JP2007307411A

JP2007307411A - 触感刺激発生器をもった電気搬送薬品給付装置

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Publication number: JP2007307411A
Application number: JP2007213856A
Authority: JP
Inventors: Paul D Sorenson; ソレンソン，ポール，ディ．; Gary A Lattin; ラッティン，ゲイリイ，エイ．; Nichols Larry A Mc; ニコルズ，ラリー，エイ．マック
Original assignee: Alza Corp
Current assignee: Alza Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2007-11-29
Also published as: ES2185916T3; EP0898484A1; US6175763B1; DK0898484T3; AU2079197A; DE69716596T2; ATE226464T1; WO1997036640A1; JP2000507472A; DE69716596D1; EP0898484B1; PT898484E; JP4130228B2

Abstract

【課題】患者の皮膚（６３）を通して薬品を給付する電気搬送装置（２０）を提供する。
【解決手段】この装置の作動に関連する事象の発生に応じて触感信号を発生し、患者の皮膚に送る触感信号発生器（３６）を含む。触感信号は、皮膚を通して印加される電気交流信号電流（Ｓｒ，Ｓｐ）、すなわち、治療用電気搬送駆動電流とは異なる電流である。電気信号電流は、好ましくは患者が感じるに充分な周波数と振幅のパルス状の電流である。あるいは、触感信号は、皮膚と接触している圧電振動素子またはソレノイド駆動ピンのような電磁力学的素子のような電気機械的装置により発生される。触感信号電流の波形は、平均電流成分がゼロで、触感信号電流により正味治療薬品が給付されないことが好ましい。ある場合においては、触感信号電流が電気搬送薬品給付に寄与することもある。
【選択図】図１

Description

本発明は、有用な治療剤（例えば薬品）を体表面（例えば皮膚）を通して給付する電気搬送装置及びそのような装置の使用または作動条件の信号を出すのに用いられる指示装置に関する。

電気搬送薬品給付装置は、治療薬品を固体に皮膚を介して給付するのに広い応用範囲をもっている。受動的薬品給付装置は、化学的濃度勾配を利用し、電気的補助（すなわち電気搬送）による皮膚を通した薬品給付装置は、電子制御装置により制御された電界を利用して、皮膚表面に近接して置かれた貯蔵から帯電した薬品イオンを皮膚表面に向け、ついで皮膚、すなわち粘膜を通して血流または体組織の中に向けて駆動する。

皮膚を通した薬品給付装置は、所定の時間間隔（例えば２４時間）皮膚の上に置かれ、その間に薬品が給付される。電気搬送装置においては、皮膚を介した薬品の流れは、少なくともある印加電流密度においては、印加電流のレベルに比例する。電気搬送薬品の流量は、印加電流の大きさ及び時間を制御することにより制御できる。このようにして、電気搬送装置は、皮膚を通す受動的給付装置に比べて皮膚を介した薬品の流れについてより大きな制御効果を与える。印加される電気搬送電流の大きさは、通常、極めて低い（例えば１５０μＡ／ｃｍ^２より小さい）ので、患者は、一般に印加される電気搬送電流を感じない。このことは、少なくともオン／オフ指示器（あるいは装置がオンされ電気搬送電流を印加していることを示す他の手段）をもたない電気搬送装置においては、使用者（患者）と医者の何れも薬品が予定の通り給付されていることを直ぐに知る手段をもたないので、ある種の不安を与えることになる。装置の誤動作が使用中に検知されないかもしれない。装置の誤動作の例としては、単に薬品が無くなり、所定の割合で薬品の給付を続けることが出来ないことかもしれない。

このような問題に応じて、多くの電気搬送装置に、使用者または医者に装置の状態または動作条件を知らせる可視的または可聴的表示が備えられている。例えば、マウラー他の米国特許第５，２５４，０８１号の図３に示されるＬＥＤ、ブザーのような素子７０、バノン他の米国特許第５，１３５，４８０号の図２のＬＣＤ、ハーク他の米国特許第５，２４６，４１７の図５に示されるＬＥＤ６３−１乃至６３−ｎ、ソレンソン、ユー、エス．サーＨ７１、デバンの英国特許ＧＢ−２，２３９，８０３Ａ、およびブローダードのＥＰ特許第００９２０１５号、１９８３年１０月に示される警報用スピーカを参照されたい。

従来装置における可聴的および可視的表示は、通常、混雑した環境における似たような光、音と区別できないような光や音を発生するので、その表示に気が付かない可能性がある。ある種の環境、例えば静かな病院の病室においては、騒がしい或いは煩い光や音は、好ましくないかもしれない。可視的または可聴的の病気をもった患者は、光や音に必ずしも気が付かないかもしれない。従って、電気搬送装置の状態を可視的または可聴的信号を用いずに、患者に知らせる手段が必要となる。

（発明の開示）
本発明は、電気搬送薬品給付装置の作動または他の状態を示す方法および装置に関する。電気搬送装置の状態としては、例えば過剰または不適切な電気搬送電流（これは過剰または不適切な電気搬送薬品流量に相当する）、過剰または不適切な皮膚抵抗、薬品消耗、貯蔵のｐＨ、低下した電池容量等が含まれる。装置は、その装置自身の又はその作動の条件又は状態を検知するセンサと触感信号を発生して、それを患者に伝える触感信号発生器を含む。出来れば、触感信号は、印加される電気信号電流による振動または刺激の形であるのが好ましい。

本発明の電気搬送薬品給付装置は、（ｉ）装置の条件または状態及び／または（ｉｉ）装置の動作中に発生する事象の発生を検知して、それの着用者（すなわち患者）に信号する。装置の指示器は、装置の動作に関連した条件または事象を検知するセンサと、患者が検知（すなわち感じる）ことのできる触感信号を発生する触感信号発生器を含む。前記センサおよび触感信号発生器に接続された制御器が、前記触感信号発生器を制御して、所定の条件または事象が、前記センサにより検知されたとき触感信号を発生する。そこで患者は、その触感信号に感じて前記条件または事象を知ることができ、可視的または可聴的信号を必要としない。

本発明は、電気搬送薬品給付装置又はその動作の条件や状態を患者に信号する方法を含む。本発明は、装置の動作に関連する条件や事象を監視し、前記条件や事象が発生したとき、その装置を着用している患者が感知できる触感信号を発生することを含む。

本発明は、異なる事象及び／または条件を検知できる異なる形式のセンサを使用しても良い。例えば、（ｉ）ドナー貯蔵の中の薬品内容、（ｉｉ）電極／貯蔵インターフエイスにおいて電気化学的に酸化または還元可能な種の利用可能性、（ｉｉｉ）電池電圧、（ｉｖ）印加電気搬送電流、（ｖ）皮膚抵抗、及び／または（ｖｉ）ドナーまたはカウンタ貯蔵のｐＨを検知するセンサを使用することができる。１つの好ましいセンサは、皮膚を介する電気搬送薬品給付の間における皮膚の電気抵抗を監視する。このセンサは、皮膚抵抗を検知し、制御器は、検知した皮膚抵抗を所定の許容皮膚抵抗範囲と比較する。もし、検知皮膚抵抗が所定範囲外であれば、制御器は、信号発生器から触感信号を発生し、異常な動作条件（すなわち、皮膚抵抗が所定限界外であること）を患者に警告する。他の好ましいセンサの１つは、電気搬送装置に含まれるドナー及び／またはカウンタ貯蔵のｐＨを監視して、貯蔵ｐＨが所定ｐＨ限界を越えるか又はそれ以下に低下したとき、それを示すｐＨセンサである。

触感信号発生器は、圧電変換器（振動触感信号を発生し伝える）または電気信号電流を発生して患者の皮膚に伝える（例えば皮膚の上に置かれたドナー及びカウンタ電極を介して）適当な電気制御回路をもった電流源（例えば電池）である。

（発明を実施するための態様）
図１に、全体的に参照番号２０により示される電気搬送薬品給付装置のブロック図を示す。装置２０は、代表的な電気搬送装置におけるように、図１の矢印１で示される電気搬送駆動電流の発生およびその大きさ、極性、時間、周波数、パルス幅及び／または波形（最後の３つはパルス駆動電流の場合）を制御するために、ドナー電極２２、カウンタ電極３８、電流発生器３２を含む。電気搬送電流１は、代表的に薬品イオンの形で薬品を所望の治療効果を得るように患者の皮膚６３を通して非侵略的に患者の血流の中に送り込む。電気搬送駆動電流１は、患者の体表面（例えば皮膚）上に互いに隔離した位置に置かれた一対の電極２２、３８およびイオン含有貯蔵２４、４０によって患者に印加される。

電流発生器３２は、電気搬送電流を発生するための１つまたは複数の電池（図示せず）と電気搬送電流の大きさ、時間、周波数、極性、波形等を制御するための電気回路（図示せず）を含む。電気搬送電流発生器３２は、皮膚から給付される治療剤（例えば、溶解性薬品の液体溶液）を含むドナー貯蔵２４（例えば、ゲルの形）と電気的に接続されたドナー電極２２に電気的に接続されている。

カウンタ貯蔵４０と電気的に接続されたカウンタ電極３８は、電流発生器３２に電気的に接続されている。カウンタ貯蔵４０は、代表的に生物的に類似の電解塩（例えば、バッファ塩）の溶液、あるいは貯蔵２４に含まれるものと同じ又は異なる他の治療剤の溶液を含んでもよい。

貯蔵２４、４０は、ドナー貯蔵２４に含まれる治療剤を皮膚を介して電気搬送給付するように患者の皮膚６３とイオン伝達接触関係かつ互いに隔離した位置に配置される。貯蔵２４、４０を皮膚に取り付ける方法は、公知であり、接着剤、上塗り接着剤及び各種形状の接着シートおよび細片、帯片、切片等が用いられる。装置２０は、発生器３２により発生され、制御される印加電気搬送電流１により皮膚６３を通して治療剤を給付する。

装置２０は、装置２０の動作と関連する事象または条件を検知する少なくとも１つのセンサを含む。図示のため、装置２０は、２つの異なるセンサ、すなわち皮膚６３の電気抵抗を検知する１つのセンサ２８と、貯蔵２４のｐＨを検知する第２のセンサ４８を備えるように示される。装置２０は、ｐＨ比較器５２、制御器５６および触感信号発生器３６を備える。センサ４８は、図１においてドナー貯蔵２４の中に位置するように示されているが、センサの位置は、センサの機能（すなわち、センサが検知する特定の事象または条件）に応じて変更しても良い。例えば、ドナー貯蔵２４に置かれるセンサは、貯蔵２４の組成に関連する条件を検知するのに用いることができる。従って、（ｉ）貯蔵２４に残っている薬品の濃度（ｉｉ）貯蔵２４のｐＨ、及び／または電気化学的に酸化／還元された種（例えば銀の陽極ドナー電極２２の酸化により発生する銀イオン、Ａｇ→Ａｇ^＋＋ｅ）の貯蔵２４の中への移動を検知するセンサを貯蔵２４の中に置いても良い。電気泳動的療法の一部として還元反応の間に沈着する銀により被覆された表面の色または不透明度を感知する光学センサ（図示せず）を使用することもできる。

以下の説明は、貯蔵２４のｐＨを検知するセンサ４８に関する。この技術分野で良く知られているように（例えば、米国特許５，１３５，４７７号を参照）、貯蔵２４、４０に使用される液体溶剤が水のとき電気搬送給付装置の運転の間のｐＨの変動が問題である。これは、電極２２、３８が、電気搬送電流源により印加される電圧において容易に酸化または還元されない材料（例えば、炭素、プラチナ、ステンレス鋼等）で構成されるとき特に重大である。これら電気化学的に触媒性の電極材料を使用するとき、電極から貯蔵に電流を流すため電極と貯蔵の境界面の水自身が酸化または還元される。更に詳細に言えば、陽極電極において水が酸化され（Ｈ_２Ｏ→２Ｈ^＋＋１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻）、その結果ヒドロニウムイオンが発生し、貯蔵のｐＨを低下する。陰極電極においては水は、還元され（Ｈ_２Ｏ＋ｅ⁻→ＯＨ⁻＋１／２Ｈ_２）、ヒドロキシルイオンが発生し、貯蔵ｐＨを高くする。

溶解度及び／またはイオン化度がｐＨに対して高い依存性をもっている薬品を給付するときは、ドナー貯蔵ｐＨを厳密に監視しなければならない。加えて、ドナー、カウンタ貯蔵ｐＨは、その値が貯蔵と接触している皮膚を刺激するような極端に低い又は高い値とならないように監視せねばならない。このｐＨの監視は、センサ４８によりなされる。センサ４８は、ドナー貯蔵２４のｐＨを検知してｐＨ比較器５２に信号を与える。比較器５２は、ドナー貯蔵２４のｐＨが所定の許容範囲外になったとき制御器５６にｐＨ制限信号を与える。

ｐＨセンサ４８の他に装置２０は、抵抗センサ２８を備える。抵抗センサ２８は、電極２２と３８の間の電圧降下を検知して、それにより間接的に皮膚６３の電気抵抗を検知するのに使用される。装置２０に個々の２つのセンサ２８、４８を設けるのは、使用者の自由であり、単一のセンサをもった電気搬送装置も、複数のセンサを設けたものと同様に本発明の範囲に入ることは当業者には容易に理解される。抵抗センサ２８には、電極２２と３８の間の電圧降下（ΔＶ）を測定するボルトメータあるいは他の公知の装置のような、従来の電圧測定装置が用いられる。皮膚抵抗（Ｒ_ｓｋｉｎ）は、印加される電気搬送電流Ｉからオームの法則を用いて決められる（すなわち、Ｒ_ｓｋｉｎ＝ΔＶ／Ｉ）。従来の電圧計の他に、一定交流電流を流す回路をもった他の抵抗及び／またはインピーダンス検知回路あるいは測定出力をもった交流抵抗ブリッジを使用することもできる。そのような回路は、一定の交流測定電流を与えて電極間の検知交流電圧を測定する。センサからの交流電流は、好ましくは電気搬送による薬品の実質的給付を生じないような周波数と大きさにする。

人間の場合、皮膚の定常状態の電気抵抗は、一般に約５００オームと約５０キロオームの範囲にある。極端に乾燥し硬化した皮膚の場合、定常状態の電気抵抗が５００キロオーム以上のこともある。

抵抗センサ２８は、出力信号６４を比較器６２に与える。出力信号６４は、電極間の測定された電圧降下に比例する。

比較器６２は、信号６４を基準電圧Ｖｒと比較する。基準電圧Ｖｒは、分圧器またはバンドギヤップ基準装置のような基準電圧源（図示せず）より与える。比較器６２は、信号６４と基準電圧Ｖｒとの間に有意の差があるとき出力信号６６を発生し、それを制御器５６に与える。比較器６２は、非常に高いまたは低い皮膚抵抗を検知したとき出力信号を発生するようにしても良い。

皮膚抵抗は、処理される患者の特定の型（例えば人間の患者）について狭い許容範囲内にあると考えられるので、基準電圧Ｖｒの選択は、基本的に電気搬送駆動電流の好ましいレベルに依存する。電極及び貯蔵により与えられる抵抗が抵抗センサ２８により検知されるので、基準電圧Ｖｒは、ある程度使用される電極／貯蔵及びそれらを構成する材料の関数である。基準電圧Ｖｒを電圧最下限としても良い。もし、電極２２、３８間の電圧降下がＶｒよりも低いときは、皮膚は、あまりにも低い電気抵抗をもつ（すなわち切れた又は損傷した皮膚）と見なされて、装置は、信号モードに切り替えられる。一般に、もし電極間の検知された電圧降下が皮膚抵抗が１０キロオーム／ｃｍ^２より小さいことを示すときは、皮膚の電気抵抗は、異常（すなわち低すぎる）と考えられ、装置は、信号モードに切り替えられる。あるいは、基準電圧Ｖｒを電圧最上限としても良い。もし、検知された電極間の電圧降下がＶｒを越えるときは、装置は、その患者の皮膚に対して不適当である（あるいは、患者の皮膚が余りにも抵抗が大で電気搬送薬品給付を受け付けない）とみなされる。一般に、もし電極間の検知された電圧降下が皮膚抵抗が約５００キロオーム／ｃｍ^２より大きいことを示す場合は、その皮膚は、異常な（余りにも高い）電気抵抗をもつと考えられ、装置は、信号モードに切り替えられる。

制御器５６は、接続５８を介して電流発生器３２に接続される。制御器５６は、接続６０、６１を介して触感信号発生器３６に接続される。

装置２０の通常の動作において、貯蔵２４、４０は、皮膚６３に接着され、電流発生器３２は、電気搬送電流Ｉ（図１に矢印で概略的に示される）を電極／貯蔵２２、２４、３８、４０を介して供給している。もし、電極／貯蔵２２、２４、３８、４０の皮膚との接着が十分であり、皮膚の電気抵抗が通常の範囲内であり、ドナー貯蔵のｐＨが所定のｐＨ限界内であれば、電流Ｉの供給は、正常に行われる。もし、電極／貯蔵２２、２４及び／または３８、４０の皮膚６３との接着が十分でなく、あるいは電極／貯蔵２２、２４、３８、４０と皮膚６３との間の接触は良いが、患者の皮膚６３が異常に高い（あるいは異常に低い）電気抵抗をもち、電極２２、３８間の電圧降下（この電圧降下は抵抗センサ２８により測定される）より計算された抵抗が所定の基準電圧Ｖｒより有意に異なる場合は、比較器６２の出力信号６６が制御器５６を起動する。制御器５６は、この出力信号５６に応じて接続６０を介して信号を送出して、触感信号発生器３６から交流電圧信号を発生させる。この交流電圧信号は、第１の信号電流Ｓｒを駆動し電極２２、３８および皮膚６３に印加する。信号電流Ｓｒの大きさと波形は、患者が印加された信号電流Ｓｒを感知し得るように、すなわち信号電流Ｓｒが患者に刺激を与えるようにに選ばれる。好ましくは、信号電流Ｓｒの波形は、薬品が皮膚６３を通して給付される量や割合に重大な影響を及ぼすことのないように選ばれる。信号電流Ｓｒの１つの好ましい波形は、図２に示される。

抵抗センサ２８が異常に高い電圧降下／皮膚抵抗を監視する場合に、信号電流Ｓｒは、患者に皮膚抵抗が余りにも高いこと及び／または電極／貯蔵２２、２４および３８、４０の両者または何れか一方が不適当で調整すべきであることを注意するように起動される。患者は、そこで皮膚上の電極／貯蔵２２、２４および３８、４０を再位置付けするか締め直して、センサ２８により測定される抵抗が所定の範囲内に収まり、信号６４が基準電圧Ｖｒより小さくなるようにする。そこで、比較器６２は、出力信号６６の発生を止め、制御器５６は、接続６０の起動を停止し、触感信号発生器３６は、信号電流Ｓｒをオフにする。治療用の電気搬送電流Ｉの給付は、以前の如く進められる。もし、電極／貯蔵２２、２４および３８、４０の再位置付けの繰返しによっても抵抗センサ２８により測定される電圧降下／皮膚抵抗を許容範囲まで低下させることができなければ、患者は、電極／貯蔵２２、２４および３８、４０の再位置付けの試みを中止し、臨床医または医師に相談するように指示される。

あるいは、基準電圧が許容最小皮膚抵抗に対応する最小電圧であり、抵抗センサ２８が異常に低い電圧降下／皮膚抵抗を監視するときは、信号電流Ｓｒが起動されて貯蔵２４及び／または４０が置かれた皮膚位置の皮膚抵抗が非常に低いので、電極／貯蔵２２、２４および３８、４０を他の皮膚位置に位置替えすべきであることを患者に注意する。そこで患者は、皮膚６３上の電極／貯蔵２２、２４および３８、４０を再位置付けし締め直して、センサ２８により測定される抵抗が所定の範囲に収まり信号６４が基準電圧Ｖｒより大となるようにする。そこで比較器６２は、出力信号６６の発生を止め、制御器５６は、接続６０の起動を停止し、触感信号発生器３６は、信号電流Ｓｒをオフにする。治療用の電気搬送電流Ｉの給付は、以前の如く進められる。

もし、電極／貯蔵２２、２４および３８、４０の再位置付けの繰返しによっても抵抗センサ２８により測定される電圧降下／皮膚抵抗を許容範囲まで高くすることができなければ、患者は、電極／貯蔵２２、２４および３８、４０の再位置付けの試みを中止し、臨床医または医師に相談するように指示される。

ドナー貯蔵２４のｐＨが所定の範囲外になると、比較器５２は、信号４９に応じて制限信号５４を出力する。制御器５６は、制限信号５４に応じて接続６１に信号を起動する。触感信号発生器３６は、接続６１上の信号に応じて第２の信号電流Ｓｐを電極２２、３８に出力する。信号電流Ｓｐの波形は、図３に示される。信号電流Ｓｐの周波数ｆｐおよび振幅Ａｐは、皮膚６３に異なる触感感覚（すなわち、信号電流Ｓｒにより与えられる触感感覚と異なり（患者によって）区別できるような触感感覚）を与え、患者にドナー貯蔵２４のｐＨが所定の許容範囲（例えば、皮膚刺激及び／または溶解性の観点から許容される範囲）外にあることを知らせるように選ばれる。そこで患者は、電極／貯蔵２２、２４および３８、４０を取り外し、新しい電極／貯蔵を取り付けて処方の如く治療を続ける。

図２〜図５に示されるように、信号電流Ｓｒ、Ｓｐの波形は正の相と負の相をもっている。すなわち、信号電流は、交流（ＡＣ）である。最も好ましくは、正の相と負の相が等しく、信号電流Ｓｒ及び／またはＳｐの印加により正味の直流（ＤＣ）を生じないことである。信号電流Ｓｒ、Ｓｐに正味の直流電流が存在しないということは、信号電流は、患者への電気搬送薬品給付の量または割合に正味影響を与えないことを保証する。

図２に示されるように、触感信号電流Ｓｒは、一定のピーク振幅と周波数をもつ。図３に示すように、信号電流Ｓｐは、電流Ｓｒと同じ一定のピーク振幅をもつが、異なる周波数をもつ。信号電流Ｓｒ、Ｓｐの振幅と周波数は、充分に異なり、これら２つの電流により生じる触感感覚が知覚的に異なるように、すなわち患者が２つの電流の違いを感じて、互いを区別できるようにする。

図４は、電流Ｓｐの期間と電流Ｓｒの期間を交互に含む触感信号電流を示す。従って図４の信号電流は、異なる周波数の期間Ｐ１とＰ２を交互にもつ。期間Ｐ１とＰ２の長さを変えて異なる事象を示すようにしても良い。

図５は、触感信号の交流期間Ｐ３の中に触感信号の存在しない期間Ｐ４が散在した触感信号電流を示す。本発明の異なる実施例においては、そのような触感信号の各種の組合せを設けて、この装置を使用する患者に異なる条件または事象を示すようにすることができる。

各種の触感信号電流のピーク振幅は、パルス期間時間的に一定にしても良く、あるいは変化しても良い。例えば、振幅をゼロまたは低い値から高い値に傾斜して変化するようにしても、あるいは好みにより逆に高い値から低い値に変化しても良い。そのような変化は、技術分野で周知の従来の回路手段により実現できる。例えば、ブロダードの米国特許第４，９１９，１３９号を参照されたい。

信号電流Ｓｒ及び／またはＳｐの各パルスは、好ましくは約１μ秒から２ミリ秒のパルス幅をもち、約２５から１５０ｍＡのピーク振幅をもち、これら２つの範囲において長いパルス幅のものは、低いピーク電流またはその逆にする。上限として、信号電流Ｓｒ及び／またはＳｐの各パルスは、約７５マイクロ・クーロン（μＣ）より小さい電荷、好ましくは約５〜５０μＣの電荷を与えねばならない。触感信号のパルス継続長さ、パルス繰返し割合及び信号周波数は、一般に低乃至中間繰返し割合と周波数範囲とする。０．５サイクル／秒（ｃｐｓ）から数百ｃｐｓが使用される。パルス状の交流触感信号電流の場合、パルスの継続長さは、数サイクル、例えばパルス幅の間の触感信号の周波数は、パルス繰返し割合の数または多数倍とする。一般に、約１０〜７０Ｈｚの範囲の周波数をもつ触感信号を使用する。信号電流の好ましい周波数は、経皮の電気的神経刺激（ＴＥＮＳ）に通常、使用される周波数である。それは、この周波数の交流信号は、人間の患者が耐えることができ、正味薬品を給付しないからである。

図４および図５を参照すると、パルス状交流信号電流が示される。信号電流のピーク振幅と周波数の好ましい範囲は、患者がどの様に感じることが必要かにより決められる。ピーク電流密度（すなわち、ピーク電流振幅を２つの貯蔵２４、４０の小さい方の皮膚との接触領域で割った値）は、患者が感じる程度に充分高くなければならない。経皮の電気的神経刺激（ＴＥＮＳ）の周波数範囲が好ましい。それは、ＴＥＮＳ電流が人間の患者により充分に耐えられ、かつ電気搬送による薬品の正味給付がない交流信号であるからである。

パルス状触感信号の場合、パルス期間の波形は、正弦状、個々の部分について直線状または極めて非直線状である。例えば、ラテインの米国特許第４，４５６，０１２号の図３、図５を参照されたい。

図８は、極めて非直線、スパイク状の正相Ｐｓに続いて減衰する指数関数的の負相Ｐｅをもち、２つの相Ｐｓ、Ｐｅにおいて送出される正味電流がゼロの２相触感信号電流波形を示す。これはパルス変圧器接続（図示せず）により電極２２、３８に与えられる代表的交流結合電流である。

一般に、触感信号パルス幅は、約２０μ秒から約５ミリ秒である。触感信号パルス幅の好ましい範囲は、約５０から約１０００μ秒である。

図２〜５及び図８に示される全ての触感信号は、たとえ信号電流が薬品給付電極／貯蔵２２、２４および３８、４０を介して印加されても、患者の皮膚に電気搬送により正味薬品を殆どまたは全く給付しない。これは、印加される正の信号電流が負の信号電流の量に等しいからである。換言すれば、図２〜５及び図８に示される交流信号電流は、全てゼロの平均直流電流をもち、従って貯蔵４０から患者に薬剤的に有意の量の薬品は導入されない。

触感信号電流Ｓｒ、Ｓｐが電気搬送薬品給付について殆ど又は全く影響を及ぼさないことは絶対的に必要なことではなく、ある状況においては、信号電流が電気搬送による薬品の患者への給付量及び／または割合に寄与することが実際的により好ましいこともある。例えば、センサがドナー貯蔵２４に残存している薬品の濃度を検知する場合、電気搬送薬品の流量がドナー貯蔵に残存している薬品の濃度に依存するようなレベルにまで薬品濃度が低下した場合、信号電流が患者にドナー貯蔵を新しいドナー貯蔵と交換するように信号するのみでなく、ドナー貯蔵における薬品の濃度の低下により起こる電気搬送薬品の流量の低下を補償するように、信号電流に全電気搬送駆動電流Ｉを正味増加させる効果をもたせることが望ましいかもしれない。

両監視条件が同時に起こるとき、すなわち電極／貯蔵２２、２４および３８、４０の間の負荷抵抗が所定の許容範囲外になる（例えば、皮膚６３の異常に高い電気抵抗及び／または皮膚６３と電極／貯蔵２２、２４および３８、４０の間の不良電気接触による）及び／またはｐＨが所定の許容範囲外になるというような場合に、制御器５６は、接続６０、６１を交互に選択して、信号電流Ｓｒ、Ｓｐを交互に患者の皮膚６３に与える。これは図４に示される。図４において、信号電流波形Ｓｒと信号電流波形Ｓｐが交互に発生している。患者に両方の条件（すなわち、規定外皮膚抵抗と規定外貯蔵ｐＨ）が同時に起きたことを明確に信号するために、ＳｐとＳｒは、大きく異なる周波数、繰返し割合い及び／または振幅をもっても良い。

信号電流ＳｒとＳｐは、印加される治療（すなわち、電気搬送薬品給付）電流Ｉと各種の形で区別される。治療電気搬送電流Ｉは、一般に直線的な直流電流であるか又は非常に低い周波数（すなわち、５０Ｈｚより小さい）のパルス状直流電流であり、非常に低く患者に感じない程度のピーク電流／電流密度をもつ。従って、治療電流と信号電流の間の第１次的区別は、信号電流波形ＳｒとＳｐは患者が感じることができるのに対し、薬品給付電流Ｉは、患者が感じることができないということである。しかし、高い割合で薬品を速やかに給付することを必要とする薬品給付法（例えば、頭痛の発生を防ぐため頭痛の起こり始めにおける５ＨＴ３受容体の拮抗剤の給付）においては、印加される治療電流Ｉは、知覚しきい値レベルを越えることもある。そのような場合、区別は、（ｉ）直流（パルス状でない）治療電流とパルス状信号の交流電流とを用いることにより、または（ｉｉ）パルス状直流治療電流に大きく異なる振幅及び／または繰返し割合をもった交流信号電流、例えば、治療電流のピーク振幅より高いピーク振幅及び／または異なる周波数または繰返し割合をもった信号電流を組合せることにより得られる。

本発明による電気搬送治療を皮膚を介した薬品給付に関して説明した。本発明は、鼻孔、口腔等の粘膜のような体表面を介した電気搬送薬品給付にも同様に適用可能であることが理解される。粘膜は、皮膚とは異なる（すなわち低い）抵抗／インピーダンス特性をもち、そのため同様の触感信号電流を発生するためには低い電圧レベルを必要とする。このような差異を取り込むためには、ここで述べる皮膚に関する教えを伴った通常の実験による調整を必要とする。

電気搬送駆動電流と触感信号電流とを区別する患者の能力は、印加される電流を感じる能力、皮膚特性および電流の印加される特定の皮膚領域によって患者により異なる。ある患者は、異常に乾燥及び／または硬化しており、そのため多くの患者よりも非常に高い電気抵抗をもつ。そのような患者にとっては、必要な信号電流レベルを得るために高い駆動電圧を与える調整機構を設けることが望ましい。

装置２０の動作に関連する論理は、次の通りである。無負荷状態において電流発生器、制御器３２から電気搬送電流は、送出されない。電極／貯蔵２２、２４および３８、４０が皮膚６３に接着され、電気搬送給付電流Ｉが起動したとき（例えば、自動的にまたは手動起動スイッチにより）、装置２０は、無負荷状態から、電気搬送電流Ｉが発生器３２から電極／貯蔵２２、２４および３８、４０に皮膚６３を介して給付されることにより特徴づけられる電気搬送治療薬剤給付状態に変化する。

電流の供給は、図１の装置においてドナー貯蔵２４ｐＨ及び／または電極２２、３８間の所定の許容範囲外の電圧降下により特徴づけられるオフ特定事象または条件が起こらない限り続けられる。もし、そのような事象または条件が起こると、装置２０は、触感信号発生器３６を起動して触感信号発生状態に変化する。あるいは、制御器５６が電流発生器３２を停止して電気搬送治療電流の送付を中止することもできる。触感信号発生状態は、前記事象または条件が存在する限り継続する。

もし前記事象または条件が停止すると（すなわち、もし電極間の電圧降下及び／またはドナー貯蔵２４のｐＨが所定の許容範囲内のレベルに復帰すると）、触感信号発生器が停止し、もし電流Ｉが信号発生の間に中断しておれば、装置２０は、電気搬送電流Ｉの送付に戻る。

図６を参照すると、本発明による電気機械的触感信号発生器を用いた電気搬送給付装置１００が示される。装置１００は、互いに隔離したドナーおよびカウンタ電極／貯蔵１２２、１２４および１３８、１４０を備える。装置１００は、抵抗センサ１２８、比較器１６２、触感信号発生器１３６、ｐＨセンサ１４８、ｐＨ比較器１５２、制御器１５６および電気搬送電流発生器１３２を備える。

ドナー電極１２２は、治療剤（例えば薬品）の電気搬送給付に適した形の液体溶液を含むドナー貯蔵１２４に電気的に接続される。カウンタ電極１３８は、生物的適合性の塩溶液を含むカウンタ貯蔵１４０に電気的に接続される。ドナー貯蔵１２４とカウンタ貯蔵１４０は、それぞれ皮膚６３に前述のごとく付着される。電極１２２は、電気的にセンサ１２８と電流発生器１３２に接続される。カウンタ電極１３８は、電気的にセンサ１２８と電流発生器１３２に接続される。

図１に示される装置２０と異なり、装置１００は、電気機械的信号送信機１５５を含む。電気機械的信号送信機１５５としては、ヘッドホン、マイクロホン、ツイータ、心臓調整器、音響変換器、アラーム等の圧電変換器が用いられる。チタン酸バリウム、メタニオブ酸鉛、チタン酸ジルコン酸固溶体セラミックのような圧電セラミックは、特に低周波数領域で有用である。送信機１５５は、電極／貯蔵１２２、１２４および１３８、１４０に近接して設置されても良く、あるいは皮膚６３と接触する別の取り付け手段により離れて取り付けても良い。触感信号送信機１５５を包んで電極／貯蔵１２２、１２４および１３８、１４０から隔離するように適当なカバーまたはシールを用いて皮膚が露出して送信機１５５の中の圧電変換素子と直接接触するのを防止しても良い。圧電音響変換器は、厚み・面剪断モードまたは厚み・長さまたは平面拡張モードで用いられる。可撓性圧電素子は、単板のものより大きな動き、小さな力を扱うことができる。あるいは、電気機械的送信機１５５は、ソレノイド駆動ピン、コイル駆動スピーカ等の磁石駆動装置が用いられる。その他の電気機械的送信機１５５として、可動コイル、可動鉄、静電または磁歪変換機または複数のソレノイド駆動ピン等の小型電磁変換器がある。

触感信号送信機１５５は、信号発生器１３６に接続される。制御器１５６は、接続１６０、１６１を介して電気的に触感信号発生器１３６に接続される。ｐＨセンサ１４８は、ドナー貯蔵１２４内に位置し、電気的にｐＨ比較器１５２に接続される。ｐＨ比較器１５２は、電気的に制御器１５６に接続される。制御器１５８の他の出力１５８は、電気的に電流発生器１３２に接続される。

制御器１５６の他の入力は、比較器１６２の出力信号１６６を受ける。比較器１６２の検知入力は、電気的に抵抗センサ１２８の出力に接続される。比較器１６２の基準入力は、図１に関連して先に説明した基準電圧Ｖｒに接続される。

制御器１５６は、標準または注文のＭＯＳ集積回路等の従来の論理素子からなる読出し専用メモリ（ＲＯＭ）またはハードウエア論理装置に格納プログラムを組み込んだマイクロコンピュータ制御装置にすることができる。そのような制御に適したプログラム可能メモリやプログラム可能な専用Ｉ／Ｏ接続をもったワンチップマイクロコンピユータは、この分野で良く知られている。

電気搬送電流発生器１３２として、１次電池または充電可能電池により付勢される制御可能定電流源または制御可能電圧源を用いることができる。そのような制御可能電流源は、この分野で良く知られている。カリフオルニア州、サニベールのマキシムインテグレーテッドプロダクト、インコーポレーテッド製の“ＭＡＸ１７７１”や“ＭＡＸ１７７３”のような市販の電圧、電流逓昇制御器が１次電池の低い電圧を制御可能な電気搬送電流及び／または電圧に変換するのに好適である。

装置１００の動作は、次の通りである。一度装置１００が電池のような内部電源（図示せず）に接続されると、装置１００は、無負荷状態に初期化される。電極／貯蔵１２２、１２４および１３８、１４０と触感信号送信機１５５を患者の皮膚の所望の場所に接触するように位置付けした後、装置１００が起動され（例えば、自動的にまたは手動で起動されるスイッチを閉じて）それにより電気搬送電流Ｉの供給が開始する。

治療用電気搬送電流Ｉは、２つの事象の何れかが発生して電気搬送電流供給状態から信号状態への変移が起るまで継続して供給される。

Ｅ１と呼ばれる（しかし、図面には示されない）第１の事象は、抵抗センサ１２８と比較器１６２による抵抗が限界を越えたことの検出に対応する。比較器出力１６６が制御器１５６を起動する。

Ｅ２と呼ばれる（同じく図面には示されない）第２の事象は、ｐＨセンサ１４８とｐＨ比較器１５２によるｐＨが限界を越えたことの検出に対応する。ｐＨ比較器１５２が制御器１５６を起動する。

（ｉ）ｐＨ比較器が貯蔵１２４における規定外ｐＨを検知するか、あるいは（ｉｉ）抵抗センサ１２８が規定外の皮膚抵抗を検知するかの何れかの手段による制御器１５６の起動は、タイマ、例えば制御器１５６に含まれるマイクロコンピユータに内蔵されているタイマ機能を始動させる。

タイマがセットされた後、装置１００は、上記異常事象の状態に応じてＳ１、Ｓ２、Ｓ３の３つの信号発生状態１つとなる。もし、事象状態がＥ１であるがＥ２ではないときは、装置１００は、信号発生状態Ｓ１になる。もし、事象状態がＥ１かつＥ２であれば、装置は、信号発生状態Ｓ２になる。もし、事象状態がＥ２であるがＥ１ではないときは、装置は、信号発生状態Ｓ３になる。

上記３つの信号発生状態Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、触感信号発生器１３６から与えられる異なる周波数と信号振幅の触感刺激に対応する。図２〜４を参照すると、制御器１５６は、触感信号発生器１３６を起動して接続１６０、１６１に異なる論理レベルの組合せを印加して、Ｓ１に対してパルス状電流波形Ｓｒを、Ｓ２に対してパルス状電流波形Ｓｐを、また状態Ｓ３に対して交流電流波形Ｓｒ、Ｓｐを出力する。

皮膚６３と接触している触感送信機１５５は、３つの異なる信号の１つにより、患者の皮膚に３つの異なる触感感覚の１つを発生して、患者に現在の異常状態を注意する。

予め設定された時間の後に、タイマは、装置１００を現在の刺激状態Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３から電気搬送電流給付状態に戻る。もし前記異常事象が依然として存在していれば、すなわちＥ１またはＥ２であるなら、その異常事象は、タイマを再びセットし、装置１００がオフになるか、前記異常事象が無くなるまで前記サイクルを繰返す。

治療電流Ｉが望ましい触感信号と共に同時に継続するように、触感信号の印加のための他の状態条件を定義することができる。

図７は、図１の装置と共通の要素をもった別の電気搬送装置４００を示す。図７において、図１と同様の要素は、同じ参照番号で示す。装置４００は、電気搬送電流Ｉに応答する電流センサ４０２を含む。電流センサ４０２は、電気搬送電流発生器３２と患者の皮膚に接触する１つの電極／貯蔵３８、４０の間に直列に接続されている。電気搬送駆動電流Ｉは、電流発生器３２により電流センサ４０２を通して電極／貯蔵２２、２４に近接した患者の皮膚と接触する他の電極／貯蔵２２、２４に印加される。

センサ４０２は、印加される電気搬送電流Ｉを検知して、それに比例した電圧出力４０４を発生する。出力４０４は、比較器６２に与えられる。比較器６２の他の入力は、基準電圧Ｖｒに接続される。電流Ｉが好ましい治療電流レベルに比べて基準電圧Ｖｒにより決められる基準値から充分異なる程度変動するときは、比較器６２は、信号６６を制御器５６に出力する。制御器５６は、そこで触感信号発生器３６を起動して触感信号電流Ｓｒ（図２〜５に示される）を発生し流す。それにより患者に治療電流が正しくないことを警告して適当な処理をとらせる。

適当なセンサで検知されて患者に警告のための触感信号を開始するような他の条件、すなわち事象には、ドナー貯蔵からの薬品の欠乏、低電池電圧、皮膚の変色を防ぐための銀イオンの銀電極の酸化から貯蔵への移動、およびペテレンツ他の米国特許第４，７５２，２８５号に記載のごとく、電極／貯蔵界面の電圧降下の測定による酸化／還元電極材料の欠乏を含む。

本発明の他の実施例では、皮膚に接触して付加的のセンサを設け、または身体の他のパラメータを測定することにより、許容できない（高すぎる又は低すぎる）薬品給付割合、１つまたは複数の薬品貯蔵の消耗のような他の異常条件が組み込まれる。

以上述べた詳細な説明は、本発明による電気搬送装置の各種実施例について述べたが、上記説明は単に例示的のものであり、開示された発明に限定されるものでないと理解されるべきである。当業者には本発明の範囲内において本発明の要旨から外れることなく、その形式、規模、装置の材料を変形すること、または各種要素を付加あるいは除去することができることが理解される。従って、本発明は、請求の範囲によりのみ限定される。

本発明の特徴および利点をさらに理解するため、添付図面を参照した詳細な説明を以下に述べる。添付図面において同様な部品は同様の参照符号で示す。
本発明による電気搬送薬品給付装置に用いるセンサ及びＡＣ触感信号発生器の１実施例のブロック図である。図１に示される装置の触感信号発生器により発生される触感信号電流の波形を示す。図２に示される波形の周波数よりも高い周波数をもった別の触感信号電流を示す。第１の周波数および繰返し率および第２の周波数と繰返し率をもった触感信号電流パルスの一連の繰返し発生を示す。図４とは異なる周波数と繰返し率をもった触感信号電流パルスの一連の繰返し発生を示す。触感信号発生のための電気機械装置を含む別の事象指示器をもった他の電気搬送給付装置のブロック図を示す。本発明による触感信号装置に結合された電流センサを含む別の事象指示器をもったさらに他の電気搬送給付装置のブロック図を示す。本発明に使用することのできる他の触感信号電流波形を示す。

Claims

電気搬送薬品給付装置（２０）であって、前記給付装置は、
前記給付装置を着用した患者に前記給付装置の作動に関連した事象または条件の発生の信号を送り、事象または条件を検知する少なくとも１つのセンサ（２８，４８）と、
センサに応答して触感信号を発生し患者に送信する触感信号発生器（３６）と、
事象または条件がセンサにより検出されると、センサおよび触感信号発生器と通信して触感信号発生器を制御して触感信号（Ｓｒ）を発生させる制御器（５６）とを含み、
触感信号発生器は、所定の大きさと波形を有する電流形式の触感信号を発生し皮膚を通過する触感電流が患者により感じることができるように患者に送信することを特徴とする前記給付装置。
請求項１記載の給付装置において、前記センサ（２８，４８）は、貯蔵ｐＨ、皮膚抵抗、電池電圧、印加電気搬送電流、Ａｇ^＋イオン濃度、ヒドロニウム（Ｈ^＋）イオン濃度、ヒドロキシル（ＯＨ⁻）イオン濃度の群から選択された事象または条件を検出する前記給付装置。
請求項１または２記載の給付装置において、前記事象または条件は、皮膚抵抗を含み、前記センサ（２８）は、ドナー及びカウンタ電極（２２，３８）間の皮膚抵抗に応答して電圧降下を検出する抵抗センサを含む前記給付装置。
請求項１または２記載の給付装置において、前記事象または条件は、印加電気搬送電流（Ｉ）を含み、前記センサ（２８）は、印加電気搬送電流センサを含む前記給付装置。
請求項１から４のいずれかに記載の給付装置において、検出された前記事象または条件を所定の値と比較する比較器（５２，６２）を備えた前記給付装置。
請求項１から５のいずれかに記載の給付装置において、前記センサ（２８，４８）は、複数の異なる事象または条件を検知できる前記給付装置。
請求項６記載の給付装置において、前記触感信号発生器（３６）は、複数の異なる触感電流（Ｓｒ，Ｓｐ）を発生して患者に送信することができ、触感信号号は、それぞれ複数の異なる事象または条件の１つに対応する前記給付装置。
請求項７記載の給付装置において、前記触感信号（Ｓｒ）は、異なる長さの周期（Ｐ３，Ｐ４）を交互に有する前記給付装置。
請求項７記載の給付装置において、前記触感信号（Ｓｒ，Ｓｐ）は、交流である前記給付装置。
請求項７記載の給付装置において、前記触感信号（Ｓｒ，Ｓｐ）は、異なる周波数の周期（Ｐ１，Ｐ２）を交互に有する前記給付装置。
請求項７記載の給付装置において、前記触感信号（Ｓｒ）は、異なる振幅の周期を交互に有する前記給付装置。
請求項７記載の給付装置において、前記触感信号（Ｓｒ）は、実質的に患者に電気搬送による薬品の給付をしない波形を有する前記給付装置。
請求項７記載の給付装置において、前記触感信号（Ｓｒ）は、患者に電気搬送による薬品を給付する波形（Ｐｓ，Ｐｅ）を有する前記給付装置。
請求項７記載の給付装置において、前記触感信号発生器（３６）は、患者の皮膚（６３）と接触して配置される圧電変換器（１５５）を含む前記給付装置。