JP2002532130A - Method and apparatus for improving transdermal transport - Google Patents

Method and apparatus for improving transdermal transport

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JP2002532130A
JP2002532130A JP2000587679A JP2000587679A JP2002532130A JP 2002532130 A JP2002532130 A JP 2002532130A JP 2000587679 A JP2000587679 A JP 2000587679A JP 2000587679 A JP2000587679 A JP 2000587679A JP 2002532130 A JP2002532130 A JP 2002532130A
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skin
area
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fluid
membrane
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ミトラゴトリ,サミア・エス
コスト,ジョセフ
ケロッグ,スコット・シー
ワーナー,ニック
エルストロム,チュアン・エイ
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ソントラ・メディカル・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 本発明によれば、経皮輸送を改善する方法を開示する。この方法は、透過するようにするためのデバイス(透過化デバイス)を用いて、メンブレーンの或るエリアの透過性を高めるステップを含む。メンブレーンは、とりわけ、生物学的皮膚または合成皮膚とすることができる。透過化デバイスは、超音波生成デバイスとすることができる。メンブレーンのエリア内に、およびそのエリアを通じて物質を輸送する。物質は、薬物、ワクチン、または間質液の成分とすることができる。 (57) Summary According to the present invention, a method for improving transdermal transport is disclosed. The method includes the step of increasing the permeability of an area of the membrane using a device for permeation (a permeation device). The membrane can be, inter alia, biological or synthetic skin. The permeabilization device can be an ultrasound generating device. Transporting material into and through the area of the membrane. The substance can be a component of a drug, vaccine, or interstitial fluid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、経皮分子輸送(transdermal molecular t
ransportation)に関する。更に特定すれば、本発明は、皮膚浸透
(skin permeabilization)の調整および抽出した体液に
おける分析物の分析のための方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to transdermal molecular transport.
transportation). More particularly, the present invention relates to methods and devices for adjusting skin permeabilization and analyzing analytes in extracted body fluids.

【0002】 2.関連技術の説明 薬物は経口的または注入によって、定期的に投与(administer)さ
れている。殆どの薬物の有効性は、血流内において所定の濃度を達成することに
かかっている。薬物の一部には、生来的な副作用があり、いかなる投薬形態でも
排除できない場合があるが、多くの薬物が呈する望ましくない挙動は、具体的に
ある特定の投与経路に関連がある。例えば、低胃液pH、局所的な酵素、または
胃中における食べ物または飲み物との相互作用によって、薬物は胃腸管(G1
tract)において劣化する可能性がある。薬物または病気自体が、嘔吐また
は下痢のために、薬物の吸収を妨害するかあるいは損なう場合もある。薬物実体
(drug entity)が胃腸管を通じてその移動を成し遂げた場合、肝臓
による薬理学的不活性形態に対する急速な新陳代謝、ファースト・パス効果(f
irst−pass effect)に直面する場合がある。また、薬物自体が
、短い半減期または狭い治療血液レベル(blood level)範囲といよ
うな、固有の望ましくない属性を有する場合もある。
[0002] 2. 2. Description of the Related Art Drugs are regularly administered orally or by infusion. The effectiveness of most drugs depends on achieving a given concentration in the bloodstream. While some drugs have inherent side effects and may not be eliminated by any dosage form, the undesirable behavior exhibited by many drugs is specifically related to certain routes of administration. For example, due to low gastric juice pH, local enzymes, or interaction with food or drink in the stomach, drugs can be in the gastrointestinal tract (G1
(Tract). The drug or disease itself may interfere with or impair the absorption of the drug due to vomiting or diarrhea. When a drug entity achieves its translocation through the gastrointestinal tract, it has a rapid metabolic, first-pass effect on the pharmacologically inactive form by the liver (f
first-pass effect). Also, the drug itself may have its own undesirable attributes, such as a short half-life or a narrow range of therapeutic blood levels.

【0003】 最近になって、薬物の経皮配送(デリバリー)(TDD:transderm
al delivery of the drugs)を含む従来の投薬形態の
問題の一部を解消することを目的とした取り組みがなされている。局所的応用は
、非常に長い時間にわたって、殆どの場合、局在的皮膚病の処置に用いられてき
た。しかしながら、局在的処置では、罹患状態を処置するには薬物は皮膚の外層
に浸透すればよく、殆どまたは全く全身的な蓄積はない。経皮デリバリー・シス
テムは、とりわけ、全身的血液レベル、および局部的な薬物の塗布を対象に設計
されている。本願の目的上、「経皮的」という単語は、皮膚内部への物質の通過
、皮膚から外部への物質の通過、皮膚に対する物質の移転、および物質の皮膚の
貫通を記述する汎用的な用語として用いることとする。
Recently, transdermal drug delivery (TDD: transderm)
Efforts have been made to address some of the problems of conventional dosage forms, including al delivery of the drugs. Topical applications have been used for a very long time, most often in the treatment of localized dermatoses. However, with localized treatment, the drug need only penetrate the outer layers of the skin to treat the diseased state, with little or no systemic accumulation. Transdermal delivery systems are designed for, among other things, systemic blood levels and localized drug application. For the purposes of this application, the word "transdermal" is a generic term that describes the passage of a substance into the skin, the passage of a substance from the skin to the outside, the transfer of a substance to the skin, and the penetration of a substance through the skin Shall be used as

【0004】 TDDは、注入および経口デリバリーを含む従来のデリバリー(配送)方法に
対していくつかの利点を提供する。経口デリバリーと比較すると、TDDは胃腸
の薬物代謝を回避し、ファースト・パス効果を低減し、7日までの間、薬物の放
出を維持する。これは、エリアス(Elias)によって「Percutane
ous Absorption:Mechanisms−Methodolog
y−Drug Delivery(経皮吸収:機構−方法論−薬物デリバリー)
」、 Bronaugh,R.L.Maibach,H.I.(Ed),pp.
1〜12,Marcel Dekker, New York,1989、にお
いて報告されている通りである。
[0004] TDD offers several advantages over traditional delivery methods, including injection and oral delivery. Compared to oral delivery, TDD avoids gastrointestinal drug metabolism, reduces first-pass effects and maintains drug release for up to 7 days. This is "Percutane" by Elias.
ous Absorption: Mechanisms-Methodology
y-Drug Delivery (transdermal absorption: mechanism-methodology-drug delivery)
", Bronaugh, R .; L. Maibach, H .; I. (Ed), p.
1-12, Marcel Dekker, New York, 1989.

【0005】 薬物の皮膚への輸送、皮膚内への輸送、皮膚外への輸送、および皮膚を通して
(貫通しての)輸送は、多くの要因がその浸透に影響を与えるので、複雑である
。これらは、皮膚構造およびその特性、貫通する分子およびその皮膚やデリバリ
ー・マトリックスに対する物理化学的関係、ならびに皮膚、浸透剤、およびデリ
バリー・システム全体の組み合わせを含む。特に、皮膚は複雑な構造である。無
成育性表皮(層角質、SC)、成育性表皮、成育性真皮、皮下結合組織という、
少なくとも4つの別個の組織層がある。これらの層内には、皮膚の循環系、動脈
叢、ならびに毛嚢、脂肪腺、および汗腺を含む付属物がある。循環系は、真皮お
よび真皮の下にある組織内にある。毛細管は、実際には表皮組織には侵入せず、
皮膚の外表面の150ないし200ミクロン以内に位置する。
[0005] Transport of drugs to the skin, into the skin, outside the skin, and through (through) the skin is complicated because many factors affect its penetration. These include the skin structure and its properties, the penetrating molecules and their physicochemical relationships to the skin and the delivery matrix, and the combination of skin, penetrants, and the entire delivery system. In particular, the skin is a complex structure. Non-growth epidermis (keratin, SC), growing epidermis, growing dermis, subcutaneous connective tissue
There are at least four distinct tissue layers. Within these layers are the circulatory system of the skin, the arterial plexus, and appendages including hair follicles, fat glands, and sweat glands. The circulatory system resides in the dermis and the underlying tissue. Capillaries do not actually penetrate the epidermal tissue,
Located within 150 to 200 microns of the outer surface of the skin.

【0006】 注入(注射)と比較すると、TDDは、伴う痛みや感染の可能性を低減または
解消することができる。理論的に、薬物投与の経皮経路は、たんぱく質を含む多
くの治療用薬物の送り込みにおいて利点がある。何故なら、たんぱく質を含む多
くの薬物は、胃腸による劣化を生じ易く、胃腸による摂取は少ないからである。
インターフェロンのようなたんぱく質は、素早く血液から除去され、その血中濃
度を高い値に保つには、レートを維持して送り込む(デリバー(配送)する)必
要がある。また、経皮デバイスは、注入よりも使用が簡単である。
[0006] Compared to infusion (injection), TDD can reduce or eliminate the associated pain and potential for infection. In theory, the transdermal route of drug administration has advantages in delivering many therapeutic drugs, including proteins. This is because many drugs, including proteins, are prone to gastrointestinal degradation and have low gastrointestinal uptake.
Proteins, such as interferons, are quickly cleared from the blood and must be delivered at a constant rate to keep their blood levels high. Transdermal devices are also easier to use than injections.

【0007】 これらの利点にも拘らず、薬物の皮膚透過性が低いため、臨床用途で現在経皮
的に投与されているのは、極く僅かな薬物だけに過ぎず、たんぱく質またはペプ
チドは皆無である。この低い透過性は、SCに帰する。SCは、脂質二重層によ
って囲まれたケラチン繊維(ケラチノサイト)で満たされた平坦な死細胞から成
る最外側皮膚層である。脂質二重層の高次構造(highly−ordered
structure)は、SCに対して不浸透性を付与する((フリン)Fl
ynn,G.L.の「Percutaneous Absorption: M
echanisms−Methodology−Drug Delivery.
(経皮吸収:メカニズム−方法論−薬物デリバリー)」、Bronaugh,
R.L.,Maibach,H.1.(ED),pages27〜53,Mar
cel Dekker,New York,1989)。経皮薬物輸送を改善す
る方法がいくつか提案されており、化学的相乗剤の使用、即ち、皮膚構造を改質
するかまたは経皮パッチにおける薬物濃度を高める薬品の使用((バーネット)
「バーネット(Burnette),R.R.の「Developmental
Issues and Research Initiatives(発生問
題および研究創意)」、Hadgraft J.、ギー(Guy),R.H.編
集、マーセル・デッカー(Marcel Dekker)、1989、pp.2
47〜288、ジュンギンガー(Junginger)その他による「Drug
Permeation Enhancement(薬物浸透の改善)」、;ヒ
シエ(Hsieh), D.S.編集、pp.59〜90、Marcel De
kker,Inc. New York 1994)、および過渡輸送経路を形
成する(エレクトロポレーション(electroporation))かまたは皮膚を通過する
荷電薬物の移動度を高める(イオン導入法)ための電界の印加の使用(Prau
snitz Proc. Natl. Acad.Sci.USA90,105
04〜10508(1993)のウォルター(Walters)K.A.の「T
randermal Drug Delivery:Developmenta
l Issues and Research Initiatives(経皮
薬物輸送:発生問題および研究創意)」、Hadgraft J.,Guy R
.H.編集,Marcel Dekker,1989)を含む。他にも調査され
ている手法として、超音波の応用がある。
[0007] Despite these advantages, due to the low skin permeability of drugs, only a few drugs are currently transdermally administered for clinical use, and no proteins or peptides are present. It is. This low permeability is attributable to SC. SC is the outermost skin layer consisting of flat dead cells filled with keratin fibers (keratinocytes) surrounded by a lipid bilayer. Higher-ordered structure of lipid bilayer
structure) imparts impermeability to SC ((furin) Fl
ynn, G .; L. Percutaneous Absorption: M
echanisms-Methodology-Drug Delivery.
(Transdermal absorption: mechanism-methodology-drug delivery) ", Bronaugh,
R. L. , Maibach, H .; 1. (ED), pages 27-53, Mar
cel Dekker, New York, 1989). Several methods for improving transdermal drug delivery have been proposed, including the use of chemical synergists, ie, drugs that modify the skin structure or increase the drug concentration in transdermal patches (Burnet)
"Developmental by Burnett, RR"
Issues and Research Initiatives, "Hadgraft J. et al. Guy, R .; H. Edit, Marcel Dekker, 1989, pp. 2
47-288, “Drug by Junginger and others
Permeation Enhancement (improvement of drug penetration) "; S. Edit, pp. 59-90, Marcel De
kker, Inc. New York 1994), and the use of the application of an electric field to form a transient transport pathway (electroporation) or to enhance the mobility of a charged drug through the skin (iontophoresis) (Prau).
snitz Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 105
Walters K. 04-10508 (1993). A. "T
Randommal Drug Delivery: Developmentmenta
I Issues and Research Initiatives (Transdermal Drug Delivery: Developmental Issues and Research Initiatives), "Hadgraft J. et al. , Guy R
. H. Editing, Marcel Dekker, 1989). Another technique being investigated is the application of ultrasound.

【0008】 超音波は、人の皮膚を貫通する薬物の経皮輸送を改善すること、即ち、音波伝
達法として知られている現象が示されている(Levy,J.Clin.Inv
est.1989,83,2974〜2078、コスト(Kost)およびラン
ガ(Langer)の「Topical drug Bioavailabil
ity,Bioequivalence,and Penetration”(
局部薬物の生物学的利用能、生物学的等価性、および浸透)」、pp.91〜1
03、Shah V.P.,Maibach H.I.編集(Plenum:
New York,1993))。例えば、ファヒム(Fahim)への米国特
許第4,309,989号およびコスト(Kost)その他への米国特許第4,
767,402号は、双方共、経皮薬物デリバリーと共に超音波を使用すること
を記載している。米国特許第4,309,989号は、油のような結合剤と共に
超音波を用いた投薬の局部適用を開示している。少なくとも1000kHzの周
波数および1ないし3W/cmの電力の超音波を用いて、単純疱疹ウイルスの
治療のために、亜鉛含有化合物の選択的局所細胞間濃度を形成した。
[0008] Ultrasound has been shown to improve the transdermal delivery of drugs through human skin, a phenomenon known as sonic transmission (Levy, J. Clin. Inv.).
est. 1989, 83, 2974-2078, Cost and Langer's "Topical drug Bioavailable."
, Bioequivalence, and Penetration ”(
Bioavailability, Bioequivalence, and Penetration of Local Drugs "), pp. 91-1
03, Shah V. P. , Maibach H .; I. Edit (Plenum:
New York, 1993)). For example, U.S. Pat. No. 4,309,989 to Fahim and U.S. Pat.
No. 767,402 both describe the use of ultrasound with transdermal drug delivery. U.S. Pat. No. 4,309,989 discloses the topical application of medication using ultrasound with a binder such as oil. Ultrasound at a frequency of at least 1000 kHz and power of 1 to 3 W / cm 2 was used to form selective local intracellular concentrations of zinc-containing compounds for the treatment of herpes simplex virus.

【0009】 米国特許第4,309,989号は、薬物、抗原、ビタミン、無機および有機
化合物、ならびにこれらの物質の組み合わせを含む分子の、皮膚を通過して循環
系内に至る経皮浸透を改善し制御するための超音波の使用を開示する。その内容
は、この言及により全体が本願にも含まれるものとする。皮膚を貫通して循環系
内に分子を導入するには、約20kHzの周波数を有しかつ約0ないし3W/c
の強度を有する超音波を用いる必要がある。
US Pat. No. 4,309,989 describes the transdermal penetration of molecules, including drugs, antigens, vitamins, inorganic and organic compounds, and combinations of these substances, through the skin and into the circulation. Disclosed is the use of ultrasound to improve and control. The contents thereof are hereby incorporated by reference in their entirety. To introduce molecules into the circulatory system through the skin, it has a frequency of about 20 kHz and about 0-3 W / c
it is necessary to use an ultrasonic wave having an intensity of m 2.

【0010】 音波伝達法のために種々の超音波条件が用いられてきたが、最も一般的に用い
られている条件は、治療用超音波(周波数が1MHzないし3MHzの間の範囲
であり、強度が0より上から2W/cmの間の範囲)(コストその他によるも
のに記載されているもの等)に対応する。治療用超音波によって誘発される典型
的な改善は10倍未満ということが、共通に観察されている。多くの場合、超音
波の印加時には、経皮薬物輸送の改善は観察されていない。したがって、音波伝
達法によって経皮薬物輸送の一層の改善を誘発するためには、超音波技法のより
良い選択が必要である。
[0010] Various ultrasonic conditions have been used for acoustic transmission methods, but the most commonly used conditions are therapeutic ultrasonic waves (frequency ranging between 1 MHz and 3 MHz, intensity Corresponds to a range between above 0 and 2 W / cm 2 (such as those described in Cost and Others). It is commonly observed that the typical improvement induced by therapeutic ultrasound is less than 10-fold. In many cases, no improvement in transdermal drug delivery has been observed upon application of ultrasound. Therefore, a better choice of ultrasound technique is needed to induce further improvements in transdermal drug delivery by sonication.

【0011】 マサチューセッツ工科大学(Massachusetts Institut
e of Technology)によるPCT/US96/12244に記載
されているように、低周波超音波(約20ないし200kHzの間)の印加は、
薬物の経皮輸送、分析物の抽出および測定を劇的に改善することができる。低周
波超音波によってもたらされる経皮輸送の改善は、治療用超音波によってもたら
されるよりも、1000倍も高いことがわかった。治療用超音波に比較して低周
波音波伝達法の別の利点は、後者は、受動的に皮膚に浸透しない薬物の経皮輸送
を誘発可能であることである。
[0011] Massachusetts Institute of Technology (Massachusetts Institute)
As described in PCT / US96 / 12244 by E. of Technology, the application of low frequency ultrasound (between about 20 and 200 kHz)
Transdermal drug delivery, analyte extraction and measurement can be dramatically improved. The improvement in transdermal transport provided by low frequency ultrasound was found to be 1000 times higher than provided by therapeutic ultrasound. Another advantage of low frequency sonic transmission over therapeutic ultrasound is that the latter can induce transdermal transport of drugs that do not passively penetrate the skin.

【0012】 超音波エネルギの医療応用の殆どに、超音波ゲルを結合剤として用いることが
できる。これらのゲルの使用は、汚らしく、労働集約的である。ゲルおよびその
他の結合剤を用いて超音波を印加することに伴う問題を克服するために、要求さ
れる成分を含有するパッチが開発された。パッチは皮膚の清潔なエリアに接着し
、薬物分子は皮膚を通して血流内に連続的に吸収され、全身的に分散される。こ
れらのパッチは、超音波発振器の近くに設けられる薬物含有層を含む。薬物は、
発振器からの超音波の作用によって確実に吸収される。放出される薬物の量は、
発振器から出力される超音波を変化させることによって、制御することができる
。これは、タチバナ(Tachibana)その他への米国特許第5,007,
438号に記載されている通りである。その内容は、この言及によりその全体が
本願にも含まれるものとする。タチバナその他への米国特許4,821,740
号は、外部医薬品を与えるキットを開示し、それは薬物含有層と、皮膚表面を通
じての摂取のために薬物を放出するための超音波発振器とを含む。トランスジュ
ーサ(変換器)は、バッテリ給電式とすることもできる。超音波の印加により、
投薬はデバイスから皮膚に移動し、次いで超音波エネルギを変化させて、皮膚を
通しての投与レートを制御する。
For most medical applications of ultrasonic energy, ultrasonic gels can be used as binders. The use of these gels is messy and labor intensive. To overcome the problems associated with applying ultrasound with gels and other binders, patches containing the required components have been developed. The patch adheres to a clean area of the skin, and the drug molecules are continuously absorbed through the skin and into the bloodstream and dispersed systemically. These patches include a drug-containing layer provided near the ultrasonic oscillator. The drug is
It is reliably absorbed by the action of the ultrasonic waves from the oscillator. The amount of drug released is
The control can be performed by changing the ultrasonic wave output from the oscillator. This is described in US Pat. No. 5,007, Tachibana et al.
No. 438. Its contents are hereby incorporated in its entirety by this reference. US Patent 4,821,740 to Tachibana et al.
The article discloses a kit for providing an external medicament, which includes a drug-containing layer and an ultrasonic oscillator for releasing the drug for ingestion through the skin surface. The transducer may be battery powered. By applying ultrasonic waves,
The dosing travels from the device to the skin and then changes the ultrasound energy to control the rate of administration through the skin.

【0013】 リプコブカ(Lipkovker)への米国特許第5,421,816号は、
貯蔵されている薬物を放出し、薬物を強制的に組織の皮膚を通過させ血流に至ら
せる超音波エネルギについて記載している。ハウジングは、超音波変換器のアセ
ンブリによって規定され、デリバーする薬物を蓄積したポリマ・メンブレーンに
よって皮膚から分離されている空洞を含む。超音波変換器アセンブリは平面の円
形の超音波変換器を含み、それは、円錐台の上面、および円錐台の壁面を規定す
る変換器セグメントの極性を規定する。平面変換器の共振周波数は、変換器セグ
メントの共振周波数よりも低い。平坦な平面の円形の変換器は、5kHzないし
1MHzの範囲の固定周波数、および10〜20秒というような、所定の時間期
間の超音波刺激インパルスを発生する。
US Pat. No. 5,421,816 to Lipkover,
Ultrasound energy is described that releases stored drug and forces the drug through the skin of the tissue and into the bloodstream. The housing includes a cavity defined by the assembly of the ultrasonic transducer and separated from the skin by a polymer membrane that stores the drug to be delivered. The ultrasonic transducer assembly includes a planar circular ultrasonic transducer, which defines the polarity of the transducer segments that define the top surface of the truncated cone and the wall surface of the truncated cone. The resonance frequency of the planar transducer is lower than the resonance frequency of the transducer segment. The flat planar circular transducer generates an ultrasonic stimulation impulse for a fixed frequency in the range of 5 kHz to 1 MHz, and for a predetermined time period, such as 10 to 20 seconds.

【0014】 刺激パルス期間の合間に、変換器セグメントは、可変周波数超音波ポンピング
・パルスを受信する。可変周波数超音波ポンピング・パルスは、50MHzない
し300MHz範囲にある。可変周波数超音波ポンピング・パルスは、対向する
変換器セグメントに印加される。変換器セグメントはビームを形成し、これをあ
る傾斜角度で皮膚に入射させ、脈動波を形成する。更に、可変周波数超音波ポン
ピング・パルスは、回転する様式で対向する変換器セグメントに印加され、皮膚
内に種々の方向に脈動波を形成する。刺激パルスによって、平坦な変換器は超音
波を生成し、それが、熱や力のようなトラウマが局部神経を興奮させるように、
局部神経を興奮させる。可変周波数超音波ポンピング・パルスによって、変換器
セグメントは、ポリマ・メンブレーンおよび皮膚の双方に超音波を生成する。超
音波は薬物をポリマ・メンブレーンにポンプし、次いで皮膚の開口を通じて下に
ある血管内に導入する。
[0014] Between stimulation pulse periods, the transducer segments receive variable frequency ultrasound pumping pulses. Variable frequency ultrasonic pumping pulses are in the 50 MHz to 300 MHz range. Variable frequency ultrasonic pumping pulses are applied to opposing transducer segments. The transducer segments form a beam which is incident on the skin at an oblique angle to form a pulsating wave. In addition, variable frequency ultrasonic pumping pulses are applied in a rotating manner to opposing transducer segments to form pulsating waves in various directions within the skin. With the stimulus pulse, the flat transducer generates ultrasound, which is like a trauma such as heat or force that excites a local nerve.
Excite local nerves. With the variable frequency ultrasonic pumping pulse, the transducer segments generate ultrasonic waves on both the polymer membrane and the skin. Ultrasound pumps the drug into the polymer membrane and then introduces it into the underlying blood vessel through an opening in the skin.

【0015】 このように、超音波エネルギは、受動的な拡散に加えて、能動的なエネルギ源
を与え、分子を孔およびチャネルを通じて押し込む即ち送り込むことによって、
活性浸透分子の皮膚およびその他の生物メンブレーンを通しての流れを改善する
ように作用することができる。
[0015] Thus, ultrasonic energy, in addition to passive diffusion, provides an active source of energy, forcing molecules through pores and channels,
It can act to improve the flow of active osmotic molecules through the skin and other biological membranes.

【0016】 薬物を皮膚を通じてデリバーする必要性があることに加えて、皮膚を通じて分
析物を抽出するという重要な医療上の要望がある。例えば、糖尿病患者にとって
、1日に数回血糖値を測定し、インシュリン処置を最適化し、これによって病気
の厳しい長期合併症を低減することが望ましい。現在、糖尿病患者は、これを行
なう際、多くの血管のある指先をランセットで刺して皮膚に孔を開け、次いで手
の圧力で皮膚を絞り一滴の血液を出し、次いで、使い捨て診断ストリップおよび
このストリップが適合するメータを用い、グルコースを測定する。このグルコー
ス測定方法は、痛いという大きな欠点があり、したがって糖尿病患者は、医学的
に指示されるだけグルコースの測定値を取得したがらない。
In addition to the need to deliver drugs through the skin, there is a significant medical need to extract analytes through the skin. For example, for diabetics, it is desirable to measure blood glucose several times a day to optimize insulin treatment, thereby reducing the severe long-term complications of the disease. Currently, diabetics do this by piercing the skin with a lancet through a fingertip with many blood vessels, then squeezing the skin with hand pressure to release a drop of blood, and then using a disposable diagnostic strip and this strip. Glucose is measured using a meter compatible with This glucose measurement method has the major drawback of being painful, so that diabetic patients do not want to take glucose readings as medically indicated.

【0017】 したがって、直径が非常に小さく、非常に鋭く、間質のみに貫通する(真皮の
血管へではなく)マイクロ・ランセットのような、グルコースを測定するための
非観血的(非侵襲性)、そして観血が少ない手段について、多くのグループが研
究中である。約0.1ないし2μlの、間質液の小サンプルを毛細管力によって
得て、グルコース測定を行なう。他のグループは、レーザを用いて角質層の完全
性を破り、これによって、血液または間質液がかかる孔から拡散し、空気力(吸
引)またはその他の技法を用いて、かかる孔を通じて得るようにする。かかるレ
ーザを用いたサンプリング・デバイスの一例が、タンコビック(Tankovi
ch)への米国特許第5,165,418号、およびバドニック(Budnik
)のWPI ACC No.94−167045/20(Venisect,I
nc.に譲渡されている)に開示されている。
Thus, non-invasive (non-invasive) for measuring glucose, such as micro lancets, which are very small in diameter, very sharp and penetrate only the interstitium (rather than into the dermal vessels) ), And many groups are studying ways to reduce invasiveness. About 0.1 to 2 μl of a small sample of interstitial fluid is obtained by capillary force and a glucose measurement is made. Other groups use lasers to break the integrity of the stratum corneum, such that blood or interstitial fluid diffuses out of such holes and gains through such holes using pneumatic (suction) or other techniques. To One example of such a laser-based sampling device is Tankovic.
U.S. Patent No. 5,165,418 to Budnik, and Budnik.
) WPI ACC No. 94-167045 / 20 (Venisect, I
nc. (Transferred to).

【0018】 皮膚を貫通し間質液を得る方法に伴う問題の1つは、間質液は体内でゲル状形
態で発生し、自由流体が殆どなく、実際には負圧であり、得られる自由な間質液
の量が限られることである。皮膚に、間質液が得られるような深さに至る非常に
小さい孔を空けた場合、グルコース測定機において用いられる血液または間質液
の必要量を得るには、大量の機械的な力(ミルキング、真空、またはその他の力
)を要する。
One of the problems with the method of penetrating the skin to obtain interstitial fluid is that the interstitial fluid occurs in the body in a gel-like form, has little free fluid, is actually negative pressure, and is obtained The amount of free interstitial fluid is limited. If the skin is pierced with very small holes to a depth such that interstitial fluid can be obtained, a large amount of mechanical force (to obtain the required amount of blood or interstitial fluid used in the glucose meter) Milking, vacuum, or other force).

【0019】 幾何学的な超音波のチャネリングは、超音波を小さなエリアに印加する1つの
方法である。超音波のチャネリングは、ソントラ(Sontra)L.P.その
他による「Ultrasound Enhancement of Trans
dermal Transport(経皮輸送の超音波改善)」と題するPCT
特許出願第PCT/US97/11559号に開示されており、その内容は、こ
の開示により、その全体が本願にも含まれるものとする。皮膚表面の付近または
接触する小エレメントの振動は、超音波を小エリアに印加する別の方法である。
局所的に大きな力を生成することができ、空洞、皮膚自体における機械的発振、
および皮膚の表面付近に大きな局在的剪断力が得られる。また、エレメントは音
響ストリーミングを生成することもできる。これは、超音波によって生成される
大きな対流を示す。これは、穿孔部位を「搾る」必要なく、血液または間質液の
サンプルを得るのに役立つと思われる。超音波変換器は、連続動作の下では急速
に加熱し、皮膚に損傷を与え得る温度に達することが知られている。皮膚に対す
る熱による損傷は、皮膚から離れて位置する変換器を用いて皮膚付近で小さなエ
レメントを発振させることによって、極力抑えることができる。分析物抽出の場
合、皮膚表面および/または皮膚内部に存在する化合物が、抽出したサンプルを
汚染する可能性がある。汚染レベルは、皮膚表面エリアが広がる程高くなる。表
面汚染は、超音波印加の表面領域を極力少なくすることによって、最少化するこ
とができる。このように、薬物のデリバリーまたは分析液の測定の何れにも、こ
こに記載した方法およびデバイスの使用により、皮膚の浸透性は局所的に、そし
て過渡的に高めることができる。
[0019] Geometric ultrasound channeling is one method of applying ultrasound to a small area. Ultrasonic channeling is described in Sontra L. et al. P. "Ultrasound Enhancement of Trans"
PCT entitled "Dermal Transport"
It is disclosed in Patent Application No. PCT / US97 / 11559, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety. Vibration of a small element near or in contact with the skin surface is another method of applying ultrasound to a small area.
Can generate large forces locally, cavities, mechanical oscillations in the skin itself,
And a large localized shear force near the surface of the skin. Elements can also generate audio streaming. This indicates a large convection generated by the ultrasound. This would help to obtain a sample of blood or interstitial fluid without having to "squeeze" the perforation site. Ultrasonic transducers are known to heat up rapidly under continuous operation, reaching temperatures that can damage the skin. Thermal damage to the skin can be minimized by oscillating small elements near the skin using a transducer located away from the skin. In the case of analyte extraction, compounds present on the skin surface and / or inside the skin may contaminate the extracted sample. The level of contamination increases as the surface area of the skin increases. Surface contamination can be minimized by minimizing the surface area of the ultrasound application. Thus, the use of the methods and devices described herein, whether for drug delivery or assay measurement, can increase skin permeability locally and transiently.

【0020】 更に、超音波の印加は、各抽出またはデリバリー毎ではなく、長い時間期間に
おける多数回のデリバリーまたは抽出に対して1回だけで済む。即ち、特定の周
波数および特定の強度を有する超音波を印加すると、長い時間期間にわたって多
数回の分析液抽出または薬物のデリバリーを行なうことができる。例えば、20
kHzの周波数および約10W/cmの強度を有する超音波を印加する場合、
皮膚は4時間までの期間中、高い浸透性を維持する。これは、1999年1月8
日に出願された、ミトラゴトリ(Mitragotri)その他の「Sonop
horetic Enhanced Transdermal Transpo
rt(音波伝達法による経皮輸送の改善)」と題する米国特許出願第09/22
7,623号、および1999年1月8日に出願された、ソントラ・メディカル
(Sontra Medical)その他による「Sonophoretic
Enhanced Transdermal Transport(音波伝達法
による経皮輸送の改善)」と題するPCT出願第PCT/US99/00437
号に更に特定して記載されている。その開示内容は、この言及により、その全て
が本願にも含まれるものとする。
Furthermore, the application of ultrasound is not required for each extraction or delivery, but only once for multiple delivery or extractions over a long period of time. That is, when an ultrasonic wave having a specific frequency and a specific intensity is applied, a large number of extractions of an analysis solution or delivery of a drug can be performed over a long period of time. For example, 20
When applying an ultrasonic wave having a frequency of kHz and an intensity of about 10 W / cm 2 ,
The skin remains highly permeable for up to 4 hours. This is January 8, 1999
Mitagotri and other "Sonops" filed on the same day
horetic Enhanced Transdermal Transpo
No. 09/22, entitled "RT (Improving Transdermal Delivery by Sound Transmission)".
7,623, and "Sonophoretic" by Sontra Medical et al., Filed January 8, 1999.
PCT Application No. PCT / US99 / 00377 entitled "Enhanced Transdermal Transport".
It is described more specifically in the issue. The disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

【0021】 しかしながら、この浸透性改善を達成するために必要な超音波の量(例えば、
持続時間、強度、デューティ・サイクル等)は、広く変動する。皮膚の性質のい
くつかのファクタを検討しなければならない。例えば、物質が通過する皮膚のタ
イプは、種毎に異なり、年齢によって異なり(例えば、幼児の皮膚の浸透性は、
年上の大人のそれよりも高い)、局所的な組成や厚さや密度によって異なり、外
傷あるいは有機溶剤や界面活性剤のような薬物への露出の関数として変動し、乾
癬のような一部の病気または掻爬などの関数として変動する。更に、先に論じた
ように、超音波への過剰露出や空洞形成が、加熱および加圧により皮膚に損傷を
与える原因となり得る。したがって、超音波の印加を制御し、臨床的に有用な経
皮輸送を可能にすることが必要である。
However, the amount of ultrasound needed to achieve this permeability improvement (eg,
Duration, intensity, duty cycle, etc.) can vary widely. Several factors of the nature of the skin must be considered. For example, the type of skin through which a substance passes varies from species to species and from age to age (eg, the permeability of infant skin is
Higher than that of older adults), depends on local composition and thickness and density, varies as a function of trauma or exposure to drugs such as organic solvents and surfactants, and may cause some Varies as a function of disease or curettage. Further, as discussed above, overexposure to ultrasound and cavitation can cause damage to the skin by heating and pressing. Therefore, there is a need to control the application of ultrasound to enable clinically useful transdermal delivery.

【0022】 発明の概要 したがって、フィードバック・システムを通じての皮膚の浸透(透過)の規制
方法および装置が必要とされている。
Accordingly, there is a need for a method and apparatus for regulating skin penetration (permeation) through a feedback system.

【0023】 改善された経皮輸送を制御する方法および装置が必要とされている。 また、体液における少なくとも1つの分析物の抽出および分析システムおよび
方法も必要とされている。
There is a need for a method and apparatus for controlling improved transdermal delivery. There is also a need for systems and methods for extracting and analyzing at least one analyte in a body fluid.

【0024】 また、音波伝達法(sonophoretic)薬物デリバリー方法および装置も必要とさ
れている。 本発明によれば、経皮輸送を改善する方法を開示する。この方法は、透過(浸
透)デバイスによって、あるメンブレーンのエリアの透過性(浸透性)を高める
ステップを含む。次に、メンブレーンのエリアの透過性を監視する。メンブレー
ンのエリア内へおよびこれを通して、物質を輸送する。
There is also a need for sonophoretic drug delivery methods and devices. According to the present invention, a method for improving transdermal delivery is disclosed. The method includes increasing the permeability (permeability) of an area of a membrane with a permeation (permeation) device. Next, the permeability of the area of the membrane is monitored. The substance is transported into and through the area of the membrane.

【0025】 本発明の一実施形態によれば、皮膚の或るエリアの透過性を高める方法を開示
する。この方法は、皮膚エリアに超音波を印加するステップを含む。超音波を印
加している間、電気(例えば、ac電流源またはac電圧源)を皮膚エリアに印
加する。電気を皮膚エリアに印加している間、皮膚エリアの第1電気的パラメー
タを測定する。測定した第1電気的パラメータに基づいて、超音波を制御する。
According to one embodiment of the present invention, a method for increasing the permeability of an area of skin is disclosed. The method includes applying ultrasound to the skin area. While applying ultrasound, electricity (eg, an ac current source or an ac voltage source) is applied to the skin area. While applying electricity to the skin area, a first electrical parameter of the skin area is measured. The ultrasonic wave is controlled based on the measured first electrical parameter.

【0026】 別の実施形態によれば、本発明は、皮膚の或るエリアの透過性を改善する装置
から成る。この装置は、皮膚エリアに超音波を印加するように構成されている超
音波生成デバイスと、皮膚エリアに電気を印加するように動作可能な電源と、皮
膚エリアの第1電気的パラメータを測定する回路と、この回路に応答し、超音波
生成デバイスを制御するように動作可能なコントローラとを含む。
According to another embodiment, the invention comprises an apparatus for improving the permeability of an area of skin. The apparatus measures an ultrasound generating device configured to apply ultrasound to a skin area, a power supply operable to apply electricity to the skin area, and measures a first electrical parameter of the skin area. The circuit includes a controller responsive to the circuit and operable to control the ultrasound generating device.

【0027】 別の実施形態によれば、本発明は、皮膚の或るエリアの透過性を改善する方法
から成る。この方法は、皮膚エリアに隣接してある体積の流体を形成することに
より開始する。流体は初期濃度の第1物質を有する。次に、皮膚エリアに超音波
を印加する。超音波を印加している間、第1物質の濃度変化を監視する。最後に
、この方法は、物質の濃度の変化に基づいて超音波を制御する。
According to another embodiment, the invention comprises a method for improving the permeability of an area of skin. The method begins by forming a volume of fluid adjacent to the skin area. The fluid has an initial concentration of the first substance. Next, an ultrasonic wave is applied to the skin area. While applying the ultrasonic wave, the change in the concentration of the first substance is monitored. Finally, the method controls the ultrasound based on changes in the concentration of the substance.

【0028】 別の実施形態によれば、本発明は、皮膚の或るエリアの透過性を改善する方法
から成る。この方法は、透過性を改善させる皮膚エリアに隣接して、ある体積の
流体を形成することにより開始する。この体積の流体の電気的パラメータに対し
て基準値を決定する。次いで、この方法は皮膚エリアに超音波を印加し、その体
積の流体の電気的パラメータの変化を監視する。最後に、その体積の流体の電気
的パラメータの変化に基づいて超音波を制御する。
According to another embodiment, the invention comprises a method for improving the permeability of an area of skin. The method begins by forming a volume of fluid adjacent to the skin area that improves permeability. A reference value is determined for the electrical parameters of this volume of fluid. The method then applies ultrasound to the skin area and monitors changes in the electrical parameters of the volume of fluid. Finally, the ultrasound is controlled based on changes in the electrical parameters of the volume of fluid.

【0029】 本発明の別の実施形態によれば、皮膚透過性を調整する方法を開示する。この
方法は、第1皮膚エリアに第1電極を電気的に接触するように結合するステップ
を含む。第2電極は、第2皮膚エリアに電気的に接触するように配される。これ
らの部位間の初期伝導率(導電率)を測定し、次いで、超音波のような皮膚透過
化方法を第1皮膚エリアに適用する。第1エリアおよび第2エリア間の導電率を
再度測定する。導電率情報に対して数学的分析および信号処理を行なう。次に、
皮膚コンダクタンスの動力学を記述するパラメータを計算する。次に、一旦パラ
メータの所望される値に達したなら、皮膚透過化ステップを終了する。
According to another embodiment of the present invention, a method for adjusting skin permeability is disclosed. The method includes coupling a first electrode to a first skin area in electrical contact. The second electrode is arranged to make electrical contact with the second skin area. The initial conductivity (conductivity) between these sites is measured, and then a skin permeation method such as ultrasound is applied to the first skin area. The conductivity between the first area and the second area is measured again. Perform mathematical analysis and signal processing on the conductivity information. next,
Calculate parameters describing the kinetics of skin conductance. Next, once the desired value of the parameter has been reached, the skin permeation step is terminated.

【0030】 別の実施形態によれば、本発明は、皮膚の或るエリアの透過性を改善する装置
から成る。この装置は、第1皮膚エリアに電気的に接触するように結合する第1
電極と、第2皮膚エリアに電気的に接触するように配置される第2電極とを含む
。超音波生成デバイスのような皮膚透過化デバイスを備え、第1皮膚エリアに皮
膚透過処置を適用する。第1エリアと第2エリアの間の導電率を測定する手段を
備える。導電率情報に対して数学的分析または信号処理を行い、皮膚コンダクタ
ンスの動力学(キネティクス)を計算するコントローラを備える。また、コント
ローラは、皮膚透過化デバイスも制御する。
According to another embodiment, the invention comprises a device for improving the permeability of an area of the skin. The device includes a first skin area that electrically couples to a first skin area.
An electrode and a second electrode arranged to make electrical contact with the second skin area. A skin permeation device, such as an ultrasound generating device, is provided to apply a skin permeation treatment to the first skin area. Means are provided for measuring conductivity between the first area and the second area. It includes a controller that performs mathematical analysis or signal processing on the conductivity information and calculates the kinetics of skin conductance. The controller also controls the skin permeation device.

【0031】 本発明の別の実施形態によれば、体液内における少なくとも1つの分析物の抽
出および分析の方法を開示する。この方法によれば、最初に、皮膚の或るエリア
の透過性レベルを高める。次に、この皮膚エリアから体液を抽出する。次に、体
液を収集する。次に、体液内における少なくとも1つの分析物の存在について判
定を行なう。
According to another embodiment of the present invention, a method for extracting and analyzing at least one analyte in a body fluid is disclosed. According to this method, first the permeability level of an area of the skin is increased. Next, the body fluid is extracted from the skin area. Next, the bodily fluid is collected. Next, a determination is made as to the presence of at least one analyte in the body fluid.

【0032】 体液は、物理的力、化学的力、生物学的力、真空圧力、電気的力、浸透力、拡
散力、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的力、毛管力、皮膚の流体
循環、電気音響的力、磁気的力、磁気流体力学的力、音響的力、対流分散、光音
響的力、皮膚から体液をすすぎ落とすこと、およびその任意の組み合わせによっ
て抽出することができる。体液は、吸収、吸着、相分離、機械的力、電気的力、
化学的な誘導力、およびその組み合わせを含む収集方法によって収集することが
できる。分析物の存在は、電気化学、光学、音響、生物、酵素技術、およびその
組み合わせを含む検知方法によって検知することができる。
[0032] Bodily fluids are characterized by physical, chemical, biological, vacuum, electrical, osmotic, diffusing, electromagnetic, ultrasonic, cavitational, mechanical, and thermal forces. Force, capillary force, skin fluid circulation, electro-acoustic force, magnetic force, magneto-hydrodynamic force, acoustic force, convection dispersion, photo-acoustic force, rinsing bodily fluids from the skin, and any combination thereof Can be extracted by Body fluids absorb, adsorb, phase separate, mechanical, electrical,
It can be collected by collection methods including chemical inductive forces, and combinations thereof. The presence of an analyte can be detected by detection methods including electrochemical, optical, acoustic, biological, enzymatic techniques, and combinations thereof.

【0033】 本発明の別の実施形態によれば、体液における少なくとも1つの分析物の抽出
および分析のためのシステムを開示する。このシステムは、皮膚の或るエリアの
透過性を高める変換器と、皮膚エリアから間質液を抽出する抽出デバイスと、抽
出した間質液を収集する収集デバイスと、抽出した間質液内において少なくとも
1つの分析物の存在を検知する検知デバイスとを備える。
According to another embodiment of the present invention, a system for extracting and analyzing at least one analyte in a body fluid is disclosed. The system includes a transducer that increases the permeability of an area of the skin, an extraction device that extracts interstitial fluid from the skin area, a collection device that collects the extracted interstitial fluid, and A sensing device for sensing the presence of at least one analyte.

【0034】 本発明の別の実施形態によれば、血糖判定の方法を開示する。この方法は、最
初に、皮膚の或るエリアの透過性を高めるステップを含む。次に、間質液、また
はその成分を皮膚エリアから抽出する。別の実施形態では、間質液、またはその
成分は、皮膚を通して拡散し、収集する。次に、間質液をゲル内に収集する。ゲ
ルは、グルコースが存在する場合にゲルの少なくとも1つの特性、例えば色、を
変化させる、少なくとも1つのグルコース感応試薬を含有するとよい。最後に、
ゲルの特性変化を監視する。
According to another embodiment of the present invention, a method for determining blood glucose is disclosed. The method includes first increasing the permeability of an area of skin. Next, the interstitial fluid, or a component thereof, is extracted from the skin area. In another embodiment, the interstitial fluid, or a component thereof, diffuses through the skin and collects. Next, the interstitial fluid is collected in the gel. The gel may contain at least one glucose-sensitive reagent that changes at least one property of the gel, such as color, when glucose is present. Finally,
Monitor for changes in gel properties.

【0035】 本発明の別の実施形態によれば、血糖判定のためのシステムを開示する。この
システムは、皮膚の透過性を高める変換器と、皮膚から間質液を抽出する抽出デ
バイスと、抽出した間質液を収集する収集デバイスと、グルコースが存在する場
合にゲルの特性を変化させる少なくとも1つのグルコース感応試薬を有するゲル
と、前記ゲルの特性変化を監視する監視デバイスとを備える。
According to another embodiment of the present invention, a system for determining blood glucose is disclosed. The system increases the permeability of the skin, the extraction device that extracts interstitial fluid from the skin, the collection device that collects the extracted interstitial fluid, and changes the properties of the gel when glucose is present It comprises a gel having at least one glucose-sensitive reagent, and a monitoring device for monitoring a change in the properties of the gel.

【0036】 本発明の別の実施形態によれば、薬物配送(デリバリー)パッチ装置を開示す
る。この装置は、超音波をメンブレーン(膜)に印加する超音波変換器を含む。
メンブレーンは、生物学的メンブレーン、合成メンブレーン、または細胞培養を
含むことができる。生物学的メンブレーンは、皮膚、粘膜および口腔メンブレー
ンを含むことができる。更に、本装置は、変換器に結合されている電源を含む。
更に、本装置は、変換器とメンブレーンの間にある薬物分子と、本装置をメンブ
レーンに取り付ける取り付けデバイスとを含む。別の実施形態によれば、本装置
は、更に、変換器に結合された駆動電子回路を含み、駆動電子回路によって変換
器は超音波を印加することができる。別の実施形態によれば、本装置は、更に、
駆動電子回路に結合されるインターフェースを含む。
According to another embodiment of the present invention, a drug delivery (delivery) patch device is disclosed. This device includes an ultrasonic transducer that applies ultrasonic waves to a membrane (membrane).
Membrane can include a biological membrane, a synthetic membrane, or a cell culture. Biological membranes can include skin, mucous membranes and oral membranes. Further, the device includes a power supply coupled to the converter.
Further, the device includes a drug molecule between the transducer and the membrane and a mounting device that attaches the device to the membrane. According to another embodiment, the device further comprises drive electronics coupled to the transducer, which allows the transducer to apply ultrasound. According to another embodiment, the device further comprises:
Includes an interface coupled to the drive electronics.

【0037】 薬物デリバリー・パッチ装置は、インターフェース、駆動電子回路、電源、変
換器、薬物分子、および取り付けデバイスを、メンブレーンを通しての経皮デリ
バリーのためのパッチ内に内蔵して含むこともできる。あるいは、変換器および
薬物分子ならびに取り付けデバイスをパッチ内に内蔵することもできる。電源お
よびインターフェースは、接続ワイヤで、またはワイヤを用いずに、パッチに接
続することができる。あるいは、薬物デリバリー・パッチは、電源、変換器、薬
物分子、および取り付けデバイスをパッチ内に含むことができる。インターフェ
ースはどこに配置してもよく、ハードワイヤ、赤外線、光ファイバ、またはテレ
メトリを通じてパッチと通信する。
[0037] The drug delivery patch device may also include interfaces, drive electronics, power supplies, transducers, drug molecules, and mounting devices incorporated within the patch for transdermal delivery through the membrane. Alternatively, the transducer and drug molecule and attachment device can be incorporated within the patch. Power supplies and interfaces can be connected to the patch with or without connecting wires. Alternatively, a drug delivery patch can include a power supply, transducer, drug molecules, and a mounting device within the patch. The interface can be located anywhere and communicates with the patch through hardwire, infrared, fiber optic, or telemetry.

【0038】 本発明の別の実施形態によれば、音波伝達法による経皮ワクチン接種の方法を
開示する。この一実施形態によれば、この方法は、超音波の印加によって皮膚の
透過性を改善するステップと、透過するようにされた皮膚にワクチンを与えるス
テップと、皮膚細胞、例えば、ランゲルハンス細胞、樹状細胞、および表皮細胞
にワクチンを送り込むステップとから成る。
According to another embodiment of the present invention, a method of transdermal vaccination by sonic transmission is disclosed. According to this embodiment, the method comprises the steps of improving the permeability of the skin by application of ultrasound, providing a vaccine to the skin that has been rendered transparent, and providing skin cells, e.g., Langerhans cells, Delivering vaccine to dendritic cells and epidermal cells.

【0039】 本発明の別の実施形態では、超音波を用いて皮膚の透過性を改善する。本発明
の別の実施形態では、皮膚の透過性を高めるステップと、透過するようにした皮
膚にワクチンを与えるステップとは同時に行われる。
In another embodiment of the present invention, ultrasound is used to improve skin permeability. In another embodiment of the present invention, increasing the permeability of the skin and providing the vaccine to the skin that has been rendered permeable occur simultaneously.

【0040】 本発明の別の実施形態では、超音波を用いて皮膚の或るエリアを刺激または炎
症させる。次に、刺激または炎症した皮膚にワクチンを与える。これは、体の免
疫応答を誘発する上で一層効果的である。
In another embodiment of the present invention, ultrasound is used to stimulate or irritate an area of skin. The vaccine is then given to the irritated or inflamed skin. This is more effective in eliciting an immune response in the body.

【0041】 本発明の特徴および目的、ならびにそれらを達成する方法について、添付の図
面と関連付けながら、以下の好適な実施形態の詳細な説明において詳しく説明す
る。
The features and objects of the present invention, and the manner of achieving them, are described in detail in the following detailed description of the preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings.

【0042】 好適な実施形態の詳細な説明 ここで用いる場合、皮膚透過方法および装置という用語は、超音波、化学薬品
、エレクトロポレーション(electroporation、電気穿孔法)、
機械的破壊デバイス、テープ・ストリッピング、およびレーザの印加、ならびに
これらの印加のためのデバイスを含む。加えて、皮膚という用語は、生物的およ
び合成的な皮膚などのようなメンブレーンを含む。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As used herein, the terms skin permeation method and device include ultrasound, chemicals, electroporation,
Includes mechanical disruption devices, tape stripping, and application of lasers, and devices for these applications. In addition, the term skin includes membranes such as biological and synthetic skin.

【0043】 超音波は、一般に、周波数が約20kHzよりも高いサウンド(音)として定
義される。治療用超音波は、典型的には20kHzないし5MHzの間である。
音波伝達法(sonophoresis)とは、皮膚に超音波を印加し、分子の経皮輸送を改
善することとして定義する。低周波音波伝達法または超音波は、2.5MHz未
満、典型的に1MHz未満、更に好ましくは、20ないし100kHzの範囲の
周波数の音波伝達法または超音波として定義する。
Ultrasound is generally defined as a sound whose frequency is higher than about 20 kHz. Therapeutic ultrasound is typically between 20 kHz and 5 MHz.
Sonophoresis is defined as applying ultrasound to the skin to improve transdermal transport of molecules. Low frequency sonication or ultrasound is defined as sonication or ultrasound at a frequency of less than 2.5 MHz, typically less than 1 MHz, and more preferably in the range of 20-100 kHz.

【0044】 近超音波は、典型的に約10kHzないし20kHzである。なお、超音波に
加えて、近超音波も本発明の実施形態において使用可能であることは理解されよ
う。
Near-ultrasonic waves are typically about 10 kHz to 20 kHz. It should be understood that near ultrasound, in addition to ultrasound, can be used in embodiments of the present invention.

【0045】 1.皮膚透過性の改善および調整 超音波を使用して経皮輸送を容易にすることは公知である。超音波を用いて経
皮輸送を容易にするメカニズムは異なる。経皮デリバリー・システムでは、超音
波は初期には、本質的に薬物を皮膚を通して循環系に押し込む駆動力として用い
られた。また、超音波は、皮膚の透過性を高めるためにも用いられる。即ち、特
定の周波数を有する超音波を印加すると、皮膚における脂質二重層の構造の秩序
をくずさせ、これによって皮膚の透過性を高める。この文脈では、薬物を皮膚を
通して体内に送り込むことができるか、あるいは分析物(1または複数)を体内
から皮膚を通じて抽出することができる。ある種の駆動力は未だ必要とされてい
るが、駆動力の要求される強度は減少している。例えば、濃度勾配(conce
ntration gradient)は、一般的に、超音波を用いて透過性が
改善された皮膚を通した経皮輸送には、十分な駆動力となる。
1. Improving and adjusting skin permeability It is known to facilitate transdermal delivery using ultrasound. The mechanisms that facilitate transdermal delivery using ultrasound are different. In transdermal delivery systems, ultrasound was initially used essentially as a driving force to push drugs through the skin and into the circulatory system. Ultrasound is also used to increase skin permeability. That is, the application of ultrasound having a specific frequency disrupts the structural order of the lipid bilayer in the skin, thereby increasing the permeability of the skin. In this context, the drug can be delivered into the body through the skin, or the analyte (s) can be extracted from the body through the skin. Although some driving force is still required, the required strength of the driving force is decreasing. For example, the concentration gradient
The translation gradient is generally a sufficient driving force for transdermal delivery through skin with improved permeability using ultrasound.

【0046】 どのメカニズムを用いるかには関係なく、超音波を制御することはなおも必要
である。即ち、超音波への過剰露出は、加熱、加圧およびその他のファクタから
、皮膚の損傷を生ずる可能性がある。したがって、本発明の種々の実施形態によ
れば、皮膚の透過性の制御された改善された方法および装置を開示する。本発明
による方法および装置は、皮膚透過性の代用(proxy)として、皮膚の電気
パラメータの使用に焦点をあてる。皮膚は、図1に示すようなR−C回路を用い
て、モデル化することができる。図1に示す「皮膚回路」は、コンデンサCに並
列な抵抗R1から成り、双方とも抵抗R2と直列となっている。面積約1.7c
の無傷の正常な皮膚では、R1の値は約100kΩであり、Cの値は約13
μFであり、R2の値は約2kΩである。勿論、これらの値は、皮膚の種類や状
態によって各人毎に変化する。その性質上、「皮膚回路」の挙動(即ち、周波数
応答)は、異なる周波数を有する励起(excitation、刺激)に応答して変化する
。例えば、正常状態の下では、この回路のインピーダンスは、例えば、周波数が
10Hzから1kHzに上昇すると、急激に落ち込む。即ち、低周波数では、R
1とCの並列結合のインピーダンスに対する容量性成分が大きく、したがって、
回路全体のインピーダンスは高くなる。しかしながら、周波数が高い程、この並
列結合のインピーダンスに対する容量性成分は減少し、したがって、「皮膚回路
」全体のインピーダンスは下がる。
Regardless of which mechanism is used, it is still necessary to control the ultrasound. That is, overexposure to ultrasound can result in skin damage from heating, pressurization, and other factors. Thus, according to various embodiments of the present invention, an improved method and apparatus with controlled skin permeability is disclosed. The method and device according to the invention focus on the use of skin electrical parameters as a proxy for skin permeability. Skin can be modeled using an RC circuit as shown in FIG. The "skin circuit" shown in FIG. 1 comprises a resistor R1 in parallel with a capacitor C, both of which are in series with a resistor R2. Area about 1.7c
In intact normal skin m 2, the value of R1 is about 100 k.OMEGA, the value of C is about 13
μF and the value of R2 is about 2 kΩ. Of course, these values vary from person to person depending on the type and condition of the skin. By its nature, the behavior of the "skin circuit" (i.e., frequency response) changes in response to excitations having different frequencies. For example, under normal conditions, the impedance of this circuit drops sharply, for example, when the frequency increases from 10 Hz to 1 kHz. That is, at low frequencies, R
The capacitive component to the impedance of the parallel combination of 1 and C is large, thus
The impedance of the whole circuit becomes high. However, the higher the frequency, the less the capacitive component to the impedance of this parallel combination, and therefore the lower the overall impedance of the "skin circuit".

【0047】 皮膚の種々の電気的パラメータ(例えば、インピーダンス、コンダクタンス、
インダクタンスおよびキャパシタンス)は、皮膚透過性と相関関係にある値を有
する。例えば、図1の回路では、R1の値は、皮膚が透過性になると、大幅に減
少する。例えば、R1は、約1.7cmの皮膚面積に対して、約5kΩの値に
低下する場合がある。したがって、皮膚回路全体の周波数応答は、周波数が高く
なるに連れて一層平坦になる。即ち、10Hzと1kHzの間での回路のインピ
ーダンスの差は、10Hzのみにおける場合程は重要ではない。したがって、本
発明の方法および装置は、超音波に対して露出される皮膚エリアの1つ以上の電
気的パラメータを測定し、次いで測定したパラメータに基づいて、超音波源を調
節する。
Various electrical parameters of the skin (eg, impedance, conductance,
Inductance and capacitance) have values that correlate with skin permeability. For example, in the circuit of FIG. 1, the value of R1 decreases significantly as the skin becomes permeable. For example, R1 may drop to a value of about 5 kΩ for a skin area of about 1.7 cm 2 . Thus, the frequency response of the entire skin circuit becomes flatter at higher frequencies. That is, the difference in circuit impedance between 10 Hz and 1 kHz is not as important as at 10 Hz alone. Accordingly, the method and apparatus of the present invention measures one or more electrical parameters of the skin area exposed to the ultrasound and then adjusts the ultrasound source based on the measured parameters.

【0048】 本発明の一実施形態によると、皮膚透過性の制御された改善の方法を開示し、
それを図2と関連付けて説明する。典型的に、超音波デバイスのような、皮膚透
過化デバイス(皮膚を透過させるようにするデバイス)を用いて経皮輸送特性を
改善する場合、皮膚透過化デバイスは、皮膚の小さなパッチに適用される。ステ
ップ202において、ある電気的パラメータに対するベースライン測定値を、皮
膚透過化を適用する皮膚のパッチに対して決定し、ベースライン・パラメータを
決定する。一実施形態では、ベースライン・インピーダンスを、皮膚透過化デバ
イスを適用する皮膚のパッチに対して測定する。別の実施形態では、ベースライ
ン・コンダクタンス、ベースライン容量(キャパシタンス)、ベースライン・イ
ンダクタンス、またはベースライン容量を測定してもよい。
According to one embodiment of the present invention, a method of controlled improvement of skin permeability is disclosed,
This will be described with reference to FIG. Typically, when using a skin permeation device, such as an ultrasound device, to improve transdermal transport properties, the skin permeation device is applied to a small patch of skin. You. In step 202, a baseline measurement for an electrical parameter is determined for a patch of skin to which skin permeation is applied to determine a baseline parameter. In one embodiment, the baseline impedance is measured on a skin patch to which the skin permeation device is applied. In another embodiment, baseline conductance, baseline capacitance (capacitance), baseline inductance, or baseline capacitance may be measured.

【0049】 ベースライン測定を行なうには、2つ以上の電極を用いればよい。図3に更に
詳しく示すように、ソース電極310のような電極を、超音波を印加する皮膚の
パッチに結合する。ソース電極310は、皮膚に直接に接触する必要はない。む
しろ、超音波を送る際に用いられる媒体を介して、皮膚に電気的に結合するとよ
い。導電性バンド312のような、第2の即ち逆側の電極は、皮膚透過化デバイ
スを適用しない第2の皮膚エリア上に配置するとよい。この第2の皮膚エリアは
、皮膚透過化デバイスを適用する皮膚のパッチに隣接することができ、あるいは
この皮膚のパッチから離すこともできる。
To perform a baseline measurement, two or more electrodes may be used. As shown in more detail in FIG. 3, an electrode, such as source electrode 310, is coupled to a skin patch to which ultrasound is applied. Source electrode 310 need not directly contact the skin. Rather, it may be electrically coupled to the skin via the medium used to transmit the ultrasound. A second or opposite electrode, such as a conductive band 312, may be located on a second skin area where the skin permeation device is not applied. This second skin area may be adjacent to or separate from the skin patch to which the skin permeation device is applied.

【0050】 一実施形態では、超音波を印加する超音波変換器およびホーンは、皮膚のパッ
チの電気的パラメータを測定可能なソース電極のものを2倍にし、超音波媒体と
して用いられるサリン(塩類溶液)のような導電性溶液を介して皮膚に結合され
る。別の実施形態では、別個の電極を、超音波を印加する皮膚エリアに装着する
ことができ、ソース電極として用いる。更に別の実施形態では、皮膚エリアに超
音波を印加するために用いられるデバイスのハウジングを、ソース電極として用
いることも可能である。電極は、例えば、金属や導電性ポリマを含む任意の適し
た導電率材料で作ることができる。
In one embodiment, the ultrasonic transducer and horn for applying ultrasonic waves doubles that of the source electrode, which can measure the electrical parameters of the skin patch, and provides the sarin (salts) used as an ultrasonic medium. Solution) to the skin via a conductive solution. In another embodiment, a separate electrode can be attached to the skin area to which the ultrasound is applied and used as the source electrode. In yet another embodiment, the housing of the device used to apply ultrasound to the skin area can be used as the source electrode. The electrodes can be made of any suitable conductive material, including, for example, metals and conductive polymers.

【0051】 精度の高い電気的読み取りを達成するために、対向電極は皮膚と十分に接触し
ていなければならない。これは、多くの方法で行なうことができる。一実施形態
では、対向電極は直接に皮膚の表皮に着ける。即ち、角質層を除去した皮膚エリ
アに対向電極を着ける。角質層は多くの方法で除去することができる。一実施形
態では、角質層はテープ・ストリッピングによって除去する。一実施形態では、
皮膚と対向電極の間の十分な電気的接触を形成するには、大きな表面積を有する
対向電極を用いる。即ち、超音波に露出される皮膚面積よりも遥かに大きな面積
を有する導電性ポリマ・パスまたは金属箔パッチを用いる。この実施形態におけ
る対向電極の大きな面積により、そのインピーダンスが低下し、超音波に露出さ
れる皮膚エリアの電気的パラメータの精度高い測定が可能となる。具体的な一実
施形態では、被験者の腕に導電性バンドを巻き付け、対向電極として用いる。別
の実施形態では、対向電極は、被験者が動作の間に把持する皮膚透過化デバイス
のハンドルに配置してもよい。
In order to achieve a precise electrical reading, the counter electrode must be in good contact with the skin. This can be done in many ways. In one embodiment, the counter electrode attaches directly to the epidermis of the skin. That is, a counter electrode is put on the skin area from which the stratum corneum has been removed. The stratum corneum can be removed in a number of ways. In one embodiment, the stratum corneum is removed by tape stripping. In one embodiment,
To make sufficient electrical contact between the skin and the counter electrode, a counter electrode having a large surface area is used. That is, a conductive polymer path or metal foil patch having a much larger area than the skin area exposed to ultrasound is used. The large area of the counter electrode in this embodiment reduces its impedance and allows for accurate measurement of electrical parameters of the skin area exposed to ultrasound. In one specific embodiment, a conductive band is wrapped around the subject's arm and used as a counter electrode. In another embodiment, the counter electrode may be located on the handle of the skin permeation device that the subject grips during operation.

【0052】 別の実施形態では、対向電極は皮膚透過化デバイスを囲んでいる。 2つの電極を適正に配置したなら、電気信号を電極を通じて皮膚のパッチに印
加することによって、ベースライン測定を行なうことができる。供給する電気信
号は、皮膚の電気的パラメータを測定できるように十分な強度を有するが、電気
信号が皮膚に対する損傷を与えないように、また、送り込まれる物質の何れの重
要な電気泳動効果にもダメージを与えないように適当に低い強度を有することが
好ましい。一実施形態では、10Hz AC電源を用いて、ソース電極と対向電
極の間に電圧差を発生する。一実施形態では、皮膚に対する永続的損傷の危険性
を回避するために、供給する電圧は500mVを超過せず、好ましくは100m
Vを超過しない。別の実施形態では、AC電流源を用いる。電流源も、同様に制
限するとよい。ベースライン測定を行なうのは、適切な回路を用いてソースが適
用された後である。一実施形態では、抵抗センサを用いて、10Hzにおける皮
膚のパッチのインピーダンスを測定する。別の実施形態では、1kHz電源を用
いる。他の周波数のソースも可能である。
In another embodiment, the counter electrode surrounds the skin permeation device. With the two electrodes properly positioned, a baseline measurement can be made by applying an electrical signal to the skin patch through the electrodes. The electrical signal supplied is strong enough to measure the electrical parameters of the skin, but does not damage the skin and does not affect any important electrophoretic effects of the delivered substance. It is preferable to have an appropriately low strength so as not to cause damage. In one embodiment, a 10 Hz AC power supply is used to create a voltage difference between the source electrode and the counter electrode. In one embodiment, the voltage supplied does not exceed 500 mV, preferably 100 mV, to avoid the danger of permanent damage to the skin.
Do not exceed V. In another embodiment, an AC current source is used. The current source may be similarly limited. Baseline measurements are taken after the source has been applied using the appropriate circuitry. In one embodiment, the impedance of the skin patch at 10 Hz is measured using a resistance sensor. In another embodiment, a 1 kHz power supply is used. Other frequency sources are possible.

【0053】 ボランティアの人に対して実験を行い、前述の電極配置が精度高い測定値を提
供することを確認した。第1ガラス・チャンバ(面積が〜1.5cm)を前腕
に配し、可撓性ストラップで定位置に固着した。この第1チャンバには、1%ラ
ウリル硫酸ナトリウム(SLS)含有の塩類溶液2mlを充填した。このチャン
バ内に超音波ホーンを配置し、皮膚に超音波を印加するために用いた。加えて、
電気的パラメータを測定するために用いる電極をホーン内に組み込んだ。
Experiments were performed on volunteers to confirm that the electrode arrangement described above provided highly accurate measurements. The first glass chamber (area ~1.5cm 2) placed in the forearm and secured with flexible strap in place. The first chamber was filled with 2 ml of 1% sodium lauryl sulfate (SLS) in saline solution. An ultrasonic horn was placed in this chamber and used to apply ultrasonic waves to the skin. in addition,
The electrodes used to measure the electrical parameters were built into the horn.

【0054】 第2の小チャンバ(〜1.5cm)を被験者の腕に配置し、皮膚導電性(導
電率)を測定した。これを基準チャンバと呼ぶ。基準チャンバ下の皮膚は、スコ
ッチ・テープを用いてテープ・ストリッピングを行い、角質層を除去した。この
プロセスは、被験者の腕に1片のスコッチ・テープ(幅1.5cm、長さ3cm
)をくっつけ、それを引き剥がすことから成る。この手順を〜25回程まで繰り
返し、指定エリアから角質層を除去した。次いで、チャンバ下の皮膚上に電極を
配置した。
A second small chamber (〜1.5 cm 2 ) was placed on the subject's arm and skin conductivity (conductivity) was measured. This is called a reference chamber. The skin under the reference chamber was tape stripped using Scotch tape to remove the stratum corneum. This process involves placing a piece of scotch tape (1.5 cm wide and 3 cm long) on the subject's arm.
) And peeling it off. This procedure was repeated up to about 25 times to remove the stratum corneum from the designated area. The electrodes were then placed on the skin under the chamber.

【0055】 別の電極を被験者の腕に配置する。この電極は、無傷の皮膚の上に配置される
アルミニウム箔の大きな一片から成る。第1チャンバに超音波(27kHz、〜
10μmチップ変位、パルス化して5秒間オン/5秒間オフ)を印加した。超音
波に露出された皮膚のコンダクタンスを、両方の対向電極(テープ・ストリッピ
ングおよび無傷)を用いて測定した。測定したコンダクタンスは類似であり、無
傷の皮膚上に配置した大きな対向電極は音波伝達法の間に皮膚のコンダクタンス
を測定するために十分使用可能であることが証明された。
Another electrode is placed on the subject's arm. This electrode consists of a large piece of aluminum foil placed on intact skin. Ultrasonic waves (27 kHz, ~
(10 μm tip displacement, pulsed, 5 seconds on / 5 seconds off) was applied. The conductance of the skin exposed to ultrasound was measured using both counter electrodes (tape stripping and intact). The measured conductances were similar, demonstrating that a large counter electrode placed on intact skin could be used satisfactorily to measure skin conductance during sonication.

【0056】 再度図2を参照すると、ステップ204において、超音波供給デバイスのよう
な皮膚透過化デバイスを、皮膚のパッチに適用する。正確な超音波パラメータは
本発明の主題ではないが、超音波デバイスを皮膚透過化デバイスとして用いる一
実施形態によれば、約20kHzの周波数、および約10W/cmの強度を有
する超音波を用いると、経皮輸送に用いる皮膚のパッチの透過性を改善すること
ができる。
Referring again to FIG. 2, in step 204, a skin permeation device, such as an ultrasound delivery device, is applied to the skin patch. Although the exact ultrasound parameters are not the subject of the present invention, according to one embodiment where the ultrasound device is used as a skin permeation device, an ultrasound having a frequency of about 20 kHz and an intensity of about 10 W / cm 2 is used. This can improve the permeability of the skin patch used for transdermal delivery.

【0057】 皮膚透過化デバイスをオンにした後、ステップ206において、皮膚のパッチ
の透過性を監視する。即ち、先に論じたように、皮膚のパッチの電気的パラメー
タを皮膚透過率の代わりとして用いる。即ち、実際に監視されているのは、ステ
ップ202でベースライン測定を行なった電気的パラメータである。監視測定は
、ベースライン測定を行なうのに用いたのと同じ電極設定を用いて行なう。
After turning on the skin permeation device, at step 206, the permeability of the skin patch is monitored. That is, as discussed above, the electrical parameters of the skin patch are used instead of skin permeability. That is, what is actually monitored are the electrical parameters for which the baseline measurement was performed in step 202. The monitoring measurements are performed using the same electrode settings used to make the baseline measurements.

【0058】 ステップ208において、ステップ206において行なった監視測定に基づい
て、皮膚透過化デバイスを制御する。一実施形態では、監視測定値を、皮膚透過
化デバイスを制御するために用いられるマイクロコントローラにフィードバック
する。超音波を用いる場合、超音波を供給することによって得られる透過性改善
には限界がある。即ち、一旦ある程度の透過性に達したなら、更に超音波を印加
しても、皮膚の透過性は改善されない。超音波への過剰露出、またはそれによっ
て生ずる空洞化(cavitation)は、局所的圧力、温度上昇、および剪
断応力による皮膚の損傷に至るおそれがある。したがって、一実施形態では、監
視対象のパラメータが所定の値に達したときに、超音波生成デバイスをオフにす
る。監視対象のパラメータが所定値に達していない場合、所定値に達するまで測
定を繰り返す。
In step 208, the skin permeation device is controlled based on the monitoring measurements performed in step 206. In one embodiment, the monitoring measurements are fed back to a microcontroller used to control the skin permeation device. When ultrasonic waves are used, there is a limit to the improvement in transmittance obtained by supplying ultrasonic waves. That is, once a certain degree of permeability is reached, the permeability of the skin is not improved by further application of ultrasound. Overexposure to ultrasound, or the resulting cavitation, can lead to skin damage due to local pressure, elevated temperature, and shear stress. Thus, in one embodiment, the ultrasound generation device is turned off when the monitored parameter reaches a predetermined value. If the parameter to be monitored has not reached the predetermined value, the measurement is repeated until the parameter reaches the predetermined value.

【0059】 所定値は、多数のファクタに左右される可能性があり、そのファクタには、と
りわけ、個人の皮膚特性、送り込む薬物、または抽出する分析物(1または複数
)(分子サイズが一定でないため)、および励起源の周波数が含まれる。当業者
には明白であろうが、用いられる電気的パラメータと皮膚透過性との間の特定的
な相関は、実験を行って実験データを用いることによって判定することができる
。次いで、全ての適切なファクタおよび実験データを考慮にいれて、被験者毎に
所定値を決定することができる。
The predetermined value can depend on a number of factors, including, among other things, the skin properties of the individual, the drug to be delivered, or the analyte (s) to be extracted (the molecular size is not constant) ), And the frequency of the excitation source. As will be apparent to those skilled in the art, the specific correlation between the electrical parameters used and skin permeability can be determined by performing experiments and using experimental data. A predetermined value can then be determined for each subject, taking into account all appropriate factors and experimental data.

【0060】 別の実施形態によれば、皮膚透過化デバイスの強度は、最大透過性改善点に近
づくに連れて、徐々にスケール・バックすることも可能である。一実施形態では
、監視対象のパラメータが所定値の50%に達すると、強度またはデューティ・
サイクルの何れかを、50%のような所定量だけ減少することができる。これは
、所定値を「オーバーシュート」させて皮膚の損傷の危険性を高めることのない
ように行なう。追加の制御も可能である。例えば、別の実施形態では、監視対象
のパラメータが所定値の25%、50%および75%に達したときに、強度をス
ケール・バックすることができる。
[0060] According to another embodiment, the strength of the skin permeation device may also gradually scale back as it approaches the point of maximum permeability improvement. In one embodiment, when the monitored parameter reaches 50% of the predetermined value, the intensity or duty cycle
Any of the cycles can be reduced by a predetermined amount, such as 50%. This is done so that the predetermined value does not "overshoot" and increase the risk of skin damage. Additional controls are also possible. For example, in another embodiment, the intensity can be scaled back when the monitored parameter reaches 25%, 50%, and 75% of the predetermined value.

【0061】 別の実施形態によれば、透過性改善制御は、異なる周波数を有する2つの電源
を用いて行なうことができる。この方法は、皮膚の透過性が高まるに連れて、皮
膚の周波数応答が平坦化するという、前述の観察を拠り所とする。この実施形態
では、パラメータに対するベースラインを測定する最初のステップ202は不要
である。何故なら、超音波制御は、刺激の2つの異なる周波数におけるパラメー
タ値間の差を基にしているからである。しかしながら、予測値の範囲を判定する
ためには、ベースラインの測定はなおも望ましい場合もある。この実施形態では
、電極の配置は前述と同じでよい。更に、超音波の印加を開始するステップ20
4も、前述と同じである。従って、これらのステップの詳細は繰り返さない。
According to another embodiment, the transparency improvement control can be performed using two power supplies having different frequencies. This method relies on the above observation that the skin's frequency response flattens as the skin's permeability increases. In this embodiment, the first step 202 of measuring a baseline for the parameter is not required. This is because ultrasound control is based on the difference between parameter values at two different frequencies of the stimulus. However, a baseline measurement may still be desirable to determine the range of predicted values. In this embodiment, the arrangement of the electrodes may be the same as described above. Step 20 of starting application of ultrasonic waves
4 is the same as described above. Therefore, the details of these steps will not be repeated.

【0062】 ステップ206において皮膚透過化を開始した後、皮膚透過性を監視する。こ
の実施形態では、皮膚透過性を監視する際、皮膚から測定した電気的パラメータ
も代用する。この実施形態が第1実施形態と相違するのは、電気的パラメータを
2つの周波数で測定することである。一実施形態では、10Hzおよび1kHz
の周波数で皮膚のインピーダンスを測定する。次いで、これらの測定値を用いて
皮膚透過化デバイスを制御する。
After initiating skin permeation in step 206, skin permeability is monitored. In this embodiment, electrical parameters measured from the skin are also used in monitoring skin permeability. This embodiment differs from the first embodiment in that electrical parameters are measured at two frequencies. In one embodiment, 10 Hz and 1 kHz
The skin impedance is measured at a frequency of. These measurements are then used to control the skin permeation device.

【0063】 この実施形態によれば、ステップ208において、第1周波数におけるパラメ
ータ測定値を、第2周波数におけるパラメータ測定値と比較し、2つの測定値が
所定の差内にあるか否か判定を行なう。2つの値が所定の差内にある場合、これ
は、皮膚の周波数応答が平坦化し、したがって、皮膚が透過性の改善レベルに達
したことの指示となる。この時点で、皮膚透過化デバイスをオフにする。特定的
な一実施形態では、皮膚のインピーダンスを10Hzおよび1kHzで測定する
。更に、2つのインピーダンス測定値が互いの20%以内である場合、皮膚透過
化デバイスをオフにするようにしてもよい。
According to this embodiment, in step 208, the parameter measurement value at the first frequency is compared with the parameter measurement value at the second frequency to determine whether the two measurement values are within a predetermined difference. Do. If the two values are within a predetermined difference, this is an indication that the frequency response of the skin has flattened, and thus the skin has reached an improved level of permeability. At this point, the skin permeation device is turned off. In one particular embodiment, the impedance of the skin is measured at 10 Hz and 1 kHz. Further, the skin permeation device may be turned off if the two impedance measurements are within 20% of each other.

【0064】 パラメータ測定値の変化率も、皮膚透過化デバイスをスケール・バックまたは
中断(停止)する点を判定するために用いることができる。パラメータの一方ま
たは双方の変化率を用いることができる。別の実施形態では、2つのパラメータ
間の差の変化率を用いることもできる。変化率が所定値に達すると、先に論じた
のと同様に、皮膚透過化デバイスの強度を徐々にスケール・バックする(戻して
いく)かまたは中断することができる。
The rate of change of the parameter measurements can also be used to determine the point at which the skin permeation device scales back or interrupts (stops). The rate of change of one or both of the parameters can be used. In another embodiment, the rate of change of the difference between the two parameters may be used. When the rate of change reaches a predetermined value, the strength of the skin permeation device can be gradually scaled back (returned) or interrupted, as discussed above.

【0065】 先に論じたように、所定の差の値は、多数のファクタによって左右される可能
性があり、そのファクタには、とりわけ、個人の皮膚特性、送り込む薬物または
抽出する分析物(分子サイズが変化するため)、および励起(刺激)源の周波数
が含まれる。したがって、全ての適切なパラメータを考慮に入れて、被験者毎に
所定の差を決定する。所定の差に対する正確な値を決定するために、経験的デー
タを用いてもよい。
As discussed above, the value of a given difference can depend on a number of factors, including, among other things, the skin properties of the individual, the drug to be delivered or the analyte to be extracted (molecular And the frequency of the excitation (stimulus) source. Thus, a predetermined difference is determined for each subject, taking into account all appropriate parameters. Empirical data may be used to determine the exact value for a given difference.

【0066】 この実施形態の変更では、皮膚透過化デバイスの強度は、最大の透過性改善点
に近づくに連れて、徐々にスケール・バックすることができる。例えば、2つの
パラメータ測定値間の差が、所定の差の値の50%に近づくと、強度またはデュ
ーティ・サイクルの何れかを、50%のような所定量だけ減少させることができ
る。追加の制御も可能である。例えば、別の実施形態では、監視対象の2つのパ
ラメータ間の差が所定の差の値の25%、50%および75%に達したときに、
強度をスケール・バックする。
In a variation of this embodiment, the strength of the skin permeation device can gradually scale back as it approaches the point of maximum permeability improvement. For example, when the difference between two parameter measurements approaches 50% of the predetermined difference value, either the intensity or the duty cycle can be reduced by a predetermined amount, such as 50%. Additional controls are also possible. For example, in another embodiment, when the difference between the two monitored parameters reaches 25%, 50% and 75% of the predetermined difference value,
Scale back the intensity.

【0067】 前述の2ソース方法を評価するために、生体外(in vitro)での実験
を行なった。豚の皮膚を拡散セル上に装着した。皮膚を拡散セル上に装着し、1
%ラウリル硫酸ナトリウムおよび塩類溶液を結合媒体として用いて、超音波に露
出させた。2つの電極を皮膚にまたがって配置し、皮膚のコンダクタンスを測定
した。インピーダンスは、2つの周波数、10Hzおよび1kHzで測定した。
皮膚に透過性がないときに超音波印加前に約25倍離れた周波数でインピーダン
スを測定した。超音波処理時に、2つの周波数におけるインピーダンス間の差は
減少した。インピーダンスの差の減少は、時間と共に増大した。皮膚の透過性が
高くなると、2つの周波数におけるインピーダンスの差はわずか〜20%だけと
なった。このように、2つの周波数で測定したインピーダンス間の差を用いて、
透過率のレベルを判定し、超音波処理を停止することができる。
In order to evaluate the two-source method described above, in vitro experiments were performed. Pig skin was mounted on the diffusion cell. Place the skin on the diffusion cell and
% Sodium lauryl sulphate and saline solution were used as binding media and exposed to ultrasound. Two electrodes were placed across the skin and the conductance of the skin was measured. Impedance was measured at two frequencies, 10 Hz and 1 kHz.
When the skin had no permeability, the impedance was measured at a frequency about 25 times apart before the application of the ultrasonic wave. Upon sonication, the difference between the impedances at the two frequencies decreased. The decrease in impedance difference increased with time. With increased skin permeability, the difference in impedance at the two frequencies was only 〜20%. Thus, using the difference between the impedances measured at the two frequencies,
The level of transmittance can be determined and the sonication stopped.

【0068】 前述の方法は、単一の電気的パラメータを用いて超音波生成デバイスを制御し
た。しかしながら、超音波生成デバイスの制御は、2つ以上の電気パラメータに
基づくことも可能である。
The method described above used a single electrical parameter to control the ultrasound generating device. However, control of the ultrasound generating device can also be based on more than one electrical parameter.

【0069】 本発明の別の実施形態によると、経皮輸送の改善された制御のための装置30
0について図3に関連付けて説明する。装置300は、皮膚透過化デバイスとし
て超音波生成デバイスを用いる。尚、超音波生成デバイスの代わりに、皮膚透過
性を高める他のデバイスも使用可能であることを注記しておく。例えば、皮膚の
透過性は、電界、化学薬品、機器的力、ニードル、磁気的力の印加によっても高
めることができる。
According to another embodiment of the present invention, an apparatus 30 for improved control of transdermal transport
0 will be described with reference to FIG. The apparatus 300 uses an ultrasonic generation device as a skin permeation device. It should be noted that other devices that increase skin permeability can be used in place of the ultrasound generating device. For example, skin permeability can be enhanced by the application of electric fields, chemicals, mechanical forces, needles, and magnetic forces.

【0070】 装置300は、超音波変換器(transducer)/ホーン・コンビネーション30
2、ソース304、バンドパス・フィルタ306、透過性監視回路308、ソー
ス電極310、リターン電極312、およびマイクロコントローラ314を含む
。透過性監視回路308は、電流センサ315、増幅器316、A/D変換器
(converter)318、および抵抗320から成る。
The device 300 comprises an ultrasonic transducer / horn combination 30
2, including a source 304, a bandpass filter 306, a transmission monitoring circuit 308, a source electrode 310, a return electrode 312, and a microcontroller 314. The transparency monitoring circuit 308 includes a current sensor 315, an amplifier 316, and an A / D converter.
(Converter) 318 and the resistor 320.

【0071】 超音波変換器/ホーン・コンビネーション302は、皮膚エリア322に超音
波を印加するために用いられる。変換器302は、圧電変換器、セラミック変換
器、またはポリマ・ブロック変換器のような、公知の超音波トランスデューサで
あれば何れでもよい。ホーンは、何れの公知の構成を有することもできる。一実
施形態では、ホーンは導電性金属で作られる。
The ultrasonic transducer / horn combination 302 is used to apply ultrasonic waves to the skin area 322. Transducer 302 may be any known ultrasonic transducer, such as a piezoelectric transducer, a ceramic transducer, or a polymer block transducer. The horn can have any known configuration. In one embodiment, the horn is made of a conductive metal.

【0072】 前述のように、超音波を皮膚エリアに供給している間、皮膚透過性を監視し、
超音波の印加を制御し、皮膚が超音波に過剰に露出されないようにすることが重
要である。装置300は、この監視および制御を行なうために、前述の電気制御
回路エレメントを含むとよい。具体的には、ソース304およびバンドパス・フ
ィルタ306を備え、電気制御回路を駆動する。即ち、ソース304を制御する
ために用いる電気的パラメータ測定値を得るために、小信号を皮膚エリアに通過
させる。本発明の一実施形態では、ソース304は10Hz AC方形波形電圧
を供給し、これを用いて装置300における皮膚エリアの透過性を監視する。バ
ンドパス・フィルタ306を設け、方形波を正弦波に変換する。
As described above, while delivering ultrasound to the skin area, monitor skin permeability,
It is important to control the application of ultrasound so that the skin is not overexposed to ultrasound. Apparatus 300 may include the aforementioned electrical control circuit elements to perform this monitoring and control. Specifically, it includes a source 304 and a band-pass filter 306, and drives an electric control circuit. That is, a small signal is passed through the skin area to obtain electrical parameter measurements that are used to control the source 304. In one embodiment of the present invention, source 304 provides a 10 Hz AC square waveform voltage, which is used to monitor the permeability of the skin area in device 300. A bandpass filter 306 is provided to convert a square wave to a sine wave.

【0073】 ソース電極310およびリターン電極312は、電気的経路を形成し、これに
よって皮膚エリア322の電気的パラメータを測定することができる。ソース電
極310は、変換器/ホーン・コンビネーション302に組み込んでもよく、好
ましくは、任意の適当な導電性材料で形成する。一実施形態では、超音波ホーン
は金属であり、ソース電極として用いられる。リターン電極312は、導電性バ
ンドであり、導電性ポリマ経路または金属箔で形成することが好ましい。
The source electrode 310 and the return electrode 312 form an electrical path so that electrical parameters of the skin area 322 can be measured. The source electrode 310 may be incorporated into the transducer / horn combination 302 and is preferably formed from any suitable conductive material. In one embodiment, the ultrasonic horn is metal and is used as a source electrode. Return electrode 312 is a conductive band and is preferably formed of a conductive polymer pathway or metal foil.

【0074】 透過性監視回路308は、皮膚の透過率に対する代用として、皮膚の電気的パ
ラメータを測定するように設計された回路を備えている。より具体的には、本発
明の一実施形態によれば、透過性監視回路308は、皮膚322のエリアを通過
する電流を測定し、その測定値を、マイクロコントローラ314による使用に適
した形態に変換するように設計された回路を備えている。透過性監視回路308
は、皮膚322のエリアのインピーダンスを測定するように動作可能な電流セン
サ315を備えている。電流センサ315は、電流を測定可能なセンサであれば
何れでもよく、一実施形態では、電流センサ315は1kΩ電流検知抵抗であり
、発生する出力電圧は、皮膚を通過する電流の1000倍である。電流センサ3
15の出力はアナログ信号であり、マイクロコントローラ315が使用する前に
、デジタル化しなければならない。増幅器316および抵抗320は、A/D変
換器318によるデジタル化が可能となるように、電流センサ315の出力電圧
を増幅するように作用する。A/D変換器318は、適当なA/D変換器であれ
ば何れでもよい。
The permeability monitoring circuit 308 includes circuitry designed to measure electrical parameters of the skin as a proxy for skin permeability. More specifically, according to one embodiment of the present invention, the permeability monitoring circuit 308 measures the current passing through an area of the skin 322 and converts the measurement into a form suitable for use by the microcontroller 314. It has a circuit designed to convert. Permeability monitoring circuit 308
Comprises a current sensor 315 operable to measure the impedance of the area of the skin 322. The current sensor 315 may be any sensor capable of measuring current, and in one embodiment, the current sensor 315 is a 1 kΩ current sensing resistor, and the output voltage generated is 1000 times the current passing through the skin. . Current sensor 3
The output of 15 is an analog signal and must be digitized before use by microcontroller 315. Amplifier 316 and resistor 320 act to amplify the output voltage of current sensor 315 so that digitization by A / D converter 318 is possible. The A / D converter 318 may be any suitable A / D converter.

【0075】 A/D変換器316からの信号は、次に、マイクロコントローラ314に供給
することができる。マイクロコントローラ314は、適当なマイクロコントロー
ラであれば何れでもよい。マイクロコントローラ314は、前述のように、変換
器駆動回路324を制御するようにプログラムされている。一実施形態では、マ
イクロコントローラ314は、透過性監視回路308からの信号が或る所定値よ
りも大きいか否かの判定を行なう。大きい場合、マイクロコントローラ314は
、例えば、変換器駆動回路324に対してりDC電源を遮断することによって、
超音波を停止することができる。また、マイクロコントローラ314は、フェー
ズ・ロック・ループ回路によって変換器駆動回路324のデューティ・サイクル
を変更するというような、他の制御を行なうように構成することも可能である。
The signal from A / D converter 316 can then be provided to microcontroller 314. Microcontroller 314 may be any suitable microcontroller. Microcontroller 314 is programmed to control transducer drive circuit 324, as described above. In one embodiment, microcontroller 314 determines whether a signal from transparency monitoring circuit 308 is greater than a certain predetermined value. If so, the microcontroller 314 may, for example, shut off DC power to the
Ultrasound can be stopped. Microcontroller 314 can also be configured to perform other controls, such as changing the duty cycle of converter drive circuit 324 with a phase locked loop circuit.

【0076】 本発明の一実施形態によれば、追加の制御およびユーザ・インターフェースを
設けることもできる。流体コントローラ330は、システムのポンプおよび流体
を制御する。ポンプ332は、変換器302と皮膚322の表面の間を密閉する
ために設けることができる。ポンプ334は、バルブ337と共に用いて、変換
器302のチャンバを充填および排出することができる。変換器302において
用いられるカップリング(結合)流体は、カートリッジ338で供給するとよい
。結合流体を供給するために、別のデバイスおよび方法も使用可能である。
According to one embodiment of the present invention, additional controls and user interfaces may be provided. Fluid controller 330 controls the pumps and fluids of the system. A pump 332 may be provided to seal between the transducer 302 and the surface of the skin 322. Pump 334 can be used with valve 337 to fill and evacuate the chamber of transducer 302. The coupling (coupling) fluid used in the transducer 302 may be provided in a cartridge 338. Other devices and methods can be used to supply the coupling fluid.

【0077】 ユーザ・インターフェースも設けることができる。ユーザ・インターフェース
340は、低バッテリ・センサ342を含み、これは比較器を含むことができる
。超音波生成デバイスをオンまたはオフするために、スイッチ344を設けるこ
とができる。ユーザに超音波強度を調節させるために、入力346を与えること
ができる。超音波レベルをディスプレイ350に表示することができる。皮膚の
透過性レベルをディスプレイ352に表示することができる。ユーザに超音波の
動作を知らせるため、およびバッテリが少なくなったときを警告するために、イ
ンジケータ354および356を設けることができる。必要に応じて、追加の制
御およびディスプレイも備え、ユーザが危険な強度および持続時間の超音波を印
加するのを防止したり、またはシステムの準備ができる前(即ち、変換器302
に結合流体が供給される前、その他)に超音波を印加するのを防止することがで
きる。
A user interface may also be provided. User interface 340 includes a low battery sensor 342, which may include a comparator. A switch 344 can be provided to turn the ultrasound generation device on or off. An input 346 can be provided to allow the user to adjust the ultrasound intensity. The ultrasonic level can be displayed on the display 350. The permeability level of the skin can be displayed on the display 352. Indicators 354 and 356 can be provided to inform the user of the operation of the ultrasound and to warn when the battery is low. Additional controls and displays may also be provided, if necessary, to prevent the user from applying hazardous intensity and duration ultrasonic waves, or before the system is ready (ie, the transducer 302).
Before the coupling fluid is supplied to the other, etc.).

【0078】 前述の回路は、電気的パラメータの測定が別の方法で行われる場合には、他の
エレメントと置換することもできる。より具体的には、2つの周波数でのソース
を用いる制御方法論を採用した場合、図4または図5に示す回路を、ソース30
4、バンドパス・フィルタ306、および透過性監視回路308の代わりに用い
ることができる。図4は、皮膚透過性の二周波数制御を実現する際に有用な回路
の一実施形態を概略的に示す。この回路は、超音波が印加されている皮膚エリア
に2つの異なるAC信号を供給するソースF1およびF2を備えている。一実施
形態では、ソースF1およびF2は、それぞれ、10Hzおよび1kHzの電流
源から成る。これらのソースは、交互に、マイクロプロセッサ制御されたスイッ
チを介して、皮膚エリアに印加される。図3に示す実施形態では、ソースF1お
よびF2が交互に皮膚を刺激させるように、マイクロコントローラ314が切換
を制御する。
The circuit described above can be replaced with other elements if the measurement of the electrical parameter is performed in another way. More specifically, if a control methodology using sources at two frequencies is employed, the circuit shown in FIG.
4. Can be used in place of bandpass filter 306 and transparency monitoring circuit 308. FIG. 4 schematically illustrates one embodiment of a circuit useful in implementing dual frequency control of skin permeability. This circuit comprises sources F1 and F2 that supply two different AC signals to the skin area where the ultrasound is being applied. In one embodiment, sources F1 and F2 comprise 10 Hz and 1 kHz current sources, respectively. These sources are alternately applied to the skin area via microprocessor controlled switches. In the embodiment shown in FIG. 3, the microcontroller 314 controls the switching so that the sources F1 and F2 alternately stimulate the skin.

【0079】 ソースの一方による刺激の後、電圧V1を測定することによって皮膚のインピ
ーダンスを測定する。即ち、利得回路402、ダイオード404、コンデンサC
1、ならびに出力抵抗R01およびR02を経由して、V1をマイクロプロセッ
サ(例えば、図3のマイクロコントローラ314)へ送信する。ダイオード40
4およびコンデンサC1の組み合わせにより、A/D変換器への入力に適したA
C/DC変換器を構成する。これは、利得回路402からのアナログ信号を、マ
イクロプロセッサによる使用に適したデジタル信号に変換する。出力抵抗R01
およびR02は、マイクロプロセッサのために、インピーダンス整合およびフィ
ルタリングをそれぞれ行なう。
After stimulation by one of the sources, the impedance of the skin is measured by measuring the voltage V1. That is, the gain circuit 402, the diode 404, and the capacitor C
1 and V1 via output resistors R01 and R02 to a microprocessor (eg, microcontroller 314 of FIG. 3). Diode 40
4 and the capacitor C1 make it possible to set A1 suitable for input to the A / D converter
Construct a C / DC converter. This converts the analog signal from gain circuit 402 into a digital signal suitable for use by a microprocessor. Output resistance R01
And R02 perform impedance matching and filtering, respectively, for the microprocessor.

【0080】 動作において、図4の回路は、適当にプログラムされたマイクロコントローラ
と共に、皮膚に10Hzと1kHzのAC電源を交互に印加する。この回路は、
マイクロプロセッサと協働して、双方の周波数において皮膚のインピーダンスを
測定する。マイクロコントローラは、10Hzにおける皮膚のインピーダンスと
1kHzにおける皮膚のインピーダンスとの間の差に基づいて、超音波生成デバ
イスに対し適当な調節を行なう。
In operation, the circuit of FIG. 4, with an appropriately programmed microcontroller, alternately applies 10 Hz and 1 kHz AC power to the skin. This circuit is
In cooperation with the microprocessor, the impedance of the skin is measured at both frequencies. The microcontroller makes appropriate adjustments to the ultrasound generating device based on the difference between the skin impedance at 10 Hz and the skin impedance at 1 kHz.

【0081】 図5は、多数の周波数刺激で用いる透過性監視回路の更に別の実施形態を概略
的に示す。図5の回路では、ソースF1およびF2は、加算回路502を介して
、超音波が印加されている皮膚エリアに同時に印加される。次に、皮膚からの出
力信号は、2つのバンドパス・フィルタ504および506に供給される。バン
ドパス・フィルタ504のエレメントC1、C2およびR1は、ソースF1の周
波数のあたりを中心とするパスバンドを形成するように選択することが好ましい
。バンドパス・フィルタ506のエレメントC3、C4およびR2は、ソースF
2の周波数あたりを中心とするパスバンドを形成するように選択することが好ま
しい。バンドパス・フィルタ504および506からの出力信号は、次に、比較
回路508において減算され、マイクロプロセッサのために差信号を形成する。
次に、適当に構成されたプロセッサがこの差信号を用いて、超音波生成デバイス
に適当な調節を行なう。
FIG. 5 schematically illustrates yet another embodiment of a permeability monitoring circuit for use with multiple frequency stimuli. In the circuit of FIG. 5, the sources F1 and F2 are simultaneously applied to the skin area to which the ultrasonic wave is applied via the adding circuit 502. Next, the output signal from the skin is provided to two bandpass filters 504 and 506. The elements C1, C2 and R1 of the bandpass filter 504 are preferably selected to form a passband centered around the frequency of the source F1. Elements C3, C4 and R2 of bandpass filter 506 are connected to source F
It is preferable to select so as to form a pass band centered around the frequency of 2. The output signals from bandpass filters 504 and 506 are then subtracted in comparison circuit 508 to form a difference signal for the microprocessor.
An appropriately configured processor then uses the difference signal to make appropriate adjustments to the ultrasound generating device.

【0082】 本発明の別の実施形態では、結合流体監視による皮膚透過性の制御された改善
のための方法を開示する。超音波生成デバイスのような皮膚透過化デバイスを皮
膚に適用するとき、液体、ゲル、または固体でもよい何らかの結合流体を介して
これを適用し、高周波音波のエネルギの皮膚への転送を容易にする。皮膚の透過
性が高まるに連れて、結合流体内の適当な大きさの分子およびイオンが皮膚内に
そして皮膚から外部に通過し始める。この実施形態による方法は、本発明の望ま
しい終点である改善された皮膚透過性を利用し、皮膚透過化デバイスを制御する
。この方法について、図6のフロー・チャートと関連付けながら説明する。
In another embodiment of the present invention, a method for controlled improvement of skin permeability by coupled fluid monitoring is disclosed. When applying a skin permeation device, such as an ultrasound generating device, to the skin, apply it through some binding fluid, which may be a liquid, gel, or solid, to facilitate the transfer of high frequency sound wave energy to the skin . As skin permeability increases, appropriately sized molecules and ions within the binding fluid begin to pass into and out of the skin. The method according to this embodiment takes advantage of the improved skin permeability, a desirable endpoint of the present invention, to control the skin permeation device. This method will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0083】 ステップ602において、既知の物質の初期濃度を、結合媒体に対して決定す
る。実際には、結合媒体は、既知の初期濃度の既知の物質を有するとよい。即ち
、ステップ602は、追加の測定を全く必要としない。既知の物質は、その結合
媒体内における濃度がわかっていれば、何れの物質(分子またはイオン)でも可
能である。しかしながら、物質が体内へと送られる場合、物質は体に対して有害
なものであってはならない。ここでは、このような物質を記述するために良性(
benign)という用語を用いる。グルコースおよびカルシウムは、この実施
形態において使用可能な物質の例である。
In step 602, an initial concentration of the known substance is determined for the binding medium. In practice, the binding medium may have a known initial concentration of a known substance. That is, step 602 does not require any additional measurements. The known substance can be any substance (molecule or ion) as long as its concentration in the binding medium is known. However, if the substance is sent into the body, the substance must not be harmful to the body. Here, a benign (
benign) is used. Glucose and calcium are examples of substances that can be used in this embodiment.

【0084】 ステップ604において、皮膚透過化デバイスを皮膚のパッチに適用する。一
実施形態では、超音波生成デバイスを皮膚透過化デバイスとして用いる。超音波
の正確なパラメータは本発明の主題ではないが、一実施形態によれば、約20k
Hzの周波数および約10W/cmの強度を有する超音波を用いれば、皮膚の
パッチの透過性が改善され、経皮輸送に用られるようになる。
In step 604, a skin permeation device is applied to the skin patch. In one embodiment, the ultrasound generating device is used as a skin permeation device. The exact parameters of the ultrasound are not the subject of the present invention, but according to one embodiment, about 20k
The use of ultrasound having a frequency of Hz and an intensity of about 10 W / cm 2 improves the permeability of the skin patch and allows it to be used for transdermal delivery.

【0085】 皮膚透過化デバイスをオンにした後、ステップ606において、皮膚のパッチ
の透過性を監視する。この実施形態によれば、透過性監視を行なう際に、結合媒
体内の既知の物質の濃度変化を監視する。即ち、皮膚エリアに皮膚透過化デバイ
スを適用すると、透過性となる。皮膚エリアが透過性になると、体と結合媒体の
間の物質の濃度勾配に応じて、分子およびイオンが、結合媒体内に体の内部から
移り始め、また、結合媒体から体内へ移り始める。この濃度監視は、既知の物質
の濃度を検出し測定するように特定的にプログラムされたオンライン・センサを
用いると、リアル・タイムで行なうことができる。
After turning on the skin permeation device, at step 606, the permeability of the skin patch is monitored. According to this embodiment, when performing the permeability monitoring, a change in the concentration of a known substance in the binding medium is monitored. That is, when the skin permeation device is applied to the skin area, it becomes permeable. As the skin area becomes permeable, molecules and ions begin to move into the binding medium from inside the body and from the binding medium into the body, depending on the concentration gradient of the substance between the body and the binding medium. This concentration monitoring can be performed in real time using an online sensor specifically programmed to detect and measure the concentration of a known substance.

【0086】 一実施形態では、グルコースを既知の物質として用いる。グルコースの濃度は
、結合媒体内における濃度を人工的に高めない限り、体内の方が結合媒体内より
も通常は高い。したがって、皮膚が透過性になると、グルコース分子は結合媒体
内に移り始める。ステップ606では、結合媒体内におけるグルコース濃度変化
を監視して、皮膚が透過性になるときを判定する。
In one embodiment, glucose is used as a known substance. The concentration of glucose is usually higher in the body than in the binding medium, unless the concentration in the binding medium is artificially increased. Thus, as the skin becomes permeable, glucose molecules begin to migrate into the binding medium. In step 606, the change in glucose concentration in the binding medium is monitored to determine when the skin becomes permeable.

【0087】 別の実施形態では、既知の物質としてマンニトールを用いる。マンニトールは
、本願の文脈での言い方をすれば、良性な物質である。結合媒体内におけるマン
ニトールの濃度を調節し、体内のマンニトール濃度よりも高くする。皮膚が透過
性になると、マンニトール分子は結合媒体から体内に移り始め、結合媒体内のマ
ンニトール濃度が低下する。ステップ606では、結合媒体内におけるマンニト
ール濃度の低下を監視して、皮膚が透過性になるときを判定する。
In another embodiment, mannitol is used as a known substance. Mannitol, in the context of the present application, is a benign substance. The concentration of mannitol in the binding medium is adjusted to be higher than the mannitol concentration in the body. As the skin becomes permeable, mannitol molecules begin to migrate from the binding medium into the body and the mannitol concentration in the binding medium decreases. In step 606, the decrease in mannitol concentration in the binding medium is monitored to determine when the skin becomes permeable.

【0088】 ステップ608において、ステップ606で行なった濃度測定に基づいて、皮
膚透過化デバイスを制御する。一実施形態では、化学分析器からの濃度測定値を
、皮膚透過化デバイスを制御するために用いられるマイクロコントローラへフィ
ードバックする。他の実施形態によれば、監視対象の物質の濃度が所定値に達す
ると、皮膚透過化デバイスをオフにする。監視対象の物質の濃度が所定値に達し
ていない場合、所定値に達するまで測定を繰り返す。
In step 608, the skin permeation device is controlled based on the density measurement performed in step 606. In one embodiment, the concentration measurements from the chemical analyzer are fed back to the microcontroller used to control the skin permeation device. According to another embodiment, when the concentration of the substance to be monitored reaches a predetermined value, the skin permeation device is turned off. If the concentration of the substance to be monitored has not reached the predetermined value, the measurement is repeated until the concentration reaches the predetermined value.

【0089】 所定値は、多数のファクタに左右され、そのファクタには、とりわけ、個人の
皮膚特性、既知の物質、および刺激源の周波数が含まれる。当業者には明白であ
ろうが、用いる既知の物質の濃度変化と皮膚透過性との間の特定的な相関は、実
験を行って実験データを用いることによって決定することができる。次いで、被
験者毎に、全ての適切なファクタおよびあらゆる経験的データを考慮して、所定
の値を決定する。
The predetermined value depends on a number of factors, including, among other things, the skin properties of the individual, known substances, and the frequency of the stimulus. As will be apparent to those skilled in the art, the specific correlation between changes in the concentration of a known substance used and skin permeability can be determined by performing experiments and using experimental data. A predetermined value is then determined for each subject, taking into account all appropriate factors and any empirical data.

【0090】 他の実施形態によれば、皮膚透過化デバイスの強度は、最大透過性改善点に接
近するに連れて、徐々にスケール・バックすることができる。超音波生成デバイ
スを用いる一実施形態では、監視対象の物質の濃度が所定値の50%に近づくと
、超音波の強度またはデューティ・サイクルの何れかを、50%のような所定量
だけ減少させることができる。これは、所定値を「オーバーシュート」させて皮
膚の損傷の危険性を高めることのないようにするために行なう。追加の制御が可
能である。例えば、別の実施形態では、監視対象の濃度が所定値の25%、50
%および75%に達したときに、強度をスケール・バックすることができる。
According to another embodiment, the strength of the skin permeation device can gradually scale back as it approaches the point of maximum permeability improvement. In one embodiment using an ultrasound generating device, when the concentration of the monitored substance approaches 50% of the predetermined value, either the intensity or the duty cycle of the ultrasound is reduced by a predetermined amount, such as 50%. be able to. This is done so that the predetermined value does not "overshoot" and increase the risk of skin damage. Additional control is possible. For example, in another embodiment, the concentration of the monitoring target is 25% of a predetermined value, 50%.
When the% and 75% are reached, the intensity can be scaled back.

【0091】 また、物質の濃度の変化率を用いて、皮膚透過化デバイスをスケール・バック
または中断する点を決定することも可能である。濃度の変化率が所定値に達する
と、先に論じたのと同様に、皮膚透過化デバイスの強度を徐々にスケール・バッ
クするかまたは中断することができる。
It is also possible to use the rate of change of the concentration of a substance to determine the point at which the skin permeation device is scaled back or interrupted. When the rate of change of concentration reaches a predetermined value, the strength of the skin permeation device can be gradually scaled back or interrupted, as discussed above.

【0092】 別の実施形態では、皮膚透過性は、結合流体の電気的パラメータを検出するこ
とによって監視することができる。更に具体的には、皮膚透過性が高まると、イ
オンが結合媒体内へ及び結合媒体から外部へ移ることができる。結合媒体内のイ
オン濃度が上昇または低下するに連れて、結合媒体の電気的特性が変化する。し
たがって、結合媒体の電気的特性を用いて、図2および図6に示した方法の混成
である方法論を用いて、皮膚透過性を監視することができる。これを図7に明示
する。
In another embodiment, skin permeability can be monitored by detecting electrical parameters of the binding fluid. More specifically, increased skin permeability allows ions to move into and out of the binding medium. As the ion concentration in the coupling medium increases or decreases, the electrical properties of the coupling medium change. Thus, the electrical properties of the coupling medium can be used to monitor skin permeability using a methodology that is a hybrid of the methods shown in FIGS. This is illustrated in FIG.

【0093】 最初のステップ702において、電気的パラメータの基準値を、結合媒体に対
して決定する。実際には、結合媒体は既知のイオン組成を有するので、その電気
的パラメータはわかるはずである。一実施形態では、結合流体は、既知の濃度の
カルシウム・イオンである。したがって、このステップは実際の測定を当然必要
としない。別の実施形態では、決定する電気的パラメータは伝導率(導電率)で
あり、ステップ702において、結合媒体の導電率を決定する。
In a first step 702, a reference value of an electrical parameter is determined for the coupling medium. In practice, since the binding medium has a known ionic composition, its electrical parameters should be known. In one embodiment, the binding fluid is a known concentration of calcium ions. Therefore, this step does not of course require an actual measurement. In another embodiment, the electrical parameter to be determined is conductivity (conductivity), and in step 702, the conductivity of the coupling medium is determined.

【0094】 電気的パラメータの基準値を決定した後、ステップ704において、皮膚透過
化デバイスをオンにする。次いで、ステップ706において、結合媒体の電気的
パラメータの変化を監視することによって、皮膚透過性を決定する。この監視は
、単純な測定機を用いて行なえばよい。皮膚が透過性になると、結合媒体の組成
に応じて、イオンが結合媒体内に移るかまたは結合媒体から外部に移り、結合媒
体の電気的パラメータが上昇または低下する。一実施形態では、結合媒体は既知
の濃度のカルシウム・イオンであり、体内のカルシウム・イオン濃度よりも低い
。したがって、皮膚の透過性が高まるに連れて、カルシウム・イオンは体内から
結合媒体に移り始める。
After determining the reference values for the electrical parameters, in step 704, the skin permeation device is turned on. Then, in step 706, skin permeability is determined by monitoring changes in the electrical parameters of the binding medium. This monitoring may be performed using a simple measuring device. As the skin becomes permeable, depending on the composition of the binding medium, ions can migrate into or out of the binding medium, increasing or decreasing the electrical parameters of the binding medium. In one embodiment, the binding medium is a known concentration of calcium ions, which is lower than the concentration of calcium ions in the body. Thus, as skin permeability increases, calcium ions begin to migrate from the body into the binding medium.

【0095】 ステップ708において、監視測定に基づいて皮膚透過化デバイスを制御する
。一実施形態では、皮膚透過化デバイスを制御するために用いられるマイクロコ
ントローラへ、監視測定値をフィードバックする。一実施形態では、監視対象の
電気的パラメータが所定値に達したときに、皮膚透過化デバイスをオフにする。
監視対象のパラメータが所定値に達していない場合、所定値に達するまで測定を
繰り返す。
At step 708, the skin permeation device is controlled based on the monitoring measurements. In one embodiment, the monitoring measurements are fed back to a microcontroller used to control the skin permeation device. In one embodiment, the skin permeation device is turned off when the monitored electrical parameter reaches a predetermined value.
If the parameter to be monitored has not reached the predetermined value, the measurement is repeated until the parameter reaches the predetermined value.

【0096】 監視対象のパラメータの変化率も、皮膚透過化デバイスをスケール・バックす
るかまたは中断する点を決定するために用いることができる。変化率が所定値に
達すると、先に論じたのと同様に、皮膚透過化デバイスの強度を徐々にスケール
・バックするかまたは中断することができる。
The rate of change of the monitored parameter can also be used to determine the point at which the skin permeation device scales back or interrupts. When the rate of change reaches a predetermined value, the strength of the skin permeation device can be gradually scaled back or interrupted, as discussed above.

【0097】 所定値は、多数のファクタに左右され、そのファクタには、とりわけ、結合媒
体の組成、皮膚透過化デバイスを適用する皮膚のパッチの表面積、および体内で
用いられる特定のイオンの濃度が含まれる。全ての適切なファクタおよび経験的
データを考慮して、被験者毎に所定の値を決定する。
The predetermined value depends on a number of factors, including, inter alia, the composition of the binding medium, the surface area of the skin patch to which the skin permeation device is applied, and the concentration of certain ions used in the body. included. Given all appropriate factors and empirical data, a predetermined value is determined for each subject.

【0098】 他の実施形態によれば、皮膚透過化デバイスの強度は、最大透過性改善点に接
近するに連れて、徐々にスケール・バックすることができる。超音波を用いる一
実施形態では、監視対象のパラメータが所定値の50%に近づくと、強度または
デューティ・サイクルの何れかを、50%のような所定量だけ減少させることが
できる。これは、所定値を「オーバーシュート」させて皮膚の損傷の危険性を高
めることのないように行なう。追加の制御が可能である。例えば、別の実施形態
では、監視対象のパラメータが所定値の25%、50%および75%に達したと
きに、強度をスケール・バックすることができる。
According to another embodiment, the strength of the skin permeation device can gradually scale back as it approaches the point of maximum permeability improvement. In one embodiment using ultrasound, when the monitored parameter approaches 50% of the predetermined value, either the intensity or the duty cycle can be reduced by a predetermined amount, such as 50%. This is done so that the predetermined value does not "overshoot" and increase the risk of skin damage. Additional control is possible. For example, in another embodiment, the intensity can be scaled back when the monitored parameter reaches 25%, 50%, and 75% of the predetermined value.

【0099】 本発明の別の実施形態によれば、フィードバック・システムによって皮膚透過
率(透過性)の度合いを調整する装置および方法を提供する。この装置および方
法は、先に説明したものと類似しており、皮膚透過性の度合い調整が追加される
。しかしながら、この実施形態では、皮膚コンダクタンスを記述するパラメータ
の所望値が得られたときに、皮膚透過化デバイスの適用を終了する。図8に関し
て論述を進めるが、これまでの説明はこの説明に関連があることに気がつくであ
ろう。
According to another embodiment of the present invention, there is provided an apparatus and method for adjusting the degree of skin permeability (permeability) by a feedback system. This device and method are similar to those described above, with the addition of a degree of skin permeability adjustment. However, in this embodiment, the application of the skin permeation device is terminated when the desired value of the parameter describing the skin conductance is obtained. As the discussion proceeds with respect to FIG. 8, it will be noted that the preceding description is relevant to this description.

【0100】 図8を参照して、本方法のフローチャートを示す。ステップ802において、
第1即ちソース電極を、透過化を必要とする皮膚の第1エリアと電気的に接触す
るように結合する。先に論じたように、ソース電極は、皮膚と直接に接触する必
要はない。むしろ、超音波を送るために用いられる媒体を介して、皮膚に電気的
に結合するとよい。超音波生成デバイスを皮膚透過化デバイスとして用いる一実
施形態では、超音波を印加するために使用される超音波変換器およびホーンは、
第1皮膚エリアの電気的パラメータを測定可能なソース電極のものを2倍にし、
超音波媒体として用いられる塩類溶液を介して皮膚に結合される。別の実施形態
では、別個の電極を、第1皮膚エリアに装着し、ソース電極として用いる。更に
別の実施形態では、第1皮膚エリアに超音波を印加するために用いられるデバイ
スのハウジングを、ソース電極として用いる。ソース電極は、例えば、金属や導
電性ポリマを含む、適した導電性材料であればその何れでも作ることができる。
Referring to FIG. 8, a flowchart of the method is shown. In step 802,
A first or source electrode is coupled in electrical contact with a first area of skin requiring permeation. As discussed above, the source electrode need not be in direct contact with the skin. Rather, it may be electrically coupled to the skin via the medium used to transmit the ultrasound. In one embodiment using an ultrasound generating device as a skin permeation device, the ultrasound transducer and horn used to apply the ultrasound are:
Doubling that of the source electrode capable of measuring the electrical parameters of the first skin area,
It is bound to the skin via a saline solution used as an ultrasonic medium. In another embodiment, a separate electrode is attached to the first skin area and used as a source electrode. In yet another embodiment, the housing of the device used to apply ultrasound to the first skin area is used as the source electrode. The source electrode can be made of any suitable conductive material, including, for example, metals and conductive polymers.

【0101】 次に、ステップ804において、第2即ち対向電極を、別の選択した場所にあ
る第2皮膚エリアと電気的に接触するように結合する。この第2皮膚エリアは、
第1皮膚エリアと隣接することが可能であり、あるいは第1皮膚エリアから離す
ことも可能である。対向電極は、例えば、金属および導電性ポリマを含む、適当
な導電性材料であれば何れでも作ることができる。
Next, in step 804, a second or counter electrode is coupled in electrical contact with a second skin area at another selected location. This second skin area
It can be adjacent to the first skin area or it can be remote from the first skin area. The counter electrode can be made of any suitable conductive material, including, for example, metals and conductive polymers.

【0102】 精度の高い電気的読み取りを達成するために、対向電極は、皮膚と十分に接触
していなければならない。これは、多くの方法で行なうことができる。一実施形
態では、対向電極は直接に皮膚の表皮に着ける。即ち、角質層を除去した皮膚エ
リアに対向電極を被着する。角質層は多くの方法で除去することができる。一実
施形態によれば、角質層はテープ・ストリッピングによって除去する。別の実施
形態では、皮膚と対向電極の間の十分な電気的接触を形成するには、大きな表面
積を有する対向電極を用いる。更に具体的には、皮膚透過化デバイスに露出され
る皮膚面積よりも遥かに大きな面積を有する導電性ポリマ・パスまたは金属箔パ
ッチを用いる。この実施形態における対向電極の大きな面積により、そのインピ
ーダンスが低下し、皮膚透過化デバイスに露出される皮膚エリアの電気的パラメ
ータの精度高い測定が可能となる。具体的な一実施形態では、被験者の腕の回り
に導電性バンドを巻き付け、対向電極として用いる。別の実施形態では、対向電
極は、被験者が動作の間に把持する皮膚透過化デバイスのハンドルに配置しても
よい。
In order to achieve a precise electrical reading, the counter electrode must be in good contact with the skin. This can be done in many ways. In one embodiment, the counter electrode attaches directly to the epidermis of the skin. That is, a counter electrode is applied to the skin area from which the stratum corneum has been removed. The stratum corneum can be removed in a number of ways. According to one embodiment, the stratum corneum is removed by tape stripping. In another embodiment, a counter electrode having a large surface area is used to make sufficient electrical contact between the skin and the counter electrode. More specifically, a conductive polymer path or metal foil patch having a much larger area than the skin area exposed to the skin permeation device is used. The large area of the counter electrode in this embodiment reduces its impedance and allows for accurate measurement of electrical parameters of the skin area exposed to the skin permeation device. In one specific embodiment, a conductive band is wrapped around the subject's arm and used as a counter electrode. In another embodiment, the counter electrode may be located on the handle of the skin permeation device that the subject grips during operation.

【0103】 別の実施形態では、対向電極は皮膚透過化デバイスを包囲する。 2つの電極を適正に配置したなら、ステップ806において2つの電極間の初
期導電率を測定する。これは、電極を介して皮膚のパッチに電気信号を印加する
ことによって行なうことができる。一実施形態では、供給する電気信号は、皮膚
の電気的パラメータを測定できるように十分な強度を有するが、電気信号が皮膚
に対する永続的な損傷を与えたり、送り込む物質に対する何れの重要な電気泳動
効果にもダメージを与えたりしないように適当に低い強度を有する。一実施形態
では、10Hz AC電源を用いて、ソース電極と対向電極の間に電圧差を発生
する。供給する電圧は500mVを超過せず、好ましくは100mVを超過して
はならない。そうしないと、皮膚を損傷する危険性がある。別の実施形態ではA
C電流源を用いる。電流源も、適当に制限するとよい。初期導電率測定を行なう
のは、適切な回路を用いてソースが適用された後である。一実施形態では、抵抗
センサを用いて、10Hzにおける皮膚のパッチのインピーダンスを測定する。
別の実施形態では、1kHz電源を用いる。他の周波数のソースも可能である。
[0103] In another embodiment, the counter electrode surrounds the skin permeation device. Once the two electrodes have been properly positioned, step 806 measures the initial conductivity between the two electrodes. This can be done by applying an electrical signal to the patch on the skin via the electrodes. In one embodiment, the electrical signal provided is of sufficient strength to allow the measurement of electrical parameters of the skin, but the electrical signal may cause permanent damage to the skin or any important electrophoresis for substances to be delivered. It has a suitably low strength so as not to damage the effect. In one embodiment, a 10 Hz AC power supply is used to create a voltage difference between the source electrode and the counter electrode. The voltage supplied does not exceed 500 mV, preferably it should not exceed 100 mV. Otherwise, there is a risk of damaging the skin. In another embodiment, A
A C current source is used. The current source may be appropriately limited. The initial conductivity measurement is taken after the source has been applied using the appropriate circuitry. In one embodiment, the impedance of the skin patch at 10 Hz is measured using a resistance sensor.
In another embodiment, a 1 kHz power supply is used. Other frequency sources are possible.

【0104】 ステップ808において、皮膚の第1部位に、皮膚透過化デバイスを適用する
。皮膚の透過性を高める適当なデバイスであれば、何れでも使用可能である。一
実施形態では、皮膚の第1部位に超音波を印加する。一実施形態では、20kH
zの周波数および約10W/cmの強度を有する超音波を用いて、皮膚のパッ
チの透過性を改善し、経皮輸送に用いる。
At step 808, a skin permeation device is applied to the first part of the skin. Any suitable device that enhances skin permeability can be used. In one embodiment, the ultrasound is applied to a first portion of the skin. In one embodiment, 20 kHz
Ultrasound having a frequency of z and an intensity of about 10 W / cm 2 is used to improve the permeability of skin patches and used for transdermal delivery.

【0105】 ステップ810において、2つの部位の間の導電率を測定する。導電率は、周
期的に測定してもよいし、あるいは連続的に接続してもよい。監視測定を行なう
際、初期導電率測定を行なう際に用いたのと同じ電極の設定を用いる。
At step 810, the conductivity between the two sites is measured. The conductivity may be measured periodically or connected continuously. When performing monitoring measurements, use the same electrode settings that were used when performing the initial conductivity measurement.

【0106】 ステップ812において、数学的分析および/または信号処理を、皮膚コンダ
クタンス・データの時間変動に対して実行することができる。前述の手順にした
がって、超音波を透過化の方法として用いて、ボランティアの人に対して実験を
行った。被験者が苦痛を報告するまで、超音波を印加した。超音波露出の間、毎
秒1回皮膚の導電率を測定した。コンダクタンス・データをプロットした後、グ
ラフはS字状曲線に類似した。コンダクタンス・データは、一般的なS字状曲線
式であった。
At step 812, mathematical analysis and / or signal processing may be performed on the time variation of the skin conductance data. Experiments were performed on volunteers using ultrasound as a method of permeabilization according to the procedure described above. Ultrasound was applied until the subject reported pain. The skin conductivity was measured once per second during the ultrasonic exposure. After plotting the conductance data, the graph resembled a sigmoidal curve. The conductance data was a general S-shaped curve equation.

【0107】[0107]

【数2】 (Equation 2)

【0108】 ここで、 Cは電流、 Ciはt=0の時の電流、 Cfは最終電流、 Sは感度定数、 t*は、変曲点を得るために要する露出時間、 tは露出時間である。Here, C is a current, Ci is a current at t = 0, Cf is a final current, S is a sensitivity constant, t * is an exposure time required to obtain an inflection point, and t is an exposure time. is there.

【0109】 図9は、超音波に露出されている間の皮膚のコンダクタンスの時間的な変動を
示す。曲線はS字状曲線であり、前述の式に嵌め込むことができる。図9に示す
ラインは、前述の式に対する嵌め込みに対応する。嵌め込んだパラメータの値を
得てプロットする。t*の値は、変曲点(図示の曲線の傾斜が符号を変える点)
が得られるのに要する露出時間に対応する。変曲時間は、総露出の半分に達する
するのに要する時間を近似的に示す。
FIG. 9 shows the temporal variation of skin conductance during exposure to ultrasound. The curve is an S-shaped curve and can be fitted into the above equation. The line shown in FIG. 9 corresponds to the fit to the above equation. Obtain and plot the values of the fitted parameters. The value of t * is the inflection point (the point where the slope of the curve shown changes the sign)
Corresponds to the exposure time required to obtain The inflection time approximately indicates the time required to reach half of the total exposure.

【0110】 図10は、種々のボランティアに対する変曲時間と苦痛時間の間の関係を示す
。このデータは、人のボランティアに対しては、苦痛に至るまでの時間は、変曲
点までの時間に比例することを示す。この図において、R2は相関係数であり、
R2=1は、実験データの予測値に対する100%相関を示す。このデータに基
づいて、要求される超音波露出時間を予測する方法を構成することができる。
FIG. 10 shows the relationship between inflection time and pain time for various volunteers. This data shows that for human volunteers, the time to distress is proportional to the time to inflection point. In this figure, R2 is a correlation coefficient,
R2 = 1 indicates a 100% correlation with the predicted value of the experimental data. Based on this data, a method for estimating the required ultrasonic exposure time can be configured.

【0111】 図11および12を参照すると、超音波の印加をいつ終了するか判定する方法
を示すフローチャート、および対応するグラフの例が示されている。ステップ1
102において、A/D変換を導電率データに対して行なう。この結果、図12
aにおけるグラフと同様のグラフが得られる。次に、ステップ1104において
、デジタル・データにフィルタリングを行なう。図12bに示すように、フィル
タリングしたデータは、図12aのフィルタリング前のデータよりも滑らかな曲
線を有する。次に、ステップ1106において、曲線の傾斜を計算する。ステッ
プ1108において、傾斜の最大値をセーブする。傾斜の現在値が、セーブした
最大値よりも大きい場合、最大値を現在値と置換する。次に、ステップ1110
において、傾斜が最大値以下でない場合、プロセスはステップ1102に戻り、
ピークを待つ。スロープが最大値以下の場合、プロセスは、ステップ1112に
おいて図12cに示すピーク即ち変曲点を検出し、次いでステップ1114にお
いて皮膚への超音波の印加を終了する。
Referring to FIGS. 11 and 12, there are shown a flowchart illustrating a method of determining when to stop applying ultrasonic waves, and an example of a corresponding graph. Step 1
At 102, A / D conversion is performed on the conductivity data. As a result, FIG.
A graph similar to the graph in a is obtained. Next, in step 1104, the digital data is filtered. As shown in FIG. 12b, the filtered data has a smoother curve than the unfiltered data of FIG. 12a. Next, in step 1106, the slope of the curve is calculated. In step 1108, the maximum value of the slope is saved. If the current value of the slope is greater than the saved maximum value, replace the maximum value with the current value. Next, step 1110
At, if the slope is not less than or equal to the maximum value, the process returns to step 1102 and
Wait for the peak. If the slope is less than or equal to the maximum, the process detects the peak or inflection point shown in FIG. 12c in step 1112, and then ends the application of the ultrasound to the skin in step 1114.

【0112】 一実施形態では、ピークの検出の有効性を検査してもよい。これは、ステップ
1112において検出した「ピーク」がノイズではなく、実際にピークであるこ
とを確認するために設けることができる。
In one embodiment, the effectiveness of peak detection may be checked. This can be provided to confirm that the “peak” detected in step 1112 is not a noise but an actual peak.

【0113】 別の実施形態では、変曲点に達した後でも、超音波を印加してもよい。一実施
形態では、超音波を所定時間印加する。この所定時間は、変曲点に達する時間の
割合に基づくことができる。例えば、一旦変曲点に達したなら、変曲点に達する
までに要した時間の50%の間、更に超音波を印加し続ける。したがって、変曲
点に達するまでに14秒要した場合、超音波を更に7秒印加する。他の割合を用
いてもよく、この割合は、苦痛のスレッショルドおよび皮膚の特性を含むファク
タに基づくことができる。
In another embodiment, the ultrasound may be applied even after reaching the inflection point. In one embodiment, an ultrasonic wave is applied for a predetermined time. This predetermined time can be based on the percentage of time to reach the inflection point. For example, once the inflection point is reached, ultrasonic waves are continuously applied for 50% of the time required to reach the inflection point. Therefore, if it takes 14 seconds to reach the inflection point, ultrasonic waves are applied for another 7 seconds. Other percentages may be used, and may be based on factors including pain threshold and skin characteristics.

【0114】 別の実施形態では、傾斜が或る値に低下するまで超音波を印加する。再度図1
1を参照すると、変曲点に達した後、超音波を印加するに連れて傾斜は減少する
。したがって、50%のような割合だけ、または或る所定値まで傾斜が減少する
まで、超音波を印加することができる。前述のように、この判定は柔軟であり、
個人毎に変更してもよい。
[0114] In another embodiment, ultrasound is applied until the slope drops to a certain value. Figure 1 again
Referring to FIG. 1, after reaching the inflection point, the inclination decreases as ultrasonic waves are applied. Thus, ultrasound can be applied by a percentage, such as 50%, or until the slope decreases to some predetermined value. As mentioned earlier, this decision is flexible,
It may be changed for each individual.

【0115】 別の実施形態では、変曲点における電流を測定し、次いでこの電流の或る割合
をなおも印加する。例えば、40μアンペアで変曲点に達した場合、この10%
を更に、即ち合計44μアンペアに達するようにすることができる。この場合も
、この判定は柔軟であり、一人ずつ変更してもよい。
In another embodiment, the current at the inflection point is measured and then a percentage of this current is still applied. For example, if the inflection point is reached at 40 μA,
Can be further reached, ie a total of 44 μA. Also in this case, this determination is flexible and may be changed one by one.

【0116】 再度図8を参照する。ステップ814において、皮膚コンダクタンス変化の動
力学(動態)を記述するパラメータを計算する。これらのパラメータには、とり
わけ、皮膚インピーダンス、皮膚インピーダンスの経時的変動、最終皮膚インピ
ーダンス、変曲時における皮膚インピーダンス、最終電流、変曲時に達するまで
の露出時間等が含まれる。
Referring to FIG. 8 again. In step 814, parameters describing the dynamics of the skin conductance change are calculated. These parameters include, among other things, skin impedance, skin impedance variation over time, final skin impedance, skin impedance at inflection, final current, exposure time to inflection, and the like.

【0117】 ステップ816において、皮膚コンダクタンスを記述するパラメータの所望の
値が得られたときに、ステップ808で適用した皮膚透過化デバイスを停止する
In step 816, when the desired value of the parameter describing the skin conductance is obtained, the skin permeation device applied in step 808 is stopped.

【0118】 例 本発明の一実施形態による方法にしたがって、生体外実験を行なった。豚の皮
膚を拡散セル上に取り付け、1%ラウリル硫酸ナトリウム含有の水を結合媒体と
して用いて、超音波に露出させた。2つの電極を皮膚にまたがって配置し、皮膚
のコンダクタンスを測定した。インピーダンスは2つの周波数、即ち、超音波範
囲に近い10Hzと1kHzとで測定した。皮膚に透過性がないときに、約25
倍離れた周波数でインピーダンスを測定した。音波処理時に、2つの周波数にお
けるインピーダンス間の差は減少した。2つの周波数間のインピーダンス差は時
間と共に減少した。皮膚の透過性が高くなると、2つの周波数におけるインピー
ダンスの差はわずか約20%だけとなった。SLSをチャンバから除去し、チャ
ンバを乾燥させた。ゲルを皮膚と接触するようにチャンバ内に配置した。ゲルは
、SigmaTM(シグマ(トレードマーク))キット315からのグルコース
試薬(10重量%)をPBS内のポリビニル・アルコール溶液(20重量%)に
混合することによって調合した。ゲルを冷凍庫に保持し、架橋を許した。ゲルは
最初は透明で、グルコースに接触すると赤に色が変化した。
EXAMPLES In vitro experiments were performed according to a method according to one embodiment of the present invention. Porcine skin was mounted on a diffusion cell and exposed to ultrasound using water containing 1% sodium lauryl sulfate as the binding medium. Two electrodes were placed across the skin and the conductance of the skin was measured. The impedance was measured at two frequencies, 10 Hz and 1 kHz, which are close to the ultrasonic range. About 25 when the skin is not permeable
The impedance was measured at twice the frequency. Upon sonication, the difference between the impedance at the two frequencies decreased. The impedance difference between the two frequencies decreased with time. With increased skin permeability, the difference in impedance at the two frequencies was only about 20%. The SLS was removed from the chamber and the chamber was dried. The gel was placed in the chamber in contact with the skin. The gel was prepared by mixing glucose reagent (10% by weight) from Sigma ™ (Sigma (trademark)) kit 315 with a polyvinyl alcohol solution (20% by weight) in PBS. The gel was kept in the freezer to allow crosslinking. The gel was initially clear and turned red when exposed to glucose.

【0119】 2.体液における少なくとも1つの分析物の抽出および分析 本発明の別の実施形態によれば、超音波を用いて、透過性が高くなった皮膚を
通じて、即ち、皮膚外部に体液を抽出することができる。図13を参照すると、
本発明の一実施形態による体液内の少なくとも1つの分析物の抽出および分析方
法を示すフローチャートが開示されている。ステップ1302において、皮膚の
透過性を高める。これは、イオン導入法のような、皮膚の透過性を高める適当な
方法であれば、何れでも行なうことができる。一実施形態では、超音波の印加に
よって皮膚の透過性を高めることができる。
[0119] 2. Extraction and Analysis of At least One Analyte in Body Fluid According to another embodiment of the present invention, ultrasound can be used to extract a body fluid through the skin that has become more permeable, ie, outside the skin. Referring to FIG.
A flowchart illustrating a method for extracting and analyzing at least one analyte in a body fluid according to one embodiment of the present invention is disclosed. In step 1302, skin permeability is increased. This can be done by any suitable method for increasing skin permeability, such as iontophoresis. In one embodiment, the application of ultrasound can increase the permeability of the skin.

【0120】 ここで用いる場合、「間質液」という用語は、リンパ、間質液、および体から
抽出可能な血清を含むことができる。また、間質液の成分を記述する際にも用い
る。
As used herein, the term “interstitial fluid” can include lymph, interstitial fluid, and serum extractable from the body. It is also used when describing the components of interstitial fluid.

【0121】 ステップ1304において、間質液を皮膚の表面から経皮的に抽出する。抽出
は、超音波処理またはその他の広範囲の様々な異なる力を用いたその他の透過方
法の後に、行なうことができる。それらの力は、物理的力、化学的力、生物学的
力、真空圧、電気、浸透力、拡散、電磁、超音波、空洞化(cavitatio
n)、機械、熱、毛管力、皮膚の流体循環、電気音響、磁気、磁気流体力学、音
響、対流分散、光音響、皮膚から体液をすすぎ落とすこと、またはこれらの力の
あらゆる組み合わせを含むことができる。
In step 1304, interstitial fluid is extracted percutaneously from the surface of the skin. Extraction can be performed after sonication or other methods of transmission using a wide variety of different forces. These forces are physical, chemical, biological, vacuum, electric, osmotic, diffusion, electromagnetic, ultrasonic, cavitation
n), including mechanical, thermal, capillary forces, skin fluid circulation, electroacoustics, magnetism, magnetohydrodynamics, acoustics, convective dispersion, photoacoustics, rinsing bodily fluids from the skin, or any combination of these forces Can be.

【0122】 空間的および/または時間的な正および/または負の圧力変調を用いることも
できる。空間変調では、正圧を皮膚エリアに加え、真空を別のエリアに適用し、
体液の抽出を補助する。時間的変調では、真空および正圧力を交互にほぼ同じ皮
膚エリアに加え、体液の抽出を補助する。空間的または時間的変調の何れの適用
も、連続でも不連続でもよく、これらを別個にでも組み合わせででも適用するこ
とができる。
[0122] Spatial and / or temporal positive and / or negative pressure modulation can also be used. In spatial modulation, a positive pressure is applied to the skin area, a vacuum is applied to another area,
Helps extract body fluids. In temporal modulation, vacuum and positive pressure are alternately applied to approximately the same skin area to assist in the extraction of bodily fluids. Any application of spatial or temporal modulation may be continuous or discontinuous, and they may be applied separately or in combination.

【0123】 一実施形態では、真空圧力を加えて体液を抽出することができる。真空圧力を
連続的に加えることができるが、あるいはこれを不連続に加えてもよい。不連続
に加える場合、真空をパルス状に適用するとよい。真空圧力を加える間、メッシ
ュ、メンブレーン、穿孔金属、またはその他の多孔質材料のような、皮膚の表面
形状(例えば、平面、凸状、または凹状)を維持する物質を、真空圧力と皮膚と
の間に配するとよい。真空は、これらの構造を通して作用することができ、真空
は機械的、電気機械的、化学的、または電気化学的に発生することができる。他
の実施形態では、真空は、皮膚の表面形状を真空のみで維持するように、加える
ことも可能である。
In one embodiment, a body pressure can be extracted by applying a vacuum pressure. The vacuum pressure can be applied continuously, or it can be applied discontinuously. When applying discontinuously, the vacuum may be applied in a pulsed manner. Substances that maintain the surface shape (eg, planar, convex, or concave) of the skin, such as meshes, membranes, perforated metals, or other porous materials, while applying vacuum pressure, are subjected to vacuum pressure and skin It is good to arrange between. Vacuum can act through these structures, and the vacuum can be generated mechanically, electromechanically, chemically, or electrochemically. In other embodiments, a vacuum can be applied to maintain the skin topography only with the vacuum.

【0124】 別の実施形態では、皮膚に被着するチャンバは、皮膚および/またはその他の
組織において高圧勾配を局在化するような設計(構成および材料特性)を有する
ことができる。
In another embodiment, the skin-depositing chamber can have a design (configuration and material properties) that localizes the high pressure gradient in the skin and / or other tissues.

【0125】 別の実施形態では、電気的力を加えることもできる。電気的力は、イオン浸透
、電気浸透、または電気穿孔法とすることができる。電荷を有するゲルを塗布し
、体液およびその成分の吸収および排出を促進することも可能である。
In another embodiment, an electrical force can be applied. The electrical force can be ion osmosis, electro osmosis, or electroporation. It is also possible to apply a charged gel to facilitate the absorption and elimination of body fluids and their components.

【0126】 別の実施形態では、浸透力を用いることもできる。ゲルまたは溶液を皮膚表面
に塗布し、浸透を促進する。 別の実施形態では、超音波を用いて体液および流体成分を吸い上げ、浮揚させ
、ガス・ボディ(gas body)を活性化し、循環インパルス機械応力を皮
膚に生成し、マイクロストリーミング(microstreaming)を形成し、温度を上昇
させ、または定在波を設定することもできる。種々の超音波特性、例えば、異な
る周波数、強度、または結合媒体と共に、1つまたは多数の超音波源を用いて、
体液の抽出を促進することもできる。
[0126] In another embodiment, osmotic power can be used. A gel or solution is applied to the skin surface to promote penetration. In another embodiment, ultrasound is used to wick and levitate bodily fluids and fluid components, activate a gas body, create circulating impulse mechanical stress in the skin, and form microstreaming. , Increasing the temperature, or setting a standing wave. Using one or multiple ultrasonic sources with various ultrasonic properties, such as different frequencies, intensities, or coupling media,
It can also facilitate the extraction of bodily fluids.

【0127】 別の実施形態では、機械的力を用いて体液を抽出することもできる。これらの
力は、とりわけ、ローラ、圧搾器、ストレッチャ、アイリス・コンプレッサ/テ
ンショナ・デバイス等によって得られ、抽出する体液の量を増大させることがで
きる。
[0127] In another embodiment, bodily fluids can be extracted using mechanical force. These forces are obtained, inter alia, by rollers, squeezers, stretchers, iris compressor / tensioner devices, etc., and can increase the amount of bodily fluids extracted.

【0128】 一実施形態では、テンショナ(tensioner)を用いて体液を抽出する。図14
を参照すると、テンショナの一実施形態が示されており、テンショナ1402は
、皮膚1404に対抗して保持される凸状幾何学的形状から成る。テンショナ1
402を皮膚1404に対して押すことによって、テンショナ1402の空洞1
406内に体液を収集することができる。
In one embodiment, a bodily fluid is extracted using a tensioner. FIG.
Referring to, one embodiment of a tensioner is shown, wherein the tensioner 1402 comprises a convex geometry that is held against the skin 1404. Tensioner 1
By pressing 402 against skin 1404, cavity 1 of tensioner 1402 is
Body fluid can be collected in 406.

【0129】 別の実施形態では、熱的力を用いて体液を抽出することができる。皮膚の温度
は、電気、化学、超音波、または光エネルギ源またはその方法を用いて上昇させ
ることができ、および/または温度感受性ポリマを利用してゲル、メンブレーン
および/または固体を膨潤または収縮させて、体液およびその成分の吸収および
排出を促進することができる。温度感受性ポリマを用いてピストンまたはメンブ
レーンを動かし、流体を押し出すかまたは吸引することもできる。このようなポ
リマの例には、とりわけ、ポロキシマーが含まれる。
In another embodiment, bodily fluids can be extracted using thermal power. The temperature of the skin can be raised using an electrical, chemical, ultrasonic, or light energy source or method, and / or utilize a temperature sensitive polymer to swell or shrink the gel, membrane and / or solid In this way, the absorption and elimination of body fluids and their components can be promoted. The piston or membrane may be moved using a temperature sensitive polymer to extrude or aspirate fluid. Examples of such polymers include poloximers, among others.

【0130】 別の実施形態では、化学的力を用いる。化学物質を用いて、追加の体液を抽出
するため、および/または特定の体の部位における体液の輸送および/または蓄
積を強化するための手段として、対流および/または拡散力を増大させることが
できる。酵素のような生物活性分子を組み込んだ、取り込んだ、または固定化し
たヒドロロゲルは、浸透圧によっての検知用骨格(sensing scafford)への抽出
を可能にする。
[0130] In another embodiment, chemical forces are used. Chemicals can be used to increase convective and / or diffusive forces as a means to extract additional bodily fluids and / or to enhance transport and / or accumulation of bodily fluids at specific body sites. . Hydrogels that incorporate, incorporate, or immobilize bioactive molecules such as enzymes allow for osmotic extraction into a sensing scafford.

【0131】 別の実施形態では、pH/イオン力を用いることができる。これらの力を用い
て、材料の特性または特徴を変化させることができる。例えば、親水性材料を疎
水性材料に変化させることができる。pH/イオン感受性メンブレーンおよび/
またはゲルを膨潤または収縮させ、体液およびその成分の吸収および排出を促進
する。
[0131] In another embodiment, pH / ionic force can be used. These forces can be used to change the properties or characteristics of a material. For example, a hydrophilic material can be changed to a hydrophobic material. pH / ion sensitive membrane and / or
Alternatively, it swells or shrinks the gel to promote absorption and elimination of bodily fluids and their components.

【0132】 別の実施形態では、毛管力を用いることができる。これらの力を用いて、皮膚
の細孔を通じた流体輸送を補助することができる。 再度図13を参照すると、ステップ1306において、体液およびその成分を
収集する。この収集は、吸収、吸着、相分離、機械的力、電気的力、化学的誘導
力、またはその組み合わせによって得ることができる。好ましくは、多湿環境を
作り出して維持し、抽出の間の分析物の蒸発を制御する。収集した体液の体積は
、抽出した体積と同一であり得るが、固定の一定体積としてもよい。
In another embodiment, capillary forces can be used. These forces can be used to assist fluid transport through pores in the skin. Referring again to FIG. 13, in step 1306, a bodily fluid and its components are collected. This collection can be obtained by absorption, adsorption, phase separation, mechanical, electrical, chemically induced, or a combination thereof. Preferably, a humid environment is created and maintained to control analyte evaporation during extraction. The volume of bodily fluid collected may be the same as the volume extracted, but may be a fixed, fixed volume.

【0133】 一実施形態では、吸収または吸着を用いることができる。この実施形態では、
体液を、拘束酵素を含有するゲル内に収集する。ポリマ、金属、またはセラミッ
ク・スクリーン、スカフォルド(骨格)、メッシュ(網)、またはメンブレーン
、あるいは組み合わせを用いてこれを行なうことができる。これらの材料は、セ
ンサのコンポーネントとすることもできる。
In one embodiment, absorption or adsorption can be used. In this embodiment,
The body fluid is collected in a gel containing the restriction enzyme. This can be done using a polymer, metal, or ceramic screen, scaffold, mesh, or membrane, or a combination. These materials can also be components of the sensor.

【0134】 一実施形態では、相分離を用いることができる。体液を適切な密度の不混和性
流体と組み合わせることによって、分離することができる。体液は、円錐形チャ
ンバ内に収集することができる。
In one embodiment, phase separation can be used. Body fluids can be separated by combining them with an immiscible fluid of appropriate density. Body fluid can be collected in a conical chamber.

【0135】 相分離の別の用法では、最初に、抽出ステップに先立って、皮膚上に疎水性コ
ーティングを塗布する。抽出の後、体液は疎水性コーティング上に水滴状に存在
する。
In another use of phase separation, a hydrophobic coating is first applied on the skin prior to the extraction step. After extraction, the bodily fluid is present in the form of drops on the hydrophobic coating.

【0136】 別の実施形態では、機械的力を用いて体液を収集することができる。これは、
真空、圧力、および音響力のような力を含む。分散した体液は、皮膚に対してミ
クロ流体チャネルを用いて、より大きなエリアからより小さなエリアに収集する
ことができる。流体路の排出を行う手段は、液体および/または気体の導入を含
むことができる。この排出手段は、機械的収集だけではなく、全ての収集プロセ
スに適用することができる。
In another embodiment, bodily fluids can be collected using mechanical force. this is,
Including forces such as vacuum, pressure, and acoustic power. The dispersed body fluid can be collected from a larger area to a smaller area using microfluidic channels on the skin. Means for effecting drainage of the fluid path may include the introduction of a liquid and / or gas. This discharge means can be applied to all collection processes, not just mechanical collection.

【0137】 別の実施形態では、電気的収集を用いることができる。この実施形態では、固
体、液体小滴、または気体に荷電し、皮膚からセンサへまたは収集用コンパート
メントへ、電気的力を用いて輸送(移動)させる。
[0137] In another embodiment, electrical collection can be used. In this embodiment, a solid, liquid droplet, or gas is charged and transported (transferred) from the skin to the sensor or collection compartment using electrical force.

【0138】 別の実施形態では、化学的収集を用いることができる。親水性ゲルを用いて体
液を収集することができる。材料特性および特徴は、例えば親水性材料から疎水
性材料にというように、変化させ、体液およびその成分の吸収および排出を促進
することができる。
In another embodiment, chemical collection can be used. The body fluid can be collected using a hydrophilic gel. Material properties and characteristics can be varied, for example, from a hydrophilic material to a hydrophobic material, to facilitate absorption and elimination of bodily fluids and their components.

【0139】 別の実施形態では、毛管収集を用いることができる。体液を毛細管または複数
の毛細管に収集することができる。これによって、定量的体積(quantit
ative volume)、または流体をセンサに移動させる方法が可能とな
る。1つの毛細管または複数の毛細管に多数のファイバを充填し、流体の接着力
が作用できる表面積を広げることができる。この方法は、化学物質および/また
はその他の駆動力と組み合わせて用いることができる。
[0139] In another embodiment, capillary collection can be used. Fluid can be collected in a capillary tube or a plurality of capillaries. This allows the quantitative volume (quantit
active volume) or a method of moving fluid to the sensor. A single capillary or multiple capillaries can be filled with a large number of fibers to increase the surface area over which the adhesive force of the fluid can act. This method can be used in combination with chemicals and / or other driving forces.

【0140】 ステップ1308において、体液内の分析物の濃度を検知する。体液内に存在
する分析物の濃度の検知は、電気化学、光、音響、生物、および酵素技術を、組
み合わせまたは単体で採用することによって、行なうことができる。1つのセン
サまたは複数のセンサは、使い捨て、補充可能、単体、または連続的とすること
ができる。
In step 1308, the concentration of the analyte in the body fluid is detected. Sensing the concentration of an analyte present in a body fluid can be performed by employing electrochemical, light, acoustic, biological, and enzymatic techniques in combination or alone. The sensor or sensors may be disposable, refillable, single or continuous.

【0141】 一実施形態によれば、検知デバイスは、1つよりも多い分析物を検出可能な1
つまたは複数のセンサを有することができる。1つ以上、または数個の分析物の
組み合わせが、安定して且つ/又は予測可能な生理的濃度で存在する場合、1つ
の分析物の他のものに対する比率から、濃度検出および自己校正が可能となる。
体液の体積も希釈体積(dilute volume)も知る必要はない。
According to one embodiment, the sensing device is one that can detect more than one analyte.
It can have one or more sensors. When one or more or a combination of several analytes is present at a stable and / or predictable physiological concentration, the ratio of one analyte to the other allows concentration detection and self-calibration Becomes
Neither the volume of the body fluid nor the dilute volume needs to be known.

【0142】 検知デバイスに既知の体積の体液(非希釈)および既知の体積の希釈液が提示
されていれば、頻繁に校正する必要はない。 一実施形態では、体液を抽出し、光学的分析を体液に対して行なう。
If the sensing device is presented with a known volume of bodily fluid (undiluted) and a known volume of diluent, it is not necessary to calibrate frequently. In one embodiment, the body fluid is extracted and an optical analysis is performed on the body fluid.

【0143】 別の実施形態では、体液を抽出し、電気化学的分析を体液に対して行なう。 別の実施形態では、体液を抽出して、化学反応を受ける分析物の音響放出を検
出し分析する。
In another embodiment, a bodily fluid is extracted and an electrochemical analysis is performed on the bodily fluid. In another embodiment, a bodily fluid is extracted to detect and analyze the acoustic emission of an analyte undergoing a chemical reaction.

【0144】 別の実施形態では、体液を抽出し、生体細胞を用いて、体液内の分析物の濃度
を検知することができる。 別の実施形態では、体液を抽出し、熱的分析を体液に対して行なう。
In another embodiment, a bodily fluid can be extracted and the concentration of the analyte in the bodily fluid detected using the living cells. In another embodiment, the bodily fluid is extracted and a thermal analysis is performed on the bodily fluid.

【0145】 ステップ1310において、ユーザ・インターフェースに情報を提供する。ユ
ーザ・インターフェースは、日中及び夜間の双方の監視のための機能を備えてい
るとよい。一実施形態では、これは、高/低の分析物濃度のアラームを含むこと
ができ、傾向および履歴を提供することができ、今後の濃度値の予測を可能にす
ることができる。ユーザ・インターフェースは、履歴をダウンロードする機能を
備えるとよい。低バッテリ・インジケータのような、その他の便利な機能もユー
ザ・インターフェースに含ませることもできる。電池は、太陽電池、ニッケル・
カドミウム電池、標準的なアルカリ電池、またはリチウム・イオン電池とするこ
とができる。
At step 1310, information is provided to a user interface. The user interface may include features for both day and night monitoring. In one embodiment, this can include high / low analyte concentration alarms, provide trends and history, and allow for prediction of future concentration values. The user interface may include a function for downloading the history. Other useful features, such as a low battery indicator, may also be included in the user interface. The batteries are solar cells, nickel
It can be a cadmium battery, a standard alkaline battery, or a lithium ion battery.

【0146】 別の実施形態では、皮膚の透過性を高めた後、分析物の存在を、抽出すること
なく、検知することも可能である。例えば、赤外線光を用いて、分析物の存在を
検知すると、HOの干渉を減少させることができる。
In another embodiment, the presence of an analyte can be detected without extracting it after increasing skin permeability. For example, using infrared light to detect the presence of an analyte can reduce H 2 O interference.

【0147】 別の実施形態では、皮膚の透過性を高めた後、少なくとも1つの分析物を、皮
膚を通過して受動的に放散させることができる。分析物は、収集デバイスとして
用いられるゲル内に収集することができ、ゲルに取り付けられた検知デバイスを
用いて分析物の存在を検知することができる。
In another embodiment, after increasing the permeability of the skin, at least one analyte can be passively diffused through the skin. The analyte can be collected in a gel used as a collection device, and the presence of the analyte can be detected using a sensing device attached to the gel.

【0148】 別の実施形態では、空洞化および対流を生成する更なる方法を、皮膚透過化の
ための超音波印加および/または抽出および/または収集のステップの前、後、
または代わりに適用することもできる。これらの方法は、プロペラ、フライ・ホ
イール、横ニードル、および局所的剪断により誘発される透過化の使用を含む。
In another embodiment, a further method of generating cavitation and convection is provided before, after and after the step of sonication and / or extraction and / or collection for skin permeation.
Or it can be applied instead. These methods include the use of propellers, flywheels, transverse needles, and local shear induced permeation.

【0149】 別の実施形態では、ここに開示する非侵襲的方法を用いて血糖レベルを判定す
ることができる。図15を参照すると、ステップ1502において、皮膚の透過
性を高める。これは、何れの適当な方法でも行なうことができる。好ましくは、
先に論じたように、超音波を印加する。
In another embodiment, blood glucose levels can be determined using the non-invasive methods disclosed herein. Referring to FIG. 15, in step 1502, skin permeability is increased. This can be done in any suitable way. Preferably,
Ultrasound is applied as discussed above.

【0150】 ステップ1504において、間質液を皮膚から抽出する。これは、先に論じた
ものを含む、何れかの適当な方法で行なうことができる。好ましくは、真空にし
て皮膚から間質液を抽出する。
At step 1504, interstitial fluid is extracted from the skin. This can be done in any suitable way, including those discussed above. Preferably, a vacuum is applied to extract interstitial fluid from the skin.

【0151】 ステップ1506において、間質液を収集する。これは、先に論じたものを含
む、何れかの適当な方法で行なうことができる。好ましくは、グルコース感受性
試薬を含むゲルに、間質液を収集する。ゲルは、グルコースと接触すると、色を
変化させる。
In step 1506, interstitial fluid is collected. This can be done in any suitable way, including those discussed above. Preferably, the interstitial fluid is collected on a gel containing a glucose-sensitive reagent. The gel changes color upon contact with glucose.

【0152】 ステップ1508において、ゲルの色の変化を監視し、間質液におけるグルコ
ース濃度を判定する。 別の実施形態では、特定の分析物の病的濃度によって表される皮膚および/ま
たは他の皮下の異常の検出(評価、フォロー・アップ処置)、あるいは或る部位
に対して投与される特定の成分の検出、およびそれらの排除または転換(乾癬、
皮膚悪性病変、その他)の検出に、超音波を用いることができる。この手法は、
例えば、皮膚患部(病変斑)、腫瘍などから分析物または試薬を抽出する際に用
いることができる。
At step 1508, the change in gel color is monitored to determine the glucose concentration in the interstitial fluid. In another embodiment, the detection (evaluation, follow-up treatment) of skin and / or other subcutaneous abnormalities represented by a pathological concentration of a particular analyte, or a particular administration administered to a site Detection of components and their elimination or conversion (psoriasis,
Ultrasound can be used to detect skin malignancies, etc.). This technique is
For example, it can be used when extracting an analyte or a reagent from an affected skin (lesion spot), tumor or the like.

【0153】 別の実施形態では、力を加えることによる皮膚からの内因性および非内因性成
分の送り込みおよび/または除去を開示する。超音波、電気、磁気、毛細管、機
械、化学、電磁気、浸透、濃度勾配、またはその組み合わせというような力を、
とりわけ、残留した界面活性剤の除去、空洞化強化、入れ墨脱色、およびボトッ
クス(botox)(前頭部、および首筋からの除去、発汗の減少)というよう
な用途に用いることができる。
[0153] In another embodiment, the delivery and / or removal of endogenous and non-endogenous components from the skin by applying force is disclosed. Force such as ultrasound, electricity, magnetism, capillary, mechanical, chemical, electromagnetic, osmotic, concentration gradient, or a combination thereof
Among others, it can be used in applications such as removal of residual surfactant, enhanced cavitation, tattoo decolorization, and botox (removal from frontal and neck muscles, reduced perspiration).

【0154】 別の実施形態では、検知成分を皮膚内に導入し、インサイチュー(in situ)
で間質液の成分を分析することができる。検知成分を皮膚内に送り込み、あらゆ
る検知反応(化学的または酵素による)の放出生成物または試薬を測定すること
ができる。
In another embodiment, the sensing component is introduced into the skin and is in situ
Can be used to analyze the components of the interstitial fluid. The sensing component can be delivered into the skin and the released products or reagents of any sensing reaction (chemical or enzymatic) measured.

【0155】 3.音波伝達(sonophoretic)薬物デリバリー 薬物は、治療用、予防用、または診断用の分子または物質として定義され、液
体に溶解または懸濁された形態、固体、あるいはマイクロまたはナノ粒子、乳剤
、リポゾーム、または脂質小嚢内にカプセル化および/または分散された形態と
することができる。薬物のデリバリー(送り込み)は、薬物を血液、リンパ、間
質液、細胞、組織、および/または臓器、あるいはそのあらゆる組み合わせへデ
リバリーすることとして定義する。
[0155] 3. Sonophoretic Drug Delivery A drug is defined as a therapeutic, prophylactic, or diagnostic molecule or substance, in a form dissolved in or suspended in a liquid, solid, or micro or nanoparticle, emulsion, liposome, or It can be in a form encapsulated and / or dispersed within lipid vesicles. Delivery of a drug is defined as delivering the drug to blood, lymph, interstitial fluid, cells, tissues, and / or organs, or any combination thereof.

【0156】 図16を参照すると、皮膚1600に取り付けたアクティブ・パッチ薬物デリ
バリー装置1602が示されている。薬物デリバリー装置1602は、パッチ1
604を含む。パッチ1604は、接着剤1610、薬物分子1612、および
変換器(トランスジューサ)1614を含む。パッチ1604は、アクティブ・
パッチである。接着剤1610は、取り付けデバイスとして作用する。あるいは
、取り付けデバイスは、真空、バンド、またはストラップでもよい。変換器16
14が発振すると、本発明にしたがって皮膚1600の透過性が高まり、薬物分
子1612が皮膚1600におよび/または皮膚1600を通じてデリバーされ
、または/および皮膚1600が透過化した後、薬物分子1612が、皮膚16
00を通して、皮膚1600の下にある毛細管および血管へ輸送される。皮膚1
600と薬物分子1612の間に、制限段メンブレーン(limiting s
tage membrane)1613を配するとよい。
Referring to FIG. 16, an active patch drug delivery device 1602 attached to the skin 1600 is shown. The drug delivery device 1602 includes the patch 1
604. Patch 1604 includes adhesive 1610, drug molecules 1612, and transducer 1614. Patch 1604 is active
Patch. Adhesive 1610 acts as a mounting device. Alternatively, the attachment device may be a vacuum, band, or strap. Converter 16
Oscillation 14 causes skin 1600 to become more permeable in accordance with the present invention, and drug molecules 1612 are delivered to and / or through skin 1600, and / or after skin 1600 is permeabilized, drug molecules 1612 16
00 to the capillaries and blood vessels beneath the skin 1600. Skin 1
Between 600 and the drug molecule 1612, there is a limiting stage membrane (limitings).
(stage membrane) 1613 may be provided.

【0157】 変換器1614は、20kHzないし2.5MHzの間の範囲の周波数で動作
することが好ましく、適切な電気信号発生器および増幅器を用いる。変換器16
14は、更に好ましくは、20ないし200kHzの間の範囲の周波数で動作す
る。限定する訳ではないが、他の超音波パラメータとしては、振幅、デューティ
・サイクル、皮膚からの距離、結合剤組成、および印加時間を含み、経皮輸送の
十分な改善が得られるように変化させることができる。強度は、0から20W/
cmまでで変化することが好ましい。更に、変換器1614は、円筒、中空円
筒、半球状、円錐状、平面状、または矩形状に構成することができる。また、変
換器1614は、時間的に掃引される音響エレメントのアレイで構成することも
できる。変換器1614は、クオーツ、PVDF、PZTを含むセラミック、な
らびにスクリーン・プリント・セラミック、磁気抵抗、または成形セラミックお
よびベンダーを含む複合材料で構成することができる。変換器1614は、単体
で用いることも、他の力または誘因と共に用いることもでき、薬物のデリバリー
を改善する。限定する訳ではないが、これらその他の力または誘因は、電磁的力
を含む磁界、電流またはイオン導入法、機械的皮膚操作、化学的改善、熱、およ
び浸透力を含む。
Transducer 1614 preferably operates at a frequency in the range between 20 kHz and 2.5 MHz and uses a suitable electrical signal generator and amplifier. Converter 16
14 operates more preferably at a frequency in the range between 20 and 200 kHz. Other ultrasonic parameters include, but are not limited to, amplitude, duty cycle, distance from the skin, binder composition, and time of application, and are varied to provide a sufficient improvement in transdermal delivery be able to. The intensity is from 0 to 20 W /
It is preferable to change up to cm 2 . Further, the transducer 1614 can be configured as a cylinder, a hollow cylinder, a hemisphere, a cone, a plane, or a rectangle. Transducer 1614 can also be comprised of an array of acoustic elements that are swept in time. Transducer 1614 can be composed of ceramics, including quartz, PVDF, PZT, and composites including screen-printed ceramics, magnetoresistors, or molded ceramics and vendors. Transducer 1614 can be used alone or with other forces or triggers to improve drug delivery. These other forces or triggers include, but are not limited to, magnetic fields, including electromagnetic forces, current or iontophoresis, mechanical skin manipulation, chemical modification, heat, and osmotic forces.

【0158】 変換器1614は、好ましくは約2.5MHz以下の周波数で、好ましくは1
MHz未満の周波数で、そして更に典型的には約20ないし100kHzの範囲
で、超音波を投与する。変換器1614からの超音波への露出は、典型的に、約
5秒ないし約10分の間連続的であるが、更に短くてもよく、および/または、
皮膚を透過化するのに十分な時間だけ、例えば毎秒100ないし500ミリ秒パ
ルスを拍動的に与えるようにしてもよい。超音波の強度は、好ましくは、皮膚1
600の温度を約1ないし2℃より多く上昇させず、皮膚に永続的な損傷を発生
させないレベルとする。強度は、典型的に、20W/cm未満であり、好まし
くは、10W/cm未満である。印加時における強度は、露出時間に反比例す
るので、皮膚の損傷を避けるためには、強度が高いほど印加する時間期間を短く
する。尚、通常の低範囲の超音波は20kHであるが、周波数を、20kHz未
満または音領域へ変動させても、比肩し得る結果が得られる。
Transducer 1614 preferably has a frequency of about 2.5 MHz or less, preferably
The ultrasound is administered at a frequency below MHz, and more typically in the range of about 20-100 kHz. Exposure to ultrasound from the transducer 1614 is typically continuous for about 5 seconds to about 10 minutes, but may be shorter, and / or
Pulses may be pulsed for a time sufficient to permeabilize the skin, for example, 100 to 500 milliseconds per second. The intensity of the ultrasound is preferably
The temperature of 600 is not raised by more than about 1-2 ° C. and is at a level that does not cause permanent damage to the skin. The strength is typically less than 20 W / cm 2 , preferably less than 10 W / cm 2 . Since the intensity at the time of application is inversely proportional to the exposure time, in order to avoid damage to the skin, the higher the intensity, the shorter the time period of application. Incidentally, the ultrasonic wave in the normal low range is 20 kHz, but even if the frequency is changed to less than 20 kHz or to the sound range, comparable results can be obtained.

【0159】 透過化(透過するようにすること)に必要な時間は、変換器1614からの超
音波の周波数および強度、ならびに皮膚1600の状態に左右される。20kH
zでは、例えば、強度が10/cm、デューティ・サイクルが50パーセント
のとき、皮膚1600が人の前腕である場合には、約5分で皮膚1600は十分
に透過化する。
The time required for permeabilization (making it transparent) depends on the frequency and intensity of the ultrasound from transducer 1614 and the condition of skin 1600. 20 kh
At z, for example, at a strength of 10 / cm 2 and a duty cycle of 50 percent, if the skin 1600 is a human forearm, the skin 1600 will fully permeate in about 5 minutes.

【0160】 透過するようにさせる超音波は、所定の時間量にわたって印加することができ
、あるいは透過化を達成するまで印加してもよい。皮膚1600の特徴または特
性は時間と共に変化するので、老化、食餌、ストレス、およびその他のファクタ
に基づいて、超音波を印加するときに皮膚1600の損傷の危険性を極力抑える
ように透過性を測定することが好ましい場合もある。十分な透過性に達した時を
判定するには、いくつかの方法が使用可能である。1つの方法は、基準点に対し
て、透過化部位における相対的皮膚導電性を測定する。これらの測定を行なうに
は、小さなACまたはDC電気電位を、皮膚1600に接触した2つの電気的に
分離した電極間に印加する。これらの電極を通過する電流を、電流計を用いて測
定し、電位および電流の値を用いて皮膚1600の抵抗を測定する。薬物デリバ
リー・パッチ装置1602は、皮膚1600に接触する、電気的に分離された電
極の一方として機能することができる。好ましくは、薬物デリバリー・パッチ装
置1602は、導電性検査の前に皮膚1600を透過化する。
The ultrasonic waves to be transmitted can be applied for a predetermined amount of time, or may be applied until transmission is achieved. As the characteristics or properties of skin 1600 change over time, permeability is measured based on aging, diet, stress, and other factors to minimize the risk of skin 1600 damage when ultrasound is applied. It may be preferable to do so. Several methods are available to determine when sufficient permeability has been reached. One method measures the relative skin conductivity at the permeation site relative to a reference point. To make these measurements, a small AC or DC electrical potential is applied between two electrically separate electrodes in contact with skin 1600. The current passing through these electrodes is measured using an ammeter, and the resistance of the skin 1600 is measured using the potential and the value of the current. The drug delivery patch device 1602 can function as one of the electrically isolated electrodes that contact the skin 1600. Preferably, drug delivery patch device 1602 permeabilizes skin 1600 prior to conductivity testing.

【0161】 十分な透過性に達した時を判定する別の方法は、導電性を測定することである
。最大限に透過化した皮膚の抵抗は、約1.7cmにわたって測定した場合に
約5kΩ以下である。別の方法は、クレアチニン、カルシウムまたは全イオンの
ような分析物の経皮移動の検出および/または定量化を行なうことである。分析
物は、間質液内にほぼ一定量で存在するものであり、抽出し定量化する分析物の
濃度を較正するため、または透過化の尺度として用いることができる。一定分析
物フラックスが高い程、透過性の度合いは大きい。また、透過性の度合いは、デ
リバーされる薬物分子1612または抽出される分析物の濃度を判定する薬物デ
リバリー・パッチ装置1602に取り付けたセンサを用いても、監視することが
できる。透過性が高まるに連れて、薬物デリバリー・パッチ1602内の薬物濃
度は低下する。
Another way to determine when sufficient permeability has been reached is to measure conductivity. The resistance of the maximally permeated skin is less than about 5 kΩ when measured over about 1.7 cm 2 . Another method is to detect and / or quantify the transdermal movement of an analyte such as creatinine, calcium or total ions. The analyte is present in the interstitial fluid in an approximately constant amount and can be used to calibrate the concentration of the analyte to be extracted and quantified, or as a measure of permeation. The higher the constant analyte flux, the greater the degree of permeability. The degree of permeability can also be monitored using a sensor attached to the drug delivery patch device 1602 that determines the concentration of drug molecules 1612 to be delivered or the analyte to be extracted. As the permeability increases, the drug concentration in the drug delivery patch 1602 decreases.

【0162】 また、薬物デリバリー・パッチ装置1602は、予め処置した皮膚1600に
も適用可能である。言い換えると、皮膚1600の透過化が既に達成されている
。薬物デリバリー・パッチ装置1602を、予め処置した皮膚1600上に置き
、薬物分子1612をデリバーする。皮膚1600を予め処置するには、公知の
あらゆるデバイスが使用可能であり、限定する訳ではないが、物理的力、化学的
力、生物学的力、真空圧力、電気的力、浸透力、拡散力、電磁的力、超音波力、
空洞化力、機械的力、熱的力、毛管力、皮膚を通じての流体循環、電気音響的力
、磁気的力、磁気流体力学的力、音響的力、対流拡散、光音響力、皮膚から体液
をすすぎ落とすこと、およびそのあらゆる組み合わせを含む。
[0162] The drug delivery and patch device 1602 is also applicable to previously treated skin 1600. In other words, permeation of skin 1600 has already been achieved. The drug delivery patch device 1602 is placed on the previously treated skin 1600 to deliver the drug molecules 1612. Any known device can be used to pre-treat the skin 1600, including, but not limited to, physical, chemical, biological, vacuum, electrical, osmotic, and diffusional forces. Force, electromagnetic force, ultrasonic force,
Cavitation, mechanical, thermal, capillary, fluid circulation through the skin, electroacoustic, magnetic, magnetohydrodynamic, acoustic, convective diffusion, photoacoustic, skin to body fluids Rinsing, and any combination thereof.

【0163】 薬物分子1612は、種々の生物活性剤を含み、たんぱく質およびペプチドを
含む。他の物質には、治療用たんぱく質を含むワクチンのような核酸分子、抗炎
症剤、抗ウィルス剤、抗真菌剤、抗生物質、および局所麻酔を含む合成の有機お
よび無機分子、ならびに糖類および多糖類が含まれる。薬物分子1612は、水
性ゲル、軟膏、ローション、または懸濁液のような、水に似た吸収係数を有する
適切な薬学的に容認可能な担体内で投与することができる。また、薬物分子16
12は、皮膚1600に接着する接着剤1610と共に含有することも可能であ
る。更に、薬物分子1612は、パッチ1604内の液体、ゲル、または固体基
質内にカプセル化または懸濁することも可能である。
[0163] Drug molecules 1612 include various bioactive agents, including proteins and peptides. Other substances include nucleic acid molecules such as vaccines containing therapeutic proteins, synthetic organic and inorganic molecules including anti-inflammatory, antiviral, antifungal, antibiotics, and local anesthetics, and saccharides and polysaccharides Is included. The drug molecule 1612 can be administered in a suitable pharmaceutically acceptable carrier having a water-like absorption coefficient, such as an aqueous gel, ointment, lotion, or suspension. In addition, drug molecule 16
12 can also be included with an adhesive 1610 that adheres to the skin 1600. Further, drug molecules 1612 can be encapsulated or suspended within a liquid, gel, or solid matrix within patch 1604.

【0164】 薬物デリバリー・パッチ装置1602は、バッテリ1616も含む。バッテリ
1616は、変換器1614の電源として作用する。バッテリ1616は、比較
的高いエネルギ・バーストを供給する。また、薬物デリバリー・パッチ装置16
02は、薬物デリバリー・パッチ装置1602の駆動電子部品として機能する、
電子カップリング1618も含む。薬物デリバリー・パッチ装置1602は、ユ
ーザ・インターフェース1620も含む。
The drug delivery patch device 1602 also includes a battery 1616. Battery 1616 acts as a power source for converter 1614. Battery 1616 provides a relatively high energy burst. In addition, the drug delivery / patch device 16
02 functions as a driving electronic component of the drug delivery / patch device 1602,
Also includes an electronic coupling 1618. The drug delivery patch device 1602 also includes a user interface 1620.

【0165】 一実施形態では、パッチ1604は、変換器1614、薬物分子1610、お
よび接着剤1610を含む。別の実施形態では、パッチ1604は、変換器16
14、薬物分子1612、接着剤1610、バッテリ1616、電子カップリン
グ1618、およびユーザ・インターフェース1620を含む。別の実施形態で
は、パッチ1604は、変換器1614、薬物分子1612、接着剤1610、
およびバッテリ1616を含む。別の実施形態では、接着剤1610は、変換器
1614および薬物分子1612の側面にある。
In one embodiment, patch 1604 includes a transducer 1614, a drug molecule 1610, and an adhesive 1610. In another embodiment, the patch 1604 includes the converter 16
14, including drug molecule 1612, adhesive 1610, battery 1616, electronic coupling 1618, and user interface 1620. In another embodiment, the patch 1604 includes a transducer 1614, a drug molecule 1612, an adhesive 1610,
And a battery 1616. In another embodiment, the adhesive 1610 is on the side of the transducer 1614 and the drug molecule 1612.

【0166】 バッテリ1616、電子カップリング1618、およびユーザ・インターフェ
ース1620は、ユーザ上のどこに配してもよく、ハード・ワイヤまたはテレメ
トリを通じてパッチ1604と通信する。別の実施形態では、ユーザ・インター
フェース1620は、ユーザ上のどこに配してもよく、ハード・ワイヤ、テレメ
トリ、赤外線、または光ファイバ手段を通じてパッチ1604と通信する。した
がって、薬物デリバリー装置1602のエレメントは、互いに脱着可能かつ携行
可能とすることができる。更に、薬物デリバリー装置1602の何れの構成部品
も、使い捨て可能または再利用可能とすることができる。例えば、変換器161
4、薬物分子1612および接着剤1610を含むパッチ1604は、皮膚16
00からの取り外した後に廃棄することができる。しかしながら、バッテリ16
16、電子カップリング1618、およびユーザ・インターフェース1620は
、別のパッチ1604と共に再利用可能としてもよい。
The battery 1616, electronic coupling 1618, and user interface 1620 may be located anywhere on the user and communicate with the patch 1604 via hard wire or telemetry. In another embodiment, the user interface 1620 may be located anywhere on the user and communicates with the patch 1604 via hard wire, telemetry, infrared, or fiber optic means. Accordingly, the elements of the drug delivery device 1602 can be detachable and portable from each other. Further, any of the components of the drug delivery device 1602 can be disposable or reusable. For example, the converter 161
4. A patch 1604 containing drug molecules 1612 and adhesive 1610
After removal from 00, it can be discarded. However, the battery 16
16, electronic coupling 1618, and user interface 1620 may be reusable with another patch 1604.

【0167】 一実施形態では、変換器1614は単体で動作し、薬物分子1612を皮膚1
600を通じておよび皮膚1600へ押し込む。あるいは、薬物デリバリー・パ
ッチ装置1602および変換器1614は、駆動力と共に動作すれば、薬物分子
1612の経皮輸送を更に容易にすることができる。これらの力は、限定する訳
ではないが、物理的力、化学的力、生物学的力、真空圧力、電気的力、浸透力、
拡散力、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的力、毛管力、皮膚を通
じての流体循環、電気音響的力、磁気的力、磁気流体力学力、音響力、対流拡散
、光音響力、体液を皮膚からすすぎ落とすこと、およびそのあらゆる組み合わせ
を含む。
In one embodiment, the transducer 1614 operates alone and applies the drug molecule 1612 to the skin 1
Press through 600 and into skin 1600. Alternatively, the drug delivery patch device 1602 and the transducer 1614, when operated with a driving force, can further facilitate transdermal delivery of the drug molecule 1612. These forces include, but are not limited to, physical, chemical, biological, vacuum, electrical, osmotic,
Diffusion, electromagnetic, ultrasonic, cavitation, mechanical, thermal, capillary, fluid circulation through the skin, electro-acoustic, magnetic, magneto-hydrodynamic, acoustic, convection Includes diffusion, photoacoustic power, rinsing bodily fluids from the skin, and any combination thereof.

【0168】 図17を参照すると、変換器1614の実施形態が示されている。変換器16
14は、超音波が薬物分子1612に、そして接着剤1610を介して皮膚16
00に印加される際に、時間的に掃引される音響エレメントのアレイとすること
ができる。音響エレメント1700は、変換器1614を備えている。エレメン
ト1700は、大きな正方形の中の正方形として表されている。エレメントは、
この構成に限定される訳ではなく、円筒形、中空円筒形、半球形、円すい形、平
面形、矩形のように構成することも可能である。1700のエレメントの各音響
エレメントは、変換器1614を活性化した際に、別個にまたはグループで掃引
することができる。例えば、エレメントAが活性化し、次いでエレメントBおよ
びEが続き、更にエレメントC、FおよびIが続く等となる。エレメントPは、
変換器1614が掃引される際の最後に活性化する。更に、音響エレメント17
00はフィンガを備えることもできる。図17を参照すると、フィンガは、エレ
メントA、E、I、Mとして図示されている。各フィンガは時間を基準に活性化
または掃引することができる。音響エレメント1700は、超音波エネルギを、
変換器1614から、変換器1614の面積よりも100小さい指定のエリアに
導くように構成することができる。
Referring to FIG. 17, an embodiment of the converter 1614 is shown. Converter 16
14 shows that ultrasound is applied to the drug molecules 1612 and to the skin 16 via an adhesive 1610.
When applied to 00, it can be an array of acoustic elements that are swept in time. The acoustic element 1700 includes a transducer 1614. Element 1700 is represented as a square within a large square. The element is
The present invention is not limited to this configuration, and it is also possible to form a cylinder, a hollow cylinder, a hemisphere, a cone, a plane, and a rectangle. Each acoustic element of the 1700 elements can be swept separately or in groups when the transducer 1614 is activated. For example, element A is activated, followed by elements B and E, followed by elements C, F and I, and so on. Element P is
The converter 1614 activates at the end of the sweep. Further, the acoustic element 17
00 can also have fingers. Referring to FIG. 17, the fingers are illustrated as elements A, E, I, M. Each finger can be activated or swept on a time basis. The acoustic element 1700 transmits ultrasonic energy,
It can be configured to lead from the converter 1614 to a designated area that is 100 smaller than the area of the converter 1614.

【0169】 図18を参照すると、パッチ1604およびユーザ・インターフェース162
0がフィードバック機構1802に結合されている。フィードバック機構180
2は、ユーザ・インターフェース1620から脱着可能とするとよい。あるいは
、フィードバック機構1802はユーザ・インターフェース1620に内蔵して
もよい。即ち、フィードバック機構1802は、薬物デリバリー・パッチ装置1
602内に内蔵することができる。フィードバック機構1802は、薬物デリバ
リー・レートまたは薬物分子1612の予め設定した投与量をプログラムするこ
とができる。また、フィードバック機構1802は、ユーザ・インターフェース
1620に履歴デリバリー・データを記録または表示するためのメモリを備える
とよい。フィードバック機構1802は、変換器1614のオン・タイムをユー
ザ・インターフェース1620に伝達し、ユーザに表示する。また、フィードバ
ック機構1802は、薬物分子1612減少および/またはバッテリ1616の
電力低下に対するアラームも備えるとよい。こうして、フィードバック機構18
02は、ユーザ・インターフェース1620を介して、薬物分子1612および
パッチ1604を補充する必要があること、または薬物デリバリー・パッチ装置
1602の電力が低下していることをユーザに警告する。
Referring to FIG. 18, the patch 1604 and the user interface 162
0 is coupled to feedback mechanism 1802. Feedback mechanism 180
2 may be removable from the user interface 1620. Alternatively, the feedback mechanism 1802 may be built into the user interface 1620. That is, the feedback mechanism 1802 is connected to the drug delivery / patch device 1
602 can be built in. Feedback mechanism 1802 can program a drug delivery rate or a preset dose of drug molecule 1612. Also, the feedback mechanism 1802 may include a memory for recording or displaying historical delivery data on the user interface 1620. Feedback mechanism 1802 communicates the on-time of transducer 1614 to user interface 1620 for display to the user. Feedback mechanism 1802 may also provide an alarm for low drug molecule 1612 and / or low battery 1616 power. Thus, the feedback mechanism 18
02 alerts the user via the user interface 1620 that the drug molecules 1612 and patches 1604 need to be refilled, or that the drug delivery and patch device 1602 is powered down.

【0170】 また、フィードバック機構1802は、経皮輸送によってデリバーされる薬物
分子1612の量を監視することもできる。また、フィードバック機構1802
は、変換器1614によって皮膚1600に印加される超音波エネルギ、または
先に列挙したその他の駆動力の量を監視することもできる。フィードバック機構
1802において制限を設定し、皮膚1600に刺激または損傷を与えないよう
に、変換器1614からの超音波エネルギを制限するとよい。また、フィードバ
ック機構1802は、パッチ1604内に残留する薬物分子1612の濃度を監
視することもできる。また、フィードバック機構1802は、間質液、血液、お
よびその他の体液内の薬物分子または分析物の濃度を監視することもできる。ま
た、フィードバック機構1802は、超音波エネルギの印加によって生成される
空洞化の量を監視することもできる。また、フィードバック機構1802は、血
圧、EMG、EEG、およびECTフィードバックのような、生理的影響の度合
いを監視し、薬物分子1612のデリバリーを測定することもできる。また、フ
ィードバック機構1820は、追加のパッチまたは検査デバイスと接続して導電
性検査を行なうことも可能である。
The feedback mechanism 1802 can also monitor the amount of drug molecule 1612 delivered by transdermal delivery. Also, a feedback mechanism 1802
Can also monitor the amount of ultrasonic energy applied to the skin 1600 by the transducer 1614, or other driving forces listed above. A limit may be set in feedback mechanism 1802 to limit the ultrasonic energy from transducer 1614 so as not to irritate or damage skin 1600. The feedback mechanism 1802 can also monitor the concentration of the drug molecule 1612 remaining in the patch 1604. Feedback mechanism 1802 can also monitor the concentration of drug molecules or analytes in interstitial fluid, blood, and other body fluids. Feedback mechanism 1802 can also monitor the amount of cavitation created by the application of ultrasonic energy. Feedback mechanism 1802 can also monitor the magnitude of physiological effects, such as blood pressure, EMG, EEG, and ECT feedback, and measure drug molecule 1612 delivery. Feedback mechanism 1820 can also be connected to additional patches or testing devices to perform conductivity testing.

【0171】 4.音波伝達法による経皮ワクチン接種 一般に、ワクチンは、感染症の防止、回復または処置のために投与される。ワ
クチンは、一般に、インフルエンザ、灰白髄炎、水痘帯状疱疹(水痘)、麻疹と
うような病気、およびその他の幾つかの病気からの免疫を与えるために用いられ
る。
[0171] 4. Transdermal vaccination by sonication In general, vaccines are administered for the prevention, amelioration or treatment of infectious diseases. Vaccines are commonly used to confer immunity from diseases such as influenza, poliomyelitis, varicella-zoster (varicella), measles, and several other diseases.

【0172】 一般に、ワクチンは、病原微生物から分離または生成した抗原から作られる。
抗原は、「抗体によって結合することができるあらゆるもの」と定義されている
。これは、単純な化学薬品、糖分、小ペプチドから、ウイルスのような複雑なた
んぱく質錯体まで、膨大な範囲の物質であり得る。小抗原は、しかしながら、そ
れら自体は免疫原ではなく、担体と結合して免疫応答を惹起する必要がある。
In general, vaccines are made from antigens isolated or produced from pathogenic microorganisms.
An antigen is defined as "anything that can be bound by an antibody." It can be a vast range of substances, from simple chemicals, sugars, small peptides to complex protein complexes such as viruses. Small antigens, however, are not themselves immunogens and need to bind a carrier to elicit an immune response.

【0173】 典型的に、ワクチンは、注射のような侵襲的方法によって血流に送り込まれる
。血流中のB細胞は、抗原に応答し抗体を生成する。これらの抗体は抗原に結合
して、これを「中性化」即ち不活性化する。記憶細胞も生成され、同じ病原因子
による後の感染に対して、素早い防護免疫応答を形成する準備ができた状態を維
持する。
Typically, vaccines are delivered to the bloodstream by invasive methods, such as injection. B cells in the bloodstream respond to antigens and produce antibodies. These antibodies bind to the antigen and "neutralize" or inactivate it. Memory cells are also generated and remain ready to form a rapid protective immune response against subsequent infection by the same virulence factor.

【0174】 免疫形成は、抗体を注入することによって、または特定の微生物に対しての自
体の抗体を作るように体を刺激することによって、免疫を得るプロセスである。
免疫化はワクチン接種の結果である場合もある。
Immunization is the process of obtaining immunity by injecting antibodies or by stimulating the body to make its own antibodies against specific microorganisms.
Immunization may be the result of vaccination.

【0175】 先に論じたように、超音波を使用して経皮輸送を容易にすることは公知である
。超音波を用いて経皮輸送を容易にするメカニズムは異なる。経皮デリバリー・
システムでは、超音波は、初期には、本質的に薬物を皮膚を通して循環系に押し
込む駆動力として用いられた。また、超音波は、皮膚の透過性を高めるためにも
用いられる。言い換えると、特定の周波数を有する超音波を印加すると、皮膚に
おける脂質二重層を秩序を破壊させ、これによって皮膚の透過性を高める。この
文脈では、薬物を皮膚を通して体内にデリバーすることができるか、あるいは分
析物を体内から皮膚を通じて抽出することができる。超音波の印加によって皮膚
の透過性を改善するシステムおよび方法、ならびに体液の抽出システムおよび方
法については、先に論じた。
As discussed above, it is known to facilitate transdermal delivery using ultrasound. The mechanisms that facilitate transdermal delivery using ultrasound are different. Transdermal delivery
In the system, ultrasound was used initially as a driving force, essentially pushing the drug through the skin and into the circulatory system. Ultrasound is also used to increase skin permeability. In other words, the application of ultrasound having a particular frequency disrupts the order of the lipid bilayer in the skin, thereby increasing the permeability of the skin. In this context, the drug can be delivered into the body through the skin, or the analyte can be extracted from the body through the skin. Systems and methods for improving skin permeability by the application of ultrasound and body fluid extraction systems and methods have been discussed above.

【0176】 皮膚の透過性は超音波の印加によって高まるが、経皮輸送には駆動力がなおも
必要である。しかし、駆動力の要求される強度は減少する。例えば、濃度勾配は
、一般に、超音波を用いて透過性が改善された皮膚を通じての経皮輸送に対して
は、十分な駆動力となる。超音波の印加によって得られる透過性の改善は、少な
くとも部分的に、超音波によって生ずる空洞化によるものである。
Although the permeability of the skin is increased by the application of ultrasound, transdermal delivery still requires a driving force. However, the required strength of the driving force decreases. For example, a concentration gradient is generally a sufficient driving force for transdermal delivery through skin whose permeability has been improved using ultrasound. The improvement in transmission obtained by the application of ultrasound is due at least in part to the cavitation caused by ultrasound.

【0177】 図19は、本発明の一実施形態による音波伝達法による経皮ワクチン接種方法
を示す。図19を参照すると、ステップ1902において、皮膚の透過性を高め
る。これは、先に論じた方法を含むいくつかの方法で行なえばよい。
FIG. 19 shows a method of transcutaneous vaccination by a sound wave transmission method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 19, in step 1902, skin permeability is increased. This may be done in several ways, including the methods discussed above.

【0178】 一実施形態では、約10W/cmで、約50%のデューティ・サイクルで超
音波を印加するとよい。超音波は、皮膚から約0.5mmないし1cmの距離か
ら印加し、印加時間は約30秒ないし約5分とすればよい。
In one embodiment, the ultrasound may be applied at about 10 W / cm 2 with a duty cycle of about 50%. The ultrasonic wave may be applied from a distance of about 0.5 mm to 1 cm from the skin, and the application time may be about 30 seconds to about 5 minutes.

【0179】 変換器と皮膚の間に結合(カップリング)媒体を用いるとよく、結合媒体は水
性または非水性の化学薬品を含有するとよく、それには、限定する訳ではないが
、水、塩類溶液、エタノールおよびイソプロパノール(塩類溶液との1〜100
%混合物)を含むアルコール、界面活性剤、リノール酸(エタノール−水(50
:50)混合液における0.1〜2%混合物)のような脂肪酸、アゾン(azone
)(エタノール−水(50:50)混合液における0.1〜10%混合物)、0
.1〜50%ポリエチレン・グリコール含有の塩類溶液、1〜100mM ED
TA、EGTA、または1%SLSおよびシリカ粒子が含まれる。結合媒体は、
超音波エネルギの変換器から皮膚への効果的な転送をもたらす。これら結合媒体
の適切な混合も、内部、表面上、または皮膚付近における空洞化アクティビティ
を促進し、こうして皮膚を通じての分子の一層効果的な輸送が誘発される。
A coupling medium between the transducer and the skin may be used, and the coupling medium may include aqueous or non-aqueous chemicals, including but not limited to water, saline , Ethanol and isopropanol (1-100 with saline)
% Alcohol), surfactants, linoleic acid (ethanol-water (50%
: 50) fatty acids such as 0.1-2% mixture in the mixture), azone (azone
) (0.1-10% mixture in an ethanol-water (50:50) mixture), 0
. Salt solution containing 1 to 50% polyethylene glycol, 1 to 100 mM ED
Includes TA, EGTA, or 1% SLS and silica particles. The binding medium is
Provides effective transfer of ultrasonic energy from the transducer to the skin. Proper mixing of these binding media also promotes cavitation activity inside, on the surface, or near the skin, thus inducing more efficient transport of molecules through the skin.

【0180】 ステップ1904において、皮膚の透過性を高めた後、超音波処理を終了し、
透過化した皮膚にワクチンを与える。一実施形態では、ワクチンは、経皮パッチ
内に含まれてもよい。ゲルや液体のような、ワクチンの別の形態も使用可能であ
る。
In step 1904, after increasing the permeability of the skin, the ultrasonic treatment is terminated,
The vaccine is given to the permeated skin. In one embodiment, the vaccine may be contained within a transdermal patch. Other forms of the vaccine can be used, such as gels and liquids.

【0181】 ワクチンは、活性成分として、ペプチド、たんぱく質、アレルゲン、またはそ
の他の抗原、あるいは前述の何れかをエンコードするDNAを備え、また、通常
採用されるその他の補助薬を含むこともできる。これらのワクチンは、癌ワクチ
ン、破傷風ワクチンその他として用いることができる。
The vaccines will comprise as active ingredient a peptide, protein, allergen or other antigen, or DNA encoding any of the foregoing, and may also include other commonly employed adjuvants. These vaccines can be used as cancer vaccines, tetanus vaccines and the like.

【0182】 ステップ1906において、ワクチンを皮膚細胞にデリバーする。一実施形態
では、ワクチンは、ランゲルハンス細胞、樹状細胞、および表皮細胞を含む皮膚
細胞にデリバーされる。
At step 1906, the vaccine is delivered to skin cells. In one embodiment, the vaccine is delivered to skin cells, including Langerhans cells, dendritic cells, and epidermal cells.

【0183】 一実施形態では、ワクチンはランゲルハンス細胞にデリバーされる。ランゲル
ハンス細胞は、ワクチンを捕獲してそれをリンパ系に提示し、免役応答を惹起す
る役割を果たす細胞である。ワクチンは、その他の細胞にデリバーし、免疫応答
を引き出すようにしてもよい。
In one embodiment, the vaccine is delivered to Langerhans cells. Langerhans cells are cells that play a role in capturing a vaccine and presenting it to the lymphatic system, eliciting an immune response. The vaccine may be delivered to other cells to elicit an immune response.

【0184】 一実施形態では、ワクチンは、ランゲルハンス細胞、樹状細胞、および表皮細
胞を含む皮膚細胞に拡散することができる。一旦ワクチンが皮膚細胞によって受
け取られたなら、ワクチンは、効率的にリンパ節に輸送され、ワクチン接種の効
率が高まる。
In one embodiment, the vaccine can spread to skin cells, including Langerhans cells, dendritic cells, and epidermal cells. Once the vaccine is received by the skin cells, the vaccine is efficiently transported to the lymph nodes, increasing the efficiency of the vaccination.

【0185】 別の実施形態では、ワクチンは、経皮的に、皮膚を通し、皮膚内にそして血流
内に輸送し、ワクチンは従来の方法で注入されたかのように作用する。 本発明の別の実施形態では、ワクチンは、超音波の印加と同時に与える。この
実施形態における超音波は、皮膚を透過化するため、およびワクチンを経皮的に
ランゲルハンス細胞にデリバーするための双方に用いられる。超音波は駆動力と
して作用する。超音波を用いて薬物をパッチから輸送する例については、先に論
じた。
In another embodiment, the vaccine is delivered transdermally, through the skin, into the skin and into the bloodstream, and the vaccine acts as if injected in a conventional manner. In another embodiment of the invention, the vaccine is given simultaneously with the application of the ultrasound. Ultrasound in this embodiment is used both to permeabilize the skin and to deliver the vaccine transdermally to Langerhans cells. Ultrasound acts as a driving force. Examples of delivering a drug from a patch using ultrasound have been discussed above.

【0186】 本発明の別の実施形態では、超音波を皮膚に印加して、皮膚の透過性を高める
。一旦ワクチンを与えたなら、追加の駆動力を供給して、ワクチンを体内にデリ
バーする。駆動力の例には、とりわけ、物理的力、化学的力、生物学的力、真空
、電気的力、浸透力、拡散力、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的
力、毛管力、皮膚を通じての流体循環、電気音響力、磁気的力、磁気流体力学的
力、音響力、対流分散、光音響力、およびそのあらゆる組み合わせが含まれる。
In another embodiment of the present invention, ultrasound is applied to the skin to increase skin permeability. Once the vaccine has been given, an additional driving force is provided to deliver the vaccine into the body. Examples of driving forces include, among others, physical, chemical, biological, vacuum, electrical, penetrating, diffusing, electromagnetic, ultrasonic, cavitational, mechanical, Thermal, capillary, fluid circulation through the skin, electro-acoustic, magnetic, magneto-hydrodynamic, acoustic, convective dispersion, photo-acoustic, and any combination thereof.

【0187】 別の実施形態では、超音波を用いて皮膚の刺激および炎症を誘発することがで
きる。刺激および炎症の誘発は、皮膚上に置かれたワクチンに、一層効果的に免
疫応答を誘発させることができる。 別の実施形態では、化学的相乗剤を用いて皮膚の透過性を高めることができる
In another embodiment, ultrasound can be used to induce skin irritation and inflammation. Induction of irritation and inflammation can cause a vaccine placed on the skin to more effectively elicit an immune response. In another embodiment, chemical synergists can be used to increase skin permeability.

【0188】 以上本発明について詳細に説明したが、種々の変更、交換、および変形が、特
許請求の範囲によって規定された意図する範囲から逸脱することなく、可能であ
ることは理解されよう。
While the invention has been described in detail, it will be understood that various changes, substitutions, and alterations are possible without departing from the intended scope defined by the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 皮膚の電気モデルの概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of an electric model of skin.

【図2】 本発明の一実施形態による経皮デリバリーの制御された改善された方法を示す
フロー・チャートである。
FIG. 2 is a flow chart illustrating a controlled and improved method of transdermal delivery according to one embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の一実施形態にしたがって、皮膚の透過性を改善し、皮膚の透過性の改
善を監視する回路を示す図である。
FIG. 3 illustrates a circuit for improving skin permeability and monitoring the improvement of skin permeability in accordance with one embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の別の実施形態による透過性監視回路を示す図である。FIG. 4 illustrates a transparency monitoring circuit according to another embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の一実施形態による透過性監視回路を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a transparency monitoring circuit according to an embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の一実施形態による経皮デリバリーの制御された改善された方法を示す
フロー・チャートである。
FIG. 6 is a flow chart illustrating a controlled and improved method of transdermal delivery according to one embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の一実施形態による経皮デリバリーの制御された改善された方法を示す
フロー・チャートである。
FIG. 7 is a flow chart illustrating a controlled and improved method of transdermal delivery according to one embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の一実施形態による経皮デリバリーの制御された改善さたれ方法を示す
フロー・チャートである。
FIG. 8 is a flow chart illustrating a controlled and improved method of transdermal delivery according to one embodiment of the present invention.

【図9】 一例にしたがって超音波に露出している間の皮膚のコンダクタンスの時間変動
を示す図である。
FIG. 9 illustrates the time variation of skin conductance during exposure to ultrasound, according to one example.

【図10】 一例にしたがって、変曲時間と種々のボランティアにおける苦痛に至るまでの
時間との間の関係を示す図である。
FIG. 10 illustrates the relationship between inflection time and time to pain in various volunteers, according to an example.

【図11】 超音波の印加をいつ終了するか判定する方法を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of determining when to stop applying ultrasonic waves.

【図12】 図11の方法のグラフの例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of a graph of the method of FIG. 11;

【図13】 本発明の一実施形態による、体液における少なくとも1つの分析物の抽出およ
び分析の方法を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of extracting and analyzing at least one analyte in a bodily fluid, according to one embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の一実施形態によるテンショナを示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a tensioner according to an embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の一実施形態による血糖の判定の方法を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart illustrating a method for determining blood glucose according to an embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の一実施形態による薬物デリバリー・パッチ装置を示す図である。FIG. 16 illustrates a drug delivery patch device according to one embodiment of the present invention.

【図17】 本発明の一実施形態による変換器の断面図を示す。FIG. 17 shows a cross-sectional view of a transducer according to one embodiment of the present invention.

【図18】 本発明の一実施形態によるフィードバック機構を有する薬物デリバリー・パッ
チ装置を示す図である。
FIG. 18 illustrates a drug delivery patch device having a feedback mechanism according to one embodiment of the present invention.

【図19】 本発明の一実施形態による音波伝達法による経皮ワクチン摂取の方法を示すフ
ローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart illustrating a method of ingesting a transdermal vaccine by a sound wave transmission method according to an embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61N 1/30 A61B 17/36 350 4C167 G01N 33/66 5/14 310 (31)優先権主張番号 60/142,975 (32)優先日 平成11年7月12日(1999.7.12) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/142,941 (32)優先日 平成11年7月12日(1999.7.12) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/142,951 (32)優先日 平成11年7月12日(1999.7.12) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD ,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN, IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,L K,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK ,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO, RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,T M,TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU ,ZA,ZW (72)発明者 コスト,ジョセフ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02141, ケンブリッジ,マサチューセッツ・アベニ ュー 931,アパートメント ナンバー303 (72)発明者 ケロッグ,スコット・シー アメリカ合衆国マサチューセッツ州02169, クインシー,ケンドリック・アベニュー 155 (72)発明者 ワーナー,ニック アメリカ合衆国マサチューセッツ州02178, ベルモント,コンコード・アベニュー 296 (72)発明者 エルストロム,チュアン・エイ アメリカ合衆国イリノイ州60044,レイ ク・ブラッフ,ウエスト・サンクチュアリ ー・レイン 12780 Fターム(参考) 2G045 CA25 DA31 4C026 AA01 DD05 4C027 AA07 CC00 CC04 EE01 FF01 FF02 GG00 GG07 KK00 4C038 KK10 KL00 KL01 KL05 KL07 KL09 KM00 KX01 KY03 KY04 4C053 HH02 4C167 AA72 BB42 BB45 BB47 BB62 CC01 DD10 GG16 HH19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) A61N 1/30 A61B 17/36 350 4C167 G01N 33/66 5/14 310 (31) Priority claim number 60 / 142,975 (32) Priority date July 12, 1999 (July 12, 1999) (33) Priority claiming country United States (US) (31) Priority claim number 60 / 142,941 (32) Priority date July 12, 1999 (July 12, 1999) (33) Priority claim country United States (US) (31) Priority claim number 60 / 142,951 (32) Priority date July 12, 1999 ( (July 12, 1999) (33) Priority country United States (US) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT , LU, MC, NL, PT, SE), OA ( F, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP , KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU ZA, ZW (72) Inventor Cost, Joseph 02141, Massachusetts, United States 02141, Cambridge, Massachusetts Avenue 931, Apartment No. 303 (72) Inventor Kellogg, Scott Sea, 02169, Massachusetts, United States 02169, Quincy, Kendrick Avenue 155 ( 72) Inventor Warner, Nick 02178, Massachusetts, USA, Concord Avenue, Belmont, 296 (72) Inventor Elstrom, Chuan Ay 60044, Illinois, United States, Lake Bluff, West Sanctuary Lane 12780 F-term (reference) 2G045 CA25 DA31 4C026 AA01 DD05 4C027 AA07 CC00 CC04 EE01 FF01 FF02 GG00 GG07 KK00 4C038 KK10 KL00 KL01 KL05 KL07 KL09 KM00 KX01 KY03 KY04 4C053 HH02 4C167 AA72 BB42 BB42 BB42 BB42 BB42 BB42 BB42

Claims (157)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 経皮輸送を改善する方法であって、 透過化デバイスを用いて或るメンブレーンのエリアの透過性を高めるステップ
と、 前記メンブレーンのエリアの透過性を監視するステップと、 前記メンブレーンのエリアへおよびそれを通じて、物質を輸送するステップと
、 を備える方法。
1. A method for improving transdermal transport comprising: increasing the permeability of an area of a membrane using a permeation device; and monitoring the permeability of an area of the membrane. Transporting material to and through the area of the membrane.
【請求項2】 請求項1記載の方法において、透過化デバイスを用いて或る
メンブレーンのエリアの透過性を高める前記ステップは、 前記メンブレーンのエリアに電気を印加するステップと、 前記メンブレーンのエリアの少なくとも1つの電気的パラメータを測定するス
テップと、 前記少なくとも1つの電気的パラメータに基づいて、前記透過化デバイスを制
御するステップと、 を備える、方法。
2. The method of claim 1, wherein increasing the permeability of an area of the membrane using a permeabilizing device comprises: applying electricity to the area of the membrane; Measuring at least one electrical parameter of an area of the device, and controlling the permeation device based on the at least one electrical parameter.
【請求項3】 請求項1記載の方法において、透過化デバイスを用いて或る
メンブレーンのエリアの透過性を高める前記ステップは、 前記メンブレーンのエリアに隣接して、ある体積の流体を形成するステップで
あって、前記流体が初期の濃度の第1の物質を有する、ステップと、 前記透過化デバイスを前記メンブレーンのエリアに適用するステップと、 を備える、方法。
3. The method of claim 1, wherein the step of using a permeation device to increase the permeability of an area of a membrane comprises forming a volume of fluid adjacent to the area of the membrane. Applying the permeation device to an area of the membrane, wherein the fluid has an initial concentration of the first substance.
【請求項4】 請求項3記載の方法において、前記メンブレーンのエリアの
透過性を監視する前記ステップは、 前記第1の物質の濃度の変化を監視するステップと、 前記物質の濃度の前記変化に基づいて、前記透過化デバイスを制御するステッ
プと、 を備える、方法。
4. The method of claim 3, wherein monitoring the permeability of the area of the membrane comprises: monitoring a change in concentration of the first substance; and the change in concentration of the substance. Controlling the permeabilization device based on the method.
【請求項5】 請求項1記載の方法において、透過化デバイスを用いて或る
メンブレーンのエリアの透過性を高める前記ステップは、 前記メンブレーンのエリアに隣接して或る体積の流体を形成するステップと、 前記体積の流体の電気的パラメータに対して基準値を決定するステップと、 前記透過化デバイスを前記メンブレーンのエリアに適用するステップと、 を備える、方法。
5. The method of claim 1, wherein the step of using a permeation device to increase the permeability of an area of a membrane comprises forming a volume of fluid adjacent to the area of the membrane. Determining a reference value for an electrical parameter of the volume of fluid; and applying the permeation device to an area of the membrane.
【請求項6】 請求項5記載の方法において、前記形成した前記体積の流体
は、液体、ゲル、および固体を含むグループから選択される方法。
6. The method of claim 5, wherein said volume of fluid formed is selected from the group comprising liquids, gels, and solids.
【請求項7】 請求項5記載の方法において、前記メンブレーンのエリアの
透過性を監視する前記ステップは、 前記体積の流体の前記電気的パラメータの変化を監視するステップと、 前記体積の流体の前記電気的パラメータの変化に基づいて前記透過化デバイス
を制御するステップと を備える、方法。
7. The method of claim 5, wherein monitoring the permeability of an area of the membrane comprises: monitoring a change in the electrical parameter of the volume of fluid; Controlling the permeation device based on a change in the electrical parameter.
【請求項8】 請求項1記載の方法において、透過化デバイスを用いて或る
メンブレーンのエリアの透過性を高める前記ステップは、 メンブレーンの第1エリアと電気的に接触する第1電極を提供するステップと
、 メンブレーンの第2エリアと電気的に接触する第2電極を提供するステップと
、 前記電極の間の初期の導電率を測定するステップと、 前記メンブレーンの第1エリアに前記透過化デバイスを適用するステップと を備える、方法。
8. The method of claim 1, wherein the step of using a permeabilizing device to increase the permeability of an area of a membrane comprises: forming a first electrode in electrical contact with the first area of the membrane. Providing; providing a second electrode in electrical contact with a second area of the membrane; measuring an initial conductivity between the electrodes; and providing the first area of the membrane with a first area. Applying a permeabilization device.
【請求項9】 請求項8記載の方法において、前記メンブレーンのエリアの
透過性を監視するステップは、 前記第1電極と前記第2電極の間の第2導電率を測定するステップと、 前記初期の導電率および前記第2導電率を処理し、メンブレーンのコンダクタ
ンスの時間的変動に関する情報を確立するステップと、 前記情報に応答してメンブレーンのコンダクタンスの変化の動力学を記述する
少なくとも1つのパラメータを計算するステップと、 前記少なくとも1つのパラメータに対する所望値に応答して、前記透過化デバ
イスの適用を終了するステップと、 を備える、方法。
9. The method of claim 8, wherein monitoring the permeability of an area of the membrane comprises: measuring a second conductivity between the first electrode and the second electrode. Processing the initial conductivity and the second conductivity to establish information about the temporal variation of the conductance of the membrane; and at least one describing the kinetics of the change in conductance of the membrane in response to the information. Calculating one parameter and ending the application of the permeabilization device in response to a desired value for the at least one parameter.
【請求項10】 請求項1記載の方法において、前記メンブレーンのエリア
の外表面を通じて物質を輸送する前記ステップは、 前記メンブレーンのエリアからまたはそれを通じて体液を抽出するステップと
、 前記体液を収集するステップと、 前記体液における前記少なくとも1つの分析物の存在を検知するステップと、 を備える、方法。
10. The method of claim 1, wherein transporting a substance through an outer surface of the area of the membrane comprises: extracting a body fluid from or through the area of the membrane; and collecting the body fluid. And detecting the presence of the at least one analyte in the bodily fluid.
【請求項11】 請求項1記載の方法において、前記物質は薬物である、方
法。
11. The method according to claim 1, wherein said substance is a drug.
【請求項12】 請求項1記載の方法において、前記物質はワクチンである
、方法。
12. The method according to claim 1, wherein the substance is a vaccine.
【請求項13】 請求項1記載の方法において、前記物質は、少なくとも1
つの間質液の成分を含む、方法。
13. The method of claim 1, wherein said substance comprises at least one
A method comprising two interstitial fluid components.
【請求項14】 請求項1記載の方法において、前記透過化デバイスは超音
波生成デバイスである、方法。
14. The method of claim 1, wherein said permeabilizing device is an ultrasound generating device.
【請求項15】 請求項1記載の方法において、前記透過化デバイスは、化
学、エレクトロポレーション、機械、破壊、テープ・ストリッピング、およびレ
ーザの力を含むグループから選択した力を生成するデバイスである、方法。
15. The method of claim 1, wherein the permeation device is a device that generates a force selected from the group including chemistry, electroporation, mechanical, fracturing, tape stripping, and laser power. Yes, the way.
【請求項16】 請求項1記載の方法において、前記メンブレーンを生物学
的皮膚および人口皮膚を含むグループから選択する、方法。
16. The method of claim 1, wherein said membrane is selected from a group comprising biological skin and artificial skin.
【請求項17】 或る皮膚のエリアの透過性を改善する方法であって、 皮膚透過化デバイスを用いて前記皮膚のエリアの透過性を高めるステップと、 前記皮膚のエリアに電気を印加するステップと、 前記皮膚のエリアの少なくとも1つの電気的パラメータを測定するステップと
、 前記少なくとも1つの電気パラメータに基づいて前記皮膚透過化デバイスを制
御するステップと、 を備える方法。
17. A method for improving the permeability of an area of skin, the method comprising: increasing the permeability of the area of skin using a skin permeation device; and applying electricity to the area of skin. Measuring at least one electrical parameter of the area of skin; and controlling the skin permeation device based on the at least one electrical parameter.
【請求項18】 請求項17記載の方法であって、更に、 前記皮膚のエリアの透過性を皮膚透過化デバイスを用いて高める前に、前記皮
膚のエリアに電気を印加するステップを備える方法。
18. The method of claim 17, further comprising applying electricity to the skin area before increasing the permeability of the skin area with a skin permeation device.
【請求項19】 請求項17記載の方法において、前記皮膚のエリアに電気
を印加する前記ステップは、 第1周波数を有する第1ソースを前記皮膚のエリアに適用するステップと、 第2周波数を有する第2ソースを前記皮膚のエリアに適用するステップと、 を備える、方法。
19. The method of claim 17, wherein applying electricity to the area of skin comprises applying a first source having a first frequency to the area of skin, and having a second frequency. Applying a second source to the area of skin.
【請求項20】 請求項19記載の方法において、第1電気的パラメータを
測定する前記ステップは、 前記第1周波数において前記少なくとも1つの電気的パラメータを測定するス
テップと、 前記第2周波数において、前記少なくとも1つの電気的パラメータを測定する
ステップと を備える、方法。
20. The method of claim 19, wherein measuring a first electrical parameter comprises: measuring the at least one electrical parameter at the first frequency; and measuring the at least one electrical parameter at the second frequency. Measuring at least one electrical parameter.
【請求項21】 請求項17記載の方法であって、更に、 第1電極を前記皮膚のエリアと結合するステップと、 第2電極を前記皮膚と結合するステップと、 前記第1電極および前記第2電極を用いて前記少なくとも1つの電気的パラメ
ータを測定するステップと、 を備える方法。
21. The method of claim 17, further comprising: coupling a first electrode to the skin area; coupling a second electrode to the skin; Measuring the at least one electrical parameter using two electrodes.
【請求項22】 請求項21記載の方法において、前記第1電極を前記皮膚
のエリアの角質層の一部に結合する、方法。
22. The method according to claim 21, wherein the first electrode is coupled to a portion of the stratum corneum in the area of the skin.
【請求項23】 請求項22記載の方法において、前記第2電極を、前記角
質層を除去した外皮の一部と結合する、方法。
23. The method of claim 22, wherein the second electrode is coupled to a portion of the outer skin from which the stratum corneum has been removed.
【請求項24】 請求項22記載の方法において、前記第2電極を前記皮膚
の角質層の一部に結合する、方法。
24. The method of claim 22, wherein the second electrode is coupled to a portion of the stratum corneum of the skin.
【請求項25】 請求項21記載の方法において、前記第1電極および前記
第2電極の少なくとも1つを導電性媒体を通じて結合する、方法。
25. The method of claim 21, wherein at least one of said first electrode and said second electrode are coupled through a conductive medium.
【請求項26】 請求項25記載の方法において、前記導電性媒体はゲルで
ある、方法。
26. The method of claim 25, wherein the conductive medium is a gel.
【請求項27】 請求項25記載の方法において、前記導電性媒体は液体で
ある、方法。
27. The method of claim 25, wherein said conductive medium is a liquid.
【請求項28】 請求項21記載の方法において、前記第2電極を皮膚上に
配する、方法。
28. The method according to claim 21, wherein the second electrode is disposed on the skin.
【請求項29】 請求項17記載の方法であって、 前記少なくとも1つの電気的パラメータをベースラインと比較するステップを
更に備え、 前記皮膚透過化デバイスを制御する前記ステップは、前記比較に基づいて、前
記皮膚透過化デバイスの適用を停止するステップを備える、 方法。
29. The method of claim 17, further comprising comparing the at least one electrical parameter to a baseline, wherein controlling the skin permeation device is based on the comparison. Stopping the application of the skin permeation device.
【請求項30】 請求項19記載の方法において、前記第1ソースは約10
Hzの周波数を有する電圧源を備える、方法。
30. The method of claim 19, wherein the first source is about 10
A method comprising a voltage source having a frequency of 1 Hz.
【請求項31】 請求項19記載の方法において、前記第2ソースは約1k
Hzの周波数を有する電圧源を備える、方法。
31. The method of claim 19, wherein said second source is about 1k.
A method comprising a voltage source having a frequency of 1 Hz.
【請求項32】 請求項17記載の方法において、前記パラメータを、イン
ピーダンス、コンダクタンス、キャパシタンス、電流、および電圧を含むグルー
プから選択する、方法。
32. The method of claim 17, wherein the parameter is selected from a group including impedance, conductance, capacitance, current, and voltage.
【請求項33】 請求項17記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
は超音波生成デバイスを含む、方法。
33. The method of claim 17, wherein said skin permeation device comprises an ultrasound generating device.
【請求項34】 請求項20記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記第1周波数における前記少なくとも1つの電気
的パラメータの測定値と前記第2周波数における前記少なくとも1つの電気的パ
ラメータの測定値の差が所定量未満である場合、前記皮膚透過化デバイスの特性
を低下させるステップを含み、前記特性は強度およびデューティ・サイクルを含
むグループから選択される、方法。
34. The method of claim 20, wherein controlling the skin permeation device comprises measuring the at least one electrical parameter at the first frequency and the at least one electrical parameter at the second frequency. If the difference between the measured values of the electrical parameters is less than a predetermined amount, the method comprises reducing a property of the skin permeation device, wherein the property is selected from a group including intensity and duty cycle.
【請求項35】 請求項19記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記1つの電気的パラメータ間の変化率が所定値に
達したときに、前記皮膚透過化デバイスの特性を低下させるステップを含み、前
記特性は強度およびデューティ・サイクルを含むグループから選択される、方法
35. The method of claim 19, wherein the step of controlling the skin permeation device comprises the step of controlling the skin permeation device when a rate of change between the one electrical parameter reaches a predetermined value. A method comprising the step of reducing a characteristic, wherein said characteristic is selected from a group comprising intensity and duty cycle.
【請求項36】 或る皮膚のエリアの透過性を改善する装置であって、 前記皮膚のエリアの透過性を高めるように構成された皮膚透過化デバイスと、 前記皮膚のエリアに電気を印加するように動作可能な電源と、 前記皮膚のエリアの少なくとも1つの電気的パラメータを測定する回路と、 前記回路に応答し、前記皮膚透過化デバイスを制御するように動作可能なコン
トローラと、 を備える装置。
36. An apparatus for improving the permeability of an area of skin, comprising: a skin permeation device configured to increase the permeability of the area of skin; and applying electricity to the area of skin. An apparatus operable to control at least one electrical parameter of the skin area; and a controller responsive to the circuit and operable to control the skin permeation device. .
【請求項37】 請求項36記載の装置において、前記電源は、 第1周波数を有する第1ソースと、 第2周波数を有する第2ソースと、 を備える、装置。37. The apparatus of claim 36, wherein the power supply comprises: a first source having a first frequency; and a second source having a second frequency. 【請求項38】 請求項37記載の装置において、前記回路は、前記第1周
波数において前記皮膚のエリアの前記少なくとも1つの電気的パラメータを測定
し、前記第2周波数において前記皮膚のエリアの前記少なくとも1つの電気的パ
ラメータを測定する、装置。
38. The apparatus according to claim 37, wherein the circuit measures the at least one electrical parameter of the skin area at the first frequency and the at least one of the skin areas at the second frequency. A device that measures one electrical parameter.
【請求項39】 請求項36記載の装置であって、 前記皮膚のエリアに結合する第1電極と、 前記皮膚に配置する第2電極と、 を更に備え、前記回路は前記第1電極と前記第2電極の間の前記皮膚のエリアの
前記第1パラメータを測定する、 装置。
39. The apparatus of claim 36, further comprising: a first electrode coupled to the skin area; and a second electrode disposed on the skin, wherein the circuit comprises the first electrode and the second electrode. The apparatus for measuring the first parameter of the area of the skin between a second electrode.
【請求項40】 請求項39記載の装置において、前記第1電極は、前記皮
膚のエリアの角質層の一部に結合する電極を備える、装置。
40. The device according to claim 39, wherein the first electrode comprises an electrode that couples to a portion of the stratum corneum in the area of the skin.
【請求項41】 請求項40記載の装置において、前記第2電極は、前記角
質層を除去した外皮の一部に配置する電極を備える、装置。
41. The device of claim 40, wherein the second electrode comprises an electrode disposed on a portion of the outer skin from which the stratum corneum has been removed.
【請求項42】 請求項39記載の方法において、前記第1電極は、第1表
面エリアを有し且つ前記皮膚のエリアの角質層の一部に結合される電極を備える
、装置。
42. The method of claim 39, wherein the first electrode comprises an electrode having a first surface area and coupled to a portion of the stratum corneum in the area of the skin.
【請求項43】 請求項42記載の装置において、前記第2電極は、前記皮
膚の角質層の一部に配置する第2表面エリアを有する電極を備え、前記第2表面
エリアは前記第1表面エリアよりも実質的に大きい、装置。
43. The device of claim 42, wherein the second electrode comprises an electrode having a second surface area disposed on a portion of the stratum corneum of the skin, wherein the second surface area is the first surface. A device that is substantially larger than the area.
【請求項44】 請求項40記載の装置において、前記コントローラは、前
記第1周波数における前記少なくとも1つの電気的パラメータの測定値を、前記
第2周波数における前記少なくとも1つの電気的パラメータの測定値と比較し、
これらの差が所定量程度よりも少ない場合に前記皮膚透過化デバイスをオフにす
る、装置。
44. The apparatus of claim 40, wherein the controller determines a measurement of the at least one electrical parameter at the first frequency and a measurement of the at least one electrical parameter at the second frequency. Compare,
An apparatus for turning off the skin permeation device when these differences are less than a predetermined amount.
【請求項45】 請求項37記載の装置において、前記第1ソースは約10
Hzの周波数を有する電圧源を備える、装置。
45. The apparatus of claim 37, wherein said first source is about 10
A device comprising a voltage source having a frequency of Hz.
【請求項46】 請求項37記載の装置において、前記第2ソースは約1k
Hzの周波数を有する電圧源を備える、装置。
46. The apparatus of claim 37, wherein said second source is about 1k.
A device comprising a voltage source having a frequency of Hz.
【請求項47】 請求項38記載の装置において、前記パラメータは、イン
ピーダンス、コンダクタンス、キャパシタンス、電流、および電圧を含むグルー
プから選択される、装置。
47. The apparatus according to claim 38, wherein said parameter is selected from the group comprising impedance, conductance, capacitance, current, and voltage.
【請求項48】 請求項37記載の装置において、前記コントローラは、前
記第1周波数における前記少なくとも1つの電気的パラメータの測定値を、前記
第2周波数における前記少なくとも1つの電気的パラメータの測定値と比較し、
これらの差が所定量程度よりも少ない場合に前記皮膚透過化デバイスの強度を低
下させる、装置。
48. The apparatus of claim 37, wherein the controller determines a measurement of the at least one electrical parameter at the first frequency and a measurement of the at least one electrical parameter at the second frequency. Compare,
An apparatus that reduces the strength of the skin permeation device when these differences are less than about a predetermined amount.
【請求項49】 請求項38記載の装置において、前記コントローラは、前
記第1周波数における前記少なくとも1つの電気的パラメータの測定値を、前記
第2周波数における前記少なくとも1つの電気的パラメータの測定値と比較し、
これらの差が所定量程度よりも少ない場合に前記皮膚透過化デバイスのデューテ
ィ・サイクルを減少させる、装置。
49. The apparatus of claim 38, wherein the controller determines a measurement of the at least one electrical parameter at the first frequency and a measurement of the at least one electrical parameter at the second frequency. Compare,
An apparatus for reducing the duty cycle of the skin permeation device when these differences are less than a predetermined amount.
【請求項50】 或る皮膚のエリアの透過性を改善する方法であって、 前記皮膚のエリアに隣接して或る体積の流体を形成するステップであって、前
記流体が初期の濃度の第1の物質を有する、ステップと、 前記皮膚のエリアに皮膚透過化デバイスを適用するステップと、 前記第1の物質の濃度の変化を監視するステップと、 前記物質の濃度の変化に基づいて、前記皮膚透過化デバイスを制御するステッ
プと、 を備える方法。
50. A method for improving the permeability of an area of skin, comprising forming a volume of fluid adjacent to the area of skin, wherein the fluid has an initial concentration of fluid. Applying a skin permeation device to the area of the skin; monitoring a change in the concentration of the first substance; and, based on the change in the concentration of the substance, Controlling the skin permeation device.
【請求項51】 請求項50記載の方法において、前記体積の流体は液体、
ゲル、および固体を含むグループから選択される、方法。
51. The method of claim 50, wherein the volume of fluid is a liquid,
A method selected from the group comprising gels and solids.
【請求項52】 請求項50記載の方法において、前記第1の物質は分析物
から成る、方法。
52. The method of claim 50, wherein said first substance comprises an analyte.
【請求項53】 請求項52記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記体積の流体における分析物の濃度が所定の濃度
へ上昇した場合に前記皮膚透過化デバイスの適用を停止するステップを備える、
方法。
53. The method of claim 52, wherein controlling the skin permeation device comprises applying the skin permeation device when the concentration of the analyte in the volume of fluid increases to a predetermined concentration. Comprising the step of stopping
Method.
【請求項54】 請求項50記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記体積の流体における分析物の増加率が所定の濃
度に達した場合に前記皮膚透過化デバイスの適用を停止するステップを備える、
方法。
54. The method of claim 50, wherein the step of controlling the skin permeation device comprises the step of controlling the skin permeation device when the rate of increase of analyte in the volume of fluid reaches a predetermined concentration. Stopping the application.
Method.
【請求項55】 請求項50記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記体積の流体における分析物の濃度が所定濃度に
上昇した場合に前記皮膚透過化デバイスの特性を低下させるステップを備え、前
記特性は強度およびデューティ・サイクルを含むグループから選択される、方法
55. The method of claim 50, wherein the step of controlling the skin permeation device comprises the step of: modifying the properties of the skin permeation device when the concentration of the analyte in the volume of fluid increases to a predetermined concentration. A method comprising the step of reducing, wherein said characteristic is selected from a group comprising intensity and duty cycle.
【請求項56】 請求項50記載の方法において、前記第1の物質は良性物
質であり、前記初期の濃度は、前記体内で発見されるよりも高い濃度である、方
法。
56. The method of claim 50, wherein the first substance is a benign substance and the initial concentration is higher than that found in the body.
【請求項57】 請求項56記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記体積の流体内の良性分子の濃度が所定濃度に低
下した場合に前記皮膚透過化デバイスの適用を停止するステップを備える、方法
57. The method of claim 56, wherein controlling the skin permeation device comprises applying the skin permeation device when the concentration of benign molecules in the volume of fluid drops to a predetermined concentration. C. Stopping the method.
【請求項58】 請求項56記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記体積の流体内の良性分子の濃度の変化率が所定
値に達した場合に前記皮膚透過化デバイスの適用を停止するステップを備える、
方法。
58. The method of claim 56, wherein the step of controlling the skin permeation device comprises the step of controlling the skin permeation when the rate of change in the concentration of benign molecules in the volume of fluid reaches a predetermined value. Stopping the application of the device.
Method.
【請求項59】 請求項56記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記体積の流体における良性分子の濃度が所定濃度
に低下した場合に前記皮膚透過化デバイスの強度を低下させるステップを備える
、方法。
59. The method of claim 56, wherein the step of controlling the skin permeation device comprises increasing the strength of the skin permeation device when the concentration of benign molecules in the volume of fluid drops to a predetermined concentration. A method comprising the step of lowering.
【請求項60】 請求項56記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記体積の流体内の良性分子の濃度の変化率が所定
値に達した場合に前記皮膚透過化デバイスの強度を低下させるステップを備える
、方法。
60. The method of claim 56, wherein the step of controlling the skin permeation device comprises the step of controlling the skin permeation when the rate of change of the concentration of benign molecules in the volume of fluid reaches a predetermined value. A method comprising reducing the strength of a device.
【請求項61】 請求項56記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
を制御する前記ステップは、前記体積の流体内の良性分子の濃度が所定濃度に低
下した場合に前記皮膚透過化デバイスのデューティ・サイクルの強度を低下させ
るステップを備える、方法。
61. The method of claim 56, wherein the step of controlling the skin permeation device comprises the step of controlling the duty cycle of the skin permeation device when the concentration of benign molecules in the volume of fluid drops to a predetermined concentration. A method comprising reducing the intensity of the cycle.
【請求項62】 或る皮膚のエリアの透過性を改善する方法であって、 前記皮膚のエリアに隣接して或る体積の流体を形成するステップと、 前記体積の流体の電気的パラメータに対しての基準値を決定するステップと、 前記皮膚のエリアに皮膚透過化デバイスを適用するステップと、 前記体積の流体の前記電気的パラメータの変化を監視するステップと、 前記体積の流体の前記電気的パラメータの変化に基づいて前記皮膚透過化デバ
イスを制御するステップと、 を備える方法。
62. A method for improving the permeability of an area of skin, comprising: forming a volume of fluid adjacent to the area of skin; Determining a reference value; applying a skin permeation device to the skin area; monitoring a change in the electrical parameter of the volume of fluid; and Controlling the skin permeation device based on a change in a parameter.
【請求項63】 請求項62記載の方法において、前記体積の流体は液体、
ゲル、および固体を含むグループから選択される、方法。
63. The method of claim 62, wherein the volume of fluid is a liquid,
A method selected from the group comprising gels and solids.
【請求項64】 請求項62記載の方法において、前記電気的パラメータは
導電率である、方法。
64. The method of claim 62, wherein said electrical parameter is electrical conductivity.
【請求項65】 或る皮膚のエリアの透過性を調整する方法であって、 第1皮膚エリアに電気的に接触する第1電極を提供するステップと、 第2皮膚エリアに電気的に接触する第2電極を提供するステップと、 前記電極間の初期の導電率を測定するステップと、 前記第1皮膚エリアに皮膚透過化デバイスを適用するステップと、 前記第1電極と前記第2電極の間の第2の導電率を測定するステップと、 前記初期の導電率および前記第2の導電率を処理し、皮膚のコンダクタンスの
時間変動に関する情報を確立するステップと、 前記情報に応答して皮膚のコンダクタンスの変化の動力学を記述する少なくと
も1つのパラメータを計算するステップと、 前記少なくとも1つのパラメータに対する所望された値に応答して、前記皮膚
透過化デバイスの前記適用を終了するステップと、 を備える方法。
65. A method of adjusting the permeability of an area of skin, comprising: providing a first electrode in electrical contact with a first skin area; and electrically contacting a second skin area. Providing a second electrode; measuring an initial conductivity between the electrodes; applying a skin permeation device to the first skin area; and between the first electrode and the second electrode. Measuring a second electrical conductivity of; processing said initial electrical conductivity and said second electrical conductivity to establish information regarding a time variation of skin conductance; and responsive to said information, Calculating at least one parameter describing the kinetics of the change in conductance; and responsive to a desired value for the at least one parameter, the skin permeation device. The method comprising the steps of terminating the application of the scan, the.
【請求項66】 請求項65記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
の前記適用は連続的である、方法。
66. The method of claim 65, wherein the application of the skin permeation device is continuous.
【請求項67】 請求項65記載の方法において、前記前記皮膚透過化デバ
イスの前記適用は不連続的である、方法。
67. The method of claim 65, wherein the application of the skin permeation device is discontinuous.
【請求項68】 請求項65記載の方法において、前記皮膚透過化デバイス
は超音波生成デバイスを備える、方法。
68. The method of claim 65, wherein the skin permeation device comprises an ultrasound generating device.
【請求項69】 請求項65記載の方法において、前記情報に応答して皮膚
のコンダクタンスの変化の動力学を記述する少なくとも1つのパラメータを計算
する前記ステップは、 皮膚のコンダクタンスの時間変動に関する前記情報の傾斜を判定するステップ
と、 皮膚のコンダクタンスの時間変動に関する前記情報の変曲点を判定するステッ
プと、 を備える、方法。
69. The method of claim 65, wherein calculating at least one parameter describing a kinetics of a change in skin conductance in response to the information comprises: the information relating to a time variation in skin conductance. Determining the slope of the skin of the skin, and determining the inflection point of the information regarding the temporal variation of skin conductance.
【請求項70】 請求項67記載の方法であって、 皮膚のコンダクタンスの時間変動に関する前記情報に対してアナログ/デジタ
ル変換を行なうステップと、 前記デジタル・データをフィルタリングするステップと、 を更に備える方法。
70. The method of claim 67, further comprising: performing an analog-to-digital conversion on the information relating to the time variation of skin conductance; and filtering the digital data. .
【請求項71】 請求項65記載の方法において、前記初期の導電率および
前記第2の導電率を処理し、皮膚のコンダクタンスの時間変動に関する情報を確
立する前記ステップは、前記情報を以下の式、 【数1】 に嵌め込むステップを含み、ここで Cは電流、 Ciはt=0の時の電流、 Cfは最終電流、 Sは感度定数、 t*は、変曲点に達するのに要する露出時間、 tは露出時間である、 方法。
71. The method of claim 65, wherein processing the initial conductivity and the second conductivity to establish information about a time variation of skin conductance comprises the step of: , [Equation 1] Where C is the current, Ci is the current at t = 0, Cf is the final current, S is the sensitivity constant, t * is the exposure time required to reach the inflection point, and t is Exposure time is the method.
【請求項72】 体液における少なくとも1つの分析物の抽出および分析の
方法であって、 或る皮膚のエリアの透過性レベルを高めるステップと、 前記皮膚のエリアからまたはこれを通して体液を抽出するステップと、 前記体液を収集するステップと、 前記体液内の前記少なくとも1つの分析物の存在を検知するステップと、 を備える方法。
72. A method of extracting and analyzing at least one analyte in a bodily fluid, comprising: increasing a permeability level of an area of skin; and extracting a bodily fluid from or through the area of skin. Collecting the bodily fluid; and detecting the presence of the at least one analyte in the bodily fluid.
【請求項73】 請求項72記載の方法において、或る皮膚のエリアの透過
性レベルを高める前記ステップは、前記皮膚の一部に超音波を印加するステップ
を備える、方法。
73. The method of claim 72, wherein increasing the permeability level of an area of skin comprises applying ultrasound to a portion of the skin.
【請求項74】 請求項72記載の方法において、前記皮膚のエリアからま
たはこれを通して体液を抽出する前記ステップは、物理的力、化学的力、生物学
的力、真空、電気的力、浸透力、拡散力、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械
的力、熱的力、毛管力、皮膚を通じての流体循環、電気音響力、磁気的力、磁気
流体力学的力、音響力、対流分散、光音響力、皮膚から体液をすすぎ落とすこと
、およびこれらの力の任意の組み合わせを含むグループから選択した力を加える
ステップを備える、方法。
74. The method of claim 72, wherein the step of extracting bodily fluids from or through the area of skin comprises physical, chemical, biological, vacuum, electrical, osmotic. , Diffusion force, electromagnetic force, ultrasonic force, cavitation force, mechanical force, thermal force, capillary force, fluid circulation through the skin, electroacoustic force, magnetic force, magnetohydrodynamic force, acoustic force, A method comprising applying a force selected from the group comprising convective dispersion, photoacoustic forces, rinsing bodily fluids from the skin, and any combination of these forces.
【請求項75】 請求項74記載の方法において、前記真空力を連続的に加
えられる、方法。
75. The method of claim 74, wherein the vacuum force is applied continuously.
【請求項76】 請求項74記載の方法において、前記前記真空力は不連続
的に加えられる、方法。
76. The method of claim 74, wherein said vacuum force is applied discontinuously.
【請求項77】 請求項74記載の方法において、前記真空力と前記皮膚の
間に或る物質を置き、前記皮膚の表面形状を維持する、方法。
77. The method of claim 74, wherein a substance is placed between the vacuum force and the skin to maintain a topography of the skin.
【請求項78】 請求項77記載の方法において、前記物質はメッシュ、メ
ンブレーン、および穿孔金属を含むグループから選択される、方法。
78. The method of claim 77, wherein said substance is selected from the group comprising a mesh, a membrane, and a perforated metal.
【請求項79】 請求項77記載の方法において、前記真空力を、機械的、
電気機械的、化学的、または電気化学的なデバイスを含むグループから選択した
デバイスで発生する、方法。
79. The method according to claim 77, wherein the vacuum force is mechanical,
The method occurs on a device selected from the group comprising electromechanical, chemical, or electrochemical devices.
【請求項80】 請求項74記載の方法において、前記電気的力はイオン導
入、電気浸透、およびエレクトロポレーションを含むグループから選択される、
方法。
80. The method of claim 74, wherein said electrical force is selected from the group comprising iontophoresis, electroosmosis, and electroporation.
Method.
【請求項81】 請求項74記載の方法において、前記ゲルを前記皮膚に塗
布して浸透を促進する、方法。
81. The method of claim 74, wherein the gel is applied to the skin to enhance penetration.
【請求項82】 請求項74記載の方法において、或る結果を得るために前
記超音波力が加えられ、前記結果が、体液および流体成分を吸い上げること、浮
揚させること、ガス・ボディを活性化すること、皮膚に循環的インパルス機械応
力を生成すること、マイクロストリーミングを形成すること、温度を上昇させる
こと、および定在波を設定することを含むグループから選択される、方法。
82. The method of claim 74, wherein said ultrasonic force is applied to obtain a result, said result wicking, levitating, and activating a gas body. Selecting from the group comprising: generating cyclic impulse mechanical stress in the skin, forming micro-streaming, increasing temperature, and setting a standing wave.
【請求項83】 請求項74記載の方法において、複数の超音波生成デバイ
スを用いて前記超音波力を生成する、方法。
83. The method of claim 74, wherein the ultrasonic force is generated using a plurality of ultrasonic generating devices.
【請求項84】 請求項83記載の方法において、前記複数の超音波生成デ
バイスは少なくとも1つの異なる動作特性を有する、方法。
84. The method of claim 83, wherein the plurality of ultrasound generating devices have at least one different operating characteristic.
【請求項85】 請求項84記載の方法において前記動作特性は周波数、強
度、および結合媒体を含むグループから選択される、方法。
85. The method of claim 84, wherein said operating characteristic is selected from the group comprising frequency, intensity, and coupling medium.
【請求項86】 請求項74記載の方法において、前記機械的力は、ローラ
、圧搾器、ストレッチャ、コンプレッサ、およびテンショナを含むグループから
選択したデバイスによって加えられる、方法。
86. The method of claim 74, wherein the mechanical force is applied by a device selected from the group including a roller, a press, a stretcher, a compressor, and a tensioner.
【請求項87】 請求項86記載の方法において、前記テンショナはその内
部に形成された空洞に前記体液を収集する、方法。
87. The method of claim 86, wherein the tensioner collects the bodily fluid in a cavity formed therein.
【請求項88】 請求項74記載の方法において、前記熱的力は、電気、化
学、超音波、および光学のエネルギ源を含むグループから選択したソースによっ
て発生される、方法。
88. The method of claim 74, wherein the thermal force is generated by a source selected from the group including electrical, chemical, ultrasonic, and optical energy sources.
【請求項89】 請求項74記載の方法において、温度感受性ポリマを用い
て体液を抽出する、方法。
89. The method of claim 74, wherein the body fluid is extracted using a temperature sensitive polymer.
【請求項90】 請求項72記載の方法において、前記体液を収集する前記
ステップは、吸収、吸着、相分離、機械的、電気的、化学的誘導的、毛管力的お
よびその組み合わせを含むグループから選択した収集方法を用いるステップを備
える、方法。
90. The method of claim 72, wherein the step of collecting the bodily fluid comprises a group comprising absorption, adsorption, phase separation, mechanical, electrical, chemically inductive, capillary, and combinations thereof. Using the selected collection method.
【請求項91】 請求項90記載の方法において、前記吸収の収集方法は、
前記体液をゲル内に収集するステップを備える、方法。
91. The method of claim 90, wherein the method of collecting absorption comprises:
Collecting the bodily fluid in a gel.
【請求項92】 請求項91記載の方法において、前記ゲルは捕獲酵素を含
有する、方法。
92. The method of claim 91, wherein said gel contains a capture enzyme.
【請求項93】 請求項90記載の方法において、前記相分離の方法は、適
切な濃度の不混和流体を用いて前記体液を分離するステップを備える、方法。
93. The method of claim 90, wherein the method of phase separation comprises separating the bodily fluid using a suitable concentration of an immiscible fluid.
【請求項94】 請求項93記載の方法であって、前記体液を円錐状チャン
バ内に収集するステップを更に備える方法。
94. The method of claim 93, further comprising collecting the bodily fluid in a conical chamber.
【請求項95】 請求項90記載の方法において、前記皮膚のエリアから体
液を抽出する前記ステップに先立って、前記皮膚に疎水性コーティングを塗布す
る、方法。
95. The method of claim 90, wherein a hydrophobic coating is applied to the skin prior to the step of extracting a bodily fluid from the area of the skin.
【請求項96】 請求項75記載の方法において、前記体液を前記疎水性コ
ーティングから収集する、方法。
96. The method of claim 75, wherein the bodily fluid is collected from the hydrophobic coating.
【請求項97】 請求項90記載の方法において、前記機械的な収集方法は
、真空、圧力、および音響の力を含むグループから選択した力を加えるステップ
を備える、方法。
97. The method of claim 90, wherein the mechanical collection method comprises applying a force selected from the group comprising vacuum, pressure, and acoustic forces.
【請求項98】 請求項90記載の方法において、前記電気的な収集方法は
、電気的力を用いて、前記皮膚から収集コンパートメントへ荷電物体を移動させ
るステップを備える、方法。
98. The method of claim 90, wherein the electrical collection method comprises using an electrical force to move a charged object from the skin to a collection compartment.
【請求項99】 請求項90記載の方法において、前記化学的な収集方法は
、親水性ゲルを被着して体液を収集するステップを備える、方法。
99. The method of claim 90, wherein the chemical collection method comprises applying a hydrophilic gel to collect a bodily fluid.
【請求項100】 請求項90記載の方法において、前記毛管力的な収集方
法は、 少なくとも1本の毛細管を複数のファイバで充填するステップと、 前記体液を前記少なくとも1本の毛細管に収集するステップと、 を備える、 方法。
100. The method of claim 90, wherein the capillary force collecting method comprises: filling at least one capillary with a plurality of fibers; and collecting the bodily fluid in the at least one capillary. And a method comprising:
【請求項101】 請求項72記載の方法において、少なくとも1つの分析
物の存在を検知する前記ステップは、電気化学、光学、音響、生物、酵素技術、
およびその組み合わせを含むグループから選択した検知方法を適用するステップ
を備える、方法。
101. The method of claim 72, wherein detecting the presence of at least one analyte comprises electrochemical, optical, acoustic, biological, enzymatic techniques.
And applying a detection method selected from a group comprising the combination thereof.
【請求項102】 請求項72記載の方法において、生細胞を用いて体液内
の分析物の濃度を検知する、方法。
102. The method of claim 72, wherein the concentration of the analyte in the body fluid is detected using living cells.
【請求項103】 請求項72記載の方法であって、ユーザ・インターフェ
ースのための出力を供給するステップを更に備え、異常な分析物濃度を示すアラ
ームを提供するステップを備える、方法。
103. The method of claim 72, further comprising providing an output for a user interface, comprising providing an alarm indicating an abnormal analyte concentration.
【請求項104】 請求項72記載の方法であって、ユーザ・インターフェ
ースのための出力を供給する前記ステップは傾向情報を提供するステップを備え
る、方法。
104. The method of claim 72, wherein providing an output for a user interface comprises providing trend information.
【請求項105】 請求項72記載の方法であって、履歴情報を提供するス
テップを更に備える、方法。
105. The method of claim 72, further comprising providing historical information.
【請求項106】 請求項72記載の方法において、前記ユーザ出力はダウ
ンロード可能である、方法。
106. The method of claim 72, wherein the user output is downloadable.
【請求項107】 体液の少なくとも1つの分析物の抽出および分析システ
ムであって、 或る皮膚のエリアの透過性を高める変換器と、 前記皮膚のエリアから間質液を抽出する抽出デバイスと、 抽出した前記間質液を収集する収集デバイスと、 抽出した前記体液の少なくとも1つの分析物の存在を検知する検知デバイスと
、 を備えるシステム。
107. A system for extracting and analyzing at least one analyte in a bodily fluid, comprising: a transducer for increasing the permeability of an area of skin; an extraction device for extracting interstitial fluid from the area of skin; A system comprising: a collection device that collects the extracted interstitial fluid; and a detection device that detects the presence of at least one analyte in the extracted bodily fluid.
【請求項108】 請求項107記載のシステムであって、前記変換器、前
記抽出デバイス、前記収集デバイス、および前記検知デバイスの少なくとも1つ
を制御するマイクロコントローラを更に備えるシステム。
108. The system of claim 107, further comprising a microcontroller controlling at least one of the transducer, the extraction device, the collection device, and the sensing device.
【請求項109】 請求項107記載のシステムであって、ユーザ出力デバ
イスを更に備えるシステム。
109. The system of claim 107, further comprising a user output device.
【請求項110】 請求項108記載のシステムであって、前記ユーザ出力
デバイスを制御するマイクロコントローラを更に備えるシステム。
110. The system of claim 108, further comprising a microcontroller controlling the user output device.
【請求項111】 請求項107記載のシステムにおいて、前記変換器は超
音波変換器を備える、システム。
111. The system of claim 107, wherein said transducer comprises an ultrasonic transducer.
【請求項112】 請求項107記載のシステムにおいて、前記抽出デバイ
スは、物理的力、化学的力、生物学的力、真空圧力、電気的力、浸透力、拡散力
、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的力、毛管力、皮膚を通じての
流体循環、電気音響力、磁気的力、磁気流体力学的力、音響力、対流分散、光音
響力、皮膚から体液をすすぎ落とすこと、およびこれらの力の任意の組み合わせ
を含むグループから選択した力を生成するデバイスである、システム。
112. The system of claim 107, wherein the extraction device comprises a physical, chemical, biological, vacuum, electrical, osmotic, diffusive, electromagnetic, ultrasonic. Force, cavitation, mechanical, thermal, capillary, fluid circulation through the skin, electroacoustic, magnetic, magnetohydrodynamic, acoustic, convective dispersion, photoacoustic, skin to body fluid System that is a device that rinses off and generates a force selected from a group that includes any combination of these forces.
【請求項113】 請求項107記載のシステムにおいて、前記収集デバイ
スは、吸収、吸着、相分離、機械的力、電気的力、化学的誘導力、およびその組
み合わせを含むグループから選択した収集方法を用いるデバイスである、システ
ム。
113. The system of claim 107, wherein the collection device comprises a collection method selected from the group including absorption, adsorption, phase separation, mechanical, electrical, chemical inductive, and combinations thereof. The system that is the device used.
【請求項114】 請求項107記載のシステムにおいて、前記検知デバイ
スは、電気化学、光学、音響、生物、酵素技術、およびその組み合わせを含むグ
ループから選択した検知方法によって分析物の存在を検知するデバイスである、
システム。
114. The system of claim 107, wherein the sensing device senses the presence of an analyte by a sensing method selected from the group including electrochemical, optical, acoustic, biological, enzymatic techniques, and combinations thereof. Is,
system.
【請求項115】 請求項109記載のシステムにおいて、前記ユーザ出力
デバイスは、傾向情報、履歴情報、動作情報、およびその組み合わせを含むグル
ープから選択した情報を提供する、システム。
115. The system of claim 109, wherein the user output device provides information selected from a group including trend information, history information, operation information, and combinations thereof.
【請求項116】 請求項115記載のシステムにおいて、前記ユーザ出力
デバイスからの情報はコンピュータにダウンロード可能である、システム。
116. The system of claim 115, wherein the information from the user output device is downloadable to a computer.
【請求項117】 血糖判定の方法であって、 或る皮膚のエリアの透過性を高めるステップと、 前記皮膚のエリアから間質液を抽出するステップと、 前記間質液をゲル内に収集するステップであって、前記ゲルが、グルコースが
存在する場合に前記ゲルの少なくとも1つの特性を変化させる少なくとも1つの
グルコース感受性試薬を含有する、ステップと、 前記ゲルの前記少なくとも1つの特性の変化を監視するステップと、 を備える方法。
117. A method for determining blood glucose, comprising the steps of: increasing the permeability of a certain skin area; extracting interstitial fluid from the skin area; and collecting the interstitial fluid in a gel. Monitoring the gel for changes in the at least one property of the gel, wherein the gel contains at least one glucose-sensitive reagent that changes at least one property of the gel in the presence of glucose. Performing the steps of:
【請求項118】 血糖判定のシステムであって、 或る皮膚のエリアの透過性を高める変換器と、 前記皮膚のエリアから間質液を抽出する抽出デバイスと、 抽出した前記間質液を収集する収集デバイスと、 前記収集デバイス内にあるゲルと、 グルコースが存在する場合に前記ゲルの少なくとも1つの特性を変化させる少
なくとも1つのグルコース感受性試薬と、 前記ゲルの前記少なくとも1つの特性の変化を監視する監視デバイスと、 を備えるシステム。
118. A blood glucose determination system, comprising: a transducer for increasing permeability in an area of skin; an extraction device for extracting interstitial fluid from the area of skin; and collecting the extracted interstitial fluid. A collection device, a gel within the collection device, at least one glucose-sensitive reagent that changes at least one property of the gel when glucose is present, and monitoring a change in the at least one property of the gel. And a monitoring device.
【請求項119】 請求項118記載のシステムにおいて、前記少なくとも
1つのグルコース感受性試薬は前記ゲル内にある、システム。
119. The system of claim 118, wherein said at least one glucose sensitive reagent is in said gel.
【請求項120】 薬物配送パッチ装置であって、 超音波をメンブレーンに印加する変換器と、 前記変換器に結合される電源と、 前記変換器と前記生物学的メンブレーンの間にある複数の薬物分子と、 前記薬物分子および前記変換器を前記メンブレーンに取り付ける取付デバイス
と、 前記変換器、前記電源および前記薬物分子とインターフェースするユーザ・イ
ンターフェースと、 を備える薬物配送パッチ装置。
120. A drug delivery patch device, comprising: a transducer for applying ultrasound to a membrane; a power supply coupled to the transducer; and a plurality of transducers between the transducer and the biological membrane. A drug delivery patch device comprising: a drug molecule; a mounting device for attaching the drug molecule and the transducer to the membrane; and a user interface for interfacing with the transducer, the power supply, and the drug molecule.
【請求項121】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置であって、前記
変換器に結合される駆動電子回路を更に備え、該駆動電子回路が前記変換器が超
音波を印加することを可能にする、薬物配送パッチ装置。
121. The drug delivery patch device of claim 120, further comprising drive electronics coupled to the transducer, wherein the drive electronics enable the transducer to apply ultrasound. Drug delivery patch device.
【請求項122】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
メンブレーンは皮膚である、薬物配送パッチ装置
122. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the membrane is skin.
【請求項123】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
薬物分子および前記取付デバイスは組み合わされる、薬物配送パッチ装置。
123. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the drug molecule and the attachment device are combined.
【請求項124】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
薬物分子は、液体、ゲル、および固体基質を含むグループ内に懸濁される、薬物
配送パッチ装置。
124. The drug delivery patch device of claim 120, wherein the drug molecules are suspended in a group comprising a liquid, a gel, and a solid substrate.
【請求項125】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
電源がハードワイヤを介して前記変換器に結合される、薬物配送パッチ装置。
125. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the power source is coupled to the transducer via hard wires.
【請求項126】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
電源はテレメトリを介して前記変換器に結合される、薬物配送パッチ装置。
126. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the power source is coupled to the transducer via telemetry.
【請求項127】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
変換器は音響エレメントを備え、該音響エレメントは、前記変換器が超音波を印
加する際に時間的性質に基づいて掃引される、薬物配送パッチ装置。
127. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the transducer comprises an acoustic element, the acoustic element being swept based on temporal properties when the transducer applies ultrasound. , Drug delivery patch device.
【請求項128】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
取付デバイスが、前記メンブレーンに取り付けるバンドを備える、薬物配送パッ
チ装置。
128. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the attachment device comprises a band attached to the membrane.
【請求項129】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置であって、前記
薬物分子および前記ユーザ・インターフェースに結合され、前記薬物分子の量を
監視するフィードバック機構を更に備える、薬物配送パッチ装置。
129. The drug delivery patch device of claim 120, further comprising a feedback mechanism coupled to the drug molecule and the user interface for monitoring an amount of the drug molecule.
【請求項130】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置であって、前記
変換器および前記ユーザ・インターフェースに結合され、前記メンブレーンに印
加される超音波の量を監視するフィードバック機構を更に備える、薬物配送パッ
チ装置。
130. The drug delivery patch device of claim 120, further comprising a feedback mechanism coupled to the transducer and the user interface for monitoring an amount of ultrasound applied to the membrane. Drug delivery patch device.
【請求項131】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
ユーザ・インターフェースを、テレメトリによって、前記変換器、前記電源およ
び前記薬物分子に結合する、薬物配送パッチ装置。
131. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the user interface is coupled to the transducer, the power source and the drug molecule by telemetry.
【請求項132】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
ユーザ・インターフェースを、赤外線デバイスによって、前記変換器、前記電源
および前記薬物分子に結合する、薬物配送パッチ装置。
132. The drug delivery patch device of claim 120, wherein the user interface is coupled to the transducer, the power source and the drug molecule by an infrared device.
【請求項133】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
ユーザ・インターフェースを、光ファイバによって、前記変換器、前記電源およ
び前記薬物分子に結合する、薬物配送パッチ装置。
133. The drug delivery patch device of claim 120, wherein the user interface is coupled to the transducer, the power source and the drug molecule by an optical fiber.
【請求項134】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
変換器を円筒形として構成した、薬物配送パッチ装置。
134. The drug delivery patch device of claim 120, wherein the transducer is configured as a cylinder.
【請求項135】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
変換器を中空円筒形として構成した、薬物配送パッチ装置。
135. The drug delivery patch device of claim 120, wherein the transducer is configured as a hollow cylinder.
【請求項136】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
変換器は半球状構成である、薬物配送パッチ装置。
136. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the transducer has a hemispherical configuration.
【請求項137】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
変換器は円錐状構成である、薬物配送パッチ装置。
137. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the transducer has a conical configuration.
【請求項138】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
変換器は平面状構成である、薬物配送パッチ装置。
138. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the transducer has a planar configuration.
【請求項139】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
変換器は矩形状構成である、薬物配送パッチ装置。
139. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the transducer has a rectangular configuration.
【請求項140】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置であって、前記
変換器と共に動作する、駆動力を生成するデバイスを更に備え、前記駆動力は、
物理的力、化学的力、生物学的力、真空圧力、電気的力、浸透力、拡散力、電磁
的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的力、毛管力、皮膚を通じての流体循
環、電気音響力、磁気的力、磁気流体力学的力、音響力、対流分散、光音響力、
皮膚から体液をすすぎ落とすこと、およびこれらの力の任意の組み合わせを含む
グループから選択される、薬物配送パッチ装置。
140. The drug delivery patch device of claim 120, further comprising a driving force generating device operative with the transducer, wherein the driving force comprises:
Physical, chemical, biological, vacuum, electrical, penetrating, diffusing, electromagnetic, ultrasonic, cavitational, mechanical, thermal, capillary, skin Fluid circulation, electroacoustic, magnetic, magnetohydrodynamic, acoustic, convective dispersion, photoacoustic,
A drug delivery patch device selected from the group comprising rinsing bodily fluids from the skin and any combination of these forces.
【請求項141】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置であって、前記
メンブレーンと前記薬物分子の間に制限段メンブレーンを更に備える、薬物配送
パッチ装置。
141. The drug delivery patch device of claim 120, further comprising a restriction step membrane between the membrane and the drug molecule.
【請求項142】 請求項120記載の薬物配送パッチ装置において、前記
メンブレーンを力によって予め処置する、薬物配送パッチ装置。
142. The drug delivery patch device according to claim 120, wherein the membrane is pre-treated with force.
【請求項143】 請求項142記載の薬物配送パッチ装置において、前記
力は、物理的力、化学的力、生物学的力、真空圧力、電気的力、浸透力、拡散力
、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的力、毛管力、皮膚を通じての
流体循環、電気音響力、磁気的力、磁気流体力学的力、音響力、対流分散、光音
響力、皮膚から体液をすすぎ落とすこと、およびこれらの力の任意の組み合わせ
を含むグループから選択される、薬物配送パッチ装置。
143. The drug delivery patch device of claim 142, wherein the force is a physical force, a chemical force, a biological force, a vacuum pressure, an electrical force, a penetrating force, a diffusing force, an electromagnetic force, Ultrasonic force, cavitation force, mechanical force, thermal force, capillary force, fluid circulation through skin, electroacoustic force, magnetic force, magnetohydrodynamic force, acoustic force, convection dispersion, photoacoustic force, skin A drug delivery patch device selected from the group comprising rinsing bodily fluids from and any combination of these forces.
【請求項144】 メンブレーンを通して薬物を配送する方法であって、 超音波を印加する変換器に電力を供給するステップと、 薬物分子に超音波を印加し、少なくとも前記薬物分子および前記変換器を前記
メンブレーンに取り付ける取り付けデバイスを有することによって、前記薬物分
子を前記メンブレーンを通して配送するステップと、 を備える方法。
144. A method of delivering a drug through a membrane, comprising: supplying power to a transducer that applies ultrasound; applying ultrasound to a drug molecule to couple at least the drug molecule and the transducer. Delivering the drug molecule through the membrane by having an attachment device that attaches to the membrane.
【請求項145】 請求項144記載の方法であって、前記配送するステッ
プに先立ち、力を加えることによって前記メンブレーンを予め処置するステップ
を更に含み、前記力は、物理的力、化学的力、生物学的力、真空圧力、電気的力
、透過力、浸透力、拡散力、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的力
、毛管力、皮膚を通じての流体循環、電気音響力、磁気的力、磁気流体力学的力
、音響力、対流分散、光音響力、皮膚から体液をすすぎ落とすこと、およびこれ
らの力の任意の組み合わせを含むグループから選択される、方法。
145. The method of claim 144, further comprising the step of pre-treating said membrane by applying a force prior to said delivering step, wherein said force is a physical force, a chemical force. , Biological force, vacuum pressure, electrical force, permeability force, penetration force, diffusion force, electromagnetic force, ultrasonic force, cavitation force, mechanical force, thermal force, capillary force, fluid circulation through skin A method selected from the group comprising: electroacoustic, magnetic, magnetohydrodynamic, acoustic, convective dispersion, photoacoustic, rinsing bodily fluids from the skin, and any combination of these forces. .
【請求項146】 請求項144記載の方法において、前記配送するステッ
プは、前記変換器からの前記超音波と共に駆動力を加えるステップを含み、前記
駆動力は、物理的力、化学的力、生物学的力、真空圧力、電気的力、浸透力、拡
散力、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的力、毛管力、皮膚を通じ
ての流体循環、電気音響力、磁気的力、磁気流体力学的力、音響力、対流分散、
光音響力、皮膚から体液をすすぎ落とすこと、およびこれらの力の任意の組み合
わせを含むグループから選択される、方法。
146. The method of claim 144, wherein said delivering comprises applying a driving force with said ultrasonic waves from said transducer, wherein said driving force is a physical force, a chemical force, a living thing. Force, vacuum pressure, electrical force, penetrating force, diffusing force, electromagnetic force, ultrasonic force, cavitation force, mechanical force, thermal force, capillary force, fluid circulation through skin, electroacoustic force, Magnetic force, magnetohydrodynamic force, acoustic force, convection dispersion,
A method selected from the group comprising photoacoustic forces, rinsing bodily fluids from the skin, and any combination of these forces.
【請求項147】 経皮ワクチン接種方法であって、 或る皮膚のエリアの透過性を高めるステップと、 前記皮膚のエリアにワクチンを与えるステップと、 前記ワクチンを少なくとも1つの皮膚細胞に配送するステップと、 を備える方法。147. A transdermal vaccination method, comprising: increasing the permeability of an area of skin; providing a vaccine to the area of skin; and delivering the vaccine to at least one skin cell. And a method comprising: 【請求項148】 請求項147記載の方法において、或る皮膚のエリアの
透過性を高める前記ステップは、前記皮膚のエリアに超音波を印加するステップ
を備える、方法。
148. The method of claim 147, wherein increasing the permeability of an area of skin comprises applying ultrasound to the area of skin.
【請求項149】 請求項147記載の方法において、前記皮膚のエリアに
ワクチンを与える前記ステップは、前記ワクチンを含有するパッチを前記皮膚の
エリアに与えるステップを備える、方法。
149. The method of claim 147, wherein applying a vaccine to the area of skin comprises applying a patch containing the vaccine to the area of skin.
【請求項150】 請求項147記載の方法において、前記皮膚のエリアに
ワクチンを与える前記ステップは、前記ワクチンを含有するゲルを前記皮膚のエ
リアに与えるステップを備える、方法。
150. The method of claim 147, wherein applying a vaccine to the area of skin comprises applying a gel containing the vaccine to the area of skin.
【請求項151】 請求項147記載の方法において、前記皮膚のエリアに
ワクチンを与える前記ステップは、前記ワクチンを含有する液体を前記皮膚のエ
リアに与えるステップを備える、方法。
151. The method of claim 147, wherein applying a vaccine to the area of skin comprises applying a liquid containing the vaccine to the area of skin.
【請求項152】 請求項147記載の方法において、前記ワクチンを少な
くとも1つの皮膚細胞に配送する前記ステップは、前記ワクチンを前記少なくと
も1つの皮膚細胞に拡散するステップを備える、方法。
152. The method of claim 147, wherein delivering the vaccine to at least one skin cell comprises spreading the vaccine to the at least one skin cell.
【請求項153】 請求項147記載の方法において、或る皮膚のエリアの
透過性を高める前記ステップと、前記皮膚のエリアにワクチンを与える前記ステ
ップとは同時に行う、方法。
153. The method of claim 147, wherein the step of increasing the permeability of an area of skin and the step of providing a vaccine to the area of skin are performed simultaneously.
【請求項154】 請求項147記載の方法において、前記ワクチンは、ペ
プチド、たんぱく質、DNA、アレルゲン、および他の抗原を含むグループから
選択される、方法。
154. The method of claim 147, wherein said vaccine is selected from the group comprising peptides, proteins, DNA, allergens and other antigens.
【請求項155】 請求項147記載の方法において、前記少なくとも1つ
の皮膚細胞は、ランゲルハンス細胞、樹状細胞、表皮細胞を含むグループから選
択される、方法。
155. The method of claim 147, wherein said at least one skin cell is selected from the group comprising Langerhans cells, dendritic cells, epidermal cells.
【請求項156】 請求項147記載の方法において、前記ワクチンを前記
免疫細胞に配送する前記ステップは、物理的力、化学的力、生物学的力、真空、
電気的力、浸透力、拡散力、電磁的力、超音波力、空洞化力、機械的力、熱的力
、毛管力、皮膚を通じての流体循環、電気音響力、磁気的力、磁気流体力学的力
、音響力、対流分散、光音響力、およびこれらの力の任意の組み合わせを含むグ
ループから選択した駆動力を加えるステップを備える、方法。
156. The method of claim 147, wherein said step of delivering said vaccine to said immune cells comprises the steps of physical force, chemical force, biological force, vacuum,
Electric, penetrating, diffusing, electromagnetic, ultrasonic, cavitation, mechanical, thermal, capillary, fluid circulation through the skin, electroacoustic, magnetic, magnetohydrodynamic Applying a driving force selected from the group comprising: a dynamic force, an acoustic force, a convective dispersion, a photoacoustic force, and any combination of these forces.
【請求項157】 経皮ワクチン接種および免疫形成の方法であって、 超音波を印加して或る皮膚のエリアを刺激するステップと、 前記皮膚のエリアにワクチンを与えるステップと、 を備える方法。157. A method of transdermal vaccination and immunization, comprising the steps of: applying ultrasound to stimulate an area of skin, and applying the vaccine to the area of skin.
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