JP2010536434A - イオン泳動薬物送達システム - Google Patents

Abstract

イオン泳動薬物送達システムは、薬物貯蔵槽内に収納されている荷電分子を駆動して皮膚に通し患者の組織内に送り込むためにマイクロプロセッサ・コントローラによって制御される電極を備える。イオン泳動薬物送達システムは、プログラム可能なマイクロプロセッサに接続されたアンテナをさらに備える。アンテナは、マイクロプロセッサのプログラミングを行い、マイクロプロセッサと外部デバイスとの間で患者、薬物、及び治療に関係する情報の交換を行うことができる。イオン泳動薬物送達システムは、患者が薬物送達システムを手動で作動させるためのボタンも備える。イオン泳動薬物送達システムは、薄いポリエステル・フィルム膜内に収納される。

Description

本発明は、患者を薬で治療するため薬物を送達するためのデバイス及びシステムの分野、より具体的には、イオン泳動薬物送達システムに関するものである。

イオン泳動法（ｉｏｎｔｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）は、薬物送達システムである。イオン泳動法は、荷電分子、通常は薬剤又は生物活性剤を、反発力を生じる起電力によって経皮的に推進する非侵襲的方法である。イオン泳動法では、低レベルの電流を同様に帯電している薬液に流すことによって、薬物イオンを反発させて皮膚に通し下層組織に到達させる。受動的な経皮貼布薬物送達とは対照的に、イオン泳動法は、皮膚を通して効果的に吸収されることのない溶解性イオン性薬物を送達できる能動的（電気で駆動される）方法である。

電極が、帯電分子を皮膚内に送り込む。正電荷を持つ薬物分子は、陽極によって駆動されて皮膚内に送り込まれ、負電荷を持つ薬物分子は、陰極によって駆動されて皮膚内に送り込まれる。

イオン泳動輸送に影響を及ぼす要因は、皮膚のｐＨ、薬物の濃度及び特性、イオン競合、分子の大きさ、電流、電圧、印加時間、及び皮膚抵抗など、多数ある。薬物は、典型的には、毛包及び汗腺を含む、付属器微細孔を介して皮膚を透過する。

イオン泳動法は、他の薬物送達法に比べて多くの利点を有する。イオン泳動法は非侵襲的であるため、感染の危険性は低減される。また、イオン泳動法は、注射を受けることを嫌うか、又は注射を受けられない患者にとって比較的苦痛をもたらさない選択肢を提供する。皮膚組織では、注射又は経口投与薬物の不利点なしで、治療部位に直接、薬液を送達できる。さらに、イオン泳動法を用いると、注射からの圧力増大によるさらなる組織損傷の発生の可能性が最小に抑えられる。

イオン泳動薬物送達システムが開示される。イオン泳動薬物送達システムは、荷電分子を駆動して皮膚に通し患者の組織内に送り込むためにマイクロプロセッサ・コントローラによって制御される電極を備える。イオン泳動薬物送達システムは、マイクロプロセッサ・コントローラに接続された無線信号受信機をさらに備える。無線信号受信機では、マイクロプロセッサのプログラミングを行い、マイクロプロセッサと外部デバイスとの間で患者、薬物、及び治療に関係する情報の交換を行うことができる。マイクロプロセッサに対しては、無線信号受信機を通じて、特定の患者及び薬剤に関する、頻度及び投薬量を含む、薬物送達スケジュール情報をプログラムすることができる。薬物貯蔵槽は、電極によって駆動され皮膚内に送り込まれる荷電薬物分子を収納する。電極の動作、印加される電圧の周波数、持続時間、及びレベルは、マイクロプロセッサによって制御される。電池が、イオン泳動デバイスに電力を供給する。

イオン泳動薬物送達システムは、薄いポリエステル・フィルム膜内に適宜収納されうる。イオン泳動薬物送達システムは、接着剤で患者の皮膚に接着する一般的に可撓性貼布の形状で構成される。一実施例では、皮膚と貼布との境界の完全性を維持するために可撓性貼布のエッジに高粘着性の接着剤を備えることができる。粘着性の低い接着剤を可撓性貼布の内部領域内に施して、使用している貼布を意図的に剥離する場合に痛みを少なくする。薬物貯蔵槽は、荷電薬物粒子が注入されるゲル・パッド又は膜から形成されうる。

イオン泳動薬物送達システムは、特定の治療に応じて異なるさまざまな数の薬物貯蔵槽を収納することができる。単一の薬物が送達される場合、システムは、１つの電極に隣接して単一の薬物貯蔵槽を収納することができる。治療が、反対荷電した溶液を有する２つの薬物を必要とする場合、システムは、反対荷電した電極のそれぞれに隣接する貯蔵槽を備えることができる。同じ電荷を有する複数の薬物が使用される場合、これらは、単一の薬物貯蔵槽内で混合されるか、又は同じ電荷を有する各電極にそれぞれ隣接する複数の薬物貯蔵槽内に入れることができる。

電極のサイズは、さまざまなサイズの薬物分子を駆動して患者の皮膚内に送り込むために生成される必要のある電流の強度に応じて異なる実施例において変わりうる。

一実施例では、電極とマイクロプロセッサ、電池、及びアンテナは、可撓性シートの対向する側に取り付けられる。電極、マイクロプロセッサ、電池、及びアンテナは、導電性銀インクを使用して電気的に接続される。可撓性シート内に形成されたスルーホールは、電極をマイクロプロセッサ、電池、及びアンテナに電気的に接続する。マイクロプロセッサ及び電池は、導電性セメントを使用してシステムに取り付けられる。

他の実施例では、システムは、患者皮膚温度、システム／患者皮膚界面での水分などのパラメータ、又は他の患者若しくは薬物送達関係のパラメータを測定するためのさまざまなセンサーを収納することができる。

本発明の他の目的、特徴、及び態様は、以下の詳細な説明、付属の図面、及び付属の請求項から明らかになるであろう。

本発明の特徴であると考えられる新規性のある特徴は、付属の請求項において詳細に記載される。しかし、本発明それ自体は、その構造及び動作の両方について、さらにはその追加の目的及び利点について、付属の図面と併せて読んだときに本発明の好ましい実施例の以下の説明を通じて最もよく理解される。

イオン泳動薬物送達システムを開示する組立分解等角図である。 イオン泳動薬物送達システムを開示する等角図である。 イオン泳動薬物送達システムを開示する等角透視図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の一次コンポーネント側の回路の印刷を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の一次コンポーネント側の回路の印刷を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の一次コンポーネント側の誘電体の蒸着を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の二次コンポーネント側の回路の印刷を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の二次コンポーネント側の電極の形成を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の二次コンポーネント側の誘電体の蒸着を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層内のスルーホールのヤスリがけを示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の二次コンポーネント側へのレーザー切断フォームの取り付けを示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の二次コンポーネント側上の薬物貯蔵槽の形成を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の一次コンポーネント側の導電性エポキシの蒸着を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の一次コンポーネント側のコンポーネントの配置を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムの回路を形成するプロセスを開示する図であって、層の一次コンポーネント側の封止材の蒸着を示す図である。 層の完成した一次コンポーネント側を示す図である。 層の完成した二次コンポーネント側を示す図である。 イオン泳動薬物送達システムを示す側面図である。 層の二次コンポーネント側上の接着パターンを示す図である。 ３つの薬物貯蔵槽を有するイオン泳動薬物送達システムを示す図である。 イオン泳動薬物送達システムを手動操作するためのボタンを示す側面図である。

本発明は、特定の実施例を参照しつつ図に示され、説明されているが、当業者であれば本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形態及び細部にさまざまな変更を加えられることを理解するであろう。

図１は、イオン泳動薬物送達システム１０の組立分解等角図を開示している。システム１０は、高濃度の帯電物質、通常は薬剤又は生物活性剤を、反発力を生じる起電力によって経皮的に推進する非侵襲的方法を実現するものである。イオン泳動薬物送達システム１０は、マイクロプロセッサ・コントローラ１２、電池１４、アンテナ１６、印刷可撓性配線１８、電極２０、及び電極２２を備える。薬物貯蔵槽２４は、電極２０及び２２に結合される。電極２０及び２２並びに薬物貯蔵槽２４は、適用領域における患者身体に適合する可撓性層２６内に収納される。層２６及び層２８は一緒に結合されて、マイクロプロセッサ・コントローラ１２、電池１４、アンテナ１６、及び印刷可撓性配線１８を封止し、保護する。図に示されている構造及び構成は一実例であって、制限することを意図されていない。

アンテナ１６は、システム１０が他の外部デバイスと通信するための無線機能を備える。一実施例では、アンテナ１６は、ＲＦＩＤアンテナ、ブルートゥース対応デバイス、赤外線無線デバイス、又は他の無線信号受信機であってよい。アンテナ１６は、ＲＦＩＤアンテナとして機能しうるか、又は容量性カップリングを通じて外部のデバイスから信号を受け取ることができる。アンテナ１６は、誘導性カップリングを通じて外部のデバイスから信号を受け取るために誘導コイルの形状にも構成されうる。

高粘着性接着剤３０は、層２６の外縁に付けられ、低粘着性接着剤３２は、層２６の表面に接触する皮膚の内部領域内に入れられる。高粘着性接着剤３０は、層２６の周囲に広がり、システム１０の外縁を患者の皮膚に固定する。高粘着性接着剤３０は、水分又は物理的な力でシステム１０が患者の皮膚から剥がれるのを防止するために使用される。低粘着性接着剤３２は、層２６の内部領域内に入れられ（つまり、高粘着性接着剤３０に関して内向きに）。これによりシステム１０と患者の皮膚との間の接触を維持する。低粘着性接着剤３２を使用することで、システム１０を患者の皮膚から取り外すときに痛みが少なくなり、その一方で、高粘着性接着剤３０を使用することで、システム１０の縁の持ち上がり、又はシステム１０の水分曝露を防ぐために最も必要になる周辺部の接着が強固になる。高粘着性接着剤３０に関して好ましい種類の接着剤は、電子線又は紫外線で高速硬化するシリコーン・ベースの接着剤である。好ましくは、接着剤は薬物貯蔵槽２４と皮膚との間には存在しないが、それというのも、この接触が接着剤３０の特性を変化させ、及び／又は薬物の放出に影響を及ぼすおそれがあるからである。システム１０は、薬物と接着剤マトリックスとの間の相互作用をなくす。一実施例では、これらの接着剤は、１．５２又は１．６６ｋｇ／ｃｍ（８．５又は９．３ポンド／インチ）の剥離強度を有するものとしてよい。システム１０では、強い又は弱い剥離強度を持つ接着剤を使用できる。

接着剤３０及び３２を保護するために、剥離層３４が接着剤３０及び３２の上に被せられる。層３４は、患者の皮膚にシステム１０を接着する直前にシステム１０から取り除かれる。層３４は、使用者が層３４をシステム１０から容易に剥がせるようにしつつ、層３４をシステム１０に保持するように接着剤３０及び３２との十分な接触を確保する。典型的には、層３４は、接着剤３０及び３２を劣化させることなく確実に剥がせるようにシリコーン・ベースの剥離被覆剤でコーティングされる。

荷電薬物分子は、層２６内の開口部を通して患者の皮膚に面する、薬物貯蔵槽２４内に収納される。薬物貯蔵槽２４は、溶液中に含まれる荷電薬物分子が塗布されるか、或いは注入されるゲル・パッド又は膜とすることができる。ゲル・パッド又は膜に荷電薬物分子を含浸することによって、荷電薬物分子は、電極２０及び２２の操作なしでは患者の身体内に簡単に吸収されえない。一実施例では、薬物貯蔵槽２４は、電極２０及び２２の機能を支援するための導電性媒体である。薬物貯蔵２４も導電性媒体にすることにより、システム１０は、低電流で機能し、これにより、電池１４を延命し、大電流だと炎症が引き起こされる可能性のある患者の皮膚に送り込まれる電流の量を減らすことができる。典型的には、溶液は、ポートを通して薬物貯蔵槽２４内に注入される。電極２０及び２２は、荷電薬物分子を薬物貯蔵槽２４から追い出して患者の皮膚内に送り込む。貯蔵槽２４がゲルを含む場合、イオン形態の薬物とゲル・マトリックスとを混合して一緒に硬化させ、システム１０内に組み込むことができる。

イオン移動の基礎は、同様の極は反発し、異なる極が引き付け合うという原理にある。イオンは正電荷又は負電荷を持つ粒子であり、電極が皮膚に配する同一電荷によって反発し皮膚中に入り込む。直流電流が電極２０及び２２を活性化すると、負電荷を持つイオンである、溶液中の陰イオンが、負に帯電した電極から反発を受ける。正荷電イオン（陽イオン）も同様に、正電極から反発を受ける。電流は、受動的には吸収されないイオンを駆動して皮膚に通す。皮膚バリアを横切らされるイオンの量は、電流密度及び溶液中を電流が流れる時間の長さに比例する。電流密度は、電界の強度と電極サイズによって決定される。望ましい電流の強さは、電極２０及び２２の表面の６．４５１６ｃｍ^２当たり（１平方インチ当たり）０．４ｍＡ又は２．０ｍＡの範囲内である。この電流の強さは、典型的な人間患者の知覚以下である。電極２０及び２２が小さすぎて電流が集中する（か、又は電流が大きすぎる）場合、電流密度が刺激として感じされることがあるため患者の不快感が増す可能性がある。

電極２０及び２２並びに可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）印刷配線１８は、好ましくは、患者の身体の適用部位に合わせて層２６とともに曲げられる可撓性材料から作られる。例示的な可撓性材料の１つは、８から１０ミリオーム／平方の抵抗率を有する銀導電性インクである。８から１０ミリオーム／平方の範囲内の銀導電性インクの抵抗率は、薬物を角質層に送り込むのに十分な駆動電流を有するために望ましい。インクは、例えば、銀（Ａｇ）であってよく、層２６上に印刷されうる（例えば、スクリーン印刷又はグラビア・ロール印刷によって）。大半の市販の銀導電性インクは、１４から１８ミリオーム／平方の範囲内の抵抗率を有し、これは薬物を角質層内に通すのに利用できる駆動電流を制限する。電極２０及び２２は、塩化銀（ＡｇＣｌ）から形成されうる。

システム１０は、２つの電極２０及び２２を備える。特定の薬物治療において、荷電薬物分子は、典型的には、１つの電荷を有する。したがって、電極２０又は２２の一方のみが、荷電薬物分子を駆動して患者の皮膚内に送り込むことができる。荷電薬物分子を駆動して患者の皮膚内に送り込む電極は、ときには、能動電極とも称され、薬物貯蔵槽２４と結合される。薬物貯蔵槽２４に結合されていない受動電極は、荷電薬物分子を患者の皮膚内に送り込むための駆動電流を発生する能動電極と併せて回路を完成する。他の薬物治療では、荷電薬物分子を含む溶液は、正と負の両方の電荷を有することができる。その実例では、両方の電極が能動電極であり、両方とも薬物貯蔵槽２４に結合される。

多くの薬物治療において、単一の薬物が使用される。しかし、多くの薬物の効き目は、その薬物の送達を他の薬物と組み合わせることによって増すのがふつうである。したがって、システム１０は、複数の種類の荷電薬物分子を送達するように構成されうる。複数の薬物分子が同じ電荷を有する場合、それらの薬物を組み合わせて単一の溶液にし、単一の薬物貯蔵槽２４から送達することができる。複数の薬物が同じ電荷を有するが、異なる時間に、又は異なる量で患者に送達される必要がある他の実施例では、複数の薬物貯蔵槽２４とともに複数の電極２２を使用することができる。反対極性の分子を有する２つの薬物がある場合、両方の電極２０及び２２は、各薬物を患者に送達するための薬物貯蔵槽２４を備える。一実施例では、薬物貯蔵槽２４は、ヒドロゲル（つまり、水性ゲル）から形成される。他の実施例では、薬物貯蔵槽２４は、膜上に形成される。電極２０及び２２のサイズは、反発力で患者の皮膚内に送り込もうとしている荷電薬物分子のサイズに応じて変わる。したがって、複数の電極が複数の薬物槽２４とともに使用される実施例では、電極と薬物槽のサイズは変わりうる。

電極２０及び２２の一方又は両方が、Ａｇ／ＡｇＣｌ印刷可能導電性インクコーティングから作製される。電極２０及び２２は、荷電薬物分子を含むヒドロゲルから形成されうる、薬物貯蔵槽２４によって覆われる。電極２０及び２２は、高導電性ポリマー厚膜（ＰＴＦ）インクで可撓性印刷配線１８に印刷される。好ましい実施例では、無鉛の銀担持等方性導電性セメントが使用され、これにより、水分と熱衝撃に耐性のある電気的及び機械的接続を形成する。

電池１４はシステム１０に電力を供給する。患者にもたらす混乱を最小限に抑えつつ、システム１０が患者の皮膚に付着する能力を高めるために、電池１４を、システム１０の残り部分とともに、できる限り薄く作ることが望ましい。厚さ０．７ｍｍ程度の電池セルは、最大３．０ボルトまでの電気を発生し、複数のアレイにすることで、最大９．０ボルトまでの電気を発生し制御することができる。この電力量によって、アンテナ１６を通じてマイクロプロセッサ・コントローラ１２により無線プログラミング及びデータ収集が行える。電池の種類及び構造は、制限することを意図されていない。

イオン泳動薬物送達システム１０は、一実施例では、さまざまな臨床現場における局所的薬物送達の一方法として使用されうる。システム１０は、静脈アクセス又は薬物の内皮又は皮下注射の実行時など、皮膚穿刺術の実行中に痛い感覚が生じるのを防ぐために、局所麻酔薬を投与することができる。システム１０は、筋骨格炎症を起こしている患者体内に、非ステロイド系抗炎症薬及びコルチコステロイドを送達することもできる。

イオン泳動薬物送達システム１０を使用する薬物送達の速度、タイミング、及びパターンは、マイクロプロセッサ・コントローラ１２を用いて、電極２０及び２２に印加される電流を変化させることによって制御される。マイクロプロセッサ・コントローラ１２は、薬物送達の持続時間及び頻度が治療パラメータに基づいて変えられるさまざまな薬物送達プロファイルを提供するようにプログラムされうる。薬物送達システムがターゲット薬物の有効な血中濃度を達成する速度は、治療効果の発現を決定する。イオン泳動薬物送達システム１０を使用すると、経口又は受動経皮薬物送達法に比べて著しく速い速度で多くの薬物を直接皮膚に通して下層組織及び血流に送り込むことができる。マイクロプロセッサ・コントローラ１２は、アンテナ１６を通して無線でプログラムされる。一実施例では、マイクロプロセッサ・コントローラ１２は、プログラミングを１回だけ受け付けるように構成され、これにより、システム１０は、さまざまな電子デバイスによって誤って再プログラムされたり、意図的なミスプログラミングが行われたりすることのないようにできる。

一選択肢として、マイクロプロセッサ・コントローラ１２は、システム１０によって実行される実際の薬物送達に関する薬物送達情報のデータ収集の機能を実行することもできる。薬物送達情報は、例えば、それぞれの送達された用量の日時及び数量の電子記録を含むことができ、これは患者コンプライアンスを判定するための情報となる。電極２０及び２２は、電極２０及び２２の操作によってシステム１０が患者の皮膚と接触しているかどうかを判定し、システム１０が患者の皮膚と接触している場合に形成される電極−皮膚−電極の回路内の患者の皮膚の抵抗率を決定するために使用されうる。

一選択肢として、システム１０は、手動ボタン・アレイ３６（図２０に示されている）を備えることもできる。手動ボタン・アレイ３６は、マイクロプロセッサ・コントローラ１２に結合される。手動ボタン・アレイ３６を使用することで、患者はシステム１０を手動操作することができる。システム１０は、好ましくは、薬物を患者に自動的に送達するための薬物送達情報とともにプログラムされる。患者は、このプログラムから逸脱するか、又はこのプログラムをオーバーライドし、手動ボタン・アレイ３６により薬物を送達するようにシステム１０を手動操作することができる。手動ボタン・アレイ３６を使用すると、患者は薬物送達情報から逸脱し、薬物送達情報の中で指示されている投薬頻度及び投薬時間を加減することができる。患者は、例えば、薬物送達からのマイナスの副作用を感じ取っているときに、手動ボタン・アレイ３６でシステム１０をオフにすることもできる。

好ましい一実施例における電極２０及び２２、可撓性印刷配線１８、アンテナ１６、及びシステム１０内の他の回路コンポーネントは、安価なポリエステル誘電体基板及びスクリーン印刷厚膜導電性インクからなる技術を使用して製造されたポリマー厚膜（ＰＴＦ）可撓性回路から作られる。これらの回路は、導電性インクの高速スクリーン印刷を伴う加法的プロセスで作製される。多層回路は、誘電体を絶縁層として使用して製造され、両面回路は、印刷スルーホール技術を使用して製造される。図４〜１５は、システム１０を組み立てる例示的な方法を示している。能動的表面実装コンポーネント及び受動的表面実装コンポーネントは両方とも、導電接着剤（ＣＡ）又は異方性導電接着剤（ＡＣＡ）を用いてＰＴＦ可撓性回路アセンブリに接着されうる。好ましい一実施例では、システム１０が曲げられたときに最適な性能を発揮させるために、層２６と２８との間にすべてのコンポーネントが封入され、特に医療用途のために開発された疎水性ＵＶ硬化材料を使用して一緒に結合される。

ＰＴＦ可撓性回路は、例えば銅ベースの回路に比べて本質的に安価であるため、利用するのが有利である。ＰＴＦは、回路トレースが直接印刷される誘電体基板上に形成される。それに加えて、ＰＴＦでは、典型的には、銅製回路で通常使用されるポリイミド基板に比べて著しく安価なＰＥＴ基板を使用する。それに加えて、ＰＴＦ回路は、直接印刷すると環境にもより優しいので、化学薬品を使用してエッチングで銅箔を選択的に除去して後に導電パターンを残す材料の除去を必要としない。

荷電薬物分子は、異なる薬剤化合物に対しサイズが異なる。薬物分子が大きければ大きいほど、患者の皮膚に押し込むのに強い電磁力を必要とする。薬物分子が小さければ小さいほど、患者の皮膚に押し込むのに必要な電磁力は弱くてよい。したがって、最適な大きさの電磁力を加えて薬物分子を患者の皮膚内に送り込むために、電極２０及び２２のサイズを薬剤化合物のサイズに基づいて変えることが望ましい。したがって、システム１０は、好ましくは、それぞれの電極２０及び２２に対し修正したサイズを定めることによって特定の薬物分子サイズに合わせて製造される。

以下に示されている表は、薬物、薬物分子及び溶液の電荷、薬物が使用される目的／条件の例示的なリストである。

さまざまな実施例において、薬物貯蔵槽２４から患者の皮膚に入る荷電薬物分子の流束は、経皮透過増強剤を使用することで高められる。透過増強剤は、荷電薬物分子とともに使用したときに、薬物貯蔵槽２４から患者の皮膚内への荷電薬物分子の流束を増大する任意の化学薬品又は化合物である。つまり、経皮透過増強剤は、荷電薬物分子が薬物貯蔵槽から移動し、患者の皮膚を透過する能力を増大する物質である。

透過増強剤のこのような使用は、薬物を貯蔵槽２４から移動して患者の皮膚内に送り込むのに必要な電力の量を低減するため有益である。これは、使用電流が減るということであり、延いては皮膚炎の発症を低減することを意味する。また、引き込む電力も少なくて済む、つまり、電池を小型化することができ、及び／又は長時間使用できることを意味する。

増強剤は、賦形剤であってよい、つまり、医学的に不活性な薬剤であってよく、荷電薬物分子とともに貯蔵槽２４内に入れられる。好ましくは、薬物を担持するために貯蔵槽内でゲルが使用される場合、透過増強剤及び薬物はゲルに溶解性を有するが、ゲル網には化学的に結合されず、したがってゲルから皮膚へより容易に移動できる。いくつかの実施例では、増強剤は、付随する薬物分子に類似の電荷を持つ分子とすることができる。

例えば、オレイン酸は、インスリンの経皮透過を促進するイオン泳動能力に対し相乗効果を有する。プロピレングリコールを使用すると、この効果がさらに高まった。イオン泳動法によるシステム１０から患者体内への荷電薬物分子の流束を増強することができる１つの例示的なインシピエントは、炭素原子を１〜９個有する脂肪酸である。好ましくは、インシピエントは、少なくとも１つのＣ_２〜Ｃ_６脂肪酸を含む。例えば、脂肪酸は、プロピオン酸、吉草酸、２−メチルブタン酸、３−メチルブタン酸、及びこれらの組み合わせから選択することができる。一実例では、脂肪酸は、プロピオン酸と吉草酸の混合物である。

透過増強剤は、薬物とともに貯蔵槽２４内に置かれている必要はなく、貯蔵槽２４の表面に接触する皮膚に塗布することが可能である。これにより、貯蔵槽２４と皮膚との間に、薬物の透過を増強するための界面を形成しやすくすることが可能である。

図２は、イオン泳動薬物送達システム１０の等角図を開示している。電池１４、アンテナ１６、及び可撓性印刷配線１８は、層２８が部分的に剥離されている状態で層２６に接着されているように示されている。図２は、システム１０を患者の身体の輪郭に適合させ、患者の身体の通常の活動及び移動の際に変形できるようにするシステム１０の柔軟性を示している。それに加えて、この図は、システム１０が、組み立てられたときに、患者の毎日の機能において侵入を最小限に抑えた薄いパッチであることを示している。

図３は、イオン泳動薬物送達システム１０の等角透視図を開示している。マイクロプロセッサ・コントローラ１２、電池１４、アンテナ１６、可撓性印刷配線１８、電極２０及び２２、並びに薬物貯蔵槽２４が、層２６と２８との間にサンドイッチ状に挟まれている状態が示されている。手動ボタン・アレイ３６を使用することで、患者はシステム１０を手動操作することができる。インジケータ・ライト８４は、システム１０のステータスを視覚的に示すものである。インジケータ・ライト８４は、好ましくは多色ＬＥＤであり、これは、例えば、非限定的な例として、正常動作のときには緑色に点灯し、低電力状態になったときにはオレンジ色で点滅し、又はシステム障害が発生したときには赤色で点滅するものとしてよい。システム１０は、患者／システム１０の環境内でさまざまなパラメータを監視するためにさまざまなセンサー３７を備えることができる。これらのパラメータは、限定しない実例により、水分、温度、システム１０／患者の物理的接触状態、及び皮膚温度、心拍数などのさまざまな患者パラメータを含みうる。センサー３７からの情報は、システム１０への正のフィードバックを与えるものとして使用されうる。例えば、センサー３７がシステム１０／患者皮膚界面において水分を検出した場合、これは、患者が発汗していることを示すものとしてよい。この情報を用いて、システム１０は、電極２０及び２２に印加される電圧を高めて荷電薬物分子を駆動して加えられた汗の層に通すようにプログラムすることができる。その代わりに、システム１０は、患者が発汗を止め、汗が蒸発してしまうまで、荷電薬物分子の送達を停止するようプログラムすることができる。

図４〜１４は、イオン泳動薬物送達システム１０の回路を形成するプロセスを開示している。図４は、層２６の一次コンポーネント側４０上の回路３８の印刷を示している。層２６は、好ましくはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）などの薄い可撓性フィルムから作られる。回路３８は、層２６上に印刷された導電性銀インクから作られる。図４Ａでは、アンテナ１６は、アンテナ１６、電池１４、及びマイクロプロセッサ・コントローラ１２を相互接続する配線１８とともに印刷される。

図５は、層２６の一次コンポーネント側４０の誘電体４２の蒸着を示している。誘電体４２は、アンテナ１６、電池１４、及びマイクロプロセッサ・コントローラ１２を相互接続する配線１８を被覆する。誘電体４２は、アンテナ１６を覆わない。このステップで、スルーホール５４が、層２６をレーザー切断することによって形成される。誘電体は、層２６上に印刷される。誘電体は、ウレタンアクリレートと結合されたケイ酸マグネシウム顔料を使用して印刷される。

図６は、層２６の二次コンポーネント側４６上の回路４４の印刷を示している。回路４４は、電極２０及び２２用の配線４８並びに電極２０及び２２を電池１４及びマイクロプロセッサ・コントローラ１２に接続するための配線５０を備える。回路４４は、層２６上に印刷された導電性銀インクから作られる。二次コンポーネント側４６は、患者の皮膚と接触する。

図７は、層２６の二次コンポーネント側４６上への電極２０及び２２の形成を示している。電極２０及び２２は、配線４８の上に形成される。電極２０及び２２は、銀又は塩化銀から形成される。好ましい一実施例では、配線４８は、電極２０及び２２に比べて高い抵抗率を有する。患者の知覚より少し低い望ましい電気量を患者の皮膚に印加するために、配線４８に比べて低い抵抗率を有する材料から電極２０及び２２を作ることができる。したがって、さまざまなサイズの薬物分子に対応するために電極サイズを変化させて電極２０及び２２によって印加される電気量を変えることに加えて、電極２０及び２２を形成するために使用される材料も、同様に、これらのパラメータに影響を及ぼすように変えることができる。

２本の電極２２のうち大きい方は、正荷電又は負荷電薬物分子を含む。２本の電極２０のうち小さい方は、帰路であり、ヒドロゲル物質のみを含む。正荷電薬物分子では、大きい電極２２は、１つ又は複数の印刷パスを有しさらに銀担持が変化する銀インクで構成される。帰路電極２０は、１つ又は複数の印刷パスを有しさらに塩化銀担持が変化する銀／塩化銀インクで構成される。負荷電薬物分子では、大きい電極２２は、１つ又は複数の印刷パスを有しさらに塩化銀担持が変化する銀／塩化銀インクで構成される。帰路電極２０は、１つ又は複数の印刷パスを有しさらに銀担持が変化する銀インクで構成される。

材料と材料セットのこの組み合わせで、薬物送達性能が向上し、ｐＨの安定性が増し、パッチ・システムの送達時間が向上する。

図８は、層２６の二次コンポーネント側４６への誘電体５２の蒸着を示している。誘電体５２は、配線５０を覆うように蒸着される。誘電体は、電極２０又は２２上に蒸着されない。

図９は、層２６内のスルーホール５４のファイリングを示す。配線５０を回路３８に電気的に結合するために、スルーホール５４は導電性材料を充填される。導電性材料は、好ましくは印刷銀インクである。

図１０は、層２６の二次コンポーネント側４６へのレーザー切断フォーム又はダイカット・フォーム５６の取り付けを示す。フォーム５６は、開口部５８ができるように切断される。薬物貯蔵槽２４を形成するように、開口部５８が備えられる。開口部５８は、電極２０及び２２の位置と一致し、その上に薬物貯蔵槽２４が形成される。フォーム５６は、層２６の二次コンポーネント側４６に取り付けられる。他の実施例では、フォーム５６の代わりに印刷シリコーン接着剤が使用される。

図１１は、層２６の二次コンポーネント側４６上への薬物貯蔵槽２４の形成を示している。この実施例では、薬物貯蔵槽２４は、電極２０及び２２上のフォーム５６の開口部５８内に蒸着されるヒドロゲルから形成される。

図１２は、層２６の一次コンポーネント側４０への導電性エポキシ６０の蒸着を示している。導電性エポキシ６０は、図１２に示されているパターンで蒸着され、これにより、マイクロプロセッサ・コントローラ１２及び電池１４を層２６上に固定し、これらのコンポーネントと回路３８とを電気的に接続する。

図１３は、層２６の一次コンポーネント側４０上へのコンポーネント１２及び１４の配置を示している。マイクロプロセッサ１２及び電池１４は、導電性エポキシ６０（図１２に示されている）が蒸着された位置の上から層２６に取り付けられる。ラベル「Ｄ」で標識されているコンポーネントはダイオードであり、ラベル「Ｃ」で標識されているコンポーネントはキャパシタであり、ラベル「Ｒ」で標識されているコンポーネントは抵抗器である。

図１４は、層２６の一次コンポーネント側４０への封止材６２の蒸着を示している。封止材６２は、マイクロプロセッサ１２及び電池１４が回路３８と形成する電気的接続を被覆する。封止材６２は、マイクロプロセッサ１２及び電池１４が回路３８と形成する電気的接続を水分又は他の汚染物質からの損傷を保護するために使用される。封止材６２は、一実施例では、ロー・プロファイルの表面実装デバイスを可撓性基板に固定するように設計されている紫外線（ＵＶ）硬化性カプセル封入フォトポリマーである。

図１５は、層２６の完成した一次コンポーネント側４０を示している。マイクロプロセッサ・コントローラ１２及び電池は、層２６に取り付けられる。アンテナ１６が形成され、配線１８によりマイクロプロセッサ・コントローラ１２に接続される。スルーホール５４は、マイクロコントローラ１２及び電池１４と層２６の二次コンポーネント側４６上の電極２０及び２２とを相互接続する。回路３８は、スイッチング・レギュレータ及び関連するコンポーネント、さらに電気出力増大用の電荷ポンプを備える。

図１６は、層２６の完成した二次コンポーネント側４６を示している。薬物貯蔵槽２４は、電極２０及び２２に被さるように形成され、フォーム・テープ５６によって囲まれる。二次コンポーネント側４６の外縁は、高粘着性接着剤３０で覆われる。二次コンポーネント側４６の中心部は、低粘着性接着剤で覆われる。配線５０は、スルーホール５４によって電極２０及び２２を電池１４及びマイクロプロセッサ・コントローラ１２に接続する。

図１７は、イオン泳動薬物送達システム１０の側面図を示している。層２８は、マイクロプロセッサ・コントローラ１２、電池１４、及びアンテナ１６を覆うように示されている。マイクロプロセッサ・コントローラ１２、電池１４、及びアンテナ１６は、層２６の一次コンポーネント側４０に取り付けられる。層２６の二次コンポーネント側４６上では、電極２０及び２２が層２６上に印刷される。層２６は、フォーム層５６に取り付けられ、その中に薬物槽２４が形成される。接着剤３０及び３２が、層５６の底面に置かれる（図１８に示されているように）。

図１８は、層２６の二次コンポーネント側４６上の接着パターンを示している。二次コンポーネント側４６の周辺部は、高粘着性接着剤３０で覆われる。二次コンポーネント側４６の破線の内側部分は、低粘着性接着剤３２で覆われる。電極２０及び２２並びに薬物槽２４は、薬物槽２４から患者の皮膚への荷電薬物分子の移動に接着剤が干渉しないようにどの接着剤によっても覆われない。

図１９は、イオン泳動薬物送達システム１０の代替え実施例を示している。システム１０は、印刷回路６２上に形成された、電極６０上に形成される第１の薬物貯蔵槽５８を備える。システム１０は、印刷回路６８上に形成された、電極６６上に形成される第２の薬物貯蔵槽６４を備える。システム１０は、印刷回路７４上に形成された、電極７２上に形成される第３の薬物貯蔵槽７０も備える。印刷回路６２、６８、及び７４は、スルーホール５４に至る印刷配線５０で接続される。電極６０、６６、及び７０は、マイクロプロセッサ・コントローラ１２の別々の端子に結合され、マイクロプロセッサ・コントローラ１２によって互いに独立して操作される。電極６０、６６、及び７０は、電極６０、６６、及び７０が駆動して患者の皮膚内に送り込む荷電薬物分子のサイズの変化に応じてサイズが変わる。

図２０は、イオン泳動薬物送達システム１０を手動操作するための手動ボタン・アレイ３６の側面図を示している。手動ボタン・アレイは、この限定しない実施例では、１つ又は複数のポリドーム形スイッチ・アセンブリ３６から形成される。ポリドーム形スイッチ・アセンブリ３６。

本発明は、特定の実施例を参照しつつ図に示され、説明されているが、当業者であれば本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形態及び細部にさまざまな変更を加えられることを理解するであろう。

Claims (22)

1. 荷電薬物分子を駆動して組織内に送り込むためのイオン泳動薬物送達システムであって、
   前記荷電薬物分子を保持する薬物貯蔵槽と、
   前記荷電薬物分子を駆動して前記組織内に送り込むための電極と、
   前記電極を制御するように構成されているマイクロプロセッサ・コントローラと、
   前記マイクロプロセッサ・コントローラに結合されている無線信号受信機であって、これにより前記マイクロプロセッサ・コントローラがアンテナを通じて送られる信号によってプログラムされる、無線信号受信機と、
   前記マイクロプロセッサ・コントローラに結合された電池とを備えるイオン泳動薬物送達システム。
2. 前記薬物貯蔵槽は、ゲル・パッドを備える請求項１に記載のシステム。
3. 前記薬物貯蔵槽は、膜を備える請求項１に記載のシステム。
4. 前記荷電薬物分子は、前記ゲル・パッド内に担持される請求項２に記載のシステム。
5. 前記荷電薬物分子は、前記膜内に担持される請求項３に記載のシステム。
6. 前記マイクロプロセッサ・コントローラは、可撓性印刷配線で前記電極に接続される請求項１に記載のシステム。
7. 前記可撓性印刷配線は、銀又は塩化銀で作られる請求項６に記載の薬物送達システム。
8. 前記マイクロプロセッサ・コントローラ及び電極は、導電性セメントで前記可撓性印刷配線に接続される請求項６に記載の薬物送達システム。
9. 荷電薬物分子を駆動して組織内に送り込むイオン泳動薬物送達システムであって、
   前記荷電薬物分子を保持するための薬物貯蔵槽と、
   前記荷電薬物分子を駆動して前記組織内に送り込むための電極と、
   前記電極を制御するように構成されているマイクロプロセッサ・コントローラと、
   前記イオン泳動薬物送達システムの外縁の周りに配置された高粘着性接着剤及び前記イオン泳動薬物送達システムの中心に配置された低粘着性接着剤とを備えるイオン泳動薬物送達システム。
10. さらに、前記マイクロプロセッサ・コントローラに結合されている無線信号受信機であって、これにより前記マイクロプロセッサ・コントローラが前記アンテナを通じて送られる信号によってプログラムされる、無線信号受信機を備える請求項９に記載のシステム。
11. さらに、前記マイクロプロセッサ・コントローラに結合されている電池を備える請求項９に記載のシステム。
12. 前記薬物貯蔵槽は、ゲル・パッドを備える請求項９に記載のシステム。
13. 前記薬物貯蔵槽は、膜を備える請求項９に記載のシステム。
14. 前記荷電薬物分子は、前記ゲル・パッド内に担持される請求項１２に記載のシステム。
15. 前記荷電薬物分子は、前記膜内に担持される請求項１３に記載のシステム。
16. 前記マイクロプロセッサ・コントローラは、可撓性印刷配線で前記電極に接続される請求項９に記載のシステム。
17. 前記可撓性印刷配線は、銀又は塩化銀で作られる請求項１６に記載の薬物送達システム。
18. 前記マイクロプロセッサ・コントローラ及び電極は、導電性セメントで前記可撓性印刷配線に接続される請求項１６に記載の薬物送達システム。
19. さらに、前記システムと患者の皮膚との間の界面における水分レベルを検出する水分センサーを備える請求項９に記載の薬物送達システム。
20. 荷電薬物分子を駆動して組織内に送り込むためのイオン泳動薬物送達システムであって、
    前記荷電薬物分子を保持する薬物貯蔵槽と、
    前記薬物分子の前記組織内への透過を増強するように構成されている組織透過増強剤と、
    前記荷電薬物分子を駆動して前記組織内に送り込むための電極と、
    前記電極を制御するように構成されているマイクロプロセッサ・コントローラと、
    前記マイクロプロセッサ・コントローラに結合された電池とを備えるイオン泳動薬物送達システム。
21. 前記透過増強剤は、貯蔵槽内にある請求項２０に記載の薬物送達システム。
22. 前記透過増強剤は、賦形剤である請求項２１に記載の薬物送達システム。

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