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KR20090064422A - 유도 전원 공급기들을 사용하는 경피성 약물 전달 시스템, 장치, 및 방법 - Google Patents

유도 전원 공급기들을 사용하는 경피성 약물 전달 시스템, 장치, 및 방법 Download PDF

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KR20090064422A
KR20090064422A KR1020097006808A KR20097006808A KR20090064422A KR 20090064422 A KR20090064422 A KR 20090064422A KR 1020097006808 A KR1020097006808 A KR 1020097006808A KR 20097006808 A KR20097006808 A KR 20097006808A KR 20090064422 A KR20090064422 A KR 20090064422A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active
inductor
counter electrode
substrate
iontophoretic
Prior art date
Application number
KR1020097006808A
Other languages
English (en)
Inventor
대릭 카터
Original Assignee
티티아이 엘뷰 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 티티아이 엘뷰 가부시키가이샤 filed Critical 티티아이 엘뷰 가부시키가이샤
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Abstract

하나 이상의 치료 유효 성분들의 생물학적 계면으로의 경피성 전달(transdermal delivery)을 공급하기 위한 이온 영동 장치로서, 활성 전극 집합체, 상대 전극 집합체, 및 활성 및 상대 전극 집합체들에 전기적으로 결합된 인덕터를 갖는다. 인덕터는 인가되는 변화하는 전자기장에 대한 응답으로 활성 및 상대 전극 부재들을 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능하다.

Description

유도 전원 공급기들을 사용하는 경피성 약물 전달 시스템, 장치, 및 방법{TRANSDERMAL DRUG DELIVERY SYSTEMS, DEVICES, AND METHODS USING INDUCTIVE POWER SUPPLIES}
이 출원은 일반적으로 이온 영동(iontophoresis)의 분야에 관한 것이고, 특히 기전력의 영향 하에 생물학적 계면(biological interface)으로 진통성 약물(analgesic drug)과 같은 유효 성분(active agent)을 전달하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다.
이온 영동법(iontophoresis)은 유사하게 하전된 유효 성분(active agent) 및/또는 그의 담체를 함유하는 이온 영동 챔버에 인가되는 작은 전기 전하를 사용함으로써, 유효 성분(예컨대, 하전된 물질, 이온화된 화합물, 이온성 약물, 치료제, 바이오 유효 성분(bioactive agent) 등)을 생물학적 계면(예컨대, 피부, 점막 등)으로 전달하기 위해 기전력 및/또는 전류를 사용한다.
이온 영동 장치는 전형적으로 활성 전극 집합체(active electrode assembly)와 상대 전극 집합체(counter electrode assembly)를 포함하는데, 각각은 예컨대 전기적 납땜을 통해 이온 영동 장치에 연결되는 외부 전력 스테이션(power station) 또는 화학 배터리와 같은 전원의 반대되는 극들 혹은 단자들에 연결된다. 각 전극 집합체는 전형적으로 기전력 및/또는 전류를 인가하기 위한 각각의 전극 부재(electrode element)를 포함한다. 그러한 전극 부재는 종종 희생 원소(sacrificial element) 또는 화합물, 예컨대 은 또는 염화은을 함유한다. 유효 성분은 양이온성이거나 음이온성일 수 있으며, 전원은 유효 성분의 극성에 기초하여 적절한 전압 극성을 인가하도록 구성될 수 있다. 이온 영동법은 유리하게는 유효 성분의 전달속도를 증가시키거나 제어하는데 사용될 수 있다. 유효 성분은 공동(cavity)과 같은 저장소(reservoir)에 보관될 수 있다. 예컨대 미국특허 제 5,395,310 호를 참조하라. 또 다르게는, 유효 성분은 다공성(porous) 구조 또는 겔과 같은 저장소에 보관될 수 있다. 이온 교환 막은 유효 성분 저장소와 생물학적 계면 사이에 극성 선택적인 장벽으로 작용하도록 위치될 수 있다. 전형적으로 특정 유형의 이온(예컨대, 하전된 유효 성분)만을 투과시킬 수 있는 막은 피부 또는 점막으로부터 반대로 하전된 이온의 역류를 방지한다.
이온 영동 장치들의 상업적 허용성은 제조 단가, 저장 수명, 저장 동안의 안정성, 유효 성분 전달의 효율 및/또는 시의성(timeliness), 생물학적 특성, 및/또는 처리(disposal) 문제들과 같은 다양한 인자들에 기초한다. 이온 영동 장치의 상업적 허용성은 또한 이들의 다재성(versatility) 및 사용 용이성(ease-of-use)에 기초한다. 따라서, 이온 영동 장치에 전원을 공급하기 위한 새로운 접근 방식을 갖도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
이 출원은 상기 기재된 결점들 중 하나 또는 그 이상을 극복하는 것에 관한 것이며, 또한 관련된 장점들을 제공한다.
일 측면에 있어서, 본원 출원은 하나 이상의 치료 유효 성분들의 생물학적 계면으로의 경피성 전달을 공급하기 위한 이온 영동 장치에 관한 것이다. 이온 영동 장치는 활성 전극 집합체, 상대 전극 집합체, 및 인덕터를 포함한다. 활성 전극 집합체는 적어도 하나의 유효 성분 저장소, 및 상기 적어도 하나의 유효 성분 저장소로부터 하나 이상의 유효 성분들을 꺼내기 위해 기전력을 공급하도록 동작가능한 적어도 하나의 활성 전극 부재를 포함한다. 상대 전극 집합체는 적어도 하나의 상대 전극 부재를 포함한다. 인덕터는 인덕터에 인가되는 전자기장을 변화시키는 것에 응답하여 적어도 활성 전극 부재 및 상대 전극 부재를 가로지르는 전압을 공급하기 위하여 활성 전극 부재 및 상대 전극 부재에 전기적으로 결합된다.
다른 측면에 있어서, 본원 출원은 유도 전원 공급기의 영향 하에서 생물학적 개체로 하나 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 유도 전원 공급기 및 이온 영동 장치를 포함한다. 유도 전원 공급기는 변화하는 자기장을 생성하기 위해 제 1 권선을 포함한다. 이온 영동 장치는 하나 이상의 유효 성분들을 저장하기 위해 적어도 하나의 유효 성분 저장소, 상기 유효 성분 저장소에 기전력을 인가하도록 동작가능한 활성 전극 부재, 및 상대 전극 부재를 포함한다. 상기 이온 영동 장치는 상기 유도 전원 공급기의 자기장을 변화시키는 것에 응답하여 활성 및 상대 전극 부재들을 가로지르는 전압을 공급하기 위해 활성 및 상대 전극 부재들에 전기적으로 결합되는 제 2 권선을 더 포함한다.
다른 측면에 있어서, 본원 출원은 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 변화하는 전자기장을 생성하기 위해, 상기 이온 영동 전달 장치와는 분리되어 수용되는 제 1 권선(winding)에 인가되는 전류를 변화시키는 단계, 및 제 2 권선이 생생된 변화하는 자기장 내에 있도록, 상기 이온 영동 전달 장치에 의해 수용되는 상기 제 2 권선을 배치하는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에 있어서, 본원 출원은 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제 1 표면 및 제 2 반대 표면을 갖는 적어도 제 1 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계, 및 이온 영동 장치에 인덕터 부재를 전기적으로 결합하는 단계를 포함한다. 이온 영동 장치는 활성 전극 집합체 및 상대 전극 집합체를 포함한다. 활성 전극 집합체는 적어도 하나의 유효 성분 저장소, 및 상기 적어도 하나의 유효 성분 저장소로부터 하나 이상의 유효 성분들을 꺼내기 위해 기전력을 공급하도록 동작가능한 적어도 하나의 활성 전극 부재를 포함하고, 상대 전극 집합체는 적어도 하나의 상대 전극 부재를 포함한다. 인덕터 부재는 외부 공급원으로부터 인덕터에 인가되는 전자기장을 변화시키는 것에 응답하여 이온 영동 장치의 적어도 활성 및 상대 전극 부재들을 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능하다.
도면에서, 동일한 참조 번호는 유사한 요소 또는 작동을 나타낸다. 도면에서 요소의 크기 및 상대적 위치는 반드시 일정한 비율로 확대 또는 축소된 것은 아니다. 예를 들어, 여러 요소들의 형태 및 각도가 일정한 비율로 확대 또는 축소된 것은 아니며, 이들 요소 중 일부는 임의적으로 확대 배치되어 도면의 이해도를 높 였다. 추가로, 도시된 요소들의 특정 모양은 당해 요소들의 실제 모양에 관한 어떠한 정보 제공을 의도한 것은 아니며, 단지 도면의 이해를 쉽게 하기 위해 선택된 것이다.
도 1a는 일 실시예에 따라 활성 및 상대 전극, 및 유도 전원 시스템을 포함하는 이온 영동 장치의 블럭도이다.
도 1b는 다른 실시예에 따라 도 1a 및 2의 유도 전원 시스템의 상세도의 블럭도이다.
도 2는 다른 실시예에 따라 유효 성분을 노출시키도록 제거된 외부 방출 라이너가 있는, 생물학적 계면 상에 배치된 도 1a의 이온 영동 장치의 블럭도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 인덕터의 정면 평면 투시도이다.
도 3b는 다른 실시예에 따른 인덕터의 평면도이다.
도 3c는 다른 실시예에 따른 인덕터의 정면 평면 투시도이다.
도 4a 및 4b는 다른 실시예에 따른 인덕터의 정면 평면 투시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 이온 영동 전달 장치를 형성하는 방법의 흐름도이다.
하기 기재 내용에서, 개시된 여러 실시예를 잘 이해할 수 있도록 상세한 내용이 기술되었다. 그러나, 관련 분야의 당업자라면 이러한 상세한 내용이 없더라도 이들 실시예를 실행할 수 있거나, 다른 방법, 성분, 재료 등으로 이들 실시예를 실행할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 다른 경우, 실시예의 불필요하게 모호한 서술을 피하기 위해 전압 및/또는 전류 조절기에 제한되지 않지만 이를 포함하는 이온 영동 장치들과 연관된 공지된 구조들은 표시하지 않았거나 상세히 기술하지 않았다.
다른 언급이 없다면, 명세서와 청구범위를 통해 "포함한다" 또는 "포함하는"이라는 단어 혹은 그와 유사한 표현은 "포함하고 있지만 그것만으로 한정되지 않는다"는 개방된 포괄적인 의미로 해석되어야 한다.
본 명세서에 걸쳐 "한 실시예" 또는 "특정 실시예" 또는 "다른 실시예"에 대한 언급은 실시예와 관련하여 구체적인 대상의 기능, 구조 혹은 특징이 적어도 한 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서 본 명세서를 통해 여러 곳에서 나타난 "실시예에서" 혹은 "다른 실시예에서"란 표현은 동일한 실시예 모두를 반드시 언급한 것은 아니다. 더욱이, 구체적인 기능, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예와 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
여기와 청구범위에 사용된 단수 형태는 명확하게 다른 것을 지적하는 내용이 기재되어 있지 않다면 복수 형태를 포함한다. 따라서, 예컨대 "인덕터(inductor)"를 포함하는 이온 영동 장치에 대한 언급은 단일 인덕터, 또는 2개 이상의 인덕터들을 포함한다. 또한 용어 "또는"은 명확하게 다른 것을 지적하는 내용이 기재되어 있지 않다면 "및/또는"을 포함하는 의미로 통상 사용될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "막"은 투과할 수 있거나 혹은 투과할 수 없는 경계, 층, 장벽 또는 재료를 의미한다. 용어 "막"은 또한 계면을 말할 수도 있다. 다른 언급이 없다면, 막은 고체, 액체 또는 겔의 형태를 취할 수 있으며, 별개의 격자, 비가교결합 구조 또는 가교결합 구조를 갖거나 또는 갖지 않을 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "이온 선택막"은 특정 이온을 통과시키는 한편 다른 이온의 통과를 봉쇄하는, 이온에 실질적으로 선택적인 막을 말한다. 이온 선택막은, 예컨대 전하 선택적 막의 형태를 취하거나, 혹은 반투과성 막의 형태를 취할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "전하 선택적 막"은 이온에 의해 운반되는 극성 혹은 전하를 기초로 하여 이온을 실질적으로 통과시키거나 및/또는 실질적으로 봉쇄하는 막을 말한다. 전하 선택적 막은 전형적으로 이온 교환막을 말하며, 이들 용어는 여기와 청구범위에서 상호 교환적으로 사용된다. 전하 선택 또는 이온 교환막은 양이온 교환막, 음이온 교환막, 및/또는 양극성 막의 형태를 취할 수 있다. 양이온 교환막은 양이온의 통과를 실질적으로 허용하고 음이온의 통과는 실질적으로 봉쇄한다. 상업적으로 입수가능한 양이온 교환막의 예로는 일본 도쿠야마사 제작 NEOSEPTA, CM-1, CM-2, CMX, CMS 및 CMB을 들 수 있다. 반대로, 음이온 교환막은 음이온의 통과를 실질적으로 허용하고 양이온의 통과는 실질적으로 봉쇄한다. 상업적으로 입수가능한 음이온 교환막의 예로는 또한 일본 도쿠야마사 제작 NEOSEPTA, AM-1, AM-3, AMX, AHA, ACH, 및 ACS을 들 수 있다.
여기와 청구범위에서 사용된 용어 "양극성 막"은 2개의 상이한 전하 또는 극성에 대해 선택적인 막을 말한다. 특별한 다른 언급이 없다면, 양극성 막은 단일막 구조, 다중막 구조, 혹은 적층체의 형태일 수 있다. 단일막 구조는 양이온 교환 물질 또는 기를 함유하는 제 1부와 제 1부에 반대편에 음이온 교환 물질 또는 기를 함유하는 제 2부를 포함할 수 있다. 다중막 구조(예, 이층 필름 구조)는 음이온 교환막에 적층되거나 그렇지 않으면 결합된 양이온 교환막을 포함할 수 있다. 양이온과 음이온 교환막은 초기에 별개의 구조로 시작하여, 수득한 양극성 막의 구조에 별개 특성을 보유하거나 보유하지 않을 수 있다.
여기와 청구범위에 사용된, 용어 "반투과성 막"은 이온의 크기와 분자량에 따라 실질적으로 선택적인 막을 말한다. 따라서, 반투과성 막은 제 1 분자량 혹은 크기의 이온을 실질적으로 통과시키는 한편, 제 1 분자량 혹은 크기보다 큰 제 2 분자량 혹은 크기의 이온을 실질적으로 봉쇄한다. 일부 실시예에서, 반투과성 막은 제 1 속도로 일부 분자와 제 1 속도와 다른 제 2 속도로 일부 다른 분자를 통과시킨다. 또 다른 실시예에서, "반투과성 막"은 단지 특정의 선택적인 분자만을 막을 통해 통과시키는 선택적으로 투과가능한 막의 형태일 수 있다.
여기와 청구범위에 사용된 용어 "공극성 막"은 관심 이온에 대해 실질적으로 선택성이 없는 막을 의미한다. 예컨대, 공극성 막은 극성에 대해 실질적으로 선택성이 없으며, 대상 원소 혹은 화합물의 분자량 또는 크기에 대해 실질적으로 선택성이 없다.
여기와 청구범위에 사용된 용어 "겔 매트릭스"는 특정 유형의 저장소를 말하며, 삼차원 네트워크, 고체내 액체 콜로이드 현탁액, 반고체, 가교결합된 겔, 비가교결합된 겔, 젤리 상태 등의 형태일 수 있다. 일부 실시예에서, 겔 매트릭스는 얽 힌 고분자의 삼차원 네트워크(예, 원통형 미셀(micell))로부터 수득될 수 있다. 일부 실시예에서, 겔 매트릭스는 하이드로겔, 유기겔 등을 포함할 수 있다. 하이드로겔은 예컨대 겔의 형태이며 실질적으로 물로 구성되는 가교결합된 친수성 중합체의 삼차원 네트워크를 말한다. 하이드로겔은 전체적으로 양 또는 음 전하를 가지고 있거나 중성일 수 있다.
여기와 청구범위에 사용된 용어 "저장소(reservoir)"는 원소, 화합물, 약학 조성물, 유효 성분 등을 액체 상태, 고체 상태, 기체 상태, 혼합 상태 및/또는 전이 상태로 보유하는 특정 형태 또는 메카니즘을 말한다. 예컨대, 특별한 다른 언급이 없다면, 저장소는 구조에 의해 형성된 하나 이상의 공동(cavities)을 포함할 수 있으며, 적어도 일시적으로 원소 또는 화합물을 보유할 수 있다면 일종 이상의 이온 교환막, 반투과성 막, 공극성 막 및/또는 겔을 포함할 수도 있다. 전형적으로, 저장소는 기전력 또는 전류에 의해 생물학적 계면내로 생물학적 유효 성분을 방출하기 전에 그러한 약제를 보유하는 역할을 할 수 있다. 저장소는 또한 전해질 용액을 보유할 수 있다.
여기와 청구범위에 사용된 "유효 성분"은, 예컨대 어류, 포유류, 양서류, 파충류, 조류, 및 인간을 포함하는, 숙주, 동물, 척추 동물, 혹은 무척추 동물로부터 생물학적 반응을 이끌어내는 화합물, 분자 또는 치료제를 말한다. 유효 성분의 예로는 치료제, 의약 약제, 약제(예, 약물, 치료 화합물, 약제 염 등), 비약제(예, 화장품 등), 진단 약제, 백신, 면역 약제, 국소 또는 일반 마취제 또는 진통제, 항원 또는 단백질 또는 펩티드, 예컨대 인슐린, 화학요법제, 또는 항 종양제를 포함 한다. 일부 실시예에서, 용어 "유효 성분"은 유효 성분 그 자체 뿐만 아니라 그의 약학적으로 활성염, 약학적으로 혹은 진단학적으로 허용가능한 염, 전구 약물, 대사산물, 유사체 등을 말한다. 또 다른 실시예에서, 유효 성분은 적어도 하나의 이온성, 양이온성, 이온화가능한 및/또는 천연적인 치료 약물 및/또는 약학적으로 허용가능한 그의 염을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 유효 성분은 양 전하를 띠거나 및/또는 수성 매질에서 양 전하를 형성할 수 있는 일종 이상의 "양이온성 유효 성분"을 포함할 수 있다. 예컨대, 관능기를 가지고 있는 다수의 생물학적 유효 성분은 양이온으로 쉽게 전환되거나 수성 매질에서 양 전하 이온과 상대 이온으로 해리할 수 있다. 예컨대, 아미노기를 가지고 있는 유효 성분은 전형적으로 고체 상태에서 암모늄 염의 형태를 취할 수 있으며, 적절한 pH의 수성 매질에서 유리 암모늄 이온(NH4 +)으로 해리할 수 있다. 용어 "유효 성분"은 또한 전기-영동 흐름을 통해 운반될 수 있는 전기적으로 중성인 약제, 분자 또는 화합물을 말한다. 전기적으로 중성인 약제는 전형적으로 예컨대 전기영동을 통한 용매의 흐름에 의해 운반된다. 따라서, 적절한 유효 성분의 선택은 관련 기술분야의 당업자의 지식에 속한다.
일부 실시예에서, 일종 이상의 유효 성분은 진통제, 마취제, 백신, 항생제, 보조제, 면역 보조제, 면역원, 내성생성 항원(tolerogens), 알레르겐, TLR(toll-like receptor) 작용제, TLR 길항제, 면역 보조제, 면역 조절제, 면역 반응제, 면역 자극제, 특이적 면역 자극제, 비특이적 면역 자극제 및 면역 억제제 혹은 그의 조합으로부터 선택될 수 있다.
유효 성분의 비제한적인 예로는 리도카인, 아르티카인, 및 -카인류(-caine class)의 다른 약제, 모르핀, 히드로모르핀, 펜타닐, 옥시코돈, 히드로코돈, 부프레노르핀, 메타돈, 및 유사 오피오이드 작용제, 수마트립탄 숙시네이트, 졸미트립탄, 나라트립탄 HCl, 리자트립탄 벤조에이트, 알모트립탄 말레에이트, 프로바트립탄 숙시네이트, 및 다른 5-히드록시트립타민 수용체 서브형 작용제, 레시퀴모드, 이미퀴모드, 및 유사 TLR 7과 TLR 8 작용제와 길항제, 돔페리돈, 그라니세트론 히드로클로라이드, 온단세트론, 및 다른 항구토제, 졸피뎀 타르트레이트와 유사 수면유도제, L-DOPA 및 다른 항-파킨슨 약제, 아리피프라졸, 올라자핀, 퀴에티아핀, 리스페리돈, 클로자핀, 및 지프라시돈 뿐만아니라 다른 신경이완제, 당뇨병 약물, 예컨대 엑세나타이드, 뿐만 아니라 비만과 다른 만성 질병의 치료를 위한 펩티드와 단백질을 포함한다.
성분의 또 다른 비제한적인 예로는 암부카인, 아메토카인, 이소부틸 p-아미노벤조에이트, 아모라논, 아목세카인, 아밀로카인, 아프토카인, 아자카인, 벤카인, 베녹시네이트, 벤조카인, N,N-디메틸알라닐벤조카인, N,N-디메틸글리실벤조카인, 글리실벤조카인, 베타-아드레노셉토르 길항제 베톡시카인, 부메카인, 부피비카인, 레보부피비카인, 부타카인, 부탐벤, 부타닐리카인, 부테타민, 부톡시카인, 메타부톡시카인, 카르비조카인, 카르티카인, 센트부크리딘, 세파카인, 세타카인, 클로로프로카인, 코카에틸렌, 코카인, 슈도코카인, 시클로메틸카인, 디부카인, 디메티소퀸, 디메토카인, 디페로돈, 다이클로닌, 에코그닌, 에코고니딘, 에틸 아미노벤조에이트, 에티도카인, 유프로신, 페날코민, 포모카인, 헵타카인, 헥사카인, 헥소카인, 헥실카인, 케토카인, 류시노카인, 레복사드롤, 리그노카인, 로투카인, 마르카인, 메피바카인, 메타카인, 메틸 클로라이드, 미르테카인, 나에파인, 옥타카인, 오르토카인, 옥세타자인, 파렌톡시카인, 펜타카인, 페나신, 페놀, 피페로카인, 피리도카인, 폴리도카놀, 폴리카인, 프릴로카인, 프라목신, 프로카인(노보카인®), 히드록시프로카인, 프로파노카인, 프로파라카인, 프로피포카인, 프로폭시카인, 피로카인, 쿠아타카인, 리노카인, 리소카인, 로도카인, 로피바카인, 살리실 알콜, 테트라카인, 히드록시테트라카인, 톨리카인, 트라펜카인, 트리카인, 트리메카인, 트로파코카인, 졸라민, 약학적으로 허용가능한 그의 염 또는 그의 혼합물을 포함한다.
여기와 청구범위에 사용된 용어 "대상체(subjects)"는 일반적으로 임의의 숙주, 동물, 척추 동물 또는 무척추 동물을 말하며, 어류, 포유류, 양서류, 설치류, 조류 그리고 특히 인간을 포함한다.
여기에 제공된 제목은 편리를 위해서만 제공된 것으로서 실시예들의 범위 또는 의미를 해석하는 것은 아니다.
도 1a, 1b, 및 2는 유도 전원 공급기(inductive power supply)의 영향 하에서 생물학적 개체에 하나 또는 그 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 예시적인 시스템(2)을 도시한다. 시스템(2)은 인덕터(6)를 포함하는 전원 공급기(4), 및 인덕터(9)를 포함하는 이온 영동 장치(10)를 포함한다.
유도 전원 공급기(4)는 공유되는 자기장(3)을 거쳐 한 구성요소로부터 다른 구성요소로 유도 결합(inductive coupling)을 통해 에너지를 전달하도록 동작가능 하다. 한 구성요소를 통하는 전류(i1) 내의 변화는 다른 구성요소 내의 전류(i2)를 유도할 수 있다. 에너지의 전달은 구성요소들 사이의 상호 유도(mutual inductance)로부터 부분적으로 발생한다. 예를 들면, 유도 전원 공급기(4)는 공유되는 자기장(3)을 거쳐 제 1 인덕터(6)로부터 제 2 인덕터(9)로 유도 결합을 통해 에너지를 전달하도록 동작가능하다.
일 실시예에서, 유도 전원 공급기(4)는 하나 이상의 변화하는 자기장(3)을 생성하도록 동작가능한 하나 이상의 인덕터들(6)을 포함할 수 있다. 인덕터(6)의 예시들은 코일(coil), 권선(winding), 제 1 코일, 제 1 권선, 유도 코일, 제 1 인덕터 등을 포함한다. 일 실시예에서, 인덕터(6)는 평면(planar) 인덕터의 형태를 취할 수 있다. 다른 실시예에서, 유도 전원 공급기(4)는 변화하는 자기장(3)을 생성하도록 동작가능한 제 1 권선(6a)의 형태로 인덕터(6)를 포함할 수 있다. 권선(6a)은 코일 내의 전도성 재료의 하나 이상의 완전한 턴(turn)들을 포함할 수 있고, 하나 이상의 층(layer)들을 포함할 수 있다. 적절한 전도성 재료의 예시들은 전도성 중합체(polymer), 금속 재료, 구리, 금, 은, 은 또는 주석으로 코팅된 구리, 알루미늄, 및/또는 합금을 포함한다. 일부 실시예에서, 권선(6a)은 예를 들면, 평선(flat wire), 스트랜드(strand), 꼬임 스트랜드(twisted strand), 박판(sheet) 등을 포함하는 예컨대 솔리드 와이어(solid wire)를 포함할 수 있다.
유도 전원 공급기(4)는 또한 제 1 권선(6a)에 교류(5) 또는 펄스형 직류(pulsed direct current; 도시되지 않음) 중 적어도 하나를 공급하도록 동작가능 할 수 있다. 교류(5) 또는 펄스형 직류에 대한 응답으로, 유도 전원 공급기(4)의 하나 이상의 권선들(6a)은 하나 이상의 변화하는 자기장들(3)을 생성할 수 있다.
"듀티 사이클(duty cycle)"은 펄스 신호 주기에 대한 펄스 신호 지속기간의 비를 가리킨다. 예를 들면, 10 μs의 펄스 신호 지속기간과 50 μs의 펄스 신호 주기는 0.2의 듀티 사이클에 상응한다. 일 실시예에서, 유도 전원 공급기(4)는 하나 이상의 유효 성분들(36, 40, 42)의 치료 유효량(therapeutically effective amount)을 전달하는 것과 연관된 듀티 사이클을 관리하도록 동작가능하다.
이온 영동 장치(10)는 활성 전극 집합체(12) 및 상대 전극 집합체(14)를 포함한다. 이온 영동 장치(10)는 또한 활성 및 상대 전극 집합체들(12, 14)과 전기적으로 결합된 하나 이상의 인덕터들(9)을 포함하는 전원(8)을 포함한다. 인덕터(9)는 유도 전원 공급기(4)의 변화하는 자기장(3)에 대한 응답으로, 활성 및 상대 전극 집합체들(12, 14)을 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능하다. 일 실시예에서, 인덕터(9)는 유도 전원 공급기(4)의 변화하는 자기장(3)에 대한 응답으로 활성 및 상대 전극 집합체들(12, 14)을 가로지르는 전압을 공급하기 위해, 활성 및 상대 전극 집합체들(12, 14)에 전기적으로 결합된 하나 이상의 제 2 권선들(9a)을 포함할 수 있다. 이온 영동 장치(10)는 이온 영동을 통해 생물학적 계면(18; 예컨대 피부 또는 점막의 일부)으로 활성 전극 집합체(12)에 함유된 하나 이상의 유효 성분들(36, 40, 42)을 공급하도록 동작가능하다.
하나 이상의 제 2 권선들(9a)은 코일 내에 전도성 재료의 하나 이상의 완전한 턴들을 포함할 수 있고, 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 적절한 전도성 재 료들의 예시들은 전도성 중합체(polymer), 금속 재료, 구리, 금, 은, 은 또는 주석으로 코팅된 구리, 알루미늄, 및/또는 합금을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 제 2 권선(9a)은 예를 들면, 평선, 스트랜드, 꼬임 스트랜드, 박판 등을 포함하는 예컨대 솔리드 와이어를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 제 2 권선들(9a)은 인덕터를 형성하기 위해 권선들을 포함하는 하나 이상의 적층체(laminate)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 유도 전원 공급기(4) 및 전원(8)은 유도 전원 공급기(4)에 포함된 제 1 코일, 및 이온 영동 장치(10)에 포함된 하나 이상의 제 2 코일들을 갖는 2부분으로 구성된 변압기를 포함할 수 있다. 제 1 코일을 포함하는 유도 전원 공급기(4)에 의해 생성된 변화하는 자기장(3)에 근접하게 제 2 코일을 배치하는 것은 제 2 코일에 전류를 유도한다. 유도된 전류는 이에 따라 이온 영동 장치(10)에 전력을 공급할 수 있다.
이온 영동 장치(10)는 또한 전극 집합체들(12, 14)에 전달되는 전압, 전류, 및/또는 전력을 제어하기 위해 개별(discrete) 및/또는 집적 회로 요소들(15, 17)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이온 영동 장치(10)는 전극 부재들(24, 68)에 일정한 전류를 공급하기 위해 다이오드(diode)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이온 영동 장치(10)는 직류 전압 및/또는 전압/전류 조절기를 공급하기 위해 정류 회로를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이온 영동 장치(10)는 이온 영동 장치(10)의 안정 상태 동작을 유지하기 위해 전압을 강하(sink) 및 공급(source)하도록 동작가능한 회로를 포함할 수 있다.
전원(8)은 또한 활성 및 상대 전극 집합체들(12, 14)에 전기적으로 결합되고, 이에 따라 전하를 수용하기 위해 인덕터(9)와 병렬로 전기적으로 결합된 충전가능한 전원(11)을 포함할 수 있다. 인덕터(9)의 예시들은 코일, 권선, 제 2 코일, 제 2 권선, 유도 코일, 제 2 인덕터 등을 포함한다. 일 실시예에서, 인덕터(9)는 평면 인덕터의 형태를 취할 수 있다.
일 실시예에서, 전원(8)은 화학 배터리 셀(battery cell), 슈퍼(super) 또는 울트라(ultra) 캐패시터, 연료 전지(fuel cell), 2차 전지(secondary cell), 박막 2차 전지, 버튼 전지(button cell), 리튬 이온 전지, 공기 아연 전지(zinc air cell), 니켈 메탈 하이드라이드 전지(nickel metal hydrade cell) 등 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 충전가능한 전원은 이온 영동 장치의 안정 상태 동작을 유지하기 위해 전압을 강하(sink) 및 공급(source)한다. 전원(8)은 예를 들면 0.8V DC의 허용오차를 갖는 12.8 V DC의 전압, 및 0.3 mA의 전류를 공급할 수 있다. 전원(8)은 예컨대 탄소 섬유 리본(carbon fiber ribbon)과 같은 제어 회로(15)를 통해 활성 및 상대 전극 집합체(12, 14)에 선택적으로 전기적으로 결합될 수 있다.
이온 영동 장치(10)의 활성 전극 집합체(12)는 또한 활성 전극 집합체(12)의 내부(20)에서 외부(22)로 활성 전극 부재(24), 전해질(electrolyte; 28)을 저장하는 전해질 저장소(26), 내부 이온 선택 막(30), 하나 이상의 유효 성분들(36)을 저장하는 내부 유효 성분 저장소(34), 선택적으로 추가적인 유효 성분들(40)을 은닉하는 선택적인 최외(outermost) 이온 선택 막(38), 최외 이온 선택 막(38)의 외부 표면(44)에 의해 수반되는 선택적인 추가적 유효 성분(42), 및 선택적인 외부 방출 라이너(outer release liner; 46)를 포함할 수 있다. 활성 전극 집합체(12)는 예를 들면, 내부 이온 선택 막(30)과 내부 유효 성분 저장소(34) 사이의 활성 전극 집합체(12)의 2개 계층들 사이에 선택적인 내부 밀봉 라이너(inner sealing liner)(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 만일 존재한다면, 내부 밀봉 라이너는 이온 영동 장치를 생물학적 계면(18)으로 적용하기 전에 제거될 것이다. 상기 부재들 또는 구조들 각각은 이하 상세하게 기술될 것이다.
활성 전극 부재(24)는 전원(8)의 제 1 극(8a)에 전기적으로 결합되고, 활성 전극 집합체(12)의 다양한 다른 구성 요소들을 통해 유효 성분(36, 40, 42)을 전달하기 위해 기전력을 인가하도록 활성 전극 집합체(12) 내에 위치된다.
활성 전극 부재(24)는 다양한 형태를 취할 수 있다. 일 실시예에서, 장치는 바람직하게는 탄소 기반 활성 전극 부재(24)를 적용할 수 있다. 이러한 것은 예를 들면 2004년 10월 29일 출원된 일본특허출원 2004/317317 호에 기술된 바와 같이, 예컨대 탄소를 포함하는 중합체 매트릭스와 같은 다층, 및 탄소 섬유 또는 탄소 섬유지를 포함하는 전도성 시트를 포함할 수 있다. 탄소 기반 전극들은 스스로 전기 화학적 반응들을 일으키거나 이에 참여하지 않는 비활성 전극들이다. 이에 따라, 비활성 전극은 부식되거나 고갈되지 않고 전류를 공급하고, 물의 전기분해를 통해 전류를 만든다(즉, 물의 환원 또는 산화 중 어느 하나에 의해 이온을 생성함). 비활성 전극의 추가적인 예시는 스테인리스강(stainless steel), 금, 백금, 또는 흑연(graphite)을 포함한다.
대안적으로, 화합물 또는 아말감(amalgam)과 같은 희생 전도성 재료의 활성 전극이 또한 사용될 수 있다. 희생 전극은 물의 전기분해를 일으키지 않지만, 자체적으로 산화되거나 환원될 수 있다. 통상적으로, 애노드(anode)에 대해 금속/금속염이 적용될 수 있다. 이러한 경우, 금속은 금속 이온으로 산화되어, 이후에 불용성 염으로 침전될 수 있다. 이러한 애노드의 예는 Ag/AgCl 전극을 포함한다. 역반응은 금속 이온이 환원되는 캐소드(cathode)에서 일어나고, 대응하는 음이온이 전극의 표면에서 방출된다.
전해질 저장소(26)는 전해질(28)을 보유할 수 있는 임의의 구조체를 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있고, 일부 실시예에서는 전해질(28)이 예컨대 겔, 반고체(semi-solid) 또는 고체 형태인 경우 전해질(28) 그 자체일 수 있다. 예를 들면, 전해질 저장소(26)는 특히 전해질(28)이 액체일 때, 작은 주머니 혹은 기타 수용체, 또는 세공(pore), 공동, 또는 틈을 가진 막의 형태를 취할 수 있다.
일 실시예에서, 전해질(28)은 활성 전극 부재로부터 전류를 전도하거나 전도받도록 동작할 수 있는 수성(aqueous) 매질내의 이온 또는 이온화가능한 성분들을 포함한다. 적절한 전해질은 예컨대 염의 수용액을 포함한다. 바람직하게는, 전해질(28)은 나트륨(sodium), 칼륨(potassium), 염화물(chloride), 및 인산염(phosphate)과 같은 생리학적 이온의 염들을 포함한다.
전기적 전위가 인가되면, 비활성 전극 부재가 사용시, 물은 활성 및 상대 전극 집합체 모두에서 전기분해된다. 활성 전극 집합체가 애노드일 때와 같은 특정 실시예에서, 물은 산화된다. 결과적으로, 산소는 양자(proton)(H+)가 생성되는 동안 물에서 환원된다. 일 실시예에서, 전해질(28)은 효율을 향상시키고, 또는 전달율을 증가시키기 위해 산소 기포(oxygen gas bubble)의 형성을 억제하도록 산화 방지제(anti-oxidant)를 더 포함할 수 있다. 생물학적으로 친화성이 있는 산화 방지제의 예시는 아스코르브산(ascorbic acid)(비타민 C), 토코페롤(tocopherol)(비타민 E), 또는 구연산나트륨(sodium citrate)을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
상기 기재된 바와 같이, 전해질(28)은 저장소(26)내에 수용된 수용액의 형태로 있을 수 있거나, 또는 상당한 양의 물이나 용매를 저장할 수 있는 하이드로겔(hydrogel), 또는 하이드로필릭폴리머(hydrophilic polymer)의 분산의 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 적절한 전해질은 0.5 M 디소듐 푸마레이트(disodium fumarate): 0.5 M 폴리아크릴 산(polyacrylic acid): 0.15 M 산화 방지제의 용액의 형태를 취할 수 있다.
내부 이온 선택 막(30)은 만일 막이 장치 내에 포함된다면 일반적으로 분리된 전해질(28)과 내부 유효 성분 저장소(34)에 위치된다. 내부 이온 선택 막(30)은 전하 선택 막의 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 유효 성분(36, 40, 42)이 양이온 유효 성분(cationic active agent)을 포함할 때, 내부 이온 선택 막(30)은 실질적으로 음이온을 통과시키고 실질적으로 양이온을 차단하도록 선택적인 음이온 교환 막의 형태를 취할 수 있다. 내부 이온 선택 막(30)은 바람직하게는, 전해질(28)과 내부 유효 성분 저장소(34) 사이에서 원하지 않는 요소 또는 화합물들의 전달을 막 을 수 있다. 예를 들면, 내부 이온 선택 막(30)은 나트륨 이온(Na+)의 전달을 막거나 억제할 수 있고, 이에 따라 전달 속도 및/또는 이온 영동 장치(10)의 생물학적 친화성을 향상시킬 수 있다.
내부 유효 성분 저장소(34)는 일반적으로 내부 이온 선택 막(30)과 최외 이온 선택 막(38) 사이에 위치한다. 내부 유효 성분 저장소(34)는 일시적으로 유효 성분(36)을 보관할 수 있는 임의의 구조를 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 내부 유효 성분 저장소(34)는 특히 유효 성분(36)이 액체일 때, 작은 주머니 혹은 기타 수용체, 또는 세공, 공동, 또는 틈을 가진 막의 형태를 취할 수 있다. 내부 유효 성분 저장소(34)는 겔 매트릭스를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 최외 이온 선택 막(38)은 일반적으로 활성 전극 부재(24)에서 활성 전극 집합체(12)를 가로질러 반대편에 위치한다. 최외 이온 선택 막(38)은 도 1a 및 도 2에 도시된 실시예와 같이, 이온 교환 물질 또는 기(group)(50)(설명의 명확성을 위해 단지 도 1a 및 도 2에서는 3개만 표시함)을 포함하는 이온 선택 막(38)의 세공들(48)(설명의 명확성을 위해 단지 도 1a 및 도 2에서는 1개만 표시함)을 갖는 이온 교환 막의 형태를 취할 수 있다. 기전력 또는 전류의 영향 하에서, 이온 교환 물질 또는 기(50)는 선택적으로 유효 성분(36, 40)과 같은 동일한 극성의 이온들을 실질적으로 통과시키는 한편, 반대 극성의 이온들을 실질적으로 차단한다. 이에 따라, 최외 이온 교환 막(38)은 전하 선택적이다. 유효 성분(36, 40, 42)이 양이온(예컨대, 리도카인(lidocaine))인 경우, 최외 이온 선택 막(38)은 양이온 교환 막의 형태를 취할 수 있고, 이에 따라 양이온 유효 성분의 통과를 허용하는 한편, 피부와 같은 생물학적 계면내에 존재하는 음이온의 역류를 차단한다.
최외 이온 선택 막(38)은 선택적으로 유효 성분(40)을 은닉할 수 있다. 이론에 제한됨이 없이, 이온 교환 기 또는 물질(50)은 기전력 또는 전류의 부재시에 유효 성분의 극성과 같은 동일한 극성의 이온들을 일시적으로 보유하고, 이 이온들은 기전력 또는 전류의 영향 하에서 유사 극성 또는 전하의 치환 이온으로 교체될 때 방출된다.
대안적으로, 최외 이온 선택 막(38)은 크기에 의해 선택적인 반투과성 또는 미세 공극성(microporous) 막의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 반투과성 막은 외부 방출 라이너(46)가 사용 전에 제거될 때까지 유효 성분(40)을 보유하기 위해 방출가능한 외부 방출 라이너(46)를 제거가능하게 적용하는 것에 의해 바람직하게는 유효 성분(40)을 은닉할 수 있다.
최외 이온 선택 막(38)은 선택적으로 이온화되거나 이온화가능한 약물 또는 치료 약제 및/또는 분극되거나 분극될 수 있는 약물 또는 치료 약제와 같은 추가적인 유효 성분(40)으로 미리 적재될 수 있다. 최외 이온 선택 막(38)이 이온 교환 막인 경우, 유효 성분(40)의 실질적인 양은 최외 이온 선택 막(38)의 세공, 공동 또는 틈(48) 내에 이온 교환 기(50)를 결속할 수 있다.
물질(50)의 이온 교환 기를 결속하는 데 실패한 유효 성분(42)은 부가적인 유효 성분(42)과 같이 최외 이온 선택 막(38)의 외부 표면(44)에 부착시킬 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 부가적인 유효 성분(42)은 예컨대 스프레 잉(spraying), 플러딩(flooding), 코팅(coating), 정전기적 증착(electrostatically depositing), 기상(vapor) 증착 등에 의해 최외 이온 선택 막(38)의 외부 표면(44)의 적어도 한 부분에 명확히 증착되거나 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 부가적인 유효 성분(42)은 외부 표면(44)을 충분히 덮을 수 있고, 또는 구별 계층(52)을 형성하기 위해 충분한 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 부가적인 유효 성분(42)은 이러한 용어의 통념적 상식 내에서 계층을 구성하기에는 체적, 두께, 또는 적용 범위가 충분하지 않을 수 있다.
유효 성분(42)은 예컨대 고체 형태, 거의 포화된 용액 형태 또는 겔 형태와 같이 다양한 고농축 형태로 증착될 수 있다. 만일 고체 형태라면, 수화(hydration)의 공급원이 활성 전극 집합체(12)에 통합되거나 사용 바로 전에 활성 전극 집합체(12)의 외부로부터 적용되어 공급될 수 있다.
일부 실시예에서, 유효 성분(36), 추가 유효 성분(40), 및/또는 부가적인 유효 성분(42)은 동일하거나 유사한 성분 또는 요소들일 수 있다. 다른 실시예에서, 유효 성분(36), 추가 유효 성분(40), 및/또는 부가적인 유효 성분(42)은 서로 간에 다른 성분 또는 요소들일 수 있다. 이에 따라, 제 1 유형의 유효 성분이 내부 유효 성분 저장소(34)에 저장될 수 있는 한편, 제 2 유형의 유효 성분이 최외 이온 선택 막(38)에 은닉될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 유형 또는 제 2 유형 중 어느 하나의 유효 성분은 부가적인 유효 성분(42)으로서 최외 이온 선택 막(38)의 외부 표면(44) 상에 증착될 수 있다. 대안적으로, 제 1 유형 및 제 2 유형의 유효 성분의 혼합이 부가적인 유효 성분(42)으로서 최외 이온 선택 막(38)의 외부 표면(44) 상에 증착될 수 있다. 다르게는, 제 3 유형의 유효 성분의 성분 또는 요소는 부가적인 유효 성분(42)으로서 최외 이온 선택 막(38)의 외부 표면(44) 상에 증착될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 유형의 유효 성분은 유효 성분(36)으로서 내부 유효 성분 저장소(34)에 저장되고, 추가 유효 성분(40)으로서 최외 이온 선택 막(38)에 은닉되는 한편, 제 2 유형의 유효 성분은 부가적인 유효 성분(42)으로서 최외 이온 선택 막(38)의 외부 표면(44) 상에 증착될 수 있다. 통상적으로, 하나 이상의 다른 유효 성분들이 적용되는 실시예에서, 유효 성분들(36, 40, 42)은 유효 성분들(36, 40, 42)이 서로 간에 맞서는 것을 방지하기 위해 모두 공통된 극성을 가질 것이다. 다른 조합들도 가능하다.
외부 방출 라이너(46)는 일반적으로 최외 이온 선택 막(38)의 외부 표면(44)에 의해 운반된 부가적인 유효 성분(42)을 보호하거나 덮도록 배치될 수 있다. 외부 방출 라이너(46)는 보관 동안, 기전력 또는 전류의 인가 이전에 부가적인 유효 성분(42) 및/또는 최외 이온 선택 막을 보호할 수 있다. 외부 방출 라이너(46)는 선택적으로 압력에 민감한 접착제에 공통적으로 연계된 방출 라이너들과 같이 방수 물질로 만들어진 방출 라이너일 수 있다. 외부 방출 라이너(46)는 도 1a에는 존재하고 도 2에는 제거된 것으로 도시된다.
계면 결합 매질(도시되지 않음)은 전극 집합체와 생물학적 계면(18) 사이에 적용될 수 있다. 계면 결합 매질은 예컨대 접착제 및/또는 겔과 같은 형태를 취할 수 있다. 겔은 예컨대 수화 겔(hydrating gel)의 형태를 취할 수 있다. 적절한 생접착(bioadhesive) 겔의 선택은 당업자의 관용 범위 내에 있다.
도 1a 및 도 2의 도시된 실시예에서, 상대 전극 집합체(14)는 상대 전극 집합체(14)의 내부(64)에서 외부(66)로, 상대 전극 부재(68), 전해질(72)을 저장하는 전해질 저장소(70), 내부 이온 선택 막(74), 완충물(78)을 보관하고 있는 선택적인 완충물 저장소(76), 선택적인 최외 이온 선택막(80), 및 선택적인 외부 방출 라이너(82)를 포함한다.
상대 전극 부재(68)는 제 2 극(8b)을 통해 전원(8)에 전기적으로 결합되고, 상기 제 2 극(8b)은 상기 제 1 극(8a)과 반대 극성을 갖는다. 일 실시예에서, 상대 전극 부재(68)는 비활성 전극이다. 예를 들면, 상대 전극 부재(68)는 상술된 것과 같이 탄소 기반 전극 부재의 형태를 취할 수 있다.
전해질 저장소(70)는 전해질(72)을 저장할 수 있는 임의의 구조체를 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있고, 일부 실시예는 예컨대 전해질(72)이 겔, 반고체 또는 고체 형태로 있는 경우, 전해질(72) 그 자체일 수 있다. 예컨대, 전해질 저장소(70)는 작은 주머니나 다른 수용체, 또는 특히 전해질(72)이 특히 액체인 경우, 세공, 공동 또는 틈을 가진 막의 형태를 취할 수 있다.
전해질(72)은 일반적으로 상대 전극 부재(68)와 상기 상대 전극 부재(68)에 근접한 최외 이온 선택 막(80) 사이에 배치된다. 상기 기재된 바와 같이, 전해질(72)은 이온을 공급하거나 전하를 공여하여 상대 전극 부재(68)에 기포(예컨대, 전극의 극성에 따라 수소 또는 산소)의 형성을 예방하거나 억제하고, 산 또는 염기의 형성을 예방하거나 억제하며 혹은 이를 중화시켜, 효율을 증진시키거나 및/또는 생물학적 계면(18)의 자극 포텐셜을 감소시킬 수 있다.
내부 이온 선택막(74)은 완충물(78)과 전해질(72) 사이에 위치될 수 있다. 내부 이온 선택막(74)은 제 1 극 또는 전하의 이온을 실질적으로 통과시키는 한편 제 2의 반대되는 극성의 이온 또는 전하의 통과를 실질적으로 차단하는 예시한 이온 교환막과 같이, 전하 선택적 막의 형태를 취할 수 있다. 내부 이온 선택막(74)은 전형적으로 최외 이온 선택 막(80)에 의해 통과된 것에 반대되는 극성 혹은 전하의 이온을 통과시키는 한편, 유사한 극성 또는 전하의 이온을 실질적으로 차단할 것이다. 또 다르게는, 내부 이온 선택막(74)은 크기에 따라 선택적인 반투과성 혹은 미세 공극성 막의 형태를 취할 수 있다.
내부 이온 선택막(74)은 원치 않는 요소 또는 화합물이 완충물(78)로 이동하는 것을 예방할 수 있다. 예컨대, 내부 이온 선택막(74)은 전해질(72)로부터 완충물(78)로 히드록시(hydroxy)(OH-) 또는 클로라이드(chloride)(Cl-)의 이동을 예방하거나 억제할 수 있다.
선택적인 완충물 저장소(76)는 일반적으로 전해질 저장소와 최외 이온 선택막(80) 사이에 배치된다. 완충물 저장소(76)는 일시적으로 완충물(78)을 보유할 수 있는 다양한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 완충물 저장소(76)는 공동, 공극성 막 혹은 겔의 형태를 취할 수 있다.
완충물(78)은 최외 이온 선택막(80)을 통해 생물학적 계면(18)으로 전달하기 위한 이온을 공급할 수 있다. 그 결과, 완충물(78)은 예컨대 염(예, NaCl)을 함유할 수 있다.
상대 전극 집합체(14)의 최외 이온 선택막(80)은 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 최외 이온 선택막(80)은 전하 선택 이온 교환막의 형태를 취할 수 있다. 통상적으로, 상대 전극 집합체(14)의 최외 이온 선택 막(80)은 활성 전극 집합체(12)의 최외 이온 선택 막(38)과 반대되는 전하 또는 극성을 갖는 이온들에 대해 선택적이다. 이에 따라 최외 이온 선택 막(80)은 음이온 교환 막이고, 이는 실질적으로 음이온은 통과시키고 양이온은 차단하며, 이에 따라 생물학적 계면에서 양이온의 역류를 방지할 수 있다. 적절한 이온 교환 막들의 예시는 상기 기재된 막들을 포함한다.
대안적으로, 최외 이온 선택막(80)은 이온의 분자량 또는 크기에 기초하여 이온을 실질적으로 통과 및/또는 차단하는 반투과성 막의 형태를 취할 수 있다.
외부 방출 라이너(82)는 통상 최외 이온 선택 막(80)의 외부 표면(84)을 보호하거나 덮도록 배치될 수 있다. 외부 방출 라이너(82)는 도 1a에는 존재하고, 도 2에는 제거된 것으로 도시되어 있음이 주목된다. 외부 방출 라이너(82)는 기전력 또는 전류 적용 이전에, 보관 동안 최외 이온 선택막(80)을 보호할 수 있다. 외부 방출 라이너(82)는 압력에 민감한 접착체와 통상 관련된 방출 라이너와 같이, 방수 재료로 만들어진 선택적으로 방출가능한 라이너일 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 방출 라이너(82)는 활성 전극 집합체(12)의 외부 방출 라이너(46)과 공존할 수 있다.
이온 영동 장치(10)는 활성 및 상대 전극 집합체들(12, 14)을 형성하는 각종 다른 구조체들의 노출된 측면에 인접한 비활성 성형 재료(86)를 추가로 포함할 수 있다. 성형 재료(86)는 유리하게는 활성 및 상대 전극 집합체(12, 14)의 여러 구조들에 환경적 보호를 공급할 수 있다. 활성 및 상대 전극 집합체(12, 14)의 덮개는 하우징(housing) 재료(90)이다.
도 2에서 가장 잘 도시된 것과 같이, 활성 및 상대 전극 집합체들(12, 14)은 생물학적 계면(18)상에 위치된다. 생물학적 계면상의 배치는 회로에 접속할 수 있어서, 활성 전극 집합체, 생물학적 계면(18)과 상대 전극 집합체(14)를 통해, 전원(8)의 한 극(8a)으로부터 다른 극(8b)으로 기전력이 인가되게 하고, 또는 전류가 흐르게 한다.
사용에 있어서, 최외 활성 전극 이온 선택 막(38)은 생물학적 계면(18)과 직접 접촉하여 배치될 수 있다. 대안적으로, 계면 결합 매질(도시되지 않음)이 최외 활성 전극 이온 선택 막(38)과 생물학적 계면(18) 사이에 적용될 수 있다. 계면 결합 매질은 예컨대 접착제 및/또는 겔의 형태를 취할 수 있다. 겔은 예컨대 수화 겔(hydrating gel) 또는 하이드로겔(hydrogel)의 형태를 취할 수 있다. 만일 사용된다면, 계면 결합 매질은 유효 성분(36, 40, 42)에 의해 투과가능해야 한다.
상술된 바와 같이, 유효 성분(36, 40, 42)은 양이온의, 음이온의, 이온화가능한, 및/또는 중성의 약물 또는 기타 치료 약제의 형태를 취할 수 있다. 그 결과, 전원(8)의 극성 또는 단자, 및 최외 이온 선택 막(38, 80)과 내부 이온 선택 막(30, 74)의 선택도가 그에 따라 선택된다.
이온 영동 동안, 상술된 바와 같이, 전극 집합체를 가로지르는 기전력은 생물학적 계면을 통해 생물학적 조직으로 이온 및 기타 하전된 구성 요소들뿐만 아니 라 하전된 유효 성분 분자들의 이동을 일으킨다. 이러한 이동은 계면 너머의 생물학적 조직내에 유효 성분, 이온, 및/또는 기타 하전된 구성 요소들의 축적을 일으킬 수 있다. 이온 영동 동안, 척력에 응하는 하전된 분자들의 이동에 부가하여, 전극들 및 생물학적 계면들을 통해 조직으로 용매(예컨대, 물)의 전기 영동 흐름이 또한 있다. 특정 실시예에서, 전기 영동 용매 흐름은 하전된 분자와 비하전된(uncharged) 분자들 모두의 이동을 향상시킨다. 전기 영동 용매 흐름을 통해 향상되는 이동은 특히 분자의 크기가 커짐에 따라 일어날 수 있다.
특정 실시예에서, 유효 성분은 보다 고 분자량의 분자일 수 있다. 특정 측면에서, 상기 분자는 극성 중합전해질일 수 있다. 특정한 다른 측면에서, 상기 분자는 친지질성일 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 분자는 전하를 띠거나, 낮은 전체 전하를 가지고 있거나, 혹은 활성 전극내 조건에서 전하를 띠지 않을 수 있다. 특정 측면에서, 그러한 유효 성분은 이온 영동 반발력의 영향하에 보다 고전하의 작은 크기의 유효 성분의 이동과 반대로, 이온 영동 반발력하에서 거의 이동하지 않을 수 있다. 따라서 이들 고분자량 유효 성분은 주로 전기삼투 용매 흐름에 의해 생물학적 계면을 통해 주요 조직으로 전달될 수 있다. 특정 실시예에서, 고분자량의 중합전해 유효 성분은 단백질, 폴리펩티드, 혹은 핵산일 수 있다. 다른 실시예에서, 유효 성분은 상기 기재된 이동 방법들 중 하나를 통해 생물학적 계면을 가로질러 전달될 수 있는 복합체를 형성하기 위해 다른 약제와 혼합될 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 것과 같이, 이온 영동 장치(10)(도 1a 및 1b)는 적어도 제 1 표면(102), 및 제 1 표면(102)의 반대편의 제 2 표면(104)을 갖는 기 판(100)을 포함하는 적어도 하나의 인덕터(9a)를 포함할 수 있다. 제 1 표면(102)은 적어도 하나의 기판(100)의 제 1 표면(102)에 의해 수반되는 전도성 트레이스(trace)(106)에 의해 부분적으로 형성되는 인덕터(9a)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 인덕터(9a)는 제 1 표면(102)에 의해 수반되는 전도성 트레이스(106)의 형태로 제 2 권선을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 전도성 트레이스(106)는 다각형 루프(polygonal loop), 사각형 루프, 원형 루프(도시되지 않음)를 포함하는 기하학적 패턴, 나선형 패턴, 동심의(concentric) 기하학적 형상 패턴 등의 형태를 취할 수 있다. 권선의 기하학적 구조, 권선의 수, 전도성 트레이스(106)의 두께, 전도성 트레이스의 재료 조성 등의 변경은 인덕터(9a)의 유도(inductive) 특성을 변경할 수 있다.
도 3c에 도시된 것과 같이, 이온 영동 장치(10)(도 1a 및 1b)는 적어도 제 1 표면(102), 및 제 1 표면(102)의 반대편의 제 2 표면(104)을 갖는 기판(100)을 포함하는 적어도 하나의 인덕터(9b)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 표면(102, 104)은 기판(100)의 제 2 표면(104)에 의해 수반되는 전도성 트레이스(108)에 전기적 접속(electric connection; 110)을 통해 전기적으로 결합되는 제 1 표면(102)에 의해 수반되는 전도성 트레이스(106)에 의해 부분적으로 형성되는 인덕터(9b)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기판(100)은 절연 또는 유전체 재료를 포함하고, 트레이스들(106, 108)은 전도성 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 전도성 트레이스들(106, 108)은 전도성 재료를 포함할 수 있고, 전기적으로 절연 층 또는 덮개(covering)를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 인덕터(9)는 기판(100)에 증착되거나 에칭(etch)되거나 그렇지 않으면 적용되고, 특정 공진 주파수에서 공진되는 공진 회로를 형성하도록 전기적으로 구성되는 전도성 트레이스들(106, 108)의 형태를 취할 수 있다.
도 4a 및 4b는 다수의 권선들, 턴들, 또는 코일들을 포함하는 이온 영동 장치(10)(도 1a 및 1b)를 위한 예시적인 인덕터(9c)를 도시한다. 인덕터(9c)는 적어도 제 1 표면(102a), 및 제 1 표면(102a)의 반대편의 제 2 표면(104a)을 갖는 2개 이상의 기판들(100a)을 포함할 수 있다. 제 1 표면(102a)은 적어도 하나의 기판(100a)의 제 1 표면(102a)에 의해 수반되는 전도성 트레이스(106a)에 의해 부분적으로 형성되는 인덕터 권선을 포함할 수 있다. 각각의 전도성 트레이스(106a)는 인덕터(9c)를 형성하기 위해 전기적 결합(110a)을 통해 인접한 전도성 트레이스(106a)에 전기적으로 결합가능하다. 일 실시예에서, 인덕터(9c)는 적어도 2개의 권선들, 턴들, 또는 코일들을 포함하는 적층체(laminate)의 형태를 취할 수 있다. 다른 실시예에서, 인접하여 전기적으로 결합된 전도성 트레이스들(106a)은 다수의 권선을 갖는 인덕터를 형성하기 위해 인접하는 절연 기판(100a)에 의해 분리된다. 도 4b에 도시된 예시에서, 예시적인 인덕터(9c)는 다수의 권선을 갖는 적층체를 포함한다.
도 5는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 예시적인 방법(200)을 도시한다.
단계(202)에서, 방법(200)은 생물학적 대상체(biological subject) 상에서 이온 영동 전달 장치의 활성 전극 및 상대 전극을 배치하는 단계를 포함할 수 있 다.
단계(204)에서, 방법(200)은 변화하는 전자기장을 생성하기 위해 제 1 권선으로 변화하는 전류를 인가하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 것은 전달 프로파일(delivery profile)에 따라 전류를 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 것은 하나 이상의 치료 성분들의 최적의 투약 및 전달을 공급하기 위해 투약 및 전달 프로파일에 따라 전류를 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 것은 치료 효과를 달성하기 위해 필요한 사전에 결정된 투약량(dosage)의 전달을 달성하기 위해 전류를 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 것은 하나 이상의 유효 성분들에 기초하여 전달 프로파일에 따라 전류를 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 것은 생물학적 대상체의 물리적 특성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 전달 프로파일에 따라 전류를 변화시키는 것을 포함할 수 있다.
단계(206)에서, 이온 영동 전달 장치의 제 2 권선이 배치되고, 이에 따라 제 2 권선은 변화하는 자기장이 생성될 때 이 변화하는 자기장 내에 있을 것이다.
단계(208)에서, 방법(200)은 충전가능한 전원 공급기에 전력을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(200)은 유효 성분이 저장된 전력에 대한 응답으로 생물학적 개체에 공급되도록, 변화하는 전자기장을 생성하기 위해 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키기 전에 충전가능한 전원 공급기에 전력 을 저장한 후에 생물학적 대상체 상에 이온 영동 전달 장치의 활성 전극 및 상대 전극을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법(200)은 전류를 변화시키는 것에 응답하여 유효 성분이 생물학적 개체에 공급되도록, 변화하는 전자기장을 생성하기 위해 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키기 전에 생물학적 대상체 상에 이온 영동 전달 장치의 활성 전극 및 상대 전극을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 6은 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 예시적인 방법(300)을 도시한다.
단계(302)에서, 방법(300)은 제 1 표면, 및 제 1 표면의 반대편의 제 2 표면을 갖는 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계를 포함한다. 예를 들면 공지의 리소그래픽(lithographic) 기술이 기판의 제 1 표면 상에 인덕터 부재 또는 전도성 트레이스 레이아웃(layout)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 인덕터 부재를 형성하기 위한 리소그래픽 프로세스는 예를 들면 기판 상에 레지스트 막(resist film)을 적용하는 단계(예컨대, 포토레지스트 막(photoresist film)을 스핀-코팅(spin-coating)하는 것), 인덕터 부재 레이아웃의 형상(예컨대, 하나 이상의 전도성 트레이스들의 기하학적 패턴)으로 레지스트를 노출시키는 단계, 레지스트를 열 처리(heat treating)하는 단계, 기판으로 레이아웃을 이동하는 단계, 및 남아있는 레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 기판으로 레이아웃을 이동하는 단계는 제거형 이동(subtractive transfer), 에칭(etching), 부가형 이동(additive transfer), 선택적 증착, 불순물 도핑(impurity doping), 이온 주입(ion implantation) 등과 같은 기술들을 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계는 기판의 적어도 제 1 표면 상의 전도성 트레이스에 인가되는 전자기장을 변화시키는 것에 응답하여 적어도 활성 및 상대 전극 부재들을 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능한 전도성 트레이스를 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(302)에서, 방법(300)은 제 1 표면, 및 제 1 표면의 반대편의 제 2 표면을 갖는 제 1 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계, 및 제 1 표면 및 제 1 표면의 반대편의 제 2 표면을 갖는 적어도 제 2 기판 상의 인덕터 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 및 적어도 제 2 기판들 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계는 제 1 기판의 제 1 표면 상에 제 1 전도성 트레이스를 증착하는 단계, 적어도 제 2 기판의 제 1 표면 상에 제 2 전도성 트레이스를 증착하는 단계, 및 제 1 및 적어도 제 2 기판들을 포함하는 적층체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도성 트레이스들은 다수의 루프를 갖는 인덕터를 형성하기 위해 전기적으로 결합되고, 전기적으로 결합되는 제 1 및 제 2 전도성 트레이스들은 제 1 및 제 2 전도성 트레이스들에 인가되는 외부 공급원(source)으로부터의 전자기장을 변화시키는 것에 응답하여 적어도 활성 및 상대 전극 부재들을 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능하다.
일 실시예에서, 단계(302)에서, 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계는 기판의 제 1 표면 상에 전도성 트레이스를 패터닝(patterning)하고, 기판의 제 1 표면 상에 전도성 트레이스를 에칭하기 위해 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계 를 포함할 수 있다.
단계(304)에서, 방법(300)은 활성 전극 집합체 및 상대 전극 집합체를 포함하는 이온 영동 장치에 인덕터 부재를 전기적으로 결합하는 단계를 포함하고, 상기 활성 전극 집합체는 적어도 하나의 유효 성분 저장소, 및 상기 적어도 하나의 유효 성분 저장소로부터 유효 성분을 꺼내기 위해 기전력을 공급하도록 동작가능한 적어도 하나의 활성 전극 부재를 포함하고, 상기 상대 전극 집합체는 적어도 하나의 상대 전극 부재를 포함한다. 인덕터 부재는 인덕터에 인가되는 전자기장을 변화시키는 것에 응답하여 적어도 하나의 활성 및 상대 전극 부재를 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능하다.
단계(306)에서, 방법(300)은 인덕터에 전기적으로 결합되는 충전가능한 전원 공급기를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 충전가능한 전원 공급기는 인가되는 변화하는 전자기장에 대한 응답으로 인덕터에 의해 공급되는 전력을 저장하도록 동작가능할 수 있다.
요약에 기술된 것을 포함하는 실시예의 상기 기재 내용은 개시된 정확한 형태로 실시예를 나열하거나 제한하기 위해 주어진 것은 아니다. 특정 실시예와 예시들이 설명하기 위한 목적으로 여기에 기술되었지만, 관련 기술분야의 당업자에게 인식될 수 있는 바와 같이 본 출원의 사상과 범위를 벗어나지 않고 각종 동등한 변형이 가해질 수 있다. 본원에 제공된 교시 내용은 반드시 상기에 일반적으로 기재된 예시적인 이온 영동 유효 성분 시스템 및 장치가 아닌, 다른 성분 전달 시스템 및 장치에 적용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들은 추가적인 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면 일부 실시예들은 활성 및 상대 전극 부재(20, 68)에 인가되는 전압, 전류, 또는 전력을 제어하기 위해 제어 회로 또는 하부시스템을 포함할 수 있다. 또한 예를 들면 일부 실시예들은 최외 활성 전극 이온 선택 막(22) 및 생물학적 계면(18) 사이에 삽입되는 인터페이스 계층을 포함할 수 있다. 일부 실시예는 추가적인 이온 선택 막, 이온 교환 막, 반투과성 막, 및/또는 공극성 막뿐만 아니라 전해질 및/또는 완충물을 위한 추가적 저장소를 포함할 수 있다.
각종 전기 전도성 히드로겔이 공지되어 왔으며, 환자의 피부에 또는 환자에게 전기적 자극을 연결시켜주는 장치내에 전기적인 계면을 제공하도록 의학 분야에 사용되어 오고 있다. 히드로겔은 피부를 수화시켜 전기자극으로 인한 화상을 히드로겔을 통해 보호하는 한편, 피부를 팽윤시키고 활성 성분을 보다 효율적으로 전달하도록 해준다. 그러한 히드로겔의 예는 미국 특허 6,803,420, 6,576,712, 6,908,681, 6,596,401, 6,329,488, 6,197,324, 5,290,585, 6,797,276, 5,800,685, 5,660,178, 5,573,668, 5,536,768, 5,489,624, 5,362,420, 5,338,490, 및 5,240,995에 개시되어 있으며, 이들 내용 모두 참고로 여기에 포함된다. 그러한 히드로겔의 추가적인 예는 미국특허출원 2004/166147, 2004/105834, 및 2004/247655에 개시되어 있으며, 참고로 그의 내용이 여기에 포함된다. 각종 히드로겔과 히드로겔 시트의 제조 상표명은 Corium사 Corplex(TM), 3M사 Tegagel(TM), BD사 PuraMatrix(TM), Bard사 Vigilon(TM), Conmed사 ClearSite(TM), Smith & Nephew사 FlexiGel(TM), Medline사 Derma-Gel(TM), Johnson & Johnson사 Nu-Gel(TM), 및 Kendall사 Curagel(TM), 또는 Sun Contact Lens사 아크릴히드로겔 필름을 포함한다.
여기에 소개된 각종 실시예는 유리하게는 미세 구조, 예컨대 미세바늘(microneedles)을 사용할 수 있다. 미세바늘과 미세바늘 어레이(array), 이들의 제조 및 사용이 기술되어 오고 있다. 개별 혹은 어레이 상태의 미세바늘은 중공형, 고체 및 투과형, 고체 및 반투과형, 혹은 고체 및 비투과형일 수 있다. 고체, 비투과형 미세바늘은 추가로 외부 표면에 홈을 함유할 수도 있다. 미세바늘과 미세바늘 어레이는 규소, 이산화규소, 생분해성 또는 비생분해성 중합체를 포함하는 성형 플라스틱 재료, 세라믹, 및 금속을 포함하는 여러 재료로부터 제조될 수 있다. 개별 혹은 어레이 상태의 미세바늘은 유체를 분배하거나 샘플링하는데 사용될 수 있다. 미세바늘 장치는 예컨대 피부나 점막과 같은 생물학적 계면을 통해 생명체에 다양한 화합물 및/또는 조성물을 전달하는데 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 생물학적 계면으로 혹은 이를 통해 화합물 및 약물이 전달될 수 있다. 예컨대, 피부를 통해 화합물 또는 조성물을 전달하는데, 개별 또는 어레이 상태의 미세바늘의 길이 및/또는 삽입 깊이가 화합물 또는 조성물의 투여가 단지 외피로, 외피를 통해 진피로, 혹은 피하로 되는지 제어하는데 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 미세바늘 장치는 단백질, 펩티드 및/또는 핵산, 그리고 그의 상응하는 조성물과 같은 고분자량의 유효 성분의 전달에 유용할 수 있다. 특정 실시예에서, 예컨대 유체가 이온성 용액인 경우, 미세바늘 또는 미세바늘 어레이는 전원과 미세바늘 팁 사이에 전기적인 연속성을 제공할 수 있다. 미세바늘 또는 미세바늘 어레이는 유리하게는 여기에 개시된 바와 같은 이온 영동 방법에 의해 화합물 또는 조성물을 전달하거나 샘플링 하는데 사용될 수 있다.
이에 따라, 특정 실시예에서, 예컨대 어레이 내의 복수의 미세바늘은 유리하게는 이온 영동 장치의 최외 생물학적 계면-접촉 표면부상에 형성될 수 있다. 이러한 장치에 의해 전달되거나 샘플링된 화합물 또는 조성물은 예를 들면, 단백질, 펩티드 및/또는 핵산과 같은 고분자량의 유효 성분을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 전원에 전기적으로 결합된 활성 전극 집합체 및 상대 전극 집합체를 함유한 이온 영동 장치에 의해 화합물 또는 조성물을 전달함으로써, 유효 성분을 생물학적 계면으로, 그 내부로 혹은 그를 통해 전달할 수 있다. 활성 전극 집합체는 하기를 포함하고 있다: 전원의 양극에 연결된 제 1 전극 부재, 제 1 전극 부재와 접촉하고 있으며, 제 1 전극 부재를 통해 전압이 가해지는 약물 용액을 갖는 유효 성분 저장소, 상기 유효 성분 저장소의 전방 표면에 마주 보면서 위치한 미세바늘 어레이인 생물학적 계면 접촉 부재, 및 이들 부재를 수용하고 있는 제 1 커버 및 용기. 상대 전극 집합체는 하기를 포함하고 있다: 전압원의 음극에 연결된 제 2 전극 부재, 제 2 전극 부재와 접촉하고 있으며 제 2 전극 부재를 통해 전압이 가해진 전해질을 보유하는 제 2 전해질 고정부, 및 이들 부재를 수용하는 제 2 커버 또는 용기.
다른 특정 실시예에서, 전원에 전기적으로 결합된 활성 전극 집합체 및 상대 전극 집합체를 함유한 이온 영동 장치에 의해 화합물 또는 조성물을 전달함으로써, 활성 약제를 생물학적 계면으로, 그 내부로 혹은 그를 통해 전달할 수 있다. 활성 전극 집합체는 전압원의 양극에 연결된 제 1 전극 부재, 제 1 전극 부재와 접촉하 고 있으며 제 1 전극 부재를 통해 전압이 적용되는 전해질을 갖는 제 1 전해질 저장소, 제 1 전해질 고정부의 전방 표면에 배치되는 제 1 음이온 교환막, 제 1 음이온 교환막의 전방 표면을 마주 보며 배치되는 활성 약제 저장소, 미세바늘 어레이일 수 있으며 활성 약제 저장소의 전방 표면을 마주 보며 위치한 생물학적 계면 접촉 부재, 그리고 이들 부재를 수용하는 제 1 커버 또는 용기를 포함한다. 상대 전극 집합체는 전압원의 음극에 연결된 제 2 전극 부재, 제 2 전극 부재와 접촉하고 있으며 제 2 전극 부재를 통해 전압이 적용되는 전해질을 갖는 제 2 전해질 고정부, 제 2 전해질 저장소의 전방 표면에 위치한 양이온 교환막, 양이온 교환막의 전방 표면을 마주 보며 위치하고 제 2 전해질 고정부와 양이온 교환막을 통해 제 2 전극 부재에 전압이 가해지는 전해질을 보유한 제 3 전해질 저장소, 제 3 전해질 저장소의 전방 표면을 마주보며 위치한 제 2 음이온 교환막, 그리고 이들 부재를 수용하는 제 2 커버 또는 용기를 포함한다.
미세바늘 장치, 이들의 사용 및 제조에 관한 상세한 내용은 미국특허. 6,256,533, 6,312,612, 6,334,856, 6,379,324, 6,451,240, 6,471,903, 6,503,231, 6,511,463, 6,533,949, 6,565,532, 6,603,987, 6,611,707, 6,663,820, 6,767,341, 6,790,372, 6,815,360, 6,881,203, 6,908,453, 6,939,311에 개시되어 있다. 이온삼투 분야에서 미세바늘 장치, 이들의 제조 및 사용에 대해 상기 교시 내용의 일부 또는 모두가 적용될 수 있다.
하기를 포함하지만 이들만으로 한정되지 않는 본 명세서에 언급되거나 및/또는 출원 데이터 시트에 수록된 미국특허, 미국특허 출원 공보, 미국특허출원, 외국 특허, 외국특허출원 및 비특허 간행물은 참고로 그의 내용들이 여기에 포함된다: 미국 가출원 제 60/842,694 호(2006년 9월 5일 출원); 일본특허 제 3040517 호로서 일본특허공고 제 H04-297277 호(2000년 3월 3일 공고)를 갖는 일본특허 출원 제 H03-86002 호(1991년 3월 27일 출원), 일본특허공고 제 2000-229128 호를 갖는 일본특허출원 제 11-033076 호(1999년 2월 10일 출원), 일본특허공고 제 2000-229129 호를 갖는 일본특허출원 제 11-033765 호(1999년 2월 12일 출원), 일본특허공고 제 2000-237326 호를 갖는 일본특허출원 제 11-041415 호(1999년 2월 19일 출원), 일본특허공고 제 2000-237327 호를 갖는 일본특허출원 제 11-041416 호(1999년 2월 19일 출원), 일본특허공고 제 2000- 237328 호를 갖는 일본특허출원 제 11- 042752 호(1999년 2월 22일 출원), 일본특허공고 제 2000-237329 호를 갖는 일본특허출원 제 11-042753 호(1999년 2월 22일 출원), 일본특허공고 제 2000-288098 호를 갖는 일본특허출원 제 11-099008 호(1999년 4월 6일 출원), 일본특허공고 제 2000-288097 호를 갖는 일본특허출원 제 11-099009 호(1999년 4월 6일 출원), PCT 공보 제 WO03037425 호를 갖는 PCT 특허출원 WO 2002JP4696(2002년 5월 15일 출원), 미국특허출원 공개 제 2005-0070840 A1 호(2005년 3월 31일 출원), 일본특허출원 제 2004/317317 호(2004년 10월 29일 출원), 미국 임시 특허출원 제 60/627,952 호(2004년 11월 16일 출원), 일본특허출원 제 2004-347814 호(2004년 11월 30일 출원), 일본특허출원 제 2004-357313 호(2004년 12월 9일 출원), 일본특허출원 제 2005-027748 호(2005년 2월 3일 출원), 일본특허출원 제 2005-081220 호(2005년 3월 22일 출원).
관련 기술분야의 당업자가 쉽게 인식할 수 있듯이, 본 개시 내용은 여기에 기술된 합성물 및/또는 방법중의 하나로 환자를 치료하는 방법을 포함한다.
필요할 경우, 여기에 확인된 특허와 출원을 포함하는 각종 특허, 출원 및 간행물의 시스템, 회로 및 개념을 사용하여 본원에서 인식되는 특허들 및 출원들을 포함하는 또 다른 실시예를 제공하도록 각 실시예의 양태가 수정될 수 있다. 일부 실시예는 상기에 소개된 막, 저장소 및 다른 구조 모두를 포함할 수 있지만, 다른 실시예가 막, 저장소 또는 다른 구조의 일부를 생략할 수도 있다. 또 다른 실시예는 상기에 통상 기술된 막, 저장소 및 구조의 추가적인 것을 사용할 수도 있다. 심지어 다른 실시예는 상기 기재된 막, 저장소 및 구조의 일부를 생략할 수 있는 한편, 상기에 통상 기술된 막, 저장소 및 구조중 추가적인 것을 사용할 수도 있다.
이들 및 다른 변화는 상기 상세한 설명에 비추어 이루어질 수 있다. 일반적으로, 하기 청구범위에서, 사용된 용어는 명세서와 청구범위에 개시된 특정 구현예를 한정하기위해 주어진 것으로 해석해서는 안되며, 청구범위에 따라 조작되는 모든 시스템, 장치 및/또는 방법을 포함하는 것으로 해석해야할 것이다. 따라서, 본 발명은 개시 내용에 의해 한정되지 않으며, 대신 그의 범위는 하기 청구범위에 의해서 전적으로 결정된다.

Claims (21)

  1. 유도 전원 공급기(inductive power supply)의 영향 하에서, 생물학적 개체(biological entity)로 하나 이상의 유효 성분(active agent)들을 전달하기 위한 시스템에 있어서,
    변화하는 자기장을 생성하도록 동작가능한 제 1 권선(winding)을 포함하는 유도 전원 공급기; 및
    이온 영동 장치(iontophoresis device)를 포함하고,
    상기 이온 영동 장치는,
    상기 하나 이상의 유효 성분들을 저장하기 위한 적어도 하나의 유효 성분 저장소(reservoir),
    상기 유효 성분 저장소에 기전력을 인가하도록 동작가능한 활성 전극 부재,
    상대 전극 부재, 및
    상기 유도 전원 공급기의 변화하는 자기장에 대한 응답으로 상기 활성 전극 부재 및 상대 전극 부재를 가로지르는 전압을 공급하기 위해, 상기 활성 전극 부재 및 상대 전극 부재에 전기적으로 결합되는 제 2 권선을 포함하고,
    상기 이온 영동 장치는 상기 유도 전원 공급기와 물리적으로 구별되는 것을 특징으로 하는 생물학적 개체로 하나 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도 전원 공급기는, 상기 제 1 권선에 교류 또는 펄스형 직류(pulsed direct current) 중 적어도 하나를 공급하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 생물학적 개체로 하나 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이온 영동 장치는 충전가능한 전원을 포함하고,
    상기 충전가능한 전원은, 상기 활성 전극 부재 및 상대 전극 부재에 전기적으로 결합되고 이에 따라 전하를 수용하도록 상기 제 2 권선과 병렬로 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 생물학적 개체로 하나 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 충전가능한 전원은 상기 이온 영동 장치의 안정 상태 동작(steady state operation)을 유지하기 위해 전압을 강하(sink) 및 공급(source)하는 것을 특징으로 하는 생물학적 개체로 하나 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 충전가능한 전원은 화학 배터리 전지, 슈퍼(super) 또는 울트라(ultra) 캐패시터, 연료 전지(fuel cell), 2차 전지(secondary cell), 박막 2차 전지(thin film secondary cell), 버튼 전지(button cell), 리튬 이온 전지, 공기 아연 전 지(zinc air cell), 및 니켈 금속 하이드라이드 전지(nickel metal hydride cell) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 개체로 하나 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도 전원 공급기는, 상기 하나 이상의 유효 성분들의 치료 유효량(therapeutically effective amount)을 전달하는 것과 연관된 듀티 사이클(duty cycle)을 관리하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 생물학적 개체로 하나 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도 전원 공급기는, 상기 하나 이상의 유효 성분들 또는 상기 생물학적 개체 중 적어도 하나에 대해 규정된 전달 프로파일(delivery profile)에 기초한 듀티 사이클(duty cycle)로 상기 제 1 권선에 교류 또는 펄스형 직류(pulsed direct current) 중 적어도 하나를 공급하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 생물학적 개체로 하나 이상의 유효 성분들을 전달하기 위한 시스템.
  8. 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법에 있어서,
    변화하는 전자기장을 생성하기 위해, 상기 이온 영동 전달 장치와는 분리되어 수용되는 제 1 권선(winding)에 인가되는 전류를 변화시키는 단계; 및
    변화하는 자기장이 생성될 때 제 2 권선이 상기 변화하는 자기장 내에 있도록, 상기 이온 영동 전달 장치에 의해 수용되는 상기 제 2 권선을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    생물학적 대상체(biological subject) 상에 상기 이온 영동 전달 장치의 활성 전극 및 상대 전극을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    전류를 변화시키는 것에 응답하여 유효 성분이 생물학적 개체(biological entity)에 공급되도록 상기 변화하는 전자기장을 생성하기 위해 상기 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 단계 이전에, 생물학적 대상체 상에 상기 이온 영동 전달 장치의 활성 전극 및 상대 전극을 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 단계는, 전달 프로파일(delivery profile)에 따라 전류를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 단계는, 유효 성분에 기초한 전달 프로파일(delivery profile)에 따라 전류를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 단계는, 생물학적 대상체(biological subject)의 물리적 특성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 기초한 전달 프로파일(delivery profile)에 따라 전류를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    충전가능한 전원 공급기에 전력을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    충전가능한 전원 공급기에 전력을 저장하는 단계 이후에, 저장된 전력에 응답하여 유효 성분이 생물학적 개체(biological entity)에 공급되도록 변화하는 전자기장을 생성하기 위해 상기 제 1 권선에 인가되는 전류를 변화시키는 단계 이전 에, 생물학적 대상체(biological subject) 상에 상기 이온 영동 전달 장치의 활성 전극 및 상대 전극을 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 영동 전달 장치에 전력을 공급하기 위한 방법.
  16. 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 방법에 있어서,
    제 1 표면, 및 상기 제 1 표면의 반대편의 제 2 표면을 갖는 적어도 제 1 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계; 및
    활성 전극 집합체 및 상대 전극 집합체를 포함하는 이온 영동 장치에 인덕터 부재를 전기적으로 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 활성 전극 집합체는 적어도 하나의 유효 성분 저장소(active agent reservoir), 및 상기 적어도 하나의 유효 성분 저장소로부터 유효 성분을 꺼내기 위해 기전력을 공급하도록 동작가능한 적어도 하나의 활성 전극 부재를 포함하고,
    상기 상대 전극 집합체는 적어도 하나의 상대 전극 부재를 포함하며,
    상기 인덕터 부재는 외부 공급원(external source)으로부터 상기 인덕터 부재에 인가되는 전자기장을 변화시키는 것에 응답하여 적어도 상기 활성 전극 부재 및 상대 전극 부재를 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 제 1 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계는, 상기 제 1 기판의 적어도 상기 제 1 표면 상에 전도성 트레이스(conductive trace)를 증착하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 트레이스는, 상기 전도성 트레이스에 인가되는 전자기장을 변화시키는 것에 응답하여 적어도 활성 전극 부재 및 상대 전극 부재를 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 제 1 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계는 상기 제 1 기판 상에 상기 인덕터 부재의 제 1 부분을 형성하는 단계를 포함하고,
    제 1 표면과 상기 제 1 표면의 반대편의 제 2 표면을 갖는 제 2 기판 상에 인덕터 부재의 제 2 부분을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에 인덕터 부재의 제 1 부분을 형성하는 단계 및 상기 제 2 기판 상에 인덕터 부재의 제 2 부분을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 기판의 제 1 표면 상에 제 1 전도성 트레이스(conductive trace)를 증착하는 단계;
    상기 제 2 기판의 제 1 표면 상에 제 2 전도성 트레이스를 증착하는 단계; 및
    상기 제 1 기판 및 적어도 제 2 기판을 포함하는 적층체(laminate)를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 전도성 트레이스들은 다수의 루프(loop)를 갖는 인덕터를 형성하도록 전기적으로 결합되고, 상기 전기적으로 결합된 제 1 및 제 2 전도성 트레이스들은 상기 제 1 및 제 2 전도성 트레이스들에 인가되는 전자기장을 변화시키는 것에 응답하여 적어도 상기 활성 전극 부재 및 상대 전극 부재를 가로지르는 전압을 공급하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 방법.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 적어도 제 1 기판 상에 인덕터 부재를 형성하는 단계는,
    상기 기판의 제 1 표면 상에 전도성 트레이스(conductive trace)를 패터닝(patterning)하기 위해 포토레지스트 마스크(photoresist mask)를 형성하는 단계; 및
    상기 기판의 제 1 표면 상에 상기 전도성 트레이스를 에칭(etching)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 방법.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 인덕터 부재와 병렬로 충전가능한 전원 공급기를 전기적으로 결합하는 단계를 더 포함하고,
    상기 충전가능한 전원 공급기는 인가되는 변화하는 전자기장에 응답하여 상기 인덕터 부재에 의해 공급되는 전력을 저장하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 유도적으로 전력이 공급되는 이온 영동 장치를 형성하기 위한 방법.
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