(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物の生体表面に電気的輸送(electrotransport)電流を流す薬物投与デバイス(10)において、
２つの電極(12,14)と、治療薬剤を収納する１つ以上のリザーバ(30,32)であって、前記１つ以上のリザーバ(30,32)が、前記電極(12,14)上に配置され、前記一方の電極(12又は14)から前記他方の電極(14又は12)に流れる前記電気的輸送電流の電気的経路を形成すると、動物の生体表面を介して治療薬剤を放出する１つ以上のリザーバ(30,32)とを有するパッチと、
前記動物の生体表面に出力電圧を印加し、前記動物の生体表面に前記電気的輸送電流を流すように制御可能な電源(200)と、
マイクロコントローラ(150)と
を備え、
前記マイクロコントローラは、
前記電気的輸送電流の現在の値を判定し、
目標電気的輸送電流、前記薬物投与デバイスの前記電極の間を流れる前記電気的輸送電流の検出に使用される感知抵抗器の抵抗値、前記マイクロコントローラに関連付けられたバンドギャップ電圧の値及び固定電圧値に基づいて目標電気的輸送電流を表す動的な値を判定し、
少なくとも前記電気的輸送電流の前記現在の値及び前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値に基づいて、前記制御可能な電源(200)を制御する
ようにプログラミングされる
ことを特徴とする、デバイス。
【請求項２】
前記マイクロコントローラ(150)は、リニアレギュレータを用いて、前記制御可能な電源(200)を制御するように構成されている、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記マイクロコントローラ(150)は、スイッチングレギュレータを用いて、前記制御可能な電源(200)を制御するように構成されている、請求項１記載のデバイス。
【請求項４】
前記スイッチングレギュレータは、パルス幅変調（ＰＷＭ）を実行するように構成されており、前記制御可能な電源(200)は、ＰＷＭ電源である請求項３記載のデバイス。
【請求項５】
前記マイクロコントローラ(150)は、さらに
前記マイクロコントローラ(150)を用いて、少なくとも前記電気的輸送電流の前記現在の値及び前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値に基づいて、前記ＰＷＭ電源(200)のデューティサイクルを制御するようにプログラミングされている請求項４記載のデバイス。
【請求項６】
前記パッチ及び前記デバイス(10)の電源(100)は、分離可能である請求項１記載のデバイス。
【請求項７】
前記マイクロコントローラ(150)は、
前記デバイス(10)の電源(100)が最小レベルのエネルギを有していることを検出し、
前記電源(100)が前記最小レベルのエネルギを有している場合にのみ、前記動物の生体表面に前記電気的輸送電流を流すように更にプログラミングされている請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
前記マイクロコントローラ(150)は、第２の所定のプロファイルで前記動物の生体表面に前記電気的輸送電流を流すように再プログラミング可能である請求項１記載のデバイス。
【請求項９】
前記マイクロコントローラ(150)は、
前記動物の生体表面の抵抗の変化にかかわらず、前記出力電圧を最大レベルより下に維持するように更にプログラミングされている請求項１記載のデバイス。
【請求項１０】
前記マイクロコントローラ(150)は、
潜在的な安全性問題の検出に応じて、前記デバイス(10)を停止し、
前記デバイス(10)が停止したことを示す指示を提供するように更にプログラミングされている請求項１記載のデバイス。
【請求項１１】
前記マイクロコントローラ(150)は、
タイマを用いて、所定の間隔で、前記電気的輸送電流の前記現在の値及び前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値を判定するように更にプログラミングされている請求項１記載のデバイス。
【請求項１２】
前記マイクロコントローラ(150)は、
前記出力電圧の現在の値を判定し、
目標出力電圧を表す動的な値を判定し、
前記出力電圧の前記現在の値と前記目標出力電圧を表す前記動的な値との間の第１の比較を行い、
前記電気的輸送電流の前記現在の値と前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値との間の第２の比較を行い、
前記第１の比較又は前記第２の比較に基づいて、前記ＰＷＭ電源(200)のデューティサイクルを制御するように更にプログラミングされている請求項４記載のデバイス。
【請求項１３】
前記ＰＷＭ電源(200)のデューティサイクルの制御は、
前記第１の比較に基づいて、前記出力電圧の前記現在の値が、前記目標出力電圧を表す前記動的な値より大きいことを判定し、
電気的輸送電流補正を実行しないで前記ＰＷＭ電源(200)のデューティサイクルを１段階減少させることを更に含む請求項１２記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ＰＷＭ電源(200)のデューティサイクルの制御は、
前記第１の比較に基づいて、前記出力電圧の前記現在の値が前記目標出力電圧を表す前記動的な値以下であることを判定し、
前記第２の比較に基づいて、電気的輸送電流補正を実行することを更に含む請求項１２記載のデバイス。
【請求項１５】
前記電気的輸送電流補正の実行は、
前記第２の比較に基づいて、前記電気的輸送電流の前記現在の値が前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値より大きいことを判定し、
前記ＰＷＭ電源(200)のデューティサイクルを１段階減少させることを含む請求項１４記載のデバイス。
【請求項１６】
前記電気的輸送電流補正の実行は、
前記第２の比較に基づいて、前記電気的輸送電流の前記現在の値が前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値と等しいことを判定し、
前記ＰＷＭ電源(200)のデューティサイクルを現在の段階で維持することを含む請求項１４記載のデバイス。
【請求項１７】
前記電気的輸送電流補正の実行は、
前記第２の比較に基づいて、前記電気的輸送電流の前記現在の値が前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値より小さいことを判定し、
前記ＰＷＭ電源(200)のデューティサイクルを１段階増加させることを含む請求項１４記載のデバイス。
【請求項１８】
前記デバイス(10)は、使い捨て用に構成され、前記マイクロコントローラ(150)は、前記治療薬剤の投与が終了すると、前記デバイス(10)の電源(100)を徐々に空にするようにプログラミングされる請求項１記載のデバイス。
【請求項１９】
前記治療薬剤は、コハク酸スマトリプタン(sumatriptan succinate)を含む請求項１記載のデバイス。
【請求項２０】
前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値は、少なくとも前記目標電気的輸送電流及び電源(100)の動作中に変化する前記電源(100)の動作特性に基づいて判定される請求項１記載のデバイス。
【請求項２１】
前記電源(100)の動作特性は前記電源(100)の可変出力電圧である請求項２０記載のデバイス。
【請求項２２】
前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値は、少なくとも前記目標電気的輸送電流及び前記電源(100)の動作中に変化するアナログデジタル変換器における基準電圧に基づいて判定される請求項２０記載のデバイス。
【請求項２３】
マイクロコントローラ(150)を用いて、動物の生体表面に電気的輸送電流を流し、治療薬剤の少なくとも一部を投与するように処理ユニットが実行可能な命令を保存するコンピュータが読取可能な１つ以上の媒体において、
制御可能な電源(200)を用いて、動物の生体表面に前記電気的輸送電流を流し、
前記電気的輸送電流の現在の値を判定し、
目標電気的輸送電流を表す動的な値を、目標電気的輸送電流、薬物投与デバイスの電極の間を流れる前記電気的輸送電流の検出に使用される感知抵抗器の抵抗値、前記マイクロコントローラに関連付けられたバンドギャップ電圧の値及び固定電圧値に基づいて判定し、
前記マイクロコントローラ(150)を用いて、少なくとも前記電気的輸送電流の前記現在の値及び前記目標電気的輸送電流を表す前記動的な値に基づいて、前記制御可能な電源(200)を制御するための命令を格納するコンピュータが読取可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年１２月３０日に出願された、米国仮出願番号第６１／１４１，３７７号、発明の名称「Electronic Control Of Drug Delivery System」の優先権を主張し、この文献は、その全体が引用によって本願に援用される。
【背景技術】
【０００２】
薬物投与（drug deliver）とは、ユーザ（人間又は動物として定義される。）に対する治療効果を得るために、調合された薬物又は薬剤を投与する方法又はプロセスである。薬物投与技術は、薬物の効力、並びに患者の利便性及び適応性を向上させるために薬物放出プロファイルを制御又は変更することを意図する。非経口投与にポピュラーな方法には、静脈内、筋肉内、皮下、皮内、経皮、吸入等の経路が含まれる。
【０００３】
薬物投与技術では、投与の継続時間又は調合された薬物若しくは薬剤の投与（量）を制御するために電子回路を使用することがある。イオントフォレシス（iontophoresis）は、薬物投与の電子制御を実現する薬物投与技術の一例である。イオントフォレシスは、電流を利用して、安全且つ有効な手法で、経皮的に、すなわちユーザの皮膚を介して、薬物又は薬剤を輸送する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例示的な実施の形態は、調合された薬物又は薬剤の放出の電子制御を実現する薬物投与システム又はデバイスのための方法、システム及び装置を提供してもよい。本発明の文脈では、「薬物投与システム」及び「デバイス」という用語は、交換可能に使用できる。例示的な実施の形態では、電子制御は、薬剤をユーザに経皮的に投与する電気的輸送電流を制御してもよい。例示的な実施の形態では、電気的輸送電流の時間的プロファイルを制御することによって、ユーザの体内における薬剤の所望の時間的プロファイルを達成してもよい。
【０００５】
例示的な実施の形態では、リニアレギュレータ又は任意の型のスイッチングレギュレータを用いて電気的輸送電流を制御してもよい。
【０００６】
例示的な実施の形態では、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて、例えば、ＰＷＭ電源のデューティサイクルを調整することによって、電気的輸送電流を制御してもよい。例示的な実施の形態では、一定の間隔で中断を生成し、各中断の生成の際に、電流補正を実行してもよい。例示的な実施の形態では、ユーザの皮膚を流れる電気的輸送電流を検出し、この電気的輸送電流と、目標電流を表す動的な値とを比較してもよい。目標電流は、所望の電流プロフィルに基づいていてもよい。例示的な実施の形態では、電気的輸送電流と、目標電流値を表す動的な値との比較に基づいて、ＰＷＭ電源の電流デューティサイクルを増加、減少又は維持してもよい。
【０００７】
また、例示的な実施の形態は、薬物投与デバイス（すなわち、ここに開示するイオントフォレシス薬物投与システム）の電気的接続の検査のために使用される方法及び装置を含んでもよい。このような例示的な装置は、イオントフォレシス薬物投与システムの接続の検査及び検証の使用のために適応化された電極パッチ導通テスタを含んでいてもよい。
【０００８】
また、例示的な方法は、イオントフォレシス薬物投与システムの電気的接続の検査及び検証のための方法を含んでいてもよい。
【０００９】
また、例示的な方法は、ここに開示するイオントフォレシス薬物投与システムにおける、薬物を投与するための電極の容量の検査、測定又はこの他の定量化のための方法を含んでいてもよい。
【００１０】
例示的な一実施の形態は、パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラを使用して、動物の生体表面に電気的輸送電流を流す方法を提供する。この方法は、ＰＷＭ電源を用いて、動物の生体表面に電気的輸送電流を流すステップを含む。また、この方法は、タイマを用いて、所定の間隔で１つ以上の中断を生成するステップと、１つ以上の中断を生成したとき、ＰＭＷコントローラを用いて、ＰＭＷ電源をオフにするステップとを含む。この方法は、ＰＷＭコントローラを用いて、少なくとも電気的輸送電流の現在の値及び目標電気的輸送電流を表す動的な値に基づいて、ＰＷＭ電源のデューティサイクルを制御するステップを更に含む。
【００１１】
更なる例示的な実施の形態は、動物の生体表面に電気的輸送電流を流す薬物投与デバイスを提供する。このデバイスは、第１の電極と、第２の電極と、第１及び第２の電極の間を流れる電流を制御するように構成、プログラミング、又はこの両方が可能なコントローラ（例えば、プログラマブルプロセッサ）と、第１の導電性媒体及び治療薬物又は薬剤を保持し、第１の電極の上に配置される第１の導電性リザーバと、第２の導電性媒体及びオプションとしてイオン源を保持し、第２の電極の上に配置され、電流のための電気的経路を形成する第２の導電性リザーバとを含む。また、デバイスは、動物の生体表面に出力電圧を印加し、動物の生体表面に電気的輸送電流を流すためのパルス幅変調（ＰＷＭ）電源を含む。デバイスは、所定のプロファイルで動物の生体表面に電気的輸送電流を流すコントローラを更に含む。コントローラは、電気的輸送電流を調整するために出力電圧補正を実行する電流モニタ、電圧モニタ及び電圧レギュレータを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的な自己充足的な、予めパッケージ化されたイオントフォレシス薬物投与システムの平面図である。
【図２】図１に示す例示的なイオントフォレシス薬物投与システムの側面図である。
【図３】第１の電極、第２の電極及びコントローラを含む例示的なイオントフォレシス薬物投与システムの一部の断面図である。
【図４】図３に示す一部の分解斜視図である。
【図５】ここに開示する例示的な薬物投与システムの例示的なコントローラによって達成可能な例示的な電流プロフィルを示す図である。
【図６】ここに開示する例示的な薬物投与システムの例示的なコントローラによって達成可能な例示的な電流プロフィルを示す図である。
【図７】ここに開示する例示的な薬物投与システムの例示的なコントローラによって達成可能な例示的な電流プロフィルを示す図である。
【図８】ここに開示する例示的な薬物投与システムの例示的なコントローラによって達成可能な例示的な電流プロフィルを示す図である。
【図９】ここに開示する例示的な薬物投与システムを制御するための例示的な電子回路の包括的なブロック図である。
【図１０】ここに開示する例示的な薬物投与システムを制御するための例示的な電子回路の概要図である。
【図１１Ａ】図１０に示す例示的な電子回路によって実行される例示的な制御ループのフローチャートである。
【図１１Ｂ】図１０に示す例示的な電子回路によって実行される例示的な制御ループのフローチャートである。
【図１２】図１に示すようなデバイスの電気的接続を検査する例示的な方法のフローチャートである。
【図１３Ａ】図１に示すようなデバイスについて、目標の量の薬物を投与するための容量を検査する例示的な方法のフローチャートである。
【図１３Ｂ】図１に示すようなデバイスについて、目標の量の薬物を投与するための容量を検査する例示的な方法のフローチャートである。
【図１３Ｃ】図１に示すようなデバイスについて、目標の量の薬物を投与するための容量を検査する例示的な方法のフローチャートである。
【図１３Ｄ】図１に示すようなデバイスについて、目標の量の薬物を投与するための容量を検査する例示的な方法のフローチャートである。
【図１３Ｅ】図１に示すようなデバイスについて、目標の量の薬物を投与するための容量を検査する例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、例示的な実施の形態について説明する。異なる図面に亘って、同様の符号は、同じ部分を指している。
【００１４】
例示的な実施の形態は、ユーザにおける調合された薬物又は薬剤の放出の電子制御を実現する薬物投与システムのための方法、システム及び装置を提供する。例示的な実施の形態では、電子制御は、経皮的に薬物をユーザに投与する電気的輸送電流（electrotransport current）を制御してもよい。例示的な実施の形態では、電気的輸送電流の時間的プロファイルを制御することによって、ユーザの体内での薬物の投与時間及び投与量の所望のプロファイル（例えば、薬物投与プロファイル及び／又は血漿中濃度プロファイル）を達成してもよい。
【００１５】
例示的な実施の形態では、リニアレギュレータ又は任意の型のスイッチングレギュレータを用いて制御可能な電源を使用することによって、電気的輸送電流を制御してもよい。ある例示的な実施の形態では、パルス幅変調（pulse width modulation：ＰＷＭ）によって電源を制御してもよい。薬物投与プロファイルのこのような制御によって、投与の間にユーザがシステムの設定を監視又は変更する必要なく、薬物の効力及び安全性を最適化し、処方計画を自動的に適応化することができる。
【００１６】
例示的な実施の形態では、ＰＷＭ電源のデューティサイクルを調整することによって、電気的輸送電流を調整してもよい。例示的な実施の形態では、ある間隔で中断を生成し、各中断の生成の際に、必要に応じて、電流補正を実行してもよい。例示的な実施の形態では、ユーザの皮膚を流れる電気的輸送電流を検出し、この電気的輸送電流と、目標電流を表す動的な値とを比較してもよい。目標電流は、所望の電流プロフィルに基づいていてもよい。例示的な実施の形態では、電気的輸送電流と、目標電流値を表す動的な値との比較に基づいて、ＰＷＭ電源の電流デューティサイクルを増加、減少又は維持してもよい。
【００１７】
更に説明を続ける前に、まず、明細書及び特許請求の範囲に亘って使用する幾つかの用語を定義する。
【００１８】
ここでは、「ユーザ（user）」及び「患者（subject）」という用語は、交換可能に使用され、本発明の方法、システム及び装置によって治療可能な動物（例えば、ネコ、イヌ、ウマ、ブタ、ウシ、ヒツジ、齧歯類動物、ウサギ、リス、クマ及び霊長類（例えば、チンパンジー、ゴリラ及びヒト）等の哺乳類）を含む。
【００１９】
「薬物（drug）」又は「薬剤（agent）」という用語は、本発明のデバイスを用いて、治療的に有効な量でユーザに投与できるあらゆる薬物又は薬剤を含む。本発明を用いて、分子サイズ及び電荷が異なる薬剤を投与することができる。ここでは、薬物又は薬剤は、薬物又は他の生理活性物質（biologically active agent）であってもよい。
【００２０】
ここで使用する「薬物（drug）」及び「治療薬物（therapeutic drug）」という用語は、交換可能である。
【００２１】
ここで使用する「薬剤（agent）」及び「治療薬剤（therapeutic agent）」という用語は、交換可能である。
【００２２】
「薬物投与システム」という用語は、電子回路によって制御され、治療上有効な手法で薬物又は薬剤を投与するあらゆるシステムを含む。薬物投与システムの具体例は、以下に限定されるものではないが、イオントフォレシスシステム（iontophoretic system）、静脈内（intravenous：ＩＶ）点滴、内部又は外部ポンプ、薬物又は薬剤の注射、及び薬物又は薬剤の吸入を含む。ここで使用する「システム」及び「デバイス」という用語は、交換可能である。
【００２３】
ここで使用する「コンピュータが読取可能な媒体」という用語は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリデバイス（例えば、フラッシュメモリデバイス、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）デバイス、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）デバイス又は他のメモリデバイス）等、情報又はコードを保存できる媒体を指す。
【００２４】
ここでは、ここに開示する方法、システム及び装置の構造、機能、製造及び使用の完全な理解のために、例示的な実施の形態について説明する。添付の図面は、これらの実施の形態の１つ以上の具体例を示している。ここに明示し、添付の図面に示す方法、システム及び装置は、非限定的な例示的な実施の形態であり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義される。１つの例示的な実施の形態に関して図示し又は説明する特徴は、他の実施の形態の特徴に組み合わせてもよい。このような修正及び変更は、本発明の範囲内に含まれることを意図する。
【００２５】
図１及び図２は、イオントフォレシスを用いて経皮的に薬物をユーザに投与する薬物投与システム１０の例示的な実施の形態を示している。イオントフォレシスは、ユーザの皮膚に電流を流し、ユーザの皮膚を介してユーザの体に薬剤を投与する投与法である。図１及び図２の薬物投与システム１０は、パッチとしてパッケージ化することができ、このパッチは、ユーザの皮膚に貼り付け、薬物を投与した後に取り外すことができる。図２では、説明の目的のために、幾つかの厚さを強調して示している。
【００２６】
図２の断面図によって示すように、薬物投与システム１０は、第１の電極１２及び第２の電極１４を含んでいてもよい。例示的な実施の形態では、電極１２、１４は、半円形、円形、楕円形又は他の如何なる幾何学的に適切な形状であってもよく、又はコーティングされたワイヤ（coated wire）であってもよい。更なる例示的な実施の形態では、ワイヤを亜鉛又は銀及び／又は銀−塩化銀でコーティングしてもよい。
【００２７】
例示的な実施の形態では、電極１２、１４は、ポリエステルフィルムを備えていてもよい。適切なポリエステルフィルムの１つとして、マイラー（Mylar：商標）という名称で販売されている二軸延伸ポリエチレンテレフタラートポリエステルフィルム（biaxially-oriented polyethylene terephthalate polyester film）がある。マイラー（商標）は、その薄さと柔軟性のために、好適な材料である。電極１２、１４のポリエステルフィルムは、このようなフィルム上に銀−塩化銀を含む導電性インクによってスクリーン印刷又はエッチングを施したものであってもよい。更に、ポリエステルフィルムは、電気的絶縁を提供する誘電体コーティングを含んでいてもよい。例示的な実施の形態では、電極１２、１４は、固定用テープを用いて、ユーザの体に貼り付けてもよい。更なる実施の形態では、マイクロプロセッサ及びバッテリ等の部品を、接着剤、導電性接着剤、はんだ又はタブによって、ポリエステルフィルムに直接取り付けてもよい。他の例示的な実施の形態では、電極１２、１４は、カプトン（Kapton：商標）ポリイミドフィルム等のポリイミドフィルムを含んでいてもよい。
【００２８】
薬物投与システム１０は、第１の電極１２と第２の電極１４との間の電流のフローを制御するようにプログラミングされたマイクロコントローラ１５０を含む例示的な制御回路１６を含んでいてもよい。制御回路１６は、ドームスイッチ（dome switch）等のオン／オフスイッチを含んでいてもよい。例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、リニアレギュレータを用いて電源を制御することによって、電気的輸送電流を制御してもよい。他の例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、例えば、パルス幅変調（pulse width modulation：ＰＷＭ）、パルス周波数変調（pulse frequency modulation：ＰＦＭ）等、如何なる種類のスイッチングレギュレータを用いて電源を制御してもよい。マイクロコントローラ１５０の例示的な実施の形態については、図１１Ａ及びＢを用いて後に説明する。
【００２９】
例示的な実施の形態では、制御回路１６は、第１及び第２の電極１２、１４から分離してもよい。この実施の形態では、電極は、使い捨てにして、制御回路１６は、再使用してもよい。他の例示的な実施の形態では、制御回路１６を電極に一体に取り付けてもよい。
【００３０】
また、薬物投与システム１０は、第１の導電性媒体及び第１の治療薬物又は薬剤を保持する第１の導電性リザーバ（conductive reservoir）３０と、第２の導電性媒体を保持する第２の導電性リザーバ３２とを含んでいてもよく、第２の導電性リザーバ３２は、第２の治療薬物又は薬剤を保持していてもよい。使用時には、第１の電極１２に供給された電流は、第１の導電性リザーバ３０から、第１の導電性リザーバ３０に接触するユーザの皮膚の一部を介して、第１の治療薬物又は薬剤を投与する。電流は、第２の導電性リザーバ３２に接触するユーザの皮膚の一部を介して、第２の電極１４に戻る。第２の治療薬物又は薬剤は、第１の治療薬物又は薬剤の電荷とは反対の電荷を有していてもよい。発泡体リング（foam ring）を用いて、導電性薬物リザーバを適所に保持してもよい。発泡体リングは、更に、電極のアノード及びカソードの分離を維持する。
【００３１】
第１のリムーバブルバリア３４は、第１の電極１２と第１の導電性リザーバ３０との間に取り外し可能に配置された第１のバリアシールを形成してもよい。第２のリムーバブルバリア３６は、第２の電極１４と第２の導電性リザーバ３２との間に取り外し可能に配置された第２のバリアシールを形成してもよい。これに代えて、第１のリムーバブルバリア３４を、第２の電極１４と第２の導電性リザーバ３２との間に取り外し可能に配置して、第１のバリアシールと第２のバリアシールの両方を形成してもよい。例示的な実施の形態では、第１のリムーバブルバリア３４は、フォイルを含んでいてもよい。治療薬剤４６を含む第１の導電性リザーバ３０と、第１の電極１２との接触が長期に亘ると、第１の電極１２、治療薬剤又はその両方が劣化することがある。第１のバリアシールを形成する第１のリムーバブルバリア３４は、治療薬剤４６を含む第１の導電性リザーバ３０が第１の電極１２に接触することを防止し、これによって、水の透過を防ぐことができる。封止バリア（封止的な分離）によって第１の導電性リザーバ３０を第１の電極１２から分離し、及び第２の導電性リザーバ３２を第２の電極１４から封止的に分離することによって、薬物投与システム１０は、効力及び信頼性を維持し、有効期間がより長くなる。
【００３２】
また、薬物投与システム１０は、第１の電極１２、第２の電極１４、制御回路１６、第１の導電性リザーバ３０及び第２の導電性リザーバ３２を収容するための筐体３８を含んでいてもよい。筐体３８は、底部筐体部分３８ｂに連結可能な上部筐体部分３８ａを有する。上部筐体部分３８ａ及び底部筐体部分３８ｂは、連結され、スロット付き側壁部分４０ａを形成し、ここから、第１のリムーバブルバリア３４が延び出ている。同様に、上部筐体部分３８ａ及び底部筐体部分３８ｂは、第２のスロット付き側壁部分４０ｂを形成してもよく、ここから、第２のリムーバブルバリア３６が延び出てもよい。筐体３８の外に延び出ている第１のリムーバブルバリア３４の一部によって、ユーザは、筐体を開くことなく、第１のリムーバブルバリア３４に触れることができる。リムーバブルバリア３４は、第１の電極１２、第２の電極１４、制御回路１６、第１の導電性リザーバ３０及び第２の導電性リザーバ３２を筐体に残したまま、取り除くことができるように構成されている。第１のリムーバブルバリア３４の一部は、スロット付き側壁部分４０ａを介して、第１のタブ３４ａとして延び出ていてもよい。同様に、第２のリムーバブルバリア３６の一部は、第２のスロット付き側壁部分４０ｂを介して、第２のタブ３６ａとして延び出ていてもよい。
【００３３】
ユーザは、第１のタブ３４ａ及び第２のタブ３６ａのそれぞれを引き抜くことによって、第１の電極１２、第２の電極１４、制御回路１６、第１の導電性リザーバ３０及び第２の導電性リザーバ３２に触れることなく、第１のリムーバブルバリア３４及び第２のリムーバブルバリア３６を取り除くことができ、自己充足的なイオントフォレシス薬物投与システムの部品を筐体３８内に残したまま、自己充足的なイオントフォレシス薬物投与システムを組み立てることができる。
【００３４】
図３及び図４は、第１の電極１２、第２の電極１４及び制御回路１６を含む自己充足的なイオントフォレシス薬物投与システム１０の具体例の一部を示している。図３の側断面図では、説明の目的のために、幾つかの厚さを強調して示している。
【００３５】
第１の電極１２及び第２の電極１４は、薬物投与システム１０の電極領域と呼んでもよい。薬物投与システム１０は、制御回路１６、第１の電極１２及び第２の電極１４に電流を供給する少なくとも１つのバッテリ１８を含んでいてもよい。制御回路１６は、回路２０によって、少なくとも１つのバッテリ１８、第１の電極１２及び第２の電極１４に電気的に接続してもよい。回路２０、第１の電極１２及び第２の電極１４は、電極支持層２２上に配置してもよい。
【００３６】
制御回路１６、第１の電極１２及び第２の電極１４は、裏打ち層（backing layer）２４によって支持してもよい。電極支持層２２を裏打ち層２４に取り付けてもよい。
【００３７】
また、薬物投与システム１０は、第１の導電性リザーバ３０を受容するように構成された第１の凹部２８ａと、第２の導電性リザーバ３２を受容するように構成された第２の凹部２８ｂとを有する受容層（receiving layer）２６を含んでいてもよい。
【００３８】
制御回路１６によって制御された電流は、経皮的に薬物をユーザに投与できる。薬物のイオントフォレシス輸送（iontophoretic transport）は、治療電極（treatment electrode）の電流密度によって大きく影響される。したがって、時間的な電流プロフィルを調整して、薬物投与の所望のプロファイル、すなわち、総投与期間に対する（例えば、血漿内の）薬物濃度のプロファイルを達成してもよい。
【００３９】
制御回路１６には、時間的な所望の電流プロフィルを設定又は調整するように構成可能なマイクロプロセッサ、プログラミング可能なマイクロプロセッサ、プログラミング可能なマイクロコントローラ、構成可能なマイクロコントローラ、又は構成可能であって、プログラミング可能なマイクロプロセッサを用いることができる。総投与期間は、単一の因子又は因子の組合せに基づいて調整してもよい。幾つかの因子としては、以下に限定されるものではないが、システム１０の電源の寿命、投与される薬物の総量、ユーザの年齢、ユーザの体重、薬物の種類、ユーザの健康状態、薬物投与プロトコル及び他の同様の因子等が含まれる。これに代えて、総投与期間は、例えば、時間、日、週等、如何なる期間を単位として設定してもよい。例えば、総投与期間を数時間に設定し、この間に高濃度の薬物が放出されるようにしてもよく、総投与期間を数週間に設定し、この間に低濃度の薬物が持続的に放出されるようにしてもよい。
【００４０】
例示的な実施の形態では、薬物投与システム１０は、投与される薬物の数量及び／又は１つ以上の特徴に基づいて、電気的輸送電流プロフィルを調整することによって、薬物投与プロファイルを調整してもよい。例示的な実施の形態では、薬物投与システム１０は、ユーザの１つ以上の特徴、例えば、ユーザの体重、年齢、健康状態、皮膚電気抵抗等に基づいて、電気的輸送電流プロフィルを調整することによって、薬物投与プロファイルを調整してもよい。また、電気的輸送電流プロフィルは、他のパラメータに応じて適応化してもよい。例えば、システムは、ユーザの組織（例えば、ユーザの血液）内の薬物の濃度を測定する１つ以上のセンサを含んでいてもよく、電気的輸送電流プロフィルは、ユーザの組織内の薬物の濃度に応じて適応化してもよい。
【００４１】
例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、薬物投与システム１０の製造側で、薬物投与プロファイルによってプログラミングしてもよい。他の例示的な実施の形態では、薬物投与システム１０の製造後、薬局において、投与プロファイルによって、マイクロコントローラ１５０をプログラミング又は再プログラミングしてもよい。この実施の形態では、薬剤師が、薬物（例えば、薬物濃度、投与量等）及び／又はユーザ（例えば、ユーザのサイズ、年齢等）に基づいて、マイクロコントローラ１５０をプログラミング又は再プログラミングして、所望の薬物投与プロファイルを達成してもよい。マイクロコントローラ１５０のプログラミング又は再プログラミングによって、薬物投与プロファイルの１つ以上の側面、例えば、薬物投与の速度、薬物の濃度等を調整してもよい。
【００４２】
薬物投与システム１０のマイクロコントローラ１５０は、ユーザの皮膚に所定のプロファイルの電流を流すようにプログラミングしてもよい。電流プロフィルは、特定の形状に限定されず、１つ以上の矩形波、正弦波、ランプ波、任意の形状、又は波形のあらゆる組合せ等を含んでいてもよい。
【００４３】
図１〜図４は、あるパッケージ構成を有する薬物投与システムの例示的な実施の形態（すなわち、「パッチ」）を示している。ここに開示する薬物投与システムの他の例示的な実施の形態は、例えば、Ａｎｄｅｒｓｏｎ他に付与されている米国特許番号第６，７４５，０７１号、発明の名称「Iontophoretic Drug Delivery System」、又はＡｎｄｅｒｓｏｎ他による米国特許出願番号第１２／１８１，１４２号、２００８年１１月２０日に公開された米国特許公開番号第２００８／０２８７４９７号、発明の名称「TRANSDERMAL METHODS AND SYSTEMS FOR THE DELIVERY OF ANTI-MIGRAINE COMPOUNDS」に開示されているような異なるパッケージ構成を有していてもよい。米国特許番号第６，７４５，０７１号及び米国特許公開番号第２００８／０２８７４９７号は、引用によってその全体が本願に援用される。
【００４４】
図５〜図８は、マイクロコントローラ１５０によって達成可能な例示的な電流プロフィルを示しており、ここでは、時間に対して電流をプロットしており、電流は、一定であるか、増加しているか、減少している。図５では、電気的輸送電流は、４時間の総投与期間に亘って管理されている。電流は、最初の１時間は、４ｍＡに維持され、２番目の１時間は３ｍＡに維持され、３番目の１時間は、２ｍＡに維持され、４番目の１時間は、１ｍＡに維持されている。図６では、電流は、最初の１時間は、４ｍＡに維持され、次の３時間は、２ｍＡに維持されている。図７では、電流は、最初及び５番目の１時間は、２ｍＡに維持され、２番目、４番目及び６番目の１時間は、０ｍＡに維持され、３番目、７番目の１時間は、３ｍＡに維持されている。図８では、電流は、最初の時間は、３ｍＡに維持され、２番目の１時間の間に１ｍＡに漸減され、３番目及び４番目の１時間は、１ｍＡに維持されている。
【００４５】
マイクロコントローラ１５０は、昼間に第１の組の電流レベルを適用し、夜間に第２の組の電流レベルを適用するようにプログラミングしてもよい。
【００４６】
図９は、薬物投与システム１０を制御する例示的な電子制御回路１６のブロック図を示している。電子制御回路１６は、マイクロコントローラ１５０に接続されたスイッチ１０６を含んでいてもよい。また、マイクロコントローラ１５０は、電源１００及び制御可能な電源２００に接続してもよい。制御可能な電源２００を負荷３００に接続して、負荷３００に電気的輸送電流を流してもよい。負荷３００、制御可能な電源２００及びマイクロコントローラ１５０には、フィードバック回路２５０を接続してもよい。電子制御回路１６は、フレキシブル回路（例えば、カプトン（商標）上の銅）、プリント回路板又はこれらの両方で実現可能である。
【００４７】
電源１００は、回路に電気エネルギを供給してもよい。マイクロコントローラ１５０は、制御可能な電源２００を制御するようにプログラミングしてもよい。
【００４８】
制御可能な電源２００は、電源１００の出力電圧を増加、減少又は維持して、負荷３００に流れる負荷電流（ＩＬ）を制御してもよい。例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、リニアレギュレータを用いて、制御可能な電源２００を制御してもよい。他の例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、例えば、パルス幅変調（pulse width modulation：ＰＷＭ）、パルス周波数変調（pulse frequency modulation：ＰＦＭ）等、如何なる種類のスイッチングレギュレータを用いて制御可能な電源２００を制御してもよい。ＰＷＭを採用する一実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、パルス幅変調を用いて、すなわち、デューティサイクル及びパルス幅を制御することによって、負荷電流（ＩＬ）を制御又は調整してもよい。
【００４９】
負荷３００は、ユーザの皮膚を含んでいてもよく、負荷３００に負荷電流が流されると、皮膚を介して薬物が投与される。
【００５０】
フィードバック回路２５０によって、マイクロコントローラ１５０は、負荷３００を流れる負荷電流及び負荷３００における出力電圧を検出してもよい。これによって、マイクロコントローラ１５０は、電流補正を監視及び実行し、すなわち、負荷３００に流れる負荷電流を調整することができる。また、これによって、マイクロコントローラ１５０は、制御可能な電源２００によって生成される電圧レベルを監視及び制御することもできる。
【００５１】
パルス幅変調（ＰＷＭ）制御可能な電源２００を採用する一実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、時間ベースの中断を生成し、時間ベースの信号を送信して、ＰＷＭ制御可能電源２００において、スイッチをオン／オフにトグル切り換えする。ＰＷＭ制御可能電源２００のデューティサイクルとは、ＰＷＭのスイッチがオンになっている時間の割合である。電流補正を実行するために、マイクロコントローラ１５０は、ＰＷＭスイッチをオフにし、負荷電流（ＩＬ）と、目標負荷電流値を表す動的な値とを比較し、比較の結果に基づいて、ＰＷＭ制御可能電源２００のデューティサイクルを調整してもよい。マイクロコントローラ１５０は、ＰＷＭ制御可能電源２００において、スイッチをオン／オフにトグル切り換えする時間ベースの信号の周波数及び／又は継続時間を変更することによって、デューティサイクルを調整してもよい。このように負荷電流を調整することによって、マイクロコントローラ１５０は、ユーザの体内への薬物の投与にとって望ましい負荷電流プロフィルを達成できる。
【００５２】
幾つかの実施の形態では、例示的な回路９００は、０．４〜１２Ｖ±１０％の範囲で変化する電圧で、電気的輸送負荷電流（electrotransport load current）（ＩＬ）を流す能力を有していてもよい。幾つかの実施の形態では、例示的な制御回路１６は、０．４〜１２Ｖ±１０％の範囲で変化する電圧で電気的輸送負荷電流（ＩＬ）を流す能力を有していてもよい。幾つかの実施の形態では、組織の抵抗は、２００〜５，０００Ωの範囲であってもよい。幾つかの実施の形態では、組織の抵抗は、１００〜６，０００Ωの範囲であってもよい。例示的な制御回路１６は、最大３，０００Ωの抵抗に対して４ｍＡの電気的輸送負荷電流を流す１２Ｖの最大出力電圧を提供する能力を有していてもよい。なお、例示的な実施の形態では、制御回路１６は、最初の６０分の動作の間、最長で５分間だけ１０〜１２Ｖを提供してもよい。このようにより高い電圧を５分間に制限することによって、バッテリ電力を節約することができる。
【００５３】
図１０は、治療薬剤又は薬物の管理に適切な電子回路１０００を図式的に表している。電子回路１０００は、例示的な回路１６の１つの例示的な実施の形態である。
【００５４】
このシステムは、電源１００を含んでいてもよく、電源１００は、直列又は並列に接続された１つ以上の電源１０２を含んでいてもよい。電源、例えば、１つ以上のバッテリの数及び接続は、薬物の投与及び回路の動作の総持続時間のための電力要求に基づいて決定してもよい。また、電源１００は、電源１０２に並列接続された１つ以上のコンデンサ１０４を含んでいてもよい。
【００５５】
一実施の形態においては、電源１００は、薬物投与システム１０の他の部品に統合してもよい。他の実施の形態においては、電源１００は、薬物投与システム１０の他の部品から独立して設けてもよい。
【００５６】
このシステムは、スイッチ１０６を含んでいてもよく、このスイッチ１０６を閉じることによって、システムをアクティブ化してもよい。例示的な実施の形態では、スイッチ１０６は、マイクロコントローラ１５０をアクティブ化するモメンタリ式スイッチ、例えば、ボタン又はスライダであってもよい。他の例示的な実施の形態では、スイッチ１０６は、オン／オフにトグル切り換えされて、マイクロコントローラ１５０をアクティブ化又は非アクティブ化するオン／オフスイッチであってもよい。
【００５７】
また、システムは、オン／オフインジケータを含んでいてもよく、例えば、インジケータの動作パラメータにとって必要又は望ましい場合、抵抗器１８２に直列接続されたＬＥＤ１８４を含んでいてもよい。例示的な実施の形態では、ＬＥＤ１８４は、点灯、消灯又は点滅して、システムの現在の動作モードをユーザに示す。更に、ＬＥＤ１８４は、例えば、消灯することによって、投与期間が終了したことを示してもよい。例示的な実施の形態では、ＬＥＤ１８４は、システムがオフモード（Off Mode）又は非アクティブモード（Inactive Mode）のときは、消灯し、システムがテストモード（Test Mode）のときは、点滅し、システムがランモード（Run Mode）のときは、点灯するようにしてもよい。これらの例示的なモードについては、図１１Ａ及びＢを参照して後により詳細に説明する。他の例示的な実施の形態では、システムは、可聴音のみを発してもよく、可聴音と視覚的指示とを組み合わせて、システムがあるモードになったことを示してもよい。
【００５８】
また、システムは、現在の電気的輸送電流、経過時間及び／又は薬物投与プロファイルを表示する外部のＬＣＤディスプレイを含んでいてもよい。
【００５９】
システムは、所望の薬物投与プロファイルを達成するための制御ループを実行できるマイクロコントローラ１５０を含んでいてもよい。マイクロコントローラには、回路内の他の部品への電気的接続のために、外部ノードを設けてもよい。マイクロコントローラ１５０の主要な機能は、負荷３００を流れる電気的輸送負荷電流を制御することである。例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、リニアレギュレータを用いて、電気的輸送負荷電流を制御してもよい。他の例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス周波数変調（ＰＦＭ）等、如何なる種類のスイッチングレギュレータを用いてもよい。制御可能な電源２００のＰＷＭ制御を採用した一実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、ＰＷＭ制御可能電源２００のデューティサイクルを増加させ、又はＰＷＭ制御可能電源２００のデューティサイクルを減少させることによって、電気的輸送負荷電流を制御してもよい。
【００６０】
一実施の形態においては、マイクロコントローラは、マイクロチップテクノロジー社（Microchip Technology Inc.）によって製造されている、フラッシュベースの８ビット相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）マイクロコントローラを含む８ピンパッケージを有するＰＩＣ１２Ｆ６１５であってもよい。ＰＩＣ１２Ｆ６１５マイクロコントローラの詳細については、２００８年にマイクロチップテクノロジー社が発行した、ＰＩＣ１２Ｆ６０９／６１５／１２ＨＶ６０９／６１５データシートに開示されており、この文献は、引用によって本願に援用される。一実施の形態においては、マイクロコントローラ１５０は、予めプログラミングしてもよく、すなわち、システム回路内に組み込まれる前に、プログラムを含んでいてもよい。他の実施の形態においては、マイクロコントローラ１５０は、システム回路に組み込んだ後にプログラミングしてもよい。
【００６１】
例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、一回だけプログラミングできるものであってもよい。他の例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、最初に、第１の電流プロファイルによってプログラミングしてもよい。このマイクロコントローラ１５０は、再プログラミングしてもよく、すなわち、第２の電流プロファイルによって、２回目のプログラミングを行ってもよい。マイクロコントローラ１５０のこの再プログラミングによって、電流プロフィルを変更又は補正することができ、また、異なるユーザ及び／又は異なる薬物について、同じシステムを再使用することができる。
【００６２】
ここで、マイクロコントローラ１５０のプログラミングについて詳細に説明する。マイクロコントローラ１５０をプログラミングするために、プログラマは、マイクロコントローラ１５０の不揮発性メモリビットをどのように設定するかを指定するための適切な形式で、例えば、ＨＥＸファイルとしてプログラムを生成することができる。そして、プログラマは、プログラミングインタフェース１７０を用いて、マイクロコントローラ１５０にプログラムを格納する。プログラミングインタフェース１７０は、一方をＰＣ（図示せず）のＩ／Ｏポートに接続し、他方をマイクロコントローラ１５０に接続してもよい。例示的な実施の形態では、プログラミングインタフェース１７０は、マイクロコントローラがシステム回路に接続された状態でマイクロコントローラ１５０に接続できるインサーキットプログラミングインタフェース（in-circuit programming interface）である。この実施の形態では、プログラミングインタフェース１７０によって制御されるクロックを使用する、２線式同期シリアル方式（two-wire synchronous serial scheme）を用い、マイクロコントローラ１５０にプログラムデータを転送してもよい。
【００６３】
プログラミングインタフェース１７０のグラウンド（ＧＮＤ）ノード１８０は、マイクロコントローラ１５０のノード１６０において、負の電力入力（ＶＳＳ）に接続してもよい。プログラミングインタフェース１７０の正の電力入力（ＶＤＤ）ノード１７２は、マイクロコントローラ１５０のノード１５２において、正の電力入力（ＶＤＤ）に接続してもよい。プログラミングインタフェース１７０のプログラミング電圧（ＭＣＲＬ）ノード１７８は、マイクロコントローラ１５０のノード１５８において、プログラミングモード電圧に接続してもよい。マイクロコントローラ１５０をプログラミングモードにするには、このＭＣＲＬラインがＶＤＤラインより上の特定の範囲になる必要がある。プログラミングインタフェース１７０のプログラミングクロック（programming clock:ＰＧＣ）ノード１７６は、シリアルデータインタフェースのクロックラインであり、マイクロコントローラ１５０のノード１６４に接続してもよい。ＰＧＣノード１７６の電圧は、ＧＮＤからＶＤＤに振れ（swing）、データは、立ち下がりエッジにおいて転送される。プログラミングインタフェース１７０のプログラミングデータ（programming data：ＰＧＤ）ノード１７４は、シリアルデータラインであり、マイクロコントローラ１５０のノード１６２に接続してもよい。ＰＧＤノード１７４における電圧は、ＧＮＤからＶＤＤに振れる。
【００６４】
次に、マイクロコントローラ１５０の外部ノードの接続について説明する。ノード１５２は、マイクロコントローラ１５０への正の電力入力（ＶＤＤ）であり、電源１００に接続してもよい。ノード１５４は、出力ノードであり、制御可能な電源２００のスイッチに接続され、これによって、マイクロコントローラ１５０は、制御可能な電源２００の動作を制御することができる。ノード１５４は、スイッチ２０２のゲートに接続してもよい。例示的な実施の形態では、スイッチ２０２は、Ｐチャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor:ＭＯＳＦＥＴ）２０２であってもよい。ノード１５６は、感知抵抗器２５６の正端子に接続してもよい。ノード１５８は、プログラミングインタフェース１７０のＭＣＲＬノード１７８に接続してもよい。ノード１６０は、マイクロコントローラ１５０への負の電力入力であり、感知抵抗器２５６の負端子に接続してもよく、これによって、マイクロコントローラ１５０は、負荷３００に亘る負荷電流（ＩＬ）を監視することができる。ノード１６２は、プログラミングインタフェース１７０のＰＧＤノード１７４に接続してもよい。ノード１６４は、システムの外部スイッチ１０６に接続してもよい。ノード１６６は、抵抗器２５２及び抵抗器２５４から構成される分圧器に接続してもよく、これによって、マイクロコントローラ１５０は、制御可能な電源２００が生成する電圧を監視することができる。
【００６５】
例示的な実施の形態（図１０には示していない。）では、制御可能な電源２００は、負荷３００における出力電圧を電源１０２の電圧より高く又は低くできる昇降圧コンバータ（buck-boost converter）として構成してもよい。「昇圧（boost）」ステージは、電源１０２の電圧より高い出力電圧を指し、「降圧（buck）」ステージは、電源１０２電圧より低い出力電圧を指す。
【００６６】
他の例示的な実施の形態（図１０に示し、後述する。）では、制御可能な電源２００は、標準の反転ＳＥＰＩＣ（single-ended primary inductor converter）を含んでいてもよい。この実施の形態では、制御可能な電源２００は、電源１０２の正端子に接続された正端子と、マイクロコントローラ１５０のノード１５４に接続された負端子とを有する抵抗器２０４を含んでいてもよい。また、制御可能な電源２００は、マイクロコントローラ１５０のノード１５４に接続されたゲートと、電源１０２の正端子に接続されたソースと、第１のインダクタ２０８の正端子及び第１のコンデンサ２０６の正端子に接続されたドレインとを有するスイッチ２０２を含んでいてもよい。制御可能な電源２００内の抵抗器２０４及びスイッチ２０２は、マイクロコントローラ１５０と連携して、スイッチのように動作し、第１のインダクタ２０８への電源電圧をゲート制御する。
【００６７】
制御可能な電源２００は、スイッチ２０２のドレイン及び第１のコンデンサ２０６の第１の端子に接続された第１の端子を有する第１のインダクタ２０８を含んでいてもよい。第１のインダクタ２０８は、電源１０２の負端子に接続された第２の端子を有していてもよい。制御可能な電源２００は、第１のインダクタ２０８の第１の端子及びスイッチ２０２のドレインに接続された第１の端子を有する第１のコンデンサ２０６を含んでいてもよい。第１のコンデンサ２０６は、第２のインダクタ２１２の第２の端子及びショットキーダイオード２１０の第１の端子に接続された第２の端子を有していてもよい。
【００６８】
制御可能な電源２００は、第１のコンデンサ２０６の第１の端子及び第２のインダクタ２１２の第２の端子に接続された第１の端子を有するショットキーダイオード２１０を含んでいてもよい。ショットキーダイオード２１０は、電源１０２の負端子に接続された第２の端子を有する。制御可能な電源２００は、第１のコンデンサ２０６の第２の端子及びショットキーダイオード２１０の第１の端子に接続された第１の端子を有する第２のインダクタ２１２を含んでいてもよい。第２のインダクタ２１２は、分圧器及び第２のコンデンサ２１４の第１の端子に接続された第２の端子を有する。制御可能な電源２００は、分圧器及び第２のインダクタ２１２の第２の端子に接続された第１の端子を有する第２のコンデンサ２１４を含んでいてもよい。第２のコンデンサ２１４は、電源１０２の負端子に接続された第２の端子を有している。
【００６９】
負荷３００は、第１の電極３０２と第２の電極３０４との間に接続してもよく、これらの電極は、ユーザの皮膚に貼り付けてもよい。
【００７０】
フィードバック回路２５０は、第１の抵抗器２５２及び第２の抵抗器２５４から構成される分圧器を含んでいてもよい。第１の抵抗器２５２は、第２のインダクタ２１２の第２の端子及び第２のコンデンサ２１４の第１の端子に接続された第１の端子を有していてもよい。第１の抵抗器２５２は、第２の抵抗器２５４の第１の端子に接続された第２の端子を有していてもよい。第２の抵抗器２５４は、電源１０２の負端子に接続された第２の端子を有していてもよい。この分圧器によって、マイクロコントローラ１５０は、制御可能な電源２００が生成する電圧を監視及び制御することができる。また、フィードバック回路２５０は、感知抵抗器２５６を含んでいてもよく、感知抵抗器２５６を用いて、電極３０２と電極３０４の間を流れる電気的輸送電流を検出してもよい。
【００７１】
以下、図１１Ａ及びＢを参照して、例示的な回路１０００の動作について説明する。図１１Ａ及びＢは、図１０に示す例示的な電子回路によって実行される例示的な制御ループのフローチャートを示している。
【００７２】
ここでは、パルス幅変調（ＰＷＭ）電源２００、すなわち、ＰＷＭによって制御される制御可能な電源２００と共に例示的な回路１０００を説明する。但し、本発明は、制御可能な電源２００のこの特定の実施の形態に制限されるわけではない。例示的な実施の形態では、例えば、リニアレギュレータによって制御された電源、あらゆる種類のスイッチングレギュレータによって制御された電源等、他のタイプの制御可能な電源２００を使用してもよい。
【００７３】
システムは、デバイスの組立時から、ユーザが外部スイッチ１０６をアクティブ化してシステムをオンにするまで、オフモード（Off Mode）に維持してもよい。オフモードでは、マイクロコントローラ１５０は、例えば、ユーザが外部スイッチ１０６を用いてシステムをアクティブ化したことを検出する等、幾つかの最小限の動作を実行してもよい。オフモードでは、システムは、システムがオフモードであり、未だアクティブ化されていないことを示す視覚的又は聴覚的な指示を行ってもよい。例示的な実施の形態では、オフモードの間、ＬＥＤ１８４をオフにしてもよい。
【００７４】
ステップ５０４において、ユーザは、外部スイッチ１０６を閉じて、システムをオンにしてもよい。例示的な実施の形態では、システムが偶発的にアクティブ化されることを防止するため、ユーザが、一定の期間、例えば、１秒以上スイッチを押圧しなければ、システムがオンにならないようにしている。
【００７５】
外部スイッチ１０６を閉じると、システムは、薬物の投与のための投与モードを開始する前に、テストモード（Test Mode）に入ってもよい。ステップ５０６及びステップ５０８を参照して、例示的なテストモードについて説明する。テストモードでは、システムは、システムがテストモードにあることを示す視覚的又は聴覚的な指示を提供してもよい。例示的な実施の形態では、テストモードの間、ＬＥＤ１８４を点滅させてもよい。
【００７６】
ステップ５０６では、薬物の投与を開始する前に、マイクロコントローラ１５０は、完全な薬物投与プロトコルに基づく投与を完了するために、電源１００が十分なエネルギを蓄えているかを判定してもよい。幾つかの状況では、例えば、電源が故障し、劣化し、及び／又は取り扱いの間に偶発的に何回もオンになったために、電源１００に蓄えられているエネルギが使用前に既に消耗していることがある。このような消耗した電源を用いて薬物投与を開始すると、完全な投与期間が終了する前に、電源が切れて、ユーザに投与される量が意図された投与量を下回ってしまい、危険な場合がある。
【００７７】
電源が消耗した状態でユーザがシステムを動作させてしまうことを防止するため、ステップ５０６では、マイクロコントローラ１５０が、ノード１５２において電源１００の電圧を検出し、この電圧が最小閾値電圧を上回っているかを判定してもよい。この最小閾値電圧は、薬物の総投与量を投与するために必要な電源電圧であってもよい。電源電圧が最小閾値電圧を下回っていると判定された場合、システムをアクティブ化せず、非アクティブモード（Inactive Mode）にしてもよい。非アクティブモードの間のシステムの出力電流は、有意な量の薬物を投与しない１０μＡ以下であってもよい。システムは、システムが非アクティブモードであることを示す視覚的又は聴覚的な指示を提供してもよい。例示的な実施の形態では、非アクティブモードの間、ＬＥＤ１８４をオフにしてもよい。
【００７８】
一実施の形態においては、電源１００は、システム回路から独立して設けてもよい。この場合、ユーザは、旧い電源１００を新しい電源に置換して、システムを再びアクティブ化することができる。
【００７９】
ステップ５０６において、電源電圧が最小閾値電圧以上であると判定された場合、制御ループは、ステップ５０８に進むことができる。
【００８０】
幾つかの状況では、ユーザは、薬物投与システムを自らの体に貼り付ける前にスイッチ１０６を誤って押してしまうことがある。このような状況で投与を開始してしまうことを防止するために、マイクロコントローラ１５０は、電気的輸送電流が最小レベルに到達した場合にのみ、薬物の投与を開始する。ステップ５０８では、マイクロコントローラ１５０は、電気的輸送電流が最小レベル、例えば、１ｍＡに到達したかを判定し、この最小レベルに到達している場合にのみ、プログラムされた電流プロフィルに基づく投与を開始してもよい。なお、スイッチ１０６がアクティブ化された状態のある期間、例えば、５分間、ＬＥＤ１８４を点滅させ、この間に電気的輸送電流が最小レベルに到達していない場合、システム回路をアクティブ化せず、システムを非アクティブモードにしてもよい。システム回路は、後に再開してもよい。
【００８１】
ステップ５１０では、システムは、ランモード（Run Mode）に入り、マイクロコントローラ１５０においてプログラミングされている電気的輸送電流プロフィルに基づく薬物の投与を開始することができる。システムは、システムがランモードになったことを示す視覚的又は聴覚的な指示を提供してもよい。例示的な実施の形態では、システムがランモードであることを示すために、ＬＥＤ１８４を点灯させてもよい。システムは、ランモードになってからの経過時間を監視してもよい。
【００８２】
皮膚電気抵抗は、電気的輸送電流がユーザの皮膚に流された当初は高く、電流を流し続けると、徐々に減少する傾向がある。ステップ５１２において、システムがランモードになった直後、マイクロコントローラ１５０は、皮膚電気抵抗を考慮して、波形を調整する前に、まず、１０ミリ秒間、所定のＰＷＭ波形を出力する。例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０がユーザの皮膚電気抵抗を測定して、ステップ５１２で必要な期間、すなわち、皮膚電気抵抗を考慮して、ＰＷＭ波形を調整しない期間を判定するようにマイクロコントローラ１５０をプログラミングしてもよい。
【００８３】
ステップ５１４では、ＰＷＭ電源２００は、その「オン」ステージで動作してもよい。ステップ５１６〜５２８の間、ＰＷＭ電源２００は、その「オフ」ステージで動作してもよい。以下、ＰＷＭ電源２００の動作を更に詳細に開示する。
【００８４】
スイッチ２０２及び抵抗器２０４は、マイクロコントローラ１５０と連携して動作して、インダクタ２０８への電源電圧をゲート制御する。インダクタ２０８への電源電圧のゲート制御は、負荷３００を流れる負荷電流の量を制御できる。マイクロコントローラ１５０は、ＰＷＭ電源２００のデューティサイクルを調整することによって、すなわち、スイッチ２０２が「オン」である時間の割合を調整することによって、電気的輸送電流を制御してもよい。
【００８５】
ＰＷＭ電源２００の「オン」ステージの間、マイクロコントローラ１５０のノード１５４は、スイッチ２０２のゲートに電圧を印加し、スイッチ２０２を閉じてもよい。スイッチ２０２を閉じると、電源１０２の電圧がインダクタ２０８に印加され、また、これによって、コンデンサ２０６にも電圧が印加される。
【００８６】
ＰＷＭ電源２００の「オフ」ステージの間、マイクロコントローラ１５０のノード１５４は、スイッチ２０２のゲートにおいてスイッチ２０２を開き、電圧をオフにすることができる。スイッチ２０２が開くと、インダクタ２０８の周囲の磁界に蓄積された電気エネルギがインダクタ２０８に電流を流し続け、ショットキーダイオード２１０を「環流ダイオード（free wheeling diode）」として機能させる。これにより、インダクタ２１２に電流が流れ続ける。インダクタ２１２を流れる電流は、分圧器に供給される電流と、コンデンサ２１４をチャージする電流と、電極３０２、３０４に供給される電流とに分割される。
【００８７】
システムの動作周波数は、負荷抵抗によって、異なっていてもよい。例示的な実施の形態では、システムは、高い負荷抵抗に対しては約１５６ｋＨｚで動作し、低い負荷抵抗に対しては約７８ｋＨｚで動作してもよい。動作周波数におけるこの変化は、ＰＷＭ電源２００の最短の「オン」時間に関するハードウェア上のあらゆる制約よりも優先される。
【００８８】
システムは、通常動作の間、電極を流れる電気的輸送電流を監視して、検出された電気的輸送電流と、目標電流を表す動的な値とを比較する。システムは、この比較に基づいて、上述のＰＷＭ電源２００のデューティサイクルを制御することによって電気的輸送電流を増加又は減少させてもよい。上述したＰＷＭ電源２００のデューティサイクルは、スイッチ２０２が「オン」状態である時間の割合である。例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、スイッチ２０２をオン／オフにする時間ベースの信号の周波数及び／又は継続時間を変更することによって、デューティサイクルを調整してもよい。
【００８９】
ステップ５１６では、マイクロコントローラ１５０のタイマが、ある間隔で、例えば、１０ミリ秒の間隔で、１つ以上の中断を生成してもよい。中断は、マイクロコントローラ１５０のタイマ機能によって生成してもよい。マイクロコントローラ１５０は、クロック発振器を有していてもよい。例示的な実施の形態では、クロック発振器は、８ＭＨｚで走行してもよく、±２％の精度を有していてもよい。タイマ機能は、マイクロコントローラのクロックサイクルを計数し、タイマ値と、所望の回数を表す一定の数とを比較してもよい。例示的な実施の形態では、タイマは、メインクロックで、例えば、８ＭＨｚで走行し、１０ミリ秒の間隔で中断を生成してもよい。
【００９０】
第２のコンデンサ２１４は、出力電圧及び電流を維持し、この結果、回路の有効な読取値を維持することができる。
【００９１】
ステップ５１８では、各中断の生成に応じて、マイクロコントローラ１５０がスイッチ２０２をオフにしてもよい。スイッチ２０２の「オフ」ステージの間、マイクロコントローラ１５０は、負荷３００に印加される出力電圧を判定してもよく、負荷３００を流れる電気的輸送電流を判定してもよく、マイクロコントローラ１５０に格納されている内部バンドギャップ電圧のデジタル表現を判定してもよい。これらの値を用いて、マイクロコントローラ１５０は、電気的輸送電流を所望のレベルに設定するために、ＰＷＭ電源２００のデューティサイクルを調整する必要があるか判定してもよい。
【００９２】
ステップ５２０では、スイッチ２０２の「オフ」ステージの間、マイクロコントローラは、負荷３００を流れる電気的輸送電流のデジタル表現を判定してもよい。電気的輸送電流は、電極３０２、３０４に直列に接続された感知抵抗器２５６に亘る電圧降下によって判定してもよい。マイクロコントローラのノード１５６、１６０のそれぞれを感知抵抗器２５６の正端子及び負端子に接続して、感知抵抗器に亘る電圧を検出してもよい。この電圧を感知抵抗器２５６の抵抗によって分割することによって、マイクロコントローラ１５０のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）が、感知抵抗器２５６に亘る電圧降下を検出し、電気的輸送電流のデジタル表現を判定してもよい。
【００９３】
また、マイクロコントローラは、負荷３００に印加された出力電圧のデジタル表現を判定してもよい。出力電圧は、抵抗器２５２、２５４で構成される分圧器を用いて判定してもよい。分圧器は、検出された電圧を、マイクロコントローラ１５０内のＡＤＣによって処理できる範囲に低下させてもよい。マイクロコントローラのノード１６６は、分圧器を構成する抵抗器２５２と抵抗器２５４との間に接続してもよい。マイクロコントローラ１５０内のＡＤＣは、抵抗器２５４に印加された電圧を読み出し、この電圧に基づいて、電極に印加された出力電圧のデジタル表現を判定してもよい。
【００９４】
例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０のＡＤＣは、１０ビットの逐次比較型ＡＤＣ（１０２４段階フルスケール）であってもよい。ＡＤＣのフルスケールは、電源１０２の電圧である。
【００９５】
ステップ５２２において、スイッチ２０２の「オフ」ステージの間、マイクロコントローラ１５０は、目標電流を表す動的な値及び目標電圧を表す動的な値を判定してもよい。例示的な実施の形態では、まず、マイクロコントローラ１５０が判定した電気的輸送電流及び出力電圧値に、バンドギャップ基準（bandgap reference）の変動を修正する較正値を乗算してもよい。
【００９６】
上述したように、マイクロコントローラ１５０は、ＡＤＣを用いて、測定された電圧及び電流を、それぞれのデジタル表現に変換してもよい。ＡＤＣは、変換目的のために、電源１００が提供する基準電圧を使用してもよい。
【００９７】
システム回路の動作は、電源１００の電圧を低下させてもよく、続いて、ＡＤＣの基準電圧を低下させてもよい。マイクロコントローラ１５０は、各中断の生成に応じて、動的な値及び電圧値を再計算することによって、ＡＤＣ基準電圧のこの緩やかな低下を実現してもよい。基準電圧が低下するに従って、マイクロコントローラ１５０は、電圧スケールを拡張して、電圧値の粒度を増加させることによって、逆の補正を実行してもよい。
【００９８】
例示的な実施の形態では、目標電流及び目標電圧を表す動的な値は、以下の式に基づいて判定してもよい。以下の式で用いられる電気的輸送電流（ｉ）は、マイクロコントローラ１５０においてプログラミングされた所望の電気的輸送電流プロフィルから読み出してもよい。以下の式で用いられる電圧（ｖ）は、システムにおいて許容された最大電圧であってもよい。
【００９９】
ｉｍＡの目標電気的輸送電流を表す動的な値＝（（バンドギャップ電圧×ｉｍＡ×感知抵抗器２５６の抵抗）／１．２０Ｖ基準電圧）×２５６ビットシフト×１００．６公称基準値
ｖＶの目標出力電圧を表す動的な値＝（（バンドギャップ電圧×ｖＶ×１／１６抵抗分圧）／１．２０Ｖ基準電圧）×２５６ビットシフト×１００．６公称基準値
マイクロコントローラ１５０は、各中断の生成に応じて、目標電流及び目標電圧を表す動的な値を再計算することによって、ＡＤＣ基準電圧の低下を実現してもよい。目標電流を表す動的な値の計算は、目標電流値、感知抵抗器の抵抗値、測定されたバンドギャップ電圧値、一定の電圧値及び定数に基づいて行ってもよい。続いて、感知抵抗器を流れる電流のデジタル表現を、目標電流を表す動的な値と比較して、感知抵抗器を流れる電流が目標電流値に一致しているかを判定する。
【０１００】
ステップ５２４において、スイッチ２０２の「オフ」ステージの間、マイクロコントローラ１５０は、出力電圧と、目標電圧を表す動的な値とをデジタル的に比較し、及び電気的輸送電流と、目標電流を表す動的な値とをデジタル的に比較してもよい。駆動時には、第２のコンデンサ２１４は、関連するリプル電流を生じる。スイッチ２０２の「オフ」ステージの間、このリプル電流は、消える。
【０１０１】
ステップ５２６では、スイッチ２０２の「オフ」ステージの間、出力電圧が目標電圧を表す動的な値より大きい場合、マイクロコントローラ１５０は、ＰＷＭ電源２００のデューティサイクルを１段階減少させてもよい。このステップによって、マイクロコントローラは、ユーザの体の抵抗の変化の如何にかかわらず、出力電圧をある最大レベルより下に維持することができ、ユーザの皮膚を焼いてしまうことを回避することができる。ステップ５２６では、電流補正は、行わない。
【０１０２】
ステップ５２８では、スイッチ２０２の「オフ」ステージの間、出力電圧が目標電圧を表す動的な値以下の場合、マイクロコントローラ１５０は、ステップ５３０において、電流補正を実行してもよい。ステップ５３０において、スイッチ２０２の「オフ」ステージの間、マイクロコントローラ１５０は、ステップ５３２〜５３６に概略を示している３つの条件に基づいて、電流補正を実行できる。
【０１０３】
ステップ５３２では、電気的輸送電流が目標電流を表す動的な値より大きい場合、マイクロコントローラ１５０は、ＰＷＭ電源２００のデューティサイクルを１段階減少させてもよい。ステップ５３４では、電気的輸送電流が目標電流を表す動的な値に等しい場合、マイクロコントローラ１５０は、ＰＷＭ電源２００のデューティサイクルを変更しなくてもよい。ステップ５３６では、電気的輸送電流が目標電流を表す動的な値より小さい場合、マイクロコントローラ１５０は、ＰＷＭ電源２００のデューティサイクルを１段階増加させてもよい。
【０１０４】
図１１Ａ及びＢに示す制御ループに加えてシステムは、一定の間隔で、例えば、１００Ｈｚで、電気的輸送電流及び出力電圧を監視してもよい。また、システムは、一定の間隔で、例えば、１秒毎に、１つ以上の安全性検査を実行してもよい。
【０１０５】
動作中に電源１００の電圧がある限界を下回ると、マイクロコントローラ１５０が正しく動作しなくなるか停止してしまうリスクがある。例示的な実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、電源電圧が最小閾値電圧を下回っていないかを監視することによって、このリスクを検出してもよい。最小閾値電圧は、これを下回るとマイクロコントローラ１５０が正しく動作しなくなるか停止してしまうリスクが生じる電圧であってもよい。この最小閾値電圧は、マイクロコントローラ１５０のデータシートから読み出してもよく、マイクロコントローラの電圧公差に基づいて調整してもよい。電源電圧が最小閾値電圧を下回った場合、マイクロコントローラ１５０は、システムの動作を停止し、システムを非アクティブモードにしてもよい。電源電圧が最小閾値電圧以上である場合、システムは、動作を継続し、ランモードを維持してもよい。
【０１０６】
例示的な実施の形態では、システムは、特定の時間（例えば、連続６０秒を超える期間）、電気的輸送電流が高くなりすぎていないか（例えば、６ｍＡを超えていないか）を監視してもよい。例示的な実施の形態では、システムは、特定の時間（例えば、連続６０秒を超える期間）、出力電圧が高くなりすぎていないか（例えば、１４Ｖを超えていないか）を監視してもよい。例示的な実施の形態では、システムは、特定の時間（例えば、１時間を超える期間）、電気的輸送電流が低くなりすぎていないか（例えば、０．２〜０．４ｍＡ未満のままでないか）を監視してもよい。一実施の形態においては、この特定の期間（例えば、１時間）は、累積的であってもよく、不連続な期間を含んでいてもよい。他の実施の形態においては、この特定の期間は、非累積的であってもよく、１つの連続した期間のみを含んでもよい。何れの場合も、条件が満たされると、マイクロコントローラ１５０は、システムの動作を停止し、システムを非アクティブモードにしてもよい。一方、条件が満たされない場合、システムは、動作を継続し、ランモードを維持してもよい。
【０１０７】
例示的な実施の形態では、システムが上述の何れかの基準によって非アクティブモードになると、システム回路が非アクティブモードになったことをユーザに警告するために、インジケータをアクティブ化してもよい。例示的な実施の形態では、この指示は、ＬＥＤ１８４をオフにすることによって、又は可聴音を発することによって提供してもよい。
【０１０８】
システムは、マイクロコントローラ１５０のプログラミングから判定される総投与期間の最後に非アクティブ化してもよい。投与量期間が無事に終了すると、システムは、投与が終了したことを示す視覚的又は聴覚的な指示を提供してもよい。例示的な実施の形態では、この指示は、ＬＥＤ１８４をオフにすることによって、又は可聴音を発することによって提供してもよい。
【０１０９】
例示的な実施の形態では、デバイスは、１回の使用後、廃棄される。この実施の形態では、マイクロコントローラ１５０は、総投与期間が終了すると、再使用できないようにプログラミングしてもよい。総投与期間が終了しても、マイクロコントローラ１５０をオンのまま残し、電源１００を徐々に空にしてもよい。これによって、デバイスが後にオンに戻るリスクを排除することができる。これに代えて、総投与期間の最後にマイクロコントローラ１５０がオフになる場合、総投与期間が終了すると、マイクロコントローラ１５０を自動的にオンにして、電源１００を徐々に空にしてもよい。
【０１１０】
他の例示的な実施の形態では、デバイスは、複数回使用できるように構成してもよい。この実施の形態では、投与量期間の終了時に、マイクロコントローラ１５０を再使用できるようにプログラミングしてもよく、マイクロコントローラ１５０は、再使用を防止するために電源１００を空にすることを意図するモードには入らない。
【０１１１】
上述した制御ループは、増分制御（incremental control）である。パッチに課される負荷の変化は、比較的遅いので、このような増分制御は、薬物投与システムに適している。有意な電流変化を引き起こす化学的な変化は、数秒から数分を要することが多い。パッチの動きに起因する変化であっても、数百ミリ秒を要する。
【０１１２】
他の側面では、本発明は、ここに開示する薬物投与システムの何れかを用いて、ユーザに治療薬剤、例えば、コハク酸スマトリプタン（sumatriptan succinate）を投与する方法を提供する。
【０１１３】
更に他の側面では、本発明は、ユーザを治療するための方法を提供する。この方法は、包括的に言えば、有効な量の薬物を経皮的にユーザに投与することを含み、この薬物は、ここに開示する薬物投与システムの何れかを用いて投与される。
【０１１４】
薬物投与システムは、ユーザの如何なる適切な表面に貼り付けてもよい。幾つかの実施の形態では、デバイスは、上腕、脚（例えば、大腿部）又は背部（例えば、上背）に貼り付けてもよい。幾つかの実施の形態では、薬物投与システムは、処方された期間、例えば、約１時間、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、７時間、８時間、９時間、１０時間又はこれ以上の期間で消耗する。例えば、一実施の形態では、薬物投与システムは、コハク酸スマトリプタンを含み、約４時間又は約５時間、上腕又は背部に貼り付けられる。他の実施の形態においては、コハク酸スマトリプタンを含む薬物投与システムは、約６時間、上腕又は背部に貼り付けられる。
【０１１５】
治療薬物又は薬剤の具体例は、以下に限定されるものではないが、鎮痛薬、麻酔薬、抗関節炎薬、抗炎症薬、抗片頭痛薬、心血管作用薬（cardiovascularly active drug）、禁煙補助薬、ホルモン、非ステロイド性抗炎症薬、降圧剤、鎮痛剤、抗うつ薬、抗生物質、抗ガン剤、局部麻酔薬剤、鎮吐薬、抗感染症薬、避妊薬、抗糖尿病薬、ステロイド、抗アレルギー薬、禁煙のための薬剤、又は抗肥満薬を含む。治療薬物又は薬剤の具体例は、以下に限定されるものではないが、ニコチン、アンドロゲン、エストロゲン、テストステロン、エストラジオール、ニトログリセリン、クロニジン、デキサメサゾン、ウィンターグリーン油、テトラカイン、リドカイン、フェンタニル、スフェンタニル、アルフェンタニル、プロゲステロン、インシュリン、ビタミンＡ、ビタミンＣ、ビタミンＥ、プリロカイン、ブピバカイン、スコポラミン、ジヒドロエルゴタミン、及び薬学的に許容できるこれらの塩を含む。更なる実施の形態では、治療薬剤は、トリプタン化合物、例えば、スマトリプタン、アルモトリプタン、ゾルミトリプタン、リザトリプタン、ナラトリプタン又はこれらの組合せである。
【０１１６】
トリプタン化合物は、反応状態（responsive state）を有することがあり、これは、片頭痛、（前兆を伴う及び前兆を伴わない）家族性片麻痺性片頭痛、慢性発作性頭痛、群発頭痛、片頭痛、脳底型片頭痛、自律神経症状を伴う非定型的な頭痛を含むグループから選択される少なくとも１つの状態である。
【０１１７】
例示的な実施の形態では、治療薬剤は、トリプタン化合物であり、治療される状態は、トリプタン化合物反応状態（triptan compound responsive state）、例えば、トリプタン化合物の投与によって治療できる状態である。トリプタン化合物反応状態は、アルモトリプタン反応状態、ゾルミトリプタン反応状態、リザトリプタン反応状態、スマトリプタン反応状態及びナラトリプタン反応状態を含む。また、この用語も、片頭痛、（前兆を伴う及び前兆を伴わない）家族性片麻痺性片頭痛、慢性発作性頭痛、群発頭痛、片頭痛、脳底型片頭痛、自律神経症状を伴う非定型的な頭痛を含む。
【０１１８】
「治療された」、「治療する」又は「治療」という用語は、治療的及び／又は予防的な治療を含む。治療は、少なくとも１つの症状の低減、軽減又は状態又は条件の完全な根絶を含む。
【０１１９】
以下に説明するように、例示的な電極導通検査装置を用いて、薬物投与システム１０（すなわち、ここに開示するイオントフォレシス薬物投与システム）の電気的接続の機能及び動作の検査及び検証を行ってもよい。このような例示的な検査及び検証電極導通テスタは、薬物投与システム１０の電極接続の検査及び検証の使用のために適応化された電極パッチ導通検査装置を含んでいてもよい。
【０１２０】
ある非制限的な具体例では、１つの例示的な電極導通検査装置は、表面に２個の銅ストリップが付着された平坦なベースパネルを含む。銅ストリップは、ベースパネルに接続された筐体内に設けられたスイッチに接続される。銅ストリップの１つには、１ｋΩの抵抗器がインラインで接続される。
【０１２１】
例示的な電極導通検査装置は、更に、上板を含み、上板には、薬物投与システム１０の上部へのアクセスを可能にする孔が開設されている。上板は、ベースパネルに取り付けられる。上板は、一方が他方の上になって確実に階層化されるように２つの層を取り付ける既知の如何なる技術を用いてベースパネルに取り付けてもよい。例えば、上板は、ヒンジによってベースパネルに取り付けてもよい。ある実施の形態では、イオントフォレシスシステムが上板とベースパネルとの間に配置され、上板がベースパネル上で閉じられたときに、イオントフォレシスシステムに圧力を加える２つのゴム又は発泡体リング、又は固体の環を上板は有する。この圧力によって、薬物投与システム１０のプリント電極がベースパネルの銅ストリップに接触する。圧力は、上板をベースパネルに固定し、階層構造を形成する締結具によって維持される。例えば、締結手段は、上板に取り付けられ、上板をベースパネルに固定することができる手段を有するラッチであってもよい。
【０１２２】
図１２は、薬物投与システム１０の電気的接続の検査及び検証のための例示的な方法を表すブロックフローチャートである。例示的な方法は、薬物投与システム１０をベースパネル上に載置するステップ８０１を含む。ステップ８０２では、プリント電極を電極導通検査装置の銅ストリップに接触するように配置する。ステップ８０３では、薬物投与システム１０上で上板を閉じる。ステップ８０４では、締結具によって上板をベースパネルに固定する。例えば、薬物投与システム１０の電極がベースパネルの銅ストリップに接触するように薬物投与システム１０をベースパネル上に載置し、上板をベースパネルに締結し、ベースパネルと上板との間に薬物投与システム１０が挟み込まれた階層化されたデバイスを形成してもよい。上板には、孔が開設されており、これによって、図２に示すように、薬物投与システム１０の制御回路１６へのアクセスが提供される。必要であれば、薬物投与システム１０に電源を接続する。ステップ８０５では、上板の孔を介して、約２〜８秒間、スイッチ１０６を押圧する。薬物投与システム１０は、図１０に示すように、ＬＥＤ１８４を含む。スイッチ１０６を２〜８秒間押圧すると、ステップ８０６において、ＬＥＤ１８４が点滅することになっており、これは、薬物投与システム１０が検査モードになったことを表している。そして、ステップ８０７においてスイッチ１０６を押下すると、ＬＥＤ１８４は、完全な点灯状態に変化する。これは、薬物投与システム１０の電源と電極との間の接続が機能していることを示している。
【０１２３】
ここに開示する電極導通検査装置によって、薬物投与システム１０の機能及び動作を速やかに査定することができる。検査装置及び検査方法は、薬物投与システム１０の電極と回路板アセンブリとの間の接続に問題が生じていないか、例えば、薬物投与システム１０の運送、取り扱い、処理のために破損していないかを評価する。
【０１２４】
また、例示的な方法は、以下に説明するように、目標の量の薬物を投与するために、薬物投与システム１０の電極の容量を検査及び測定する方法を含んでいてもよい。
【０１２５】
ここで用いる「容量」という用語は、薬物投与システムが（目標の期間に亘って）目標の量の薬物を投与する能力の測定値を意味する。容量の検査及び計算によって、目標の量の薬物を患者に投与するために選択された金属が十分あることを確認する。
【０１２６】
例えば、薬物投与システム１０は、塩化銀（ＡｇＣｌ）カソードと、亜鉛（Ｚｎ）アノードとを有し、ユーザの皮膚を介して、例えば、正の電荷を有する薬物であるスマトリプタン等の活性物質を投与するために使用にされる。同時に、体内の負の電荷を有するイオンは、塩化銀（ＡｇＣｌ）カソードから離れ、正のアノードに向かって移動する。電極のための導電性金属は、イオントフォレシスプロセスに不可欠の電気化学反応に参加するイオンを提供する。
【０１２７】
電極上に存在するイオンの数量及び使用可能性は、イオントフォレシス反応を継続させる能力と正比例の関係にある。電気化学的容量は、意図された使用期間に亘って薬物投与システム１０のイオントフォレシス機能をサポートするために十分である必要がある。必要とされる容量の目標量は、薬物投与システム１０に提供される電流の総量及び薬物投与システム１０を消耗させることを意図した時間の総量を因子として考慮して判定される。電気化学セルの電気化学的容量は、一次電気化学反応内で動作している間は、アノード電極及びカソード電極の容量によって制限される。この意味で、容量は、適用される電流と時間の積分値として定義される。したがって、薬物投与システム１０の容量は、アノード又はカソードの半電池の何れかの容量を超えることはできない。
【０１２８】
一次電気化学反応から二次電気化学反応への電気化学的遷移は、比較的一定の電圧の期間に続く、曲率が高い変曲領域、比較的急な電圧−時間傾斜、第１の変曲とは反対の曲率を有する他の変曲領域、そして、二次電気化学反応を表す最終的な電圧停滞期として一般化できる。
【０１２９】
薬物投与システム１０の様々な実施の形態の目的のために、容量は、２つの変曲ゾーンの１つの一貫した点において測定される。カソードの場合、一次Ａｇ／Ａｇ−Ｃｌ還元電気化学反応に、水分解の二次還元電気化学反応が続き、これは、強塩基性の局所的環境（highly basic local environment）が生じるために、皮膚刺激を引き起こす場合がある。このため、カソード遷移は、第１の変曲点で発生すると定義される。アノードでは、一次亜鉛酸化電気化学反応に続いてより緩やかなＡｇ酸化電気化学反応が生じる。したがって、アノードの終了点（endpoint）は、第２の変曲点において生じると定義される。
【０１３０】
ここに開示する容量検査の方法は、最終用途において使用されるものと同じゲルパッドの異なる対によって分離されたＺｎアノード及びＡｇ／ＡｇＣｌカソードの対の制御された電流放電を監視することによって達成される。アノードに面しているパッドは、例えば、レーヨン不織布パッドに吸収された４ｗｔ％のコハク酸スマトリプタンを含むポリアミンゲルからなる。この実施の形態は、例示的であり、薬物投与システム１０は、スマトリプタン以外の薬剤を想定してもよい。カソードに面するパッドは、例えば、レーヨン不織布パッドに吸収された０．９ｗｔ％のＮａＣｌを含むゲルからなる。放電の間に用いられる電流は、４ｍＡが１時間、これに続いて、２ｍＡが３時間、最小の検査継続時間が約５時間、より好ましくは、約５．５時間の例示的な電流プロフィルによって特定される。例えば、４ｍＡを１時間、２ｍＡを４．５時間とする。検査の間、２つのＡｇ／ＡｇＣｌ基準電極に対するアノード電位及びカソード電位を監視する。この検査の電極容量は、測定された電極電位に基づき、所与の電極がその特徴的な反応から逸脱した時点で測定された電流−時間の積分値として定義される。
【０１３１】
図１３Ａ〜Ｅは、容量を測定するための方法の例示的なステップを表すブロックフローチャートである。ステップ９０１では、検査アセンブリの電圧を測定及び記録することによって、検査アセンブリに関する性能評価を行う。例えば、基準抵抗器コネクタに検査用クリップを取り付け、ソフトウェアを準備し、検査アセンブリに亘る電圧を測定及び記録する。ステップ９０１を継続し、特定の期間に亘って、電圧を基本又は公称電圧値と比較する。例えば、０〜１２秒の時間窓に亘って、公称電圧は、アノードでは０．０２Ｖであり、カソードでは−０．０２Ｖである。この期間における合格測定値（passing measurement）は、±０．０１Ｖ以内に収まる値である。１５〜２７秒の期間では、公称電圧は、アノードでは０．２２Ｖであり、カソードでは−０．２２Ｖである。この期間における合格測定値は、±０．０２Ｖ以内に収まる値である。３０〜４２秒の期間の公称アノード電圧は、０．４４Ｖであり、公称カソード電圧は、−０．４４Ｖである。この期間における合格測定値は、±０．０２Ｖ以内に収まる値である。４５〜５７秒の期間では、アノード及びカソードの公称電圧は、それぞれ０．８８Ｖ及び−０．８８Ｖである。この期間における合格測定値は、これらの値の±０．０４Ｖ以内に収まる値である。６０〜７２秒の期間では、アノード及びカソードの公称電圧は、それぞれ０．０２Ｖ及び−０．０２Ｖである。この期間における合格測定値は、±０．０１Ｖ以内に収まる値である。合格測定値を逸脱した電圧測定値は、検査アセンブリに欠陥があることを示し、ステップ９０２では、再検査を行ってもよい。薬物投与システム１０の他の例示的な実施の形態では、他の公称値及び他の合格範囲を用いてもよい。
【０１３２】
ステップ９０３では、アノード及びカソードの両方を有するパッケージを切断し、アノードをカソードから分離する。ステップ９０４では、カソード及びアノードに、それぞれが区別できるようにラベルを付す。ステップ９０５では、アノードを表面、例えば、テーブル上に載置する。アノードは、電極テール（electrode tail）と、一方の面に導電性インクを有する一対の表面とを含む。アノードは、導電性インクが上を向き、電極テールが１２時の位置になるように表面に載置される。ステップ９０６では、インク側を上にして、基準電極の正方形のプリントされた端部を、端部から約１／４インチ折り上げる。ステップ９０７では、ラベルが付されたアノードの側辺から約１／４インチの位置に基準電極を配置する。基準電極の折られた端部は、裏打ちの端部を超えて、電極のテールと同じ方向に延び出る。ステップ９０８では、固定機構によって、例えば、一片のテープによって、テープが電極インクに接触しないように、基準電極をポリエステル材料に固定する。ステップ９０９では、先にアノードから分離され、ラベルが付されたカソード部分について、ステップ９０５〜９０８を繰り返す。
【０１３３】
ステップ９１０では、ＨＰＣ塩パッケージ（HPC salt package）を開き、ＨＰＣ塩パッドを用いて、カソードに残りを塗布し、実質的に全ての表面、好ましくは、円形のカソード電極及び基準電極の１００％が覆われるようにする。ステップ９１１では、鉗子又は他の種類の把持手段を用いて、ＨＰＣパッドを取り上げ、カソード上に配置する。ステップ９１２では、パッドの端部をカソードに接触させて、巻き広げ、カソード及び基準電極を覆うようにする。ステップ９１３では、湿潤標本（wet preparation）開始時刻を記録する。
【０１３４】
ステップ９１４では、ポリアミンパッドを含むポリアミンパッケージを開き、鉗子又は他のタイプの把持手段を使用する。ステップ９１５では、ＨＰＣパッドについて説明したように、ポリアミンパッドをＨＰＣパッドに重ね、ＨＰＣパッド及びポリアミンパッドの両方の端部が揃うようにする。ポリアミンパッケージからのポリアミンの残りは、アノードに塗布され、実質的に円形のアノード電極の全ての表面が覆われるようにする。好ましくは、表面の１００％が覆われるようにする。ステップ９１６では、巻き広げ法（rolling method）を用いて、ポリアミンパッド上にアノードを配置する。伝導性インクダイは、下向きにされ、ポリアミンパッドに接触する。アノード及びアノード基準電極のテールは、カソード電極対から約１インチ、オフセットしている必要がある。
【０１３５】
ステップ９１７では、組み立てられた電極対を取付板に載置する。ステップ９１８では、好ましくは、テープ又は他の適切な接着手段を用いて、電極対を取付板に固定する。ステップ９１９では、組み立てられた電極対の表面を丁寧に平滑化し、閉じ込められた気泡を除去する。ステップ９２０では、ドライバボードからのワイヤを取り付ける。これは、第１のワイヤをアノード基準電極にクリップし、第２のワイヤをアノードにクリップし、第３のラベルが付されたワイヤをカソードにクリップし、第４のラベルが付されたワイヤをカソード基準電極にクリップすることによって行われる。ステップ９２１では、アノード及びカソードの電圧を検証する。例えば、有効な電圧は、アノードでは、−０．９〜−１．２Ｖの範囲内に収まり、カソードでは、０〜−０．１Ｖの範囲内に収まる。ステップ９２２では、電圧を記録する。ステップ９２３では、ポリカーボネートブロックを、コーナの１つがアノード及びカソード接続の間になるように、電極アセンブリの上に載置する。このコーナは、取付板に固定される。そして、ステップ９２４において、組立体の全体を再密封可能なプラスチックバッグ内に収納する。ステップ９２５では、容量を測定する。例えば、カソード及びアノードにおける電圧値の測定及び記録測定のための容量ソフトウェアを実行する。ステップ９２６では、電極の容量を算出する。
【０１３６】
本発明の装置及び方法の他の実施の形態では、電気的輸送電流は、所定の電流−時間プロフィルに従う。
【０１３７】
ここに開示する方法の他の実施の形態では、動物の生体表面に印加される出力電圧は、動物の生体表面を焼いてしまうことを回避するために、動物の生体表面の抵抗の変化の如何にかかわらず、最大値より下に維持される。他の実施の形態では、方法は、更に、デバイスのバッテリが最小レベルのエネルギを有していることを検出するステップと、バッテリが最小レベルのエネルギを有している場合にのみ、動物の生体表面に電気的輸送電流を流すステップとを有する。
【０１３８】
他の実施の形態では、方法は、潜在的な安全性問題の検出に応じてデバイスを停止し、デバイスが停止したことを示す指示を提供するステップを更に有する。
【０１３９】
幾つかの実施の形態では、この指示は、デバイスのＬＥＤ光の消灯である。他の実施の形態では、この指示は、デバイスが発する可聴音である。
【０１４０】
ここに開示した方法の他の実施の形態は、更に、薬物投与デバイスをオンにした直後に、所定の持続時間に亘って、ＰＷＭ電源のデューティサイクルを制御することなく、動物の生体表面に出力電圧を印加するステップを有する。
【０１４１】
他の実施の形態では、方法は、所定のプロファイルにおける電気的輸送電流を制御するステップを有し、電気的輸送電流の所定のプロファイルは、第１の所定の持続時間における第１の一定の電流値と、第２の所定の持続時間における増加又は減少する電流値の傾斜とを含む。
【０１４２】
他の実施の形態では、方法は、所定のプロファイルにおける電気的輸送電流を制御するステップを更に有し、所定のプロファイルは、第１の所定の持続時間における第１の一定の電流値と、第２の所定の持続時間における第２の一定の電流値とを含む。
【０１４３】
また、この方法の他の実施の形態は、所定のプロファイルにおける電気的輸送電流を制御するステップを含み、所定のプロファイルは、所定の持続時間に亘る第１の電流値から開始し、第２の電流値で終了する傾斜を含む。
【０１４４】
ここに開示する方法の幾つかの実施の形態では、第１の一定の電流値は、４ｍＡであり、第１の所定の持続時間は、１時間であり、第２の一定の電流値は、２ｍＡであり、第２の所定の持続時間は、３時間であり、所定の総実行時間は、４時間である。
【０１４５】
ここに開示する方法の他の実施の形態は、デバイスをオンした後、電気的輸送電流が初期期間内に電流の最小レベルに達するか検出するステップと、電気的輸送電流が初期期間内に電流の最小レベルに達していない場合、電気的輸送電流をオフに切り換えるステップを更に有する。
【０１４６】
他の実施の形態では、方法は、デバイスのバッテリが空になるまで、デバイスを１回以上オンに切り換えるステップを更に含む。
【０１４７】
他の実施の形態は、所定のプロファイルで電気的輸送電流を制御するステップを更に有し、所定のプロファイルは、動物の生体表面の特徴に基づいて選択される。
【０１４８】
他の幾つかの実施の形態では、方法は、所定のプロファイルで電気的輸送電流を制御するステップを更に有し、所定のプロファイルは、治療薬剤の特徴に基づいて選択される。
【０１４９】
方法の他の実施の形態では、薬物投与デバイスの製造後に、デバイスをユーザに適応化するために、コントローラのプログラミングを変更する。
【０１５０】
他の実施の形態では、方法は、第１の所定のプロファイルで動物の生体表面に電気的輸送電流を流すようにコントローラをプログラミングするステップと、第２の所定のプロファイルで動物の生体表面に電気的輸送電流を流すようにコントローラのプログラミングを変更するステップとを更に有する。
【０１５１】
方法の他の実施の形態では、薬物投与デバイスの製造後に、デバイスをユーザに適応化するために、コントローラのプログラミングを変更する。
【０１５２】
方法の他の実施の形態は、動物の生体表面の抵抗の変化を考慮して、電気的輸送電流を調整するステップを更に有する。
【０１５３】
他の実施の形態では、方法は、動物の生体表面の抵抗の変化を考慮して、電気的輸送電流を調整するステップを更に有する。
【０１５４】
他の実施の形態では、方法は、治療薬剤の投与が終了すると、ＰＷＭ電源を徐々に空にするようにコントローラをプログラミングするステップを更に有する。
【０１５５】
本発明の他の実施の形態は、動物の生体表面に電気的輸送電流を流す薬物投与デバイスを開示し、このデバイスは、２つの電極と、治療薬剤を格納する１つ以上のリザーバとを含むパッチを備える。１つ以上のリザーバは、１つ以上のリザーバが、電極上に配置され、一方の電極から他方の電極に流れる電気的輸送電流の電気的経路を形成すると、動物の生体表面を介して治療薬剤を放出するように適応化されている。このデバイスは、動物の生体表面に出力電圧を印加し、動物の生体表面に電気的輸送電流を流すように制御可能な電源を更に備える。このデバイスは、所定の間隔で１つ以上の中断を生成し、１つ以上の中断を生成したとき、制御可能な電源をオフにするステップと、所定のプロファイルで動物の生体表面に電気的輸送電流を流し、電気的輸送電流の現在の値及び目標電気的輸送電流を表す値を判定し、少なくとも現在の値及び目標電気的輸送電流を表す動的な値に基づいて、制御可能な電源を制御するようにプログラミングされたコントローラを更に備える。
【０１５６】
デバイスの他の実施の形態では、コントローラは、リニアレギュレータを用いて、制御可能な電源を制御する。他の実施の形態では、パッチ及び電源は、一体化されている。
【０１５７】
デバイスのある実施の形態では、電圧レギュレータは、反転ＳＥＰＩＣ（single ended primary inductor converter）電圧レギュレータであり、他の実施の形態では、電圧レギュレータは、標準の降圧コンバータ電圧レギュレータ（buck converter voltage regulator）である。他の実施の形態で電圧レギュレータは、標準の昇圧コンバータ電圧レギュレータ（boost converter voltage regulator）である。幾つかの実施の形態で電圧レギュレータは、昇降圧コンバータ電圧レギュレータ（buck-boost converter voltage regulator）である。
【０１５８】
他の実施の形態では、デバイスは、デバイスがアクティブであることを示す視覚的な指示を提供する発光ダイオード（light-emitting diode：ＬＥＤ）を更に備える。
【０１５９】
他の実施の形態では、電気的輸送電流の所定のプロファイルは、所定の持続時間に亘る一定の電流値を含む。他の実施の形態では、電気的輸送電流の所定のプロファイルは、第１の所定の持続時間における第１の一定の電流値と、第２の所定の持続時間における増加又は減少する電流値の傾斜とを含む。
【０１６０】
デバイスの他の実施の形態においては、電気的輸送電流の所定のプロファイルは、第１の所定の持続時間における第１の一定の電流値と、第２の所定の持続時間における第２の一定の電流値とを含む。
【０１６１】
デバイスの他の実施の形態では、コントローラは、動物の生体表面の抵抗の変化を考慮して、電気的輸送電流を調整するように更にプログラミングされる。他の実施の形態では、コントローラは、動物の生体表面の抵抗の変化を考慮して、出力電圧を調整するように更にプログラミングされる。
【０１６２】
デバイスの他の実施の形態では、デバイスの動作の間にバッテリ電圧が最小電圧を下回った場合に、潜在的安全性問題が検出され、ここで、最小電圧とは、コントローラが適切に機能できない電圧である。
【０１６３】
デバイスの他の実施の形態では、潜在的な安全性問題は、デバイスの動作の間に、第１の所定の持続時間に亘って、電気的輸送電流が最大電流を上回った場合に検出される。
【０１６４】
デバイスの幾つかの実施の形態では、潜在的な安全性問題は、デバイスの動作の間に、第２の所定の持続時間に亘って、電気的輸送電流が最小電流を下回った場合に検出され、他の実施の形態では、潜在的な安全性問題は、デバイスの動作の間に、所定の持続時間に亘って、出力電圧が最大電圧を上回った場合に検出される。
【０１６５】
当業者は、上述した例示的な実施の形態に基づいて、本発明の更なる特徴及び利点を想到することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲を除き、ここに特に示し及び開示したことによっては限定されない。
【０１６６】
本発明の方法、システム及び装置について、これらの例示的な実施の形態を参照して、特定的に示し、説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、ここに示した形式及び詳細に様々な変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。当業者は、単なる通常の実験を用いて、ここに説明した特定の手順の多くの均等物を認識又は確認することができる。このような均等物は、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲に包含されるとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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