(57)【要約】マイクロニードルアレイ中のマイクロニードル（２０）は、各マイクロニードルの外面に形成される少なくとも１つのチャネル（２２）を備える、テーパの付いた構造体の形態であってもよい。マイクロニードルは、一方向に細長いベースを有してもよい。細長いベースを有するマイクロニードル中のチャネルは、細長いベースの端部の一方からマイクロニードルの先端に向かって延びてもよい。マイクロニードルの側面に沿って形成されるチャネルは、任意に、マイクロニードルの先端に達せず終端をなしてもよい。また、マイクロニードルアレイは、マイクロニードルアレイが配置される基材の表面に形成される管路構造を備えてもよい。マイクロニードル中のチャネルは、管路構造と流体連通をしてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面から突出する複数のマイクロニードルであって、それらマイクロニードルの各々が、外面と前記基材表面に近接したベースと該ベースから離れた先端とを有するテーパ形状を備え、前記ベースが、延長軸線に沿って両端を備えるように、前記基材表面で該延長軸線に沿って細長くなっているマイクロニードルと、
前記複数のマイクロニードルの各々の前記外面に形成されるチャネルであって、各チャネルが前記ベースから前記マイクロニードルの前記先端に向かって延びるチャネルと、
を備えるマイクロニードルアレイ装置。
【請求項２】
前記チャネルが、前記細長いベースの前記両端の一方から前記マイクロニードルの前記先端に向かって延びる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記チャネルが、前記細長いベースの前記両端間の中間位置から前記マイクロニードルの前記先端に向かって延びる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記チャネルが、前記マイクロニードルの前記先端に達することなく終端する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記マイクロニードルの各々の前記チャネルが、前記マイクロニードルの前記先端まで延びる、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ベースが楕円形を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記チャネルがチャネル深さを備え、前記マイクロニードルの前記ベースにおける前記チャネル深さが、前記両端間で測定したときに、前記ベースの寸法の半分未満である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記複数のマイクロニードルの前記延長軸線が前記基材表面で互いに一列に並ぶ、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記基材表面に形成される管路構造を更に備え、前記複数のマイクロニードルの各々における前記チャネルが、前記基材表面上の前記管路構造と流体連通する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記管路構造が、前記基材表面から突出する一連のバリアを備え、前記管路構造の流路がそれらバリアによって画定される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
基材表面から突出する複数のマイクロニードルであって、それらマイクロニードルの各々が、外面と前記基材表面に近接したベースと前記ベースから離れた先端とを有するテーパ形状を備えるマイクロニードルと、
前記複数のマイクロニードルの各々の前記外面に形成されるチャネルであって、各チャネルが前記マイクロニードルの前記ベースから前記マイクロニードルの前記先端に向かって延び、前記チャネルが前記マイクロニードルの前記先端に達することなく終端するチャネルと、
を備えるマイクロニードルアレイ装置。
【請求項１２】
前記複数のマイクロニードルの各々に対して、前記マイクロニードルの前記ベースが、前記基材表面上の延長軸線に沿って細長くなっていて、該延長軸線に沿って両端を備え、前記チャネルが前記細長いベースの前記両端の一方から前記マイクロニードルの先端に向かって延びる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数のマイクロニードルの前記延長軸線が、前記基材表面上で互いに一列に並ぶ、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数のマイクロニードルの各々に対して、前記マイクロニードルの前記ベースが、前記基材表面上の延長軸線に沿って細長くなっていて、該延長軸線に沿って両端を備え、前記チャネルが前記細長いベースの前記両端間の中間位置から前記マイクロニードルの前記先端に向かって延びる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数のマイクロニードルの前記延長軸線が、前記基材表面上で互いに一列に並ぶ、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ベースが楕円形を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記チャネルがチャネル深さを備え、前記マイクロニードルの前記ベースにおける前記チャネル深さが、前記基材表面上での前記ベースの最大寸法の半分未満である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記基材表面上に形成される管路構造を更に備え、前記複数のマイクロニードルの各々における前記チャネルが、前記基材表面上の前記管路構造と流体連通する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
前記管路構造が、前記基材表面から突出する一連のバリアを備え、前記管路構造の流路がそれらバリアによって画定される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
皮膚衝撃部位にマイクロニードルアレイを到達させる方法であって、
表面から突出する複数のマイクロニードルを備えるマイクロニードルアレイを、到達部位に近接して位置決めすることと、
衝撃力を約１秒未満の時間にわたって前記マイクロニードルアレイに加えて、前記複数のマイクロニードルを前記皮膚衝撃部位で角質層に刺し通すことと、
を含む方法。
【請求項２１】
前記時間が、約５００ミリセカンド未満である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記時間が、約３００ミリセカンド未満である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記マイクロニードルアレイに前記衝撃力を加えることが、前記マイクロニードルアレイを前記皮膚衝撃部位に向かって加速させることを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記衝撃力を前記マイクロニードルアレイに加える前に、前記マイクロニードルアレイが前記皮膚衝撃部位と接触する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のマイクロニードルを前記皮膚衝撃部位で角質層に刺し通した後、約１秒以内に、前記皮膚接触部位との接触からマイクロニードルアレイを引き離すことを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数のマイクロニードルを前記皮膚衝撃部位で角質層に刺し通した後、約２秒以上の間、前記マイクロニードルアレイを前記皮膚接触部位と接触した状態に保持することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記衝撃力が、最大で約４０Ｎ／ｃｍ2以下である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記衝撃力が、最大で約２０Ｎ／ｃｍ2以下である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数のマイクロニードルを前記皮膚衝撃部位で角質層に刺し通した後、前記皮膚衝撃部位で真空引きすることを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数のマイクロニードルを前記皮膚衝撃部位で角質層に刺し通した後、インジケータを前記皮膚衝撃部位と接触した状態に配置することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
前記複数のマイクロニードルを前記皮膚衝撃部位で角質層に刺し通した後に、インジケータを前記皮膚衝撃部位と接触した状態に配置することと、
前記複数のマイクロニードルを前記皮膚衝撃部位で角質層に刺し通した後に、前記皮膚衝撃部位で真空引きすることと、
を更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３２】
表面から突出する複数のマイクロニードルを備えるマイクロニードルアレイと、
前記マイクロニードルアレイに作用的に接続される駆動体であって、蓄えたエネルギーを含む駆動体と、
を備えるマイクロニードルアレイ到達装置であって、
前記蓄えたエネルギーの放出の結果として、衝撃力が前記マイクロニードルアレイに約１秒未満の時間にわたって加えられる、装置。
【請求項３３】
前記駆動体が、少なくとも１つの機械ばねを備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記駆動体が、少なくとも１つの弾性部材を備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記駆動体が、圧縮流体を備える、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロニードルアレイの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロニードル又はマイクロピンと呼ばれることがある、比較的小さい構造体のアレイは、皮膚および他の表面を通した治療薬および他の物質の到達および／又は取出しと関連する使用法が開示されてきた。
【０００３】
既知のマイクロニードルアレイの大多数は、ニードルの中に形成された毛細管又は通路を有する構造体を備える。ニードル自体が小さいため、ニードルの中に形成される通路は、サイズが制限されなければならない。その結果、通路のサイズが小さく、ニードル内の通路の位置が正確でなければならないため、通路は製造が困難な場合がある。
【０００４】
マイクロニードル内に適合するほど十分に小さい通路に起こり得る別の問題は、使用中に通路が容易に障害されたり、又は詰まったりする可能性があるということである。
【０００５】
その結果、製造が更に容易であり、使用中の障害又は詰まりに耐える流路を備えるマイクロニードルが必要とされている。
【０００６】
マイクロニードルアレイの使用法の中で、皮膚の貫通は、通常検討される用途の１つである。皮膚は、身体と外界の間にある３層の保護バリアである。表皮は約２００μｍの厚さで、皮膚の最も薄い最外部層であり、皮膚にバリアのような特性を付与する構成要素の多くを含む。表皮の最外部層、角質層は、平坦な死んだ細胞、水、および脂質の薄い層（１０〜５０μｍ）であり、身体が水を保持するのを助け、微生物や有毒な化学物質の侵入を防止する。角質層は「角層」とも呼ばれ、靭性および可撓性があり、相当程度の弾性を有する。これらの特性により、角質層は、貫通に耐える効果的なバリアとなる。年齢および身体での位置に関連して、角質層の厚さおよび弾性に相当の変動がある。例えば、足の角質層は、典型的なヒトの前腕で見られるものより１０倍よりも厚い。
【０００７】
表皮の下には、血管および神経終末、毛幹および汗腺を収容する真皮がある。何千もの小さい毛細管（ループ毛細管）は、表皮の下の、真皮の上部レベルに供給する。これらの毛細管は、同様に真皮の中にある神経終末のうちのほとんどの真上で延びている。皮膚の最も深い層である、皮下組織は、身体を極端な温度から断熱し、外側からの襲撃に対する機械的緩衝物となる。皮下組織の中には、更に大きい血管や動脈、および更に多くの神経がある。
【０００８】
皮膚への物質の到達、又は皮膚を通しての流体の取出しは、マイクロニードルアレイの使用によって容易になる可能性がある。しかし、マイクロニードルアレイによる皮膚の貫通に関連する１つの問題は、皮膚の粘弾特性である。静止荷重又は緩速移動荷重を受ける時、皮膚は破裂する前に伸びる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
その結果、流体の抽出を必要とする多くの状況、例えば、血液中のグルコースの監視には、皮膚を穿孔するランセットなどの鋭利な器具を使用する必要があった。しかし、このような装置は、使用に際して比較的痛みを伴い、皮膚の不注意な穿孔の危険性を引き起こす可能性がある。更に、穿孔部位に、不要な出血が起きる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、マイクロニードルアレイ、マイクロニードルアレイの金型を製造する方法、および金型からマイクロニードルを製造する方法を提供する。マイクロニードルアレイ中のマイクロニードルは、テーパのついた構造体であり、この構造体は、各マイクロニードルの外面に形成される少なくとも１つのチャネルを備える。チャネルはマイクロニードルアレイを使用する、流体の到達、又は取出しを助ける場合がある。
【００１１】
幾つかの実施形態では、マイクロニードルは、一方向に細長いベースを備える。このような形状は、細長いベースを備えていないマイクロニードルと比較して、改善された剛性および構造的完全さをマイクロニードルに提供する場合がある。更に、細長いベースを有するマイクロニードル中のチャネルは、細長いベースの端部の一方からマイクロニードルの先端に向かって延びる場合がある。また、その形状は、細長いベースを備えていないチャネル付きマイクロニードルと比較して、改善された剛性および構造的完全さをチャネル付きマイクロニードルに提供する場合がある。
【００１２】
他の実施形態では、マイクロニードルの側面に沿って形成されるチャネルは、先端の構造的完全さを改善し、穿孔能力を潜在的に改善するように、任意に、マイクロニードルの先端に達せずに終端をなしてもよい。
【００１３】
また、本発明のマイクロニードルアレイは、マイクロニードルアレイが配置される基材の表面に形成される管路構造を備えてもよい。マイクロニードル中のチャネルは、好ましくは、チャネルを通した流体の到達又は取出しを潜在的に助けるように管路構造と流体連通してもよい。管路は、基材表面に凹部又は溝として形成されてもよく、又は、基材表面上に突出する、土手に類似したバリアによって形成されてもよい。
【００１４】
本発明のマイクロニードルアレイは、様々な異なる方式で使用されてもよい。本発明のマイクロニードルアレイを使用する１つの方式は、薬剤又は他の物質を到達するため、および／又は血液又は組織を抽出するため、皮膚の貫通を必要とする方法にある。前述のように、マイクロニードルアレイ中のマイクロニードルの高さは、角質層を貫通するのに十分であることが望ましい場合がある。
【００１５】
十分な長さを有することに加えて、角質層の効果的な穿孔が得られる方式で、マイクロニードルアレイを皮膚に到達できる装置と組み合わせて、マイクロニードルアレイを提供することが好ましい場合がある。そうするために、アレイ上のマイクロニードルが角質層に迅速に入れられるようにマイクロニードルアレイに短時間の衝撃力を加えることが好ましい場合がある。
【００１６】
本明細書で検討されるマイクロニードルアレイの衝撃到達は、図１〜４と関連して記載される、チャネルを有するマイクロニードルを備えるマイクロニードルアレイに必ずしも限定されなくてもよいことを理解すべきである。本明細書に記載の衝撃到達装置および方法は、多くの様々なマイクロニードルアレイで使用されてもよい。
【００１７】
一態様では、本発明は、基材表面から突出する複数のマイクロニードルを備えるマイクロニードル装置を提供し、マイクロニードルはそれぞれ、外面、基材表面に近接したベース、およびベースから遠位にある先端を持つ、テーパの付いた形状を有し、更に、ベースは、基材表面の延長軸線に沿って細長く、ベースは延長軸線に沿って両端を有する。また、各マイクロニードルは、複数のマイクロニードルの、各マイクロニードルの外面に形成されるチャネルを備え、各チャネルは、ベースからマイクロニードルの先端に向かって延びる。
【００１８】
別の態様では、本発明は、基材表面から突出する複数のマイクロニードルを備えるマイクロニードル装置を提供し、マイクロニードルはそれぞれ、外面、基材表面に近接したベース、およびベースから遠位にある先端を持つ、テーパの付いた形状を有する。また、マイクロニードルはそれぞれ、複数のマイクロニードルの、各マイクロニードルの外面に形成されるチャネルを備え、各チャネルは、マイクロニードルのベースからマイクロニードルの先端に向かって延び、チャネルはマイクロニードルの先端に達せず終端をなす。
【００１９】
別の態様では、本発明は、表面から突出する複数のマイクロニードルを備えるマイクロニードルアレイを到達部位に近接して位置決めし、約１秒未満の時間にわたって、マイクロニードルアレイに衝撃力を加えることにより、マイクロニードルアレイを皮膚衝撃部位に到達する方法を提供し、複数のマイクロニードルは、皮膚の衝撃部位で角質層を通して入れられる。
【００２０】
別の態様では、本発明は、表面から突出する複数のマイクロニードルを有するマイクロニードルアレイ、マイクロニードルアレイに操作可能に接続される駆動体を備えるマイクロニードルアレイ到達装置を提供し、ここで、駆動体は、エネルギーを蓄えており、蓄えられたエネルギーの放出の結果、約１秒未満の時間にわたり衝撃力がマイクロニードルアレイに加えられる。
【００２１】
上記、並びに本発明の他の特徴と利点を、本発明の様々な例示の実施形態と関連して以下に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、様々な目的に有用な可能性があるマイクロニードルアレイを提供する。例えば、マイクロニードルを使用して、それらが挿入される点に流体を到達したり、又はそこから流体を取出してもよい。その目的を達成するために、マイクロニードルは、テーパの付いた構造体の外面に形成されるチャネルを備えてもよい。チャネルは、マイクロニードルのベース又はベース付近から、マイクロニードルの先端に向かって延びる。チャネルは、典型的には、マイクロニードルの側面に沿って延びる空隙として形成される。幾つかの実施形態では、チャネルは、マイクロニードルの先端まで延びてもよく、他の実施形態では、チャネルは先端に到達する前に終端をなしてもよい。
【００２３】
本発明のマイクロニードルに形成されるチャネルは、実質的にその全長に沿って、例えば、マイクロニードルのベースからチャネルの終端まで開放しているため、既知のマイクロニードルに形成される穴、又は経路（ｖｉａｓ）と区別できる。対照的に、既知のマイクロニードルに形成される穴、又は経路は、典型的には、ニードル構造体の先端に開口部を有する閉鎖した流路である。
【００２４】
幾つかの実施形態では、マイクロニードルのベースは、マイクロニードルの剛性および構造的完全さを改善するように細長くてもよい。延長軸線に沿って細長いベースを有するマイクロニードルでは、延長軸線に沿って配置される両端の一方から、チャネルが延びることが好ましい場合がある。
【００２５】
本発明のマイクロニードルアレイに備えられてもよい追加の要素は、マイクロニードル中に形成されるチャネルと流体連通する管路構造である。管路構造を使用してマイクロニードル中のチャネルに流体を到達してもよく、又はそれらを使用してマイクロニードルのチャネルから流体を取出してもよい。幾つかの状況では、管路およびチャネルは、マイクロニードル挿入部位に流体を到達し、且つそこから流体を取出してもよい。
【００２６】
本発明のマイクロニードルアレイを様々な目的に使用してもよい。例えば、経皮到達の変形で、皮膚を通して薬物又は他の薬理学的試剤を到達するのに本マイクロニードルを使用してもよい。経皮的な薬物到達に本マイクロニードルを使用する場合、マイクロニードルの高さは、角質層を通過して表皮に入るのに十分であることが好ましい。また、しかし、マイクロニードルの高さは真皮に到達するほど十分に大きくなく、それによって、神経との接触、およびこれに対応する痛みを引き起こす可能性を回避することも好ましい。
【００２７】
経皮的な薬物到達に加えて、本発明のマイクロニードルアレイは、また、マイクロニードルアレイを様々な表面に付着させるのに有用な機械的付着機構としての使用が見い出されてもよい。例えば、マイクロニードルアレイを使用してテープ又は他の医療装置を、例えば患者の皮膚などに固定してもよい。
【００２８】
本発明に関連して使用される場合、「マイクロニードル」（およびその変形）の用語は、表面からの突出が約５００マイクロメートル以下の、表面より高い高さを有する構造体を指す。幾つかの場合、本発明のマイクロニードルは、約２５０マイクロメートル以下の高さを有してもよい。
【００２９】
ここで図１を参照すると、基材１０の表面１２上のｙ方向に延びる列に配列されているマイクロニードル２０の１つのアレイの一部が表されている。マイクロニードル２０は、好ましくは、図示される実施形態において、ｘ方向に均一に間隔を空けて配置される、連続した列に配列されてもよい。マイクロニードル２０は、それぞれ、テーパの付いたマイクロニードルの外面に形成されるチャネル２２を備える。
【００３０】
チャネル２２は、それぞれ、マイクロニードル２０の各列に沿って基材表面１２に形成される任意選択的な管路構造と流体連通してもよい。管路構造は、チャネル２２と直接連通する分岐液路３２を備え、分岐液路３２は、図１に表されるように、管路構造の少なくとも１つの主要液路３４を通して互いに流体連通する。
【００３１】
基材表面１２の流路を画定する管路構造は、任意の好適な方式で形成されてもよい。管路構造は、例えば、基材表面１２から突出するバリア３６を使用して形成されてもよい。管路構造を形成する代替の１つは、基材表面１２に凹部又は溝を形成することである。幾つかの実施形態では、管路構造は、突出するバリアと凹部との任意の好適な組合せによって形成されてもよい。他の場合、管路構造は、実際には、構造体を備えるのではなく、基材表面１２に低表面エネルギーのパターンの形態で提供されてもよい。低表面エネルギーは、例えば、コーティング、表面処理などによって提供されてもよい。
【００３２】
図１、２、および３を参照すると、マイクロニードル２０は、それぞれ、基材表面１２上にベース２６を備え、マイクロニードルは、基材表面上で、先端２４で終端をなす。ベース２６は、任意の好適な形状に形成されてもよいが、幾つかの実施形態では、ベース２６は、例えば、図２に見られるように、基材表面１２上で延長軸線１１に沿って細長い形状を有してもよい。細長いベース２６は、延長軸線１１に沿って互いに反対側に配置される、２つの両端を備える。細長いベース２６を有するマイクロニードル２０を提供することによって、マイクロニードル２０は、特に、延長軸線１１に沿って一列に並ぶ力を受ける場合、使用中の改善された剛性および／又は構造的完全さが改善される可能性がある。
【００３３】
図示される実施形態では、チャネル２２は、マイクロニードル２０の両端の一方に配置され、ここで、両端は、延長軸線１１に沿ってベース２６の反対側に配置されている。このような構成によって、ベース２６の細長い方向で基材表面１２に沿った剪断力に耐えるマイクロニードル２０の能力が向上する場合がある。
【００３４】
図３に表される細長いマイクロニードルベース２６の形状は、楕円形であるが、マイクロニードル２０およびそれに連結するベース２６の形状は様々であってよく、ベースには、例えば、１つ以上の方向に沿って細長いものもあれば、全方向で対称的なものもあってよいことが分かるであろう。
【００３５】
例えば、図２Ａは、細長いベース１２６の両端間で一列に並ぶ、延長軸線１１１を画定する卵形のベース１２６を有する、代替のマイクロニードル１２０を表す。チャネル１２２は、ベース１２６からマイクロニードル１２０の先端１２４に向かって延びる。先端１２４は、マイクロニードル１２０のベース上に突出する先端の位置を表すものに過ぎないことを理解すべきである。
【００３６】
図２Ｂは、先端２２４（ここでも、先端の突出物）を有する別のマイクロニードル２２０、および楕円形のベース２２６を表し、そこで、チャネル２２２は、（延長軸線２１１によって画定されるように）ベース２２６の両端間の中間の位置に配置される。この実施形態は、チャネル２２２がマイクロニードル２２０の両端の一方に位置するのではなく、むしろ、チャネル２２２が中間、即ち、ベース２２６の両端間に位置するマイクロニードルを表す。
【００３７】
図２Ｃは、本発明による別のマイクロニードル３２０を表し、マイクロニードル３２０は、先端３２４（ここでも、先端の突出物）および円形のベース３２６を有し、マイクロニードル３２０に２つのチャネル３２２ａおよび３２２ｂが形成されている。本発明のマイクロニードルは、チャネルを１つだけ備えてもよく（例えば、図１、２、２Ａおよび３Ｂに表されるように）、又は、図２Ｃに表されるように２つ以上のチャネルを備えてもよい。
【００３８】
本発明のマイクロニードルの全体形状はテーパが付いている。例えば、マイクロニードル２０は、基材表面１２でベース２６が更に大きく、基材表面１２から離れて延び、先端２４で先細になっている。例えば、マイクロニードルの形状は、全体的に円錐形であることが好ましい場合がある。
【００３９】
図２に表されるマイクロニードルは、（例えば、基材表面１２に垂直なｚ軸に対して）均一な傾斜、又は壁角度を有するが、本発明のマイクロニードルは、様々な壁角度を有してもよい。例えば、図２Ｄは、１本のマイクロニードル４２０の断面図であり、マイクロニードル４２０は、基材表面４１２に対して、より急勾配の壁角度を有する下部４２５と、マイクロニードル４２０の先端４２４に近接した、より浅い壁角度を有する上部４２６とを備える。
【００４０】
別の変形は、図２Ｅに表されるように、本発明のマイクロニードルの表面が、必ずしも平滑である必要はないということである。代わりに、マイクロニードル５２０の側壁５２７は、図２Ｅに見られるように、側壁が基材表面５１２からマイクロニードル５２０の先端５２４まで移動するとき、段が付いていてもよい。
【００４１】
本発明のマイクロニードルを特徴付けることができる方式の１つに、高さがある。マイクロニードル２０の高さは、基材表面１２から、又はコンジット３０を形成するバリア３２の頂部表面から測定されてもよい。例えば、マイクロニードル２０のベースから先端までの高さは、基材表面１２から測定される場合、約５００マイクロメートル以下であることが好ましい場合がある。或いはまた、マイクロニードル２０の高さは、ベース２６から先端２４まで測定される場合、約２５０マイクロメートル以下であることが好ましい場合がある。
【００４２】
マイクロニードル２０に対して他の好ましい可能性がある寸法は、図３を参照して検討されてもよい。細長い楕円形のベースを有するマイクロニードル２０のベース２６の最大寸法は、約１００マイクロメートル以下であるが、マイクロニードル２０のベース２６の短い方の寸法は、約６５マイクロメートル以下であることが好ましい場合がある。これらの寸法は、ベースから先端までの高さが約２２０マイクロメートルであるマイクロニードルに適用される。
【００４３】
また、マイクロニードル２０のチャネル２２に対する幾つかの例示的な寸法を、図２および３を参照して記載してもよい。これらの寸法は、例としてのみ提供され、特許請求の範囲に明確に列挙されなけれない限り、本発明の範囲を限定するものではない。（ベース２６の短い方の寸法に沿って測定される場合）チャネル２２の幅は、例えば、約３〜約４０マイクロメートルとしてもよい。
【００４４】
更に、本発明のマイクロニードルと関連するチャネルは、比較的平滑な表面を有するものとして表される（例えば、図２、３、２Ａ〜２Ｃを参照されたい）が、チャネルは、好ましくは、平滑でない表面を有してもよく、例えば、チャネルの表面は、流体の流れを向上させるように、凸凹であるか、構造化されてもよい。
【００４５】
細長いベースを有するマイクロニードルを特徴付けることができる別の方式は、ベースの寸法とチャネルの寸法との関係である。図３を参照すると、チャネル２２は、マイクロニードル２０のベースで延長軸線１１に沿って測定されるチャネル深さが、延長軸線１１に沿って測定されるマイクロニードル２０のベース２６の寸法の半分未満であることが好ましい場合がある。
【００４６】
マイクロニードル２０に沿ったチャネル２２の長さも様々であってよい。例えば、チャネル２２の高さ、即ち、ベース２６からチャネル２２が終端をなす点までの長さが、好ましくは、マイクロニードル２０のベースから先端までの高さ未満であることが好ましい場合がある。マイクロニードル先端２４に達せずチャネル２２の終端をなすことにより、先端２４の完全さをより良好に維持してもよい。更に、マイクロニードル２０の先端２４は、更に鋭くてもよく、そのことによって、マイクロニードル２０が押付けられる表面、又は材料をマイクロニードル２０が穿孔する能力を改善してもよい。
【００４７】
側面に沿って１つのチャネル２２が形成されているマイクロニードル２０が、それぞれ表されている。しかし、本発明のマイクロニードルは、前述のように２つ以上のチャネルと共に形成されてもよいことを理解すべきである。このような状況では、マイクロニードルの構造特性を改善するため、マイクロニードルの全体的なサイズに対してチャネルのサイズを縮小してよいことも分かるであろう。
【００４８】
マイクロニードルの構造特性を改善するためマイクロニードルのベースを細長くすることに加えて、マイクロニードルに提供される１本又は複数のチャネルは、マイクロニードルの先端に達せず終端をなしてもよい。そうすることによって、マイクロニードルの構造特性を改善してもよく、および／又はマイクロニードルの鋭さ若しくは貫通特性を改善してもよい。図４を参照すると、マイクロニードル６２０の一例が断面図で表されている。マイクロニードル６２０は、マイクロニードル６２０の先端６２４に達せず終端をなすチャネル６２２を備える。図４のマイクロニードル６２０では、チャネルが１つだけ表されているが、２つ以上のチャネルを提供できることが分かるであろう。
【００４９】
図２を参照すると、図１に見られるような管路構造を形成するのに使用されるバリア３６の２つが、断面図で表されている。バリア３６は、マイクロニードル２０に類似の基材表面１２からの突出物の形態で提供される。管路構造の分岐液路３２の反対側を形成するバリア３６は、表される図の外側（左側）、又は最も左側のマイクロニードルの後ろに隠れているため、それらは図２に表されていない。
【００５０】
マイクロニードル２０に関して、バリアおよびバリア３６によって形成される管路構造に関連する寸法は、マイクロニードルアレイの意図される用途に応じて様々であってよい。例えば、マイクロニードルのチャネル２２と直接流体連通する分岐液路３２の１つを形成するバリア３６間の距離は、例えば、図３に見られるように、マイクロニードル２０のベース２６におけるチャネル２２の最小寸法に等しいか又はそれ未満の距離だけ、互いに間隔を空けて配置されることが好ましい場合がある。図３のチャネル２２では、チャネル２２の最小寸法は、軸１１を横切る。
【００５１】
そのような間隔を有するバリア３６を提供することにより、チャネル２２と分岐液路３２との間の毛管作用が向上する場合がある。このような関係は、例えば、図３に表され、ここで、分岐液路３２を形成する軸１１に沿ったバリア３６間の距離は、軸１１に沿ったチャネル２２の深さより小さい。
【００５２】
バリア３６を特徴付ける別の方式では、基材表面１２上のバリア３６の高さは、バリア３６がマイクロニードル２０による表面の貫通に干渉しないように選択されることが好ましい場合がある。換言すれば、バリアの高さは、マイクロニードルが所望の深さに達することを妨げてはならない。
【００５３】
管路構造を形成するバリア３６の潜在的な利点は、アレイが、例えば、患者の皮膚に当てられている位置にあるとき、バリア３６は密封機能を提供する場合があることである。マイクロニードル２０中のチャネルへのおよび／又はチャネルからの流路を密封することによって、アレイ内の流体の流れを更に制御してもよい。
【００５４】
マイクロニードル２０および管路構造は、好ましくは、基材１０と一体に製造されてもよい。換言すれば、マイクロニードル２０、管路構造３０、および基材１０は、一片として、即ち、完全な一体ユニットとして形成されることが好ましい。或いはまた、マイクロニードル、および／又は管路構造は基材１０と別々に提供されてもよい。
【００５５】
マイクロニードルアレイは、様々な材料から製造されてもよい。材料の選択は、所望のパターンを正確に再生する材料の能力、マイクロニードルに形成されるときの材料の強度および靭性、例えばヒト又は動物の皮膚と材料との適合性、マイクロニードル中に形成されるチャネルによって到達される、又は取出される任意の流体と材料との適合性などを含む様々な要因に基づいてもよい。例えば、本発明のマイクロニードルアレイは、１種類以上の金属で製造されることが好ましい場合がある。
【００５６】
本発明のマイクロニードルアレイに使用される材料に関係なく、使用中に流体と接触する可能性のあるマイクロニードルアレイの表面が一定の湿潤特性を有することが好ましい場合がある。これらの表面は親水性である、例えば、水に対する静的接触角が９０°未満（或いは、約４０°未満）であり、流体が毛管圧力によって自発的に吸い上げられ得ることが好ましい場合がある。表面の親水性の性質は、マイクロニードルアレイ全体の製造に使用される材料の選択、アレイ全体、又は流体と接触する可能性がある部分のみの表面処理、アレイ全体、又は流体と接触する可能性がある部分のみのコーティングなどによって提供されてもよい。
【００５７】
本発明のマイクロニードルアレイ中のマイクロニードルは、固体又は多孔質とすることができる。本明細書で使用される場合、「多孔質」（およびその変形）の用語は、マイクロニードルが、構造体の少なくとも一部を通る孔又は空隙を備えることを意味し、ここで、これらの孔又は空隙は、少なくとも流体の通過を可能にするほど十分に大きく相互接続されている。
【００５８】
本発明によるマイクロニードルアレイを形成するのに好ましい１つのプロセスを、図５に表す。簡潔には、この方法は、基材を提供すること４０、基材に構造表面を形成すること４２を必要とし、構造表面は、所望のマイクロニードルの形状を有するキャビティ、および他の任意の要素（例えば、コンジットのバリア）を備える。次いで、金属製のマイクロニードルアレイを構造表面に電気鋳造し４４、続いて、構造表面を金属製マイクロニードルアレイから分離する４６ことができる。
【００５９】
図５は、初期段階として基材に構造表面を形成することを表す。本発明によるマイクロニードルアレイを製造する好ましい方法には、所望のマイクロニードルの形状のキャビティを提供するため、成形基材のレーザアブレーション（例えば、エキシマーレーザの使用）が必要であるが、所望の形状にキャビティを形成する任意の好適な方法を本明細書に記載の方法の替わりに使用してもよいことを理解すべきである。例えば、キャビティは、慣用的なフォトリソグラフィー、化学エッチング、イオンビームエッチングなどで形成されてもよい。好ましいレーザアブレーションリソグラフィー技術は、所望のマイクロニードルアレイを形成する唯一の方法である。
【００６０】
構造表面を形成するプロセスは、所望の深さを持つニードルキャビティを有する構造表面の形成を可能にするのに十分な厚さを有する基材で始まる。ニードルキャビティの深さは、マイクロニードルの高さを制御する。結果として、構造表面を形成するのに使用される基材は、マイクロニードルの所望の高さに少なくとも等しいか、又はそれより大きい厚さを有していなければならない。構造表面を形成するのに使用される基材は、マイクロニードルの所望の高さより大きい厚さを有することが好ましい。
【００６１】
本発明と関連して使用される成形基材に好適な材料の例には、以下に限定されないが、ポリイミド、ポリエステル、ポリウレタンエポキシ、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、およびポリカーボネートなどが挙げられる。１種類又は複数の種類の厳密な材料に関係なく、成形基材は、無機フィラー、例えば、シリカ、鉄繊維、炭酸カルシウムなどを含まないことが好ましい場合がある。好ましい成形基材の材料の１つは、エキシマーレーザからのエネルギーに暴露された場合のアブレーション特性のため、ポリイミド、例えば、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）（デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ））製のカプトン（ＫＡＰＴＯＮ）Ｈ又はカプトン（ＫＡＰＴＯＮ）Ｅである。
【００６２】
成形基材の役割をするのに十分な厚さがあるフィルムの場合、２枚以上のフィルムを一緒に積層成形して好適な厚さの成形基材を提供してもよい。結合剤（例えば、接着剤）を使用して２枚のフィルムを一緒に積層成形する場合、結合剤がフィルムに類似の光学的特性および／又はアブレーション特性を有することが好ましい場合がある。それらの材料特性には、例えば、選択された波長におけるエネルギー吸収係数、均一な屈折率、低レベルの結晶性などが含まれてもよい。更に、結合剤は、無機成分、例えば、シリカ、鉄繊維、炭酸カルシウムなどを含まないことが好ましい場合がある。
【００６３】
積層基材は、フィルム間に空隙がなく、良好な層間接着を有することが好ましい。そのため、高温で、幾らかの圧力下で、および／又は真空中でフィルムを積層成形することが好ましい場合がある。更に、１枚以上のフィルムの表面を処理して接着を容易にし、空隙形成を制限することが望ましい場合がある。望ましい可能性がある処理の一例は、プラズマエッチングであるが、他の多くの表面処理をプラズマエッチングの替わりに、又はそれに加えて使用してもよい。
【００６４】
積層ポリイミド基材の調製法で好ましい可能性がある１つの方法は、エポキシ（例えば、ミネソタ州セントポール、ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能なＰＲ−５００）を使用して２枚のポリイミドフィルムを積層成形することを必要とする。エポキシを塗布する前に、フィルムの表面をプラズマエッチングする。エポキシは、好ましくは、溶媒溶液中でコーティングされ、例えば、溶媒の蒸発後にエポキシ層の均一性を高めてもよい。エポキシ／溶媒溶液の乾燥に続いて、熱および圧力下で、好ましくは、大気圧以下（ｓｕｂ−ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の環境でフィルムを一緒に積層成形する。積層成形が実施される温度は、エポキシを溶融するのに十分に高い（即ち、エポキシのＴｍ以上である）ことが好ましく、それによって、泡の除去、およびエポキシ層の厚さの均一化が向上する。
【００６５】
（積層成形又はその他の方法で）十分な厚さの基材が得られた後、レーザアブレーション、又は構造表面を形成するのに使用される他の技術の間に基材を支持するため、ベース層に基材を積層成形することが望ましい場合がある。ベース層は、好ましくは、処理中に基材を実質的に平面の形状に維持し、例えば、アブレーション中のレーザアブレーションシステムの目的平面内に基材を保持する。例えば、ベース層は、ガラス、又は他の任意の好適な材料であってもよい。基材が積層成形されるベース層の表面は、１０マイクロメートルのオーダーの平坦さを有することが更に好ましい場合がある。基材は、これらに限定されないが、接着剤、硬化性樹脂などの任意の好適な技術を使用してベース層に積層成形されてもよい。
【００６６】
基材をベース層に付着させた後、所望のマイクロニードルの形状のニードルキャビティを備える構造表面を形成するように処理する。前述のように、キャビティを形成する好ましいプロセスの１つは、マスクを使用するレーザアブレーションである。レーザエネルギーと関連してこのようなマスクを使用する方法を以下に記載するが、別途明記されなければ、構造表面の調製はレーザエネルギーの使用に限定されるものではないことを理解すべきである。
【００６７】
チャネルおよびチャネルと流体連通する管路を有するマイクロニードルのアレイを最終的に製造するための、構造表面を形成するのに有用なマスクパターンの一例を図６に表す。マスクパターンは、図６に見られるように、ｘ方向に一列に並ぶニードル孔３５０の一列を備える。ニードル孔３５０の列は、管路構造中のバリアに対応する１組のバリア孔３５４によって相互接続されている。バリア孔３５４は、ｘ方向とｙ方向の両方で、即ち、ニードル孔３５０の列に沿って、およびバリア孔の端部でｙ方向に延びる。ｙ方向で延びるバリア孔３５４の一部を使用して、主要液路のバリアを形成する（例えば、図１を参照されたい）。
【００６８】
更に、ニードル孔３５０は、それぞれ、ニードル孔に対応するマイクロニードル上の、チャネルの所望の位置に対応するチャネル要素３５２を備える。
【００６９】
マスク自体は、例えば、標準的な半導体リソグラフィーマスク技術を使用して製造されてもよい。マスクのパターン化した部分は、基材をパターン化するのに使用されるレーザエネルギー、例えば、エキシマーレーザエネルギーの場合、紫外線に対して不伝導性である。マスクは、レーザエネルギーを通過させる支持基材を備えてもよい。例えば、支持基材はヒュームドシリカであるが、パターン化される部分は、アルミニウムで形成されてもよい。アルミニウムの代替の１つは、所望の波長の光に対して不伝導性である誘電性積層体でもよい。
【００７０】
マスク中のニードル孔３５０は、好ましくは、（ｘ軸にそって）均一に間隔を空けて配置される連続した列に配列される。その列に沿ったニードル孔間の間隔も（ｙ軸に沿って）均一であることが更に好ましい。ニードル孔と連結する管路孔との間に均一な間隔を有する状態で、国際公開番号ＷＯ９６／３３８３９（フレミング（Ｆｌｅｍｉｎｇ）ら）およびその米国先行出願に記載されるものに多くの点で類似のレーザアブレーションプロセスを使用して基材中にキャビティを形成することができる。
【００７１】
好ましいレーザアブレーションプロセスがＷＯ９６／３３８３９に開示されているものと異なる点の１つは、テレセントリック画像システムを使用して、マスクにレーザエネルギーを到達することである。テレセントリック画像システムは、光軸に平行な主光線を提供する。その結果、画像は、焦点がずれたときに、サイズが変わらない。更に、マスクの中心の突出した要素は、マスクの端縁に見い出されるものと同じサイズである。
【００７２】
同じマスク中にニードル孔とバリア孔の両方を提供することにより、本発明には多くの利点がある。これらの利点の中には、マイクロニードルおよび連結される管路構造を互いに見当合わせする能力があるが、それは、これらの要素を同時に画像化できることによる。これは、それらの要素がマイクロメートルで測定される距離に間隔を空けて配置されるマイクロニードルアレイなどの装置を製造する際に、特に重要となり得る。
【００７３】
（マイクロニードルアレイ上のマイクロニードルおよびバリアの様々な高さに対応する）基材中に形成される様々なキャビティの深さの制御は、例えば、マスク上の様々な要素を選択的に被覆又はマスキングすると同時に、被覆又はマスキングされていない孔を通して、下にある基材をアブレーションすることにより得ることができる。そのプロセスを使用して、例えば、マイクロニードルキャビティより浅いバリアキャビティを得ることができる。
【００７４】
図６に表されるマスクパターンは、例えば、マスクパターンのＡ部分の下に配置される基材、即ち、バリア孔３５４によって相互接続されるニードル孔３５０の列の最初の暴露で使用されてもよい。その結果、最初の暴露中に、マスクパターンのＡ部分に対応するパターンで基材が暴露される。
【００７５】
次いで、マスクパターンおよび暴露される基材を互いにｙ方向に移動させ、Ｂ部分の最上部の列のマスク孔３５０を、最初の暴露中にＡ部分のニードル孔３５０によって暴露される基材の部分と一列に並ばせることができる。次いで、二回目の暴露によって、ニードル孔を通した別の暴露が起こり、基材のより多く部分がアブレーションされ、それによって、バリアキャビティの深さを同様に増大させることなく、基材中のニードル孔の深さを増大させる。次いで、基材中にニードルキャビティおよびバリアキャビティが所望の深さに形成されるまで、段階的な移動および暴露を繰り返すことができる。
【００７６】
ニードルキャビティの壁角度の制御は、任意の好適な技術又は技術の組合せによって達成されてもよい。好適な技術の例は、例えば、ホダップ（Ｔ．Ｈｏｄａｐｐ）らの「レーザアブレーション中のモデリングトポロジー形成」、応用物理学誌８４巻、第１号５７７〜５８３頁（“Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  Ｔｏｐｏｌｏｇｙ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ”Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．８４，Ｎｏ．１，ｐｐ５７７−５８３）（１９９８年７月１日）に記載されている。
【００７７】
レーザアブレーションでポリイミド成形基材を処理するとき、成形基材を酸素雰囲気中に配置させ、このように形成されるキャビティの連続めっきを改善することが好ましい場合がある。
【００７８】
構造表面の完了後、基材は、所望のマイクロニードルアレイ構造体のネガ（ｎｅｇａｔｉｖｅ）を提供し、ニードルキャビティはマイクロニードルの形状に対応し、管路キャビティは管路構造の所望の形状に対応する。ニードルキャビティに関して、それらは、好ましくは、全体的にテーパが付いた形状であり、チャネル構造体がニードルキャビティのテーパの付いた形状の中に延びている。
【００７９】
次いで、好ましくは、得られる成形基材を電気めっきし、マイクロニードルアレイの金属製ポジを形成する。しかし、電気めっきする前に、好ましくは、基材を洗浄し、例えば、基材中にネガ画像を形成するのに使用されるレーザアブレーション処理と関連するくずを全て除去してもよい。好適な洗浄プロセスの１つに、洗剤および水の超音波浴中に基材を配置した後、乾燥させることが含まれてもよい。
【００８０】
成形基材を洗浄した後、１種類以上の伝導性金属のシード層を、好ましくは、最初に析出させて、伝導性の表面を提供し、続いて、例えばニッケル浴中で更に多量に電気めっきする。スパッタリング、化学蒸着、銀浴、又は他の任意の好適な方法によって、シード層を析出させてもよい。キャビティの適切な充填、および、得られるマイクロニードルのキャビティ形状に対する忠実度を向上させるため、より厚いシード層が析出するまでシーディングを続けることが好ましい場合がある。例えば、シード層が約０．５マイクロメートル以上、或いは約１マイクロメートルもの厚さで析出することが好ましい場合がある。
【００８１】
シード層の形成に続いて、シーディングを行った（ｓｅｅｄｅｄ）成形基材を、例えばニッケルなどのより厚い層で電気鋳造し、金属製マイクロニードルアレイを形成することができる。成形基材中のキャビティを充填した後、バックプレートがマイクロニードルアレイを支持するのに十分な厚さを有する成形基材上に形成されるまで、めっきプロセスを続けることが好ましい。例えば、約０．５ミリメートル〜約３ミリメートル以上の厚さのバックプレートを形成してもよい。必要に応じて、マイクロニードル構造体の反対側のバックプレートの表面を研磨してもよい。好ましくは、基材が前述のベース層に付着されたままで、その研磨を実施してもよい。
【００８２】
金属製マイクロニードルアレイが形成された後、任意の好適な技術又は技術の組合せにより、成形基材をマイクロニードルアレイから取出すことができる。幾つかの好適な技術には、以下に限定されないが、化学エッチング、急速冷凍、レーザアブレーションなどが挙げられる。例えば、エッチング剤、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用して、マイクロニードルアレイからポリイミド基材を取出してもよい。
【００８３】
構造表面中のニードルキャビティは、比較的高いアスペクト比を有する場合があるため、高アスペクト比のキャビティを正確に充填することができる、電気めっきプロセスを使用することが望ましい場合がある。例えば、電気めっきの少なくとも一部に対して、超音波エネルギーの存在下で電気めっきプロセスを実施することが望ましい場合がある。超音波エネルギーの存在下における電気めっきのプロセスに好適な幾つかのシステムの例は、例えば、２００１年９月５日に提出され、Ｈ．チャン（Ｈ．Ｚｈａｎｇ）らにより「超音波で向上した電気めっきシステムおよび方法（ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＡＬＬＹ−ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ）」と題された米国特許出願第０９／９４６，９２２号に記載されている。
【００８４】
本発明のマイクロニードルアレイを様々な方式で使用してもよい。薬剤又は他の物質を到達するため、および／又は血液又は組織を抽出するために皮膚の貫通を必要とする方法の中に、本発明のマイクロニードルアレイを使用する１つの方式がある。前述のように、マイクロニードルアレイ中のマイクロニードルの高さは、角質層を貫通するのに十分であることが望ましい場合がある。
【００８５】
マイクロニードルアレイ到達
十分な長さを有することに加えて、マイクロニードルアレイを、アレイ上のマイクロニードルによる角質層の効果的な穿孔を生じるような方式で、マイクロニードルアレイを皮膚衝撃部位に到達できる装置と組み合わせて提供することが好ましい場合がある。アレイのマイクロニードルが皮膚衝撃部位で角質層を通して入れられるように、本発明の方法によるマイクロニードルアレイの到達には、短時間（典型的には、約１秒未満）にわたって、マイクロニードルアレイに衝撃力を加えることを必要とする。皮膚でマイクロニードルアレイの衝撃到達が達成されるように、衝撃力を加えることによって、本発明のマイクロニードルアレイを迅速に加速してもよい。
【００８６】
本明細書で検討されるマイクロニードルアレイの衝撃到達は、図１〜６と関連した前述の、チャネルを有するマイクロニードルを備えるマイクロニードルアレイに、必ずしも限定されなくてもよいことを理解すべきである。本明細書に記載の衝撃到達装置および方法を、多くの様々なマイクロニードルアレイで使用してもよい。
【００８７】
図７を参照すると、マイクロニードル６２を備えるマイクロニードルアレイ６０を押付ける１つの方法が表されており、マイクロニードルアレイ６０が衝撃力６４によって皮膚７０（角質層７２を有する）に対して押付けられている。図８は、マイクロニードル６２が角質層７２を貫通するように、皮膚７０と接触しているマイクロニードルアレイ６０を表す。
【００８８】
衝撃力の大きさおよび持続期間は、マイクロニードルによる角質層の効果的な貫通を提供するように選択される。衝撃力が加えられる時間は約５００ミリセカンド未満であることがことが好ましい場合があり、ある場合には、その時間は、好ましくは約３００ミリセカンド以下であってよい。
【００８９】
衝撃力を様々な方式で加えてもよい。例えば、衝撃力６４を加える結果、マイクロニードルアレイが皮膚接触部位と接触するまで、皮膚衝撃部位に向かってマイクロニードルアレイ６０が加速されるように、皮膚衝撃部位からある距離にマイクロニードルアレイ６０を位置決めしてもよい。別の実施例では、力を加えることによって、マイクロニードルアレイが皮膚から離れて位置決めされる場合に達成されるような加速を生じないように、マイクロニードルアレイに衝撃力を加える前に、マイクロニードルアレイを皮膚衝撃部位と接触するように位置決めしてもよい。
【００９０】
衝撃力を加え、続いて角質層を通してマイクロニードルを入れた後、約１秒以内に皮膚衝撃部位との接触からマイクロニードルを取外すことが望ましい場合がある。他の場合には、さらに長時間、例えば、約２秒間以上、マイクロニードルアレイを皮膚衝撃部位と接触した状態に保持することが望ましい場合がある。
【００９１】
好ましくは、衝撃力の最大の大きさを制限し、例えば、本発明と関連するマイクロニードルアレイの衝撃到達に伴う痛みを制御してもよい。例えば、最大衝撃力約４０Ｎ／ｃｍ2以下、更に好ましくは約２０Ｎ／ｃｍ2で、本発明のマイクロニードルアレイの衝撃到達を提供することが好ましい場合がある。
【００９２】
力のスペクトルの他端では、最小衝撃力は、マイクロニードルアレイのサイズ、マイクロニードルのサイズおよび／又は形状などの様々な要因に応じて変化してもよい。
【００９３】
広範多種の装置を使用して、被験者の皮膚にマイクロニードルアレイを所望のように衝撃到達してもよい。マイクロニードルアレイ６０および駆動体６６を備える、このような装置の１つ６８が図９に概略的に表されている。装置６８は、１回だけ使用する使い捨ての設計であってもよく、単一のマイクロニードルアレイ６０を使用するように設計されてもよく、又は複数の様々なマイクロニードルアレイ６０を使用するように設計されてもよい。
【００９４】
前述のように、角質層にマイクロニードルを入れるのに必要な、所望の衝撃力を加えることができる任意の機構による駆動体６６を提供してもよい。駆動体６６は、前述の持続期間にわたって、即ち、約１秒未満にわたって、蓄えられたエネルギーを衝撃力の形態で放出できる任意の装置の形態であってよい。例えば、駆動体６６は、機械ばね（例えば、コイルスプリング、リーフスプリングなど）、圧縮弾性部材（例えば、ゴムなど）、圧縮流体（例えば、空気、液体など）、圧電性構造体、電磁性構造体、ハンマー装置などを備えてもよい。
【００９５】
好適な可能性がある装置６８の一例には、マイクロニードルアレイに所望の力を提供するように必要に応じて変更されてもよい、機械ばねを組み込んでいるランセット駆動体（ｌａｎｃｅｔ  ｄｒｉｖｅｒ）を挙げてもよい。典型的には、ランセット駆動体は、また、実質的に全てのマイクロニードルが皮膚に接触するような方式で、マイクロニードルアレイが皮膚に押し付けられることを確実にする、幾つかの変更が必要な場合がある。
【００９６】
本発明によるマイクロニードルアレイの衝撃到達に続いて、マイクロニードルアレイにより衝撃を受ける皮膚の表面に真空を提供することが望ましい場合がある。衝撃部位に真空を適用して、マイクロニードルが貫通する皮膚から血液又は流体を抽出することができる。
【００９７】
図１０を参照すると、例えば、図８に表される皮膚衝撃部位上の真空カップ９０が表されている。真空カップ９０は、好ましくは、真空カップ９０によって画定される体積９２の排出を可能にするポート９４を備えてもよい。本発明と関連して使用される場合、「真空」は、真空カップを取囲む周囲の大気圧未満の圧力と定義される。真空は、任意の好適な供給源、例えば、ポンプ、シリンジなどによって提供されてもよい。
【００９８】
皮膚到達部位で角質層に入れられるマイクロニードルによって、角質層を通る流路が提供されてもよい。マイクロニードルが角質層に入れられた後、皮膚到達部位上に適用される真空によって、皮膚到達部位内の角質層を通した流体の通過が向上されてもよい。
【００９９】
体積９２内の吸引される真空が皮膚衝撃部位の皮膚を通して流体を吸い込む能力を様々な目的に使用してもよい。例えば、皮膚衝撃部位から吸い出される流体中の物質又は材料の存在又は欠如を検出することができるインジケータ８０は、皮膚衝撃部位に配置されてもよい。インジケータ８０は、皮膚到達部位上で真空吸引する前に、又は皮膚衝撃部位上で真空吸引した後に皮膚到達部位と接触した状態に置かれてもよい。
【０１００】
例えば、血液中のグルコースを監視するストリップ８０を皮膚衝撃部位上に置き、衝撃部位を通って吸い上げられる流体が、ストリップを作動させてグルコースの示度を提供してもよい。このような方法では、例えば、１分未満の間、０．５ａｔｍの真空の条件下で十分な流体を吸い上げてもよい。
【０１０１】
血液中のグルコース濃度を決定するインジケータに加えて、本発明の装置および方法を使用して、流体（例えば、血液）中の様々な物質（溶解酸素、二酸化炭素、乳酸、違法薬物など）の存在、欠如、又は量を決定できるものなどの、他のインジケータのための流体を抽出してもよい。
【０１０２】
更に、角質層の効果的な貫通の証明により、薬剤の局部的な無痛投与に対する有用な通路が提供され得る。典型的には、本発明のマイクロニードルアレイによる角質層の貫通の後、適用される薬剤を皮膚を通して更に効果的に到達してもよい。他の変形では、マイクロニードルアレイ貫通を電気装置、又は超音波装置と組み合わせて、更に大型の薬物を皮膚を通して、より迅速に到達してもよく、これは、損傷を受けていない組織を通して可能である。
【０１０３】
薬剤、又は他の物質の到達（又は、流体の取出し）に使用される場合、マイクロニードルアレイ中に形成される管路構造と流体連通する１つ以上のリザーバを備えることが望ましい場合がある。このようなリザーバの例は、例えば、米国特許第３，９６４，４８２号（ガーステル（Ｇｅｒｓｔｅｌ）ら）に記載されている。リザーバは、マイクロニードルアレイの前側（即ち、マイクロニードルが突出する側）の管路構造と流体連通していてもよく、又は、それらは、その後ろ側（即ち、前側と反対側）から経路（ｖｉａｓ）又は他の流路を通して管路構造と流体連通していてもよい。
【０１０４】
本発明の様々な変更および変形が当業者には明らかであるが、これらは本発明の範囲から逸脱しておらず、本発明は、本明細書に記載の例示的な実施形態に不当に限定されないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明による１つのマイクロニードルアレイの斜視図である。
【図２】本発明によるマイクロニードルアレイの２つのマイクロニードルの部分断面図である。
【図２Ａ】本発明による異なった形状のベースを有するマイクロニードルの断面図である。
【図２Ｂ】本発明による異なった形状のベースを有するマイクロニードルの断面図である。
【図２Ｃ】本発明による異なった形状のベースを有するマイクロニードルの断面図である。
【図２Ｄ】代替のマイクロニードルの断面図である。
【図２Ｅ】代替のマイクロニードルの断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿った図２の１つのマイクロニードルの拡大断面図である。
【図４】マイクロニードルの先端に達せずに終端をなすチャネルを備える、マイクロニードルの断面図である。
【図５】本発明によるマイクロニードルアレイを製造する１つのプロセスの図である。
【図６】本発明によるマイクロニードルアレイを製造するのに有用な１つのマスクの図である。
【図７】本発明による方式におけるマイクロニードルアレイの使用法を表す図である。
【図８】図７に表されるマイクロニードルアレイと皮膚との接触を表す図である。
【図９】本発明の方法に従ってマイクロニードルアレイを到達する１つの装置の概略図である。
【図１０】本発明の方法に関連する真空の適用を表す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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