KR100822339B1 - 경피 전기운반 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

경피 전기운반 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전기운반에 의하여 신체의 표면을 통하여 시약을 전달 또는 샘플링하는 전기운반 장치를 개시하며, 장치는 상부, 외부 하우징 부분 및 하부 하우징 부분을 포함하는 하우징을 가지며, 하우징은 전자 소자를 둘러싸며, 적어도 하나의 수화 가능한 또는 수화된 저장부는 물 또는 적어도 부분적으로 시약의 수성 용액을 함유한다. 하우징의 적어도 한 부분은 에틸렌-옥텐 코폴리머로 구성된다.
전기운반 장치

Description

경피 전기운반 장치 및 그 제조 방법{Transdermal electrotransport device and method for manufacturing same}
본 발명은 일반적으로 치료제의 전기운반 전달 장치에 관한 것으로서, 특히 에틸렌-옥텐 코폴리머로 제조된 하우징을 갖는 전기운반 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
피부를 통한 확산에 의한 약물의 경피 전달은 피하 주사 및 경구 전달과 같은 일반적인 전달 방법보다 많은 개선점을 제공한다. 경피 약물 전달은 경구 약물 전달에 직면하는 간 초회 통과 효과를 방지한다. 경피 약물 전달은 또한 피하 주사와 관련된 환자의 불편함을 제거한다. 또한, 경피 전달은 특정 형태의 경피 전달 장치의 확장되고 제어된 전달 프로파일로 인하여 시간 동안 환자 혈류 내의 약물의 보다 균일한 농도를 제공할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "경피"는 동물의 피부, 점막 또는 손톱과 같은 신체 표피를 통한 시약의 전달을 광범위하게 포함한다.
피부는 신체 내로의 물질의 경피 침투에 대한 주요 장애로서 작용하며 약물과 같은 치료제의 경피 전달에 대한 신체의 큰 저항을 나타낸다. 지금까지 수동적인 확산에 의한 약물의 전달을 위하여 신체적 저항의 감소 또는 피부의 침투성 향 상에 노력의 초점이 맞추어져 왔다. 경피 약물 플럭스 비율의 증가를 위한 여러 가지 방법이 시도되어 왔으며, 가장 현저한 것은 화학적 플럭스 강화제(chemical flux enhancers)를 이용하는 것이다.
경피 약물 전달의 비율을 증가시키기 위한 다른 접근은 전기 에너지와 초음파 에너지와 같은 대안적인 에너지 원의 이용을 포함한다. 전기적으로 보조된 경피 전달은 또한 전기운반(electrotransport)으로서 언급된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "전기운반"은 일반적으로 피부, 점막과 같은 멤브레인 또는 손톱을 통한 시약(예를 들어, 약물, 인체 분해물(analyte) 또는 그와 유사한 것)의 전달, 추출 또는 샘플링을 칭한다. 전달은 전위의 적용에 의하여 유도되거나 도움을 받는다. 예를 들어, 유익한 치료제는 피부를 통한 전기운반 전달에 의하여 인체의 전신 순환계 내로 유입될 수 있다. 광범위하게 사용된 전기운반 처리, 일렉트로미그레이션(electromigration; 또한 이온삼투법으로 불려짐)는 전기적으로 유도된 충전된 이온의 전달을 포함한다. 다른 형태의 전기운반, 전기삼투는 전기장의 영향 하에서의 분배될 시약을 함유한 액체의 흐름을 포함한다. 또다른 형태의 전기운반 공정, 전기증발(electroporation)은 전기장의 적용에 의하여 생물학적 멤브레인 내에 일시적으로 존재하는 구멍의 형성을 포함한다. 시약은 수동적으로(즉, 전기적 도움 없이) 또는 적극적으로(즉, 전위의 영향 하에서) 구멍을 통하여 전달될 수 있다. 그러나, 주어진 전기운반 처리에서, 적어도 일부 "수동적인" 확산을 포함하는 이들 처리들중 하나 이상의 처리는 특정 정도로 동시에 일어날 수 있다. 즉, 적어도 하나의 시약의 전기적으로 유도된 또는 향상된 운반을 포함하도록 본 명세서에서 사 용된 바와 같은 용어 "전기운반"은 가장 넓은 가능한 설명을 부여하며, 특정 메커니즘 또는 실제로 약제를 전달하는 메커니즘이라도 이 시약은 충전되거나 충전되지 않은 시약 또는 그 혼합물일 수 있다.
용어 "시약(agent)"는 가장 넓게 해석되는 것이 의도되며, 모든 치료제 또는 약물뿐만 아니라 모든 인체 분해물(analyte), 예컨대, 글루코스를 포함하여 사용된다. 용어 "약물" 및 "치료제"는 생체에 전달되어 목적하는, 일반적으로 이로운 효과를 나타내는 모든 치료적 활성 물질을 언급하기 위해 상호 사용된다. 이는 모든 주된 치료 영역에서 사용되는 치료제를 포함하여, 제한되지는 않지만, 항체 및 항바이러스제와 같은 항감염제; 펜타닐, 서펜타닐, 브프레노르핀을 포함하는 진통제 및 진통성 복합제; 마취제, 식욕억제제, 항관절염제; 테르부탈린과 같은 항천식제; 항경련제; 항우울제; 항당뇨병제; 항지사제; 항히스타민제, 항염증제; 항편두통 제제; 스코폴라민 및 온단세트론과 같은 항멀미제; 항구토제; 항종양제; 항파키슨 약물; 항소양제; 항정신병제; 해열제; 위장관 및 요로를 포함하는 진경제; 항콜린성제; 교감흥분제; 잔틴 유도체; 니페디핀과 같은 칼슘 채널 억제제를 포함하는 심혈관 제제; 베타 저해제; 도부타민과 리토드린과 같은 베타 효능제; 항부정맥제; 아테놀롤과 같은 고혈압제; 라니티딘과 같은 ACE 저해제; 이뇨제; 일반적으로 관상, 말초 및 중추를 포함하는 혈관확장제; 중추신경계 자극제; 기침 및 감기약; 울혈제거제; 진단제; 부갑상선 호르몬과 같은 호르몬제; 최면제; 면역억제제; 근육이완제; 부교감 저해제; 부교감 흥분제; 프로스타그란딘류; 단백질류; 펩타이드류; 흥분제; 진정제 및 신경안정제를 포함한다.
극심한 고통을 조절하기 위한 진통제의 전달에 경피 전달이 특히 주목되고 있다. 약물 전달의 속도 및 기간의 조절은 특히 과량의 잠재적인 위험 및 불충분한 용량에 의한 불쾌감을 피하기 위해 진통제의 경피 전달에 있어 특히 중요하다. 경피 전달 경로에 적용하고 있는 진통제의 일종은 합성 아편류, 4-아닐린 피페리딘류의 그룹이다. 합성 아편류, 예컨대, 펜타닐 및 서펜타닐과 같은 이의 유도체는 특히 경피 투여에 매우 적합하다. 이러한 합성 아편류는 빠른 진통의 시작, 고 효능 및 짧은 작용 기간으로 특징지어 진다. 이들은 각각 몰핀보다 80 및 800배 더 효능이 있다고 평가된다. 상기 약물은 그의 주된 부분이 산성 매질에서 양이온성인 약한 염기, 즉, 아민이다.
전기운반 장치는 피부, 손톱, 점막 또는 신체의 다른 표면의 일부와 전기적 접촉 상태에 있는 적어도 2개의 전극을 이용한다. 통상적으로 "도너(donor)" 전극으로 불리는 한 전극으로부터 시약이 신체로 전달된다. 전형적으로 "카운터 (counter)" 전극으로 불리는 다른 전극은 신체를 통한 전기적 회로를 접속(close)시키는 기능을 한다. 예를 들어, 만일 전달될 시약이 양전기로 충전되면, 즉 양이온(cation)이면, 캐소드가 회로를 완성시키는 기능을 하는 카운터 전극인 반면에 애노드는 도너 전극이다. 대안적으로, 만일 시약이 음전기로 충전되면, 즉 음이온 (anion)이면, 캐소드는 도너 전극이고, 애노드는 카운터 전극이다. 부가적으로, 만일 음이온적인 그리고 양이온적인 시약 이온 모두 또는 충전되지 않은 용해된 시약이 전달된다면, 애노드와 캐소드 모두가 도너 전극으로 고려될 수 있다.
또한, 전기운반 전달 시스템은 일반적으로 적어도 하나의, 신체로 전달될 시 약의 저장부(reservoir) 또는 시약원(source)을 필요로 한다. 이러한 도너 저장부의 예들은 파우치(pouch) 또는 캐비티(cavity), 다공성 스폰지 또는 패드 및 친수 폴리머 또는 겔 매트릭스(gel matrix)를 포함한다. 이러한 도너 저장부는 애노드 또는 캐소드와 신체 표면에 전기적으로 연결되고 그들 사이에 위치하여 고정된 또는 회복할 수 있는 하나 이상의 시약 또는 약물원을 제공한다. 전기운반 장치는 또한 하나 이상의 배터리와 같은 전기적 전원을 갖는다. 일반적으로, 언제나 전원의 한 극(pole)은 도너 전극에 전기적으로 연결되며, 반면에 반대 극은 카운터 전극에 전기적으로 연결된다. 전기운반 약물 전달율이 장치에 의하여 인가되는 전기 전류에 대략적으로 비례한다는 것이 증명되어 왔기 때문에 많은 전기운반 장치들은 전형적으로 전극을 통하여 인가된 전압 및/또는 전류를 제어하는 전기적 컨트롤러를 가지며, 그로 인하여 약물 전달율을 조절한다. 이들 전기 회로는 다양한 전기 소자들을 사용하여 전원에 의하여 공급된 전기 전류 및/또는 전압의 진폭, 극성, 타이밍, 파형 형태 등을 제어한다. 예를 들어, 맥니콜스 등의 미국특허 제 5,047,007 호를 참고한다.
지금까지, 상업적인 경피 전기운반 약물 전달 장치(예를 들어, 유타 솔트 레이크 시티의 롬드 인크에 의하여 판매된 포리서(Phoresor); 미네소타 세인트 폴의 엠피 인크. 에 의하여 판매된 두펠 론토포레시스 시스템; 유타 로간의 웨스코 인크.에 의하여 판매된 웹스터 스웨트 인듀서)는 일반적으로 데스크-탑 전원 공급 유니트 및 한 쌍의 피부 접촉 전극을 이용하였다. 도너 전극은 약물 용액을 함유하며, 반면에 카운터 전극은 생물학적 적합성의 전해질 염의 용액을 함유한다. 전원 공급 유니트는 전극을 통하여 인가된 전기 전류량을 조절하기 위하여 전기 제어부를 갖는다. "종속(satellite)" 전극들은 긴 길이(예를 들어, 1~2 미터)의 전기적 도전성 와이어 또는 케이블에 의하여 전원 공급 유니트에 연결되어 있다. 와이어 연결은 분리되기 쉬우며 환자의 운동 및 이동성을 제한한다. 전극과 제어부 사이의 와이어는 또한 환자를 귀찮게 하거나 불편하게 할 수 있다. "종속" 전극 조립체를 사용하는 데스크 탑 전원 공급 유니트의 다른 예들이 야곱센 등의 미국특허 제 4,141,359호(도 3 및 도 4 참조), 라프레이드의 미국특허 제 5,006,108호(도 9 참조); 마우러 등의 미국특허 제 5,254,081 호에 개시되어 있다.
보다 최근에, 특히 소형화된 전기 회로(예를 들어, 집적 회로) 및 보다 강력한 경량 배터리(예를 들어, 리튬 배터리)의 발전과 함께 전기운반 전달 장치는 보다 작아져 왔다. 저가의 소형화된 전기 회로 및 콤팩트하고 높은 에너지의 배터리의 출현은 전체 장치가 의복 아래의 환자의 피부 상에 방해가 되지 않게 착용하기에 충분하게 작게 제조될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 전기운반 장치가 적극적으로 약물을 전달하는 동안일지라도 환자를 완전하게 보행할 수 있게 하며 모든 정상적인 활동들을 수행할 수 있게 한다. 이러한 소형의 독립적인 전기운반 전달 장치가 예를 들어 테퍼의 미국특허 제 5,224,927 호; 시발리스 등의 미국특허 제 5,224,928 호 ; 및 헤이네스 등의 미국특허 제 5,246,418 호에 개시되어 있다.
푸쉬 버튼 스위치(12) 형태의 작동 스위치(activation switch) 및 발광 다이오드(LED; 12) 형태의 디스플레이를 갖는 예시적인 전기운반 장치(10)의 전개 도면을 나타내는 도 1을 참고로 한다. 장치(10)는 상부 하우징(16), 회로 기판 조립체 (18), 하부 하우징(20), 애노드 전극(22), 캐소드 전극(24), 애노드 저장부(26), 캐소드 저장부(28) 및 피부 융화성 접착부(30)를 포함한다. 상부 하우징(16)은 환자의 피부 상에서 장치(10)를 지지하는데 도움을 주는 측부 날개들(15)을 갖는다. 상부 하우징(16)은 일반적으로 고무 또는 28%의 비닐 아세테이트(EVA-28)를 갖는 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머와 같은 다른 탄성 중합 재료로 이루어진다. 하부 하우징(20)은 전형적으로 플라스틱 또는 쉽게 성형 또는 열성형될 수 있어 요부 및 절단부를 형성하여 내부에 개구를 형성하는 탄성 중합 시트 재료(예를 들어, 폴리에틸렌 테라프타레이트 글리콜(PETG) 또는 폴리에틸렌과 같은)로 이루어진다. 인쇄 회로 기판 조립체(18)는 분리된 전기 소자들(40)에 연결된 집적 회로(19)와 배터리 (32)를 포함한다. 회로 기판 조립체(18)는 개구(13a 및 13b)를 관통하는 포스트들(도 1에는 도시되지 않음)에 의하여 하우징(16)에 부착되어 있으며, 하우징(16)에 회로 기판 조립체(18)를 열 고정하기 위하여 포스트들의 종단은 가열/용융된다. 접착부(30)에 의하여 하부 하우징(20)은 상부 하우징(16)에 부착되며, 접착부(30)의 상부 표면(34)은 하부 하우징(20)과 날개(15)의 바닥 표면을 포함한 상부 하우징 (16) 모두에 부착되어 있다.
버튼 셀 배터리일 수 있는, 리튬 셀과 같은 배터리(32)가 회로 기판 조립체 (18) 하부에 위치한다. 회로 기판 조립체(18)의 회로 출력부들은 전기적인 도전성 접착제 스트립(42, 42')에 의하여 하부 하우징 내에 형성된 요부(25, 25') 내의 개구들(23, 23')을 통하여 전극(24, 22)과의 전기적 접촉을 형성한다. 전극(22 및 24)은 차례로 약물 저장부(26)와 전해질 저장부(28)의 상부(44', 44)에 기계적 및 전기적으로 직접 접촉한다. 저장부(26, 28)의 바닥부들(46', 46)은 접착부(30) 내의 개구(29', 29)를 통하여 환자의 피부에 접촉한다. 푸쉬 버튼 스위치(12)의 가압시, 회로 기판 조립체(18) 상의 전기 회로는 예정된 전달 시간 간격 동안 예정된 DC 전류를 전극/저장부(22, 26 및 24, 28)로 전달한다.
전기운반 장치는 제조, 수송, 저장(또는 저장, 수송 그리고 저장), 지시된 후, 사용된다. 결과로서, 장치는 예로서, 규정 요구 조건을 따라야만 하는 연장된 저장 수명을 갖는 소자를 가져야만 한다. 예를 들어, 미국식품의약청은 일부 재료에 대하여 6개월 내지 18개월의 저장 수명 요구 조건을 갖는다. 연장된 저장 수명 달성에서의 한 복잡한 요소는 상승된 온도에 노출되었을 때 EVA-28의 규격적인 안정성이다. EVA-28로부터 제조될 때, 장치 하우징의 만족스러운 규격적인 안정성을 달성하기 위하여 예를 들어 몰딩 조건은 세심하게 최적화되어야하며, 따라서 공정 윈도우(processing window)를 제한한다. 그렇지 않으면 뒤틀림뿐만 아니라 받아들이기 어려운 규격적인 변형이 40℃ 정도의 낮은 온도에서 발생할 것이다. 그러나 만일, 장치 하우징이 저장 또는 수송 동안에 과도한 열과 만나야 한다면, 이들의 동일한 바람직하지 않은 규격적인 변화가 발생할 수 있다. 또한, 전기운반 전달 장치는 전형적으로 전자 소자들(예를 들어, 집적 회로), 도전성 회로 트레이스 및 그들 사이의 전기적인 연결부를 포함하며, 이들은 물 또는 수증기에 의하여 부식될 수 있으며 그렇지 않을 경우 열화될 수 있다. 불행하게도, 도 1에 도시된 장치(10)와 같은 장치는 수화될 수 있는 또는 수화된 저장부(26, 28)를 갖는다. 따라서 수화된 저장부로부터의 습기 또는 수분은 제조 및 저장 동안에 장치 하우징을 통하여 침투할 수 있으며, 따라서 이는 장치 내의 전자 소자의 부식을 야기하며, 그로 인하여 장치의 저장 수명이 단축된다. 마지막으로, EVA-28과 같은, 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머로 제조된 하우징을 갖는 장치의 장기간의 보관에 따라 하우징은 낮은 수준의 잔류 아세트산 증기를 방출할 수 있다는 것이 알려져 왔다. 이 아세트 산 오프 가싱(off-gassing)은 금속과 반응하여 아세테이트, 예를 들어 Ni 아세테이트를 형성할 것이며, 이는 장치 내에 수용된 전자 소자 내의 부식 문제를 야기할 수 있다.
따라서 상술한 설명에 비추어 소자 부식의 가능성을 줄이기 위하여 증가된 규격적인 안정성을 가지며 따라서 개선된 열 저항성을 가지며, 개선된 공정(예를 들어, 몰딩) 특성을 입증하고, 화학적으로 비활성이고, 낮은 수증기 전달 성질을 갖고 (아세트산과 같은) 오프 가싱이 없는 전기운반 하우징으로 제조될 수 있는 폴리머 재료를 위한 강한 요구가 존재한다.
본 발명은 이들 단점을 극복하고, 증가된 저장 수명을 갖는 전기운반 장치 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 장치는 전자 소자를 둘러싼 하우징을 포함한다. 장치는 저어도 하나의 수화된 저장부, 특히 전형적으로 적어도 2개의 수화된 저장부를 더 포함한다. 본 발명에 따라, 장치의 하우징의 적어도 한 부분은 에틸렌-옥텐 코폴리머로 이루어진다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 하우징은 상부, 외부 하우징 부분 및 하부 하우징 부분을 포함하며, 그리고 적어도 상부 하우징 부분은 에틸렌-옥텐 코폴리머로 이루어진다. 전기운반 장치의 적어도 상부 또는 외부 하우징을 위한 에틸렌-옥텐의 사용은 EVA-28의 이전 사용과 비교할 때, 개선된 몰딩 특성 및 증가된 공정 윈도우, 최종 성형된 제품 내의 우수한 유연성 및 특정 강도, 몰딩된 부분의 특정 규격을 유지하기 위한 개선된 규격적인 안정성, 전기 소자들을 부식시키는 위험성을 감소시키는 낮은 수증기 전달율을 제공하며, 전자 소자들(또는 사출 성형 공구)을 부식시키기 위한 아세트산 오프 가싱을 제공하지 않는다.
다른 이점들 및 본 발명의 특정 개조, 성분적인 변화와 물리적인 특성의 완전한 이해는 다음의 도면, 상세한 설명, 실시예 및 첨부된 청구범위의 시험으로부터 알 수 있다.
본 발명의 이들 그리고 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부된 도면을 참고한 다음의 상세한 설명을 읽음으로서 본 기술 분야의 숙련된 자들에게 보다 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 공지의 전기운반 약물 전달 장치의 분리 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전기운반 약물 전달 장치의 분리 사시도.
본 발명의 전기운반 전달 장치의 예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참고하면, 전기운반 장치(100)의 사시도가 도 2에 도시되어 있으며, 장치는 푸쉬 버튼 스위치(12) 형태의 임의의 작동 스위치 및 장치(100)가 작동 상태에 있을 때 턴온되는 임의의 발광 다이오드(14; LED)를 갖는다.
장치(100)는 상부 또는 외부 하우징 (16), 회로 기판 조립체(18), 하부 하우징(20), 애노드 전극(22), 캐소드 전극(24), 애노드 저장부(26), 캐소드 저장부 (28) 및 피부 융화성 접착부(30)를 포함한다. 상부 하우징(16)은 환자의 피부 상에서 장치(100)를 지지하는데 도움을 주는 측부 날개들(15)을 갖는다. 하부 하우징(20)은 환자에서의 사용에 뒤이어 장치(100)의 전자 소자로부터 저장부(26 및 28)를 제거하는데 도움을 주는 돌출 풀 탭(projecting full tab; 17)을 갖는다(저장부(26 및 28)의 적어도 하나는 잔류 약물, 예를 들어 마취 약물 또는 다른 제어된 물질을 함유할 수 있으며, 이는 안전 이유를 위하여 분리적으로 배치되어야 한다.). 인쇄 회로 기판 조립체(18)는 분리된 소자들(40)과 연결된 집적 회로(19) 및 배터리(32)를 포함한다. 회로 기판 조립체(18)는 개구(13a 및 13b)를 관통하는 포스트들(도 2에는 도시되지 않음)에 의하여 하우징(16)에 부착되어 있다. 하우징(16)에 회로 기판 조립체(18)를 열 고정하기 위하여 포스트들의 종단은 가열/용융된다. 접착부(30)에 의하여 하부 하우징(20)은 상부 하우징(16)에 부착되며, 접착부(30)의 상부 표면(34)은 하부 하우징(20)과 날개(15)의 바닥 표면을 포함한, 그러나 풀 탭(17)의 바닥 표면을 제외한 상부 하우징(16) 모두에 부착되어 있다.
버튼 셀 배터리(32)가 회로 기판 조립체(18)의 하부에 위치하고 있음을 (부분적으로)도시한다. 다른 형태의 배터리가 장치(100)에 전원을 공급하기 위하여 이용될 수 있다. 장치(100)는 일반적으로 배터리(32), 전자 회로(19, 40), 전극(22, 24) 및 약물/화학 물질 저장부(26, 28)를 포함하며, 이들 모두는 독립적인 유니트로 일체화된다. 회로 기판 조립체(18)의 출력부(도 2에는 도시되지 않음)는 전기적인 도전성 접착제 스트립(42, 42')에 의하여 하부 하우징(20) 내에 형성된 요부(25, 25') 내의 개구(23, 23')를 통하여 전극(24, 22)과 전기적 접촉을 형성한다. 전극(22 및 24)은 차례로 저장부(26 및 28)의 상부(44', 44)와 기계적 및 전기적으로 직접 접촉한다. 저장부(26, 28)의 바닥부(46', 46)들은 접착부(30) 내의 개구(29', 29)를 통하여 환자의 피부에 접촉한다.
푸쉬 버튼 스위치(12)의 가압시, 회로 기판 조립체(18) 상의 전기 회로는 예정된 DC 전류를 예정된 전달 시간 간격 동안 전극/저장부(22, 26 및 24, 28)로 전달한다. 바람직하게는, 장치는 점등되는 LED(14) 및/또는 예를 들어 "비퍼(beeper)"로부터의 청취 가능한 음향 신호를 이용하여 약물 전달 시작의 시각적인 그리고/또는 청각적인 확인을 사용자에게 전달한다. 그로 인하여 약물은 한(또는 양쪽) 저장부(26, 28)로부터 그리고 전기운반에 의하여 환자의 피부를 통하여 전달된다.
양극 전극(22)은 바람직하게는 은으로 이루어지며, 음극 전극(24)은 바람직하게는 은 클로라이드로 이루어진다. 양 저장부(26 및 28)는 바람직하게는 하이드로겔 재료로 이루어진다. 전극(22, 24) 및 저장부(26, 28)는 하부 하우징(20)에 의하여 지지된다. 본 발명의 한 태양에서, 저장부(26, 28)중 한 저장부는 "도너" 저장부이며, 전달될 시약(예를 들어, 약물)을 함유하며, 다른 저장부는 전형적으로 생물학적 전해질을 함유한다. 본 발명의 다른 태양에서, 한 저장부는 수용체 (acceptor) 또는 분석 저장부이며 역 전기운반의 사용을 통하여 신체로부터 글루코스와 같은 추출된 인체 분해물을 받아들인다.
푸쉬 버튼 스위치(12), 회로 기판 조립체(18) 상의 전자 회로 및 배터리(32)는 상부 하우징(16)과 하부 하우징(20) 사이에서 점착성으로 "밀봉"되어 있다. 상부 또는 외부 하우징(16)은 바람직하게는 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 것과 같은 에틸렌-옥텐 코폴리머 재료로 이루어진다. 하부 하우징(20)은 플라스틱 또는 쉽게 몰딩 또는 열 성형될 수 있어 요부(25, 25') 또는 절단부를 형성하여 개구 (23, 23')를 형성하는 탄성 중합 시트 재료(예를 들어, PETG 또는 폴리에틸렌)로 이루어질 수 있다. 그러나 낮은 수증기 전달율이 전자 장치(18)로부터 하이드로겔 저장부(26, 28)를 분리하는데 있어 유리하기 때문에 가장 바람직하게는 에틸렌-옥텐 코폴리머로부터 하부 하우징(20)을 형성하는 것 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 조립된 장치(100)는 바람직하게 내수성(즉, 스플래시 프루프(splash proof))이며, 가장 바람직하게는 방수성이다. 시스템은 쉽게 신체와 같은 모양이 되는 낮은 프로파일(profile)을 가지며, 그로 인하여 부착부(wearing site)에서 또는 그 주변에서의 이동의 자유를 허용한다. 저장부(26, 28)는 장치(100)의 피부 접촉부 상에 위치하며, 충분하게 떨어져 있어 정상적인 취급 및 사용 동안에 우발적인 전기적 쇼트를 방지한다.
장치(100)는 상부(34) 및 신체 접촉부(36)를 갖는 주변 접착부(30)에 의하여 환자의 신체 표면(예를 들어, 피부)에 접착된다. 접착부(36)는 정상적인 사용자 활동 동안에 장치가 신체 상의 특정 위치에 유지하는 것을 보장하며 설정된(예를 들어, 24 시간) 부착 주기 후 적절한 제거를 허용하는 접착 특성을 갖는다. 상부 접 착부(34)는 하부 하우징(20)에 부착되며, 하우징 요부(25, 25') 내에 전극 및 약물 저장부를 유지할뿐만 아니라 상부 하우징(16)에 부착된 하부 하우징(20)을 유지한다. 푸쉬 버튼 스위치(12)는 장치(100)의 상부 상에 편리하게 위치되며, 피복을 통하여 쉽게 작동한다. 약물의 전달을 위한 장치의 작동을 위하여 바람직하게는 짧은 시간 주기, 예를 들어 3초 내의 푸쉬 버튼 스위치(12)의 이중 누름이 이용되며, 그로 인하여 장치(100)의 부주의한 작동의 가능성을 최소화한다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 장치(100)의 하우징을 위한 바람직한 재료는 에틸렌-옥텐 코폴리며이며, 가장 바람직하게는 델라웨어, 윌밍톤 듀폰 다우 엘라스토머의 상표명 ENGAGE®으로 상업적으로 유용한 에틸렌-옥텐 코폴리머이다. ENGAGE®는 하기의 표 1에 도시된 바와 같이 다양한 등급에서 유용하며, 등급은 주로 재료 내에 존재하는 옥텐의 백분율 및 재료 특성에 관한 최종 효과에 기초하여 구별 가능하다.
Figure 112003008499153-pct00001
장치(100)의 하우징을 위한 재료를 선택할 때, 장치 내의 하부 전자 소자를 보호하기 위하여 하우징을 위한 재료의 경도/유연성은 충분하게 단단해야만 하나, 그럼에도 불구하고 환자에 의하여 붙여질 때 신체의 윤곽에 일치되기 충분하게 유연해야 한다. 에틸렌-옥텐 코폴리머의 경도/유연성은 일반적으로 재료 내의 옥텐 농도에 의하여 결정된다. 본 발명에서 사용된 에틸렌-옥텐 코폴리머 내의 옥텐 함 유량의 바람직한 범위는 약 5% 내지 약 30%이다. 용인될 수 있는 경도/유연성을 얻기 위하여 EVA-28로부터 얻어진 것과 유사하며, 약 9.5%와 약 24% 사이의 옥텐 백분율이 바람직하다. 따라서 장치(100)의 하우징 내에서의 사용을 위한 ENGAGE®의 바람직한 등급은 ENGAGE® 8400, 8411, 8401, 8402 및 8403이며, ENGAGE® 8411이 가장 바람직하다. 상기 표 1에 도시된 바와 같이, ENGAGE® 8411에 대한 쇼어 A 경도 값은 76이며, 이는 78의 EVA-28에 대한 쇼어 A 경도 값과 거의 동등하다.
EVA-28과 같은 종래의 탄성 중합체와 비교할 때 ENGAGE® 코폴리머는 공정을 위한 증가된 온도 윈도우를 제공한다. ENGAGE®는 열적으로 그리고 규격적으로 안정한 제품이며, 모든 등급의 재료에 대하여 약 175℃ 내지 약 290℃의 범위의 사출 성형용 공정 윈도우를 갖는다. ENGAGE® 코폴리머는 또한 용융 흐름 및 용융 안정성과 관련한 우수한 공정 특징을 갖는다. 따라서, 약 160℃ 내지 약 200℃의 EVA-28에 대한 사출 성형 처리 윈도우와 비교할 때, 몰딩 및 제조 공구 그리고 그 내부에 둘러싸여진 전자 소자에 대하여 부식성인 아세트산의 어떠한 오프-가싱 없이 용이한 공정 및 우수한 제품이 달성될 것이라는 것이 명백하다.
ENGAGE® 코폴리머의 큰 열 및 규격적인 안정성은 또한 사출성형에 뒤이은 하우징의 휨 또는 수축의 가능성을 감소시키며, 또한 장치(100)의 장시간의 보관 동안에 발생하는 유익하지 않은 규격적인 변화의 가능성을 감소시킨다. 다음의 표 2는 시험 결과를 나타내며, 여기서 ENGAGE® 8401과 EVA-28로 제조된 성형된 부품들을 40, 45 및 55℃의 온도에서 2시간 동안 저장하였으며, 그 후 규격적인 변화를 평가하였다.
온도(℃) EVA-28(% 변화) 엔게이지®8401(% 변화)
40 -1.84 -0.76
45 -2.21 -0.90
50 -2.69 -0.97
55 -4.19 -1.25
도시된 바와 같이, 온도가 40℃로부터 55℃로 증가할 때, 성형된 부품의 규격적인 변화가 양 재료에 대하여 증가하였다. 그러나, ENGAGE® 8401 부품들은 EVA-28 부품보다는 적은 수축을 나타낸다. ENGAGE® 8401 코폴리머의 보다 큰 열 안정성은 그를 전기운반 장치(100)의 하우징을 성형하기 위한 이상적인 재료로 만들며, 그로 인하여 장치의 저장 수명을 증가시킨다.
재료의 수증기 전달율(MVTR)은 일반적으로 재료가 재료를 통하여 스며드는 것을 허용하는 수분의 양을 한정한다. 본 발명의 장치(100)가 장치의 하우징을 통하여 스며드는 수분 또는 습기에 의하여 악영향을 받을 수 있는 전자 소자들을 포함하기 때문에 가능한 한 낮은 MVTR을 갖는 것이 바람직하다. 하기 표 3은 다양한 등급의 ENGAGE® 코폴리머에 대한 MVTR 값을 도시한다.
Figure 112003008499153-pct00002
EVA-28에 대한 대응하는 MTVR 값 2188 gm/m2/일(day)과 비교할 때, 장치 (100)를 위하여 얻어질 수 있는 개선된 방수성이 명백하다. 본 발명의 최종 장치(100)는 스플래시 프루프(splash proof)이며, 이는 환자들의 정상적인 일상의 활동 동안(예를 들어, 목욕)에 환자들에게 유익하다.
마지막으로, ENGAGE® 코폴리머는 아세테이트를 함유하지 않는다. 따라서 전자 부품의 부식 및 사출 성형 동안의 공구와 몰드의 부식을 유도할 수 있는 아세트산의 오프 가싱(off-gassing)은 없다. 따라서 제조 및 보관 동안의 아세트산 오프 가싱 및 에워싸여진 전자 부품의 그후의 부식이 없다는 것은 또한 제품의 저장 수명을 증가시킨다.
본 발명의 장치(100)는 바람직하게는 에틸렌-옥텐 코폴리머로 상부 하우징(16)을 사출 성형함으로서 제조되며, 바람직하게는 ENGAGE® 코폴리머, 가장 바람직하게는 ENGAGE® 8411이 이용된다. 하부 하우징(20)은 폴리에틸렌 또는 PETG와 같은 탄성 중합 시트로부터 사출 성형 또는 열성형될 수 있다. 그러나 하부 하우징(20)이 만들어지는 것을 허용하기 위하여 열성형을 하기에 충분한 또는 위에서 설명한 등급과 유사한 ENGAGE® 코폴리머로부터의 하부 하우징(20)을 사출 성형하기에 충분한 특성을 갖는 에틸렌-옥텐 코폴리머, 바람직하게는 ENGAGE® 코폴리머를 제공하는 것 또한 본 발명의 범위 내이다. 그후 위에서 설명한 바와 같이 요구되는 전자 소자들을 하우징 사이에 둘러쌓이게 하기 위하여 하우징(16, 20)은 서로 연결된다. 장치(100)의 조립을 완료하기 위하여 전극과 저장부들은 그후 밀봉된 하우징과 접착부 사이에 위치한다.
따라서 본 발명은 진통 효과를 달성하기 위하여 신체 표면, 예를 들어 피부를 통하여 치료제, 예를 들어 펜타닐 또는 서펜타닐과 같은 약물을 전달하기 위한 전기운반 전달 장치를 제공한다. 약물 염은 수성염 용액으로서 전기운반 전달 장치의 도너 저장부 내에 제공된다. 가장 바람직하게는, 수성 용액은 하이드로겔 매트릭스와 같은 친수성 폴리머 매트릭스 내에 함유되어 있다. 약물 염은 약 20분까지의 전달 기간에 걸쳐 전기운반에 의하여 요구되는 주입량을 경피적으로 전달하기 충분한 양으로 존재하여 전신성 진통 효과를 달성한다. 펜타닐/서펜타닐 염은 전형적으로 완전 수화된 주성분에 대하여 약 1 내지 10wt%의 도너 리서버 제제(donor reservior formulation)(중합성 매트릭스의 중량을 포함)를 포함하며, 보다 바람직하게는 완전 수화된 주성분에 대하여 약 1 내지 5wt%의 도너 리서버 제제를 포함한다. 본 발명의 장치에 결정적인 것은 아닐지라도, 인가된 전기운반 전류 밀도는 전 형적으로 약 50 내지 150㎂/㎠ 범위 내이며, 인가된 전기운반 전류는 전형적으로 약 150 내지 250㎂ 범위 내이다.
양극 염 함유 하이드로겔은 다수의 재료로 적합하게 제조될 수 있으나, 바람직하게는 친수성 중합 재료로 구성되며, 바람직하게는 약물 안정성을 향상시키기 위하여 사실상 극성을 갖는 재료이다. 하이드로겔 매트릭스용으로 적합한 극성 폴리머는 다양한 합성물이며 자연적으로 중합성 재료를 발생시킨다. 바람직한 하이드로겔 제제는 적합한 친수성 폴리머, 버퍼, 습윤제, 농후화제, 물 및 수용성 염(예를 들어, HCl 염)을 함유한다. 바람직한 친수성 폴리머 매트릭스는 세척되고 완전하게 가수분해된 폴리비닐 알콜(PVOH), 예를 들어 펙스트 악시엔게셀샤프트의 상업적으로 유용한 Mowiol 66-100과 같은 폴리비닐 알콜이다. 적합한 버퍼는 산과 염 형태의 메타아크릴 산과 디비닐벤젠의 코폴리머인 이온 교환 수지이다. 이러한 버퍼의 한 예는 폴라크릴린(PA, 필라델피아, 롬 앤드 하아스사의 유용한 메타아크릴산과 디비닐 벤젠의 코폴리머)과 그의 포타슘 염의 혼합물이다. 산과 폴라크릴린의 포타슘 염 형태의 혼합물은 하이드로겔의 pH를 조절하기 위한 중합성 버퍼로서 작용한다. 하이드로겔 제제 내에서의 습윤제의 사용은 하이드로겔로부터의 수분의 손실을 억제하기에 유익하다. 적합한 습윤제의 예가 구아 검(guar gum)이다. 농후화제는 또한 하아드로겔 제제 내에서 유익하다. 예를 들어, 하이드록실프로필 메틸셀룰로스(예를 들어, MI 미들랜드 다우 케미칼의 유용한 메토셀 K100MP)와 같은 폴리비닐 알콜 농후화제는 폴리머 용액이 몰드 또는 캐비티 내로 분배될 때 고온의 폴리머 용액의 유동을 변화시키는데 도움을 준다. 하이드록시프로필 메틸셀룰로즈는 냉온에서의 점도를 증가시키며, 냉각된 폴리머 용액의 성향을 현저하게 감소시켜 몰드 또는 캐비티를 과하게 채운다.
한 바람직한 실시예에서, 양극 염 함유 하이드로겔 제제는 약 10 내지 15w%의 폴리비닐 알콜, 0.1 내지 0.4w%의 수지 버퍼 및 약 1 내지 2w%의 염, 바람직하게는 하이드로클로라이드 염을 함유한다. 나머지는 물 및 습윤제, 농후화제 등과 같은 성분이다. 폴리비닐 알콜(PVOH) 기반 하이드로겔 제제는 약 90℃ 내지 95℃의 상승된 온도에서 적어도 0.5 시간 동안 단일 용기 내에서 펜타닐 또는 서펜타닐 염을 포함한 모든 재료를 혼합함으로서 제조된다. 그후 고온 혼합물이 폼 몰드(foam mold)로 주입되고, 하룻밤 동안 약 -35℃의 냉각 온도에서 저장되어 PVOH를 가교 결합(cross-link)시킨다. 주변 온도를 따듯하게 하면 펜타닐 전기운반에 적합한 단단한 탄성 중합성 겔이 얻어진다.
적합한 전기운반 장치는 바람직하게는 은으로 구성된 양극 도너 전극 및 바람직하게는 은 클로라이드로 구성된 음극 카운터 전극을 포함한다. 도너 전극은 염의 수성 용액을 포함한 도너 저장부에 전기적으로 접촉된 상태이다. 상술한 바와 같이, 도너 저장부는 바람직하게는 하이드로겔 제제이다. 또한 카운터 저장부는 바람직하게는 예를 들어, 시트레이트 완충 염수와 같은 생물학적 전해질의 (예를 들어, 수성) 용액을 함유한 하이드로겔 제제를 포함한다.
요약하면, 본 발명은 에틸렌-옥텐 폴리머, 바람직하게는 ENGAGE® 코폴리머로 제조된 외부 하우징을 갖는 개선된 전기운반 장치를 제공한다. 전기운반 장치의 적어도 상부 또는 외부 하우징을 위한 에틸렌-옥텐 폴리머의 사용은 EVA-28의 이전 사용과 비교할 때, 개선된 성형 특성 및 증가된 공정 윈도우, 최종 성형된 제품의 양호한 유연성 및 경도, 개선된 규격적인 안정성, 전자 소자 부식의 위험을 감소시키는 낮은 수증기 전달율을 제공하며, 전자 부품 또는 하우징의 제조 공정동안 몰드와 공구를 부식시키는 아세트산 오프 가싱(off-gassing)을 발생시키지 않는다.
본 발명이 바람직한 실시예와 함께 설명된 반면에, 변화와 변형이 본 기술 분야의 숙련된 자들에게 명백할 것이다. 이러한 변화와 변형은 본 명세서에 첨부된 청구항의 이해와 범위 내에서 고려된다.

Claims (23)

  1. 전자 소자들을 둘러싸는 하우징 및 적어도 하나의 수화된 저장부를 가지며,전기운반에 의하여 신체 표면을 통하여 시약을 운반하는 전기운반 장치에 있어서,
    상기 하우징의 적어도 한 부분은 에틸렌-옥텐 코폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기운반 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 5.0% 내지 30.0%의 옥텐 함량을 갖는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 9.5% 내지 24.0%의 옥텐 함량을 갖는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 20.0%의 옥텐 함량을 갖는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 시약은 약물인 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 시약은 인체 분해물인 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전기운반 장치는 피부 융화성 접착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전기운반 장치는 사람 피부 융화성 접착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 하우징은 상부 하우징 부분과 하부 하우징 부분을 포함하고, 전자 소자는 상부 및 하부 하우징 부분 사이에 둘러싸여 있으며, 적어도 상부 하우징 부분은 에틸렌-옥텐 코폴리머로 구성된 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 5% 내지 30%의 옥텐 함량을 갖는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 9.5% 내지 24%의 옥텐 함량을 갖는 장치.
  12. 제 5 항에 있어서, 약물은 펜타닐 및 서펜타닐 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 진통 약물인 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 0.5 내지 35 dg/분의 용융 흐름 인덱스를 갖는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 18 dg/분의 용융 흐름 인덱스를 갖는 장치.
  15. 제 9 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 66 내지 96 사이의 쇼어 A 경도 값을 갖는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 에틸렌-옥텐 코폴리머는 76의 쇼어 A 경도 값을 갖는 장치.
  17. 에틸렌-옥텐 코폴리머로부터 하우징의 적어도 한 부분을 성형하는 단계; 및
    하우징 내에 전자 소자들을 위치시키는 단계를 포함하는, 전자 소자들을 에워싸는 하우징을 포함하는 경피 전기운반 장치의 제조 방법,
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 성형 단계는 하우징의 적어도 한 부분을 사출 성형하는 것을 포함하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 성형 단계는 하우징의 적어도 한 부분을 열성형하는 것을 포함하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 하우징은 상부 하우징 부분 및 하부 하우징 부분을 포함하며, 상기 성형 단계는 에틸렌-옥텐 코폴리머로부터 상부 하우징 부분을 사출 성형하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 성형 단계는 에틸렌-옥텐 코폴리머로부터 하부 하우징 부분을 성형하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 성형 단계는 5.0% 내지 30.0%의 옥텐 함량을 갖는 에틸렌-옥텐 코폴리머로부터 하우징의 적어도 한 부분을 성형하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제 5 항에 있어서, 상기 약물은 펜타닐 염 또는 서펜타닐 염인 것을 특징으로 하는 장치.
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