CN102395403A - 用于为治疗和用药目的进行活性剂穿皮输送的离子透入系统 - Google Patents

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Abstract

系统的一个实施方案包括：一个电源；以及，至少两个电极组件，它们可被布置成一对(Van，我试图在这里为下文提到的“对”找补，但是我拿不准你想说什么，因为下一句中看起来是打字错误)。该电源具有在一个最大电流值和一个最小电流值之间交替的输出电流。每个电极组件被配置为与使用者的皮肤层保持接触。另外，每个电极组件包括一个电极，该电极联接到该电源以接收来自该电源的输出电流；该一对电极组件中的至少一个电极组件包括载有带电荷的活性剂的介质，该介质被设置到所述至少一个电极组件，以使得该输出电流能够在该输出电流与该活性剂极性相同的时间段上将该活性剂推斥到该皮肤层中。

Description

用于为治疗和用药目的进行活性剂穿皮输送的离子透入系统
技术领域
此处描述的实施方案涉及为治疗目的的活性剂的离子透入穿皮输送(iontophoretic transdermal delivery)。
背景技术
离子透入法是一种使用小电荷通过排斥性电动势来穿皮地推送(propel)高浓度的带电物质——已知为活性剂——的非侵入性方法。此方法已用于各种化合物——包括治疗剂——的穿皮输送。传统地，使用直流电为离子透入法提供驱动电流。然而，存在与直流电的使用关联的多个缺点，包括：在不伤害皮肤的前提下可以随时间输送的电流的总量的限制；以及，电容性电荷在皮肤层中的累积，这可以抵抗电动驱动力，从而降低随时间输送的化合物的速率和总量。而且，直流电可以造成对皮肤的局部麻醉作用，这导致对皮肤的烧伤和其他热损伤，因为使用者当时不会感觉到对皮肤的伤害。因此，需要改进的方法来使用穿皮离子透入法输送各种治疗剂。
附图说明
图1例示了根据一个或多个实施方案的用于活性剂穿皮输送的离子透入系统。
图2例示了一个替代实施方案，其中，在另一个实施方案下，一对电极组件中的每一个都被装备成用以将活性剂扩散到皮肤层中。
图3是布置在使用者皮肤层上的电极组件的俯视图。
图4例示了用于例如参照图1至图3描述的实施方案的一个替代电源。
图5A至5F例示了可以被用于提升使用者皮肤上的电极组件工作的特性的各种波形或电流输出变化。
具体实施方式
此处描述的实施方案提供了一种用于穿皮输送药品(drug)和其他治疗剂(therapeutic agents)的离子透入系统。如此处所用，术语“穿皮”指的是穿过皮肤的一层或多层(例如表皮、真皮等)来输送化合物——诸如药品或其他生物剂。离子透入是一种通过使用施加在皮肤层的电流来穿皮地推送高浓度的带电物质——已知为活性剂——的非侵入性方法。所述活性剂可包括药品或其他治疗剂或生物化合物。
更具体地，此处描述的实施方案包括一种用于为治疗和用药目的穿皮输送活性剂的离子透入系统。所述系统包括一个电源，以及至少两个电极组件(其可被布置成一对)。所述电源提供了一个输出电流，其在最大电流值和最小电流值之间交替。每个电极组件被配置为保持与使用者的皮肤层接触。此外，每个电极组件包括一个电极，所述电极被联接到所述电源，以接收来自所述电源的所述输出电流。所述一对电极组件中的至少一个电极组件包括载有带电荷的活性剂的介质，所述介质被设置在所述至少一个电极组件上，以使得所述输出电流能够在所述输出电流与所述活性剂极性相同的时间段上将所述活性剂推斥(repel)到所述皮肤层中。
根据一个或多个实施方案，诸如所描述的输出电流是电荷平衡的(charged balanced)交流电流(AC)输出。“电荷平衡的AC输出”意味着，在给定时间段上，在每个极性输送的电流的量基本相等。如此处所使用的，“基本相等”意味着，两个值在彼此的约80％以内，更优选地在一个或多个波形的周期上的90％或99％以内。
单点分配
图1示出了根据一个或多个实施方案的一个用于穿皮输送活性剂的离子透入系统。系统100被示为处于部署(deployed)(即，工作)状态，并且包括一对有源(active)电极组件110、112和一个交流电源108，它们结合以使得能够将药剂或治疗剂(“活性剂”)102穿皮输送到使用者的组织中。治疗剂102可以包括一种或多种药品或其他治疗剂。在部署状态，该对电极组件110、112被放置在使用者的外部皮肤层(exterior skin layer)上。在一个实施方案中，交流电源108迫使剂(agent)102从该对电极组件中的一个电极组件(在图1中被示为电极组件110)配送(dispense)。更具体地，活性剂102被选择为具有离子电荷(ionic charge)，且交流电源108被连接到电极组件110，以在该交流电源与该活性剂极性相同时将活性剂102推斥到使用者的皮肤层中。这样，导致活性剂102配送到皮肤层中的驱动机制/驱动力是间歇的和交替的(以匹配电源108的输出)。
具体参见图1，电源108、电极组件110、112和使用者皮肤层或组织形成一个回路(circuit)，以使得能够从所述电极组件中的至少一个电极组件输送活性剂。更具体地，图1示出了一个单分配配置(single disbursement configuration)，其中第一电极组件110含有活性剂，第二电极组件112用作返程(return)而不含有活性剂。在所示的配置中，第二电极组件112用作返程，用于完成与电源108和第一电极组件110的回路。在一个时间段上，输出电流被赋予与活性剂的电荷匹配的极性。输出电流——其经由由另一电极组件和电源108形成的回路流动——的存在导致了带电活性剂从电极110被推斥到使用者的皮肤层中。因此，在图1所示的配置中，第一活性电极组件110配备有活性剂102，且当输出电流的极性匹配该活性剂的电荷的极性时，电源108将该活性剂从第一电极组件110导引到皮肤层中。
如下所述，电源108可以改变所述电流输出的输出，以更改输送活性剂的时间段。在一个实施方案中，电源108使所述输出电流在最大电流值(与输送时间段重合)和最小电流值(与非输送时间段重合)之间改变。所述最小电流值要么对应于无电流输出，要么对应于反转(inverse)电流输出。如其他地方所述，反转电流输出可用作滞留机制(retention mechanism)，其主动地预防活性剂扩散到皮肤层中(例如，因静电引力)。因此，输送时间段与如下时间段重合：在该时间段中，来自电源108的输出电流具有匹配于所述活性剂的极性。非输送时间段要么与来自所述电源的输出电流的极性相反于所述活性剂的极性的时间段重合，要么与基本无电流输出的时间段重合。
在诸如参照图1描述的系统中，一些实施方案规定了输送时间段/非输送时间段是对称的或均等的。例如，输送时间段/非输送时间段每个可持续x毫秒、秒或分钟，以匹配，例如，所述输出的对称波形(例如，正弦波、方波等)。在其他一些实施方案中，输送时间段/非输送时间段是不对称的或不均等的。例如，输送时间段可以持续几分钟，而非输送时间段可以仅持续若干秒或以其他方式少于输送时间段。输送时间段/非输送时间段可以重复，或者仅经历单个循环(即，一个输送时间段和一个非输送时间段)。
每个电极组件110、112包括电极130和接触层(contactthickness)118。每个电极组件110、120的接触层118的形式可以是由若干层弹性或其他柔性聚合物材料制成的贴片(patch)。接触层118可以包括，例如，粘合剂，用于使得相应的电极组件110、112能够被部署在使用者的皮肤层上，并且在皮肤运动期间保持粘附。类似地，电极130对应于一个或多个元件或层，其将导电路径从交流电源延伸到接触层和/或皮肤层。在一个实施方案中，连接器132将电极130连接到电源108的引线133。电极130对应于延伸至或连接到连接器132的金属层或元件(例如，配线(wiring)、接触元件等)。电极130可包括与接触层118分立的层，其包括用于承载活性剂102的介质122。然而，在一些变体中，电极130包括元件，诸如颗粒或接触元件，其与接触层118集成(integrate)或随接触层118一起提供。在一个实施方案中，电极130包括导电材料，诸如金属(例如，银)或导电碳材料(石墨片)。在图1描绘的一个实施方案中，电极130是覆于接触层118上的一个导电层。如下所述，接触层118包括用于配送活性剂102的层，且包括使得电极组件粘附至皮肤的材料。在许多实施方案中，活性剂被溶解在水溶液(aqueous solution)或其他载体溶液——例如异丙醇、DMSO以及类似化合物——中。
如前文所提及，在图1的实施方案中，所述一对电极组件中仅有一个电极组件(被示为电极组件110)被用来将活性剂102输送到使用者的皮肤中。第一电极组件110的介质122提供了一个含有所述活性剂的贮器(reservoir)或保留器(retainer)，例如，在活性剂被溶解到载体溶液中的实施方案中。更具体地，接触层118的介质122包括一个组织接触多孔层(tissue contacting porous layer)124，其可以要么与所述贮器分立，要么是所述贮器的一部分。多孔层124可被配置为吸收来自所述贮器的载体溶液，进而将该溶液吸(wick)得与皮肤接触(例如，通过毛细作用)。可以基于各种参数来选择多孔层124的孔隙度(porosity)。例如，可以基于活性剂的浓度或输运特性来选择所述孔隙度。更具体地，例如，对于较高分子量的治疗剂和/或具有较大粘度的治疗剂溶液，可以选择较高的孔隙度。用于多孔层124的适当的多孔材料可包括压缩棉或其他纤维网(fibrous mesh)，诸如由各种聚合物纤维制成的网。
电极组件110、112可被构造成用后即弃的(disposable)或可重复使用的(reusable)。如果是用后即弃的，则电极组件110(载有所述活性剂)被制造为或零售为将活性剂包括在介质122中。如果是可重复使用的，一个实施方案提供了：电极组件110包括入口导管和可选的自密封端口，其使得活性剂102能够被分散到介质122中以用于输送。在一个实施方案中，所述自密封端口是由硅树脂或其他弹性材料制成的，以使得电极组件110能够充填有活性剂。
交流电源108可以对应于电池(battery)，诸如可充电的锂离子电池组。作为替代，交流电源108可以包括另一个电源(诸如太阳能电池)或者提供通往另一个电源的接口。电路系统(circuitry)(诸如参照图4描述的)可被用于将直流电流(DC)功率输出转换成指定波形的交流信号。如其他地方提及的，所述指定波形可以是短的(例如若干毫秒)、长的(若干分钟)、对称的(输送/非输送是均等的)或者非对称的(输送/非输送是不均等的)。
电极组件110、112和交流电源108可被设为与一个或多个外壳部分(housing segments)相连。例如，电源108、电极组件110、112以及将电源和电极组件互连的配线或连接器可以全都被容纳在一个外壳中，或者被容纳在集成的外壳部分的组合中。这样，电极组件110、112的系统可以被提供为能够被使用者组装和部署的一个产品、设备或工具包(kit)。所述工具包还可以包括使用指南。
当被部署且发挥作用时，所述活性剂被选择为带有离子电荷，其可以被具有相同极性的电流充分地推斥。所述活性剂分布在电极组件110的介质122中。电源108被连接和发信号，导致在交流电源108、含有活性剂的电极组件110以及提供返程电极(return electrode)的电极组件112之间形成回路。在所述电流具有与所述活性剂的电荷相同的极性的时间段中，所述活性剂被从电极组件110的介质122推斥到使用者的皮肤层中。在所述电流具有与所述活性剂的电荷相反的极性的时间段中，所述活性剂不被推斥。从而，所述活性剂被诱使(induce)在交替的时间段中行进到使用者的皮肤层中，以与交流电源108的交流功率匹配。交流电源108的频率可以非常多样化。具体地，该交流电源的频率可以处于若干毫秒(例如，1/60秒)或若干分钟(例如，10分钟)的范围内。
另外的益处有：用电流极性的切换，可以完全阻止活性剂扩散到皮肤层中。因此，交流电源108的使用使得能够在交替的情形下阻止活性剂进入皮肤层。这使得能够，例如，更好地控制在给定时间段中输送到皮肤层中的活性剂的量。
双点分配
图2示出了一个替代实施方案，其中在另一个实施方案中，一对电极组件中的每一个电极组件都被装备成用以将活性剂配送到皮肤层中。更具体地，图2的一个实施方案示出了第一和第二电极组件210、212，其中每一个电极组件可包括与参照图1的第一电极组件110示出的构造相似的构造。从而，第一和第二电极组件210、212均包括一个电极230，其放置为在接触层218上或与接触层218处于操作关系。每个电极组件210、220的接触层218的形式可以是由弹性或其他柔性聚合体材料制成的贴片。接触层218可以包括，例如，用于使得相应的电极210、212能够被部署在使用者的皮肤层上的粘合剂。类似地，每个电极组件210、212的电极230可对应于延伸到或联接到连接器232的一个或多个金属层或元件(例如，配线、接触元件等)，连接器232进而将那个电极230连接到电源208的引线233。在每个电极组件210、212上，电极230可包括与接触层218分立的一个层，其包括用于承载活性剂202的介质222。然而，在一些变体中，电极230包括与接触层218集成或随接触层218一起提供的元件，诸如颗粒或接触元件。在一个实施方式中，电极230包括导电材料，诸如金属(例如，银或银-氯化银)或导电碳材料(例如，石墨片)。
电极组件210、212的介质222包括一个组织接触多孔层224，其可以要么与贮器分立，要么是贮器的一部分。相似地，在电极组件210、212之一或二者可重复使用的一个实施方式中，可包括一个自密封端口(未示出)，以使得活性剂能够被配送到介质222中以用于输送到皮肤层。
作为一个变体，电极组件210、212可以均能够保留待配送的活性剂，但电极组件210、212可以具有不同的结构。例如，接触层以及每个电极组件210、212能够保留的活性剂202的量可以是不同的。
与图1的实施方案不同，交流电源208被电连接，以导致以交替方式兼从这两个电极组件210、212配送活性剂202。在一个实施方案中，交流电源208向每个电极交替发送功率信号，以使得来自每个电极组件的输送时间段相同。这样的配置使得输送时间段能够在电极组件之间交替。另外的优点有，在电极组件之间交替输送时间段使得能够利用使用者的皮肤中的交替点(alternating points)连续地穿皮输送活性剂，以避免例如皮肤刺激或饱和。
与图1的先前实施方案相似，诸如参照图2描述的实施方案可被构造为一个设备或工具包，其可被组装和部署以供使用者使用。从而，可纳入一个或多个外壳部分，以将电极组件210、212和/或电源208集成。
图3是部署在使用者的皮肤层上的电极组件的俯视图。电极组件310、312可被实施为从一个电极组件配送活性剂(单点分配，诸如参照图1描述的)或者兼从这两个电极组件310、312配送活性剂(双点分配，诸如参照图2描述的)。在一个单点分配配置中，当所供应的电流具有与所述活性剂的电荷相同的极性时，交流电源308在交替的时间段中将所述活性剂推斥到皮肤322中(到纸面内，如Z轴所示)。如其他地方提及的，所述交替的时间段可以持续若干毫秒、若干秒或若干分钟。所述交替的时间段还可以在持续时间上是不对称的或不均等的。在一个单点分配中，例如，电流从交流电源308延伸穿过第一电极组件310的接触层(见图1的元件118)，进入皮肤层322，并且到达第二电极312(用作返程)，以与交流电源308形成一个回路。从而，在由来自电源108的电流的频率设定的交替的时间段(由t1，t3，tn标示的时间段)中，活性剂从一个电极组件310配送到皮肤层中。显然，当所述电流与所述活性剂的电荷极性相反(即，相吸的极性)时(由t2，t4，tn+1标示的时间段)，所述活性剂不会被动地配送。在那种情况下，电流/电压的相反极性用作电极组件310内的活性剂的保留机制。
在一个双点分配配置(诸如参照图2的实施方案描述的)中，交流电源308使将活性剂导引到皮肤层322中的电极组件交替。在一个实施方式中，例如，这两个电极组件可以均载有活性剂，且所述活性剂带正电。在电流具有正极性的第一时间段：(i)第一电极组件310中带正电的活性剂被导引到皮肤层中；(ii)第二电极组件312中带正电的活性剂被保留，或被防止扩散到皮肤层中。在下一个时间段中，当电流具有负极性时：(i)第一电极组件310中带负电的活性剂被保留，或被防止扩散到皮肤层中；并且(ii)第二电极组件312中带正电的活性剂被导引到皮肤层中。因此，第一电极组件310的时序(timing sequence)可被描述为：(i)在由(t1，t3，tn)标示的时间段配送，并且(ii)在由(t2，t4，tn+1)标示的时间段保留。类似地，第二电极组件312的时序可被描述为：(i)在由(t2，t4，tn+1)标示的时间段配送，并且(ii)在由(t1，t3，tn)标示的时间段保留。
对于单点或双点分配配置，电极组件工作的频率可以以毫秒、秒或分钟计。例如，在一个单点分配实施方案中，药品开通(drug-on)工作模式可以持续几分钟，随后是药品休止(drug-off)工作模式。药品开通状态和药品休止状态的时期可以是相同的或不同的。例如，药品开通状态可以持续几分钟，而药品休止状态可以短得多。
根据一个实施方案，电极组件310、312可以与下列机制一同使用，以发起和/或停止所述电极组件的使用：(i)来自使用者输入机制342的输入，(ii)来自用于检测人体/生理状况的传感器344或传感器系统的输入，和/或(iii)定时器(timer)346。使用者输入机制可对应于使用者能够触发的开关、按钮或类似机制。一旦使用者将电极组件放置在他的皮肤上，使用者输入机制342就可被用于发起电极组件310、312的使用。使用者输入机制342也可被用于根据使用者的选择来停止所述电极组件。例如，使用者可以将电极组件部署在他的皮肤层上，然后在期望的时间按下一个按钮或使得电源为电极供电。
传感器344(或传感器系统)可以对应于一个生理传感器，当传感器344检测到一个生理状况时，就触发电极组件工作。例如，传感器344可以对应于用于糖尿病的血糖监控器；血糖状况触发传感器344来致动电极组件。
作为一个替代或变体，诸如参照图3描述的系统可以设有一个接口345，以使得电源308能够被传感器344或其他传感器的输出触发或操作。这样，诸如由各个实施方案描述的系统可以被部署在这样的环境中：其中使用者具有一个或更多个预先存在的身体传感器以检测各种不同状况。接口345可包括逻辑或电路系统，以使得能够解释来自使用者的传感器系统的传感器输出。
定时器346对应于下列由例如逻辑线路或电路系统实现的机制：(i)通过电流/电压输出将电源308从输送状态(即，向电极组件发送电流输出)切换到非输送状态；和/或(ii)将电源308从非输送状态(即，发送反转电流或不发送电流)切换到输送状态。在一个典型的实施方式中，定时器346可以将电源208切换到电流输出与活性剂的电荷在一个设定时间段(set duration)上匹配的状态，然后将该电源切换到要么关闭要么输出反转电流。
作为对所描述的实施方案的一个替代或变体，传感器344或传感器系统被配置为，当一个生理状况不再存在时，触发电极组件310、312以停止工作。作为另一个变体，一个实施方案可以将电极组件的工作模式从药品输送切换到药品休止状态，而不是关闭(switch off)。药品休止状态不同于关闭状态在于，反向电流可被用来：(i)将电极维持在部署状态，但是(ii)因电流的极性而用电极保留活性剂。例如，参见图1的实施方案，当传感器344检测到所述生理状况存在时，电极组件310切换到打开，以输送一类活性剂以解决该状况。在所述生理状况(通过传感器或定时器)被检测为正在受到处理之后，电极组件310切换到反转电流状态，以使得没有药品被输送到皮肤层中。一旦传感器344检测到所述生理状况重新出现，该状况的随后重新出现可以触发第一电极组件310再次进入药品输送模式。
上述的各种实施方案提供了交流电流/电压，以驱动带电活性剂从电极组件进入使用者的皮肤层。实施方案进一步意识到，从交流电源输出的交流电流/电压的波形可以对各种实施方案描述的穿皮离子透入输送系统的工作和应用有因果关系。参照图5A至图5F描述了使用这样的波形的多个电流输出波形和应用。
应用和波形
图4示出了用于与诸如参照图1至图3描述的实施方案一起使用的交流电源。波形生成器400具有一个输入以接收来自电池(或其他电源，诸如光伏太阳能电池)的DC电流，并且将该输入转换成整形波形(shaped waveform)。所述整形波形的实例可以是正弦波形、方波形、梯形波形或其他类似的波形。某些波形，诸如方波，具体地可以是短频率或长频率的。短频率波形可以每秒重复几次(例如1/60秒)，而长频率波形可以几分钟重复一次(例如，20分钟)。在生成波形时，一些实施方案使用了在约1到100V范围内的电压。
波形生成器400包括一个功率逆变器(power inverter)410和一个波形整形器(waveform shaper)420。功率逆变器410具有一个用于接收DC电流的输入，以及一个用于将AC电流发送到该波形整形器的输出。波形整形器420包括用于将AC电流整形成期望的波形的电路系统。例如，为了获得期望的波形形状，波形整形器420可以包括电容性元件或电感性元件。已整形的波形由波形生成器400输出。
图5A至图5F例示了各种波形或电流输出变体(随着时间)，其可被用于提升使用者皮肤上的电极组件工作的特性。诸如所描述的实施方案可被实施为单点分配配置(见图1)或双点分配配置(见图2)。在描述图5A至图5F的实施方案时，为示例目的可参见图3的元件或编号。此处描述的诸多实施方案提供了在给定极性和零之间变化的波形，其中在极性，电流导致活性剂被推斥到皮肤层中。在其他一些实施方案中，所述波形在正极性和负极性之间存在交替。在一些实施方案中，交流电流可被输送给每个使用中的电极组件(无论该电极组件是否具有活性剂)。通过将该波形定向为以电荷平衡方式交替，可减少或最小化对皮肤的电毒性(electrical toxicity)或伤害。在其他一些实施方案中，使用了被定向为在电荷上平衡的交流电流，但可存在一些非对称性。
下文描述的波形在最小值和最大值之间可变化。一些实施方案，诸如参照图5B描述的，可以在电荷值上交替(即，包括反转极性)。在这样的实施方案中，电流输送可以在电荷上平衡。
图5A例示了根据一个实施方案的波形510，其包括延伸的或长的药品输送阶段。在一些实施方案中，皮肤层可被假定为在给定时间段中仅仅处理最大电流量(最大电流输送)(例如，每分钟80毫安)。对于给定的安培数，交流电源的输出的时间段可被设置为不超过该最大电流输送。所述输送时间段可被设置成电流输出I1的整个周期的某部分(portion)或某分数(fraction)(例如，对于n＝2是50％)。例如，在一些实施方式中，最大电流输送(I1)被假定为一分钟80毫安。在这样的实施方式中，输送时间段被设置为4毫安输出持续20秒。若不切换到负极性，电源308的输出可以交替到无安培数输出(而不是切换极性)。虽然图5A中描绘的波形是矩形的，但该波形也可以具有替代的形状(例如，正弦形、梯形)，而电流输送对应于该曲线下方的区域。在图5A所示的实例中，交流电源308在一个电极上发起输送时间段，其中输送时间段是由具有与活性剂的电荷匹配的极性的电流所设定的。该电流可交替到零输出，此时药品输送基本停止。因此，无输送时间段可以与无电流输出重合，而不是与反转电流重合。
图5B例示了另一个实施方案，其中交流功率信号输出了对称的方波。图5B(以及此处所描述的其他波形)例示了电荷平衡交流电流的使用。例如，在极性上对称的波形可被认为是电荷平衡的。取决于应用，该循环可以是长的(例如20分钟)或短的(例如1/60秒)。输送时间段可对应于波形周期的一半。在所示的实施方式中，反转电流被用于在非输送时间段中主动地防止向皮肤层输送药剂。
图5C例示了另一个实施方案，其中交流功率信号输出了非对称方波，其中输送时间段与非输送时间段不同。更具体地，该非对称方波可包括较长的输送时间段(t1)，随后是较短的休息时间段(restdurations)(t2)。休息时间段可以对应于无电流时期，或如所示对应于反转电流(I2)时期。在一个应用中，休息时间段使得皮肤层能够从先前时间段中的药品输送(即，耗散任何热、离子的聚集，或由电流的输送导致的其他副产物)恢复过来。作为一个替代或变体，休息时间段可以跟随着没有电流被施加到皮肤层的时期，以使得皮肤层能够从电流的施加恢复过来。
图5D例示了另一个实施方案，其中交流功率信号是梯形的，从而包括攀升(ramp-up)和/或滑落(ramp-down)时期。如所描绘的，I1是由电源308生成的最大电流输出。攀升时期持续一个时间段tr，其是为了使得使用者能够物理地适应电流和/或活性剂的施加而选择的。该时期可以是长的，以使得攀升时间段能够有效。在一个实施方案中，可以可选地实施滑落时期。
图5E和图5F例示了替代的波形变体，其中高频振荡被叠加在基本波形上。所述基本波形可具有持续若干秒或若干分钟的周期，对应于到电极组件的输出电流——其从最大值(例如，4MA)到无电流和/或反转电流。所述高频振荡反映了该周期中的多个时刻的电流值的小变化。所述高频振荡的周期可以比所述基本波形的周期短一个或两个量级(magnitude)。例如，所述基本波形可具有若干秒到若干分钟的周期，而该波形的高频振荡可具有若干毫秒到若干秒的周期。所述高频振荡的效果是减少接收活性剂时电容性电荷对皮肤层的作用。所述高频振荡也可被用来促使活性剂穿过包括角质层的皮肤，通过：在活性剂行进穿过皮肤时导致活性剂的运动发生振荡，从而找到穿过皮肤的阻力最小的通路。在这样的实施方案中，通过使用建模(例如，药代动力学建模(pharmacokinetic modeling))以及/或者病人的年龄、皮肤类型和皮肤位置等，所述高频振荡可被调节以增强此效果。
可出于诸如在先前实施方案中描述的考虑来选择基本波形。例如，在图5E中，该波形包括攀升时期。在图5F中，该波形具有被切换到非输送时间段的输送时间段。图5F的一个实施方案例示了高频振荡可被生成为仅仅在输送时间段期间存在。
应用
对于此处描述的实施方案存在诸多应用。表1列出了，例如，可以使用诸如上述的电极组件的系统用各种药品和其他活性剂处置的各种医学状况。该表还识别了该处置是否可以是病人激活的、传感器激活的、定时的或连续的。如果是病人激活的，那么当电极组件处于部署状态时，使用者可以操作使用者输入机制342(图3)以发起电极组件的工作(以及活性剂的输送)。使用者激活的应用的实例包括：各种止痛药品——诸如利多卡因(lidocaine)或芬太尼(fentanyl)——的输送。传感器激活的使用可以纳入一个或多个与使用者的身体相接的传感器344的使用，以确定使用者的状况是否需要用所限定的活性剂进行处置。传感器激活的应用的一个实例可以包括糖尿病的处置，其中传感器是血糖传感器或(用于检测高血糖的其他传感器装置)以及胰岛素剂量管理器。如果一个处置纳入了定时器346，那么该处置被定时，以确定何时开始/停止输送时间段。
表1
Figure BDA0000093758970000131
在具体实施方案中，活性剂可以包括足够量的元素铁(elementaliron)，用于处置缺铁性贫血。在若干天甚或若干星期的时期上为病人提供在约1到约100mg之间的元素铁，元素铁的量就可以足够了。在各种实施方案中，所述元素铁可包括二价铁(Fe2+)或三价铁(Fe3+)形式的离子铁(ionic iron)。所述离子铁可包括铁盐、二价铁盐、三价铁盐、焦磷酸铁、氯化亚铁或其组合。
虽然此处已经参照附图详细描述了本发明的示例性实施方案，但应理解本发明不限于那些确切的实施方案。这样，本领域技术人员将明了许多修改和变化。从而，本发明的范围旨在由下列权利要求和它们的等价物所限定。另外，已经预料到，单独描述的或作为一个实施方案的一部分描述的特定特征可以与其他单独描述的特征或其他实施方案的部分组合，即使所述其他特征和实施方案没有提到该特定特征。这里，缺少对组合的描述不应排除发明人对这样的组合主张权利。

Claims (30)

1.一种用于为治疗和用药目的进行活性剂穿皮输送的系统，所述系统包括：
一个电源，其提供电荷平衡的交流输出电流，所述输出电流在第一电流值和第二电流值之间改变；
一对电极组件，每个电极组件被配置为与使用者的皮肤层保持接触，并且其中每个电极组件包括一个电极，所述电极联接到所述电源以接收所述输出电流；
其中，所述一对电极组件中的至少一个电极组件包括载有带电荷的活性剂的介质，所述介质被设置在所述至少一个电极组件上，以使得所述输出电流能够在所述输出电流与所述活性剂极性相同的时间段上将所述活性剂推斥到所述皮肤层中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述输出电流在如下情形之间交替：因所述活性剂的极性，所述活性剂被推斥，然后被保留。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源被配置为以如下波形来提供所述输出电流：所述波形包括在约1秒和30分钟之间的周期。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源被配置为以如下波形来提供所述输出电流：所述波形包括小于约1秒的周期。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源被配置为以如下波形来提供所述输出电流：所述波形是不对称的，以使得所述输出电流与所述活性剂极性相同的时间段长于所述输出电流的最小值为零或负的时间段。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源被配置为以如下波形来提供所述输出电流：所述波形包括攀升时间段，在此时间段中所述输出电流的值增大到最大值。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源被配置为将所述输出电流提供为包括：(i)介于所述最大值和所述最小值之间的基本波形；以及(ii)叠加在所述基本波形上的高频波形。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述电源被配置为将所述输出电流提供为仅在所述输出电流与所述活性剂极性相同的时间段上才包括所述高频波形。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述一对中的每个电极组件包括所述载有带电荷的活性剂的介质，以使得每个电极组件能放置在所述皮肤层上，以将所述活性剂在如下交替情形中导引到所述皮肤层中：所述交替情形与那个电极组件接收的输出电流在所述最大值和所述最小值之间的交替重合。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述活性剂包括二价铁、三价铁或焦磷酸铁。
11.根据权利要求1所述的系统，其中每个电极组件包括一个接触层，所述接触层进一步包括：一个贮器，其用于保留所述活性剂；以及，一个组织接触多孔层，其与所述贮器处于流体连通。
12.根据权利要求11所述的系统，其中每个电极组件包括一个连接器，所述连接器将所述电极联接到所述电源。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源被配置为将所述输出电流生成为具有基本为正弦形、方形、锯齿形或梯形的波形。
14.根据权利要求1所述的系统，其中在所述输出电流的一个周期期间，所述第一电极组件和所述第二电极组件之间的电压的最大绝对值在约1到100V的范围内。
15.根据权利要求1所述的系统，其中电流的最大绝对值在约0.1至4mA之间。
16.根据权利要求1所述的系统，还包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被提供给所述使用者，以检测所述使用者中的状况，所述一个或多个传感器在保持与所述皮肤层接触时被连接到所述电极组件，以触发所述电源来供应所述输出电流，并且使得能够响应于所述一个或多个传感器检测到所述使用者中存在所述状况而输送所述活性剂。
17.根据权利要求1所述的系统，还包括通往一个或多个传感器的接口，所述一个或多个传感器被放置到所述使用者，以检测所述使用者中的状况，所述接口被联接到所述电源或与所述电源集成，以触发所述电源来供应所述输出电流，并且使得能够响应于所述一个或多个传感器检测到所述使用者中存在所述状况而输送所述活性剂。
18.根据权利要求1所述的系统，还包括一个输入机制，所述输入机制被联接到所述电源或与所述电源集成，以触发所述电源来供应所述输出电流，并且使得能够响应于所述使用者操作所述输入机制而输送所述活性剂。
19.根据权利要求1所述的系统，还包括一个定时器，其(做什么？或者你是否想删除“其”这个字？)，所述定时器被联接到所述电源或与所述电源集成，以触发所述电源在指定时间段之后停止或反转所述输出电流。
20.一种用于为治疗和用药目的进行活性剂穿皮输送的方法，所述方法包括：
将至少第一电极组件和第二电极组件施加到皮肤，所述电极组件中的每个电极组件载有带电荷的活性剂；并且
当所述第一电极组件和所述第二电极组件被施加时，通过所述第一电极组件和所述第二电极组件中的每个电极组件生成一个交流电流，以交替地将分别来自所述第一电极组件和所述第二电极的活性剂推斥到所述皮肤中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中推斥所述活性剂包括推斥下列之一：药品、抗生素、抗腹泻剂、胰岛素化合物或疫苗。
22.根据权利要求20所述的方法，其中推斥所述活性剂包括推斥有疗效的量的元素铁。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述元素铁对应于铁盐、二价铁盐、三价铁盐、焦磷酸铁或氯化亚铁。
24.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一电流或所述第二电流在约0.1到4mA的范围内。
25.根据权利要求20所述的方法，其中生成所述交流电流包括：以在约1mHz到约10mHz范围内的频率生成所述电流。
26.根据权利要求20所述的方法，其中生成所述交流电流包括：以在约10mHz到100mHz范围内的频率生成所述电流。
27.根据权利要求20所述的方法，其中生成所述交流电流包括：以在约100mHz到约1Hz范围内的频率生成所述电流。
28.根据权利要求20所述的方法，其中生成所述交流电流包括：生成基本为正弦形、方形、锯齿形或梯形的波形。
29.根据权利要求20所述的方法，其中生成所述交流电流包括：使用在约1到100V范围内的电压生成所述交流电流。
30.根据权利要求20所述的方法，其中生成所述交流电流包括：将所述交流电流生成为在至少给定时间段上具有电荷平衡。
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