(57)【要約】カートリッジ６８を組み入れたペンデバイス本体６６より離脱可能に装着されたにマイクロ針のハブアセンブリ４４と、プランジャー７２と、駆動機構７３とから構成される薬物投与ペン８０に関するシステムおよび使用方法を提供する。ハブアセンブリ４４は、少なくとも１つのマイクロ針５０を具備しており、これによりカートリッジ６８内の収容物を皮内または浅い皮下に投与する。カートリッジ、プランジャーおよびペン本体の構成要素である駆動機構は、非弾力性で非圧縮性の材料によって組み立てられており、患者との境界であるマイクロ針を介し、カートリッジの収容物を効率的に流通させ得る。
2005527249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ針投与デバイスであって、
患者に投与する薬物を収容する供給リザーバに、デバイスを着脱可能な結合部を有する近接端部と、皮膚接触面を有する遠方端部と、を備えたハブ筐体と、
前記筐体の前記近接端部に設置され、前記供給リザーバに貫通して前記薬物をマイクロ針に供給するに十分な長さを有する貫通部材と、を具備し、
前記マイクロ針は、前記皮膚接触面に設置されて延在し、患者の皮膚を貫通して選択された深度に達し、前記薬物を前記選択された所望の深度に供給するに十分な長さを有するマイクロ針投与デバイス。
【請求項２】
前記皮膚接触面から延在し、該皮膚の内部における前記マイクロ針の穿通を制限するための深度制限部材を更に具備する請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項３】
前記深度制限部材は、軸方向の寸法および外面を有する柱から構成され、前記マイクロ針は、前記外面から軸方向に延在している、請求項２に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項４】
前記深度制限柱は前記患者接触面を超えた高さと、前記マイクロ針の実質的に完全な貫通を許容するに十分な幅を有している請求項２に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項５】
前記皮膚接触面は、前記マイクロ針が前記皮膚に貫通している間に前記皮膚を伸張するための少なくとも１つの伸張部材を更に有している、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項６】
前記伸張部材は、前記皮膚接触面から延びて、前記マイクロ針の周囲の同心円上に配置されているリッジによって構成されている、請求項５に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項７】
前記伸張部材は、前記皮膚接触面から延びて、前記深度制限柱の高さ以下の高さを有する、請求項５に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項８】
前記デバイスは、３１ゲージの単針を介して供給する場合と実質的に同等な速度で、前記供給リザーバの前記薬物を前記供給リザーバから前記所望の深度に供給するに適合した、請求項１に記載のマイクロ針デバイス。
【請求項９】
前記遠方端部は、前記結合部となる結合開口部を有する、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１０】
前記結合部は、ねじ込み式の結合、ルアー結合、あるいはスナップ式の結合のいずれかである、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１１】
前記皮膚接触面は前記ハブ筐体の中心線に対し、９０度以下の傾きを持って形成されている、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１２】
前記貫通部材は、ステンレス鋼、シリコン、シリコン化合物あるいはプラスチックのうちのいずれかの材料によって形成されている、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１３】
前記貫通部材は針である、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１４】
前記貫通部材は３１ゲージの針である、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１５】
前記マイクロ針は、ステンレス鋼、シリコン、シリコン化合物あるいはプラスチックのうちのいずれかの材料によって形成されている、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１６】
前記マイクロ針は、少なくとも３０ゲージのマイクロ針より構成されている、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１７】
前記マイクロ針は、少なくとも３１ケージのマイクロ針より構成されている、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１８】
前記マイクロ針は、少なくとも３４ケージのマイクロ針より構成されている、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項１９】
前記マイクロ針は、第１および第２の端部を有し、前記第１の端部は前記第１の端部よりも小さなゲージであり、前記第２の端部は前記貫通部材より構成されている、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２０】
前記マイクロ針は、約０．３ｍｍと５．０ｍｍの間の長さの露出部分を有する、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２１】
前記マイクロ針は、約３．０ｍｍと２．０ｍｍの間の長さの皮内組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２２】
前記マイクロ針は、約０．７５ｍｍと１．７０ｍｍの間の長さの皮内組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２３】
前記マイクロ針は、約２．０ｍｍと５．０ｍｍの間の長さの浅い皮下組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２４】
前記マイクロ針は、約１．７ｍｍと５．０ｍｍの間の長さの浅い皮下組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２５】
前記マイクロ針は、約１．７ｍｍと３．０ｍｍの間の長さの浅い皮下組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２６】
前記デバイスは、前記皮膚接触面から延在する複数の前記マイクロ針を包含している、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２７】
前記デバイスは、前記皮膚接触面から延在する複数の前記深度制限部材を包含している、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２８】
前記デバイスは、前記皮膚接触面から延在する複数の皮膚伸張部材を包含している、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項２９】
供給口を有する供給筺体と、
該供給筺体内において薬物を収容し、第１の端部に隔壁、第２の端部にストッパーを有するカートリッジと、
皮膚接触面および該皮膚接触面から延在する少なくとも１つのマイクロ針を備えた近接端部と、前記供給筺体の供給口に対し離脱可能に取り付けられ、前記隔壁へ貫通するように設置された貫通部材を備えた遠方端部とを有するハブ筺体と、
前記供給筺体に設置された駆動機構と
を具備する薬物投与デバイスであって、
前記ストッパーは、プランジャーに位置決めされることによって前記カートリッジをシールし、
前記少なくとも１つのマイクロ針は、前記薬物を皮内あるいは浅い皮下へ投与するに適応した長さを有し、前記マイクロ針は、前記カートリッジから前記薬物を受け入れる前記貫通部材と流通しており、
前記駆動機構が前記プランジャーと前記ストッパーを前記隔壁へ移動させることによって、前記薬物が前記カートリッジから前記貫通部材を通過して前記少なくとも１つのマイクロ針へ輸送され、患者への前記薬物の投与が実行される、薬物投与デバイス。
【請求項３０】
前記患者接触面は、前記マイクロ針の窮刺のサポートおよび深度制限を行うための深度制限柱を更に具え、該深度制限柱は、前記マイクロ針の回りに形成され、前記患者接触面より延在している、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項３１】
前記深度制限柱は、軸方向の寸法および外層を有し、前記マイクロ針は、前記外層から軸方向に延在している、請求項３０に記載の薬物投与デバイス。
【請求項３２】
前記深度制限柱は、前記患者接触面を超えた高さと、前記マイクロ針の実質的に完全な貫通を許容するに十分な幅を有している請求項３０に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項３３】
前記患者接触面は、前記マイクロ針の穿通中に患者の皮膚を伸張するための伸張リングを更に具備し、前記リングは、前記患者接触面より突出して前記マイクロ針と同心円上に設置されたリッジより構成されている、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項３４】
前記伸張リングは、前記接触面から延びて、前記深度制限柱の高さ以下の高さを有する、請求項３３に記載の薬物針投与デバイス。
【請求項３５】
前記結合開口部には、前記ペン筺体と安全に結合するための機械的な結合機構が具備されており、（この結合によって）前記貫通部材が前記薬物カートリッジ内の前記収容物に接触し、前記マイクロ針に前記薬物が流通される、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項３６】
前記機械的な結合機構とは、ねじ込み式の結合、ルアー式の結合あるいは、スナップ式の結合のうちのいずれかである、請求項３５に記載の薬物投与デバイス。
【請求項３７】
前記デバイスは、３１ゲージの単針を介して供給する場合と実質的に同等な速度で、前記前記薬物を前記カートリッジから患者に供給するに適合した、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項３８】
前記皮膚接触面は前記薬物投与ペンの中心線に対し、９０度以下の傾きを持って形成されている、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項３９】
前記貫通部材は、ステンレス鋼、シリコン、シリコン化合物あるいはプラスチックのうちのいずれかの材料によって形成されている、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項４０】
前記貫通部材は針である、請求項２９に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項４１】
前記貫通部材は３１ゲージの針である、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項４２】
前記マイクロ針は、ステンレス鋼、シリコン、シリコン化合物あるいはプラスチックのうちのいずれかの材料によって形成されている、請求項２９に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項４３】
前記マイクロ針は、少なくとも３０ゲージのマイクロ針より構成されている、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項４４】
前記マイクロ針は、少なくとも３１ケージのマイクロ針より構成されている、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項４５】
前記マイクロ針は、少なくとも３４ケージのマイクロ針より構成されている、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項４６】
前記マイクロ針は、第１および第２の端部を有し、前記第１の端部は前記第２の端部よりも小さなゲージであり、前記第２の端部は前記貫通部材より構成されている、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項４７】
前記マイクロ針は、約０．３ｍｍと５．０ｍｍの間の長さの露出部分を有する、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項４８】
前記マイクロ針は、約０．３ｍｍと２．０ｍｍの間の長さの皮内組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項４９】
前記マイクロ針は、約０．７５ｍｍと１．７０ｍｍの間の長さの皮内組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５０】
前記マイクロ針は、約２．０ｍｍと５．０ｍｍの間の長さの浅い皮下組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５１】
前記マイクロ針は、約１．７ｍｍと５．０ｍｍの間の長さの浅い皮下組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５２】
前記マイクロ針は、約１．７ｍｍと３．０ｍｍの間の長さの浅い皮下組織空間へ作用するための露出部分を有する、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５３】
前記ストッパーは、前記薬物を患者に投与する際に実質的に圧縮されない材料で形成されている請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５４】
前記プランジャーは、前記薬物を患者に投与する際に実質的に圧縮されない材料で形成されている請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５５】
前記隔壁は、前記薬物を患者に投与する際に実質的に圧縮されない材料で形成されている請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５６】
前記カートリッジは、前記薬物を患者に投与する際に実質的に圧縮されない材料で形成されている請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５７】
前記デバイスは、前記皮膚接触面から延在する複数の前記マイクロ針を包含している、請求項２９に記載の薬物投与デバイス。
【請求項５８】
前記デバイスは、前記皮膚接触面から延在する複数の前記深度制限柱を包含している、請求項２９に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項５９】
前記デバイスは、前記皮膚接触面から延在する複数の皮膚伸張リングを包含している、請求項１に記載のマイクロ針投与デバイス。
【請求項６０】
伸張部材を備えた患者接触面、深度制限部材、貫通部材、および皮内あるいは浅い皮下への穿通に適した長さを有するマイクロ針、とを有するハブアセンブリを、カートリッジ、プランジャーおよび駆動手段を有するペン筺体に結合する結合工程と、
前記貫通部材を前記ペン筺体の前記カートリッジの第１の端部に設けられた隔膜に貫通させることによって、前記貫通部材を、第２の端部に設けられたストッパーによって封止されている前記カートリッジの収容物に接触させる貫通工程と、
患者の穿刺位置に前記マイクロ針を窮刺する際に、前記患者接触面が前記窮刺位置の面に平行になるように、前記穿刺位置の面を含む平面に対し、９０度以下の角度に前記ペン筺体を保持しつつ、前記伸張部材を介して前記窮刺位置に張力を加える、ペン筺体制御工程と、
前記ペン筺体に設置された駆動機構を制御して、前記プランジャーおよび前記ストッパーを連動し、前記収容物を、前記カートリッジから前記ハブアセンブリを通して、前記窮刺位置へと流動させる駆動機構制御工程と、
を有する薬物皮内投与方法。
【請求項６１】
前記伸張部材は、前記マイクロ針の周囲の同心円上に前記患者接触面より突出したリッジによって構成され、前記マイクロ針の穿刺中に、前記穿刺位置へ張力を与える、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項６２】
前記伸張部材は、前記マイクロ針の周囲に前記患者接触面上に延在して形成されている深度制限柱によって構成され、前記深度制限柱は、軸方向の寸法および外層を有し、前記マイクロ針は、前記外層から軸方向に延在している、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項６３】
前記患者接触面は、前記ハブアセンブリの中心軸に対して、９０度以下の角度を持って形成されている、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項６４】
前記マイクロ針は、約０．３ｍｍと約０．５ｍｍの間の露出長を有する、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項６５】
前記マイクロ針は、皮内組織空間へ作用するための約０．３ｍｍと約２．０ｍｍの間の露出長を有する、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項６６】
前記マイクロ針は、皮内組織空間へ作用するための約０．７５ｍｍと約１．７０ｍｍの間の露出長を有する、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項６７】
前記マイクロ針は、浅い皮下組織空間へ作用するための約２．０ｍｍと約５．０ｍｍの間の露出長を有する、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項６８】
前記マイクロ針は、浅い皮下組織空間へ作用するための約１．７ｍｍと約５．００ｍｍの間の露出長を有する、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項６９】
前記マイクロ針は、浅い皮下組織空間へ作用するための約１．７ｍｍと約３．０ｍｍの間の露出長を有する、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項７０】
前記ハブアセンブリは、前記患者接触面より延在する複数の前記マイクロ針を包含している、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項７１】
前記ハブアセンブリは、前記患者接触面より突出した複数の前記伸張部材を包含している、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【請求項７２】
前記ハブアセンブリは、前記患者接触面より延在する複数の前記深度制限部材を包含している、請求項６０に記載の薬物皮内投与方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、薬物投与のペンデバイスに関する。特に、マイクロ針システムをユーザインタフェイスに結合させた、注入ペンデバイスおよびその方法に関する。本願は、米国仮出願  第６０／３１８，９１３号（"Microneedle-Based Pen Devices For Drug Delivery"  ２００１年９月１２日出願）、および米国仮出願  第６０／３１８，８８６号（"Microneedle-Based Pen Devices For Drug, Delivery And Method "同じく２００１年９月１２日出願）の効果を包含するものであり、これら特許文献を参照することでその内容をここに含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
現在、いくつかのペンシステムが皮下薬物投与に適用されている。これらペンシステムは、主に８ｍｍ程度の長さを有する３１ゲージ針を用いており、インスリンのようなカートリッジの内容物を、極力迅速にまた痛みを伴わないように投与するために使用されている。皮内への薬物投与についての詳細は、特許文献１（１９９９年４月１３日出願）および特許文献２（１９９９年１０月１４日出願）に既に開示されており、これらの特許文献を参照することでその内容をここに含むものとする。
【０００３】
近年用いられるペンシステムは、患者ができるだけ快適であるように製造されたデザインとなってはいるが、“マイクロ針”のペンシステムにおいては、非常に小さなマイクロ針を用いた最小限の穿通によって、ユーザに対し痛みと感覚を和らげるという、特別な利点を提供できることが望まれる。このようなマイクロ針薬物投与システムであるが、３ｍｍ以下と短く、３４ゲージ以下の小さな直径の針を要する。このような針長とケージは、深さ制限とベベルエッジ開口とに基づいて要求され、深い皮内あるいは浅い皮下の細胞空間に対してのみアクセスする要求があった。皮下投与に使われている現行のペンシステムに対して簡単に改良を施すことは不可能であった。なぜなら、マイクロ針の使用によるサイズと大きさの制限事項に伴った技術の厳しい制約があるからである。
【０００４】
【特許文献１】米国特許  第０９／８３５，２４３号明細書
【特許文献２】米国出願  第０９／４１７，６７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえ、マイクロ針システムを、ペン尖端あるいはユーザインタフェイスと結合させる必要性が生じる。すなわち、体外および体内でのペンシステム機能、付加的な技術上の要求および使用方法についての有意義な改良が、ペンデバイスの効果的な機能のために求められるのである。
【０００６】
本発明の１つの目的は、マイクロ針システムをユーザインタフェイスに結合させた注射ペンデバイスを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、過剰な圧力や密封を伴わずにカートリッジから注入口へ液体や検査液を輸送可能な、十分な開放流路を有する注射ペンデバイスを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、1つ以上の窪んだカニューレから構成される生体接合部を有し、当該カニューレが角質層を突きぬけ、皮膚あるいは皮膚近傍の目標となる組織深さまで正確に達するような注射ペンデバイスを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、生体接合部を有し、接合部本体を通過して所定のあるいは目的の組織深さまで、組織を外れて表面あるいは目標外の組織へと流体が損失されることの無いよう正確に、また操作者および受け手にとって従順な方法で効率的に、所望の流量を輸送することが可能であるような、注射ペンデバイスを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、流体供給手段を有し、目標の組織空間まで流体を供給する際に特有の圧力や圧縮に逆らいながら、皮膚あるいは皮膚近傍まで流体を供給するための高圧力を付与可能で、ユーザによって容易に流体の供給が可能な注射ペンデバイスを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、投与が完了するまでの十分な時間において、患者の皮膚に対する向きあるいは配置が維持されていることが可能な注射ペンデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらおよび他の目的は、以下に示す薬物投与ペンデバイスに関するシステムおよび方法によって十分に達成され、当該ペンデバイスは、投与される薬物を保持するためのカートリッジを具えてペンの筐体に着脱可能に接合されたハブアセンブリと、駆動装置により駆動されてカートリッジの端部に位置するような非弾力性で非圧縮性のプランジャーを具備している。
【００１３】
前記ハブアセンブリは、深い皮膚内あるいは浅い皮下に薬物を投与するための少なくとも１つのマイクロ針、およびマイクロ針とカートリッジとを連結するに適した流路を有する。駆動装置の起動により、カートリッジに接したプランジャーが加圧され、カートリッジ内容物がカートリッジより流出し、流路および少なくとも１つのマイクロ針を通過して、患者の深い皮内あるいは浅い皮下領域に到達する。
【００１４】
ハブアセンブリは、用途に応じて単数あるいは複数のマイクロ針を有するマイクロ針列とすることが出来る。また、例えばねじ付きのアセンブリやルアーロックを介して、ペン筐体に着脱可能に一体化させることも出来る。更にハブアセンブリは、ペンデバイスの使用中あるいは使用前に、皮膚を伸張する機構を有することもできる。伸張機構は、いくつかの部品の組み合わせで実現でき、皮膚伸張リングと、ハブアセンブリの表面に接するように皮膚上に配備された深度制限柱から構成される。更に、ハブアセンブリは、後方針（backend needle）のようにカートリッジの隔壁を突き刺し、プランジャーの駆動に伴って内容物を受容する機構も有している。プランジャーは、例えばロッド型あるいは円形のスクリュードライバであってもよく、リニア型のスクリュードライバ、歯止め装置、スプリング、エアプレッシャ、あるいは他の機械的手段を介して、プランジャーに圧力がかけられるような作動装置に接合されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
更なる目的および利点については、好適な形態の構成および効果と同様に、以下に説明する図面および実施例を考察することによって明らかになる。
【００１６】
これらの、および他の目的、利点および本発明の新規な特徴は、以下の詳細な説明を添付図面と併せて読むことによって、より迅速に理解できるであろう。
【００１７】
図面においては、同様の符号によって同様の構成部が参照される。
【００１８】
ペン供給装置に対しては、様々なマイクロ針システムが含まれ、これは薬物の供給口と、患者あるいはエンドユーザとの生物学的インターフェースとの両方の機能を果たし得る。以下に説明する本発明の実施形態において、マイクロ装置であるペンデバイスは、単数あるいは複数の針列を有するペン針ヘッド、あるいはハブアセンブリを有し、簡単なねじ止め式の結合部品として、近年市販されている様々なペンデバイスに取り付けられて利用される。
【００１９】
本実施形態には、更に、柱およびリング構造が一体的に組み込まれている。ハブアセンブリのそれぞれのカニューレは、窪みに囲まれた柱などの部材から突き出ており、付属品すなわち内側にある柱に対応した高さのリングによって囲まれている。このような配置により、皮膚の伸張が促され、針の穿通が制限され、皮下に水泡やじんましんがある箇所でも許容出来る。
【００２０】
本実施形態は、更に、改良された薬物カートリッジを包含するものである。この薬物カートリッジは、ポリテトラフルオロエチレン（すなわちＰＴＦＥ）のストッパーを用いることによって弾性圧縮が最小限に抑えられている。本実施形態は、改良された駆動機構を有している。この駆動機構は、弾性圧縮をより低減し、機械的な利点、１単位毎の増加の認識および精度を向上し、投与の最後でロックされる性能も生み出している。更に、他の実施形態では、より改善された、駆動あるいは圧縮機構を利用している。
【００２１】
本発明の第１の実施例におけるハブアセンブリ１０は、図１Ａに示されている。以下の説明では図１Ａ〜１Ｂ、図２Ａ〜２Ｄおよび図３Ａ〜３Ｂが参照され、また必要に応じて、特別な図にも注意が払われる。図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の第１の実施形態における単数マイクロ針のハブアセンブリ例を示した図である。図１Ａはハブアセンブリの透視図であり、図１Ｂは側断面図である。図２Ａ〜２Ｄは、本発明の第１の実施形態における複数マイクロ針のハブアセンブリ例を示した図である。図２Ａは、図２Ｄは複数マイクロ針のハブアセンブリにおける透視図、図２Ｂは第１の上断面図、図２Ｃは第２の上断面図、側断面図である。図３Ａおよび３Ｂは、単数および複数マイクロ針のハブアセンブリ双方の例を示した上面図である。
【００２２】
図１Ａは、単数マイクロ針のハブアセンブリ１０の例を示した図である。図１Ａのアセンブリにおいて、ハブアセンブリは円柱状の筺体２４を備えている。筺体２４は、患者接触面２６（前端部）と円柱開口端３０（後端部）との間に延在しており、ペンデバイスに連結するようになっている。ハブアセンブリは、後端部材である針２２、およびハブ筺体２４の結合開口部３０に刻まれたねじ山２８を備えている。ねじ山が、図１Ａのアセンブリ１０には示してあるが、ルアーロック機構のような別の結合機構を適用する形態であってもよい。接触面２６は、接触面２６から延びる深度制限ハブサポート柱１６を超えて延在する単数マイクロ針１４を有している。マイクロ針１４は、接着リザーバとなる凹部に含まれた接着剤１８により、深度制限ハブサポート柱１６に堅く保持されている。図１Ａでは接着リザーバが示されているが、ハブアセンブリの本体は、マイクロ針１４が接触面２６の部材によって定位置に固定されるように形成されていても良い。
【００２３】
一段高くした伸張部材、すなわちリング１２は、図３Ａに示されるように接触面の外周に配置されている。伸張リング１２は、深度制限ハブサポート柱１６に応じた高さで接触面２６の上部に広がっており、マイクロ針１４の周りで皮膚に張力を与える。図１Ａの形態では張架リング１２および深度制限ハブサポート柱１６が同じ高さとなっているが、伸張リング、制限柱およびハブサポートは、求められる適切な皮膚張力に応じて互いに異なる高さの形態であっても良い。
【００２４】
マイクロ針１４は、針ゲージ番号、長さおよび構造において、どのようなものであってもよいが、針ゲージが３０番（公称寸法規格において外径が０．０１２インチ、内径が０．００４インチ）以下のものが一般に使用される。マイクロ針の長さは、約０．３ｍｍから約５．０ｍｍの間のものが、使用上より好ましい。例えば、約０．３ｍｍから約２．０ｍｍの間の長さのものは皮内投与に適用され、約２．０ｍｍから約５．０ｍｍの間の長さのものは浅い皮下投与に適用される。これらの値は、生物学的変化に応じて僅かにオーバーラップしてもよく、マイクロ針の長さが２．０ｍｍよりもわずかに短くても、浅い皮下投与は可能であり、また、マイクロ針の長さが２．０ｍｍよりもわずかに長くても、浅い皮内投与は可能である。マイクロ針は、ステンレス鋼、シリコンあるいはシリコン化合物、ポリマーあるいはプラスチックのようないくつかの材料を含有することが出来る。一方、マイクロ針のペンにおいては、適当な長さと傾斜特性のより大きなゲージのカニューレを用いても、皮膚表面で局所的に沈殿を発生することなく、皮下空間までの流体注入を正確に実行することが出来る。
【００２５】
図１Ｂに示すように、マイクロ針１４は接着リザーバ１８の中に保持されており、接触面２６上に位置するマイクロ針の露出端部と、一般に３１ゲージ針程度の大きさの針である後端部材２２に接する内部開口との間には、開放流路が形成されている。使用する際、図１Ａおよび２Ａに示される針ハブアセンブリは、後端針を組み込んでペンデバイス筺体内のカートリッジに接触させる。後端針２２は、薬物カートリッジを貫通し、流体の流れの抵抗を最小限にした状態で、薬物カートリッジと患者接触面との間に流路を形成する。薬物カートリッジは、一般に、後端針と接続するための隔壁シールを含むとともに、反対側の端部にはストッパーを具備している。カートリッジは、数服あるいは１服分の薬や流体が投与出来るようにその形状が決められている。また、カートリッジは、単体のカートリッジ（例えば、密封されたゴム製のチューブやアンプル）でもよいし、複合体のカートリッジ（例えば、異なる相のものをそこで再編成（reconstitution）させるための、あるいは封入された異なる薬品を分離するためのもの）でもよい。様々な薬の調合は、カートリッジで行われ、水性の液体や溶液、粒状あるいはコロイド状の懸濁液、エマルジョン、ジェル、クリーム、ペースト、乾燥固体、およびこれ以外のものが調合できる。これら様々な薬物は、ペプチターゼ、プロテイン、小さな有機や無機の分子、核酸、あるいはワクチンを含有することが出来る。
【００２６】
ペンデバイスが正しく使用されるためには、図１Ａにおけるハブアセンブリ１０の後端針２２が、曲がったり撓んだりすることが無く、薬物カートリッジのゴム隔壁を貫通するための充分な強度が必要となる。更に後端針２２は、突き刺した後でカートリッジから望ましい流量が許容される充分な内径を有さねばならない。しかしながら、本実施形態のマイクロ針１４の延長として、長い３４ゲージ針を単に代用すると、後端針２２が使用中に曲がってしまう恐れが強くなる。このような後端針の屈曲は、現在の２９〜３１ゲージ針に比べて、針の断面係数の減少によって流路が小さくなる。更に、針内部の抵抗はカニューレの長さおよび径に比例するので、前端および後端針として長い３４ゲージ針が使用されると、ペン本体から皮下空間の間で、極端な背圧および薬物の流抵抗が発生する。
【００２７】
それゆえ、図１Ａおよび２Ａに示されるアセンブリ１０の形態では、一般にはゲージ３１以上である径の大きな後端針が備えられており、薬物カートリッジに貫通している。例えば、後端針、あるいは後端針の貫通部分（piercing portion）は、２９、３０あるいは３１ゲージがよい（ここでは単数の、より小さな径の針が用いられている）。図１Ａでは、大きな貫通針２２が機械強度を増加させ、カートリッジと皮下空間に薬物を供給するマイクロ針１４との間の流路抵抗を低減している。後端針２２としての大きなカニューレは、内部開口３２を介してマイクロ針１４の経路に流入するよう流体の流れを導く。カニューレは、図１のアセンブリ１０内にある後端針２２および図２の針４２として示されているが、薬物カートリッジのゴム隔壁に貫通するに充分な強度があれば、カニューレの代わりに成型あるいは形成されたプラスチックチューブを有するように改良された筺体２４であってもよい。カニューレの代わりにチューブを使用すると、製造観点および安全面においていくつかの利点が得られる。他の方法として、マイクロ針１４と後端針２２とを、単一のテーパ付きまたはその他の縮小径をもつ（例えば首を細くした）ニードルとして組み合わせ、空間３２を削減しても良い。このような針であれば、カートリッジの貫通力および流れが十分に得られ、マイクロ針としての目的も効果的に果たせる。
【００２８】
図１Ａおよび図２Ａにおいて、ペン針システムの前端は、生体外の使用に当たっては確実な流れの点検と準備のために、また生体内に使用する際には薬物量を正確にするために、流体の流れを許容するのに充分な能力を有していなければならない。上述したように、針内部の抵抗は、カニューレの長さおよび半径の４乗に比例する。前端に位置する３４ゲージの単針が、１ｍｍの露出長を有する場合では、インスリンや他の薬のような５〜２５単位の所定の薬物（５０〜２５０マイクロリットルの流体物と同等）を放出するのに必要とする時間が大きく増大し得る。しかしながら、単数のマイクロ針１４の変わりに、複数のマイクロ針列を適用し、図２Ａに示すようにそれぞれが１ｍｍの露出長であれば、従来の皮下システムで大気圧に対して放出を行ったのと同等の薬物投与時間が得られる。マイクロ針列の性能は、３つの３４ゲージ針の断面積が、単数の３１ゲージのストック針の断面積と略同等であるということに注意すれば説明される。
【００２９】
マイクロ針システムが、皮内空間への投与のような生体内への投与に利用される場合、膨張性が制限されて本質的に密閉あるいは閉ざされた空間への流体量の注入速度によって、大きな背圧を受ける。例えば１００マイクロリットル程度という皮内投与に用いられるにはかなり少量である液体薬品を投薬する場合であっても、５００マイクロリットル以上を取り扱うに等しくなる。背圧の大きさもまた、量同様に注入速度にも比例する。この圧力のレベルは、皮下空間に投与している最中には測定することは通常出来ないが、高い圧縮性あるいは膨張性の組織に流体をかなり高い限度まで注入したに等しいと一般にみなされている。図２Ａおよび３Ｂに示されるような、正面がマルチポートとなったハブアセンブリを利用することにより、配列されたそれぞれのマイクロ針を通して供給される相対供給速度および供給量は低減されるので、体内投与プロセスにおける改善策となる。
【００３０】
先に述べたように、図１Ａおよび図３Ａに示したような３４ゲージのマイクロ針1本を通しての皮内投与は、皮下への投与に必要な圧力と時間に比べて、高いレベルの圧力と長い投与時間を必要とするので、使用目的によっては困難になりうる。複数針のマイクロ配列を通しての生体内投与では、十分に低い圧力および迅速な薬物注入が望まれる。それゆえ、図２Ａで示される本発明の別の実施形態では、上記図１Ａで説明したマイクロ針と実質的に同様のものを２つ以上有する、マルチ針フロントエンドアセンブリを活用している。皮内空間への投与における圧力差が低減するという別の特徴もまた認識され得る。
【００３１】
図２Ａは、複数マイクロ針のハブアセンブリ４０の例を示した図である。図２Ａのアセンブリにおいて、ハブアセンブリは、図１Ａと同様に、患者接触面６０とペンデバイスに接続するための開口部６２との間に延びた円筒形の筐体４４を備えている。接触面６０には３つのマイクロ針５０ａ、５０ｂおよび５０ｃが備えられており、それぞれのマイクロ針を囲む深度制限サポート柱５２ａ、５２ｂおよび５２ｃを、約１ｍｍ超えて突出させている。個々のマイクロ針５０は、上述した図１Ａのマイクロ針１４と基本的には同様に、接着リザーバ５６ａ、５６ｂおよび５６ｃによって所定の位置に固定されている。図２Ｂに示すように、マルチポート流路５８は、図１Ｂの内部開口３２で説明したように、マイクロ針５０と後端針４２との間の流れの伝達を行うように形成されている。
【００３２】
皮膚伸張部材すなわちリング５４は、詳細は後述するが、図３Ｂに示すように、接触面６０の外周に関して、かつそれぞれの深度制限ハブサポート柱５２に関して配置されている。伸張リング５４は、接触面６０の上部で深度制限ハブサポート柱５２に応じた高さまで延びている。これにより、それぞれのマイクロ針５０の周りで皮膚の伸張を行っている。図２Ａで示した形態では、伸張リング５４と深度制限ハブサポート柱５２は同じ高さとなっているが、所望の皮膚の伸張が得られれば、異なる高さの伸張リングと深度制限ハブサポート柱を有する形態であってもよい。
【００３３】
上述したように、薬物投与中の大きな背圧は、実質的に封止され閉ざされた空間への注入速度および流体の体積に依存する。本発明の別の実施形態では、図１Ａおよび２Ａに示されたものとは異なる長さのマイクロ針を利用することによって圧力差を更に低減する。短針は、０．３〜０．５ｍｍの長さを有し、真皮と表皮の間の細胞組織に作用する。このことにより、流体注入は物理的に分散し、有効な液量空間を拡大して、背圧を低減する。しかしながら、これには、細胞組織界面を維持するのが困難であること、過度の漏出があること、あるいは表皮壊死の原因となる皮膚組織の損傷の恐れがあることなどの悪い影響も有している。例えば、１．０ｍｍ長の３４ゲージ針システムは、正確に真皮を狙っても、膨張が制限された深さの組織細胞には作用できない。このような細胞空間への投与に対して、薬物動力学および薬力学が貢献し、変化をもたらすことは、既に説明した。僅かに長いほうの針は、１．７〜５．０ｍｍの長さを有し、皮下注射に近く、ここでは浅い皮下空間と言われる、より深い細胞空間へ作用する。この空間は真皮と真の皮下空間の間の細胞組織に近いので、組織の中で好ましい流体の拡散性が得られ、組織の背圧が低減される。しかしながら、組織圧に対する、また、薬物動力学や薬物摂取および分配の動力学の見地においては、深い投与の相対的効力は、真の皮内投与に比べればやや好ましくないものである。それゆえ、図１Ａおよび２Ａでの実施形態では、約０．３〜５．０ｍｍの間の長さの針を包含している。約０．７５〜１．７ｍｍの間の長さを有する針を適用した実施形態であれば、皮内注入が確実となり、約１．７〜５．０ｍｍの間の長さを有する針を適用した実施形態であれば、浅い皮下領域への投与が可能となる。
【００３４】
針の仕様以外の付加的な機能によっても、さらに適切で効率的なペンマイクロ針の貫通が可能となる。図１Ａおよび図２Ａに示された実施形態では、配列前面に配設された柱とリングのような皮膚伸張部材を活用し、皮膚を伸張して、皮内への流体注入時の膨疹による妨害を抑制する。これにより、皮膚の張力が増すので、挿入が援助され、流体を注入する直接の位置への圧力が低減される。図３Ａおよび図３Ｂは、図１Ａおよび図２Ｂで示したハブアセンブリの皮膚伸張機構を更に詳細に示している。
【００３５】
図３Ａは図１Ａで説明した単数マイクロ針のハブアセンブリ例の上面図であり、図３Ｂは図２Ａで説明した複数マイクロ針のハブアセンブリ例の上面図である。それぞれの図は、ハブ表面の皮膚伸張部材を示している。図３Ａおよび図３Ｂにおいて、ハブアセンブリは、基本的に平坦な表面を形成しており、これは隆起した皮膚伸張構成部品に対して窪んでいる。
【００３６】
図３Ａに示された単数針の実施形態では、マイクロ針１４は、マイクロ針構成支持部として働く深度制限柱１６に囲まれている。周辺伸張リング１２は、マイクロ針ハブの周囲を囲うように位置づけされている。深度制限柱と伸張リングとの相対高さは、所望する張力と深さの特性に応じて変更可能であるが、一般には同じ高さとなっている。
【００３７】
図２Ａのハブアセンブリ上面図は、図３Ｂで示されており、図３Ａと同様の形状をしている。図３Ａの単数針の形態のように、図３Ｂのそれぞれのマイクロ針５０は、マイクロ針の支持部として働く深度制限柱５２に囲まれている。皮膚伸張リング５４は、ハブおよび各マイクロ針の周囲を囲って配置されている。深度制限柱５２および皮膚伸張リング５４の双方は、ハブの平坦な表面６０に対し押し上げられる。図３Ｂに示すように、複数針配列の形態における伸張リング５４は、マイクロ針を挿入する際に表面の張力を調整するような、一連の構造要素を備えていてもよい。更に、深度制限柱と伸張リングの高さ関係は、求められる張力と深さに応じて変更してもよい。
【００３８】
図３Ａの皮膚伸張部材について、図６Ａ〜図６Ｃを用いて更に説明する。図６Ａは、皮膚伸張部材を取り除いた状態の薬物投与ペンを示した部分的な断面図である。図６Ｂおよび６Ｃは、皮膚伸張部材が存在する状態の薬物投与ペンを示した部分的な断面図である。
【００３９】
図６Ｂでは、ハブアセンブリ１０が患者接触面９２すなわち肌に接する際に、皮膚伸張リング１２がマイクロ針１４よりも僅かに遅れて表面に接触し、注入に先立って表面を変形させる。更に図６Ｃに示すように、リング１２は表面の変形を最小限に抑え、マイクロ針の貫通をより正確にする。皮膚表面９２は柱１６に接し、挿入深度が制限される。図６Ａに示すように、伸張リングが無い状態でのマイクロ針の貫通は、表面９２がより大きく変形し、不安定なマイクロ針の貫通および不正確な深度目標となってしまっている。
【００４０】
上述したようなリングおよび柱のシステムにおいては、皮膚を伸張するための別の方法も構成可能である。このような皮膚を伸張する方法は、挿入位置に対してわずかな初期真空を一時的に与えることにより、手動あるいは機械的に皮膚を引き伸ばす。また、機械的に制御された迅速な注入を行ってもよい。例えば、衝撃インサータ（ballistic inserter）は、皮膚に僅かな慣性硬化を起こして、弾性効果を抑制する。これらのメカニズムは、単体であるいは複合的に適用することが出来、さらに別の技術的に優れた方法を併用しても構わない。
【００４１】
図４は、図２Ａ〜図２Ｄおよび図３Ｂで説明した複数針のハブアセンブリを適用した薬物投与ペンデバイス８０の例を示した図である。図４は、本発明の第１の実施形態における薬物投与ペンの側断面図である。また、図５Ａおよび図５Ｂは第２の実施形態を示した図であり、患者接触面は装置の中心線に対して角度を浅くしたものとなっている。
【００４２】
図４に示すように、マイクロ針５０の列は、ペンデバイス本体６６に着脱可能に結合されたハブアセンブリ４４に、組み入れられている。上述したように、この結合は、ハブアセンブリ４４上にあるねじ込み式の結合部４８によってなされ、ペンデバイス本体６６に設置されたねじ山に結合するようになっている。しかしながら、これは、ハブアセンブリとペンデバイス本体の結合手段の単なる一例にすぎない。ルアー方式の結合や、スナップ式の結合であっても適用可能である。
【００４３】
図４は３本のマイクロ針列を有する実施形態で示しているが、図１Ａのように単数のマイクロ針を用いた形態でもよい。別の形態として、個々の用途に応じて２本、４本あるいはそれ以上のマイクロ針を用いたハブアセンブリであってもよい。いずれにせよ、流路５８は、マイクロ針５０に連続し、マイクロ針アセンブリ４４に備えられている。カートリッジに貫通する部品、すなわち本形態における後端針４２は、マイクロ針アセンブリ４４の連結開口内に配備されている。
【００４４】
使用の際、カートリッジ６８は投与ペンデバイス８０に設置されており、投与される薬物を収容している。隔壁６４と反対側のカートリッジの端部では、薬品カートリッジストッパー７０がプランジャー７２に連結されており、既知の駆動機構７３によってペン本来６６の内部でスライド可能となっている。駆動機構７３は、外部のユーザインタフェイス７４を介して駆動され、これによりプランジャー７２がストッパー７０へ圧力をかける。この圧力によって、ストッパー７０はカートリッジ６８の内部で移動し、カートリッジ内の収容物は後端針４２の露出した先端へと押出され、流路５８に入り、マイクロ針５０から流出する。
【００４５】
皮内空間への投与に対する、生体内の生体機械的な要件は、皮下空間への投与に対するものとは大きく異なっており、ペン投与システムの物理的および機械的な要素および機構を考察して薬剤投与の効果を保証しなければならない。たとえわずかな流体量であっても、皮内注入においては極めて高い背圧が発生するので、これによりペン機構自体の特別な改善が要求される。
【００４６】
特に、弾性的な圧力ポテンシャルを有するシステムあるいは組み立て品は、図４や図５のマイクロ針ペンシステムには適さない。図４に示すような、ゴム製のストッパー７０を備えたカートリッジでは、生体系からの離脱の後で、無視できない量の流体漏れを起こす。これはすべて、カートリッジ６８でゴム製のストッパー７０を使用した際の弾性圧縮によって表れるものである。本体と高圧な水泡とがつながると、ゴム製のストッパー７０は圧縮される。本体から離脱され、これに伴って背圧が除かれると、ストッパー７０は大気圧に減圧され、さらに流体内容物を排出する。図４に示した実施形態において、このような影響は、ポリテトラフルオロエチレン、ナイロン、他の固形プラスチック、あるいは圧縮性が緩和された他の材料、重合体のシステム形態によって形成されたストッパー７０を適用することによって、除去される。カートリッジ６８に対してこのような、および他の変更を行うことは、部品の圧縮性および流動層（fluid bed）上の流体圧下にあるカートリッジ壁におけるへ収縮を低減することが重要である。更に他の改良として、隔壁部材、カートリッジ壁、さらには、カートリッジ部材に代わる物を含んでもよい。
【００４７】
単位面積当たりへの力は、薬物瓶あるいはカートリッジが大きくなるに従って減少するので、カートリッジの断面積を最小限に抑えることは、上述した様なマイクロ針ペンシステムにとって好ましいことである。マイクロ針ペンの実施形態では、１．５ｍｌのインスリンタイプが主に適用され、３．０ｍｌの種類のものは、他の用途に用いられている。皮内システムに適用する単服用の投与ペンにおいては、大きな径のものよりも、むしろ長さのある小さな径のカートリッジのほうが効果的である。このような形態では、カートリッジの断面積が減少して流動層への圧縮レベルが改善されるので、少量用のマイクロリッターシリンジのように計量がより正確になる。従って、図１Ａ、図２Ａ、図４および図５の実施形態では、好ましくは、小さな内径で、長さを収容量に対応して延ばした、単位面積あたりへの圧力が大きなカートリッジを用いるのがよい。
【００４８】
加えて、ペンデバイス８０のプランジャー７２は、非コンプライアンス性且つ非圧縮性の材料で構成されている。この材料は、ストッパー７０へ作動装置から適切な力を伝達するに充分な弾力を有しているが、プランジャー７２は屈曲することがなく、また軸方向に圧縮されてペン操作に必要な圧力の下で「短く」なってしまうこともない。加えて、ストッパー７０に接したプランジャー７２の端部は、操作中にストッパー７０に対し実質的に均一な力を作用し、ストッパーやプランジャーの外周にあるカートリッジからの漏出を防ぐ。このような要件に対応可能な好適な材料は、固体プラスチック材料、またはステンレス鋼のような金属材料を含んでいる。更なるペン構成材料として、金属、プラスチック、セラミックまたこれに匹敵する剛性を有する材料を含むことも出来る。
【００４９】
現行の殆どのペンデバイスで重合体組成として構成されている本体、および駆動機構７３の機械構成にも、増圧の影響は現れる。効果的な投与のためには、駆動機構の組み立て品は充分な強度を有し、これらの力を薬物リザーバへ与えつつも、発生する背圧に対抗して破損、故障その他の障害を防止せねばならない。よって、駆動機構７３においても、適切な材料の選択が必要とされる。一般的なペンデバイス７３には、回転式駆動スクリュー、リニア式駆動スクリュー、ラチェット駆動、および機械ばねや空気圧のように蓄えられた運動エネルギ、が備えられている。
【００５０】
図４に示した実施形態では、上述した様に、硬いストッパー７０の適用により、大気圧に抵抗して生体内で使用する際の、“たれ”が生じる傾向を低減することが出来る。しかしながら、体内使用では、ペンシステムは投与の最後でロックされてしまう傾向があり、カートリッジ６８から薬剤を放出する駆動機構の働きを充分に果たすことが出来ない。この場合、デバイス８０が患者との接触を解かれた後に、プランジャー７２は完全に押圧され、残った１〜２Ｕ（１０〜２０マイクロリットルの量）を絞り出すことになる。これはまた、弾性部材の圧縮能力と、より積極的な移動止めをもつ、より線形的な駆動機構の必要性とに反映される。マイクロ針のハブアセンブリを用いる際、線形かつ直接的な駆動による駆動機構の方が、回転式の駆動よりも好ましいが、線形駆動においては、押圧が困難である。しかしながら、投与の最後で一度ロックされてしまえば、これらの駆動では容易に所定の位置を維持することができる。ユーザの力ではなく、蓄えられたエネルギを利用することによって作動される駆動機構もまた適用可能であり、使い勝手も良い。各投与のたびにインクリメントし、各投与の最後でロックされる正方向のロック機構のような、歯止め装置を有する駆動機構を用いることによって、最適な効果が得られる。
【００５１】
上述したように、本発明の実施形態では、単体であれ複合体であれ、全部品が最小限の弾性コンプライアンスを有する駆動機構を組み入れることができる。他の実施形態として、用量ごとにインクリメントするステップあるいはラッチのような、明確な止め具を有する駆動機構を組み入れ、投与の正確性を保証するようにしてもよい。これら止め具は、前進した位置での駆動のロックによって利用を簡単にし、特に投与の最後を知らせるという意味で重要である。更に別の実施形態として、線形のあるいはそれ以外の駆動力を利用し、親指圧あるいはユーザによって与えられた力によって作動するときに大きな機械的利点得られるようにることが出来る。更なる実施形態では、スプリングの様に作動と非作動の状態を取りうる機械的力を利用し、投与の完了を示す判読可能なゲージを有することも出来る。
【００５２】
複数回の投与分を収容したカートリッジを備えた形態では、図４のデバイス８０のように、単位用量カウンタ７６を組み入れてもよい。また、ユーザが用量サイズに適応できるような機構を備えても良い。例えば、個々の投薬の複数回分が投与できることが好ましい場合もある。一例として、患者の糖レベルに対応すべき糖尿病の場合には、インスリンの量を調整可能に投与することが出来る。これら実施形態においては、投与量を計量するための機構７８上に配置したダイアルが、デバイス８０上に組み入れられていてもよい。
【００５３】
最近の、多くのペンねじ駆動システム製品では、ペンの頭に物理的な力が加えられることによって、ねじを前進させる。この形態では、使用中にデバイスを押し下げる傾向が高まる。下方への力のレベルを抑えるには、いくつかの方法がある。下方への過度な力を抑えるための１つの解決法は、流体内容物を放出するためのユーザ作動型駆動機構を用いることである。別の解決法は、患者接触面での角度を修正することである。
【００５４】
本発明の１実施形態においては、作動に先立った別の工程において、ユーザ作動型駆動機が、流体に作用する機械ばねなどを用いて、ペン機構内部に蓄積された運動エネルギを解放する。生体外で用いる場合であれば、デバイス内の小さな力のばねによって、単数であれ複数のマルチ針配列であれ、これ通して、流体を効率的に供給することが出来る。他の機械的手段として、機械的、化学的あるいは電機的に生成された空気圧を適用することも出来る。親指圧のような物理的に与えられた圧力を、円形ギア駆動の駆動率を変更するなどして、十分な力に増幅させる機械駆動システムを適用することも出来る。
【００５５】
上述したように、流体注入の部位で直接発生する圧力は、マイクロ針ペンデバイスに特有なもう一つの課題であり、マイクロ針ペンデバイスの設計および製造において考慮されなければならない。皮内注入の部位の直上あるいは周囲の組織が圧迫されたときには、既に組織圧は高く上がっている。これは、組織内に位置した針の投与中、あるいは組織経路に沿った柱の作用によって、マイクロ針の行路に沿った漏れをもたらす。ペンの基本的なシステムにおいて、この影響は、ユーザが皮膚に対して垂直を保とうとしたり、組織内でのマイクロ針の接触関係を保とうとしたり、ペンのねじ駆動に対して下方への力を与えて薬物を排出しようとした場合に、更に強くなる。図１Ａ、図２Ａ、図３Ａおよび図３Ｂで示した柱とリングの構成によれば、組織への直接的な圧力がかかるペン上の領域が削減されるので、上記影響は軽減ないし排除される。
【００５６】
過度の圧力に起因する不都合な影響は、ペンヘッドの患者接触面に対する角度を、ペンデバイスの軸に対して０〜９０度の補正角で調整することによって、低減することが出来る。この方法によれば、組織表面に対して圧迫する傾向を低減し、組織への圧縮力も低減する。マイクロ針のハブアセンブリの接触表面における、本発明の実施形態の例では、図５Ａおよび図５Ｂのように、ペンデバイスの中心軸に対し、既に垂直ではない状態で示されている。
【００５７】
図５Ａは、本発明における薬剤投与ペンの例を示しており、ペン本体に対しマイクロ針が角度を持って配置されている。ペン本体６６は、薬物カートリッジ６８およびカートリッジの隔膜キャップ６４を有し、実質的には図４で説明されている。それゆえ、本実施形態の優れた特徴は、薬物投与ペンそのものに対する更なる改良は要せず、マイクロ針のハブアセンブリに対する改良のみによって得られるものである。
【００５８】
図５Ａのハブアセンブリ８２において、ハブアセンブリは、傾いた患者接触面８６と、実質的には図４と同様にペンデバイスに結合されて示されている開口端部と、の間に延在する円筒形の筐体５４を備えている。接触面８６には３本のマイクロ針５０ａ、５０ｂおよび５０ｃが備わっており、それぞれは、各マイクロ針を囲っている深度制限ハブサポート柱から突き出ている。各マイクロ針５０は、接着性のリザーバを介して位置決めされており、マルチポート流路５８は、マイクロ針５０と上述した後端針４２との間が、流体連通可能なように形成されている。ペンデバイスの軸に対して患者接触面に角度を持たせることにより、デバイス使用中の組織表面に対して過度に圧力が加わる特性は緩和され、組織圧縮力を効果的に低減することが出来る。図５Ｂは、図５Ａの患者接触表面８６におけるマイクロ針の配列構成を示した図である。マイクロ針５０ａ、５０ｂおよび５０ｃは、図５Ｂでは患者接触表面８６に沿った直線上の配列構成となっているが、互い違いにマイクロ針が配置された形態であってもよい。例えば、図３Ｂのような配列構成でも適用可能である。
【００５９】
上述した、ペンシステム上のマイクロ針による実施形態は、表皮内、皮内あるいは浅い皮下組織空間への効果的な投与を行うためのものであり、液体の迅速な流通およびカートリッジリザーバからマイクロ針注入口への一時停止が、強い圧力や閉塞を伴わずに可能な、十分な開放流路のような機能を有している。更に、角質層を貫通する１つあるいは複数の中空のカニューレから構成される生体境界部を具備し、皮膚あるいは皮膚近傍の所望の組織深度に的確に作用し、所望の量の流体を、境界部機構を通過させて、指定のあるいは目的の組織空間へ正確に輸送する。この際、組織から外れて表面や目的外の組織へ流出させることもなく、能率よく、使用者や受け手に対し従順に行うことが出来る。
【００６０】
更に、流体駆動機構を具備し、内在する高圧に打ち勝って、真皮あるいは真皮近傍の空間に流体投与を行う形態であってもよい。駆動機構、組み立て部品、また組み立て工程は、目標とする組織空間への流体投与に特有な、付加される物理的な力、圧力および圧縮力に対して持ちこたえるものによって提供されている。ユーザによって目標の組織空間への流体投与が簡単に達成されるような駆動機構および構成では、投与を完結するための十分な時間において、方向性および配置が持続可能である。上述した投与ペンシステムは、注入に伴う痛みを緩和し、所望の組織空間への良好な作用を提供し、薬物動態学および薬力学の改良を施す働きを有している。
【００６１】
本発明の２、３の実施形態を詳細に説明したが、当業者においては、これらの実施形態に対し、本発明が新たに教示した点や利点から実質的に離れることなく多くの変更が可能であることが容易に認識されるであろう。よって、そのような全ての変更は、請求の範囲に定義される本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１Ａは、本発明の第１の実施形態における単数マイクロ針配列例を示した斜視図、図１Ｂは、図１Ａの単数マイクロ針配列例を示した側断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態における複数マイクロ針配列例を示した斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの複数マイクロ針配列例を示した第１の上断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの複数マイクロ針配列例を示した第２の上断面図である。
【図２Ｄ】図２Ａの複数マイクロ針配列例を示した側断面図である。
【図３】図３Ａは、図１の単数マイクロ針配列例の上面図、図３Ｂは、図２の複数マイクロ針配列例の上面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における薬物投与ペンを示した概略的な側断面図である。
【図５】図５Ａは、本発明の第２の実施形態における薬物投与ペンを示す図、図５Ｂは、図５Ａの薬物投与ペンの底面図である。
【図６】図６Ａは皮膚伸張部材が欠如した場合の薬物投与ペンの使用状態を示した部分的な側断面図、図６Ｂは図１Ａの皮膚伸張部材が存在した場合の薬物投与ペンの使用状態を示した部分的な側断面図、図６Ｃは、図１Ａの皮膚伸張部材が存在した場合の完成された使用状態を示した部分的な側断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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