JPH08505799A - 経皮質薬剤投与アプリケータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 互いから電気的に絶縁され、そのうちのいくつかが投与すべき薬剤を含むレザバー（１０）のアレイを含む、経皮的イオン導入薬剤アプリケータ。このアプリケータはさらに、好ましくは２つの部分で形成される部分的に導電性の層（１２）を含み、各セグメントが電極（１４）に対応し、レザバー（１０）の上に重なり、これと接触し、電極（１４）は部分的に導電性の層（１２）の上に重なり、これと接触する。電源（１６）が電極（１４）に電力を供給し、薬剤がレザバー（１０）から皮膚（１１）へと押し出されることを引き起こす。アプリケータは、皮膚の電気的抵抗におけるばらつきに関係なく、局所的電流束を刺激および熱傷のしきい値レベルより下に維持するように設計される。

Description

【発明の詳細な説明】 経皮質薬剤投与アプリケータ発明の分野および背景 本発明は、経皮質または経皮的薬剤投与システムに関し、より特定的には薬剤 の経皮的なイオン導入による投与に用いるアプリケータに関する。 患者に種々の薬剤を投与するための種々の方法が用いられている。たとえば、 多くの薬は経口的に飲まれている。このように摂取された薬剤は胃および腸内の 血液系によって取上げられ、身体全体に運ばれる。 別の投与方法は、患者の静脈に注射することによって血流に薬剤を直接導入す るものである。このような投与は、薬剤の１回の服用量を本質的に瞬時に導入す るために注射器を用いて行なうことができ、または、より長い時間、静脈内で運 ぷことにより、より均一で長い投与を行なうこともできる。 広く受入れられてきている第３の投与方法は、薬剤の経皮的運搬、すなわち皮 膚を通して患者に薬剤が運搬されることを伴う。ある状況下では、経皮的な薬剤 の投与は他の投与方法と比較して大きな利点を与える。経皮的投与は、静脈投与 の複雑さまたは不都合なく、身体に連続的かつ測って薬剤を投与する可能性を与 える点において特に有利である。 比較的長時間にわたってこのように薬剤を測って投与することは、大量に投与 すると危険となり得る薬剤、および 種々のタイプの鎮痛剤等の連続的に投与されると最も効果的である薬剤の投与に は特に望ましい。 多くの経皮的薬剤投与システムが知られている。その最も単純なものは、恐ら く、薬剤を皮膚と接触させて配置し、浸透および／または関連の自発的に起こる 大量移動の現象によって薬剤を皮膚に入り込ませるものであろう。この技術は、 たとえばニトログリセリンを投与するのに一般的に用いられている。 イオン導入法として知られている、より高度な経皮的薬剤投与技術では、電気 エネルギを用いて薬剤が皮膚に入り込むことを積極的に起こし、薬剤の投与速度 およびその入り込む深さをより良く制御することを可能にする。 本質的には、イオン導入法は、起電力を与えて、イオン性化学物質、典型的に は薬剤を皮膚を介して送り、下にある組織および近くの血管に吸収されるように するものである。 イオン導入装置は２つの電極を含む。電極のうちの一方はその近傍に皮膚へと 送られるべきイオン種を有する。第１の電極に近接した他方の電極は、身体を介 して電気回路を閉成する役割を果たす。使用する際には、双方の電極ともが皮膚 に接する。起電力は、電極に与えられて２つの電極間に電気回路を形成し、皮膚 および下の組織を介して流れ、薬剤のイオン種を第１の電極から皮膚を介して送 る。 現在実際に使用されているイオン導入での薬剤の経皮的 投与には問題がないわけではない。その主なものは、２つの電極にかかる比較的 均一で低い電束を確保することの難しさである。 適切な電束を維持するのが難しいのは、装置と皮膚とをよく接触させ、これを 維持するのが難しいためであることが広く認められている。皮膚は、通常粗い表 面であり、電極をあてがう領域の毛をすべて剃っても、残りの表面はまだ３次元 的であり、切られた毛、小胞、切り傷、瘢痕組織等の不完全性および不均一性を 含み、アプリケータと皮膚との優れた電気的接触性の形成に悪影響を及ぼす。 電束を向上させる種々の成分を有する、およびこれらを持たない種々の導電性 のゲルが、アプリケータと皮膚との間の空間を埋めるために用いられ、本質的に 平坦なアプリケータと微視的にはかなり３次元的な皮膚の表面とを均一に接触さ せようとすると起こる問題の幾つかを少なくとも部分的に克服する。 電極と皮膚とのより優れた接触性を確保する別の態様は、米国特許番号第４， ７０８，７１６号に説明されており、アプリケータが配備される皮膚の表面のマ クロ的な輪郭をより良く反映するために、アプリケータ全体がより良く撓み、適 合することができるように、互いに柔軟に接続される複数の電極を特徴とするア プリケータの使用を伴う。 この解決法は、アプリケータの全体の形状を皮膚の形状に一致させる点におい てマクロの規模では有用であるが、 皮膚の不完全性および不均一性によって起こる問題を克服するには効果的ではな い。皮膚の傷等のこれらの特徴の中には、周りの皮膚よりもかなり低い電気抵抗 を示す電気経路を与えるものがある。抵抗が低くなるとその不完全なものおよび その周りに電流が集中し、局所的な電流束が十分に増大すると、刺痛、刺激およ び熱傷等の不所望な結果をもたらし得る。この現象は、最初に電流が集中すると 局所的な抵抗がさらに減少し、局所的電流がさらに増大することによって、さら に助長される。この雪だるま式の効果は、刺激および熱傷に苦しむ「ホットスポ ット」をたちまち形成する作用を及ぼす。 このような直流電気による熱傷を制限する、またはなくすために種々の方法お よび手順が開発され、提案されている。その一般的な目的は、熱傷または許容で きない刺激が起こり得るしきい値を下回るように、集中される電流の密度、すな わち皮膚の面積当りの電流を保つことである。 電流密度の均一性は、アプリケータと皮膚との間の襞、皺および他の避けるこ とのできる不均一さを避けることによって、および電極と皮膚との間に種々のゲ ルで湿らせたパッドを用いることによって向上できる。しかしながら、避けるこ とができず、検出されないことが多い微視的な傷または穿刺等の皮膚の不完全性 の結果として電流が集中することによって起こる刺激および熱傷を避けるには、 このような技術は効果的ではない。 可能な解決策の１つとしては、各々が専用の抵抗器を介して電源に並列に接続 される電極のアレイを用いることである。各抵抗器の抵抗は、皮膚を貫通すると きの通常の抵抗に比べて比較的大きい。この態様では、皮膚の表面の抵抗におけ る変化が電流の密度にほとんど影響を与えない。 経皮的薬剤投与システムでは、典型的には、皮膚表面１平方センチメートル当 り０．０００１アンペアと低い電流束を用い、電流に対する皮膚の電気抵抗は６ ないし９ＫΩのオーダである。 したがって、１．５ボルトの電池等の典型的な電源が用いられる場合には、皮 膚表面１平方センチメートル当りのシステム全体の抵抗は約１５ＫΩとなるはず である。この抵抗の一部は、電池の抵抗、および電流が通るアプリケータの種々 の他の構成要素の抵抗によるものである。典型的には全抵抗の大部分である抵抗 の残りは、各電極と直列に電気回路内に含まれる専用の電流制限装置、典型的に は抵抗器によるものである。 開放性の傷のように、皮膚の特定の位置の皮膚の抵抗が著しく低い場合には、 局所的な皮膚の抵抗が著しく低下する。しかしながら、皮膚の抵抗は局所的な全 体の抵抗のごく一部にすぎないので、局所的な全体の電流はごく僅かしか上昇せ ず、刺激または熱傷を起こすような値を下回ったままである。 このような構成での難しさは、この説明した装置の製造 が非常に難しく、したがってコストがかかることである。それに関連する欠点は 、多数の個々の電極および抵抗器で形成されるこのような装置の信頼性が低く、 保存および動作の寿命が許容できないほど短い恐れがあることである。 したがって、皮膚にもたらされる電流束を安全なレベルに効果的に制限する特 性を有し、同時に、製造が安価で耐久性に優れ、保管および使用中も丈夫である 、イオン導入型経皮的薬剤アプリケータに対する必要性が広く認識されており、 かつこれを有することが非常に望ましい。発明の概要 本発明に従えば、以下を含む、化学物質を投与するための経皮的イオン導入化 学物質アプリケータが提供される。すなわち、（ａ）レザバーのアレイを含み、 レザバーは互いに電気的に絶縁され、少なくとも１つのレザバーが化学物質を含 み、さらに（ｂ）少なくとも２つのレザバーに接触し、これらの上に重なる部分 的に導電する層を含み、部分的に導電する層はこの部分的導電層に垂直には電流 を通すが、部分的導電層に平行な電流に対しては実質的に無限の抵抗を示し、さ らに（ｃ）電極間を流れる電流の異なる部分が部分的導電層を介して異なる距離 を移動して、電流の異なる部分の全経路の抵抗を等しくするように、部分的導電 層に物理的および電気的に接触し、少なくとも部分的にこの上に重なる電極と、 （ｄ）電極に電気的に接続される電源とを含む。 以下に説明する本発明の好ましい実施例のさらなる特徴に従えば、電極は１対 の電極を含む。 説明する好ましい実施例のさらなる特徴に従えば、半導体から形成されてもよ い部分的に導電する層は、すべてのレザバーの上に重なる単一の層から形成され る。 説明される好ましい実施例のさらに別の特徴に従えば、部分的導電層は２つの 層から形成され、その各々が実質的に半数のレザバーの上に重なる。 本発明は、好ましい実施例において、以下のような経皮的薬剤アプリケータを 提供することによって現在既知の構成の欠点にうまく対処するものである。すな わち、このアプリケータはレザバーのアレイからなり、そのいくつかが投与され るべき薬剤を含み、部分的に導電性の材料から形成されて各レザバーを介した回 路の電気抵抗を大きく上昇させる役割を果たす単一の層または１対の隣接する層 がこのレザバーの上に存在する。部分的に導電する層の上には、レザバー全体に 電流を均一に分布させる２つの電極のうちの一方が重ねられる。図面の簡単な説明 本発明は、単に例として添付の図面を参照して説明される。 図１は、本発明に従うアプリケータの側部断面図である。 図１Ａは、本発明に従うアプリケータの斜視断面図である。 図２は、レザバーアレイの斜視図である。 図３は、レザバーアレイおよび単一の一体の層から形成される部分的導電層の 斜視分解図である。 図３Ａは、レザバーアレイおよび２つの隣接する部分からなる部分的導電層の 斜視分解図である。 図４は、ともに接合したときの図３の部分的導電層およびレザバーアレイの斜 視図である。 図４Ａは、部分的導電層が２つの隣接する部分からなる場合の、接合した図３ の部分的導電層およびレザバーアレイの斜視図である。 図５は、１対の電極および部分的導電層と接合されたレザバーアレイの斜視分 解図である。 図５Ａは、部分的導電層が２つの隣接する部分からなる場合の、１対の電極お よび部分的導電層と接合されたレザバーアレイの斜視分解図である。 図６は、接合された場合の図５の電極、部分的導電層、およびレザバーアレイ の斜視図である。 図６Ａは、部分的導電層が２つの隣接する部分からなる場合の、接合した図５ の電極、部分的導電層、およびレザバーアレイの斜視図である。 図７は、電極が部分的導電層の上表面全体を覆う、図６Ａのような２部分の部 分的導電層、レザバーアレイの斜視図である。 図８は、レザバーアレイ、２部分の部分的導電層、１対 の電極、および平坦な層の形態でのエネルギ源の斜視図である。 図９は、除去可能なシールを有する、本発明に従うアプリケータの実施例の側 部断面図である。 図１０は、除去可能なシールを除去した後の図９のアプリケータの図である。 図１１Ａは、従来の環状のアプリケータを示す。 図１１Ｂは、本発明に従う環状のアプリケータを示す。 図１２Ａは、図１１Ａのようなアプリケータの電流線が不均一性のある部位で いかに集中するかを示す。 図１２Ｂは、図１１Ｂのようなアプリケータの電流線がほぼ変化しないままで あることを示す。 図１３Ａは、図１１Ａのようなアプリケータの電流線が短絡した場所でいかに 集中するかを示す。 図１３Ｂは、図１１Ｂのようなアプリケータの電流線が短絡によってもほぼ影 響されないままであることを示す。 図１４Ａは、アプリケータが適切に配置された場合に図１１Ａのようなアプリ ケータにおける電圧降下が一定であることを示す。 図１４Ｂは、アプリケータが適切に配置された場合に、図１１Ｂのようなアプ リケータにおける電圧降下が一定であることを示す。 図１５Ａは、アプリケータが適切に配置されるか否かにかかわらず、図１１Ａ のようなアプリケータにおける電圧 降下が同じであることを示す。 図１５Ｂは、アプリケータが不適切に配置されたときと適切に配置されたとき とで図１１Ｂのようなアプリケータにおける電圧降下が非常に異なることを示す 。好ましい実施例の説明 本発明は、皮膚の特定の部位に達することができる電流の量を効果的に制限す る能力を有する、安価であるが丈夫な経皮的薬剤投与アプリケータである。 本発明に従うアプリケータの原理および動作は、図面および添付の説明を参照 することによって、より良く理解されるであろう。 ここで図面を参照して、図１および１Ａは、本発明に従うアプリケータの一実 施例を断面で示す。図示されるアプリケータは、次に特定し、以下により詳細に その構造および機能が説明されるいくつかの構成要素からなる。 特定的には、アプリケータは、装置がその上にあてがわれる皮膚１１に最も近 い側にレザバーアレイ１０を含む。レザバーアレイ１０のすぐ上にあり、それと 接触しているのは部分的に導電性の層１２であり、これは単一の層で形成されて もよく、またその代わりに、以下に説明するように並置される２つの隣接する層 から形成されてもよい。部分的導電層１２は明細書および請求の範囲全体におい て単一のものとして参照するが、このような文言は、実質的に同じ面にあり、か つ互いにほぼ隣接するが好ましくは互い から幾分隔てられた２つ以上のセグメントからこの層が形成される場合をも含む と意図される。部分的導電層１２のすぐ上に、これと接触しているのは１対の電 極１４である。電極１４の上には電池１６または他の適切な電源のアレイがあり 、以下に説明するようにこれらは互いにおよび電極１４に以下に説明する適切な 態様で電気的に接続される。電池１６は、電極１４と電池１６との間に介挿され る絶縁層１８によって電極１４から電気的に絶縁されてもよい。電池１６および アセンブリ全体が適切なケーシングまたはハウジング２０内に収容され、これは また、アプリケータの動作を制御するためのアクチベータまたはマイクロプロセ ッサ２２を収容してもよく、以下に説明するように起動ボタン２４およびボーラ スボタン２６をさらに有していてもよい。 上述の各構成要素は、図１と本発明に従うアプリケータの種々の主な構成要素 の形状および位置を示す一連の斜視構成図を形成する図２−６とを参照してさら に説明される。 図１に示されるのはレザバーアレイ１０の図であり、これは本発明に従うアプ リケータの最も下の構成要素、すなわち患者の皮膚１１と直接接触し、患者に投 与されるべき薬剤を含む構成要素を形成する。 レザバーアレイ１０は、レザバーが互いから電気的に絶縁されるのであれば、 いかなる適切な長さ、幅および高さを有してもよく、いかなる適切な材料、好ま しくはシリコ ンで形成されてもよい。好ましくは、図２に示されるように、レザバーアレイ１ ０は、そこに一体に形成される好ましくは規則的な形状のボリューム３０のアレ イと形成される単一の電気絶縁体で形成される。 図２に示される正方形のハニカム構造は単なる例示的なものである。矩形、六 角形、または環状等を含むが、これに限られるわけではない他の多くの形状のボ リューム３０が可能であることを理解されたい。各ボリューム３０の寸法および レザバーアレイ１０全体の寸法は、特定のニーズに合わせて所望のように変えら れてもよいことを認められたい。ボリューム３０は、その代わりに適切な絶縁材 料の小孔構造等の不規則な微視的構造、またはより小さい構造であってもよいこ とを認められたい。 ボリューム３０は、種々の導電性ゲル等の適切な導電材料で充填される。ボリ ューム３０のいくつかは、さらに、典型的には導電性ゲルに懸濁されるか、また は溶解された適切な量の１以上の薬剤を含む。図２の例では、図示の目的のため に、観察者に最も近いボリューム３０の半数、たとえば５４のレザバーが薬剤を 含み、残りの５４が含まないと仮定する。 いくつかのボリューム３０に含まれる薬剤は、イオン化された形態であるが、 または電界が与えられた際にイオン化する。イオン化された薬剤の電荷は、それ が位置するボリューム３０の電荷と同じであり、それによって薬剤はボ リューム３０からそのすぐ下にある皮膚１１へと送られることとなる。 導電性ゲルは、典型的には、薬剤の分子が起電力の影響でゲルを介して皮膚へ と移動する一方でボリューム３０にとどまるのに十分な粘性を有する。使用する 前は、レザバーアレイ１０の底部は、使い捨て封止層（図示せず）で覆われてア プリケータを配備する直前に除去されてもよい。その代わりに、またはこれに加 えて、ボリューム３０の下向きの開口が微孔または半浸透性の膜で覆われて、薬 剤の分子はボリューム３０を出るが、導電性ゲルが出るのは防止されるようにし てもよい。 図３および４に最もよく示されるように、レザバーアレイ１０の少なくとも２ つのボリューム３０の上にあり、好ましくはそれに積層、堆積、もしくは塗布さ れるか、またはそれとともに注入されるのが、部分的に導電性の層１２である。 一実施例においては、図３に示されるように、単一の部分的導電層１２がレザバ ー１０のすべてのボリューム３０の上に重なる。図３Ａおよび４Ａに示される好 ましい実施例では、部分的導電層１２は２つのセグメント１２ａおよび１２ｂか らなり、これらは幾分互いから隔てられ、その各々がボリューム３０の一部、好 ましくは実質的にその半数の上に重なり、その程度および被覆範囲において以下 に説明する２つの電極と好ましくは実質的に対応する。部分的導電層１２を２つ のセグメントに分断することによ って、２つの電極の影響の範囲を電気的に分離するのをさらに助ける。部分的導 電層１２、または１２ａおよび１２ｂは、導電性ポリマ、たとえば適切なビニー ルまたはエポキシまたは炭素が加えられた、または表面が金属化されたプラスチ ック等の何らかの適切な材料で形成され得る。好ましくは、部分的導電層１２、 または１２ａおよび１２ｂは、シリコン含有炭素（グラファイト）粒子等の半導 体材料で形成される。 部分的導電層１２の性質および厚さは、層が比較的薄い垂直方向には電流が流 れるが、厚さが厚いために層を介して横方向には本質的に電流が流れることがで きないようなものである。したがって、部分的導電層１２は、その広い表面に垂 直の方向の電流に対しては、ある適切に選択された抵抗を示すが、その広い表面 に平行の方向の電流に対しては事実上無限の抵抗を与え、それによって電流を層 を介して直接下に流し、横方向に電流が流れるのを事実上阻止する。部分的導電 層１２は、このように効果において縦方向に適切な抵抗値を有する抵抗器のアレ イを構成するが、レザバーの各々について専用の別個の抵抗器および電極を設け ることによる多大な費用および動作上の問題はもたらさない。 図５および６ならびに図５Ａおよび６Ａに最もよく示されるように、部分的導 電層１２、または１２ａおよび１２ｂの上にあり、好ましくはその上に積層され ているのは電 極１４であり、これらは、これに限られるわけではないがアルミニウムもしくは 他の金属箔または導電性ゴムもしくは樹脂膜を含む何らかの適切な材料で形成さ れ得る。図５および６ならびに図５Ａおよび６Ａに示されるのは、１対の電極１ ４が用いられ、レザバーの約半分に対応するアプリケータの活性表面の約半分を 各電極が覆う好ましい実施例である。図５Ａおよび６Ａの構成では、部分的導電 層の２つの部分１２ａおよび１２ｂは、その被覆範囲において電極１４と実質的 に対応する。しかしなから、各電極対の各々が１つまたは少数のボリューム３０ の上に重なるような電極対のアレイを用いることも可能であることが容易に理解 されるであろう。 図７に示されるのは、電極１４が部分的導電層１２、または１２ａおよび１２ ｂの表面全体を完全に覆うように延在する別の実施例である。このような構成に より、グラファイト等の導電性の成分を含浸させた適切なプラスチックで好まし くは形成される、積層されたまたはともに注入された電極１４が一体構造を形成 することがより容易になる。 本発明に従う装置はさらに、ある適切な態様（図示せず）で電極１４に電気的 に接続される、好ましくは電池１６（図１および図１Ａ）である適切な電源を含 む。好ましくは、電源は、直列に接続された、電気で動く時計に用いられるよう な小型電池のアレイである。何らかの適切な態様で構成された多数の可能な電池 のうちの何らかのものを 含む種々の電源を用いることができることを認められたい。たとえば、電源は、 図８に示されるように電極１４のすぐ上に位置するエネルギ供与層１１６の形態 であってもよい。エネルギ供与層１１６は適切なプラスチック材料で形成されて もよく、それが重なる層の上に積層されても、それとともに注入されてもよい。 好ましくは、本発明に従うアプリケータ、特に図８の実施例に関して説明する ようなアプリケータは、皮膚にあてがう準備の整った状態の予め実装された使い 捨てのユニットである。好ましくは、図９に示されるように、各アプリケータは ハウジング内に実装され、ハウジングは２つの部分、すなわち、好ましくはアプ リケータに永久的に装着されるか、またはその一体化された部分であってもよい 上側ケーシング１２０と、アプリケータを配備する前にレザバーアレイ１０を封 止している除去可能なシール１２２とからなる。 使用する前には、上側ケーシング１２０および除去可能シール１２２はその隣 接する周縁部において互いに接続される。この接続を行なうのにいかなる適切な 手段が用いられてもよい。使用する直前に除去可能シール１２２は剥がされ、廃 棄されて、レザバーアレイ１０（図１０）の下部および上側ケーシング１２０の 周縁部を露出させる。上側ケーシング１２０の新たに露出された表面は適切な接 着材料を特徴とし、アプリケータが皮膚に押圧された後に皮膚 上にアプリケータを保持するのを助ける。好ましくは、絶縁壁等のレザバーアレ イ１０を形成する固体素子の最も下の表面もまた、適切な接着剤を特徴とする。 これらの点で接着剤があることが、レザバーアレイ１０とユーザの皮膚との間の より均一な接触性に寄与する。 電源と電極１４との電気的接続は、これに限られるわけではないが電気リード 線および金属箔等の使用を含む種々の手段によって行なうことができる。 本発明に従うアプリケータの上部は、これに限られるわけではないが、プラス チックのカバーまたは裏当を含む何らかの好都合なケーシングまたはハウジング ２０によって封止されてもよい。ケーシングまたはハウジング２０は、本発明に 従う好ましい実施例では、電源をオンまたはオフにするためのアクチベータまた はそれに類似した手段を含む。この点に関して、ケーシングまたはハウジング２ ０は起動ボタン２４を含んでもよい。 ケーシングまたはハウジング２０はさらに、薬剤の注入速度を一時的に上昇さ せることを可能にするためのボーラスボタン２６を含み得る。このような上昇は 、鎮痛剤の投与の際に、著しく強い痛みに合わせて患者が一時的に服用量を増や したい場合にしばしば望ましい。本発明に従うアプリケータは皮膚に与える局所 的電流密度を制限するように設計されるので、刺激または熱傷の恐れなくボーラ ス投与機構が簡単に用いられることに注目されたい。 好ましくは、本発明に従うアプリケータは、薬剤の投与速度を制御するための マイクロプロセッサ２２をさらに含む。マイクロプロセッサ２２は、薬剤の効果 を最大にし何らかの悪影響を最小にすることによって薬剤の投与を最適化するよ うに、薬剤の製造業者、医師および／または患者によって固定され得る予め定め られた１つ以上のプログラムに基づいて薬剤を投与するのに用いられてもよい。 上に説明した実施例は、例示する目的のために、薬剤を含むボリュームの組の ２つの隣接する本質的に矩形または正方形のマトリックスからなるレザバーアレ イに基づいているが、他の多くの形状も可能であることが容易に理解されるであ ろう。 たとえば、本発明に従う装置はボリュームの組のうちの１つが中央に位置され 、第１の組の周りに環形を形成する第２の組のボリュームによって囲まれるよう に構成してもよい。すなわち、アプリケータはたとえば、一方の電極（たとえば 陽極）およびその関連の薬剤含有ボリュームが円の中心またはその付近に位置さ れ、第２の電極（たとえば陰極）およびその関連の薬剤含有ボリュームが第１の 電極の周りの環を形成するように、環状であってもよい。 図１１−１５に示されるのは、患者（図示せず）の皮膚にあてがわれた場合の このような環状のアプリケータの断面図であり、図１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１ ４Ａおよび１５Ａは先行技術のアプリケータを示し、一方で図１１Ｂ、 １２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂおよび１５Ｂは、本発明に従う対応のアプリケータを示 す。 従来の環状アプリケータ（図１１Ａ）は中央電極３００および環状の電極３０ ２を含み、これらはそれぞれ中央の共通レザバー３０４と環状の共通レザバー３ ０６との上に完全に重なる。図１１Ａにはまた、３つの代表的な電流線３１０、 ３１２および３１４の患者（図示せず）の皮膚内での位置が示されている。アプ リケータに最も近く、図示される電流線のうちで最も短い電流線３１０は、より 長い電流線３１２よりも多くの電流を流すことが認められる。電流線３１２は、 それよりもさらに長い電流線３１４よりも多くの電流を流す。流れる電流の相対 量は、電流線の太さによって概略的に示される。 電流の大きさが異なるのは、より長い電流線を通る電流はより短い経路をとる 電流よりも大きな皮膚の抵抗に合うためである。このように電流の強さが異なる ことによる結果は非常に不所望なものであり、より短い電流線が薬剤の大半を運 び、より長い線がほとんどまたは全く薬剤を運ばないという薬剤の皮膚への不均 一な分配となる。さらに、電流が集中すると、以下により詳細に説明するように 、ホットスポットおよびそれに付随する剌激または熱傷につながり得る。 図１１Ｂに示されるのは、本発明に従う環状のアプリケータである。ここでは 、中央電極４００および環状の電極 ４０２は、それぞれ中央の部分的に導電する層４２０および環状の部分的に導電 する層４２２の一部に重なり、図１−１０の基本的な実施例に関して説明したの と同様の材料で形成されてもよい。中央の部分的導電層４２０および環状の部分 的導電層４２２は、中央の区分されたレザバー４０４および環状の区分されたレ ザバー４０６に好ましくは完全に重なる。 図１−１０の実施例に関して説明したように、電極からの電流は部分的導電材 料を介してレザバーの個々のボリュームおよび皮膚へと至る。電極４００および ４０２ならびにレザバー４０４および４０６の相対的サイズおよび寸法とそれら の相対的配置、部分的導電層４２０および４２２の特性および寸法は、種々の電 流経路の全抵抗における不均衡を低減するように選択され、そのため中央電極４ ００と環状の電極４０２との間の実質的にすべての電流経路が全抵抗について実 質的に等しくなる傾向にあり、したがって同じ太さの線で目視的に示される電流 線４１０、４１２および４１４によって示されるように実質的に等しい電流を運 ぶようにされる。 たとえば図１１Ｂに示されるように、電流線４１４を通る電流は、環状の電極 ４０２から、環状の部分的に導電性の層４２２の厚みを直接介して、環状のレザ バーアレイ４０６のボリュームのうちの１つを介し、電流線４１４を通って皮膚 を介し、中央のレザバーアレイ４０４のボリュー ムのうちの１つを介し、中央の部分的に導電性の層４２０の厚みを直接介して中 央の電極４００へと至ることが認められる。 対照的に、電流線４１０を通る電流は、環状の電極４０２を離れて環状の部分 的に導電性の層４２２を横切ってその外周部近傍の位置からその内周部近傍の位 置へと移動しなくてはならず、同時に電流は部分的に導電性の層４２２の厚さを 通らなくてはならない。次に電流は環状のレザバーアレイ４０６のボリュームの １つを介し、電流線４１０を辿って皮膚を介し、さらに中央のレザバーアレイ４ ０４のボリュームのうちの１つを介して移動しなくはならない。次に、電流は中 央の部分的に導電性の層４２０の厚みを横きり、またその外周部近傍の位置から 中央電極４００が位置されるその中心付近の点まで移動しなくてはならない。 最もよく貫通する電流線以外は、部分的に導電性の層を介してさらに移動する ようにうまく設計することによって、各電流経路の全体の抵抗を等しくする傾向 があり、したがってアプリケータにおける電流の均一な分布をもたらし、ホット スポットの可能性を低減するか、または排除し、薬剤が患者に均一に投与される ことを確実にする。 図１１Ｂに示されるような構成の結果および利点のいくつかが、図１２−１５ に示される。図１２Ａに概略的に示されるのは、従来のアプリケータを用いての ホットスポットの発生である。不均一なもの３３０があると、電流線は 集中する傾向にあり、ホットスポットを形成して、これが刺激または熱傷さえも もたらす恐れがある。対照的に、本発明に従うアプリケータは、図１２Ｂに示さ れるように、低い電流密度の均一な領域を形成する。不均一性があっても、電流 のごく僅かな部分しか集中できない。 同様に、たとえばアプリケータの中心部分と環状の部分との間に汗が落ちた場 合のように、従来のアプリケータ（図１３Ａ）において短絡が起こると、電流の 大部分が直ちに集中し、最も抵抗の低い経路を介して、すなわち短絡して流れる 。これは、このようなシステムでは電流の流れに対する抵抗のうちはるかに最も 大きく寄与しているのが皮膚の電気抵抗だからである。 対照的に、本発明に従うアプリケータ（図１３Ｂ）では部分的に導電性の層に よって与えられる抵抗が全抵抗のかなり大きな部分を占めるので、皮膚の抵抗に おける急激な低下が全体の抵抗を低下させる程度がはるかに小さく、したがって 電流の集中が著しく小さくなる。 最後に、本発明に従うアプリケータ（図１４Ｂおよび１５Ｂ）は、先行技術の アプリケータ（図１４Ａおよび１５Ａ）と対照的に、患者の皮膚の上に不適切に 配置したことを正確に示すように用いることができる。 図１４Ａおよび１４Ｂに示されるのは、双方のアプリケータが適切に配置され た場合である。上述のように、本発明に従うアプリケータによって形成される電 流場は、従来 のアプリケータが形成するものよりもはるかに均一である。しかしながら、適切 に配置されたいずれのアプリケータでも、全体の電位を測定すると電圧降下は同 じである。 双方のアプリケータともが不適切に配置されて、各アプリケータの一部が皮膚 とうまく電気的に接触していないと仮定する。従来のアプリケータ（図１５Ａ） では、電気的接触が優れた領域で電流が集中し、電極における全体の電圧降下は 、アプリケータ表面全体で適切な接触性が維持されたときと同じである。 対照的に、本発明に従うアプリケータ（図１５Ｂ）では電流の集中する能力が 大きく制限されるので、アプリケータの一部が不適切に接触すると、その結果と して電極における全体の電圧降下は低減される。このような電圧降下は、操作者 にアプリケータが不適切に配置されたことを即座に、かつ正確に示す。 図１１Ｂ−１５Ｂの実施例で表わされた構成は、中央電極およびそれを取り巻 く環状の電極以外の形状でも実現できることが容易に理解されるであろう。たと えば、部分的に導電性の層の表面のごく一部を被覆するように電極の寸法および サイズを決定し、各電極を、他方の電極から最も離れたアプリケータの縁部の近 くに置くことによって、図１−１０の実施例でも同じ機構が実現できる。 部分的導電層のすべてまたはほとんどの上に重なる図１−１０の実施例でのよ うな電極を用いることによって上述 のような構成が実現できるが、他の手段が用いられる場合には、たとえば異なる 厚さを有し、したがって異なる電流線について異なる抵抗を有する部分的導電層 を用いることによって、部分的導電層を横切る際に電流の異なる部分が異なる抵 抗を有することを確実にすることが容易に認められるであろう。 本発明が限られた数の実施例に関して説明されたが、本発明の多くの変形例、 変更例および他の応用例が可能であることが認められるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０８／０７７，１４６ (32)優先日 1993年６月16日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．化学物質を投与するための経皮的イオン導入化学物質アプリケータであっ て、 （ａ） レザバーのアレイを含み、前記レザバーは互いから電気的に絶縁され 、前記レザバーの少なくとも１つが化学物質を含み、さらに （ｂ） 前記レザバーのうちの少なくとも２つの上に重なり、これらと接触す る部分的に導電性の層を含み、前記部分的に導電性の層は、前記部分的に導電性 の層に垂直に電流が流れることを可能にするが、前記部分的に導電性の層に平行 な電流の流れに対しては実質的に無限の抵抗を与え、さらに （ｃ） 前記部分的に導電性の層と物理的および電気的に接触し、少なくとも 部分的にこれと重なる電極を含み、そのため前記電極間を流れる電流の異なる部 分が前記部分的に導電性の層を介して異なる距離だけ移動し、電流の異なる部分 の全経路の抵抗を等しくし、さらに （ｄ） 前記電極に電気的に接続された電源を含む、アプリケータ。 ２．前記電極が単一の正の電極と単一の負の電極とを含む、請求項１に記載の アプリケータ。 ３．前記電極のうちの一方が、中央の部分的に導電性の層の上に重なる中央の 電極を囲む環状の部分的に導電性の層に重なる環状の電極であり、前記環状の電 極は前記環状 の部分的に導電性の層の外周部近傍に位置される、請求項１に記載のアプリケー タ。 ４．前記部分的に導電性の層の厚さが均一でない、請求項１に記載のアプリケ ータ。 ５．前記部分的に導電性の層が、前記レザバーのすべての上に重なる単一の層 からなる、請求項１に記載のアプリケータ。 ６．前記部分的に導電性の層が、前記レザバーのすべての上に重なる単一の層 からなる、請求項２に記載のアプリケータ。 ７．前記部分的に導電性の層が少なくとも２つのセグメントからなり、前記セ グメントの各々が前記レザバーのうちのいくつかの上に重なる、請求項１に記載 のアプリケータ。 ８．前記部分的に導電性の層が少なくとも２つのセグメントからなり、前記セ グメントの各々が前記レザバーのうちのいくつかの上に重なる、請求項２に記載 のアプリケータ。 ９．前記部分的に導電性の層が半導体材料を含む、請求項１に記載のアプリケ ータ。 １０．前記部分的に導電性の層がシリコンを含み、さらに炭素粒子を含む、請 求項９に記載のアプリケータ。 １１．前記レザバーが、電気絶縁材料層から一体に形成される規則的な形状の 複数のボリュームである、請求項１ に記載のアプリケータ。 １２．前記レザバーが、電気絶縁材料層から一体に形成される微孔性の複数の ボリュームである、請求項１に記載のアプリケータ。 １３．前記電気絶縁材料がシリコンを含む、請求項１１に記載のアプリケータ 。 １４．前記電気絶縁材料がシリコンを含む、請求項１２に記載のアプリケータ 。 １５．前記電源が層電源である、請求項１に記載のアプリケータ。 １６．配備される前に除去され、前記レザバーのアレイを覆う除去可能なシー ルをさらに含む、請求項１に記載のアプリケータ。 １７．前記除去可能なシールを除去することによって接着剤が露出する、請求 項１６に記載のアプリケータ。 １８．前記接着剤が前記レザバーのアレイの露出される表面上に位置される、 請求項１７に記載のアプリケータ。 １９．薬剤を投与するための経皮質薬剤アプリケータであって、 （ａ） レザバーのアレイを含み、その１つ以上が薬剤を含み、前記レザバー は電気的絶縁層内に一体に形成されさらに （ｂ） 前記レザバー上に位置されて、これに接触した部分的に導電性の層を 含み、前記部分的に導電性の層は、 前記部分的に導電性の層に垂直な電流は流すが、前記部分的に導電性の層に平行 な電流の流れに対して実質的に無限の抵抗を与え、さらに （ｃ） 前記部分的に導電性の層に物理的および電気的に接触し、これに少な くとも部分的に重なる１対の電極を含み、そのため前記電極間を流れる電流の異 なる部分が前記部分的に導電性の層を介して異なる距離を移動し、電流の異なる 部分の全経路の抵抗を等しくし、さらに （ｄ） 前記１対の電極に電気的に接続される電源を含む、アプリケータ。