CN100577235C - 离子电渗疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于，进一步提高通过离子交换膜进行药剂离子对生物体的给药的离子电渗疗装置中的药剂的给药效率。一种离子电渗疗装置，其具备作用极结构体，该作用极结构体具有：第一多孔膜，其具有连通表面和里面的多个孔；第一离子交换膜，其由被填充在该第一多孔膜的所述孔内的离子交换树脂形成，并选择第一导电型的离子；药剂保持部，其被配置在该离子交换膜的里面一侧，并保持药剂液，所述药剂液包含带电为所述第一导电型的药剂离子，该离子电渗疗装置通过所述第一离子交换膜进行所述药剂离子的给药，其中，在第一多孔膜的所述表面形成有水溶性高分子化合物的层，该水溶性高分子化合物化学结合到构成该第一多孔膜的物质上。
Description
技术领域
本发明涉及通过离子交换膜给予离子解离的药剂离子的类型的离子电渗疗装置，其中所述离子交换膜选择与该药剂离子同一导电型的离子，涉及可进一步提高药剂离子的给药效率的离子电渗疗装置。
背景技术
离子电渗疗装置通常具备：作用极结构体，其保持离解成正或负的离子的药剂离子；非作用极结构体，其具有作用极结构体的对电极的作用。在将这些两结构体与生物体(人或动物)的皮肤抵接的状态下，对作用极结构体施加与药剂离子同一极性的电压，从而使药剂离子给药到生物体内。
在此，供电到作用极结构体的电荷通过药剂离子向生物体移动和生物体反荷离子(是存在于生物体内的离子，带电为与药剂离子相反导电型的离子)向作用极结构体一侧释放而被消耗，但从生物体主要释放分子量小进而迁移率大的生物体反荷离子(例如，Na+、Cl-等)，因此通过该生物体反荷离子的释放所消耗的电荷量的比例变高，因此，存在不能进行药剂离子的有效给药的问题。
专利文献1～10公开了解决这种问题的离子电渗疗装置。
即，在专利文献1～10的离子电渗疗装置中，作用极结构体如下构成：电极；药剂保持部，其被配置在电极的前面一侧(与皮肤抵接的一侧)；离子交换膜，其被配置在该药剂保持部的前面一侧，并选择与被保持在该药剂保持部的药剂离子同一极性的离子。药剂离子通过离子交换膜被给药，从而可实现抑制生物体反荷离子的释放，并提高药剂离子的给药效率。
另外，在专利文献1～10所记载的离子电渗疗装置中，其作用极结构体还具备：电解液保持部，其保持了与电极保持接触的电解液；以及离子交换膜，其选择与药剂离子相反的导电型的离子，由此，还能实现追加效果，如由于电极部件与药剂离子隔离而阻止药剂离子的分解、阻止在电极部件中产生的H+、OH-离子向药剂保持部甚至生物体皮肤界面移动等。
在这些专利文献1～10的离子电渗疗装置中，为了使分子量较大的药剂离子容易通过，并且有效地抑制来自生物体的生物体反荷离子的释放，使用如下类型的离子交换膜：在由聚烯烃、氯乙烯系树脂、氟系树脂等原材料形成的多孔膜中，填充离子交换树脂(赋予离子交换功能的树脂)的类型。但是存在如下问题：这些多孔膜对生物体皮肤的亲和性低，因此在药剂离子的给药中，难以将离子交换膜和生物体皮肤的接触保持在良好的状态；由于作用极结构体、非作用极结构体抵接的皮肤的部位或给药中的生物体(患者)的动作等，不能将药剂离子的给药效率维持在充分的水平。
因此，产生以下的不便：在药剂离子的给药中，必须在离子交换膜和生物体皮肤之间夹置电解液等，或者必须进一步利用一些偏置单元将两结构体保持在挤压到生物体皮肤上的状态。
在低频治疗仪等对生物体进行通电的其它装置中也存在同样的问题，在这些装置中，通过使用在丙烯酸类水凝胶等中浸渍电解液而成的粘合剂膜，可实现电极与生物体的密合性以及确保导电性。
然而，在离子交换膜和皮肤之间夹置这样的含电解质的粘合剂膜时，降低了离子交换树脂带来的抑制生物体反荷离子从皮肤释放的功能，因此在作为本发明对象的通过离子交换膜进行药剂离子的给药的离子电渗疗装置中，使用这种粘合剂膜，无法实现提高药剂的给药效率的目的。
专利文献1：日本专利第3030517号公报
专利文献2：日本特开2000-229128号公报
专利文献3：日本特开2000-229129号公报
专利文献4：日本特开2000-237326号公报
专利文献5：日本特开2000-237327号公报
专利文献6：日本特开2000-237328号公报
专利文献7：日本特开2000-237329号公报
专利文献8：日本特开2000-288097号公报
专利文献9：日本特开2000-288098号公报
专利文献10：国际公开第03/037425号小册子
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于，在通过离子交换膜对生物体给予药剂离子的离子电渗疗装置中，可进一步提高药剂的给药效率。
另外，本发明的目的还在于提供一种离子电渗疗装置，其在药剂离子的给药中，可提高药剂离子的给药效率，而不会伴随以下的不便：必须在离子交换膜和生物体皮肤之间夹置电解液，或者必须使用一些偏置单元将作用极结构体和/或非作用极结构体保持在挤压到生物体上的状态等。
用于解决问题的方法
本发明的前提是一种离子电渗疗装置，其具备作用极结构体，该作用极结构体具有：第一多孔膜，其具有连通表面和里面的多个孔；第一离子交换膜，其由被填充在该第一多孔膜的所述孔内的离子交换树脂形成，并选择第一导电型的离子；药剂保持部，其被配置在该第一离子交换膜的里面一侧，并保持药剂液，所述药剂液包含带电为所述第一导电型的药剂离子，并且，该离子电渗疗装置利用施加到作用极结构体的第一导电型的电压，通过所述第一离子交换膜进行所述药剂离子的给药，在该前提下，通过在该第一多孔膜的表面形成水溶性高分子化合物的第一层，其中该水溶性高分子化合物化学结合到构成该第一多孔膜的物质上，由此解决上述问题并实现提高药剂的给药效率。
根据本发明显著提高药剂的给药效率的机理并不明确，但可以认为如下原因起到了贡献作用：化学结合到第一多孔膜表面的水溶性高分子化合物一定程度改善了离子交换膜对生物体皮肤的亲和性，另外，从药剂保持部渗出的水份层被保持在水溶性高分子化合物的第一层，从而使离子交换树脂和皮肤之间的导电性提高，并且，化学结合到多孔膜表面的水溶性高分子化合物的第一层的厚度是1分子水溶性高分子化合物或充其量数十分子左右该水溶性高分子化合物的厚度，因此该层基本上不妨碍离子交换膜与皮肤的接触，与不存在水溶性高分子化合物的层的情况相同，原样保持了通过离子交换膜进行药剂离子的给药的类型的离子电渗疗装置所具有的原有的作用，即，药剂离子从离子交换膜向皮肤移动是可行的，另一方面，生物体反荷离子从皮肤的流出被离子交换膜阻止。
另外，本发明的离子电渗疗装置还具备作为上述作用极结构体的对电极的结构体(被施加与作用极结构体相反导电型的电压或接地的结构体)的非作用极结构体，该非作用极结构体具有：第二多孔膜，其具有连通表面和里面的多个孔；第二离子交换膜，其由被填充在该第二多孔膜的这些孔内的离子交换树脂形成，并选择与所述第一导电型相反的导电型的第二导电型的离子；电解液保持部，其被配置在该第二离子交换膜的里面一侧，并保持电解液。其中，在该第二多孔膜的表面也可形成化学结合的水溶性高分子化合物的第一层，由此，在非作用极结构体中也可实现与上述同样的与皮肤的密合性或导通性提高的效果，可实现药剂给药效率的进一步提高。
在此，本发明的水溶性高分子化合物是容易溶解于水的例如分子量为50～1000左右的高分子化合物，尤其可适合使用例如聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚-N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、多肽等。
另外，作为多孔膜，可适合使用聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等热塑性树脂，这样的多孔膜与上述各水溶性高分子化合物的化学结合(共价键)可通过在溶解有该水溶性高分子化合物的水溶液中浸渍多孔膜的状态下，照射紫外线、电子射线、γ射线或等离子体而形成。
另外，上面例示的各水溶性高分子化合物具有直链状的结构，通过适当控制将这些水溶性高分子化合物化学结合到多孔膜的表面时的反应条件，可以将水溶性高分子化合物以刷子状结合到多孔膜的表面，由此，可特别显著地提高药剂的给药效率，同样通过适当控制该反应条件，也可以将水溶性高分子化合物层状地结合到多孔膜的表面，此时也可以按照与水溶性高分子化合物以刷子状结合的情况相当的程度提高药剂的给药效率。
另外，将水溶性高分子化合物化学结合到多孔膜的表面的处理可以在以下任意时机进行：将离子交换树脂填充到多孔膜的前后，或者将离子交换基团导入离子交换树脂的处理的前后。从必须防止水溶性高分子化合物附着到多孔膜孔壁考虑，优选在填充离子交换树脂之后进行，从不用担心附着到离子交换树脂上的水溶性高分子化合物会阻碍抑制生物体反荷离子从皮肤释放的功能的意义上出发，优选在填充离子交换树脂之前进行。
另外，这样的水溶性高分子化合物的第一层不一定必须仅在多孔膜的表面形成，即使在多孔膜的表面以及里面双方形成水溶性高分子化合物的第一层也没有特别的影响。
另外，在本发明中，在化学结合到多孔膜的表面的水溶性高分子化合物的第一层上，还可以进一步形成水溶性高分子化合物的第二层。
该第二层在药剂离子的给药时吸收从药剂保持部渗出的水份(或者根据需要从外部补充的水分)而变得可流动，因此通过将作用极结构体和/或非作用极结构体与皮肤抵接，皮肤的凸部与离子交换树脂之间的水溶性高分子化合物移动到在皮肤的凹部与离子交换树脂之间形成的空间中，进一步提高作用极结构体和/或非作用极结构体与皮肤的密合性。
另外，为了将该第二层制成使用时的上述流动性充分的层，优选以不与多孔膜、离子交换树脂、水溶性高分子化合物生成化学结合的方式形成该第二层，例如，优选通过如下方法形成：利用旋涂、棒涂等的涂布，或者将多孔膜浸渍到水溶性高分子化合物的水溶液等。
另外，作为构成该第二层的水溶性高分子化合物，与上述同样，可以没有特别限制地使用聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚-N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、多肽等容易溶解于水的例如分子量为1000～1000000左右的高分子化合物。
发明的效果
根据本发明，可以将生物体反荷离子从皮肤的释放抑制在最小限度，并且提高作用极结构体和/或非作用极结构体与生物体皮肤的密合性和导电性，提高药剂离子对生物体的给药效率。
另外，实现上述作用效果的结果，可实现一种离子电渗疗装置，其即使在作用极结构体和/或非作用极结构体与生物体皮肤之间不夹置电解液等，或者即使不使用根据与作用极结构体和/或非作用极结构体抵接的生物体的部位等而用于将作用极结构体和/或非作用极结构体保持在挤压到生物体上的状态的偏置单元，也可以以高的给药效率将药剂离子稳定地向生物体给药。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的离子电渗疗装置的基本结构的剖视简图。
图2是示意表示本发明的离子电渗疗装置中所使用的离子交换膜接触皮肤的状况的概念说明图。
图3(a)是示意表示本发明的离子电渗疗装置中所使用的离子交换膜的概念说明图，(b)是示意表示该离子交换膜接触皮肤的状况的概念说明图。
图4是表示本发明其它实施方式的离子电渗疗装置的结构的说明图。
图5是表示本发明其它实施方式的离子电渗疗装置的结构的说明图。
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的离子电渗疗装置X1的基本结构的剖视简图。
另外，下面，为了方便说明，以用于给予药效成分离解成负的离子的药剂(例如，作为维生素剂的抗坏血酸、作为疫苗用的辅助剂所使用的脂质A等)的离子电渗疗装置为例进行说明，在用于给予药效成分离解成正的离子的药剂(例如，作为麻醉药的利多卡因，作为胃肠疾病治疗药的氯化肉碱、作为骨骼肌松弛剂的溴化泮库溴铵，作为麻醉剂的盐酸吗啡等)的离子电渗疗装置的情形中，以下说明的电源、各电极部件、各离子交换膜的极性(正和负)是相反的。
如图所示，本发明的离子电渗疗装置X1，作为大的构成要件(部件)，具备作用极结构体1、非作用极结构体2以及电源3。另外，附图标记4表示皮肤(或粘膜)。
作用极结构体1具有：电极部件11，其被连接到电源3的负极；电解液保持部12，其被设置成与该电极部件11保持接触；阳离子交换膜13，其被配置在该电解液保持部12的前面；药剂保持部14，其被配置在该阳离子交换膜13的前面；阴离子交换膜15，其被配置在该药剂保持部14的前面。并且，其整体被容纳在由树脂薄膜、塑料等材料构成的罩或容器16中。
另一方面，非作用极结构体2具有：电极部件21，其被连接到电源3的正极；电解液保持部22，其被设置成与该电极部件21保持接触；阴离子交换膜23，其被配置在该电解液保持部22的前面；电解液保持部24，其被配置在该阴离子交换膜23的前面；阳离子交换膜25，其被配置在该电解液保持部24的前面。并且，其整体被容纳在由树脂薄膜、塑料等材料构成的罩或容器26中。
在该离子电渗疗装置X1中，电极部件11、21可以没有特别限制地使用由任意导电性材料形成的电极，尤其可以优选使用由碳、铂等构成的惰性电极，尤其可优选使用不会产生金属离子的溶出及其向生物体移动的炭电极。
但是，还可以采用活性电极，如电极部件11由氯化银构成、电极部件21由银构成的银/氯化银成对电极(couple electrode)等。
例如，使用银/氯化银成对电极时，作为阳极(正极)的电极部件21中银电极和氯离子(Cl-)容易反应，通过Ag+Cl-→AgCl+e-生成不溶性的AgCl，在作为阴极(负极)的电极部件11中发生氯离子(Cl-)从氯化银电极溶出的反应，结果可得到如下效果，即，水的电解反应受到抑制，可以防止阳极上的H+离子导致的急剧酸性化以及阴极上的OH-导致的急剧碱性化。
与此相对，对图1的离子电渗疗装置X1的作用极结构体1、非作用极结构体2而言，由于阴离子交换膜和/或阳离子交换膜的作用，电解液保持部12中的OH-离子导致的急剧碱性化以及电解液保持部22中的H+离子导致的急剧酸性化得到抑制，因此，可适宜使用廉价且不必担心金属离子溶出的炭电极来代替银/氯化银成对电极等活性电极。
此外，图1的离子电渗疗装置X1中的电解液保持部12、22、24保持用于确保传导性的电解液，作为该电解液，典型使用磷酸缓冲食盐水、生理食盐水等。
此外，电解液保持部12、22中，为了更有效地防止水的电解反应引起的气体产生和由此导致的导电电阻增大或者水的电解反应引起的pH变化，可以添加比水的电解反应(正极上的氧化以及负极上的还原)更容易被氧化或被还原的化合物，从生物体安全性、经济性(廉价且容易获取)的观点出发，可优选使用例如硫酸亚铁、硫酸铁等无机化合物；抗坏血酸(维他命C)、抗坏血酸钠等药剂；乳酸等存在于皮肤表面的酸性化合物；或者草酸、苹果酸、琥珀酸、富马酸等有机酸和/或其盐等，或者还可以将这些组合使用，例如使用1摩尔(M)乳酸和1摩尔(M)富马酸钠的1∶1混合水溶液等。
另外，关于电解液保持部12，为了避免与后述的保持在药剂保持部14中的药剂液混合所导致的组成变化，可以使用与保持在药剂保持部14中的药剂液同一组成的药剂液。
另外，关于电解液保持部22、24，为了避免与两电解液保持部22中的电解液混合所导致的组成变化，两者可以使用同一组成的电解液。
另外，这些电解液保持部12、22、24以液体状态保持上述的电解液也无妨，但通过将上述这样的电解液浸渍到由高分子材料等形成的吸水性的薄膜体中，还可以提高其处理性等。另外，在此所使用的薄膜体可使用与在药剂保持部14中可使用的薄膜体同样的物质，因而一并在以下的药剂液保持部14的说明中进行详细说明。
本实施方式的离子电渗疗装置X1的药剂液保持部14中，作为药剂液，至少保持有通过溶解而使药效成分离解成负的药剂离子的药剂(例如，抗坏血酸)的水溶液。
这里，药剂保持部14可以以液体状态保持药剂液也无妨，通过将药剂液浸渍保持到下述那样的吸水性的薄膜体中，还可以提高其处理性等。
作为可用作此时的吸水性的薄膜体的材料，可以使用例如丙烯酸系树脂的水凝胶体(丙烯酸类水凝胶膜)、嵌段聚氨酯系凝胶膜、凝胶状固体电解质形成用的离子导电性多孔片材等，通过以20～60％的浸渍率浸渍上述水溶液，可以得到例如70～80％的高迁移数(高药剂输送性(drug delivery property))。
另外，本说明书中的浸渍率为重量％，是将干燥时的重量设为D、浸渍后的重量设为W时的100×(W-D)/D[％]。此外，浸渍率的测定应当在水溶液的浸渍后立即测定，应当排除随时间的影响。
此外，本说明书中的迁移数是对作用极结构体供电的总电流当中有助于药剂离子移动的电流的比例。迁移数应如下测定：将浸渍有药剂液的薄膜体夹置于离子交换膜13、15之间并安装其它结构部件，并以尽量不产生随时间变化的方式进行测定。
这里，上述丙烯酸类水凝胶膜(例如，可从Sun Contact LensCo.，Ltd.获取)是具有三维网状结构(交联结构)的凝胶体，将作为分散介质的电解液添加到丙烯酸类水凝胶膜中，得到具有离子导电性的高分子吸附材料。此外，可通过三维网状结构的大小、构成树脂的单体的种类和比例来调整丙烯酸类水凝胶膜的浸渍率与迁移数的关系，上述浸渍率为30～40％、迁移数为70～80％的丙烯酸类水凝胶膜可以通过甲基丙烯酸2-羟乙酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯(单体比98～99.5∶0.5～2)调制，确认了上述浸渍率和迁移数在通常的厚0.1～1mm的范围内几乎相同。
此外，嵌段聚氨酯系凝胶膜具有聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)作为链段，可由构成这些的单体和二异氰酸酯来调制。嵌段聚氨酯系凝胶膜具有通过尿烷键交联的三维结构，并且与前述丙烯酸类水凝胶膜同样，可通过控制网的网眼的大小以及单体的种类、比例来容易地调整该物质的浸渍率和迁移数、粘着力的强度。在该嵌段聚氨酯系凝胶膜(多孔凝胶膜)中添加作为分散介质的水和电解质(碱金属盐等)而得到的物质，其形成链段的聚醚的醚键部分的氧与碱金属盐形成络合物，通电时金属盐的离子向下一个空白的醚键部分的氧移动，从而表现出导电性。
作为用于形成凝胶状固体电解质的离子导电性多孔片材，例如有日本特开昭11-273452公开的多孔片材，该多孔片材以丙烯腈共聚物为基础、且以孔隙率20～80％的多孔聚合物为基础。更具体地，是丙烯腈为50％以上(优选为70～98摩尔％)、孔隙率为20～80％的丙烯腈系共聚物。另外，前述丙烯腈系的凝胶状固体电解质片材(固态电池)对非水溶剂可溶，是通过将含有电解质的非水溶剂浸渍到孔隙率20～80％的丙烯腈系共聚物片材并进行凝胶化而制备的，胶体包括凝胶状至硬质膜状的物质。
从离子导电性、安全性等观点出发，前述对非水溶剂可溶的丙烯腈系共聚物片材优选由丙烯腈/C1～C4(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、丙烯腈/醋酸乙烯共聚物、丙烯腈/苯乙烯共聚物、丙烯腈/偏氯乙烯共聚物等构成。另外，为了将前述共聚物片材制成多孔片材，可以采用湿(干)式抄纸法、作为无纺布制造法之一的针刺法(needlepunching method)、喷水法(waterjet method)、熔融挤出片材的延伸多孔化、利用溶剂萃取的多孔化等常规方法。本发明中，前述的固态电池所使用的丙烯腈系共聚物的离子导电性多孔片材中，在高分子链的三维网络中保持前述水溶液并实现前述浸渍率和迁移数的胶体(凝胶状体至硬质的膜状体)，其作为本发明的药剂液保持部14或者电解液保持部12、22、24中使用的薄膜体是有用的。
本发明中，对上述那样的薄膜体浸渍药剂液或电解液的条件，只要根据浸渍量、浸渍速度等观点来选择最适合的条件即可。例如可以选择40℃下30分钟这样的浸渍条件。
另外，在本实施方式的离子电渗疗装置X1中，可以使用在多孔膜的孔的一部分或全部中填充具有阳离子交换功能的离子交换树脂而成的离子交换膜作为阳离子交换膜13、25，另外，可以使用填充具有阴离子交换功能的离子交换树脂而成的离子交换膜作为阴离子交换膜15、23，例如，可以使用TokuyamaCorporation制造的NEOSEPTA(NEOSEPTA，CM-1、CM-2、CMX、CMS、CMB、CLE04-2等)作为阳离子交换膜13、25，可使用Tokuyama Corporation制造的NEOSEPTA(NEOSEPTA，AM-1、AM-3、AMX、AHA、ACH、ACS、ALE04-2、AIP-21等)作为阴离子交换膜15、23。
在此，作为上述离子交换树脂，可以使用在全氟化碳骨架上导入了离子交换基团的氟系离子交换树脂、或者以未被氟化的树脂作为骨架的烃系离子交换树脂，但从制造工序的简易程度出发，优选烃系离子交换树脂，另外，离子交换树脂的填充率与多孔膜的孔隙率也有关系，但一般为5～95质量％、特别优选为10～90质量％、进一步优选为20～60质量％。
另外，上述离子交换树脂所具有的离子交换基团，只要是在水溶液中产生具有负电荷或正电荷的基团的官能团，就没有特别限定。如果具体例示能够成为这样的离子交换基团的官能团，则作为阳离子交换基，可以列举出磺酸基、羧酸基、磷酸基等。另外，这些酸基可以作为游离酸存在或以盐的形式存在。作为盐时的反荷阳离子，可以列举出钠离子、钾离子等碱金属阳离子、铵离子等。这些阳离子交换基中，通常特别优选作为强酸性基团的磺酸基。另外，作为阴离子交换基，可以列举出伯氨基、仲氨基、叔氨基、季铵基、吡啶基、咪唑基、季吡啶鎓盐(quaternary pyridinium)基、季咪唑鎓盐(quaternaryimidazolium)基等。作为这些阴离子交换基的反荷阴离子，可以列举出氯离子等卤离子或羟基离子等。这些阴离子交换基中通常可适宜使用作为强碱性基团的季铵基、季吡啶鎓盐基。
另外，作为上述多孔膜，可以不受特别限制地使用具有多个连通表里的孔的膜或片材，如，通过挤压、压延加工等形成的作为单一体的膜，其在膜内形成有可负载上述离子交换树脂的连续气泡结构的孔；由纤维状原材料的纺布或无纺布形成的膜，其在由纤维和纤维的间隙形成的孔内负载上述离子交换树脂。为了兼顾高的强度和柔软性，优选由热塑性树脂形成的多孔膜。
作为构成该多孔膜的热塑性树脂，可以不受限制地使用聚烯烃树脂，如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、5-甲基-1-庚烯等α-烯烃的均聚物或共聚物等；氯乙烯系树脂，如聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、氯乙烯-烯烃共聚物等；氟系树脂，如聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物等；聚酰胺树脂，如尼龙6、尼龙66等；聚酰亚胺树脂等。但从机械强度、柔软性、化学稳定性、耐化学药品性优异、且与离子交换树脂的相容性良好的方面出发，优选使用聚烯烃树脂。作为聚烯烃树脂，特别优选聚乙烯、聚丙烯，最优选聚乙烯。
由上述热塑性树脂形成的多孔膜的性状没有特别限定，但从容易制成薄且强度优异、而且电阻也低的离子交换膜的观点出发，孔的平均孔径优选为0.005～5.0μm、更优选为0.01～2.0μm、最优选为0.02～0.2μm。另外，上述平均孔径是指根据泡点法(bubble point method)(JIS K3832-1990)测定的平均流动孔径。同样地，多孔膜的孔隙率优选为20～95％、更优选为30～90％、最优选为30～60％。而且，多孔膜的厚度优选为5～140μm、更优选为10～120μm、最优选为15～55μm。通常，使用这样的多孔膜的阴离子交换膜、阳离子交换膜将成为多孔膜厚度+0～20μm左右的厚度。
另外，关于阴离子交换膜15以及阳离子交换膜25所使用的多孔膜，在填充上述离子交换树脂或导入离子交换基之前、或之后的阶段，在其表面(与皮肤4相对一侧的面)化学结合水溶性高分子化合物，由此进行形成水溶性高分子化合物的第一层的处理。
作为该水溶性高分子化合物，可使用聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚-N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、多肽等容易溶解于水的例如分子量为50～1000左右的高分子化合物。通过在溶解有这些水溶性高分子化合物的水溶液中浸渍多孔膜的状态下，照射紫外线、电子射线、γ射线或等离子体，可将水溶性高分子化合物化学结合到多孔膜的表面。
另外，上述水溶性高分子化合物都具有直链状的结构，通过适当控制上述处理中的水溶性高分子化合物的浓度、温度或紫外线、电子射线、γ射线或等离子体的照射量等反应条件，可以将水溶性高分子化合物以刷子状结合到多孔膜的表面，根据反应条件，可以以如下状态形成该第一层：水溶性高分子化合物的单一分子以刷子状结合到多孔膜的表面的状态，或多个(数个～数十个左右)水溶性高分子化合物在链长方向连接而以刷子状结合到多孔膜的表面的状态。
另外，作为该阴离子交换膜15和阳离子交换膜25，还可以使用多孔膜，其在上述那样形成的水溶性高分子化合物的第一层上进一步层叠有由水溶性高分子化合物形成的第二层。
该第二层所使用的水溶性高分子化合物也可使用聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚-N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、多肽等容易溶解于水的例如分子量为1000～1000000左右的高分子化合物。可通过如下方法形成该第二层：例如利用旋涂、棒涂等常用方法，将被稀释成适当浓度的这些水溶性高分子化合物的水溶液涂布干燥。
另外，由水溶性高分子化合物形成的第二层的膜厚优选为1～200μm的范围。
图2是表示离子交换膜15与具有凹部4a和凸部4b的皮肤4接触的状况的概念说明图，其中该离子交换膜15使用表面具有以刷子状结合的水溶性高分子化合物的第一层M1的多孔膜15a。
如图所示，将这样的离子交换膜15用于作用极结构体1时，由于以刷子状结合在多孔膜15a的表面的水溶性高分子化合物的第一层M1的存在，与皮肤4的接触面积增加，另外，由于从多孔膜15a的开口15b渗出的药剂保持部14的水份被保持在第一层M1中，因此，可期待皮肤4与离子交换膜15的密合度和导电性提高。
同时，在接近多孔膜15a的开口15b的皮肤的凸部4b等部分中，通过离子交换膜进行药剂离子的给药的类型的离子电渗疗装置可原样保持其所具备的原有的作用，即，药剂离子从被填充于多孔膜15a的孔中的离子交换树脂15c向皮肤4内移动，另一方面，生物体反荷离子从皮肤4的释放被离子交换树脂15c抑制。
另外，在皮肤的凹部4a中形成有从开口15b渗出的水份的层，其结果可认为，可期待皮肤4与离子交换膜15的密合度和导电性提高的效果，另一方面，由于生物体反荷离子从皮肤4释放到水份层，导致供电到作用极结构体的电荷的一部分被消耗，但这样的水份层的体积非常小，因此认为由此所消耗的电荷量是可忽视的程度。
图3(a)是表示使用了多孔膜15a的离子交换膜15的概念说明图，其中，该离子交换膜15a是在与图2同样的水溶性高分子化合物的第一层M1上进一步形成有由水溶性高分子化合物形成的第二层M2。图3(b)是表示该离子交换膜15与具有凹部4a和凸部4b的皮肤4接触的状况的概念说明图。
如图3(a)所示，第二层M2以一定厚度形成在第一层M1上，第二层M2利用从开口15b渗出的水份成为可容易流动的状态，在将离子交换膜15抵接到皮肤4上时，如图3(b)所示，皮肤的凸部4b与离子交换膜15之间的水溶性高分子化合物移动到皮肤的凹部4a和离子交换膜15之间的空间。
因此，离子交换膜15和皮肤4的密合性和导电性变得更良好，另一方面，在皮肤的凸部4b与离子交换膜15之间，第二层M2变得完全不存在或以极薄的膜存在，因此在与多孔膜15a的开口15b接近的皮肤的凸部4b处，通过离子交换膜进行药剂离子的给药的类型的离子电渗疗装置可原样保持其所具备的原有的作用，即，药剂离子从离子交换树脂15c向皮肤4内移动，另一方面，生物体反荷离子从皮肤4的释放被离子交换树脂15c抑制。
另外，关于非作用极结构体2的离子交换膜25，与上述同样，可以使用具有以刷子状结合到表面的水溶性高分子化合物的第一层或再在其上层叠的水溶性高分子化合物的第二层的多孔膜。与上述相同，可得到离子交换膜25与皮肤4之间的密合性和导电性提高的效果。
可以使用电池、恒电压装置、恒电流装置(流电装置(galvano device))、恒电压·恒电流装置等作为本发明的离子电渗疗装置中的电源3，优选使用如下恒电流装置：其可在0.01～1.0mA、优选为0.01～0.5mA的范围内任意调整电流，并在安全的电压条件、具体而言为50V以下、优选为30V以下进行工作。
图4、图5是表示其它实施方式的离子电渗疗装置X2、X3的结构的说明图。
图4的离子电渗疗装置X2，其非作用极结构体2不具有离子交换膜23和电解液保持部24，图5的离子电渗疗装置X3，其非作用极结构体2不具有离子交换膜23、25和电解液保持部24，除这一点外，具有与图1所示的离子电渗疗装置X1同样的结构，虽然对非作用极结构体2与皮肤4的抵接面的pH变化进行抑制的性能不如离子电渗疗装置X1，但是在其它方面发挥与离子电渗疗装置X1同等的性能，尤其是阴离子交换膜15和/或阳离子交换膜25在其表面具备水溶性高分子化合物的第一层M1或进一步具备第二层M2，因此与现有的离子电渗疗装置相比，发挥出可高效率且稳定地给予药剂离子的本发明特有的作用效果。
以上，基于实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于这些实施方式，可以在权利要求书记载的范围进行各种改变。
例如，在上述实施方式中，对作用极结构体1具备电极部件11、药剂保持部14和离子交换膜15以及电解液保持部12和离子交换膜13的情况进行了说明，但这些电解液保持部12、离子交换膜13可以省略。此时，对药剂在电极部件11附近的分解进行抑制的功能、对H+离子、OH-离子向皮肤界面移动以及因其产生的皮肤界面的pH变动进行抑制的功能等不如上述实施方式，但是同样可实现本发明的基本作用效果，即，提高药剂离子对生物体的给药效率，这样的离子电渗疗装置也包含在本发明的范围内。
同样，在非作用极结构体2中，可省略电解液保持部22、24、离子交换膜23、25，例如，在涂布了电解液的皮肤上直接抵接非作用极结构体2的电极部件21而进行药剂的给药，进而，离子电渗疗装置其自身不设置非作用极结构体2，例如一面将作用极结构体1与生物体皮肤抵接、一面使该生物体的一部分与接地部件抵接的状态下对作用极结构体1施加电压来给予药剂。此时，对电极部件21或者接地的部件与皮肤的界面的pH变化进行抑制的性能等方面不如上述实施方式，但是同样可实现本发明的基本作用效果，即，提高药剂离子向生物体的给药效率，这样的离子电渗疗装置也包含在本发明的范围内。
此外，上述实施方式中，对作用极结构体1、非作用极结构体和电源3分别单独构成的情况进行了说明，但也可以将这些要素组装到单一的外壳中，或者将这些要素组装而成的装置整体形成为片状或者垫状以提高其处理性，这些离子电渗疗装置也包含在本发明的范围内。
Claims (15)
1.一种离子电渗疗装置，其特征在于，该装置具备作用极结构体，该作用极结构体具有：
第一多孔膜，其具有连通表面和里面的多个孔；
第一离子交换膜，其由被填充在该第一多孔膜的所述孔内的离子交换树脂形成，并选择第一导电型的离子；
药剂保持部，其被配置在该第一离子交换膜的里面一侧，并保持药剂液，所述药剂液包含带电为所述第一导电型的药剂离子；
第一电极部件，其施加所述第一导电型的电压，
该离子电渗疗装置通过第一离子交换膜进行所述药剂离子的给药，其中，
在所述第一多孔膜的所述表面形成有水溶性高分子化合物的第一层，该水溶性高分子化合物化学结合到构成该第一多孔膜的物质上。
2.根据权利要求1所述的离子电渗疗装置，其特征在于，其还具备作为所述作用极结构体的对电极而工作的非作用极结构体，该非作用极结构体具有：第二多孔膜，其具有连通表面和里面的多个孔；第二离子交换膜，其由被填充在该第二多孔膜的所述孔内的离子交换树脂形成，并选择与所述第一导电型相反的导电型的第二导电型的离子；第一电解液保持部，其被配置在该第二离子交换膜的里面一侧，并保持电解液，
在所述第二多孔膜的所述表面形成有水溶性高分子化合物的第一层，该水溶性高分子化合物化学结合到构成该第二多孔膜的物质上。
3.根据权利要求1所述的离子电渗疗装置，其特征在于，所述作用极结构体还具备：第二电解液保持部，其保持电解液，该电解液与所述第一电极部件保持电接触；第三离子交换膜，其被配置在该第二电解液保持部的前面一侧，并选择所述第二导电型的离子，
所述药剂保持部被配置在所述第三离子交换膜的前面一侧，
所述第一离子交换膜被配置在所述药剂保持部的前面一侧。
4.根据权利要求2所述的离子电渗疗装置，其特征在于，所述作用极结构体还具备：第二电解液保持部，其保持电解液，该电解液与所述第一电极部件保持电接触；第三离子交换膜，其被配置在该第二电解液保持部的前面一侧，并选择所述第二导电型的离子，
所述药剂保持部被配置在所述第三离子交换膜的前面一侧，
所述第一离子交换膜被配置在所述药剂保持部的前面一侧。
5.根据权利要求1所述的离子电渗疗装置，其特征在于，构成所述第一层的水溶性高分子化合物具有直链状的结构，并且以刷子状结合到所述第一多孔膜或所述第二多孔膜的所述表面。
6.根据权利要求2所述的离子电渗疗装置，其特征在于，构成所述第一层的水溶性高分子化合物具有直链状的结构，并且以刷子状结合到所述第一多孔膜或所述第二多孔膜的所述表面。
7.根据权利要求3所述的离子电渗疗装置，其特征在于，构成所述第一层的水溶性高分子化合物具有直链状的结构，并且以刷子状结合到所述第一多孔膜或所述第二多孔膜的所述表面。
8.根据权利要求4所述的离子电渗疗装置，其特征在于，构成所述第一层的水溶性高分子化合物具有直链状的结构，并且以刷子状结合到所述第一多孔膜或所述第二多孔膜的所述表面。
9.根据权利要求1～8任一项所述的离子电渗疗装置，其特征在于，通过在溶解有水溶性高分子化合物的水溶液中浸渍所述第一多孔膜或所述第二多孔膜的状态下，照射紫外线、电子射线、γ射线或等离子体而形成所述第一层。
10.根据权利要求1～8任一项所述的离子电渗疗装置，其特征在于，在所述第一多孔膜或所述第二多孔膜的所述表面具有被层叠在所述水溶性高分子化合物的第一层上的由水溶性高分子化合物形成的第二层。
11.根据权利要求9所述的离子电渗疗装置，其特征在于，在所述第一多孔膜或所述第二多孔膜的所述表面具有被层叠在所述水溶性高分子化合物的第一层上的由水溶性高分子化合物形成的第二层。
12.根据权利要求1～8任一项所述的离子电渗疗装置，其特征在于，形成所述第一层和/或所述第二层的水溶性高分子化合物为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚-N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯或多肽或它们的混合物。
13.根据权利要求9所述的离子电渗疗装置，其特征在于，形成所述第一层和/或所述第二层的水溶性高分子化合物为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚-N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯或多肽或它们的混合物。
14.根据权利要求10所述的离子电渗疗装置，其特征在于，形成所述第一层和/或所述第二层的水溶性高分子化合物为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚-N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯或多肽或它们的混合物。
15.根据权利要求11所述的离子电渗疗装置，其特征在于，形成所述第一层和/或所述第二层的水溶性高分子化合物为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚-N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯或多肽或它们的混合物。
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