NO334437B1 - Microporation of human skin for drug delivery and monitoring applications - Google Patents
Microporation of human skin for drug delivery and monitoring applications Download PDFInfo
- Publication number
- NO334437B1 NO334437B1 NO19980878A NO980878A NO334437B1 NO 334437 B1 NO334437 B1 NO 334437B1 NO 19980878 A NO19980878 A NO 19980878A NO 980878 A NO980878 A NO 980878A NO 334437 B1 NO334437 B1 NO 334437B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- skin
- stratum corneum
- energy
- micropore
- tissue
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title description 19
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 title description 8
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 claims abstract description 220
- 210000000434 stratum corneum Anatomy 0.000 claims abstract description 196
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 16
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims description 105
- 210000003722 extracellular fluid Anatomy 0.000 claims description 73
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 24
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 14
- 230000035807 sensation Effects 0.000 claims description 14
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 claims description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 114
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 56
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 49
- 239000012491 analyte Substances 0.000 abstract description 43
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 abstract description 37
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 21
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 8
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 94
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 93
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 67
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 67
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 60
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 59
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 55
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 55
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 52
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 48
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 47
- RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N heliogen blue Chemical compound [Cu].[N-]1C2=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=NC([N-]1)=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=N2 RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 36
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 34
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 28
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 23
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 21
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 18
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 17
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 15
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 208000002193 Pain Diseases 0.000 description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 11
- 231100000862 numbness Toxicity 0.000 description 11
- 230000036407 pain Effects 0.000 description 11
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 11
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 10
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- 230000037317 transdermal delivery Effects 0.000 description 10
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 9
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- UQDUPQYQJKYHQI-UHFFFAOYSA-N methyl laurate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OC UQDUPQYQJKYHQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- NNJVILVZKWQKPM-UHFFFAOYSA-N Lidocaine Chemical compound CCN(CC)CC(=O)NC1=C(C)C=CC=C1C NNJVILVZKWQKPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 7
- 229960004194 lidocaine Drugs 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 231100000245 skin permeability Toxicity 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 6
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 6
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 5
- -1 alcohol ester Chemical class 0.000 description 5
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 5
- 239000003961 penetration enhancing agent Substances 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 210000001339 epidermal cell Anatomy 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 4
- 230000008058 pain sensation Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 4
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 4
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001310793 Podium Species 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 3
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 3
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 210000000736 corneocyte Anatomy 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 3
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 3
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 description 3
- 150000002632 lipids Chemical group 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 3
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZRNAYUHWVFMIP-KTKRTIGZSA-N 1-oleoylglycerol Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC(O)CO RZRNAYUHWVFMIP-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N Bilirubin Chemical compound N1C(=O)C(C)=C(C=C)\C1=C\C1=C(C)C(CCC(O)=O)=C(CC2=C(C(C)=C(\C=C/3C(=C(C=C)C(=O)N\3)C)N2)CCC(O)=O)N1 BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N 0.000 description 2
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 2
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 2
- 206010040880 Skin irritation Diseases 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 206010067584 Type 1 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000000202 analgesic effect Effects 0.000 description 2
- 229940035676 analgesics Drugs 0.000 description 2
- 239000000730 antalgic agent Substances 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000812 cholinergic antagonist Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N copper(II) phthalocyanine Chemical compound [Cu+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- CEJANLKHJMMNQB-UHFFFAOYSA-M cryptocyanin Chemical compound [I-].C12=CC=CC=C2N(CC)C=CC1=CC=CC1=CC=[N+](CC)C2=CC=CC=C12 CEJANLKHJMMNQB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 2
- 210000000624 ear auricle Anatomy 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- RZRNAYUHWVFMIP-HXUWFJFHSA-N glycerol monolinoleate Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@H](O)CO RZRNAYUHWVFMIP-HXUWFJFHSA-N 0.000 description 2
- 238000005534 hematocrit Methods 0.000 description 2
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 239000002085 irritant Substances 0.000 description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008823 permeabilization Effects 0.000 description 2
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 2
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 210000004927 skin cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000036556 skin irritation Effects 0.000 description 2
- 231100000475 skin irritation Toxicity 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 150000003431 steroids Chemical class 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000451 tissue damage Effects 0.000 description 2
- 231100000827 tissue damage Toxicity 0.000 description 2
- 238000013271 transdermal drug delivery Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 229940124549 vasodilator Drugs 0.000 description 2
- 239000003071 vasodilator agent Substances 0.000 description 2
- ALSTYHKOOCGGFT-KTKRTIGZSA-N (9Z)-octadecen-1-ol Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCO ALSTYHKOOCGGFT-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- WDQFELCEOPFLCZ-UHFFFAOYSA-N 1-(2-hydroxyethyl)pyrrolidin-2-one Chemical compound OCCN1CCCC1=O WDQFELCEOPFLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXTGDCSMTYGJND-UHFFFAOYSA-N 1-dodecylazepan-2-one Chemical compound CCCCCCCCCCCCN1CCCCCC1=O AXTGDCSMTYGJND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPKVUHPKYQGHMW-UHFFFAOYSA-N 1-ethenylpyrrolidin-2-one;molecular iodine Chemical compound II.C=CN1CCCC1=O CPKVUHPKYQGHMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARIWANIATODDMH-AWEZNQCLSA-N 1-lauroyl-sn-glycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)CO ARIWANIATODDMH-AWEZNQCLSA-N 0.000 description 1
- VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 17β-estradiol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 0.000 description 1
- BHIZVZJETFVJMJ-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropyl dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OCC(C)O BHIZVZJETFVJMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODHCTXKNWHHXJC-UHFFFAOYSA-N 5-oxoproline Chemical compound OC(=O)C1CCC(=O)N1 ODHCTXKNWHHXJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LRFVTYWOQMYALW-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthine Chemical class O=C1NC(=O)NC2=C1NC=N2 LRFVTYWOQMYALW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940127291 Calcium channel antagonist Drugs 0.000 description 1
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 description 1
- 108010062580 Concanavalin A Proteins 0.000 description 1
- PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N D-glucono-1,5-lactone Chemical compound OC[C@H]1OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 1
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010016334 Feeling hot Diseases 0.000 description 1
- 241000427324 Glinus Species 0.000 description 1
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 description 1
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 description 1
- 208000013016 Hypoglycemia Diseases 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARIWANIATODDMH-UHFFFAOYSA-N Lauric acid monoglyceride Natural products CCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO ARIWANIATODDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090001090 Lectins Proteins 0.000 description 1
- 102000004856 Lectins Human genes 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000000114 Pain Threshold Diseases 0.000 description 1
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 description 1
- 208000003251 Pruritus Diseases 0.000 description 1
- 229940123452 Rapid-acting insulin Drugs 0.000 description 1
- 108010026951 Short-Acting Insulin Proteins 0.000 description 1
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 1
- 239000000150 Sympathomimetic Substances 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 210000000683 abdominal cavity Anatomy 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002160 alpha blocker Substances 0.000 description 1
- 229940124308 alpha-adrenoreceptor antagonist Drugs 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000003444 anaesthetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002269 analeptic agent Substances 0.000 description 1
- 230000000578 anorexic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000507 anthelmentic effect Effects 0.000 description 1
- 229940124339 anthelmintic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000000921 anthelmintic agent Substances 0.000 description 1
- 230000003288 anthiarrhythmic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000001088 anti-asthma Effects 0.000 description 1
- 230000001142 anti-diarrhea Effects 0.000 description 1
- 230000002686 anti-diuretic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002924 anti-infective effect Effects 0.000 description 1
- 229940121363 anti-inflammatory agent Drugs 0.000 description 1
- 239000002260 anti-inflammatory agent Substances 0.000 description 1
- 230000002460 anti-migrenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001062 anti-nausea Effects 0.000 description 1
- 230000001754 anti-pyretic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002921 anti-spasmodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003416 antiarrhythmic agent Substances 0.000 description 1
- 239000000924 antiasthmatic agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 229940065524 anticholinergics inhalants for obstructive airway diseases Drugs 0.000 description 1
- 229940125681 anticonvulsant agent Drugs 0.000 description 1
- 239000001961 anticonvulsive agent Substances 0.000 description 1
- 239000000935 antidepressant agent Substances 0.000 description 1
- 229940005513 antidepressants Drugs 0.000 description 1
- 239000003472 antidiabetic agent Substances 0.000 description 1
- 229940125708 antidiabetic agent Drugs 0.000 description 1
- 229940124538 antidiuretic agent Drugs 0.000 description 1
- 229940125715 antihistaminic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000000739 antihistaminic agent Substances 0.000 description 1
- 239000002220 antihypertensive agent Substances 0.000 description 1
- 229940030600 antihypertensive agent Drugs 0.000 description 1
- 229960005475 antiinfective agent Drugs 0.000 description 1
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 1
- 229940034982 antineoplastic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000000939 antiparkinson agent Substances 0.000 description 1
- 239000000164 antipsychotic agent Substances 0.000 description 1
- 229940005529 antipsychotics Drugs 0.000 description 1
- 239000002221 antipyretic Substances 0.000 description 1
- 229940125716 antipyretic agent Drugs 0.000 description 1
- 229940124575 antispasmodic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003443 antiviral agent Substances 0.000 description 1
- 229940121357 antivirals Drugs 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 206010003246 arthritis Diseases 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002876 beta blocker Substances 0.000 description 1
- 229940097320 beta blocking agent Drugs 0.000 description 1
- 229940064804 betadine Drugs 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000001045 blue dye Substances 0.000 description 1
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 description 1
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000480 calcium channel blocker Substances 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 1
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000003246 corticosteroid Substances 0.000 description 1
- 229960001334 corticosteroids Drugs 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 229940037530 cough and cold preparations Drugs 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 239000000850 decongestant Substances 0.000 description 1
- 229940124581 decongestants Drugs 0.000 description 1
- 206010061428 decreased appetite Diseases 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000035618 desquamation Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical group CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000002934 diuretic Substances 0.000 description 1
- 229940030606 diuretics Drugs 0.000 description 1
- HJXPPCPJEYUQFQ-HNNXBMFYSA-N dodecyl (2s)-5-oxopyrrolidine-2-carboxylate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC(=O)[C@@H]1CCC(=O)N1 HJXPPCPJEYUQFQ-HNNXBMFYSA-N 0.000 description 1
- 238000001647 drug administration Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000002526 effect on cardiovascular system Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005370 electroosmosis Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004836 empirical method Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 229960005309 estradiol Drugs 0.000 description 1
- 229930182833 estradiol Natural products 0.000 description 1
- 229940011871 estrogen Drugs 0.000 description 1
- 239000000262 estrogen Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 210000001723 extracellular space Anatomy 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical group 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 235000015203 fruit juice Nutrition 0.000 description 1
- 210000001156 gastric mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 235000021474 generally recognized As safe (food) Nutrition 0.000 description 1
- 235000021473 generally recognized as safe (food ingredients) Nutrition 0.000 description 1
- 235000012209 glucono delta-lactone Nutrition 0.000 description 1
- 229960003681 gluconolactone Drugs 0.000 description 1
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 description 1
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 description 1
- 150000002314 glycerols Chemical class 0.000 description 1
- 150000003278 haem Chemical class 0.000 description 1
- 238000003505 heat denaturation Methods 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 239000003326 hypnotic agent Substances 0.000 description 1
- 230000000147 hypnotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 229960003444 immunosuppressant agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003018 immunosuppressive agent Substances 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 231100000021 irritant Toxicity 0.000 description 1
- 230000000622 irritating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003780 keratinization Effects 0.000 description 1
- 210000002510 keratinocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011545 laboratory measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 239000002523 lectin Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003589 local anesthetic agent Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229940083747 low-ceiling diuretics xanthine derivative Drugs 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- TTWJBBZEZQICBI-UHFFFAOYSA-N metoclopramide Chemical compound CCN(CC)CCNC(=O)C1=CC(Cl)=C(N)C=C1OC TTWJBBZEZQICBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004503 metoclopramide Drugs 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 210000002200 mouth mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 229940035363 muscle relaxants Drugs 0.000 description 1
- 239000003158 myorelaxant agent Substances 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 210000001640 nerve ending Anatomy 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 239000002858 neurotransmitter agent Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229940055577 oleyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- XMLQWXUVTXCDDL-UHFFFAOYSA-N oleyl alcohol Natural products CCCCCCC=CCCCCCCCCCCO XMLQWXUVTXCDDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 235000015205 orange juice Nutrition 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229940094443 oxytocics prostaglandins Drugs 0.000 description 1
- 230000008533 pain sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000037040 pain threshold Effects 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 230000002445 parasympatholytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 1
- 235000019271 petrolatum Nutrition 0.000 description 1
- 239000008177 pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 229940124531 pharmaceutical excipient Drugs 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 239000002831 pharmacologic agent Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 150000004291 polyenes Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229960003975 potassium Drugs 0.000 description 1
- 239000003450 potassium channel blocker Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000000583 progesterone congener Substances 0.000 description 1
- 229940095055 progestogen systemic hormonal contraceptives Drugs 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000069 prophylactic effect Effects 0.000 description 1
- 229940026235 propylene glycol monolaurate Drugs 0.000 description 1
- 150000003180 prostaglandins Chemical class 0.000 description 1
- 230000003304 psychophysiological effect Effects 0.000 description 1
- 239000003368 psychostimulant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001007 puffing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000541 pulsatile effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 150000003873 salicylate salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229940125723 sedative agent Drugs 0.000 description 1
- 239000000932 sedative agent Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000037380 skin damage Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 210000000439 stratum lucidum Anatomy 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000001975 sympathomimetic effect Effects 0.000 description 1
- 229940064707 sympathomimetics Drugs 0.000 description 1
- 210000000225 synapse Anatomy 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 229940098465 tincture Drugs 0.000 description 1
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000005526 vasoconstrictor agent Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000012905 visible particle Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/14507—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue specially adapted for measuring characteristics of body fluids other than blood
- A61B5/1451—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue specially adapted for measuring characteristics of body fluids other than blood for interstitial fluid
- A61B5/14514—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue specially adapted for measuring characteristics of body fluids other than blood for interstitial fluid using means for aiding extraction of interstitial fluid, e.g. microneedles or suction
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
- A61B10/0045—Devices for taking samples of body liquids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
- A61K41/0047—Sonopheresis, i.e. ultrasonically-enhanced transdermal delivery, electroporation of a pharmacologically active agent
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/32—Surgical cutting instruments
- A61B17/3203—Fluid jet cutting instruments
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B18/203—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser applying laser energy to the outside of the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
- A61B2017/00137—Details of operation mode
- A61B2017/00154—Details of operation mode pulsed
- A61B2017/00172—Pulse trains, bursts, intermittent continuous operation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00743—Type of operation; Specification of treatment sites
- A61B2017/00747—Dermatology
- A61B2017/00761—Removing layer of skin tissue, e.g. wrinkles, scars or cancerous tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00743—Type of operation; Specification of treatment sites
- A61B2017/00747—Dermatology
- A61B2017/00765—Decreasing the barrier function of skin tissue by radiated energy, e.g. using ultrasound, using laser for skin perforation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
- A61B2018/00452—Skin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
- A61B2018/00452—Skin
- A61B2018/0047—Upper parts of the skin, e.g. skin peeling or treatment of wrinkles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1486—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using enzyme electrodes, e.g. with immobilised oxidase
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
- A61M2037/0007—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin having means for enhancing the permeation of substances through the epidermis, e.g. using suction or depression, electric or magnetic fields, sound waves or chemical agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
- A61M37/0092—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin using ultrasonic, sonic or infrasonic vibrations, e.g. phonophoresis
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
Abstract
Det beskrives en fremgangsmåte for å forbedre permeabiliteten av huden (120, 274) overfor en analytt for diagnostiske formål eller overfor et medikament for terapeutiske formål, ved å gjøre bruk av mikroporering og eventuelt lydenergi og en kjemisk forsterker. Dersom lydenergi velges, kan den moduleres ved hjelp av frekvensmodulering, amplitudemodulering, fasemodulering og/eller kombinasjoner derav. Mikroporering oppnås ved (a) bortsmelting av stratum corneum (274) med lokalisert hurtig oppvarming av vann slik at vannet fordampes og derved eroderer celler; (b) punktering av stratum corneum (274) med en mikrolansett kalibrert for å danne en mikropore med en diameter på opptil 1000 (am; (c) bortsmelting av stratum corneum (274) ved fokusering av en snevert fokusert stråle av lydenergi mot stratum corneum (274); (d) hydraulisk punktering av stratum corneum (274) med en høytrykks fluidstråle for å danne en mikropore på opp til ca. 1000 nm i diameter; eller (e) punktering av stratum corneum (274) med korte elektriske pulser for å danne en mikropore på opp til ca. 1000 μm i diameter.A method is described for improving the permeability of the skin (120, 274) to an analyte for diagnostic purposes or to a medicament for therapeutic purposes, using microporation and possibly sound energy and a chemical enhancer. If sound energy is selected, it can be modulated by frequency modulation, amplitude modulation, phase modulation and / or combinations thereof. Microporation is achieved by (a) melting the stratum corneum (274) with localized rapid heating of water so that the water evaporates, thereby eroding cells; (b) puncturing the stratum corneum (274) with a microlance calibrated to form a micropore with a diameter of up to 1000 (am); (274) (d) hydraulic puncture of the stratum corneum (274) with a high pressure fluid jet to form a micropore up to about 1000 nm in diameter; or (e) puncture of the stratum corneum (274) with short electrical pulses for to form a micropore of up to about 1000 μm in diameter.
Description
BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN BACKGROUND OF THE INVENTION
Denne oppfinnelsen vedrører en minimalt invasiv til noninvasiv metode for å øke hudpermeabiliteten gjennom mikroporering av stratum corneum, hvilket kan kombineres med lydenergi, kjemiske permeasjonsforsterkere og trykk, for selektivt å forsterke den utadrettede strøm av analytter fra kroppen for å overvåke slike eller for avlevering av medikamenter inn i kroppen. This invention relates to a minimally invasive to noninvasive method of increasing skin permeability through microporation of the stratum corneum, which can be combined with sound energy, chemical permeation enhancers and pressure, to selectively enhance the outward flow of analytes from the body for monitoring such or for drug delivery into the body.
Stratum corneum er i hovedsak ansvarlig for hudens velkjente barriere-egenskaper. Det er således dette laget som utgjør den største barrieren mot transdermal strømning av medikamenter eller andre molekyler inn i kroppen og av analytter ut av kroppen. Stratum corneum, hudens ytre hornlag, er en kompleks struktur av kompakte keratiniserte cellelevninger adskilt av lipidområder. Sammenlignet med den orale eller gastriske mukosa er stratum corneum vesentlig mindre permeabel for molekyler eksternt så vel som internt i kroppen. Stratum corneum dannes av keratinocytter som omfatter majoriteten av epidermisceller som mister deres kjerne og blir corneocytter. Disse døde cellene omfatter stratum corneum, som bare har en tykkelse på ca. 10-30^m og som, som nevnt ovenfor, er en meget motstandsdyktig vanntett membran som beskytter kroppen mot inntrengning av substanser utenfra og mot utadrettet migrering av væsker og oppløste molekyler. Stratum corneum fornyes kontinuerlig gjennom felling av corneum-celler under deskvamasjonen og dannelsen av nye corneum-celler gjennom keratiniseringsprosessen. The stratum corneum is mainly responsible for the skin's well-known barrier properties. It is thus this layer that forms the biggest barrier against transdermal flow of drugs or other molecules into the body and of analytes out of the body. The stratum corneum, the outer horny layer of the skin, is a complex structure of compact keratinized cell debris separated by lipid regions. Compared to the oral or gastric mucosa, the stratum corneum is significantly less permeable to molecules externally as well as internally within the body. The stratum corneum is formed by keratinocytes that comprise the majority of epidermal cells that lose their nucleus and become corneocytes. These dead cells comprise the stratum corneum, which only has a thickness of approx. 10-30^m and which, as mentioned above, is a very resistant waterproof membrane that protects the body against the penetration of substances from the outside and against the outward migration of liquids and dissolved molecules. The stratum corneum is continuously renewed through the shedding of corneum cells during desquamation and the formation of new corneum cells through the keratinization process.
Strømningen av et medikament eller en analytt gjennom huden kan økes ved å endre enten motstanden (diffusjonskoeffisienten) eller drivkraften (diffusjonsgradienten). Strømning kan forsterkes ved bruk av såkalte penetreringsforsterkere eller kjemiske forsterkere. Kjemiske forsterkere er velkjent på området, og en mer detaljert beskrivelse vil bli gitt senere. The flow of a drug or analyte through the skin can be increased by changing either the resistance (diffusion coefficient) or the driving force (diffusion gradient). Flow can be enhanced by using so-called penetration enhancers or chemical enhancers. Chemical enhancers are well known in the art, and a more detailed description will be given later.
En annen metode for å øke hudens permeabilitet for medikamenter, er iontoforese. lontoforese innebærer anleggelse av et ytre elektrisk felt og lokal avgivelse av en ionisert form av medikament eller et ikke-ionisert medikament som bæres med den vannstrøm som er assosiert med ionetransport (elektro-osmose). Selv om permeasjonsforsterkning gjennom iontoforese har vært effektiv, er teknikken forbundet med problemer med kontroll av medikamentavlevering og irreversible hudskader. Another method of increasing the skin's permeability to drugs is iontophoresis. iontophoresis involves the application of an external electric field and local delivery of an ionized form of drug or a non-ionized drug carried with the water flow associated with ion transport (electro-osmosis). Although permeation enhancement through iontophoresis has been effective, the technique is associated with problems with control of drug delivery and irreversible skin damage.
Lydenergi har også vært benyttet for å forbedre permeabiliteten av huden og syntetiske membraner overfor medikamenter og andre molekyler. Ultralyd har vært definert som mekaniske trykkbølger med frekvenser høyere enn 20 kHz, H. Lutz et al., Manual of Ultrasound 3-12 (1984). Ultralydenergi genereres ved å vibrere en piezoelektrisk krystall eller et annet elektromekanisk element, ved å sende en vekselstrøm gjennom materialet, R. Brucks et al., 6 Pharm. Res. 697 (1989). Anvendelsen av ultralydenergi for å øke hudens permeabilitet overfor medikamentmolekyler betegnes sonoforese eller fonoforese. Sound energy has also been used to improve the permeability of the skin and synthetic membranes to drugs and other molecules. Ultrasound has been defined as mechanical pressure waves with frequencies higher than 20 kHz, H. Lutz et al., Manual of Ultrasound 3-12 (1984). Ultrasound energy is generated by vibrating a piezoelectric crystal or other electromechanical element, by passing an alternating current through the material, R. Brucks et al., 6 Pharm. Res. 697 (1989). The use of ultrasound energy to increase the skin's permeability to drug molecules is called sonophoresis or phonophoresis.
Selv om det har vært erkjent at forbedret permeabilitet av huden teoretisk skulle gjøre det mulig å transportere molekyler fra innsiden av kroppen gjennom huden til utsiden av kroppen for oppsamling eller overvåkning, har det ikke vært beskrevet praktiserbare metoder. US-patent 5.139.023 til Stanley et al., omtaler et apparat og en fremgangsmåte for noninvasiv blodglukose-overvåkning. I denne oppfinnelse benyttes kjemiske permeasjonsforsterkere for å øke permeabiliteten av mukosavev eller hud, overfor glukose. Glukose diffunderer deretter passivt gjennom mukosavevet eller huden og oppfanges i et mottager-medium. Mengden av glukose i mottager-mediet måles og korreleres for å bestemme blodglukosenivået. Som beskrevet av Stanley et al., er imidlertid denne metode mer effektiv når den benyttes på mukosavev, som f.eks. buccalt vev, som resulterer i at påvisbare mengder glukose oppsamles i mottager-mediet etter en tidsforsinkelse på ca. 10-20 minutter. Metoden beskrevet av Stanley et al., resulterer imidlertid i en ekstremt lang tidsforsinkelse som varierer fra 2 til 24 timer, avhengig av den anvendte kjemiske forsterkerblanding, før påvisbare glukosemengder kan påvises diffunderende gjennom menneskehud (varme-separert epidermis) in vitro. Disse lange tidsforsinkelsene kan tilskrives den lange tid som fordres for at de kjemiske permeasjonsforsterkerne passivt skal diffundere gjennom huden og forsterke permeabiliteten av stratum corneum-barrieren, så vel som den lange tid som fordres for at glukosen passivt skal diffundere ut gjennom huden. Stanley et al., beskriver således helt klart ikke en metode for å transportere blodglukose eller andre analytter non in vasi vt gjennom huden på en måte som gir mulighet for hurtig overvåkning, slik som det fordres for blodglukose-overvåkning hos diabetikere, og for mange andre analytter i kroppen, som f.eks. blod-elektrolytter. Although it has been recognized that improved permeability of the skin should theoretically allow molecules to be transported from the inside of the body through the skin to the outside of the body for collection or monitoring, no practicable methods have been described. US Patent 5,139,023 to Stanley et al., discloses an apparatus and method for noninvasive blood glucose monitoring. In this invention, chemical permeation enhancers are used to increase the permeability of mucosal tissue or skin to glucose. Glucose then passively diffuses through the mucosal tissue or skin and is captured in a recipient medium. The amount of glucose in the recipient medium is measured and correlated to determine the blood glucose level. However, as described by Stanley et al., this method is more effective when used on mucosal tissue, such as buccal tissue, which results in detectable amounts of glucose being collected in the recipient medium after a time delay of approx. 10-20 minutes. However, the method described by Stanley et al., results in an extremely long time delay ranging from 2 to 24 hours, depending on the chemical enhancer mixture used, before detectable amounts of glucose can be detected diffusing through human skin (heat-separated epidermis) in vitro. These long time delays can be attributed to the long time required for the chemical permeation enhancers to passively diffuse through the skin and enhance the permeability of the stratum corneum barrier, as well as the long time required for the glucose to passively diffuse out through the skin. Stanley et al., thus clearly do not describe a method for transporting blood glucose or other analytes non in vasi vt through the skin in a way that allows for rapid monitoring, as is required for blood glucose monitoring in diabetics, and for many others analytes in the body, such as blood electrolytes.
Selv om anvendelsen av lydenergi for medikamentavlevering er kjent, har resultatene stort sett vært skuffende ved at permeabilitetsforsterkningen har vært relativt liten. Det er ingen generell enighet om effektiviteten av lydenergi for å øke medikamentstrømning gjennom huden. Mens enkelte studier rapporterer vellykket sonoforese, J. Davick et al., 68 Phys. Ther. 1672 (1988); J. Griffin et al., 47 Phys. Ther. 594 (1967); J. Griffin & J. Touchstone, 42 Am. J. Phys. Med. 77 (1963); J. Griffin et al., 44 Am. J. Phys. Med. 20 (1965); D. Levy et al., 83 J. Clin. Invest. 2074); D. Bommannan et al., 9 Pharm. Res. 559 (1992); har andre oppnådd negative resultater, H. Benson et al., 69 Phys. Ther. 113 (1988); J. McElnay et al., 20 Br. J. Clin. Pharmacol. 4221 (1985); H. Pratzel et al., 13 J. Rheumatol. 1122 Although the use of sound energy for drug delivery is known, the results have been largely disappointing in that the permeability enhancement has been relatively small. There is no general agreement on the effectiveness of sound energy to increase drug flux through the skin. While some studies report successful sonophoresis, J. Davick et al., 68 Phys. Ther. 1672 (1988); J. Griffin et al., 47 Phys. Ther. 594 (1967); J. Griffin & J. Touchstone, 42 Am. J. Phys. With. 77 (1963); J. Griffin et al., 44 Am. J. Phys. With. 20 (1965); D. Levy et al., 83 J. Clin. Invest. 2074); D. Bommannan et al., 9 Pharm. Res. 559 (1992); others have obtained negative results, H. Benson et al., 69 Phys. Ther. 113 (1988); J. McElnay et al., 20 Br. J. Clin. Pharmacol. 4221 (1985); H. Pratzel et al., 13 J. Rheumatol. 1122
(1986). Systemer hvor det ble benyttet gnagerhud har vist de mest lovende resultatene, mens systemer hvor det ble benyttet menneskehud, i alminnelighet har gitt skuffende resultater. Det er velkjent for fagmannen at huden hos gnagere er meget mer permeabel enn menneskehud, og ovennevnte resultater forteller følgelig ikke fagmannen hvorledes sonoforesen effektivt kan utnyttes for transdermal avlevering og/eller overvåkning gjennom menneskehud. (1986). Systems using rodent skin have shown the most promising results, while systems using human skin have generally produced disappointing results. It is well known to the person skilled in the art that the skin of rodents is much more permeable than human skin, and the above results consequently do not tell the person skilled in the art how the sonophoresis can be effectively utilized for transdermal delivery and/or monitoring through human skin.
En vesentlig forbedring ved bruken av ultralydenergi til overvåkning av analytter og også til avlevering av medikamenter til kroppen, er beskrevet og krevd beskyttet i samtidig verserende søknader serie nr. 08/152.442 av 15. november, 1993, nå US-patent 5.458.140 og serie nr. 08/152.174 av 8. desember, 1993, nå US-patent 5.445.611.1 disse oppfinnelsene oppnås den transdermale prøvetakning av en analytt eller den transdermale avlevering av medikamenter ved bruk av lydenergi som er modulert i intensitet, fase eller frekvens, eller en kombinasjon av disse parametere koblet med anvendelsen av kjemiske permeasjonsforsterkere. Også anvendelsen av lydenergi, eventuelt med modulering av frekvens, intensitet og/eller fase, for kontrollert å kunne trykke og/eller pumpe molekyler gjennom stratum corneum via perforeringer innført gjennom nålepunksjon, hydraulisk stråle, laser, elektroporering eller andre metoder, er beskrevet. A significant improvement in the use of ultrasound energy for monitoring analytes and also for delivering drugs to the body is described and claimed in co-pending application serial number 08/152,442 of November 15, 1993, now US Patent 5,458,140 and Serial No. 08/152,174 of December 8, 1993, now US Patent 5,445,611.1 these inventions achieve the transdermal sampling of an analyte or the transdermal delivery of drugs using sound energy that is modulated in intensity, phase or frequency, or a combination of these parameters coupled with the use of chemical permeation enhancers. Also the application of sound energy, possibly with modulation of frequency, intensity and/or phase, to be able to press and/or pump molecules through the stratum corneum via perforations introduced through needle puncture, hydraulic jet, laser, electroporation or other methods, is described.
Dannelsen av mikroporer (dvs. mikroporering) i stratum corneum for å fremme avleveringen av medikamenter har vært gjenstand for forskjellige studier og har resultert i utstedelse av patenter for slike teknikker. The formation of micropores (ie, microporation) in the stratum corneum to promote drug delivery has been the subject of various studies and has resulted in the issuance of patents for such techniques.
Jacques et al., J. Invest. Dermatol. 88-93 (1987) beskriver en fremgangsmåte for administrering av et medikament ved ablasjon av stratum corneum av et hudområde ved å benytte pulset laserlys av tilstrekkelig bølgelengde, pulslengde, pulsenergi, pulstall og pulsrepetisjonshastighet til å bortsmelte stratum corneum uten vesentlig å skade den underliggende epidermis, og deretter påføre medikamentet til ablasjonsområdet. Dette arbeidet har resultert i utstedelse av US-patent 4.775.361 til Jacques et al. Ablasjon av hud gjennom bruk av ultrafiolett laserbestråling har tidligere vært rapportert av Lane et al., 121 Arch. Dermatol. 609-617 (1985). Jacques et al., er begrenset til anvendelse av noen få lys-bølgelengder og kostbare lasere. Jacques et al., J. Invest. Dermatol. 88-93 (1987) describes a method for administering a drug by ablating the stratum corneum of an area of skin by using pulsed laser light of sufficient wavelength, pulse length, pulse energy, pulse number and pulse repetition rate to melt away the stratum corneum without significantly damaging the underlying epidermis , and then apply the drug to the ablation area. This work has resulted in the issuance of US patent 4,775,361 to Jacques et al. Ablation of skin through the use of ultraviolet laser irradiation has previously been reported by Lane et al., 121 Arch. Dermatol. 609-617 (1985). Jacques et al., is limited to the use of a few light wavelengths and expensive lasers.
Tankovich, US-patent 5.165.418 (heretter «Tankovich '418») beskriver en fremgangsmåte for å oppnå en blodprøve ved å bestråle menneske- eller dyre-hud med én eller flere laserpulser av tilstrekkelig energi til å bevirke fordampning av hudvevet slik at det dannes et hull i huden som strekker seg gjennom epidermis, og til å avskjære minst ett blodkar, som bevirker at en blodmengde kan ledes ut gjennom hullet slik at den kan oppsamles. Tankovich '418 er således utilstrekkelig for noninvasiv eller minimal invasiv permeabilisering av stratum corneum, slik at et medikament kan avleveres til kroppen, eller at en analytt fra kroppen kan analyseres. Tankovich, US Patent 5,165,418 (hereinafter "Tankovich '418") describes a method of obtaining a blood sample by irradiating human or animal skin with one or more laser pulses of sufficient energy to cause vaporization of the skin tissue so that a hole is formed in the skin which extends through the epidermis, and to cut off at least one blood vessel, which means that a quantity of blood can be led out through the hole so that it can be collected. Tankovich '418 is thus insufficient for noninvasive or minimally invasive permeabilization of the stratum corneum, so that a drug can be delivered to the body, or an analyte from the body can be analyzed.
Tankovich et al., US-patent 5.423.803 (heretter «Tankovich '803») beskriver en fremgangsmåte for laserfjerning av overfladiske epidermale hudceller i menneskehud for kosmetiske anvendelser. Fremgangsmåten omfatter at en lysabsorberende «kontaminant» påføres de ytre lag av epidermis og at noe av denne kontaminant innføres i de intercellulære rom i stratum corneum, og bestråling av den infiltrerte hud med pulser av laserlys av tilstrekkelig intensitet til at den energimengde som absorberes av kontaminanten vil få kontaminanten til å eksplodere med tilstrekkelig energi til å rive av noe av de epidermale hudcellene. Tankovich '803 beskriver videre at kontaminanten må ha en høy energiabsorpsjon ved laserstrålens bølgelengde, at laserstrålen må være en pulset stråle av mindre enn 1 us varighet, at kontaminanten må tvinges inn i de øvre lag av epidermis og at kontaminanten må eksplodere med tilstrekkelig energi til å rive av epidermale celler etter absorpsjon av laserenergien. Denne oppfinnelse mangler også beskrivelse eller antydning om en metode for medikamentavlevering eller analytt-oppsamling. Tankovich et al., US Patent 5,423,803 (hereinafter "Tankovich '803") describes a method for laser removal of superficial epidermal skin cells in human skin for cosmetic applications. The procedure includes applying a light-absorbing "contaminant" to the outer layers of the epidermis and introducing some of this contaminant into the intercellular spaces in the stratum corneum, and irradiating the infiltrated skin with pulses of laser light of sufficient intensity so that the amount of energy absorbed by the contaminant will cause the contaminant to explode with sufficient energy to tear off some of the epidermal skin cells. Tankovich '803 further describes that the contaminant must have a high energy absorption at the wavelength of the laser beam, that the laser beam must be a pulsed beam of less than 1 us duration, that the contaminant must be forced into the upper layers of the epidermis and that the contaminant must explode with sufficient energy to to tear off epidermal cells after absorption of the laser energy. This invention also lacks description or suggestion of a method for drug delivery or analyte collection.
Raven et al., WO 92/00106, beskriver en fremgangsmåte for selektivt å fjerne sykt vev fra kroppen, ved å administrere det utvalgte vev en forbindelse som er en sterk absorbent av infrarødt-stråling av 750-860 nm bølgelengde, og bestråle området med tilsvarende infrarødt-stråling av tilstrekkelig styrke til å bevirke varmefordampning av det vev som forbindelsen ble administrert til, men utilstrekkelig til å bevirke fordampning av vev som forbindelsen ikke var administrert til. Absorbent-forbindelsen bør være løselig i vann eller serum, så som indocyanin-grønt, klorofyll, porfyriner, hem-holdige forbindelser eller forbindelser som inneholder en polyenstruktur, og effektnivåene er i området 50-1000W/cm<2>eller endog høyere. Raven et al., WO 92/00106, describes a method for selectively removing diseased tissue from the body, by administering to the selected tissue a compound which is a strong absorber of infrared radiation of 750-860 nm wavelength, and irradiating the area with equivalent infrared radiation of sufficient strength to cause heat vaporization of the tissue to which the compound was administered, but insufficient to cause vaporization of tissue to which the compound was not administered. The absorbent compound should be soluble in water or serum, such as indocyanine green, chlorophyll, porphyrins, heme-containing compounds or compounds containing a polyene structure, and the power levels are in the range of 50-1000W/cm<2> or even higher.
Konig et al., DD 259351, beskriver en fremgangsmåte for varmebehandling av tumorvev, som omfatter at det i tumorvevet anbringes et medium som absorberer bestråling i det røde og/eller det nær røde infrarød spektralområdet og bestråling av det infiltrerte vev med laserlys av riktig bølgelengde. Det absorberende mediet kan være metylenblått, redusert porfyrin eller dets aggregater, samt ftalocyaninblått. Metylenblått som absorberer sterkt ved 600-700 nm og en krypton-laser som emitterer ved 647 og 676 nm er eksemplifisert. Effektnivået bør være minst 200 mW/cm<2>. Konig et al., DD 259351, describes a method for heat treatment of tumor tissue, which comprises placing a medium in the tumor tissue that absorbs radiation in the red and/or near-red infrared spectral range and irradiating the infiltrated tissue with laser light of the correct wavelength . The absorbing medium can be methylene blue, reduced porphyrin or its aggregates, as well as phthalocyanine blue. Methylene blue which absorbs strongly at 600-700 nm and a krypton laser which emits at 647 and 676 nm are exemplified. The power level should be at least 200 mW/cm<2>.
US 5019034 omhandler en anordning for å øke transport av stoffer gjennom huden. Det brukes elektriske pulser med høy spenning og kort varighet på pulsene for å porere huden. US 5019034 deals with a device for increasing the transport of substances through the skin. Electric pulses with high voltage and short pulse duration are used to pore the skin.
US 4449528 omhandler en anordning som kan fjerne deler av huden. Anordningen består av en elektrisk drevet termisk probe som kan varmes opp for å smelte vev og så avkjøles raskt. Proben varmes opp i korte energipulser. US 4449528 relates to a device that can remove parts of the skin. The device consists of an electrically powered thermal probe that can be heated to melt tissue and then cooled rapidly. The probe is heated in short energy pulses.
US 3207159 omfatter en anordning for å stimulere huden ved å avkjøle huden og oppvarme denne. Avkjøling kan utføres ved hjelp av en Peltier innretning. US 3207159 includes a device for stimulating the skin by cooling the skin and heating it. Cooling can be carried out using a Peltier device.
US 5342355 A omhandler et apparat for bortsmelting av kroppsvev innenfor et begrenset område ved hjelp av varmekilde i form av et fast element. US 5342355 A deals with an apparatus for melting away body tissue within a limited area using a heat source in the form of a solid element.
US 4767402 A omhandler bruk av ultralyd med en frekvens på 20kHz til 100 MHz og å variere frekvens og intensitet over tid (modulasjon) for mer effektivt å overføre molekyler gjennom huden. US 4767402 A deals with the use of ultrasound with a frequency of 20kHz to 100 MHz and varying the frequency and intensity over time (modulation) to more effectively transfer molecules through the skin.
Det har vært vist at man ved å fjerne stratum corneum fra et lite område av huden ved gjentatt påføring og fjerning av cellofantape på det samme sted, lett kan samle opp vilkårlige mengder av interstitialvæske som så kan undersøkes med henblikk på en rekke interessante analytter. På lignende måte har «tape-strippet» hud også vist seg å være gjennomtrengelig for transdermal avlevering av forbindelser inn i kroppen. Dessverre etterlater «tape-stripping» et åpent sår som trenger uker for tilheling, og ansees av denne, så vel som av andre grunner, ikke som akseptabel praksis for forbedret transkutan transport for bredere anvendelser. It has been shown that by removing the stratum corneum from a small area of the skin by repeatedly applying and removing cellophane tape in the same place, one can easily collect arbitrary amounts of interstitial fluid which can then be examined for a number of interesting analytes. Similarly, "tape-stripped" skin has also been shown to be permeable for transdermal delivery of compounds into the body. Unfortunately, "tape-stripping" leaves an open wound that requires weeks to heal, and for this, as well as other reasons, is not considered acceptable practice for improved transcutaneous transport for wider applications.
Som omtalt ovenfor har det vært vist at pulsede lasere, så som excimer-laseren som opererer ved 193 nm, erbium-laseren som opererer nær 2,9 um eller C02-laseren som opererer ved 10,2 um, kan benyttes for effektivt å smelte små hull i det humane stratum corneum. Disse laser-ablasjonsteknikkene gir mulighet for en selektiv og potensielt ikke-traumatisk metode for å åpne et avleverings- og/eller prøvetaknings-hull gjennom stratum corneum. Som følge av de prohibitivt høye omkostninger som er forbundet med disse lyskildene, har det imidlertid ikke vært utviklet kommersielle produkter basert på dette konsept. Ved å angi en fremgangsmåte for direkte å lede varmeenergi inn i stratum corneum med en meget snevert definert romlig og tidsmessig oppløsning, gjør den her beskrevne oppfinnelse det mulig å frembringe den ønskede mikro-ablasjon av stratum corneum ved å benytte meget rimelige energikilder. As discussed above, it has been shown that pulsed lasers, such as the excimer laser operating at 193 nm, the erbium laser operating near 2.9 µm, or the CO2 laser operating at 10.2 µm, can be used to efficiently melt small holes in the human stratum corneum. These laser ablation techniques allow for a selective and potentially non-traumatic method of opening a delivery and/or sampling hole through the stratum corneum. However, due to the prohibitively high costs associated with these light sources, commercial products based on this concept have not been developed. By specifying a method for directly directing heat energy into the stratum corneum with a very narrowly defined spatial and temporal resolution, the invention described here makes it possible to produce the desired micro-ablation of the stratum corneum by using very reasonable energy sources.
I betraktning av ovennevnte problemer og/eller svakheter, ville utviklingen av en fremgangsmåte for trygt å forsterke hudpermeabiliteten for minimalt invasiv eller noninvasiv overvåkning av analytter i kroppen innenfor en hurtigere tidsramme, være et vesentlig fremskritt på området. Et annet betydelig fremskritt på området ville være å frembringe en fremgangsmåte for minimalt invasivt eller noninvasivt å forsterke den transdermale strømningshastighet for et medikament inn i utvalgte områder av et individs kropp. Considering the above problems and/or weaknesses, the development of a method to safely enhance skin permeability for minimally invasive or noninvasive monitoring of analytes in the body within a faster time frame would be a significant advance in the field. Another significant advance in the field would be to provide a method of minimally invasively or noninvasively enhancing the transdermal flow rate of a drug into selected areas of a subject's body.
KORT SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Et formål med oppfinnelsen er å minske stratum corneum's barriere-egenskaper ved å benytte porering, for på kontrollerbar måte å oppsamle analytter fra kroppen gjennom perforeringer i stratum corneum for å muliggjøre overvåkning av disse analytter. One purpose of the invention is to reduce the stratum corneum's barrier properties by using perforation, in order to controllably collect analytes from the body through perforations in the stratum corneum to enable monitoring of these analytes.
Porering gir mulighet til å overvåke valgte analytter i kroppen gjennom mikroporer i stratum corneum i kombinasjon med lydenergi, permeasjonsforsterkere, trykkgradienter og lignende. Poring provides the opportunity to monitor selected analytes in the body through micropores in the stratum corneum in combination with sound energy, permeation amplifiers, pressure gradients and the like.
Porering gir også mulighet til å kontrollere transdermale strømningshastigheter av medikamenter eller andre molekyler inn i kroppen og eventuelt inn i blodstrømmen, gjennom ørsmå perforeringer i stratum corneum. Poring also provides the opportunity to control transdermal flow rates of drugs or other molecules into the body and possibly into the blood stream, through tiny perforations in the stratum corneum.
Porereing gir også mulighet til å tilveiebringe en fremgangsmåte for avlevering av medikamenter inn i kroppen gjennom mikroporer i stratum corneum i kombinasjon med lydenergi, permeasjonsforsterkere, trykkgradienter og lignende. Porereing also provides the opportunity to provide a method for delivering drugs into the body through micropores in the stratum corneum in combination with sound energy, permeation amplifiers, pressure gradients and the like.
Oppfinnelsen angår system for bortsmelting av stratum corneum-laget i huden til en organisme, som omfatter et middel (140) for bortsmelting av huden (160) til organismen ved et valgt område for å danne minst én mikropore, hver mikropore er 1-1000 um i diameter og rager til en ønsket dybde, The invention relates to a system for melting away the stratum corneum layer in the skin of an organism, comprising means (140) for melting away the skin (160) of the organism at a selected area to form at least one micropore, each micropore being 1-1000 µm in diameter and projecting to a desired depth,
karakterisert vedat middelet (140) for bortsmelting er et middel for oppvarming av et valgt område av stratum corneum med en varmekilde (144) for å smelte bort stratum corneum, hvori varmekilden (144) omfatter et fast element (148) i operativ kommunikasjon med et middel (156) for modulering av temperaturen til nevnte faste element (148) fra en redusert temperaturtilstand til en forhøyet temperaturtilstand, hvori, i den forhøyede temperaturtilstanden, overfører nevnte faste element (148) termisk energi til huden (160) slik at temperaturen til hudoverflaten ved kontaktpunktet er høyere enn 123 °C, for å smelte bort en del av huden (160), og hvori, i den reduserte temperaturtilstanden, overfører nevnte faste element (148) mindre termisk energi til huden (160) enn det som kreves for å smelte bort huddelen (160). characterized in that the means (140) for melting away is a means for heating a selected area of the stratum corneum with a heat source (144) to melt away the stratum corneum, wherein the heat source (144) comprises a fixed element (148) in operative communication with a means (156) for modulating the temperature of said solid element (148) from a reduced temperature state to an elevated temperature state, wherein, in the elevated temperature state, said solid element (148) transfers thermal energy to the skin (160) such that the temperature of the skin surface at the point of contact is greater than 123°C, to melt away a portion of the skin (160), and wherein, in the reduced temperature state, said solid element (148) transfers less thermal energy to the skin (160) than is required to melt away the skin part (160).
KORT BESKRIVELSE AV DE FORSKJELLIGE SNITT AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DIFFERENT SECTIONS OF THE DRAWINGS
FIG. 1 viser en skjematisk fremstilling av et system for avgivelse av laserdiode-lys og overvåkning av poreringsutviklingen. FIG. 2 viser en skjematisk fremstilling av et lukket omløpssystem for overvåkning av porering. FIG. 3A viser en skjematisk fremstilling av et optisk poreringssystem som omfatter en kjøleanordning. FIG. 3B viser et oppriss av en skjematisk fremstilling av en illustrerende kjøleanordning ifølge FIG. 3A. FIG. 4 viser en skjematisk fremstilling av en ohmsk oppvarmingsanordning med en mekanisk aktuator. FIG. 5 viser en skjematisk fremstilling av en oppvarmingsanordning med en høyresistans-strømsløyfe. FIG. 6 viser en skjematisk fremstilling av en anordning for oppvarmings-modulering ved å benytte induktiv oppvarming. FIG. 7 viser en skjematisk fremstilling av en lukket impedans-monitorsløyfe som benytter impedans-endringer for å bestemme poreringsgraden. FIG. 8A-D viser tverrsnitt av menneskehud behandlet med kobberftalocyanin og deretter underkastet henholdsvis 0, 1, 5 og 50 pulser av 810 nm lys med en energitetthet på 4000 J/cm<2>i en pulsperiode på 20 ms. FIG. 9-11 viser diagrammer over temperaturfordelingen under simulerte varmeporeringer under bruk av optisk porering. FIG. 12 og 13 viser grafiske fremstillinger av temperaturen som en funksjon av tiden i henholdsvis stratum corneum og levende epidermis, under simulert varmeporering ved bruk av optisk porering. FIG. 14-16 viser grafiske fremstillinger av henholdsvis temperaturfordeling, temperatur som funksjon av tiden i stratum corneum og temperatur som funksjon av tiden i levende epidermis under simulert varmeporering under bruk av optisk porering når vevet var avkjølt før porering. FIG. 17-19 viser grafiske fremstillinger av henholdsvis temperaturfordeling, temperatur som funksjon av tiden i stratum corneum og temperatur som funksjon av tiden i levende epidermis under simulert varmeporering når vevet ble oppvarmet med en varmetråd. FIG. 20-22 viser grafiske fremstillinger av henholdsvis temperaturfordeling, temperatur som funksjon av tiden i stratum corneum og temperatur som funksjon av tiden i levende epidermis under simulert varmeporering når vevet ble oppvarmet med en varmetråd og vevet var avkjølt før porering. FIG. 23 og 24 viser grafiske fremstillinger av henholdsvis temperaturfordeling, temperatur som funksjon av tiden i stratum corneum under simulerte varmeporeringer når vevet oppvarmes optisk i henhold til innstillingsparameterne ifølge Tankovich '803. FIG. 25 viser en grafisk fremstilling av interstitialvæske (ISF; O) og blod (<*>) glukosenivåer som funksjon av tiden. FIG. 26 viser et punktdiagram av differansetermen mellom ISF-glukose og blodglukose-dataene i FIG. 25. FIG. 27 viser et histogram av det relative avvik av ISF i forhold til blodglukosenivåene fra FIG. 25. FIG. 28 viser et tverrsnitt av et illustrerende avleveringsapparat for avlevering av et medikament til et valgt område av et individs hud. FIG. 29A-C viser grafiske fremstillinger av hudområder påvirket gjennom avlevering av lidokain til valgte områder, hvor stratum corneum er porert (FIG. 29A-B) eller ikke porert (FIG. 29C). FIG. 30 viser et diagram som sammenligner mengden av interstitialvæske tatt fra mikroporer med bare sug (O) og med en kombinasjon av sug og ultralyd (<*>). FIG. 31, 32 og 33 viser henholdsvis et snitt i perspektiv av et ultralyd-transducer/vakuum-apparat for uttak av interstitialvæske, et tverrsnitt av det samme apparat og et skjematisk tverrsnitt av det samme apparat. FIG. 34A-B viser henholdsvis et oppriss av en ultralyd-transducer til å holde i hånden og et oppriss av den spatelformede ende av denne. FIG. 1 shows a schematic representation of a system for emitting laser diode light and monitoring the poration development. FIG. 2 shows a schematic representation of a closed circulation system for monitoring porosity. FIG. 3A shows a schematic representation of an optical poration system comprising a cooling device. FIG. 3B shows an elevation of a schematic representation of an illustrative cooling device according to FIG. 3A. FIG. 4 shows a schematic representation of an ohmic heating device with a mechanical actuator. FIG. 5 shows a schematic representation of a heating device with a high-resistance current loop. FIG. 6 shows a schematic representation of a device for heating modulation by using inductive heating. FIG. 7 shows a schematic representation of a closed impedance monitor loop that uses impedance changes to determine the degree of porosity. FIG. 8A-D show cross-sections of human skin treated with copper phthalocyanine and then subjected, respectively, to 0, 1, 5 and 50 pulses of 810 nm light with an energy density of 4000 J/cm<2> for a pulse period of 20 ms. FIG. 9-11 show diagrams of the temperature distribution during simulated thermal porations using optical poration. FIG. 12 and 13 show graphical representations of the temperature as a function of time in the stratum corneum and living epidermis, respectively, during simulated heat poration using optical poration. FIG. 14-16 show graphical representations of temperature distribution, temperature as a function of time in the stratum corneum and temperature as a function of time in the living epidermis during simulated heat poration using optical poration when the tissue was cooled before poration. FIG. 17-19 show graphical representations of temperature distribution, temperature as a function of time in the stratum corneum and temperature as a function of time in the living epidermis during simulated heat poration when the tissue was heated with a heating wire. FIG. 20-22 show graphical representations of temperature distribution, temperature as a function of time in the stratum corneum and temperature as a function of time in the living epidermis during simulated heat poration when the tissue was heated with a heating wire and the tissue was cooled before poration. FIG. 23 and 24 show graphical representations of temperature distribution, respectively, temperature as a function of time in the stratum corneum during simulated heat perforations when the tissue is heated optically according to the setting parameters according to Tankovich '803. FIG. 25 shows a graphical representation of interstitial fluid (ISF; O) and blood (<*>) glucose levels as a function of time. FIG. 26 shows a scatter plot of the difference term between the ISF glucose and the blood glucose data of FIG. 25. FIG. 27 shows a histogram of the relative deviation of the ISF in relation to the blood glucose levels from FIG. 25. FIG. 28 shows a cross-section of an illustrative delivery device for delivering a drug to a selected area of a subject's skin. FIG. 29A-C show graphical representations of skin areas affected through the delivery of lidocaine to selected areas, where the stratum corneum is porous (FIG. 29A-B) or non-porous (FIG. 29C). FIG. 30 shows a diagram comparing the amount of interstitial fluid taken from micropores with only suction (O) and with a combination of suction and ultrasound (<*>). FIG. 31, 32 and 33 respectively show a section in perspective of an ultrasound transducer/vacuum apparatus for extracting interstitial fluid, a cross-section of the same apparatus and a schematic cross-section of the same apparatus. FIG. 34A-B show an elevational view of a handheld ultrasonic transducer and an elevational view of the spatula-shaped end thereof, respectively.
DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION
Omfanget av oppfinnelsen fremgår av kravene. The scope of the invention appears from the claims.
Det skal bemerkes at entallsformene «en», «ett» og «det» i denne beskrivelse og de ledsagende krav, inkluderer flertall om intet annet klart fremgår av sammenhengen. For eksempel inkluderer referanse til en fremgangsmåte for avlevering av «et medikament», avlevering av en blanding av to eller flere medikamenter, referanse til «en analytt» inkluderer én eller flere slike analytter og referanse til «en permeasjonsforsterker» inkluderer referanse til en blanding av to eller flere permeasjonsforsterkere. It should be noted that the singular forms "one", "one" and "it" in this description and the accompanying claims include the plural unless the context clearly indicates otherwise. For example, reference to a method of delivering "a drug" includes delivery of a mixture of two or more drugs, reference to "an analyte" includes one or more such analytes and reference to "a permeation enhancer" includes reference to a mixture of two or more permeation enhancers.
I foreliggende beskrivelse og krav vil følgende terminologi bli benyttet om de ikke på annen måte fremgår av kravene i henhold til de nedenfor angitte definisjoner. In the present description and requirements, the following terminology will be used if it does not otherwise appear from the requirements according to the definitions given below.
I denne sammenheng betyr «porering», «mikroporering» eller en hvilken som helst lignende betegnelse, dannelsen av et lite hull eller en pore i stratum corneum i In this context, "poration", "microporation" or any similar term means the formation of a small hole or pore in the stratum corneum in
et valgt hudområde på et individ, for å minske barriere-egenskapene av dette hudlag mot passasje av analytter fra under hudoverflaten for analyseformål eller passasje av aktiv permeant eller medikament inn i kroppen for terapeutiske formål. Fortrinnsvis vil hullet eller poren ikke være større enn ca. 1 mm i diameter, og mer foretrukket, ikke større enn ca. 100 um i diameter, og rage tilstrekkelig inn i stratum corneum til å bryte barriere-egenskapene av dette lag uten ugunstig å påvirke de underliggende vev. a selected skin area on an individual, to reduce the barrier properties of this skin layer against the passage of analytes from below the skin surface for analytical purposes or the passage of active permeant or drug into the body for therapeutic purposes. Preferably, the hole or pore will not be larger than approx. 1 mm in diameter, and more preferably, no larger than approx. 100 um in diameter, and protrude sufficiently into the stratum corneum to break the barrier properties of this layer without adversely affecting the underlying tissues.
I denne sammenheng betyr «ablasjon» den kontrollerte cellefjerning forårsaket av kinetisk energi som frigjøres når de fordampbare komponentene i cellen er blitt oppvarmet til det punkt hvor fordampning inntrer, og den resulterende hurtige volumekspansjon som følge av denne faseforandring bevirker at celler og eventuelt enkelte naboceller «blåses bort» fra ablasjonsstedet. In this context, "ablation" means the controlled cell removal caused by kinetic energy released when the volatile components of the cell have been heated to the point where vaporization occurs, and the resulting rapid volume expansion as a result of this phase change causes cells and possibly some neighboring cells " blown away” from the ablation site.
I denne sammenheng betyr «punktering» eller «mikropunktering» anvendelsen av mekaniske, hydrauliske eller elektriske anordninger for å perforere stratum corneum. In this context, "puncture" or "micropuncture" means the application of mechanical, hydraulic or electrical devices to perforate the stratum corneum.
I den utstrekning «ablasjon» og «punktering» bevirker samme poreringsformål, dvs. frembringelse av et hull eller en pore i stratum corneum uten vesentlig å skade de underliggende vev, kan disse betegnelsene benyttes om hverandre. To the extent that "ablation" and "puncture" achieve the same poration purpose, i.e. creating a hole or a pore in the stratum corneum without significantly damaging the underlying tissues, these terms can be used interchangeably.
I denne sammenheng betyr «penetreringsforsterkning» eller «permeasjonsforsterkning» en økning i hudens permeabilitet for et medikament, analytt, farvestoff eller annet molekyl (også betegnet «permeant») dvs. for å øke den hastighet som et medikament, analytt eller molekyl permeerer stratum corneum med og letter poreringen av stratum corneum, uttak av analytt gjennom stratum corneum eller avgivelse av medikament gjennom stratum corneum og inn i de underliggende vev. Den forsterkede permeasjon som bevirkes gjennom anvendelsen av slike forsterkere kan iakttas, for eksempel ved å observere diffusjon av et farvestoff, som en permeant, gjennom dyre- eller menneske-hud, ved å benytte et diffusjonsapparat. In this context, "penetration enhancement" or "permeation enhancement" means an increase in the skin's permeability to a drug, analyte, dye or other molecule (also termed "permeant"), i.e. to increase the rate at which a drug, analyte or molecule permeates the stratum corneum with and facilitates the poration of the stratum corneum, extraction of analyte through the stratum corneum or release of drug through the stratum corneum and into the underlying tissues. The enhanced permeation effected through the use of such enhancers can be observed, for example, by observing the diffusion of a dye, such as a permeant, through animal or human skin, using a diffusion apparatus.
I denne sammenheng inkluderer «kjemisk forsterker», «penetrerings-forsterker», «permeasjonsforsterker», og lignende, alle forsterkere som øker strømmen av permeant, analytt eller annet molekyl gjennom huden og er kun begrenset av funksjonalitet. Alle «cell envelope disordering»-forbindelser og løsningsmidler og et hvilket som helst annet kjemisk forsterkningsmiddel, er med andre ord ment inkludert. In this context, "chemical enhancer", "penetration enhancer", "permeation enhancer", and the like, include all enhancers that increase the flow of permeant, analyte or other molecule through the skin and are limited only by functionality. In other words, all cell envelope disordering compounds and solvents and any other chemical enhancer are meant to be included.
I denne sammenheng vil «farvestoff», «farving» og lignende, bli benyttet om hverandre og refererer seg til en biologisk passende kromofor som oppviser sterk absorpsjon i emisjonsområdet for en pulset lyskilde benyttet for å bortsmelte vev i stratum corneum for å danne mikroporer i dette. In this context, "dye", "staining" and the like will be used interchangeably and refer to a biologically appropriate chromophore that exhibits strong absorption in the emission range of a pulsed light source used to melt away tissue in the stratum corneum to form micropores therein .
I denne sammenheng betyr «transdermal» eller «perkutan» passasje av en permeant inn i og gjennom huden for å oppnå effektive terapeutiske blodnivåer eller dypvevsnivåer av et medikament, eller passasje av et molekyl som forekommer i kroppen («analytt») ut gjennom huden slik at analytt-molekylet kan oppsamles på kroppens utside. In this context, "transdermal" or "percutaneous" means the passage of a permeant into and through the skin to achieve effective therapeutic blood or deep tissue levels of a drug, or the passage of a molecule occurring in the body ("analyte") through the skin as that the analyte molecule can be collected on the outside of the body.
I denne sammenheng betyr betegnelsen «permeant», «medikament» eller «farmakologisk virksomt middel» eller en hvilken som helst annen lignende betegnelse, et hvilket som helst kjemisk eller biologisk materiale eller forbindelse som egner seg for transdermal administrering etter tidligere kjente metoder og/eller etter de metoder som fremgår av foreliggende oppfinnelse, som induserer en ønsket biologisk eller farmakologisk effekt, hvilket kan innbefatte, men ikke er begrenset til (1) å ha en profylaktisk effekt på organismen og forhindre en uønsket biologisk effekt, f.eks. forhindring av infeksjon, og (2) lindring av en tilstand forårsaket av en sykdom, for eksempel lindring av smerte eller inflammasjon som resultat av sykdom, og/eller (3) enten lindring, reduksjon eller fullstendig eliminering av sykdommen fra organismen. Effekten kan være lokal som ved frembringelse av en lokalanestetisk effekt, eller den kan være systemisk. Denne oppfinnelse retter seg ikke mot nye permeanter eller nye klasser av virkestoffer. Den er derimot begrenset til måten for avlevering av midler eller permeanter som eksisterer på området eller som kan etableres som virkestoffer senere og som egner seg for avlevering ifølge foreliggende oppfinnelse. Slike substanser inkluderer store klasser av forbindelser som normalt avleveres til kroppen, inklusivt gjennom kroppsoverflater og membraner, herunder hud. I alminnelighet inkluderer dette: anti-infeksjonsmidler som f.eks. antibiotika og antivirale midler; analgetika og analgetiske kombinasjoner; anoreksimidler; anthelmintika; midler mot artritt; antastmatika; antikonvulsiva: antidepressiva; antidiabetiske midler; antidiarroika; antihistaminer; anti-inflammatoriske midler; midler mot migrene; midler mot kvalme; antineoplastiske midler; antiparkinsonmidler; midler mot kløe; antipsykotika; antipyretika; antispasme-midler; antikolinergika; sympatomimetika; xantinderivater; kardiovaskulære preparater, inklusivt kalium- og kalsiumkanal-blokkere, beta-blokkere, alfa-blokkere og antiarytmika; antihypertensive midler; diuretika og antidiuretika; vasodilatorer inklusivt generelle koronare, perifere og cerebrale vasodilatorer; sentralnervesystem-stimulerende midler; vasokonstriktorer; hoste- og forkjølelses-preparater, inklusivt slimhinne-avsvellende midler; hormoner som f.eks. østradiol og andre steroider, inklusivt kortikosteroider; hypnotika; immunsuppressiva; muskelrelakserende midler; parasympatolytika; psykostimulanter; sedativer og tranquillizers. Etter fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan det avleveres både ioniserte og ikke-ioniserte medikamenter så vel som medikamenter både av høy eller lav molekylvekt. In this context, the term "permeant", "drug" or "pharmacologically active agent" or any other similar term means any chemical or biological material or compound suitable for transdermal administration by previously known methods and/or according to the methods that appear in the present invention, which induce a desired biological or pharmacological effect, which may include, but is not limited to (1) having a prophylactic effect on the organism and preventing an unwanted biological effect, e.g. prevention of infection, and (2) alleviation of a condition caused by a disease, such as alleviation of pain or inflammation as a result of disease, and/or (3) either alleviation, reduction or complete elimination of the disease from the organism. The effect can be local as in producing a local anesthetic effect, or it can be systemic. This invention is not directed to new permeants or new classes of active substances. On the other hand, it is limited to the method of delivery of agents or permeants that exist in the area or that can be established as active substances later and which are suitable for delivery according to the present invention. Such substances include large classes of compounds that are normally delivered to the body, including through body surfaces and membranes, including skin. In general, this includes: anti-infectives such as antibiotics and antivirals; analgesics and analgesic combinations; anorexics; anthelmintics; anti-arthritis agents; antiasthmatics; anticonvulsants: antidepressants; antidiabetic agents; antidiarrheal; antihistamines; anti-inflammatory agents; anti-migraine remedies; anti-nausea agents; antineoplastic agents; antiparkinsonian agents; anti-itching agents; antipsychotics; antipyretics; antispasmodics; anticholinergics; sympathomimetics; xanthine derivatives; cardiovascular preparations, including potassium and calcium channel blockers, beta blockers, alpha blockers and antiarrhythmics; antihypertensive agents; diuretics and antidiuretics; vasodilators including general coronary, peripheral and cerebral vasodilators; central nervous system stimulants; vasoconstrictors; cough and cold preparations, including mucosal decongestants; hormones such as estradiol and other steroids, including corticosteroids; hypnotics; immunosuppressants; muscle relaxants; parasympatholytics; psychostimulants; sedatives and tranquillizers. According to the method according to the present invention, both ionized and non-ionized drugs as well as drugs of both high and low molecular weight can be delivered.
I denne sammenheng betyr en «effektiv» mengde av et farmasøytisk aktivt middel, en tilstrekkelig mengde av en forbindelse til å gi den ønskede lokale eller systemiske effekt og oppførsel med et rimelig nytte/risiko-forhold som følger en hvilken som helst medisinsk behandling. En «effektiv» mengde av en permeasjons-eller kjemisk forsterker betyr i denne sammenheng en mengde som velges slik at den gir den ønskede økning i hudpermeabilitet og den ønskede penetreringsdybde, administrasjonshastighet og mengde av avlevert medikament. In this context, an "effective" amount of a pharmaceutically active agent means a sufficient amount of a compound to produce the desired local or systemic effect and behavior with a reasonable benefit/risk ratio accompanying any medical treatment. An "effective" amount of a permeation or chemical enhancer means in this context an amount that is chosen so that it gives the desired increase in skin permeability and the desired penetration depth, administration rate and amount of drug delivered.
I denne sammenheng refererer «bærere» seg til bærermaterialer uten vesentlig farmakologisk virkning i de anvendte mengder, som egner seg for administrering med andre farmasøytiske virkestoffer, og innbefatter et hvilket som helst av slike materialer som er kjent på området, f.eks. en hvilken som helst væske, gel, løsningsmiddel, flytende fortynningsmiddel eller solubiliseringsmiddel som er ugiftig i de anvendte mengder og ikke gir noen uheldig interaksjon med det medikament som skal administreres. Eksempler på egnede bærere for bruk i denne sammenheng er vann, mineralolje, silikon, uorganiske gel, vandige emulsjoner, flytende sukkere, vokser, vaselin og en rekke andre oljer og polymere materialer. In this context, "carriers" refer to carrier materials without significant pharmacological action in the amounts used, which are suitable for administration with other pharmaceutical agents, and include any such materials known in the art, e.g. any liquid, gel, solvent, liquid diluent or solubilizer which is non-toxic in the amounts used and does not produce any adverse interaction with the drug to be administered. Examples of suitable carriers for use in this context are water, mineral oil, silicone, inorganic gels, aqueous emulsions, liquid sugars, waxes, petroleum jelly and a number of other oils and polymeric materials.
I denne sammenheng er en «biologisk membran» ment å stå for et membranmateriale forekommende inne i en levende organisme, som adskiller ett område av organismen fra et annet og, i mange tilfeller, som adskiller organismen fra dens ytre miljø. Hud- og slimhinne-membraner er således inkludert. In this context, a "biological membrane" is meant to stand for a membrane material occurring inside a living organism, which separates one area of the organism from another and, in many cases, which separates the organism from its external environment. Skin and mucous membranes are thus included.
I denne sammenheng refererer «individ» seg både til et menneske og et dyr som foreliggende oppfinnelse anvendes for. In this context, "individual" refers to both a human and an animal for which the present invention is applied.
I denne sammenheng betyr «analytt» et hvilket som helst kjemisk eller biologisk materiale eller forbindelse, som kan passere gjennom en biologisk membran ved den teknologi som fremgår av foreliggende oppfinnelse eller ved tidligere kjent teknologi, som man måtte ønske å kjenne konsentrasjonen eller aktiviteten av i kroppen. Glukose er et spesifikt eksempel på en analytt ved at det er et sukker som egner seg for passasje gjennom huden, og individer som for eksempel diabetikere, kan ønske å vite hvilke blodglukosenivåer de har. Andre eksempler på analytter inkluderer forbindelser som natrium, kalium, bilirubin, urea, ammoniakk, kalsium, bly, jern, litium og salicylater. In this context, "analyte" means any chemical or biological material or compound, which can pass through a biological membrane by the technology that appears in the present invention or by previously known technology, of which one wishes to know the concentration or activity of the body. Glucose is a specific example of an analyte in that it is a sugar suitable for passage through the skin, and individuals such as diabetics may wish to know their blood glucose levels. Other examples of analytes include compounds such as sodium, potassium, bilirubin, urea, ammonia, calcium, lead, iron, lithium, and salicylates.
I denne sammenheng er «transdermal strømningshastighet» passasjehastigheten av en hvilken som helst analytt gjennom huden til et individ, menneske eller dyr, eller passasjehastigheten av et hvilket som helst medikament, farmakologisk virkestoff, farvestoff eller pigment inn i og gjennom huden til et individ, menneske eller dyr. In this context, "transdermal flow rate" means the rate of passage of any analyte through the skin of an individual, human or animal, or the rate of passage of any drug, pharmacological agent, dye or pigment into and through the skin of an individual, human or animals.
I denne sammenheng benyttes betegnelsene «intensitetsamplitude», «intensitet» og «amplitude» synonymt og refererer seg til den energimengde som produseres av lydenergi-systemet. In this context, the terms "intensity amplitude", "intensity" and "amplitude" are used synonymously and refer to the amount of energy produced by the sound energy system.
I denne sammenheng betyr «frekvensmodulering» eller »sveip» en kontinuerlig, gradert eller trinnvis variasjon i amplitude eller frekvens av ultralyd i et gitt tidsrom. En frekvensmodulering er en gradert eller trinnvis variert frekvens i et gitt tidsrom, for eksempel 5,4-5,76 MHz i 1 sek. eller 5-10 MHz i 0,1 sek. eller 10-5 MHz i 0,1 sek., eller et hvilket som helst annet frekvensområde eller tidsrom som er relevant for en bestemt anvendelse. En kompleks modulering kan inkludere samtidig variasjon både av frekvensen og intensiteten. For eksempel kan FIG. 4A og 4B i US-patent 5.458.140 representere henholdsvis amplitude- og frekvens-modulering pålagt samtidig av en enkelt lydenergi-transducer. In this context, "frequency modulation" or "sweep" means a continuous, graded or stepwise variation in the amplitude or frequency of ultrasound in a given period of time. A frequency modulation is a graded or stepwise varied frequency in a given period of time, for example 5.4-5.76 MHz for 1 sec. or 5-10 MHz for 0.1 sec. or 10-5 MHz for 0.1 sec., or any other frequency range or time span relevant to a particular application. A complex modulation can include simultaneous variation of both frequency and intensity. For example, FIG. 4A and 4B of US Patent 5,458,140 respectively represent amplitude and frequency modulation imposed simultaneously by a single sound energy transducer.
I denne sammenheng betyr «fasemodulering» at signalets tidstilpasning er endret i forhold til dens opprinnelige tilstand vist i FIG. 4C i US-patent 5.458.140. Frekvensen og amplituden av signalet kan være den samme. En fasemodulering kan realiseres med en variabel forsinkelse slik at den selektivt retarderer eller fremskynder signalet temporært i forhold til dets tidligere tilstand eller til et annet signal. In this context, "phase modulation" means that the timing of the signal has been changed relative to its original state shown in FIG. 4C of US Patent 5,458,140. The frequency and amplitude of the signal can be the same. A phase modulation can be realized with a variable delay so that it selectively retards or accelerates the signal temporally in relation to its previous state or to another signal.
Lydenergien i dens ulike anvendelser, så som frekvens-, intensitet- eller fasemodulering, eller kombinasjoner derav, og bruken av kjemiske forsterkere, kombinert med modulert lydenergi, som her beskrevet, kan variere over et frekvensområde på mellom ca. 5 kHz til 100 MHz, hvorav området mellom ca. 20 kHz og 30 MHz er å foretrekke. The sound energy in its various applications, such as frequency, intensity or phase modulation, or combinations thereof, and the use of chemical amplifiers, combined with modulated sound energy, as described here, can vary over a frequency range of between approx. 5 kHz to 100 MHz, of which the range between approx. 20 kHz and 30 MHz are preferred.
I denne sammenheng betyr «noninvasivt» at det ikke fordres innføring av en nål, et kateter eller andre invasive instrumenter inn i en kroppsdel. In this context, "non-invasive" means that it does not require the introduction of a needle, a catheter or other invasive instruments into a body part.
I denne sammenheng refererer «minimalt invasivt» seg til anvendelsen av mekaniske, hydrauliske eller elektriske anordninger som trenger inn i stratum corneum for å danne et lite hull eller en mikropore uten å forårsake vesentlig skade på de underliggende vev. In this context, "minimally invasive" refers to the use of mechanical, hydraulic or electrical devices that penetrate the stratum corneum to form a small hole or micropore without causing significant damage to the underlying tissues.
Anordninger for porering av stratum corneum Devices for porating the stratum corneum
Dannelsen av en mikropore i stratum corneum kan oppnås ved hjelp av forskjellige kjente anordninger, så vel som visse her beskrevne anordninger som utgjør forbedringer av slike. The formation of a micropore in the stratum corneum can be achieved by means of various known devices, as well as certain devices described herein which constitute improvements thereof.
Bruken av laser-ablasjon som beskrevet av Jacques et al. i US-patent 4.775.361 og av Lane et al, supra, tilveiebringer unektelig en anordning for ablasjon av stratum corneum ved å benytte en excimer-laser. Ved en bølgelengde på 193 nm og 14 ns pulsbredde viste det seg at ca. 0,24 til 2,8 um av stratum corneum kunne fjernes med hver laserpuls ved en strålingseksponering på mellom ca. 70 og 480 mJ/cm<2>. Etter som pulsenergien øker, fjernes mer vev fra stratum corneum, og det fordres færre pulser for fullstendig porering av dette lag. Den lavere terskel for bestrålingseksponering som må absorberes av stratum corneum innenfor begrensningen av varme-relaksasjonstiden for å forårsake passende mikroeksplosjoner som resulterer i vevs-ablasjon, er ca. 70 mJ/cm<2>i løpet av 50 millisekunder (ms). Med andre ord må totalt 70 mJ/cm<2>avgis innenfor et 50 ms vindu. Dette kan gjøres med en enkelt puls på 70 mJ/cm<2>eller i 10 pulser på 7 mJ/cm<2>eller ved kontinuerlig bestråling med 1,4 W/cm<2>i løpet av 50 ms. Den øvre grense for bestrålingseksponering er den som vil bevirke ablasjon av stratum corneum uten skade på underliggende vev, og den bestemmes empirisk ut fra lyskilde, lysbølgelengde og andre variabler som fagmannen vil ha erfaring og kjennskap til. The use of laser ablation as described by Jacques et al. in US Patent 4,775,361 and by Lane et al, supra, clearly provides a device for ablation of the stratum corneum using an excimer laser. At a wavelength of 193 nm and 14 ns pulse width, it turned out that approx. 0.24 to 2.8 µm of the stratum corneum could be removed with each laser pulse at a radiation exposure of between approx. 70 and 480 mJ/cm<2>. As the pulse energy increases, more tissue is removed from the stratum corneum, and fewer pulses are required to completely perforate this layer. The lower threshold of radiation exposure that must be absorbed by the stratum corneum within the limitation of heat relaxation time to cause appropriate microbursts resulting in tissue ablation is approx. 70 mJ/cm<2>in 50 milliseconds (ms). In other words, a total of 70 mJ/cm<2> must be emitted within a 50 ms window. This can be done with a single pulse of 70 mJ/cm<2> or in 10 pulses of 7 mJ/cm<2> or by continuous irradiation with 1.4 W/cm<2> during 50 ms. The upper limit for radiation exposure is that which will cause ablation of the stratum corneum without damage to underlying tissue, and it is determined empirically based on light source, light wavelength and other variables of which the skilled person will have experience and knowledge.
Med «avgi» menes at den angitte energimengde absorberes av vevet som skal fjernes. Ved excimer-laserens bølgelengde på 193 nm, inntrer tilnærmet 100% absorpsjon i løpet av de første 1 eller 2^m av stratum corneum-vev. Forutsatt at stratum corneum er ca. 20 um tykk, absorberes det ved lengre bølgelengder, som f.eks. 670 nm, bare ca. 5% av innfallende lys i 20 u,m laget. Dette betyr at ca. 95% av høyenergistrålen går inn i vevet som ligger under stratum corneum, hvor det sannsynligvis vil forårsake betydelig skade. By "release" is meant that the specified amount of energy is absorbed by the tissue to be removed. At the excimer laser wavelength of 193 nm, approximately 100% absorption occurs within the first 1 or 2 µm of stratum corneum tissue. Assuming that the stratum corneum is approx. 20 um thick, it is absorbed at longer wavelengths, such as e.g. 670 nm, only approx. 5% of incident light in the 20 u,m layer. This means that approx. 95% of the high-energy beam enters the tissue below the stratum corneum, where it is likely to cause significant damage.
Det ideelle er å bare benytte så meget energi som trengs for å perforere stratum corneum uten å forårsake blødning, termisk eller annen skade på underliggende vev, som analytter skal ekstraheres fra, eller medikamenter eller andre permeanter avgis til. The ideal is to use only as much energy as is needed to perforate the stratum corneum without causing bleeding, thermal or other damage to underlying tissue, from which analytes are to be extracted, or drugs or other permeants are delivered to.
Det ville være gunstig å benytte mer økonomiske energikilder enn energi fra excimer-lasere. Excimer-lasere som emitterer lys ved bølgelengder i det fjerne UV-området, er betydelig mer kostbare å operere og vedlikeholde enn for eksempel diodelasere som emitterer lys av bølgelengder i det synlige området og i IR-området (600 til 1800 nm). Ved lengre bølgelengder blir imidlertid stratum corneum stadig mer transparent, og absorpsjon inntrer primært i de underliggende vev. It would be beneficial to use more economical energy sources than energy from excimer lasers. Excimer lasers that emit light at wavelengths in the far UV range are significantly more expensive to operate and maintain than, for example, diode lasers that emit light at wavelengths in the visible range and in the IR range (600 to 1800 nm). At longer wavelengths, however, the stratum corneum becomes increasingly transparent, and absorption occurs primarily in the underlying tissues.
Foreliggende oppfinnelse utgjør en hurtig og smertefri metode for å eliminere barriere-funksjonen av stratum corneum, slik at det letter den transkutane transport av terapeutiske substanser inn i kroppen ved lokal påføring, eller gir adgang til analyse av analytter i kroppen. Metoden gjør bruk av en fremgangsmåte som begynner med å påføre et lite område varmekontakt på det tilsiktede området av stratum corneum. The present invention constitutes a quick and painless method for eliminating the barrier function of the stratum corneum, so that it facilitates the transcutaneous transport of therapeutic substances into the body by local application, or gives access to the analysis of analytes in the body. The method makes use of a procedure that begins by applying a small area of heat contact to the intended area of the stratum corneum.
Varmekilden må ha flere viktige egenskaper som nå skal beskrives. For det første må varmekilden være av en slik størrelse at kontakten med huden begrenses til et lite område, i alminnelighet med diameter ca. 1 til 1000 um. For det andre må den være i stand til å modulere temperaturen av stratum corneum i kontaktpunktet fra omgivende hudoverflatetemperatur (33°C) til mer enn 123°C og deretter vende tilbake til ca. omgivende hudtemperatur med cykliseringstider som minimaliserer skade på omgivende levende vev og sansefornemmelse hos vedkommende individ. Denne moduleringen kan frembringes elektronisk, mekanisk eller kjemisk. The heat source must have several important properties which will now be described. Firstly, the heat source must be of such a size that contact with the skin is limited to a small area, generally with a diameter of approx. 1 to 1000 µm. Second, it must be able to modulate the temperature of the stratum corneum at the point of contact from ambient skin surface temperature (33°C) to more than 123°C and then return to approx. ambient skin temperature with cycling times that minimize damage to surrounding living tissue and sensation in the individual concerned. This modulation can be produced electronically, mechanically or chemically.
I tillegg kan et iboende dybdebegrensende trekk ved mikroporeringsprosessen forenkles dersom varmekilden både har tilstrekkelig liten termisk masse og begrenset energikilde til at dens temperatur heves slik at når den anbringes i kontakt med vev med mer enn 30% vanninnhold, varmedispersjonen i disse er tilstrekkelig til å begrense maksimaltemperaturen av varmekilden til mindre enn 100°C. Dette trekk stanser effektivt varmefordampningsprosessen straks varmesonden har penetrert stratum corneum og inn i de nedre lagene av epidermis. In addition, an inherent depth-limiting feature of the microporation process can be simplified if the heat source has both sufficiently small thermal mass and limited energy source that its temperature is raised so that when it is placed in contact with tissue with more than 30% water content, the heat dispersion in these is sufficient to limit the maximum temperature of the heat source to less than 100°C. This feature effectively stops the heat evaporation process as soon as the heating probe has penetrated the stratum corneum and into the lower layers of the epidermis.
Med varmekilden anbragt i kontakt med huden, cykliseres den gjennom en rekke på én eller flere temperaturmoduleringer fra et utgangspunkt ved omgivende hudtemperatur til en maksimaltemperatur i overkant av 123°C til tilnærmet omgivende hudtemperatur. For å minske eller fjerne individets fornemmelse av mikroporeringsprosessen, begrenses til pulsenes varighet, og gjøres avstanden mellom pulsene lang nok til at de levende vev i huden, og særlig de svekkede hudvev, kan avkjøles til en gjennomsnittlig temperatur på mindre enn ca. 45°C. Disse parameterne er basert på varmetidskonstantene for det levende epidermisvev (ca. 30-80 ms) som befinner seg mellom varmesonden og det svekkede vev i den underliggende dermis. Resultatet av denne påføring av pulset varmeenergi er at tilstrekkelig energi ledes inn i stratum corneum innenfor den ørlille målflekk, slik at lokaltemperaturen avdette vevsvolum heves tilstrekkelig overfordampningspunktet for det vevsbundne vanninnhold i stratum corneum. Idet temperaturen stiger over 100°C, induseres vanninnholdet i stratum corneum (typisk 5% til 15%) i dette lokalområdet til å fordampe og ekspandere meget raskt slik at det forårsaker en damp-utløst fjerning av de corneocytter i stratum corneum som er lokalisert nær denne fordampning. US-patent 4.775.361 angir at en stratum corneum-temperatur på 123°C representerer en terskel som denne type lynfordampning inntrer ved. Etter hvert som påfølgende pulser av varmeenergi påføres, fjernes ytterligere lag av stratum corneum inntil det er dannet en mikropore gjennom statum corneum ned i det neste lag av epidermis, stratum lucidum. Ved å begrense varigheten av varmepulsen til mindre enn 1 varmetidskonstant av epidermis og la enhver varmeenergi som ledes inn i epidermis unnvike i tilstrekkelig lang tid, er temperaturøkningen i de levende epidermis-lag minimal. Gjennom dette kan hele mikroporeringsprosessen finne sted uten at vedkommende fornemmer noe og uten skade på underliggende og omgivende vev. With the heat source placed in contact with the skin, it is cycled through a series of one or more temperature modulations from a starting point at ambient skin temperature to a maximum temperature in excess of 123°C to approximately ambient skin temperature. In order to reduce or eliminate the individual's sensation of the microporation process, the duration of the pulses is limited, and the distance between the pulses is made long enough so that the living tissues in the skin, and especially the weakened skin tissues, can be cooled to an average temperature of less than approx. 45°C. These parameters are based on the heating time constants for the living epidermal tissue (approx. 30-80 ms) which is located between the heating probe and the weakened tissue in the underlying dermis. The result of this application of pulsed heat energy is that sufficient energy is directed into the stratum corneum within the small target spot, so that the local temperature of this tissue volume is raised sufficiently to the super-evaporation point for the tissue-bound water content in the stratum corneum. As the temperature rises above 100°C, the water content of the stratum corneum (typically 5% to 15%) in this local area is induced to vaporize and expand very rapidly to cause a steam-triggered removal of the stratum corneum corneocytes located near this evaporation. US patent 4,775,361 states that a stratum corneum temperature of 123°C represents a threshold at which this type of flash evaporation occurs. As successive pulses of heat energy are applied, additional layers of the stratum corneum are removed until a micropore is formed through the stratum corneum down into the next layer of the epidermis, the stratum lucidum. By limiting the duration of the heat pulse to less than 1 heating time constant of the epidermis and allowing any heat energy directed into the epidermis to escape for a sufficiently long time, the temperature increase in the living epidermal layers is minimal. Through this, the entire microporation process can take place without the person feeling anything and without damage to the underlying and surrounding tissue.
Foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte for smertefri dannelse av mikroskopiske hull, dvs. mikroporer, med diameter fra ca. 1 til 1000 um i stratum corneum i menneskehud. Nøkkelen til vellykket gjennomføring av fremgangsmåten er frembringelsen av en passende varmeenergikilde eller varmesonde, som holdes i kontakt med stratum corneum. Den vesentligste tekniske utfordring i fremstilling av en passende varmesonde er utviklingen av en anordning som har den ønskede kontakt med huden og som kan moduleres termisk med tilstrekkelig høy frekvens. The present invention comprises a method for the painless formation of microscopic holes, i.e. micropores, with a diameter from approx. 1 to 1000 um in the stratum corneum of human skin. The key to successful completion of the procedure is the creation of a suitable heat energy source or heat probe, which is kept in contact with the stratum corneum. The most significant technical challenge in manufacturing a suitable heat probe is the development of a device that has the desired contact with the skin and that can be thermally modulated with a sufficiently high frequency.
Det er mulig å fremstille en passende varmesonde ved lokalt å påføre stratum corneum en passende lysabsorberende forbindelse, så som et farvestoff, valgt på grunn av dets evne til å absorbere lys ved den bølgelengde som emitteres av en valgt lyskilde. I dette tilfellet kan den valgte lyskilde være en laserdiode som emitterer ved en bølgelengde som normalt ikke absorberes av hudvevet. Ved å fokusere lyskilden til en liten flekk på overflaten av det lokale farvestofflag, kan det farvede området temperaturmoduleres ved å variere intensiteten av den lysstrøm som fokuseres på dette. Det er mulig å utnytte energien fra laserkilder som emitterer ved lengre bølgelengder enn en excimer-laser, ved først lokalt å påføre stratum corneum en passende lysabsorberende forbindelse, som f.eks. et farvestoff, valgt på grunn av dets evne til å absorbere lys ved den bølgelengde som emitteres av laserkilden. Det samme konsept kan gjelde ved en hvilken som helst bølgelengde og det må bare velges et passende farvestoff og riktig optisk bølgelengde. Man trenger bare se etter i et hvilket som helst passende oppslagsverk for å finne egnede farvestoffer og bølgelengder for vedkommende farvestoffs maksimalabsorbans. Et slikt oppslagsverk er Greene, The Sigma-Aldrich Handbook of Stains, Dyes and Indicators, Aldrich Chemical Company, Inc., Milwaukee, Wisconsin (1991). For eksempel absorberer kobberftalocyanin (Pigment Blue 15; CPC) ved ca. 800 nm; kobber-ftalocyanin-tetrasulfonsyre (Acid Blue 249) absorberer ved ca. 610 nm; indocyanin-grønt absorberer ved ca. 775 nm og kryptocyanin absorberer ved ca. 703 nm. CPC er spesielt velegnet for denne utførelsesform av følgende årsaker: det er en meget stabil og inert forbindelse, allerede godkjent av FDA for anvendelse som et farvestoff i implanterbare suturer; det absorberer meget sterkt ved bølgelengder fra 750 nm til 950 nm som passer godt sammen med en rekke billige halvleder-emittere, som f.eks. laserdioder og LED, samtidig som dette området av den optiske båndbredde ikke absorberes direkte av hudvevet i vesentlig grad. CPC har et meget høyt fordampningspunkt (>550°C i vakuum) og går direkte over fra fastfase til dampfase uten noen flytende fase. CPC har en relativt lav varmediffusivitetskonstant som lar lysenergien fokusert på dette, selektivt oppvarme kun det området som ligger direkte i fokus, med meget liten sidevis spredning av «varme-flekken» inn til omgivende CPC, og bidrar derved til den romlige avgrensning av kontakten mellom varme og sonde. It is possible to make a suitable heating probe by locally applying to the stratum corneum a suitable light-absorbing compound, such as a dye, chosen for its ability to absorb light at the wavelength emitted by a chosen light source. In this case, the selected light source can be a laser diode that emits at a wavelength that is not normally absorbed by the skin tissue. By focusing the light source to a small spot on the surface of the local dye layer, the temperature of the colored area can be modulated by varying the intensity of the luminous flux that is focused on it. It is possible to utilize the energy from laser sources that emit at longer wavelengths than an excimer laser, by first locally applying a suitable light-absorbing compound to the stratum corneum, such as e.g. a dye, chosen for its ability to absorb light at the wavelength emitted by the laser source. The same concept can apply at any wavelength and you just have to choose a suitable dye and the right optical wavelength. One need only look in any suitable reference work to find suitable dyes and wavelengths for the dye's maximum absorbance. One such reference work is Greene, The Sigma-Aldrich Handbook of Stains, Dyes and Indicators, Aldrich Chemical Company, Inc., Milwaukee, Wisconsin (1991). For example, copper phthalocyanine (Pigment Blue 15; CPC) absorbs at approx. 800 nm; copper phthalocyanine tetrasulfonic acid (Acid Blue 249) absorbs at approx. 610nm; indocyanine green absorbs at approx. 775 nm and cryptocyanine absorbs at approx. 703 nm. CPC is particularly suitable for this embodiment for the following reasons: it is a very stable and inert compound, already approved by the FDA for use as a dye in implantable sutures; it absorbs very strongly at wavelengths from 750 nm to 950 nm which goes well with a number of cheap semiconductor emitters, such as laser diodes and LEDs, while this area of the optical bandwidth is not absorbed directly by the skin tissue to a significant extent. CPC has a very high evaporation point (>550°C in vacuum) and passes directly from solid phase to vapor phase without any liquid phase. The CPC has a relatively low heat diffusivity constant which allows the light energy focused on it to selectively heat only the area that is directly in focus, with very little lateral spread of the "heat spot" into the surrounding CPC, thereby contributing to the spatial delimitation of the contact between heat and probe.
Formålet med denne omtale er ikke å angi en fullstendig liste over egnede farvestoffer da slike lett kan fremskaffes av fagmannen ut fra lett tilgjengelige data. The purpose of this review is not to provide a complete list of suitable dyes as such can be easily obtained by the person skilled in the art from readily available data.
Det samme gjelder for en hvilken som helst ønsket pulset lyskilde. For eksempel kan metoden iverksettes med en mekanisk lukkende, fokusert glødelampe som den pulserende lyskilde. Forskjellige kataloger og brosjyrer viser en lang rekke lasere som opererer i det nær-UV-, synlige og nær-IR-området. Representative lasere er Hammamatsu Photonic Systems Model PLP-02 som opererer med en utgangseffekt på 2 x 10"<8>J, Hammamatsu Photonic Systems Model PLP-05 som opererer med en utgangseffekt på 15 J.ved en bølgelengde på 685 nm; SDL, Inc. SDL-3250 serien pulset laser som opererer med en utgangseffekt på 2 x 10<6>J ved en bølgelengde på ca. 800-810 nm; SDL, Inc. Model SDL-8630 som opererer med en utgangseffekt på 500 mW ved en bølgelengde på ca. 670 nm; Uniphase Laser Model AR-081-15000 som opererer med en utgangseffekt på 15.000 mW ved en bølgelengde på 790-830 nm; Toshiba America Electronic Model TOLD9150 som opererer med en utgangseffekt på 30 mW ved en bølgelengde på 690 nm; og LiCONIX, Model Diolite 800-50 som opererer med en effekt på 50 mW ved en bølgelengde på 780 nm. The same applies to any desired pulsed light source. For example, the method can be implemented with a mechanically closed, focused incandescent lamp as the pulsating light source. Various catalogs and brochures list a wide range of lasers operating in the near-UV, visible and near-IR range. Representative lasers are Hammamatsu Photonic Systems Model PLP-02 operating at an output power of 2 x 10"<8>J, Hammamatsu Photonic Systems Model PLP-05 operating at an output power of 15 J at a wavelength of 685 nm; SDL, Inc. SDL-3250 series pulsed laser operating at an output power of 2 x 10<6>J at a wavelength of approximately 800-810 nm; SDL, Inc. Model SDL-8630 operating at an output power of 500 mW at a wavelength of approximately 670 nm; Uniphase Laser Model AR-081-15000 operating with an output power of 15,000 mW at a wavelength of 790-830 nm; Toshiba America Electronic Model TOLD9150 operating with an output power of 30 mW at a wavelength of 690 nm; and LiCONIX, Model Diolite 800-50 which operates with a power of 50 mW at a wavelength of 780 nm.
For foreliggende oppfinnelse kan en pulset laserlys-kilde emittere stråling over et bredt bølgelengdeområde varierende fra mellom ca. 100 nm til 12.000 nm. Excimer-lasere vil i alminnelighet emittere over et område på mellom 100 og 400 nm. Kommersielle excimer-lasere med bølgelengder i området fra ca. 193 nm til 350 nm er kommersielt tilgjengelige. Fortrinnsvis vil en laserdiode ha et emisjonsområde på mellom ca. 380 og 1550 nm. En frekvensdoblet laserdiode vil ha et emisjonsområde på mellom ca. 190 og 775 nm. Lengre bølgelengder varierende fra mellom ca. 1300 og 3000 nm kan benyttes ved å gjøre bruk av en laserdiode-pumpet optisk parametrisk oscillator. Det må forventes at med den forskning som finner sted på laserteknologi-feltet at disse områdene etterhvert vil utvides. For the present invention, a pulsed laser light source can emit radiation over a wide wavelength range varying from between approx. 100 nm to 12,000 nm. Excimer lasers will generally emit over a range of between 100 and 400 nm. Commercial excimer lasers with wavelengths in the range from approx. 193 nm to 350 nm are commercially available. Preferably, a laser diode will have an emission range of between approx. 380 and 1550 nm. A frequency-doubled laser diode will have an emission range of between approx. 190 and 775 nm. Longer wavelengths varying from between approx. 1300 and 3000 nm can be used by making use of a laser diode-pumped optical parametric oscillator. It must be expected that with the research taking place in the field of laser technology that these areas will eventually expand.
Avgitt eller absorbert energi, behøver ikke oppnås fra en laser, idet en hvilken som helst lyskilde, enten den er fra en laser, en kort buelampe, så som en xenon-blitzlampe, en glødelampe, en lysemitterende diode (LED), solen eller en annen kilde, kan benyttes. Det bestemte instrument som benyttes for å avgi elektromagnetisk stråling er mindre viktig enn den bølgelengde og energi som er assosiert med denne. Et hvilket som helst egnet instrument som kan avlevere den nødvendige energi ved passende bølgelengder, dvs. i området fra ca. 100 nm til ca. 12.000 nm, kan ansees å ligge innenfor rammen av oppfinnelsen. Det essensielle trekk er at energien må absorberes av den lysabsorberende forbindelse for å bevirke lokal oppvarming av denne med påfølgende ledning av tilstrekkelig varme til det vev som skal bortsmeltes innenfor den tillatte tidsramme. Energy emitted or absorbed need not be obtained from a laser, as any light source, whether from a laser, a short arc lamp such as a xenon flash lamp, an incandescent lamp, a light emitting diode (LED), the sun or a other source, can be used. The particular instrument used to emit electromagnetic radiation is less important than the wavelength and energy associated with it. Any suitable instrument that can deliver the necessary energy at suitable wavelengths, i.e. in the range from approx. 100 nm to approx. 12,000 nm, can be considered to lie within the scope of the invention. The essential feature is that the energy must be absorbed by the light-absorbing compound in order to cause local heating thereof with subsequent conduction of sufficient heat to the tissue to be melted away within the permitted time frame.
I en illustrerende utførelsesform er varmesonden selv dannet fra et tynt lag, fortrinnsvis ca. 5 til 1000 um tykt, av en fast ikke-biologisk aktiv forbindelse som påføres lokalt på et valgt område av et individs hud, som er tilstrekkelig stort til å dekke det sted hvor det skal frembringes en mikropore. Den bestemte formulering av den kjemiske forbindelse velges slik at den oppviser høy absorpsjon over det spektralområdet for lyskilden som er valgt for å gi energi til den lysabsorberende forbindelse. Sonden kan for eksempel være et ark av en fast forbindelse, en film behandlet med en høytsmeltende absorberende forbindelse eller en direkte påføring av den lysabsorberende forbindelse på huden som en avsettning eller som en suspensjon i en bærer. Uansett konfigurasjonen av den lysabsorberende varmesonde, må den oppvise en tilstrekkelig lav lateral varmediffusjonskoeffisient slik at enhver lokal hevning av temperaturen vil forbli romlig avgrenset, og den dominerende form av varmetap være via direkte ledning inn i stratum corneum gjennom kontaktpunktet mellom huden og sonden. In an illustrative embodiment, the heat probe itself is formed from a thin layer, preferably approx. 5 to 1000 µm thick, of a solid non-biologically active compound that is applied topically to a selected area of a subject's skin, which is large enough to cover the site where a micropore is to be created. The particular formulation of the chemical compound is chosen so that it exhibits high absorption over the spectral range of the light source selected to energize the light absorbing compound. The probe can be, for example, a sheet of a solid compound, a film treated with a high-melting absorbent compound or a direct application of the light-absorbing compound to the skin as a deposit or as a suspension in a carrier. Regardless of the configuration of the light-absorbing heat probe, it must exhibit a sufficiently low lateral heat diffusion coefficient so that any local rise in temperature will remain spatially confined, and the dominant form of heat loss will be via direct conduction into the stratum corneum through the point of contact between the skin and the probe.
Den nødvendige temperaturmodulering av sonden kan oppnås ved å fokusere en lyskilde på den lysabsorberende forbindelse og modulere intensiteten av denne lyskilden. Dersom den absorberte energi innenfor det belyste området er tilstrekkelig høy, vil den bevirke at den lysabsorberende forbindelse hurtig oppvarmes. Mengden av avgitt energi og deretter både oppvarmingshastigheten og maksimaltemperaturen i brennpunktet for den lysabsorberende forbindelse, kan lett moduleres ved å variere pulsbredden og maksimaleffekten av lyskilden. I denne utførelsesform er det bare det lille volumet av lysabsorberende forbindelse oppvarmet av den fokuserte, innfallende optiske energi, som danner varmesonden, idet ytterligere lysabsorberende forbindelse som måtte ha vært påført over et større område enn det aktuelle poreringssted, er tilfeldig. Ved å benytte en lysabsorberende faststoff-forbindelse med et relativt høyt smeltepunkt, så som kobberftalocyanin (CPC), som forblir i fast tilstand opp til en temperatur på mer enn 550°C, kan varmesonden hurtig bringes opp til en temperatur på flere hundre grader C og fremdeles forbli i kontakt med huden slik at varmeenergien kan ledes inn i stratum corneum. Denne utførelsesform omfatter dessuten valg av en lyskilde med et emisjonsspektrum hvor det normalt ville bli absorbert meget lite energi i hudvevet. The necessary temperature modulation of the probe can be achieved by focusing a light source on the light-absorbing compound and modulating the intensity of this light source. If the absorbed energy within the illuminated area is sufficiently high, it will cause the light-absorbing compound to quickly heat up. The amount of emitted energy and subsequently both the heating rate and the maximum temperature at the focal point of the light-absorbing compound can be easily modulated by varying the pulse width and the maximum power of the light source. In this embodiment, it is only the small volume of light-absorbing compound heated by the focused, incident optical energy that forms the heating probe, any additional light-absorbing compound that may have been applied over a larger area than the relevant poration site being random. By using a light-absorbing solid compound with a relatively high melting point, such as copper phthalocyanine (CPC), which remains in the solid state up to a temperature of more than 550°C, the heat probe can be quickly brought up to a temperature of several hundred degrees C and still remain in contact with the skin so that the heat energy can be directed into the stratum corneum. This embodiment also includes choosing a light source with an emission spectrum where very little energy would normally be absorbed in the skin tissue.
Etter at det tilsiktede område lokalt har fått anbragt den lysabsorberende forbindelse, dannes varmesonden når lyskilden aktiveres slik at den fokale innsnevring av strålen anbringes slik at den faller sammen med overflaten av det behandlede område. Lysets energitetthet ved den fokale innsnevring og graden av absorpsjon som finner sted i den lysabsorberende forbindelse, innstilles slik at den er tilstrekkelig til å bringe temperaturen av den lysabsorberende forbindelse innenfor området for den lille flekk som avgrenses av lyskildens brennpunkt, til mer enn 123°C i løpet av noen få millisekunder. Etter hvert som temperaturen i varmesonden øker avgir ledning inn i stratum corneum energi til disse vev, hvorved den lokale temperatur av stratum corneum heves. Når det er avgitt tilstrekkelig energi til dette lille området av stratum corneum til å bringe den lokale temperatur over kokepunktet for vannet som disse vev inneholder, inntrer det en lynsnar fordampning av dette vannet, hvorved stratum corneum på dette punkt fjernes. After the light-absorbing compound has been locally applied to the intended area, the heat probe is formed when the light source is activated so that the focal narrowing of the beam is placed so that it coincides with the surface of the treated area. The energy density of the light at the focal constriction and the degree of absorption taking place in the light-absorbing compound are adjusted to be sufficient to bring the temperature of the light-absorbing compound within the area of the small spot defined by the focal point of the light source to more than 123°C within a few milliseconds. As the temperature in the heating probe increases, the wire into the stratum corneum emits energy to these tissues, whereby the local temperature of the stratum corneum is raised. When sufficient energy has been delivered to this small area of the stratum corneum to bring the local temperature above the boiling point of the water that these tissues contain, a lightning-quick evaporation of this water occurs, whereby the stratum corneum at this point is removed.
Ved å slå lyskilden på og av, kan temperaturen av varmesonden hurtig moduleres og den selektive ablasjon av disse vev oppnås slik at det kan skapes et meget nøyaktig dimensjonert hull som selektivt kun penetrerer gjennom de første 10 til 30 um av huden. By switching the light source on and off, the temperature of the heat probe can be rapidly modulated and the selective ablation of these tissues achieved so that a very precisely sized hole can be created that selectively only penetrates through the first 10 to 30 µm of the skin.
Et ytterligere trekk ved denne utførelsesform er at man ved å velge en lyskilde som normalt ville gi huden eller underliggende vev meget lite absorbert energi, og ved å utforme fokuserings- og avgivnings-optikk med en tilstrekkelig høy numerisk apertur, vil den lille mengde avgitt lys som ikke tilfeldigvis absorberes i selve varmesonden, hurtig spre seg etter som det penetrerer dypere inn i kroppen. Siden det ved de avgitte bølgelengder er meget liten absorpsjon, avgir lyskilden praktisk talt ingen energi direkte til huden. Denne tredimensjonale fortynning av koblet energi i vevet som følge av strålingsspredning og det lave absorpsjonsnivå i det ubehandlede vev, resulterer i en fullstendig benign interaksjon mellom lysstrålen og vevet uten at dette gjør skade. A further feature of this embodiment is that by choosing a light source which would normally give the skin or underlying tissue very little absorbed energy, and by designing focusing and emission optics with a sufficiently high numerical aperture, the small amount of emitted light which is not accidentally absorbed in the heat probe itself, quickly spread as it penetrates deeper into the body. Since there is very little absorption at the emitted wavelengths, the light source emits practically no energy directly to the skin. This three-dimensional dilution of coupled energy in the tissue due to radiation scattering and the low level of absorption in the untreated tissue results in a completely benign interaction between the light beam and the tissue without causing damage.
I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen benyttes som lyskilde en laserdiode med en emisjonsbølgelengde på 800+30 nm. En varmesonde kan dannes ved lokal påføring av en transparent klebende tape, som er behandlet på klebesiden med en 0,5 cm flekk dannet av en avsetting av finmalt kobberftalocyanin (CPC). CPC oppviser ekstremt høye absorpsjonskoeffisienter i 800 nm spektralområdet, og absorberer i alminnelighet mer enn 95% av stråleenergien fra en laserdiode. In a preferred embodiment of the invention, a laser diode with an emission wavelength of 800+30 nm is used as light source. A heat probe can be formed by local application of a transparent adhesive tape, which is treated on the adhesive side with a 0.5 cm spot formed by a deposit of finely ground copper phthalocyanine (CPC). CPC exhibits extremely high absorption coefficients in the 800 nm spectral range, and generally absorbs more than 95% of the beam energy from a laser diode.
FIG. 1 viser et system 10 for avgivelse av lys fra en slik laserdiode til et utvalgt hudområde på et individ og for styring av utviklingen av poreringsprosessen. Systemet omfatteren laserdiode 14, koblet til en kontroller 18, som kontrollerer intensiteten, varigheten og avstanden mellom lyspulsene. Laserdioden emitterer en stråle 22, som er rettet mot én eller flere samlelinser 26, som fokuserer strålen på et speil 30. Strålen reflekteres deretter av speilet mot én eller flere objektivlinser 34, som fokuserer strålen mot et på forhånd valgt punkt 38. Dette på forhånd valgte punkt tilsvarer planet for et xyz-podium 42, og objektivhullet 46, i dette, slik at et på forhånd valgt område av huden til et individ kan bestråles. Dette xyz-podiet er forbundet med kontrolleren slik at posisjonen av xzy-podiet kan kontrolleres. Systemet omfatter også et styringssystem som omfatter et CCD-kamera 50 koblet til en monitor 54. CCD-kameraet er konfokalt på linje med objektivlinsen slik at utviklingen av poreringsprosessen kan styres visuelt på monitoren. FIG. 1 shows a system 10 for emitting light from such a laser diode to a selected skin area of an individual and for controlling the development of the poring process. The system comprises a laser diode 14, connected to a controller 18, which controls the intensity, duration and distance between the light pulses. The laser diode emits a beam 22, which is directed towards one or more collecting lenses 26, which focus the beam onto a mirror 30. The beam is then reflected by the mirror towards one or more objective lenses 34, which focus the beam towards a pre-selected point 38. This in advance selected point corresponds to the plane of an xyz podium 42, and the objective hole 46, therein, so that a preselected area of the skin of an individual can be irradiated. This xyz podium is connected to the controller so that the position of the xzy podium can be controlled. The system also comprises a control system comprising a CCD camera 50 connected to a monitor 54. The CCD camera is confocal in line with the objective lens so that the development of the poration process can be controlled visually on the monitor.
I en annen illustrerende utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebringes et system for avfølende fotodioder og samleoptikk som er konfokalt på linje med ablasjons-lyskilden. FIG. 2 viser et følersystem 60, for bruk for denne utførelsesform. Systemet omfatter en lyskilde 64, for emittering av en lysstråle 68, som styres av et optisk avgivningssystem 72, som fokuserer strålen mot et på forhånd valgt punkt 76, så som hudoverflaten 80, til et individ. En del av lyset som treffer huden reflekteres og annet lys emitteres fra det bestrålte området. En del av det reflekterte og emitterte lys passerer gjennom et filter 84, og deretter gjennom et samleoptikk-system 88, som fokuserer lyset mot en fotodiode 92. En kontroller 96, er koblet både til laserdioden og fotodioden for henholdsvis å kontrollere laserdiodens utgang og påvise det lys som når fotodioden. Bare utvalgte deler av spekteret emittert fra huden, passerer gjennom filteret. Ved å analysere forskyvningene i det reflekterte og emitterte lys fra det tilsiktede området, har systemet mulighet for å påvise når stratum corneum er gjennombrutt, og denne tilbakekobling benyttes deretter til å kontrollere lyskilden, som deaktiverer lyspulsene når mikroporeringen av stratum corneum er oppnådd. Ved å benytte denne type aktivt system for lukket tilbakekobling oppnås en selvregulerende universelt anvendelig anordning som produserer jevnt dimensjonerte mikroporer i stratum corneum, med minimale effektkrav på tross av variasjoner fra et individ til et annet. In another illustrative embodiment of the invention, a system for sensing photodiodes and collecting optics is provided which is confocal in line with the ablation light source. FIG. 2 shows a sensor system 60 for use in this embodiment. The system comprises a light source 64, for emitting a light beam 68, which is controlled by an optical delivery system 72, which focuses the beam towards a preselected point 76, such as the skin surface 80, of an individual. Part of the light that hits the skin is reflected and other light is emitted from the irradiated area. A portion of the reflected and emitted light passes through a filter 84, and then through a collecting optics system 88, which focuses the light towards a photodiode 92. A controller 96 is connected to both the laser diode and the photodiode to respectively control the laser diode's output and detect the light that reaches the photodiode. Only selected parts of the spectrum emitted from the skin pass through the filter. By analyzing the displacements in the reflected and emitted light from the intended area, the system is able to detect when the stratum corneum has been breached, and this feedback is then used to control the light source, which deactivates the light pulses when the microporation of the stratum corneum is achieved. By using this type of active system for closed feedback, a self-regulating universally applicable device is achieved that produces uniformly sized micropores in the stratum corneum, with minimal power requirements despite variations from one individual to another.
I en annen illustrerende utførelsesform er en kjøleanordning inkorporert i systemets anlegg mot huden. FIG. 3A viser en illustrerende skjematisk fremstilling av denne. I dette system 100, emitterer en lyskilde 104 (koblet til en kontroller 106) en lysstråle 108, som passerer gjennom, og fokuseres, av et optisk avgivningssystem 112. Strålen fokuseres av det optiske avgivningssystem til et på forhånd valgt punkt 116, så som et valgt hudområde 120, på et individ. En kjøleanordning 124, så som en peltier-innretning eller andre kjøleanordninger, står i kontakt med huden for å avkjøle overflaten av denne. I en foretrukket utførelsesform av kjøleanordningen 124 In another illustrative embodiment, a cooling device is incorporated into the system's contact with the skin. FIG. 3A shows an illustrative schematic representation of this. In this system 100, a light source 104 (connected to a controller 106) emits a light beam 108, which passes through, and is focused by, an optical delivery system 112. The beam is focused by the optical delivery system to a preselected point 116, such as a selected skin area 120, on an individual. A cooling device 124, such as a peltier device or other cooling devices, is in contact with the skin to cool the surface thereof. In a preferred embodiment of the cooling device 124
(FIG. 3B) er det et sentralt hull 128, som den fokuserte lysstråle passerer for å kontakte huden. Av FIG. 3A fremgår det at et kjøleelement 132, også fortrinnsvis er anbragt i kontakt med kjøleanordningen. Ved å benytte en kjøleanordning hvor et lite hull i dens sentrum faller sammen med lysets brennpunkt, kan hudvevet i det generelle området hvor poreringen skal frembringes, avkjøles på forhånd til 5°C til 10°C. Denne forutgående kjøling gir en større sikkerhetsmargin for bruken av systemet ved at det brukeren eventuelt måtte føle, og muligheten for eventuell sideveisskade på epidermis umiddelbart nedenfor poreringsstedet, reduseres betydelig i forhold til utførelsesformer uten kjøling. For overvåknings-anvendelser minsker forutgående kjøling dessuten fordampning av interstitialvæske og kan også medføre fordelaktige fysikalske egenskaper, så som nedsatt overflatespenning av slik interstitialvæske. I tillegg er det kjent at avkjøling av vevet forårsaker en lokalisert økning i blodstrømmen i det avkjølte vev som derved fremmer diffusjon av analytter fra blodet over i interstitialvæsken. (FIG. 3B) there is a central hole 128 through which the focused light beam passes to contact the skin. Of FIG. 3A it appears that a cooling element 132 is also preferably placed in contact with the cooling device. By using a cooling device where a small hole in its center coincides with the focal point of the light, the skin tissue in the general area where the pore is to be produced can be pre-cooled to 5°C to 10°C. This prior cooling provides a greater margin of safety for the use of the system in that what the user may feel, and the possibility of possible lateral damage to the epidermis immediately below the poration site, is significantly reduced compared to embodiments without cooling. For monitoring applications, prior cooling also reduces evaporation of interstitial fluid and may also result in advantageous physical properties, such as reduced surface tension of such interstitial fluid. In addition, it is known that cooling the tissue causes a localized increase in blood flow in the cooled tissue which thereby promotes diffusion of analytes from the blood into the interstitial fluid.
Metoden kan også anvendes for andre mikrokirurgiske teknikker, hvor den lysabsorberende forbindelse/varmesonden påføres det området som skal fjernes, hvoretter lyskilden benyttes for selektivt å modulere temperaturen av sonden på det valgte målsetet under påvirkning av vevet via den frembragte fordampnings-ablasjonsprosess. The method can also be used for other microsurgical techniques, where the light-absorbing compound/heat probe is applied to the area to be removed, after which the light source is used to selectively modulate the temperature of the probe at the selected target site under the influence of the tissue via the produced evaporation-ablation process.
Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er å benytte lyskilden for å bidra til forsegling av mikroporen etter at nytten av den er over. Når det gjelder overvåkning av en intern analytt, frembringes en mikropore hvorpå en viss mengde interstitialvæske ekstraheres gjennom denne åpning. Etter at en tilstrekkelig mengde interstitialvæske er oppsamlet, reaktiveres lyskilden med en nedsatt effekt for å lette hurtig levring eller koagulering av interstitialvæsken i mikroporen. Ved å påtvinge koagulering eller levring av væsken i poren, forsegles denne åpningen effektivt slik at risikoen for infeksjon reduseres. Bruken av lyskilden både for dannelse av mikroporen og forseglingen av denne, er også i seg selv en steril prosess uten noen fysisk penetrering av noen som helst anordning eller apparat inn i kroppen. Det varmesjokk som induseres av lysenergien dreper dessuten eventuelle mikrober som måtte forekomme på ablasjonsstedet. A further feature of the invention is to use the light source to help seal the micropore after its usefulness is over. When it comes to monitoring an internal analyte, a micropore is created whereupon a certain amount of interstitial fluid is extracted through this opening. After a sufficient amount of interstitial fluid has been collected, the light source is reactivated with a reduced power to facilitate rapid deposition or coagulation of the interstitial fluid in the micropore. By forcing coagulation or sedimentation of the fluid in the pore, this opening is effectively sealed so that the risk of infection is reduced. The use of the light source both for the formation of the micropore and the sealing of this is also in itself a sterile process without any physical penetration of any device or apparatus into the body. The heat shock induced by the light energy also kills any microbes that may occur at the ablation site.
Denne optiske sterilisering kan utvides til å inkludere et ytterligere trinn i prosessen, hvor lyskilden først påføres uten å fokuseres, hvorved målområdet dekkes med et belyst område som rager 100 jam eller mer utenfor det aktuelle sted for frembringelse av mikroporen. Ved å velge området som den ikke-fokuserte stråle skal påføres over, kan fluks-tettheten tilsvarende reduseres til et nivå godt nedenfor ablasjonsterskelen, men høyt nok til effektivt å sterilisere hudoverflaten. Etter tilstrekkelig lang eksponering av det større området, enten i et kontinuerlig trinn eller under en rekke pulser, for steriliseringsstrålen, konfigureres systemet deretter til den skarpt fokuserte ablasjons-modus, hvorved den optiske mikroporeringsprosess begynner. This optical sterilization can be extended to include a further step in the process, where the light source is first applied without focusing, thereby covering the target area with an illuminated area projecting 100 µm or more beyond the actual site of micropore generation. By selecting the area over which the unfocused beam is applied, the flux density can be correspondingly reduced to a level well below the ablation threshold, but high enough to effectively sterilize the skin surface. After sufficiently long exposure of the larger area, either in a continuous step or during a series of pulses, to the sterilization beam, the system is then configured to the sharply focused ablation mode, whereby the optical microporation process begins.
En annen illustrerende utførelsesform av oppfinnelsen består i å frembringe den nødvendige varmesonde fra et metallisk faststoff, som f.eks. en tråd med liten diameter. Som i den ovenfor beskrevne utførelsesform må den kontaktgivende overflate av varmesonden være i stand til å få temperaturen modulert fra omgivende hudtemperatur (33°C) til temperaturer høyere enn 123°C innenfor den nødvendige tillatte tid på fortrinnsvis mellom ca. 1 og 50 ms ved den høye temperatur (på-tid) og minst ca. 10 til 50 ms ved den lave temperatur (av-tid). Spesielt gjennom å kunne modulere temperaturen opptil mer enn 150°C i en «på»-tid på ca. 5 ms og en av-tid på 50 ms oppnås en meget effektiv varme-ablasjon med liten eller ingen smertefornemmelse for vedkommende. Another illustrative embodiment of the invention consists in producing the necessary heat probe from a metallic solid, such as e.g. a wire of small diameter. As in the above-described embodiment, the contacting surface of the heating probe must be able to have the temperature modulated from ambient skin temperature (33°C) to temperatures higher than 123°C within the necessary allowable time of preferably between approx. 1 and 50 ms at the high temperature (on time) and at least approx. 10 to 50 ms at the low temperature (off time). In particular by being able to modulate the temperature up to more than 150°C in an "on" time of approx. 5 ms and an off time of 50 ms, a very effective heat ablation is achieved with little or no sensation of pain for the person concerned.
Flere metoder for temperaturmodulering av den trådformede varmesondes kontaktområde kan med hell benyttes. For eksempel kan en kort lengde av tråd bringes opp til den ønskede høye temperatur gjennom et eksternt varmelement, så som et ohmsk varmelement benyttet i spissen av en loddebolt. FIG. 4 viser en ohmsk varmeanordning 140, med en mekanisk aktuator. Den ohmske varmeanordningen består av en ohmsk varmekilde 144, koblet til en trådformet varmesonde 148. Den ohmske varmekilden er også koblet gjennom en isoleringsplate 152, til en mekanisk moduleringsanordning 156, som f.eks. en spole. I denne konfigurasjon kan det nås en likevektstilstand hvor spissen av trådsonden vil stabiliseres ved en viss likevektstemperatur som bestemmes av strukturens fysikalske parametere, dvs. temperaturen av den ohmske varmekilde, lengden og diameteren av tråden, temperaturen av luften som omgir tråden og det materialet som tråden består av. Når den ønskede temperatur er oppnådd, bevirkes moduleringen av temperaturen av det valgte området av huden 160, til et individ, direkte via den mekaniske moduleringsanordning for alternativt å anbringe den varme trådspissen i kontakt med huden i, fortrinnsvis 5 ms på-tid og deretter trekke den tilbake i luften i fortrinnsvis, en 50 ms av-tid. Several methods for temperature modulation of the wire-shaped heating probe's contact area can be successfully used. For example, a short length of wire can be brought up to the desired high temperature through an external heating element, such as an ohmic heating element used in the tip of a soldering iron. FIG. 4 shows an ohmic heating device 140, with a mechanical actuator. The ohmic heating device consists of an ohmic heat source 144, connected to a wire-shaped heating probe 148. The ohmic heat source is also connected through an insulating plate 152, to a mechanical modulation device 156, which e.g. a coil. In this configuration, an equilibrium state can be reached where the tip of the wire probe will stabilize at a certain equilibrium temperature determined by the physical parameters of the structure, i.e. the temperature of the ohmic heat source, the length and diameter of the wire, the temperature of the air surrounding the wire and the material that the wire consists of. When the desired temperature is achieved, the modulation of the temperature of the selected area of the skin 160, of an individual, is effected directly via the mechanical modulating device to alternatively place the hot wire tip in contact with the skin for, preferably 5 ms on-time and then pull it back into the air for preferably a 50ms off time.
Et annet illustrerende eksempel (FIG. 5) viser en anordning 170, som omfatter en strømkilde 174, koblet til en kontroller 178. Strømkilden er koblet til en strømsløyfe 182, som omfatter en tråd 186, formet til en struktur slik at den frembringer et punkt med høy motstand. Fortrinnsvis holdes tråden i et stativ 190, og en isolator 194, adskiller ulike deler av strømsløyfen. Den ønskede temperaturmodulering oppnås da ved kun å modulere strømmen gjennom tråden. Dersom den termiske masse av trådelementet er av riktig størrelse og kjølelegemet som frembringes av elektrodene som forbinder den med strømkilden, er tilstrekkelig, kan oppvarmings- og nedkjølings-tidene for trådelementet oppnås på få millisekunder. Ved å bringe tråden i kontakt med det valgte hudområdet 198, oppvarmes stratum corneum for å oppnå den tilsiktede ablasjon. Another illustrative example (FIG. 5) shows a device 170, which includes a current source 174, connected to a controller 178. The current source is connected to a current loop 182, which includes a wire 186, formed into a structure so that it produces a point with high resistance. Preferably, the wire is held in a stand 190, and an insulator 194 separates different parts of the current loop. The desired temperature modulation is then achieved by only modulating the current through the wire. If the thermal mass of the wire element is of the right size and the heat sink produced by the electrodes connecting it to the current source is sufficient, the heating and cooling times for the wire element can be achieved in a few milliseconds. By bringing the wire into contact with the selected skin area 198, the stratum corneum is heated to achieve the intended ablation.
I FIG. 6 er det vist ytterligere et annet illustrerende eksempel på porering av stratum corneum med en varmetråd. I dette system 200, kan tråden 204, anbringes i et modulerbart varierende magnetfelt dannet av en trådspole 208, feltspolen. Ved å energisere vekselstrømmen i feltspolen ved hjelp av en kontroller 212, koblet til denne, kan det i den trådformede varmesonde induseres virvelstrømmer av tilstrekkelig intensitet til at den oppvarmes direkte via de indre ohmske tap. Dette er i det vesentlige en miniatyrversjon av et induktivt oppvarmingssystem som er vanlig benyttet for varmebehandling av verktøyender eller indusere utgassing fra elektrodene i vakuumrør eller elektronblitz. Fordelen ved den induktive oppvarmingsmetode er at den energi som avgis til den trådformede varmesonde, kan kontrolleres nøyaktig og lett moduleres via feltspolens elektroniske kontroll. Dersom den termiske masse av trådsonden som sådan, og den termiske masse av stratum corneum i kontakt med spissen av proben, er kjent, kan kontroll av den avgitte induktive energi frembringe meget presis kontroll av temperaturen i kontaktpunktet 216, med huden 220. Siden hudvevet er praktisk talt umagnetisk ved de lavere frekvenser som den induktive oppvarming kan oppnås ved, dersom riktige valgte frekvenser benyttes i feltspolen, vil dette varierende elektromagnetiske felt ikke ha noen effekt på hudvevet. In FIG. 6, another illustrative example of poration of the stratum corneum with a heating wire is shown. In this system 200, the wire 204 can be placed in a modulated varying magnetic field formed by a coil of wire 208, the field coil. By energizing the alternating current in the field coil by means of a controller 212, connected to this, eddy currents of sufficient intensity can be induced in the wire-shaped heating probe so that it is heated directly via the internal ohmic losses. This is essentially a miniature version of an inductive heating system which is commonly used for heat treatment of tool ends or inducing outgassing from the electrodes in vacuum tubes or electron flash. The advantage of the inductive heating method is that the energy emitted to the wire-shaped heating probe can be precisely controlled and easily modulated via the field coil's electronic control. If the thermal mass of the wire probe as such, and the thermal mass of the stratum corneum in contact with the tip of the probe, is known, control of the emitted inductive energy can produce very precise control of the temperature at the point of contact 216, with the skin 220. Since the skin tissue is practically non-magnetic at the lower frequencies at which inductive heating can be achieved, if correctly selected frequencies are used in the field coil, this varying electromagnetic field will have no effect on the skin tissue.
Dersom en mekanisk kontrollert kontaktmodulasjon benyttes, kan et ytterligere trekk realiseres ved å inkorporere et kontrollsystem med en enkelt lukket sløyfe hvor den elektriske impedans mellom sondespissen og individets hud styres. På denne måte kan sondeposisjonen bringes i kontakt med individets hud, hvilket gir seg tilkjenne ved den trinnvise motstandsreduksjon straks kontakten er sluttet, og holdes der i den ønskede «på-tid» hvoretter den kan trekkes tilbake. Flere typer av lineære aktuatorer egner seg for denne form for lukket sløyfe-kontroll, så som en talespole-mekanisme, en enkel spole, et roterende system med en kam eller vinkelarm, og lignende. Fordelen er at etterhvert som varmeablasjonen utvikler seg kan posisjonen av varmesonde-spissen likeledes føres frem inn i huden, hvilket alltid sikrer god kontakt for å lette effektiv overføring av den nødvendige varmeenergi. Dessuten kan endringen i ledningsegenskapene til stratum corneum og epidermis benyttes for å frembringe en elegant lukket sløyfe-bekreftelse på at poreringsprosessen er fullført, dvs. når motstanden indikerer at epidermis er nådd, er det på tide å stanse poreringsporsessen. If a mechanically controlled contact modulation is used, a further feature can be realized by incorporating a control system with a single closed loop where the electrical impedance between the probe tip and the individual's skin is controlled. In this way, the probe position can be brought into contact with the individual's skin, which manifests itself in the step-by-step resistance reduction as soon as the contact is closed, and is held there for the desired "on time", after which it can be withdrawn. Several types of linear actuators are suitable for this form of closed-loop control, such as a voice coil mechanism, a simple coil, a rotary system with a cam or angle arm, and the like. The advantage is that as the heat ablation develops, the position of the heat probe tip can also be advanced into the skin, which always ensures good contact to facilitate efficient transfer of the necessary heat energy. Furthermore, the change in the conduction properties of the stratum corneum and epidermis can be used to provide an elegant closed-loop confirmation that the poration process is complete, i.e. when the resistance indicates that the epidermis has been reached, it is time to stop the poration process.
FIG. 7 viser et illustrerende eksempel på en slik lukket sløyfe-impedans-monitor. I dette system 230, er en ohmsk varmekilde 234, koblet til en trådformet varmesonde 238. Varmekilden er montert gjennom en isolasjonsholder 242, på en mekanisk modulator 246. En kontroller 250, er koblet til tråden og til huden 254, hvor kontrolleren påviser impedans-endringer i det valget området 258, av huden, og hvor kontrolleren stanser poreringsprosessen når et forutbestemt nivå er oppnådd. FIG. 7 shows an illustrative example of such a closed loop impedance monitor. In this system 230, an ohmic heat source 234 is connected to a wire-shaped heat probe 238. The heat source is mounted through an insulation holder 242, on a mechanical modulator 246. A controller 250 is connected to the wire and to the skin 254, where the controller detects impedance- changes in the selected area 258, of the skin, and where the controller stops the pore process when a predetermined level is reached.
I tråd med de hydrauliske poreringsanordningene er mikrolansetter beregnet til akkurat å penetrere stratum corneum med formål å administrere en permeant, så som et medikament, gjennom den dannede pore eller gjennom poren og utta en analytt for analyse. En slik anordning ansees å være «minimalt invasiv» sammenlignet med anordninger og/eller teknikker som er noninvasive. Bruken av mikrolansetter som penetrerer nedenfor stratum corneum for uttak av blod er velkjent. Slike anordninger er kommersielt tilgjengelig fra produsenter som Beckton-Dickinson og Lifescan og kan benyttes for foreliggende oppfinnelse ved å kontrollere penetreringsdybden. Som et eksempel på en mikrolansett-anordning for oppsamling av kroppsvæsker, vises til Erickson et al. internasjonalt publisert PCT søknad WO 95/10223 (publisert 20. april, 1995). Denne søknad viser en anordning for penetrering inn i hudens dermis uten å penetrere inn i subkutant vev, for å oppsamle kroppsvæsker for overvåkningsformål, som f.eks. blodglukosenivåer. In line with the hydraulic poring devices, microlancets are intended to precisely penetrate the stratum corneum for the purpose of administering a permeant, such as a drug, through the formed pore or through the pore and extracting an analyte for analysis. Such a device is considered to be "minimally invasive" compared to devices and/or techniques that are non-invasive. The use of microlancets that penetrate below the stratum corneum for the extraction of blood is well known. Such devices are commercially available from manufacturers such as Beckton-Dickinson and Lifescan and can be used for the present invention by controlling the penetration depth. As an example of a microlancet device for collecting body fluids, see Erickson et al. Internationally Published PCT Application WO 95/10223 (published April 20, 1995). This application shows a device for penetrating the dermis of the skin without penetrating subcutaneous tissue, to collect body fluids for monitoring purposes, such as blood glucose levels.
Porering av stratum corneum kan også oppnås ved å benytte lydanordninger. Lydporering er en variant av de ovenfor beskrevne optiske anordninger, bortsett fra at i stedet for anvendelse av en lyskilde, avgis en meget tett fokusert stråle av lydenergi til det området av stratum corneum som skal bortsmeltes. De samme energinivåer fordres, dvs. en terskel på 70 mJ/cm<2>/50 ms må fremdeles absorberes. De samme pulsede fokuserte ultralyd-transducerne som beskrevet i våre stamsøknader serie nr. 08/152.442 og 08/152.174, kan benyttes for å avgi de nødvendige energitettheter for ablasjon, som de som benyttes ved avgivelse av lydenergi som moduleres i intensitet, fase eller frekvens eller en kombinasjon av disse parameterne for det transdermale prøveuttak av en analytt eller den transdermale avgivelse av medikamenter. Dette har den fordel at det tillater bruk av den samme transducer til å presse et medikament gjennom stratum corneum eller trekke en kroppsvæske til overflaten for analyse, som den som benyttes for først å danne en mikropore. Poration of the stratum corneum can also be achieved by using sound devices. Sound poration is a variant of the optical devices described above, except that instead of using a light source, a very tightly focused beam of sound energy is emitted to the area of the stratum corneum to be melted away. The same energy levels are required, ie a threshold of 70 mJ/cm<2>/50 ms must still be absorbed. The same pulsed focused ultrasound transducers as described in our parent applications series no. 08/152.442 and 08/152.174 can be used to deliver the necessary energy densities for ablation, such as those used when delivering sound energy that is modulated in intensity, phase or frequency or a combination of these parameters for the transdermal sampling of an analyte or the transdermal delivery of drugs. This has the advantage of allowing the use of the same transducer to push a drug through the stratum corneum or draw a body fluid to the surface for analysis, as that used to first form a micropore.
Dessuten kan elektroporering eller korte utbrudd eller pulser av elektrisk strøm avgis til stratum corneum med tilstrekkelig energi til å danne mikroporer. Elektroporering er kjent på området for å produsere porer i biologiske membraner, og elektroporeringsinstrumenter er kommersielt tilgjengelige. Fagmannen kan således uten omfattende eksperimentering, velge et instrument og betingelser for bruk av dette, ut fra de retningslinjer som her er angitt. Also, electroporation or short bursts or pulses of electrical current can be delivered to the stratum corneum with sufficient energy to form micropores. Electroporation is known in the art to produce pores in biological membranes, and electroporation instruments are commercially available. The expert can thus, without extensive experimentation, choose an instrument and conditions for its use, based on the guidelines set out here.
De mikroporene som produseres i stratum corneum etter fremgangsmåtene ifølge foreliggende oppfinnelse, tillater transdermal avgivelse av høye strømningshastigheter av høymolekylære terapeutiske forbindelser. I tillegg tillater disse ikke-traumatiske mikroskopiske åpningene i kroppen adgang til ulike analytter i kroppen, som så kan analyseres for å bestemme deres konsentrasjoner. The micropores produced in the stratum corneum by the methods of the present invention allow the transdermal delivery of high flow rates of high molecular weight therapeutic compounds. In addition, these non-traumatic microscopic openings in the body allow access to various analytes in the body, which can then be analyzed to determine their concentrations.
Eksempel 1 Example 1
I dette eksempel ble hudprøver fremstillet som følger. Epidermale membraner ble fraskilt fra hel hud fra menneskelik, ved varme-separasjonsmetoden til Klingman & Christopher, 88 Arch. Dermatol. 702 (1963) som innebærer eksponering av huden i full tykkelse for en temperatur på 60°C i 60 sekunder, hvoretter stratum corneum og en del av epidermis (epidermal membran) forsiktig ble skrellet fra dermis. In this example, skin samples were prepared as follows. Epidermal membranes were separated from whole skin from human cadavers by the heat-separation method of Klingman & Christopher, 88 Arch. Dermatol. 702 (1963) which involves exposure of the skin in full thickness to a temperature of 60°C for 60 seconds, after which the stratum corneum and part of the epidermis (epidermal membrane) were carefully peeled from the dermis.
Eksempel 2 Example 2
Varme-fraskilte stratum corneum-prøver fremstillet i henhold til fremgangsmåten i Eksempel 1, ble kuttet i 1 cm<2>snitt. Disse små prøvene ble deretter festet til et dekkglass ved å plassere dem på glasset og anbringe en trykkfølsom klebemiddel-belagt skive med et 6 mm hull i sentrum over hudprøven. Hudprøvene var deretter klar for eksperimentell undersøkelse. I enkelte tilfeller ble hudprøvene hydratisert ved å la dem bløtes i flere timer i en nøytralbuffret fosfatløsning eller i rent vann. Heat-separated stratum corneum samples prepared according to the procedure in Example 1 were cut into 1 cm sections. These small samples were then attached to a glass cover slip by placing them on the glass and placing a pressure sensitive adhesive coated disc with a 6 mm hole in the center over the skin sample. The skin samples were then ready for experimental examination. In some cases, the skin samples were hydrated by soaking them for several hours in a neutral buffered phosphate solution or in pure water.
Som en test på disse ubehandlede hudprøvene, ble utgangen fra flere ulike infrarødt-laserdioder som emitterte ved ca. 810, 905, 1480 og 1550 nm, påført prøven. Utgangsoptikken ble utformet for å produsere en brennpunkt-innsnevring med en diameter på 25 um med et sluttobjektiv med en numerisk apertur på 0,4. Den totale effekt avgitt til brennpunktet ble målt til mellom 50 og 200mW for 810 og 1480 nm lasediodene, som kunne operes i CW-modus (continous wave). 905 og 1550 nm laserdiodene ble utformet med tanke på å frembringe høye maksimal-effektpulser med en lengde på ca. 10 til 200 nanosekunder og repetisjonshastigheter opp til 500 Hz. For de pulsede laserne ble maksimaleffektnivåene målt til 45W ved 905 nm og 3,5W ved 1550 nm. As a test on these untreated skin samples, the output from several different infrared laser diodes emitting at approx. 810, 905, 1480 and 1550 nm, applied to the sample. The output optics were designed to produce a 25 µm diameter focal constriction with a final objective with a numerical aperture of 0.4. The total power delivered to the focal point was measured to be between 50 and 200mW for the 810 and 1480 nm laser diodes, which could be operated in CW (continuous wave) mode. The 905 and 1550 nm laser diodes were designed to produce high maximum power pulses with a length of approx. 10 to 200 nanoseconds and repetition rates up to 500 Hz. For the pulsed lasers, the maximum power levels were measured to be 45W at 905 nm and 3.5W at 1550 nm.
Under disse driftsbetingelsene var det tilsynelatende ingen effekt på hudprøvene fra noen av laserne. Det tilsiktede området ble kontinuerlig belyst i 60 sekunder og deretter undersøkt mikroskopisk, hvilket ikke røpet noen synlige effekter. Dessuten ble prøvene anbragt i en modifisert Franz-celle som i alminnelighet benyttes for å teste transdermale avgivningssystemer basert på kjemiske permeasjonsforsterkere, og konduktiviteten fra den ene side av membranen til den andre ble målt både før og etter bestrålingen med laseren og oppviste ingen forandring. På grunnlag av disse testene som ble foretatt på hudprøver fra fire forskjellige donorer, ble det konkludert med at ved disse bølgelengdene var koblingen av den optiske energi inn i hudvevet så liten at det ikke kunne påvises noen effekter. Under these operating conditions, there was apparently no effect on the skin samples from either laser. The intended area was continuously illuminated for 60 seconds and then examined microscopically, which revealed no visible effects. In addition, the samples were placed in a modified Franz cell which is commonly used to test transdermal delivery systems based on chemical permeation enhancers, and the conductivity from one side of the membrane to the other was measured both before and after the irradiation with the laser and showed no change. On the basis of these tests, which were carried out on skin samples from four different donors, it was concluded that at these wavelengths the coupling of the optical energy into the skin tissue was so small that no effects could be detected.
Eksempel 3 Example 3
For å vurdere et levende individs eventuelle fornemmelse når det belyses med optisk energi under betingelsene ifølge Eksempel 2, ble det benyttet seks forsøkspersoner og utstrålingen av hver laserkilde rettet mot deres fingerspisser, underarmer og håndbak. Ved anvendelse av 810, 905 og 1550 nm lasere kunne forsøkspersonene ikke føle når laseren ble slått på eller av. For 1480 nm laseren var det en viss fornemmelse under belysningen med 1480 nm laseren operert ved 70 mW CW, og kort tid etter dannet det seg en ørliten blære under huden som følge av absorpsjonen av 1480 nm bestrålingen av ett av vann-absorpsjonsbåndene. Den absorberte energimengde var tilsynelatende tilstrekkelig til å indusere dannelsen av blæren, men ikke til å bevirke bortsmelting av stratum corneum. Absorpsjonen av 1480 nm lyset skjedde dessuten hovedsakelig i de dypere fullstendig hydratiserte (85% til 90% vanninnhold) vev av epidermis og dermis, ikke i det relativt tørre (10% til 15% vanninnhold) vev i stratum corneum. In order to assess the possible sensation of a living individual when illuminated with optical energy under the conditions of Example 2, six subjects were used and the radiation of each laser source directed at their fingertips, forearms and back of the hand. When using 810, 905 and 1550 nm lasers, subjects could not feel when the laser was switched on or off. For the 1480 nm laser, there was some sensation during illumination with the 1480 nm laser operated at 70 mW CW, and shortly thereafter a tiny blister formed under the skin as a result of the absorption of the 1480 nm irradiation by one of the water absorption bands. The amount of energy absorbed was apparently sufficient to induce the formation of the blister, but not to cause melting of the stratum corneum. Moreover, the absorption of the 1480 nm light occurred mainly in the deeper fully hydrated (85% to 90% water content) tissues of the epidermis and dermis, not in the relatively dry (10% to 15% water content) tissues of the stratum corneum.
Eksempel 4 Example 4
Etter å ha demonstrert mangelen på effekt på huden i dens naturlige tilstand (Eksempel 3), ble en rekke kjemiske forbindelser vurdert på effektivitet med hensyn til å absorbere lysenergien og deretter overføre den absorberte energi gjennom ledning inn i målvevet i stratum corneum. Undersøkte forbindelser inkluderte tusj; «SHARPIE» merket avfarvefaste sorte, blå og røde merkepenner; metylenblått; fuksinrødt; epolite #67, en absorberende forbindelse utviklet for innstøpning i polykarbonatlinser for laserbeskyttelsesbriller; jodtinktur; jod-polyvinylpyrrolidon-kompleks («BETADINE»); kobberftalocyanin; og trykksverte. Having demonstrated the lack of effect on the skin in its natural state (Example 3), a number of chemical compounds were evaluated for effectiveness in absorbing the light energy and then transmitting the absorbed energy through conduction into the target tissue of the stratum corneum. Compounds investigated included marker; "SHARPIE" branded fade-resistant black, blue and red markers; methylene blue; magenta; epolite #67, an absorbent compound developed for embedding in polycarbonate lenses for laser goggles; tincture of iodine; iodine-polyvinylpyrrolidone complex ("BETADINE"); copper phthalocyanine; and printing ink.
Ved å benytte begge de CW-laserdiodene som er beskrevet i Eksempel 2, ble det fastslått positive ablasjonsresultater på in vitro prøver av varme-separert stratum corneum fremstillet ifølge Eksempel 1, ved bruk av samtlige av disse produktene selv om enkelte virket bedre enn andre. Særlig var kobberftalocyanin (CPC) og epolite #67 blant de mest effektiv. En mulig årsak til den bedre virkning av CPC er dets høy kokepunkt på mer enn 500°C og det at den beholder sin faste form opp til denne temperatur. Using both of the CW laser diodes described in Example 2, positive ablation results were determined on in vitro samples of heat-separated stratum corneum prepared according to Example 1, using all of these products, although some worked better than others. In particular, copper phthalocyanine (CPC) and Epolite #67 were among the most effective. A possible reason for the better effect of CPC is its high boiling point of more than 500°C and the fact that it retains its solid form up to this temperature.
Eksempel 5 Example 5
Siden kobberftalocyanin allerede er godkjent av FDA for anvendelse i implanterbare suturer og dessuten er angitt i Merck index som et relativt benignt og stabilt molekyl med hensyn til human bioforlikelighet, var det neste trinn å kombinere den lokale påføring av CPC og den fokuserte lyskilde på huden til friske forsøkspersoner. Det ble fremstillet en suspensjon av finmalt CPC i isopropylalkohol. Påføringsmetoden besto i å riste løsningen og deretter avsette en liten dråpe på målstedet. Etter som alkoholen fordampet ble det etterlatt et fint og jevnt belegg av det faste CPC på hudoverflaten. Since copper phthalocyanine is already approved by the FDA for use in implantable sutures and is also listed in the Merck index as a relatively benign and stable molecule in terms of human biocompatibility, the next step was to combine the local application of CPC and the focused light source on the skin of healthy subjects. A suspension of finely ground CPC in isopropyl alcohol was prepared. The application method consisted of shaking the solution and then depositing a small drop on the target site. As the alcohol evaporated, a fine and even coating of the solid CPC was left on the skin surface.
Apparatet vist i FIG. 1 ble deretter anbragt mot det sted hvor CPC lokalt dekket huden, ved å anbringe det valgte området av vedkommendes hud mot en referanseplate. Referanseplaten besto av et tynt glassvindu på ca. 3 cm x 3 cm, med et 4 mm hull i sentrum. Det CPC-dekkede området ble deretter posisjonert slik at det befant seg i det sentrale hull. Et konfokalt videomikroskop (FIG. 1) ble deretter benyttet for å bringe overflaten av huden i skarpt fokus. Posisjoneringen av huden for å oppnå skarpest mulig fokus på videosystemet, posisjonerte det også slik at brennpunktet for lasersystemet falt sammen med hudoverflaten. Operatøren utløste deretter pulser av laserlys mens virkningene på målstedet ble betraktet på videomonitoren. Penetreringsgraden ble anslått visuelt av operatøren ved å måle graden av avfokusering av laserflekken i mikroporen etterhvert som mikroporens dybde tiltok, og dette kan korrigeres dynamisk av operatøren i det vesentlige ved å følge den bortsmeltede overflate ned i vevene ved å bevege posisjonen av kamera/laser-kilden langs «Z»-aksen inn i huden. På det punkt hvor stratum corneum var fjernet ned til epidermis, endret utseende av bunnen i hullet seg merkbart ved å bli fuktigere og mer skinnende. Etter registrering av denne endring, deaktiviserte operatøren laseren. I mange tilfeller som avhang av individets hydratiseringstilstand så vel som av andre fysiologiske betingelser, inntrådte en oppsiktsvekkende utstrømming av interstitialvæske som respons på at stratum corneums barriere-funksjon ble fjernet i dette lille området. Videosystemet ble benyttet for å registrere denne visuelle registrering av tilgangen til interstitialvæske i poreringsstedet. The apparatus shown in FIG. 1 was then placed against the site where the CPC locally covered the skin, by placing the selected area of the subject's skin against a reference plate. The reference plate consisted of a thin glass window of approx. 3 cm x 3 cm, with a 4 mm hole in the centre. The CPC-covered area was then positioned so that it was in the central hole. A confocal video microscope (FIG. 1) was then used to bring the surface of the skin into sharp focus. Positioning the skin to achieve the sharpest possible focus on the video system also positioned it so that the focal point of the laser system coincided with the skin surface. The operator then fired pulses of laser light while the effects on the target site were viewed on the video monitor. The degree of penetration was estimated visually by the operator by measuring the degree of defocusing of the laser spot in the micropore as the depth of the micropore increased, and this can be dynamically corrected by the operator essentially by following the melted surface down into the tissues by moving the position of the camera/laser the source along the "Z" axis into the skin. At the point where the stratum corneum had been removed down to the epidermis, the appearance of the bottom of the hole changed noticeably by becoming more moist and shiny. After registering this change, the operator deactivated the laser. In many cases depending on the individual's state of hydration as well as other physiological conditions, a remarkable outflow of interstitial fluid occurred in response to the removal of the barrier function of the stratum corneum in this small area. The video system was used to record this visual recording of the access to interstitial fluid in the puncture site.
Eksempel 6 Example 6
Fremgangsmåten i Eksempel 5 ble fulgt bortsett fra at CPC ble påført en gjennomsiktig klebetape som så ble klebet til et valgt sted på huden til et individ. Resultatene var i det vesentlige som i Eksempel 5. The procedure of Example 5 was followed except that the CPC was applied to a transparent adhesive tape which was then adhered to a selected location on the skin of a subject. The results were essentially the same as in Example 5.
Eksempel 7 Example 7
Histologiske eksperimenter ble foretatt på likhud etter velkjente metoder for å bestemme ablasjons-terskelparametere for gitte farvestoffblandinger og informasjon om kollateral skade. Den øvre hudoverflate ble behandlet med en løsning av kobberftalocyanin (CPC) i alkohol. Etter at alkoholen var fordampet var det over hudflaten lokalt fordelt et lag av fast CPC med en gjennomsnittlig tykkelse på 10 til 20 nm. FIG. 8A viser et tverrsnitt av hud i full tykkelse før laseranvendelsen, hvor CPC-laget 270, stratum corneum 274, og underliggende epidermislag 278, er vist. FIG. 8B viser prøven etter at en enkelt puls av 810 nm lys rettet mot en sirkel med diameter på 80 um var påført en energitetthet på 4000 J/cm<2>i en pulstid på 20 ms. Det skal bemerkes at det fremdeles er en betydelig mengde CPC tilstede på overflaten av stratum corneum selv i midten av krateret, 282. Det skal også bemerkes at laboratoriemålinger tydet på at kun 10% av den lysenergi som falt på CPC faktisk ble absorbert, mens de øvrige 90% ble reflektert eller spredt. Den effektive energistrøm avgitt til farvestoff laget som kunne forårsake den ønskede oppvarming, var således bare ca. 400 J/cm<2>. 8C viser prøven etter at fem pulser av 810 nm lys var påført, hvor stratum corneum-barrieren ble fjernet uten skade på underliggende vev. Disse resultatene gir en god fremstilling av den «ideelle» optisk modulerte varmeablasjon. FIG. 8D viser prøven etter at femti pulser var påført. Skadet vev 286, forekom i epidermislagene som følge av forkulling av vev som ikke var bortsmeltet og varmedenaturering av underliggende vev. FIG. 8A-8C viser separasjoner mellom stratum corneum og de underliggende epidermis-lag som følge av en kunstig pf dehydratisering, frysing og prepareringer for avbildning. Histological experiments were performed on cadaver skin according to well-known methods to determine ablation threshold parameters for given dye mixtures and information on collateral damage. The upper skin surface was treated with a solution of copper phthalocyanine (CPC) in alcohol. After the alcohol had evaporated, a layer of solid CPC with an average thickness of 10 to 20 nm was locally distributed over the skin surface. FIG. 8A shows a full-thickness cross-section of skin prior to laser application, showing the CPC layer 270, stratum corneum 274, and underlying epidermal layer 278. FIG. 8B shows the sample after a single pulse of 810 nm light directed at an 80 µm diameter circle was applied at an energy density of 4000 J/cm<2> for a pulse duration of 20 ms. It should be noted that there is still a significant amount of CPC present on the surface of the stratum corneum even in the center of the crater, 282. It should also be noted that laboratory measurements indicated that only 10% of the light energy incident on the CPC was actually absorbed, while the the other 90% was reflected or scattered. The effective energy flow delivered to the dye layer, which could cause the desired heating, was thus only approx. 400 J/cm<2>. 8C shows the sample after five pulses of 810 nm light were applied, where the stratum corneum barrier was removed without damage to underlying tissue. These results give a good representation of the "ideal" optically modulated heat ablation. FIG. 8D shows the sample after fifty pulses were applied. Damaged tissue 286, occurred in the epidermal layers as a result of charring of tissue that had not melted away and heat denaturation of underlying tissue. FIG. 8A-8C show separations between the stratum corneum and the underlying epidermal layers as a result of an artificial pf dehydration, freezing and preparations for imaging.
Eksempel 8 Example 8
For å undersøke detaljer ved varmeablasjonsmekanismen ble det satt opp en matematisk modell av hudvevet som de forskjellige utførelsesformer av varmeablasjonsmetoden kunne forsøkes på. Denne modellen beregner temperaturfordelingen i et lagdelt semi-«infinite» medium med en spesifisert varmestrøm-tilførsel lokalt på overflaten og fjerning av varme fra overflaten et stykke bortenfor, dvs. det dannes konveksjon mellom de to. Den aksesymmetriske tidsavhengige diffusjonsligning løses i sylindriske koordinater ved å benytte ADI-(alternating-direction-implicit) metoden (anmerkning: konstant temp. B.C. påføres den nedre grense for å tjene som z->inf; og null radial varmestrøm påføres den maksimale radialgrense for å tjene som r->inf). Lagene er parallelle med overflaten og er definert som: (1) farvestoff; (2) stratum corneum; (3) underliggende epidermis og (4) dermis. Dybden ned i det semi-«infinite» medium og varmeegenskaper, tetthet (rho), spesifikk varme (c) og konduktivitet (k) må angis for hvert lag. In order to investigate details of the heat ablation mechanism, a mathematical model of the skin tissue was set up on which the different embodiments of the heat ablation method could be tried. This model calculates the temperature distribution in a layered semi-"infinite" medium with a specified heat flow supply locally on the surface and removal of heat from the surface some distance beyond, i.e. convection is formed between the two. The axisymmetric time-dependent diffusion equation is solved in cylindrical coordinates using the ADI (alternating-direction-implicit) method (note: constant temp. B.C. is applied to the lower limit to serve as z->inf; and zero radial heat flux is applied to the maximum radial limit for to serve as r->inf). The layers are parallel to the surface and are defined as: (1) dye; (2) stratum corneum; (3) underlying epidermis and (4) dermis. The depth into the semi-infinite medium and thermal properties, density (rho), specific heat (c) and conductivity (k) must be specified for each layer.
Det ble først beregnet en varmeoverførings-koeffisient, h, på huden basert på den «stabile» «l-D», temperaturfordeling bestemt av temperaturen av den omgivende luft, hudoverflatetemperatur og dermistemperatur. Det forutsettes at det ikke forefinnes farvestoff og gir «h» på hudoverflaten. Programmet gir derved mulighet for å benytte denne «h» på farvestoff-flaten eller sette inn en annen ønsket «h» for farvestoff-flaten. Deretter beregnes den «stabile» temperaturfordeling gjennom alle lagene (inklusivt farvestoff-laget) ved å benytte den angitte «h» ved farvestoff-overflaten. Denne temperaturfordeling er initialtilstanden for det tidsavhengige oppvarmingsproblem. Dette utgjør «m-file» initial.m. Programmet løser deretter med henblikk på tidsavhengig temperaturfordeling ved «marching in time» beregne og fremvise temperaturfeltet for hvert trinn. A heat transfer coefficient, h, was first calculated on the skin based on the "steady" "l-D", temperature distribution determined by the temperature of the surrounding air, skin surface temperature and dermis temperature. It is assumed that no dye is present and produces "h" on the skin surface. The program thereby provides the option of using this "h" on the dye surface or inserting another desired "h" for the dye surface. The "stable" temperature distribution through all the layers (including the dye layer) is then calculated by using the specified "h" at the dye surface. This temperature distribution is the initial state for the time-dependent heating problem. This constitutes "m-file" initial.m. The program then solves with a view to time-dependent temperature distribution by «marching in time», calculates and displays the temperature field for each step.
Hver utførelsesform av den her beskrevne fremgangsmåte som det foreligger empiriske data for, er blitt modelert for minst ett sett av driftsparametere for å vise hvorledes stratum corneum ablasjon kan oppnås på en nøyaktig og kontrollerbar måte. Resultatet av simuleringene er presentert grafisk i to ulike formater: (1) et tverrsnitt av huden som viser forskjellige lag av vev med tre isotermer innplottet øverst i figuren og som avgrenser tre kritiske temperaturterskler, og (2) to forskjellige temperatur-vs-tid plott, det ene for midtpunktet av stratum corneum direkte under målstedet, og det andre for punktet ved grensen av de levende cellelag av epidermis og undersiden av stratum corneum. Disse plottene viser hvorledes temperaturen i hvert punkt varierer med tiden etter hvert som varmepulser påføres, som om man kunne implantere et mikroskopisk termoelement inn i vevet. Anvendelsen av denne modell muliggjør dessuten undersøkelse av de parametriske grenseverdier som metoden kan benyttes innenfor, for å fastsette begrensningen for to viktige sider av metodens oppførsel. For det første presenteres generelle tilfeller som definerer den ramme som metoden kan anvendes innenfor uten å forårsake smerte eller uønsket vevsskade. Each embodiment of the method described here for which empirical data is available has been modeled for at least one set of operating parameters to show how stratum corneum ablation can be achieved in an accurate and controllable manner. The results of the simulations are presented graphically in two different formats: (1) a cross-section of the skin showing different layers of tissue with three isotherms plotted at the top of the figure and delimiting three critical temperature thresholds, and (2) two different temperature-vs-time plots , one for the midpoint of the stratum corneum directly below the target site, and the other for the point at the border of the living cell layers of the epidermis and the underside of the stratum corneum. These plots show how the temperature at each point varies with time as heat pulses are applied, as if one could implant a microscopic thermocouple into the tissue. The application of this model also enables examination of the parametric limit values within which the method can be used, in order to determine the limitation for two important aspects of the method's behaviour. First, general cases are presented that define the framework within which the method can be applied without causing pain or unwanted tissue damage.
For en hvilken som helst gitt varmekilde beskrevet i de forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen, eksisterer et punkt hvor effekten på individets hudvev ikke lenger er optimal, slik at vedkommende føler en smertefornemmelse eller at de levende cellene i den underliggende epidermis og/eller dermis når temperaturer som, dersom de opprettholdes tilstrekkelig lenge, vil skade disse vevene. Det ble følgelig kjørt en testsimulering hvor utførelsesformen med optisk oppvarmet lokalt anbragt kobberftalocyanin- (CPC) farvestoff utgjør en basismetode for å fastslå hvorledes varmetidskonstantene for de ulike hudlag nærmest definerer et vindu som metoden kan benyttes innenfor uten smerte eller skade på lagene av tilstøtende vev. For any given heat source described in the various embodiments of the invention, there exists a point where the effect on the individual's skin tissue is no longer optimal, such that the individual feels a sensation of pain or the living cells in the underlying epidermis and/or dermis reach temperatures that , if sustained long enough, will damage these tissues. A test simulation was therefore run where the embodiment with optically heated locally placed copper phthalocyanine (CPC) dye constitutes a basic method to determine how the heating time constants for the various skin layers almost define a window within which the method can be used without pain or damage to the layers of adjacent tissue.
FIG. 9 og 10 viser skjematiske tverrsnitt av huden og det lokale farvestoff-lag. I hver figur er det vist tre adskilte isotermer: (1) 123°C, punktet hvor fordampning av vannet i vevet fører til en ablasjon av vevet; (2) 70°C, punktet hvor levende celler vil bli skadet dersom temperaturen opprettholdes i flere sekunder og (3) 45°C, det gjennomsnittlige punkt hvor individet vil merke en smertefølelse. Denne smerteterskelen er beskrevet i flere fysiologiske bøker, men erfaring viser at terskelen er noe subjektiv. I gjentatte forsøk på samme individ kan faktisk forskjellige poreringssteder noen få millimeter fra hverandre vise betydelig fornemmelsesforskjell, muligens som følge av den korte avstand mellom en nerveende og poreringsstedet. FIG. 9 and 10 show schematic cross-sections of the skin and the local dye layer. In each figure, three separate isotherms are shown: (1) 123°C, the point where evaporation of the water in the tissue leads to an ablation of the tissue; (2) 70°C, the point at which living cells will be damaged if the temperature is maintained for several seconds and (3) 45°C, the average point at which the individual will feel a sensation of pain. This pain threshold is described in several physiological books, but experience shows that the threshold is somewhat subjective. In repeated tests on the same individual, different puncture sites a few millimeters apart can actually show a significant difference in sensation, possibly as a result of the short distance between a nerve ending and the puncture site.
Dimensjonene i diagrammet viser de forskjellige lag av farvestoff og hud, målt i um, avgrenset av jevne grenselinjer. Mens det faktiske hudvev har vesentlig mer snodde grenselinjer, gir imidlertid modellen i gjennomsnitt for de involverte dimensjoner, en god tilnærming av varmegradientene som forekommer i de aktuelle vev. De dimensjoner som er benyttet i denne og alle senere simuleringer for tykkelsen av CPC-laget og de forskjellige hudlag, er som følger: farvestoff, 10 um; stratum corneum, 30 \ im; underliggende epidermis, 70 um og dermis 100 um. The dimensions in the diagram show the different layers of dye and skin, measured in µm, delimited by smooth boundary lines. While the actual skin tissue has significantly more tortuous boundary lines, the model, on average for the dimensions involved, provides a good approximation of the heat gradients that occur in the tissues in question. The dimensions used in this and all subsequent simulations for the thickness of the CPC layer and the different skin layers are as follows: dye, 10 µm; stratum corneum, 30 µm; underlying epidermis, 70 µm and dermis 100 µm.
Ytterligere betingelser benyttet for modellen for denne bestemte simulering er vist i de etterfølgende tabeller: Additional conditions used for the model for this particular simulation are shown in the following tables:
Når disse simuleringene foretas benyttes følgende konservative antagelser: When these simulations are carried out, the following conservative assumptions are used:
1. Selv om det kan se ut som om en del av stratum corneum har en temperatur som allerede overskrider ablasjonsterskelen for varmefordampning av vanninnholdet, er denne situasjon ikke tatt med i modellen, og det påfølgende tap av varmeenergi i vevet som følge av denne fordampning ikke tatt inn som faktor i simuleringen. Dette vil bevirke en svak hevning av temperaturene vist i de underliggende vev fra det punkt av i simuleringen. 2. Når en del av kobberftalocyanin- (CPC) farvestoff-laget tilsvarende er vist å ha nådd fordampningspunktet på 550°C, er denne situasjon ikke tatt med i modellen, men temperaturen er kun begrenset til dette nivå. Dette vil også bevirke en svak hevning av senere temperaturer i de underliggende lag etter som simuleringen utvikler seg. Selv med disse forenklingene i modellen, er korrelasjonen mellom forutsagt oppførsel og den empirisk observerte oppførsel basert både på kliniske studier og histologiske studier på prøver av donorvev, bemerkelsesverdig. De nøkkeldata som skal bemerkes i FIG. 9 og 10 er varigheten av varmepulsen, og lokaliseringen av de tre forskjellige terskeltemperaturene som isotermene viser. 1. Although it may appear that a part of the stratum corneum has a temperature that already exceeds the ablation threshold for thermal evaporation of the water content, this situation is not taken into account in the model, and the subsequent loss of heat energy in the tissue as a result of this evaporation is not included as a factor in the simulation. This will cause a slight rise in the temperatures shown in the underlying tissues from that point on in the simulation. 2. When part of the copper phthalocyanine (CPC) dye layer is correspondingly shown to have reached the evaporation point of 550°C, this situation is not included in the model, but the temperature is only limited to this level. This will also cause a slight rise in later temperatures in the underlying layers as the simulation develops. Even with these simplifications in the model, the correlation between predicted behavior and the empirically observed behavior based on both clinical studies and histological studies on donor tissue samples is remarkable. The key data to be noted in FIG. 9 and 10 are the duration of the heat pulse, and the location of the three different threshold temperatures that the isotherms show.
I FIG. 9, med en pulslengde på 21 ms., skjærer 70°C isotermen akkurat grensen som skiller stratum corneum og de levende cellelag i epidermis. I en in vitro undersøkelse på donor-hudprøver forårsaket 50 pulser varmeenergi gitt med 50 millisekunders mellomrom, under disse betingelsene, påvisbar skade på det øvre lag av levende celler (se FIG. 8D). Det ble imidlertid også vist i in vitro undersøkelsene at 5 pulser varmeenergi under samme operasjonsparametere ikke ga noen signifikant skade på vevene. Det synes rimelig at selv om den nominelle skadeterskel kan være overskredet, i det minste forbigående, må denne temperatur opprettholdes i et visst kumulativt tidsrom for faktisk å forårsake noen skade på cellene. Den vesentlige informasjon som fremgår av simuleringen er ikke desto mindre at om man holder varmepulsens «på-tid» i mindre enn 20 millisekunder med strømningstettheten på 400 Joules/cm<2>, vil de levende cellene i den underliggende epidermis ikke lide noen skade selv om ablasjonsterskel-isotermen er forskjøvet godt inn i stratum corneum. Ved å benytte en varmeenergikilde med lav feltintensitet, modulert slik at «på-tiden» er passelig kort, kan med andre ord ablasjonen av stratum corneum oppnås uten skade på tilstøtende celler i den underliggende epidermis (se FIG. 8C). Dette er mulig i stor grad som følge av de betydelig forskjellige varmeledningsevner i disse to vevslagene. Det vil si at stratum corneum som bare inneholder ca. 10 til 20% vann, har en vesentlig lavere varmelednings-konstant, 0,00123 J/(S<*>cm<*>K) enn den på 0,00421 J/(S<*>cm<*>K) for epidermis. Dette gjør at temperaturen kan bygges opp i stratum corneum under opprettholdelse av en snever romlig avgrensning til det punkt hvor ablasjon vil inntre. In FIG. 9, with a pulse length of 21 ms., the 70°C isotherm cuts exactly the boundary that separates the stratum corneum and the living cell layers of the epidermis. In an in vitro study on donor skin samples, 50 pulses of heat energy delivered at 50 millisecond intervals, under these conditions, caused detectable damage to the upper layer of living cells (see FIG. 8D). However, it was also shown in the in vitro studies that 5 pulses of heat energy under the same operating parameters did not cause any significant damage to the tissues. It seems reasonable that although the nominal damage threshold may be exceeded, at least transiently, this temperature must be maintained for some cumulative time to actually cause any damage to the cells. The essential information that emerges from the simulation is nevertheless that if you keep the "on-time" of the heat pulse for less than 20 milliseconds with the flow density of 400 Joules/cm<2>, the living cells of the underlying epidermis will not suffer any damage themselves if the ablation threshold isotherm is shifted well into the stratum corneum. By using a heat energy source with low field intensity, modulated so that the "on-time" is appropriately short, in other words, the ablation of the stratum corneum can be achieved without damage to adjacent cells in the underlying epidermis (see FIG. 8C). This is possible to a large extent as a result of the significantly different thermal conductivity of these two tissue layers. This means that the stratum corneum, which only contains approx. 10 to 20% water, has a significantly lower heat conduction constant, 0.00123 J/(S<*>cm<*>K) than that of 0.00421 J/(S<*>cm<*>K) for epidermis. This allows the temperature to build up in the stratum corneum while maintaining a narrow spatial demarcation to the point where ablation will occur.
I FIG. 10 er det samme simuleringsscenarium startet i det kritiske skadeterskelpunkt illustrert i FIG. 9, ført videre i tid. Ved å holde pulsen på i 58 millisekunder ved samme feltintensitet på 400 J/cm<2>innenfor den 60 um diameter omkrets av farvestoffet som oppvarmes, går smertefølsomhets-isotermen ved 45°C akkurat over i det svekkede hudlag som utgjøres av dermis. I tillegg beveger skadeterskel-isotermen seg vesentlig lenger inn i epidermis-laget enn der hvor den ble vist å forekomme i FIG. 9. Ved å se denne simulering i forhold til de mange kliniske undersøkelser som er foretatt med denne metode, oppnås en utmerket verifisering av modellens nøyaktighet ved at modellen viser nesten nøyaktig den varighet av «på-tid» som varmesonden kan påføres på hud før vedkommende individ føler det. I kliniske tester ble det benyttet en kontrollerbar pulsgenerator for å innstille «på-tid» og «av-tid» av en rekke lyspulser påført det lokale lag av kobberftalocyanin-(CPC) farvestoff på huden. Under opprettholdelse av en konstant «av-tid» på 80 millisekunder ble «på-tiden» gradvis øket inntil forsøkspersonen uttrykte en svak «smerte»-fornemmelse. Uten unntak ga alle individer som var involvert i disse undersøkelsene, uttrykk for den første «smerte» ved en «på-tid» på mellom 45 og 60 millisekunder, meget nær det som var forutsagt ved hjelp av modellen. I tillegg ble den sted-til-sted variasjon som tidligere er nevnt med hensyn til fornemmelsen av In FIG. 10, the same simulation scenario is started at the critical damage threshold point illustrated in FIG. 9, carried forward in time. By maintaining the pulse for 58 milliseconds at the same field intensity of 400 J/cm<2>within the 60 µm diameter circumference of the dye being heated, the pain sensitivity isotherm at 45°C passes just into the weakened skin layer constituted by the dermis. In addition, the damage threshold isotherm moves significantly further into the epidermis layer than where it was shown to occur in FIG. 9. By viewing this simulation in relation to the many clinical examinations that have been carried out with this method, an excellent verification of the model's accuracy is achieved in that the model shows almost exactly the duration of "on-time" that the heat probe can be applied to the skin before the person concerned individual feels it. In clinical tests, a controllable pulse generator was used to set the "on-time" and "off-time" of a series of light pulses applied to the local layer of copper phthalocyanine (CPC) dye on the skin. While maintaining a constant "off time" of 80 milliseconds, the "on time" was gradually increased until the subject expressed a slight "pain" sensation. Without exception, all individuals involved in these studies expressed the first "pain" at an "on time" of between 45 and 60 milliseconds, very close to what was predicted by the model. In addition, the place-to-place variation previously mentioned with regard to the sensation of
«smerte» bemerket i disse kliniske undersøkelsene. Det som er angitt som «smerte» er følgelig det punkt hvor den første utvetydige fornemmelse kan merkes. På ett sted kan dette angis som smerte, mens tilstøtende sted av samme person, kan angis som kun «merkbart». "pain" noted in these clinical trials. What is designated as "pain" is therefore the point where the first unequivocal sensation can be felt. In one place this can be stated as pain, while an adjacent place by the same person can be stated as only "noticeable".
Ett element av denne kliniske granskning er erkjennelsen av at selv på det samme sted kan et ujevnt pulstog av varmepulser påvirke individets psyko-fysiologiske nevro-persepsjon til å bevirke en genuin reduksjon i oppfattet fornemmelse. For eksempel kan en rekke varmepulser av kortere lengde benyttes for å mette neuronene i området og i et øyeblikk berøve denne synapsekløft for tilgjengelige neurotransmittere og derved begrense evnen til å sende en «smerte»-melding. Dette gjør at en lengre puls som følger etter disse korte pulsene vil merkes mindre enn dersom den ble påført i begynnelsen av sekvensen. En rekke eksperimenter ble følgelig foretatt med enkelte vilkårlig frembragte pulstog, og resultatene stemte overens med denne hypotese. En analogi til denne situasjon kan finnes i den fornemmelse som gjøres når man først stiger inn i et meget varmt bad som i første omgang er smertefullt, men som hurtig blir akseptabelt etter som man akklimatiserer seg til varmefornemmelsen. One element of this clinical examination is the recognition that even in the same place, an uneven pulse train of heat pulses can influence the individual's psycho-physiological neuro-perception to cause a genuine reduction in perceived sensation. For example, a series of shorter heat pulses can be used to saturate the neurons in the area and momentarily deprive this synapse gap of available neurotransmitters and thereby limit the ability to send a "pain" message. This means that a longer pulse that follows these short pulses will be felt less than if it was applied at the beginning of the sequence. A number of experiments were therefore carried out with some arbitrarily generated pulse trains, and the results agreed with this hypothesis. An analogy to this situation can be found in the sensation you get when you first step into a very hot bath, which is initially painful, but which quickly becomes acceptable as you acclimatise to the sensation of heat.
Eksempel 9 Example 9
Et formål med denne oppfinnelse er å oppnå en smertefri, mikroporering av stratum corneum uten å forårsake noen vesentlig skade på tilstøtende levende vev. Som beskrevet i simuleringen illustrert i Eksempel 8 og FIG. 9-10, synes det å eksistere en grense for en hvilken som helst gitt feltintensitet av varmeenergi i den ablasjons-målflekk som det kan oppnås mikroporering i på en akkurat så smertefri og ikke-traumatisk måte. Både in vivo- og in v/fro-undersøkelser har vist at dette er tilfelle, og dette har gjennom empiriske metoder muliggjort utvikling av enkelte driftsparametere som synes å virke meget bra. Det følgende sett av simuleringer viser hvorledes metoden virker når disse bestemte parametere benyttes. An object of this invention is to achieve a painless, microporation of the stratum corneum without causing any significant damage to adjacent living tissue. As described in the simulation illustrated in Example 8 and FIG. 9-10, there appears to be a limit to any given field intensity of heat energy in the ablation target spot in which microporation can be achieved in an equally painless and non-traumatic manner. Both in vivo and in vitro studies have shown that this is the case, and this has, through empirical methods, enabled the development of certain operating parameters that seem to work very well. The following set of simulations shows how the method works when these specific parameters are used.
I det første tilfelle ble et pulstog på 10 pulser, 10 millisekunder «på-tid» adskilt med 10 millisekunder «av-tid» påført den CPC-dekkede hud. FIG. 11 viser den endelige temperaturfordelling i dette hudvev umiddelbart etter at pulstoget var over. Som det fremgår, viser de isotermene som representerer de tre kritiske temperaturtersklene, at stratum corneum ablasjon er oppnådd uten noen fornemmelse i nervene i hudlaget og meget liten overgang av skadeterskelen til de levende celler i den underliggende epidermis. Som nevnt tidligere ser det ut til at de epidermale cellene for virkelig å gjøre permanent celleskade, ikke bare må oppvarmes til et visst punkt, men at de også må holdes ved denne temperatur i et visst tidsrom som i alminnelighet antas å være ca. 5 sekunder. FIG. 12 og 13 viser temperaturen henholdsvis i stratum corneum og den levende epidermis, som funksjon av tiden, med oppvarming under «på-tiden» og avkjøling under «av-tiden» hvor samtlige 10 sykluser vises. Ved sammenhold av denne simulering med de foretatte in vivo undersøkelser må det bemerkes at mer enn 90% av poreringsforsøkene med systemparameterne innstillet for å tilpasses simuleringen, ble effektiv porering av stratum corneum oppnådd uten smerte for vedkommende individ, og i mikroskopisk undersøkelse av poreringsstedet flere dager senere var ingen nevneverdig vevskade synlig. De in vitro studier som ble foretatt på donor-hudprøver av full tykkelse, stemte også overens med modellens forutsigelse angående oppførsel. In the first case, a pulse train of 10 pulses, 10 milliseconds "on-time" separated by 10 milliseconds "off-time" was applied to the CPC-covered skin. FIG. 11 shows the final temperature distribution in this skin tissue immediately after the pulse train was over. As can be seen, the isotherms representing the three critical temperature thresholds show that stratum corneum ablation is achieved without any sensation in the nerves in the skin layer and very little transition of the damage threshold to the living cells in the underlying epidermis. As mentioned earlier, it appears that in order to really cause permanent cell damage, the epidermal cells must not only be heated to a certain point, but that they must also be held at this temperature for a certain period of time, which is generally assumed to be approx. 5 seconds. FIG. 12 and 13 show the temperature respectively in the stratum corneum and the living epidermis, as a function of time, with heating during the "on time" and cooling during the "off time", where all 10 cycles are shown. When comparing this simulation with the conducted in vivo investigations, it must be noted that more than 90% of the poration attempts with the system parameters set to adapt to the simulation, effective poration of the stratum corneum was achieved without pain for the individual concerned, and in microscopic examination of the poration site for several days later, no significant tissue damage was visible. The in vitro studies performed on full-thickness donor skin samples were also consistent with the model's behavior prediction.
Eksempel 10 Example 10
Både når de empiriske in vivo undersøkelser og disse simuleringene foretas, synes det som om forutgående nedkjøling av huden bidrar til å optimalisere mikroporeringsprosessen med hensyn til å redusere muligheten for smerte eller ødeleggelse av tilstøtende vev. I praksis kan dette lett oppnås ved å benytte en enkel kjøleplate anbragt mot huden før poreringsprosessen. For eksempel vil anbringelse av en Peltier-kjølt plate mot den sirkel med 1 cm diameter som omgir porerings-målstedet, med platen holdt ved ca. 5°C i noen få sekunder, tydelig nedsette vevstemperaturen. En skjematisk illustrasjon av en forsøksanordning benyttet for dette formål i laboratoriet, er vist i FIG. 3A-B. Ved å påføre nøyaktig det samme pulstog på 10 sykluser som i den simulering som er illustrert i Eksempel 9, kan man ved å sammenligne FIG. 11 med FIG. 14, FIG. 12 med FIG. 15 og FIG.13 med FIG. 16, se hvilken forbedring som kan gjøres med hensyn til kontrollen av temperatur-penetreringen inn i hudvevene. Igjen er den relativt lave varmediffusivitet og spesifikke varme av stratum corneum, sammenlignet med epidermis og dermis, fordelaktig. Etter at de først er avkjølt, fordrer de sterkt hydratiserte epidermis- og dermis-vev en vesentlig større tilførsel av varmeenergi for temperaturhevning, mens stratum corneum med dets relativt tørre beskaffenhet, hurtig kan oppvarmes til ablasjonsterskelen. Both when conducting the empirical in vivo studies and these simulations, it appears that prior cooling of the skin helps to optimize the microporation process in terms of reducing the potential for pain or destruction of adjacent tissue. In practice, this can easily be achieved by using a simple cooling plate placed against the skin before the poring process. For example, placing a Peltier-cooled plate against the 1 cm diameter circle surrounding the poration target site, with the plate held at approx. 5°C for a few seconds, clearly reduce the tissue temperature. A schematic illustration of an experimental device used for this purpose in the laboratory is shown in FIG. 3A-B. By applying exactly the same pulse train of 10 cycles as in the simulation illustrated in Example 9, one can, by comparing FIG. 11 with FIG. 14, FIG. 12 with FIG. 15 and FIG. 13 with FIG. 16, see what improvement can be made with regard to the control of the temperature penetration into the skin tissues. Again, the relatively low heat diffusivity and specific heat of the stratum corneum, compared to the epidermis and dermis, is advantageous. After they are first cooled, the highly hydrated epidermis and dermis tissues require a significantly greater supply of heat energy for temperature elevation, while the stratum corneum, with its relatively dry nature, can quickly be heated to the ablation threshold.
Eksempel 11 Example 11
Etter at den grunnleggende varmeledningsmekanisme for avgivelse av energien til hudvevet og som ligger til grunn for den effektive smertefrie ablasjon og mikroporering av stratum corneum er erkjent, kan flere forskjellige spesifikke metoder for å oppnå de nødvendige hurtige temperaturmoduleringer av kontaktpunktet tenkes ut, så som varmetråds-utførelsene illustrert i FIG. 4-7. After the basic heat conduction mechanism for delivering the energy to the skin tissue and underlying the effective painless ablation and microporation of the stratum corneum is recognized, several different specific methods for achieving the necessary rapid temperature modulations of the contact point can be devised, such as hot wire- the embodiments illustrated in FIG. 4-7.
En grunnleggende utførelsesform som her beskrives, gjør bruk av et ohmsk varmelement (FIG. 4), som f.eks. spissen av en liten trådløs loddebolt, med en passende dimensjonert relativt ikke-reaktiv tråd viklet omkring denne, hvor en kort del av tråden er etterlatt slik at den stikker ut fra varmelegemet. Når det tilføres elektrisitet fra en kontantstrøm-kilde vil varmelementet oppnå en viss temperatur og i løpet av få sekunder oppnå en likevektstilstand med konveksjonstapet til den omgivende luft. På tilsvarende måte vil tråden som er en del av dette oppvarmingssystem, nå en likevektstilstand slik at selve spissen av tråden kan heves til omtrent hvilken som helst vilkårlig temperatur opp til ca. 1000°C med disse typer komponenter. Spissen kan dimensjoneres for å gi nøyaktig den mikropore-dimensjon som ønskes. A basic embodiment described here makes use of an ohmic heating element (FIG. 4), which e.g. the tip of a small cordless soldering iron, with an appropriately sized relatively non-reactive wire wound around it, with a short section of the wire left to protrude from the heater. When electricity is supplied from a cash flow source, the heating element will reach a certain temperature and within a few seconds reach an equilibrium state with the convection loss to the surrounding air. Similarly, the wire that is part of this heating system will reach an equilibrium state so that the very tip of the wire can be raised to just about any arbitrary temperature up to approx. 1000°C with these types of components. The tip can be sized to provide exactly the micropore dimension desired.
I laboratoriesammenheng er det benyttet wolframtråder med en diameter på 80fam festet til den uskiftbare spissen av en «WAHL» trådløs loddebolt med ca. In a laboratory context, tungsten wires with a diameter of 80fam attached to the non-replaceable tip of a "WAHL" wireless soldering iron with approx.
2 mm tråd stikkende ut fra spissen. Med et termoelement er temperaturen av spissen målt i likevektstilstanden, og det er fastslått at ved å variere konstantstrøm-innstillingene kan det lett oppnås likevektstemperaturer på mer enn 700°C. For å oppnå den ønskede modulering ble en hurtig-responderende elektromekanisk aktuator med liten masse, koblet til spissen slik at posisjonen av tråden kunne forskyve seg lineært mer enn 2 mm med en hastighet på opp til 200 Hz. Ved å montere hele apparatet på et presisjonsstativ, kunne denne vibrerende spiss under god kontroll, bringes i kontakt med hudoverflaten slik at den bare var i kontakt i mindre enn 10 millisekunder om gangen, «på-tiden», mens en «av-tid» på vilkårlig lange perioder kunne oppnås ved tilsvarende innstilling av pulsgeneratoren. Disse in vivo undersøkelsene viste at poreringen faktisk kunne oppnås før pasienten enda visste at trådspissen var bragt i kontakt med huden. 2 mm thread protruding from the tip. With a thermocouple, the temperature of the tip has been measured in the equilibrium state, and it has been determined that by varying the constant current settings, equilibrium temperatures of more than 700°C can easily be achieved. To achieve the desired modulation, a fast-responding electromechanical actuator with low mass was connected to the tip so that the position of the wire could be displaced linearly more than 2 mm at a rate of up to 200 Hz. By mounting the entire device on a precision stand, this vibrating tip could be brought into contact with the skin surface under good control so that it was only in contact for less than 10 milliseconds at a time, the "on time", while an "off time" for arbitrarily long periods could be achieved by corresponding setting of the pulse generator. These in vivo investigations showed that the poration could actually be achieved before the patient even knew that the wire tip had been brought into contact with the skin.
For å sammenligne oppførselen av denne utførelsesform med den optisk oppvarmede CPC-farvestoff-utførelsesform, ble følgende simuleringer foretatt i henhold til fremgangsmåten i Eksempel 8. Ved kun å variere begynnelses-betingelsene kunne varmetrådsutførelsen i det vesentlige gjennomføres med den samme simuleringskode. Siden kontakten med tråden i det vesentlige inntrer momentant, er det ingen tidsavhengig varmeopphopning i CPC-laget, og når tråden fysisk fjernes fra kontakt med huden, er det ingen restvarme tilbake på overflaten, som med det oppvarmede CPC-laget. Siden tråden selv avgrenser det området som tilsiktes for ablasjons/mikro-porering, skulle det dessuten ikke være noen lateral diffusjon av varmeenergi før dens påføring på stratum corneum. Sammenligninger av ytelsene til «varmetråds»-utførelsesformen er vist i FIG. 17-19. To compare the behavior of this embodiment with the optically heated CPC dye embodiment, the following simulations were performed according to the procedure of Example 8. By varying only the initial conditions, the heat wire embodiment could be performed with essentially the same simulation code. Since contact with the wire is essentially instantaneous, there is no time-dependent heat build-up in the CPC layer, and when the wire is physically removed from contact with the skin, there is no residual heat left on the surface, as with the heated CPC layer. Furthermore, since the wire itself delimits the area intended for ablation/micro-poration, there should be no lateral diffusion of heat energy prior to its application to the stratum corneum. Comparisons of the performances of the "hot wire" embodiment are shown in FIG. 17-19.
Eksempel 12 Example 12
I dette eksempel ble fremgangsmåten fra Eksempel 11 fulgt, bortsett fra at huden ble avkjølt på forhånd i henhold til fremgangsmåten i Eksempel 10. På tilsvarende måte ga forutgående kjøling av målstedet lignende positive resultater med «varmetråds»-utførelsesformen. Resultatene av simulering av varmetråds-måten etter forutgående kjøling, er vist i FIG. 20-22. In this example, the procedure of Example 11 was followed, except that the skin was pre-cooled according to the procedure of Example 10. Similarly, pre-cooling of the target site produced similar positive results with the "hot wire" embodiment. The results of simulation of the hot wire method after prior cooling are shown in FIG. 20-22.
Eksempel 13 Example 13
Som diskutert under innføringen i denne beskrivelse synes Tankovich '803-patentet ved første blikk å tilsvare foreliggende oppfinnelse. I dette eksempel ble simuleringsmodellen innstillet på de driftsparametere som er angitt i Tankovich '803, dvs. en pulsbredde på 1^s og et effektnivå på 40.000.000 W/cm<2>. FIG. 23 og 24 viser at ingen del av stratum corneum under disse betingelsene nådde terskelverdien for hurtig-fordampning av vann, 123°C, og at det derfor ikke inntrådte noen ablasjon/mikroporering av stratum corneum. Ved å anvende denne type høye toppeffekt, fordamper de kortvarige pulsene mot det lokalt påførte farvestoff-lag kun farvestoffet fra hudoverflaten uten noen effekt på huden. Dette eksempel demonstrerer således at de betingelsene som er angitt av Tankovich '803 er uten virkning for foreliggende oppfinnelse. As discussed during the introduction of this specification, the Tankovich '803 patent appears at first glance to correspond to the present invention. In this example, the simulation model was set to the operating parameters specified in Tankovich '803, ie a pulse width of 1^s and a power level of 40,000,000 W/cm<2>. FIG. 23 and 24 show that no part of the stratum corneum under these conditions reached the threshold value for rapid evaporation of water, 123°C, and that therefore no ablation/microporation of the stratum corneum occurred. By using this type of high peak power, the short pulses against the locally applied dye layer only vaporize the dye from the skin surface without any effect on the skin. This example thus demonstrates that the conditions set forth by Tankovich '803 are without effect for the present invention.
Eksempel 14 Example 14
I dette eksempel ble interstitialvæske oppnådd etter porering av huden i henhold til fremgangsmåten i Eksempel 6, oppsamlet og analysert for å bestemme glukosekonsentrasjonen i denne. Data ble frembragt fra fire ikke-diabetikere og seks type I diabetikere som ble underkastet en glukosebelastningstest. Deres alder varierte fra 27 til 43 år. Formålet var å undersøke metodens egnethet for smertefritt uttak av tilstrekkelig interstitialvæske (ISF) fra forsøkspersonene til å muliggjøre analyse av ISF-prøver med henblikk på glukoseinnhold og deretter sammenligne disse konsentrasjonene med glukosenivåer funnet i deres helblod. In this example, interstitial fluid obtained after poring the skin according to the procedure in Example 6, was collected and analyzed to determine the glucose concentration therein. Data were generated from four non-diabetics and six type I diabetics who underwent a glucose stress test. Their ages ranged from 27 to 43 years. The purpose was to investigate the method's suitability for painlessly extracting sufficient interstitial fluid (ISF) from subjects to enable analysis of ISF samples for glucose content and then comparing these concentrations with glucose levels found in their whole blood.
Alle individene fikk både blod- og ISF-glukose-bestemmelsene foretatt med «ELITE»-systemet fra Miles-Bayer. Alle ti personene var gjenstand for identiske målingsprotokoller, hvor det ble foretatt justeringer med hensyn til glukosebelastningen og insulininjeksjon for individer med insulinavhengig diabetes. All subjects had both blood and ISF glucose determinations made with the "ELITE" system from Miles-Bayer. All ten subjects were subjected to identical measurement protocols, with adjustments made for glucose load and insulin injection for subjects with insulin-dependent diabetes.
Forsøksopplegget gikk ut på å rekruttere et moderat antall frivillige, enkelte med diabetes og enkelte uten diabetes, som det ble uttatt en rekke prøvepar fra av ISF og helblod hvert 3. til 5. minutt i løpet av de 3 til 4 timer undersøkelsen varte. Både blod- og ISF-prøvene ble analysert på glukose, og det stastistiske forhold mellom blodglukosenivåene og interstitialvæske ble bestemt. For å undersøke hypotesen om en forbigående forsinkelse av ISF-glukosenivåene i forhold til glukosenivåene i helblod, ble forsøkspersonene påvirket til å frembringe en signifikant og dynamisk endring i deres glukosenivåer. Dette ble oppnådd ved å la hver person faste i 12 timer før testens begynnelse og deretter gi personene en glukosebelastning etter at hans eller hennes basale glukosenivå var etablert, gjennom et sett av tre fastenivåer av blod- og ISF-glukose. Etter at basalnivåene var etablert ble forsøkspersonene gitt en glukosebelastning i form av søt saft, i henhold til følgende retningslinjer: The trial scheme consisted of recruiting a moderate number of volunteers, some with diabetes and some without diabetes, from whom a number of sample pairs of ISF and whole blood were taken every 3 to 5 minutes during the 3 to 4 hours the investigation lasted. Both the blood and ISF samples were analyzed for glucose, and the statistical relationship between blood glucose levels and interstitial fluid was determined. To examine the hypothesis of a transient delay of ISF glucose levels relative to whole blood glucose levels, subjects were induced to produce a significant and dynamic change in their glucose levels. This was accomplished by allowing each subject to fast for 12 hours before the start of the test and then giving the subjects a glucose load after his or her basal glucose level was established, through a set of three fasting blood and ISF glucose levels. After basal levels were established, the subjects were given a glucose load in the form of sweet juice, according to the following guidelines:
i. For kontrollindivider ble glukosebelastningen beregnet på basis av i. For control subjects, the glucose load was calculated on the basis of
1,7 gram glukose per kg legemsvekt. 1.7 grams of glucose per kg of body weight.
ii. For personer med insulinavhengig diabetes var glukosebelastningen 50 gram glukose. I tillegg injiserte diabetikerne etter inntak av glukosebelastningen, selv deres nomale morgendose av hurtig-virkende insulin. I tilfelle diabetikeren hadde fastende glukosenivåer høyere enn 300 mg/dL, ble de bedt om først å gi seg deres insulininjeksjon, hvoretter deres glukosebelastning ble gitt etter at blodglukosenivåene var falt til under 120 mg/dL. ii. For people with insulin-dependent diabetes, the glucose load was 50 grams of glucose. In addition, after taking the glucose load, the diabetics injected themselves with their normal morning dose of rapid-acting insulin. In the event that the diabetic had fasting glucose levels higher than 300 mg/dL, they were asked to first give themselves their insulin injection, after which their glucose load was given after blood glucose levels had fallen below 120 mg/dL.
Hver av deltagerne ble gitt en fullstendig beskrivelse av undersøkelsen i det «Informed Consent» dokument som de ble bedt om å sette seg inn i og signere før de formelt ble med i programmet. Etter å ha godtatt dette fylte de ut et medisinsk spørreskjema. Den iverksatte kliniske prosedyre var: (a) Deltageren fastet fra klokken 21.00 kvelden før fremmøte og inntok kun vann. Det ble ikke anledning til koffein, sigaretter eller fruktsaft i løpet av dette tidsrom. Each of the participants was given a full description of the study in the "Informed Consent" document, which they were asked to familiarize themselves with and sign before they formally joined the program. After agreeing to this, they filled out a medical questionnaire. The clinical procedure implemented was: (a) The participant fasted from 21:00 the evening before attendance and consumed only water. There was no occasion for caffeine, cigarettes or fruit juice during this time.
(b) Deltageren møtte frem til test klokken 09.00 neste dag. (b) The participant showed up for the test at 09:00 the next day.
(c) Deltageren ble plassert i en hvilestol for å kunne slappe av under undersøkelsesprosessen. (d) Både helblod og ISF-prøver ble tatt med 3 til 5 minutters mellomrom med start ved ankomst og fortsatt de neste 3 til 4 timer. Prøveinnsamlingstiden ble bestemt av tidspunktet når vedkommendes blodglukosenivå igjen hadde inntatt normalområdet og stabilisert seg etter glukosebelastningen. ISF-prøvene ble tatt ved å benytte den optiske porering, ISF-pumpemetoden, beskrevet mer detaljert nedenfor. Hver ISF-prøve utgjorde ca. 5^L for å sikre at ELITE-teststrimmelen ble skikkelig fylt. Blodprøvene ble tatt ved hjelp av en konvensjonell fingerpunkterings-lansett. Både ISF- og blod-prøvene ble umiddelbart undersøkt på glukose med ELITE hjemmeglukometer-systemet fra Miles-Bayer. For å forbedre estimatet av de «sanne» blodglukosenivåene ble det foretatt to separate ELITE-tester på hver finger-punkteringsprøve. (e) For å lette det kontinuerlige uttak av ISF fra samme sted på pasienten under hele data-innsamlingsfasen, ble det på vedkommendes underarm frembragt en 5 ganger 5 matrise av 25 mikroporer, hvor hver mikropore var mellom 50 og 80 nm i en avstand av 300^m. En teflonskive med en diameter på 30 mm med et 6 mm hull i sentrum, ble festet til vedkommendes underarm med et trykkfølsomt klebemiddel og plassert slik at 6 mm hullet i sentrum ble lokalisert over 5 ganger 5-matrisens mikroporer. Dette festet muliggjorde en lettvint metode, hvorved det porerte området via en liten sugeslange, kunne forbindes med et svakt vakuum (250-300 mm Hg) for å få ISF til å strømme ut av kroppen gjennom mikroporene. Den øvre del av teflonskiven var forsynt med et klart glassvindu som ga operatøren anledning til å direkte å betrakte den underliggende mikroporerte hud. Når en 5 \ iL ISF-kule dannet seg på hudoverflaten, kunne dette lett fastslås gjennom en visuell betraktning av stedet gjennom dette vinduet. Dette vakuum frembragte en nominell trykkgradient på ca. 0,35 kg/cm<2>. Uten mikroporene kunne det i det hele tatt ikke uttas noe ISF fra forsøkspersonens kropp ved bare å benytte det svake vakuum. (f) Etter at de første tre prøvepar var uttatt, ble forsøkspersonen gitt en glukosebelastning i form av en sterkt sukret appelsinsaft. Glukosemengden som ble gitt var 1,7 gram per kg legemsvekt for ikke-diabetikere og 50 gram for diabetikere. Diabetikerne ga seg også selv en injeksjon av hurtig-virkende insulin (regulær) av den riktig beregnede dose ut fra dette 50 gram nivå glukose samtidig med inntaket av glukosebelastningen. Med den normale 1,5 til 2,5 timers forsinkelse mellom insulininjeksjonen og maksimaleffekten av injeksjonen, ble det forventet at diabetikeren skulle oppvise en stigning av glukosenivåene opp mot 300 mg/dL og deretter falle tilbake til normalområdet etter hvert som insulinen gjorde sin virkning. Ikke-diabetikerne ble forventet å oppvise standard-glukosetoleranseprofilene som i alminnelighet viser en topp i blodglukosenivåene mellom 150 mg/dL og 220 mg/dL fra 45 minutter til 90 minutter etter administrering av glukosebelastningen, og deretter et hurtig fall tilbake til deres normale basislinjenivå i løpet av den neste time eller der omkring. (g) Etter administrering av glukosebelastningen eller glukosebelastning og insulininjeksjon, fikk forsøkspersonene samtidig uttatt tre prøver av ISF og av finger-punkterings-helblod i 5 minutters intervaller i de neste 3 til 4 timene. Prøvetakningen ble avsluttet når blodglukosenivåene i tre suksessive prøver indikerte at vedkommendes glukosenivå var stabilisert. (c) The participant was placed in a reclining chair to be able to relax during the examination process. (d) Both whole blood and ISF samples were collected at 3- to 5-minute intervals starting on arrival and continuing for the next 3 to 4 hours. The sample collection time was determined by the time when the subject's blood glucose level had returned to the normal range and stabilized after the glucose load. The ISF samples were taken using the optical poration, ISF pump method, described in more detail below. Each ISF sample amounted to approx. 5^L to ensure that the ELITE test strip was properly filled. The blood samples were taken using a conventional finger-puncture lancet. Both the ISF and blood samples were immediately examined for glucose with the ELITE home glucometer system from Miles-Bayer. To improve the estimate of the "true" blood glucose levels, two separate ELITE tests were performed on each finger prick sample. (e) To facilitate the continuous withdrawal of ISF from the same location on the patient during the entire data collection phase, a 5 by 5 matrix of 25 micropores was created on the subject's forearm, each micropore being between 50 and 80 nm at a distance of 300^m. A 30 mm diameter Teflon disc with a 6 mm hole in the center was attached to the subject's forearm with a pressure-sensitive adhesive and positioned so that the 6 mm hole in the center was located over the micropores of the 5 by 5 matrix. This attachment enabled an easy method whereby the porous area via a small suction tube could be connected to a weak vacuum (250-300 mm Hg) to cause ISF to flow out of the body through the micropores. The upper part of the Teflon disc was provided with a clear glass window which gave the operator the opportunity to directly observe the underlying microporous skin. When a 5 µL ISF globule formed on the skin surface, this could be easily determined by visual observation of the site through this window. This vacuum produced a nominal pressure gradient of approx. 0.35 kg/cm<2>. Without the micropores, no ISF could be extracted from the subject's body at all using only the weak vacuum. (f) After the first three pairs of trials were taken, the subject was given a glucose load in the form of a highly sweetened orange juice. The amount of glucose given was 1.7 grams per kg of body weight for non-diabetics and 50 grams for diabetics. The diabetics also gave themselves an injection of fast-acting insulin (regular) of the correctly calculated dose based on this 50 gram glucose level at the same time as the intake of the glucose load. With the normal 1.5 to 2.5 hour delay between the insulin injection and the maximum effect of the injection, the diabetic was expected to show a rise in glucose levels up to 300 mg/dL and then fall back to the normal range as the insulin took effect. The non-diabetics were expected to exhibit the standard glucose tolerance profiles which generally show a peak in blood glucose levels between 150 mg/dL and 220 mg/dL from 45 minutes to 90 minutes after administration of the glucose load, and then a rapid fall back to their normal baseline level in over the next hour or so. (g) After administration of the glucose load or glucose load and insulin injection, subjects had three simultaneous samples of ISF and of finger-prick whole blood drawn at 5-minute intervals for the next 3 to 4 hours. Sampling was terminated when the blood glucose levels in three successive samples indicated that the subject's glucose level had stabilised.
Ved gjennomgang av dataene var flere trekk synlige. Spesielt forekommer det for enhver bestemt produksjonssats av ELITE-teststrimler, en klar forskyvning av resultatet angitt i mg/dL glukose på glukometeret sammenlignet med nivået indikert av blodet. En høyere avlesning skulle forventes som følge av manglende hematokritt i ISF og de normale forskjeller i elektrolyttkonsentrasjoner mellom ISF og helblod. Uansett de underliggende årsaker for disse forskyvninger i det viste resultatet, ble det ved sammenligning med en referansetest bestemt at de sanne ISF-glukosenivåene er lineært relatert til verdiene produsert av ELITE-systemet, med konstante skaleringskoeffisienter for hver bestemt produksjonssats av ELITE-strimler. For sammenligningen av ISF-glukosenivåene i forhold til helblod-målingene, ble det lagt inn følgende førstegrads lineær korreksjon av ISF-dataene: When reviewing the data, several features were visible. In particular, for any given production rate of ELITE test strips, there is a clear shift in the result indicated in mg/dL of glucose on the glucometer compared to the level indicated by the blood. A higher reading would be expected due to the lack of hematocrit in ISF and the normal differences in electrolyte concentrations between ISF and whole blood. Regardless of the underlying reasons for these shifts in the displayed result, when compared to a reference test, it was determined that the true ISF glucose levels are linearly related to the values produced by the ELITE system, with constant scaling coefficients for each particular production batch of ELITE strips. For the comparison of the ISF glucose levels in relation to the whole blood measurements, the following first order linear correction of the ISF data was entered:
ISFgiukose<=>0,606<*>ISFelite<+>19,5. ISFglyucosis<=>0.606<*>ISFelitis<+>19.5.
Denne skalering av avlesningen av ELITE-glukometeret ved måling av ISF-glukosenivåer, gjør det mulig, for hele datasettet, å undersøke feilkilder assosiert med bruk av ISF til bestemmelse av blodglukosenivåer. Selv uten noen som helst lineær skalering er selvsagt korrelasjonene mellom ISF-glukoseverdiene og helblod-glukoseverdiene de samme som for den skalerte versjon. This scaling of the reading of the ELITE glucometer when measuring ISF glucose levels makes it possible, for the entire data set, to investigate sources of error associated with the use of ISF for the determination of blood glucose levels. Of course, even without any linear scaling, the correlations between the ISF glucose values and the whole blood glucose values are the same as for the scaled version.
Basert på hovedtyngden av den publiserte litteratur angående ISF-glukose så vel som preliminære data, ble det opprinnelig forventet at det ville sees en 15 til 20 minutters forsinkelse mellom ISF-glukosenivåene og de som skrev seg fra helblod fra et stikk i fingeren. Dette er imidlertid ikke hva dataene viste når de ble analysert. Nærmere bestemt ble det fastslått at når hver persons datasett ble analysert for å bestemme hvilken tidsforskyvning som trengtes for å oppnå maksimal korrelasjon mellom ISF-glukosenivåene og blodglukosenivåene, at den lengste tidsforsinkelse for dette utvalg av forsøkspersoner bare var 13 minutter, og at den gjennomsnittlige tidsforskyvning bare var 6,2 minutter, hvor også flere personer oppviste en tidsmessig tilpasning som nesten var momentan (ca. 1 minutt). Based on the bulk of the published literature regarding ISF glucose as well as preliminary data, it was originally expected that a 15 to 20 minute delay would be seen between ISF glucose levels and those drawn from finger prick whole blood. However, this is not what the data showed when analyzed. Specifically, when each subject's data set was analyzed to determine what time lag was needed to achieve maximum correlation between the ISF glucose levels and blood glucose levels, it was determined that the longest time lag for this sample of subjects was only 13 minutes, and that the average time lag was only 6.2 minutes, where several people also showed a temporal adaptation that was almost instantaneous (approx. 1 minute).
På grunnlag av den minimale forskyvning som ble observert for dette datasett, presenterer kurven vist i FIG. 21 alle ti glukosebelastningstestene sammenkjedet etter hverandre på en utvidet tidsskala. Dataene er presentert uten noen som helst tidsforskyvning og viser den høye grad av overensstemmelse mellom ISF- og blodglukosenivåene når hele det kliniske datasett ble behandlet på nøyaktig samme måte. Dersom det totale datasett forskyves som et hele for å finne det beste estimat for tidsmessig overensstemmelse, har korrelasjonen mellom ISF- og blodglukosenivåene et maksimum med en forsinkelse på to (2) minutter ved en r-verdi på r=0,97. Dette er kun en bagatellmessig forbedring fra den ikke-forskjøvne korrelasjon på r=0,964. Under resten av analysen ble derfor ISF-verdiene behandlet uten noen tidsforskyvning. Det vil si at hvert sett av blod- og ISF-glukosenivåer ble håndtert som samtidig innsamlede datapar. Based on the minimal displacement observed for this data set, the curve shown in FIG. 21 all ten glucose challenge tests chained one after the other on an extended time scale. The data are presented without any time lag and show the high degree of agreement between the ISF and blood glucose levels when the entire clinical data set was processed in exactly the same way. If the total data set is shifted as a whole to find the best estimate of temporal agreement, the correlation between the ISF and blood glucose levels has a maximum at a lag of two (2) minutes at an r value of r=0.97. This is only a minor improvement from the unshifted correlation of r=0.964. During the rest of the analysis, the ISF values were therefore processed without any time shift. That is, each set of blood and ISF glucose levels was treated as simultaneously collected data pairs.
Etter at de ikke-forskjøvne ELITE ISF-avlesninger var skalert for å reflektere glukoseandelen i ISF, var det mulig å undersøke feilen assosiert med disse data. Den enkleste metode for dette er å anta at gjennomsnittet av de to ELITE finger-blodglukose-avlesningene faktisk er den absolutt korrekte verdi og deretter bare sammenligne de skalerte ISF-verdiene med disse gjennomsnittlige blodglukose-verdiene. Følgende data ble oppnådd: standardavvik blod-ISF, 13,4 mg/dL; variasjonskoeffisient for ISF, 9,7%; standardavvik av de to ELITE-bestemmelsene, 8,3 mg/dL og variasjonskoeffisienten for blod (Miles), 6%. After the non-shifted ELITE ISF readings were scaled to reflect the proportion of glucose in the ISF, it was possible to examine the error associated with these data. The simplest method for this is to assume that the average of the two ELITE fingerstick blood glucose readings is actually the absolute correct value and then simply compare the scaled ISF values to these average blood glucose values. The following data were obtained: standard deviation blood ISF, 13.4 mg/dL; coefficient of variation for ISF, 9.7%; standard deviation of the two ELITE determinations, 8.3 mg/dL and the coefficient of variation for blood (Miles), 6%.
Som disse dataene viser inneholder målingene basert på blod allerede en feil-del. Produsentens publiserte ytelsesdata tyder på at ELITE-systemet har en nominell variasjonskoeffisient (CV) på mellom 55 og 7%, avhengig av glukosenivåene og blodets hematokrittverdi. As these data show, the measurements based on blood already contain an error component. The manufacturer's published performance data indicate that the ELITE system has a nominal coefficient of variation (CV) of between 55 and 7%, depending on the glucose levels and blood hematocrit value.
En ytterligere vurdering av forskjellen mellom ISF-glukose og blodglukose er vist i form av et punktdiagram i FIG. 26.1 denne figur er de øvre og nedre grenser for 90% konfidens-intervallet også angitt. Det er interessant å registrere at alle data, med kun to unntak, i utvalget av blodglukose-nivåene under 100 mg/dL, faller innenfor disse 90% konfidens-intervall feilområder. Dette er av betydning siden konsekvensene av å gå glipp av en tendens i retning av hypoglykemi, vil være av vesentlig betydning for diabetikeren. Det vil si at det ville være meget bedre å undervurdere glukosenivåene i 40 til 120 mg/dL området enn å overvurdere dem. Dersom man i det vesentlige antar at målingsfeilen når ELITE-systemet benyttes på ISF, er sammenlignbar med den målefeil som er assosiert med anvendelsen av ELITE på helblod, kan avviket mellom ISF-glukose og blodglukose beskrives som: A further assessment of the difference between ISF glucose and blood glucose is shown in the form of a dot plot in FIG. 26.1 this figure, the upper and lower limits of the 90% confidence interval are also indicated. It is interesting to note that all data, with only two exceptions, in the sample of blood glucose levels below 100 mg/dL, fall within these 90% confidence interval error ranges. This is important since the consequences of missing a tendency towards hypoglycaemia will be of significant importance for the diabetic. That is, it would be much better to underestimate glucose levels in the 40 to 120 mg/dL range than to overestimate them. If one essentially assumes that the measurement error when the ELITE system is used on ISF is comparable to the measurement error associated with the use of ELITE on whole blood, the discrepancy between ISF glucose and blood glucose can be described as:
Ved å anvende denne ligning på de nedenfor viste verdier, kan den løses for den estimerte «sanne» verdi av ISF feil-delen: eller løse ligningen By applying this equation to the values shown below, it can be solved for the estimated "true" value of the ISF error part: or solve the equation
Et histogram av det relative avvik mellom ISF og blodglukosenivåene er vist i A histogram of the relative deviation between ISF and blood glucose levels is shown in
FIG. 27. FIG. 27.
Medikamentavlevering gjennom porer i stratum corneum Drug delivery through pores in the stratum corneum
Foreliggende oppfinnelse innbefatter også en fremgangsmåte for avlevering av medikamenter, inklusivt medikamenter som for tiden avleveres transdermalt, gjennom mikroporer i stratum corneum. I en illustrerende utførelsesform oppnås avleveringen ved å anbringe løsningen i et reservoar over poreringsstedet. I en annen illustrerende utførelsesform benyttes en trykkgradient for ytterligere å forbedre avleveringen. I nok en annen illustrerende utførelsesform benyttes lydenergi med eller uten trykkgradient for ytterligere å forbedre avleveringen. Lydenergien kan styres i henhold til tradisjonelle transdermale parametere eller ved å benytte akustiske strømningseffekter (streaming) som umiddelbart vil bli beskrevet, for å presse avleveringsløsningen gjennom den porerte stratum corneum. The present invention also includes a method for delivering drugs, including drugs that are currently delivered transdermally, through micropores in the stratum corneum. In an illustrative embodiment, delivery is achieved by placing the solution in a reservoir above the poration site. In another illustrative embodiment, a pressure gradient is used to further improve delivery. In yet another illustrative embodiment, sound energy is used with or without a pressure gradient to further enhance the delivery. The sound energy can be controlled according to traditional transdermal parameters or by using acoustic streaming effects, which will be described immediately, to push the delivery solution through the porous stratum corneum.
Eksempel 15 Example 15
Dette eksempel viser bruk av porering av stratum corneum for avlevering av lidokain, et lokalanalgetikum. Lidokainløsningen inneholder også en kjemisk permeasjons-forsterkerformulering utviklet for å forbedre dens passive diffusjon gjennom stratum corneum. En tegning av et illustrerende avleveringsapparat, 300, er vist i FIG. 28, hvor apparatet omfatter et hus 304, som omslutter et reservoar 308, for å holde en medikamentholdig løsning 312. Husets øvre del omfatter en ultralyd-transducer 316, som sørger for lydenergi som bidrar til å transportere den medikamentholdige løsning gjennom mikroporer 320, i stratum corneum 324. En åpning 328, i ultralyd-transduceren gjør det mulig å sette denne under trykk for ytterligere å bidra til å transportere den medikamentholdige løsning gjennom mikroporene i stratum corneum. Avleveringsapparatet anbringes på et valgt område på vedkommendes hud slik at det plasseres over i det minst én, og fortrinnsvis flere, mikroporer. Et klebende lag 332, festet til nedre del av huset, får apparatet til å klebe til huden slik at den medikamentholdige løsning i reservoaret står i flytende forbindelse med mikroporene. Avlevering av medikamentet gjennom mikroporene resulterer i transport inn i den underliggende epidermis 336, og dermis 340. This example shows the use of stratum corneum perforation for the delivery of lidocaine, a local analgesic. The lidocaine solution also contains a chemical permeation enhancer formulation designed to enhance its passive diffusion through the stratum corneum. A drawing of an illustrative delivery apparatus, 300, is shown in FIG. 28, where the apparatus includes a housing 304, which encloses a reservoir 308, for holding a drug-containing solution 312. The upper part of the housing includes an ultrasound transducer 316, which provides sound energy that helps to transport the drug-containing solution through micropores 320, in stratum corneum 324. An opening 328 in the ultrasound transducer makes it possible to put it under pressure to further help transport the drug-containing solution through the micropores in the stratum corneum. The delivery device is placed on a selected area of the person's skin so that it is placed over at least one, and preferably several, micropores. An adhesive layer 332, attached to the lower part of the housing, causes the device to stick to the skin so that the drug-containing solution in the reservoir is in fluid contact with the micropores. Delivery of the drug through the micropores results in transport into the underlying epidermis 336, and dermis 340.
Fem personer ble testet med henblikk på effektiviteten av medikamentavlevering ved å benytte porering sammen med ultralyd. Ved forsøket ble det benyttet to steder på personens venstre underarm i en avstand på ca. 8 cm i lik avstand fra tommel og overarm. Stedet nær tommelen vil bli omtalt som sted 1, stedet lengst fra tommelen vil bli omtalt som sted 2. Sted 1 ble benyttet som kontroll hvor lidokain- og forsterker-løsning ble påført ved å benytte et identisk avleveringsapparat 300, men uten noen mikroporering av stratum corneum eller lydenergi. Sted 2 ble porert med 24 hull med 0,8 mm avstand i et gitter innenfor en sirkel med 1 cm diameter. Mikroporene i sted 2 ble frembragt i henhold til fremgangsmåten i Eksempel 6. Lidokain og lavnivå-ultralyd ble påført. Ultralyd-påføringene ble gjort med spesialbestilt Zevex ultralyd-transducer innstillet på »burst mode» med 0,4 volt topp-til-topp-input til ENI #2100L lineær-forsterkeren med inntreden av 1000 «count bursts» ved 10 Hz med en 65,4 kHz grunnfrekvens, dvs. et pulsmodulert signal med transduceren energisert for 15 millisekunders utbrudd og deretter avslått i de neste 85 millisekunder. Den målte utgang fra forsterkeren til transduceren var 0,090 Watt RMS. Five subjects were tested for the effectiveness of drug delivery using poration in conjunction with ultrasound. In the experiment, two places were used on the person's left forearm at a distance of approx. 8 cm at equal distance from thumb and upper arm. The site near the thumb will be referred to as site 1, the site furthest from the thumb will be referred to as site 2. Site 1 was used as a control where lidocaine and enhancer solution was applied using an identical delivery device 300, but without any microporation of the stratum corneum or sound energy. Site 2 was perforated with 24 holes at 0.8 mm spacing in a grid within a circle of 1 cm diameter. The micropores in site 2 were produced according to the procedure in Example 6. Lidocaine and low-level ultrasound were applied. The ultrasound applications were made with a custom-ordered Zevex ultrasound transducer set in burst mode with a 0.4 volt peak-to-peak input to the ENI #2100L linear amplifier entering 1000 count bursts at 10 Hz with a 65 .4 kHz fundamental frequency, i.e. a pulse modulated signal with the transducer energized for 15 millisecond bursts and then turned off for the next 85 milliseconds. The measured output from the amplifier to the transducer was 0.090 Watts RMS.
Etter tilføring av lidokainet ble det foretatt fornemmelsesmålinger ved å gni en 30 gauge tråd over teststedet. Forsøkene ble utført på begge steder, sted 1 i 10 til 12 minutters varighet og sted 2 i to 5 minutters intervaller påført etter hverandre på samme sted. Begge stedene ble vurdert med henblikk på nummenhet ved å benytte en skala fra 10 til 0, hvor 10 angir ingen nummenhet og 0 angir at forsøkspersonen angir fullstendig følelsesløshet. Den etterfølgende sammenfatning av resultatene gjelder alle fem personene. After administration of the lidocaine, sensation measurements were made by rubbing a 30 gauge wire over the test site. The experiments were carried out at both sites, site 1 for 10 to 12 minutes duration and site 2 for two 5 minute intervals applied one after the other at the same site. Both sites were assessed for numbness using a scale from 10 to 0, where 10 indicates no numbness and 0 indicates that the subject indicates complete numbness. The following summary of the results applies to all five people.
Kontrollstedet, sted 1, oppviste liten eller ingen nummenhet (skala 7 til 10) etter 10 til 12 minutter. Etter ca. 20 minutter ble det observert en viss nummenhet (skala 3) på sted 1, idet løsningen fullstendig gjennomstrømmet stratum corneum. Sted 1 ble renset etter fullført lidokain-tilførsel. Sted 2 oppviste nesten fullstendig følelsesløshet (skala 0 til 1) innenfor det 1 cm område som inneholdt poreringene. Utenfor sirkelen med 1 cm falt nummenheten nesten lineært til 1 i en sirkel på 2,5 cm diameter uten noen nummenhet utenfor 2,5 cm diameter sirkelen. Vurdering av sted 2 etter den andre påføringen resulterte i en litt større sirkel med total nummenhet med ca. 1,2 cm diameter, hvor nummenheten falt lineært til 1 i et uregelmessig ovalt mønster med en diameter på 2 til 2,5 cm perpendikulært på underarmen og en diameter på 2 til 6 cm parallelt med underarmen. Utenfor dette ormådet ble det ikke registrert nummenhet. En grafisk fremstilling av et typisk illustrerende resultat oppnådd på én forsøksperson er vist i FIG. 29A-C. FIG. 29A og 29B viser resultatene oppnådd på sted 2 (porert) etter henholdsvis 5 og 10 minutter. The control site, site 1, showed little or no numbness (7 to 10 scale) after 10 to 12 minutes. After approx. After 20 minutes, a certain numbness (scale 3) was observed at site 1, as the solution completely permeated the stratum corneum. Site 1 was cleaned after completion of lidocaine administration. Site 2 showed almost complete numbness (scale 0 to 1) within the 1 cm area containing the perforations. Outside the 1 cm circle, the numbness decreased almost linearly to 1 in a 2.5 cm diameter circle with no numbness outside the 2.5 cm diameter circle. Assessment of site 2 after the second application resulted in a slightly larger circle of total numbness with approx. 1.2 cm diameter, where the numbness decreased linearly to 1 in an irregular oval pattern with a diameter of 2 to 2.5 cm perpendicular to the forearm and a diameter of 2 to 6 cm parallel to the forearm. Outside of this worm mode, no numbness was recorded. A graphical representation of a typical illustrative result obtained on one subject is shown in FIG. 29A-C. FIG. 29A and 29B show the results obtained at location 2 (porous) after 5 and 10 minutes respectively.
FIG. 29C viser resultatet oppnådd på sted 2 (kontroll uten porering). FIG. 29C shows the result obtained at site 2 (control without poration).
Lydenergi og forsterkere for forsterkning av transdermal gjennomstrømning Sound energy and transdermal flow amplification amplifiers
Fysikken for lydenergifelt frembragt av akustiske transducere, kan utnyttes i en metode hvor lydfrekvensen kan moduleres for å forbedre strømningshastigheter oppnådd med andre metoder. Som vist i FIG. 1 i US-patent 5.445.611, kan energifordelingen av en akustisk transducer deles i nære og fjerne felt. Det nære felt,karakterisert vedlengden N, er sonen fra det første energiminimum til det siste energimaksimum. Sonen distalt til det siste maksimum er det fjerne felt. Det nære (N) feltmønster domineres av lokale trykktopper og nuller i liten avstand fra hverandre. Lengden av nærfelt-sonen, N, er en funksjon av frekvensen, størrelsen og fasongen av transducer-flaten og lydhastigheten i det medium som ultralyden passerer. For en enkelt transducer påvirker ikke intensitetsvariasjoner innenfor dens normale operasjonsområde, lydenergifordelingens natur på annen enn lineær måte. For et system med flere transducere som alle er modulert i både frekvens og amplitude, påvirker imidlertid de relative intensiteter av de enkelte transducerne, energifordelingen i lydmediet, uansett om det er hud eller annet medium. The physics of sound energy fields produced by acoustic transducers can be utilized in a method where the sound frequency can be modulated to improve flow rates achieved by other methods. As shown in FIG. 1 in US patent 5,445,611, the energy distribution of an acoustic transducer can be divided into near and far fields. The near field, characterized by the length N, is the zone from the first energy minimum to the last energy maximum. The zone distal to the last maximum is the far field. The near (N) field pattern is dominated by local pressure peaks and zeros at a small distance from each other. The length of the near-field zone, N, is a function of the frequency, the size and shape of the transducer surface and the speed of sound in the medium through which the ultrasound passes. For a single transducer, intensity variations within its normal operating range do not affect the nature of the sound energy distribution in any other way than linearly. For a system with several transducers that are all modulated in both frequency and amplitude, however, the relative intensities of the individual transducers affect the energy distribution in the sound medium, regardless of whether it is skin or another medium.
Ved å foreta en moderat endring av frekvensen av lydenergien, for eksempel i området 1 til 20%, forblir mønsteret av topper og nuller relativt konstant, men lengden, N, av den nære feltsone endrer seg direkte proporsjonalt med frekvensen. Vesentlige endringer i frekvensen med f.eks. en faktor på 2 eller flere, vil høyst sannsynlig frembringe et annet sett av resonanser eller vibrasjonsmåter i transduceren, som bevirker et viktig og uforutsigelig forskjellig mønster av nærfelt-energien. Med en moderat endring av lydfrekvensen vil kompleksmønsteret av topper og nuller derved komprimeres eller ekspanderes på en trekkspill-lignende måte. Ved å velge retningene av frekvensmodulering, kan retningen av forskyvninger av disse lokale trykktoppene kontrolleres. Ved å påføre lydenergi på overflaten av huden kontrollerer selektiv modulering av lydfrekvensen, bevegelsen av disse lokale trykktoppene gjennom huden enten mot det indre av kroppen eller mot kroppsoverflaten. En frekvensmodulering fra høy til lav, styrer trykktoppene inn i kroppen, mens en frekvensmodulering fra lav til høy trekker trykktoppene fra kroppen mot overflaten og gjennom huden til kroppens utside. By making a moderate change in the frequency of the sound energy, say in the range of 1 to 20%, the pattern of peaks and troughs remains relatively constant, but the length, N, of the near field zone changes in direct proportion to the frequency. Significant changes in frequency with e.g. a factor of 2 or more, will very likely produce a different set of resonances or modes of vibration in the transducer, causing an important and unpredictably different pattern of the near-field energy. With a moderate change in the sound frequency, the complex pattern of peaks and zeros will thereby be compressed or expanded in an accordion-like manner. By choosing the directions of frequency modulation, the direction of displacements of these local pressure peaks can be controlled. By applying sound energy to the surface of the skin, selective modulation of the sound frequency controls the movement of these local pressure peaks through the skin either towards the interior of the body or towards the body surface. A frequency modulation from high to low directs the pressure peaks into the body, while a frequency modulation from low to high draws the pressure peaks from the body towards the surface and through the skin to the outside of the body.
Forutsatt typiske parametere for denne anvendelse, for eksempel en 1,27 cm diameter akustisk transducer og en nominell operasjonsfrekvens på 10 MHz og en lignende akustisk impedans som vann, frembringer en frekvensmodulering på 1 MHz en bevegelse på ca. 2,5 mm av toppene og nullene i nærfelt-energimønsteret i nærheten av stratum corneum. Med tanke på transdermalt og/eller transmukosalt uttak av analytter gir denne grad av bevegelse adgang til området godt nedenfor stratum corneum og enda til epidermis, dermis og andre vev under det. For en gitt transducer kan det være et optimalt frekvensområde som denne frekvensmodulering er mest effektiv innenfor. Assuming typical parameters for this application, such as a 1.27 cm diameter acoustic transducer and a nominal operating frequency of 10 MHz and a similar acoustic impedance to water, a frequency modulation of 1 MHz produces a movement of approx. 2.5 mm of the peaks and zeros in the near-field energy pattern near the stratum corneum. With regard to transdermal and/or transmucosal extraction of analytes, this degree of movement gives access to the area well below the stratum corneum and even to the epidermis, dermis and other tissues below it. For a given transducer, there may be an optimal frequency range within which this frequency modulation is most effective.
Strømmen av et medikament eller en analytt gjennom huden kan også økes ved å endre enten motstanden (diffusjonskoeffisienten) eller drivkraften (diffusjonsgradienten). Strømmen kan forsterkes ved anvendelse av såkalt penetrering eller kjemiske forsterkere. The flow of a drug or analyte through the skin can also be increased by changing either the resistance (diffusion coefficient) or the driving force (diffusion gradient). The current can be amplified by using so-called penetration or chemical amplifiers.
Kjemiske forsterkere utgjøres av to primærkategorier av komponenter, dvs. cellehylster-forstyrrende forbindelser og løsningsmiddel- eller binær-systemer som inneholder både cellehylster-forstyrrende forbindelser og løsningsmidler. Chemical enhancers consist of two primary categories of components, i.e., cell envelope-disrupting compounds and solvent or binary systems containing both cell envelope-disrupting compounds and solvents.
Cellehylster-forstyrrende forbindelser er på dette området kjent som egnet for farmasøytiske preparater for lokal anvendelse og virker også ved analytt-uttak gjennom huden. Disse forbindelsene antas å bidra til hudpenetrering ved å forstyrre lipidstrukturen i stratum corneum cellehylsteret. En omfattende liste over disse forbindelsene er beskrevet i europeisk patentsøknad 43.738, publisert 13. juni, 1982. Det antas at en hvilken som helst cellehylster-forstyrrende forbindelse er anvendelig for formål i henhold til foreliggende oppfinnelse. Cell envelope-disrupting compounds are known in this area to be suitable for pharmaceutical preparations for local use and also work by analyte uptake through the skin. These compounds are believed to contribute to skin penetration by disrupting the lipid structure of the stratum corneum cell envelope. An extensive list of these compounds is described in European Patent Application 43,738, published June 13, 1982. It is believed that any cell envelope disrupting compound is useful for purposes of the present invention.
Egnede løsningsmidler er bl.a. vann; dioler, som propylenglykol og glycerol; monoalkoholer, som etanol, propanol og høyere alkoholer; DMSO; dimetylformamid; N,N-dimetylacetamid; 2-pyrrolidon; N-(2-hydroksyetyl)-pyrrolidon, N-metylpyrrolidon, 1-dodecylazacykloheptan-2-on og andre N-substituerte alkyl-azacykloalkyl-2-oner (azoner) og lignende. Suitable solvents are i.a. water; diols, such as propylene glycol and glycerol; monoalcohols, such as ethanol, propanol and higher alcohols; DMSO; dimethylformamide; N,N-dimethylacetamide; 2-pyrrolidone; N-(2-hydroxyethyl)-pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, 1-dodecyl azacycloheptan-2-one and other N-substituted alkyl-azacycloalkyl-2-ones (azones) and the like.
US-patent4.537.776, Cooper, av27. august, 1985, inneholderen utmerket sammenfatning av teknikkens stand og bakgrunnsinformasjon, som i detalj beskriver anvendelsen av visse binærsystemer for permeant-forbedring. US Patent 4,537,776, Cooper, av27. August, 1985, contains an excellent summary of the state of the art and background information, detailing the use of certain binary systems for permeant enhancement.
Tilsvarende beskriver europeisk patentsøknad 43.738 som det ovenfor er referert til, bruk av utvalgte dioler som løsningsmidler sammen med et bredt utvalg av cellehylster-forstyrrende forbindelser for avlevering av lipofile farmakologisk virksomme forbindelser. Similarly, European patent application 43,738 referred to above describes the use of selected diols as solvents together with a wide variety of cell envelope-disrupting compounds for the delivery of lipophilic pharmacologically active compounds.
Et binærsystem for å forbedre metoclopramid-penetrering er omtalt i UK-patentsøknad GB 2.153.223 A, publisert 21. august, 1985, og består av en monovalent alkoholester av en C8-32-alifatisk monokarboksylsyre (umettet og/eller forgrenet dersom C18-32) eller en C6-24-alifatisk monoalkohol (umettet og/eller forgrenet dersom C14-24) og en N-cyklisk forbindelse, som f.eks. 2-pyrrolidon, N-metylpyrrolidon og lignende. A binary system to enhance metoclopramide penetration is disclosed in UK Patent Application GB 2,153,223 A, published August 21, 1985, and consists of a monovalent alcohol ester of a C8-32 aliphatic monocarboxylic acid (unsaturated and/or branched if C18- 32) or a C6-24-aliphatic monoalcohol (unsaturated and/or branched if C14-24) and an N-cyclic compound, such as e.g. 2-pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like.
Kombinasjoner av forsterkere bestående av dietylenglykol-monoetyl- eller -monometyleter med propylenglykol-monolaurat og metyl-laurat er i US-patent 4.973.468 angitt å forbedre den transdermale avlevering av steroider som f.eks. progestogener og østrogener. En dobbelt forsterker bestående av glycerol-monolaurat og etanol for transdermal avlevering av medikamenter er vist i US-patent 4.820.720. US-patent 5.006.342 angir en rekke forsterkere for transdermal medikamentadministrering bestående av fettsyreestere eller fettalkoholetere av C2-til C4-alkandioler, hvor hver fettsyre/alkoholdel av esteren/eteren er på ca. 8 til 22 karbonatomer. US-patent 4.863.970 viser penetreringsforsterkende blandinger for lokal påføring, som omfatter en aktiv permeant som inngår i en penetreringsforsterkende bærer inneholdende spesifiserte mengder av én eller flere cellehylster-forstyrrende forbindelser, så som oljesyre, oleylalkohol og glycerolestere av oljesyre; en C2- eller C3-alkanol og en inert fortynner, så som vann. Combinations of enhancers consisting of diethylene glycol monoethyl or monomethyl ether with propylene glycol monolaurate and methyl laurate are stated in US patent 4,973,468 to improve the transdermal delivery of steroids such as progestogens and estrogens. A dual enhancer consisting of glycerol monolaurate and ethanol for transdermal drug delivery is shown in US Patent 4,820,720. US patent 5,006,342 specifies a series of enhancers for transdermal drug administration consisting of fatty acid esters or fatty alcohol ethers of C2 to C4 alkanediols, where each fatty acid/alcohol part of the ester/ether is approx. 8 to 22 carbon atoms. US Patent 4,863,970 discloses penetration-enhancing compositions for topical application, comprising an active permeant contained in a penetration-enhancing carrier containing specified amounts of one or more cell envelope-disrupting compounds, such as oleic acid, oleyl alcohol and glycerol esters of oleic acid; a C2 or C3 alkanol and an inert diluent such as water.
Andre kjemiske forsterkere som ikke nødvendigvis assosieres med binærsystemer, inkluderer DMSO eller vandige løsninger av DMSO som beskrevet i Herschler, US-patent 3.551.554; Herschler, US-patent 3.711.602; og Herschler, US-patent 3.711.606, og azoner (N-substituerte-alkyl-azacykloalkyl-2-oner) som angitt i Cooper, US-patent 4.557.943. Other chemical enhancers not necessarily associated with binary systems include DMSO or aqueous solutions of DMSO as described in Herschler, US Patent 3,551,554; Herschler, US Patent 3,711,602; and Herschler, US Patent 3,711,606, and azones (N-substituted-alkyl-azacycloalkyl-2-ones) as disclosed in Cooper, US Patent 4,557,943.
Enkelte kjemiske forsterkersystemer kan ha negative bivirkninger som f.eks. toksisitet og hudirritasjon. US-patent 4.855.298 beskriver blandinger for å redusere hudirritasjon forårsaket av kjemiske forsterkere, som inneholder blandinger som har hudirriterende egenskaper, sammen med en tilstrekkelig mengde glycerol til å gi en anti-irriterende effekt. Certain chemical amplifier systems can have negative side effects such as e.g. toxicity and skin irritation. US Patent 4,855,298 discloses compositions for reducing skin irritation caused by chemical enhancers, which contain compositions having skin irritant properties, together with a sufficient amount of glycerol to provide an anti-irritant effect.
Siden kombinasjonen av mikroporering av stratum corneum og anvendelsen av lydenergi ledsages av bruken av kjemiske forsterkere kan resultere i en forbedret uttakshastighet av analytt eller permanent avgivelse gjennom stratum corneum, kan de bestemte bærere og særlig de anvendte kjemiske forsterkerne, velges fra en lang liste over tidligere kjente bærere. Spesifikt å liste opp det som er lett tilgjengelig på området ansees ikke nødvendig. Oppfinnelsen er ikke rettet mot anvendelsen av kjemiske forsterkere som sådanne, og det antas at alle kjemiske forsterkere som egner seg for avlevering av medikamenter gjennom huden, vil virke med farvestoffer ved optisk mikroporering og også med lydenergi til å bevirke målbart uttak av analytt innenfra og gjennom hudoverflaten eller avgivelse av permeanter eller medikamenter gjennom hudoverflaten. Since the combination of microporation of the stratum corneum and the application of sound energy accompanied by the use of chemical enhancers can result in an improved extraction rate of analyte or permanent release through the stratum corneum, the particular carriers and in particular the applied chemical enhancers can be selected from a long list of previously known carriers. It is not considered necessary to specifically list what is readily available in the area. The invention is not directed to the use of chemical enhancers as such, and it is believed that all chemical enhancers suitable for the delivery of drugs through the skin will work with dyes by optical microporation and also with sound energy to effect measurable extraction of analyte from within and through the skin surface or release of permeants or drugs through the skin surface.
Eksempel 16 Example 16
Modulert lydenergi og kjemiske forsterkere ble testet på hudprøver fra lik, på deres evne til å kontrollere transdermal gjennomstrømning. I disse testene var epidermis-membranen adskilt fra helhud fra lik ved hjelp av varmeseparasjons-metoden ifølge Eksempel 1. Epidermis-membranen ble snittet og plassert mellom to halvdeler av permeasjonscellen med stratum corneum rettet enten mot det øvre (donor) rom eller nedre (mottager) rom. Modifiserte Franz-celler ble benyttet til å holde epidermis, som vist i FIG. 2 i US-patent 5.445.611. Hver Franz-celle besto av et øvre kammer og et nedre kammer som ble holdt sammen med én eller flere klemmer. Det nedre kammer hadde en prøveuttaksåpning som materialer kunne tilsettes eller fjernes gjennom. En prøve av stratum corneum holdes mellom det øvre og det nedre kar når de klemmes sammen. Det øvre kammer i hver Franz-celle er modifisert for å muliggjøre anbringelse av en ultralyd-transducer 1 cm fra stratum corneum-membranen. Metylenblått-løsning ble benyttet som et indikator-molekyl for å vurdere permeeringen av stratum corneum. En visuell registrering av prosessen og resultatene av hvert forsøk, ble oppnådd gjennom et tidsregistrerende magnet-tape-format med et videokamera og en videokassett-opptaker (ikke vist). Dessuten ble det uttatt prøver for med et absorpsjonsspektrometer å måle den mengde farvestoff som hadde passert gjennom stratum corneum-membranen i løpet av et forsøk. Kjemiske forsterkere som er egnet for bruk, kan variere, som angitt ovenfor, innenfor et bredt utvalg av løsningsmidler og/eller cellehylster-forstyrrende forbindelser. Den bestemte forsterker som ble benyttet var: etanol/glycerol/vann/glycerol-monooleat/metyl-laurat i 50/30/15/2,5/2,5-volumforhold. Systemet for å frembringe og kontrollere lydenergien, inkluderte en programmerbar 0-30 MHz generator for vilkårlig bølgeform (Stanford Research Systems Model DS345), en 20 Watt 0-30 MHz forsterker og to ufokuserte nedsenkbare ultralyd-transducere som hadde maksimal-resonanser ved henholdsvis 15 og 25 MHz. Seks celler ble forberedt samtidig for testing av stratum corneum-prøver fra samme donor. Etter at stratum corneum-prøvene var innstallert, fikk de hydratiseres med destillert vann i minst 6 timer før det ble foretatt noen test. Modulated sound energy and chemical amplifiers were tested on cadaver skin samples for their ability to control transdermal permeation. In these tests, the epidermis membrane was separated from whole skin from a corpse using the heat separation method according to Example 1. The epidermis membrane was cut and placed between two halves of the permeation cell with the stratum corneum directed either towards the upper (donor) compartment or the lower (recipient) ) room. Modified Franz cells were used to hold the epidermis, as shown in FIG. 2 of US patent 5,445,611. Each Franz cell consisted of an upper chamber and a lower chamber held together by one or more clamps. The lower chamber had a sampling opening through which materials could be added or removed. A sample of the stratum corneum is held between the upper and lower vessels when they are clamped together. The upper chamber of each Franz cell is modified to allow placement of an ultrasound transducer 1 cm from the stratum corneum membrane. Methylene blue solution was used as an indicator molecule to assess the permeation of the stratum corneum. A visual record of the process and results of each experiment was achieved through a time-recording magnetic tape format with a video camera and a video cassette recorder (not shown). In addition, samples were taken to measure with an absorption spectrometer the amount of dye that had passed through the stratum corneum membrane during an experiment. Chemical enhancers suitable for use may vary, as indicated above, within a wide variety of solvents and/or cell envelope-disrupting compounds. The particular enhancer used was: ethanol/glycerol/water/glycerol monooleate/methyl laurate in a 50/30/15/2.5/2.5 volume ratio. The system for generating and controlling the sound energy included a programmable 0-30 MHz arbitrary waveform generator (Stanford Research Systems Model DS345), a 20 Watt 0-30 MHz amplifier and two unfocused submersible ultrasonic transducers having maximum resonances at 15 and 25 MHz. Six cells were prepared simultaneously for testing stratum corneum samples from the same donor. After the stratum corneum samples were installed, they were allowed to hydrate with distilled water for at least 6 hours before any testing was performed.
Eksempel 17 Example 17
Effekt av lydenergi uten kjemiske forsterkere Effect of sound energy without chemical amplifiers
Som angitt ovenfor i Eksempel 16, ble den varme-fraskilte epidermis anbragt i Franz-cellene med epidermis-siden opp og stratum corneum-siden ned, om intet annet er angitt. De nedre kammerne ble fylt med destillert vann, mens de øvre kammere ble fylt med en konsentrert metylenblått-løsning i destillert vann. As indicated above in Example 16, the heat-separated epidermis was placed in the Franz cells with the epidermis side up and the stratum corneum side down, unless otherwise indicated. The lower chambers were filled with distilled water, while the upper chambers were filled with a concentrated methylene blue solution in distilled water.
Varme-fraskilt epidermis: Umiddelbart etter at de øvre kammere var fylt med metylenblått-løsning ble en av cellene påført lydenergi med transduceren fullstendig nedsenket. Denne orientering ville for eksempel tilsvare å ha transduceren på motsatt side av en hudfold eller få lydenergien til å reflekteres bort fra en tilsvarende anbragt reflektorplate og benyttet til å «skyve» analytt ut av foldens andre side over i en oppsamlingsanordning. Lydenergi-innstillingen ble først satt på den nominelle operasjonsfrekvens på 25 MHz med en intensitet tilsvarende en 20 volt P-P (peak-to-peak) inngangs-bølgeform. Dette tilsvarer omtrent en 1 Watt gjennomsnittlig inngangseffekt til transduceren og tilsvarende, under forutsetning av produsentens nominelle verdi for omformingseffektivitet på 1% for denne bestemte transducer, en akustisk utgangseffekt på ca. 0,01 Watt over den 0,78 cm overflate av det virksomme området eller en lydintensitet på 0,13 Watt/cm<2>. Tre andre kontrollceller fikk ikke tilført lydenergi. Etter 5 minutter ble den lydenergien slått av. Det ble ikke observert noen visuell indikasjon på farvestoff-strømning gjennom stratum corneum i noen av cellene i dette intervallet, hvilket indikerer nivåer på mindre enn ca. Heat-separated epidermis: Immediately after the upper chambers were filled with methylene blue solution, one of the cells was sonicated with the transducer completely submerged. This orientation would, for example, correspond to having the transducer on the opposite side of a skin fold or causing the sound energy to be reflected away from a correspondingly placed reflector plate and used to "push" analyte out of the other side of the fold into a collection device. The sound energy setting was first set at the nominal operating frequency of 25 MHz with an intensity corresponding to a 20 volt P-P (peak-to-peak) input waveform. This corresponds to approximately a 1 Watt average input power to the transducer and correspondingly, assuming the manufacturer's nominal conversion efficiency value of 1% for this particular transducer, an acoustic output power of approx. 0.01 Watt over the 0.78 cm surface of the active area or a sound intensity of 0.13 Watt/cm<2>. Three other control cells were not supplied with sound energy. After 5 minutes that sound energy was turned off. No visual indication of dye flow through the stratum corneum was observed in any of the cells in this interval, indicating levels of less than ca.
0,0015 vol% farvestoff løsning i 2 ml_ mottagermedium. 0.0015 vol% dye solution in 2 ml_ recipient medium.
Testing av disse 3 samme kontrollcellene og 1 forsøkscelle ble fortsatt som følger. Intensiteten av lydenergien ble øket til den maksimalt mulige utgang fra drivutstyret av en 70 volt topp-til-topp inngang 12 Watts gjennomsnittlig inngangseffekt eller («0,13 Watt/cm<2>) av akustisk utgangsintensitet. Frekvensen ble også innstillet for å modulere eller sveipe fra 30 MHz til 10 MHz. Denne 20 MHz sveip ble foretatt 10 ganger per sekund, dvs. en sveiphastighet på 10 Hz. Ved disse inngangs-effektnivåene var det nødvendig å overvåke lydenergi-transduceren for å unngå overopphetning. Et kontakt-termoelement ble anbragt direkte på transducer-legemet og belastningen cyklisert på og av for å holde transducerens maksimaltemperatur under 42°C. Etter ca. 30 minutters cyklisering av maksimaleffekt ved en ca. 50% operasjonscyklus på 1 minutt på og 1 minutt av, var det fremdeles ingen visuelt påvisbar permeasjon av stratum corneum med metylenblått-farvestoffet. Testing of these 3 same control cells and 1 experimental cell continued as follows. The intensity of the sound energy was increased to the maximum possible output from the drive equipment of a 70 volt peak-to-peak input 12 Watt average input power or ("0.13 Watt/cm<2>) of acoustic output intensity. The frequency was also set to modulate or sweep from 30 MHz to 10 MHz. This 20 MHz sweep was performed 10 times per second, ie a sweep rate of 10 Hz. At these input power levels it was necessary to monitor the sound energy transducer to avoid overheating. A contact thermocouple was placed directly on the transducer body and the load cycled on and off to keep the maximum transducer temperature below 42°C. After approx. 30 minute cycling of maximum power at an approx. 50% duty cycle of 1 minute on and 1 minute off, there was still no visually detectable permeation of the stratum corneum with the methylene blue dye.
En vann-kjølekappe ble deretter forbundet med lydenergi-transduceren for å tillate utvidet eksitasjon ved det maksimale energinivå. Ved å benytte de samme tre kontroller og en forsøkscelle, ble lydenergi påført forsøkscellen med maksimal energi i 12 timer. I løpet av dette tidsrom steg temperaturen av væsken i det øvre kammer bare til 35°C, bare en tanke over den ca. 31 °C normale temperatur av stratum corneum in vivo. Ingen synlig indikasjon på farvestoff-strømning gjennom stratum corneum ble registrert i noen av av de fire cellene etter påføring av lydenergi som beskrevet ovenfor, i 12 timer. A water cooling jacket was then connected to the sound energy transducer to allow extended excitation at the maximum energy level. Using the same three controls and a test cell, sound energy was applied to the test cell at maximum energy for 12 hours. During this time, the temperature of the liquid in the upper chamber only rose to 35°C, only a fraction above the approx. 31 °C normal temperature of the stratum corneum in vivo. No visible indication of dye flow through the stratum corneum was recorded in any of the four cells after application of sound energy as described above for 12 hours.
Eksempel 18 Example 18
Effekter av lydenergi uten kjemiske forsterkere Effects of sound energy without chemical amplifiers
Perforert stratum corneum: Seks celler ble fremstillet som beskrevet ovenfor i Eksempel 16. Klammerne som holdt det øvre og nedre kammer av Franz-cellene ble strammet mer til enn det som normalt fordres for å forsegle det øvre kammer fra det nedre kammer og slik at det kunstig ble innført perforeringer og «naglehull» i de varme-separerte epidermisprøvene. Når farvestoff-løsning ble tilsatt til det øvre kammer i hver celle, forekom en umiddelbar visuell indikasjon på lekkasje av farvestoff inn i de nedre kammere gjennom perforeringene dannet i statum corneum. Etter påføring av lydenergi til celler hvor stratum corneum var perforert på denne måte med små «naglehull», ble det observert en hurtig økning i transporten av væske gjennom et naglehull i stratum corneum. Transporthastigheten av indikator-farvestoffmolekylene var direkte relatert til hvorvidt lydenergi ble tilført eller ikke. Det vil si tilførsel av lydenergi forårsaket en umiddelbar (forsinkelsestid ca. <0,1 sekund) puls av indikatormolekylene gjennom naglehullene i stratum corneum. Denne puls av indikatormolekyler opphørte umiddelbart etter at lydenergien var slått av (en avstengningsforsinkelse på ca. <0,1 sekund). Pulsen kunne repeteres som beskrevet. Perforated stratum corneum: Six cells were prepared as described above in Example 16. The clamps holding the upper and lower chambers of the Franz cells were tightened more than normally required to seal the upper chamber from the lower chamber and so that the perforations and "nail holes" were artificially introduced into the heat-separated epidermis samples. When dye solution was added to the upper chamber of each cell, there was an immediate visual indication of leakage of dye into the lower chambers through the perforations formed in the statum corneum. After applying sound energy to cells where the stratum corneum was perforated in this way with small "nail holes", a rapid increase in the transport of liquid through a nail hole in the stratum corneum was observed. The rate of transport of the indicator dye molecules was directly related to whether or not sound energy was applied. That is, the application of sound energy caused an immediate (delay time approx. <0.1 second) pulse of the indicator molecules through the nail holes in the stratum corneum. This pulse of indicator molecules ceased immediately after the sound energy was turned off (a turn-off delay of about <0.1 second). The pulse could be repeated as described.
Eksempel 19 Example 19
Virkninger av lydenergi og kjemiske forsterkere Effects of sound energy and chemical amplifiers
To forskjellige kjemiske forsterkerformuleringer ble benyttet. Chemical EnhancerOne eller CE 1 varen blanding av etanol/glycerol/vann/glycerol-monooleat/metyllaurat i et volumforhold på 50/30/15/2,5/2,5. Dette er komponenter som i alminnelighet ansees som trygge, dvs. GRAS, av FDA for bruk som farmasøytiske hjelpestoffer. Chemical Enhancer Two eller CE2 er en forsøksformulering som har vist seg meget effektiv til å forbedre transdermal medikamentavlevering, men i alminnelighet ansett som for irriterende for transdermal avlevering over lengre tid. CE2 inneholdt etanol/glycerol/vann/lauradon/metyllaurat i volumforholdet 50/30/15/2,5/2,5. Lauradon er lauryl (dodecyl)esteren av 2-pyrrolidon-5-karboksylsyre («PCA») og omtales også som lauryl-PCA. Two different chemical enhancer formulations were used. Chemical EnhancerOne or CE 1 was a mixture of ethanol/glycerol/water/glycerol monooleate/methyl laurate in a volume ratio of 50/30/15/2.5/2.5. These are components generally regarded as safe, i.e. GRAS, by the FDA for use as pharmaceutical excipients. Chemical Enhancer Two or CE2 is an experimental formulation that has been shown to be very effective in enhancing transdermal drug delivery, but generally considered too irritating for long-term transdermal delivery. CE2 contained ethanol/glycerol/water/lauradone/methyl laurate in the volume ratio 50/30/15/2.5/2.5. Lauradone is the lauryl (dodecyl) ester of 2-pyrrolidone-5-carboxylic acid ("PCA") and is also referred to as lauryl-PCA.
Seks Franz-celler ble satt opp som ovenfor (Eksempel 16) bortsett fra at den varme-separerte epidermis ble innstallert med epidermis-laget ned, dvs. stratum corneum-siden vendt opp. Hydratisering ble igangsatt ved å eksponere hver prøve for destillert vann over natten. For å begynne forsøket ble det destillerte vann i de nedre kammere erstattet med metylenblått-løsning i alle seks cellene. De øvre kammere ble fylt med destillert vann og cellene ble iakttatt i ca. 30 minutter, hvilket bekreftet at det ikke fant sted noen passasje av farvestoff for å sikre at det ikke forekom noen naglehull-perforeringer i noen av cellene. Når det ikke ble funnet noen, ble det destillerte vann i det øvre kammer fjernet fra fire av cellene. De to andre cellene tjente som destillert vann-kontroller. De øvre kammere i de to forsøkscellene ble deretter fylt med CE1, og de andre to forsøkscellene ble fylt med CE2. Six Franz cells were set up as above (Example 16) except that the heat-separated epidermis was installed with the epidermis layer down, ie the stratum corneum side facing up. Hydration was initiated by exposing each sample to distilled water overnight. To begin the experiment, the distilled water in the lower chambers was replaced with methylene blue solution in all six cells. The upper chambers were filled with distilled water and the cells were observed for approx. 30 minutes, confirming that no passage of dye occurred to ensure that no pinhole perforations occurred in any of the cells. When none were found, the distilled water in the upper chamber was removed from four of the cells. The other two cells served as distilled water controls. The upper chambers of the two test cells were then filled with CE1, and the other two test cells were filled with CE2.
Lydenergi ble umiddelbart tilført én av de to CE2-cellene. En 25 MHz transducer ble benyttet med en frekvens som hvert 0,1 sekund sveipet fra 10 MHz til 30 MHz med maksimal intensitet på «0,13 Watt/cm<2>. Etter 10-15 minutter påført lydenergi ved en 50% operasjonscyklus, ble det visuelt påvist farvestoffstrøm. Ingen farvestoffstrøm ble påvist i de fem andre cellene. Sound energy was immediately supplied to one of the two CE2 cells. A 25 MHz transducer was used with a frequency that every 0.1 second swept from 10 MHz to 30 MHz with a maximum intensity of "0.13 Watt/cm<2>". After 10-15 minutes of applied sonic energy at a 50% duty cycle, dye flow was visually detected. No dye flow was detected in the other five cells.
Lydenergi ble deretter påført en av de to cellene som inneholdt CE1 ved samme innstillinger. Farvestoff begynte å komme tilsyne i det øvre kammer i løpet av 5 minutter. Lydenergi sammen med en kjemisk forsterker gir således en signifikant øket transdermal strømningshastighet av et markør-farvestoff gjennom stratum corneum, og reduserte likeledes forsinkelsestiden. Sound energy was then applied to one of the two cells containing CE1 at the same settings. Dye began to appear in the upper chamber within 5 minutes. Sound energy together with a chemical amplifier thus gives a significantly increased transdermal flow rate of a marker dye through the stratum corneum, and likewise reduced the delay time.
Eksempel 20 Example 20
Virkninger av lydenergi og kjemiske forsterkere Effects of sound energy and chemical amplifiers
Formuleringer av de to kjemiske forsterkerne CE1 og CE2 ble fremstillet minus glycerol og disse nye formuleringene, betegnet CE1MG og CE2MG, ble testet som ovenfor. Glycerolet ble erstattet med vann slik at forholdet mellom de øvrige komponentene forble uendret. Tre celler ble fremstillet i modifiserte Franz-celler med epidermis-siden av den varme-separerte epidermisprøve vendt mot kammernes overside. Disse prøvene ble deretter hydratisert i destillert vann i 8 timer. Etter hydratiseringstrinnet ble det destillerte vann i de nedre kammerne erstattet med enten CE1 MG eller CE2MG, og det øvre kammer ble fylt med farvestoff-løsningen. Lydenergi ble påført hver av de tre cellene etter hverandre. Formulations of the two chemical enhancers CE1 and CE2 were prepared minus glycerol and these new formulations, designated CE1MG and CE2MG, were tested as above. The glycerol was replaced with water so that the ratio between the other components remained unchanged. Three cells were prepared in modified Franz cells with the epidermis side of the heat-separated epidermis sample facing the upper side of the chambers. These samples were then hydrated in distilled water for 8 hours. After the hydration step, the distilled water in the lower chambers was replaced with either CE1 MG or CE2MG, and the upper chamber was filled with the dye solution. Sound energy was applied to each of the three cells in turn.
Etter tilførsel av pulset, frekvens-modulert lydenergi i totalt mindre enn 10 minutter, ble det observert en signifikant økning i permeabiliteten av stratum corneum-prøvene. Permeabiliteten av stratum corneum ble endret relativt jevnt over det eksponerte området både for den kjemiske forsterker og for lydenergi. Det ble ikke observert noen «naglehull»-perforeringer som farvestoffet kunne passere stratum corneum gjennom. Den transdermale strømningshastigheten kunne kontrolleres øyeblikkelig ved å slå lydenergien på eller av. Når lydenergien ble slått av virket det som om dette øyeblikkelig reduserte den transdermale strømningshastighet slik at intet farvestoff synlig ble aktivt transportert gjennom hudprøven. Antagelig var hastigheten redusert til hastigheten ved passiv diffusjon. Når lydenergien ble slått på igjen gjeninntrådte øyeblikkelig den høye strømningshastighet. Den modulerte modus syntes å gi en regulær pulserende økning i den transdermale strømningshastighet ved den modulerte hastighet. Når lydenergien ble innstillet på en konstant frekvens, syntes den maksimale økning i transdermal strømningshastighet for denne konfigurasjon å inntre ved ca. 27 MHz. After application of the pulsed, frequency-modulated sound energy for a total of less than 10 minutes, a significant increase in the permeability of the stratum corneum samples was observed. The permeability of the stratum corneum was changed relatively uniformly over the exposed area both for the chemical amplifier and for sound energy. No "nail hole" perforations were observed through which the dye could pass the stratum corneum. The transdermal flow rate could be controlled instantaneously by turning the sound energy on or off. When the sound energy was turned off, this appeared to instantly reduce the transdermal flow rate so that no dye was visibly actively transported through the skin sample. Presumably the rate was reduced to that of passive diffusion. When the sonic energy was turned back on, the high flow rate immediately resumed. The modulated mode appeared to produce a regular pulsatile increase in the transdermal flow rate at the modulated rate. When the sound energy was set at a constant frequency, the maximum increase in transdermal flow rate for this configuration appeared to occur at ca. 27 MHz.
Etter å ha oppnådd de samme resultater med alle tre prøvene, ble cellene tappet for all væske og spylt med destillert vann på begge sider av stratum corneum. De nedre kammere ble deretter umiddelbart fylt med destillert vann og de øvre kammere igjen fylt med farvestoff-løsning. Cellene ble iakttatt i 30 minutter. Det ble ikke observert huller i stratum corneum-prøver, og ingen større mengder farvestoff ble påvist i de nedre kammere. En liten farvestoffmengde ble synlig i de nedre kammere, sannsynligvis som følge av farvestoff og forsterker innestengt i hudprøver fra deres tidligere eksponeringer. Etter ytterligere 12 timer var mengden av påvist farvestoff fremdeles meget liten. After obtaining the same results with all three samples, the cells were drained of all fluid and rinsed with distilled water on both sides of the stratum corneum. The lower chambers were then immediately filled with distilled water and the upper chambers again filled with dye solution. The cells were observed for 30 minutes. No holes were observed in stratum corneum samples, and no large amounts of dye were detected in the lower chambers. A small amount of dye was visible in the lower chambers, probably as a result of dye and enhancer trapped in skin samples from their previous exposures. After a further 12 hours, the amount of dye detected was still very small.
Eksempel 21 Example 21
Virkninger av lydenergi og kjemiske forsterkere Effects of sound energy and chemical amplifiers
Perforert stratum corneum: Tre celler ble forberedt med varme-separerte epidermis-prøver med epidermis-siden mot den øvre siden av kammeret, fra den samme donor som i Eksempel 16. Prøvene ble hydratisert i 8 timer, og det destillerte vannet i det nedre kammer ble deretter erstattet med enten CE1MG eller CE2MG. De øvre kammere ble deretter fylt med farveløsning. Naglehull-perforeringer i stratum corneum-prøver tillot farvestoff å lekke gjennom stratum corneum-prøvene inn i de underliggende forsterker-holdige kammere. Lydenergi ble påsatt. Umiddelbart etter pålegging av lydenergien ble farvestoffmolekylene hurtig trykket gjennom porene. Som vist ovenfor kunne den hurtige strømning av farvestoff gjennom porene direkte og umiddelbart korreleres med påføringen av lydenergien. Perforated stratum corneum: Three cells were prepared with heat-separated epidermis samples with the epidermis side facing the upper side of the chamber, from the same donor as in Example 16. The samples were hydrated for 8 hours, and the distilled water in the lower chamber was then replaced with either CE1MG or CE2MG. The upper chambers were then filled with dye solution. Pinhole perforations in stratum corneum samples allowed dye to leak through the stratum corneum samples into the underlying enhancer-containing chambers. Sound energy was applied. Immediately after application of the sound energy, the dye molecules were quickly pushed through the pores. As shown above, the rapid flow of dye through the pores could be directly and immediately correlated with the application of the sound energy.
Eksempel 22 Example 22
Virkninger av lydenergi og kjemiske forsterkere Effects of sound energy and chemical amplifiers
En billig lydenergi-transducer, TDK #NB-58S-01 (TDK Corp.) ble testet på dens evne til å forsterke transdermale strømningshastigheter. Maksimumsresponsen for denne transduceren ble bestemt til ca. 5,4 MHz med de andre lokale toppene forekommende ved ca. 7 MHz, 9 MHz, 12,4 MHz og 16 MHz. An inexpensive sound energy transducer, TDK #NB-58S-01 (TDK Corp.) was tested for its ability to amplify transdermal flow rates. The maximum response for this transducer was determined to be approx. 5.4 MHz with the other local peaks occurring at approx. 7 MHz, 9 MHz, 12.4 MHz and 16 MHz.
Denne TDK-transducer ble deretter testet ved 5,4 MHz på dens evne til å This TDK transducer was then tested at 5.4 MHz for its ability to
forsterke transdermal strømningshastighet sammen med CE1MG. Tre celler ble satt opp med epidermis-siden mot det nedre kammer, hvorpå hudprøvene ble hydratisert i 8 timer. Farveløsningen ble anbragt i det nedre kammer. Transduceren ble plassert i det øvre kammer nedsenket i CE1 MG. Ved å benytte sveipfrekvenser fra 5,3 til 5,6 MHz som lydenergi-eksitasjon, ble betydelige mengder farvestoff ført gjennom stratum corneum og påvist i cellens oppsamlingsbrønn i løpet av 5 minutter. Det oppsto en lokal oppvarming, hvor transduceren nådde en temperatur på 48°C. I en enhance transdermal flow rate together with CE1MG. Three cells were set up with the epidermis side towards the lower chamber, after which the skin samples were hydrated for 8 hours. The dye solution was placed in the lower chamber. The transducer was placed in the upper chamber immersed in the CE1 MG. By using sweep frequencies from 5.3 to 5.6 MHz as sound energy excitation, significant amounts of dye were carried through the stratum corneum and detected in the cell's collection well within 5 minutes. A local heating occurred, where the transducer reached a temperature of 48°C. In a
kontroll ved bruk av CE1 MG uten lydenergi førte en 24 timers eksponering til mindre farvestoff i oppsamlingsbrønnen enn 5 minutters eksponeringen med lydenergi. control using CE1 MG without sonic energy, a 24 hour exposure resulted in less dye in the collection well than the 5 minute exposure with sonic energy.
Dette eksempel viser at en billig lavfrekvent lydenergi-transducer på en slående måte kan påvirke transdermal strømningshastighet når den benyttes sammen med en passende kjemisk forsterker. Selv om mer høyfrekvent lydenergi teoretisk vil konsentrere mer energi i stratum corneum, ved anvendelse med en kjemisk forsterker, kan den mer lavfrekvente modulerte lydenergi aksellerere den transdermale strømningshastighet for å gjøre teknologien anvendelig og praktisk. This example shows that an inexpensive low-frequency sound energy transducer can strikingly affect transdermal flow rate when used in conjunction with an appropriate chemical amplifier. Although more high frequency sound energy will theoretically concentrate more energy in the stratum corneum, when applied with a chemical amplifier, the lower frequency modulated sound energy can accelerate the transdermal flow rate to make the technology applicable and practical.
Eksempel 23 Example 23
Demonstrasjon av molekyl-migrering gjennom human hud: De ovenfor beskrevne tester med TDK transduceren og CE1 MG, ble gjentatt ved ca. 12,4 MHz, en av transducerens høyeste lokale resonanstopper, med en frekvenssveip med en hastighet på 2 Hz fra 12,5 til 12,8 MHz og en lydenergi-tetthet på mindre enn 0,1 W/cm<2>. Epidermis-siden av den varme-separerte epidermis ble vendt ned, farvestoff-løsningen var i det nedre kammer, og forsterkerløsningen og lydenergien ble anbragt i det øvre kammer. I løpet av 5 minutter hadde en vesentlig del av farvestoffet beveget seg gjennom stratum corneum over i oppsamlingsbrønnen. Ohmsk oppvarming i transduceren var betydelig mindre enn med den samme transducer operert ved 5,4 MHz, og bevirket en temperaturøkning i den kjemiske forsterker til kun ca. 33°C. Demonstration of molecule migration through human skin: The tests described above with the TDK transducer and CE1 MG were repeated at approx. 12.4 MHz, one of the transducer's highest local resonance peaks, with a frequency sweep at a rate of 2 Hz from 12.5 to 12.8 MHz and a sound energy density of less than 0.1 W/cm<2>. The epidermis side of the heat-separated epidermis was turned down, the dye solution was in the lower chamber, and the enhancer solution and sound energy were placed in the upper chamber. Within 5 minutes, a substantial part of the dye had moved through the stratum corneum into the collection well. Ohmic heating in the transducer was significantly less than with the same transducer operated at 5.4 MHz, and caused a temperature increase in the chemical amplifier to only approx. 33°C.
Selv ved disse lave effektnivåene var resultatene oppnådd med CE1 MG og lydenergi fra TDK-transduceren bemerkelsesverdige i overvåkningsretningen. FIG. 3A og 3B i US-patent 5.445.611 viser et diagram av data oppnådd fra tre separate celler med den transdermale strømningshastighet målt i overvåkningsretningen. Selv ved 5-minutters tidspunktet forekom det lett målbare mengder av farvestoffet i den kjemiske forsterker på utsiden av stratum corneum, hvilket tyder på transport fra epidermis-siden gjennom stratum corneum til «utside»-området av hudprøven. Even at these low power levels, the results obtained with the CE1 MG and sound energy from the TDK transducer were remarkable in the monitoring direction. FIG. 3A and 3B of US Patent 5,445,611 show a plot of data obtained from three separate cells with the transdermal flow rate measured in the direction of monitoring. Even at the 5-minute time point, readily measurable amounts of the dye in the chemical enhancer occurred on the outside of the stratum corneum, indicating transport from the epidermis side through the stratum corneum to the "outside" area of the skin sample.
For å optimalisere anvendelsen av lydenergi eller av lydenergi/kjemisk forsterker for å samle opp og overvåke analytter fra kroppen, fordres anordninger for å bestemme mengden av den aktuelle analytt. Et bestemmelsessystem som foretar flere avlesninger mens enheten er i ferd med å utta analytt ved hjelp av lydenergi med eller uten kjemisk forsterker, gjør det unødvendig å standardisere over en bred populasjonsbasis og normalisere for ulike hudkarakteristika og strømnings-hastigheter. Ved å plotte to eller flere datapunkter i tid mens analyttkonsentrasjonen i oppsamlingssystemet øker, kan det anvendes en kurvetilpasningsalgoritme for å bestemme de parametere som beskriver kurven med hensyn til analytt-uttak eller strømningshastighet inntil likevekt nås, hvorved målet for intervall-konsentrasjonen fastslås. Den generelle form av denne kurve varierer ikke fra et individ til et annet; kun parameterne endrer seg. Når disse parametere først er fastslått vil løsning av denne funksjon med hensyn til likevektstilstands-løsningen (dvs. tiden er uendelig), dvs. når full likevekt er etablert, gi konsentrasjonen av analytten i kroppen. Denne metode gjør det således mulig å foreta målinger til ønsket presisjonsnivå, i løpet av samme tid for alle medlemmer av en populasjon uansett individuelle variasjoner i hudpermeabilitet. In order to optimize the use of sound energy or of sound energy/chemical amplifier to collect and monitor analytes from the body, devices are required to determine the amount of the analyte in question. A determination system that takes multiple readings while the device is in the process of extracting analyte using sound energy with or without a chemical amplifier makes it unnecessary to standardize over a broad population base and normalize for different skin characteristics and flow rates. By plotting two or more data points in time as the analyte concentration in the collection system increases, a curve fitting algorithm can be used to determine the parameters that describe the curve with respect to analyte withdrawal or flow rate until equilibrium is reached, thereby establishing the target interval concentration. The general shape of this curve does not vary from one individual to another; only the parameters change. Once these parameters are determined, solving this function with respect to the equilibrium state solution (ie time is infinite), ie when full equilibrium is established, will give the concentration of the analyte in the body. This method thus makes it possible to carry out measurements to the desired level of precision, during the same time for all members of a population regardless of individual variations in skin permeability.
Det eksisterer i dag flere påvisningsteknikker som kan tilpasses denne anvendelse. Se D.A. Christensen i 1648 Proceedings of Fiber Optic, Medical and Fluorescent Sensors and Applications 223-26 (1992). En metode involverer bruk av et par optiske fibre som er anbragt tett sammen tilnærmet parallelt. Den ene av fibrene er en kildefiber som det ledes lysenergi gjennom. Den andre fiberen er en deteksjonsfiber forbundet med en lysfølsom diode. Når lys ledes gjennom kildefiberen forekommer en del av lysenergien, den flyktige bølge, på overflaten av fiberen, og en del av denne lysenergien opptas av deteksjonsfiberen. Deteksjonsfiberen leder den innfangede flyktige bølgeenergi til den lysfølsomme diode som måler den. Fibrene behandles med et bindemiddel for å tiltrekke seg og binde, analytten som skal måles. Etter som analyttmolekyler binder seg til overflaten (som når analytten glukose binder seg til immobiliserte lektiner som f.eks. concanavalin A eller til immobiliserte anti-glukose antistoffer) endres mengden av flyktig bølgekobling mellom de to fibrene, og den energimengde som innfanges av deteksjonsfiberen og måles av dioden, endres likeledes. Flere målinger av påvist flyktig bølgeenergi over korte tidsrom bidrar til en hurtig bestemmelse av parameterne som beskriver likevektskurven, og gjør således beregning av konsentrasjonen av analytt i kroppen mulig. Forsøksresultater som viser målbar strøm i løpet av 5 minutter (FIG. 3A og 3B i US-patent 5.445.611) med dette system, tyder på at nok data for en nøyaktig endelig avlesning innsamles i løpet av 5 minutter. Several detection techniques exist today that can be adapted to this application. See D.A. Christensen in 1648 Proceedings of Fiber Optic, Medical and Fluorescent Sensors and Applications 223-26 (1992). One method involves the use of a pair of optical fibers which are placed close together in approximately parallel. One of the fibers is a source fiber through which light energy is conducted. The second fiber is a detection fiber connected to a light-sensitive diode. When light is passed through the source fiber, part of the light energy, the evanescent wave, occurs on the surface of the fiber, and part of this light energy is absorbed by the detection fiber. The detection fiber conducts the captured evanescent wave energy to the photosensitive diode which measures it. The fibers are treated with a binding agent to attract and bind the analyte to be measured. As analyte molecules bind to the surface (as when the analyte glucose binds to immobilized lectins such as concanavalin A or to immobilized anti-glucose antibodies) the amount of transient wave coupling between the two fibers changes, and the amount of energy captured by the detection fiber and measured by the diode, changes likewise. Several measurements of detected fleeting wave energy over short periods of time contribute to a rapid determination of the parameters that describe the equilibrium curve, and thus make calculation of the concentration of analyte in the body possible. Test results showing measurable current within 5 minutes (FIGS. 3A and 3B of US Patent 5,445,611) with this system indicate that enough data for an accurate final reading is collected within 5 minutes.
I sin mest grunnleggende utførelsesform omfatter en anordning som kan benyttes for tilførsel av lydenergi og oppsamling av analytt, et absorbentlag, enten av naturlig eller syntetisk materiale, som tjener som reservoar for den kjemiske forsterker, dersom den benyttes, og for mottak av analytten fra hudflaten. Laget eller reservoaret holdes på plass, enten passivt eller ved hjelp av passende festeanordninger, så som en stropp eller klebetape, på det valgte område av hudflaten. In its most basic embodiment, a device that can be used for the delivery of sound energy and collection of analyte comprises an absorbent layer, either of natural or synthetic material, which serves as a reservoir for the chemical amplifier, if used, and for receiving the analyte from the skin surface . The layer or reservoir is held in place, either passively or by means of suitable fasteners, such as a strap or adhesive tape, on the selected area of the skin surface.
En lydenergi-transducer anbringes slik at laget eller reservoaret befinner seg mellom hudoverflaten og transduceren og holdes på plass ved passende anordninger. En kraftenhet kobles til transduceren og aktiveres av bryteranordninger eller en annen egnet mekanisme. Transduceren aktiveres for å avgi lydenergi modulert med hensyn til frekvens, fase eller intensitet, alt etter hva som ønskes, for å avgi den kjemiske forsterker, dersom den benyttes, fra reservoaret gjennom hudflaten, etterfulgt av oppsamling av analytten fra hudflaten over i reservoaret. Etter det ønskede faste eller variable tidsrom deaktiveres transduceren. Laget eller reservoaret som nå inneholder den interessante analytt, kan tas av for å kvantifisere analytten, for eksempel i et laboratorium som gjør bruk av en rekke konvensjonelle kjemiske analyser eller med en transportabel innretning. Alternativt kan mekanismen for kvantifisering av analytten bygges inn den innretning som benyttes for oppsamling av analytten, enten som en integrert del av innretningen eller som eget tilbehør. Innretninger for overvåkning av en analytt er beskrevet i US-patent 5.458.140. A sound energy transducer is placed so that the layer or reservoir is between the skin surface and the transducer and held in place by suitable devices. A power unit is connected to the transducer and activated by switch devices or other suitable mechanism. The transducer is activated to emit sound energy modulated with regard to frequency, phase or intensity, as desired, to emit the chemical amplifier, if used, from the reservoir through the skin surface, followed by collection of the analyte from the skin surface into the reservoir. After the desired fixed or variable period of time, the transducer is deactivated. The layer or reservoir now containing the analyte of interest can be removed to quantify the analyte, for example in a laboratory using a variety of conventional chemical assays or with a transportable device. Alternatively, the mechanism for quantifying the analyte can be built into the device used for collecting the analyte, either as an integral part of the device or as a separate accessory. Devices for monitoring an analyte are described in US patent 5,458,140.
Eksempel 24 Example 24
En alternativ fremgangsmåte for påvisning av en analytt, så som glukose, etter prøveoppsamling gjennom den porerte hudflate slik som ovenfor beskrevet, kan oppnås ved bruk av enzymatisk teknikk. Det finnes flere enzymatiske metoder for måling av glukose i en biologisk prøve. En metode innebærer oksydasjon av glukose i prøven med glukoseoksydase for å utvikle glukonolakton og hydrogenperoksyd. I nærvær av et farveløst kromogen omdannes hydrogenperoksydet av peroksydase til vann og et farvet produkt. An alternative method for the detection of an analyte, such as glucose, after sample collection through the porous skin surface as described above, can be achieved using enzymatic techniques. There are several enzymatic methods for measuring glucose in a biological sample. One method involves oxidation of glucose in the sample with glucose oxidase to develop gluconolactone and hydrogen peroxide. In the presence of a colorless chromogen, the hydrogen peroxide is converted by peroxidase to water and a colored product.
Intensiteten av det farvede produkt vil være proporsjonal med mengden glukose i væsken. Denne farven kan bestemmes ved å benytte konvensjonelle absorbans-eller reflektans-metoder. Ved kalibrering med kjente konsentrasjoner av glukose, kan farvemengden benyttes til å bestemme konsentrasjonen av glukose i den oppsamlede analytt. Gjennom utprøvning for å bestemme forholdet, kan man beregne konsentrasjonen av glukose i vedkommendes blod. Denne informasjon kan så benyttes på samme måte som informasjonen oppnådd fra en blodglukosetest fra en fingerpunksjon. Resultatene kan foreligge i løpet av 5 til 10 minutter. The intensity of the colored product will be proportional to the amount of glucose in the liquid. This color can be determined by using conventional absorbance or reflectance methods. When calibrating with known concentrations of glucose, the amount of color can be used to determine the concentration of glucose in the collected analyte. Through tests to determine the ratio, the concentration of glucose in the person's blood can be calculated. This information can then be used in the same way as the information obtained from a blood glucose test from a finger prick. Results can be available within 5 to 10 minutes.
Eksempel 25 Example 25
Et hvilket som helst system som benytter en visuell fremvisning eller avlesning av glukosekonsentrasjonen vil informere diagnostikeren eller pasienten om behovet for administrering av insulin eller et annet passende legemiddel. Ved krisebehandling eller andre situasjoner hvor det er ønskelig med konstant overvåkning og hvor korrigerende virkning må tas nesten samtidig, kan visningsanordningen være forbundet med passende signalanordninger som på passende måte utløser administreringen av insulin eller et annet medikament. For eksempel finnes insulinpumper som implanteres i bukhulen eller andre kroppshulrom, som kan aktiveres som respons på eksterne eller interne stimuli. Ved å utnytte de forbedrede transdermale strømningshastigheter som er mulige ved mikroporering av stratum corneum og andre teknikker i denne beskrivelse, vil det alternativt kunne etableres et insulin-avleveringssystem transdermalt under kontroll av de strømningshastigheter som moduleres av signalet fra glukose-avfølingssystemet. På denne måte kan et fullstendig biomedisinsk kontrollsystem, som ikke bare overvåker og/eller diagnostiserer et medisinsk behov, men som samtidig sørger for korrigeringstiltak, opprettes. Any system that utilizes a visual display or reading of the glucose concentration will inform the diagnostician or patient of the need for administration of insulin or another appropriate drug. In crisis treatment or other situations where constant monitoring is desired and where corrective action must be taken almost simultaneously, the display device can be connected to suitable signaling devices which appropriately trigger the administration of insulin or another drug. For example, there are insulin pumps that are implanted in the abdominal cavity or other body cavities, which can be activated in response to external or internal stimuli. By utilizing the improved transdermal flow rates that are possible by microporation of the stratum corneum and other techniques in this description, it will alternatively be possible to establish an insulin delivery system transdermally under the control of the flow rates that are modulated by the signal from the glucose sensing system. In this way, a complete biomedical control system, which not only monitors and/or diagnoses a medical need, but also provides for corrective measures, can be created.
Biomedisinske kontrollsystemer av lignende natur vil kunne frembringes for andre situasjoner, f.eks. opprettholdelse av korrekt elektrolyttbalanse eller administrering av analgetika som respons på en målt analytt-parameter, så som prostaglandiner. Biomedical control systems of a similar nature will be able to be produced for other situations, e.g. maintenance of correct electrolyte balance or administration of analgesics in response to a measured analyte parameter, such as prostaglandins.
Eksempel 26 Example 26
I likhet med hørbar lyd, kan lydbølger være gjenstand for refleksjon, bøyning og absorpsjon, når de møter et annet medium med ulike egenskaper [D. Bommannan et al., 9 Pharm. Res. 559 (1992)]. Reflektorer eller linser kan benyttes til å fokusere eller på annen måte kontrollere fordelingen av lydenergi i et aktuelt vev. For mange steder på den menneskelige kropp kan det finnes en kjøttfold som kan holde dette systemet. For eksempel er en øreflipp en hensiktsmessig lokalisering som ville kunne tillate bruk av en reflektor eller linse for å bidra til utøvelse av en retningskontroll (f.eks. «puffing» av analytter eller permeanter gjennom den porerte stratum corneum) på lignende måte som hva som realiseres ved å endre lydfrekvens og intensitet. Like audible sound, sound waves can be subject to reflection, bending and absorption when they encounter another medium with different properties [D. Bommannan et al., 9 Pharm. Res. 559 (1992)]. Reflectors or lenses can be used to focus or otherwise control the distribution of sound energy in a relevant tissue. In many places on the human body there can be a fold of flesh that can hold this system. For example, an earlobe is an appropriate location that would allow the use of a reflector or lens to assist in the exercise of directional control (e.g., "puffing" analytes or permeants through the porous stratum corneum) in a manner similar to what is realized by changing sound frequency and intensity.
Eksempel 27 Example 27
Det kan eventuelt benyttes flere lydenergi-transducere for selektivt å styre retningen av transdermal strømning gjennom porert stratum corneum enten inn i kroppen eller ut av kroppen. En hudfold, så som en øreflipp, gjør det mulig å anbringe transducere på den ene eller andre side av folden. Transducerne kan aktiviseres selektivt eller faserettet for å forbedre transdermal strømning i den ønskede retning. Rader av transducere eller en akustisk krets, kan konstrueres for å benytte «phased array concepts» i likhet med de som er utviklet for radar- og mikrobølge-kommunikasjonssystemer for å dirigere og fokusere lydenergien inn i det interessante området. Several sound energy transducers can optionally be used to selectively control the direction of transdermal flow through the porous stratum corneum either into the body or out of the body. A skin fold, such as an earlobe, makes it possible to place transducers on one side or the other of the fold. The transducers can be activated selectively or phase-directed to improve transdermal flow in the desired direction. Arrays of transducers, or an acoustic circuit, can be designed to use phased array concepts similar to those developed for radar and microwave communication systems to direct and focus the sound energy into the area of interest.
Eksempel 28 Example 28
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 19 fulgt, bortsett fra at den varme-separerte epidermisprøven først ble behandlet med en excimer-laser (f.eks. modell EMG/200 fra Lambda Physik; 193 nm bølgelengde, 14 ns pulsbredde) for å bortsmelte stratum corneum i henhold til fremgangsmåtene beskrevet i US-patent 4.775.361. In this example, the procedure of Example 19 was followed, except that the heat-separated epidermis sample was first treated with an excimer laser (eg, model EMG/200 from Lambda Physik; 193 nm wavelength, 14 ns pulse width) to melt away stratum corneum according to the methods described in US patent 4,775,361.
Eksempel 29 Example 29
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 19 fulgt, bortsett fra at den varme-separerte epidermisprøven først ble behandlet med 1,1'-dietyl-4,4'-karbocyanin-jodid (Aldrich, A,max=703 nm), hvorpå totalt 70 mJ/cm<2>/50 ms avgis til den farvestoff-behandlede prøve med en modell TOLD9150 diodelaser (Toshiba America Electronic, 30 mW ved 690 nm) for å bortsmelte stratum corneum. In this example, the procedure in Example 19 was followed, except that the heat-separated epidermis sample was first treated with 1,1'-diethyl-4,4'-carbocyanine iodide (Aldrich, A,max=703 nm), after which a total 70 mJ/cm<2>/50 ms is delivered to the dye-treated sample with a model TOLD9150 diode laser (Toshiba America Electronic, 30 mW at 690 nm) to melt away the stratum corneum.
Eksempel 30 Example 30
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 29 fulgt, bortsett fra at farvestoffet er indocyanin-grønt (Sigma Cat. No. I-2633; Xmax=775 nm) og laseren er en modell Diolite 800-50 (LiCONiX, 50 mW ved 780 nm). In this example, the procedure of Example 29 was followed, except that the dye is indocyanine green (Sigma Cat. No. I-2633; Xmax=775 nm) and the laser is a model Diolite 800-50 (LiCONiX, 50 mW at 780 nm ).
Eksempel 31 Example 31
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 29 fulgt, bortsett fra at farvestoffet er metylenblått og laseren er en modell SDL-8630 (SDL Inc.; 500 mW ved 670 nm). In this example, the procedure of Example 29 was followed, except that the dye is methylene blue and the laser is a model SDL-8630 (SDL Inc.; 500 mW at 670 nm).
Eksempel 32 Example 32
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 29 fulgt, bortsett fra at farvestoffet inngår i en løsning som omfatter en permeasjons-forsterker, f.eks. CE1. In this example, the procedure in Example 29 was followed, except that the dye is included in a solution comprising a permeation enhancer, e.g. CE1.
Eksempel 33 Example 33
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 29 fulgt, bortsett fra at farvestoffet og den forsterker-holdige løsning avgis til stratum corneum ved hjelp av eksponering for ultralyd. In this example, the procedure in Example 29 was followed, except that the dye and enhancer-containing solution are delivered to the stratum corneum by exposure to ultrasound.
Eksempel 34 Example 34
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 31 fulgt, bortsett fra at den pulsede lyskilde er en kort buelampe som emitterer over det brede området fra 400 til 1100 nm, men som har et båndfilter plassert i systemet for å begrense utgangs-bølgelenden til ca. 650 til 700 nm. In this example, the procedure of Example 31 was followed, except that the pulsed light source is a short arc lamp emitting over the broad range from 400 to 1100 nm, but having a bandpass filter placed in the system to limit the output wavelength to about 650 to 700 nm.
Eksempel 35 Example 35
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 19 fulgt, bortsett fra at de varme-separerte epidermisprøvene først punkteres med en mikrolansett (Becton Dickinson) kalibrert for å frembringe en mikropore i stratum corneum uten å nå det underliggende vev. In this example, the procedure of Example 19 was followed, except that the heat-separated epidermis samples were first punctured with a microlancet (Becton Dickinson) calibrated to produce a micropore in the stratum corneum without reaching the underlying tissue.
Eksempel 36 Example 36
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 19 fulgt, bortsett fra at de varme-separerte epidermisprøvene først behandles med fokusert lydenergi i området 70-480 mJ/cm<2>/50 ms for å bortsmelte stratum corneum. In this example, the procedure of Example 19 was followed, except that the heat-separated epidermis samples were first treated with focused sound energy in the range of 70-480 mJ/cm<2>/50 ms to melt away the stratum corneum.
Eksempel 37 Example 37
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 19 fulgt, bortsett fra at stratum corneum først punkteres hydraulisk med en høytrykks fluidstråle for å danne en mikropore med diameter opp til 100^m. In this example, the procedure in Example 19 was followed, except that the stratum corneum is first hydraulically punctured with a high-pressure fluid jet to form a micropore with a diameter of up to 100 µm.
Eksempel 38 Example 38
I dette eksempel ble fremgangsmåten i Eksempel 19 fulgt, bortsett fra at stratum corneum først punkteres med korte elektriske pulser for å danne en mikropore med diameter opp til ca. 100^m. In this example, the procedure in Example 19 was followed, except that the stratum corneum is first punctured with short electrical pulses to form a micropore with a diameter of up to approx. 100^m.
Eksempel 39 Example 39
Akustisk strømning Acoustic flow
En ny mekanisme og anvendelse av lydenergi til avlevering av terapeutiske substanser inn i kroppen og/eller uttak av væsker fra kroppens innside over i et eksternt reservoar gjennom mikroporeringer dannet i stratum corneum-laget, skal nå beskrives. Et ytterligere aspekt av foreliggende oppfinnelse er anvendelsen av lydenergi for å frembringe en akustisk strømningseffekt på de væskene som strømmer rundt og mellom de intakte cellene i epidermis og dermis i den menneskelige hud. Akustisk strømning er en godt dokumentert måte hvorved lydenergi kan gi interaksjon med et flytende medium. Nyborg, Physical Acoustics Principles and Methods, s. 265-331, Vol. II del B, Academic Press, 1965. Den første teoretiske analyse av akustisk strømnings-fenomen ble foretatt av Rayleigh (1884, 1945). I en omfattende behandling av emnet, har Longuet-Higgins (1953-1960) gitt et resultat som er anvendelig på todimensjonal strømning som resulterer i den umiddelbare nærhet til en hvilken som helst vibrerende sylindrisk overflate. En tredimensjonal tilnærming for en arbitrær overflate ble utviklet av Nyborg (1958). Som beskrevet av Fairbanks et al., 1975 Ultrasonics Symposium Proceedings, IEEE Cat. No. 75, CHO 994-4SU, kan lydenergi og det akustiske strømnings-fenomen være til stor hjelp ved aksellerering av væskestrømmen gjennom et porøst medium, idet det oppviser målbare økninger i strømningshastigheten opp til 50 ganger hva som er mulig passivt eller bare med anbringelse av trykkgradienter. A new mechanism and application of sound energy for the delivery of therapeutic substances into the body and/or withdrawal of fluids from the inside of the body into an external reservoir through microporations formed in the stratum corneum layer will now be described. A further aspect of the present invention is the use of sound energy to produce an acoustic flow effect on the fluids that flow around and between the intact cells of the epidermis and dermis of the human skin. Acoustic flow is a well-documented way in which sound energy can interact with a liquid medium. Nyborg, Physical Acoustics Principles and Methods, pp. 265-331, Vol. II part B, Academic Press, 1965. The first theoretical analysis of acoustic flow phenomenon was made by Rayleigh (1884, 1945). In a comprehensive treatment of the subject, Longuet-Higgins (1953-1960) has given a result applicable to two-dimensional flow resulting in the immediate vicinity of any vibrating cylindrical surface. A three-dimensional approximation for an arbitrary surface was developed by Nyborg (1958). As described by Fairbanks et al., 1975 Ultrasonics Symposium Proceedings, IEEE Cat. No. 75, CHO 994-4SU, sound energy and the acoustic flow phenomenon can be of great help in accelerating the fluid flow through a porous medium, exhibiting measurable increases in the flow rate up to 50 times what is possible passively or only with the application of pressure gradients .
Alle tidligere bestrebelser på transdermal avlevering eller ekstraksjon ved anvendelse av ultralyd, har vært fokusert på metoder for interaksjon mellom lydenergien og hudvev for å permeabilisere stratum corneum-laget. Den nøyaktige interaksjonsmåte som har vært involvert, har vært antatt utelukkende å skyldes den lokale temperaturhevning i SC-laget, og den resulterende smelting av lipidområdene i de intercellulære åpninger mellom corneocyttene (Srinivasan et al.). Andre forskere har antydet at mikro-kavitasjoner og/eller skjær-virkninger i strukturen i stratum corneum åpner kanaler som væsker lettere kan strømme gjennom. Utformingen av de akustiske systemene for forbedring av transdermale strømningshastigheter har i alminnelighet vært basert på den tidligere erkjennelse av at anvendelsen av en eksisterende terapeutisk ultralydenhet konstruert for å frembringe en «dybde-varmende» effekt når den ble benyttet på et individ i forbindelse med lokal påføring av et gelatinert eller flytende preparat som inneholdt medikamentet som skulle avleveres i kroppen, kunne frembringe en kvantifiserbar økning av medikamentets strømningshastighet inn i kroppen. I forbindelse med den fremgangsmåte som her beskrives for å frembringe mikroporer i dette barrierelaget, kan anvendelsen av lydenergi nå sees på som en helt ny og annen måte enn de klassisk definerte sonoforese-konsepter. All previous efforts at transdermal delivery or extraction using ultrasound have focused on methods of interaction between the sound energy and skin tissue to permeabilize the stratum corneum layer. The exact mode of interaction involved has been thought to be solely due to the local temperature rise in the SC layer, and the resulting melting of the lipid regions in the intercellular openings between the corneocytes (Srinivasan et al.). Other researchers have suggested that micro-cavitations and/or shearing effects in the structure of the stratum corneum open channels through which fluids can flow more easily. The design of the acoustic systems for enhancing transdermal flow rates has generally been based on the prior recognition that the use of an existing therapeutic ultrasound device designed to produce a "depth-warming" effect when applied to a subject in conjunction with local application of a gelatinized or liquid preparation containing the drug to be delivered into the body could produce a quantifiable increase in the rate of flow of the drug into the body. In connection with the method described here to produce micropores in this barrier layer, the application of sound energy can now be seen as a completely new and different way to the classically defined sonophoresis concepts.
På grunnlag av den eksperimentelle oppdagelse som er nevnt i US-patent 5.458.140 og 5.445.611 at når det foreligger eller ble skapt, et lite hull i stratum corneum (SC) i de Franz-cellene som ble benyttet i in vitro studiene, kunne anvendelsen av en riktig operert ultralyd-transducer mot væskereservoaret på den ene side av den porerte SC-prøve, frembringe en «akustisk strømning», hvor væsken med høye strømningshastigheter kunne bli pumpet gjennom denne porerte membran. On the basis of the experimental discovery mentioned in US patents 5,458,140 and 5,445,611 that when there is or was created, a small hole in the stratum corneum (SC) in the Franz cells that were used in the in vitro studies, the application of a properly operated ultrasonic transducer against the liquid reservoir on one side of the porous SC sample could produce an "acoustic flow", where the liquid at high flow rates could be pumped through this porous membrane.
Med den metode som her beskrives for å frembringe de kontrollerte mikroporeringene i stratum corneum-laget i huden til et levende individ, kan anvendelsen av fluid strømningsmodus av lyd/væske-interaksjon til induksjon av væskestrøm inn eller ut av kroppen nå praktisk utforskes. For eksempel har kliniske undersøkelser vist at det ved å frembringe en rekke på fire 80 \ im diameter mikroporer i et 400^m kvadrat og deretter anvende et svakt sug (250 til 300 mm Hg) på området, kan gjennomsnittlig ca. 1 \ A. interstitialvæske induseres til å forlate kroppen for utvendig oppsamling i et utvendig kammer. Ved å tilsette systemet en liten laveffekts-lydtransducer, konfigurert slik at den aktivt genererer innad konvergerende konsentriske sirkulære trykkbølger i det 2 til 6 mm vev som omgir poreringsstedet, har det vært vist at denne ISF-strømningshastighet kan økes med 50%. With the method described here to produce the controlled microporations in the stratum corneum layer of the skin of a living individual, the application of the fluid flow mode of sound/fluid interaction to the induction of fluid flow into or out of the body can now be practically explored. For example, clinical investigations have shown that by producing an array of four 80 µm diameter micropores in a 400 µm square and then applying a weak suction (250 to 300 mm Hg) to the area, an average of approx. 1 \ A. interstitial fluid is induced to leave the body for external collection in an external chamber. By adding to the system a small low-power sound transducer, configured to actively generate inwardly converging concentric circular pressure waves in the 2 to 6 mm of tissue surrounding the puncture site, it has been shown that this ISF flow rate can be increased by 50%.
Et ønske om å frembringe en form for direkte absorpsjon av lydenergi i hudvevet (som fordres for å frembringe oppvarming), kan det bestemmes lydenergifrekvenser som vevet praktisk talt er transparent for, det vil si det meget lave frekvensområdet fra 1 kHz til 500 kHz. Selv ved enkelte av de laveste frekvenser som ble undersøkt kunne betydelige akustiske strømningseffekter iakttas ved å benytte et mikroskop for å betrakte en in vivo test hvor forsøkspersonens hud ble mikroporert og ISF bragt til å forlate kroppen og samle seg på hudoverflaten. Aktivering av lydtransduceren viste oppsiktsvekkende indikasjoner på graden av akustisk strømning, idet små biter av partikulært materiale ble transportert sammen med ISF etter som den virvlet avsted. Typisk grad av frembragt bevegelse kan beskrives som følger: for en 3 mm diameter sirkulær dråpe av ISF på hudoverflaten, kunne en enkelt synlig partikkel sees å fullføre ca. tre fullstendige omdreininger per sekund. Dette tilsvarer en lineær væskehastighet på mer enn 2,5 mm/sekund. Hele denne virkning ble demonstrert med lydeffektnivåer i vevet på mindre enn 100 mW/cm<2>. A desire to produce some form of direct absorption of sound energy in the skin tissue (which is required to produce heating), sound energy frequencies can be determined for which the tissue is practically transparent, that is, the very low frequency range from 1 kHz to 500 kHz. Even at some of the lowest frequencies investigated, significant acoustic flow effects could be observed by using a microscope to observe an in vivo test where the subject's skin was microporated and the ISF was caused to leave the body and accumulate on the skin surface. Activation of the sound transducer showed startling indications of the degree of acoustic flow, as small pieces of particulate matter were transported along with the ISF as it swirled away. Typical degree of motion produced can be described as follows: for a 3 mm diameter circular droplet of ISF on the skin surface, a single visible particle could be seen to complete approx. three complete revolutions per second. This corresponds to a linear fluid velocity of more than 2.5 mm/second. This entire effect was demonstrated with tissue sound power levels of less than 100 mW/cm<2>.
Mens man lett kan se toppen av hudoverflaten og den flytende aktivitet på denne, er en vurdering av hva som dynamisk finner sted i hudvev-lagene som respons på innkobling av lydenergi i disse vev, meget vanskeligere. Man kan anta at dersom slike høye væskehastigheter (f.eks. >2,5 mm/sek.) så lett kan induseres på overflaten, ville også en merkbar økning i væskestrømmen i de intercellulære kanalene som forekommer i de levende hudvev, også realiseres som respons på denne lydenergi-tilførsel. Det er for tiden foretatt en beregning av en økning i uttatt ISF gjennom et gitt sett av mikroporeringer når det ble påført lavfrekvent lydenergi på området i en sirkel som omga poreringsstedet. I dette forsøk ble en ISF-oppsamlingsteknikk utelukkende basert på svakt sug (250 til 300 mm Hg) avvekslende benyttet med nøyaktig samme apparat, men med lyd-transduceren innkoblet. I løpet av en rekke på 10 to minutters oppsamlingsperioder, fem bare med sug og fem med både sug og aktiv lydenergi, ble det registrert at det ved aktivering av lydkilden kunne oppsamles ca. 50% mer ISF i det samme tidsrom. Disse dataene er vist i FIG. 30. Denne økning av ISF-strømningshastighet ble oppnådd uten at forsøkspersonene rapporterte noen økning av smertefornemmelse som følge av lydenergien. Apparatet benyttet for dette forsøk er illustrert i FIG. 31-33. Transducer-anordningen i FIG. 31-33 utgjøres av en tykkvegget sylinder av piezo-elektrisk materiale med en innvendig diameter på ca. 8 mm og en veggtykkelse på 4 mm. Sylinderen er polarisert slik at når et elektrisk felt påføres på tvers av de metalliserte overflater av den utvendige og innvendige diameter, ekspanderer eller kontraherer sylinderens veggtykkelse som respons på feltpolariteten. I praksis resulterer denne konfigurasjon i en anordning som hurtig klemmer vevet som er blitt suget inn i det sentrale hull, og forårsaker en innoverrettet radial akustisk strømningseffekt på de væsker som forefinnes i disse vevene. Denne innadrettede akustiske strømning er ansvarlig for å bringe mer ISF til mikroporeringsstedet i sentrum av hullet, hvor det kan forelate kroppen for oppsamling utenfor. While one can easily see the top of the skin surface and the fluid activity on it, an assessment of what dynamically takes place in the skin tissue layers in response to the inclusion of sound energy in these tissues is much more difficult. One can assume that if such high fluid velocities (e.g. >2.5 mm/sec.) can be so easily induced on the surface, a noticeable increase in the fluid flow in the intercellular channels occurring in the living skin tissues would also be realized as response to this sound energy input. A calculation has currently been made of an increase in extracted ISF through a given set of microporations when low-frequency sound energy was applied to the area in a circle surrounding the perforation site. In this experiment, an ISF collection technique based solely on mild suction (250 to 300 mm Hg) was alternately used with the exact same apparatus but with the sound transducer engaged. During a series of 10 two-minute collection periods, five with only suction and five with both suction and active sound energy, it was recorded that upon activation of the sound source, approx. 50% more ISF in the same period of time. These data are shown in FIG. 30. This increase in ISF flow rate was achieved without the subjects reporting any increase in pain sensation as a result of the sound energy. The apparatus used for this experiment is illustrated in FIG. 31-33. The transducer device of FIG. 31-33 consists of a thick-walled cylinder of piezoelectric material with an internal diameter of approx. 8 mm and a wall thickness of 4 mm. The cylinder is polarized so that when an electric field is applied across the metallized surfaces of the outer and inner diameters, the wall thickness of the cylinder expands or contracts in response to the field polarity. In practice, this configuration results in a device that rapidly squeezes the tissue that has been sucked into the central hole, causing an inwardly directed radial acoustic flow effect on the fluids contained in those tissues. This inward acoustic flow is responsible for bringing more ISF to the microporation site in the center of the hole, where it can leave the body for collection outside.
En lignende anordning vist i FIG. 34A-B ble fremstillet og testet og førte til å begynne med til lignende resultater. I FIG. 34A-B versjonen ble en ultralyd-transducer produsert av Zevex, Inc. Salt Lake City, Utah, modifisert ved at den fikk en spatel-lignende forlengelse tilføyd til lydhornet. Et 4 mm hull ble anbragt i den 0,5 mm tykke spatel-enden av denne forlengelse. Ved aktivering er hovedbevegelsen longitudinal langs spatel-lengden, hvilket resulterer i en hurtig bevegelse i det vesentlige frem og tilbake. Den fysiske forstyrrelse av metallspatelen forårsaket av plasseringen av 4 mm hullet, resulterte i en meget aktiv, men kaotisk oppførsel med stor forskyvning ved dette punkt. Ved bruk ble forsøkspersonens hud suget opp i dette hullet og lydenergien ble deretter ledet inn i huden på lignende måte som illustrert i FIG. 33. A similar device shown in FIG. 34A-B were produced and tested and initially led to similar results. In FIG. The 34A-B version was an ultrasonic transducer manufactured by Zevex, Inc. Salt Lake City, Utah, modified by having a spatula-like extension added to the horn. A 4 mm hole was placed in the 0.5 mm thick spatula end of this extension. Upon activation, the main movement is longitudinal along the length of the spatula, resulting in a rapid movement essentially back and forth. The physical disturbance of the metal spatula caused by the placement of the 4 mm hole resulted in a very active but chaotic behavior with large displacement at this point. In use, the subject's skin was sucked up into this hole and the sound energy was then directed into the skin in a manner similar to that illustrated in FIG. 33.
Det nye aspekt ved denne nye anvendelse av ultralyd ligger i følgende grunnleggende områder: 1. Funksjonen av ultralyden trenger ikke lenger å fokuseres på permeabilisering av SC-barriere-membranen som beskrevet av Langer, Kost, Bommannan og andre. 2. Det kan benyttes et meget lavere frekvenssystem som har meget liten absorpsjon i hudvevet, men som fremdeles kan skape det væskestrømningsfenomen som ønskes i de intercellulære passasjer mellom epidermiscellene som inneholder interstitialvæsken. 3. Måten som interaksjonen med vevene og væskene i dette foregår etter, er den såkalte «strømning» (streaming) som innen lydlæren ansees som en unik og forskjellig modus fra de klassiske vibrasjonsinteraksjoner som er i stand til å utøve skjærkrefter på cellemembraner og aksellerere den passive diffusjonsprosess. The novel aspect of this new application of ultrasound lies in the following basic areas: 1. The function of ultrasound no longer needs to be focused on permeabilization of the SC barrier membrane as described by Langer, Kost, Bommannan and others. 2. A much lower frequency system can be used which has very little absorption in the skin tissue, but which can still create the desired fluid flow phenomenon in the intercellular passages between the epidermal cells that contain the interstitial fluid. 3. The way in which the interaction with the tissues and the fluids in this takes place is the so-called "streaming" (streaming) which is considered within the theory of sound to be a unique and different mode from the classic vibrational interactions which are capable of exerting shear forces on cell membranes and accelerating it passive diffusion process.
Ved å optimalisere den geometriske konfigurasjon, frekvens, effekt og modulasjoner av lyd-transduceren har det vært vist at betydelige økninger i væskestrømmen gjennom porerte hudsteder kan oppnås. Optimaliseringen av disse parameterne er gjort for å utforske de ikke-lineæriteter som styrer væskestrøms-forholdene i dette mikroskopskala-miljø. Ved å benytte frekvenser under 200 kHz kan det iakttas store væskeeffekter uten noen påvisbar oppvarming eller andre negative innvirkninger på vevet. De lydeffektnivåene som fordres for å frembringe disse målbare effektene er meget lave med gjennomsnittlige effektnivåer som i alminnelighet ligger under 100 milliwatt/cm<2>. By optimizing the geometric configuration, frequency, power and modulations of the sound transducer, it has been shown that significant increases in fluid flow through porous skin sites can be achieved. The optimization of these parameters is done to explore the non-linearities that govern the fluid flow conditions in this microscope-scale environment. By using frequencies below 200 kHz, large liquid effects can be observed without any detectable heating or other negative effects on the tissue. The sound power levels required to produce these measurable effects are very low with average power levels generally below 100 milliwatts/cm<2>.
Eksemplene ovenfor er derfor bare representative for systemer som kan benyttes ved utnyttelse av ultralyd eller ultralyd og kjemiske forsterkere ved oppsamling og kvantifisering av analytter for diagnostiske formål og for transdermal avlevering av permeanter. Oppfinnelsen er rettet mot den oppdagelse at porering av stratum corneum med påfølgende riktig anvendelse av ultralyd, særlig når denne ledsages av bruk av kjemiske forsterkere, muliggjør noninvasiv eller minimalt invasisv transdermal bestemmelse av analytter eller avlevering av permeanter. Oppfinnelsen er imidlertid ikke bare begrenset til de respektive illustrasjoner. Det finnes tallrike poreringsteknikker og forsterkersystemer, hvorav enkelte kan virke bedre enn andre, for påvisning og uttak av bestemte analytter eller for avlevering av permeanter gjennom stratum corneum. Innenfor de her presenterte retningslinjer kan imidlertid fagmannen lett foreta visse eksperimenteringer for å oppnå optimal porering, optimale forsterkere eller optimal tid, intensitet og frekvens av den anvendte ultradlyd, så vel som modulering av frekvens, amplitude og fase av anvendt ultradlyd. Oppfinnelsens ramme er derfor kun begrenset av de etterfølgende krav og funksjonelle ekvivalenter av disse. The examples above are therefore only representative of systems that can be used when utilizing ultrasound or ultrasound and chemical amplifiers when collecting and quantifying analytes for diagnostic purposes and for transdermal delivery of permeants. The invention is directed to the discovery that poration of the stratum corneum with subsequent correct application of ultrasound, especially when this is accompanied by the use of chemical amplifiers, enables noninvasive or minimally invasive transdermal determination of analytes or delivery of permeants. However, the invention is not only limited to the respective illustrations. There are numerous poration techniques and amplifier systems, some of which may work better than others, for the detection and extraction of specific analytes or for the delivery of permeants through the stratum corneum. However, within the guidelines presented here, the person skilled in the art can easily carry out certain experiments to achieve optimal poration, optimal amplifiers or optimal time, intensity and frequency of the applied ultrasound, as well as modulation of the frequency, amplitude and phase of applied ultrasound. The scope of the invention is therefore only limited by the subsequent claims and functional equivalents thereof.
Claims (28)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US52054795A | 1995-08-29 | 1995-08-29 | |
US804395P | 1995-10-30 | 1995-10-30 | |
PCT/US1996/013865 WO1997007734A1 (en) | 1995-08-29 | 1996-08-29 | Microporation of human skin for drug delivery and monitoring applications |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO980878D0 NO980878D0 (en) | 1998-02-27 |
NO980878L NO980878L (en) | 1998-04-27 |
NO334437B1 true NO334437B1 (en) | 2014-03-03 |
Family
ID=26677684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO19980878A NO334437B1 (en) | 1995-08-29 | 1998-02-27 | Microporation of human skin for drug delivery and monitoring applications |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0858285A4 (en) |
JP (2) | JP3899427B2 (en) |
CN (1) | CN1174713C (en) |
AU (1) | AU707065B2 (en) |
BR (1) | BR9610012A (en) |
CA (1) | CA2199002C (en) |
ES (1) | ES2536459T3 (en) |
GB (1) | GB2307414B (en) |
HK (1) | HK1009321A1 (en) |
IL (1) | IL123379A (en) |
NO (1) | NO334437B1 (en) |
PT (1) | PT1563788E (en) |
TR (1) | TR199800347T1 (en) |
WO (1) | WO1997007734A1 (en) |
Families Citing this family (103)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6056738A (en) | 1997-01-31 | 2000-05-02 | Transmedica International, Inc. | Interstitial fluid monitoring |
DE69719761T2 (en) | 1996-06-18 | 2003-12-18 | Alza Corp., Palo Alto | DEVICE FOR IMPROVING THE TRANSDERMAL ADMINISTRATION OF MEDICINAL PRODUCTS OR THE DETECTION OF BODY LIQUIDS |
AU3880697A (en) * | 1996-07-03 | 1998-01-21 | Altea Technologies, Inc. | Multiple mechanical microporation of skin or mucosa |
CA2265906C (en) * | 1996-09-17 | 2003-11-11 | Deka Products Limited Partnership | System for delivery of drugs by transport |
US20060002949A1 (en) | 1996-11-14 | 2006-01-05 | Army Govt. Of The Usa, As Rep. By Secretary Of The Office Of The Command Judge Advocate, Hq Usamrmc. | Transcutaneous immunization without heterologous adjuvant |
JP2001512329A (en) * | 1996-12-31 | 2001-08-21 | アルテア テクノロジーズ,インコーポレイテッド | Tissue microperforation for bioactive drug delivery |
US6527716B1 (en) | 1997-12-30 | 2003-03-04 | Altea Technologies, Inc. | Microporation of tissue for delivery of bioactive agents |
US6027496A (en) | 1997-03-25 | 2000-02-22 | Abbott Laboratories | Removal of stratum corneum by means of light |
EP1017320A1 (en) | 1997-10-21 | 2000-07-12 | Townsend Engineering Company | Apparatus and method for the collection of interstitial fluids |
US6155992A (en) * | 1997-12-02 | 2000-12-05 | Abbott Laboratories | Method and apparatus for obtaining interstitial fluid for diagnostic tests |
US6918901B1 (en) | 1997-12-10 | 2005-07-19 | Felix Theeuwes | Device and method for enhancing transdermal agent flux |
DE69831268T2 (en) * | 1997-12-11 | 2006-03-09 | Alza Corp., Palo Alto | DEVICE FOR INCREASING THE TRANSDERMAL ACTIVE FLUID |
DE69839969D1 (en) | 1997-12-11 | 2008-10-16 | Alza Corp | DEVICE FOR IMPROVING THE TRANSDERMAL RIVER OF MEDICAMENTS |
US6050988A (en) * | 1997-12-11 | 2000-04-18 | Alza Corporation | Device for enhancing transdermal agent flux |
ATE385405T1 (en) * | 1998-03-06 | 2008-02-15 | Spectrx Inc | INTEGRATED PORATION, COLLECTION AND ANALYSIS DEVICE AND METHOD THEREOF |
US6530915B1 (en) | 1998-03-06 | 2003-03-11 | Spectrx, Inc. | Photothermal structure for biomedical applications, and method therefor |
US6173202B1 (en) | 1998-03-06 | 2001-01-09 | Spectrx, Inc. | Method and apparatus for enhancing flux rates of a fluid in a microporated biological tissue |
US6091975A (en) * | 1998-04-01 | 2000-07-18 | Alza Corporation | Minimally invasive detecting device |
US6569157B1 (en) * | 1998-05-18 | 2003-05-27 | Abbott Laboratories | Removal of stratum corneum by means of light |
US6077660A (en) * | 1998-06-10 | 2000-06-20 | Abbott Laboratories | Diagnostic assay requiring a small sample of biological fluid |
US7344499B1 (en) | 1998-06-10 | 2008-03-18 | Georgia Tech Research Corporation | Microneedle device for extraction and sensing of bodily fluids |
US6503231B1 (en) | 1998-06-10 | 2003-01-07 | Georgia Tech Research Corporation | Microneedle device for transport of molecules across tissue |
US6352506B1 (en) | 1998-07-14 | 2002-03-05 | Altea Technologies | Controlled removal of biological membrane by pyrotechnic charge for transmembrane transport |
AU5004299A (en) * | 1998-07-21 | 2000-02-14 | Altea Technologies, Inc. | System and method for continuous analyte monitoring |
US7384396B2 (en) | 1998-07-21 | 2008-06-10 | Spectrx Inc. | System and method for continuous analyte monitoring |
US6207400B1 (en) * | 1998-09-04 | 2001-03-27 | Powderject Research Limited | Non- or minimally invasive monitoring methods using particle delivery methods |
US6468229B1 (en) | 1998-10-20 | 2002-10-22 | Abbott Laboratories | Apparatus and method for the collection of interstitial fluids |
US6148232A (en) | 1998-11-09 | 2000-11-14 | Elecsys Ltd. | Transdermal drug delivery and analyte extraction |
US6597946B2 (en) | 1998-11-09 | 2003-07-22 | Transpharma Ltd. | Electronic card for transdermal drug delivery and analyte extraction |
US6611706B2 (en) | 1998-11-09 | 2003-08-26 | Transpharma Ltd. | Monopolar and bipolar current application for transdermal drug delivery and analyte extraction |
US6708060B1 (en) | 1998-11-09 | 2004-03-16 | Transpharma Ltd. | Handheld apparatus and method for transdermal drug delivery and analyte extraction |
US6743211B1 (en) | 1999-11-23 | 2004-06-01 | Georgia Tech Research Corporation | Devices and methods for enhanced microneedle penetration of biological barriers |
US6611707B1 (en) | 1999-06-04 | 2003-08-26 | Georgia Tech Research Corporation | Microneedle drug delivery device |
US20040039342A1 (en) | 2000-06-08 | 2004-02-26 | Jonathan Eppstein | Transdermal integrated actuator device, methods of making and using same |
ATE324922T1 (en) * | 1999-06-08 | 2006-06-15 | Altea Therapeutics Corp | DEVICE FOR MICROPORATION OF A BIOLOGICAL TISSUE USING A FILM TISSUE INTERFACE DEVICE AND METHOD |
US20030078499A1 (en) | 1999-08-12 | 2003-04-24 | Eppstein Jonathan A. | Microporation of tissue for delivery of bioactive agents |
US6355054B1 (en) * | 1999-11-05 | 2002-03-12 | Ceramoptec Industries, Inc. | Laser system for improved transbarrier therapeutic radiation delivery |
DE19963034A1 (en) | 1999-12-24 | 2001-06-28 | Roche Diagnostics Gmbh | Glucose level detection system based on measurement of interstitial fluid, uses heating device or ultrasound to reduce time offset between concentration in interstitial fluid and blood |
IL136008A0 (en) | 2000-05-07 | 2001-05-20 | Elecsys Ltd | Electrically-mediated transdermal drug injection |
US7597692B2 (en) | 2000-06-08 | 2009-10-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Microscission processes and procedures |
US6706032B2 (en) | 2000-06-08 | 2004-03-16 | Massachusetts Institute Of Technology | Localized molecular and ionic transport to and from tissues |
AUPR044000A0 (en) * | 2000-09-28 | 2000-10-26 | Norwood Abbey Ltd | Diagnostic device |
US6537243B1 (en) | 2000-10-12 | 2003-03-25 | Abbott Laboratories | Device and method for obtaining interstitial fluid from a patient for diagnostic tests |
US6882884B1 (en) | 2000-10-13 | 2005-04-19 | Soundskin, L.L.C. | Process for the stimulation of production of extracellular dermal proteins in human tissue |
US6733493B2 (en) * | 2000-11-16 | 2004-05-11 | Innotech Usa, Inc. | Laser skin perforator |
WO2002064193A2 (en) | 2000-12-14 | 2002-08-22 | Georgia Tech Research Corporation | Microneedle devices and production thereof |
AU2002231207A1 (en) | 2000-12-21 | 2002-07-01 | Biovalve Technologies, Inc. | Microneedle array systems |
JP4704583B2 (en) * | 2001-02-28 | 2011-06-15 | 有限会社開発顧問室 | Patch test sheet |
WO2003039620A2 (en) | 2001-05-17 | 2003-05-15 | Transpharma Medical Ltd. | Integrated transdermal drug delivery system |
US6840910B2 (en) | 2001-08-01 | 2005-01-11 | Johnson & Johnson Consumer Companies, Inc. | Method of distributing skin care products |
US6855117B2 (en) | 2001-08-01 | 2005-02-15 | Johnson & Johnson Consumer Companies, Inc. | Method of treating the skin of a subject |
US6790179B2 (en) | 2001-08-01 | 2004-09-14 | Johnson & Johnson Consumer Companies, Inc. | Method of examining and diagnosing skin health |
WO2003024507A2 (en) | 2001-09-19 | 2003-03-27 | Biovalve Technologies, Inc. | Microneedles, microneedle arrays, and systems and methods relating to same |
EP1471953B1 (en) | 2001-09-21 | 2011-02-16 | Valeritas, Inc. | Gas pressure actuated microneedle arrays, and systems and methods relating to same |
US9918665B2 (en) | 2002-03-11 | 2018-03-20 | Nitto Denko Corporation | Transdermal porator and patch system and method for using same |
WO2003089043A2 (en) | 2002-04-19 | 2003-10-30 | Transpharma Medical Ltd. | Handheld transdermal drug delivery and analyte extraction |
IL152575A (en) | 2002-10-31 | 2008-12-29 | Transpharma Medical Ltd | Transdermal delivery system for water insoluble drugs |
US7662404B2 (en) | 2002-10-31 | 2010-02-16 | Transpharma Medical Ltd. | Transdermal delivery system for dried particulate or lyophilized peptides and polypeptides |
IL152574A (en) | 2002-10-31 | 2009-09-22 | Transpharma Medical Ltd | Transdermal delivery system for dried particulate or lyophilized medications |
IL152573A (en) | 2002-10-31 | 2009-11-18 | Transpharma Medical Ltd | Transdermal delivery system for anti-emetic medication |
US8133505B2 (en) | 2002-10-31 | 2012-03-13 | Transpharma Medical Ltd. | Transdermal delivery system for dried particulate or lyophilized medications |
US7383084B2 (en) | 2002-10-31 | 2008-06-03 | Transpharma Medical Ltd. | Transdermal delivery system for dried particulate or lyophilized medications |
US7258673B2 (en) | 2003-06-06 | 2007-08-21 | Lifescan, Inc | Devices, systems and methods for extracting bodily fluid and monitoring an analyte therein |
US8016811B2 (en) | 2003-10-24 | 2011-09-13 | Altea Therapeutics Corporation | Method for transdermal delivery of permeant substances |
AU2004285481A1 (en) * | 2003-10-24 | 2005-05-12 | Alza Corporation | Apparatus and method for enhancing transdermal drug delivery |
BRPI0415466A (en) * | 2003-10-24 | 2006-12-19 | Alza Corp | pretreatment method and system for enhancing transdermal drug delivery |
US7896819B2 (en) | 2004-10-21 | 2011-03-01 | Rebec Mihailo V | Method of determining the concentration of an analyte in a body fluid and system in therefor |
JP2006326147A (en) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Shingo Wakamatsu | Laser therapy equipment |
TWI419717B (en) * | 2005-06-17 | 2013-12-21 | Altea Therapeutics Corp | Permeant delivery system and methods for use thereof |
JP5011935B2 (en) * | 2006-10-11 | 2012-08-29 | パナソニック株式会社 | Blood test equipment |
JP5011936B2 (en) * | 2006-10-11 | 2012-08-29 | パナソニック株式会社 | Blood test equipment |
KR101214764B1 (en) * | 2006-11-14 | 2012-12-21 | 가고시마 유니버시티 | Drug injecting device |
PL2152358T3 (en) | 2007-04-27 | 2011-09-30 | Echo Therapeutics Inc | Skin permeation device for analyte sensing or transdermal drug delivery |
CA2704740C (en) | 2007-10-09 | 2016-05-17 | Transpharma Ltd. | Magnetic patch coupling |
EP2205967B1 (en) | 2007-10-17 | 2013-05-01 | Syneron Medical Ltd. | Dissolution rate verification |
WO2009060701A1 (en) * | 2007-11-06 | 2009-05-14 | Konica Minolta Opto, Inc. | Microopening forming apparatus and body liquid collecting system using the microopening forming apparatus |
CN101969873B (en) | 2007-12-05 | 2015-05-13 | 赛诺龙医疗公司 | A disposable electromagnetic energy applicator and method of using it |
GB0811856D0 (en) | 2008-06-27 | 2008-07-30 | Ucl Business Plc | Magnetic microbubbles, methods of preparing them and their uses |
US8606366B2 (en) | 2009-02-18 | 2013-12-10 | Syneron Medical Ltd. | Skin treatment apparatus for personal use and method for using same |
US20100256466A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Avraham Shekalim | Metabolite Management System |
JP5774001B2 (en) * | 2009-07-27 | 2015-09-02 | ノヴォクセル リミテッド | Method and apparatus for tissue ablation |
PT105635B (en) * | 2011-04-19 | 2014-04-11 | Univ De Coimbra | DEVICE FOR THE EFFICIENT ADMINISTRATION OF COMPOUNDS IN THE SKIN OR BIOLOGICAL BARRIERS, OR THROUGH THEM, USING FINE ABSORBENT LIGHT FILMS |
CN111529048B (en) | 2013-12-18 | 2024-03-26 | 诺服塞尔有限公司 | Apparatus and method for vaporizing tissue |
WO2016042547A1 (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-24 | Novoxel Ltd. | Methods and devices for thermal surgical vaporization and incision of tissue |
KR102498050B1 (en) | 2014-09-15 | 2023-02-09 | 노보셀 리미티드 | Methods and devices for thermal tissue vaporization and compression |
EP3265168A1 (en) * | 2015-03-03 | 2018-01-10 | Guided Therapy Systems, L.L.C. | Methods and systems for ultrasound assisted delivery of a medicant to tissue |
CN108366751A (en) * | 2015-12-15 | 2018-08-03 | 皇家飞利浦有限公司 | Surface processing device and method |
CN108780085A (en) * | 2016-01-15 | 2018-11-09 | 辛辛那提大学 | Advanced electroporation device and method for obtaining the analyte in biofluid |
AU2017280014B2 (en) * | 2016-06-20 | 2022-05-26 | University Of North Texas | Laser-assisted machining (LAM) of non-monolithic composite bone material |
FI127811B (en) * | 2016-11-21 | 2019-03-15 | Helsingin Yliopisto | Device for sampling one or more analytes |
EP3361402A1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-08-15 | Roche Diabetes Care GmbH | A computer-implemented method and a portable device for analyzing glucose monitoring data indicative of a glucose level in a bodily fluid, and a computer program product |
US11441994B2 (en) * | 2017-07-27 | 2022-09-13 | Tata Consultancy Services Limited | Method and system for in-silico design of skin electroporation |
WO2019025610A1 (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | Fibrotx Oü | Lateral flow assay and device for skin care application |
CN109157280A (en) * | 2018-08-10 | 2019-01-08 | 重庆大学 | Irreversible electroporated tissue ablation effect dynamic realtime assessment equipment |
CN114375181A (en) * | 2019-06-28 | 2022-04-19 | 帕斯帕特技术有限公司 | Methods and systems for controlling energy delivery to a filament device |
CN112294298A (en) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 华广生技股份有限公司 | Biosensor implanting device and implanting method thereof |
CN110613893A (en) * | 2019-10-31 | 2019-12-27 | 南京工业职业技术学院 | Novel excitation coil |
CN111693434B (en) * | 2020-06-19 | 2024-01-19 | 中建路桥集团有限公司 | Experimental device for test concrete impervious performance |
CN114504373A (en) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 澳美力科技(成都)有限公司 | Novel radio frequency conversion beauty instrument |
CN112957124B (en) * | 2021-01-30 | 2023-08-22 | 南京理工大学 | In-vitro laser biological tissue welding and sewing method for energy targeting regulation and control |
CN115670642A (en) * | 2021-05-20 | 2023-02-03 | 黄虹凤 | Laser wire cutting device capable of ensuring high precision and high speed |
CN114343839B (en) * | 2021-12-30 | 2024-07-23 | 德州环球之光医疗科技股份有限公司 | Treatment pattern conversion method based on adjustable spiral linear laser spots |
CN116999687A (en) * | 2023-07-19 | 2023-11-07 | 河南翔宇医疗设备股份有限公司 | Ultrasonic permeameter, ultrasonic permeameter output parameter setting device and medium |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4775361A (en) | 1986-04-10 | 1988-10-04 | The General Hospital Corporation | Controlled removal of human stratum corneum by pulsed laser to enhance percutaneous transport |
US4863970A (en) * | 1986-11-14 | 1989-09-05 | Theratech, Inc. | Penetration enhancement with binary system of oleic acid, oleins, and oleyl alcohol with lower alcohols |
DE68925030T2 (en) * | 1988-01-21 | 1996-07-25 | Massachusetts Inst Technology | MOLECULE TRANSPORT THROUGH FABRICS WITH THE USE OF ELECTROPORATION. |
US5139023A (en) * | 1989-06-02 | 1992-08-18 | Theratech Inc. | Apparatus and method for noninvasive blood glucose monitoring |
US5016615A (en) * | 1990-02-20 | 1991-05-21 | Riverside Research Institute | Local application of medication with ultrasound |
US5115805A (en) * | 1990-02-23 | 1992-05-26 | Cygnus Therapeutic Systems | Ultrasound-enhanced delivery of materials into and through the skin |
GB9014307D0 (en) | 1990-06-27 | 1990-08-15 | Scient Generics Ltd | Method of treatment and compositions therefor |
JP3189337B2 (en) * | 1991-11-08 | 2001-07-16 | 日本電気株式会社 | Skin stratum corneum removal device and method |
US5344418A (en) * | 1991-12-12 | 1994-09-06 | Shahriar Ghaffari | Optical system for treatment of vascular lesions |
US5165418B1 (en) * | 1992-03-02 | 1999-12-14 | Nikola I Tankovich | Blood sampling device and method using a laser |
US5246437A (en) * | 1992-04-10 | 1993-09-21 | Abela George S | Cell treatment apparatus and method |
US5643252A (en) * | 1992-10-28 | 1997-07-01 | Venisect, Inc. | Laser perforator |
US5279552A (en) * | 1993-01-11 | 1994-01-18 | Anton Magnet | Intradermal injection device |
US5267985A (en) * | 1993-02-11 | 1993-12-07 | Trancell, Inc. | Drug delivery by multiple frequency phonophoresis |
US5582184A (en) * | 1993-10-13 | 1996-12-10 | Integ Incorporated | Interstitial fluid collection and constituent measurement |
US5458140A (en) | 1993-11-15 | 1995-10-17 | Non-Invasive Monitoring Company (Nimco) | Enhancement of transdermal monitoring applications with ultrasound and chemical enhancers |
US5445611A (en) * | 1993-12-08 | 1995-08-29 | Non-Invasive Monitoring Company (Nimco) | Enhancement of transdermal delivery with ultrasound and chemical enhancers |
DE69624668T2 (en) * | 1995-07-25 | 2003-08-28 | Massachusetts Institute Of Technology, Cambridge | IMPROVED TRANSDERMAL TRANSPORTATION USING ULTRASOUND |
-
1996
- 1996-08-29 CA CA002199002A patent/CA2199002C/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-29 AU AU68631/96A patent/AU707065B2/en not_active Expired
- 1996-08-29 JP JP51055297A patent/JP3899427B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-29 CN CNB961966718A patent/CN1174713C/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-29 WO PCT/US1996/013865 patent/WO1997007734A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-08-29 IL IL12337996A patent/IL123379A/en not_active IP Right Cessation
- 1996-08-29 ES ES05011002.2T patent/ES2536459T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-29 GB GB9702766A patent/GB2307414B/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-29 EP EP96929098A patent/EP0858285A4/en not_active Withdrawn
- 1996-08-29 TR TR1998/00347T patent/TR199800347T1/en unknown
- 1996-08-29 BR BR9610012-5A patent/BR9610012A/en not_active Application Discontinuation
- 1996-08-29 PT PT50110022T patent/PT1563788E/en unknown
-
1998
- 1998-02-27 NO NO19980878A patent/NO334437B1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-08-24 HK HK98110113A patent/HK1009321A1/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-02-15 JP JP2006038655A patent/JP2006192285A/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3899427B2 (en) | 2007-03-28 |
IL123379A0 (en) | 1998-09-24 |
PT1563788E (en) | 2015-06-02 |
TR199800347T1 (en) | 1998-05-21 |
CA2199002A1 (en) | 1997-03-01 |
EP0858285A1 (en) | 1998-08-19 |
ES2536459T3 (en) | 2015-05-25 |
GB2307414A (en) | 1997-05-28 |
HK1009321A1 (en) | 1999-05-28 |
AU6863196A (en) | 1997-03-19 |
NO980878L (en) | 1998-04-27 |
GB2307414B (en) | 1998-03-11 |
AU707065B2 (en) | 1999-07-01 |
CA2199002C (en) | 1999-02-23 |
WO1997007734A1 (en) | 1997-03-06 |
CN1195276A (en) | 1998-10-07 |
GB9702766D0 (en) | 1997-04-02 |
CN1174713C (en) | 2004-11-10 |
BR9610012A (en) | 1999-12-21 |
JPH11511360A (en) | 1999-10-05 |
IL123379A (en) | 2002-04-21 |
NO980878D0 (en) | 1998-02-27 |
EP0858285A4 (en) | 2000-05-17 |
JP2006192285A (en) | 2006-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6142939A (en) | Microporation of human skin for drug delivery and monitoring applications | |
AU707065B2 (en) | Microporation of human skin for drug delivery and monitoring applications | |
US6527716B1 (en) | Microporation of tissue for delivery of bioactive agents | |
US7758561B2 (en) | Microporation of tissue for delivery of bioactive agents | |
CA2789115C (en) | Microporation of tissue for delivery of bioactive agents | |
US20020169394A1 (en) | Integrated tissue poration, fluid harvesting and analysis device, and method therefor | |
US6419642B1 (en) | Irradiation enhanced permeation and delivery | |
CA2329167C (en) | Method and apparatus for enhancing flux rates of a fluid in a microporated biological tissue | |
US20010050083A1 (en) | Irradiation enhanced permeation and delivery | |
EP1563788B1 (en) | Microporation of human skin for drug delivery and monitoring applications | |
RU2209031C2 (en) | Method for forming micro-pores in human skin for delivering medicaments and carrying out monitiring | |
WO2002026148A1 (en) | Irradiation enhanced permeation and collection | |
WO2002026149A1 (en) | Irradiation enhanced permeation and delivery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: NITTO DENKO CORPORATION, JP |
|
MK1K | Patent expired |