DE3781478T2

DE3781478T2 - Einrichtung mit programmierbarer konstantstromquelle fuer transdermale arzneiapplikation.

Info

Publication number: DE3781478T2
Application number: DE8787110237T
Authority: DE
Inventors: John D Badzinski; Gary A Lattin; Larry A Mcnichols; Rama Padmanabhan; Joseph Bradley Phipps; Paul D Sorenson
Original assignee: Alza Corp
Current assignee: Alza Corp
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2007-07-16
Also published as: AU607925B2; ATE80049T1; EP0254965B1; DE3781478D1; DK168325B1; CA1290814C; AU7606287A; NO174692B; EP0254965A1; JPS6340570A; DK396587A; US4725263A; JPH0824721B2; NZ221049A; NO873111D0; NO873111L; DK396587D0; NO174692C

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft generell medizinische elektrische Stromgeneratoren und im speziellen Iontophoresevorrichtungen.
Die Anwendung von Gleichstrom zum Übertragen von Medikamenten durch die Haut eines Patienten ist ein altes und wohl bekanntes Verfahren. Iontophoresevorrichtungen weisen typischerweise eine Batterie und zwei an die Batterie angeschlossene Elektroden auf. Eine Elektrode enthält typischerweise ein Medikament in seiner ionischen Form, die andere Elektrode ist typischerweise mit einer Salzlösung befeuchtet oder mit einem anderen ionischen leitenden Medium versehen. Zum Beispiel wird solch eine Iontophoresevorrichtung im U.S. Patent Nr. 4 325 367, ausgeben an Tapper, beschrieben. Die Steuerung der Dosierung des von solchen Vorrichtungen verabreichten Medikaments wurde typischerweise durch die Steuerung des durch die Elektroden fließenden Stromes bewerkstelligt. Verschiedene Systeme zur Regulation des durch Iontophoresevorrichtungen fließenden Stromes sind offenbart in den U.S. Patenten Nr. 3 794 910, 4 292 968, 4 301 794 und 4 019 510.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung weist eine Iontophoresevorrichtung auf, welche so ausgelegt ist, daß sie vom individuellen Patienten getragen werden kann. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, daß die Vorrichtung leicht und flexibel ist. Auch ist es sehr wünschenswert, daß die Vorrichtung kostengünstig herzustellen und einfach zu benutzen ist. Die vorliegende Erfindung erfüllt alle diese Anforderungen.
Die Vorrichtung weist ein Steuermodul und ein wegwerfbares Elektrodenmodul auf. Das Elektrodenmodul weist sowohl eine indifferente Elektrode als auch eine aktive Elektrode auf, die das zu verabreichende Medikament enthält. Das Steuermodul basiert auf einer flexiblen, zwischen der Batterie und einer der Elektroden angeschlossenem Leiterplatte und benutzt eine Mehrzahl von Konstantstromdioden, die auf der flexiblen Leiterplatte angebracht sind. Die Konstantstromdioden regulieren die den Elektroden zugeführte Stromstärke. Die Leiter auf der flexiblen Leiterplatte sind so angeordnet, daß jede der Strombahnen, die eine der strombegrenzenden Dioden enthält, nahe dem Rand der flexiblen Leiterplatte entlangführt. Dies erlaubt die Steuerung der den Elektroden zugeführten Stromstärke durch den einfachen Kunstgriff, den Rand der flexiblen Leiterplatte zu beschneiden und eine oder mehrere der strombegrenzenden Dioden abzukoppeln. Das Steuermodul ist mit visuellen Indikatoren auf seiner äußeren Oberfläche versehen, die anzeigen, wo das Beschneiden vorzunehmen ist, und wie hoch der mit solch einem Beschneiden verbundene Dosierungspegel sein wird. Die Einstellung der Dosierung ist durch visuelle Inspektion der Vorrichtung leicht feststellbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine schematische Zeichnung einer Ausführungsform der Erfindung, bei der drei Strompegel verfügbar sind.
Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Oberseite der flexiblen Leiterplatte, die eine Ausführung des Schemas von Figur 1 darstellt.
Figur 3 ist eine Draufsicht auf die Unterseite der in Figur 2 dargestellten flexiblen Leiterplatte.
Figur 4 ist eine Draufsicht auf die Leiterplatte von Figur 3 nach der Montage der elektrischen Komponenten.
Figur 5 ist eine Explosionszeichnung der verschiedenen Elemente der Iontophoresevorrichtung, die sowohl das Steuermodul als auch das wegwerfbare Elektrodenmodul enthält.
Figur 6 ist ein Schnittbild durch das wegwerfbare Elektrodenmodul.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Figur 1 zeigt ein Schema einer Ausführungsform der Vorrichtung, die drei Strompegel aufweist. Ein Gleichstrom wird von der Batterie 10 geliefert und über die Konstantstromdioden 12 und 14 weitergeleitet an die Elektroden 16 und 18, die die aktive und die indifferente Elektrode der Vorrichtung sind. Die Entscheidung, welche der Elektroden als die aktive oder Medikament enthaltende Elektrode dient, hängt natürlich von der Polarität des gewählten ionischen Medikaments ab.
Der den Elektroden 16 und 18 zugeführte Strom kann gesteuert werden durch das Beschneiden der Leiterbahnen, die die Batterie 10 mit den Konstantstromdioden 12 und 14 verbinden, entweder entlang der gestrichelten Linie A oder entlang der gestrichelten Linie B. Die Konstantstromdioden 12 und 14 können so gewählt werden, daß der Strom von Diode 12 doppelt so groß wie der von Elektrode 14 ist. Daher wird, falls keine Strombahnen beschnitten werden, der Strom die Summe der Ströme durch die Dioden 12 und 14 sein. Falls die Leiterbahnen entlang der Linie A oder der Linie B beschnitten werden, wird der Strom ein Drittel beziehungsweise zwei Drittel des vollen Stromes betragen.
Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Oberseite einer flexiblen gedruckten Leiterplatte, einer Ausführung des Schemas von Figur 1. Die Leiterplatte 20 beinhaltet ein flexibles, isolierendes, kreisförmiges Substrat 21, das mit metallisierten Strombahnen 22 und 24 versehen ist, und Anschlußflächen 26, 28, 30, 32, 34 und 37 aufweist. Bei Betrieb wird eine Batterie zwischen den Anschlußflächen 34 und 37 angeschlossen, wobei Konstantstromdioden zwischen den Anschlußflächen 26 und 28 und zwischen den Anschlußflächen 32 und 34 angeschlossen werden. Die Anschlußflächen 26 und 34 weisen kleine Löcher 36 und 38 auf, die durch die Leiterplatte beschichtet sind, um Kontakt mit deren Unterseite herzustellen. Das kleine Loch 40 am Ende der Leiterbahn 22 ist ebenso durch die gedruckte Leiterplatte beschichtet bis zu einer leitenden Oberfläche an der Unterseite der Platte. Beschneidelinien sind bei A',B' und C' dagestellt, um den Stromfluß wie oben beschrieben in Übereinstimmung mit dem Schema von Figur 1 zu regulieren. Die Beschneidelinie C' führt durch keine der Leiterbahnen und dient nur als visueller Indikator dafür, daß der höchste verfügbare Strompegel gewählt wurde. Dies ist vermutlich ein wertvolles Merkmal, da das gleiche Verfahren angewendet wird, um sowohl einen der drei Strompegel zu wählen, als auch um den gewählten Pegel anzuzeigen.
Figur 3 zeigt die Unterseite der in Figur 2 dargestellten gedruckten Leiterplatte 20. Das flexible Substrat 21 weist zwei leitende Zonen 42 und 44 auf. Die Beschichtung durch die Löcher 36 und 38 koppelt die kreisförmige, leitende Zone 42 mit den Anschlußflächen 34 und 26 (Figur 2). Die Beschichtung durch das Loch 40 koppelt die Strombahn 22 (Figur 2) mit der kreisförmigen, mittigen, leitenden Zone 44. Die leitenden Zonen 42 und 44 werden dazu benutzt Kontakt mit den Elektroden des unten beschriebenen wegwerfbaren Elektrodenmoduls herzustellen. Die Nase 23 hilft beim Lösen des Steuermoduls vom Elektrodenmodul, wie unten beschrieben.
Figur 4 zeigt die Oberseite der flexiblen Leiterplatte 20 von Figur 2, nachdem die Batterie und die Strombegrenzungsdioden angebracht wurden. Die Batterie 46, vorzugsweise eine Knopfzelle, ist mit den Anschlußflächen 30 und 37 mittels dünner Metallstreifen 48 und 50 gekoppelt, welche an den negativen bzw. positiven Pol der Batterie 46 heftgeschweißt wurden. Die Konstantstromdioden 52 und 54 sind auf den Anschlußflächen 26, 28, 32 und 34 angebracht und vervollständigen so die Schaltung.
Figur 5 zeigt ein Explosionsbild der verschiedenen Komponenten der Iontophoresevorrichtung, die sowohl das Steuermodul als auch das wegwerfbare Elektrodenmodul aufweist. In dieser Ansicht sieht man die flexible Leiterplatte 20 mit den darauf angebrachten Komponenten. Eine flexible isolierende Deckschicht 56 ist mit der Oberseite der flexiblen Leiterplatte 20 verklebt und schützt die darauf montierten Komponenten. Auf der Deckschicht 56 sind Beschneidelinien mit einer Anzeige des Dosierungspegel markiert. Die Anzeigen des Dosierungspegels können wie abgebildet ausgeführt sein oder spezifisch die Menge des Stromes oder des zu übertragenden Medikaments anzeigen.
Direkt unter der flexiblen Leiterplatte 20 ist die obere Schicht 58 des wegwerfbaren Elektrodenmoduls. Diese Schicht ist vorzugsweise aus einem geschlossenzelligen Kunststoffschaum hergestellt. Die Schicht weist zwei leitende Bauteile 60 und 62 auf, die so angeordnet sind, daß sie in Kontakt stehen mit den leitenden Zonen 42 bzw. 44 auf der Unterseite der flexiblen Leiterplatte 20. Da die leitenden Zonen 42 und 44 der flexiblen Leiterplatte 20 rotationssymmetrisch sind, ist die Ausrichtung der flexiblen Leiterplatte 20 in Bezug auf die obere Schicht 58 nicht kritisch. Die Oberseite der Schicht 58 wird vorzugsweise mit einem Kleber ausgestattet, um diese mit der Unterseite der flexiblen Leiterplatte 20 zu verbinden, und um die leitenden Durchführungen 60 und 62 gegen die flexible Leiterplatte 20 gednickt zu halten. Das Bauteil 58 ist mit einer Nase 64 versehen, die in Verbindung mit der Nase 23 der flexiblen Leiterplatte 20 nach Gebrauch das Entfernen des Elektrodenmoduls von dem Steuermodul erlaubt.
Direkt unter dem oberen Bauteil 58 ist das untere Bauteil 66 des Elektrodenmoduls. Bauteil 66 ist ebenfalls vorzugsweise aus einem geschlossenzelligen Kunststoffschaum hergestellt und weist zwei Einlagen 68 und 70 für iontophoretische Elektroden auf, die vorzugsweise hydrophile Gelelektroden sind und von denen zumindest eine mit dem zu verabreichenden ionischen Medikament versehen ist. Die Unterseite von Bauteil 66 ist mit einem Kleber versehen, um die zusammengefügte Iontophoresevorrichtung mit der Haut zu koppeln. Die Elektroden 68 und 70 sind vorzugsweise aus einem polaren, nichtionischen hydrophilen Polymergel hergestellt, das freie Migration des ionischen Medikaments erlaubt. Diejenige der Elektroden 68 und 70, die als indifferente Elektrode dient, wird vorzugsweise mit Natriumchlorid oder einem anderen biologisch kompatiblen Salz durchtränkt. Geeignete Elektrodenmaterialien werden in der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 060 451 für eine iontophoretische Elektrode von Spevak u.a. beschrieben, auf die vorliegend in vollem Umfang Bezug genommen wird. Die vorliegende Erfindung dürfte zweckmäßig für den Gebrauch mit jeder der verschiedenen, derzeit verfügbaren, festen oder gelartigen Iontophoreseelektroden sein. Nach dem Zusammenbau ist die Iontophoresevorrichtung vorzugsweise ausreichend flexibel, um sich den Konturen des menschlichen Körpers anzupassen.
Figur 6 ist ein Schnittbild des wegwerfbaren Elektrodenmoduls der Iontophoresevorrichtung. Im Schnittbild ist zu sehen, daß sich die leitenden Durchführungen 60 und 62 durch die Dicke des oberen Bauteils 58 erstrecken und mit den metallischen Stromverteilungsbauteilen 69 und 71 gekoppelt sind, die wiederum mit den Elektroden 68 bzw. 70 gekoppelt sind. Im Schnittbild sieht man, daß die Durchführungen 60 und 62 leicht aus dem oberen Bauteil 58 herausragen, um guten Kontakt mit den leitenden Zonen 42 und 44 (Figur 3) zu versichern. Für den Gebrauch würde das Elektrodenmodul typischerweise Schutzfolien 72 und 74 aufweisen, welche sowohl die Klebeflächen, die die Oberseite von Bauteil 58 und die Unterseite von Bauteil 66 bedecken, schützen, als auch die Elektroden 68 und 70 vor ihrem Gebrauch vor Austrocknung bewahren. Bei Anwendung wird das Steuermodul zuerst beschnitten, um den angemessenen Strompegel zu wählen, indem durch die gesamte Vorrichtung entlang der auf der schützenden Deckschicht 56 (Figur 5) angezeigten Linie mit einer Schere geschnitten wird. Die Schutzfolie 72 wird dann entfernt und das Elektrodenmodul gegen die Unterseite der flexiblen Leiterplatte 20 gedrückt, wobei die Elektroden 68 und 70 mit dem Steuermodul verbunden werden. Die Schutzfolie 74 kann dann entfernt werden und die zusammengefügte Iontophoresevorrichtung auf die Haut des Patienten aufgebracht werden, wodurch der elektrische Kreis geschlossen und die Übertragung des Medikaments ausgelöst wird.
Für den Fall, das der anfänglich gewählte Dosierungspegel sich als unannehmbar hoch erweist, kann darauf der Arzt durch weiteres Beschneiden des Steuermoduls den Dosierungspegel reduzieren. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann der Arzt die Dosis nur dann zu reduzieren, wenn die volle anfängliche Dosis gewählt wurde. Bei Ausführungsformen, die jedoch drei oder mehr Konstanttrom-Begrenzungsdioden aufweisen, stünden dem Arzt falls nötig, mehrere aufeinanderfolgende Reduzierungen der Dosis zur Verfügung.
Obschon bei der beschriebenen Ausführungsform die Stromregulation mittels Konstantstromdioden bewerkstelligt wird, dürfte der Gebrauch von anderen stromregulierenden Komponenten oder Schaltungen vermutlich ebenfalls im Rahmen der Erfindung sein.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführung und Zeichnungen beanspruchen wir:

Claims

1. Iontophoresevorrichtung mit einem Steuermodul (20), das aufweist:

eine elektrische Stromquelle (46);

eine Anschlußanordnung (44, 42) zum Koppeln des Steuermoduls (20) mit einer ersten und einer zweiten Elektrode (70, 68) der Iontophoresevorrichtung; und

ein im wesentlichen ebenes, isolierendes Substrat (21) mit einem Außenrand und mindestens zwei parallelen Leiterbahnen, von denen jede die Stromquelle (46) mit der Anschlußanordnung(44, 42) koppelt und die sich an voneinander in Abstand liegenden Stellen jeweils in Richtung auf den Außenrand erstrecken, wobei ein Teil des Substrats benachbart dem Außenrand des Substrats beschnitten werden kann, um einen Teil einer der Leiterbahnen zu beseitigen und dadurch diese Leiterbahn zu unterbrechen, ohne daß andere der Leiterbahnen unterbrochen werden.

2. Iontophoresevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (21) eine flexible gedruckte Schaltung aufweist, die mittels einer Schere beschnitten werden kann.

3. Iontophoresevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Substrat (21) ferner mit einer visuellen Indikatoranordnung (A, B, C) zur Anzeige von geeigneten Strecken zum Beschneiden des Steuermoduls zwecks Unterbrechung der Leiterbahnen versehen ist.

4. Iontophoresevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die visuelle Indikatoranordnung (A, B, C) ferner den resultierenden Strompegel anzeigt, der durch Beschneiden des Substrats erhalten wird.

5. Iontophoresevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei das Steuermodul (20) im wesentlichen scheibenförmig ist und eine Oberseite, eine Unterseite, ein Zentrum und einen im wesentlichen kreisförmigen Außenrand aufweist;

wobei die Anschlußanordnung (44, 42) von Anschlußflächen gebildet ist, die sich an der Unterseite des Steuermoduls (20) befinden;

wobei die Vorrichtung ferner ein wegwerfbares, im wesentlichen scheibenförmiges Elektrodenmodul (58, 66) mit einer Oberseite, einer Unterseite, einem Zentrum und einem im wesentlichen kreisförmigen Außenrand aufweist, dessen Durchmesser näherungsweise gleich dem des Außenrandes des Steuermoduls (20) ist, und das Elektrodenmodul ferner mit den an der Unterseite des Moduls angeordneten ersten und zweiten Elektroden (68, 70) sowie mit einer dritten und einer vierten Anschlußfläche (62, 60) versehen ist, von denen jede mit einer der ersten und zweiten Elektroden (68, 70) gekoppelt und an der Oberseite des Elektrodenmoduls angeordnet ist;

wobei eine (44) der ersten und dritten Anschlußflächen (44, 62) die Form einer im wesentlichen kreisförmigen Anschlußzone hat, die mit Bezug auf das Steuermodul oder das Elektrodenmodul zentriert ist und einen ersten Durchmesser hat, und wobei die anderen (62) der ersten und dritten Anschlußflächen an dem jeweils anderen Modul (Elektrodenmodul bzw. Steuermodul) in einem Abstand von dem Zentrum des Steuermoduls oder Elektrodenmoduls angeordnet ist, der kleiner als der Durchmesser der kreisförmigen Anschlußfläche ist; und

wobei mindestens eine (42) der zweiten und vierten Anschlußflächen (42, 60) die Form einer ringförmigen Anschlußzone hat, die mit Bezug auf das Steuermodul oder das Elektrodenmodul zentriert ist und einen Innendurchmesser hat, der größer als der Außendurchmesser der kreisförmigen Anschlußzone ist, und wobei die andere (60) der zweiten und vierten Anschlußflächen von dem Zentrum des Elektrodenmoduls oder des Steuermoduls einen Abstand hat, der größer als der Innendurchmesser der ringförmigen Anschlußfläche ist.

6. Iontophoresevorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Steuermodul (20) und das Elektrodenmodul (58, 66) beide ausreichend biegsam sind, um sich den Konturen eines menschlichen Körpers anzupassen.

7. Verfahren zum Einstellen des Strompegels in einer einen Außenrand aufweisenden Iontophoresevorrichtung, die eine Stromquelle (46), mindestens zwei Elektroden (70, 68) und ein Substrat (21) mit mindestens zwei parallelen, der Stromzufuhr dienenden Leiterbahnen aufweist, die sich von der Stromquelle zu der ersten und der zweiten Elektrode erstrecken, wobei jede der Leiterbahnen nahe dem Außenrand der Iontophoresevorrichtung verläuft und von jeder anderen der Leiterbahnen in Abstand liegt, wobei: der gewünschte Strompegel für die Iontophoresevorrichtung bestimmt wird;

ein Teil der Iontophoresevorrichtung benachbart dem Umfang der Vorrichtung abgeschnitten wird, um einen oder mehrere der Leiterbahnen zu unterbrechen; und

die beschnittene Iontophoresevorrichtung an dem Körper eines Patienten appliziert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Iontophoresevorrichtung ein Steuermodul (20), das mit den mindestens zwei Leiterbahnen versehen ist, und ein Elektrodenmodul (58, 66) aufweist, und wobei das Elektrodenmodul mit dem Steuermodul nach dem Beschneiden und vor dem Applizieren gekoppelt wird.