SK13093A3 - Device for generating an electrical voltage of predetermined waveform, iontophoresis apparatus for transdermally administering apparatus and electrical stimulation apparatus, which apparatuses are equipped with such a device - Google Patents

Description

Vynález sa týka zariadení na generovanie elektrického napätia s vopred stanoveným tvarom vlny, ionoforézneho prístroja na transdermálnu aplikáciu liečebných látok a elektrického stimulátoru , pričom oba tieto prístroje sú vybavené zariadením na gen ;rovanie elektrického napätia₀

Doterajší stav techniky

Prístroje na aplikáciu medicínskych prípravkov ionoforézou sú iž známe a sú určené pre vyvolanie aktívneho pohybu ionizo vanych molekúl látok, ktoré ďalej budú nazývané medicínske prípravky alebo farmaceutické prípravky , poprípade liečivá a m prenikanie týchto látok pokožkou pacienta, pričom pohyb ionizovaných molekúl je vyvolaný· potenciálnym rozdielom medzi dvona susednými oblasťami pokožky pacienta. Prístroje tohto druhu ú opísané napríklad vo W0-A-88/08729 a FR-PA 2 G5G 223_a

Množstvo liečiv, takto absorbovaných pacientom za jednotku čas i, je zrejme závislé na elektrickom prúde, ktorý je vytvorený ozdielom potenciálov a ktorý prechádza pokožkou pacienta z j'dnej oblasti do druhej. Štúdie preukázali výhody presnej kou.roly intenzity tohto prúdu, ktorý môže byť zapnutý alebo vypiutý vo vopred stanovených časových intervaloch alebo amplitúda ktorého môže byť modulovaná podľa impulzov so sínusovým, tro juholníkovým, pilovým alebo obdĺžnikovým tvarom vlny v závislosti od rôznych programov na aplikáciu liečiv, ktoré sú prispôsobené príslušnému liečebnému postupu, druhu molekúl a pod. Pod Obnejšie informácie v tomto smere sú uvedené v článku : Štádia mechanizmou podporujúcich prúdenie bezsrstou myšacou kož?u pri impulznej jednosmernej ionoforéze autorov Pikala a S'iaha, publ ikovanom v časopise Pharmaceutical Research, zv„8, č»3 1991, s. 3G5 až 3f»9 a v článku s názvom Uľahčené transderm ilne podávanie terapeutických peptidov ä proteínov ionofo ré; iiymi dávkovacími zariadeniami autorov Chien a kolektív, pul Ukovanom v Journal of Controlled Rclease, 13, 1990, s. 263 až. 278. Ako je vysvetlené v týchto publikáciách, predĺžené pô·' obonie jednosmerného napätia na kožu spôsobuje jej elektrochemickú polarizáciu najmä ako dôsledok kapacitného efektu pozore raného v zrohovatencj vrstve pokožky_o Táto polarizácia spôsobu. c zmenšenie elektrického prúdu , na ktorý je viazaný ionoforézny prenos ionizovaných molekúl liečiva a tým aj zníženie mnežstva liečiva podávaného za jednotku času, voči požadovaným dá\kam. Známe riešenie spočíva v použití impulzného jednosmerného napätia zabezpečujúceho časové intervaly na depolarizáciu zn iiovatene j vrstvy pokožky,,

Na transderniáInc podávanie liečiv, podporované ionoforózou_s sú v súčasnej dobe vyhľadávané riešenia dávkovacích prístrojov a ariadení vo forme ľahkých kompaktných náramkov, ktoré môžu by· upevnené pohodlne na ruku pacienta, napríklad na niekoľko hocín. Takýto náramok musí obsahovať zásobu liečiva, ktoré má byť aplikované a zdroj elektrického napätia vhodného na ionoforé'. nc napomáhanie prieniku ionizovaných molekúl liečiva pokožkou pacienta o Zásoba liečiva môže byť vytvorená hydrogelom p].' oným ionizovanou formou liečiva a umiestneným medzi pokožku pacienta a najmenej jednou z dvoch elektród, medzi ktorými je prľp.ojené napätie s vopred stanoveným tvarom vlny. Zdroje tohto napätia by v ideálnom prípade mali byť schopné dodávať elektrické napätie s veľmi nremennýin tvarom vln, kmitočtom a amplitúdou pocľa zadaného programu, aby zariadenie bolo možné používať veľmi variabilné. Napájanie prístroja elektrickým prúdom musí byť zabezpečené predovšetkým z batérii, aby bola dosiahnutá nezá vi.'- losť pacienta na zdroji energie. Pri tomto spôsobe napájania je potrebné vziať do úvahy životnosť napájacích batérii a vybaviť zariadenie prvkami na zvýšenie hodnôt napätia dodávaného ba'áriami, pretože transdermálna ionoforetická aplikácia liečiv vyžaduje bežne okamžité napätie 10 V a viac. Tieto požiadavky v kombinácii s požiadavkami na kompaktnosť a malú hmotnosť robí·' návrh týchto zariadení komplikovaným.

Za účelom vytvorenia zdroja napätia s programovateľným tv.'rom vln je možné použiť číslicovo analógový prevodník, ktorého číslicový vstup je napojený na riadiaci obvod, napríklad mikroprocesor, ktorý následne zabezpečuje pre prevodník digitálne hodnoty zodpovedajúce amplitúde po sebe nasledujúcich segmentov s akýmkoľvek tvarom napäťovej vlny» Takéto riešenie ale bohiižial vedie k použitiu prevodníka iba v niektorých prípadoch pre nevyhnutnosť vysokého výstupného napätia, ako už bolo uvedené hore, čo zvyšuje cenu a veľkosť prístroja» Okrem' toho je číslicovo analógový prevodník porovnateľný so zosilňovačom triedy B, to znamená so zosilňovacom pôsobiacim v jednej polovici periódy vlny a majúcim teda účinnosť podstatne menšiu ako 100 %₀ f

Úlohou vynálezu je preto vyriešiť konštrukciu zariadenia na generovanie elektrického napätia s vopred stanoveným tvarom víry, ktoré by sa dalo využiť v prístrojoch pracujúcich s ionoľor.tickými účinkami a určených na transdermálnu aplikáciu liečiv, ktoré by nemalo nevýhody doteraz známych a v predchádzajúce) časti opísaných zariadení, a ktoré by bolo pomerne íahké, komoaktné a napájané elektrickými batériami, aby tak bolo úplne nezávislé na stacionárnom zdroji napätia a aby mohlo byť nosené pacientom pohodlne dlhý čas» f

Úlohou vynálezu je tiež vyrobiť také zariadenie a prístroj, ktorý umožní kompletné programovanie tvaru vlny pôsobiaceho napätia a programu podávania liečiva a ktorý bude veľmi flexibilný pri používaní» f

Úlohou vynálezu je tiež výroba takého prístroja a zariadenia, ktoré by umožnili generovanie impulzov s tvarom vlny zodpovedajúcim striedavému prúdu, aby sa najmä zabezpečila tni— gracia liečiva v dvoch smeroch takto generovaného prúdu»

Úlohou vynálezu je tiež. vyriešiť zariadenie a prístroj, ktoré by umožnili reguláciu pôsobiaceho prúdu alebo napätia na korpenzáciu časových zmien vyvolaných zmenami v hodnotách elektrického odporu pokožky pacienta, pozorovaných prístrojom medzi z

dve na elektródami na prívod generovaného elektrického napätia»

Pod .tata vynálezu

Tieto úlohy sú vyriešené zariadením pre generovanie elektr.i kého napätia s vopred stanoveným tvarom vlny, ktoré obsahuje zdroj prúdu pracujúci so spínacím režimom a vybavený elektro lickým spínacím prvkom, ktorý uzatvorením ovláda prívod prúdu í o induktora vybíjajúceho sa do kondenzátora pri otvorení spínacieho prvku» Na vývode kondenzátora sa objavuje výstupné nap itie zariadenia. Podstata vynálezu spočíva v tom,že zariadenie obsahuje a/ pamäťové prvky pre zaznamenanie sledu čísiel, kto é sú obrazom po sebe nasledujúcich segmentov vopred stanover^;ho tvaru vlny, b/ hodinami riadený číslicový čítač, c/ zariadenie pre postupné zavedenie týchto čísie l.,považovaných za med ·.nú hodnotu výpočtu vykonaného čítacom, do čítača, ktorý perie ’icky riadi uzatváranie spínacieho prvku počas vopred stanoveného časového intervalu, pričom každá doba, kedy prebieha pocit.mie, dosahuje takto stanovené hranice.

Pri použití, zariadenia podľa vynálezu vybaveného napájacím zdrojom so spínacím režimom ovládaným čítačoaj, sa získava kom paktná, ľahká a úplne nezávislá pomôcka, veľmi variabilná pri používaní, pričom aplikačná variabilita sa dosahuje veľkým rozz sadom dosažiteľných tvarov vín.

Výhodným prevedením zariadenia podľa vynálezu je,keď čítacom je zostupný čítač počítajúci dozadu od zavedeného čísla a vybavený výstupom pre detekciu nuly, ktorý ovláda otváranie spínacieho prvku počas vopred stanoveného časového intervalu, pričom týmto spínacím prvkom je tranzistor. Výstup na detekciu nuly na čítací je prepojený späť na'otvárací vstup čítača pre spustenie nového odčítania od zavedeného čísla.

Podľa iného výhodného prevedenia zariadenia podľa vynálezu obsahuje toto zariadenie stabilizátor prúdu, ktorý je zapojený medzi kondenzátor napájacieho zdroja so spínacím režimom a vonka j kou záťažou, ktorá je napájaná napäťím dodávaným z tohto zariadenia. Takéto zapojenie umožňuje , aby prúd vstupujúci do pacienta bol v podstate nezávislý na odpore pokožky a tela pacienta, čo je dôležité na kontrolu množstva liečiva aplikovaného a prijatého telom pacienta za jednotku času.

Je výhodné, ak zariadenie podľa vynálezu obsahuje blok na zmenu smeru toku prúdu vo vonkajšej záťaži, pričom tento blok je aktivovaný na základe detekcie imaginárneho čísla, ktoré zodpoved i nulovému priesečníku zvoleného tvaru vlny výstupného napätia; na vstupe Čítača. Táto vlna má formu striedavej vlny so súm rnými polvlnami, z ktoiýj s ú do pamäťového bloku zavádzané ima ,inárne čísla len jednej polvlny.

Ďaľšou výhodnou vlastnosťou zariadenia podľa vynálezu je, že obsahuje blok na reguláciu napätia alebo intenzity výstupné-: ho arúdu, ktorý pracuje na princípe uzavretej slučkv „

Vynález tak poskytuje možnosti vytvorenia zariadenia pre tra ísdermálnu aplikáciu liečiv, ktorý je vybavený nemenej dvoma elektródami, ktoré možno priviesť do kontaktu s dvoma susediacimi oblasťami pokožky pacienta, zásobníkom liečiva obsahujúceho elektricky dopraviteľné molekuly a umiestneným proti aspoň jednej elektróde zabezpečujúcej kontakt s pokožkou pacienta; tieto elektródy sú napájané z výstupu generátora elektrického napätia podľa vynálezu,, Zásobník liečiva je výhodné umiestniť oproti kaž'ej z dvoch elektród, čo umožňuje aplikáciu liečiva v oboch *

smeroch toku prúdu medzi týmito dvoma elektródami.

Pre,iľad obrázkov na výkresoch

Prevedenie zariadenia podľa vynálezu je objasnené na nasleduj.'tcich obrázkoch, kde :

Obr. 1 znázorňuje schému zapojenia zariadenia na generovanie nap-itia podľa vynálezu. Obr.2 znázorňuje príklad spôsobu časti zapojenia medzi mikroprocesorom a čítacom, ktorá tvorí časť zariadenia podľa vynálezu. Obr.3 znázorňuje detail časti zariadenia podľa vynálezu , ovládaného výstupom detektora nuly čítača x * * z obrázku c.2 na napájanie elektród ionoforézového prístroja na tra ísdermálnu aplikáciu liečiv. Obr.4 znázorňuje na príklade sin isoidný priebeh napätia generovaného zariadením podľa vynálezu c

Pr íHady vyhotovenia vynálezu

Z obr. I je vidieť, že zariadenie podľa vynálezu v podstate ροζ-,stáva z napájacieho zdroja _l_ so spínacím režimom, ktorý je ovládaný čítacom 2, ktorý je zasa pripojený na blok na zavádzanie a ukladanie čísiel, tvorený napríklad mikroprocesorom CJ ₀ Napčjačí zdroj 1^ so spínacím režimom je vytvorený podobne ako u znárrych zariadení induktorom L, ktorý je zapojený v sérii s . tranzistorom , ktorý má MOS- štruktúru s kanálom typu P, medzi zdro jom referenčného napätia a uzemňovacím vedením 4. Dióda polarizovaná v priamom smere je zapojená na jednej strane medzi spoločný bod induktoru a kolektoru tranzistoru a na druhej strane k vývodu kondenzátora Cj , ktorý je zapojený medzi diodou D^ a uzemňovacím vedením jl » Funkcia tohto napájacieho zdroja j_ so spínacím režimom je konvenčná» Napätie v induktore sa zvyšuje , keď je tranzistor T^ priepustný, pričom sťrinosť zvy.šovania napätia je daná hodnotou indukčnosti a hodnotou zdroja

V referenčného napätia» Keď tranzistor T, prestane prepúšťať CC x prúd, energia uschovaná v magnetickom poli induktora Lj sa prenesie do kondenzátora cez diódu Dp Pri každom prenesení sa prúd medzi svorkami 5^,0 kondenzátora zvyšuje inkrementálne a môže , pokiaľ medzi týmito svorkami jí,6 nie je žiadne zaťaženie, dosiahnuť veľmi vysoké hodnoty napätia»

V zariadení podľa vynálezu je napájači zdroj JL so spínacím režimom ovládaný výstupom pre detekciu nuly čítača 2_„ ktorým môže byť napríklad osemstupňový zostupný čítač» Kedykoľvek prechádza čítač 2^ nulou, objavia sa na tomto výstupe impulzy s ur čenci dobou trvania, ktoré uvedú tranzistor do priepustného staví, ktorý umožňuje daľsie zvyšovanie prúdu v induktore Lp

Čítač 2_ sa napĺňa číslami alebo vektormi definovanými napríklad ôsmimi bitmi. Vektor sa privádza na paralelný vstup Ί_ dát rítača g , aby sa tak nastavil na hornú medzu pre spätné načítanie , ktoré vykoná čítač 2. Časový interval odde Čujúci · výskyt dvoch po sebe nasledujúcich impulzov na výstupe pre’detekciu mly závisí na hodnote tohto čísla alebo vektora» Pri skracovaní časového intervalu medzi týmito impulzmi sa intenzita nabi jenia kondenzátora zvyšuje, zatiaľčo pri predlžovaní času medzi impulzami sa intenzita nabíjania znižuje» Je reálny predpoklad, že na svorky 5, (j, na ktoré je pripojená vonkajšia záťaž, bude napätie závislé od ľubovolnou formou definovaného sledu hodnoť ' vektorov» Tieto hodnoty sú pritom zavádzané, postupne do č í. f ača 2 , aby sa tak mohli meniť časové intervaly medzi impulzní- i pre uvedenie tranzistora T^ do priepustného stavu.

Sled hodnôt vektora, zodnovedajúci danému tvaru vlny, napr, sí: usoidnému, trojuholníkovému, obdĺžnikovému alebo pílovitému, kti rý môže ale aj nemusí byť súmerný, tak tvorí sled čísiel,, z ktf rých každé j e obrazom jedného z po sebe nasledujúcich segmento'. , do ktorých možno vlnu rozdeliť. Tento sled čísiel je uložený v pamäťovom bloku, ktorý môže byť napr. súčasťou mikroprocesora 3. Tento j ti patrične programovaný, aby sa nastavila rých lo> ť zavádzania týchto hodnôt do čítača 2__s ktorý sa konštantné ratáča medzi maximálnou zátažovou hodnotou a nulovou hodnotou. Pritom počítanie pokračuje bezprostredne po každom priechode nulou vďaka spätnému prepojeniu výstupu pre detekciu nuly s umožneným vstupom vstupu dát. Ako je zrejmé z výkresu, čí.i.ač 2 je spojený s hodinami 8 a je zapojený medzi zdroj V referenčného napätia a uzemňovacie vedenie 4®

Ako je zrejmé z príkladu na obr.4 , sled hodnôt vektora, ktr>ré možno použiť na získanie sinusoidného tvaru vlny vždy predpokladá, že zdroj prúdu sa pripája k pevnému obvodu vonkajšcj záťaže. Vysoká hodnota vektora, napr. 110, sa prejavuje nasL ivením dlhej počítacej periódy a v dôsledku toho budiacej frkvencie napájacieho zdroja 1_ so spínacím režimom, čo má za následok nízku hodnotu výstupného napätia. Vektor s nižšou hodnotou zabezpečuje kratšiu počítaciu periódu, vyššiu budiacu frekvenciu napájacieho zdroja so spínacím režimom a tým tiež zvýšené výstupné napätie. ílýchlymi periodickými zmenami hodnoty ve ;tora možno generovať akýkoľvek tvar vlny, vrátane konštantný h úrovní, tro júholní.kovvch alebo obdĺžnikových impulzov a

Z Z z ' >

pi ovitých alebo sxnusoidných tvarov vln. Na generovanie súmerných a sí.nusoidných striedavých tvarov vín zobrazených v príklade na obr.4 , možno generovať druhú polvlnu z pôvodného tvaru vi iy jednoduchým otočením smeru pr nehodu prúdu v obvode vonkajšej záťaže, pričom obrátenie smeru prúdu sa dosahuje prostriedkani, ktoré hudú popísané v ďalšej časti, a sled hodnôt vektora / 110, OGO, 044 atď./ pre jedninú polvlnu sa uloží do pamätio

Podľa výhodných chrakterist ických znakov zariadenia podľa vynálezu obsahuje toto zariadenie najmä jednoduché prostriedky ni'p zmenu nastavenej frekvencie. K tomu stačí regulovať rýchlosí.' , ktorou mikroprocesor íl napína čítač 2. sledom po sebe idúc ich hodnôt vektora o

Treba poznamenať, že čas trvania impulzu na uvedenie tranzistora Tj do priepustného stavu sa rovná perióde signálu vysielali -ho hodimami 8 , ktoré nastavujú rýchlosť napĺňania čítnča 2, pri’om tento Čas trvania je nastavený veľmi presne. Perióda opakov inia impulzu je premenlivá a rovná sa času trvania bázového imp ilzu násobeného hodnotou vektora, zvýšenému o jednotku. ť)alej treba poznamenať, že napájači zdroj 1^ so spínacím režimom je rakého druhu, že umožňuje dodávanie výstupného napätia väčšieho než je vstupné napätie. To je nevyhnutné pre aplikáciu v

riešenia podľa vynálezu, opísanú v daľšej časti opisu ako ionoforázny prístroj na transtermálné podávanie liečiv, ktorý je napájaný malými batériami, aby bol vhodný pre nosenie napr. na ruk pacienta bez toho, aby vyvolal nepríjemné pocity. Pri tejto lolikácií je nevyhnutné aby bolo možné dosiahnuť napätie vyššie ako 10 V napríklad dvoma 3 V batériami a preto je nutné pouH ť napájači zdroj so spínacím režimom zvyšujúcim hodnoty napá tia.

V daľšej časti opisu bude objasnený obr.2, ktorý podrobnejšie znázorňuje nrostriedky používané pre napĺňanie vektorových hoci nôt z mikroprocesora íl do čítača 2.. V tomto príklade vyhotovenia, ktorý nie je nijako obmedzujúcim príkladom, je čítač 2 vytvorený osemstupnovýin synchronným zostupným čítacom, ktorý je opísaný v katalógu firmy SGS Thomson Company pod označením >·

71’140103, pričom mikroprocesor 3 použitý v tomto prípade vyhotov nia časti zariadenia podľa vynálezu je uvedený v katalógu f i n.y MITSUBISHI Company pod označením M5092 7E.

V tomto príklade je znázornené každé z ôsmich vedení paralelného vstupu T_ čítača 2_ , pričom každé z týchto vedení je pripojené cez odpor až podobne ako je to pri známych vyhotoveniach. Tieto vedenia sú napájané výstupmi 3θ až 3, a Ρθ až mikroprocesora 3 a sií pripojené k svorkám 1 až 13 čítača 2. Kryštálové hodiny 8 dodávajú hodinové impulzy na čítač 2 prostredničivom invertora 2 , pričom mikroprocesor 2 sa pripája priamo hodinovým výstupom XIN. Znovunastavenie mikroprocesora 3 a kí Hiparátora môže byť riadené terminálom IlESET. Zdroj 10 referíočného napätia napája mikroprocesor 2° Čítač 2 má výstup pre detekciu nuly prepojený slučkou späť na aktivačný vstup E.N2, ako je vidieť na schému obr.l.

Obr.2 ďalej zobrazuje dve vedenia mostík A, mostík B , ktoré sú spojené s výstupmi Dmikroprocesora 3 a dve vedenia APC .1, APC 2, ktoré sú spojené so vstupmi KO, K1 mikroprocesora 2 vybavenými analogovo-číslicovým prevodníkom „

Eun! ;ie týchto štyroch vedení APC 1, APC 2, KO a KÍ budú vysvetlení v súvislosti s objasňovaním grafu na obr.3.

i ť

I r

!

Na obr.3 sú čiarkovanými, čiarami ohraničené tri bloky zodpovedajúce napájaciemu zdroju 2 ^so spínacím režimom, stabilizačnému bloku 1.1 pre stabilizáciu napätia a bloku 12 na obracanie smeru prúdu v obvode vonkajšej záťaže. Báza tranzistora nanájaciebo zdroja 2 ^so spínacím režimom je spojená s výstupom pre detekciu nuly čítača 2 ^RRZ invertor 17.

Pve už spomenuté vedenia APC .1, APC 2 tvoria časť uzatvoreného slučkového bloku na riadenie prúdu alebo napätia pôsobiaceho na obvod vonkajšej záťaže, ktorý je zapojený medzi elektród dy 12 ^a 1 4, predstavujúci v danej aplikácii riešenia podľa vynálezu. časť ionororezneho prístroja na transdermáIne podávanie liečiv. . '

Takýto prístroj je vybavený zariadením na generovanie elek trie .ého napätia podľa vynálezu, upraveným na uloženie v puzdre takého tvaru, ktorý je vhodný na upevnenie pomocou náramku na ruke pacienta, a najmenej jednou malou batériou, výhodne lítiovou :a napájanie zariadenia podľa vynálezu elektrickým napätím.

z ¹

Elektródy 13 a 14 sa pripoja , pokiaľ možno nezávisle na sebe, k výstupnému terminálu obvodu z obr,3. Najmenej jedna z elekz trod 22» 14 je vybavená zásobníkom na liečivá, ktoré majú byť podávané, napr. ako bydrogel obsahujúci ionizované formy liečiva, (ričom tento bydrogel sa má priviesť do styku s pokožkou pacienta. Dve elektródy .13, 14 sú tak otočené k dvom susedným obl.stiam pokožky pacienta a napätie generované zariadením podľa vyn-'lezu napmáha pri správnej orientácii migrácii ionizovaných molekúl liečiva pokožkou pacienta. Prenikanie liečebného prípravku , e podporované elektrickým poľom medzi týmito dvoma elektródami . 13 a 14 a zasahujúcim až do tela pacienta, pod jeho pokožku.

Riešenie podľa vynálezu bolo doteraz opísané predovšetkým s o! ľadom na ionoforetickú migráciu liečiv. Je zrejme, žc do roz.salm vynálezu spadá každá transdermálna aplikácia liečiv cez pokí /.ku, či už ionoforcticky alebo elektroosmoticky, prípadne komí ináciou o-boch- týchto spôsobov.

Schéma na ohr.3 je určená na vykonávanie rôznych funkcii, najr.ä vhodných na aplikácie opísané v predchádzajúcom odstavci.

Tento obvod obsahuje stabilizačný blok 11 na stabilizáciu prúí'u privádzaného do pacienta, ktorý obsahuje druhý tranzistor T_{9 ;} ktorého báza je pripojená na spoločný bod odporového deliča T.jQ a R^ i» ktorý je pripojený na vývody kondenzátora Cy a odporu Rj,, umiestneného v emitore druhého tranzistoru T_o, obmed?ujúceho prúd dodávaný tranzistorom do obvodu vonkajšej záťcže. Báza tranzistora je udržovaná na napätí proporcionálrom napätiu na prvej svorke kondenzátora C pôsobením odporového deliča a R^. Napätia na svorkách emitorového odporu 1^2 ^s,i potom proporcionálne k napätiu na prvej svorke β s odčítaním konštantnej hodnoty určenej napätím na emitorc/bázc tranzistora Tg. Napätie na svorkách emitorového odporu R^_o naopak určuje emitorový prúd a tým tiež. prúd v kolektore tranzistora T_o .

črt

Tento prúd je v podstate nezívislým na kolektorovom odpore, ktorý jo určený najmä odporom pokožky pacienta, ktorý sa prejavuje z

med? i. elektródami 13 a 14. Opísaný stabilizačný blok 11 vytvára intenzitu prúdu prúdiaceho do pacienta a tým tiež intenzitu prenikania liečiva, v podstate nezávislú od odporu pacientovho tela, ktorý sa môže u jednotlivcov meniť. Obvod je dalej vybavený druhým kondenzátorom C₉ zapojeným paralelne š odporom R_in, pričom tato kombinácia prvkov vytvára filter vyrovnávajúci výstup napájačieho zdroja 1_ so snínacím režimom.

Ako je zrejme z predchádzajúceho opisu, zariadenie podľa vyn.áczu tiež obsahuje blok 12 na obracanie smeru prúdu v obvode onkajšej záťaže, v obvode tvorenom v podstate pokožkou pa e cien ta, medzi dvoma elektródami 13, 11 , ktorý umožňuje striedanie tvarov generovaných vln, pozostávajúcich so súmerných polvLn s nemocou uloženého sledu hodnôt vektora zodpovedajúcich len jed nej pol vlne o Obr» 3 zobrazuje, že blok 12 na obracanie smeru prú z

du je zapojený medzi tranzistor T₉ a elektródy L3, ÍL· Blok 12 na ibracanie smeru prúdu je vytvorený mostíkom pozostávajúcim zo šty och tranzistorov T^, Τ_Γ) a Τθ zapojených tak, že napájajú obvod vonkajšej záťaže diagonálov, pričom bázy tranzistorov a T prvého /pnp/ typu sú spojené s kolektormi tranzistorov i Τθ druhého / npn/ typu , ktorých priepustný stav sa obracia pri detekcii blokom na zavádzanie čísla zodpovedajúcemu prechodu vlnv nulovým priesečníkom» tranzistorový mostík možno použiť aj pre generovanie tvarov vín s asymerickými polvlnanii, pričom v tomto prípade treba ukladať do pamäti celý tvar vlny»

Bázy tranzistorov a sú spojené s príslušnými kolektor mi tranzistrov a Τθ cez príslušné odpory Rj Rjr- · Bázy tran zistrov T i a Τβ sú ovládané signálmi mostíka A. mostíka B prenášanými mikroprocesorom R,ako je zrejme z obr. 2, Elektródy 13, 11 ;ú spojené s kolektormi tranzistrrov a pozdíz diagonály mostíka. V znázornenom príklade vyhotovenia sú pamäťové bloky a H.oky pre zavádzanie hodnôt vektora kombinované v mikroproce šore 3, ktorý je dalej vybavený prostriedkami na zisťovanie hodnôt vektora, ktoré zodpovedajú prechodu-vlny nulovým priesečníkom, pričom tieto prostriedky spúšťajú prenos signálov mostíka A a i'¹')stĺka B. Je zrejme, že ak je tranzistro v stave priepustnom prenosom signálu mostíka A, priepustnosť tranzistora otvéa priepustnosť tranzistora a prúd opúšťajúci kolektor tranzistora T₉ prechádza do pacienta z druhej elektródy, 11 v sme e k prvej elektróde 13 . Prúd prechádza v inom smere, ak mikroprocesor 3 zaistí priepustnosť tranzistorov T.,, T,. »

- —J —b

Pri použití tohoto prístroja na ionoforéznu migráciu liečiv je výhodná dvojsmerná migrácia, ktorú je možné dosiahnuť pri použi.' í. dvoch elektród, z ktorých každá je opatrená zásobníkom lie či.v'ip čo v porovnaní s prístrojom vybaveným jediným zásobníkom spojeným s jednou elektródou umožňuje zdvojnásobenie prietoku liečiva. Výsledkom toho je možnosť podávať liečivo v dvoch samostatných oblastiach pacientovej pokožky pri rovnakej intenzite pri”toku liečiva ale pri redukovanom dráždení pokožky transdermáliym efektom.

Ďalším výhodným prevedením zariadenia podľa vynálezu je vyhotovenie, kde zariadenie je opatrené blokom na reguláciu napäz tia alebo prúdu, ktoré pôsobia na telo pacienta medzi elektródam- 13 a 1 i, s pomocou uzatvorenej slučky. Odpor pacientovho telí·, sa môže v priebehu liečby meniť, najmä v dôsledku polarizácie zrohovatenoj vrstvy pokožky, napriek.depolarizačnému účin ku aolikácie pulzujúceho napätia, ktoré obmedzuje polarizáciu. Zmeny hodnôt elektrického odporu môžu viesť k zmenám hodnôt napätia alebo prúdu pôsobiaceho na pacienta, ktoré sa dostanú mimo vopred určených oblastí, za ktorými liečba neprebieha správne.

V zariadení podľa vynálezu sa tieto zmeny elelktrického odporu zisťujú pomocou napätí V. , V_o snímaných v smere a proti smeru prúdu v tranzistorovom mostíku vytvorenom z tranzistorov Tj Ϊ.4 1θ, 1(3 ° Tieto napätia sa snímajú pomocou vedení APC 1,

ABC 2 v bodoch 15 a 1G.

Napätie Vj snímané v strednom bode 15 deliaceho mostíka

-ÍR, —17 zapojeného medzi kolektory tranzistorov T_o, T_r a uzemnen.ie, je privedené k vstupu KO mikroprocesora 2» zatiaľčo napätie na cmitore tranzistorov a Τθ je privedené na vstup KÍ mikroprocesora 3 , ktorý ich premieňa na digitálne hodnoty.

Napätie umožňuje mikroprocesoru 2 vypočítať napätie na vstupnej, elektróde pre prívod prúdu do tela pacienta, zatiaľčo d rul é napätie V₂ privedené na odpor R₁₃ umiestnený medzi emitormi tranzistorov T, Τθ a uzemnením, umožňuje vypočítať hodnotu prúcu i = ktorý prechádza do tela pacienta.

Mikroprocesor 3 vypočíta potom hodnotu elektrického odporu R u pacienta z nasledujúcej rovnice :

R = / - \^r,,/ : i

Podľa zmeny odporu R tela pacienta, ktoré je možné takto slc.’ovať, ovláda mikroprocesor 3_ pomocou uzatvorenej slučky napitie a prúd pôsobiaci na telo pacienta zvyšovaním alebo znižovaním hodnoty vektora, ktorý sa privádza do čítača 2 tak, aby sa udržala požadovaná hodnota napätia alebo intenzity prúdu,» Takto vytvorená spätná väzba umožňuje zachovať rovnakú stimuláciu alebo modifikovať stimuláciu pacienta v prípade nadmernej alebo nedostatočnej hodnote napätia, intenzity prúdu alebo odpor i .meraného na tele pacienta.

Ionoforézny prístroj na transdermálnu aplikáciu liečiv poz ustáva so zariadenia na generovanie napätia podľa vynálezu. Tot> zariadenie, napájané dvoma lítiovými batériami typu 2130, urno<ňujc dodávať do tela pacienta prúd, ktorý môže byť regulovan v rozsahu 0 až 1 má plynulé alebo podľa ľubovoľných striedov ch impulzov. Tento prúd môže byť bipolárny s frekvenciou do .0 Hz pre sinusoidný alebo trojuholníkový tvar vlny a do 2kHz pre obdĺžnikový tvar vlny. Takto získaný prúd je nastavený s presnosťou lepšou ako 0,05 mA pre elektrický odpor kože v-rozsah i do Ó0 kohin. Takéto výsledky je možné dosiahnúť vďaka vlastnostiam a prednostiam zariadenia podľa vynálezu, objasneným v predchádzajúcej časti opisu a osobitne vďaka techniky zavádzania sledu hodnôt vektorov do čítača,čo umožňuje veľmi pružne vytvá-ať akýkoľvek tvar vlny. Regulácia s využitím uzatvorenej slu ky využíva programové vybavenie uložené v mikroprocesore a presné meranie odporu pokožky pacienta, takže je možné veľmi presne regulovať prúd privádzaný do pacienta a pritom kompenzovať prípadné straty v obvode. Požitý napájači zdroj so spínacím režimom a zvyšovaním napätia, ktoré je riadené čítacom, môže byť vyťtvený malým zdrojom elektrického napätia. Použitie bipolárneho ‘varu vlny v kombinácii s elektródami, z ktorých každá je vybavená zásobníkom naplneným s hydrogelom nasýteným liečivami, kto é majú byť podávané pacientovi, zabezpečuje podávanie týchto prípravkov v oboch smeroch prietoku prúdu cez dve rôzne oblasti pokožky pacienta, čím táto technika zvyšuje toleranciu pacienta voč ^; ionoforéznemu prúdu.

f)

Vynález samozrejme nie je obmedzený len na opísané príklady vyhotovenia, ktoré sú len vhodnými objasňujúcimi príkladmi., Takto je možné nahradiť zostupný čitač napríklad vzostupným číta lom s úpravami,, ktoré sú zrejme odborníkovi v tomto odbore.

Všeobecne možno vynález použiť v prístrojoch pre transdermálnu aplikáciu liečiv, založených na iných javoch ako je ionoforéza, napr. elektroosmóza. Okrem toho môže byť zariadenie podľa vynálezu na generovanie napätia súčasťou prístrojov na elektrickú stimuláciu pokožky alebo orgánov tela, ako napr. nervy , al .bo svaly, pre terapeutické účely, napríklad na tíšenie bolesti transkutánnou-neurostimuláciou alebo aktiváciu hojivých procesov stimuláciou poranenej pokožky alebo dokonca pre svalové cvičenia alebo rehabilitáciu svalov ich transkutánnou clektro-

Claims (16)

1. Zariadenie na generovanie elektrického napätia s vopred s L uloveným tvarom vlny, obsahujúce zdro j /1/ prúdu pracujúci so spínacím režimom a vybavený elektronickým spínacím prvkom /T^ /, ktorého uzatvorením sa ovláda prívod prúdu do induktora /L^ / vybi jajúceho sa pri otvorení spínacieho prvku /Tj/ do kondenzátora /C, / na ktorého vývodoch sa objavuje výstupné napätie zariadenia, v y z n a čujúce sa tým, že obsahuje a/ painftť(u é prvky na zaznamenávanie sledu čísiel, ktoré sú obrazom po sebe nasledujúcich segmentov vopred stanoveného tvaru vlny,b/ hc’.inovo riadený číslicový čítač /2/ a c/ blok /3/ pre postupné zavádzanie každého z týchto čísiel, považovaných za medznú hodnotu výpočtu vykonaného čítačom /2/, do čítača /2,7, ktorý periódi ,ky riadi uzatváranie npínacieho prvku /T^ /vo vopred stanovenom časovom intervale, pričom každá doba, kedy prebieha počítanie, dosahuje takto stanovené hranice»

2. Zariadenie podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e sa t ή m , že čítačom je zostupný čítač /2/ počítajúci dozadu od zavedeného čísla a ktorý je vybavený výstupom pre detekciu nuly ovládajúcim otváranie spínacieho prvku vo vopred stanovenom časovom intervale, pričom týmto spínacím prvkom je tranzistor ^{/ ľ}l. ^/o

3. Zariadenie podľa nároku 2, v y z n a č u j ú c e sa t ý m , že výstup pre detekciu nuly na čítací /2/ je prepojený späť s otváracím vstupom Čítača /2/ pre spustenie nového odčítania od zavedeného čísla» '

4» Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3,v y znač u j ú c e sa tým, že blokom pre postupné zavádzanie každého čísla z ich sledu do čítača /2/ je mikroprocesor /:;/»

5» Zariadenie podľa nároku 4, v y z n a č u j ú c e sa t ý m , že pamäťový blok je programovateľný podľa rôznych sieti iv čísiel na získanie čo najväčšieho počtu odlišných vopred' *

stanovených tvarov vln,

6. Zariadenie podľa nároku 4, v y z n a č u j ú c e sa t ý m „ že pamäťový blok je zaradený do mikroprocesora /3/.

7. Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 6, v y z n a č u j ú c e sa t ý m _t žc obsahuje stabilizačný blok /11/ na stabilizáciu prúdu, ktorý je zapojený medzi kondenzátor /C| / a obvod vonkajšej záťaže napájaný napätím, ktoré dodáva zariadenie.

8. Zariadenie podľa nároku 7_S v y z n a č u j ú c e sa tým, že stabilizačný blok obsahuje tranzistor /T^/„ ktorého báza je spojená so stredným bodom odporového mostíka / R^g,

Rjj / spojeného s vývodom kondenzátora /C^ /, pričom odpor /hjg/ obmedzuje prúd dodávaný tranzistorom /Ί^ / do obvodu vonkajšej záťaže.

9« Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 8, • v vyznačujúce sa t ý m , že obsahuje dalej reverzný blok /12/ pre obracanie smeru prúdu v obvode vonkajšej záť-rže, pričom tento reverzný blok /12/ sa uvádza do činnosti pri. zavedení imaginárneho čísla zodpovedajúceho nulovému priesečníku požadovaného tvaru vlny do čítača /2/.

10. Zariadenie podľa nároku 9, v y z n a č u j ú c 'e sa t ý m , že v prípade výskytu striedavého tvaru vlny majúceho dve súmerné polvlny sú do pamäťového bloku zavádzané len imaginárne čísla jednej polvlny.

11. Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 9 a 10, vyznačujúce sa t ý m , že reverzačný blok /12/ je vytvorený mostíkom zostaveným so štyroch tranzistorov / T,,, ľ4 F ^T5t ^τθ ' usporiadaných tak, aby vonkajšie zaťaženie bolo privádzané diagonálny , pričom bázy dvoch tranzistorov /ΤΊ, T^/ prvého typu sú spojené s kolektíťpmi druhých dvoch tranzistorov /T j, Τθ/ druhého typu a ich vodivé stavy sú obracané po zistení hodnoty čísla zodpovedajúceho nulovému priesečníku vlny.

12« Zariadenie najmenej podľa jedného z nárokov 1 až 11, v z n a čujúce sa tým, že zavádzači blok obsahu ;e prostriedky pre zmenu zavádzacej frekvencie čísiel v ich s] :de a tým tiež. frekvencie výstupného napätia zariadenia»

13« Zariadenie podľa najmenej jedného z nárokov 4 až 12, v z n a č u j ú c e sa t ý m , že obsahuje blok na reguláciu napätia alebo intenzity výstupného prúdu zariadenia, uz (tvorenou slučkou»

11» Prístroj na transdermálnu aplikáciu liečiv, obsahujúci najmenej dve elektródy upravené na dotyk s dvoma susednými oblasťami pokožky pacienta, zásobník liečiva obsahujúceho olektreky dopraviteľné molekuly, umiestený oproti najmenej jednej e.] ->ktrode, aby mohol byť uvedený do kontaktu s pokožkou pacienti! . v y z n a č u j ú c i sa tým, že elektródy sú napája ié výstupom zariadenia podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 13»

15» Prístroj podľa nároku 14, napájaný' zariadením podľa as ioň jedného z nárokov 9 až 13, v y z n a č u j ú c i s a t i m , že zásobník s liečivom je umiestnený oproti každej z

Λ dvoch elektród»

1G« Prístroj podľa nároku 14 alebo 15, napájaný zariadením poíľa nároku 13, vyznačujúci sa t ý m , že obsahu ie blok pre meranie napätia a prúdu pretekajúceho (ío pokožky pacienta medzi dvoma elektródami na výpočet odporu pacientovho x

tela medzi týmito dvoma elektródami a blok na korekciu čísiel postupne zavádzaných do čítača/2/ pre kompenzáciu vplyvov zmien v hodnotách odporu pacienta na napätie a prúd pretekajúci do p a : i en t a.

17« Prístroj podľa nároku 16, vyznačujúci sa t m , že výpočtový a korekčný blok je súčasťou mikroprocesora /3/ .

18 18o Prístroj pre elektrickú stimuláciu orgánov, obsahujúci aspoň dve elektródy upravené na zabezpečenie kontaktu s týmto orgánom, v y z n a č u j ú c i sa tým, že elektródy sú napájané výstupom zariadenia podľa aspoň jedného z nárokov 1 ; ž ,13 c