ТРАНСДЕРМАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДОСТАВКИ Российский патент 2015 года по МПК A61M37/00 

Уровень техники

Имеется множество продуктов, доставляющих терапевтические вещества через кожу пользователя с помощью множества очень малых игл, вставленных в устройство. Эти микроиглы, в общем, представляют собой незначительно удлиненные стержни, обладающие достаточной длиной, чтобы кончик этой структуры мог проникать через роговой слой кожи и проходить в эпидермальный слой. Примеры устройств предложены в US 6,881,203, WO 2007/0260201 и US 3,964,482. Устройства с микроиглами удобны для введения таких веществ, как лекарственные вещества, через кожный барьер относительно безболезненным, при этом эффективным образом, обеспечивая минимальную травму и боль на участке доставки за счет точного контроля глубины проникновения микроигл. Такие продукты также удобны при удалении через кожу веществ для анализа, например, таких как кровь и ткань.

Микроиглы могут быть сформированы с полым стержнем, аналогично обычным медицинским иглам большего размера, чтобы такие вещества можно было доставлять или извлекать через полый стержень. Микроиглы такой конструкции особенно подходят для использования с микронасосами, позволяющими точно контролировать количество вещества, подаваемого через каждое устройство. Однако из-за очень малого размера полые стержни могут сломаться при использовании или закупориться при перемещении вещества по всей длине полого стержня.

Другие микроиглы могут обладать одним или более каналами на внешней поверхности стержня. Эти внешние каналы менее подвержены закупориванию. Однако устройства с такими микроиглами не могут в достаточной степени контролировать количество доставляемого вещества. Это может быть особенно важно, когда такие устройства используются для доставки лекарственных веществ.

В результате указанного существует потребность в трансдермальном устройстве доставки, которое обеспечивает надлежащий контроль количества доставляемого или извлекаемого вещества, при этом обладая меньшей вероятностью поломки и/или закупоривания.

Сущность изобретения

По одному варианту осуществления настоящего изобретения предлагается трансдермальное устройство доставки, устройство содержит опору с первой поверхностью и второй поверхностью. Множество микроигл расположено на второй поверхности опоры и выступают из нее. По меньшей мере одна микроигла содержит основание, кончик и внешнюю поверхность. Предусмотрен проход для прохождения текучей среды через трансдермальное устройство доставки, причем этот проход имеет отверстие, которое продолжается между первой поверхностью опоры и второй поверхностью опоры. Этот проход также содержит канал, расположенный на внешней поверхности микроиглы, причем канал совмещен по меньшей мере с участком отверстия, чтобы сформировать соединение, через которое могут проходить вещества. Это соединение обычно сформировано в плоскости второй поверхности у основания микроиглы.

В выбранных вариантах осуществления соединение может обладать площадью сечения больше или равной около 100 квадратным микронам. В конкретных вариантах осуществления с несколькими каналами и соединениями на одной микроигле, общая площадь сечения всех соединений может быть больше или равной около 300 квадратным микрометрам.

В некоторых трансдермальных устройствах доставки микроигла может иметь канал с площадью сечения, измеренной около основания микроиглы, меньшей или равной около 0,5% от общей площади основания. Альтернативно, площадь сечения может составлять в диапазоне от около 0,5% до около 40%, и в выбранных микроиглах может составлять в диапазоне от около 5% до около 30%, и в других микроиглах может составлять в диапазоне от около 10% до около 25% от общей площади основания. В выбранных микроиглах с несколькими каналами аналогичные диапазоны могут относиться к общей площади сечения всех каналов. Кроме того, значения в процентах, отличающиеся от этих примеров диапазонов, также могут подходить для использования по настоящему изобретению.

По другому варианту осуществления настоящего изобретения предлагается трансдермальное устройство доставки, которое содержит опору с первой поверхностью, второй поверхностью и по меньшей мере одним отверстием, продолжающимся через первую поверхность и вторую поверхность. Множество микроигл выступают наружу из второй поверхности опоры, и по меньшей мере одна микроигла имеет основание, кончик и внешнюю поверхность. По меньшей мере один канал расположен на внешней поверхности по меньшей мере одной микроиглы, канал продолжается к основанию микроиглы. Соединение сформировано в плоскости второй поверхности у основания микроиглы посредством пересечения отверстия и канала. В некоторых вариантах осуществления соединение может обладать площадью сечения больше или равной около 100 квадратным микронам. В некоторых вариантах осуществления площадь сечения канала около основания микроиглы больше или равна около 100 квадратным микрометрам. В вариантах осуществления, которые содержат по меньшей мере две микроиглы, каждая микроигла имеет по меньшей мере одно соединение, и общая площадь соединений больше или равна около 600 квадратным микрометрам.

Другие особенности и аспекты настоящего изобретения описаны далее более подробно.

Краткое описание чертежей

Полное и поясняющее описание настоящего изобретения, включая его наилучший вариант выполнения, предназначенное для специалистов в этой области, приведено более подробное далее в остальной части описания со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид в перспективе участка трансдермального устройства доставки по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - вид в сечении участка трансдермального устройства доставки по фиг.1, взятому вдоль линий 2-2;

Фиг.3 - вид сверху участка трансдермального устройства доставки, которое может быть сформировано по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - вид снизу участка трансдермального устройства доставки, которое может быть сформировано по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 и 6 - частичные виды в сечении трансдермальных устройств доставки, которые могут быть сформированы по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - вид в сечении микроиглы по одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.8 - вид сверху участка другого трансдермального устройства доставки, которое может быть сформировано по одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Повторное использование ссылочных позиций в описании и на чертежах подразумевает, что они представляют одно и то же или аналогичные особенности или элементы настоящего изобретения.

Подробное описание

Далее подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, один или более примеров которых приведены ниже. Каждый пример предусмотрен для объяснения, но не ограничения настоящего изобретения. Действительно, для специалистов в этой области очевидно, что различные модификации и изменения могут быть внесены в настоящее изобретение без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Например, особенности, показанные или описанные, как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления, чтобы получить другой вариант осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения.

В настоящем изобретении в основном предлагается трансдермальное устройство 10 доставки, участок которого показан на фиг.1. Трансдермальное устройство 10 доставки содержит по меньшей мере одну микроиглу 18, которая продолжается от опоры 12. Опора 12 может содержать первую поверхность 14 и вторую поверхность 16. Опора 12 может быть сконструирована из жесткого или гибкого листа металла, керамики, пластмассы или другого материала. Опора 12 может быть разной толщины в соответствии с необходимостью для трансдермального устройства доставки. В некоторых вариантах осуществления опора 12 составляет около 1000 микрон или менее, хотя в других вариантах осуществления опора 12 может составлять 500 микрон или менее. Опора 12 также может быть сформирована из подложки, которая является относительно тонкой, так что опора 12 составляет 200 микрон или менее.

Отверстие 28 сформировано в опоре 12 таким образом, чтобы отверстие 28 продолжалось через первую поверхность 14 и через вторую поверхность 16. В варианте осуществления, показанном на фиг.1 и 2, микроиглы 18 продолжаются от второй поверхности 16, хотя в других вариантах осуществления микроиглы 18 могут продолжаться от первой поверхности 14 или другого места. Микроиглы 18 по фиг.1 и 2 обладают общей конической формой, хотя микроиглы 18 могут обладать любой из разнообразных общих форм. Например, микроиглы 18 могут обладать общей пирамидальной формой или цилиндрическим участком, на котором расположен конический участок с кончиком, как показано на фиг.5 и 6.

Микроигла 18 предпочтительно содержит основание 20, кончик 22 и внешнюю поверхность 24. Как показано на фиг.1, основание 20 является участком микроиглы 18, который расположен около второй поверхности 16 опоры 12. Кончик 22 микроиглы 18 представляет собой точку микроиглы 18, которая находится дальше всего от основания 20. Хотя кончик 22 может быть сформирован по разному, кончик 22 микроиглы 18 может обладать радиусом меньше или равным около 1 микрону.

Микроиглы 18 должны быть достаточно длинными, чтобы проникать в роговой слой и проходить в эпидермис. Предпочтительно микроиглы не должны проникать через эпидермис и в дерму при применениях, где нужно свести боль к минимуму. В выбранных вариантах осуществления микроиглы могут составлять 500 микрон или менее в длину (от кончика 22 до основания 20), и в конкретных вариантах осуществления могут составлять 250 микрон или менее в длину. Диаметр микроиглы 18 может быть различным вдоль длины микроиглы 18 и может составлять в диапазоне от 250 микрон или менее, и в других вариантах осуществления может составлять в диапазоне от около 125 микрон или менее.

Канал 30 расположен на внешней поверхности 24 микроиглы 18. Проход 26 сформирован каналом 30 и отверстием 28, которые встречаются у соединения 32, которое в основном расположено в плоскости второй поверхности 16. Каждая микроигла 18 может доставлять или извлекать вещества через кожу через проход 26, как показано на фиг.2. Проход 26 позволяет веществу протекать из первой поверхности 14 через отверстие 28, соединение 32 и выходить в канал 30. Позволяя веществу протекать через опору 12 и непосредственно в канал 30, можно обеспечить более точный контроль места доставки и количества доставляемого вещества.

В выбранных вариантах осуществления, и как показано на фиг.5, отверстие 28 совмещено с одиночным каналом 30 посредством соединения 32. В альтернативном варианте и как показано на других чертежах, одиночное отверстие может обеспечивать подачу в два или более отдельных каналов 30.

Размеры опоры, микроиглы, отверстий, каналов и соединений взаимозависимы и могут меняться по существу, в зависимости от нужного использования трансдермального устройства 10 доставки. Например, коническая микроигла 18 диаметром у основания около 120 микрон и высотой по меньшей мере 150 микрон может содержать по меньшей мере два канала 30. Каждый канал в такой микроигле 18 может обладать глубиной у основания 20 приблизительно 40 микрон. Глубина канала 30 в выбранных вариантах осуществления может меняться вдоль длины канала. В некоторых вариантах осуществления канал 30 может быть глубже около основания микроиглы, чем около кончика 22 микроиглы 18. Каналы 30 в этом примере могут обладать треугольным или подковообразным сечением, как показано на фиг.3, 4 и 8. Каналы 30 могут, в этом примере, обладать площадью сечения около основания микроиглы по меньшей мере около 250 квадратных микрометров каждый. В таком примере каждое соединение 32 может составлять приблизительно 150 квадратных микрометров.

Может быть предусмотрен механизм для перемещения вещества через трансдермальное устройство 10 доставки. Выбранные вещества, такие как лекарственные вещества, могут потребовать точного контроля количества вещества, доставляемого через микроиглы 18. Резерв текучей среды может быть предусмотрен с примыканием к первой поверхности 14 опоры 12 в выбранных вариантах осуществления. Насос, например, механический, термический, электрический, химический или другие накачивающие механизмы, может быть предусмотрен для перемещения вещества через микроиглу 18.

Канал 30 может продолжаться от соединения 32 у основания 20 микроиглы до кончика 22, как показано на фиг.1 и 2. В других вариантах осуществления канал 30 может продолжаться не на всю длину микроиглы 18 до кончика 22. Каждая микроигла 18 может содержать более одного канала 30, как показано в вариантах осуществления по фиг.5, 6 и 7. При необходимости альтернативные варианты осуществления могут содержать большее число каналов. В некоторых вариантах осуществления может быть использовано шесть каналов. Канал 30 может быть расположен в разных местах на внешней поверхности 24, образуя по существу прямой путь от основания 20 к кончику 22, или образуя извилистый или обходной путь вдоль внешней поверхности 24. В микроиглах, где присутствуют два или более каналов 30, они могут быть расположены с промежутком вокруг микроиглы 18 симметричным или асимметричным образом.

На фиг.4 показан вид первой поверхности 14 трансдермального устройства 10 доставки, которое может быть расположено около накачивающего механизма, и показано соединение 32, которое сформировано в пути 26 наложением участков отверстия 28 и канала 30. На фиг.3 показан вид второй поверхности 16 микроиглы 18 с соединением 32, рассматриваемым от участка трансдермального устройства 10 доставки, который может соприкасаться с кожей пользователя. Соединение 32 может быть различно по площади между путями 26 данной микроиглы 18 и может быть различно для разных микроигл 18 на данном устройстве 10. Площадь соединения 32 может быть совершенно разной и зависит от таких факторов, как, например, диаметр микроиглы 18, вязкость вещества, проходящего через проход 26, и количества доставляемого вещества. В выбранных вариантах осуществления площадь соединения 32 у второй поверхности 16 больше или равна около 100 квадратным микрометрам, хотя для использования в настоящем изобретении также могут быть приемлемы меньшие площади. В других вариантах осуществления площадь соединения 32 у второй поверхности 16 может быть равна около 150 квадратным микрометрам или больше.

Сечение канала 30, как показано на фиг.7, по существу подковообразное. Канал 30 также может быть изогнутым или иметь любую другую форму, подходящую для перемещения через него вещества, например, треугольную или С-образную. Канал 30 также может иметь разную форму или сечение вдоль его длины и/или ширины. В конкретных вариантах осуществления предпочтительно определить площадь сечения канала 30 в процентах от площади сечения микроиглы 18 около основания 20 у второй поверхности 16. Хотя этот расчет можно выполнить разными способами, предпочтительно, чтобы площадь сечения основания 20 сначала была определена в предположении, что канала 30 нет. Затем можно определить площадь сечения канала 30. Для расчета площади сечения канала 30 в процентах, площадь сечения канала 30 у основания 20 умножают на 100, затем делят на площадь сечения микроиглы 18 у ее основания 20 в предположении, что канала 30 нет.

На фиг.5 показаны варианты осуществления микроиглы 18, в которой отверстие 28 и канал 30 обладают боковыми сторонами, которые не только обладают одинаковым протяжением друг относительно друга, но также могут быть планарными по меньшей мере на некотором отрезке вдоль длины пути 26. На фиг.6 и 7 показан вариант осуществления, в котором одиночное отверстие 28 совмещено с более чем одним каналом 30 на конкретной микроигле 18. На фиг.8 показан вид второй поверхности 16 устройства 10, которое показано на фиг.7, иллюстрирующий совмещение микроиглы 18, каналов 30, отверстия 28 и соединений 32.

Микроиглы 18 могут быть расположены на подложке разными способами, и такое расположение может быть предназначено для конкретного использования. Например, микроиглы могут быть расположены с промежутком равномерно, как в прямоугольной или квадратной решетке, или концентрическими кругами. Промежутки между микроиглами 18 могут зависеть от большого числа факторов, включая высоту и ширину микроигл 18, а также количество и тип вещества, которое предполагается перемещать через микроиглы. Хотя для настоящего изобретения подходят разные компоновки микроигл, особенно удобной компоновкой микроигл 18 является расположение с промежутком от кончика до кончика между микроиглами по меньшей мере около 100 микрометров, и более предпочтительно, по меньшей мере около 300 микрометров.

Микроиглы 18 могут быть сформированы из разных веществ, например, таких как полимеры, керамика и металлы. Хотя для изготовления микроиглы по настоящему изобретению могут быть использованы различные способы, подходящей системой производства является технология MEMS (Микро-Электро-Механические системы) и способы микрообработки. MEMS позволяет сформировать микромеханические и другие элементы, такие как полупроводники на одной кремниевой подложке, используя способы микрообработки, такие как травление, микрообработка или другие способы. Подложка 12 может быть изготовлена из кремния, микроиглы впоследствии могут быть сформированы способом микротравления. Способы микролитья под давлением также могут быть использованы для формирования микроигл 18 и опоры 12 по настоящему изобретению.

Хотя настоящее изобретение подробно описано в отношении конкретных вариантов осуществления, для специалистов в этой области очевидно, что при достижении понимания вышеуказанного, можно легко представить изменения, варианты и эквиваленты этих вариантов осуществления. Кроме того, следует отметить, что подразумевается, что любой заданный диапазон, представленный в настоящем документе, включает любые и все меньшие охваченные диапазоны. Например, диапазон 45-90 также включает 50-90; 45-80; 46-89 и т.д. Соответственно, объем настоящего изобретения следует оценивать по объему приложенной формулы изобретения и любых ее эквивалентов.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, доставляющим терапевтические вещества через кожу пользователя с помощью множества очень малых игл, вставленных в устройство. Трансдермальное устройство доставки содержит опору, множество микроигл и проход. Опора содержит первую поверхность и вторую поверхность. Множество микроигл выступают наружу из второй поверхности опоры. По меньшей мере одна микроигла содержит основание, кончик и внешнюю поверхность. Проход содержит отверстие, продолжающееся между первой поверхностью опоры и второй поверхностью опоры, и канал, расположенный на внешней поверхности по меньшей мере одной микроиглы. Канал у основания совмещен с по меньшей мере участком отверстия для формирования соединения, через которое могут проходить вещества. Соединение сформировано в плоскости второй поверхности у основания микроиглы. По меньшей мере одна микроигла имеет цилиндрический участок, на котором расположен конический участок с кончиком. Во втором варианте выполнения устройство содержит соединение, сформированное в плоскости второй поверхности у основания микроиглы за счет пересечения по меньшей мере одного отверстия и по меньшей мере одного канала, причем соединение имеет площадь сечения, которая больше или равна около 100 мкм². Изобретение обеспечивает надлежащий контроль количества доставляемого или извлекаемого вещества, при этом обладая меньшей вероятностью поломки и/или закупоривания. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Трансдермальное устройство доставки, содержащее:
опору, содержащую первую поверхность и вторую поверхность;
множество микроигл, выступающих наружу из второй поверхности опоры, причем по меньшей мере одна микроигла содержит основание, кончик и внешнюю поверхность;
проход, содержащий
отверстие, продолжающееся между первой поверхностью опоры и второй поверхностью опоры;
канал, расположенный на внешней поверхности по меньшей мере одной микроиглы, причем канал у основания совмещен с по меньшей мере участком отверстия для формирования соединения, через которое могут проходить вещества, причем соединение сформировано в плоскости второй поверхности у основания микроиглы, причем по меньшей мере одна микроигла имеет цилиндрический участок, на котором расположен конический участок с кончиком.

2. Трансдермальное устройство доставки по п. 1, в котором соединение имеет площадь сечения больше или равную около 100 мкм².

3. Трансдермальное устройство доставки по п. 1, в котором соединения по меньшей мере на одной микроигле, когда они объединены, имеют площадь сечения больше или равную около 300 мкм².

4. Трансдермальное устройство доставки по п. 1, в котором канал имеет площадь сечения вблизи основания микроиглы, которая меньше или равна около 25% от общей площади основания.

5. Трансдермальное устройство доставки по п. 1, в котором канал имеет площадь сечения вблизи основания микроиглы, которая меньше или равна около 0,5% от общей площади основания.

6. Трансдермальное устройство доставки по п. 1, в котором по меньшей мере одна микроигла имеет по меньшей мере два канала, причем общая площадь сечения каналов вблизи основания микроиглы меньше или равна около 40% от общей площади основания.

7. Трансдермальное устройство доставки по п. 1, в котором кончик микроиглы имеет радиус меньше или равный около 1 мкм.

8. Трансдермальное устройство доставки по п. 1, в котором микроигла имеет коническую форму около кончика микроиглы.

9. Трансдермальное устройство доставки по п. 1, в котором канал формирует нелинейный путь на внешней поверхности микроиглы.

10. Трансдермальное устройство доставки, содержащее:
опору, имеющую первую поверхность, вторую поверхность и по меньшей мере одно отверстие, продолжающееся через первую поверхность и вторую поверхность;
множество микроигл, выступающих наружу из второй поверхности опоры, причем по меньшей мере одна микроигла содержит
основание, имеющее площадь поперечного сечения,
кончик, и
внешнюю поверхность, причем по меньшей мере один канал расположен на внешней поверхности по меньшей мере одной микроиглы, причем по меньшей мере один канал продолжается до основания микроиглы;
соединение, сформированное в плоскости второй поверхности у основания микроиглы за счет пересечения по меньшей мере одного отверстия и по меньшей мере одного канала, причем соединение имеет площадь сечения, которая больше или равна около 100 мкм².

11. Трансдермальное устройство доставки по п. 10, в котором площадь сечения по меньшей мере одного канала около основания микроиглы больше или равна около 0,5% от общей площади основания и меньше или равна около 40% от общей площади основания.

12. Трансдермальное устройство доставки по п. 10, в котором общая площадь сечения каналов на одной микроигле, площадь сечения около основания микроиглы и общая площадь сечения меньше или равны около 40% от общей площади основания.

13. Трансдермальное устройство доставки по п. 10, в котором площадь сечения по меньшей мере одного канала около основания микроиглы больше или равна около 100 мкм².

14. Трансдермальное устройство доставки по п. 10, дополнительно содержащее по меньшей мере две микроиглы, причем соединения на по меньшей мере двух микроиглах, когда они объединены, имеют общую площадь сечения больше или равную около 600 мкм².