(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
経皮送達デバイスであって、
第１の面及び第２の面を有する支持体と、
各々が前記支持体の前記第２の面から外向きに突出し、かつ少なくとも１つが底部、先端部及び外側面を有する複数の極微針と、
前記支持体の前記第１及び第２の面間に延在する孔、前記少なくとも１つの極微針の前記外側面に形成された第１のチャンネル、及び前記少なくとも１つの極微針の前記外側面に形成され、前記第１のチャンネルと互いに平行な第２のチャンネルを含む経路とを含み、
前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に、物質が通過することができる第１の接続部を形成すべく、前記第１のチャンネル及び前記孔の第１の部分を前記底部において互いに整合させると共に前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に、物質が通過することができる第２の接続部を形成すべく、前記第２のチャンネル及び前記孔の第２の部分を前記底部において互いに整合させたことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の経皮送達デバイスであって、
前記第１の接続部の断面積が、１００平方マイクロメートル以上であることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の経皮送達デバイスであって、
前記少なくとも１つの極微針における複数の前記接続部の断面積の合計が、３００平方マイクロメートル以上であることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の経皮送達デバイスであって、
前記第１のチャンネルの前記底部での断面積が、前記底部の面積の２５％以下であることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の経皮送達デバイスであって、
前記第１のチャンネルの前記底部での断面積が、前記底部の面積の０．５％以上であることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の経皮送達デバイスであって、
１つの極微針における複数の前記チャンネルの前記底部での断面積の合計が、前記底部の面積の４０％以下であることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の経皮送達デバイスであって、
前記極微針の前記先端部が、１マイクロメートル以下の半径を有することを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の経皮送達デバイスであって、
前記極微針が、前記先端部及びその近位において円錐形状を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
経皮送達デバイスであって、
第１の面、第２の面及び、前記第１及び第２の面間に延在する少なくとも１つの孔を有する支持体と、
各々が前記支持体の前記第２の面から外向きに突出し、かつ少なくとも１つが、或る断面積を有する底部、先端部、外側面及び、それぞれが該外側面上に形成されかつ前記底部まで延在する第１及び第２のチャンネルを有する複数の極微針とを含み、
前記第１及び第２のチャンネルは、前記極微針の前記外側面上において前記第１及び第２のチャンネルの全長にわたって互いに離間しており、前記第１及び第２のチャンネルは互いに平行であり、
前記少なくとも１つの孔及び前記第１のチャンネルを前記底部において互いに整合させることにより、前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に第１の接続部が形成されており、
前記少なくとも１つの孔及び前記第２のチャンネルを前記底部において互いに整合させることにより、前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に第２の接続部が形成されており、かつ
前記第１及び第２の接続部が各々１００平方マイクロメートル以上の断面積を有することを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載の経皮送達デバイスであって、
前記第１のチャンネルの前記底部での断面積が、前記底部の面積の０．５％以上、かつ前記底部の面積の４０％以下であることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
請求項９に記載の経皮送達デバイスであって、
１つの極微針における複数の前記チャンネルの前記底部での断面積の合計が、前記底部の面積の４０％以下であることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
請求項９に記載の経皮送達デバイスであって、
前記第１のチャンネルの前記底部での断面積が、１００平方マイクロメートル以上であることを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
請求項９に記載の経皮送達デバイスであって、
少なくとも２つの極微針を含んでおり、
前記少なくとも２つの極微針における前記接続部の断面積の合計が、６００平方マイクロメートル以上であることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は経皮送達デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスに取り付けられた複数の非常に小さい針（極微針）を使用し、ユーザの皮膚を通じて治療薬を送達する様々な製品が入手可能である。前記極微針は一般的に、該極微針の先端部を皮膚の角質層を貫通して皮膚の表皮層へ到達させることができる長さを有する細長い柱状体（shaft）である。例示的なデバイスは、米国特許第6,881,203号明細書、ＰＣＴ特許国際公開第WO 2007/0260201号公報及び米国特許第3,964,482号明細書（特許文献１〜３）に開示されている。極微針を備えているデバイスは、極微針の穿刺深さを緻密に制御することにより送達部位での外傷及び痛みを極小さくすることができるので、薬剤などの物質を皮膚バリアを通じて比較的無痛でかつ効果的な方法で送達するのに有用である。このよううなデバイスは、血液及び組織などの分析のために、皮膚を通じて物質を取り出すのにも有用である。
【０００３】
従来のより大きな医療針と同様の中空シャフトを有し、該中空シャフトを通じて物質を送達するかまたは取り出すことができるように構成された極微針を作製することもできる。このような構造を有する極微針は、各デバイスを通じて送達される物質の量を緻密に制御することができるマイクロポンプと共に使用するのに特に適している。しかし、このような極微針は非常に小型であるため、使用中に破損したり、物質が前記中空シャフトをその全長に渡って移動するときに詰まり易いという問題があった。
【０００４】
他の極微針は、前記中空シャフトの外側面に、１または複数のチャンネルを有し得る。このような外側チャンネルは、詰まる傾向が低い。しかし、このような極微針を備えているデバイスは、送達される物質の量を十分に制御することができないという問題があった。この問題は、前記デバイスを薬剤の送達に使用する場合は特に重大である。
【０００５】
そのため、破損及び／または詰まりが生じる可能性が低く、かつ送達する物質または取り出す物質の量を適切に制御することができる経皮送達デバイスが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第6,881,203号明細書
【特許文献２】ＰＣＴ特許国際公開第WO 2007/0260201号公報
【特許文献３】米国特許第3,964,482号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、第１の面及び第２の面を有する支持体を含む経皮送達デバイスが提供される。複数の極微針が、支持体の前記第２の面に設けられており、前記第２の面から外向きに突出している。少なくとも１つの極微針は、底部、先端部及び外側面を有している。本発明の経皮送達デバイスを通じて流体を送達するための経路が設けられている。前記経路は、支持体の前記第１の面と前記第２の面の間に延在する孔を含む。前記経路はまた、極微針の外側面上に形成されたチャンネルを含む。チャンネル及び孔の少なくとも一部を前記底部において互いに整合させることにより、物体を通過させることができる接続部が形成されている。前記接続部は、一般的に、支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に形成される。
より詳細には、本発明は、一実施形態として、経皮送達デバイスであって、第１の面及び第２の面を有する支持体と、各々が前記支持体の前記第２の面から外向きに突出し、かつ少なくとも１つが底部、先端部及び外側面を有する複数の極微針と、前記支持体の前記第１及び第２の面間に延在する孔、前記少なくとも１つの極微針の前記外側面に形成された第１のチャンネル、及び前記少なくとも１つの極微針の前記外側面に形成され、前記第１のチャンネルと互いに平行な第２のチャンネルを含む経路とを含み、前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に、物質が通過することができる第１の接続部を形成すべく、前記第１のチャンネル及び前記孔の第１の部分を前記底部において互いに整合させると共に前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に、物質が通過することができる第２の接続部を形成すべく、前記第２のチャンネル及び前記孔の第２の部分を前記底部において互いに整合させたことを特徴とするデバイスを提供する。
【０００８】
一部の実施形態では、前記接続部は、約１００平方マイクロメートル以上の断面積を有し得る。１つの極微針につき複数のチャンネル及び複数の接続部を有する特定の実施形態では、１つの極微針における前記複数の接続部の総断面積は約３００平方マイクロメートル以上であり得る。
【０００９】
いくつかの経皮送達デバイスでは、チャンネルの前記底部での断面積は、前記底部の面積の約０．５％ないし約４０％、または約５％ないし約３０％、または約１０％ないし約２５％であり得る。一部の実施形態では、１つの極微針につき複数のチャンネルを有しており、１つの極微針における前記複数のチャンネルの総断面積の前記底部の面積に対する割合は、上記した数値範囲と同様であり得る。なお、上記の例示的な数値範囲とは異なる割合も、本発明での使用に適切であり得る。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、第１の面と、第２の面と、前記第１及び第２の面間に延在する少なくとも１つの孔とを有する支持体を含む経皮送達デバイスが提供される。複数の極微針が、支持体の第２の面から外向きに突出しており、前記複数の極微針の少なくとも１つの極微針が、底部と、先端部と、外側面とを有している。少なくとも１つのチャンネルが、前記少なくとも１つの極微針の外側面に形成されており、チャンネルは極微針の底部まで延在している。孔及びチャンネルを前記底部において互いに整合させることにより、前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に、接続部が形成されている。いくつかの実施形態では、前記接続部は、約１００平方マイクロメートル以上の断面積を有し得る。いくつかの実施形態では、チャンネルの底部での断面積は、約１００平方マイクロメートル以上である。少なくとも２つの極微針を含む実施形態では、各極微針は少なくとも１つの接続部を有し、２つの極微針における前記接続部の総断面積は約６００平方マイクロメートル以上である。
より詳細には、本発明は、一実施形態として、経皮送達デバイスであって、第１の面、第２の面及び、前記第１及び第２の面間に延在する少なくとも１つの孔を有する支持体と、各々が前記支持体の前記第２の面から外向きに突出し、かつ少なくとも１つが、或る断面積を有する底部、先端部、外側面及び、それぞれが該外側面上に形成されかつ前記底部まで延在する第１及び第２のチャンネルを有する複数の極微針とを含み、前記第１及び第２のチャンネルは、前記極微針の前記外側面上において前記第１及び第２のチャンネルの全長にわたって互いに離間しており、前記第１及び第２のチャンネルは互いに平行であり、前記少なくとも１つの孔及び前記第１のチャンネルを前記底部において互いに整合させることにより、前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に第１の接続部が形成されており、前記少なくとも１つの孔及び前記第２のチャンネルを前記底部において互いに整合させることにより、前記支持体の前記第２の面と同一面並びに前記極微針の前記底部に第２の接続部が形成されており、かつ前記第１及び第２の接続部が各々１００平方マイクロメートル以上の断面積を有することを特徴とするデバイスを提供する。
【００１１】
本発明の他の特徴及び態様は、以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
当業者を対象にした本発明の完全かつ実現可能な開示（ベストモードを含む）は、以下の添付図面の参照を含む本明細書の残りの部分により詳しく示されている。
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による経皮送達デバイスの一部を示す斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した、図１の経皮送達デバイスの一部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に従って作製された経皮送達デバイスの上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に従って作製された経皮送達デバイスの底面図である。
【図５】本発明の一実施形態に従って作製された別の経皮送達デバイスの部分断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に従って作製された別の経皮送達デバイスの部分断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に従って作製された別の経皮送達デバイスの部分断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に従って作製された別の経皮送達デバイスの上面図である。
【００１４】
本明細書及び図面において繰り返し用いられている参照符号は、本発明の同一または類似の機構または要素を表すことを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の様々な実施形態について詳細に説明し、１または複数の実施例を以下に示す。各実施例は、説明のために与えられるものであり、本発明を限定するためのものではない。事実、様々な変更及び変形を、本発明の範囲及び要旨から逸脱することなく本発明に対して行うことができることは、当業者には明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として説明または図示された特徴を別の実施形態に適用することにより、さらなる別の実施形態を生成することができる。したがって、本発明は、このような変更及び変形を包含することを意図している。
【００１６】
本発明は、一般的に、経皮送達デバイス１０に関する。経皮送達デバイス１０の一部を図１に示す。経皮送達デバイス１０は、支持体１２と、支持体１２から延出している少なくとも１つの極微針１８とを含む。支持体１２は、第１の面１４及び第２の面１６を有する。支持体１２は、金属、セラミック、プラスチックまたは他の材料からなる剛性または軟性シートから構成され得る。支持体１２は、経皮送達デバイスの要求を満たすために、様々な厚さであり得る。支持体１２の厚さは、いくつかの実施形態では約１０００マイクロメートル以下であり、他の実施形態では約５００マイクロメートル以下である。支持体１２はまた、厚さが約２００マイクロメートル以下になるように、比較的薄い基板から形成することもできる。
【００１７】
第１の面１４と第２の面１６との間に延在する孔２８が、支持体１２に形成されている。図１及び２に示した実施形態では極微針１８は第２の面１６から延出しているが、他の実施形態では極微針１８が第１の面１４または他の位置から延出するようにしてもよい。図１及び２の極微針１８は円錐形の全体形状を有しているが、極微針１８は様々な全体形状を有することができる。例えば、極微針１８は、ピラミッド形の全体形状や、図５及び６に示すような、円筒部分とその上側に配置した円錐状の先端部とからなる全体形状を有することができる。
【００１８】
極微針１８は、好ましくは、底部２０、先端部２２及び外側面２４を含む。図１に示すように、底部２０は、極微針１８における、支持体１２の第２の面１６に隣接する部分である。極微針１８の先端部２２は、極微針１８における、底部２０から最も離れた部分である。極微針１８の先端部２２は、様々な形状を取ることができる。先端部２２は、約１マイクロメートル以下の半径を有し得る。
【００１９】
極微針１８の長さは、角質層を穿孔して表皮へ到達することができる長さにする必要がある。痛みを最小限に抑えることが望ましい用途の場合、極微針の長さは、表皮を穿通して真皮へ到達しない長さにすることが好ましい。一部の実施形態では、極微針１８の長さ（先端部２２から底部２０までの長さ）は、５００マイクロメートル以下、とりわけ２５０マイクロメートル以下であり得る。極微針１８の直径は、極微針１８の長さに沿って異なり得、約２５０マイクロメートル以下、他の実施形態では約１２５マイクロメートル以下であり得る。
【００２０】
チャンネル３０が、極微針１８の外側面２４に形成されている。チャンネル３０と孔２８とが、一般的に第２の面１６に位置する接続部３２において互いに整合することにより、経路２６が形成されている。各極微針１８は、図２に示すように、経路２６を介して、皮膚へ物質を送達するかまたは皮膚から物質を取り出す。経路２６は、物質が、第１の面１４から入り、孔２８及び接続部３２を通って流れ、チャンネル３０から出ることを可能にする。物質が支持体１２を通って流れた後、支持体からチャンネル３０へ直接的に出るようにすることにより、送達位置及び送達される物質の量をより緻密に制御することが可能となる。
【００２１】
一部の実施形態では、図５に示すように、孔２８は、接続部３２を介して１つのチャンネル３０と互いに整合されている。あるいは、他の図に示すように、１つの孔が、２以上のチャンネル３０と連通され得る。
【００２２】
支持体、極微針、孔、チャンネル及び接続部の寸法は相互依存的であり、経皮送達デバイス１０の所望用途に応じて大幅に変更することができる。例えば、円錐型極微針１８は、底部の直径が１２０マイクロメートルであり、高さが少なくとも１５０マイクロメートルであり、かつ少なくとも２つのチャンネル３０を有し得る。そのような極微針１８の各チャンネル３０は、底部２０において約４０マイクロメートルの深さを有し得る。一部の実施形態では、チャンネル３０の深さは、チャンネルの長さに沿って異なり得る。一部の実施形態では、チャンネル３０の深さは、極微針１８の先端部２２の近位よりも、極微針１８の底部２０の近位での方が大きい。この実施例でのチャンネル３０は、図３、４及び８に示すように、Ｖ字状またはＵ字状の断面を有し得る。この実施例では、各チャンネル３０の、極微針１８の底部２０での断面積は、少なくとも約２５０平方マイクロメートルである。このような実施例では、各接続部３２の断面積は、約１５０平方マイクロメートルであり得る。
【００２３】
物質を経皮送達デバイス１０を通じて移動させるための機構が提供され得る。薬剤などの一部の物質は、極微針１８を介して送達する量の正確な制御を必要とする。一部の実施形態では、支持体１２の第１の面１４の近傍に流体の貯留部が設けられ得る。物質を極微針１８を通して移動させるために、機械的、熱的、電気的、化学的または他のポンプ機構などのポンプが提供され得る。
【００２４】
図１及び２に示すように、チャンネル３０は、極微針の底部２０に位置する接続部３２から極微針の先端部２２まで延在し得る。別の実施形態では、チャンネル３０は、極微針１８の全長に渡って延在しておらず、先端部２２まで延びていない。各極微針１８は、図５、６及び７に示すように、１または複数のチャンネル３０を有し得る。所望に応じて、別の実施形態では、より多くのチャンネルを含むことができる。一部の実施形態では、６つのチャンネルが用いられ得る。チャンネル３０は、極微針１８の外側面２４上に様々な形態で形成することができ、底部２０から先端部２２に向かう実質的に直線的な形態の経路を形成してもよいし、または曲がりくねったまたは回り道した形態の経路を外側面２４に沿って形成してもよい。２以上のチャンネルを有する極微針では、２以上のチャンネル３０は、極微針１８の外側面に、対称的または非対称的な様々な形態で形成することができる。
【００２５】
図４は、経皮送達デバイス１０を、ポンプ機構に近位する第１の面１４から見た図であり、孔２８及びチャンネル３０を底部２０において互いに整合させることにより経路２６内に形成された接続部３２を示している。図３は、極微針１８の第２の面１６から見た図であり、経皮送達デバイス１０におけるユーザの皮膚と接触する部分から見た接続部３２を示している。接続部３２の面積は、所与の極微針１８における互いに異なる経路２６によって異なり得、また、所与のデバイス１０における互いに異なる極微針１８によっても異なり得る。接続部３２の面積は様々であり得、例えば、極微針１８の直径、経路２６を通じて移動させる物質の粘度、送達させる物質の量などの様々な要因に依存し得る。一部の実施形態では、第２の面１６に位置する接続部３２の断面積は、約１００平方マイクロメートルである。なお、それよりも小さい断面積も本発明での使用に許容され得る。別の実施形態では、第２の面１６に位置する接続部３２の断面積は、約１５０平方マイクロメートル以上であり得る。
【００２６】
図３に示すように、チャンネル３０の断面は、実質的にＵ字状である。チャンネル３０はまた、弧状であり得るか、または、それを通じて物質を移動させるのに適した例えばＶ字状やＣ字状などの他の構造を有し得る。チャンネル３０はまた、その長さ及び／または幅に沿って、形状または断面が異なり得る。特定の実施形態では、チャンネル３０の断面積は、第２の面１６において、極微針１８の底部２０の面積に対する割合として測定することが望ましい。この計算は様々な方法で行うことができるが、まず、チャンネル３０が存在しないと仮定した場合の底部２０の面積を計算することが好ましい。その後、チャンネル３０の断面積を測定する。そして、底部２０でのチャンネル３０の断面積に１００を乗じた値を、チャンネル３０が存在しないと仮定した場合の極微針１８の底部２０の面積で割ることにより、極微針１８の底部２０の面積に対するチャンネル３０の断面積の割合を計算することができる。
【００２７】
図５に示す実施形態の極微針１８では、孔２８及びチャンネル３０の側面は、互いに連続的に延在しているだけでなく、経路２６の長さに沿って少なくとも或る距離で平面的であり得る。図６及び７は、１つの孔２８が、１つの特定の極微針１８に形成された２以上のチャンネル３０と互いに整合されている実施形態を示す。図８は、図７に示したデバイス１０を第２の面１６から見た図であり、極微針１８、チャンネル３０、孔２８及び接続部３２の配置を示している。
【００２８】
複数の極微針１８は、支持体１２上に様々なパターンで配置され得る。前記パターンは特定の用途のためにデザインされ得る。例えば、複数の極微針１８は、互いに間隔を隔てて、長方形または正方形格子、あるいは同心円などの規則的なパターンで配置され得る。極微針１８間の間隔は、極微針１８の高さ及び幅や、極微針を通じて移動させることが図されている物質の量及び種類などの様々な要素に依存し得る。極微針の様々な配置形態が本発明に有用であるが、互いに隣接する極微針の先端部間の間隔が少なくとも約１００マイクロメートル、とりわけ、少なくとも約３００マイクロメートルである極微針配列が特に好ましい。
【００２９】
極微針１８は、例えばポリマー、セラミックまたは金属などの様々な材料から作製され得る。本発明による極微針は様々な方法を用いて製造することができるが、好適な製造システムは、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）技術と、微細加工プロセスである。ＭＥＭＳは、例えばエッチング、マイクロマシニングまたは他の方法などの微細加工プロセスを用いて、シリコン単基板上に微小機械要素または他の要素（例えば半導体）を作製することができる。基板１２はシリコンから作製することができ、その後、マイクロエッチングプロセスによって極微針を作製することができる。本発明の極微針１８及び支持体１２は、マイクロ成形技術を用いて作製することもできる。
【００３０】
本発明をその特定的な実施形態に関して詳細に説明したが、以上の理解が得られれば、当業者であれば、これらの実施形態に対する代替物、変形物及び均等物を容易に想起できるであろうことを理解されたい。加えて、本明細書に記載されているあらゆる数値範囲は、その範囲内の全ての値を含むことを意図していることに注意されたい。例えば、４５−９０という範囲は、５０−９０；４５−８０；４６−８９なども含む。したがって、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲及びその均等物の範囲として理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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