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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung ist auf dem Gebiet der Iontophorese. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf das Wecken eines elektronischen Controllers
einer iontophoretischen Zuführungsvorrichtung
durch die Einführung
eines Arzneimittelzuführungspatches
in den Controller.
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Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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Iontophorese
ist die Wanderung von Ionen, wenn ein elektrischer Strom durch eine
eine ionisierte Spezies enthaltenen Lösung geleitet wird, die gewöhnlich die
Ionenform eines Arzneimittels oder eines anderen therapeutischen
Wirkstoffes ist. Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Iontophorese ist
die nicht-invasive transdermale Zuführung von ionisierten Arzneimitteln
in einen Patienten. Dies wird durch Anlegen von niedrigen Strompegeln
an einen auf der Haut des Patienten angeordneten Patch durchgeführt, was
die in dem Patch enthaltenen ionisierten Arzneimittel durch die
Haut des Patienten und in seinen oder ihren Blutstrom zwingt.
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Passive
transdermale Patches, wie beispielsweise diejenigen, die verwendet
werden, um Nitroglycerin für
Angina pectoris, Östradiol
zur Hormonsubstitution und Nikotin, um mit dem Rauchen aufzuhören, zuzuführen, können nur
eine begrenzte Anzahl von Arzneimitteln verwenden, da sie mittels Diffusion
arbeiten. Die Iontophorese erweitert vorteilhafterweise den Bereich
der für
die transdermale Zuführung
verfügbaren
Arzneimittel, die beispielsweise parenterale Arzneimittel (z. B.
Peptide) umfassen. Da außerdem
die Menge des zugeführten
Arzneimittels mit der Menge des angelegten Stroms in Bezug steht,
kann die Arzneimittelzuführungsrate
im Gegensatz zu den passiven transdermalen Patches durch Steuern
des Stroms genau gesteuert werden. Dies ermöglicht eine schnellere Zuführung (Einsetzen)
und Arzneimittelverringerung (Absetzen) in dem Patienten.
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Verglichen
mit der Arzneimittelzuführung durch
Nadelinjektion weist die Iontophorese weniger physisches und emotionales
Trauma, Schmerz und Infektionsmöglichkeit
auf. Die transdermale Arzneimittelzuführung durch Iontophorese vermeidet
ebenfalls die Risiken und die Unzweckmäßigkeit einer IV-Zuführung (intravenösen Zuführung).
Außerdem bringt,
verglichen mit der oralen Aufnahme von Arzneimitteln, die Arzneimittelzuführung mittels
Iontophorese das Arzneimittel direkt in den Blutstrom, wobei der
Magen-Darm-Trakt umgangen wird, womit Nebeneffekte, wie beispielsweise
Arzneimittelverlust, Verdauungsstörung und Magenverstimmung verringert
werden und die Notwendigkeit des Schluckens des Arzneimittels beseitigt
wird. Die Iontophorese vermeidet ebenfalls einen Arzneimittelverlust
aufgrund eines hepatitischen Metabolismus der ersten Passage durch
die Leber, der auftritt, wenn Arzneimittel aufgenommen werden.
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Außerdem ermöglicht die
transdermale Arzneimittelzuführung
durch Iontophorese eine kontinuierliche Zuführung von Arzneimitteln mit
einer kurzen Halbwertszeit und eine einfache Beendigung der Arzneimittelzuführung. Da
die Iontophorese zweckmäßiger ist,
gibt es eine größere Wahrscheinlichkeit
einer Patientenmitarbeit beim Nehmen des Arzneimittels. Somit bietet
die Iontophorese aus allen obigen Gründe ein alternatives und wirksames
Verfahren der Arzneimittelzuführung
und ein insbesondere für
Kinder, bettlägerige
und ältere
Menschen nützliches
Verfahren.
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Ein
iontophoretisches Arzneimittelzuführungssystem umfasst typischerweise
eine Stromquelle, wie beispielsweise eine Batterie und einen Stromcontroller,
und einen Patch. Der Patch umfasst ein aktives Reservoir und ein
Rücklaufreservoir.
Das aktive Reservoir enthält
das ionisierte Arzneimittel gewöhnlich
in einem leitfähigen
Gel. Das Rücklaufreservoir
enthält
ein salinisches Gel und sammelt Ionen, die von der Haut des Patienten
emanieren, wenn das Arzneimittel in die Haut des Patienten zugeführt wird.
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Der
Patch umfasst ebenfalls zwei Elektroden, die jeweils in dem aktiven
und dem Rücklaufreservoir
angeordnet sind, um in jeweiligem Kontakt mit dem Arzneimittel und
der Salzlösung
zu sein. Die Anode oder positive Elektrode und die Kathode oder negative
Elektrode werden jeweils mit der Anode und der Kathode der Stromquelle
durch elektrische Leiter elektrisch verbunden. Abhängig von
der Ladung des ionisierten Arzneimittels wird entweder die Anodenelektrode
oder die Kathodenelektrode innerhalb des Arzneimittelreservoirs
angeordnet. Diese Elektrode wird als die aktive Elektrode gekennzeichnet.
Die andere Elektrode wird innerhalb des Rücklaufreservoirs angeordnet
und als die Rücklaufelektrode
gekennzeichnet.
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Die
aktive Elektrode weist die gleiche Ladung wie das zuzuführende ionisierte
Arzneimittel auf, und die Rücklaufelektrode
weist eine dem zuzuführenden
Arzneimittel entgegengesetzte Ladung auf. Wenn das dem Patienten
zuzuführende
Arzneimittel alternativ beispielsweise eine positive Ionenladung
aufweist, dann wird die Anode die aktive Elektrode und die Kathode
die Rücklaufelektrode
sein. Wenn das zuzuführende
Arzneimittel eine negative ionische Ladung aufweist, dann wird die
aktive Elektrode alternativ die Kathode und die Rücklaufelektrode
die Anode sein. Wenn Strom von der Stromquelle an die aktive Elektrode
geliefert wird, wandern die Arzneimittelionen von dem Arzneimittelgel
in dem Reservoir zu der Haut eines Patienten hin und durch diese.
Zur gleichen Zeit fließen
entgegengesetzt geladenen Ionen von der Haut des Patienten in die Salzlösung des
Rücklaufreservoirs.
Die Ladung wird in die Rücklaufelektrode
und zurück
an die Stromquelle transferiert, wobei die iontophoretische Schaltung
komplettiert wird.
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Der
elektronische Controller zwischen der Batterie und den Elektroden
liefert dem Patch den erforderlichen Strom. Der Controller kann
den Ausgangsstrom steuern, sodass die Arzneimittelzuführung mit
einer konstanten oder veränderlichen
Rate oder über
ein kurzes; langes oder periodisches Zeitintervall erzielt wird.
Diese Controller erfordern im Allgemeinen relativ komplexe elektrische
Schaltungen, manchmal mit Mikroprozessoren, um die obigen Anforderungen
zu erfüllen.
Herkömmliche
manuell betätigte
mechanische Schalter wurden bei Controllern verwendet, um die Batterie
von der Controllerschaltungsanordnung zu trennen, um eine Batterieentleerung
während
der Vorrichtungslagerung zu verhindern. Siehe beispielsweise den
im US-Patent Nr. 4 808 152 (Sibalis) offenbarten Schalter.
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Diese
Controller müssen
zu der Zeit eingeschaltet werden, wenn sie auf dem Körper angeordnet
werden, um mit dem Betrieb zu beginnen. Dies stellt eine potenzielle
Gelegenheit für
einen Fehler bei der Arzneimittelzuführung dar, da es möglich ist, dass
sich der Arzt, die Krankenschwester oder der Patient nicht erinnert,
den Schalter anzuschalten, und es ebenfalls möglich ist, den Schalter vor
Beendigung der Arzneimittelzuführungszyklus
unbeabsichtigt abzuschalten. Außerdem
kann es im Fall eines fehlerhaften Schalters oder eines Schalters
mit unzureichendem elektrischen Kontakt eine Ungewissheit bezüglich dessen
geben, ob die Vorrichtung tatsächlich
das therapeutische Mittel zuführt
oder ob sie einen vollständigen
Arzneimittelzuführungszyklus unterbrechungsfrei
abschließen
kann.
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Außerdem weist
bei iontophoretischen Zuführungsvorrichtungen,
die vor der Platzierung an einem Patienten angeschaltet werden,
die elektrische Ladung die Gelegenheit auf, sich an den Elektroden aufzubauen.
Eine milde, jedoch Unbehagen verursachende elektrische Sinnensempfindung
kann von dem Patienten bei der Platzierung des Patches auf der Haut
des Patienten von der Entladung der aufgebauten elektrischen Ladung
gefühlt
werden. Obwohl nicht schmerzhaft, wird dies wahrscheinlich die Mitarbeit
mit einem Arzneimittelbehandlungsprogramm verringern, da der Patient
Angst haben kann, die Vorrichtung in Zukunft zu verwenden.
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Die
WO 96/22124 offenbart eine iontophoretische Arzneimittelzuführungsvorrichtung,
die einen Controller mit einer Leistungsquelle und eine getrennte,
Arzneimittelenthaltenden Wegwerfeinheit (Patch) umfasst. Der Controller
enthält
einen Schalter, der die Leistungsquelle von der Stromentnahme trennt,
wenn der Controller von der Arzneimitteleinheit entkoppelt wird.
Ein Kopplungsmittel verbindet den Controller und die Arzneimitteleinheit
physisch und elektrisch zusammen, sodass der Controller elektrischen
Strom an die Arzneimitteleinheit für die Elektrotransport-Zuführung des
Arzneimittels an die Haut eines Patienten bereitstellt.
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Bei
einer in dem US-Patent Nr. 5 314 502 (McNichols et al.) gezeigten
iontophoretischen Vorrichtung bleibt die Vorrichtung einschließlich der
Aktivierungs schaltungsanordnung und der Leistungsschaltungsanordnung
vollständig
abgeschaltet, bis der Patch auf der Haut angebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt
schließt
die Aktivierungsschaltungsanordnung und die Leistungserzeugungsschaltungsanordnung
wird angeschaltet, wodurch die Vorrichtung aktiviert wird. Da die
Haut als der Schalter wirkt, ist kein herkömmlicher mechanischer Schalter
erforderlich. Andere berührungsempfindliche
Schalter wurden in dem US-Patent 4 099 074 (Maeda et al.) und dem GB-Patent
1 321 863 (Reichert) offenbart. Ein Problem kann jedoch noch immer
existieren, da die Vorrichtung aktiviert werden kann, wenn sie mit
einem anderen Leiter als der Haut des Patienten in Berührung ist.
Wenn die Vorrichtung auf einer leitenden Oberfläche angeordnet wird, wird die
Vorrichtung aktiviert, was zu einer unnötigen Verschwendung des therapeutischen
Arzneimittels führt
und eine Ungewissheit in ihrer Fähigkeit
erzeugt, die vollständige Arzneimitteldosis
zuzuführen.
Da die Schaltungsanordnung außerdem
vollständig
abgeschaltet ist, bis der Patch auf der Haut angebracht ist, kann
die bei McNichols et al. gezeigte Vorrichtung keine Selbstprüfung vor
der Anbringung des Patches auf der Haut durchführen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine iontophoretische
Zuführungsvorrichtung zum
Zuführen
eines Arzneimittels an einen Patienten bereitzustellen, die die
oben erwähnten
Probleme überwindet.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Controller bereitzustellen,
der durch die Einführung
eines Arzneimittelzuführungspatches
in den Controller vollständig
angeschaltet wird.
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Es
ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine iontophoretische
Arzneimittelzuführungsvorrichtung
bereitzustellen, die keine Verwendung herkömmlicher mechanischer Schalter oder
berührungsempfindlicher
Schalter erfordert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine iontophoretische Arzneimittelzuführungsvorrichtung in Übereinstimmung
mit Anspruch 1 bereitgestellt. Bei der Erfindung ist der Patch abnehmbar
und mit dem Controller elektrisch verbindbar und führt das Arzneimittel
dem Patienten zu, wenn der Patch auf der Haut des Patienten ist
und wenn der Controller von dem Aus-Zustand oder dem Zustand mit
niedrigem Leistungsverbrauch in einen Betriebszustand umgeschaltet
wird. Dies findet statt, wenn der Patch elektrisch verbunden ist
oder in den Controller eingeführt
wird. Dieses Merkmal schont die Batterie des Controllers.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
können
am besten mit Bezug auf die ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen verstanden werden,
die nachstehend zusammen mit den Zeichnungen dargelegt werden, in
denen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
einer iontophoretischen Arzneimittelzuführungsvorrichtung, die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ausgestaltet werden kann;
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2 ein Blockdiagramm einer
iontophoretischen Schaltung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ausgestaltet werden kann;
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3 ein Blockdiagramm eines
Controllers, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann;
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4 einen Controllerschalter
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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5A die zugeführten Stromsignalverläufe in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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5B und 5C gemessene Stromsignalverläufe in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
Art von iontophoretischer Arzneimittelzuführungsvorrichtung umfasst einen
getrennten, wiederverwendbaren Controller 2, der mit einem Patch 4 abnehmbar
und elektrisch verbunden sein kann, der das Arzneimittel, den therapeutischen Wirkstoff
oder das Medikament enthält,
wie es in 1 gezeigt
ist. Der Patch 4 ist auf der Haut des Patienten 6 befestigt.
Der Patch umfasst eine aktive Elektrode 8 und eine Rücklaufelektrode 10,
wobei das ionische Arzneimittelgel 12 und die aktive Elektrode 8 innerhalb
des aktiven Reservoirs 14 und die Salzlösung oder das Elektrolytgel 16 und
die Rücklaufelektrode 10 innerhalb
des Rücklaufreservoirs 20 positioniert
sind.
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Die
iontophoretische Arzneimittelzuführungsvorrichtung
umfasst ebenfalls einen Controller 2 mit einer Leistungsversorgung 22 und
einer elektronischen Schaltungsanordnung 24, wie es in 2 gezeigt ist. Der Controller
wird mit dem Patch 4 mittels elektronischer Zwischenverbinder 26,
wie beispielsweise einer gedruckten flexiblen Schaltung, Metallfolien,
Drähten,
Kontaktnasen oder elektrisch leitfähigen Klebstoffen, elektrisch
gekoppelt. Die Leistungsversorgung 22 vervollständigt in
Kombination mit den Elektroden 8 und 10 und dem
Körper
des Patienten 6 die Schaltung und erzeugt ein elektrisches
Feld über
der Körperoberfläche oder
der Haut, auf der die iontophoretische Vorrichtung angebracht ist.
Das elektrische Feld veranlasst, dass das Arzneimittel in dem aktiven
Reservoir 14 in den Körper
des Patienten durch Iontophorese geliefert wird.
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Der
Patch 4 ist im Allgemeinen ein planares biegsames Element,
das beispielsweise aus einem bioverträglichen Material, wie beispielsweise
gewobene oder nicht gewobene Textilien oder Polymere, oder aus irgendeinem
anderen in der Technik bekannten Aufbau gebildet wird. Der Patch
wird auf der Haut des Patienten mittels Klebstoffe oder einem Streifen
oder beidem befestigt. Der Patch umfasst einen vergrößerten Patchkörper 30,
der das aktive und das Rücklaufreservoir
umfasst.
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Die
untere Oberfläche
der Reservoire wird in Kontakt mit der Haut angeordnet, wobei es
den Elektroden ermöglicht
wird, sehr nahe an der Haut zu sein, wenn der Patch an dem Patienten
angebracht wird. Im Allgemeinen wird eine dünne Schicht des Gels in den
Reservoiren zwischen der Haut und den Elektroden sein. Die Elektroden
werden positioniert, sodass ein elektrischer Strompfad zwischen
den Elektroden 8 und 10 durch die Reservoire und
die Haut des Patienten 6 eingerichtet wird. Die Elektroden 8 und 10 werden
auf eine Weise in leitendem Kontakt mit den Reservoiren 12 bzw. 20 angeordnet, die
in der iontophoretischen Arzneimittelzuführungstechnik bekannt ist.
Eine Gleichstromquelle kann mit den Elektroden 8 und 10 verbunden
sein, sodass die aktive Elektrode die gleiche Ladungspolarität wie das ionische
Arzneimittel 12 aufweist. Wenn Strom durch die aktive Elektrode 8 zu
der Rücklaufelektrode 10 durch
die Haut 6 geleitet wird, wird das in dem aktiven Reservoir 14 enthaltene
ionische Arzneimittel 12 durch die Haut 6 und
in den Patienten geliefert.
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Der
Patch umfasst ebenfalls eine sich erstreckende schmale Kontaktnase 32,
wie es ebenfalls in 4 gezeigt
ist, die im Wesentlichen die elektrischen Verbinder 26 umfasst.
Die elektrischen Verbinder 26 können ein oder mehrere leitende
Pfade sein, die sich von den Elektroden 8 und 10 zu
freigelegten leitenden Kontaktstellen 34 erstrecken, die
an dem äußeren Rand
der sich erstreckenden Patchkontaktnase 32 positioniert
sind. Die Kontaktstellen 34 sind für die elektrische Verbindung
mit dem Controller positioniert, wenn die sich erstreckende Patchkontaktnase 32 in
den Controller 2 eingeführt
wird, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Patchelektroden
und dem Controller bereitgestellt wird.
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Das
Controllergehäuse 2 weist
im Allgemeinen eine rechteckige oder ovale Form mit abgerundeten
Rändern
auf und umfasst eine Öffnung 36 in dem
vorderen Ende, um die eingeführte
Patchkontaktnase 32 aufzunehmen. Das Gehäuse 2 umfasst ebenfalls
ein Verbindungsarray 38, mit dem die elektrischen Schaltungen
durch elektrische Verbinder 27 elektrisch verbunden sind
und das vorzugsweise mit den elektrischen Schaltungen auf einer
gedruckten Leiterplatte angebracht ist. Das Verbindungsarray kann
mehrere voneinander beabstandete elektrische Anschlüsse 38a bis 38d umfassen,
an dem die Patchkontaktnasen-Kontaktstellen elektrisch verbunden
sind. Jede geeignete elektrische Zwischenverbindungsvorrichtung
kann in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Es ist außerdem ersichtlich,
dass die Patcheinführungs- und
Freigabemechanismen jede bekannte Form annehmen können, solange
wie die Patchkontaktnase imstande ist, mechanisch und elektronisch
mit dem Controller verbunden zu werden und von diesem getrennt zu
werden.
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Der
Controller 2 kann eine Batterie 22, einen Mikroprozessor 40,
einen EEPROM 46, einen seriellen Kommunikationsport 44 und
eine Stromsteuerschaltung 42 umfassen, wie es in 3 gezeigt ist, wobei er
jedoch nicht darauf begrenzt ist. Der Mikroprozessor 40 liefert
Signale an die Stromsteuerschaltung 42, um sicherzustellen,
dass der erforderliche Strom von der Stromsteuerschaltung 42 an
den verbundenen Patch durch Leiter 27 und 26 an
Elektroden 8 und 10 geliefert wird, sodass die
richtige Arzneimittelmenge an den Patienten geliefert wird. Die Stromsteuerschaltung 42 wird
aus der Batterie 22 den erforderlichen Ausgangsstrom ungeachtet
des veränderlichen
Widerstands und/oder der Kapazität der
Last erzeugen (einschließlich
der Haut des Patienten, deren Impedanz sich normalerweise von Patient
zu Patient verändert
und die sich ändern
kann, wenn Iontophorese stattfindet).
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Außerdem wird
die Spannung von einem Sensor, wie beispielsweise einem Strommesswiderstand 48,
durch die Stromsteuerschaltung 42 überwacht, um sicherzustellen,
dass die Menge des gelieferten Stroms konstant ist. Der durch den
Strommesswiderstand 48 laufende Strom ist die Strommenge,
die tatsächlich
durch den iontophoretischen Patch und die Haut geliefert wird. Wenn
weniger oder mehr als der erforderliche Strom geliefert wird, wie
es durch den Strommesswiderstand 48 angegeben wird, wird
die Stromsteuerschaltung 42 den Strom auf den erforderlichen
Pegel einstellen.
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Es
ist vorteilhaft, die Controllerschaltungsanordnung fast vollständig abgeschaltet
(ein Zustand mit niedrigem Leistungsverbrauch) zu halten, bis der Patch
eingeführt ist,
bis die Vorrichtung verwendet wird, sodass die Batterie nicht unnötigerweise
entleert wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Controllerschaltungsanordnung
nicht durch die manuelle Betätigung
eines herkömmlichen
mechanischen Schalters oder eines berührungsempfindlichen Schalters
sondern anstatt durch die Verbindung oder die Einführung der
Patchkontaktnase in den Controller „geweckt", d. h. vollständig angeschaltet.
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Die
Batterie kann innerhalb der Controllerschaltung angeordnet sein,
sodass die Controllerschaltungsanordnung immer elektrische Leistung aufweist,
wobei sie jedoch fast vollständig
abgeschaltet ist (ein Zustand mit niedrigem Leistungsverbrauch).
Das heißt,
dass nur ein kleiner Anteil der Controllerschaltungsanordnung Strom
von der Batterie ziehen wird, wobei beispielsweise im Mittel nur etwa
10 mA oder weniger verbraucht werden. Da der Strom zu allen Zeiten
gezogen wird, wird sich die Batterie mit der Zeit entleeren. Da
jedoch eine derartige kleine Strommenge gezogen wird, wird eine
sehr lange Zeit benötigt,
um die Batterie zu entleeren, womit eine lange Haltbarkeit für den Controller
sichergestellt wird. Da die Batterie bei dieser Ausführungsform
mit der Schaltungsanordnung verbunden ist, könnte eine Selbstprüfung vor
der Anbringung des Patches an dem Patienten durchgeführt werden,
falls erwünscht.
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Der
Controller enthält
einen oder mehrere normalerweise geschlossene Schalter. Beispielsweise
können
die Schalter drei Metallfederschalter 50a, 50b und 50c umfassen,
die normalerweise gegen eine geerdete Metallplatte 52 gehalten
werden, wie es in 4 gezeigt
ist. Jeder Schalter ist jeweils mit einem Ende eines Pull-up-Widerstands 54a, 54b und 54c und
mit einem Eingang einer Exklusiv-ODER-Logikschaltung mit zwei Eingängen 56a, 56b und 56c verbunden.
Das andere Ende des Widerstands ist mit einer Signalleitung 58 von
einem unabhängigen
Impulsgenerator oder Takt 49 verbunden. Der andere Eingang
der exklusiv ODER-Schaltungen
ist jeweils mit Registern 57a, 57b und 57c verbunden,
die mit einem logischen „NULL"-Wert von dem Mikroprozessor
geladen werden, wenn der Mikroprozessor anfangs bei der anfänglichen
Batterieeinführung
anschaltet (der Mikroprozessor schaltet dann ab oder geht schlafen).
Da die Schalter 50a bis 50c normalerweise an Masse
geschlossen und die Eingänge
der mit den Pull-up-Widerständen verbundenen
Exklusiv-ODER-Schaltungen ebenfalls normalerweise auf Nullspannung
sind, sind die Ausgänge 59a, 59b und 59c der
Exklusiv-ODER-Schaltungen
alle logisch NULL.
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Die
Ausgänge 59a bis 59c können in
einer „ODER"-Schaltung (nicht
gezeigt) kombiniert werden. Die Ausgänge 59a bis 59c oder
der Ausgang der „ODER"-Schaltung dienen als Interrupts, um
den Mikroprozessor anzuschalten oder aufzuwecken, wenn irgendeiner
der Ausgänge
den Wert von einer logischen NULL in eine logische EINS ändert. (Es
ist offensichtlich, dass mit bekannten Modifikationen die Werte „NULL" und „EINS" umgekehrt werden
können,
wie es erforderlich ist, und dass die obige Ausführungsform nicht auf irgendein
besonderes logisches Schema begrenzt ist.)
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Normalerweise
schläft
der Mikroprozessor, und da nur der unabhängige Impulsgenerator 49 Energie
nur für
ein kurzes Zeitintervall jeder Periode zieht, wird im Mittel nur
sehr wenig Strom gezogen. Insbesondere erzeugt der Impulsgenerator 49 periodisch,
beispielsweise einmal pro Sekunde, einen Impuls auf der Signalleitung 58,
wobei der Impuls selbst eine kurze Dauer von beispielsweise einer
Mikrosekunde bis einer Millisekunde aufweist. Der Impuls wird an
jeden der Pull-up-Widerstände 54a bis 54c gesendet,
die typischerweise jeweils ungefähr
1 Kiloohm sind. Wenn irgendeiner der Federschalter 50a bis 50c geschlossen
ist, fließt
der Strom zu Masse durch diesen Schalter, und somit wird kein Impuls
an dem Ausgang der jeweiligen Exklusiv-ODER-Schaltung erzeugt. Somit
werden, wenn alle Federschalter geschlossen sind, wenn der Signalimpuls
erzeugt wird, alle Ausgänge
der Exklusiv-ODER-Schaltungen logisch
NULL sein, und der Mikroprozessor wird schlafen bleiben, da kein
Interrupt erzeugt wurde.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Patchkontaktnase 62 ausgestaltet, um Öffnungen 60a und 60b aufzuweisen,
die positioniert sind, sodass, wenn die Patchkontaktnase 62 verschiebbar
in den Controller eingeführt
wird, die Öffnungen 60 und 60b mit dem
Bereich ausgerichtet sein werden, bei dem die Schalter 50a und 50b die Metallerdungsplatte 52 berühren. Bei
der Einführung
in den Schlitz 36 wird der Patch einen oder mehrere dieser
normalerweise geschlossenen Schalter zwingen, offen zu bleiben, wenn
es kein Loch an dem Patch bei dem Kontaktbereich des Schalters gibt,
da die nicht leitende Patchkontaktnase 62 zwischen den
Schalter und der Erdungsplatte kommen wird (bei diesem Beispiel
wird der Schalter 50c gezwungen, offen zu bleiben). Bei dem
nächsten
Impuls, der an jeden der Pull-up-Widerstände 54a bis 54c angelegt
wird, wird für
die Schalter, die durch die Patchöffnungen geschlossen bleiben,
der Eingang an den Exklusiv-ODER-Schaltungen immer noch eine logische
NULL sein, und es wird keine Änderung
in diesen Exklusiv-ODER-Schaltungsausgängen geben
(in diesem Fall werden die Ausgänge 59a und 59b logisch
NULL bleiben). Somit werden diese Exklusiv-ODER-Ausgänge keinen
Interrupt verursachen. Für
den oder die Schalter, die nun offen sind, wird ein Impuls an dem Eingang
der Exklusiv-ODER-Schaltung erzeugt, was einen Impuls oder eine
logische EINS an dem Ausgang dieser Exklusiv-ODER-Schaltungen verursacht (in
diesem Fall wird der Ausgang 59c eine logische EINS sein).
Dieser Impuls an dem Exklusiv-ODER-Ausgang wird den Mikroprozessor
unterbrechen und wecken und ihn veranlassen, in seinen normalen
Betriebszustand einzutreten.
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Der
Mikroprozessor prüft
nun beide Exklusiv-ODER-Ausgänge
(die zwischengespeichert sein können,
um die logischen Ausgänge
mit EINS oder NULL beizubehalten) und die Positionen der Schalter 50a bis 50c,
und zu bestätigen,
das ein Patch tatsächlich
in den Controller eingeführt
wurde. Wenn der Mikroprozessor bestimmt, dass die Schalterpositionen
in Übereinstimmung
mit den entsprechenden Exklusiv-Ausgängen 59a bis 59c geöffnet oder
geschlossen sind, folgert der Mikroprozessor, dass der Patch eingeführt wurde,
und ermöglicht
der Controllerschaltungsanordnung 24, anzuschalten. Der
Controller 2 ist nun bereit, Strom an den befestigten Patch 4 zu
liefern.
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Wenn
es ansonsten eine Fehlübereinstimmung
zwischen den Schalterpositionen und den Exklusiv-ODER-Ausgängen gibt,
wobei beispielsweise die ersteren alle geschlossen während einer
oder mehrere der letzteren auf logisch EINS sind, bestimmt der Mikroprozessor,
dass der Patch nicht eingeführt
wurde, dass der Interrupt ein falscher Alarm war, und kehrt zum
Schlafen zurück.
Dies könnte
beispielsweise auftreten, wenn es ein kurzes Öffnen und Schließen einer
der Schalter aufgrund eines rüttelnden
Ereignisses, wie beispielsweise, wenn der Controller fallengelassen
wird, gegeben hat, was verursacht, dass ein Exklusiv-ODER-Ausgang bei
der Anlegung des Impulses an die Signalleitung 58 eine
logische EINS wird, womit der Mikroprozessor fehlerhafterweise geweckt
wird. In diesem Fall bleiben der Mikroprozessor und die Controllerschaltungsanordnung
abgeschaltet, bis ein tatsächlicher
Patch verbunden ist.
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Demgemäß ist bei
der Erfindung keine Betätigung
eines herkömmlichen
mechanischen Schalters weder durch medizinisches Personal noch durch Patienten
erforderlich; sie müssen
nur den Patch in den Controller einführen, um die iontophoretische Vorrichtung
einzuschalten.
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Die
Erfindung weist ein weiteres Merkmal dadurch auf, dass der Mikroprozessor
die Exklusiv-ODER-Ausgangsschaltungen decodieren kann, um zu bestimmen,
welche der Schalter durch den eingefügten Patch geöffnet wurden.
Durch Anordnen der Löcher
in dem Patch in bestimmte Muster werden verschiedene Kombinationen
von Schaltern durch den eingeführten
Patch geöffnet.
Die Schalteröffnungen
werden dann von dem Mikroprozessor decodiert, um zu bestimmen, welcher
Patch eingeführt
wurde. Demgemäß kann jeder
Typ von Patch von dem Controller identifiziert werden, und diese
identifizierende Information kann von dem Mikroprozessor verwendet werden,
um das geeignete Stromzuführungsprofil
zu bestimmen, das für
diesen Patch erforderlich ist.
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Beispielsweise
kann bei dem in 4 gezeigten
Controller einer der vier Typen von Patches gemäß der Öffnung der Schalter 50a und 50b decodiert
werden. Wenn die Schalter 50a und 50b beide geschlossen
sind, dann wurde der Patch vom Typ A eingeführt; wenn der Schalter 50a offen
jedoch der Schalter 50b geschlossen ist, dann wurde der
Patch vom Typ B eingeführt;
wenn der Schalter 50a geschlossen jedoch der Schalter 50b offen
ist, dann wurde der Patch vom Typ C eingeführt, und wenn beide Schalter 50a und 50b offen
sind, dann wurde der Patch vom Typ D eingeführt. Es ist natürlich ersichtlich,
dass jede Anzahl von Patchtypen abhängig von der Anzahl verwendeter
Schalter aufgenommen werden kann.
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Außerdem kann
der Mikroprozessor die Schalterpositionen oder die Exklusiv-ODER-Ausgänge überwachen,
um zu bestimmen, dass der Patch entfernt wurde. Wenn der Patch entfernt
wurde, können
der Mikroprozessor und die Controllerschaltungsordnung erneut schlafen
gehen, bis ein weiterer Patch eingeführt wird und sie weckt.
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Wie
es oben erläutert
ist, schaltet die Einführung
eines Patches in einen Controller die Controllerschaltungsanordnung 24 an.
Im Allgemeinen würde nun
Strom an die Patchelektroden geliefert. Da der Patch jedoch noch
nicht auf der Haut angebracht wurde, kann es jedoch einen großen Ladungsaufbau an
den Patchelektroden geben. Die akkumulierte Ladung wird sich schnell
entladen, wenn der Patch nahe oder auf der Haut angebracht wird,
was eine unangenehme elektrische Sinneswahrnehmung verursacht. Obwohl
zu keinem großen
Ausmaß schädlich oder
schmerzhaft, können
diese Sinneswahrnehmungen den Patienten von einer zukünftigen
Verwendung der Vorrichtung insbesondere abhalten, wenn der Patient
ein junges Kind ist. Demgemäß ist eine
Eliminierung dieser Sinneswahrnehmungen hoch erwünscht, um eine angenehme Arzneimittelzuführung sicherzustellen.
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Um
diese Sinneswahrnehmungen bei der Anbringung des Patches auf der
Haut zu verhindern, sollte so wenig Ladung wie möglich an dem Patch aufgebaut
werden. Dies wird durch Beibehalten des eingeschalteten Controllers
in einem nicht Strom zuführenden
Modus erreicht, bis der Patch auf der Haut ist. Nur zu dieser Zeit
wird es dem Controller ermöglicht,
den erforderlichen Strom an den Patch zu liefern.
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Der
Controller bestimmt periodisch, ob der Patch auf der Haut angebracht
ist. Jede Sekunde wird beispielsweise ein rechteckförmiger Stromimpuls
zu dem Patch von dem Controller geliefert, wie es in 5A gezeigt ist. Der Impuls
weist eine kurze Dauer zwischen beispielsweise einer Mikrosekunde bis
einigen Millisekunden auf. Der Strommesswiderstand 48 misst,
wie viel von diesem Stromimpuls tatsächlich an die Last geliefert
wurde, wobei die Lastimpedanz indirekt gemessen wird. Alternativ
kann ein Sensor die Spannung über
der Last messen.
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Wenn,
wie in 5B gezeigt, im
wesentlichen kein gelieferter Strom gemessen wird, d. h. der gemessene
Strom ist geringer als eine vorbestimmte Schwelle TH, dann weist
die Last eine sehr hohe Impedanz auf, was wahrscheinlich bedeutet,
dass die Last Luft und der Patch von der Haut weg ist. Die Stromsteuerschaltung
bleibt somit abgeschaltet, um zu verhindern, dass sich Ladung an
den Patchelektroden aufbaut.
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Wenn
jedoch der gelieferte Strom, wie er von dem Strommesswiderstand
gemessen wird, die vorbestimmte Schwelle überschreitet, wie es in 5C gezeigt ist, dann weist
diese Last verglichen mit derjenigen von Luft eine relativ niedrige
Impedanz auf, was bedeutet, dass der Patch auf der Haut sein kann. Die
Stromsteuerschaltung kann nun angeschaltet werden, um die Stromzuführung zu
beginnen (Stromzuführungszustand).
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Da
das Vorhandensein des zugeführten Stroms über der
vorbestimmten Schwelle ebenfalls aus einem Kurzschluss resultieren
kann, ist es vorzuziehen, zusätzliche
Abtastungen zu nehmen, und zu bestimmen, ob der Patch auf der Haut
ist oder nicht. Diese Abtastungen können von längerer Dauer sein und/oder
häufiger
stattfinden. Außerdem
ist es wahrscheinlicher, wenn der von dem Strommesswiderstand gemessene
Stromimpuls (oder Spannungsimpuls) eine für die Haut typische zeitabklingende
Signatur aufweist, wie es in 5C gezeigt
ist, dass der Patch auf der Haut ist, da, wenn es ein Kurzschluss war,
der gemessene Impuls im wesentlichen die gleiche rechteckige Form
wie der zugeführte
Impuls von 5A aufweisen
würde.
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Demgemäß wird,
da die Stromsteuerschaltung meistens abgeschaltet bleibt, sehr wenig
Ladung an den Elektroden aufgebaut, und die Möglichkeit, dass eine elektrische
Sinneswahrnehmung von dem Patienten gefühlt wird, wird stark verringert.
Außerdem
ist es sogar bei dem unwahrscheinlichen Ereignis, dass genug Ladung
an den Elektroden aufgebaut wurde sodass eine Entladung auftreten
kann, wahrscheinlich, dass die Sinneswahrnehmung so schwach ist,
um von dem Patienten nicht wahrnehmbar zu sein.
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Natürlich ist
es offensichtlich, dass die Erfindung andere Formen als die besonders
beschriebenen annehmen kann, und dass der Schutzumfang der Erfindung
einzig und allein durch die folgenden Ansprüche zu bestimmen ist.