SE520344C2 - Elektrontransportanordning med spänningsförstärkande krets avsedd för administrering av läkemedel - Google Patents

Description

25 30 520 344 2 elektroderna. Om t ex det terapeutiska medlet som skall administreras till kroppen är positivt laddat (dvs en katjon), kommer anoden att vara den aktiva elektroden och katoden kommer att tjäna som motelektrod för att sluta kretsen. Om det terapeutiska medlet som skall tillföras är negativt laddat (dvs en anjon), kommer katoden att vara givarelektrod och anoden kommer att vara motelektrod.

Alternativt kan både anoden och katoden användas för att adminsitrera läkemedel med motsatt elektrisk laddning in i kroppen. I detta fall är båda elektroderna givar- och motelektroder. T ex kan anoden samtidigt tillföras ett katjonisk terapeutisk medel och fungera som en ”motelektrod” till katoden. På samma sätt kan katoden samtidigt tillföras ett anjoniskt terapeutiskt medel in i kroppen och fungera som en ”motelektrod” för anoden.

Ett mycket använt elektrotransportförfarande, elektromigration (även betecknad jontofores), innefattar den elektriskt inducerade transporten av laddade joner. En annan typ av elektrotransport, elektroosmos, innefattar flödet av ett flytande lösningsmedel från givarreservoaren, varvid vätska innehåller medlet som skall tillföras, under påverkan av det pålagda elektriska fältet. Ytterligare en annan typ av elektrotransportförfarande, elektroporation, innefattar bildandet av tillfälligt existerande poler i ett biologiskt membran genom applicering av högspärmingspulser. Ett terapeutiskt medel kan delvis tillföras genom huden genom passiv diffundering genom koncentrationsskillnaden mellan koncentrationen hos läkemedlet i givarreservoaren och elektrotransportanordningen och koncenrationen av läkemedlet i vävnaderna i patientens kropp. Vid alla elektrotransportförfaianden, kan mer än ett av dessa förfaranden samtidigt uppstå till en viss omfattning. Således ska tennen ”elektrotransport” såsom den används i det följande, ges bredast möjliga betydelse, så att den innefattar den elektriskt inducerade eller förbättrade transporten av minst ett terapeutiskt medel, vare sig det är laddat, oladdat eller en blandning därav. 10 15 20 25 30 520 344 3 Termen ”läkemedel” och ”terapeutiskt medel” används utbytbart och avser att ha sin bredaste betydelse, nämligen vilket terapeutiskt aktiv substans som tillförs till en levande organism för att ge en önskvärd, vanligen nyttig effekt. Detta innefattar terapeutiska medel i alla huvudsakliga terapeutiska områden innefattande, men inte begränsat till: medel mot infektion, såsom antibiotika och antivirala medel; smärtstillande medel, som innefattar fentanyl, sufentanil, buprenorñn och smärtstillande kombinationer; bedövningsmedel; aptitnedsättande medel, antiarnitika; medel mot astma, såsom terbutalin; medel mot epilepsi; antidepressiva medel; antidiabetiska medel; antidiarrherala; antihistarniner; anti-inflammatoriska medel; medel mot huvudvärk; medel mot åksjuka, såsom skopolamin och ondansetron; medel mot illamående; antineoplastika; medel mot Parkinson; medel mot klåda; antipsykotikum; febemedsättande medel, innefattande mag-tarm och urinvägs; antikolinergika; sympatomimetikum; xantin derivat; kardiovaskulära medel, som innefattar kalciumkanalblockerare, såsom nifedipin; betablockerare, såsom dobutamin och ritodrimantiarytmika; blodtryckssänkande medel, såsom atenolol; ACE inhibitorer, såsom ranitidin; diuretika; kärlvidgande medel, som innefattar vanlig-, krans- perifera och hjärn-medel; stimulanter för centrala nervsystemet; hostmedel och medel mot förkylning; medel mot slemhinneansvällning; diagnostiska medel; jonnoner, såsom bisköldkörtelhonnon; muskel avslappnande medel; parasympatolytikum; parasympatomimetikum; prostaglandiner; proteiner; peptider; psykiskt stimulerande medel; olika typer av lugnande medel.

Elektrotransport är också användbar vid den kontrollerade administreringen av peptider; polypeptider, proteiner och andra makromolekyler. Dessa makromolekylära substanser har vanligtvis en molekylvikt av minst 300 Dalton, och i synnerhet har de en molekylvikt av 300-40000 Dalton, Specifika exempel av peptider och proteiner i detta storleksområde innefattar utan begränsning följande: LHRH; LHRH analoger såsom buserelin, gonadorelin, nafarelin och leuprolid: insulin; insulotropin; calcitonin; octreotid; endorfin; TRH; NT-36 (kemiskt namn är N = [[[s)-4-oxo-2- 10 15 20 25 30 520 344 4 -azetidinyl]carbonyl]-L-histídyl-L-prolinarnid) liprecin; tillväxthormoner, såsom HGH, HMG och desmopressinacetat; follikelluteoider; aANF; tillväxtfaktorer såsom tillväxtfaktor utlösande faktor (GFRF eller GHRH); bMSH; somatostatin; bradykinin; somatotropin; blodplättderiverad tillväxtfaktor; asparaginas; chymopapain; cholecystokinin; chorinic gonadotropin; corticotropin (ACTH); erytropoietin; epoprostenol (inhibitor mot p1ättaggregat); gjukagon; HCG; hirulog; hyaluronas; interferon; interleukiner, menotropiner (urofollitropin) (F SH) och LH); oxitokin; streptokinas; plasminogen aktivator för vävnad; vasopressin; desmopressin; ACTH analoger; ANP; ANP frigörande inhibitorer; angiotensin ll antagonister; antagonister mot antidiuretiskt hormon; antagonister mot bradykinin: CD-4; ceredas; CSF-er; enkephaliner; FAB-fragment; IgE peptide supressorer; IGF-1; neurotropiska faktorer; koloni stimulerande faktorer; paratyroidhormon och antagonister; antagonister mot paratyroidhormon; antagonister mot prostaglandin; pentigetid: protein C; protein S, renin inhibitorer; tymosin alfa-1; trombolytika; TNF, vacciner; analoga vasopressin antagonister; alfa-1 anti-trypsin (rekombinant); och TGF-beta.

Elektrotransportanordningar behöver vanligtvis en reservoar eller källa för medlet, eller en prekursor av ett sådant medel, som skall administreras till kroppen genom elektrotransport. Exempel på sådana reservoarer eller källor av företrädesvis joniserade eller joniserbara medel innefattar en påse som beskrivs i US-A-4 250 878 eller en förforrnad gelkropp som beskrivs i US-A-4 383 529. Sådana reservoarer ansluts elektriskt till anoden eller katoden i en elektrotransportanordning för att ge en konstant eller återanvåndbar källa för en eller flera önskade terapeutiska änmen.

Nyligen har ett antal US-patent getts ut inom elektrotransportområdet, som visar ett pågående intresse inom detta område av läkemedelsadministrering. Till exempel US- A-3 991 755, US-A-4 141 359, US-A-4 398 545 och US-A-4 250 878 visar exempel på elektrotransportanordningar och några tillämpningar därav.

Under senare tid har elektrotranspoltadministreringsanordningar blivit mycket mindre, speciellt i samband med utvecklingen av miniatyriserade elektriska kretsar (t 10 15 20 25 30 520 344 5 ex integrerade kretsar) och mera kraftfulla lätta lättviktsbatterier (t ex litiumbatterier). Tillkomsten av billiga miniatyriserade elektroniska kretsar och kompakta högenergibatterier har gett hela anordningar som kan göras tillräckligt små för att enkelt bäras på patientens hud, under klädema. Detta tillåter patienten att vara fullt rörlig och kurma göra alla normala aktiviteter, även under perioder när elektrotransportanordningen aktivt administrerar läkemedel.

Icke desto mindre kvarstår några begränsningar, som minskar ytterligare användning av denna värdefulla teknik. En sådan begränsning är storleken och kostnaden för en elektrotransportadminsitreringsanordning. Speciellt ger batteriema som behövs för elektrotransportanordningar ett betydande bidrag till den totala storleken och vikten, såväl som kostnaden, av dessa mindre patientbuma elektrotransportadministreringsanordningar. En minskning i antalet och/eller kostnaden av dessa batterier skulle tillåta elektrotransport av läkemedeltsadministreringsanordningar att göras mindre och till lägre kostnad.

Ett förfarande för att reducera antalet batterier som behövs för kraft i en elektrotransportanordning är att använda en spänningsförstärkar krets.

Förstärkarkretsar är väl kända inom det elektriska området. Konventionella förstärkarkretsar har en inställning (t ex 3,0 volt) och förstärker den med en förbestämd multipel (t ex x2) för att ge en ”förstärkt” utspänning (t ex 6,0 v = 3,0 v x 2). Spänningsförstärkarkretsar har använts i transdermala elektrotransportadministreringsanordningar. Se US-A-5 254 081 (se kolurrm 2, rad 34-39). i Dessa kretsar tillåter en elektrotransportanordning att tillföra en förbestämd nivå av elektrisk ström med ett färre antal batterier, eller lägre spänning, än som annars skulle behövas utan att använda sig av en spänningsförstärkarkrets. Således kan konventionella förstärkarkretsar hjälpa att reducera kostnadens storlek för en elektrotransportadministreringsanordning genom att den behöver mindre, och/eller lägre spänning, batterier för att ge spänning till anordningen. 10 15 20 25 30 520 344 6 Problemet med att reducera kostnaden för en spänningskälla i en elektrotransportadministreringsanordning försvåras av det faktum att den elektriska resistansen i patientens kroppsyta (t ex hud) inte är konstant under elektrotransportadministreringen. Då spänningen (V), som är nödvändig för att driva en speciell nivå av elektrisk ström (i) genom patientens hud är proportionell mot resistansen (R) i huden (d v s enligt Ohms lag, där V = iRhud), är spänningsbehoven hos spärmingskällan inte konstant under elektrotransportadministreringen. T ex då elektrotransportadministrering påbörjas, är patientens ursprungliga hudresistans relativt hög, vilket medför att spänningskällan måste ge relativt hög spänning för att tillföra en förbestämd nivå av elektrotransportström. Emellertid, efter flera minuter (d v s efter ca l till 30 minuter av ström tillförd genom huden) sjunker hudens resistans, så att spänningsbehovet som behövs för att tillföra en speciell nivå på elektrisk ström blir betydligt mindre än spänningen som behövs vid början av elektrotransportadministreringen. Se t ex US-A-5 374 242, som beskriver den varierande hudresistansen och användning av 2 eller flera batterier anslutna antingen parallellt eller i serie för att klara av den varierande hudresistansen. Även om konventionella spänningsförstärkarkretsar kan lämna utspänningen som är nödvändig för att den höga ursprungliga hudresistansen, reducerar de effektiviteten hos anordningen och kräver mera batteriutspänning under perioder då hudresistensen är lägre än det ursprungliga tillståndet, vilket resulterar i lägre effektivitet och ökad batteristorlek och kostnader.

US-A-4 141 359 till vilken hänvisas, beskriver en likström-likströmsomvandlare som har en omvandlare som induktivt kopplar periodiska variationer hos ström i en primär spole till pulser i en sekundär spole med en fast spärmingsmultipel av den primära spänningskällan. Dessa pulser av sekundär ström från spolen leds genom huden med terapeutiska elektroder. Medelvärdet eller likströmsvärdet av den sekundära strömmen kontrolleras av en felspärmings- och återkopplingskrets, så att medelvärdet av den sekundära strömmen hålls konstant. En nackdel med J acobsens 10 15 20 25 30 520 344 7 krets är att toppvärdet av den fasta och multiplicerade spänningen ligger direkt över elektroden. Toppspärmingen är onödig för de fall när hudresistansen är låg, och resulterar i onödigt höga strömpulser av terapeutisk ström och möjliga negativa effekter på huden.

US-A-5,426,3 87 beskriver en anordning,vilken innefattar en switch-läges strömskälla utrustad med ett elektroniskt switch-organ, vilket vid .slutning kontrollerar tillförd effekt till en spole som urladdas när det elektronsi/ka switchorganet öppnas åter, till en kondensator som har anslutningarïid vilka utspämiingen från anordningen uppträder. Anordningen innefattar en klockad digital räknare och en mikrokontroller för att lyckosamt ladda räknaren med en förbestämd sekvens av nummer vilka tjänar som ett band för räkningen utförd av räknaren, varvid räknaren cykliskt kontrollerar stängandet av det elektroniska switchorganet under ett förbestämt tidsintervall, så att utspänningen hos anordningen följer en förbesämd vågforrn, vilken motsvarar nummersekvensen. En nackdel hos anordningen enligt US-A-5,426,3 87 är att den kräver en relativt kostsam, komplex och fysiskt stor rnikrokontroller/räknar anordning för att ge en bestämd nivå terapeutisk ström. Som ett resultat är anordningen eventuellt inte lämplig för vissa tillämpningar i vilka en liten, lättvikts och billig elektrotransportadministreringsanordning är önskvärd eller nödvändig.

Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning som arbetar med förbättrad effektivitet av en elektrotransportmedeltillförselanordning, som har en spänningsförstärkarkrets.

E_tt annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning som arbetar med en elektrotransportmedeladministreringsanordning, i vilken spänningskällans spänning förstärks till en nivå som är optimalt lämplig för betingelsema (t ex hudre- sistans) för läkemedelsadministreringen. 10 15 20 25 30 520 344 s Uppfillllillgfill RVSCI' en elektrotransportanordn ing för läkemedelsadministrering, som har en spänningsförstärkarlcets som förstärker spämiingskällans (batteriets) utspänning, i vilken iörstärkarkrets törstärkningsmultipeln automatiskt kontrolleras beroende på hudens resistens hos patienten. Anordningen är anpassad för att administrera ett terapeutiskt medel genom en djurkropps yta (t ex människohud)imed elektrouansport. _ _ Anordningen har en spänningskälla (t ex ett eller flera batterier) med en utspänning.

Spänningskällans utspänning förstärks med en spänningstörstärkare, som har en justerbar törstärkningsmultipel för att ge en arbetsspärming. En parameter för kroppsytan, vald från den elektriska resistensen hos kroppsytan, spänningsfallet över kroppsytan och strömmen tillförd genom kroppens yta känns av och iörstärkningsmultipeln justeras baserad på den avkända parametem för kroppsytan iör att ge en justerad arbetsspänning. Genom att justera iörstärkningsmultipeln baserad på den avkända kroppsparametem (t ex hudens resistens), tillför anordningen bara den nivå av spänning, som behövs för att tillföra en förbestämd nivå av elektrotransportström, utan extra spänning konsumerad av förstärkarkretsen.

Således avser förfarandet enligt uppfinningen förbättrad effektivitet vid manövreringen av en elektrotransportadmiriistreringsanordning.

Ovanstående och andra särdrag, aspekter och fördelar enligt uppfmningen kommer att bli tydligare med följande beskrivning och ritningsfigiirer, i vilka: fig. l är en perspektivvy av en elektrotransportanordning för administrering av läkemedel enligt uppfinningen; fig. 2 är en sprängskiss av en elektrotransportanordning enligt uppfmningen; fig. 3 är en kurva som illustrerar hur patientens hudresistans avtar med tiden: 10 15 20 25 30 520 344 9 fig. 4 är ett schematiskt schema av en reglerbar spänningsförstärkarkrets enligt uppfinningen; fig. 5 är ett tidsdiagram vid användandet av kretsen i fig. 4; fig. 6 är ett schematiskt schema av en annan reglerbar spänningsförstärkarkrets enligt uppfinningen; fig. 7 är ett tidsdiagrarn av användandet av kretsen i fig. 6; och fig. 8 är ett schematiskt schema av en annan reglerbar spärmingsförstärkarkrets enligt uppfinningen.

Den elektroniska kretsen enligt uppfinningen kan användas i huvudsakligen alla elektrotranspoitadministreringsanordningar även om kretsarna har speciell användning i dessa anordningar anpassade för att administrera medel transdermalt genom elektrotransport. Exempel på elektrotransportadministreringsanordningar, som kan användas med kretsarna enligt uppfinningen visas i fig. 1 och 2. Med hänvisning till fig. 1 visas en perspektivvy av en elektrotransportanordning 10 som eventuellt har en aktiveringsomkopplare i fonn av en tryckknappsomkopplare 12 och en eventuell lysdiod (LED) 14 som slås på när anordningen 10 används.

Fig. 2 är en sprängskiss av en andra anordning 10” enligt uppfinningen. Anordningen 10” i flg. 2 skiljer sig från anordningen 10 i fig. 1 i placeringen av såväl 14”.

LED 14” är placerad angränsande tryckknappströmställare 12 på en enda av anordningen 10” i denna utföringsform av uppfinningen. Anordning 10” innefattar ett övre hölje 16, ett kretskoit 18, ett nedre hölje 20, anodelektrod 22, katodelektrod 24, anodreservoar 26, katodreservoar 28 och hudkompatibel klisterplatta 30. Det övre liöljet 16 har laterala vingar 15 vilka hjälper till med att hålla anordningen 10” mot en patients hud. Det övre höljet 16 är företrädesvis bestående av en formsprutningsbar elastomer (t ex etenvinylacetat). Kretskortet 18 innefattar en 10 15 20 25 30 520 344 10 integrerad krets 19 ansluten till diskreta komponenter 40 och batteri 32. Kretskortet 18 ansluts till höljet 16 via kontakter (inte visade i fig. 2) som passerar genom öppningama 13a och l3b. Ändama av pinnarna hettas upp/ smälts för att värmeforsegla kretskortet mot höljet 16. Det undre höljet 20 ansluts till det övre höljet 16 genom klisterplattan 30, den övre ytan 34 av klisterplattan 30 är fäst till både det nedre höljet 20 och det övre höljet 16 innefattande bottenytoma av vingarna 15.

På undersidan av kretskortet 18 visas (delvis) ett knappcellsbatteri 32. Andra typer av batterier kan också användas för att försörja anordning 10”.

Anordningen 10' består vanligtvis av batteri 32, elektroniska kretsar 19, 40, elektroder 22, 24 och läkemedel/kemiska reservoarer 26, 28 av vilka alla integreras i en självbärande enhet. Utgångarna (inte visade i fig. 2) på kretskortet får elektrisk kontakt med elektroderna 24 och 22 genom öppningama 23, 23” i fördjupningarna 25, 25' bildade i det undre höljet 20 genom elektriskt ledande klisterremsor 42, 42”.

Elektrodema 22 och 24 i sin tur är i direkt mekanisk och elektrisk kontakt med ovansidorna 44', 44 av läkemedelsreservoarema 26 och 28. Bottensidorna 46°, 46 av läkemedelsreservoarema 26, 28 kommer i kontakt med patientens hud genom öppningama 29', 29 i klisterplattan 30.

Efter intryckning av tiyckknappströmställaren 12, tillför den elektroniska kretsen på kretskortet en förbestämd likström till elektrodema/reservoarema 22, 26 och 24, 28 för ett tillförselintervall av förbestämd längd. Företrädesvis överför anordningen till användaren en visuell och/eller hörbar bekräftelse av påslagningen av läkemedelstillförseln genom LED 14' som tänds och/eller en hörbar ljudsignal från, tex en ”pipare”. Läkemedel administreras därvid från en av reservoarema 26, 28 och genom patientens hud genom elektrotransport.

Anodelektroden 22 innefattar företrädesvis silver och katodelektroden 24 innefattar företrädesvis silverklorid. Båda reservoarema 26 och 28 består företrädesvis av 10 15 20 25 30 520 344 ll polymera hydrogelmaterial. Elektrodema 22, 24 och reservoarema 26, 28 hålls kvar av det undre höljet 20. En av reservoarema 26, 28 är ””givar”” reservoar och innehåller den terapeutiska medlet (t ex ett läkemedel) som skall tillföras och den andra reservoaren innehåller vanligtvis en biokompatibel elektrolyt.

Tryckknappsströmställaren 12, den elektroniska kretsen på kretskortet och batteriet 32 är limmade (tätade) mellan övre hölje 16 och undre hölje 20. Övre hölje 16 består företrädesvis av gummi eller annat elastomermaterial. Undre hölje 20 består företrädesvis av en plast eller elastomeriskt arkmaterial (t ex polyeten), som kan gjutas enkelt för att bilda intryckningar 25, 25” och skäras för att bilda öppningar 23, 23”. Den ihopsatta anordningen 10” är företrädesvis vattenbeständig (d v s stänksäker) och är helst vattentät. Systemet har en låg profil som enkelt omsluter kroppen, därvid tillåtande rörelse vid och runt omkring platsen där den bärs.

Reservoarema 26, 28 är placerade på kontaktande sidan som kommer i kontakt med huden av anordningen 10” och är tillräckligt separerad för att förhindra ofrivillig elektrisk kortslutning vid normal användning.

Anordningen 10” klistrar till patientens kroppsyta (t ex huden) genom en perifer klisterplatta 30, som har en övre sida 34 och en sida 36 som är i kontakt med huden.

Den klistrande sidan 36 har klistrande egenskaper, som försäkrar att anordningen 10” starmar kvar på platsen på kroppen under normal användningsaktivitet, men tillåter ändå borttagande efter en förbestämd (t ex 24 timmar) period. Övre klistersidan 34 klistrar till undre hölje 20 och håller kvar elektrodema och läkemedelsreservoarema inuti höljets intryckningar 25, 25” såväl som håller kvar det under höljet 24 fäst till det övre höljet 16.

Tryckknappsströmställaren 12 placeras fördelaktigt på översidan av anordningen 10” och manövreras enkelt genom kläderna. En dubbeltryckning på tryck- knappsomkopplaren inom en kort tidsperiod, t ex 3 sekunder, används företrädesvis för att aktivera anordningen för tillförsel av läkemedel, därvid minimerande sannolikheten för oavsiktlig påverkan av anordningen 10”. 10 15 20 25 30 520 344 12 Då man först startar medlets tillförsel, är hudens resistens hos patienten vanligtvis relativt hög, medan den efter en tidsperiod, faller hudens resistens betydligt. Fig. 3 visar denna egenskap grafiskt, visande att avtagandet av hudens resistans R är huvudsakligen asymptotiskt till ett steady state värde. För en urladdningshastighet av 0,1 mA/cmz är detta steady state värde typiskt av storleksordningen av 20 till 30 kohm/cmz, medan det ursprungliga värdet hos hudens resistans är åtskilliga eller många gånger så stort.

I anordningar för elektrotransportadministrering enligt känd teknik valdes spänningskällan och/eller förstärkningsmultipeln hos spänningsförstärkarkretsen tillräckligt stor för att övervinna den höga hudresistensen närvarande vid användningens start. När emellertid användningen har nått steady state, med åtföljande fall i hudresistens hade anordningar enligt känd teknik överskottsarbetsspänning. I vissa anordningar enligt känd teknik var den pålagda spänningen, som behövdes för att tillföra en speciell ström vid steady state använda en halv gång eller mindre av spänningen som behövdes för att ge samma strömnivå vid start av elektrotransportadministrering. Således var dessa anordningar enligt känd teknik inte kostnadseffektiva eftersom spänningen kastades bort i spärmingsförstärkarskretsen då hudresistansen väl fallit från sin ursprungliga höga nivå.

Fig. 4 visar ett schematiskt schema av en spänningsförstärkarelektrotransportkrets 100 med en reglerbar förstärkningsmultipel som regleras av en avkärmande i terapeutisk lastströmnivå i enlighet med uppfinningen. Detta ger mera effektiv användning av batterier och resulterar i betydande storleks- och kostnadsbesparingar, när man jämför med den just beskrivna kända tekniken. Kretsen 100 innefattar en spärmingskälla i fonn av ett batteri 102, och en spänningskontrollerad elektrisk anslutning 104 elektriskt ansluten till en elektrodanordning 108.

Elektrodanordningen 108 fästs till ett område på en djurkropp 110 med konventionella metoder, såsom klister, snören, bälten eller liknande. Djurkroppen 10 15 20 25 30 520 344 13 visas schematiskt som en variabel lastresistans, Rv för att visa variationen av lastresistans typiskt hos huden när man tillför elektrisk ström I| därigenom.

En elektrodanordning 112 ansluts samtidigt till en annan del av djurkroppen 110.

Elektrodanordningen 112 ansluts till ett serieströmavkännande motstånd 114.

Elektrodema 108, 112, kroppsytan 110 och avkänningsmotståndet 114 bildar en lastströmväg för att leda lastströmmen, h. Elektrodanordningama 108, 112 är lika med elektrod-/reservoarkombinationema 22, 26 och 24, 28 visade i fig. 2. Minst en av elektrodanordningarna 108, 112 innehåller ett terapeutiskt medel (t ex ett läkemedelssalt) i en form (t ex en vattenlösning) lämplig för elektrotransportadministrering in i djurkroppen 110.

En batteriindikator 118 ansluts mellan batteriet 102 och anoden hos den återkopplade dioden 120. Katoden i dioden 120 ansluts till spänningskontrollerad elektrisk anslutning 104. En filterkondensator 122 ansluts mellan anslutningen 104 och systemjord.

En kontrollerad omkopplare 124, som har ett kontrollinvärde 126, har en ände 128 ansluten till anslutningen av anoden i dioden 120 och spolen 118 och en annan ände 130 anslutes till systemjord. Kontrollinvärdet 126 kan altemerande öppna och stänga omkopplaren 124 skapande en anslutning med låg resistans mellan ändama 128 och 130 därigenom anslutande eller ifrånkopplande spolen 118 via en väg med låg resistans till systemjord. Omkopplaren 124 kan vara en elektronisk omkopplingsanordning, såsom en bipolär eller FET transistor.

En kontrollkrets 132 har en kontrollutgång 134 ansluten till omkopplarkontrollingång 126. Kontrollkretsen 132 innefattar en återkopplingsingång 134 för att kontrollera kontrollutgången 126 och en omkopplingsingång 136.

Användandet av den reglerbara spänningsförstärkarkretsen 100 kan förklaras med hänvisning till fig. 5. Efter startning av kretsen 100, t ex igenom en 10 15 20 25 30 520 344 14 tryckknappsströmställare 12 visad i fig. 1, anpassas kontrollkretsen 132 till att först ansluta ingång 136 till systemjord. Detta påverkar avkänriingsmotståndet 114 till att börja leda lastström, Ii från lasten 110.

Kontrollkretsen 132 är anordnad att koppla om kontrollutgången 134, så att omkopplaren 124 ansluts till en enda av spolen 118 till jord under en tidsperiod T1.

Under tiden Tl ökar spolens ström Ii, driven av batteriet 102, till ett maximalt värde Ip.

Vid slutet av tiden Ti, anpassas kontrollkretsen 132 till att ändra utgång 134 att koppla om omkopplingsingång 126 igen, vilket öppnar omkopplaren 124 under en tidsperiod T2. Under T2, kommer spolens ström Ii inte att flyta mot jord, men tvingas att ledas genom dioden 120 in i den elektriska anslutningen 104.

Filterkondensatom 122 ger en låg impedansväg för den tillfälliga strömmen Ii, som då klingar av mot noll under tiden, T2 då spärmingen vid den elektriska knutpunkten 104 höjs genom laddning av kondensatorn 122.

Under tiden Tl, lagrar spolen energi genom att laddas med strömmen Ii. Under perioden T2, urladdar spolen 118 energi in i Filterkondensatom 122 genom dioden 120. Spolen 118 överför därigenom energi från batteriet 102 in i kondensatorn 122 med låg förlust, bara begränsad genom diodfallet i dioden 120 och försumbara serieresistanser i spolen 118, batteriet 102 och de elektriska anslutningarna. Således är spånningskällan för lastström Ii inte direkt batteriet 102 utan snarare antingen kondensatorn 122 (d v s under tiden Tl) eller en kombination av kondensatoin 122 och spolen 118 (d v s under tid T2).

Kontrollkretsen 132 anpassas för att repetera Tl, T2 cykeln i oändligheten eller när den stoppas som beskrives nedan. Spänningen Vw vid anslutningen 104 höjs därigenom till en reglerbar multipel av batterispäriningen 102 beroende på värdena på tidsperioderna T1 och T2. Förstärkningsmultipeln således kan regleras genom att ändra värdena Tloch T2. 10 15 20 25 30 520 544 15 Punktade linjer i fig. 5 visar förlorade eller fördröjda pulser, som kontrolleras av kontrollkretsen 132. Detta kan uppkomma när pulsama inte nödvändigtvis ersätter laddning som kommer från kondensatorn 122, t ex när den terapeutiska strömmen I; som behövs är relativt låg. De punktade linjera i ñg. 5 visar att förstärkarmultipelkontrollorganet kan vara en pulsbreddsmodulering (PVM), pulsfrekvensmodulering (PFM), pulsskippning, eller en kombination därav.

Den reglerbara arbetsspänningen Vw förorsakar laddningsströmmen l; att flyta genom djurets kropp last 110, genom avkänningsmotståndet 114 och in i omkopplingsingången 136 till jord. Återkopplingsingången 133 känner av spännningen över avkänningsmotståndet 114 förorsakad av lastströmmen I|. Kontrollkretsen 132 anpassas för att svara mot återkopplingsingången 132 för att förstärka arbetsspärmingen Vw genom att reglera tidsperiodema, T1 och T2. Detta åstadkoms genom att jämföra spänningen som känns av vid ingång 133 med en satt referensspänning inom kontrollkretsen 132. Om spänningen som kärms av vid ingång 133 är mindre än referensspänningen, öppnar kontrollkretsen 132 och stänger omkopplare 124 vid en hög frekvens tills Vw höjts upp till den lämpliga nivån. Vanligtvis ju längre omkopplare 124 stängs (d v s desto längre Tl är) desto större är spänningen som utvecklas i spolen 118 och desto större är förstärkningsmultipeln. Batterispänningen 132 kan förstärkas genom spolen 118.

Spänningen utvecklad i spolen 118 är lika med induktansvärdet (L) multiplicerat med en hastighet vid vilken ström flyter igenom spolen: Vind = L (dl/dt).

Ut från spolen 1 18 kommer således en hög spänning (varvid spänningen bestäms till en del av induktansvärdet i spolen 118 och till en del av hastigheten för strömflödet genom spolen 118 som kontrolleras genom värdena Tl och T2) vid en lägre ström då effekten in i spolen 118 måste vara lika med effekten ut från spolen 118. 10 15 20 25 30 520 344 16 Kontrollkretsen 132 anpassas eventuellt så att i kombination med värdena från spolen 118 anordnas värdena av lastresistansen 110 och kapacitansvärdet i kondensatorn 122, tidsperiodema Tl, T2 för att motsvara spänningen vid återkopplingsingången 133 så att filterkondensatom 122 mjukar ut och reglerar spänningen Vw för att ge en laddningsström, I, av en huvudsakligen konstant likström av förbestämt värde.

Elektrodanordningama 108 och 112 och således djurkroppen 110 exponeras inte mot höga toppspänningar som i tidigare teknik utan känner i stället bara av ett minimum, spänningsvärde som är tillräckligt för att driva den önskade lastströmmen I,.

Tidsperiodema T1 och T2 regleras genom kontrollkretsen 132 för att förhöja Vw till ett mininalt absolut värde för att ge laddningsströmmen I, för att bibehålla ett önskat förbestämt värde. Om resistensen hos lasten 110 är för hög för att ge ett förbestämt värde på I, för att erhållas utan att ha Vw överskrida en säkerhetsnivå, begränsa den spänningsbegränsande anordning, såsom en zenerdiod 116 ansluten över elektrodorganen 108 och 1 12 spännningen pålagd lasten 110. Ett typiskt säkerhetsmaximumbegränsande värde för Vw är ca 24 volt. Andra värden av spänningsbegränsning kan erhållas genom zenerdioder 116 som har olika klippspänningar, eller genom att använda andra skyddsåtgärder som beskrivs nedan.

När väl resistansen på lasten 110 minskar tillräckligt mycket för att tillåta lastströmmen I, att nå den önskade förbestämda nivån vid maximal säkerhetsspänning, kommer kontrollkretsen 132 att svara mot återkoppling i återkopplingsingången 133 och kommer att justera T1 och T2 att förhöja Vw till en multipel just tillräcklig för att bibehålla strömmen vid en förbestämd nivå oberoende av ytterligare minskning av resistansen.

Arbetsspänningen Vw vid den kontrollerade elektriska anslutningen 104 förstärks således till en förstärkningsmultipel hos batterispänningen 102 just tillräckligt för att 10 15 20 25 30 520 344 17 bibehålla lastströmmen I, vid ett förbestärnt värde så länge som lastspärmingen år mindre än den begränsande spänningen satt av zenerdioden 116.

Den låga förlusten av överföring av energi från batteriet 102 till lasten 110 och kondensatorn 122 maximerar den användbara livslängden hos batteriet 102 vid en given batterikapacitet, Detta tillåter mindre batterier att användas för ett visst terapeutiskt område eller förlänger livstiden för den terapeutiska behandlingen för en viss kostnad.

Den förbestämda strömmen Ii pålagd över lasten 110 kan vara konstant eller varierar med tiden. I vilket fall som helst förses kontrollkretsen 132 med organ för att etablera en förbestämt strömtidsprofil att appliceras. Detta kan åstadkommas genom organ välkända inom tekniken, såsom en differentialkomparator som har en ingång ansluten till ett avkännande motstånd 114, en konstant referensspänning ansluten till den andra ingången, eller som har den andra ingången ansluten till utgången av en D/A omvandlare, som drivs av en klockad ROM, som har ett förprogrammerad mönster (inte visat i fig. 4).

Kretsen 100 kan också förses med en skyddskrets 138. Skyddskretsen 138 har hög impedans och låg impedans kontrollerande funktioner och innefattar en ingång 140, som känner av spänningsfallet över lasten 110 och jämför det avkända spänningsfallet med en förbestämt minimumgräns därför. Krets 138 innefattar också en ingång 142 som känner av strömmen I| pålagd genom lasten 110 och jämför den avkända strömmen med ett förbestämt maxvärde därför. Skyddskretsar som ger en impedanskontrollering och skydd mot genomslag är välkända inom tekniken. Se t ex skyddskretsarna visade i fig. 1 enligt US-A-4 141 359 till vilken hänvisas.

Skyddskretsen 138 övervakar resistensen på lasten 110 genom spänningsingång 140 och strömingång 142 och stänger ner spänningsförstärkningssfunktionen hos kretsen 100 när resistansen hos lasten 110 överskrider en förbestärnd övre gräns eller går under en förbestämd lägre gräns. lnbyggnader av skydds- och nerkopplingskretsen 10 15 20 25 30 520 344 18 138 av typen som beskrivs i US-A-4 141 359 in i förstärkarkretsen 100 är närliggande för en person som är en fackman inom det elektriska området.

Vid användning fästs elektrodanordningama 108 och 112 till hudytan 110 genom konventionella organ och den terapeutiska strömmen initierad genom en omkopplingsorgan (icke visat) såsom strömställare 12 visad i fig. 1. Kontrollkretsen 132 börjar kontrollera på och avkoppling av omkopplare 124. Repeterande pulser av spolens ström Ii laddas altemerande under påtidsperiodema, TI genom omkopplare 124 till jord och urladdas under tidpseriodema vid avstängning, T2 in i kondensatorn 122. Dessa pulser av spolström I; ger spänningen Vw att multipliceras genom en reglerbar förstärkningsmultipel genom att reglera på och avtidema Tl, T2 tills signalen som kopplas tillbaka till ingång 133 indikerar att laddningsströmmen I; är i reglering.

Fig. 6 visar en annan justerbar förstärkande krets 200 enligt uppfinningen. Kretsen 200 innefattar ett batteri 202 en spole 204 en diod 206, ett spärmingskontrollerad elektrisk anslutning 207, ett lågresistansfilterkondensator 208, elektrodorgan 210, 212, som ansluts genom konventionella organ till isärhållna områden på djurkroppen 213. Djurkroppen 213 representeras schematiskt som en varierbar belastningsresistans Rv för att understryka faktumet att resistansen hos lasten 213 varierar med tiden och strömmen.

Minst ett av elektrodorganen 210, 212 innehåller ett terapeutiskt medel i en lärnplig form för elektrotransportadministrering in i djurkroppen 213. i Kretsen 200 innefattar en N-kanalfalteffekttransistor(FET)omkopplare 218, för att koppla om spolens ström 1,, en motstånd 220 som känner av strömmen i spolen och en motstånd 214 som känner av lastens ström. Kretsen innefattar också en högeffektivitets, justerbar likström-likström step up regulator 216. En föredragen regulator 216 är Maxim MAX773 tillverkad av Maxim Integrated Products, Inc. of Sunnyvale, CA. 10 15 20 25 30 520 344 19 Fig. 6 visar ett förenklat schema av MAX773 regulatorn 216 som är tillräcklig för uppfinningens ändamål. Ett mera detaljerad schema av MAX773 regulatorn kan visas i MAX773 databladet 19-0201; Rev 0; 1l;93, som fås från tillverkaren.

Regulatorn 216 är en integrerad krets, som har inre komponenter anslutna genom ledande spår bildade vid tillverkningsförfarandet för den integrerade kretsen. Externa pirmar används för att ge elektrisk anslutning till yttre komponenter genom konventionella kretsorgan, såsom pläterad eller deponerad koppar eller andra ledare deponerade och bildade på isolerande substrat. Hänvisning till elektrisk anslutning i beskrivning häri förstås som intema eller externa som visas i fig. 6. Hänvisning till komponenterna i MAX773 regulatorkretsen är illustrativa för ändamålen för att beskriva funktionen av kretsen 216. Till skillnad från traditionella pulsfrekvensomvandlare (PFM) som använder felspänning från spänningsledarkrets för att kontrollera utspänningen hos konverteraren till ett konstant värde, regulator 216 ansluts för att använda avkänningsresistorn 214 för att generera en felspänning för att kontrollera medellastströmmen I.. MAX773 regulatom arbetar också med höga frekvenser (upp till 300 kHz) vilket tillåter användning av små yttre komponenter. Regulatorn 216 innefattar en referensspänningsanslutning 256, en jordanslutning 258, en jordomkopplingsingång 260, en lågnivåtröskelingång 262, en återkopplingsingång 264, en nedkopplingsingång 266, en strömkännande ingång 268 och en strömförsörjningsbusingång 270.

Regulatorn 216 innefattar också en första tvåingångskomparator 230 som haren utgång 231, en andra tvåingångskomparator 232 som har en utgång 233, en första referensspänning 242, en andra (t ex 1,5 volt) referensspänning 244, en tredje tvåingångskomparator 246 som har en utgång 247, en PFM/PWM drivkrets 240 som har en omkopplingskontrollutgång 252 och en omkopplingskontrollutgång 254 och en andra N-kanal FET switch 250.

Användning av kretsen 200 kan förstås med hänvisning till fig. 6 och 7. Kretsen 200 använder regulatom 216 på ett nytt sätt för att ge en hög effektivitetsöverföring av 10 15 20 25 30 520 344 20 energi från batteriet 202 till en justerbar förhöjd spänning Vw vid en kontrollerad elektrisk anslutningspunkt 207 och samtidigt kontrollerar lastströmmen Il.

Med hänvisning till fig. 6 enligt uppfinningen matas en del av lastströmmen I; tillbaka till ingången 264. En ände av det avkännande motståndet 214 ansluts till återkopplingsingången 264. Denna samma ända hos resistom 214 ansluts också till elektrodorgan 212 för att ta emot lastströmmen 1,. Den andra änden av motståndet 214 ansluts till ingången 260 i regulatorn 216. Ingången 260 ansluter internt till drain på N-kanaltransistorswitchen 250. Sourcen i transistorswitch 250 ansluts till systemjord. Gaten i transistorswitch 250 ansluts till utgången 247 i komparatorn 246.

Den inverterande ingången i komparatom 246 ansluts till ingångsanslutningen 262.

Ingångsanslutningen 262 ansluts till systemjord. Den icke inverterande ingångeni komparatom 246 ansluts till en referensspänning 244. Referensspänningen 244 ansluter också till referensspänningsanslutning 256. Komparatorn 246 drivs så att utgången 247 alltid är hög. Transistorswitchen 250 kommer därför att drivas för att leda anslutningen 260 till jord, vilket sänker lastströmmen I; till jord genom den avkärmande resistom 214.

Ingången 264 ansluter till den inverterande ingången av komparator 232. Den icke- inverterande ingången av komparator 232 anluts till referensspärmingen 244.

Utgången av komparatom 232 ansluts till PFM/PWM drivkretsen 240.

Utgången 231 på komparatom 230 ansluts till PF M/PWM drivkretsen 240. Den inverterande ingången i komparatom 230 ansluts till referensspänningen 2421". Den icke-inverterande ingången i komparatom 230 ansluts till strömavkänningsingången 268. Ingång 268 ansluts till en enda av spolens strömkänningsmotstånd 220. Den andra änden av motståndet 220 ansluts till systemjord. Jordpinnen 258 i regulatom 216 ansluts också till systemjord.

En utgång i PFM/PWM drivkrets 240 ansluts till utgången 252. Ingången 270 ansluts till en ände av batteriet 202. Den andra änden av batteriet 202 ansluts till systemjord. 10 15 20 25 30 520 344 21 En utgång av PFM/PWM drivkretsen 240 ansluter utgång 254. Utgångama 252 och 254 ansluts båda till gaten på den extema N-kanaltransistorswitchen 218. Drain i transistorswitchen 218 ansluts till en kopplingspunkt på en ände av energilagringsspolen 204 och anoden av den likriktande dioden 206. Sourcen i transistorswitch 218 ansluts till en ände av spolens strömavkänningsmotstånd 220, som ansluts till strömavkänningsingången 268.

Den andra änden av spolen 204 ansluts till kraftbusingång 270 och den andra änden till batteriet 202. En filterkondensator 276 ansluts mellan ingången 270 och jord. En filterkondensator 278 ansluts mellan spänningsanslutningen 256 och jord.

Filterkondensatorema 276 och 278 har låg dynamisk impedans vid de intressanta pulsfrekvensema.

Katoden i dioden 206 ansluts till en elektrisk anslutning 207. Anslutningspunkten 207 ansluts också till en ände av fllterkondensatom 208, katoden av en zenerdiod 280 och elektrodorganet 210. Anoden i zenerdioden 280 och den andra änden av kondensatorn 208 ansluts till jord. Anslutningspunkten 207 sluter kretsen 200 som förstärker arbetsspänningen Vw vid anslutningspunkten 207 genom en reglerbar multipel av spänningen hos spänningskällan, d v s batteri 202.

Zenerdioden 280 ger en möjlighet att begränsa spänningstoppar över elektrodorganen 210 och 212 och således den maximala spänningen som utövas på djurkroppslasten 213.

Hänvisande till fig. 6 och 7 förklaras funktionen av den reglerbara spänningsförstärkningsmultipelkretsen 200. När spänning appliceras av batteriet 202 till ingången 240 och ingångssignalen 266 är av korrekt logisk nivå, börjar controllem 216 att arbeta. Då ingången 262 hålls låg och den icke-inverterande ingången av komparatom 247 är vid t ex 1,5 volt från referensspänningen 244 kommer utgången på komparatom 246 att vara hög. Med en hög spänning på gaten på transistorswitchen 250 och ingången 260 kommer drivas mot jord genom drainen 10 15 20 25 30 520 344 22 i transistorswitchen 250. Detta möjliggör för motståndet 214 att ta emot lastström I; från elektrodorganet 212.

Som med traditionella PFM konverterare, är inte transistorswitchen påslagen tills spämiingskomparatorn 232 kärmer av att utströmmen är bort från reglering.

Emellertid till skillnad från traditionella PFM konverterare använder MAX773 kombinationen av toppspolströmbegränsande avkärmande motstånd 220, referensspänning 242 och komparator 230 tillsammans med maximala switch on- tiden och minimal switch-off-tid genererad av PFM/PWM drivningskrets 240; det finns ingen oscillator. Den typiska maximala switch-on-tiden, T2 är _ 16 mikrosekunder. Den typiska minimala switch-off-tiden, T2 är 2,3 mikrosekunder.

När den väl är avslagen, håller den minimala off-tiden transistorswitchen 218 avstängd under tiden T2. Efter denna minimum tid, stannar antingen transistorswitchen (1) av om utsignalströmmen I, är i reglering, eller (2) slås på igen om utsignalströmmen I] är omöjlig att reglera.

När transistorswitchen 218 är avstängd flyter spolens ström I, genom dioden 206 in i kondensatom 208 vid anslutningspunkt 207, som återfyller all laddning bortdragen av lasten 213. Det kan visa sig att detta förfarande av att koppla lastströmmen I; ger en justerbar förhöjningsmultipel hos batteriets 202 spänning till en arbetsspänning Vw vid anslutningspunkten 207, precis tillräcklig för att tillföra den önskade konstanta strömmen Il. Toppspänningen som ges av spolen 204 kommer att vara just den som behövs för att komma över diodfallet i dioden 206 och arbetsspäriniiigen VW och minimerar således energiförlusten från batteriet 202.

Regulatorkretsen 216 tillåter kretsen 200 att arbeta i kontinuerligt ledande tillstånd (CCM), medan man bibehåller hög effektivitet med tunga laster. När omkopplaren 218 slås på stannar den på tills antingen (1) maximala på-tiden stänger av den (typiskt 16 mikrosekunder senare) eller (2) när spolens ström Ii når toppströmsgränsen I, satt av spolens strömbegränsande motstånd 220, V» ..- 10 15 20 25 30 520 344 23 referensspänningen 242 och komparatom 230. I detta fall kommer på-tiden att vara den maximala på-tiden, TI. Begränsande toppström genom spolen till en förbestämd maximum Ip undviker att mätta spolen 204 och tillåter användningen av mindre värden på spolen, således mindre komponenter.

Om medellastströmmen I; är under det önskade värdet som satts av Væf av referensspänning 244 och resistensvärdet RS av avkärmande motstånd 214 genom sambandet Vref > Il ' Rs då kommer PFRM/PWM drivkretsen 240 att automatiskt justera på-tiden T1 och av- tiden T2 och altemerande slå switchen 218 på och av tills lastströmmen I| äri reglering.

Manövrering av den reglerbara förstärkningsmultipelkretsen kan initieras genom att ansluta nedkopplingsingången 266 till en logisk hög nivå genom omkopplingsorgan, såsom strömställare 12 visad i fig. 1. När nedstängningsingången 266 är hög kommer MAX773 kretsen i ett nedkopplingsläge. I detta läge stängs den intema biaskretsen av (innefattande referensen), switchen 250 intar ett högt impedanstillstånd och arbetsspärmingen Vw faller till ett diodfall under batterispänningen 202 (p g a likströmsvägen genom spolen 204 från batteriet 202 till elektrodorgan 210). Den tillförda strömmen från batteriet 202 blir lika med VW/Ii. Emellertid ingen strömläge är tillgänglig med det höga impedanstillståndet hos switch 250 och lastströmil, är noll.

I altemativa utföringsformer av uppfinningen, kan strömmen I; vara programmerad att följa en förbestämd proñl genom att programmera värdet av laddningsströmavkännande motståndet 214. 214 värde kan programmeras genom att switcha det eventuella motståndet parallellt eller i serier med lastströmmen Il. Sådana switch-kontrollorgan är väl kända inom tekniken. 10 15 20 25 30 520 344 24 F ig. 8 visar ett schematiskt schema av en elektrotranspoltanordning 300 som har en alternativ spänníngsförstärkandeande krets. Anordningen 300 till skillnad från anordningama 10 och 10' visad i fig. 1 och 2 har en återanvändbar regulator 302 som är anpassad för att separat kopplas till ett antal engångs företrädesvis dispenserbara läkemedelsenheter 304 en i taget efter varandra. Dispenseringsenheten för läkemedel 304 ansluts till ett djur (t ex människa) kroppsyta, såsom huden 306 som schematiskt visas i fig. 8 såsom ett motstånd som har en variabel lastsresistens RI. Enheten 304 har ett antal elektroder (d v s en anodelektrod 308 och en katodelektrod 310) av vilka minst en innehåller en terapeutiskt medel som skall tillföras genom huden 306 genom elektrotransport. Läkemedelsenheten 304 och regultom 302 kan vara mekaniskt och elektriskt kopplade till varandra genom ett par metallsnäppanslutningar 336, 338. Således tillförs elektrotransportlastström II genom läkemedelsenheten 304 och patientens kropp via de ledande snäppanslutningama 336, 338.

Regulatom 302 innefattar två kretsdelar; en spärmingsförstärkande krets 312 för att förstärka en tillförselspänning V. som ges av spänningskällan (t ex ett batteri) 318 till en arbetsspänning Vw och en låg lastningsspänningsströmsänkande krets 314. När spänningen Vw vid lastresistensen RI är hög d v s när Vw är större än V+ minus diodspänning, Vd (fallet längs med seriedioden 315) ger spärmingsförstärkarkretsen 312 spänning till lasten 306 genom spole 320 och diod 315 som beskrivs mera i detalj.

När lastresistensen RI sjunker till ett lågt värde, så att . RI) + Vref] < (V+ ' Vd), skiftar kontrollen av lastströmmen II till strömsänkningskretsen 314 som tillåter regulatorn 302 att arbeta med lägre hudresistens (RI) med förbättrad effektivitet jämfört med kretsarna som beskrivits i fig. 4 och 6. 10 15 20 25 30 520 344 25 Arbete med spärmingsförstärkningsskretsen 312 i samarbete med strömsänkiiingskretsen 314 kan förklaras i kombination med användning av en exemplifierande PFM/PWM regulator 322. Ett representativt exempel på en sådan regulator 322 är MAX77l tillgänglig från Maxim Integrated Products, Inc. of Sunnyvale, CA även om andra PFM/PWM switching regulatorer tillgängliga inom tekniken även kan användas.

Spärmingskällan 318 är vanligtvis ett batteri som har en plus och en minusanslutning. Plusanslutningen, Vi ansluts till en spänningsingångspinne 323 på kretsen 322 vid en ände av spolen 320. Minusanslutningen på batteriet 318 ansluts till systemjord.

Den andra anslutningen av spolen 320 ansluts till förbindelseledningen på anoden i dioden 315 och drain 324 på en N-kanaltransistorswitch 326.

Sourcen i switch 326 ansluts till en ände av ett toppströmavkännande motstånd 328.

Den andra änden av motståndet 328 ansluts till systemjord. Gaten i switch 326 ansluts till en switchregleringsutsignal 330 i krets 322.

En avkännande ingång 332 i krets 322 ansluts också till kopplingspunkten mellan source i transistorswitch 326 och en ände av motståndet 328 som kärmer av toppström.

Katoden i diod 315 ansluts till en ände i en filterkondensator 334. Den andra änden av kondensatom 334 ansluts till systemjord. Kopplingspunkten i kondensatom 334 och diodkatoden 315 ansluts genom en snäppanslutning 336 till anodelektroden 308 i kontakt med patientens hud 306. Katodelektroden 310 är också i kontakt med patientens hud 306 och ansluts till en snäppanslutning 338. »» u. 10 15 20 25 30 520 344 26 Snäppanslutning 338 ansluts till drain i en andra N-kanaltransistor 340 som har en gate och en source. Transistom 340 drain och source ansluts i serie som bildar en del av strömsänkningskrets 314 som tar emot lastström Il. Sourcen i transistor 340 ansluts till en ände av det första lastströmsourcemoståndet 314 som har ett resistansvärde Rz. Den andra änden av motståndet 342 ansluts till en andra lastströmsourcemotstånd 344 som har ett resistansvärde R3. Den andra änden av motståndet 344 ansluts till systemjord.

Förbindelsen till motståndet 342 och motståndet 344 sammanförs vid den inverterande ingången med en hög impedans, två ingångsdifferential op-förstärkare 346, som har en hög spänningsförstärkning, Av. Utsignalen från operationsförstärkama 346 ansluts till gaten i transistom 340. Den icke-inverterande ingången av op-förstärkaren 346 ansluts till en referensspänningsutgång 48 (Vfef) i kretsen 322.

Förbindelseledningen från transistom 340 source och en ände av motståndet 342 ansluts till en återkopplingsingång 340 (FB) i kretsen 322 för att kontrollera lastströmmen I, genom patienten.

Användningen av kretsen 302 kan delas upp i två områden; (i) när hudens resistans Rl är hög och (ii) när hudens resistans R] är låg. Arbete inom området (i) är som följer. När hudresistansen RI är hög, så att [(11 ° Ri) + Vfefl > (V+ - Vd), strömmen I; kontrolleras genom kretsen 322. Det finns återkoppling om spänningen vid en ände av lastströmavkännande motståndet 342 ansluts till ingången 350.

Kretsen 322 jämför spänningen vid ingången 350 till spänningen vid Vmf ingången 348 och justerar switchningshastigheten och pulsbredden hos utsignalen 330 för alternerande laddning av spolen 320 med ström Ii, och urladdning in i kondensatorn 334 genom diod 315 tills återkopplingsspänningen vid ingång 350 (given av l0 15 20 25 30 520 344 27 lastström i I| gånger summan av (Rz + R3), d v s summan av resistensvärdena hos återkopplingsmotstånden 342 och 344) är lika med Vmf spänning 348.

Värdena av motstånden 342 och 344, förstärkningen Av i op-förstärkaren 346 och värdet av Vmf vid utgången 348 väljs så att vid önskad lastström I; är skillnaden mellan Vref vid utgången 348 och återkopplingsspänningen vid kopplingen av motstånd 342 och motstånd 344 till inverterande ingången i op-förstärkaren 346 förorsakar utgången av op-förstärkaren 346 att driva gaten i transistorswitchen 340 tillräckligt så att den är fullt på.

En del av återkopplingsspänningen över motstånden 342, 344 matas tillbaka till den inverterande ingången i op-förstärkaren 346. Förhållandet av resistansvärdena R2: (Rg + R3) och förstärkningen Av i op-förstärkaren 346 väljs så att utsignalen från op-förstärkaren 346 driver transistorswitchen 340 in i ett lågimpedanstillstånd så att den huvudsakligen inte uppvisar några resistenser relativt till motstånd 344.

Därför när medelvärdet av I; är för lågt d v s när I; gånger (Rz + R3) är lägre än Vmf 348 känner återkopplingsingång 350 i kombination med toppströmavkärmande motstånd 328 tvingar switch utgång 330 att växla vid en hastighet och pulsbredd tillräcklig för att ladda och urladda kondensatorn 320 med ström Ii, så att medelström I, genom huden 306 kommer att regleras, utan att mätta spolen 320.

Kretsen 322 fungerar som att begränsa I; till en toppström, så att spolen 320 inte mättar genom att känna av toppspänningen över motstånd 328 och begränsa påpulsbredden på transistom 326.

Arbete inom området (ii) å andra sidan kontrolleras genom strömsänkande kretsen 314 som följer. Då patientens hudresistans RI går mot ett lågt värde, så att [(11 ' 111)* Vfefl < (V+ ' Va), 10 15 20 25 30 520 344 28 kommer lastströmmen Il inte att begränsas av hudens resistans R, och kommer att tendera att öka.

Vid gränsen då RI går mot noll, kommer I; att öka, och bara begränsas av spämiingen V+ uppdelat på serieresistansen av motstånden 342, 344 och resistansen av transistom 340.

En ökning i I, kommer att driva spänningen vid sourcen i transistorn 340 positivt tills återkopplingsingång 350 bringar förhöjningskretsen att börja förlora kontroll över lastström I; då kretsen 322 inte kommer att koppla om switchen 326 för att bibehålla lastström I|.

I kretsen i fig. 8 väljs motstånden 342 och 344 så att förhållandet av R3 : (Rz + R3) är tillräckligt nära till varandra, d v s resistensvärdet R; är mycket mindre än resistensvärdet R3 (t ex R; = 3 ohm; R; = 1,5 k-ohm)... Inom området (ii) då I, ökar och spänningen över motståndet R3 ökar, minskar spärmingsdifferensen vid ingångama till op-förstärkaren 346 tillräckligt för att bringa utgången på op- förstärkaren 346 att minska spänningen på gaten på transistorn 340.

Transistorn 340 blir då omättad och börjar att visa en varierande impedans i serie med R; och R3. Transistorimpedansen kommer att variera, vilket kontrolleras av op- förstärkaren 346 och ingångama, Vmf och delen av den negativa återkopplingsspänningen (d v s återkopplingsspänningen till op-förstärkare 346 med återkopplingsspänning lika med lastströmmen gånger resistensvärdet R3, i d v s I; 0 R3). Variationen av eventuell impedans given av transistom 340 förhindrar tendensen för I; att fortsätta att öka.

Förstärkningen Av i op-förstärkaren 346 och förhållandet R; : (R2 + R3) väljs så att differensen mellan strömmen I; i området (i) och området (ii) är tillräckligt nära varandra. En op-förstärkare med förstärkning större än 1000 och ett motstånd R; på 3 ohm, motstånd R; på 1,5 k-ohm kommer att skilja mycket mindre än 5%. Tidigare =. om 10 15 20 25 30 520 344 29 övervanns denna situation med extra kontrollogik (d v s mikroprocessor) motstånd och switchar. Logiken skulle resultera en ”under tillförsel spänning” situation och switcha i ett motstånd i serie med lasten 306 för att bringa förstärkarkretsen 312 tillbaka för att återupprätta strömkontroll. Tillsatsen av en mikroprocessor och andra komponenter tillför kostnader och extra strömförlust vid arbete, vilket reducerar aktiviteten. Det är också mindre effektivt att köra förstärkarkretsen 312 kontinuerligt om det inte är nödvändigt. Detta blir ändå mera ett fall när tillförselspäiuiingen är större.

Strömsänkningskretsen 314 i kombination med förstärkarkretsen 312 ger en enkel billig, elektriskt effektiv och effektivt för att kontrollera den terapeutiska strömmen I; till ett ganska konstant värde under ett stort område av hudresistens Rl.

Den extra impedansen som ges av transistom 340 i område (ii) kan ges av andra aktiva anordningar, såsom en p-kanaltransistor eller en pnp eller npn bipolär transistor eller liknande. Strömavkänning kan ges genom en Hall-efïektsensor eller annan magnetisk avkärmande anordning såsom en switchad strömprovtransformer.

Lämplig återkopplingsíörstärkning kan också ges genom diskreta transistorer och motstånd, kondensatorkretsar i en differentialtörsärkare som är mycket väl möjligheten för en person inom området. Även om uppfinningen har visats genom uttöringsfonner därav, vilka sammantaget visar bästa utföringsform av uppfinningen enligt vad sökanden kärmer till, kan åtskilliga ändringar utföras och många altemativa uttöringsforrner skulle kunna göras, utan att lämna uppfinningens Skyddsområde. Således, anges uppfmningens skyddsomfáng endast av patentkraven.

Claims (21)

10 20 25 30 ~ . » « t . 520 344 i 3 O Patentlcrav

1. Elektrotransportanordning (10) för att tillföra terapeutiskt medel genom en djurkroppsyta (110), vilken anordning (10) har en elektrisk spänningskälla (32) med en utspänning och två elektroder (22, 26 och 24, 28) för att påtöra en elektrotransportström (Ii) genom kroppsytan (110), vilken anordning (10) innefattar en step-up-switchregulator (132, 216, 322) för att förstärka strömkällans utspänning till en arbetsspänning (Vw) som används for att driva en elektrotransportström (Ii) genom djurkroppsytan (110) och en sensor för kroppsyteparametrar, vilken sensor har förmågan att känna av en kroppsyteparameter vald ur gruppen bestående av elektrisk resistans (Rv) hos kroppsytan (110), spänningsfall över (Vi) kroppsytan (110), och elektrotransportström (Ii) applicerad genom kroppsytan (110), kännetecknad av en regulator (214) för att reglera en utsignal hos step-up- switchregulatom för att därigenom reglera arbetsspänningen (VW) i beroende av den avkända kroppsytepararnetem.

2. Anordning enligt krav 1, varvid strömkällan (102) innefattar en likströmkälla.

3. Anordning enligt krav 1, varid strömkällan (102) innefattar ett batteri.

4. Anordning enligt krav 1, valid utsignalen regleras för att hålla elektrotransportström (Ii) konstant.

5. Anordning enligt krav 1, varvid utsignalen regleras för att lägga på en elektrotransportström (Ii) som har en fórbestämd ström/tidprofil.

6. Anordning enligt krav 1, varvid den avkända kroppsyteparametem är elektrotransportström (Ii) applicerad genom djurkroppsytan (110).

7. Anordning enligt krav 1, varvid den avkända kroppsyteparametem är den elektriska resistansen (Rv) hos djurkroppsytan (110). 10 20 25 30 520 344 i 3 1

8. Anordning enligt krav 7, varvid djurkroppsytan (110) är hud och kroppsyteparametem är hudens resistans (Rv).

9. Anordning enligt krav 1, varvid arbetsspänningen (Vw) är reglerad till ett minimalt värde som behövs för att bibehålla elektrotransportströmmen (li) vid en bestämd nivå.

10. Anordning enligt krav 1, vilken irmefattar ett första reglerat switchorgan (132, 124, 134, 126, 128) för att ansluta en spole (118) till spänningskällan (102) under en tid Tl, för att på så sätt ladda spolen (118) till en toppmomentanström (Ip); och ett andra reglerat switchorgan (124, 126, 128, 132, 134) för att ladda ur strömmen ur spolen (118), under en tid T2, genom en likriktande anordning (120) in i en filterkondensator (122).

11. Anordning enligt krav 10, vilken innefattar en sensor för att känna av spolens toppmomentanström (Ip) och en begränsardel för att begränsa toppmomentanströmmen i spolen för att undvika mättning av spolen (118).

12. Anordning enligt krav 11, vilken innefattar en timer ( 132) för att begränsa tiden T 1.

13. Anordning enligt krav 1, vilken innefattar en timer (132) för att reglera tiden T2.

14. Anordning enligt krav 1, vilken innefattar en lastströmsänkande anordning (340, 342, 344, 346, 348) för att bibehålla elektrotransportströmmen när spänningsfallet (Vw) över elektroderna (308, 310) är lägre än utspänningen (V+).

15. Anordning enligt krav 1, varvid step-up-switch-regulatom förstärker utspänningen (V+) till en arbetsspänning (Vw) tillräcklig för att driva elektrotransportströmmen (Ii) genom djurkroppsytan (306) bara när lastresistansen 10 15 20 25 520 344 32 (RI) är tillräckligt stor så att spänningsfallet (Vw) över elektrodema (308, 310) överskrider en tillförd spänning (V+).

16. Anordning enligt krav 14, varvid step-up-regulatom svarar i beroende av en strömsensor.

17. Anordning enligt krav 16, varvid strömsänkningsanordningen innefattar ett strömavkännande motstånd (344) i serie med lastströmmen (11).

18. Anordning enligt krav 17, varvid strömsänkningsanordningen innefattar en transistor (340) med drain och en source i serie med lastströmmen (L), vilken transistor (340) har en gate för att ge variation i impedans mellan drain och source, varvid variationen är i beroende av lastsüömmen (Il) och en op-fórstärkare (346) som har en forsta ingång ansluten till utgången på en strömsensor (344) och en andra ingång ansluten till en referensspänning (348).

19. Anordning enligt krav 6, varvid sensorn innefattar en resistiv last av ansluten i serie med djurkroppsytan och varvid elektrotransportströmmen applicerad genom djurkroppsytan bestäms genom att kärma av en spänning över och en ström genom den resistiva lasten.

20. Anordning enligt krav 9, varvid den bestämda nivån är en fast förbestämd nivå.

21. Anordning enligt krav 9, varvid den specificerade nivån är en tidsvarierande nivå följter av en förbestämd ström-tidprofil.