DE60113557T2

DE60113557T2 - Mikrostrukturen zur kutanen verabreichung eines mittels auf die haut

Info

Publication number: DE60113557T2
Application number: DE60113557T
Authority: DE
Inventors: Vladimir Gartstein; Feisal Faiz SHERMAN
Original assignee: Corium International Inc
Current assignee: Corium Inc
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: DE60113557D1; WO2002032331A2; CA2422907C; US20020045859A1; AU2002213168A1; CN100528259C; EP1326674A2; CN1477983A; CA2422909A1; CA2422909C; WO2002032480A3; US8216190B2; AU2002213167A1; US7108681B2; WO2002032480A8; JP2004521669A; ES2250493T3; EP1326674B1; CN1665561A; WO2002032331A8

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme, die eine Zusammensetzung an die Haut verabreichen, und sie betrifft insbesondere einen Herstellungsgegenstand des Typs, wie er verwendet wird, um eine Zusammensetzung kutan (oder subkutan) an die Haut zu verabreichen. Siehe beispielsweise WO-A-97/03718. Die Erfindung wird insbesondere als eine planare bzw. flache Anordnung von Mikroelementen, die die Oberfläche der Haut durchstechen und bis zu einer Tiefe penetrieren können, in der eine Zusammensetzung in wirksamer Weise aufgebracht werden kann, beschrieben. Der Herstellungsgegenstand kann eine Zusammensetzung aus einem daran angebrachten Reservoir verabreichen, oder die Zusammensetzung kann direkt auf die Haut aufgebracht und dabei in Kombination mit dem Herstellungsgegenstand verwendet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die menschliche Haut ist das größte Organ. Neben der Funktion der Regulierung der Hauttemperatur besteht die wichtigste Funktion der Haut darin, daß sie als wirksame Barriere gegen eine Verletzung des Körpers durch Fremdstoffe, wie toxische Substanzen, Mikroorganismen, und durch mechanische Verletzung dient. Die menschliche Haut setzt sich aus mehreren Schichten zusammen: die äußerste Schicht ist das Stratum corneum, das aus toten Hautzellen besteht und einen Großteil der wichtigen schützenden Barriereschicht des Körpers ausmacht. Die Haut beinhaltet zumeist ein Stratum corneum, das 15–20 Schichten toter Zellen dick ist (eine Dicke von etwa 10–20 Mikrometer). Einige "dauerhafte" bzw. verhornte Hautschichten jedoch, wie z.B. an den Fersen oder in Form von Schwielen, können ein Stratum corneum mit einer Dicke von 100–150 Mikrometern aufweisen. Im Durchschnitt stößt die Haut auf natürlichem Wege pro Tag mindestens eine Hautschicht ab, und die ersten ein bis vier Hautschichten können entfernt werden, ohne daß die Schutzwirkung der Haut oder deren Gesundheit beeinträchtigt werden. Tatsächlich kann durch Entfernen von bis zu vier (4) Schichten des Stratum corneum ein Hautoberflächenbereich bereitgestellt werden, auf den Makeup gleichmäßiger aufgetragen werden kann und dessen Gesamterscheinungsbild nach dem Auftragen ästhetisch ansprechender ist.
Es ist gängige Praxis, die äußeren Hautschichten zu penetrieren, um eine pharmazeutische Zusammensetzung zu verabreichen. Typischerweise werden Injektionen von Arzneimitteln auf subkutanem, intramuskulärem sowie intravenösem Wege vorgenommen. Weniger invasive Verfahren sind nun entwickelt worden und finden weitverbreitet Anwendung. Beispiele dieser "topischen" Anwendungsformen sind Pflaster, die dazu verwendet werden, eine langsame Freisetzung einer Zusammensetzung, wie z.B. gegen Flugkrankheit oder Bewegungskrankheit wirkende Zusammensetzungen oder Zusammensetzungen für die Raucherentwöhnung, bereitzustellen. Diese Verabreichungssysteme in Form von Pflastern stützen sich jedoch auf Rezepturen, die die aktiven Bestandteile über die Hautbarriere hinweg in den Blutstrom übertragen können. Beschränkungen im Hinblick auf die Rezeptur und die Dosierung können bei der Verabreichung eines Medikaments oder einer die Haut verbessernden Zusammensetzung mittels Pflaster somit ein Hindernis darstellen.
Daher besteht seit langem ein Bedarf nach einem Herstellungsgegenstand, der dazu verwendet werden kann, eine Zusammensetzung kutan (oder subkutan) an die Haut zu verabreichen. Insbesondere besteht auch ein Bedarf nach einem Gegenstand, der die Oberfläche der Haut durchstechen kann oder der die Oberfläche der Haut bis in eine Tiefe, in der eine Zusammensetzung in wirksamer Weise verabreicht werden kann, penetrieren bzw. durchdringen kann.
Eine Lösung für den oben genannten, seit langem bestehenden Bedarf besteht in einem "Pflaster", welches eine Mehrzahl von Mikronadeln aufweist, wobei jede einzelne Mikronadel so ausgestaltet ist, daß sie die Haut bis zu einer vorbestimmten Tiefe, die typischerweise größer ist als die nominale Dicke der Stratum corneum-Schicht der Haut, durchsticht. Die Verwendung solcher Pflaster mit Mikronadeln bietet einen großen Vorteil dahingehend, daß die Barriereeigenschaften der Haut zum großen Teil überwunden werden können, während gleichzeitig die Verwendung der Mikronadeln schmerzfrei und unblutig verläuft, wenn eine Penetration der Epidermis verhindert wird.
Ein Problem bei Mikronadeln besteht darin, daß sie erstens eine gerichtete Druckbewegung gegen die Haut erforderlich machen, die ausreichend stark oder nicht ausreichend stark sein kann, um das Stratum corneum vollständig zu penetrieren, und daß zweitens aufgrund ihrer relativ kleinen Öffnungen (diese Mikronadeln haben für gewöhnlich einen sehr kleinen Durchmesser) ihre Wirksamkeit bei der Verteilung eines Fluids (wie beispielsweise eines flüssigen Arzneimittels oder eines anderen Wirkstoffs) nicht sehr groß ist. Eine Verbesserung könnte darin bestehen, eine Mikrostruktur bereitzustellen (z.B. in Form eines in der Hand gehaltenen Pflasters), die eine größere Fließeffizienz irgendeiner Art einer fluidischen Verbindung durch das Stratum corneum bewirkt, und zu ermöglichen, daß die Mikrostruktur mittels einer Gleit- oder Reibbewegung im wesentlichen parallel zur Hautoberfläche statt senkrecht zur Hautoberfläche die äußeren Hautschichten (d.h. das Stratum corneum) penetriert. Die Gleit-/Reibbewegung gestattet es jedem von dem Substrat (oder der Basis) der Mikrostruktur vorspringenden Mikroelement, mehrere Ritze oder Einschnitte in den äußeren Hautschichten zu erzeugen, was die Durchlässigkeit bzw. Permeabilität der Haut an dieser Stelle lokal erhöht (d.h. die Barriereeigenschaften der Haut werden vermindert).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die entweder der menschlichen Haut nützen können oder mittels derer eine Zusammensetzung kutan an die Haut verabreicht werden kann.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Herstellungsgegenstand bereitzustellen, der die Hautoberfläche durchstechen oder bis zu einer Tiefe penetrieren kann, in der eine Zusammensetzung in wirksamer Weise verabreicht werden kann.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Herstellungsgegenstand bereitzustellen, der die Haut wiederholt bis zu einer vorbestimmten Tiefe penetrieren kann, wodurch ein Mittel zur Verabreichung einer Zusammensetzung an die unter dem Stratum corneum liegende Schicht bereitgestellt wird.
Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Herstellungsgegenstand bereitgestellt wird, der auf die Hautoberfläche aufgebracht und dazu verwendet werden kann, eine Zusammensetzung über einen längeren Zeitraum hinweg auf kontrollierbare Weise abzugeben.
Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Herstellungsgegenstand in Form einer Mikrostruktur bereitgestellt wird, welche die äußeren Hautschichten mittels einer im wesentlichen parallel zur Hautoberfläche statt senkrecht zur Hautoberfläche verlaufenden Gleit- oder Reibbewegung penetriert.
Es ist noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine Mikrostruktur bereitgestellt wird, die die äußeren Hautschichten mittels einer Gleit- oder Reibbewegung penetriert, so daß jedes von dem Substrat der Mikrostruktur vorspringende Mikroelement mehrere Ritze oder Schnitte in den äußeren Hautschichten erzeugen und dadurch die Permeabilität der Haut vergrößern kann.
Weitere Vorteile und andere neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung ausgeführt und werden für Fachleute auf dem Gebiet beim Studium des Folgenden zum Teil offensichtlich oder können beim Ausführen der Erfindung erlernt werden.
Um die vorgenannten sowie weitere Vorteile zu erzielen, und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reduzieren der Barriereeigenschaften der Haut bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: (1) Bereitstellen einer Mikrostruktur mit einem Substrat und einer Mehrzahl von Mikroelementen, die von dem Substrat um mindestens eine vorbestimmte Vorsprungslänge vorspringen, und (2) Plazieren und Reiben der Mikrostruktur auf der Haut, wobei die Reibebewegung in einer Richtung erfolgt, die im wesentlichen parallel zu einer Hautoberfläche ist, und wobei die mindestens eine vorbestimmte Vorsprungslänge ausreichend ist, so daß viele aus der Mehrzahl von Mikroelementen eine Stratum corneum-Schicht der Haut penetrieren können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Mikrostrukturvorrichtung bereitgestellt, welche folgendes beinhaltet: ein Substrat und eine Mehrzahl von Mikroelementen, die auf einer ersten Oberfläche des Substrats angebracht sind, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen vorbestimmte Größen und Formen hat, so daß sie eine Stratum corneum-Schicht der Haut penetrieren, wenn die Mikrostrukturvorrichtung auf der Haut plaziert und in mindestens einer vorbestimmten Richtung bewegt wird, wobei die mindestens eine vorbestimmte Richtung in einer Richtung liegt, die im wesentlichen parallel zu einer Oberfläche der Haut ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Ausführungsformen des Herstellungsgegenstands, die eine dauerhafte kutane Verabreichung einer die Haut verbessernden Zusammensetzung, einer pharmazeutischen Zusammensetzung oder dergleichen erlauben.
Noch weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute auf dem Gebiet beim Studium der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen offensichtlich, in denen eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung in der für die Ausführung der Erfindung am besten geeigneten Weise beschrieben und veranschaulicht wird. Es versteht sich, daß die Erfindung auch verschiedene andere Ausführungsformen beinhalten kann und daß ihre vielen Einzelheiten in mehreren offensichtlichen Aspekten modifiziert werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend werden die Zeichnungen und die Beschreibungen als erläuternd und nicht als beschränkend angesehen.
Alle hier angegebenen Prozentsätze, Anteile und Verhältnisse verstehen sich als Gewichtsangaben, wenn es nicht anders angegeben ist. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius (°C) angegeben, wenn es nicht anders angegeben ist. Alle zitierten Dokumente sind hierin im wesentlichen durch Bezugnahme aufgenommen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die in die Beschreibung aufgenommenen und einen Teil derselben bildenden begleitenden Zeichnungen veranschaulichen mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung und den Patentansprüchen dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
1 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung von Mikroelementen, die pyramidenförmig sind; diese Ausführungsform ist nicht in dem durch die Patentansprüche definierten Schutzbereich enthalten.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines der pyramidenförmigen Mikroelemente von 1.
3 ist eine Anordnung pyramidenförmiger Mikroelemente nach 1, wobei zusätzlich Durchgangslöcher in dem Substrat sowie Kanäle entlang der Seiten der Mikroelemente vorgesehen sind.
4 ist eine perspektivische Ansicht der pyramidenförmigen Mikroelemente von 3.
5 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung von Mikroelementen, die eine insgesamt kubische rechtwinklige Form haben und die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines der kubischen rechtwinkligen Mikroelemente von 5.
7 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung der kubischen rechtwinkligen Mikroelemente von 5, wobei zusätzlich Durchgangslöcher in dem Substrat vorgesehen sind.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines der kubischen rechtwinkligen Mikroelemente von 7.
9 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung keilförmiger Mikroelemente, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines der keilförmigen Mikroelemente von 9.
11 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung der keilförmigen Mikroelemente von 9, wobei zusätzlich Durchgangslöcher vorgesehen sind, die durch das Mikroelement hindurch verlaufen und das Substrat durchdringen oder in dieses eindringen.
12 ist eine perspektivische Ansicht eines der keilförmigen Mikroelemente mit Durchgangslöchern nach 11.
13 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung keilförmiger Mikroelemente von 9, wobei ein Durchgangsschlitz in den Mikroelementen vorgesehen ist, welcher das Substrat durchdringt oder in dieses eindringt.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines der keilförmigen Mikroelemente mit dem Durchgangsschlitz nach 13.
15 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung von Mikroelementen in der Form verlängerter Dreiecke, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
16 ist eine perspektivische Ansicht eines der Mikroelemente in Form eines verlängerten Dreiecks nach 15.
17 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung der Mikroelemente mit verlängerter Dreiecksform nach 15, wobei zusätzlich Durchgangslöcher in dem Substrat und Längskanäle entlang der Oberflächen der dreieckigen Mikroelemente vorgesehen sind.
18 ist eine perspektivische Ansicht eines der Mikroelemente mit verlängerter Dreiecksform nach 17.
19 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung dreieckiger Mikroelemente in Keilform, die in eng beabstandeter Ausrichtung gruppiert sind und gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
20 ist eine perspektivische Ansicht eines der eng beabstandeten dreieckigen Mikroelemente in Keilform von 19.
21 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung bogenförmiger Mikroelemente mit keilförmigen Spitzen, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
22 ist eine perspektivische Ansicht eines der bogenförmigen Mikroelemente in Keilform von 21.
23 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung der bogenförmigen Mikroelemente in Keilform von 21, wobei zusätzlich Durchgangslöcher vorgesehen sind, die durch das Mikroelement hindurch verlaufen und das Substrat durchdringen oder in dieses eindringen.
24 ist eine perspektivische Ansicht eines der bogenförmigen Mikroelemente in Keilform von 23 mit Durchgangslöchern.
25 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung der bogenförmigen Mikroelemente in Keilform von 21, wobei ein Durchgangsschlitz in den Mikroelementen vorgesehen ist, welcher das Substrat durchdringt oder in dieses eindringt.
26 ist eine perspektivische Ansicht eines der bogenförmigen Mikroelemente in Keilform von 25 mit Durchgangsschlitz.
27 ist eine perspektivische Ansicht eines der "geradlinigen" keilförmigen Mikroelemente 102, während es die Haut anritzt oder einen Schnitt in die Haut macht.
28 ist eine Aufrißansicht eines keilförmigen Mikroelements von 10 im Teilquerschnitt, wobei die Seitenwände zur Substratebene senkrecht sind.
29 ist eine Aufrißansicht eines keilförmigen Mikroelements ähnlich demjenigen aus 10 im Teilquerschnitt, wobei die Seitenwände eine Winkelbeziehung haben, die in Bezug auf die Substratebene nicht senkrecht ist.
30 ist eine Aufrißansicht einer Anordnung von Mikroelementen ähnlich derjenigen von 23 im Teilquerschnitt, wobei zusätzlich Durchgangslöcher oder Durchgänge zu einer Reservoirstruktur unterhalb des Hauptsubstrats vorgesehen sind.
31 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung von Mikroelementen gemäß 10, wobei zusätzlich ein nicht gewobenes Rückschichtmaterial vorgesehen ist, welches auf das Originalsubstrat auflaminiert ist.
32 ist eine Draufsicht auf eine Mehrzahl von Mikroelementstreifen, die auf eine nicht gewobene Rückschicht auflaminiert sind.
33 ist eine Aufrißansicht einer Anordnung von Mikroelementen nach 10 im Teilquerschnitt, welche weitere Einzelheiten des Substrats und der nicht gewobenen Rückschicht zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun im einzelnen auf die derzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den begleitenden Zeichnungen beispielhaft veranschaulicht wird und worin bei allen Ansichten gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen.
Die vorliegende Erfindung betrifft die kutane Verabreichung einer Zusammensetzung an den Körper mittels eines Produktions- bzw. Herstellungsgegenstandes, der auf kontrollierbare Weise die Außenschichten der menschlichen Haut penetriert. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Ausführungsform, bei der der Herstellungsgegenstand auf der Hautoberfläche verbleibt und über einen längeren Zeitraum hinweg eine Zusammensetzung verabreichen kann oder über einen längeren Zeitraum hinweg Proben eines biologischen Fluids, z.B. eines interstitiellen Fluids, entnehmen kann.
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung wird der Begriff "kutane Verabreichung" definiert als "eine Zusammensetzung, die mittels eines Herstellungsgegenstandes auf kontrollierbare Weise an die menschliche Haut verabreicht wird, wobei der Herstellungsgegenstand die Hautschicht bis zu einer begrenzten Tiefe penetrieren kann, ohne dabei eine Wunde zu verursachen". Die Wörter kutan und subkutan, wie sie hierin verwendet werden, sind im wesentlichen austauschbare Begriffe. Der Begriff "Wunde" bzw. "Trauma" wird hierin als "mit dem Aufbringen des Herstellungsgegenstandes auf die Haut, Bluten, Hämatombildung, Schwellung, Beschädigung von Bereichen der Haut usw. assoziierter Schmerz" definiert.
Für viele Individuen ist es notwendig, sich Arzneimittel selbst zu verabreichen. Abgesehen von topisch aufgebrachten Medikamenten zur Behandlung der Haut selbst findet die Selbstverabreichung der meisten Medikamente auf oralem Wege statt. Es ist jedoch weithin bekannt, daß einige Kategorien von Rezepturen, wie z.B. pharmazeutische Rezepturen, am besten direkt in das Körpergewebe verabreicht werden, und zwar beispielsweise mittels intravenöser (IV), intramuskulärer (IM) Injektionen. Wenn sowohl IV- als auch IM-Injektionstechniken angewandt werden, ist eine Reihe von Aspekten zu berücksichtigen. Beispielsweise müssen die Fachkenntnis der verabreichenden Person, der Wille eines Patienten, sich selbst eine Injektion zu verabreichen, oder die Wirksamkeit der Selbstverabreichung durch den Patienten bei der Ausarbeitung eines Behandlungsplans in Betracht gezogen werden.
Diese Probleme können jedoch dahingestellt bleiben, und Zusammensetzungen, seien es pharmazeutische oder andere, können ohne Bedenken bezüglich Schmerzen, Schwellungen, Traumata oder einer mangelhaften Ausführung durch den Patienten routinemäßig an Menschen verabreicht werden. Des weiteren wird der Nachteil der Lagerung und Wiederbeschaffung von Spritzen, Tupfern und dergleichen durch die Systeme und Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeräumt.
Das Stratum corneum der Haut besteht aus Schichten toter Hautzellen, die Teil der äußeren Schutzschicht des Körpers bilden. Diese äußerste Schicht von Hautzellen kann in dicken, festen Hautbereichen, wie Schwielen, eine nominale Dicke von etwa einhundert (100) Mikrometern bis etwa 250 Mikrometern haben, wohingegen das Stratum corneum bei normaler "dünner" Haut eine Dicke von etwa zehn bis etwa fünfzehn (10–15) Mikrometern haben kann. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das Penetrieren oder Durchstechen des Stratum corneum. Die hierin beschriebenen Herstellungsgegenstände können so ausgestaltet werden, daß sie penetrierende Mikroelemente in verschiedenen Größen und Formen zur Verfügung stellen. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, die Ausgestaltung der Mikroelemente und/oder die Distanz bzw. Länge, um die das distale Ende der Mikroelemente von einem bestimmten Grundelement vorspringt, anzupassen.
Durch Anpassen der Ausgestaltung der penetrierenden Mikroelemente wird nicht nur die Tiefe der Hautpenetration moduliert, sondern auch die Art der Penetration kann angepaßt werden. Beispielsweise können die Herstellungsgegenstände der vorliegenden Erfindung hohle oder mit Rillen versehene penetrierende Mikroelemente aufweisen, die als Durchgänge dienen können, durch welche eine Substanz fließen kann. Diese Durchgänge erlauben es, daß eine Zusammensetzung, beispielsweise ein Arzneimittel, zur Haut transportiert wird, und zwar vorzugsweise ohne Bluten, Schmerzen oder andere damit in Verbindung stehende Traumata. Die Begriffe "Mikroelement" und "penetrierendes Mikroelement" werden hierin austauschbar verwendet.
Herstellungsgegenstände:
Die Herstellungsgegenstände der vorliegenden Erfindung beinhalten ein Grundelement (oder "Substrat"), auf dem eine Mehrzahl von Mikroelementen angebracht oder abgeschieden ist. Das folgende ist eine Beschreibung des Grundelements und entsprechender Mikroelemente.
Grundelement:
Die Herstellungsgegenstände der vorliegenden Erfindung beinhalten mindestens ein Grundelement, welches eine erste Seite und eine zweite Seite hat. Auf der ersten Seite sind die weiter unten beschriebenen penetrierenden Mikroelemente angebracht. Abgesehen davon, daß die zweite Seite oder Rückseite eine Matrize oder eine Grundstruktur bereitstellt, auf der die Mikroelemente angebracht sind, kann sie auch einen Griff oder eine andere Vorrichtung aufweisen, mittels dessen bzw. derer der Herstellungsgegenstand gehalten werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann auf der zweiten Seite eine Substanz abgeschieden sein, die es dem Benutzer erlaubt, den Gegenstand nur mit seinen Fingerspitzen zu greifen, zu halten oder seine Bewegung auf andere Weise zu steuern. Das Verwenden eines Materials, welches eine berührungsempfindliche Oberfläche liefert, ist besonders für Ausführungsformen geeignet, bei denen das Grundelement ein dünnes, flexibles Material, wie z.B. Papier oder Polymerbahnen, beinhaltet. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet Grundelemente, die flexible Bahnen aufweisen, und die Dicke der Bahnen wird anhand des gewünschten Grades an Flexibilität bestimmt. Die flexiblen Bahnen sind typischerweise ausreichend starr, um eine Matrize bereitzustellen, auf der die Mikroelemente angebracht werden können, sind jedoch gleichzeitig leicht verformbar, so daß sie sich an die Konturen der Hautoberfläche anpassen.
Die Grundelemente der vorliegenden Erfindung können jede beliebige Form oder Ausgestaltung haben. Beispielsweise betrifft eine Ausführungsform kreisförmige Grundelemente, während eine andere Ausführungsform rechtwinklige bzw. rechteckige Grundelemente mit einer Breite und einer Länge betrifft. Bei Herstellungsgegenständen, die Mikroelemente mit einem "Mikroelementwinkel" von weniger als 90° beinhalten, wie sie weiter unten beschrieben werden, weisen die rechteckigen Grundelemente eine linke Kante und eine rechte Kante auf. Die rechte Kante des Grundelements wird hierin als die Kante entlang der rechten Seite des Grundelements definiert, wenn die zweite Seite des Grundelements nach unten (vom Betrachter weg) und die erste Seite zum Betrachter hin weist. Die linke Kante ist hierin umgekehrt definiert.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die zweite Seite ein hieran angebrachtes (oder hiermit ausgestaltetes) Reservoir (oder eine Kammer), welches) eine fließfähige (oder "fluidische") Zusammensetzung enthält, oder zumindest ein Reservoir oder eine Kammer für die Aufnahme von Material (z.B. interstitieller Flüssigkeiten), das von der Haut entfernt wurde, aufweisen. Bei Ausführungsformen dieser Art besteht eine Option darin, das Grundelement so zu modifizieren, daß es eine Mehrzahl hohler Elemente aufweist, oder daß Kanäle oder Porenöffnungen gemeinsam mit soliden bzw. massiven Mikroelementen bereitgestellt werden. Solche hohlen Elemente oder Kanäle würden eine Möglichkeit liefern, ein zu verabreichendes Material oder ein zu entfernendes Material von der ersten Seite des Grundelements zur zweiten Seite hin oder umgekehrt fließen zu lassen. Die hohlen Elemente können auch mit einem hohlen Element, einem Kanal, einem Loch oder einem anderen Durchgang in Verbindung stehen, was die weiter unten beschriebenen Mikroelemente in einer Weise modifiziert, daß eine fließfähige Zusammensetzung aus dem Reservoir durch ein hohles Element im Grundelement über ein Rohr oder einen Kanal in dem Mikroelement an die Haut verabreicht werden kann.
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung schließt die Bedeutung der Begriffe "Fluid" oder "fluidisch" fließfähige Flüssigkeiten, fließfähige Gase, Cremes mit relativ geringer Viskosität, fließfähige Lösungen, die feste Teilchen enthalten können, und dergleichen ein. Eine "fluidische Verbindung" oder ein "fluidisches Material" beinhaltet insbesondere solche Flüssigkeiten, Gase und Lö sungen. Diese Verbindungen oder Materialien können einen Wirkstoff, ein Arzneimittel oder ein hautverbesserndes Mittel oder andere geeignete Stoffzusammensetzungen beinhalten; alternativ kann der Begriff "fluidische Verbindung" mindestens zwei Wirkstoffe, Arzneimittel oder dergleichen, einschließlich sowohl eines biologischen Wirkstoffs als auch eines chemischen Wirkstoffs (in einer einzigen fluidischen Verbindung), einschließen.
Penetrierende Mikroelemente:
Die Herstellungsgegenstände der vorliegenden Erfindung beinhalten weiterhin eine Mehrzahl penetrierender Mikroelemente, die an der ersten Seite oder der ersten Oberfläche des Grundelements angebracht sind. Das "proximale Ende" des Mikroelements wird hierin als "das penetrierende Ende des Mikroelements, das an das Grundelement angebracht oder mit diesem ausgerichtet ausgebildet ist" definiert. Das "distale Ende" des penetrierenden Mikroelements wird hierin als "das Ende des penetrierenden Mikroelements, das mit der Haut in Kontakt kommt und welches das dem Mikroelement am proximalen Ende gegenüberliegende Ende bildet" definiert. Der Begriff "penetrierendes Mikroelement" wird hierin definiert als "ein Fortsatz für das Inkontakttreten mit der Haut, welcher sich von der ersten Seite des Grundelements aus erstreckt und mit einem Anbringungswinkel daran angebracht ist (oder davon vorspringt)". Der Begriff "penetrierendes Mikroelement" bezieht sich auf das gesamte Element, das mit der Haut in Kontakt tritt, und beinhaltet nicht nur den Fortsatz selbst, sondern auch den Anbringungswinkel, irgendwelche hohlen Elemente oder Nuten bzw. Rillen, die Dichte der Mikroelemente, gemessen an der Anzahl von Fortsätzen pro Quadratzentimeter, und irgendeine im Voraus auf der Oberfläche der Mikroelemente vorgesehene Stoffzusammensetzung.
Der allgemeine Zweck des penetrierenden Mikroelements besteht darin, die äußeren Schichten der Haut zu durchstechen, einzuschneiden oder auf andere Weise bis zu einer vorbestimmten Tiefe zu öffnen, um eine Zusammensetzung zu verabreichen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das penetrierende Element ein dauerhaftes Element und kann daher wiederverwendet werden; die vorliegende Erfindung umfaßt jedoch auch wegwerfbare Ausführungsformen, die nach Gebrauch keine Reinigung oder Sterilisation erfordern.
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung wird der Begriff "durchstechen" (oder "einschneiden") hierin verwendet, um die Verwendung eines "penetrierenden Elements mit einer vorbestimmten Höhe und Breite, wobei die Haut bis zu einer vorbestimmten begrenzten Tiefe und mit einer vorbestimmten Schnittöffnungsweite eingeschnitten wird, während durch das Mikrostrukturpflaster eine gleichmäßige Druck- und Gleitkraft auf die Haut des Benutzers aufgebracht wird, wobei die Tiefe und die Schnittöffnungsweite des durch das Mikroelement erzeugten Schnitts direkt mit der Heilungszeit der Haut (d.h. der Zeit, die notwendig ist, damit die Haut ihre Barriereeigenschaften wiedergewinnen kann) in Verbindung stehen" zu definieren. Bohrende Elemente werden typischerweise verwendet, um leicht zu schneidendes Gewebe oder Gewebe, welches mechanisch beschädigt wurde, beispielsweise einen infizierten Hautbereich, der sich bei Berührung weich anfühlt oder der in der Nähe des zu behandelnden Bereichs Schorfbildung aufweist, zu penetrieren. Weiterhin können penetrierende Elemente, die "bohren", für Herstellungsgegenstände, die verwendet werden, um transplantierte Hautlappen oder durch Hitze geschädigtes Gewebe, wie z.B. Verbrennungen ersten und zweiten Grades, zu behandeln, besser geeignet sein.
Der Begriff "Bohren" bezeichnet typischerweise einen einzigen effektiven Vorgang, bei dem ein penetrierendes Element nach Art eines "Sägezahns" verwendet wird, um Haut, die härter und gegenüber mechanischem Druck widerstandsfähiger ist, zu penetrieren, obgleich eine solche Sägebewegung auch auf normale "dünne" Haut angewendet werden kann. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen Sägebewegungen zum Einsatz kommen, können in "harten Bereichen" der Haut verwendet werden und schließen den Fersen- und Zehenbereich sowie Schwielen, Hühneraugen und dergleichen ein. Praktisch alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können entweder mittels einer einzigen penetrierenden Handlung oder mittels einer Vorwärts-Rückwärts- (oder "Säge"-) Bewegung auf der Oberfläche der Haut verwendet werden.
Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff "Reiben" einen Vorgang, bei dem eine der Mikrostrukturen der vorliegenden Erfindung auf der Haut angeordnet und entlang der Hautoberfläche bewegt wird. Der Reibevorgang kann manuell oder unter Verwendung einer Vorrichtung ausgeführt werden. Mit anderen Worten, die Mikrostruktur kann in der Hand gehalten und manuell auf der Haut gerieben werden, oder die Mikrostruktur kann auf einer mechanischen Vorrichtung angeordnet werden, die wiederum dazu verwendet wird, die Mikrostruktur auf der Hautoberfläche zu bewegen (oder zu reiben).
Der Begriff "Haut" wird hierin definiert als "Tierhaut, einschließlich menschlicher Haut, Pflanzenhaut oder -oberflächen, und sogar als Haut anderer biologischer Strukturen, die kein wirkliches "Haut"-Organ haben, wie z.B. Gewebeproben pflanzlichen oder tierischen Ursprungs".
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "angebracht", der sich auf die Anbringung der Mikroelemente an dem Grundelement bezieht, als "dauerhaft an der ersten Seite des Grundelements gehalten" definiert. Angebrachte Mikroelemente können weder entfernt noch abgelöst werden. Die Mikroelemente der vorliegenden Erfindung können in Bezug auf den Begriff "angebracht" jede geeignete Ausführungsform beinhalten. Beispielsweise können die Mikroelemente und das Grundelement eine einzige einheitliche Zusammensetzung beinhalten, oder die Mikroelemente können aus dem Material, aus welchem die erste Seite besteht, extrudiert werden.
Alternativ und gemäß einer gesonderten Ausführungsform können die Mikroelemente in einem separaten Vorgang oder Herstellungsschritt, wie beispielsweise durch Laminieren auf ein Vlies-Substrat, an dem Grundelement angebracht werden. Daher können die Mikroelemente in irgendeiner vom Hersteller gewünschten Weise, welche die gewünschte Dichte oder Ausgestaltung der Mikroelemente liefert oder welche die gewünschten Penetrationseigenschaften erzielt, ausgestaltet und angewendet werden. Andere geeignete Konfigurationen von Mikroelementen beinhalten diejenigen, die in den folgenden US-Patentanmeldungen beschrieben sind: US-Seriennummer 09/580,780, US-Seriennummer 09/580,819 und US-Seriennummer 09/579,798, alle eingereicht am 26. Mai 2000, US-Seriennummer 09/641,321, eingereicht am 12. Juli 2000, die alle derselben An melderin, The Procter & Gamble Company, gehören und die durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "Mikroelementdichte" hier als "die Anzahl von Mikroelementen pro Quadratzentimeter der Oberfläche des Grundelements" definiert.
Die Fortsätze, die die Mikroelemente aufweisen, können jede beliebige Ausgestaltung haben, die die gewünschte Penetration der Haut bereitstellen kann, welche notwendig ist, um eine Zusammensetzung zu verabreichen oder eine Behandlung durchzuführen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Mehrzahl von Fortsätzen in Form stangenartiger Fortsätze, die entweder kreisförmig oder elliptisch sind und eventuell über ihre gesamte Länge hinweg einen einheitlichen Umfang aufweisen. Planare Fortsätze beinhalten Würfel oder würfelförmige Rechtecke (oder offene Kästen), deren Länge und Breite über die gesamte Höhe des Fortsatzes hinweg einheitlich (aber nicht notwendigerweise gleich) sind, und deren distales Ende eine ebene Fläche, wie z.B. ein Quadrat, ein Rechteck oder ein Trapez, aufweist, wobei die ebene Fläche zum Grundelement parallel ist oder in einem Winkel zu diesem steht. Keilförmige Fortsätze haben eine rechteckige proximale Grundfläche, die zu einem Liniensegment hin, welches vorzugsweise dieselbe Länge wie die rechteckige Basis hat, spitz zuläuft. Einige keilförmige Fortsätze können ein umgekehrtes Erscheinungsbild haben. Pyramidenförmige Fortsätze können Grundflächen aufweisen, die an der Grundfläche am proximalen Ende drei oder vier Seiten haben und die zu einem Punkt oder einer abgerundeten Spitze am distalen Ende hin spitz zulaufen. Alternativ kann aus den keilförmigen Fortsätzen ein Dreiecksabschnitt, welcher dazu dient, die Entfernung von Haut und Haarfollikeln zu vereinfachen, entfernt worden sein. Die Fortsätze der vorliegenden Erfindung können auch gewunden oder auf andere Weise bogenförmig ausgestaltet sein und vom proximalen Ende zum distalen Ende hin eine beliebige Anzahl von Windungen aufweisen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Mehrzahl von bohrenden Elementen, die lateral über die Vorderkante des Grundelements angeordnet sind. Bei sägeartigen Ausführungsformen können die "Zähne" in vielerlei Arten variieren, beispielsweise im Hinblick auf die Größe (Höhe) der Zähne, den Abstand zwischen den Zähnen und im Hinblick darauf, ob die Enden der Zähne zu einer kleineren Breite spitz zulaufen. Andere penetrierende Elemente beinhalten quadratische oder rechteckige Pfähle, Klingen (kreisförmig und gerade), geradlinige oder gekrümmte Keile oder pyramiden-, zylinder-, würfel- und sternförmige Elemente.
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "Winkel des penetrierenden Elements" hier als der "Winkel, um den der Fortsatz des penetrierenden Mikroelements von dem Grundelement vorspringt" definiert. Beispielsweise hat ein Mikroelement, welches senkrecht zu dem Grundelement angebracht ist, einen Penetrationselementwinkel von 90°. Die Mikroelemente der vorliegenden Erfindung können in irgendeinem beliebigen Winkel von etwa 30° bis etwa 90° (senkrecht) an dem Grundelement angebracht werden. Wenn jedoch die Verwendungsrichtung des Herstellungsgegenstandes nicht symmetrisch ist, können die Mikroelemente in irgendeinem beliebigen Winkel von etwa 30° bis etwa 150° an dem Grundelement angebracht werden. Zusätzlich können Mikroelemente, die nicht senkrecht zu dem Grundelement sind, winklig zu irgendeiner Ecke eines rechteckigen oder quadratischen Grundelements sein, oder sie können senkrecht zur Berührungslinie irgendeines Punkts entlang des Umfangs eines kreisförmigen Elements sein.
Die penetrierenden Mikroelemente der vorliegenden Erfindung können auch hohle Elemente aufweisen oder Nuten bzw. Rillen beinhalten. Hohle Elemente sind typischerweise entlang der Längsachse des Fortsatzabschnitts des Mikroelements angeordnet und mit einem entsprechenden hohlen Element oder Durchgang im Grundelement ausgerichtet. Rillen oder eingekerbte Elemente sind entlang der Oberfläche eines Fortsatzes vorhanden und dienen, ebenso wie die hohlen Elemente, dazu, eine Einrichtung bereitzustellen, mit welcher eine Lösung an die durch die penetrierenden Elemente erzeugten Fissuren verabreicht werden kann. Durch Ausführungsformen mit mindestens einem Reservoir oder einer Kammer kann eine fluidische Verbindung an die Haut verabreicht werden.
Die Mikroelemente der vorliegenden Erfindung können von völlig starr (unflexibel) bis flexibel variieren. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung wird der Begriff "flexibel" hierin als "während der Verwendung auf der Haut wird das distale Ende eines Fortsatzes um bis zu 90° zu dem Mikroelementwinkel, wie er oben definiert wurde, verbogen oder verformt" definiert. Ein senkrechter Fortsatz, der um 90° verbogen wird, ist daher parallel zum Grundelement. Ein Fortsatz mit einem Mikroelementwinkel von 45° kann zu einem Winkel von 135° verformt oder verbogen werden. Es versteht sich jedoch, daß die die Haut einschneidenden penetrierenden Mikroelemente, wie sie unten diskutiert werden, in ihrer Beschaffenheit typischerweise nicht starr sind.
Die penetrierenden Elemente der vorliegenden Erfindung können eine Vorsprungslänge von der Oberfläche des Grundelements von bis zu 1000 Mikrometern haben. Der Begriff "Vorsprungslänge" wird hierin als "die Länge des distalen Endes des penetrierenden Mikroelements entlang einer Linie parallel zum Grundelement" definiert. Bei rechtwinkligen Mikroelementen sind die Länge des Fortsatzes und die Vorsprungslänge gleich. Die Vorsprungslänge eines Mikroelements mit einem Mikroelementwinkel von beispielsweise 30° ist gleich der Hälfte der Länge des Fortsatzes.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft Mikroelemente mit einer Vorsprungslänge von etwa 1–1000 Mikrometern. Eine weitere Ausführungsform betrifft Vorsprungslängen von etwa 1–200 Mikrometern. Weitere Ausführungsformen beinhalten penetrierende Mikroelemente, wobei die Fortsätze Vorsprungslängen von etwa einem bis etwa zwanzig (1–20) Mikrometern haben, wohingegen weitere Ausführungsformen Vorsprungslängen von etwa fünf bis etwa zwanzig (5–20) Mikrometern und von etwa vier bis etwa zehn (4–10) Mikrometern aufweisen. Weitere Ausführungsformen beinhalten keinen Bereich von Vorsprungslängen, sondern diskrete Abstände, wie beispielsweise eine Ausführungsform mit 4 Mikrometern, eine Ausführungsform mit 5 Mikrometern, eine Ausführungsform mit 10 Mikrometern.
Die penetrierenden Mikroelemente der vorliegenden Erfindung können einen Fortsatz beinhalten, der flexible Elemente und starre Elemente, wie z.B. einen Fortsatz, der einen starren Abschnitt, der sich etwa von der Mitte des Elements zum proximalen Ende hin erstreckt, und einen flexiblen Abschnitt, der sich etwa von der Mitte des Elements zum distalen Ende hin erstreckt, aufweist. Herstellungsgegenstände, die aus mehreren Materialien zusammengesetzt sind, können ein dünnes flexibles Grundelement beinhalten, auf welchem starre, unflexible penetrierende Elemente abgeschieden sind. Wie oben ausgeführt wurde, sind die meisten der hierin beschriebenen penetrierenden Mikroelemente in ihrer Beschaffenheit starr.
Die Herstellungsgegenstände der vorliegenden Erfindung können eine Vielzahl von Anordnungen beinhalten, wobei jede Anordnung dieselben oder unterschiedliche Arten oder Größen von Mikroelementen aufweisen kann, wobei die verschiedenen Attribute der Mikroelemente, einschließlich Mikroelementdichte, Art des Fortsatzes, Mikroelementwinkel, hohle Elemente gegenüber massiven Elementen mit oder ohne Nuten bzw. Rillen, Grad an Flexibilität, Vorsprungslänge usw., von Anordnung zu Anordnung oder innerhalb einer einzigen bestimmten Anordnung variieren können. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "Anordnung" als "Vielzahl von Mikroelementen in einem Muster" definiert.
In einigen Fällen können bestimmte Elemente der Anordnung gemeinsam von einer anderen Anordnung durch einen Abstand getrennt sein, der größer ist als der Abstand zwischen den Mikroelementen, die die erste Anordnung bilden. In anderen Fällen können die Anordnungen verschiedene Arten von Mikroelementen beinhalten, die alle gleich beabstandet sind. Der Abstand zwischen Mikroelementen entlang der Kanten zweier getrennter und unterschiedlicher Anordnungen kann größer sein als der Abstand zwischen zwei Mikroelementen, die derselben Anordnung angehören. Alternativ können viele verschiedene Formen oder Vorsprungslängen von Mikroelementen in einer einzigen Anordnung vorhanden sein, wobei alle einzelnen Elemente in der gesamten Struktur gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Die Mikroelemente haben vorzugsweise eine Länge und eine Form, die dazu tendieren, mittels eines Einschnittes ("Anbohren"), durch Einritzen oder durch eine Pflügebewegung die Stratum corneum-Schicht vollständig zu penetrieren. Die Eigenschaft der Mikroelemente, das Stratum corneum einzuschneiden und vollständig zu penetrieren, wird weiter verstärkt, indem der Benutzer dazu angeleitet wird, das "Pflaster" oder die Mikrostruktur im wesentlichen in nur einer Richtung (oder im wesentlichen entlang einer einzigen Linie, die eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung darstellt) zu bewegen, so daß die "schärferen" Kanten der Mikroelemente die oberen Hautschichten einschneiden oder sich in diese "hineingraben". Dies erlaubt das Aufbringen einer flüssigen oder cremeartigen Substanz (d.h. einer fluidischen Verbindung) auf die Ritze oder Schnitte im Stratum corneum und erhöht die Menge eines solchen Fluids oder einer solchen Creme (z.B. eines Wirkstoffs, eines Arzneimittels oder einer anderen Verbindung), die durch das Stratum corneum hindurchtritt, erheblich. Weiterhin heilt die Haut sehr schnell, wenn die Penetrationstiefe in geeigneter Weise gesteuert wird (was dadurch erzielt wird, daß die Mikroelemente geeignete Formen und Längen haben); in einigen Fällen gewinnt die Haut ihre Barriereeigenschaften in weniger als zwei Stunden zurück!
Die Verfahren zur Verwendung "massiver" Mikroelemente werden von den Efindern für zwei Hauptausführungsformen vorgesehen: (1) zunächst wird die Haut unter Verwendung der Mikrostruktur (oder des Pflasters) eingeschnitten (oder "angebohrt"), dann wird nach Entfernen des Mikrostrukturpflasters ein fluidisches Material (z.B. ein Wirkstoff) auf diesen Hautbereich aufgebracht, und das fluidische Material dringt durch die soeben erzeugten Ritze in das Stratum corneum ein, oder (2) es wird zunächst das fluidische Material auf die Haut aufgebracht und anschließend wird das Mikrostrukturpflaster auf denselben Hautbereich aufgebracht und die Haut wird eingeschnitten (oder angebohrt), wodurch das fluidische Material dabei unterstützt (dazu gezwungen) wird, in das Stratum corneum einzudringen.
Ein weiteres Verfahren der Verwendung beinhaltet Mikroelemente mit darin vorgesehenen Löchern oder Schlitzen oder mit Durchgangslöchern in dem an die Mikroelemente angrenzenden Substrat. In dieser Ausführungsform der Verwendung wird die Haut eingeschnitten ("angebohrt") und ein fluidisches Material wird in einem einzigen Verfahrensschritt durch die Löcher/Schlitze verabreicht. Natürlich muß die Haut zunächst angeritzt werden oder es muß ein Schnitt durch ihre Stratum corneum-Schicht vorgenommen werden, ehe das fluidische Material durch die darin gebildeten Ritze fließen kann, doch kann dies im wesentlichen praktisch zur selben Zeit erfolgen, während der der Benutzer einen einzigen Satz von Vorwärts-Rückwärts-Bewegungen ausführt (bei bestimmten physikalischen Ausgestaltungen von Mikrostrukturen würde eventuell eine einzige Bewegung in nur einer Richtung genügen). Für das Halten bzw. Aufnehmen des fluidischen Materials wird bei diesem Verfahren ein Reservoir beliebiger Art als ein Teil des Mikrostrukturpflasters benötigt, obgleich Variationen im Hinblick auf die exakte Ausgestaltung eines solchen Reservoirs zur Verfügung stehen, wie unten noch beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf die Figuren veranschaulicht 1 eine Mikrostrukturanordnung, die allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet ist und eine Vielzahl von Mikroelementen 12 beinhaltet, die auf einer Basis oder einem Substrat 14 angeordnet sind. In 1 ist jede "Säule" von Mikroelementen 10 zu der nächsten, benachbarten Säule ähnlicher Mikroelemente versetzt. Jede der Säulen könnte jedoch zu den anderen identisch ausgestaltet werden, falls dies gewünscht ist, und der Versatz könnte eliminiert werden. Alternativ könnten mehrere Säulen mit unterschiedlichem Versatz vorgesehen sein, ehe sich das Anordnungsmuster der Mikroelemente wiederholt, oder die Versätze könnten im wesentlichen zufälliger Art sein, so daß es kein sich wiederholendes Muster gibt.
2 veranschaulicht in vergrößerter Darstellung eines der Mikroelemente 12, welches das Erscheinungsbild einer vierseitigen Pyramide hat. Jede Seitenwand der Pyramide ist mit der Bezugszahl 20 bezeichnet und der Rand oder die "Ecke" zwischen den Seiten ist mit der Bezugszahl 22 bezeichnet. Die Spitze der Pyramide ist bei 24 gezeigt und die Grundlinie jeder der Seiten ist bei 26 gezeigt, wo sie auf das Substrat 14 trifft.
Diese Anordnung 10 von Mikroelementen ist beim Penetrieren der Stratum corneum-Schicht der Haut sehr nützlich, indem sie in ein Pflaster eingebaut wird, das von einer menschlichen Hand gehalten und auf einen bestimmten Hautbereich aufgebracht und dort in einer geradlinigen Vorwärts-Rückwärts-Bewegung (oder, falls gewünscht, auch in einer kreisförmigen Bewegung) gerieben werden kann. Wenn das Pflaster oder die Anordnung 10 auf der Haut gerieben wird, neigen die Mikroelemente 12 dazu, die toten Hautzellen zu penetrieren; dies geschieht in Form einer gleitenden Bewegung zur Seite (d.h. im wesentlichen parallel zur Hautoberfläche), statt unter Verwendung einer Druck ausübenden oder stechenden Bewegung (d.h. hauptsächlich senkrecht zur Hautoberfläche).
Die Anordnung oder das Pflaster 10 penetriert das Stratum corneum, ohne die Bewegungsrichtung des Pflasters 10 in Bezug auf die Orientierung bzw. Ausrichtung der einzelnen Mikroelemente 12 zu berücksichtigen. Mit anderen Worten, die Mikroelemente 12 sind omnidirektional anwendbar und alle Richtungen sind bevorzugt oder sogar "vorbestimmt". Andere Ausführungsformen der Erfindung, die unten beschrieben werden, sind im Hinblick auf die Ausrichtung ihrer einzelnen Mikroelemente nicht omnidirektional, sondern stattdessen unidirektional oder bidirektional ausgestaltet.
Die Mikroelemente schneiden die Haut bis zu einer vorbestimmten "Penetrationstiefe" ein, die durch die "Vorsprungslänge" der Mikroelemente 12 gesteuert wird (und hierzu wahrscheinlich im wesentlichen äquivalent ist). Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die unten beschrieben werden, funktionieren auf die gleiche Weise.
Ein weiteres Merkmal der Mikrostruktur 10 ist ihre Anwendbarkeit beim Aufbringen eines Conditioners bzw. Hautverbesserers oder einer anderen Art einer Verbindung in Form einer Flüssigkeit oder einer Creme. Unmittelbar nachdem das Mikrostrukturpflaster 10 einen Hautbereich penetriert hat, weist das Stratum corneum zahlreiche Ritze oder Einschnitte auf, wodurch die Barriereeigenschaften der Haut (zumindest vorübergehend) signifikant reduziert werden. Eine fluidische Verbindung kann nun auf die Haut aufgebracht werden und wird viel leichter in die Epidermisschicht gelangen. Die fluidische Verbindung könnte eine Art eines Arzneimittels oder eines anderen Wirkstoffs sein, falls dies gewünscht ist. Die anderen Mikrostrukturen, die unten beschrieben werden, sind für diese Art der topischen Aufbringung einer in die Haut eindringenden fluidischen Verbindung ebenfalls gut geeignet.
Ein weiteres Merkmal der Mikrostruktur 10 besteht darin, daß eine Verbindung auf das Substrat 14 und/oder auf die Mikroelemente 12 aufgebracht werden kann, bevor sie auf einem Hautbereich plaziert wird. Wenn das Mikrostrukturpflaster 10 auf der Haut plaziert wird, wird es einen Teil dieser Verbindung auf den Hautbereich, der gerade penetriert wird, aufbringen; dies geschieht im wesentlichen gleichzeitig. Die anderen, unten beschriebenen Mikrostrukturen sind für diese Art der gleichzeitigen Verabreichung einer fluidischen Verbindung an denselben Hautbereich, der gerade penetriert wird, ebenfalls gut geeignet. Es mag natürlich sein, daß die unten beschriebenen Ausführungsformen, die Durchgangslöcher in dem Substrat (siehe beispielsweise 3 und 4) aufweisen, für dieses Verfahren der Verabreichung von Zusammensetzungen nicht die erste Wahl sind, doch können solche Vorrichtungen sicherlich auf diese Weise eingesetzt werden, falls gewünscht. Die Verbindung, die im Voraus auf die Oberfläche der Mikrostruktur 10 aufgebracht wird, könnte entweder durch den Benutzer oder bereits während der Herstellung der Mikrostruktur 10 aufgebracht werden.
3 veranschaulicht eine ähnliche Anordnung von Mikroelementen, die allgemein mit der Bezugszahl 30 bezeichnet ist und bei der zusätzlich Durchgangslöcher und Kanäle vorgesehen sind. Die Basis oder das Substrat 34 beinhaltet eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 36, die proximal zu der Basis der einzelnen pyramidenförmigen Mikroelemente 32 positioniert sind. Diese Durchgangslöcher 36 können entweder das gesamte Substrat 34 durchdringen oder sie können teilweise in das Substrat eindringen und sich mit Durchgängen verbinden, die in einer Richtung senkrecht zu den Durchgangslöchern verlaufen, und gemeinsame Verbindungen zwischen vielen der Durchgangslöcher herstellen.
In 4 sind weitere Einzelheiten gezeigt; so ist zu sehen, daß die Seitenwände 40 des pyramidenförmigen Mikroelements 32 rillenförmige Kanäle 38 aufweisen, die mit den Durchgangslöchern 36 verbunden sind. Die Kanten der Seitenwände 40 sind bei der Bezugszahl 42 gezeigt, die einzelnen Grundlinien der Pyramide bei 46 und die Spitze der Pyramide bei 44.
In den 3 und 4 weist in der Anordnung 30 jede aus der Mehrzahl pyramidenförmiger Strukturen bei 32 ein Durchgangsloch, welches an jede Seite der Pyramide angrenzt, auf. Natürlich könnten auch weniger Durchgangslöcher 36 pro pyramidenförmigem Mikroelement 32 vorgesehen sein, falls dies gewünscht ist. Alternativ können einige der pyramidenförmigen Mikroelemente 32 in der Anordnung auch ohne angrenzende Durchgangslöcher ausgestaltet sein, falls dies gewünscht ist. Solche Mikroelemente (oder andere in der Anordnung) könnten auch den Kanälen 38 vorgelagert sein.
Die Struktur der 3 und 4 eignet sich für die Durchführung einer gleichzeitig erfolgenden Penetration und Arzneimittelverabreichung. Während die Anordnung oder das "Pflaster" 30 auf der Haut entlanggerieben wird, werden die Hautzellen des Stratum corneum durch die einzelnen pyramidenförmigen Mikroelemente 32 eingeschnitten, angebohrt oder angeritzt (oder auf andere Weise penetriert), was die Haut auf irgendeine Art einer fluidischen Verbindung vorbereitet, die dann durch diesen Bereich der Hautoberfläche "injiziert" wird. Eine Kapillarkraft wirkt sich vorteilhaft auf die Verabreichung eines Arzneimittels oder eines anderen Wirkstoffs aus. Natürlich können beispielsweise auch mechanischer Druck oder Iontophorese zur Unterstützung der Verabreichung eingesetzt werden.
Es versteht sich, daß die in den 3 und 4 gezeigten Mikrostrukturen anstelle der Verabreichung einer fluidischen Verbindung, wie z.B. eines Arzneimittels, an die Haut beispielsweise auch zur Entnahme von Proben aus einem interstitiellen Fluid verwendet werden könnten. In diesem Fall fließt das Fluid natürlich in der entgegengesetzten Richtung durch die Durchgangslöcher 36 und wird nachfolgend in ein Sammelreservoir oder eine Kammer geleitet, wie es beispielsweise unten beschrieben wird.
Ähnlich wie das Pflaster 10 penetriert auch die Anordnung oder das Pflaster 30 die Hautzellen des Stratum corneum, ohne die Bewegungsrichtung des Pflasters 30 in Bezug auf die Ausrichtung der einzelnen Mikroelemente 32 zu berücksichtigen. Mit anderen Worten, die Mikroelemente 32 sind omnidirektional anwendbar und alle Richtungen sind bevorzugt oder sogar "vorbestimmt".
Eine weitere Verwendungsmöglichkeit der Anordnung oder des Pflasters 30 besteht darin, das gesamte Mikrostrukturpflaster für einen relativ langen Zeitraum auf die Haut aufzubringen und dadurch unter Verwendung der Einschnitte oder Ritze, die durch den zuvor erfolgten Reibevorgang erzeugt wurden, die Möglichkeit einer über längere Zeit hinweg erfolgenden Verabreichung der fluidischen Verbindung an die Epidermis bereitzustellen. Durch Aufbringen des Mikrostrukturpflasters auf die Haut ist es auch möglich, über einen längeren Zeitraum hinweg Proben biologischer Flüssig keiten zu entnehmen. Darüber hinaus ist es mit dieser Anordnung möglich, gleichzeitig Proben interstitieller Flüssigkeiten zu entnehmen und Arzneimittel (beispielsweise Insulin) zu verabreichen, insbesondere wenn in einem Mikroelement mehr als ein Satz von Löchern vorgesehen ist (siehe andere derartige Strukturen weiter unten) oder wenn auf einem einzigen Substrat mindestens zwei Gruppen von Mikroelementen vorgesehen sind. Mittels einer ersten Gruppe (oder Anordnung) könnten Proben des interstitiellen Fluids entnommen werden, während mittels einer zweiten Gruppe (oder Anordnung) das Arzneimittel verabreicht werden könnte.
Eine weitere Form von Mikroelementen ist in 5 gezeigt und beinhaltet eine Anordnung 50 von "würfelförmigen rechteckigen" Mikroelementen 52. Diese Mikroelemente 52 haben eine tassenartige Form, die ihnen das Erscheinungsbild einer oben offenen, hohlen oder einer offenen würfelartigen oder kastenartigen Struktur, nachdem eine der Seitenwände des Würfels (des Kastens) entfernt wurden, verleiht. Dies ist in der perspektivischen Ansicht von 6 deutlich zu erkennen. (Es versteht sich, daß die "würfelartige Struktur" 52 in Bezug auf ihre äußeren Abmessungen keine identische Länge, Breite und Höhe aufweist und daher nicht wirklich ein geometrischer Würfel ist. In dieser Hinsicht ist der Begriff "kastenartig" oder "Kasten" veranschaulichender.)
Die einzelnen Säulen von Mikroelementen 52 können auf dem Substrat 54 zueinander versetzt angeordnet sein, wie in 5 zu sehen ist. Als alternative Ausgestaltung könnten die einzelnen Säulen dieser Mikroelemente 52 jeweils identisch sein, wodurch jeglicher Versatz eliminiert wird, falls dies gewünscht ist. Als weitere Alternative könnten mehrere Säulen mit unterschiedlichem Versatz vorgesehen sein, ehe sich das Muster der Mikroelemente wiederholt, oder die Versätze könnten im wesentlichen zufälliger Art sein, so daß es kein sich wiederholendes Muster gibt.
6 zeigt weitere Einzelheiten des einzelnen Mikroelements 52, welches eine "Rückwand" 62, ein Paar von "Seitenwänden" 60, eine "Vorderkante" 64 an jeder der Seitenwände 60 und eine Grundlinie 66 entlang des Bodens der Seitenwände 60 aufweist.
Um das Stratum corneum der Haut zu penetrieren, wird die Mikrostruktur oder das "Pflaster" 50 im wesentlichen entlang der durch den Buchstaben "C" angegebenen Richtung (welches eine bevorzugte, vorbestimmte Richtung ist) vorwärts und rückwärts gerieben. Auf diese Weise schneiden die Kanten 64 die Hautzellen ein oder bohren sie bis zu einer vorbestimmten Penetrationstiefe an, welche im wesentlichen mit der Vorsprungslänge der Mikroelemente 52 übereinstimmt.
7 veranschaulicht eine ähnliche Anordnung von Mikroelementen, die mit der Bezugszahl 70 bezeichnet ist. Jedes einzelne Mikroelement 72 hat ein ähnliches Erscheinungsbild wie die offenen, kastenartigen Mikroelemente 52 der 5 und 6, jedoch ist innerhalb des "tassenartigen" Bereichs des Mikroelements 72 zusätzlich ein Durchgangsloch 76 vorgesehen. Diese Löcher verlaufen typischerweise vollständig durch die Basis oder das Substrat 74 hindurch, obgleich sie sich stattdessen auch nur teilweise in das Substrat erstrecken könnten, um eine Verbindung mit einer Art interner Kanäle herzustellen. Auf diese Weise könnten diese Löcher zu Durchgängen irgendeiner Form, irgendeines Durchmessers oder irgendeiner Länge werden (oder sich mit diesen verbinden).
Die Mikrostrukturanordnung 70 könnte in ein "Pflaster" eingebaut werden, welches auf die Haut aufgebracht und in einer Vorwärts-Rückwärts-Bewegung im wesentlichen in der Richtung "C", wie in 7 gezeigt (welches eine bevorzugte, vorbestimmte Richtung ist), gerieben werden kann. 8 zeigt weitere Einzelheiten, wobei zwei Seitenwände 80, eine Rückwand 82, zwei "Vorder"-Kanten 84, eine Grundlinie 86 für jede der Seitenwände 80 und das Durchgangsloch 76, welches proximal zum inneren Bereich des Mikroelements 72 ist, vorgesehen sind. Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Mikrostruktur der 3 und 4 kann die in den 7 und 8 offenbarte Mikrostruktur 70 verwendet werden, um die Hautoberfläche zu penetrieren, während gleichzeitig eine Art eines Wirkstoffs an die Epidermis verabreicht wird. Solche Systeme können in einem einzigen durch den Benutzer ausgeführten Vorgang sowohl die äußere Hautschicht penetrieren als auch eine Verabreichung an die Epidermis durchführen.
9 veranschaulicht eine Anordnung 100 keilförmiger Mikroelemente 102, die auf einer Basis oder einem Substrat 104 angeordnet sind. Wie bei einigen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann jede Säule von Mikroelementen 102 zu der angrenzenden Säule versetzt sein, wie es in 9 gezeigt ist. Die Säulen könnten jedoch alternativ auch zueinander identisch ausgestaltet werden, wodurch es dann keinen Versatz gäbe. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung könnten mehrere Säulen mit unterschiedlichen Versätzen vorgesehen sein, ehe sich das Muster der Mikroelemente wiederholt, oder die Versätze könnten im wesentlichen zufälliger Art sein, so daß es kein sich wiederholendes Muster gibt.
Das keilförmige Mikroelement 102 ist in der perspektivischen Ansicht von 10 in größerem Detail gezeigt. Die Oberseite der Struktur ist mit 114 bezeichnet, und es sind zwei längliche Seitenwände 112 und ein Paar konvergierender Seitenwände 110 gezeigt, die an ihrer Konvergenzlinie eine Schneidkante 116 bilden. Ebenso ist eine Grundlinie 118 an dem Punkt vorhanden, an dem sich die Seitenwand 110 und das Substrat 104 treffen.
Die relativ scharfe Kante 116 ist dafür gedacht, die Haut gemäß den in diesem Patentdokument beschriebenen Verfahren einzuschneiden oder einzuritzen (oder "anzubohren"). Die insgesamt keilförmige Form des Mikroelements 102 wird als eine Struktur bereitgestellt, die bedeutender ist als einige der anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen. Sie ist wahrscheinlich auch leichter herzustellen als die zuvor in den 1–8 beschriebenen Mikroelemente. Bei den Mikroelementen in der Anordnung 100 in 9 ist es bevorzugt, die Anordnung in Form eines "Pflasters" auf die Haut aufzubringen und sie dann in einer Vorwärts-Rückwärts-Bewegung im wesentlichen entlang der Linie "C" (welches eine bevorzugte, vorbestimmte Richtung ist) zu reiben. Wie in 9 zu erkennen ist, werden die relativ scharten Kanten 116 dazu verwendet, die Haut einzuschneiden, wenn das Pflaster 100 auf diese Weise entlang der Linie "C" bewegt wird.
Im wesentlichen wirkt die Kante 116 tendenziell wie ein Miniaturpflug auf die toten Hautzellen des Stratum corneum. Eine verdeutlichendere Ansicht der Pflügebewegung wird in 27 gegeben, welche eines der "geradlinigen" keilförmigen Mikroelemente 102 zeigt, wie es eine Ritze oder einen Einschnitt in der Haut erzeugt. Die Haut ist bei 300 gezeigt und es ist zu erkennen, daß die scharfe Kante 116, die von den beiden konvergierenden Flächen 110 gebildet wird, von dem Punkt 302 ausgehend im wesentlichen die oberen Bereiche des Stratum corneum durchpflügt und dadurch die Haut entlang der Linien bei 306 teilt. Dies führt dazu, daß bei 304 ein innerer Bereich der Haut zeitweise offen liegt.
In 27 wird das Mikroelement 102 im wesentlichen in der Richtung der Pfeile "C", die anzeigen, daß die Haut in dieser Richtung eingeschnitten wird, bewegt. Wenn das Mikroelement 102 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, wird es natürlich dazu tendieren, die Haut in der entgegengesetzten Richtung einzuschneiden und so eine neue Ritze bilden oder eine bestehende Ritze erweitern.
Es versteht sich, daß die Mikroelemente mit verschiedenen Tiefen und Breiten ausgestaltet werden können, um die Größe und die Penetrationstiefe der Ritze in der Haut zu vergrößern oder zu verringern; solche Variationen der Dimensionen wurden von den Erfindern vorgesehen. Sicherlich können die genauen Formen und Größen variiert werden, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
11 zeigt bei 120 ein ähnliche keilförmige Mikrostrukturanordnung, die einzelne keilförmige Mikroelemente 122 aufweist, die mit zwei separaten Durchgangslöchern 126 versehen sind. Alle Mikroelemente 122 sind auf einer Basis oder einem Substrat 124 aufgebracht. Wie in 11 zu erkennen ist, unterscheiden sich die Säulen von Mikroelementen 122 dahingehend etwas voneinander, daß sie in angrenzenden Reihen zueinander versetzt sind. Dies muß nicht der Fall sein; alternativ könnten die Säulen auch zueinander identisch sein, was jeglichen Versatz eliminiert, falls dies gewünscht ist. Wiederum alternativ könnten mehrere Säulen mit unterschiedlichen Versätzen vorgesehen sein, ehe sich das Muster der Mikroelemente wiederholt, oder die Versätze könnten im wesentlichen zufälliger Art sein, so daß es kein sich wiederholendes Muster gibt.
12 zeigt weitere Einzelheiten des einzelnen Mikroelements 122, welches eine obere Oberfläche 134 und längliche Seitenwände 132 sowie konvergierende Seitenwände 130, die in einer scharten Kante 136 zusammenlaufen, aufweist. Eine Grundlinie 138 als Kontaktstelle zwischen dem Mikroelement 122 und dem Substrat 124 ist ebenfalls gezeigt. Die Durchgangslöcher 126 sind so ausgeführt, daß sie das Mikroelement 122 und vorzugsweise auch die Basis 124 vollständig durchdringen, obgleich die Löcher 126 auch zu Durchgängen werden können, die die Basis oder das Substrat nicht vollständig durchdringen, sondern stattdessen eine Verbindung zu einer Art senkrechter Kanäle oder Durchgänge herstellen können, falls dies gewünscht ist. Da pro Mikroelement 122 zwei separate Löcher 126 vorgesehen sind, ist es möglich, gleichzeitig zwei verschiedene Wirkstoffe (in einem einzigen Mikroelement einer pro Loch) in einem einzigen Vorgang zu verabreichen, falls dies gewünscht ist.
Die Mikroelemente 122 sind so ausgestaltet, daß sie in einem einzigen Schritt sowohl die Haut penetrieren als auch eine Verabreichung durchführen können. In dieser speziellen Struktur ist es fast sichergestellt, daß sich in den Verabreichungs- bzw. Zuführungslöchern oder Durchgängen 126 sehr wenige tote Hautzellen oder andere Fremdstoffe ansammeln. Selbst wenn sich einige Fremdstoffe oder tote Hautzellen in den Durchgängen 126 ansammeln, kann hieraus eine Kapillar wirkung resultieren und es kann eine Verabreichung mindestens eines Wirkstoffs oder Arzneimittels durch die Durchgänge 126 und zumindest in die Epidermisschicht der Haut stattfinden.
13 veranschaulicht eine Mikrostrukturanordnung, die mit der Bezugszahl 140 bezeichnet ist und die eine große Anzahl einzelner keilförmiger Mikroelemente 142 aufweist, welche auf einer Basis oder einem Substrat 144 angeordnet sind. Diese keilförmigen Mikroelemente 142 weisen einen Durchgangsschlitz 146 auf, über den, unmittelbar nachdem das Stratum corneum penetriert wurde, mindestens ein Wirkstoff oder Arzneimittel durch die äußere Oberfläche der Haut verabreicht werden kann. Ähnlich wie bei den Strukturen in 11 wird die Mikroelementenanordnung oder das Pflaster 140 vorzugsweise auf die Hautoberfläche aufgebracht und in einer Vorwärts-Rückwärts-Bewegung im wesentlichen entlang der Richtung "C" (welches eine bevorzugte, vorbestimmte Richtung ist) gerieben, um die Hautzellen des Stratum corneum zu penetrieren oder einzuschneiden.
14 zeigt in größerem Detail ein einzelnes Mikroelement 142, welches eine obere Oberfläche 154, Seitenwände 152, konvergierende Seitenwände 150, die in einer relativ scharfen Kante 156 zusammenlaufen, und eine Grundlinie 158, bei der das Mikroelement 142 auf die Basis oder das Substrat 144 trifft, aufweist.
Der Durchgangsschlitz 146 kann für die Verabreichung mindestens eines Wirkstoffs oder Arzneimittels an die Hautoberfläche einen im Vergleich zu dem Mikroelement 122 von 12 größeren Querschnittsbereich bereitstellen. Natürlich können die tatsächlichen Abmessungen des Mikroelements 142 entweder größer oder kleiner sein als die ähnlicher Mikroelemente 122, wie sie in 12 gezeigt sind. Beide Sätze von Mikroelementen 122 und 142 sind relativ leicht herzustellen, obgleich diejenigen mit dem Durchgangsschlitz 146 etwas leichter herzustellen sein können als diejenigen mit einer Vielzahl kleinerer Durchgangslöcher 126.
Das Pflaster oder die Anordnung 140 kann für einen Schritt gleichzeitig erfolgender Penetration der Haut und Verabreichung mindestens eines Wirkstoffs ähnlich verwendet werden wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Andere ähnliche Formen keilförmiger Strukturen können leicht hergestellt werden, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
15 offenbart eine Anordnung oder ein Pflaster 160 dreieckiger keilförmiger Mikroelemente 162, die auf eine Basis oder ein Substrat 164 aufgebracht sind. Wie in 16 zu sehen ist, besteht jedes der Mikroelemente 162 aus einer verlängerten Dreiecksform, die ein Paar von dreieckigen Seitenwänden 170, ein Paar geneigter länglicher Seitenwände 172, eine Oberkante 174 und ein Paar von Grundlinien 178 aufweist. Der Kontaktpunkt zwischen den dreieckigen Endflächen 170 und den rechteckigen, aber geneigten Seitenwänden 172 ist mit der Bezugszahl 176 bezeichnet. Die Spitze des Dreiecks ist bei 174 gezeigt; dies ist nur ein Punkt entlang der Oberkante 174 des Mikroelements 162.
Diese dreiecksförmigen Keile können für ein Verfahren der Hautpenetration nützlich sein, und sie werden vorzugsweise in Form eines Pflasters auf die Haut aufgebracht und im wesentlichen in der Richtung "C" (welches eine bevorzugte, vorbestimmte Richtung ist) auf der Haut vorwärts und rückwärts gerieben. Die einzelnen Säulen der Mikroelemente können in angrenzenden Säulen zu einander versetzt sein, wie in 15 zu sehen ist. Alternativ könnten die Säulen ohne jeglichen Versatz zueinander identisch sein. In einer weiteren alternativen Anordnung könnten mehrere Säulen mit unterschiedlichen Versätzen vorgesehen sein, ehe sich das Muster der Mikroelemente wiederholt, oder die Versätze könnten im wesentlichen zufälliger Art sein, so daß es kein sich wiederholendes Muster gibt.
17 offenbart eine ähnliche Mikroelementenanordnung 180 mit einzelnen Mikroelementen 182 in Form dreiecksförmiger Keile, die auf einer Basis oder einem Substrat 184 angeordnet oder ausgebildet sind. In dem "Pflaster" 180 ist für das Zuführen mindestens eines Wirkstoffs durch das Stratum corneum eine Vielzahl von Durchgangslöchern 186 und Kanälen 188 vorgesehen.
18 zeigt die Kanäle 188 und die Löcher 186 in vergrößerter Ansicht, wobei die Löcher 186 typischerweise so ausgestaltet sein können, daß sie das Substrat 184 vollständig durchdringen; die Löcher 186 könnten jedoch die Basis auch nur teilweise durchdringen, wenn sie eine Verbindung zu einer anderen Art eines Durchgangs in der Basisstruktur herstellen.
Die Dreiecksform des Mikroelements 182 ist in 18 entlang der Seitenwand 190, die an geneigte, rechteckige Seitenwände 192 entlang der Kanten 196 anschließt, zu erkennen. Zwischen den beiden dreieckigen Seitenwänden 190 liegt eine Oberkante 194, und eine Grundlinie 198 markiert die Grenze zwischen dem Mikroelement 182 und dem Substrat 184.
In 18 sind in der Oberfläche der länglichen Seitenwand 192 drei separate Kanäle 188 gezeigt. Natürlich könnten, falls gewünscht, auch weniger Kanäle verwendet werden, oder es könnten auch noch mehr Kanäle verwendet werden. Die Kanäle 188 sind für eine Kapillarwirkung sehr gut geeignet, um zu ermöglichen, daß zumindest ein Wirkstoff durch die Löcher 186 und entlang der Kanäle 188 in das Stratum corneum fließt, selbst wenn die Bereiche zwischen den Mikroelementen 182 sich wesentlich mit toten Hautzellen und anderen Fremdsubstanzen angefüllt haben.
Die dreieckigen Keilstrukturen der 16 und 18 sind hauptsächlich so ausgestaltet, daß sie die Stratum corneum-Schicht der Haut penetrieren. Dies wird bewerkstelligt durch Vorwärts- und Rückwärts-Bewegen der Mikroelementpflaster 160 oder 180 im wesentlichen in der Richtung "C", wie es in den 15 und 17 gezeigt ist. Werden die Mikroelementpflaster in einer anderen Richtung, insbesondere in einer Richtung senkrecht zu der Linie "C" (welches eine bevorzugte, vorbestimmte Richtung ist), bewegt, so ist es natürlich recht wahrscheinlich, daß die Haut nicht eingeschnitten und penetriert wird (zumindest nicht in dem Ausmaß, als wenn das Pflaster in der vorgesehenen Richtung "C" bewegt wird). Dies ist sehr nützlich, das Konzept ist jedoch nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Diese Art des Verfahrens wird stattdessen in einer begleitenden Patentanmeldung mit der Seriennummer offenbart, die ebenfalls der Firma Procter & Gamble gehört und den Titel "Microstructures for Treating and Conditioning Skin" trägt.
Eine weitere Verfeinerung des dreiecksförmigen Keils ist in den 19 und 20 gezeigt. In 19 ist eine Mikrostrukturanordnung oder ein Pflaster 200 gezeigt, welches eine Vielzahl keilförmiger Mikroelemente 202 enthält, die auf einer Basis oder einem Substrat 204 angeordnet oder ausgebildet sind. Wie in 20 zu sehen ist, besteht jedes der Mikroelemente 202 aus drei separaten dreiecksförmigen Keilen, die jeweils einen Abstand 206 zueinander aufweisen.
In 20 ist zu erkennen, daß die drei Abschnitte des dreiecksförmigen Keils 202 eine dreiecksförmige Seitenfläche 210, ein Paar von rechteckigen, geneigten Seitenwänden 212, eine Oberkante 214 und eine Grundlinie 216, wo das Mikroelement 202 auf das Substrat 204 trifft, aufweisen. Die drei Keilformen sind jeweils durch einen Abstand 206 voneinander getrennt, wobei ein mittlerer dreiecksförmiger Keil auf beiden Seiten jeweils von einer ähnlichen zweiten, außen liegenden Keilform umgeben ist und von diesen äußeren Keilformen durch den Abstandsbereich 206 beabstandet ist.
Die drei separaten Keilformen des Mikroelements 202 (die durch die Abstände 206 voneinander getrennt sind) stellen mehr einzelne Schneidkanten 214 zur Verfügung. Jede Spitze einer dreieckigen Endwand 210 stellt einen neuen Schneide- oder "Pflüge"- Punkt dar, wenn das Pflaster 200 im wesentlichen entlang der Linie "C" bewegt wird.
Die bevorzugte Verwendung der Anordnung oder das Pflaster 200 besteht darin, das Pflaster direkt auf die Haut aufzubringen und es dann in einer Vorwärts-Rückwärts-Bewegung im wesentlichen in der Richtung "C" (welches eine bevorzugte, vorbestimmte Richtung ist) über die Hautoberfläche zu reiben, wie in 19 gezeigt ist. Diese spezielle Ausgestaltung penetriert die äußeren Hautschichten recht gut, ist jedoch nicht dafür ausgestaltet, gleichzeitig auch einen Wirkstoff zu verabreichen. Natürlich könnten zusätzlich zu dieser Struktur noch Durchgangslöcher und Kanäle vorgesehen werden, falls dies gewünscht ist, obgleich diese Art der Struktur wahrscheinlich leichter herzustellen ist, wenn man die in 18 gezeigte Form des Mikroelements 182 verwendet.
Es versteht sich, daß ein Mikroelementpflaster aus irgendeiner beliebigen Form von Mikroelementen zusammengesetzt sein könnte oder daß es aus mehreren verschiedenen Formen auf einer einzigen Substrat- oder Pflasterstruktur bestehen könnte, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich darüber hinaus, daß die hierin offenbarten Mikroelemente auf ein- und demselben Substrat oder Pflaster jeweils die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen haben könnten, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Schließlich versteht es sich auch, daß von den Erfindern geringfügige Modifikationen an den in den Zeichnungen offenbarten Formen in Betracht gezogen wurden, die noch immer unter die Prinzipien der vorliegenden Erfindung fallen.
Es versteht sich ebenso, daß die Mikroelementanordnungen oder Pflaster, die Durchgangslöcher oder Durchgangsschlitze aufweisen, solche Durchgangslöcher oder Durchgangsschlitze nicht bei jedem einzelnen der Mikroelemente, aus denen die Anordnung besteht, aufweisen müssen. Mit anderen Worten, die Durchgänge, die durch die Mikroelemente verlaufen (oder an diese angrenzen), könnten auch nur in der Hälfte der Mikroelemente vorgesehen sein, falls dies gewünscht ist, wobei größtenteils noch immer die Resultate erzielt werden, wie man sie erreichen könnte, wenn solche Durchgangslöcher oder Durchgangsschlitze in jedem der Mikroelemente vorgesehen wären. Sicherlich könnten die Löcher oder Schlitze in ihrer Größe oder ihrem Durchmesser variiert werden, um die Menge an fluidischem Material, die durch sie hindurchfließt, zu erhöhen oder zu verringern. All diese Variationen wurden von den Erfindern in Betracht gezogen und fallen unter die Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
Im allgemeinen sind die Mikroelemente der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurden, länger als diejenigen, die nur für eine Desquamation verwendet werden, und die Länge der Mikroelemente liegt typischerweise im Bereich von 50–1000 Mikrometern. Dies erlaubt es den Mikroelementen, das Stratum corneum zu penetrieren. Wie oben ausgeführt, ist in den 1, 3 und 21 die Richtung der gleitenden Bewegung unwichtig; in den 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 19 jedoch ist die Richtung der Gleitbewegung von Bedeutung und sollte im wesentlichen in der durch den Pfeil "C" angezeigten Richtung erfolgen. Dies erlaubt es den Mikroelementen, die Haut einzuschneiden und bis zu einer Tiefe zu penetrieren, die das Stratum corneum bis zu einem gewissen Ausmaß durchsticht. Dies ermöglicht es einem Wirkstoff oder einer anderen Art von fluidischem Material oder fluidischer Verbindung (wie z.B. einer Flüssigkeit oder einer Creme), das Stratum corneum viel leichter zu durchdringen.
21 veranschaulicht einen "kranzförmigen Fortsatz" einer Art, bei der mehrere gekrümmte keilförmige Mikroelemente 222 auf einem Substrat 224 plaziert sind, um eine Anordnung oder ein Pflaster zu bilden, welches) allgemein mit der Bezugszahl 220 bezeichnet ist. 22 veranschaulicht eines dieser bogenförmigen Mikroelemente 222 in größerem Detail. Das Mikroelement 222 beinhaltet zwei keilförmige Spitzen, die aus relativ flachen Oberflächen 230 bestehen, welche an einer Kante 236 zusammenlaufen. An diese zwei keilförmigen "Schneidoberflächen" an den Kanten 236 schließt sich ein gekrümmter Körper mit Seitenwänden 232, einer oberen Oberfläche 234 und einer "Grundlinie" 238, die gekrümmt oder bogenförmig ist, an.
Die Anordnung oder das Pflaster 220 wird verwendet, indem das Pflaster auf der Hautoberfläche plaziert und dann im wesentlichen entlang des mit dem Buchstaben "C" bezeichneten Bogens bewegt wird. Dadurch wird die Haut tendenziell entlang der relativ scharten Kanten 236 in irgendeiner Richtung der gekrümmten Mikroelemente 222 angeritzt oder auf andere Weise eingeschnitten.
Die gekrümmten Mikroelemente 222 der Anordnung/des Pflasters 220 können auf zweierlei Weise verwendet werden: (1) zuerst wird die Haut eingeschnitten, das Pflaster 220 wird entfernt, und dann wird eine fluidische Verbindung (z.B. ein flüssiges Material oder eine Creme) auf die Haut aufgebracht; (2) zuerst wird die fluidische Verbindung auf die Haut aufgebracht, dann wird die Anordnung/das Pflaster 220 auf denselben Hautbereich aufgedrückt und kreisförmig bewegt, um so die Öffnungen zu erzeugen, durch die die fluidische Verbindung das Stratum corneum leichter penetrieren kann.
Eine ähnliche bogenförmige oder gekrümmte Keilstruktur ist in 23 gezeigt, wobei die einzelnen Mikroelemente 242 auf einem Substrat 244 angeordnet werden, um so eine Anordnung oder ein Pflaster 240 zu bilden. Diese gekrümmten Keile können auch als "kranzförmige bzw. gewundene" Strukturen bezeichnet werden. Eines der Mikroelemente 242 ist in 24 in größerem Detail gezeigt, und es ist zu erkennen, daß Durchgangslöcher 246 über die gesamte obere Oberfläche 254 des Mikroelements 242 hinweg vorgesehen sind. Dies erlaubt es einer fluidischen Verbindung, durch die Löcher 246 hindurch und in die Haut zu fließen, nachdem das Stratum corneum durch die bogenförmigen Mikroelemente 242 eingeritzt oder auf andere Weise durchstochen wurde. Jedes gekrümmte Mikroelement 242 weist ein Paar scharfer Kanten 256 auf, die aus relativ flachen Seiten 250 bestehen, welche entlang der Linie 256 zusammenlaufen. Die gekrümmte Struktur weist Seitenwände 252, eine obere Oberfläche 254 und eine "Grundlinie" oder einen Bogen 258, wo das Mikroelement 242 auf das Substrat 244 trifft, auf.
In den Strukturen der 23 und 24 wird das Pflaster 240 typischerweise auf die Hautoberfläche aufgebracht und dann im wesentlichen in der durch die Kurve "C" angezeigten Richtung kreisförmig bewegt. Die fluidische Verbindung, die in das Stratum corneum eindringen soll, ist bereits in einer Art Reservoir oder Kammer (oder eventuell einem nicht gewobenen imprägnierten Material) enthalten und wird unter anderem mittels Kapillarwirkung durch die Löcher 246 einsickern.
Eine alternative Struktur ist in 25 gezeigt; dort weisen die gekrümmten Mikroelemente 262 Durchgangsschlitze 266 auf, welche ebenfalls bogenförmig sind. Die gekrümmten Mikroelemente 262 werden auf einem Substrat 264 angeordnet, und die Gesamtstruktur bildet eine Anordnung oder ein Pflaster 260. 26 zeigt das einzelne Mikroelement 262 in größerem Detail und veranschaulicht die scharten Kanten an zweien der Enden des gekrümmten Mikroelements 276, die aus konvergierenden Seitenwänden 270 bestehen. Eine gekrümmte Seitenwand 272 ist gemeinsam mit einer oberen Oberfläche 274 und einer "Grundlinie" oder einem Bogen 278, wo das Mikroelement 262 auf das Substrat 264 trifft, veranschaulicht. Der Durchgangsschlitz 266 ist in 26 leicht zu erkennen.
Das bogenförmige Mikroelement 262 wird in ähnlicher Weise verwendet, wie es in 24 gezeigt ist, wo die Anordnung/das Pflaster 260 auf die Haut aufgebracht und im wesentlichen entlang des Bogens "C" kreisförmig bewegt wird, und dann wird es einer fluidischen Verbindung erlaubt, durch den Schlitz 266 in das Stratum corneum einzudringen, falls dies gewünscht ist.
28 veranschaulicht das keilförmige Mikroelement 102 von seinem "scharten" Ende her in Aufrißansicht. Es ist zu erkennen, daß die zwei konvergierenden Seiten 110 bei 116 eine relativ scharfe Kante bilden, die vertikal von der Oberseite des Substrats/der Basis 104 zur oberen Oberfläche 114 des Mikroelements 102 verläuft. Der Winkel "A" zwischen der oberen Oberfläche des Substrats 104 und der Seitenwand 112 ist deutlich zu erkennen. In 28 beträgt dieser Winkel "A" etwa 90° und bildet somit einen rechten Winkel.
29 zeigt eine alternative Form eines keilförmigen Mikroelements, welches mit der Bezugszahl 402 bezeichnet ist. Dieses keilförmige Mikroelement hat von oben gesehen ein ähnliches Erscheinungsbild wie das keilförmige Mikroelement 102, mit der Ausnahme, daß seine länglichen Seitenwände nicht durch einen rechten Winkel zu dem Substrat gebildet werden.
In 29 schließt das Substrat 404 an die äußere Wand, die sich entlang der Seite des Mikroelements erstreckt (d.h. die Wand 412), mit einem Winkel "A", der größer als 90° ist, an. Der Ergänzungswinkel hierzu ist bei "B" gezeigt. Der Winkel B beträgt in 29 zwischen 45° und 60°, es könnte jedoch jeder beliebige Winkel sein, mit dem eine erfolgreiche Penetration der Haut möglich ist.
Die konvergierenden Vorderwände sind bei 410 gezeigt, und sie laufen entlang der relativ. scharfen Kante bei 416 zusammen. Diese nicht-senkrechte Wandform eines Mikroelements 402 kann im Hinblick auf die Herstellung und im Hinblick auf die Gesamtstärke der Struktur einige Vorteile mit sich bringen.
30 ist eine Seitenansicht einer Mikrostruktur, welche eine Anordnung unterschiedlich geformter Mikroelemente und eines entsprechenden Substrats, bezeichnet mit der Bezugszahl 460, sowie eine darunterliegende Reservoirstruktur, bezeichnet mit der Bezugszahl 470, im Teilquerschnitt zeigt. In 30 ist die Anordnung von Mikroelementen 460 so veranschaulicht, daß sie einen Satz pyramidenförmiger Mikroelemente 32 mit Rillen oder Kanälen 38 entlang der Seiten der Pyramidenform und einen Satz keilförmiger Mikroelemente 122 mit Durchgangslöchern 126 beinhaltet. Die Basis oder das Substrat ist mit der Bezugszahl 462 bezeichnet.
In 30 verlaufen die Durchgangslöcher vollständig sowohl durch die Mikroelemente als auch durch das Substrat 462, wodurch Durchgänge gebildet werden, und diese Durchgänge sind in zwei Gruppen dargestellt. Die erste Gruppe ist eine Kombination der Rillen oder Kanäle 38 in den pyramidenförmigen Mikroelementen 32, die unter Bildung eines gemeinsamen Satzes von Durchgängen, die sich von der Bodenfläche der Basis oder des Substrats 462 durch die obere Oberfläche dieses Substrats 462 erstrecken und mit den Kanälen oder Rillen 38 in Verbindung stehen, mit den Durchgangslöchern 464 verbunden sind. Der zweite Satz von Durchgängen beinhaltet einen Satz von Durchgangslöchern 466, die mit den Mikroelement-Durchgangslöchern 126 der keilförmigen Mikroelemente 122 in Verbindung stehen. Diese Durchgangslöcher 126 und 466 müssen miteinander ausgerichtet sein, um von der Oberseite des Mikroelements 122 zu dem Boden des Substrats 462 vollständige Durchgänge zu bilden. Natürlich könnten auch einige horizontale Gänge vorgesehen sein, die ähnliche Durchgänge verbinden, falls dies gewünscht ist.
Der in 30 gezeigte Bodenabschnitt 470 beinhaltet eine Reservoirstruktur mit einer Bodenwand 472 und einem Reservoirbereich oder -volumen 476, welcher/welches durch die Seitenwände des Reservoirs bei 474 begrenzt wird. Eine Vielzahl solcher Kompartimente oder Kammern kann so ausgestaltet werden, daß sie eine Vielzahl von Wirkstoffen aufnehmen. Der obere Abschnitt dieser Reservoirstruktur 470 ist typischerweise planar, wie bei der Bezugszahl 478 gezeigt, und tritt mit der Bodenfläche 468 der Mikrostruktur-/Substrat-Vorrichtung 460 in Kontakt. Es ist wichtig, daß das Reservoir 476 hydraulisch oder pneumatisch mit den Durchgängen 464 und 466 in Verbindung steht, wodurch ein fluidisches Arzneimittel oder ein anderer Wirkstoff innerhalb der Begrenzungen des Reservoirs bei 476 aufgenommen werden kann, ehe es bzw. er zum Einsatz kommt, und das fluidische Arzneimittel oder der Wirkstoff dann durch die Durchgänge 464 und 466 zu der oberen Oberfläche der Mikroelemente 32 und 122 geleitet werden kann.
31 veranschaulicht eine Anordnung keilförmiger Mikroelemente 102 auf einem Substrat 104, welches eine Mikrostrukturvorrichtung bildet, die mit der Bezugszahl 100 bezeichnet ist. Die Mikrostrukturvorrichtung 100 beinhaltet eine obere Schicht, die auf eine vliesartige Rückschicht 502 auflaminiert ist, die vorzugsweise ausreichend dünn ist, um im wesentlichen flexibel zu sein. Diese Gesamtstruktur ist in 31 allgemein mit der Bezugszahl 500 bezeichnet.
Die obere Schicht 100, die die Mehrzahl von Mikroelementen 102 enthält, kann als Substrat- und Mikroelementmaterial beispielsweise eine Art formbaren Kunststoff, wie Nylon, oder ein Poly carbidmaterial oder PMMA aufweisen (und diese Materialien können für jede beliebige Form von Mikroelementen verwendet werden). Das Boden- oder Rückschichtmaterial 502 ist vorzugsweise ein im wesentlichen flexibles Material mit weicher Textur. Typischerweise verleiht ein vliesartiges Material den Eindruck, daß es sich um einen Stoff handelt, und kann somit die gewünschte weiche Textur bereitstellen.
Das vliesartige Rückschichtmaterial 502 kann beispielsweise unter Verwendung eines chemischen Klebers oder eines hitzeaktivierten Haftmittels auf die Mikroelementschicht laminiert sein. In 31 ist die vliesartige Rückschicht etwas länger und breiter als die Mikroelementschicht 100 und ist somit entlang der Kanten zu sehen.
32 veranschaulicht eine ähnliche laminierte Struktur, jedoch sind die Mikroelemente 102 hier als Streifen 512 ausgebildet, wobei mehrere solcher Streifen vorhanden sind, die Reihen von Mikroelementen enthalten. Das Rückschichtvliesmaterial ist sowohl entlang der Oberkante als auch entlang der Unterkante und ebenso zwischen den Streifen bei 514 in 32 zu sehen. Die Gesamtstruktur wird allgemein mit der Bezugszahl 510 bezeichnet.
In 33 sind die Mikroelemente 102 oben zu erkennen; sie liegen oberhalb des Substrats 104. Der Bodenabschnitt des Substrat ist dauerhaft an dem Rückschichtvliesmaterial 502 angebracht, was zu der Gesamtstruktur 500 führt.
Wie oben diskutiert wurde, kann die Anbringung des Rückschichtvliesmaterials 502 an dem Substrat 104 mittels irgendeiner Art von Haftmitteln, wie sie bei der Laminierung verwendet werden, oder eventuell unter Verwendung eines Ultraschallverbindungsvorgangs erfolgen. Alternativ könnte ein coextrudiertes Material verwendet werden.
Ein Hauptvorteil der Verwendung eines Rückschichtvliesmaterials, wie es in den 31–33 gezeigt ist, besteht darin, daß dieses Vliesmaterial 502 (oder 514 in 32) mit mindestens einem Wirkstoff imprägniert sein und damit in wirksamer Weise zu einem "Reservoir" gemacht werden kann, ohne daß tatsächlich eine Kammer mit einem offenen volumetrischen Raum gebildet wird. Dies spart, da keine richtige offene Kammer konstruiert werden muß, nicht nur während des Herstellungsverfahrens einen Schritt ein, sondern erlaubt auch die Herstellung der Gesamtstruktur des "Pflasters", wie sie in den vorherigen Figuren gezeigt ist, aus einem im wesentlichen flexiblen Material, welches weitaus weniger anfällig für durch Bruch verursachte Probleme ist.
Es versteht sich, daß verschiedene Formen von Mikroelementen mit dem Rückschichtvliesmaterial verwendet werden können und daß verschiedene Formen von Substraten auf das Rückschichtvliesmaterial auflaminiert oder in anderer Weise aufgebracht werden können. Es versteht sich ebenso, daß das Rückschichtmaterial imprägniert oder nicht imprägniert werden kann, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Schließlich versteht es sich auch, daß für die Rückwandschicht bei 502 und 514 in den 31 und 32 außer Vliesmaterialien auch andere geeignete Materialien verwendet werden können, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die exakt offenbarte Form beschränken. Offensichtliche Modifikationen oder Variationen der obigen Lehren sind möglich. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung so gut wie möglich zu veranschaulichen, um damit einen Fachmann auf dem Gebiet in die Lage zu versetzen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die spezielle in Betracht gezogene Verwendung geeignet sind, anzuwenden. Der Schutzbereich der Erfindung soll durch die anhängenden Ansprüche definiert werden.

Claims

Mikrostrukturvorrichtung, umfassend: ein Substrat und eine Vielzahl von Mikroelementen, die auf einer ersten Oberfläche des Substrats befestigt sind; wobei die Vielzahl von Mikroelementen von vorbestimmten Größen und Formen sind, um so eine Stratum corneum-Schicht von Haut zu penetrieren, wenn die Mikrostrukturvorrichtung auf der Haut platziert und in mindestens einer vorbestimmten Richtung bewegt wird, wobei die mindestens eine vorbestimmte Richtung in einer Richtung ist, die im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche der Haut ist, wobei die Mikrostrukturvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Form der Vielzahl von Mikroelementen eine gerichtete Orientierung aufzeigt, so dass die gerichtete Orientierung die Penetration der Haut erleichtert, wenn eine Bewegung der Mikrostrukturvorrichtung in der mindestens einen vorbestimmten Richtung erfolgt.
Mikrostrukturvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Richtung eine der folgenden ist: (a) geradlinig oder (b) bogenförmig.
Mikrostrukturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 2, wobei eine Form der Vielzahl von Mikroelementen eine der folgenden umfasst: oder (a) ein offener Kasten ohne Oberseite mit drei Wänden oder (b) ein verlängerter Keil oder (c) ein gewölbter Keil oder (d) ein verlängertes Dreieck oder (e) ein segmentiertes verlängertes Dreieck.
Mikrostrukturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 3, wobei eine Form von mindestens einigen der Vielzahl von Mikroelementen und ihres angrenzenden Substrats eine der folgenden umfasst: (a) ein offener Kasten ohne Oberseite mit drei Wänden und mindestens einem Durchgang in dem Substrat nahe einer der drei Wände; oder (b) ein Längskeil mit mindestens einem Durchgang dadurch, der sich in fluidischer Verbindung mit mindestens einem anderen Durchgang in dem Substrat befindet; oder (c) ein gewölbter Keil mit mindestens einem Durchgang dadurch, der sich in fluidischer Verbindung mit mindestens einem anderen Durchgang in dem Substrat befindet; oder (d) ein verlängertes Dreieck mit mindestens einem Kanal längs einer Wand des verlängerten Dreiecks und mindestens einem Durchgang in dem Substrat nahe der Wand des verlängerten Dreiecks, wobei der Kanal sich in fluidischer Verbindung mit dem Durchgang befindet.
Mikrostrukturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 4, weiterhin umfassend: mindestens eine Kammer, die an einer zweiten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, die der ersten Oberfläche gegenüber liegt, und mindestens eine fluidische Verbindung, die durch den mindestens einen Durchgang fließt.
Mikrostrukturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 5, weiterhin umfassend: eine Rückschicht, die auf einer zweiten Oberfläche des Substrats angebracht ist, die der ersten Oberfläche gegenüber liegt, wobei die Rückschicht mit mindestens einer fluidischen Verbindung imprägniert ist und dadurch als ein Fluidreservoir zur Verwendung mit dem Substrat fungiert, das mindestens einen Durchgang enthält und das ermöglicht, dass die mindestens eine fluidische Verbindung dadurch von der Rückschicht fließen kann, wobei vorzugsweise sowohl das Substrat als auch die Rückschicht im Wesentlichen flexibel sind