(57)【要約】所定量の物質の制御された放出のための装置および所定量の物質の制御された放出のための装置の生産方法。多数の個別的な画室に基づいて物質の制御された送達を実現するため、プラスチック基板中に貯留部が形成される。該基板は、物質送達装置が柔軟であり、内部および外部の身体部分の両方と同じ形となることを許容する。プラスチック薬物送達貯留部のための製作技術はアクティブ・マトリクス・アレイ技術と互換であり、送達の制御がアクティブ・マトリクス原理に基づくことを許容する。体外薬物送達（パッチ）、埋め込み可能な薬物送達および経口薬物送達（電子錠剤）のための応用がある。
2010502346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の少なくとも一つの物質の制御放出のための装置であって、当該装置はマトリクス配列の画室を有し、各画室の物質の放出はアクティブ・マトリクスによって制御可能であり、各画室は少なくとも一つの放出機構によって閉鎖され、前記アクティブ・マトリクスは少なくとも部分的に第一の基板層上に設けられ、前記放出機構は第二の基板層上に設けられる、装置。
【請求項２】
前記放出機構が一度きりの放出機構であり、前記放出機構は好ましくは電気化学反応によっておよび／または該放出機構を加熱することによって作動させられる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
画室の前記配列が、前記第一の基板層と前記第二の基板層の間に位置される、請求項１記載の装置。
【請求項４】
各画室の放出機構が、該画室を通じて前記アクティブ・マトリクスに接続される、請求項１記載の装置。
【請求項５】
各画室の放出機構が前記アクティブ・マトリクスに、前記第二の基板層から前記画室を通って前記第一の基板層に延びる前記放出機構の伝導性の層により接続される、請求項４記載の装置。
【請求項６】
各画室の放出機構が、該画室内の物質によって前記アクティブ・マトリクスに接続される、請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記第一の基板層および前記第二の基板層が画室の配列の同じ側に設けられる、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記物質が前記第一の基板層を通じて放出される、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記第一の基板層および／または前記第二の基板層が薄膜として与えられる、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記第一の基板層および／または前記第二の基板層が可撓性をもつ、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記第一の基板層および／または前記第二の基板層に機械的応力にかけられている、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記第二の基板層の熱膨張係数が前記第一の基板層の熱膨張係数と異なる、または前記第二の基板層の熱膨張係数があるさらなる基板層の熱膨張係数と異なる、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記画室が裏打ち板中に配置される、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記画室の体積が、少なくとも部分的に、前記第一の基板層および／または前記第二の基板層の形によって決定される、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
丸められていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項１６】
第一の物質を含むよう第一のグループの画室が設けられ、第二の物質を含むよう第二のグループの画室が設けられる、請求項１記載の装置。
【請求項１７】
前記第一のグループおよび／または前記第二のグループの画室が少なくとも二つの異なる体積を有する、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも一つの物質の所定の量の制御された放出のための装置の生産方法であって、
・マトリクス配列の画室を設けるステップと、
・各画室の物質の放出を制御するために少なくとも部分的に第一の基板層上にアクティブ・マトリクスを設けるステップと、
・第二の基板層上に各画室のための放出機構を設けるステップと、
・前記画室を前記物質で充填するステップと、
・前記第一の基板層および／または前記第二の基板層を裏打ち板にラミネートするステップとを有する、
方法。
【請求項１９】
前記アクティブ・マトリクスがプラスチックまたは金属箔基板上に製作される、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記アクティブ・マトリクスが補助基板上に製造され、次いで前記補助基板から柔軟な基板に転写される、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
補助基板が薄いおよび／または柔軟な基板層でコーティングされ、コーティングされた補助基板上に前記アクティブ・マトリクスが製造され、薄いおよび／または柔軟な基板層はその後、前記補助基板から離される、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記第一の基板層および／または前記第二の基板層は機械的応力をかけられ、前記補助基板から離したのち当該装置が前記機械的応力のために丸まる、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
当該装置が平坦なパッケージとして用意され、その後、その平坦なパッケージが丸められ、丸められた位置でロックされる、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定量の物質の制御放出のための装置に関する。本発明はさらに、所定量の物質の制御放出のための装置の生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一つまたは複数の化学物質の精密な少量を担体流体中に精確に送達することは科学および産業の多くの異なる分野で重要である。医学における例としては、静脈内法を使った、肺もしくは吸入法による、あるいは血管ステント・デバイスからの薬物の放出による、薬物の患者への送達が含まれる。診断における例としては、DNA解析もしくは遺伝解析を実施するために流体中に反応を放出すること、組み合わせ化学、あるいは環境試料中の特定の分子の検出が含まれる。化学物質の担体流体への送達に関わる他の応用としては、芳香物質および治療性アロマの装置から空気中への放出や、飲料製品を生産するための液体中への風味剤の放出が含まれる。
【０００３】
所定量の物質の制御放出のための装置は一般に知られている。たとえば、米国特許出願US2004/0034333A1は、薬物の制御された送達のための埋め込み可能デバイスであって、放出するための分子を含む貯留部を有するマイクロチップを含むものを開示している。このマイクロチップ・デバイスは基板と、放出するための分子を含む基板中の少なくとも二つの貯留部と、貯留部の一部分の上または中でかつ前記分子を覆って位置される貯留部キャップとを含み、前記分子は、貯留部キャップの分解もしくは破裂を通じて、または貯留部キャップの分解もしくは破裂に際して拡散により、当該デバイスから制御可能的に放出される。単一のマイクロチップの各貯留部は、独立して放出されることができる異なる分子を含むことができる。既知のデバイスの一つの欠点は、各貯留部が、電流を加えることによって電気的に封印層またはキャップを破り薬物を放出するために使われる電極に直接接触されているということである。薬物が放出される各画室または各貯留部について一つの外部電気接続が必要とされる。この従来技術のシステムの弱点は、外部電気接続をもつ封印層またはキャップが、扱う際に注意を要する剛性の放出機構をなすということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、増加した数の画室を用いた所定量の物質の制御放出のための装置であって、装置の体への適合（fitting）が向上されたものを提供することが本発明の一つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、本発明に基づく、所定量の物質の制御放出のための装置および所定量の物質の制御放出のための装置の生産方法によって達成される。所定量の少なくとも一つの物質の制御放出のための装置は、マトリクス配列の画室を有し、各画室の物質の放出は、アクティブ・マトリクスによって制御可能であり、各画室は少なくとも一つの放出機構によって閉鎖され、前記アクティブ・マトリクスは少なくとも部分的に第一の基板層上に設けられ、前記放出機構は第二の基板層上に設けられる。
【０００６】
本発明に基づく装置の一つの利点は、多数の個別の薬物放出画室に基づく制御された物質もしくは薬物の送達システムであって、アクティブ・マトリクスおよび各画室についての放出機能がいずれもある基板層上に実現されるものを実現することが可能であるということである。本装置は有利なことに、いかなる壊れやすい剛性部分も有しておらず、よってたとえば、曲げて患者の腕にテープで付けたり、体内の腫瘍、たとえば癌のまわりに巻いたりすることができる。
【０００７】
本発明のあるさらなる利点は、物質または薬物の送達の制御がアクティブ・マトリクス原理に基づいているということである。これは、各画室が電気接続に直接接続される従来技術のシステムとは対照的である。アクティブ・マトリクスの使用により、100ないし1,000,000のオーダーの多数の画室の任意のものから制御された仕方で薬物を放出することが現実的となる。すべての画室が個々に専用の制御装置によって制御されるとしたらこれは現実的ではない。そのような制御システムを組み込むのに必要とされるコストおよびスペースは禁止的となるであろうからである。
【０００８】
アクティブ・マトリクスは、本発明の意味では、各画室または少なくとも画室の各放出機構（たとえば画室に付随するまたは割り当てられている二つの電極）を少なくとも一つの能動〔アクティブ〕コンポーネントを介して複数の選択線の一つおよび／または複数の信号線の一つに電気的に接続することによって実現される。アクティブ・マトリクスは、区画の放出機構の電極の少なくとも一つを選択線および／または信号線に能動的な電気コンポーネントもしくは電子コンポーネントを介して接続することによって実現される。そのような能動コンポーネントは、特に、スイッチ・トランジスタ（FETトランジスタ（電界効果トランジスタ）および／またはバイポーラ・トランジスタ）のようなトランジスタを含むが、ダイオードまたはMIM（金属‐絶縁体‐金属）ダイオードといった他のデバイスであってもよい。本発明のさらなる利点は、それによりたとえば体外用薬物送達システム（パッチ）、埋め込み可能な薬物送達システムまたは経口薬物送達システム（電子錠剤）といった応用が可能になるということである。本発明に基づく薬物送達システムは、単一の薬物の送達のために適用されてもよいが、有利には、いくつかの異なる薬物が同じアレイまたは同じ装置から加えられるシステムに適用されることができる。ある好ましい実施形態では、少なくとも一つのトランジスタが各画室に帰属させられる。本発明の代替的な好ましい実施形態では、第一のトランジスタおよび第二のトランジスタが各画室に帰属させられる。一つまたは複数のトランジスタを本発明の装置における能動コンポーネントとして使うことの利点は、トランジスタはガラス基板などの非常に小さな表面領域上に実現できるため、本発明の装置がコスト効率がよく、それでいて比較的小型にできるということである。本発明によれば、一つまたは複数のトランジスタの使用が、放出機構を選択線および／または信号線に直接接続するのに比べて、画室の選択において向上した特異性をもたらす。能動コンポーネントとしての一つのトランジスタの使用は、画室の要求されるサイズ（たとえば必要とされる表面積）を比較的低減させることをねらいとする。少なくとも第一および第二のトランジスタの使用は、画室を駆動する機能性を高めること（たとえば、電流および／または電圧制御された薬物放出）または本装置の機能性を高めること（たとえば薬物放出がすでに行われたか否かを各画室に記憶させるといったさらなる機能を含める）をねらいとする。
【０００９】
本発明によれば、本装置の各画室のための一つまたは複数のトランジスタとして、薄膜トランジスタ（thin  film  transistor）を使うことがずっと好ましい。これは、本装置のコスト効率をよりよくし、より軽い材料を使うことが可能になる。
【００１０】
あるさらなる好ましい実施形態では、能動コンポーネントはメモリ手段を有する。これは、本発明の装置の機能性の高められた制御可能性を提供するために有利である。
【００１１】
本発明のある好ましい実施形態では、放出機構は一度きりの放出機構である。これは、閾値を超える放出信号を加えることによって何らかの仕方で放出機構が「破壊」され、放出機構が再使用できないということを意味している。それにより、放出機構を非常にコスト効率がよく簡単な仕方で製造することが可能である。にもかかわらず、本発明は、いったん（最初に）開かれてから閉じることが可能で、少なくとも二度目に再び開くことが可能な放出機構についても言及する。再閉鎖可能かつ再開放可能な放出機構を用いるそのような実施形態は、通例、より高いコストを含意するので、それほど好ましくない。本発明のあるさらなる実施形態では、画室の放出機構は、第一の電極と第二の電極の間に電気ポテンシャルを加えることによって除去可能または分解可能にされる。それにより、画室の一つからの物質の放出を非常に簡単かつ迅速に制御することが可能である。さらに、放出機構が電気化学反応によって、あるいは好ましくは電流により放出機構を加熱することによって作動されることが好ましい。本装置は、非常にコスト効率のよい仕方で生産されることができ、物質の放出はより迅速かつより精確にされることができる。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態は、物質の放出を制御するための制御ユニットを設けられる。画室の数は少なくとも100、好ましくは少なくとも1000、より好ましくは少なくとも10000、より一層好ましくは少なくとも100,000、さらに一層好ましくは少なくとも1,000,000画室であることが好ましい。
【００１３】
本発明のある好ましい実施形態では、画室の配列は、第一の基板層と第二の基板層の間に位置される。有利には、基板は第一の基板層と第二の基板層の間に捕捉され、こうして画室構造が簡単に保てる。
【００１４】
各画室の放出機構は好ましくは前記画室を通じてアクティブ・マトリクスに接続される。より好ましくは、各画室の放出機構はアクティブ・マトリクスに直接、特に、第二の基板層から前記画室を通って第一の基板層に延在する放出機構の伝導層により、接続される。それにより、高度に信頼できる接触を提供することが可能である。代替的に好ましくは、各画室の放出機構は、前記画室内の物質によってアクティブ・マトリクスに間接的に接続される。この実施形態は、電気化学的放出機構と一緒に使うために有利である。
【００１５】
本発明のあるさらなる実施形態では、第一の基板層および第二の基板層は画室の配列の同じ側に設けられ、特に、第一の基板層および第二の基板層は隣接して配列される。有利には、放出機構およびアクティブ・マトリクスは簡単に統合されることができ、このことはアクティブ・マトリクスと放出機構との間の電気的接触を容易にする。第一の基板層と第二の基板層の組み合わせは、このように、画室に一方の側から接し、より好ましくは、物質は、典型的には第二の基板層を破裂させることによって、第一の基板層を通じ放出される。最も好ましくは、第一の基板層および／または第二の基板層は薄膜として設けられる。薄膜第二の基板層は有利なことに、従来技術の薬物放出装置の薄い金属／絶縁体層の機能を引き継ぐことができる。
【００１６】
第一の基板層および／または第二の基板層は好ましくは可撓性がある。本装置は有利なことに種々の用途に適用可能であり、非常に堅牢である。
【００１７】
あるさらなる好ましい実施形態では、第一の基板層および／または第二の基板層は機械的応力にかけられる。特に、ある薄い可撓性の第一の基板層および／または前記第二の基板層について、放出機構の破裂は有利に向上される。たとえば、基板材料としてのポリイミドは、ポリイミドの選択に依存して3ppm/Kから50ppm/Kの熱膨張係数（CTE:  coefficient  of  thermal  expansion）をもちうる。好ましくは、第二の基板層の熱膨張係数は第一の基板層の熱膨張係数とは異なる。追加的または代替的に、第二の基板層の熱膨張係数はさらなる基板層の熱膨張係数と異なる。これにより、隣接する第一の基板層および第二の基板層内に引っ張り応力を導入することが簡単に可能である。これは破裂を高める。
【００１８】
ある好ましい実施形態では、画室（２０）は裏打ち板（backing  plate）中に配置される。裏打ち板は、低コストで生産され、物質を充填される単純な構造のものである。有利には、組み合わされた第一および第二の基板層がこの裏打ち板にラミネートされて物質を封入してもよい。
【００１９】
あるさらなる好ましい実施形態では、画室の体積は、少なくとも部分的に、前記第一の基板層および／または第二の基板層の形によって決定される。当業者は、画室が少なくとも部分的に前記第一の基板層および／または第二の基板層から構成されることを理解するものである。有利には物質が前記第一の基板層および／または第二の基板層に充填され、画室は、完全に無構造の（unstructured）裏打ち板を第一の基板層および／または第二の基板層にラミネートすることによって閉じられる。この単純な無構造の裏打ち板は、さらに一層柔軟な装置を許容する。
【００２０】
もう一つの好ましい実施形態では、本装置は、丸められ（coiled  up）うるほど柔軟である。丸められた装置はさらに好ましい。丸められた装置は、静脈または動脈を含む小さなコンパクトなスペースに、より簡単に納めることができる。丸められた装置はたとえば、平坦なパッケージを用意し、それを機械的に丸め、接着剤、バンドまたは溶接によって所定の位置にロックすることによって、あるいは、薄く柔軟な第一の基板層および／または第二の基板層に意図的に機械的応力を導入してそれらの層が丸められるようにすることによって、作られる。
【００２１】
本発明のあるさらに好ましい実施形態では、第一の物質を含むよう第一のグループの画室が設けられ、第二の物質を含むよう第二のグループの画室が設けられる。本発明に基づく装置の利点は、本発明の装置の構造において非常に柔軟な物質放出機構が実装できるということである。たとえば、異なる大きさの、よって異なる体積の放出されるべき一つまたは複数の物質を含むことができる画室を提供することが可能である。たとえば、所与の時点により多量の物質が放出されるべきである場合、装置はしかるべく制御され、適切なサイズの、よって放出されるべき物質の適切な体積を含む画室を開くことができる。これは、ある数のより小さな画室から同じ量の物質を放出して同じ効果をもたせることの代わりに行われる。もちろん、単一の画室からの物質の適切な量の放出のほうが制御が簡単で、よって本発明に基づく装置をより小さく、より軽量で、よりコスト効率のよいものにする。したがって、第一および第二の物質は異なっていてもよく、同一でもよい。薬物などのような物質を放出する柔軟性を改善するもう一つの方法は、装置上の同じまたは異なるサイズの異なる画室中のいくつかの異なる物質または異なる物質混合物を提供することである。したがって、たとえば二つの異なる薬物を一日の間にまたは他の時間区間の間に交互に患者に制御可能的に放出することが可能である。あるいはまた、たとえば異なるサイズの画室のほかに異なるサイズの画室中の異なる物質をも提供することによって、本発明の装置の使用の柔軟性をさらに高めることも可能である。本発明によれば、第一のグループおよび／または第二のグループの画室が少なくとも二つの異なる体積を有することが好ましい。よって、第一の体積をもつまたは第一の量のある物質を含む第一のグループの画室と、それぞれ第一の量の二倍を含む第二のグループの画室と、第一の量の四倍を含む第三のグループと、第一の量の八倍を含む第四のグループの画室とをもつことも可能である。それにより、一つまたは複数の物質を放出する柔軟性が一層向上する。
【００２２】
本発明はまた、少なくとも一つの物質の所定の量の制御された放出のための装置の生産方法であって、
・マトリクス配列の画室を提供するステップと、
・各画室の物質の放出を制御するために少なくとも部分的に第一の基板層上にアクティブ・マトリクスを提供するステップと、
・第二の基板層上に各画室のための放出機構を提供するステップと、
・前記画室を前記物質で充填するステップと、
・前記第一の基板層および／または第二の基板層を裏打ち板にラミネートするステップとを有する、
方法をも含む。
【００２３】
この生産方法は、非常に堅牢かつさまざまに応用可能な制御可能薬物放出システムの低コスト製作を有利に許容する。
【００２４】
アクティブ・マトリクスは好ましくは、プラスチックまたは金属箔基板上に製作される。こうして、有利に薄膜状の柔軟な第一の基板層が提供される。代替的に好ましくは、アクティブ・マトリクスは補助基板上に製造され、次いで補助基板から柔軟な基板に転写される（transferred）。これは生産コストを有利に削減する。より好ましくは、補助基板は薄いおよび／または柔軟な基板層でコーティングされる。アクティブ・マトリクスはコーティングされた補助基板上に製造され、薄いおよび／または柔軟な基板層はその後、特にレーザー装置を使うことによって、補助基板から離される。好ましくは、離された薄いおよび／または柔軟な基板層は放出デバイスの一部をなす。
【００２５】
本生産プロセスのあるさらなる好ましい実施形態では、第一の基板層および／または第二の基板層は機械的な応力をかけられ、補助基板から離したのち本装置は機械的応力のために丸まる。代替的に好ましくは、本装置は平坦なパッケージとして提供され、その後、その平坦なパッケージが丸められ、丸められた位置でロックされる。丸められた装置は、有利なことに小さなコンパクトなスペースに納めることができる。
【００２６】
本発明のこれらのおよびその他の特性、特徴および利点は、付属の図面と一緒に参照される以下の詳細な記述から明白となるであろう。図面は例として本発明の原理を例解する。記述は、単に例のために与えられており、本発明の範囲を限定するものではない。以下で引用される参照符号は付属の図面についてのものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術に基づく装置１００を概略的に図解し、そのような型の装置の原理構造を示す図である。
【図２】本発明に基づく装置を概略的に示す図である。
【図３ａ】本発明に基づく装置のある実施形態の概略的な断面を示す図である。
【図３ｂ】本発明に基づく装置のある実施形態の概略的な断面を示す図である。
【図３ｃ】本発明に基づく装置のある実施形態の概略的な断面を示す図である。
【図４】さらなる実施形態を概略的な断面で示す図である。
【図５】さらなる実施形態を概略的な断面で示す図である。
【図６ａ】あるさらなる実施形態における画室の機能を概略的に示す図である。
【図６ｂ】あるさらなる実施形態における画室の機能を概略的に示す図である。
【図７】本装置のあるさらなる実施形態を概略的に示す図である。
【図８】本発明に基づく装置における画室の四つの異なる配列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明について、個別的な実施形態に関し、ある種の図を参照しつつ説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、請求項によってのみ限定される。記載される図面は単に概略的なものであり、限定するものではない。図面において、図解のために、一部の要素の大きさが誇張され、縮尺通りに描かれていないことがある。
【００２９】
単数名詞を指すときに不定冠詞または定冠詞、たとえば「a」「an」「the」が使われているところでは、特に断りのない限り、その名詞の複数をも含む。
【００３０】
さらに、本明細書および請求項において第一、第二、第三などといった用語は同様の要素を区別するために使われており、必ずしも逐次順または時間順を記述するためではない。そのように使われる用語は適切な状況の下では交換可能であり、本稿に記載される本発明の実施形態が本稿で記載または例解する以外の序列での動作もできることは理解しておくものとする。
【００３１】
さらに、本明細書および請求項において上、下、上方、下方などといった用語は説明のために使われており、必ずしも相対的な位置を述べるためではない。そのように使われる用語は適切な状況の下では交換可能であり、本稿に記載される本発明の実施形態が本稿で記載または例解する以外の配位での動作もできることは理解しておくものとする。
【００３２】
本明細書および請求項において使われる「有する」の用語が、挙げられている手段に制約されると解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを排除するものではないことを留意しておくべきである。よって、「手段ＡおよびＢを有する装置」の表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。それは、本発明に関してその装置の重要な構成要素がＡおよびＢだけであることを意味している。
【００３３】
図１で、従来技術に基づく既知の装置１００が概略的に示されている。既知の装置１００は、複数の画室２０が位置されている基板１１を有する。画室２０は放出機構３０、特に閉鎖キャップ３０によって閉じられる。図１からはさらに、画室２０のそれぞれに、あるいは少なくとも放出機構３０のそれぞれまたはその近くに向かう電極線があることが見て取れる。接続線は図１では参照符号によって記述されていない。既知の装置１００はさらに電極領域１１０を有する。
【００３４】
図２では、複数の画室２０を有する本発明の装置１０が概略的に示されている。ここでは９個の画室のみが示されている。画室２０（これは以下では貯留部とも呼ばれる）は物質のためのコンテナである。当技術分野で知られている微小電気機械システム方法、微小モールディングおよび微小加工の技法が、多様な材料から画室２０をもつ装置１０を製作するために使用できる。好適な基板材料の例としては、ガラス、金属、セラミック、半導体、分解性および非分解性ポリマーが含まれる。好ましくは、基板は、たとえば液晶ディスプレイのアクティブ・マトリクス生産のためのよく知られた基板、すなわちガラス、プラスチック・フィルムまたは金属である。in-vitroの装置用途のためには、典型的には基板材料の生体適合性が好ましい。基板またはその諸部分は、使用前に、生体適合材料でコーティングされ、カプセル化され、あるいは他の形で封入されてもよい。装置１０は成形された表面について多様な形をもつことができ、柔軟であることができる。装置１０はたとえば、平面状のまたは曲がった放出面、すなわち放出機構をもつ領域を有することができる。装置１０の基板はたとえば、円板、円筒または球から選択される形であってもよい。ある実施形態では、放出面は曲がった組織表面に合致するよう成形されることができる。これは、その組織表面への治療剤の局所的送達のために特に有利である。別の実施形態では、裏面（放出面の反対側）が取り付け表面に合致するよう成形される。基板は一つの材料だけからなっていてもよく、複合または多層材料、すなわち接合された同じまたは異なる基板材料の諸層からなるのでもよい。
【００３５】
本発明の装置１０の図２の概略図において、本発明の装置１０は、各画室２０について、第一の電極３２および第二の電極３３を有する。ここで、第一と第二の電極３２、３３は直接的には電気接続されてはいない、すなわち、たとえば流体のような誘電媒質によって、互いから実質的に絶縁されている。これは、第一および第二の電極３２、３３を互いから分離する材料によって生成される電気抵抗が十分に高い抵抗率からであり、加えられる電圧または電位差に鑑みて、第一および第二の電極３２、３３の間に実質的な電流が流れないということを意味する。本発明の装置１０はさらに、マトリクス配列の形の画室２０を有する。さらに、本発明の装置１０は、複数の選択線６０およびいくつかの信号線７０を有する。ここで、選択線および信号線は行および列の互いに垂直な整列状態で示されているが、六角形もしくは三角形格子といった他のマトリクス配列も、選択線と信号線が互いに異なる配向に構成されさえすれば可能である。例のために、複数の選択線６０のうち一つの特定の選択線６１が図２で特に示されている。同様に、図２では、複数の信号線７０のうちのある特定の信号線７１が示されている。図２の特定の選択線６１および信号線７１は、図２に示される９個の画室のマトリクス配列の真ん中の画室を指定する。これは、特定の選択線６１および信号線７１を選択することによって、そのマトリクス配列の真ん中の画室が作動されるべく選択されるということを意味する。対応する画室の作動（activation）は、アクティブ・マトリクス４０によってなされる。図２に示される本発明の装置１０の例では、アクティブ・マトリクス４０は、画室２０当たり一つのトランジスタ４３を有する。トランジスタは、たとえばFETトランジスタ、好ましくはアクティブ・マトリクス液晶ディスプレイから知られている薄膜トランジスタ（TFT）であり、そのゲート端末が特定の選択線６１に接続され、ソース／ドレイン端末が特定の信号線７１に接続されている。
【００３６】
好ましくは、薄膜トランジスタは、アクティブ・マトリクス液晶ディスプレイおよび他のアクティブ・マトリクス・ディスプレイの製造から知られているよく知られたアクティブ・マトリクス技術の任意のものから製作される。これらの技術は、アモルファス・シリコン（a-Si）技術、低温ポリシリコン技術（LTPS:  low  temperature  poly  silicon  technology）、ナノ結晶Si技術、マイクロ結晶Si技術、CdSe技術、SnO技術、ポリマーまたは有機半導体ベースの技術などを含む。一つの極性のトランジスタしか利用可能でない（たとえば、a-SiはN型トランジスタしか提供しない）場合もあるが、両方の極性のトランジスタが利用可能である場合もある（たとえば、LTPSはn型およびp型トランジスタを提供する）。適切な電圧レベルが特定の選択線６１に加えられると、トランジスタ・スイッチが伝導性になり、それにより特定の信号線７１を、図２に描かれている画室のマトリクス配列の真ん中の画室２０の第一の電極３２（トランジスタ４３のドレイン／ソース端末に接続されている）に電気的に接続する。これは、特定の信号線７１に適切な電気信号を加えることによって放出機構３０が除去されるまたは作動させられるということを意味する。もちろん、選択線および信号線６０、７０（または特定の選択線および信号線６１、７１）の機能は逆にする、すなわち、信号線７０がトランジスタ４３のゲート端末に接続され、選択線６０がトランジスタ４３のソース／ドレイン端末に接続されることもできる。もちろん、図２に描かれているように、各画室２０が一つのトランジスタ４３を具備する。画室２０のそれぞれの第二の電極３３は共通して、あるいはグループで、さらなる電気伝導性の線に接続されている。明確のため、このさらなる電気伝導性の線は図２には示していない。
【００３７】
明確のため、図２では放出機構３０は描かれていない。一方、選択線６０を駆動するための第一のドライバ６５（選択ドライバ（select  driver）６５とも呼ばれる）は、信号線７０を駆動するための第二のドライバ７５（中央ドライバ（central  driver）７５とも呼ばれる）とともに図２に描かれている。図２の特別な例では、トランジスタ４３のゲート端末は選択ドライバ６５（これはアクティブ・マトリクス液晶ディスプレイのために使用される標準的なシフトレジスタ・ゲート・ドライバとして提供できる）に接続されており、トランジスタ４３のソース端末は中央ドライバ７５に接続されている。さらに、図２には、物質の放出を制御する制御ユニット８０も示されている。制御ユニット８０は、特定の画室２０を特定の選択線６１、７１によって指定するために、第一および第二のドライバ６５、７５を制御する。制御ユニット８０はまた、異なる複数の画室２０の一連の作動をも制御する。これは、たとえば制御ユニット８０が異なる複数の画室の放出機構３０の開放を制御して、たとえば薬物の濃度が治療の期間の間、最適な治療レベルに留まるようにするということを意味する。薬物の最適な濃度は患者によって変動があるので、治療の期間の間、薬物送達システムはきわめて柔軟であり、ほとんど連続的に可変な薬物投与量を提供することが必要である。そのような薬物放出システムは、本発明の装置をもって実現できる。好ましくは、制御ユニット８０が装置１０の環境中における薬物の実際のレベルを決定するためのセンサーを有するか、あるいは装置１０がそのようなセンサー装置（図示せず）に結合されていて、薬物放出を増加または減少させるよう制御ユニット８０に信号伝達する前記センサー装置からの信号が、本発明の装置の適切な反応につながる。すなわち、画室２０内の物質の放出を増加または減少させるために、制御ユニット８０が第一および第二のドライバ６５、７５を作動させる。
【００３８】
一例として、薬物送達、すなわち放出機構３０の開放が、画室２０の封印を破るまたは画室２０の放出機構３０を破る電気化学反応に基づく場合、電気化学反応を開始するために1V程度の電圧が必要とされる。したがって、たとえばアクティブ・マトリクス液晶ディスプレイのために使われる標準的な電圧データ・ドライバを使うことが可能である。たとえば、第一および第二の電極の一方がカソードとして提供され、第一および第二の電極のうちの他方の電極がアノードとしてはたらく。アノードとは、酸化が起こる電極として定義される。電流または電気ポテンシャルの印加に際して溶液に溶けるまたは可溶性のイオンもしくは酸化化合物を形成する（電気化学的溶解）ことのできる任意の伝導性材料がアノードおよびカソードの製作に使用できる。さらに、電気ポテンシャルに応答して通常は酸化生成物の不溶性のイオンを形成する材料が使われることも、たとえばアノード付近での局所的なpH変化がこれらの酸化生成物を可溶にするならば、可能である。好適な貯留部キャップ材料の例としては、銅、金、銀および亜鉛といった金属ならびにいくつかのポリマーが含まれる。
【００３９】
図２に示した例における本発明の装置１０は、次のようにはたらく。安静状態では、すべての選択線６０（セレクト線６０とも呼ばれる）が、トランジスタ４３が伝導性でない電圧に設定される。この場合、どの放出機構３０も開放されず、したがって物質や薬物は放出されない。ある画室２０から物質または薬物を放出するため、要求される画室を含む画室２０の行全体の諸トランジスタが伝導状態に切り換えられる（たとえば正電圧を印加することによって）。作動されるべき画室２０が位置する列の電圧はその放出電圧（たとえば1V）に設定される。この電圧が伝導性の薄膜トランジスタを通じて、選択される画室２０の第一および第二の電極３２、３３の一つに渡され、それが薬物放出につながる。他のすべての列における電圧は、薬物を放出しない電圧（これは典型的には0Vであろう）に保持される。薬物が放出されたのち、選択された行内のトランジスタ４３は再び非伝導状態に設定され、さらなる薬物送達を防ぐ。
【００４０】
放出信号（好ましくは電圧）をアレイ中の二つ以上の列に加えることによって、同時に所与の線内（または所与の行内）の二つ以上の画室２０から薬物または一つもしくは複数の物質を放出することも可能である。選択線６０の別のものを（選択ドライバ６５を使って）アクティブ化し、放出信号（好ましくは電圧）をアレイ中の二つ以上の列選択線７０に加えることによって、異なる複数の行内の画室２０から逐次的に薬物を放出することが可能である。図２の特定の選択線６１および特定の信号線７１によって選択される特定の画室２０は、画室２０のマトリクス配列の真ん中に位置している。トランジスタ４３が伝導性になっており、特定の信号線がアクティブ化されていれば、選択された画室２０の第一および第二の電極３２、３３の間の電圧がたとえば1Vになり、よって薬物放出を開始する。他の画室２０における電圧２０は薬物を放出しない電圧に保持される。薬物または物質が放出されたのち、選択線６０および信号線７０は再び0Vに設定される。これも、本発明の装置１０の安静状態に対応し、よって電力を節約する。
【００４１】
本発明のある実施形態では、放出信号を二つ以上の行、すなわちアレイ中の二つ以上の特定の選択線６１に加えることによって、同時に所与の行内の二つ以上の画室から薬物または物質を放出することも可能である。異なる複数の画室２０が同時にアクティブとして、すなわち放出機構３０を除去することを通じてもしくは放出機構３０を分解することにより開放されるものとして選択される。これにより、特定の選択線６１をアクティブ化し、アレイ中の二つ以上の列に放出信号を加えることによって、異なる複数の列中の画室２０から同時または逐次的に薬物を放出することも可能である。
【００４２】
本発明のもう一つの実施形態では、薬物送達機構、すなわち放出機構３０を開放するための機構は、加熱効果に基づく。すなわち、放出機構３０の加熱が選択された画室２０の放出機構３０を破る。この場合、電極３２、３３は加熱素子を介して電気的に接続される。加熱素子は、抵抗性ヒータ、ペルティエ素子などといった既知の加熱素子のいかなるものであることもできる。
【００４３】
放出機構、すなわち放出機構３０の開放機構が電気化学反応として提供されるとき、第一または第二の電極３２、３３はたとえば、金層として放出機構３０の近傍に提供されることができる。第一および／または第二の電極３２、３３の他方はたとえば、共通に接続された別の金属被覆された電極である。第一および第二の電極３２、３３の間に電圧を加えることにより、金層または金キャップが電気化学的反応のアノードとしてはたらき、十分高い電圧が加えられるときに溶解される。電気化学反応が起こったのち、画室２０内の物質または薬物が自由になり、拡散して去ることができるようになる。
【００４４】
本発明の記載されている諸実施形態の任意のもののある特徴によれば、装置１０は、完全に自己完結式とするために、バッテリーおよびマイクロプロセッサもしくは制御ユニットと一緒にパッケージングされることができる。好ましくは、制御ユニット８０は画室２０をもつ装置１０に統合される。
【００４５】
画室２０の内容は本質的には、放出または露出が望まれる選択された時点まで画室２０の外部の環境から隔離される（たとえば保護される）必要のある任意の対象または物質を含む。さまざまな実施形態において、画室２０の内容はある量の分子または特定の物質または複数の特定の物質の混合物を有する。触媒またはセンサーといったある種の貯留部内容は、適正な機能のために一般に画室内容の放出を要求しない。むしろ、それらの意図された機能、たとえば触媒作用または検知は、閉鎖キャップ３０の開放後に貯留部内容が画室２０の外側の環境に露出される際に生起する。このように、触媒分子または検知コンポーネントは放出されることもできるし、あるいは開いた画室２０内に不動のまま留まることもできる。薬物分子のような他の画室内容物は、本装置から出ていき生体中の部位に送達されて患者に治療効果をはたらかせるためには、しばしば、画室から放出される必要があることがある。しかしながら、ある種の生体環境での用途のためには、薬物分子が保持されてもよい。画室２０内容は本質的にいかなる天然または合成の、有機または無機の分子またはその混合物を含むこともできる。分子は本質的に、純粋な固体または液体、ゲルまたはヒドロゲル、溶液およびエマルジョン、スラリーまたは懸濁物といったいかなる形であってもよい。関心のある分子は、開いた画室２０の放出のレートおよび／または時間を制御するまたは向上させるために他の材料と混合されてもよい。さまざまな実施形態において、分子は、固体混合物の形であってもよく、それには、非晶質または結晶性の混合粉末、モノリシックな固体混合物、凍結乾燥された粉末および固体の相互侵入網目構造が含まれる。他の実施形態では、分子は液体であって、溶液、エマルジョン、コロイド懸濁液、スラリーまたはヒドロゲルのようなゲル混合物といった形態を含む。
【００４６】
図３ａないし３ｃには、装置１０の一部の実施形態が断面図で示されている。トランジスタ４３をもつアクティブ・マトリクス４０が第一の基板層４１上に提供される。第一の基板層４１はシリコン、ガラスまたはプラスチック基板上に作られることができる。薬物放出機構３０（説明の目的のため破裂キャップであると考える）が第二の基板層３１に組み込まれている。放出機構３０は第一の基板層４１上のアクティブ・マトリクス４０に電気的に接続される。これは図３ａ〜ｃに示されている。今の場合、第二の基板層３１および放出機構３０はアクティブ・マトリクス４０をもつ第一の基板層４１の上に設けられており、その結果得られる第一の基板層４１と第二の基板層３１の間の画室２０内に薬物が封入されている。図３ａは、薬物を通じた間接的な電気的接触を示す本装置のある実施形態を描いている。図３ｂには伝導性層を通じた接続が描かれており、図３ｃでは追加的な伝導性ペーストもある。
【００４７】
図３ａに示される実施形態では、画室の開放は、アクティブ・マトリクス４０からの、薬物によって媒介される、放出機構３０への間接的な電気的信号によって達成される。これは、放出機構３０が電気化学的放出機構を使って破裂される場合に特に好適である。この場合、第二の電極３３のすべてが基準電圧（たとえば0V）に保持され、放出機構３０はアクティブ・マトリクス４０をもつ第一の基板層４１上の個々の第一の電極３２にある電圧を加えることによってアクティブ化される。このアプローチは、電気化学的放出機構のような特定の放出機構３０との組み合わせで最もよく機能する。
【００４８】
図３ｂでは、画室２０の開放は、アクティブ・マトリクス４０からの、ビアの形の電気的接続３４を通じた、放出機構３０への直接的な電気信号によって達成される。電気的接触は、たとえば、伝導層３４を第二の基板層から、画室２０を通ってアクティブ・マトリクス４０の第一の電極３２まで延ばすことによって達成できる。放出機構３０の第二の基板層３１は、抵抗性の加熱機構を使って、放出機構３０を通じて電流を通すことによって破裂される。放出機構３０の一部が画室２０が充填されたあとに堆積される（deposited）必要があるという困難を避けるため、図３ｃにも示されるように、第一の基板層４１から第二の基板層への接触は、接続３４を伝導性ペースト３５またはグルー３５で充填することによって実現されてもよい。
【００４９】
図４ないし図６では、放出機構３０がアクティブ・マトリクス４０に組み込まれる、本発明の装置１０の諸実施形態が描かれる。第一の基板層４１および第二の基板層３１は隣接して配列され、これがアクティブ・マトリクスと放出機構との間の電気的接触を容易にする。さらに、第一の基板層４１および第二の基板層３１が隣接して配列されるので、本装置の製造の間に、アクティブ・マトリクスの一部分（たとえば、ゲート電極、ソースおよびドレイン電極、アドレッシングまたはデータ線など）を、放出デバイスが形成されるのと同じ第二の基板層上に実現することが好ましいことがありうる。結果として、物質は、（破裂される）第二の基板層を通じて放出されるのに加え、アクティブ・マトリクス４０の第一の基板層４１を通じて放出される。これを達成するため、第一の基板層４１が薄いおよび／または柔軟であることが好ましく、それにより第一の基板層４１が従来技術の放出デバイスの薄い金属／誘電体層の機能を受け継ぐことができる。
【００５０】
アクティブ・マトリクス４０をプラスチックまたは金属箔の基板上に直接作製することによって、あるいは代替的に、アクティブ・マトリクス４０を、該アクティブ・マトリクス４０が製造された補助（ガラス）基板から柔軟な基板上に転写することによって、柔軟な第一の基板層４１上にアクティブ・マトリクス４０を実現するためのいくつかのアプローチが知られている。さらなる方法はEPLaR（Electronics  on  Plastics  by  Laser  Release［レーザー分離によるプラスチック上の電子回路］）プロセスとして知られ、これによると、アクティブ・マトリクス４０は、（ポリイミドのような）薄い柔軟な層でコーティングされた補助的な標準的な（ガラス）基板上に用意される。アクティブ・マトリクス４０をもつ薄い層はその後、補助的なガラス基板から分離される。
【００５１】
図４は、アクティブ・マトリクス４０を通じた、すなわち第一の基板層４１を通じた物質の放出をもつ本発明の装置のある実施形態を示している。画室２０は裏打ち板５０内に画定されている。本装置は、EPLaRプロセスに基づいている。第二の基板層３１は放出機構３０を有する。放出機構３０はたとえば金属層の電気化学反応の形であり、たとえば金アノードを第二の電極３３として薄い柔軟な第二の基板層３１の上に位置させ、金カソードを第一の電極３２とする。任意的に、放出機構３０の金属層は、アクティブ・マトリクス４０上の局部電流源に接続されていてもよく、さらに電極３３、３２が一緒に接続されて電流の流れを許容し、放出機構は抵抗性の加熱機構（図示せず）の形で具現される。接続された第一の基板層４１および第二の基板層３１は、画室２０が設けられている裏打ち板５０にラミネートされる（たとえばエンボスまたはエッチング・プロセスを使って）。裏打ち板５０内の画室２０は、第一の基板層４１および第二の基板層３１がラミネートされる前に、たとえばインクジェット印刷を使ってまず物質で充填される。物質の放出は、画室２０が作動させられるときに、（破裂される）第二の基板層を通じて放出されるのに加えて、アクティブ・マトリクス層４０を通じて起こる。
【００５２】
図５は、EPLaRプロセスに基づく装置の第二の例を示している。ここでは、物質は、（破裂される）第二の基板層を通じて放出されるのに加えて、アクティブ・マトリクス４０を通じて放出される。画室２０は第一および第二の基板層４１、３１内に画定されている。たとえば電気化学的機構（図示）または抵抗性加熱（図示せず）の形の、薬物放出機構３０は、図４に記載されたものに対応する。第一および第二の基板層４１、３１は単純な、無構造の裏打ち板５０に接続されている。画室２０は、単純な裏打ち板５０がラミネートされる前に、まず物質を充填される。
【００５３】
図６ａおよび６ｂは、薬物が第一および第二の基板層４１、３１を通じて放出されるEPLaRプロセスに基づく装置の第三の例を示しており、充填された画室（図６ａ）からの、画室２０が開放された（図６ｂ）あとの物質の放出を図示している。ここでもまた、第二の基板層３１は放出機構３０を有する。放出機構３０はこの例では抵抗性の加熱機構の形である。画室２０はプラスチック層５１内に形成され、裏打ち板５０によって閉鎖される。少量の物質については、プラスチック層５１は薄く（4ないし100μm）、ポリイミドが使用されることができる。より大きな体積の物質については、プラスチック層５１は、他のプラスチックの使用により、より厚くすることができる。たとえば、SU-8は簡単にパターン形成して、100から200μmの厚さの層において井戸を形成できる。この実施形態では、放出機構３０の金属層は、物質と、放出キャップの同じ側に位置されており、この理由により、物質との何らかの可能な相互作用を防止するために、薄い、不活性の層によって覆われてもよい。
【００５４】
図７では、もう一つの実施形態が概略的に描かれている。ここでは、装置１０は丸められており、よって、静脈または動脈を含む小さなコンパクトなスペースにより簡単に納めることができる。プラスチックの丸められた装置は、平坦なパッケージを用意し、その後、それを機械的に丸めて接着剤、バンドまたは溶接によって所定の位置にロックすることによって生産されることができる。あるいはまた、装置１０が丸まるよう第一および／または第二の基板層４１、３１に慎重に機械的応力を導入することによって生産される。たとえば、アクティブ・マトリクスTFTアレイは、EPLaRプロセスによって、熱膨張係数（CTE）50ppm/Kのポリイミド上に生産される。TFTアレイは完了後には平坦であり、レーザー・プロセスがポリイミドを補助ガラス基板から分離させるやいなや丸まる。丸まりは、ポリイミドとたとえば約3ppm/KのCTEをもつ硝酸ケイ素（Silicium  Nitrate）との間のCTEの差に起因する。応力は、典型的には300°Cで行われるSiN堆積（deposition）プロセスの間に導入される。あるいはまた、応力は、薄い柔軟なEPLaR層であるが異なるCTEおよび／または厚さをもつ異なるポリマーであってもよい層３１および５１の間に導入されてもよい。
【００５５】
図８では、本発明の装置１０内の画室２０の四つの異なる配列が概略的に描かれている。本装置１０の第一の実施形態（図８の左上参照）では、すべての画室２０が同じサイズで、マトリクス配列で設けられている。画室２０のサイズは、画室２０内に含まれる物質の第一の量を定義する。すべての画室２０が同じ物質を含むことも可能であるし、あるいは第一のグループ（図示せず）の画室２０内には第一の物質が位置し、第二のグループ（図示せず）の画室２０内には第二の物質が位置することも可能である。
【００５６】
図８に示される第二の例（図８の右上参照）に描かれる本発明の装置１０では、第一のグループ２１の画室２０が所定の大きさをもち、第一の量の物質を含むことが許容される。第二のグループ２２の画室２２は第一のグループ２１の画室２０より大きな画室２０を有する。こうして、第二のグループ２２の画室２０は、たとえば、前記第一の量の二倍である第二の量の物質を含むことができる。もちろん、第一および第二の量の他のあらゆる比も可能である。第三のグループ２３の画室２０は、第三の量の物質を含むことができる画室２０を有する。第三の量はたとえば、前記第二の量の二倍、前記第一の量の四倍である。もちろん、第三の量は、前記第一および第二の量に対して異なる比で与えられることもできる。前記第一、第二または第三のグループ２１、２２、２３の画室２０のうちの特定の画室２０を選択することにより、本発明によれば、単に単一の画室２０を開くことによって、画室２０からより多いまたはより少ない量もしくは分量の物質を放出することができる。これは、その物質の異なる量の放出を制御することが、非常に簡単に、特に制御ユニット８０に関してわずかな努力で、可能であるという利点をもつ。
【００５７】
図８に描かれた本発明の装置１０の第三の例（図８の左下参照）では、異なるグループ２１、２２、２３の画室をもつ画室２０のマトリクス配列が示されている。この第三の例では、画室２０の配列は、第二の例（図８の右上）における画室２０の配列に対応する。この第三の例では、マトリクス配列の各行における画室の大きさは同一であり、一方、画室の異なるグループは、異なる列の間で画室２０の大きさを変えることによって実現される。これに対し、第二の例（図８の右上）では、各列の画室は同一の大きさであり、異なる行の画室が異なっている。
【００５８】
本発明の装置１０における画室２０のマトリクス配列の第四の例では、第一の物質を含む画室２０の第一の領域２５が定義され、第二の物質を含む画室２０の第二の領域２６が定義される。
【００５９】
本発明の装置の画室２０の異なるマトリクス配列の与えられた諸例により、本発明の装置１０によって異なる量および／または異なる物質を投与することにおける高い柔軟性をもつことができる。画室２０の大きさを、よって放出される物質の量を変えることによって、より少数の画室をもってより柔軟な薬物送達が可能である。たとえば、1:2:4:8:16などの範囲の大きさの画室を提供することによって、幅広い範囲の投与に、制御された仕方での一つまたは複数の画室２０の同時開放を提供することが可能である。二つ以上の型の物質の送達の場合（たとえば図８の右下の第四例を参照）、異なる薬物が異なる投与量をもつことが通例である。この理由で、送達されるべき薬物に依存して比例的により大きなまたはより小さな画室２０をもつ画室２０のマトリクス・アレイの異なるセクションまたは領域２５、２６をもつことが好ましいであろう。これは、好ましくは、図８（右下）に示されるようなアレイ中の選択線６０および／または信号線７０の間のこの間隔を一様に増すことによって達成される。これが、利用可能なドライバ６５、７５を最も有効に利用し、装置１０に含められる要素の冗長性を減らすからである。所望される装置１０の複雑さに依存して、使用された画室２０およびいまだ利用可能である画室２０の状態を保持するためにメモリまたはシフトレジスタが必要とされる。そのようなメモリ・デバイスは有利には、装置１０の制御ユニット８０中に含められることができる。
【図１】
2010502346.tif 000003
【図２】
2010502346.tif 000004
【図３ａ】
2010502346.tif 000005
【図３ｂ】
2010502346.tif 000006
【図３ｃ】
2010502346.tif 000007
【図４】
2010502346.tif 000008
【図５】
2010502346.tif 000009
【図６ａ】
2010502346.tif 000010
【図６ｂ】
2010502346.tif 000011
【図７】
2010502346.tif 000012
【図８】
2010502346.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月10日(2009.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定量の物質の制御放出のための装置に関する。本発明はさらに、所定量の物質の制御放出のための装置の生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一つまたは複数の化学物質の精密な少量を担体流体中に精確に送達することは科学および産業の多くの異なる分野で重要である。医学における例としては、静脈内法を使った、肺もしくは吸入法による、あるいは血管ステント・デバイスからの薬物の放出による、薬物の患者への送達が含まれる。診断における例としては、DNA解析もしくは遺伝解析を実施するために流体中に反応を放出すること、組み合わせ化学、あるいは環境試料中の特定の分子の検出が含まれる。化学物質の担体流体への送達に関わる他の応用としては、芳香物質および治療性アロマの装置から空気中への放出や、飲料製品を生産するための液体中への風味剤の放出が含まれる。
【０００３】
所定量の物質の制御放出のための装置は一般に知られている。たとえば、米国特許出願US2004/0034333A1は、薬物の制御された送達のための埋め込み可能デバイスであって、放出するための分子を含む貯留部を有するマイクロチップを含むものを開示している。このマイクロチップ・デバイスは基板と、放出するための分子を含む基板中の少なくとも二つの貯留部と、貯留部の一部分の上または中でかつ前記分子を覆って位置される貯留部キャップとを含み、前記分子は、貯留部キャップの分解もしくは破裂を通じて、または貯留部キャップの分解もしくは破裂に際して拡散により、当該デバイスから制御可能的に放出される。単一のマイクロチップの各貯留部は、独立して放出されることができる異なる分子を含むことができる。既知のデバイスの一つの欠点は、各貯留部が、電流を加えることによって電気的に封印層またはキャップを破り薬物を放出するために使われる電極に直接接触されているということである。薬物が放出される各画室または各貯留部について一つの外部電気接続が必要とされる。この従来技術のシステムの弱点は、外部電気接続をもつ封印層またはキャップが、扱う際に注意を要する剛性の放出機構をなすということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、増加した数の画室を用いた所定量の物質の制御放出のための装置であって、装置の体への適合（fitting）が向上されたものを提供することが本発明の一つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、本発明に基づく、所定量の物質の制御放出のための装置および所定量の物質の制御放出のための装置の生産方法によって達成される。所定量の少なくとも一つの物質の制御放出のための装置は、マトリクス配列の画室を有し、各画室の物質の放出は、アクティブ・マトリクスによって制御可能であり、各画室は少なくとも一つの放出機構によって閉鎖され、前記アクティブ・マトリクスは少なくとも部分的に第一の基板層上に設けられ、前記放出機構は第二の基板層上に設けられ、前記第一の基板層および前記第二の基板層は画室の前記配列の同じ側に設けられる。
【０００６】
本発明に基づく装置の一つの利点は、多数の個別の薬物放出画室に基づく制御された物質もしくは薬物の送達システムであって、アクティブ・マトリクスおよび各画室についての放出機能がいずれもある基板層上に実現されるものを実現することが可能であるということである。本装置は有利なことに、いかなる壊れやすい剛性部分も有しておらず、よってたとえば、曲げて患者の腕にテープで付けたり、体内の腫瘍、たとえば癌のまわりに巻いたりすることができる。
【０００７】
本発明のあるさらなる利点は、物質または薬物の送達の制御がアクティブ・マトリクス原理に基づいているということである。これは、各画室が電気接続に直接接続される従来技術のシステムとは対照的である。アクティブ・マトリクスの使用により、100ないし1,000,000のオーダーの多数の画室の任意のものから制御された仕方で薬物を放出することが現実的となる。すべての画室が個々に専用の制御装置によって制御されるとしたらこれは現実的ではない。そのような制御システムを組み込むのに必要とされるコストおよびスペースは禁止的となるであろうからである。
【０００８】
アクティブ・マトリクスは、本発明の意味では、各画室または少なくとも画室の各放出機構（たとえば画室に付随するまたは割り当てられている二つの電極）を少なくとも一つの能動〔アクティブ〕コンポーネントを介して複数の選択線の一つおよび／または複数の信号線の一つに電気的に接続することによって実現される。アクティブ・マトリクスは、区画の放出機構の電極の少なくとも一つを選択線および／または信号線に能動的な電気コンポーネントもしくは電子コンポーネントを介して接続することによって実現される。そのような能動コンポーネントは、特に、スイッチ・トランジスタ（FETトランジスタ（電界効果トランジスタ）および／またはバイポーラ・トランジスタ）のようなトランジスタを含むが、ダイオードまたはMIM（金属‐絶縁体‐金属）ダイオードといった他のデバイスであってもよい。本発明のさらなる利点は、それによりたとえば体外用薬物送達システム（パッチ）、埋め込み可能な薬物送達システムまたは経口薬物送達システム（電子錠剤）といった応用が可能になるということである。本発明に基づく薬物送達システムは、単一の薬物の送達のために適用されてもよいが、有利には、いくつかの異なる薬物が同じアレイまたは同じ装置から加えられるシステムに適用されることができる。ある好ましい実施形態では、少なくとも一つのトランジスタが各画室に帰属させられる。本発明の代替的な好ましい実施形態では、第一のトランジスタおよび第二のトランジスタが各画室に帰属させられる。一つまたは複数のトランジスタを本発明の装置における能動コンポーネントとして使うことの利点は、トランジスタはガラス基板などの非常に小さな表面領域上に実現できるため、本発明の装置がコスト効率がよく、それでいて比較的小型にできるということである。本発明によれば、一つまたは複数のトランジスタの使用が、放出機構を選択線および／または信号線に直接接続するのに比べて、画室の選択において向上した特異性をもたらす。能動コンポーネントとしての一つのトランジスタの使用は、画室の要求されるサイズ（たとえば必要とされる表面積）を比較的低減させることをねらいとする。少なくとも第一および第二のトランジスタの使用は、画室を駆動する機能性を高めること（たとえば、電流および／または電圧制御された薬物放出）または本装置の機能性を高めること（たとえば薬物放出がすでに行われたか否かを各画室に記憶させるといったさらなる機能を含める）をねらいとする。
【０００９】
本発明によれば、本装置の各画室のための一つまたは複数のトランジスタとして、薄膜トランジスタ（thin  film  transistor）を使うことがずっと好ましい。これは、本装置のコスト効率をよりよくし、より軽い材料を使うことが可能になる。
【００１０】
あるさらなる好ましい実施形態では、能動コンポーネントはメモリ手段を有する。これは、本発明の装置の機能性の高められた制御可能性を提供するために有利である。
【００１１】
本発明のある好ましい実施形態では、放出機構は一度きりの放出機構である。これは、閾値を超える放出信号を加えることによって何らかの仕方で放出機構が「破壊」され、放出機構が再使用できないということを意味している。それにより、放出機構を非常にコスト効率がよく簡単な仕方で製造することが可能である。にもかかわらず、本発明は、いったん（最初に）開かれてから閉じることが可能で、少なくとも二度目に再び開くことが可能な放出機構についても言及する。再閉鎖可能かつ再開放可能な放出機構を用いるそのような実施形態は、通例、より高いコストを含意するので、それほど好ましくない。本発明のあるさらなる実施形態では、画室の放出機構は、第一の電極と第二の電極の間に電気ポテンシャルを加えることによって除去可能または分解可能にされる。それにより、画室の一つからの物質の放出を非常に簡単かつ迅速に制御することが可能である。さらに、放出機構が電気化学反応によって、あるいは好ましくは電流により放出機構を加熱することによって作動されることが好ましい。本装置は、非常にコスト効率のよい仕方で生産されることができ、物質の放出はより迅速かつより精確にされることができる。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態は、物質の放出を制御するための制御ユニットを設けられる。画室の数は少なくとも100、好ましくは少なくとも1000、より好ましくは少なくとも10000、より一層好ましくは少なくとも100,000、さらに一層好ましくは少なくとも1,000,000画室であることが好ましい。
【００１３】
第一の基板層および第二の基板層は画室の配列の同じ側に設けられ、特に、第一の基板層および第二の基板層は隣接して配列される。
【００１４】
有利には、放出機構およびアクティブ・マトリクスは簡単に統合されることができ、このことはアクティブ・マトリクスと放出機構との間の電気的接触を容易にする。第一の基板層と第二の基板層の組み合わせは、このように、画室に一方の側から接し、より好ましくは、物質は、典型的には第二の基板層を破裂させることによって、第一の基板層を通じ放出される。最も好ましくは、第一の基板層および／または第二の基板層は薄膜として設けられる。薄膜第二の基板層は有利なことに、従来技術の薬物放出装置の薄い金属／絶縁体層の機能を引き継ぐことができる。
【００１５】
第一の基板層および／または第二の基板層は好ましくは可撓性がある。本装置は有利なことに種々の用途に適用可能であり、非常に堅牢である。
【００１６】
あるさらなる好ましい実施形態では、第一の基板層および／または第二の基板層は機械的応力にかけられる。特に、ある薄い可撓性の第一の基板層および／または前記第二の基板層について、放出機構の破裂は有利に向上される。たとえば、基板材料としてのポリイミドは、ポリイミドの選択に依存して3ppm/Kから50ppm/Kの熱膨張係数（CTE:  coefficient  of  thermal  expansion）をもちうる。好ましくは、第二の基板層の熱膨張係数は第一の基板層の熱膨張係数とは異なる。追加的または代替的に、第二の基板層の熱膨張係数はさらなる基板層の熱膨張係数と異なる。これにより、隣接する第一の基板層および第二の基板層内に引っ張り応力を導入することが簡単に可能である。これは破裂を高める。
【００１７】
ある好ましい実施形態では、画室（２０）は裏打ち板（backing  plate）中に配置される。裏打ち板は、低コストで生産され、物質を充填される単純な構造のものである。有利には、組み合わされた第一および第二の基板層がこの裏打ち板にラミネートされて物質を封入してもよい。
【００１８】
あるさらなる好ましい実施形態では、画室の体積は、少なくとも部分的に、前記第一の基板層および／または第二の基板層の形によって決定される。当業者は、画室が少なくとも部分的に前記第一の基板層および／または第二の基板層から構成されることを理解するものである。有利には物質が前記第一の基板層および／または第二の基板層に充填され、画室は、完全に無構造の（unstructured）裏打ち板を第一の基板層および／または第二の基板層にラミネートすることによって閉じられる。この単純な無構造の裏打ち板は、さらに一層柔軟な装置を許容する。
【００１９】
もう一つの好ましい実施形態では、本装置は、丸められ（coiled  up）うるほど柔軟である。丸められた装置はさらに好ましい。丸められた装置は、静脈または動脈を含む小さなコンパクトなスペースに、より簡単に納めることができる。丸められた装置はたとえば、平坦なパッケージを用意し、それを機械的に丸め、接着剤、バンドまたは溶接によって所定の位置にロックすることによって、あるいは、薄く柔軟な第一の基板層および／または第二の基板層に意図的に機械的応力を導入してそれらの層が丸められるようにすることによって、作られる。
【００２０】
本発明のあるさらに好ましい実施形態では、第一の物質を含むよう第一のグループの画室が設けられ、第二の物質を含むよう第二のグループの画室が設けられる。本発明に基づく装置の利点は、本発明の装置の構造において非常に柔軟な物質放出機構が実装できるということである。たとえば、異なる大きさの、よって異なる体積の放出されるべき一つまたは複数の物質を含むことができる画室を提供することが可能である。たとえば、所与の時点により多量の物質が放出されるべきである場合、装置はしかるべく制御され、適切なサイズの、よって放出されるべき物質の適切な体積を含む画室を開くことができる。これは、ある数のより小さな画室から同じ量の物質を放出して同じ効果をもたせることの代わりに行われる。もちろん、単一の画室からの物質の適切な量の放出のほうが制御が簡単で、よって本発明に基づく装置をより小さく、より軽量で、よりコスト効率のよいものにする。したがって、第一および第二の物質は異なっていてもよく、同一でもよい。薬物などのような物質を放出する柔軟性を改善するもう一つの方法は、装置上の同じまたは異なるサイズの異なる画室中のいくつかの異なる物質または異なる物質混合物を提供することである。したがって、たとえば二つの異なる薬物を一日の間にまたは他の時間区間の間に交互に患者に制御可能的に放出することが可能である。あるいはまた、たとえば異なるサイズの画室のほかに異なるサイズの画室中の異なる物質をも提供することによって、本発明の装置の使用の柔軟性をさらに高めることも可能である。本発明によれば、第一のグループおよび／または第二のグループの画室が少なくとも二つの異なる体積を有することが好ましい。よって、第一の体積をもつまたは第一の量のある物質を含む第一のグループの画室と、それぞれ第一の量の二倍を含む第二のグループの画室と、第一の量の四倍を含む第三のグループと、第一の量の八倍を含む第四のグループの画室とをもつことも可能である。それにより、一つまたは複数の物質を放出する柔軟性が一層向上する。
【００２１】
本発明はまた、少なくとも一つの物質の所定の量の制御された放出のための本発明に基づく装置の生産方法であって、
・マトリクス配列の画室を提供するステップと、
・各画室の物質の放出を制御するために少なくとも部分的に第一の基板層上にアクティブ・マトリクスを提供するステップと、
・第二の基板層上に各画室のための放出機構を提供するステップと、
・前記画室を前記物質で充填するステップと、
・前記第一の基板層および／または第二の基板層を裏打ち板にラミネートするステップとを有する、
方法をも含む。
【００２２】
この生産方法は、非常に堅牢かつさまざまに応用可能な制御可能薬物放出システムの低コスト製作を有利に許容する。
【００２３】
アクティブ・マトリクスは好ましくは、プラスチックまたは金属箔基板上に製作される。こうして、有利に薄膜状の柔軟な第一の基板層が提供される。代替的に好ましくは、アクティブ・マトリクスは補助基板上に製造され、次いで補助基板から柔軟な基板に転写される（transferred）。これは生産コストを有利に削減する。より好ましくは、補助基板は薄いおよび／または柔軟な基板層でコーティングされる。アクティブ・マトリクスはコーティングされた補助基板上に製造され、薄いおよび／または柔軟な基板層はその後、特にレーザー装置を使うことによって、補助基板から離される。好ましくは、離された薄いおよび／または柔軟な基板層は放出デバイスの一部をなす。
【００２４】
本生産プロセスのあるさらなる好ましい実施形態では、第一の基板層および／または第二の基板層は機械的な応力をかけられ、補助基板から離したのち本装置は機械的応力のために丸まる。代替的に好ましくは、本装置は平坦なパッケージとして提供され、その後、その平坦なパッケージが丸められ、丸められた位置でロックされる。丸められた装置は、有利なことに小さなコンパクトなスペースに納めることができる。
【００２５】
本発明のこれらのおよびその他の特性、特徴および利点は、付属の図面と一緒に参照される以下の詳細な記述から明白となるであろう。図面は例として本発明の原理を例解する。記述は、単に例のために与えられており、本発明の範囲を限定するものではない。以下で引用される参照符号は付属の図面についてのものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術に基づく装置１００を概略的に図解し、そのような型の装置の原理構造を示す図である。
【図２】本発明に基づく装置を概略的に示す図である。
【図３ａ】所定量の少なくとも一つの物質の制御された放出のための装置の概略的な断面を示す図である。
【図３ｂ】所定量の少なくとも一つの物質の制御された放出のための装置の概略的な断面を示す図である。
【図３ｃ】所定量の少なくとも一つの物質の制御された放出のための装置の概略的な断面を示す図である。
【図４】さらなる実施形態を概略的な断面で示す図である。
【図５】さらなる実施形態を概略的な断面で示す図である。
【図６ａ】あるさらなる実施形態における画室の機能を概略的に示す図である。
【図６ｂ】あるさらなる実施形態における画室の機能を概略的に示す図である。
【図７】本装置のあるさらなる実施形態を概略的に示す図である。
【図８】本発明に基づく装置における画室の四つの異なる配列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明について、個別的な実施形態に関し、ある種の図を参照しつつ説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、請求項によってのみ限定される。記載される図面は単に概略的なものであり、限定するものではない。図面において、図解のために、一部の要素の大きさが誇張され、縮尺通りに描かれていないことがある。
【００２８】
単数名詞を指すときに不定冠詞または定冠詞、たとえば「a」「an」「the」が使われているところでは、特に断りのない限り、その名詞の複数をも含む。
【００２９】
さらに、本明細書および請求項において第一、第二、第三などといった用語は同様の要素を区別するために使われており、必ずしも逐次順または時間順を記述するためではない。そのように使われる用語は適切な状況の下では交換可能であり、本稿に記載される本発明の実施形態が本稿で記載または例解する以外の序列での動作もできることは理解しておくものとする。
【００３０】
さらに、本明細書および請求項において上、下、上方、下方などといった用語は説明のために使われており、必ずしも相対的な位置を述べるためではない。そのように使われる用語は適切な状況の下では交換可能であり、本稿に記載される本発明の実施形態が本稿で記載または例解する以外の配位での動作もできることは理解しておくものとする。
【００３１】
本明細書および請求項において使われる「有する」の用語が、挙げられている手段に制約されると解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを排除するものではないことを留意しておくべきである。よって、「手段ＡおよびＢを有する装置」の表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。それは、本発明に関してその装置の重要な構成要素がＡおよびＢだけであることを意味している。
【００３２】
図１で、従来技術に基づく既知の装置１００が概略的に示されている。既知の装置１００は、複数の画室２０が位置されている基板１１を有する。画室２０は放出機構３０、特に閉鎖キャップ３０によって閉じられる。図１からはさらに、画室２０のそれぞれに、あるいは少なくとも放出機構３０のそれぞれまたはその近くに向かう電極線があることが見て取れる。接続線は図１では参照符号によって記述されていない。既知の装置１００はさらに電極領域１１０を有する。
【００３３】
図２では、複数の画室２０を有する本発明の装置１０が概略的に示されている。ここでは９個の画室のみが示されている。画室２０（これは以下では貯留部とも呼ばれる）は物質のためのコンテナである。当技術分野で知られている微小電気機械システム方法、微小モールディングおよび微小加工の技法が、多様な材料から画室２０をもつ装置１０を製作するために使用できる。好適な基板材料の例としては、ガラス、金属、セラミック、半導体、分解性および非分解性ポリマーが含まれる。好ましくは、基板は、たとえば液晶ディスプレイのアクティブ・マトリクス生産のためのよく知られた基板、すなわちガラス、プラスチック・フィルムまたは金属である。in-vitroの装置用途のためには、典型的には基板材料の生体適合性が好ましい。基板またはその諸部分は、使用前に、生体適合材料でコーティングされ、カプセル化され、あるいは他の形で封入されてもよい。装置１０は成形された表面について多様な形をもつことができ、柔軟であることができる。装置１０はたとえば、平面状のまたは曲がった放出面、すなわち放出機構をもつ領域を有することができる。装置１０の基板はたとえば、円板、円筒または球から選択される形であってもよい。ある実施形態では、放出面は曲がった組織表面に合致するよう成形されることができる。これは、その組織表面への治療剤の局所的送達のために特に有利である。別の実施形態では、裏面（放出面の反対側）が取り付け表面に合致するよう成形される。基板は一つの材料だけからなっていてもよく、複合または多層材料、すなわち接合された同じまたは異なる基板材料の諸層からなるのでもよい。
【００３４】
本発明の装置１０の図２の概略図において、本発明の装置１０は、各画室２０について、第一の電極３２および第二の電極３３を有する。ここで、第一と第二の電極３２、３３は直接的には電気接続されてはいない、すなわち、たとえば流体のような誘電媒質によって、互いから実質的に絶縁されている。これは、第一および第二の電極３２、３３を互いから分離する材料によって生成される電気抵抗が十分に高い抵抗率からであり、加えられる電圧または電位差に鑑みて、第一および第二の電極３２、３３の間に実質的な電流が流れないということを意味する。本発明の装置１０はさらに、マトリクス配列の形の画室２０を有する。さらに、本発明の装置１０は、複数の選択線６０およびいくつかの信号線７０を有する。ここで、選択線および信号線は行および列の互いに垂直な整列状態で示されているが、六角形もしくは三角形格子といった他のマトリクス配列も、選択線と信号線が互いに異なる配向に構成されさえすれば可能である。例のために、複数の選択線６０のうち一つの特定の選択線６１が図２で特に示されている。同様に、図２では、複数の信号線７０のうちのある特定の信号線７１が示されている。図２の特定の選択線６１および信号線７１は、図２に示される９個の画室のマトリクス配列の真ん中の画室を指定する。これは、特定の選択線６１および信号線７１を選択することによって、そのマトリクス配列の真ん中の画室が作動されるべく選択されるということを意味する。対応する画室の作動（activation）は、アクティブ・マトリクス４０によってなされる。図２に示される本発明の装置１０の例では、アクティブ・マトリクス４０は、画室２０当たり一つのトランジスタ４３を有する。トランジスタは、たとえばFETトランジスタ、好ましくはアクティブ・マトリクス液晶ディスプレイから知られている薄膜トランジスタ（TFT）であり、そのゲート端末が特定の選択線６１に接続され、ソース／ドレイン端末が特定の信号線７１に接続されている。
【００３５】
好ましくは、薄膜トランジスタは、アクティブ・マトリクス液晶ディスプレイおよび他のアクティブ・マトリクス・ディスプレイの製造から知られているよく知られたアクティブ・マトリクス技術の任意のものから製作される。これらの技術は、アモルファス・シリコン（a-Si）技術、低温ポリシリコン技術（LTPS:  low  temperature  poly  silicon  technology）、ナノ結晶Si技術、マイクロ結晶Si技術、CdSe技術、SnO技術、ポリマーまたは有機半導体ベースの技術などを含む。一つの極性のトランジスタしか利用可能でない（たとえば、a-SiはN型トランジスタしか提供しない）場合もあるが、両方の極性のトランジスタが利用可能である場合もある（たとえば、LTPSはn型およびp型トランジスタを提供する）。適切な電圧レベルが特定の選択線６１に加えられると、トランジスタ・スイッチが伝導性になり、それにより特定の信号線７１を、図２に描かれている画室のマトリクス配列の真ん中の画室２０の第一の電極３２（トランジスタ４３のドレイン／ソース端末に接続されている）に電気的に接続する。これは、特定の信号線７１に適切な電気信号を加えることによって放出機構３０が除去されるまたは作動させられるということを意味する。もちろん、選択線および信号線６０、７０（または特定の選択線および信号線６１、７１）の機能は逆にする、すなわち、信号線７０がトランジスタ４３のゲート端末に接続され、選択線６０がトランジスタ４３のソース／ドレイン端末に接続されることもできる。もちろん、図２に描かれているように、各画室２０が一つのトランジスタ４３を具備する。画室２０のそれぞれの第二の電極３３は共通して、あるいはグループで、さらなる電気伝導性の線に接続されている。明確のため、このさらなる電気伝導性の線は図２には示していない。
【００３６】
明確のため、図２では放出機構３０は描かれていない。一方、選択線６０を駆動するための第一のドライバ６５（選択ドライバ（select  driver）６５とも呼ばれる）は、信号線７０を駆動するための第二のドライバ７５（中央ドライバ（central  driver）７５とも呼ばれる）とともに図２に描かれている。図２の特別な例では、トランジスタ４３のゲート端末は選択ドライバ６５（これはアクティブ・マトリクス液晶ディスプレイのために使用される標準的なシフトレジスタ・ゲート・ドライバとして提供できる）に接続されており、トランジスタ４３のソース端末は中央ドライバ７５に接続されている。さらに、図２には、物質の放出を制御する制御ユニット８０も示されている。制御ユニット８０は、特定の画室２０を特定の選択線６１、７１によって指定するために、第一および第二のドライバ６５、７５を制御する。制御ユニット８０はまた、異なる複数の画室２０の一連の作動をも制御する。これは、たとえば制御ユニット８０が異なる複数の画室の放出機構３０の開放を制御して、たとえば薬物の濃度が治療の期間の間、最適な治療レベルに留まるようにするということを意味する。薬物の最適な濃度は患者によって変動があるので、治療の期間の間、薬物送達システムはきわめて柔軟であり、ほとんど連続的に可変な薬物投与量を提供することが必要である。そのような薬物放出システムは、本発明の装置をもって実現できる。好ましくは、制御ユニット８０が装置１０の環境中における薬物の実際のレベルを決定するためのセンサーを有するか、あるいは装置１０がそのようなセンサー装置（図示せず）に結合されていて、薬物放出を増加または減少させるよう制御ユニット８０に信号伝達する前記センサー装置からの信号が、本発明の装置の適切な反応につながる。すなわち、画室２０内の物質の放出を増加または減少させるために、制御ユニット８０が第一および第二のドライバ６５、７５を作動させる。
【００３７】
一例として、薬物送達、すなわち放出機構３０の開放が、画室２０の封印を破るまたは画室２０の放出機構３０を破る電気化学反応に基づく場合、電気化学反応を開始するために1V程度の電圧が必要とされる。したがって、たとえばアクティブ・マトリクス液晶ディスプレイのために使われる標準的な電圧データ・ドライバを使うことが可能である。たとえば、第一および第二の電極の一方がカソードとして提供され、第一および第二の電極のうちの他方の電極がアノードとしてはたらく。アノードとは、酸化が起こる電極として定義される。電流または電気ポテンシャルの印加に際して溶液に溶けるまたは可溶性のイオンもしくは酸化化合物を形成する（電気化学的溶解）ことのできる任意の伝導性材料がアノードおよびカソードの製作に使用できる。さらに、電気ポテンシャルに応答して通常は酸化生成物の不溶性のイオンを形成する材料が使われることも、たとえばアノード付近での局所的なpH変化がこれらの酸化生成物を可溶にするならば、可能である。好適な貯留部キャップ材料の例としては、銅、金、銀および亜鉛といった金属ならびにいくつかのポリマーが含まれる。
【００３８】
図２に示した例における本発明の装置１０は、次のようにはたらく。安静状態では、すべての選択線６０（セレクト線６０とも呼ばれる）が、トランジスタ４３が伝導性でない電圧に設定される。この場合、どの放出機構３０も開放されず、したがって物質や薬物は放出されない。ある画室２０から物質または薬物を放出するため、要求される画室を含む画室２０の行全体の諸トランジスタが伝導状態に切り換えられる（たとえば正電圧を印加することによって）。作動されるべき画室２０が位置する列の電圧はその放出電圧（たとえば1V）に設定される。この電圧が伝導性の薄膜トランジスタを通じて、選択される画室２０の第一および第二の電極３２、３３の一つに渡され、それが薬物放出につながる。他のすべての列における電圧は、薬物を放出しない電圧（これは典型的には0Vであろう）に保持される。薬物が放出されたのち、選択された行内のトランジスタ４３は再び非伝導状態に設定され、さらなる薬物送達を防ぐ。
【００３９】
放出信号（好ましくは電圧）をアレイ中の二つ以上の列に加えることによって、同時に所与の線内（または所与の行内）の二つ以上の画室２０から薬物または一つもしくは複数の物質を放出することも可能である。選択線６０の別のものを（選択ドライバ６５を使って）アクティブ化し、放出信号（好ましくは電圧）をアレイ中の二つ以上の列選択線７０に加えることによって、異なる複数の行内の画室２０から逐次的に薬物を放出することが可能である。図２の特定の選択線６１および特定の信号線７１によって選択される特定の画室２０は、画室２０のマトリクス配列の真ん中に位置している。トランジスタ４３が伝導性になっており、特定の信号線がアクティブ化されていれば、選択された画室２０の第一および第二の電極３２、３３の間の電圧がたとえば1Vになり、よって薬物放出を開始する。他の画室２０における電圧２０は薬物を放出しない電圧に保持される。薬物または物質が放出されたのち、選択線６０および信号線７０は再び0Vに設定される。これも、本発明の装置１０の安静状態に対応し、よって電力を節約する。
【００４０】
本発明のある実施形態では、放出信号を二つ以上の行、すなわちアレイ中の二つ以上の特定の選択線６１に加えることによって、同時に所与の行内の二つ以上の画室から薬物または物質を放出することも可能である。異なる複数の画室２０が同時にアクティブとして、すなわち放出機構３０を除去することを通じてもしくは放出機構３０を分解することにより開放されるものとして選択される。これにより、特定の選択線６１をアクティブ化し、アレイ中の二つ以上の列に放出信号を加えることによって、異なる複数の列中の画室２０から同時または逐次的に薬物を放出することも可能である。
【００４１】
本発明のもう一つの実施形態では、薬物送達機構、すなわち放出機構３０を開放するための機構は、加熱効果に基づく。すなわち、放出機構３０の加熱が選択された画室２０の放出機構３０を破る。この場合、電極３２、３３は加熱素子を介して電気的に接続される。加熱素子は、抵抗性ヒータ、ペルティエ素子などといった既知の加熱素子のいかなるものであることもできる。
【００４２】
放出機構、すなわち放出機構３０の開放機構が電気化学反応として提供されるとき、第一または第二の電極３２、３３はたとえば、金層として放出機構３０の近傍に提供されることができる。第一および／または第二の電極３２、３３の他方はたとえば、共通に接続された別の金属被覆された電極である。第一および第二の電極３２、３３の間に電圧を加えることにより、金層または金キャップが電気化学的反応のアノードとしてはたらき、十分高い電圧が加えられるときに溶解される。電気化学反応が起こったのち、画室２０内の物質または薬物が自由になり、拡散して去ることができるようになる。
【００４３】
本発明の記載されている諸実施形態の任意のもののある特徴によれば、装置１０は、完全に自己完結式とするために、バッテリーおよびマイクロプロセッサもしくは制御ユニットと一緒にパッケージングされることができる。好ましくは、制御ユニット８０は画室２０をもつ装置１０に統合される。
【００４４】
画室２０の内容は本質的には、放出または露出が望まれる選択された時点まで画室２０の外部の環境から隔離される（たとえば保護される）必要のある任意の対象または物質を含む。さまざまな実施形態において、画室２０の内容はある量の分子または特定の物質または複数の特定の物質の混合物を有する。触媒またはセンサーといったある種の貯留部内容は、適正な機能のために一般に画室内容の放出を要求しない。むしろ、それらの意図された機能、たとえば触媒作用または検知は、閉鎖キャップ３０の開放後に貯留部内容が画室２０の外側の環境に露出される際に生起する。このように、触媒分子または検知コンポーネントは放出されることもできるし、あるいは開いた画室２０内に不動のまま留まることもできる。薬物分子のような他の画室内容物は、本装置から出ていき生体中の部位に送達されて患者に治療効果をはたらかせるためには、しばしば、画室から放出される必要があることがある。しかしながら、ある種の生体環境での用途のためには、薬物分子が保持されてもよい。画室２０内容は本質的にいかなる天然または合成の、有機または無機の分子またはその混合物を含むこともできる。分子は本質的に、純粋な固体または液体、ゲルまたはヒドロゲル、溶液およびエマルジョン、スラリーまたは懸濁物といったいかなる形であってもよい。関心のある分子は、開いた画室２０の放出のレートおよび／または時間を制御するまたは向上させるために他の材料と混合されてもよい。さまざまな実施形態において、分子は、固体混合物の形であってもよく、それには、非晶質または結晶性の混合粉末、モノリシックな固体混合物、凍結乾燥された粉末および固体の相互侵入網目構造が含まれる。他の実施形態では、分子は液体であって、溶液、エマルジョン、コロイド懸濁液、スラリーまたはヒドロゲルのようなゲル混合物といった形態を含む。
【００４５】
図３ａないし３ｃには、装置１０の一部の実施形態が断面図で示されている。トランジスタ４３をもつアクティブ・マトリクス４０が第一の基板層４１上に提供される。第一の基板層４１はシリコン、ガラスまたはプラスチック基板上に作られることができる。薬物放出機構３０（説明の目的のため破裂キャップであると考える）が第二の基板層３１に組み込まれている。放出機構３０は第一の基板層４１上のアクティブ・マトリクス４０に電気的に接続される。これは図３ａ〜ｃに示されている。今の場合、第二の基板層３１および放出機構３０はアクティブ・マトリクス４０をもつ第一の基板層４１の上に設けられており、その結果得られる第一の基板層４１と第二の基板層３１の間の画室２０内に薬物が封入されている。図３ａは、薬物を通じた間接的な電気的接触を示す本装置のある実施形態を描いている。図３ｂには伝導性層を通じた接続が描かれており、図３ｃでは追加的な伝導性ペーストもある。
【００４６】
図３ａに示される所定量の少なくとも一つの物質の制御された放出のための装置では、画室の開放は、アクティブ・マトリクス４０からの、薬物によって媒介される、放出機構３０への間接的な電気的信号によって達成される。これは、放出機構３０が電気化学的放出機構を使って破裂される場合に特に好適である。この場合、第二の電極３３のすべてが基準電圧（たとえば0V）に保持され、放出機構３０はアクティブ・マトリクス４０をもつ第一の基板層４１上の個々の第一の電極３２にある電圧を加えることによってアクティブ化される。このアプローチは、電気化学的放出機構のような特定の放出機構３０との組み合わせで最もよく機能する。
【００４７】
図３ｂでは、画室２０の開放は、アクティブ・マトリクス４０からの、ビアの形の電気的接続３４を通じた、放出機構３０への直接的な電気信号によって達成される。電気的接触は、たとえば、伝導層３４を第二の基板層から、画室２０を通ってアクティブ・マトリクス４０の第一の電極３２まで延ばすことによって達成できる。放出機構３０の第二の基板層３１は、抵抗性の加熱機構を使って、放出機構３０を通じて電流を通すことによって破裂される。放出機構３０の一部が画室２０が充填されたあとに堆積される（deposited）必要があるという困難を避けるため、図３ｃにも示されるように、第一の基板層４１から第二の基板層への接触は、接続３４を伝導性ペースト３５またはグルー３５で充填することによって実現されてもよい。
【００４８】
図４ないし図６では、放出機構３０がアクティブ・マトリクス４０に組み込まれる、本発明の装置１０の諸実施形態が描かれる。第一の基板層４１および第二の基板層３１は隣接して配列され、これがアクティブ・マトリクスと放出機構との間の電気的接触を容易にする。さらに、第一の基板層４１および第二の基板層３１が隣接して配列されるので、本装置の製造の間に、アクティブ・マトリクスの一部分（たとえば、ゲート電極、ソースおよびドレイン電極、アドレッシングまたはデータ線など）を、放出デバイスが形成されるのと同じ第二の基板層上に実現することが好ましいことがありうる。結果として、物質は、（破裂される）第二の基板層を通じて放出されるのに加え、アクティブ・マトリクス４０の第一の基板層４１を通じて放出される。これを達成するため、第一の基板層４１が薄いおよび／または柔軟であることが好ましく、それにより第一の基板層４１が従来技術の放出デバイスの薄い金属／誘電体層の機能を受け継ぐことができる。
【００４９】
アクティブ・マトリクス４０をプラスチックまたは金属箔の基板上に直接作製することによって、あるいは代替的に、アクティブ・マトリクス４０を、該アクティブ・マトリクス４０が製造された補助（ガラス）基板から柔軟な基板上に転写することによって、柔軟な第一の基板層４１上にアクティブ・マトリクス４０を実現するためのいくつかのアプローチが知られている。さらなる方法はEPLaR（Electronics  on  Plastics  by  Laser  Release［レーザー分離によるプラスチック上の電子回路］）プロセスとして知られ、これによると、アクティブ・マトリクス４０は、（ポリイミドのような）薄い柔軟な層でコーティングされた補助的な標準的な（ガラス）基板上に用意される。アクティブ・マトリクス４０をもつ薄い層はその後、補助的なガラス基板から分離される。
【００５０】
図４は、アクティブ・マトリクス４０を通じた、すなわち第一の基板層４１を通じた物質の放出をもつ本発明の装置のある実施形態を示している。画室２０は裏打ち板５０内に画定されている。本装置は、EPLaRプロセスに基づいている。第二の基板層３１は放出機構３０を有する。放出機構３０はたとえば金属層の電気化学反応の形であり、たとえば金アノードを第二の電極３３として薄い柔軟な第二の基板層３１の上に位置させ、金カソードを第一の電極３２とする。任意的に、放出機構３０の金属層は、アクティブ・マトリクス４０上の局部電流源に接続されていてもよく、さらに電極３３、３２が一緒に接続されて電流の流れを許容し、放出機構は抵抗性の加熱機構（図示せず）の形で具現される。接続された第一の基板層４１および第二の基板層３１は、画室２０が設けられている裏打ち板５０にラミネートされる（たとえばエンボスまたはエッチング・プロセスを使って）。裏打ち板５０内の画室２０は、第一の基板層４１および第二の基板層３１がラミネートされる前に、たとえばインクジェット印刷を使ってまず物質で充填される。物質の放出は、画室２０が作動させられるときに、（破裂される）第二の基板層を通じて放出されるのに加えて、アクティブ・マトリクス層４０を通じて起こる。
【００５１】
図５は、EPLaRプロセスに基づく装置の第二の例を示している。ここでは、物質は、（破裂される）第二の基板層を通じて放出されるのに加えて、アクティブ・マトリクス４０を通じて放出される。画室２０は第一および第二の基板層４１、３１内に画定されている。たとえば電気化学的機構（図示）または抵抗性加熱（図示せず）の形の、薬物放出機構３０は、図４に記載されたものに対応する。第一および第二の基板層４１、３１は単純な、無構造の裏打ち板５０に接続されている。画室２０は、単純な裏打ち板５０がラミネートされる前に、まず物質を充填される。
【００５２】
図６ａおよび６ｂは、薬物が第一および第二の基板層４１、３１を通じて放出されるEPLaRプロセスに基づく装置の第三の例を示しており、充填された画室（図６ａ）からの、画室２０が開放された（図６ｂ）あとの物質の放出を図示している。ここでもまた、第二の基板層３１は放出機構３０を有する。放出機構３０はこの例では抵抗性の加熱機構の形である。画室２０はプラスチック層５１内に形成され、裏打ち板５０によって閉鎖される。少量の物質については、プラスチック層５１は薄く（4ないし100μm）、ポリイミドが使用されることができる。より大きな体積の物質については、プラスチック層５１は、他のプラスチックの使用により、より厚くすることができる。たとえば、SU-8は簡単にパターン形成して、100から200μmの厚さの層において井戸を形成できる。この実施形態では、放出機構３０の金属層は、物質と、放出キャップの同じ側に位置されており、この理由により、物質との何らかの可能な相互作用を防止するために、薄い、不活性の層によって覆われてもよい。
【００５３】
図７では、もう一つの実施形態が概略的に描かれている。ここでは、装置１０は丸められており、よって、静脈または動脈を含む小さなコンパクトなスペースにより簡単に納めることができる。プラスチックの丸められた装置は、平坦なパッケージを用意し、その後、それを機械的に丸めて接着剤、バンドまたは溶接によって所定の位置にロックすることによって生産されることができる。あるいはまた、装置１０が丸まるよう第一および／または第二の基板層４１、３１に慎重に機械的応力を導入することによって生産される。たとえば、アクティブ・マトリクスTFTアレイは、EPLaRプロセスによって、熱膨張係数（CTE）50ppm/Kのポリイミド上に生産される。TFTアレイは完了後には平坦であり、レーザー・プロセスがポリイミドを補助ガラス基板から分離させるやいなや丸まる。丸まりは、ポリイミドとたとえば約3ppm/KのCTEをもつ硝酸ケイ素（Silicium  Nitrate）との間のCTEの差に起因する。応力は、典型的には300°Cで行われるSiN堆積（deposition）プロセスの間に導入される。あるいはまた、応力は、薄い柔軟なEPLaR層であるが異なるCTEおよび／または厚さをもつ異なるポリマーであってもよい層３１および５１の間に導入されてもよい。
【００５４】
図８では、本発明の装置１０内の画室２０の四つの異なる配列が概略的に描かれている。本装置１０の第一の実施形態（図８の左上参照）では、すべての画室２０が同じサイズで、マトリクス配列で設けられている。画室２０のサイズは、画室２０内に含まれる物質の第一の量を定義する。すべての画室２０が同じ物質を含むことも可能であるし、あるいは第一のグループ（図示せず）の画室２０内には第一の物質が位置し、第二のグループ（図示せず）の画室２０内には第二の物質が位置することも可能である。
【００５５】
図８に示される第二の例（図８の右上参照）に描かれる本発明の装置１０では、第一のグループ２１の画室２０が所定の大きさをもち、第一の量の物質を含むことが許容される。第二のグループ２２の画室２２は第一のグループ２１の画室２０より大きな画室２０を有する。こうして、第二のグループ２２の画室２０は、たとえば、前記第一の量の二倍である第二の量の物質を含むことができる。もちろん、第一および第二の量の他のあらゆる比も可能である。第三のグループ２３の画室２０は、第三の量の物質を含むことができる画室２０を有する。第三の量はたとえば、前記第二の量の二倍、前記第一の量の四倍である。もちろん、第三の量は、前記第一および第二の量に対して異なる比で与えられることもできる。前記第一、第二または第三のグループ２１、２２、２３の画室２０のうちの特定の画室２０を選択することにより、本発明によれば、単に単一の画室２０を開くことによって、画室２０からより多いまたはより少ない量もしくは分量の物質を放出することができる。これは、その物質の異なる量の放出を制御することが、非常に簡単に、特に制御ユニット８０に関してわずかな努力で、可能であるという利点をもつ。
【００５６】
図８に描かれた本発明の装置１０の第三の例（図８の左下参照）では、異なるグループ２１、２２、２３の画室をもつ画室２０のマトリクス配列が示されている。この第三の例では、画室２０の配列は、第二の例（図８の右上）における画室２０の配列に対応する。この第三の例では、マトリクス配列の各行における画室の大きさは同一であり、一方、画室の異なるグループは、異なる列の間で画室２０の大きさを変えることによって実現される。これに対し、第二の例（図８の右上）では、各列の画室は同一の大きさであり、異なる行の画室が異なっている。
【００５７】
本発明の装置１０における画室２０のマトリクス配列の第四の例では、第一の物質を含む画室２０の第一の領域２５が定義され、第二の物質を含む画室２０の第二の領域２６が定義される。
【００５８】
本発明の装置の画室２０の異なるマトリクス配列の与えられた諸例により、本発明の装置１０によって異なる量および／または異なる物質を投与することにおける高い柔軟性をもつことができる。画室２０の大きさを、よって放出される物質の量を変えることによって、より少数の画室をもってより柔軟な薬物送達が可能である。たとえば、1:2:4:8:16などの範囲の大きさの画室を提供することによって、幅広い範囲の投与に、制御された仕方での一つまたは複数の画室２０の同時開放を提供することが可能である。二つ以上の型の物質の送達の場合（たとえば図８の右下の第四例を参照）、異なる薬物が異なる投与量をもつことが通例である。この理由で、送達されるべき薬物に依存して比例的により大きなまたはより小さな画室２０をもつ画室２０のマトリクス・アレイの異なるセクションまたは領域２５、２６をもつことが好ましいであろう。これは、好ましくは、図８（右下）に示されるようなアレイ中の選択線６０および／または信号線７０の間のこの間隔を一様に増すことによって達成される。これが、利用可能なドライバ６５、７５を最も有効に利用し、装置１０に含められる要素の冗長性を減らすからである。所望される装置１０の複雑さに依存して、使用された画室２０およびいまだ利用可能である画室２０の状態を保持するためにメモリまたはシフトレジスタが必要とされる。そのようなメモリ・デバイスは有利には、装置１０の制御ユニット８０中に含められることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の少なくとも一つの物質の制御放出のための装置であって、当該装置はマトリクス配列の画室を有し、各画室の物質の放出はアクティブ・マトリクスによって制御可能であり、各画室は少なくとも一つの放出機構によって閉鎖され、前記アクティブ・マトリクスは少なくとも部分的に第一の基板層上に設けられ、前記放出機構は第二の基板層上に設けられ、前記第一の基板層および前記第二の基板層は画室の前記配列の同じ側に設けられる、装置。
【請求項２】
前記放出機構が一度きりの放出機構であり、前記放出機構は好ましくは電気化学反応によっておよび／または該放出機構を加熱することによって作動させられる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第一の基板層および／または前記第二の基板層が薄膜として与えられる、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第一の基板層および／または前記第二の基板層が可撓性をもつ、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第一の基板層および／または前記第二の基板層に機械的応力にかけられている、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記第二の基板層の熱膨張係数が前記第一の基板層の熱膨張係数と異なる、または前記第二の基板層の熱膨張係数があるさらなる基板層の熱膨張係数と異なる、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記画室が裏打ち板中に配置される、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記画室の体積が、少なくとも部分的に、前記第一の基板層および／または前記第二の基板層の形によって決定される、請求項１記載の装置。
【請求項９】
丸められていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
第一の物質を含むよう第一のグループの画室が設けられ、第二の物質を含むよう第二のグループの画室が設けられる、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記第一のグループおよび／または前記第二のグループの画室が少なくとも二つの異なる体積を有する、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のうちいずれか一項記載の装置の生産方法であって、
・マトリクス配列の画室を設けるステップと、
・各画室の物質の放出を制御するために少なくとも部分的に第一の基板層上にアクティブ・マトリクスを設けるステップと、
・第二の基板層上に各画室のための放出機構を設けるステップと、
・前記画室を前記物質で充填するステップと、
・前記第一の基板層および／または前記第二の基板層を裏打ち板にラミネートするステップとを有する、
方法。
【請求項１３】
前記アクティブ・マトリクスがプラスチックまたは金属箔基板上に製作される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記アクティブ・マトリクスが補助基板上に製造され、次いで前記補助基板から柔軟な基板に転写される、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
補助基板が薄いおよび／または柔軟な基板層でコーティングされ、コーティングされた補助基板上に前記アクティブ・マトリクスが製造され、薄いおよび／または柔軟な基板層はその後、前記補助基板から離される、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記第一の基板層および／または前記第二の基板層は機械的応力をかけられ、前記補助基板から離したのち当該装置が前記機械的応力のために丸まる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
当該装置が平坦なパッケージとして用意され、その後、その平坦なパッケージが丸められ、丸められた位置でロックされる、請求項１２記載の方法。
【国際調査報告】
2010502346.tif 000014
2010502346.tif 000015