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KR102236575B1 - 접착제 조립체 및 이를 포함하는 마이크로니들 주사 장치 - Google Patents

접착제 조립체 및 이를 포함하는 마이크로니들 주사 장치 Download PDF

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KR102236575B1
KR102236575B1 KR1020157019079A KR20157019079A KR102236575B1 KR 102236575 B1 KR102236575 B1 KR 102236575B1 KR 1020157019079 A KR1020157019079 A KR 1020157019079A KR 20157019079 A KR20157019079 A KR 20157019079A KR 102236575 B1 KR102236575 B1 KR 102236575B1
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microneedle
skin
adhesive
applicator
layer
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스캇 에이. 벌턴
친-이 엔쥐
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

접착제 조립체 및 이를 포함하는 마이크로니들 주사 장치가 개시된다. 상기 장치(100)는 기부 및 상기 기부 내에 형성되는 개구부(115)를 갖는 하우징(102); 및 제1 주 표면(111) 및 마이크로니들(105)을 포함하는 마이크로니들 어레이(104)를 포함하는 어플리케이터를 포함할 수 있다. 상기 어플리케이터는 제1 위치와, 상기 마이크로니들 어레이의 적어도 일부분이 상기 기부 내의 개구부를 통해 연장되게 되는 제2 위치 사이에서 이동가능할 수 있다. 상기 장치는 상기 하우징의 기부에 접착될 수 있는 접착제 조립체(118)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 접착제 조립체는 상기 개구부에 의해 한정되는 영역 내로 적어도 부분적으로 연장되는 연장부(125)를 포함하여서, 상기 어플리케이터가 상기 제2 위치에 있는 경우 상기 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면의 적어도 일부분이 상기 접착제 조립체의 상기 연장부와 접촉되게 할 수 있다.

Description

접착제 조립체 및 이를 포함하는 마이크로니들 주사 장치{ADHESIVE ASSEMBLIES AND MICRONEEDLE INJECTION APPARATUSES COMPRISING SAME}
본 발명은 대체로 하나 이상의 층들을 포함하는 접착제 조립체 또는 시스템, 및 그러한 접착제 조립체를 포함하는 마이크로니들 주사 장치에 관한 것이다.
경피 및 국소 약물 전달이 치료적 처리(therapeutic treatment)를 위해 사용될 수 있지만, 이들 루트를 사용하여 효과적으로 전달될 수 있는 분자들의 수는 피부의 장벽 특성에 의해 제한될 수 있다. 피부를 통한 분자의 수송에 대한 주요 장벽은 피부 각질층(피부의 최외층)이다.
피부 각질층과 같은 피부 최외층의 투과도 또는 다공도를 증가시켜 이들 층을 통한 또는 이들 층 내로의 약물 전달을 향상시키기 위해서 다수의 상이한 피부 치료 방법들이 제안되어 왔다. 피부 각질층은 지질 도메인에 의해 분리되는 콤팩트(compact)한 각질화된 세포 잔부의 복합 구조이다. 피부 각질층은 표피 세포의 대부분을 포함하는 각질세포(keratinocyte)로 형성되는데, 이는 그들의 핵을 잃고 사세포(corneocyte)가 된다. 이들 죽은 세포들은 단지 약 10 내지 30 마이크로미터의 두께를 가지며 외인성 물질에 의한 침윤, 및 내인성 유체 및 용해된 분자들의 외향 이동으로부터 몸을 보호해주는 피부 각질층을 포함한다. 다양한 피부 치료 방법들에는 마이크로니들의 사용, 레이저 절제(laser ablation), RF 절제, 열 절제, 초음파 치료, 이온 영동 요법, 또는 이들의 조합이 포함된다.
때로 마이크로니들 또는 마이크로핀(micro-pin)으로 칭해지는, 상대적으로 작은 구조체들의 어레이(array)를 포함하는 장치가 피부 및 다른 표면을 통한 치료제 및 다른 물질의 전달과 관련하여 사용하는 것에 대하여 개시되었다. 장치는 치료제 및 다른 물질이 그 층을 통해 아래의 조직 내로 순차적으로 또는 동시에 들어갈 수 있도록 피부 각질층을 관통하기 위한 노력으로 전형적으로 피부에 대해 눌려진다. 이들 장치의 마이크로니들은 접촉 시에 피부 각질층을 관통하여서, 활성 성분의 분자가 신체 내로 전달될 수 있는 통로로서 역할을 하는 복수의 미소 슬릿(microscopic slit)을 만든다. 활성 성분을 전달함에 있어서, 마이크로니들 장치에는 피부 각질층을 통해 활성 성분을 전달하기 전에 액체 형태로 활성 성분을 일시적으로 보유하기 위한 저장소가 제공될 수 있다. 일부 구성에서, 마이크로니들은 피부를 통한 치료 물질의 전달을 가능하게 하기 위해 저장소로부터 마이크로니들을 통한 직접적인 액체 유동 통로를 제공하도록 중공형(hollow)일 수 있다. 대안적인 구성에서, 활성 성분(들)은 마이크로니들 어레이 상에 코팅되어, 피부 각질층이 관통된 후에 피부를 통해 직접적으로 전달될 수 있다.
마이크로니들 어레이는 수회 사용되거나 1회용 장치로서 사용될 수 있는 어플리케이터 장치(applicator device)와 함께 사용될 수 있다. 마이크로니들 어레이는 일반적으로 한번 사용된 후에 폐기된다.
본원에 개시된 실시예와 관련된 배경기술은 미국 특허출원공개 제2012/123387호(2012. 5. 17.)에 기재되어 있다.
본 발명자들은 마이크로니들의 적용과 관련된 문제에는 니들을 피부 내에 원하는 깊이로 효과적이고 일관되게 삽입하는 능력, 투여 기간 동안 피부와의 마이크로니들의 적절한 접촉을 신뢰성 있게 유지하는 능력, 및 전달을 위한 일관된 힘을 인가하는 능력이 포함된다는 것을 인지하였다.
본 발명은 대체로 경피 마이크로니들 주사 장치와 함께 사용하기 위한 접착제 조립체 또는 시스템에 관한 것이며, 상기 마이크로니들 주사 장치는 피부를 치료하기 위해, 피부에 활성제를 전달하기 위해, 그리고/또는 피부로부터 유체를 회수하기 위해 사용된다. 본 발명의 접착제 조립체는 마이크로니들 주사 장치의 개선된 피부 접착성을 제공하는데, 이는 마이크로니들을 피부와 적절한 접촉 상태로(그리고 원하는 깊이까지) 유지할 수 있고, 유체 전달 및/또는 회수 동안 피부 표면 상에서의 유체의 누출을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일부 태양은 마이크로니들 주사 장치를 제공한다. 장치는 기부 및 상기 기부 내에 형성되는 개구부 - 상기 개구부는 영역을 한정함 - 를 갖는 하우징을 포함할 수 있다. 장치는 마이크로니들 어레이를 포함하는 어플리케이터를 추가로 포함할 수 있고, 상기 마이크로니들 어레이는 제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면으로부터 돌출하는 복수의 마이크로니들을 포함한다. 어플리케이터는 (i) 상기 마이크로니들 어레이가 상기 하우징 내에 리세스되어 상기 마이크로니들 어레이가 상기 하우징의 기부를 지나 연장되지 않게 되는 제1 위치와, (ii) 상기 마이크로니들 어레이의 적어도 일부분이 상기 기부 내의 개구부를 통해 그리고 상기 하우징의 기부를 지나 연장되게 되는 제2 위치 사이에서 이동가능할 수 있다. 장치는 상기 하우징의 기부에 접착되는 접착제 조립체를 추가로 포함할 수 있고, 상기 접착제 조립체는 상기 개구부에 의해 한정되는 영역 내로 적어도 부분적으로 연장되는 연장부를 포함하여서, 상기 어플리케이터가 제2 위치에 있는 경우 상기 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면의 적어도 일부분이 상기 접착제 조립체의 상기 연장부와 접촉되게 한다.
어구 "주사 장치"는 소정 기간에 걸쳐 유체를 전달하거나 추출할 수 있는 통합 장치를 말하며, 단지 주입만을 의도로 하는 장치로 제한되지 않는다. 따라서, 주사 장치는, 예를 들어 유체를 진피 내로 주사하거나 조직으로부터 유체를 추출하기 위해 사용될 수 있다.
용어 "경피적으로" 및 그의 파생어는 대체로 임의의 피부 부분을 가로지르는 활성 성분의 임의의 전달 유형을 지칭하는 데 사용된다. 즉, 경피적으로는 일반적으로 전신 전달(systemic delivery)(즉, 활성 성분이 혈류 내로 전달되도록 진피를 가로질러 또는 사실상 진피를 통해 활성 성분이 수송되는 경우)뿐만 아니라, 피내 전달(즉, 활성 성분이 진피를 통해, 예를 들어 피부의 외층(피부 각질층)을 가로질러 부분적으로 수송되는 경우, 활성 성분이 예를 들어 건선 치료를 위해 또는 국소 마취제 전달을 위해 피부 내로 전달되는 경우)을 포함할 수 있다. 즉, 본 명세서에 사용되는 바와 같은 경피 전달은 단순히 피부의 외층에 국부적으로 적용되기 보다는, (반드시 피부의 모든 층들은 아니지만) 피부의 적어도 일부분을 가로질러 수송되는 활성 성분의 전달을 포함한다.
어구 "중공형 마이크로니들"은 피부를 통한 약물의 전달을 용이하게 하기 위해 피부 각질층을 관통하도록 설계된 특수한 미세 구조체를 지칭한다. 예로서, 마이크로니들은 니들 또는 니들-유사 구조체뿐만 아니라, 피부 각질층을 관통하고 피부 또는 피부 각질층 아래의 조직 층으로 액체 약물 제형을 전달할 수 있는 다른 구조체도 포함할 수 있다.
본 발명의 어플리케이터를 논의함에 있어서, 용어 "하향" 및 그의 파생어는 때때로 마이크로니들이 피부 내로 가압되는 방향을 기술하는 데 사용되고, "상향"은 반대 방향을 기술하는 데 사용된다. 그러나, 어플리케이터는 마이크로니들이 지구 중력의 방향 또는 심지어 지구 중력의 방향에 반대의 방향으로 소정 각도로 피부 내로 가압되는 경우에 사용될 수 있고, 이들 용어들은 상대적 방향들을 기술하기 위한 간결성 및 명료성을 위해서만 사용된다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 태양이 상세한 설명 및 첨부 도면을 고찰함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로니들 주사 장치 - 마이크로니들 주사 장치는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접착제 조립체를 포함함 - 의 사시도이다.
도 2는 마이크로니들 주사 장치가 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로니들 어플리케이터를 추가로 포함하는 것을 도시하는 도 1의 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 장치의 하측 평면도이다.
도 3a는 도 1 내지 도 3의 접착제 조립체 - 접착제 조립체는 접착제 층을 포함함 - 의 분해 사시도이다.
도 3b는 도 1 내지 도 3 및 도 3a의 접착제 조립체의 상측 평면도이다.
도 3c는 도 3의 선 3C-3C를 따라 취한, 도 1 내지 도 3 및 도 3a와 도 3b의 마이크로니들 주사 장치의 개략 단면도이다.
도 4는 프라이밍 상태(primed condition)에서의 도 1 내지 도 3의 장치의 단부 입면도이다.
도 5는 도 2의 마이크로니들 어플리케이터의 상측 평면도이다.
도 6은 중공형 마이크로니들의 어레이를 예시하는, 도 5의 마이크로니들 어플리케이터의 하측 평면도이다.
도 7은 중공형 마이크로니들의 어레이를 예시하는, 도 5 및 도 6의 마이크로니들 어플리케이터의 단부 입면도이다.
도 8은 액츄에이터가 제거된 상태의, 도 1과 유사한 도 1 내지 도 7의 마이크로니들 주사 장치의 사시도이다.
도 9는 프라이밍 상태이지만 비작동 상태로 도시되는, 도 1 내지 도 8의 마이크로니들 주사 장치의 종단면도이다.
도 10은 작동 상태로 도시되는, 도 1 내지 도 9의 마이크로니들 주사 장치의 종단면도이다.
도 11은 도 5 내지 도 7의 마이크로니들 어플리케이터의 측입면도이다.
도 12는 마이크로니들 어플리케이터와 약물 카트리지의 유체 연통을 예시하는, 도 1 내지 도 11의 마이크로니들 주사 장치의 일부분의 개략 확대도이다.
도 13a는 프라이밍 상태로 도시된 도 1 내지 도 12의 마이크로니들 주사 장치의 부분 단면도이다.
도 13b는 중공형 마이크로니들이 피부를 침투하는 것을 예시하는, 도 1 내지 도 13a의 마이크로니들 주사 장치의 부분 단면도이다.
도 13c는 약물 카트리지로부터 마이크로니들 어플리케이터로의 유체의 이송을 도시하는, 도 1 내지 도 13b의 마이크로니들 주사 장치의 부분 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 마이크로니들 주사 장치 - 마이크로니들 주사 장치는 대안적인 액츄에이터(즉, 푸시-버튼을 포함함) 및 대안적인 스프링 해제 기구(즉, 핀을 채용함)를 포함함 - 의 부분 분해 사시도이다.
도 15는 도 14의 마이크로니들 주사의 부분 측단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 층의 상측 평면도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 층의 상측 평면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 층의 상측 평면도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 층의 상측 평면도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 층의 상측 평면도이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 층의 상측 평면도이다.
본 개시내용의 실시 형태를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그의 응용에 있어서 하기의 설명에 기재되거나 하기의 도면에 도시되는 구성요소의 구성 및 배열의 상세 사항으로 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명은 다른 실시 형태로 가능하며 다양한 방식으로 실행 또는 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 어법 및 용어는 설명의 목적을 위한 것으로, 제한으로서 여겨져서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 "구비하는", "포함하는", 또는 "갖는" 및 이들의 파생어의 사용은 그 뒤에 열거된 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포함하는 것으로 의미된다. 달리 명시되거나 제한되지 않으면, "장착된", "연결된", "지지된" 및 "커플링된"이라는 용어 및 그의 파생어가 널리 사용되며, 직접과 간접 둘 모두의 장착, 연결, 지지 및 커플링을 포괄한다. 다른 실시 형태가 이용될 수 있으며, 구조적 또는 논리적 변화가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 더욱이, "전방", "후방", "상측", "하측" 등과 같은 용어는, 단지 요소들이 서로 관련될 때 요소들을 설명하기 위해 사용되지만, 결코 장치의 특정 배향을 말하거나, 필요한 또는 요구되는 장치의 배향을 암시 또는 나타내거나, 본 명세서에 설명된 본 발명이 사용 중에 어떻게 사용, 장착, 디스플레이 또는 배치될 것인지를 명시함을 의미하지 않는다.
본 발명은 대체로 경피(예컨대, 피내) 마이크로니들 주사기 또는 주사 장치와 함께 사용하기 위한 접착제 조립체 또는 시스템에 관한 것이며, 상기 마이크로니들 주사기 또는 주사 장치는 피부를 치료하기 위해(즉, 피부에 작은 구멍들, 천공들 또는 미세구멍들을 생성하기 위해) 그리고/또는 피부에 활성제를 전달하기 위해(또는 피부로부터 유체를 회수하기 위해) 피부(또는 생물학적 막)에 적용되는 마이크로니들의 어레이를 포함한다. 본 발명의 접착제 조립체는 마이크로니들 삽입 동안에 주사 장치의 접착 하에 상측 피부 층을 파괴(fracture)하려는 경향이 있는 힘들을 완화해 줌으로써 피부에 대한 마이크로니들 주사 장치의 개선된 피부 접착성을 제공한다. 본 발명의 접착제 조립체는 또한 고압 유체 전달 동안 진피 내에 마이크로니들을 유지하여 피부 표면 상으로의 약액(medicinal fluid)의 누출을 방지할 수 있다.
본 발명의 접착제 조립체는 마이크로니들 어레이 및 하나 이상의 접착제 연장부들(또는 "핑거들")을 둘러싸는 접착제(예컨대, 형상이 환형임)를 제공할 수 있으며, 이 접착제 연장부들은 접착제 환형체(annulus)로부터 마이크로니들 어레이를 향해 연장되고, 이는 피부에 마이크로니들 어레이를 접착하는 것을 도울 수 있다. 접착제 연장부(들)는 양 측면 상에 감압 접착제를 가질 수 있다. 어레이가 작동되는 경우, 어레이는 접착제 연장부(들)를 타격하고, 그에 접착될 수 있으며, 피부에 대항해 접착제 연장부(들)를 밀어서, 피부에 대한 어레이의 접착을 촉진할 수 있다. 연장부는 마이크로니들 어레이의 중심으로부터 외향으로(예컨대, 방사상으로) 배향될 수 있는 하나 이상의 슬롯들(또는 슬릿들 또는 벤트(vent)들 또는 노치(notch)들 등)을 포함할 수 있으며, 그에 의해 연장부를 복수의 연장부들로 분리할 수 있고 마이크로니들 삽입 동안 공기가 빠져나가는 것을 허용할 수 있다. 본 발명의 접착제 조립체는, 예를 들어 피부가 구부러지거나 뒤틀릴 때 접착제 박리 각도를 최대화함으로써, 마이크로니들 삽입 동안 그리고 착용 또는 치료 기간 동안 피부 접착성을 개선할 수 있는 유연(compliant)(예컨대, 충격 흡수) 층을 추가로 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "환형" 또는 그의 파생어는 외부 에지 및 내부 에지를 구비하여서 내부 에지가 개구부를 한정하는 구조체를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 환형 커버는 원형 또는 둥근 형상(예컨대, 원형 링)이나, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 다각형 등 또는 그들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 다른 적합한 형상을 구비할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 "환형체"는 반드시 대칭일 필요는 없으며 오히려 비대칭 또는 불규칙한 형상일 수 있지만; 대칭 및/또는 원형 형상의 경우에 소정의 이점이 있을 수 있다.
이론에 의해 구속되기를 바라지 않으면서, 하기에서는 일반적으로 일부 기존 마이크로니들 주사 장치에서의 잠재적 문제들 및 본 발명의 접착제 조립체가 어떻게 이들 문제를 해결하거나 또는 적어도 부분적으로 극복할 수 있는지에 대한 이론들을 기술한다.
주사기 저장소로부터 신체 내의 소정 부위로 유체를 이송하기 위해 일반적으로 마이크로니들 주사 장치들이 사용된다. 주사기 누출은 신체 부위로 주사되도록 의도되지만 원하는 주사 부위에 투여되지 않은 유체로서 정의될 수 있다. 마이크로니들 주사 장치, 및 특히 피내 주사기들은 대체로 유체를 피내 공간으로 전달하도록 설계된다. 그러한 마이크로니들 주사기들의 사용 동안, 종종 피부의 표면 상에서 누출이 발견되었다. 주사기가 피부에 접착된 후에, 장치가 작동될(삽입 스프링을 해제할) 수 있는데, 이는 마이크로니들 어레이를 하향으로 가압하여 마이크로니들이 피부 내로 삽입되게 할 수 있다. 이어서, 유체 저장소 또는 카트리지가 해제되어 카트리지 상의 격벽(septum)이 관통되게 할 수 있고(유체 저장소로부터 진피로의 유체 통로를 형성함), 또한 카트리지 내의 유체를 가압할 수 있다. 유체가 가압되는 경우, 유체는 피부-마이크로니들 계면을 거쳐 피부 표면 상으로 누출될 수 있다.
피부의 탄성적인, 변형가능한 성질로 인해 마이크로니들을 피부 내로 삽입하기 위해서는, 그리고 피부 텐팅(tenting)을 회피하기 위해서는, 마이크로니들이 대체로 고속으로, 예를 들어 5 내지 14 m/초의 속도로 피부 내로 삽입된다. 마이크로니들 삽입 동안, 마이크로니들 어레이 기부는 (예컨대, 아래에 보다 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 삽입 스프링에 의해) 하향으로 가압된다. 하향 상태에서, 마이크로니들 어레이 기부(예컨대, 마이크로니들 어레이의 "제1 주 표면")는 주사기 기부를 지나, 예를 들어 약 1.2 mm 이상만큼 돌출된다. 주사기 기부를 지나는 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면의 돌출은 유체 주사 동안 마이크로니들에 대항하여 피부를 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.
일부 기존 마이크로니들 주사 장치에서, 주사기 기부를 피부에 커플링하는 데 사용되는 접착제는 마이크로니들 어플리케이터가 작동 시에 돌출하게 되는 기부 내의 개구부를 둘러싸는 환형 접착제를 포함한다. 마이크로니들이 피부와 고속 접촉을 이루는 경우, 대체로 방사상 충격파가 생성되는데, 이는 랜덤 방식으로 접착제 아래의 피부 또는 그 최상측 층(즉, 피부 각질층)을 파괴할 수 있다. 삽입 동안에, 피부 각질층의 30 내지 70 퍼센트가 삽입 속도, 피부의 돔(dome) 높이, 어레이에 대한 접착제의 근접도, 및 주사기 기부를 지나는 어레이 돌출 거리에 따라 접착제 아래에서 파괴될 수 있다.
피부 각질층은 죽은 세포(사세포)로 이루어지는 표피의 최외층이다. 사세포들은 표피의 기저층 내에 형성되며, 이 층을 이 층이 벗겨지는(박리라 불림) 피부 표면으로 이동시키는 데 약 14일이 소요된다. 각질교소체(corneodesmosome)(변질된 교소체(modified desmosome))는 이러한 표피층 내의 인접 세포들을 연결(linking)함으로써 세포간 접착을 용이하게 한다. 이들 복합체는 프로테아제에 의해 분해되어, 최종적으로 세포들이 표면에서 벗겨져 떨어질 수 있게 한다.
피부의 표면 근방의 각질교소체들은 가장 취약하여, 피부 각질층이 벗겨지게 하고, 아래의 새로운 피부 각질층이 드러나게 한다. 감압 접착제가 피부 상에 배치되는 경우, 이는 또한 가장 취약한 각질교소체들을 갖는 표면 사세포들에 접착한다. 마이크로니들 어레이가 삽입 동안에 피부에 충돌하는 경우, 방사상 충격파가 어플리케이터 기부 내의 개구부를 둘러싸는 접착제와 접촉하는 피부 각질층의 상측 층들을 인열(tear)할 수 있다.
높은 삽입 속도(예컨대, 8 m/초)에서, 감압 접착제는 고체처럼 작용할 수 있다. 그 결과, 접착제-피부 계면 상에 고속으로 박리력이 가해지는 경우, 접착제는 대체로 피부로부터 떨어지지 않는다. 오히려, 사세포들은 접착제에 접착된 채로 머물고 피부 각질층이 파괴 또는 인열된다. 일단 인열되었다면, 각질교소체들은 그들이 함께 근접 상태가 된다 하더라도 재부착되지 않으며; 접착성을 상실한다. 마이크로니들이 단지 약 500 마이크로미터의 깊이까지 피부 내로 삽입된다는 사실로 인해 마이크로니들-피부 계면에서 누출이 발생할 수가 있다. 고압(~140 킬로파스칼(㎪), 또는 20 psi)으로 유체를 전달하는 동안, 유체는 피부 표면 아래의 대략 300 마이크로미터에서 니들을 빠져나갈 수 있다. 진피 내의 유체 압력은 마이크로니들로부터 멀어지게 피부를 밀어낼 수 있다. 마이크로니들 근방에서 접착성이 불량하면, 피부를 마이크로니들로부터 멀어지게 밀어낼 수 있고 유체가 피부 표면 상으로 누출될 수 있다. 이러한 잠재적인 문제점은 다수의 마이크로니들이 사용되는 경우 악화될 수 있다.
이러한 피부 각질층 파괴 문제를 해결하는 한 가지 방법은 마이크로니들과 동일한 속도로 동일한 순간에 피부를 타격할 수 있는 본 발명의 접착제 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 마이크로니들이 피부 내로 충분히 깊게 삽입되지 않았기 때문에 일부 기존 마이크로니들 주사기가 낮은 삽입 속도에서 누출되었음을 발견하였다. 그러나, 더 높은 삽입 속도에서는, 주사 성공(즉, 누출의 부족)이 또한 "트램펄린 효과(trampoline effect)", "당구공 효과(billiard ball effect)"로서 지칭될 수 있는 것에 의해 줄어들었고 피부 접착성을 감소시켰다. 트램펄린 효과는 마이크로니들이 니들 삽입 동안 피부를 연신시키는 경우에 발생할 수 있다. 마이크로니들 주사기(예컨대, 그의 기부)가 피부에 대해 가압되는 경우, 마이크로니들 어레이 아래의 피부는 캐비티 내로 돔 업(dome up)할 수 있고, 삽입 동안에 마이크로니들 어레이와 상호작용하는 트램펄린형 막(trampoline-like membrane)을 제공할 수 있다. 삽입 동안에, 마이크로니들의 운동 에너지의 일부가 피부에 일시적으로 전달될 수 있으며; 어레이가 어느 정도까지 느려지는 경우, 피부는 사람이 트램펄린 상에서 점핑하는 것과 유사하게 마이크로니들 어레이로 에너지의 일부를 되돌린다. 당구공 효과는 마이크로니들 어레이가 그의 이동 종료점에 도달하여 주사기 기부를 (예컨대, 주사기의 내측으로부터) 타격하는 경우에 발생할 수 있다. 마이크로니들이 피부 내로 삽입된 후에, 삽입 스프링은 어레이가 주사기 기부에 도달할 때까지 어레이를 계속해서 하향으로 가압하는데, 이 때에 마이크로니들 어플리케이터의 적어도 일부분(예컨대, 그의 기부 및/또는 어레이의 제1 주 표면)이 주사기 기부와 접촉하게 된다. 높은 삽입 속도에서, 마이크로니들 어플리케이터는 주사기 기부와 접촉하고 주사기 기부에서 바운스 오프(bounce off)하여, 주사기 기부를 하향으로 그리고 어레이를 상향으로 향하게 할 수 있다. 그러나, 피부는 하향 운동량을 가지며, 이것이 발생할 때 마이크로니들에서 미끄러질 수 있다(즉, "피부 관성" 효과). 또한, 높은 삽입 속도에서, 마이크로니들 어레이는 주사기 기부를 피부에 접착하는 접착제로부터 피부를 인열하는 그러한 큰 힘으로 피부를 타격할 수 있다.
본 발명의 접착제 조립체 또는 시스템, 및 그러한 접착제 조립체를 포함하는 마이크로니들 주사 장치는 피부 접착성을 개선할 수 있고, 마이크로니들 삽입 동안(및/또는 마이크로니들 삽입 후) 피부 파괴 및 인열을 억제할 수 있으며, 그에 따라, 예를 들어 (i) 피부 삽입 동안 마이크로니들을 천천히 감속하는 것; (ii) 마이크로니들 삽입 동안 공기가 마이크로니들 어레이와 피부 사이로부터 외부로 통기되게 하는 것; (iii) 마이크로니들 어레이 돌출 거리가 0 초과인 경우에 양호한 접착성을 제공하는 것; (iv) 피부 내의 마이크로니들 침투 깊이를 최대화하는 것; (v) 트램펄린 효과를 최소화하는 것; (vi) 당구공 효과를 최소화하는 것; (vii) 피부 관성 효과를 최소화하는 것; 및 (viii) 피부가 구부러지는 경우 접착제 박리 각도를 최대화함으로써 착용 기간 동안 피부로부터의 주사기의 박리를 최소화하는 것 중 적어도 하나에 의해, 경피(예컨대, 피내) 주사 성공을 개선할 수 있다.
특히, 본 발명의 접착제 조립체는 다음 중 하나 이상을 달성할 수 있다: (1) 피부 각질층 파괴 및 인열의 방해(counteract), (2) 피부에 대한 마이크로니들 어레이의 접착, 및 (3) 피부 운동에 반응하여 박리 각도를 변경함으로써 마이크로니들 어레이의 주연부에서의 피부에 대한 주사기 기부의 접착 촉진.
본 발명의 장치는 단일 작동에 의해 활성화되어 마이크로니들 어레이, 예를 들어 중공형 마이크로니들 어레이에 의해 환자의 피부에 자동적으로 확실하게 침투하고, 이어서 일관된 흡수(uptake)를 보장하는 제어된 방식으로 저장소(예를 들어, 즉시 사용가능한(ready-to-use) 약물 카트리지)로부터 저장된 유체를 그것에 자동적으로 방출 및 분배할 수 있는 실시 형태를 포함한다. 유리하게는, 개개의 환자들에 대한 매우 다양한 유체 및 투약물의 맞춤화 가능한 그리고 효과적인 전달이 비교적 외상이 없는 방식으로 달성될 수 있으며, 그와 동시에 유체가 피부 내로 효율적으로 전달되는 대신에 장치 주위에서 피부 표면 상으로 유체가 누출되는 것을 최소화할 수 있다.
도 1 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로니들 주사 장치("제어식 유체 방출 장치"로도 지칭될 수 있음)(100)를 도시한다. 마이크로니들 주사 장치(100)는 하우징(102); 하나 이상의 중공형 마이크로니들(105)이 하향으로 돌출되는 기부 또는 제1 주 표면(111)을 포함하는 마이크로니들 어레이(104)를 포함하는 마이크로니들 어플리케이터(또는 간결성을 위해 단지 "어플리케이터")(103); 및 저장소(107)(이는 일부 실시 형태에서 약물 카트리지일 수 있음)를 구비하는 유체 저장 및 전달 시스템(106)을 포함한다. 아래에 기술되는 바와 같이, 일부 실시 형태에서는 마이크로니들 어레이(104)가 마이크로니들 어플리케이터 플레이트(163)를 포함할 수 있고, 일부 실시 형태에서는 제1 주 표면(111)이 마이크로니들 어플리케이터 플레이트(163)에 의해 적어도 부분적으로 한정되거나 그에 의해 제공될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 마이크로니들 주사 장치(100)는 저장소(107)가 제조업자, 조립자, 또는 사용자에 의해 설치되는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 마이크로니들 주사 장치(100)는 저장소(107) 및 중공형 마이크로니들(105)이 교체되는 것을 가능하게 하여, 재사용을 허용할 수 있다. 또한, 저장소들은 마이크로니들 장치와 일체형인 고정된 또는 전용의 약물 저장소를 갖는 마이크로니들 장치와 비교할 때 더 용이하게 세정, 살균, 충전, 및 재충전될 수 있다.
마이크로니들 주사 장치(100)는 유체(108)의 주입/주사 동안에 환자에 의해 "착용"되도록 개조가능하다(예를 들어, 도 9, 도 10 및 도 13a 내지 도 13c 참조). 이들 예시적인 실시 형태에서, 마이크로니들 주사 장치(100)는 보행 이동을 수용하는 동시에 중공형 마이크로니들(105)을 적절한 침투 깊이(들)에 유지하도록 환자의 피부에 직접 적용될 수 있다(예를 들어, 도 12 참조).
유체로 제형화되어 피하 주사를 통해 전달될 수 있는 임의의 물질이 사용될 수 있으며, 이는 임의의 의약품, 건강 보조 식품(nutraceutical), 약용 화장품(cosmeceutical), 진단제, 및 치료제(본 명세서에서 편의상 "약물"로 총칭됨)를 포함한다. 본 발명에 유용할 수 있는 약물의 예는 ACTH(예를 들어, 코르티코트로핀 주사제), 황체 형성 호르몬 방출 호르몬(예를 들어, 고나도렐린 염산염(Gonadorelin Hydrochloride)), 성장 호르몬 방출 호르몬(예를 들어, 세르모렐린 아세테이트(Sermorelin Acetate)), 콜레시스토키닌(신칼라이드(Sincalide)), 부갑상선 호르몬 및 이의 단편(예를 들어, 테리파라타이드 아세테이트(Teriparatide Acetate)), 갑상선 호르몬 방출 호르몬 및 이의 유사체(예를 들어, 프로티렐린), 세크레틴 등, 알파-1 항-트립신, 혈관신생 억제제, 안티센스, 부토르파놀, 칼시토닌 및 유사체, 세레다아제(Ceredase), COX-II 저해제, 피부과용 제제(dermatological agent), 다이하이드로에르고타민, 도파민 작용제 및 길항제, 엔케팔린 및 다른 오피오이드 펩티드, 표피 성장 인자, 에리트로포이에틴 및 유사체, 난포 자극 호르몬, G-CSF, 글루카곤, GM-CSF, 그라니세트론, 성장 호르몬 및 유사체(성장 호르몬 방출 호르몬을 포함함), 성장 호르몬 길항제, 히루딘 및 히루딘 유사체, 예를 들어 히룰로그(Hirulog), IgE 억제제, 인슐린, 인슐리노트로핀(insulinotropin) 및 유사체, 인슐린-유사 성장 인자, 인터페론, 인터류킨, 황체 형성 호르몬, 황체 형성 호르몬 방출 호르몬 및 유사체, 헤파린, 저분자량 헤파린 및 다른 천연, 개질 또는 합성 글리코아미노글리칸, M-CSF, 메토클로프라미드, 미다졸람, 단클론 항체, 페길화(Peglyated) 항체, 페길화 단백질 또는 친수성 또는 소수성 중합체 또는 추가의 작용기로 개질된 임의의 단백질, 융합 단백질, 단쇄 항체 단편, 또는 부착된 단백질, 거대분자, 또는 이의 추가의 작용기의 임의의 조합을 갖는 단쇄 항체 단편, 마약성 진통제, 니코틴, 비스테로이드계 항염증제, 올리고당류, 온단세트론, 부갑상선 호르몬 및 유사체, 부갑상선 호르몬 길항제, 프로스타글란딘 길항제, 프로스타글란딘, 재조합 용해성 수용체, 스코폴라민, 세로토닌 작용제 및 길항제, 실데나필, 테르부탈린, 혈전용해제, 조직 플라스미노겐 활성자, TNF-, 및 TNF-길항제, 중독, 관절염, 콜레라, 코카인 중독, 디프테리아, 파상풍, HIB, 라임병(Lyme disease), 수막염구균, 홍역, 볼거리, 풍진, 수두, 황열병, 호흡기 세포융합 바이러스, 진드기 매개 일본 뇌염, 폐렴 쌍구균, 연쇄구균, 장티푸스, 인플루엔자, A형 간염, B형 간염, C형 간염 및 E형 간염을 포함하는 간염, 중이염, 광견병, 소아마비, HIV, 파라인플루엔자, 로타바이러스, 엡스타인 바 바이러스(Epstein Barr Virsu), CMV, 클라미디아, 비피막형 헤모필루스, 모락셀라 카타랄리스(moraxella catarrhalis), 인간 유두종 바이러스, BCG를 포함하는 결핵, 임질, 천식, 아테롬성 동맥 경화증 말라리아, 이-콜라이(E-coli), 알츠하이머병(Alzheimer's Disease), 에이치. 파일로리(H. Pylori), 살모넬라, 당뇨병, 암, 단순 포진, 인간 유두종 등과 관련된, 예방 및 치료 항원을 포함하는, 담체/아쥬반트를 포함하거나 포함하지 않는, 백신(서브유닛(subunit) 단백질, 펩티드 및 다당류, 다당류 콘쥬게이트(conjugate), 유독소, 유전자 기반의 백신, 생 약독화, 재조합, 불활성화, 전 세포, 바이러스 및 박테리아 벡터를 포함하지만 이로 제한되지 않음), 및 보통 감기용 제제, 항중독제, 항알러지제, 항구토제, 항비만제, 골다공증 방지제(antiosteoporeteic), 항감염제, 진통제, 마취제, 식욕감퇴제, 항관절염제, 항천식제, 항경련제, 항우울제, 항당뇨제, 항히스타민제, 항염증제, 항편두통 제제, 멀미 방지 제제, 항오심제, 항신생물제, 항파킨슨증 약물, 가려움 방지제, 항정신병제, 해열제, 항콜린제, 벤조다이아제핀 길항제, 혈관확장제 - 일반 혈관, 관상 혈관, 말초 혈관 및 뇌 혈관을 포함함 -, 뼈 자극제, 중추 신경계 자극제, 호르몬, 수면제, 면역억제제, 근육 이완제, 부교감신경 차단제, 부교감신경 흥분제, 프로스타글란딘, 단백질, 펩티드, 폴리펩티드 및 다른 거대분자, 정신자극제, 진정제, 및 성기능 저하제 및 안정제(tranquilizer)와 같은 주요 치료제들의 전부를 포함하는 다른 물질을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 본 발명은 심지어 기체 상태의 유체가 이용될 수 있음을 구상하고 있다.
하우징(102)은 자급식(self-contained)일 수 있으며, 다른 요인들 중에서 사용의 용이함 및 환자의 편안함을 위해 비교적 낮은 프로파일 및 작은 풋프린트(footprint)를 제공하도록 콤팩트하게 구성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(102)은 하부 하우징 부분(109), 및 커버를 제공하는 정합 상부 하우징 부분(110)을 포함할 수 있다. 하부 및 상부 하우징 부분들(109, 110)은 다양한 커플링 수단을 사용하여 함께 커플링될 수 있으며, 이들 커플링 수단은 자석들, 후크-루프 체결구(hook-and-loop fastener)들, 접착제들(또는 접착 테이프, 라벨 등), 응집제들, 열 밀봉, 용접(예를 들어, 음파(예컨대, 초음파) 용접), 임의의 열 접합 기술(예컨대, 커플링될 구성요소들 중 하나 또는 양쪽 모두에 열 및/또는 압력을 가하는 것), 다른 적합한 커플링 수단, 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 하부 및 상부 하우징 부분들(109, 110)은 클램쉘(clamshell)과 유사한 하부 및 상부 하우징 부분들(109, 110)의 선회를 허용하는 힌지(도시되지 않음)에 의해 함께 연결될 수 있다. 하우징(102)은 전술된 종류의 유체를 전달하기에 적합한 적절한 경량의 재료로 제조될 수 있다. 하우징(102)의 재료는 플라스틱, 금속, 복합 재료, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 하부 하우징 부분(109)은 대체로 평면형일 수 있는 기부(114)(도2 참조)를 포함하여, 중공형 마이크로니들(105)이 제1 저장 에너지 장치(134)에 의해 변위될 수 있게 하기 위해 기부(114) 내의 개구부(115)를 한정할 수 있다. 기부(114)는 비교적 크고 대체로 평면형의 표면인 제1 주 표면(116)(도 2)을 한정한다. 일부 실시 형태에서, 기부(114)는, 착용되었을 때 마이크로니들 주사 장치(100)를 편안한 방식으로 지지하기에 충분하다.
접착제 조립체(118)는 기부(114)의 제1 주 표면(116)의 전부 또는 일부(들)에 결합될 수 있다. 접착제 조립체(118)(예컨대, 도 2 참조)는 사용 전에 이형 라이너 또는 층(도시되지 않음)에 의해 덮일 수 있고, 이형 층은 환자에 대한 장치(100)의 적용 전에 제거될 수 있다. 적합한 이형 라이너의 예는 아래에 기술된다. 접착제 조립체(118)는 대체로 기부(114)의 제1 주 표면(116)에 동연적(coextensive)인 것으로 예시되어 있다. 예시된 본 실시 형태는 또한 접착제 조립체(118)가 기부(114) 내의 개구부(115)에 바로 인접하게 위치될 수 있음을 고려한다. 도시된 바와 같이, 접착제 조립체(118)는 치료 또는 착용 기간이 만료된 경우에 피부 표면으로부터의 접착제 조립체(118)의 제거를 용이하게 할 수 있는 하나 이상의 선택적 이형 탭(127)을 포함할 수 있다.
이형 탭(127)은 접착제 조립체(118)의 나머지 부분과는 상이한 재료로 형성될 수 있고, 접착제 조립체(118)의 나머지 부분으로부터 분리된 공정으로 그리고/또는 상이한 방법에 의해 형성될 수 있다. 즉, 심지어 이형 탭(127)을 채용하는 실시 형태에서도, 이형 탭(127)이 접착제 조립체(118)의 나머지 부분과 동일한 층들 모두를 포함할 필요는 없다. 예를 들어, 제1 층(113) 및 제2 층(117)이 양쪽 모두 접착제 조립체(118)에 채용되는 일부 실시 형태에서, 이형 탭(127)은 제1 층(113) 또는 제2 층(117) 중 하나(또는 그와 동일한 것)에 의해 제공될 수 없는 단지 하나의 층을 포함할 수 있다. 또한, 이형 탭(127)이 장치(100)의 제거를 용이하게 하는 데 주로 채용되기 때문에, (채용된다면) 이형 탭(127)은 어떠한 접착제도 포함할 필요가 없다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 이형 탭(127)은 접착제를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서는 이형 탭(127)이 전혀 채용되지 않고, 일부 실시 형태에서는 하나의 이형 탭(127)이 채용되고, 일부 실시 형태에서는 (단지 예로서 도시된 바와 같이) 두 개의 이형 탭(127)이 채용되는 등등이다.
많은 적합한 감압 접착제들이 접착제 조립체(118)에 사용될 수 있는데, 이에는 예컨대, 폴리아크릴레이트, 폴리이소부틸렌, 폴리실록산, 또는 이들의 조합 중 하나 이상이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 접착제 조립체(118)는 하우징(102)의 기부(114)를 따라 배열되고 기부(114)의 제1 주 표면(116)에 접착되도록 위치되는 하나 이상의 분리 섹션(160)들 또는 부분들을 포함할 수 있다. 두 개의 분리 섹션(160)은, 마이크로니들 어플리케이터(103)를 포함하는 마이크로니들 주사 장치(100)의 헤드에 인접하게 위치되도록 구성되는 주 또는 헤드 부분(160a)과, 저장소(107)를 포함하는 마이크로니들 주사 장치(100)의 부분 아래에 위치되도록 구성되는 제2 부분(160b)을 포함하는 것으로 단지 예로서 도시되어 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 접착제 조립체(118)는 단지 주 부분(160a)만을 포함할 수 있거나, 또는 접착제 조립체(118)는 기부(114)의 길이를 따라 위치되는 복수의 제2 섹션(160b)을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 대안적으로, 일부 실시 형태에서, 접착제 조립체(118)는 기부(114)의 적어도 일부분을 따라 연장되는 하나의 연속편을 포함할 수 있다. 주 부분(160a)은 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 보다 상세하게 기술될 것이다.
접착제 조립체(118)는 하우징(102)의 기부(114)(예컨대, 기부(114)의 제1 주 표면(116))에 커플링(예컨대, 접착)되도록 구성되는, 하우징(102)의 기부(114)를 향해 위치된 전체 제1(또는 상측 또는 조직-비대면(non-tissue-facing)) 측부(121); 및 피부 표면(예컨대, 도 3c의 피부 또는 피부 표면(S) 참조)에 접착되도록 구성되는, 제1 측부(121)와 반대 쪽의 전체 제2(또는 하측 또는 조직-대면) 측부(124)를 포함할 수 있다.
접착제 조립체(118)는, 대체로 하부 하우징 부분(109) 내의 그리고 하우징(102)의 기부(114) 내의 개구부(115)에 의해 한정되는 영역(A)(도 2 및 도 3a 참조) 내로 적어도 부분적으로 연장되는 적어도 하나의 연장부(125)를 추가로 포함하여서, 마이크로니들 어레이(104)가 기부(114)를 지나(그리고, 특히, 예컨대 피부(S)에 침투하기 위해, 기부(114)의 제1 주 표면(116)을 지나) 돌출하도록 이동되는 경우, 마이크로니들(105)에 인접하게 위치되는 마이크로니들 어레이(104)의 제1 주 표면(111)(즉, 마이크로니들(105) 둘레의 그리고 그들 사이의 비구조적 비특징 표면(non-structured, non-featured surface))이 접착제 조립체(118)의 연장부(125)와 접촉하게 한다.
일부 실시 형태에서, 연장부(125)는 접착제 조립체(118)의 적어도 제2 측부(124) 상에 접착제를 포함하여 피부(S)에 접착할 수 있고, 일부 실시 형태에서, 연장부(125)는 제2 층(117)의 제1 측부(133)(이는 제1 층(113)이 채용되지 않는 실시 형태에서는 전체 접착제 조립체(118)의 제1 측부(121)일 수 있음) 및 제2 측부(124)(예컨대, 제2 층(117)의 제2 측부(133)에 의해 제공됨) 상에 접착제를 포함하여서, 어플리케이터(103)가 그 치료 및/또는 전달 위치 내로 이동된 경우에(즉, 마이크로니들 어레이(104)가 피부(S) 내로 삽입된 경우에) 연장부(125)가 마이크로니들 어레이(104)의 제1 주 표면(111) 및 피부(S) 양쪽 모두에 접착하도록 구성되게 한다.
도 2 및 도 3a 내지 도 3c에 추가로 도시된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 접착제 조립체(118)는 하나 초과의 층(즉, 적어도 두 개의 층)으로 형성될 수 있다. 단지 예로서, 도시된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 접착제 조립체(118)는 제1(또는 상측, 또는 지지, 또는 충격 흡수) 층(113) 및 제2(또는 하측, 또는 접착) 층(117)을 포함할 수 있다. 제1 층(113)은 기부(114)에 커플링되도록 구성되는 제1 측부(131), 및 제1 측부(131)와 반대 쪽이고 제2 층(117)에 커플링되도록 구성되는 제2 측부(132)를 갖는다. 제1 층(113)의 제1 측부(131)는 접착제 조립체(118)의 전체 제1 측부(121)를 형성할 수 있다. 제2 층(117)은 제1 층(113)의 제2 측부(132)에 커플링되도록 구성되는 제1 측부(133), 및 제1 측부(133)와 반대 쪽이고 피부(S)에 커플링되도록 구성되는 제2 측부(135)를 갖는다. 제2 층(117)의 제2 측부(135)는 접착제 조립체(118)의 전체 제2 측부(124)를 형성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 접착제 조립체(118)의 제1 층(113) 및 제2 층(117) 양쪽 모두는 이형 탭(127)의 일부분을 형성할 수 있거나 또는 그 일부분을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 제1 층(113)은 하우징(102)의 기부(114) 내의 개구부(115)와 정렬되는 개구부(119)를 둘러싸는 환형부(118a)를 포함하여서, 개구부(119)가 하우징(102)의 개구부(115)와 정합될 수 있게 한다. 그 결과, 영역(A)이 개구부(115) 및 개구부(119) 중 하나 또는 양쪽 모두에 의해 한정될 수 있다. 제2 층(117)은 영역(A) 내로 연장되는 연장부(125)를 포함할 수 있고, 제2 층(117)의 제2 측부(124)는 피부-접촉 접착제(136)를 포함할 수 있다.
환형부(118a) 내에 존재하는 접착제는 접착제 조립체(118)의 다른 부분들 또는 섹션들보다 더 큰 강도의 접착 품질을 가질 수 있어서 니들의 침투를 둘러싸는 영역 내의 피부에 대해 한층 확실한 커플링을 보장할 수 있다. 마이크로니들 주사 장치를 환자의 피부뿐만 아니라 다른 신체 조직에 고정하는 접착제의 강도를 변화시키기 위해 접착제 층의 제형에 대해 변형이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
제1 층(113)은 선택적인 층이며, 접착제 조립체(118) 내의 지지 또는 충격 흡수 층으로서 기능할 수 있다. 이에 따라, 예로서, 제1 층(113)은 충격 흡수(또는 지지) 층(139)을 포함하는 것으로 예시되어 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 충격 흡수 층(139)은 고정 접착제(137)에 의해 기부(114)에 접착될 수 있다. 즉, 제1 층(113)의 제1 측부(131)는 고정 접착제(137)를 포함할 수 있다. 그러나, 충격 흡수 층(139)은 다양한 커플링 수단을 사용하여 기부(114)(예컨대, 그의 제1 주 표면(116))에 커플링될 수 있으며, 이들 커플링 수단은 자석들, 후크-루프 체결구들, 접착제들, 응집제들, 열 밀봉, 용접(예를 들어, 음파(예컨대, 초음파) 용접), 임의의 열 접합 기술(예컨대, 커플링될 구성요소들 중 하나 또는 양쪽 모두에 열 및/또는 압력을 가하는 것), 다른 적합한 커플링 수단, 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 고정 접착제(137)를 채용하는 실시 형태에서, 제1 층(113)에는 그의 제1 측부(131) 상의 고정 접착제(137)를 덮는 이형 라이너(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
도시된 바와 같이, 제1 층(113)을 채용하는 실시 형태에서, 연장부(125)는 충격 흡수 층(139)이 없을 수 있다. 즉, 충격 흡수 층(139)은 개구부(115)와 정렬될 수 있고, 개구부(115)에 의해 한정된 영역(A) 내로 연장될 수 없다. 제2 층(117)은 하나 이상의 접착제 층을 포함할 수 있다. 단지 예로서 도시된 바와 같이, 제2 층(117)은 두 개의 접착제 층들 - 제1 층(113)에 커플링하기 위해(그리고 특히, 충격 흡수 층(139)에 커플링하기 위해) 고정 접착제(137)와 유사한 접착제들을 포함하는 제1(또는 상측 또는 조직-비대면) 접착제 층(141); 및 피부-접촉 접착제(136)를 포함하는 제2(또는 하측 또는 조직-대면) 접착제 층(143)을 포함하는 것으로 예시되어 있다. 일부 실시 형태에서, 도시된 바와 같이, 연장부(125)는 제1 접착제 층(141) 및 제2 접착제 층(143) 양쪽 모두로부터 형성될 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 제1 접착제 층(141)은 연장부(125)의 영역 내에서 마이크로니들 어레이(104)의 제1 주 표면(111)에 접착하도록 추가로 구성된다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 연장부(125)의 영역 또는 구역 내에서 제2 층(117)의 제1 측부(133)는 비접착성일 수 있어서, 제1 접착제 층(141)이 연장부(125) 내로 연장되지 않거나 또는 그 일부분을 형성하지 않게 할 수 있다. 하나 이상의 접착제 층으로만 구성될 수 있는 제2 층(117)에는 그의 제1 측부(133) 및 그의 제2 측부(135) 상에 이형 라이너(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 적합한 고정 접착제(즉, 고정 접착제(137) 및 제1 접착제 층(141)의 경우) 및 피부-접촉 접착제(즉, 피부-접촉 접착제(136)의 경우)의 예들이 아래에 보다 상세하게 기술된다.
기부(114)의 길이를 따라 접착제 조립체(118)의 하나 초과의 섹션을 채용하는 실시 형태에서는, 복수의 섹션들이 각각 제1 층(113) 및 제2 층(117) 양쪽 모두를 포함할 수 있거나, 또는 심지어 마이크로니들 주사 장치(100)의 헤드에 인접한 주 부분(즉, 도 3a 내지 도 3c에 보다 상세하게 도시된 부분)이 적어도 두 개의 층으로 형성되는 실시 형태에서도, 섹션들 각각은 단지 제2 층(117)만을 또는 그 일부분만을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 연장부(125)는 개구부(119)의 주연부 주위에서 또는 기부(114) 내의 개구부(115) 주위에서 연속적일 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 도시된 바와 같이, 연장부(125)는 불연속적일 수 있고, 벤트(또는 슬롯, 또는 슬릿, 또는 노치, 또는 리세스)(149)에 의해 인접한 섹션으로부터 각각 분리되는 복수의 섹션들(또는 핑거들)(145)을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 삽입 및/또는 충돌 동안에 공기가 마이크로니들 어레이(104)의 제1 주 표면(111)과 피부(S) 사이에서 압축될 수 있는데, 이는 접착제 조립체(118)의 연장부(125)에 대한 제1 주 표면(111)의 적절한 접착 및 적절한 마이크로니들 삽입을 억제할 수 있다. 벤트(149)는 압축된 공기가 삽입 및/또는 충돌 동안에 빠져나갈 수 있게 하여 그러한 효과들을 최소화하도록 위치될 수 있다.
연장부 내에 복수의 섹션들 또는 핑거들(145)을 채용하는 실시 형태에서, 섹션들(145)은 각각 개구부(115)(또는 개구부(119))의 주연부에 인접한 위치로부터 개구부(115)에 의해 한정된 영역(A) 내로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 벤트(149)는 전체가 영역(A) 내에 포함될 수 있거나(도시된 바와 같음), 또는 벤트(149)는 영역(A) 내의 위치로부터 개구부(115)(또는 개구부(119))의 에지를 지나 연장될 수 있다. 단지 예로서, 섹션들(145)은 개구부(115)(및 개구부(119))의 주연부로부터 내향으로 (예컨대, 방사상 내향으로) 연장되는 것으로 도시되어 있고, 벤트(149)는 마이크로니들 어레이(104)의 중심을 향한 위치로부터 개구부(115)(및 개구부(119))의 외주연부를 향해 외향으로 (예컨대, 방사상 외향으로) 연장되는 것으로 도시되어 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 연장부(125)는 단지 부분적으로 영역(A) 내로 연장될 수 있어서, 연장부(125)가 마이크로니들(105)의 마이크로니들 어레이(104)의 외주연부(P)(도 3c 참조)를 지나 연장되지 않게 한다. 오히려, 그러한 실시 형태에서, 연장부(125)는 영역(A) 내로, 마이크로니들 어레이(104)의 제1 주 표면(111)에 인접하게, 외주연부(또는 주변부)(P)에 인접한 위치까지만 연장될 수 있다. 마이크로니들 어레이(104)의 제1 주 표면(111)의 이러한 외부 영역 또는 구역은 때때로 사이드워크(sidewalk)로서 지칭될 수 있고, 도 3c에서 도면 부호 153으로 참조된다. 그 결과, 일부 실시 형태에서, 연장부(125)는 환형체 형태(또는 환형)일 수 있으며, 마이크로니들 어레이(104)를 수용하도록 크기설정되는 개구부(155)를 내부에 추가로 한정할 수 있다.
개구부(119)(및 개구부(115))의 형상은 두 개의 둥근 대향 단부와 두 개의 편평한 대향 측부를 구비한 배럴 형상 또는 "레이스트랙(racetrack)" 형상을 갖는 것으로 단지 예로서 도시되어 있다. 그러나, 전체로서의 접착제 조립체(118)의 형상 및 구성뿐만 아니라 개구부(119)의 형상 및 구성은 임의의 마이크로니들 주사 장치 및 임의의 마이크로니들 어플리케이터(103)를 수용하도록 맞추어 질 수 있다.
연장부(125)의 형상이 단지 예로서 도시되어 있지만, 이러한 형상은, (예컨대, 섹션들(145)의 형태의) 연장부(125)를 이동하는 마이크로니들 어플리케이터(103)에 자유롭게 접착하도록 둔 채, 영역(A) 외측의 접착제 조립체(118)의 제2 층(117)이 (예컨대, 선택적인 제1 층(113)을 거쳐) 기부(114)에 접착하게 할 수 있다. 주사기가 피부(S) 상에 배치되는 경우, 피부(S)는, 연장부(125)의 영역에서도 포함하여, 접착제 조립체(118)의 제2 측부(124)(예컨대, 접착제 조립체(118)의 제2 층(117)의 제2 측부(135))에 접착된다. 마이크로니들(105)이 피부(S) 내로 삽입되는 경우, 마이크로니들 어레이 사이드워크(153)는 연장부(125)의 제1 측부(133)를 타격할 수 있다(그리고 선택적으로 제1 측부에 접착할 수 있다). 삽입력은, (a) 피부(S)를 향해 연장부(125)를 밀어서 피부 접착을 촉진할 수 있고; 그리고 (b) 연장부(125)를 향해 마이크로니들 어레이 사이드워크(153)를 밀어서, 피부(S)에 대한 마이크로니들 어레이 접착을 촉진할 수 있다. 충격 흡수 층(139)뿐만 아니라 선택적인 접착제 층들(즉, 층들(137, 141, 143))의 신장성(extensibility)으로 인해, 마이크로니들 어플리케이터(103)는 피부 표면에 대한 충돌력을 조절하는 "연착륙(soft landing)"을 행할 수 있고, 전술한 트램펄린 및 당구공 효과들을 최소화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 마이크로니들 어플리케이터(103)가 피부와 충돌하는 경우, 그 힘은 어플리케이터(103) 둘레에 방사상 충격파를 생성할 수 있으며, 이는 어플리케이터(103)로 하여금 피부에서 바운스 오프(때때로 "바운스 백(bounce back)"으로 지칭됨)하게 할 수 있다. 충격 흡수 층(139)은, 채용된다면, 피부에 대한 어플리케이터(103)의 충돌에 의해 생성되는 충격파의 힘을 감쇠할 수 있다. 충격 흡수 층(139)은 z-축에서(즉, 마이크로니들 어레이(104)의 제1 주 표면(111) 및 기부(114)의 제1 주 표면(116)의 평면에 수직한 방향으로) 압축가능할 수 있고 신장가능할 수 있다. 충격 흡수 층(139)은 (예컨대, 제2 층(117)의 제1 접착제 층(141)을 거쳐) 접착제 제2 층(117)에 접착할 수 있지만, 제2 층(117)은 마이크로니들 어레이 삽입 동안에 (어레이 돌출 거리에 따라) 충격 흡수 층(139)으로부터 부분적으로 분리될 수 있다. 충격 흡수 층(139)은 또한 구부러질 수 있고 제2 층(117)의 박리 각도를 변화시킬 수 있으며, 이는 박리력을 증가시킬 수 있고 그에 의해 제2 층(117)이 마이크로니들 삽입 동안에(또는 그 직후에) 피부로부터 떨어져 박리되는 것을 방지할 수 있다. 충격 흡수 층(139)은 (그의 압축성에 따라) 마이크로니들 삽입 동안에 어레이 돌출 거리를 조절할 수 있다. 충격 흡수 층(139)은 제2 층(117)이 만곡된 피부 표면에 순응하는 것을 돕도록 그리고 피부 접착을 촉진하도록 작용할 수 있다.
충격 흡수 층(139)은 다양한 재료들로 형성될 수 있는데, 이들 재료는 부직포 재료, 직물 재료, 개방형 셀 발포체, 폐쇄형 셀 발포체, 감쇠 탄성중합체, 마이크로니들(105)의 충돌에 이어지는 최종적인 반동(recoil) 및 진동을 흡수 및 소산시킬 다른 적합한 에너지 소산 요소, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 단지 예로서, 일부 실시 형태에서, 충격 흡수 층(139)은 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 코포레이션(DuPont Corporation)으로부터 상표명 손타라(등록상표)(SONTARA®)(예컨대, SONTARA® 8005)로 입수가능한 부직포 직물로 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 충격 흡수 재료는 예를 들어 어플리케이터(103)에 의해 경험한 속도에서 탄성을 나타낸다(즉, 용이하게 연신될 수 있다). 일부 실시 형태에서, 충격 흡수 층(139)은 충격 흡수 재료로 된 다수의 층들을 포함할 수 있고(또는 다른 방식으로 말하면, 일부 실시 형태에서, 접착제 조립체(118)(또는 제1 층(113))는 다수의 충격 흡수 층(139)들을 포함할 수 있고), 그러한 층들은 동일한 또는 상이한 재료들로 형성될 수 있다.
이제, 마이크로니들 주사 장치(100)의 나머지 부분과 그의 작동이 보다 상세하게 기술될 것이다.
기부(114)로부터 직립하고 그의 에지로부터 측방향으로 이격된 유지 벽 조립체(120)가 도시되어 있는 도 2를 계속하여 참조한다. 유지 벽 조립체(120)는 종축(107a)(도 12 참조)을 따라 저장소(107)를 유지 및 안내하기 위한 만곡된 리브(rib)(123)를 갖는 대체로 직립하고 이격되어 있는 한 쌍의 유지 벽 부분(120a, 120b)을 포함할 수 있다. 유지 벽 부분들(120a, 120b)은 유지 벽 부분들(120a, 120b)에 대체로 평행한 측방향 벽 부분들(126a, 126b)을 포함하는, 측방향으로 배치되고 직립한 외부 벽(126)의 내측에 배치된다. 외부 벽(126)은 둥근 부분(126c) 및 후방 벽 부분(126d)을 포함할 수 있다. 내측을 향하는 각각의 리브(129)들에 의해 형성된, 직경방향으로 대향하고 내측을 향하는 한 쌍의 채널 부분(128)이 둥근 부분(126c)에 일체로 성형될 수 있다. 외부 벽(126)은 벽 개구부(126e)를 갖는 후방 벽 부분(126d)을 포함할 수 있다.
채널 부분(128)은 도 9 및 도 10에 화살표(A)로 표시된, 제1 주 표면(116)에 대체로 수직인 경로를 따르는 변위를 위해 마이크로니들 어플리케이터(103)를 유지 및 안내한다. 수직축(130)은 종축(107a)에 대체로 수직이다. 하나의 예시적인 실시 형태에서, 마이크로니들 어플리케이터(103)의 운동은 제1 주 표면(116)에 대해 실질적으로 90도일 수 있지만, 의도된 투약물을 전달하기에 충분한 깊이로 침투할 수 있는 배향을 취하기 위해 대체로 수직인 경로가 90도로부터 벗어날 수 있음이 이해될 것이다. 그러한 경로는 일반적으로 목표 피내 깊이(intradermal depth)까지의 확실한 침투를 보장한다. 이와 같이, 유체의 효과적인 투여 및 일관된 흡수가 향상된다.
예를 들어 도 2 및 도 9에 도시된 마이크로니들 주사 장치(100)는 제1 주 표면(116)에 대체로 수직인 방향으로 마이크로니들 어플리케이터(103)에 힘을 가하도록 작동가능한 제1 저장 에너지 장치(135)를 묘사하고 있다. 일부 실시 형태에서, 그러한 작동력은 제어된 방식의 어플리케이터(103)의 이동을 허용하여, 중공형 마이크로니들(105)이 대상물의 피부에 침투하기 위해 필요한 힘의 인가를 보장한다.
일부 기존의 주사 장치는, 마이크로니들 분배 장치(도시되지 않음)를 밀어내리는 사용자가 너무 많은 힘 또는 너무 적은 힘을 사용하여, 침투력 및 침투 깊이에 있어서 원하지 않는 변화를 야기할 수 있는 단점에 시달릴 수 있다. 일부 태양에서, 본 발명의 마이크로니들 주사 장치는 이러한 다른 장치의 단점을 극복한다.
일 실시 형태에서, 제1 저장 에너지 장치(134)는 어플리케이터(103)에 제어된 힘을 가하여 목표 깊이 범위까지의 일관된 침투를 보장하도록 배열된 판형 스프링일 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 저장 에너지 장치(134)는 대체로 U-형상의 판형 스프링으로 구성될 수 있다. 제1 저장 에너지 장치(134)의 만곡된 부분(134a)은 어플리케이터(103) 상에 안착되도록 구성되거나, 또는 달리 어플리케이터(103) 상에 직접적으로 커플링 또는 지지될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 저장 에너지 장치(134)는 이격된 유지 벽 부분들(120a, 120b)과 측방향 벽 부분들(126a, 126b) 사이에 배치되도록 구성되는 레그 부분들(134b, 134c)을 포함할 수 있다. 유리하게는, 저장소(107)에 바로 인접한 하우징(102) 내에서의 제1 저장 에너지 장치(134)의 그러한 위치설정은 마이크로니들 주사 장치(100)의 구성 및 조립을 단순화시킬 뿐만 아니라 더 작은 풋프린트 및 더 낮은 프로파일에 기여하여, 전체 구성을 크게 개선시킨다.
하나의 예시적인 실시 형태에서, 예를 들어, 제1 저장 에너지 장치(134)는 약 12 mm의 갭 거리를 갖는 7.5 cm × 0.0625"(0.159 cm) 외경의 스테인리스강 스프링일 수 있다. 본 발명은 사용될 수 있는 여러 유사한 스프링 및 스프링 구조를 고려하고 있다.
본 발명자들은 마이크로니들 어플리케이터가 제1 저장 에너지 장치(134)의 탄성(springiness) 및 피부의 탄력성을 포함하는 요인으로 인해 피부에 대한 충돌에 이어서 반동하는 경향을 인식하였다. 중공형 마이크로니들(105)이 진피 내의 미리결정된 깊이까지 침투하고 주입 동안에 그 깊이에(또는 소정의 깊이 범위 내에) 유지되는 것이 또한 일반적으로 유리하다. 본 발명의 일부 실시 형태는 이러한 반동을 감쇠시키는 효과가 있어서, 본 명세서에 설명된 마이크로니들 어레이의 더 정밀한 전달을 제공한다.
하나의 예시적인 실시 형태에서, 제1 저장 에너지 장치(134)는 어플리케이터(103)에 고정되지 않는다. 그렇기 때문에, 충돌에 이어서, 제1 저장 에너지 장치(134)는 중공형 마이크로니들(105)을 피부 및 그의 의도된 침투 깊이로부터 부분적으로 또는 전체적으로 후퇴시키거나 들어올림 없이 자유롭게 상방으로 반동하여 진동할 수 있다. 이와 같이, 피부의 표면으로의 유체의 누출이 발생할 가능성이 감소되거나, 최소화되거나 또는 심지어 제거될 수 있다. 대안적으로, 제1 저장 에너지 장치(134)는 피부 충돌 및 침투 전체에 걸쳐 어플리케이터(103) 상에 양압(positive pressure)을 유지하게 되어, 마이크로니들(105)의 가능한 부분적인 또는 심지어 전체적인 후퇴를 회피시킬 수 있다.
스프링 반동 및 진동의 크기 및 주파수는 주요 요인들, 예를 들어 스프링의 자유 길이, 질량 및 재료 특성, 및 임의의 장력 또는 예비하중(preload)에 직접 관련됨이 이해될 것이다. 다른 요인은 적층된 평평한 판 스프링 배열에서와 같이, 다수-요소 적층된 판형 스프링과 같은, 스프링의 형상 및 구성; 스프링 템퍼링된(spring tempered) 둥근 와이어의 단일편에서와 같이 단일 직선 길이; 형상화된 와이어-형성된 U-형상 등을 포함할 수 있다. 또한, 제1 저장 에너지 장치(134)는 원형, 정사각형, 직사각형, 임의의 정다각형, 형상이 불규칙한 것 또는 심지어 그의 길이를 따라 변화하는 것을 포함하지만 이로 제한되지 않는 임의의 단면을 갖도록 제조될 수 있다. 이에 의해, 그러한 형상 프로파일은 요구되는 부분에서 강도 및 강성을 제공할 수 있다.
제1 저장 에너지 장치 재료는 탄소강(예를 들어, 피아노 선(music wire)), 오일 템퍼링 기초 합금(oil tempered based alloy)(예를 들어, 베릴륨 동, 인 청동), 또는 다른 적합한 합금(예를 들어, 미국 일리노이주 엘진 소재의 엘진 스페셜티 메탈즈(Elgin Specialty Metals)로부터 구매가능한 엘지로이(Elgiloy)™ 코발트 합금)을 포함할 수 있다. 예시적인 본 실시 형태에서 콤팩트성을 위해 비교적 높은 스프링 에너지 상수를 갖는 금속 스프링이 사용될 수 있지만, 덜 콤팩트한 비-금속(예를 들어, 플라스틱) 스프링 요소가, 예를 들어 그 스프링 요소가 프라이밍되어 단시간 내에 발사되는 경우에 이용될 수 있음이 또한 가능하다.
제1 저장 에너지 장치(134)는, 전형적으로 어플리케이터(103)가 환자의 피부에 충돌하기 전에 약 2 내지 약 20 m/초 범위의 충돌전 속도로, 중공형 마이크로니들(105)을 휴대한 어플리케이터(103)에 힘을 인가하도록 작동가능하다. 보다 전형적으로는, 중공형 마이크로니들(105)이 약 4 내지 약 12 m/초 범위의 충돌전 속도로, 그리고 일부 실시 형태에서는 약 8 내지 약 9.5 m/초 범위의 속도로 환자의 피부를 타격할 수 있다.
이제 도 1, 도 2, 도 4 및 도 8을 참조한다. 상부 하우징 부분(110)은 설명된 바와 같이 하부 하우징 부분(109)을 감싸고 이와 상호작용하는, 도시된 바와 같은, 구성을 가질 수 있다. 상부 하우징 부분(110)은 하부 하우징 부분과의 정합을 위해 하부 하우징 부분(109)과 대체로 매칭하도록 크기설정되고 형상화된 단일편의 쉘(shell)과 유사한 구성으로 제조될 수 있다. 도시된 예시적인 실시 형태에서, 상부 하우징 부분(110)은 또한 플라스틱, 예를 들어 폴리카보네이트, 아크릴 및 다른 유사한 재료로 제조될 수 있다. 상부 하우징 부분(110)은 또한 사용자가 주입의 정도를 시각적으로 검사할 수 있게 하도록 투명할 수 있다. 대안적으로, 상부 하우징 부분(110)은, 유사하게 사용자가 분배 중인 유체의 양뿐만 아니라 설명될 피스톤 변위를 용이하게 시각적으로 관찰할 수 있게 하는 윈도우(window)(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 이는 비교적 긴 기간에 걸쳐 일어나는 주입을 수반하는 상황에서 특히 유리하다.
하우징(102)은 또한 액츄에이터(138)를 포함한다(도 1, 도 2, 및 도 8 참조). 액츄에이터(138)는 상부 하우징 부분(110) 내에 형성된 액츄에이터 개구부(142)(예를 들어, 도 2, 및 도 8 내지 도 10)를 덮도록 구성된 손가락 결합가능 부분(140)을 갖는다. 탭 부분(144)은 손가락 결합가능 부분(140)으로부터 연장되고, 상부 하우징 부분(110) 내에 위치된 힌지 핀(146)(예를 들어, 도 8 내지 도 10 참조)을 중심으로 선회하도록 힌지식으로 연결된다. 이는 액츄에이터(138)가, 도 10, 도 12, 도 13b 및 도 13c에 도시된 바와 같이, 마이크로니들 어플리케이터(103)의 제1(또는 프라이밍, 또는 비작동, 또는 비치료) 위치(P1)에 대응하는 위치(도 9 참조)로부터 중공형 마이크로니들(105)이 그의 침투 위치에 있는 어플리케이터(103)의 제2(작동 또는 치료) 위치(P2)에 대응하는 위치까지 선회할 수 있게 한다. 제1 위치(P1)에서, 마이크로니들 어레이(104)가 하우징(102) 내에 리세스(recess)되어서, 마이크로니들 어레이(104)는 하우징(102)의 기부(114)(그리고 특히, 기부(114)의 제1 주 표면(116))를 지나 연장되지 않게 된다. 제2 위치(P2)에서, 마이크로니들 어레이(104)의 적어도 일부분은, 예를 들어 마이크로니들 주사 장치(100)가 환자의 피부에 커플링되는 경우 피부에 침투하기 위해, 기부(114) 내의 개구부(115)를 통해 그리고 하우징(102)의 기부(114)를 지나(예컨대, 기부(114)의 제1 주 표면(116)을 지나) 연장된다.
계속하여 도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명은 제1 저장 에너지 장치(134)를 그의 제1 프라이밍 위치(P1)로부터 해제하기 위한 해제가능한 유지 기구(147)를 포함한다. 도시된 예시적인 본 실시 형태에서, 해제가능한 유지 기구(147)는 손가락 결합가능 부분(140)으로부터 매달려 있는 플런저(plunger)(148)를 포함할 수 있다. 플런저(148)는 손가락 결합가능 부분(140)을 눌러내리는 것에 의하는 것과 같이 하향으로 이동될 때 어플리케이터(103)를 해제하도록 크기설정되고, 형성되며, 배열된다. 하향 이동 동안에, 플런저(148)는 단일편 캐치 스프링(catch spring)과 같은 탄성 결합 장치(150)와 결합한다. 탄성 결합 장치(150)는 대체로 U-형상을 가질 수 있고(도 2 참조), 액츄에이터 개구부(142)의 바로 아래에 있도록, 체결구에 의해서와 같이, 상부 하우징 부분(110)의 내부에 고정될 수 있다. 탄성 결합 장치(150)는 대체로 이격되고 평행한 한 쌍의 탄성 레그 부분들(150a, 150b)을 포함할 수 있으며, 이 탄성 레그 부분들은 플런저가 이들 사이로 하향으로 가압될 때 플런저(148)에 의해 결합되어 벌어지도록 구성된다. 탄성 레그 부분들(150a, 150b)은 어플리케이터(103)의 상부 유지 부재(152) 상의 주변 홈(151)(도 7 및 도 9 참조)과 결합가능하여 어플리케이터를 제1 위치(P1)에 유지하는 상호맞물림 관계를 형성한다.
어플리케이터(103)를 해제하기 위해, 손가락 결합가능 부분(140)이, 예를 들어 사용자가 주입/주사 공정을 개시하는 경우, 도면에서 볼 때 하향으로 내리눌린다. 그 결과, 플런저(148)는 탄성 레그 부분들을 상부 유지 부재(152)의 주변 홈(151)(도 7 및 도 9 참조)으로부터 해제하기에 충분히 탄성 레그 부분들(150a, 150b)을 벌린다. 이는 제1 저장 에너지 장치(134)가 대체로 수직 축(130)을 따라 하향으로 어플리케이터(103)를 자유롭게 구동 또는 가압(force)하게 하여서, 어플리케이터(103)가 제2 위치(P2)로 이동(예컨대, 해제)될 수 있게 한다(도 10 및 도 12 참조). 주변 홈(151) 내에 있을 때 응력이 가해진 탄성 레그 부분들(150a, 150b)은 어플리케이터(103)가 제1 저장 에너지 장치(134)에 의해 하향으로 가압된 후에 비응력 상태로 복귀할 수 있다.
본 발명은 어플리케이터(103)가 마이크로니들 주사 장치의 제조업자 또는 조립자로부터 수송되기 전에 프라이밍될 수 있지만, 또한 사용자가 장치를 설명될 방식으로 프라이밍하게 하는 것을 구상하고 있다. 어플리케이터(103)가 프라이밍되어야 할 때, 이하에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 어플리케이터는 상부 유지 부재(152)가 레그 부분들(150a, 150b)을 벌릴 때까지 상향으로 가압(예를 들어, 잡아당겨지거나 밀쳐짐)될 것이고, 이에 의해 레그 부분들이 주변 홈(151) 내로 탄성적으로 스냅결합하여, 어플리케이터(103)를 그의 제1 위치(P1)에 유지한다. 본 발명은 어플리케이터(103)를 해제 이전에 제1 위치(P1)에 해제가능하게 유지하기 위해 사용될 수 있는 다른 종류의 해제가능한 유지 기구를 구상하고 있다. 그러한 기구는 매우 다양한 스프링-편의된 유지 부재, 예를 들어 래치(latch), 스냅-핏, 환형 스냅-핏, 및 다른 유사한 장치를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 어플리케이터(103)는 그의 프라이밍된 상태(즉, 제1 위치(P1))로 보관되거나 수송될 필요는 없지만, 비-프라이밍 상태로 수송될 수 있음이 이해될 것이다.
이제, 예를 들어 즉시 사용가능한 저장소(107)로부터 환자로 유체(108)를 분배하거나 투여하기 위한 피부 침투 위치로서 유용할 수 있는 제2 위치(P2)에 있는 어플리케이터(103)를 설명하기 위해 도 5 내지 도 7, 도 9, 도 10, 도 12, 및 도 13a 내지 도 13c를 참조한다. 언급된 바와 같이, 저장소(107)는 마이크로니들 장치와 일체형인 고정된 또는 전용의 약물 저장소를 갖는 마이크로니들 장치와 비교할 때 더 용이하게 세정, 살균, 충전, 및 재충전될 수 있다.
침투를 수행하기 위해, 어플리케이터(103)는 매니폴드 캐리어(manifold carrier)(162)의 바닥측 또는 침투측에 마이크로니들 어레이(104)를 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시 형태에서, 마이크로니들 어레이(104)는 어플리케이터(103)에 영구적으로 부착되거나 제거가능하게 부착될 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 마이크로니들 어레이(104)는 마이크로니들 어플리케이터 플레이트(163)를 포함할 수 있다. 마이크로니들 어플리케이터 플레이트(163)에, 이로부터 돌출하는 중공형 마이크로니들(105)들의 어레이가 형성된다.
하나의 예시적인 실시 형태에서, 중공형 마이크로니들(105)은 전형적으로 100 μm 초과 내지 약 3 mm의 길이를 가질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 중공형 마이크로니들(105)은 약 250 μm 내지 약 1500 mm의 범위의 길이, 더 전형적으로는 500 μm 내지 1000 μm의 길이를 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중공형 마이크로니들(105)은 약 150 μm 내지 1500 μm의 깊이까지 환자의 피부 내로 침투할 수 있다. 더 전형적으로는, 중공형 마이크로니들은 약 50 μm 내지 400 μm, 더 전형적으로는 약 100 μm 내지 300 μm의 깊이까지 피부 내로 침투한다. 중공형 마이크로니들(105)의 침투 깊이는 중공형 마이크로니들 자체의 전체 길이가 아닐 수 있음이 이해될 것이다.
중공형 마이크로니들(105)은 전형적으로 인접 중공형 마이크로니들들 사이에 평균하여 약 0.7 mm 이상의 간격을 가질 수 있다. 더 전형적으로, 마이크로니들 어레이(104)는 평균 2 mm 이상만큼 서로 이격된 중공형 마이크로니들(105)들을 가질 수 있다. 중공형 마이크로니들(105)은 10 내지 500 μm2 단면적의 평균 채널 보어(도시되지 않음)를 가질 수 있고, 더 전형적으로 평균 채널 보어는 80 내지 300 μm2의 범위일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중공형 마이크로니들(105)은 ㎠ 당 3 내지 18개 마이크로니들들의 간격 밀도를 가질 수 있다. 보어들(도시되지 않음)은, 예를 들어 미국 특허 공개 제2011/0213335호(버튼(Burton) 등)에 개시된 바와 같이, 유체가 약 20 μL/분 내지 500 μL/분의 속도로 전체로서 마이크로니들 어레이(104)로부터 분배되게 할 수 있으며, 이 출원은 본 명세서에 참고로 포함된다. 일부 실시 형태에서, 최대 400 ㎪(58 psi)의 전달 중 배압으로 최대 1000 μL/분의 속도가 달성될 수 있다. 보어는 각각의 중공형 마이크로니들의 측벽에 위치된 출구 구멍 또는 포트(도시되지 않음), 또는 니들 팁(tip)에 인접한 측벽 부분에서 종결될 수 있다.
본 발명은 그를 통해 유체를 전달할 수 있는 모든 형태의 마이크로니들을 고려하고 있다. 또한, 상기의 값들은 예시적인 것이고 반드시 제한적인 것이 아님이 이해될 것이다. 본 발명은 중공형 마이크로니들 이외에 주사 및 주입을 위한 다른 니들 조립체의 사용을 구상하고 있음이 또한 이해될 것이다. 이와 같이, 니들 길이는 전술된 것보다 더 길 수 있다. 또한, 중공형 마이크로니들(105)의 침투 깊이가 니들마다 다를 수 있어서, 상기 값들은 전체 어레이(104)에 걸친 "평균" 값으로 고려될 수 있다. 중공형 마이크로니들은 전형적으로 외상을 최소화하거나 감소시키는 방식으로 환자의 진피 내로 침투하는 것을 가능하게 한다. 외상 및 다양한 주입/주사 파라미터들의 관계가 존재함이 이해될 것이다.
이제, 예를 들어, 적어도 하나의 캐뉼러(cannula), 매니폴드 입구 튜브, 또는 다른 형태의 관통 니들을 포함할 수 있는 관통 니들(165)을 설명하기 위해 도 12, 및 도 13a 내지 도 13c를 참조한다. 관통 니들(165)은 매니폴드 캐리어(162) 상에 입구로서 제공된다. 관통 니들(165)은 도시된 바와 같이, 저장소(107) 내의 유체(108)를 유체 통로(168)를 거쳐 마이크로니들 어레이(104) 위의 캐리어 저장소(166)(도 12 참조)에 유동적으로 연결하는 유체 경로를 확립한다. 하나 이상의 관통 니들(165)이 구상된다. 이와 같이, 유체(108)는 중공형 마이크로니들(105)을 통해 환자의 피부(도 12에 "S"로 표시됨) 내로 주입/주사에 의해 분배될 수 있다. 하나의 예시적인 실시 형태에서, 관통 니들(165)은 그를 통하여 형성 및 연장되는 루멘(lumen)(170)(예를 들어, 도 5 및 도12)을 포함할 수 있다. 루멘(170)은 유체 통로(168)에 유동적으로 연결된다. 관통 니들(165)은 아래에서 설명되는 바와 같이 저장소(107)의 밀봉되었지만 개방가능한 단부를 개방하는 것을 보장하도록 길이가 치수설정된다. 관통 니들(165)은 또한 좌굴 또는 다른 실패 없이 이를 성취하기에 충분한 강도를 갖는다. 매우 다양한 재료가 관통 니들(165)을 위해 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 재료는 스테인리스강을 비롯한 금속, 플라스틱, 세라믹, 복합 재료, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다.
도 12에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 마이크로니들 어레이(104)는 예를 들어 이를 매니폴드 캐리어(162)에 초음파 용접하는 것에 의하는 것과 같이 고정식으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 스냅-핏, 접착제, 예컨대 UV 경화성 접착제, 의료용 접착제, 및 다른 유사한 접근법을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 기술에 의해 마이크로니들 어플리케이터 플레이트(163)를 매니폴드 캐리어(162)에 유지하는 것을 구상하고 있다. 고정식 연결이 설명되었지만, 해제가능한 연결이 예를 들어 마이크로니들 주사 장치를 재사용하는 것을 포함하는 상황에서 제공될 수 있으며, 이에 의해 사용된 마이크로니들이 교체될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 해제가능한 커플링은 감압 접착제 등을 포함한다.
본 발명은 설명될 이유들 때문에 침투 위치(즉, 제2 위치(P2)) 내에 매니폴드 캐리어(162)를 확실하게 유지하는 것을 구상하고 있다. 이러한 목적을 위해, 매니폴드 캐리어(162)는 어플리케이터(103)가 그의 제2 위치(P2)에 있을 때, 하부 하우징 부분(109)의 대응하여 유지되는 하부 하우징 부분(109a)(도 12)과 래칭 또는 간섭 끼워맞춤(interference fit)을 생성하는 양만큼 방사상으로 연장되는 주변 림 부분(162a)을 갖는다. 또한, 매니폴드 캐리어(162)는 더욱 더 확고하게 마이크로니들 캐리어(162)를 정지시키기 위해 하부 하우징 부분(109)과 결합하도록 구성된 환형 측방향 돌출부(162b)를 가질 수 있다. 이러한 간섭 끼워맞춤 및/또는 측방향 돌출부(162b)는 (예컨대, 환자의 피부에 침투하는 데 유용한) 제2 위치(P2) 내에 매니폴드 캐리어(162)를 정지시키기에 충분할 수 있다. 이와 같이, 일부 실시 형태에서, 이는 해제시 제1 저장 에너지 장치(134)의 반동 효과를 최소화할 수 있는데, 이 반동은 감쇠되지 않는 경우 중공형 마이크로니들(105)이 충돌에 이어서 환자의 피부로부터 빠지게 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 접착제 조립체(118)는 또한 반동을 최소화하고 원하는 깊이로 피부 내에 마이크로니들(105)을 유지하는 데 도움이 될 수 있다.
마이크로니들 어플리케이터 플레이트(163)는 중합체 재료로 제조될 수 있으며, 이 중합체 재료는 폴리카보네이트, 액정 중합체(LCP), 폴리메틸 메타크릴레이트를 포함한 아크릴, ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌), 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에테르에테르케톤, 및 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
마이크로니들(105) 자체를 구성하는 재료는 규소, 유리, 또는 금속 예컨대 스테인리스강, 티타늄, 또는 니켈 티타늄 합금일 수 있다(또는 이들을 포함할 수 있다). 일부 실시 형태에서, 마이크로니들 재료는 중합체 재료, 바람직하게는 의료 등급 중합체 재료일 수 있다(또는 이들을 포함할 수 있다). 의료 등급 중합체 재료의 예시적인 유형에는 폴리카보네이트, 액정 중합체(LCP), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 사이클릭 올레핀 공중합체(COC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)가 포함된다. 의료 등급 중합체 재료의 바람직한 유형에는 폴리카보네이트 및 LCP가 포함된다.
일부 실시 형태에서, 마이크로니들 재료는 생분해성 중합체 재료, 바람직하게는 의료 등급 생분해성 중합체 재료일 수 있다(또는 이들을 포함할 수 있다). 의료 등급 생분해성 재료의 예시적인 유형에는 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), PGA 및 PLA 공중합체, 폴리에스테르-아미드 중합체(PEA)가 포함된다.
도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로니들 어플리케이터 플레이트(163)는 중공형 마이크로니들(105)이 없는 대체로 환형의 주변 림 부분(163a)을 가지며, 프라이밍 공구가 그와 결합하는 것을 가능하게 하도록 크기설정되어, 마이크로니들 주사 장치(100)의 프라이밍을 가능하게 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 접착제 조립체(118)의 연장부(125)는 주변 림 부분(163a)(위에서 "사이드워크"로도 지칭됨)과 중복될 수 있다. 도시된 예시적인 본 실시 형태는 주변 림 부분(163a)을 도시하고 있다. 이들의 다른 유사한 마이크로니들 없는 부분들은 프라이밍 공구 및 접착제 조립체(118)(예컨대, 연장부(125))와 협력하기 위해 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명은 어플리케이터(103)를 그의 제1 위치(P1)까지 잡아당기는 것을 허용한다. 이러한 점에 있어서, 플라이어(plier) 등과 같은 공구(도시되지 않음)가 예를 들어 상부 유지 부재(152)를 상향으로 잡아당기기 위해 사용될 수 있다. 프라이밍 목적을 위해서 어플리케이터(103)를 밀치거나 잡아당기기 위한 다른 접근법들이 고려된다.
이제 예를 들어 도 2, 도 9, 도 10, 및 도 12를 참조한다. 유체 저장 및 전달 시스템(106)은 제2 저장 에너지 장치(180)와 상호작동 가능한 저장소(107)를 포함할 수 있다. 기술되는 바와 같이, 제2 저장 에너지 장치(180)는 저장소의 개방가능한 단부를 개방하여 어플리케이터(103)까지의 유체 통로를 확립하고, 이어서 저장소(107)로부터 마이크로니들 어플리케이터(103) 상의 중공형 마이크로니들(105)로의 유체(108)의 유동을 야기하기 위한 힘을 제공하도록 작동가능하다. 이러한 실시 형태에서, 단일 스프링이 도시되었지만, 매우 다양한 다른 접근법이 고려될 수 있다.
저장소(107)가 예시적인 실시 형태에서 약물 카트리지로서 설명되었지만, 본 발명은 유사하게 기능을 하는 다양한 크기 및 구성을 갖는 매우 다양한 저장소의 사용을 구상하고 있다. 이러한 예시적인 실시 형태에서, 저장소(107)는 길고 비교적 얇은 벽의 관형 유리 실린더(181)를 포함할 수 있다. 유리 실린더(181)는 어닐링되고, 투명하며, 사용되는 유체에 대한 내가수분해성(hydrolytic resistance)을 가질 수 있고, 본 명세서에 기술된 바와 같은 방식으로 가압될 때 깨지거나 달리 파열되는 것에 견디기에 충분히 강할 수 있다. 도시된 예시적인 실시 형태에서, 유리 약물 카트리지는 전형적으로 예를 들어 실리콘(예를 들어, 베이킹(baking)된 것 그리고/또는 액상)을 사용함으로써 그의 윤활성을 향상시킨다. 저장소 약물 카트리지를 위한 다른 재료는 포함된 유체에 대한 반응을 피하기 위해 폴리올레핀을 비롯한 다양한 유형의 중합체를 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. 중합체는 통상적으로 피스톤 이동을 허용하는 마찰 계수를 갖는다.
유리 실린더(181)는 개방가능한 단부(182) 및 플런저 단부(184)를 갖는다. 개방가능 단부(182)는 전형적으로 단부 캡(185)에 의해 폐쇄되고 밀봉된다. 단부 캡(185)은 유리 실린더(181)의 목부에 그의 단부(182)에서 고정될 수 있다. 단부 캡(185)은 공지된 방식으로 단부(182)에 크림핑되는(crimped), 알루미늄 캡과 같은 금속 캡(186)을 포함할 수 있다. 단부 캡(185)은, 그렇지 않으면 개방 상태인 단부(182)를 밀봉식으로 폐쇄하는 격벽(187)(도 12 참조)을 유지할 수 있다.
격벽(187)은, 전형적으로 저장소(예를 들어, 약물 카트리지)에 사용되는 것을 포함한 많은 상이한 재료들로 제조될 수 있다. 격벽(187)은 단부(182)를 가로질러 크림핑되거나 크림핑됨이 없이 단단히 장착된, 관통가능하고 재밀봉가능한(resealable) 탄성중합체 시일(seal) 또는 격벽으로 제조될 수 있다. 전형적으로, 탄성중합체는 알루미늄과 같은 재료로 유리 실린더의 단부 상에 크림핑될 수 있다. 다른 유사한 격벽 재료 및 이를 유리 실린더(181)의 단부에 고정하는 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 재료의 몰디드-인(molded-in) 격벽에는, 예를 들어 웨스트 파마슈티컬 서비시스, 인크.(West Pharmaceutical Services, Inc.)의 이른바 CZ 시리즈, 캡, 예를 들어 표준 주사기 루어 캡(luer cap), 또는 관통되기에 충분히 얇은 성형된 단부가 사용될 수 있다. 충분한 관통력으로 관통되고 일단 관통되면 밀봉을 유지할 수 있는 다양한 재료가 사용될 수 있다. 언급된 바와 같이, 격벽(187)은 사용 동안에 관통되고, 저장소(107)로부터의 유체의 이송 동안에 누출을 방지하기 위해 충분한 힘으로 관통 니들을 밀봉한다. 격벽이 사용 후 니들의 후퇴에 이어서 재밀봉하게 하는 몇몇 공지의 격벽 재료가 고려된다. 본 발명은 다양한 접근법에 의해 그렇지 않았으면 폐쇄된 격벽(187)을 밀봉해제하거나 개방하는 것을 구상하고 있다.
저장소(107)는 유리 실린더(181)의 내부 벽에 대해 활주 및 밀봉 관계에 있는 피스톤(188)을 포함한다. 이는 피스톤(188)과 단부(182) 사이에 형성되는 내부 가변 체적 챔버 내에 저장가능한 유체를 위한 적절한 밀봉을 제공한다. 챔버는 의도된 투약량(들)을 수용하는 소정 체적의 유체를 갖도록 크기설정될 수 있다. 그러한 저장소(107)(예를 들어, 약물 카트리지)는 전술된 유체와 같은 사전-충전된 약물이 즉시 사용될 수 있는 유형의 것일 수 있다. 유리 실린더(181)는 국제 표준 기구(International Organization for Standards, ISO)와 같은 국제 표준을 포함한 표준들을 충족시키는 종류의 것일 수 있다. 또한, 유리 실린더(181)는 비교적 용이하게 세정가능하고 살균가능하며, 이는 재사용하는 것이 바람직한 경우 매우 유익한 특징이다. 저장소(107)의 다른 구성요소가 또한 ISO 표준과 같은 표준들을 충족시키도록 제조될 수 있다.
언급된 종류의 약물 카트리지들은, 의료계가 개개의 환자들에 맞춤화 가능한 유체 및 투약물을 공급함에 있어서 이들을 비교적 용이하게 그리고 경제적으로 사용하는 경향이 있다는 관점으로부터 이들이 즉시 사용가능하고 용도가 많다는 점에서 이점들을 제공한다. 또한, 그러한 약물 카트리지는 당업계에 공지된 기술에 의한 세정 및 살균 후에 재사용 가능할 수 있다. 이러한 종류의 약물 카트리지는 당업계에서 이용되는 공지의 접근법에 의해 용이하게 재충전될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 마이크로니들 주사 장치에서의 그의 사용은 몇몇 상당한 이점들을 제공한다.
도시되지 않았지만, 본 발명은 또한 중공형 마이크로니들로의 유체의 이송을 허용하기 위해 약물 카트리지 또는 저장소의 개방가능한 단부를 개방하기 위한 밸브 기구의 사용을 구상하고 있다. 예를 들어, 약물 카트리지와 유사한 저장소 내에 유지된 밸브 부재는, 이를 마이크로니들 어플리케이터 조립체 상의 구조체(도시되지 않음), 예를 들어 캐뉼러와, 이들 둘이 작동 결합되는 것과 같이 상호작용하게 함으로써 유체 차단 또는 폐쇄 상태로부터 개방될 수 있다. 그러나, 전술된 바와 같이 밀봉 격벽을 관통하는 것이 유체 연통을 확립하기 위한 간단하고 비용 효율적인 접근법이다.
다시 피스톤(188)을 참조하면, 피스톤은 유체(108)가 저장소로부터 완전히(또는 거의 완전히) 가압되거나 짜내어질 때까지 저장소(107)의 길이를 따라 이동하도록 구성된다. 전형적으로, 피스톤(188)은 저장소(107)의 본체에 대해 밀봉되지만 또한 유체(108)에 대해 불활성인 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 정제된 사이클로-부틸 재료가 전형적으로 그러한 피스톤에 대해 사용될 수 있지만, 실리콘이 또한 고려된다. 다른 유사한 재료는 폴리프로필렌, 메틸펜텐, 사이클릭 올레핀 중합체, 및 사이클릭 올레핀 공중합체를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 또한, 피스톤(188)은 라미네이팅된 구조물을 포함한 다양한 재료로 제조될 수 있다. 도시된 실시 형태는 하나의 종류의 피스톤을 사용하지만, 다른 것들이 이용될 수 있다.
다시 도 8 내지 도 10, 도 12, 및 도 13a 내지 도 13c를 참조한다. 전술한 바와 같이, 저장소(107)는, 하나의 예시적인 실시 형태에서 환자의 피부(S)뿐만 아니라 하우징(102)의 기부(114)에 대체로 평행이 되도록 구성되는, 종축(107a)을 갖는다. 물론, 저장소(107)는 피부 및 하우징 조립체에 대해 다른 각도로 배치될 수 있다. 그러한 각도설정은 예를 들어 중력이 저장소(107)를 비우는 것을 돕게 하는 것을 허용할 수 있다. 마이크로니들 주사 장치(100)의 낮은 프로파일을 추가로 유지하기 위해, 종축(107a)은 대체로 수직 축(130)에 직각이다. 몇몇 점에서, 이 콤팩트한 기하학적 배열이 유익하다. 저장소(107)는 하나의 예시적인 실시 형태에서 유체 분배의 진행과 관련된 시각적 관찰을 가능하게 하기 위한 투명 유리 약물 카트리지일 수 있다. 이는 비교적 긴 기간이 소요될 수 있는 주입 상황에서 특히 유익하다. 그러한 유리 약물 카트리지는 예를 들어 미국 뉴저지주 엘름스포드 소재의 쇼트 노스 아메리카(Schott North America) 및 미국 펜실베니아주 라이온스빌 소재의 웨스트 파마슈티컬 서비시스, 인크.로부터 구매가능한 유형의 것일 수 있다. 유사한 특성을 갖는 다른 종류의 저장소가 구상된다.
저장소(107)는 유리로 제조될 때 마이크로니들 주사 장치(100)의 다용도성을 향상시키는 것에 관해서 또한 유익할 수 있다. 본 발명에 의해 제공되는 이점은 저장소(107)가 당업계의 많은 약제사가 전형적으로 이를 충전하는 것에 관련하여 익숙한 크기 및 형상을 갖는다는 것이다. 또한, 저장소(107)가 마이크로니들 주사 장치(100)로부터 분리될 수 있기 때문에, 사용자는 자신을 위해 특별히 제형화된 저장소를 사용하고 이어서 이를 마이크로니들 주사 장치(100) 내에 용이하게 설치할 수 있을 것이다. 또한, 공지의 약물 카트리지를 사용할 수 있음으로써, 환자들은 그들에 특별히 맞추어진 방식으로 분배되는, 그리고 고정된 저장소를 갖는 분배기의 제조업자에 의존하지 않는 매우 다양한 약물 및 투약물을 사용할 수 있다. 본 발명은 미리선택된 크기의 전용의 또는 고정된 유체 저장소를 갖는 공지의 마이크로니들 장치 및 시스템과 뚜렷한 대조를 이룬다. 또한, 후자의 카테고리는 충전뿐만 아니라 살균 및 재충전하는 데에 특별한 노력을 부가적으로 요구할 수 있다.
유리 약물 카트리지 저장소(107)는 그의 길이의 관점에서 약 2 cm 내지 약 7 cm 범위의 치수를 가질 수 있고, 약 4 mm 내지 약 12 mm 범위의 내경을 가질 수 있다. 더 전형적으로는, 길이는 4 cm 내지 6 cm의 범위일 수 있고, 내경은 약 6 mm 내지 약 10 mm의 범위일 수 있다. 본 발명은 예를 들어 약물 분배 카트리지의 크기에 따라 다른 치수를 고려하고 있다. 투명 유리 약물 카트리지 저장소(107)가 이용될 수 있지만, 다른 재료가 또한 사용될 수 있다. 이들 재료 및 구성은 포함된 유체에 적합해야 하고, 사용 동안에 발생되는 압력에 견딜 수 있어야 한다.
또한, 약물 카트리지는 투명할 수 있지만, 그럴 필요는 없으며, 대신에 분배 공정 동안에 유체를 가압하는 피스톤의 관찰을 허용하기 위한 윈도우(들)가 약물 카트리지에 제공될 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명과 일치하는 다른 종류의 대체로 관형인 용기가 또한 사용될 수 있음을 구상하고 있다. 이는 환자를 치료함에 있어서 전반적인 다용도성의 관점에서 중요하다.
본 발명은 그러한 약물 카트리지에 대한 단일-사용, 그러나 또한 카세트와 매우 유사하게 이를 교체하는 것을 고려하는 마이크로니들 주사 장치(100)를 구상하고 있다. 약물 카트리지를 마이크로니들 주사 장치의 다른 부분으로부터 분리함으로써, 이들 둘은 독립적으로 제조될 수 있고, 다양한 약물, 환자뿐만 아니라 주입 시간을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 요인을 수용하도록 더 용이하게 맞춤화된다.
도시된 실시 형태에서, 스프링 해제부(190)(도 9 및 도 10 참조)는 제2 저장 에너지 장치(180)를 해제하도록 작동된다. 설명되는 바와 같이, 저장소(107) 내의 저장된 유체는 관통 니들(165)과 격벽(187)의 상호작용에 의한 유체 통로의 확립에 이어서 방출될 것이다. 하나의 예시적인 실시 형태에서, 도시된 바와 같이, 제2 저장 에너지 장치(180)는 긴 코일 스프링을 포함할 수 있다. 제2 저장 에너지 장치(180)는 스프링 해제부(190)에 의해 해제될 수 있다. 스프링 해제부(190)는 하나의 단부에서 피스톤(188)에 맞닿는 플런저(194)에 커플링되는 래치(192)를 포함할 수 있다. 제2 저장 에너지 장치(180)는, 제2 저장 에너지 장치(180)가 스프링 해제부(190)에 의해 해제될 때 저장소(107)를 변위시키기에 충분한 작동력을 제공하는 방식으로 로딩되도록, 플런저(194)와 후방 벽 부분(126d) 사이에 개재된다.
래치(192) 및 플런저(194)는 서로 분리될 수 있지만 커플링될 수도 있다. 이들은 유사한 또는 유사하지 않은 재료, 예를 들어 적합한 플라스틱 및 금속으로 제조될 수 있다. 래치(192)는 도시된 바와 같이 길 수 있거나, 보다 짧은 길이를 가질 수 있다. 더 긴 길이는 설명되는 바와 같이 저장소(107)로부터 제2 저장 에너지 장치(180)를 제거하는 것을 용이하게 한다. 래치(192)의 돌출부(196)는 후방 벽 부분(126d)(도 9)에 커플링되어, 제2 저장 에너지 장치(180)를 래칭되고 로딩된 상태로 유지한다. 래치(192) 상의 돌출부(196)가 유지 벽과 상호작용하도록 도시되어 있지만, 본 발명은 전술된 종류와 유사한 다른 스프링 해제 기구를 구상하고 있다. 일례가 도 14 및 도 15에 도시되고 아래에 기술된다.
제2 저장 에너지 장치(180)를 해제하기 위해, 사용자는 단지 래치(192)를 후방 벽 부분(126d)과의 결합으로부터 들어올린다. 이어서, 제2 저장 에너지 장치(180)는 저장소(107)가 하부 하우징 부분(109) 상의 정지부(stop)(126f)(도 13a 내지 도 13c)에 도달할 때까지 저장소(107)를 축방향으로 변위시킨다.
관통 니들(165)은 어플리케이터(103)가 그의 제2 위치(P2)에 도달된 후에 격벽(187)을 관통한다(도 10, 도 12, 도 13b 및 도 13c 참조). 저장소(107)와 마이크로니들 어플리케이터(103) 사이에, 이들 사이에 유체를 연통시키기 위한 유체 통로가 확립된다. 그 결과, 유체(108)(도 13a)는 피스톤(188)을 밀치는 제2 저장 에너지 장치(180)의 영향 하에 이제 개방된 격벽(187)을 통해 가압된다. 유체는 관통 니들(165)에 진입할 수 있고, 제2 저장 에너지 장치(180)는 피스톤(188)을 전방으로 가압하여 챔버를 압축하고 그로부터의 유체를 어플리케이터(103) 내로 가압하게 된다. 관통 니들(165)로부터, 유체는 유체 통로(168) 및 캐리어 저장소(166)를 통해 중공형 마이크로니들(105) 내로 유동한다. 제2 저장 에너지 장치(180)에 의해 저장소(107)에 제공되는 자동 작동 때문에, 시스템에 작용하는 힘은 대체로 사용자-인가 힘에 무관하게 제어될 수 있다. 이는 유체의 방출 및 분배를 수행하기 위해서 부재를 수동으로 밀치고/밀치거나 활주시키는 것을 요구하는 다른 시스템에 비해 유익하다. 언급된 바와 같이, 수동으로 밀치는 힘 또는 잡아당기는 힘은 의도하지 않게 문제를 야기할 수 있다. 이와 같이, 이는 중공형 마이크로니들이 빠지게 하여, 장치의 의도된 결과를 좌절시킬 수 있다.
사용한 약물 카트리지를 교체하기 위해, 사용자는 적합한 수공구(hand tool)(도시되지 않음)로 래치(192)를 잡아당겨 제2 저장 에너지 장치(180)를 재압축시킬 수 있다. 그렇기 때문에, 사용자는 관통 니들(165)과 격벽(187)을 분리시킬 수 있다. 따라서, 저장소(107) 및 래치(192)는 제거될 수 있다. 제거된 것을 대신하여 새로운 약물 카트리지가 마이크로니들 주사 장치(100)에서 교체될 수 있음이 이해될 것이다. 이에 따라, 그러한 실시 형태에서는, 사용자가 새로운 장치를 주문하는 대신에 단지 카트리지만을 교체하는 것이 필요하다. 새로운 약물 카트리지를 부가하는 것에 관해서, 제2 저장 에너지 장치(180)뿐만 아니라 래치(192) 및 플런저(194)도 재사용될 수 있다. 또한, 마이크로니들 어레이(104)가 마찬가지로 교체되어야 한다.
따라서, 제조업자 또는 심지어 사용자는 즉시 사용가능한 저장소(107)를 용이하게 설치할 수 있다. 이는 그들의 도시된 위치에 약물 카트리지를 삽입하고 이어서 제2 저장 에너지 장치를 삽입함으로써 성취될 수 있다. 저장소(107)와 제2 저장 에너지 장치(180)가 개별적으로 설치되게 함으로써, 코일 스프링이 장기간 동안 약물 카트리지에 맞대어져 끊임없이 로딩되어 있을 필요가 없기 때문에 보존 기간(shelf life)이 향상된다.
본 발명의 제1 및 제2 저장 에너지 장치들은 하기로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 저장 에너지 장치로 구성될 수 있다: 스프링 장치, 기체 상태의 추진제(propellant), 화학물질, 전기 장치, 및 이들의 조합.
전술한 실시 형태들이 이중 작동을 기술하고 있지만, 단지 단일 작동 장치를 활성화하는 사용자에 응답하여 이중 자동 작동에 영향을 주는 다른 실시 형태들이 채용될 수 있다. 그러한 단일 작동 실시 형태들의 예들이 미국 특허 공개 제2012/0123387호(곤잘레스(Gonzalez) 등)에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명의 장치를 사용하여 유체를 주입함으로써 환자를 치료하는 방법이 제공됨이 또한 이해될 것이다.
상기의 실시 형태는 특정 순서로 성취되는 것으로 기술되어 있지만, 작동들의 그러한 순서는 변할 수 있고 여전히 본 발명의 범주 내에 있음이 이해될 것이다. 또한, 다른 절차가 부가될 수 있다.
이형 라이너
본 발명의 접착제 조립체 및 마이크로니들 주사 장치에 사용하기 적합한 이형 라이너는 크래프트 지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 그러한 라이너들은 이형제, 예컨대 플루오로 화학물질(fluorochemicals), 실리콘, 또는 다른 적합한 저 표면 에너지 재료들로 코팅될 수 있다. 당업자에게 공지된 다른 접착제 및 이형 라이너 조합도 또한 본 발명의 의료용 드레싱에 채용될 수 있다. 구매할 수 있는 실리콘 코팅 이형지의 예는 폴리실크(POLYSLIK)™, 렉삼 릴리즈(Rexam Release)(미국 일리노이주 베드포드 파크 소재)로부터 입수가능한 실리콘 이형지, 및 로파렉스(LOPAREX)(미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)에 의해 공급되는 실리콘 이형지이다. 구매가능한 그러한 이형 라이너의 다른 비제한적인 예는 에이치. 피. 스미스 컴퍼니(H. P. Smith Co.)로부터 구매가능한 실리콘처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 및 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)(미국 세인트 폴 소재)로부터 상표명 "스코치팩(ScotchPak)™" 이형 라이너로 구매가능한 플루오로중합체 코팅 폴리에스테르 필름을 포함한다.
접착제
일부 실시 형태에서, 고정 접착제(137) 및 제1 접착제 층(141)은 피부-접촉 접착제(136)보다 더 높은 접착성을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 고정 접착제(137, 141) 및 피부-접촉 접착제(136)는 동일 또는 유사한 등급의 접착제의 것일 수 있지만, 상이한 접착성을 가질 수 있다. 예를 들어, 접착제 조성물의 변화, 접착제 두께, 또는 접착제 표면적이 접착성을 바꿀 수 있다. 예를 들어, 고정 접착제(137, 141) 및/또는 피부-접촉 접착제(136)는 아크릴레이트, 실리콘, 우레탄, 하이드로겔, 하이드로콜로이드, 천연 고무, 또는 합성 고무일 수 있다.
"접착성"은 하부 기재로부터 접착제를 분리하는 데 요구되는 힘을 지칭한다. 접착성은 다수의 방식으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 접착성은 박리력 또는 전단력에 의해 정의될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 접착성은 ASTM D3330/D3330M-04(2010)를 이용하는 박리 접착성에 의해 정의될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 접착성은 ASTM D3654M-06(2011)을 이용하는 전단 접착성에 의해 정의될 수 있다. 접착성은 접착되는 특정 기재뿐만 아니라, 감압 접착제(PSA)가 기재 상에 체류하는 것이 허용되는 시간에도 매우 의존한다.
예를 들어, 의료용 드레싱에서 감압 접착제에 의해 나타나는 전형적인 박리 접착성 값은 스테인리스강에서 측정했을 때 20 내지 300 g/cm의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시 형태에서, ASTM D3330/D3330M-04(2010)에 의해 측정했을 때 피부-접촉 접착제(136)에 비해 고정 접착제(137, 141)의 박리 접착성이 10% 이상 더 높으면, 피부에 대해 부드러운 접착을 제공하면서 하우징(102)에 고정하는(그리고 접착제 조립체(118)의 제1 층(113)을 제2 층(117)에 고정하는) 이득 둘 모두를 실현할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 고정 접착제(137, 141)는 아크릴레이트 접착제일 수 있고, 피부-접촉 접착제(136)는 실리콘 접착제일 수 있다. 용어 "아크릴레이트" 또는 "아크릴레이트-기반" 또는 "아크릴레이트-함유"는 알코올의 단량체성 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르를 지칭한다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체는 본 명세서에서 총체적으로 "아크릴레이트" 단량체로 지칭된다. "아크릴레이트-기반" 또는 "아크릴레이트-함유"로 기술되는 재료들은 아크릴레이트 단량체를 적어도 일부 함유하고, 추가적인 공단량체를 함유할 수 있다.
아크릴레이트 접착제는 접착제 조립체(118)를 하우징(102) 또는 피부에 고정하기에 매우 적합하다. 접착성은 높은 접착성 또는 낮은 접착성을 갖도록 조작될 수 있다.
피부에 적용될 수 있는 적합한 아크릴레이트 접착제, 예컨대 아크릴레이트 공중합체가 미국 특허 RE 24,906호에 기재되어 있으며, 이 출원의 개시내용은 본 명세서에 의해 참고로 포함된다. 특히, 97:3 아이소-옥틸 아크릴레이트:아크릴아미드 공중합체. 다른 아크릴레이트 접착제는 미국 특허 제4,737,410호(실시예 31)에 기재된 바와 같이, 70:15:15 아이소옥틸 아크릴레이트:에틸렌옥사이드 아크릴레이트:아크릴산 삼원공중합체이며, 이 출원의 개시내용은 본 명세서에 의해 참고로 포함된다. 다른 유용한 아크릴레이트 접착제가 미국 특허 제3,389,827호, 제4,112,213호, 제4,310,509호 및 제4,323,557호에 기재되어 있으며, 이들의 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
용어 "실리콘" 또는 "실리콘-기반" 또는 "실리콘-함유"는 다이알킬 또는 다이아릴 실록산(-SiR2O-) 반복 단위를 갖는 단위를 함유하는 중합체를 지칭한다. 실리콘-기반 중합체는 세그먼트화된 공중합체 또는 폴리실록산 중합체일 수 있다. 실리콘 및 실록산이라는 용어들은 호환적으로 사용된다.
일반적으로, 실리콘 접착제는 마이크로니들 주사 장치(100)를 피부에 효과적으로 접착할 수 있고, 피부로부터의 제거 시에 피부 손상을 거의 또는 전혀 일으키지 않는다. 전형적으로, 실리콘 접착제는 튜브 또는 내구재(hardgood)와 같은 중합체-기반 기재에 잘 접착되지 않는다. 피부로부터의 실리콘 접착제의 부드러운 제거는 실리콘 접착제가 피부-접촉 접착제(136)로서 매우 적합하도록 해준다.
적합한 실리콘 접착제의 일례가 PCT 공개 WO2010/056541호 및 WO2010/056543호에 개시되어 있으며, 이들의 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 방사선-경화된 실리콘 접착제가 이러한 응용에 특히 매우 적합한데, 그 이유는 가교결합의 정도 및 그에 따른 실리콘 접착제의 접착성이 더 잘 제어될 수 있기 때문이다. 실리콘 겔 접착제 시스템의 다른 예들은 하기의 상표명으로 시판되는 제품을 포함한다: 다우 코닝(Dow Corning)의 MG 7-9850, 박커(Wacker)의 실푸란(등록상표)(SILPURAN®) 2110 및 2130, 블루스타(Bluestar)의 실비오네(등록상표)(SILBIONE®) RT 겔 4317 및 4320, 누실(Nusil)의 MED-6345 및 6350.
피부-접촉 접착제의 경우, 접착제는 인간 피부의 것 이상의 속도로 수증기를 전송할 수 있는 것이 바람직하다. 그러한 특성은 적절한 접착제의 선택을 통해 달성될 수 있지만, 미국 특허 제4,595,001호 및 미국 특허 출원 공개 제2008-0233348호 - 이들의 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함됨 - 에 기재된 바와 같이, 높은 상대 속도의 수증기 전달을 달성하는 다른 방법, 예컨대 접착제 또는 접착제를 코팅한 패턴을 천공하는 방법이 사용될 수 있음이 또한 고려된다. 고정 또는 피부-접촉 접착제 각각은 불연속 방식으로 선택적으로 적용될 수 있다.
이제, 본 발명의 마이크로니들 주사 장치 및 접착제 조립체의 추가의 예시적인 실시 형태가 도 14 내지 도 21에 관련하여 기술될 것이다. 도 14 내지 도 21은 본 발명의 다양한 마이크로니들 주사 장치 또는 접착제 조립체를 도시하는데, 여기서 동일한 도면 부호들은 동일한 요소들을 나타낸다. 도 14 내지 도 21의 마이크로니들 주사 장치 및 접착제 조립체는 도 1 내지 도 13c에 관련하여 전술한 마이크로니들 주사 장치(100) 및 접착제 조립체(118)와 동일한 요소, 특징부, 및 기능을 많은 부분 공유한다. 도 14 내지 도 21에 도시된 실시 형태의 특징부 및 요소(및 그러한 특징부 및 요소에 대한 대안)의 더 완전한 설명을 위해 도 1 내지 도 13c를 수반하는 위의 설명을 참조한다. 도 1 내지 도 13c에 관련하여 전술한 특징부의 어느 것이든 도 14 내지 도 21의 실시 형태에 적용될 수 있으며, 그 역도 가능하다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 마이크로니들 주사 장치(200)를 도시한다. 마이크로니들 주사 장치(200)의 특징부를 갖는 마이크로니들 주사 장치가 실시예에서 사용되었다. 마이크로니들 주사 장치(200)는 하우징(202)(그리고 특히, 간결성을 위해 도 14에서는 단지 하우징(202)의 상부 하우징 부분(210)만이 도시됨); 하우징(202) 내의 액츄에이터 개구부(242); 액츄에이터 개구부(242)를 덮도록 구성된 손가락 결합가능 부분(240)을 포함하는 액츄에이터(238); 및 스프링 해제부(290)를 포함한다. 마이크로니들 주사 장치(200)는, 마이크로니들 주사 장치(200)가 손가락 결합가능 부분(240) 및 스프링 해제부(290)에 대한 대안 구성을 포함한다는 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 13c의 마이크로니들 주사 장치(100)와 많은 유사점을 포함한다.
구체적으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 손가락 결합가능 부분(240)은 하우징(202)에 대해 선회하지 않는다. 오히려, 손가락 결합가능 부분(240)은 푸시-버튼의 형태이다. 이와 같이, 손가락 결합가능 부분(240)은 액츄에이터 개구부(242) 내의 하우징(202)에 형성된 슬롯(269)에 수용되도록 치수설정된 하나 이상의 프롱(prong)(267), 및 마이크로니들 어플리케이터의 상부 유지 부재(예컨대, 도 9, 도 10, 도 12 및 도 13a 내지 도 13c의 어플리케이터(103)의 상부 유지 부재(152)) 상에 하향으로 가압되도록 작용하는 플런저(248)를 포함한다. 플런저(248)는 손가락 결합가능 부분(240)이 하우징(202) 내로 눌려지는 경우 플런저(248)가 마이크로니들 어플리케이터의 상부 유지 부재 상에 하향으로 가압되도록 위치되는데, 이는 도 1 내지 도 13c에 관련하여 전술한 바와 같이, 탄성 결합 장치(예컨대, 탄성 결합 장치(150))의 레그들(예컨대, 150a 및 150b)을 벌어지게 하여, 레그들로 하여금 상부 유지 부재의 주변 홈(예컨대, 주변 홈(151))을 해제하게 하고, 그에 의해 마이크로니들 어플리케이터를 (예컨대, 그의 제1 위치(P1)로부터) 해제시켜, 어플리케이터가 저장 에너지 장치(예컨대, 제1 저장 에너지 장치(134))에 의해 (예컨대, 제2 위치(P2)로) 하향으로 이송될 수 있게 한다. 프롱(267)은 플랜지형(flanged)일 수 있고, 두 개의 위치 - (i) 프롱(267)이 슬롯(269) 내에 위치되어서 손가락 결합가능 부분(240)이 하우징(202)과 결합되어 용이하게 빠져나가지 않지만, 플런저(248)가 어플리케이터의 상부 유지 부재 상에 가압되고 있지 않는 제1 위치; 및 (ii) 프롱(267)이 슬롯(269) 내에 완전히 안착되고 플런저(248)가 상부 유지 부재 상에 가압되는 제2 위치 - 에서 슬롯(269) 내로 스냅결합하도록 구성될 수 있다.
도 15에 상세히 도시된 바와 같이, 마이크로니들 주사 장치(200)는 또한 대안적인 스프링 해제부(290)를 포함한다. 구체적으로, 마이크로니들 주사 장치(200)는 래치(292), 플런저(294), 및 제2 저장 에너지 장치(280)를 포함한다. 마이크로니들 주사 장치(100)의 돌출부(196) 대신에, 스프링 해제부(290)는 하우징(202) 내의 개구부 또는 보어(298)뿐만 아니라 래치(292) 내의 개구부(299)에 수용되도록 치수설정되는 핀(297)을 포함한다. 개구부(299)를 포함하는 래치(292)의 단부는 후방 벽 부분(226d) 내의 개구부(271)를 통해 개구부(298, 299)들이 정렬되는 위치까지 지나갈 수 있다. 이어서, 핀(297)은 하우징(202)의 개구부(298) 및 래치(292) 내의 개구부(299) 내에 위치될 수 있어서, 후방 벽 부분(226d)을 통과한 래치(292)의 단부 및 제2 저장 에너지 장치(280)를 래칭되고 로딩된 상태로 유지한다. 제2 저장 에너지 장치(280)를 해제하기 위해, 사용자는 단지 핀(297)을 래치(292)와의 결합으로부터 들어올린다(그리고 선택적으로 핀(297)을 하우징(202) 밖으로 완전히 잡아당긴다). 이어서, 제2 저장 에너지 장치(280)는 저장소가 정지부(도 15에는 도시되어 있지 않지만 도 13a 내지 도 13c의 126f 참조)에 도달할 때까지 저장소(207)를 축방향으로 변위시킨다. 이어서, 저장소(207)로부터 어플리케이터로의 유체 연통이 마이크로니들 주사 장치(100)에 관련하여 전술한 바와 같이 진행된다. 사용된 약물 카트리지를 교체하는 것 또한 전술한 방법을 따를 수 있다.
도 16 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 조립체들을 도시한다. 도 16 내지 도 21의 각각에서는, 간결성 및 명료성을 위해 단지 하나의 접착제 층(즉, "제2 층")만이 도시되어 있다. 제2 층(113)에 관련하여 전술한 바와 같이, 도 16 내지 도 21의 접착제 층들 각각은 또한 하나 이상의 접착제 층들로 형성될 수 있고, 간결성을 위해 "접착제 층"으로 지칭될 것이다. 본 발명의 접착제 조립체는 도 16 내지 도 21의 접착제 층들 중 어느 하나를 단독으로, 또는 전술한 제1 층(113)과 조합하여 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 접착제 조립체가 사용될 마이크로니들 어레이 배열 및 마이크로니들 어플리케이터에 적어도 부분적으로 의존하여, 상이한 접착제 층 구성들이 채용될 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 조립체(218)를 도시한다. 접착제 조립체(218)는 탭(227)에 의해 두 개의 측면 상에 접하는(flanked) 환형부(218a)를 포함하는 접착제 층(또는 "제2 층")(217); 및 벤트(249)에 의해 분리된 복수의 부분들 또는 섹션들(245)을 포함하고 마이크로니들 어레이를 수용하도록 크기설정되는 개구부(255)를 형성하는 연장부(225)를 포함한다. 접착제 조립체(118)의 벤트(149)가 소정 폭 또는 두께를 갖고 슬롯의 형태로 되어 있지만, 접착제 조립체(218)의 벤트(249)는 슬릿의 형태여서, 벤트(249)의 형성 시에 연장부(225)로부터 재료가 전혀(또는 아주 거의) 제거되지 않는다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 조립체(318)를 도시한다. 접착제 조립체(318)는 탭(327)에 의해 두 개의 측면 상에 접하는 환형부(318a)를 포함하는 접착제 층(또는 "제2 층")(317); 및 슬릿 형태의 벤트(349)에 의해 분리된 복수의 부분들 또는 섹션들(345)을 포함하고 마이크로니들 어레이를 수용하도록 크기설정되는 개구부(355)를 형성하는 연장부(325)를 포함한다. 접착제 조립체(318)는, 개구부(255)가 원형 형상인 반면에 접착제 조립체(318)의 개구부(355)는 육각형 형상이라는 것을 제외하고는, 도 16의 접착제 조립체(218)와 사실상 동일하다. 본 발명의 접착제 조립체의 임의의 연장부의 형상, 크기 및 구성은 원하는 마이크로니들 어레이를 수용하도록 구성될 수 있고, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 형상 및 구성들이 채용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 18은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 조립체(418)를 도시한다. 접착제 조립체(418)는 탭(427)에 의해 두 개의 측면 상에 접하는 환형부(418a)를 포함하는 접착제 층(또는 "제2 층")(417); 및 벤트(449)에 의해 분리된 복수의 부분들 또는 섹션들(445)을 포함하고 마이크로니들 어레이를 수용하도록 크기설정되는 개구부(455)를 형성하는 연장부(425)를 포함한다. 벤트(449)는 도 2 내지 도 3c의 벤트(149)와 유사하게 형성된다. 단지 예로서, 개구부(455)는 정사각형 형상이고, 벤트(449)들 각각은 정사각형 개구부(455)의 코너들 각각에서 방사상 외향으로 연장된다. 그러나, 다른 벤트 구성들 및 개수들이 채용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 조립체(518)를 도시한다. 접착제 조립체(518)는 탭(527)에 의해 두 개의 측면 상에 접하는 환형부(518a)를 포함하는 접착제 층(또는 "제2 층")(517); 및 마이크로니들 어레이의 마이크로니들(또는 마이크로니들의 클러스터)을 수용하도록 각각 치수설정되는 복수의 개구부(555)를 포함하는 연속 연장부(525)를 포함한다. 즉, 연장부(525)는 마이크로니들 주사 장치의 기부 내의 개구부에 의해 한정된 영역을 가로질러 그리고 마이크로니들들의 둘레에서 그에 인접하게 연장되는 연장부의 일례이다. 개구부(555)들의 전체 배열은 특정 마이크로니들 어레이 구성을 수용하도록 구성되며, 단지 예로서, 복수의 개구부(555)들은 전체 육각형 형상으로 배열된다. 그러나, 다른 구성들 및 배열들이 가능하며 특정 어레이 구성들에 맞춰질 수 있음을 이해해야 한다. 접착제 조립체(518)는 어떠한 벤트도 포함하지 않으며, 비벤트형 접착제 조립체의 일례를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 조립체(618)를 도시한다. 접착제 조립체(618)는 탭(627)에 의해 두 개의 측면 상에 접하는 환형부(618a)를 포함하는 접착제 층(또는 "제2 층")(617); 및 마이크로니들 어레이의 마이크로니들(또는 마이크로니들의 클러스터)을 수용하도록 각각 치수설정되는 복수의 개구부(655)를 포함하는 연속 연장부(625)를 포함한다. 즉, 연장부(625)는 마이크로니들 주사 장치의 기부 내의 개구부에 의해 한정된 영역을 가로질러 그리고 마이크로니들들의 둘레에서 그에 인접하게 연장되는 연장부의 다른 예이다. 복수의 개구부(655)들은 또한 단지 예로서 육각형 배열로 도시되어 있다. 접착제 조립체(618)는 벤트(649)를 추가로 포함하는데, 이러한 벤트는 단지 예로서 개구부(655)의 배열체를 지나 방사상 외향으로 연장되도록, 예를 들어 선버스트 패턴(sunburst pattern)으로 배열되어 있다.
도 21은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 접착제 조립체(718)를 도시한다. 접착제 조립체(718)는 탭(727)에 의해 두 개의 측면 상에 접하는 환형부(718a)를 포함하는 접착제 층(또는 "제2 층")(717); 및 마이크로니들 어레이의 마이크로니들(또는 마이크로니들의 클러스터)을 수용하도록 각각 치수설정되는 복수의 개구부(755)를 포함하는 연속 연장부(725)를 포함한다. 즉, 연장부(725)는 마이크로니들 주사 장치의 기부 내의 개구부에 의해 한정된 영역을 가로질러 그리고 마이크로니들들의 둘레에서 그에 인접하게 연장되는 연장부의 다른 예이다. 복수의 개구부(755)들은 또한 단지 예로서 육각형 배열로 도시되어 있다. 접착제 조립체(718)는 벤트(749)를 추가로 포함하는데, 이러한 벤트는 단지 예로서 두 개의 아치형 대향 슬롯 및 두 개의 편평형 대향 슬롯 형태로 복수의 개구부(755) 둘레를 연장되도록 배열되어 있다.
접착제 조립체들(118, 218, 318, 418, 518, 618 및 718)은 단지 예로서 도시되고 기술되어 있으며, 이들 다양한 접착제 조립체들(118, 218, 318, 418, 518, 618 및 718)의 다양한 조합을 포함하여 다른 접착제 조립체 구성들과 연장부 구성들 및 배열들이 가능함을 이해해야 한다.
도면들에 도시된 각각의 실시 형태는 본 발명의 마이크로니들 주사 장치 및 접착제 조립체의 다양한 특징을 예시함에 있어서의 명료성을 위해 독립된 실시 형태로서 예시되어 있다. 그러나, 도면에 도시되고 본 명세서에 기술되는 실시 형태들 중 어느 하나의 실시 형태의 요소들 및 특징들의 임의의 조합이 본 발명의 마이크로니들 주사 장치 및 접착제 조립체에 채용될 수 있음을 이해해야 한다.
하기의 실시 형태는 본 발명을 예시하는 것이며 비제한적인 것으로 의도된다.
실시 형태
실시 형태 1은 마이크로니들 주사 장치로서,
기부 및 상기 기부 내에 형성되는 개구부 - 상기 개구부는 영역을 한정함 - 를 갖는 하우징;
제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면으로부터 돌출하는 복수의 마이크로니들을 포함하는 마이크로니들 어레이를 포함하는 어플리케이터 - 상기 어플리케이터는
상기 마이크로니들 어레이가 상기 하우징 내에 리세스되어 상기 마이크로니들 어레이가 상기 하우징의 기부를 지나 연장되지 않게 되는 제1 위치와,
상기 마이크로니들 어레이의 적어도 일부분이 상기 기부 내의 개구부를 통해 그리고 상기 하우징의 기부를 지나 연장되게 되는 제2 위치 사이에서 이동가능함 -; 및
상기 하우징의 기부에 접착되는 접착제 조립체를 포함하고, 상기 접착제 조립체는 상기 개구부에 의해 한정되는 영역 내로 적어도 부분적으로 연장되는 연장부를 포함하여서, 상기 어플리케이터가 상기 제2 위치에 있는 경우 상기 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면의 적어도 일부분이 상기 접착제 조립체의 상기 연장부와 접촉되게 하는, 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 2는, 상기 연장부가 상기 개구부에 의해 한정된 영역 내로 단지 부분적으로만 연장되는, 실시 형태 1의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 3은, 상기 연장부가 환형체 형태이고 내부에 개구부를 형성하며, 상기 개구부는 상기 복수의 마이크로니들을 함유하도록 크기설정되는, 실시 형태 1 또는 2의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 4는, 상기 접착제 조립체가 상기 하우징의 기부에 접착하도록 구성되는 제1 측부, 및 피부 표면에 접착하도록 구성되는 제2 측부를 포함하는, 실시 형태 1 내지 3 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 5는, 상기 접착제 조립체가 상기 하우징의 기부를 향해 위치되는 제1 측부 및 상기 제1 측부의 반대편인 제2 측부를 포함하는, 실시 형태 1 내지 4 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 6은, 상기 접착제 조립체의 연장부가 적어도 상기 제2 측부 상에 접착제를 포함하는, 실시 형태 5의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 7은, 상기 접착제 조립체의 연장부가 상기 제1 측부 및 상기 제2 측부 상에 접착제를 포함하여서, 상기 어플리케이터가 상기 제2 위치에 있는 경우, 상기 연장부의 제1 측부가 상기 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면에 접착하도록 구성되고, 상기 연장부의 제2 측부가 피부에 접착하도록 구성되는, 실시 형태 5 또는 6의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 8은, 상기 접착제 조립체가:
상기 하우징의 기부에 커플링되도록 구성되고 상기 하우징의 기부 내의 개구부와 정렬되는 개구부를 포함하는 제1 층, 및
상기 연장부를 포함하고 피부-접촉 접착제를 구비하는 제2 층을 포함하는, 실시 형태 1 내지 7 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 9는, 상기 제1 층이 충격 흡수 층을 포함하는, 실시 형태 8의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 10은, 상기 제1 층이 상기 하우징의 기부에 커플링되도록 구성되는 제1 측부 및 상기 제1 측부의 반대편인 제2 측부를 포함하고, 상기 제2 층이 접착제의 적어도 하나의 층을 포함하는, 실시 형태 8 또는 9의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 11은, 상기 제1 층의 제1 측부가 상기 제1 층의 제1 측부를 상기 하우징의 기부에 접착하도록 구성되는 접착제를 포함하는, 실시 형태 10의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 12는, 상기 제2 층이 상기 제1 층의 제2 측부 및 상기 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면에 접착하도록 구성되는 제1 접착제 층, 및 피부 접촉-접착제를 포함하는 제2 접착제 층을 포함하는, 실시 형태 10 또는 11의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 13은, 상기 연장부가 상기 제2 층의 상기 제1 접착제 층 및 상기 제2 접착제 층에 의해 형성되는, 실시 형태 12의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 14는, 상기 연장부가 상기 개구부의 주연부 주위에서 연속적인, 실시 형태 1 내지 13 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 15는, 상기 연장부가 상기 개구부의 주연부 주위에서 불연속적이어서 상기 연장부의 불연속 부분들 사이에 복수의 벤트가 형성되게 하는, 실시 형태 1 내지 13 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 16은, 상기 연장부가 불연속적이고 복수의 부분들을 포함하며, 상기 연장부의 각 부분이 벤트에 의해 분리되는, 실시 형태 1 내지 13 및 15 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 17은, 각각의 벤트가 상기 마이크로니들 어레이로부터 외향으로 연장되는, 실시 형태 15 또는 16의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 18은, 상기 연장부가 상기 개구부의 주연부에 인접한 위치로부터 상기 개구부에 의해 형성되는 영역 내로 적어도 부분적으로 각각 연장되는 복수의 부분들을 포함하는, 실시 형태 1 내지 13 및 15 내지 17 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 19는, 상기 어플리케이터가 적어도 5 m/초의 속도로 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동되도록 구성되는, 실시 형태 1 내지 18 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
실시 형태 20은, 상기 어플리케이터가 상기 제2 위치로 이동되는 경우 상기 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면이 상기 접착제 조립체와 접촉하는, 실시 형태 1 내지 19 중 어느 하나의 마이크로니들 주사 장치이다.
하기의 작업 실시예는 본 발명을 예시하는 것이며 비제한적인 것으로 의도된다.
실시예
실시예 1 - 장치
도 14 및 도 15에 기술된 실시 형태의 전체 조립된 장치들(200)을 준비하였다. 상기 장치의 하우징 구성요소들은 LEXAN 3412R-131(사빅(SABIC), 미국 매사추세츠주 피츠필드 소재)로부터 성형되었다. 외부 하우징(202)은 장치의 둥근 단부 섹션(예컨대, 도 2의 126c 참조)(어플리케이터 및 마이크로니들 어레이를 수용하는 섹션)에서 약 32 mm의 폭을 갖고 길이가 약 98 mm였다. 장치의 측방향 벽 섹션(예컨대, 도 2의 126a 및 126b 참조)(카트리지 저장소 및 제2 저장 에너지 장치를 수용하는 섹션)에서의 외부 하우징의 폭은 약 27 mm였다. 둥근 섹션에서의 외부 하우징의 높이는 27 mm였고, 측방향 벽 섹션을 함유하는 대향 단부에서의 높이는 약 17 mm였다. 하부 하우징 내의 개구부(예컨대, 도 2 및 도 3의 115 참조)는 배럴 또는 "레이스트랙"의 형상이었다. 개구부의 치수는 약 16 mm × 13 mm였다. 성형된 하부 하우징의 기부 부재(114)는 두께가 약 1.6 mm였다. 접착제 조립체(118)의 부착 전에, 이 접착제 조립체에 접합될 제1 주 표면(116)의 섹션을 재료의 0.76 mm를 제거하도록 밀링하였다.
중공형 마이크로니들 어레이(104)를 벡트라(Vectra) MT1300 액정 중합체(LCP)(미국 켄터키주 플로렌스 소재의 티코나 엔지니어링 폴리머즈(Ticona Engineering Polymers))로부터 직경이 대략 1.25 cm인 원의 형상으로 성형하였다. 어레이의 기부 부분(예컨대, 마이크로니들 어플리케이터 플레이트(163))은 두께가 약 0.8 mm였다. 어레이는 18개의 중공형 마이크로니들(105)들이 어레이 상에 중심을 맞춘 두 개의 동심 육각형의 패턴으로 배열된 것이 특징이다. 외부 육각형의 주변부는 12개의 균일하게 이격된 마이크로니들들로 구성되었고, 내부 육각형의 주변부는 6개의 균일하게 이격된 마이크로니들들로 구성되었다. 마이크로니들은 어레이의 기부 부분의 제1 주 표면으로부터 연장되어 있었다. 각각의 마이크로니들은 끝이 뾰족하게 경사진 팁을 갖는 통상적인 피하 주사 니들의 형상이었다. 이웃하는 마이크로니들들 사이의 간격은 (팁에서 팁까지를 측정했을 때) 약 2 mm였다. 각각의 마이크로니들은 약 3:1의 종횡비를 갖고 높이가 약 900 마이크로미터였다.
탄성 결합 장치(150)는 302 스테인리스강으로부터 준비한 U-형상의 판형 스프링이었다. 와이어의 직경은 1.19 mm였다. 스프링의 두 개의 레그 부분들(150a, 150b)은 약 3.8 mm의 갭 거리를 갖고 길이가 약 20.8 mm였다.
제1 저장 에너지 장치(134)는 열처리된 17-7PH 스테인리스강으로부터 준비한 U-형상의 판형 스프링이었다. 와이어의 직경은 1.59 mm였다. 스프링의 두 개의 레그 부분들(134b, 134c)은 약 12 mm의 갭 거리를 갖고 길이가 약 79 mm였다.
어플리케이터(103)를 벡트라 MT 1300 열가소성 액정 중합체(LCP)(미국 켄터키주 플로렌스 소재의 티코나 엔지니어링 폴리머즈)로부터 성형하였다. 관통 니들(165)은 어플리케이터와 일체로 형성되었고 단일 경사 피하 주사 니들의 형상을 가졌다. 관통 니들의 길이는 0.66 mm의 보어 크기에서 약 6.2 mm였다.
어레이의 기부 부분의 제2 주 표면을 어플리케이터에 초음파 용접함으로써 장치의 어플리케이터 부분에 중공형 마이크로니들 어레이를 부착하였다. 프라이밍 상태에서의 그의 리세스된 위치로부터 작동 후의 그의 최종 휴지 위치까지 마이크로니들 어레이의 이동 거리는 약 10 mm였다. 작동 후에, 마이크로니들 어레이의 기부의 최종 휴지 위치는 하부 하우징의 기부(114)의 제1 주 표면(116)을 지나 약 2.3 mm의 거리만큼 연장되었다.
약물 카트리지 저장소 구성요소(107)에는 길이가 62.3 mm이고 직경이 11.6 mm인 3.0 mL 실리콘처리된 유리 실린더(181)(게레샤이머 아게(Gerresheimer AG), 독일 뒤셀도르프 소재)가 포함되었다. 알루미늄 단부 캡(186)을 유리 실린더의 목부에 크림핑하였다. 단부 캡을 브로모부틸 고무 격벽(bromobutyl rubber septum)(187)(다트휠러 파마 패키징, 인크.(Datwyler Pharma Packaging, Inc.), 카탈로그 번호 FM457, 미국 뉴저지주 펜사우켄 소재)과 피팅하였다. 또한, 브로모부틸 고무(웨스트 파마슈티컬 서비시스, 카탈로그 번호 4023/50, 미국 펜실베니아즈 라이온스빌 소재)로부터, 유리 실린더의 플런저 단부(184)에 있는 개구부 내로 피팅되는 피스톤 요소(188)를 구성하였다. 약물 카트리지 저장소 구성요소를 5% 수성 덱스트로스 용액 중 0.005% 메틸렌 블루의 1 mL 용액으로 충전하였다.
제2 저장 에너지 장치(280)는 열처리된 17-7PH 스테인리스강으로부터 준비한 코일형 스프링이었다. 스프링 사양은 52.6 mm로 압축된 스프링의 경우 10.9 N의 하중력을 요구하고, 39.1 mm로 압축된 스프링의 경우 12.7 N의 하중력을 요구했다.
스프링 해제 요소(290)는 LEXAN 3412R-131로부터 성형하였고, 플런저 부분(194) 및 래치 부분(292)으로 이루어졌다. 플런저 및 래치는 단일의 일체형 유닛으로서 형성하였다. 플런저의 헤드는 직경이 약 9.1 mm이고 두께가 4.5 mm였다. 스프링 해제 요소(플런저 및 래치)의 전체 길이는 약 36.6 mm였다. 작은 개구부(299)를 래치 내에서 그 래치의 자유 단부(즉, 플런저 헤드가 없는 단부)로부터 약 2 mm에 위치시켰다. 해제 요소의 플런저와 래치 내의 작은 개구부 사이에 압축된 코일형 스프링을 위치시킴으로써, 압축된 코일형 스프링(280)을 스프링 해제 요소(290)에 커플링하였다. 압축된 스프링을 제 위치에 유지하기 위해 아암 내의 구멍에 작은 테이퍼형 핀(297)을 삽입하였다.
래치에 삽입된 핀(297)을 하우징 내의 보족 개구부(298)와 정렬시키고 이를 통해 삽입시켰다. 래치 내의 개구부 및 하우징 내의 개구부 양자를 통해 삽입된 경우, 핀은 스프링 해제 요소를 하우징에 부착해주는 역할을 하였다. 핀의 제거는 코일형 스프링(280)을 저장된(사전-활성화된) 상태로부터 해제시켰다.
12.7 mm 폭의 폴리이미드 필름 테이프(미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company), 카탈로그 번호 5413으로부터 입수가능함)의 두 개의 스트립을 하우징 섹션의 측방향 벽 부분 둘레에 랩핑(wrapping)함으로써, 전체 조립된 장치의 상부 및 하부 하우징을 서로 고정시켰다. 두 개의 테이프 스트립들을 약 4 cm만큼 분리시켰다.
접착제 조립체(118)는 네 개의 층으로 구성된 라미네이트였다(도 3a 및 도 3b). 제1 층은 3M 1510 양면형 테이프(쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)의 0.10 mm 두께의 시트였다. 제2 층은 손타라(등록상표)(SONTARA®) 8005, 스펀-레이스드(spun-laced), 폴리에스테르 부직포 직물(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 코포레이션)의 0.32 mm 두께의 시트였다. 제3 층은 3M 1510 양면형 테이프의 0.10 mm 시트였다. 제4 층은 3M 1524 전사 접착제의 0.07 mm 시트였다. 장치의 둥근 단부 섹션에서 하부 하우징의 기부 부재의 제1 주 표면(116)을 덮도록 접착제 조립체를 위치시켰다. 접착제 조립체 라미네이트를 레이저 커팅하여 접착제 조립체의 크기 및 형상을 장치의 것과 매칭시켰다. 도 3.3에 도시된 바와 같이, 접착제 조립체의 치수 L1 및 L2는 각각 약 32 mm 및 55 mm(탭간 거리)였다. 접착제 조립체의 제1 및 제2 층 각각에는, 서로 정렬되고 장치 하우징 내에 개구부를 정확히 매칭시킨 컷아웃(cut-out) 영역이 포함되었다. 제3 및 제4 층 각각에는 직경이 8.9 mm인 컷아웃 개구부(155)가 포함되었고, 이 때, 개구부의 에지로부터 방사상 외향으로 연장되도록 8개의 균일하게 이격된 벤트(149)가 배열되었다. 각각의 벤트(149)는 폭이 약 0.9 mm이고 길이가 약 2.7 mm였다. 3개 및 4개의 층들 내의 개구부들을 서로 정렬시켰고, 또한 3개 및 4개의 층들 내의 개구부들의 중심을 1개 및 2개의 층들 내의 개구부들의 중심과 정렬시켰다. 피부로부터 장치를 제거하는 데 도움이 되도록 접착제 조립체 상의 두 개의 탭(127)들을 사용하였다. 각각의 탭은 접착제 조립체와 일체로 되었고, 장치의 에지로부터 약 11 mm 연장되었다. 각각의 탭의 양 표면에 이형 라이너를 부착하였다. 장치 및 접착제 조립체를 배향시켜 접착제 조립체의 제1 층을 장치의 하부 하우징의 제1 주 표면(116)에 접착하였다. 접착제 조립체를 장치와 정렬시켜 접착제 조립체의 제1 층 내의 개구부(119)를 장치 내의 개구부(115)와 일치시켰다. 접착제 조립체의 제4 층의 노출된 접착제를 보호하기 위해 장치의 보관 동안 이형 라이너를 사용하였다.
실시예 2 - 장치
제1 저장 에너지 장치(134)의 와이어 직경이 1.59 mm 대신에 1.50 mm인 것을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 것과 동일한 장치를 제조하였다.
실시예 3 - 장치
제1 저장 에너지 장치(134)의 와이어 직경이 1.59 mm 대신에 1.40 mm인 것을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 것과 동일한 장치를 제조하였다.
실시예 4 - 생체내 연구
요크셔 잡종 미국 돼지(Yorkshire cross domestic pig)(미국, 미네소타, 기번 소재의 미드웨스트 리서치 스와인(Midwest Research Swine))를 사용하여 생체내에서 연구를 수행하였다. 마이크로니들 삽입을 위한 적용 부위(application site)로서 햄 영역을 선정하였다. 적용 부위를 먼저 전기 가위로 손질한 다음, 면도기와 면도 크림을 사용하여 면도를 행하였다. 이어서, 비눗물과 BUF-PUF 박피 스펀지(쓰리엠 컴퍼니, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재)를 사용하여 면도된 영역을 문질러 씻은 다음, 탈이온수로 세정했다. 그 동물을 가열된 테이블(38℃) 상에 측방향으로 누운 위치로 배치하였다. 아이소플루오렌 가스(isofluorene gas)로 동물을 마취시키고, 실험을 하는 동안 마취 상태를 유지하였다. 이어서, 적용 부위를 70% 아이소프로판올 수용액으로 닦았다.
실시예 1에 기술된 접착제 조립체의 비-탭 부분으로부터 이형 라이너를 제거하였고, 계속해서 실시예 1의 장치(200)를 돼지의 피부에 접착하였다. 푸시-버튼(240)을 눌러서 어플리케이터 요소를 해제하고 마이크로니들 어레이를 돼지의 피부 내로 삽입하였다. 어레이의 삽입 속도(m/초)는 100 ㎑에서 작동하는 키옌스(Keyence) LK-H087 레이저 변위 센서(키옌스 아메리카(Keyence America), 미국 뉴저지주 엘름우드 파크 소재)를 사용하여 결정했다. 하우징으로부터의 테이퍼형 핀(297)의 제거는 코일형 스프링(280)을 해제시켰고, 이는 메틸렌 블루 용액의 돼지 내로의 주입을 개시하게 하였다. 주입 완료 후, 장치는 추가 1분 동안 피부 상에 유지시켰다. 피부로부터 장치를 제거하고 피부 표면을 검사하여 피부의 표면 상에 메틸렌 블루 용액이 남아 있는지를 판정하였다. 피부 상의 메틸렌 블루 용액의 존재는 메틸렌 블루가 동물 내로 전혀 주입되지 않았다는 표시였다. 주입 부위를 사전-칭량된 흡수 와이프(absorbent wipe)로 닦고, 이어서 와이프를 칭량하여 성공적으로 전달되지 않은 메틸렌 블루의 양을 결정하였다.
총 6개의 복제를 수행하였다. 마이크로니들 어레이의 평균 삽입 속도는 약 9.0 m/초였다. 평균 주입 시간은 약 160초였다. 6개의 장치들 모두가 어떠한 "누출"도 없이(즉, 피부 표면 상에서 메틸렌 블루 용액이 전혀 관찰되지 않았음) 성공적으로 메틸렌 블루 용액을 전달하였다.
실시예 5 - 생체내 연구
실시예 2의 장치가 실시예 1의 장치 대신에 사용된 것을 제외하고는, 실시예 4에 기술된 바와 같은 절차를 이용하였다.
총 8개의 복제를 수행하였다. 마이크로니들 어레이의 평균 삽입 속도는 약 8.3 m/초였다. 평균 주입 시간은 약 214초였다. 피부에 대한 어레이의 충격력은 약 30 N인 것으로 계산되었다. 8개의 장치들 중 6개가 어떠한 "누출"도 없이(즉, 피부 표면 상에서 메틸렌 블루 용액이 전혀 관찰되지 않았음) 성공적으로 메틸렌 블루 용액을 전달하였다. 하나의 장치의 경우는 피부 표면으로부터 14 mg의 메틸렌 블루 용액이 회수되었고, 다른 장치의 경우는 피부 표면으로부터 1 mg의 메틸렌 블루 용액이 회수되었다.
실시예 6 - 생체내 연구
실시예 3의 장치가 실시예 1의 장치 대신에 사용된 것을 제외하고는, 실시예 4에 기술된 바와 같은 절차를 이용하였다.
총 6개의 복제를 수행하였다. 마이크로니들 어레이의 평균 삽입 속도는 약 7.1 m/초였다. 평균 주입 시간은 약 190초였다. 6개의 장치들 모두가 어떠한 "누출"도 없이(즉, 피부 표면 상에서 메틸렌 블루 용액이 전혀 관찰되지 않았음) 성공적으로 메틸렌 블루 용액을 전달하였다.
위에서 설명되고 도면에 도시된 실시 형태는 단지 예로서 제시되며, 본 발명의 개념 및 원리에 대한 제한으로서 의도되지 않는다. 그렇기 때문에, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 요소들 및 그들의 구성 및 배열에 있어서의 다양한 변경이 가능함이 당업자에 의해 이해될 것이다.
본 명세서에 인용된 모든 참조 문헌 및 공보는 본 명세서에서 그 전체가 참고로 본 발명으로 명백하게 포함된다.
본 발명의 다양한 특징 및 태양이 하기의 청구범위에 기재된다.

Claims (20)

  1. 마이크로니들 주사 장치로서,
    기부 및 상기 기부 내에 형성되는 개구부 - 상기 개구부는 영역을 한정함 - 를 갖는 하우징;
    제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면으로부터 돌출하는 복수의 마이크로니들을 포함하는 마이크로니들 어레이를 포함하는 어플리케이터 - 상기 어플리케이터는,
    상기 마이크로니들 어레이가 상기 하우징 내에 리세스되어 상기 마이크로니들 어레이가 상기 하우징의 기부를 지나 연장되지 않게 되는 제1 위치와,
    상기 마이크로니들 어레이의 적어도 일부분이 상기 기부 내의 개구부를 통해 그리고 상기 하우징의 기부를 지나 연장되게 되는 제2 위치 사이에서 이동가능함 -; 및
    상기 하우징의 기부에 접착되는 접착제 조립체를 포함하고, 상기 접착제 조립체는 상기 개구부에 의해 한정되는 영역 내의 일부분으로 또는 영역 내의 전체로 연장되는 연장부를 포함하여서, 상기 어플리케이터가 상기 제2 위치에 있는 경우 상기 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면의 적어도 일부분이 상기 접착제 조립체의 상기 연장부와 접촉되게 하는, 마이크로니들 주사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착제 조립체는 상기 하우징의 기부를 향해 위치되는 제1 측부 및 상기 제1 측부의 반대편인 제2 측부를 포함하고,
    상기 접착제 조립체의 연장부는 상기 제1 측부 및 상기 제2 측부 상에 접착제를 포함하여서, 상기 어플리케이터가 상기 제2 위치에 있는 경우, 상기 연장부의 제1 측부가 상기 마이크로니들 어레이의 제1 주 표면에 접착하도록 구성되고, 상기 연장부의 제2 측부가 피부에 접착하도록 구성되는, 마이크로니들 주사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연장부는
    불연속적이고,
    각 부분이 벤트에 의해 분리되는 복수의 부분들을 포함하는, 마이크로니들 주사 장치.
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