(57)【要約】皮膚の少なくとも１層を通して流体の供給または引き抜きを行うための装置を提供する。デバイス（１０）は、上面（２０）と、該上面から離隔した底面（１８）と、側縁（１６）と、少なくとも１つのチャネル（２２）とを有する本体（１２）を含む。底面（１８）は第１表面領域（２８）と、この第１表面領域に隣接し、第１表面領域から第１距離だけ窪んだ第２表面領域（３０）とを含む。底面（１８）はさらに第２表面領域（３０）に配置された少なくとも１つの隆起した凸部（３２）を含む。当該少なくとも１つの隆起した凸部（３２）は、第１表面（２８）から第１距離より大きい高さを有する。少なくとも１つの皮膚アクセス部材（１４）が凸部（３２）に設けられ、流体の供給または引き抜きを行うためにチャネル（２２）に流体連通する。皮膚アクセス部材（１４）は凸部（３２）から少なくとも１ｍｍ延在する。機構が計算された約６ｍ／ｓから約１８ｍ／ｓの速度で皮膚に向けてデバイス（１０）を駆動する。
2005516685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と、該上面から離隔した底面と、側縁とを含み、少なくとも１つのチャネルを形成する本体であって、
前記底面が第１表面領域と、該第１表面領域に隣接し、前記第１表面領域から第１距離だけ窪んだ第２表面領域とを含み、前記底面がさらに前記第２表面領域に配置された少なくとも１つの隆起した凸部を含み、当該少なくとも１つの隆起した凸部が前記第１表面から前記第１距離より大きい高さを有している当該本体を具えたデバイスと、
前記少なくとも１つの隆起した凸部に設けられ、流体の供給または引き抜きを行うために前記チャネルに流体連通する少なくとも１つの皮膚アクセス部材であって、前記少なくとも１つの凸部から少なくとも１ｍｍ延在する当該少なくとも１つの皮膚アクセス部材と、
計算された約６ｍ／ｓから約１８ｍ／ｓの速度で皮膚に向けて前記デバイスを駆動するための手段と、
を具え、対象の皮膚の少なくとも１層を通して流体の供給または引き抜きを行うための装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの隆起した凸部が、２ｍｍ未満の直径を有する平坦な上部表面をもつ円錐状凸部である請求項１の装置。
【請求項３】
前記平坦な上部表面が約１ｍｍの直径を有している請求項２の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの皮膚アクセス部材が前記少なくとも１つの凸部から約３ｍｍ延在している請求項１の装置。
【請求項５】
前記駆動手段が、計算された約１２ｍ／ｓの速度で皮膚に向けて前記デバイスを駆動する請求項１の装置。
【請求項６】
前記第２距離が前記第１距離より少なくとも約０．５ｍｍ大きい請求項１の装置。
【請求項７】
前記第２距離が前記第１距離より少なくとも約１ｍｍ大きい請求項１の装置。
【請求項８】
前記駆動手段がコイルばねを含んでいる請求項１の装置。
【請求項９】
前記デバイスが複数の凸部と、そのそれぞれに設けられた１つの皮膚アクセス部材とを含み、
各凸部の前記皮膚アクセス部材が他の凸部の前記皮膚アクセス部材とは異なる長さであり、前記皮膚アクセス部材の長さが、皮膚の皮下層および皮膚の皮内層を通して流体の供給または引き抜きを行うのに十分な長さとなっている請求項１の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動物（人間を含む）の皮膚を通して物質を供給または引き抜きを行うデバイスおよび方法に関し、特に対象（subject）に対して薬物、プロテインあるいはワクチンなどの物質の供給または引き抜きを行う方法およびデバイスに関するものである。本発明はまた、１以上の皮膚アクセス部材の穿刺性を向上するためのデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
皮膚はいくつかの層でできており、上部複合層（upper composite layer）は上皮層である。皮膚の最外層は角質層であり、身体に微粒子や様々な物質が進入するのを防ぐとともに、身体から体液成分（analyte）が出て行くのを防ぐバリアとしての性質を有していることがよく知られている。角質は緻密な角質化細胞残留物（compacted keratinized cell remnant）でああって、１０〜３０μｍの厚みをもつ。角質は防水膜を形成し、様々な物質の侵入や、様々な複合物の外部への移動から身体を保護している。
【０００３】
角質の自然な不浸透性によって、ほとんどの調合薬剤および他の物質の皮膚を通した投与が妨げられる。皮膚の浸透性を向上し、様々な薬物の皮膚を通した拡散性を増して身体が利用できるようにするために、多くの方法およびデバイスが提案されている。いくつかの方法およびデバイスによれば、皮膚の浸透性を増すか、あるいは皮膚を通して薬剤を導くのに用いられる力ないしはエネルギを増すことによって、皮膚を通した薬物の供給性が向上する。
【０００４】
皮膚を通した様々な物質のサンプリングまたは供給の他の方法では、角質を通した微小孔または切れ目の形成を含んでいる。角質の穿孔と、角質内またはその下への薬物の供給とによって、多くの薬物を効果的に投与することが可能となる。同様に、角質に形成された切れ目または孔を通して、身体からいくつかの物質を引き抜くことも可能となる。角質の穿孔を行うためのデバイスは、一般に複数のマイクロ針またはブレードを含み、これは角質の穿孔を行うための長さを有している。これらデバイスの例はGodshallらの特許（特許文献１）、Alchas らの特許（特許文献２）、Gross らの特許（特許文献３）、Cirelliらの特許（特許文献４）、Eppsteinの特許（特許文献５）、Leeらの特許（特許文献６）、特許文献７、Gross らの特許（特許文献８）およびPistorの特許（特許文献９）に開示されている。これらの各文献を参照することで、それらの全体をここに包含するものとする。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，８７９，３２６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４９４，８６５号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９９７，５０１号明細書
【特許文献４】米国特許第４，８８６，４９９号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１８３，４３４号明細書
【特許文献６】米国特許第５，２５０，０２３号明細書
【特許文献７】国際公開９７／４８４４０号公報
【特許文献８】米国特許第５，５２７，２８８号明細書
【特許文献９】米国特許第３，５９５，２３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記デバイスのいくつかはミクロンサイズの針またはブレードを含んでおり、物質を効果的に供給またはサンプリングすることができる。しかしながら、これらの針およびブレードの多くは数μｍから数百μｍまでの長さを持ち、一般に皮膚を均一な深さに穿刺（penetrate）するものではない。皮膚の自然な弾力および復元力によって、皮膚が穿孔（pierce）されずに変形するだけの結果となることもしばしばである。よって、マイクロ針アレイを皮膚に押圧させたとき、最外側の針が皮膚を貫く一方、最内側の針は皮膚を貫かないか、または最外側の針より浅く穿刺されているだけとなってしまう。
【０００７】
さらに、従来のデバイスは全体的な高さおよび使用のし易さに関して問題がある。この結果、物質のサンプリングおよび投与を行うための従来方法およびデバイスは、ある程度の効果しか示し得ない。従って、産業界においては、身体に対し様々な物質の投与およびサンプリングを行うためのデバイスを改善する必要性がなお存在している。
【０００８】
これらおよび他の目的は、本発明に係る方法およびデバイスによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
角質層の下で物質（一般には流体）の供給または引き抜きを行うためのデバイスが提供される。デバイスの本体は上面と、該上面から離隔した底面と、側縁とを含む。概して、本体内にはチャネルが形成される。底面は、第１表面領域と、該第１表面領域に隣接して窪んだ第２表面領域とを含む。底面はさらに、第２表面領域に配置された少なくとも１つの隆起した凸部（raised protrusion）を含む。各隆起した凸部には、少なくとも１つの皮膚アクセス部材が設けられ、チャネルに流体連通して物質の供給または引き抜きを行う。
【００１０】
同様に、対象の皮膚の少なくとも１層を通して物質の供給または引き抜きを行う方法が提供される。この方法は、上面と、該上面から離隔した底面と、側縁とを含み、内部にはチャネルが形成される本体であって、少なくとも１つの皮膚アクセス部材が前記底面に接続されて外方に延在するとともに前記チャネルに流体連通し、前記底面が、第１表面領域と、該第１表面領域に隣接して窪んだ第２表面領域とを含み、前記底面がさらに、第２表面領域に配置された少なくとも１つの隆起した凸部を含んでいる当該本体を有するデバイスを用意する工程と；前記皮膚アクセス部材を前記対象の皮膚の目標位置に位置づける工程と；少なくとも１つの皮膚アクセス部材が皮膚を穿刺し、前記第１表面が前記皮膚に接触するに十分となるよう、前記デバイスに圧力を加える工程と；前記対象の目標位置に対して、物質の供給または物質の引き抜きを行う工程とを含む。
【００１１】
特に、角質内またはその下の十分な深さに薬物、プロテインあるいはワクチンなどの物質を供給する方法および装置が提供される。十分な深さとは、身体が物質を吸収および利用することのできる十分な深さである。
【００１２】
本発明の一実施形態に係るデバイスおよび方法は、好ましくは哺乳動物とりわけ人間の患者である対象に対して、調合または生物活性剤を含む様々な物質を投与するのに使用して好適なものである。かかる物質は生物活性を有し、膜および表面、特に皮膚を通して供給可能なものである。例示すれば、抗生物質、抗ウィルス薬、鎮痛薬、麻酔薬、食欲抑制薬（anorexics）、抗関節炎薬（antiarthritics）、抗欝薬（antidepressants）、抗ヒスタミン剤、抗炎症薬、抗新生物薬、ＤＮＡワクチンを含むワクチンおよびその他が含まれるが、しかしこれらに限られるものでもない。プロテイン、ペプチドおよびそのフラグメントを含むその他の物質を患者に皮内供給することもできる。プロテインおよびペプチドは、自然のもの、合成されたもの、あるいは組み換えにより生成されたものとすることができる。
【００１３】
デバイスおよび方法は、身体内の物質の引き抜きまたは身体内の物質のレベルのモニタリングのために用いられるものとすることもできる。モニタリングもしくは引き抜き可能な物質を例示すれば、血液、間質液あるいはプラスマが含まれる。引き抜かれた物質は、続いて様々な成分または性質について分析され得る。
【００１４】
本発明に係る皮膚アクセス部材は、対象の皮膚を、所定の深さ内であってそれを通過することのない所望目標深度に穿刺するものであれば、いかなる部材であってもよい。多くの場合、デバイスは約０．３〜３ｍｍの深さに皮膚を穿刺するものとなる。概して、デバイスは皮内投与のために用いられ、例えば約１．０〜１．７ｍｍの深さの穿刺を行うに十分な構成をもつものとなる。しかし１．７〜３．０ｍｍ以上の皮下深度で、約０．３ｍｍ以下の深さに物質を供給するのにデバイスを用いることもできる。
【００１５】
皮膚アクセス部材は公知の種類の一般的な注射針、カテーテルまたはマイクロ針を具えることができ、単体で用いることも、また複数部材の配列として用いることも可能である。「皮膚アクセス部材」と言う語は、本明細書ではそれらのようなすべての針状構造物を含むことを意図して用いている。皮膚アクセス部材は約２８ゲージ未満の構造を含み得る。一般的には約２９〜５０ゲージであり、かかる構造は実際には円筒形である。概して、皮膚アクセス部材は約３０〜３６ゲージとなる。皮膚アクセス部材という語に包含される非円筒形状構造は相当直径（comparable diameter）をもつものとして、ピラミッド状、矩形状、八角形状、楔形状、三角形状、六角形状、円筒形状、テーパ状および他の幾何学的形状および配列を含む。例えば、皮膚アクセス部材はマイクロチューブ、ランセットおよびその他であってもよい。穿刺された皮膚に物質を供給するために、どのような適切な供給機構が備えられてもよい。
【００１６】
皮膚アクセス部材による物質供給の目標深さを変えることで、薬または物質の薬物動態学的（pharmacokinetic）および薬効学的（pharmacodynamic）（ＰＫ／ＰＤ）作用を、個々の患者の状態に最適な所要の臨床応用に適するようにすることができる。皮膚アクセス部材による物質供給の目標深さは、所望深さに達したことを示すインジケータ機構の補助を用い、またはこれを用いることなく、実行する者によって手動で制御することができる。しかし好ましくは、デバイスが所望深さへの皮膚穿刺を制御するための構造上の機構を有する。皮膚アクセス部材は一般に鋭く、かつ非常に小さいゲージであり、これによって皮膚アクセス部材が患者内に位置づけられるときの痛みおよびその他の感覚がさらに低減されるようになる。本発明は、単一ルーメンの皮膚アクセス部材を含むものとすることができる。あるいは、１次元、２次元または３次元配列に組み立てられもしくは作成された複数の皮膚アクセス部材を含み、供給速度すなわち所定時間周期内に供給される物質の量を増大するようにしたものでもよい。皮膚アクセス部材は、穿刺深さの限度を提供することも可能なハウジングおよびホルダなど、様々なデバイス内に組み込むことができる。また、供給に先立ち物質を収納するリザーバ、あるいは、加圧により物質を患者内に供給するためのポンプその他の手段をもつ流体連通部に本発明皮膚アクセス部材を組み込んだり、あるいは本発明皮膚アクセス部材を当該流体連通部としたりすることができる。あるいは、皮膚アクセス部材は外部にあるそのような付加的なコンポーネントにリンクされるものでもよい。
【００１７】
デバイスはシリンジ、ポンプまたはペンなどの流体供給システムに接続されるルアー型または他の接続ポートを含むことができる。かかる実施形態においては、死容量（dead volume）が小さい本体に、その本体内の開口を介して送給を行うための長さをもつチューブを用いることができる。
【００１８】
流体を皮膚アクセス部材に供給するために好適なものであれば、どのような機構を用いることもできる。例えば、デバイスにルアー接続部を直接固定し、チューブを介して、またはルアー接続部に固定されたシリンジから直接、流体が供給されるようにすることができる。さらに、デバイスまたはその部分がアプリケータに組み込まれるようになし、デバイスが患者に一貫した処理（manner）、例えば一貫した圧力、速度および投与量を加えるようにすることもできる。
【００１９】
一選択肢として、取り外し可能なシールドによって、使用前にデバイスとりわけ皮膚アクセス部材を保護することも可能である。
【００２０】
デバイスは、正しい深さに皮膚を穿刺するため、および正しい量の流体を供給するために有用であることに加え、患者内に複数の皮膚アクセス部材を位置づけ可能とする上で有用である。この種の適用は、デバイスおよび薬剤試験への応用に有用である。
【００２１】
患者の皮内空間に物質を供給するためにデバイスが用いられる場合、一般的な物質供給の結果として皮膚には１以上のブレブ（bleb）が残る。ここで、ブレブという語は、皮膚の角質層の下、概して皮内空間への物質の付与部位（site of deposition）を指すものとして用いる。一般に、ブレブは投与ポイントから横に広がり、上方に膨らむ。ブレブの直径および高さは注入量および供給速度の関数である。炎症（irritation）やヒスタミン遊離（histamine release）などによって、副次的な生理学的効果がブレブの寸法が変わり得る。ブレブの存続時間は、注入成分のクリアランスおよび吸収分布（uptake distribution）のそれぞれおよび組み合わせの双方の関数であり得る。複数のブレブは、重なっているもの、または重なっていないもののいずれかであり得る。ブレブが重なっていなければ投与面積を増すことができるが、系内の個々の投与ポイントへの流れを不均衡なものにしてしまう。ブレブが重なっている場合には、組織空間の膨張をもたらすので、注入圧力の均等化には良いものの、流体量を増大させる利点を制限してしまう。
【００２２】
デバイスは、対象の真皮の選択された層へ所望の深さに穿刺を行うために構成される。所望の穿刺深さは、供給または引き抜きが行われるべき物質および目標位置によって決定されるのが通常である。このようにして、対象に痛みや不快感を実質的にもたらすことなく、物質が供給され、吸収されて、身体が利用できるようになる。
【００２３】
本発明の利点および他の顕著な特徴は、以下の詳細な説明から明らかとなる。ここでは、添付図面と関連して、本発明の好適な実施形態が開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適実施形態について論じる。具体的な代表的実施形態を論じるが、これは説明目的のためのみであることを理解すべきである。当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、他のコンポーネントおよび構成を用い得ることが認識できるであろう。
【００２５】
図面、特に図１および図２を参照して、本発明の第１の代表的実施形態を説明する。個々で説明するように、またすべての図に示されているように、同様または同等の部分は同じ参照番号で示されるものとする。
【００２６】
本発明に係るデバイス１０は本体１２および皮膚アクセス部材１４を有する。デバイス１０には、流体供給用またはデバイス本体１２からの流体除去用のチューブ２１を付加することができる。
【００２７】
本体１２は薄い形状（low profile）を有するものとすることができ、対象の皮膚に対して平らに置かれるものとすることができる。本体１２を薄形とすることで皮膚への取り付けが容易となり、対象に対する障害も少ない。薄形の形状は本体１２の厚みを減らすことで実現できる。図示の実施形態においては、本体１２はほぼ円板形状となっているが、他の実施形態とすることもできる。すなわち本体１２が非円形または他の多角形状を有していてもよく、あるいは僅かにアーチ形状であってもよい。一例では、円形本体１２の直径を好ましくは約１〜１０ｃｍ以下とするが、他の寸法および形状を用いることもできる。実施形態では５ｍｍ以下の直径を有するものとして製造されている。
【００２８】
図２に示すように、本体１２は円形外側縁１６、上面および底面１８を有している。外側縁１６は好ましくは丸みを帯びた表面２８を有する。丸みを帯びた表面とすることは、適用時におけるデバイス１０および対象上の圧力分布の制御に有用である。テーパを設け、凹凸を付けること（contouring）は、制御された割合に皮膚を展張するのに有用であり、そうしない場合に必要とされるよりも少ない力で、皮膚アクセス部材１４が皮膚を穿刺することができるようになる。
【００２９】
本体１２には１以上の流体チャネル２２が設けられる。流体チャネル２２は開放入口端２４を有している。流体供給機構を本体１２の開放入口端２４に接続するために、接続部材２６を設けることができる。接続部材を設けない場合には、流体供給機構は本体１２に直接固定される。流体チャネル２２の軸を本体１２の平面に平行にさらに延在させることができる。これにより、本体１２は実質的に平坦で薄形の構成を維持するものとなる。接続部材２６および流体チャネル２２を他の構成とすることもできるのは勿論である。
【００３０】
図１および図２に示す実施形態において、本体１２の底面１８は第１表面領域２８および第２表面領域３０を有している。第１表面領域２８は第２表面領域３０に対し本体１２から盛り上がっている。従って、第２表面領域３０は、第１表面領域２８に対して底面１８上で窪んだ領域を形成する。
【００３１】
隆起した凸部３２が窪んだ第２表面領域３０に設けられている。代表的な実施形態では、それぞれの凸部３２は円錐状の凸部として形成することができる。別の例として、円筒形状のような他の形状を用いることもできる。隆起した円錐状凸部３２に平坦な上面を設け、円錘台すなわち薄い円錐の切頭体を形成するようにしてもよい。さらなる例として、他の上部表面形状および輪郭を用いることもできる。
【００３２】
図１および図２に示すように、窪んだ第２表面領域３０は、好ましくは底面１８の中央に配される中央窪み領域３４と、凸部３２のそれぞれを取り囲む実質的に円形の窪み領域３６とを具えている。一実施形態においては、中央の窪み３４および他の窪み３６を含む窪んだ第２表面領域３０は、それを取り囲む第１表面領域に対し約１ｍｍ窪んだものである。しかし窪みの深さは約０．１ｍｍから約１０ｍｍ未満まで変更することができる。一例では、凸部３２のそれぞれを取り囲む窪み３６は約５ｍｍの直径を有している。しかし、窪みの直径は例えば約５０ｍｍまで変更することができる。典型的には、窪み３６はブレブを形成するための領域を提供する。窪み３６および対応する凸部３２の直径および配置は所望の供給特性に従う。所望のブレブの特性、供給される物質の容量、物質の供給速度およびその他の要素に従って、好適なくぼみの配置を設計することができる。一選択肢として、凸部３２のそれぞれを取り囲む窪み３６の直径を、投与される流体の速度および容量に基づいて当業者が計算するものとすることも可能である。
【００３３】
図２に示すように、３つの凸部３２および対応する窪み領域３６が互いに１２０度の間隔を置いて底面１８に設けられている。しかしこの配置を変えてもよい。他の配置のいくつかは別の実施形態に示されており、そこで論じることにする。図示の実施形態においては、各凸部３２の中心は底面１８の中心から約７．５ｍｍの距離だけ等しく離れている。しかし上述したように、所望の供給特性に従って他の配置を用いることも可能である。一例では、各凸部３２はその頂部において約２ｍｍの直径を有しており、頂部から基部に向けてほぼ１０度の偏り（draft）を有し得る。凸部３２の形状および寸法を変更してもよいが、一般的には、凸部の頂部の直径は０．５ｍｍ（もしくはそれより小くてもよい）から約１０ｍｍまでの範囲とされる。凸部３２の直径および形状は、例えば皮膚アクセス部材の位置づけの要求に基づくものとすることができる。
【００３４】
図示の実施形態では、円錐状凸部３２のそれぞれに１つの皮膚アクセス部材１４が設けられている。しかし、円錐状凸部のそれぞれに複数の皮膚アクセス部材１４を設けることもできる。図１および図２の実施形態では、３つの皮膚アクセス部材１４が設けられている。
【００３５】
隆起した円錐状凸部の上面は、第１表面領域２８からやや高くなっているものとしてもよいし、第１表面領域２８と同一平面上にあるものとしてもよく、あるいは第１表面領域２８からやや低くなっているものとしてもよい。それら各表面の相対高さは、所望のブレブ形成、皮膚展張特性および皮膚アクセス部材の位置づけの要求に基づいて様々に変更できることが理解される。代表的な実施形態では、第１表面領域２８は凸部３３の頂部よりやや低く、例えば２．５ｍｍ低いものとなっている。
【００３６】
第１表面領域２８の外側において、デバイス１０の外縁１６には面取りが施されており、エッジ効果を防ぐないしは低くするようにしている。このエッジ効果は、デバイスの外縁に加わる圧力として定義されるもので、デバイス１０の性能を劣化させ、あるいは対象に不快感を与えるものである。
【００３７】
図示の実施形態においては、各皮膚アクセス部材は凸部３２の頂部から約１ｍｍ延在しており、皮膚アクセス部材の約０．５ｍｍから約２ｍｍは凸部３２内にある。代表的実施形態では、デバイスは中空の皮膚アクセス部材を使用している。皮膚アクセス部材の先端に傾斜を設けてもよく、例えばほぼ１５度〜３５度、好ましくは２８度の単一傾斜角とすることができる。
【００３８】
図２に示すように、流体チャネル２２が入口２４と凸部３２との間に延在し、物質を皮膚アクセス部材１４に供給する、または、対象から引き抜かれた物質を適切な回収コンテナに導くようになっている。一実施形態においては、本体１２の上面２０がチャネル２２を形成している。チャネル２２が上面２０に開いているものであってもよい。チャネル２２は開放入口２４から各皮膚アクセス部材１４まで延在する。図示の実施形態では、チャネル２２は入口２４から上面２０の中央部までの中央チャネル２３を含み、さらにその中央部から各凸部３２に向け外方に延在している。
【００３９】
デバイス１０はまた、チャネル２２を覆うカバー部（図１および図２には示されていない）を含むことができる。カバー部は、紫外線硬化型接着剤または他の取り付け機構により本体１７に接着することができる。
【００４０】
図示の実施形態においては、チューブ２１がチャネルに液体を供給する。チューブ２１は本体１２の入口端２４に固定されている。チューブ２１は接続部材２６に接着されたものとしてもよい。チューブ２１はルアー嵌合部（luer fitting）をもつ１６ゲージのカテーテルチューブを含んでいてもよい（不図示）。チューブの他端は供給または受容デバイスに接続可能である。供給デバイスは、シリンジ（不図示）、単位投与量供給デバイス（不図示）、あるいは、制御された割合で物質をデバイス１０に供給するための適切な定量ポンプまたは注入デバイス（不図示）とすることができる。この方式は対象から物質を引き抜くのに用いることも可能である。
【００４１】
代表的実施形態では、チャネル２２はこれに送給を行うチューブ２１より小であるが、皮膚アクセス部材１４の出口径よりはかなり大きく、不必要な高圧がもたらされないようになっている。チューブはデバイスを通した物質の流れを制限する要素であってはならない。皮膚アクセス部材の寸法および形状並びに窪みの配置は、物質供給を制御する上での主要な要素である。供給デバイスの本体１２は、好ましくは、約２〜５ｐｓｉから約２００ｐｓｉ、例えば５０〜７０ｐｓｉまでの範囲で流体を供給するよう設計されている。これより高圧または低圧で供給を行うよう、本体１２を設計することも可能である。本体とすべての嵌合部およびコンポーネントとをしっかりと固定し、たわみや液体封止の損失なく、デバイスに作用する圧力に十分に耐えるようにする。
【００４２】
適用時には、デバイス１０は対象に対し、テープ３８によって貼着され、またはその他によって固定される。あるいは、他に固定機構を用いることなく、手によってデバイスの位置保持を行うようにしてもよい。テープや、接着剤などその他の適切な固定機構をデバイス１０の一部としてもつよう、デバイスを設計および／または製造することも可能である。ユーザに対しデバイスを機械的に適用するアプリケータデバイスに、デバイスを取り付けまたは組み込むことも可能である。
【００４３】
図３は図１および図２の供給デバイスの使用時を示している。図４は図３に示す適用の結果生じたブレブのパターンを示している。図４に示すように、本実施形態の供給デバイスを適用すると、３つのブレブのパターンが生じる。
【００４４】
図５はデバイスの他の実施形態を示す。この実施形態は先の実施形態と同様であるが、図１〜図３に示したような３つの部材の配列とする代わりに、図５に示すデバイスは６つの凸部３２および６つの皮膚アクセス部材１４をもつ６つの部材の配列を含んでいる。
【００４５】
図６はデバイスのさらなる実施形態を示す。次に述べる図示の差異があるほかは、この実施形態は他の実施形態と同様である。この実施形態は単一部材の供給デバイス１０であり、１つの凸部３２および皮膚アクセス部材１４をもつ。図６に示すデバイス１０は、接着部を適用するためのフランジ４４が設けられている点で図１〜図５のデバイスと異なっている。
【００４６】
図６に示す例では、本体は約３．８ｃｍ以下、例えば約１．２ｃｍの直径を有するものとすることができる。窪み領域３０内の底面１８の中央部には凸部３２が形成されている。この実施形態では、中央の窪み領域と円形の窪み領域とは同一の領域３０をなしている。中央に配置される１つの凸部３２のみが設けられているからである。１つの皮膚アクセス部材が凸部３２に取り付けられている。
【００４７】
面取り部４２がデバイスの縁に延在している。面取り部４２によって、皮膚アクセス部材１４に適切な圧力が確実に作用するようになるとともに、供給時にデバイスから縁に加わる好ましくない影響を防ぐことができるようになる。
【００４８】
図示の実施形態では、接着リング４６を適用するためにフランジ４４が縁４５を取り囲んでいる。例えばフランジ４４はデバイスの縁を越えて約１ｃｍ張り出したものとすることができる。フランジは剛柔いずれであってもよく、固定に必要なレベルおよび対象上での配置に従って、必要なだけ本体１２の縁を越えて張り出すよう設計することができる。フランジ４４を第１表面領域２８に対してやや窪んだものとして接着部４６の厚みを補償するとともに、供給領域との干渉を最小化または排除するようにする。例えば、フランジを１ｍｍ窪んだものとすることができるが、その窪みの量を変更することもできる。概して、接着部４６は供給部位から離れて配置すべきであり、実用上可能な範囲で離すことで、供給特性に干渉しないようにする。
【００４９】
接着部４６は、好ましくは、対象の皮膚表面にデバイス１０を取り付けることのできる感圧接着部であり、かつ好ましくは、フランジ４４に直接適用されるものである。接着部４６を、ランジ４４に接着される１面を有する両面接着フォームテープ（foam tape）とすることができる。好ましくは、デバイス１０には接着部４６を覆うリリースシートがパッケージされ、これは使用直前に取り外し可能なものである。あるいは、デバイスの対象に対する生物学的接触面（biological interface）を維持する他の適切な手段が用いられてもよい。
【００５０】
フランジ４４および接着部４６の構成は、他の実施形態にも設けることができるものである。
【００５１】
本体１２の上面２０は、流体供給用のチューブ２１が挿入されるチャネル２２を形成している。この特徴は他の実施形態にもあるが、先の図では明示されていない。チャネル２２は主本体１２の縁から本体１２の上面２０の中央部まで延在し、皮膚アクセス部材１４との流体連通が可能となっている。代表的実施形態では、チューブはチャネル内の狭窄係止部まで本体内に延在する。しかし、チューブがデバイスの縁までのみ延在するように、あるいはチャネル全長を通って皮膚アクセス部材まで延在するように、デバイスを設計することも可能である。チャネルの直径は例えば約１ｍｍとすることができるが、供給速度および容量を含む所望の供給特性に従って変更することも可能である。チャネルを必要なだけ狭くすることで、デバイス内部かつチューブ外部のデッドスペースを減らすことができる。例えば、チャネルの直径を０．５ｍｍ以下とすることができる。デッドスペースがあると、物質がデバイス内に残留して対象に供給されなくなることで物質の浪費をもたらしたり、および／または、対象に物質を供給するに要する本来の圧力より大きな圧力が必要となったりする。本体１２の上面２０はまたその中央部に隆起した領域５２を有している。隆起した領域５２はチャネル２２を取り囲む壁またはリブ５０を有し、これによりチャネルの封止を確保するとともに、組み立て時に接着剤が流体チャネル内に流れてこないようにしている。一例では、リブ５０の高さを約０．５ｍｍとすることができる。
【００５２】
流体チャネル２２の封止を行うためにカバー部４７が設けられる。カバー部４７は内側面および外側面（不図示）を有する。好ましくは、カバー部材４７は円形状であり、内側面に窪み４９をもち、隆起領域（図６および図７には示されていない）を収容する。一例として、カバー部４７はデバイス１０の本体１２に対応した直径を有するものでもよい。窪み４９の深さは対応する本体の隆起領域を収納するに十分なものとすることができる。窪み４９および本体の隆起領域５２はカバー部の配置を助ける位置決め部として作用する。また、カバー部４７に溝（不図示）を設け、この溝に本体１２の上面２０上のリブ５０を嵌め込むようにすることができる。その溝をリブ５０より浅くすることで、接着剤の吸上げの可能性が生じないようにすることが好ましい。上面２０上のリブ５０によって、カバー部４７の位置決めおよびアライメントが可能となる。カバー部４７および隆起領域５２が、カバー部を本体１２に接着するのに用いる接着部となるように設計することもできる。カバー部４７に流体チャネル２２の結合半部（mating half）を形成することで、チューブ２４が障害なく挿入できるようになる。カバー部４７の厚みを十分なものとすることで、加圧時のカバー部の変形を低減することができる。他の例として、カバー部４７をフランジ４４上にセットするのではなく、その代わり本体上にセットし、上述のように剛にする設計として変形を抑制するようにしてもよい。
【００５３】
使用前に皮膚アクセス部材１４を保護するためにシールド４８を設けることができる。図６に示すように、シールド４８は３つのスロットをもつタブ付きのリッドを有し、これにより接着リングの径内に圧入可能である。その他、使用前に皮膚アクセス部材１４を保護するものであればシールド４８はどのように設計されたものでもよい。
【００５４】
図７は図６から組み立てたデバイスを示している。
【００５５】
図８は本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は図６に示した実施形態と同様である。本体の底面１８は６つの凸部３２および６つの皮膚アクセス部材からなる６つの部材の配列を有している。底面１８は隆起した第１表面領域２８および窪んだ第２表面領域３０を有している。凸部３２は第２表面領域３０上に設けられている。また底面１８は面取りを施した表面４２を有し、これは第１表面２８から縁４３まで延在している。接着部を用いるためにフランジ４４が設けられている。図８にはまた本体１２の上面２０が示されている。本体の縁にある入口ポート２４から本体１２の中央部まで延在する流体チャネル２２が示されている。流体チャネル２２はまた、デバイスの中央部から各凸部３２に延在し、皮膚アクセス部材１４に流体の供給を行う。開放されたチャネルを囲むためにカバー部（不図示）を設けることができる。
【００５６】
図９は他の実施形態の底面の拡大斜視図である。図９の実施形態に示す本体１２の底面１８は図７に示したデバイスと同様である。図９の実施形態は単一の凸部３２をもつ単一の部材配置である。円錐形状の凸部とする代わりに、凸部３２は互いに１２０度の方向に延在するアームを有している。図９のデバイスは３部分の第１表面領域２８と、フランジ４４に面取りを施す縁１６とを有している。
【００５７】
図９に示した他の実施形態の凸部から明らかなように、最良の結果を得るものであれば、いずれの実施形態の凸部も適切な形状および配置とすることができる。例えば、凸部は円筒形状、ピラミッド状、またはその他の幾何学的形状を有したものとすることができる。さらなる実施形態として、皮膚アクセス部材を支持するスリーブの形態として凸部を配置し、適用に応じて後退するようにとすることも可能である。可撓性膜や温度感受性ポリマー（temperature sensitive polymer）などの可撓性のヒンジ領域に凸部を配置し、適用に応じて長手方向に後退するようにとすることも可能である。加えて、凸部の上面は平坦でも、凹状でも、凸状でもよい。あるいは、凸部なしに直接第２表面領域上に皮膚アクセス部材が支持されるようにするか、または最低限の支持を提供する凸部に支持されるようにしてもよい。
【００５８】
図１０は本発明の他の実施形態の上面２０および底面１８を示す斜視図である。図１０に示すデバイスは３つの凸部をもつ３つの部材の配列である。本体の上面に形成されてデバイスの縁から皮膚アクセス部材まで延在する長軸のチャネルを有する代わりに、図１０の実施形態は皮膚アクセス部材（図１０には示されていない）に流体連通する個別のチャネルを有している。図示の実施形態では、個別のチャネル２５は上面２０から直接垂直に延在して凸部３２および皮膚アクセス部材に至る。個別のチャネル２５から流体を引き抜くため、あるいは流体の供給を行うために、シリンジやポンプなどの適切な機構を用いることが可能である。個別のチャネル２２とすることは、対象に異なる流体を供給する場合や、異なる圧力で流体の供給を行う場合に有用なものである。例えば、図１０に示すものでは、分離した３つの供給手段によってデバイスに流体を供給することができる。
【００５９】
図１１は本発明の他の実施形態の上面２０および底面１８を示す斜視図である。図１１に示すデバイスは３つの凸部をもつ３ポイント配列である。本体の上面に形成されてデバイスの縁から皮膚アクセス部材まで延在する長軸のチャネルを有する代わりに、図１１の実施形態は上面２０に形成されたリザーバ２３を有している。流体は比較的短い長軸チャネルからリザーバ３２内に導入される。流体はリザーバ３２から皮膚アクセス部材（不図示）に連通する。
【００６０】
図１２〜図１５はデバイスのさらなる実施形態を示している。概して、図１２〜図１５に示す実施形態は図１〜図３および図５〜図１１に示されたものより小型である。
【００６１】
図１２および図１３に示すデバイスは３つの凸部３２およびフランジ４４を有する底面１８を備える３ポイント配列である。図１２に示すものでは、皮膚アクセス部材はまだ取り付けられていない。上面２０は隆起部５４を有し、その一部に凸部への流路が形成されるとともに、キャップアセンブリ５３を受容するような形状とされている。キャップアセンブリ５３および使用時に患者に流体を供給するためのチューブ２１は図１３に示されている。
【００６２】
一例では、図１２および図１３に示すデバイスは、フランジ４４に関して約１８ｍｍの直径と約５ｍｍの厚みを有している。フランジ４４に４５度の面取りを施した本体となっている。凸部３２は隆起した第１表面領域２８よりやや上に、例えば第１表面領域２８より０．２〜０．３ｍｍ程度上に延在している。各凸部３２の上面の直径は約２ｍｍである。凸部３２は上面２０の中心の回りに等しい間隔で配され、凸部３２の中心からデバイス１０の中心までの距離は２．５ｍｍである。
【００６３】
図１４に示すデバイス１０は単一の皮膚アクセス部材デバイスであり、凸部３２に取り付けられた単一の皮膚アクセス部材を有する底面１８を備えている。上面２０は隆起部５４を有し、その一部に凸部への流路が形成されるとともに、キャップアセンブリ（不図示）を受容するような形状とされている。
【００６４】
一例を挙げれば、図１４に示すデバイス１０は、フランジ４４に関して約１８ｍｍの直径と約５ｍｍの厚みを有している。凸部３２は隆起した第１表面領域２８よりやや上に、例えば第１表面領域２８より０．２〜０．３ｍｍ程度上に延在している。凸部３２の上面の直径は約２ｍｍである。
【００６５】
図１５に示すデバイス１０は３つの皮膚アクセス部材の線形配列であり、３つの凸部３２を有する底面１８を備えている。上面２０は隆起部５４を有し、その一部に凸部への流路が形成されるとともに、キャップアセンブリ（不図示）を受容するような形状とされている。図１５においては、皮膚アクセス部材はまだ取り付けられていない。デバイス１０および本体１２の双方は楕円形状である。
【００６６】
一例を挙げれば、図１５に示す楕円形状としたデバイス１０の実施形態は、約５ｍｍの厚みであり、約１９．５ｍｍの長さおよび約２３ｍｍの幅を有している。本体１２は約１５ｍｍの長さおよび約９ｍｍの幅を有している。凸部３２は隆起した第１表面領域２８よりやや上に、例えば第１表面領域２８より０．２〜０．３ｍｍ程度上に延在している。凸部３２の上面の直径は約２ｍｍであり、凸部の中心は隣接する凸部から約３ｍｍ離隔している。
【００６７】
皮膚アクセス部材配列の他の実施形態が図１６に示されている。これは皮膚アクセス部材に線形配列を含み、凸部３２および皮膚アクセス部材を保持するマニフォールド３３を備えている。マニフォールドは長方形面および概ね直方体形状（parallelpiped shape）を有している。典型的には、図１６に示す実施形態はデバイス１０に一体化される。凸部を除けば、図１６の実施形態は平坦な面を有している。その面は約４．８ｍｍの長さおよび約１１ｍｍの幅を有したものとすることができる。凸部は直線状に配置され、互いに約３ｍｍ離隔している。円錐状凸部の直径は比較的小さく、例えば約０．９５ｍｍ以下である。
【００６８】
皮膚アクセス部材、窪みおよび凸部の配置および相対的な高さを変更することで、本発明が得ようとする有利な特性をいくらでも実現し、もしくは高めることができる。すなわち、投与される特定の薬剤または生物活性剤（bioactive agent）に関して、投与される、または最適な深さへの皮膚の穿刺を要する薬剤に従って皮膚アクセス部材の長さ、幅および間隔を変えることも可能である。本発明のデバイスは、目標深さへの皮膚アクセス部材の穿刺を最大限効果的にする。デバイスはブレブの寸法を制御可能である。複数の皮膚アクセス部材をもつデバイスにおいては、個々のブレブの注入パターニング（instillation patterning）およびそれらの相互関係を制御するよう、デバイスを設計可能である。広い生物的空間に大容量を付与する上で、または複数の流体を付与する上で、あるいは、皮膚アクセス部材の圧力パラメータを設計する上で、個々の皮膚アクセス部材間を非連通とすることが有意義ともなり得る。十分な流体流路が備えられるようデバイスを設計することで、注入される流体の所望速度および割合に適応し、かつ無駄な容量を最小化することが可能となる。さらに、所望のブレブパターンの関数として、および、特定の流体を特定の部位に付与することで付与面積を最小化するために、デバイスを設計することもできる。
【００６９】
概して、皮膚アクセス部材のパターンは所望の特性を得るために設計可能である。典型的には、最低限の数の皮膚アクセス部材を用いることで、痛みすなわち対象による痛みの知覚、製造工程の複雑さやコスト、起こり得る故障の点数、デバイスの流体力学的な複雑さ、およびデバイスないし系内における無駄な容積への投与量の損失を低減することが可能となる。皮膚アクセス部材の数を増すことで、流路の目詰まりの可能性を減らすことができ、また注入流体の分散領域を増して容量および供給速度の向上に適応することができ、さらには摂取量（uptake）を向上することもできる。
【００７０】
流体を皮膚アクセス部材に供給するための他の構成としては、複数のリザーバ；リザーバから個々のチャネルを通って皮膚アクセス部材に流体連通させるマニフォールドの配置；および独立したチャネルが含まれる。しかしそれらに限られるものでもない。加えて、流体の流速を制御するために、チャネルに対し、個々のまたは組み合わせたバルブないしその他の手段を設けることもできる。
【００７１】
上述したように、各実施形態における皮膚アクセス部材および凸部の数および配置は、所望の流体供給量の範囲に従い得るものである。さらに、各凸部を取り囲む窪んだ第２表面領域を所望の流体供給量の範囲に従って構成することもできる。例えば、１００μｌの流体を供給する３つの部材の配列は、各皮膚アクセス部材を取り囲むほぼ５ｍｍの直径の窪みを有することができる。これに対し、１００μｌの流体を供給する単一部材の配置では、単一の皮膚アクセス部材を取り囲むほぼ１０ｍｍの直径の窪みを有するものとすることができる。上述のように、窪みの寸法および配置は、物質の供給速度および容量を含む所望の流れの特性に従うものである。
【００７２】
また、皮膚を通して物質の供給または引き抜きを行う方法が提供される。デバイスは対象の皮膚表面上の目標部位に位置づけられる。本体は、皮膚アクセス部材が皮膚の層を穿刺するに十分な圧力をもって皮膚に対し下方に押圧される。穿刺の深さは、皮膚アクセス部材の長さと、皮膚アクセス刺部材の間隔と、凸部の高さ、デバイスに作用する圧力および本体に由来する張力を含めた本体の寸法とに従う。
【００７３】
対象の皮膚には弾力性があり、皮膚アクセス部材による穿刺に抵抗する。皮膚アクセス部材が皮膚を穿刺する前は、皮膚が張るまで隆起した第１表面領域が皮膚を展張する。第１表面領域が皮膚に接触するまで、デバイスに穿刺圧を加えることができる。これが各皮膚アクセス部材による皮膚の均一な穿刺を促進する。従って、手操作または接着のいずれかによってデバイスが皮膚に固定されたとき、圧力は皮膚アクセス部材１４に一定に加えられる。
【００７４】
物質がデバイスに供給され、さらに対象に供給すべく皮膚アクセス部材に送給される。他の実施形態では、同様にして物質が対象から引き抜かれる。
【００７５】
一瞬に大量投与を行う（bolus）タイプの注入に対しては、供給ポイントの間隔は重要ではない。圧力が高く、各皮膚アクセス部材において同時に供給が生じるからである。当該タイプの注入における皮膚アクセス部材の間隔は、単一のブレブが形成されるかまたは複数のブレブが形成されるかを決定するものとなる。
【００７６】
低速供給に対しては、供給ポイントを互いに十分に接近させて単一のブレブを生じるようにすることが有利である。複数の皮膚アクセス部材において特定の皮膚アクセス部材での供給が始まると、その特定の皮膚アクセス部材での圧力が減少する。比較的低い供給圧では、皮膚アクセス部材が離れ過ぎていると、ブレブを最初に形成する皮膚アクセス部材が優先経路となってしまう。供給すべき物質が低抵抗の流路に本質的に進行するからである。よって、すべてのポイントが同じブレブに供給を行うようにすれば、特定の皮膚アクセス部材または供給ポイントを通る優先経路が生じない。皮膚アクセス部材の圧力が均等化されるからである。
【００７７】
本発明のデバイスは、所要の物質を対象に供給または対象から引き抜くのに十分な時間、皮膚に接触（interface）させたままとすることができる。デバイス１０を対象の皮膚に取り付けておく、または接続させておく必要のある時間の長さは、供給または引き抜きが行われる物質、その物質の量、皮膚の目標領域、穿刺深度および、皮膚アクセス部材の数および間隔に従うのが通常である。デバイスを皮膚に固定する時間によって、流体の供給後の皮膚からの漏洩量を低減することができる。
【００７８】
本発明のデバイスを設計する上での多くの考察には、皮膚アクセス部材を適切な深さに位置づけることを含めて皮膚アクセス部材の適切な配置が関係する。具体的に言うと、角質層下の特定部位に薬品を投与することで、あるクラスの薬品についての薬物動態学（ＰＫ）を改善することができる。
【００７９】
概して、皮内組織への付与を行う結果、系の摂取および生体利用効率についての薬品の初期動態（onset kinetics）が迅速となり、ある種の薬品では生体利用効率が向上する。しかし皮内供給は、皮内組織が非常に緻密（compact）で、投与できる容積の全量、流体を投与可能な速度およびその量を投与するに要する圧力に限界があることで制限される。概して、皮下層は毛管力によって灌流（perfuse）が良好ではない。従って吸収もまた緩慢となり、ある場合には生体利用効率が低くなる。
【００８０】
皮膚アクセス供給の結果のＰＫは付与深度および投与される流体のパターンに対して特化され、かかる付与は本発明装置の設計を通じて機械的に制御可能である。２つの異なる深さに薬剤を供給することで、例えば浅い皮下領域と皮内領域との双方に供給を行うことで、ＰＫの有用性を向上できることがわかる。
【００８１】
本発明は、２つの異なる深さ、特に、浅い皮下領域および皮内領域など、２つの異なる生理的組織の部分に薬品を供給するデバイスを含み得る。例えば皮膚アクセス部材を異なる長さとすることで、これを実現することができる。また、異なる深さに流体を供給するよう他の幾何学的または機械的機構を設計することも可能である。また、流れの絞りをデバイスに設けて、異なる領域に対し流体の量を異ならせて供給するようにすることもできる。
【００８２】
ここで論じた実施形態のそれぞれについて、デバイスを放射線に対して安定なものとして、放射線を用いる殺菌を可能とすることができる。本体を透明または半透明なものとして光が通過できるようになし、皮膚アクセス部材の固定を保持する紫外線硬化型接着剤を処理するようにすることもできる。また、他の選択肢として、本体を不透明なものとし、エポキシ樹脂を用いて皮膚アクセス部材を固定することも可能である。本体を透明とすれば、ユーザまたは他の者がデバイスを管理し、余分な空気がデバイス内になくなるようにデバイスを適切に準備することが可能となるということに注意されたい。さらに、本体およびカバー部の材料は通常の使用条件では変形が生じないように十分に堅いものであるべきであり、また故障や漏洩を生じることなく約２〜５ｐｓｉから約２００ｐｓｉまでの範囲の内部流体圧に耐えることができるものであるべきである。しかしフランジおよび接着部は、対象への取り付け状態を保持し、不快さを生じさせないようにするのに必要なだけ、柔軟なものとすることが可能である。本体およびカバー部の材料は、薬品の影響を受けず、また使用される候補となる薬品に影響を与えないないものを選択することができる。本体およびカバー部の材料はまた、低刺激性のものでなければならない。
【００８３】
本発明のデバイスはディスポーザブルな、一度だけ使用されるデバイスとして用いることができる。デバイスを殺菌し、適切な消毒済み容器に保管することができる。
【００８４】
適切な皮膚アクセス部材の位置づけは本発明の重要な形態である。皮膚アクセス部材の位置づけの成功は、１または複数の皮膚アクセス部材を通って供給される流体が皮膚の外の漏れることがないように、皮膚アクセス部材が皮膚に位置づけられるものとして定義される。
【００８５】
概して、皮膚アクセス部材の望ましい位置づけには４つの要素が寄与する。すなわち、皮膚アクセス部材の長さと、皮膚アクセス部材の形状（geometry）と、皮膚アクセス部材のオーバートラベルと、皮膚アクセス部材を位置づける速さとである。オーバートラベルは、凸部の上面が接着部または他のデバイスの固定機構を越えて、すなわちデバイスのデバイスの最底面を越えて延在する延在量として定義される。図１２に示した実施形態は約１ｍｍのオーバートラベルを有する。しかし適切な皮膚アクセス部材の位置づけを確保するために、それより大きい、またはそれ未満のオーバートラベルも適切となり得る（例えば約０．５ｍｍ）。勿論、本体の面にはいかなる障害物もないようにしておくことが重要である。
【００８６】
デバイス、概して皮膚アクセス部材マニフォールドの形状の代表的実施形態については上述した。
【００８７】
実験によれば、凸部の直径がより小さければ皮膚アクセス部材の位置づけの効果が向上することが示されている。与えられた力に対して、凸部の表面が小さければこれが作用する局部的な圧力が高くなり、これが有効な皮膚アクセス部材の位置づけに寄与すると考えられた。さらに、凸部の面の表面積がより小さければ、ブレブの発生に及ぼす局部的な影響がより小さくなると考えられる。
【００８８】
そのような一実験において、より大径の凸部に比べてより小径の凸部が効果的であるかの判定を行うために豚を使った試験にデバイスを適用した。実験は１５ｐｓｉの一定供給圧下で５０μＬの空気を一瞬に大量投与するもの（air bolus）として行われ、皮膚アクセス部材として針を用いた。皮膚アクセス部材は凸部の上部表面の上に１ｍｍ延在するものとした。この実験では上部表面を平坦なものとしたが、上述したように、凸部の上部表面を凹面または凸面とすることも可能である。凸部の上部表面を凹面とする場合には、皮膚アクセス部材の長さは、上部表面の外周縁から皮膚アクセス部材の頂部までを測定したものとなる。凸部の上部表面を凸面とする場合には、皮膚アクセス部材の長さは、表面の最上部の接線から皮膚アクセス部材の頂部までを測定したものとなる。
【００８９】
上記実験において、小径の凸部は直径約１ｍｍ（０．０３７５インチ）、大径の凸部は直径約２ｍｍ（０．０７５インチ）である。実験はまた、オーバートラベル量を変化させて行われた。その結果を図１７に示す。「over」の欄は１インチの千分の１のオーバートラベル量を示している。「leaker」の欄は試験で漏れが生じたか否かを表す。「bleb type」の欄は、ブレブがあればその数と詳細（particulars）を示している。「average rate」の欄はμｌ／分で計算した定常状態の平均流量を示している。漏洩が生じた試料の平均流量は０である。「if no leaks」の欄は適切に位置づけられた試料の平均流量を示している。
【００９０】
図１７から、より小径の凸部が針のより良い位置づけを提供することがわかる。さらに、オーバートラベルが針の位置づけの要素となることが示された。実験はオーバートラベルが漏れを大きく防ぐことを示唆している。
【００９１】
興味深いのは、オーバートラベルによる注入量への悪影響がみられなかったことである。これは幾分驚くべきことであったが、先の実験では針にオーバードライブないしオーバートラベルを与えている。カテーテルチューブに１ｍｍの針を付けた従来の実験では、カテーテルを皮膚に対して押圧すると、定圧システムにおいて与えられる速度で注入を行うに要する圧力に大きな影響を与える。しかしこの影響を与えるには、本実験に見られるオーバートラベルの最大値である０．０４０インチより大きいオーバートラベル量を要するものと思われる。これは最適のオーバートラベル量を示唆しており、その量はさらなる実験から認めることができる。
【００９２】
さらに、皮膚アクセスデバイスの適用時の速度を増すことで、位置づけの効果を増すことができることがわかった。
【００９３】
デバイスを患者に機械的に適用するためのアプリケータは皮膚アクセス部材の速度を制御可能である。例えば、Minimed SOF-SERTER（商標）という挿入デバイスや、BD INJECT-EASE（商標）というデバイスなどのアプリケータを変更し、所望速度でユーザにデバイスを適用するようにすることができる。アプリケータ内に収納されたばねにより皮膚に向けてデバイスを駆動することで、対象の皮膚内に皮膚アクセス部材が位置づけられる。他の要素のうち、ばねの強さが皮膚アクセス部材の速度を決定する。
【００９４】
与えられた皮膚の種類に対する速度、マニフォールド質量および針の鋭さとともに皮膚アクセス部材に位置づけが良好となってゆくような、連続した速度範囲があることが実験で示された。
【００９５】
ヨークシャー豚に対する最初の位置づけ実験では、ばね率約５ｌｂｆ／インチの単一のばねを用いた。これにより、１．７ｇのマニフォールドを約６．３ｍ／ｓで推進できた。この速度で、１ｍｍおよび３ｍｍの皮膚アクセス部材のほとんどが漏洩なく位置づけられた。しかし多数のマニフォールドにとっては、所要深さに皮膚アクセス部材を位置づけるのに十分なエネルギではなかった。ドロップセンターデザインより重いマニフォールドをテストしたところ、約３ｍ／ｓの速度であった。この速度では、１ｍｍの皮膚アクセス部材のほとんどから漏れが生じた。同様に、３ｍｍの皮膚アクセス部材のほとんどでは非常に浅いブレブを生じるだけであった。１マニフォールドではばね定数３．２ｌｂ／インチの２つのばねを用い、他のマニフォールドほどは重くないものとした。このマニフォールド構成によって約１２ｍ／ｓ以上のマニフォールド速度が得られる。この構成では、１００％に近い皮膚アクセス部材が適切に位置づけられた。従って、この構成については、約６ｍ／ｓから約１８ｍ／ｓの速度が理想的であり、約６ｍ／ｓから約２５ｍ／ｓとすることもできる。しかし、これらの結果の、計算された速度は、初期の力が既知であることに基づきエネルギ保存の方程式に基づいて計算されたものであり、アプリケータ内の摩擦あるいは皮膚を通る皮膚アクセス部材の摩擦は計算に入っていない。この例における実際の速度はかなり小さく、例えば５０％少ないものとなり得る。
【００９６】
皮膚アクセス部材の速度を決定する一実験では、３つの皮膚アクセス部材マニフォールドを有するデバイスが装着される機械的アプリケータが用いられる。この実験においては、３４ゲージの皮膚アクセス部材が用いられる。マニフォールドの支柱にはコイルばねが配設され、アプリケータ内でマニフォールドにテンションを付与する。ルアー型かつリニアな構成によって、一定圧力でマニフォールドに流体を供給可能である。アプリケータが豚に配置され、アプリケータが作動してばねを開放し、マニフォールドを皮膚アクセス部材とともに皮膚に向けて駆動し、対象に流体が供給される。この実験においては、マニフォールドは約５ｍｍ駆動される。次のパラメータが考慮されるものとする。
【００９７】
ばね力（Springs Force）：なし（None）；
低（Low）：初期の力１ｌｂ、最終的な力０．５ｌｂ
高（High）：初期の力２ｌｂ、最終的な力１ｌｂ
デバイス（Device）：中央（Center）または側方（Side）
接着部：全体または無し（安全；safety）
隔膜（Septum）：有りまたは無し
部材長：１ｍｍまたは３ｍｍ
その結果は図１８に示されている。これから明らかなように、針の位置づけは速度とともに良くなっている。
【００９８】
以下では皮膚アクセス部材の速度の重要性を証明する別の実験について述べる。試験は、サイドプッシュマイクロインフューザおよびドロップセンターインフューザ間のより効果的な皮膚アクセス部材の位置づけ構成を決定するために行われた。ドロップセンターマニフォールド（「Heavy」）は重量約７．８ｇ、サイドプッシュマイクロインフューザは重量約０．４〜０．６ｇである。従って、マニフォールドを駆動するために使用される所定のばねまたはばねセットに対して、ドロップセンター設計の初期速度はサイドプッシュ設計のものより少なくとも１０倍は遅くなる。この実験に対して、重量約１．７ｇのマニフォールドをマニフォールド「Light」として用いた。その結果を図１９に示す。３ｍｍの皮膚アクセス部材について、軽いマニフォールドの平均流速は、重いマニフォールドの約３倍であった。これは、３ｍｍの皮膚アクセス部材について、重いマニフォールドは軽いマニフォールドよりもかなり浅く針を位置づけていることを示している。より浅い位置で注入を行う場合、より深い位置で注入を行う場合よりも、高い背圧をもつことが知られているからである。１ｍｍの皮膚アクセス部材について示された差異は大きく、重い１ｍｍマニフォールドでは１つも位置づけが成功しなかった。
【００９９】
デバイスの面に障害物がないことも、効果的な皮膚アクセス部材の位置づけを向上する。例えば、図１６に示した代表的実施形態は単一の表面を有している。すなわち、先の実施形態で論じたような、隆起もしくは窪んだ第１または第２表面領域を有していない。障害物のないデバイス面に関して針の位置づけが有効であることは、別の実験で明らかになった。図１６のデバイスは機械的なアプリケータに組み込まれ、一定圧力、一定容量、一定の皮膚アクセス部材長さおよび一定のオーバートラベル量でデバイスが対象に適用される。これらの試料の漏れの割合を、デバイス底面の周囲に延在し、直方体形状の壁部から突出して凸部の頂部と等しい高さを有する壁を有していること以外は図１６と同様のデバイスを用いた試料と比較した。壁付きのデバイスからは、壁のないデバイスよりもより頻度高く漏洩が生じた。これは、壁によってデバイスのオーバートラベルが制限されるとともに、凸部直近の皮膚が凸部のまわりを包むことが妨げられるためと考えられる。これは、図１７に示して論じた実験の結果と一致する。
【０１００】
本発明を説明するために種々の実施形態を選んだが、当業者であれば、添付の請求の範囲に定義された本発明の範囲を逸脱することなく、本発明に対し種々の付加や変形を行い得ることが理解されよう。例えば、一体のワンピースユニットとしてデバイスの本体を作成することができる。他の実施形態として、別体に成形された部品またはピースを組み合わせて本体を作成することもできる。かかる成形部品は、接着、溶接または機械的締結部の使用によって組み合わせることができる。加えて、皮膚アクセス部材の数は、デバイス上に幾つ設けられるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施形態に係り、対象の皮膚を通して物質のサンプリングまたは供給を行うデバイスの斜視図である。
【図２】図１に示したデバイスの底面の拡大図である。
【図３】対象の皮膚に面した図１のデバイスを示す側面図である。
【図４】図３に示すデバイスの適用後に形成されるブレブのパターンを示す図である。
【図５】他の実施形態のデバイスの底面を示す図である。
【図６】別の実施形態のデバイスの分解斜視図である。
【図７】図６に示した実施形態のデバイスの斜視図である。
【図８】他の実施形態のデバイスの上面および底面の斜視図である。
【図９】他の実施形態のデバイスの底面の拡大斜視図である。
【図１０】他の実施形態のデバイスの上面および底面の斜視図である。
【図１１】さらなる実施形態のデバイスの上面および底面の斜視図である。
【図１２】さらに他の実施形態のデバイスの上面および底面の斜視図である。
【図１３】付加的な組立コンポーネントをもつ図１２のデバイスの斜視図である。
【図１４】さらなる実施形態のデバイスの上面および底面の斜視図である。
【図１５】さらなる実施形態のデバイスの上面および底面の斜視図である。
【図１６】デバイスの皮膚アクセス部材配列の他の実施形態を示す斜視図である。
【図１７】本発明の一形態の効果を示す実験結果の表である。
【図１８Ａ】本発明の一形態の効果を示す実験結果の表である。
【図１８Ｂ】本発明の一形態の効果を示す実験結果の表である。
【図１９】本発明の一形態の効果を示す実験結果の表である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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