JP3442074B2 - 皮膚電極構造およびこれを利用した経皮薬剤供給装置 - Google Patents

皮膚電極構造およびこれを利用した経皮薬剤供給装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は皮膚電極構造体に関すると共にこの構造体を
含む経皮薬剤施与装置にも関する。本発明は特にイオン
浸透療法によって薬剤を施与するための皮膚電極構造体
に利用でき、従ってこの利用に関して以下に説明する。
イオン浸透療法は電流を用いて表面組織内へイオンを
導入する方法である。この方法は公知となって久しい
が、薬剤の経皮導入に対するその使用が大きな関心を呼
ぶに至ったのはごく最近のことで、こうした装置の多く
は文献に記載されている。しかしながら、この技術の利
用特に最適速度で薬剤を導入する場合の大きな制限の一
つはイオン浸透療法の電極が発生する熱のために装置が
受容体の皮膚を刺激乃至は火傷させる傾向である。
タッパ氏の米国特許番号4164226号では常時対象者の
皮膚に接触状態にあるべき皮膚電極の面をフェルト状材
料、好ましくは液で湿めらせて覆うことによって特にイ
オン浸透療法による経皮薬剤導入中に皮膚の熱傷を予防
する電極構造が開示されている。しかしながら、このよ
うな装置は皮膚の細胞新生ができずまた水分の制御もで
きないので用途が極めて制限されている。
本発明の目的は叙上の形式の電気装置、特に上記の諸
点において利点を有する経皮薬剤施与装置を提供するこ
とにある。
本発明の一つの態様によれば、皮膚電極および対象者
の皮膚に接触して配置する全体にわたって液を含浸させ
た多孔性絶縁層を含んで皮膚の刺激または皮膚の熱傷を
減少または排除するようにした対象者の皮膚に当てるた
めの電気装置が提供される。この装置の特徴とする点は
装置が多孔性絶縁層と連通する上記液用の貯留槽と、こ
の液をこの貯留槽から多孔性絶縁層へ送るのを制御する
変位可能部材との変位可能部材によって貯留槽から多孔
性絶縁層への液の送り速度とを制御する制御手段とを備
えたことにある。
以下に説明する数種の好ましき実施例の別の特徴によ
れば、上記の変位部材は膜で、また制御手段はこの膜の
変位を制御する圧力室を含む。
これらの好ましき実施例のさらに別の特徴によれば、
上記圧力室は電解槽に加えられる電流に対するガス発生
可能な電解槽を含む。多孔性絶縁層はさらにこの絶縁層
の液含有量を感知するセンサを含み、制御手段は多孔性
絶縁層の感知された液含有量に従って電解槽に加えられ
た電流を制御するセンサによって制御される制御回路を
含む。
前記の特徴に従って構成された装置は対象者の皮膚に
電極を用いる場合に皮膚の刺激または皮膚の熱傷を減少
または排除するため多くの応用に便利に利用される一
方、本発明は対象者に経皮的に薬剤を施与するのに特に
有用である。
従って、本発明の別の態様によれば、多孔性絶縁層の
一側を対象者の皮膚に接触させて対象者にこの装置を取
付ける手段を有する多孔性絶縁層と、多孔性絶縁層の他
側に施与される液の薬剤用の貯留槽とこの貯留槽から多
孔性絶縁体へ液体薬剤供給を制御する変位部材と、この
変位部材を制御しこれによって貯留槽から多孔性絶縁層
への液体の送り速度を制御する制御手段とよりなる液体
薬剤を対象者に施与するための経皮薬剤施与装置が提供
される。
以下に記載の本発明の好ましき各実施例において、変
位部材は膜であり、圧力室は先きに簡単に記載のごとく
電解槽を含むが、装置はさらに多孔性絶縁層とイオン浸
透療法による薬剤の施与を制御するため貯留槽との間に
介置された電極を含む。しかしながら、本発明はイオン
浸透療法の電極を含まない受動型式の経皮薬剤施与装置
に使用することもできることを理解されたい。
以下の記載からさらに明白になるごとく、電気装置、
特に、前記種々の特徴に従って構成された経皮薬剤施与
装置は一つの薬剤（または一つ以上の薬剤）を皮膚刺激
または皮膚熱傷を最小限にして比較的高速で施与するこ
とができる。本発明の今一つの特徴は先行の各種装置に
おけるごとくゲル状にする必要はなく液状でよく、これ
が固有的に薬剤の皮膚へおよび皮膚内への移動を良好に
する。
本発明のさらに種々の特徴および利点は以下の説明か
ら一層明確になろう。
本発明は添付の図面を参考に例としてのみ説明する。
図１は本発明に従って構成された経皮薬剤施与装置の
一形式を示す概略図である。
図２は対象者の腕または脚へ使用するバンドに装置し
た状態における図１の装置を示す上面図である。
図３は本発明に従って構成され経皮薬剤施与装置の別
の形式の底面図である。
図４は図３のIV−IV線に沿った縦断面である。
図５は本発明に従って構成されたさらに別形式の経皮
薬剤施与装置の縦断面図である。
図１および２はイオン浸透療法によって患者に一種類
の薬剤または同時に二種類の薬剤を投与するのに用いら
れる経皮薬剤施与装置を示す。装置は二つのハウジング
2a,2bを含み、各ハウジングは変形可能な膜4a,4bを含め
た内部区画室を備え、この膜によって内部区画室は分割
されて膜の一側に二つの伸縮室6a,6bを、他側には伸縮
室8a,8bを造っている。室6a,6bは液を入れる液貯留槽の
役目をし、この貯留槽の一方または両方は対象者の皮膚
10を介して投与される薬剤を含む。膜の他側の室8a,8b
は室6a,6bの液の供給速度を制御するための圧力室の役
目をすることについては以下にさらに詳細に説明する。
ハウジング2a,2bの各々はさらに皮膚電極12a,12bを備
え、各電極はその反対側が対象者の皮膚に直接に接触す
る多孔性絶縁層14a,14bによって覆われている。多孔性
絶縁層14a,14bは天然繊維または合成繊維例えばビスコ
ースレーヨン，ポリエステル繊維，フェルトなどでもよ
く、あるいはこれに代って、それぞれの貯留槽6a,6b内
の液を透過させるように開放形相互連結性気泡を有する
プラスチックフォーム材料であってもよい。
ハウジング2a,2bの各々はさらにその液貯留槽6a,6bか
ら電極12a,12bを通ってそれぞれの多孔性絶縁槽14a,14b
へ至る通路16a,16bを含む。各液貯留槽6a,6b内の液はプ
ラスチック・バッグ18a,18b内に常時は入れられてい
る。各バッグはそれぞれのハウジングの多孔性絶縁層14
a,14bに埋設された頭部と通路16a,16b内に配置された尖
端部とを有する穴あけ素子20a,20bによって穴があけら
れる。従って、多孔性絶縁層の中心部を入側へ向って押
圧することによってその穴あけ素子がプラスチック・バ
ッグ18a,18bに穴をあけ、これによってそれぞれの貯留
槽6a,6b内の液は通路16a,16bを通ってそれぞれのハウジ
ングの多孔性絶縁層14a,14bへ流れる。
皮膚電極12a,12bはそれぞれの多孔性絶縁層14a,14bか
ら対象者の皮膚10へ至りこの皮膚を通り抜ける液の流動
を制御するためのイオン浸透療法の電極を構成してい
る。従って、ハウジング2aの電極12aは陰極とし、ハウ
ジング2bの電極12bは陽極とすることができる。公知の
とおり、多孔性絶縁層14a,14bから対象者の皮膚へそし
てその皮膚を通り抜ける貯留槽6a,6b内の液の供給速度
は二つの電極12a,12bに加えられる電圧によって制御で
きる。
多孔性絶縁層14a,14bはそれぞれの多孔性層の一側に
センサ電極22a,22bを、反対側にセンサ電極24a,24bを含
む。センサ電極はそれぞれの多孔性絶縁層の液含有量を
感知して感知された液含有量に応答して電極12a,12bに
加えられる電圧を制御するのに使用される。
ハウジング2a,2b内に圧力室8a,8bの各々は電解槽26a,
26bを含む。各電解槽には電流が流されるとガス（例え
ば、酸素，水素または二酸化炭素）を発生する形式の電
解質により分離された一対の隔離電極28a,28bおよび30
a,30bが入れられている。この目的には多くの電解質が
知られている。
図示の装置はさらに上記の電極の全て、即ち皮膚また
はイオン浸透療法電極12a,12bと、液含有量センサ電極2
2a,22bおよび24a,24bと、電解槽電極28a,28bおよび30a,
30bとに接続されたマイクロプロセッサ34を含んでい
る。マイクロプロセッサ34は次のごとく多数のインプッ
トを有する。ストップ・スタートインプット36、セレク
ト速度インプット38,セレクトモード・インプット40,設
定分インプットインプット42,および設定時間インプッ
ト44である。これらインプットでマイクロプロセッサ34
は貯留槽6a,6b内の液を所定の速度および時間に供給す
るため予めプログラムすることができる。
マイクロプロセッサ34は次の追加の出力を含む。即ち
ディスプレイ・アウトプット46、例えば予め設定の速度
および（または）時間を表示するためのLSD（Liquid cr
ystal display）、オーディオ・アラーム48（例えばブ
ザ）（これはある所定条件下で通電される（例えば、薬
剤供給速度が決められた最大限度あるいは最低限度以下
に下降する場合に）、および視覚信号50、例えば、LED
（発光ダイオード）（所定の条件が発生すると通電す
る）。
装置は、自蔵のバッテリ52によって駆動される。二つ
のハウジング2a,2bはマイクロプロセッサ34その他上記
の構成素子と共に全て対象者の腕または脚に装置を便利
に装着させるバンド56で支えられた共通のハウジング54
（図２）内に収容されている。
図１および２に示した装置は次のように使用される。
一種だけの薬剤を対象者に投与しようとする場合に
は、薬剤は貯留槽6a,6bの一方に液の形で入れられる
が、他方の貯留槽にはそれぞれの多孔性絶縁層をぬらす
ためだけに用いられる液体（例えば水）が充填される。
しかし、二種の薬剤を同時に投与しようとする場合に
は、各貯留槽6a,6bには液体の形で薬剤が入れられる。
二つの貯留槽6a,6bの液は好ましくはプラスチック・バ
ッグに入れてあるので、貯留槽への詰め換ができ便利で
ある。
装置が対象者に一種またはそれ以上の薬剤を投与する
のに用いられる場合、二つの多孔性絶縁層14a,14bの各
々の中心部分を内側へ向って押圧することによってその
穴あけ素子20a,20bがそれぞれの貯留槽6a,6bのプラスチ
ック・バッグをつき刺して穴をあけるので液は通路16a,
16bを通ってそれぞれの多孔性絶縁層へ流れることがで
きる。
貯留槽6a,6bの液の供給速度はイオン浸透療法の電極
または皮膚電極12a,12bに供給される電流のみならずそ
れぞれのハウジング2a,2bの電解槽電極28a,28bおよび30
a,30bへ供給される電流によっても制御される。従っ
て、電解槽電極28a,28bおよび30a,30bへの電流の供給は
それぞれの電解槽の電解液をしてガスを発生させ、この
ガスが圧力室8a,8b内の圧力を上昇させるので圧力室を
膨張させ液を収容する貯留槽6a,6bを収縮させる。これ
が各流路16a,16bを通って多孔性絶縁層14a,14bへ流れる
液の流速を上昇させる。他方、皮膚電極12a,12bへの電
流供給は多孔性絶縁層14a,14bから対象者の皮膚へ至り
これを通り抜ける液の移動をイオン電気導入によって制
御する。多孔性絶縁14a,14bの液含有量はセンサ電極22
a,22bおよび24a,24bによって絶えずモニタされてマイク
ロプロセッサ34を自動的に制御する。
図３および４はイオン電気導入によって作動する経皮
薬剤施与装置の別の形式を示す。この装置は液を入れる
貯留槽106a,106bおよび圧力室108a,108bを形式するため
変形可能な膜104a,104bによって各々が分割された二つ
の隔室を設けた単一ハウジング102を含む。装置はさら
に圧力室108a,108b内の圧力を上げてこれによって貯留
槽106a,106b内の液の供給速度を制御するためガスを発
生するようにした二つの電解槽126a,126bを含む。しか
し、図３および４の装置において、貯留槽106aにおける
液（例えば、薬剤を含む）は電極112aの一方を通る流路
116aを介してハウジング102の中心をめぐって環状列を
なして配置され一つの多孔性絶縁層114aの多数の区画部
分へ送られるが、他方、薬剤または単に給湿剤だけを含
むこともできる室106bの液は電極112bを通る通路116bを
経て多孔性絶縁層114a間およびこの絶縁層114aの周りの
空間に配置された多孔性絶縁層114bへ送られる。薬剤を
送る多孔性絶縁層114aにもまたの層の液含有量を感知す
るためのセンサ電極122a,124aが設けられており、多孔
性絶縁層114bにも同様にこの層の液含有量を感知するた
めのセンサ電極122b,124bが設けられている。
図３および４に示す装置はその他の点では図１および
２に関して上記したと同様に構成されていて、ほぼ同様
に作動し、ほぼ同じ利点を有し、ただ相違する点は薬剤
（または複数の薬剤）をもっと高速で供給する性能を備
えていることである。
図５の装置は図１および２について上記した構造と極
めて類似している。しかし、図５においては、符号212
で示す皮膚（イオン電気導入）電極の一つだけに対する
構造が示されている。従って、装置に二つのそのような
電極を備えさせる場合には、両方とも図５に示すごとく
構成される。
図５に示す装置は隔室の内部を液を入れる貯留室206
と圧力室208とに分割する変形可能な膜204を備える内部
隔室が形成されたハウジング202を含む。この装置は対
象者の皮膚210に装着するようにしてあると共にさらに
皮膚電極212と、皮膚に接触する多孔性絶縁層214と、液
を入れているバッグ218が穴あけ素子220によって穴があ
けられると、液を室から電極212を経て多孔性絶縁層214
へ送るための通路216とを含む。装置はさらに一対の電
極228,230と、電流を流すと、室208の圧力を上昇させ室
から多孔性絶縁層214へ、さらにそこから対象者の皮膚2
10へ液を送る速度を制御するためガスを発生できる電解
液232とを含む。
上記した限りにおいて、図５の装置は図１および２と
同様に構成され作動する。
しかし、図５の装置はさらに多孔性絶縁体214に限界
を画する密封リング260を含む。従って、装置が対象者
の皮膚に装着されると、リング260は対象者の皮膚に対
してハウジング202を密封するので、電解槽226からのガ
スの発生により圧力室208内に強まる圧力もまた多孔性
絶縁層を経て対象者の皮膚に直接加えられる。皮膚にこ
のように加えられた圧力は電解層226内の圧力センサに
よって感知され対象者への薬剤の所望の供給速度に対す
る適当な圧力を維持するためにマイクロプロセッサ（3
4、図１）を制御するのに使用される。多孔性絶縁層の
液含有量はセンサ電極264によって感知される。
本発明はイオン浸透療法によって薬剤を供給するため
の経皮薬剤施与装置に実施される場合には、薬剤供給速
度（Ｄ）は次の関係に依存することを示すことができ
る。
上記において、 Pe＝皮膚の透過性 ｄ＝皮膚の厚さ ｋ＝イオン浸透療法の薬剤供給定数 Ｉ＝電流 Pc＝各圧力室の圧力 PAB＝絶対圧（雰囲気圧） Ａ＝作用皮膚面積 従って、在来のイオン浸透療法の過程においては、供
給速度は上記の式における「kI」因子によって決定され
るが、圧力が電解槽によって加えられる本発明において
は、供給速度は上記の式において第１（「圧力」）因子
によって増加される。各多孔性絶縁層の液含有量は層内
の液の所望濃度を維持するためセンサ電極によって連続
的にモニタされて皮膚の刺激または皮膚の熱焼を最少限
にするか乃至は排除する。
本発明は「受動性貼剤」、即ちイオン浸透療法の電極
なしで実施することもできようが、その場合には薬剤の
供給は上記式において第１（「圧力」）因子により決定
されることも理解されよう。
図1,2および図3,4において示した各装置はまた図５に
ついて説明した種々の特徴、即ち対象者の皮膚に関して
ハウジングを密封するための密封リング260や圧力を感
知するための圧力センサ262を含むことができることが
理解されよう。その他多数の変態，改変，応用の可能な
ことは明白であろう。
フロントページの続き (56)参考文献 欧州特許出願公開96731（ＥＰ，Ａ１) 欧州特許出願公開209644（ＥＰ，Ａ １) 欧州特許出願公開259013（ＥＰ，Ａ １) 欧州特許出願公開269246（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61N 1/30

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電極と、皮膚の刺激あるいは皮膚の熱傷を
    減少しまたは排除するため対象者の皮膚に接触して配置
    さるべく全体にわたって液を含浸させた多孔性絶縁層と
    を含む対象者の皮膚に当てるための電気装置において、
    該電気装置が上記多孔性絶縁層と連通する状態にある上
    記液用の貯留槽と、該貯留槽から上記多孔性絶縁層へ上
    記液の供給を制御する変位可能部材と、該変位部材を制
    御し且つ該部材によって上記貯留槽から上記多孔性絶縁
    層への上記液の供給速度を制御する制御手段とを含むこ
    とを特徴とする電気装置。
  2. 【請求項２】前記変位可能部材は膜であって、前記制御
    手段が該膜の変位を制御する圧力室を含む請求の範囲１
    項に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記圧力室は電解槽に加えられる電流に対
    応するガスを発生できる電解槽を含む請求の範囲２項に
    記載の装置。
  4. 【請求項４】前記多孔性絶縁層が該絶縁層の液含有量を
    感知するセンサを含み、前記制御手段が上記多孔性絶縁
    層の感知された液含有量に応じて前記電解槽に流される
    電流を制御するため上記センサにより制御される制御回
    路を含む請求の範囲３項に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記多孔性絶縁層が対象者の皮膚により接
    触さるべく密封リングにより限界が画された請求の範囲
    １−４項のいずれか１項に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記圧力室はさらに該室内の圧力を感知し
    圧力に応答して電解槽を制御する圧力センサを含む請求
    の範囲５項に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記貯留槽が前記多孔性絶縁層の前記一側
    上に液のバッグを支えるように形成され、前記装置はさ
    らに該装置が液の経皮的供給に用いられる場合には上記
    液のバッグに穴をあけるため穴あけ素子を含む請求の範
    囲１−６項のいずれか１項に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記装置がさらに第２電極と、イオン浸透
    療法による薬剤の供給を制御するため二つの電極に接続
    された電圧源とを含む請求の範囲１−７項のいずれか１
    項に記載の装置。
  9. 【請求項９】一対の前記多孔性絶縁層が設けられ、各絶
    縁層が電極，貯留槽，および該各層へ該各電極を経て各
    貯留槽から液を供給する速度を制御するための膜を備え
    ている請求の範囲１−８項のいずれか１項に記載の装
    置。
JP50206792A 1990-12-13 1991-12-13 皮膚電極構造およびこれを利用した経皮薬剤供給装置 Expired - Fee Related JP3442074B2 (ja)

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