(57)【要約】  生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、流体輸送機構と、隣接部材と、変位装置を備える装置である。流体輸送機構は、略平坦な面を備える基台と、該基台の平坦な面から突出する複数のマイクロニードルからなる。隣接部材は、前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備える。変位装置は、前記マイクロニードルの摺動方向において、前記生体障壁の面と前記流体輸送機構の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせる。マイクロニードルは、該マイクロニードルのうち前端に存するマイクロニードルが他のマイクロニードルが存在しない有効領域を設けるように配される。前記有効領域が、前記マイクロニードルを摺動方向と反対側に定義されるとともに前記ベース領域幅で前記高さだけ延出した前記基台上の領域として定義される。
2007511318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、
該マイクロニードル装置は、
（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、
（ｉ）略平坦な面を備える基台と、
（ｉｉ）該基台の平坦な面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードルそれぞれは、切断縁及び挿入先端を備えるとともに前記基台の面と接続するベース領域と該ベース領域に対して直角方向の高さを備え、
（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、前記隣接部材は機械的に前記流体輸送機構に接続し、
（ｃ）前記マイクロニードル装置は、更に、前記隣接部材に接続する変位装置を備え、該変位装置は、前記マイクロニードルの摺動方向において、前記生体障壁の面と前記流体輸送機構の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせ、
前記マイクロニードルは、該マイクロニードルのうち前端に存するマイクロニードルが他のマイクロニードルが存在しない有効領域を設けるように配され、
前記有効領域が、前記マイクロニードルを摺動方向と反対側に定義されるとともに前記ベース領域幅で前記高さだけ延出した前記基台上の領域として定義されることを特徴とするマイクロニードル装置。
【請求項２】
前記摺動方向における前記マイクロニードルの間隔が、最も近接するマイクロニードルとの間隔と２の２乗根倍の積算値以上であることを特徴とする請求項１記載のマイクロニードル装置。
【請求項３】
（ａ）前記隣接部材が吸引カップであり、前記流体輸送機構が前記吸引カップ内に配され、
（ｂ）前記変位装置が、吸引機構を備え、該吸引機構は前記吸引カップと接続し、前記吸引機構と前記吸引カップの間で、流体が流動可能であり、前記吸引機構は、吸引作用を生じせしめ、これにより、前記生体障壁の面が前記吸引カップ内に引き込まれ、前記生体障壁の面が前記摺動方向において、前記平坦な面を横切って摺動するように前記吸引カップと前記流体輸送機構が形成されることを特徴とする請求項１記載のマイクロニードル装置。
【請求項４】
（ａ）前記隣接面が第１平面上に配され、
（ｂ）前記基台の前記面が第２平面上に配され、
（ｃ）前記第１平面が前記第２平面に対して傾斜していることを特徴とする請求項３記載のマイクロニードル装置。
【請求項５】
前記吸引カップが、軸非対称の内部面を備えることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記吸引カップが該吸引カップ上面縁部近傍に凹部を備え、該凹部と前記吸引機構の間で流体が流動可能であり、
前記生体障壁の面が前記マイクロニードルと接触した後、前記生体障壁が前記凹部に引き込まれるように前記吸引機構と前記凹部が形成され、
前記基台の前記面を横切って前記生体障壁の面が引き込まれることを特徴とする請求項３記載のマイクロニードル装置。
【請求項７】
前記変位装置は、機械的に前記隣接部材及び前記流体輸送機構と接続するとともに前記隣接面に対する前記流体輸送機構の移動経路を定め、
前記流体輸送機構の移動動作のベクトル成分の一部が前記基台の面に平行なベクトル成分を備えることを特徴とする請求項３記載のマイクロニードル装置。
【請求項８】
前記吸引機構が、吸引プランジャを備えるとともに吸引作用を生じせしめ、
前記吸引プランジャが前記吸引機構内へ引き込まれる位置に向かって一の方向へ移動することにより、前記吸引カップ内に前記生体障壁の面が引き込まれることを特徴とする請求項３記載のマイクロニードル装置。
【請求項９】
前記吸引機構がロック機構を備え、
該ロック機構が、前記吸引プランジャを前記引込位置に保つことを特徴とする請求項８記載のマイクロニードル装置。
【請求項１０】
流体注入プランジャ機構を備え、
該流体注入プランジャ機構は、流体プランジャを備え、
前記流体注入プランジャ機構と、前記流体輸送機構の間で流体が流動可能であり、
前記流体プランジャを押し下げることにより、流体が前記流体輸送機構を介して輸送されることを特徴とする請求項３記載のマイクロニードル装置。
【請求項１１】
前記流体注入プランジャ機構が、前記吸引機構内部に配されることを特徴とする請求項１０記載のマイクロニードル装置。
【請求項１２】
導水ポートを更に備え、
該導水ポートと前記流体注入プランジャ機構の間で流体が流動可能であり、
前記流体注入プランジャ機構内に流体が満たされるまでの間、前記導水ポートが、流体の外部供給口と前記流体注入プランジャ機構との間で流動経路を提供することを特徴とする請求項１０記載のマイクロニードル装置。
【請求項１３】
前記流体注入プランジャ機構が移動制限機構を備え、
該移動制限機構が、前記吸引カップ内の負圧によって前記流体プランジャが引き下げられることを防止することを特徴とする請求項１０記載のマイクロニードル装置。
【請求項１４】
前記マイクロニードルの列のうち後方にある列が前記生体障壁に接触するより前に、前記マイクロニードルの列のうち前方にある列が、前記生体障壁に接触するように前記流体輸送機構と前記隣接部材のうち少なくとも一方が形成されることを特徴とする請求項１記載のマイクロニードル装置。
【請求項１５】
前記変位装置が、機械的に前記隣接部材及び前記流体輸送機構に接続し、
前記変位装置が、前記隣接部材に対する前記流体輸送機構の回転移動経路を定めることを特徴とする請求項１記載のマイクロニードル装置。
【請求項１６】
前記流体輸送機構の回転移動経路における回転動作の中心が、最初の状態における前記生体障壁の面に対して平行に移動することを特徴とする請求項１５記載のマイクロニードル装置。
【請求項１７】
生体障壁の表面を横切って流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、
該マイクロニードル装置は、
（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、
（ｉ）略平坦な面を備える基台と、
（ｉｉ）該基台の平坦な面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードルそれぞれは、切断縁及び挿入先端を備えるとともに前記基台の面と接続するベース領域と該ベース領域に対して直角方向の高さを備え、
（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、
（ｃ）前記マイクロニードル装置は、更に、前記隣接部材及び前記前記流体輸送機構を機械的に接続する変位装置を備え、該変位装置は前記隣接面に対する前記流体輸送機構の移動経路を定め、該流体輸送機構の移動動作のベクトル成分の一部が前記基台の面に対して平行なベクトル成分を備え、
前記マイクロニードルは、該マイクロニードルのうち前端に存するマイクロニードルが他のマイクロニードルが存在しない有効領域を設けるように配され、
前記有効領域が、前記基台の面に対して平行なベクトル成分の方向と反対側に定義されるとともに前記ベース領域幅で前記高さだけ延出した前記基台上の領域として定義されることを特徴とするマイクロニードル装置。
【請求項１８】
前記基台の面に対して平行なベクトル成分の方向における前記マイクロニードルの間隔が、最も近接するマイクロニードルとの間隔の２の２乗根倍の値以上であることを特徴とする請求項１７記載のマイクロニードル装置。
【請求項１９】
生体障壁の表面を横切って流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、
該マイクロニードル装置は、略平坦な面を備える基台と、該基台の平坦な面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードル夫々は、挿入先端及び切断縁を備えるとともに前記基台の面と接続するベース領域と該ベース領域に対して直角方向の高さを備え、更に、前記ベース領域の重心から前記挿入先端の重心へ向かうベクトルとして定義されるベース−先端ベクトルを備え、該ベース−先端ベクトルが前記基台の面に対して直角にならないように前記マイクロニードルが非対称形状に形成され、前記平坦な面上での前記ベース−先端ベクトルの突出方向に対して平行な方向が挿入方向として定義され、
前記マイクロニードルは、該マイクロニードルのうち前端に存するマイクロニードルが他のマイクロニードルが存在しない有効領域を設けるように配され、
前記有効領域が、前記挿入方向と反対側に定義されるとともに前記ベース領域幅で前記高さだけ延出した前記基台上の領域として定義されることを特徴とするマイクロニードル装置。
【請求項２０】
前記挿入方向における前記マイクロニードルの間隔が、最も近接するマイクロニードルとの間隔の２の２乗根倍の値以上であることを特徴とする請求項１９記載のマイクロニードル装置。
【請求項２１】
生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、
該マイクロニードル装置は、
（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、
（ｉ）一の面を備える基台と、
（ｉｉ）該基台の面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードル夫々は、挿入先端、切断縁を備え、前記マイクロニードルは複数の列を構成し、
（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、前記隣接部材は機械的に前記流体輸送機構に接続し、
（ｃ）前記マイクロニードル装置は、更に、前記隣接部材に接続する変位装置を備え、該変位装置は、前記マイクロニードルの摺動方向において、前記流体輸送機構と前記生体障壁の面の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせ、
前記マイクロニードルの列のうち後方にある列が前記生体障壁に接触するより前に、前記マイクロニードルの列のうち前方にある列が、前記生体障壁に接触するように、前記流体輸送機構と前記隣接部材のうち少なくとも一方が形成されることを特徴とする請求項１記載のマイクロニードル装置。
【請求項２２】
前記変位装置が前記隣接部材及び前記流体輸送機構に機械的に接続するとともに前記隣接面に対する前記流体輸送機構の移動の経路を定義し、
該流体輸送機構の移動動作のベクトル成分のうち少なくとも一部が、前記基台の前記面に対して平行なベクトル成分を備えることを特徴とする請求項２１記載のマイクロニードル装置。
【請求項２３】
（ａ）前記隣接部材が吸引カップであり、前記流体輸送機構が前記吸引カップ内に配され、
（ｂ）前記変位装置が、吸引機構を備え、該吸引機構は前記吸引カップと接続し、前記吸引機構と前記吸引カップの間で、流体が流動可能であり、前記吸引機構は、吸引作用を生じせしめることにより、前記生体障壁の面が前記吸引カップ内に引き込まれ、これにより、前記流体輸送機構と前記生体障壁の面との間で相対的な横方向への摺動動作が生ずることを特徴とする請求項２１記載のマイクロニードル装置。
【請求項２４】
（ａ）前記隣接面が第１平面上に配され、
（ｂ）前記基台の前記面が第２平面上に配され、
（ｃ）前記第１平面が前記第２平面に対して傾斜していることを特徴とする請求項２３記載のマイクロニードル装置。
【請求項２５】
前記吸引カップが、軸非対称の内部面を備えることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項２６】
前記吸引カップが該吸引カップ上面縁部近傍に凹部を備え、該凹部と前記吸引機構の間で流体が流動可能であり、
前記生体障壁の面が前記マイクロニードルと接触した後、前記生体障壁が前記凹部に引き込まれるように前記吸引機構と前記凹部が形成され、
前記基台の前記面を横切って前記生体障壁の面が引き込まれることを特徴とする請求項２５記載のマイクロニードル装置。
【請求項２７】
生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、
該マイクロニードル装置は、
（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、
（ｉ）一の面を備える基台と、
（ｉｉ）該基台の面から突出する複数のマイクロニードルからなり、
（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は吸引カップであり、該吸引カップは前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、前記流体輸送機構は前記吸引カップ内に配され、
（ｃ）前記マイクロニードル装置は、吸引機構を備え、該吸引機構は前記吸引カップと接続し、前記吸引機構と前記吸引カップの間で、流体が流動可能であり、前記吸引機構が、吸引プランジャを備えるとともに吸引作用を生じせしめ、前記吸引プランジャが前記吸引機構内へ引き込まれる位置に向かって一の方向へ移動することにより、前記吸引カップ内に前記生体障壁の面が引き込まれることを特徴とするマイクロニードル装置。
【請求項２８】
前記マイクロニードルそれぞれが、切断縁及び挿入先端を備えることを特徴とする請求項２７記載のマイクロニードル装置。
【請求項２９】
前記吸引機構がロック機構を備え、
該ロック機構が、前記吸引プランジャを前記引込位置に保つことを特徴とする請求項２７記載のマイクロニードル装置。
【請求項３０】
流体注入プランジャ機構を備え、
該流体注入プランジャ機構は、流体プランジャを備え、
前記流体注入プランジャ機構と、前記流体輸送機構の間で流体が流動可能であり、
前記流体プランジャを押し下げることにより、流体が前記流体輸送機構を介して輸送されることを特徴とする請求項２７記載のマイクロニードル装置。
【請求項３１】
前記流体注入プランジャ機構が、前記吸引機構内部に配されることを特徴とする請求項３０記載のマイクロニードル装置。
【請求項３２】
導水ポートを更に備え、
該導水ポートと前記流体注入プランジャ機構の間で流体が流動可能であり、
前記流体注入プランジャ機構内に流体が満たされるまでの間、前記導水ポートが、流体の外部供給口と前記流体注入プランジャ機構との間で流動経路を提供することを特徴とする請求項３０記載のマイクロニードル装置。
【請求項３３】
前記流体注入プランジャ機構が移動制限機構を備え、
該移動制限機構が、前記吸引カップ内の負圧によって前記流体プランジャが引き下げられることを防止することを特徴とする請求項３０記載のマイクロニードル装置。
【請求項３４】
生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、
該マイクロニードル装置は、
（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、
（ｉ）一の面を備える基台と、
（ｉｉ）該基台の面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードルそれぞれは、挿入先端、切断縁を備え、
（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は吸引カップであり、前記流体輸送機構は前記吸引カップ内に配され、
（ｃ）前記マイクロニードル装置は、吸引機構を備え、該吸引機構は前記吸引カップと接続し、前記吸引機構と前記吸引カップの間で、流体が流動可能であり、前記吸引機構が吸引作用を生じせしめることにより前記生体障壁の面が前記吸引カップ内に引き込まれ、これにより、前記流体輸送機構と前記生体障壁の面との間で相対的な横方向の摺動動作が生ずることを特徴とするマイクロニードル装置。
【請求項３５】
生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、
該マイクロニードル装置は、
（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、
（ｉ）一の面を備える基台と、
（ｉｉ）該基台の面から突出する複数のマイクロニードルからなり、
（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、
（ｃ）前記変位装置は機械的に前記隣接部材及び前記流体輸送機構と接続するとともに、前記隣接部材に対する前記流体輸送機構の回転移動経路を定めることを特徴とするマイクロニードル装置。
【請求項３６】
前記流体輸送機構の回転移動経路における回転動作の中心が、最初の状態における前記生体障壁の面に対して平行に移動することを特徴とする請求項３５記載のマイクロニードル装置。
【請求項３７】
前記マイクロニードルそれぞれが切断縁及び挿入先端を備えることを特徴とする請求項３５記載のマイクロニードル装置。
【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に関し、特に、改良された挿入システム及びマイクロニードルを摺動させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロニードルの配列に関する研究開発は薬剤輸送や生体サンプリングのためのシステムの一部として近年進歩してきた。このような用途では、マイクロニードルを使用することには流体を皮膚或いはその他の障壁を介して輸送するための他の同様の方法に対して明確な利点が存在する。皮下注射針と比べて、マイクロニードルは痛みを伴うことなく、表皮の浅い部分に薬剤を輸送することが可能である。他の多くの針と異なり、マイクロニードルシステムは、注射される者自身による使用、或いは専門家以外の者による使用が可能である。加えて、誤って針を注射したり、それに伴って損傷を受けたりする危険性が大幅に低減される。更に、マイクロニードルを使用した装置は、従来の経皮パッチのように分子サイズに対する制限を受けない。従来の経皮パッチは本質的に、小さな分子（１，０００ダルトン以下で、典型的には３００ダルトン以下）にしか使用できない。更に、この他の通常エネルギー駆動式の穿孔機構（たとえば、超音波、ＲＦ、或いはレーザーを伝達するためには、まず皮膚を穿孔しなければ、薬剤を局所投与或いは局所パッチできない）を備える輸送システムと異なり、マイクロニードルでは、強化（enhancement）／挿入を行うのと同時に薬剤を輸送できるから、容易に薬剤を投与できる。このようなマイクロニードルは、国際公開公報ＷＯ０１／６６０６５号、及びＷＯ０２／１７９８５号に開示されている。尚、これら出願は本出願と同一の承継人に譲渡されている。これら出願の内容は、本明細書中に参照として組み込まれる。この他の関連する文献として、国際公開公報ＷＯ９９／６４５８０号及びＷＯ００／７４７６３号（承継人：Georgia Tech Research Corp.） が挙げられる。また、関連する科学論文として、「Micro machined needles for the transdermal delivery of drugs」（S. H. S. Henry他著、MRMS98、Heidelberg、ドイツ、１９９８年１月）、「Three dimensional hollow micro needle and microtube arrays」（D. V. McAllister他著、Transducer99、日本国仙台市、１９９９年１月）、「An array of hollow micro-capillaries for the controlled injection of genetic materials into animal/plant cells」（K. Chun他著、MEMS 99、 Orlando, Fl.、１９９９年１月）、及び「Injection of DNA into plant and animal tissues with micromechanical piercing structures」（W. Trimmer他著、IEEE workshop on MEMS、アムステルダム、１９９５年１月）が挙げられる。上記の国際出願は、中空のマイクロニードルを開示しており、このマイクロニードルは、皮膚障壁を通じて流体の流路を形成することが可能である。
【０００３】
中空のマイクロニードルが、生体障壁を通じて流体を輸送するための有効な構造となりうるが、一方でこのような装置には多数の欠点があり、その機能性に対する制約或いは妨げとなっている。
従来のマイクロニードル・アレー装置は、生体障壁内に確実に挿入できるものではないから、障壁を通じて流体を輸送することは不可能または困難である。人体の皮膚を通じて薬剤を投与する場合、マイクロニードルが少なくとも角質層を貫かなければ、薬剤が有効に輸送されない。多くの場合、皮膚表面には弾力性があるから、マイクロニードルそれぞれを取囲むように皮膚表面が伸長して、マイクロニードルが皮膚表面を突き刺すことができない。多くのマイクロニードルが、鋭利さを欠くことから、この現象は更に深刻なものとなる。加えて、各種の設計のマイクロニードルは、特に剪断力に対して弱いことから、マイクロニードルの挿入時に加えることができる力は制限される。したがって、マイクロニードルの挿入作用も制限される。更に、殆どの設計では、マイクロニードルは頂部が平面で切り取られた形状を有する。頂部が切り取られた形状は、針の流路を詰まらせたり、針の鋭利さを低下させたりするから、このこともまた、マイクロニードルの挿入の容易さや薬剤輸送性が低下する原因となる。
【０００４】
皮膚への十分な挿入を保証するための様々なアプローチが提案された。１つのアプローチは非常に長く鋭いマイクロニードルを使用することであった。このことで、より充分な挿入が可能となったが、この方法で製造されたマイクロニードルは、より脆弱で且つ製造が困難である。別の方法として、前述の国際公開公報ＷＯ００／７４７６３号（出願人：ジョージア工科大学）に開示される装置が挙げられる。この公報には、皮膚を伸ばす為の様々な複雑な機械的装置が記載されている。Lastovishらの米国特許第６，４４０，０９６号には、装置の周囲に配された吸着盤を用いて皮膚を伸ばす機器が示されている。更に別のアプローチは、マイクロニードルの挿入に先立ち、皮膚を凍結させる、或いは皮膚の機械的性質を変化させるによって、皮膚の弾力性を減ずることに基づく。これらのアプローチはすべて、使用及び／又は生産が複雑であるという問題、費用の問題、患者自身による使用が困難であるという問題を有する。
【０００５】
外科的処置に使用する手術器具の分野において、Idemotoらの米国特許第４，８３２，６８３号には、切断若しくは分離を容易にする為の手段として、超音波振動を使用することが記載されている。超音波振動は、当業者に外科的手術の手段として使用されていたが、生体障壁へのマイクロニードルの挿入を容易にするために適用された例は現在まで存在していない。
【０００６】
身体へ流体を注入するための中空針の代わりに、針を有さない注射器を使用することもまた公知である。このような注射器は、加圧された液体の細流、若しくは「ジェット」を用いて皮膚を貫く。初期の設計は、強固な角皮層および表皮を通じて穴を開けるために、注入操作中を通して高圧力を使用するものであった。
しかしながら、その後、注入操作の大半をはるかに低い圧力下で行っても、初期の軌跡に沿う注入が可能となった。Schererらの米国特許２，７０４，５４２号及びFudgeらの米国特許３，９０８，６５１号が、このような設計の例である。結局のところ、注入中に圧力を変化させなければならないという技術的な要求と、それに伴う複雑性の問題、費用の問題、このような操作に伴う痛みの問題から、このような装置は普及していない。
【０００７】
現在使用される針のない高圧ジェット式注射器の中には、例えば米国特許第６，０６３，０５３号および第６，２６４，６２９号に開示されるような、加圧されたガスシリンダからの圧力によって動作するものもある。米国特許第５，４９９，９７２号は、強力に上に曲げられたスプリングによって動力が供給されたジェット式注射装置を開示している。本発明に関連するものとして、米国特許６，１０２，８９６号および６，２２４，５６７号がある。これらは、キャップを押すことにより手動で圧力が生成されるジェット式注射装置を例示する。十分な圧力が加えられると、機械的な障害が克服され、圧力ジェットが作動される。
【０００８】
ジェット式注射器は、従来の注射針と比較して、いくらか痛みを和らげることができること及び潜在的にも衛生面を改善できるという長所がある一方、それらにはまだ多くの欠点が存在する。
ジェットを利用する注入操作は、治療領域に対する装置の相対的な位置に基づいて行われる。よって、装置の相対位置がわずかに変化するだけで、薬剤の損失や組織を損傷する危険が起こりうる（「ウェット・インジェクション（wet injection）」）ジェット式注射器には更に２つの欠点が存在する。すなわち分子に高い剪断力が加わるから、それぞれの薬剤の処方を特別に調合しなければならないこと、そして非標準的な薬剤カートリッジを使用しなければならないことである。
最も顕著なところでは、供給された薬剤と標的組織の間に、密封した流路がないので、薬剤の大きな損失が生じる。このことは、また、薬剤の投与量の正確性に欠ける結果となる。更に、皮膚の上部層の強固な組織を通じての挿入は、通常、複雑で高価なシステムを要求する高い作動圧力を必要とする。また、このような器具を純粋に手動の圧力を用いて動作させることには信頼性の問題も生じる。最後に、多くの注入器具は、皮下組織や筋肉の層へ流体を注入するもので、表皮や真皮の浅い部分など、皮膚の浅い部分へ一定の注入を行うことはできない。よって、このような皮膚の浅い領域に対する使用、例えばワクチンの輸送のための使用は制限される。
【０００９】
国際公開公報ＷＯ０３／０７４１０２号には、改良されたマイクロニードル挿入装置が開示されている。尚、この出願は、本出願と同一の承継人に譲渡されるものであり、本明細書中に参照として組み込まれる。上記の公報に記載の装置は、好ましくは非対称形状のマイクロニードルを用いて方向挿入を行うことにより、生体障壁への挿入を容易にする装置である。非対称形状のマイクロニードルとしては、マイクロピラミッド（切断縁又は刃を備えるピラミッド状のマイクロニードル）が挙げられる。上記の公報にはまた、皮膚は面外変形するときにその可撓性が顕著になると考えられることが説明されている。面外変形時には、皮膚は局所的に押圧されてマイクロニードルの外部形状に沿って変形し、マイクロニードルが適切に挿入されない。その結果、マイクロニードルを介しての流体の輸送が著しく難しくなるか或いは妨げられる。しかしながらこの方向挿入装置は、マイクロニードルの基台を生体障壁に対して変位させることが可能である。この変位において基台の面に対して平行な成分はノン・ゼロ成分である（方向挿入装置の移動動作のベクトル成分の一部が、生体障壁の面に対して平行なベクトル成分を備える）。生体障壁が面外変形時に可撓性を発揮するのに対して、皮膚の面内における伸縮性は、非常に制限されている。このような対照的な特性は、日常的な経験において、比較的鋭利でない物体が局所的に圧力を加えても皮膚を貫通しないが、横滑りするように接触した場合には引掻き傷を作ることから理解できる。このような特性の結果として、多くの場合、挿入方向に沿うベクトルが皮膚表面と平行な成分を含む場合のほうが、皮膚に対して直角に直接圧力を加えるよりも、はるかに効果的である。また、マイクロニードルを挿入する領域近傍において、皮膚を面内変形しないように固定して、更に摺動挿入作用を高めることも可能である。
【００１０】
国際公開公報ＷＯ０３／０７４１０２号は特に、「摺動」動作する非対称形状のマイクロニードルを用いる改良された装置を開示している。このマイクロニードルは切断縁を備える。ここで、図１ａ及び図１ｂを参照する。図１ａは、この先行技術にしたがって構築ならびに動作されるマイクロニードル（１０）の等角図である。図１ｂは、図１ａのマイクロニードル（１０）を示す別の等角図である。マイクロニードル（１０）は、挿入先端（１２）と、切断縁（１４）と、チャネル（１６）を備える。マイクロニードル（１０）は、非常に厚い壁面を備えるとともに低いアスペクト比を有する頑丈な器具である。マイクロニードル（１０）は一般的に、高さが１００乃至７５０ミクロン、穴部直径が２５乃至６５ミクロン、壁面の厚さが２０乃至７５ミクロンである。挿入先端 （１２）は非常に鋭利である。切断縁（１４）は、皮膚を貫いて、皮膚表面の張力を低減することにより、マイクロニードルの挿入を容易にする。皮膚表面の張力は通常、マイクロニードルを皮膚外に押し出す作用をする。マイクロニードル （１０）はピラミッド形状のマイクロニードルの例である。このような形状のマイクロニードルは一般に、マイクロピラミッドと呼ばれる。ピラミッド形状のマイクロニードルの別の例は以下で説明される。以下の説明では、マイクロニードルの幾何学的な長所と、その他の長所を詳しく説明する。管状のマイクロニードルの例も以下で説明する。
【００１１】
ここで、図２ａ乃至図３ｃを参照する。図２ａは、上記の先行技術にしたがって構築ならびに動作されるピラミッド状マイクロニードル（１８）の概略等角図である。図２ｂは、図２ａのマイクロニードル（１８）の概略平面図である。図２ｃは、図２ａのマイクロニードル（１８）のベース先端ベクトル（２０）を示す概略図である。図３ａは、上記の先行技術にしたがって構築ならびに動作される管状マイクロニードル（２２）の概略図である。図３ｂは、図３ａのマイクロニードル（２２）の概略平面図である。図３ｃは、図３ａのマイクロニードル（２２）のベース先端ベクトル（２４）の概略図である。マイクロニードル（１８）とマイクロニードル（２２）は、非対称形状であり、ベース先端ベクトル（２０）とベース先端ベクトル（２４）それぞれが、基台（２８）の支持表面（２６）に対して非直角である。「ベース先端ベクトル」の方向は、挿入経路に従って調整され、これにより、横方向（面内）移動の成分の挿入作用が強化される。マイクロニードル（１８）とマイクロニードル（２２）について「ベース先端ベクトル」の計算方法は、それぞれ図２ｃ及び図３ｃに図示される。幾何学的には「ベース先端ベクトル」は一般的にマイクロニードルのベース領域の中心からマイクロニードルの挿入先端の中心までのベクトルとして定義される。ここでは、ある形状の「中心」は２次元形状が存在する平面内の１点であり、この点を原点とすると、この形状が存在する領域全体のベクトルの和がゼロとなる点のことを言う。言い換えると、ここでいう中心は、断面形状と同じ形状の単位面積あたりの重さが均一な薄片の重心と一致する。この先行技術のマイクロニードルの場合、基部の中心は、マイクロニードルの基台（２８）の面（２６）が存在する平面における断面の中心である。同様に先端部の中心は、マイクロニードルの先端部を通って面（２６）と平行な断面の中心である。先端が尖ったマイクロニードルの場合、先端部の中心は、先端部の尖った点として定義される。上記の国際公開公報ＷＯ０２／１７９８５号のマイクロニードル（１８）に関する記載は、本明細書中に参照として組み込まれる。マイクロニードル（１８）のベース部は略三角形状で、基部の中心は三角形の直感的な「中心」近傍に位置する。マイクロニードル（１８）は挿入先端（３０）を備える。挿入先端（３０）は、一方で、斜面と少なくとも１つの直立した面が交差する場所に位置する。結果として挿入先端の中心は、三角形状の基部の１つの隅部の真上付近に位置する。以上のように定義されるベース先端ベクトル（２０）は図２に示される。このベース先端ベクトル（２０）の面内成分は大きな成分である。特に、図２ａに示すマイクロニードルの形状が好適な形状であると考えられる。このような形状によると、先端部と直立した面が機械的に支持され、これらが破損することなく方向挿入を行うことができる。更に、上記の構造のように、中実の挿入先端近傍において、流体輸送コンジットがマイクロニードルの表面と交差する構造のマイクロニードルを使用することにより、流体の輸送が容易になる。よって、コンジットの詰まりが防止される。ここで、図２ｂ及び図３ｂを参照する。図２ｂ及び図３ｂは、生体障壁を通じて方向挿入を行うためのマイクロニードル構造の更に別の好適な実施形態を示す。この形態によると、各マイクロニードルは、少なくとも２つの側壁（３２）を備える。側壁（３２）の間には比較的鋭利な縁（３４）が形成される。幾何学的には、側壁のそれぞれが有する略平坦な面は、面の間の角度が９０度以下、好ましくは３０乃至７０度となるように配される。面の間の角度はマイクロニードル基部表面と平行な平面における角度として計測される。この角度は、側壁の面のうち略平坦な部分の間の角度として定義されるのであって、面が交差する縁が曲線状であってもよい。このような形態は、面が交差する縁が幾分曲線状であっても、方向挿入する間に生体障壁を貫くのに有効である。
【００１２】
このような特性の切断縁が用いられる場合は常に、切断縁が「示す」方向の成分を持つように挿入方向が選択される。つまり、移動経路の少なくとも一部において、挿入方向の面内成分が図２ｂ及び図３ｂの平面図に示す角度の範囲内となるようにする。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，４４０，０９６号公報
【特許文献２】米国特許第４，８３２，６８３号公報
【特許文献３】米国特許第６，０６３，０５３号公報
【特許文献４】米国特許第６，２６４，６２９号公報
【特許文献５】米国特許第５，４９９，９７２号公報
【特許文献６】米国特許第６，１０２，８９６号公報
【特許文献７】米国特許第６，２２４，５６７号公報
【特許文献８】国際公開公報ＷＯ０１／６６０６５号
【特許文献９】国際公開公報ＷＯ０２／１７９８５号
【特許文献１０】国際公開公報ＷＯ９９／６４５８０号
【特許文献１１】国際公開公報ＷＯ００／７４７６３号
【特許文献１２】国際公開公報ＷＯ０３／７４１０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
切断縁を備えるマイクロニードルを用いると、マイクロニードルを、生体障壁を通じて十分に挿入することが可能となる。しかしながら、生体障壁の可撓性により、切断縁（マイクロ刃ともいう）を備えるマイクロニードルの場合にも、挿入作用の有効性が低下する。
したがって、切断縁を備えるマイクロニードルを用いた生体障壁、特に表皮へのマイクロニードルの挿入を容易にするための装置及び方法を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によると、生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、該マイクロニードル装置は、（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、（ｉ）略平坦な面を備える基台と、（ｉｉ）該基台の平坦な面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードルそれぞれは、切断縁及び挿入先端を備えるとともに前記基台の面と接続するベース領域と該ベース領域に対して直角方向の高さを備え、
（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、前記隣接部材は機械的に前記流体輸送機構に接続し、（ｃ）前記マイクロニードル装置は、更に、前記隣接部材に接続する変位装置を備え、該変位装置は、前記マイクロニードルの摺動方向において、前記生体障壁の面と前記流体輸送機構の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせ、前記マイクロニードルは、該マイクロニードルのうち前端に存するマイクロニードルが他のマイクロニードルが存在しない有効領域を設けるように配され、前記有効領域が、前記マイクロニードルを摺動方向と反対側に定義されるとともに前記ベース領域幅で前記高さだけ延出した前記基台上の領域として定義されることを特徴とするマイクロニードル装置が提供される。
【００１６】
本発明は更に、前記摺動方向における前記マイクロニードルの間隔が、最も近接するマイクロニードルとの間隔と２の２乗根倍の積算値以上であることを特徴とする。
本発明は更に、（ａ）前記隣接部材が吸引カップであり、前記流体輸送機構が前記吸引カップ内に配され、（ｂ）前記変位装置が、吸引機構を備え、該吸引機構は前記吸引カップと接続し、前記吸引機構と前記吸引カップの間で、流体が流動可能であり、前記吸引機構は、吸引作用を生じせしめ、これにより、前記生体障壁の面が前記吸引カップ内に引き込まれ、前記生体障壁の面が前記摺動方向において、前記平坦な面を横切って摺動するように前記吸引カップと前記流体輸送機構が形成されることを特徴とする。
本発明は更に、（ａ）前記隣接面が第１平面上に配され、（ｂ）前記基台の前記面が第２平面上に配され、（ｃ）前記第１平面が前記第２平面に対して傾斜していることを特徴とする。
本発明は更に、前記吸引カップが、軸非対称の内部面を備えることを特徴とする。
本発明は更に、前記吸引カップが該吸引カップ上面縁部近傍に凹部を備え、該凹部と前記吸引機構の間で流体が流動可能であり、前記生体障壁の面が前記マイクロニードルと接触した後、前記生体障壁が前記凹部に引き込まれるように前記吸引機構と前記凹部が形成され、前記基台の前記面を横切って前記生体障壁の面が引き込まれることを特徴とする。
本発明は更に、前記変位装置は、機械的に前記隣接部材及び前記流体輸送機構と接続するとともに前記隣接面に対する前記流体輸送機構の移動経路を定め、前記流体輸送機構の移動動作のベクトル成分の一部が前記基台の面に平行なベクトル成分を備えることを特徴とする。
本発明は更に、前記吸引機構が、吸引プランジャを備えるとともに吸引作用を生じせしめ、前記吸引プランジャが前記吸引機構内へ引き込まれる位置に向かって一の方向へ移動することにより、前記吸引カップ内に前記生体障壁の面が引き込まれることを特徴とする。
本発明は更に、前記吸引機構がロック機構を備え、該ロック機構が、前記吸引プランジャを前記引込位置に保つことを特徴とする。
【００１７】
本発明によると、流体注入プランジャ機構を備え、該流体注入プランジャ機構は、流体プランジャを備え、前記流体注入プランジャ機構と、前記流体輸送機構の間で流体が流動可能であり、前記流体プランジャを押し下げることにより、流体が前記流体輸送機構を介して輸送されることを特徴とする請求項３記載のマイクロニードル装置が提供される。
【００１８】
本発明は更に、前記流体注入プランジャ機構が、前記吸引機構内部に配されることを特徴とする。
本発明は更に、導水ポートを更に備え、該導水ポートと前記流体注入プランジャ機構の間で流体が流動可能であり、前記流体注入プランジャ機構内に流体が満たされるまでの間、前記導水ポートが、流体の外部供給口と前記流体注入プランジャ機構との間で流動経路を提供することを特徴とする。
本発明は更に、前記流体注入プランジャ機構が移動制限機構を備え、該移動制限機構が、前記吸引カップ内の負圧によって前記流体プランジャが引き下げられることを防止することを特徴とする。
【００１９】
本発明は更に、前記マイクロニードルの列のうち後方にある列が前記生体障壁に接触するより前に、前記マイクロニードルの列のうち前方にある列が、前記生体障壁に接触するように前記流体輸送機構と前記隣接部材のうち少なくとも一方が形成されることを特徴とする。
本発明は更に、前記変位装置が、機械的に前記隣接部材及び前記流体輸送機構に接続し、
前記変位装置が、前記隣接部材に対する前記流体輸送機構の回転移動経路を定めることを特徴とする。
【００２０】
本発明は更に、前記流体輸送機構の回転移動経路における回転動作の中心が、最初の状態における前記生体障壁の面に対して平行に移動することを特徴とする。
【００２１】
本発明によると、生体障壁の表面を横切って流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、該マイクロニードル装置は、（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、（ｉ）略平坦な面を備える基台と、（ｉｉ）該基台の平坦な面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードルそれぞれは、切断縁及び挿入先端を備えるとともに前記基台の面と接続するベース領域と該ベース領域に対して直角方向の高さを備え、（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、（ｃ）前記マイクロニードル装置は、更に、前記隣接部材及び前記前記流体輸送機構を機械的に接続する変位装置を備え、該変位装置は前記隣接面に対する前記流体輸送機構の移動経路を定め、該流体輸送機構の移動動作のベクトル成分の一部が前記基台の面に対して平行なベクトル成分を備え、前記マイクロニードルは、該マイクロニードルのうち前端に存するマイクロニードルが他のマイクロニードルが存在しない有効領域を設けるように配され、前記有効領域が、前記基台の面に対して平行なベクトル成分の方向と反対側に定義されるとともに前記ベース領域幅で前記高さだけ延出した前記基台上の領域として定義されることを特徴とするマイクロニードル装置が提供される。
【００２２】
本発明は更に、前記基台の面に対して平行なベクトル成分の方向における前記マイクロニードルの間隔が、最も近接するマイクロニードルとの間隔の２の２乗根倍の値以上であることを特徴とする。
【００２３】
本発明によると、生体障壁の表面を横切って流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、該マイクロニードル装置は、略平坦な面を備える基台と、該基台の平坦な面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードル夫々は、挿入先端及び切断縁を備えるとともに前記基台の面と接続するベース領域と該ベース領域に対して直角方向の高さを備え、更に、前記ベース領域の重心から前記挿入先端の重心へ向かうベクトルとして定義されるベース−先端ベクトルを備え、該ベース−先端ベクトルが前記基台の面に対して直角にならないように前記マイクロニードルが非対称形状に形成され、前記平坦な面上での前記ベース−先端ベクトルの突出方向に対して平行な方向が挿入方向として定義され、前記マイクロニードルは、該マイクロニードルのうち前端に存するマイクロニードルが他のマイクロニードルが存在しない有効領域を設けるように配され、前記有効領域が、前記挿入方向と反対側に定義されるとともに前記ベース領域幅で前記高さだけ延出した前記基台上の領域として定義されることを特徴とするマイクロニードル装置が提供される。
【００２４】
本発明は更に、前記挿入方向における前記マイクロニードルの間隔が、最も近接するマイクロニードルとの間隔の２の２乗根倍の値以上であることを特徴とする。
【００２５】
本発明は更に、生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、該マイクロニードル装置は、（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、（ｉ）一の面を備える基台と、（ｉｉ）該基台の面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードル夫々は、挿入先端、切断縁を備え、前記マイクロニードルは複数の列を構成し、（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、前記隣接部材は機械的に前記流体輸送機構に接続し、（ｃ）前記マイクロニードル装置は、更に、前記隣接部材に接続する変位装置を備え、該変位装置は、前記マイクロニードルの摺動方向において、前記流体輸送機構と前記生体障壁の面の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせ、前記マイクロニードルの列のうち後方にある列が前記生体障壁に接触するより前に、前記マイクロニードルの列のうち前方にある列が、前記生体障壁に接触するように、前記流体輸送機構と前記隣接部材のうち少なくとも一方が形成されることを特徴とする。
【００２６】
本発明は更に、前記変位装置が前記隣接部材及び前記流体輸送機構に機械的に接続するとともに前記隣接面に対する前記流体輸送機構の移動の経路を定義し、該流体輸送機構の移動動作のベクトル成分のうち少なくとも一部が、前記基台の前記面に対して平行なベクトル成分を備えることを特徴とする。
本発明は更に、（ａ）前記隣接部材が吸引カップであり、前記流体輸送機構が前記吸引カップ内に配され、（ｂ）前記変位装置が、吸引機構を備え、該吸引機構は前記吸引カップと接続し、前記吸引機構と前記吸引カップの間で、流体が流動可能であり、前記吸引機構は、吸引作用を生じせしめることにより、前記生体障壁の面が前記吸引カップ内に引き込まれ、これにより、前記流体輸送機構と前記生体障壁の面との間で相対的な横方向への摺動動作が生ずることを特徴とする。
【００２７】
本発明は更に、（ａ）前記隣接面が第１平面上に配され、（ｂ）前記基台の前記面が第２平面上に配され、（ｃ）前記第１平面が前記第２平面に対して傾斜していることを特徴とする。
本発明は更に、前記吸引カップが、軸非対称の内部面を備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明は更に、前記吸引カップが該吸引カップ上面縁部近傍に凹部を備え、該凹部と前記吸引機構の間で流体が流動可能であり、前記生体障壁の面が前記マイクロニードルと接触した後、前記生体障壁が前記凹部に引き込まれるように前記吸引機構と前記凹部が形成され、前記基台の前記面を横切って前記生体障壁の面が引き込まれることを特徴とする。
【００２９】
本発明によると、生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、該マイクロニードル装置は、（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、（ｉ）一の面を備える基台と、（ｉｉ）該基台の面から突出する複数のマイクロニードルからなり、（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は吸引カップであり、該吸引カップは前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、前記流体輸送機構は前記吸引カップ内に配され、（ｃ）前記マイクロニードル装置は、吸引機構を備え、該吸引機構は前記吸引カップと接続し、前記吸引機構と前記吸引カップの間で、流体が流動可能であり、前記吸引機構が、吸引プランジャを備えるとともに吸引作用を生じせしめ、前記吸引プランジャが前記吸引機構内へ引き込まれる位置に向かって一の方向へ移動することにより、前記吸引カップ内に前記生体障壁の面が引き込まれることを特徴とするマイクロニードル装置が提供される。
【００３０】
本発明は更に、前記マイクロニードルそれぞれが、切断縁及び挿入先端を備えることを特徴とする。
本発明は更に、前記吸引機構がロック機構を備え、該ロック機構が、前記吸引プランジャを前記引込位置に保つことを特徴とする。
本発明は更に、流体注入プランジャ機構を備え、該流体注入プランジャ機構は、流体プランジャを備え、前記流体注入プランジャ機構と、前記流体輸送機構の間で流体が流動可能であり、前記流体プランジャを押し下げることにより、流体が前記流体輸送機構を介して輸送されることを特徴とする。
【００３１】
本発明は更に、前記流体注入プランジャ機構が、前記吸引機構内部に配されることを特徴とする。
本発明は更に、導水ポートを更に備え、該導水ポートと前記流体注入プランジャ機構の間で流体が流動可能であり、前記流体注入プランジャ機構内に流体が満たされるまでの間、前記導水ポートが、流体の外部供給口と前記流体注入プランジャ機構との間で流動経路を提供することを特徴とする。
本発明は更に、前記流体注入プランジャ機構が移動制限機構を備え、該移動制限機構が、前記吸引カップ内の負圧によって前記流体プランジャが引き下げられることを防止することを特徴とする。
【００３２】
本発明によると、生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、該マイクロニードル装置は、（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、（ｉ）一の面を備える基台と、（ｉｉ）該基台の面から突出する複数のマイクロニードルからなり、該マイクロニードルそれぞれは、挿入先端、切断縁を備え、（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は吸引カップであり、前記流体輸送機構は前記吸引カップ内に配され、（ｃ）前記マイクロニードル装置は、吸引機構を備え、該吸引機構は前記吸引カップと接続し、前記吸引機構と前記吸引カップの間で、流体が流動可能であり、前記吸引機構が吸引作用を生じせしめることにより前記生体障壁の面が前記吸引カップ内に引き込まれ、これにより、前記流体輸送機構と前記生体障壁の面との間で相対的な横方向の摺動動作が生ずることを特徴とするマイクロニードル装置が提供される。
【００３３】
本発明によると、生体障壁の表面を通じて流体を輸送するためのマイクロニードル装置であって、該マイクロニードル装置は、（ａ）流体輸送機構を備え、該流体輸送機構は、（ｉ）一の面を備える基台と、（ｉｉ）該基台の面から突出する複数のマイクロニードルからなり、（ｂ）前記マイクロニードル装置は、更に、隣接部材を備え、該隣接部材は前記生体障壁に隣接する少なくとも１つの隣接面を備え、（ｃ）前記変位装置は機械的に前記隣接部材及び前記流体輸送機構と接続するとともに、前記隣接部材に対する前記流体輸送機構の回転移動経路を定めることを特徴とするマイクロニードル装置が提供される。
【００３４】
本発明は更に、前記流体輸送機構の回転移動経路における回転動作の中心が、最初の状態における前記生体障壁の面に対して平行に移動することを特徴とする。
本発明は更に、前記マイクロニードルそれぞれが切断縁及び挿入先端を備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明は、マイクロニードル装置及びその操作方法に関する。
本発明のマイクロニードル装置の原理と動作は、図面と以下の説明を参照することにより、より良く理解できる。
上述のように、本出願と同一の承継人に譲渡される国際公開公報WO０３／０７４１０２号は、改良されたマイクロニードル挿入装置を開示している。この装置は、方向挿入を行うためのもので、好ましくは非対称形のマイクロニードルを用いることにより、生体障壁を挿入することを容易にする。上記の国際公開公報には、皮膚が面外変形すると可撓性が顕著になることが説明されている。面外変形時には、皮膚は局所的に押圧されてマイクロニードルの外部形状に沿って変形し、マイクロニードルが適切に皮膚に挿入されない。その結果、マイクロニードルを介しての流体の輸送が著しく難しくなるか或いは妨げられる。しかしながらこの方向挿入装置は、マイクロニードルの基台表面を生体障壁に対して変位させることが可能である。この変位において基台の面に対して平行な成分はノン・ゼロ成分である（方向挿入装置の移動動作のベクトル成分の一部が、生体障壁の面に対して平行なベクトル成分を備える）。生体障壁が面外変形時に可撓性を発揮するのに対して、皮膚の面内における伸縮性は、非常に制限されている。このような対照的な特性は、日常的な経験において、比較的鋭利でない物体が局所的に圧力を加えても皮膚を貫通しないが、横滑りするように接触した場合には引掻き傷を作ることから理解できる。このような特性の結果として、多くの場合、挿入方向に沿うベクトルが皮膚表面と平行な成分を含む場合のほうが、皮膚に対して直角に直接圧力を加えるよりも、はるかに効果的である。
【００３６】
方向挿入を行う装置は、既存のマイクロニードル挿入装置と比べて非常に優れている。しかしながら、方向挿入装置の挿入効果を改良できることが分かっている。特に、１列に複数のマイクロニードルを配列すると、先頭のマイクロニードルの挿入及び／又は切開（マイクロニードルが刃を備える場合）効率が低下することが分かっている。これは、後続のマイクロニードルにより生体障壁上へ圧力が分散されるからである。上記の問題は、マイクロニードルの１つの列内の１行目に限らず、後続の行を持つ全ての行に起こりうる問題である。
【００３７】
図４を参照して詳しく説明されるように、特定の配置でマイクロニードルを使用すること、及び／又は図５を参照して詳しく説明されるように、後続の行のマイクロニードルが生体障壁と接触する前に、先頭の行のマイクロニードルを生体障壁と接触させることにより、上記の問題は、解決或いは大幅に改善される。
【００３８】
ここで、図４を説明する。図４は、本発明の好適な実施形態にしたがって構築並びに動作される流体輸送機構（４０）を示す概略等角図である。流体輸送機構（４０）は、基台（４２）を備え、基台（４２）は略平坦な面（４４）を定義する。流体輸送機構（４０）はまた、略平坦な面（４４）から突出する複数のマイクロニードル（４６）を備える。マイクロニードル（４６）のそれぞれは、マイクロピラミッド形状で、切断縁（４８）と、挿入先端（５０）を備える。マイクロニードル（４６）と基台（４２）の接続面はベース領域であり、マイクロニードル（４６）は高さ（５２）だけ突出している。高さ（５２）は表面（４４）から直角に測ったマイクロニードルの高さである。高さ（５２）は通常、挿入先端（５０）から表面（４４）への最短距離である。マイクロニードル（４６）のそれぞれは、ベース先端ベクトルを有する。このベクトルはベース領域（５４）の中心（セントロイド）から挿入先端（５０）方向のベクトルとして定義される。ここでいう「ベース先端（base-to-top）」ベクトルとは、図２ｃ及び図３ｃの位置関係を基準にしている。マイクロニードル（４６）は非対称形で、そのベース先端ベクトルは略平坦な面（４４）に対して非直角である。ベース先端ベクトルの面（４４）上への射影に平行な方向を挿入方向Ｔとする。当業者であれば、流体輸送機構（４０）は通常、方向挿入装置（図示せず）の一部をなすことが理解できる。方向挿入装置は、流体輸送機構の相対的な移動経路を定める。移動経路は、面（４４）に直角な成分Ｎと、面（４４）に平行な成分、すなわちマイクロニードルの挿入方向Ｔ（または「摺動方向」ともいう）の成分を有するものとして定められる。したがって方向挿入装置は、流体輸送機構（４０）と生体障壁表面の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせる。「相対的な横方向の摺動動作」との語は、流体輸送機構（４０）が生体障壁表面を横切る移動、生体障壁表面が静止した流体輸送機構（４０）を横切る移動、或いはこれらの組み合わせを表す。好適な方向挿入装置は、以下で図６乃至図１１ｉを参照しながら説明する。
【００３９】
マイクロニードル（４６）は挿入方向Ｔに直角の行内に配列される。先頭のマイクロニードルが後続のマイクロニードルにより引張られる効果を軽減あるいは防止するために、マイクロニードル（４６）は先頭のマイクロニードル（４７）が有効領域（４９）を先頭のマイクロニードル（４７）の後ろに定義するように配置される。有効領域（４９）とは他のマイクロニードルが配されない領域である。領域（４９）は、先頭のマイクロニードル（４７）のベース領域（５４）を、先頭のマイクロニードル（４７）の挿入方向Ｔと反対の方向に向けて、先頭のマイクロニードル（４７）の高さ（５２）だけ射影して示される領域として定義される（有効領域は、マイクロニードル（４７）の挿入方向Ｔと反対側に定義されるとともにベース領域（５４）の幅で高さ（５２）だけ延出した基台上の領域として定義される）。
【００４０】
加えて、マイクロニードルの密度を最大化するために、上記のような基準にしたがってマイクロニードル間に間隔を設けるのと同時に、挿入方向Ｔの方向におけるマイクロニードル間の間隔は、近接するマイクロニードルとの間隔の２の平方根倍以上とする。「間隔」との語はマイクロニードルのベース領域の中心間の距離をいう。
【００４１】
当業者であれば、上記のような方針で様々な配置パターンが可能であることが理解できる。ただし、先頭のマイクロニードルの後ろの「有効領域」が後続のマイクロニードルに占められないように、マイクロニードルは配置されなければならい。
【００４２】
ここで図５を説明する。図５は、本発明にしたがって構築並びに動作される流体輸送機構（７０）の概略側面図である。流体輸送機構（７０）は、基台（７２）を備え、基台（７２）は面（７４）を有する。流体輸送機構（７０）はまた、複数のマイクロニードル（７６）を備える。マイクロニードル（７６）は面（７４）から突出している。マイクロニードル（７６）はマイクロピラミッド状で、切断縁（７８）と、挿入先端（８０）を備える。マイクロニードル（７６）は複数の行（８２）内に配列される。流体輸送機構（７０）は通常、方向挿入装置（図示せず）の一部をなす。好適な方向挿入装置は、図７乃至図１１ｉを参照して説明される。このような方向挿入装置は、流体輸送機構（７０）の移動経路を定める。この移動経路は、生体障壁（８６）の表面（８４）に直角な成分Ｎ、及び表面（８４）に平行な挿入方向Ｔの成分を有する。したがってこの方向挿入装置は、流体輸送機構（７０）と生体障壁（８６）の表面（８４）の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせる。「相対的な横方向の摺動動作」との語は、流体輸送機構（７０）が生体障壁（８６）の表面（８４）を横切る移動、生体障壁（８６）の表面（８４）が静止した流体輸送機構（７０）を横切る移動、或いはこれらの組み合わせを表す。先頭のマイクロニードルが後続のマイクロニードルにより引張られる作用を軽減あるいは防止するために、後続の行のマイクロニードルが生体障壁と接触する前に、先頭の行のマイクロニードルを生体障壁と接触するように、流体輸送機構（７０）を備える方向挿入装置は構成される。流体輸送機構（７０）を備える方向挿入装置は、好ましくは、マイクロニードルの後続の行（９０）が生体障壁（８６）の表面（８４）に接触する前に、先頭の行（８８）が少なくとも部分的に表面（８４）内部に挿入されるように構成される。
【００４３】
本発明の最も好適な実施形態によると、流体輸送機構（７０）は、上記で図４を参照しながら説明した基準に従ってその配置を決定されたマイクロニードルを有する。
【００４４】
ここで図６を説明する。図６は、図４に示す流体輸送機構（４０）を備えるマイクロニードル装置（９２）の概略側面図である。マイクロニードル装置（９２）は国際公開公報WO０３／０７４１０２号に開示される方向挿入装置と略同様に動作する。これらの装置の相違点は、マイクロニードル装置（９２）の流体輸送機構が流体輸送機構（４９）と同じ機構であり、したがってマイクロニードルの配置が、上記で図４を参照して説明された基準に従って決定されるという点である。マイクロニードル装置（９２）は隣接部材（９４）を備える。隣接部材（９４）は少なくとも１つの隣接面（９６）を備える。隣接面（９６）は生体障壁（９８）と隣接する。マイクロニードル装置（９２）はまた、変位装置（１００）を備える。変位装置（１００）は、隣接部材（９４）と、流体輸送機構（４０）を機械的に連結する。変位装置（１００）は、隣接面（９６）に対する流体輸送機構（４０）の移動経路を定義する。移動経路の一部は、流体輸送機構（４０）の基板（４２）の面（４４）に平行な成分として、ノン・ゼロ成分を有する。マイクロニードル（４６）の挿入方向は、面（４４）に平行な移動経路のノン・ゼロ成分により定義される。上記で図４を参照しながら説明したように、マイクロニードル（４６）の「挿入方向」或いは「摺動方向」は、マイクロニードル（４６）のベースから先端方向のベクトルによっても定義される。しかしながら、方向挿入装置により定められるマイクロニードルの挿入（又は摺動）方向は、マイクロニードルの「自然な」（マイクロニードルの幾何学的特徴により定められる）摺動方向とは異なる。つまり、方向挿入装置により定められる挿入方向が、支配的な方向として、挿入或いは摺動方向の操作を定めている。このような例として図１１ａ乃至図１１ｈに示す実施形態が挙げられる。
【００４５】
効率的にマイクロニードルを挿入するためには、マイクロニードル（４６）のベース先端ベクトルにより定められる挿入方向を、流体輸送機構（４０）の移動経路により定められる挿入方向と一致させる。流体輸送機構（４０）の移動経路は、変位装置（１００）により定義される。
【００４６】
ここで、図７を説明する。図７はマイクロニードル装置（１０２）の概略側面図である。マイクロニードル装置（１０２）は国際公開公報WO０３／０７４１０２号に開示される方向挿入装置と略同様の装置である。これら装置の相違点を以下で説明する。マイクロニードル装置（１０２）は隣接部材（１０８）を備える。隣接部材（１０８）は、少なくとも１つの隣接面（１１０）を備える。隣接面（１１０）は生体障壁（１０６）の表面（１０４）に接する表面である。マイクロニードル装置（１０２）は変位装置（１１２）を備える。変位装置（１１２）は隣接部材（１０８）と流体輸送機構（７０）を機械的に連結する。変位装置（１１２）は、隣接面（１１０）に対する流体輸送機構（７０）の移動経路を定義する。移動経路の一部は、流体輸送機構（７０）の基板（７２）の面（７４）に平行な成分としてノン・ゼロ成分を有する。したがって、変位装置（１１２）は、流体輸送機構（７０）と生体障壁（１０６）の表面（１０４）の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせる。マイクロニードル装置（１０２）は、好ましくは、マイクロニードルの後続の行（９０）が生体障壁（１０６）の表面（１０４）に接触する前に、マイクロニードル（７６）の先頭の行（８８）が生体障壁（１０６）の表面（１０４）と接触するように構成される。このような効果を得るためには通常、隣接面（１１０）に対して流体輸送機構（７０）の面（７４）を傾斜させる。隣接面（１１０）に対する面（７４）の傾斜は通常、５乃至２５度であり、マイクロニードル間の間隔により決定される。マイクロニードルの行の間隔は通常、５００乃至７００ミクロンである。
ここで図８ａ及び図８ｂを説明する。図８ａは、マイクロニードル装置（１１４）の軸方向の断面図である。マイクロニードル装置（１１４）は、図５に示す流体輸送機構（７０）を備える。図８ｂは、図８ａに示す装置（１１４）の分解図である。装置（１１４）は、吸引装置であり、生体障壁（１１６）の表面（１１８）を、流体輸送機構（７０）のマイクロニードル（７６）と接触させる。その結果、マイクロニードルの後続の行（９０）が生体障壁（１１６）の表面（１１８）と接触する前に、マイクロニードル（７６）の先頭の行（８８）が生体障壁（１１６）の表面（１１８）と接触する。加えて、装置（１１４）は、生体障壁（１１６）の表面（１１８）と流体輸送機構（７０）のマイクロニードル（７６）の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせる。このことについては、以下で詳細に説明する。装置（１１４）は、隣接部材（１２０）を備える。隣接部材（１２０）は、吸引カップ（１２２）を備え、吸引カップ（１２２）は連続した隣接面（１２４）を有する。流体輸送機構（７０）は吸引カップ（１２２）内部の中心に配置される。流体輸送機構（７０）は隣接面（１２４）に対して傾斜している。これにより、隣接面（１２４）が第１平面上に位置し、流体輸送機構（７０）の面（７４）が第２平面上に位置することとなる。第１平面は第２平面に対して傾斜している。装置（１１４）は変位装置（１２６）を備える。変位装置（１２６）は吸引機構（１２８）を備える。吸引機構（１２８）と吸引装置（１２６）の間では流体が流動可能である。吸引機構（１２８）は、プランジャ・ハウジング（１３２）内に配される吸引プランジャ（１３０）を備える。プランジャ・ハウジング（１３２）は隣接部材（１２０）と堅固に機械的に接続されている。吸引機構（１２８）は吸引力を発生させて、生体障壁（１１６）の表面（１１８）を吸引カップ（１２２）内に吸引する。このような吸引は、吸引プランジャ（１３０）が吸引機構（１２８）内の引込み位置まで一方向へ移動する１つの運動により起こる。吸引プランジャ（１３０）が引込み位置へ移動すると、流体輸送機構（７０）のマイクロニードル（７６）と、生体障壁（１１６）の表面（１１８）の間で相対的な横方向の摺動動作を生じさせる。吸引機構（１２８）により引き起こされる吸引は、生体障壁（１１６）を引張る力となり、生体障壁（１１６）は吸引カップ（１２２）内に均一に引込まれる。生体障壁（１１６）の表面（１１８）がマイクロニードル（７６）の先頭の行（８８）と接触すると、マイクロニードル（７６）は生体障壁（１１６）の表面（１１８）の一領域を固定する。生体障壁（１１６）の固定されていない部分（すなわち、生体障壁（１１６）のうち、マイクロニードル（７６）の固定により制限されていない部分）が更に、吸引カップ（１２２）内に引込まれる。これにより、これらのマイクロニードル（７６）が表面（１１８）に挿入されるとき、表面（１１８）が伸長され、先頭の行（８８）のマイクロニードル（７６）に対して互いにスライドされる。表面（１１８）はその後、マイクロニードル（７６）の次の行により固定される。そして、皮膚が吸引により引張られるとともに伸長され、固定されたマイクロニードル（７６）が表面（１１８）内に挿入される。このような過程は、生体障壁（１１６）が吸引カップ（１２２）を満たすまで続く。この過程は図８ｄに最もよく示されている。装置（１１４）はまたまた、流体注入プランジャ機構（１３４）を備える。流体注入プランジャ機構（１３４）は流体プランジャ（１３６）を備える。流体注入プランジャ機構（１３４）は吸引機構（１２８）内に配される。これにより、流体注入プランジャ機構（１３４）と、吸引機構（１２８）はプランジャ・ハウジング（１３２）の共通の壁面に接することになる。流体注入プランジャ機構（１３４）と吸引機構（１２８）は同心状に配される。このような同心状の配置には、多くの利点がある。例えば、使用が容易であるから、生体障壁（１１６）の吸引と生体障壁（１１６）内への流体の注入を同じ手で行うことができる。流体注入プランジャ機構（１３４）と流体輸送機構（７０）の間では流体が流動可能である。よって流体プランジャ（１３６）を押すと、流体が流体輸送機構（７０）のマイクロニードル（７６）を介して輸送される。流体注入プランジャ機構（１３４）による導水についての詳細は、以下で図８ｃを参照しながら説明する。流体の注入については図８ｆを参照しながら説明する。
【００４７】
ここで図８ｃを説明する。図８ｃは、図８ａに示す装置（１１４）を示す図であり、装置（１１４）内に流体が導入された後の状態を示す。装置（１１４）はまた、導水ポート（１３８）を備える。導水ポート（１３８）は隣接部材（１２０）の側面に設けられる。所定量の薬剤を収容した通常のシリンジを導水ポート（１３８）と接するように配置する。導水ポート（１３８）は、流体注入プランジャ機構（１３４）が流体で満たされる間に、この通常のシリンジ（外部から供給される流体）と流体注入プランジャ機構（１３４）の間で、流体が移動できるようにする。導水ポート（１３８）と流体注入プランジャ機構（１３４）の間では流体が流動可能であるから、流体プランジャ（１３６）が引っ込むと、流体は、この通常のシリンジから導水ポート（１３８）を介して流体注入プランジャ機構（１３４）内に導かれる。しかしながら、当業者であれば、プランジャを押すことにより、このような通常のシリンジが流体注入プランジャ機構（１３４）に流体を充填可能であることが理解できる。導水ポート（１３８）は、貫通可能なノン・コア隔壁（図示せず）を備える。この隔壁は、一方向バルブのような役目を果たして、流体プランジャ（１３６）が押し下げられているとき、流体が導水ポート（１３８）内に侵入することを防止する。加えて、一方向バルブ（図示せず）が、流体注入プランジャ機構（１３４）と流体輸送機構（７０）の間に配される。この一方向バルブは、流体が流体注入プランジャ機構（１３４）内に吸引されるときに、マイクロニードル（７６）を介して流体注入プランジャ機構（１３４）内に空気が吸入されるのを防止する。
ここで図８ｄ及び図８ｅを説明する。図８ｄは、図８ｃの装置（１１４）を示す図であり、装置（１１４）内に生体障壁（１１６）が引込まれた後の状態を示す。図８ｅは、図８ｄの装置（１１４）の下部を示す拡大図である。流体注入プランジャ機構（１３４）は移動制限機構（１４０）を備える。移動制限機構（１４０）は、吸引カップ（１２２）内に生じた負圧により、流体プランジャ（１３６）が吸引カップ（１２２）に向かって引張られることが防止される。流体プランジャ（１３６）が吸引カップ（１２２）に向かって引張られると、生体障壁（１１６）内にマイクロニードル（７６）が挿入される前に流体が放出されることになる。移動制限機構（１４０）は、流体プランジャ（１３６）から半径方向に突起する突起部（１４２）を備える。流体プランジャ（１３６）が引込まれると、突起部（１４２）が、プランジャ・ハウジング（１３２）の凹部（１４４）と嵌合する。これにより、吸引カップ（１２２）内に生じた負圧により、流体プランジャ（１３６）が引張られることが防止される。突起部（１４２）を凹部（１４４）から外すためには、最小閾値よりも大きな力で、流体プランジャ（１３６）のハンドルを押す。流体注入プランジャ機構（１３４）は小径の機構であるから、どのような使用者も、必要とされる最小の力を加えることができる。流体注入プランジャ機構（１３４）はまた、流体プランジャ（１３６）から突起する第２の突起部（１４６）を備える。突起部（１４６）は、プランジャ・ハウジング（１３２）内に設けられたスロット（１４８）内を長手方向に移動する。これにより、流体プランジャ（１３６）がプランジャ・ハウジング（１３２）内で回転することが防止される。加えて、突起部（１４６）はまた、流体プランジャ（１３６）を流体注入プランジャ機構（１３４）内に適切に配置するためにも役立つ。
【００４８】
吸引機構（１２８）は、吸引プランジャ（１３０）を引込み位置に固定するためのロック機構（１５０）を備える。ロック機構（１５０）は２つの弾性アーム（１５２）を備える。弾性アーム（１５２）は、吸引プランジャ（１３０）が押し下げられているときには、プランジャ・ハウジング（１３２）内に格納されている（図８ｃに最もよく示されている）。吸引プランジャ（１３０）が引込み位置に移動されると、弾性アーム（１５２）はプランジャ・ハウジング（１３２）から開放され、弾性アーム（１５２）が伸長する。弾性（１５２）がプランジャ・ハウジング（１３２）の上面に位置するとき、吸引プランジャ（１３０）はプランジャ・ハウジング（１３２）内に引込まれることはできない。すなわちこれにより吸引プランジャ（１３０）の下方への移動が制限される。ロック機構（１５０）はまた、装置（１４４）が最適に動作できるように吸引レベルを制限する。樹脂が劣化することがあるから、弾性アーム（１５２）を低ストレス状態（降伏応力の２５％以下）で保管して可撓性を維持する。
【００４９】
ここで図８ｆを説明する。図８ｆは、図８ｄの装置（１１４）を示す図であり、流体が生体障壁（１１６）の表面（１１８）を通って輸送された後の状態を示す。流体は流体プランジャ（１３６）を押し込むことにより輸送される。流体の注入の後、弾性アーム（１５２）は圧縮され、吸引プランジャ（１３０）が押し下げられる。これにより吸引力が生体障壁（１１６）上で解放される。
【００５０】
ここで図９を説明する。図９は、マイクロニードル装置（１５４）の下部を示す断面図である。マイクロニードル装置（１５４）は、図５に示す流体輸送機構（７０）と同様に構成されている。装置（１５４）は、図８ａ乃至図８ｆの装置（１１４）と略同様である。以下ではこれら装置の相違点を説明する。装置（１５４）は、隣接表面（１５８）を有する吸引カップ（１５６）を備える。装置（１５４）はまた、吸引機構（１７６）を備える。装置（１５４）は、流体輸送機構（１６０）を備える。流体輸送機構（１６０）は基台（１７８）を備え、基台（１７８）は表面（１８０）を有する。表面（１８０）上には、複数のマイクロニードルが配される。マイクロニードル（１６２）のそれぞれは、挿入先端と、切断縁を備える。吸引カップ（１５６）は、非軸対称の形状を有する内表面を備える。「非軸対称」とは、吸引カップ（１５６）が対称軸を有さないことを表す。このような形態の吸引カップ（１５６）は、非対称形状のカップであり、吸引カップ（１５６）の内壁が異なる角度で傾斜している。内壁の一部（１６４）の傾斜が小さいのに対して、他の一部（１６６）は傾斜が大きい。しかしながら、当業者であれば、この他の方法によっても非軸対象の形状を実現できることが理解できる。例えば、この例には限られないが、隣接表面領域を非円弧状（例えば卵形）としてもよい。吸引カップ（１５６）が非軸対称形状であることにより、生体障壁（１７０）の表面（１６８）上に不均一な吸引力を加えることが可能になる。したがって、生体障壁（１７０）が吸引カップ（１５６）内に吸引されると、マイクロニードル（１６２）の後続の行が表面（１６８）に接触する前に、イクロニードル（１６２）の先頭の行が表面（１６８）に接触する。加えて、装置（１１４）について説明した生体障壁（１７０）を固定及び伸長する作用と同様の作用を装置（１５４）は有する。尚、装置（１１４）の吸引カップ（１２２）もまた、流体輸送機構（７０）が傾斜していることにより、非軸対称の形状となったカップ（１２２）を備えてもよい。しかしながら、吸引カップ（１２２）の下部は対称な形状を有するから、生体障壁が流体輸送機構（７０）と接するまでは、生体障壁（１１６）は装置（１１４）内に均一に吸引される。
【００５１】
吸引カップ（１５６）はまた、吸引カップ状面の縁部近傍に凹部（１７４）を備える。凹部（１７４）と吸引機構（１７６）の間では、流体が流動可能である。吸引機構（１７６）と凹部（１７４）は、吸引機構（１７６）が凹部（１７４）を介して生体障壁を吸引するように配置される。したがって、生体障壁（１７０）の表面（１６８）がマイクロニードル（１６２）と接触した後は、生体障壁（１７０）は凹部（１７４）内に吸引される。したがって、生体障壁（１７０）の表面（１６８）が基台（１７８）の表面を横切って引張られる。
【００５２】
ここで図１０を説明する。図１０は、マイクロニードル装置（１８２）の下部を示す断面図である。マイクロニードル装置（１８２）は、図４に示す流体輸送機構（４０）を備える。装置（１８２）は隣接部材（１８４）を備え、隣接部材（１８４）は吸引カップ（１８６）を備える。吸引カップ（１８６）は隣接面（１８８）を備え、隣接面（１８８）は生体障壁（１９２）の表面（１９０）と隣接する。流体輸送機構（４０）は吸引カップ（１８６）内に配置されており、流体輸送機構（４０）の表面が隣接表面（１８８）により定義される平面と平行な平面上に位置している。吸引カップ（１８６）は吸引カップの上面の縁部近傍に凹部（１９６）備える。装置（１８２）は、吸引機構（１９４）を備え、この吸引機構（１９４）と吸引カップ（１８６）の凹部（１９６）の間では流体が流動可能である。吸引機構（１９４）は、生体障壁（１９２）の表面（１９０）を吸引カップ（１８６）内に引張る吸引力を発生する。吸引機構（１９４）と凹部（１９６）は、吸引機構（１９４）が、凹部（１９６）を介して生体障壁（１９２）を引張るように配置されている。したがって生体障壁（１９２）の表面（１９０）が流体輸送機構（４０）のマイクロニードルと接した後には、生体障壁（１９２）が凹部（１９６）内に引込まれる。これにより、生体障壁（１９２）の表面（１９０）が、流体輸送機構（４０）に備えられる基台（４２）の表面（４４）を横切って、マイクロニードル（４６）の横滑り方向に引張られる。用語を統一するために、マイクロニードル（４６）が移動しない場合にも、生体障壁（１９２）の表面（１９０）に対してではなく、マイクロニードル（４６）に対して横滑り方向を定義する。
【００５３】
ここで図１１ａ乃至図１１ｄを説明する。図１１ａは、本発明の好適な実施形態に従って構築並びに動作されるマイクロニードル装置（１９８）の等角図である。図１１ｂは、図１１ａに示す装置（１９８）の平面図である。図１１ｃは、図１１ｂの線Ａ−Ａにおける断面図であり、装置（１９８）を使用する前の状態を示す。図１１ｄは、図１１ｂの線Ｂ−Ｂにおける断面図であり、装置（１９８）を使用する前の状態を示す。装置（１９８）は生体障壁の表面を通して流体を輸送する。装置（１９８）は、流体を連続的に輸送し、或いは可能な場合は、長期間生体障壁を吸引し続ける。例えば、主に流体が注入されることにより生体障壁の表面下に加わる圧力は、生体障壁からマイクロニードルを押し出そうとする。この問題は、マイクロニードルが短い場合、マイクロニードルがピラミッド型である場合に特に顕著である。装置（１９８）は、以下で説明するように、マイクロニードルを生体障壁の表面に対して傾斜をつけて挿入することにより、表面下の圧力に関する問題を軽減できる。したがって、生体障壁の表面下に加わる圧力は効果的に緩和される。装置（１９８）は流体輸送機構（２００）を備える。流体輸送機構（２００）は基台（２０２）を備え、基台（２０２）は表面（２０４）を有する。流体輸送機構（２００）はまた、表面（２０４）から突出する複数のマイクロニードル（２０６）を備える。マイクロニードル（２０６）のそれぞれは、切断縁と挿入先端を備える。装置（１９８）は隣接部材（２０８）を備え、隣接部材（２０８）は、生体障壁に隣接する隣接面（２１０）を有する。隣接面（２１０）は通常、適切な接着剤或いは固定装置（図示せず）を用いて生体障壁に固定される。接着を行う場合は、一般的に知られている様々な医療用接着剤或いは医療用接着テープを使用可能である。最も好ましくは、隣接面（２１０）が、流体輸送機構（２００）の三方をほぼ取囲むようにする。これにより、生体障壁に凹状のポケットが形成される。装置（１９８）が生体障壁の表面に「段」を付けられるように、生体障壁は幾分の撓みが可能でなければならない。このことについては、以下で図１１ｈを参照しながら詳述する。装置（１９８）は変位装置（２１２）を備える。変位装置（２１２）は隣接部材（２０８）と流体輸送機構（２００）を機械的に接続する。変位装置（２１２）は２つのブロック（２１４）及び（２１６）を備える。ブロック（２１４）は、ヒンジ（２１８）により、隣接部材（２０８）に機械的に接続される。ブロック（２１４）はまた、ヒンジ（２２０）により、ブロック（２１６）の一端と機械的に接続される。流体輸送機構（２００）はブロック（２１６）の他端に配される。ブロック（２１６）はブロック（２１６）の側面から突出する２つの突起部（２２２）を備える。突起部（２２２）はブロック（２１６）の端部近傍に配される。突起部（２２２）は流体輸送機構（２００）上に位置する。隣接部材（２０８）は２つのスロット（２２４）を備える。スロット（２２４）は、隣接面（２１０）上の平面に略平行に延出している。突起部（２２２）はスロット（２２４）に沿って摺動する。スロット（２２４）と隣接表面（２１０）の平面の平行度を用いて、流体輸送機構（２００）の接近を制御する。使用中には、ブロック（２１４）とブロック（２１６）の間の接続部は押し下げられた状態である。変位装置（２１２）の移動がヒンジ（２１８）及び（２２０）により制限されるとともに、スロット（２２４）に沿って移動する突起部（２２２）により案内されるから、流体輸送機構（２００）は回転しながら直線移動する。したがって、変位装置（２１２）は流体輸送機構（２００）が隣接部材（２０８）に対して、生体障壁の表面の最初の状態に略平行な軸周りに回転する回転経路を定義する。ここでいう「回転経路」とは、回転移動と同時に直線移動する場合の移動経路も含む。「略」平行とは、生体障壁の表面の最初の状態に対して、３０乃至６０度の範囲をいう。「表面の最初の状態」とは、生体障壁の表面が装置（１９８）により移動、伸長、或いは屈曲される前の生体障壁の表面の最初の状態のことをいう。
【００５４】
ここで図１１ｃを説明する。変位装置（２１２）を矢印（２２６）の方向に一度押すと、流体輸送機構（２００）が回転経路に沿って移動する。変位装置（２１２）はまた、リザーバ（図示せず）との接続部材（２３０）を備える。リザーバは、注入される流体を収容する。接続部材（２３０）としては通常、チューブ或いはその他の一般的な接続部材（例えばルアー・コネクタ）を用いる。矢印（２２８）は流体が変位装置（２１２）を介して流体輸送機構（２００）へ流れる方向を示す。流体は通常、注入ポンプにより流動される。ここで図１１ｅを説明する。図１１ｅは、図１１ｂの線Ａ−Ａにおける断面図であり、変位装置（２１２）の中間位置にある装置（１９８）を示す。
【００５５】
ここで図１１ｆを説明する。図１１ｆは、図１１ｂの線Ａ−Ａにおける断面図であり、最終位置にある装置（１９８）を示す。図１１ｆは、装置（１９８）の使用中、流体輸送機構（２００）のマイクロニードル（２０６）を介して流体が注入されるときの装置（１９８）の位置を示す。変位装置（２１２）は、変位装置（２１２）の構造により、セルフロック可能である。加えて装置（１９８）は、薄型の装置であり、長期間にわたる流体輸送に好適に使用可能である。
【００５６】
ここで図１１ｇ及び図１１ｈを説明する。図１１ｇは図１１ｃの領域Ｂを示す拡大図であり、生体障壁（２３２）内に挿入される前の装置（１９８）を示す。図１１ｈは図１１ｆの領域Ｃを示す拡大図であり、生体障壁（２３２）内に挿入される前の装置（１９８）を示す。マイクロニードル（２０６）は、変位装置（２１２）が回転し始める（図１１ｇ）と生体障壁（２３２）の表面を固定する。変位装置（２１２）は回転しながら、生体障壁（２３２）内に「段」を付けていく。マイクロニードル（２０６）はこの「段」の垂直面に挿入される（図１１ｈ）。マイクロニードル（２０６）は表面（２０４）上に配されるから、マイクロニードル（２０６）の切断縁（２３４）は生体障壁（２３２）の表面の内側を向いている。切断縁（２３４）の向いている方向は２つのことに影響を及ぼす。第１に、マイクロニードルを押し出そうとする生体障壁の圧力、第２に、マイクロニードルの傾斜した側面に沿った流体の漏出である。上記の形態では、切断縁（２３４）は生体障壁（２３２）の表面の内側を向いているので、流体の漏出が低減される。
【００５７】
ここで図１１ｉ及び図１１ｊを説明する。図１１ｉはマイクロニードル装置（２３６）の断面図であり、生体障壁内に挿入される前の状態を示す。マイクロニードル装置（２３６）はマイクロニードル（２３８）を備える。マイクロニードル装置（２３６）のマイクロニードル（２３８）は、図１１ａに示す装置（１９８）のマイクロニードルと逆の方向を向いている。図１１ｊは、図１１ｉの装置（２３６）を示す図であり、生体障壁内に挿入された後の状態を示す。マイクロニードル（２３８）のそれぞれは、切断縁（２４０）を備える。マイクロニードル（２３８）は、切断縁が生体障壁の表面の方向に向くように配置される。これにより、マイクロニードルを押し出そうとする圧力の作用が緩和される。
【００５８】
当業者であれば、本発明が上記してきたことに制限されないことが理解できる。むしろ本発明の範囲には、従来知られていない上記した様々な形態を組み合わせたものや、上記の説明を読んだ当業者が想到するこれら形態の変更形態が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１ａ】先行技術にしたがって構築並びに動作されるマイクロニードルの等角図である。
【図１ｂ】図１ａのマイクロニードルを示す別の等角図である。
【図２ａ】先行技術にしたがって構築並びに動作されるピラミッド状マイクロニードルの概略等角図である。
【図２ｂ】図２ａのマイクロニードルを示す概略平面図である。
【図２ｃ】図２ａのマイクロニードルのベース先端ベクトルを示す概略図である。
【図３ａ】先行技術にしたがって構築並びに動作される管状マイクロニードルを示す概略図である。
【図３ｂ】図３ａのマイクロニードルの概略平面図である。
【図３ｃ】図３ａのマイクロニードルのベース先端ベクトルを示す概略図である。
【図４】本発明の好適な実施形態にしたがって構築並びに動作される流体輸送機構を示す概略等角図である。
【図５】本発明の変更形態にしたがって構築並びに動作される流体輸送機構の概略側面図である。
【図６】図４の流体輸送機構を備えるマイクロニードル装置を示す概略側面図である。
【図７】図５の流体輸送機構を備えるマイクロニードル装置を示す概略側面図である。
【図８ａ】図５の流体輸送機構を備えるマイクロニードル装置を示す軸方向断面図である。
【図８ｂ】図８ａのマイクロニードル装置の分解図である。
【図８ｃ】図８ａのマイクロニードル装置を示す図であり、流体が導入された後の状態を示す。
【図８ｄ】図８ｃのマイクロニードル装置を示す図であり、生体障壁が該装置内に引き込まれた後の状態を示す。
【図８ｅ】図８ｄのマイクロニードル装置の下部を示す分解図である。
【図８ｆ】図８ｄのマイクロニードル装置を示す図であり、流体が生体障壁の表面を通じて輸送された後の状態を示す。
【図９】図５の流体輸送機構の概念を利用したマイクロニードル装置の断面図である。
【図１０】図４の流体輸送機構を備えるマイクロニードル装置の断面図である。
【図１１ａ】本発明の好適な実施形態にしたがって構築並びに動作されるマイクロニードル装置の等角図である。
【図１１ｂ】図１１ａの装置の平面図である。
【図１１ｃ】図１１ｂの線Ａ−Ａにおける断面図であり、装置の使用前の状態を示す。
【図１１ｄ】図１１ｂの線Ｂ−Ｂにおける断面図であり、装置の使用前の状態を示す。
【図１１ｅ】図１１ｂの線Ａ−Ａにおける断面図であり、装置が中間位置にある状態を示す。
【図１１ｆ】図１１ｂの線Ａ−Ａにおける断面図であり、装置が最終位置にある状態を示す。
【図１１ｇ】図１１ｃの領域Ｂを示す拡大図であり、装置が生体障壁内に挿入される前の状態を示す。
【図１１ｈ】図１１ｆの領域Ｃを示す拡大図であり、装置が生体障壁内に挿入された後の状態を示す。
【図１１ｉ】マイクロニードル装置の部分断面図であり、生体障壁内に挿入される前の状態を示す。この装置のマイクロニードルは、図１１ａの装置と反対の方向を向いている。
【図１１ｊ】図１１ｉのマイクロニードル装置を示す図であり、生体障壁に挿入される前の状態を示す。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図８ｆ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１１ｅ】
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【図１１ｆ】
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【図１１ｇ】
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【図１１ｈ】
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【図１１ｉ】
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【図１１ｊ】
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【国際調査報告】
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