 20% 사이일 수 있다. 또한, 특정 실시예에서, 채널(224)의 대부분은 미세침(208)의 원위 절반(즉, 지지부(202)에서 절반 떨어진 위치)에 위치되는 것이 바람직할 수 잇다. 추가적으로, 도 3에 특히 도시된 것처럼, 채널(224) 각각은 개방면(226)을 따라서 채널(224)의 폭에 대응하는 개방 폭(242)(즉, 채널(224)의 외부 가장자리(232, 234) 사이에 정의된 폭)을 또한 정의할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 개방 폭(242)은 약 15um 내지 약 175um, 예를 들어 약 20um 내지 약 100um 또는 약 25um 내지 약 50um 의 범위이고, 그 사이의 임의의 다른 하부 범위일 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 개방 폭(242)은 채널(224) 각각의 최대 폭에 대응될 수 있고 가장 중심부(즉, 채널의 바닥에서)에서 채널(224)의 폭은 개방 폭(242)과 동일하거나, 예를 들면, 개방 폭(242)의 50% 미만일 수 있다.

또한, 채널(224) 각각은 또한 일반적으로 그것의 길이(240)와 개방 폭(242)의 함수인 피부 접촉 면적을 가질 수 있다. 특히, 피부 접촉 면적은 그 전체 길이(240)를 따라서 각 채널의 외부 가장자리(232, 234) 사이에서 정의된 전체 면적일 수 있다. 이처럼, 피부 접촉 면적은 일반적으로 환자의 피부로 노출될 수 있는 채널(224) 내의 약물 제제의 면적에 대응될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 채널(224) 당 피부 접촉 면적은 약 1,500um² 내지 약 100,000um ², 예를 들면 약 3,000um ² 내지 약 50,000um² 또는 약 5,000um² 내지 약 20,000um²의 범위이고, 그 사이의 임의의 다른 하부 범위일 수 있다.

상기에서 기술된 것처럼, 몇몇 실시예에서, 채널(224)의 단면 구조 및 약물 제제 자체는, 미세침(208)이 신체 내부로 삽입되면, 채널(224) 각각을 통과하는 자발적인 또는 자가 배수 모세관 흐름이 발생되는 약물 전달 장치를 제공하도록 상호 선택된다. 일반적으로 이해되는 것처럼, 개방 채널(224)을 통과하는 유체의 모세관-구동 유속(flow rate)은 채널(224) 내의 모세관 힘 및 채널(224)의 수력 반경이라는, 2개의 인자의 영향을 주로 받는다. 모세관 힘은 주로, 유체와 채널(224) 사이에 정의된 계면에서 유체의 접촉각(즉, 도 3의 각(244))과 유체의 표면 에너지와 함께, 채널(224)의 그 자체의 형상의 함수이다. 특히, 모세관 압력은 채널(224)의 단면 치수(예, 반경, 폭, 면적 등)에 역으로 비례하고, 접촉각(244)의 코사인으로 곱한, 대상 유체의 표면 에너지에 정비례한다. 그 결과, 더 작은 치수, 더 예리한 각 및/또는 더 낮은 접촉각(244)을 갖는 채널(224)은 채널(224)을 통과하여 유체를 끌어당기도록 작용하는 더 높은 모세관 힘을 야기한다.

반대로, 수력 반경은 개방 채널(224) 내로/통과하여 유체를 이동시키기 위한 저항과 관련되고, 수력 반경이 감소되면서 흐름 저항성은 증가한다. 일반적으로, 다음의 식(식 1)으로 아래에서 나타낸 것처럼, 수력 반경은 그것의 습윤 경계부와 함께, 채널(224)의 단면적의 함수이다

(1)

여기서, R _h 은 채널(224)의 수력 반경에 대응하고, A은 채널(224)의 단면적에 대응하고, P _w 는 채널(224)의 습윤 경계부에 대응한다. 이러한 파라미터들은 예를 들면, 도 3에 도시된 채널(224)에서 확인될 수 있다. 구체적으로, 단면적은 채널(224)의 벽(230, 238) 사이에서 정의된 면적과 채널(224)의 외부 가장자리(232, 234) 사이로 연장되어 있는 참조 선 246에 대응한다. 또한, 습윤 경계부는 유체와 직접 접촉하는 채널(224)의 단면적의 경계부에 대응한다. 예를 들면, 도 3에 도시된 실시예에서, 습윤 경계부는 제1 외부 가장자리(232)에서 제2 외부 가장자리(234)까지 채널(224)의 벽들(230, 238)을 따라서 연장되어 있는 경계부에 대응한다.

개방 채널(224)의 수력 반경은 그것의 단면 형상이 좀더 원형이 되면 증가한다. 따라서, 이전 초점에 종종 증가하는 채널 부피 또는 채널(224) 내에서 감소하는 흐름 저항성에 있고, 이러한 경우 채널(224) 각각은 반원형 단면 형상을 갖도록 설계될 수 있다. 그러나, 상기에서 언급된 것처럼, 채널(224)을 통한 자가 배수 모세관 구동 흐름을 갖는 것이 바람직할 수 있고, 그것은, 적어도 부분적으로, 더 작은 치수 및 더 예리한 각도를 갖도록 채널(224)을 구성함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 채널(224) 내로 그리고 채널을 향하여 유체의 막힘없는 흐름을 보장하는 수준으로 그것의 단면 치수를 유지하면서 채널(224)의 자가 배수 특성을 향상시키기 위하여, 채널(224) 각각의 기하학적 구조는 채널(224) 내의 수력 반경 및 모세관 힘 양자의 균형을 맞추는 방식으로 주의 깊이 선택되어야 한다.

그것의 크기와 독립적으로 채널(224)의 특정 단면 구조를 평가하기 위하여, 수력 반경은 단위 원(즉, 하나의 반경을 갖는 원) 내에 맞추기 위해 구조의 크기를 변경함으로써 정규화될 수 있다. 그 후에, 채널(224)의 특정 단면 형상과 관련된 관련 치수 파라미터들이 여전히 바람직한 자가 배수 특성들을 제공하면서 채널(224)을 통과하는 막힘없는 흐름을 가능하게 하는 정규화된 수력 반경에 대한 하나 이상의 값을 측정하기 위하여, (그것의 배수 특성과 관련된 설계 제약들과 함께) 분석될 수 있다예를 들면, 액체 제제와 조합된 채널들(224)의 다양한 단면 구조를 분석하기 위하여, 본 발명의 발명자들은 0.1보다 크고 0.8보다 작은 정규화된 수력 반경을 갖는 채널(224)이 수동 약물 전달 장치에서 감소된 흐름 저항성과 향상된 배수 특성들 모두를 바람직하게 나타낸다는 것을 측정하였다.

추가적으로, 특정 약물 제제를 전달하도록 구성되고 특정한 단면 채널 형상을 정의하는 미세침(208)을 갖는 약물 전달 장치의 자가 배수 특성을 평가하기 위하여, 채널(224) 내의 유체의 표면 에너지와 그것의 채널(224)과의 상호작용이 채널(224)의 길이를 따라 유체를 퍼지게 하는 이러한 에너지의 변화를 측정하기 위하여 분석될 수 있다. 예를 들면, 도 4는 고정된 부피를 갖고 유체 길이(250)를 정의하는 그 안에 함유된 유체(248)를 갖는 개방 채널(224)(가상의 선으로 나타냄)의 사시도를 도시한다. 채널(224) 내의 유체(248)의 전체 표면 에너지는 일반적으로 액체-고체 계면 에너지와 액체-증기 계면 에너지의 합과 동일하다. 액체-고체 계면 에너지는 일반적으로 채널(224)과 유체(248) 사이의 계면에서 정의된 액체/고체 계면 길이(252)의 함수일 수 있고, 일반적으로 유체(248)의 선두 가장자리에서 채널(224)의 습윤 경계부에 대응한다. 유사하게, 액체-증기 계면 에너지는 일반적으로 유체(248)와 유체(248)의 선두 가장자리의 주변 환경(예, 그것의 선두 가장자리에서 유체(248)의 최상부면의 원호 길이) 사이의 계면을 따라 정의된 액체/증기 길이(254)의 함수일 수 있다. 바람직한 자발적 채널 채움 기능성을 달성하는 중요한 성분으로 여겨지는 표시 식이 하기의 식(식 2 및 식 3)으로 아래에서 제공된다:

여기에서, E _LS 는 액체-고체 계면 에너지에 대응하고, E _LV 은 액체-증기 계면 에너지에 대응하고, L는 채널(224) 내의 유체(248)의 유체 길이(250)에 대응하고, L _g 는 액체/고체 계면 길이(252)에 대응하고, γ은 액체 표면 장력에 대응하고, θ은 유체(248)와 채널(224) 사이에 정의된 접촉각(244)에 대응하고(도 3), L _s 은 액체/증기 길이 계면(254)에 대응한다.

자가 배수 채널(224)을 제공하기 위하여, 액체-고체 계면 에너지는 액체-증기 계면 에너지를 초과하여야 하고, 그렇게 함으로써 유체가 채널(224)의 길이를 따라서 흐르면서(즉, 화살표(256) 방향으로(도 4)) 채널(224)의 바닥을 향하여 아래로 유체를 끌어당긴다. 구체적으로, 채널(224)의 단면 구조와 함께, 약물 제제의 특징들은, 유체 길이(250)가 개방 채널(224 내에서 증가하면서 액체-고체 계면 에너지가 액체-증기 계면 에너지를 초과하도록 구성되어야 한다. 달리 말하면, 개방 채널(224) 내의 유체(248)의 고정된 부피에 대하여, 유체 길이(250)의 변화를 가지면서 액체-증기 계면 에너지와 액체-고체 계면 에너지 사이의 차이가 0 미만인 경우, 채널은 자가 배수될 수 있다. 이러한 관계는 다음의 식(식 4)으로 표현될 수 있다.

여기서, E _LV 는 액체-증기 계면 에너지에 대응하고, E _LS 은 액체-고체 계면 에너지에 대응하고, L는 유체 길이(250)에 대응하고, γ는 액체 표면 장력에 대응하고, L _s 은 액체/증기 계면 길이(254)에 대응하고, L _g 은 액체/고체 계면 길이(252)에 대응하고, θ은 접촉각(244)(도 3)에 대응하고 그리고 v는 유체(248)의 고정된 부피에 대응한다.

개시된 장치의 성분들의 조성 및 특정 형태의 채널 구조들은 여기에서 기술된 관계들을 달성하기 위하여 선택될 수 있고 미세침 채널 내에서 바람직한 자발적인 배수를 갖는 약물 전달 장치를 제공한다. 예를 들면, 도 5는 포물선 또는 둥근 바닥 “V”형 채널(224)을 포함하는 미세침(208)의 부분 단면도를 도시한다. 도시된 것처럼, 채널(224)의 단면 구조는 일반적으로 홈 각도(258)(즉, 채널(224)의 측벽들(230) 사이에 정의된 각도), 베이스 반경(250)(즉, 채널(224)의 둥근 꼭대기(rounded-off apex) 또는 바닥 벽(236)의 곡률 반경) 및 측면 길이(262)(즉, 측벽(230) 각각의 길이는 채널의 외부 가장자리(232, 234)부터 그것의 이행 지점(236) 사이를 정의한다)에 의해 정의될 수 있다. 다음 식(즉, 식 5 내지 식 7)에서 이하 나타낸 것처럼, 식 4는, 이러한 치수 파라미터들과, 채널(224)과 약물 제제 사이에 정의된 접촉각 사이의 관계를 특성화하기 위하여, 포물선 또는 둥근 바닥 “V”형 채널(224)과 관련된 치수 파라미터들의 측면에서 변형될 수 있다.

여기서, θ 는 유체와 채널(224) 사이에 정의된 접촉각(244)(도 3)에 대응하고, 2 *

은 채널(224)의 홈 각도(258)에 대응한다.

상기 식(즉, 식 5 내지 식 7) 각각은 채널(224)에 대하여 바람직한 배수 특성들을 달성하는데 요구되는 채널 구조와 약물 조성을 정의하기 위한 설계 제약을 제공한다. 구체적으로, 식 5가 만족되면, 유체는 채널(224) 내에서 적절하게 배수되지 않을 것이다. 그러나, 식 6이 만족되면, 채널(224)은 부분적으로 배수될 것이다(즉 자발적으로 유체를 저장부에서 채널로 끌어당긴다). 예를 들면, 유체가 그것의 측면 길이(262)의 실질적인 일부를 따라서 채널(224)로(즉, 외부 가장자리(232, 234)및 이행 지점(236) 사이의 위치로) 하향 배수될 수 있다. 추가적으로, 식 7이 만족되면, 채널(224)은 완전히 자가 배수될 것이고 유체는 채널(224)의 전체 및/또는 실질적으로 전체 길이를 따라서 이행 지점(236) 아래의 채널(224)의 둥근 바닥으로 하향 배수될 것이다. 달리 말하면, 채널(224)이 식 7을 만족하는 기하학적 구조를 갖는 경우 그것의 길이에도 불구하고 유체는 채널(224)의 전체 길이를 자발적으로 흡수할 것이다.

상기에서 언급된 것처럼, 채널(224)의 배수 특징들과 관련된 설계 제약들을 고려하여, 이러한 채널(224)과 관련된 치수 파라미터들이 그것의 정규화된 수력 반경에 대해 하나 이상의 적절한 값을 결정하도록 또한 분석될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 것처럼, 채널(224)은 단위 원(264) 내에 맞도록 크기가 조정되고, 그것에 의해 정규화된 수력 반경이 채널(224)에 대하여 계산될 수 있다. 일반적으로, 도 5에 도시된 포물선 또는 둥근 바닥 “V”형 채널(224)에서, 정규화된 수력 반경은 홈 각도(258)와 베이스 반경(260) 및 채널(224)의 측면 길이(262) 사이의 비율 양자의 함수이다. 따라서, 이러한 치수 파라미터들을 분석함으로써, 정규화된 수력 반경이 또한 바람직한 배출 특성들에 대한 관련 설계 제약들을 만족시키는 채널(224)에 대하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 정규화된 수력 반경, 홈 각도(258) 및 베이스 반경(260)과 측면 길이(262) 사이의 비율 사이의 관계를 보여주는 일단의 곡선들이 발생될 수 있다.

이러한 분석을 수행하는 데 있어서, 본 발명의 발명자들에 의하여, 채널의 배수 특성들에 대한 추가 관련 설계 제약들을 고려하는 경우, 0.1 내지 0.8의 범위(예, 0.1 내지 0.4의 범위 또는 0.4 내지 0.8의 범위 또는 0.3 내지 0.5와 같은 그것들 사이의 임의의 적절한 하부 범위를 포함하는)의 정규화된 수력 반경이 채널(224) 내에서 충분히 감소된 흐름 저항을 제공할 것이라는 것이 측정되었다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 포물선 또는 둥근 바닥 “V”형 채널(224)에 대한 적절한 구조는 0.1 내지 0.8의 범위의 정규화된 수력 반경을 갖고 식 6(즉, 부분적인 자가 배수 채널을 제공하기 위하여) 또는 식 7(즉, 완전한 자가 배수 채널을 제공하기 위하여)을 만족하는 것이다.

요구되는 상호작용 및 관계는 또한 다른 적절한 단면 채널 형상들에 대하여 정의될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 도 6은 직선 가장자리를 갖는 사다리꼴 단면 형상을 갖는 채널(324)을 포함하는 미세침(208)의 부분 단면도를 도시한다. 상기에서 기술된 채널(224)와 유사하게, 채널(324)은 정규화된 수력 반경이 채널(324)에 대하여 계산될 수 있도록 단위 원(264) 내에 맞도록 크기가 조정될 수 있다. 도시된 것처럼, 채널(324)의 단면 구조는 일반적으로 홈 각도(358)(즉, 채널(324)의 측벽(330) 각각에 의해 정의된 각도), 베이스 폭(360)(즉, 채널(324)의 바닥 벽(338)에 의해 정의된 폭) 및 측면 길이(362)(즉, 채널의 외부 가장자리에서 그것의 바닥 벽(338)까지 연장되어 있는 측벽(330) 각각의 길이)에 의해 정의될 것이다. 상기에서 언급된 것처럼, 정규화된 수력 반경에 대한 설계 제약은 모든 단면 형상들에 대한 것과 동일할 것이다. 따라서, 도시된 사다리꼴 형상 채널(324)에서, 채널(324)에 대한 바람직한 구조는 0.1 내지 0.8의 범위의 정규화된 수력 반경을 갖는다. 그러나, 상이한 단면 형상인 경우, 사다리꼴 형상 채널을 포함하는 전체 장치 설계는 포물선 또는 둥근 바닥 “V”형 채널(224)을 참조하여 상기에서 기술된 것과는 여려 측면에서 상이할 것이다. 구체적으로, 사다리꼴 형상 채널(324)에 대하여 여기에서 논의된 관련 설계 및 기능적 기준을 고려하여, 채널(324)의 자가 배수 특성들이, 아래 식들(즉 식 8 내지 식 10)에서 이하 나타낸, 3개의 구별되는 카테고리로 나누어서, 특성화될 수 있다.

여기서, θ 는 유체와 채널(324) 사이에 정의된 접촉각(244)(도 3)에 대응하고, 2 *

은 채널(324)의 홈 각도(358)에 대응한다.

식 5 내지 식 7과 유사하게, 상기 식들(즉 식 8 내지 식 10) 각각은 채널(324)의 바람직한 배수 특성들을 달성하기 위하여 필요한 구조 및 조성을 정의하기 위한 설계 제약을 제공한다. 구체적으로, 식 8이 만족되면, 유체는 채널(324) 내에 적절하게 배수되지 않을 것이다. 그러나, 식 9가 만족되면, 채널(324)은 부분적으로 유체를 배수할 것이다(즉, 저장부에서 채널로 유체가 자발적으로 끌어 당겨진다). 예를 들면, 유체는 그것의 측면 길이(362)의 상당한 부분을 따라서 채널(324)로 하향 배수될 수 있다. 추가적으로, 식 10이 만족되면, 채널(324)은 완전히 자가 배수될 것이고 유체는 채널(324)의 전체 및/또는 실질적으로 전체 길이를 따라서 하향 배수될 것이다. 예를 들면, 유체는, 채널(324)이 식 10을 만족시키는 기하학적 구조를 갖는 경우 하향으로 그리고 바닥 벽(338)과 접촉하여 배수될 것이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 사다리꼴 형상 채널(324)에 대한 적절한 구조(채널(324)을 통과하여 전달되는 약물 제제의 특징들을 고려하여)는 0.1 내지 0.8의 범위의 정규화된 수력 반경을 갖고 식 9(즉, 부분적인 자가 배수 채널을 제공하기 위하여) 또는 식 10(즉, 완전한 배수 채널을 제공하기 위하여)을 만족하는 것이다.

다른 실시예들에서, 이러한 분석은, 임의의 다른 단면 채널 형상에서 수행해서, 미세침 채널을 통한 바람직한 흐름을 달성하기 위해 요구되는 상호작용 및 관계를 정의할 수도 있다. 예를 들면, 다른 적절한 단면 형상은 채널의 바닥의 날카로운 코너에서 끝나는 직선 측벽을 포함하는 “V”형 단면(예, 도 7에 도시된 채널(424))을 포함할 수 있고, “V”형 단면은 연속적으로 만곡된 볼록하거나 오목한 측벽(예, 도 8에 도시된 채널 524) 또는 반대의, 둥근 사다리꼴 단면 형상(예, 그 하부에 둥근 가장자리를 갖는 도 9에 도시된 채널(624))을 갖는다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 수동 약물 전달 장치(10)의 일 실시예의 전부 또는 일부를 형성할 수 있는 다양한 부품들의 몇몇 도면들이 본 발명의 측면들과 일치하도록 도시된다. 도시된 장치(10)는 개시된 미세침 조립체(200)가 유리하게 사용될 수 있는 적절한 수동 약물 전달 장치의 하나의 예시를 제공하기 위하여 단순하게 도시된다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 당업자는 본 발명이 임의의 특정한 형태의 약물 전달 장치로 제한될 필요가 없고 상기에서 기술된 미세침 조립체(200)가 임의의 적절한 장치 구조로 이용될 수 있다는 것을 쉽게 이해하여야 한다.

도시된 것처럼, 장치(10)는 유체성 약물 제제를 장치(10) 사용자의 피부 내로 및/또는 피부를 통과하여 전달하기 위한 피부 침투 조립체(즉, 미세침 조립체(200)), 초기에 약물 제제를 보유하기 위한 저장부(14), 저장부(14)의 적어도 일부를 수용 및/또는 지지하도록 구성된 저장부 프레임(16) 및 미세침 조립체(200)와 저장부(14) 사이에 위치하도록 구성된 확산 막(18)을 포함할 수 있다.

일반적으로, 임의의 적절한 약물 제제(들)이 개시된 장치(10) 내에 보유되고 이를 통해 전달될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 본 발명에서 사용된 용어 “약물 제제”는 그것의 가장 넓은 의미로 사용되고, 임의의 약물(예, 순수 형태의 약물) 및/또는 임의의 용액, 에멀젼, 현탁액 및/또는 약물(들)을 함유하는 유사한 것을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 유사하게, 용어 “약물”은 그것의 가장 넓은 의미로 사용되고 의학적 이점을 갖거나 갖는 것으로 인지되는 임의의 화합물을 포함하고, 이것은 규제된 화합물 및 규제되지 않는 화합물 모두를 포함할 수 있다. 예를 들면, 적절한 형태의 약물은 생물제제, 소분자 제제, 백신, 복합 화합물, 항-감염 제제, 호르몬, 심근활동 또는 혈류를 조절하는 화합물, 통증 조절 약물 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 의학적 이점을 갖거나 그것을 갖는 것으로 인식되는 화합물을 생산하기 위하여 다양한 성분들이 임의의 적절한 방식으로 함께 조합될 수 있다는 것을 당업자는 쉽게 인식하여야 한다.

약물 전달 장치(10)는 액체 약물 제제를 함유하도록 구성된다. 약물 제제는 하나 이상의 약물 및, 원하는 경우, 약물의 전달, 안정성, 유지 및/또는 작용을 보조하기 위한 부가 화합물들을 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적절한 약물 제제는 액체를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 약물 제제는 37°C(체온)에서 액체이거나, 다른 실시예에서 20°C(실온)에서 액체이다. 추가적으로, 액체 약물 제제는, 특정 실시예들에서, 20 미만 파스칼-초(Pa.S)인 체온에서 동적 점도를 갖거나, 다른 실시예들에서 10 Pa.S 미만이고 다른 추가 실시예들에서 1 Pa.S 미만이고; 다른 실시예들에서 약물 제제는 약 1 x 10²Pa.S 내지 1 x 10^- ⁴Pa.S의 점도를 가질 수 있고 또는 약 1 x 10¹Pa.S 내지 1 x 10^- ³Pa.S의 점도를 추가로 가질 수 있다. 사용되는 특정 약물 용량은 공지의 인자들, 예를 들면 특정 약물, 환자의 연령 및/또는 체중, 치료될 질병 및/또는 질환 등에 따라서 달라질 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 약물 제제는 또한 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 용어 “담체”는 허용가능한 용매, 희석제, 부형제, 보조제, 비히클, 용해보조제, 점도 조절제, 보존제 및 약학적 제제의 형성에 대해 당업자에게 공지된 다른 작용제를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이하에서, 일반적으로 사용되는 담체의 다양한 비제한적인 예시들이 여기에서 기술된다.

특정 실시예들에서, 약물 제제는 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 적절한 용매는, 예를 들면, 아세톤, 알코올, 수화 아밀렌, 부틸 알코올, 옥수수유, 면실유, 에틸 아세테이트, 글리세린, 헥실렌 글리콜, 이소프로필 알코올, 이소스테아릴 알코올, 메틸 알코올, 메틸렌 클로라이드, 미네랄 오일, 땅콩기름, 인산, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 15 스테아릴 에테르, 프로필렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 디아세테이트, 참기름, 정제수 및/또는 임의의 다른 적절한 용매를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

약물 제제는 또한 하나 이상의 표면 활성제, 예를 들면 하나 이상의 계면활성제 및/또는 유화제를 포함할 수 있다. 표면 활성제는 약물 제제에 안정성을 제공하기 위하여, 약물 제제의 현존 특성들을 향상시키거나 변경하기 위하여(예, 약물 제제의 표면 에너지를 변경하기 위하여), 및/또는 임의의 다른 적절한 목적을 위하여 사용될 수 있다. 적절한 표면 활성제는, 예를 들면, 글리세릴 트리올리에이트, 아세틸화 수크로즈 디스테아레이트, 소르비탄 트리올리에이트, 폴리옥시에틸렌 (1) 모노스테아레이트, 글리세롤 모노올리에이트, 수크로즈 디스테아레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (50) 모노스테아레이트, 옥틸페녹시폴리 (에틸렌옥시) 에탄올, 디글리세린 펜타-이소스테아레이트, 소르비탄 세스퀴놀리에이트, 하이드록실화 라놀린, 라놀린, 트리글리세릴 디이소스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 (2) 올레일 에테르, 칼슘 스테아로일-2-락틸레이트, 메틸 글루코시드 세스퀴스테아레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜-22/도데실 글리콜 공중합체(Elfacos E200), 폴리에틸렌 글리콜-45/도데실 글리콜 공중합체(Elfacoe ST99), 폴리에틸렌 글리콜 400 디스테아레이트 및 글리세릴 스테아레이트; 알코올, 예컨대 세틸 알코올 및 라놀린 알코올; 미리스테이트, 예컨대 이소프로필 미리스테이트; 세틸 팔미테이트; 콜레스테롤; 스테아르산; 프로필렌 글리콜; 글리세린, 소르비톨, 세틸 하이드록시에틸셀룰로즈, 세테쓰-20(세틸 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 유도체), 세테아릴 올리베이트 및/또는 임의의 다른 적절한 표면 활성제를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

추가로, 약물 제제는 또한 하나 이상의 점도 조절제, 예를 들어 하나 이상의 경화제 또는 증점제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 적절한 점도 조절제는, 적절한 왁스, 예컨대, 세틸 에스테르 왁스, 유화 왁스, 미세결정 왁스, 화이트 왁스 및 옐로우 왁스, 미리스틸 알코올, 파라핀, 합성 파라핀, 적절한 천연 검, 예컨대, 잔탄 검, 탈하 검, 트라가칸스 검, 구주콩나무 검, 구아 검, 아일랜드 모스 검, 가티 검, 푸르셀레란 검, 카라기난 검, 아라비아 검, 알긴산 검, 아가 검, 알지네이트 검, 합성 폴리머 및/또는 임의의 적절한 점도 조절제를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

또한, 약물 제제는 또한 약물 제제의 바람직한 pH 를 유지하거나 제공하기 위하여 하나 이상의 pH 조절제 또는 완충제를 포함할 수 있다. 적절한 pH 조절제 및 완충제는, 예를 들면, 칼슘, 아세테이트, 메타인산 칼륨, 일염기 인산 칼륨, 및 타르타르산 및/또는 임의의 다른 적절한 pH 조절제 또는 완충제(예, 다양한 적절한 약산 및/또는 염기)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

약물 제제는 또한 약물 제제의 이온 강도를 유지하고 임의의 파괴적인 화합물 또는 금속에 결합해서 효과적으로 제거하는 것을 도와주기 위한 하나 이상의 킬레이트제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 적절한 킬레이트제는 에데테이트 이칼륨, 에데테이트 이나트륨 에데트산 및/또는 임의의 적절한 킬레이트제를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

추가로, 약물 제제는 하나 이상의 항균 첨가제, 예를 들어 하나 이상의 항균제 및/또는 하나 이상의 항균 보존제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 적절한 항균제는, 벤질 알코올, 클로로부탄올, 페닐에틸 알코올, 아세트산 페닐수은, 소르브산 칼륨, 및 소르브산 및/또는 임의의 적절한 항균제를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 유사하게, 적절한 항균 보존제는, p-하이드록시벤조산의 알킬 에스테르, 프로피온산 염, 페녹시에탄올, 메틸파라벤 나트륨, 프로필파라벤 나트륨, 나트륨 디하이드로아세테이트, 벤즈알코늄 클로라이드, 벤즈에토늄 클로라이드, 벤질 알코올, 하이단토인 유도체, 4차 암모늄 화합물 및 양이온성 폴리머, 이미다졸리디닐 우레아, 디아졸리디닐 우레아, 삼나트륨 에틸렌디아민 테트라아세테이트(EDTA) 및/또는 임의의 다른 적절한 항균 보존제를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

약물 제제가 채널의 대부분 및/또는 실질적인 전체 길이의 미세침 채널을 따라서 자발적으로 흐르게 되는, 수동 흐름 약물 전달 장치를 달성하기 위해서, 선택된 다양한 성분들, 가장 바람직하게는 용매 및 표면 활성제에 의해 약물 제제가 변형되어서, 본원에서 기술된 바람직한 표면 에너지 특성을 달성할 수 있는 것으로 이해해야 한다.

도 10 내지 도 12를 여전히 참조하면, 미세침 조립체(200)는 일반적으로 도 1 내지 도 9를 참조하여 상기에서 설명된 것과 동일하거나 유사하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 조립체(200)는, 하나 이상의 개방 채널(224, 324, 424, 524, 624)(도 1 및 도 61 내지 9)을 정의하는 미세침(208) 각각을 구비한, 지지부(202)(도 1)에서 연장되어 있는 다수의 미세침(208)(도 1)을 포함할 수 있다. 상기에서 언급된 것처럼, 각 채널의 단면 구조를 포함하는, 전체 장치 조성 및 구조는, 수동 흐름 장치를 제공하도록 구성될 수 있으며, 그것에서 약물 제제는 저장부(14)로부터 미세침(208)의 채널의 길이 아래로 그리고 내로, 그리고 채널 개구부에서 환자의 신체 내로, 자발적으로 흐를 것이다.

상기에서 언급된 것처럼, 기술된 장치(10)는 일반적으로 미세침(208)을 통과하는 약물 제제의 수동 유체 흐름을 허용하는 임의의 적절한 구성을 가질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 여기에서 사용된 것처럼, 용어 “수동 유체 흐름(passive fluid flow)”은, 약물 제제의 상대적 표면 장력, 미세침 재료의 표면 에너지 및 신체 흡수와 관련된 힘에 의해 주로 및/또는 우세하게 구동되는 미세침(208)을 통한 고유의 유체 흐름을 가리킨다. 몇몇 실시예에서, 장치(10)는 약물 제제의 흐름이 저장부(14)로부터 미세침 조립체(200)로 그리고 이어서 미세침(208)을 통과하여 수동으로 흐르도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 수동 구동 흐름은 저장부(14) 밖으로 그리고 미세침(208) 내로 가도록 약물 제제를 밀거나 그렇지 않으면 힘을 가하기 위하여 약물 제제 및/또는 저장부(14)를 가압 및/또는 외부 힘 인가에 의해 기인하는 유체 흐름, 예를 들어 약물 제제에 대하여 직접적으로 또는 간접적으로 힘을 가하는 펌프 또는 임의의 다른 적절한 작동 수단으로 기인하는 유체 흐름을 포함하지 않는다. 대안적으로, 장치(10)는, 약물 제제가 미세침(208)을 통과하여 수동으로만 구동되도록 구성될 수 있으며, 약물 제제 및/또는 저장부(14)에 대한 가압 또는 외부 힘의 인가에 의해 실질적으로 기인하는, 저장부(14)에서 미세침 조립체(200)로의 약물 제제의 유체 흐름을 가진다.

몇몇 실시예에서, 개시된 장치(10)의 저장부(14)는 일반적으로 미세침 조립체(200)로 제제가 연속적으로 전달되기 이전에 약물 제제를 초기에 보유하기 위한 다수의 모세관 또는 통로를 정의하는 고체 블록 또는 본체로서 구성될 수 있다. 구체적으로, 도 10 및 도 11에 도시된 것처럼, 저장부(14)는 최상부면(36) 및 최하부면(38)을 포함할 수 있고, 최상부면(36) 및 최하부면(38) 사이에서 연장되어 있는 다수의 통로(40)를 정의할 수 있다. 저장부(14)의 본체, 그 자체는 일반적으로 임의의 적절한 형상일 수 있고/또는 여기에서 기술된 것처럼 저장부(14)가 작용하도록 허용하는 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 것처럼, 일 실시예에서, 저장부 본체는 최상부면(36)에서 저장부(14)의 중앙 경계부 가장자리(44)까지 연장되어 있는 대략 직사각형 형상을 정의하는 상부(42)와, 경계부 가장자리(44)에서 최하부면(38)까지 연장되어 있는 대략 직사각형 형상을 정의하는 하부(46)를 포함할 수 있고, 하부(46)는 상부(42)에 비하여 함몰되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 저장부(14)의 본체는 임의의 다른 적절한 구성 및/또는 임의의 다른 형상을 가질 수 있다.

저장부(14)를 통해 정의된 통로(40)는 일반적으로 약물 제제가 미세침(208)을 통한 피부 흡수 및/또는 모세관 구동 흐름에 기인하여 수동으로 인출될 때까지 중력에 대하여 저장부(14) 내에 보유되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 몇몇 실시예에서, 약물 제제와 함께, 통로(40) 각각의 치수 그 자체는, 약물 제제를 통로(40) 밖으로 인출하여 미세침(208)으로 향하게 하기에 충분한, 음압이 미세침 조립체(200) 내에 발생될 때까지 모세관 작용에 기인하여 통로(40) 내에 약물 제제가 보유되는 것을 허용하도록 선택될 수 있다. 더 작은 모세관일수록 더 큰 모세관 힘을 생성하고, 이에 따라, 통로(40) 각각의 단면 치수(41)(도 11)(예, 직경, 폭 등)는통로(40) 내에 약물 제제를 초기에 보유하기에 충분한, 모세관 압력이 통로(40) 각각 내에 발생하도록 주의하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 통로(40) 각각의 단면적은 약 1,000um² 내지 약 125,000um², 예를 들어 약 1,250um² 내지 60,000um² 또는 약 6,000um² 내지 약 20,000um²의 범위일 수 있고 그 사이의 임의의 하부 범위일 수 있다.

또한, 중력에 대하여 약물 제제를 유지하는데 요구되는 모세관 압력도 통로(40)의 높이(43)(도 12)의 함수로서 변할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 통로(40) 각각의 높이(43)는 또한 약물 제제가 통로(40) 내에서 초기에 보유되는 것을 보장하도록 주의하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 특정 실시예에서, 통로(40) 각각의 높이(43)는 약 3cm 미만, 예를 들면 약 1.5cm 내지 약 0.5cm 또는 약 1cm 내지 약 0.5cm 범위의 높이일 수 있고, 그 사이의 임의의 하부 범위일 수 있다.

저장부(14)에 형성된 통로(40)의 특정 개수는, 제한되지 않지만, 통로(40) 각각의 단면 치수(41) 및 저장부(14) 내에 보유되기를 소망하는 약물 제제의 총 부피를 포함하는, 다수의 인자들에 따라 일반적으로 달라질 것이라고 이해될 것이다. 그러나, 본 발명의 특정 실시예에서, 저장부(14)에 형성된 통로(40)의 개수는 약 10개/cm²의 통로 내지 1,500개/cm²의 통로, 예를 들면, 50개/cm²의 통로 내지 1250개/cm²의 통로, 또는 100개/cm²의 통로 내지 500개/cm²의 통로의 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 다른 하부 범위일 수 있다. 통로(40)는 임의의 적절한 단면 형상을 정의하도록 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 일 실시예에서, 통로(40) 각각은 반원형 또는 원형으로 정의한다. 또 다른 실시예에서, 통로(40) 각각은 비원형, 예를 들어 “V”형상 또는 임의의 적절한 단면 형상으로 정의할 수 있다.

추가적으로, 통로(40) 내의 모세관 압력은 또한 약물 제제와 통로(40) 사이에서 정의된 접촉각에 의해 영향을 받을 수 있고, 이것은 상기에서 언급한 것처럼, 일반적으로 통로 물질의 표면 에너지 및 약물 제제의 표면 장력에 의해 결정된다. 이처럼, 저장부 본체 자체를 형성하기 위해 사용된 재료는 개시된 장치(10)의 약물 전달 능력을 추가로 향상시키기 위하여 주의하여 선택될 수 있다. 구체적으로, 통로(40) 내에 초기에 보유될 수 있게 하는 반면, 여전히 약물 제제가 미세침 조립체(12) 내에 발생되는 음압에 의해 통로(40)에서 수동으로 인출될 수 있게 하도록, 선택된 재료가 약물 제제에 대하여 충분한 친화성을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저장부(14)를 형성하기 위해 사용되는 재료는, 약물 제제와 통로(40) 사이에서 접촉각이 약 90도 미만, 예를 들면 약 60도 미만 또는 약 30도 미만 및 그 사이의 임의의 하부 범위로 정의되도록 선택될 수 있다. 이러한 범위들을 고려하면, 특정 나일론 재료(예, 나일론 6), 폴리-아크릴 재료, 실리콘 재료, 유리 재료 및 열가소성 재료가 이러한 바람직한 특성들을 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 저장부(14)는 여기에서 기술된 것처럼 작용하는 것을 가능하게 하는 임의의 적절한 재료로부터 일반적으로 형성될 수 있다.

통로(40) 내의 모세관 압력은 일반적으로 미세침(208)의 채널들 내의 모세관 압력보다 더 작을(즉, 음압 또는 제로 압력에 가깝다) 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 상기에서 언급된 것처럼, 통로(40) 내의 모세관 힘은 중력에 대항하여 통로(40) 내에 약물 제제를 초기에 유지하기에 충분한 것이 바람직하다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 통로(40) 각각 내의 모세관 압력은 일반적으로 약물 제제에 작용하는 중력 보다 큰(바람직하게는 중력의 2배 보다 큰) 힘을 발생할 정도로 충분히 클 수 있다.

약물 제제는 다양한 상이한 방식으로 저장부(14)에 공급될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 약물 제제는 저장부 본체의 일부를 통해 정의된 유입 채널(48)을 통해 저장부(14)에 공급될 수 있다. 예를 들면, 도 10 및 도 12에 도시된 것처럼, 일 실시예에서, 유입 채널(48)은 저장부(14)의 상부(42)에서 밖으로 연장되어 있는 돌출부(52)를 통해 정의된 유입부(50)와 저장부(14)의 최하부면(38)을 통해 정의된 유출부(54) 사이에서 연장되어 있는 저장부(14) 내에 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 적절한 도관 또는 튜브(56)(도 16)가 유입부(50) 내에 수용되도록 구성될 수 있고, 적절한 약물 공급원(예, 약물 제제를 함유하는 주사기)과 유체 연통하여, 약물 제제가 유입 채널(48)을 향할 수 있고 저장부(14)의 최하부면(38)을 따라서 유출부(54)에서 방출될 수 있다. 이어서 약물 제제는 모세관 작용을 통해 통로(40)로 상향 인출될 수 있다.

그러나, 다른 실시예에서, 약물 제제는 임의의 다른 적절한 방법을 사용하여 저장부(14)로 공급될 수 있다. 예를 들면, 또 다른 실시예에서, 약물 제제와의 유체 연통하면서(예, 저장부(14)를 약물 제제를 보유하고 있는 용기에 침지함으로써) 단순히 놓여서, 저장부(14)의 하부(46)는 모세관 작용을 통해 제제가 통로(40) 안으로 위쪽으로 흐르게 할 수 있다.

도 10 내지 도 12을 여전히 참조하면, 저장부 프레임(16)은 일반적으로 저장부(14)의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 프레임 개구부(58)를 정의하는 강성 또는 반강성 본체로서 구성될 수 있고, 이로 인해 저장부(14)가 프레임(16) 내에서 지지되게 된다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 프레임 개구부(58)는 일반적으로 저장부(14)의 본체의 전체 형상에 대응하는 형상을 정의하도록 프레임(16)에 형성될 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 도 10에 도시된 것처럼, 프레임 개구부(58)의 상부(60)는 일반적으로 저장부(14)의 상부(42)의 직사각형 형상에 대응하는 직사각형 개구부를 정의하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 프레임 개구부(58)의 하부(62)는 일반적으로 저장부(14)의 함몰된 하부(46)의 형상에 대응하는 개구부를 정의하도록 크기가 감소될 것이다. 추가로, 도 10에 도시된 것처럼, 프레임(16)은 저장부(14)의 바깥으로 연장되어 있는 돌출부(52)를 수용하도록 구성된 유입 함몰부(64)를 또한 정의한다. 이처럼, 저장부(14)가 프레임 개구부(58) 내에 수용될 때, 저장부(14)는 프레임(16) 내에서 수직으로 지지될 수 있다.

추가적으로, 몇몇 실시예에서, 저장부 프레임(16)은 미세침 조립체(200)에 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 것처럼, 적절한 접착제(66)(예, 감압 접착제)가, 저장부 프레임(16)의 최하부면(68)과 미세침 조립체(200)의 최상부면(즉, 지지부(202)의 최상부면(204)(도 1)) 사이에 도포되어 저장부 프레임(16)에 미세침 조립체(200)를 고정할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 미세침 조립체(200)는 (저장부(14)의 최하부면(38)의 외측 경계부를 따라서) 저장부(14)의 일부와 결합하도록 구성될 수 있다.

상기에서 언급된 것처럼, 장치(10)는 또한 미세침 조립체(200)와 저장부(14) 사이에 놓인 확산 막(18)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 12에 도시된 것처럼, 확산 막(18)은 미세침 조립체(200)의 최상부면과 저장부(14)의 최하부면(38) 사이에서 정의된 계면에 배치될 수 있다. 일반적으로, 확산 막(18)은, 약물 제제가 그것을 통과하여 흐르고/또는 분포되게 할 수 있는, 임의의 적절한 투과성, 반투과성 또는 미세다공성 물질(들)(예, 나일론 필터 메쉬)로 제조될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 확산 막(18)을 제조하는데 사용된 물질은 약 0.01μm 내지 약 1000μm, 예를 들어 약 1μm 내지 약 500μm 또는 약 20μm 내지 약 200μm 및 그것의 임의의 다른 하부 범위의 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 확산 막(18)은 저장부(14)의 최하부면(38)을 따라서 약물 제제를 고르게 분포하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도시된 실시예에서 나타낸 것처럼, 유입 채널(48)을 통과하여 흐르는 약물 제제는 유출부(54)를 통해 확산 막(18)으로 방출될 수 있고, 이어서 저장부(38)의 최하부면(38)을 따라서 약물 제제를 분포시켜서 모세관 작용을 통해 통로(40) 안으로 상향 인출될 수 있다.

이제 도 13 내지 도 16을 참조하면, 개시된 약물 전달 장치(10)의 전부 또는 일부를 또한 형성할 수 있는 추가 부품들의 몇몇 도면들이 본 발명의 측면들과 일치하게 도시된다. 도시된 것처럼, 미세침 조립체(200), 저장부(14), 저장부 프레임(16) 및 확산 막(18)에 더하여, 장치(10)는 또한 장치(10)의 다양한 부품을 적어도 부분적으로 둘러싸고/둘러싸거나 감싸도록 구성된 외부 하우징(112)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 특히 도 13 및 도 16에 도시된 것처럼, 하우징(112)은 다양한 장치 부품들을 수납하는 개방 부피를 정의하는 상부 하우징부(114)를 포함할 수 있다. 상부 하우징부(112)는 일반적으로 임의의 적절한 형상으로 정의하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도시된 실시예에서 도시된 것처럼, 상부 하우징부(114)는 반 원형 또는 돔 형상을 나타낸다. 그러나, 다른 실시예에서, 상부 하우징부(114)는 장치(10)의 다양한 부품을 수납하기 위한 개방형 부피로 정의된 임의의 다른 적절한 형상을 가질 수 있다.

또한, 장치(10)를 사용하는 경우, 하우징(112)은 사용자의 피부에 인접하여 위치하도록 구성된 하부 하우징부(116)를 포함할 수 있다. 도시된 것처럼, 하부 하우징부(116)는 일반적으로 하우징(112)의 상부(114)의 바닥 경계부에서 밖으로 연장되어 있는 플랜지 또는 돌출부로서 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하부 하우징부(116)는 피부 부착 수단을 이용하여 사용자의 피부에 부착하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 적절한 접착제(118)는 하부 하우징부(116)의 최하부면(120)에 도포될 수 있다. 이처럼, 하부 하우징부(116)는 사용자의 피부 위에 놓이고, 접착제는 피부에 하우징(112)을 고정할 수 있다.

또한, 장치(10)는 비작동 위치 사이에서 하우징(112)에 대하여 상대적으로 움직이도록 구성된 플런저(122)를 포함할 수 있고(도 14), 여기서 미세침 조립체(200)의 바닥은 일반적으로 하부 하우징부(116)의 최하부면(120)과 정렬되거나 그것에 대하여 상대적으로 함몰되어 있고(도 15), 여기서 미세침 조립체(200)는 하부 하우징부(116)의 최하부면(120)을 지나 외부로 연장되고, 이렇게 하여 미세침 조립체(200)의 미세침(208)이 사용자의 피부에 침투할 수 있게 한다. 도 14 내지 도 16에 도시된 것처럼, 일 실시예에서, 플런저(122)는, 하우징(112)에 정의된 대응 개구부(126) 내에 미끄러질 수 있게 수용되도록 구성된 원통형 최상부(124)와, 저장부(14) 및/또는 저장부 프레임(16)과 맞물리거나 그렇지 않으면 힘을 가하도록 구성된 평평한 최하부(126)를 일반적으로 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 플런저(122)의 최상부(124)는 하우징(112)의 최상부면(130)에 비하여 상대적으로 개구부(126) 내에서 하향으로 이동되고, 플런저(122)의 최하부(128)는 사용자의 피부를 향하여 미세침 조립체(200)를 아래쪽으로 미는 힘을 저장부(14) 및/또는 저장부 프레임(16)에 대하여 가할 수 있다.

플런저(122)는 본 기술분야에서 공지된 임의의 적절한 수단을 이용하여 저장부(14) 및/또는 저장부 프레임(16)에 대하여 아래쪽으로 밀도록 구성될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 도시된 실시예에 나타낸 것처럼, 스프링(132)이 플런저(122)의 바닥부(128)와 하우징(112)의 상부 하우징부(114) 사이에 위치되어서 플런저(122)에 대하여 하향 힘을 가할 수 있다. 이러한 실시예에서, 잠금 핀 및/또는 다른 잠금 기구가 장치(10)가 사용되지 않을 때 플런저(122)를 비-작동 위치로 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 13에 도시된 것처럼, 잠금 핀(134)이 플런저(122)에 정의된 개구부(136)를 통과하여 연장되어서 상부 하우징부(114)의 반대 면과 맞물리게 하도록 구성될 수 있고, 이렇게 하여 플런저(122)가 하우징(112)에 대하여 움직이는 것을 방지한다. 그러나, 잠금 핀(134)이 제거되면, 스르링(132)에 의해 가해진 힘은 플런저(122)를 아래쪽의 작동 위치로 밀 수 있고, 이렇게 하여 미세침 조립체(12)가 사용자의 피부 방향으로 움직이게 된다.

일 실시예에서, 스프링(132)의 구성(그것의 길이 및 스프링 상수를 포함함)은 미세침 조립체(200)로 전달되는 하향 힘이 사용자의 피부로 미세침(208)이 침투할 정도로 충분하고 플런저(122)에 임의의 추가 힘을 가하지 않고도 약물 제제가 전달되는 동안 그 안에서 유지되도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 스프링(132)의 구성은, 추가 하향 힘이 사용자의 피부로 미세침(208)이 침투하고/또는 약물 제제의 전달 동안 그 안에서 유지하기 위하여 요구되도록 선택될 수 있다. 이러한 실시예에서, 추가 하향 힘은 예를 들면, 플런저(122)의 최상부에 대하여 사용자가 눌러서 적용될 수 있다.

스프링(132)에 의해 적용되는 하향 힘에 더하여, 작동성인, 상향 힘이 또한 하우징(112)에 대하여 스프링(132)에 의해 적용될 수 있는 것이 이해될 것이다. 개시된 장치(10)의 구성 때문에, 이러한 상향 힘은 일반적으로 하우징(112)을 통과하여 사용자의 피부로 사용자에게 하우징(112)을 고정하는데 사용되는 접착제(118)를 통해 전달될 수 있다. 이처럼, 사용자의 피부는 하우징(112)의 경계부 둘레에서 상향으로 당겨질 때 팽팽해질 수 있고, 이렇게 하여 미세침(208)이 피부로 삽입될 수 있는 편리성이 향상된다.

대안적인 실시예에서, 플런저(122)는 본 기술분야에서 공지된 임의의 적절한 수단을 사용하여 하우징(112)에 대하여 상대적으로 움직일 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 일 실시예에서, 사용자는 단순히 플런저(122)의 최상부에 손가락 압력을 가하여 그것을 아래로 누를 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 개시된 장치(10)는 미세침 조립체(12) 및/또는 저장부(14)에 압력을 발생시키거나 가하기 위하여 본 기술분야에서 공지된 임의의 적절한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유체 압력(예, 반응에서 유도되고/또는 장치(10)안으로 펌프되어 발생된 가압된 공기)은 미세침 조립체(200) 및/또는 저장부(14)에 압력을 가하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 임의의 다른 적절한 장치 및/또는 작동기(예, 턴/크랭크 기구, 변위 실린더 및/또는 유사한 것)가 미세침 조립체(200) 및/또는 저장부(14)에 기계적 힘을 가하는데 사용될 수 있다.

추가적으로, 저장부(14)는 약물 제제가 통로(40) 내에서 보유되도록 설계되기 때문에, 개시된 플런저(122)는 약물 제제 그 자체에 대하여 상당한 힘을 가하지 않는다. 오히려, 하향 힘이 플런저(122)에 의해 가해질 때, 저장부(14)의 본체 및/또는 저장부 프레임(16)을 통해 힘이 전달된다. 따라서, 미세침(208)은 약물 제제의 압력을 증가시키거나 이와 달리 약물 제제를 아래로 누르지 않고 사용자의 피부로 가압될 수 있고, 이렇게 하여 약물 제제가 바람직하지 않은 유속으로 강제로 미세침(26)을 통과하게 되는 것을 막는다.

도 13 내지 도 16을 여전히 참조하면, 장치(10)는 저장부(14)에서 공기(미세침 조립체(200)에서 위쪽으로 발생하는 임의의 공기를 포함함)가 환기되도록 구성된 필터(138)를 또한 포함할 수도 있다. 도 14 및 도 15에 도시된 것처럼, 필터(138)는 저장부(14)의 최상부면(36)에 직접 인접하여 위치해서 통로(40) 각각의 최상부 말단을 덮도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 필터(138)는 그것의 최상부면(36)의 경계부 둘레로 저장부(14)에 부착될 수 있다. 예를 들면, 도 14 내지 도 16에 도시된 것처럼, 적절한 접착제(140)(예, 감압 접착제)가 저장부(16)에 필터(138)를 고정하기 위하여 필터(138) 및 최상부면(36) 사이에 배치될 수 있다.

일반적으로, 필터(138)는 그것을 통한 약물 제제의 통과를 적어도 부분적으로 저항하고/또는 밀어내는 임의의 적절한 공기 투과성 물질로 형성될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 특정 실시예에서, 필터(138)는 쉽게 공기가 투과할 수 있게 하고 임의의 담체 또는 희석제 예를 들어 알코올이나 물을 포함하는 유체의 통과를 완전히 또는 실질적으로 막는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 필터(138)는 매우 소수성이고 친유성 물질(들), 예를 들어 특정 아크릴 공중합체 막, 다른 소수성 폴리머(들) 및/또는 임의의 다른 적절한 물질(들)로 형성될 수 있다.

추가적으로, 도 16에 도시된 것처럼, 몇몇 실시예에서, 강성 또는 반강성 스크린(142)(예, 금속 와이어 메쉬)이 필터(138)와 플런저(122) 사이에 위치될 수 있다. 그리하여, 플런저(122)가 스크린(142)에 대하여 아래로 눌리면(예, 스프링(132)에 의해 가해진 힘을 통해), 스크린(142)은 공기가 그것을 통과하게 하면서 저장부(14)의 최상부면(36)에 대하여 필터(138)를 평평하게 유지할 수 있다. 이처럼, 필터(138)는 완전히 통로(40) 각각의 최상부를 덮고/밀봉할 수 있고, 이렇게 하여 필터(138)가 저장부(14)의 최상부면(36)을 따라서 약물 제제가 흐르는 것은 막거나 방지하는 수단으로서 작용한다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 개시된 장치(10)는 도 10 내지 도 16에 도시된 부품들 전체 또는 임의의 조합을 포함할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 일 실시예에서, 장치(10)는 미세침 조립체(200), 저장부(14) 및 확산 막(18) 및 개시된 부품들의 임의의 적절한 조합을 단순히 포함할 수 있다.

상기에서 기술된 저장부(14)가 약물 제제를 보유하기 위한 다수의 통로(40)를 정의하는 고체 블럭 및 본체로서 구성된다고 할지라도, 저장부는 일반적으로 미세침 조립체(200)로의 이어지는 전달 이전에 약물 제제를 보유하게 하는 임의의 적절한 구성을 가질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 대안적인 실시예에서, 저장부(14)는 단순히 약물 제제를 보유하기 위한 개방 부피 또는 공동을 정의하는 용기로서 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 저장부(14)는 강성 또는 반강성 부재(예, 강성 중공형 용기로서 구성된)일 수 있고 또는 저장부(14)는 유연성 주머니일 수 있다. 추가 실시예에서, 저장부(14)는 단단한 용기 또는 약물 제제가 유도될 수 있는 매트릭스, 예를 들어 투과성, 반투과성 또는 미세다공성 고체 매트릭스로서 구성될 수 있다. 추가 실시예에서, 저장부(14)는 강성 부재 내에 또는 그것에 의해 차폐된 유연성 주머니를 포함할 수 있다.

기술된 설명은 발명을 개시하기 위하여 최상의 방식을 포함하여 실시예를 사용하고, 해당 기술분야의 어떠한 숙련자든지 어떠한 조성물 또는 제품을 제조 및 사용하고 어떠한 포함된 방법을 수행하는 것을 포함하여 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 한다. 발명의 특허 가능한 범주는 청구범위에 의해 정의되며, 해당 기술분야의 숙련자들에게 일어나는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 그런 다른 실시예는 그것들이 청구범위의 문헌적 언어와 상이하지 않는 구조적 요소를 가지거나 청구범위의 문헌적 언어와 실질적으로 다르지 않으면서 동등한 구조적 요소를 포함한다면 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims

약물 전달 장치로,
액체 약물 제제를 함유하는 저장부; 및
상기 저장부와 유체 연통하는 미세침 조립체를 포함하되, 상기 미세침 조립체는 상부면과 하부면을 정의하는 지지부를 포함하고, 상기 미세침 조립체는 상기 하부면에서 연장되는 다수의 미세침을 더 포함하고, 각 미세침은 상기 약물 제제를 수용하기 위한 개방 채널을 정의하고, 상기 개방 채널은 0.1 내지 0.8 범위의 정규화된 수력 반경(hydraulic radius)을 가지고, 상기 개방 채널은 상기 약물 제제의 고정된 부피가 내부에 수용될 때 액체-고체 계면 에너지(liquid-to-solid interfacial energy)와 액체-증기 계면 에너지(liquid-to-vapor interfacial energy)를 더 가지고,
여기서 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 상기 약물 제제의 고정된 부피의 유체 길이가 상기 개방 채널 내에서 증가되면서 상기 액체-고체 계면 에너지가 액체-증기 계면 에너지를 초과하도록 선택되고 구성되는, 약물 전달 장치.
제1항에 있어서, 상기 액체-고체 계면 에너지는 하기 식에 따라 결정되고:

여기서, E _LS 는 상기 액체-고체 계면 에너지에 대응하고, L 은 상기 유체 길이에 대응하고, L _g 는 상기 개방 채널 내의 약물 제제의 액체/고체 계면 길이에 대응하고, γ는 상기 개방 채널 내의 약물 제제의 액체 표면 장력에 대응하고, 그리고 θ은 상기 약물 제제와 상기 개방 채널 사이에 정의된 접촉각에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제1항에 있어서, 상기 액체-증기 계면 에너지는 하기 식에 따라 결정되고:

여기서, E _LV 는 상기 액체-증기 계면 에너지에 대응하고, L 은 상기 유체 길이에 대응하고, L _s 는 상기 개방 채널 내의 약물 제제의 액체/증기 계면 길이에 대응하고, 그리고 γ는 상기 개방 채널 내의 약물 제제의 액체 표면 장력에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제1항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한을 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, E _LV 는 상기 액체-증기 계면 에너지에 대응하고, E _LS 은 상기 액체-고체 계면 에너지에 대응하고, L 는 상기 약물 제제의 유체 길이에 대응하고, 그리고 v는 상기 유체의 고정된 부피에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제4항에 있어서, 상기 개방 채널은 실질적으로 포물선 형상 단면을 정의하는, 약물 전달 장치.
제5항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한들 중 적어도 하나를 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, θ 은 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널 사이에 정의된 접촉각에 대응하고, 그리고 2 *
는 상기 개방 채널의 홈 각도에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제4항에 있어서, 상기 개방 채널은 실질적으로 사다리꼴 형상 단면을 정의하는, 약물 전달 장치.
제7항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한들 중 적어도 하나를 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, θ 는 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널 사이에 정의된 접촉각에 대응하고, 그리고 2 *
은 상기 개방 채널의 홈 각도에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제1항에 있어서, 상기 개방 채널은 실질적으로 포물선 형상 단면을 정의하고, 여기서 상기 단면 형상의 꼭지점에서 상기 단면 형상의 초점까지의 거리는 상기 개방 채널 깊이의 50% 이하인, 약물 전달 장치.
제1항에 있어서, 미세침 각각은 약 1,500um² 내지 약 262,500um² 범위의 피부 접촉 면적을 가지는, 약물 전달 장치.
약물 전달 장치로,
액체 약물 제제를 초기에 보유하도록 구성된 저장부; 및
상기 저장부와 유체 연통하는 미세침 조립체를 포함하되, 상기 미세침 조립체는 상기 약물 제제의 수동 유체 흐름이 상기 미세침 조립체를 통해 유도되도록 구성되고, 상기 미세침 조립체는 상부면과 하부면을 정의하는 지지부를 포함하고, 상기 미세침 조립체는 상기 하부면에서 연장되는 다수의 미세침을 더 포함하고, 각 미세침은 상기 약물 제제를 수용하기 위한 개방 채널을 정의하고, 상기 개방 채널은 0.1 내지 0.8 범위의 정규화된 수력 반경(hydraulic radius)을 가지고, 상기 개방 채널은 상기 약물 제제의 고정된 부피가 내부에 수용될 때 액체-고체 계면 에너지(liquid-to-solid interfacial energy)와 액체-증기 계면 에너지(liquid-to-vapor interfacial energy)를 더 가지고,
여기서 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 상기 약물 제제의 고정된 부피의 유체 길이가 상기 개방 채널 내에서 증가되면서 상기 액체-고체 계면 에너지가 액체-증기 계면 에너지를 초과하도록 선택되고 구성되는, 약물 전달 장치.
제11항에 있어서, 상기 미세침 조립체를 통한 상기 약물 제제의 수동 유체 흐름은, 상기 약물 제제의 상대적 표면 장력, 각 미세침을 형성하는 재료의 표면 에너지 또는 신체 흡수 중 적어도 하나와 관련된 힘으로부터 유래하는, 약물 전달 장치.
제11항에 있어서, 상기 저장부는 최상부면 및 최하부면을 포함하되, 상기 저장부는 상기 최상부면 및 최하부면 사이에서 연장되어 있는 다수의 통로를 정의하고, 상기 통로는 상기 약물 제제를 상기 저장부로부터 각 미세침의 상기 개방 채널 속으로 흡인하는 음압이 상기 미세침 조립체 내에서 발생될 때까지 상기 약물 제제가 중력에 대하여 상기 통로 내에 보유되도록 구성되는, 약물 전달 장치.
제11항에 있어서, 상기 미세침 조립체와 상기 저장부 사이에 배치된 확산 막을 더 포함하되, 상기 확산 막은 상기 저장부의 최하부면을 따라서 상기 약물 제제를 분포시키도록 구성된, 약물 전달 장치.
제11항에 있어서, 상기 액체-고체 계면 에너지는 하기 식에 따라 결정되고:

여기서, E _LS 는 상기 액체-고체 계면 에너지에 대응하고, L 은 상기 유체 길이에 대응하고, L _g 는 상기 개방 채널 내의 약물 제제의 액체/고체 계면 길이에 대응하고, γ는 상기 개방 채널 내의 약물 제제의 액체 표면 장력에 대응하고, 그리고 θ은 상기 약물 제제와 상기 개방 채널 사이에 정의된 접촉각에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제11항에 있어서, 상기 액체-증기 계면 에너지는 하기 식에 따라 결정되고:

여기서, E _LV 는 상기 액체-증기 계면 에너지에 대응하고, L 은 상기 유체 길이에 대응하고, L _s 는 상기 개방 채널 내의 약물 제제의 액체/증기 계면 길이에 대응하고, 그리고 γ는 상기 개방 채널 내의 약물 제제의 액체 표면 장력에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제11항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한을 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, E _LV 는 상기 액체-증기 계면 에너지에 대응하고, E _LS 은 상기 액체-고체 계면 에너지에 대응하고, L 는 상기 약물 제제의 유체 길이에 대응하고, 그리고 v는 상기 유체의 고정된 부피에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제17항에 있어서, 상기 개방 채널은 실질적으로 포물선 형상 단면을 정의하는, 약물 전달 장치.
제18항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한들 중 적어도 하나를 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, θ 은 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널 사이에 정의된 접촉각에 대응하고, 그리고 2 *
는 상기 개방 채널의 홈 각도에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제17항에 있어서, 상기 개방 채널은 실질적으로 사다리꼴 형상 단면을 정의하는, 약물 전달 장치.
제20항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한들 중 적어도 하나를 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, θ 는 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널 사이에 정의된 접촉각에 대응하고, 그리고 2 *
은 상기 개방 채널의 홈 각도에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제11항에 있어서, 상기 개방 채널은 실질적으로 포물선 형상 단면을 정의하고, 여기서 상기 단면 형상의 꼭지점에서 상기 단면 형상의 초점까지의 거리는 상기 개방 채널 깊이의 50% 이하인, 약물 전달 장치.
제11항에 있어서, 미세침 각각은 약 1,500um² 내지 약 262,500um² 범위의 피부 접촉 면적을 가지는, 약물 전달 장치.
약물 전달 장치로,
액체 약물 제제를 함유하는 저장부; 및
상기 저장부와 유체 연통하는 미세침 조립체를 포함하되, 상기 미세침 조립체는 상부면과 하부면을 정의하는 지지부를 포함하고, 상기 미세침 조립체는 상기 하부면에서 연장되는 다수의 미세침을 더 포함하고, 각 미세침은 상기 약물 제제를 수용하기 위한 개방 채널을 정의하고 약 1,500um² 내지 약 262,500um² 범위의 피부 접촉 면적을 가지고, 상기 개방 채널은 상기 약물 제제의 고정된 부피가 내부에 수용될 때 액체-고체 계면 에너지(liquid-to-solid interfacial energy)와 액체-증기 계면 에너지(liquid-to-vapor interfacial energy)를 가지고,
여기서 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 상기 약물 제제의 고정된 부피의 유체 길이가 상기 개방 채널 내에서 증가되면서 상기 액체-고체 계면 에너지가 액체-증기 계면 에너지를 초과하도록 선택되고 구성되는, 약물 전달 장치.
제24항에 있어서, 상기 개방 채널은 0.1 내지 0.8 범위의 정규화된 수력 반경(hydraulic radius)을 가지는, 약물 전달 장치.
제24항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한을 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, E _LV 는 상기 액체-증기 계면 에너지에 대응하고, E _LS 은 상기 액체-고체 계면 에너지에 대응하고, L는 상기 약물 제제의 유체 길이에 대응하고, 그리고 v는 상기 유체의 고정된 부피에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제26항에 있어서, 상기 개방 채널은 실질적으로 포물선 형상 단면을 정의하는, 약물 전달 장치.
제27항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한들 중 적어도 하나를 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, θ은 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널 사이에 정의된 접촉각에 대응하고, 그리고 2 *
는 상기 개방 채널의 홈 각도에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.
제26항에 있어서, 상기 개방 채널은 실질적으로 사다리꼴 형상 단면을 정의하는, 약물 전달 장치.
제29항에 있어서, 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널의 단면 구조는, 하기 제한들 중 적어도 하나를 만족하도록 선택되고 구성되고:

여기서, θ 는 상기 약물 제제 및 상기 개방 채널 사이에 정의된 접촉각에 대응하고, 그리고 2 *
은 상기 개방 채널의 홈 각도에 대응하는 것인, 약물 전달 장치.