專利名稱：動(dòng)電輸送系統(tǒng)及用于它的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及進(jìn)入組織的物質(zhì)和/或從組織提取的物質(zhì)的動(dòng)電物質(zhì)輸 送，并且特別涉及用于輸送物質(zhì)，例如藥物，到治療位置的裝置和方法。
背景技術(shù)：
用于局部穿過個(gè)體皮膚應(yīng)用藥物的藥物的動(dòng)電輸送是已知的。 一種類型的 動(dòng)電輸送機(jī)理是電離子透入療法，即將電場施加于皮膚以增強(qiáng)皮膚的滲透性并 將各種離子劑，例如可溶鹽的離子或其它藥品輸送進(jìn)皮膚里。在某些情況中， 電離子滲入療法的經(jīng)皮或經(jīng)粘膜的輸送技術(shù)已經(jīng)不需要用于許多藥物的皮下 注射，從而消除給個(gè)體造成外傷、疼痛和感染危險(xiǎn)的伴生問題。其它類型的動(dòng) 電輸送機(jī)理包括電滲透、電穿孔、電遷移、電泳和內(nèi)滲透，這些中任何一個(gè)或 全部通常稱為電遷移方法、帶電分子分離法傳送器或電離子滲入療法的方法。
近幾年，用于動(dòng)電輸送物質(zhì)例如藥物到治療位置的各種裝置例如包括如與
本發(fā)明為共同受讓人的美國專利6,792,306中所公開的用于自施藥物的觸指安 裝動(dòng)電輸送系統(tǒng)，該專利公開內(nèi)容在此引入作為參考。該系統(tǒng)包括電源，有源 電極和接地電極以及包含基質(zhì)的藥物，由此，當(dāng)有源電極應(yīng)用到治療位置時(shí)， 從電源通過藥物或由此用于治療位置、個(gè)體的身體的傳導(dǎo)載體以及接地電極建 立電路以將藥物驅(qū)入治療位置。2005年5月17日授權(quán)的美國專利6,895,271; 2004年5月11日授權(quán)的美國專利6,735,470; 2002年11月5日授權(quán)的美國專 利6，477,410，和2002年7月23日再公告的RE37796美國再公告專利中說明了 其它動(dòng)電輸送裝置，這些專利的公開內(nèi)容也在此引入作為參考。
雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些系統(tǒng)是有效，但要意識(shí)到個(gè)體皮膚由許多不同層，例如 表皮和真皮，形成，這兩個(gè)層都位于皮下細(xì)胞組織的上面，并且這兩個(gè)層的每 層依次由各種子層形成。尤其重要的是表皮，該表皮沒有血管并且由包括具有 各種下面子層的角質(zhì)層的復(fù)層上皮組成。這些層給將物質(zhì)通過皮膚動(dòng)電驅(qū)入目 標(biāo)層的滲透提供各種電阻。例如，外角質(zhì)層給通過該層進(jìn)入下面子層的物質(zhì)的動(dòng)電輸送提供非常高的電阻。高電阻阻止了物質(zhì)到目標(biāo)位置的動(dòng)電輸送。穿過 個(gè)體皮膚輸送的藥量部分取決于電流密度。電離子滲入療法的治療面積擴(kuò)張
時(shí)，總電流增加以保持所規(guī)定的電流密度。例如，如果規(guī)定250pA/cr^的電流 密度用于特定藥物輸送，并且電離子滲入療法輸送系統(tǒng)的面積為4cm2,則總 電流為4 x 250pA或lmA。如果電離子滲入療法輸送系統(tǒng)的面積增加到 100cm2，則總電流將必須為25mA以保持電流密度。該電流的量的使用存在損 壞病人皮膚的潛在危險(xiǎn)。
用于動(dòng)電驅(qū)動(dòng)物質(zhì)通過皮膚的另 一個(gè)重大問題包括多通道電極 (multi-channel eletrode )的使用，即單個(gè)電極的排列，每一個(gè)電極連接于藥物 的分離的供者的位置，從而產(chǎn)生單獨(dú)控制的用于藥物的較大面積動(dòng)電應(yīng)用到皮 膚的電場。例如，當(dāng)在存在例如藥物或?qū)щ娦阅z的導(dǎo)電液體并且該液體橫貫 電極之間的情況下，多通道電極裝置與皮膚接觸時(shí)，可能發(fā)生短路，危害多通 道裝置。如果產(chǎn)生了統(tǒng)一場，并且如果存在低電阻區(qū)域，則存在這種可能電 流將導(dǎo)入該低電阻區(qū)域，可能燒到個(gè)體皮膚。在通過個(gè)體皮膚大面積動(dòng)電應(yīng)用 物質(zhì)方面，這已經(jīng)成為一個(gè)限制因素。因此，需要提供一種以下列方式便于個(gè) 體皮膚較大面積動(dòng)電滲透的系統(tǒng)和方法，該方式為不受皮膚的高電阻層不利影 響，同時(shí)在物質(zhì)通過皮膚動(dòng)電傳送到目標(biāo)位置時(shí)，可最小化或消除電流的短路。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方式，提供了用于滲透皮膚的高電阻層(例如角質(zhì)層) 以直接在有源電極之間產(chǎn)生通過裝滿藥的基質(zhì)進(jìn)入目標(biāo)位置(例如表皮層)的 電連接并用于疏通高電阻皮膚層的系統(tǒng)和方法。可以知道，角質(zhì)層下面的皮膚 的表皮層具有高流體內(nèi)容物，該高流體內(nèi)容物也是導(dǎo)電的，其提供比例如角質(zhì) 層的高電阻層更大的用于供應(yīng)物質(zhì)的受體(receptor)區(qū)域。為了滲透一個(gè)或 多個(gè)高電阻層，以將藥物提供給下面的一個(gè)目標(biāo)層或多個(gè)目標(biāo)層，設(shè)置襯墊或 施藥器，其具有表面排列的針，優(yōu)選為沿施藥器一側(cè)或一面的微針。當(dāng)施藥器 應(yīng)用于個(gè)體皮膚時(shí)，該針由施藥器的非導(dǎo)電性膜支撐，并且從該膜突出足夠穿
透高電阻層的距離。由于非常高的密度的針，優(yōu)選為高密度的微針，所以通過 刺穿高電阻層，產(chǎn)生多個(gè)低電阻區(qū)域。也就是說，針形成了通過更高電阻層的 多個(gè)通道，即微通道。針在皮膚里有效地產(chǎn)生通道。針的長度和密度以及包括通過針的孔直徑的針的厚度或直徑能夠根據(jù)皮膚表面下面的目標(biāo)治療位置而 改變。針可由非導(dǎo)電材料，例如塑料形成，或者可由非導(dǎo)電材料涂敷的金屬材 料形成。針可以是具有用于輸送活性微?；蛉刍⒘?熔結(jié))的精確的孔的單 片電路，該單片電路提供具有以更多彎曲設(shè)計(jì)的許多液體輸送路徑的彎曲網(wǎng)絡(luò) 的多孔針。這種熔結(jié)材料避免了角質(zhì)層組織的針眼堵塞流體通道的問題。應(yīng)當(dāng) 理解這種材料包括在壓力下被連接以產(chǎn)生多孔針結(jié)構(gòu)的絲、微粒、人造短纖維、 金屬絲或其它形式的針材料。針也可由導(dǎo)電材料構(gòu)成，并涂有非導(dǎo)電層。針也 可由非導(dǎo)電金屬間玻璃構(gòu)成。針也可由包含分子溶解或分散為分離相的藥或其 它活性成份的生物可吸收聚合物形成。當(dāng)針聚合物由皮膚里的間隙流體腐蝕和 /或溶解時(shí)，活性成份被動(dòng)電輸送給皮膚。聚合物，例如聚乳酸、聚乙醇酸、 聚酯(丙交酯-乙交酯)的共聚物、聚原酸酯、聚乙烯醇等，以及天然產(chǎn)品， 例如糖、淀粉和這些的接枝共聚物。來自針的襯墊的相對側(cè)可包含和有源電極 和電源接觸的導(dǎo)電膜。
微針可附接于撓性基體，以提供用于皮膚界面的依從系統(tǒng)。由于角質(zhì)層和 真皮下層的依從性，微針不可能穿透表皮達(dá)到針高度的整個(gè)范圍。另外，皮膚 是在負(fù)載下機(jī)械地松弛的粘彈性體。這造成刺穿期間使該基體離開針。通過針
陣列提高刺穿一致性的一個(gè)方法是利用電離子透入療法補(bǔ)片(patch)強(qiáng)制使
皮膚向上移動(dòng)。補(bǔ)片可包括圍繞微針陣列的剛性邊界，應(yīng)用時(shí)該孩"十陣列能夠 使由邊界圍繞的皮膚對準(zhǔn)其自身，即，以使鄰近補(bǔ)片的皮膚到達(dá)微針陣列為滿 意。在另一個(gè)實(shí)施方式中，為了提供皮膚穿透，微針陣列附接于背面附接于電 離子透入療法補(bǔ)片的稍微凹形彈性體，并且用作吸盤。當(dāng)由使用者致動(dòng)時(shí)，目 標(biāo)皮膚區(qū)域被注藥到凹形中并抵靠附接于更剛性背材的微針。因此使得微針穿 透皮膚，而不受下面更適應(yīng)的真皮層的干涉。
系統(tǒng)還包括包含有源電極和接地電極以及電源的裝置。優(yōu)選地，施藥器和 該裝置相互可分離，從而施藥器為使用后即可拋棄的并且該裝置可與新的施藥 器再使用?？蛇x擇地，該裝置和施藥器可構(gòu)成一體的一次性裝置或可再使用裝 置。
在本文的另一實(shí)施方式中，成組的施藥器可提供在例如片狀材料上，從而 施藥器例如由通過該片材的穿孔線是可分離的。因此，覆蓋治療位置上的施藥器的相關(guān)區(qū)域能夠改變尺寸。多通道電極陣列因此被連接于施藥器，從而施藥 器的區(qū)域范圍能夠被個(gè)性化定制為目標(biāo)治療位置的尺寸。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，施藥器 的形成能夠改變?yōu)槔鐖A形、矩形、六角形或任何其它形狀。這樣，針提供通 過高電阻層的多個(gè)非常低的電阻路徑，能夠例如使微處理器通過多通道電極陣 列將設(shè)置在基質(zhì)中的藥物或用于其的載體穿過皮膚直接驅(qū)動(dòng)給目標(biāo)治療位置。
如前面所述，包含針的施藥器可結(jié)合有輸送裝置。例如，美國專利6,792,306 和6,735,470中公開的觸指安裝裝置可設(shè)置有已選定尺寸和結(jié)構(gòu)以穿透皮膚的 高電阻層給目標(biāo)治療位置提供藥物的針的施藥器?？蛇x擇地，美國專利 RE37796中公開的裝置可同樣使用這里所描述類型的施藥器。在一切情況下， 通過形成多個(gè)通過一個(gè)或多個(gè)皮膚高電阻層的低電阻孔或路徑，物質(zhì)能夠疏通 一個(gè)或多個(gè)高電阻皮膚層，而從供應(yīng)基質(zhì)通過針直接驅(qū)動(dòng)給目標(biāo)位置。
使用本輸送系統(tǒng)的優(yōu)勢包括能夠通過減少物質(zhì)穿過皮膚輸送阻力增加輸 送的物質(zhì)的數(shù)量。提供多個(gè)路徑(例如微孔)能夠輸送大量藥(例如大分子的 縮氨酸、封裝有憎水藥的脂質(zhì)體、或其它封裝的不能通過動(dòng)電過程(特別是電 離子透入療法)立即輸送的配方藥)。進(jìn)一步，通過控制針的長度，物質(zhì)可在 不同皮膚深度被輸送給目標(biāo)位置。例如，如果剛剛穿透角質(zhì)層，表皮下面的層 被用作物質(zhì)儲(chǔ)存器，裝栽有物質(zhì)的區(qū)域能夠疏通角質(zhì)層并能夠進(jìn)行施用物質(zhì)。 而且通過針滲透能夠接近血液供給，該血液供給使進(jìn)行過適用于輸送系統(tǒng)物藥 的動(dòng)電過程的物質(zhì)能夠進(jìn)行系統(tǒng)給藥。而且，通過靠近血液供給定位物質(zhì)供給， 該物質(zhì)能夠在更連續(xù)基礎(chǔ)上迅速清除其進(jìn)行物質(zhì)輸送的入口點(diǎn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，提供一種用于將藥劑輸送給個(gè)體皮膚電阻層 下面的治療位置的裝置，該裝置包括其用于覆蓋治療位置和電阻皮膚層的施藥 器，該施藥器具有多個(gè)從其第一表面突出以穿透個(gè)體皮膚電阻層的針，針及該 表面由非電導(dǎo)體材料形成；由施藥器承載用于包含藥物或藥物和用于其的電載 體的基質(zhì)，針具有與包含在基質(zhì)中的藥物或藥物和用于其的電載體連通的 一個(gè) 或多個(gè)孔，和位于與基質(zhì)間隔開的位置、用于將藥物輸送給治療位置的開口； 施藥器具有由導(dǎo)電材料形成的第二表面。
在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，提供一種用于將藥劑輸送給個(gè)體皮膚電阻層下 面的治療位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于覆蓋治療位置和電阻皮膚層的施藥器，施藥器具有從其一側(cè)突出、用于穿透個(gè)體皮膚電阻層的多個(gè)針；基質(zhì)，其由施
藥器承載，用于包含藥物或藥物和用于其的電載體，針具有與包含在基質(zhì)中的 藥物或藥物和用于其的電載體連通的一個(gè)或多個(gè)孔，和位于與基質(zhì)間隔開的位
置、用于將藥物輸送給治療位置的開口；第一電極用于與電源電連接；從而， 當(dāng)施藥器施用于覆蓋治療位置的個(gè)體皮膚，并且連接于電源和用于與電源電連 接的第二電極，以使得通過第一電極、藥物或用于其的電載體、 一部分個(gè)體身 體、第二電極和電源的電路完整時(shí)，該系統(tǒng)能夠使電流流動(dòng)，用于將藥物或藥 物和用于其的電載體通過針孔疏通個(gè)體皮膚電阻層而動(dòng)電驅(qū)入治療位置。
在再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，提供一種用于將藥物輸送給個(gè)體皮膚電阻層下 面的治療位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電源；用于覆蓋治療位置和皮膚電阻層的施 藥器，施藥器具有從其一側(cè)面出、用于穿透個(gè)體皮膚電阻層的多個(gè)針；基質(zhì)， 由所述施藥器承載，用于包含藥物或藥物和用于其的電載體，針具有與包含在 基質(zhì)中的藥物或藥物和用于其的電載體連通的一個(gè)或多個(gè)孔，和位于與基質(zhì)間 隔開的位置、用于將藥劑輸送給治療位置的開口；第一電極由施藥器承載，用 于與電源電連接；與電源電連接的第二電極；從而，當(dāng)施藥器施用于覆蓋治療 位置的個(gè)體皮膚、并且連接于電源和用于與電源電連接的第二電極，以使得通 過第一電極、藥物或用于其的電載體、 一部分個(gè)體身體、第二電極和電源的電 路完整時(shí)，該系統(tǒng)能夠使電流流動(dòng)，疏通個(gè)體皮膚電阻層，以將藥物或藥物和 用于其的電載體通過針孔動(dòng)電驅(qū)入治療位置。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式包括用于將藥物輸送給個(gè)體皮膚電阻層下面 的治療位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一片不連續(xù)的施藥器，其選擇地可相互分離， 能夠使一個(gè)或多個(gè)施藥器位于治療位置和電阻皮膚層上面，每個(gè)施藥器具有從 其一側(cè)突出、用于穿透個(gè)體皮膚電阻層的多個(gè)針；基質(zhì)，由每個(gè)施藥器承載， 用于包含藥物或藥物和用于其的電載體，每個(gè)施藥器的針具有與包含在基質(zhì)中 的藥物或藥物和用于其的電載體連通的一個(gè)或多個(gè)孔，和位于與基質(zhì)間隔開的 位置、用于將藥劑輸送給治療位置的開口；第一電極由施藥器承載，用于與電 源電連接；從而，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)施藥器施用于覆蓋治療位置的個(gè)體皮膚、并且 連接于電源和用于與電源電連接的第二電極，以使得通過一個(gè)或多個(gè)第 一電 極、 一個(gè)或多個(gè)施藥器的藥物或用于其的電載體、 一部分個(gè)體身體、第二電極和電源的電路完整時(shí)，該系統(tǒng)能夠使電流流動(dòng)，通過疏通個(gè)體皮膚電阻層，以 將藥物或藥物和用于其的電載體通過一個(gè)或多個(gè)施藥器的針孔動(dòng)電驅(qū)入治療 位置。
在這里的再一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種將藥物輸送給個(gè)體皮膚電阻層下面 的治療位置的方法，該方法包括將多個(gè)微針施加于從體皮膚以穿透個(gè)體皮膚電
阻層的步驟；和通過疏通個(gè)體皮膚電阻層，將藥物或藥物和用于其的電載體通
過微針動(dòng)電驅(qū)入治療位置。


圖1為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的動(dòng)電物質(zhì)輸送施藥器的示意圖2為在微處理器控制下的多通道電極陣列的示意圖，并示出了多個(gè)施藥
器，每一個(gè)施藥器包括多個(gè)針；
圖3為與圖2相似的視圖，示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方式；以及
圖4為用于更大覆蓋面積的并排設(shè)置的 一對施藥器的示意圖5為具有一個(gè)或多個(gè)孔、尺寸和位置的各種微針結(jié)構(gòu)的示意圖6為示出了具有滲透個(gè)體皮膚不同部位的微針的施藥器的局部放大圖7為示出了使用微針和離散電極通道組件的施藥器的下側(cè)的局部透視
圖；以及
圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的特定施藥器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，特別參考圖1，圖1示出了用于將藥物輸給個(gè)體皮膚的一個(gè)或 多個(gè)高電阻層下面的治療位置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)，總體標(biāo)為10，包括施藥器ll， 施藥器11包括容納包含藥物(例如無環(huán)島苷或用于其的載體)的基質(zhì)14的殼 體12。術(shù)語藥物在更寬的意義上用作術(shù)語物質(zhì)的同義詞，并且因此包含天然 或同種療法的產(chǎn)品，該產(chǎn)品可能超出藥物的標(biāo)準(zhǔn)定義，例如墨水和用于紋身顏 料，并且更通常包括用于例如診斷或治療目的的多種目的能夠通過皮膚或黏膜 皮膚薄膜動(dòng)電輸送到治療位置或從治療位置動(dòng)電輸送的任何物質(zhì)。因此，藥劑 意思是在診斷治療、或疾病預(yù)防、或其它異常情況或整形情況、或?yàn)榱司徑馓?痛、或?yàn)榱丝刂?、診斷、測量解毒、或?yàn)榱烁纳迫魏涡睦砘虿±頎顩r時(shí)作為助使用本發(fā)明的主要應(yīng)用是用于將藥物施于治療位置，所以術(shù)語"藥物"被全文 使用并包括更通用的術(shù)語"物質(zhì)"。治療位置意思是任何目標(biāo)組織，例如在個(gè) 體皮膚、影響皮膚的或黏膜皮膚的薄膜下面或通過其暴露用于物質(zhì)的提取或施 用的患病的組織或診斷/解毒位置。而且，某些藥物不是電導(dǎo)體。為了動(dòng)電驅(qū) 動(dòng)這些藥物，給藥劑提供導(dǎo)電載體以將藥劑載入治療位置。
施藥器11包括從殼體12的一側(cè)突出的多個(gè)針14，優(yōu)選為微針。針14由 沿施藥器表面的非導(dǎo)電不滲透的優(yōu)選為憎水膜16承載，并通過膜16滲透，施 藥器表面相對于皮膚及由此的治療位置以覆蓋關(guān)系凈皮施用。通過優(yōu)選使用憎水 膜，在界面的液體運(yùn)動(dòng)被阻止并且另外其可用作橋接單獨(dú)通道。非導(dǎo)電不滲透 膜16沿同樣為非導(dǎo)電和不滲透的施藥器的邊具有邊緣。施藥器11的相對面由 導(dǎo)電膜18形成。裝滿藥的基質(zhì)15夾在不滲透膜16和導(dǎo)電膜18之間，使得基 質(zhì)和其中包含的藥與針14的基部鄰接，以及尤其是通過針的孔將在下面描述。 第一或有源電極20示出為與導(dǎo)電膜18和電源22電連接。而且連接于電源的 是應(yīng)用于與目標(biāo)治療位置間隔開的個(gè)體身體另一個(gè)部分的第二或接地電極 24。接地電極24使得用于連接到如下所述的目標(biāo)治療位置的藥物動(dòng)電輸送的 電路完整。
針14優(yōu)選為由非導(dǎo)電材料，例如熱塑性材料，形成的微針，所述熱塑性 材料例如為聚碳酸酯、聚酯、聚甲基丙婦酸曱酯或剛性足夠以當(dāng)施用于皮膚時(shí) 能滲透皮膚的其它材料。微針也可由例如環(huán)氧樹脂、.聚亞安酯和硅樹脂的熱固 材料形成。微針也可由外部和內(nèi)部都涂敷有非導(dǎo)電材料的金屬材料形成，非導(dǎo) 電材料例如熱塑性塑料，并且其可為天然或無機(jī)聚合物，例如氧化層。微針 14具有每平方厘米大約1-IOOO個(gè)針的密度的范圍，并優(yōu)選具有每平方厘米大 約150-250個(gè)針的密度的范圍。針14從非導(dǎo)電膜16突出的高度可在100至 800微米的范圍內(nèi)。微針優(yōu)選為成圓錐形或錐體形狀，并具有等于基部直徑大 約兩倍的高度?；靠梢詷?biāo)稱為高度的一半至大約高度的兩倍。因此，例如， 400微米高度的針可有大約200微米的基部。對于同樣的針，通過針的孔可有 25-200微米的直徑。與優(yōu)選的圓錐形或錐體形狀相比，微針也可有貫穿其長 度的恒定的寬度。因此，每一個(gè)微針可有小于1毫米的長度，用于滲透組織的 最上層，例如個(gè)體皮膚的角質(zhì)層，其可包括用于組織脈間隙區(qū)之間的液體通過的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管，并且藥物或輸送藥的裝置可包含有或涂覆有非導(dǎo)電材料， 以允許離子通過《效針動(dòng)電傳輸。
參考圖5，示意性示出了形成施藥器部分的各種微針結(jié)構(gòu)。例如，微針14a 可有沿微針長度位于其中心的孔17。微針14b包括位于偏離微針軸心的多個(gè) 孔19。孔19可單獨(dú)與裝滿藥的基質(zhì)15連通或與基質(zhì)15連通的單個(gè)通道連通。 微針14c可包括偏離中心的多種高度孔21和23,并且因此，通過單個(gè)微針的 方式，藥物輸送可發(fā)生在個(gè)體皮膚的不同深度。位于中心、偏離中心以及多種 高度或深度組合的孔也可設(shè)置在單個(gè)微針中。微針14d可包括具有多個(gè)微孔 25的多微孔結(jié)構(gòu)。微針14d可由熔結(jié)材料組成，以產(chǎn)生與裝滿藥的基質(zhì)15連 通的彎曲通道網(wǎng)。圖5公開的各種類型凝:針的組合也可用在單個(gè)施藥器中。
在圖1中，施藥器11可從例如上述專利所公開的施藥器裝置分離，或者 為所述施藥器裝置為一體的部件。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，施藥器ll可形 成該裝置的一次性部分，而電極、電源、接地電極和其它電子設(shè)備可形成可再 使用裝置的一部分。例如，施藥器11可包含在美國專利6,792,306的圖8和圖 9的觸指安裝裝置或美國專利6,477,410和RE37796的手持式筆狀和其它裝置 中的包含藥劑的基質(zhì)。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，例如，為了將藥物供給皮膚的 一層或多層， 例如角質(zhì)層，下面的目標(biāo)治療位置，施藥器選擇具有適當(dāng)尺寸和結(jié)構(gòu)(例如長 度、寬度、孔深度和孔尺寸)的針14，以通過使每一個(gè)針的尖部暴露于目標(biāo) 層中而穿透角質(zhì)層。因此，目標(biāo)層能夠是角質(zhì)層下面的任何子層，即表皮的任 何層或真皮或下面的任何層。例如并參考圖6，施藥器lla可有用于穿透表皮 并從而將藥物淺層輸送入表皮的較短的凝:針14a。圖6示出的其它施藥器lib 可具有用于較深層輸送藥物(例如在真皮的開始位置)的較長的微針14b。在 圖6的兩個(gè)施藥器中，藥物由示出了輸送方向的箭頭注明，并且小黑點(diǎn)示出了 藥物由施藥器lla和llb動(dòng)電驅(qū)入的表皮和真皮的各個(gè)區(qū)域。因此，將選擇包 含適當(dāng)針尺寸和結(jié)構(gòu)以將藥物直接供給在皮膚暴露表面下面的預(yù)定深度處的 預(yù)期治療位置的施藥器。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，所述針形成穿過皮膚的選定的一層或多 層的多個(gè)非導(dǎo)電3各徑，并且提供從充滿藥物的基質(zhì)15通過針孔到達(dá)治療位置 (即目標(biāo)層)的與藥物或其載體直接連通，從而動(dòng)電裝置的致動(dòng)作用驅(qū)動(dòng)藥物從基質(zhì)通過針進(jìn)入目標(biāo)層。也就是說，接地電極在與治療位置間隔開的位置與 個(gè)體電接觸并且電源處于"接通，，狀態(tài)，此時(shí)從電源22通過有源或第一電極
20和與其接觸的導(dǎo)電膜18、基質(zhì)15中的藥物或用于其的載體、個(gè)體的身體以 及接地電極24從而^f吏得電5^完整。因此，產(chǎn)生電流流動(dòng)，從而動(dòng)電驅(qū)動(dòng)藥物 進(jìn)入目標(biāo)治療位置。
為了提供藥物的較寬區(qū)域范圍，并同時(shí)避免通過最小電阻的電流路徑的電 流短路問題，例如可以片狀形式設(shè)置多個(gè)施藥器11。施藥器是能夠分離的， 以為所選擇的區(qū)域范圍提供成組的施藥器。施藥器11的覆蓋區(qū)域?yàn)橛芍委熚?置的區(qū)域和單個(gè)施藥器11自身的區(qū)域所確定的總和。例如，參考圖2，每個(gè) 施藥器可為六角形形式并且多個(gè)六角形施藥器可設(shè)置為片狀形式，每個(gè)施藥器 由孔30分隔。連接于微處理器42的多通道電極陣列(例如電極32、 34、 36、 38和40)給施藥器提供電流。例如，每個(gè)電極可與一個(gè)施藥器電接觸或者與 成排的施藥器ll對準(zhǔn)，如圖2所示。因此， 一個(gè)電極可控制一個(gè)施藥器或者 多個(gè)施藥器。在微處理器控制下，單個(gè)施藥器或成排的施藥器(例如列或者行) 可被同時(shí)按順序或任意地供電。在后一種情況下，不是所有施藥器同時(shí)接收電， 通過施用位置的電流總量立刻降低。當(dāng)電流通過心臟時(shí)，這將允許使用大表面 區(qū)域的多通道應(yīng)用。微處理器也可使供給電極的電流按照時(shí)間的函數(shù)向上和/ 或向下傾斜。通過使每個(gè)施藥器中的多個(gè)針提供通過皮膚的一個(gè)或多個(gè)高電阻 層并主要疏通高電阻層的低電阻通道，藥物可沿多個(gè)低電阻路徑被動(dòng)電驅(qū)動(dòng)進(jìn) 目標(biāo)位置，從而防止各路徑中電流短路。因此，通過使用覆蓋在治療位置上的 多個(gè)施藥器U組成的大區(qū)域襯墊以及通過多通道電極陣列供給電流，疏通較 高電阻的一個(gè)或多個(gè)皮膚層，藥物被動(dòng)電驅(qū)動(dòng)進(jìn)目標(biāo)治療位置。
盡管典型實(shí)施方式使用微處理器控制供給電極的電流，但是可使用其它類 型的處理裝置，例如專用集成電路、可編程邏輯陣列等。
參考圖3，示出了該系統(tǒng)的又一實(shí)施方式，其中施藥器11形成為矩形50， 優(yōu)選正方形，并且通過多通道電極陣列成直線與微處理器連接。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到， 施藥器11的形狀除了六角形、矩形或正方形可以設(shè)置為例如圓形。圖3的系 統(tǒng)類似于圖2將藥物輸送到目標(biāo)位置。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，可以集合任何數(shù)量的施藥 器以形成大面積施藥器襯墊，并因此可以是適應(yīng)于目標(biāo)治療位置的任何尺寸或結(jié)構(gòu)。
圖4是可形成圖2和/或圖3施藥器片部分的多個(gè)施藥器的示意圖。兩個(gè)
施藥器11示出為并排關(guān)系，并形成動(dòng)電藥物輸送系統(tǒng)的大面積陣列的一部分。
每個(gè)施藥器11示出為具有分離的有源電極20，該有源電極與一次性施藥器相 比可形成可再使用裝置的一部分。例如，在多個(gè)有源電極設(shè)置在動(dòng)電裝置尖端 上的情況下，所述裝置例如美國專利6， 792， 306的觸指安裝裝置或美國再^^告 專利(reissue patent) RE37796的手持式筆狀裝置，施藥器被定向使得當(dāng)其 附接于這些裝置時(shí)，有源電極與多通道電極陣列的單個(gè)電極電連接。因此，施 藥器可只在一個(gè)能夠完成該電連接的方向被附接于裝置。例如，通過使得施藥 器周邊的尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)定為與所述裝置的周邊結(jié)構(gòu)相同，有源電極(即多通道 電極)自動(dòng)地分別與施藥器的導(dǎo)電膜對準(zhǔn)。而且， 一次性施藥器可有導(dǎo)向連接 器的一體蝕刻電極，該連接器插入或接收來自容納微處理器的控制裝置的插 塞，該微處理器控制流過每個(gè)電極和施藥器的電流。
參考圖7，并如前述所示，微針14設(shè)置在基體43承載的組41中。每個(gè) 組的微針14設(shè)置有單個(gè)電極通道，用于嵌入到基體43中的電極給組中的每個(gè) 針提供電流。
參考圖8，施藥器11可以是撓性的，用于適應(yīng)治療位置處的個(gè)體皮膚的 輪廓。施藥器60可包括覆蓋在無紡或機(jī)織纖維64上的撓性電極62,無紡或 機(jī)織纖維64容納例如浸透藥物。在機(jī)織或無紡材料下面是例如由硅形成的基 體。微針68由基體承載，所述基體具有與機(jī)織或無紡材料中的藥物或用于其 的導(dǎo)電載體連通的微針的孔。如圖所示，微針68可有通過微針側(cè)面開口的偏 置孔70,或者該孔可容納相對于圖5所描述和示出的尺寸和/或結(jié)構(gòu)的孩i針中 的任一個(gè)。圖8施藥器的撓性特征使其能更容易地施用于沿個(gè)體皮膚的輪廓表 面，并且例如，如前面所述的可^皮提供為單個(gè)施藥器或片狀形式的多個(gè)施藥器。 可操作圖8的施藥器以將藥物動(dòng)電輸送到治療位置，這與前面實(shí)施方式所描述 的相似。
雖然描迷了本發(fā)明及目前考慮為最實(shí)用并優(yōu)選的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解本發(fā) 明不限于所公開的實(shí)施方式，相反，本發(fā)明意圖覆蓋所附權(quán)利要求的精神和范 圍中所包括的各種修改和等價(jià)配置。
權(quán)利要求
1.一種用于將藥物輸送到個(gè)體皮膚層下面的治療位置的裝置，該個(gè)體皮膚層比治療位置的皮膚層具有更高電阻層，該裝置包括施藥器，用于覆蓋治療位置和電阻皮膚層，所述施藥器具有從其第一表面突出的、用于穿透個(gè)體皮膚的電阻層的多個(gè)針，所述針和所述表面由非導(dǎo)電材料形成；基質(zhì)，由所述施藥器承載，用于包含藥物或藥物和用于藥物的電載體，所述針具有與包含在基質(zhì)中的藥物或藥物和用于其的電載體連通的一個(gè)或多個(gè)孔、以及在與基質(zhì)間隔開的位置用于將藥物輸送給治療位置的開口；所述施藥器具有由導(dǎo)電材料形成的第二表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述表面位于施藥器的分別相對 的側(cè)，并且封裝藥物或藥物和用于其的載體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述針包含非導(dǎo)電微針。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述針包含非導(dǎo)電微針，所述第 一表面包括承載所述微針的不滲透的非導(dǎo)電膜，所述第二表面包括位于所述施 藥器自所述第一表面的相對側(cè)上的導(dǎo)電不滲透的膜，所述施藥器的邊緣至少部 分由非導(dǎo)電材料形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，由施藥器承載的所述針的密度在 每平方厘米1至1000個(gè)的范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述針包括微針，并且每個(gè)針在 針的基部長度與寬度比在大約0.5至2.0的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述針包括微針，通過針的每個(gè) 孔的直徑在25至200 #^米的范圍內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述施藥器和所述第一電極可相 互分離。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述施藥器由撓性材料形成，用 于適應(yīng)個(gè)體皮膚輪廓的變化。
10. —種用于將藥物輸送給個(gè)體皮膚的電阻層下面的治療位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一片不連續(xù)的施藥器，其可選擇地相互分離，以使一個(gè)或多個(gè)施藥器位于 治療位置和電阻皮膚層的上面，每個(gè)所述施藥器具有從其一側(cè)突出的用于穿透個(gè)體皮膚電阻層的多個(gè)針；基質(zhì)，由每個(gè)所述施藥器承載，用于包含藥物或藥物和用于其的電載體， 每個(gè)施藥器的針具有與包含在基質(zhì)中的藥物或藥物和用于其的電載體連通的 一個(gè)或多個(gè)孔、以及在與基質(zhì)間隔開的位置用于將藥物輸送給治療位置的開 口；第一電極，由每個(gè)施藥器承載，用于與電源電連接；從而，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)施藥器施用于覆蓋治療位置的個(gè)體皮膚、并且連接于 電源和與電源電連接的第二電極，以使通過一個(gè)或多個(gè)第一電極、 一個(gè)或多個(gè) 施藥器的藥物或用于其的電載體、 一部分個(gè)體身體、第二電極和電源而完成電 路時(shí)，該系統(tǒng)能夠使電流流動(dòng)，以通過疏通個(gè)體皮膚電阻層，用于將藥物或藥 物和用于其的電載體通過一個(gè)或多個(gè)施藥器的針孔動(dòng)電驅(qū)入治療位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述針包括非導(dǎo)電微針。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述針由熱塑性材料形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)施藥器和由其承載的第一 電極可相互分離。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中， 一個(gè)或多個(gè)施藥器由用于適應(yīng) 個(gè)體皮膚輪廓的撓性材料形成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述針包括微針，所述微針由 金屬形成并具有非導(dǎo)電涂層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述針包括由熔結(jié)材料形成的 微針。
17. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述施藥器包括承載所述針的 不滲透的、非導(dǎo)電膜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述針由非導(dǎo)電材料形成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述施藥器包括在施藥器遠(yuǎn)離 不滲透膜的一側(cè)上的導(dǎo)電膜。
20. —種用于將藥物輸送給個(gè)體皮膚的電阻層下面的治療位置的方法，該方法包括以下步驟將多個(gè)微針施加于個(gè)體皮膚，以穿透個(gè)體皮膚的電阻層；以及 通過疏通個(gè)體皮膚電阻層，將藥物或藥物和用于藥物的電載體通過微針動(dòng)電驅(qū)入治療位置。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，該方法包括在不連續(xù)的施藥器里設(shè)置 微針，設(shè)置用于各施藥器的一個(gè)或多個(gè)電極以及連接于電源并連接于一個(gè)或多 個(gè)所述電極的一個(gè)或多個(gè)通道，以在與個(gè)體皮膚的由施藥器覆蓋的區(qū)域基本相 應(yīng)的大的分配區(qū)域內(nèi)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)所述施藥器中的藥物或用于藥物的載體
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，該方法包括設(shè)置承載一片不連續(xù)施藥 器中的施藥器的微針，每個(gè)施藥器具有至少一個(gè)電極，該方法還包括從所述一 片的施藥器中分離至少一個(gè)施藥器，以覆在治療位置上面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，該方法包括在不連續(xù)施藥器里設(shè)置多 個(gè)微針，設(shè)置至少一個(gè)電極用于每個(gè)施藥器并電連接電極和電源。
24. —種用于將藥物輸送給哺乳動(dòng)物的病人皮膚的電阻層下面的治療位置 的裝置，其中皮膚電阻層比治療位置的第二皮膚層具有更高的電阻，所述裝置 包括排列的施藥器，適于被放置在皮膚電阻層和治療位置上面； 每一個(gè)所述施藥器還包括藥物基質(zhì)以及從施藥器突出以穿透皮膚電阻層 的至少一個(gè)針；多個(gè)第一電極，每個(gè)電極電連接于一個(gè)或多個(gè)施藥器，其中每個(gè)第一電極 連接于至少一個(gè)施藥器而不是所有的施藥器，以及控制器，與第一電極電連通，該控制器分別將電流施加于每個(gè)電極，其中 施加于一個(gè)所述電極的電流與施加于另 一個(gè)所述電極的電流不同。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，施加于這些電極的電流與施加 于這些電極中的每一個(gè)的電流不同。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，施加于這些電極的電流與施加 于這些電極中的每一個(gè)的電流的順序不同。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，第一電極是有源電極，并且所述裝置還包括分別從排列的施藥器施加到病人的對電極。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，每一個(gè)所述第一電極可與單獨(dú) 一個(gè)施藥器電連接。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，每一個(gè)所述第一電極可電連接 于多個(gè)施藥器。
30. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，排列的施藥器設(shè)置為多排，所 述每排施藥器具有一個(gè)電極，并且每個(gè)電極電連接于與所述電極相應(yīng)的排中的 所有施藥器。
31. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述控制器為多通道控制器， 并且每個(gè)通道控制施加于一個(gè)所述電極的電流。
32. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述控制器為微處理器、可編 程邏輯陣列或其它集成電i 各中的至少一個(gè)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，從每個(gè)施藥器突出的至少一個(gè) 針為從施藥器突出的多個(gè)針。
34. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，從每個(gè)施藥器突出的至少一個(gè) 針還包括與基質(zhì)中的藥物連通的孔，并且所述孔包括位于在與基質(zhì)間隔開的位 置用于將藥物輸送給治療位置的開口。
35. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，每個(gè)針由非導(dǎo)電材料形成。
36. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述基質(zhì)可釋放地安裝于所述 施藥器。
37. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，電載體包括有基質(zhì)中的藥物。
38. —種用于將藥物輸送給哺乳動(dòng)物的病人皮膚的電阻層下面的治療位置 的裝置，其中皮膚的電阻層比治療位置所在第二皮膚層具有更高的電阻，所述 裝置包括排列的施藥器，適于置于皮膚電阻層和治療位置上面，每一個(gè)所述施藥器 具有鄰接皮膚電阻層設(shè)置的第 一表面和接合有源電極的相對表面；每一個(gè)所述施藥器還包括藥物基質(zhì)和從藥物基質(zhì)突出穿過第一表面以穿 透皮膚電阻層的至少 一個(gè)針；多個(gè)有源電極，每個(gè)有源電極電連接于一個(gè)或多個(gè)施藥器，其中每個(gè)有源電極連接于至少一個(gè)施藥器而不是所有的施藥器；控制器，與第一電極電連通，該控制器分別將電流施加于每個(gè)有源電極， 其中，施加于一個(gè)所述有源電極的電流與施加于另一個(gè)所述有源電極的電流不 同，以及接地電極，其連接于病人，并用于建立施加于有源電極、通過病人并到達(dá) 才妄地電極的電流的電3各徑。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，施加于這些電極的電流與施加 于每一個(gè)電極的電流不同。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，施加于這些電極的電流與施加 于每一個(gè)電極的電流的順序不同。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述第一電極是有源電極，并 且所述裝置還包括從排列的施藥器分別施加于病人的對電極。
42. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述每一個(gè)第一電極電連接于 單獨(dú)一個(gè)施藥器。
43. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述每一個(gè)第一電極電連接于 多個(gè)施藥器。
44. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述排列的施藥器設(shè)置為多個(gè) 排，所述每一排具有一個(gè)電極，并且每一個(gè)電極電連接于與該電極相應(yīng)的該排 中的所有施藥器。
45. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述控制器為多通道控制器， 并且每個(gè)通道控制施加于一個(gè)所述電極的電流。
46. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述控制器為微處理器、可編 程邏輯陣列或其它集成電路中的至少一個(gè)。
47. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，從每個(gè)施藥器突出的至少一個(gè) 針為從施藥器突出的多個(gè)針。
48. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，從每個(gè)施藥器突出的至少一個(gè) 針還包括與基質(zhì)中的藥物連通的孔，并且所述孔包括位于在與基質(zhì)間隔開的位 置用于將藥物輸送給治療位置的開口 。
49. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，每個(gè)針由非導(dǎo)電材料形成。
50. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述基質(zhì)可釋放地安裝于所述施藥器。
51. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，電載體包括有基質(zhì)中的藥物。
52. —種用于將藥物輸送給皮膚電阻層下面的治療位置的方法，該方法包括應(yīng)用多個(gè)^f效針，以穿透皮膚電阻層；以及將藥物通過微針動(dòng)電驅(qū)入治療位置，其中，施加于第一組微針的電流與施 加于第二組微針的電流不同。
53. 根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中，施加于第一組的電流與施加于 第二組的電流的順序不同。
54. 根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中，所述電流通過第一有源電極施 加于第 一組并且通過第二有源電極施加于第二組。
55. 根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中，每一組孩i針設(shè)置在各個(gè)施藥器 中，并且每個(gè)施藥器包括有源電極以將電流施加于藥物。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，所述施藥器以多排方式設(shè)置為 排列的施藥器，每排施藥器具有一個(gè)有源電極，并且每個(gè)所述電極電連接于與 所述電極相應(yīng)的所述排中的所有施藥器。
57. 根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中，施加于第一組和施加于第二組 的電流由多通道控制器控制，并且來自控制器的每個(gè)通道控制施加于所述第一 組和第二組中的 一個(gè)組中的電流。
58. 根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中，所述控制器為微處理器、可編 程邏輯陣列或其它集成電if各中的至少一個(gè)。
59. 根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中，還包括電流施加后釋放包括藥 物和針的施藥器的步驟。
全文摘要
動(dòng)電藥物輸送系統(tǒng)包括至少一個(gè)施藥器，該施藥器具有承載在施藥器非導(dǎo)電表面上的非導(dǎo)電微針。相對表面由非導(dǎo)電材料形成，用于與有源電極連接。施藥器包括基質(zhì)，該基質(zhì)包括在相對表面之間的藥物或用于其的載體。當(dāng)施藥器通過穿透皮膚的微針施加于個(gè)體皮膚時(shí)，通過電源、有源電極、藥物、或用于其的導(dǎo)電載體、目標(biāo)治療位置、個(gè)體皮膚、接地電極和電源而使得電路完整，從而，將藥物通過非導(dǎo)電微針動(dòng)電驅(qū)入目標(biāo)治療位置。
文檔編號(hào)A61N1/30GK101304782SQ200680037504
公開日2008年11月12日 申請日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月19日
發(fā)明者丹尼斯·I.·戈?duì)柕仑惛? 約翰·S.·彼德森, 羅伯特·W.·埃瑟里奇, 菲利普·M.·弗里登 申請人:傳導(dǎo)醫(yī)藥制品公司