(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体への物質の送達または身体からの分析物の回収に対する皮膚または粘膜の障壁特性を低減するデバイス(10、50、80、120)であって、
(a)下面(30)および上面(34、62、92)を備えるベース（14、54、84、124）と、
(b)該ベースの下面から延びる複数の穿孔部材(18、58、88、128)であって、下層組織を有意に損傷することなく、皮膚または粘膜にその障壁特性を低減するに十分な深さまで穿孔するよう構成された穿孔部材と、
(c)該ベースの下面から該ベースの上面まで延びる複数の穴(26)であって、毛管現象によりそこを液体が通過することを可能にするよう構成された穴と、
(d)該穴と相互接続するように上記ベースの上面に形成された水路網(38)と、
(e)超音波振動生成のための機構を備える、デバイス。
【請求項２】
前記デバイスがマイクロ・リソグラフィーにより製造される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記デバイスがシリコン、金属、およびプラスチックからなる群から選択される材料から製造される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記穿孔部材がピラミッド型またはくさび型形状である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記ピラミッド型またはくさび型が１μｍより小さいコーナー半径を有する鋭いエッジを備える、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記穿孔部材が、皮膚または粘膜に約30ないし50μｍの深さまでの穿孔するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記複数の穿孔部材が、前記ベースの下面の表面積の約50％までを占有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記穿孔部材が、そのベースにおいて約10ないし50μｍの寸法を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記穴の各々が穿孔部材に隣接して配置される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記水路網が、液体を保有するための貯水器(42)をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記ベースが実質的に平面状である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記振動生成のための機構が圧電型変換器(104)を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記振動生成のための機構が、約2000Ｈｚないし約100ＭＨｚの範囲で振動を生成する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
身体に送達される液体薬物組成物(132)を保有する外部貯蔵器(136)をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
薬物送達速度を制限するための機構をさらに備え、該機構が前記外部貯蔵器と前記穿孔部材との間に配置される、請求項14に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記デバイスが使い捨て可能である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
身体の選択された分析物を経皮監視または経粘膜監視するシステムであって、
(a)下面(30)および上面(34、62、92)を備えるベース(14、54、84、124)と、
該ベースの下面から延びる複数の穿孔部材(18、58、88、128)であって、下層組織を有意に損傷することなく、皮膚または粘膜にその障壁特性を低減するに十分な深さまで穿孔するよう構成された穿孔部材と、
該ベースの下面から該ベースの上面まで延びる複数の穴(26)であって、毛管現象によりそこを液体が通過することを可能にするよう構成された穴と、
該穴と相互接続するように上記ベースの上面に形成された水路網(38)と、
超音波振動生成のための機構とを備え、該水路網が貯蔵器(42)を有するデバイス(10、50、80、120)であって、
該複数の穿孔部材が皮膚または粘膜にその障壁特性を低減させるに十分な深さまで穿孔され、皮膚または粘膜の表面に間質液を浸出させ、間質液が毛管現象により該穴を通り該水路を通って貯蔵器へと移動するように、該デバイスを皮膚または粘膜と接触し得るような形態のデバイス、
(b)該貯蔵器から間質液を回収するための手段と、
(c)選択された分析物について間質液を分析するための手段とを備える、システム。
【請求項１８】
間質液の回収速度を増大させるために吸引を応用するための手段をさらに備える、請求項17に記載のシステム。
【請求項１９】
前記超音波振動が、周波数、強度、位相、またはそれらの組み合わせにおいて変調される、請求項17に記載のシステム。
【請求項２０】
前記超音波振動が、約2000Ｈｚないし約100ＭＨｚの範囲にある、請求項17に記載のシステム。
【請求項２１】
前記選択された分析物がグルコースである、請求項17に記載のシステム。
【請求項２２】
前記穴または前記水路が遮断されるのを防ぐために抗凝固剤を適用するためのシステムをさらに備える、請求項17に記載のシステム。
【請求項２３】
身体に液体形態の薬物を経皮送達または経粘膜送達するシステムであって、
(a)下面(30)および上面(34、62、92)を備えるベース(14、54、84、124)と、
該ベースの下面から延びる複数の穿孔部材(15、58、88、128)であって、下層組織を有意に損傷することなく、皮膚または粘膜にその障壁特性を低減するに十分な深さまで穿孔するよう構成された穿孔部材と、
該ベースの下面から該ベースの上面まで延びる複数の穴(26)であって、毛管現象によりそこを液体が通過することを可能にするよう構成された穴と、
該穴と相互接続するように該ベースの上面に形成された水路網(38)と、
超音波振動生成のための機構とを備え、上記水路網が貯蔵器(42)を有するデバイス（10、50、80、120）であって、
該複数の穿孔部材が皮膚または粘膜にその障壁特性を低減させるに十分な深さまで穿孔するように、皮膚または粘膜と接触させるような形態のデバイスと、
(b)該薬物が該貯蔵器から該水路および該穴を通って皮膚または粘膜の穿孔部位へ移動して身体に入るように、該貯蔵器に該薬物を供給するための手段、とを備える、システム。
【請求項２４】
身体への薬物の送達速度を増大させるために、圧力を付与するための手段をさらに備える、請求項23に記載のシステム。
【請求項２５】
前記超音波振動が、周波数、強度、位相またはそれらの組み合わせにおいて変調される、請求項23に記載のシステム。
【請求項２６】
前記超音波振動が約2000Ｈｚないし約100ＭＨｚの範囲にある、請求項23に記載のシステム。
【請求項２７】
前記液体形態の薬物が、前記デバイスの適用が原因である身体への傷害を低減するために、刺激防止剤、防腐剤、または鎮痛剤をさらに含む、請求項23に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
関連出願への相互参照
本出願は、1996年７月３日出願の米国仮出願第60/021,212号の利益を請求するものである。
発明の背景
本発明は、皮膚または粘膜の選択された一層または複数層を穿孔するデバイスおよびその方法に関する。より特定すれば、本発明は、皮膚角質層または粘膜に孔を設けることにより、その障壁機能を減じて、薬物を身体に送達できるようにする、または身体中の分析物を監視用に回収できるようにするデバイスおよびその方法に関連する。皮膚角質層または粘膜の穿孔は最小の侵襲であり、また、化学的エンハンサー、圧力勾配、音波勾配、温度勾配などの使用のような多様な他の方法と組み合わせ、身体内への薬物の内向流束(flux)または身体外への分析物の外向流束を選択的に向上させることが可能である。
皮膚角質層は、周知の皮膚の障壁特性の主たる原因である。従って、これが、薬物またはその他の分子の身体への経皮流束および身体からの分析物の透過流束に対する最大障壁となる皮膚の層である。粘膜組織もまた、身体内外への分子の流束に対する障壁となる。皮膚角質層、すなわち皮膚の外側の角質化した層は、脂質領域により分離された縮小角質化細胞残留域の複雑な構造体である。口腔粘膜または胃粘膜と比較すると、皮膚角質層は身体外へまたは身体内へのいずれにおいても分子の透過性が遥かに劣る。皮膚角質層は角化細胞から成り、これは、核を喪失して角膜細胞となった大多数の表皮細胞を含む。これらの死細胞は皮膚角質層を構成するが、その厚さは約10ないし30μｍで、上述のとおり、抵抗性と防水性の高い膜であって、外部物質の侵入と流体および溶解分子の外向移動を防止して身体を守る。皮膚角質層は、落屑および新皮膚角質層細胞の形成の期間に角質化の過程により皮膚角質層細胞を脱落することによって継続的に再生される。
皮膚角質層および粘膜の透過性を向上させる多様な方法が既に解説されている。例えば、米国特許第5,458,140号および米国特許第5,445,611号は、強度、位相、周波数またはそれらの組み合わせが変調される超音波エネルギーの利用を開示している。米国特許第4,775,361号は、パルスレーザー光を利用して下層表皮を有意に損傷することなく皮膚角質層を切除することにより、薬物を投与する方法を開示している。多数の特許、例えば、米国特許第4,863,970号が、皮膚を通る薬物の経皮流束の改善を目的とした化学的エンハンサーの使用を教示している。高額なデバイスまたは複雑なデバイスを特に必要とせずに皮膚角質層または粘膜を透過させて身体内への薬物の輸送または身体からの分析物の輸送を向上させるさらなる方法を開発することが好都合である。
上記観点から、当該技術分野において顕著な進歩をもたらすような、複数微細孔または穿孔を皮膚角質層または粘膜に導入して分子の輸送を向上させるデバイスおよびそのデバイスの使用方法を提供することは評価に値する。
発明の概要
本発明の目的は、下層組織を有意に損傷せずに皮膚角質層または粘膜を穿孔し、そこを通過する分子の輸送を容易にする、簡単かつ廉価なデバイスを提供することである。
また、本発明の目的は、皮膚角質層または粘膜を通る分子の通過を向上させる方法を提供することである。
本発明の別の目的は、薬物を経皮送達または経粘膜送達する方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、分析物を経皮監視または経粘膜監視する方法を提供することである。
上記および他の目的は、身体内への物質の送達または身体からの分析物の回収に対する皮膚または粘膜の障壁特性を低減するデバイスを提供することで達成され、当該デバイスは、
(a)下面および上面を備えるベースと、
(b)上記ベースの下面から延びる複数の穿孔部材であって、下層組織を有意に損傷することなく、皮膚または粘膜にその障壁特性を低減するに十分な深さまで穿孔するよう構成された穿孔部材と、
(c)上記ベースの下面から上記ベースの上面まで延びる複数の穴であって、毛管作用によりそこを液体が通過することを可能にするよう構成された穴と、
(d)上記穴と相互接続するように上記ベースの上面に形成された水路網とを備える。
好ましくは、このデバイスはマイクロ・リソグラフィーにより製造され、シリコン、金属、およびプラスティックからなる群から選択される材料から形成される。また、上記穿孔部材はピラミッド型またはくさび型の形状であることが好ましい。上記ピラミッド型またはくさび型は、１μｍより小さいコーナー半径を有する鋭いエッジを備えていることが好ましい。上記穿孔部材は、皮膚または粘膜に約30ないし50μｍの深さまで穿孔し、そのベースの寸法は約10ないし50μｍであることが好ましい。上記穿孔部材は、上記ベースの下面の表面積の約50％までを占有することが好ましい。
好ましくは、このデバイスは、振動生成のための機構をさらに備え、上記振動は上記穿孔部材の皮膚または粘膜への効速度的かつ無傷害の挿入を容易にする。好ましい振動生成機構は圧電型変換器(piezo-electric transducer)を備えている。振動生成のための上記機構は、約2000Ｈｚないし約100ＭＨｚの範囲で振動を生成することが好ましい。
本発明のデバイスの実施態様の別の具体例では、身体に送達される液体薬物組成物を保有する外部貯蔵器が設けられる。さらに、薬物送達速度を制限するための機構がデバイスに含まれ、この機構は外部貯蔵器と上記穿孔部材との間に配置されることが好ましい。かかる送達速度制限機構は、選択的透過膜およびバルブ機構を備えていてもよい。別な好ましい実施態様では、本発明のデバイスは使い捨て可能である。
身体中への物質の送達または身体からの分析物の回収に対して皮膚または粘膜の障壁機能を低減する方法は、
(a)下面および上面を備えるベースと、
上記ベースの下面から延びる複数の穿孔部材であって、下層組織を有意に損傷することなく、皮膚または粘膜を、その障壁特性を低減するに十分な深さまで穿孔するよう構成された穿孔部材と、
上記ベースの下面から上記ベースの上面まで延びる複数の穴であって、毛管作用によりそこを液体が通過することを可能にするよう構成された穴と、
上記穴と相互接続するように上記ベースの上面に形成された水路網とを備えるデバイスを提供する工程と、
(b)上記複数の穿孔部材が皮膚または粘膜をその障壁特性を低減させるに十分な深さまで穿孔するように、上記デバイスを皮膚または粘膜に接触させる工程とを包含する。
身体の選択された分析物の経皮監視または経粘膜監視する方法は、
(a)下面および上面を備えるベースと、
上記ベースの下面から延びる複数の穿孔部材であって、下層組織を有意に損傷することなく、皮膚または粘膜を、その障壁特性を低減するに十分な深さまで穿孔するよう構成された穿孔部材と、
上記ベースの下面から上記ベースの上面まで延びる複数の穴であって、毛管作用によりそこを液体が通過することを可能にするよう構成された穴と、
上記穴と相互接続するように上記ベースの上面に形成された水路網とを備え、上記水路網が貯蔵器を有するデバイスを提供する工程と、
(b)上記デバイスを皮膚または粘膜に接触させて、上記複数の穿孔部材が皮膚または粘膜にその障壁特性を低減させるに十分な深さまで穿孔した結果、皮膚または粘膜の表面に間質液を浸出させ、間質液が毛管作用により上記穴を通じて上記水路を通じて貯蔵器へと移動するように、当該デバイスを皮膚または粘膜に接触させる工程と、
(c)上記貯蔵器から間質液を回収する工程と、
(d)選択された分析物について間質液を分析する工程とを含む。
好ましい実施態様では、本発明の方法は間質液の回収速度を増大させるために吸引を適用する工程をさらに含む。また、超音波振動を皮膚または粘膜に付与して、選択された分析物の回収速度を増大させることも可能である。本明細書中に参考として援用される米国特許第5,458,140号に開示されているように、超音波振動は、周波数、強度、位相、またはそれらの組み合わせを変調することが可能である。超音波振動は、約2000Ｈｚないし約100ＭＨｚの範囲にあることが好ましい。超音波振動はまた、毛管作用による間質液の移動を向上させることが可能である。本発明の好ましい実施態様では、選択された分析物はグルコースである。また、上記穴または上記水路が遮断されるのを防ぐために凝結防止剤を適用することが好ましい。
身体に液体形態の薬物を経皮送達または経粘膜送達する方法は、
(a)下面および上面を備えるベースと、
上記ベースの下面から延びる複数の穿孔部材であって、下層組織を有意に損傷することなく、皮膚または粘膜を、その障壁特性を低減するに十分な深さまで穿孔するよう構成された穿孔部材と、
上記ベースの下面から上記ベースの上面まで延びる複数の穴であって、毛管作用によりそこを液体が通過することを可能にするよう構成された穴と、
上記穴と相互接続するように上記ベースの上面に形成された水路網とを備え、上記水路網が貯蔵器を有するデバイスを設ける工程と、
(b)上記複数の穿孔部材が皮膚または粘膜にその障壁特性を低減させるに十分な深さまで穿孔するように、上記デバイスを皮膚または粘膜と接触させる工程と、
(c)上記薬物が、上記貯蔵器から上記水路および穴を通って皮膚または粘膜の穿孔部位へ移動して身体に入るように、貯蔵器に薬物を供給する工程とを包含する。
好ましい実施態様では、身体への薬物の送達速度を増大させるために、圧力が付与される。皮膚または粘膜に超音波振動を付与する工程もまた、身体への薬物の送達速度を増大させる。本明細書中に参考として援用する米国特許第5,445,611号に開示されているように、超音波振動は、周波数、強度、位相またはそれらの組み合わせが変調され得る。超音波振動は約2000Ｈｚないし約100ＭＨｚの範囲にあることが好ましい。液体形態の薬物は、本発明のデバイスの適用が原因である身体への傷害を低減するために、刺激防止剤、防腐剤、または鎮痛剤をさらに含み得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施態様の具体例の斜視図である。
第２図は、本発明による実施態様の別な具体例の一部の断面図である。
第３図は、第２図の実施態様の一部の斜視図である。
第４図は、第２図の実施態様の一部の平面図である。
第５図は、皮膚または粘膜に複数の微細孔を形成して間質液を回収するためのデバイスの概略図である。
第６図は、皮膚または粘膜に複数の微細孔を形成して薬物を送達するためのデバイスの概略断面図である。
詳細な説明
薬物送達または分析物監視を目的として皮膚または粘膜の透過性を向上させる本発明のデバイスおよび方法を開示しかつ解説するあたり、本発明が本明細書中において開示されているような特定の構成、工程、および材料に限定されるものではなく、かかる構成、工程、および材料は多少の変更を加え得るものと解釈されるべきである。本明細書中で採用されている用語は特定の実施態様のみを解説することを目的として使用されているのであって、制限を加える意図はなく、その根拠は、本発明の範囲は添付の請求の範囲とその均等物によってのみ制限を受けるものだからである。
本明細書中および添付の請求の範囲において使用されているように、英語原文中の単数形の様式、「a」、「an」、「the」は、文脈から明らかにそう読みとれない限り、複数形の言及をも含むことに留意されたい。したがって、例えば、「a puncturing member」すなわち「穿孔部材」を備えるデバイスについての言及は２個以上の該部材を備えるデバイスを含み、「a channel」すなわち「水路」についての言及は１個以上の該水路についての言及を含み、「an ultrasound transducer」すなわち「超音波変換器」についての言及は２個以上の超音波変換器についての言及を含む。
皮膚角質層に30μｍ幅の穴または微細孔を形成する工程は、さらなるポンプ輸送を行わなくとも、下層組織から上記孔を通って浸出する約0.2マイクロ・リットルの間質液の迅速な供給源を生じる。皮膚角質層を貫通して導入される孔の数を増やすだけで、受動的に利用可能な液体の量を直線的に増大させる。すなわち、100個の孔を形成すれば、約20マイクロ・リットルの間質液を生成する。実際的見地から、制御されたパターンで100個の孔を形成するための公知のアプローチの採用は試みる価値があるが困難で時間を要する。しかし、機械的微細穿孔デバイスまたは「bed-of-halls」すなわち「孔のベッド」デバイスの機械的穿孔能力を利用すれば、ほぼ無限の数の微細孔がいかなる選択パターンにでも迅速に形成され得る。同様に、従来技術のランセット技術およびニードル技術の利用は、穿孔の必要な深さ制御を極めて扱いにくくし、そしてこのデバイスが数百個の穴を形成しなければならない場合には、従来のメタル・ニードル技術を利用するデバイスを構築するという機械的な課題は手に負えない。しかし、穿孔部材をひとまとめに製造する際に、該部材を各々の間に十分な間隙を設けたうえで実質的に平坦な表面から突出させて、この介在する平坦表面と皮膚角質層が接触できるようにすることにより、各穿孔部材自体の絶対的長さは微細孔の深さに対する厳密な制限として作用する。また、マイクロ・リソグラフィーのアプローチを利用して上記構造体を製造すれば、穿孔部材からなる全表面および相互接続する液体管理システムが極めてコスト効速度よく製造することが可能となる。
この方法の一具体例として、半導体産業およびマイクロ・メカニカル産業で開発された製造能力の現存する基礎技術を利用して、これらデバイスのネットワークを用いて全長４インチのシリコン・ウエーハにドライ・エッチングを施すやり方がある。この原盤は電気メッキを施された型の基盤として利用でき、それに基づいて数千個の複製を製造することが可能である。４mm×４mmのデバイス応用例あたりの利用可能表面積の典型例として、１個の４インチのウエーハで500個を超えるデバイスを産出し得る。
本発明によるデバイスは、例えば、当該技術で周知のように、シリコン・ウエーハにドライ・エッチング工程を施すことにより原盤を最初に準備することによって作成される。シリコン・ウエーハなどにマイクロ・メートル級の構造体をエッチングするための写真平板工程は、本明細書中に参考として援用されている以下の文献で解説されている：A．T．Wooley & R．A．Mathies著、「マイクロ製造された毛管アレイ電気泳動チップを利用した超高速DNA断片分離」、91 Biophysics 11348-52（1994年）；C．S．Effenhauserら、「マイクロ機械工作された毛管電気泳動デバイスにおけるアンチセンスオリゴヌクレオチドの高速分離」、66 Anal．Chem．2949（1994年）；C．Effenhauserら、65 Anal．Chem．2637（1993年）、Z．H．Fan & D．J．Harrison、「毛管電気泳動インジェクタおよびセパレータのグラス・チップへのマイクロ機械工作および毛管インターセクションにおける流れの評価」、66 Anal．Chem．177-84（1994年）；W．H．Koら、「センサーについて：包括的調査」、T．GrandkeおよびW．E．Ko編、VCHプレス、Wainheim、ドイツ、第１巻、107-68頁（1989年）；K．E．Petersen、70 Proc．IEEE 420-57（1982年）。原盤シリコン・ウエーハは電気メッキを施された型を作成するに使用され、次いでこの型をデバイスの複製を作成するために使用し、これらは全て当該技術で周知の工程によって行われる。
また、全デバイスを超音波変換器に連結することにより、いくつかの公知の利点が同時に実施可能であり得る。例えば、超音波は、解剖用メスおよび他の外科手術用デバイスの円滑な切断能力を向上させ、極めてわずかな圧力で皮膚角質層への穿孔部材の簡単かつ苦痛のない挿入を容易に行えるようにすることが期待できると説明されている。第１図に示されるピラミッド型形状の穿孔部材のエッジは、コーナー半径が10ナノメートルより小さく、鋭さが外科手術用メスと同程度になるように容易に製造することが可能である。第二に、超音波はまた毛管作用を大いに向上させ、従って、毛管回収システムを備えるデバイスで回収可能な液体の量は、単なる受動的手段で提供される値よりも有意に多くなることが期待できたと説明されている。第三に、穿孔部材の全本体を利用して超音波エネルギー用導管を設けることにより、音波エネルギーが身体内に置かれ、そこで音波エネルギーが陽圧を与え得るとともに、中央の貯蔵器に収納された全液体に導通する毛管水路からなる回収システムに向けて身体内から外方向に間質液に対して流動作用を与え得る簡単な方法が呈示される。
第１図は、本発明によるデバイスの具体例の斜視図である。デバイス10はベース14を備え、そこから複数の穿孔部材18が延在する。好ましい実施態様では、上記ベースは実質的に平面体である。各穿孔部材は皮膚角質層または粘膜を穿孔する鋭点22すなわちエッジを有する。皮膚角質層は30μｍ厚までであるので、穿孔部材は約40ないし50μｍの高さを有して、下層組織を有意に損傷することなく皮膚角質層が十分に突破されることを確実にするのが好ましい。ピラミッド型またはくさび型形状は穿孔部材に好ましい形状であり、というのも、かかる形状はマイクロ・リソグラフィーのようなマイクロ製造技術で容易に形成可能だからである。ピラミッド型形状を有する穿孔部材の具体例では、ピラミッド型のベースは一辺が約30ないし40μｍの正方形ベースを備えていることが好ましい。
上記ベースは、穿孔部材が配置される下面30から上面34まで貫通する、複数の穴26が延在していることがさらに好ましい。各穿孔部材は、少なくとも１個の穴に隣接しかつそれと対をなして、皮膚角質層の孔から浸出する間質液を回収することが好ましい。上記各穴は、当該デバイスの下面から間質液が回収できる上面へと毛管作用により間質液が移動できるようにするような寸法にするべきである。デバイスの上面に形成された毛管水路38に上記各穴を相互接続するすることも好ましい。かかる水路は貯蔵器42で交差することが好ましい。間質液は、毛管現象によりマイクロ・ピペットを用いたかのように微細孔から穴へ移動し、水路を経由して、間質液が回収される貯蔵器へとさらに移動する。皮膚または粘膜の微細孔形成領域に吸引を施すことにより、さらなる液体が回収可能となる。
第２図ないし第４図は、本発明の実施態様の別な具体例を示している。第２図は、ベース54を備え、そこから穿孔部材58が延びているデバイス50の一部の断面図である。第１図に示されるように、穿孔部材はピラミッド型形状を成す。ベースの上面62は、水路が穿孔部材の直接上にあり、穿孔部材により外郭を描かれる容積に切り込むようにＶ字型水路66が配置されるように構成される。第３図は、Ｖ字型水路66およびそれより浅い相互に接続されたＶ字型溝70を有するデバイスの斜視図である。水路66はベースの下面74を貫通し、したがって、毛管作用により間質液を取り入れる経路となる開口部を形成する。第４図は、間質液を回収するために、Ｖ字型溝70がＶ字型水路を如何にして相互接続するかを例示している。第２図、第３図および第４図に示される穿孔部材、水路、および溝は全て、くさび型形状を成すように設計され、リソグラフィーの「ドライ・エッチング」式工程でシリコン基板の結晶構造に生成されるものと一致する。
第５図は、本発明による問質液を回収するデバイス80の具体例を示している。このデバイス80はベース84を備え、そこから複数の穿孔部材88が延びている。Ｖ字型水路および溝はベースの上面92に貫入するように構成されて、間質液を回収する。カバー・プレート96はベースを覆って適合し、水路および溝のネットワークを被覆し、間質液の蒸発を防ぐ。水路および溝のネットワークは間質液を中央領域に引導し、上記領域には、間質液を受容するための毛細管100が配置される。カバー・プレートの頂部には、超音波変換器104および変換器用基材108が配置される。
このデバイスは皮膚または粘膜の選択された領域に圧接され、超音波変換器が活動状態になると、組織の穿孔と間質液の浸出向上の両方を促進する。間質液はベースの開口部のネットワークにより回収され、さらに、水路および溝のネットワークによって、毛管作用により液体を取り入れる毛管に導通される。次いで液体は当該技術で公知の方法によって分析される。分析物の一具体例はグルコースであり、これは市場で入手可能な多様な試験片で定量され得る。
第６図は、ベース124を備え、そこから複数の穿孔部材128が延びる薬物送達デバイス120の一具体例を示している。溝および水路のネットワーク（第２図ないし第４図を参照されたい）は、貯蔵器136から薬物組成物132を配送するためのベースに包埋されている。貯蔵器は、ハウジング138、ベース、およびＯ-リング148を有する基材プレート144により境を区切られる。薬物組成物は、ベースの水路、溝、および開口部を経由して、孔または穿孔を通じて身体への入口となる皮膚または粘膜の表面に流動する。超音波変換器140は薬物組成物の送達を促進するように該組成物上に配置される。変換器の上方には、貯蔵器に薬物を封入するためのＯ-リングを備える基板プレート144が置かれる。バネ152は変換器に対して基板プレートを好都合に付勢することができ、これにより変換器は薬物との流体接触を維持し得る。
超音波システムは、皮膚角質層または粘膜への侵入のような穿孔部材のエッジの薄片分断動作を向上させるためのみに利用されるのではなく、微細孔を通って下層組織に入る治癒薬含有溶液の流体流束を高めるためにも利用される。この場合、大量の高分子量薬物は、超音波ポンプ輸送システムの可変活性化による流束速度のプログラム可能な制御で経皮送達することが可能である。さらに、音波エネルギーは、特殊形状の微小構造体で制御された共振振動を生じさせるために利用され得るが、それにより、マイクロ・ポンプが形成されて全構造体における１つの点から別の点への回収液体の駆動を容易にし得る。さらに、皮膚または粘膜の微細孔を経由する身体内への薬物の通過を増大させるために、化学的エンハンサー、空気圧、および当該技術分野で公知の他の方法が利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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