JPH0197474A - 制御されたｐＨでのイオントフォレシス薬剤投与用流通装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、イオントフォレシスによって物質を投与する
ための装置に関する。更に詳しくは、本発明は流通電極
を用いる安全で効率的な方法で薬剤及びその類似物をイ
オントフォレシスによって定量的に投与するための装置
を開示する。

（従来の技術） イオントフォレシスによる方法は早くも１７４０年ごろ
に患者の皮膚を通して局所的に薬物を投与するために使
用されたことが報告されており、その後１９００年ごろ
にも目や耳に薬剤を投与するために使用されたことが報
告されている。簡単に述べるならば、この技術はイオン
性化学薬品を皮膚を通して、それらが近くの組織及び血
管に吸収されるように移動させる電気的起動力の適用を
含んでいる。イオントフォレシス技術によって、種々の
物質（調合薬及び薬剤を含む）が皮下注射をすることな
く及び注射に関連する、例えば、痛み、感染の危険性及
び患者を傷付けること等の問題を起こすことなく患者に
投与される。

イオントフォレシスは長年絶え間ない実験が行われてき
たが、開業医はその方法をあまり広い範囲には使用して
いなかった。イオントフォレシスは、例えば、局部麻酔
の適用、皮膚疾患の治療のための薬剤の適用、及び局部
的な効果を達成するために限定されたある種の薬剤の適
用等の治療において使用するための試験が行われてきた
。

上述のように、イオントフォレシスはイオンを皮膚を通
過させるような電気的起動力の適用を含んでいる。従っ
て、正の電荷を持っているイオンは電気装置のアノード
側で皮膚の中に移動し、負の電荷を持っているイオンは
電気装置のカソード側で皮膚の中に移動する。例えば、
亜鉛、銅、アルカロイド、ある種の麻酔薬、及び血管拡
張薬のような正の電荷を持つイオンが陽極から皮膚又は
粘膜の中に導入される。一方、サリチル酸塩、フッ素化
物、ペニシリン、及びインシュリンのような負の電荷を
持つイオンは陰極を用いて皮膚の中に移動させることが
できる。

ある薬剤は、それらが皮膚を通して導入されるイオント
フォレシスを行った最初の部位でその効果を現す。イオ
ントフォレシスで皮膚を通したとき局所的効果を現すよ
うな薬剤の例としては、局部麻酔がある。

イオントフォレシスによって薬剤を循環系に移動させる
ことによって、種々の薬剤を全身的効果を得るために投
与することができる。そのような場合、皮膚を通して移
動したイオンは血液流中に＝３− 吸収され、全身の血液循環系の中に入って行く。

薬剤のイオントフォレシス投与は他の投与方法に比して
有意義な利点を有している。例えば、薬剤が経口的に摂
取されたとき、それは消化系で吸収されなければならな
い。しかし、消化系での薬剤の取り込みは個体によって
大きく変化する。更に、薬剤は肝臓を通過しなければな
らず、肝臓では薬剤の７０％以上が第１回目の肝臓通過
で不活性化されるのが普通である。

ゆえに、イオントフォレシスによって投与される薬剤は
速やかに循環系に吸収されるので、イオントフォレシス
はある種の薬剤の投与において起こる゛第１回目の通過
効果″を回避することができる。更に、イオントフォレ
シスを用いると注射に伴う患者の不快感及び拒否、及び
感染の危険性も取り除くことができる。

イオントフォレシスは多くの薬剤に対して適用されてい
るが、薬剤投与のために広く使用できる方法としてはま
だ確立されていない。これは貧弱な装置の使用、イオン
トフォレシスのメカニズム理解の欠如、及び安全性の問
題の可能性等にも起因していた。しかし、イオントフォ
レシスに対する古い考え方は１９５９年ごろから多少変
化し始めｔこ。

当時、嚢胞性繊維症の診断するために、イオントフォレ
シスを用いた検査法が工夫された。発汗゛を誘導するた
めに、ピロカルピンを皮膚の限定された区域にイオント
フォレシスによって投与できることが分かった。その汗
を収集し、ナトリウム又は塩素の濃度を検査することに
よって、嚢胞性繊維症の診断ができる。この技術は承認
を得、結局、嚢胞性繊維症協会（Ｃｙｓｔｉｃ　Ｆｉｂ
ｒｏｓｉｓ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）によって嚢胞性繊
維症診断の基準であり、唯一の使用できる検査法として
選ばれている。

嚢胞性繊維症診断におけるイオント７才しシスの幅広い
使用は、電流を供給する装置及びイオントフォレシスに
使用される電極の著しい改善を招いた。このイオントフ
ォレシスの使用は、イオント７才しシスに関連するメカ
ニズムの幾つかの新たな理解も導き出した。しかし、嚢
胞性繊維症診断以外の分野では、この技術はまだ広く受
は入れられていなかった。

イオントフォレシスの限られた使用にもかかわらず、イ
オントフォレシスの使用の可能性は前記の議論から容易
に認識できる。明らかに、イオントフォレシスは、注射
することなく薬剤及びその他の物質を体内に導入するこ
とに使用することができる。その使用は、特に頻繁な注
射が必要な場合に、薬剤及び調合薬を投与するのに非常
に有益である。

イオントフォレシスの基本的な適用例は局所的に機能す
る薬剤の投与である。即ち、イオントフォレシスは全身
的な濃度を殆ど上昇させず、そして毒性を大きく減少さ
せることができる。電極付近で起こる電気化学的反応は
、皮膚を害する反応を引き起こし、長期の全身的効果を
達成するのに必要な十分な時間の適用を阻害することが
認識されている。

治療の一つの形態としての長期間に渡る頻繁な注射の適
用は幾つかの欠点を有している。痛みを伴い、感染の危
険性があり及び既に負担のかかっている部分に薬剤の効
果を変化させるかもしれないような新たな負担を招く注
射を、毎日複数回することに順応することが困難である
ことが分かるであろう。

薬剤の全身的投与の既存の方法に対する別法としてのイ
オントフォレシスは幾つかの長所を有している。そのよ
うな物質を投与するためにイオントフォレシスを使用す
るとその物質は全身の循環系に及んで高濃度となる。即
ち、その濃度は、薬剤が全身の循環系に吸収される前に
消化過程での不規則な影響及び肝臓で不活性化されるこ
との影響を受ける経口投与に比べて全く対照的である。

結局、経口投与では比較的多量の薬剤が、血流中でその
薬剤の所望の濃度を得るため及び所期の治療効果を達成
するために摂取されなければならない。各々の患者の消
化系の機能には差があるので、所期の治療効果を得るた
めに必要な経口的薬剤摂取量を予測することはしばしば
困難であることを認識する必要がある。

イオントフォレシスの他の長所となる可能性があるもの
は、体に害を与えることなくある持続した期間に渡って
薬剤を投与する能力である。最適には、周期的に薬剤を
投与するのではなく、患者の体内において、ある一定の
薬剤濃度を維持することが望ましいことがある。しかし
、現在利用できるイオントフォレシスシステムの制限の
ために、この持続的薬剤投与は患者に対する電気的及び
化学的やけどの危険性ゆえに現実的ではない。

イオントフォレシスの使用によって多くの利益が得られ
る可能性があるが、従来のイオントフォレシス技術は薬
剤のイオントフォレシス投与があまり実用的ではない原
因となるような幾つかの障害を有していた。特に、イオ
ントフォレシスの従来技術は、安全性が低く、予測不可
能であり、不便であり、又は不経済であると考えられて
いた。

そのような理由のためにイオントフォレシスは医学分野
において広範囲な承認を享受することができなかった。

更に、短時間の投与しか行えないためにイオントフォレ
シスは局部的に活性を有する薬剤の投与に専ら用いられ
ていた。

安全性に関して、イオントフォレシスは患者の皮膚にや
けどを生じる可能性があることが知られている。これら
のやけどは二つの原因から発生している：即ち（１）電
流自体がやけどを引き起こすような直流電流発生源、及
び（２）イオントフォレシスの過程中に生じる極端なＩ
）Ｈが電流と共に化学的やけどを発生させる働きをする
ところの化学的発生源である。

重大な直流電流やけど及び他の電気的な危険性を制御す
るための方法及び手順が開発されている。

例えば、イオントフォレシス工程で用いられる電流はゆ
っくりと増加させること及び適用される電流に限度を設
定しておくことが示唆されている。

直流電流によるやけどは、皮膚の単位面積当たりの電流
密度をやけどが始まる臨界値よりも低く保つことによっ
ても最小にし又は減少させることができる。低い電流密
度は、例えば、電極に接続してゲルー湿潤電極パッドを
使用すること、及びイオントフォレシスの実施中および
それに先立つて皮膚を濡らしておくことによって皮膚と
電極の間にひだや皺（それらはやけどを発生するような
電流の局部的高密度を引き起こす）を作らないようにす
ることなどのように、イオントフォレシス技術に注意を
払うことによて達成できる。この技術分野における別の
示唆は、電流がより広い面積に広がり、電流密度を下げ
得るように電極の表面積を広くすることであった。パイ
オン運動を限定するイオントフォレシスバイオ電極″と
いう表題の米国特許第４４１６２７４号（ＪＢｏｂｓｅ
ｎら）及び゛イオントフォレシス電極構造″という表題
の米国特許第４４７７９７１号（ＪａＣｏｂｓｅｎら）
を参照されたい。

電流を通している間の薬剤溶液の極端な酸性又はアルカ
リ性によって起こるやけど及びｐＨを制御することはも
っと困難である。電流が電極接点と薬剤を含む媒体との
間に流れるとき、水素イオン（Ｈつ又は水酸イオン（Ｏ
Ｈ−）が多く生成される。この濃度の上昇は水の電気分
解による電荷の交換によって起こる。

水の電気分解によって生じるＨ＋及びＯＨ−は、他の殆
どのイオンよりもかなり動き易く、それらは電極から離
れ溶液を通過して患者の皮膚に速やかに移動する。ゆえ
に、極端なｐＨの区域が直接皮膚の近傍に最終的に形成
される。この極端なｐＨの区域は明らかに危険であり、
電流がこれらのイオンを皮膚を通過させるときに重大な
やけどを起こすことが観察されている。従って、ｐＨの
変化が従来技術におけるイオントフォレシス治療法の適
用に時間的制限を設けていた。一般に、１回の治療光た
り僅か約２０分から３０分に制限されていた。

イオントフォレシスシステムにおいてｐＨ制御を行おう
とする多くの試みがなされた。従来は、これらの試みは
満足できるものではなかった。

ｐＨを制御しようとする一つの試みの方法はイオントフ
ォレシスシステムに緩衝液を導入するものであった。し
かし、この緩衝液の導入はイオントフォレシスの重要で
有益な特徴の幾つかを損なうことが分かっている。

＝１１− 緩衝液の導入はシステム内に新たな種類のイオンの濃度
を増加させることになる。イオンの混合物を含む溶液内
では、与えられた電気起動力によって移動する特定のイ
オンの量は、（ａ）イオンの濃度、（ｂ）イオンの運動
性、及び（ｃ）イオンの原子価電荷に比例する。

一般的には、緩衝液のイオンは、一般に小さく大変運動
性が良く（例えば、リン酸イオン、及びナトリウムのよ
うな相補性陽イオン）、イオントフォレシスによって患
者の皮膚を通過させたい薬剤イオンのような大きなイオ
ン（例えば、薬剤イオン）に較べて溶液の中をより早い
速度で移動するであろう。望ましい薬剤イオンの代わり
に緩衝液イオンが大きな割合でイオントフォレシスによ
って皮膚に移動される結果となる。ゆえに、皮膚を通過
する薬剤分子の量はかなり減少し、皮膚を通過する望ま
しくないイオンの量が増加する。

更に、前記より予想されるように、緩衝液の使用は適用
されるどのようなイオントフォレシス投与法においても
投与された薬剤の量の定量の問題を−層難しくしている
。もし、緩衝液イオンが皮膚を通過するならば、皮膚を
通過した薬剤の量を測定することは困難であるか不可能
であろう。このことは全く事実であり、なぜなら、殆ど
の薬剤、特に医薬品のイオンは大きく、それゆえにイオ
ントフォレシス実施中生じる電場の中で小さな緩衝液イ
オンに較べてゆっくり移動するからである。

今までの報告は、イオン移送による物質の投与は最も不
正確な投与方法の一つであると長い間みなされているこ
とを指摘している。実際、正確な定量技術の欠如が現在
でもイオントフォレシスの広い範囲で承認されない主な
原因の一つとなっている。

イオントフォレシスの臨床分野での使用において存在す
る他の問題は、イオントフォレシスシステムが特に便利
ではなく又は経済的ではなかったことである。一般的に
、薬剤投与の他の方法の方が高価ではなく、使用し易か
った。それゆえ、価格及び利便性の問題もイオントフォ
レシスの一般的承認を妨害していた。

上記の記述より認識されるように、イオントフォレシス
技術は医療分野での使用において幾つかの大きな利点を
有している可能性がある。イオントフォレシスは薬剤を
体内に傷を付けずに導入する技術を提供する。即ち、患
者は、薬剤を注射することなく及び経口投与にともなう
“第１回目の通過効果″に関連する不確実性に関係なく
必要な薬剤を投与される。更に、イオントフォレシスは
、連続的で持続された薬剤の摂取量が維持できるような
投与方法を提供する可能性を有している。

イオントフォレシス投与技術のこの可能性にもかかわら
ず、現在のイオントフォレシスの状態は、直流電流及び
ｐＨに誘導されるやけどがよく起こるので特に安全であ
るとは言えない。直流電流によるやけどはある範囲まで
はこの技術分野で既知の技術により制御できるが、溶液
を流れる電流に関連するｐＨ起因やけどはまだ問題とし
て残っている。これらのやけどは痛みを伴い直すことが
難しい。

更に述べるなら、既存の方法及び装置は投与されている
薬剤の正しい定量法を提供していない。

これは主にイオントフォレシス中に生成するＨ＋及びＯ
Ｈ−に起因している。これらは、患者に導入されなけれ
ばならない移動性の少ない薬剤分子のような大きいもの
と較べて非常に移動性があり、そのために患者に実際に
入った薬剤の量を決定できないのである。同時に、イオ
ントフォレシスは従来から特に経済的ではなくまた便利
でもなかった。

（発明が解決しようとする課題） ゆえに、この技術分野で必要なことは、患者のやけどや
危険性を避けることができるような方法で体内に薬剤及
び他の物質をイオントフォレシスによって投与するため
の技術である。投与された薬剤の量が正確に定量でき、
制御でき、及び持続した時間（即ち、何時間、又は何日
間）投与できるイオントフォレシスを用いて薬剤を投与
する改善された方法及び装置を提供することはかなりの
進歩である。

緩衝用のイオンを添加することなく安全に操作できるイ
オントフォレシスによる薬剤投与のための方法及び装置
を提供することは、この技術分野において更に意義ある
進歩である。もし、システム内のｌ）Ｈを狭い範囲で制
御できる機能を備えた、薬剤をイオントフォレシス投与
するための方法及び装置が提供されるならば、それも意
義ある進歩である。また、経済的で使用し易いイオント
フォレシスを用いる薬剤投与の方法及び装置を提供する
ことも別の進歩である。そのような方法及び装置がここ
に開示され特許請求されている。

（課題を解決するだめの手段） 本発明は、イオントフォレシスを用いて患者に一定の量
の薬剤（例えば、医薬品、調合薬又は他の物質）を安全
に投与するための装置に関する。

さらに、本発明のイオントフォレシス装置は緩衝用のイ
オンを加えることなく安全なｐ）（値を維持し、皮膚を
通過するイオン性薬剤と競合するようなイオンを溶液に
導入することを最小にした。

水の電気分解反応は、水溶液と電極の間の電位が標準水
素電極（以降”　Ｓ　ＨＥ　”と言う）に対して約＋１
．２３ボルトを越えたとき陽極で起こる。

陰極での水の電気分解反応は、水溶液と電極の間の電位
がＳＨＥに対して約−０，８３ボルトを越えたとき起こ
る。水の電気分解の直接の結果は陽極での強い酸性及び
陰極での強いアルカリ性である。

水の電気分解反応による極端なｐＨの防止の目的は、本
発明によれば流通システムを通して薬剤イオンを導入す
ることによって達成される。基本的には、本発明の装置
において、イオントフォレシス電極と患者の間にある薬
剤溶液は常に流れている。古い溶液はシステムの外に流
出し、薬剤の新しい溶液に置き換わるのである。結果的
には、イオントフォレシス中に生成した望ましくないイ
オンは電気泳動システムから流出する古い溶液として取
り除かれる。

そのような流通システムを使用することにより、ｐＨは
緩衝液を加えなくとも望ましい限界値内に維持すること
ができる。なぜなら極端なｐＨ（Ｈ＋及び０Ｈ−）を生
じる生成されたイオンは常にシステムの外に運び出され
るからである。

同時にイオントフォレシスシステムを通して運ばれる薬
剤の量を定量化することも可能である。

なぜならば、基本的には薬剤イオンのみがシステム内電
流で運ばれるからである。このことは溶液が常に流れて
いても成り立つのである。

それゆえ、患者に導入された薬剤の量をより正確に定量
化でき、しかも安全なイオントフォレシスの適用のため
に改善された方法及び装置を提供することが本発明の一
般的目的である。

更に、イオントフォレシス実施中の患者の皮膚の近傍で
のｐＨ変化により起こるやけどを回避するため及び治療
時間を延ばすためにイオントフォレシスシステムのｐＨ
を狭い範囲に制御できるイオントフォレシス適用のため
の改善された方法及び装置を提供することは本発明の目
的の一つである。

緩衝液を使用することなく薬剤液のｐＨを制御できるイ
オントフォレシスシステムを提供することは本発明の別
の目的である。

生成された望ましくないイオンを取り除く流通イオント
フォレシスシステムを提供することは本発明の別の目的
である。

簡単で、使い易くそして経済的なイオントフォレシスを
適用するための改善された方法及び装置を提供すること
も本発明の目的である。

これら及び他の目的並びに本発明の利点は、特許請求の
範囲及び以下の記載から十分に明らかとなるであろう。

Ａ、イオントフォレシスのメカニズム 前に述べたように、イオントフォレシスは医薬品及び他
の類似物質を患者の体内に導入する有望な方法であるこ
とが分かつている。特に、イオントフォレシスは体を傷
付けることなく医薬物を効率的に投与する方法を提供す
る。しかし、過去においては、イオントフォレシスは安
全で、定量的で、経済的で、且つ便利なシステムを作る
ことができなかったので、広くは受は入れられていなか
つＩこ　。

イオントフォレシスの広範な臨床応用を妨げる最も重大
な問題の一つは短時間のイオントフォレシスの後でも患
者の皮膚にひどいやけどを生じることである。電流密度
が約０　、５　ｍ　Ａ　／　ｃ　ｍ　’である既存のイ
オントフォレシスシステムにおいて、皮膚の変化は一般
的にイオントフォレシスの最初の５分以内に観察され、
そしてやけどは、電極の全体積に依存しているけれども
その方法を３０分又はそれ以上続けたときに起こる。こ
れらのやけどは直りに＜＜、そのイオントフォレシス治
療が完全に終わるまでは明らかには表れないことがある
。

更に避けることが難しいやけどは、電流が流れている患
者の皮膚あるいはその付近でイオントフォレシス溶液又
はイオントフォレシス媒質のｐｌ（の極端な変化によっ
て起こるやけどである。特に、患者にイオントフォレシ
スされる薬剤の媒質として一般的に用いられる水性イオ
ントフォレシス媒質を流れる電流は大量のＨ＋及びＯＨ
−イオンを生成する。

これらのイオン（Ｈ＋または０Ｈ−）は、大きな電気泳
動移動性を有しているのでイオントフォレシスシステム
内に存在する電気起動力に応答して速やかに移動する。

ゆえに、これらのイオンがイオントフォレシス工程中に
生成されたとき、それらは患者の皮膚の中に速やかに移
動し局部的な極端なｐ）ｌを生じる。そのような局部的
な極端なｐＨは患者の皮膚にやけどを生じさせる。

定義によれば、イオントフォレシスは薬剤イオンのよう
なイオンを皮膚のような障害物を通過させる移送を含ん
でいる。基本的なイオントフォレシス方法は、第１図に
示されるイオントフォレシスシステムの概略図を参照す
ることよりはっきりと理解できるであろう。第１図は互
いに患者の体の反対側に設置されている陽極及び陰極を
示している。電極と患者の間はイオントフォレシス媒質
である。この配置に従って、一連の界面が表される。

第１図に示されるように、これらの界面は、アノードと
付近の媒質の間の媒質界面（一般に１で規定される）、
システムのアノード側にあるイオントフォレシス媒質と
患者の間の媒質−皮膚界面（一般に２で規定される）、
同じくカソード側の媒質−皮膚界面（一般に３で規定さ
れる）、及び最後に媒質−カソード界面（一般に４で規
定される）。

各々の界面はそれぞれ抵抗を持っているので、各々の界
面の間の電位差は異なっていることが認識されるであろ
う。更に、一定電流を得るための、電圧は抵抗に直接比
例するので、各々の界面で加わる抵抗は２つの電極の間
に大きな電位差を生じさせる。

しかし、これらの界面に渡る全電圧降下は、システム内
の電荷の移動または患者に移送される薬剤の量と必ずし
も直接関連していない。明らかになって来るように、移
動する薬剤の量は、電流の量及び薬剤イオンと競合する
イオンの数と性質に依存している。

ここでの記述は、イオントフォレシス中に生成する望ま
しくない種類のイオンと望ましい薬剤を交換するための
方法及び装置に集中するであろう。

Ｂ、Ｈ＋及びＯＨ−の生成及び影響 イオンの移動は第１図に示されたシステムにより作られ
る電場の中で起きることが分かるであろう。従って、患
者に投与されるべき薬剤は電荷を持つイオンとしてシス
テム内に存在しなければならない。種々の化合物（例え
ば、塩、塩基、又は酸）は溶媒中で解離すると２つの成
分に解離するので、イオントフォレシスで使用される薬
剤はイオンの形態である。

ゆえに、イオントフォレシスの成分の一つは薬剤の活性
部分であるイオンであり、他方の成分は相補性イオンで
あるか、又は本発明の一つの実施態様においては、イオ
ン交換マトリックス内のイオンを放出した部位である。

これらのイオンは、イオントフォレシスの間電場によっ
て出現する電気起動力に従うので、電場はイオンをシス
テム内を通過させる。

イオントフォレシスの間、薬剤イオンは反対の負荷を持
つ電極に引き付けられる。このイオンの移動は、溶液中
のイオンの濃度、運動性、及び電荷（Ｗ予価）の積に比
例して起こる。移動した薬剤の量を決める特定の種類の
イオンによって運ばれた全電流に対する割合は、輸率と
呼ばれている。

イオンにの輸率は下記の式（１）によって表される： ｔ　ｋ＝　ｌ　２１／’　ｈＣｈ／Σ（ｌｚ口／’＋Ｃ
＋）　　　　（１）（式中、 １にはイオンにの輸率であり、 ｚｋはイオンにの原子価であり、 μ、はイオンにの運動性であり、 Ｃｋはイオンにの濃度であり、 ｉは総和係数であり及び総和は溶液の全てのイオンに対
してである。） 式（１）から、システム内に新たな種類のイオンが加え
られると、イオンにで表される薬剤がイオントフォレシ
スの間に移動する量は溶液にイオン種を追加する度に減
少することが分がる。前記から明らかなように、何故ｐ
）（を制御するために緩衝液及びその類似物質を使用す
ることが良くないか容易に理解できるであろう、即ち、
緩衝液の新たな種類のイオンの添加及びいがなるイオン
の濃度の増加も薬剤の移動を減少させるのである。

薬剤をシステム内で移動させるためには、推進力を提供
する必要がある。イオントフォレシスの場合、推進力は
電位差である。薬剤溶液を通して電流を生じさせるため
には、電極の接点材料（−般的には金属）と媒質中の電
解質の間の電荷交換のためのメカニズムを提供する必要
がある。

イオントフォレシスシステムに電流を導入するために使
用される２種類の電極がある。これらの電極は一般に゛
′不活性″又はパ反応性″のどちらかが考えられる。゛
反応性″電極の開発は非常に新しく、我々の同時出願中
の明細書に詳細に述べられている。しかし、本発明の目
的のためには不活性電極を仮定している。

゛′不活性″電極は、電極で電荷が陽極においてＳＨＥ
、に対してＶ≧１．２３ボルトのとき式（２）に示され
るような水の電気分解反応に従って溶液と交換されるよ
うな電極であると定義される：　２Ｈ２０＝０２＋４Ｈ
”＋４　ｅ　　　（２）（式中、ｅ−は電子を表す）。

式（２）において、水の電気分解は、アノード付近の溶
液とアノードの材料の間の電圧がＳＨＥ。

に対して１．２３ボルトを越えると起こる。（水の電気
分解が始まる正確な電圧は溶液のｐ）（及び温度、及び
その他のパラメーターに依存している；しかし、ＳＨＥ
、に対して約＋１．２３ボルトという値は一般的な条件
下で典型的な参考値として使用されている。）。ゆえに
、もし電極の界面及び薬剤媒質での電圧が水の電気分解
の電圧を越えると、Ｈｌ及びＯＨ″が形成される。

式（２）の反応の結果は、反応の生成物から予測される
ように、媒質の迅速な酸性化である。生成した水素イオ
ンは媒質−電極界面か媒質を通って媒質−皮膚界面に移
動し、酸性化を起こし皮膚のやけどの原因となる。

上記の反応は正の極性を持つ電極に特異的であるが、反
応の生成物が水酸イオンである同様の反応が陰極で起こ
る。この反応は媒質とカソードの間が約−０，８３ボル
ト（標準水素電極に対して）の電圧で起こる。もちろん
、これは陽極で起こる酸性化と同じメカニズムで媒質及
び組織をアルカリ化する。しかし、アルカリも電流が流
れている間に患者にやけどを引き起こすので、結果は同
じである。式（１）から理解できるようにいかなるイオ
ンにの輸率も追加の水素もしくは水酸イオンが加えられ
ると減少する。

更に、輸率の評価は、薬剤イオンによって運ばれる電気
の割合はＨ＋及びＯＨ−イオンがイオントフォレシスの
間に媒質に生成導入されるために必ずしも一定にならな
いことを明らかにしている；実際薬剤イオンによって運
ばれる電気の量はイオントフォレシスの間かなり変動し
ている。患者への薬剤の投与の実際の速度は、一般に実
施中一定ではない。

ゆえに、Ｈ＋又はＯＨ−の濃度が上がると、それに相当
する患者の皮膚を通過する薬剤の量の減少がある。投与
された薬剤の摂取量は正確に定量化できない結果となる
。更に、これらの因子のために効果的治療可能時間が著
しく減少される。

Ｃ１流通イオントフォレシス電極 本発明は、薬剤のイオントフォレシスシステムへの導入
のために使用する流通電極を開示している。流通電極は
薬剤を含む媒質又は溶液が常に流れ交換される電極であ
る。

本発明の流通電極を用いることによって、一つの位置で
新しい溶液が電流発生源と患者の間の領域に導入される
。別の位置で既に存在していた溶液が取り除かれる。こ
のようにして、新しい薬剤溶液の絶え間ない供給が行わ
れ、イオントフォレシス中に生成するＨ＋またはＯＨ−
は常に除去される。その結果として、システム内のｐＨ
は緩衝液を添加することなく望ましい範囲に維持される
。

第２図は、そのような流通電極の概略図である。

電流の発生源は１１で表され、それは電極１２と電気的
に接続されるように設置されている。次に、電極１２は
容器又は主薬剤区画１３と接続されている。流通電極シ
ステムの主な操作上の特徴は、薬剤イオンを電極で発生
する電流によって主薬剤区画１３から界面１４を通って
矢印Ａの方向に移動させることである。界面１４は主薬
剤区画１３と患者の間の界面又は接点を表している。

主薬剤区画１３には、薬剤を含む溶液を連続的に供給す
る供給源室１５も接続して設置されている。出口室１６
も主薬剤区画１３と接続して設置されている。主薬剤区
画１３を流通する速度を良い精度で制御するために主薬
剤区画１３と供給源室１５との間及び出口室１６との間
に膜１７を配置することもできる。ゆえに、新しい薬剤
溶液は常に主薬剤区画１３に導入され、生成された望ま
しくない種類のイオンを含む薬剤溶液は主薬剤区画１３
から出口室１６へ流出できる。

主薬剤区画１３に導入される溶液は種々の供給源から得
ることができる。明らかに、新しい新鮮な薬剤溶液を使
うことができる。更に、システムを既に通過して出口室
１６に入っている溶液を循環のために再生することもで
きる。そのような溶液はイオン交換樹脂の使用などを含
む種々の方法によって再生できる。

第３図は、流通電極を用いたときの異なった電流での輸
率理論値を表している（流速は１ｍｎ／分とした）。輸
率理論値は前記の式を用いることにより計算できる。ど
の場合でも輸率はすぐに一定値に達することが明らかに
示されている。

第４図は、異なった電流で流通電極を用いたときにモル
フインのイオントフォレシスで見られるｐＨの理論値を
示している（流速は５ｍ１７分とした）。この図におい
ても、ｐＨは安全な一定値に直ぐに達することが明確に
認められる。従来のイオントフォレシスに見られる極端
なＩ）Ｈは回避できる。

ゆえに、本発明の全ての目的は流通電極を用いることに
より達成できることが認識されるであろう。患者に導入
される薬剤は、システムを通過している電荷が水の電気
分解の生産物の緩衝イオンではなく薬剤イオンによって
運ばれるので、定量することができる。同時に、ｐＨは
システム内で生成されるＨ＋及びＯＨ−イオンが除去さ
れるので望ましい範囲に維持される。

以下の実施例は本発明の一般的範囲を示している。実施
例は本発明の範囲を制限することを意図するものではな
い。

実施例１ 本発明のイオントフォレシス用電極が患者（ヒ・　　ト
）にモルフインを投与する目的で使用された。

薬剤は最初的ｔｏｍｇ／ｍＡの濃度の水溶液で硫酸塩の
形で入手した。

薬剤溶液は流通電極の使用によってイオントフォレシス
システムに導入する。流通電極は、電極容器に一つは入
口で他方は出口である２つの付加的口を装備するように
設計されている。薬剤溶液は約１ｍＡ／ｍｉｎの流速で
電極内を流れるように送液される。

イオントフォレシスはステンレススチール製の不活性電
極を含んでいる。代わりにガラス炭素を使用することも
できる。負荷された薬剤はイオントフォレシスシステム
の電極と患者の皮膚の間を流れる硫酸モルフイン溶液へ
導入される。その時、約２ｍＡの電流がシステを流れて
いる。

そのようなシステム内のｐＨは第４図に示されたＩ）Ｈ
と同じと予測される。

患者はモルフインの投与によって観察される典型的な生
理学的反応を示している。これらの反応は次のものを含
んでいる：ヒスタミンの放出及び明るさの変化に対する
反応減少を伴う瞳孔の縮小。

放射線免疫測定技術により測定された血清中の薬剤濃度
はイオントフォレシスの時間に相関した薬剤濃度の上昇
を示している。

（発明の効果） 結局、本発明はイオントフォレシス実施中ｐＨを安全な
値に維持することを可能にした。操作中Ｉこ生成する競
合イオンがシステムから除去されるような流通電極の使
用が好ましい。ゆえに、本発明を用いると、操作中に生
成する望ましくないイオンは、所期の薬剤イオンが媒質
中に導入されると同時にイオントフォレシス媒質から除
去される。

本発明は他のある形態でその精神及び本質的特徴から外
れることなく実現化できるであろう。記載されている実
施態様は全ての観点から単なる例示であり限定的なもの
ではないと考えなければならない。それゆえに、本発明
は前記の記載ではなく特許請求の範囲に示されている。

特許請求の範囲の意味及び均等範囲内から生じる全ての
変化はそれらの範囲に含まれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の範囲に含まれる一般的なイオントフ
ォレシスシステムの概略図でアル。 第２図は、流通電気泳動電極の概略図である。 第３図は、異なった電流における流通電気泳動システム
に対する理論的輸率を示すグラフである。 第４図は、モルフイン電気泳動中の流通電気泳動システ
ムに対する理論的ｐＨを示すグラフである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオントフォレシスに使用する流通電極であって
   、 電極； 該電極を電流発生装置と接続して設置するための手段； 電極と接続されている薬剤区画： 該薬剤区画と患者の間の境界面を形成するための手段；
   及び 薬剤区画と患者の間に境界面が存在している間流体を薬
   剤区画を通過させる手段； からなるイオントフォレシスに使用するための流通電極
   。
2. （２）更に流体が供給源室から薬剤区画に流出できるよ
   うに薬剤区画と接続された供給源室を有する、請求項１
   記載のイオントフォレシスに使用するための流通電極。
3. （３）更に流体が薬剤区画から出口室に流出できるよう
   に薬剤区画と接続された出口室を有する、請求項２記載
   のイオントフォレシスに使用するための流通電極。
4. （４）更に供給源室と薬剤区画の間の開口部を覆う膜を
   有する、請求項３記載のイオントフォレシスに使用する
   ための流通電極。
5. （５）更に薬剤区画と出口室の間の開口部を覆う膜を有
   する、請求項４記載のイオントフォレシスに使用するた
   めの流通電極。