JP2008000463A - イオントフォレーシス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作用電極の最外部イオン選択膜に装填された作用薬に関し、起電力がない状態では該選択膜に実質的に保持され、起電力がある状態で該選択膜から外部に移送されるイオントフォレーシス装置を提供する。
【解決手段】イオントフォレーシス装置１０ａは、電極要素２０及び作用薬２４を一時的に保持又は貯蔵する最外部イオン選択膜２２を備える作用側電極構造体１２ａを有し、最外部イオン選択膜２２は、１以上のイオン交換膜から形成される。作用側電極構造体１２ａは、電解液２６及び／又は１以上の内部イオン選択膜を備え、内部イオン選択膜は、イオン選択膜であり得る。内部イオン選択膜は、最外部イオン選択膜から、例えば１以上の非イオン選択性多孔質膜、緩衝物質及び／又は緩衝槽によって離間され、課題が解決される。装置１０ａは、更に対向側電極構造体１４及び電圧源１６を有する。
【選択図】図１Ａ

Description

本開示は概してイオントフォレーシスの分野に関連し、より詳細には起電力の影響下における治療薬（therapeutic agent）や薬物（drug）などの作用薬（active agent）の生体界面への送達に関連する。

イオントフォレーシスは、皮膚や粘膜などの生体界面にイオン性薬物や他の治療薬などの作用薬を送達するために起電力を用いている。

イオントフォレーシス装置は、通常、それぞれが化学電池などの電圧源の反対の極又は端子に接続された作用側電極構造体と対向側電極構造体を有している。各電極構造体は、通常、起電力を印加するために、それぞれの電極要素を有している。このような電極要素は、多くの場合、銀又は塩化銀などの犠牲要素又は化合物を有する。

作用薬はカチオン又はアニオンのどちらでも有り得、電圧源は作用薬の極性に基づいて適切な電圧極性を印加できるように構成される。イオントフォレーシスは作用薬の送達率を増大又は制御するために好ましく使用し得る。米国特許第5395310号に記載されるように、作用薬は空洞（cavity）などの貯留槽に収容され、或いは多孔質体の中に、又はゲルとして収容される。同様に米国特許第5395310号に記載されるように、イオン交換膜が作用薬の貯留槽と生体界面の間に配置され、これらの間の極性選択障壁として用いられる場合がある。
米国特許第5395310号公報

イオントフォレーシス装置が商業上受け入れられるかは、製造コスト、貯蔵期限、保管中の安定性、作用薬の送達効率、動作安全性及び廃棄時の問題などの多様な要因に依存する。これらの要因の一以上に対処できるイオントフォレーシス装置が望まれている。

少なくとも一の実施形態では、本発明のイオントフォレーシス装置は、
電極要素と、
前記電極要素から離間させて配置され、生体対イオンの通過を選択的に遮断する最外部イオン選択膜と、
前記最外部イオン選択膜に装填された第１極性に荷電した作用薬であって、起電力がない状態では前記最外部イオン選択膜に実質的に保持され、起電力がある状態では前記最外部イオン選択膜から外部に移送される作用薬と、
前記電極要素と前記最外部イオン選択膜の間に配置され、前記作用薬の通過を選択的に遮断する内部イオン選択膜とを有する（請求項１）。

本発明における最外部イオン選択膜は第１極性のイオン交換膜であることが好ましく、作用薬は、起電力がない状態において、最外部イオン選択膜中の少なくとも一部の前記イオン交換基に結合して保持されることが好ましい。

上記本発明によれば、生体界面の近くに配置される部材である最外部イオン選択膜に作用薬が貯蔵されることになるために、作用薬の輸送効率及び／又は送達速度を上昇させることができる。

特に、最外部イオン選択膜として第１極性のイオン選択膜を使用した場合には、イオン選択膜中の競合イオン濃度が低下することになる結果、作用薬の輸送効率及び／又は送達速度を一層上昇させることができる。また、作用薬をイオン交換基に結合させて貯蔵することにより作用薬の保存安定性が向上することも期待できる。

本発明の最外部イオン選択膜として第１極性のイオン交換膜を使用する場合、最外部イオン選択膜に形成された複数の間隙にイオン交換基が導入されたタイプのイオン交換膜を使用することが特に好ましく、これにより、同一電圧条件下における作用薬の送達量を増大させることができる。

本発明の最外部イオン選択膜は、複数のイオン交換膜の積層体とすることが可能であり、これにより、最外部イオン選択膜に貯蔵する作用薬の量を増大させることが可能であり、或いは、使用するイオン交換膜の枚数による作用薬の量の簡易な調整を行うことができる。

本発明では、電解液と最外部イオン選択膜の間に、作用薬の通過を選択的に遮断する内部イオン選択膜を配置することが好ましく、これにより、通電の際の電極要素における電極反応により作用薬が分解、変質等することを防止することができる。

最外部イオン選択膜と内部イオン選択膜の間に電解液（本明細書では、最外部イオン選択膜と内部イオン選択膜の間に配置する電解液を「緩衝物質」と言う場合がある）を介在させることが可能であり、介在させないことも可能であるが、装置構成の簡略化などの観点からは、そのような緩衝物質を介在させないことが好ましい。

ただし、最外部イオン選択膜と内部イオン選択膜の間に緩衝物質を介在させない場合には、起電力の存在下において最外部イオン選択膜から生体界面に移行した作用薬に置換するための作用薬と同一極性（第１極性）のイオンを電解液から最外部イオン選択膜に供給できることが必要となるため、その場合には、電解液中の第１極性のイオンの通過を少なくとも部分的に許容する特性を有する内部イオン選択膜を使用することが好ましい。

内部イオン選択膜としては、第２極性のイオン交換膜を使用することが可能であり、その場合は、当該第２極性のイオン交換膜の輸率を、０．７〜０．９５とすることにより、十分な量の第１極性のイオンの最外部イオン選択膜への供給と、通電の際の電極要素における作用薬の分解、変質等の防止とを両立することができる。

最外部イオン選択膜と内部イオン選択膜とを接触させた状態で通電を行うことにより、両者の界面において水の電気分解を生じる場合があり、これにより生成された水素イオン又は水酸基イオンが最外部イオン選択膜を介して生体界面に移行することにより、生体界面におけるｐＨ値が変動し、或いは作用薬の輸送効率及び／又は送達速度が低下するなどの問題を生じる場合がある。従って、このような場合には、最外部イオン選択膜を内部イオン選択膜から離間させることが好ましい。

この場合、最外部イオン選択膜と内部イオン選択膜の間に多孔質膜を配置することにより、最外部イオン選択膜と内部イオン選択膜の離間を確実なものとすることができる。この多孔質膜は、最外部イオン選択膜と内部イオン選択膜の間での高いイオン伝導性を実現するため、イオントフォレーシス装置中に存在する全てのイオン性化合物を通過させる程度に十分に大きいポアサイズを有することが好ましい。

本明細書における「薬液」は、作用薬を含む流動物を意味する。

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、作用薬とは反対極性のイオンを意味する。

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、作用薬と反対極性のイオンを意味する。

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、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、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。

本明細書における「第１極性のイオン交換膜」は、第１極性のイオンの通過を許容する一方で第２極性の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、第１極性のイオンが、第２極性のイオンよりも通過し易いイオン交換膜）を意味する。第１極性がプラスである場合には「第１極性のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第１極性がマイナスである場合には「第１極性のイオン交換膜」はアニオン交換膜である。

同様に、「第２極性のイオン交換膜」は、第２極性のイオンの通過を許容する一方で第２極性の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、第２極性のイオンが、第１極性のイオンよりも通過し易いイオン交換膜）を意味する。第２極性がプラスである場合には「第２極性のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第２極性がマイナスである場合には「第２極性のイオン交換膜」はアニオン交換膜である。

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、特定のイオンの通過がある程度生じる場合であっても、その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、ある特定のイオンの通過がある程度制約される場合であっても、その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大きいがために、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。

本発明によれば、製造コスト、貯蔵期限、保管中の安定性、作用薬の送達効率、動作安全性及び廃棄時の問題などの多様な要因の一以上に対処できる。

以下の説明において、何らかの具体的な詳細が、開示される種々の実施形態の完全な理解のために記述される場合がある。しかし、当業者は、これらの具体的な詳細のうちの一以上を除外して、又は他の方法、要素、材料などを伴って実施形態を実施できることを理解するであろう。他の面では、電圧及び／又は電流調整器には限られないが電圧調整器を含むコントローラーに関連する周知の構造が詳細には記述、説明されないことで、実施形態の記述が不必要に不明瞭化することが防がれている。

文意により否定される場合を除いて、明細書及びクレームを通して、「有する（comprise）」の語及び、その"comprises"、"comprising"などの変化形は、オープンで包含の意味、即ち、「有しているが、他のものも含みうる」の意味に解釈されるべきである。

本明細書を通して、「一の実施形態」又は「ある実施形態」との言及は、その実施形態との関連で記述される特定の特徴、構造、構成が少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書の各所における「一の実施形態において」又は「ある実施形態において」の表現は、常に同一の実施形態に言及しているとは限らない。更に、特定の特徴、構造、構成は、一以上の実施形態において任意の適切な態様で組み合わせることができる。

本明細書中の見出しは、利便性のみを目的とするものであり、実施形態の範囲や意味を解釈するものではない。

添付の各図において、同一の数字は類似の要素又は動作を示す。図中の要素の大きさや相対的な位置は、必ずしも寸法通りに記載されてはいない。例えば、種々の要素の形状や角度は、寸法通りではなく、これらの要素のいくつかは、図面の理解し易さを改善するために随意に拡大され、位置決めされている。更に、図に示される通りの要素の特定の形状は、その特定の要素の実際の形状に関する何らかの情報を伝えることを意図しておらず、図における見易さのみのために選択されている。

図１Ａは、イオントフォレーシスによって皮膚や粘膜の一部などの生体界面１８に作用薬２４を供給するための電圧源１６に電気的にそれぞれ接続された作用側及び対向側電極構造体１２ａ、１４を有する、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置１０ａを示している。

作用側電極構造体１２ａは、電圧源１６の第１極性（例えば、プラス又はマイナス）を有する第１極に電気的に接続され、作用側電極構造体１２ａの中に配置され、作用側電極構造体１２ａの他の様々な要素を介して作用薬を輸送するための起電力を印加するための電極要素２０を有する。電極要素２０は多様な形態を採ることができる。例えば、電極要素２０は、例えば銀（Ａｇ）や塩化銀（ＡｇＣｌ）を含む化合物やアマルガムなどの犠牲要素を含むことができる。通常、このような化合物やアマルガムは、製造、保存、使用及び／又は廃棄に関連する問題を発生させ得る鉛（Ｐｂ）などの一以上の重金属を含んでいる。従って、いくつかの実施形態では非金属の電極要素を使用することができる。そのような電極要素は、例えば、本願出願人による特願２００４−３１７３１７号に開示されるポリマーマトリクスにカーボンを混入させた端子部材と、当該端子部材に取り付けられた炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる導電シートから構成することができ、或いは本願出願人による特願２００５−２２３２８２号に開示される炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる導電シート部及び炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる延長部から構成され、当該延長部の一部に撥水性ポリマーが含浸されたものとすることができる。

或いは、本願出願人による特願２００５−２２９９８４号又は特願２００５−３６３０８５号に開示される分極性電極により電極要素２０を構成することも可能であり、この場合には、電極反応２０における電極反応を抑止又は抑制した状態で後述の電解液２６への通電を行うことが可能となる。

上記分極性電極は、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、電極反応によるガスや好ましくないイオンの発生、或いは薬物イオンの変質を生じることなく、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。

上記分極性電極は、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。特に、活性炭繊維として、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を得ることができる。

分極性電極として、活性炭又は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、分極性電極に後述の電解液２６を含浸させることで、分極性電極から電解液２６への通電性を高めることができる。この場合、この電解液に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。

作用側電極構造体１２ａは、作用側電極構造体１２ａを挟んで電極要素２０にほぼ対向する最外部イオン選択膜２２を有する。

最外部イオン選択膜２２は、生体対イオンの通過を選択的に遮断する特性を有する膜状の部材である。かかる最外部イオン選択膜２２を有することにより、生体対イオンの移動により消費される電流量が減少することになり、従って、作用薬の輸送効率を上昇させ、及び／又は、送達速度を上昇させ得る。

最外部イオン選択膜２２は、好ましくは、電極要素２０により起電力が印加されていない間は、例えば薬物や治療薬などの作用薬２４を生体界面１８の近くで一時的に保持又は貯蔵し、電極要素２０により起電力が印加されている間は、作用薬を放出又は移送する。このように、作用薬２４は、電力が印加される前は、最外部イオン選択膜２２に事前に装填され、使用に供される迄は保存され、又は貯蔵されることができる。

作用薬２４を装填した最外部イオン選択膜２２を備えるイオントフォレーシス装置１０ａでは、作用薬２４が生体界面１８の近くに好適に貯蔵されることとなるために、ある実施形態では生体界面１８に好適に直接接触することになり、従って、作用薬の輸送効率を上昇させ、及び／又は、送達速度を上昇させ得る。

最外部イオン選択膜２２への作用薬２４の事前の装填は、より高濃度の作用薬を含む溶液中に最外部イオン選択膜２２を浸漬することにより、拡散のメカニズムを介して達成することができる。反復して浸漬を行うことで、最外部イオン選択膜２２中における作用薬２４の濃度を高めることができる。使用（作用薬の投与）の際には、電極要素２０に印加される作用薬と同一極性（第１極性）の電圧の作用によって、作用薬２４は最外部イオン選択膜２２から生体界面１８に移送される。作用薬２４は、治療剤、医薬複合物、治療薬および同種のものを含みうる。作用薬２４の例には、エピネフリン、フェンタニル、リドカイン、ピロカルピン、非ステロイド系抗炎症剤（NSAIDS）、副腎皮質ステロイド、および同種のもの、またはその医薬用塩（pharmaceutical salt）が含まれる。少なくとも１つの実施形態では、作用薬２４の装填に使用される上記溶液は、塩酸リドカインの水溶液、又は塩酸リドカイン（２％）のエピネフリン（０．００１２５％）混合液の形態を採り得る。

最外部イオン選択膜２２は、多様な形態を採ることができる。例えば、最外部イオン選択膜２２は、主としてイオンが担う電荷に基づいてイオンを実質的に通過させ、及び／又は、ブロックするカチオン交換膜又はアニオン交換膜などの電荷選択性のイオン交換膜の形態を採ることができる。例えばカチオン交換膜は、株式会社トクヤマからネオセプタ、ＣＭ−１、ＣＭ−２、ＣＭＸ、ＣＭＳ及びＳＭＢの品名で入手できる。また例えばアニオン交換膜は、同様に株式会社トクヤマからネオセプタ、ＡＭ−１、ＡＭ−３、ＡＭＸ、ＡＨＡ、ＡＣＨ及びＡＣＳの品名で入手できる。

最外部イオン選択膜２２としてイオン選択膜が使用される場合には、作用薬２４を、最外部イオン選択膜２２のイオン交換基２２ｇに結合させておくことができる。この場合には、作用薬２４がイオン交換基２２ｇに結合することによって最外部イオン選択膜２２中における競合イオン濃度が低下するため、作用薬２４の輸送効率を一層上昇させ、及び／又は、送達速度を一層上昇させ得る。また、作用薬２４がイオン交換基２２ｇと結合した状態で保持されることで、作用薬２４の保存安定性が向上する場合があり、その場合には、装置の保存期間を延長でき、或いは安定化剤、抗菌剤、防腐剤などが不要となり、又はその使用量を低減させることができるなどの効果を達成できる。

この場合のイオン交換膜としては、多孔質フィルムに形成された多数の空洞（cavities）又は間隙（interstices）２２ｉにイオン交換樹脂を充填させたタイプのイオン交換膜が特に好適に使用される。このタイプのイオン交換膜では、図示のように、多孔質フィルムの間隙２２ｉ内に多数のイオン交換基２２ｇが導入されており、作用薬２４はこのイオン交換基２２ｇの少なくとも一部に結合して保持される。

最外部イオン選択膜２２は、イオンのサイズ又は分子量に基づいてイオンを実質的に通過させ、及び／又は、ブロックする半透膜の形態を採ることもできる。例えば、このような実施形態では、最外部イオン選択膜２２に作用薬２４を保持するために他の方法、構造又は特性を使用することができる。

例えば、リリースライナーが使用時に取り外される迄の間、そのリリースライナーによって作用薬を最外部イオン選択膜２２に保持しても良い。或いは、作用薬を脱水又は乾燥状態で最外部イオン選択膜２２に保持し、作用薬２４の水化により作用薬を起電力の作用の下で移動し得るようにしても良い。

最外部イオン選択膜２２がイオン交換膜の形態を採るか、半透膜の形態を採るかにより、最外部イオン選択膜２２は、多様な物理的形態を採ることができる。最外部イオン選択膜２２は、固体、液体又はゲルの形態を採ることができる。最外部イオン選択膜２２は、例えば、高分子などのように明確な格子構造（distinct lattice structure）を有する材料の形態、又は明確な格子構造を有さない材料の形態を採ることができる。

使用時には、最外部イオン選択膜２２は、生体界面１８に直接接触させて配置することができる。或いは、（不図示の）界面結合媒体を最外部イオン選択膜２２と生体界面１８の間に使用することもできる。この界面結合媒体は、例えば、接着剤やゲルの形態を採ることができる。ゲルは、例えば、水化ゲルの形態を採ることができる。使用する場合、このような界面結合媒体は、作用薬に対して透過性でなければならない。

上記のような界面結合媒体を使用する場合、当該界面結合媒体には作用薬２４を配合することが好ましく、これにより、生体界面１８における生体対イオン濃度を低下させることができるために、作用薬２４の輸送効率及び／又は送達速度を一層上昇させる効果を発揮し得る。この場合、上記界面結合媒体には高濃度の作用薬２４を配合することが好ましく、飽和濃度の作用薬２４を配合することが特に好ましい。

作用側電極構造体１２ａは、また、電極要素２０と最外部イオン選択膜２２の間の電極要素２０に近接する位置に電解液２６を有する。

電解液２６は、例えば、最外部イオン選択膜２２のイオン交換基２２ｇに結合する作用薬２４を置換するなど、最外部イオン選択膜２２の作用薬を置換するためのイオンを提供し、又は与える。これにより、例えば、投与速度を増加及び／又は安定化させるなど、作用薬２４の生体界面１８への移送が促進される。

特に好ましい実施形態では、電解液２６は、電極要素２０における気泡（例えば水素）の生成を抑止又は禁止するためのイオンを提供し、又は、電荷を与えて効率を高めることができ、酸又は塩基（例えばＨ^＋イオンやＯＨ⁻イオン）の生成を抑止又は禁止し、或いはこれらを中和し、これにより効率を高め、送達率を上昇させ、及び／又は、生体界面１８の炎症（irritation）の可能性を低減させることができる。

好適な電解液は、０．５Ｍフマル酸二ナトリウムと０．５Ｍポリアクリル酸の５：１溶液の形態を採ることができる。

また、電解液２６は作用薬２４の構造と同一の構造を有するイオンを提供するものでもよい。例えば、作用薬２４がイオン化したリドカインおよび/またはエピネフリンにより構成されている場合においては、電極液２６はイオン化したリドカインおよびエピネフリン、あるいはその塩でもよい。

電解液２６は、例えば電解液２６が液体の形態である場合には、電解液槽２８に保持することができる。電解液槽２８は、電解液２６を一時的に保持できる多様な形態を採ることができる。例えば、電解液槽２８は、１以上の膜により形成される空洞、多孔質膜又はゲルの形態を採ることができる。

電極要素２０として分極性電極が使用され、外部イオン選択膜２２としてイオン交換膜が使用される場合には、電解液槽２８を多孔質膜の形態とするなどにより、電極要素２０と外部イオン選択膜２２の接触を防止することが好ましく、これにより、分極性電極とイオン交換膜を接触させた状態で通電を行った場合にイオン交換膜の周辺で生じうるガスの発生を防止することができる。

対向側電極構造体１４は、第１極とは反対の極性を有する電圧源１６の第２極に電気的に接続された電極要素４０を有する。電極要素４０は、電極要素２０と同様の構成とすることができる。即ち、犠牲電極要素（例えば銀又は塩化銀）や非犠牲要素（例えばカーボン）の形態を採ることができ、特に好ましくは、分極性電極の形態を採ることができる。対向側電極構造体１４により、作用側電極構造体１２ａ及び生体界面１８を介する電圧源１６の両極間の電流経路が閉じられる。

対向側電極構造体１４は、任意的な構成要素として、図示のような最外部イオン選択膜４２、電解液４６、緩衝物質５０及び／又は内部イオン選択膜５４を備えることも可能である。

最外部イオン選択膜４２は、多様な形態を採り得る。例えば、最外部イオン選択膜４２は、イオンが担う電荷に基づいて実質的にイオンを通過させ、及び／又は、ブロックするカチオン交換膜やアニオン交換膜などの電荷選択性のイオン交換膜の形態を採り得る。好適なイオン交換膜の例は上記の通りである。或いは、最外部イオン選択膜４２は、イオンのサイズや分子量に基づいてイオンを実質的に通過させ、及び／又は、ブロックする半透膜の形態を採り得る。

ある実施形態では、最外部イオン選択膜４２は、使用時に生体界面１８と直接接触するように対向側電極構造体１４中に配置される。或いは、最外部イオン選択膜４２と生体界面１８の間に、（不図示の）界面結合媒体を使用することもできる。この界面結合媒体は、例えば、接着剤及び／又はゲルの形態を採り得る。ゲルは、例えば水化ゲルの形態を採ることができる。

対向側電極構造体１４の最外部イオン選択膜４２は、作用側電極構造体１２ａの最外部イオン選択膜２２とは逆の電荷又は極性を有するイオンに対して選択的であること、即ち、作用薬２４と反対極性（第２極性）のイオンの通過を選択的に許容し、第１極性のイオンの通過を選択的に遮断する特性を有することが好ましく、これにより、生体界面１８におけるイオンバランスを改善し、通電中に生じる場合のある皮膚の炎症やかぶれなどを抑制することができる。具体的には、作用側電極構造体１２ａの最外部イオン選択膜２２が作用薬の負に荷電したイオンを生体界面１８に移送する場合には、対向側電極構造体１４の最外部イオン選択膜４２は、生体界面１８に正に荷電したイオンを移送する。他方、作用側電極構造体１２ａの最外部イオン選択膜２２が作用薬２４の正に荷電したイオンを生体界面１８に移送する場合には、対向側電極構造体１４の最外部イオン選択膜４２は、生体界面１８に負に荷電したイオンを移送する。

対向側電極構造体１４の電解液４６は、電極要素４０と最外部イオン選択膜４２の間の電極要素４０に近接する位置に配置することができる。電解液４６は、電極要素４０における気泡（例えば水素）の生成を抑制又は禁止するためにイオンを供給し、又は、電荷を与えることができ、及び／又は、酸や塩基の生成を抑制又は禁止し、又はこれらを中和することができ、これにより、効率を高め、生体界面１８の炎症の可能性を低減させることができる。電解液４６は、例えば、電解液４６が液体の形態である場合には、電解液槽４８に保持することができる。電解液槽４８は、電解液４６を一時的に保持できる多様な形態を採ることができる。例えば、電解液槽４８は、１以上の膜により形成される空洞、多孔質膜及び／又はゲルの形態を採ることができる。

対向側電極構造体１４が、上記電解液４６及びイオン選択膜４２を備え、かつ、下記緩衝物質５０を備えない場合には、電解液４６は、最外部イオン選択膜４２から生体界面１８へ移送するイオンを供給する役割をも併せ有することができる。

対向側電極構造体１４の緩衝物質５０は、電解液４６と最外部イオン選択膜４２の間に配置することができる。緩衝物質５０は、最外部イオン選択膜４２から生体界面１８へ移送するイオンを供給することができる。従って、緩衝物質５０は、例えば塩（例えばＮａＣｌ）を有することができる。緩衝物質５０は、緩衝槽５２により一時的に保持されることができる。緩衝槽５２は、緩衝物質５０を一時的に保持できる様々な形態を採ることができる。例えば、緩衝槽５２は、１以上の膜により形成される空洞、多孔質膜又はゲルの形態を採ることができる。

対向側電極構造体１４における内部イオン選択膜５４は、電解液４６と緩衝物質５０の間に配置することができる。内部イオン選択膜５４は、多様な形態を有することができる。例えば、内部イオン選択膜５４は、最外部イオン選択膜４２が通過させるイオンと反対の電荷のイオンの通過を許容するイオン交換膜の形態を採り得る。或いは、内部イオン選択膜５４は、半透膜などの分子量又はサイズ選択膜の形態を採り得る。内部イオン選択膜５４は、望ましくない要素や化合物が緩衝物質５０に移行することを防止し得る。例えば、内部イオン選択膜５４は、水素イオン（Ｈ^＋）やナトリウムイオン（Ｎａ^＋）が電解液２６から緩衝物質５０に移行することを防止し得る。

電圧源１６は、１以上の化学電池、スーパーキャパシター、ウルトラキャパシター又は燃料電池の形態を採ることができる。電圧源１６は、例えば、公差０．８Ｖで１２．８ＶのＤＣ電圧で０．３ｍＡの電流を供給し得る。電圧源１６は、制御回路を介して、例えばカーボンファイバーリボンを介して作用側及び対向側電極構造体１２ａ、１４に選択的に電気的に接続されることができる。イオントフォレーシス装置１０ａは、電極構造体１２ａ、１４に送達される電圧、電流、及び／又は電力を制御するためのディスクリート回路及び／又は集積回路を有することができる。

上記したように、作用薬２４は、カチオン性又はアニオン性の薬物又は他の治療薬の形態を採ることができる。従って、電圧源１６の極又は端子は、逆転される場合がある。同様に、最外部イオン選択膜２２、４２及び内部イオン選択膜５４の極性（選択性）は逆転される場合がある。

図１Ｂは、他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置１０ｂを示している。この実施形態は、ある側面においては上記した実施形態に実質的に類似している。従って、共通の構造や動作は、同一の参照番号により示されている。種々の実施形態間の構造、動作の重要な相違点のみを以下に説明する。

図１Ｂに示される実施形態において、作用側電極構造体１２ｂの最外部イオン選択膜２２は、例えば３枚のイオン交換膜２２ａ、２２ｂ、２２ｃなどの複数のイオン選択膜が積層された形態を有している。上記したように、カチオン交換膜やアニオン交換膜などのイオン交換膜は市場において入手できる。多層のイオン交換膜２２ａ、２２ｂ、２２ｃの使用により、投与量を拡大させ、或いは作用側電極構造体１２ｂに装填できる作用薬２４の量を拡大させることができる。

図２Ａは、他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置６０ａを示している。本実施形態は、実質的に上記実施形態と何らかの点で類似している。従って、共通の構造及び動作は同一の参照番号で示される。種々の実施形態における構造及び動作間の重要な相違のみを以下に説明する。

イオントフォレーシス装置６０ａの作用側電極構造体６２ａは、図１Ａに示される作用側電極構造体１２ａと同様の構成要素に加えて、電解液２６と最外部イオン選択膜２２の間に配置される置換用緩衝物質３０、及び、電解液２６と緩衝物質３０の間に配置され、又は、これらを分離するための内部イオン選択膜３４を有している。

緩衝物質３０は、作用薬２４が最外部イオン選択膜２２から生体界面１８に移送されるにつれて、最外部イオン選択膜２２中の作用薬２４を置換するイオンを供給することができる。これのような置換は、効率を改善させ、生体界面１８への送達率を上昇及び／又は安定化させ得る。従って、置換用緩衝物質３０は、例えば、塩（例えばＮａＣｌ）及び／又はビタミン（例えばビタミンＢ１２ａ溶液）を有することができる。

緩衝物質３０は、一時的に緩衝槽３２に保持されることができる。緩衝槽３２は、緩衝物質３０を一時的に保持できる様々な形態を採ることができる。例えば、緩衝槽３２は、１以上の膜により規定される空洞、多孔質膜及び／又はゲルの形態を採ることができる。

内部イオン選択膜３４は、緩衝物質３０及び／又は緩衝槽３２によって、最外部イオン選択膜２２から離間されている。このように離間させることで、２つの膜３４、２２間の界面で生じ得る水の電気分解を好適に根絶させ、又は、低減させる場合がある。電気分解の根絶又は低減は、さもなければ効率の低下、移送率の低下及び／又は生体界面での炎症の可能性などの潜在的な不利益を招くであろう酸や塩基（例えばＨ^＋、ＯＨ⁻）の生成を禁止又は低減する。

内部イオン選択膜３４は、作用薬２４の通過を選択的に遮断する特性を有することが好ましく、これにより、作用薬２４が最外部イオン選択膜２２から置換用緩衝物質３０を経て電解液２６に移行し、これが電極反応などにより変質するなどの不都合を防止することができる。

内部イオン選択膜３４は、例えば、ある実施形態では電荷選択性のイオン交換膜、他の実施形態では分子量又はサイズ選択性の半透膜、更に他の実施形態では「漏れ易い」電荷選択性イオン交換膜など、多様な形態を採ることができる。

典型的な電荷選択性膜は、カチオン（例：カチオン交換膜）またはアニオン（例：アニオン交換膜）いずれかの優先的移送を許容する。イオンの輸率は、そのイオンに担われる電流の割合を示す。アニオンとカチオンの輸率の和は１である。典型的な電荷選択性イオン交換膜において優先的に移送されるイオンの輸率は通常約１である。「漏れ易い」電荷選択性イオン交換膜の場合、「漏れ易い」という語は、優先的に移送されるイオンの輸率が１以下の膜を指しうる。「閾値サイズ」という語は、膜を通って拡散できる粒子（例：イオン）の最大サイズを指す。

ある実施形態において、内部イオン選択膜３４は、第１極性の起電力が存在する状態で、内部イオン選択膜３４が第１極性と反対の極性で閾値サイズよりほぼ小さいサイズのイオンを通過させること、そして、第１極性の起電力が存在する状態で、内部イオン選択膜３４が、内部イオン選択膜３４を介する第１極性のイオンに起因する総電荷流動の割合が、内部イオン選択膜３４を介する総電荷流動の約０．０５から約０．５の範囲に入るように、第１極性と同じ極性のイオンの流れを制限することを特徴とする。他の実施形態においては、内部イオン選択膜３４は、第１極性の起電力が存在しない状態で、内部イオン選択膜３４を介する第１極性のイオンに起因する総電荷流動の割合は原則的に零であることをさらに特徴とする。

また、他の実施形態においては、内部イオン選択膜３４は、第１極性の起電力が存在する状態で、内部イオン選択膜３４が、第１極性と反対の極性で閾値サイズよりほぼ小さいサイズのイオンを通過させること、そして、第１極性の起電力が存在する状態で、内部イオン選択膜３４を介する電解液からの第１極性イオンの通過を、最外部イオン選択膜２２を介する第１極性の１つかそれ以上の作用薬の流れとほぼ同等か、それより大きくなるよう内部イオン選択膜が第１極性と同じ極性のイオンの通過を制限することを特徴とする。他の実施形態において、内部イオン選択膜３４は、第１極性の起電力が存在しない状態で、内部イオン選択膜３４を介する第１極性のイオンに起因する総流動が原則的に零ということを特徴とする。

内部イオン選択膜３４がイオン交換膜、半透膜又は「漏れ易い」イオン交換膜かによって、内部イオン選択膜３４は多様な物理的形態を採ることができる。内部イオン選択膜３４は、固体、液体又はゲルの形態を採り得る。内部イオン選択膜３４は、例えば、ポリマーなどの明確な格子構造を有する材料や、明確な格子構造を有さない材料の形態を採り得る。

「漏れ易い」電荷選択性イオン交換膜の実施形態に関しては、内部イオン選択膜３４は、実質的に自由に作用薬２４の電荷と反対の電荷のイオンの通過を第１の度合いで許容し、更に、作用薬２４が担う電荷と同じ電荷のイオンの通過を第１の度合いよりも小さい第２の度合いで許容する。これは、イオン交換膜のポアサイズが、閾値サイズよりも小さい分子サイズの作用薬２４の電荷と反対の電荷のイオンの移送を許容できる程度に十分に大きいことの結果であり得、及び／又は、イオン交換基の数が十分に少ないために、作用薬２４と同じ電荷のイオンがイオン交換膜を通過して漏れ出す、或いは濾されることの結果であり得る。

従って、内部イオン選択膜３４としてイオン交換膜を使用する場合、作用薬２４がカチオン性の薬物又は治療薬であれば、内部イオン選択膜３４は、負に荷電したイオンを緩衝物質３０から電解液２６に向けて選択的に通過させるアニオン交換膜の形態を採ることができる。しかし、アニオン交換膜は、例えばナトリウムイオンなどの正に帯電したイオンの電解液２６から最外部イオン選択膜２２への通過を部分的に許容する。そのようなイオンにより、最外部イオン選択膜２２又は置換用緩衝材料３０中の作用薬２４が置換され得る。

他方、作用薬２４がアニオン性の薬剤又は治療薬である場合には、最外部イオン選択膜２２はアニオンを外部に通過させ、内部イオン選択膜３４は正に荷電したイオンを選択的に緩衝材料３０から電解液２６に向けて内側に通過させるカチオン交換膜の形態を採ることができる。しかし、カチオン交換膜は、塩素イオンなどの負に帯電したイオンの電解液２６から最外部イオン選択膜２２に向けての通過を部分的に許容する。そのようなイオンにより、最外部イオン選択膜２２又は置換用緩衝材料３０中の作用薬２４が置換され得る。

イオントフォレーシスは概して、相当する極性の薬物を皮膚へ送達するために正または負いずれかの極性の直流を使用する。ある一定時間に印加された電流量は、薬物送達量を決定し、通常1分のミリアンペアー（mAmin）と表される。例えば、４ｍAの電流(Ｉ)を10分という時間(T)流すと、４０（ｍAmin）の送達量に相当する。ファラデーの法則を使用すると、送達される薬物量(D)は、D=(IT)/ZFという関係で定めることができる。ここで、Zは薬物の価数で、Fはファラデー定数である。例えば、価数(⁺1)を有する薬物に対して４ｍAの電流を10分間流すと、理論送達率の約３X１０^３nmol・min^−１に相当する。価数(⁺1)を有する薬物に対して１ｍAの電流を10分間流すと、理論送達率の約６X１０^２nmol・min^−１に相当する。

ある実施形態において、内部イオン選択膜３４は、第１の極性の起電力が存在する状態で、内部イオン選択膜３４が、第１極性とは反対極性で、閾値サイズよりほぼ小さいサイズのイオンを通過させること、そして、第１の極性の起電力が存在する状態で、最外部イオン選択膜２２を介する一つかそれ以上の第1極性の作用薬２４の流動が約600 600 nl・min^−１から約 3000 3000 nm・min^−１の範囲に及ぶ時に内部イオン選択膜３４を介する電解液２６からの第1極性のイオンの流れが約600 600 nm・min^−１から約 3000 3000 nm・min^−１の範囲に及ぶように、内部イオン選択性膜３４が、第１極性と同じ極性のイオンの通過を制限することを特徴とする。

少なくとも一つの実施形態において、一つあるいはそれ以上の作用薬２４は、塩酸リドカイン、または塩酸リドカイン（２％）とエピネフリン（０．００１２５％）の形態を採りうる。イオン化されると、リドカインとエピネフリンはそれぞれ正の電荷を担う。そのような実施形態において、内部イオン選択膜３４は、正の極性の起電力が存在する状態で、内部イオン選択膜３４が、閾値サイズよりほぼ小さいサイズの負の極性のイオンを通過させること、そして、正の極性の起電力が存在する状態で、最外部イオン選択膜２２を介する一つかそれ以上の第1極性の作用薬２４の流動が約600 nmol・min^−１から約3000 nmol・min^−１の範囲に及ぶ時に内部イオン選択膜３４を介する電解液２６からの正の極性のイオンの流れが約600 nmol・min^−１から約3000 nmol・min^−１の範囲に及ぶように内部イオン選択膜３４が正の極性のイオンの通過を制限することを特徴とするアニオン交換膜（AEM）の形態を採りうる。

電極要素２０として分極性電極が使用され、内部イオン選択膜３４としてイオン交換膜が使用される場合には、電解液槽２８を多孔質膜の形態とするなどによって電極要素２０と内部イオン選択膜３４との接触を防止することが好ましく、これにより、分極性電極とイオン交換膜を接触させた状態で通電を行った場合にイオン交換膜の周辺で生じうるガスの発生を防止することができる。ただし、分極性電極とイオン交換膜とが直接的に接触したとしても、通電時に当該イオン交換膜の近傍においてガスなどが発生しない場合には、多孔質膜を設ける必要がない。かかる場合には、イオントフォレーシス装置６０ａの作用側電極構造体６２ａは、電極要素２０としての分極性電極と内部イオン選択膜３４が直接接触し、内部イオン選択膜３４の生体側に、緩衝物質３０、最外部イオン選択膜２２が配置される。

本実施形態の内部イオン選択膜３４に使用されるイオン選択膜の輸率には特段の制限はないが、作用薬２４の通過をより確実に遮断するためにはなるべく輸率の高い（理想的には輸率が「１」の）イオン選択膜を使用することが好ましい。

図２Ｂは、図２Ａのイオントフォレーシス装置に類似するが、３つのイオン交換膜２２ａ、２２ｂ、２２ｃにより作用側電極構造体６２ｂの最外部イオン選択膜２２が形成される他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置６０ｂを示している。上記したように、多層のイオン交換膜２２ａ、２２ｂ、２２ｃを用いることで、作用側電極構造体６２ｂにより多くの作用薬２４を好適に装填することができる。

図３Ａは、他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置７０ａを示している。本実施形態及びここに記載される他の実施形態は、実質的に上記実施形態と何らかの点で類似している。従って、共通の構造及び動作は同一の参照番号で示される。種々の実施形態における構造及び動作間の重要な相違のみを以下に説明する。

イオントフォレーシス装置７０ａの作用側電極構造体７２ａは、図２Ａに示される実施形態における緩衝物質３０及び／又は緩衝槽３２に代えて、多孔質膜７８を使用している。特に、多孔質膜７８は、内部イオン選択膜３４と最外部イオン選択膜２２の間に配置される。多孔質膜７８は、作用側電極構造体７２ａ中に含まれ、又はその中で生成される特定の分子や化合物に対してサイズ選択性又は分子量選択性を持たない程度に十分に大きいサイズのポアを有している。多孔質膜７８には、イオントフォレーシス装置６０ａにおける緩衝物質３０と同様の電解液をその内部に保持することができる。多孔質膜７８は、電荷や極性に対して選択性ではない。従って、多孔質膜７８は、特定の用途、使用について非イオン選択性である。

多孔質膜７８は、好ましくは、内部イオン選択膜３４を最外部イオン選択膜２２から離間させる。このように内部イオン選択膜３４と最外部イオン選択膜２２を離間させることで、２つのイオン選択膜３４、２２間の界面で生じる場合がある水の電気分解を効果的に根絶又は低減することができる。この電気分解の根絶又は低減が、さもなくば効率の低下、移送率の低下及び／又は生体界面１８の炎症の可能性などの潜在的な不利益をもたらすであろう酸及び／又は塩基（例えばＨ^＋イオン、ＯＨ⁻イオン）の生成を禁止又は低減させる場合がある。多孔質膜７８は、非イオン選択性であると説明したが、ある実施形態では、イオン選択膜に置換することもできる。

図３Ｂは、図３Ａのイオントフォレーシス装置に類似するが、３つのイオン交換膜２２ａ、２２ｂ、２２ｃにより作用側電極構造体７２ｂの最外部イオン選択膜２２が形成される他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置７０ｂを示している。上記したように、多層のイオン交換膜２２ａ、２２ｂ、２２ｃを用いることで、作用側電極構造体７２ｂにより多くの作用薬２４を好適に装填することができる。

図４Ａは、更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置８０ａを示している。

イオントフォレーシス装置８０ａの作用側電極構造体８２ａは、図２Ａの実施形態に示される緩衝物質３０及び／又は緩衝槽３２を有さない。緩衝物質３０及び／又は緩衝槽３２を有さないことで、イオントフォレーシス装置８０ａが簡素化され、製造コストやイオントフォレーシス装置８０ａの厚みが低減される。

この実施形態における内部イオン選択膜３４は、作用薬２４の通過を遮断する特性を有することに加えて、電解液２６中における第１極性のイオン（作用薬２４と同一極性のイオン）の通過を少なくとも部分的に許容する特性を有することが好ましい。即ち、内部イオン選択膜３４は、実質的に自由に作用薬２４の電荷と反対の電荷のイオンの通過を第１の度合いで許容し、更に、作用薬２４が担う電荷と同じ電荷のイオンの通過を第１の度合いよりも小さい第２の度合いで許容する。これは、内部イオン選択膜のポアサイズが、閾値サイズよりも小さい分子サイズのイオンの移送を許容できる程度に十分に大きいことの結果であり得、及び／又は、イオン交換基の数が十分に少ないために、作用薬２４と同じ電荷のイオンがイオン交換膜を通過して漏れ出す、或いは濾されることの結果であり得る。

上記特性を有するイオン選択膜３４を使用することにより、通電によって最外部イオン選択膜２２から生体界面１８に移行した作用薬２４を置換するためのイオンを電解液２６からイオン選択膜２２に供給することが可能となり、従って、作用薬２４の安定的及び／又は効率的な生体界面１８への投与が実現される。

内部イオン選択膜３４としてイオン交換膜を使用する場合、ある程度輸率の低いイオン交換膜を使用することにより、上記の特性を実現することが可能である。特に好ましい輸率の範囲は０．７〜０．９５である。なお、ここでの輸率は、作用薬２４を適当な濃度で溶解させた薬液（作用薬２４がリドカインイオンであれば、ここにおける薬液は、塩酸リドカイン水溶液とすることができる）と、電解液２６とを内部イオン選択膜３４によって隔離し、電解液２６側に作用薬２４と同一極性の電圧を印加し、薬液にその反対極性の電圧を印加して通電したときに、内部イオン選択膜３４を介して運ばれる総電荷のうちの薬液の薬物対イオンにより運ばれる電荷の割合として定義される。

また、内部イオン選択膜３４として輸率が０．７〜０．９５程度のイオン交換膜を使用することにより、２つの膜３４、２２間の界面で生じ得る水の電気分解を好適に根絶させ、又は、低減させることができる場合がある。電気分解の根絶又は低減は、さもなければ効率の低下、移送率の低下及び／又は生体界面での炎症の可能性などの潜在的な不利益を招くであろう酸や塩基（例えばＨ^＋、ＯＨ⁻）の生成を禁止又は低減する。

図４Ｂは、図４Ａのイオントフォレーシス装置に類似するが、３つのイオン交換膜２２ａ、２２ｂ、２２ｃにより作用側電極構造体８２ｂの最外部イオン選択膜２２が形成される他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置８０ｂを示している。上記したように、これにより、他の場合に比較して、より多くの量又はドースの作用薬２４の作用側電極構造体８２ｂへの装填が可能になる。

図５Ａは、更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置９０ａを示している。

イオントフォレーシス装置９０ａの作用側電極構造体９２ａは、図３Ａに示される実施形態の作用側電極構造体に類似するが、図５Ａの実施形態は、第１、第２内部イオン選択膜３４ａ、３４ｂを有している。第１内部イオン選択膜３４ａは、例えば、第１非イオン選択性多孔質膜７８ａにより、最外部イオン選択膜２２から離間されている。第２内部イオン選択膜３４ｂは、例えば、第２非イオン選択性多孔質膜７８ｂにより、第１内部イオン選択膜３４ａから離間されている。第１、第２内部イオン選択膜３４ａ、３４ｂは、図２Ａに関して上記した内部イオン選択膜３４と同様の構成とすることができる。第１、第２非イオン選択性多孔質膜７８ａ、７８ｂは、非イオン選択性であると説明したが、いくつかの実施形態では、イオン選択膜に置換することができる。

図５Ｂは、図５Ａのイオントフォレーシス装置に類似するが、３つのイオン交換膜２２ａ、２２ｂ、２２ｃにより作用側電極構造体９２ｂの最外部イオン選択膜２２が形成される他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置９０ｂを示している。上記したように、これにより、他の場合に比較して、より多くの量又はドースの作用薬２４の作用側電極構造体９２ｂへの装填が可能になる。

上記した実施形態は、アブストラクトに記載される内容を含めて、クレームを開示された正確な形態として網羅又は限定することを意図していない。説明の目的で特定の実施形態や例が本明細書中に記述されるが、当業者が理解するように、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な均等な改変を行うことができる。本明細書に記載される本発明の教示は、上において一般的に述べたイオントフォレーシス作用薬送達システム及び装置には必ずしも限られない他の作用薬送達システム及び装置にも適用できる。例えば、いくつかの実施形態では、追加的な構造を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、作用側及び対向側の電極要素２０、４０に印加される電圧、電流又は電力を制御する制御回路やサブシステムを含むことができる。同様に、例えば、いくつかの実施形態では、最外部イオン選択膜２２と生体界面１８の間に挿入される介在層（界面結合媒体）を含むことができる。いくつかの実施形態では、追加的なイオン選択膜、イオン交換膜、半透膜及び／又は多孔質膜や、電解液や緩衝物質のための追加的な槽を含むことができる。

多様な電気的な導通性を有するヒドロゲルが公知であり、医療分野において、対象者の皮膚へ、又は対象者に電気刺激を結合させる装置中に、電気接点を提供するために使用されており、このようなヒドロゲルを上述の界面結合媒体として使用することができる。ヒドロゲルは皮膚を水化させ、ヒドロゲルを介する電気刺激による加熱を防ぐ一方、皮膚を膨潤させ、有効成分のより効果的な移行を可能にする。そのようなヒドロゲルは、その全体が本明細書に組み込まれる第米国特許第6,803,420号、第6,576,712号、第6,908,681号、第6,596,401号、第6,329,488号、第6,197,324号、第5,290,585号、第6,797,276号、第5,800,685号、第5,660,178号、第5,573,668号、第5,536,768号、第5,489,624号、第5,362,420号、第5,338,490号及び第5,240995号に開示されている。そのようなヒドロゲルの他の例は、その全体が本明細書に組み込まれる米国特許公開公報第2004/166147号、第2004/105834号及び第2004/247655号に開示されている。多様なヒドロゲル及びヒドロゲルシートの製品名には、Corium社のCorplexTM、3M社のTegagelTM、BD社のPuraMatrixTM、Bard社のVigilonTM、Conmed CorporationのClearSiteTM、Smith & Nephew社のFlexiGelTM、Medline社のDerma-GelTM、Johnson & Johnson社のNu-GelTM及びKendall社のCuragelTM、或いはSun Contact Lens 社のアクリルヒドロゲルフィルムが含まれる。

上記した多様な実施形態を組み合わせて更なる実施態様を実現することができる。本明細書中で言及された米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願及び非特許文献及び／又は出願データシートにリストされたものは、下記のものに限定されないが、下記のものを含めて、その全体が参照によりここに組み込まれる。

1991年3月27日に出願され、日本公開番号H04-297277を有し、日本特許3040517として2000年3月3日に発行された日本出願番号H03-86002
1999年2月10日に出願され、日本公開番号2000-229128を有する日本出願番号11-033076
1999年2月12日に出願され、日本公開番号2000-229129を有する日本出願番号11-033765
1999年2月19日に出願され、日本公開番号2000-237326を有する日本出願番号11-041415
1999年2月19日に出願され、日本公開番号2000-237327を有する日本出願番号11-041416
1999年2月22日に出願され、日本公開番号2000-237328を有する日本出願番号11-042752
1999年2月22日に出願され、日本公開番号2000-237329を有する日本出願番号11-042753
1999年4月6日に出願され、日本公開番号2000-288098を有する日本出願番号11-099008
1999年4月6日に出願され、日本公開番号2000-288097を有する日本出願番号11-099009
2002年5月15日に出願され、 ＰＣＴ特許公開番号WO03037425を有するＰＣＴ特許出願WO 2002JP4696
2004年3月9日に出願された米国特許出願10/488970
2004年10月29日に出願された日本出願番号2004/317317
2004年11月16日に出願された米国仮特許出願番号60/627,952
2004年11月30日に出願された日本特許出願番号2004-347814
2004年12月9日に出願された日本特許出願番号2004-357313
2005年2月3日に出願された日本特許出願番号2005-027748
2005年3月22日に出願された日本特許出願番号2005-081220
2005年8月8日に出願された日本特許出願番号2005-229984
2005年12月16日に出願された日本特許出願番号2005-363085
種々の実施形態の各特徴は、必要であれば、種々の特許、出願、公報のシステム、回路及びコンセプトを使用して改変することで更なる実施形態が提供される。

上記詳述した記載に従って、様々な変更を行うことができる。一般に、下記のクレームにおいて、用語は、明細書及びクレーム中に記載された特定の実施形態に限定するように解釈されるべきではなく、クレームに従って動作する全てのシステム、装置及び／又は方法を含むように解釈されるべきである。従って、本発明は本開示によって限定されず、むしろ、その範囲は下記のクレームにより完全に決定される。

作用側電極構造体が、作用薬を貯蔵する最外部イオン選択膜、電極要素、電解液槽を備える本発明の一実施形態に従う、作用側及び対向側電極構造体を有するイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 図１Ａにおける最外部イオン選択膜が、３つのイオン交換膜から形成される本発明の一実施形態に従うイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 作用側電極構造体が、作用薬を貯蔵する最外部イオン選択膜、電極要素、電解液槽、内部イオン選択膜及び緩衝溶液槽を備える本発明の一実施形態に従う、作用側及び対向側電極構造体を有するイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 図２Ａにおける最外部イオン選択膜が、３つのイオン交換膜から形成される本発明の一実施形態に従うイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 作用側電極構造体が、作用薬を貯蔵する最外部イオン選択膜、電極要素、電解液槽、内部イオン選択膜及び最外部イオン選択膜から内部イオン選択膜を離間させるスペーサーを備える本発明の一実施形態に従う、作用側及び対向側電極構造体を有するイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 図３Ａにおける最外部イオン選択膜が、３つのイオン交換膜から形成される本発明の一実施形態に従うイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 作用側電極構造体が、作用薬を貯蔵する最外部イオン選択膜、電極要素、電解液槽及び内部イオン選択膜を備える本発明の一実施形態に従う、作用側及び対向側電極構造体を有するイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 図４Ａにおける最外部イオン選択膜が、３つのイオン交換膜から形成される本発明の一実施形態に従うイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 作用側電極構造体が、作用薬を貯蔵する最外部イオン選択膜、電極要素、電解液槽、イオン選択膜から第１非イオン選択性多孔質膜により離間された第１内部イオン選択膜、及び第１内部イオン交換膜から第２非イオン選択性多孔質膜により離間された第２内部作用側電極イオン交換を備える本発明の一実施形態に従う、作用側及び対向側電極構造体を有するイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。 図５Ａにおける最外部イオン選択膜が、３つのイオン交換膜から形成される本発明の一実施形態に従うイオントフォレーシス装置のブロックダイアグラムである。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ、６０ａ、６０ｂ、７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂ、９０ａ、９０ｂ・・・イオントフォレーシス装置、１２ａ、１２ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２ａ、７２ｂ、８２ａ、８２ｂ、９２Ａ、９２ｂ・・・作用側電極構造体、１４・・・対向側電極構造体、１６・・・電圧源、１８・・・生体界面、２０・・・電極要素、２２・・・最外部イオン選択膜、２４・・・作用薬、２６・・・電解液、２８・・・電解液槽、３０・・・緩衝物質、３２・・・緩衝槽、３４・・・内部イオン選択膜、４０・・・電極要素、４２・・・最外部イオン選択膜、４６・・・電解液、４８・・・電解液槽、５０・・・緩衝物質、５２・・・緩衝槽、５４・・・内部イオン選択膜、７８、７８ａ、７８ｂ・・・多孔質膜

Claims (5)

1. 電極要素と、
   前記電極要素から離間させて配置され、生体対イオンの通過を選択的に遮断する最外部イオン選択膜と、
   前記最外部イオン選択膜に装填された第１極性に荷電した作用薬であって、起電力がない状態では前記最外部イオン選択膜に実質的に保持され、起電力がある状態では前記最外部イオン選択膜から外部に移送される作用薬と、
   前記電極要素と前記最外部イオン選択膜の間に配置され、前記作用薬の通過を選択的に遮断する内部イオン選択膜とを有することを特徴とするイオントフォレーシス装置。
2. 前記最外部イオン選択膜が第１極性のイオン交換膜であり、前記内部イオン選択膜が第２極性のイオン交換膜であ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. 前記内部イオン選択膜が、閾値サイズよりも小さいサイズの第２極性のイオンを第１の度合いで通過させ、前記閾値サイズよりも小さいサイズの第１極性のイオンを前記第１の度合いよりも小さい第２の度合いで通過させ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. 前記最外部イオン選択膜が前記内部イオン選択膜から離間していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
5. 前記内部イオン選択膜を前記最外部イオン選択膜から離間させるための多孔質膜を更に備えることを特徴とする請求項４に記載のイオントフォレーシス装置。

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