CN102164632A - 对诸如透皮输送装置等装置进行供电和/或控制的系统、装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了对有源或电动透皮输送装置供电和/或控制的系统、装置和方法，该有源或电动透皮输送装置利用位于磁耦合器元件与电池之间的磁场阻断器(如铁类盘)来抵消磁耦合器对电池的不利影响。

Description

对诸如透皮输送装置等装置进行供电和/或控制的系统、装置和方法

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.119(e)，本申请要求于2008年9月9日提交的题为“Systems，Devices，and Methods for Powering and/or Controlling Devices，for Instance Transdermal Delivery Devices(对诸如透皮输送装置等装置进行供电和/或控制的系统、装置和方法)”的第61/095,526号美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开通常涉及对例如医疗装置(诸如透皮输送装置)等的装置进行供电和/或控制。

背景技术

利用电动势的医疗装置在本领域中是公知的。例如，通过将小电荷作用于包含同样带电的活性剂和/或其赋形剂的离子电渗室，离子电渗药物输送装置利用电动势和/或电流将活性剂(例如，带电物质、离子化合物、离子药物、治疗剂、生物活性剂等)传递至生物界面(例如，皮肤、粘膜等)。

离子电渗装置通常包括有源电极组件和对电极组件，每个电极组件都耦合到电源的异性极或端子，电源例如为化学电池或经由电导线连接至离子电渗装置的外部电站。每个电极组件通常包括施加电动势和/或电流的相应电极元件。这种电极元件常常包括牺牲元素或化合物，例如银或氯化银。活性剂可以是阳离子或阴离子，电源可被配置以基于活性剂的极性施加适当的电压极性。离子电渗可有利地用于增强或控制活性剂的输送速率。活性剂可存储在例如腔的贮存器中。或者，活性剂可存储在例如多孔结构或凝胶的贮存器中。离子交换膜可被定位以用作活性剂贮存器与生物界面之间的极性选择屏障。通常只对一种具体类型的离子(例如，带电的活性剂)具有渗透性的膜可防止带相反电荷的离子从皮肤或粘膜回流。

离子电渗装置的商业认可取决于于多种因素，例如制造成本、保质期、储存期间的稳定性、活性剂输送的效率和/或时间性、生物容量、和/或处置问题。离子电渗装置的商业认还可取决于其多功能性和易使用性。因此，希望能有新颖的方法向离子电渗装置供电。

本公开旨在克服以上提出的一个或多个缺点，并且提供更多相关的优点。

发明内容

至少一个实施方式可概括为医疗装置，医疗装置包括：第一部分，包括选择性地可操作为提供电势的至少一个电极，并且至少包括磁耦合器的第一元件；第二部分，包括至少一个电池，并且至少包括磁耦合器的第二元件，磁耦合器的第二元件与磁耦合器的第一元件互补，医疗装置的第二部分经由磁耦合器的第一元件和第二元件之间的磁交互作用选择性地可移除地可磁耦合至医疗装置的第一部分；以及铁类元件，由第一部分或第二部分之一物理携带，其中，第一元件或第二元件中的至少一个是磁体，并且铁类元件物理地设置在电池与磁体之间以引导磁体的磁通远离电池。磁耦合器的第二元件可以是该磁体，并且磁耦合器的第一元件可以是铁类金属。磁耦合器的第二元件可以是该磁体，并且磁耦合器的第一元件可以是另一磁体，当医疗装置的第二部分磁耦合至医疗装置的第一部分时，两个磁体的相反磁极彼此相对。磁耦合器的第一元件可以是该磁体，并且磁耦合器的第二元件可以是铁类金属或另一磁体之一。

第二部分还可包括控制电路，控制电路被配置以控制在第一部分的至少一个电极处提供的电势。

第一部分还可包括活性剂贮存器，活性剂贮存器被定位以使得在第一部分的至少一个电极处提供的电势从活性剂贮存器驱动活性剂。电池可以是盘状的并且铁类元件可以是盘状的。铁类元件的直径可至少近似等于电池的直径。磁体可以是盘状的，并且铁类元件的直径可大于磁体的直径。医疗装置的第一部分或第二部分中的至少一个可包括非铁类隔离件，非铁类隔离件位于铁类元件与电池之间。磁体可采用至少一种永磁体的形式。至少一种永磁体可以是高能挠性磁体、钕磁体、陶瓷磁体、钐钴磁体、铝镍钴磁体中的至少一种。

第一部分还可包括第一电接触件和第二电接触件，并且第二部分可包括第一互补的电接触件和第二互补的电接触件，第一电接触件和第二电接触件相对于磁耦合器的第一元件被定位，并且第一互补的电接触件和第二互补的电接触件相对于磁耦合器的第二元件被定位，使得当医疗装置的第二部分磁耦合至医疗装置的第一部分时，第一互补的电接触件与第一电接触件导电连通并且第二互补的电接触件与第二电接触件导电连通。

至少一个实施方式可概括为一种装置，所述装置包括：电池保持器，被配置以保持电池；第一耦合磁体，物理耦合到电池保持器并且邻近电池保持器布置；以及铁类元件，位于电池保持器与第一耦合磁体之间，以引导第一耦合磁体的磁通远离电池保持器。

所述装置还可包括位于铁类元件与电池保持器之间的非铁类隔离件。

所述装置还可包括控制电路，控制电路被耦合以控制从电池传送的电流或电压中的至少一个。

所述装置还可包括保持在电池保持器中的电池。所述装置可以是可移除电源，可移除电源经由第一耦合磁体可磁耦合至另一装置。

所述装置可以是医疗装置并且还可包括至少一个电极，当耦合到电池时，至少一个电极可操作为提供电势。

医疗装置可以是透皮活性剂输送装置，并且还可包括存储活性剂的至少一个活性剂贮存器。存储活性剂的至少一个活性剂贮存器可由第一部分携带，第一部分可以可移除可附接到携带电池保持器的第二部分。

所述装置还可包括至少两个电接触件，从所述装置的外部可触及(accessible)至少这两个电接触件，当电池保持在电池保持器中时电接触件与电池电连通。

附图说明

在附图中，相同的标号表示相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置不必按比例绘制。例如不同元件的形状和角度不是按比例绘制的，而且这些元件中的一些是随意放大和放置的以提高附图的易读性。此外，所绘制的元件的具体形状不意味着传达任何与具体元件的实际形状相关的信息，而仅仅是为了容易识别附图而选择的。

图1是根据一个示例性的实施方式的电动或有源透皮输送装置的等距视图，该电动或有源透皮输送装置包括活性剂输送部件和独立的便携式供电系统；

图2是图1的电动或有源透皮输送装置的剖面图，其中，便携式供电系统与活性剂输送部件是分离的；

图3是根据一个示例性实施方式的便携式供电系统的分解图；

图4是示出三个原型便携式供电系统的电池放电性能的曲线图；

图5是示出不同厚度的磁通阻断元件和隔离件的磁通转向的曲线图；

图6是根据一个示例性实施方式的电动或有源透皮输送装置的功能框图；

图7是根据一个示例性实施方式的便携式供电系统的电路的电气原理图；

图8是根据一个示例性实施方式的便携式供电系统的电路的电气原理图；

图9是根据一个示例性实施方式的包括源电极组件和对电极组件的透皮输送装置的示意图。

具体实施方式

在以下的说明中，包括了某些具体的细节以对各个公开的实施方式提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，或采用其它方法、部件、材料等也可实现实施方式。在其它情况下，未详细说明或描述与电动透皮输送装置相关联的公知结构(包括但不限于电压和/或电流调节器)，以避免不必要的使实施方式模糊的描述。

除非文上下文需要，在整个说明书和其后的权利要求书中，词语“包括(comprise)”及其变体例如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。

在整篇说明书中提到的“一个实施方式”或“实施方式”或“在另一实施方式中”指在至少一个实施方式中包括关于所述实施方式描述的特定参考要素、结构或特性。因此，在整篇说明书中不同位置出现的短语“在一个实施方式中”或者“在实施方式中”或“在另一实施方式中”不一定都指同一实施方式。此外，具体要素、结构或特性可以以任意适当的方式在一个或多个实施方式中组合。

应该注意的是，在本说明书和所附权利要求书中用到的单数形式的冠词“一”(“a”、“an”和“the”)包括复数对象，除非文中另有明确规定。因此，例如提到的包括“电源”的电动装置包括单个电源、或两个或更多个电源。还应该注意的是，术语“或”通常以其包括“和/或”的含义而使用，除非文中另有明确规定。

本文用到的术语“膜”是指可渗透的或不可渗透的边界、层、屏障或材料。术语“膜”可进一步指界面。除非另有规定，膜可采取固体、液体或凝胶的形式，并可具有或不具有明显的网格、非交联结构或交联结构。

本文用到的术语“离子选择性膜”是指基本上对离子具有选择性的、能使某些离子通过而阻止其它离子通过的膜。离子选择性膜例如可采取电荷选择性膜的形式，或可采取半透膜的形式。

本文用到的术语“电荷选择性膜”是指主要基于离子带有的极性或电荷使离子基本能够通过和/或不通过的膜。电荷选择性膜通常指离子交换膜，并且在本文和权利要求书中可互换使用这两个术语。电荷选择性膜或离子交换膜可采用阳离子交换膜、阴离子交换膜和/或双极性膜的形式。阳离子交换膜基本上允许阳离子通过而基本上阻止阴离子通过。市售的阳离子交换膜的实例包括来自Tokuyama有限公司的名为NEOSEPTA、CM-1、CM-2、CMX、CMS和CMB的现有的阳离子交换膜。相反地，阴离子交换膜基本上允许阴离子通过而基本上阻止阳离子通过。市售的阴离子交换膜的实例包括也来自Tokuyama有限公司的名为NEOSEPTA、AM-1、AM-3、AMX、AHA、ACH和ACS的现有的阴离子交换膜。

在本文和权利要求书中用到的术语“双极性膜”是指对两种不同电荷或极性具有选择性的膜。除非另有规定，双极性膜可采取单一膜结构(unitary membrane structure)、多层膜结构(multiple membrane structure)或层压膜(laminate)的形式。所述单一膜结构可包含含有阳离子交换材料或基团的第一部分以及与第一部分相对的、包含阴离子交换材料或基团的第二部分。所述多层膜结构(例如两层膜结构)可包含与阴离子交换膜层压或以其它方式连接的阳离子交换膜。阳离子交换膜与阴离子交换膜最初以不同结构开始，并且在所得的双极性膜结构中保持或不保持其特殊性。

在本文和权利要求书中用到的术语“半透膜”是指基于离子尺寸或分子量基本上具有选择性的膜。因此，半透膜基本上使第一分子量或尺寸的离子通过，而基本上阻止大于第一分子量或尺寸的第二分子量或尺寸的离子通过。在一些实施方式中，半透膜可允许某些分子以第一速率通过，并允许某些其它分子以不同于第一速率的第二速率通过。在其它实施方式中，“半透膜”可采取只允许某些选择性分子通过的选择性渗透膜的形式。

在本文和权利要求书中用到的术语“多孔膜”是指对所讨论的离子基本上不具有选择性的膜。例如，多孔膜是基于极性基本上不具有选择性的膜，并且是基于对象元素或化合物的分子量或尺寸基本上不具有选择性的膜。

在本文和权利要求书中用到的术语“凝胶基片”是指某种类型的贮存器，其采取以下的形式：三维网状物、液体在固体中的胶悬体、半固体、交联凝胶、非交联凝胶、冻胶样状态等。在一些实施方式中，凝胶基片可以由缠绕的大分子(例如圆柱状微团)的三维网状物形成。在一些实施方式中，凝胶基片可包括水凝胶、有机凝胶等。水凝胶是指诸如凝胶形式并且基本上由水组成的交联亲水聚合物的三维网状物。水凝胶可带有净正电荷或净负电荷，或可以是中性的。

在本文和权利要求书中用到的术语“贮存器”是指保存液态、固态、气态、混合态和/或过渡态的元素、化合物、药物组合物、活性剂等的任何形式的机构。例如，除非另有规定，贮存器可包含由结构形成的一个或多个空腔，并且可包含一个或多个离子交换膜、半透膜、多孔膜和/或凝胶，如果其能够至少临时保存元素或化合物。通常，贮存器用来保存在通过电动势和/或电流将生物活性剂排至生物界面之前的所述生物活性剂。贮存器还可保存电解质溶液。

在本文和权利要求书中用到的术语“活性剂”是指从包括诸如鱼类、哺乳动物、两栖动物、爬行动物、鸟类和人类在内的任何宿主，动物，脊椎动物或无脊椎动物，引起生物反应的化合物、分子或处理方法。活性剂的示例包括治疗剂、药剂、药品(例如药物、治疗化合物、药物盐等)、非药品(例如化妆用物质等)、疫苗、免疫剂、局部或全身麻醉剂或止痛剂、抗原或蛋白质或肽，例如胰岛素、化疗剂、抗肿瘤剂。

在一些实施方式中，术语“活性剂”指活性剂及其药理学活性的盐、药物可接受的盐、前药、代谢物、类似物等。在一些其它实施方式中，所述活性剂包括至少一种离子的、阳离子的、可离子化的和/或中性的治疗药物和/或其药物可接受的盐。在其它实施方式中，活性剂可包括一种或多种带正电荷的和/或在水性介质中能够形成正电荷的“阳离子活性剂”。例如，许多生物活性剂具有容易转化为正离子的官能团或具有在水性介质中可离解为带正电离子及反离子的官能团。其它活性剂可以是极化的或可极化的，即在相对于另一部分的一部分处具有极性。例如，具有氨基基团的活性剂通常可采取固态铵盐的形式并在适当pH值的水性介质中离解为游离的铵离子(NH4⁺)。

术语“活性剂”还可指能够通过电渗流输送的电中性试剂、分子或化合物。所述电中性试剂通常由例如电泳时的溶剂流进行携带。因此，选择合适的活性剂是在相关领域技术人员的知识范围内的。

在一些实施方式中，一种或多种活性剂可选自止痛剂、麻醉剂、麻醉剂疫苗、抗生素、佐剂、免疫佐剂、免疫原、耐受原、变应原、toll样受体激动剂、toll样受体拮抗剂、免疫佐药、免疫调节剂、免疫应答剂、免疫刺激剂、特异性免疫刺激剂、非特异性免疫刺激剂和免疫抑制剂或其组合。

所述活性剂的非限定性示例包括利多卡因、阿替卡因以及其它卡因类；吗啡、氢吗啡酮、芬太尼、羟考酮、氢可酮、丁丙诺啡、美沙酮以及类似的类阿片激动剂；琥珀酸舒马曲坦、佐米曲坦、盐酸那拉曲坦、苯甲酸利扎曲坦、苹果酸阿莫曲坦、琥珀酸夫罗曲普坦、以及其它的5-羟色胺1受体亚型激动剂；瑞喹莫德、咪喹莫特以及类似的TLR 7和8激动剂和拮抗剂；多潘立酮、盐酸格拉司琼、昂丹司琼以及这样的止吐药；酒石酸唑吡坦以及类似的睡眠诱导剂；左旋多巴以及其它抗帕金森药物；阿立哌唑、奥氮平、喹硫平、利培酮、氯氮平和齐拉西酮以及其它精神抑制剂；糖尿病药物例如艾塞那肽；以及治疗肥胖症及其它疾病的肽和蛋白质。

活性剂的其它非限定性实例包括氨布卡因、丁卡因、对氨苯酸异丁酯、阿莫拉酮、阿莫卡因、阿米洛卡因、阿托卡因、阿扎卡因(azacaine)、苯卡因(bencaine)、表麻滴瞳液、苯佐卡因、N，N-二甲基丙氨酰基苯佐卡因、N，N-二甲基甘氨酰基苯佐卡因、甘氨酰基苯佐卡因、β-肾上腺素受体拮抗剂、贝托卡因、布美卡因、布比卡因、左旋布比卡因、布他卡因、氨苯丁酯、布坦卡因、丁胺卡因、丁托西卡因、美布卡因、卡比唑卡因、卡铁卡因、centbucridine、cepacaine、西他卡因、氯普鲁卡因、己基苯酰爱康因、可卡因、假可卡因、环美卡因、地布卡因、异喹卡因、二甲卡因、地哌冬地哌冬、达克罗宁、爱康宁、ecogonidine、苯佐卡因、依替卡因、优库平、非那可明、福莫卡因、heptacaine、hexacaine、hexocaine、海克卡因、凯托卡因、亮氨卡因、左沙屈尔、利多卡因、洛土卡因、丁哌卡因、甲哌卡因、metacaine、甲基氯、麦替卡因、纳依卡因、奥他卡因、奥索卡因、奥昔卡因、parenthoxycaine、pentacaine、phenacine、苯酚、哌罗卡因、匹多卡因、聚乙二醇单十二醚、泊利卡因、丙胺卡因、丙吗卡因、普鲁卡因(NOVOCAINE

)、羟普鲁卡因、丙泮卡因、丙美卡因、丙哌卡因、丙氧卡因、吡咯卡因、夸他卡因、rhinocaine、利索卡因、罗多卡因、罗哌卡因、水杨醇、丁卡因、羟丁卡因、托利卡因、曲喷卡因、三卡因、三甲卡因、卓柯卡因、佐拉敏、其药物可接受的盐及其混合物。

在本文和权利要求书中用到的术语“对象”通常指任何宿主、动物、脊椎动物或无脊椎动物，并包括鱼类、哺乳动物、两栖动物、爬行动物、鸟类以及尤其是人类。

在本文和权利要求书中用到的术语“激动剂”是指能够与受体(例如类阿片受体、toll样受体等)结合以产生细胞响应的化合物。激动剂可以是与受体直接结合的配体。任选地，激动剂可通过与另一直接结合受体的分子形成配合物而与受体间接结合，或者通过产生化合物的修饰而直接与受体结合。

如本文和权利要求书中用到的术语“拮抗剂”是指能够与受体(例如类阿片受体、toll样受体等)结合以抑制细胞响应的化合物。拮抗剂可以是与受体直接结合的配体。任选地，拮抗剂可通过与另一直接结合受体的分子形成配合物而与受体间接结合，或者通过产生化合物的修饰而直接与受体结合。

在本文和权利要求书中用到的术语“有效量”或“治疗有效量”包括剂量上和在必要时间段内有效以获得所需结果的量。包含药物制剂的组合物的有效量可根据例如对象的疾病状态、年龄、性别和体重等因素而变化。

在本文和权利要求书中用到的术语“止痛剂”是指减少(lessen)、减轻(alleviate)、减少(reduce)、解除(relieve)或根除(extinguish)对象身体区域的神经感觉的试剂。在一些实施方式中，所述神经感觉涉及疼痛，在其它方面，所述神经感觉涉及不适、瘙痒、灼痛、发炎、麻刺感、“蠕动”、紧张、温度波动(例如发烧)、炎症、疼痛或其它神经感觉。

在本文和权利要求书中用到的术语“麻醉剂”是指在对象身体区域内产生可逆的感觉丧失。在一些实施方式中，麻醉剂被认为是“局部麻醉剂”，因为其仅在对象身体的特定区域产生感觉丧失。

正如相关领域的技术人员将认可的那样，一些试剂既可作为止痛剂又可作为麻醉剂，取决于环境和其它包括但不限于剂量、输送方法、医疗条件或治疗方法以及单个对象基因组成的变量。此外，通常用于其它目的的试剂可在某些环境下或在特定条件下具有局部麻醉或薄膜稳定化性能。

在本文和权利要求书中用到的术语“免疫原”是指任何诱导免疫应答的试剂。免疫原的示例包括但不限于天然的或合成的(包括修饰的)肽、蛋白、类脂、低聚核苷酸(RNA、DNA等)、化学品或其它试剂。

在本文和权利要求书中用到的术语“变应原”是指引起变应响应的任何试剂。变应原的一些示例包括但不限于化学药品和植物、药物(例如抗生素、血清)、食物(例如牛奶、小麦、蛋类等)、细菌、病毒、其它寄生虫、吸入物(灰尘、花粉、香水、烟尘)和/或物理因素(热、光、摩擦、辐射)。如本文用到的，变应原可以是免疫原。

在本文和权利要求书中用到的术语“佐剂”及其任何衍生是指修饰另一试剂的效应而当单独给予时几乎没有(如果有的话)直接效果的试剂。例如，佐剂可增强药物的效力或效能，或者佐剂可改变或影响免疫应答。

在本文和权利要求书中用到的术语“类阿片”通常是指与类阿片受体结合和/或反应的任何试剂。类阿片类的示例包括内源性阿片肽、罂粟碱(例如，吗啡、可待因等)、半合成类阿片(例如，海洛因、羟考酮等)、合成类阿片(例如，丁丙诺啡杜冷丁(buprenorphinemeperidine)、芬太尼、吗啡烷、苯并吗吩烷衍生物等)，以及具有与罂粟碱不相关的结构的类阿片(例如，哌替啶、美沙酮等)。

在本文和权利要求书中用到的术语“赋形剂(vehicle)”、“载体(carrier)”、“药物赋形剂”、“药物载体”、“药物可接受的赋形剂”或“药物可接受的载体”可互换使用，并且是指药物可接受的固体或液体、稀释剂或封装剂、填充剂或携带剂，其通常用于制药业以制备药物组合物。赋形剂的示例包括适合用于与对象接触的任何液体、凝胶、药膏、乳剂、溶剂、稀释剂、流质软膏基片、泡囊、脂质体、nisome、ethasome、转铁体、病毒颗粒、非离子型表面活性剂泡囊、磷脂表面活性剂囊泡、胶束等。

在一些实施方式中，药物赋形剂可指包含和/或输送药理学活性剂、但通常被视为药理学非活性的组分。在其它一些实施方式中，当施用于诸如粘膜或皮肤部位时，药物赋形剂可通过提供例如对施用部位的保护使之免受诸如损伤、进一步的损伤或暴露于自然环境等疾病状态而具有一定的治疗效果。因此，在一些实施方式中，所述药物赋形剂可在制剂中不采用药理学试剂的情况下用于保护。

本文提供的标题仅为了方便而不是解释实施方式的范围或含义。

图1和图2示出了根据一个示例性实施方式的电动或有源透皮输送装置10(例如，离子电渗、电穿孔、电泳等类型的输送装置)。

电动或有源透皮输送装置10包括两个不同的部分：活性剂输送部件12和便携式供电系统14，便携式供电系统14可被选择性地耦合以向活性剂输送部件12供电，并且可选择性地与其断开。这种机电接口使电子设备(即，便携式供电系统14)与透皮贴片(即，活性剂输送部件12)分离，使得它们可被单独制造。

活性剂输送部件12存储或携带存储在一个或多个活性剂贮存器18中的(图2)一种或多种活性剂16(图2)，一种或多种活性剂16可对生物对象提供治疗效果。通过使用由活性剂输送部件12的一个或多个电极20a(图2)施加的电动势，可输送活性剂16或者可增强该输送。活性剂输送部件12例如可采用贴片的形式。活性剂输送部件12可包括一个或多个对贮存器22(图2)和/或对电极20b(图2)，接收与活性剂16的极性相反的离子。活性剂输送部件12通常被放置为与生物体的生物界面(例如皮肤、粘膜)直接或间接地接触。因此，活性剂输送部件12通常在一次性使用后被处理。

活性剂输送部件12包括磁耦合器(统称为24)的至少一个耦合器元件24a(图2)。耦合器元件24a可采用磁体或铁类(ferrous)元件。

活性剂输送部件12包括定位结构26，定位结构26有助于便携式供电系统14在活性剂输送部件12上的正确定位。例如，其可采用脊状或唇状(lip)。

活性剂输送部件12可包括一个或多个电耦合结构28a、28b(统称为28)，它们允许对便携式供电系统14的对应的电耦合结构30a、30b(统称为30)进行电连接。电耦合结构28、30的示例包括一个或多个触点、引线、端子、偏振耦合元件、多针连接器、DIN连接器、偏振多针连接器、圆形连接器、槽型互连器，电感器、板等，它们相对于彼此被定位或者可相对于彼此被定位以在便携式供电系统10与活性剂输送部件12之间有效地传递功率。功率的传递可以是例如电动、导电或电容的方式，或者可以是电感的方式。在电感方式的情况下，便携式供电系统10和活性剂输送部件12中的每一个可携带一个或多个绕组(例如，分别是初级和次级)，一个或多个绕组可相对于彼此被定位以通过电感的方式将功率从便携式供电系统10传递到活性剂输送部件12。在这个实施方式中，便携式供电系统10可包括逆变器(例如，开关模式逆变器)，该逆变器被配置以将来自电源30的直流电转换成交流电，以向绕组供电。在这个实施方式中，活性剂输送部件12包括整流器(例如，二极管桥)，该整流器被配置以将交流电整流成适合在电极处施加期望电动势的直流电。

电耦合结构28a、28b例如可包括正电接触件和负电接触件，电耦合结构30a、30b可同样包括正电接触件和负电接触件。在一些实施方式中，当便携式供电系统10通过磁耦合器24物理地耦合到活性剂输送部件12时，电耦合结构28、30之间的间距和/或几何结构防止短路。例如，在示例性实施方式中，电耦合结构28、30采用电迹线或触点(contact)的形式，该电迹线或触点形成同心几何图案，同心几何图案提供了电耦合结构28、30的通用定向的适当电极排列。此外，当便携式供电系统10耦合到活性剂输送部件12时，由成对的电耦合结构28、30形成的同心图案可为用户产生可视化目标(例如，“公牛眼”)。

便携式供电系统10包括一个或多个耦合器元件24b，以将便携式供电系统10物理地磁耦合至活性剂输送部件12。

磁耦合器24的耦合器元件24a、24b可采取各种形式，例如，一个或多个永磁体，一个或多个铁类顺磁材料，一个或多个铁类、铁磁、铁类磁元件或涂层，和/或一个或多个电磁体。永磁体可包括高能挠性磁体、钕磁体、陶瓷磁体、钐钴磁体、铝镍钴磁体、稀土磁体等。顺磁材料(例如铝、铜、锂、镁、钼、铂、钽等)对于磁场通常具有小且正的磁化率(相对磁导率大于一)，并且吸引磁场(例如，磁体)。铁磁材料(例如钴、铁、镍、钆、钢铁等)对于磁场通常具有大且正的磁化率，并且吸引磁场。耦合器元件24a、24b应该彼此互补。也就是说，耦合器元件24a、24b应该能够为活性剂输送部件12保持便携式供电系统14，例如在正常使用期间。例如，耦合器元件24a、24b可以是具有相反磁极性的磁体，或者可以是磁体和铁类材料。

因此，在一些实施方式中，电动或有源透皮输送装置10可利用在电源(便携式供电系统10)与透皮贴片(活性剂输送部件12)的接合表面上的两个同心电极接触件、以及在电源和透皮贴片中同轴设置的稀土磁体。磁体使接合部件对齐并且提供保持力，而同心接触件排除了任何使透皮贴片相对于电源定向的需要。这将产生简单、易于使用的解决方案。

根据一个示例性的实施方式，图3最佳地图示了便携式供电系统14的各个元件。

如上所述，便携式供电系统14包括磁耦合器24的至少一个耦合器元件24b。一些实施方式可在便携式供电系统14上使用两个或多个耦合器元件24b(例如相反的磁极性)，这可例如确保电耦合结构28、30之间的正确的电极性。磁耦合器24允许便携式供电系统14选择性地可释放地可磁附接至和/或选择性地可释放地可磁耦合至活性剂输送部件12。在一些实施方式中，耦合器元件24a、24b可以是导电的，并且还可分别用作电耦合结构28、30。

便携式供电系统14还包括电源30。电源30可采用各种形式，例如一个或多个电池、超级或超电容器或燃料电池。例如，电源30可采用至少一个初级(primary)电池或次级(secondary)电池的形式。例如，电源30还可采用扣式电池、钮扣型电池、碱性电池、锂电池、锂离子电池、锌空气电池、镍金属氢化物电池等的形式。在一些实施方式中，电源30采用至少一种印刷电池、层压能量电池(energy cell laminate)、薄膜电池、功率纸(power paper)等、或其组合。

便携式供电系统14还可包括可由电路板32a(即，在其上或在其内)携带的电路32。电路将电源30电耦合至电耦合结构30a、30b。如下面进一步详细解释的，该电路可被另外配置以执行一个或多个功能(例如，电压和/或电流调节、监控)。

电源系统14可任选地包括盖34，盖34可向电源系统14的多个其它元件提供环境保护，并且对生物对象提供保护(例如，电绝缘和/或隔热)。

电源系统14可任选地包括电源保持器36。这样可便于制造，允许电源30容易地电耦合至电路32。在一些实施方式中，电源保持器36可允许更换电源30，例如当电量不足时。在这种实施方式中，电路板32a可分离地附接至盖34，以允许进入其内部来更换电源保持器36中的电源30。例如，电路板32a可通过一个或多个耦合器、紧固件、摩擦配合结构、螺纹耦合结构、插销(bayonet)耦合结构、槽中的唇缘或边缘等可分离地附接至盖34。电路板32a可包括凹口32b(在图3中只标出一个)，以便于将电路板32a从盖34撬起或卸除。在一些实施方式中，电路板32可包括拉环(未示出)，以便于将电路板32a从盖34撬起或卸除。

电源系统14可任选地包括耦合器元件保持器37。这样可便于制造，允许耦合器元件24b(例如，磁体)容易地物理耦合至电路32。

供电系统14有利地包括磁通阻断器(blocker)40。磁通阻断器40可例如采用铁类元件，例如铁类材料的盘。磁通阻断器40位于耦合器元件24b与电源30之间，以防止磁通不利地影响电源30。磁通阻断器40的直径或其它横向尺寸可至少等于或大于电源30或耦合器元件24b的相应横向尺寸。磁通阻断器40的厚度或其它纵向尺寸可提供足够的磁通阻断或转向，以防止对电源30的不利影响。

供电系统14任选地包括被容纳在磁通阻断器40与电源30之间的隔离件42。隔离件42可增加耦合器元件24b与电源30之间的距离，从而额外地减少磁通对电源30的任何不利影响。隔离件42的直径或其它横向尺寸可至少等于或大于电源30或耦合器元件24b的相应横向尺寸。隔离件42的厚度或其它纵向尺寸可提供足够的间隔或减少磁通对电源30的不利影响。

在电源的发展过程中，原型(prototypes)表现出有限的保存期限。具有化学电池电源的供电电源的保存期限不是预期的两年或两年以上，而是很少超过2周。一系列的实验证实，这种性能下降是由于化学电池电源附近存在强磁场。咨询电池制造商后证实，他们几乎没有或根本没有将他们的电池暴露于磁场的经验，并且不相信电池暴露于磁场时会退化的理念。一系列的实验证实：1)暴露于磁场的化学电池与超过2周的离子电渗电源中所发现的情况类似，在电池电压和电池容量方面都表现出明显退化；以及2)磁透材料的使用能够引导磁通远离电池，从而降低退化程度。

图4是示出2周静态电流之后的几个供电系统的电池放电性能的图表。第一曲线50表示具有化学电池但是没有磁体的供电系统的电池放电性能。第二曲线52表示具有化学电池和相邻磁耦合器元件但是没有磁场阻断器和隔离件的供电系统的电池放电性能。第三曲线54表示具有化学电池和磁耦合器元件，并且在化学电池与磁耦合器元件之间包括磁场阻断器和隔离件的供电系统的电池放电性能。值得注意的是，第三曲线54(具有磁场阻断器和隔离件)紧跟随第一曲线50(不存在磁体)，并且示出不利影响明显少于第二曲线52(存在磁体但是不存在磁场阻断器或隔离件)。因此，磁场阻断器和隔离件可降低或消除磁体的磁场对化学电池所产生的不利影响。不受理论的限制，相信磁场阻断器使磁场或磁通转向或“引导”磁场或磁通以远离化学电池。还相信的是，隔离件降低了任何磁场作用于化学电池的强度。

表1总结了使用高斯计进行的测试，以测量不同物理布置的磁场强度。通过使用0.030英寸厚的铁类盘作为磁场阻断器得到满意的结果，然而，针对产品选择了0.040英寸(1mm)的厚度。选择这个比较保守的解决方案的理由是：a)1mm是容易获得的标准材料厚度；b)使用单一部件实现理想结果是优选的；以及c)如有必要，可退回到0.030英寸厚的盘加上0.010英寸的插入隔离件，而不会影响装置其它部分的加工。

表1

图5示出了对于不同厚度的磁场阻断器和隔离件，磁通关于磁场阻断器厚度的曲线图。

第一曲线56代表控制，示出了无电池存在的情况下磁通的引导(steering)。第二曲线58示出了在无隔离件存在的情况下磁场阻断器的厚度的影响。第三曲线60示出了存在0.66英寸厚的隔离件的情况下磁场阻断器的厚度的影响。第四曲线62示出了存在具有0.25英寸厚的隔离件的情况下磁场阻断器的厚度的影响。

虽然是在耦合器元件24b是磁体的情况下进行描述的，但是在磁体是由活性剂输送部件12所携带的耦合器元件24a的情况下，磁场阻断器和隔离件还可以是有利地有效的。

图6和图7示出了根据一个示例性实施方式的便携式供电系统14。

便携式供电系统14可包括控制电路32形式的控制系统，以控制传递给活性剂输送部件12(图1和图2)的电压、电流和/或功率。控制电路32可包括一个或多个控制器70，例如，微处理器、数字信号处理器(DSP)(未示出)、专用集成电路(ASIC)(未示出)、现场可编程门阵列(FPGA)等。控制电路32还可包括通过一个或多个总线76(例如，指令总线、数据总线、电源总线等)耦合到控制器70的一个或多个存储器，例如只读存储器(ROM)72、随机存取存储器(RAM)74等。控制电路32还可包括一个或多个输入设备78(例如，显示器、触摸屏显示器、按键、按钮、LCD、LED等)。

控制电路32还可包括分立的和/或集成的电路元件80a、80b、80c以控制电压、电流和/或功率。例如，控制电路32可包括二极管以向活性剂输送部件12(图1和图2)的电极提供恒定电流。在一些实施方式中，控制电路32可包括整流电路元件，以提供直流电压和/或用作电压/电流调节器。在其它实施方式中，控制电路32汇集并产生电压以维持活性剂输送部件12(图1和图2)的稳定状态工作。控制电路32可通过电接触件82电耦合以从电源30接收电流。在一些实施方式中，控制电路32可采用可操作以至少提供第一电流分布(current profile)的可编程控制电路的形式。在一些实施方式中，控制电路32可采用可操作以提供多个电流分布的可编程控制电路的形式。例如，控制电路32可以是可操作为提供与控制输送、持续输送等相关联的至少第一电流分布，上述控制输送、持续输送等与到对象的生物界面的一种或多种活性剂的透皮输送相关联。在一些实施方式中，便携式供电系统14是可操作为在约1分钟到约24小时的时间段内提供约10mA·min(分钟)到约80mA·min的电流。

在一些实施方式中，控制电路32被配置以跟踪、存储、发送、接收和/或获取治疗管理数据。例如，控制电路32可被配置以跟踪、存储、发送、接收和/或获取透皮输送装置信息。在一些实施方式中，控制电路32可被配置以查询标签数据(例如，射频识别(RFID)标签)，包括例如存储的数据代码、用户数据、患者数据、药物输送装置数据等。

在一些实施方式中，控制电路32被配置以存储和/或跟踪历史数据、使用数据、患者数据等。在一些实施方式中，控制电路32包括RFID型芯片以存储、跟踪、接收和获取输送装置(例如，离子电渗输送装置、透皮贴片等)信息、查询标签数据、存储数据代码、跟踪使用数据、跟踪患者数据等。RFID型芯片可采用例如有源RFID型芯片的形式，从便携式供电系统14接收功率。在一些实施方式中，RFID型芯片可采用无源RFID型芯片的形式，例如只使用RFID型芯片的存储器部分。在一些实施方式中，RFID型芯片的一部分用于存储器而不使用RFID型芯片的射频能力。这样可有利地利用低成本生产的芯片用于大批量的应用(例如，RFID)。

如图7所示，在一些实施方式中，控制电路32被配置以响应于便携式供电系统14可释放地附接于活性剂输送部件12而自动地闭合。例如，控制电路32可包括开关86a，开关86a闭合以接通便携式供电系统14与活性剂输送部件12之间的电路。在一些实施方式中，控制电路32可附加地或可选地包括磁响应开关86b，该磁响应开关86b响应于活性剂输送部件12的耦合器元件24a的接近而自动地闭合(即，接通电路)。控制电路32还可包括启动和/或停止开关86c，其可操作为选择性地控制电流流过控制电路32。开关86c可采用圆顶开关、薄膜开关、轻触开关、一次性圆顶开关、一次性薄膜开关、一次性轻触开关等形式。

在一些实施方式中，控制电路32可具有自测试能力，一旦控制电路32闭合，则自测试能力被启动。

在一些实施方式中，控制电路32可以是可操作为响应于便携式供电系统14可释放地附接于活性剂输送部件12而检测电源极性并将合适电极的电荷分别提供给活性剂输送部件12的负电接触件和正电接触件。

便携式供电系统14还可包括一个或多个指示器，统称为88，用于例如警告用户便携式供电系统14是否正常工作。一个或多个指示器88的示例包括视觉反馈元件88a、88b(例如，发光二极管(LED)(诸如绿色LED和红色LED)、显示器等)。这些指示器88可附加地或者可选地包括音频反馈元件(未示出)(例如，扬声器)和/或触觉反馈元件等。

在一些实施方式中，便携式供电系统14具有小于约25mm的最大尺寸和小于约10mm的最小尺寸。在一些实施方式中，便携式供电系统14具有从约2∶1到约13∶1范围的纵横比。

图8示出了根据一个示例性实施方式的控制电路32。

控制电路32包括多个输入端90、多个输出端92、耦合在输入端90与输出端92之间的调节电路94、多个指示器D3-D6和控制器U2。

输入端90提供了将控制电路32电耦合至电源30(图6和图7)(例如，化学电池)的结构。如图所示，控制电路32可包括第一极性的三个输入端B1-B3和第二极性的三个输入端M1-M3。这样可确保与电源30的良好的电接触，尽管一些实施方式可采用更少或更多的输入端。

输出端92提供了向活性剂输送装置12(例如，离子电渗贴片)(图1和2)的电极提供电功率的结构。如前所述，输出端92可包括第一端和第二端，分别对应两个极性。输出端92可被配置、成形、和/或设置以确保例如在便携式供电系统14被耦合到活性剂输送部件12时维持正确的极性。例如，输出端92可被形成为两个同心结构，例如，内衬垫和围绕内衬垫28a、28b的外环体或环(图1)。在一些实施方式中，内衬垫可采用环状或环形，但是其它形状也是可以的。此外，在一些实施方式中，其它结构可以是除了环状或环形以外的形状。在一些实施方式中，输出端92中的一个可基本或完全围绕另一输出端92，而在其它实施方式中，输出端92中的一个可仅部分围绕或者甚至完全不围绕另一输出端92。

调节电路94包括功率变换器96，功率变换器96可操作以调整或维持例如输出端92处的电流和/或电压，将在下面详细讨论。功率变换器96可采用电流调节器、升压变换器、降压变换器或其一些组合，例如开关式功率变换器。如图所示，调节电路94可采用例如由连接在开关Q1的输入端与输出端之间的电感器L1形成的升压变换器的形式，开关Q1可操作以选择性地将电感器L1接地。在图8所示的实施方式中，开关Q1可采用具有栅极、漏极和源极的晶体管的形式。

控制电路32可包括肖特基二极管D1，以防止极性弄反的情况下发生损坏。控制电路32可包括接地的齐纳二极管D7，以防止输出电压超过期望电平。控制电路32还可包括接地的输入电容C1，输入电容C1位于输出端92与电感器L1之间以作为输入滤波器。控制电路32还可包括接地的输出电容C2，输出电容C2位于电感器L1与输出端92之间以作为输出滤波器，减少输出电流中的纹波。

控制器U2可采用多种形式，例如，微控制器、处理器、微处理器、数字信号处理器、现场可编程门阵列等。控制器U2包括电源和地连接器或管脚VDD、VSS。控制器U2经由控制器U2的输出或管脚3向晶体管Q1的栅极提供驱动信号。控制器U2的输入或管脚1、6分别耦合到输出端92的端子1、2。因此，控制器U2能够确定或检测在输出端92处的工作特性。例如，控制器U2可经由负载检测电阻器R12对输出端92两端的负载的存在或不存在做出响应。R12的值可被选择以使得与皮肤或其它生物组织相关联的阻抗(例如，20K欧姆)足以触发控制器U2。控制器U2还可对输出端92两端的电压和/或流过的电流的测量做出响应。例如，在示例性实施方式中，控制器U2经由电流检测电阻R15对电流测量做出响应。

控制器U2可被正常地加电和/或处于ON状态，并且可被编程或通过其它方式被配置以在检测的基础上或响应于输出端92两端的负载，通过负载检测电阻器R12执行特定的功能。例如，控制器U2可被配置或被编程以执行一个或多个测试，提供适当的指示，和/或基于测试结果采取适当行动、和/或根据一个或多个输送分布开始输送活性剂。例如，控制器U2可基于检测到负载而进入测试或启动模式，并且可在成功完成测试和启动模式之后进入电流供应模式。控制器U2例如可在检测到负载之前处于等待或睡眠模式，而便携式供电系统14处于蓄电状态。能量有效的控制器可被存储很多年，并且监控负载的存在，尤其是在保护电源30(图2、图3、图6和图7)不受耦合器元件24b的磁通(图2和图3)影响的情况下。

控制器U2可被编程或通过其它方式被配置以利用对输出端92两端的电压或流过输出端92的电流的测量来维持期望的输送分布，例如，恒定电流输送分布。在一个实施方式中，控制器U2可提供驱动信号以将输送分布的至少一部分上的、输出端92处输出的电流维持为恒定或近似恒定。在一个实施方式中，控制器U2可提供驱动信号以在输送分布的至少一部分上提供输出端92处输出的增加的电流。例如，控制器U2可提供驱动信号以在输送分布的初始部分上产生增加的电流。增加的电流可线性或非线性增加。还例如，控制器U2可提供驱动信号以在输送分布的结束部分上产生增加的电流。在一个实施方式中，控制器U2可提供驱动信号以在输送分布的至少一部分上提供输出端92处输出的变化的电流。例如，控制器U2可提供驱动信号以在输送分布的初始部分、结束部分或某些中间部分上产生变化的电流。该电流可周期性变化(例如，正弦曲线)，或者可不定期地变化。在图示的实施方式中，控制器U2设置提供给晶体管Q1栅极的驱动信号的占空比以在输出端92处维持恒定的电流输出。具体地，控制器U2可从低的占空比开始，增加占空比直到经由电流检测电阻器R15施加到管脚1的电压与参考电压V_ref匹配。参考电压V_ref可被存储在控制器U2内或者在控制器U2内最初定义，并例如可近似为0.6V。控制器U2可振荡或改变占空比以维持期望的恒定电流操作。

在所示的实施方式中，指示器D5、D6可采用串联电耦合的两个或更多个发光二极管(LED)D5、D6。两个或更多个LED D5、D6可与电阻器R11并联地电耦合。LED D5和D6被驱动发光时都可产生相同的颜色，例如绿色(或绿光)。当发光时，LED D5和D6指示电流正流向输出端。

在所示的实施方式中，指示器D3、D4可采用LED D3、D4的形式。LED D3和LED D4分别通过电阻器R6、R7电耦合在控制器U2的输出与地之间。LED D3和D4被驱动发光时可产生相同的颜色。LEDD3、D4可产生例如与LED D5、D6产生的颜色不同的颜色。例如，LED D3、D4可产生红色或橘色的光。LED D3、D4可在启动期间提供第一指示，或者提供第一指示以指示适当的启动(例如，闪烁预定次数)。LED D3、D4可在关闭期间提供第一指示，以指示输送分布正在结束或已经结束(例如，以预定速率闪烁)。

在一些实施方式中，控制器U2可被编程或通过其它方式被配置以测量电压、电流、电阻、阻抗等中的至少一个，指示例如输送装置类型(例如，离子电渗输送装置类型、透皮贴片类型、药物输送装置等)、药物类型、给药方案等。控制器U2可被进一步配置以基于对电压、电流、电阻、阻抗等中的至少一个的测量来调节输送分布，例如，电流输送分布。例如，控制器U2可被编程或通过其它方式被配置以查询电动装置11，并且基于对该查询的响应来调节输送分布，例如，电流输送分布。

控制电路32可采用基片上的印刷电路的形式，例如电路板32a(图3)。导电路径可采用大致形成同心几何图案的导电迹线的形式。在某些实施方式中，导电迹线可被沉积(deposite)、蚀刻、或涂敷于电路板32a。导电迹线能够包括用于制成导电迹线的任意适当的材料，包括导电聚合物、金属材料、铜、金、银、涂有银或锡的铜、铝、和/或合金或其组合。在电路板32上制成电路32的技术是本领域公知的，包括平版印刷技术、导电涂料丝网技术、金属沉积、传统的图样形成技术、激光蚀刻等。例如，已知的平版印刷技术可用于在电路板32a的至少第一表面上形成导电迹线布线。形成导电迹线布线的平版印刷工艺可包括例如将光刻胶膜(例如，旋转式涂敷感光耐蚀膜)涂敷于基片，暴露具有电路布线图像(例如，一个或多个导电迹线的几何图案)的光刻胶，热处理该光刻胶，显影该光刻胶，将该布线转印到基片上，并去除剩余的光刻胶。将该布线转印到电路板32a可进一步包括使用负片转印、蚀刻、追加转印、选择性沉积、杂质掺杂、离子注入等技术。一些实施方式可采用柔性电路，例如单面柔性电路、双面柔性电路板、多层柔性电路、无粘结剂柔性电路、轻量柔性电路、软硬结合电路等。在一些实施方式中，柔性电路可包括薄膜集成电路，例如厚度小于约7000微米的薄膜柔性电路，并且该薄膜柔性电路的至少其中一部分关于至少一个弯曲轴是柔性的。在一些实施方式中，柔性电路包括由导电织物制成的一个或多个部分。

图9示出了根据一个示例性的实施方式的包含有源电极组件112和便携式供电系统114的有源透皮输送装置102。根据一个示例性的实施方式，活性剂输送装置102包括有源电极组件112和无源电极组件114。

从有源电极组件112的内部120到外部122，有源电极组件112可包括：有源电极元件124、存储电解质128的电解质贮存器126、内部离子选择性膜130、存储一种或多种活性剂136的一个或多个内部活性剂贮存器134、可选地贮藏额外的活性剂141的可选的最外侧离子选择性膜138、以及由最外侧离子选择性膜138的外表面144携带的可选的其它活性剂142。上述元件或结构中的每个将在下面详细描述。

有源电极组件112可包括位于有源电极组件112的两层之间(例如位于内部离子选择性膜130与内部活性剂贮存器134之间)的可选的内部密封衬垫(未示出)。如果存在内部密封衬垫，那么在离子电渗装置作用于生物界面118之前移除内部密封衬垫。有源电极组件112还可包括可选的外侧释放衬垫146。

在一些实施方式中，一个或多个活性剂贮存器134可由赋形剂和/或药物组合物负载，以运输、输送、封装、和/或携带一种或多种活性剂136、140、142。在一些实施方式中，药物组合物包括有效治疗量的一种或多种活性剂136、140、142。

有源电极元件124经由第一电极116a电耦合至便携式供电系统14，并位于有源电极组件112中，从而施加电动势以经由有源电极组件112的各个其它部件输送活性剂136、140、142。在通常的使用条件下，施加电动势的大小通常为根据治疗有效的剂量方案输送一种或多种活性剂所需的大小。在一些实施方式中，选择该大小使其满足或超过通常使用的运行透皮输送装置102的电化学势。至少一个有源电极元件124可操作为提供电动势，用于将包括一种或多种活性剂136、140、142的药物组合物从至少一个活性剂贮存器134驱动至对象的生物界面118。

有源电极元件124可采用多种形式。在一个实施方式中，有源电极元件124可有利地采用基于碳的有源电极元件。这样的有源电极元件可以例如包含多层，例如含碳的聚合物基片和含有碳纤维或碳纤维纸的导电片，如在2004年10月29日提交的、共同转让、待审的日本专利申请2004/317317所述。所述基于碳的电极是惰性电极，因为其自身不经历或参与电化学反应。因此，惰性电极通过在施加于系统的电势下能够接受或贡献电子的化学物质的氧化或还原(例如通过水的还原或氧化产生离子)来分配电流。惰性电极另外的示例包括不锈钢、金、铂、电容性碳或石墨。

或者，还可使用牺牲导电材料的有源电极，例如化合物或汞齐。牺牲电极不引起水的电解，但其自身将被氧化或还原。通常，对于阳极，可使用金属/金属盐。在这种情况下，金属将氧化为金属离子，然后将作为不可溶的盐而沉淀。这种阳极的实例包括Ag/AgCl电极。在阴极发生逆反应，其中金属离子被还原并且相应的阴离子从该电极的表面被释放。

电解质贮存器126可采取多种形式，包括能够保存电解质128的任何结构，并且在一些实施方式中，甚至可以是电解质128本身，例如，在电解质128是凝胶、半固体或固体形式的情况下。例如，电解质贮存器126可采用袋或其它容器的形式，或者具有孔隙、空腔、或间隙的膜的形式，尤其是在电解质128是液体的情况下。

在一个实施方式中，电解质128在水性介质中包含离子或可离子化的组分，所述组分可将电流传导至所述有源电极元件或由所述有源电极元件传导出电流。合适的电解质包括，例如，盐的水溶液。优选地，电解质128包括生理离子的盐，例如钠、钾、氯和磷酸盐。在一些实施方式中，包括电解质128的一个或多个电解质贮存器124包含至少一种生物相容的抗氧化剂，所述抗氧化剂选自抗坏血酸、富马酸、乳酸和苹果酸或其盐类。

当使用惰性电极元件时，一旦施加了电势，在有源电极组件和对电极组件处的水都被电解。在某些实施方式中，例如当有源电极组件是阳极时，水被氧化。因此，从水中除去氧气而产生质子(H+)。在一个实施方式中，电解质128还可包含抗氧化剂。在一些实施方式中，抗氧化剂选自具有比例如水的电势低的抗氧化剂。在这样的实施方式中，所选抗氧化剂被消耗，而不是出现水的水解。在一些其它实施方式中，在阴极处使用氧化形式的抗氧化剂而在阳极处使用还原形式的抗氧化剂。生物相容的抗氧化剂的例子包括但不限于抗坏血酸(维生素C)、生育酚(维生素E)或柠檬酸钠。

如上所述，电解质128可采用贮藏在贮存器126内的水溶液的形式，或可采用分散在能够保存大量水的水凝胶或亲水聚合物中的形式。例如，合适的电解质可采用0.5M富马酸二钠盐∶0.5M聚丙烯酸∶0.15M抗氧化剂的溶液的形式。

如果装置内包括内部离子选择性膜130，则内部离子选择性膜130通常被设置以分隔电解质128与内部活性剂贮存器134。内部离子选择性膜130可采取电荷选择性膜的形式。例如，当活性剂136、140、142包括阳离子活性剂时，内部离子选择性膜130可采用阴离子交换膜的形式，选择性地基本上使阴离子通过并且基本上阻止阳离子通过。内部离子选择性膜130可有利地防止电解质128与内部活性剂贮存器134之间不期望的元素或化合物的转移。例如，内部离子选择性膜130可防止或抑制钠离子(Na⁺)从电解质128的转移，从而增加了透皮输送装置102的转移速率和/或生物相容性。

内部活性剂贮存器134通常设置在内部离子选择性膜130与最外侧离子选择性膜138之间。内部活性剂贮存器134可采用多种形式，包括能够临时保存活性剂136的任何结构。例如，内部活性剂贮存器134可采用袋或其它容器的形式，或者具有孔隙、空腔、或间隙的膜的形式，尤其是在活性剂136是液体的情况下。内部活性剂贮存器134还可包括凝胶基片。

任选地，最外侧离子选择性膜138通常设置在有源电极组件112的有源电极元件124的对面。最外侧膜138可采用离子交换膜的形式，离子选择性膜138的孔148包含离子交换材料或基团150。在电动势或电流的影响下，离子交换材料或基团150基本上选择性地传递与活性剂136、140相同极性的离子，而基本上阻止相反极性的离子。因此，最外侧离子交换膜138是电荷选择性的。在活性剂136、140、142是阳离子(例如，利多卡因)的情况下，最外侧离子选择性膜138可采用阳离子交换膜的形式，从而允许阳离子活性剂通过，同时阻止存在于生物界面(例如皮肤)中的阴离子的回流。

最外侧离子选择性膜138可任选地是贮藏活性剂140。不受理论的限制，在不存在电动势或电流的情况下，离子交换基团或材料150临时保存与活性剂极性相同的离子，并且当在电动势或电流的影响下被相似极性或电荷的替代离子取代时，基本上释放这些离子。

或者，最外侧离子选择性膜138可采用尺寸选择性的半透膜或微孔膜的形式。在一些实施方式中，这种半透膜可有利地贮藏活性剂140，例如通过利用可移除可释放的外侧释放衬垫来保存活性剂140，直至在使用前移除外侧释放衬垫。

最外侧离子选择性膜138可任选地预载有额外的活性剂140，如离子化或可离子化的药物或治疗剂和/或极化或可极化的药物或治疗剂。在最外侧离子选择性膜138是离子交换膜的情况下，大量的活性剂140可与离子交换基团150在最外侧离子选择性膜138的孔隙、空腔、或间隙148中结合。

未与材料的离子交换基团150结合的活性剂142可作为另外的活性剂142附着到最外侧离子选择性膜138的外表面144。或者或此外，另外的活性剂142可完全沉积在和/或附着到最外侧离子选择性膜138的外表面144的至少一部分上，例如通过喷雾、液泛、喷涂、静电沉积、气相沉积和/或其它方式。在一些实施方式中，所述另外的活性剂142可充分地覆盖外表面144和/或具有足够的厚度以形成明显的层152。在其它实施方式中，所述另外的活性剂142根据术语的常规含义在体积、厚度或覆盖率方面可能不足以形成层。在不存在电动势或电流的情况下，所述另外的活性剂142可附着在外表面144上。

活性剂142可以以多种高度浓缩的形式沉积，例如固体形式、接近饱和溶液的形式或凝胶形式。如果是固体形式，那么可提供水合作用的来源，或者将其集成到有源电极组件112中，或者仅在使用前从其外部施加。

在一些实施方式中，活性剂136、额外的活性剂140和/或另外的活性剂142可以是相同或相似的组分或元素。在其它实施方式中，活性剂136、额外的活性剂140和/或另外的活性剂142可以是互为不同的组分或元素。因此，第一类活性剂可存储在内部活性剂贮存器134中，而第二类活性剂可贮藏在最外侧离子选择性膜138中。在这种实施方式中，第一类或第二类活性剂可作为另外的活性剂142沉积在最外侧离子选择性膜138的外表面144上。或者，第一类和第二类活性剂的混合物可作为另外的活性剂142沉积在最外侧离子选择性膜138的外表面144上。作为其它选择，第三类活性剂的组分或元素可作为另外的活性剂142沉积在最外侧离子选择性膜138的外表面144上。在另一实施方式中，第一类活性剂可作为活性剂136存储在内部活性剂贮存器134中，并且作为额外的活性剂140贮藏在最外侧离子选择性膜138中，而第二类活性剂可作为另外的活性剂142沉积在最外侧离子选择性膜138的外表面144上。通常，在使用一种或多种不同活性剂的实施方式中，活性剂136、140、142都将具有相同的极性，以防止活性剂136、140、142互相竞争。其它组合也是可能的。

外侧释放衬垫通常可被设置以叠加或覆盖由最外侧离子选择性膜138的外表面144携带的另外的活性剂142。外侧释放衬垫可在施加电动势或电流之前的储存期间保护另外的活性剂142和/或最外侧离子选择性膜138。外侧释放衬垫可以是由防水材料制成的可选择性地可释放的衬垫，例如通常与压敏粘合剂结合的释放衬垫。

在电极组件与生物界面118之间可使用界面耦合媒质(未示出)。界面耦合媒质可采用例如粘合剂和/或凝胶的形式。凝胶可采用例如水凝胶的形式。选择合适的生物粘附凝胶剂在相关领域技术人员的知识范围内。

在图9所示的实施方式中，从对电极组件114的内部164到外部166，对电极组件114包括：对电极元件168、存储电解质172的电解质贮存器270、内部离子选择性膜174、存储缓冲材料178的任选的缓冲贮存器176、任选的最外侧离子选择性膜180、以及任选的外侧释放衬垫182。

对电极元件168经由第二电极116b可电耦合到便携式供电系统14，第二电极116b具有与第一电极116a相反的极性。在一个实施方式中，对电极元件168是惰性电极。例如，对电极元件168可采用上面讨论的基于碳的电极元件的形式。

电解质贮存器170可采取多种形式，包括能够保存电解质172的任何结构，并且在一些实施方式中，甚至可以是电解质172本身，例如，在电解质172是凝胶、半固体或固体形式的情况下。例如，电解质贮存器170可采用袋或其它容器的形式，或者具有孔隙、空腔、或间隙的膜的形式，尤其是在电解质172是液体的情况下。

电解质172通常置于对电极元件168与最外侧离子选择性膜180之间，并且接近对电极元件168。如上所述，电解质172可提供离子或贡献电荷以防止或抑制在对电极元件168上形成气泡(例如氢气或氧气，这取决于电极的极性)，并且可防止或抑制酸或碱的形成或者将其中和，这可提高效率和/或降低对生物界面118产生刺激的电势。

内部离子选择性膜174可位于电解质172与缓冲材料178之间。内部离子选择性膜174可采用电荷选择性膜的形式，例如已说明的基本上允许第一极性或电荷的离子通过而基本上阻止第二、相反极性的离子或电荷通过的离子交换膜。内部离子选择性膜174通常传递与经过最外侧离子选择性膜180的离子的极性或电荷相反的离子而基本上阻止相同极性或电荷的离子。或者，内部离子选择性膜174可采用半透膜或微孔膜的形式，其是基于尺寸进行选择的。

内部离子选择性膜174可防止非期望的元素或化合物转移至缓冲材料178。例如，内部离子选择性膜174可防止或抑制氢氧根(OH^-)或氯离子(Cl^-)从电解质172转移至缓冲材料178。

任选的缓冲贮存器176通常设置在电解质贮存器与最外侧离子选择性膜180之间。缓冲贮存器176可采用能够临时保存缓冲材料178的多种形式。例如，缓冲贮存器176可采用空腔、多孔膜或凝胶的形式。缓冲材料178可提供由最外侧离子选择性膜142向生物界面118转移的离子。因此，缓冲材料178可包括例如盐(例如NaCl)。

对电极组件114的最外侧离子选择性膜180可采用多种形式。例如，最外侧离子选择性膜180可采用电荷选择性离子交换膜的形式。一般来说，对电极组件114的最外侧离子选择性膜180对带有与有源电极组件112的最外侧离子选择性膜138的电荷或极性相反的电荷的离子具有选择性。因此，最外侧离子选择性膜180是阴离子交换膜，其基本上使阴离子通过并阻止阳离子通过，从而防止阳离子从生物界面的回流。适合的离子交换膜的实例包括前面讨论的膜。

或者，最外侧离子选择性膜180可采用半透膜的形式，其基于离子的尺寸或分子量以基本上使离子通过和/或阻止离子通过。

外侧释放衬垫(未示出)通常可设置以叠加或覆盖最外侧离子选择性膜180的外表面184。外侧释放衬垫可在施加电动势或电流之前的储存期间保护最外侧离子选择性膜180。外侧释放衬垫可以是由防水材料制成的可选择性地可释放的衬垫，例如通常与压敏粘合剂结合的释放衬垫。在一些实施方式中，外侧释放衬垫可以与有源电极组件112的外侧释放衬垫(未示出)同延。

透皮输送装置102还可包括与形成有源电极组件和对电极组件112、114的各种其它结构的暴露面相邻的惰性造型材料186。造型材料186可有利地对有源电极组件和对电极组件112、114的各种结构提供环境保护。封套有源电极组件和对电极组件112、114的是外壳材料190。

有源电极组件和对电极组件112、114可设置在生物界面(未示出)上。设置在生物界面上可闭合电路，以允许施加电动势和/或允许电流从便携式供电系统14流向有源电极组件112、生物界面和对电极组件114。

在使用中，最外侧有源电极离子选择性膜138可设置以直接与生物界面接触。或者，可在最外侧有源电极离子选择性膜122与生物界面之间使用界面耦合媒质(未示出)。界面耦合媒质可采用例如粘合剂和/或凝胶的形式。凝胶可采用例如吸水凝胶(hydrating gel)或水凝胶(hydrogel)的形式。如果使用，那么界面耦合媒质应对活性剂136、140、142是可渗透的。

在一些实施方式中，便携式供电系统14可被选择以提供足够的电压、电流和/或持续时间，以确保从贮存器134并经生物界面(例如，膜)输送一种或多种活性剂136、140、142以赋予期望的生理效应。便携式供电系统14可例如提供具有0.8V直流公差的12.8V直流电压，以及0.3mA的电流。便携式供电系统14可经由控制电路(例如，碳纤维带)选择性地电耦合至有源电极组件和对电极组件112、114。透皮输送装置102可包括分立电路元件和/或集成电路元件以控制输送到电极组件112、114的电压、电流和/或功率。例如，透皮输送装置102可包括二极管以向电极元件124、168提供恒定电流。

控制电路32是可电耦合的，以当电源可移除地磁耦合至活性剂输送部件12时，至少在期间的一部分内，由供电系统携带的电源30提供透皮输送装置102的对电极元件和有源电极元件168、124两端的电压。在一些实施方式中，控制电路32采用可操作以至少提供第一活性剂输送分布的可编程控制电路的形式。在一些实施方式中，控制电路32采用可操作以提供与活性剂的控制输送或持续输送相关联的至少一个活性剂输送分布的可编程控制电路的形式。可编程输送分布的其它实例包括适于输送特定活性剂的可编程电流分布、上升和自动关闭功能、单次剂量之后的剂量输送方案、适于药物输送要求的电流源的数字脉冲宽调制(例如使用脉冲宽调制的伪恒定电流)等。

正如以上的建议，一种或多种活性剂136、140、142可采用一种或多种离子、阳离子、可离子化、和/或中性药物或其它治疗剂的形式。因此，相应地选择便携式供电系统14的电极或端子以及最外侧离子选择性膜138、180和内部离子选择性膜130、174的选择性。

在电渗期间，经过如上所述的电极组件，电动势导致带电活性剂分子以及离子和其它带电组分从生物界面迁移至生物组织。该迁移可导致活性剂、离子和/或其它带电组分在超出界面以外的生物组织内积聚。在电渗期间，除了带电分子响应排斥力的迁移以外，还存在通过电极与生物界面进入组织的溶剂(如水)的电渗流。在某些实施方式中，电渗溶剂流增强了带电分子和不带电分子的迁移。通过电渗溶剂流增强的迁移可能尤其会随着分子大小的增加而出现。

在某些实施方式中，活性剂可以是较高分子量的分子。在某些方面，分子可以是极性聚合电解质。在某些其它方面，分子可以是亲脂性的。在某些实施方式中，这种分子可以是带电的，可具有较少净电荷，或在有源电极内的条件下可以是不带电的。在某些方面，这样的活性剂在离子电渗排斥力下迁移较差，与在这样的力影响下小的、带更多电荷的活性剂的迁移形成对照。因此，这些更高分子量的活性剂可主要通过电渗溶剂流经生物界面被携带至下面的组织中。在某些实施方式中，高分子量的聚合电解质活性剂可以是蛋白、多肽或核酸。在其它实施方式中，活性剂可以与另一试剂混合以形成能够通过上述主题方法之一运输跨过生物界面的配合物。

在一些实施方式中，活性剂输送部件12还可包括多个显微针(未示出)，所述显微针与有源电极组件112流体相通并置于有源电极组件112和生物界面之间。显微针可单独提供或形成为一个或多个阵列的一部分。在一些实施方式中，显微针可由基片整体形成。显微针可采用固态且可渗透的形式、固态且半渗透的形式、和/或固态且不可渗透的形式。在其它一些实施方式中，固态且不可渗透的显微针还可包括沿其外表面的凹槽以帮助透皮输送一种或多种活性剂。在其它一些实施方式中，显微针可采用中空显微针的形式。在一些实施方式中，中空显微针可由离子交换材料、离子选择材料、可渗透材料、半渗透材料、固态材料等填充。显微针可用于，例如，将各种药物组合物、分子、化合物、活性剂等经生物界面(例如，皮肤或粘膜)输送至活体。在某些实施方式中，药物组合物、分子、化合物、活性剂等可被输送至生物界面或经生物界面输送。例如，在经皮肤输送药物组合物、分子、化合物、活性剂等期间，单独地或阵列形式的显微针206的长度和/或插入的深度可用于控制药物组合物、分子、化合物、活性剂等的给药是否仅到达表皮、经过表皮至真皮或是皮下。在某些实施方式中，显微针可用于输送高分子量活性剂，例如包含蛋白、肽和/或核酸在内的活性剂及其相应的组合物。在某些实施方式中，例如其中的流体是离子型溶液，显微针可在便携式供电系统14与显微针的末端之间提供电连续性。在一些实施方式中，经中空的孔隙、经固态可渗透的或半渗透的材料或经外部凹槽，单独的或以阵列210、212形式的显微针206可用来对流体进行分配、输送和/或取样。显微针还可用于将药物组合物、分子、化合物、活性剂等通过本文所公开的离子电渗法进行分配、输送和/或取样。显微针的尺寸和形状可被确定以渗透到皮肤的外层，以增加其对于药物组合物、分子、化合物、活性剂等的渗透性和透皮运输。在一些实施方式中，显微针尺寸和形状被确定以具有适当的几何形状和足够的强度，以插入到生物界面(例如，对象的皮肤或粘膜等)，从而增加经界面(例如，透皮)运输药物组合物、分子、化合物、活性剂等。

显微针可由各种材料制成，包括陶瓷、弹性体、环氧光致抗蚀剂、玻璃、玻璃聚合物、玻璃/聚合物材料、金属(例如，铬、钴、金、钼、镍、不锈钢、钛、钨钢等)、模制塑胶、聚合物、生物可降解的聚合物、生物不可降解的聚合物、有机聚合物、无机聚合物、硅、二氧化硅、多晶硅、硅橡胶、基于硅的有机聚合物、超导材料(如超导晶片(superconductor wafer))等，及其组合物、复合物和/或合金。显微针的制造技术是本领域所公知的并且包括，例如，电沉积、电沉积至激光钻孔的聚合物模具中、激光切割、电抛光、激光显微机械加工、表面显微机械加工、软光刻技术、X射线光刻、LIGA技术(例如，X射线光刻、电镀和模压)、注射成型、常规的基于硅的制造方法(例如，感应耦合等离子体刻蚀、湿法刻蚀、等向性与非等向性刻蚀、等向性硅刻蚀、非等向性硅刻蚀、非等向性GaAs刻蚀、深反应离子刻蚀、硅等向性蚀刻、矽-体型微细加工等)、互补对称金属氧化物半导体(CMOS)技术、深度X射线曝光技术等。其中的部分或全部可应用于显微针装置、其制造及其在离子电渗应用中的用途。在一些技术中，显微针的物理特性取决于，例如，阳极处理条件(例如，电流密度、刻蚀时间、HF浓度、温度、偏差整定等)，以及基片性能(例如，掺杂浓度、掺杂取向等)。

可将上述不同实施方式组合以提供其它的实施方式。在本说明书中涉及和/或在申请数据单中列出的所有美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物的全部内容通过引用并入本文，包括但不限于：2004年8月24日提交的第10/488970号美国专利申请；2004年11月16日提交的第60/627,952号美国临时专利申请；2007年11月29日提交的第11/947667号美国专利申请；2006年12月12日提交的第60/868,317号美国临时专利申请；以及2007年7月13日提交的第60/949,810号美国临时专利申请。

正如本领域技术人员会容易理解的那样，本公开包括通过本文所述的任何组成和/或方法来治疗对象的方法。

可修饰各种实施方式的方面，如果必要，以使用各种专利、申请和出版物的系统、电路和概念来提供其它的实施方式，包括本文确定的那些专利和申请。某些实施方式可包括所有上述膜、贮存器和其它结构，而其它实施方式可省略某些膜、贮存器或其它结构。其它的实施方式可使用额外的上述膜、贮存器及结构。其它的实施方式可省略某些上述膜、贮存器和结构而使用额外的上述膜、贮存器和结构。

根据以上详细说明可进行这些和其它的改变。通常，在以下的权利要求书中，用到的术语不应理解为限制说明书和权利要求书中公开的具体实施方式，而应解释为包括所有由权利要求书限定的系统、装置和/或方法。因此，本发明不受本公开的限制，而其范围完全由以下的权利要求书确定。

Claims (22)

1.一种医疗装置，包括：

第一部分，包括选择性地可操作为提供电势的至少一个电极，并且至少包括磁耦合器的第一元件；

第二部分，包括至少一个电池，并且至少包括所述磁耦合器的第二元件，所述磁耦合器的第二元件与所述磁耦合器的第一元件互补，所述医疗装置的第二部分能够经由所述磁耦合器的第一元件和第二元件之间的磁交互作用选择性地可移除地磁耦合至所述医疗装置的第一部分；以及

铁类元件，由所述第一部分或所述第二部分之一物理地携带，所述第一元件或所述第二元件中的至少一个是磁体，所述铁类元件物理地设置在所述电池与所述磁体之间以引导所述磁体的磁通远离所述电池。

2.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述磁耦合器的第二元件是所述磁体，所述磁耦合器的第一元件是铁类金属。

3.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述磁耦合器的第二元件是所述磁体，所述磁耦合器的第一元件是另一磁体，当所述医疗装置的第二部分磁耦合至所述医疗装置的第一部分时，两个磁体的相反磁极彼此相对。

4.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述磁耦合器的第一元件是所述磁体，所述磁耦合器的第二元件是铁类金属或另一磁体之一。

5.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述第二部分还包括控制电路，所述控制电路被配置以控制在所述第一部分的至少一个电极处提供的电势。

6.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述第一部分还包括活性剂贮存器，所述活性剂贮存器被定位以使得在所述第一部分的至少一个电极处提供的电势从所述活性剂贮存器驱动活性剂。

7.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述电池是盘状的，所述铁类元件是盘状的。

8.如权利要求7所述的医疗装置，其中，所述铁类元件的直径至少近似等于所述电池的直径。

9.如权利要求8所述的医疗装置，其中，所述磁体是盘状的，所述铁类元件的直径大于所述磁体的直径。

10.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述医疗装置的第一部分或第二部分中的至少一个包括非铁类隔离件，所述非铁类隔离件位于所述铁类元件与所述电池之间。

11.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述磁体采用至少一种永磁体的形式。

12.如权利要求11所述的医疗装置，其中，所述至少一种永磁体是高能挠性磁体、钕磁体、陶瓷磁体、钐钴磁体、铝镍钴磁体中的至少一种。

13.如权利要求1所述的医疗装置，其中，所述第一部分还包括第一电接触件和第二电接触件，并且所述第二部分包括第一互补的电接触件和第二互补的电接触件，所述第一电接触件和所述第二电接触件相对于所述磁耦合器的第一元件被定位，并且所述第一互补的电接触件和所述第二互补的电接触件相对于所述磁耦合器的第二元件被定位，使得当所述医疗装置的第二部分磁耦合至所述医疗装置的第一部分时，所述第一互补的电接触件与所述第一电接触件导电连通并且所述第二互补的电接触件与所述第二电接触件导电连通。

14.一种装置，包括：

电池保持器，被配置以保持电池；

第一耦合磁体，物理地耦合至所述电池保持器并且被设置为邻近所述电池保持器；以及

铁类元件，位于所述电池保持器与所述第一耦合磁体之间，以引导所述第一耦合磁体的磁通远离所述电池保持器。

15.如权利要求14所述的装置，进一步包括：

非铁类隔离件，位于所述铁类元件与所述电池保持器之间。

16.如权利要求14所述的装置，进一步包括：

控制电路，被耦合以控制从所述电池传送的电流或电压中的至少一个。

17.如权利要求14所述的装置，进一步包括：

电池，容纳在所述电池保持器中。

18.如权利要求14所述的装置，其中，所述装置是可移除电源，所述可移除电源能够通过所述第一耦合磁体磁耦合至另一装置。

19.如权利要求14所述的装置，其中，所述装置是医疗装置，并且还包括：

至少一个电极，当耦合至所述电池时，所述至少一个电极可操作为提供电势。

20.如权利要求19所述的装置，其中，所述医疗装置是透皮活性剂输送装置，并且还包括：

存储活性剂的至少一个活性剂贮存器。

21.如权利要求19所述的装置，其中，存储活性剂的至少一个活性剂贮存器由第一部分携带，所述第一部分能够可移除地附接至携带所述电池保持器的第二部分。

22.如权利要求14所述的装置，进一步包括：

至少两个电接触件，能够从所述装置的外部触及所述至少两个电接触件，当所述电池由所述电池保持器保持时，所述电接触件与所述电池电连通。

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