DE60133317T2 - System für die elektrokinetische freisetzung einer substanz - Google Patents

System für die elektrokinetische freisetzung einer substanz Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die elektrokinetische Verabreichung einer Substanz (z. B. eines Medikaments) in ein Gewebe und insbesondere auf ein System für eine solche Verabreichung, das bestimmten Risikokriterien für medizinische Geräte, die einen direkten elektrischen Kontakt mit der menschlichen Haut aufrechterhalten, genügt. Die Mehrheit der Anwendungen unter Verwendung der vorliegenden Erfindung dient der Zuführung von Medikamenten an Behandlungsstellen, so dass daher in der gesamten Beschreibung anstelle des Ausdrucks Substanz der Ausdruck Medikament verwendet wird.
  • Ein Typ eines elektrokinetischen Verabreichungsmechanismus ist eine Iontophorese. Iontophorese ist der Transport ionischer Agenzien in ein Gewebe mittels Elektrizität. Die aktive Komponente des Medikaments, die entweder direkt ionisierbar oder an einem Trägerion angebracht ist und die entweder positiv oder negativ geladen ist, wird von einer Elektrode mit der richtigen Vorspannung durch Barrieren wie etwa tierische (einschließlich menschliche) Haut, Zellmembranen und Schleimhäute sowie andere Barriereflächen in das Gewebe getrieben. Die Iontophorese ist verwendet worden, um unter anderem Morphin-HCl zur postoperativen Schmerzlinderung, Lokalanästhetika (wie etwa Lidocain) zur trandermalen Anästhesierung, antivirale Mittel für eine Herpesinfektion und antifungale Medikamente für Fußpilz zu verabreichen. Die Verwendung transdermaler oder transmukokutaner Iontophorese-Verabreichungstechniken macht die Notwendigkeit zur subkutanen Injektion für viele Medikamente überflüssig, wodurch einhergehende Probleme eines Traumas, von Schmerzen und des Infektionsrisikos für den Patienten beseitigt werden. Solche Verabreichungstechniken können außerdem für eine gesteuerte oder örtliche Behandlung verwendet werden, insbesondere wenn eine wesentliche systemische Einbindung des Medikaments unerwünscht oder schädlich ist.
  • Ungeachtet der Ladung des zu verabreichenden Medikaments verwenden herömmliche Iontophorese-Verabreichungsvorrichtungen typischerweise zwei Elektroden (eine Anode und eine Kathode). In Verbindung mit der Haut oder der Schleimhaut des Patienten wird die erste Elektrode (Applikator- oder Behand lungselektrode) an einer Behandlungsstelle auf der Haut oder der Schleimhaut positioniert, während die zweite Elektrode (Gegenelektrode) an einer zweiten Stelle auf der Haut oder der Schleimhaut befestigt wird. Diese Elektroden bilden einen Strompfad, der die Eindringrate des Medikaments in die an die Applikatorelektrode angrenzende Behandlungsstelle verbessert. Ein herkömmliches Iontophorese-Verabreichungssystem 100 ist in 1 gezeigt. Das System 100 umfasst eine Behandlungselektrode (Anode) 102 und eine Gegenelektrode (Kathode) 104, die mit einer Gleichstrom-Leistungsversorgung 106 verbunden sind. Die Elektroden 102 und 104 stehen über leitende Schichten 110 bzw. 112 in elektrischem Kontakt mit der Haut oder der Schleimhaut. Solche Schichten können Teil eines einzelnen medikamententragenden Substrats sein. Das medikamententragende Substrat ist im Allgemeinen für den einmaligen Gebrauch und nicht wiederverwendbar und kann lösbar auf die Behandlungsstelle des Patienten und/oder an die Elektroden 102 und 104 klebbar sein. Leitende Schichten 110 und 112 sind in 1 gezeigt, die einen medizingetränkten Schwamm (z. B. ein mit Morphin-HCl getränkter Schwamm) bzw. einen mit Salzlösung getränkten Schwamm umfassen. Im Gebrauch wird die Iontophorese-Vorrichtung 100 eingeschaltet (z. B. durch einen Schalter, der nicht gezeigt ist), wobei ein Strom von der Behandlungselektrode 102 durch die leitende Schicht 110 und durch die Haut und darunter liegendes Gewebe 108 zur Gegenelektrode 104 fließt, wodurch ein Medikament durch die Behandlungsstelle in die Haut und darunter liegendes Gewebe trieben wird.
  • Auch wenn die Verwendung von Wechselstrom berichtet worden ist (siehe z. B. US-Patent Nr. 5.224.927 ), wird bei der Iontophorese im Allgemeinen Gleichstrom bevorzugt. Wie in dem 927er Patent dargelegt ist, erfolgt bei Wechselstromfrequenzen höher als etwa 10 Hz keine wesentliche effektive Arzneimittelverabreichung. Das Medikament und andere Ionen bewegen sich nur hin und her, wobei jegliche unidirektionale Nettobewegung fehlt. Für eine Gleichstrom-Iontophorese variiert die verwendete Stromstärke zwischen 0,2 und 1 Milliampere, was die Risikostromgrenze von 10 Mikroampere für medizinische Geräte, die einen direkten elektrischen Kontakt mit dem Patienten aufrechterhalten, übersteigt. Es besteht daher eine potenzielle Gefahr, die mit Kammerflimmern und Herzstillstand verbunden ist, wenn der während der Iontophorese erzeugte Strom versehentlich durch das Herz des Patienten fließt. Bei einer Iontophorese nimmt die Arzneimittelverabreichungsrate mit dem Strom zu. Aus diesem Grund wird im Prinzip ein höherer Strom gewünscht, weil die Behandlungsdauer proportional verringert wird. Allerdings fühlt der Patient hinsichtlich eines Stroms, der 0,5 bis 1 Milliampere übersteigt, ein unangenehmes Brennen. Selbst in dem Bereich von 0,5 bis 1 Milliampere kann die resultierende hohe Stromdichte, wenn die Behandlungsfläche relativ klein ist, starke Schmerzen und eine tatsächliche Verbrennung sowie Zerstörung des Hautgewebes bewirken.
  • In jedem Fall können bestehende Iontophorese-Vorrichtungen die übliche Risikostromgrenze übersteigende Behandlungsströme verwenden, um wirksam zu bleiben. Um das Risiko des Herzflimmerns zu verringern, begrenzen einige Vorrichtungen den Trennabstand zwischen der Behandlungs- und der Gegenelektrode, so dass das Herz nicht direkt im Strompfad liegt und es weniger wahrscheinlich ist, dass es in dem Randgebiet elektrischer Felder eingeschlossen wird, die durch die Elektroden erzeugt werden. Weil elektrischer Strom stets durch einen Pfad geringsten Widerstands fließt, muss jedoch der Elektrodentrennabstand groß genug sein, so dass ein Strom nicht kurzgeschlossen wird oder zwischen proximalen Kanten der Elektroden (d. h. zwischen den Kanten 120 und 130 in 1) konzentriert ist, so dass die Stromverteilung unter der Behandlungselektrode relativ gleichmäßig hinsichtlich einer effektiven Arzneimittelverabreichung ist, und so dass es keine Quellpunkte oder Bereiche hoher Stromdichte gibt, die Beschwerden oder Schmerzen verursachen. Ein solcher Lösungsweg zur Vermeidung eines kardialen Risikos kann ferner in Situationen gefährdet sein, in denen der Patient den Hautbereich in der Nähe der Elektroden mit Fingern oder der Hand berührt, so dass der Behandlungsstrom umgeleitet wird und über den Arm durch das Herz fließt. Einige Elektrophorese-Vorrichtungen verwenden einen großen Trennabstand, um eine gleichmäßige Stromverteilung zuerreichen, wobei sie die Gegenelektrode jedoch an einem weniger zugänglichen Ort wie etwa den Rücken oder die hintere Schulter des Patienten platzieren.
  • Ein effektives Verfahren zur Selbstverabreichung eines Medikaments in die Haut einer Person ist in dem US-Patent Nr. 5.676.648 offenbart und verwendet eine kleine zylindrische Sonde, bei der sich die Behandlungsapplikatorelektrode an dem distalen Ende einer Gegenelektrode befindet, die aus einem umlaufenden greifbaren Metallband besteht, das eine elektrische Verbindung mit den Fingern und der Hand der Person schafft. Der Körper der Person vervollständigt einen langen elektrischen Leitungspfad (durch den Arm und den Rumpf), wodurch eine gleichmäßige Stromverteilung und eine effektive Medikamentenverabreichung sichergestellt wird.
  • US 5.954.684 (Flower u. a.) offenbart ein Iontophorese-Arzneimittelverabreichungssystem und -verfahren, wobei eine Gleichstrom-Leistungsversorgung mit wenigstens zwei Elektroden verbunden ist, die in elektrischem Kontakt mit einem ersten bzw. zweiten Reservoir stehen. Die zwei Reservoirs enthalten jeweils ein aktives Agens, das an einen beaufschlagten Bereich eines Patienten verabreicht werden soll. Ein Zeitgeber ist bereitgestellt, um die Dauer zu bestimmen, die ein elektrischer Strom zu jeder Elektrode fließt, um ein aktives Agens aus dem jeweiligen Reservoir an den Patienten zu verabreichen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist wünschenswert, ein System zur elektrokinetischen Verabreichung eines Medikaments in ein Gewebe zu verwenden, das Gefahren verringert, die mit einer Einspeisung elektrischer Ströme in den menschlichen oder den tierischen Körper verbunden sind.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Freisetzen oder Verabreichen einer Substanz in einen Körper an einer Substanz-Verabreichungs-Stelle bereitgestellt, wobei das System aufweist: eine Wechselstromquelle; eine Mehrzahl von Elektroden; und eine Schaltung, welche zwischen der Wechselstromquelle und den Elektroden verbunden ist, zum Zuführen von Strom zu den Elektroden, wenn die Elektroden in elektrischem Kontakt mit dem Körper sind, und eine Vorrichtung aufweist, um einen einseitig gerichteten Stromfluss bei der Substanz-Verabreichungs-Stelle aufrecht zu erhalten zur Verabreichung der Substanz in den Körper, und eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines bidirektionalen Stromflusses durch den Körper.
  • Als ein Beispiel eines elektrokinetischen Verabreichungsmechanismus genügt eine wie oben beschrieben ausgeführte Iontophorese den üblichen Anforderungen für eine Risikostromgrenze und beseitigt die Gefahr von Kammerflimmern. Außerdem kann eine unidirektionale Iontophorese ähnlich der des Gleichstrom-Lösungswegs erhalten werden.
  • Die beigefügten Zeichnungen, die in der Patentschrift enthalten sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der oben gegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachfolgend bereitgestellten ausführlichen Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein herkömmliches Iontophorese-Verabreichungssystem 100.
  • 2 ist eine graphische Darstellung eines Risikostroms (Effektivwert) in Mikroampere in Abhängigkeit von der Frequenz, die Risikostromgrenzen basierend auf Schwellenwerten für ein Flimmern zeigt.
  • 3 zeigt ein Iontophorese-Verabreichungssystem 300 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt einen Blockschaltplan elektrischer Schaltungselemente einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine Handvorrichtung mit der inneren Anordnung elektrischer und elektronischer Elemente.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird im Kontext beispielhafter Ausführungsformen beschrieben. Der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht auf die in dieser Beschreibung beschriebenen besonderen Beispiele und Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr spiegelt diese Beschreibung nur bestimmte Ausführungsformen wider und dient der Veranschaulichung der Prinzipien und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Ein System zur sicheren Anwendung eines elektrokinetischen Verabreichungssystems wie etwa eine Iontophorese wird anhand der 2 bis 5 beschrieben. Das System basiert auf der Verwendung eines gleichgerichteten Hochfrequenzstroms in Verbindung mit drei Elektroden, die hier als eine Behandlungselektrode, eine Gegenelektrode und eine Hilfselektrode bezeichnet sind. Für Erläuterungszwecke wird die transdermale Verabreichung von Morphin als ein Beispiel verwendet. Es ist natürlich klar, dass das hier beschriebene System in Zusammenhang mit Substanzen, die im Allgemeinen sowohl natürliche oder homöopathische Produkte, die außerhalb der Definition von Medikamenten liegen können, als auch Medikamente (z. B. Lidocain zur trandermalen Anästhesierung, antivirale Mittel für eine Herpesinfektion und antifungale Medikamente für Fußpilz) einschließen, und in Zusammenhang mit anderen Barrieren als der Haut (z. B. Zellmembranen, Schleimhäute usw.) verwendbar ist. Mit Medikament ist irgendeine Chemikalie oder irgendein biologisches Präparat gemeint, das als ein Hilfsmittel bei der Diagnose, den Behandlungen oder zur Vorbeugung einer Erkrankung oder eines anderen anomalen oder kosmetischen Zustands oder zur Schmerzlinderung oder zur Steuerung oder Verbesserung irgendeines physiologischen oder pathologischen Zustands für Menschen oder Tiere verwendet oder an sie verabreicht werden kann.
  • Wie oben beschrieben ist, betrifft eine Iontophorese die Verwendung eines Stroms zum Verabreichen einer Substanz an ein Gewebe. Bei herkömmlichen Systemen besteht eine potenzielle Gefahr, die mit Kammerflimmern und Herzstillstand verbunden ist, wenn der während der Iontophorese erzeugte Strom versehentlich durch das Herz des Patienten fließt. Der normale Stromschwellenwert hinsichtlich des Risikos für ein Kammerflimmern nimmt mit der Frequenz zu. 2 ist eine graphische Darstellung eines Risikostroms (Effektivwert) in Mikroampere in Abhängigkeit von der Frequenz, die die Risikostromgrenzen basierend auf Schwellenwerten für ein Flimmern zeigt. Für Gleichstrom (DC) beträgt die Grenze 10 Mikroampere. Für Frequenzen von 1 Kilohertz bis 100 Kilohertz verändert sich die Risikostromgrenze von 10 Mikroampere auf 1 Milliampere. Für Frequenzen über 100 Kilohertz, jedoch unterhalb von 1 Megahertz, bleibt die Risikostromgrenze bei 1 Milliampere. Siehe z. B. die AAMI-Norm (Association for the Advancement of Medical Instrumentation) "Safe Current Limits Standard".
  • 3 zeigt ein Iontophorese-Verabreichungssystem 300 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 300 enthält eine Behandlungselektrode 302, eine Gegenelektrode 304 und eine Hilfselektrode 306, die mit einer 100-Kilohertz-Wechselstromquelle 308 verbunden sind. Die Elektroden 302, 304 und 306 stehen über leitende Schichten 312, 314 bzw. 316 in elektrischem Kontakt mit der Haut des Patienten. Solche Schichten können z. B. Teil einer medikamententragenden Substanz oder Kontaktfläche sein. Die medikamententragenden Substanzen oder Kontaktflächen sind im Allgemeinen für den einmaligen Gebrauch und nicht wiederverwendbar und können lösbar auf die Haut des Patienten und/oder an die Elektroden 302, 304 und 306 klebbar sein. Die leitende Schichten 312 ist in 3 einen medizingetränkten Schwamm oder ein anderes poröses, offenes zellulares Material wie etwa Baumwolle umfassend gezeigt und die leitenden Schichten 314 und 316 sind in 3 jeweils einen mit Salzlösung getränkten Schwamm oder ein anderes derartiges Material umfassend gezeigt.
  • Beispielsweise kann die leitende Schicht 312 eine netzartige Konstruktion mit vertikalen Zellen sein, die so dimensioniert sind, dass sie ein viskoses Fluid innerhalb der Grenzen der zellularen Strukturen aufnehmen. Das in den mehreren Zellen enthaltene viskose Fluid enthält ein Medikament, das in einer für einen Transport unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms geeigneten Form vorliegt. Die leitenden Schichten 314 und 316 können netzartige leitende Berührungsabschnitte sein, die ein elektrisch leitendes Gel oder Fluid darin enthalten. Jede der leitenden Schichten hat eine der Haut zugewandte untere Oberfläche und eine der Elektrode zugewandte obere Oberfläche. Die Zellen bilden Öffnungen zwischen der der Haut zugewandten unteren Oberfläche und der der Elektrode zugewandten oberen Oberfläche. Die der Vorrichtung zugewandten Oberflächen der Elektroden können ferner eine darauf aufgebrachte Klebeschicht zum passenden lösbaren Ankleben der Elektroden an die Iontophoresevorrichtung aufweisen.
  • Die Hilfselektrode 306 befindet sich seitlich, hinter oder in der Nähe der Behandlungselektrode 302. Die Hilfselektrode 306 und die Behandlungselektrode 302 können sich in nächster Nähe zueinander befinden und die Fläche der Hilfselektrode 306 kann im Vergleich zu der Fläche der Behandlungselektrode 302 sehr klein sein. Diese Merkmale erlauben eine Konstruktion einer kompakten Handeinheit trotz der Hinzufügung einer Hilfselektrode. Bei einer bestimmten Implementierung kann die Gesamtfläche auf ein Minimum reduziert werden, indem die Hilfselektrode 306 in Form eines Metallnetzes vor der Behandlungselektrode 302 platziert wird. Das offene Netz ermöglicht einen freien Durchgang eines Medikaments und von Ionen zu und von der Behandlungselektrode 302. Natürlich kann die Hilfselektrode 306 anderswo positioniert werden, wobei die vorliegende Erfindung in dieser Beziehung nicht eingeschränkt ist.
  • Die Behandlungselektrode 302 ist mit einer Wechselstromquelle 308 durch einen Strompfad verbunden, der ein erstes Gleichrichterelement 320 enthält, um einen von der Wechselstromquelle 308 zu der Haut (und dem Gewebe) 310 fließenden Strom durchzulassen und um einen von der Haut (und dem Gewebe) 310 zur Wechselstromquelle 308 fließenden Strom zu sperren. Bei der veranschaulichten Ausführungsform von 3 ist das erste Gleichrichterelement 320 eine Diode, deren Anode mit der Wechselstromquelle 308 verbunden ist und deren Kathode mit der Behandlungselektrode 302 verbunden ist. Die Hilfselektrode 306 ist mit der Wechselstromquelle 308 über einen Strompfad verbunden, der ein zweites Gleichrichterelement 322 enthält, um einen von der Haut (und dem Gewebe) 310 zur Wechselstromquelle 308 fließenden Strom durchzulassen und um einen von der Wechselstromquelle 308 zu der Haut (und dem Gewebe) 310 fließenden Strom zu sperren. Bei der veranschaulichten Ausführungsform von 3 ist das zweite Gleichrichterelement 322 eine Diode, deren Anode mit der Hilfselektrode 306 verbunden ist und deren Kathode mit der Wechselstromquelle 308 erbunden ist. Die Gegenelektrode 304 ist mit der Wechselstromquelle 308 über einen bidirektionalen Strompfad verbunden, über den ein Strom von der Wechselstromquelle 308 zu der Haut (und dem Gewebe) 310 und von der Haut (und dem Gewebe) 310 zu der Wechselstromquelle 308 fließen kann.
  • Im Gebrauch werden die Behandlungselektrode 302, die Gegenelektrode 304 und die Hilfselektrode 306 über leitende Schichten 312, 314 bzw. 316 in elektrischem Kontakt mit der Haut 310 platziert. Die leitenden Schichten 312, 314 und 316 können unter Verwendung z. B. eines lösbaren Klebemittels lösbar an den Elektroden und/oder der Haut 310 angebracht werden. Das Iontophorese-System 300 wird daraufhin unter Verwendung z. B. eines Schalters (in 3 nicht gezeigt) eingeschaltet. In den positiven Zyklusabschnitten der Wechselstromquelle 308 fließt ein Teilstrom I+ von der Behandlungselektrode 302 zu der Haut und dem Gewebe des Patienten und von der Haut und dem Gewebe des Patienten zur Gegenelektrode 304. Auf diese Weise werden z. B. Morphin-HCl-Ionen (MH+) an das von der Haut des Patienten bedeckte Gewebe abgegeben. In den negativen Zyklusabschnitten der Wechselstromquelle 308 fließt ein Teilstrom I- von der Gegenelektrode 304 zu der Haut und dem Gewebe des Patienten und von der Haut und dem Gewebe des Patienten zur Hilfselektrode 306.
  • 4 ist ein Blockschaltplan, der Elemente des elektronischen Schaltungsentwurfs zeigt, die in einer veranschaulichten Implementierung eines Medikamentenapplikators für eine unidirektionale Hochfrequenz-Iontophorese in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet sind. In diesem Beispiel ist die Leistungsquelle 402 eine Batterie, die eine oder mehrere entweder in Reihe oder parallel geschaltete Primärelemente der Größe AAA umfasst. Die Gegenelektrode 304 ist mit einem Ausgang eines Stromtreibers 408 verbunden (siehe 4 und 5). Eine optionale leitende Schicht 314 (wie etwa ein leitendes Gel oder ein mit Salzlösung getränkter Schwamm) wird verwendet, um einen Stromfluss zu und von der Haut des Patienten zu erleichtern. Ein innerer mechanischer oder elektronischer Schalter 404, der von außen durch einen Magneten oder ein magnetisches Material 520 aktiviert wird (siehe 5), steuert den Ein- und Ausschaltzustand der Vorrichtung. Eine Spannungsverstärkerschaltung 406 setzt die niedrige Batteriespannung (z. B. 1,5 bis 3 V Gleichspannung) in eine hohe Spannung von etwa 30 V Gleichspannung um. Die hohe Spannung oder das hohe Potential wird bevorzugt, um zu ermöglichen, dass ein Stromtreiber 408 jeglichen Gewebewiderstand überwindet. Eine Oszillatorschaltung 410 erzeugt ein Rechteck- oder ein Sinus-Wechselspannungssignal mit der ausgewählten Betriebsfrequenz (z. B. 100 Kilohertz). Ein mit dem Oszillatorsignal synchroner servogesteuerter Verstärker 412 steuert die Stromstärke basierend auf Stromrückkopplungssignalen von einem Stromsensor 414. Eine Stromtreiberstufe 408 steuert die Vorspannung und hält den Sollstrom zur Behandlungselektrode 302 aufrecht. Ein Redundanzstrombegrenzer 416 wird verwendet, um eine sichere obere Grenze für den Behandlungsstrom zu gewährleisten. Eine Anzeige 418 für niedrige Batteriespannung (z. B. eine LED) signalisiert, wenn die Batteriekapazität niedrig ist.
  • 5 veranschaulicht eine Handvorrichtung 500, in die verschiedene Schaltungselemente von 4 integriert sein können. Natürlich ist klar, dass die Schaltungselemente von 4 in einer großen Vielzahl von Vorrichtungen integriert werden können, wobei die Vorrichtung von 5 zur Veranschaulichung und nicht als Einschränkung bereitgestellt wird. Die in 5 gezeigte Handvorrichtung ist analog zu den in den US-Patenten Nr. 5.676.648 , 5.879.323 und 5.908.401 gezeigten Handvorrichtungen konfiguriert. Zur einfachen Erläuterung sind nicht alle in 4 gezeigten Elemente in 5 gezeigt. Das Gehäuse 506 der Handvorrichtung ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet, wobei es so geformt ist, dass es bequem in die Hand eines Anwenders passt. Der medikamentengetränkte Schwamm 312 steht in elektrischem Kontakt mit der Behandlungselektrode 306. Eine netz- oder gitterförmige Hilfselektrode 306 ist als ein Beispiel zwischen der Behandlungselektrode 306 und dem Patienten eingefügt. Der negative Batterieanschluss 502 ist über eine elektrische Verbindung 508 mit einem Elektronikmodul 516 verbunden und ein Ausgang einer Stromtreiberschaltung in dem Elektronikmodul 516 ist an die Gegenelektrode 304 angeschlossen, die als ein peripher (entweder durchgehend oder unterbrochen) um das Gehäuse 506 ausgebildetes Metallband 510 vorgesehen ist. Zur Selbstverabreichung eines Medikaments berührt ein Anwender die Gegenelektrode 304 mit seiner Haut (z. B. den Fingern). Die elektrische Verbindung 508 umfasst einen Federabschnitt 512, um die Leistungsquelle (Batterie) 402 an ihrem Platz zu halten. Der positive Batterieanschluss 504 ist mit dem Schalter 404 (z. B. ein mechanischer Reedschalter oder ein elektronischer Schalter, der von einem mit 520 gekennzeichneten externen Magneten aktiviert wird) verbunden. Das Bezugszeichen 516 in 5 kennzeichnet ein Elektronikmodul, das wenigstens einen Oszillator 410, einen Verstärker 412, einen Stromtreiber 408, einen Redundanzsicherheits-Strombegrenzer 416, einen Stromsensor 414 und Gleichrichterelemente 320 und 322 enthält. Einige oder alle Komponenten im Gehäuse 506 können in Epoxid 518 enthalten sein.
  • Wie oben beschrieben ist, kann in Fällen, in denen Iontophorese-Behandlungen durch einen Patienten ohne Aufsicht von medizinischem Fachpersonal verabreicht werden (z. B. zu Hause), versehentlich Strom durch das Herz des Patienten fließen. Bei herkömmlichen Geräten kann der Teil des Stroms, der das Herz des Patienten direkt durchquert, einen Pegel erreichen, der zu Kammerflimmern führt. In Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Frequenz der elektrischen Treiberschaltung von 0 (Gleichstrom) auf 100 Kilohertz erhöht. Wie anhand 2 zu erkennen ist, kann der Strom in diesem Fall sicher bis auf 1 Milliampere (Effektivwert) erhöht werden. Dies führt zu einer effektiven Verabreichung des Medikaments an den Patienten. Somit genügt die Verwendung einer gleichgerichteten Hochfrequenz-Iontophorese, wie sie oben beschrieben ist, den bestehenden Anforderungen für eine Risikostromgrenze und beseitigt die Gefahr von Kammerflimmern. Außerdem kann das Ziel einer unidirektionalen Iontophorese ähnlich der des Gleichstrom-Lösungswegs erreicht werden. Auch wenn der Wechselstrom an der Behandlungsstelle gleichgerichtet ist, um eine gleichstromartige unidirektionale Iontophorese zu erhalten, kann daher irgendein durch das Herz fließender Strom rein bidirektional sein und mit einer Frequenz alternieren, die hoch genug ist, um der Risikostromanforderung zu genügen.
  • In seltenen Fällen, in denen eine Wechselstrom-Iontophorese anwendbar ist, kann die mit Kammerflimmern verknüpfte Gefahr außerdem durch Verwendung einer Hochfrequenzstromquelle mit etwa 100 Kilohertz beseitigt werden. In diesem speziellen Fall sind Gleichrichterelemente und die Hilfselektrode 102 nicht erforderlich, weil eine Wechselstrom-Iontophorese erwünscht ist. Derselbe Schaltungsentwurf, der für eine unidirektionale Wechselstrom-Elektrophorese (4) verwendet wird, ist direkt anwendbar.
  • Obwohl die Erfindung in Zusammenhang damit beschreiben worden ist, was derzeit als die praktischste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern soll im Gegenteil vielfältige Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdecken, die in dem Umfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind.

Claims (15)

  1. System (300) zum Freisetzen oder Verabreichen einer Substanz in einen Körper an einer Substanz-Verabreichungs-Stelle, wobei das System aufweist: eine Wechselstromquelle (308); eine Mehrzahl von Elektroden (302, 304, 306); und eine Schaltung, welche zwischen der Wechselstromquelle (308) und den Elektroden (302, 304, 306) verbunden ist, zum Zuführen von Strom zu den Elektroden, wenn die Elektroden in elektrischem Kontakt mit dem Körper sind und eine Vorrichtung aufweist, um einen einseitig gerichteten Stromfluss bei der Substanz-Verabreichungs-Stelle aufrecht zu erhalten zur Verabreichung der Substanz in den Körper, und eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines bidirektionalen Stromflusses durch den Körper.
  2. System (300) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Elektroden (302, 304, 306) mindestens drei Elektroden aufweist einschließlich einer Behandlungselektrode (302), einer Gegenelektrode (304) und einer Hilfselektrode (306).
  3. System (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektroden so konfiguriert sind, um an einer Tierhaut (310) als Substanz-Verabreichungs-Stelle angewendet zu werden.
  4. System (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektroden so konfiguriert sind, um an menschlicher Haut (310) als Substanz-Verabreichungs-Stelle angewendet zu werden.
  5. System (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektroden so konfiguriert sind, um an einer Schleimhaut-Membran (310) als Substanz-Verabreichungs-Stelle angewendet zu werden.
  6. System (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Substanz ein Medikament enthält.
  7. System (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schaltung einen oder zwei Gleichrichter (320, 322) aufweist.
  8. System (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schaltung eine oder mehr Dioden (320, 322) aufweist.
  9. System (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Wechselstromquelle eine Frequenz von ungefähr 100 Kilohertz hat.
  10. System (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Wechselstromquelle eine Frequenz zwischen ungefähr einem Kilohertz und einem Megahertz hat.
  11. System (300) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die Hilfselektrode (306) im Vergleich zu der Behandlungselektrode (302) klein ist.
  12. System (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Größe des einseitig gerichteten Stroms ungefähr ein Milliampere (RMS; Effektivwert) ist.
  13. System (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Größe des einseitig gerichteten Stromes zwischen ungefähr 10 Mikroampere (RMS) und einem Milliampere (RMS) ist.
  14. System (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: die Mehrzahl der Elektroden (302, 304, 306) erste (302) und zweite (306) Elektroden aufweist, welche mit einem ersten Anschluss der Wechselstromquelle (308) gekoppelt sind, und eine dritte Elektrode (304), welche mit einem zweiten Anschluss der Wechselstromquelle (308) gekoppelt ist; die Schaltung weist ein erstes Gleichrichterelement (320) auf, welches zwischen der ersten Elektrode (302) und dem ersten Anschluss der Wechselstromquelle (308) gekoppelt ist, und ein zweites Gleichrichterelement (322), welches zwischen der zweiten Elektrode (306) und dem ersten Anschluss der Wechselstromquelle (308) gekoppelt ist; die erste Elektrode ist ausgelegt für einen elektrischen Kontakt mit der Substanz-Verabreichungs-Stelle; und wenn die Elektroden (302, 304, 306) einschließlich der ersten Elektrode (302) im elektrischen Kontakt mit dem Körper stehen: fließt ein Strom, welcher durch das erste Gleichrichterelement (320) gleichgerichtet wurde, in einem Strompfad zwischen den ersten (302) und dritten (304) Elektroden während ersten Zyklusabschnitten des Stroms, erzeugt durch die Wechselstromquelle (308), um so eine Verabreichung der Substanz in den Körper bei der Substanz-Verabreichungs-Stelle zu bewirken; und fließt ein Strom gleichgerichtet durch das zweite Gleichrichterelement (322) in einem Strompfad zwischen den zweiten (306) und dritten (304) Elektroden während zweiten Zyklusabschnitten des Stromes, erzeugt durch die Wechselstromquelle (308).
  15. System (300) nach Anspruch 14, wobei die ersten und zweiten Gleichrichterelemente (320, 322) Dioden aufweisen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US594684A (en) * 1897-11-30 dustin
CH567424A5 (de) * 1973-11-26 1975-10-15 Wyss Oscar A M
US5961482A (en) * 1986-07-25 1999-10-05 Rutgers, The State University Of New Jersey Iontotherapeutic device and process and iontotherapeutic unit dose
US5042975A (en) * 1986-07-25 1991-08-27 Rutgers, The State University Of New Jersey Iontotherapeutic device and process and iontotherapeutic unit dose
DE68925030T2 (de) * 1988-01-21 1996-07-25 Massachusetts Inst Technology Molekültransport durch gewebe mit der verwendung von elektroporation.
US5135478A (en) * 1989-05-10 1992-08-04 Drug Delivery Systems Inc. Multi-signal electrical transdermal drug applicator
FR2709670B1 (fr) * 1993-09-10 1995-10-20 Asulab Sa Dispositif en trois modules pour l'administration transdermique de médicaments par électrophorèse ou iontophorèse.
JPH09503136A (ja) * 1993-09-30 1997-03-31 ベクトン・ディッキンソン・アンド・カンパニー イオン導入ドラッグデリバリーシステム及び方法
US5551953A (en) * 1994-10-31 1996-09-03 Alza Corporation Electrotransport system with remote telemetry link
US5676648A (en) * 1996-05-08 1997-10-14 The Aps Organization, Llp Iontophoretic drug delivery apparatus and method for use

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