Аппликаторы для микроигл

Аппликаторы для микроигл

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке США № 61/331175, поданной 4 мая 2010 г., которая включена в настоящее описание путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Описанный здесь объект изобретения относится в целом к введению лекарств с использованием микроигл или других микровыступов и, более конкретно, к аппликаторам для прикладывания матрицы микровыступов к роговому слою.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Матрицы микроигл были предложены в качестве средства для введения лекарств через кожу в 1970-х годах, например, в патенте США № 3964482 с истекшим сроком действия. Матрица микроигл может облегчить прохождение лекарств через кожу человека и другие биологические мембраны в обстоятельствах, при которых обычное трансдермальное введение является неподходящим. Матрицы микроигл могут быть также использованы для взятия пробы текучих сред, обнаруженных вблизи биологической мембраны, таких как интерстициальная жидкость, которая затем исследуется на наличие биомаркеров.

В последние годы стало практически более осуществимым изготовление матриц микроигл таким образом, который делает их широкое применение финансово целесообразным. В патенте США № 6451240 описываются некоторые способы изготовления матриц микроигл. Если эти матрицы являются, например, достаточно недорогими, они могут продаваться как устройства одноразового использования. Устройства одноразового использования могут быть более предпочтительными, чем устройства многократного использования благодаря исключению проблемы, касающейся целостности устройства, которая могла возникнуть при предыдущем использовании, и устранению потенциальной необходимости повторной стерилизации устройства после каждого использования.

Помимо стоимости, целостности и стерильности дополнительной проблемой, связанной с матрицами микроигл, является биологическая усвояемость активного вещества. При внутривенной инъекции вводится точное количество активного вещества в кровообращение. При подкожной или внутрикожной инъекции вводится точное количество активного вещества в ткань, однако количество активного вещества, вводимое в кровообращение, и скорость, с которой вводится активный ингредиент, зависят от типа окружающей ткани, кровообращения и возможных других факторов. Когда лекарство вводится орально, результирующие уровни в крови могут проявлять существенные колебания среди пациентов в зависимости от обмена веществ и других факторов, но минимальные терапевтические уровни могут быть обеспечены для большинства пациентов, например, потому, что скорость обмена веществ имеет верхний предел, и потому, что существует многолетний опыт всасывания многих лекарств оральной рецептуры. Когда лекарство вводится в немодифицированную кожу обычным трансдермальным пластырем, обход печеночного кровообращения может ослабить влияние печеночного метаболизма на биологическую усвояемость. С другой стороны, при обычном трансдермальном пластыре различия в проницаемости кожи являются дополнительным фактором, ведущим к различиям в биологической усвояемости.

Микроиглы управляют проницаемостью кожи по отношению к активному веществу. Изменчивость в повышении проницаемости, создаваемая различными применениями микроигл, будет приводить в результате к изменениям скорости прохождения через кожу, количества, проходящего через кожу, и биологической усвояемости. Изменчивость в повышении проницаемости кожи при применении матрицы микроигл может проявляться в результате ее применения к разным пациентам. Конечно, возникает особое беспокойство, если это повышение мало в конкретных группах пациентов, так что введение лекарства не обеспечивает терапевтически эффективного подбора дозы (например, адекватного уровня в крови) в таких группах. Беспокойство может также возникнуть, если повышение в некоторых случаях нежелательно мало у пациента, даже если в других случаях это повышение соответствует ожидаемому у этого пациента, в зависимости от подробностей того, как и где применялась матрица микроигл.

Типичная матрица микроигл содержит микроиглы, выступающие из основания конкретной толщины, которое может быть любой формы, например, квадратным, прямоугольным, треугольным или круглым. Сами микроиглы могут иметь множество форм. Хотя матрица может вдавливаться в кожу рукой, было предложено также использовать разные устройства для удержания прикладываемой матрицы микроигл или для облегчения тем или иным образом процесса прикладывания матрицы микроигл к коже или другой биологической мембране. Такие устройства могут в целом именоваться “аппликаторами”. Аппликаторы могут, например, ослаблять изменения в силе, скорости и в натяжении кожи, которые возникают, когда матрица микроигл вдавливается рукой в кожу. Изменения в силе, скорости и в натяжении кожи могут привести в результате к изменениям в повышении проводимости.

В некоторых случаях применения матриц микроигл они могут прикладываться к коже или другой биологической мембране для того, чтобы образовывать микроканалы, и затем более или менее быстро отводиться. В других случаях применения матрица микроигл может удерживаться на месте в течение более продолжительного периода времени. Конструкция аппликатора может, естественно, зависеть от того, как долго предполагается удерживать микроиглы на месте.

Аппликаторы для микроигл, содержащие компоненты, которые имеют два устойчивых состояния, были описаны в опубликованной заявке на патент США № 2008/0183144. Наличие двух устойчивых состояний является признаком, обычно желаемым в аппликаторах, потому что разность энергий между двумя устойчивыми состояниями может позволить при каждом применении аппликатора использовать фиксированное количество энергии, чтобы обеспечить проницаемость, улучшая воспроизводимость. Однако ограничение этого раннего подхода заключается в том, что энергия, доставляемая в матрицу микроструктур, является как ограниченной, так и переменной. Используемый ранее подход зависел как от энергии, так и от скорости, вводимой пользователем, и изменение в технике применения оказывало значительное влияние на способность устройства повышать проницаемость кожи.

В некоторых других конструкциях аппликаторов предшествующего уровня техники энергонакопительный элемент, такой как пружина или упругий элемент, может прикладывать силу к одному или более компонентам аппликаторов, что вызывает искажение их размеров и деформацию в течение продолжительного периода времени. Такие явления нежелательны, поскольку они приводят к изменениям геометрии аппликатора и потере накопленной упругой энергии со временем. Поэтому существует потребность в аппликаторе, имеющем энергонакопительные элементы, которые не прикладывают силу к одному или более компонентам аппликатора.

При использовании матриц микроигл, особенно когда эти матрицы удерживаются на месте в течение длительного периода времени, могут быть использованы устройства для введения лекарственного вещества в кожу. Очень простое такое устройство может, например, содержать резервуар для жидкого или твердого лекарственного вещества, который удерживается в контакте с основанием, при этом жидкое лекарственное вещество течет через небольшие отверстия в основании, а твердое лекарственное вещество подается посредством диффузии. Другое устройство, подходящее для введения лекарственного вещества через кожу, описано в опубликованной заявке на патент США № 2005/0094526. Поворотные аппликаторы были описаны в опубликованной заявке на патент США № 2004/0087992. Имеются некоторое описание изобретения, относящееся к аппликаторам, например, в патентах США № 6537242, № 6743211 и № 7087035.

В данной области техники существует потребность в аппликаторах и относящихся к ним устройствах, пригодных для использования с матрицами микроигл, например, для того, чтобы помочь в обеспечении процесса введения лекарств, более удобного для пользователя и единообразного для всех пациентов и для разных вариантов применения к одному и тому же пациенту.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

В одном аспекте обеспечен аппликатор для матрицы микровыступов. Аппликатор содержит энергонакопительный элемент, имеющий первую устойчивую конфигурацию и вторую устойчивую конфигурацию, при этом приложение силы вызывает переход энергонакопительного элемента из первой устойчивой конфигурации во вторую устойчивую конфигурацию, причем сила, необходимая для перехода энергонакопительного элемента из первой устойчивой конфигурации во вторую устойчивую конфигурацию, меньше чем сила, необходимая для перехода элемента из второй устойчивой конфигурации в первую устойчивую конфигурацию. Аппликатор также содержит приводной элемент, выполненный с возможностью передавать внешнюю силу энергонакопительному элементу, элемент-держатель микровыступов, который подсоединен к приводному элементу и на который воздействует энергоэапасающий элемент, когда он переходит из первой устойчивой конфигурации во вторую устойчивую конфигурацию, внешнюю крышку с отверстием, в которое вставляется со скользящей посадкой приводной элемент, и контактирующий с кожей элемент, содержащий участок, плоско прилегающий к коже, причем этот контактирующий с кожей элемент выполнен с возможностью плотной посадки на внешней крышке и контакта с энергонакопительным элементом, когда он находится в своей первой конфигурации.

В одном варианте реализации энергонакопительный элемент имеет ось асимметрии и обладает n-кратной осевой симметрией для некоторого целого числа n. В другом варианте реализации приложение силы к энергонакопительному элементу в направлении его оси симметрии приводит к его переходу из первой устойчивой конфигурации во вторую устойчивую конфигурацию.

В другом варианте реализации аппликатор для матрицы микровыступов содержит корпус, имеющий поверхность с продолговатым отверстием, имеющим площадки на противоположных сторонах отверстия. В состав включен приводной элемент, содержащий поверхность, на которой закрепляется матрица микровыступов, поверхность, имеющую в целом форму шайбы, на которой расположен энергонакопительный элемент, и поверхность, сопрягающуюся с площадками на отверстии корпуса и способную проходить через отверстие. Энергонакопительный элемент расположен между приводным элементом и корпусом, и контактирующая с кожей зона, которая в целом имеет форму шайбы, соединена с корпусом. В одном варианте реализации, когда приводной элемент сопрягается с площадками на отверстии, энергонакопительный элемент сжимается, и когда приводной элемент перемещается внутри отверстия, не сопрягаясь больше с площадками, энергонакопительный элемент может свободно расширяться и при этом перемещать приводной элемент.

В одном варианте реализации энергонакопительный элемент имеет форму волнистой пружины. В других вариантах реализации энергонакопительный элемент имеет n-кратную осевую симметрию в пределах от около 3 до 22, более предпочтительно от 3 до 18 или от 3 до 9, и еще более предпочтительно от 3 до 6.

В другом варианте реализации приводной элемент перемещается внутри внешней крышки между первым положением и вторым положением, причем в своем первом положении приводной элемент продолжается наружу, выступая над верхней поверхностью внешней крышки.

В другом варианте реализации приводной элемент перемещается внутри внешней крышки между первым положением и вторым положением, причем в своем первом положении приводной элемент углублен внутри внешней крышки.

Еще в одном варианте реализации матрица микровыступов прикреплена к элементу-держателю микровыступов, матрица микровыступов содержит основание, и уровень основания матрицы микровыступов находится ниже контактирующей с кожей поверхности контактирующего с кожей элемента после приведения в действие приводного элемента.

Еще в одном варианте реализации уровень основания матрицы микровыступов ниже контактирующей с кожей поверхности контактирующего с кожей элемента в пределах от около 0,001 дюйма до около 0,200 дюйма (0,025-5,08 мм), более предпочтительно от около 0,001 дюйма до около 0,125 дюйма (0,025-3,175 мм), и еще более предпочтительно от около 0,030 дюйма до около 0,090 дюйма (0,762-2,286 мм).

В другом варианте реализации энергонакопительный элемент механически взаимосвязан с элементом-держателем микровыступов, когда энергонакопительный элемент находится в своей первой устойчивой конфигурации.

В другом аспекте обеспечен аппликатор для матрицы микровыступов. Аппликатор содержит (а) корпус, имеющий поверхность с продолговатым отверстием, имеющим площадки на противоположных сторонах отверстия; (b) приводной элемент, содержащий поверхность, на которой может быть закреплена матрица микровыступов, поверхность, имеющую в целом форму шайбы, на которой может быть расположен энергонакопительный элемент, и поверхность, способную сопрягаться с площадками на отверстии корпуса и выполненную с возможностью плотной посадки с прохождением через это отверстие; (с) энергонакопительный элемент, расположенный между приводным элементом и корпусом; и (d) контактирующую с кожей зону, которая в целом имеет форму шайбы и соединена с корпусом. Когда приводной элемент сопрягается с площадками на отверстии, энергонакопительный элемент имеет первую силу накопленной энергии, а когда приводной элемент перемещается внутри отверстия, не сопрягаясь больше с площадками, энергонакопительный элемент высвобождает накопленную им энергию и, осуществляя это, перемещает приводной элемент.

В одном варианте реализации энергонакопительный элемент, сопрягаясь с площадками на отверстии, имеет первую силу накопленной энергии в результате его сжатия.

Еще в одном аспекте обеспечен аппликатор. Этот аппликатор содержит (а) корпус, имеющий первый элемент с центральным отверстием, и второй элемент, имеющий контактирующую с кожей поверхность; (b) приводной элемент, расположенный в центральном отверстии и содержащий поверхность, на которой может быть закреплена матрица микровыступов, и канавку, продолжающуюся по окружности; и (с) энергонакопительный элемент, имеющий внутренний край и внешний край и расположенный внутри корпуса первоначально в первой устойчивой конфигурации, так что внутренний край расположен в канавке, а его внешний край находится в контакте со вторым элементом. Приложение силы к приводному элементу перемещает энергонакопительный элемент из его первой устойчивой конфигурации во вторую устойчивую конфигурацию, при этом внешний край не находится больше в контакте со вторым элементом.

В одном варианте реализации внешний край энергонакопительного элемента в его второй устойчивой конфигурации находится в контакте с первым элементом.

В другом варианте реализации держатель матрицы микровыступов входит в зацепление с приводным элементом, и это зацепление между приводным элементом и держателем матрицы микровыступов образует канавку.

Еще в одном варианте реализации энергонакопительный элемент имеет ось симметрии и обладает n-кратной осевой симметрией для некоторого целого числа n, причем приложение силы в направлении оси симметрии вызывает переход энергонакопительного элемента из первой устойчивой конфигурации во вторую устойчивую конфигурацию, при этом сила, необходимая для перехода энергонакопительного элемента из первой устойчивой конфигурации во вторую устойчивую конфигурацию, меньше чем сила, необходимая для перехода этого элемента из второй устойчивой конфигурации в первую устойчивую конфигурацию.

Еще в одном варианте реализации энергонакопительный элемент имеет в целом форму усеченного конуса с прорезями от верха усеченного конуса, от низа усеченного конуса или с обеих сторон.

В другом аспекте любой из описанных вариантов реализации аппликатора дополнительно содержит механизм безопасности, препятствующий перемещению приводного элемента в направлении, которое разблокирует матрицу микровыступов.

В одном варианте реализации механизм безопасности содержит предохранительный колпачок над корпусом аппликатора. В другом варианте реализации механизм безопасности содержит штифт, съемно вставляемый в приводной элемент на аппликаторе.

В другом аспекте обеспечено устройство, содержащее аппликатор согласно любому из описанных аспектов и вариантов реализации и матрицу микровыступов, содержащую активное вещество.

В другом аспекте обеспечен способ приложения матрицы микровыступов к биологическому барьеру. Способ содержит обеспечение описанного аппликатора, причем аппликатор включает в себя или способен включать в себя матрицу микровыступов. Аппликатор вступает в контакт с биологическим барьером, и приводной элемент на аппликаторе приводится в действие для инициации перемещения энергонакопительного элемента из его первой устойчивой конфигурации в его вторую устойчивую конфигурацию. Перемещение энергонакопительного элемента вызывает, прямо или косвенно, перемещение матрицы микровыступов, вызывая ее принудительный контакт с биологическим барьером. В вариантах реализации, в которых матрица микровыступов содержит лечебное или профилактическое средство, способ добивается введения этого средства в пациента.

Дополнительные варианты реализации настоящего способа, матрицы микровыступов, набора компонентов будут очевидны из последующего описания, чертежей, примеров и формулы изобретения. Как может быть понятно из предшествующего и последующего описания, все без исключения признаки, описанные здесь, и все без исключения сочетания двух или более этих признаков включаются в объем настоящего описания изобретения при условии, что эти признаки, включенные в такое сочетание, не являются взаимно несовместимыми. Кроме того, любой признак или сочетание признаков могут быть специально исключены из любого варианта реализации настоящего изобретения. Дополнительные аспекты и преимущества настоящего изобретения изложены в последующем описании и формуле изобретения, в частности, когда они рассматриваются в сочетании с сопроводительными примерами и чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

ФИГ.1А-1В - виды описываемого здесь аппликатора, где аппликатор показан на виде в перспективе (фиг. 1А), виде в разрезе (фиг. 1В) и в разобранном виде (фиг. 1С).

ФИГ.1D-1Е - аппликатор, изображенный на фиг. 1А-1С, на виде в перспективе (фиг. 1D) и на виде в разрезе (фиг. 1Е) после приведения в действие его приводного элемента.

ФИГ.1F-1T - виды в перспективе вариантов реализации энергонакопительных элементов для использования в описанном аппликаторе.

ФИГ.1U-1V - иллюстрация перемещения энергонакопительного элемента между его первой устойчивой конфигурацией и второй устойчивой конфигурацией.

ФИГ. 2А - схематическое изображение аппликатора с определенными размерами, укрупненными для ясности.

ФИГ. 2В - схематическое изображение одной четверти нажимного элемента аппликатора, изображенного на фиг. 2А, с определенными размерами, укрупненными для ясности.

ФИГ. 3А-3В - схематическое представление другого варианта реализации аппликатора, причем на фиг. 3А показана схематически одна половина аппликатора в разрезе, а на фиг. 3В показан вид в перспективе конкретного компонента.

ФИГ. 4А - вид в перспективе другого варианта реализации аппликатора. ФИГ. 4В - изображение в разобранном виде того же аппликатора.

ФИГ. 5 - альтернативный внешний элемент для аппликатора, изображенного на фиг. 4А-4В.

ФИГ. 6А-6В - механизм безопасности с консольно вставляемым штифтом для предотвращения непреднамеренного разблокирования приводного элемента.

ФИГ. 7А-7В - другой вариант реализации механизма безопасности для предотвращения непреднамеренного разблокирования приводного элемента.

ФИГ. 8А-8В - пример механизма безопасности с лапкой для устранения случайного срабатывания приводного элемента в аппликаторе.

ФИГ. 9А-9С - другой вариант реализации механизма безопасности, в котором предохранительный колпачок показан в закрытом положении (фиг. 9А), в открытом положении (фиг. 9В) и расположенным на месте на аппликаторе (фиг. 9С).

ФИГ. 10А-10В - другой вариант реализации механизма безопасности по типу колпачка.

ФИГ. 11А-11В - виды в перспективе аппликатора согласно еще одному варианту реализации, причем на фиг. 11А изображен аппликатор, имеющий конфигурацию до его разблокирования или приведения в действие пользователем, а на фиг. 11В изображен тот же самый аппликатор после его разблокирования или приведения в действие пользователем.

ФИГ. 12А-12В - виды сбоку в разрезе первого варианта реализации внутренних компонентов аппликатора, соответствующего аппликатору на фиг. 11А-11В, причем на фиг. 12А изображен аппликатор в конфигурации до его разблокирования или приведения в действие пользователем, а на фиг. 12В изображен тот же аппликатор после разблокирования или приведения в действие пользователем.

ФИГ. 13А-13В - виды сбоку в разрезе второго варианта реализации внутренних компонентов аппликатора, соответствующего аппликатору на фиг. 11А-11В, причем на фиг. 13А изображен аппликатор в конфигурации до его разблокирования или приведения в действие пользователем, а на фиг. 13В изображен тот же аппликатор после разблокирования или приведения в действие пользователем.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Перед подробным описанием настоящего объекта изобретения необходимо понять, что изобретение не ограничивается конкретными материалами или структурами устройств, каковые могут изменяться. Должно быть также понятно, что используемая здесь терминология служит только для описания конкретных вариантов реализации и не претендует на то, чтобы быть ограничивающей. Используемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают в себя как единичные, так и множественные объекты ссылки, если контекст четко не указывает иное. Так, например, ссылка на “активный ингредиент” включает в себя множество активных ингредиентов, а также единственный активный ингредиент, ссылка на “температуру” включает в себя множество температур, а также единственную температуру, и т.п.

Применительно к информации, относящейся к словам, которые имеют множественные значения, ссылка делается на “Оксфордский словарь английского языка” (The Oxford English Dictionary, 2-е издание, 1989 г.) и на “McGraw-Hill словарь научных и технических терминов” (McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms, 6-е издание, 2002 г.), которые включены в настоящее описание посредством ссылки. Включение в настоящее описание этих ссылок не означает, что каждое определение в них обязательно применимо здесь, поскольку специалисты в данной области техники смогут часто увидеть, что конкретное определение фактически не применимо в данном контексте.

В настоящей заявке часто для удобства делается ссылка на “кожу” как на биологическую мембрану, через которую проникают микроиглы. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в большинстве или во всех случаях те же изобретательские принципы применимы к использованию микроигл для проникновения через другие биологические мембраны, такие, например, как те, что выстилают внутреннюю полость рта, или биологические мембраны, которые обнажаются во время хирургических операций.

В настоящей заявке также делается ссылка на используемый термин “микроиглы” как на тип микровозвышений или микровыступов. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что во многих случаях те же изобретательские принципы применимы к другим микровозвышениям или микровыступам для проникновения через кожу иди другие биологические мембраны. Другие микровозвышения или микровыступы могут включать в себя, например, микролезвия, как описано в патенте США № 6219574 и в канадской заявке на патент № 2226718, и заостренные микроиглы, как описано в патенте США № 6652478.

При обсуждении аппликаторов по настоящему изобретению термин “направленный вниз” иногда используется для описания направления, в котором микровыступ вдавливается в кожу, а термин “направленный вверх” для описания противоположного направления. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что аппликаторы могут использоваться там, где микровыступы вдавливаются в кожу под углом по отношению к направлению земного притяжения. Во многих аппликаторах согласно изобретению энергия для вдавливания микровыступов обеспечивается преимущественно энергонакопительным элементом, и поэтому эффективность не сильно зависит от ориентации кожи относительно направления земного притяжения.

Размеры микроигл и других микровыступов для использования с аппликаторами, описанными здесь, будут являться функцией технологии их изготовления и точно назначенного применения (например, от активного вещества, которое должно быть введено, содержится ли оно в микровыступах, и т.п.). Однако в общем случае можно ожидать, что микроиглы и другие микровыступы, используемые на практике, должны иметь длину от около 20 до около 100 микрометров, более предпочтительно от около 50 до около 750 микрометров, и еще более предпочтительно от около 100 до около 500 микрометров. Часто бывает желательно, чтобы микроиглы были достаточно длинными, чтобы проникать через роговой слой кожи в некоторых надлежащих точках приложения на теле человека, например на бедре, боку, плече или торсе.

Термин “матрица микроигл” применительно к преследуемым здесь целям используется для обозначения двумерной или трехмерной структуры микроигл. Эта структура может быть регулярной в соответствии с повторяющейся геометрической картиной или же она может быть нерегулярной. Подобным образом ”матрица микровыступов” означает двумерную или трехмерную структуру микровыступов.

В первом аспекте обеспечен аппликатор для матрицы микровыступов, в котором скорость контактирования матрицы микровыступов с кожей во времени контролируется в пределах заданного диапазона. Аппликатор приводится в действие, когда приводной элемент нажимается с силой, превышающей порог. Скорость контактирования по существу не зависит от точной силы, используемой для нажатия на приводной элемент. Аппликатор содержит энергонакопительный элемент.

В следующем аспекте обеспечен способ введения микровыступов в матрице микровыступов в кожу или другой биологический барьер. Способ содержит расположение аппликатора в контакте с барьером, в который должна быть вставлена матрица, и приведение в действие приводного элемента, который образует часть аппликатора, силой, превышающей заданный порог. Скорость матрицы микровыступов и энергия на микроструктуру во время контакта с кожей должны быть выше порога и могут контролироваться в пределах заданного диапазона.

Рассматриваемые в данном описание аппликаторы в общем случае будут иметь два состояния или конфигурации. В первом состоянии или конфигурации аппликатор имеет утопленную заподлицо матрицу микровыступов. Предполагается, что это будет состояние аппликатора вслед за изготовлением и во время его доставки и хранения. Во втором состоянии или конфигурации, которые наступают в результате нажатия или другого приведения в действие приводного элемента, матрица микровыступов умеренно выступает наружу из аппликатора.

Скорость матрицы микровыступов во время контакта с кожей может регулироваться, например, изменением количества накопленной энергии в энергонакопительном элементе. Это осуществляется, например, за счет управления геометрической структурой энергонакопительного элемента и свойствами материала (материалов), из которого (которых) изготавливается энергонакопительный элемент. Энергонакопительный элемент может иметь сжатую форму, в которой степень сжатия (например, в одном пространственном направлении) управляет количеством накопленной энергии.

Когда энергонакопительный элемент хранится в сжатой форме, разнообразные механизмы, внешние по отношению к этому элементу, но образующие часть аппликатора, могут использоваться, чтобы снять сжатие и позволить элементу разжаться и тем самым высвободить некоторую часть или всю его энергию.

Альтернативно энергонакопительный элемент может быть бистабильным в том смысле, что он имеет два устойчивых состояния, в которых накапливается энергия. Эти два состояния могут иметь разные энергии. Количество накопленной энергии может, например, находиться в диапазоне от около 0,1 Дж до около 10 Дж, или в диапазоне от около 0,25 Дж до около 1 Дж. Энергонакопительный элемент, имеющий два бистабильных состояния, обладает огромным преимуществом, поскольку, находясь в состоянии более высокой энергии, энергонакопительный элемент не прикладывает каких-либо значительных сил к компонентам аппликатора, тем самым устраняя проблемы, связанные с искажением размеров и деформацией во времени. Уменьшение искажения размеров и деформации приводит к поддержанию той же самой накопленной упругой энергии в течение продолжительного периода времени. Поддержание той же самой накопленной упругой энергии в течение периода времени важно для обеспечения продолжительного срока хранения на складе, предпочтительно в течение по меньшей мере 6 месяцев, более предпочтительно 12 месяцев, и еще более предпочтительно 24 месяцев.

Скорость матрицы микровыступов во время контакта с кожей может находиться, например, в пределах диапазона от 0,1 м/с до 20 м/с или в пределах диапазона от 0,5 м/с до 10 м/с. В общем случае накопленная энергия может быть использована для перемещения матрицы микровыступов в контакт с кожей, а также для преодоления любых сил (например, со стороны других компонентов аппликатора), воздействующих на матрицу микровыступов. Кроме того, накопленная энергия может быть использована для перемещения других компонентов, которые в соответствии с конструкцией аппликатора должны также перемещаться, когда матрица микровыступов движется по направлению к коже.

Скорость матрицы микровыступов предпочтительно является воспроизводимой. Например, стандартное отклонение скорости в ряде применений, выполняемых с разными аппликаторами одной и той же конструкции, или разными лицами, использующими один и тот же аппликатор, может быть меньше чем около 10% от средней скорости, меньше чем около 5% или меньше чем около 1%.

Может оказаться желательным, чтобы аппликатор содержал один или более компонентов, которые обладают осевой симметрией относительно оси, перпендикулярной к матрице микровыступов. Например, аппликатор может содержать компоненты, которые имеют n-кратную осевую симметрию (симметрию при поворотах на 360/n градусов) для некоторого целого числа n>1, например, n=2, 3, 4, 5 или 6. В качестве примера зажим, изображенный на фиг. 3В и являющийся компонентом описываемого здесь аппликатора, обладает 3-кратной осевой симметрией.

Может оказаться желательным, чтобы энергонакопительный элемент постоянно находился в механической связи с матрицей микровыступов или с элементом-держателем матрицы. Однако альтернативное конструктивное решение может позволить энергонакопительному элементу не быть связанным с матрицей микровыступов во время хранения аппликатора и вступать в контакт с матрицей или с элементом-держателем матрицы только в процессе работы. Такой контакт может происходить на ненулевой скорости, хотя желательно, чтобы эта ненулевая скорость была низкой, например, менее чем около 0,1 см/с или менее чем около 0,25 см/с, или менее чем около 1 см/с.

Вслед за контактом матрицы микроигл с кожей или другим барьером может произойти умеренный отскок от кожи вследствие того, что кожа обладает упругими свойствами. После этого матрица микроигл, нажимаемая аппликатором, может внедряться в кожу на уровень, который умеренно ниже естественного уровня кожи. Сила, с которой матрица микровыступов вдавливается в кожу, может находиться, например, между около 0,1 Н/см² и 10 Н/см². Уровень нахождения основания матрицы микровыступов ниже кожи составляет около 0,001 дюйма (0,00254 см) или больше, а в других вариантах реализации он составляет от около 1/16 дюйма (0,0625 дюйма или 0,159 см) до около 3/16 дюйма (0,188 дюйма или 0,476 мм) или от около 1/16 дюйма (0,0625 дюйма или 0,159 см) до около 1/8 дюйма (0,125 дюйма или 0,318 см).

В типовом исполнении, где используется сжатое энергонакопительное устройство, аппликатор имеет главный элемент, который контактирует с кожей, когда аппликатор должен использоваться. Матрица микровыступов прикрепляется к удерживающему элементу, который удерживает энергонакопительное устройство в сжатом состоянии. Удерживающий элемент сам удерживается на месте гибким механизмом. Приводной механизм заставляет гибкий механизм смещаться или упруго деформироваться таким образом, чтобы удерживающий элемент перестал удерживаться. После этого энергонакопительное устройство свободно раскрывается или перемещается между первой и второй конфигурацией, перемещая удерживающий элемент, после чего матрица микровыступов смещается по направлению к коже.

Обратимся теперь к чертежам, где на фиг. 1А-1С представлены несколько видов одного возможного исполнения аппликатора 10. Аппликатор содержит контактирующий с кожей элемент 12, который имеет отверстие 14 в своем центре и, в этом варианте реализации, обладает полной осевой симметрией. Контактирующий с кожей элемент 12 сопрягается с корпусом 16 аппликатора, который в этом варианте реализации также обладает полной осевой симметрией и изготавливается из жесткого материала (например, полимерного, наполненного полимерного, композитного или металлического материала), который предпочтительно заметно не прогибается во время работы устройства. Должно быть понятно, что корпус может быть также полужестким, полугибким или гибким, если потребуется. Корпус 16 имеет отверстие 18 наверху, через которое по скользящей посадке проходит приводной элемент 20. Как лучше видно на фиг. 1В, к нижней поверхности 22 приводного элемента 20 подсоединен держатель 24, который удерживает матрицу микровыступов (не показанную на фиг. 1А-1С). Когда нижняя поверхность 22 и верхняя поверхность 24 держателя находятся в контакте, определяется канавка 26, также обладающая полной осевой симметрией. Бистабильный энергонакопительный элемент 28, имеющий приблизительно форму усеченного конуса, имеет внутренний край 30, расположенный внутри канавки 26. Энергонакопительный элемент в этом варианте реализации именуется здесь как “прорезная пружина”, описанная более подробно ниже.

На фиг. 1D-1Е изображен аппликатор после приведения в действие приводного элемента 20. Корпус 16 и его нижний участок с контактирующим с кожей элементом 12 показаны на фиг. 1D, на котором приводной элемент 20 не виден, потому что он был нажат и полностью углублен внутри корпуса. Слегка выступает над контактирующим с кожей элементом 12 нижняя поверхность приводного элемента, на которой удерживается матрица микровыступов. На фиг. 1Е представлен вид в разрезе по линии А-А на фиг. 1D, на котором виден приводной элемент, содержащийся внутри корпуса. Также видна конфигурация элемента 28 в виде прорезной пружины, где его внутренний край 30 находится во втором положении по отношению к его положению до приведения в действие, как показано на фиг. 1В. Конкретно, внутренний край 30 энергонакопительного элемента находится в горизонтальной плоскости, которая до использования достигает или приближается к горизонтальной плоскости края прорезной пружины. Этот переход и изменение положения пружинного элемента на обратное описаны более подробно ниже.

Материалы, из которых изготавливаются компоненты аппликатора, могут быть выбраны из широкого множества, известного специалистам. Например, наполненный полимерный материал подходит для изготовления внешней крышки, приводного элемента и/или элемента-держателя микровыступов. Специалисты поймут, какие различные свойства материала должны рассматриваться при выборе подходящего материала для каждого компонента.

На фиг. 1F-1G представлены виды в перспективе двух разных вариантов реализации энергонакопительных элементов для использования в описанном аппликаторе, таком как изображенный на фиг. 1А-1Е. Энергонакопительный элеме