WO2007032307A1 - イオントフォレーシス装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an iontophoresis device, and more particularly to an iontophoresis device that can suppress or suppress preferred V and electrode reactions in an electrode structure.
- Iontophoresis is a method in which a drug that has been dissociated into positive or negative ions in a solution is driven by voltage and transcutaneously transferred into the living body, and the burden on the patient is reduced. It has advantages such as excellent controllability of drug dosage.
- FIG. 5 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 working electrode structure having a drug holding part 114 for holding a drug solution (drug solution) that dissociates into positive or negative drug ions.
- a non-working side electrode structure 120 having a body 110, an electrode 121, and an electrolyte solution holding part 122 for holding an electrolyte solution, and a power source 130 having both ends connected to the electrodes 111 and 121, and a drug holding part 114
- the drug ion is administered to the living body by applying a voltage of the same conductivity type as that of the drug ion to the electrode 111 and a voltage of the opposite conductivity type to the electrode 121 while the electrolyte solution holding part 122 is in contact with the living body skin .
- One of the problems to be solved in such an iontophoresis device is various electrode reactions that occur in the electrode structures 110 and 120.
- hydrogen ions and oxygen gas may be generated in the electrode 111 by electrolysis of water.
- hydroxyl ions and hydrogen gas may be generated, and depending on the type of drug, the drug ion may be altered by the electrode reaction, and if the drug holding part 114 contains chlorine ions, chlorine gas may be generated. And hypochlorous acid may be generated.
- Electrolysis of water may generate hydroxyl ions and hydrogen gas at the electrode 111, and hydrogen ions and oxygen gas may be generated at the electrode 121.
- drug ions may be generated at the electrode. In some cases, it may be altered by the reaction, and when 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 in particular in the case of a device that administers a cationic drug, there are types of applicable drugs. It will be extremely limited.
- the change in morphology when silver chloride is generated from a silver electrode is large, special consideration is necessary to prevent such a change in morphology from affecting the characteristics of the device. There are also problems that cause significant limitations.
- this iontophoresis device does not necessarily solve the problem of drug alteration due to the electrode reaction during energization.
- Patent Document 2 discloses an iontophoresis device shown in FIG.
- this iontophoresis device is disposed on the front side of the electrode 211, the electrolyte solution holding unit 212 that holds the electrolyte solution that contacts the electrode 211, and the electrolyte solution holding unit 212.
- the composition of the electrolytic solution can be selected independently of the chemical solution. It is. Therefore, it is possible to use an electrolyte solution that does not contain chlorine ions. By selecting an electrolyte in the electrolyte solution that has an oxidation or reduction potential lower than that of water, it is caused by water electrolysis. Generation of oxygen gas, hydrogen gas, hydrogen ions and hydroxyl ions can be suppressed. Furthermore, in this iontophoresis device, since the transfer of drug ions to the electrolyte solution holding part is blocked by the second ion exchange membrane, the problem of alteration of drug ions due to electrode reaction is also solved.
- ions of the first and second conductivity types and non-dissociated electrolyte molecules that are generated by ion dissociation of the electrolyte coexist. Ions and electrolyte molecules can pass through the ion-exchange membrane 213 and move to the drug holding unit 214, so that depending on the type of drug ions or electrolytes or a combination thereof, the device can be left for a certain period of time. These ions or molecules may migrate to the drug holding part 214 and act on the drug ions, which may have undesirable effects such as a decrease in drug efficacy or discoloration of the drug solution.
- Patent Document 1 US Patent No. 4744787
- Patent Document 2 JP-A-4297277
- the present invention is an iontophoresis device capable of inhibiting or suppressing the generation of oxygen gas, chlorine gas or hydrogen gas in an electrode structure, as in Patent Documents 1 and 2, and
- the aim is to provide an iontophoresis device with a configuration different from that in References 1 and 2. Objective.
- the present invention is an iontophoresis device that can suppress or suppress the generation of hydrogen ions, hydroxyl ions, or hypochlorous acid in an electrode structure, as in Patent Documents 1 and 2.
- Another object of the present invention is to provide an iontophoresis device having a configuration different from that of Patent Documents 1 and 2.
- the present invention is an iontophoresis device capable of suppressing or suppressing alteration of drug ions due to an electrode reaction during energization, and an ion having a configuration different from that of Patent Document 2. Another object is to provide a tophoresis device.
- 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 morphological change in an electrode by energization. That is also the purpose.
- the present invention can suppress or suppress the generation of gas or ions as described above, or the alteration of drugs, and, similarly to Patent Document 2, can prevent the alteration of drug ions due to electrode reactions during energization.
- Another object of the present invention is to provide an iontophoresis device having a configuration different from that of Patent Document 2, which is a tophoresis device.
- Patent Document 2 describes that the present invention can suppress or suppress the generation of gas or ions as described above, or the alteration of a drug, and may cause the alteration or discoloration of the drug during the presence of the apparatus. Another object of the present invention is to provide an iontophoresis device that can be reduced as compared with the present iontophoresis device.
- the present invention provides:
- An ionic liquid holding unit that holds the ionic liquid that contacts the first electrode; and a drug holding unit that is disposed on the front side of the ionic liquid holding unit and holds drug ions of the first conductivity type.
- An iontophoresis device comprising a working electrode structure (claim 1).
- energization from the first electrode to the ionic liquid is caused by oxidation or reduction of the cation or cation constituting the ionic liquid. Therefore, oxygen gas, chlorine gas.
- the ionic liquid in the present invention refers to a molten salt that exists as a liquid near room temperature.
- the ionic liquid constituting the ionic liquid of the present invention includes PF-, BF-, A1C1, CIO-down
- Equation (2) (3) Note that n in equation (2) is an arbitrary natural number.
- the cation constituting the ionic liquid of the present invention includes a monoalkyl imidazolium of the following formula (4), a dialkyl imidazolium of the following formula (5), and a trialkyl imidazolium of the following formula (6).
- a monoalkyl imidazolium of the following formula (4) a dialkyl imidazolium of the following formula (5)
- a trialkyl imidazolium of the following formula (6) Including imidazolium derivatives, pyridinium derivatives containing 1 alkylpyridium of the following formula (7), piberidium derivatives containing dialkylpiveridium of the following formula (8), 1 It can be selected from pyrrolidinium derivatives including alkylpyrrolidinium, tetraalkylammonium derivatives including tetraalkylammonium of the following formula (10), or combinations thereof.
- R and R1 to R4 are any alkyl group or fluoroalkyl group.
- a hydrophobic ionic liquid in the present invention (Claim 2).
- the ionic liquid holding part and the drug are used.
- An additional effect that the separation from the holding portion can be enhanced can be achieved. Therefore, it is possible to prevent the ion or cation constituting the ionic liquid from moving to the drug holding portion and causing the alteration of the drug ions, the discoloration of the drug solution, or the deterioration of the safety to the living body. It is possible to prevent the drug ions from being transferred to the ionic liquid holding part and being altered by the electrode reaction.
- the above-described bistrifluoroalkylsulfonylimide is selected as a cation, and the above-mentioned cation is selected as the cation.
- the above-described bistrifluoroalkylsulfonylimide is selected as a cation, and the above-mentioned cation is selected as the cation.
- the ionic liquid in the present invention preferably contains an electrolyte having a lower oxidation-reduction potential than the ionic liquid (claim 5).
- the oxidative reduction potential of an ionic liquid is often about 3 to 5 V, drug administration at a lower applied voltage is desired.
- the redox potential is higher than that of the ionic liquid.
- the electrolyte or the electrolyte may be further selected. It is preferable to select an electrolyte without causing phenomena such as alteration of drug ions or discoloration of drug solutions, even when ions generated by dissociation of the ions migrate to the drug holding part.
- the invention of claim 5 is that the iontophoretic potential of the ionic liquid is significantly higher than the redox potential of water (1.23V) as described above.
- Sacrificial electrolyte an ionic liquid or solvent that has a lower oxidation-reduction potential than an electrolyte that does not generate gas or harmful ions by reduction
- a drug holding part It is possible to expand the range of selection of an electrolyte that does not cause a phenomenon such as the alteration of drug ions when it is shifted to (1).
- the sacrificial electrolyte that can be blended in the ionic liquid is present on the skin surface of inorganic compounds such as ferrous sulfate and ferric sulfate, pharmaceutical agents such as sodium ascorbate and sodium ascorbate, and lactic acid.
- inorganic compounds such as ferrous sulfate and ferric sulfate, pharmaceutical agents such as sodium ascorbate and sodium ascorbate, and lactic acid.
- inorganic compounds such as ferrous sulfate and ferric sulfate
- pharmaceutical agents such as sodium ascorbate and sodium ascorbate
- lactic acid examples include acidic compounds, organic acids such as oxalic acid, malic acid, succinic acid, fumaric acid, and Z or salts thereof.
- the drug holding unit holds a drug solution containing the drug ion and a second conductive type drug counterion;
- the working electrode structure is
- a semipermeable membrane that allows at least the passage of the drug counterion between the drug holding part and the ionic liquid holding part (Claim 6), whereby the ionic liquid holding part and the drug Separation of the holding part can be made more reliable.
- the semipermeable membrane here, it is possible to use a second conductivity type ion exchange membrane.
- energization from the ionic liquid holding unit to the drug holding unit is performed.
- the drug counterion is secured by the transfer to the ionic liquid holding part, while the first conductivity type ions existing in the ionic liquid holding part are transferred to the drug holding part, and the drug ions to the ionic liquid holding part. This migration can be blocked by the second conductivity type ion exchange membrane.
- the semipermeable membrane here has molecular weight fractionation characteristics that allow passage of drug counter ions while blocking passage of drug ions and ions of the first conductivity type of Z or ionic liquid holding part. It is also possible to use a filtration membrane that has the same effect as in the case of using a second conductivity type ion exchange membrane.
- the working electrode structure preferably further comprises a first conductivity type ion exchange membrane on the front side of the drug holding section (claim 7).
- a first conductivity type ion exchange membrane on the front side of the drug holding section (claim 7).
- the drug holding part is composed of a first conductivity type ion exchange membrane doped with the drug ions,
- the working electrode structure is
- An electrolyte solution holding part that is disposed on the front side of the semipermeable membrane and holds the electrolyte solution
- a semi-permeable membrane that is disposed between the ionic liquid holding unit and the drug holding unit and allows at least the second conductivity type ions of the electrolyte holding unit to pass through;
- the drug holding part is arranged on the front side of the electrolyte solution holding part (Claim 8), whereby the ionic liquid holding part, the electrolyte solution holding part, and the Z or drug Separation from the holding portion can be made more reliable.
- the same ion exchange membrane or filtration membrane as described above for the invention of claim 6 can be used, and the same effect as that of the invention of claim 6 can be achieved. Is done.
- the drug ion administration efficiency can be further increased.
- a second electrode to which a voltage of the second conductivity type is applied;
- the energization from the second electrode to the ionic liquid is caused by the oxidation or reduction of the cation or cation constituting the ionic liquid. Therefore, even in the non-working side electrode structure, It is possible to solve the problem of generating gas and harmful ions when energized.
- the second ionic liquid holding unit can hold the same ionic liquid as described above for the ionic liquid holding unit in the same manner.
- the present invention provides:
- a working electrode structure having a first electrode and a drug holding part holding drug ions of the first conductivity type
- An iontophoresis device that administers the drug ions to a living body by a first conductivity type voltage applied to the first electrode
- a second electrode to which a voltage of the second conductivity type is applied;
- the energization from the second electrode to the ionic liquid is caused by the oxidation or reduction of the force thione or cation constituting the ionic liquid. Therefore, it is possible to energize the non-working side electrode structure that does not involve generation of gas such as oxygen gas, nitrogen gas or hydrogen gas, or generation of harmful ions such as hydrogen ion, hydroxyl ion or hypochlorous acid. It becomes ability.
- the second ionic liquid holding part in the present invention is the same as the ionic liquid holding part. Similar ionic liquids can be retained in a similar manner.
- the working side electrode structure in the present invention can be configured in the same manner as the working side electrode structure 110 in Fig. 5.
- the generation of ions can also be suppressed, and the generation of gas and harmful ions can be suppressed by adopting the same configuration as that of the working electrode structure in the invention of claim 1 of the present application.
- drug has a certain medicinal effect or pharmacological action, whether or not it is prepared !, treatment, recovery or prevention of disease, health It is used to mean a substance administered to a living body for the purpose of promoting or maintaining, diagnosing a medical condition or health condition, or promoting or maintaining beauty.
- Drug ion in the present specification means an ion that is generated by ion dissociation of a drug, and that is responsible for medicinal effect or pharmacological action.
- 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., and further occurs by applying a voltage or adding an ionizing agent. It may be a thing.
- medicine solution refers to a liquid solution in which a drug is dissolved in a solvent. As long as at least a part of the drug dissociates into drug ions in the solvent, the drug is suspended in the solvent or milk It includes those in various states, such as those made turbid, adjusted to an ointment or paste.
- the "drug counter ion" in the present specification means an ion existing in a drug solution and having a conductivity type opposite to that of the drug ion.
- “Skin” in the present specification means a biological surface on which a drug can be administered by iontophoresis, and includes, for example, the oral mucosa. “Living organism” means a human or animal.
- the "biological counter ion" in the present specification means an ion existing on or in the living body's skin and having a conductivity type opposite to that of the drug ion.
- front side in the present specification means that the positional relationship on the current pathway during drug administration is the side closer to the skin, and " ⁇ arranged on the front side of a"
- Saishi and / 3 means located closer to the skin than a.
- 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 cation and cation contained in the ionic liquid 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 ion and drug counter ion contained in the drug holding part or the positive ion and the negative ion contained in the electrolyte solution of the electrolyte holding part do not necessarily need to be of a single type.
- both types may be plural types.
- the ion exchange membrane is obtained by dispersing the ion exchange resin in a noinder polymer in addition to the ion exchange resin formed into a film, and forming the film by heat molding or the like. Dissolve in a solvent an ion exchange membrane, a composition comprising a monomer capable of introducing an ion exchange group, a crosslinkable monomer, a polymerization initiator, or a resin having a functional group capable of introducing an ion exchange group.
- Various materials such as homogeneous ion exchange membranes obtained by impregnating and filling a substrate such as cloth, mesh, or porous film, and introducing ion exchange groups after polymerization or solvent removal are performed. Things are known.
- cation exchange membranes include Neoceptor CM-1 and CM manufactured by Tokuyama Corporation.
- Ion exchange membranes with cation exchange groups such as CMX, CMS, CMB can be used.
- Examples of ion exchange membranes include Neocepta AM-1, AM-3, AMX, Tokuyama Co., Ltd.
- Ion exchange membranes with anion exchange groups such as AHA, ACH and ACS can be used.
- the "first conductivity type ion exchange membrane” is an ion exchange membrane having a function of selectively passing the first conductivity type ions, that is, the first conductivity type ions are the second conductivity type. It means an ion exchange membrane that is easier to pass than conductive ions.
- the “first conductivity type ion exchange membrane” is a cation exchange membrane, and when the first conductivity type is negative, the “first conductivity type ion exchange membrane” is It is a key-on exchange membrane.
- the “second conductivity type ion exchange membrane” is an ion exchange membrane having a function of selectively passing the second conductivity type ions, that is, the second conductivity type ions are the first conductivity type ions. From conductive ions Is easy to pass through, meaning an ion exchange membrane. 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 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.
- Examples of the anion exchange group introduced into the anion exchange membrane include primary to tertiary amine groups, quaternary ammonium groups, pyridyl groups, imidazole groups, quaternary pyridinium groups, and quaternary imidazoliums.
- the 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, etc.
- the transport number of the ion exchange membrane can be controlled by the type of anion exchange group to be introduced.
- introduction treatment of the cation exchange group various methods such as sulfonation, chlorosulfonation, phosphorylation, hydrolysis and the like 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, the pore size of the membrane, and the like.
- amount of ion exchange resin in the ion exchange membrane in the case of an ion exchange membrane of a type in which a porous film is filled with ion exchange resin, it is 0.005-5. O / zm, more preferably ⁇ .
- the transport number of the ion exchange membrane depends on the average pore diameter, porosity, and filling rate of the ion exchange resin. It is possible to adjust.
- blocking of the passage of ions does not necessarily mean that no ions are allowed to pass through, for example, at a certain speed. Even when ions pass through, the degree of the drug ions is so small that even if the device is stored for a practically sufficient period of time, the drug ions will not deteriorate in the vicinity of the electrodes when energized. Examples include cases where the passage of biological counter ions is suppressed to such an extent that the passage is suppressed or the drug administration efficiency can be sufficiently increased.
- tolerance of ion passage described in the present specification for an ion exchange membrane does not mean that there is no restriction on the passage of ions. Even if this is restricted to some extent, it includes a case where the ion is passed at a sufficiently high speed or quantity 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.
- FIGS. 2 (A) to (H) are cross-sectional explanatory views showing the configuration of the working electrode structure of the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 3 (A) to (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.
- FIGS. 4 (A) to (C) are cross-sectional explanatory views showing the configuration of the working electrode structure of the iontophoresis device according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional iontophoresis device.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing the configuration of another conventional iontophoresis device.
- FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an iontophoresis device X according to the present invention.
- a drug in which the medicinal component dissociates into a positive drug ion For example, an iontophoresis device for administering lidocaine hydrochloride, morphine hydrochloride, etc.
- a drug eg, ascorbic acid, etc.
- the following embodiments are achieved by reversing the power source pole, the conductivity type of each ion exchange membrane, and the conductivity type of ions doped in the cation exchange membrane in the following description.
- an iontophoresis device that can achieve substantially the same effect as the above can be configured.
- the iontophoresis device X includes a power source 30, a working electrode structure 10 connected by a positive electrode of the power source 30 and a power supply line 31, and a negative electrode of the power source 30 and a power supply line 32. It is comprised from the non-working side electrode structure 20 connected by these.
- the working electrode structure 10 and the non-working electrode structure 20 include containers 17 and 27 in which spaces capable of accommodating various structures described below are formed.
- the containers 17 and 27 are capable of forming an arbitrary material force such as plastic.
- the containers 17 and 27 can prevent evaporation of moisture from the inside and intrusion of foreign matter from the outside.
- a flexible material that can follow the unevenness of the skin is formed.
- the bottom surfaces 17b and 27b of the containers 17 and 27 are open forces.
- the bottom surface 17b and 27b is a removable liner that also has the appropriate material force to prevent moisture evaporation and contamination by foreign substances during storage of the iontophoresis device X.
- An adhesive layer can be provided on the lower edges 17e and 27e of the containers 17 and 27 to enhance adhesion to the skin during drug administration.
- 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 can be used. 0.01 ⁇ : L 0mA / cm 2 , preferably 0.01 It is preferable to use a constant current device that can adjust the current in a range of ⁇ 0.5 mA / cm 2 and operates under a safe voltage condition of 50 V or less, preferably 30 V or less.
- the iontophoresis device X performs drug delivery by energizing the power supply 30 with the lower surfaces 17b and 27b of the working electrode structure 10 and the non-working electrode structure 20 in contact with the living skin. Ion is administered to a living body.
- FIG. 2 (A) includes an electrode 11 connected to a power supply line 31 of a power supply 30, an ionic liquid holding unit 12 that holds an ionic liquid in contact with the electrode 11, It is arranged on the front side of the ionic liquid holding part 12 and has a drug holding part 15 for holding a chemical liquid.
- an electrode made of an arbitrary conductive material can be used without particular limitation.
- an active electrode made of silver or the like is used. It is preferable to use an inert electrode made of gold, platinum, carbon or the like.
- the ionic liquid in the ionic liquid holding unit 12 is PF-, BF-, A1C1-, CIO-, sulfuric acid water.
- a hydrophobic property can be imparted to the ionic liquid.
- the separability of the ionic liquid in the holding unit 12 and the chemical solution in the drug holding unit 15 can be improved.
- the ionic liquid can also be blended with an electrolyte having an oxidation potential lower than that of the ionic liquid. This causes the ionic liquid holding unit 12 to be energized from the electrode 11. It is possible to reduce the required voltage.
- electrolytes examples include ferrous sulfate, ferric sulfate, ascorbic acid, sodium ascorbate, lactic acid, oxalic acid, malic acid, succinic acid, fumaric acid, or salts thereof. It can be illustrated.
- the ionic liquid holding unit 12 is capable of holding the ionic liquid in a liquid state.
- An appropriate absorbent carrier for example, a polyimide porous film, a polytetrafluoroethylene microporous film, etc.
- a microporous body or a sponge-like polymer can also be held in an impregnated state with a ionic liquid, whereby the ionic liquid and the drug in the ionic liquid holding part 12 It is possible to improve the separation of the holding part 15 from the chemical solution.
- the drug solution in the drug holding unit 15 is a drug solution that dissociates into a drug ion whose medicinal component is positive. It is.
- the drug holding unit 15 can hold the drug solution in a liquid state, but by impregnating and holding the drug solution in an appropriate absorbent carrier such as gauze, filter paper, or gel, the drug holding unit 12 It is possible to improve the separation between the ionic liquid and the drug solution in the drug holding unit 15.
- the drug ions in the drug holding unit 15 are administered to the living body.
- the energization from the electrode 11 to the ionic liquid holding unit 12 is caused by oxidation of ions or cations constituting the ionic liquid.
- the electrolyte is oxidized.
- the energization from the ionic liquid holding unit 12 to the drug holding unit 15 is mainly caused by shifting to the drug counter ion cationic liquid holding unit 12 in the drug holding unit 15.
- any of the above-mentioned cations constituting the ionic liquid is hydrophobic, the cation constituting the ionic liquid is energized from the ionic liquid holding unit 12 to the drug holding unit 15.
- the transfer to the drug holding part 15 hardly occurs. Therefore, it is possible to avoid problems such as alteration of drug ions and a decrease in safety to the living body due to transfer of cations constituting the ionic liquid to the drug holding unit 15.
- the working electrode structure 10b of FIG. 2 (B) includes an electrode 11, an ionic liquid holding unit 12, and a drug holding unit 15 similar to the working electrode structure 10a, and an ionic liquid holding unit.
- a ion exchange membrane 13 is provided between 12 and the drug holding part 15.
- the working electrode structure 10c of FIG. 2 (C) includes the electrode 11, the ionic liquid holding unit 12, and the drug holding unit 15 similar to the working electrode structure 10a.
- a cation exchange membrane 16 is provided on the front side.
- the living body counter ions are transferred from the living body side to the drug holding unit 15. Since it is blocked by the force thione exchange membrane 16, an additional effect of increasing the transport number of drug ions in drug administration is achieved.
- the working electrode structure 10d of Fig. 2 (D) includes an electrode 11, an ionizable liquid holding unit 12, a ion exchange membrane 13, and a drug holding unit 15 similar to the working electrode structure 10b. At the same time, a cation exchange membrane 16 is provided on the front side of the drug holding portion 15.
- the transfer of biological counter ions from the living body side to the drug holding section 15 is a cation. Since it is blocked by the exchange membrane 16, an additional effect is achieved in that the drug ion transport rate in drug administration is increased.
- a cation exchange membrane having a transport number as high as possible.
- a type of cavities of the type in which the pores of the porous film are filled with cation exchange resin It is particularly preferred to use an on-exchange membrane.
- the ion exchange membrane 13 in the working electrode structures 10b and 10d allows passage of drug counter ions while blocking passage of drug ions and / or positive ions in the ionic liquid holding part 12. It is also possible to substitute a filtration membrane, and in this case as well, it is possible to achieve the same effect as that of the working electrode structures 10b and 10d.
- the working electrode structure 10e of FIG. 2 (E) includes the same electrode 11 and the ionic liquid holding unit 12 as the working side electrode structure 10a, and is provided on the front side of the ionic liquid holding unit 12.
- An electrolyte solution holding part 14 for holding the arranged electrolyte solution, and a drug holding part 15 comprising a cation exchange membrane 16 doped with drug ions arranged on the front side of the electrolyte solution holding part 14 are provided.
- the electrolyte solution holding unit 14 can hold any electrolyte solution for ensuring electrical conductivity from the ionic liquid holding unit 12 to the drug holding unit 15. In order to further increase the transport rate, it is preferable to use an electrolyte solution that does not contain a positive ion having a mobility equal to or less than that of a drug ion.
- the electrolyte solution holding unit 14 is capable of holding the electrolyte solution in a liquid state by impregnating and holding the electrolyte solution in an appropriate absorbent carrier such as gauze, filter paper, and gel.
- an appropriate absorbent carrier such as gauze, filter paper, and gel.
- the cation exchange membrane 16 may be the same as the cation exchange membrane of the working electrode structures 10c and 10d.
- the cation exchange membrane 16 may be doped with drug ions by a cation exchange membrane. It can be performed by immersing 16 in an appropriate concentration of chemical solution. The amount of drug ions doped into the cation exchange membrane 16 can be adjusted by the concentration of the chemical used at this time, the immersion time, the number of immersions, and the like. It is considered that drug ions are ion-bonded to the cation exchange groups in the cation exchange membrane 16 by being doped into the cation exchange membrane 16.
- energization from the electrode 11 to the ionic liquid holding part 12 in the working electrode structure 10e occurs in the same manner as in the working electrode structure 10a, generation of oxygen gas and chlorine gas by energization, hydrogen ions The generation of hypochlorous acid can be suppressed.
- the energization from the ionic liquid holding unit 12 to the electrolytic solution holding unit 14 is mainly caused by the negative ions in the electrolytic solution holding unit 14 moving to the ionic liquid holding unit 12, and the electrolytic solution holding is performed.
- Energization from the part 14 to the drug holding part 15 occurs when positive ions in the electrolyte holding part 14 move to the drug holding part 15.
- the drug ions doped on the cation exchange membrane 16 of the drug holding unit 15 are replaced with positive ions from the electrolyte solution holding unit 14 and administered to the living body.
- Drug ion force S cation exchange membrane 16 is retained in a doped state, which increases the stability of drug ions during storage and reduces the use of stabilizers, antibacterial agents, preservatives, etc.
- the storage period of the device can be extended.
- the working electrode structure 10f of Fig. 2 (F) includes an electrode 11, an ionic liquid holding unit 12, an electrolyte holding unit 14, and a drug holding unit 15 similar to the working electrode structure 10e.
- a key-on exchange membrane 13 is provided between the ion liquid holder 12 and the electrolyte holder 14.
- the same ion exchange membrane as described above for the working electrode structure 10b can be used.
- the ion exchange membrane 13 in the working electrode structure 10f allows the passage of negative ions in the electrolyte holding part 14 while positive ions in the ionic liquid holding part 12 (particularly the ionic liquid). It is also possible to substitute a filtration membrane that can block the passage of cations), and in this case as well, it is possible to achieve the same effect as that of the working electrode structure 10f.
- the working electrode structure 10g of Fig. 2 (G) includes two electrolyte solution holding portions 14A and 14B between the ionic liquid holding portion 12 and the drug holding portion 15, and the ion-exchange membrane 13 is provided. It differs from the working electrode structure 10f only in that it is disposed between the two electrolyte solution holding portions 14A and 14B.
- the working electrode structure 10g achieves the same effect by the same mechanism as described above for the working electrode structure 10f.
- the working electrode structure 10h in FIG. 2 (H) includes the electrode 11, the ionic liquid holding unit 12, the electrolyte holding unit 14, and the drug holding unit 15 similar to the working electrode structure 10e.
- a key exchange membrane 13 is provided between the electrolyte solution holding unit 14 and the drug holding unit 15.
- the key-on exchange membrane 13 in the working electrode structure 10h has, for example, a transport number of 0.7 to 0.
- Key-on exchange membranes such as 98, which have a low transport number are used.
- Energization from the electrolyte solution holding unit 14 to the drug holding unit 15 occurs when the positive electrode in the electrolyte solution holding unit 14 passes through the key-on exchange membrane 13 and moves to the drug holding unit 15.
- the drug ions doped in the cation exchange membrane 16 of the drug holding unit 15 are replaced with positive ions from the electrolyte solution holding unit 14 and migrate to the living body.
- the working electrode structure 10h achieves the same effect as the working electrode structure 10f.
- the non-working side electrode structure 20a of Fig. 3 (A) includes an electrode 21 connected to the feeder line 32 and an electrolyte solution holding unit 24 that holds the electrolyte solution in contact with the electrode 21. .
- Electrolytic solution Holding unit 24 has a lower reduction potential than water!
- an electrolytic solution with dissolved electrolyte it is possible to use an inert conductive electrode made of gold, platinum, carbon, etc. It is.
- the electrolytic solution holding unit 24 can hold any electrolytic solution for ensuring the electrical conductivity from the electrode 21 to the living body, but it is an electrolytic solution in which an electrolyte having a lower reduction potential than water is dissolved.
- an electrolytic solution in which an electrolyte having a lower reduction potential than water is dissolved.
- Preferred electrolytes in this electrolyte include inorganic compounds such as ferrous sulfate and ferric sulfate, pharmaceutical agents such as sodium ascorbate and sodium ascorbate, and skin surfaces such as lactic acid.
- inorganic compounds such as ferrous sulfate and ferric sulfate
- pharmaceutical agents such as sodium ascorbate and sodium ascorbate
- skin surfaces such as lactic acid.
- acidic compounds include organic acids such as oxalic acid, malic acid, succinic acid, and fumaric acid, and Z or salts thereof.
- the electrolyte solution holding unit 24 is capable of holding the electrolyte solution in a liquid state by impregnating and holding the electrolyte solution in a suitable absorbent carrier such as gauze, filter paper, and gel. Handling, sex, etc. can be improved.
- the non-working side electrode structure 20a can play a role as a counter electrode of the working side electrode structure 10, and the non-working side electrode structure 20a also allows the positive side of the power source 30 to act as much as possible. Current path force S from the living body, non-working side electrode structure 20a to the negative pole of the power source 30 is closed.
- the non-working side electrode structure 20b in Fig. 3 (B) includes an electrode 21 connected to the feeder line 32, an ionic liquid holding unit 22 that holds the ionic liquid in contact with the electrode 21 and an ionic property.
- An electrolyte solution holding unit 24 is provided on the front side of the liquid holding unit 22.
- an electrode made of any conductive material can be used without any particular limitation.
- the salty silver Rather than using an active electrode made of, etc., an inert battery made of gold, platinum, carbon, etc. Prefer to use poles.
- the ionic liquid holding unit 22 can have the same configuration as the ionic liquid holding unit 12.
- the electrolyte solution holding unit 24 holds an electrolyte solution for ensuring the conductivity from the ionic liquid holding unit 12 to the living body, and is highly safe to the living body!
- the electrolyte solution can be retained.
- the electrolyte solution holding unit 24 is capable of holding the electrolyte solution in a liquid state by impregnating and holding the electrolyte solution in a suitable absorbent carrier such as gauze, filter paper, and gel.
- a suitable absorbent carrier such as gauze, filter paper, and gel.
- the energization from the electrode 21 to the ionic liquid holding part 22 is caused by the reduction of the ion or cation constituting the ionic liquid, or the ion Electrolytic liquid is blended with an electrolyte that has a lower reduction potential than ionic liquid! In this case, the electrolyte is reduced.
- the non-working side electrode structure 20b plays a role similar to that of the non-working side electrode structure 20a. This achieves an additional effect that the generation of hydrogen gas and hydroxyl ions is suppressed.
- the non-working side electrode structure 20c in FIG. 3C includes the same electrode 21 as the non-working side electrode structure 20b, an ionic liquid holding unit 22, and an electrolyte holding unit 24.
- a cation exchange membrane 23 disposed between the ionic liquid holding unit 22 and the electrolyte solution holding unit 24;
- the minus from the ionic liquid holding unit 22 to the electrolytic solution holding unit 24 is achieved. Ion migration is blocked by the cation exchange membrane 23. Therefore, it is possible to prevent a decrease in safety to the living body that may occur when negative ions in the ionic liquid holding unit 22 are transferred to the electrolyte holding unit 24.
- a cation exchange membrane having a high transport number as much as possible for the cation exchange membrane 23 it is preferable to use a cation exchange membrane in the pores of the porous film. It is particularly preferable to use a cation exchange membrane of the type filled with cation exchange resin.
- the non-working-side electrode structure 20d in Fig. 3 (D) includes the same electrode 21 as the non-working-side electrode structure 20c, the ionic liquid holding unit 22, the cation exchange membrane 23, and the electrolyte holding unit 24. In addition to the above, it further includes a key-on exchange membrane 25 disposed on the front side of the electrolyte solution holding unit 24.
- the non-working side electrode structure 20d achieves the same effect as described above with respect to the non-working side electrode structure 20c.
- the key-on exchange membrane 25 is provided on the front side of the electrolyte solution holding unit 24. Therefore, an additional effect is achieved in that the ion balance at the interface between the ion exchange membrane 25 and the skin can be better maintained.
- Figs. 4 (A) to (C) are working-side electrode structures 10i that can be used as the working-side electrode structure 10 of the iontophoresis device X: LOk, which is the non-working side.
- the working-side electrode structure 10i in Fig. 4 (A) includes an electrode 11 connected to the power supply line 31 of the power supply 30, and a drug holding unit 15 that holds a drug solution in contact with the electrode 11.
- the drug holding part 15 of the working electrode structure 10i can have the same configuration as that of the drug holding part 15 of the working electrode structure 10a.
- Oxygen gas or chlorine gas is generated by the electrode reaction, or
- a silver electrode can be used as the electrode 11.
- the iontophoresis device X including the working electrode structure 10i drug ions are administered from the working electrode structure 10i to the living body, while gas is generated in the non-working electrode structures 20b to 20d. And the production of harmful ions is suppressed by the ionic liquid.
- the working electrode structure 10j in FIG. 4 (B) includes an electrode 11 connected to the power supply line 31 of the power supply 30, an electrolyte holding part 14 that holds the electrolyte in contact with the electrode 11, and an electrolyte.
- a key-on exchange membrane 13 disposed on the front side of the holding unit 14 and a drug holding unit 15 disposed on the front side of the key-on exchange membrane 13 and holding a drug solution are provided.
- the drug holding part 15 in the working electrode structure 10j is a drug in the working electrode structure 10a.
- the same structure as that of the holding portion can be used, and the same ion exchange membrane as described above with respect to the working electrode structure 10b can be used as the ion exchange membrane 13 of the working electrode structure lOj. it can.
- an electrolytic solution having an oxidation potential lower than that of water, an electrolyte dissolved, or a buffer electrolyte dissolved with a plurality of types of electrolytes is used as the electrolytic solution of the electrolytic solution holding unit 14.
- an inert electrode such as gold, platinum, or carbon
- generation of hydrogen gas or hydrogen ions due to the electrode reaction can be prevented. It is.
- the transfer of drug ions from the drug holding part 15 to the electrolyte holding part 14 is a key exchange. Since it is blocked by the membrane 13, an additional effect is achieved in that the alteration of drug ions due to the electrode reaction during energization can be prevented.
- the working electrode structure 10k in Fig. 4 (C) includes the electrode 11, the electrolyte solution holding unit 14, the ion exchange membrane 13, and the drug holding unit 15 similar to the working electrode structure 10j.
- a cation exchange membrane 16 disposed on the front side of the drug holding portion 15 is further provided.
- the cation exchange membrane 16 causes the transfer of biological counter ions from the living body side to the drug holding unit 15. Because it is blocked, it can achieve the additional effect of increasing the transport rate of drug ions.
- the working-side electrode structure and A plurality of either or both of the non-working side electrode structures can be provided.
- at least one of the plurality of working electrode structures is the function defined in claim 1.
- An iontophoresis device that is a side electrode structure or an iontophoresis device that is a non-working side electrode structure as defined in claim 11 is at least one of a plurality of non-working side electrode structures.
- the iontophoresis device includes the non-working side electrode structure.
- the iontophoresis device itself does not include the non-working side electrode structure.
- the generation of oxygen gas, hydrogen gas, chlorine gas, etc. in the working electrode structure during energization, or the generation of hydrogen ions, hydroxyl group ions, and hypochlorous acid is suppressed.
- the basic effect of the invention is achieved, and such an iontophoresis device is also included in the scope of the present invention.
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Abstract
電極から薬物保持部への通電をイオン性液体を介して行うようにする。イオン性液体を構成するアニオンは、PF6
-、BF4
-、AlCl4
-、ClO4
-、硫酸水素イオン、ビス-トリフルオロアルキルサルフォニル-イミド又はトリフルオロメタンサルフォネートから選択され、イオン性液体を構成するカチオンは、イミダゾリウム誘導体、ピリジニウム誘導体、ピペリジニウム誘導体、ピロリジニウム誘導体又はテトラアルキルアンモニウム誘導体から選択されることにより、通電時におけるガスの発生や好ましくないイオンの発生を抑止することができるイオントフォレーシス装置、或いは更に電極反応による薬物イオンの変質を抑止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 物を電圧により駆動して経皮的に生体内に移行させるものであり、患者に対する負担 が少なぐ薬物の投与量の制御性に優れるなどの利点を有して 、る。
[0003] 図 5は、上記イオントフォレーシスを行うための装置であるイオントフォレーシス装置 の基本的な構成を示す説明図である。
[0004] 図示されるように、イオントフォレーシス装置は、電極 111と、プラス又はマイナスの 薬物イオンに解離する薬物の溶液 (薬液)を保持する薬物保持部 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、薬物保持部 114及び電解液保持部 122を生体皮膚に接触させた状態で 電極 111に薬物イオンと同一導電型の電圧を、電極 121にその反対導電型の電圧 を印加することで薬物イオンが生体に投与される。
[0005] このようなイオントフォレーシス装置における解決課題の一つに電極構造体 110、 1 20中にお!/、て生じる種々の電極反応がある。
[0006] 例えば、薬物がプラスの薬物イオンに解離するカチオン性薬物である場合には、水 の電気分解によって電極 111にお 、ては水素イオンや酸素ガスが発生する場合が あり、電極 121においては水酸基イオンや水素ガスが発生する場合があり、薬物の 種類によっては薬物イオンが電極反応によって変質する場合があり、更に、薬物保 持部 114に塩素イオンが含まれている場合には塩素ガスや次亜塩素酸が発生する 場合がある。
[0007] 同様に、薬物がマイナスの薬物イオンに解離するァ-オン性薬物である場合には、
水の電気分解によって電極 111にお ヽては水酸基イオンや水素ガスが発生する場 合があり、電極 121においては水素イオンや酸素ガスが発生する場合があり、薬物の 種類によっては薬物イオンが電極反応によって変質する場合があり、更に、電解液 保持部 122に塩素イオンが含まれている場合には塩素ガスや次亜塩素酸が発生す る場合がある。
[0008] 電極構造体 110、 120において上記のようなガスが発生した場合には、電極 111、 121から薬液、電解液への通電が阻害されることになり、水素イオン、水酸基イオン、 次亜塩素酸が発生した場合には、これらが生体界面に移行することで生体に有害な 作用を及ぼすこととなる。また薬物の変質を生じると、所期の薬効が得られなくなった り、有毒性の物質が生成されるなどの好ましくない状況を生じる場合がある。
[0009] 上記のような問題を解決できるイオントフォレーシス装置として、特許文献 1は、陽 極に銀電極、陰極に塩ィ匕銀電極が使用されるイオントフォレーシス装置を開示してい る。
[0010] このイオントフォレーシス装置では、通電によって陽極の銀は酸ィ匕されて不溶性の 塩化銀となり、陰極では塩化銀が還元されて金属銀となる反応が優先的に生じるた め、上記のような電極反応による各種ガスの発生や各種イオンの生成を抑制すること ができる。
[0011] しかしながら、このイオントフォレーシス装置では、装置の保存中における銀電極の 溶解を防止することが難しぐ特にカチオン性の薬物を投与する装置の場合には、適 用できる薬物の種類が極めて限定されてしまう。また、銀電極から塩化銀が生成され る際のモルフォロジ一変化が大きいために、そのようなモルフォロジ一の変化が装置 の特性に影響を与えないための特別の配慮が必要となり、装置の形態に大きな制約 を生じる問題もある。更に、このイオントフォレーシス装置では、必ずしも通電時の電 極反応による薬物の変質の問題は解消されない。
[0012] 上記の問題を解決できる他のイオントフォレーシス装置として、特許文献 2は、図 6 に示すイオントフォレーシス装置を開示して 、る。
[0013] 図示されるように、このイオントフォレーシス装置は、電極 211と、電極 211に接触す る電解液を保持する電解液保持部 212と、電解液保持部 212の前面側に配置される
第 2導電型のイオン交換膜 213と、イオン交換膜 213の前面側に配置される第 1導電 型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬物保持部 214と、薬物保持部 214の前面 側に配置される第 1導電型のイオン交換膜 215を備える作用側電極構造体 210と、 図 9と同様の非作用側電極構造体 220及び電極 230とから構成されている。
[0014] このイオントフォレーシス装置では、電解液と薬液とが第 2導電型の第 2イオン交換 膜 213によって区画されているため、電解液の組成を薬液と独立に選択することが可 能である。従って、塩素イオンを含まない電解液を使用することが可能であり、電解 液中の電解質として、水の電気分解よりも酸化又は還元電位の低いものを選択する ことで、水の電気分解に起因する酸素ガスや水素ガス、水素イオンや水酸基イオン の生成を抑制することが可能である。更に、このイオントフォレーシス装置では、薬物 イオンの電解液保持部への移行が第 2イオン交換膜により遮断されるために、電極 反応による薬物イオンの変質の問題も解決されている。
[0015] しカゝし特許文献 2に記載のイオントフォレーシス装置では、薬物保持部 214の薬液 を電解液保持部 212の電解液力も完全に分離することが難しいという問題がある。
[0016] 即ち、電解液保持部 212の電解液中には一般に、電解質がイオン解離して生じる 第 1、第 2導電型のイオン及び未解離の電解質分子が共存するが、上記第 2導電型 のイオンや電解質分子はイオン交換膜 213を通過して薬物保持部 214に移行し得る ため、薬物イオンや電解質の種類又はその組み合わせによっては、装置を一定以上 の期間に渡って存置するうちに、これらのイオン又は分子が薬物保持部 214に移行 して薬物イオンに作用し、薬効の低下や薬液の変色などの好ましくない影響を与える 場合がある。
特許文献 1:米国特許第 4744787号公報
特許文献 2:特開平 4 297277号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] 本発明は、特許文献 1、 2と同様に、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であつ て、特許文献 1、 2とは異なる構成の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、特許文献 1、 2と同様に、電極構造体中における水素イオン、水酸基ィ 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 置であって、特許文献 1、 2とは異なる構成の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、特許文献 2と同様に、通電時における電極反応による薬物イオンの変質 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であって、特許文献 2とは 異なる構成の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、或いは薬物の変質を抑止又は抑 制できるとともに、通電によって電極に大きなモルフォロジ一の変化を生じさせないィ 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、或いは薬物の変質を抑止又は抑 制できるとともに、特許文献 2と同様に、通電時の電極反応による薬物イオンの変質 を防止できるイオントフォレーシス装置であって、特許文献 2とは異なる構成のイオン 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、或いは薬物の変質を抑止又は抑 制できるとともに、装置の存置中における薬物の変質や変色を生じる可能性を、特許 文献 2に記載のイオントフォレーシス装置よりも低減することができるイオントフォレー シス装置を提供することをもその目的とする。
課題を解決するための手段
[0023] 本発明は、
第 1導電型の電圧が印加される第 1電極と、
前記第 1電極に接触するイオン性液体を保持するイオン性液体保持部と、 前記イオン性液体保持部の前面側に配置され、第 1導電型の薬物イオンを保持す る薬物保持部とを有する作用側電極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレ 一シス装置である(請求項 1)。
[0024] 本発明では、第 1電極からイオン性液体への通電は、イオン性液体を構成するカチ オン又はァ-オンが酸ィ匕又は還元することにより生じる。従って、酸素ガス、塩素ガス
、水素ガスなどのガスの発生や水素イオン、水酸基イオン又は次亜塩素酸などの有 害イオンの発生を伴うことなぐ作用側電極構造体における通電を行うことが可能とな る。
[0025] ここで本発明におけるイオン性液体とは、常温付近で液体として存在する溶融塩を [0026] 本発明のイオン性液体を構成するァ-オンは、 PF―、 BF―、 A1C1―、 CIO―、下
6 4 4 4 式(1)の硫酸水素イオン(hydrogensulfate)、下式(2)のビス トリフルォロアルキル サルフォ-ルーイミド(bis- trifluoroalkylsulfonyHmide)又は下式 (3)のトリフルォロメ タンサルフォネート(trifluoromethanesulfonate)又はこれらの組み合わせから選択す ることがでさる。
[化 1]
? 0 0 O F
°- -° F2n+ 1C --S--N--S-CnF2n+ 1 O-S^— F
OH O 〇 O F
( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) なお、式(2)における nは、任意の自然数である。
[0027] 本発明のイオン性液体を構成するカチオンは、下式 (4)のモノアルキルイミダゾリウ ム、下式(5)のジアルキルイミダゾリゥム、下式(6)のトリアルキルイミダゾリゥムを含む イミダゾリゥム誘導体、下式(7)の 1 アルキルピリジ-ゥムを含むピリジ-ゥム誘導体 、下式(8)のジアルキルピベリジ-ゥムを含むピベリジ-ゥム誘導体、下式(9)の 1 アルキルピロリジ-ゥムを含むピロリジ -ゥム誘導体又は下式(10)のテトラアルキル アンモ-ゥムを含むテトラアルキルアンモ-ゥム誘導体又はこれらの組み合わせから 選択することができる。
( 8 ) ( 9 ) ( 1 0 ) なお、式(4)〜(10)における R、 R1〜R4は任意のアルキル基又はフルォロアルキ ル基である。
[0028] 本発明におけるイオン性液体には、疎水性のものを使用することが好ましく(請求項 2)、この場合には上記本発明の基本的な効果に加え、イオン性液体保持部と薬物 保持部との分離性を高めることができるという追加的な効果を達成することができる。 従って、イオン性液体を構成するァ-オン又はカチオンが薬物保持部に移行して薬 物イオンの変質、薬液の変色などを生じることや、生体への安全性が低下することを 防止することが可能であり、或いは薬物イオンがイオン性液体保持部に移行して電 極反応により変質することを防止することが可能である。
[0029] このような疎水性のイオン性液体は、ァ-オンとして上記ビス トリフルォロアルキ ルサルフォニルーイミドを選択し、カチオンとして上に例示した 、ずれのカチオンを選 択すること〖こより構成することができる。
[0030] 本発明におけるイオン性液体には、そのイオン性液体よりも酸化還元電位の低い 電解質を配合することが好ま ヽ (請求項 5)。
[0031] 即ち、イオン性液体の酸ィ匕還元電位は多くの場合 3〜5V程度であるため、より低い 印加電圧での薬物投与が望ま 、場合には、そのイオン性液体よりも酸化還元電位 の低い電解質を溶解させることにより、薬物投与のために第 1電極に印加することが 必要となる電圧を低下させることが可能である。
[0032] この場合の電解質には、酸ィ匕還元によりガスや有害イオンを発生させることがない 電解質を選択することが好ましぐ場合によっては、更にその電解質又はその電解質
が解離することで生じるイオンが薬物保持部に移行した場合でも、薬物イオンの変質 や薬液の変色などの現象を生じさせることのな 、電解質を選択することが好まし 、。
[0033] なお請求項 5の発明は、上述のようにイオン性液体の酸化還元電位が水の酸化還 元電位(1. 23V)よりも大幅に高いことから、特許文献 2に記載のイオントフォレーシ ス装置の場合よりも犠牲電解質 (溶媒であるイオン性液体又は水よりも酸化還元電位 が低ぐ酸ィ匕還元によりガスや有害イオンを発生させることのない電解質、或いは更 に、薬物保持部に移行した場合に薬物イオンの変質などの現象を生じさせない電解 質)の選択の幅を広げることができると 、う利点を有して 、る。
[0034] イオン性液体に配合することができる犠牲電解質としては、硫酸第一鉄、硫酸第二 鉄などの無機化合物、ァスコルビン酸ゃァスコルビン酸ナトリウムなどの医薬剤、乳酸 などの皮膚面に存在する酸性化合物、あるいはシユウ酸、リンゴ酸、コハク酸、フマル 酸などの有機酸及び Z又はその塩を例示することができる。
[0035] 請求項 1〜5の発明では、
前記薬物保持部が、前記薬物イオン及び第 2導電型の薬物対イオンを含む薬液を 保持し、
前記作用側電極構造体が、
前記薬物保持部と前記イオン性液体保持部の間に、少なくとも前記薬物対イオン の通過を許容する半透膜を更に有することが好ましく(請求項 6)、これにより、イオン 性液体保持部と薬物保持部の分離をより確実なものとすることができる。
[0036] なお、ここでの半透膜としては、第 2導電型のイオン交換膜を使用することが可能で あり、この場合には、イオン性液体保持部から薬物保持部への通電が、薬物対イオン のイオン性液体保持部への移行により確保される一方、イオン性液体保持部に存在 する第 1導電型のイオンの薬物保持部への移行や、薬物イオンのイオン性液体保持 部への移行を第 2導電型のイオン交換膜により遮断することができる。従って、イオン 性液体保持部の第 1導電型のイオンが薬物保持部に移行して薬液を変質させること 、或いは生体への安全性が低下することを防止することが可能となり、或いはイオン 性液体保持部に移行した薬物イオンが電極反応により変質することを防止することが 可能となる。
[0037] ここでの半透膜としては、薬物対イオンの通過を許容する一方、薬物イオン及び Z 又はイオン性液体保持部の第 1導電型のイオンの通過を遮断できる分子量分画特 性を有する濾過膜を使用することも可能であり、この場合も第 2導電型のイオン交換 膜を使用した場合と同様の効果を達成することができる。
[0038] 請求項 1〜6の発明では、作用側電極構造体が、薬物保持部の前面側に、第 1導 電型のイオン交換膜を更に備えることが好ましく(請求項 7)、この場合には、この第 1 導電型のイオン交換膜により、薬物投与の際における生体対イオンの薬物保持部へ の移行が遮断されるため、薬物イオンの投与効率を上昇させることが可能である。
[0039] 請求項 1〜5の発明では、
前記薬物保持部が、前記薬物イオンがドープされた第 1導電型のイオン交換膜か ら構成されており、
前記作用側電極構造体が、
前記半透膜の前面側に配置され、電解液を保持する電解液保持部と
前記イオン性液体保持部と前記薬物保持部の間に配置され、少なくとも前記電解 液保持部の第 2導電型のイオンの通過を許容する半透膜を更に備え、
前記薬物保持部が、前記電解液保持部の前面側に配置されているよう構成するこ とが好ましく(請求項 8)、これにより、イオン性液体保持部と電解液保持部及び Z又 は薬物保持部との分離をより確実なものとすることができる。
[0040] なお、ここでの半透膜としては、請求項 6の発明について上記したと同様のイオン交 換膜又は濾過膜を使用することができ、請求項 6の発明と同様の効果が達成される。
[0041] カロえて、請求項 8の発明では、下記の追カ卩的な効果が併せて達成される。
(1)第 1導電型のイオン交換膜が生体対イオンの装置内への移行を遮断するため、 薬物の投与効率を上昇させることができる。
(2)薬物イオンが保持されるイオン交換膜を生体皮膚に直接接触させた状態で薬物 イオンの投与が行われるために、薬物イオンの投与効率を一層上昇させることができ る。
(3)薬物イオンが第 1イオン交換膜にドープされた状態で保持されるため、保存中に おける薬物イオンの安定性が高くなり、安定化剤、抗菌剤、防腐剤などの使用量の
低減又は装置の保存期間の延長が可能となる。
[0042] 請求項 1〜8の発明では、
第 2導電型の電圧が印加される第 2電極と、
前記第 2電極に接触するイオン性液体を保持する第 2イオン性液体保持部と、 前記第 2イオン性液体保持部の前面側に配置され、電解液を保持する第 2電解液 保持部とを有する非作用側電極構造体を更に備えることが好ま ヽ (請求項 9)。
[0043] かかる発明では、第 2電極からイオン性液体への通電が、イオン性液体を構成する カチオン又はァ-オンが酸ィ匕又は還元することにより生じるため、非作用側電極構造 体においても、通電によりガスや有害イオンが発生する問題を解消することが可能で ある。
[0044] 第 2イオン性液体保持部は、イオン性液体保持部について上記したと同様のイオン 性液体を同様の態様で保持することができる。
[0045] 本発明は、
第 1電極と、第 1導電型の薬物イオンを保持する薬物保持部とを有する作用側電極 構造体を備え、
前記第 1電極に印加される第 1導電型の電圧により前記薬物イオンを生体に投与 するイオントフォレーシス装置であって、
第 2導電型の電圧が印加される第 2電極と、
前記第 2電極に接触するイオン性液体を保持する第 2イオン性液体保持部と、 前記第 2イオン性液体保持部の前面側に配置され、電解液を保持する第 2電解液 保持部とを有する非作用側電極構造体を更に備えることを特徴とするイオントフォレ 一シス装置とすることも可能である(請求項 10)。
[0046] 本発明における第 2電極からイオン性液体への通電は、イオン性液体を構成する力 チオン又はァ-オンが酸ィ匕又は還元することにより生じる。従って、酸素ガス、窒素ガ ス、水素ガスなどのガスの発生や水素イオン、水酸基イオン又は次亜塩素酸などの 有害イオンの発生を伴うことなぐ非作用側電極構造体における通電を行うことが可 能となる。
[0047] 本発明における第 2イオン性液体保持部は、イオン性液体保持部について上記し
たと同様のイオン性液体を同様の態様で保持することができる。
[0048] 本発明における作用側電極構造体は、図 5における作用側電極構造体 110と同様 の構成とすることも可能である力 特許文献 1又は 2と同様の構成とすることによって ガスや有害イオンの発生を抑制することも可能であり、本願請求項 1の発明における 作用側電極構造体と同様の構成とすることでガスや有害イオンの発生を抑制すること も可能である。
[0049] 本明細書にぉ 、て「薬物」の語は、調製されて!、るか否かに関わらず、一定の薬効 又は薬理作用を有し、病気の治療、回復又は予防、健康の増進又は維持、病状や 健康状態などの診断、或いは美容の増進又は維持などの目的で生体に投与される 物質の意味で用いている。
[0050] 本明細書における「薬物イオン」は、薬物がイオン解離することにより生じるイオンで あって、薬効又は薬理作用を担うイオンを意味する。薬物の薬物イオンへの解離は、 薬物を水、アルコール類、酸、アルカリなどの溶媒に溶解させることにより生じるもの であっても良く、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。
[0051] 本明細書における「薬液」は、薬物を溶媒に溶解させた液体状の溶液だけでなぐ 溶媒中において薬物の少なくとも一部が薬物イオンに解離する限り、薬物を溶媒に 懸濁又は乳濁させたもの、軟膏状又はペースト状に調整されたものなど各種の状態 のものを含む。
[0052] 本明細書における「薬物対イオン」は、薬液中に存在するイオンであって、薬物ィォ ンとは反対導電型のイオンを意味する。
[0053] 本明細書における「皮膚」は、イオントフォレーシスによる薬物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。
[0054] 本明細書における「生体対イオン」は、生体の皮膚上又は生体内に存在するイオン であって、薬物イオンの反対導電型のイオンを意味する。
[0055] 本明細書における「前面側」の語は、薬物投与に際しての電流経路上の位置関係 が皮膚に近い側であることを意味し、「 aの前面側に配置される β」は、薬物投与に
際して /3が aよりも皮膚に近い側に位置することを意味する。
[0056] 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。
[0057] 本発明におけるイオン性液体保持部に含まれるカチオン及びァ-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、薬物保持部に含まれる薬物イオン及び薬物対イオン、或いは電 解液保持部の電解液に含まれるプラスイオン及びマイナスイオンは、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。
[0058] 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 、る。
[0059] 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。
[0060] 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、即ち、第 1導電型のイオンが、第 2導電型 のイオンよりも通過し易いイオン交換膜を意味する。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。
[0061] 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、即ち、第 2導電型のイオンが、第 1導電型のイオンより
も通過し易!、イオン交換膜を意味する。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。
[0062] 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。
[0063] ァニ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。
[0064] 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。
[0065] 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。
[0066] 本明細書にお!、てイオン交換膜にっ 、て述べる「イオンの通過の遮断」は、必ずし も一切のイオンを通過させないことを意味するのではなぐ例えば、ある程度の速度 をもってイオンの通過が生じる場合であっても、その程度が小さいが故に実用上十分 な期間に渡って装置を保存しても通電の際に薬物の電極近傍での変質が生じない 程度に薬物イオンの通過が抑制され、或いは薬物の投与効率を十分に高めることが できる程度に生体対イオンの通過が抑制される場合などが含まれる。
[0067] 同様に、本明細書にぉ 、てイオン交換膜にっ 、て述べる「イオンの通過の許容」は 、イオンの通過に一切の制約が生じないことを意味するのではなぐイオンの通過が ある程度制約される場合であっても、反対導電型のイオンに比較して十分に高い速 度又は量をもって通過させる場合を含む。
[0068] 本明細書において半透膜について述べる「イオン又は分子の通過の遮断」、「ィォ ン又は分子の通過の許容」も上記と同様であり、イオンや分子を一切通過させないこ とや、イオンや分子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
[0069] [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)〜 (H)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)〜 (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 4] (A)〜 (C)は、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の作用側 電極構造体の構成を示す断面説明図。
[図 5]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 6]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
[0070] 以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
[0071] 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。
[0072] なお、以下では、説明の便宜上、薬効成分がプラスの薬物イオンに解離する薬物(
例えば、塩酸リドカインや塩酸モルヒネなど)を投与するためのイオントフォレーシス 装置を例として説明するが、薬効成分がマイナスの薬物イオンに解離する薬物 (例え ば、ァスコルビン酸など)を投与するためのイオントフォレーシス装置の場合は、以下 の説明における電源の極、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。
[0073] 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。
[0074] 作用側電極構造体 10及び非作用側電極構造体 20は、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た容器 17、 27を備えている。
[0075] この容器 17、 27はプラスチックなどの任意の素材力も形成することができる力 好 ましくは内部からの水分の蒸発や外部からの異物の侵入を防ぐことができ、生体の動 きや皮膚の凹凸に追随できる柔軟な素材カゝら形成される。容器 17、 27の下面 17b、 27bは開放されている力 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下面 17b、 27b貼付することが可能であり、容器 17、 27の下端縁 17e、 27eには、薬物投与の 際に皮膚との密着性を高めるための粘着剤層を設けることが可能である。
[0076] 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、 0. 01〜: L 0mA/cm2、好ましくは、 0. 01〜0. 5mA/cm2の範 囲で電流調整が可能であり、 50V以下、好ましくは、 30V以下の安全な電圧条件で 動作する定電流装置を使用することが好ましい。
[0077] イオントフォレーシス装置 Xは、作用側電極構造体 10及び非作用側電極構造体 20 の下面 17b、 27bを生体皮膚に当接させた状態で電源 30からの通電を行うことにより 薬物イオンの生体への投与が行われる。
[0078] 02 (A)〜(H)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〜: LOhの構成を示す断面説明図である
[0079] 図 2 (A)の作用側電極構造体 10aは、電源 30の給電線 31に接続される電極 11と 、電極 11に接触するイオン性液体を保持するイオン性液体保持部 12と、イオン性液 体保持部 12の前面側に配置され、薬液を保持する薬物保持部 15とを備えて ヽる。
[0080] 電極 11には、任意の導電性材料よりなる電極を特段の制限無しに使用することが でき、電極 11のモルフォロジ一変化を避けるためには、銀などよりなる活性電極を使 用するよりも、金、白金、カーボンなどよりなる不活性電極を使用することが好ましい。
[0081] イオン性液体保持部 12のイオン性液体は、 PF―、 BF―、 A1C1―、 CIO―、硫酸水
6 4 4 4 素イオン、ビス トリフルォロアルキルサルフォニルーイミド又はトリフルォロメタンサル フォネート又はこれらの組み合わせ力 選択されるァ-オンと、イミダゾリゥム誘導体、 ピリジ-ゥム誘導体、ピベリジ-ゥム誘導体、ピロリジ -ゥム誘導体又はテトラアルキル アンモ-ゥム誘導体又はこれらの組み合わせ力 選択されるカチオンとから構成され る常温溶融塩である。
[0082] 上記イオン性液体のァ-オンとして、ビス トリフルォロアルキルサルフォ-ルーイミ ドを選択した場合には、イオン性液体に疎水性の性状を付与することができ、従って 、イオン性液体保持部 12のイオン性液体と薬物保持部 15の薬液の分離性を高める ことができる。
[0083] また上記イオン性液体には、イオン性液体よりも酸化電位の低い電解質を配合する ことも可能であり、これにより電極 11からイオン性液体保持部 12への通電を生じさせ るのに要する電圧を低減することが可能である。
[0084] このような目的に使用可能な電解質としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ァスコル ビン酸、ァスコルビン酸ナトリウム、乳酸、シユウ酸、リンゴ酸、コハク酸、フマル酸又は その塩を例示することができる。
[0085] イオン性液体保持部 12は、イオン性液体を液体状態で保持することが可能である 力 適当な吸収性の担体 (例えば、ポリイミド多孔膜、ポリテトラフルォロエチレン微多 孔膜など微多孔性体やスポンジ状の高分子)〖こイオン性液体を含浸させた状態で保 持するものとすることも可能であり、これにより、イオン性液体保持部 12のイオン性液 体と薬物保持部 15の薬液との分離性を高めることが可能である。
[0086] 薬物保持部 15の薬液は、薬効成分がプラスの薬物イオンに解離する薬物の溶液
である。薬物保持部 15は、薬液を液体状態で保持することができるが、ガーゼ、濾紙 、ゲルなどの適当な吸収性の担体に薬液を含浸させて保持することで、イオン性液 体保持部 12のイオン性液体と薬物保持部 15の薬液との分離性を高めることが可能 である。
[0087] 作用側電極構造体 10aでは、薬物保持部 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、薬物保持部 15の薬物イオンが生体に投与される 。この場合の電極 11からイオン性液体保持部 12への通電は、イオン性液体を構成 するァ-オン又はカチオンが酸ィ匕されることにより生じる。或いは、イオン性液体にィ オン性液体よりも酸ィ匕電位の低 、電解質が配合されて 、る場合には、電極 11からィ オン性液体保持部 12への通電は、その電解質が酸化されることにより生じる。従って 、従来のイオントフォレーシス装置において問題とされていた通電による酸素ガスや 塩素ガスの発生、水素イオン、次亜塩素酸の生成が抑制される。
[0088] イオン性液体保持部 12から薬物保持部 15への通電は、主として薬物保持部 15中 の薬物対イオンカイオン性液体保持部 12に移行することにより生じる。
[0089] なお、イオン性液体を構成するカチオンとして上記したものはいずれも疎水性であ るため、イオン性液体保持部 12から薬物保持部 15への通電によって、イオン性液体 を構成するカチオンが薬物保持部 15に移行することは殆ど生じない。従って、イオン 性液体を構成するカチオンが薬物保持部 15に移行することによる薬物イオンの変質 や生体への安全性の低下などの問題を回避することができる。
[0090] 薬効成分がマイナスの薬物イオンに解離する薬物を投与するイオントフォレーシス 装置にあっては、通電の際におけるイオン性液体を構成するァ-オンの薬物保持部 15への移行を防止する必要がある場合には、イオン性液体を構成するァ-オンとし て疎水性のビス トリフルォロアルキルサルフォ-ルーイミドを選択することでこの移 行を抑止することができる。
[0091] 図 2 (B)の作用側電極構造体 10bは、作用側電極構造体 10aと同様の電極 11、ィ オン性液体保持部 12及び薬物保持部 15を備えるとともに、イオン性液体保持部 12 と薬物保持部 15の間にァ-オン交換膜 13を備えている。
[0092] 作用側電極構造体 10bでは、作用側電極構造体 10aについて上記したと同様の
効果が達成されることに加え、薬物イオンのイオン性液体保持部 12への移行ゃィォ ン性液体保持部 12中のプラスイオン (イオン性液体を構成するカチオン、及びイオン 性液体に配合した電解質が解離することで生じるプラスイオン)の薬物保持部 15へ の移行がァ-オン交換膜 13により遮断されるため下記の追加的な効果が達成される
(1)電極反応による薬物イオンの変質が防止される。
(2)イオン性液体保持部 12から薬物保持部 15に移行したプラスイオンにより薬物ィ オンが変質したり、生体への安全性が低下することが防止される。
[0093] 上記効果をより十全なものとするためには、ァ-オン交換膜 13にはなるべく輸率の 高いァ-オン交換膜を使用することが好ましぐ多孔質フィルムの孔中にァ-オン交 換榭脂を充填したタイプのァニオン交換膜を使用することが特に好ましい。
[0094] 図 2 (C)の作用側電極構造体 10cは、作用側電極構造体 10aと同様の電極 11、ィ オン性液体保持部 12及び薬物保持部 15を備えるとともに、薬物保持部 15の前面側 にカチオン交換膜 16を備えている。
[0095] 作用側電極構造体 10cでは、作用側電極構造体 10aについて上記したと同様の効 果が達成されることに加え、生体側カゝら薬物保持部 15への生体対イオンの移行が力 チオン交換膜 16により遮断されるため、薬物投与における薬物イオンの輸率が上昇 するという追加的な効果が達成される。
[0096] 図 2 (D)の作用側電極構造体 10dは、作用側電極構造体 10bと同様の電極 11、ィ オン性液体保持部 12、ァ-オン交換膜 13及び薬物保持部 15を備えるとともに、薬 物保持部 15の前面側にカチオン交換膜 16を備えて 、る。
[0097] 作用側電極構造体 10dでは、作用側電極構造体 10bについて上記したと同様の 効果が達成されることに加え、生体側カゝら薬物保持部 15への生体対イオンの移行が カチオン交換膜 16により遮断されるため、薬物投与における薬物イオンの輸率が上 昇するという追加的な効果が達成される。
[0098] なお、作用側電極構造体 10c、 10dでは、薬物イオンの輸率を上昇させる効果を高 めるためには、カチオン交換膜 16になるべく輸率の高いカチオン交換膜を使用する ことが好ましく、多孔質フィルムの孔中にカチオン交換榭脂を充填したタイプのカチ
オン交換膜を使用することが特に好ましい。
[0099] 作用側電極構造体 10b、 10dにおけるァ-オン交換膜 13は、薬物対イオンの通過 を許容する一方、薬物イオン及び/又はイオン性液体保持部 12中のプラスイオンの 通過を遮断できる濾過膜に置換することも可能であり、この場合も作用側電極構造体 10b、 10dと同様の効果を達成することが可能である。
[0100] 図 2 (E)の作用側電極構造体 10eは、作用側電極構造体 10aと同様の電極 11、ィ オン性液体保持部 12を備えるとともに、イオン性液体保持部 12の前面側に配置され た電解液を保持する電解液保持部 14、及び電解液保持部 14の前面側に配置され た薬物イオンがドープされたカチオン交換膜 16からなる薬物保持部 15を備えている
[0101] 電解液保持部 14は、イオン性液体保持部 12から薬物保持部 15への導通性を確 保するための任意の電解液を保持することが可能であるが、通電中の薬物イオンの 輸率をより高くするためには、移動度が薬物イオンと同程度又はそれ以下のプラスィ オンを含まな 、電解液を使用することが好まし 、。
[0102] 電解液保持部 14は、電解液を液体状体で保持することが可能である力 ガーゼ、 濾紙、ゲルなどの適当な吸収性の担体に電解液を含浸させて保持することで、ィォ ン性液体保持部 12のイオン性液体と電解液保持部 14の電解液との分離性を高める ことが可能である。
[0103] カチオン交換膜 16には、作用側電極構造体 10c、 10dのカチオン交換膜と同様の ものを使用することができ、このカチオン交換膜 16への薬物イオンのドープは、カチ オン交換膜 16を適当な濃度の薬液に浸漬することにより行うことができる。カチオン 交換膜 16への薬物イオンのドープ量は、このときに使用する薬液の濃度ゃ浸漬時間 、浸漬回数などにより調整することができる。なお、薬物イオンはカチオン交換膜 16 にドープされることにより、カチオン交換膜 16中のカチオン交換基にイオン結合する ものと考えられる。
[0104] 作用側電極構造体 10eにおける電極 11からイオン性液体保持部 12への通電は作 用側電極構造体 10aと同様の態様により生じるため、通電による酸素ガスや塩素ガス の発生、水素イオン、次亜塩素酸の生成を抑制することができる。
[0105] またイオン性液体保持部 12から電解液保持部 14への通電は、主として電解液保 持部 14中のマイナスイオンがイオン性液体保持部 12に移行することにより生じ、電 解液保持部 14から薬物保持部 15への通電は、電解液保持部 14中のプラスイオン が薬物保持部 15に移行することにより生じる。薬物保持部 15のカチオン交換膜 16 にドープされた薬物イオンは、電解液保持部 14からのプラスイオンに置換されて生 体に投与される。
[0106] 作用側電極構造体 10eでは、作用側電極構造体 10aについて上記したと同様の効 果に加え、次の追カ卩的な効果が達成される。
(1)カチオン交換膜 16が生体対イオンの薬物保持部 15への移行を遮断するため、 薬物イオンの投与効率が上昇する。
(2)薬物イオンがドープされたカチオン交換膜 16を生体皮膚に直接接触させた状態 で薬物イオンの投与が行われるために、薬物イオンの投与効率が更に上昇する。
(3)薬物イオン力 Sカチオン交換膜 16にドープされた状態で保持されるため、保存中 における薬物イオンの安定性が高くなり、安定化剤、抗菌剤、防腐剤などの使用量の 低減又は装置の保存期間の延長が可能となる。
[0107] 図 2 (F)の作用側電極構造体 10fは、作用側電極構造体 10eと同様の電極 11、ィ オン性液体保持部 12、電解液保持部 14及び薬物保持部 15を備えるとともに、ィォ ン性液体保持部 12と電解液保持部 14の間にァ-オン交換膜 13を備えて 、る。
[0108] このァ-オン交換膜 13には、作用側電極構造体 10bについて上記したと同様のァ 二オン交換膜を使用することができる。
[0109] 作用側電極構造体 10fでは、作用側電極構造体 10eについて上記したと同様の効 果が達成されることに加え、イオン性液体保持部 12と電解液保持部 14間でのプラス イオンの移動が遮断されるために下記の追加的な効果が達成される。
(1)カチオン交換膜 16中の薬物イオンが電解液保持部 14を経てイオン性液体保持 部 12に移行することが防止されるため、通電時の電極反応による薬物イオンの変質 が防止される。
( 2)イオン性液体保持部 12中のプラスイオンが電解液保持部 14を経て薬物保持部 15に移行することが防止されるため、薬物イオンの変質が防止され、或いは生体へ
の安全性が低下することが防止される。
[0110] 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 14中のマイ ナスイオンの通過を許容する一方、イオン性液体保持部 12中のプラスイオン (特にィ オン性液体を構成するカチオン)の通過を遮断できる濾過膜に置換することも可能で あり、この場合も作用側電極構造体 10fと同様の効果を達成することが可能である。
[0111] 図 2 (G)の作用側電極構造体 10gは、イオン性液体保持部 12と薬物保持部 15の 間に 2つの電解液保持部 14A、 14Bを備え、ァ-オン交換膜 13がこの 2つの電解液 保持部 14A、 14Bの間に配置されている点においてのみ作用側電極構造体 10fと 相違している。
[0112] 作用側電極構造体 10gは、作用側電極構造体 10fについて上記したと同様のメカ ニズムにより同様の効果を達成する。
[0113] 図 2 (H)の作用側電極構造体 10hは、作用側電極構造体 10eと同様の電極 11、ィ オン性液体保持部 12、電解液保持部 14及び薬物保持部 15を備えるとともに、電解 液保持部 14と薬物保持部 15の間にァ-オン交換膜 13を備えている。
[0114] 作用側電極構造体 10hにおけるァ-オン交換膜 13には、例えば、輸率が 0. 7〜0
. 98など、ある程度輸率の低いァ-オン交換膜が使用される。
[0115] 作用側電極構造体 10hにおける電極 11からイオン性液体保持部 12への通電、及 びイオン性液体保持部 12から電解液保持部 14への通電は、作用側電極構造体 10 eについて上記したと同様の態様で生じる。
[0116] 電解液保持部 14から薬物保持部 15への通電は、電解液保持部 14内のプラスィォ ンがァ-オン交換膜 13を通過して薬物保持部 15に移行することにより生じる。薬物 保持部 15のカチオン交換膜 16にドープされた薬物イオンは、電解液保持部 14から のプラスイオンに置換されて生体に移行する。
[0117] 従って、作用側電極構造体 10hは、作用側電極構造体 10fと同様の効果を達成す る。
[0118] 図 3 (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。
[0119] 図 3 (A)の非作用側電極構造体 20aは、給電線 32に接続される電極 21と、電極 2 1に接触する電解液を保持する電解液保持部 24を備えて ヽる。
[0120] 電極 21には塩ィ匕銀などよりなる活性電極を使用することで、水の電気分解による水 素ガスや水酸基イオンの発生を防止することが可能であるが、後述のように、電解液 保持部 24の電解液として、水よりも還元電位の低!、電解質を溶解した電解液を使用 する場合には、金、白金、カーボンなどよりなる不活性導電極を使用することも可能 である。
[0121] 電解液保持部 24は、電極 21から生体への通電性を確保するための任意の電解液 を保持することが可能であるが、水よりも還元電位の低 ヽ電解質を溶解した電解液や 、複数種類の電解質を溶解した緩衝電解液を使用することにより、電極反応による水 素ガスの発生や水素イオンの生成による pH変動を抑止することが可能である。
[0122] この電解液中の電解質として好ましく使用できるものとしては、硫酸第一鉄、硫酸第 二鉄などの無機化合物、ァスコルビン酸ゃァスコルビン酸ナトリウムなどの医薬剤、乳 酸などの皮膚面に存在する酸性化合物、あるいはシユウ酸、リンゴ酸、コハク酸、フマ ル酸などの有機酸及び Z又はその塩を例示することができる。
[0123] 電解液保持部 24は、電解液を液体状体で保持することが可能である力 ガーゼ、 濾紙、ゲルなどの適当な吸収性の担体に電解液を含浸させて保持することでその取 り扱 、性等を向上させることができる。
[0124] 非作用側電極構造体 20aは、作用側電極構造体 10の対極としての役割を担うこと ができ、非作用側電極構造体 20aによって、電源 30のプラス極力も作用側電極構造 体 10、生体、非作用側電極構造体 20aを経て電源 30のマイナス極に至る電流経路 力 S閉じられる。
[0125] 図 3 (B)の非作用側電極構造体 20bは、給電線 32に接続される電極 21と、電極 2 1に接触するイオン性液体を保持するイオン性液体保持部 22及びイオン性液体保 持部 22の前面側に配置された電解液保持部 24を備えている。
[0126] 非作用側電極構造体 20bの電極 21には、任意の導電性材料よりなる電極を特段 の制限無しに使用できるが、電極 21のモルフォロジ一変化を避けるためには、塩ィ匕 銀などよりなる活性電極を使用するよりも、金、白金、カーボンなどよりなる不活性電
極を使用することが好ま 、。
[0127] イオン性液体保持部 22は、イオン性液体保持部 12と同様の構成とすることができ る。
[0128] 電解液保持部 24は、イオン性液体保持部 12から生体への通電性を確保するため の電解液を保持するものであり、生体への安全性の高!、生理食塩水など任意の電 解液を保持することができる。
[0129] 電解液保持部 24は、電解液を液体状体で保持することが可能である力 ガーゼ、 濾紙、ゲルなどの適当な吸収性の担体に電解液を含浸させて保持することでイオン 性液体保持部 22のイオン性液体と電解液保持部 24の電解液との分離性を高めるこ とが可能である。
[0130] 非作用側電極構造体 20bでは、電極 21からイオン性液体保持部 22への通電は、 イオン性液体を構成するァ-オン又はカチオンが還元されることにより生じ、或 、はィ オン性液体にイオン性液体よりも還元電位の低 、電解質が配合されて!、る場合には 、その電解質が還元されることにより生じる。
[0131] 従って、非作用側電極構造体 20bは、非作用側電極構造体 20aと同様の役割を果 たすことにカ卩え、従来のイオントフォレーシス装置において問題とされていた通電によ る水素ガスや水酸基イオンの生成が抑制されるという追加的な効果を達成する。
[0132] 図 3 (C)の非作用側電極構造体 20cは、非作用側電極構造体 20bと同様の電極 2 1、イオン性液体保持部 22及び電解液保持部 24を備えることに加え、イオン性液体 保持部 22と電解液保持部 24の間に配置されるカチオン交換膜 23を更に備えている
[0133] 非作用側電極構造体 20cでは、非作用側電極構造体 20bについて上記したと同 様の効果が達成されることに加え、イオン性液体保持部 22から電解液保持部 24へ のマイナスイオンの移行がカチオン交換膜 23により遮断される。従って、イオン性液 体保持部 22中のマイナスイオンが電解液保持部 24に移行した場合に生じうる生体 への安全性の低下を防止することができる。
[0134] なお、この効果をより十全なものとするためには、カチオン交換膜 23にはなるべく輸 率の高 、カチオン交換膜を使用することが好ましく、多孔質フィルムの孔中にカチォ
ン交換榭脂を充填したタイプのカチオン交換膜を使用することが特に好ましい。
[0135] 図 3 (D)の非作用側電極構造体 20dは、非作用側電極構造体 20cと同様の電極 2 1、イオン性液体保持部 22、カチオン交換膜 23及び電解液保持部 24を備えることに 加え、電解液保持部 24の前面側に配置されるァ-オン交換膜 25を更に備えている
[0136] 非作用側電極構造体 20dは、非作用側電極構造体 20cについて上記したと同様 の効果が達成されることに加え、電解液保持部 24の前面側にァ-オン交換膜 25が 配置されて 、るために、ァ-オン交換膜 25と皮膚の界面におけるイオンバランスをよ り良好に保つことができるという追加的な効果が達成される。
[0137] 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作用側電極構造体 10i〜: LOkであって、非作用側電極構造体 2 0b、 20c又は 20dと組み合わせて使用されることで本発明に係るイオントフォレーシ ス装置 Xを構成することができる作用側電極構造体 10i〜: LOkの構成を示す断面説 明図である。
[0138] 図 4 (A)の作用側電極構造体 10iは、電源 30の給電線 31に接続される電極 11と、 電極 11に接触する薬液を保持する薬物保持部 15とを備えている。
[0139] 作用側電極構造体 10iの薬物保持部 15は、作用側電極構造体 10aの薬物保持部 15と同様の構成とすることができ、電極反応による酸素ガスや塩素ガスの発生、或い は水素イオンの生成を防止するため、電極 11に銀電極を使用することができる。
[0140] 作用側電極構造体 10iを備えるイオントフォレーシス装置 Xでは、作用側電極構造 体 10iから生体に薬物イオンが投与される一方、非作用側電極構造体 20b〜20dに おけるガスの発生や有害イオンの生成がイオン性液体により抑制されるという効果が 達成される。
[0141] 図 4 (B)の作用側電極構造体 10jは、電源 30の給電線 31に接続される電極 11と、 電極 11に接触する電解液を保持する電解液保持部 14と、電解液保持部 14の前面 側に配置されるァ-オン交換膜 13と、ァ-オン交換膜 13の前面側に配置され、薬液 を保持する薬物保持部 15とを備えている。
[0142] 作用側電極構造体 10jにおける薬物保持部 15は、作用側電極構造体 10aの薬物
保持部と同様の構成とすることができ、作用側電極構造体 lOjのァ-オン交換膜 13 には、作用側電極構造体 10bについて上記したと同様のァ-オン交換膜を使用する ことができる。
[0143] 作用側電極構造体 10jでは、電解液保持部 14の電解液として、水よりも酸化電位 の低!、電解質を溶解した電解液や、複数種類の電解質を溶解した緩衝電解液を使 用することが可能であり、この場合には、電極 11に、金、白金、カーボンなどの不活 性電極を使用したとしても、電極反応による水素ガスや水素イオンの発生を防止する ことが可能である。
[0144] 作用側電極構造体 10jでは、作用側電極構造体 10iと同様の効果が達成されること に加え、薬物保持部 15から電解液保持部 14への薬物イオンの移行がァ-オン交換 膜 13によって遮断されるため、通電時の電極反応による薬物イオンの変質が防止で きるという追加的な効果が達成される。
[0145] 図 4 (C)の作用側電極構造体 10kは、作用側電極構造体 10jと同様の電極 11、電 解液保持部 14、ァ-オン交換膜 13及び薬物保持部 15を備えることに加え、薬物保 持部 15の前面側に配置されたカチオン交換膜 16を更に備えて 、る。
[0146] このカチオン交換膜 16には、作用側電極構造体 10cについて上記したと同様の力 チオン交換膜を使用することができる。
[0147] 作用側電極構造体 10kでは、作用側電極構造体 10jと同様の効果が達成されるこ とに加え、生体側から薬物保持部 15への生体対イオンの移行がカチオン交換膜 16 により遮断されるため、薬物イオンの輸率の上昇という追加的な効果を達成すること ができる。
[0148] 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。
[0149] 例えば、上記実施形態では、電源の両極にそれぞれ単一の作用側電極構造体及 び非作用側電極構造体が接続される場合にっ ヽて説明したが、作用側電極構造体 及び非作用側電極構造体のいずれか一方又は双方を複数とすることも可能である。 この場合の複数の作用側電極構造体の少なくとも一つが請求項 1に規定される作用
側電極構造体であるイオントフォレーシス装置、或いは複数の非作用側電極構造体 の少なくとも一つが請求項 11に規定される非作用側電極構造体であるイオントフォレ 一シス装置は、本発明の範囲に含まれる。
[0150] また上記実施形態では、イオントフォレーシス装置が非作用側電極構造体を備える 場合を例として説明したが、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 造体を設けないことも可能である。即ち、生体皮膚に作用側電極構造体を当接させ、 アースとなる部材にその生体の一部を接触させた状態で作用側電極構造体に電圧 を印加して薬物の投与を行うことも可能であり、この場合も、通電時における作用側 電極構造体での酸素ガスや水素ガス、塩素ガスなどの発生、或いは水素イオン、水 酸基イオン、次亜塩素酸の生成が抑制されるという本発明の基本的な効果は達成さ れるのであり、そのようなイオントフォレーシス装置も本発明の範囲に含まれる。
[0151] また上記実施形態では、電源の一方の極に接続された作用側電極構造体のみか ら薬物イオンの投与が行われる場合について説明したが、電源の双方の極にそれぞ れー又は複数の作用側電極構造体を接続し、電源の双方の極に接続された一又は 複数の作用側電極構造体力 正負の薬物イオンが同時に投与されるようにすること も可能である。この場合、これらの作用側電極構造体の少なくとも一つが請求項 1に 規定される作用側電極構造体であるイオントフォレーシス装置は、本発明の範囲に 含まれる。
[0152] 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
[1] 第 1導電型の電圧が印加される第 1電極と、
前記第 1電極に接触するイオン性液体を保持するイオン性液体保持部と、 前記イオン性液体保持部の前面側に配置され、第 1導電型の薬物イオンを保持す る薬物保持部とを有する作用側電極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレ 一シス装置。
[2] 前記イオン性液体が疎水性であることを特徴とする請求項 1に記載のイオントフォレ 一シス装置。
[3] 前記イオン性液体を構成するァ-オンがビス -トリフルォロアルキルサルフォ-ル イミドであることを特徴とする請求項 1又は 2に記載のイオントフォレーシス装置。
[4] 前記イオン性液体を構成するカチオン力イミダゾリウム誘導体、ピリジ-ゥム誘導体 、ピベリジ-ゥム誘導体、ピロリジ -ゥム誘導体又はテトラアルキルアンモ-ゥム誘導 体であ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] 前記イオン性液体に、前記イオン性液体よりも酸化、還元電位の低!ヽ電解質が溶 解されて!、ることを特徴とする請求項 1〜4の 、ずれか一項に記載のイオントフォレー シス装置。
[6] 前記薬物保持部が、前記薬物イオン及び第 2導電型の薬物対イオンを含む薬液を 保持し、
前記作用側電極構造体が、
前記薬物保持部と前記イオン性液体保持部の間に、少なくとも前記薬物対イオン の通過を許容する半透膜を更に有することを特徴とする請求項 1〜5のいずれか一 項に記載のイオントフォレーシス装置。
[7] 前記作用側電極構造体が、
前記薬物保持部の前面側に、第 1導電型のイオン交換膜を更に備えることを特徴と する請求項 1〜6のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[8] 前記薬物保持部が、前記薬物イオンがドープされた第 1導電型のイオン交換膜か ら構成されており、
前記作用側電極構造体が、
前記イオン性液体保持部の前面側に配置され、電解液を保持する電解液保持部と 前記イオン性液体保持部と前記薬物保持部の間に配置され、少なくとも前記電解 液保持部の第 2導電型のイオンの通過を許容する半透膜を更に備え、
前記薬物保持部が、前記電解液保持部の前面側に配置されていることを特徴とす る請求項 1〜5のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[9] 第 2導電型の電圧が印加される第 2電極と、
前記第 2電極に接触するイオン性液体を保持する第 2イオン性液体保持部と、 前記第 2イオン性液体保持部の前面側に配置され、電解液を保持する第 2電解液 保持部とを有する非作用側電極構造体を更に備えることを特徴とする請求項 1〜8の
V、ずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
[10] 第 1電極と、第 1導電型の薬物イオンを保持する薬物保持部とを有する作用側電極 構造体を備え、
前記第 1電極に印加される第 1導電型の電圧により前記薬物イオンを生体に投与 するイオントフォレーシス装置であって、
第 2導電型の電圧が印加される第 2電極と、
前記第 2電極に接触するイオン性液体を保持する第 2イオン性液体保持部と、 前記第 2イオン性液体保持部の前面側に配置され、電解液を保持する電解液保持 部とを有する非作用側電極構造体を更に備えることを特徴とするイオントフォレーシ ス装置。
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