KR0154112B1 - 펄스 상태의 이온침투약 전달방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

이온 형태의 약같은 이온상태의 종류를 피부를 통한 이온침투식으로 전달하는 장치와 방법으로, 치료를 위한 전기적 펄스는 제어되고 분명한 듀얼성분 파형특성을 가지는 치료적인 전기펄스가 각 펄스를 통하여 더욱 효과적인 약 투여를 수행하도록 제공한다. 치료를 위한 펄스는 설정된 주파수에서 발생되며 설정된 펄스폭을 갖는다. 제1펄스 성분과 제2펄스 성분은 각 듀얼성분과 치료펄스를 포함한다. 진폭과 지속시간을 포함하는 각 펄스성분의 전기적 특성은 바람직하게 펄스형태로 된 출력파형을 생산토록 제어된다.

Description

[발명의 명칭]

펄스 상태의 이온침투약 전달방법 및 장치

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 일반적으로 이온침투요법 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 분명하고 복합적인 파형 특성을 가지는 펄스형태의 전기 에너지를 사용하여 이온물질을 피부를 통하여 이온 침투 전달토록 하는 장치와 방법에 관한 것이다. 이 파형특성은 실제적으로 피부자극을 증가시키지 않고 그러한 이온 침투의 효율을 충분히 증가시키는 치료펄스와 듀얼 세그먼트를 제공하도록 제어된다.

[종래기술의 설명]

이온침투요법은 투약된 이온물질을 포함하는 전해액을 통하여 직류전류를 통과시킴에 따라서, 피부를 통과하도록 하는 것과 같이, 신체조직속으로 이온물질을 수송시키는 것을 포함하는 하나의 공정이다.

일반적인 이온침투치료 장치는 전형적으로 바테리와 두 개의 전극 즉, 능동 및 참조전극과 결합된 단순한 전류제어회로를 포함한다. 능동전극은 투약되는 바람직한 이온물질을 포함한다. 예를들면 이온형태내에서의 약은 능동전극과 같은 전하를 가진다. 참조전극은 신체를 통하여 약간의 다른 이온전도체에 제공된다. 참조전극은 신체를 통하여 전기회로를 닫힌(closed) 상태를 이루어 그라운드 전극으로 작용한다.

이온침투요법은 바늘주입에 의한 정맥투약이나 알약에 의한 구강투약과 같은 다른 일반적인 약 전달섭생에 많은 잇점을 제공한다. 바늘주입에 대응하여, 예를들면, 이온침투요법은 전염의 위험, 불안, 고통, 외상이 줄어들도록 비주입방식을 제공한다. 이온침투요법은 지역적이나 국소치료에 잘 적용되고, 그래서 투약된 약의 높은 지역 집중이 바라지 않은 조직의 부작용 감소를 이룰 수 있게 된다. 이온침투요법은 또한, 약 전달율이 제공된 전리치료용 전류를 정확하게 변화시키는 세밀하게 프로그램된 회로에 의해 제어가능토록 변화될 수 있으므로, 바라는 치료가 국부적이거나 온몸이거나에 상관없이 약 투여율에 대해 대단한 융통성을 제공한다. 이온침투요법은, 예를들면 리도카인 하이드로 크로라이드, 하이드로코티손 유도체, 아세틴산, 프로라이드, 페니실린, 덱사메타손 소디움 포스페이트와 같은 여러약을 피부를 관통하여 제공하는데 사용되어 왔다. 이온침투요법은 또한 방광의 섬유조직종식을 위한 스크린 과정의 일부분으로써 필로카핀 나이트레이트를 전달하는데 사용되어 왔다.

수십년간 표면조직에 약물을 전달하는데 임상적으로 이온침투용 약 전달기술이 사용되는 동안, 그러한 치료에 종종 일어나게 되는 일반적 조직의 이상과민과 피부연소의 위험을 감소시키고 약 전달의 효율을 증가시키기 위한 필요성이 있기에 그 기술의 확대사용이 제한되었다. 전리치료용 약 전달에 영향을 주는 것으로 알려진 화학적, 전기적 및 생리학적인 복합요소의 상호작용은 이러한 문제점에 대한 해결책이 결코 명백하지 않도록 만들어진 복합적 배경을 제공한다.

조정되어야만 하는 이러한 요소들은 예를들면 (a) 약의 분자크기, 중량 및 이온밀도, 충전된 약분자와 경쟁하는 외부이온의 존재, 피부와 능도전극의 계면에서의 pH 조건과 같은 형태의 여러 전기화학적 요소 : (b) 전원전압, 전극의 형태 및 표면면적, 정점류나 펄스형태의 직류사용, 펄스폭 및 주파수와 같은 대전된 약을 능동적으로 이송토록 이루어지는 여러 전자요소 : (c) 피부조직의 전기적 특성외에 각 특별한 약 형태에 대한 민감성과 투과성과 같은 피부조직의 처리에 독특한 여러 생리학적 고려사항을 포함한다.

또한 복합성은 이러한 많은 요소들은 환자마다 변화시킬 수 있으며, 같은 환자에 있어서도 치료를 받는 특정신체위치의 기능에 따라, 치료기간이나 이온 침투 약 형태를 변화시킬 수 있다는 사실에 기인한다.

여러 접근방식이 상기와 같은 전자관련 요소의 처리를 증진시키도록 이제까지 시도되었다. 그러나 제한된 약전달 효능은 얻지 못하였다. 이는 이러한 여러 전자관련 요소들을 처리하는 것으로, 특히, 본 발명이 가리키는 펄스형태의 이온침투 약치료를 받는 피부용 조직에 의해 제공되는 전기특성을 더욱 효과적으로 수행하는 증진된 방법 및 장치이다.

이온침투 사용에서 이송된 이용양은 전류흐름과 기간에 직접적으로 비례하므로, 일반적인 이온침투 장치는 전극을 통하여 전류흐름을 제어함으로써 약 투여전달을 조절한다. 이온치료 장치는 예를들면, 다음 특허에서 여러 전류조절 개요와 기술되어 있다.

종래기술의 이온침투요법 장치는 전극을 구동시키기 위하여 일정직류나 펄스형태의 직류를 제공한다. 불행히도 각 작동모드를 사용할 경우 치료되는 피부에의 자극과 약 전달효능간의 교환이 요구되었다. 같은 작동주기와 피크전류증폭도 이상으로, 예를들면, 일정한 DC 모드는, 일정한 DC모드의 비인터럽트 전류흐름(즉, 효과적인 전류흐름구간 또는 효과적인 평균전류가 큰)에 우선적으로 기인하여, 펄스형태의 DC 모드 보다 약의 전달량을 크게할 것이다. 그러나 일정한 DC 모드와 결합되어 있어, 신체조직 내에 잔류전하를 발생시키는 일정 편파전류가 있으며, 펄스사이의 오프타임 간격동안 펄스형태의 DC 모드로 작동될 때 적어도 부분적으로 편파를 이루게 된다. 결과적으로, 일정 DC모드는 펄스형태의 DC모드를 사용할 때에 기인되는 것보다 전극밑에서 피부에 크게 자극시키는 경향이 있다.

따라서, 바람직하게 낮은 피부자극의 잇점을 수정하지 않고 펄스형태의 이온침투치료 수행시 약 전달효능을 증가시키기 위한 기술을 개발하기 위하여 근자에 이 기술에 관련된 사람들에 의해 일차적으로 도전이 시도되었다.

종래기술이 펄스형태의 DC 모드로 작동하는 장치의 약 전달효능을 증대시키고 피부자극을 또한 감소시키기도록 채택한 방식은 치료적 펄스 사이에서 능동적으로 감극기능을 지원함에 의하여 신체조직 내의 잔류전하를 감소시키기 위한 방법에 대한 것이다. 미국 특허 제 4,301,794호(테퍼)와 4,340,047호(테퍼 외)를 예로들면 반대방향에서 꽤 짧은 펄스전류(펄스(16))와 함께 단방향처리 전류(제1도, 파형(12)의 처리전류(14))를 주기적으로 인터럽트하는 것을 가르친다. 미국특허 제4,764,164호(사사키)는 또한 이온침투 치료 펄스 사이의 짧은 회로방전에 의한 효과적인 감극을 위해 피부전극에 나란히 결합시킨 스위치 메카니즘(즉 제3도 스위치(7))을 사용하는 외에, 치료용 펄스 사이의 강제방전형 역펄스 사용을 또한 언급한다.

그러나, 펄스형태의 DC 모드에서 이온침투 장치를 작동함에 따른 약 전달효율은 완전히 적절치 못하였으며 상당히 개선되기를 바라는 요구가 꾸준하였다. 다음에 의해 명백해지겠지만, 본 발명은 그 요구를 만족시킨다.

[발명의 요약]

본 발명은 펄스형태의 이온침투식 약 전달을 위한 방법 및 장치로 구성되며, 특히 그러한 치료적 펄스의 파형이 발생되는 특정방법이다. 본 발명 및 장치는 일반적인 펄스형태의 이온침투식 약 치료법에 의해 특별히 향상시킨 점을 포함한다.

본 발명은 신규한 이온침투식 치료법을 제공하되, 실질적으로 피부자극을 증대시키지 않고, 각 치료적 펄스를 통하여 약의 더욱 효과적인 투여를 이룰 수 있도록 독특한 복합파형 특성을 가진 펄스형태의 전기에너지가 발생되어 제공되도록 한다.

본 발명에 따르면, 설정된 주파수와 설정된 펄스폭을 가지는 주기적인 전기적 펄스열이 발생되며, 그 각 펄스의 파형특성은 두가지 성분 펄스파형을 제공할 수 있도록 제어된다. 각 두가지 성분으로, 발생되는 치료펄스는 제1펄스 성분과 제2펄스 성분을 포함하며, 각 성분은 제어되는 시간과 진폭을 갖는다. 제1펄스 성분은 제1부분이 펄스폭의 50% 미만을 포함토록 하는 펄스폭의 설정된 제1부분 이상으로 연장된다. 제2펄스 성분은 그 펄스폭의 남은 부분을 포함하는 다음번 제2부분 이상으로 연장한다.

각 펄스성분의 전기적 특성은 각 치료펄스를 통하여 단향성 이온침투 전류를 제공하도록 선택된다. 특히, 각 펄스성분의 전기적 특성은 각 펄스를 통하여 치료되는 피부조직의 생화학적 유도 임피던스와 더욱 효과적으로 상호작용하는 주기적 전기에너지를 전달하도록 제어된다. 1차 펄스성분의 기본적 기능은 각 치료적 펄스의 초기부분 동안 피부의 정전용량 성분을 급속히 충전시키도록 하는 것이다. 그결과, 바람직한 이온침투 전류 흐름과 피부조직을 통한 결합된 이온운반은 각 치료펄스를 큰 비율로 효과를 줄수 있게 되며, 각 치료펄스의 제2펄스 성분의 제1 기능이다.

본 발명의 하나의 상태로는, 듀얼성분이 교대로 변하는 타입 즉 전압-플러스-전류 펄스성분이나 전류-플러스-전류 펄스 성분을 발생시키는 장치가 기술된다. 각 듀얼성분 형태에서, 치료펄스는 전압-플러스-전류펄스 성분을 포함하며, 제1펄스 성분은 설정되거나 제어되는 평균전압 증폭도를 가지는 전압출력을 포함하며, 제2펄스 성분은 설정되거나 제어된 평균전류 증폭도를 가지는 전류출력을 포함한다. 각 듀얼부분 형태에서, 치료펄스는 전류-플러스-전류 펄스성분을 포함하며, 제1펄스 성분은 설정되거나 제어되는 제1 평균전류 증폭도를 가지는 전류출력을 포함하며, 제2펄스 성분은 설정되거나 제어되는 제2 평균전류 증폭도를 가지는 전류출력을 포함하며, 제1 평균전류 증폭도를 제2 평균전류 증폭도 보다 크다.

본 발명의 다른 상태로는, 듀얼성분, 전압-플러스-전류, 치료펄스를 발생시키는 장치가 기술되며, 그 구성은 또한 각 펄스를 사용하는 동안 전극포텐셜을 감지하는 센서피드백 수단을 가지며, 센서피드백 수단은 또한 감지된 포텐셜을 신호로 나타내는 피드백용 수단과 피드백 신호의 기능으로써 펄스 파형을 제어하는 수단을 포함한다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 피부조직을 위한 단순화된 등가 전기모델에 의해 설명된 피부 부하와 결합되는 본 이온침투 장치를 보이며, 듀얼성분 및 치료용 펄스를 제공하기 위한 본 발명의 양태를 나타내는 블록다이아그램이고 ;

제2도는 두가지 다른 특성의 펄스형태의 이온침투 약 전달 즉, 일반적인 펄스형태의 발명에 따른 듀얼성분, 전압과 전류, 펄스형태의 파형과, 일반적인 펄스형태의 DC 파형을 사용하여 수득되는 약 전달율을 설명하는 그래프로, 비교시험 결과는 펄스주파수의 함수로써 약 전달효율을 보이는 각 특성으로 도시되어 지며 ;

제3도는 듀얼성분, 전압과 전류, 치료용 펄스를 제공하기 위해 본 발명의 더욱 상세한 구성을 설명하는 회로다이어그램으로, 그러한 구성은 또한 각 펄스의 사용중 전극 포텐셜을 감지하는 센서-피드백 수단을 가지며, 피드백 신호의 함수로써 펄스파형을 제어하고 감지된 포텐셜을 나타내는 신호의 피드백 수단을 포함한다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명의 작동을 보다 이해하기 위하여, 이온침투식으로 치료되는 생물학적 조직과 상호작용하는 전기화학적 요소를 고려함이 필요하다. 인간의 피부는 외피표면으로부터 내부로 연장하는 여러 피부조직층으로 이루어지는 복합의 비동종박막으로, 얻어지는 이온침투식 투입에 따라, 각질층, 표피, 진피 및 피하조직을 포함한다. 이온침투 방식으로 치료될때의 피부는 펄스형태의 치료중에 바람직한 이온침투 전류흐름에 반대하는 경향이 있는 전기적 임피던스를 제공하는 저항 및 정전용량 특성을 각각 포함하는 전기적 특성을 갖는 것으로 알려져있다. 이러한 전기적 특성은 각질층에 의해서 지배되는 것으로 이해된다. 각질층은 상당히 낮은 수분함량을 갖는 다층각질 세포로 구성되어 있어 상당히 좋은 절연재로 작용한다. 그래서 전피부 임피던스의 실질 퍼센트는 각질층에 기인한다.

피부를 통과하는 이온침투약 요법과 관련된 이피부 임피던스 현상은 근년들어 실험 및 연구가 증가되었다. 예를들어 일반적인 이온침투요법 중에 생물학적 조직을 가로지르는 전계사용은, 이온침투전류가 일정한 DC를 사용하여 전달되거나 펄스형태의 DC를 사용하여 전달되는 것에 관계없이, 피부조직을 통하여 원하는 방향으로 이온물질의 지속적인 이동을 방지하거나 대향하여 축소시키도록 하는 불필요한 전기화학적 편파작용을 유도하고, 또한 피부자극을 일으키는 경향이 있다. 그러나 약 전달율을 감소함으로써, 주기적이거나 펄스형태의 DC모드에서의 이온침투전류의 전달은 요법과 관련하여 피부자극을 감소시키는 경향이 있는 것으로 알려져 있다.

사인과, 사다리꼴, 사각 또는 구형과 같은 입력전류 파형인 여러형태의 주기적 파형사용을 포함하는 실험은 또한 사각 또는 구형 파형이 이온침투요법의 연장주기 이상으로 큰 약 전달효율을 제공하는 경향이 있는 것으로 제안케한다. 네른스트-프랑크 방정식으로부터 유도되는 여러 이론적 모델이 사용된 특정 펄스법성과 함께 피부임피던스 현상에 관련하는 전기화학적 메카니즘을 설명하도록 제안되었으나, 어떠한 이론도 이 분야에서의 종래연구와 관련된 실험적 관찰과 이론적 예언을 상호관련지어 완전하게 성공하지는 못하였다.

일반적으로 이해되며 인간피부와 등가시킨 꽤 단순화된 종래기술에 의한 전기모델이 제1도에 도식적으로 표현되어 있으며, 피부부하(S_L)로써 나타내어진다. 피부부하(S_L)는 저항성분(R_p)과 정전용량 성분(C_p)이 병렬로 접속되며 그 병렬 접속된 것은 저항성분(R_s)과 직렬로 접속된 것을 포함하는 리액티브 회로이다. 어느 정도 상당히 단순화되어, 피부부하(S_L)는 상기 언급된 피부조직 성분과 거의 유사한 바 이는 다음과 같다. 직렬저항성분(R_s)은 이온침투 전류로(path)내에서의 여러 피부조직층의 옴 저항성분을 나타내고, 병렬조항성분(R_p)은 각질층의 누설 또는 분로 저항성분을 나타내며, 병렬정전 용량성분(C_p)은 각질층의 정전용량 성분을 나타낸다.

피부부하(S_L)로 보인 단순화된 등가전기 피부모델의 명목상 차이점은 종래기술에서도 있었지만, 각 전기적 성분에 할당될지도 모르는 상대적인 량의 전기값을 포함하며, 모델상태의 피부부하(S_L)로 표시된 일반표기는 제공된 펄스형태의 파형으로 피부의 전기적 반응을 광범위하게 설명할 목적에 적합하다. 그러나 피부-전극 계면에 관련된 바와같은 피부부하(S_L)와 결합된 어떤 등가 전기성분은 도식적으로 설명되지 않았음을 알게되는바, 이는 그와 같은 것이 여기에 논의된 피부 임피던스 현상을 이해하는데에 적절하다고 믿어지지 않기 때문이다. 또한 인간피부의 전기적 특성은 인간마다 다를 뿐만 아니라 이러한 전기적 특성은 동일인에게도 달라질 수 있다고 알려져 있다. 그러한 편차는 예를들어 이온침투피로를 받는 특정 신체위치에 따라, 사용된 약의 형태에 따라, 사용된 펄스형태의 파형 형태에 따라, 치료기간의 경과에 따라서 발생할 수 있다.

피부부하(S_L)의 특정전기성분은 다음처럼 특정지워질 수 있다 : (R_s)는 50과 500옴 사이에서 변하는 값을 가진 저항성분으로, 그 저항값의 1/3은 각 질층내에 잔류하는 것으로 믿어진다 : (C_p)는 0.01과 0.10 마이크로패럿 사이에서 변하는 값으로써, 피부부하(S_L)의 극성 콘덴서에 대응하는 정전용량 성분으로, 정전용량의 대부분은 각질층에 기인한다 :(R_p)는 3,000과 40,000옴 사이에서 변하는 값을 갖는 저항성분으로, 비록(B_p)가 전극으로 사용된 물질의 크기 및 형태의 기능에 따라 상당히 변할수 있다하여도, 저항값의 대부분은 각질층에 기인한다. 그러므로, 피부 임피던스 특히 병렬성분(C_p, R_p)의 주요결정요소는 피부, 주로 각질층에 더욱 피상적인 상태로 있게 되는 것으로 생각된다. 이러한 성분에 대한 각각의 변동시에, 병렬저항성은(R_p)이 전류세기에 비직선상으로 변할 때, 병렬저항성분(R_s)과 정전용량성분(C_p)은 꽤 일정한 값으로 남는다. 사각 또는 구형 파형과 같은 펄스형태의 파형에서, 피부 임피던스는 펄스 주파수가 증가함에 따라 감소하는 것으로 알려져 있다. 사람마다의 성분변동에 대해, 가장 중요한 것은 병렬 저항성분(R_p)으로, 2 내지 14의 비율로 변한다.

피부 임피던스 현상의 중요성을 간결하게 설명하기 위하여는, 구형파와 전류펄스 파형을 생산하는 일반적인 이온침투 약 전달장치와 결합된 피부부하(S_L)의 전기적 응답을 일반적으로 설명하는 것이 바람직하다고 믿어진다. 예를들면, 치료 펄스사이의 어떤 부분동안 전극을 쑈트시키거나 역극성 전류를 제공하는 바와같이, 일반적인 방법으로 치료펄스가 수행되는 사이 피부조직의 부분 또는 전체 감극을 능동적으로 수행케 함으로써 피부자극이 감소되는 바람직한 효과를 제공하는 것으로 생각된다.

각 치료 펄스 동안, 피부부하(S_L)는 정전용량성분(C_p)과 펄스주파수가 반대로 변하는 정전용량 리엑턴스와, 저항성분(R_p, R_s)으로 이루어지는 저항이 포함된 토탈 임피던스를 제공하며, 그 임피던스는 원하는 이온침투 전류 흐름을 방해한다. 각 치료펄스동안, 정전용량성분(C_p)을 재충전시키는 것은 필연적이다. 충전시간 특성은 피부부하(S_L)에 있는 피부 편파성분과 잔류전압, 직병렬 RC 소자를 가지는 충전네트워크를 포함하는 전기성분(R_p, C_p, R_s)의 각값과, 제공된 이온침투 전류의 증폭도를 포함하는 여러 요소에 따른다.

피부부하(S_L)의 병렬저항성분(R_p)을 통하여 이루어지게 되는 이온침투 전류흐름은 치료되는 피부조직속으로의 바람직한 이온전달율에 직접적으로 비례한다. 그러나 병렬저항성분(R_p)과 정전용량성분(C_p)의 병렬접속은 이온침투전류의 2개 통로를 제공하는 것을 볼 수 있다. 그러한 병렬 접속을 통해 흐르는 이온침투전류는 그 각지점 사이에서 비례되는 것으로 믿어지며, 그리하여 병렬저항성분(R_p)을 통해 흐르는 이온침투전류는 충전하는 정전용량성분(C_p)에 대개 역함수적으로 비례하여 변한다. 따라서, 각 이온 침투 펄스기간 동안 병렬저항성분(R_p)을 통해 수득될 수 있는 전류흐름양과, 각 펄스에 의해 전달될 수 있는 이온약의 양은 정전용량성분(C_p)을 충전시키기 위하여 각 펄스에 요구되는 시간과 역비례한다.

이런 상관관계를 이해함에 따라, 본 발명의 제1목적은 각 치료펄스의 초기부분동안 피부 정전용량성분(C_p)의 충전시간을 감소시켜 각 치료펄스를 통해 피부를 통과하여 전달되는 이온약의 양을 증가시키는 것이다.

각 치료펄스가 제1펄스 성분과 제2펄스 성분으로 이루어지는 것과 같은 주기적인 전기에너지의 특별형태가 본 발명에 따라 제공되며, 각 성분은 기간과 진폭같이 제어되는 전기적 특성을 갖는다. 피부의 정전용량성분(C_p)의 이러한 급속충전은 각 치료펄스의 제1펄스 성분에 대한 첫째 기능을 수행케 한다. 그렇게 함으로써, 바람직한 이온침투 전류흐름과 피부조직을 통한 결합된 이온전달은 큰 비율의 각 치료펄스 이상으로 발생하며, 각 치료 펄스의 제2펄스 성분의 첫째 기능이 된다. 본 발명의 이온침투 요법에 관련된 여러 화학적, 전기적 및 생화학적 요소의 특정상호 작용은 복잡하고 완전히 이해할 수 없지만, 본 발명에 따른 펄스파형인 듀얼성분의 사용은 피부조직의 특별한 전기적 특성을 더욱 효과적으로 수행하는 것으로 보인다.

제1도에서, 본 발명의 양태에 대한 블록다이어그램은 일반적으로(10)으로 표기되어, 이온형태의 약, 또는 투여되는 충전물질의 다른형태와 같은, 이온의 핵을 이온침투식으로 전달하는 치료펄스인 듀얼성분을 제공하는 장치를 나타낸다. 장치(10)는 전원(12)과, 설정된 주파수를 가지는 주기적인 펄스열을 발생시키며 하기에 더욱 충분히 기술될 본 발명에 따른 듀얼성분 펄스파형과, 주파수(즉, 듀티 싸이클) 기능의 설정된 펄스폭을 가지는 펄스발생수단(14)과, 전달되는 이온약을 가지는 능동전극(16)과, 참조전극(18)을 포함한다. 전근(16,18)은 피부전극 계면위치(16A, 18A)에서 피부부하(S_L)와 전기적 접촉되며, 피부부하(S_L)은 이온침투치료를 받는 피부조직의 단순화된 등가전기 모델에 의해 도식적으로 설명되었다. 펄스발생수단(14)은 또한 펄스발생수단(14)을 활성화시키기 위한 전원(12)과 전기적으로 결합되는 입력단(14A,14B)과, 피부부하(S_L)에 이온침투 전류를 전단시키는 전극(16,18)과 전기적으로 결합되는 출력단(14c,14d)을 포함한다. 전극(16,18)은 피부부하(S_L) 조직과 접촉되어 일정전류 밀도를 제공하도록 바람직하게 채택된 일반적인 형태이다.

장치(10)는 환자가 이동가능토록 인간피부에 직접 붙여 투여하도록 사용하기에 적합한 작고, 경량이며 휴대용 이온침투장치를 바람직하게 포함한다. 그렇지만 장치(10)의 유익한 출력은 듀얼성분의 치료펄스 형태이며, 본 발명의 중요한 특징을 구성하는 것임은 이해될 것이다. 크기축소, 중량감소, 휴대성 및 비용감소와 같은 장치(10)의 제기된 구성과 관련되는 특징은 장치에 의해 생산되는 바람직한 펄스파형에 대한 2차 특성의 잇점을 포함한다. 이러한 잇점을 수행하기 위하여, 전원(12)은 경량, 버튼타입, 건식바테리를 포함할 수 있으며, 펄스발생수단(14)은 감소된 크기와 저가로 커스텀 IC와 같이 미리 제조될 수 있으며 본래 디지털적인 회로를 포함할 수 있고, 전극(16,18)은 피부표면 윤곽과 맞으며, 전원(12) 및 펄스발생수단(14)을 위해 지원하는 일반적인 슬림형, 경량패드를 포함한다.

펄스발생수단(14)은 0.5㎑와 50㎑ 사이의 설정된 영역을 가지는 주기적 전기펄스열과 각 싸이클 주기의 10%와 80% 사이의 설정된 펄스폭을 발생시키며, 그 각 펄스의 파형특성은 하기에 더욱 상세히 기술될 독특한 듀얼성분의 치료펄스 파형을 제공하도록 제어된다. 펄스간격은 펄스열에서 뒤의 펄스로부터 각 펄스를 분리시키며, 각 펄스간격의 전기적 특성은 피부조직에서 감극을 수행할 수 있도록 제어되고 그에 따라 일반적인 치료시의 피부자극을 감소시킨다.

펄스발생수단(154)은 또한 듀얼성분 치료펄스의 제1펄스 성분을 발생시키기 위한 제1펄스 성분 발생수단(20)과, 듀얼성분 치료펄스의 제2펄스 성분을 발생시키기 위한 제2펄스 성분 발생수단(22)을 포함한다. 제1펄스성분은 펄스폭의 설정된 제1부분 이상으로 연장하여, 그 제1부분은 펄스폭의 50% 이하를 포함한다. 제2펄스 성분은 그 펄스폭의 나머지 부분을 포함하는 그 다음의 제2부분 이상으로 연장한다. 제2펄스 성분은 제1펄스 성분을 따르며, 이어지는 펄스폭의 제2부분을 구성하고, 제2펄스 성분의 적어도 일부를 제공하며, 제1펄스 성분의 전부, 일부 또는 전혀 다른 부분과 동일하게 연장된 것처럼 발생될 수 있음은 이해될 것이다.

본 발명에 따르면, 펄스발생수단(14)에 의해 발생되는 각 듀얼성분의 치료펄스는 바람직하게 전압-플럭스-전류펄스나, 전류-플러스-전류펄스를 포함할 수 있다. 본 발명을 사용하여 피부부하(S_L)에 전달되는 이온침투 전류는, 일반적으로 화살표에서 (I_L)로 나타낸 이온침투전류 같이, 각 치료펄스를 통하여 단방향성이다.

전압-플러스-전류구성에서, 제1펄스 발생수단(20)은 3과 25볼트 사이에서 설정되거나 제어되는 평균진폭영역을 갖는 전압출력을 제공하며, 제2펄스 성분발생수단(22)은 0.01과 5미리암페어 사이에서 설정되거나 제어되는 평균 진폭영역을 가지는 전류출력을 제공한다. 전압출력은 피부부하 임피던스에 비해 상대적으로 낮은 출력 임피던스를 가지는 일반적인 전안원에 의해 발생될 수 있다. 전류출력은 피부부하 임피던스에 비해 상대적으로 높은 출력임피던스를 가지는 일반적인 전류원에 의해 발생될 수 있다. 펄스 발생수단(14)은 피부부하(S_L)에 전달되는 펄스형태 출력의 전류진폭과 전압진폭을 제한하는 수단을 포함함이 바람직하며, 알려진 방법에 따라 상호 연결된 일반적인 전압크램핑 및 전류제한 회로를 포함할 수 있다.

전류-플러스-전류 구성에서, 제1펄스 발생수단(20)은 0.1과 50미리암페어 사이의 설정 또는 제어되는 제1평균 진폭범위를 가지는 전류출력을 제공하고, 제2펄스 성분발생수단(22)은 0.01과 5미리암페어 사이의 설정 또는 제어되는 제2평균 진폭범위를 가지는 전류출력을 제공하며, 제1평균 전류진폭이 제2평균 전류진폭보다 크다. 제1펄스 성분 발생수단(20)의 출력은 라인(24)를 따라 출력단(14c)에 결합된다. 제2펄스성분 발생수단(22)의 출력은 합해지는 노드(28)를 경유하는 라인(26,24)을 따라 출력단(14c)에 결합된다.

이 분야에 통상의 기술을 가진자에게는 바로 명백해질 수 있듯이, 본 발명은 일반적인 전기성분을 포함하고, 상기 기술된 급속피부 정전용량 충전기능을 완수하기 위한 듀얼성분의 치료펄스를 발생시키며, 이온침투 전류흐름을 증진시키는, 회로변동의 여러요소를 이용하여 수행될 수 있다. 바람직하기는, 펄스발생수단(14)은 바라는 이온침투 전류흐름이 유지되도록 부하 상태에 따라 조건을 변경시켜 자동적으로 조성하는 수단을 포함한다.

예를들어, 펄스발생수단(14)은 바라는 약의 전달율이 유지되는 피드백 기능으로써, 각 펄스성분의 펄스주파수, 펄스폭, 및 진폭 또는 상대적 기간과 같은 듀얼성분 펄스파형의 전기적 특성을 제어하며 감지된 파라미터를 나타내는 신호를 피드백시키는 수단을 포함하고, 전압, 전류 또는 임피던스와 같이, 피부부하((S_L)를 통하는 이온침투 전류흐름을 나타내는 파라미터를 감지하는 센서-피드백 수단을 포함한다.

바라는 주기적인 또는 펄스파형을 발생시키기 위한 회로 설계에는 유연성이 있다. 예를들면, 제1펄스성분 발생수단(20)과 제2펄스수단 발생수단(22)은 독립적인 발진출력을 발생시키기 위한 분리된 펄스발행회로를 포함할 수 있으며, 펄스발생수단(14)은 타이밍 및 게이트회로와 같은, 바라는 듀얼성분 펄스파형을 생성하기 위해 그들 출력을 등기화시키는 수단을 포함한다. 반면에, 펄스발생수단(14)은, 발진신호를 제공하기 위한 일반적인 발진수단과 같이, 신호펄스 발생요소를 포함할 수 있는 바, 발진신호는 제1펄스성분 발생수단(20)과 제2펄스성분 발생수단(22)의 각 출력이 바람직한 시간적 관계에 따라 피부부하에 결합되어 바라는 듀얼성분의 치료펄스를 발생시키는 출력게이트를 인에이블 시킨다.

바라는 펄스성분을 발생시키기 위한 회로설계에는 또한 융통성이 있다. 바람직하기는, 예를 들면, 제1펄스성분 발생수단(20)과 제2펄스성분 발생수단(22)은, 오버랩되거나 또는 되지 않을 정도로 각 출력의 상대적 타이밍을 조정하기 위하여, 일반적인 점선(30)에 의해 표시되어 상호 결합될 수 있다. 다시 말하면, 제2펄스성분은 제1펄스성분의 전부를, 일부를 또는 전혀 포함하지 않은 상태로 동일한 연장을 가질 정도로 제2펄스성분 발생수단(22)에 의해 발생될 수 있다. 예를 들면, 펄스발생수단(14)의 출력은 듀얼성분, 전압-플럭스-전류, 치료펄스를 포함할 수 있으며, 전류출력을 포함하는 제2펄스성분은, 전류출력이 전압출력을 포함하는 제1펄스 성분에 겹쳐질 수 있도록, 완전한 펄스폭을 통하여 연장한다. 반면에 제2펄스성분 발생수단(22)은 제2펄스 성분이 제1펄스 성분과 오버랩되지 않고 단순히 이어질수 있도록, 제1펄스성분 발생수단(20)의 출력종료에 따라 즉시 그 출력을 발생시키도록 제어될 수 있다. 제2펄스 성분과 제1펄스 성분의 이어지는 부분과 제2펄스 성분사이의 부분적 오버랩은 또한 가능하다. 각 펄스성분의 지속시간은 여러 쓰레쉬홀드 검지회로에 의해 결정될 수 있음은 명백하며, 제1펄스성분 발생수단(20)과 제2펄스성분 발생수단(22)의 작동은 타이밍, 전압, 전류, 임피던스등과 같은 파라미터에 따라 제어된다.

유사한 융통성은 전류-플러스-전류펄스 성분으로 이루어진 듀얼성분의 치료펄스를 발생시키는 데에 있어서 유용하다. 듀얼성분, 전류-플러스-전류, 치료펄스를 발생시키기 위한 단순화된 회로설계의 예가 이어진다.

펄스발생수단(14)은 설정된 진폭, 주파수 및 펄스폭의 펄스형태의 전압출력인 구형파를 제공하기에 적합한 일반적인 설계의 단일전압원을 포함할 수 있다. 펄스발생수단(14)은 또한 전압출력을 출력단(14c,14d)에 전압출력을 결합시키는 일반적인 설계의 스위치회로를 포함한다. 스위칭회로는 적어도 두개의 회로부분을 포함하며, 각 부분은 각 전압펄스 동안 출력단(14c,14d)과 전압원 사이의 전류흐름용 지로를 제공한다. 제1회로부분은 선택된 제1저항을 포함하고 제2회로부분은 선택된 제2저항을 포함하며, 그 저항들은 제1저항이 제2저항보다 작도록 선택적으로 제어된다. 그 스위칭회로는 바라는 순서와 기간에 따라 그 부분들 사이에서 스위칭됨에 의해 제1회로부분과 제2회로부분 사이의 전압출력을 교대로 결합시키는 일반적인 설계의 타이밍회로를 포함한다. 펄스발생수단(14)은 전압펄스와 제1저항의 진폭기능을 가지는 설정된 제1평균전류 진폭과, 제2저항과 전압펄스의 진폭기능을 가지는 설정된 제2평균 전류진폭 사이에서 변하고, 제1전류 진폭이 제2전류 진폭보다 크도록 하는, 진폭을 가지는 듀얼성분의 펄스형태의 전류출력을 제공한다.

펄스발생수단(14)이 본 발명에 따라 발생시킬 수 있는 주기적파형의 형태에는 또한 융통성이 있다. 각 펄스성분의 특정파형이 바람직하게는 구형파나 사각형태이지만, 파형은 그러한 형태에 본질적으로 제한되지 않으며, 예를 들어 사다리꼴, 만곡형, 또는 지수함수적 파형을 포함할 수 있다.

펄스형태의 이온치료 약 전달의 두가지 상이한 법성을 사용하여 수득되는 비교시험결과, 즉, 본 발명의 펄스형태의 (듀얼성분) 이온침투치료, 일반적인 펄스형태의 DC 전류(펄스형태의 DC)와 듀얼성분, 전압-플러스-전류는 제2도에 그래프로 표기되었다. 각 특성을 이용하여 수득되는 시험결과에 관련한 데이타 지점은 펄스주파수 함수에 따라 약 전달효율을 나타내도록 그래프로 그려졌다. 모든 시험수행 라인은, 듀얼성분에 대한 라인 D-S에서와 펄스형태의 DC에 대한 라인 PDC에서 지시된 바와 같이, 각 특성에 따라 수득되는 각각의 데이타 지점에 기초하여 최적 라인을 구성하는 각 특성으로 도시되었다.

시험조건은 다음과 같다. 약, 하이드로 몰푼(hydromorphone), 하이드로크로라이드(hydrochloride)는 이틀 이상을 배려하는 같은 외부조건으로 제어되어 약 10㎏의 중량을 갖는 4개의 분리선철에 이온침투식으로 투여된다. 이온침투장치는 펄스형태의 DC와 듀얼성분 특성에 따라 펄스형태의 출력이 제공되도록 사용되었다. 각 특성에 따른 펄스형태의 출력은 6가지의 상이한 펄스주파수 즉, 1㎑, 2㎑, 3㎑, 4㎑, 5㎑ 및 6㎑의 시험주파수 이상으로 시험되었다. 각 시험주파수에 대한 듀티 사이클은 50%였다.

일반적인 펄스형태의 DC 전류출력은 펄스형태의 DC 특성에 따라 전달되며, 각 전류펄스는 0.6미리암페어의 실질적인 일정진폭을 가지는 구형파형태의 파형을 포함한다. 듀얼성분, 전압-플러스-전류, 펄스형태의 출력은 본 발명에 따른 듀얼성분특성에 의해 전달된다. 각 듀얼성분펄스는 실제로 24볼트의 일정진폭을 가지는 전압출력을 포함하는 제1 펄스 성분과 실제로 0.6 미리암페아의 일정진폭을 가지는 전류출력을 포함하는 제2펄스 성분으로 이루어진다. 제1펄스 성분은 각 펄스가 시작될 때 개시되며, 사용된 작동주파수와 결합된 펄스폭에 관계없이 1 마이크로세컨드의 고정기간을 가진다. 제2펄스 성분은 또한 각 펄스가 시작될 때 개시되며, 제2펄스 성분이 사용된 작동주파수와 결합된 완전한 펄스폭이상으로 연장되도록 가변기간을 가진다. 각 펄스성분은 사각형태의 파형을 포함한다.

각 선철의 등부분에 위치된 피부전극을 구동하는 이온침투장치는 각 특성을 사용하여 12시간 이상 지속적으로 작동되었다. 각 특성은 각 시험 주파수를 위한 2개의 선철에서 시험되었으며, 각 특성은 상이한 선철쌍을 사용한다. 그래서, 4개의 상이한 데이타 지점은 제2도에 각 시험주파수에 따라 그래프로 나타내었으며, 4개의 선철 각각에서 취한 약 전달측정치와 일치한다.

약 2㎠의 부착표면적을 가지는 일반적인, 원형형태, 겔타입의 이온침투 전극이 사용되었다. 전극하우징(메드트로닉사 모델 No. 6462)으로 구성되는 능동전극은 정류수(88%), 폴리비닐알콜(PVA)(8%), 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스(HPMC)(2%), 및 하이드로몰폰 하이드로크로라이드(2%)로 이루어지는 겔형태를 수용한다.

참조전극은 전극하우징(메드트로닉사 모델 No. 6467 INA)으로 구성되는 참조전극 HPMC(4%), PVA(6%), 그리세롤(10%), 정류수(79.01%), 소디움크로라이드(0.9%), 포타슘크로라이드(0.04%), 및 수화칼슘크로라이드(0.05%)로 이루어지는 겔형태를 수용한다. 약 전달양은 고압액체 크로마토그래피를 포함하는 일반적인 기술을 사용하여 능동전극에 남아있는 잔류약을 측정함으로써 결정된다.

제2도에 좌표로 나타낸 두개의 시험수행선을 비교할때, 듀얼성분 특성을 사용하여 수득되는 약 전달율이 일반적인 펄스형태의 DC 특성을 사용하여 수득되는 것보다 상당히 크다는 것은 명백하다. 특히, 각 특성에 따른 약 전달율간의 미차는 증가된 작동주파수 함수에 따라 증가하는 것을 볼 수 있다.

제3도에서, 본 발명의 다른 양태를 나타내는 회로 다이어그램(110)에서 일반적으로 도시되며, 듀얼성분, 전압-플러스-전류, 치료펄스를 제공하는 장치를 설명한다. 장치(110)는 각 펄스를 투여하는 동안 전극 포텐셜을 감지하는 센서-피드백 수단을 포함하며, 그러한 센서-피드백 수단은 피드백 신호의 기능으로 펄스파형을 제어하고 감지된 포텐셜을 나타내는 신호의 피드백을 위한 수단을 포함한다.

장치(110)는 전원(112), 주기적인 듀얼성분, 전압-플러스 전류, 본 발명에 따른 치료펄스열을 발생시키는 펄스발생수단(114), 전달되는 이온약을 가지는 능동전극(116) 및 참조전극(118)을 포함한다. 전원(112)은 6볼트 포텐셜을 가지는 일반적인 경량, 버튼타입, 건식바테리를 포함한다. 전극(116,118)은 피부부화(S_L)와 같이 점선 블럭다이어그램으로 나타낸 피부조직과 전기적 접촉되게 보인 일반적인 형태이다. 펄스발생수단(114)은 또한 펄스발생수단(114)에 에너지를 제공하도록 전원(112)과 전기적으로 결합되는 입력단(114a,114b)과, 전극(116a,118a)을 각각 경유하여 피부부하(S_L)에 이온침투전류를 전달하기 위한 전극(116,118)과 전기적으로 결합하는 출력단(114c,114d)을 포함한다.

바람직한 듀얼성분, 전압-플러스-전류, 치료펄스를 발생시키기에 적합한 펄스발생회로의 양태는 펄스발생수단(114)으로 제3도에 일반적으로 도시된다. 펄스발생수단(114)은 또한 발진회로(120), 센서-피드백회로(122), 전압게이트회로(124), 전류원회로(126), 및 방전회로(128)를 포함한다. 펄스발생수단(114) 설정된 2㎑의 주파수를 가지는 치료펄스열을 제공한다. 각 펄스는 펄스폭을 한정하는 제어되는 기간을 가진다. 각 펄스는 사이에 낀 펄스간격에 의해 이어지는 펄스로부터 분리되며, 각 펄스폭과 이어지는 펄스간격의 합은 약 500 마이크로쎄칸드의 사이클주기를 포함한다. 각 펄스폭 구간과 이어지는 펄스간격은, 펄스폭이 각 사이클주기의 약 50%를 포함하도록, 거의 동일하게 되도록 제어된다. 다시 말하면, 펄스발생수단(114)에 의해 발생된 각 사이클주기는 거의 250 마이크로쎄칸드의 제1타임인터벌 이상으로 연장되는 펄스폭을 포함하며, 이어지는 펄스간격은 약 250 마이크로쎄칸드의 제2타임 인터벌 이상으로 연장되어 50%의 듀티 사이클을 한정한다.

펄스발생수단(114)에 의해 발생되는 각 치료펄스는 제어되는 기간과 진폭을 가지는 두개의 펄스성분을 또한 포함한다. 각 듀얼성분, 치료펄스는 설정된 평균전압 진폭을 가지며 펄스폭의 설정된 제1부분 이상으로 연장되는 제1펄스 성분과, 설정된 평균전류 진폭을 가지며 그 펄스폭이 나머지 부분을 포함하는 연속하는 제2부분 이상으로 연장되는 제2펄스 성분을 포함한다.

펄스발생수단(114)은 더욱 충분히 하기에 기술되겠지만, 사용자의 요구에 따라 변화될 수 있는 편차와 실질적으로 일정한 6볼트 진폭을 가지는 전압출력을 포함하는 제1펄스 성분을 발생시키는 수단을 포함한다. 그러한 제1펄스성분 발생수단은 발진회로(12), 센서-피드백회로(122) 및 전압게이트 회로(124)를 포함하며, 각 치료펄스의 개시때에 시작하며 전극(116)에서 감지된 포텐셜이 설정된 쓰레쉬홀드 포텐셜을 초과할 때 끝나게끔 제1펄스 성분을 발생시키도록 한다. 이런 쓰레위홀드 포텐셜(전압)은, 하기에 상술되겠지만, 사용자의 요망에 따라 작동되는 동안 제어가능토록 변화될 수 있다.

펄스발생수단(114)은, 하기에 상술되겠지만, 사용자의 요망에 따라 작동되는 동안 제어가 가능토록 변화될 수 있는 실질적인 일정진폭을 가지는 전류출력을 포함하는 제2펄스 성분을 발생시키는 수단을 포함한다. 그러한 제2펄스성분 발생수단은 발진회로(12) 및 전류원회로(126)를 포함하며, 완전한 제1펄스 성분과 동일연장선을 가지도록, 펄스폭의 기간을 통하여 연장하고 각 펄스의 개시때에 시작하는 제2펄스 성분을 발생시키게끔 한다.

펄스발생수단(114)에 의해 발생되는 듀얼성분의 치료펄스는 센서-피드백 회로에 의해 제어되는 펄스폭의 초기부분 이상으로 연장하는 실질적인 일정 전압출력에 일치하는 제1펄스 성분과, 전 펄스폭 이상으로 연장하고 전압출력에 따라 겹쳐지는 실질적인 일정 전류출력과 일치하는 제2펄스 성분으로 이루어진다.

발진회로(120)는 발진기(120a), 진폭제어회로(120b), 및 원숏어레이회로(120c)가 포함된다. 발진기(120a)는 0과 6볼트 사이의 진폭영역, 2㎑ 주파수에서의 전압펄스 및 사각파를 발생시키도록 된 일반적인 펄스발생장치이다. 발진기(120a)의 발진출력은 진폭제어회로(120b)와 원숏어레이회로(120c)에 라인(130)을 따라서 결합된다. 가변저항(R1)을 포함하는 진폭제어회로(120b)는 센서피드백 회로(122) 및 전류원 회로(126)를 구동하도록 라인(136)을 따라 바람직한 펄스형태의 전압출력을 제공하도록 발진기(120a)의 발진출력진폭을 조정가능토록 변화시켜, 제1펄스 성분을 위한 설정된 평균 진압폭을 결정하는 바람직한 쓰레쉬홀드 포텐셜을 이루게하고 제2펄스 성분동안 바라는 평균 전류진폭을 이루게한다. 원숏어레이회로(120c)는, 발진기(120a)의 출력에서 선택된 포지티브 고잉(Positive-going)이나 네가티브 고잉(Negative-going)에 일치하는 리딩 에지(Leading edge) 감지를 제공할 수 있도록 배열된, 4개의 디지탈 게이트(G1, G2, G3, G4)의 어레이를 포함한다. 특히, 출력은 게이트(G1)로부터 라인(132)을 따라서 방전회로(128)와 결합되어 알려진 방법내에서 각 펄스 간격동안 전극(116,118) 사이에서 일어나는 감극을 수행케한다. 이에 더하여, 출력은 게이트(G4)로부터 라인(134)을 따라서 전압게이트회로(124)와 결합되어 단지 치료 펄스 기간동안 전극(116,118)을 가로질러 결합될 수 있도록 되는 전압출력을 포함하는 제1펄스 성분을 인에이블 시킨다.

센서 피드백 회로(122)는 쓰레쉬홀드 기준회로(122a), 피드백 비교회로(122b), 피드백 제어회로(122c)를 포함한다. 쓰레쉬홀드 기준회로(122a)는 펄스형태의 전압출력을 라인(138)을 따라 피드백 비교회로(122b)에 제공하는 버퍼 증폭기로 작동하도록 저항(R2, R3, R4) 및 콘덴서(C1)로 구성된 OP앰프(A1)가 포함되며, 그 출력은 제1펄스 성분의 펄스형태의 전압출력을 위한 설정된 평균전압진폭을 결정하는 바람직한 쓰레쉬홀드 포텐셜을 포함한다. 쓰레쉬홀드 기준회로(122a) 출력의 포텐셜은 진폭제어회로(120b) 출력의 진폭을 조정하는 기능을 하며, 조정된 출력은 라인(136)을 따라 오피앰프(A1)의 비반전단에 결합되어, 바라는 대로 사용자에 의해 가변시킬수 있게 된다.

피드백 비교회로(122b)는 저항(R5, R6) 및 콘덴서(C2)와 결합된 비교기(140)를 포함하며, 라인(138)을 따라 결합된 쓰레쉬홀드 포텐셜을 포함하며 비교기(140)의 비반전단에 제공된 제1포텐션과, 각 제1펄스 성분동안 능동전극(116)에서 감지된 포텐셜과 일치하며 비교기(140)의 반전단에 제공되는 제2포텐셜을 비교한다. 비교기(140)는 그러한 비교기능으로써 피드백 제어회로(122c)에 라인(142)을 따라 비교출력을 제공한다. 피드백 비교회로(122b)는 비교기 (140)의 반전단에 감지된 포텐셜을 피드백시키고 각 제1펄스 성분동안 능동전극(116)에서 포텐셜을 감지하는 센서 피드백 수단을 포함한다. 능동전극(116)에서의 포텐셜은 전극리드(116)를 따라서 출력단(114c)과 결합되며, 라인(144)을 따라서 피드백노드(146)에 또한 결합된다. 피드백 비교회로(122b)의 센서 피드백수단은 비교기(140)의 반전단자 뒤로, 능동전극(116)에서의 포텐셜과 일치하며, 피드백노드(146)에서 포텐셜을 결합시키는 라인(148)을 포함한다.

피드백 제어회로(122c)는 증가형 모스FET(T1)를 포함한다. 모스FET(T1)의 드레인단은 라인(150)을 따라 전원(112)의 포지티브 단측 공급전압과 결합된다. 모스FET(T1)의 소오스단은 라인(152)을 따라 전압게이트회로(124)에 결합된다. 비교기(140)의 출력은 라인(142)을 따라 결합되며, 모스FET(T1)의 게이트에 바이어스를 제공한다. 모스FET(T1)는, 각 치료펄스의 제1부분 동안만 발생되는 제1펄스 성분이 제어된 기간과 전압진폭을 가지도록, 출력단(114c,114d) 및 피부부하(S_L)를 통해 공급전압을 선택적으로 게이트시키도록 전압게이트회로(124)와 결합하여 기능을 수행한다. 포지티브 고잉 상태를 제공하면, 예를 들어 비교기(140)에 감지되고 피드백된 포텐셜인, 치료펄스 개시와 일치하는 발진기(120a)로 부터의 전압펄스는 비교되어지는 쓰레쉬홀드 포텐셜보다 일반적으로 낮은 포텐셜을 포함하므로, 모스FET(T1)를 온 시키는 하이출력 상태를 가지는 비교기 출력을 생성시킨다. 모스FET(T1)는 비교기(140)의 출력이, 능동전극(116)에서의 포텐셜이 쓰레쉬홀드 포텐셜을 초과할 때 발생되는, 로레벨이 되어 모스FET(T1)에 바이어스가 제공되지 않게 될때까지 각 치료펄스의 초기부분 동안 전압게이트회로(124)에 공급전압을 게이트시킴을 지속한다.

전압게이트회로(124)는 디지탈게이트(154), 저항(R7, R8), 콘덴서(C3) 및 증가형 모스FET(T2)로 이루어진다. 모스FET(T2)의 드레인단은 라인(152)에 의해 피드백 제어회로(122c)의 전압출력과 결합된다. 모스FET(T2)의 소오스단은 라인(156)을 따라서 출력노드(158)에 결합된다. 출력노드(158)는 출력단(114c, 114d)을 가로질러 모스FET(T2)의 전압출력을 결합시키도록 라인(144)과 전기적으로 상호결합한다. 원숏어레이 회로(120c)의 게이트(G4)로 부터의 출력은 게이트(154)의 네가티브트리거 입력단(154a)과 라인(134)을 따라서 결합된다. 게이트(154)로부터의 출력은 라인(160)을 따라서 결합되며, 모스FET(T2)의 게이트에 바이어스를 제공한다. 치료펄스의 개시와 일치하는 발진기(120a)로부터의 포지티브_고잉인 전압펄스를 거의 즉시 따라서, 예를 들어 네가티브-고잉의 리딩에지로써, 라인(134)을 따라 게이트(G4)에 의해 생성된 전압펄스는 게이트(154)로부터의 포지티브-고잉 펄스형태의 전압출력을 트리거시키고, 모스FET(T2)를 온시키도록 바이어스를 제공한다. 모스FET(T2)는 치료펄스 사이에서 바이어스가 오프된다.

그래서, 모스FET(T1)와 모스FET(T2) 각각이 바이어스 온 될때, 공급전압은 출력단(114c, 114d)을 가로질러 충분히 결합되고, 제어되는 기간과 전압진폭을 가지는 제1펄스 성분을 포함하는 전압출력을 생성한다. 제1펄스 성분의 설정된 평균전압진폭은 공급전압의 기능이다. 제1펄스 성분이 연장하는 각 펄스폭의 설정된 제1부분은 선택된 쓰레쉬홀드 포텐셜의 기능이다. 제1펄스 성분의 기간이 단순한 타이밍회로에 의해 쉽게 조절될때, 본 발명의 센서피드백 회로(122)와 같은 센서-피드백 수단을 사용하는 것이 바람직한 것으로 생각된다. 제1펄스 성분동안 충전되는 피부부하(S_L)의 극정 정전용량이 환자마다 변하는 정도에 따라, 센서 피드백 회로(122)는 부하를 가로질러 감지되는 피드백 포텐셜의 기능과 같은 전압펄스의 기간을 제어함으로써 그러한 변동을 자동적으로 조정한다. 센서 피드백 회로(122)는 환자피부의 독특한 전기적 특성과 접하는데 요구되어지는 제1펄스 성분의 기간을 자동적으로 변하게 한다. 센서 피드백 회로는 타지거나 쇼크를 일으킬 수 있는 불안정한 전압레벨이 제공되어 피부가 치료되는 것을 또한 막는다.

제공된 전압의 진폭은 바테리 포텐셜에 의해 제한되며, 예를 들면 각 제1펄스성분동안 피부부하(S_L)를 가로질러 발생된 포텐셜은 선택된 쓰레쉬홀드 포텐셜에 의해 제한된다.

전류원회로(126)는, 펄스형태의 전류출력을 라인(162)을 따라 출력노드(158)에 제공하는 정전류원으로 기능을 수행토록, 저항(R9, R10, R11, R12, R13, R14)및 콘덴서(C4)와 결합된 op앰프(A2)로 이루어진다. 출력노드(158)는 출력단(114c, 114d)에 전류원회로(126)의 펄스형태의 전류출력을 결합시키도록 라인 (144)과 전기적으로 상호결합한다. 노드(136a)는 진폭제어회로(120b)로부터의 펄스형태의 전압출력을 라인(136b)을 따라 op앰프(A2)의 비반전단에 결합시키도록 라인(136)과 전기적으로 상호결합한다. 치료펄스의 개시와 일치하는 발진기(120a)로부터의 포지티브-고잉인 전압펄스 제공에 따라, 예를 들어 바라는 정도의 진폭을 가지는 진폭제어회로(120b)로부터의 펄스형태의 전압출력은 전류원회로(126)에 제공된다. 전류원 회로(126)는 전류원회로(126)의 전압-전류 이송기능과 진폭제어회로(120b)의 조정된 전압진폭 기능의 정전류 진폭을 가지는 펄스형태의 전류출력을 제공한다. 전달된 이온침투전류는 이온이동율에 직접적으로 비계하므로 전류 진폭은 제2펄스 성분을 통하여 실질적으로 일정하게 남는 것이 바람직하다. 발진회로(120)와 전류원회로(126)는 이온약이 제어되는 비율에서 투입되도록, 원하는대로 변화시켜 제어될 수 있는 설정된 평균전류진폭을 가지는 제2펄스성분을 발생시키도록 협력한다.

펄스발생수단(114)은 제2펄스 성분을 포함하는 펄스형태의 전류출력이 제1펄스 성분을 포함하는 펄스형태의 전압출력과 완전하게 동일선상에서 연장하도록, 각 치료펄스 기간을 통해 제2펄스 성분을 발생시킨다.

펄스발생수단(114)은, 제2펄스 성분의 적어도 일부에서 제공된다면, 제1펄스 성분과 전부, 약간 또는 조금도 동일하지 않은 부분과 동일한 연장선을 가지도록 제2펄스 성분을 발생시킬 수 있으며, 펄스폭의 연속되는 제2부분을 이루고, 제1펄스 성분을 따른다. 펄스발생수단(114)은, 제2펄스성분이 제1펄스 성분에 대해 바람직한 시간관계에 따라 발생될 수 있도록, 제1펄스 성분과 제2펄스성분 발생을 상호 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 바람직하기는, 예를 들어, 전류원회로(126)는 발진회로(120)에서 전류원회로(126)로 제공되는 펄스형태 전압출력을 선택적으로 결합시키는 라인(136b)을 따라 배열된 게이트를 또한 포함시킬 수 있으며, 게이트 바이어스는 전류원회로(126)로 부터의 출력이 제1펄스 성분을 포함하는 전압펄스를 즉시 이어 완성할 수 있도록 비교기(140) 출력의 기능에 의해 제어된다.

방전회로(128)는 사이에 배열된 전극(116,118) 및 피부부하(S_L)를 가로지르는 각 치료펄스 동안 발현할 수 있는 바라지 않는 포텐셜을 방전시키거나 감극시키는 기능수단으로, 저항(R15,R16) 및 콘덴서(C5)와 결합된 바이폴라트랜지스터(T3)를 포함한다. 트랜지스터(T3)의 콜렉터단은 라인(144), 출력단(114c) 및 전극리드(116c)를 경유하여 능동전극(116)과 상호결합하는 출력노드(158)에 라인(164)에 따라 결합된다. 트랜지스터(T3)의 이미터단은 그라운드노드(168)를 출력단(114d) 및 전극리드(118a)에 결합시키는 라인(170)을 경유하여 참조전극과 전기적으로 상호 결합하는 그라운드노드(168)에 라인(166)을 따라 결합된다. 게이트(G1)로부터의 출력은, 온상태에서는 각 펄스 간격동안 방전되도록 하고 각 펄스 폭 동안에는 오프상태인 스위치로 작동할 수 있도록, 트랜지스터(T3)의 베이스단에 바이어스를 제공하는, 라인(132)을 따라 결합된다.

제3도에 나타낸 회로를 위한 적절한 회로성분은 하기표 1에 표기되었으며, 참조번호는 표준인식 코드번호이다. 그러나, 이 값은 설명을 위한 것일뿐이라며 여러 유용한 소자가 기능적으로 같도록 선택될 수 있음은 이해될 것이다.

특정구성과 예를 결합하여 본 발명이 기술될 때, 기술에 숙달된 자는 본 발명이 그렇게 필연적으로 제한되지 않으며, 여러 다른 구성, 예, 그 구성으로부터의 벗어남과 모방 및 사용, 기술된 예 및 사용은 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있게됨은 명백하다.

Claims (16)

1. 주기적인 전기펄스가 생체의 피부와 접촉하는 이온침투장치의 참조전극과 능동전극을 구동하도록 제공 및 발생되어 약을 피부로 전달시키는 타입의 펄스형태의 이온침투 약 치료법에서; 설정된 주파수에서 주기적인 펄스를 연속 발생시키고, 각 펄스는 상기 펄스의 설정된 펄스폭을 한정하는 시간의 제1구간 이상으로 연장하며, 그 각 펄스는 상기 펄스폭을 즉시 따르는 펄스구간을 한정하는 시간의 제2구간에 의한 연속적인 펄스로 부터 분리되며, 상기주파수와 반대인 주기를 포함하며 즉각적으로 이어지는 펄스구간과 상기 펄스폭을 합하는 것을 포함하며; 각 펄스는 설정된 제1평균전류 증폭도를 가지고 상기 펄스폭의 설정된 제1부분 이상으로 연장시키는 제1펄스 성분과; 설정된 제2평균 전류증폭도를 가지고 상기 펄스폭의 나머지를 포함하는 다음의 제2부분 이상으로 연장시키는 제2펄스 성분을 포함하는 파형특성을 가지며; 상기 제1평균전류 증폭도는 상기 제2평균 전류증폭도 보다 크며; 상기 제1부분은 상기 펄스폭의 50% 이상을 포함하지 않음을 특징으로 하는 펄스상태의 전리 약 전달 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 펄스폭은 상기 사이클기간의 10과 30% 사이에서 포함함을 특징으로 하는 펄스상태의 전리약 전달방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 펄스의 상기 주파수는 0.5와 50㎑ 사이임을 특징으로 하는 펄스 상태의 전리약 전달방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1평균전류 증폭도는 0.1과 50 미리암페어 사이이며, 상기 제2평균전류 증폭도는 0.01과 5 미리암페어 사이임을 특징으로 하는 펄스상태의 전리약 전달방법.
5. 약을 전달시키기 위하여 생체의 피부와 접촉하는 이온침투장치의 참조 전극과 능동적 전극을 구동하기 위하여 주기적인 전기펄스가 발생되어 제공되는 타입의 펄스상태의 이온침투약 치료법에서; 설정된 주파수에서 상기 설정된 펄스열을 발생시키고, 각 펄스는 상기 펄스의 설정된 펄스폭을 한정하는 시간의 제1구간 이상으로 연장하며, 각 펄스는 상기 펄스폭을 즉시 따르는 펄스구간을 한정하는 시간의 제2구간에 의한 연속적인 펄스로부터 분리되며, 상기 주파수와 반대인 사이클주기를 포함하고 즉각적으로 이어지는 펄스구간과 상기 펄스폭을 합하는 것을 포함하며; 각 펄스는 설정된 평균전압 증폭도를 가지고 상기 펄스폭의 설정된 제1부분 이상으로 연장시키는 제1펄스 성분과; 설정된 평균전류 증폭도를 가지고 상기 펄스폭의 나머지를 포함하는 다음의 제2부분 이상으로 연장시키는 제2펄스 성분을 포함하는 파형특성을 가지며; 상기 제1부분은 상기 펄스폭의 50% 미만을 포함함을 특징으로 하는 펄스상태의 전리약 전달방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 펄스폭은 상기 사이클주기의 10%와 80% 사이를 포함함을 특징으로 하는 펄스상태의 전리약 전달방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 펄스의 상기 주파수는 0.5와 5㎑ 사이임을 특징으로 하는 펄스상태의 전리약 전달방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 평균전압 증폭도는 3과 25볼트 사이이며, 상기 평균전류 증폭도는 0.01과 5 미리암페어 사이임을 특징으로 하는 펄스상태의 전리약 전달방법.
9. 전원과 생체의 피부를 접촉하도록 하는 능동전극과 참조전극과, 상기 전원과 상기 능동전극 및 상기 참조전극에 결합되는 펄스발생수단을 가지며, 상기 펄스발생수단은 상기 피부를 통하여 순수한 DC 전류를 전달시키도록 상기 전극을 구동하는 상기 펄스열을 제공하고 주기적 전기 펄스열을 발생시키도록 하는 형태로써, 생체에 펄스형태의 이온침투약 치료를 하는 장치에 있어서, 설정된 주파수에서 주기적인 펄스열을 발생시키는 펄스 발생수단과, 상기 펄스의 설정된 펄스폭을 한정하는 시간의 제1구간 이상으로 연장하는 각 펄스와, 상기 펄스폭을 바로 뒤따르는 펄스구간을 제한하는 시간의 제2구간에 의해 연속하는 펄스로부터 분리되는 각 펄스와, 상기 주파수에 반대인 사이클주기를 포함하는 즉각적으로 이어지는 펄스구간과 상기 펄스폭을 합하는 것을 포함하며; 설정된 제1평균전류 증폭도를 가지며 상기 펄스폭의 설정된 제1부분 이상으로 연장하는 제1펄스 성분을 발생시키기 위한 제1펄스성분 발생수단과; 설정된 제2평균전류 증폭도를 가지며 상기 펄스폭의 나머지를 포함하는 다음의 제2부분을 넘어 연장하는 제2펄스 성분을 발생시키는 제2펄스 성분 발생수단을 포함하며; 상기 제1평균전류 증폭도는 상기 제2평균전류 증폭도보다 크며, 상기 제1부분은 펄스폭의 50%이하를 포함함을 특징으로 하는 펄스상태의 이온 침투약 치료장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 펄스폭은 상기 사이클주기의 10%와 80% 사이를 포함함을 특징으로 하는 펄스상태의 이온침투약 치료장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 펄스의 상기 주파수는 0.5와 5㎑ 사이임을 특징으로 하는 펄스상태의 이온침투약 치료장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 설정된 제1전류 증폭도는 0.1과 50 미리암페어 사이이며, 상기 제2평균전류 증폭도는 0.01과 5 미리암페어 사이임을 특징으로 하는 펄스상태의 이온침투약 치료장치.
13. 전원과 생체의 피부를 접촉하도록 하는 능동전극과 참조전극과, 상기 전원과 상기 능동전극 및 상기 참조 전극에 결합되는 펄스발생수단을 가지며, 상기 펄스발생수단은 상기 피부를 통하여 순수한 DC 전류를 전달시키도록 상기 전극을 구동하는 상기 펄스열을 제공하고 주기적 전기 펄스열을 발생시키도록 하는 형태로써, 생체에 펄스형태의 이온침투약 치료를 하는 장치에 있어서, 설정된 주파수에서 주기적인 펄스열을 발생시키는 펄스 발생수단과, 상기 펄스의 설정된 펄스폭을 한정하는 시간의 제1구간 이상으로 연장하는 각 펄스와, 상기 펄스폭을 바로 뒤따르는 펄스구간을 제한하는 시간의 제2구간에 의해 연속하는 펄스로부터 분리되는 각 펄스와, 상기 주파수에 반대인 사이클주기를 포함하는 즉각적으로 이어지는 펄스구간과 상기 펄스폭을 합하는 것을 포함하며; 설정된 평균전압 증폭도를 가지며 상기 펄스폭의 설정된 제1부분 이상으로 연장하는 제2펄스 성분을 발생시키기 위한 제1펄스성분 발생수단과; 설정된 평균전류 증폭도를 가지며 상기 펄스폭의 나머지를 포함하는 다음의 제2부분을 넘어 연장하는 제2펄스성분을 발생시키는 제2펄스성분 발생수단을 포함하며; 상기 제1부분은 상기 펄스폭의 50% 이하를 포함함을 특징으로 하는 펄스 상태의 이온침투약 치료장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 펄스폭은 상기 사이클주기의 10%와 80%사이를 포함함을 특징으로 하는 펄스상태의 이온침투약 치료장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 펄스의 상기 주파수는 0.5와 50㎑ 사이임을 특징으로 하는 펄스 상태의 이온침투약 치료장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 평균전압 증폭도는 3과 25볼트 사이이며, 상기 평균전류 증폭도는 0.01과 5 미리암페어 사이임을 특징으로 하는 펄스상태의 이온침투약 치료장치.