JP2007244700A - イオントフォレーシス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作用側構造体、非作用側構造体及び電源の機能が組み込まれた単一のシート状の形態をなすイオントフォレーシス装置を提供する。
【解決手段】所定の方向（Ｘ方向）に離間された支持体３０の上下面において開口する２つの空孔ｈ１、ｈ２が形成される第１領域と、第１領域の略中央部からＸ方向に略垂直な方向（Ｙ方向）に延びる第２領域とを有する平板状の支持体３０と、支持体３０の第２領域の上面側に配置される電池４０と、第１、第２空孔ｈ１、ｈ２の全体及び電池４０の全体を被覆する回路板５０とを備えるイオントフォレーシス装置において、第１、第２空孔ｈ１、ｈ２にそれぞれ電解液を保持し、電池４０の両端子を第１、第２空孔ｈ１、ｈ２の電解液にそれぞれ電気的に接続する導電パターンを回路板５０に形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電圧の作用により薬物イオンを生体に投与するイオントフォレーシス装置に関し、製造の容易性や生体への適用の際のハンドリング性等に優れ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は一般に、薬効成分がプラス又はマイナスのイオン（薬物イオン）に解離する薬液を保持する作用側構造体と、作用側構造体の対極の役割を有する非作用側構造体を備えており、これら両構造体を生体の皮膚に当接させた状態で、作用側構造体に薬物イオンと同一極性の電圧を印加することにより薬物イオンの投与を行うものである。

図７は、一般的なイオントフォレーシス装置１０１の構成を示す説明図である。

図示されるように、イオントフォレーシス装置１０１は、電極１１１及び薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部１１２から構成される作用側構造体１１０と、電極１２１及び電解液を保持する電解液保持部１２２から構成される非作用側構造体１２０を備えており、これら作用側構造体１１０及び非作用側構造体１２０を生体皮膚Ｓに当接させた状態で、電源１４０から薬物イオンと同一極性の電圧を電極１１１に、その反対極性の電圧を電極１２１に印加することにより薬液保持部１１２の薬物イオンが生体に投与される。

イオントフォレーシス装置１０１では、作用側構造体１１０、非作用側構造体１２０及び電源１４０がそれぞれ別体として構成されているが、これらの要素の全てが組み込まれたシート状又はパッチ状のイオントフォレーシス装置を実現することができれば、装置の保管、運搬時、或いは薬物イオンの投与に際してのハンドリング性を向上させることができる。
米国特許第４７４４７８７号公報

しかしながら、作用側構造体、非作用側構造体及び電源を単一のシート状の部材（平板状の柔軟な部材）に組み込むための具体的な手法は公知ではなく、これらを単一のシート状の部材に組み込んだ場合における最適な構造についても従来検討された例はない。

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、以下のいずれか一以上の目的を達成するものである。

即ち、本発明の目的は、作用側構造体、非作用側構造体及び電源が組み込まれた単一のシート状の形態をなすイオントフォレーシス装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、作用側構造体、非作用側構造体及び電源が組み込まれた単一のシート状の形態をなすイオントフォレーシス装置であって、生体の動きや生体皮膚の凹凸に対する追随性に優れた柔軟性のあるイオントフォレーシス装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、作用側構造体、非作用側構造体及び電源が組み込まれた単一のシート状の形態をなすイオントフォレーシス装置であって、装置の保管、運搬、或いは薬物イオン投与に際してのハンドリング性に優れるイオントフォレーシス装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、作用側構造体、非作用側構造体及び電源が組み込まれた単一のシート状の形態をなすイオントフォレーシス装置であって、製造が容易であり、製造コストを低減させることが可能なイオントフォレーシス装置を提供することにある。

本発明は、
上面及び下面を有し、
前記上面及び前記下面において開口する第１空孔と、前記第１空孔から第１の方向に離間され、前記上面及び前記下面において開口する第２空孔が形成された第１領域と、
前記第１領域の略中央部から前記第１の方向に略垂直な第２の方向に延びる第２領域とを有する平板状の支持体と、
前記第２領域において前記支持体の上面側に配置される電池と、
前記第１領域における前記第１、第２空孔の全体及び前記第２領域に配置された前記電池の全体を被覆できる寸法に形成された回路板とを備えるイオントフォレーシス装置であって、
前記第１空孔及び前記第２空孔にそれぞれ第１電解液及び第２電解液が保持されており、
前記回路板は、前記前記第１、第２空孔の全体及び前記電池の全体を被覆するように前記支持体の上面に貼着されており、
前記電池の第１、第２極性の端子と、前記第１電解液及び第２電解液とをそれぞれ電気的に接続する第１導電パターン及び第２導電パターンが前記回路板に形成されていることを特徴とするイオントフォレーシス装置（請求項１）である。

本発明によれば、平板状の支持体の内部に薬物イオンの投与を行う作用側構造体部分と、その対極としての役割を果たす非作用側構造体部分とが形成され、当該支持体の上面に配置された電池からの電圧が第１、第２の導電パターンを介して作用側構造体部分及び非作用側構造体部分に印加され、作用側構造体部分から生体に薬物イオンが投与される。

本発明において生体に投与すべき薬物イオンを、作用側構造体部分におけるどの部材において担持するかについては種々の態様が考えられるが、その一態様として、第１電解液及び／又は第２電解液として薬物イオンを含む薬液を使用し、これを第１空孔及び／又は第２空孔において保持することが可能である。

本発明の電池には、薄型の電池（ペーパー電池など）を好ましく使用することができ、例えば、実公平４−０３６０５７号に開示されるような、正負両極端子が電池の一面（例えば、上面）に形成されたタイプの電池を好ましく使用することができ、更には可撓性を有する薄型の電池を特に好ましく使用することができる。

本発明は、前記支持体が円又は一部切欠円の形状を有していること（請求項２）が好ましい。

本発明では、第１、第２電解液を収容する第１、第２空孔や支持体に搭載される電池を所定のサイズに保ちつつ、装置全体の寸法を小さくすることができる。また、支持体の外形を角のない円又は一部切欠円の形状とすることで、粘着剤などを用いて支持体を生体皮膚に貼付した場合の引き剥がしの容易性を高め、或いは引き剥がしの際の生体に与える痛みを緩和することが可能になる。

本発明では、前記第１空孔の下面側が、第１極性のイオンの通過を選択的に許容する第１イオン選択膜により閉鎖されていること（請求項３）が好ましい。

かかる発明によれば、第１極性の薬物イオンが第１イオン選択膜を介して生体に投与されるために、生体対イオンの移動により消費される電流量が低減され、薬物イオンの投与効率又は投与速度を上昇させることができる。

本発明では、前記第１イオン選択膜が第１極性のイオン交換膜であり、前記第１イオン選択膜に第１極性の薬物イオンがドープされていること（請求項４）が好ましい。

かかる発明では、第１極性の薬物イオンが第１極性のイオン交換膜を介して投与されるため、生体対イオンの移動により消費される電流量が低減され、薬物イオンの投与効率を上昇させることができる。また、薬物イオンが、薬物イオンの投与に際して皮膚に当接して配置される部材である第１イオン選択膜にドープされているために、薬物イオンの投与効率を更に上昇させ、或いは薬物イオンの投与開始時点における急峻な投与量の立ち上がりを得るなどの効果を期待することができる。

また、第１イオン選択膜に薬物イオンをドープすることで、第１イオン選択膜内におけるＮａ^＋、Ｈ^＋、Ｃｌ⁻などの薬物イオンの競合イオン量を低減させることができるため、これによっても、薬物イオンの投与効率の一層の上昇を期待することができる。更には、薬物イオンが第１イオン選択膜にドープされた状態で保持されることにより、薬物イオンの保存安定性が向上することも考えられる。

本発明のイオントフォレーシス装置は、前記第１空孔の下面側に配置された第２極性のイオンの通過を選択的に許容する第２イオン選択膜と、前記第２イオン選択膜の下面側に配置された第１セパレータとを更に備え、前記第１空孔の下面側が、第２イオン選択膜により閉鎖され、前記第２イオン選択膜の全体及び前記セパレータの全体が、前記第１イオン選択膜により被覆されていること（請求項５）が好ましい。

かかる発明では、第１セパレータと第１空孔の間が第２イオン選択膜により仕切られることになるために、第１空孔内における電極反応により好ましくないイオンが生成されたとしても、これが第１セパレータへ、ひいては生体界面に移行することが防止されることになり、薬物イオン投与の安全性を高めることができる。

本発明では、薬物イオンを含む薬液を第１セパレータに含浸させることが可能であり、或いは第１イオン選択膜として第１極性のイオン交換膜を使用し、薬物イオンを第１イオン選択膜にドープすることが可能である。

本発明では、前記第２空孔の下面側が、第２極性のイオンの通過を選択的に許容する第３イオン選択膜により閉鎖されていること（請求項６）が好ましく、これにより、第２空孔の前面側の皮膚界面におけるイオンバランスを良好に保つことができ、通電中に生じる場合のある皮膚の炎症やかぶれなどの発生を抑制することができる。

本発明のイオントフォレーシス装置は、前記第２空孔の下面側に配置された第１極性のイオンの通過を選択的に許容する第４イオン選択膜と、前記第４イオン選択膜の下面側に配置された第２セパレータとを更に備え、前記第２空孔の下面側が、第４イオン選択膜により閉鎖され、前記第４イオン選択膜の全体及び前記第２セパレータの全体が、前記第３イオン選択膜により被覆されていること（請求項７）が好ましい。

かかる発明では、第２セパレータと第２空孔の間が第４イオン選択膜により仕切られることになるために、第２空孔内における電極反応により好ましくないイオンが生成されたとしても、これが第２セパレータへ、ひいては生体界面に移行することが防止されることになり、薬物イオン投与の安全性を高めることができる。

本発明では、前記第１空孔及び／又は前記第２空孔に分極性電極が収容されており、前記第１導電パターンから前記第１電解液への通電及び／又は第２導電パターンから前記第２電解液への通電が、前記分極性電極を介して行われるよう構成すること（請求項８）が好ましく、これにより、通電の際における第１及び／又は第２空孔における電極反応を抑止又は抑制することが可能となり、薬物イオン投与における安全性ないし安定性を向上させることができる。

請求項８の発明における分極性電極は、単位重量当たりの静電容量が１Ｆ／ｇ以上の導電体を含有する電極とすること、或いは比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上の導電体を含有する電極とすることが可能であり、これにより、分極性電極の表面に電気２重層が形成されることによる通電量を増大させ、電極反応を生じることなく、より多量の薬物イオンを投与することができるイオントフォレーシス装置を実現することができる。特に好ましくは、分極性電極の単位重量当たりの静電容量を１Ｆ／ｇ以上とし、或いは分極性電極の比表面積を１０ｍ^２／ｇ以上とすることができる。

上記導電体としては、金、銀、アルミニウム、ステンレスなどの金属導電体、或いは活性炭や酸化ルテニウムなどの非金属導電体を使用することが可能であるが、この導電体として非金属導電体を使用することが特に好ましく、これにより、分極性電極から金属イオンが溶出して生体に移行する懸念を低減又は解消することが可能となる。なお、分極性電極を構成する導電体として、アルマイトなどの表面に不溶化処理が施された金属導電体を使用した場合も、同様の効果を得ることができる。

本発明における分極性電極は、活性炭を含有する電極とすることも可能であり、これにより、安価かつ安全であり、また静電容量の高い分極性電極を得ることができる。更にこの活性炭として活性炭繊維を使用した場合には、分極性電極の取扱性の向上という追加的な効果を得ることができる。活性炭繊維は、例えば、織布や不織布の形態のものを使用することができる。

分極性電極として、活性炭や活性炭繊維などの吸収性の素材を含む分極性電極が使用される場合には、分極性電極に電解液又は薬液を含浸させることが好ましく、これにより、分極性電極から電解液又は薬液への通電性を高めることができる。この場合、この電解液又は薬液にＨＰＣ（ヒドロキシプロピルセルロース）やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などの増粘剤を配合することが好ましく、これにより、分極性電極内における電解液や薬液の保持性を高め、分極性電極の取扱性を向上させることができる。ＨＰＣの適切な配合量の範囲は１〜５％程度であり、ＰＶＡの適切な配合量の範囲は５〜１５％程度である。

本明細書における「薬物」は、調製されているか否かに関わらず、一定の薬効又は薬理作用を有し、病気の治療、回復又は予防、健康の増進又は維持、病状や健康状態などの診断、或いは美容の増進又は維持などの目的で生体に投与される物質を意味する。

本明細書における「薬物イオン」は、薬物がイオン解離することにより生じるイオンであって、薬効又は薬理作用を担うイオンを意味する。

本明細書における「薬液」は、薬物イオンを含む流動物を意味し、本明細書における「薬液」には、薬物を水などの溶媒に溶解させた溶液や薬物が液状である場合における原液などの液体状態のものだけでなく、薬物の少なくとも一部が薬物イオンに解離する限り、薬物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。

本明細書における「薬物対イオン」は、薬液中に存在するイオンであって、薬物イオンとは反対極性のイオンを意味する。

本明細書における「皮膚」は、イオントフォレーシスによる薬物イオンの投与を行い得る生体表面を意味しており、例えば口腔内の粘膜なども含まれる。「生体」は人及び動物を含む。

本明細書における「生体対イオン」は、生体の皮膚上又は生体内に存在するイオンであって、薬物イオンと反対極性のイオンを意味する。

本明細書における「下面側」及び「上面側」は、それぞれ薬物イオンの投与に際して装置内を流れる電流の経路上における生体皮膚に近い側及び遠い側を意味する。また、ある部材についての「下面」及び「上面」は、その部材の下面側及び上面側の表面を意味する。

本明細書における「第１極性」は、プラス又はマイナスの電気極性を意味し、「第２極性」は第１極性と反対の電気極性（マイナス又はプラス）を意味する。

イオン交換膜としては、イオン交換樹脂を膜状に形成したものの他、不均質イオン交換膜や均質イオン交換膜など各種のイオン交換膜が知られているが、本発明のイオン交換膜には、これらのイオン交換膜を特段の制限無く使用することができる。なお、一般には、上記不均質イオン交換膜は、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イオン交換膜を言い、均質イオン交換膜は、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、又は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イオン交換膜を言う。

本明細書におけるカチオン交換膜は、陽イオンの通過を許容する一方で陰イオンの通過を遮断する機能を有するイオン交換膜（即ち、陽イオンが陰イオンよりも通過し易いイオン交換膜）であり、具体的には、（株）トクヤマ製ネオセプタＣＭ−１、ＣＭ−２、ＣＭＸ、ＣＭＳ、ＣＭＢなどを例示することができる。

同様に、本明細書におけるアニオン交換膜は、陰イオンの通過を許容する一方で陽イオンの通過を遮断する機能を有するイオン交換膜（即ち、陰イオンが陽イオンよりも通過し易いイオン交換膜）であり、具体的には、（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例示することができる。

本発明のイオン交換膜には、多孔質フィルムの孔中にイオン交換樹脂が充填されたタイプのイオン交換膜を特に好ましく使用することができる。具体的には、０．００５〜５．０μｍ、より好ましくは０．０１〜２．０μｍ、最も好ましくは０．０２〜０．２μｍの平均孔径｛バブルポイント法（ＪＩＳ Ｋ３８３２−１９９０）に準拠して測定される平均流孔径｝の多数の小孔が、２０〜９５％、より好ましくは３０〜９０％、最も好ましくは３０〜６０％の空隙率で形成された５〜１４０μｍ、より好ましくは１０〜１２０μｍ、最も好ましくは１５〜５５μｍの膜厚を有する多孔質フィルムを使用し、５〜９５質量％、より好ましくは１０〜９０質量％、特に好ましくは２０〜６０質量％の充填率でイオン交換樹脂を充填させたイオン交換膜を使用することができる。

本明細書においてイオン選択膜又はイオン交換膜について述べる「イオンの通過の遮断」は、必ずしも一切のイオンを通過させないことを意味するのではなく、例えば、ある特定のイオンの通過速度又は通過量が他の特定のイオンよりも十分に小さいがために、当該イオン選択膜又はイオン交換膜に求められる機能が十全に発揮される場合を含む。同様に、イオン選択膜又はイオン交換膜について述べる「イオンの通過の許容」は、イオンの通過に一切の制約が生じないことを意味するのではなく、例えば、イオンの通過がある程度制約される場合であっても、当該イオン選択膜又はイオン交換膜に求められる機能が十全に発揮される程度のイオンの通過速度又は通過量が確保される場合を含む。

以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を説明する。

図１、２は本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置１の主要な構成部材を示す説明図であり、図１には電池４０が搭載された支持体３０の平面図（図１（Ａ））及びそのＡ−Ａ断面図（図１（Ｂ））が示されており、図２には回路板５０の底面図（図２（Ａ））及びそのＡ−Ａ断面図（図２（Ｂ））が示されている。

図１に示されるように、支持体３０は、図中Ｘ方向に延在する領域Ｒ１と、この領域Ｒ１の概略中央付近からＸ方向に略垂直なＹ方向に延在する領域Ｒ２が確保された平面視円形の外形を有しており、領域Ｒ１には、支持体３０の上下面における所定形状（図示の例では円形）の開口３１ｔ，３１ｂに連通する第１空孔ｈ１、及びこの第１空孔ｈ１からＸ方向に離間し、支持体３０の上下面における所定形状（図示の例では円形）の開口３２ｔ，３２ｂに連通する第２空孔ｈ２が形成されている。

また領域Ｒ２には、その上面に第１極性の端子４０ａ及び第２極性の端子４０ｂが形成された薄型で可撓性を有する電池４０が搭載できるようになっている。このような電池４０としては、例えば、ペーパーパワー社（イスラエル国ペタフティクバ）製ＳＴＤ−３を使用することができる。

支持体３０は、イオントフォレーシス装置１の保管、使用環境下において変質しない安定な素材であって、薬液や電解液などに対する耐性を有する任意の素材により形成することができ、好ましくは、生体の動きや生体皮膚Ｓの凹凸に追随できる柔軟性を有する発泡ポリウレタンなどの素材により形成することができる。

支持体３０の下面には、薬物イオンの投与に際して支持体３０と生体皮膚Ｓとの密着性を高めるための粘着剤層３３を形成することが好ましい。

図２に示されるように、回路板５０は、基体５１及びこの基体５１の下面に形成された２つの導電パターン５２，５３とから構成されている。

上記導電パターン５２，５３は、それぞれ細長い領域４１，４２と、この細長い領域４１，４２に接続されたある面積を有する領域（図示の例では円形の領域）１１，２１とを有しており、領域１１，２１は上記第１、第２空孔ｈ１，ｈ２に収容されることになる薬液及び電解液への通電を行うための電極、或いは後述の分極性電極１２，２２への通電を行うための集電体として機能し、細長い領域４１，４２は、上記電池４０の両端子４０ａ，４０ｂをそれぞれ領域１１，２１に接続する給電線として機能する。

回路板５０の基体５１は、支持体３０の領域Ｒ１における開口３１ｔ，３２ｔ及び領域Ｒ２に配置された電池４０の全体を被覆できる寸法に形成された薄膜状の部材であり、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性の素材により形成することができる。

導電パターン５２，５３は、金属のパターンメッキや金属フィルムのエッチングなどにより形成することができ、或いは導電粉を含む導電塗料の塗膜により形成することで、回路板５０の形成に係るコストを低減することができる。

回路板５０の下面における導電パターン５２，５３の周囲には、回路板５０を支持体３０の上面に張り付けるための接着剤層５４を形成することができる。

図３（Ａ）は、上記電池４０を搭載した支持体３０に回路板５０を張り合わせることにより製作されるイオントフォレーシス装置１の平面図であり、図３（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。

図示のように、回路板５０の領域１１，２１をそれぞれ支持体３０の第１、第２空孔ｈ１，ｈ２に上下で位置合わせさせ、更に領域４１，４２の端部をそれぞれ電池４０の端子４０ａ，４０ｂに上下で位置合わせさせた状態で、回路板５０が支持体３０の上面に張り合わされている。

好ましい実施形態では、領域４１及び４２の端部と、電池４０の端子４０ａ，４０ｂとをそれぞれ導電性接着剤により接着し、或いは半田付けすることにより、両者間の機械的、電気的な接続の確実性を高めることができる。

第１空孔ｈ１には生体に投与すべき第１極性の薬物イオンを含む薬液Ｄが保持される。第１空孔ｈ１には治療や診断などの目的に応じた任意の薬液Ｄを保持することができるが、その例を挙げれば、第１極性がプラスである場合の薬液Ｄとしては、塩酸リドカイン水溶液や塩酸モルヒネ水溶液を使用することができ、第１極性がマイナスである場合の薬液Ｄとしては、アスコルビン酸水溶液を使用することができる。

第２空孔ｈ２には、電解液Ｅを保持することができる。この電解液Ｅには、生理食塩水など、領域２１から生体皮膚Ｓへの導通を確保するための任意の電解液Ｅが使用できるが、水よりも酸化還元電位の低い電解質を溶解し、或いは複数種類の電解質を溶解した緩衝電解液を使用することで、通電時の電極反応によるガスの発生や好ましくないイオンの生成、或いはこれによるｐＨ変化を抑制することができる。

上記の目的を達成することができる電解液Ｅとしては、例えば、０．５Ｍのフマル酸ナトリウムと０．５Ｍのポリアクリル酸の５：１混合液を例示することができる。

第１、第２空孔ｈ１，ｈ２は、上記薬液Ｄ、電解液Ｅのみを保持することも可能であるが、天然繊維又は人工繊維の織布や不織布、多孔質膜、或いはゲルなどの適当な吸収性の担体に上記薬液Ｄ、電解液Ｅを含浸させたものを保持することも可能である。

特に好ましい実施形態では、図示のように、第１空孔ｈ１が上記薬液Ｄとともに、領域１１と電気的な接触を保つようにされた分極性電極１２を保持すること、及び／又は、第２空孔ｈ２が上記電解液Ｅとともに、領域２１と電気的な接触を保つようにされた分極性電極２２を保持することが可能である。

なお、この場合、領域１１，２１は、分極性電極１２，２２への均一な電流密度での通電を実現するための集電体として機能する。

分極性電極（電気２重層容量キャパシタ（ＥＤＬＣ）とも呼ばれる）は、電極の表面での電気２重層の形成により電解液への通電を生じる性質を有する電極であり、好ましくは、単位重量当たりの静電容量が１Ｆ／ｇ以上の導電体を含有する分極性電極、或いは比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上の導電体を含有する分極性電極、或いは活性炭を含有する分極性電極を使用することができる。この場合、分極性電極１２の静電容量を１Ｆ／ｇ以上とし、或いは分極性電極の比表面積を１０ｍ^２／ｇ以上とすることが特に好ましい。

上記活性炭としては、ヤシ殻、木粉、石炭、ピッチ、コークスなどの炭素を含有する原料を炭化、賦活することで得られるごく普通の活性炭を使用することが可能である。上記活性炭は、単位重量当たりの静電容量が１Ｆ／ｇ以上であること、或いは比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上であることが好ましい。

分極性電極１２，２２に含有される上記活性炭としては活性炭繊維を使用することが可能であり、この場合には分極性電極１２，２２の取扱性の向上という追加的な効果を得ることができる。活性炭繊維は、例えば、織布や不織布の形態のものを使用することができ、特に、ノボロイド繊維（フェノール樹脂を繊維化した後、架橋処理し、分子構造を３次元化させた繊維）を炭化、賦活させたものを使用した場合には、取扱性や柔軟性、機械的強度（引っ張り強度など）に優れるとともに極めて比表面積が高く、静電容量の大きい分極性電極１２，２２を得ることができる。

活性炭又は活性炭繊維を含む分極性電極１２，２２は、活性炭又は活性炭繊維のみから構成されていても良く、賦型性や保型性、或いは取扱性向上のためのバインダーポリマーなどの他の成分が活性炭又は活性炭繊維に配合されていても良い。この場合に好適に使用することができるバインダーポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン又はポリフッ化ビニリデンフロライドを例示することができる。活性炭又は活性炭繊維９７〜８０重量部に対するバインダーポリマーの好ましい配合量は３〜２０重量部である。

分極性電極１２，２２に活性炭や活性炭繊維などの吸収性の素材が使用される場合には、分極性電極１２，２２に上記薬液Ｄ、電解液Ｅを含浸させることが可能であり、これにより、分極性電極１２，２２から薬液Ｄ、電解液Ｅへの通電性を高めることができる。

この場合、分極性電極１２，２２に含浸させる薬液Ｄ又は電解液ＥにＨＰＣやＰＶＡなどの増粘剤を配合することが好ましく、これにより、分極性電極内での薬液Ｄや電解液Ｅの保持性を高め、分極性電極の取扱性を向上させることができる。特に好ましい実施形態では、ノボロイド繊維を炭化、賦活させた活性炭繊維に１０％のＰＶＡを配合した薬液Ｄ又は電解液Ｅを含浸させた分極性電極１２，２２が使用される。

なお、図示の例では、分極性電極１２，２２の下面側に、分極性電極１２，２２に吸収しきれなかった薬液Ｄ及び電解液Ｅの層が形成された状態が示されているが、第１空孔、第２空孔ｈ１，ｈ２に保持される薬液Ｄ、電解液Ｅの全てを分極性電極１２，２２に吸収させても良く、その場合は、第１、第２空孔ｈ１，ｈ２の下端まで分極性電極１２，２２を充填させることが好ましい。

支持体３０の下面には、薬物イオンの投与に際して取り外されるリリースライナー（不図示）を貼付することが可能である。

イオントフォレーシス装置１では、支持体３０の下面を生体皮膚Ｓに当接させることにより、電池４０から、導電パターン５２、第１空孔ｈ１内の薬液、生体、第２空孔ｈ２内の電解液及び導電パターン５３を経て電池４０に戻る電気回路が閉成され、電池４０の端子４０ａからの第１極性の電圧の作用によって第１空孔ｈ１中の薬物イオンが生体内に移行する。

イオントフォレーシス装置１は、作用側構造体としての役割を果たす領域１１及び第１空孔ｈ１の部分（作用側構造体部分１０）、非作用側構造体としての役割を果たす領域２１及び第２空孔ｈ２の部分（非作用側構造体部分２０）に加え、これら作用側構造体部分１０及び非作用側構造体部分２０に電圧を印加するための電池４０が組み込まれた単一のシート状の形態に構成されているため、保管、運搬、或いは生体への適用の際のハンドリング性を向上させることができる。

また、イオントフォレーシス装置１は、電池４０を搭載した支持体３０に回路板５０を張り合わせるのみで製造できるため、製造の容易化や製造コストの低減を達成することも可能である。

また、イオントフォレーシス装置１では、支持体３０が平面視円形の形状を有しているため、生体皮膚Ｓに貼着した支持体３０を引き剥がす際の生体への痛みを軽減することが可能である。

図４（Ａ）は、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２の底面図であり、図４（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。

イオントフォレーシス装置２は、イオントフォレーシス装置１と同様の支持体３０、電池４０及び回路板５０を備えるとともに、第１空孔ｈ１の下面側を閉鎖するイオン選択膜１５及び第２空孔ｈ２の下面側を閉鎖するイオン選択膜２５が支持体３０の下面に貼着されている。

イオン選択膜１５は、通電の際に第１空孔ｈ１の薬液から生体皮膚Ｓ側への薬物イオンの通過を選択的に許容する特性を有する膜状の部材であり、好ましくは、生体皮膚Ｓから第１空孔ｈ１への生体対イオンの通過を遮断する特性を併せ有することができる。

イオン選択膜２５は、通電の際に第２空孔ｈ２の電解液から生体皮膚Ｓ側への第２極性のイオンの通過を選択的に許容する特性を有する膜状の部材であり、好ましくは、生体皮膚Ｓから第２空孔ｈ２への第１極性のイオンの通過を遮断する特性を併せ有することができる。

イオン選択膜１５，２５は、イオンの分子量やサイズ、或いは立体的形状に基づいて上記イオンの通過の許容及び遮断を行う半透膜（限外濾過膜など）の形態を採ることが可能であり、電荷に基づいて上記イオンの通過の許容及び遮断を行う電荷選択膜の形態を採ることも可能である。

電荷選択膜の形態のイオン選択膜１５，２５を使用する場合、それぞれ第１極性のイオン交換膜及び第２極性のイオン交換膜を好ましく使用することができる。具体的には、第１極性がプラスである場合のイオン選択膜１５，２５としては、それぞれカチオン交換膜及びアニオン交換膜を使用することができ、第１極性がマイナスである場合のイオン選択膜１５，２５としては、それぞれアニオン交換膜及びカチオン交換膜を好ましく使用することができる。

第１空孔ｈ１には、イオントフォレーシス装置１と同様の薬液、或いは同様の分極性電極１２及び薬液を同様の態様で保持することが可能であり、第２空孔ｈ２には、イオントフォレーシス装置１における第２空孔ｈ２と同様の電解液、或いは同様の分極性電極２２及び電解液を同様の態様で保持することが可能である。

また、イオントフォレーシス装置２では、イオン選択膜１５として第１極性のイオン交換膜を使用する場合には、当該イオン選択膜１５に第１極性の薬物イオンをドープすることも可能である。イオン選択膜１５には治療や診断などの目的に応じた任意の薬物イオンをドープすることができるが、その例を挙げれば、リドカインイオンやモルヒネイオンなどのプラスの薬物イオンやアスコルビン酸イオンなどのマイナスの薬物イオンをドープすることができる。

なお、イオン選択膜１５に第１極性の薬物イオンをドープする場合には、第１空孔ｈ１には、第２空孔ｈ２の電解液として上記したと同様の電解液、或いは分極性電極１２及びそのような電解液を保持することも可能である。

イオントフォレーシス装置２では、支持体３０の下面（イオン選択膜１５，２５）を生体皮膚Ｓに当接させることにより、電池４０から、導電パターン５２、第１空孔ｈ１内の薬液（又は電解液）、生体、第２空孔ｈ２内の電解液及び導電パターン５３を経て電池４０に戻る電気回路が閉成され、第１空孔ｈ１中の薬物イオン、或いはイオン選択膜１５にドープされた薬物イオンが生体内に移行する。

イオントフォレーシス装置２は、イオントフォレーシス装置１と同様の態様でシート状の形態に構成されているため、保管、運搬、或いは生体への適用の際のハンドリング性の向上、或いは製造の容易化、製造コストの低減などを達成することができ、生体皮膚Ｓに貼着した支持体３０を引き剥がす際の生体への痛みを軽減することが可能である。

加えて、イオントフォレーシス装置２では、作用側構造体部分１０における薬物イオンの投与がイオン選択膜１５を介して行われるために、生体対イオンの移動により消費される電流量が低減され、薬物イオンの投与効率を上昇させることができる。

また、薬物イオンをイオン選択膜１５にドープした場合には、イオン交換膜中の競合イオン濃度の低減などにより薬物イオンの投与効率を一層上昇させることができ、或いは薬物イオンの投与開始時点における投与量の立ち上がりの急峻性を高めることができ、或いは薬物イオンの保存安定性を向上させることができる。

また、イオントフォレーシス装置２では、非作用側構造体部分２０における生体皮膚Ｓへの通電が、イオン選択膜２５を介して行われるために、生体皮膚Ｓ界面におけるイオンバランスを良好に保つことができ、薬物イオンの投与時における炎症やかぶれなどの発生を抑制することができる。

図５（Ａ）は、本発明の更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置３の底面図であり、図５（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。

イオントフォレーシス装置３は、イオントフォレーシス装置１，２と同様の支持体３０、電池４０及び回路板５０を備えるとともに、第１空孔ｈ１の下面側には、イオン選択膜１３、セパレータ１４及びイオン選択膜１５が配置され、第２空孔ｈ２の下面側には、イオン選択膜２３、セパレータ２４及びイオン選択膜２５が配置されている。

本実施形態において使用されるイオン選択膜１３、セパレータ１４及びイオン選択膜１５は、好ましくは上記支持体３０の開口３１ｂと平面視において相似の形状（図示の例では円形）とされており、イオン選択膜１３は開口３１ｂの全体を、セパレータ１４はイオン選択膜１３の全体を、イオン選択膜１５はセパレータ１４の全体を被覆するように、それぞれが、その外周部において支持体３０の下面に形成された粘着剤層３３に貼着されている。

同様に、イオン選択膜２３、セパレータ２４及びイオン選択膜２５は、好ましくは開口３２ｂと平面視において相似の形状（図示の例では円形）とされており、イオン選択膜２３は開口３２ｂの全体を、セパレータ２４はイオン選択膜２３の全体を、イオン選択膜２５はセパレータ２４の全体を被覆するように、それぞれが、その外周部において支持体３０の下面に形成された粘着剤層３３に貼着されている。

従って、第１、第２空孔ｈ１，ｈ２は、その上面側が回路板５０により、その下面側がイオン選択膜１３，２３によりそれぞれ液密となるよう封鎖され、セパレータ１４，２４は、その上面側がイオン選択膜１３，２３により、その下面側がイオン選択膜１５，２５によりそれぞれ液密となるように封鎖されている。

ここで、イオン選択膜１３は、通電の際にセパレータ１４から第１空孔ｈ１への第２極性のイオンの通過を選択的に許容する膜状の部材であり、好ましくは、第１空孔ｈ１からセパレータ１４への第１極性のイオンの通過を遮断する特性を併せ有することができる。

イオン選択膜２３は、通電の際にセパレータ２４から第２空孔ｈ２への第１極性のイオンの通過を選択的に許容する膜状の部材であり、好ましくは、第２空孔ｈ２からセパレータ２４への第２極性のイオンの通過を遮断する特性を併せ有することができる。

イオン選択膜１３，２３は、イオンの分子量やサイズ、或いは立体的形状に基づいて上記イオンの通過の許容及び遮断を行う半透膜（限外濾過膜など）の形態を採ることが可能であり、電荷に基づいて上記イオンの通過の許容及び遮断を行う電荷選択膜の形態を採ることも可能である。

電荷選択膜の形態のイオン選択膜１３，２３を使用する場合、それぞれ第２極性のイオン交換膜及び第１極性のイオン交換膜を好ましく使用することができる。具体的には、第１極性がプラスである場合のイオン選択膜１３，２３としては、それぞれアニオン交換膜及びカチオン交換膜を使用することができ、第１極性がマイナスである場合のイオン選択膜１３，２３としては、それぞれカチオン交換膜及びアニオン交換膜を好ましく使用することができる。

セパレータ１４，２４には、電解液や薬液を含浸保持することができる濾紙、天然繊維又は合成繊維の織布や不織布、多孔質膜などの吸収性の素材よりなる膜状の部材を使用でき、特に好ましくは、絶縁性及び耐薬品性に優れるポリカーボネートなどの不織布を使用できる。

イオン選択膜１５，２５には、イオントフォレーシス装置２について上記したと同様のイオン選択膜１５，２５を使用することができる。

第１、第２空孔ｈ１，ｈ２には、イオントフォレーシス装置１における第２空孔ｈ２と同様の電解液を保持することが可能であり、或いはこれに加えてイオントフォレーシス装置１における分極性電極１２，２２と同様の分極性電極１２，２２を同様の態様で保持することが可能である。

セパレータ１４には、イオントフォレーシス装置１における第１空孔ｈ１と同様の薬液を保持することができ、セパレータ２４には、イオントフォレーシス装置１における第２空孔ｈ２と同様の電解液を保持することが可能である。

イオン選択膜１５に第１極性のイオン交換膜が使用される場合には、イオントフォレーシス装置１と同様、第１極性の薬物イオンをイオン選択膜１５にドープすることができる。この場合には、セパレータ１４に、上記の薬液に代えて、イオントフォレーシス装置１における第２空孔ｈ２と同様の電解液を保持することも可能である。或いはセパレータ１４に電解質を含まない水（精製水や純水など）を保持することも可能であり、これにより、イオン選択膜１５にドープされた薬物イオンがセパレータ１４側に移行することによる装置特性の経時的変化を抑制することができる。

イオントフォレーシス装置３では、支持体３０の下面（イオン選択膜１５，２５）を生体皮膚Ｓに当接させることによって電流回路が閉成され、セパレータ１４に担持される薬液中の薬物イオン、或いはイオン選択膜１５にドープされた薬物イオンが生体内に移行する。

イオントフォレーシス装置３は、イオントフォレーシス装置１，２と同様の態様でシート状の形態に構成されており、更には、作用側構造体部分１０における薬物イオンの投与がイオン選択膜１５を介して行われ、非作用側構造体部分２０における通電がイオン選択膜２５を介して行われるため、イオントフォレーシス装置２について上記したと同様の効果が達成される。

加えて、イオントフォレーシス装置３では、第１空孔ｈ１とセパレータ１４の間にイオン選択膜１３が配置され、第２空孔ｈ２とセパレータ２４の間にイオン選択膜２３が配置されているために、領域１１，２１、或いは分極性電極１２，２２における電極反応により好ましくないイオンが生成されたとしても、これがセパレータ１４，２４、ひいては生体界面に移行することが防止され、薬物イオン投与の安全性を高めることができる。

更に、イオントフォレーシス装置３では、イオン選択膜１３とイオン選択膜１５がセパレータ１４により非接触に保たれ、イオン選択膜２３とイオン選択膜２５がセパレータ２４により非接触に保たれる構成となっている。従って、イオン選択膜１３とイオン選択膜１５に第２極性のイオン交換膜及び第１極性のイオン交換膜を使用した場合、或いはイオン選択膜２３とイオン選択膜２５に第１極性のイオン交換膜及び第２極性のイオン交換膜を使用した場合であっても、これらを接触させて通電した場合に生じうる水の電気分解を防止することが可能である。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置４，５を平面視で示す説明図である。

イオントフォレーシス装置４，５は、支持体３０ａ，３０ｂの平面視の形状がイオントフォレーシス装置１〜３の支持体３０と相違するのみであり、他の点においてはイオントフォレーシス装置１〜３と同様の構成を有している。

図示のように、イオントフォレーシス装置４の支持体３０ａは、平面視において一部切欠円の形状を有しているが、図中Ｘ方向に延在し、第１、第２空孔ｈ１，ｈ２が形成される領域Ｒ１と、この領域Ｒ１の概略中央付近からＸ方向に略垂直なＹ方向に延在し、電池４０を搭載できる領域Ｒ２が確保されており、イオントフォレーシス装置４は、イオントフォレーシス装置１〜３について上記したと同様の効果を達成する。

イオントフォレーシス装置５の支持体３０ｂは、領域Ｒ１，Ｒ２を残して支持体３０ａの外周を更に部分的に切り欠いた形状を成しているが、支持体３０，３０ａと同様の領域Ｒ１及び領域Ｒ２が確保されており、イオントフォレーシス装置５は、イオントフォレーシス装置１〜３について上記したと同様の効果を達成する。

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

例えば、上記実施形態では、作用側構造体部分１０から薬物イオンの投与が行われるイオントフォレーシス装置を例として説明したが、イオントフォレーシス装置１〜５における第２空孔ｈ２又はセパレータ２４に第２極性の薬物イオンを含む薬液を保持することにより、或いはイオン選択膜２５に第２極性の薬物イオンをドープすることにより、非作用側構造体部分２０から、或いは作用側構造体部分１０及び非作用側構造体部分２０の双方から薬物イオンの投与が行なわれるイオントフォレーシス装置を実現することが可能である。

同様に、上記実施形態では、単一の作用側構造体部分と単一の非作用側構造体部分とを備えるイオントフォレーシス装置を例として説明したが、作用側構造体部分及び／又は非作用側構造体部分を複数備えるイオントフォレーシス装置にも本発明を適用することが可能である。

上記実施形態おける各部材の形状、寸法、材質などは単なる例として記述したものであり、本発明はこれらの記述により限定されるものではない。また、上記実施形態の説明に用いた各図面には理解の容易化のための変形が加えられており、その縮尺等は正確なものではない。

本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置に使用される支持体の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ断面図（Ｂ）。 本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置に使用される回路板の底面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ断面図（Ｂ）。 本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ断面図（Ｂ） 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の底面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ断面図（Ｂ）。 本発明の更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置の底面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ断面図（Ｂ）。 本発明の更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置の平面図。 従来のイオントフォレーシス装置の構成を示す説明図。

符号の説明

１〜５・・・イオントフォレーシス装置
１０・・・作用側構造体部分
２０・・・非作用側構造体部分
１１，２１・・・電極又は集電体として使用される領域
１２，２２・・・分極性電極
１３，１５，２３，２５・・・イオン選択膜
１４，２４・・・セパレータ
３０，３０ａ，３０ｂ・・・支持体
３１ｔ，３１ｂ，３２ｔ，３２ｂ・・・開口
３３・・・粘着剤層
ｈ１・・・第１空孔
ｈ２・・・第２空孔
Ｒ１・・・第１、第２空孔が形成される領域
Ｒ２・・・電池が載置される領域
４０・・・電池
４０ａ，４０ｂ・・・端子
４１，４２・・・給電線として使用される領域
５０・・・回路板
５１・・・基体
５２，５３・・・導電パターン
５４・・・接着剤層
１０１・・・イオントフォレーシス装置
１１０・・・作用側構造体
１２０・・・非作用側構造体
１１１，１２１・・・電極
１１２・・・薬液保持部
１２２・・・電解液保持部
１２２・・・電解液保持部
１４０・・・電源

Claims (8)

1. 上面及び下面を有し、
   前記上面及び前記下面において開口する第１空孔と、前記第１空孔から第１の方向に離間され、前記上面及び前記下面において開口する第２空孔が形成された第１領域と、
   前記第１領域の略中央部から前記第１の方向に略垂直な第２の方向に延びる第２領域とを有する平板状の支持体と、
   前記第２領域において前記支持体の上面側に配置される電池と、
   前記第１領域における前記第１、第２空孔の全体及び前記第２領域に配置された前記電池の全体を被覆できる寸法に形成された回路板とを備えるイオントフォレーシス装置であって、
   前記第１空孔及び前記第２空孔にそれぞれ第１電解液及び第２電解液が保持されており、
   前記回路板は、前記前記第１、第２空孔の全体及び前記電池の全体を被覆するように前記支持体の上面に貼着されており、
   前記電池の第１、第２極性の端子と、前記第１電解液及び第２電解液とをそれぞれ電気的に接続する第１導電パターン及び第２導電パターンが前記回路板に形成されていることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
2. 前記支持体が円又は一部切欠円の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
3. 前記第１空孔の下面側が、第１極性のイオンの通過を選択的に許容する第１イオン選択膜により閉鎖されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオントフォレーシス装置。
4. 前記第１イオン選択膜が第１極性のイオン交換膜であり、
   前記第１イオン選択膜に第１極性の薬物イオンがドープされていることを特徴とする請求項３に記載のイオントフォレーシス装置。
5. 前記第１空孔の下面側に配置された第２極性のイオンの通過を選択的に許容する第２イオン選択膜と、
   前記第２イオン選択膜の下面側に配置された第１セパレータとを更に備え、
   前記第１空孔の下面側が、第２イオン選択膜により閉鎖され、
   前記第２イオン選択膜の全体及び前記セパレータの全体が、前記第１イオン選択膜により被覆されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のイオントフォレーシス装置。
6. 前記第２空孔の下面側が、第２極性のイオンの通過を選択的に許容する第３イオン選択膜により閉鎖されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
7. 前記第２空孔の下面側に配置された第１極性のイオンの通過を選択的に許容する第４イオン選択膜と、
   前記第４イオン選択膜の下面側に配置された第２セパレータとを更に備え、
   前記第２空孔の下面側が、第４イオン選択膜により閉鎖され、
   前記第４イオン選択膜の全体及び前記第２セパレータの全体が、前記第３イオン選択膜により被覆されてい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. 前記第１空孔及び／又は前記第２空孔に分極性電極が収容されており、
   前記第１導電パターンから前記第１電解液への通電及び／又は第２導電パターンから前記第２電解液への通電が、前記分極性電極を介して行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。

Images