WO2007018197A1 - イオントフォレーシス装置 - Google Patents

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WO2007018197A1
WO2007018197A1 PCT/JP2006/315627 JP2006315627W WO2007018197A1 WO 2007018197 A1 WO2007018197 A1 WO 2007018197A1 JP 2006315627 W JP2006315627 W JP 2006315627W WO 2007018197 A1 WO2007018197 A1 WO 2007018197A1
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WO
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exchange membrane
electrode structure
drug
ions
ion exchange
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PCT/JP2006/315627
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French (fr)
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Kiyoshi Kanamura
Takehiko Matsumura
Mizuo Nakayama
Hidero Akiyama
Akihiko Matsumura
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Transcu Ltd.
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Publication date
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    • A61N1/0444—Membrane

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 dissociated into positive or negative ions in a solution is driven by voltage to transcutaneously transfer into the living body, and the burden on the patient is small. It has advantages such as excellent controllability of drug dosage.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a basic configuration of an iontophoresis device that is a device for performing the iontophoresis.
  • the iontophoresis device has an electrode 111 and a drug solution holding unit 114 that holds a drug solution (drug solution) that dissociates into positive or negative drug ions.
  • a non-working side electrode structure 120 having a side electrode structure 110, an electrode 121, and an electrolyte solution holding part 122 for holding an electrolyte solution, and a power source 130 connected to both ends of the electrodes 111, 121, With the drug solution holding part 114 and the electrolyte solution holding part 122 in contact with the living body skin, a voltage of the same conductivity type as that of the drug ion is applied to the electrode 111 and a voltage of the opposite conductivity type is applied to the electrode 121. Is administered to the living body.
  • 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 due to electrolysis of water. Hydroxyl ions and hydrogen gas may be generated, and depending on the type of drug, there may be a chemical reaction in the vicinity of the electrode 111 when it is energized, causing the chemical to change. When ions are included, chlorine gas and hypochlorous acid may be generated.
  • Electrolysis of water may generate hydroxyl ions and hydrogen gas at electrode 111, and hydrogen ion and oxygen gas may be generated at electrode 121.
  • 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.
  • 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 it is particularly applicable to a device that administers a cationic drug.
  • the type of is extremely limited.
  • since 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 eliminate 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 working electrode structure 210 having the first conductivity type ion exchange membrane 215 arranged on the side, the non-working electrode structure 220 and the electrode 230 similar to those in FIG. 10 are also configured.
  • the composition of the electrolytic solution is selected independently of the chemical solution. It is possible. 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. It is possible to suppress the generation of oxygen gas, hydrogen gas, hydrogen ions and hydroxyl ions. Alternatively, it is possible to suppress pH change caused by the generation of hydrogen ions or hydroxyl ions by using a buffer electrolyte in which a plurality of types of electrolytes are dissolved.
  • 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 drug solution holding unit 214 are in a wet state (the water content is high V, Therefore, it is difficult to automate manufacturing and mass production, or it is difficult to reduce manufacturing costs.
  • Patent Document 1 US Pat. No. 4,744,787
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3040517
  • Non-Patent Document 1 Naoya Ogata (ed.) "KS Chemical Specialized Conductive Polymer", Kodansha, January 1990
  • Non-Patent Document 2 Masao Kobayashi (Author), “New Material Series, Latest Applied Technology of Conducting Polymers”, Semshi Publishing Co., Ltd., July 2004
  • An object of the present invention is to provide an iontophoresis device capable of suppressing or suppressing generation of oxygen gas, chlorine gas, or hydrogen gas in an electrode structure.
  • Another object of the present invention is to provide an iontophoresis device capable of suppressing or suppressing the generation of hydrogen ions, hydroxyl ions or hypochlorous acid in an electrode structure.
  • 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.
  • the present invention provides an iontophoresis device that can suppress or suppress the generation of gas or ions as described above, or the alteration of a drug, and does not cause a large change in morphology in an electrode by energization. That is also the purpose.
  • Another object of the present invention is to provide an iontophoresis device that can suppress or suppress the generation of gas or ions or the alteration of a drug as described above, and has a simplified configuration. .
  • the present invention provides an iontophoresis device that can suppress or suppress the generation of gas or ions or the alteration of a drug as described above, and can automate production or mass production, and can easily perform iontophoresis. That is also the purpose.
  • the present invention also provides an iontophoresis device that can suppress or suppress the generation of gas or ions as described above, or the alteration of a drug, and can reduce the manufacturing cost. Let it be an issue.
  • the present invention includes an iontophoresis characterized by comprising at least one electrode structure having an electrode on which a doping layer made of a substance that causes an electrochemical reaction by doping or dedoping ions is formed.
  • Device characterized by comprising at least one electrode structure having an electrode on which a doping layer made of a substance that causes an electrochemical reaction by doping or dedoping ions is formed.
  • the electrode included in the electrode structure has a doping layer that is a layer of a substance that causes an electrochemical reaction by ion doping or dedoping (hereinafter, such a doping layer is referred to as a layer).
  • a doping layer is referred to as a layer.
  • the electrode having the same may be referred to as a “doping electrode”).
  • electrochemical reaction is caused by ion doping
  • a force such as an electrolytic solution or a chemical solution that contacts the doping layer
  • charged ions are taken in and oppositely doped (combined with the material constituting the doping layer) to compensate for the applied charge.
  • ⁇ Generate '' means that when a positive charge is given to the doping layer, the positive ions doped in the doping layer are dedoped and released from the doping layer, so that the given charge is compensated.
  • negative charge is applied to the doping layer, the negative ions doped in the doping layer are dedoped and released from the doping layer. This means that the given charge is compensated.
  • a conductive polymer such as polylin, polypyrrole, polythiophene or polyacetylene, or a derivative thereof or a mixture thereof is used. Is most preferably used.
  • Non-patent documents 1 and 2 detail polyarine, polypyrrole, polythiophene, or polyacetylene derivatives that can be used in the doping layer of the present invention.
  • Various methods for producing a conductive polymer or forming a film of the conductive polymer are known. For example, a method of compressing and forming a powdered conductive polymer chemically synthesized by an oxidation polymerization method, A method in which a conductive polymer is made into an ink using a polar organic solvent such as N-methylpyrrolidone and then the solvent is removed, or an appropriate conductive base material is added to the monomer solution for forming the conductive polymer. A method for forming a conductive polymer layer on a substrate by performing immersion and electrolytic polymerization is known, and the doping layer of the present invention can be formed by any of these methods.
  • the entire doping layer may be composed of only a conductive polymer, or may contain components other than the conductive polymer.
  • a suitable woven fabric or nonwoven fabric impregnated with a conductive polymer can be used, or a conductive polymer and a suitable polymer binder can be used.
  • blend In order to improve the conductivity of the conductive polymer, a conductive filler such as carbon can be added to the conductive polymer.
  • the conductive polymer may be doped with drug ions for administration to a living body or ions for substituting drug ions doped into the first ion exchange membrane.
  • ions as an electron acceptor or an electron donor can be doped.
  • examples of the material that can be used as the doping layer of the present invention include carbon materials such as black smoke and graphite.
  • the electrode structure having a doping electrode can be used as it is as a non-working side electrode structure, but at the same time, an electrode structure having a doping electrode.
  • the body can also be used as a working electrode structure if the doping layer is doped with drug ions before use.
  • a voltage of the opposite conductivity type of the drug ions is applied to the doping electrode and energization is performed. Can be doped into the doping layer.
  • drug ions can be administered to a living body by applying a voltage having the same conductivity type as that of the drug ions to the doping electrode while the doping layer doped with the drug ions is in contact with the living body skin.
  • all or part of the energization to the living body occurs when the doping layer drug ions are dedoped and transferred to the living body.
  • the production of ions is suppressed or at least reduced.
  • the doping layer doped with drug ions functions as an ion exchange membrane having the same conductivity type as the drug ions. That is, by doping the doping layer with positive drug ions, the doping layer is provided with an ion function that allows passage of positive ions and blocks passage of negative ions. Similarly, by doping negative drug ions into the doping layer, the doping layer is given an ion function that allows passage of negative ions and blocks passage of positive ions.
  • a biological counter ion (a biological surface or The ions that are present in the living body and are charged to the opposite conductivity type to the drug ions) are blocked from being transferred to the doping layer, thereby reducing the amount of current consumed and administering the drug. Efficiency can be increased.
  • the doping of the doping layer with the drug ions is performed by the iontophoresis device or the working electrode structure. From the manufacturing stage to the stage immediately before use (drug administration to the living body)! /, You can do it at any one time! /.
  • an iontophoresis device usually has a working electrode structure that holds a drug to be administered to a living body and a non-working electrode structure that serves as a counter electrode.
  • the iontophoresis device of the present invention is such that at least one of the working electrode structure and the non-working electrode structure is an electrode structure having a doping electrode, Preferably, both of them can be an electrode structure having a doping electrode.
  • a drug to be administered to a 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.
  • both electrode structures May be a working electrode structure and a non-working electrode structure
  • a plurality of electrode structures may be connected to each pole of the power source.
  • at least one of these electrode structures is an electrode structure having a doping electrode, and preferably all of them are electrode structures having a driving electrode. be able to.
  • an electrode structure having a doping electrode is a very simple structure
  • iontophoresis includes a working electrode structure and an electrode structure having a doping electrode as Z or a non-working electrode structure.
  • Equipment can be easily automated and mass-produced, and production costs can be greatly reduced.
  • the electrode structure is disposed on the front side of the doping layer, and holds a drug solution containing a drug ion containing a first conductivity type drug ion. (Claim 4).
  • the powerful electrode structure is used as the working electrode structure in the iontophoresis device.
  • the drug ions in the drug solution holding part are applied to the living body by applying a voltage of the first conductivity type to the doping electrode while the drug solution holding part is in contact with the living body skin.
  • the doping layer can be previously doped with ions of the first conductivity type.
  • the doping of the second conductivity type ions of the drug solution holding unit and the doping layer As a result of the dedoping of the first conductivity type ions, the doping electrode force also causes the energization force S to the drug solution holding part. This also applies to the invention of claim 7 or the like.
  • the doping of the first conductivity type ions into the doping layer is performed by immersing the doping layer in the electrolyte containing an appropriate concentration of the ions of the first conductivity type, This can be done by applying voltage and applying current.
  • the electrode structure further includes a first conductivity type first ion exchange membrane disposed on the front side of the drug solution holding part. ).
  • the first ion exchange membrane is in contact with the living body skin, and the first conductivity type voltage is applied to the doping electrode, whereby the drug solution in the drug solution holding unit is Is administered to the living body through the first ion exchange membrane.
  • the electrode structure further comprises a second conductivity type second ion exchange membrane disposed on the front side of the doping layer, and the drug solution holding part comprises: Preferably, it is arranged on the front side of the second ion exchange membrane (Claim 6).
  • the second ion exchange membrane blocks the migration of the drug ion to the doping electrode side. Alteration of the drug near the doping electrode during energization is prevented and suppressed.
  • the second ion exchange membrane is integrally joined with the doping layer.
  • the conductivity of the doping layer and the second ion exchange membrane can be improved, and the assembly work of the electrode structure can be simplified. Accordingly, it becomes easy to automate the production of the electrode structure and mass production, or to reduce the production cost.
  • the bonding between the second ion exchange membrane and the doping layer can be performed by thermocompression bonding or the like, and also by forming the doping layer on the second ion exchange membrane by the various methods described above. It can be carried out.
  • the electrode structure includes an electrolyte solution holding unit that holds an electrolyte solution disposed on the front side of the doping layer, and a front surface of the electrolyte solution holding unit.
  • the first conductivity type first ion exchange membrane disposed on the side and doped with the first conductivity type drug ions may be further provided (claim 7).
  • the powerful electrode structure can be used as a working electrode structure in an iontophoresis device, and the first conductivity is applied to the doping electrode in a state where the first ion exchange membrane is in contact with the living body skin.
  • the drug ion doped in the first ion exchange membrane can be administered to the living body.
  • the electrolyte solution in the electrolyte solution holding part is a first conductivity type ion (hereinafter referred to as a first conductivity type ion in the electrolyte solution) for substituting the drug ion in the first ion exchange membrane.
  • a first conductivity type ion in the electrolyte solution for substituting the drug ion in the first ion exchange membrane.
  • second electrolytic ions for doping the doping layer
  • Doping of the drug ion to the first ion exchange membrane in the present invention can be performed by immersing the first ion exchange membrane in a drug solution containing a drug ion of an appropriate concentration for a predetermined time.
  • a drug solution containing a drug ion of an appropriate concentration for a predetermined time it is possible to control the amount of drug ions doped into the first ion exchange membrane by adjusting the concentration of drug ions, the immersion time, and the number of immersions.
  • the transfer of the first electrolytic ions to the living body occurs preferentially over the transfer of the drug ions to the living body. Throw Since the efficiency may decrease, it is preferable to select a composition in which the mobility of the first electrolytic ions is the same as or smaller than that of the drug ions for the electrolytic solution in the electrolytic solution holding unit. It's better! Alternatively, the decrease in administration efficiency as described above can be prevented by using the first electrolytic ion in the electrolyte solution holding part as a drug ion.
  • the first ion-exchange membrane blocks the transfer of biological counter ions to the electrolytic solution holding part, so that it is possible to increase the administration efficiency of drug ions and directly to the living skin. Since the drug ions are held on the first ion exchange membrane, which is a member to be contacted, the drug ion administration efficiency can be further increased.
  • the stability of drug ions during storage is improved. This increases the amount of stabilizers, antibacterial agents, preservatives, etc. used, or extends the shelf life of the equipment.
  • the dope amount of drug ions can be adjusted strictly, it is possible to improve the safety of drug administration.
  • the first ion exchange membrane doped with drug ions is used in place of the drug solution holding part, which had previously been required to be handled in a wet state, thus facilitating the assembly work of the electrode structure. Accordingly, it is possible to easily manufacture and mass-produce the electrode structure, or to reduce the manufacturing cost.
  • the electrode structure further includes a second conductivity type second ion exchange membrane disposed on a front surface side of the electrolyte solution holding portion, and the first ion exchange membrane. Is preferably disposed on the front side of the second ion exchange membrane (claim 8).
  • the transport number of the second ion exchange membrane is 1, the first electrolytic ions cannot be transferred to the first ion exchange membrane to replace the drug ions.
  • the second ion exchange membrane one having a low transport number (for example, a transport number of 0.7 to 0.95) is used, but a second ion exchange membrane having such a low transport number is used. Even when it is used, the migration of drug ions to the electrolyte holding part can be sufficiently suppressed.
  • the transport number refers to an electrolyte solution held in the electrolyte solution holding part and a drug solution containing a drug ion and a drug counter ion at appropriate concentrations (for example, a drug to the first ion exchange membrane).
  • a drug solution containing a drug ion and a drug counter ion at appropriate concentrations for example, a drug to the first ion exchange membrane.
  • the second ion exchange membrane according to claim 8 can be replaced with a semipermeable membrane, and as the semipermeable membrane, the passage of the first electrolytic ion is blocked while the passage of the drug ion is blocked.
  • the effect similar to that of the invention of claim 8 can be achieved by using a material having an acceptable molecular weight fractionation characteristic.
  • the electrode structure further includes a second conductivity type second ion exchange membrane disposed on a front surface side of the doping layer, and the electrolyte solution holding unit includes the second electrolyte exchange unit. It is preferable to be disposed on the front side of the ion exchange membrane (Claim 9).
  • the second ion exchange membrane according to claim 9 may be replaced with a semipermeable membrane, and the semipermeable membrane blocks passage of drug ions while allowing passage of the first electrolytic ions.
  • the interface of the doping electrode Z second ion exchange membrane or the interface of the doping electrode Z semipermeable membrane can be integrally joined in the same manner as described above for claim 6, The same effect as described above for claim 6 can be achieved.
  • the electrode structure is disposed on the front side of the doping layer, and the first conductivity type first doped with the first conductivity type drug ions.
  • an ion exchange membrane is further provided, and the doping layer is doped with ions of the first conductivity type (claim 10).
  • the powerful electrode structure can be used as a working electrode structure in an iontophoresis device, and the first conductive material is used as a doping electrode in a state where the first ion exchange membrane is in contact with the living body skin.
  • the first conductive material is used as a doping electrode in a state where the first ion exchange membrane is in contact with the living body skin.
  • energization of the first ion exchange membrane is caused by migration of ions of the first conductivity type in the doping layer to the first ion exchange membrane.
  • the generation of ions can be suppressed.
  • the drug ion is administered to the living body from the first conductivity type ion exchange membrane doped with the drug ion, as in the case of the invention of claim 7, the drug administration efficiency is increased. The effect of improving the stability of the is achieved.
  • the electrolytic solution holding part in the invention of claim 7 can be omitted, and the electrode structure When assembling the body, the need to handle wet parts can be completely eliminated. Furthermore, only two members are required for assembly: the doping electrode and the first ion exchange membrane. Therefore, in the present invention, the assembly work of the electrode structure can be greatly simplified, and the automation and mass production of the electrode structure can be extremely facilitated, or the manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the doping of the first conductivity type ions into the doping layer can be performed in the same manner as described above with respect to claim 4, and the first ion exchange membrane is doped with drug ions Can be carried out in the same manner as described above for claim 7.
  • ions of one conductivity type have the same or less mobility as drug ions.
  • the interface of the doping electrode Z first ion exchange membrane can be integrally joined by thermocompression bonding or the like, and this can achieve the same effect as described above for claim 6. .
  • the electrode structure further includes a second conductivity type second ion exchange membrane disposed on a front side of the doping layer, and the first ion exchange membrane is the first ion exchange membrane.
  • the second ion exchange membrane is disposed on the front surface side (claim 11).
  • the second ion exchange membrane in the present invention is an ion exchange membrane having a low transport number to some extent as in the case of claim 7 (eg, 0.7 to 0.95) is used.
  • the second ion exchange membrane in the invention of claim 10 can be replaced with a semipermeable membrane.
  • the semipermeable membrane As the semipermeable membrane, the passage of the first electrolytic ions is blocked while the passage of the drug ions is blocked.
  • the interface between the doping electrode and the second ion exchange membrane or the semipermeable membrane, and Z or the interface between the second ion exchange membrane or the semipermeable membrane and the first ion exchange membrane are integrated by thermocompression bonding or the like. It is possible to join, thereby achieving the same effect as described above for claim 6.
  • the powerful electrode structure can be used as a working electrode structure in an iontophoresis device, and the doping electrode is applied to the doping electrode while the doping layer is in contact with the living skin.
  • drug ions in the doping layer can be administered to the living body.
  • energization of the living skin occurs when drug ions doped in the doping layer are dedoped and transferred to the living body. Can be suppressed.
  • the working electrode structure can be configured with a single member (doping electrode), which greatly simplifies the manufacturing process and reduces mass production and manufacturing costs. Reduction can be easily realized.
  • the doping layer doped with the first conductivity type drug ions functions as a first conductivity type ion exchange membrane, so that the transfer of the biological counter ions to the doping layer during drug administration is blocked. Therefore, it is possible to obtain excellent characteristics in terms of drug administration efficiency.
  • the doping of the drug ion to the doping layer is carried out by applying a voltage of the second conductivity type to the doping electrode while the doping layer is immersed in an appropriate concentration of drug solution containing the drug ion. It can be carried out.
  • the electrode structure may further include a first conductivity type first ion exchange membrane disposed on a front side of the doping layer.
  • the powerful electrode structure is used as the working electrode structure in the iontophoresis device by doping the first ion exchange membrane, or the first ion exchange membrane and the doping layer with drug ions. It is possible to apply the first conductivity type voltage to the doping electrode while the first ion exchange membrane is in contact with the living body skin, so that the first ion exchange membrane or the first ion exchange membrane Drug ions doped in the exchange membrane and the doping layer can be administered to the living body.
  • the first ion-exchange membrane is doped with drug ions by applying a voltage of the second conductivity type to the doping electrode while the doping layer is immersed in a drug solution containing drug ions at an appropriate concentration. It can be done from Kotoko.
  • the ion in the first ion exchange membrane replaced by drug ions of drug fluid force
  • the positive ions bonded to the ion exchange group migrate to the doping layer and are doped.
  • the drug ions in the drug solution are also doped in the doping layer.
  • Doping electrode force at the time of drug administration The energization of the first ion exchange membrane is caused by the positive ions or drug ions doped in the doping layer moving from the above to the first ion exchange membrane.
  • the generation of the above-mentioned gas and undesirable ions can be suppressed.
  • the drug ions doped in the first ion exchange membrane are replaced with ions that migrate from the doping layer and migrate to the living body.
  • the doping layer is not configured to be in direct contact with living skin, a doping layer that is not preferably in direct contact with living skin is used. Even in this case, the drug can be safely administered.
  • the electrode structure is composed of only two members, the doping electrode and the first ion exchange membrane, and it is not necessary to handle a wet member when assembling the working electrode structure. Therefore, in the present invention, the assembly work of the electrode structure is extremely simplified, and it becomes extremely easy to automate and mass-produce the electrode structure, or to greatly reduce the manufacturing cost. It is.
  • the first ion exchange membrane may be doped with drug ions at any time up to the stage immediately before use (drug administration to the living body) of iontophoresis device manufacturing. .
  • the interface of the doping electrode Z first ion exchange membrane can be integrally joined by thermocompression bonding or the like, and this can achieve the same effect as described above for claim 6. .
  • the present invention provides a working electrode structure for holding a first conductivity type drug ion
  • An iontophoresis device comprising a non-working side electrode structure as a counter electrode of the working side electrode structure
  • the non-working side electrode structure is An iontophoresis device comprising an electrode on which a doping layer made of a substance that causes an electrochemical reaction when doped or dedoped with ions is formed (claim 14).
  • a voltage of the second conductivity type is applied to the doping electrode of the non-working side electrode structure during drug administration, and the non-working side electrode structure at this time
  • Gas such as hydrogen gas, oxygen gas or chlorine gas, or preferable ion generation such as hydrogen ion, hydroxyl group ion or hypochlorous acid can be suppressed.
  • the working electrode structure according to the present invention may hold drug ions in a drug solution holding section that holds a drug solution as in the invention of claim 4, or the like.
  • drug ions may be held by doping the first ion exchange membrane or the doping layer.
  • the working electrode structure of the present invention does not necessarily have a doping electrode.
  • the non-working side electrode structure further includes a first conductivity type third ion exchange membrane disposed on the front side of the doping layer. (Claim 15).
  • energization in the non-working side electrode structure is mainly caused by doping with ions of the first conductivity type on the living skin or in the living body moving to the doping layer.
  • the non-working-side electrode structure further comprises a second conductivity type third ion exchange membrane disposed on the front side of the doping layer, Preferably, the active layer is doped with ions of the second conductivity type U (Claim 16).
  • the powerful electrode structure as in the invention of claim 15, an iontophoresis device that can administer drug ions without directly bringing the doping layer into contact with the skin is realized.
  • energization in the non-working side electrode structure is mainly caused by the second conductivity type ions in the doping layer being dedoped and moving to the living body side.
  • the non-working-side electrode structure may further include a second electrolyte solution holding unit that holds the electrolyte solution disposed on the front side of the doping layer.
  • the first electrolytic ions in the second electrolyte solution holding part are transferred to the doping layer and doped, and the second electrolytic ions are transferred to the living body to cause energization.
  • the doping electrode according to any one of claims 1 to 16 further includes a conductive base material, and the doping layer is laminated on the conductive base material (claim 17).
  • the conductivity of the doping layer can be increased by doping ions as an electron acceptor or electron donor, but the doping layer is provided on a conductive substrate.
  • the doping electrode by reducing the surface resistance of the doping electrode and energizing with a uniform current density from the doping layer, it is possible to realize an iontophoresis device that can perform drug administration with higher efficiency.
  • the formation of the doping layer on the conductive substrate may be performed by, for example, blending an appropriate binder polymer with a powdered conductive polymer, or dissolving the conductive polymer in an appropriate polar organic solvent.
  • an appropriate binder polymer with a powdered conductive polymer, or dissolving the conductive polymer in an appropriate polar organic solvent.
  • the conductive substrate is preferably a conductive sheet made of carbon fiber or carbon fiber paper (invention 18).
  • the electrode may further include a terminal member attached to the conductive sheet, and the terminal member in which carbon is mixed into a polymer matrix (claim). 19) Alternatively, the electrode may further include an extension made of carbon fiber or carbon fiber paper and formed integrally with the conductive sheet.
  • drug has a certain medicinal effect or pharmacological action regardless of whether it is prepared, and is used for purposes such as treatment, recovery, prevention, promotion of health and maintenance of disease. In the sense of a substance applied to living organisms.
  • drug ion in the present specification means an ion generated by ion dissociation of a drug and has a medicinal effect or a pharmacological action
  • drug counter ion means a counter ion of the drug ion.
  • the dissociation of the drug into drug ions may be caused by dissolving the drug in a solvent such as water, alcohols, acids, alkalis, etc. By applying voltage or adding an ionizing agent, etc. It may occur.
  • Skin in the present specification means a biological surface on which a drug can be administered by iontophoresis, and includes, for example, the mucous membrane in the oral cavity.
  • “Living organism” means a human or animal.
  • first conductivity type means positive or negative electrical polarity
  • second conductivity type means a conductivity type (minus or plus) opposite to the first conductivity type
  • the first electrolytic ions and the second electrolytic ions contained in the electrolytic solution of the electrolytic solution holding part in the present invention do not necessarily need to be a single type, and either one or both may be a plurality of types.
  • the drug ions contained in the drug solution holding part or the drug ions doped in the first ion exchange membrane or the doping layer may not necessarily be a single type but may be a plurality of types.
  • the ion exchange membrane can be obtained by dispersing the ion exchange resin in the form of a membrane in addition to the ion exchange resin formed into a film, and then forming the film by heat molding or the like.
  • 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.
  • an ion exchange membrane of a 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.
  • first conductivity type ion exchange membrane in the present specification means an ion exchange membrane having a function of selectively allowing the first conductivity type ions to pass through. 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. It is possible to control the transport number of the ion exchange membrane depending on the type of cation exchange group to be introduced.
  • the anion exchange groups introduced into the ion-exchange membrane include primary to tertiary amine groups, quaternary ammonium groups, pyridyl groups, imidazole groups, quaternary pyridinium groups, and quaternary groups.
  • Imidazolium group A quaternary ammonium group, which is a strongly basic group, can be used to obtain a high-transport ion exchange membrane by using a quaternary pyridinium group.
  • the transport number of the ion exchange membrane can be controlled by the type of anion exchange group.
  • introduction treatment of the cation exchange group various methods such as sulfonation, chlorosulfonation, phosphorylation, and hydrolysis can be used, and as the introduction treatment of the anion exchange group, amino acid can be used. 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 or the pore size of the membrane.
  • amount of ion exchange resin in the ion exchange membrane or the pore size of the membrane it is 0.005-5.
  • 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 ion passage" 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 high speed, the degree of the passage is so small that even if the device is stored for a practically sufficient period of time, there will be no deterioration of the drug near the electrode during energization. Examples include cases where the passage of drug ions is suppressed or the passage of biological counter ions is suppressed to such an extent that the administration efficiency of the drug can be sufficiently increased.
  • allowing passage of ions described in this specification for an ion exchange membrane of the first conductivity type or the second conductivity type means that there is no restriction on the passage of ions. Therefore, even if the passage of ions is limited to some extent, it includes a case where the ions are allowed to pass 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) is an explanatory view showing the configuration of a measurement cell used for characteristic evaluation of an electrode used in the iontophoresis device of the present invention, and (B) and (C) are the same. Explanatory drawing which shows the measurement result of chronopotentiometry and cyclic voltammogram using a measurement cell.
  • FIGS. 4 (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.
  • FIGS. 5 (A) and 5 (B) 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.
  • 6 (A) and 6 (B) 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. 7 (A) to (D) are cross-sectional explanatory views showing the configuration of the non-working side electrode structure of the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 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. 9 is a plan view of an electrode of 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. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional iontophoresis device.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing the configuration of another conventional iontophoresis device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • 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 or morphine hydrochloride
  • a drug for example, lidocaine hydrochloride or morphine hydrochloride
  • negative drug ions for example, ascorbic acid, etc.
  • 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 have various structures described below.
  • the containers 16 and 26 are capable of forming an arbitrary material force such as plastic.
  • the container 16 and 26 can prevent moisture from evaporating from internal force and foreign matter from entering, and the unevenness of the skin can be prevented.
  • a flexible material force that can follow the movement of the body is formed.
  • a removable liner that has an appropriate material force 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 the adhesion to the skin during drug administration.
  • working electrode structures 10H to be described later wet members such as drug solution holding parts and electrolyte solution holding parts (high water content!) Such as LOK and non-working side electrode structures 20A to 20C.
  • the container 16 or 26 is not necessarily provided in the case of not having a saddle member.
  • 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.
  • the current can be adjusted in the range of 0.01 ⁇ : L 0mAZcm2, preferably 0.01 ⁇ 0.5mA / cm 2, 50V or less, preferably 30V or less. It is preferable to use a constant current device that operates under 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 electrode structure 10A includes an electrode 11 having a conductive base material 11a connected to the feeder 31 and a doping layer 1 lb formed on one surface of the base material 1 la, and the doping layer 1 It is provided with a drug solution holding part 14 for holding the drug solution in contact with lb.
  • the electrode 11 includes, for example, a base material 11a made of a carbon sheet and a polyarine solution obtained by mixing a polyarin salt with a NDF (N-methylpyrrolidone) solution of PVDF (polyvinylidene fluoride). It can consist of 1 lb of doping layer formed by coating and drying on 1 la of the substrate.
  • NDF N-methylpyrrolidone
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • a polyaline salt that was filtered and dried after adding 1N hydrochloric acid to polyaline-emeraldine base was used, and the weight ratio of polyaline salt: PVDF: NMP was set to 1: 1: 9.
  • An electrode 11 was prototyped by applying 200 mg of polyarrin solution onto a carbon sheet with a film thickness of 300 ⁇ m and a diameter of 17 mm ⁇ , followed by vacuum drying at 100 ° C for 1 hour, and the measurement shown in Fig. 3 (A). Chronopotometry and cyclic voltammograms were measured using the cell.
  • Fig. 3 (B) is a measurement result of the capacitor capacity of the electrode 11 by chronopotentiometry performed under a constant current condition of 0.3 mAZcm 2 , and the electrode 11 has a very large capacitor capacity. It was confirmed that
  • FIG. 3 shows the case where a nonwoven fabric impregnated with 0.9% NaCl + 2% HPC (hydroxypropylcellulose) aqueous solution was used as the electrolyte layer in the measurement cell (a) and 10% hydrochloric acid.
  • B Cyclic voltammogram measurement results when using a nonwoven fabric impregnated with lidocaine + 2% HPC aqueous solution.
  • the potential sweep range for (a) is 1.2 to +1.2 V
  • the potential sweep range for (b) is —0.8 to +0.8 V
  • the potential sweep speed is (a), (b ) Both measured as lOmVZsec. From FIG.
  • the drug solution is a solution of a drug that dissociates into a drug ion having a medicinal active ingredient, and the drug solution holding unit 14 can hold the drug solution in a liquid state, or a gauze, a filter paper It is also possible to impregnate and hold an appropriate absorbent carrier such as a gel.
  • this working electrode structure 10A by applying a positive voltage to the electrode 11 with the drug solution holding part 14 in contact with the living body skin, the drug ions in the drug solution holding part 14 are administered to the living body. Is done. In this case, all or part of the energization from the electrode 11 to the drug solution holding part 14 is caused by the negative ions in the drug solution being transferred to the doping layer l ib and being doped. Accordingly, generation of oxygen gas and chlorine gas by energization, generation of hydrogen ions and hypochlorous acid is prevented or at least reduced.
  • the typical thickness of the doping layer l ib is ⁇ ! ⁇ 100 ⁇ m, and particularly preferred film thickness is 1 ⁇ : LO / z m.
  • the working electrode structure 10B includes an electrode 11 and a drug 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 drug solution holding unit 14. .
  • the working electrode structure 10C includes the electrode 11 and the drug solution holding unit 14 similar to those of the working electrode structure 10A, and the ion exchange membrane 13 is provided between the electrode 11 and the drug solution holding unit 14. I have.
  • the energization from the electrode 11 to the drug solution holding part 14 is caused by the negative ions of the drug solution holding part 14 passing through the ion exchange membrane 13 to the doping layer 1 lb. It is caused by being done. Therefore, the same effects as those of the working electrode structure 10A can be achieved with respect to the generation of gas during energization and the suppression of undesirable ion generation.
  • the working electrode structure 10D includes the same electrode 11 and drug solution holding unit 14 as the working electrode structure 10A, and a key-on exchange membrane 13 between the electrode 11 and the drug solution holding unit 14.
  • the cation exchange membrane 15 is provided on the front side of the drug solution holding part 14.
  • the electrode 11 and the key-on exchange membrane 13 can be joined together by a technique such as thermocompression bonding.
  • the energized state of the on-exchange membrane 13 can be improved, or the assembly work of the working electrode structures 10 C and 10 D can be facilitated.
  • FIGS. 4A to 4C show still another embodiment of the working electrode structure 10E that can be used as the working electrode structure 10 of the iontophoresis device X. Configuration of LOG FIG.
  • the working-side electrode structure 10E includes an electrode 11 similar to the working-side electrode structure 10A, an electrolytic solution holding unit 12 that holds an electrolytic solution in contact with 1 lb of the doping layer, and a front surface of the electrolytic solution holding unit 12 And a cation exchange membrane 15 arranged on the side and doped with positive drug ions
  • this working electrode structure 10E by applying a positive voltage to the electrode 11 in a state where the cation exchange membrane 15 is in contact with the living body skin, drug ions doped in the cation exchange membrane 15 are absorbed in the living body. To be administered.
  • 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 electrolyte solution in the electrolyte solution holding unit 12 preferably has a composition that does not include positive ions having mobility equivalent to or higher than that of drug ions.
  • Doping of cation exchange membrane 15 with drug ions can be performed by immersing cation exchange membrane 15 in a drug solution containing drug ions of an appropriate concentration.
  • the working electrode structure 10F includes the same electrode 11, the electrolyte solution holding unit 12, and the cation exchange membrane 15 as the working electrode structure 10E, and between the electrolyte solution holding unit 12 and the cation exchange membrane 15 Further, a key-on exchange membrane 13 is provided.
  • the effect similar to that of the working electrode structure 10E can be achieved with respect to the generation of gas during energization and the suppression of undesirable ions. Since the migration of drug ions doped in the membrane 15 to the electrolyte holding part 12 is blocked by the key-on exchange membrane 13, it is possible to prevent the alteration of the drug in the vicinity of the electrode 11 during energization. The effect is achieved.
  • electrolysis of water may occur at the interface between the ion exchange membrane 13 and the cation exchange membrane 15 depending on the energization conditions.
  • a semipermeable membrane that can allow at least the passage of positive ions in the electrolyte solution holding unit 12 can be disposed.
  • the interface between the ion exchange membrane 13 and the cation exchange membrane 15 or the interface between the ion exchange membrane 13Z semipermeable membrane and the Z cation exchange membrane 15 is bonded to each other by a technique such as thermocompression bonding. Conductivity And handleability can be improved.
  • the key-on exchange membrane 13 in the working electrode structure 10F is replaced with a semipermeable membrane that allows passage of positive ions through the electrolyte holding unit 12 while blocking passage of drug ions. Can achieve the same effect as described above.
  • the working electrode structure 10G includes an electrode 11, an electrolyte solution holding unit 12, and a cation exchange membrane 15 similar to those of the working electrode structure 10E, and further between the electrode 11 and the electrolyte solution holding unit 12.
  • a key-on exchange membrane 13 is provided.
  • the energization from the electrode 11 to the electrolyte solution holding part 12 is doped by the negative ions of the electrolyte solution holding part 12 moving to the doping layer through the ion exchange membrane.
  • the same effect as that of the working electrode structure 10E can be achieved with respect to the generation of gas during energization and the suppression of undesirable ion generation.
  • the electrode 11 and the key-on exchange membrane 13 can be joined and integrated by a technique such as thermocompression bonding, so that the electrical conductivity between them can be improved.
  • FIGS. 5 (A) and 5 (B) show the 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.
  • FIG. 5 (A) and 5 (B) show the 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.
  • the working electrode structure 10H includes a conductive base material 11a connected to the feeder 31 and a doping layer 1 lb formed on one surface of the base material 1 la and doped with positive ions.
  • the electrode 11 has a cation exchange membrane 15 disposed on the front side of the doping layer l ib and doped with drug ions.
  • the energization from the electrode 11 to the cation exchange membrane 15 occurs when positive ions doped in the doping layer l ib migrate to the cation exchange membrane 15. Oxygen and chlorine gas generation, hydrogen ions, and hypochlorous acid are prevented from being generated or at least reduced.
  • the positive ions transferred from the doping layer l ib to the cation exchange membrane 15 are substituted 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 10H is an extremely simple structure including the electrode 11 and the cation exchange membrane 15, and handles a complicated member when assembling the working electrode structure 10H. Since it is not necessary, automation and mass production of the working side electrode structure 10H are extremely easy, and the manufacturing cost of the working side electrode structure 10 can be greatly reduced.
  • the electrode 11 and the cation exchange membrane 15 can be joined and integrated by a technique such as thermocompression bonding, whereby the electrical conductivity between them can be improved.
  • Doping layer l ib of working electrode structure 10H is doped with positive ions by energizing electrode 11 with a negative electrode while 1 lb of doping layer is immersed in an appropriate electrolyte.
  • the cation exchange membrane 15 can be doped with drug ions by the same method as described above for the working electrode structure 10E.
  • the doping layer 1 lb with a positive ion having a mobility lower than that of the drug ion. It is also possible to dope the same or different drug ions with the drug ions doped into the exchange membrane 15.
  • the working electrode structure 101 includes an electrode 11 and a cation exchange membrane similar to those of the working electrode structure 10H, and also includes a ion exchange membrane 13 between the electrode 11 and the cation exchange membrane 15. .
  • the electrode 11, the ion exchange membrane 13 and the cation exchange membrane can be joined and integrated by a technique such as thermocompression bonding, so that the electrical conductivity between these members can be improved. .
  • the ion exchange membrane 13 in the working electrode structure 101 is replaced with a semipermeable membrane that allows passage of positive ions in the electrolyte solution holding section 12 while blocking passage of drug ions. Can achieve the same effect as described above.
  • FIGS. 6A and 6B show configurations of working electrode structures 10J and 10K of still another embodiment that can be used as the working electrode structure 10 of the iontophoresis device X described above.
  • FIG. 6A shows configurations of working electrode structures 10J and 10K 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 10J includes an electrode 11 having a conductive base 1 la connected to the feeder 31 and a doping layer 1 lb formed on one surface of the base 1 la.
  • the doping layer 1 lb is doped with drug ions, and then a positive voltage is applied to the electrode 11 with the doping layer 1 lb in contact with the living skin. Then, drug ions doped in 1 lb of the doping layer are administered to the living body.
  • 1 lb of the doping layer doped with drug ions which are positive ions, has a cation function, so that the transfer of biological counter ions to the skin-side force doping layer 1 lb during drug administration is blocked.
  • the drug can be administered with high efficiency.
  • the working electrode structure 10J has a very simple structure that only the electrode 11 has a force, and automation and mass production of the working electrode structure 10J are extremely easy. The manufacturing cost of the working side electrode structure can be greatly reduced.
  • Doping of 1 lb of the doping layer with drug ions can be performed by energizing the electrode 11 as a negative electrode with 1 lb of the doping layer immersed in a drug solution containing a drug ion of an appropriate concentration. it can.
  • This dope may be performed at the stage of manufacturing the iontophoresis device X or the working electrode structure 10J, or may be performed immediately before drug administration.
  • the working electrode structure 10K includes an electrode 11 having a conductive base 1 la connected to the feeder 31 and a doping layer 1 lb formed on one surface of the base 1 la.
  • a cation exchange membrane 15 is provided on the front side of the electrode 11.
  • the cation exchange membrane 15, or the cation exchange membrane 15 and the doping layer ib are doped with drug ions, and then the cation exchange membrane 15 is brought into contact with the living skin. Then, by applying a positive voltage to the electrode 11, the cation exchange membrane 15, or the drug ions doped in the cation exchange membrane 15 and the doping layer 1 lb are administered to the living body through the cation exchange membrane 15.
  • the working electrode structure 10K is a very simple structure that only the electrode 11 and the cation exchange membrane 15 have power, and the production and mass production of the working electrode structure 10K are extremely easy and effective. The manufacturing cost of the side electrode structure can be greatly reduced.
  • the doping layer 1 lb is a structure that does not directly contact the skin. Therefore, it is preferable to contact the living body. Even when the drug is administered, it is possible to administer the drug without causing any concern about damage to the living body.
  • Doping of cation exchange membrane 15 or cation exchange membrane 15 and doping layer l ib is performed by immersing cation exchange membrane 15 in a drug solution containing an appropriate concentration of drug ions. In this state, it can be performed by energizing the electrode 11 as a negative electrode. This dope may be performed at the stage of manufacturing the iontophoresis device X or the working electrode structure 10K, or may be performed immediately before drug administration.
  • the non-working-side electrode structure 20A includes an electrode 21 having a conductive base material 21a connected to the feeder line 32 and a doping layer 2 lb formed on the base material 2la. .
  • the configuration of the non-working side electrode structure 20A is the same as that of the working side electrode structure 101. Therefore, the non-working electrode structure 20A and the working electrode structure 10J can be manufactured by the same process, which greatly simplifies the manufacturing process of the iontophoresis device, Facilitates automation and mass production, and greatly reduces manufacturing costs.
  • the non-working side electrode structure 20B includes a cation exchange membrane 25C disposed on the front side of the doping layer 2 lb in addition to the electrode 21 similar to the non-working side electrode structure 20A.
  • energization occurs because the living body skin force is also transferred to the doping layer 21b through the positive ionic force S cation exchange membrane 25C, so that the energization occurs. Generation of gas and hydroxyl ions are prevented, or at least Reduced.
  • the non-working side electrode structure 20B has a structure in which the doping layer 21b is not in direct contact with the skin, even when the doping layer 21b having a material force that is not preferably brought into contact with the living body is used, it is safe.
  • the drug can be administered.
  • the electrode 21 and the cation exchange membrane 25C can be joined together by a technique such as thermocompression bonding, whereby the conductivity between them can be improved.
  • the configuration of the non-working side electrode structure 20B is the same as that of the working side electrode structure 10K. Therefore, the non-working electrode structure 20B and the working electrode structure 10K can be manufactured in the same process, which greatly simplifies the manufacturing process of the iontophoresis device. To facilitate manufacturing automation and mass production, and greatly reduce manufacturing costs.
  • the non-working-side electrode structure 20C has a conductive base material 21a connected to the feeder line 32, and a doping layer 2 lb formed on the base material 21a and doped with negative ions.
  • An electrode 21 and a key-on exchange membrane 25A disposed on the front side of the doping layer 2 lb are provided.
  • the electrode 21 and the key-on exchange membrane 25A can be joined together by a technique such as thermocompression bonding, whereby the electrical conductivity between them can be improved.
  • the non-working side electrode structure 20D includes the same electrode 21 as the non-working side electrode structure 20A, and also has an electrolytic solution holding unit 22 and an electrolytic solution holding unit 22 for holding the electrolytic solution in contact with the doping layer 21b. Is provided with a key-on exchange membrane 25A arranged on the front side.
  • FIG. 8 (A) is a plan view of an electrode 40 particularly preferably used as the electrode 11 of the working electrode structures 10A to 10K or the electrode 21 of the non-working electrode structures 20A to 20D.
  • Figure 8 (B) shows the A—A cross-section!
  • reference numeral 41 denotes a conductive base material having a carbon fiber force.
  • a doping layer 42 such as a conductive polymer is formed on one surface of the base material 41 and
  • a terminal member 43 consisting of a S-type fitting part 43a, a body part 43b, and a joint part 43c is attached.
  • the terminal member 43 is a short material obtained by cutting graphite, graphite, carbon black, glassy carbon fine powder, or carbon fiber into a polymer matrix such as silicon rubber in a mold disposed on the base material 41.
  • a composition containing a carbon filler such as fiber is cured by heat vulcanization, and the above composition is solidified in a state of being impregnated in the carbon fibers constituting the base material 41. 41 and the terminal member 43 are joined together at the joint 43c.
  • 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 when a metal material is used for the female fitting part, the metal of the connector is not connected because the male fitting part 43a is separated from the base material 41 by the body part 43b. Elution and transfer to the living body are prevented.
  • the terminal member 43 can be attached to the base material 41 in any manner.
  • the terminal member 43 is formed with locking portions 43d, 43e, and the base material 41 Attachment can also be performed by inserting the locking portion 43e into the provided small hole.
  • FIG. 9 (A) shows the electrode 11 of the working side electrode structures 10A to 10K or the non-working side electrode structure.
  • FIG. 9B is a plan view of an electrode 50 of another embodiment that is particularly preferably used as the electrode 21 of the structures 20A to 20D, and FIG.
  • reference numeral 51 denotes a substrate made 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 doping layer 52 is formed on one surface of the conductive sheet portion 5 la.
  • the electrode 50 can be energized with a uniform current density from the doping layer 52, and has a flexible working side that can follow the unevenness of the living body and the movement of the living body. Electrode structures 10A to 10K and non-working side electrode structures 20A to 20D can be realized.
  • this electrode 50 is used in a state where the outer wall 16s, 26s or the upper wall 16u, 26u is formed with a container 16, 26 having an opening 16h, 26h force. Then, the extension part 51b is pulled out from the opening 16h, 26h force and accommodated in the containers 16, 26.
  • connection from the power supply 30 to the power supply lines 31 and 32 is made at the extended portion 51b.
  • the working electrode structure 10A- like the LOE and the non-working electrode structure 20D, the inside contains a high water content member such as the electrolyte solution holding parts 12, 22 and the drug solution holding part 14.
  • a high water content member such as the electrolyte solution holding parts 12, 22 and the drug solution holding part 14.
  • the extension 51b located at the openings 16h and 26h is impregnated with fluorine-based, silicone-based, silane-based, etc. to provide water repellency.
  • the water-repellent part 51c it is possible to prevent leakage of moisture from the working electrode structure and the non-working electrode structure, or a metal member is used for the connector such as the mouth clip. In this case, the metal ions eluted from the member can be prevented from entering the working electrode structure and the non-working electrode structure.
  • the base materials 41 and 51 of the electrodes 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 base materials 41 and 51 can be obtained.
  • a soft polymer such as silicon rubber or thermoplastic polyurethane, it is possible to prevent the electrode quality from deteriorating due to the dropping of the carbon fiber and to improve the handling of the electrodes 40 and 50.
  • the specific shapes and dimensions of the electrode structures and electrodes shown in the embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the shapes, dimensions, etc. shown in the embodiments. Not limited by.
  • the case where an electrode in which a doping layer is formed on a conductive substrate is used as the electrode has been described.
  • the substrate is not necessarily conductive. It is also possible to form the electrode only with the doping layer without using a substrate or using a substrate.
  • the iontophoresis device of the present invention can be obtained by combining one or more of the working electrode structures 10A to: LOK and one or more of the non-working electrode structures 20A to 20D. It is possible to construct, but the working electrode structure 10A ⁇ : any one or more of the LOK force and the non-working electrode structure 120, 210 shown in FIGS. It is also possible to configure the iontophoresis device of the present invention by combining any one or more of the working side electrode structures 20A to 20D and the working side electrode structures 110 and 210 shown in FIGS. is there.
  • one of the working side electrode structures 10A-: LOK is used, but the non-working side electrode structure is not provided in the iontophoresis device itself, for example, the working side electrode structure is formed on the living skin. It is also possible to administer the drug by applying a voltage tl to the working electrode structure in a state where a part of the living body is in contact with the member serving as the ground.
  • the basic structure of the present invention is that generation of oxygen gas, hydrogen gas, chlorine gas, etc. in the working electrode structure during energization, or generation of hydrogen ions, hydroxyl ions, and hypochlorous acid is suppressed. Therefore, such an iontophoresis device is also included in the scope of the present invention.

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Abstract

　イオントフォレーシス装置の作用側電極構造体又は非作用側電極構造体中の電極に、例えば導電性ポリマーなどのイオンのドープ又は脱ドープにより電気化学的反応を生じる物質よりなるドーピング層を形成することにより、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剤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が開示される。

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 剤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 が少なぐ薬剤の投与量の制御性に優れるなどの利点を有して 、る。
[0003] 図 10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 薬剤イオンに解離する薬剤の溶液 (薬剤液)を保持する薬剤液保持部 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、薬剤液保持部 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に薬剤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剤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、薬剤がプラスの薬剤イオンに解離するカチオン性薬剤である場合には、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、薬剤の 種類ゃ通電条件によっては通電時に電極 111の近傍で薬剤が化学反応を起こして 変質する場合があり、更に、薬剤液保持部 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、薬剤がマイナスの薬剤イオンに解離するァ-オン性薬剤である場合には、 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、薬剤の 種類ゃ通電条件によっては通電時に電極 111の近傍にお！ヽて薬剤が化学反応を起 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から薬剤液、電解液への通電が阻害されることになり、水素イオン、水酸基ィォ 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。また薬剤の変質を生じると、所期の薬効が得られなくな つたり、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] し力しながら、このイオントフォレーシス装置では、装置の保管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剤を投与する装置の場合には、適 用できる薬剤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、通電時の薬剤の変質の問題は解消されな 、。
[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 11 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 型の薬剤イオンを含む薬剤液を保持する薬剤液保持部 214と、薬剤液保持部 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 2 10と、図 10と同様の非作用側電極構造体 220及び電極 230と力も構成されている。
[0014] このイオントフォレーシス装置では、電解液と薬剤液とが第 2導電型の第 2イオン交 換膜 213によって区画されて ヽるため、電解液の組成を薬剤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ィ オンの生成を抑止することが可能である。或い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、薬剤ィォ ンの電解液保持部への移行が第 2イオン交換膜により遮断されるために、通電時の 化学反応によって薬剤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及び薬剤液保持部 214はゥヱットな状態 (含水率が高 V、状態)での取り扱 、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く、 或いは製造コストの低減が難 U、と 、う問題がある。
[0016] 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
非特許文献 1 :緒方直哉 (編）「KS化学専門書 導電性高分子」、講談社、 1990年 1 月発行
非特許文献 2：小林征男 (著）「新材料シリーズ 導電性高分子の最新応用技術」、シ ーェムシ一出版社、 2004年 7月発行
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] 本発明は、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をその目的とする [0018] 本発明は、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をもその 目的とする。
[0019] 本発明は、通電時における薬剤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。
[0020] 本発明は、上記のようなガス又はイオンの発生、或いは薬剤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ィ 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。
[0021] 本発明は、上記のようなガス又はイオンの発生、或いは薬剤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をもそ の目的とする。
[0022] 本発明は、上記のようなガス又はイオンの発生、或いは薬剤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 置を提供することをもその目的とする。
[0023] 本発明は、上記のようなガス又はイオンの発生、或いは薬剤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 することをもその課題とする。
課題を解決するための手段
[0024] 本発明は、イオンのドープ又は脱ドープにより電気化学的反応を生じる物質よりな るドーピング層が形成された電極を有する少なくとも一の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。
[0025] 本発明では、電極構造体が備える電極が、イオンのドープ又は脱ドープにより電気 化学的反応を生じる物質の層であるドーピング層を有している（以下、このようなドー ビング層を有する電極を、「ドーピング電極」と ヽぅ場合がある）。
[0026] 従って、電源力 電解液や薬剤液への通電の全部又は多くの部分がドーピング層 へのイオンのドープ又は脱ドープによって生じることとなり、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 ヽィオンを発生させる電極反応を抑止し、或いは少なくとも低減 することができる。
[0027] なお、上記の「イオンのドープにより電気化学的反応を生じる」とは、ドーピング層に プラス又はマイナスの電荷を与えた場合に、ドーピング層に接触する電解液や薬剤 液など力 その電荷の反対に荷電したイオンが取り込まれてドープされる（ドーピング 層を構成する物質と結合する)ことにより、与えられた電荷が補償されることをいい、「 イオンの脱ドープにより電気化学的反応を生じる」とは、ドーピング層にプラスの電荷 を与えた場合に、ドーピング層にドープされて ヽるプラスイオンが脱ドープされてドー ビング層から放出されることにより、与えられた電荷が補償され、又はドーピング層に マイナスの電荷を与えた場合に、ドーピング層にドープされて ヽるマイナスイオンが 脱ドープされてドーピング層から放出されることにより、与えられた電荷が補償される ことをいう。
[0028] 本発明におけるドーピング層の材料としては典型的には導電性ポリマーであるポリ ァ-リン、ポリピロール、ポリチォフェン又はポリアセチレン、或いはこれらの誘導体又 はこれらの混合物が使用され、このうちポリア二リンが最も好ましく使用される。本発明 のドーピング層に使用可能なポリア-リン、ポリピロール、ポリチォフェン又はポリアセ チレンの誘導体は、非特許文献 1、 2に詳述されている。
[0029] 導電性ポリマーの生成方法、或いは導電性ポリマーを製膜する方法は種々のもの が公知であり、例えば、酸化重合法で化学合成した粉末状の導電性ポリマーを圧縮 形成する方法や、導電性ポリマーを N—メチルピロリドンなどの極性有機溶媒を用い てインク状にしたものを成形して溶媒を除去する方法、或いは導電性ポリマーを生成 するモノマーの溶液に適当な導電性の基材を浸漬して電解重合を行うことにより基材 上に導電性ポリマー層を形成する方法などが知られており、本発明のドーピング層は これらの任意の方法により形成することができる。
[0030] この場合、ドーピング層はその全体を導電性ポリマーのみで構成してもよく、導電性 ポリマー以外の成分を含んでも構わない。例えば、ドーピング層に引き裂きや破れな どに対する機械的強度を付与するために、適当な織布ゃ不織布に導電性ポリマーを 含浸させたものを使用したり、導電性ポリマーと適当な高分子バインダーをブレンド することが可能であり、或いは導電性ポリマーの導電性の向上させるために、導電性 ポリマーにカーボンなどの導電性フィラーを配合することも可能である。
[0031] 導電性ポリマーには、後述の通り、生体に投与するための薬剤イオンや、第 1イオン 交換膜にドープされた薬剤イオンを置換するためのイオンがドープされる場合がある 他、導電性ポリマーの導電性の向上を目的として、電子受容体又は電子供与体とし てのイオンをドープすることもできる。
[0032] なお、導電性ポリマー以外で本発明のドーピング層として使用できる材料としては、 例えば黒煙やグラフアイトなどのカーボン材料を挙げることができる。
[0033] ドーピング電極を有する電極構造体は、請求項 14の発明に関して後述するように、 そのままで非作用側電極構造体として使用することが可能であるが、同時に、ドーピ ング電極を有する電極構造体は、使用前にドーピング層に薬剤イオンをドープすれ ば作用側電極構造体として使用することも可能である。
[0034] 即ち、適当な濃度で薬剤イオンを含む薬剤液にドーピング層を浸潰した状態で、薬 剤イオンの反対導電型の電圧をドーピング電極に印加して通電を行うことで、薬剤ィ オンをドーピング層にドープすることができる。
[0035] そして、薬剤イオンがドープされたドーピング層を生体皮膚に当接させた状態で薬 剤イオンと同一導電型の電圧をドーピング電極に印加することで薬剤イオンを生体に 投与することができる。
[0036] この場合、ドーピング電極カゝら生体への通電の全部又は一部は、ドーピング層の薬 剤イオンが脱ドープされて生体に移行することにより生じるため、上述のガスや好まし くな 、イオンの生成が抑止され、或 、は少なくとも低減される。
[0037] 更に、薬剤イオンがドープされたドーピング層は、薬剤イオンと同一導電型のイオン 交換膜として機能する。即ち、プラスの薬剤イオンをドーピング層にドープすることで 、ドーピング層に、プラスのイオンの通過を許容し、マイナスのイオンの通過を遮断す るイオン交 能が付与される。同様に、マイナスの薬剤イオンをドーピング層にド ープすることで、ドーピング層に、マイナスのイオンの通過を許容し、プラスのイオン の通過を遮断するイオン交 能が付与される。
[0038] 従って、上記の薬剤イオンの生体への投与に際して、生体対イオン (生体表面又は 生体内に存在するイオンであって、薬剤イオンとは反対導電型に荷電したイオン)の ドーピング層への移行が遮断されることになり、これにより消費される電流量が低減し 、薬剤の投与効率を上昇させることができる。
[0039] なお、ドーピング電極を有する電極構造体を、上記のような態様で作用側電極構造 体として使用する場合におけるドーピング層への薬剤イオンのドープは、イオントフォ レーシス装置又は作用側電極構造体の製造の段階から使用（生体への薬剤投与） の直前の段階までの!/、つの時点にお 、て行っても構わな!/、。
[0040] 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剤を保持する作用 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 とが通常であるが、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、ドーピング電極を有する電極 構造体としたものであり、好ましくは、この双方をドーピング電極を有する電極構造体 とすることができる。
[0041] 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剤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、ドーピング電極を有する電極構造体としたものであり、好ましくは、その全てをド 一ビング電極を有する電極構造体とすることができる。
[0042] ドーピング電極を有する電極構造体は、極めてシンプルな構造であるから、作用側 電極構造体、及び Z又は、非作用側電極構造体としてドーピング電極を有する電極 構造体を備えるイオントフォレーシス装置は、生産の自動化や大量生産化が容易で あり、製造コストを大幅に低減することが可能である。
[0043] 請求項 1〜3の発明にお 、ては、前記電極構造体が、ドーピング層の前面側に配 置され、第 1導電型の薬剤イオンを含む薬剤液を保持する薬剤液保持部を更に備え ることができる（請求項 4)。
[0044] 力かる電極構造体は、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 使用することができ、薬剤液保持部を生体皮膚に当接させた状態でドーピング電極 に第 1導電型の電圧を印加することにより、薬剤液保持部の薬剤イオンが生体に投 与される。
[0045] この場合、薬剤液保持部中の第 2導電型のイオンがドーピング層に取り込まれてド ープされることによりドーピング電極力 薬剤液保持部への通電が生じるため、上述 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。
[0046] ドーピング層には、予め第 1導電型のイオンをドープしておくことも可能であり、その 場合には、上記薬剤液保持部の第 2導電型のイオンのドープ、及びドーピング層の 第 1導電型のイオンの脱ドープによってドーピング電極力も薬剤液保持部への通電 力 S生じることになる。なお、この点は、請求項 7等の発明でも同様である。
[0047] ドーピング層への第 1導電型のイオンのドープは、適当な濃度の当該第 1導電型の イオンを含む電解液中にドーピング層を浸漬した状態で、ドーピング電極に第 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。
[0048] 上記請求項 4の発明では、前記電極構造体が、前記薬剤液保持部の前面側に配 置された第 1導電型の第 1イオン交換膜を更に備えることが好ましい (請求項 5)。
[0049] 力かる構成の電極構造体では、第 1イオン交換膜を生体皮膚に当接させた状態で ドーピング電極に第 1導電型の電圧を印加することにより、薬剤液保持部の薬剤ィォ ンが第 1イオン交換膜を介して生体に投与される。
[0050] この場合、生体対イオンの薬剤液保持部への移行が第 1イオン交換膜によって遮 断されるため、薬剤イオンの投与効率の上昇という追加的な効果を得ることができる。
[0051] 上記請求項 4又は 5の発明では、前記電極構造体が、前記ドーピング層の前面側 に配置された第 2導電型の第 2イオン交換膜を更に備え、前記薬剤液保持部が、前 記第 2イオン交換膜の前面側に配置されることが好ましい (請求項 6)
力かる構成の電極構造体では、上記と同様の態様で薬剤の生体への投与が行わ れることに加えて、第 2イオン交換膜が薬剤イオンのドーピング電極側への移行を遮 断するため、通電中のドーピング電極近傍における薬剤の変質が防止な 、し抑制さ れる。
[0052] この場合、第 2イオン交換膜はドーピング層と一体に接合されていることが好ましぐ これにより、ドーピング層と第 2イオン交換膜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。
[0053] 第 2イオン交換膜とドーピング層の接合は、熱圧着などによって行うことができる他、 第 2イオン交換膜上で、上記の各種の方法によってドーピング層を製膜することによ つても行うことができる。
[0054] 請求項 1〜3の発明にお 、ては、前記電極構造体が、前記ドーピング層の前面側 に配置された電解液を保持する電解液保持部と、前記電解液保持部の前面側に配 置され、第 1導電型の薬剤イオンがドープされた第 1導電型の第 1イオン交換膜を更 に備えることができる（請求項 7)。
[0055] 力かる電極構造体は、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 使用することができ、第 1イオン交換膜を生体皮膚に当接させた状態でドーピング電 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剤ィ オンを生体に投与することができる。
[0056] ここで、電解液保持部の電解液は、第 1イオン交換膜中の薬剤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電解イオン」 という。）を供給する役割と、ドーピング層にドープするための第 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。
[0057] 即ち、第 2電解イオンがドーピング層に取り込まれてドープされることによってドーピ ング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剤イオンは、 電解液保持部からの第 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。
[0058] 本発明における薬剤イオンの第 1イオン交換膜へのドープは、適当な濃度の薬剤ィ オンを含む薬剤液に、第 1イオン交換膜を所定時間浸漬することで行うことができ、こ の場合の薬剤イオンの濃度ゃ浸漬時間、浸漬回数を調整することにより、第 1イオン 交換膜への薬剤イオンのドープ量を制御することが可能である。
[0059] なお、第 1電解イオンの移動度が薬剤イオンに比して大きい場合には、薬剤イオン の生体への移行よりも、第 1電解イオンの生体への移行が優先的に生じて薬剤の投 与効率が低下する場合があるため、電解液保持部の電解液は、第 1電解イオンの移 動度が薬剤イオンの移動度と同程度か、或いはそれよりも小さい組成を選択すること が好まし!/ヽ。或 ヽは電解液保持部の第 1電解イオンを薬剤イオンとすることで上記の ような投与効率の低下を防止することもできる。
[0060] 本発明では、第 1イオン交換膜により生体対イオンの電解液保持部への移行が遮 断されるために、薬剤イオンの投与効率を上昇させることが可能であり、生体皮膚に 直接接触させる部材である第 1イオン交換膜に薬剤イオンが保持されて ヽるために、 薬剤イオンの投与効率を一層上昇させることが可能である。
[0061] また、薬剤イオンが第 1イオン交換膜にドープされる形態で (イオン交換膜中のィォ ン交換基に結合した状態で)保持されるため、保存中における薬剤イオンの安定性 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。また、薬剤イオンのドープ量は厳密に調整することが可能である ため、薬剤投与の安全性を高めることが可能である。更に、従来ウエットな状態での 取り扱いが必要であった薬剤液保持部に代えて、薬剤イオンがドープされた第 1ィォ ン交換膜が使用されるため、電極構造体の組立作業を容易化することができ、従つ 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。
[0062] 上記請求項 7の発明では、前記電極構造体が、前記電解液保持部の前面側に配 置された第 2導電型の第 2イオン交換膜を更に備え、前記第 1イオン交換膜が前記第 2イオン交換膜の前面側に配置されることが好ましい (請求項 8)。
[0063] 力かる電極構造体では、上記と同様の態様で薬剤の生体への投与が行われること に加え、薬剤イオンの電解液保持部への移動が第 2イオン交換膜により遮断されるた め、通電の際における薬剤の変質を防止できるという追加的な効果が達成される。
[0064] ただし、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剤イオンを置換することができな ヽため、本発明における第 2ィ 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、薬剤イオン 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。 [0065] なお、ここでの輸率は、電解液保持部に保持される電解液と、適当な濃度の薬剤ィ オン及び薬剤対イオンを含む薬剤液 (例えば、第 1イオン交換膜への薬剤イオンのド ープに使用した薬剤液)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 剤対イオンが第 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。
[0066] 請求項 8の発明では、通電条件などによって第 1、第 2イオン交換膜の界面におい て水の電気分解を生じる場合があるため、これを防止するために、第 1、第 2イオン交 換膜の間に少なくとも第 1電解イオンの通過を許容できる半透膜を介在させることが できる。
[0067] また請求項 8における第 2イオン交換膜は、半透膜に置換することも可能であり、そ の半透膜として、薬剤イオンの通過を遮断する一方で、第 1電解イオンの通過を許容 できる分子量分画特性を有するものを使用することで、請求項 8の発明と同様の効果 を達成することができる。
[0068] 上記第 2イオン交換膜 Z第 1イオン交換膜の界面、第 2イオン交換膜 Z半透膜 Z第 1イオン交換膜の界面、及び Z又は、半透膜 Z第 1イオン交換膜の界面は、熱圧着 などにより一体に接合することが可能であり、これにより、請求項 6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。
[0069] 上記請求項 7の発明では、前記電極構造体が、前記ドーピング層の前面側に配置 された第 2導電型の第 2イオン交換膜を更に備え、前記電解液保持部が前記第 2ィ オン交換膜の前面側に配置されることが好まし ヽ (請求項 9)。
[0070] 力かる電極構造体では、請求項 7の発明と同様の態様で薬剤の生体への投与が行 われることに加え、薬剤イオンのドーピング電極への移行が第 2イオン交換膜により 遮断されるため、通電の際における薬剤の変質を防止できるという追加的な効果が 達成される。
[0071] 請求項 9における第 2イオン交換膜は、半透膜に置換することも可能であり、その半 透膜として、薬剤イオンの通過を遮断する一方で、第 1電解イオンの通過を許容でき る分子量分画特性を有するものを使用することで、請求項 9の発明と同様の効果を達 成することができる。
[0072] 上記ドーピング電極 Z第 2イオン交換膜の界面又はドーピング電極 Z半透膜の界 面は、請求項 6について上記したと同様にして一体に接合することが可能であり、こ れにより、請求項 6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。
[0073] 請求項 1〜3の発明にお 、ては、前記電極構造体が、前記ドーピング層の前面側 に配置され、第 1導電型の薬剤イオンがドープされた第 1導電型の第 1イオン交換膜 を更に備え、前記ドーピング層に第 1導電型のイオンがドープされていることが好まし い（請求項 10)。
[0074] 力かる電極構造体は、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 使用することができ、第 1イオン交換膜を生体皮膚に当接させた状態でドーピング電 極に第 1導電型の電圧を印加することにより、ドーピング層中の第 1導電型のイオン が第 1イオン交換膜に移行し、このイオンによって置換された第 1イオン交換膜中の 薬剤イオンが生体内に移行する。
[0075] この場合、ドーピング電極力ゝら第 1イオン交換膜への通電は、ドーピング層中の第 1 導電型のイオンの第 1イオン交換膜への移行により生じるため、上述のガスや好まし くな 、イオンの発生を抑止することができる。
[0076] 本発明では、薬剤イオンがドープされた第 1導電型のイオン交換膜から薬剤イオン が生体に投与されるため、請求項 7の発明と同様に薬剤の投与効率の上昇、薬剤ィ オンの安定性の向上などの効果が達成される。
[0077] し力も本発明では、薬剤イオンを置換するための第 1導電型のイオンがドーピング 層にドープされているために、請求項 7の発明における電解液保持部を省略でき、電 極構造体の組み立てに際して、ウエットな部材を取り扱う必要性が完全に解消できる 。更に、組み立てに必要な部材は、ドーピング電極と第 1イオン交換膜の 2つだけで ある。従って、本発明では、電極構造体の組立作業が極めて簡略化され、電極構造 体の製造の自動化や大量生産化が極めて容易となり、或いは製造コストの大幅な低 減を図ることが可能である。
[0078] 本発明におけるドーピング層への第 1導電型のイオンのドープは、請求項 4につい て上記したと同様の態様で行うことができ、第 1イオン交換膜への薬剤イオンのドープ は請求項 7について上記したと同様の態様で行うことができる。
[0079] また、請求項 7について上記したと同様の理由により、ドーピング層にドープする第
1導電型のイオンは、薬剤イオンと同程度か、或いはそれよりも小さい移動度を有す るイオンとすることが好ま U、。
[0080] 上記ドーピング電極 Z第 1イオン交換膜の界面は、熱圧着などにより一体に接合す ることが可能であり、これにより、請求項 6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。
[0081] 上記請求項 10の発明では、前記電極構造体が、前記ドーピング層の前面側に配 置された第 2導電型の第 2イオン交換膜を更に備え、前記第 1イオン交換膜が前記第 2イオン交換膜の前面側に配置されて 、ることが好ま 、（請求項 11)。
[0082] 力かる電極構造体では、請求項 10の発明と同様の効果が達成されることにカロえ、 第 2イオン交換膜により薬剤イオンのドーピング層への移行が遮断されるため、通電 中における薬剤の変質が防止されるという追加的な効果が達成される。
[0083] なお、本発明における第 2イオン交換膜は、請求項 7について上記したと同様の理 由により、請求項 7の場合と同様のある程度輸率が低いイオン交換膜 (例えば、輸率 が 0. 7〜0. 95など）が使用される。
[0084] 請求項 10の発明における第 2イオン交換膜は、半透膜に置換することも可能であり 、その半透膜として、薬剤イオンの通過を遮断する一方で、第 1電解イオンの通過を 許容できる分子量分画特性を有するものを使用することで、請求項 10の発明と同様 の効果を達成することができる。
[0085] 上記ドーピング電極と第 2イオン交換膜又は半透膜との界面、及び Z又は、第 2ィ オン交換膜又は半透膜と第 1イオン交換膜の界面は、熱圧着などにより一体に接合 することが可能であり、これにより、請求項 6について上記したと同様の効果を達成す ることがでさる。
[0086] 請求項 1〜3の発明においては、前記ドーピング層に第 1導電型の薬剤イオンをド ープすることが可能である（請求項 12)。
[0087] 力かる電極構造体は、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 使用することができ、ドーピング層を生体皮膚に当接させた状態でドーピング電極に 第 1導電型の電圧を印加することにより、ドーピング層の薬剤イオンを生体に投与す ることがでさる。
[0088] この場合、ドーピング電極カゝら生体皮膚への通電は、ドーピング層にドープされた 薬剤イオンが脱ドープされて生体に移行することによって生じるため、上述のガスや 好ましくな 、イオンの発生を抑止することができる。
[0089] かかる構成では、作用側電極構造体を単一の部材 (ドーピング電極)で構成するこ とが可能であり、製造工程の大幅な簡略ィ匕が達成され、大量生産化や製造コストの 低減を容易に実現することができる。
[0090] なお、第 1導電型の薬剤イオンがドープされたドーピング層は、第 1導電型のイオン 交換膜として機能するため、薬剤の投与に際しての生体対イオンのドーピング層へ の移行が遮断されることとなり、薬剤の投与効率の面でも優れた特性を得ることがで きる。
[0091] ドーピング層への薬剤イオンのドープは、薬剤イオンを含む適当な濃度の薬剤液に ドーピング層を浸漬した状態で、ドーピング電極に第 2導電型の電圧を印加して通電 すること〖こより行うことができる。
[0092] 請求項 1〜3の発明にお 、ては、前記電極構造体が、前記ドーピング層の前面側 に配置された第 1導電型の第 1イオン交換膜を更に備えることが可能である（請求項
13)。
[0093] 力かる電極構造体は、第 1イオン交換膜、或 、は第 1イオン交換膜及びドーピング 層に薬剤イオンをドープすることによって、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可能であり、第 1イオン交換膜を生体皮膚に当接さ せた状態でドーピング電極に第 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、或 ヽは第 1イオン交換膜及びドーピング層にドープされた薬剤イオンを生体に 投与することができる。
[0094] 第 1イオン交換膜への薬剤イオンのドープは、薬剤イオンを含む適当な濃度の薬剤 液にドーピング層を浸漬した状態で、ドーピング電極に第 2導電型の電圧を印加して 通電すること〖こより行うことができる。
[0095] この場合、薬剤液力 の薬剤イオンによって置換された第 1イオン交換膜中のィォ ン交換基に結合していたプラスイオンは、ドーピング層に移行してドープされる。或い は、このドープを行う条件によっては、薬剤液の薬剤イオンもドーピング層にドープさ れる。
[0096] 薬剤の投与に際のドーピング電極力 第 1イオン交換膜への通電は、上記よりドー ビング層にドープされたプラスイオン或いは薬剤イオンが第 1イオン交換膜に移行す ることにより生じるため、上述のガスや好ましくないイオンの発生を抑止することができ る。第 1イオン交換膜にドープされた薬剤イオンは、ドーピング層から移行するイオン に置換されて生体に移行する。
[0097] また、生体対イオンのドーピング層への移行が第 1イオン交換膜により遮断されるた め、薬剤の投与効率を上昇させることができる。
[0098] し力も、本発明では、請求項 12の発明と異なり、ドーピング層を直接生体皮膚に接 触させる構成ではないため、生体皮膚に直接接触させることが好ましくないドーピン グ層が使用される場合であっても、安全に薬剤の投与を行うことができる。
[0099] 本発明では、電極構造体がドーピング電極と第 1イオン交換膜の 2つの部材だけか ら構成され、しかも作用側電極構造体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、本発明では、電極構造体の組立作業が極めて簡略化され、電 極構造体の製造の自動化や大量生産化が極めて容易となり、或 、は製造コストの大 幅な低減を図ることが可能である。
[0100] 上記第 1イオン交換膜への薬剤イオンのドープは、イオントフォレーシス装置の製造 の段階力 使用（生体への薬剤投与)の直前の段階までのいつの時点において行つ ても構わない。
[0101] 上記ドーピング電極 Z第 1イオン交換膜の界面は、熱圧着などにより一体に接合す ることが可能であり、これにより、請求項 6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。
[0102] 本発明は、第 1導電型の薬剤イオンを保持する作用側電極構造体と、
前記作用側電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、 イオンのドープ又は脱ドープにより電気化学的反応を生じる物質よりなるドーピング 層が形成された電極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 14)。
[0103] 力かるイオントフォレーシス装置では、薬剤の投与の際に、非作用側電極構造体の ドーピング電極に第 2導電型の電圧が印加されるが、このときの非作用側電極構造 体での水素ガス、酸素ガス又は塩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 、イオンの発生を抑止することができる。
[0104] 即ち、非作用側電極構造体における通電は、ドーピング層に第 2導電型のイオンが ドープされていない場合には、生体皮膚上又は生体内の第 1導電型のイオンがドー ビング層に移行してドープされることにより生じ、ドーピング層に第 2導電型のイオン 力 Sドープされている場合には、これにカ卩えてドーピング層の第 2導電型のイオンが脱 ドープされて生体側に移行することにより通電が生じる。
[0105] 本発明における作用側電極構造体は、請求項 4などの発明のように薬剤液を保持 する薬剤液保持部において薬剤イオンを保持しても良ぐ請求項 7、 10、 12などの発 明のように薬剤イオンを第 1イオン交換膜又はドーピング層にドープさせて保持しても 良い。また本発明の作用側電極構造体は、必ずしもドーピング電極を有する必要は ない。
[0106] 上記請求項 14の発明にお 、ては、前記非作用側電極構造体が、前記ドーピング 層の前面側に配置された第 1導電型の第 3イオン交換膜を更に備えることが好ましい (請求項 15)。
[0107] 力かる電極構造体では、第 3イオン交換膜を生体皮膚に当接させた状態で通電が 行われるため、ドーピング層を皮膚に直接接触させることなく薬剤イオンの投与を行 V、うるイオントフォレーシス装置が実現される。
[0108] なお、この非作用側電極構造体における通電は、主として生体皮膚上又は生体内 の第 1導電型のイオンがドーピング層に移行してドープされることにより生じる。
[0109] 上記請求項 14の発明にお 、ては、前記非作用側電極構造体が、前記ドーピング 層の前面側に配置された第 2導電型の第 3イオン交換膜を更に備え、前記ドーピン グ層に第 2導電型のイオンがドープされて 、ることが好ま U、（請求項 16)。 [0110] 力かる電極構造体では、請求項 15の発明と同様に、ドーピング層を皮膚に直接接 触させることなく薬剤イオンの投与を行いうるイオントフォレーシス装置が実現される。
[0111] なお、この非作用側電極構造体における通電は、主としてドーピング層の第 2導電 型のイオンが脱ドープされて生体側に移行することにより生じる。
[0112] 上記請求項 15、 16の発明におけるドーピング電極 Z第 3イオン交換膜の界面は、 熱圧着などにより一体に接合することが可能であり、これにより、請求項 6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。
[0113] 上記請求項 14の発明にお 、ては、前記非作用側電極構造体が、前記ドーピング 層の前面側に配置された電解液を保持する第 2電解液保持部を更に備えることも可 能であり、この場合には、第 2電解液保持部の第 1電解イオンがドーピング層に移行 してドープされ、第 2電解イオンが生体に移行するなどにより通電が生じる。
[0114] 請求項 1〜16におけるドーピング電極は、導電性基材を更に有し、前記ドーピング 層が前記導電性基材上に積層されたものとすることが好ましい (請求項 17)。
[0115] 上記した通り、ドーピング層は、電子受容体又は電子供与体としてのイオンをドー プすることでその導電性を高めることが可能ではあるが、ドーピング層を導電性基材 上に設けることによりドーピング電極の面抵抗をより小さくし、ドーピング層から均等な 電流密度での通電が生じるようにすることで、より効率の高 、薬剤投与を行 、うるィォ ントフォレーシス装置を実現できる。
[0116] なお、導電性基材上へのドーピング層の形成は、例えば、粉末状の導電性ポリマ 一に適当なバインダーポリマーを配合したものや、導電性ポリマーを適当な極性有機 溶媒中に溶解したものを導電性基材上に塗布して硬化、溶媒除去等を行うことにより 、或 、は導電性ポリマーを生成するモノマーの溶液に導電性基材を浸漬して電解重 合を行うことにより行うことができる。
[0117] 請求項 17の発明では、前記導電性基材が炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる導電 シートであることが好ま ヽ（請求項 18)。
[0118] この場合には、金属製の部材を使用することなくドーピング電極を形成することが可 能であるため、そのような金属製の部材力 溶出した金属イオンが生体に移行して健 康被害を生じることを防止でき、炭素繊維又は炭素繊維紙は面抵抗が低 、素材であ るため、ドーピング層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 素繊維又は炭素繊維紙は柔軟性の高い素材であるため、生体皮膚の凹凸や生体の 動き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。
[0119] この場合、本願出願人【こよる特願 2004— 317317号ゃ特願 2005— 222892号【こ 記載の電極を使用することが可能である。
[0120] 即ち、上記請求項 18の発明では、前記電極が、前記導電シートに取り付けられた 端子部材であって、ポリマーマトリクスにカーボンを混入させた前記端子部材を更に 有することができ（請求項 19)、或いは前記電極が、前記導電シートと一体に形成さ れた、炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる延長部を更に有することができる。
[0121] 本明細書において「薬剤」の語は、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、予防、健康の増進、維持などの目的で生 体に適用される物質の意味で用いて 、る。
[0122] 本明細書における「薬剤イオン」は、薬剤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、「薬剤対イオン」は、薬剤イオンの 対イオンを意味する。薬剤の薬剤イオンへの解離は、薬剤を水、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。
[0123] 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剤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」は人又は動物を 意味する。
[0124] 本発明における「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。
[0125] 本発明における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 であっても構わない。同様に、薬剤液保持部に含まれる薬剤イオン、或いは第 1ィォ ン交換膜やドーピング層にドープされる薬剤イオンは必ずしも単一種類である必要は なぐ複数種類であっても構わない。 [0126] 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。
[0127] 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。
[0128] 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。
[0129] 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。
[0130] 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。
[0131] 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。
[0132] 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。
[0133] 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。
[0134] 本明細書において第 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「ィ 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剤の 電極近傍での変質が生じない程度に薬剤イオンの通過が抑制され、或いは薬剤の 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。
[0135] 同様に、本明細書において第 1導電型又は第 2導電型のイオン交換膜について述 ベる「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、反対導電型のィ 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。
[0136] 本明細書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
[0137] [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)は、本発明のイオントフォレーシス装置に使用される電極の特性評価に使 用した測定セルの構成を示す説明図であり、（B)、 （C)は、同測定セルを用いたクロ ノポテンショメトリー及びサイクリックボルタモグラムの測定結果を示す説明図。
[図 4] (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 5] (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 6] (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 7] (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非作用 側電極構造体の構成を示す断面説明図。
[図 8] (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 9] (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 10]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 11]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
[0138] 以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
[0139] 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。
[0140] なお、以下では、説明の便宜上、薬効成分がプラスの薬剤イオンに解離する薬剤 ( 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剤イオンに解離する薬剤 (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 の説明における電源の極、各イオン交換膜の導電型、及びドーピング層ゃカチオン 交換膜にドープされるイオン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。
[0141] 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。
[0142] 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
[0143] 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 ましくは内部力もの水分の蒸発や外部力もの異物の侵入を防ぐことができ、皮膚の凹 凸ゃ生体の動き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、薬剤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。
[0144] なお、後述の作用側電極構造体 10H〜： LOKや非作用側電極構造体 20A〜20C のように、薬剤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!ヽ部材） を有さないなどの場合には、この容器 16、 26は必ずしも備える必要はない。
[0145] 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 0mAZcm2、好ましくは、 0. 01〜0. 5mA/cm 2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。
[0146] 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。
[0147] 作用側電極構造体 10Aは、給電線 31に接続される導電性の基材 11a及び基材 1 laの一表面に形成されたドーピング層 1 lbとを有する電極 11と、ドーピング層 1 lbに 接触する薬剤液を保持する薬剤液保持部 14を備えて ヽる。
[0148] 上記電極 11は、例えば、カーボンシートよりなる基材 11aと、 PVDF (ポリフッ化ビ- リデン）の NMP (N メチルピロリドン)溶解液にポリア-リン塩を混和したポリア-リン 溶液を上記基材 1 la上に塗布乾燥することで形成したドーピング層 1 lbから構成す ることがでさる。
[0149] ポリア-リンーェメラルジン塩基に 1N塩酸を加えた後に濾過、乾燥させたポリア-リ ン塩を用い、ポリア-リン塩： PVDF:NMPの重量比を 1 : 1 : 9としたポリア-リン溶液 200mgを膜厚 300 μ m、径 17mm φのカーボンシート上に塗布し、これを 100°Cで 1時間真空乾燥することで電極 11を試作し、図 3 (A)に示す測定セルを用いてクロノ ポテンショメトリー及びサイクリックボルタモグラムの測定を行った。
[0150] 図 3 (B)は、 0. 3mAZcm2の定電流条件下で行ったクロノポテンショメトリーによる 電極 11のキャパシタ容量の測定結果であり、上記電極 11が極めて大きいキャパシタ 容量を有して ヽることが確認された。
[0151] また図 3 (C)は、測定セルにおける電解液層として 0. 9%NaCl+ 2%HPC (ヒドロ キシプロピルセルロース)水溶液を含浸させた不織布を用いた場合 (a)及び 10%塩 酸リドカイン + 2%HPC水溶液を含浸させた不織布を用いた場合 (b)のサイクリック ボルタモグラムの測定結果である。なお、（a)についての電位掃引範囲は 1. 2〜 + 1. 2V、（b)についての電位掃引範囲は— 0. 8〜+ 0. 8Vとし、電位掃引速度は（ a)、（b)ともに lOmVZsecとして測定を行った。図 3 (C)から電極 11が充放電特性 に優れ、酸ィ匕還元サイクルによる変質等に強 、特性を有して 、ることが判る。 [0152] 上記薬剤液は、薬効成分がプラスの薬剤イオンに解離する薬剤の溶液であり、薬 剤液保持部 14は、この薬剤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。
[0153] この作用側電極構造体 10Aでは、薬剤液保持部 14を生体皮膚に当接させた状態 で電極 11にプラス電圧を印加することで、薬剤液保持部 14の薬剤イオンが生体に 投与される。この場合の電極 11から薬剤液保持部 14への通電の全部又は一部は、 薬剤液中のマイナスイオンがドーピング層 l ibに移行してドープされることにより生じ 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 が防止され、或いは少なくとも低減される。
[0154] ドーピング層 l ibの典型的な膜厚は ΙΟηπ！〜 100 μ m程度であり、特に好ましい膜 厚は 1〜： LO /z mである。
[0155] 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 11及び薬剤液 保持部 14を備えるとともに、薬剤液保持部 14の前面側に更にカチオン交換膜 15を 備えている。
[0156] 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 抑止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 対イオンの薬剤液保持部 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、 薬剤イオンの投与効率の上昇という追加的な効果が達成される。
[0157] 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 11及び薬剤液 保持部 14を備えるとともに、電極 11と薬剤液保持部 14の間にァ-オン交換膜 13を 備えている。
[0158] 作用側電極構造体 10Cでは、電極 11から薬剤液保持部 14への通電は、薬剤液 保持部 14のマイナスイオンがァ-オン交換膜 13を経てドーピング層 1 lbに移行して ドープされ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 成の抑止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。
[0159] 更に作用側電極構造体 10Cでは、薬剤液保持部 14の薬剤イオンのドーピング層 1 lbへの移行がァ-オン交換膜 13により遮断されるため、通電時における薬剤の分 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。 [0160] 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 11及び薬剤液 保持部 14を備えるとともに、電極 11と薬剤液保持部 14の間にァ-オン交換膜 13を 備え、薬剤液保持部 14の前面側にカチオン交換膜 15を備えている。
[0161] 従って、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 ヽィオン の生成の抑止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、通電時における薬剤の分解 や変質の防止、及び薬剤の投与効率の上昇という追加的な効果が達成される。
[0162] なお、作用側電極構造体 10C、 10Dでは、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 10 C、 10Dの組立作業を容易化できる。
[0163] 図 4 (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更に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。
[0164] 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 11と、ドーピング 層 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、プラスの薬剤イオンがドープされたカチオン交換膜 15とを備えて 、る
[0165] 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 態で電極 11にプラス電圧を印加することで、カチオン交換膜 15にドープされた薬剤 イオンが生体に投与される。
[0166] この場合、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 、効率で薬剤の投与を行うことができる。
[0167] また電極 11から電解液保持部 12への通電の全部又は一部は、電解液中のマイナ スイオンがドーピング層 l ibに移行してドープされ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防止され、或い は少なくとも低減される。
[0168] 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 行した薬剤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。
[0169] 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。
[0170] 電解液保持部 12のプラスイオンが、薬剤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、薬剤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、薬剤イオンと同程度、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 、。
[0171] カチオン交換膜 15への薬剤イオンのドープは、適当な濃度の薬剤イオンを含む薬 剤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。
[0172] 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 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 1 5の間に更にァ-オン交換膜 13を備えて 、る。
[0173] 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 抑止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カ卩え、カチ オン交換膜 15にドープされた薬剤イオンの電解液保持部 12への移行がァ-オン交 換膜 13により遮断されるため、通電時における電極 11近傍での薬剤の変質が防止 されるという追加的な効果が達成される。
[0174] 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ため、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。
[0175] 作用側電極構造体 10Fでは、通電条件などによってァ-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、これを防止するた めに、ァ-オン交換膜 13とカチオン交換膜 15の間に少なくとも電解液保持部 12の プラスイオンの通過を許容できる半透膜を配置することができる。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で、これらの部材間の通電性 や取扱性を高めることが可能である。
[0176] なお、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、薬剤イオンの通過を遮断する半透膜に置き 換えても上記と同様の効果を達成できる。
[0177] 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 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 、る。
[0178] この作用側電極構造体 10Gでは、電極 11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-オン交換膜を経てドーピング層に移行してドー プされ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 の抑止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。
[0179] 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にドープされた薬剤イオンのドーピング層 1 lbへの移行はァ-オン交換膜 13により遮断されるため、通電時における薬剤の分 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。
[0180] 電極 11とァ-オン交換膜 13は、熱圧着などの手法により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も可能である。
[0181] 図 5 (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。
[0182] 作用側電極構造体 10Hは、給電線 31に接続される導電性の基材 11aと、この基材 1 laの一表面に形成され、プラスイオンがドープされたドーピング層 1 lbとを有する電 極 11と、ドーピング層 l ibの前面側に配置され、薬剤イオンがドープされたカチオン 交換膜 15を備えている。
[0183] この作用側電極構造体 10Hでは、カチオン交換膜 15を生体皮膚に当接させた状 態で電極 11にプラスの電圧を印加することでカチオン交換膜 15にドープされた薬剤 イオンが生体に投与されるため、作用側電極構造体 10Eと同様に高い効率で薬剤 の投与を行うことができる。 [0184] 作用側電極構造体 10Hでは、電極 11からカチオン交換膜 15への通電は、ドーピ ング層 l ibにドープされた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 防止され、或いは少なくとも低減される。なお、ドーピング層 l ibからカチオン交換膜 15に移行したプラスイオンは、生体に移行した薬剤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。
[0185] 図示のように、作用側電極構造体 10Hは、電極 11及びカチオン交換膜 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 10Hの組み立てに際してゥヱ ットな部材を取り扱う必要がないため、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、作用側電極構造体 10の製造コストを大幅に低減する ことができる。
[0186] 電極 11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も可能である。
[0187] 作用側電極構造体 10Hのドーピング層 l ibへのプラスイオンのドープは、適当な 電解液にドーピング層 1 lbを浸漬した状態で、電極 11をマイナス極にして通電する ことにより行うことができ、カチオン交換膜 15への薬剤イオンのドープは、作用側電極 構造体 10Eについて上記したと同様の方法により行うことができる。
[0188] なお、作用側電極構造体 10Eについて上記したと同様の理由により、ドーピング層 1 lbには、薬剤イオンよりも移動度の小さいプラスイオンをドープすることが好ましぐ このプラスイオンとしてカチオン交換膜 15にドープされる薬剤イオンと同一又は異な る薬剤イオンをドープすることも可能である。
[0189] 作用側電極構造体 101は、作用側電極構造体 10Hと同様の電極 11及びカチオン 交換膜を備えるとともに、電極 11とカチオン交換膜 15の間にァ-オン交換膜 13を備 えている。
[0190] 作用側電極構造体 101では、作用側電極構造体 10Hと同様に、薬剤投与時の酸 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防止され、また組み立 てに際してウエットな部材を取り扱う必要がない。カロえて、カチオン交換膜 15にドープ された薬剤イオンの電解液保持部 12への移行がァ-オン交換膜 13により遮断され るため、通電時における薬剤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。
[0191] なお、作用側電極構造体 101では、電極 11からカチオン交換膜 15への通電を生じ るためには、ドーピング層 1 lbにドープされたプラスイオンがァ-オン交換膜 13を介 してカチオン交換膜 15に移行することが必要であるため、このァ-オン交換膜 13に はある程度輸率の低 、ァ-オン交換膜が使用される。
[0192] 上記電極 11、ァ-オン交換膜 13及びカチオン交換膜は熱圧着などの手法により 接合一体化することで、これらの各部材間の通電性ゃ取扱性を高めることも可能であ る。
[0193] なお、作用側電極構造体 101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、薬剤イオンの通過を遮断する半透膜に置き 換えても上記と同様の効果を達成できる。
[0194] 図 6 (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 10J、 10Kの構成を示す断面 説明図である。
[0195] 作用側電極構造体 10Jは、給電線 31に接続される導電性の基材 1 laと、この基材 1 laの一表面に形成されたドーピング層 1 lbとを有する電極 11を備えて 、る。
[0196] この作用側電極構造体 10Jでは、ドーピング層 1 lbに薬剤イオンをドープし、その 後、ドーピング層 1 lbを生体皮膚に当接させた状態で電極 11にプラスの電圧を印加 することでドーピング層 1 lbにドープされた薬剤イオンが生体に投与される。
[0197] ドーピング層 l ibから生体皮膚への通電は、上記の薬剤イオンの移動により生じる ため、通電による酸素ガスや塩素ガスの発生、水素イオン、次亜塩素酸の生成は防 止され、或いは少なくとも低減される。
[0198] またプラスイオンである薬剤イオンがドープされたドーピング層 1 lbは、カチオン交 能を有するため、薬剤の投与の際における皮膚側力 ドーピング層 1 lbへの生 体対イオンの移行が遮断され、高 、効率での薬剤の投与を行うことができる。
[0199] 図示のように、作用側電極構造体 10Jは、電極 11のみ力もなる極めてシンプルな構 造であり、作用側電極構造体 10Jの製造の自動化、大量生産化は極めて容易であり 、作用側電極構造体の製造コストを大幅に低減することができる。
[0200] ドーピング層 1 lbへの薬剤イオンのドープは、適当な濃度の薬剤イオンを含む薬剤 液にドーピング層 1 lbを浸漬した状態で、電極 11をマイナス極として通電することに より行うことができる。このドープは、イオントフォレーシス装置 X又は作用側電極構造 体 10Jの製造の段階で行っても良ぐ薬剤投与の直前に行っても良い。
[0201] 作用側電極構造体 10Kは、給電線 31に接続される導電性の基材 1 laと、この基材 1 laの一表面に形成されたドーピング層 1 lbとを有する電極 11と、電極 11の前面側 に配置されたカチオン交換膜 15を備えている。
[0202] この作用側電極構造体 10Kでは、カチオン交換膜 15、又はカチオン交換膜 15及 びドーピング層 l ibに薬剤イオンをドープし、その後、カチオン交換膜 15を生体皮膚 に当接させた状態で電極 11にプラスの電圧を印加することでカチオン交換膜 15、又 はカチオン交換膜 15及びドーピング層 1 lbにドープされた薬剤イオンがカチオン交 換膜 15を介して生体に投与される。
[0203] この作用側電極構造体 10Kでは、電極 11からカチオン交換膜 15への通電は、ド 一ビング層 1 lbにドープされたイオンがカチオン交換膜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、次亜塩素酸の生成は防止 され、或いは少なくとも低減される。
[0204] また生体からドーピング層 l ibへの生体対イオンの移行がカチオン交換膜 15により 遮断されるため、高い効率での薬剤投与を行うことが可能である。
[0205] 作用側電極構造体 10Kは、電極 11とカチオン交換膜 15のみ力もなる極めてシン プルな構造であり、作用側電極構造体 10Kの製造の自動化、大量生産化は極めて 容易であり、作用側電極構造体の製造コストを大幅に低減することができる。
[0206] カロえて、作用側電極構造体 10Kでは、ドーピング層 1 lbが直接皮膚に接触しな ヽ 構造であるため、生体に接触させることが好ましくな 、物質力もなるドーピング層 1 lb が使用される場合でも、生体に健康被害等を与える懸念を伴わずに薬剤の投与を行 うことができる。
[0207] カチオン交換膜 15、又はカチオン交換膜 15及びドーピング層 l ibへの薬剤イオン のドープは、適当な濃度の薬剤イオンを含む薬剤液にカチオン交換膜 15を浸漬した 状態で、電極 11をマイナス極として通電することにより行うことができる。このドープは 、イオントフォレーシス装置 X又は作用側電極構造体 10Kの製造の段階で行っても 良ぐ薬剤投与の直前に行っても良い。
[0208] なお、電極 11とカチオン交換膜 15を熱圧着などの手法により接合一体ィ匕すること で、両者間の通電性ゃ取扱性を高めることも可能である。
[0209] 07 (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。
[0210] 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基材 21aと、この基 材 2 la上に形成されたドーピング層 2 lbとを有する電極 21を備えている。
[0211] 非作用側電極構造体 20Aでは、ドーピング層 21bを生体に当接させた状態で電極 21にマイナス電圧を印加した場合、生体皮膚カゝらプラスのイオンがドーピング層 2 lb に移行してドープされ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防止され、或いは少なくとも低減される。
[0212] 非作用側電極構造体 20Aのドーピング層 21bとして、予めマイナスイオンをドープ したものを使用した場合には、通電は、このマイナスイオンの生体皮膚への移行と、 生体皮膚からのプラスイオンのドーピング層 21 bへの移行により生じることになるが、 この場合も水素ガスの発生や水酸基イオンの生成は防止され、或いは少なくとも低 減される。
[0213] 非作用側電極構造体 20Aの構成は、作用側電極構造体 101と同一である。従って 、非作用側電極構造体 20Aと作用側電極構造体 10Jは同一のプロセスで製造するこ とが可能であり、このことは、イオントフォレーシス装置の製造プロセスを大幅に簡略 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。
[0214] 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 21に加え、 ドーピング層 2 lbの前面側に配置されたカチオン交換膜 25Cを備えている。
[0215] 非作用側電極構造体 20Bでは、生体皮膚力もプラスのイオン力 Sカチオン交換膜 25 Cを介してドーピング層 21bに移行してドープされ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防止され、或いは少なくとも 低減される。
[0216] また非作用側電極構造体 20Bでは、ドーピング層 21bが直接皮膚に接触しない構 造であるため、生体に接触させることが好ましくない物質力もなるドーピング層 21bが 使用される場合でも、安全に薬剤の投与を行うことができる。
[0217] 電極 21とカチオン交換膜 25Cは熱圧着などの手法により接合一体ィ匕することが可 能であり、これにより両者間の通電性ゃ取扱性を高めることができる。
[0218] 非作用側電極構造体 20Bの構成は、作用側電極構造体 10Kと同一である。従つ て、非作用側電極構造体 20Bと作用側電極構造体 10Kは同一のプロセスで製造す ることが可能であり、このことは、イオントフォレーシス装置の製造プロセスを大幅に簡 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。
[0219] 非作用側電極構造体 20Cは、給電線 32に接続される導電性の基材 21aと、この基 材 21 a上に形成され、マイナスイオンがドープされたドーピング層 2 lbとを有する電極 21と、このドーピング層 2 lbの前面側に配置されたァ-オン交換膜 25Aとを備えてい る。
[0220] 非作用側電極構造体 20Cでは、ァ-オン交換膜 25Aを生体に当接させた状態で 電極 21にマイナス電圧を印加した場合、ドーピング層 2 lbにドープされたマイナスィ オンがァ-オン交換膜 25Aに移行し、このマイナスイオンが更に生体に移行すること により、或いはこのマイナスイオンにより置換されたァ-オン交換膜 25A中のイオン交 換基と結合していた対イオンが生体に移行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止される。
[0221] 電極 21とァ-オン交換膜 25Aは熱圧着などの手法により接合一体ィ匕することが可 能であり、これにより両者間の通電性ゃ取扱性を高めることができる。
[0222] 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 21を備える とともに、ドーピング層 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。
[0223] 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 電極 21にマイナス電圧を印加した場合、電解液保持部 22のプラスのイオンがドーピ ング層 21bに移行してドープされ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止される。
[0224] 電解液保持部 22と生体皮膚との間では、電解液保持部 22のマイナスのイオンがァ ユオン交換膜 25Aを介して生体皮膚に移行することで通電を生じる。
[0225] 図 8 (A)は、上記作用側電極構造体 10A〜10Kの電極 11又は非作用側電極構 造体 20A〜20Dの電極 21として特に好ましく使用される電極 40の平面図であり、図 8 (B)はその A— A断面図を示して!/、る。
[0226] 図中 41は、カーボン繊維力 なる導電性の基材であり、基材 41の一表面には、導 電性ポリマーなど力 なるドーピング層 42が形成され、その反対面には、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。
[0227] 端子部材 43は、基材 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 トリタスに、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 せることで硬化させたものであり、上記組成物を基材 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基材 41と端子部材 43とが接合部 43cにおいて一体ィ匕 されている。
[0228] このような電極 40は、カーボン繊維が高 ヽ導電性と柔軟性を有するため、ドーピン グ層 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、生体皮膚の凹凸や生 体の動きに追随できる柔軟性のある作用側電極構造体 10A〜： LOK、非作用側電極 構造体 20A〜20Dを実現することができる。
[0229] 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 つて基材 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。
[0230] なお、端子部材 43の基材 41への取付方法は任意であり、例えば図 8 (C)に示すよ うに、端子部材 43に係止部 43d、 43eを形成し、基材 41に設けた小孔に係止部 43e を挿通させることで取り付けを行うことも可能である。
[0231] 図 9 (A)は、上記作用側電極構造体 10A〜10Kの電極 11又は非作用側電極構 造体 20A〜20Dの電極 21として特に好ましく使用される他の態様の電極 50の平面 図であり、図 9 (B)はその A— A断面図を示している。
[0232] 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基材である。導電シート部 5 laの一表面 には、ドーピング層 52が形成されている。
[0233] この電極 50は、電極 40と同様に、ドーピング層 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、生体皮膚の凹凸や生体の動きに追随できる柔軟性のある作用 側電極構造体 10A〜10K、非作用側電極構造体 20A〜20Dを実現することができ る。
[0234] この電極 50は、図 9 (C)に示すように、外周壁 16s、 26s又は上壁 16u、 26uに開 口 16h、 26h力形成された容器 16、 26と糸且み合わせて使用され、開口 16h、 26h力 ら延長部 51bを引き出した状態で容器 16、 26に収容される。
[0235] 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。
[0236] また、作用側電極構造体 10A〜： LOE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、薬剤液保持部 14などの含水率の高い部材が収容されるィ オ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 、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、その部材カゝら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。
[0237] また、上記電極 40、 50の基材 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、基材 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 40、 50の取扱性を向上させることも可能である。
[0238] 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。
[0239] 例えば、実施形態にお!、て示した電極構造体や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。
[0240] また、上記実施形態では、電極として、導電性の基材上にドーピング層が形成され たものを使用する場合にっ ヽて説明したが、基材は必ずしも導電性であることは必要 でなぐ或いは基材を使用せずにドーピング層のみで電極を形成することも可能であ る。
[0241] また、作用側電極構造体 10A〜： LOKの ヽずれか 1又は複数と、非作用側電極構造 体 20A〜20Dのいずれ力 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は可能であるが、作用側電極構造体 10A〜： LOKのいずれ力 1又 は複数と図 10、 11に示される非作用側電極構造体 120、 210とを組み合わせ、或い は非作用側電極構造体 20A〜20Dのいずれか 1又は複数と、図 10、 11に示される 作用側電極構造体 110、 210とを組み合わせて本発明のイオントフォレーシス装置 を構成することも可能である。
[0242] 或いは、作用側電極構造体 10A〜： LOKのいずれかを使用する一方、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当接させた状態 で作用側電極構造体に電圧を印力 tlして薬剤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止されると 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。
[0243] 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
[1] イオンのドープ又は脱ドープにより電気化学的反応を生じる物質よりなるドーピング 層が形成された電極を有する少なくとも一の電極構造体を備えることを特徴とするィ オントフォレーシス装置。
[2] 前記ドーピング層が導電性ポリマーを含有することを特徴とする請求項 1に記載の イオントフォレーシス装置。
[3] 前記導電性ポリマーが、ポリア-リン、ポリピロール、ポリチォフェン又はポリアセチ レン又はこれらの誘導体又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項 2に記載 のイオントフォレーシス装置。
[4] 前記電極構造体が、前記ドーピング層の前面側に配置され、第 1導電型の薬剤ィ オンを含む薬剤液を保持する薬剤液保持部を更に備えることを特徴とする請求項 1
〜3のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[5] 前記電極構造体が、前記薬剤液保持部の前面側に配置された第 1導電型の第 1ィ オン交換膜を更に備えることを特徴とする請求項 4に記載のイオントフォレーシス装 置。
[6] 前記電極構造体が、前記ドーピング層の前面側に配置された第 2導電型の第 2ィ オン交換膜を更に備え、
前記薬剤液保持部が、前記第 2イオン交換膜の前面側に配置されていることを特 徴とする請求項 4又は 5に記載のイオントフォレーシス装置。
[7] 前記電極構造体が、
前記ドーピング層の前面側に配置された電解液を保持する電解液保持部と、 前記電解液保持部の前面側に配置され、第 1導電型の薬剤イオンがドープされた 第 1導電型の第 1イオン交換膜を更に備えることを特徴とする請求項 1〜3のいずれ か一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[8] 前記電極構造体が、
前記電解液保持部の前面側に配置された第 2導電型の第 2イオン交換膜を更に備 え、
前記第 1イオン交換膜が前記第 2イオン交換膜の前面側に配置されていることを特 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、
前記ドーピング層の前面側に配置された第 2導電型の第 2イオン交換膜を更に備 え、
前記電解液保持部が前記第 2イオン交換膜の前面側に配置されていることを特徴 とする請求項 7に記載のイオントフォレーシス装置。
[10] 前記電極構造体が、
前記ドーピング層の前面側に配置され、第 1導電型の薬剤イオンがドープされた第 1導電型の第 1イオン交換膜を更に備え、
前記ドーピング層に第 1導電型のイオンがドープされていることを特徴とする請求項 1〜3のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[11] 前記電極構造体が、
前記ドーピング層の前面側に配置された第 2導電型の第 2イオン交換膜を更に備 え、
前記第 1イオン交換膜が前記第 2イオン交換膜の前面側に配置されていることを特 徴とする請求項 10に記載のイオントフォレーシス装置。
[12] 前記ドーピング層に第 1導電型の薬剤イオンがドープされていることを特徴とする請 求項 1〜3のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[13] 前記電極構造体が、
前記ドーピング層の前面側に配置された第 1導電型の第 1イオン交換膜を更に備 えることを特徴とする請求項 1〜3のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置
[14] 第 1導電型の薬剤イオンを保持する作用側電極構造体と、
前記作用側電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、
イオンのドープ又は脱ドープにより電気化学的反応を生じる物質よりなるドーピング 層が形成された電極を備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
[15] 前記非作用側電極構造体が、前記ドーピング層の前面側に配置された第 1導電型 の第 3イオン交換膜を更に備え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] 前記非作用側電極構造体が、前記ドーピング層の前面側に配置された第 2導電型 の第 3イオン交換膜を更に備え、
前記ドーピング層に第 2導電型のイオンがドープされて ヽることを特徴とする請求項
14に記載のイオントフォレーシス装置。
[17] 前記電極が導電性基材を更に有し、
前記ドーピング層が前記導電性基材上に積層されていることを特徴とする請求項 1
〜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] 前記導電性基材が炭素繊維又は炭素繊維紙によなる導電シートであることを特徴 とする請求項 17に記載のイオントフォレーシス装置。
[19] 前記電極が、前記導電シートに取り付けられた端子部材であって、ポリマーマトリク スにカーボンを混入させた前記端子部材を更に有す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] 前記電極が、前記導電シートと一体に形成された、炭素繊維又は炭素繊維紙より なる延長部を更に有す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。
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