KR0168443B1 - 생체 통전장치 - Google Patents

Abstract

생체에 전압을 인가하여 생체를 통하여 DC전류를 통전시키는 장치를 개시하고 있다. 이 장치는 생체의 저항치의 변동이 무시될 수 있을 정도로 내부저항이 2kΩ이상의 고임피던스인 전지를 사용하는 장치가 제공된다. 그렇게 함으로서, 생체 저항이 변동하여도, 과전류의 흐름이 없다. 이 장치는 안전하고, 취급하기 편리하며 값싸다. 특히, 이온 침투요법, 통전 수단에의 약품이 투여되는 기술 등에 적당하다.

Description

생체 통전장치

제1도는 본 발명의 생체 통전장치의 1 실시예를 나타내는 단면도이다.

제2도는 제1도 A부분의 1 실시예 확대 단면도이다.

제3도는 랫트를 사용한 동물실험의 회로도이다.

제4도는 흡수된 인도메타신의 혈장중 농도의 추이를 나타내는 도이다.

본 발명은 직류전류를 생체에 통전하기 위한 생체 통전장치에 관한 것으로 더 상세히는 생체의 저항치의 변동에 의해서도 과전류가 흐르는 일이 없으며, 취급이 간단한 생체 통전장치에 관한 것이다.

생체 통전장치는 주로 의료용으로서 크고 작은 여러 가지의 것이 알려져 있으나, 대별하면 침술치료 등, 통전자체에 의해 치료효과를 얻는 목적에서 사용되는 것과, 통전을 매개로서 약물을 생체 내에 주입하여 약효를 얻도록 하는, 소위 이온침투요법(iontophoresis)에 사용되는 2종을 들 수 있다.

이온침투요법은 약물을 전기적으로 경피흡수시키는 기술이며, 전에는 통전에 의해 약물이 이온화하여 경피흡수 되는 것으로 생각되었으나, 이온화하지 않은 약물도 흡수되는 경우도 있는 것, 양극과 음극의 쌍방으로부터 흡수되는것 등 불명한 점이 많고, 그의 메카니즘은 이론적으로 해명되어 있지 않다.

피부 통전장치는 통전에 수반하는 부작용으로서 쇼크, 통감, 화상 등을 일으키는 문제가 있다. 그 원인으로서 통전에 수반하여 피부 등의 저항이 변동함으로서 필요이상의 전류가 흐르면 피부와 전극패드와의 접착성이 불충분하기 때문에 전류밀도가 국재(局在)하여 버리는 등으로 고려되어 왔다.

종래, 상기 문제점에 대한 대책으로서 외부저항, 스위치 등의 전류조절 수단을 설치하는 방법이 채택되어 왔다.

그러나, 상기 대책은 모두 전류 조절 수단을 전원 외부와 별도로 설치하여 전류를 콘트롤하는 방법이며, 장치가 크게 되어 취급이 곤란한 것, 전류의 콘트롤이 번잡한 것 등의 문제를 갖고 있다. 이 때문에 환자 자신이 이를 스스로 취급하는 것은 곤란하여 통원하여 의사에게 처치 받을 필요가 있었다.

따라서, 과전류가 흐르지 않고 안전하며, 취급이 간단하고, 더욱이 값싼 생체 통전장치의 개발이 요망되고 있다.

이러한 실정에 있어서, 본 발명자들은 예의 연구한 결과, 피부저항의 변동이 무시될 수 있는 정도로 전지자체의 내부 저항을 크게 함으로써 상기 과제가 해결될 수 있는 것과 전지에 있어서는 고체 전해질의 사용이 최적임을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은 생체에 전압을 인가하여 통전하는 장치에 있어서, 생체의 저항치의 변동이 무시될 수 있는 정도로 내부저항이 높은 임피던스 전지를 사용하는 것을 특징으로 하는 생체 통전장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 생체 통전장치에서 사용되는 전지의 내부저항을 고임피던스로 설정하기 위한 수단으로서 예컨대 전해질로서 고임피던스의 것을 사용하는 방법을 들 수 있다.

여기서, 이러한 전해질로서는 고체 전해질이 일반적으로 고임피던스이며, 또한 액이 누출되지 않아 바람직하다. 고체 전해질로서는 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질의 어느 것이라도 사용될 수 있다. 유기고체 전해질로서는 예컨대 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 에틸렌옥사이드와 프로필렌옥사이드와의 랜덤 공중합체등의 폴리에테르계 폴리머 외에 폴리에스테르계 폴리머나 폴리이민계 폴리머를 사용할 수 있으며, 이들의 유기고체 전해질과 조합시켜 사용하는 지지염으로서는 일반적으로 LiCF₃SO₃, LiCIO₄등의 알칼리 금속염이 사용된다. 또한 무기고체 전해질로서는 예컨대, LiI, Li-βAl₂O₃, Li₃N, Li-Al₂O₃등이 사용될 수 있다.

고체 전해질을 사용한 전지로서는 시이트상의 것이 가요성이 풍부하여 전극패드와 피부와의 접착성이 양호하고, 취급이 간편하여 저렴한것 등으로부터 바람직하다.

본 발명장치에서의 절연체, 전도부분(집전체), 전극, 절연성지지체, 피부접착부분 등으로서는 통상의 생체 통전장치에 사용되고 있는 것이 사용된다.

절연체로서는 예컨대 실리콘, 천연고무, 염화비닐 등이 사용될 수 있다.

집전체로서는 예를 들면 알루미늄, 동, 백금, 금 등의 금속박; 탄소피막; 전도성 섬유; 전도성 폴리머 등이 사용될 수 있다.

전극으로서는 예컨대 양극은 이산화망간 등이 음극으로서는 리튬, 탄소 등이 사용된다.

전도성 피부접착 패드로서는 예컨대 폴리아크릴산 나트륨, 폴리비닐 피롤리돈, 칸텐, 젤라틴, 메타크릴산-메타크릴산메틸폴리머, 메타크릴산 메틸-메타크릴산부틸-메타크릴산디메틸아미노에틸코폴리머 등의 아크릴 수지 등을 들 수 있다. 이들 약제를 함침시키는 경우에는 당해 약제의 친화성, 상용성 등을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명장치를 사용하여 생체에 통전하는 경우의 전기적 조건으로서는 생체에 악영향을 미치지 않는 범위의 전류치인 것이 필요하다. 이와 같은 생체에 안전한 전류범위로서는 통전시간에도 의존되나, 일반적으로는 0.5mA/cm²이하가 바람직하고, 효과의 점도 고려하면 특히 0.005~0.25mA/cm²의 범위가 바람직하다. 또한, 통전에 의한 생체의 저항치의 변동이 무시될 수 있는 정도로, 즉 생체의 저항치가 통전중에 변동한 경우에 있어서도 상기 전류 범위를 초과하지 않도록 내부저항을 고임피던스로 조정할 필요가 있다. 구체적으로는 장치 전체로서 전압 1~12V, 전류 0.05~25mA정도 되도록 전지의 내부저항을 조정하는 것이 바람직하다. 이 통전시간은 고체 전해질 전지의 방전시간을 조정함으로서 적의 설정될 수 있다.

본 발명장치를 사용한 이온침투요법은, 예컨대, 인도메타신, 푸루페남산(flufenamic acid), 플루르비푸로펜(flurbiprofen), 단트로렌(dantrolene), 니프라지롤(nipragilol), 프로르라놀롤(propranolol), 칼시토닌, 엘카토닌(elcatonin), 인슈린, 메틸프레드니솔론, 리도카인 등의 각종 약제에 적용될 수 있으며, 대상포진, 류마티즘, 근육통, 순환기장애, 골다공증, 당뇨병 등의 각종 질환의 치료에 사용될 수 있다.

본 발명의 생체 통전장치는 사용하는 전지자체의 내부저항이 고임피던스이기 때문에 통전중 피부 등의 저항의 변동에 의해서 과전류의 흐름이 없고, 또한 전해질로서 고체 전해질을 사용함으로써 액의 누출이 방지될 수 있으며, 더욱이 사이트상의 전지를 사용함으로서 우수한 피부접착성이 얻어지며, 전류 밀도의 편재에 의한 화상 등의 부작용을 방지할 수 있다.

또한, 스위치 등을 설치할 필요가 없기 때문에 구조가 단순하고 취급도 간단하다. 예를 들면 피부접착면에 점착부분을 설치하고, 라이너를 첨부한 형태로 함으로써 사용시 이를 벗겨 장착부위에 부치는 간단한 사용이 가능하고, 환자 자신이 용이하게 장착할 수 있다. 또한 저코스트화가 실현되어 1회 사용후 폐기하는 것도 가능하다.

이하, 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하나, 본 발명은 여기에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 생체 통전장치의 1 실시예를 나타내는 도면이다. 부호 1은 약제를 함침시킨 전도성 폴리머로 된 전도성 피부접착 패드, 부호 2는 약제를 함침시키지 않은 전도성 피부접착 패드이다. 부호 3은 생체 접착성 비전도성 점착층, 부호 4는 절연성 수지로 된 지지체, 부호 5는 필름상 전지, 부호 6은 외장이다. 제2도는 본 발명의 생체 통전장치에 사용되는 필름전지의 1 실시예를 나타내는 도면이다. 부호 7은 이산화망간을 작용물질로 하는 양극이다. 부호 8은 유기체 전해질이며, 부호 9는 리튬으로 된 음극이다. 부호 10은 알루미늄으로 된 집전체이다. 부호 11은 폴리올레핀계 수지에 의한 구멍을 막은 씨일층이며, 집전체(10)과 열융착되어 있다.

여기서, 유기고체 전해질(8)은 아래와 같이 제작하였다.

즉, 에틸렌옥사이드와 프로필렌옥사이드가 8대 2의 비율로 랜덤 공중합한 3관능성 폴리에테르(분자량 3,000) 10중량부, 변성 액상 MDI(메틸렌디페닐렌디이소시아네이트) 1중량부 및 1,4-디아자비시클로(2,2,2)옥탄 0.8중량부에 지지염으로서 LiCF₃SO₃1.3중량부를 균일하게 혼합 용해한 것을 글래스판상에 캐스트하고, 질소분위기 중에서 80℃에서 2시간 반응시키고, 두께 100μm의 필름상 고체 전해질로 한 것이다. 이 필름의 이온 전도도를 복소 임피던스법으로 측정한 바, 25℃에서 3x10^-6S.cm^-1이었다. 또 7의 양극성 물질의 결착제로서도 상기의 유기고체 전해질을 사용하였다.

전극면적이 10cm²인 제2도의 필름상 전지(내부저항:2KΩ)를 피부에 접하는 패드면적이 100cm²인 제1도의 생체 통전장치에 넣어 설치하고 1시간 통전시험한 바, 피부에 흐르는 전류는 2mA 이하이었다. 또한, 열상 등의 피부에 대한 악영향은 인식되지 않았다.

[시험예(생체 통전실험)]

제3도의 회로도에 따라 랫트를 사용하여 실험계를 구축했다.

4cm²의 부직포 2매를 준비하고 한쪽을 생리식염수 0.5ml에 침지하고, 패드 A로 했다. 다른 쪽을 인도메타신을 1% 함유하는 50% 에탄올수(pH6) 0.5ml에 침지하고 패드 B로 했다.

패드 A 및 B를 제모(除毛)한 랫트의 복부 피부에 1cm 간격으로 첨부했다. 각각의 패드상에 알루미늄 박판을 고정하고 패드 A를 플러스극에, 패드 B를 마이너스극에 접속했다. 또 제3도에 있어서, V는 전압계, A는 전류계를 나타낸다.

여기서, 통전은 정전류되도록 설정했다.

[피부자극]

측정전류에서 경시적으로 열상유무를 목축에 의해 관찰했다. 그 결과를 제1표에 나타냈다.

- : 변화 없음

± : 약한 열상이 인식됨

+ : 명백한 열상이 인식됨

[피부 저항치의 측정]

측정전류에서 통전개시후 15분에서의 패드 A, B사이의 전압을 측정하고 이것에 의해 피부 저항치를 측정했다. 그 결과를 제2표에 나타냈다.

(약제 혈장중 농도 추이)

측정전류에서 경시적으로 인도메타신의 혈장중 농도를 측정했다. 그 결과를 제4도에 나타냈다.

제4도에 있어서, ○, ●, △, ▲ 및 □은 각각 0mA, 0.2mA, 0.3mA, 0.5mA 및 1.0mA의 암페어에서 측정하여 얻은 것을 나타낸다.

Claims (4)

1. 생체에 전압을 인가하여 통전하기 위한 장치에 있어서, 내부 저항이 2kΩ 이상인 전지를 사용한 것을 특징으로 하는 생체 통전장치.
2. 제1항에 있어서, 전지가 고체 전해질을 사용한 것인 생체 통전장치.
3. 제2항에 있어서, 고체 전해질이 유기고분자 고체 전해질 또는 무기 고체 전해질인 생체 통전장치.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 전지가 시이트상의 것인 생체 통전장치.

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