物质输送装置的制作方法

专利名称：物质输送装置的制作方法
技术领域：
本发明一般而言涉及物质输送系统，且尤其涉及超声波增强的物质输送装置。
背景技术：
通常，经表皮的药物输送系统使用一种加有药物的装置或贴片，其被贴附于患者的皮肤。该贴片容许贴片内所含有的药用化合物通过皮肤层被吸收，并被吸收进入患者的血液流中。经表皮的药物输送降低了与药物注射和静脉内药物施用相关联的疼痛，以及与这些技术相关联的感染的风险。经表皮的药物输送也避免了所施用药物的胃肠新陈代谢，减少了肝脏对药物的排除，并提供所施用药物的持续释放。由于药物的施用及其持续释放的相对轻松，所以经表皮的药物输送也提高了患者对于药物疗法的依从性。
因为许多药用化合物由于药物的分子尺寸或药物的其它生物粘附特性难以通过皮肤被吸收，所以改等许多药物化合物不适于通过已知的经表皮的药物输送系统的施用。在这些情况中，当尝试经表皮的药物输送时，可发现药物聚集在皮肤的外表面上，且无法穿过皮肤而渗入血液流。曾经这样的实例是胰岛素，人们已发现难以通过经表皮的药物输送而施用胰岛素。
一些最危急时所需的药剂目前是通过注射或口服剂型而施药，其可具有若干缺点。详细地说，由于化学疗法试剂在胃肠道中免于降解的需要，所以其以加大的剂量被施用。艾滋病的许多关键治疗方法需要以固体剂型而被口服的鸡尾酒式药物，一日数次以使其有效。由于广泛的剂量要求，以及药物分子以经表皮的形式而保持稳定的能力的缺乏，这些药物不适于通过已知的经表皮的药物输送系统的施用。此外，许多药物对于习知经表皮的输送的不适用性可归结为药物通过皮肤层的低生物吸收率。
通常，已发现习知的经表皮的药物输送方法仅适于低分子量药剂，诸如用于减轻心绞痛的硝酸甘油、用于戒烟疗法的尼古丁，以及用于绝经后妇女的雌激素替代物的雌二醇。大分子药剂(诸如胰岛素(一种用于糖尿病治疗的多肽)、促红细胞生成素(用于治疗严重贫血)和γ-干扰素(用于增强免疫系统抗击肿瘤的能力))都是在使用习知经表皮的药物输送方法时不正常有效的化合物。
然而，可将能量(诸如超声波能量)用于增强某些药物经表皮的输送。此处所用的这些术语“超声”和“超声波”具有其普通含义的同时，至少一种来源将“超声”界定为具有高于20kHz的频率的机械压力波，H.Lutz等人，Manual of Ultrasound 3-12(1984年)。可通过将交流电经过材料振动一压电晶体或其它机电元件而产生超声。已将使用超声来提高皮肤对于药物分子的渗透性称为超声波导入术或透皮超声波法(phonophoresis)。
用于使用超声来提高经表皮的药物输送的前述方法需要用于临床超声波输送的环境(诸如医生的办公室、医院或诊所)中。此外，用于使用这些方法将可测量的量输送至人的皮肤内的时间在10分钟至24小时的范围内。在此情况下，从患者施药的立场来看，实际上更需要一次简单注射而不是使用超声经表皮的药物输送治疗法。由于需要患者就诊于诊所环境并且在用超声治疗来输送药物时停留在治疗台上，所以这种方法是人们不想要的。
已知用于某些药物增强的输送的某些超声波频率在某些应用中的使用的同时，这些应用中的结果很大程度上令人失望。在许多情况下，所利用的药物输送路径使初始剂量的药物能够渗入皮肤，但是当施用更长时期的超声于皮肤上的相同位置时，输送率下降或降低至零。
于超声波的暴露为持续的或脉冲式的，以减少对生物膜的加热。超声波能量穿透进入活体软组织的深度与频率呈反比，因此已建议高频通过将效应集中于皮肤的最外层(角质层)来改进药物经过皮肤的穿透。声波经表皮输送中的医药试剂可需要可变频率和强度以将治疗数量的药物输送给患者。变数(诸如药物将穿过其而被输送的特殊患者组织的脂肪含量和质量)会改变频率和强度要求以获得有效的给药方法。
目前还没有揭示用于穿过一病人体表的超声波增强物质输送的携带式可编程装置和方法。由于先前超声波方法的无效率和安全性的缺乏，尚未提出用于使用超声波辅助的药物经表皮输送的有用装置。
过去，集中于设计一种适用于超声波药物输送的经表皮贴片的努力很少。习知使用施加于皮肤组织上的超声涂抹器或超声波仪，其同时伴随目标药物聚集于传感器的尖端且于皮肤表面上。(P5 line10-11)。人们不相信此超声波药物输送方法在商业应用中是可行的。其它实例(在这些实例中将皮肤进行预声波处理，且随后将一贴片置于经声波处理过的皮肤区域上)使用一基于受超声波传输而实现的诱导的增强渗透性的概念的被动式药物输送(P5 line15-17)。由于预声波处理皮肤的时间长度和其它因素，这在商业上也是不可行的。
考虑到前述问题和/或缺陷，用于为了在更快的期限内进行无侵害药物输送而安全增强皮肤渗透性输送的装置的开发将是本技术领域中的重大进步。提供能够与含药物贴片一起使用的超声波可编程装置和方法将是本领域中的另一重大进步。另外，迄今为止，患者的机动性，以及宽范围内药物的持续释放，仍是经表皮药物输送装置的一个难以捉摸的目标。因此，用来适应主动式超声波经表皮输送方法的合适经表皮贴片的设计输送有助于达成商用超声波药物输送装置。

发明内容
一种系统(其适用于被固定至大体上邻近一病人体表以实现对至少一种物质穿过该表面并进入该表面内的输送)包含用于接收至少一超声波传输的至少一个孔、该至少一种物质被可释放地固定于大体邻近该至少一个孔处；和一声波部件，其依该至少一个孔而安置从而实现该至少一种物质穿过该病人体表的输送。


联系非限制性的附图将更容易理解本发明，其中图1是一具有一超声波产生器的经表皮贴片，其被患者所佩戴，如被置于患者的手臂上。
图2是人类皮肤构造的图示。
图3说明一经表皮贴片，其中传感器在该贴片的外部。
图4说明一经表皮贴片，其中该贴片被构建成环绕该贴片的边缘使用一衬垫或密封物。
图5说明一超声波信号，其从锯齿波交替至矩形波。
图6说明一经表皮贴片，其中将一个传感器或传感器的阵列直接嵌于该贴片内。
图7说明一经表皮贴片，其中一放置于该贴片下面的半渗透膜用于提供阀门功能，操纵传输的超声波穿过贴片。
图8说明根据本发明的一个方面的一贴片。
图9说明根据本发明的一个方面的一经表皮的输送装置。
图10说明根据本发明的一个方面的一传感器耦合器，其适于与图9的装置一起使用，其中将该传感器耦合器构建成与含有至少一种将被输送的物质的帽单元相耦接。
图11说明一构建成与图10的传感器耦合器相耦接的帽单元。
图12说明根据图11的帽单元的内部视图。
图13说明图11的帽单元的一内卡环。
图14说明图11的帽单元的一外卡环。
图15说明根据本发明的一个方面的经表皮输送组件或装置的俯视图。
图16说明图15的经表皮输送组件的仰视图。
图17说明一适于与图15的组件一起使用的传感器耦合器的俯视图，其中将该传感器耦合器构建成与含有至少一种将被输送的物质的帽单元相耦接。
图18说明图17的传感器耦合器的仰视图。
图19说明一帽单元的一内环的俯视图。
图20说明图20的内环的仰视图。
图21说明一帽单元的一外环的俯视图。
图22说明图21的外环的仰视图。
图23说明图15的组件的分解图。
图24A至31说明根据本发明的一个方面可达成的结果。
图32A至32C说明根据本发明的一个方面的一经表皮输送装置。
图32D和32E说明根据本发明的一个方面可达成的结果。
图32F说明根据本发明的一个方面的一台式经表皮输送系统。
图32G说明根据本发明的一个方面的一带式安装的经表皮输送系统。
具体实施例方式
应当了解已简化本发明的图和描述以说明与清楚的了解本发明相关的元件，同时为了清晰的目的，排除了发现于物质输送系统中的许多其它元件。所属技术领域的普通技术人员将认识到需要和/或要求该等其它元件以实施本发明。然而，由于这些元件在本技术领域中为人们所熟知，并且由于它们不能有助于更好的了解本发明，所以此处未提供对这些元件的讨论。
本发明涉及可与一超声波药物输送装置一起使用的贴片，该超声波装置理想地为患者所佩戴。
根据本发明的一个实施例，提供一种经表皮的贴片用于通过超声的使用而增强经表皮的药物输送。可以一起或者互换使用此处所使用的术语“药物”和“物质”，并且其包含(但不限于)任何包含(但不限于)药用或非药用物质的物质，该等药用或非药用物质可穿过一表面或膜(包含但不限于组织或其它类型的膜)而被传送。超声波的使用在输送较大医药活性化合物中尤其有效，其中使经表皮的贴片适应穿过该贴片构造的超声波激发的特殊需要和储存于该贴片中的药用化合物的传输。
根据本发明的一个实施例，使用多个材料设计一经表皮的输送装置或贴片，使得能够穿过该贴片传输超声，实现储存于贴片内的药剂的输送，且与超声波药物输送方法一起使用。经表皮的贴片可含有一种物质，诸如，举例而言，用于治疗疾病或缓解疼痛的一种特殊药物或鸡尾酒式药物。可以将一个声波涂抹器放置于贴片邻近处，诸如举例而言，于贴片的上面或贴片中的一个囊中或者可包含在贴片本身的构造中。当通过外部定时电路和驱动器机构或其它电子仪器激发声波涂抹器时，其产生超声波振荡或超声传输穿过经表皮的贴片。超声波信号能量的效应(包括但无需限于，在患者的皮肤内所诱导的振动)提高了从经表皮的贴片中所释放的药剂穿过皮肤进入患者血液流的吸收。
根据本发明的一个实施例，超声波信号至经表皮贴片的引入增加了能够用于经表皮的输送系统的药剂类型，包含大分子药剂、营养液和迄今为止不能通过经表皮的系统被输送的蛋白质。
根据本发明的一个实施例，与使用超声来促进药物输送的系统(其中患者需要保健专家的帮助，通常在医院、医生办公室或诊所中)相反，与经表皮的贴片一起使用的超声波涂抹器提供了药物输送系统中的完全可携性。
根据本发明的一个实施例，可将系统程序化以对某些药剂数量提供稳定的药物输送或脉冲时控输送，从而对特殊患者给药要求提供更多的挠性和控制。习知的经表皮药物输送系统一般而言是提供一体通用疗法的稳定状态释放装置，其并不适于所有患者的药剂疗法。
根据本发明的一个实施例，经表皮的贴片可与超声波药物输送装置一起使用，该装置理想地可为患者所佩戴，且/或为一种使用超声波用于控制药物和其它分子经表皮和/或经粘膜进入体内的流通率的可编程装置。
根据本发明的一个实施例，提供了一种方法，用于通过使用超声和一经表皮的贴片对分子(包含但无需限于生物活性分子)穿过皮肤或粘膜的无侵害输送。
根据本发明的一个实施例，可施用各种超声频率、强度、振幅和/或相位调制均来控制自贴片的经表皮通量的量值，以达成一治疗或营养水平。
根据本发明的一个实施例，经表皮贴片的设计为如此从而使得以足够高的效率输送超声波能量以容许药物的渗透性，并且其含有一种吸收材料，该吸收材料将药物保持于贴片内直至其被超声所释放。
根据本发明的一个实施例，可将一个传感器或传感器的阵列构建于贴片内。根据本发明的一个方面，可将传感器可移动地插入贴片中。
根据本发明的一个实施例，可将超声与离子电渗疗法、电穿孔、脱毛剂和/或化学增强剂(诸如表面活性剂)相结合以促进经表皮的渗透。
本发明的其它优点和新奇特点在下面的描述中是显而易见的，并且所属技术领域中的熟练技术人员在对前述和/或以下检查之后将明显看出其部分。
图1说明本发明的此经表皮的药物(或其它所要物质)输送系统100的一个实施例。经表皮的药物输送系统100包括一超声波涂抹器1，其被放置于一经表皮的输送装置或贴片(2)的官能性接近度内。贴片2(其含有将被输送的物质)被放置于官能性接近度内以通常通过一绑带或其它合适稳定装置4与患者皮肤3的外部接触，其中绑带4将超声波涂抹器1和贴片2固定于所需的邻近处。由电井或其它合适电源(未图示)提供用于超声涂抹器1的电源(power)由，其中电源就理想情况而言为可充电式，并且可将其放置于绑带4本身内或其它为固定的携带式经表皮的药物输送系统100而准备的便利位置。例如，可将电源包含在超声波涂抹器装置1本身内或由一外部源而提供。
藉此参看共同被指定且同在申请中的标题为“ULTRASONICALLY ENHANCED SUBSTANCEDELIVERY METHOD”的美国专利申请案第09/939,435号和标题为“ULTRASONICALLYENHANCED SUBSTANCE DELIVERY SYSTEM”的第09/939,507号，其两者都于2001年8月24日被申请，其所有揭示分别以引用的方式并入本文中。
根据本发明的一个方面，图1说明在患者手臂上的用法。或者，可放置本系统使其与患者身体的其它部分(由医疗人员或其它施用药物或其它物质疗法的人员所决定)接触。这些位置可包含(但无需限于)患者的胸部(举例而言，如在输送硝酸甘油药物输送的情况下)、腹部、颈部、背部和腿部。
图2说明人类皮肤的结构，其展示构成皮肤的各种结构。根据本发明的一个方面，可以通过引导物质向下沿着一个或多个毛囊行进而完成药物或其它物质的输送。在这样的一个实施例中，当在皮肤的毛囊中实现此传输时，可显著提高大分子药物或其它物质的输送速率。可通过使用超声，将其变为并入锯齿波和矩形波的结合传输而达成此效果。更具体地说，在此实施例中，环绕毛囊的毛囊皮脂腺孔可由于此物质输送方法而被扩大且一药物向下沿着毛囊行进至毛发根部，从而被吸收进入直接在毛发根部下的血管网中的血液流中。与仅通过在皮肤表面使用气穴效应(其导致皮肤组织微孔化)或通过仅使药物聚集在皮肤上并穿过敞开的皮孔而行进所达成的物质数量相比，此物质路径能以超声波的方式输送更多数量的物质。
在一实施例中，为增强物质(例如，包含于贴片中的药用化合物(药物))穿过组织(诸如皮肤或粘膜或其它膜)并进入患者血液流中的穿透性的目的，可使贴片2经受超声。可将超声波药物输送系统100程序化以连续输送(此后称为“持续释放”)或间歇式输送(此后称为“脉冲式释放”)药用化合物，其曾经被视作更适于对特殊患者的药物维持或其它疗法。
图5说明一产生本发明的增强的物质输送的超声波信号的实施例。图5的信号使用锯齿波和矩形波的结合。在此实施例中，前面的锯齿波实现包含于贴片中的药物的均质化，且随后的矩形波将超声波能量输送至皮肤表面以实现皮肤传送。
如上所述，图2大体说明人类皮肤的典型结构。穿过皮肤进入血液流的路径的实例包含1.突破角质层。
2.使药剂通过皮肤上的汗孔。
3.使医药试剂通过沿着毛囊皮脂腺孔而穿过皮肤至毛发根部，并从那里进入位于毛发根部基部的血管网中。
在本发明的一个实施例中，通过利用与在患者皮肤上的汗孔和毛囊系统相关联的药物路径可达成经表皮的药物输送。在一实施例中，可调节超声波频率、强度水平和波形动力学(waveform dynamics)来使药物首先穿过毛囊路径和其次穿过皮肤表面中的汗孔(但是没必要直接穿过角质层)的药物输送最大化。据信用于穿透角质层所需的能量的数量是过量的，并且对脂肪组织也有损害。可通过使用以下可被施用于皮肤表面上的力中的两者之一或两者来增强本发明的实施例中穿过贴片和穿过皮肤毛囊和汗孔的此传送1.第一，在一实施例中，对皮肤表面施加压力或拉力会收缩皮肤，使得药物路径变得更加明显。参看图1，可以看到一绑带将装置固定于患者的手臂。除了将装置固定于患者的身体外，该绑带还在皮肤的表面上施加压力，从而收缩皮肤。据信由绷紧的绑带所提供的收缩会通过如下路径实现皮肤的渗透性1)垂直于皮肤表面在皮肤上向下施加压力；2)拉伸皮肤使得诸如汗孔和/或毛囊皮脂腺孔的皮孔对药物而言更容易通过；和/或3)改变外皮层下面的脂肪或其它组织的位置，从而增强经表皮的输送，因此较之通过对皮肤表面使用过多气穴能量以期突破角质层的先前技术的方法所获得的路径而言，其为药物输送提供了更充分的路径。
2.第二，在皮肤表面上施加力，其中该力为由超声波信号所产生的压力。据信通过使用交替的波形可使得传输至皮肤表面的能量数量最小化，同时还在皮肤上提供一种压力波效应，从而提高穿过毛囊和汗孔系统的药物输送。参看图5，一实施例使用一从锯齿波交替至矩形波的波形。波形的振幅和强度被认为对经表皮的贴片内所包含的药物的均质化(如图3和图4中所见)(其有助于使贴片内活性医药物质的微球尺寸(beadletsize)小型化)和药物穿过皮肤的传送有帮助。据信锯齿形超声波波形在锯齿形状中的短、尖部分有助于药物均质化，而不会对药物产生破坏性频率和气穴。在转换为矩形波后，超声波传输用于按摩并打开环绕毛囊和汗孔的脂肪组织。从经表皮的贴片渗透的药物是单体形式和/或以小滴尺寸被减小，使得它们在尺寸上更适于穿过皮肤。在一实施例中，小滴的尺寸可以被减至约50埃以下。矩形波形有助于“推动”药物穿过孔并沿着毛囊，药物在那里前进至毛发根部，并直接穿过血管网进入血液流中。
超声参数(可改变其以改进或控制穿透)包含(但无需限于)(1)频率，(2)强度，(3)暴露的时间和/或(4)超声波的波形。当涉及增强进入人体或自人体出来的经表皮分子通率时，可对所有这些参数以复合的方式同步进行调变以提高超声波的效果或效率。
由于超声波在空气中迅速衰减，可将一耦联剂(例如一种不着色、无刺激性并且干燥缓慢的具有最低可实现吸收系数的耦联剂)用于将来自超声传感器的超声波能量有效地传送至皮肤中。当使用化学增强剂流体或抗刺激物或两者时，它们也可充当耦联剂。例如，用作抗刺激物的甘油也可充当耦联剂。如果需要，则可将额外组份添加至增强剂流体中以提高超声波的传导效率(ultrasonic transduction)。在本发明的一个方面中，可使用共振响应凝胶(resonance responsive gel)来进一步增强药物穿过皮肤的传送。此外，可使用将药物维持于无菌和非降解形式来提高生物活性。
在本发明的一个实施例中，经表皮的贴片2可与声波涂抹器1一起使用来达成所需物质的超声波促进的经表皮输送。详细地说，可以调节涂抹器1和贴片2之间的接触以确保有效的能量传输。可以选择用于构建贴片的材料以保持来自传感器的超声波传输穿过经表皮贴片的强度和功率输出。本发明尤其适于输送大分子物质。例如，胰岛素具有大分子尺寸，并且形成通常大于50埃的六聚物，从而使得其难以通过皮肤的孔而渗透。当被储存时，胰岛素分子倾向于聚结成团。因此储存在贴片的一个囊中的胰岛素会倾向于聚结成甚至更大的药物块尺寸，从而降低皮肤传送潜力。
为了有助于缓解这一问题并将药物保持于对皮肤传送来说足够小的尺寸，由涂抹器1所输送的超声波信号的波形可使用锯齿波形至矩形波形而不时交替。图5说明交替波形的概念，其中锯齿状波形在贴片内的药物均质化时更有效，当超声波的波形切换到矩形波时，导致提高的皮肤传送。在锯齿波形下，短周期导致高能量，以及短期的压力振幅，从而引起与目标医药物质的振动效应。此振动具有低热量，并且具有使贴片中的药物混合或均质化的效果。通过锯齿状波形使较小的微球尺寸成为可能。
现在参看图3和图5，当声波传输转换至所诱导的矩形波时，更多的能量被释放穿过贴片，从而迫使均质化的药物通过半渗透膜13(可将该半渗透膜作为固定于皮肤表面的贴片的部分)。在那里声波传输的强度作用于直接沿着图2中所示的毛囊的孔。矩形波形使得直接沿着毛囊的孔“张开”且变得更易于接收药物运输。沉积的药物沿着毛囊向下穿过表皮到达毛囊的根基部并且直接沉积进入皮肤血管网中的血液流中。从那里，所沉积的药物经过身体而循环。
现在参看图1，可以看到经表皮的贴片2首先被放置在官能性接近度内，诸如举例而言，与患者的皮肤3接触。在本发明的一个实施例中，可通过粘性或其它适当的方法将贴片2贴附于皮肤3。声波涂抹器1可被放置在对于贴片2而言的官能性接近度内，诸如举例而言，与贴片2相接触，使得涂抹器1产生一能量信号，例如一超声波信号，其中该信号横跨在声波涂抹器1下方的经表皮贴片2。可将经表皮贴片2内所包含的物质均质化为较小的小滴尺寸，其倾向于更容易将物质扩散进入并穿过皮肤。超声波信号还可以通过分裂和/或瓦解皮肤脂质而实现以容许所输送的物质通过。或者，毛囊通道可充当物质输送通道。无论机制(mechanism)如何，在超声波信号影响下的物质穿透皮肤表面，穿过各层皮肤和脂肪组织而行进，并最终被吸收进入患者的血液流和/或组织中。
图3说明本发明的经表皮贴片2的一个实施例，此处称作“贴片A”。使用主干或衬底材料10(已将一个部分或孔创建至其中)构建经表皮的贴片2，在贴片2的顶部整合了一个超声波膜11。剥离膜12封闭贴片2直至使用。剥离膜12可由任何合适的材料而构建，该材料包含(但不限于)购自Crystal-X Corp.，Sharon Hill，PA的防紫外线、抗静电的聚乙烯膜(厚度为50微米)。在贴片2的底部有一个半渗透膜，比如膜或薄膜13，其进入皮肤的官能性接近度内，诸如在使用时直接与皮肤接触。在贴片2的内部，一吸收垫14固定所需药物或药用化合物15。超声波信号穿过超声波膜11而被输送并通过首先穿过该吸收垫14而经过贴片2。药物或其它物质15包含在吸收垫14中，直至被超声波信号或其它方法释放。该物质随后经过半渗透膜13并沉积在或穿过患者的皮肤表面。
图4说明本发明之贴片2的另一个实施例，此处称作“贴片B”。将衬垫16放置于主干10与吸收垫14之间。衬垫16可由任何合适的材料组成，诸如，举例而言，合成橡胶。衬垫16形成一个储集井或井，吸收垫14放置于该储集层或井上。当被压在皮肤上时，衬垫16形成一屏障，其有助于限制湿气与空气在贴片下行进并干扰超声波信号强度。或者，可以使用封闭剂化合物、超声波胶或其它合适的材料用于或取代衬垫16来提供环绕贴片2边界的封闭作用，以提供湿气保护，预防物质或药物从贴片的渗漏，并防止空气进入贴片下。
现在参看图6，可将传感器18直接并入贴片2或任何其它合适的位置。在这样的构造中可使用单个传感器或需要一超声波传感器阵列。
图7说明贴片2的下面，其展示井17以及吸收垫14上方的半渗透膜13。其它或另外，可将封闭衬垫或化合物16放置在贴片2下面的井17中。
现在参看图8，根据本发明的一个实施例，提供一贴片或系统2，其适于被固定至大体上邻近一病人体表以实现至少一种物质穿过该体表并进入该病人内的输送。系统2可包含一个衬底层、衬底材料、主干或主干材料10和形成于衬底层10中用于接收至少一个超声波传输的至少一个孔19。系统2可进一步包含一衬垫(诸如一吸收垫14)用于将至少一种物质可释放地固定于大体上邻近该至少一个孔19处。可依该至少一个孔19安置一声波部件(诸如一声波膜或薄膜11)以将至少一种传输与至少一种物质相联系，从而实现该至少一种物质穿过病人体表的所述的输送。视情况而定可提供一半渗透膜，诸如一膜或薄膜，或阀门层13。
在本发明的一个实施例中，使用如图5中所描绘的一种锯齿波和矩形波的结合频率而传输超声波信号，据信该结合频率首先将贴片2中的物质15均质化，且然后一旦物质15被沉积于或穿过皮肤表面就可实现皮肤传送。没有必要在皮肤和半渗透膜之间使用耦联剂。
根据本发明的一个方面，从吸收垫14释放的物质15可聚集在皮肤表面上。此聚集的物质可用于通过充当声波耦联剂而进一步改进声波传输。根据本发明的一个方面，聚集的物质可以被吸收垫14重吸收。
再次参看图3和图4，声波膜11可由任何合适的共振兼容性材料所构建，该材料可使从传感器18发射的声波传输穿过声波膜11，并随后穿过吸收垫14且此后穿过贴片2并至和/或穿过患者的皮肤。声波膜11可由任何合适的共振兼容性材料组成，该材料将传导超声波传输而不会过度地减少由频率或强度电位的传导所产生的效果。用于声波膜11的合适共振兼容性材料可包含(但不限于)聚氯乙烯塑料薄膜，诸如举例而言，购自Midland，MI的Dow ChemicalCompany的作为Saran出售的薄膜，其包含(但无需限于)型号Dow BLF-2014、Dow BLF-2015、Dow BLF-2023、Dow BLF-2050、Dow BLF-2052、Dow BLF-2057和Dow BLF-2080；和聚酯薄膜，例如购自Teijin Films Div，Wilmington，DE的DuPont的Mylar薄膜，其包含(但无需限于)型号M30、M33、M34、D887、MC2以及SBL-300。已经发现聚氯乙烯薄膜可以作为有效的声波膜材料，然而许多其它材料也提供类似功能。为共振兼容性可选择或制造贴片2的材料使其具有所需的超声频率和强度，从而被用于特殊物质或药物的皮肤传送动力学。
在本发明的一个实施例中，可使用一合适的共振兼容性材料将声波膜11粘附于吸收垫14，该材料包含(但不限于)一平层聚环氧树脂。一合适的材料为聚氨基甲酸酯，诸如购自St.Paul，MN的H.B.Fuller Company的Uralite。
吸收垫14可由任何合适的材料组成，诸如非编织的纤维素纤维或者任何作用类似的材料，该材料将吸收药物15或在药物15储存于贴片2期间固定该药物15，但是当超声波信号传输通过贴片2之后也释放药物15。可使用其它可能的材料，其包括(但不限于)天然海绵、熔融石英和各种编织与非编织材料。合适的材料的实例包含(但不限于)购自3M，St.Paul，MN的一种非编织的聚丙烯材料CoTran9729；购自Clipper Mill，San Francisco，CA的弹跳压缩海绵(Pop-Up Compressed Sponge)(含76％的纤维素，7.7％的多元醇，和15.5％的NaCl)；购自3M，St.Paul，MN的一种非编织的聚酯纤维混合物Microdon Web，其型号为M-261420025；购自Buckeye Absorbent Pridycts ProductsMemphis，TN的一种含木浆和基于乙烯醋酸乙烯酯的合成胶乳的纤维素垫Vizorb#3010，，；和购自Buckeye Absorbent Products Memphis，TN的一种含木浆和基于乙烯醋酸乙烯酯的合成胶乳的纤维素垫Vicell#6 009。
可将一半渗透膜13放置于贴片2的底部，使得该半渗透膜与患者的皮肤直接接触。此一半渗透膜13可充当阀门，从而使从吸收垫14释放的药物15仅在超声波的活性产生下才能穿过半渗透膜13。当不存在超声波信号时，半渗透膜13能够防止大量的药物渗透该膜而至或穿过患者的皮肤表面。半渗透膜13的阀门作用可以提供一种控制输送给患者的剂量的方法。据信经声波处理的皮肤部分在超声波信号已被终止后仍可在一段时间中对所输送的物质(诸如药物)保持可渗透。在此情况下如果药物将到达皮肤，则超声波信号停止后皮肤仍可继续吸收药物。假设使用活性超声波信号可达成稳定的输送率，则合适剂量的输送将与活性超声波信号存在于皮肤表面上的秒或分钟数成正比。以此一方式，所输送的药物剂量水平可相应于活性超声波信号的定时。
如果在活性超声波信号停止后有持续的皮肤渗透，则难以确定实际输送给患者的准确剂量。因此可提供一种阀门贴片，其在超声波信号被终止后有效地关闭药物输送。可将声波反应性半渗透膜13用于贴片2的基底部以确保贴片2只在存在超声波信号的情况下输送药物，通过(例如)图1中所描绘的声波涂抹器装置1中的定时电路而定时输送合适的剂量。
可将当暴露于压力或温度中的变化时改变特性的合适弹性体材料用于构建半渗透膜13。在本发明的一个实施例中，可将任何合适的材料用作半渗透膜13，该材料包含(但不局限于)天然海绵和穿孔的多聚体薄膜。据信超声波信号可在多聚体薄膜中产生一种气穴效应，从而扩大该薄膜上所穿孔的直径，从而使得该薄膜变得更加可渗透。当不存在超声波信号时，薄膜的弹性会使其回复至最初结构并减小任何所穿的孔的直径，从而阻断贴片2中所含的大分子物质进一步从贴片2传送至皮肤。
根据本发明的一个实施例，半渗透膜13可由任何合适的半渗透性材料而构建，在没有超声波信号的情况下，其不容许含有药物的溶液扩散穿越膜，但是在接受超声波信号后容许药物溶液扩散穿过膜。
根据本发明的一个实施例，可由任何合适的热塑性材料构建半渗透膜13。此一材料在经受由超声波振动而导致的温度升高后可改变特性，并在超声波信号停止后回复至最初状态。根据本发明的一个实施例，半渗透膜13可由任何合适的热塑性材料而构建，该材料在经受超声波信号后改变其渗透特性，从而允许药物穿越膜的移动，并在超声波信号停止后大体上回复至其最初渗透性状态。
根据本发明的一个实施例，半渗透膜13可由任何合适的离子键共聚物(含离子的聚合物)(包含(但无需限于)那些充当热塑性弹性体的离子键共聚物)而构建。根据本发明的一个实施例，合适的离子键共聚物包含(但无需限于)乙烯-共-甲基丙酸烯酸共聚物(诸如，举例而言，购自Wiltnington，DE的Dupont的作为Surlyn而出售的薄膜)。
当经表皮的贴片2释放药物15的成份后，贴片2可被一新贴片2取代。随后将新贴片2用于另一个药物输送周期。或者，通过适当的方法可将额外数量的物质或医药试剂插入贴片2中以有效地“再装填”贴片。在一实施例中，当取代贴片2时，可将其从传感器组件18或其它超声波信号源上拆下。
根据本发明的一个实施例，贴片2通过一种声波粘合剂或耦联剂而附着于一个或多个传感器18。该声波粘和剂可以是任何合适的材料，其包含(但不限于)一种矿物油。合适矿物油的一个实例是购自Philadelphia，PA的Eastern Chemical的Draecol9。
或者，举例而言，可将经表皮贴片2顶部的一褶皱用于使传感器18滑入该贴片的最顶端部分。如图6所示可将传感器18直接建置在贴片的结构内。
贴片2的主干10可由任何合适的材料制成，其包含(但不限于)聚烯烃薄膜或聚氯乙烯。合适材料的一个实例是聚氯乙烯发泡胶布(Polyvinyl Chloride Foam Tape)9772-L(购自3M，St.Paul，MN)和型号为3M 9773的发泡胶布(其为购自3M，St.Paul，MN的一种具有粘附性衬底的聚烯烃发泡胶布)。主干材料10还可以具有粘合剂，诸如，举例而言，用在3M 9772-LFoam Tape上的压敏性丙烯酸酯粘合剂(购自3M，St Paul，MN)，其使得贴片2能够粘附在患者的皮肤表面上。
根据本发明的一个实施例，包括型号9772-L发泡胶布(Model Number 9772-L FoamTape)(3M，St.Paul，MN)的衬底元件10含有至少一个被声波膜11覆盖的孔，该声波膜包括Saran薄膜，型号Dow BLF-2014(Dow chemical Co.，Midland，MI)或Mylar薄膜，型号M34，DuPont Teijin Films，Wilmington，DE。可以放置至少一个包括纤维素材料(型号Vicell#6009，Buckeye Absorbent Products，Memphis，TN)的吸收垫14，使得超声波能量通过声波膜11传输至吸收垫14。当存在超声波信号时，包含在吸收垫14上或其内部的胰岛素溶液(Humulin，Eli Loll，Indianapolis，IN)可移动穿过包括Surlyn薄膜(Dupont，Wilmington，DE)的半渗透膜13，并被输送至病人。可利用包括防紫外线抗静电聚乙烯薄膜(厚度为50微米)(Crystal-XCorp，Sharon，PA)的剥离膜12。
根据本发明的一个实施例，贴片2可以使超声波信号传输完全穿过该贴片2。因此，需要将超声波信号穿过贴片2的材料而行进时的衰减最小化。需要特别注意的是位于贴片2中所用的吸收材料内的包含(例如)空气、气体或湿气的空穴稍后会作用于所传输的超声波信号的频率和/或强度。为了有助于穿过贴片的改进的超声波传输，可以用真空冷冷冻干燥燥处理吸收材料以从吸收材料内移除截留的空气。在此方法中，通过冷冷冻干燥燥而将材料冻结，且随后将材料真空干燥。冷冻干燥的一个效果是减少吸收材料的织物内的截留空气数量，从而使得吸收材料与超声波传输的频率和强度更加共振兼容并改善其衰减特性。
根据本发明的一个实施例，在冷冻干燥处理前，可将吸收衬垫材料以浸泡在0.9％的氯化钠水溶液中。用盐水溶液的预处理使得氯化钠残留物存留于吸收材料中。盐残留物充当保湿剂，其吸引水分并因此维持一些湿气于吸收垫内。防止吸收垫变干可以容许储存于该垫中的药物存留于溶液中，从而防止可导致药物溶液变得日益浓缩的湿气丧失。由于药物溶液的浓缩会导致活性药物从溶液中集结或沉淀出，从而妨碍药物传送，因此可以避免药物溶液的浓缩。
用于吸收垫的合适材料可具有下列一种或多种特性1)对所选择的以乳剂或溶液形式存在的药物的高吸收性。
2)吸收材料对于所选择的药物，或药物的溶液形式中所用的赋形剂或防腐剂在延长的储存期内呈惰性。
3)吸收材料在暴露于超声时能够抵抗降解，并且不释放污染物进入所储存的药物。
4)吸收材料基本没有金属、有机或无机污染物。
5)吸收材料对于人类皮肤无刺激性，并且在与人的汗液相互作用时保持稳定。
6)吸收材料以储藏的形式在一年或更长时间内可保持稳定，并且在被药物浸透后能够抵抗随着时间的降解。
7)吸收材料可由天然或合成材料组成。
根据本发明的一个实施例，吸收材料为超吸收剂，其被界定为一种能够吸收是其自身重量大约十四(14)或更多倍数的液体的材料。此一超吸收材料为衬垫提供了将药物储存于稀释溶液或悬浮液中的能力。这对于多肽(诸如胰岛素，据信当其在溶液中被浓缩时会形成多聚体结构)而言尤其重要。防止吸收垫变干，并因此将胰岛素维持于稀溶液中可将胰岛素维持于单体的形式，该形式最易于被传送出贴片并穿过皮肤。
根据本发明的一个实施例，吸收材料含有能够与药物相交联的功能基团。在贴片2中，此交联可用以为储存而稳定药物。当施用一超声波信号穿过贴片2时，在到达吸收材料时，该超声波信号会导致此交联的破坏，使得药物从吸收材料中被释放并能够被自由的输送给一病人。
根据本发明的一个实施例，可从含有适量交联点的材料形成吸收材料，使得吸收材料能够与药物形成交联，但不会形成破坏药物的天然结构的交联，并且使得吸收材料在暴露于超声波信号后释放交联，从而使得药物不再受吸收垫14的束缚并自由地被输送至病人的组织。
根据本发明的一个实施例，吸收材料和药物通过氢键而交联。根据本发明的一个实施例，吸收材料含有能够与一种多肽药物(诸如，举例而言胰岛素)的功能基形成氢键的功能基团。在此情况下，氢键用以稳定药物的结构。当暴露于超声波信号后，将药物交联至吸收材料的氢键被破坏，但不会破坏形成多肽的天然二级结构或结构的其它方面的氢键。
表1列出了可用于吸收垫14的构造的至少一些材料表1适合用于吸收垫14的材料实例纤维素纤维垫 棉花天然海绵 布编织物聚亚氨酯泡沫体聚异氰酸酯泡沫体非编织布 熔融石英淀粉 玉米粉木浆纤维 胶原垫聚甲基丙烯酸酯聚乙烯醇聚乙烯四氢吡咯聚丙烯酸聚(2-羟基乙基丙烯酸酯 聚丙烯酰胺聚乙二醇 聚交酯(PLA)聚乙交酯(PGA) 聚(交酯-共-乙交酯)聚碳酸酯 壳聚糖聚(N-异丙基丙烯酰胺)聚甲基丙烯酸和聚乙二醇的共聚体配方聚丙烯酸和聚(N-异丙基丙烯酰胺)的共聚体配方水凝胶，例如聚丙烯酰胺，聚(环氧丙烷凝胶材料的聚丙二醇与环氧丙烷的加聚物多元醇家族，例如聚丙二醇与环氧丙烷的加聚物-壳聚糖水凝胶硅胶任何其它用以吸收药物化合物并能够在超声波激发后释放药物的天然或合成材料根据本发明的一个实施例，吸收化合物可以是一种具有适量的能够用于交联的功能基团的非编织材料。当吸收材料与药物接触时，吸收材料的功能基团与药物形成交联，从而在没有超声波信号时稳定药物的结构。当传送超声波信号穿过贴片至吸收材料时，会破坏交联，使得药物从吸收材料被释放而不会有药物的污染或药物天然结构的破坏。
根据本发明的一个实施例，通过冷冻，然后真空干燥来处理吸收材料。此吸收材料冷冻干燥用以减少污染物(诸如会被截留在吸收材料中的空气或湿气)的数量。此污染物可与吸收材料的功能基团发生作用，从而阻止这些功能基团与药物形成交联。在冷冻干燥后，移除这些污染物，从而释放吸收材料的交联位点使得这些位点能够自由地与将被输送的物质形成交联。此外，冷冻干燥可移除污染物，否则污染物可能与药物发生反应或污染药物。
根据本发明的一个实施例，吸收材料能够在没有超声波信号时保留药物，能够在被超声波信号激发后释放药物，并且具有吸收特性从而将超声波信号终止后残留在皮肤表面的任何过量药物重吸收进入吸收垫，并直至另一个超声波信号被传输至吸收材料时才释放这些过量药物。吸收材料的此功能可以通过超声波信号参数精确地控制所输送的药物剂量，并且无需半渗透性“阀门”膜来控制剂量。根据本发明的一个方面，具有能够吸收其自身重量1倍至4倍的药物溶液的能力的材料可提供合适的吸收/释放/重吸收特性，其可使通过超声波控制剂量释放成为可能。通过利用不同类型和组合的纤维来生产吸收材料可调节吸收率。例如，可自源于具有不同吸收特性的各种木材(例如，“硬木”对“软木”)的纤维而生产纤维素材料。
根据本发明的一个实施例，当超声波信号被传输穿过贴片2时，该信号按摩直接环绕毛囊的孔，从而增加该等孔的渗透性。超声波信号增强贴片2中的吸收垫14中所储存的药物15穿越半渗透膜13的传送，并将药物15沉积至皮肤表面，在那里药物15通过沿着毛囊行进至毛发根部并进入血管网而被吸收进入人体。
根据本发明的一个实施例，超声波传输可具有在大约20千赫兹至大约10兆赫兹范围内的一频率。所述的超声波传输的强度可在大约0.01瓦/平方厘米至大约5.0瓦/平方厘米的范围内。频率和强度水平的变化可能需要经表皮贴片2的构造中所用材料的改变，以适应药物输送和被半渗透膜13所实现的阀门功能中的最佳性能。
根据本发明的一个实施例，已描述从锯齿形转换至矩形的波形的同时，习知的正弦曲线波形作为用于超声波传输的药物输送波形也是有效的。
根据本发明的设备和方法适用于将多种物质输送给患者。正如这里更详细描述的，物质可以通过(比如)经表皮、经皮、腔内(intralumenally)以及在实质组织位点内的方式被输送，其中在所有的情况下，可通过施用超声波或声波能量而声学促进物质或其药理活性部分进入组织下或组织周围的吸收。物质可呈现任何合适的形式，其包含(但不限于)液态、凝胶、多孔贮备物、插入物或其类似物，并且物质或其药理活性部分可以(例如)治疗或减轻现有疾病，或者预防性的阻止或抑制患者的另一种疾病。物质的效果可以是局部的(诸如提供抗肿瘤治疗)，或者可以是全身的。合适的药物包含(但不限于)正常穿过皮肤和其它身体表面或进入实质组织而被输送的广泛种类的化合物。
总体而言，此类药物可包含或并入包含(但不限于)如下的物质诸如抗生素和抗病毒剂的抗感染药；镇痛剂和止痛药混合物；减食欲药物；驱蠕虫剂；治风湿药；治喘息试剂；抗惊厥药；抗抑郁药；治疗糖尿病的试剂；抗腹泻药；抗组胺药；抗炎症试剂；抗偏头痛制剂；止恶心药；抗肿瘤药；抗帕金森药；止痒药；抗精神病药物；退热剂；抗痉挛药；抗胆碱药；拟交感神经药物；黄嘌呤衍生物；心血管制剂，其包含(但不限于)钾和钙通道拮抗剂，β受体阻滞剂，和抗心律失常药；抗高血压药；利尿剂；血管舒张剂，其包含常规的冠状动脉、外周动脉和脑动脉舒张剂；中枢神经系统刺激药；咳嗽和感冒制剂，其包含解充血药；激素，其包含(但不限于)类固醇(其包含但不限于雌二醇)和皮脂类固醇；催眠药；免疫抑制剂；肌肉松弛剂；副交感神经阻断药；镇静药；和镇定剂。通过本发明的方法可以输送离子化和非离子化的药物，同样也可以输送高分子量和低分子量的药物。
蛋白质和多肽药物代表了一类适合于同现在所揭示的发明一起使用的药物。此等药物通常不能口服施药，因为它们在胃肠道内常常被破坏或在肝脏被代谢。此外，由于大多数多肽药物的高分子量，习知的经表皮输送系统不常常有效。
可含在本发明的经表皮贴片2内的医药或营养化合物的常见实例包含(但不限于)对乙酰氨基酚，抗生素，阿司匹林，肾上腺皮质酮，红霉素，布洛芬，胰岛素，硝酸甘油，尼古丁，类固醇(包括但不限于黄体酮)，雌激素(例如)雌二醇，和维他命。胰岛素的合适形态包含(但无需限于)HumulinR和Humulog，两者都可购自EliLillyCompany，Indianapolis，IN。也可以利用任何其它包含(但不限于)用于营养学(nutraceutical)、药用或医药学目的的医药和/或营养化合物的物质，及其任何混合物。也可能需要将本发明的方法与药物一起使用，皮肤渗透性对该等药物而言相对较低或该等药物产生较长滞后时间。已经发现此处所述的超声波信号的施用显著减少了大多数药物的经表皮施药所涉及的滞后时间。
在多种药物输送过程中已经尝试超声波信号和离子电渗疗法的联合使用，将电流施加于皮肤的应用。在一些例子中，将超声波信号与离子电渗疗法一起使用，而在另一些例子中，超声波信号是应用离子电渗疗法的预处理。申请人已经注明可将离子电渗疗法与本发明的设备联合使用的方法用于增强穿过皮肤的分子传送。
化学物质(通常称作化学增强剂)的使用，也可以增强本发明中的药物传送。
根据本发明的一个实施例，可并入一种安全特性，其指示贴片为空或已经被使用过。可提供贴片内一种在暴露于超声波后将改变颜色(比如从绿色转变为红色)的超声波对比试剂或颜色形成标记的使用作为指示贴片已经被使用的方法。
根据本发明的一个实施例，经表皮的贴片2可以装配一种生物传感器，其能够通过有侵害或无侵害的方法检测患者的葡萄糖水平，来自该传感器的数据被用来控制来自贴片的药剂的施用和药物输送的定时。
根据本发明的一个实施例，可将经表皮的贴片2配备一生物传感器，其能够检测实际输送至患者的药剂数量。此一传感器可以测量患者皮肤的电阻。药物穿过皮肤的输送会导致围绕传送位点的皮肤组织的电传导性中可读的变化。可将来自此一生物传感器的数据用于记录从贴片输送至患者的药物的实际数量。
现在参看图9，其中说明根据本发明的一个方面的经表皮输送装置或组件300。此一输送装置可包含一传感器耦合器201，其包含一传感器外壳202，至少一个超声波传感器18或一传感器阵列18放置于该外壳内部。根据本发明的一个方面，该传感器阵列18可以是2×2阵列。该输送装置可进一步包含一帽单元或贴片帽210，其容纳一个含有至少一种被输送物质的吸收垫14。可将声波膜11制成帽单元210的一部分，或粘附于帽单元210，使得其覆盖吸收垫14与传感器耦合器210相接触的一侧。根据本发明的一个方面，声波膜11可由聚偏二氯乙烯塑料薄膜(诸如，举例而言，作为Saran而出售的薄膜，其包含，(但无需限于)购自Midland，MI的Dow Chemical公司的型号DowBLF-2014)而构建，。根据本发明的一个方面，声波膜11可具有大约4.0厘米的直径和大约50微米的厚度。根据本发明的一个方面，声波膜11可由聚酯薄膜(例如，Mylar薄膜，其包含(但无需限于)购自Wilmington，DE的DuPont Teijin Films Div.的型号M34)而构建。根据本发明的一个方面，声波膜可以具有下列近似尺寸4.0厘米(直径)×13微米(厚)。可将剥离膜12制成帽单元210的一部分，使得其在被移除之前覆盖吸收垫14将被放置得靠着物质输送目标(诸如病人的皮肤)的一侧。在移除剥离膜12后，可暴露含有至少一种物质的吸收垫14以确保该吸收垫邻近物质输送目标。
根据本发明的一个方面，帽单元210可视情况而定包含一半渗透膜13在帽210的下面，使得该半渗透膜13进入病人体表的官能性接近度内。半渗透膜13可由任何合适的材料而构建，该材料包含(但无需限于)乙烯-共-甲基丙烯酸共聚物(诸如，举例而言，购自Wilmington，DE的Dupont的作为Surlyn而出售的薄膜。根据本发明的一个方面，半渗透膜13可具有下列近似尺寸4.0厘米(宽)×4.0厘米(长)×50微米(厚)。
可构建经表皮的输送装置，使得帽单元210卡至或螺旋耦接至传感器耦合器201上以产生一经表皮输送装置或组件。可通过使用螺纹接头、阴阳连接槽、一卡口连接型系统或其它连接系统或装置(这里总称为螺旋耦接头)将帽单元210和传感器耦合器201连接在一起。螺旋耦接头可啮合传感器耦合器201和帽单元210，其通过旋转或转动传感器耦合器201和帽元件210而使得耦合器201和帽单元210大体上啮合。一具有单个旋转或转动的螺旋耦接头实例为一种类似于常用于药物包装中的儿童安全帽的配置。
电导线或电缆204可用于连接传感器18与电源和/或控制单元400(图32G)，并且可以从传感器耦合器201引伸出。
绑带250可用于将经表皮的输送装置300固定于病人的身体。由绑带250连接至病人所产生的压力可在吸收垫14和病人体表之间建立一个介面。由绑带250连接至病人所产生的压力可用于在吸收垫14和病人体表之间建立一声波连接或介面。由绑带250连接所产生的压力可在吸收垫14和病人体表之间建立一介面，其大体上防止物质从帽210的下方泄漏且也大体上防止被输送至病人体表的物质的污染。
根据本发明的一个方面，帽单元210可包含内螺纹，并且可被螺旋耦接至传感器耦合器210，该传感器耦合器具有外螺纹。由帽单元210螺旋耦接至传感器耦合器201所产生的压力可在传感器耦合器201和帽单元210的声波膜11之间建立一声波连接或介面。由帽单元210螺旋耦接至传感器耦合器201所产生的压力可在声波膜11和吸收垫14之间建立一声波连接或介面。
或者，根据本发明的一个方面，可类似地将传感器耦合器201螺旋耦接至帽单元210。
现在参看图10，其中展示了一种适合于同本发明一起使用的传感器耦合器201。此传感器耦合器201可包含一具有至少一条传感器帽连接槽203的外壳202。该传感器耦合器可进一步包含一被设计成与帽单元210(图9)形成一声波介面的声波面板205。根据本发明的一个方面，传感器耦合器201的直径可为4.0厘米，厚大约1.0厘米，且由Newtown，PA的Sonic Systems，Inc.而，生产。外壳202可由任何合适的材料而构建。根据本发明的一个方面，外壳202可由塑料组份(诸如，举例而言，购自Billerca，MA的Emerson&Cuming的作为Eccobond而出售的环氧树脂45LV和触媒剂15LV)而构建。声波面板205可由任何声波兼容性材料(诸如，举例而言，购自Newtown，PA的SonicSystems，Inc.的大约4.0厘米(直径)×1.0毫米(厚)的不锈钢板)组成。
现在参看图11，其中展示了适合于同图10的传感器耦合器201一起使用的帽单元210。该帽单元210可由塑料或任何声波兼容性材料而构建。该帽单元210可包含一含有至少一种将被输送的物质的吸收垫14(图9)。根据本发明的一个方面，该吸收垫14可由一纤维素垫(包括具有基于乙烯醋酸乙烯的合成橡胶的木浆，诸如购自Memphis，TN的Buckeye Absorbent Products的Vicell#6009)而构建。
根据本发明的一个方面，吸收垫14的直径为大约4.0厘米，厚0.92毫米。帽单元210可进一步包含一粘附环或封闭环213，其适于接触病人的皮肤并形成密封，从而大体上防止空气或污染物进入到装置下或装置内部以及防止通过经表皮输送系统而沉积在病人皮肤上的物质的泄漏或污染。根据本发明的一个方面，粘附环213可由购自St.Paul，MN的3M Co.的一种具有粘合衬底的聚氯乙烯型号为3M 9772-L的发泡胶带而构建。根据本发明的一个方面，粘附环213可由一种具有粘合衬底的聚烯烃薄膜型号为3M 9773的发泡胶带而构建。根据本发明的一个方面，粘附环213可具有下列近似尺寸内孔直径3.75厘米，环尺寸0.25厘米×1.0毫米(厚)。
帽单元210可以在帽210的外表面上具有一个带纹理的表面212以提高使用者握紧并旋转帽210的能力。根据本发明的一个方面，如由Langhorne，PA的DefinitiveDesignCo.所提供的，帽单元210的大约4.0厘米(直径)×大约0.75厘米(厚)，。根据本发明的一个方面，帽单元为可置换的，使得在将物质从帽210分配后，可丢弃该帽并用新帽单元210更换该帽。或者，可调适垫14使其被更换，而不需要新帽单元210。以任一方式都可提供将被输送的额外物质，而不需要更换传感器耦合器201。当然，可设计装置300(图9)使得传感器耦合器201(图10)可被定期更换，或者可将整个组件300设计成为单一不可重复使用装置。
现在参看图12，帽单元210可由一外卡环230和一套于该外卡环230内部的内卡环220而构建。根据本发明的一个方面，该内卡环220可将吸收垫14大体上固定于合适位置。现在也参看图13和14，内卡环220可包含至少一个内连接器接头或卡口222和至少一个外连接器接头221。外卡环230可包含至少一个连接槽211，可将内卡环220的外连接器接头221插入其中，从而将内卡环220螺旋耦接至外卡环230。可将内连接器接头222装配至传感器帽连接槽203(图10)中以使得帽单元210螺旋耦接至传感器连接器201时连接更加紧密。根据本发明的一个方面，帽单元210和传感器耦合器201之间的连接可在吸收垫14和传感器连接器201之间形成一声波连接。在这样的一种构造中，吸收垫14可被固定于邻近或大体上邻近传感器耦合器201的地方。
现在参看图15和16，其中说明根据本发明的一个方面的经表皮输送装置或组件300。此一输送装置可包含一传感器耦合器201，其包含一传感器外壳202，可将至少一个超声波传感器18(未图示)或一传感器阵列18放置于该传感器外壳中。根据本发明的一个方面，该传感器阵列可以是2×2阵列。该输送装置可进一步包含一帽单元或贴片帽210，其容纳一含有至少一种将被输送的物质的吸收垫14(图32A中所示)。可将一声波膜11(未图示)制成帽单元210的部分，或者可将其粘附于帽单元210，使得其覆盖吸收垫14被放置得与传感器耦合器201相接触的一侧。根据本发明的一个方面，声波膜11可由聚偏二乙烯塑料薄膜(诸如，举例而言，作为Saran而出售的薄膜，其包含(但无需限于)购自Midland，MI的Dow Chemical公司的型号Dow BLF-2014)而构建。根据本发明的一个方面，声波膜11可具有大约4.0厘米的直径和大约50微米的厚度。根据本发明的一个方面，声波膜11可以由聚酯薄膜(例如Mylar薄膜，其包含(但无需限于)购自Wilmington，DE的DuPont Teijin Films Div.的型号M34)而构建。根据本发明的一个方面，声波膜可以具有下列近似尺寸4.0厘米(直径)×13微米(厚)。可将剥离膜12制成帽单元210的一部分，使得其被移除之前覆盖吸收垫14将被放置得靠着物质输送目标(诸如病人皮肤)的一侧。在移除剥离膜12后，可暴露含有至少一种物质的吸收垫14以将其固定于邻近物质输送目标。
根据本发明的一个方面，帽单元210可视情况而定包含一个半渗透膜13(未图示)于帽210的下面，使得该半渗透膜13进入病人体表的官能性接近度内。半渗透膜13可由任何合适的材料而构建，该材料包含(但无需限于)乙烯-共-甲基丙烯酸共聚物(诸如，举例而言，购自Wilmington，DE的DuPont的作为Surlyn而出售的薄膜)。根据本发明的一个方面，半渗透膜13可具有下列近似尺寸4.0厘米(宽)×4.0厘米(长)×50微米(厚)。
可构建经表皮的输送装置，使得帽单元210和传感器耦合器201压入配合或卡在一起以形成一经表皮的输送装置或组件300。可使用压入配合或卡入式连接或其它合适的连接系统或装置将帽单元210和传感器耦合器201连接在一起。
电导线或电缆204可用于连接传感器18(未图示)与电源和/或控制单元400(图32G中所示)，并且可以从传感器耦合器201引伸出。
绑带250(未图示)可用于将经表皮的输送装置300固定于病人的身体(图32E和32F中所示)。由绑带250连接至该病人所产生的压力可在吸收垫14(图32A)和该病人体表之间建立一功能性介面。由绑带250连接至该病人所产生的压力可用于在吸收垫14和该病人体表之间建立一声波连接或介面。由绑带250连接所产生的压力可在吸收垫14和病人体表之间建立一介面，其大体上防止物质从帽210的下方泄漏并大体上防止被输送至病人体表的物质的污染。
由将帽单元210卡至或压至传感器耦合器201上所产生的压力可以在传感器耦合器201和帽单元210的声波膜11之间产生一声波连接或介面。由将帽单元210卡至或压至传感器耦合器201上所产生的压力可在声波膜11和吸收垫14之间产生一声波连接或介面。
或者，根据本发明的一个方面，可类似地将传感器耦合器201卡至或压至帽单元210上。
现在参看图17和18，其中展示了一适于同本发明一起使用的传感器耦合器201。该传感器耦合器201可进一步包含一具有至少一个传感器帽连接槽203的外壳202。该传感器耦合器可进一步包含一被设计成与帽单元210(图15)形成一个声波界面的声波面板。根据本发明的一个方面，传感器耦合器201的直径可为约4.0厘米，且厚大约1.0厘米，且由Newtown，PA的Sonic Systems，Inc.生产。外壳202可由任何合适的材料而构建。根据本发明的一个方面，外壳202可由一塑料组份(诸如，举例而言，购自Billerca，MA的Emerson&Cuming的作为Eccobond而出售的环氧树脂45LV和触媒剂15LV)而构建。声波面板205可由任何声波兼容性材料(诸如，举例而言，购自Newtown，PA的Sonic Systems的大约4.0厘米(直径)×1.0毫米(厚)的不锈钢板)组成。
现在参看图19至22，帽单元210(图32A和32B中所示)可由一外卡环230(图21和22中所示)和一大体上固定于该外卡环230(图32C中所示)内部的内卡环220(图19和20中所示)而构建。根据本发明的一个方面，当内卡环220被充分固定于外卡环230中时，该内卡环220可将吸收垫14充分固定于合适位置(图32A中所示)。
帽单元210可由任何合适的材料而构建。根据本发明的一个方面，如由Langhorne，PA的Definitive DesignCo.所提供的，帽单元210为大约4.0厘米(直径)×大约0.75厘米(厚)。根据本发明的一个方面，帽单元210为可置换的，使得在将物质从帽210分配后，可丢弃该帽并用新帽单元210更换该帽。或者，可调适垫14使其被更换，而不需要新帽单元210。以任一方式都可提供将被输送的额外物质，而不需要更换传感器耦合器201。当然，可设计装置300(图15)使得传感器耦合器201(图17)可被定期更换，或者可将整个组件300设计成为单一不可重复使用装置。
帽单元210可包含一吸收垫14(图32A)，其含有至少一种将被输送的物质。根据本发明的一个方面，该吸收垫14可由一纤维素垫(其包含具有基于乙烯醋酸乙烯的合成橡胶的木浆，诸如购自Memphis，TN的Buckeye Absorbent Products的Vicell#6009)而构建。根据本发明的一个方面，吸收垫14的直径为大约4.0厘米，厚0.92毫米。帽单元210可进一步包含一粘附环或封闭环213，其适于接触病人的皮肤并形成密封，从而大体上防止空气或污染物进入到装置下或装置内部以及防止通过经表皮输送系统而沉积在病人皮肤上的物质的泄漏或污染。根据本发明的一个方面，粘附环213可由购自St.Paul，MN的3M Co.的一种具有粘合衬底的聚氯乙烯型号为3M 9772一L的发泡胶带而构建。根据本发明的一个方面，粘附环213可由一种具有粘合衬底的聚烯烃薄膜型号为3M 9773的发泡胶带而构建。根据本发明的一个方面，粘附环213可具有下列近似尺寸内孔直径3.75厘米，环尺寸0.25厘米×1.0毫米(厚)。
现在参看图19和20，内卡环220可包含至少一个内连接器接头或卡口222和至少一个外连接器接头221。现在参看图21和22，外卡环230可包含至少一个连接槽211，可将内卡环220的外连接器接头221插入其中，从而将内卡环220卡入或压入合适位置并将内卡环220大体上固定于外卡环230中。当然，可以利用任何使得内卡环220被卡入并被大体上固定于外卡环230中的合适的方法。再参看图23，根据本发明的一个方面，内卡环220可通过卡入或压入配合耦接至外卡环230以形成一个帽单元210(图32A和32B中所示)。内连接器接头222可装配进传感器帽连接槽203中，使得帽单元210耦接至传感器耦合器201时连接更加紧密。根据本发明的一个方面，帽单元210和传感器耦合器201之间的连接可在吸收垫14(图32A)和传感器耦合器201之间形成一声波连接。在此一构造中，吸收垫14可被固定于邻近或大体上邻近传感器耦合器201(图32A至图32C中所示)的地方。
现在参看图24A至图31，其说明根据本发明的一个方面的可达成的结果。
现在参看图32A至32C，其说明根据本发明的一个方面的一经表皮的输送组件。
现在参看图32D至32E，其说明根据本发明的一个方面的可达成的结果。
现在参看图32E，其说明根据本发明的一个方面的一种台式经表皮的输送系统。
现在参看图32F，其说明根据本发明的一个方面的一种带式安装的经表皮的输送系统。
在以上对本发明进行了详细描述后，所属领域中的技术人员将会认识到本装置的设计与功能具有很多变化，但是在本揭示中希望减少设计与功能的此等变化。此外，尽管本发明的公开具有某种程度的特性，但应当了解较佳形式的本揭示是以实例的方式进行的，并且在不偏离下文所主张的本发明的精神和范畴的情况下可对构造的细节和零件和步骤的组合与配置作出众多变化。
权利要求
1.一种系统，其适于固定至大体上邻近一病人体表处以实现至少一种物质穿过所述体表并进入所述病人体内的输送，该系统包括至少一个用于接收至少一种超声波传输的孔，所述的至少一种物质被可释放地固定于大体上邻近所述至少一个孔处；和一声波部件，其依所述至少一个孔而安置以将所述至少一种传输与所述的至少一种物质相联系，从而实现所述的至少一种物质穿过所述病人的所述体表的所述输送。
2.如权利要求1所述的系统，其进一步包括至少一适于放置在大体上邻近所述孔处以发出超声波传输穿过所述孔的超声波传感器，并且其中一可更换帽包含所述的物质、孔和声波部件。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述的传感器包含复数个传感器元件。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述的可更换帽进一步包括一大体上含有所述物质的垫，并被大体上放置于所述的孔与声波部件之间。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述的声波部件包括至少一种选自由莎纶和聚酯薄膜组成的群组的材料。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述的垫包括至少一种选自由棉花、纤维素和尼龙组成的群组的材料。
7.如权利要求4所述的系统，其进一步包括一外壳，该外壳界定所述孔，耦接至所述的声波部件并调适成以卡入的方式接收所述的垫。
8.如权利要求4所述的系统，其进一步包括一个半渗透膜，该半渗透膜放置于大体上邻近所述的垫处，并且形成一种超声波激活的通常关闭的阀门功能，以控制所述的至少一种物质穿过所述病人的所述体表的输送。
9.如权利要求2所述的系统，其中所述传感器的激活导致所述的物质穿过所述的声波部件并聚集在所述的表面上。
10.如权利要求2所述的系统，其中所述的传感器和帽可以佩戴于所述的表面上。
11.如权利要求2所述的系统，其中所述的系统至少部分地固定于所述的表面上。
12.如权利要求2所述的系统，其进一步包括一用于根据至少一种给药要求选择性地激活所述传感器的超声波传感器驱动器。
13.如权利要求2所述的系统，其中所述的超声波传输包括一大约20至大约30千赫，大约125至大约225mW/cm的信号。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述的帽可释放地耦接于所述的传感器。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述的帽旋至或卡至所述的传感器。
16.如权利要求2所述的系统，其中所述的传感器包括一用于有助于将所述帽固定于所述传感器的槽。
17.如权利要求2所述的系统，其中所述的帽进一步包括耦接于彼此的内环和外环，其中所述内环包含一适于同所述传感器中的所述槽相匹配的突起物。
18.如权利要求2所述的系统，其中所述的帽包括一大体上含有所述物质的垫，并且所述帽将所述的垫压在所述的传感器上。
19.一种系统，其适于固定至大体上邻近一病人体表处以实现至少一种物质穿过所述体表并进入所述病人体内的输送，该系统包括一个传感器外壳；在所述传感器外壳中的复数个超声波发射器；一帽，其界定至少一用于接收来自所述元件的发射的孔；一垫，其将所述的至少一种物质可释放地固定于大体上邻近所述帽内的所述至少一个孔处；和一声波部件，其依所述至少一个孔而安置以将所述发射与所述至少一个垫相联系，从而实现所述至少一种物质穿过所述病人的所述体表的输送。
20.如权利要求19所述的系统，其中当所述帽被固定于所述传感器并且所述系统被固定于所述表面时，所述物质被所述垫固定于大体上邻近所述表面处。
全文摘要
一种系统，其适于固定至大体上邻近病人体表处以实现至少一种物质(15)穿过该体表并进入该病人体内的输送。该系统包含至少一用于接收至少一种超声波传输的孔(9)。该至少一种物质(15)被可释放地固定于大体上邻近该至少一个孔(19)处；一声波部件(11)依该至少一个孔(19)而安置，以将该至少一种传输与该至少一种物质(15)相联系，从而实现该至少一种物质(15)穿过该病人体表的输送。
文档编号A61M37/00GK1642488SQ03805819
公开日2005年7月20日 申请日期2003年1月16日 优先权日2002年1月16日
发明者小布鲁斯·K·霍丁 申请人:封装系统公司