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Sachgebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine neuartige und nützliche Vorrichtung zum Verabreichen
einer Substanz an einen Patienten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst einen Mikroabradier- oder eine Mikronadelvorrichtung, die
einen Behälter
aufweisen kann, welcher eine pharmazeutisch wirksame Zusammensetzung
zur Verabreichung in den Körper
eines Säugers
durch Abrasionen oder Perforierungen in dem Stratum corneum der
Epidermis enthalten kann.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
transdermale oder perkutane Verabreichung von pharmazeutischen Zusammensetzungen ist
ein bekanntes Verfahren zur Abgabe von Arzneizusammensetzungen oder
anderen Wirkstoffen durch die Haut und in den Kreislauf von Menschen oder
Säugetieren.
Die hauptsächlich
für das
Verhindern des Eindringens von Wirkstoffen durch die Haut verantwortliche
Schicht ist das Stratum corneum. Das Stratum corneum ist eine heterogene
Schicht aus abgeflachten, relativ trockenen keratiniserten Zellen,
welche die Rate, mit der Wirkstoffe durch diese hindurch zugeführt werden
können,
aufgrund des in der Schicht enthaltenen chemischen Keratin-Pohospholipid-Komplexes
begrenzt. Sobald eine Zusammensetzung das Stratum corneum, die im
trockenen Zustand ungefähr
15 Mikron dick ist und sich im vollständig hydrierten Zustand auf
ungefähr
47 Mikron erweitert, durchdrungen hat, besteht kein wesentliches
Hindernis für
das Durchdringen der verbleibenden Epidermisschichten. Die verbleidenden Epidermisschichten
der Haut – das
Stratum granulosum, das Stratum malpighii und das Stratum germinativum – bieten,
wenn überhaupt,
nur wenig Widerstand gegen die Weiterleitung pharmazeutischer Zusammensetzungen.
Sobald das Stratum corneum durchdrungen ist, werden daher topisch
verabreichte pharmazeutische Wirkstoffe durch die unteren Epi thelschichten
adsorbiert und sind somit in der Lage, durch die Kapillargefäße in das
Kreislaufsystem zu gelangen.
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Der
Stand der Technik enthält
eine Vielzahl verschiedener Vorrichtungen und Verfahren zum Durchdringen
des Stratum corneum zum Zweck der Verabreichung von Substanzen an
den Körper.
Beispielsweise kann das Durchdringen des Stratum corneum durch Punktieren
gemäß der Lehre
des US-Patents 5 679 647, erteilt an Carson et al., bewirkt werden.
Dieses Patent lehrt, dass Zinken mit kleinem Durchmesser, wie sie
bei Vorrichtungen für
Tuberkulin-Hauttests
und Allergietests verwendet werden, mit Polynukleotiden oder Oligonukleotiden
beschichtet und zum Verabreichen derartiger Materialien in die Haut
verwendet werden können.
Das Verfahren zur Verwendung derartiger Vorrichtungen umfasst das Punktieren
der Haut mit den Zinken, was zu einer intrakutanen Injektion der
Beschichtungssubstanz führt.
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Die
US-Patente 5 003 987; 5 879 326; und 3 964 482 lehren das Durchdringen
des Stratum corneum durch Abrasion.
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WO
00/74763A2, auf welche sich der Oberbegriff des Anspruchs 1 bezieht,
beschreibt eine Mikronadelvorrichtung zum Verabreichen von Arzneien durch
biologisches Gewebe und zum kontrollierten Entnehmen biologischer
Fluide auf minimal invasive, schmerzlose und einfache Weise. Die
Medikamentenausgabevorrichtung weist mehrere hohle Mikronadeln,
die an einem Substrat angebracht oder in dieses integriert sind,
und mindestens einen Behälter auf,
der das Medikament enthält
und selektiv mit den Mikronadeln verbunden ist. Die auszugebende
Arzneimenge kann selektiv geändert
werden. Die Vorrichtung weist sich nach außen erstreckende ringförmige Vorsprünge auf,
die es einem Benutzer ermöglichen,
die Vorrichtung zu greifen und zu kontrollieren. Es sind Einrichtungen
für eine
Fluidverbindung mit dem Behälter
und den Mikronadeln vorgesehen. Das in dem Behälter enthaltene Medikament
kann ausgegeben werden, indem ein gewisser Druck oder eine gewisse
Kraft auf einen Stößel aufgebracht
wird, bis sich dieser Bewegt und das Medikament freisetzt.
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Es
ist erwünscht, über einen
Herstellungsgegenstand für
die transdermale Verabreichung von Medikamenten zu verfügen, welcher
das Stratum corneum unter Verwendung von Vorsprüngen in Mikron-Größe durchdringen
oder abradieren kann, mit einer Vorrichtung zum genauen Verabreichen
eines pharmazeutischen Wirkstoffs ohne übermäßiges Eindringen in die unteren
Epithelschichten, wodurch Unannehmlichkeiten und Reizungen des Patienten
vermieden werden.
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Überblick über die
Erfindung
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Der
Gegenstand der Erfindung ist durch Anspruch 1 definiert.
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Die
Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Verabreichen einer Substanz
an einen Säuger.
Die Vorrichtung weist eine Oberwand und eine Bodenwand auf, die
von der Oberwand beabstandet ist. Die Bodenwand hat eine im wesentlichen
planare Außenfläche, von
der mehrere vorstehende Strukturen nach außen ragen. Eine oder mehrere
Seitenwände sind
mit der Oberwand und der Bodenwand verbunden, um in dem dazwischen
liegenden Raum einen Behälter
zum Aufnehmen der an den Säuger
auszugebenden Substanz zu bilden. Die Vorrichtung weist ferner ein
Handhabungsteil auf, das an mindestens einer der Wände der
Vorrichtung angebracht ist. Das Handhabungsteil erstreckt sich von
der Befestigungsfläche
oder -flächen
nach außen
und ist derart ausgebildet, dass es dem Benutzer der Vorrichtung ermöglicht,
die Vorrichtung zu greifen und zu kontrollieren. Das Handhabungsteil
kann auch eine Verlängerung
einer oder mehrerer Wände
oder Flächen
der Vorrichtung sein und kann sogar als einteilige Körpereinheit
mit der Vorrichtung geformt sein. Ferner erstreckt sich mindestens
ein Durchgang von dem Behälter
zu den vorstehenden Strukturen auf der Außenseite der Vorrichtung. Die
vorstehenden Strukturen sind im wesentlichen massiv und der wenigstens eine
Durchgang befindet sich in Fluidverbindung mit der im wesentlichen
planaren Fläche.
Der Durchgang oder die Durchgänge
können
sich auch durch die vorstehenden Strukturen selbst erstrecken. Die
Vorrichtung kann zumindest ein verformbares Teil aufweisen, das
auf die in dem Behälter
enthaltene Substanz Druck ausübt,
und dieses verformbare Teil kann eine der Wände oder der Flächen der
Vorrichtung. Das Handhabungsteil oder Kombinationen derselben sein.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel weist
die Vorrichtung vorzugsweise ein Mittel auf, um die auszugebende
Substanz in dem Behälter
zurückzuhalten,
bis ausreichend Druck auf die Substanz aufgebracht wird, um diese
aus dem Behälter
auszugeben.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verabreichen
einer Substanz durch die Haut eines Patienten. Die nachfolgende
Beschreibung der Erfindung betrifft Medikamentenausgabevorrichtungen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verabreichen
einer Substanz durch die Haut eines Patienten. Ein Aspekt der Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Handhaben einer Mikronadel- oder Mikroabradiervorrichtung
mit Vorsprüngen in
Mikron-Größe, um das
Stratum corneum zu durchdringen oder zu abradieren. Eine erfindungsgemäße Mikrovorrichtung
ist eine Vorrichtung mit einer Oberwand und einer Bodenwand, die
voneinander getrennt und durch Seitenwände oder mit der Oberwand einstückige Wände verbunden
sind, um dazwischen einen Behälter
zu bilden, und einer im wesentlichen planaren Fläche an der Bodenwand, die mehrere
vorspringende Strukturen aufweist, welche entweder Penetrationsteile
von Mikrongröße, wie
Mikronadeln, oder Abradierteile von Mikron-Größe umfassen können.
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Die
Länge und
die Breite der vorspringenden Strukturen reichen von weniger als
1 Mikron bis mehrere hundert Mikron. Die vorspringenden Strukturen sind
massiv. Die Vorrichtung weist ferner einen Durchgang oder Kanal
von dem Behälter
auf, um eine Substanz von dem Behälter zu den vorspringenden
Strukturen zu leiten, wo die Substanz durch das Stratum corneum
und in die unteren Epithelschichten der Haut eines Patienten ausgegeben
werden kann. Der Durchgang oder die Kanäle können einzeln oder vielfältig sein
und befinden sich in der im wesentlichen planaren Fläche, welche
die Vorsprünge
auf nimmt. Die vorliegende Erfindung ist zur Verwendung mit Patienten
der Gattung Säugetiere
bestimmt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Mikrovorrichtung einer Verlängerung auf,
um die Handhabung der Mikrovorrichtung durch den Benutzer zu ermöglichen.
Die Verlängerung kann
ein stabartiges längliches
Handhabungsteil sein, beispielsweise ein Griff, ein Fingerbecher,
oder jede andere Ausbildung, die es dem Benutzer ermöglicht,
die Mikrovorrichtung zu kontrollieren und zu handhaben. Das Handhabungsteil
kann ferner einen Fluidbehälter
umfassen, der mit dem inneren Behälter verbunden ist, welcher
eine zu verabreichende Substanz enthält. Das Handhabungsteil. dient
dem genauen Positionieren der vorspringenden Strukturen auf der
Haut des Patienten, um dem Benutzer zu ermöglichen, die Kontrolle über die
Vorrichtung zu behalten. Das Handhabungsteil ermöglicht die Kontrolle der Mikrovorrichtung
beim Bewegen der Anordnung von Mikronadeln oder Abradierstrukturen
auf eine Weise, welche das Stratum corneum durchdringt oder kratzt,
wobei gleichzeitig die Gefahr des Durchstechens des Stratum corneum
und des Eindringens in die unteren Epithelschichten und des Verursachens
von übermäßigem Unbehagen
oder Irritation des Pateienten miniert ist.
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Eine
Substanz, beispielsweise ein pharmazeutischer Wirkstoff, ist in
einem Behälter
aufgenommen, wobei es ebenfalls in dem Griff aufgenommen sein kann.
Durch Drücken
und Verformen des Handhabungsteils trifft das Fluid in dem Teil
auf den Behälter
und die Substanz in dem Behälter
wird durch die Durchgänge
oder Kanäle
heraus gedrückt
und in sowie durch das Stratum corneum ausgegeben, ohne die Höhe des Drucks
auf die Haut erhöhen
zu müssen.
Handelt es sich bei dem Behälter
um den Griff, wird die Substanz direkt durch die Durchgänge oder Kanäle heraus
gedrückt.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Mikrovorrichtung eine fingerhutartige Struktur
oder einen Fingerbecher auf, der bequem und sicher an eine Fingerspitze
ansetzbar ist. Das fingerhutartige Element der Vorrichtung hat ein
offenes Ende zum Einführen
eines Fingers und weist die vorspringenden Strukturen am gegenüberliegenden
Ende auf. Die gegenüberliegende
Seite oder die benachbarten Seiten können verformbar sein, beispielsweise
durch Vorsehen einer oder mehrerer Membranen aus elastischem Material,
um es der Fingerspitze in der fingerhutartigen Struktur zu ermöglichen,
den Behälter
zu verformen und die Substanz aus diesem auszugeben, indem auf das
verformbare Material Druck aufgebracht wird. Dies ermöglicht es
einer Person, die Mikrovorrichtung auf die Haut eines Patienten
zu setzen und die erforderliche Kraft aufzubringen, um das Stratum
corneum zu durchdringen, und die perkutane Ausgabe einer in dem
Behälter
enthaltenen Arzneizusammensetzung zu unterstützen, ohne die Eindringtiefe
der Mikronadeln oder Abradiervorsprünge in die Epithelschicht der
Haut zu vergrößern.
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Die
Aspekte der Erfindung werden prinzipiell durch eine Vorrichtung
zum Ausgeben einer Substanz an einen Patienten erreicht. Die Vorrichtung weist
eine Oberwand und einen an der Oberwand angebrachten Griff auf,
der sich von dieser nach außen erstreckt.
Der Griff ist ausreichend groß bemessen, um
die Vorrichtung greifen zu können.
Eine Bodenwand ist von der Oberwand beabstandet und weist eine planare
Außenfläche auf.
Mehrere vorspringende Strukturen erstrecken sich von der planaren
Fläche
nach außen.
Seitenwände
verbinden die Oberwand und die Bodenwand. Die Oberwand, die Bodenwand
und die Seitenwände
bilden einen Behälter für die in
und durch die Haut eines Patienten auszugebende Substanz.
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Die
Aspekte der Erfindung werden ferner durch eine Vorrichtung zum Verabreichen
einer Substanz durch die Haut eines Patienten erreicht. Die Vorrichtung
weist eine Oberwand, einen an der Oberwand angebrachten und sich
von dieser nach außen erstreckenden
Fingerbecher sowie eine von der Oberwand beabstandete Bodenwand
auf, die eine planare Außenfläche hat.
Vorspringende Strukturen erstrecken sich von der planaren Fläche nach
außen. Seitenwände verbinden
die Ober- und die Bodenwand. Die Oberwand, die Bodenwand und die
Seitenwände
bilden einen Behälter
für die
an den Patienten auszugebende Substanz.
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Die
Mikrovorrichtung wird in Kontakt mit der Haut des Patienten gebracht.
Die Mikrovorrichtung hat eine planare Fläche mit mehreren vorspringenden
Strukturen, welche sich von dieser nach außen erstrecken. Die Oberwand
ist von der planaren Fläche
beabstandet. Seitenwände
verbinden die Oberwand und die planare Fläche zur Bildung eines Behälters, der
eine Substanz enthält.
An der Oberwand ist ein Handhabungsteil angebracht. Auf die Mikrovorrichtung
wird ausreichende Kraft aufgebracht, um zu bewirken, dass die vorspringenden
Strukturen das Stratum corneum der Haut durchdringen. Die Substanz
wird aus dem Behälter
an die vorspringenden Strukturen ausgegeben und die Substanz wird
unter das Stratum corneum der Haut ausgegeben.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Mikrovorrichtung mit einer Struktur
zum Greifen oder Halten der Mikrovorrichtung während des Gebrauchs. Die Erfindungsgemäße Mikrovorrichtung
Ermöglicht es
der die Vorrichtung verwendenden Person, die Mikrovorrichtung zum
genauen und bequemen Positionieren und Bedienen zu verwenden, während die Möglichkeit
eines Durchdringens der Epithelschichten der Haut unter dem Stratum
corneum verringert ist. Durch das Ausbilden einer Mikrovorrichtung
derart, dass eine bessere Kontrolle über deren Platzierung und Betätigung möglich ist,
kann das Stratum corneum abradiert oder durchstochen werden, ohne dass übermäßiger Druck
auf die Mikrovorrichtung aufgebracht werden muss. Durch Verringern
der auf die Mikrovorrichtung aufgebrachten Druckhöhe durchdringen
die Mikronadeln oder Mikroabradierer der Mikrovorrichtung, wenn
sie geeignet bemessen sind, die Epithelschicht nur bis zu der Tiefe,
die zum Ausgeben einer Substanz unter das Stratum corneum erforderlich
ist, ohne unbeabsichtigtes Abradieren oder Durchdringen der unteren
Epithelschichten, wodurch Reizungen oder Unbehagen des Patienten verringert
werden.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Merkmale der Erfindung, die für das Ausgeben
der Substanz aus dem Behälter
nützlich
sind, derart ausgebildet, dass das Ausgeben der Substanz aus dem
Behälter
nur bei einem vorbestimmten Druckschwellenwert erfolgt. Bei einem Ausführungsbeispiel
mit einem verformbaren Handhabungsteil zum Beispiel, verformt sich
das Teil nicht unter den Kräften
oder Drücken,
die bei der Handhabung der Vorrichtung auftreten, sondern bei einem höheren Schwellenwert.
Bei einem anderen Beispiel könnte
ein derartiger druckempfindlicher Schwellenwert durch das Verwenden
einer Substanzrückhaltemembran
oder eines Stopfens in dem Fluiddurchgang eingestellt werden, welche
nur birst oder welcher nur verschoben wird, wenn der Druckschwellenwert
höher als
der Druck ist, dem die Substanz während der Handhabung der Vorrichtung
ausgesetzt ist.
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Diese
und andere Aufgaben der Erfindung ergeben sich für den Fachmann auf dem Gebiet
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und
den zugehörigen
Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Es
folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, welche zeigen:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht einer Verabreichungsvorrichtung, welche
einen an einer Mikrovorrichtung angebrachten Fingerbecher mit einer
Anordnung von Mikronadeln zeigt;
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2 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung von 1 zur
Darstellung eines menschlichen Fingers, der in den an die Mikrovorrichtung
angebrachten Fingerbecher gesteckt ist, und einer Anordnung von
Mikronadeln;
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3 eine
geschnittene Seitenansicht einer anderen Vorrichtung, bei welcher
sich ein Griff von einer flexiblen Oberwand eines Behälters nach
außen erstreckt,
wobei die Mikrovorrichtung eine Anordnung von Mikroabradierern aufweist,
die von der planaren Fläche
der Bodenwand der Mikrovorrichtung vorstehen;
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4 eine
geschnittene Stirnansicht der Vorrichtung von 3;
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5 eine
geschnittene Seitenansicht einer anderen Vorrichtung, welche die
Seitenwand der Mikrovorrichtung derart verlängert zeigt, dass ihre Außenfläche einen
Griff bildet und der durch die Verbindung der Ober- und der Bodenwand
der Mikrovorrichtung gebildete Innenbereich einen Behälter begrenzt;
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6 eine
geschnittene Stirnansicht der Vorrichtung von 5;
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7 eine
Vorderansicht einer anderen Vorrichtung, welche einen mit einer
Mikrovorrichtung verbundenen Griff zeigt, wobei die Mikrovorrichtung eine
Oberwand und eine Bodenwand aufweist, die einen Behälter begrenzen;
und
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8 eine
geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung der 7,
welche eine Mikrovorrichtung mit einem massiven Griff darstellt,
der sich von der Oberwand der Vorrichtung nach außen erstreckt.
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Eine
Mikrovorrichtung 10 gemäß 1 weist einen
Körper 12 auf,
der eine Oberwand 20 und eine von der Oberwand 20 beabstandete
Bodenwand 30 hat, welche durch Seitenwände 32 verbunden sind. Der
durch die Schnittstellen der Oberwand 20, der Bodenwand 30 und
der Seitenwände 32 gebildete
Innenbereich begrenzt einen Behälter 40 zum
Aufnehmen einer Substanz 42, die an einen Patienten auszugeben
ist. Üblicherweise
handelt es sich bei der Substanz um eine pharmazeutische Zusammensetzung
in flüssiger
oder anderer fließfähiger Form,
wie ein Gel oder eine Paste.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass in der gesamten Figurenbeschreibung
Ober-, Seiten- und Boden- der Einfachheit halber verwendet werden
und nicht notwendigerweise wörtlich
zu verstehen sind. Beispielsweise kann der Körper 12 auch nur aus
einer oder mehreren Wand (Wänden)
bestehen, die als einstückiger
Körper,
beispielsweise eiförmig
oder kreisförmig,
und den Behälter
ohne Unterscheidung zwischen oben und Seite umschließen, oder
als Teil eines anderen Stücks
der Vorrichtung ausgebildet ist (sind).
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An
der Oberwand 20 ist ein sich nach außen erstreckender Fingerbecher 50 angebracht,
der die Fingerspitze einer die Mikrovorrichtung 10 zum
Verabreichen einer Substanz an einen Patienten verwendenden Person
aufnimmt und hält.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
ist der Fingerbecher 50 ein elastischer fingerhutartiges
Teil aus einem elastischen Polymermaterial. Der Fingerbecher 50 ist
ein rohrförmiges
Teil mit einer Seitenwand 52 zum Umschließen des
Fingers eines Benutzers und einem offenen oberen Ende 54.
Das untere Ende 55 des Fingerbechers 50 ist mit
der Oberwand 20 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
bildet die Oberwand 20 die untere Innenfläche des
Fingerbechers 50. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann
der Fingerbecher 50 eine Bodenwand aufweisen, welche die
Oberwand 20 überlagert.
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Durch
Befestigen des Fingerbechers 50 an einem Finger 64,
kann die Mikrovorrichtung 10 genau in die gewünschte Position
auf der Haut 56 bewegt werden, an der die Medizin verabreicht
werden soll. Zur größeren Bequemlichkeit
für die
Person, welche die Medizin mittels der Mikrovorrichtung verabreicht, kann
der Fingerbecher 50 in einer Weise ausgebildet sein, die
für die
Finger der linken oder der rechten Hand spezifisch ist, oder zur
Aufnahme von mehr als einem Finger ausgebildet sein. Es sei darauf
hingewiesen, dass die Finger entweder einander gegenüberliegende
Zeigefinger und Daumen oder Kombinationen derselben umfassen können.
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Die
Bodenwand 30 der Mikrovorrichtung 10 weist eine
nach außen
gerichtete planare Fläche
mit nach außen
gerichteten Vorsprüngen 58 auf.
Die vorspringenden Strukturen 58 können je nach dem für das Erzeugen
von Öffnungen
in dem Stratum corneum gewünschten
Verfahren zu einer Anordnung von Mikronadeln oder Mikroabradierern
zusammengefasst sein. Die vorspringenden Strukturen erstrecken sich
nach außen
und im allgemeinen senkrecht von der planaren Fläche der Bodenwand 30 aus.
Fluidleitungsdurchgänge 60 sind
vorzugsweise in jeder vorstehenden Struktur 58 in Form
axialer Kanäle
vorgesehen, die sich durch jede vorspringende Struktur 58 erstrecken.
Die Fluidlei tungsdurchgänge 60 sind
an jedem Ende offen, um eine Fluidverbindung zwischen dem Behälter 40 und
den Spitzen 62 der vorspringenden Strukturen 58 zu
bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel
weisen die Spitzen 62 der vorspringenden Strukturen 58 eine
ausreichende Länge,
um die Haut bis geringfügig
unterhalb des Stratum corneum zu durchdringen. Die Fluidleitungsdurchgänge 60 ermöglichen
das Fließen
der Substanz 42 aus dem Behälter 40 durch die
Durchgänge 60 der
vorspringenden Strukturen 58 in den Bereich unmittelbar
unter dem Stratum corneum. Die derart verabreichte Substanz wird
dann in die Kapillargefäße durch
die unteren Epithelschichten absorbiert.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die vorspringenden Strukturen massiv und der Durchgang oder
die mehreren Durchgänge
münden aus
dem Inneren des Behälters
in der Basis der vorspringenden Strukturen.
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Der
Körper 12 besteht
vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, kann jedoch
aus jedem Material bestehen, das geeignet ist, die auftretenden
Kräfte
aufzubringen und ihnen zu widerstehen sowie für jegliches möglicherweise
auftretende Material undurchlässig
und inert ist. Die Oberwand 20 ist vorzugsweise flexibel
oder verformbar, so dass sie nach innen auslenkbar ist, um die in
dem Behälter 40 enthaltene
Substanz auszugeben. Die Bodenwand 30 ist im allgemeinen
starr, um ein gleichmäßiges Eindringen
der vorspringenden Strukturen 58 zu begünstigen. Bei anderen Ausführungsbeispielen
ist die Bodenwand 30 flexibel, um sich an die Oberfläche der
Haut des Patienten anzupassen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist eine oder
mehrere Seitenwände
verformbar.
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In 2 ist
die Spitze eines Fingers 64 in das offene obere Ende 54 des
Fingerbechers 50 eingesetzt. Die Elastizität des Fingerbechers 50 hält den Finger 64 sicher
in dem Fingerbecher 50, wodurch eine genaue Handhabung
der Mikrovorrichtung 10 möglich ist. Sobald die Mikrovorrichtung 10 korrekt auf
der Haut 56 des Patienten positioniert ist. Bringt die
Spitze des in dem Fingerbecher 50 befindlichen Fingers 64 eine
zusätzlichen
Druckbetrag auf die Oberwand 20 der Mikrovorrichtung 10 auf.
Wenn die vorspringenden Strukturen 58 Mikronadeln sind,
wie in 2 dargestellt, bewirkt das Aufbringen von ausreichend
Druck auf die Oberwand 20 der Mikrovorrichtung 10,
dass die vorspringenden Strukturen 58 das Stratum corneum
durchdringen, bis die Bodenwand 30 der Mikrovorrichtung 10 die
Oberfläche
der Haut des Patienten berührt.
Vorausgesetzt, dass die Länge
der vorspringenden Strukturen 58 größer als die Dicke des Stratum
corneum ist, durchdringen die Spitzen 62 der vorspringenden
Strukturen 58 das Stratum corneum.
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Im
vorliegenden Zusammenhang bedeutet Durchdringen das Eindringen in
das Stratum corneum ohne vollständiges
Durchqueren des Stratum corneum und Eindringen in die benachbarten
Schichten. Dies bedeutet nicht, dass das Stratum corneum nicht vollständig durchdrungen
werden kann, um die Grenzfläche
zu der darunter liegenden Schicht der Haut freizulegen. Durchstechen
bedeutet jedoch das vollständige
Durchqueren des Stratum corneum und das Eindringen in die benachbarten
Schichten unter dem Stratum corneum.
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Der
mit dem Finger 64 aufgebrachte abwärts gerichtete Druck auf die
Oberwand 20 lenkt die Oberwand 20 nach innen aus,
wie durch Phantomlinien in 2 dargestellt,
um die Substanz 42 aus dem Behälter 40 durch die
Durchgänge 60 jeder
vorspringenden Struktur 58 auszugeben. Die in dem Behälter 40 enthaltene
Substanz 42 wird durch die Fluidleitungsdurchgänge 60 ausgegeben
und von dem Patienten durch die Epithelschichten unter dem Stratum
corneum absorbiert.
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Die
Länge und
die Dicke der vorspringenden Strukturen 58 werden basierend
auf der jeweiligen zu verabreichenden Substanz und der Dicke des
Stratum corneum an der Stelle, an der die Vorrichtung appliziert
werden soll, gewählt.
Vorzugsweise durchdringen die vorspringenden Strukturen 58 das
Stratum corneum im wesentlichen ohne das Stratum corneum zu durchstechen
oder durch dieses hindurch zu gehen. Die vorspringenden Strukturen 58 können eine
Länge bis
zu ungefähr
1,5 mm haben. Geeignete vorspringende Strukturen 58 haben
eine Länge von
ungefähr
5 bis 500 Mikron. Vorzugsweise haben die vorspringenden Strukturen 58 eine
Länge von
ungefähr
50 bis ungefähr 300
Mikron, stärker
bevorzugt eine Länge
im Bereich von ungefähr
75 bis 250 Mikron, und meist bevorzugt in einem Bereich zwischen 180
und 220 Mikron. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die vorspringenden
Strukturen 58 massive Teile. Wenn die vorspringenden Strukturen Mikronadeln
sind, ist vorgesehen, dass die Länge
im allgemeinen größer ist,
beispielsweise 0,9 mm bis 1,5 mm.
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Zum
Verabreichen einer Substanz durch die Haut eines Patienten mittels
der Vorrichtung 10 werden die vorspringenden Strukturen 58 an
die Haut gesetzt und ein abwärts
gerichteter Druck aufgebracht. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen
die vorspringenden Strukturen 58 eine Länge aufweisen, die ausreicht,
um die Haut bis unterhalb des Stratum corneum zu durchdringen, genügt der abwärts gerichtete
Druck, um die Haut zu durchdringen. Bei anderen Ausführungsbeispielen
wird die Vorrichtung 10 vor und zurück oder im Kreis bewegt, um
die Haut ausreichend zu abradieren, so dass die vorspringenden Strukturen 58 die
Haut bis zu der gewünschten Tiefe
durchdringen können.
Ein fortgesetzter abwärts gerichteter
Druck biegt die Oberwand 20, so dass die in dem Behälter 40 befindliche
Substanz zur Verabreichung durch die axialen Durchgänge 60 der
vorspringenden Strukturen 58 und in die Haut ausgegeben
wird.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei den vorspringenden Strukturen 59 um
messerartige Klingen oder andere Strukturen von beispielsweise pyramidaler
oder kegelstumpfförmiger Gestalt,
die vorzugsweise senkrecht zu der Ebene der Vorrichtung verkaufen
und für
die oberste Epithelschicht abrasiv sind und das Stratum corneum
durch Schneiden, Ritzen oder Abradieren der Oberfläche des
Stratum corneum durchdringen können,
bis eine Öffnung
von ausreichender Tiefe für
das Durchdringen eines Fluids gebildet ist. Da die Mikrovorrichtung 10 möglicherweise
reziprozierend bewegt werden muss, um das Stratum corneum zu durchdringen,
ist ein genaues Handhaben der Mikrovorrichtung 10 durch
die Verwendung des angebrachten Fingerbechers 50 höchst erwünscht. Eine
vorsichtige Verwendung der Vorrichtung 10 vermeidet unbeabsichtigtes Durchdringen,
Abradieren oder Durchstechen der Epithelschichten unterhalb des
Stratum corneum und vermeidet unnötiges Unbehagen und Irritationen
des Patienten.
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Vorrichtung nach den 3 und 4
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Die 3 und 4 zeigen
eine andere Ausgabevorrichtung 80, die einen Körper 82 mit
einer Oberwand 84, einer Bodenwand 86 und Seitenwänden 88 aufweist,
welche einen Behälter 90 bilden.
Ein Griff 92 ist an der Oberwand 84 angebracht
und ist derart bemessen, dass der Benutzer die Vorrichtung 80 greifen
und handhaben kann. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen
hohlen Griff 92, der am Umfangsrand der Oberwand 88 angebracht
ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht der Griff 92 aus einem elastischen, flexiblen und
verformbaren Material wie beispielsweise Gummi, Kunststoff, Dünnblech
oder Kombinationen derselben. Der Griff 92 weist bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Hohlraum 93 auf, der durch Seitenwände 95 und
eine Oberwand 97 begrenzt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
weist der Griff 92 ein offenes unteres Ende auf, das durch
Anbringen an der Oberwand 84 geschlossen wird. Bei einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Griff 92 an beiden Enden geschlossen.
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Mehrere
vorspringende Strukturen 94 erstrecken sich von der Bodenwand 86 zur
Bildung einer Anordnung. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel
weisen die vorspringenden Strukturen 94 eine Länge und
eine Breite auf, die zum Durchdringen der Haut bis zu einer gewählten Tiefe
ausreichen, um eine Substanz in und durch die Haut auszugeben. Bei
dieser Vorrichtung weist jede vorspringende Struktur 94 einen
axialen Durchgang 96 auf, der sich von dem Behälter 90 zu
den Enden 99 der vorspringenden Strukturen 94 erstreckt,
Der Griff 92 ist an der Oberwand 84 derart luftdicht
angebracht, dass ein Hohlraum 93 gebildet ist. Durch Drücken des
Griffs 92 in Richtung der Pfeile 91, werden die
Seitenwände 95 nach
innen ausgelenkt, um die Luft in dem Griff 92 zu komprimieren,
wodurch eine Verschiebung der Oberwand 84 nach unten erfolgt,
wie durch die Phantomlinien in 4 dargestellt.
Das Auslenken der Oberwand 84 gibt den Inhalt des Behälters 90 durch axiale
Durchgänge 96 der Vorsprünge 94 aus.
Auf diese Weise wird der auf die von der Mikrovorrichtung 80 auf
die Haut aufgebrachte Druck nicht erhöht, wodurch die Gefahr des
Eindringens der vorspringenden Strukturen 94 in das Epithel
verringert wird. Mittels der vorliegenden Erfindung behandelte Patienten
können
von weniger Schmerzen und Unbehagen, als normalerweise bei der Verabreichung
von Arzneimitteln durch eine Mikrovorrichtung dieser Art zu erwarten
ist, ausgehen.
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In
der Praxis ist eine Person in der Lage, eine Substanz, beispielsweise
eine Arzneimittelzusammensetzung, an einen Patienten mittels der
Vorrichtung 80 auszugeben, indem sie den Griff 92 greift
und die vorspringenden Strukturen 94 genau auf der Haut in
einem Zielbereich positioniert. Sobald die Vorsprünge 94 korrekt
auf der Haut eines Patienten positioniert sind, wird der Griff 92 zum
Aufbringen eines leichten Drucks und zum Bewegen der vorspringenden
Strukturen 94 in im wesentlichen reziprozierender Weise
verwendet, um das Ritzen und Abradieren des Stratum corneum durch
die vorspringenden Strukturen 94 zu ermöglichen. Sobald die vorspringenden
Strukturen 94 das Stratum corneum durchdrungen haben, wird
die Bodenwand 86 der Mikrovorrichtung 80, oder
im Falle von vorspringenden Abradierstrukturen die vorspringenden
Strukturen selbst, in Kontakt mit der Haut des Patienten gehalten.
Der Griff 92 wird gedrückt,
um fluide Luft, die in dem Griff enthalten ist, zusammenzudrücken und
einen zusätzlichen
Druck auf die Oberwand 84 zum Auslenken der Oberwand 84 zu
erzeugen, um so das Volumen des Behälters 90 zu verringern
und das in dem Behälter 40 enthaltene
Arzneimittel durch die Fluidleitungsdurchgänge 96 der vorspringenden Strukturen 94 und
in den Körper
des Patienten unmittelbar unterhalb des Stratum corneum auszugeben. Auf
diese Weise wird die pharmazeutische Zusammensetzung in Kontakt
mit den Epithelschichten gebracht und kann so von dem Körper absorbiert
werden.
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Vorrichtung gemäß den 5 und 6
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Bei
einem anderen Beispiel, das in den 5 und 6 dargestellt
ist, weist eine Ausgabevorrichtung 100 einen an einer Basis 104 angebrachten
Griff 102 auf. Di Basis 104 hat eine Bodenwand 106 und
Seitenwände 108.
Mehrere in einer Anordnung zusammengefasste vorspringende Strukturen 110 erstrecken
sich von der Bodenwand 106. Bei den vorspringenden Strukturen 110 des
dargestellten Ausführungsbeispiels
handelt es sich um Mikronadeln mit einem axialen Durchgang 112,
der sich durch die Bodenwand 106 erstreckt. Die Basis 104 weist
ferner eine mit Seitenwänden 108 verbundene Oberwand 114 auf,
um so einen Fluidbehälter 116 zu begrenzen.
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Der
Griff 102 ist eine hohle Struktur, die durch Seitenwände 118 und
eine Oberwand 120 gebildet ist, um einen inneren Hohlraum 119 zu
bilden. Der Griff 102 hat ein offenes unteres Ende 122,
so dass der Hohlraum 119 in direkter Fluidverbindung mit
dem Behälter 116 steht.
Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
besteht der Griff 102 aus einem verformbaren elastischen
Material, so dass die Seitenwände 118 wie
durch die Phantomlinien in der 6 dargestellt,
durch Aufbringen einer externen Kraft auf die Seitenwände 118 in
Richtung der Pfeile 124 nach innen ausgelenkt werden können. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann der Hohlraum eine Substanz 125 enthalten, die an den
Patienten auszugeben ist. Das Auslenken der Seitenwände 118 nach
innen drückt
die Substanz 125 in Richtung der Pfeile 127 aus
dem Behälter 116 durch die
axialen Durchgänge 112 der
vorspringenden Strukturen 110.
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Die
Betätigung
der Vorrichtung 100 nach diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist im wesentlichen gleich der Betätigung der Vorrichtung von 3,
bietet jedoch eine alternative Ausbildung, die für Fälle geeignet ist, in denen
ein Behälter
mit einem größeren Volumen
erforderlich ist.
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Vorrichtung gemäß den 7 und 8
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Die 7 und 8 zeigen
ein weiteres Beispiel für
eine Ausgabevorrichtung 126 mit einem Körper 128, der eine
verformbare Oberwand 129, die von einer Bodenwand 130 beabstandet
ist, und Seitenwände 132 aufweist,
welche sich zwischen der Oberwand 129 und der Bodenwand 130 erstrecken. Der
von der Oberwand 129, der Bodenwand 130 und den
Seitenwänden 132 umschlossene
Raum bildet einen Behälter 134.
Ein massives Handhabungsteil 136, bei spielsweise ein Griff,
ist mit der Oberwand 129 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Griff 136 ein massives langgestrecktes Teil, das derart
bemessen ist, dass es eine Fläche
bildet, welche der Benutzer greifen kann. Durch das Greifen des
Griffs 36 kann die behandelnde Person eine genaue Kontrolle über die
Vorrichtung 126 ausüben, während die
Möglichkeit übermäßigen Unbehagens oder übermäßiger Irritation
des Patienten minimiert ist. Die Bodenwand 130 weist mehrere
sich nach außen
erstreckende vorspringende Strukturen 138 mit axialen Durchgängen 140 auf,
welche mit dem Behälter 134 verbunden
sind. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Oberwand 128 ausreichend
flexibel, um zum Ausgeben einer Substanz 140 aus dem Behälter 134 durch
den axialen Durchgang 142 der vorspringenden Strukturen 138 nach
innen auszulenken.
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Sobald
die Vorrichtung korrekt positioniert ist und die vorspringenden
Strukturen 138 in dem Stratum corneum eingebettet sind,
kann der Griff 136 in Richtung des Pfeils 144 nach
unten gedrückt
werden, um die Oberwand 129 wie in der 8 durch
Phantomlinien auszulenken. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel
kann die Vorrichtung nach unten gegen die Haut 146 gedrückt werden,
um die Haut 146 mittels der vorspringenden Strukturen 138 bis
zu einer gewünschten
Tiefe zu durchdringen. Alternativ kann die Vorrichtung 126 gegen
die Haut 146 an einer Zielstelle gerieben werden um die
Haut 146 bis zu einer Tiefe zu abradieren, die das Durchdringen der
Substanz 140 durch die Haut 146 unter das Stratum
corneum ermöglicht.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist die auszugebende Substanz physisch in dem Behälter gehalten,
beispielsweise durch mindestens eine zerstörbare Membran. Diese Rückhaltemembran
kann einfach ein berstfähiges
Material, das den Fluiddurchgang oder die Fluiddurchgänge überlagert
oder nahe diesen angeordnet ist, oder eine umschließende Blase
sein. Andere Arten des Rückhaltens
der Substanz liegen ebenfalls im Rahmen der Erfindung. Es ist ebenfalls
möglich,
dass die Membran durch nach innen ragende Teile zerstört wird,
welche die Membran durchstechen. Ungeachtet der Ausbildung dieser
Rückhalteeinrichtung
muss das Material oder die Struktur, das/die verwendet wird, auf
den von der Ausgabevorrichtung erzeugten Druck derart reagieren,
dass bei einem ausreichenden und im allgemeinen vorbestimmten Schwellenwert
der Druck die Fähigkeit
der Rückhalteeinrichtung überwindet,
die Substanz zurückzuhalten,
und die Substanz ausgegeben wird.
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Ferner
fällt die
Zeitgebung der Ausgabe der Substanz an einen Säuger in den Rahmen der vorliegenden
Erfindung. Diese Ausgabe kann vor, gleichzeitig mit und nach dem
Eindringen der vorspringenden Teile erfolgen.