Накожный аппликатор - RU2320378C2
Код документа: RU2320378C2
Чертежи
Описание
Дата конвенционного приоритета настоящей заявки 24 октября 2001 г. по заявке №60/330526, которая включена во всей полноте как основание для настоящей заявки.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройствам, комплектам и способам для чрескожного и/или внутрикожного введения лекарственных веществ и, в частности, к накожному аппликатору, способному подводить электрический ток, чтобы электрически индуцировать чрескожное и внутрикожное введение разнообразных веществ или усиливать заживление ран, предотвращать и ослаблять рубцевание, восстанавливать кожу и/или регенерировать кожу электрическим воздействием.
Современная техническая и патентная литература уделяет много внимания введению фармацевтических и косметических веществ, например лекарств и других полезных препаратов, в неповрежденные кожные поверхности или через них с использованием таких пассивных способов как диффузия и осмос и активных способов, таких как электрически индуцированные ионтофорез, электрофорез, электроосмос и/или электропороз. Широко распространенный антиникотиновый пластырь, созданный для борьбы с курением, задействует перечисленные механизмы чрескожного введения широко известных медикаментозных средств. (Термин "ионтофорез" является собирательным для таких терминов как ионтофорез, электрофорез, электроосмос и/или электропороз, а термин "ионтофорезный" служит собирательным для соответствующих прилагательных).
В настоящее время существует исключительно длинный перечень фармацевтических веществ, которые, в соответствии с установившейся практикой, вводят чрескожным и/или внутрикожным путем, и столь же длинный перечень известных устройств и способов для введения таких веществ. Неполный, но разнообразный перечень включает в себя следующие примеры: патент США № 6294582, который содержит описание устройства для чрескожного лечения астмы; патент США № 5899856, который содержит описание устройства накожного аппликатора для обнаружения потребления алкоголя; патент США № 6291677, который предлагает чрескожное введение антивирусных ингибиторов протеазы; патент США № 6266560, который содержит описание чрескожного лечения эректильной дисфункции; патент США № 6238381, который содержит описание чрескожного введения антивирусных, антибактериальных и замедляющих старение препаратов; и патент США № 6288104, который содержит описание чрескожного введения веществ для лечения сердечной недостаточности с застойными явлениями.
Многие вещества вводят пассивно, посредством накожного аппликатора, но много и таких веществ, введение которых осуществляют внутрикожным или чрескожным электрическим способом.
Использование электрического раздражения частей тела общеизвестно и имеет длительную и разнообразную историю. Приблизительно в середине 20-го века предлагалось множество "электродов" для "электрического лечения" человеческого организма. Электроды прикладывали к телу в зависимости от подлежащего лечению органа. Первоначально "электрическое лечение" заключалось в общеизвестном гальваническом раздражении, которое заставляло ионизированные молекулы перемещаться внутрь тела, как правило, неглубоко. Данный ранний способ ионтофореза или переноса ионов применяли для получения предложенных поверхностных результатов локализованного раздражения и введения медикаментов, часто просто влаги, в кожу пациента.
Способ ионтофореза в настоящее время широко применяют для введения лекарственных веществ, поскольку он эффективно доставляет электрически заряженные медикаменты через кожу и в капиллярную структуру и лимфатическую систему. Данный способ исключает побочные желудочно-кишечные воздействия, иногда вызываемые перорально принимаемыми лекарственными веществами, поэтому целесообразно производить подкожную инъекцию ввиду ее сравнительно меньшей опасности и болезненности.
Другой способ, известный под названием электропороз, облегчает чрескожное или внутрикожное введение незаряженных веществ электрическим индуцированием образования временных кожных микропор, которые дают возможность незаряженным веществам перемещаться за счет диффузии.
Соответственно, ионтофорез, а также другие электрически индуцированные способы, например электропороз, применяли во многих устройствах для чрескожного введения лекарственных веществ, в том числе, в общеизвестных накожных аппликаторах. Поэтому, в настоящее время, в данной области техники известно много накожных аппликаторов, которые содержат источник питания и электрическую схему для ускорения чрескожного введения.
Большинство современных накожных аппликаторов, включая аппликаторы пассивного действия и электрического действия, содержат вещество для чрескожного введения. Такие аппликаторы специально разработаны и сконфигурированы так, чтобы вводить заданную дозировку специфического вещества, которое составляет неотъемлемую часть конкретного аппликатора, например "никотинового пластыря". Один из недостатков данных накожных аппликаторов, которые изготавливают с содержанием в них заданного количества вещества заданного типа, состоит в том, что после истощения запаса вещества все устройство становится бесполезным и подлежит отправлению в отходы. Это является серьезным недостатком поскольку аппликаторы, использующие способы электрически индуцируемого введения, неизбежно содержат компоненты, например аккумуляторы, электроды, электрические схемы и другие узлы, которые могут иметь высокую стоимость и/или представлять опасность для окружающей среды при выбросе их в нее в больших количествах. Кроме того, чтобы изменить дозировку, требуется производить аппликаторы с разными дозировками.
В настоящее время в данной области техники известна также группа накожных аппликаторов многократного использования, которые содержат емкость для хранения лекарственного вещества до введения. Данные накожные аппликаторы обычно содержат емкость в виде составной части одного или обоих электродов, которые подводят ток к коже пациента. Данные электроды обычно называют биоэлектродами.
Существующие в продаже биоэлектроды различаются по размерам, форме и конфигурации согласно данным компании Ioimed, Inc., которая выпускает устройства для ионтофорезного введения лекарственных веществ. К упомянутым электродам относятся, например, электроды, описанные в патентах США №№ 5037380 и 5248295, которые предлагают аппликатор с перезаряжаемым контейнером; в патенте США № 5846217, который предлагает аппликатор с небольшим отверстием для перезарядки; и в патентах США №№ 537424, 5730716 и 6223075, которые предлагают аппликатор, содержащий сухое лекарственное вещество и нуждающийся в гидратировании. Все упомянутые биоэлектроды имеют сложное устройство и множество составных частей и потому занимают сравнительно большой объем. Следовательно, при встраивании биоэлектродов в накожные аппликаторы последние имеют большие размеры и высокую стоимость. Более того, зарядку или загрузку данных накожных аппликаторов должен выполнять врач, а не пациент.
По перечисленным причинам, по общему мнению, востребован и был бы весьма полезен тонкий, эластичный и простой электрический активный накожный аппликатор, который дает простое решение проблемы введения лекарств самим пациентом, является универсальным и допускает применение различных веществ и/или дозировок с различными целями, а также имеет простую конструкцию и невысокую стоимость изготовления.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с вышеизложенным, задачей настоящего изобретения является создание универсального накожного аппликатора, который содержит источник питания и может быть использован для чрескожного или внутрикожного введения множества различных веществ.
Другой задачей настоящего изобретения является создание универсального накожного аппликатора, который содержит источник питания, который можно использовать, чтобы подводить электрический ток к участку кожи с различными целями.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание универсального накожного аппликатора, который содержит тонкий и эластичный источник питания, который можно использовать, чтобы подводить электрический ток к участку кожи с различными целями, и/или который можно использовать для чрескожного или внутрикожного введения множества различных веществ.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предлагается комплект для чрескожного или внутрикожного введения, по меньшей мере, одного вещества, содержащий (a) накожный аппликатор, который содержит электрохимический элемент, по меньшей мере, с двумя электродами, расположенными с одной стороны накожного аппликатора для создания электрического контакта с участком кожи пациента, и (b) по меньшей мере, одну камеру для хранения содержащей вещество электропроводимой текучей среды, при этом электропроводимая текучая среда предназначена для нанесения, по меньшей мере, на один из электродов и/или для локального нанесения на участок кожи пациента, а аппликатор разработан и сконфигурирован так, чтобы подводить электрический ток для чрескожного или внутрикожного введения вещества через электропроводимую текучую среду и кожу пациента.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается комплект для подведения тока и/или напряжения к участку кожи пациента, содержащий (a) накожный аппликатор, который содержит электрохимический элемент, по меньшей мере, с двумя электродами, расположенными с одной стороны накожного аппликатора для создания электрического контакта с участком кожи пациента; и (b) по меньшей мере, одну камеру для хранения электропроводимой текучей среды, предназначенной для нанесения, по меньшей мере, на один из электродов и/или для локального нанесения на участок кожи пациента, при этом аппликатор разработан и сконфигурирован так, чтобы формировать электрический ток для подведения тока и/или напряжения к участку кожи пациента через электропроводимую текучую среду.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается накожный аппликатор, содержащий, по существу, электрохимический элемент, по меньшей мере, с двумя электродами, расположенными с одной стороны накожного аппликатора для создания электрического контакта с участком кожи пациента, при этом аппликатор разработан и сконфигурирован так, чтобы подводить электрический ток через электропроводимую текучую среду, нанесенную, по меньшей мере, на один из электродов и/или локально нанесенную на участок кожи пациента.
В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения предлагается способ чрескожного или внутрикожного введения вещества, содержащий этапы, заключающиеся в том, что (a) локально наносят содержащую вещество электропроводимую текучую среду на участок кожи пациента и/или наносят содержащую вещество электропроводимую текучую среду, по меньшей мере, на один электрод накожного аппликатора, который содержит электрохимический элемент, по меньшей мере, с двумя электродами, расположенными с одной стороны накожного аппликатора; (b) располагают накожный аппликатор так, чтобы электроды имели электрический контакт с участком кожи пациента; и (c) подводят электрический ток через электропроводимую текучую жидкость и участок кожи пациента для чрескожного или внутрикожного введения вещества.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ подведения тока и/или напряжения к участку кожи пациента, содержащий этапы, заключающиеся в том, что (a) локально наносят электропроводимую текучую среду на участок кожи пациента и/или наносят электропроводимую текучую среду, по меньшей мере, на один электрод накожного аппликатора, который содержит электрохимический элемент, по меньшей мере, с двумя электродами, расположенными с одной стороны накожного аппликатора; (b) располагают накожный аппликатор так, чтобы электроды имели электрический контакт с участком кожи пациента; и (c) пропускают электрический ток через электропроводимую текучую среду для подведения тока и/или напряжения к участку кожи пациента.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электропроводимая текучая среда представляет собой жидкость на водной основе.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электропроводимая текучая среда представляет собой гидрогель.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электропроводимую текучую среду выбирают из группы, состоящей из геля, крема, пасты, лосьона, суспензии, эмульсии и раствора.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электропроводимая текучая среда предназначена для нанесения, по меньшей мере, на один из двух электродов.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электропроводимая текучая среда предназначена для локального нанесения на участок кожи пациента.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, вещество представляет собой заряженное вещество.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, вещество представляет собой незаряженное вещество.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, вещество выбирают из группы, состоящей из фармацевтических, косметических и лечебно-профилактических косметических веществ.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, фармацевтическое вещество выбирают из группы, состоящей из терапевтических и обезболивающих веществ.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электрический ток служит для проведения ионтофореза, электрофореза, электропороза или любого сочетания упомянутых эффектов.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электрический ток предназначен для ускорения заживления ран, предотвращения и ослабления рубцевания, восстановления тканей организма и/или регенерации тканей.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, камеру выбирают из группы, состоящей из сосудов, туб, банок, контейнеров, дозаторов и ампул.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, камера представляет собой сепаратор для нанесения, по меньшей мере, на один из двух электродов.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электрический ток вводит вещество из сепаратора. Данный сепаратор предназначен для предотвращения контакта между электродом и кожей и обеспечения равномерного распределения электрического тока по всей поверхности аппликатора. Данный сепаратор либо составляет неотъемлемую часть электрода, либо прикреплен к нему.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, сепаратор заключен в съемной крышке.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электрохимический элемент представляет собой эластичный тонкослойный электрохимический элемент.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, электрохимический элемент представляет собой эластичный тонкослойный открытый жидкостный электрохимический элемент, который содержит первый слой, составляющий нерастворимый отрицательный полюс, второй слой, составляющий нерастворимый положительный полюс, и третий слой водного электролита, при этом, третий слой расположен между первым и вторым слоями и содержит (a) легко впитывающий влагу материал для постоянного поддерживания открытого элемента в жидком состоянии; (b) электроактивный растворимый материал для обеспечения необходимой ионной проводимости; и (c) водорастворимый полимер для обеспечения вязкости, необходимой для сцепления первого и второго слоев с третьим слоем.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, по меньшей мере, один из двух электродов предназначен для придания подвижности, по меньшей мере, одному веществу.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, по меньшей мере, два электрода выполнены как неотъемлемая часть электрохимического элемента.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, аппликатор содержит только электрохимический элемент и, по меньшей мере, два электрода.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, накожный аппликатор дополнительно содержит крепежное приспособление для прикрепления к участку кожи пациента.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, накожный аппликатор дополнительно содержит схемы для регулирования электрического тока.
В соответствии с отличительными признаками, очевидными из описаний предпочтительных вариантов осуществления, комплект упакован и маркирован как предназначенный для использования для заживления ран, предотвращения и ослабления рубцевания, восстановления кожи, регенерации кожи, чрескожного введения и внутрикожного введения.
Настоящее изобретение эффективно преодолевает недостатки и ограничения ранее известных конфигураций с помощью универсального накожного аппликатора, способного обеспечивать чрескожное и/или внутрикожное введение любого числа веществ в любых дозировках.
Краткое описание чертежей
Ниже приведены конкретные ссылки на подробные чертежи, однако, при этом следует иметь в виду, что детали изображены лишь для примера и иллюстрации к описанию предпочтительного варианта осуществления изобретения и представлены в контексте изложения материала, который авторы полагают наиболее полезным и легко понятным описанием принципов и концептуальных особенностей настоящего изобретения. В связи с этим, описание не содержит более подробных деталей конструкции настоящего изобретения, чем необходимо для понимания сути изобретения, а из описания и прилагаемых чертежей для специалистов в данной области техники очевидно, как некоторые варианты изобретения могут быть осуществлены на практике.
На чертежах:
Фиг.1 - поперечное сечение накожного аппликатора, сконструированного в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения,
Фиг.2a-g - камеры в соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения,
Фиг.3a-d - первый защищенный от неправильного обращения вариант осуществления настоящего изобретения,
Фиг.4a-d - второй защищенный от неправильного обращения вариант осуществления настоящего изобретения,
Фиг.5a-c - третий защищенный от неправильного обращения вариант осуществления настоящего изобретения,
Фиг.6 - поперечное сечение накожного аппликатора иной конфигурации в соответствии с настоящим изобретением.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к комплектам, накожным аппликаторам и способам, которые можно использовать для чрескожного и/или внутрикожного введения различных веществ, например фармацевтических, косметических и лечебно-профилактических косметических веществ, средствами ионтофореза, электрофореза и/или электропороза. Накожный аппликатор в соответствии с настоящим изобретением обладает преимуществом универсальности, которая выражается в том, что единственный аппликатор пригоден для чрескожного и/или внутрикожного введения множества разных веществ в разных дозировках, и что аппликатор может быть просто заряжен и использован пациентом.
Перед детальным рассмотрением, по меньшей мере, одного варианта осуществления настоящего изобретения следует понять, что изобретение не ограничено в рамках приведенного применения элементами конструкции и конфигурацией, включенными в последующее описание или изображенными на чертежах. Изобретение может осуществляться в других вариантах или применяться и осуществляться в других областях. Кроме того, следует понимать, что использованные в тексте формулировки и термины служит целям описания и не ограничивают настоящее изобретение.
Более полное понимание принципов и функционирования комплекта для чрескожного и/или внутрикожного введения вещества и комплекта для подведения тока и/или напряжения к участку кожи пациента в соответствии с настоящим изобретением может быть достигнуто из приведенного описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 представлен накожный аппликатор в соответствии с принципами настоящего изобретения, обозначенный ниже как аппликатор 10. Аппликатор 10 содержит верхнюю поверхность 12 и соприкасающуюся с кожей нижнюю поверхность 13, которые совместно образуют оболочку 11 аппликатора. В предпочтительном варианте осуществления аппликатор 10 выполнен из эластичных материалов, которые позволяют поверхности 12 и/или 13 принимать форму соответственно контурам участков кожи пациента, к которым прикладывают аппликатор. Очевидно, что оболочка 11 аппликатора может быть любого размера и формы, необходимой для соответствующего применения.
В предпочтительном варианте осуществления аппликатор 10 дополнительно содержит приспособление для закрепления на коже, которое в предпочтительном варианте осуществления представляет собой адгезивное покрытие 28, предназначенное для прикрепления аппликатора 10 на участке кожи пациента. Адгезивное покрытие 28 покрывает, по меньшей мере, часть нижней поверхности 13 аппликатора 10. Адгезивное покрытие 28 в предпочтительном варианте осуществления содержит биосовместимый проницаемый самоклеящийся материал, например Bio-PSA компании Dow Corning. Специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники очевидно существование других примеров биосовместимых адгезивных материалов. Адгезивное покрытие 28 может допускать как разовое, так и многоразовое прикрепление.
Аппликатор 10 содержит внутри электрохимический элемент 14, который в предпочтительном варианте осуществления является тонким эластичным электрохимическим элементом, целесообразнее всего, открытым жидкостным электрохимическим элементом. Специалистам в данной области техники очевидно, что аппликатор 10 может содержать любой другой электрохимический элемент или источник питания, предназначенный для выработки электрического тока, необходимого для соответствующего применения. В данной области техники общеизвестно множество типов как разовых, так и подзаряжаемых миниатюрных источников питания, которые можно встроить в оболочку 11 аппликатора.
В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения электрохимический элемент 14 является тонким эластичным электрохимическим элементом, который занимает большую часть общего объема оболочки 11 аппликатора.
В настоящем предпочтительном варианте осуществления электрохимический элемент 14 содержит слой 16 положительного полюса, слой 18 отрицательного полюса и размещенный между ними слой 20 электролита. Описание подходящего тонкого эластичного электрохимического элемента приведено, например, в патентах США №№ 5652043, 5897522 и 5811204, которые включены в настоящее описание для ссылки. Электрохимический элемент, описанный в вышеуказанных патентах США, представляет собой открытый жидкостный электрохимический элемент, который можно использовать как первичный или подзаряжаемый для разных миниатюрных и портативных электрических устройств компактной конструкции. Элемент содержит первый слой, составляющий нерастворимый отрицательный полюс, второй слой, составляющий нерастворимый положительный полюс, и третий слой водного электролита, расположенный между первым и вторым слоями и содержащий (a) легко впитывающий влагу материал для постоянного поддерживания открытого элемента в жидком состоянии; (b) электроактивный растворимый материал для обеспечения необходимой ионной проводимости; и (c) водорастворимый полимер для обеспечения вязкости, необходимой для сцепления первого и второго слоев с третьим слоем.
Некоторые предпочтительные варианты осуществления описанного электрохимического элемента заключаются в том, что (i) заправляют слой электролита в пористое вещество, например, но без ограничения, фильтровальную бумагу, пластиковую мембрану, целлюлозную мембрану и ткань; (ii) обеспечивают, чтобы первый слой, составляющий нерастворимый положительный полюс, содержал порошок диоксида магния, а второй слой, составляющий нерастворимый отрицательный полюс, содержал цинковую пыль; (iii) обеспечивают, чтобы первый слой, составляющий нерастворимый отрицательный полюс, и/или второй слой, составляющий нерастворимый положительный полюс, дополнительно содержали угольный порошок; (iv) выбирают электроактивный растворимый материал из группы, состоящей из хлорида цинка, бромида цинка, фторида цинка и гидроксида калия; (v) обеспечивают, чтобы первый слой, составляющий нерастворимый отрицательный полюс, содержал серебряно-оксидный порошок, а второй слой, составляющий нерастворимый положительный полюс, содержал цинковую пудру, и выбирают гидроксид калия как электроактивный растворимый материал; (vi) обеспечивают, чтобы первый слой, составляющий нерастворимый отрицательный полюс, содержал кадмиевую пудру, а второй слой, составляющий нерастворимый положительный полюс, содержал никелево-оксидный порошок, и выбирают гидроксид калия как электроактивный растворимый материал; (vii) обеспечивают, чтобы первый слой, составляющий нерастворимый отрицательный полюс, содержал железный порошок, а второй слой, составляющий нерастворимый положительный полюс, содержал никелево-оксидный порошок, и выбирают гидроксид калия как электроактивный растворимый материал; (viii) обеспечивают, чтобы первый слой, составляющий нерастворимый отрицательный полюс, и второй слой, составляющий нерастворимый положительный полюс, содержали свинцово-оксидный порошок, затем заряжают элемент напряжением, приложенным к полюсам, и при этом выбирают серную кислоту как электроактивный растворимый материал; (ix) легко впитывающий влагу материал и электроактивный растворимый материал могут быть одним и тем же материалом, например хлоридом цинка, бромидом цинка, фторидом цинка и гидроксидом калия; (x) легко впитывающий влагу материал выбирают из группы, состоящей из хлорида кальция, бромида кальция, первичного кислого фосфорнокислого калия и ацетата кальция; (xi) водорастворимый полимер может быть поливиниловым спиртом, полиакриламидом, полиакриловой кислотой, поливинилпирролидоном, полиоксиэтиленом, агаром, агарозой, крахмалом, гидроксиэтилцеллюлозой и любыми их сочетаниями и сополимерами; (xii) водорастворимый полимер и легко впитывающий влагу материал могут быть одним и тем же материалом, например декстраном, сульфатом декстрана и любыми их сочетаниями и сополимерами. Электрохимический элемент 14 в предпочтительном варианте осуществления включает один или несколько вышеописанных вариантов осуществления. В предпочтительных конфигурациях электрохимического элемента 14 в соответствии с настоящим изобретением используют такие сочетания, которые не содержат отравляющих препаратов.
Электрохимический элемент 14 содержит выводы, служащие электродами, далее именуемыми положительным электродом 22 и отрицательным электродом 24, каждый из которых имеет электрический контакт, соответственно, со слоем 16 положительного полюса и слоем 18 отрицательного полюса. Электроды 22 и 24 электрически соединены с электрохимическим элементом 14 общеизвестными средствами, например гибкими печатными схемами, металлической фольгой, проводами, электропроводными адгезивами или на прямом контакте. Очевидно, что приходится принимать меры для исключения контакта между электродами и между каждым электродом и слоем разноименного полюса. На фиг.1 упомянутые меры состоят в введении промежуточного изолирующего элемента 17 из диэлектрического материала.
Электроды 22 и 24 являются электропроводными и могут быть выполнены из металла, например металлической фольги или металла, осажденного или нанесенного в форме краски на подходящую основу. Подходящими металлами являются, например, алюминий, платина, нержавеющая сталь, золото и титан. В соответствии с другим вариантом, электроды 22 и 24 могут быть выполнены из гиброфобного полимерного связующего материала, содержащего электропроводный наполнитель, например металлическую пудру и/или пластинки, порошковый графит, углеродные волокна или другие известные электропроводные наполнители.
Электроды 22 и 24 могут быть нанесены на элемент, и весь элемент может быть выполнен, например, с помощью соответствующей печатной технологии, например, но без ограничения, шелкотрафаретной печатью, офсетной печатью, струйной печатью, ламинированием, напылением или распылением материалов. В соответствии с вышеизложенным, электрохимический элемент 14 вышеописанной конструкции является одним из простейших источников питания.
Специалистам в данной области техники очевидно, что каждый из электродов 22 и 24 может быть любого размера и формы и расположен относительно другого электрода по любой схеме, которая может потребоваться для нанесения на подлежащий лечению участок кожи. Фактически, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, внутренними элементами аппликатора 10 являются только электрохимический элемент 14 и относящиеся к нему электроды 22 и 24. В соответствии с вышеизложенным накожный аппликатор 10 является одним из самых миниатюрных и тонких в существующей практике и обеспечивает максимальную мощность на единицу площади поверхности.
Накожный аппликатор 10 в соответствии с настоящим изобретением, в предпочтительном варианте осуществления, выпускают в защитном съемном или многоразовом контейнере, или пакете-вкладыше или чехле 19, которые обеспечивают механическую защиту и продолжительный срок хранения до применения.
Накожный аппликатор 10 разработан и сконфигурирован для работы, по меньшей мере, с одним наружно применяемым веществом, а, в предпочтительном варианте осуществления, с большим числом данных веществ. Предполагается, что данные вещества, подробное описание которых приведено ниже, должны содержаться в электропроводной жидкости, подробное описание которой также приведено ниже.
Электропроводимая текучая среда в соответствии с конструкцией должна храниться, по меньшей мере, в одном, а в предпочтительном варианте осуществления в нескольких камерах. Накожный аппликатор 10 и камера в сочетании образуют комплект, который может храниться пациентом для использования в разных целях.
На фиг.2a-g изображено множество камер для хранения электропроводимой текучей среды. Данную электропроводимую текучую среду обычно будут составлять по "разрешенным в фармации" или "разрешенным в косметологии" рецептурам, предназначенным для косметического или лечебного применения. Применяемые в описании термины "разрешенная в фармации" или "разрешенная в косметологии" относятся к веществам, которые можно вводить пациенту, в предпочтительном варианте осуществления, без излишне вредных побочных действий (применительно к локально применяемым рецептурам, например, без кожных высыпаний, раздражения). К конкретным рецептурам относятся водные гели, кремы, пасты, лосьоны, суспензии, эмульсии и растворы или другие жидкие рецептуры, подходящие для локального применения и известные в данной области техники.
В соответствии с настоящим предпочтительным вариантом осуществления, электропроводимая текучая среда представляет собой электропроводный и адгезивный гидрогель, пригодный для применения в качестве работающего в контакте с кожей адгезива, и, в частности, пригодный для применения в качестве электрической контактной поверхности электродов медицинского устройства. Гидрогели представляют собой катионные акрилаты и могут быть, например, в предпочтительном варианте осуществления изготовлены из сложных акриловых эфиров четвертичных солей хлористоводородной кислоты и/или соляной кислоты или акриламидов четвертичных солей хлористоводородной кислоты. Данные сложные эфиры могут быть получены полимеризацией свободных радикалов в воде, в предпочтительном варианте осуществления, с ультрафиолетовым отверждением, инициирующим катализатором и многофункциональным структурообразователем. В предпочтительном варианте осуществления гидрогель может содержать буферную систему, чтобы исключить изменение цвета гидрогелей и/или гидролиз гидрогелей, и/или увеличить срок хранения.
В данные гидрогели можно вводить до или после отверждения другие добавки (например, усилители электропроводимости, фармацевтические вещества, влагоудерживающие вещества, пластификаторы), в зависимости от предусмотренного конечного применения. Добавка, которую целесообразно вводить в гидрогель, представляет собой электропроводное адгезивное вещество (добавку), которое позволяет электропроводимой текучей среде как закреплять накожный аппликатор 10 на коже пациента, так и выполнять функцию электрической контактной поверхности между электродом и кожей. В предпочтительном варианте осуществления адгезивная добавка представляет собой полимерный адгезив и может быть активирована давлением или температурой, или воздействием окружающей атмосферы.
В предпочтительном варианте осуществления гидрогель обеспечивает достаточное сцепление и при этом может легко отрываться. Дополнительные данные, касающиеся гидрогелей, применимых в контексте настоящего изобретения, содержатся, например, в патенте США № 5800685, который включен в настоящее описание для ссылки.
В любом случае, водная электропроводимая текучая среда в соответствии с существом настоящего изобретения обычно содержит воду, водные спиртовые растворы, по меньшей мере, одну соль или любое другое заряженное средство и, в предпочтительном варианте осуществления, буферную среду.
Специалистам в данной области техники очевидно, что можно также применять неводные электропроводимые текучие среды.
Электропроводимые текучие среды, применяемые в сочетании с накожным аппликатором 10, целесообразно наносить на один или оба электрода. Специалистам в данной области техники очевидно, что электропроводимую текучую среду можно в соответствии с другими вариантами дополнительно применять локальным нанесением на кожу. Термин "локальный" в настоящем описании применяют к нанесению вещества на поверхность кожи или слизистых оболочек, при этом нанесение можно выполнять непосредственно (например, намазыванием), посредством пропитанного пористого материала или предмета или набрызгиванием или распылением. Специалистам в данной области техники очевидно, что точность локального нанесения жидкости на кожу пациента обычно невелика и при неаккуратном выполнении может ошибочно привести к созданию электрического соединения непосредственно между электродами через электропроводимую текучую среду, вследствие чего через кожу не будет протекать электрический ток и не смогут перемещаться подвижные ионы.
В соответствии с вышеизложенным камеры будут различаться по форме, размеру и способу дозирования, в зависимости от лечебного назначения и соответствующих количества, нанесения и местоположения. На фиг.2b-g показаны камеры в виде сосуда 31, тубы 32, банки 33, контейнера 34, дозатора 35 и ампулы 36. Специалистам в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение предполагает применение упомянутых камер, а также других камер любых форм, размеров или конфигураций, которые служат для хранения и дозирования электропроводимой текучей среды для нанесения по потребности на электроды или кожу пациента.
На фиг.2a изображена камера 30, которая представляет собой сепаратор. Термин "сепаратор" применяют для обозначения камеры, выполненной из пористого непроводящего материала, например губки, бумаги, которая служит для удерживания в своем объеме электропроводимой текучей среды. Преимущество сепараторов по сравнению с другими камерами состоит в том, что сепараторы допускают точное нанесение электропроводимой текучей среды, исключают загрязнение и обеспечивают точную дозировку при введении.
Текучую среду хранят в сепараторе таким образом, что предметы, которые находятся в контакте с сепаратором, контактируют также с текучей средой, содержащейся в сепараторе. В соответствии с вышеизложенным электрический контакт с электропроводимой текучей средой, содержащейся в сепараторе, можно установить созданием механического контакта между электродом и сепаратором.
Сепараторы целесообразно разработать и сконфигурировать так, чтобы они входили между одним или обоими электродами 22 и 24 и кожей пациента и тем самым создавали между электродом и кожей простую, чистую и удобную электрическую контактную поверхность, через которую по электропроводимой текучей среде может протекать электричество к зоне лечения. В соответствии с предыдущей информацией сепараторы выполняют так, чтобы их непроводящая конструкция не препятствовала электрическому контакту между электродом 22 или 24 и находящейся в сепараторе электропроводимой текучей средой. Понятно, что сепаратор не будут размещать так, чтобы он или его содержимое создавало электрический контакт между электродами 22 и 24. Данное размещение формировало бы электрическую цепь, которая не содержит кожу пациента и не позволяет достичь цели электрического воздействия.
Сепараторы могут быть выполнены в виде тампонов, патронов или таблеток и подобных изделий, которые разрабатывают совместимыми с разными по форме, размеру и конфигурации электродами 22 и/или 24.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления камера 30 в виде сепаратора представляет собой, предпочтительно, тонкий слоистый контейнер, который может иметь заданную форму, чтобы быть совместимым как с зоной лечения, так и с используемым электродом. В предпочтительном варианте осуществления данные сепараторы целесообразно защищать тонкопленочным слоем, который будут отрывать непосредственно перед применением.
Сепараторы могут быть упакованы для хранения или использования, по возможности, для совместимости с предпочтительным вариантом осуществления комплекта по настоящему изобретению. Сепараторы целесообразно упаковывать по отдельности, чтобы обеспечить заданный срок хранения и исключить испарение электропроводимой текучей среды и/или содержащегося в ней вещества.
Применение вышеописанных камер, в частности, сепаратора 30 имеет целью придать накожному аппликатору 10 такие качества как удобство для пользователя и практическую защищенность от неосторожного обращения при применении. Описанные значительные конструктивные и конфигурационные различия между камерами обусловлены стремлением к точному нанесению электропроводимой текучей среды либо на соответствующий электрод, либо локально на кожу пациента. Например, камера в виде тубы 32 позволит легко нанести каплю электропроводимой текучей среды точно на электрод. Камера в виде ампулы 36 обеспечит точную дозировку медикамента. Дозатор 35 позволит аккуратно и точно наносить электропроводимую текучую среду на участок кожи пациента. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, сепаратор 30 будет выполнять функцию носителя электропроводимой текучей среды, который можно точно разместить на электроде или коже пациента.
Специалистам в данной области техники очевидно, что точное размещение электропроводимой текучей среды на соответствующем электроде или коже пациента имеет существенное значение для эффективного проведения электрического тока через кожу пациента. В соответствии с вышеизложенным комплект, содержащий накожный аппликатор 10 и одну или несколько камер 30-36, в предпочтительном варианте осуществления будет также содержать любые другие приспособления, инструкции, маркировки, вспомогательные средства или устройства, которые будут помогать пользователю правильно, в соответствии с требованиями, наносить и размещать электропроводимую текучую среду.
Ряд защищенных от неправильного обращения вариантов осуществления настоящего изобретения применительно к накожному аппликатору 10 показан на фиг.3a-5c. В варианте осуществления, показанном на фиг.3a-d, на кожу 102 накладывают полоску 100 и наносят на кожу 102 электропроводный лосьон, гель, крем или аналогичное средство 104 таким образом, чтобы после снятия полоски 100 были сформированы две неконтактирующие зоны 106 для размещения на них накожного аппликатора 108, разработанного и функционирующего в соответствии с принципами настоящего изобретения, а затем размещают на коже 102 накожный аппликатор 108 таким образом, чтобы каждый из электродов 110 накожного аппликатора находился в контакте с одной из зон 106 с исключением при этом короткого замыкания.
В варианте осуществления, показанном на фиг.4a-d, на кожу 202 накладывают устройство 200 формирования рисунка, содержащее два отверстия 201, и наносят на кожу 202 электропроводный лосьон, гель, крем или аналогичное средство 204 таким образом, чтобы после снятия устройства 200 формирования рисунка были сформированы две неконтактирующие зоны 206 для размещения на них накожного аппликатора 208, разработанного и функционирующего в соответствии с принципами настоящего изобретения, а затем размещают на коже 202 накожный аппликатор 208 таким образом, чтобы каждый из электродов 210 накожного аппликатора находился в контакте с одной из зон 206 с исключением при этом короткого замыкания.
В варианте осуществления, показанном на фиг.5a-c, на кожу 302 накладывают складной накожный аппликатор 308 в сложенном виде и наносят на кожу 302 электропроводный лосьон, гель, крем или аналогичное средство 304 по обе стороны от накожного аппликатора таким образом, чтобы после выравнивания накожного аппликатора 308 были сформированы две неконтактирующие зоны 306 для размещения на них накожного аппликатора 308, а накожный аппликатор 308 находился в контакте с кожей 302 таким образом, чтобы каждый из электродов 310 накожного аппликатора находился в контакте с одной из зон 306 с исключением при этом короткого замыкания.
На фиг.6 показан вариант осуществления накожного аппликатора 10 в соответствии с настоящим изобретением, где электрод 22 не является неотъемлемой частью электрохимического элемента 14, а присоединен электропроводящим соединителем, далее именуемым соединителем 21. Далее опущено описание компонентов накожного аппликатора 10 в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, которые аналогичны вышеописанным, а для их обозначения применяют аналогичные цифровые позиции. Соединитель 21 может быть выполнен по печатной технологии или из любого известного в технике электропроводящего материала. В соответствии с показанным вариантом осуществления камеру, которая представляет собой сепаратор, накладывают на электрод 24 электрохимического элемента 14. Соответственно, в данной конфигурации, электрод 24 можно назвать лечебным электродом, а электрод 22 - электропроводным адгезивным электродом. В соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, одновременный контакт электрода 22 и сепаратора 30 с кожей пациента обеспечит формирование электрической цепи, одним из проводящих участков которой является кожа пациента. В данной конфигурации электрохимический элемент 14 будет вырабатывать электрический ток, подведение которого будет осуществляться через электропроводимую текучую среду, удерживаемую камерой 30, находящейся в контакте с кожей. Электрический ток будет проходить сквозь кожу и, следовательно, будет придавать подвижность соответственно заряженным ионам или молекулам внутри электропроводимой текучей среды и вынуждать их двигаться через кожу.
Одна из задач создания накожного аппликатора 10 состоит в чрескожном или внутрикожном введении фармацевтического, косметического или лечебно-профилактического косметического вещества. В контексте настоящего описания термины "чрескожный" и "внутрикожный" и их грамматические модификации относятся к введению препаратов, соответственно, через/сквозь кожу и в кожу. В контексте настоящего описания термин "фармацевтический" относится к лечебным или обезболивающим веществам. В настоящем описании к лечебным веществам относят любое вещество, предназначенное для лечения, заживления, медицинской обработки или поддержания здоровья. В настоящем описании к обезболивающим веществам относят любое вещество, предназначенное для ослабления тактильной чувствительности, в частности боли. Для введения электрическим способом данные вещества в предпочтительном варианте осуществления должны быть в форме заряженных молекул, которые будут реагировать на электрический ток. Специалистам в данной области техники очевидно, что изобретение в соответствии с настоящим описанием позволяет вводить любое фармацевтическое, косметическое или лечебно-профилактическое косметическое вещество, если это вещество присутствует в виде заряженных частиц или может быть заряжено.
Если вещество в свободном состоянии не заряжено, его целесообразно сочетать с зарядным средством или подвергать воздействию внешних факторов, например среды со специальной величиной pH, которая инициирует образование заряженных частиц. Способы сообщения электрического заряда молекулам общеизвестны в технике, и потому их описание не приведено. В любом случае понятно, что подлежащее введению вещество можно заряжать перед или одновременно с введением.
Поэтому термин "вещество" в контексте настоящего описания относится к активным веществам, которые в предпочтительном варианте осуществления присутствуют в виде заряженных ионов или заряженных молекул, и которые можно вводить чрескожно или внутрикожно электрическими способами. В общем, данный термин охватывает лечебные вещества, применяемые во всех основных областях терапии, включая, без ограничения, противоинфекционные средства типа антибиотиков и антивирусных препаратов, анальгетики, в том числе фентанил, суфентанил, бупренорфин и болеутоляющие средства, обезболивающие, понижающие аппетит, противоартритные и противоастматические средства, например тербуталин, противосудорожные средства, антидепрессанты, антидиабетические средства, противопоносные, антигистаминные средства, противовоспалительные средства, препараты от головной боли, противоукачивающие препараты типа скополамина и ондансетрона, противорвотные средства, противоопухолевые средства, лекарства от дрожательного паралича, кардиостимулирующие средства типа добутамина, противозудные средства, нейролептические средства, жаропонижающие средства, спазмолитические средства, в том числе средства желудочно-кишечного и мочеполового назначения, антихолинэргические средства, симпатониметические средства, ксантиновые производные, сердечно-сосудистые препараты, в том числе блокаторы кальциевых каналов типа нифедипина, бета-блокаторы, бета-агонисты типа сальбутамола и ритодрина, антиаритмические средства, гипотензивные средства типа атенолола, ингибиторы ангиотензин-I-превращающего фермента (ACE), мочегонные препараты, сосудорасширяющие средства, в том числе общие и для коронарных, периферических и мозговых сосудов, стимуляторы центральной нервной системы, препараты от кашля и простуды, противоотечные средства, диагностические средства, гормоны типа паращитовидного гормона, гормона роста и инсулина, снотворные средства, иммуносупрессивные средства, мышечные релаксанты, парасимпатолитические средства, парасимпатомиметические средства, антиоксиданты, никотин, простагландины, психостимуляторы, седативные средства и транквилизаторы. Изобретение пригодно также для введения косметических и лечебно-профилактических косметических веществ. К данным веществам относятся, например, действующие на кожу антиоксиданты типа каротеноидов, аскорбиновой кислоты (витамина C) и витамина E, а также другие витаминные препараты и другие антиоксиданты, средства, препятствующие появлению морщин, типа ретиноидов, в том числе ретинол (спирт витамина A), альфа-оксикислоты, бета-оксикислота, широко известная как салициловая кислота, комплексные оксикислоты, полиоксикислоты и гидролизованные и растворимые коллагены, увлажняющие средства типа гиалуроновой кислоты, антицеллюлитные средства типа аминофиллинов, средства для отбеливания кожи типа ретиноевой кислоты, гидрохинона, пероксидов и т.д., растительные препараты типа экстрактов алоэ древовидного, дикорастущего картофеля, гамамелитанина, женьшеня, зеленого чая.
Следует понимать, что изобретение применимо для введения вышеперечисленных и других веществ с возможностью широкого изменения дозировок и в течение заданного периода времени.
Чрескожное или внутрикожное введение вещества, в предпочтительном варианте осуществления, происходит в результате процесса ионтофореза и/или электрофореза. Ионтофорез подразумевает движение ионов, вызванное приложением электрического потенциала. Электрофорез подразумевает движение заряженных коллоидных частиц или макромолекул под действием электрического поля. Электрический ток, наведенный электрическим потенциалом между электродами 22 и 24, приводит к выделению заряженного вещества из электропроводимой текучей среды и введению молекул и/или ионов заряженного вещества, содержащегося в электропроводимой текучей среде, в прилегающую кожную ткань. Заряженное вещество, содержащееся в электропроводимой текучей среде, которая нанесена на один из электродов или оба электрода 22 и 24 и на кожу пациента, будет притягиваться или отталкиваться электродом 22 и электродом 24, в зависимости от их заряда. Например, если вещество несет положительный заряд, то электрод 22 будет отталкивать вещество и тем самым вынуждать его двигаться в кожу или через кожу. В данной конфигурации, когда ток протекает от положительного электрода 22 в направлении кожи, заряженное вещество перемещается внутри электропроводимой текучей среды и сквозь электрическую контактную поверхность в кожу.
Следует отметить возможность применения обратного ионтофореза для проведения процесса чрескожного или внутрикожного выделения веществ из организма. Данный способ основан на аналогичных электрических принципах, но используемых для обратного действия. Способы чрескожного или внутрикожного выделения веществ общеизвестны в данной области техники.
Процесс электропороза позволяет интенсифицировать чрезкожное или внутрикожное перемещение веществ. Электропороз обычно осуществляют подачей высоковольтных импульсов на пару электродов, которые прикладывают к поверхности ткани. Электрические импульсы вынуждают ионы пробивать отверстия в тканевом слое и тем самым создавать новые пути для движения как заряженных, так и незаряженных веществ. Следует отметить, что электропороз не осуществляет введения заряженного вещества, но существенно уменьшает сопротивление движению веществ в прилегающие ткани. Поскольку электропороз не обеспечивает необходимого движущего усилия, то, чтобы обеспечить эффективное внедрение, электропороз целесообразно сочетать с такими способами введения как ионтофорез или электрофорез.
Другой важной задачей создания накожного аппликатора 10 является стимулирование заживления ран, предотвращение и ослабление рубцевания, восстановление кожи и/или регенерация кожи пропусканием электрического тока непосредственно через кожу. В терапии известна и применяется способность электрического тока вынуждать возбудимые клетки (нервные и мышечные клетки и рецепторы нервных окончаний) человеческого организма, при приложении к ним внешнего электрического раздражения в виде электрических импульсов, формировать электрический отклик, называемый потенциалами действия. Данные потенциалы действия являются собственными электрическими импульсами клетки с определенной амплитудой и длительностью у клеток соответствующего типа. Например, типичные значения ширины и амплитуды импульса одного нерва составляют около 1 мс и около 80 мВ-100 мВ. Клетка возвращается к напряжению ее клеточной мембраны, которое в состоянии покоя, в зависимости от типа клетки, имеет значение 60 мВ-120 мВ. Данное напряжение обусловлено различием между внеклеточной и внутриклеточной ионными концентрациями. Во внеклеточном пространстве присутствует больше положительных ионов. В соответствии с определением, потенциал внеклеточного пространства принят равным 0 В, поэтому внутриклеточный потенциал имеет отрицательный знак.
Здоровый организм сам формирует потенциалы действия, которые служат для передачи информации и включения клеточных процессов.
В электротерапии лечебный эффект получают специфическим формированием потенциалов действия (определенное число и в специфическом месте).
Электротерапевтические аппараты позволяют использовать множество разных форм электрических токов или импульсов. Чтобы выбрать наиболее эффективный метод электротерапии при конкретном показании, врач должен быть способен обращаться к критериям максимально ясного определения. Данные критерии вытекают из ответов на вопросы, касающиеся эффективности и допустимости различных форм тока.
Спектр результатов включает в себя, например, зоны обезболивания, раздражения поперечно-полосатых и гладких мышц, влияния на перфузию, механизмы детумесценции, зоны контроля воспалительных процессов и стимулирования регенерации (ран, ускоренного восстановления костных тканей и т.д.). Задачей применения всегда должно быть достижение искомого эффекта в зоне воздействия за счет правильного выбора формы тока либо на удалении, либо вблизи электрода, либо в глубине тела.
Работа электротерапевтических аппаратов основана, по существу, на двух способах раздражения электрическим током, полярно-зависимом "принципе полярного раздражения" и полярно-независимом "принципе аполярного раздражения".
"Принцип полярного раздражения" основан на использовании низкочастотных переменных токов (LF-ток) в частотном диапазоне 0-200 Гц. Под положительным электродом, представляющим собой анод, происходит гиперполяризация (повышение трансмембранного напряжения), которая увеличивает разность между внутриклеточным потенциалом и порогом раздражения. Напротив, под отрицательным электродом, представляющим собой катод, трансмембранное напряжение снижается. Когда достигается порог раздражения, клетка автоматически включает потенциал действия.
Генераторы токов раздражения выдают импульсы разной формы в низкочастотном спектральном диапазоне от приблизительно >0 до 200 Гц (LF-ток). Применять можно, например, так называемые дельта-токи, прямоугольные токи, диадинамические токи, высоковольтные токи, сверхраздражающие токи, токи Фарадея, где перечислено лишь небольшое число возможных токов. Некоторые переменные токи имеют постоянную компоненту, что дополнительно усиливает эффекты поляризации.
Существует два частотно-зависимых способа использования потенциалов действия с лечебной целью:
Принцип функциональной имитации:
Устанавливают число потенциалов действия, сформированных возбудимой клеткой (например, нервной или мышечной) для выполнения ее функций. При терапии в соответствующей клетке формируют такое же число импульсов посредством раздражения и тем самым помогают клетке выполнять ее функции.
Например, чтобы вызвать сжатия с частотой 6 сжатий в секунду, прикладывают раздражающий сигнал с частотой до 6 Гц.
Принцип утомления:
Напротив, когда (нервную или мышечную) клетку вынуждают формировать потенциалы действия раздражением с более высокой частотой, заметно превышающей частоту, которая потребовалась бы для выполнения функций клеткой, последняя быстро утомляется. Воздействие имеет противоположную направленность. Утомление клетки можно объяснить процессами энергопотребления на формирование потенциалов действия.
Например, в соответствии с данным принципом утомления затвердевшую мышцу можно расслабить раздражением "более высокой" частотой, например 100 Гц-200 Гц.
В любом случае, чтобы сформировать потенциалы действия, следует назначать достаточно высокую интенсивность для превышения порога раздражения. Подлежащий установке уровень интенсивности определяется следующими факторами: местоположением (глубиной) подлежащей раздражению клетки ткани (расстояние от электрода), размерами электродов и сопротивлением тканей в области, в которой распространяется электрический потенциал и на которую, в свою очередь, влияют параметры формы тока.
На практике форма тока и размер электрода являются заданными параметрами. Тогда для раздражения группы клеток на определенном расстоянии от электрода (например, в глубине ткани) силу тока и/или уровень напряжения повышают до тех пор, пока не возникают потенциалы действия.
Одновременно с увеличением силы тока последовательно раздражаются клетки, расположенные все более глубоко или еще более удаленные от электродов. Принцип аполярного раздражения предполагает использование лишь так называемых среднечастотных переменных токов (СЧ-токов) без какой-либо постоянной составляющей. Понятие среднечастотные токи (СЧ-токи) применяют к синусоидальным переменным токам с частотой от >5 Гц до 100000 Гц. Единственный цикл (синусоидальный импульс) достаточной интенсивности оказывает полярное действие, которое может включить потенциал действия в нервной или мышечной клетке.
Часто возникает "эффект суммирования". Чтобы включать потенциалы действия в клетках с возрастанием частоты, требуется также повышать интенсивности. Вайсс бесспорно доказал, что формирование потенциалов действия среднечастотными импульсами происходит совершенно независимо от полярных эффектов. Это означает, что всякий раз, когда интенсивность и число колебаний достаточно велики, потенциалы действия будут формироваться независимо от мгновенной полярности СЧ-тока (Wyss, Oscar A.M; Prinzipien der elektrischen Reizung, [Principle of Electrical Stimulation], Neujarhrs-Blatt, published by Natural Research Society in Zurich for the year 1976, Kommissionsverlag Leeman AG, Zurich, 1976, 28-34).
Среднечастотные импульсы прикладывают с низкой частотой следования от >0 Гц до приблизительно 200 Гц, при несущих средних частотах от >5 Гц до 100000 Гц. На практике обычно используют синусоидальный амплитудно-модулированный СЧ-ток (АМ-СЧ-ток). Ниже приведены принципы, согласующиеся с принципами, изложенными совместно с "принципом полярного раздражения".
Принцип функциональной имитации:
Потенциалы действия возникают в возбудимых клетках синхронно со среднечастотными (амплитудно-модулированными) импульсами. Тем самым клетку стимулируют выполнять ее естественные функции, происходящие из данной частоты.
Принцип утомления:
Чтобы утомить возбудимую клетку, используют среднечастотные импульсы с более высокими амплитудами.
С увеличением силы тока последовательно раздражаются клетки, расположенные все более глубоко (более удаленные от электродов).
Чтобы формировать потенциалы действия при возрастании частоты, требуется повышать интенсивность.
Использование среднечастотного переменного тока предоставляет следующие дополнительные терапевтические возможности:
При раздражении СЧ-током (постоянной амплитуды) достаточной силы сначала формируется потенциал действия. При раздражении СЧ-током, который протекает более продолжительное время, потенциал действия на стороне затухания остается на уровне деполяризации (постоянная деполяризация), которая составляет около половины равновесного потенциала. После выключения СЧ-тока трансмембранное напряжение падает, затем затухает до уровня равновесного потенциала.
Ниже приведено описание терапевтического применения постоянной деполяризации.
Облегчение боли и влияние на перфузию:
Высокие интенсивности, которые, в зависимости от свойств проходящей лечение зоны, изменяются до допустимого предела, вызывают блокирование нервных проводящих путей вследствие постоянной деполяризации. Данную истинную нервную блокаду (как показано в работе BOWMAN, Bruce R., 1981, dissertation E.K. University of Ljubljana, Rancho Los Amigos Hospital, Downey, Calif, U.S.A.) используют, например, для блокирования болей фантомного характера или блокирования звездчатого ганглия при нарушениях кровотока.
Мышечные сокращения:
Тренировка мышц при умышленной недостаточной иннервации и растяжении мышц.
При неповрежденном нервно-мышечном механизме поперечно-полосатую (скелетную) мышцу раздражают непосредственно постоянной деполяризацией. В результате мышца сокращается, что используют, например, при умышленной недостаточной иннервации мышц или для растяжения мышц-антагонистов спастических мышц. В процессе лечения интенсивность следует выключать паузами через короткие интервалы. Интенсивность можно также повышать и снижать в пределах от 100% до приблизительно 50% от настроенного значения.
Формирование больших усилий мышечного сокращения:
Можно вызывать очень сильные мышечные сокращения без признаков утомления. При тетаническом сокращении, которое можно вызвать раздражением током с частотой около 50 Гц и более, усилие мышечного сокращения, напротив, быстро уменьшается вследствие утомления миокинетических узлов.
Деление клеток:
Заживление ран и ускоренное восстановление костных тканей:
Постоянная деполяризация вызывает клеточное деление здоровых клеток. Тем самым можно стимулировать заживление ран и ускорять восстановление костных тканей при переломах. Более того, СЧ-токи вызывают воздействием переменного электрического поля возвратно-поступательное движение (эффект вибрации) заряженных молекул в проницаемой током ткани, сопровождающееся вращательными движениями заряженных частей молекул. Тем самым повышают вероятность "правильного" встречного расположения фермента и субстрата, которые химически взаимодействуют в ходе метаболических процессов (облегчение метаболизма). Упомянутый эффект вибрации стремится уравнять различия концентраций тем, что ускоряет данные диффузионные процессы, которые по причине существующих градиентов концентрации протекают в определенных направлениях благодаря дополнительно подводимой кинетической энергии (ионтофорез на средних частотах, подавление воспаления, ослабление боли).
Эффект вибраций особенно усиливается при высоких интенсивностях.
Распределение медиаторов воспаления и боли:
Подавление воспаления и ослабление боли:
При протекании болезненных воспалительных процессов в больных тканях периодически обнаруживают высокую концентрацию медиаторов воспаления и боли. Эффект вибрации снижает (рассеивает) данную высокую концентрацию. "Интенсивность вибраций", обусловленных сильными токами и имеющих такую же частоту, имеет большое значение для получения терапевтических результатов (Hans-Jurgens, May, Elektrische Differential-Therapie [Electrical Differential Therapy], Karlsrune 1990).
Влияние метаболизма (диффузия, митохондрии, циклический аденозин-5'-монофосфат (АМФ)):
Ускорение и стимулирование метаболических процессов:
В соответствии с вышеизложенным, происходит ускорение биохимических метаболических процессов.
Кроме того, при пропускании СЧ-тока через клеточные культуры отмечено значительное увеличение числа и размеров митохондрий (клеточных "энергетических установок").
Концентрацию важного клеточного информационного вещества, циклического аденозина-5'-монофосфата (АМФ) также можно изменять воздействием переменного тока, в зависимости от СЧ-тока и/или напряжения (Dertinger, 1989, Kemforschungszentrum Karlsruhe, Nagy Nemectron GmbH Karlsruhe).
Кроме того, СЧ-токи могут вызывать безболезненное сильное мышечное сокращение.
Так называемое "разделение порогов" начинается с 8 кГц, т.е. пороговая сила тока, в амперах, для мышечного сокращения меньше пороговой силы тока, соответствующей порогу чувствительности (Edel, H.: Fibel der Elektrodiagnostik and Elektrotherapie [Primer of Electrodiagnostics and Electrotherapy], Muller & Steinicke Munchen 1983, p.193). Сильные мышечные сокращения можно вызывать без болевых ощущений. С терапевтической точки зрения, разделение порогов представляет особый интерес для использования обратимого процесса мышечного сокращения, который вызывают постоянной деполяризацией при приложении СЧ-тока.
Сильный СЧ-ток вызывает выделение тепла в ткани, пропускающие ток. Однако, обязательным является требование, что пациент не должен испытывать недомогание из-за превышения порогов (чувствительности, мышечного сокращения, допустимого, болевого).
Аналогично стимулированию метаболических процессов СЧ-ток может способствовать проведению ионтофореза, а именно чрескожному введению лекарственных веществ с помощью тока в организм. Из-за физических условий, ионтофорез с применением СЧ-тока нуждается в большем времени на лечение и более сильных токах по сравнению с гальваническими токами.
В соответствии с вышеизложенной информацией и данными, опубликованными в соответствующей коммерческой литературе (см. книгу "Elektrische Differential-Therapie" [Electrical Differential Therapy] by A.Hansjuorgens and H.U.May, 1990; Nemectron GmbH, Karlsrune), в первых электротерапевтических аппаратах применяли, в зависимости от диагноза, низкочастотные токи или амплитудно-модулированные среднечастотные токи с частотами от >0 Гц до 200 Гц, или среднечастотные токи с частотами от >5 Гц до 100000 Гц, в каждом случае с постоянной амплитудой (силой).
Поскольку предполагают, что накожный аппликатор в соответствии с настоящим изобретением найдет одно или несколько любых вышеописанных применений, аппликатор 10 в предпочтительном варианте осуществления содержит электрические схемы для регулирования уровня или продолжительности тока, вырабатываемого электрохимическим элементом 14. Такие схемы могут быть выполнены в виде двухпозиционного выключателя для включения "по требованию" процесса введения лекарственного средства (например, регулируемого пациентом процесса введения обезболивающего средства для облегчения головной боли), таймера, постоянного или переменного электрического сопротивления, контроллера, который автоматически включает и выключает устройство с некоторой требуемой периодичностью, чтобы соответствовать естественным или суточным характеристикам организма, или других более сложных электронных регулирующих устройств, известных в данной области техники. Например, возможно потребуется подводить электрический ток заданного постоянного уровня, поскольку постоянный уровень тока обеспечивает постоянную скорость введения вещества. Уровень тока можно регулировать многими известными средствами, например резистором или простой цепью, которая содержит резистор и полевой транзистор. Схемы могут также содержать интегральную микросхему, которую можно разработать так, чтобы регулировать дозировку подводимого активного средства или даже реагировать на сигналы датчиков для регулировки дозировки для соблюдения заданной схемы дозирования. Сравнительно простая схема может регулировать ток в зависимости от времени и, при необходимости, формировать комплексные токи по виду сигнала, например импульсы или синусоидальные волны в соответствии с вышеприведенным описанием. Кроме того, схемы могут содержать систему с биологической обратной связью, которая контролирует биосигнал, дает оценку лечению и соответственно регулирует введение активного агента. Характерным является пример, в котором уровень сахара в крови контролируют для регулирования введения инсулина больному сахарным диабетом. Простым, но важным применением регулирующей схемы является исключение тепловыделения и обусловленного им повреждения тканей. Понятно, что введение ионов сопровождается тепловыделением из-за движения ионов, причем чем быстрее осуществляется введение, тем интенсивнее происходит тепловыделение в месте введения. Используемый для лечения ток, как таковой, может регулироваться пациентом таким образом, что можно найти баланс между интенсификацией введения вещества и ослаблением недомогания при повышении температуры.
Следовательно, комплект в соответствии с настоящим изобретением будет содержать накожный аппликатор для чрескожного и/или внутрикожного введения, по меньшей мере, одного вещества и, по меньшей мере, одну камеру для хранения веществ(а) отдельно от аппликатора перед использованием. Предлагаемая конструкция допускает универсальное введение разных веществ и/или дозировок с одним накожным аппликатором.
В результате способ чрескожного или внутрикожного введения, по меньшей мере, одного вещества в соответствии с настоящим изобретением осуществляют как последовательность этапов, заключающихся в том, что (a) локально наносят содержащую вещество электропроводимую текучую среду на участок кожи пациента и/или наносят содержащую вещество электропроводимую текучую среду, по меньшей мере, на один электрод накожного аппликатора, который содержит электрохимический элемент, по меньшей мере, с двумя электродами, расположенными с одной стороны накожного аппликатора; (b) располагают накожный аппликатор так, чтобы электроды имели электрический контакт с участком кожи пациента; и (c) подводят электрический ток через электропроводимую текучую среду и участок кожи пациента для чрескожного или внутрикожного введения вещества.
В результате способ подведения тока и/или напряжения к участку кожи пациента в соответствии с настоящим изобретением осуществляют как последовательность этапов, заключающихся в том, что (a) локально наносят электропроводимую текучую среду на участок кожи пациента и/или наносят электропроводимую текучую среду, по меньшей мере, на один электрод накожного аппликатора, который содержит электрохимический элемент, по меньшей мере, с двумя электродами, расположенными с одной стороны накожного аппликатора; (b) располагают накожный аппликатор так, чтобы электроды имели электрический контакт с участком кожи пациента; и (c) пропускают электрический ток через электропроводимую текучую среду для подведения тока и/или напряжения к участку кожи пациента.
Следует понимать, что электропроводимую текучую среду можно наносить на один или оба электрода либо с удерживанием в камере, либо дозированием из любой другой описанной камеры. Кроме того, следует понимать, что вышеупомянутые применения настоящего изобретения можно также реализовать локальным нанесением электропроводимой текучей среды на кожу в том месте, где будет расположен электрод.
Настоящее изобретение обеспечивает многочисленные преимущества по сравнению с существующими аппликаторами, которые по своему существу содержат вещества, подлежащие чрескожному или внутрикожному введению, поскольку единственный накожный аппликатор можно применять для введения любого числа разных веществ/дозировок пока он получает питание, причем аппликатор не требуется отправлять в отходы, так как он никогда не истощается.
Дополнительные задачи, преимущества и новые признаки настоящего изобретения очевидны для специалистов со средним уровнем компетентности в данной области техники из рассмотрения следующих ниже примеров, которыми изобретение не ограничивается. Кроме того, ниже приведены примеры, экспериментально подтверждающие каждый из различных вариантов осуществления и каждую особенность настоящего изобретения, определенные в вышеприведенном описании и следующих примерах.
Примеры
Ниже следуют примеры, которые вместе с вышеприведенным описанием иллюстрируют настоящее изобретение без его ограничения.
Лечение розацеа
Розацеа, характеризующаяся покраснением участков лица и телеангиэктазией, представляет собой распространенное заболевание, которому подвержены многие лица, в основном стареющего поколения. Способы лечения розацеа ограничены.
На опытное исследование записали трех пациентов с розацеа, соответствующих следующим критериям отбора:
Пациенты имели легкое до умеренного покраснение с обеих сторон лица и пациенты были в возрасте 20-65 лет.
Цели исследования заключались в том, чтобы определить терапевтическое действие на явление покраснения в процессе и после лечения, и чтобы определить побочные эффекты.
Каждый исследуемый пациент получал лечение обеих сторон лица.
На одну сторону лица накладывали «активный аппликатор», соединенный тонкими проводами с источником питания так, чтобы большая часть аппликатора (главный аппликатор) была подсоединена к положительному полюсу источника питания, а меньшая часть аппликатора (контраппликатор) была подсоединена к отрицательному полюсу источника питания.
На другую сторону лица каждого испытуемого накладывали «пассивный аппликатор» аналогичной формы, без подключения к источнику электропитания.
Каждый аппликатор покрывали испытательным препаратом (водным гелем, содержащим экстракт гамамелиса). 0,4 мл испытательного препарата равномерно наносили шпателем на главный аппликатор, и 0,1 мл испытательного препарата - на контраппликатор. Затем аппликаторы накладывали на кожу исследуемых пациентов на 7-20 минут (период лечения).
Немедленно после снятия аппликаторов и затем через 10, 25 и 40 минут выполняли визуальные наблюдения, включая субъективную оценку пациентом и скрытную оценку подготовленным наблюдателем. Перед лечением и при каждом наблюдении снимали фотографии.
У всех трех пациентов наблюдалось выраженное снижение степени покраснения и распространения телеангиэктазии в местах наложения активного аппликатора. Данное улучшение отмечалось при первом наблюдении немедленно после снятия аппликатора и затем регистрировалось в течение остального периода наблюдений. Пассивный аппликатор давал лишь слабо заметные улучшения, которые ни пациент, ни наблюдатель не оценивали как существенные.
Специалистам в данной области техники очевидно, что некоторые признаки изобретения, описание которых для ясности приведено в связи с отдельными вариантами осуществления изобретения, могут быть также объединены в одном варианте осуществления изобретения. И, наоборот, разные признаки изобретения, описание которых для краткости приведено в связи с одним вариантом осуществления изобретения, могут быть также представлены отдельно или в любой подходящей подкомбинации.
Специалистам в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается приведенными выше конкретными примерами осуществления. Наоборот, объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения и включает в себя как комбинации, так и подкомбинации различных вышеприведенных признаков, а также их изменения и дополнения, которые очевидны для специалистов в данной области техники после прочтения вышеприведенного описания. В соответствии с вышеизложенным, в изобретение можно внести все такого рода варианты, изменения и дополнения, которые не выходят за пределы существа и широкого объема прилагаемой формулы изобретения.
Реферат
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам и способам для чрескожного и/или внутрикожного введения лекарственных веществ. Комплект для подведения электрического тока и/или напряжения к участку кожи и/или чрескожного или внутрикожного введения веществ содержит накожный аппликатор, содержащий источник питания и, по меньшей мере, два электрода, электрически соединенные с источником питания и предназначенные для электрического соединения с участком кожи пациента, и, по меньшей мере, один сепаратор для хранения электропроводимой текучей среды. Электропроводимая текучая среда предназначена для нанесения, по меньшей мере, на один из электродов и/или для локального нанесения на участок кожи пациента. В одном из вариантов выполнения тонкий эластичный накожный аппликатор имеет тонкий эластичный источник питания и тонкую камеру, содержащую электропроводимую текучую среду/композицию, в котором тонкая камера расположена, по меньшей мере, на одном из упомянутых, по меньшей мере, отрицательном электроде и, по меньшей мере, на одном положительном электроде. Изобретение позволяет повысить универсальность накожных аппликаторов за счет введения любого числа веществ в любых дозировках. 7 н. и 78 з.п. ф-лы, 6 ил.
