WO2007017973A1 - イオントフォレーシス装置 - Google Patents

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WO2007017973A1
WO2007017973A1 PCT/JP2006/306458 JP2006306458W WO2007017973A1 WO 2007017973 A1 WO2007017973 A1 WO 2007017973A1 JP 2006306458 W JP2006306458 W JP 2006306458W WO 2007017973 A1 WO2007017973 A1 WO 2007017973A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrode
electrode structure
iontophoresis device
ions
polarizable electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/306458
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kiyoshi Kanamura
Nobuharu Kosiba
Mizuo Nakayama
Takehiko Matsumura
Hidero Akiyama
Akihiko Matsumura
Original Assignee
Transcu Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Transcu Ltd. filed Critical Transcu Ltd.
Publication of WO2007017973A1 publication Critical patent/WO2007017973A1/ja

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/20—Applying electric currents by contact electrodes continuous direct currents
    • A61N1/30—Apparatus for iontophoresis, i.e. transfer of media in ionic state by an electromotoric force into the body, or cataphoresis

Definitions

  • the present invention relates to an iontophoresis device, and more particularly to an iontophoresis device that can suppress or suppress preferred V and electrode reactions in an electrode structure.
  • Iontophoresis is a method in which a drug that has been dissociated into positive or negative ions in a solution is driven by voltage and transcutaneously transferred into the living body, and the burden on the patient is reduced. It has advantages such as excellent controllability of drug dosage.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a basic configuration of an iontophoresis device that is a device for performing the iontophoresis.
  • the iontophoresis device includes an electrode 111 and a working-side electrode structure having a drug solution holding unit 114 that holds a drug solution (medicine solution) that dissociates into positive or negative drug ions.
  • the drug ion is administered to the living body by applying a voltage of the same conductivity type as that of the drug ion to the electrode 111 and a voltage of the opposite conductivity type to the electrode 121 while the electrolyte solution holding unit 122 is in contact with the living body skin.
  • One of the problems to be solved in such an iontophoresis device is various electrode reactions that occur in the electrode structures 110 and 120.
  • the drug when the drug is a cationic drug that dissociates into positive drug ions, hydrogen ions and oxygen gas may be generated in the electrode 111 by electrolysis of water. In some cases, hydroxyl ions and hydrogen gas may be generated. Depending on the type of drug, the drug may cause a chemical reaction near the electrode 111 when energized, and the chemical solution holding part 114 may contain chlorine ions. In some cases, chlorine gas and hypochlorous acid may be generated.
  • Electrolysis of water may generate hydroxyl ions and hydrogen gas at electrode 111, and hydrogen ions and oxygen gas may be generated at electrode 121.
  • electrode 111 may be In the vicinity of the liquid, the chemical may cause a chemical reaction and change in quality.
  • the electrolytic solution holding part 122 contains chlorine ions, chlorine gas or hypochlorous acid may be generated. is there.
  • Patent Document 1 discloses an iontophoresis device in which a silver electrode is used as a positive electrode and a salty silver electrode is used as a cathode. .
  • the silver at the anode is oxidized to become insoluble silver chloride by energization, and the reaction at which the silver chloride is reduced to metal silver at the cathode preferentially occurs. It is possible to suppress the generation of various gases and the generation of various ions due to the electrode reaction.
  • this iontophoresis device it is difficult to prevent dissolution of the silver electrode during storage of the device, and in particular in the case of a device that administers a cationic drug, there are types of applicable drugs. It will be extremely limited.
  • the change in morphology when silver chloride is generated from a silver electrode is large, special consideration is necessary to prevent such a change in morphology from affecting the characteristics of the device.
  • this iontophoresis device does not solve the problem of drug alteration during energization.
  • Patent Document 2 discloses an iontophoresis device shown in FIG.
  • this iontophoresis device is disposed on the front side of the electrode 211, the electrolyte solution holding unit 212 that holds the electrolyte solution that contacts the electrode 211, and the electrolyte solution holding unit 212.
  • the composition of the electrolytic solution can be selected independently of the chemical solution. It is. Therefore, it is possible to use an electrolyte solution that does not contain chlorine ions.
  • an electrolyte solution that has an oxidation or reduction potential lower than that of water it is caused by water electrolysis. Generation of oxygen gas, hydrogen gas, hydrogen ions and hydroxyl ions can be suppressed. Alternatively, it is possible to suppress changes in pH caused by the generation of hydrogen ions or hydroxyl ions by using a buffer electrolyte in which multiple types of electrolytes are dissolved.
  • the migration force of drug ions to the electrolyte solution holding part is blocked by the S ion exchange membrane 213, the problem that the drug is altered by a chemical reaction during energization is also solved.
  • the iontophoresis device of Patent Document 2 has a large number of members constituting the device, and the electrolyte solution holding unit 212 and the chemical solution holding unit 214 are in a wet state (a high water content). Therefore, there is a problem that it is difficult to automate manufacturing and mass production or to reduce manufacturing cost.
  • Patent Document 1 US Patent No. 4744787
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3040517
  • the present invention has been made in view of the above problems, and achieves one or more of the following objects.
  • an object of the present invention is to provide an iontophoresis device capable of suppressing or suppressing the generation of oxygen gas, chlorine gas or hydrogen gas in an electrode structure.
  • Another object of the present invention is to provide hydrogen ions, hydroxyl ions or hypoxia in the electrode structure.
  • An object of the present invention is to provide an iontophoresis device capable of suppressing or suppressing the generation of chloric acid.
  • Still another object of the present invention is to provide an iontophoresis device capable of suppressing or suppressing alteration due to a chemical reaction of a drug during energization.
  • Still another object of the present invention is to provide iontophoresis that can suppress or suppress the generation of gas or ions as described above, or the alteration of drugs, and does not cause a large change in morphology of the electrode by energization. To provide an apparatus.
  • Still another object of the present invention is to provide an iontophoresis device that can suppress or suppress the generation of gas or ions as described above, or the alteration of drugs, and has a simplified configuration. is there.
  • Still another object of the present invention is to suppress or suppress the generation of gas or ions or the modification of drugs as described above, and to automate production or mass production !, easy !, ion tophoresis. To provide an apparatus.
  • Still another object of the present invention is to provide an iontophoresis device that can suppress or suppress the generation of gas or ions as described above, or the alteration of drugs, and can reduce the manufacturing cost. There is to do.
  • the present invention is an iontophoresis device comprising an electrode structure having a polarizable electrode containing a conductor having a capacitance per unit weight of lFZg or more (Claim 1). .
  • the iontophoresis device has a polarizable electrode (also referred to as an electric double layer capacitance capacitor (EDLC)) containing a conductor having a capacitance per unit weight of lFZg or more.
  • a polarizable electrode also referred to as an electric double layer capacitance capacitor (EDLC)
  • EDLC electric double layer capacitance capacitor
  • Energization at the polarizable electrode is caused by the formation of an electric double layer on the surface of the polarizable electrode. Accordingly, it is possible to carry out sufficient energization for administration of a necessary amount of drug ions without causing an electrode reaction or reducing the electrode reaction.
  • gases such as oxygen gas, chlorine gas or hydrogen gas, or the generation of undesirable ions such as hydrogen ions, hydroxyl ions, and hypochlorous acid is suppressed or reduced. Both can be reduced.
  • the electric capacity per unit weight of the conductor according to claim 1 can be more preferably lOFZg or more, whereby no electric current is generated or an electric current is applied while the electrode reaction is reduced. The amount of current obtained can be increased.
  • the present invention can also be an iontophoresis device comprising an electrode structure having a polarizable electrode containing a conductor having a specific surface area of 10 m 2 Zg or more (claim 2). ).
  • the iontophoresis device of claim 2 has a polarizable electrode including a conductor having a specific surface area of 10 m 2 Zg or more, the energization in the polarizable electrode is electrically applied to the surface of the polarizable electrode. This is caused by the formation of a double layer. Therefore, it is possible to carry out sufficient energization for administration of a necessary amount of drug ions without causing an electrode reaction or reducing the electrode reaction. As a result, generation of gas such as oxygen gas, chlorine gas or hydrogen gas, or generation of undesirable ions such as hydrogen ion, hydroxyl ion and hypochlorous acid can be suppressed or at least reduced.
  • gas such as oxygen gas, chlorine gas or hydrogen gas
  • undesirable ions such as hydrogen ion, hydroxyl ion and hypochlorous acid
  • the specific surface area of the conductor according to claim 2 can be more preferably 100 m 2 Zg or more, whereby an electric current that can be conducted without causing an electrode reaction or with a reduced electrode reaction. The amount can be increased.
  • a metal conductor such as gold, silver, aluminum, and stainless steel, or a non-metal conductor such as activated carbon and ruthenium oxide can be used. It is particularly preferable to use a non-metallic conductor as the conductor. This makes it possible to reduce or eliminate the concern that the polarizable electrode force metal ions elute and migrate to the living body. The same effect can also be obtained when a metal conductor such as alumite whose surface has been insolubilized is used as the conductor constituting the polarizable electrode.
  • the present invention can also be an iontophoresis device comprising an electrode structure having a polarizable electrode containing activated carbon (claim 3).
  • the iontophoresis device of claim 3 has a polarizable electrode containing activated carbon, energization in the polarizable electrode causes an electric double layer to be formed on the surface of the activated carbon. It arises more. Accordingly, it is possible to energize the electrolytic solution or the chemical solution without causing an electrode reaction or reducing the electrode reaction. As a result, generation of gas such as oxygen gas, chlorine gas or hydrogen gas, or generation of undesirable ions such as hydrogen ion, hydroxyl ion or hypochlorous acid can be suppressed or at least reduced.
  • gas such as oxygen gas, chlorine gas or hydrogen gas
  • undesirable ions such as hydrogen ion, hydroxyl ion or hypochlorous acid
  • the activated carbon to be included in the polarizable electrode ordinary activated carbon obtained by carbonizing and activating a raw material containing carbon such as coconut husk, wood powder, coal, pitch, and coatas should be used. Can do.
  • the activated carbon in the invention of claim 3 preferably has a capacitance per unit weight of 1 FZg or more, or a specific surface area of 10 m 2 Zg or more.
  • activated carbon fibers obtained by carbonizing and activating natural fibers and artificial fibers as the activated carbon (claim 4).
  • An excellent polarizable electrode can be obtained.
  • the activated carbon fiber for example, a woven fabric or a non-woven fabric can be used.
  • the activated carbon fiber in this case, a carbon obtained by carbonizing and activating a novoloid fiber (a fiber in which phenol resin is made into a fiber and then cross-linked to make the molecular structure three-dimensional) is used. (Claim 5) is particularly preferred, whereby a polarizable electrode having excellent flexibility and mechanical strength (such as tensile strength) and a very high specific surface area can be obtained.
  • a polarizable electrode containing activated carbon or activated carbon fiber excellent in electrolyte permeability can be used particularly preferably. Also, by adjusting the viscosity of the electrolyte by adding a thickener to the electrolyte held by the polarizable electrode, the electrolyte retainability in the polarizable electrode is further improved, and the handleability of the polarizable electrode is improved. It is also possible to improve the ease of assembly of equipment and devices.
  • the noinder polymer that can be used in this case is the conductor or claims in claims 1 and 2. Any polymer can be used without particular limitation as long as it acts as a binder for the activated carbon in Item 3 and does not dissolve in the electrolyte, etc. .
  • a polarizable electrode containing activated carbon uses a thermosetting resin such as phenol resin as the noinder polymer
  • a binder in which activated carbon is dispersed is used.
  • a polarizable electrode can be constructed by thermosetting a polymer or a binder polymer impregnated in activated carbon, or a binder polymer in which activated carbon is dispersed or a non-polymer polymer impregnated in activated carbon is thermoset. Further, it is possible to increase the electrostatic capacity of the polarizable electrode by carbonizing and activating it.
  • the polarizable electrode flexibility by using a polymer that is somewhat flexible as the binder polymer. This allows flexibility to follow the movement of the living body and unevenness of the skin.
  • An iontophoresis device including an electrode structure can be provided.
  • polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride as the noinder polymer.
  • the binder polymer is preferably used in an amount of 3 to 20 parts by weight with respect to 97 to 80 parts by weight of the activated carbon in the polarizable electrode containing activated carbon.
  • the electrode structure further includes a current collector, and the polarizable electrode is disposed on the front side of the current collector (claim). Item 9), this makes it possible to generate electricity with a polarizable electrode force with an even current density, and to achieve an iontophoresis device that can administer drugs with higher efficiency. .
  • the current collector of claim 9 has a specific resistance or surface resistance smaller than that of the polarizable electrode.
  • the current collector is preferably formed of carbon fiber or carbon fiber paper! (Claim 10).
  • the polarizable electrode is blended with a binder polymer, and the current collector is impregnated with a part of the binder polymer. 11).
  • the current collector can be impregnated with a binder polymer.
  • carbon fiber or carbon fiber paper is particularly preferably used as the current collector in claim 11.
  • the conductor in claims 1 and 2 and a part of the activated carbon in claim 3 are part of the binder. You can make it enter the current collector with the polymer.
  • the binder polymer in the invention of claim 11 can be the same as described above for claim 7, and if a thermosetting polymer is used as the binder polymer, the activated carbon and the binder are used.
  • a polymer composition can be cured after being impregnated in an electric body. Alternatively, the capacitance can be increased by further carbonization and activation after curing.
  • Claim 9- The current collector in the invention of L 1 may have the configuration described in Japanese Patent Application No. 2004-317317 by the applicant of the present application, and the current collector in the invention of claim 10 or 11 is The configuration described in Japanese Patent Application No. 2005-222892 by the applicant of the present application can be provided.
  • the current collector can be formed of a coating film of a conductive paint containing conductive powder (claim 14), whereby the current collector is formed. Manufacturing costs associated with body formation can be reduced.
  • the polarizable electrode and the current collector can be adhered by a conductive adhesive (claim 16), whereby the polarizable electrode and The current-carrying property with the current collector can be improved.
  • the electrode structure having a polarizable electrode according to the inventions of claims 1 to 17 can be used as a working electrode structure in an iontophoresis device, or can be used as a non-working electrode structure.
  • the iontophoresis device has a working electrode structure that holds drug ions to be administered to a living body and a non-working electrode structure that serves as a counter electrode.
  • the working electrode structure and the non-working electrode structure is the electrode structure according to claims 1 to 17.
  • both of them can be the electrode structure according to claims 1 to 17.
  • the drug to be administered to the living body may be held in both of the two electrode structures connected to both electrodes of the power supply (in this case, both electrode structures May be a working electrode structure and a non-working electrode structure), or a plurality of electrode structures may be connected to each pole of the power source.
  • the iontophoresis device of the invention is such that at least one of these electrode structures is the electrode structure of claims 1 to 17, and preferably all of them are claimed in claim 1. It can be set as 17 to 17 electrode structures.
  • the electrode structure further includes a chemical solution holding part that is arranged on the front side of the polarizable electrode and holds a chemical solution containing drug ions. Yes (claim 18).
  • the conductivity type of the drug ion in claim 18 may be either plus or minus. However, for convenience of explanation, in the following explanation of claim 18, the conductivity type of the drug ion is defined as the first conductivity type. Express.
  • the electrode structure according to claim 18 can be used as a working electrode structure in an iontophoresis device, and a drug ion and a drug ion are applied to a polarizable electrode in a state where the drug solution holding portion is in contact with the living body skin.
  • a voltage of the same conductivity type drug ions in the drug solution holding part are administered to the living body.
  • the chemical solution holding part is disposed immediately before the polarizable electrode, and in the case where the chemical solution in the chemical solution holding part is in contact with the polarizable electrode, the chemical solution holding part is provided from the polarizable electrode. All or at least a part of the energization to the holding part is caused by the formation of an electric double layer by trapping the second conductivity type ions in the chemical holding part in the polarizable electrode. Therefore, it is possible to energize the chemical without causing an electrode reaction or reducing the electrode reaction. As a result, the generation of gas or undesirable ions can be suppressed or reduced at least. It is out.
  • the first conductivity type ions are trapped in advance in the polarizable electrode, and in this state, the medicinal solution holding part is brought into contact with the biological skin, and the first conductive material is in contact with the polarizable electrode. It is also possible to energize by applying the mold voltage.
  • the trapping of ions of the first conductivity type to the polarizable electrode can be performed by energizing the polarizable electrode while applying the voltage of the second conductivity type, whereby the drug contained in the drug solution Ions (or other first conductivity type ions) can be trapped by polarizable electrodes
  • the polarizable electrode holds a chemical solution having the same composition as the chemical solution in the chemical solution holding part (claim 19).
  • the chemical solution held in the polarizable electrode and the chemical solution holding part is the same. Due to the composition, it is possible to prevent changes in device characteristics over time due to mixing of chemicals during storage of the device.
  • the retention of the chemical in the polarizable electrode can be improved by blending the thickener with the chemical held in the polarizable electrode.
  • the eighteenth aspect of the present invention it is possible to further provide a first conductivity type ion exchange membrane on the front side of the chemical solution holding part, thereby blocking the transfer of biological counter ions to the chemical solution holding part.
  • a first conductivity type ion exchange membrane on the front side of the chemical solution holding part, thereby blocking the transfer of biological counter ions to the chemical solution holding part.
  • the invention of claim 18 it is also possible to further include a second conductivity type ion exchange membrane between the chemical solution holding part and the polarizable electrode.
  • a second conductivity type ion exchange membrane between the chemical solution holding part and the polarizable electrode.
  • a certain amount of electrodes in the polarizable electrode is assumed. Even if a reaction occurs, the transfer of harmful ions, such as hydrogen ions, hydroxyl ions, or hypochlorous acid, to the living body is caused by the second conductivity type ion exchange membrane. Can be blocked.
  • the second conductivity type ion exchange membrane is integrally joined to the polarizable electrode. This improves the conductivity of the second conductivity type ion exchange membrane and the polarizable electrode.
  • the assembly work of the electrode structure can be simplified. Accordingly, it becomes easy to automate and mass-produce the electrode structure, or to reduce the manufacturing cost.
  • the second conductivity type ion exchange membrane and the polarizable electrode can be joined by, for example, thermocompression bonding.
  • the electrode structure may further include a first ion exchange membrane disposed on the front side of the polarizable electrode and doped with drug ions. (Claim 20).
  • the first ion exchange membrane in claim 20 can be either a cation exchange membrane or a key-on exchange membrane, for convenience of explanation, in the explanation of claim 20 below,
  • the conductivity type of one ion exchange membrane is expressed as the first conductivity type.
  • the electrode structure of claim 20 can be used as a working electrode structure in an iontophoresis device in the following first or second mode.
  • the first ion exchange membrane is doped with drug ions of the first conductivity type (the drug ions are bound to the ion exchange groups in the first ion exchange membrane), and the polarizable electrode
  • the first ion exchange membrane was doped by trapping the first conductivity type ions and applying a voltage of the first conductivity type to the polarization electrode while the first ion exchange membrane was in contact with the living skin. Drug ions are administered to the living body.
  • the first ion exchange membrane blocks the migration of biological counter ions to the polarizable electrode side, so that the drug administration efficiency can be increased, and further, it is directly applied to the biological skin. Since drug ions are held in the first ion exchange membrane, which is a member to be in contact with each other, it is possible to further increase the administration efficiency of drug ions. In addition, since drug ions are retained in a form that is doped into the first ion exchange membrane, the stability of drug ions during storage is increased, and the amount of stabilizers, antibacterial agents, preservatives, etc. used is reduced. Or the storage period of the device can be extended.
  • the working electrode structure is constituted only by the polarizable electrode and the first ion exchange membrane, and is used in a conventional iontophoresis device. It is possible not to have a wet member. Therefore, the assembly work of the working side electrode structure can be facilitated, automation of manufacturing and mass production can be facilitated, or manufacturing cost can be reduced.
  • the first ion exchange membrane is disposed in contact with the polarizable electrode in order to ensure the conductivity to the first ion exchange membrane, such as the polarizable electrode force.
  • the first ion exchange membrane is integrally joined to the polarizable electrode, thereby improving the electrical conductivity between the first ion exchange membrane and the polarizable electrode and assembling the electrode structure.
  • Doping of drug ions into the first ion exchange membrane and trapping of ions of the first conductivity type into the polarizable electrode in the first embodiment are performed by first ion in a drug solution containing drug ions of an appropriate concentration. This can be performed by applying a voltage of the second conductivity type to the polarizable electrode while the exchange membrane is immersed.
  • an electrolyte solution holding part for holding an electrolyte solution is disposed between the polarizable electrode and the first ion exchange membrane doped with the first conductivity type drug ions, and the first ion exchange is performed.
  • Drug ions are administered to the living body by applying a voltage of the first conductivity type to the polarizable electrode while the membrane is in contact with the living body skin.
  • the electrolytic solution in the electrolytic solution holding part has a first conductivity type ion for substituting drug ions in the first ion exchange membrane (hereinafter referred to as a first conductivity type ion in the electrolyte solution).
  • Second electrolysis ions the second conductivity type ions that migrate to the polarizable electrode
  • second electrolysis ions the second conductivity type ions that migrate to the polarizable electrode
  • the second electrolytic ions are transferred to the polarizable electrode and trapped to form an electric double layer, thereby energizing the polarizable electrode carrier and the electrolyte solution holding portion, and the first ion exchange membrane.
  • the drug ions inside can be transferred to the living body by being replaced with the first electrolytic ions of the electrolyte holding part force.
  • energization of the polarizable electrode and the electrolyte solution holding portion is caused by the transfer of the second electrolytic ions to the polarizable electrode, and thus gas and undesired ions are generated during energization. Can be suppressed.
  • the second ion exchange membrane in this case is integrally joined to the polarizable electrode. This makes it possible to achieve the same effect as described above for the invention of claim 18.
  • the transport number of the second ion exchange membrane is 1 in this case, the first electrolytic ions cannot move to the first ion exchange membrane and replace the drug ions.
  • the second ion exchange membrane in the embodiment one having a low transport number (for example, a transport number of 0.7 to 0.95, etc.) is used, but the second ion exchange membrane having such a low transport number is used. Even in the case of using, it is possible to sufficiently suppress the migration of drug ions to the electrolyte solution holding part.
  • the transport number refers to an electrolyte solution held in the electrolyte solution holding part and a drug solution containing drug ions and drug counter ions at appropriate concentrations (for example, a drug to the first ion exchange membrane).
  • a drug solution containing drug ions and drug counter ions at appropriate concentrations for example, a drug to the first ion exchange membrane.
  • It is defined as the ratio of the amount of charge carried by the drug counter ion passing through the second ion exchange membrane, out of the total charge carried through the second ion exchange membrane when the conductivity type voltage is applied.
  • the present invention is also an iontophoresis device comprising a working electrode structure that retains drug ions and a non-working electrode structure as a counter electrode of the working electrode structure,
  • a side electrode structure is a conductor having a capacitance per unit volume of 1 FZg or more, a conductor having a specific surface area of 10 m 2 Zg or more, or a polarizable electrode containing activated carbon, and disposed on the front side of the polarizable electrode.
  • An iontophoresis device characterized by comprising the third ion exchange membrane formed can be provided (claims 21 to 23).
  • the conductivity type of the drug ion in claims 21 to 23 may be either positive or negative, but for convenience of explanation, in the following explanation of claims 21 to 23, the conductivity type of the drug ion is Expressed as the first conductivity type.
  • the working electrode structure according to claims 21 to 23 does not necessarily have a polarizable electrode as defined in claims 1 to 20. Further, the drug ions in the working electrode structure may be held in the state of a chemical solution or may be doped into an ion exchange membrane.
  • any of the first and second conductivity type ion exchange membranes can be used.
  • the first conductivity type ion exchange membrane is used as the third ion exchange membrane
  • the first conductivity type voltage is applied to the working electrode structure to administer drug ions to the living body
  • a voltage of the second conductivity type is applied to the polarizable electrode with the third ion exchange membrane in contact with the living body skin.
  • energization of the third ion exchange membrane may be caused by the first conductivity type ions bound to the ion exchange groups of the third ion exchange membrane or the biological force.
  • 1 conductivity type ions are generated by transitioning to a 1S polarimetric electrode and trapped to form an electric double layer.
  • the current from the polarizable electrode to the third ion exchange membrane is mainly of the first conductivity type in the electrolyte held in the polarizable electrode. This occurs when ions migrate to the polarizable electrode and are trapped, forming an electrical double layer. Therefore, the gas in the non-working side electrode structure when energized is preferable. / Nion occurrence Can be suppressed.
  • the second conductivity type ion exchange membrane is used as the third ion exchange membrane, the second conductivity type ions are trapped in advance on the polarizable electrode of the non-working side electrode structure, and then the action is performed. Drug ions are administered to the living body by applying a first conductivity type voltage to the side electrode structure and applying a second conductivity type voltage to the non-working side electrode structure.
  • the conduction from the polarizable electrode to the third ion exchange membrane in the non-working side electrode structure is caused by the release of ions of the second conductivity type trapped in the polarizable electrode and the third ion exchange. It occurs by moving to the membrane. Therefore, generation of gas and undesirable ions in the non-working side electrode structure during energization can be suppressed.
  • the trapping of the second conductivity type ion on the polarizable electrode is performed by immersing the third ion exchange membrane in an appropriate electrolyte solution and applying the first conductivity type ion to the polarizable electrode of the non-working side electrode structure. This can be done by energizing with the voltage applied.
  • a second conductivity type ion exchange membrane as the third ion exchange membrane and hold the electrolyte in the polarizable electrode.
  • the polarizable electrode holds the electrolyte.
  • the first conductivity type ions in the electrolyte solution are trapped by the polarizable electrode to form an electric double layer, thereby energizing the electrolyte solution in addition to the polarizable electrode and being held by the polarizable electrode.
  • the second conductivity type ions in the electrolyte migrate to the living body through the third ion exchange membrane, thereby energizing the living body.
  • the non-working side electrode structure according to any one of claims 21 to 23 is a polarizable electrode, regardless of whether the first or second conductivity type ion exchange membrane is used as the third ion exchange membrane. Only the third ion exchange membrane can be configured to be very simple, and the force can also be configured to have no wet member such as an electrolyte holding unit. Therefore, it is possible to facilitate the assembly work of the non-working side electrode structure, to facilitate manufacturing automation and mass production, or to reduce the manufacturing cost.
  • the non-working-side electrode structure is provided with an electrolyte solution holding unit that holds an electrolyte solution that contacts the polarizable electrode. Kotochi is pretty.
  • drug ions are generated by applying a voltage of the first conductivity type to the working electrode structure.
  • a voltage of the second conductivity type is applied to the polarizable electrode in a state where the electrolytic solution holding part is in contact with the living body skin, and the electrolytic solution is applied from the polarizable electrode.
  • Energization of the holding part occurs when the first electrolytic ions in the electrolyte holding part move to the polarizable electrode and are trapped to form an electric double layer. Therefore, generation of gas and undesirable ions in the non-working side electrode structure during energization can be suppressed.
  • the "drug” in the present specification has a certain medicinal effect or pharmacological action regardless of whether it is prepared, treatment, recovery or prevention of illness, health promotion or maintenance, medical condition or health condition. It means a substance that is administered to a living body for the purpose of diagnosis or promotion or maintenance of beauty.
  • drug ion in the present specification means an ion generated by ion dissociation of a drug and is responsible for a medicinal effect or a pharmacological action
  • drug counter ion means a counter ion of the drug ion.
  • Dissociation of a drug into drug ions may be caused by dissolving the drug in a solvent such as water, alcohols, acids, alkalis, etc. By applying a voltage or adding an ionizing agent, etc. It may occur.
  • “Chemical solution” in the present specification refers to a fluid containing drug ions, and includes not only a solution in which a drug is dissolved in a solvent or a liquid state such as a stock solution in the case where the drug is liquid, but also a drug. As long as at least a part is dissociated into drug ions, it includes those in various states such as those in which the drug is suspended or emulsified in a solvent, etc.
  • Skin in the present specification means a biological surface on which drug ions can be administered by iontophoresis, and includes, for example, the mucous membrane in the oral cavity.
  • Biological includes humans and animals.
  • the "front side” in the present specification means the side close to the living skin on the path of the current flowing through the device upon administration of drug ions.
  • first conductivity type means positive or negative electric polarity
  • second conductivity type means a conductivity type opposite to the first conductivity type (minus or plus).
  • the first electrolytic ion and the second electrolytic ion contained in the electrolytic solution of the electrolytic solution holding part of the present invention are not necessarily required to be a single type, either one or both are a plurality of types. It does not matter.
  • the drug ions contained in the drug solution holding part or the drug ions doped into the ion exchange membrane do not necessarily have to be a single type, and may be a plurality of types.
  • the ion exchange membrane is obtained by dispersing the ion exchange resin in the form of a membrane in addition to the ion exchange resin formed in a film shape, and by obtaining the film by heat molding or the like. Dissolve in a solvent an ion exchange membrane, a composition comprising a monomer capable of introducing an ion exchange group, a crosslinkable monomer, a polymerization initiator, or a resin having a functional group capable of introducing an ion exchange group.
  • Various materials such as homogeneous ion exchange membranes obtained by impregnating and filling a substrate such as cloth, mesh, or porous film, and introducing ion exchange groups after polymerization or solvent removal are performed. Things are known. Any of these ion exchange membranes can be used for the ion exchange membrane of the present invention, and among these, an ion exchange membrane of the type in which the pores of the porous film are filled with ion exchange resin is particularly preferably used.
  • Neoceptor CM-1 manufactured by Tokuyama Corporation
  • CM-2 a cation exchange membrane
  • Ion exchange membranes with cation exchange groups such as CMX, CMS, CMB can be used.
  • Examples of ion exchange membranes include Neocepta AM-1, AM-3, AMX, Tokuyama Co., Ltd.
  • Ion exchange membranes with anion exchange groups such as AHA, ACH and ACS can be used.
  • the "first conductivity type ion exchange membrane” in the present specification means an ion exchange membrane having a function of selectively passing ions of the first conductivity type. That is, when the first conductivity type is positive, the “first conductivity type ion exchange membrane” is a cation exchange membrane, and when the first conductivity type is negative, “first conductivity type ion exchange membrane”.
  • An “exchange membrane” is a key-on exchange membrane.
  • the “second conductivity type ion exchange membrane” means an ion exchange membrane having a function of selectively passing ions of the second conductivity type. That is, when the second conductivity type is positive, the “second conductivity type ion exchange membrane” is a cation exchange membrane, and when the second conductivity type is negative, the “second conductivity type ion exchange membrane” is used. "Is a key-on exchange membrane.
  • Examples of the cation exchange group to be introduced into the cation exchange membrane include a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, and a phosphonic acid group. Cation exchange membrane with high rate can be obtained, etc. It is possible to control the transport number of the ion exchange membrane depending on the type of the ion exchange membrane.
  • the anion exchange groups introduced into the cation exchange membrane include primary to tertiary amino groups, quaternary ammonium groups, pyridyl groups, imidazole groups, quaternary pyridinium groups, and quaternary groups. Examples include imidazolium groups, and the use of quaternary ammonium groups or quaternary pyridinium groups, which are strongly basic groups, makes it possible to obtain key exchange membranes with high transport numbers. It is possible to control the transport number of the ion exchange membrane according to the type of anion exchange group to be introduced.
  • Examples of the cation exchange group introduction treatment include various methods such as sulfonation, chlorosulfonation, phosphorylation, and hydrolysis, and examples of the anion exchange group introduction treatment include amino acids. Various methods such as alkylation are known. By adjusting the conditions for this ion exchange group introduction treatment, the transport number of the ion exchange membrane can be adjusted.
  • the transport number of the ion exchange membrane can also be adjusted by the amount of ion exchange resin in the ion exchange membrane, the pore size of the membrane, and the like.
  • amount of ion exchange resin in the ion exchange membrane in the case of an ion exchange membrane of a type in which a porous film is filled with ion exchange resin, it is 0.005-5. O / zm, more preferably ⁇ .
  • the transport number of the ion exchange membrane depends on the average pore diameter, porosity, and filling rate of the ion exchange resin. It is possible to adjust.
  • the "blocking of the passage of ions" described in the present specification for the first-conductivity-type or second-conductivity-type ion exchange membrane does not necessarily mean that no ions are allowed to pass. Even when ions pass at a speed, the level of the drug is so small that even if the device is stored for a practically sufficient period of time, the drug will not deteriorate in the vicinity of the electrode when energized. When the passage of biological counter ions is suppressed to such an extent that the passage of ions can be suppressed or the drug administration efficiency can be sufficiently increased. And the like.
  • allowing the passage of ions described in the present specification for the first-conductivity-type or second-conductivity-type ion exchange membrane means that there is no restriction on the passage of ions. However, even when the passage of ions is restricted to some extent, it includes the case where the ions are passed at a sufficiently high speed or amount as compared with ions of the opposite conductivity type.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an iontophoresis device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 (A) to (D) are cross-sectional explanatory views showing the configuration of the working electrode structure of the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (A) to (C) are cross-sectional explanatory views showing the configuration of the working electrode structure of the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
  • 4A and 4B are cross-sectional explanatory views showing the configuration of the working electrode structure of the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 (A) to (D) are cross-sectional explanatory views showing the configuration of the working electrode structure of the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of an electrode used in the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
  • (B) is an AA cross-sectional view.
  • (C) is sectional drawing which shows the modification.
  • FIG. 7 is a plan view of an electrode according to another aspect used in the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
  • (B) is an AA cross-sectional view.
  • (C) is a sectional view showing a state in which this electrode is housed in a container.
  • FIG. 8 (B) is a plan view of an electrode of another aspect used in the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
  • (A) is the AA sectional view.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing a configuration of a conventional iontophoresis device.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of another conventional iontophoresis device.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an iontophoresis device X according to the present invention.
  • an iontophoresis device for administering a drug for example, lidocaine hydrochloride, morphine hydrochloride, etc.
  • a drug for example, lidocaine hydrochloride, morphine hydrochloride, etc.
  • each ion exchange membrane, polarizable electrode or cation exchange membrane in the following explanation By reversing the conductivity type of the ions to be doped and the voltage applied to the electrodes, an iontophoresis device that can achieve substantially the same effect as the following embodiments can be configured.
  • the iontophoresis device X includes a power source 30, a working electrode structure 10 connected by a positive electrode of the power source 30 and a power supply line 31, and a negative electrode of the power source 30 and a power supply line 32. It is comprised from the non-working side electrode structure 20 connected by these.
  • the working side electrode structure 10 and the non-working side electrode structure 20 are containers 16 and 26 that also have a force with the upper walls 16u and 26u and the outer peripheral walls 16s and 26s, and various structures described below are provided therein.
  • the containers 16 and 26 are capable of forming an arbitrary material force such as plastic.
  • the containers 16 and 26 can prevent evaporation of moisture from the inside and invasion of foreign matter from the outside, and A flexible material that can follow the unevenness of the skin is formed.
  • a removable liner that also has an appropriate material strength to prevent evaporation of moisture and mixing of foreign substances during storage of the iontophoresis device X may be affixed to the lower surfaces 16b and 26b of the containers 16 and 26.
  • an adhesive layer can be provided on the lower end portions 16e and 26e of the outer peripheral walls 16s and 26s in order to enhance adhesion to the skin during drug administration.
  • wet members such as a chemical solution holding unit and an electrolyte solution holding unit (high water content!)
  • working electrode structures 10H and 101 and non-working side electrode structures 20A to 20C described later Such as working electrode structures 10H and 101 and non-working side electrode structures 20A to 20C described later.
  • the container 16, 26 is not necessarily provided when the component is not provided.
  • a battery As the power source 30, a battery, a constant voltage device, a constant current device, a constant voltage / constant current device, or the like is used. Can be use, 0. 01 ⁇ :. L OmA / cm 2, preferably 0.01 to 0 are possible current adjustment in the range of 5 mA / cm 2, 50 V or less, preferably, below 30V It is preferable to use a constant current device that operates under safe voltage conditions.
  • 02 (A) to (D) are cross-sectional explanatory views showing the configuration of the working electrode structure 10A that can be used as the working electrode structure 10 of the iontophoresis device X: LOD is there.
  • the working-side electrode structure 10A includes an electrode member 11 including a conductive current collector 11a connected to the feeder 31 and a polarizable electrode 1 lb disposed on the front side of the current collector 1la. Have it.
  • This polarizable electrode lib contains a conductor having a capacitance per unit volume of lF / g or more, a conductor having a specific surface area of 10 m 2 Zg or more, or activated carbon, for example, in the form of a plate.
  • a member can be used.
  • 1 lb of the polarizable electrode is composed of a composition in which 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene is mixed with 95 parts by weight of activated carbon powder having a specific surface area of about 100 m 2 / g.
  • the shape can be exemplified.
  • the polarizable electrode lib can be composed of activated carbon fiber or activated carbon fiber impregnated with a binder polymer.
  • the activated carbon fiber has an extremely high V specific surface area (for example, 1000 to 2500 m). 2 Zg) and high tensile strength (for example, 300 to 400 NZ mm 2 ), and activated carbon fibers obtained by carbonizing and activating novoloid fibers excellent in flexibility can be particularly preferably used.
  • the activated carbon fiber obtained by carbonizing and activating the novoloid fiber can be obtained, for example, from Nippon Kainol Co., Ltd. under the trade name “Kinol activated carbon fiber”.
  • the polarizable electrode lib in the working electrode structure 10A can be impregnated and held with an electrolytic solution, and particularly preferably a chemical solution having the same composition as a chemical solution held in a chemical solution holding unit 14 described later. Can be held.
  • the current collector 1 la and the polarizable electrode 1 lb can be laminated and integrated by a method such as thermocompression bonding or adhesion using a conductive adhesive.
  • the thickness of the polarizable electrode lib can be about 10 ⁇ m to 20 mm, preferably about 20 ⁇ m to 2 mm.
  • the working electrode structure 10A includes a chemical solution holding part 14 for holding a chemical solution that contacts the polarizable electrode ib.
  • the drug solution is a drug solution in which the medicinal component dissociates into positive drug ions.
  • the chemical solution holding unit 14 can hold the chemical solution in a liquid state, or can be held by impregnating an appropriate absorbent carrier such as gauze, filter paper, or gel.
  • the working electrode structure 10A by applying a positive voltage to the current collector 11a in a state where the drug solution holder 14 is in contact with the living body skin, the drug ions in the drug solution holder 14 are administered to the living body. It is. In this case, energization from the polarizable electrode l ib to the chemical solution holding part 14 occurs when negative ions in the chemical solution are trapped by the polarizable electrode l ib and form an electric double layer (electrolysis is applied to the polarizable electrode l ib.
  • the working electrode structure 10B includes an electrode member 11 and a chemical solution holding unit 14 similar to those of the working electrode structure 10A, and further includes a cation exchange membrane 15 on the front side of the chemical solution holding unit 14. .
  • the working electrode structure 10C includes the electrode member 11 and the chemical solution holding part 14 similar to those of the working electrode structure 10A, and the key exchange is performed between the polarizable electrode l ib and the chemical solution holding part 14.
  • a membrane 13 is provided.
  • energization from the polarizable electrode 1 lb to the chemical holding part 14 causes the negative ions in the chemical holding part 14 to move to the polarizable electrode 1 lb through the key-on exchange membrane 13 This is caused by trapping and forming an electric double layer (if the electrolyte is held on the polarizable electrode l ib, in addition to the above, negative ions in the electrolyte are Trapping in the electrode also causes energization at 1 lb of polarizable electrode). Therefore, regarding the generation of gas during energization and the suppression of undesirable ion generation, the working electrode structure The same effect as structure 10A is achieved.
  • the migration of the drug ions in the drug solution holding part 14 to the polarizable electrode l ib side is blocked by the key-on exchange membrane 13, so that the drug is decomposed or altered during energization. An additional effect that can be prevented is achieved.
  • the working electrode structure 10D includes the electrode member 11 and the chemical solution holding part 14 similar to those of the working electrode structure 10A, and the ion exchange between the polarizable electrode l ib and the chemical solution holding part 14 is performed.
  • a membrane 13 is provided, and a cation exchange membrane 15 is provided on the front side of the chemical solution holding unit 14.
  • the working electrode structure 10D in addition to achieving the same effects as the working electrode structure 10A in terms of suppressing the generation of gas and undesirable ions during energization, the working electrode structure In the same manner as 10B, IOC, additional effects of preventing drug degradation and alteration during energization and increasing drug administration efficiency are achieved.
  • the polarizable electrode 11 and the key-on exchange membrane 13 can be joined and integrated by a technique such as thermocompression bonding.
  • the energization state from the electrode 11 to the ion exchange membrane 13 can be improved, or the assembly work of the working electrode structures 10C and 10D can be facilitated.
  • FIG. 3 (A) to (C) show the configuration of the working side electrode structure 10E of another embodiment that can be used as the working side electrode structure 10 of the iontophoresis device X: LOG FIG.
  • the working electrode structure 10E includes an electrode member 11 similar to the working electrode structure 10A, an electrolyte solution holding unit 12 that holds an electrolyte solution that contacts the polarizable electrode 1 lb, and an electrolyte solution holding unit 12 And a cation exchange membrane 15 doped with positive drug ions.
  • drug ions doped into the cation exchange membrane 15 are applied by applying a positive voltage to the current collector 11a in a state where the cation exchange membrane 15 is in contact with the living body skin. Is administered to the living body.
  • the energization from the electrolyte solution holding unit 12 to the cation exchange membrane 15 is caused by the transfer of positive ions in the electrolyte solution holding unit 12 to the cation exchange membrane 15, and these positive ions are transferred to the living body.
  • the ions are substituted and bonded to ion exchange groups in the cation exchange membrane 15.
  • the cation exchange membrane 15 blocks the migration of biological counter ions to the electrolyte solution holding unit 12, and therefore, the drug can be administered with high efficiency.
  • the electrolyte solution holding unit 12 of the working electrode structure 10E may hold the electrolyte solution in a liquid state or may be held by impregnating an absorbent carrier such as gauze, filter paper, or gel. .
  • the electrolytic solution of the electrolytic solution holding unit 12 has a composition that does not include positive ions having mobility equivalent to or higher than that of drug ions.
  • Doping of the cation exchange membrane 15 with drug ions can be performed by immersing the cation exchange membrane 15 in a chemical solution containing an appropriate concentration of drug ions.
  • the dope amount of the drug ion at this time can be adjusted by the concentration of the drug ion in the drug solution, the immersion time, the number of immersions, and the like.
  • the working electrode structure 10F includes the same electrode member 11, the electrolyte solution holding unit 12, and the cation exchange membrane 15 as those of the working electrode structure 10E, and includes the electrolyte solution holding unit 12 and the cation exchange membrane 15. A key-on exchange membrane 13 is further provided between them.
  • the cation exchange membrane 15 Since the transfer of drug ions doped in the electrolyte to the electrolyte holding part 12 is blocked by the key-on exchange membrane 13, the additional effect of preventing the alteration of the drug in the vicinity of the polarizable electrode l ib when energized Is achieved.
  • the interface between the cation exchange membrane 13 and the cation exchange membrane 15 or the interface between the cation exchange membrane 13Z semipermeable membrane and the Z cation exchange membrane 15 can be joined by a technique such as thermocompression bonding. Thus, the conductivity between them can be improved.
  • the key-on exchange membrane 13 in the working electrode structure 10F allows the passage of positive ions through the electrolyte solution holding portion 12, while having a semi-permeable property having a molecular weight fractionation property that blocks the passage of drug ions. Even if it replaces with a film
  • the working electrode structure 10G includes an electrode member 11, an electrolyte solution holding part 12, and a cation exchange membrane 15 similar to those of the working electrode structure 10E, and between the polarizable electrode 11 and the electrolyte solution holding part 12. Further, a key-on exchange membrane 13 is provided.
  • FIGS. 4A and 4B show configurations of working electrode structures 10H and 101 of still another embodiment that can be used as the working electrode structure 10 of the iontophoresis device X described above.
  • FIG. 4A shows configurations of working electrode structures 10H and 101 of still another embodiment that can be used as the working electrode structure 10 of the iontophoresis device X described above.
  • the working electrode structure 10H is composed of the same electrode member 11 as the working electrode structure 10A.
  • This treatment can be performed by applying a negative voltage to the current collector 11a in a state where the polarizable electrode ib is immersed in a chemical solution containing an appropriate concentration of drug ions.
  • the energization from the polarizable electrode l ib to the living skin is caused by the release of the drug ions trapped on the polarizable electrode l ib and the transition to the living skin.
  • Generation of chlorine gas, hydrogen ions, and hypochlorous acid are suppressed.
  • the working electrode structure 10H it is possible to use 1 lb of a polarizable electrode impregnated with a chemical solution. In this case, the process of trapping positive ions on the polarizable electrode l ib is not possible. It becomes unnecessary. That is, in this case, negative ions in the drug solution are trapped by the polarizable electrode l ib, and drug ions in the drug solution migrate to the living body, thereby energizing the polar skin electrode ib to the living skin. Also in this case, generation of oxygen gas and chlorine gas by energization, generation of hydrogen ions and hypochlorous acid are suppressed.
  • the working electrode structure 10H is an extremely simple structure consisting only of a current collector 1 la and a polarizable electrode 1 lb. Automation and mass production of the working electrode structure 10H are possible. Production is extremely easy, and manufacturing costs can be significantly reduced.
  • the working electrode structure 101 includes an electrode member 11 similar to the working electrode structure 10A, and a cation exchange membrane 15 disposed in contact with the front side of the polarizable electrode l ib.
  • the cation exchange membrane 15 is doped with drug ions in advance, and the drug is applied after the treatment of trapping positive ions into the polarizable electrode 1 lb.
  • This treatment can be performed by applying a negative voltage to the current collector 11a and energizing it with the cation exchange membrane 15 immersed in a chemical solution containing drug ions of an appropriate concentration. Prior to this treatment, the force thione exchange membrane 15 can be doped with drug ions in the same manner as described above for the working electrode structure 10E.
  • the cation exchange membrane 15 is attached to the living skin.
  • drug ions doped in the cation exchange membrane 15 are administered to the living body.
  • energization from the polarizable electrode l ib to the cation exchange membrane 15 occurs when positive ions trapped on the polarizable electrode l ib are released and migrate to the cation exchange membrane 15. Generation of oxygen gas and chlorine gas, generation of hydrogen ions and hypochlorous acid are suppressed.
  • the positive ions transferred from the polarizable electrode l ib to the cation exchange membrane 15 are replaced with drug ions transferred to the living body and bonded to the ion exchange groups of the cation exchange membrane 15.
  • the working electrode structure 101 is a very simple structure comprising a current collector 1 la, a polarizable electrode 1 lb, and a cation exchange membrane 15, and There is no need to handle wet materials when assembling. Therefore, automation and mass production of the working electrode structure 10 I are extremely easy, and the manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the polarizable electrode l ib and the cation exchange membrane 15 can be joined and integrated by a technique such as thermocompression bonding, so that the electrical conductivity between them can be improved.
  • FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views showing configurations of non-working side electrode structures 20A to 20D that can be used as non-working side electrode structures 20 of the iontophoresis device X described above. It is explanatory drawing.
  • the non-working-side electrode structure 20A includes a conductive current collector 21a connected to the feeder line 32, and a polarizable electrode 2 lb formed on the current collector 21a. It has a member 21.
  • This polarizable electrode 21b is substantially the same as the polarizable electrode l ib of the working electrode structure 10A. It has a configuration.
  • the polarizable electrode 21b contains a conductor having a capacitance per unit volume of 1 FZg or more, a conductor having a specific surface area of 10 m 2 Zg or more, or activated carbon, for example, in the form of a flat plate. Can be configured.
  • a preferable polarizable electrode 21b is composed of a composition in which 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene is blended with 95 parts by weight of activated carbon powder having a specific surface area of about 100 m 2 Zg in the form of a film.
  • an activated carbon fiber obtained by carbonizing and activating a novoloid fiber can be exemplified.
  • the polarizable electrode 21b can be impregnated with an electrolytic solution.
  • a negative voltage is applied to the current collector 21a while the polarizable electrode 21b is in contact with the living body, whereby the living body skin or the polarizable electrode 2b is held.
  • the positive ions in the electrolyte solution are transferred to the polarizable electrode 2 lb and trapped, and electricity is generated by forming an electric double layer. Accordingly, generation of hydrogen gas and generation of hydroxyl ions during energization are suppressed.
  • the non-working side electrode structure 20A is a very simple structure consisting only of the current collector 21a and the polarizable electrode 21b, the working side electrode structure 20A is not automated or mass-produced. It is extremely easy and the manufacturing cost can be greatly reduced. Since the non-working side electrode structure 20A has the same configuration as the working side electrode structure 10H, the non-working side electrode structure 20A and the working side electrode structure 10H are manufactured by the same process. It is possible to do. Therefore, the iontophoresis device provided with the non-working electrode structure 20A and the working electrode structure 10H further simplifies the manufacturing process, facilitating the automation of manufacturing and mass production, Manufacturing costs can be significantly reduced.
  • the non-working side electrode structure 20B includes an electrode member 21 similar to the non-working side electrode structure 20A, and a cation exchange membrane 25C arranged in contact with the polarizable electrode 21b.
  • the cation exchange membrane 25C is in contact with the living body.
  • a negative voltage to the current collector 21a positive ions are transferred to the polar skin 21b through the cation-exchange membrane 25C and trapped. Since energization occurs by forming an electric double layer, generation of hydrogen gas and generation of hydroxyl ions during energization are suppressed.
  • the non-working side electrode structure 20B has a very simple structure including a current collector 21a, a polarizable electrode 2 lb, and a cation exchange membrane 25 C, and does not have a wet member. Automation and mass production of the structure 20A are extremely easy, and the manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the non-working electrode structure 20B since the non-working electrode structure 20B has the same configuration as the working electrode structure 101, the non-working electrode structure 20B and the working electrode structure 101 are manufactured by the same process. It is possible. Therefore, the iontophoresis device including the non-working side electrode structure 20B and the working side electrode structure 101 further simplifies the manufacturing process, facilitating manufacturing automation and mass production. Costs can be significantly reduced.
  • the non-working-side electrode structure 20C includes the same electrode member 21 as the non-working-side electrode structure 20A, and a key-on exchange membrane 25A disposed in contact with the polarizable electrode 21b. .
  • energization for drug administration is performed after a treatment for trapping negative ions in the polarizable electrode 2 lb in advance.
  • the treatment for the trap can be performed by applying a positive voltage to the polarizable electrode 21 and energizing it with the ion exchange membrane 25A immersed in an appropriate electrolyte.
  • the energization from the polarizable electrode 21 to the living skin occurs when the negative ions trapped on the polarizable electrode 21b are released and migrate to the living skin. Ion production is suppressed.
  • the non-working side electrode structure 20C is a structure that is simple and does not have any extra members, and therefore is easy to automate manufacturing and mass production. Manufacturing Costs can be significantly reduced.
  • the non-working side electrode structure 20D includes the same electrode member 21 as the non-working side electrode structure 20A, and also has an electrolytic solution holding unit 22 that holds an electrolytic solution that contacts the polarizable electrode 21b, and an electrolytic solution holding A key-on exchange membrane 25A disposed on the front side of the portion 22 is provided.
  • the non-working side electrode structure 20D when a negative voltage is applied to the current collector 21a in a state where the key-on exchange membrane 25A is in contact with the living body, the positive ions in the electrolyte holding part 22 are polarizable. Since it moves to the electrode 21b and is trapped by activated carbon and forms an electric double layer, energization occurs, so generation of hydrogen gas and generation of hydroxyl ions during energization is suppressed.
  • FIG. 6 (A) is a plan view of an electrode member 40 that is particularly preferably used as the electrode member 11 of the working side electrode structures 10A to 101 or the electrode member 21 of the non-working side electrode structures 20A to 20D. Yes, Fig. 6 (B) shows the AA cross section.
  • reference numeral 41 denotes a current collector having a carbon fiber force, and a polarizable electrode 42 is formed on one surface of the current collector 41.
  • the polarizable electrode 42 is composed of a conductor having a capacitance per unit volume of lFZg or more, a conductor having a specific surface area of 10 m 2 Zg or more, or a plate-like member containing activated carbon. Is possible.
  • the polarizable electrode 42 As a preferable configuration of the polarizable electrode 42, a composition in which 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene was mixed with 95 parts by weight of activated carbon powder having a specific surface area of about 100 m 2 Zg was formed into a film. As a particularly preferable configuration of the polarizable electrode 42, an activated carbon fiber obtained by carbonizing and activating a nobroid fiber can be exemplified.
  • a terminal member 43 including a male fitting portion 43a, a body portion 43b, and a joint portion 43c is attached.
  • the terminal member 43 is formed on a polymer matrix such as silicon rubber with a fine powder of graphite, graphite, carbon black, or glassy carbon.
  • a composition containing carbon fillers such as short fibers cut from carbon fibers is hardened by heat vulcanization, and the above composition is impregnated in the carbon fibers constituting the current collector 41.
  • the current collector 41 and the terminal member 43 are integrated at the joint 43c.
  • this electrode member 40 since the carbon fiber has high conductivity and flexibility, it is possible to conduct electricity at a uniform current density from the polarizable electrode 42, and the movement of the living body and the unevenness of the skin Thus, flexible working electrode structures 10A to 101 and non-working electrode structures 20A to 20D can be realized.
  • connection from the power source 30 to the power supply lines 31 and 32 can be performed using a connector having a female fitting portion that fits into the male fitting portion 43a. Even if a metal material is used for the female fitting part, the male fitting part 43a is separated from the current collector 41 by the body part 43b. Elution is prevented from moving to the living body.
  • the method of attaching the terminal member 43 to the current collector 41 is arbitrary.
  • the terminal member 43 is formed with locking portions 43d and 43e, and the current collector is formed. Attachment is also possible by passing the locking portion 43e through the small hole provided in 41.
  • 07 (A) is an electrode member 50 according to another embodiment that is particularly preferably used as the electrode member 11 of the working electrode structures 10A to 101 or the electrode member 21 of the non-working electrode structures 20A to 20D.
  • 7B is a cross-sectional view taken along the line AA.
  • reference numeral 51 denotes a current collector formed of carbon fiber having a circular conductive sheet portion 51a and an elongated extension portion 5 lb extending from the conductive sheet portion 51a.
  • a polarizable electrode 52 similar to the polarizable electrode 42 is formed on one surface of the conductive sheet portion 5 la.
  • the electrode member 50 can be energized with a uniform current density from the polarizable electrode 52, and has flexibility to follow the movement of the living body and the unevenness of the skin.
  • the working electrode structures 10A to 10I and the non-working electrode structures 20A to 20D can be realized.
  • this electrode member 50 is used in combination with containers 16 and 26 in which openings 16h and 26h are formed in outer peripheral walls 16s and 26s or upper walls 16u and 26u. , 26 The extension 51b is pulled out from h and accommodated in the containers 16 and 26.
  • Connection from the power source 30 to the power supply lines 31 and 32 can be performed using a connector such as a hook clip attached to the tip of the power supply lines 31 and 32 in the extended portion 51b.
  • working electrode structure 10A ⁇ like LOG and non-working electrode structure 20D, members with high water content such as electrolyte solution holding parts 12, 22 and chemical solution holding part 14 are housed inside.
  • the water repellent part is provided with water repellency by impregnating the extension 51b located at the openings 16h and 26h with fluorine-based resin, silicone-based resin, silane-based resin, etc.
  • the current collectors 41 and 51 of the electrode members 40 and 50 are formed of carbon fiber paper, the same effect as described above can be obtained, and the carbon fibers or carbon fiber paper of the current collectors 41 and 51 can be obtained. Impregnation with soft polymers such as silicone rubber and thermoplastic polyurethane prevents the deterioration of the electrode quality due to the falling off of the carbon fibers and improves the handling of the electrode members 40 and 50.
  • FIG. 8 shows still another embodiment of the electrode member 60 that is particularly preferably used as the electrode member 11 of the working electrode structures 10A to 101 or the electrode member 21 of the non-working electrode structures 20A to 20D.
  • FIG. 2B is an explanatory diagram showing the plan view of the electrode member 60, and FIG.
  • the electrode member 60 includes a base 61 that serves as a support, a circular current collector 62 formed on the base 61, and a power supply extending outward from the current collector 62. It is composed of a polarizable electrode 64 having a circular shape formed on a wire 63 and a current collector 62.
  • the base 61 is a thin film body made of a plastic material typically having a thickness of about 0.02-0. 2 mm, and is a PET film because of its flexibility and low cost. Is particularly preferably used.
  • the current collector 62 and the power supply line 63 apply a conductive paint containing conductive powder on the base 61.
  • the conductive coating film having a thickness of about 0.02 to 0.2 mm can be formed.
  • thermosetting type conductive paint it is preferable to use a thermosetting type conductive paint.
  • a coating film having excellent chemical stability can be obtained.
  • metal powder such as gold powder or copper powder can be used, but it is particularly preferable to use carbon powder. It is possible to reduce or eliminate the concern that the eluted metal ions migrate to the living body.
  • the current collector 63 can be connected to the terminal of the power source 30 with solder, conductive adhesive, or the like at an extension end (not shown).
  • the polarizable electrode 64 can have the same configuration as the polarizable electrode 42.
  • the area of the polarizable electrode 64 is shown to be slightly smaller than that of the current collector 62.
  • V and area can also be used.
  • the polarizable electrode 64 can be bonded to the current collector 62 by using the conductive adhesive 65, and this improves the conductivity from the current collector 62 to the polarizable electrode 64. be able to.
  • the electrode member 60 can be composed only of inexpensive and readily available materials, and can be manufactured by a method suitable for automation or mass production, such as punching or application of conductive paint. Therefore, there is an advantage that the manufacturing cost is low.
  • the specific shapes and dimensions of the electrode structures and polarizable electrodes shown in the embodiments are merely examples, and the present invention is based on the shapes, dimensions, etc. shown in the embodiments. Not limited.
  • the current collector is used to realize energization with a more uniform current density from the polarizable electrode.
  • the current collector is not necessarily used. It is also possible to constitute the electrode member with only polarizable electrodes, which is not necessary.
  • the iontophoresis device is a single working electrode structure 1
  • the iontophoresis device of the present invention can be configured by combining any one or more of the working electrode structures 10A to 10I and any one or more of the non-working electrode structures 20A to 20D. It is.
  • any one or more of the working electrode structures 10A to 10I is used, while the iontophoresis device itself is not provided with a non-working electrode structure, for example, acts on living skin. It is also possible to administer a drug by applying a voltage to the working electrode structure in a state where the side electrode structure is brought into contact with a part of the living body in contact with a grounding member. In this case as well, the generation of oxygen gas, hydrogen gas, chlorine gas, etc. in the working electrode structure during energization, or the generation of hydrogen ions, hydroxyl ions, and hypochlorous acid is suppressed. Such an iontophoresis device is also included in the scope of the present invention.

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Abstract

　作用側電極構造体又は非作用側電極構造体に、比表面積が１０ｍ２／ｇ以上の導電体を含有する分極性電極、単位体積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、或いは活性炭を含有する分極性電極を設けることにより、電極構造体中において生じる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、或いは通電時における薬物の化学反応による変質を抑止、或いは少なくとも低減することができるイオントフォレーシス装置を提供する。

Description

明 細 書
イオントフォレーシス装置
技術分野
[0001] 本発明は、イオントフォレーシス装置に関し、特に、電極構造体における好ましくな V、電極反応を抑止な 、し抑制できるイオントフォレーシス装置に関する。
背景技術
[0002] イオントフォレーシスは、溶液中にお!、てプラス又はマイナスのイオンに解離した薬 物を電圧により駆動して経皮的に生体内に移行させるものであり、患者に対する負担 が少なぐ薬物の投与量の制御性に優れるなどの利点を有して 、る。
[0003] 図 9は、上記イオントフォレーシスを行うための装置であるイオントフォレーシス装置 の基本的な構成を示す説明図である。
[0004] 図示されるように、イオントフォレーシス装置は、電極 111と、プラス又はマイナスの 薬物イオンに解離する薬物の溶液 (薬液)を保持する薬液保持部 114とを有する作 用側電極構造体 110、電極 121と、電解液を保持する電解液保持部 122とを有する 非作用側電極構造体 120、及び電極 111、 121に両端を接続された電源 130を備 えており、薬液保持部 114及び電解液保持部 122を生体皮膚に接触させた状態で 電極 111に薬物イオンと同一導電型の電圧を、電極 121にその反対導電型の電圧 を印加することで薬物イオンが生体に投与される。
[0005] このようなイオントフォレーシス装置における解決課題の一つに電極構造体 110、 1 20中にお!/、て生じる種々の電極反応がある。
[0006] 例えば、薬物がプラスの薬物イオンに解離するカチオン性薬物である場合には、水 の電気分解によって電極 111にお 、ては水素イオンや酸素ガスが発生する場合が あり、電極 121においては水酸基イオンや水素ガスが発生する場合があり、薬物の 種類によっては通電時に電極 111の近傍で薬物が化学反応を起こして変質する場 合があり、更に、薬液保持部 114に塩素イオンが含まれている場合には塩素ガスや 次亜塩素酸が発生する場合がある。
[0007] 同様に、薬物がマイナスの薬物イオンに解離するァ-オン性薬物である場合には、 水の電気分解によって電極 111にお ヽては水酸基イオンや水素ガスが発生する場 合があり、電極 121においては水素イオンや酸素ガスが発生する場合があり、薬物の 種類によっては通電時に電極 111の近傍にぉ ヽて薬物が化学反応を起こして変質 する場合があり、更に、電解液保持部 122に塩素イオンが含まれている場合には塩 素ガスや次亜塩素酸が発生する場合がある。
[0008] 電極構造体 110、 120において上記のようなガスが発生した場合には、電極 111、 121から薬液、電解液への通電が阻害されることになり、水素イオン、水酸基イオン、 次亜塩素酸が発生した場合には、これらが生体界面に移行することで生体に有害な 作用を及ぼすこととなる。また薬物の変質を生じると、所期の薬効が得られなくなった り、有毒性の物質が生成されるなどの好ましくない状況を生じる場合がある。
[0009] 上記のような問題を解決できるイオントフォレーシス装置として、特許文献 1は、陽 極に銀電極、陰極に塩ィ匕銀電極が使用されるイオントフォレーシス装置を開示してい る。
[0010] このイオントフォレーシス装置では、通電によって陽極の銀は酸ィ匕されて不溶性の 塩化銀となり、陰極では塩化銀が還元されて金属銀となる反応が優先的に生じるた め、上記のような電極反応による各種ガスの発生や各種イオンの生成を抑制すること ができる。
[0011] しかしながら、このイオントフォレーシス装置では、装置の保存中における銀電極の 溶解を防止することが難しぐ特にカチオン性の薬物を投与する装置の場合には、適 用できる薬物の種類が極めて限定されてしまう。また、銀電極から塩化銀が生成され る際のモルフォロジ一変化が大きいために、そのようなモルフォロジ一の変化が装置 の特性に影響を与えないための特別の配慮が必要となり、例えば、張り合わせの構 造が採用できないなど、装置の形態に大きな制約を生じる問題もある。更に、このィ オントフォレーシス装置では、通電時の薬物の変質の問題は解消されない。
[0012] 上記の問題を解決できる他のイオントフォレーシス装置として、特許文献 2は、図 10 に示されるイオントフォレーシス装置を開示して 、る。
[0013] 図示されるように、このイオントフォレーシス装置は、電極 211と、電極 211に接触す る電解液を保持する電解液保持部 212と、電解液保持部 212の前面側に配置される 第 2導電型のイオン交換膜 213と、イオン交換膜 213の前面側に配置される第 1導電 型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部 214と、薬液保持部 214の前面 側に配置される第 1導電型のイオン交換膜 215を備える作用側電極構造体 210と、 図 9と同様の非作用側電極構造体 220及び電極 230とから構成されている。
[0014] このイオントフォレーシス装置では、電解液と薬液とが第 2導電型の第 2イオン交換 膜 213によって区画されているため、電解液の組成を薬液と独立に選択することが可 能である。従って、塩素イオンを含まない電解液を使用することが可能であり、電解 液中の電解質として、水の電気分解よりも酸化又は還元電位の低いものを選択する ことで、水の電気分解に起因する酸素ガスや水素ガス、水素イオンや水酸基イオン の生成を抑制することが可能である。或 ヽは複数種類の電解質を溶解させた緩衝電 解液を使用することで、水素イオンや水酸基イオンが生成されることによる pH変化を 抑制することも可能である。更に、このイオントフォレーシス装置では、薬物イオンの 電解液保持部への移行力 Sイオン交換膜 213により遮断されるために、通電時の化学 反応によって薬物が変質する問題も解決されている。
[0015] その反面、特許文献 2のイオントフォレーシス装置は、装置を構成する部材数が多 ぐしかも、電解液保持部 212及び薬液保持部 214はゥヱットな状態 (含水率が高い 状態)での取り扱いが必要になることから、製造の自動化や大量生産化が難しぐ或 いは製造コストの低減が難し 、と 、う問題がある。
特許文献 1：米国特許第 4744787号公報
特許文献 2：特許第 3040517号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0016] 本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、下記のいずれか一以上の目 的を達成するものである。
[0017] 即ち本発明の目的は、電極構造体中における酸素ガス、塩素ガス又は水素ガスの 発生を抑止又は抑制することができるイオントフォレーシス装置を提供することにある
[0018] 本発明の他の目的は、電極構造体中における水素イオン、水酸基イオン又は次亜 塩素酸の発生を抑止又は抑制することができるイオントフォレーシス装置を提供する ことにある。
[0019] 本発明の更に他の目的は、通電時の薬物の化学反応による変質を抑止又は抑制 することができるイオントフォレーシス装置を提供することをもその目的とすることにあ る。
[0020] 本発明の更に他の目的は、上記のようなガス又はイオンの発生、或いは薬物の変 質を抑止又は抑制できるとともに、通電によって電極に大きなモルフォロジ一の変化 を生じさせないイオントフォレーシス装置を提供することにある。
[0021] 本発明の更に他の目的は、上記のようなガス又はイオンの発生、或いは薬物の変 質を抑止又は抑制できるとともに、構成が簡略化されたイオントフォレーシス装置を提 供することにある。
[0022] 本発明の更に他の目的は、上記のようなガス又はイオンの発生、或いは薬物の変 質を抑止又は抑制できるとともに、製造の自動化又は大量生産化を行!、易!、イオン トフォレーシス装置を提供することにある。
[0023] 本発明の更に他の目的は、上記のようなガス又はイオンの発生、或いは薬物の変 質を抑止又は抑制できるとともに、製造コストを低減す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。
課題を解決するための手段
[0024] 本発明は、単位重量当たりの静電容量が lFZg以上の導電体を含有する分極性 電極を有する電極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置である（ 請求項 1)。
[0025] 請求項 1のイオントフォレーシス装置は、単位重量当たりの静電容量が lFZg以上 の導電体を含有する分極性電極 (電気 2重層容量キャパシタ (EDLC)とも呼ばれる） を有するが故に、分極性電極における通電は、分極性電極の表面に電気 2重層が 形成されること〖こより生じる。従って、電極反応を生じることなぐ或いは電極反応を低 減させた状態で、必要量の薬物イオンの投与に十分な通電を行うことが可能となる。 その結果、酸素ガス、塩素ガス又は水素ガスなどのガスの発生、或いは水素イオン、 水酸基イオン、次亜塩素酸などの好ましくないイオンの発生を抑止し、或いは少なく とも低減することができる。
[0026] 請求項 1における導電体の単位重量当たりの静電容量は、より好ましくは lOFZg 以上とすることができ、これにより、電極反応を生じることなぐ或いは電極反応を低減 させた状態で通電し得る電流量を増大させることができる。
[0027] 本発明は、比表面積が 10m2Zg以上の導電体を含有する分極性電極を有する電 極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置とすることもできる（請求 項 2)。
[0028] 請求項 2のイオントフォレーシス装置は、比表面積が 10m2Zg以上の導電体を含 有する分極性電極を有するが故に、分極性電極における通電は、分極性電極の表 面に電気 2重層が形成されることにより生じる。従って、電極反応を生じることなぐ或 いは電極反応を低減させた状態で、必要量の薬物イオンの投与に十分な通電を行う ことが可能となる。その結果、酸素ガス、塩素ガス又は水素ガスなどのガスの発生、或 いは水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸などの好ましくないイオンの発生を抑止 し、或いは少なくとも低減することができる。
[0029] 請求項 2における導電体の比表面積は、より好ましくは 100m2Zg以上とすることが でき、これにより、電極反応を生じることなぐ或いは電極反応を低減させた状態で通 電し得る電流量を増大させることができる。
[0030] 請求項 1、 2の発明における導電体としては、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体を使用することが特に好ましぐこれに より、分極性電極力 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。
[0031] 本発明は、活性炭を含有する分極性電極を有する電極構造体を備えることを特徴 とするイオントフォレーシス装置とすることもできる（請求項 3)。
[0032] 請求項 3のイオントフォレーシス装置は、活性炭を含有する分極性電極を有するが 故に、分極性電極における通電は、活性炭の表面に電気 2重層が形成されること〖こ より生じる。従って、電極反応を生じることなぐ或いは電極反応を低減させた状態で 、電解液や薬液への通電を行うことが可能となる。その結果、酸素ガス、塩素ガス又 は水素ガスなどのガスの発生、或いは水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸などの 好ましくないイオンの発生を抑止し、或いは少なくとも低減することができる。
[0033] ここで分極性電極に含有させる活性炭には、ヤシ殻、木粉、石炭、ピッチ、コータス 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 することができる。請求項 3の発明における活性炭は、単位重量当たりの静電容量が lFZg以上であること、或いは比表面積が 10m2Zg以上であることが好ましい。
[0034] 請求項 3の発明では、活性炭として、天然繊維、人工繊維を炭化、賦活するなどに より得られる活性炭繊維を使用すること (請求項 4)も可能であり、これにより、取扱性 に優れる分極性電極を得ることができる。活性炭繊維繊維は、例えば、織布ゃ不織 布の形態のものを使用することができる。
[0035] また、この場合の活性炭繊維としては、ノボロイド繊維 (フエノール榭脂を繊維化し 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 すること (請求項 5)が特に好ましぐこれにより、柔軟性や機械的強度 (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ぐ静電容量の大きい分極性電極を得る ことができる。
[0036] 請求項 1〜5の発明においては、分極性電極に電解液を保持させることが可能であ り（請求項 6)、これにより、分極性電極と電解液の接触状態を良好なものとし、分極性 電極力も電解液への通電性を高めることができる。
[0037] なお、請求項 6の発明では、電解液の浸透性に優れる活性炭又は活性炭繊維を含 有する分極性電極を特に好ましく使用することができる。また、分極性電極に保持さ せる電解液に増粘剤を配合して電解液の粘度を調整することにより、分極性電極内 における電解液の保持性を更に向上させ、分極性電極の取扱性や装置の組立の容 易性を向上させることも可能である。
[0038] 請求項 1〜6の発明においては、分極性電極にノインダーポリマーを配合すること が好ましい (請求項 7)。
[0039] この場合に使用できるノインダーポリマーは、請求項 1、 2における導電体や請求 項 3における活性炭の結着剤としての役割を果たし、電解液などに溶解しな!ヽィ匕学 的に安定な性状を有するものであれば、特段の制限なく任意のポリマーを使用する ことができる。
[0040] 例えば、活性炭を含有する分極性電極にお!、て、ノインダーポリマーとしてフエノ ール榭脂などの熱硬化性の榭脂を使用する場合であれば、活性炭を分散させたバ インダーポリマー、又は活性炭に含浸させたバインダーポリマーを熱硬化させて分極 性電極を構成することが可能であり、或いは活性炭を分散させたバインダーポリマー 、又は活性炭に含浸させたノ^ンダ一ポリマーを熱硬化させ、更にこれを炭化、賦活 して分極性電極の静電容量を増大させることも可能である。
[0041] またバインダーポリマーにある程度柔軟性のあるポリマーを使用するなどにより、分 極性電極に柔軟性を持たせることが好ましぐこれにより、生体の動きや皮膚の凹凸 に追随できる柔軟性のある電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置を提供する ことができる。
[0042] このような目的及び生体への安全性などから、ノインダーポリマーとしては、ポリテト ラフルォロエチレン又はポリフッ化ビ-リデンフロライドを使用することが好ましい。
[0043] 活性炭を含有する分極性電極における活性炭 97〜80重量部に対するバインダー ポリマーの好まし 、配合量は、 3〜20重量部である。
[0044] 請求項 1〜8の発明にお ヽては、前記電極構造体が集電体を更に備え、前記分極 性電極が前記集電体の前面側に配置されていることが好ましく（請求項 9)、これによ り、分極性電極力 均等な電流密度での通電が生じるようにすることが可能となり、よ り効率の高 、薬物投与を行 、うるイオントフォレーシス装置を実現できる。
[0045] かかる目的を達成するために、請求項 9の集電体は、分極性電極よりも比抵抗又は 面抵抗が小さいものが使用される。
[0046] 請求項 9の発明においては、集電体が、炭素繊維又は炭素繊維紙により形成され て!、ることが好ま ヽ（請求項 10)。
[0047] かかる構成によれば、金属製の部材を使用することなく電極構造体を形成すること が可能となるため、金属製の部材力 溶出した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。 [0048] また炭素繊維や炭素繊維紙は面抵抗が低 ヽ素材であるため、分極性電極から均 等な電流密度での通電を生じさせることが可能であり、炭素繊維や炭素繊維紙は柔 軟性の高い素材であるため、生体の動きや皮膚の凹凸に追随できる柔軟性のある電 極構造体を備えるイオントフォレーシス装置を提供することが可能になる。
[0049] 請求項 9又は 10の発明においては、前記分極性電極にバインダーポリマーが配合 されており、前記集電体に前記バインダーポリマーの一部が含浸されていることが好 ましい (請求項 11)。
[0050] この場合には、集電体にバインダーポリマーが含浸できることが必要であり、この必 要から、請求項 11における集電体としては、炭素繊維又は炭素繊維紙が特に好まし く使用される。
[0051] なお、請求項 11のイオントフォレーシス装置では、バインダーポリマーの一部が集 電体に含浸する際に、請求項 1、 2における導電体や請求項 3における活性炭の一 部がバインダポリマーとともに集電体内に入り込むようにしても構わな 、。
[0052] 請求項 11の発明におけるバインダーポリマーは、請求項 7について上記したと同様 のものを使用することができ、バインダーポリマーとして熱硬化性のものを使用した場 合であれば、活性炭とバインダーポリマーよりなる組成物^^電体に含浸させた後に 硬化させることができる。或いは、硬化させた後に更に、炭化、賦活することで静電容 量を増大させることも可能である。
[0053] また、請求項 8について上記したと同様の理由により、請求項 11におけるバインダ 一ポリマーとして、ポリテトラフルォロエチレン又はポリフッ化ビ-リデンフロライドを使 用することが好ましい。
[0054] 請求項 9〜： L 1の発明における集電体は、本願出願人による特願 2004— 317317 号に記載の構成を備えることができ、請求項 10又は 11の発明における集電体は、本 願出願人による特願 2005— 222892号に記載の構成を備えることができる。
[0055] 即ち、前記集電体にポリマーマトリクスにカーボン粉を混入させた導電性榭脂よりな る端子部材が取り付けられていること (請求項 12)が可能であり、或いは前記集電体 力 所定の面積を有する導電シート部と、前記導電シート部と一体に形成された延長 部とを有すること (請求項 13)が可能である。 [0056] 請求項 9の発明にお 、ては、前記集電体を、導電粉を含有する導電塗料の塗膜に より形成することが可能であり（請求項 14)、これにより、集電体の形成に係る製造コ ストを低減することが可能となる。
[0057] この場合、導電塗料に含有される導電粉としてカーボン粉を使用すること（請求項 1 5)が好ましぐこれにより、集電体力 溶出した金属イオンが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。
[0058] 請求項 14又は 15の発明においては、前記分極性電極と前記集電体とを導電性接 着剤により接着させることが可能であり（請求項 16)、これにより、分極性電極と集電 体との間での通電性を高めることができる。
[0059] 請求項 14〜16の発明においては、前記集電体をプラスチック基体上に形成するこ とが可能であり（請求項 17)、これにより、製造コストを大幅に上昇させることなく集電 体の取扱性を向上させることができる。なお、この場合のプラスチック基体としては、 P ET (ポリエチレンテレフタレート）のフィルム又は薄板を使用することが可能である。
[0060] 上記請求項 1〜17の発明における分極性電極を有する電極構造体は、イオントフ ォレーシス装置における作用側電極構造体として使用でき、或いは非作用側電極構 造体として使用することができる。
[0061] 即ち、イオントフォレーシス装置は、上記の通り、生体に投与すべき薬物イオンを保 持する作用側電極構造体と、その対極としての役割を有する非作用側電極構造体と を有することが通常である力 この場合には、本発明のイオントフォレーシス装置は、 作用側電極構造体と非作用側電極構造体の少なくとも一方を、請求項 1〜17の電 極構造体としたものであり、好ましくは、この双方を請求項 1〜 17の電極構造体とする ことができる。
[0062] イオントフォレーシス装置の種類によっては、電源の両極に接続される 2つの電極 構造体の双方に生体に投与すべき薬物が保持される場合があり（この場合は双方の 電極構造体が、作用側電極構造体であるとともに非作用側電極構造体である）、或 いは電源のそれぞれの極に複数の電極構造体が接続される場合もあるが、そのよう な場合は、本発明のイオントフォレーシス装置は、これらの電極構造体の少なくとも一 つを、請求項 1〜17の電極構造体としたものであり、好ましくは、その全てを請求項 1 〜 17の電極構造体とすることができる。
[0063] 請求項 1〜17の発明にお ヽては、前記電極構造体が、前記分極性電極の前面側 に配置され、薬物イオンを含有する薬液を保持する薬液保持部を更に備えることが できる（請求項 18)。
[0064] 請求項 18における薬物イオンの導電型は、プラス又はマイナスのいずれでも構わ ないが、説明の便宜上、以下の請求項 18についての説明においては、薬物イオン の導電型を第 1導電型と表現する。
[0065] 請求項 18の電極構造体は、イオントフォレーシス装置における作用側電極構造体 として使用することができ、薬液保持部を生体皮膚に当接させた状態で分極性電極 に薬物イオンと同一導電型の電圧を印加することにより、薬液保持部の薬物イオンが 生体に投与される。
[0066] 請求項 18の発明において、薬液保持部が分極性電極の直前に配置されており、 薬液保持部の薬液が分極性電極に接触して 、る場合には、分極性電極から薬液保 持部への通電の全部又は少なくとも一部は、薬液保持部中の第 2導電型のイオンが 分極性電極にトラップされて電気 2重層が形成されることにより生じる。従って、電極 反応を生じることなぐ或いは電極反応を低減させた状態で薬液への通電を行うこと が可能であり、その結果、ガスや好ましくないイオンの発生を抑止し、或いは少なくと ち低減することがでさる。
[0067] また、分極性電極に電解液が保持されている場合には、主として電解液中の第 2導 電型のイオンが分極性電極にトラップされて電気 2重層が形成されることにより通電 が生じ、電解液力も薬液への通電は、主としてイオンの移動により生じる。
[0068] 請求項 18の発明では、予め分極性電極に第 1導電型のイオンをトラップさせておき 、その状態で、薬液保持部を生体皮膚に当接させて、分極性電極に第 1導電型の電 圧を印加して通電を行うことも可能である。
[0069] この場合には、分極性電極カゝら薬液保持部への通電の全部又は一部は、分極性 電極にトラップされた第 1導電型のイオンがリリースされて薬液保持部の薬液 (又は分 極性電極に保持される電解液）に移行することにより生じるため、上記と同様、通電 時におけるガスや好ましくな 、イオンの発生を抑止し、或いは少なくとも低減させるこ とがでさる。
[0070] 分極性電極への第 1導電型のイオンのトラップは、分極性電極に第 2導電型の電圧 を印加した状態で通電することにより行うことができ、これにより、薬液に含まれる薬物 イオン (或 、は、他の第 1導電型のイオン)を分極性電極にトラップさせることができる
[0071] 請求項 18の発明では、前記分極性電極に、前記薬液保持部の薬液と同一組成の 薬液が保持されて ヽることが好ま ヽ (請求項 19)。
[0072] かかる発明では、分極性電極と薬液の接触面積の増大によって分極性電極から薬 液への通電性が向上することに加え、分極性電極及び薬液保持部に保持される薬 液が同一組成であるが故に、装置の保管中における薬液の混合による装置特性の 経時的変化を防止することができる。
[0073] なお、請求項 19の発明では、分極性電極に保持される薬液に増粘剤を配合するこ とにより分極性電極中における薬液の保持性を向上させることが可能である。この場 合、装置特性の経時的変化を防止するために、薬液保持部にもこれと同一の増粘剤 を同量配合することが好まし 、。
[0074] なお、以降の説明においては、説明の簡略のため、分極性電極から他の部材への 通電に関して、単に通電が特定のメカニズムにより生じることのみを説明し、特定のガ スゃイオンの発生が抑制されるとのみ説明する場合があるが、そのような説明は、そ の特定のメカニズムにより分極性電極力 他の部材への通電の全部又は一部が生じ ることを意味し、特定のガスやイオンの発生が抑止又は低減されることを意味する。
[0075] 請求項 18発明では、薬液保持部の前面側に第 1導電型のイオン交換膜を更に備 えることが可能であり、これにより、生体対イオンの薬液保持部への移行を遮断して 生体対イオンの移動により消費される電流量を低減させ、薬物の投与効率を上昇さ せることができる。
[0076] 請求項 18の発明では、薬液保持部と分極性電極の間に第 2導電型のイオン交換 膜を更に備えることも可能であり、この場合には、仮に分極性電極においてある程度 の電極反応が生じたとしても、これにより生成される水素イオンや水酸基イオン、或い は次亜塩素酸などの有害なイオンの生体側への移行を第 2導電型のイオン交換膜 により遮断することができる。また、分極性電極に薬液を保持するイオントフォレーシ ス装置の場合であれば、通電によって薬物イオンの変質が仮に生じたとしても、その 変質した薬物イオンの生体側への移行を第 2導電型のイオン交換膜により遮断する ことができる。
[0077] なお、上記第 2導電型のイオン交換膜は分極性電極と一体に接合されて ヽることが 好ましぐこれにより、第 2導電型のイオン交換膜と分極性電極の通電性を良好にし、 また電極構造体の組立作業を簡略ィ匕することができる。従って、電極構造体の製造 の自動化や大量生産化が容易となり、或いは製造コストの低減を図ることが可能にな る。
[0078] 第 2導電型のイオン交換膜と分極性電極の接合は、例えば熱圧着により行うことが できる。
[0079] 請求項 1〜19の発明にお ヽては、前記電極構造体が、前記分極性電極の前面側 に配置され、薬物イオンがドープされた第 1イオン交換膜を更に備えることができる（ 請求項 20)。
[0080] なお、請求項 20における第 1イオン交換膜は、カチオン交換膜及びァ-オン交換 膜のいずれでもあり得るため、説明の便宜上、以下の請求項 20についての説明にお いては、第 1イオン交換膜の導電型を第 1導電型と表現する。
[0081] 請求項 20の電極構造体は、以下の第 1又は第 2の態様でイオントフォレーシス装置 における作用側電極構造体として使用することができる。
[0082] 第 1の態様では、第 1イオン交換膜に第 1導電型の薬物イオンをドープする（第 1ィ オン交換膜中のイオン交換基に薬物イオンを結合させる）とともに、分極性電極に第 1導電型のイオンをトラップし、第 1イオン交換膜を生体皮膚に当接させた状態で分 極性電極に第 1導電型の電圧を印加することにより、第 1イオン交換膜にドープされ た薬物イオンが生体に投与される。
[0083] この場合には、分極性電極力ゝら第 1イオン交換膜への通電は、分極性電極にトラッ プされた第 1導電型のイオンがリリースされて第 1イオン交換膜に移行することにより 生じる。従って、通電時におけるガスや好ましくないイオンの発生を抑制することがで きる。 [0084] 第 1イオン交換膜にドープされた薬物イオンは、分極性電極カゝら移行した第 1導電 型のイオンに置換されて、生体に移行することが可能になる。
[0085] この第 1の態様では、第 1イオン交換膜が生体対イオンの分極性電極側への移行 を遮断するため、薬物の投与効率を上昇させることが可能であり、更に生体皮膚に直 接接触させる部材である第 1イオン交換膜に薬物イオンが保持されているために、薬 物イオンの投与効率を一層上昇させることが可能である。また、薬物イオンが第 1ィォ ン交換膜にドープされる形態で保持されるため、保存中における薬物イオンの安定 性が高くなり、安定化剤、抗菌剤、防腐剤などの使用量の低減又は装置の保存期間 の延長が可能となる。
[0086] 更に、第 1の態様では、分極性電極と第 1イオン交換膜のみから作用側電極構造 体を構成し、従来のイオントフォレーシス装置にぉ 、て使用されて 、た薬液保持部な どのウエットな部材を有さないようにすることが可能である。従って、作用側電極構造 体の組立作業を容易化することができ、製造の自動化や大量生産化が容易となり、 或いは製造コストの低減を図ることが可能になる。
[0087] 第 1の態様では、分極性電極力ゝら第 1イオン交換膜への通電性を確保するために、 第 1イオン交換膜は、分極性電極に接触して配置されることになる。
[0088] 第 1イオン交換膜は分極性電極と一体に接合されていることが好ましぐこれにより、 第 1イオン交換膜と分極性電極の通電性を良好にし、また電極構造体の組立作業を 簡略ィ匕することができる。従って、電極構造体の製造の自動化や大量生産化が容易 となり、或いは製造コストの低減を図ることが可能になる。
[0089] 第 1の態様における第 1イオン交換膜への薬物イオンのドープ及び分極性電極へ の第 1導電型のイオンのトラップは、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液に第 1ィォ ン交換膜を浸漬させた状態で、分極性電極に第 2導電型の電圧を印加して通電する ことにより行うことができる。
[0090] 第 2の態様では、分極性電極と、第 1導電型の薬物イオンがドープされた第 1イオン 交換膜の間に電解液を保持する電解液保持部を配置し、第 1イオン交換膜を生体皮 膚に当接させた状態で分極性電極に第 1導電型の電圧を印加することにより、薬物 イオンが生体に投与される。 [0091] この場合の電解液保持部の電解液は、第 1イオン交換膜中の薬物イオンを置換す るための第 1導電型のイオン (以下、電解液中の第 1導電型のイオンを「第 1電解ィォ ン」という。）を供給する役割と、分極性電極に移行する第 2導電型のイオン (以下、電 解液中の第 2導電型のイオンを「第 2電解イオン」という。）を供給する役割を果たす。
[0092] 即ち、第 2電解イオンが分極性電極に移行してトラップされ、電気 2重層を形成する ことで、分極性電極カゝら電解液保持部への通電が生じ、第 1イオン交換膜中の薬物 イオンは、電解液保持部力ゝらの第 1電解イオンに置換されることで生体への移行が可 能となる。
[0093] 上記のように、分極性電極カゝら電解液保持部への通電は、第 2電解イオンの分極 性電極への移行によって生じるため、通電時におけるガスや好ましくないイオンの発 生を抑制することができる。
[0094] 第 2の態様では、分極性電極と電解液保持部の間に第 2導電型の第 2イオン交換 膜を更に配置することによって、薬物イオンの分極性電極への移行を遮断し、通電の 際における薬物イオンの変質を防止することが可能である。
[0095] なお、この場合の第 2イオン交換膜は分極性電極と一体に接合することが好ましぐ これにより、請求項 18の発明について上記したと同様の効果を達成することができる
[0096] 或いは電解液保持部と第 1イオン交換膜と間に、第 2導電型の第 2イオン交換膜を 更に配置することによつても、薬物イオンの分極性電極への移行を遮断し、通電の際 における薬物イオンの変質を防止することが可能である。
[0097] ただし、この場合の第 2イオン交換膜の輸率が 1である場合には、第 1電解イオンが 第 1イオン交換膜に移行して薬物イオンを置換することができないため、第 2の態様 における第 2イオン交換膜には、ある程度輸率が低いもの（例えば、輸率が 0. 7〜0. 95など）が使用されるが、そのような輸率の低い第 2イオン交換膜を使用した場合で も、薬物イオンの電解液保持部への移行は十分に抑止することが可能である。
[0098] なお、ここでの輸率は、上記電解液保持部に保持される電解液と、適当な濃度の薬 物イオン及び薬物対イオンを含む薬液 (例えば、第 1イオン交換膜への薬物イオンの ドープに使用した薬液)の間に第 2イオン交換膜を配置した状態で、電解液側に第 1 導電型の電圧を印カロしたときに第 2イオン交換膜を介して運ばれる総電荷のうち、薬 物対イオンが第 2イオン交換膜を通過することにより運ばれる電荷量の割合として定 義される。
[0099] また本発明は、薬物イオンを保持する作用側電極構造体と、前記作用極構造体の 対極としての非作用側電極構造体とを備えるイオントフォレーシス装置であって、 前記非作用側電極構造体が、単位体積当たりの静電容量が lFZg以上の導電体 、比表面積が 10m2Zg以上の導電体、又は活性炭を含有する分極性電極と、 前記分極性電極の前面側に配置された第 3イオン交換膜とを備えることを特徴とす るイオントフォレーシス装置とすることもできる（請求項 21〜23)。
[0100] 請求項 21〜23における薬物イオンの導電型は、プラス又はマイナスのいずれでも 構わないが、説明の便宜上、以下の請求項 21〜23についての説明においては、薬 物イオンの導電型を第 1導電型と表現する。なお、請求項 21〜23における作用側電 極構造体は、必ずしも請求項 1〜20に規定される分極性電極を有する必要はな ヽ。 また、作用側電極構造体における薬物イオンは、薬液の状態で保持されていても良 ぐイオン交換膜にドープされていても構わない。
[0101] 請求項 21〜23の発明における第 3イオン交換膜としては、第 1、第 2導電型のいず れのイオン交換膜も使用することができる。
[0102] 第 3イオン交換膜として第 1導電型のイオン交換膜を使用する場合には、作用側電 極構造体に第 1導電型の電圧を印加して薬物イオンを生体に投与する一方、非作用 側電極構造体においては、第 3イオン交換膜を生体皮膚に当接させた状態で分極 性電極に第 2導電型の電圧が印加される。
[0103] この場合には、分極性電極力ゝら第 3イオン交換膜への通電は、第 3イオン交換膜の イオン交換基に結合している第 1導電型のイオンや、生体力 の第 1導電型のイオン 1S 分極性電極に移行してトラップされ、電気 2重層を形成することにより生じる。また 、分極性電極に電解液が保持されている場合であれば、分極性電極から第 3イオン 交換膜への通電は、主として、分極性電極に保持される電解液中の第 1導電型のィ オンが分極性電極に移行してトラップされ、電気 2重層を形成することにより生じる。 従って、通電時における非作用側電極構造体でのガスや好ましくな！/ヽィオンの発生 を抑制することができる。
[0104] 第 3イオン交換膜として、第 2導電型のイオン交換膜を使用する場合には、予め非 作用側電極構造体の分極性電極に第 2導電型のイオンをトラップした上で、作用側 電極構造体に第 1導電型の電圧を印加し、非作用側電極構造体に第 2導電型の電 圧を印加して薬物イオンの生体への投与が行われる。
[0105] この場合の非作用側電極構造体における分極性電極から第 3イオン交換膜への通 電は、分極性電極にトラップされた第 2導電型のイオンがリリースされて第 3イオン交 換膜に移行することにより生じる。従って、通電時における非作用側電極構造体での ガスや好ましくないイオンの発生を抑制することができる。
[0106] 分極性電極への第 2導電型のイオンのトラップは、適当な電解液に第 3イオン交換 膜を浸漬した状態で、非作用側電極構造体の分極性電極に第 1導電型の電圧を印 カロした状態で通電することにより行うことができる。
[0107] 或いは、第 3イオン交換膜として、第 2導電型のイオン交換膜を使用するとともに、 分極性電極に電解液を保持させることも可能であり、この場合は、分極性電極に保 持される電解液中の第 1導電型のイオンが分極性電極にトラップされて、電気 2重層 を形成することにより、分極性電極カゝら電解液の通電が生じ、分極性電極に保持され る電解液中の第 2導電型のイオンが第 3イオン交換膜を介して生体側に移行すること で生体への通電が生じる。
[0108] 第 3イオン交換膜として、第 1、第 2導電型のいずれのイオン交換膜を使用する場合 であっても、請求項 21〜23における非作用側電極構造体は、分極性電極と第 3ィォ ン交換膜のみ力 なる極めてシンプルな構成とすることが可能であり、し力も、電解液 保持部などのウエットな部材を有さない構成とすることが可能である。従って、非作用 側電極構造体の組立作業を容易化することができ、製造の自動化や大量生産化が 容易となり、或いは製造コストの低減を図ることが可能になる。
[0109] なお、請求項 21〜23における第 3イオン交換膜を備える代わりに、非作用側電極 構造体が、分極性電極に接触する電解液を保持する電解液保持部を備えるものとす ることち可會である。
[0110] この場合には、作用側電極構造体に第 1導電型の電圧を印加して薬物イオンを生 体に投与する一方、非作用側電極構造体においては、電解液保持部を生体皮膚に 当接させた状態で分極性電極に第 2導電型の電圧が印加され、分極性電極から電 解液保持部への通電は、電解液保持部の第 1電解イオンが分極性電極に移行してト ラップされ、電気 2重層を形成することにより生じる。従って、通電時における非作用 側電極構造体でのガスや好ましくないイオンの発生を抑制することができる。
[0111] 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。
[0112] 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し、「薬物対イオン」は、薬物イオンの 対イオンを意味する。薬物の薬物イオンへの解離は、薬物を水、アルコール類、酸、 アルカリなどの溶媒に溶解させることにより生じるものであっても良ぐ更に電圧の印 加やイオン化剤の添加等を行うことにより生じるものであっても良い。
[0113] 本明細書における「薬液」は、薬物イオンを含む流動物をいい、薬物を溶媒に溶解 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、薬物を溶媒等に懸濁又は乳 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
[0114] 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。
[0115] 本明細書における「前面側」は、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を意味する。
[0116] 本明細書における「第 1導電型」は、プラス又はマイナスの電気極性を意味し、「第 2 導電型」は第 1導電型と反対の導電型 (マイナス又はプラス)を意味する。
[0117] 本発明の電解液保持部の電解液に含まれる第 1電解イオン、第 2電解イオンは必 ずしもそれぞれ単一種類である必要はなぐいずれか一方又は双方が複数種類であ つても構わない。同様に、薬液保持部に含まれる薬物イオン、或いはイオン交換膜に ドープされる薬物イオンは必ずしも単一種類である必要はなく、複数種類であっても 構わない。
[0118] イオン交換膜には、イオン交換榭脂を膜状に形成したものの他、イオン交換榭脂を ノ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や、イオン交換基を導入可能な官能基を有する榭脂を溶媒 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ものが知られている。本発明のイオン交換膜には、これらの 任意のイオン交換膜が使用できるが、これらのうち、多孔質フィルムの孔中にイオン 交換榭脂を充填したタイプのイオン交換膜が特に好適に使用される。
[0119] より具体的には、カチオン交換膜としては、（株）トクャマ製ネオセプタ CM— 1、 CM
2、 CMX、 CMS, CMBなどの陽イオン交換基が導入されたイオン交換膜が使用 でき、ァ-オン交換膜としては、例えば、（株）トクャマ製ネオセプタ 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使 用できる。
[0120] 本明細書における「第 1導電型のイオン交換膜」は、第 1導電型のイオンを選択的 に通過させる機能を有するイオン交換膜を意味する。即ち、第 1導電型がプラスであ る場合には「第 1導電型のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第 1導電型がマイ ナスである場合には「第 1導電型のイオン交換膜」はァ-オン交換膜である。
[0121] 同様に、「第 2導電型のイオン交換膜」は、第 2導電型のイオンを選択的に通過させ る機能を有するイオン交換膜を意味する。即ち、第 2導電型がプラスである場合には 「第 2導電型のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第 2導電型がマイナスである 場合には「第 2導電型のイオン交換膜」はァ-オン交換膜である。
[0122] カチオン交換膜に導入される陽イオン交換基としては、スルホン酸基、カルボン酸 基、ホスホン酸基等を挙げることができ、強酸性基であるスルホン酸基を使用すること により、輸率の高いカチオン交換膜を得ることができるなど、導入する陽イオン交換基 の種類によってイオン交換膜の輸率を制御することが可能である。
[0123] ァ-オン交換膜に導入される陰イオン交換基としては、 1〜3級ァミノ基、 4級アンモ -ゥム基、ピリジル基、イミダゾール基、 4級ピリジ-ゥム基、 4級イミダゾリウム基等を 挙げることができ、強塩基性基である 4級アンモ-ゥム基ゃ 4級ピリジ-ゥム基を使用 することにより、輸率の高いァ-オン交換膜を得ることができるなど、導入する陰ィォ ン交換基の種類によってイオン交換膜の輸率を制御することが可能である。
[0124] 陽イオン交換基の導入処理としては、スルホン化、クロロスルホン化、ホスホ-ゥム ィ匕、加水分解などの種々の手法が、また陰イオン交換基の導入処理としては、ァミノ ィ匕、アルキルィ匕などの種々の手法が知られている力 このイオン交換基の導入処理 の条件を調整することにより、イオン交換膜の輸率を調整することが可能である。
[0125] また、イオン交換膜中のイオン交換榭脂量や膜のポアサイズなどによってもイオン 交換膜の輸率を調整することが可能である。例えば、多孔質フィルム中にイオン交換 榭脂が充填されたタイプのイオン交換膜の場合にあっては、 0. 005-5. O /z m、より 好ましく ίま 0. 01〜2. O ^ m,最も好ましく ίま 0. 02〜0. 2 mの平均孑し径（ノ ブノレポ イント法 (JIS K3832- 1990)に準拠して測定される平均流孔径)の多数の小孔力 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 5〜140 μ m、より好ましく ίま 10〜120 μ m、最も好ましく ίま 15〜55 μ m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榭脂を充填させたイオン交換膜 を使用することができるが、これらの多孔質フィルムが有する小孔の平均孔径、空隙 率、イオン交換樹脂の充填率によってもイオン交換膜の輸率を調整することが可能 である。
[0126] 本明細書中において第 1導電型又は第 2導電型の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 はなぐ例えば、ある程度の速度をもってイオンの通過が生じる場合であっても、その 程度が小さいが故に実用上十分な期間に渡って装置を保存しても通電の際に薬物 の電極近傍での変質が生じない程度に薬物イオンの通過が抑制され、或いは薬物 の投与効率を十分に高めることができる程度に生体対イオンの通過が抑制される場 合などが含まれる。
[0127] 同様に、本明細書中において第 1導電型又は第 2導電型の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 するのではなぐイオンの通過がある程度制限される場合であっても、反対導電型の イオンに比較して十分に高い速度又は量をもって通過させる場合を含む。
[0128] 本明細書中において半透膜について述べる「イオンの通過の遮断」、「イオンの通 過の許容」も上記と同様であり、イオンを一切通過させないことや、イオンの通過に一 切の制限を生じな 、ことを意味するものではな 、。
図面の簡単な説明
[0129] [図 1]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概略構成を示す説明 図。
[図 2] (A)〜 (D)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の作用側 電極構造体の構成を示す断面説明図。
[図 3] (A)〜 (C)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の作用側 電極構造体の構成を示す断面説明図。
[図 4] (A)、 (B)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の作用側 電極構造体の構成を示す断面説明図。
[図 5] (A)〜 (D)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の作用側 電極構造体の構成を示す断面説明図。
[図 6] (A)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に使用される電 極の平面図。（B)はその A— A断面図。 （C)はその変形例を示す断面図。
[図 7] (A)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に使用される他 の態様の電極の平面図。（B)はその A— A断面図。（C)はこの電極を容器に収容し た状態を示す断面図。
[図 8] (B)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に使用される他 の態様の電極の平面図。（A)はその A— A断面図。
[図 9]従来のイオントフォレーシス装置の構成を示す説明図。
[図 10]従来の他のイオントフォレーシス装置の構成を示す説明図。 発明を実施するための最良の形態
[0130] 以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
[0131] 図 1は、本発明に係るイオントフォレーシス装置 Xの概略構成を示す説明図である。
[0132] なお、以下では、説明の便宜上、薬効成分がプラスの薬物イオンに解離する薬物（ 例えば、塩酸リドカインや塩酸モルヒネなど）を投与するためのイオントフォレーシス 装置を例として説明するが、薬効成分がマイナスの薬物イオンに解離する薬物 (例え ば、ァスコルビン酸など）を投与するためのイオントフォレーシス装置の場合は、以下 の説明における各イオン交換膜、分極性電極ゃカチオン交換膜にドープされるィォ ン、及び電極に印加される電圧の導電型を逆転させることで、以下の実施態様と実 質的に同一の効果を達成できるイオントフォレーシス装置を構成することができる。
[0133] 図示されるように、イオントフォレーシス装置 Xは、電源 30と、電源 30のプラス極と 給電線 31により接続された作用側電極構造体 10及び電源 30のマイナス極と給電線 32により接続された非作用側電極構造体 20から構成されている。
[0134] 作用側電極構造体 10及び非作用側電極構造体 20は、上壁 16u、 26u及び外周 壁 16s、 26sと力もなる容器 16、 26であって、その内部に以下に述べる各種の構造を 収容できる空間が形成され、下面 16b、 26bが開放された容器 16、 26を備えている
[0135] この容器 16、 26はプラスチックなどの任意の素材力も形成することができる力 好 ましくは内部からの水分の蒸発や外部からの異物の侵入を防ぐことができ、生体の動 きや皮膚の凹凸に追随できる柔軟な素材力 形成される。また容器 16、 26の下面 1 6b、 26bには、イオントフォレーシス装置 Xの保存中における水分の蒸発や異物の混 入を防ぐための適宜の材料力もなる取り外し可能なライナーを貼付することができ、 外周壁 16s、 26sの下端部 16e、 26eには、薬物投与の際に皮膚との密着性を高め るための粘着剤層を設けることが可能である。
[0136] なお、例えば、後述の作用側電極構造体 10H、 101や非作用側電極構造体 20A 〜20Cのように、薬液保持部や電解液保持部などのウエットな部材 (含水率の高!、部 材)を有さない場合には、この容器 16、 26は必ずしも備える必要はない。
[0137] 電源 30としては、電池、定電圧装置、定電流装置、定電圧 ·定電流装置などを使 用することができるが、 0. 01〜： L OmA/cm2,好ましくは、 0. 01〜0. 5mA/cm2 の範囲で電流調整が可能であり、 50V以下、好ましくは、 30V以下の安全な電圧条 件で動作する定電流装置を使用することが好ましい。
[0138] 02 (A)〜（D)は、上記イオントフォレーシス装置 Xの作用側電極構造体 10として 使用することができる作用側電極構造体 10A〜： LODの構成を示す断面説明図であ る。
[0139] 作用側電極構造体 10Aは、給電線 31に接続される導電性の集電体 11a及び集電 体 1 laの前面側に配置された分極性電極 1 lbとからなる電極部材 11を有して ヽる。 この分極性電極 libには、単位体積当たりの静電容量が lF/g以上の導電体、又 は比表面積が 10m2Zg以上の導電体、又は活性炭を含有する、例えば平板状の形 態の部材を使用することができる。
[0140] 好ま 、分極性電極 1 lbの構成としては、比表面積 100m2/g程度の活性炭粉末 95重量部に対してポリテトラフルォロエチレン 5重量部を配合した組成物を膜状に成 形したものを例示することができる。
[0141] 更に好ましくは、分極性電極 libを活性炭繊維、又はバインダポリマーを含浸させ た活性炭繊維により構成することができ、この場合の活性炭繊維としては、極めて高 Vヽ比表面積（例えば 1000〜2500m2Zg)と高い引張強度（例えば 300〜400NZ mm2)を有し、柔軟性にも優れるノボロイド繊維を炭化、賦活することで得られる活性 炭繊維を特に好ましく使用できる。ノボロイド繊維を炭化、賦活することで得られる活 性炭繊維は、例えば「カイノール活性炭繊維」の商品名で日本カイノール社から入手 することができる。
[0142] 作用側電極構造体 10Aにおける分極性電極 libには、電解液を含浸して保持す ることができ、特に好ましくは、後述の薬液保持部 14に保持される薬液と同一組成の 薬液を保持することができる。
[0143] 集電体 1 laと分極性電極 1 lbは、熱圧着や導電性接着剤を用いた接着などの手 法により積層一体ィ匕することができる。
[0144] 分極性電極 libの膜厚は、 10 μ m〜20mm程度とすることができ、好ましくは 20 μ m〜2mm程度とすることができる。 [0145] また作用側電極構造体 10Aは、分極性電極 l ibに接触する薬液を保持する薬液 保持部 14を備えている。薬液は、薬効成分がプラスの薬物イオンに解離する薬物の 溶液である。薬液保持部 14は、この薬液を液体状態で保持することができ、或いは ガーゼ、濾紙、ゲルなどの適当な吸収性の担体に含浸させて保持することもできる。
[0146] 作用側電極構造体 10Aでは、薬液保持部 14を生体皮膚に当接させた状態で集電 体 11aにプラス電圧を印加することで、薬液保持部 14の薬物イオンが生体に投与さ れる。この場合の分極性電極 l ibから薬液保持部 14への通電は、薬液中のマイナス イオンが分極性電極 l ibにトラップされ、電気 2重層を形成することにより生じる（分極 性電極 l ibに電解液が保持されている場合には、この電解液中のマイナスイオンが 分極性電極 1 lbにトラップされることによつても分極性電極 1 lbにおける通電が生じ る）。従って、通電による酸素ガスや塩素ガスの発生、水素イオン、次亜塩素酸の生 成が抑制される。
[0147] 作用側電極構造体 10Bは、作用側電極構造体 10Aと同様の電極部材 11及び薬 液保持部 14を備えるとともに、薬液保持部 14の前面側に更にカチオン交換膜 15を 備えている。
[0148] 作用側電極構造体 10Bでは、通電時のガスの発生や好ましくないイオンの生成の 抑制に関しては作用側電極構造体 10Aと同様の効果が達成されることに加え、生体 対イオンの薬液保持部 14への移行力 Sカチオン交換膜 15により遮断されるため、薬 物イオンの投与効率が上昇するという追加的な効果が達成される。
[0149] 作用側電極構造体 10Cは、作用側電極構造体 10Aと同様の電極部材 11及び薬 液保持部 14を備えるとともに、分極性電極 l ibと薬液保持部 14の間にァ-オン交換 膜 13を備えている。
[0150] 作用側電極構造体 10Cでは、分極性電極 1 lbから薬液保持部 14への通電は、薬 液保持部 14のマイナスイオンがァ-オン交換膜 13を経て分極性電極 1 lbに移行し てトラップされ、電気 2重層を形成することにより生じる（分極性電極 l ibに電解液が 保持されている場合には、上記に加え、この電解液中のマイナスイオンが分極性電 極 1 lbにトラップされることによつても分極性電極 1 lbにおける通電が生じる）。従って 、通電時のガスの発生や好ましくないイオンの生成の抑制に関しては作用側電極構 造体 10Aと同様の効果が達成される。
[0151] 更に作用側電極構造体 10Cでは、薬液保持部 14の薬物イオンの分極性電極 l ib 側への移行がァ-オン交換膜 13により遮断されるため、通電時における薬物の分解 や変質が防止できるという追加的な効果が達成される。
[0152] 作用側電極構造体 10Dは、作用側電極構造体 10Aと同様の電極部材 11及び薬 液保持部 14を備えるとともに、分極性電極 l ibと薬液保持部 14の間にァ-オン交換 膜 13を備え、薬液保持部 14の前面側にカチオン交換膜 15を備えている。
[0153] 作用側電極構造体 10Dでは、通電時のガスの発生や好ましくないイオンの生成の 抑制に関しては作用側電極構造体 10Aと同様の効果が達成されることに加え、作用 側電極構造体 10B、 IOCと同様の態様で、通電時における薬物の分解や変質の防 止、及び薬物の投与効率の上昇という追加的な効果が達成される。
[0154] なお、作用側電極構造体 10C、 10Dでは、分極性電極 11とァ-オン交換膜 13とを 熱圧着などの手法によって接合一体ィ匕させることが可能であり、これにより分極性電 極 11からァ-オン交換膜 13への通電状態を良好にすることができ、或いは作用側 電極構造体 10C、 10Dの組立作業を容易化できる。
[0155] 図 3 (A)〜（C)は、上記イオントフォレーシス装置 Xの作用側電極構造体 10として 使用することができる他の態様の作用側電極構造体 10E〜： LOGの構成を示す断面 説明図である。
[0156] 作用側電極構造体 10Eは、作用側電極構造体 10Aと同様の電極部材 11と、分極 性電極 1 lbに接触する電解液を保持する電解液保持部 12と、電解液保持部 12の 前面側に配置され、プラスの薬物イオンがドープされたカチオン交換膜 15とを備えて いる。
[0157] この作用側電極構造体 10Eでは、カチオン交換膜 15を生体皮膚に当接させた状 態で集電体 11aにプラス電圧を印加することで、カチオン交換膜 15にドープされた 薬物イオンが生体に投与される。
[0158] この場合の分極性電極 l ibから電解液保持部 12への通電は、電解液中のマイナ スイオンが分極性電極 l ibに移行してトラップされ、電気 2重層を形成することにより 生じる。従って、通電による酸素ガスや塩素ガスの発生、水素イオン、次亜塩素酸の 生成が抑制される。
[0159] 電解液保持部 12からカチオン交換膜 15への通電は、電解液保持部 12中のプラス イオンがカチオン交換膜 15に移行することにより生じ、このプラスイオンは、生体に移 行した薬物イオンに置換してカチオン交換膜 15中のイオン交換基に結合する。
[0160] 作用側電極構造体 10Eでは、カチオン交換膜 15が生体対イオンの電解液保持部 12への移行を遮断するために、高い効率で薬物の投与を行うことができる。
[0161] 作用側電極構造体 10Eの電解液保持部 12は、電解液を液体状態で保持しても良 ぐ或いはガーゼ、濾紙、ゲルなどの吸収性の担体に含浸させて保持しても良い。
[0162] 電解液保持部 12のプラスイオンが、薬物イオンに比して移動度が大きい場合には 、このプラスイオンの生体への移行が優先的に生じ、薬物の投与効率が低下する場 合があるため、電解液保持部 12の電解液は、薬物イオンと同程度、或いはそれ以上 の移動度を有するプラスイオンを含まな 、組成とすることが好まし 、。
[0163] カチオン交換膜 15への薬物イオンのドープは、適当な濃度の薬物イオンを含む薬 液にカチオン交換膜 15を浸漬することにより行うことができる。このときの薬物イオン のドープ量は、薬液中の薬物イオンの濃度、浸漬時間、浸漬回数などにより調整する ことができる。
[0164] 作用側電極構造体 10Fは、作用側電極構造体 10Eと同様の電極部材 11、電解液 保持部 12及びカチオン交換膜 15を備えるとともに、電解液保持部 12とカチオン交 換膜 15の間に更にァ-オン交換膜 13を備えている。
[0165] 作用側電極構造体 10Fでは、通電時のガスの発生や好ましくないイオンの生成の 抑制に関しては作用側電極構造体 10Eと同様の効果が達成されることに加え、カチ オン交換膜 15にドープされた薬物イオンの電解液保持部 12へ移行がァ-オン交換 膜 13により遮断されるため、通電時における分極性電極 l ib近傍での薬物の変質が 防止されるという追加的な効果が達成される。
[0166] 作用側電極構造体 10Fでは、電解液保持部 12からカチオン交換膜 15への通電を 生じるためには、電解液保持部 12のプラスイオンがァ-オン交換膜 13を通過して力 チオン交換膜 15に移行することが必要である。従って、このァ-オン交換膜 13には ある程度輸率の低いァ-オン交換膜が使用される。 [0167] なお、通電条件などによっては、ァ-オン交換膜 13とカチオン交換膜 15の界面に おいて水の電気分解を生じる場合があるため、これを防ぐ意味でァ-オン交換膜 13 とカチオン交換膜 15の間に、電解液保持部 12のプラスイオンを通過を許容できる半 透膜を更に配置することが好ましい。
[0168] ァ-オン交換膜 13とカチオン交換膜 15の界面、或いはァ-オン交換膜 13Z半透 膜 Zカチオン交換膜 15の各界面は、熱圧着などの手法により接合させることが可能 であり、これによりこれらの間の通電性ゃ取扱性を高めることができる。
[0169] 作用側電極構造体 10Fにおけるァ-オン交換膜 13は、電解液保持部 12のプラス イオンの通過を許容する一方で、薬物イオンの通過を遮断する分子量分画特性を有 する半透膜に置き換えても上記と同様の効果を達成できる。
[0170] 作用側電極構造体 10Gは、作用側電極構造体 10Eと同様の電極部材 11、電解液 保持部 12及びカチオン交換膜 15を備えるとともに、分極性電極 11と電解液保持部 12の間に更にァ-オン交換膜 13を備えている。
[0171] この作用側電極構造体 10Gでは、分極性電極 l ibから電解液保持部 12への通電 は、電解液保持部 12のマイナスイオンがァ-オン交換膜 13を経て分極性電極 1 lb に移行してトラップされ、電気 2重層を形成することにより生じる。従って、通電時のガ スの発生や好ましくないイオンの生成の抑制に関しては作用側電極構造体 10Eと同 様の効果が達成される。
[0172] 電解液保持部 12からカチオン交換膜 15への通電は、作用側電極構造体 10Eと同 様にして生じる。また、カチオン交換膜 15にドープされた薬物イオンの分極性電極 1 1への移行はァ-オン交換膜 13により遮断されるため、通電時における薬物の分解 や変質が防止されるという追加的な効果が達成される。
[0173] 図 4 (A)、 (B)は、上記イオントフォレーシス装置 Xの作用側電極構造体 10として使 用することができる更に他の態様の作用側電極構造体 10H、 101の構成を示す断面 説明図である。
[0174] 作用側電極構造体 10Hは、作用側電極構造体 10Aと同様の電極部材 11から構 成されている。
[0175] この作用側電極構造体 10Hでは、予め分極性電極 l ibに薬物イオンをトラップす る処理を行った後に薬物の投与が行われる。
[0176] この処理は、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液に分極性電極 l ibを浸漬した状 態で集電体 11aにマイナスの電圧を印加して通電することにより行うことができる。
[0177] 上記処理が行われた作用側電極構造体 10Hを用い、分極性電極 1 lbを生体皮膚 に当接させた状態で集電体 1 laにプラスの電圧を印加することで、分極性電極 1 lb にドープされた薬物イオンが生体に投与される。
[0178] この場合の分極性電極 l ibから生体皮膚への通電は、分極性電極 l ibにトラップ された薬物イオンがリリースされて生体皮膚に移行することにより生じるため、通電に よる酸素ガスや塩素ガスの発生、水素イオン、次亜塩素酸の生成が抑制される。
[0179] 作用側電極構造体 10Hにお ヽて、薬液を含浸させた分極性電極 1 lbを使用する ことも可能であり、場合には、分極性電極 l ibにプラスイオンをトラップする処理は不 要となる。即ち、この場合は、薬液中のマイナスイオンが分極性電極 l ibにトラップさ れ、薬液中の薬物イオンが生体側に移行することで、分極性電極 l ibから生体皮膚 への通電が生じる。この場合も、通電による酸素ガスや塩素ガスの発生、水素イオン 、次亜塩素酸の生成が抑制される。
[0180] 図示のように、作用側電極構造体 10Hは、集電体 1 laと分極性電極 1 lbのみから なる極めてシンプルな構造であり、作用側電極構造体 10Hの製造の自動化、大量生 産化は極めて容易であり、製造コストの大幅な低減が可能である。
[0181] 作用側電極構造体 101は、作用側電極構造体 10Aと同様の電極部材 11と、分極 性電極 l ibの前面側に接触して配置されたカチオン交換膜 15を備えている。
[0182] この作用側電極構造体 101では、予めカチオン交換膜 15に薬物イオンをドープす るとともに、分極性電極 1 lbにプラスイオンをトラップする処理を行った後に薬物の投 与が行われる。
[0183] この処理は、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液にカチオン交換膜 15を浸漬した 状態で、集電体 11aにマイナスの電圧を印加して通電することにより行うことができる 。この処理に先だって、作用側電極構造体 10Eについて上記したと同様にして、力 チオン交換膜 15に薬物イオンをドープしておくこともできる。
[0184] 上記処理が行われた作用側電極構造体 101を用い、カチオン交換膜 15を生体皮 膚に当接させた状態で集電体 11aにプラスの電圧を印加することで、カチオン交換 膜 15にドープされた薬物イオンが生体に投与される。
[0185] この場合の分極性電極 l ibからカチオン交換膜 15への通電は、分極性電極 l ib にトラップされたプラスイオンがリリースされてカチオン交換膜 15に移行することにより 生じるため、通電による酸素ガスや塩素ガスの発生、水素イオン、次亜塩素酸の生成 が抑制される。なお、分極性電極 l ibからカチオン交換膜 15に移行したプラスイオン は、生体に移行した薬物イオンに置換してカチオン交換膜 15のイオン交換基に結合 する。
[0186] 作用側電極構造体 101にお ヽて、電解液又は薬液を含浸させた分極性電極 1 lbを 使用することも可能であり、この場合には、分極性電極 l ibにプラスイオンをトラップ する処理は不要となる。即ち、この場合は、電解液又は薬液中のマイナスイオンが分 極性電極 l ibにトラップされ、電解液又は薬液中のプラスイオンがイオン交換膜 15に 移行することにより、分極性電極 l ibからイオン交換膜 15への通電が生じる。この場 合も、通電による酸素ガスや塩素ガスの発生、水素イオン、次亜塩素酸の生成が抑 制される。
[0187] 図示のように、作用側電極構造体 101は、集電体 1 la、分極性電極 1 lb及びカチォ ン交換膜 15からなる極めてシンプルな構造であり、また作用側電極構造体 101の組 み立てに際してウエットな部材を取り扱う必要がない。従って、作用側電極構造体 10 Iの製造の自動化、大量生産化は極めて容易であり、製造コストの大幅な低減が可能 である。
[0188] 分極性電極 l ibとカチオン交換膜 15は、熱圧着などの手法によって接合一体化さ せることで、両者間の通電性ゃ取扱性を高めることが可能である。
[0189] 図 5 (A)〜（D)は、上記イオントフォレーシス装置 Xの非作用側電極構造体 20とし て使用することができる非作用側電極構造体 20A〜20Dの構成を示す断面説明図 である。
[0190] 非作用側電極構造体 20Aは、給電線 32に接続される導電性の集電体 21aと、この 集電体 21 a上に形成された分極性電極 2 lbとカゝらなる電極部材 21を有して ヽる。こ の分極性電極 21bは、作用側電極構造体 10Aの分極性電極 l ibと実質的に同一の 構成を有している。
[0191] 即ち、分極性電極 21bは、単位体積当たりの静電容量が lFZg以上の導電体、又 は比表面積が 10m2Zg以上の導電体、又は活性炭を含有する、例えば平板状の形 態の部材力 構成することが可能である。
[0192] 好ましい分極性電極 21bの構成としては、比表面積 100m2Zg程度の活性炭粉末 95重量部に対してポリテトラフルォロエチレン 5重量部を配合した組成物を膜状に成 形したものを例示することができ、特に好ましい分極性電極 21bの構成としては、ノボ ロイド繊維を炭化、賦活することで得られる活性炭繊維を例示することができる。
[0193] 分極性電極 21bには、電解液を含浸させておくことができる。
[0194] 非作用側電極構造体 20Aでは、分極性電極 21bを生体に当接させた状態で集電 体 21 aにマイナス電圧を印加することにより、生体皮膚又は分極性電極 2 lbに保持さ れる電解液カゝらプラスイオンが分極性電極 2 lbに移行してトラップされ、電気 2重層を 形成することにより通電が生じる。従って、通電時における水素ガスの発生や水酸基 イオンの生成が抑制される。
[0195] なお、分極性電極 21bに予めマイナスイオンをトラップしておけば、そのマイナスィ オンが生体に移行することにより通電を生じる力 この場合も上記と同様、通電時に おける水素ガスの発生や水酸基イオンの生成が抑制される。
[0196] 非作用側電極構造体 20Aは、集電体 21a及び分極性電極 21bのみからなる極め てシンプルな構造であるため、作用側電極構造体 20Aは、その製造の自動化、大量 生産化は極めて容易であり、製造コストを大幅に低減することができる。カロえて、非作 用側電極構造体 20Aは作用側電極構造体 10Hと同一の構成を有して ヽるため、非 作用側電極構造体 20Aと作用側電極構造体 10Hは同一のプロセスで製造すること が可能である。従って、非作用側電極構造体 20Aと作用側電極構造体 10Hとを備え るイオントフォレーシス装置は、その製造プロセスを更に大幅に簡略ィ匕させ、製造の 自動化、大量生産化を容易にし、製造コストを大幅に低減させることが可能である。
[0197] 非作用側電極構造体 20Bは、非作用側電極構造体 20Aと同様の電極部材 21と、 分極性電極 21bに接触して配置されたカチオン交換膜 25Cを備えている。
[0198] 非作用側電極構造体 20Bでは、カチオン交換膜 25Cを生体に当接させた状態で 集電体 21 aにマイナス電圧を印加することにより、生体皮膚又は分極性電極 2 lbに 保持される電解液力もプラスのイオンがカチオン交換膜 25Cを経て分極性電極 21b に移行してトラップされ、電気 2重層を形成することにより通電が生じるため、通電時 における水素ガスの発生や水酸基イオンの生成が抑制される。
[0199] 非作用側電極構造体 20Bは、集電体 21a、分極性電極 2 lb及びカチオン交換膜 2 5C力もなる極めてシンプルで、かつウエットな部材を有さない構造であるため、作用 側電極構造体 20Aの製造の自動化、大量生産化は極めて容易であり、製造コストを 大幅に低減することができる。加えて、非作用側電極構造体 20Bは作用側電極構造 体 101と同一の構成を有して ヽるため、非作用側電極構造体 20Bと作用側電極構造 体 101は同一のプロセスで製造することが可能である。従って、非作用側電極構造体 20Bと作用側電極構造体 101とを備えるイオントフォレーシス装置は、その製造プロ セスを更に大幅に簡略化させ、製造の自動化、大量生産化を容易にし、製造コストを 大幅に低減させることが可能である。
[0200] 非作用側電極構造体 20Cは、非作用側電極構造体 20Aと同様の電極部材 21を 備えるとともに、分極性電極 21bに接触して配置されたァ-オン交換膜 25Aを備えて いる。
[0201] 非作用側電極構造体 20Cでは、予め分極性電極 2 lbにマイナスイオンをトラップさ せる処理を行った後に、薬物投与のための通電が行われる。
[0202] このトラップのための処理は、適当な電解液にァ-オン交換膜 25Aを浸漬した状態 で、分極性電極 21にプラスの電圧を印加して通電することにより行うことができる。
[0203] 薬物の投与に際しては、上記処理が行われた非作用側電極構造体 20Bのァ-ォ ン交換膜 25Aを生体皮膚に当接させた状態で分極性電極 21にマイナスの電圧が印 加される。
[0204] この場合における分極性電極 21から生体皮膚への通電は、分極性電極 21bにトラ ップされたマイナスイオンがリリースされて生体皮膚に移行することにより生じるため、 水素ガスの発生や水酸基イオンの生成は抑制される。
[0205] 非作用側電極構造体 20Cは、非作用側電極構造体 20Bと同様、シンプルでゥ ッ トな部材を有さない構造であるため、製造の自動化、大量生産化が容易であり、製造 コストの大幅な低減が可能である。
[0206] 非作用側電極構造体 20Dは、非作用側電極構造体 20Aと同様の電極部材 21を 備えるとともに、分極性電極 21bに接触する電解液を保持する電解液保持部 22及び 電解液保持部 22の前面側に配置されたァ-オン交換膜 25Aを備えている。
[0207] 非作用側電極構造体 20Dでは、ァ-オン交換膜 25Aを生体に当接させた状態で 集電体 21aにマイナス電圧を印加した場合、電解液保持部 22のプラスイオンが分極 性電極 21bに移行して活性炭にトラップされ、電気 2重層を形成することにより通電が 生じるため、通電時における水素ガスの発生や水酸基イオンの生成が抑制される。
[0208] 電解液保持部 22と生体皮膚との間では、主として電解液保持部 22のマイナスィォ ンがァ-オン交換膜 25Aを介して生体に移行することで通電を生じる。
[0209] なお、非作用側電極構造体 20Dでは、上記ァ-オン交換膜 25Aを省略しても、上 記と同等の効果が達成される。
[0210] 図 6 (A)は、上記作用側電極構造体 10A〜 101の電極部材 11又は非作用側電極 構造体 20A〜20Dの電極部材 21として特に好ましく使用される電極部材 40の平面 図であり、図 6 (B)はその A— A断面図を示している。
[0211] 図中 41は、カーボン繊維力もなる集電体であり、集電体 41の一表面には、分極性 電極 42が形成されている。
[0212] この分極性電極 42は、単位体積当たりの静電容量が lFZg以上の導電体、又は 比表面積が 10m2Zg以上の導電体、又は活性炭を含有する板状の部材から構成す ることが可能である。
[0213] 好ましい分極性電極 42の構成としては、比表面積 100m2Zg程度の活性炭粉末 9 5重量部に対してポリテトラフルォロエチレン 5重量部を配合した組成物を膜状に成 形したものを例示することができ、特に好ましい分極性電極 42の構成としては、ノボロ イド繊維を炭化、賦活することで得られる活性炭繊維を例示することができる
[0214] また集電体 41の反対面には、ォス型嵌合部 43a、胴部 43b及び接合部 43cからな る端子部材 43が取り付けられて 、る。
[0215] 端子部材 43は、集電体 41上に配置した型中において、シリコンゴムなどのポリマー マトリクスに、グラフアイトや黒鉛、カーボンブラック、或いはガラス状炭素の微細粉や 炭素繊維を裁断した短繊維などのカーボンフィラーを配合した組成物を加熱加硫さ せることで硬質化させたものであり、上記組成物を集電体 41を構成する炭素繊維中 に含侵した状態で固化することで集電体 41と端子部材 43とが接合部 43cにおいて 一体化されている。
[0216] この電極部材 40は、カーボン繊維が高い導電性と柔軟性を有するため、分極性電 極 42から均一な電流密度での通電を行うことが可能となり、生体の動きや皮膚の凹 凸に追随できる柔軟性のある作用側電極構造体 10A〜 101、非作用側電極構造体 20A〜20Dを実現することができる。
[0217] また、電源 30からの給電線 31、 32への接続は、ォス型嵌合部 43aに嵌合するメス 型嵌合部を有するコネクターを用いて行うことが可能であるが、このメス型嵌合部に 金属製の材料が使用されている場合であっても、ォス型嵌合部 43aが胴部 43bによ つて集電体 41から隔てられているために、コネクターの金属が溶出して生体に移行 することが防止される。
[0218] なお、端子部材 43の集電体 41への取付方法は任意であり、例えば図 6 (C)に示す ように、端子部材 43に係止部 43d、 43eを形成し、集電体 41に設けた小孔に係止部 43eを揷通させることで取り付けを行うことも可能である。
[0219] 07 (A)は、上記作用側電極構造体 10A〜 101の電極部材 11又は非作用側電極 構造体 20A〜20Dの電極部材 21として特に好ましく使用される他の態様の電極部 材 50の平面図であり、図 7 (B)はその A— A断面図を示している。
[0220] 図中 51は、円形の導電シート部 51aと導電シート部 51aから延長する細長い延長 部 5 lbとを有するカーボン繊維で形成された集電体である。導電シート部 5 laの一表 面には、分極性電極 42と同様の分極性電極 52が形成されている。
[0221] この電極部材 50は、電極部材 40と同様に、分極性電極 52から均一な電流密度で の通電を行うことが可能であり、生体の動きや皮膚の凹凸に追随できる柔軟性のある 作用側電極構造体 10A〜10I、非作用側電極構造体 20A〜20Dを実現することが できる。
[0222] この電極部材 50は、 07 (C)に示すように、外周壁 16s、 26s又は上壁 16u、 26u に開口 16h、 26hが形成された容器 16、 26と組み合わせて使用され、開口 16h、 26 hから延長部 51bを引き出した状態で容器 16、 26に収容される。
[0223] 電源 30からの給電線 31、 32への接続は、当該引き出された延長部 51bにおいて 、給電線 31、 32の先端に取り付けた鰐口クリップなどのコネクターを用いて行うことが できる。
[0224] また、作用側電極構造体 10A〜： LOGや非作用側電極構造体 20Dのように、内部 に電解液保持部 12、 22、薬液保持部 14などの含水率の高い部材が収容されるィォ ントフォレーシス装置の場合には、開口 16h、 26hに位置する延長部 51bに、フッ素 系榭脂、シリコーン系榭脂、シラン系榭脂などを含浸させることで撥水性を付与した 撥水部 51cを設けることで、作用側電極構造体、非作用側電極構造体からの水分の 漏れ出しを防止でき、或いは上記鰐口クリップなどのコネクターに金属製の部材が使 用されている場合に、その部材力 溶出した金属イオンが作用側電極構造体、非作 用側電極構造体に侵入することを防止できる。
[0225] 上記電極部材 40、 50の集電体 41、 51は、炭素繊維紙で形成しても上記と同様の 効果を得ることができ、集電体 41、 51の炭素繊維又は炭素繊維紙にシリコンゴムや 熱可塑性ポリウレタンなどの軟質ポリマーを含浸させることで、炭素繊維の脱落による 電極品質の低下を防止し、電極部材 40、 50の取扱性を向上させることも可能である
[0226] 図 8は、上記作用側電極構造体 10A〜 101の電極部材 11又は非作用側電極構造 体 20A〜20Dの電極部材 21として特に好ましく使用される更に他の態様の電極部 材 60を示す説明図であり、当該電極部材 60の平面図が（B)に、その A— A断面図 が（A)に示されている。
[0227] 図示されるように電極部材 60は、支持体としての役割を果たす基体 61、当該基体 61上に形成される円形形状の集電体 62並びに集電体 62から外方に延長する給電 線 63、集電体 62上に形成された円形形状の分極性電極 64から構成されて ヽる。
[0228] ここで基体 61は、典型的には 0. 02-0. 2mm程度の厚さ寸法を有するプラスチッ ク製の素材よりなる薄膜体であり、柔軟性や価格の低廉性などから PETフィルムが特 に好ましく使用される。
[0229] 集電体 62及び給電線 63は、導電粉を含有する導電塗料を基体 61上に塗布する ことにより形成された、例えば 0. 02〜0. 2mm程度の厚さ寸法を有する導電性の塗 膜から構成することができる。
[0230] この場合の導電塗料には熱硬化タイプのものを使用することが好ましぐこれにより
、化学的安定性に優れる塗膜を得ることができる。また導電塗料に含有される導電粉 としては、金粉や銅粉などの金属粉を使用することも可能であるが、カーボン粉を使 用することが特に好ましぐこれにより、集電体 62から溶出した金属イオンが生体に移 行する懸念を低減又は解消することができる。
[0231] 集電体 63は、不図示の延長端において、電源 30の端子に半田や導電性接着剤 などで接続することができる。
[0232] 分極性電極 64は、分極性電極 42と同様の構成とすることができる。なお、図示の 例では、分極性電極 64の面積が集電体 62よりもわずかに小さく形成された場合が 示されている力 分極性電極 64魏電体 62と同一の面積、あるいはそれよりも大き
V、面積とすることも可能である。
[0233] 分極性電極 64は、導電性接着剤 65を用いて集電体 62に接着することが可能であ り、これにより、集電体 62から分極性電極 64への通電性を向上させることができる。
[0234] 電極部材 60は、安価で入手容易な材料のみカゝら構成することが可能であり、また 打ち抜きや導電性塗料の塗布など自動化や大量生産化に適する手法により製造す ることが可能であるため、製造コストの低廉ィ匕が容易であるという利点を有する。
[0235] 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ぐ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。
[0236] 例えば、実施形態において示した電極構造体や分極性電極などの具体的な形状 や寸法は単なる例として示したものであり、本発明は実施形態中に示される形状、寸 法などにより制限されない。
[0237] また、上記実施形態では、分極性電極からのより均一な電流密度での通電を実現 するために集電体が使用される場合について説明したが、集電体は必ずしも使用す ることは必要ではなぐ分極性電極のみで電極部材を構成することも可能である。
[0238] また、上記実施形態では、イオントフォレーシス装置が単一の作用側電極構造体 1 0及び単一の非作用側電極構造体 20を備える場合につ 、て説明したが、作用側電 極構造体及び非作用側電極構造体のいずれか又は双方を複数とすることも可能で ある。この場合、作用側電極構造体 10A〜10Iのいずれ力 1又は複数と、非作用側 電極構造体 20 A〜20Dのいずれか 1又は複数を組み合わせて本発明のイオントフ ォレーシス装置を構成することが可能である。
[0239] また、上記実施形態では、作用側電極構造体 10及び非作用側電極構造体 20の 双方が分極性電極を有する場合につ!ヽて説明したが、作用側電極構造体又は非作 用側電極構造体の ヽずれか一方は分極性電極を有さな ヽことも可能である。この場 合、作用側電極構造体 10A〜10Iのいずれか 1つ又は複数と、図 9、図 10に示され る非作用側電極構造体 120及び 210のいずれか 1つ又は複数とを組み合わせて本 発明のイオントフォレーシス装置を構成することが可能であり、或いは非作用側電極 構造体 20A〜20Dのいずれか 1つ又は複数と、図 9、 10に示される作用側電極構造 体 110及び 210のいずれ力 1つ又は複数とを組み合わせて本発明のイオントフォレ 一シス装置を構成することも可能である。
[0240] 或いは、作用側電極構造体 10A〜10Iのいずれ力 1つ或いは複数を使用する一方 、イオントフォレーシス装置そのものには非作用側電極構造体を設けずに、例えば、 生体皮膚に作用側電極構造体を当接させ、アースとなる部材にその生体の一部を接 触させた状態で作用側電極構造体に電圧を印加して薬物の投与を行うようにするこ とも可能であり、この場合も、通電時における作用側電極構造体での酸素ガスや水 素ガス、塩素ガスなどの発生、或いは水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸の生成 が抑制されるという本発明の基本的な効果は達成されるのであり、そのようなイオント フォレーシス装置も本発明の範囲に含まれる。
[0241] また、上記実施形態では、作用側電極構造体、非作用側電極構造体及び電源が それぞれ別体として構成されている場合について説明したが、これらの要素を単一 のケーシング中に糸且み込み、或いはこれらを^ aみ込んだ装置全体をシート状又はパ ツチ状に形成して、その取扱性を向上させることも可能であり、そのようなイオントフォ レーシス装置も本発明の範囲に含まれる。

Claims

請求の範囲
[I] 単位重量当たりの静電容量が lFZg以上の導電体を含有する分極性電極を有す る電極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
[2] 比表面積が 10m2Zg以上の導電体を含有する分極性電極を有する電極構造体を 備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
[3] 活性炭を含有する分極性電極を有する電極構造体を備えることを特徴とするイオン トフォレーシス装置。
[4] 前記活性炭が活性炭繊維であることを特徴とする請求項 3に記載のイオントフォレ 一シス装置。
[5] 前記活性炭繊維がノボロイド繊維を炭化、賦活して得られたものであることを特徴と する請求項 4に記載のイオントフォレーシス装置。
[6] 前記分極性電極に電解液が保持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] 前記分極性電極にバインダーポリマーが配合されて 、ることを特徴とする請求項 1
〜6のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[8] 前記ノインダーポリマーがポリテトラフルォロエチレン又はポリフッ化ビ-リデンフ口 ライドであることを特徴とする請求項 7に記載のイオントフォレーシス装置。
[9] 前記電極構造体が集電体を更に有し、
前記分極性電極が前記集電体の前面側に配置されていることを特徴とする請求項
1〜8のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[10] 前記集電体が、炭素繊維又は炭素繊維紙により形成されていることを特徴とする請 求項 9に記載のイオントフォレーシス装置。
[II] 前記分極性電極にバインダーポリマーが配合されており、
前記集電体に、前記バインダーポリマーの一部が含浸されて 、ることを特徴とする 請求項 9又は 10に記載のイオントフォレーシス装置。
[12] ポリマーマトリクスにカーボン粉を混入させた導電性榭脂よりなる端子部材が、前記 集電体に取り付けられて 、ることを特徴とする請求項 9〜11の 、ずれか一項に記載 のイオントフォレーシス装置。
[13] 前記集電体が、所定の面積を有する導電シート部と、前記導電シート部と一体に形 成された延長部とを有することを特徴とする請求項 10又は 11に記載のイオントフォレ 一シス装置。
[14] 前記集電体が導電粉を含有する導電塗料の塗膜であることを特徴とすることを特徴 とする請求項 9に記載のイオントフォレーシス装置。
[15] 前記導電粉がカーボン粉であることを特徴とする請求項 14に記載のイオントフォレ 一シス装置。
[16] 前記集電体と前記分極性電極が導電性接着剤により接着されていることを特徴と する請求項 14又は 15に記載のイオントフォレーシス装置。
[17] 前記集電体が、プラスチック基体上に形成されていることを特徴とする請求項 14〜
16のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[18] 前記電極構造体が、前記分極性電極の前面側に配置された薬物イオンを含有す る薬液を保持する薬液保持部を更に備えることを特徴とする請求項 1〜17のいずれ か一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[19] 前記分極性電極に前記薬液保持部の薬液と同一組成の薬液が保持されているこ とを特徴とする請求項 18に記載のイオントフォレーシス装置。
[20] 前記電極構造体が、前記分極性電極の前面側に配置され、薬物イオンがドープさ れた第 1イオン交換膜を更に備えることを特徴とする請求項 1〜19のいずれか一項 に記載のイオントフォレーシス装置。
[21] 第 1導電型の薬物イオンを保持する作用側電極構造体と、
前記作用極構造体の対極としての非作用側電極構造体とを備えるイオントフォレー シス装置であって、
前記非作用側電極構造体が、
単位体積当たりの静電容量が lFZg以上の導電体を含有する分極性電極と、 前記分極性電極の前面側に配置された第 3イオン交換膜とを備えることを特徴とす るイオントフォレーシス装置。
[22] 第 1導電型の薬物イオンを保持する作用側電極構造体と、
前記作用極構造体の対極としての非作用側電極構造体とを備えるイオントフォレー シス装置であって、
前記非作用側電極構造体が、
比表面積が 10m2Zg以上の導電体を含有する分極性電極と、
前記分極性電極の前面側に配置された第 3イオン交換膜とを備えることを特徴とす るイオントフォレーシス装置。
第 1導電型の薬物イオンを保持する作用側電極構造体と、
前記作用極構造体の対極としての非作用側電極構造体とを備えるイオントフォレー シス装置であって、
前記非作用側電極構造体が、
活性炭を含有する分極性電極と、
前記分極性電極の前面側に配置された第 3イオン交換膜とを備えることを特徴とす るイオントフォレーシス装置。
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