DE19518932C2 - Vorrichtung zur Perforation der Haut für die Vorbereitung einer transdermalen Medikation - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu dient, zum Zweck der transdermalen Zufuhr flüssiger oder gal­ lertartiger Arzneimittel eine Vielzahl von winzigen Schnitten auf einer Körperhaut auszuführen. Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Perforation der Haut für transdermale Medikation, die aus einer Vielzahl von jeweils abwechselnd angeordneten Nadelscheiben und Abstandhaltern be­ steht, wobei jede der Nadelscheiben entlang ihres Umfangs drei­ eckig ausgebildete Nadeln zur Perforation der Haut aufweist. Die Anordnung der Nadelscheiben ermöglicht es, Schnitte zur Arznei­ mittelzufuhr über den ganzen Bereich der zu behandelnden Haut­ fläche gleich tief auszuführen, wobei die dreieckigen Nadeln ein optimiertes Einschneiden der Haut ermöglichen.

Wie bereits allgemein auf diesem Gebiet bekannt, leistet z. B. Insulin gute Dienste bei der ärztlichen Behandlung von Diabetes; es besteht aus Makromolekülen mit einem Molekulargewicht von mehr als 6.000. Aufgrund ihrer Größe ist es für Insulinmoleküle schwer, die Haut von Diabetikern zu durchdringen, auch wenn die Haut in geeigneter Weise mit einem chemischen Lösungsmittel vorbehandelt wird. Wichtiger ist noch, daß Insulin als Peptid­ kombination von Aminosäuren ein höchst hydrophiler Wirkstoff ist und daher nur wenig Affinität zur an sich hydrophoben Haut auf­ weist. Wegen der Unfähigkeit von Insulin, die Körperhaut zu durchdringen, ist dessen transdermale Verabreichung eine weniger geeignete Art der Zufuhr.

Anatomisch gesehen kann die Haut eines menschlichen Körpers in Epidermis, Corium und Subcutis unterteilt werden, wobei die Epidermis bei der Schwierigkeit der Arzneimittelzufuhr über die Haut eine Schlüsselrolle spielt. Die Epidermis ist mindestens 0,1 mm dick und hat unter anderem einen Lipidanteil von etwa 20% sowie einen Proteinanteil von etwa 40%. Jedes Proteinsegment ist von Lipiden umgeben und macht daher die Epidermis hydrophob. Verglichen mit dem Wassergehalt des Coriums und der Subcutis, der mehr als 70% erreicht, enthält die Epidermis nicht mehr als 40% Wasser. Demzufolge weist die Epidermis einen erhöhten elek­ trischen Widerstand auf und dient dazu, das Corium und die Sub­ cutis vor übermäßiger Wärmeeinwirkung oder ähnlichen äußeren Reizen zu schützen.

Zu den aus dem Stand der Technik bekannten Methoden zur Anwen­ dung von Insulin durch die Körperhaut gehört die transdermale Verabreichung von Insulin durch Salben, Pflaster und Sprays. In den letzten Jahren war die transdermale Zufuhr von Insulin durch Pflaster ein häufiges Forschungs- und Entwicklungsobjekt.

Bekannt ist eine Pflaster-Vorrichtung zur transdermalen Anwen­ dung von Insulin am Körper von Diabetikern (koreanische Patent­ veröffentlichung Nr. 92-2264). Wie vorliegend in Fig. 1 darge­ stellt, weist eine Insulinzufuhrvorrichtung ein Insulinlösungs­ mittel-Reservoir 1 auf, das einen Rahmen bildet, außerdem eine durch Wasser aufquellende, hochmolekulare Insulin-Trägerschicht 2, auf der Insulin in Pulverform verteilt ist, einen Nadelträger 3, der so ausgebildet ist, daß er sich ausdehnt, wenn das Insu­ linlösungsmittel vom Reservoir 1 abgegeben wird, eine Vielzahl von Hautperforationsnadeln 4, die sich zur Berührung mit der Körperhaut vertikal vom Nadelträger 3 aus erstrecken, sowie eine Elektrode 5, die an der inneren Oberseite des Reservoirs 1 ange­ bracht ist, und die der Zufuhr von Elektrizität zum Reservoir 1 und zur Körperhaut dient.

Gemäß der obengenannten Insulinzufuhrvorrichtung dienen die Hautperforationsnadeln 4 dazu, Durchgangsbahnen auf der Körper­ haut zu schaffen, wenn sie gegen die Haut gedrückt werden. In erster Linie wegen des Anschwellens der perforierten Haut werden dann die Durchgangsbahnen eine Zeit lang verschlossen. Ein Anle­ gen von Gleichstrom oder Wechselstrom an der im Reservoir 1 befindlichen Elektrode 5 bewirkt, daß ionisiertes Insulin und -lösungsmittel zur entgegengesetzten Elektrode wandern, wobei sich die hydrophilen Proteine bzw. Polypeptide der Haut parallel zur Anode anordnen, was wiederum ein Zusammenziehen der Haut und somit eine Vergrößerung der Durchgangsbahnen bewirkt. Hierdurch wird schließlich ermöglicht, daß Insulin in die Subcutis ein­ dringt. Der Grund für die Verwendung einer Vielzahl von Hautper­ forationsnadeln 4 bei der obengenannten Vorrichtung liegt darin, eine schmerzlose Perforation der mehr als 0,1 mm dicken Epidermis zu ermöglichen und so eine vermehrte Zufuhr von Insulin durch das Corium und die Subcutis zu den Kapillargefäßen zu gewähr­ leisten.

Wie aus dem Vorhergehenden deutlich wird, ist der Nadelträger bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik so ausgebildet, daß er auf seiner Oberfläche dutzende oder hunderte von Hautper­ forationsnadeln als Einheit trägt, was das Formen der Nadeln, die einen Durchmesser von 50-400 µm haben sollen, schwierig macht. Die Herstellung des Nadelträgers, der auf die Abgabe des Insulinlösungsmittels durch Anschwellen reagiert, ist teuer. Da der Nadelträger untrennbar in das Reservoir eingebaut werden muß, kann er auch nicht wiederverwendet werden, was wiederum die vom Anwender zu tragende finanzielle Last vergrößert.

Außerdem werden bei herkömmlichen Insulinpflaster-Vorrichtungen trotz der Tatsache, daß die Anzahl der Hautperforationsnadeln idealerweise eher in die tausende gehen sollte, um die Insulin­ zufuhr zu beschleunigen, höchstens dutzende oder hunderte von Nadeln eingesetzt, was die Geschwindigkeit der Insulinzufuhr durch die Haut verlangsamt. Aus diesem Grund muß der an Diabetes leidende Anwender das Insulinpflaster über längere Zeit hinweg tragen, was schmerzvoll und unbequem ist.

Als Alternative dazu lehren die Koreanischen Patentanmeldungen 93-21511, 21512 und 21513 eine Vorrichtung zur Vorbehandlung der Haut, die eine Nadelplatte aufweist, sowie tausende von Hautper­ forationsnadeln, die in einem im wesentlichen gleichmäßigen Muster fest an der Nadelplatte angebracht sind. Die Vorrichtung zur Vorbehandlung der Haut kann nur durch einfaches Aufdrücken der Nadelplatte auf die Hautoberfläche ohne Notwendigkeit einer separaten Antriebseinrichtung tausende von feinen Schnitten ausführen.

Mit der obengenannten Vorrichtung zur Vorbehandlung der Haut ist es jedoch sogar mit einer Technologie nach dem neuesten Stand der Technik schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, tausende von Hautperforationsnadeln auf einer klein dimensionierten Nadel­ platte anzuordnen. Die Vorrichtung zur Vorbehandlung der Haut hat damit Nachteile hinsichtlich Verarbeitungsgüte, Produktivi­ tät und praktischer Verwendbarkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Vorbereitung einer transdermalen Medikation zu schaffen, welche bei einfachen und kostensparenden Aufbau eine hohe Effektivität aufweist.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorzugsweise haben die Perforationsnadeln dreieckige Form und sind an den Sei­ ten in scharfer Wellenform ausgebildet. Darüberhinaus können die Perforationsspitzen bei jeder der Scheiben vorzugsweise gleichmäßig beabstandet sein, wobei die einzelnen Scheiben so kombiniert sind, daß die Perforationsspitzen einer Scheibe gegenüber denen der benachbarten Scheibe versetzt bleiben.

Die Druckschrift DE 24 27 063 A1 offenbart eine Vorrichtung zur therapeutischen Hautbehandlung. Diese Vorrichtung umfaßt Rollen, die auf einer Achse in einem Halter prellbar angeord­ net sind. Der äußere Umfang dieser Rollen bzw. Rädchen (vier in dem dargestellten Beispiel) ist mit acht Nadeln versehen. Über eine an dem Halter angeordnete Spritze kann eine Behandlungsflüssigkeit auf den äußeren Umfang der Rädchen und/oder auf den behandelten Hautbereich verteilt werden.

Diese bekannte Vorrichtung löst eine andere Aufgabe, nämlich die therapeutische Hautbehandlung. Ziel dieser Vorrichtung ist eine therapeutische Behandlung der Haut selbst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst dagegen eine andere Aufgabe, nämlich eine Verbesserung der dermalen Medikation. Hierbei handelt es sich nicht um eine Behandlung der Haut selbst, sondern darum, eine Zufuhr von Medizin, beispiels­ weise Insulin, durch die Haut zu ermöglichen.

Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Pflaster zur transdermalen Insu­ linzufuhr nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Vorderansicht im Teilschnitt einer Vorrichtung zur Perforation der Haut für transdermale Medikation gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine perspektivische Sprengansicht von einer Schei­ be und von Abstandhaltern, die bei der vorliegenden Vorrichtung zur Perforation der Haut verwendet werden;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines größeren Bereichs der in Fig. 2 dargestellten Einzelteile in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 eine teilweise vergrößerte Darstellung der in Fig. 2 dargestellten Scheibenanordnung;

Fig. 6 eine Vorderansicht im Teilschnitt einer Vorrichtung zur Perforation der Haut für transdermale Medikation gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine Teilvergrößerung eines Bereichs der in Fig. 6 dar­ gestellten Vorrichtung zur Perforation der Haut;

Fig. 8 eine Teilvergrößerung einer Scheibe, die die Vor­ richtung zur Perforation der Haut gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt; und

Fig. 9 eine Vorderansicht der Vorrichtung zur Perforation der Haut gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig. 2 bis einschließlich 5 ist eine Vorrichtung zur Perforation der Haut dargestellt, die gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung hergestellt wird. Die Vorrichtung zur Perforation der Haut weist eine Vielzahl von Nadelscheiben 10 auf, welche dutzende oder hunderte von Hautperforationsnadeln 12 besitzen, die entlang der Umfangsfläche der Nadelscheiben 10 gleichmäßig beabstandet vorliegen. Die Hautperforationsnadeln 12 können durch Ätzen oder Preßformen oder andere Techniken herge­ stellt werden. Die Nadelscheiben 10 weisen jeweils eine axiale Öffnung 14 auf, durch die eine zentrale Welle 30 genau passend eingesetzt wird, und einige - beispielsweise vier - seitlich versetzte Öffnungen, durch die Peripherstäbe 32 (Fig. 9) hin­ durchgehen können.

Jeweils abwechselnd zwischen den Nadelscheiben 10 ist eine Viel­ zahl von scheibenähnlichen Abstandhaltern 20 angeordnet, die dazu dienen, die Nadelscheiben 10 jeweils räumlich voneinander getrennt zu halten. Jeder der Abstandhalter 20 weist eine axiale Öffnung 22 und seitlich versetzte Öffnungen auf, die jeweils der axialen Öffnung 14 und den versetzten Öffnungen der Nadelschei­ ben 10 entsprechen.

An den gegenüberliegenden Enden der Vorrichtung zur Perforation der Haut sind ein Paar Endplatten 34 in engem Kontakt mit den jeweiligen äußersten Nadelscheiben 10 befestigt. Die zentrale Welle 30, die durch die axialen Öffnungen 14, 22 hindurchgeht, ermöglicht eine Rotation der Vorrichtung zur Perforation der Haut um diese Welle, während die Peripherstäbe 32, die durch die seitlich versetzten Öffnungen parallel zur zentralen Welle 30 verlaufen, dazu dienen, die Nadelscheiben 10 und die Abstandhal­ ter 20 stapelartig zusammenzusetzen.

Lager 36 sind nach Fig. 2 an den gegenüberliegenden Enden der zentralen Welle 30 befestigt, um eine freie Rotation der Vor­ richtung zur Perforation der Haut zu ermöglichen, wenn diese auf einen aus Gründen der Vereinfachung nicht in der Zeichnung dar­ gestellten Griff aufgesetzt ist.

Die Vorrichtung zur Perforation der Haut mit der oben erläuter­ ten Konstruktion kann hergestellt werden, indem abwechselnd die Nadelscheiben 10 und die Abstandhalter 20 aufgestapelt werden, so daß die axialen Öffnungen 14, 22 und die seitlich versetzten Öffnungen jeweils übereinanderliegen, worauf dann die zentrale Welle 30 und die Peripherstäbe 32 jeweils in die axialen Öff­ nungen 14, 22 und die seitlich versetzten Öffnungen eingesetzt und schließlich die Muttern an den jeweiligen äußersten Enden der zentralen Welle 30 und der Peripherstäbe 32 angezogen wer­ den.

Bei diesem Herstellungsprozeß kann die zentrale Welle 30 durch formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung oder durch andere Befestigungsmittel sicher an den Nadelscheiben 10 befestigt werden. Wie bei einer herkömmlichen Farbauftragsrolle kann an den Enden der zentralen Welle 30 ein Griff befestigt sein, um hierdurch zu ermöglichen, daß die Vorrichtung zur Perforation der Haut bei dem eigentlichen Vorgang der Perforation um die zentrale Welle 30 rotieren kann.

Bei deren Verwendung wird die Vorrichtung zur Perforation der Haut so gegen die Körperhaut gedrückt, daß die Hautperforations­ nadeln 12 der Nadelscheiben 10 mit dem Bereich der Haut in Be­ rührung gebracht werden können, der perforiert werden soll. Hierauf wird eine Drehung der Perforationsvorrichtung um die zentrale Welle 30 erzeugt, so daß eine Vielzahl von kleinen Schnitten auf der vorzubehandelnden Hautfläche hinterlassen wird. Ein Insulinpflaster wird auf die vorbehandelte Hautfläche aufgebracht, um eine transdermale Zufuhr von Insulin durch die feinen Hautschnitte zu ermöglichen.

Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich wird, ist der Durchmesser der Endplatten 34, die bei der ersten Ausführungsform der Vor­ richtung zur Perforation der Haut verwendet werden, viel kleiner als der der Nadelscheiben 10. Eben aus diesem Grund können die Hautperforationsnadeln 12 der äußersten Nadelscheiben 10 tiefer in die Haut eindringen als die Nadeln der übrigen Nadelscheiben, was beim Anwender manchmal Schmerzen und weitere Beeinträchti­ gungen hervorruft.

Ein solcher Mangel bei der obengenannten Vorrichtung zur Perfo­ ration der Haut kann durch Verwendung der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Vorrichtung zur Perforation der Haut verbessert werden; bei diesen Figuren beziehen sich bestimmte Bezugszeichen auf ähnliche Teile oder Komponenten.

Aus den Fig. 6 und 7 wird ersichtlich, daß die Nadelscheiben 10 und die Abstandhalter 20 abwechselnd entlang ihrer Drehachse stapelweise angeordnet sind, wobei die Endplatten 100 an jedem der äußersten Abstandhalter 20 befestigt sind. Die Endplatten 100 weisen das wichtige Merkmal auf, daß ihr Durchmesser größer ist als der der Abstandhalter 20. Dies hilft, zu verhindern, daß die äußersten Nadelscheiben 10 übermäßig tiefe Schnitte ausfüh­ ren.

Im besonderen dienen die Endplatten 100 als Führung, wenn die Vorrichtung zur Perforation der Haut über die Hautoberfläche gerollt wird, wodurch gewährleistet wird, daß die Schnitte in die Haut über die ganze Spanne der zu perforierenden Fläche einheitlich einheitlich tief ausgeführt werden, was andernfalls zu Schmerzen und weiteren Beeinträchtigungen führen würde. Vor­ zugsweise ist jede der Endplatten 100 scheibenförmig ausgebildet und hat einen Durchmesser, der dem des Rollkreises der Nadel­ scheiben 10 enspricht oder größer ist als deren Fußkreis.

Aus Fig. 3 wird ersichtlich, daß die Vorrichtung zur Perforation der Haut gemäß den vorherigen Ausführungsformen Hautperfora­ tionsnadeln 12 von einfacher dreieckiger Geometrie aufweist, welche zur Ausführung von Hautschnitten mit gewünschter Tiefe und Breite weniger effektiv sein können. Es besteht also ein Bedarf an einer Nadelscheibe, deren Hautperforationsnadeln eine verbesserte Form aufweisen.

In Fig. 8 ist eine Nadelscheibe 200 dargestellt, die bei der Perforationsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist. Wie ersichtlich, ist die Nadelscheibe 200 dahingehend abgewandelt, daß sie Hautperforationsnadeln 201 aufweist, deren seitliche Begrenzungen beispielsweise in scharfer Wellenform ausgebildet sind. Durch die Verwendung der in Fig. 8 dargestellten Nadelscheibe 200 wird es möglich, die Kontaktfläche der Nadeln mit der Körperhaut zu erweitern, wo­ durch breite Hautschnitte entstehen, die die Zufuhr von Arznei­ mitteln durch diese Schnitte vereinfachen können. Dies trägt dazu bei, die Zeit zu verkürzen, in der Arzneimittel dem Anwen­ der der erfindungsgemäßen Perforationsvorrichtung zugeführt werden.

In Fig. 9 wird schließlich die Vorrichtung zur Perforation der Haut gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zusammen­ gesetzt dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist die Perfo­ rationsvorrichtung eine Vielzahl von abwechselnd angeordneten Nadelscheiben 10 und Abstandhaltern 20 auf, ein Paar Endplatten 100, die an den gegenüberliegenden Enden der Vorrichtung befe­ stigt sind, eine zentrale Welle 30, die in (nicht dargestellte) axiale Öffnungen der Nadelscheiben 10 und der Abstandhalter 20 eingesetzt ist, und eine Vielzahl von Peripherstäben 32, die von der zentralen Welle 30 aus radial nach außen hin versetzt sind. Die Vorrichtung zur Perforation der Haut gemäß der dritten Aus­ führungsform kann sich von den vorhergehenden Ausführungsformen durch die Form der Hautperforationsnadeln unterscheiden, welche um die Nadelscheiben 10 herum ausgebildet sind.

Wie vorstehend bereits detailliert ausgeführt, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Perforation der Haut die Aus­ führung von einheitlich tiefen Schnitten in die Haut, ohne daß Schmerzen oder weitere Beeinträchtigungen zu befürchten wären. Darüberhinaus kann die Perforationsvorrichtung dank der irregu­ lär geformten Nadeln Schnitte in die Haut mit verbessertem Wir­ kungsbereich ausführen, was zu beschleunigter Zufuhr von Arznei­ mitteln beiträgt.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Perforation einer Körperhaut für die Vorbereitung einer transdermalen Medikation, mit Hauptperforationselementen zum Schaffen von Durchgangsbahnen durch die Körperhaut,
wobei die Hautperforationselemente als am Umfang mindestens einer Scheibe (10, 200) einstückig mit dieser Scheibe verbun­ dene Perforationsspitzen (12, 201) ausgebildet sind und
wobei abwechselnd mehrere Scheiben (10, 200) und Abstandshalter (20) auf einer Welle (30) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationsspitzen (12; 201) der Scheiben (10) im we­ sentlichen dreieckig ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Perforationsspitzen (12) auf der jewei­ ligen Scheibe (10) gleichmäßig beabstandet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der Perforationsspitzen (201) in scharfer Wellenform ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (10; 200) drehfest an der Welle (30) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationsspitzen (12) auf der einen Scheibe (10) gegenüber denen der unmittelbar benachbarten Scheibe versetzt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Scheiben (10) jeweils im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Endplatten (34; 100) vorgesehen sind, die jeweils an den gegenüberliegenden Enden der Welle (30) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Endplatten (34; 100) von den benachbarten Scheiben (10) beabstandet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand jeder der Endplatten (34; 100) zu den benach­ barten Scheiben (10) derselbe ist wie der Abstand zwischen den einzelnen Scheiben (10).

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Endplatten (34) einen Durchmesser hat, der dem eines Rollkreises der Scheiben (10) entspricht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Endplatten (100) einen Durchmesser hat, der grö­ ßer ist als der eines Fußkreises der Scheiben (10).

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Peripherstäbe (32) vorhanden sind, welche sich durch die Scheiben (10) parallel zur zentralen Welle (30) erstrecken.