JP2007037639A - 電極及びイオントフォレーシス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 柔軟性及び導電性に優れ、かつ通電時における金属イオンの生体への移行の懸念を解消できる電極及びこの電極を使用するイオントフォレーシス装置を提供する。
【解決手段】 電極を所定の面積を有する炭素繊維又は炭素繊維紙からなる導電シート部と、前記導電シート部と一体に形成された炭素繊維又は炭素繊維紙からなる延長部とから構成し、前記延長部の少なくとも一部に撥水性ポリマーを含浸させる。また、電源と、前記電源の両極に電気的に接続される２つの電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置において、２つの電極構造体の少なくとも一方に上記電極を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イオントフォレーシス装置や低周波治療器などの生体への通電が行われる機器に使用される電極に関し、より詳細には、柔軟性及び導電性に優れ、かつ通電時における金属イオンの生体への移行を生じる可能性を低減できる電極に関する。また本発明は、柔軟性及び導電性に優れ、かつ通電時における金属イオンの生体への移行を生じる可能性を低減できる電極を備えるイオントフォレーシス装置に関する。

イオントフォレーシス装置や低周波治療器などの機器は、薬剤の投与を行い、或いはマッサージ効果を得るなど、それぞれの機器の効用を発揮するために皮膚を通して生体（人体など）への通電を行うようになっている。

これらの機器において生体への通電に使用される電極（「導子」とも呼ばれる）は、多くの場合、機器本体からの給電線に接続するための金属材料で形成された端子部と、当該端子部に電気的に接続された一定の面積（例えば１０〜５０ｍｍφ程度、或いは１０〜５０ｍｍ角程度）を有する導電シート部を備えており、多くの場合、上記導電シート部と生体皮膚の間に電解液（或いは電解液を含浸させた担体）を介在させた状態で生体への通電が行われる。

上記電極では、電極の生体への密着性を高め、また曲げなどによる電極の破損を防ぐ必要から、導電シート部には、軟質樹脂にカーボン粉を混入させた導電性樹脂や金属薄膜などの柔軟な素材が使用される場合が多い。

しかし、導電性樹脂では柔軟性と導電性とがトレードオフの関係にあり、柔軟性を高めるにはカーボン粉の混入量を一定比率以下に押さえることが必要となり、その結果、導電シート部の抵抗値が大きくなってしまう問題がある。

即ち、この種の電極における導電シート部は、薬剤の投与効率を高め、或いは適切なマッサージ効果を得るためにある一定の面積を有するようにされており、導電シート部の全面から均等な通電を生じることが求められるが、導電シート部の抵抗値が大きくなると、導電シート部上における端子部から離れた部位からの電流密度は小さくなり、通電は専ら端子部近傍の僅かな面積から行われるようになってしまう。

更に上記の通り、端子部は一般に金属材料で形成されているため、通電の際に端子部から金属イオンが溶出して生体に移行し、健康被害を生じる可能性も考えられる。

一方、金属薄膜よりなる導電シート部は、多くの場合低抵抗であり、薄膜化によって高い柔軟性を得ることはできるものの、通電時における金属イオンの溶出量が大きく、生体に健康被害を生じる可能性が大きい。

この点、銀薄膜よりなる導電シート部の場合には、健康被害の懸念が小さいと言われているが、実際には、銀薄膜に不可避的に含まれる不純物金属がイオン化して生体に移行する問題があり、健康被害への懸念を完全に解消することはできない。
特開２００２−２３３５８４号公報

本発明は、生体への通電に使用される電極であって、柔軟性及び導電性に優れ、かつ金属イオンの生体への移行の懸念を解消できる電極及びこの電極を使用するイオントフォレーシス装置を提供することをその目的とする。

また本発明は、電極を炭素繊維又は炭素繊維紙から構成した場合における導電シート部への給電を、導電シート部に金属を直接接触させることなく行うことを可能にし、もって、金属イオンの生体への移行の懸念を小さくすることが可能な電極及びこの電極を使用するイオントフォレーシス装置を提供することをもその目的とする。

また本発明は、炭素繊維又は炭素繊維紙からなる導電シート部に浸透した電解液又は薬剤液の電極外部への漏れ出しを防止し、しかも、導電シート部に金属を直接接触させることなく導電シート部に給電することが可能な電極及びこの電極を使用するイオントフォレーシス装置を提供することをもその目的とする。

本発明は、上記問題を解決したものであり、
所定の面積を有し、炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる導電シート部と、前記導電シート部と一体に形成された炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる延長部とを有する電極であって、
前記延長部の少なくとも一部に撥水性ポリマーが含浸された撥水部が形成されていることを特徴とする電極である。

即ち本発明では、生体への通電を行うための導電シート部が炭素繊維又は炭素繊維紙により形成されているために、生体への適用に適した高い柔軟性と導電シート部全体からの均一な通電を可能にできる高い導電性を得ることができ、炭素繊維や炭素繊維紙は不純物金属の混入を容易に防止できることから、金属イオンの生体への移行による健康被害の可能性を小さくすることができる。

また炭素繊維や炭素繊維紙は水などの溶媒が浸透し得る素材であるため、導電シート部と電解液の電気的接触を良好に保つことができる。

更に、イオントフォレーシス装置や低周波治療器などの機器本体から導電シート部への給電は、導電シート部と一体に形成された炭素繊維又は炭素繊維紙からなる延長部を介して行われるため、給電のための金属製の部材を導電シート部に接触させる必要性が解消されており、更に延長部の少なくとも一部にフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、シラン系樹脂などの撥水性ポリマーが含浸されているために、仮に延長部が水分を含んだ状態になったとしても、金属製の部材からの金属イオンなどが延長部を伝って導電シート部に移行する懸念も解消されている。

本発明に使用される炭素繊維としては、導電シート部の全面から実質的に均一な電流密度での通電を行い得る程度の十分に高い導電性を有している限り、あらゆる種類の炭素繊維を使用することができ、ポリエステル系、ポリアクリロニトリル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系などの合成繊維、或いは綿、麻、生糸などの天然繊維の織布や不織布を炭化させることで得られる炭素繊維を使用することができる。

本発明に使用される炭素繊維紙としては、炭素繊維を抄紙技術を用いてシート状、或いはペーパー状に成形した炭素繊維紙を使用することができる。

本発明の電極は、導電シート部の上部を覆う上壁と、側部を覆う側壁とを有する非水透過性のケースであって、前記上壁又は側壁に開口部を有する前記ケースを更に備え、前記延長部が前記開口部から前記ケースの外部に導き出され、前記撥水部が前記開口部に位置するように構成することが好ましい（請求項３）。

かかる構成によれば、導電シート部への給電は、ケースの外部に導き出された延長部から行うことが可能である一方で、ケースの開口部に位置する撥水部によってケース内部に電解液を保持した場合におけるその電解液が延長部を伝って外部に滲み出すことが防止される。

この場合における撥水部は、延長部の炭素繊維又は炭素繊維紙の全厚みに渡って撥水性ポリマーが含浸されている部分と、延長部の炭素繊維又は炭素繊維紙の表面部のみに撥水性ポリマーが含浸されている部分とを有するように構成すること（請求項４）が好ましく、これにより撥水性ポリマーの使用量をあまり増やすことなく、撥水部の開口部への位置合わせの際のマージンを大きくすることが可能となる。

本発明の導電シート部及び／又は延長部の炭素繊維又は炭素繊維紙には、軟質ポリマーを含浸させること（請求項５）が好ましく、これにより炭素繊維の脱落を防止し、電極の取扱性や電極品質の向上を図ることができる。なお炭素繊維や炭素繊維紙への電解液への浸透により導電シート部と電解液の電気的接触を良好に保ちたい場合には、熱可塑性ポリウレタンなどの親水性の高い軟質ポリマーを使用することが好ましい。

上記本発明の電極は、より低い電圧でより高い薬剤の投与効率を得るために、導電シート部の全面からの均一な電流密度での通電が望まれ、また金属イオンの生体への移行の回避が必要とされているイオントフォレーシス装置に特に好適に使用することができる。

一般にイオントフォレーシス装置は、生体に投与すべき薬剤を保持する作用側電極構造体と、その対極としての役割を有する非作用側電極構造体とを有するが、この２つの電極構造体の少なくとも一方が本発明の電極を備えることが好ましい（請求項６）。

かかる本発明によれば、導電シート部が高い柔軟性を有するために生体と電極構造体の密着性を高めることができ、導電シート部が高い導電性を有するために電流密度の粗密が生じた場合の不快な刺激を生体に与えることなく、また効率的に薬剤の投与を行うことが可能となり、導電シート部への給電が導電シート部と一体に構成された炭素繊維又は炭素繊維紙からなる延長部から行われるために、導電シート部に直接金属製の部材を接触させることなく給電を行うことが可能になる。更に、延長部の少なくとも一部に撥水性ポリマーを含浸することで、電解液が電極構造体の外部に漏れ出すことを防止することが可能となる。

なおイオントフォレーシス装置の種類によっては、電源の両極に接続される２つの電極構造体の双方に生体に投与すべき薬剤が保持される場合があり、或いは電源のそれぞれの極に複数の電極構造体が接続される場合もあるが、請求項６に係る発明は、これらの場合における少なくとも一つの電極構造体が本発明の電極を備えることを包含する。

本発明のイオントフォレーシス装置では、本発明の電極を備える電極構造体において導電シート部に接触する電解液をイオン解離性の薬剤を溶解した薬剤液とすることが可能であり、これにより電極構造体の構成を簡素化することができる（請求項７）。

本発明のイオントフォレーシス装置では、本発明の電極を備える電極構造体が、
前記電解液保持部の前面側に配置され、第２導電型のイオンを選択的に通過させる第１イオン交換膜と、
前記第１イオン交換膜の前面側に配置され、薬効成分が第１導電型の薬剤イオンに解離する薬剤の溶液を保持する薬剤液保持部とを備えることが特に好ましい（請求項８）。

かかる構成によれば、薬剤液と独立に電解液の組成を選択できるために、通電の際の電気分解によるガスの発生やｐＨ値の変動が生じにくい電解液など、より適切な電解液の選択が可能になり、安全性又は安定性の高い薬剤投与を行いうるイオントフォレーシス装置を実現することができる。

更に上記構成によれば、電解液保持部の前面側に第１イオン交換膜が配置されているために、電解液保持部の第１導電型のイオンが薬剤液保持部に移行して薬剤イオンの競合イオンとなることを防止できる。またイオントフォレーシス装置の保管中における薬剤イオンの電解液保持部への移行が第１イオン交換膜により遮断されるため、通電時における薬剤イオンの電極での分解をも防止することができる。

上記薬剤液保持部の前面側には第１導電型のイオンを選択的に通過させる第２イオン交換膜を更に配置することが好ましい（請求項９）。

かかる構成によれば、生体対イオン（生体の皮膚上又は生体内に存在するイオンであって、薬剤イオンと反対の導電型に荷電したイオン）の薬剤液保持部への流入が抑止されるために薬剤の投与効率を向上させることが可能になる。

本明細書において「薬剤」の語は、調製の有無を問わず、一定の薬効又は薬理作用を有し、病気の治療、回復、予防、健康の増進、維持などの目的で生体（人又は動物）に投与される物質の意味で用いている。

本明細書における「薬剤イオン」は、薬剤がイオン解離することにより生じる薬理作用を担うイオンを意味する。薬剤の薬剤イオンへの解離は、薬剤を水、酸、アルカリなどの溶媒に溶解させることにより生じるものであっても良く、更に電圧の印加やイオン化剤の添加等を行うことにより生じるものであっても良い。

本明細書における「薬剤液」は、薬剤を溶解させた液体状の溶液だけでなく、溶媒中において薬剤の少なくとも一部が薬剤イオンに解離する限り、薬剤を溶媒に懸濁又は乳濁させたもの、軟膏状又はペースト状に調整されたものなど各種の状態のものを含む。また薬剤液は、液体、懸濁液、乳濁液、軟膏、ペーストなどの状態で使用しても良く、これらをガーゼ、濾紙、ゲルなどの担体に含浸させて使用しても良い。

本発明における「第１導電型」は、プラス又はマイナスの電気極性を意味し、「第２導電型」は第１導電型と反対の電気極性（マイナス又はプラス）を意味する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電極部材１０ａの平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

図示されるように、電極部材１０ａは、所定の面積を有する導電シート部１１と、導電シート部１１から引き出された延長部１２から構成されている。

この電極部材１０ａは、合成繊維又は天然繊維からなる単一の織布又は不織布を、例えば不活性ガス雰囲気下で高温処理することにより炭化させた炭素繊維から形成されており、導電シート部１１及び延長部１２は一体に構成されている。この場合、電極部材１０ａに図示の形状を付与するための裁断は、織布又は不織布の状態で行っても良く、炭化処理の後に行ってもよい。

電極部材１０ａの導電シート部１１と延長部１２の境界部分には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの撥水性ポリマーを含浸させた撥水部１３が形成されている。

この撥水部１３は、例えば、適当な濃度の撥水性ポリマーの懸濁液又は溶液を図中の１３の部分に含浸させた後に溶媒を蒸発させることで形成することが可能であり、これにより、撥水部１３に撥水性の性状を付与し、導電シート部１１に浸透した水分が撥水部１３を越えて延長部１２の先端（図の右方）に滲み出して行かないようにすることができる。また、ＰＴＦＥなどの難溶性の撥水性ポリマーの懸濁液を使用する場合には、その懸濁液の含浸後に１００℃程度の加熱処理によってＰＴＦＥを溶融、凝固させることで、撥水部１３の撥水性をより完全にすることができる。

なお自明ではあるが、水分の漏れ出しを完全に遮断するためには、撥水部１３の撥水性ポリマーは、炭素繊維の全厚みに渡って含浸されていることが必要である。

図１（ｃ）は、上記電極部材１０ａと組み合わせて使用されるケース１４ａの平面図であり、図１（ｄ）はそのＢ−Ｂ断面図である。

図示されるように、ケース１４ａは、円筒状の側壁１５とその上部を封鎖する上壁１６とから構成されており、側壁１５には開口部１７が形成されている。このケース１４ａは、内部からの電解液の蒸発や滲み出しを防止できる非水透過性の性状とともに、生体皮膚の凹凸や生体の動きに追随できる十分な柔軟性を有する素材で形成することが好ましい。

図１（ｅ）は、上記電極部材１０ａ及びケース１４ａを備える本発明の一実施形態に係る電極２０ａの断面説明図である。

図示されるように、電極部材１０ａの導電シート部１１はケース１４ａの側壁１５と上壁１６に囲われる空間１８に収容され、電極部材１０ａの延長部１２は、撥水部１３が開口部１７に位置するようにして、先端がケース１４ａの外部に導き出されており、イオントフォレーシス装置や低周波治療器などの機器本体から電極２０ａへの給電は、（鰐口クリップなどの接続手段を用いて）ケース１４ａの外部に引き出された延長部１２において行なわれる。またケース１４ａの空間１８には、導電シート部１１に接触させた状態で電解液を保持する電解液保持部１９が形成されている。

かかる電極２０ａは以下の特徴を兼ね備えている。
（１）炭素繊維よりなる導電シート部は、例えば、１〜１０Ω／□（４探針法、ＪＩＳ Ｋ７１９４）などの極めて低い表面抵抗を有するため、導電シート部１１からの電流は、導電シート部１１の全面（電解液に接触している部分の全体）から均一な電流密度で生体皮膚に導かれることになる。
（２）炭素繊維は柔軟性に富む素材であるため、電極２０ａと生体皮膚の密着性を高めることができ、生体皮膚への通電性を一層高めることができる。
（３）炭素繊維への金属不純物の混入を回避することは容易であり、従って、通電の際に生体に金属イオンが移行する懸念を小さくできる。
（４）電解液保持部１９の電解液が導電シート部１１に浸透可能であるため、導電シート部１１と電解液の電気的接触状態が良好に保たれる。
（５）撥水部１３が開口部１７の位置に形成されているため、導電シート部１１に浸透した電解液のケース１４ａ外部への滲み出しが防止され、また給電のための接続手段に金属が使用されている場合であっても、その接続手段からの金属イオンが導電シート部１１に移行することが防止される。

図２（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る他の態様の電極部材１０ｂの平面図及び断面図である。

図示されるように、電極部材１０ｂは、撥水部１３が導電シート部１１と延長部１２の境界部分ではなく、延長部１２の中間部分に形成されている点を除いて電極部材１０ａと同様の構成を有している。

この電極部材１０ｂは、電極部材１０ａと同様に、側壁１５に開口部１７が形成されたケース１４ａと組み合わせて電極を構成することで、電極２０ａについて上記したと同様の効果を達成できる他、図２（ｃ）に示すように、上壁１６に開口部１７が形成されたケース１４ｂと組み合わせて電極２０ｂを構成することも可能であり、この場合も、電極２０ａについて上記したと同様の効果を達成できる。このように、電極部材１０ｂによれば、開口部１７の形成位置に関する電極の設計の自由度を高めることが可能である。

図２（ｄ）は、本発明の更に他の実施形態に係る電極部材１０ｃにおける撥水部１３の近傍を拡大して示す断面図である。

図示されるように、電極部材１０ｃの撥水部１３は、炭素繊維の全厚みに渡って完全に撥水性ポリマーが含浸した部分１３ｂと、炭素繊維の表面部のみに撥水性ポリマーが含浸又は被覆した部分１３ａ、１３ｃとから構成されている。この電極部材１０ｃでは、部分１３ａ〜１３ｃのいずれかをケース１４ａ又は１４ｂの開口部１７に位置させることでケース１４ａ、１４ｂ内の電解液の滲み出しを防ぐことができるため、電極２０ａ、２０ｂの組み立ての際における撥水部１３の位置合わせのマージンを大きくすることが可能であり、従って撥水性ポリマーの使用量をあまり増やすことなく、電極２０ａ、２０ｂの組み立ての容易性や生産歩留まりを高めることが可能となる。

なお、この場合における撥水部１３は、電極部材１０ａと同様に導電シート部１１と延長部１２の境界部分に形成しても良く、電極部材１０ｂと同様に延長部１２の中間部分に形成しても良い。

以上の実施形態では、電極部材１０ａ〜１０ｃを炭素繊維により形成する場合について説明したが、炭素繊維ではなく、炭素繊維を抄紙技術を用いてシート状、或いはペーパー状に成形した炭素繊維紙により電極部材１０ａ〜１０ｃを形成することも可能であり、その場合も上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また電極部材１０ａ〜１０ｃの炭素繊維又は炭素繊維紙に軟質ポリマーを含浸させることが可能であり、これにより、炭素繊維又は炭素繊維紙の柔軟性を損なうことなく電極部材１０ａ〜１０ｃからの炭素繊維の脱落を防止し、電極部材１０ａ〜１０ｃの取扱性や品質を高めることが可能となる。この場合、軟質ポリマーとして熱可塑性ポリウレタンなどの親水性の高いものを使用することにより、電解液の導電シート部１１への浸透による導電シート部１１と電解液の良好な接触状態を良好に保つことが可能であり、軟質ポリマーにカーボン粉などの非金属導電フィラーを混入させることにより、導電シート部１１と電解液の導通性をより高めることが可能である。

また図１、２では、導電シート部１１が円形の形状を有する場合を例示したが、導電シート部１１の形状は任意である。同様に図１、２では、延長部１２が断面長方形の扁平なひも状である場合を例示したが、延長部１２の形状も任意である。また電極部材１０ａ〜１０ｃの寸法（導電シート部１１の面積や厚み、延長部１２の長さ、幅、厚みなど）は用途（電極部材１０ａ〜１０ｃが接続される機器や接続手段の種類）に応じて適宜定めることができる。

上記実施形態における電解液保持部１９は、電解液を液体状態で保持しても良く、ガーゼ、綿、濾紙、ゲルなどの担体に含浸させて保持しても良い。また、この電極２０ａ、２０ｂをイオントフォレーシス装置に使用する場合であれば、電解液保持部１９には、電解液として、生体に投与すべき薬剤を含む薬剤液を保持することができる。

電解液保持部１９の下面には、電極２０ａ、２０ｂの保管中におけるケース１４ａ、１４ｂ内部からの水分の蒸発や漏れ出し、或いは外部からの異物の混入を防ぐために、プラスチックフィルムなどの非水透過性のライナーを貼付しておくことができる。

図３は、本発明の電極を使用したイオントフォレーシス装置３０の構成を示す説明図である。

なお、以下では、説明の便宜上、薬効成分がプラスの薬剤イオンに解離する薬剤（例えば、麻酔薬である塩酸リドカインや塩酸モルヒネなど）を投与するためのイオントフォレーシス装置を例として説明するが、薬効成分がマイナスの薬剤イオンに解離する薬剤（例えば、ビタミン剤であるアスコルビン酸など）を投与するためのイオントフォレーシス装置の場合は、以下の説明における電源、各電極部材及び各イオン交換膜の極性が逆転することになる。

図示されるように、このイオントフォレーシス装置３０は、主たる構成要素として、作用側電極構造体４０、非作用側電極構造体５０及び電源６０を備えている。なお、参照符号Ｓは生体の皮膚（又は粘膜）を示している。

作用側電極構造体４０は、電源６０のプラス端子から伸びる給電線６１ａに鰐口クリップなどの接続手段６２ａにより接続された電極部材４１、電極部材４１の導電シート部１１に接触する電解液を保持する第１電解液保持部４２、第１電解液保持部４２の前面側に配置されたマイナスイオンを選択的に通過させるアニオン交換膜４３、アニオン交換膜４３の前面側に配置された薬剤液保持部４４、薬剤液保持部４４の前面側に配置されたプラスイオンを選択的に通過させるカチオン交換膜４５を有しており、その全体がケース４６に収容されている。

また、非作用側電極構造体５０は、電源６０のマイナス端子から伸びる給電線６１ｂに鰐口クリップなどの接続手段６２ｂにより接続された電極部材５１、電極部材５１の導電シート部１１に接触する電解液を保持する電解液保持部５２、電解液保持部５２の前面側に配置されたプラスイオンを選択的に通過させるカチオン交換膜５３、カチオン交換膜５３の前面に配置された第３電解液保持部５４、第３電解液保持部５４の前面側に配置されたマイナスイオンを選択的に通過させるアニオン交換膜５５を有しており、その全体がケース５６に収容されている。

ここで、電極部材４１、５１は、図１、２に示す電極部材１０ａ〜１０ｃと同一の構成を有しており、ケース４６、５６は、ケース１４ａ又は１４ｂと同一の構成を有している。

即ち電極部材４１、５１は、単一の炭素繊維又は炭素繊維紙から構成される導電シート部１１と延長部１２から構成されており、導電シート部１１と延長部１２の境界部分又は延長部１２の中間部分に撥水部１３が形成されている。また、ケース４６、５６の側壁１５又は上壁１６には開口部１７が形成され（図では開口部１７が側壁１５に設けられている場合を示している）、その開口部１７に撥水部１３が位置するようにして、延長部１２の先端がケース４６、５６の外側に引き出されており、上記接続手段６２ａ、６２ｂは、その延長部１２の先端に取り付けられている。

ケース４６、５６は、電解液の蒸発や滲み出しを防止できる非水透過性の性状とともに、皮膚Ｓの凹凸や生体の動きに追随できる十分な柔軟性を有する素材で形成することが好ましい。ケース４６、５６の下面４６ｂ、５６ｂには、皮膚Ｓとの密着性を高めるための粘着剤層を形成することが可能である。

電解液保持部４２、５２、５４には、通電性を確保することができる任意の電解液が保持されるが、水の電解反応によるガスの発生やｐＨ変化を防止するために、水よりも酸化または還元されやすい電解質を添加することが可能であり、生体安全性、経済性（安価かつ入手の容易性）の観点からは、例えば、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄などの無機化合物、アスコルビン酸（ビタミンＣ）やアスコルビン酸ナトリウムなどの医薬剤、乳酸、シュウ酸、リンゴ酸、コハク酸、フマル酸などの有機酸及び／又はその塩などを好ましく使用することができる。また２種類以上の電解質を溶解した緩衝電解液を使用することでｐＨ変化を抑制することも可能である。

薬剤液保持部４４には、上記の通り、薬効成分がプラスの薬剤イオンに解離する薬剤の溶液が保持される。

電解液保持部４２、５２、５４及び薬剤液保持部４４は、上記の電解液や薬剤液を液体状態で保持するものとしても良いが、電解液や薬剤液をガーゼ、濾紙、ゲルなどの担体に含浸させた状態で保持することで、取扱性などを向上させることができる。

カチオン交換膜４５、５３としては、（株）トクヤマ製ネオセプタＣＭ−１、ＣＭ−２、ＣＭＸ、ＣＭＳ、ＣＭＢなどの陽イオン交換基が導入されたイオン交換膜が使用でき、アニオン交換膜４３、５５としては、例えば、（株）トクヤマ製ネオセプタＡＭ−１、ＡＭ−３、ＡＭＸ、ＡＨＡ、ＡＣＨ、ＡＣＳなどの陰イオン交換基が導入されたイオン交換膜を使用することができる。

ここで、イオン交換膜には、既製のイオン交換樹脂をバインダーポリマー中に分散させ、これを加熱成型などにより製膜することで得られる不均質イオン交換膜や、イオン交換基を導入可能な単量体、架橋性単量体、重合開始剤などからなる組成物や、イオン交換基を導入可能な官能基を有する樹脂を溶媒に溶解させたものを、布や網、或いは多孔質フィルムなどの基材に含浸充填させ、重合又は溶媒除去を行った後にイオン交換基の導入処理を行うことにより得られる均質イオン交換膜など各種のものが知られており、カチオン交換膜４５、５３、アニオン交換膜４３、５５には、これらのイオン交換膜を特別な制限無く使用することができる。

上記カチオン交換膜４５、５３に導入される陽イオン交換基としては、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基等があるが、強酸性基であるスルホン酸基を導入することにより、輸率の高いカチオン交換膜を得ることができる。

アニオン交換膜４３、５５に導入される陰イオン交換基としては、１〜３級アミノ基、４級アンモニウム基、ピリジル基、イミダゾール基、４級ピリジニウム基、４級イミダゾリウム基等があるが、強塩基性基である４級アンモニウム基や４級ピリジニウム基を導入することにより、輸率の高いアニオン交換膜を得ることができる。

電源６０としては、電池、定電圧装置、定電流装置、定電圧・定電流装置などを使用することができるが、０．０１〜１．０ｍＡ／ｃｍ^２、好ましくは、０．０１〜０．５ｍＡ／ｃｍ^２の範囲で電流調整が可能であり、５０Ｖ以下、好ましくは、３０Ｖ以下の安全な電圧条件で動作する定電流装置を使用することが好ましい。

上記イオントフォレーシス装置３０では、電源６０から印加される電圧により、プラスイオンに解離した薬剤イオンが、カチオン交換膜４５及び皮膚Ｓを介して生体内に投与される。

この場合、イオン交換膜４３、４５、５３、５５の作用により、生体対イオンの薬剤液保持部４４への移行が遮断され、電極部材４１、５１近傍で発生したＨ^＋イオンやＯＨ⁻イオンの皮膚Ｓ側への移動が抑制され、皮膚Ｓ上におけるｐＨ変化を抑制しつつ、高い効率で薬剤の投与を行うことが可能である。

また、上記イオントフォレーシス装置３０では、電極部材４１、５１の導電シート部１１が、低抵抗の炭素繊維又は炭素繊維紙で形成されているため、電解液保持部４２／アニオン交換膜４３／薬剤液保持部４４／カチオン交換膜４５、或いは電解液保持部５２／カチオン交換膜５３／電解液保持部５４／アニオン交換膜５５を介する通電は、導電シート部１１の全体から均一な電流密度をもって行われることになる。

従って、電気抵抗の高い導電性樹脂からなる導電シートを使用していたがために、端子部の近傍の狭い面積に電流密度が集中した状態での通電が行われていた従来のイオントフォレーシス装置と比較して、本発明のイオントフォレーシス装置では、電流が集中した場合の不快な刺激を生体に与えることなく、効率良く薬剤の投与を行うことができる。

また銀などの金属の薄膜よりなる導電シートを使用していた従来のイオントフォレーシス装置と異なり、本発明のイオントフォレーシス装置では、作用側電極構造体４０、非作用側電極構造体５０の内部に金属素材を使用する必要性が解消されており、従って、電気分解などにより生じる金属イオンの生体への移行が防止される。

更に、電解液保持部４２、５２の電解液が、導電シート部１１を構成する炭素繊維又は炭素繊維紙に浸透するため、導電シート部１１と電解液保持部４２、５２の電解液の導通状態が良好に保たれる。

加えて、導電シート部１１への電源６０からの給電は、導電シート部１１と一体に形成され、その一部に撥水部１３が形成された延長部１２を介して行われるために、接続手段６２ａ、６２ｂからの金属イオンなどがケース４６、５６内に移行する懸念を伴うことなく導電シート部１１への給電を行うことが可能となっており、撥水部１３が開口部１７に位置しているために、電解液保持部４２、５２の電解液がケース４６、５６の外部に滲み出すことも防止される。

図４（ａ）、（ｂ）は、本発明のイオントフォレーシス装置が上記作用側電極構造体４０に代えて備えることができる他の作用側電極構造体４０ａ、４０ｂの構成を示す説明図である。

図示されるように、作用側電極構造体４０ａは、作用側電極構造体４０における電解液保持部４２、アニオン交換膜４３を有さない点を除いて作用側電極構造体４０と同一の構成を有しており、作用側電極構造体４０ｂは、作用側電極構造体４０における電解液保持部４２、アニオン交換膜４３及びカチオン交換膜４５を有さない点を除いて作用側電極構造体４０と同一の構成を有している。

この作用側電極構造体４０ａ、４０ｂを備えるイオントフォレーシス装置は、上記したイオントフォレーシス装置３０と比較して、薬剤の電極部材４１近傍での分解を生じる可能性があり、電極部材４１での水の電気分解により生じるＨ^＋イオンにより皮膚Ｓ界面のｐＨ値が変動する可能性があるなど、イオントフォレーシス装置３０に及ばない面があり、作用側電極構造体４０ｂを備えるイオントフォレーシス装置では、更に生体対イオンの薬剤液保持部４４への移行が生じることにより薬剤の投与効率が低下する点においてもイオントフォレーシス装置３０に及ばないということはできるが、イオントフォレーシス装置３０について述べた電極部材４１を備えることによる本発明の基本的な効果は全て達成されるのであり、作用側電極構造体４０ａ、４０ｂを備えるイオントフォレーシス装置も本発明の範囲に含まれる。

図４（ｃ）は、本発明のイオントフォレーシス装置が上記非作用側電極構造体４０に代えて備えることができる他の非作用側電極構造体５０ａの構成を示す説明図である。

図示されるように、非作用側電極構造体５０ａは、非作用側電極構造体５０における電解液保持部５２、カチオン交換膜５３及びアニオン交換膜５５を有さない点を除いて非作用側電極構造体５０と同一の構成を有している。

この非作用側電極構造体５０ａを備えるイオントフォレーシス装置は、上記したイオントフォレーシス装置３０と比較して、電極部材５１での水の電気分解により生じるＯＨ⁻イオンにより皮膚Ｓ界面のｐＨ値が変動する可能性があるなど、イオントフォレーシス装置３０に及ばない点はあるものの、イオントフォレーシス装置３０について述べた電極部材５１を備えることによる本発明の基本的な効果は全て達成されるのであり、非作用側電極構造体５０ａを備えるイオントフォレーシス装置も本発明の範囲に含まれる。

図５は、低周波治療器７０における本発明の電極の使用態様を示す説明図である。

図５に示されるように、低周波治療器７０は、低周波治療器本体７１と、当該低周波治療器本体７１から伸びる給電線７２、７２及び鰐口クリップなどの接続手段７３、７３を介して通電を受ける一組の電極７４、７４を備えている。

上記電極７４は、図１、２に示した電極２０ａ、２０ｂと同様の構成を有している。

即ち、電極７４、７４には、単一の炭素繊維又は炭素繊維紙から構成される導電シート部１１及び撥水部１３が形成された延長部１２からなる電極部材１０ａ〜１０ｃと同一の構成の電極部材が収容されている。またケース１４の側壁１５又は上壁１６には開口部１７が設けられ、この開口部１７に上記撥水部１３が位置するようにして、延長部１２の先端がケース１４の外部に引き出されている。そして、低周波治療器本体７１からの通電は、接続手段７３をこの延長部１２の先端に接続することにより行われる。

また、導電シート部１１の下方には、塩化カリウム水溶液などの電解液を含侵させたポリヒドロキシメタアクリレートなどのゲル体よりなる粘着性を有する電解液保持部１９が配置されており、皮膚への通電は、この電解液保持部１９を介して行われる。

この電極７４、７４では、抵抗値が低く、柔軟性の高い炭素繊維又は炭素繊維紙で形成された導電シート部１１が使用されているために、電極７４、７４の生体への密着性を高めるとともに、導電シート部１１の全面から均一な電流密度をもって通電を行うことができ、従って、狭い範囲に電流が集中することによる不快感を与えることなく、生体に対してマッサージ等の作用を施すことができる。

また電極７４、７４への通電は、接続手段７３、７３を延長部１２の先端に接続することにより行われるため、導電シート部１１に直接金属の部材を接触させることなく給電することが可能である。

更に、撥水部１３がケース１４の開口１７に位置しているために、ケース１４からの水分の滲み出しを防止でき、接続手段７３からの金属イオンが導電シート部１１に移行することも防止できる。

以上、本発明をいくつかの実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲において、種々の改変が可能である。

例えば、上記した実施形態では、本発明の電極がイオントフォレーシス装置又は低周波治療器に使用される場合について説明したが、本発明の電極は、心電計や美顔器など、生体への通電が行われる他の任意の機器の電極として使用することが可能である。

本発明の電極を備えるイオントフォレーシス装置に関しては、必ずしも作用側電極構造体と非作用側電極構造体の双方が本発明の電極を備えることは必要ではなく、いずれか一方のみに本発明の電極を使用することも可能である。

また作用側電極構造体、非作用側電極構造体及び電源は、上記実施形態のように、それぞれ別体として構成することは必要ではなく、これらの全部又は一部を単一のケーシング中に組み込み、或いは、これらを組み込んだ装置全体をシート状又はパッチ状に形成して、その取扱性を向上させることも可能である。

本発明に係る電極の一実施形態である電極部材１０ａの構成、及び本発明の一実施形態に係る電極２０ａの構成を示す説明図。 本発明に係る電極の一実施形態である電極部材１０ｂ、１０ｃの構成及び、本発明の一実施形態に係る電極２０ｂの構成を示す説明図。 本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置３０の構成を示す説明図。 本発明の他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える作用側電極構造体４０ａ、４０ｂ及び非作用側電極構造体５０ａの構成を示す説明図。 低周波治療器７０における本発明の電極の使用態様を示す説明図。

符号の説明

１０ａ〜１０ｃ 電極部材
１１ 導電シート部
１２ 延長部
１３ 撥水部
１４ａ、１４ｂ ケース
１５ 側壁
１６ 上壁
１７ 開口部
１８ 空間
１９ 電解液保持部
２０ａ、２０ｂ 電極
３０ イオントフォレーシス装置
４０、４０ａ、４０ｂ 作用側電極構造体
５０、５０ａ 非作用側電極構造体
４１、５１ 電極部材
４２、５２、５４ 電解液保持部
４３、５５ アニオン交換膜
４４ 薬剤液保持部
４５、５３ カチオン交換膜
４６、５６ ケース
６０ 電源
６１ａ、６１ｂ 給電線
６２ａ、６２ｂ 接続手段
７０ 低周波治療器
７１ 低周波治療器本体
７２ 給電線
７３ 接続手段
７４ 電極
Ｓ 皮膚

Claims (9)

1. 所定の面積を有し、炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる導電シート部と、前記導電シート部と一体に形成された炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる延長部とを有する電極であって、
   前記延長部の少なくとも一部に撥水性ポリマーが含浸された撥水部が形成されていることを特徴とする電極。
2. 前記撥水性ポリマーがフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂又はシラン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の電極。
3. 前記導電シート部の上部を覆う上壁と、側部を覆う側壁とを有する非水透過性のケースであって、前記上壁又は側壁に開口部を有する前記ケースを更に備え、
   前記延長部が前記開口部から前記ケースの外部に導き出され、前記撥水部が前記開口部に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の電極。
4. 前記撥水部が、前記延長部の炭素繊維又は炭素繊維紙の全厚みに渡って前記撥水性ポリマーが含浸されている部分と、前記延長部の炭素繊維又は炭素繊維紙の表面部のみに撥水性ポリマーが含浸されている部分とを有することを特徴とする請求項３に記載の電極。
5. 前記導電シート部及び／又は前記延長部に軟質ポリマーが含浸されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極。
6. 電源と、前記電源の両極に電気的に接続される２つの電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であって、
   前記２つの電極構造体の少なくとも一方が、
   所定の面積を有し、炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる導電シート部と、前記導電シート部と一体に形成された炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる延長部とを有する電極であって、前記延長部の少なくとも一部に撥水性ポリマーが含浸された撥水部が形成された前記電極と、
   前記導電シート部に接触する電解液を保持する電解液保持部とを備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
7. 前記電解液保持部が、前記電解液として、イオン解離性の薬剤を含む薬剤液を保持することを特徴とする請求項６に記載のイオントフォレーシス装置。
8. 前記２つの電極構造体の少なくとも一方が更に、
   前記電解液保持部の前面側に配置され、第２導電型のイオンを選択的に通過させる第１イオン交換膜と、
   前記第１イオン交換膜の前面側に配置され、薬効成分が第１導電型の薬剤イオンに解離する薬剤を含む薬剤液を保持する薬剤液保持部とを備えることを特徴とする請求項６に記載のイオントフォレーシス装置。
9. 前記薬剤液保持部の前面側に配置され、第１導電型のイオンを選択的に通過させる第２イオン交換膜を更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のイオントフォレーシス装置。
   

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