KR940006528B1 - 이온침투요법중에 전극을 재생하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

이온침투요법중에 전극을 재생하는 방법 및 장치
제1도는 본 발명의 이온침투요법용 약제 투여장치의 사시도.
제2도는 하우징 및 저장 용기의 분리를 도시하는, 제1도의 약제 투여장치 사시도.
제3도는 제1도의 3-3선에서 취한 이온 치료요법 투여장치의 부분 단면도이며, 하우징과 저장용기의 분리를 도시한다.
제4도는 전극들 사이에서 전류를 제공하는 회로의 개략도.
제5도는 극성이 역전될때보다도 정상 상태의 직류 전류에서 작용제의 투여가 보다 효과적임을 도시한다.
본 발명은 이온침투요법(iontophoresis) 분야에 관한 것이다. 특히 본 발명은 이온침투요법의 새로운 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 특정적으로, 본 발명은 이온침투요법에 채용된 전극을 재생하는 것에 관한것이다.
이온침투요법은, 전류가 이온화된 종(ionized species)을 포함하는 용액을 통과할때의 이온의 이동으로서 정의된다. 이온화 종은 보통 약제의 이온화 형태를 말한다. 약제의 이동은 일반적으로 이온침투요법용 시스템 저장용기로부터 환자의 피부로 향하는 것이 일반적이며, 보통 작은 전류에 의해 시작된다. 따라서, 이온침투요법의 가장 공통적인 특징은 전류의 적용에 의해 환자에게 약제를 투여하는 것이다.
이온침투요법은 침입에 의하지 않는(noninvasive) 약제 투여 수단을 제공한다. 바늘에 의한 약제 투여와 비교하면, 이온침투요법은 외상, 고통, 감염 및 손상을 최소화시킬 수 있다.
이온침투요법용 장치의 주된 특징은, 배터리, 약제 저장용기, 불관의 전해질 저장용기, 및 (때로 저장 용기와 접촉해있는 전류 분포 부재로 지칭되는) 2개의 전극을 포함한다. 이온침투요법용 장치는, 접착용 겔(gel)과 같은 접착 수단 또는 스트랩(strap)을 포함할 수 있는 고정 수단에 의해 환자의 피부에 고정되는것이 통상적이다. 전극은 다양한 방법으로 설명될 수 있지만, 일반적으로 활성 전극 및 불관전극을 포함한다. 때때로, 텀 저장용기 시스템(term reservoir system)이 전극을 설명하도록 사용된다(예를들면 저장용기와 전극을 합한것). 활성 전극은 투여될 약제와 같은 전하를 지니며,(리턴 전극(return electrode)으로서도 지칭되는) 불관 전극은 투여될 약제와 반대인 전하를 지닌다. 예를들면, 환자에게 투여될 약제가 양의 전하를 지니면 양의 전극이 활성 전극이 되며 음의 전극은 회로를 완성시키는 역할을 할것이다. 만약 투여될 약제가 음의 전하를 지니면 음의 전극은 활성 전극이 되며 양의 전극은 불관 전극이 될 것이다. 일반적으로 이것은 음극(음의 단자) 및 양극(양극 단자) 전극 시스템으로서 지칭될 수 있다. 약제가 환자의 피부를 통해 투여되는 것은 하나의 전극으로부터 다른 전극으로 이온이 이동되는 것이다.
최근에는 이온침투요법용 장치 및 방법이 다양하게 향상되어 왔다. 특히, 이온침투요법용 전극의 조성 및 사용에서는 많은 발전이 이루어졌다. 예를들면, Lattin에게 허여된 미국 특허 제4,406,658호에는 전극의 극성이 역전될 수 있는 장치가 설명되어 있다. 설명되어 있다. 상기 특허에 설명된 이온침투요법용 장치는, 전극의 극성을 바꿀수 있는 수단을 지님으로써 양쪽의 전극하에서도 이온침투요법 과정이 발생할 수 있다. Ellis에게 허여된 미국 특허 제4,019,510호에는 전기적인 극성에 손상을 주지 않으면서 낮은 강도의 직류 전류(LIDC)를 적용하는 방법이 기술되어 있다. Jacobsen의 미국 특허 제4,886,489호에는 이전의 약제 공급을 배제하면서 새로운 약제의 공급을 제공하는 전극을 통한 유동을 설명한다.
또한, Phipps의 미국 특허 제4,747,819호 및 제4,774,787호에는 향상된 이온 치료 요법용 투여방법 및 투여장치가 각각 설명되어 있다. 그러나 이들 특허는, 약제 투여의 효율을 증가시키면서도, pH의 변화, 및 환자에 대한 결과적인 화상을 회피하는 방법에 관한 것이다. Petelenz에게 허여된 미국 특허 제4,752,285호는, 환자의 화상을 초래하는 pH에서의 변화를 방지하고 약제 투여의 효율을 증가시키는 경합 이온(competingion)을 회피하는 것에 관한 이온침투요법용 장치 및 방법을 기술하고 있다.
그러나, 단순한 교체이외에는, 이온침투요법 시술중에 전극을 재생하는 방법 또는 장치에 대한 이론이나 설명이 이루어지지 않고 있다.
본 발명은, 각각의 전극에서 가역의 전기화학적 반응이 허용되는 불관 전극 및 활성 전극의 사용을 설명함으로써 이온침투요법용 시스템에서 전극을 재생하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 최초의 전극을 재생하는 방법을 설명함으로써, 본 발명은 전극을 교체하지 않고도 연속적으로 이온침투요법용 시스템을 사용할 수 있게 한다. 또한 본 발명과 관련하여, 공지의 이온침투요법용 시스템에서 획득한 바와같이 화상(burn)의 감소와 약제 투여 효율등의 공지의 이점이 획득될 수 있다.
본 발명은 전극 재생의 특징을 지니는 이온침투요법용 약제 투여 장치를 제공한다. 본 장치는, 제1의 전극, 제2의 전극, 제1의 전극과 제2의 전극을 전기적으로 분리하는 절연수단 및 제1의 전극과 제2의 전극 사이에 전기적인 접속을 제공하는 회로 수단을 지니는 하우징을 포함한다. 회로 수단은 제1의 전극과 제2의 전극 사이에서 전류를 제공하는(직류 및 펄스 전류를 포함하는) 전원과 연계되도록 적용된다. 전극사이들 통과하는 전류량을 제어하는 수단, 및 전류 방향 전환용 스위치가 제공된다. 전해질 조성물을 포함할 수 있으며, 탈착이 가능한 전해질 저장 용기가 제공된다. 탈착가능 전해질 저장용기는 하우징에 탈착 가능하게 연계될수 있어서, 전극들중 하나가 전해질 저장용기내에 포함된 전해질에 접촉될 수 있다. 이온침투투여용 작용제를 포함할수 있으며, 탈착가능한 작용제 저장용기가 제공된다. 작용제 저장용기는 하우징에 탈착가능하게 연계될수 있어서, 작용제가 전극들중 하나와 접촉할 수 있다.
본 발명은 전극 재생 특성을 지니는 작동가능 이온침투요법용 약제 투여장치를 제공하며, 이는 제1의 전극 접촉 수단, 제2의 전극 접촉수단, 상기 제1과 제2의 전극 접촉 수단을 전기적으로 분리하는 절연수단, 및 상기 제1과 제2의 접촉 수단 사이의 전기적인 접속을 제공하는 회로수단을 지니는 하우징 수단을 포함한다. 상기 회로 수단은 상기 제1과 제2의 전극 접촉 수단사이에 전류를 제공하는 전원과 연계되도록 적용된다. 상기 제1과 제2의 전극 접촉 수단사이들 통과하는 전류량에 영향을 미치는 제어 수단이 제공된다. 제1의 저장용기는 제1의 전극을 포함한다. 제1의 저장용기는 제1의 전극과 접촉한 전해질 또는 작용제를 포함하도록 적용된다. 제1의 저장용기는 상기 하우징에 탈착가능하게 연계될수 있어 제1의 전극은 상기 전극 수단들중 하나에 접촉할 수 있다. 탈착가능한 제2의 저장용기는 제2의 전극을 포함한다. 제2의 저장용기는 상기 제2의 전극과 접촉한 전해질 또는 작용제를 포함하도록 적용된다. 제2의 전극 저장용기는 상기 하우징에 탈착가능하게 연계될 수 있어, 상기 제2의 전극이 상기의 다른 접촉 수단과 접촉할 수있다.
본 발명은 최소한 2개의 전극 및 작용제 저장용 수단을 포함하는 이온침투요법용 시스템으로부터 작용제를 투여하는 중에 전극을 재생하는 방법을 제공하며, 그 방법은, a) 전해질에 연결된 제2의 전극과 회로를 완성하는 제1의 전극과 연결된 작용제를 투여하는 것과, b) 전해질을 제2의 전극과 연결된 작용제와 교체하고, 작용제를 제1의 전극과 연결된 전해질과 교체함으로써 제2의 전극으로부터 작용제를 투여하는것을 포함한다.
또한 본 발명은 전극 재생 특성을 지니는 작동가능한 투여장치를 제공하며, 이는 제1의 전극, 제2의 전극, 상기 제1전극과 제2전극 사이들 전기적으로 분리하는 절연수단, 상기 제1전극과 제2전극사이에서 전류를 제공하는 전원과 연계되도록 제공되고 상기 제1전극과 제2전극사이에서 전류를 제공하는 전원과 연계되도록 제공되고 상기 제1전극과 제2전극사이에서 전기적인 접속을 제공하는 회로수단, 상기 전류의 방향전환용 스위치 수단, 및 상기 전극들 사이들 통하는 전류량에 영향을 미치는 제어수단을 포함하는 하우징, 상기 전극들중 하나가 상기 저장용기내에 포함된 전해질과 접촉할 수 있도록 상기 하우징에 탈착가능하게 연계될 수 있으며 전해질을 포함할 수 있는 탈탁가능 전해질 저장용기, 및 상기 치료용 액체가 상기 전극들중 하나와 접촉할 수 있도록 상기 하우징에 탈착가능하게 연계될 수 있으며, 이온침투 투여용 작용제를 포함할 수 있는 탈착가능 작용제 저장용기등을 포함한다.
본 발명은 전극을 교체할 필요없이 반복적인 이온침투요법 시스템을 사용할 수 있는 장점을 제공한다. 전극을 교체하지 않으면 편리성과 시간의 절약 및 비용의 절감이 이루어진다.
다음의 용어들은 본원에서 다음과 같이 정의된다. "전극"은 전기화학적 활성에 대한 전위를 지닌 물질을 지칭하며, 이는 전해질이 존재하면 전류가 흐를수 있게 한다. "양극"은 양의 전극을 지칭하며, 이것을 향하여 음전하와 이온이 이동한다. "음극"은 음의 전극을 지칭하며, 이를 향해 양전하의 이온이 이동한다. "이온"은 하나 또는 그 이상의 전자를 잃거나 얻어서 전기전하를 획득한 원자 또는 라디칼(radical)을 지칭한다. "환원"은 원자 또는 이온에 의해 하나 또는 그 이상의 전자를 받아들이거나, 화합물로부터 산소를 제거하거나 또는 화합물에 수소를 부가하는 것을 지칭한다. "산화"는 원자에 의해 하나 또는 그 이상의 전자를 잃는 것을 지칭한다. "전해질"은 이온 도전성을 제공할 물질을 지칭한다, 전해질은 고체 또는 액체일 수 있다. "작용제"는 이온침투요법으로 투여되도록 선택된 물질을 지칭한다. 따라서, 작용제는 투여용으로 선택된 물질 및 이온 형태인 선택 물질을 지칭하며,(예를들면, 리도카인 하이드로클로라이드(lidocaine hydrochloride)와 같은 투여용의 리도카인 이온 형태 및 리도카인 같이) 투여되도록 선택된 물질의 할라이드 염같은 것을 들수 있다. "저장용기"는 전해질 또는 작용제와 전기적으로 접촉하는 유지 수단을 지칭한다. "환자"는 동물을 지칭하며, 사람, 개와 고양이 같은 애완동물, 소, 말, 양, 돼지, 염소 및 토끼와 같은 가축, 생쥐 및 쥐와 같은 실험용 동물, 열대종과 같은 동물원의 동물들을 포함한다.
본 발명은 어떤 특정의 이온침투요법 시스템의 실시에만 국한된 것이 아니다. 작용 성분을 대전시킬 수 있고 전극의 극성을 역전시킬 수 있는 어떤 시스템도 본 발명의 방법으로 사용될 수 있다. 일반적으로, 이온침투요법용 장치는 최소한 2개의 전극,(배터리와 같은) 전기 에너지원, 및 투여될 작용제를 포함하는 최소한 하나의 저장용기를 포함한다. P. Tyle의 Pharmaceutical Biosearch 3 : 318(1986) 및 미국 특허 제4,865,582호에 개시된 바와같은 몇개의 이온침투요법용 장치가 공지되어 있다.
본 발명의 방법은, 활성 전극(양극)으로서 대개 온(Ag)을 채용하고 불관 전극(음극)으로서 대개는 염화물(AgCl)을 채용하는 이온침투요법 시스템에 의해 예시된다. 예를들면 하이드로클로라이드 형태인 마취성 리도카인의 작용제가 활성의 온 전극과 연결되어 위치된다. 예를들면 염수(saline)인 전해질은 불관의 은염화물 전극과 연결되어 위치된다.
작용제의 투여는 전하를 뛴 활성 성분의 활성 전극과 연결된 저장용기로부터 피부내로 침투되도록 전원과 연결함으로써 이루어진다. 이온침투요법중에는, 활성 전극에서 발생하는 전기화학적 반응이 은 원소의 산화를 포함하며, 이것은 은 염화물을 형성하도록 은 전극에서(예를들면 리도카인 하이드로클로라이드와 같은)작용제로부터의 염화물 이온과 반응한다. 결국은, 은 전극이 대체로 은 염화물 전극이 된다. 다른 한편으로는, 불관 전극에서 발생하는 전기화학적 반응은 은 염화물의 환원을 포함하고, 이것은 염화물 이온을 용액내로 방출하여 대체로 은 전극이 종국적으로 결과된다. 시스템이 거의 소모상태로 가동된 후에는 2개의 전극이 거의 서로 같게 된다.
소모율(즉, 전극의 소비율)은 페러데이 법칙으로 결정된다. 페러데이 법칙은
이며,
여기서, MW는 전극 조성물의 분자량, I는 전극에 적용된 전류, T는 시간(초 단위로 측정된 것), Z는 전극 조성물의 원자가, F는 96,500쿨롱/몰, 및 질량은 그램 단위이다.
페러데이 법칙을 특정의 채용된 이온침투요법 시스템에 적용함으로써 얻어지는 통상의 계산치가 특정의 시스템을 가동시키는 변수를 설정하는데 있어 안내를 제공한다.
소모시에는 활성 전극이 거의 은 염화물이며 불관의 전극은 거의 은이다. 이러한 결과를 유용하게 이용하려면 각각의 전극하에 있는 저장 용기가 반전되어야 한다. 즉, (실제로는 저장용기가 최초의 전극과 같은 전극하에 있지만) 현재로서는 변환된 전극하에서 새로운 작용제의 저용기가 전해질 저장용기를 대체하고 새로운 전해질의 저장용기가 작용제를 대체한다. 그러나, 활성 전극이 은 염화물 전극이고 불관의 전극이 은 전극이도록 극성이 설정된다. 이러한 점을 수정하고 최초의 활성 및 불관의 전극을 지닌 시스템에 도달하려면 전극의 극성이 변환되어야 한다. 극성의 역전은 변환 수단에 의하거나, 또는 극성은 똑같이 유지되지만 전극은 변환되도록 전극을 저장용기와 떼어낼수있게 함으로써 이루어질 수 있다. 전극의 극성 변화는 저장용기가 바뀌어진 이전이나 이후에 발생할 수 있다. 즉, (현재로서는 은 염화물 전극인) 최초의 은 전극은 이제 불관 전극이며 최초의 은 염화물 전극은 이제 활성 은 전극이다. 따라서, 시스템은 이제 최초에 그랬던것과 같이 가동될 수 있다. 활성 전극은 여전히 은 전극이며 불관 전극은 여전히 은/은 염화물 전극이다. 즉, 시스템은 이제 활성 전극과 연결된 저장용기 외측으로 활성 성분을 내보낼 준비가 되어있다. 또한, 전극은 2회째의 사용을 위해 재생되어 있으며, 2회째에는 1회째에 사용되었던 전극과 반대가 된다. 이론상으로는 이러한 과정이 무한으로 게속될 수 있다.
극성의 역전이 단독으로 이루어지는 경우는 극성의 전환이 없는(즉, 하나의 저장용기로부터만의 투여)것에서 보다 사실상 적은 양인 작용제가 투여된다는 점에 비추어보면 본 발명의 방법이 특히 유리하다.
하나의 전극을 사용하고 다음에 다른 것을 제 1의 활성 전극으로서 사용하며 다시 불관 전극을 사용하는 능력은 중요하다. 최대의 장점은 전극을 교체할 필요성 없이 연속적으로 이온침투요법용 시스템을 사용할수 있다는 것이다. 전극을 교체할 필요가 없어지는 것은 시간을 절약할뿐만 아니라 비용도 절감된다. 귀금속으로 만들어진 상기와 같은 전극들은 항상 비싸서, 그러한 전극을 채용하는 이온침투요법용 장치의 제조자 및 최종 소비자에게 상당한 비용을 부담시킨다. 따라서, 본 발명의 방법은 같은 전극을 반복적으로 사용할 수 있게 할 뿐만 아니라, 이온침투요법에 대한 시간 절약 전극을 반복적으로 사용할수 있게 할 뿐만 아니라, 이온침투요법에 대한 시간 절약 및 비용 절감의 방법을 제공한다. 본 발명은, 각각의 전극에서의 가역 전기화학적 반응을 이용하는 활성 전극 및 불관 전극을 사용함으로써 이온침투요법용 시스템의 전극 표면을 재생하는 방법을 제공한다.
비록 본 발명이 은 및 은 염화물 전극으로 설명되었을지라도, 본 발명에 채용될 수 있는 가역의 화학반응이 가능한 다른 적당한 전극들이 존재한다. 공지의 전기화학적 반응은 CRC Press, Inc. (l987-1988)사의 "CRC Handbook of Chemistry and Physics"(68편, Boca Raton, Florida 제D-151 내지 D-158페이지)과 같은 문헌에 게시되어 있다. 예를들면, 은/은 염화물 전극 표면상의 할라이드(halide)는 염소이외에도 요드, 브롬 및 불소와 같은 할로겐족의 어떤 것일 수 있다. 할로겐은 염소 또는 브롬인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 다른 전극들은, 주기율 표의 제I,Ⅱ 및 Ⅲ족의 어떤 금속 및 금, 구리, 몰리브데늄, 납을 포함하며, 따라서 수용액에서의 반응 전위는 약 1.0볼트 미만이고 이 반응에 의한 염은 필연적으로 불용성이다. 전극은 은 또는 금인 것이 바람직스럽다. 예를들면, 다음의 전극들 및 전기화학적 반응이 본 발명으로써 사용될 수 있다.
전극은 와이어, 그물 또는 인쇄된 잉크(printed ink) 형태일 수 있다. 전극의 실질적인 형태가 본 발명에 중요한 것은 아니다. 활성 전극들은 작용제의 상보적인 이온과 반응하는 능력으로 선택되는 것이 바람직스럽다. 또한, 활성 전극은(물의 전기분해서의) 약 1볼트미만인 수용액의 전위로 반응하여 작용제의 상보적인 이온을 지닌 불용성 염을 형성하는 것이 바람직스럽다. 상기의 전극은 이온침투요법용 장치의 작동중에 산화되거나 환원되어 상대적으로 불용성인 염 또는 화합물을 형성하도록 용액에 존재하고 있는 이온과 반응하는 종(species)을 산출한다. 작용제는 보통 투여되기 이전의 산, 기(base) 또는 염의 형태이다.(반응 또는 소모성 전극인) 전극의 이온, 및 (작용제로써 염을 형성하는 이온인) 작용제에 상보적인 이온은 상대적으로 불용성인 침전물을 형성한다. 그러한 이온은 나트륨, 칼륨, 염화물 및 황산염의 이온을 포함한다. 불용성 침전물의 형성은 투여될 작용제와의 이온 경합을 최소화한다. (비불활성인) 본 발명에서의 반응 전극의 사용은 물의 전기분해를 필요없게 한다. 이온침투요법 시스템에서 물을 전기분해하는 것은, 히드로늄(hydronium) 이온(H+)을 산출하는 양극에 근접한 산화반응 및 히드록실(hydroxyl) 이온(OH-)을 산출하는 음극에 근접한 환원반응을 포함한다. H+및 OH-이온의 산출이 환자에게 화상을 입히는 것으로 일반적으로 믿어진다. 따라서, 전극, 작용제 및 작용제의 형태는 적절한 이옴침투요법 시스템을 구성하는데 있어 적합하도록 선택되어져야 한다.
제1도 내지 제4도를 참조하면, 전극 재생의 특징을 지니는 작동가능한 이온침투요법용 투여장치(20)가, 절연재료(25)에 의해 전기적으로 분리된 제1의 전극(22) 제2의 전극(23)을 지니는 하우징을 포함한다.
본 발명을 설명할 목적으로서, "기부" 또는 "저부"라는 용어는 환자의 피부에 근접한 장치의 측부를 지칭하며, 반면에 "말단부" 또는 "상부"는 환자의 피부로부터 가장 먼곳에 있는 장치 또는 요소의 측부를 지칭한다.
하우징은 상기 제1과 제2의 전극들 사이에 전기적인 접속을 제공하는 회로수단을 포함한다. 대표적인 회로(26)는 제4도에 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 회로(26)는 전극들 사이의 전류 제공용 배터리(27)와 같은 전원에 탈탁가능하게 연계되어 있다. 스위치 수단 "S"이 전극들 사이의 전류 방향 전환용으로 제공된다. 제어 수단은 전극들 사이를 통과하는 전류장을 조절하도록 제공된다. 제어 수단은, 온/오프 스위치, 가감 저항기(rheostat)와 같은 간단한 제어장치, 또는 보다 복합적인 상호작용의 제어장치를 포함할 수있으며, 이들은 본 기술분야에 공지된 것이다. 액티베이터 제어기(activator control : 28)가 제어 수단용으로 제공된다. 제어 수단은, 전극에 대하여 일정한 전력을 유지하고, 전극들 사이에 일정한 전압을 유지하는 것을 포함하는 전류의 제어가 가능하다. 선행 기술에서의 많은 제어장치 및 회로들중 일부는 미국 특허 제4,292,968호(Ellis), 미국 특허 제3,991,755호(Vernon 외) 및 미국 특허 제4,725,263호(McNichols 외)등에 기술되어 있다.
탈착가능한 전해질 저장용기(29)는 전해질(31)과 같은 것을 포함할 수 있다. 전해질 저장용기는, 전해질이 제1의 전극(22) 또는 제2의 전극(23)과 접촉하도록 하우징과 탈탁가능하게 연계될 수 있다. 이러한 실시예에서, 하우징은 제1의 전극(22)에 근접한 원형의 요부(32) 및 제2의 전극(23)에 근접한 원형의 요부(33)를 포함한다. 전해질 저장용기(29)는 원형의 연계 표면(35)을 지니는 말단 또는 상단(34)을 포함한다. 원형 연계 표면(35)의 직경은 원형 요부(32,33)의 직경보다 약간 커서, 전해질 저장 용기는 하우징을 원형 요부들중 하나에 부드럽게 밀어 넣음으로써 마찰작용을 일으켜 하우징과 탈착가능하게 연계될 수 있다. 예를들면, 제3도에 도시된 바와같이 전해질(33)이 제2의 전극(23)과 접촉하도록 전해질 저장용기는 원형의 요부(33)와 연계될 수 있다. 전해질 용기(29)는 전해질이 제1의 전극(22)과 접촉하도록 원형의 요부(32)와 연계될 수도 있다.
작용제(40)와 같은 것을 포함할 수 있는 탈착가능 작용제 저장 용기(37)는 그위에 원형의 연계 표면(39)을 지니는 말단 또는 상단(38)을 포함한다. 탈탁가능 작용제 저장용기(37)의 원형 연계 표면(39)은, 작용제(40)가 제1의 전극(22) 또는 제2의 전극(23)과 접촉할 수 있도록, 하우징내의 원형 요부(32) 또는 원형 요부(33)중 하나와 마찰 연결될 수 있다. 제3도에는 작용제가 제1의 전극(22)과 접촉할 수 있도록, 탈탁가능한 작용제 저장용기(37)가 원형의 요부(32)와 정열 및 연계되어 도시되어 있다.
또한 본 실시예는 하우징(21)과 정열 및 연계되도록 이격된 관계로 전해질 저장용기 및 작용제 저장용기를 포함할 수 있는 정열 부재(43)도 포함한다. 저장용기의 대칭성 때문에, 저장용기 및 정열 조립체는, 제1전극(22) 또는 제2전극(23)과 통하는 작용제와 연계될 수 있다.
정열 부재(43)도 기부의 측면상에 접착제(44)의 피복을 포함한다. 사용 이전에 작용제 및 전해질을 저장용기내에 포함하는 것을 보조하고 접착제를 보호하도록 해제 시트(release sheet ; 45)가 제공된다. 사용시에는, 하나의 전극이 작용제와 접촉하고 다른 전극은 전해질과 접촉하도록 저장용기가 하우징과 연계된다. 예를들면, 제1의 전극(22)은 작용제와 접촉하고 제2의 전극(23)은 전해질과 접촉한다. 해제 시트(45)는 이후에 접착제를 바른 정열 부재로부터 제거되며, 이온침투요법용 장치(20)는 환자의 바른 정열 부재로부터 제거되며, 이온침투요법용 장치(20)는 환자의 피부에 대해 압박된다. 제1전극(22)상의 전하가 환자에게 투여되고 있는 작용제의 전하와 동일하도록 스위치 "S"는 위치된다. 예를들면, 스위치 "S"는 투여되는 작용제가 리도카인 하이드로클로라이드와 같은 양전하를 지닐 경우 전류를 제1의 전극(22)으로 향하게 하여 전극(22)에 양전하를 제공하도록 사용되어야만 한다. 엑티베이터 제어기(28)는 이후에 투여과정을 개시하도록 세팅(setting)된다. 본원에 설명된 바로서, 리도카인을 투여하는 과정에 걸쳐서 전극이 은에서 은 염화물로 충분히 변환되도록 은 전극이 리도카인 하이드로클로라이드내의 염화물과 조합을 이루어 사용될 수 있다. 또한, 본원에 설명된 바로서, 투여 과정에 걸쳐서 제2의 전극이 점진적으로 은 전극으로 변환될 수 있도록 제2의 전극(23)은 대체로 은 염화물로 만들어질 수 있다.
전극에 변환을 일으키면서 작용제가 투여된 이후에는, 이온침투요법용 투여장치(20)가 환자의 피부로부터 제거될 수 있으며 양측 저장용기들을 포함하는 정열 부재는 하우징으로부터 제거되어 폐기될 수 있다. 리도카인 하이드로클로라이드와 같은 새로운 작용제 및 염수(saline)와 같은 새로운 전해질을 포함하는 새로운 정열 부재가 하우징내에 설치될 수 있다. 그러나 이번에는, 거의 은 염화물로 변화되었던 제1의 전극과 전해질이 접촉하도록 전해질 저장용기(29)가 원형의 요부(32)와 연계되며, 작용제가 제2의 전극(33)과 접촉하도록 작용제 저장용기(37)가 원형의 요부(33)와 연계된다. 이온침투요법용 투여장치가 환자의 피부상에 위치될수있도록 새로운 정열 부재에 붙은 시트가 제거될 수 있다. 이번에는, 제2의 전극(23)이 양전하를 획득하여 작용제를 환자의 피부내로 투여하도록 스위치 "S"는 제2의 전극(23)을 향해 전류 흐름을 역전시키게끔 위치된다. 액티베이터 제어기(23)가 다시 투여과정을 시작하도록 세팅된다. 투여과정이 진행됨에 따라 전극(23)은 은으로부터 은 염화물 표면으로 거의 전환될 수 있으며, 전극(23)은 은 염화물로부터 은으로 전환될 수 있다. 상기에 설명된 과정은 많은 회수로 역전될 수 있음으로써, 제한된 회수의 사용 이후에는 투여 시술 능력을 상실하는 전극을 항상 재생시킨다. 본 발명은 또한 전극이 항상 재생되고 있으므로 전극재료를 적게 사용할 수 있게 한다. 이러한 실시예는 양전하를 띈 작용제가 환자의 피부내로 투여되는 것으로 설명될 수 있다. 또한 본 발명은, 작용제가 음전하의 전극과 접촉하고 전해질이 양전하의 전극과 접촉하도록 작용제를 포함하는 저장용기를 위치시킴으로써, 음전하를 띈 작용제가 화잔의 피부내로 투여될 수 있게도 한다.
제3도 및 제4도에 도시된 실시예는, 교체가능한 작용제 및 전해질 저장용기와 연결된 전류 전환용 스위치 수단을 포함한다. 스위치 수단이 없는 하우징을 지니는 실시예도 본 발명의 범위내에 포함되며, 여기에서 분리된 저장용기들은 전극을 포함하고 수동으로 충전될 수 있다. 이러한 선택적인 실시예에서 저장용기 및 전극을 포함하는 조립체는 하우징으로부터 제거될 수 있으며, 각각의 저작용기는 각각의 약제 투여 주기말기에 전해질이나 작용제로 선택적으로 충전된다. 전극이 전해질 또는 치료액에 접촉함으로써 항상 재생되어 마찬가지의 결과가 얻어진다. 각각의 주기사이에는, 전극을 내측의 스위치 시스템이 아닌 하우징에 대해서 위치시킴으로써 전류가 투여사이클 사이에서 바뀌어질수 있도록 전극을 포함하는 저장용기들이 하우징의 상이한 측면상에 위치된다.
다양한 재료가 하우징용으로 적절히 이용될 수 있으며, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 ABS등의 플라스틱 재료가 바람직하다. 하우징은 금속으로도 구성될 수 있지만, 플라스틱은 전극들 사이에 절연재료로서 가능할 수 있으므로 선호된다.
더어미스터(thermistor), 와이어, 스위치 및 상업적으로 유용한 주문회로 칩(chip)을 포함하는 회로판이 이온침투요법용 투여장치의 구성에 용이하게 이용될 수 있다.
투여될 작용제를 포함하는 저장용기 또는 유사구조는, 이온침투요법용 장치와 피부사이에 접촉되는데 적절한 재료의 어떤 형태일수도 있다. 적절한 재료들은 제한적인 것은 아니지만, T.W.Leonard등에 허여된 미국 특허 제4,820,525호에 게시된 바와같은 포말(foam), E.F.Pursi에 허여된 미국 특허 제4,731,049호에 게시된 바와같은 이온교환 수지, P.Keusch에 허여된 미국 특허 제4,706,680호 및 S.Ariura에 허여된 미국특허 제4,474,570호에 게시된 바와같은 겔(gel), 및 N.R.Powers에 허여된 미국 특허 제4,702,732호에 게시된 바와같은 매트릭스등을 포함한다. 작용제는, 열가소성 재료와 같이 하우징에 연계되기에 적절한 고상재료의 저장용기내에 포함되는 것이 바람직스럽다. 열가소성 재료의 예는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌등이다.
저장용기의 재료 및/또는 접착 수단으로서 사용되는 이온침투요법용 겔은, 이온을 유지시킬 수 있는 카라야 검(karaya gum), 다른 다당류 겔, 또는 유사한 친수성의 수성 겔일수 있다. 그러한 겔의 특정예는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피로리돈, 메틸셀룰로스, 폴리아크릴아미드, 폴리헤마, 폴리헤마 유도체등과 같은것을 포함한다.
작용제를 포함하도록 선택된 저장용기의 재료는 인체의 피부 또는 세포를 자극하지 않는 비자극성, 및 활성 제제를 포함할 수 있도록 적절한 계면작용제의 특성을 지녀야만하며, 피부와 작용제 사이에 양호한 전기적 접촉을 제공하여야 하고, 투여될 작용제에 요구되는 특성과 간섭하지 않으면서 이온에 대한 유지 매개체로서의 작용을 하는 능력을 지녀야만 한다.
본 발명에 사용되는 적절한 전해질은 칼슘 염화물, 칼륨 염화물, 칼륨 글루코네이트, 나트륨 얌화물 및나트륨 유산염과 같은 할라이드 염의 수성 용액과 염수를 포함한다. 전해질은 나트륨 염화물 또는 염수이다. 전해질 선택의 판단기준은 이것이 안전하게 이온의 도전성을 제공하는 능력이다.
본 발명의 방법 및 장치에서 사용되는 주된 활성 성분을 설명하도록 사용된 "작용제(active agent)"라는 용어는 생물학적으로 활성된 화합물 또는 화합물의 혼합물을 지칭하며, 이들은 수혜환자에 대하여 치료, 예방 또는 다른 유리학 약물학적 및/또는 생리학적 효과를 지니고, 필요한 결과를 만들기에 충분한 양으로 피부 또는 다른 멤브레인(membrane)을 통헤 수혜환자에게 투여될 수 있는 충분한 효능이 있는 것이다.
본 발명의 방법에서 사용되는 작용제는 단독으로 투여되거나, 또는 프로드러그(prodrng)로서, 또는 다른 물질과 조합되어 투여될 수 있다. 다른 물질은 침투성 향상제, 완충제, 세균 억제제, 안정제, 항산화제 및 다른 작용제들을 포함할 수 있으며, 이들의 역할은 치료 작용, 보존성, 안정성 및 사용성을 향상시키는 것이다.
일반적으로, 작용제는 모든 치료술의 영역에서 치료제 또는 이들의 조합을 포함하며, 제한적인 것은 아니지만 다음과 같은 것들을 포함한다. 즉, 마취제, 진통제, 식욕촉진제, 구충제, 항천식제, 진경제, 제사제, 펀두통 억제제, 운동 장해중 약제, 구토 억제제, 안티에오플라스틱제(antieoplastics), 교감신경 흥분제, 키산틴 유도체, 베타블록커 (bata-blocker), 칼슘 채널 브록커 (blockers)를 포함하는 심장혈관제제, 안티아리스픽스(antiarrhythmics), 항고혈압제, 이뇨제, 일반, 관상, 말초 및 뇌의 혈관 확장제, 중추신경게 흥분제, 기침 및 감기용 제제, 디코제스탄트(decogestants), 진단체, 호르몬제, 수면제, 이뮤노서프레시브(immunosuppressives), 근육이완제, 부교감신경작용 차단제, 부교감신경자극 흥분제, 사이코스티뮬란트(psychostimulants), 항히스타민제, 항편두통제, 과상, 뇌 또는 말초 혈관 확장제, 호르몬제, 피임제, 혈전증 억제제, 이뇨제, 항고혈압제, 심장혈관용약제 등이 포함된다. 특정 약제의 예는 다음과 같다.
즉 스테로이드, 예를들면 에스트라디올, 프로게스테론, 노게스트렐, 레보노게스트렐, 노어신드론, 메드록시프로게스트론 아세에이트, 테스토스테론 및 이들의 에스테르, 니트로 화합물, 예를들면 니트로글리세린 및 이소소바이트 니트레이트, 니코틴, 클로페니라민, 테르페나딘, 트리프롤리딘, 하이드로코티손, 옥시캄유도체, 예를들면 피록시캄, 케토프로펜. 무코 다당류, 예를들면 티오뮤카스, 뷰프레노핀, 펜타닐, 날록손, 코데인, 리도카인, 디하이드로에고타민, 피조티라인, 살부타몰, 테트부탈린, 프로스타글란딘, 예를들면 미소프로스톨 및 엔프로스틸, 오메프라졸, 이미프라민, 벤자마이드, 예를들면 메토클로프라민, 스코폴라민, 펩티드, 예를들면 그라우스 릴리이싱 팩터 및 소마토스타틴 클로니다인, 디하이드로피리딘, 예를들면 니페디파인, 페라파밀, 에페드린, 핀도롤, 메토프로롤, 스피로놀락톤, 니카디파인 하이드로클로라이드, 칼시트리올, 시아자이드, 예를들면 하이드로클로로시아자이드, 플러나리진, 시도노니마인, 예를들면 몰시도마인, 페이티드 폴리사카라이드, 예를들면 헤파린 프렌숀 및 프로테인, 펩티드,예를들면 인슐린과 이와 유사한것, 칼시토닌 및 이와 유사한 것, 예를들면 엘카토닌, 프로타민, 글루카곤, 글로부핀, 안지오텐신 I, 안지오텐신 II, 안지오텐신 Ⅲ, 리프레신, 바소프레신, 소마토스타틴 및 이와 유사한 것, 성장 호르몬 및 옥시토신, 필요조건으로서 치료 목적상 수용가능한 산 또는 베이스를 지닌 상기 화합물의 염등을 들수 있다. 작용제는 마취제, 호르몬제, 단백질제, 진통제, 또는 다른 저분자 중량 양이온인 것이 바람직스럽다. 작용제가 리도카인, 인슐린, 칼시토닌, 엘카토닌 또는 소마토스타틴인 것이 더욱 바람직스럽다.
작용제의 기본적인 요건은 전하를 유지하도록 변질될 수 있게 전하를 띄거나, 또는 (예를들면 소수성 상호작용에 의해) 복합물이 전하를 지니도록 다른 화합물과 복합되는 것이다. 이온침투요법의 적용에서 작용제의 적절한 선택은 특정의 도전성(즉, 전류가 가해질때 약제가 얼마나 용이하게 용액내로 이동하는가를 평가한 것)에 기초한 선택을 포함한다.
이온침투요법의 투여에 내한 작용제의 변질(modification)은 공지의 과정으로 안내된다. 본 기술분야의 일반적인 교범은 펜실바니아주 이스톤의 Mack Publishing사가 1980년 간행한 Ed. Arthur Osol저의Remington's Pharmaceutical Sciences(16판)를 포함한다. 통상적으로 작용제의 기초형태(OH-또는 amine) 또는 산형태(H+)는, 투여될 것이 작용제의 음이온(음전하의 이온) 형태인가 또는 양이온(양전하의 이온) 인가에 따라 정해진다. 작용제의 공통적인 변질은 할라이드 염(halide salt) 형태로의 변질을 포함한다. 예를들면, 양전하의 작용제를 투여하려면, 작용제의 염화물 또는 하이드로클로라이드 형태가 만들어져서 이온침투요법용 장치의 투여용 저장용기내에 놓여져야 한다.
작용제의 유효량이란, 이것의 이온침투요법의 투약이후에 의도된 결과를 낳는데 필요한 양을 의미한다. 유효량은 여러 인자들중에 목적된 생리학적 효과, 투약의 빈도수, 작용제 및 피내 대사에 따라 변한다.
본 발명을 사용하는데 있어 시술에서의 섭생법은 다양한 인자들을 고려하여야하며, 이들은 형질, 성별,나이, 체중, 환자의 의학적 상태, 증상의 통증정도 및 투여될 작용제등을 포함한다. 통상의 기술을 지닌 의사들은 증상의 진행을 작용제등을 포함한다. 통상의 기술을 지닌 의사들은 증상의 진행을 억제하거나 치유시키는데 필요한 작용제의 유효량을 용이하게 결정, 처방 및 시술할 수 있다. 진행에 따라서 의사는 최초에는 상대적으로 낮은 량의 투여량을 체용하며 차후에 최대의 반응이 획득될때까지 투여량을 증가시킬 수 있는 것이다.
[실시예 1]
다음의 예와 제5도는, 극성을 역전시키지 않는 시스템보다 사실상 적은 양의 작용성분을 투여시키는, 극성만이 단독으로 변환되는 예를 설명한 것이다.
본원에 참고문헌으로 포함된,J. Toxicol-Cut and Ocular Toxicol이 간행하였으며 J. E. Riviere, B. H. Sage 및 N. A. Monteiro-Riviere의 저서 "Transdermal Lidocaine Iontophoresis in Isolated Perfused Porcine Skin" 제493-504페이지에 있는 과정을 따라, 돼지 가죽의 플랩 시험(porcine skin flap test)이 수행된다.
원인에 다음과 같은 변화를 준다.
활성 전극…10% 리도카인 HCl+0.01% 톨로졸린 HCl
불관 전극…보통 염수 또는 10%
전류 밀도 : 200μA/cm2
전기화학반응 … Ag/AgCl
가죽플랩 241-244)4시간의 정상 직류
가죽플랩 512,513…매 10초마다 극성 역전
본 발명은 특정의 실시예에 관해 설명되었지만, 그 상세한 사항은 제한적인 것으로서 간주되어서는 안되며, 이는 본원의 사상 및 범위에서 이탈하지 않고서도 다양한 등가예, 변형예 및 수정예가 명백하며 그러한 등가 예들은 본원에 포함되어야 한다.

Claims (2)

  1. 제1전극, 제2전극, 상기 제1전극과 제2전극을 전기적으로 분리시키는 절연 수단, 상기 제1전극과 제2전극 사이에서 전류를 제공하는 전원에 연계되도록 적용되고 상기 제1전극과 제2전극 사이에 전기적인 접속을 제공하는 회로 수단, 상기 전류의 방향을 변환시키는 스위치 수단, 및 상기 전극들 사이를 통과하는 전류량에 영향을 주는 제어수단등을 포함하는 하우징 수단, 상기 전극들중 하나가 저장용기내에 포함되어 있는 전해질에 접촉할 수 있도록 상기 하우징에 제거가능하게 연계될 수 있고 전해질을 포함할 수 있는, 탈착가능 전해질 저장용기, 및 치료용 약제가 상기 전극들중 하나와 접촉할 수 있도록 상기 하우징에 제거가능하게 연계될 수 있으며 이온침투요법 투여용의 작용제를 포함할 수 있는 탈착가능 작용제 저장용기등을 포함하는, 전극 재생 특징을 지닌 작동가능 이온침투요법 투여용 장치.
  2. a) 전해질에 연결된 제2의 전극과 회로를 완성하는 제1전극에 연결되어 있는 작용제를 투여하는 것과, b) 전해질을 제2전극과 연결된 작용제와 교체하고, 작용제는, 제1전극과 연결된 전해질과 교체함으로써, 작용제를 제2전극으로부터 투여하는 것을 포함하며, 최소한 2개의 전극 및 작용제 포함 수단을 포함하는 이온침투요법용 시스템으로부터 작용제를 투여하는 도중에 전극을 재생하는 방법.
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