WO2023234145A1 - 経皮通電パッチ - Google Patents

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WO2023234145A1
WO2023234145A1 PCT/JP2023/019349 JP2023019349W WO2023234145A1 WO 2023234145 A1 WO2023234145 A1 WO 2023234145A1 JP 2023019349 W JP2023019349 W JP 2023019349W WO 2023234145 A1 WO2023234145 A1 WO 2023234145A1
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WO
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energizing
patch
transcutaneous
current
transdermal
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Application number
PCT/JP2023/019349
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
陽介 鉞
Original Assignee
キッコーマン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by キッコーマン株式会社 filed Critical キッコーマン株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/20—Applying electric currents by contact electrodes continuous direct currents

Definitions

  • the present invention relates to a transdermal energizing patch.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose examples of various energizing patches that can provide energizing stimulation.
  • Patent Document 1 discloses a current-carrying patch that can send an extremely small amount of current to a living body. It has been confirmed through experiments that this current-carrying patch is capable of passing an extremely small amount of current of, for example, 0.1 ⁇ A to 2 ⁇ A or 4 ⁇ A to 5 ⁇ A (see paragraphs 0029 and 0030 of Patent Document 1), and this current-carrying patch According to a simulated test described later, the current density of the current flowing in is smaller than, for example, 0.5 ⁇ A/cm 2 .
  • Patent Document 1 proposes using such an energizing patch for treatment, the improvement effect when the energizing patch is used for treatment has not been verified, and the improvement effect is unknown. However, there is a desire to improve a target area in a living body (for example, pain relief) using a small treatment device such as an energized patch, and it is desired that such an energized patch be provided. .
  • An object of the present invention is to provide a transcutaneous energization patch that can improve the improvement effect on a target site.
  • transcutaneous energizing patch includes a positive electrode, a negative electrode, and a conductive part arranged to correspond to and contact the positive electrode and the negative electrode, respectively.
  • an electric circuit is formed that allows a weak current to flow through the living body.
  • the weak current passed through the living body by this electric circuit is a direct current having a current density of 0.5 ⁇ A/cm 2 or more and less than 500 ⁇ A/cm 2 .
  • an electric circuit is formed to flow a weak current through the living body by bringing the positive electrode and the negative electrode into contact with the living body through the conductive part, and the weak current flowing through the electrical circuit through the living body is 0.5 ⁇ A/cm.
  • the direct current has a current density of 2 or more and less than 500 ⁇ A/cm 2 .
  • this transcutaneous energization patch the improvement effect on the target area can be improved. Further, if the current density of the current applied to the living body exceeds 500 ⁇ A/cm 2 , the user may feel stimulation. Therefore, in this transcutaneous energizing patch, an electric circuit is formed such that the current density of the current applied to the living body is less than 500 ⁇ A/cm 2 . This makes it possible to use this transcutaneous energization patch for a long period of time (for example, by pasting it on a predetermined region of the user), and further improves the effect of improving the target region.
  • the electrical circuit is configured to flow a direct current with a current density of 10 ⁇ A/cm 2 or more when connected to a 5 k ⁇ resistor. is preferred. In this case, the improvement effect on the target region can be improved more reliably.
  • the electrical circuit is configured to flow a direct current having a current density of 35 ⁇ A/cm 2 or more when connected to a 5 k ⁇ resistor. It is preferable that In this case, the effect of improving the target region can be further improved.
  • the transcutaneous energizing patch is configured such that the electrical circuit passes a direct current having a current density of 60 ⁇ A/cm 2 or more when connected to a 5 k ⁇ resistor. It is preferable that the configuration is as follows. In this case, the effect of improving the target region can be further improved.
  • the transcutaneous energizing patch is configured to flow a direct current with a current density of less than 500 ⁇ A/cm 2 when connected to a 1 k ⁇ resistor. It is preferable. In this case, the transdermal energization patch can be used more reliably for a long time by ensuring that the user does not feel any irritation regardless of the skin condition, thereby further improving the improvement effect on the target area. becomes possible.
  • the current density of the weak current flowing in the electrical circuit is such that the current density of the weak current flowing is at the latest 10 minutes after the electrical circuit is connected to the 5 k ⁇ resistor. It may be configured to be 10 ⁇ A/cm 2 or more and 175 ⁇ A/cm 2 or less. In this case, by attaching the transcutaneous energization patch to the target area for a long period of time, it becomes possible to continuously improve the improvement effect of the target area.
  • the electric circuit has a current density of 10 ⁇ A/cm 2 or more and 30 ⁇ A/cm 2 or less when connected to a 10 k ⁇ resistor.
  • it is configured to flow a direct current. In this case, the effect of improving the target region can be further improved.
  • the electrical circuit is configured to generate an amount of energy of 50 mJ or more when connected to a 10 k ⁇ resistor. It is preferable that In this case, the effect of improving the target region can be further improved.
  • the transcutaneous energizing patch according to any one of (1) to (8) above further includes a connection part that electrically connects the positive electrode and the negative electrode, and the conductive part includes a plurality of conductive parts corresponding to each of the positive electrode and the negative electrode.
  • Each of the plurality of conductive parts has a sponge with bubbles and a buffer made of an electrolyte, and the solid buffer is exposed on the inner wall surface of the bubbles, and the solid of the buffer is exposed on the inner wall surface of the bubbles.
  • At least one of the electrodes preferably supports an enzyme that catalyzes a redox reaction.
  • an electron transfer mediator is immobilized on the electrode carrying the enzyme, and it is more preferable that the electron transfer mediator is a quinone-based compound or a phenylenediamine-based compound mediator. According to such a configuration, it is possible to more reliably set the weak current flowing through the living body within any of the ranges mentioned above, and to more reliably improve the improvement effect on the target region.
  • the area of each of the positive electrode and the negative electrode may be 80 cm 2 or less.
  • the size of the transcutaneous energizing patch can be reduced, and the transcutaneous energizing patch can be easily attached to the target site of the user for a long period of time. Thereby, the improvement effect on the target region can be further improved.
  • the transdermal energizing patch described in (9) above is provided with openings for accommodating each of the positive electrode and the negative electrode, and further includes an insulating double-sided adhesive tape, and the connection part is on one side of the double-sided adhesive tape.
  • the conductive portion is preferably fixed to the other side of the double-sided adhesive tape. In this case, it is possible to reduce the size of the transcutaneous current-carrying patch while fixing the positions of the positive electrode, negative electrode, and conductive parts, and achieving ion insulation between the plurality of conductive parts.
  • Another aspect of the present invention relates to a method of operating a transcutaneous energizing patch or a treatment method using a transcutaneous energizing patch.
  • a weak current is applied to a living body using the transcutaneous energizing patch according to any one of (1) to (11) above.
  • Such action or treatment can improve the improvement effect on the target region.
  • the improvement effect on the target region can be improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a transcutaneous energizing patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the catalyst and the electron transfer mediator in the anode electrode of the transcutaneous energizing patch shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the current density flowing through a living body by the transcutaneous energizing patch shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the current density of the transcutaneous energizing patch shown in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing the results of evaluating delayed myalgia using a transcutaneous energizing patch.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of evaluating exercise performance using the transcutaneous energizing patch.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a transcutaneous energizing patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the catalyst and the electron transfer mediator in the anode electrode of the
  • FIG. 7 is a graph showing the results of evaluating the relief of stiff shoulders using the transcutaneous energizing patch.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of the results of evaluating the resolution of temporomandibular joint disorder using a transcutaneous energizing patch.
  • FIG. 9 is a graph showing another example of the results of evaluating the resolution of temporomandibular joint disorder using a transcutaneous energizing patch.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a test method for a patch of a comparative example.
  • transdermal energizing patch according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • the same reference numerals may be used for the same elements or elements having the same function, and redundant description will be omitted.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a transcutaneous energizing patch according to an embodiment of the present invention.
  • the transdermal current patch 1 is a current patch that uses a bio-battery using an enzyme, and as shown in FIG. ), an adhesive layer 30, a separator 40, and a surface film 50.
  • the transcutaneous energizing patch 1 is used by removing the separator 40 and pasting it on the skin (living body) of any part of the subject's (user's) body (for example, shoulder, arm, jaw) using the adhesive layer 30. be done.
  • each electrode of the electrode body 10 of the transcutaneous energizing patch 1 comes into contact with the subject's site via the conductive part 20, forming an electric circuit that flows a weak current.
  • the weak current that this electric circuit sends to the relevant part of the subject and its adjacent area is, for example, a direct current having a current density of 0.5 ⁇ A/cm 2 or more and less than 500 ⁇ A/cm 2 , and is a very weak current. This is a slightly stronger current than a weak current.
  • the transcutaneous energizing patch 1 is set to generate a current that is weaker than the current density of 500 ⁇ A/cm 2 that is a guideline for the subject to feel stimulation.
  • the weak current that the transcutaneous energizing patch 1 causes to flow through the relevant site of the subject may be 1 ⁇ A/cm 2 or more.
  • the electrode body 10 has an anode electrode 11 (negative electrode), a cathode electrode 12 (positive electrode), and a lead 13 (connection part).
  • Lead 13 connects anode electrode 11 and cathode electrode 12.
  • the anode electrode 11, lead 13, and cathode electrode 12 may be arranged in this order and formed as an integral member.
  • the electrode body 10 has a thickness of, for example, about 0.1 mm to 2.0 mm.
  • the size of the transcutaneous energizing patch 1 is preferably, for example, 1 cm to 10 cm in width and 1 cm to 10 cm in length.
  • the size (area) of the electrode body 10 in the transcutaneous energizing patch 1 is smaller than the overall size of the transcutaneous energizing patch 1, and the size (area) of the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 is as a geometric surface area. It may be modified as appropriate depending on the area to be pasted and the range in which a weak current is to be applied, for example, 80 cm 2 or less, 50 cm 2 or less, 40 cm 2 or less, 30 cm 2 or less, 20 cm 2 or less, 10 cm 2 or less, 1 cm 2 or less, 0.5 cm 2 or less, and 0.1 cm 2 or less.
  • transcutaneous energizing patch 1 may be applied to the painful area, or a plurality of transcutaneous energizing patches 1 may be applied to the painful area. Further, the transcutaneous energizing patch 1 may have a configuration in which one electrode body 10 is disposed, or may have a configuration in which two or more electrode bodies 10 are disposed. Note that the shape of the transcutaneous energizing patch 1 may be any shape such as a polygon, a pentagon, a quadrangle, a triangle, or a circle.
  • Examples of materials for the anode electrode 11, cathode electrode 12, and lead 13 include carbon materials such as carbon nanotubes, Ketjenblack (registered trademark), glassy carbon (registered trademark), graphene, fullerene, carbon fiber, carbon fabric, and carbon aerogel.
  • Conductive polymers such as polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, poly(p-phenylene vinylene), polythiophene, poly(p-phenylene sulfide); Silicone, germanium, indium tin oxide (ITO), titanium oxide, copper oxide, silver oxide, etc.
  • Semiconductors include metals such as gold, platinum, titanium, aluminum, tungsten, copper, silver, zinc, magnesium, iron, and palladium.
  • carbon materials such as carbon fabric and carbon nanotubes are preferable as the material for the electrode body 10.
  • the material for the electrode body 10 is preferably carbon fabric modified with carbon nanotubes.
  • a catalyst that catalyzes an oxidation reaction may be supported on the anode electrode 11.
  • catalysts include oxidoreductases such as glucose oxidase, glucose dehydrogenase (GDH), fructose dehydrogenase (D-Fructose Dehydrogenase, FDH), alcohol oxidase, alcohol dehydrogenase, lactate oxidase, and lactate dehydrogenase. cited It will be done.
  • electrodes made of one or more of magnesium and alloys containing magnesium, aluminum and alloys containing aluminum, calcium, iron, zinc, etc. may be used.
  • an electron transfer mediator 15 is fixed to the anode electrode 11, which promotes electron transfer between the electrode (anode electrode 11) and an enzyme 14 that functions as a catalyst in the biocell.
  • electrons can be efficiently extracted from, for example, glucose, which is a fuel, by the enzyme 14 and the electron transfer mediator 15 fixed to the electrode.
  • electron transfer mediators 15 can be used as the electron transfer mediator 15, and examples thereof include phenazines, viologens, cytochromes (e.g., cytochrome b, cytochrome c), phenoxazines, phenothiazines,
  • ferricyanides include potassium ferricyanide, ferredoxins, ferrocenes, osmium complexes, and derivatives thereof
  • phenazine compounds include phenazine methosulfate (PMS), methoxy PMS, quinone compounds, and phenylenediamine compounds.
  • Suitable examples of the quinone compound used as the mediator include 1,4-naphthoquinone, 1,2-naphthoquinone, and 2-methyl-1,4-naphthoquinone.
  • phenylenediamine compounds include N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (IPPD), N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine (DPPD), and N-(1,3-dimethylbutyl)- N'-phenyl-p-phenylenediamine (6PPD) is mentioned.
  • IPPD N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine
  • DPPD N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine
  • 6PPD N-(1,3-dimethylbutyl)- N'-phenyl-p-phenylenediamine
  • a catalyst that catalyzes the reduction reaction is supported on the cathode electrode 12.
  • Such catalysts include, for example, enzymes such as bilirubin oxidase (BOD), laccase, Cu efflux oxidase (Cueo), and ascorbate oxidase; transition metal complexes such as iron (II) phthalocyanine; platinum, or titanium. , nickel, stainless steel, iron, manganese, zinc, copper, and molybdenum, or metal oxides consisting of at least one metal among calcium, iron, manganese, zinc, copper, and molybdenum. .
  • enzymes such as bilirubin oxidase (BOD), laccase, Cu efflux oxidase (Cueo), and ascorbate oxidase
  • transition metal complexes such as iron (II) phthalocyanine
  • platinum or titanium.
  • the conductive part 20 is a water absorbing body arranged so as to be in surface contact with the anode electrode 11 and the cathode electrode 12.
  • the conductive part 20 has a structure in which dry fuel or electrolyte is contained inside a sponge.
  • the conductive portion 20A in contact with the anode electrode 11 contains fuel such as an organic substance that causes an oxidation reaction in the anode electrode 11. Examples of fuels include glucose, fructose, ascorbic acid (vitamin C), alcohol, lactic acid, etc. (see also Figure 2).
  • the water-absorbing body constituting the conductive part 20 contains a buffer as an electrolyte.
  • a buffer is an electrolyte that becomes a buffer solution when made into an aqueous solution.
  • Examples of the buffer include salts of weak acids and weak bases.
  • the water absorbent body may or may not contain an electrolyte other than a buffer, such as a salt of a strong acid and a strong base.
  • Examples of the electrolyte constituting the buffer include weak acids such as phosphoric acid, acetic acid, citric acid, and tartaric acid; sodium salts, potassium salts, etc. of these weak acids; weak bases such as organic amines, and salts thereof.
  • the buffer may be composed of two or more electrolytes. When the water absorbent body does not contain a buffering agent, the water to be absorbed may contain a buffering agent, or both the water absorbing body and the water to be absorbed may contain a buffering agent.
  • the water absorbent body of the conductive part 20 is in a dry state until it is used.
  • the transcutaneous energizing patch 1 by supplying water to the transcutaneous energizing patch 1, the water absorbing body absorbs water, and an electrolytic solution containing an electrolyte is encapsulated inside the water absorbing body.
  • the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 are electrically connected to the skin through the electrolyte, and an ion movement path including the anode electrode 11, the conductive part 20A, the skin, the conductive part 20B, and the cathode electrode 12 is formed.
  • cations such as hydrogen ions and sodium ions are transported from the anode electrode 11 toward the cathode electrode 12.
  • the buffer is encapsulated in a sponge having air bubbles.
  • the material for the sponge include synthetic resins such as polyurethane and polyvinyl alcohol; natural polymers such as cellulose, and derivatives thereof.
  • the electrolyte as the solute becomes dry in the sponge. It is considered that at least a portion of the electrolyte is not incorporated into the sponge material and is exposed in a solid state on the inner wall surfaces of the cells.
  • the sponge can contain fuel for a bio-battery, a drug that can act on living organisms, other additives, and the like.
  • the sponge of the conductive part 20 has excellent water absorbency due to capillary action, surface tension, hydrophilicity, etc., so it quickly absorbs water just by soaking a portion of its lower surface etc. in water. Further, a solute such as an electrolyte is dissolved in water in the inner space of the bubbles of the sponge, and an electrolytic solution is prepared. Due to the water-absorbing power of the sponge, the electrolyte is mixed uniformly and spreads over the entire water-absorbing body, allowing the electrolyte to connect between the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 and the skin.
  • a water absorbent body constructed using a sponge is capable of moving water even in a direction that opposes gravity or in a complicated shape such as a three-dimensional shape.
  • the sponge constituting the conductive part 20 has a pore diameter of, for example, 10 to 500 ⁇ m.
  • the pore diameter include, but are not limited to, 10 ⁇ m, 20 ⁇ m, 25 ⁇ m, 30 ⁇ m, 50 ⁇ m, 80 ⁇ m, 100 ⁇ m, 150 ⁇ m, 200 ⁇ m, 300 ⁇ m, 500 ⁇ m, or intermediate values or nearby values. It is not something that will be done.
  • the porosity of the sponge is, for example, 60 to 95%.
  • a polyurethane sponge is preferable, but a sponge having similar properties such as water absorption can also be suitably used.
  • the transdermal energizing patch 1 using a bio-battery can use one or more types of enzyme electrodes for the anode electrode 11 or the cathode electrode 12.
  • the water absorbing body of the conductive part 20 absorbs water, energization of the bio-battery is started, and the transdermal energizing patch 1 is driven by the bio-battery.
  • the water absorbing body of the conductive part 20 allows substances such as ions and fuel to be transferred between the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 and the skin while holding the electrolyte like a tank.
  • the adhesive layer 30 is a member for attaching the transcutaneous energizing patch 1 to the skin of any part of the subject.
  • Adhesive layer 30 can preferably be composed of a double-sided adhesive tape having insulating properties.
  • the adhesive force of the adhesive layer 30 is preferably 1 N/cm or more, 2 N/cm or more, and preferably 20 N/cm or less, 12 N/cm or less, 6 N/cm or less, or 3 N/cm or less. If the adhesive strength is too weak, it may unintentionally peel off while being pasted.
  • the adhesive is too strong, it may be applied for a long period of time and may cause strong irritation to the skin when removed from the skin.
  • Two openings 31 and 32 are provided in the adhesive layer 30, and the anode electrode 11 is housed in one opening 31, and the cathode electrode 12 is housed in the other opening 32.
  • the lead 13 between the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 is pasted onto a portion 33 between the openings 31 and 32. Thereby, the position of the electrode body 10 with respect to the adhesive layer 30 is fixed. Further, in the adhesive layer 30, the anode electrode 11 housed in the opening 31 comes into contact with the conductive part 20A, and the cathode electrode 12 housed in the opening 32 comes into contact with the conductive part 20B.
  • the outer frame portions of the conductive parts 20A and 20B are also fixed to the adhesive layer 30.
  • the adhesive layer 30 has a thickness of, for example, about 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the separator 40 is a member for achieving ion insulation between the conductive part 20A and the conductive part 20B together with the adhesive layer 30, and is made of, for example, a film made of polyester, polyethylene terephthalate, or the like, or paper coated with silicone or the like. It can be formed from release paper.
  • the separator 40 is provided with two openings 41 and 42, one opening 41 houses the conductive part 20A, and the other opening 42 houses the conductive part 20B. Note that the separator 40 has a thickness of, for example, about 0.05 mm to 0.1 mm.
  • the surface film 50 is a member that covers and protects the electrode body 10 and the conductive part 20, and can be formed from, for example, a polyvinyl chloride film.
  • a window portion 51 is formed in the surface film 50 at a position corresponding to the cathode electrode 12 in order to supply the enzyme to the cathode electrode 12 .
  • the window portion 51 may be made of cotton or the like, which is a material that allows oxygen to pass therethrough, to protect the cathode electrode 12.
  • the transcutaneous energizing patch 1 having such a configuration can be configured as a small and thin energizing patch, and can easily be attached to a predetermined site of a subject for a long period of time.
  • the transcutaneous energizing patch 1 When the transcutaneous energizing patch 1 is applied to a predetermined part of a subject after absorbing water, the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 come into contact with the living body via the conductive parts 20A and 20B, It is possible to form an electric circuit that allows a weak current to flow through (including adjacent areas).
  • the transcutaneous energizing patch 1 is configured such that the electric circuit passes a weak current through the living body to a DC current with a current density of 10 ⁇ A/cm 2 or more when the resistance is 5 k ⁇ .
  • the electrical resistance in the living body to which the transcutaneous energizing patch 1 is applied will be explained.
  • the electrical resistance of a living body can be divided into the resistance of the skin and the resistance inside the human body.
  • the resistance of the skin changes depending on the degree of wetness of the contact surface (see Chapter 4 of the Electrical Equipment Occupational Safety and Health Handbook, Japan Ship Electrical Equipment Association).
  • the skin resistance is about 10 k ⁇ , but when the skin is sweating, it decreases to one-twelfth.
  • the transcutaneous current patch 1 is configured to allow a direct current of 500 ⁇ A/cm 2 or less to flow when connected to a 1 k ⁇ resistor. This is desirable. This reduces the subject's sensation of irritation.
  • FIG. 3 shows the relationship between the current density ( ⁇ A/cm 2 ) of the current flowing in the electrical circuit formed by the transcutaneous energizing patch 1 and the elapsed time (minutes).
  • This current density is the current density when the electrical circuit of the transcutaneous energizing patch 1 is connected to a 10 k ⁇ resistor.
  • the current density is slightly high immediately after starting, but as time passes, the current density settles down to the above-mentioned weak current range.
  • the electrical circuit formed by the transcutaneous energizing patch 1 is configured to flow a direct current having a current density of 10 ⁇ A/cm 2 or more and 100 ⁇ A/cm 2 to a predetermined site of the subject when connected to a 10 k ⁇ resistor. has been done.
  • the electrical circuit causes a weak current of 10 ⁇ A to flow through the predetermined region when a predetermined period of time (for example, 10 minutes at the latest) has elapsed since the transcutaneous energizing patch was brought into contact with the predetermined region of the subject. /cm 2 or more and 175 ⁇ A/cm 2 or less.
  • the current density of the weak current flowing at the latest 10 minutes after being connected to a 5 k ⁇ resistor is 10 ⁇ A/cm 2 or more and 175 ⁇ A/cm 2 or less. It is preferable that the configuration is such that. More preferably, the transcutaneous energizing patch 1 has a current density of 10 ⁇ A/cm 2 or more and 175 ⁇ A of the weak current that flows through the electrical circuit 5 hours or more after the transcutaneous energizing patch 1 is connected to a 5 k ⁇ resistor. It is preferable to be configured so as to maintain a value of /cm 2 or less. In other words, the transcutaneous energizing patch 1 of this embodiment can be applied to a predetermined region of a subject for a long period of time, and a weak current in a predetermined range can be continuously provided.
  • FIG. 4 shows an example of the current density of the transcutaneous energizing patch 1.
  • This is a graph of current density for one sample of the transcutaneous energizing patch 1 that was actually produced.
  • the current density of a weak current flowing through a predetermined area is in the range of 10 ⁇ A/cm 2 to 30 ⁇ A/cm 2 after 10 minutes (600 seconds) have elapsed. Therefore, even after one hour or more has elapsed, the configuration is such that the weak current flowing through the predetermined part of the subject maintains a current density in the range of 10 ⁇ A/cm 2 to 30 ⁇ A/cm 2 .
  • the direct current flowing through the electrical circuit of the transcutaneous energizing patch can be controlled within the above-mentioned range.
  • the amount of energy generated in the transcutaneous energizing patch 1 is, for example, 5 mJ or more when the transcutaneous energizing patch 1 is connected to a 10 k ⁇ resistor for one hour.
  • the amount of energy generated in the transcutaneous energizing patch 1 is, for example, 50 mJ or more when the transcutaneous energizing patch 1 is connected to a 10 k ⁇ resistor for 10 hours.
  • the amount of energy generated in the transcutaneous energizing patch 1 when the transcutaneous energizing patch 1 is connected to a resistance of 10 k ⁇ may be 3600 mJ or less, or may be 5000 mJ or less.
  • the time during which direct current is passed through the electrical circuit of the transcutaneous energizing patch 1, that is, the energizing time, when energizing is carried out continuously is, for example, 72 hours or less, 60 hours or less, 48 hours or less, 36 hours or less, 24 hours or less, 1
  • the duration is 1 hour or more, 2 hours or more, 3 hours or more, 4 hours or more, 6 hours or more, 8 hours or more, or 12 hours or more.
  • the current application time is, for example, 1 hour to 72 hours, 2 hours to 48 hours, or 3 hours to 24 hours.
  • transcutaneous energizing patches 1 used in Experimental Examples (1) to (4) were produced.
  • the first example of the transcutaneous energizing patch 1 the following materials were prepared.
  • Electrode body 10 The electrode body 10 having the configuration shown in FIG. 1 was produced (prepared) using carbon fiber (manufactured by Toho Tenax) supporting multi-walled carbon nanotubes (manufactured by Baytube) as a material.
  • the carbon nanotube may be manufactured by Meijo Nano Carbon Co., Ltd., and is not particularly limited.
  • the carbon fiber may be manufactured by Toray Industries, Inc., and is not particularly limited.
  • the thickness of the electrode body 10 was 0.3 mm.
  • the areas of the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 were each 0.8 cm 2 .
  • the anode electrode 11 supported 4-isopropylaminodiphenylamine and glucose dehydrogenase as catalysts.
  • cathode electrode 12 carbon fibers supporting multi-walled carbon nanotubes and polytetrafluoroethylene were used. Iron phthalocyanine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was supported as a catalyst.
  • the lead 13 was made of carbon fiber. An anode electrode 11 and a cathode electrode 12 were joined to this lead 13 by thermal adhesion.
  • Adhesive layer 30 was prepared using double-sided medical adhesive tape (manufactured by 3M Japan) as a double-sided tape for skin. The thickness of the adhesive layer 30 was 0.16 mm.
  • a separator 40 having the configuration shown in FIG. 1 was produced using polyester as a material. However, as the separator 40, one-sided polyethylene coated paper, polypropylene, or the like may be used.
  • a separator 40 having the configuration shown in FIG. 1 was produced using a polyvinyl chloride film as a material.
  • the electrode body 10, the conductive part 20, the adhesive layer 30, the separator 40, and the surface film 50 are assembled in the order and arrangement shown in FIG. A number of examples were prepared.
  • the current density due to the electric circuit of the patch according to the first example was as shown in Table 1 below.
  • the "current density" in Table 1 is the value about 10 minutes after adding the solution containing the substrate, and the value was slightly lower after 60 minutes.
  • the first embodiment of the transcutaneous energizing patch 1 has a current density of a weak current that flows when the electrical circuit of the patch is connected to a 10 k ⁇ resistor at the latest after 10 minutes have passed since water was added to the transcutaneous energizing patch. was in the range of 10 ⁇ A/cm 2 to 30 ⁇ A/cm 2 .
  • the patch was configured so that the weak current flowing through a predetermined part of the subject was maintained at 10 ⁇ A/cm 2 or more even after one hour or more had passed.
  • the open circuit voltage due to the transcutaneous energizing patch was approximately 300 mV.
  • the patch of the first example passed a direct current with a current density of 39 ⁇ A/cm 2 when connected to 5 k ⁇ , and a current density of 108 ⁇ A/cm 2 when connected to 1 k ⁇ . . That is, the current density of the first example of the transcutaneous energizing patch 1 used in the test was less than 500 ⁇ A/cm 2 , and it was confirmed that there was no risk of skin irritation.
  • a second example of the transcutaneous energizing patch 1 was produced.
  • the following materials were first prepared.
  • 1,4-naphthoquinone manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • 4-isopropylaminodiphenylamine used in the first example.
  • a platinum mesh manufactured by BAS was used as the cathode electrode 12
  • a stainless steel wire was used as the lead 13.
  • An anode electrode 11 and a cathode electrode 12 were fixed to this lead 13 with an instant adhesive. In other respects, assembly was performed in the same manner as in the first example.
  • the patch of the second example allows a direct current to flow with a current density of 73 ⁇ A/cm 2 when connected to 5 k ⁇ and a current density of 193 ⁇ A/cm 2 when connected to 1 k ⁇ . That is, the current density of the second example of the transcutaneous energizing patch 1 used in the test was less than 500 ⁇ A/cm 2 , and it was confirmed that there was no risk of skin irritation.
  • a third example of the transcutaneous energizing patch 1 was produced.
  • the following materials were first prepared. Carbon fibers supporting multi-walled carbon nanotubes were used for both the anode electrode 11 and the cathode electrode 12. This carbon fiber was electrically connected to an alkaline button battery (1.5 V, LR44, manufactured by Panasonic). The anode electrode 11 and the cathode electrode 12 were connected with a stainless steel wire (corresponding to the lead 13). Other aspects of the assembly were the same as in the first example of the transcutaneous energizing patch 1. Power generation was started by adding 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7) to the sponge of the conductive part 20. The current density due to the electric circuit of the patch according to the third example was as shown in Table 3 below. The "current density" in Table 3 is the value approximately 10 minutes after the electrical circuit was connected, and the value slightly decreased after 60 minutes.
  • a weak current flows when the electrical circuit of the patch is connected to a 10 k ⁇ resistor at the latest 10 minutes after the addition of the substrate.
  • the current density of the current was in the range of 70 ⁇ A/cm 2 to 100 ⁇ A/cm 2 .
  • the patch was configured so that the weak current flowing through a predetermined part of the subject was maintained at 50 ⁇ A/cm 2 or more even after one hour or more had passed.
  • the patch of the third example allows a current to flow at a current density of 147 ⁇ A/cm 2 when connected to 5 k ⁇ and a current density of 411 ⁇ A/cm 2 when connected to 1 k ⁇ . That is, the current density of the third example of the transcutaneous energizing patch 1 used in the test was less than 500 ⁇ A/cm 2 , and it was confirmed that there was no risk of skin irritation.
  • the amount of energy generated in the transcutaneous energizing patches according to the first to third examples will be explained.
  • the amount of energy is 8 mJ when connected for 1 hour, and the amount of energy is 8 mJ when connected for 1 hour. In that case, it was 60 mJ.
  • the amount of energy was 30 mJ when connected for 1 hour.
  • the amount of energy when the transcutaneous energizing patch according to the second example is connected for 10 hours is estimated to be 225 mJ from the calculation result of the transcutaneous energizing patch according to the first example.
  • the amount of energy was 480 mJ when connected for 1 hour.
  • the amount of energy when the transcutaneous energizing patch according to the third example is connected for 10 hours is estimated to be 3600 mJ from the calculation result of the transcutaneous energizing patch according to the first example.
  • Example 1 In Experimental Example 1, delayed myalgia using the transcutaneous energizing patch 1 (first example) was evaluated. In addition, in the transdermal energizing patch 1 (first example), a negative control product in which no electricity flows was also used in the test, excluding glucose dehydrogenase, iron phthalocyanine, etc. that are involved in transferring and receiving electrons. In this test, the user gripped a dumbbell (men: 7.5 kg, female: 5 kg) with their elbows resting on a pedestal, lifted the dumbbell at 1 reciprocation/4 seconds, and then returned it to the initial position twice at a pace. repeated until it could no longer be maintained. There were 13 subjects (6 men, 7 women).
  • the transcutaneous energizing patch 1 prepared above or the negative control product was applied to the long muscle of the subject's biceps brachii so that the current flowed along the muscle fibers, and the current density was 10 ⁇ A/
  • a weak current in the range of cm 2 to 30 ⁇ A/cm 2 was continuously applied to a predetermined area of the subject. This test was conducted in a state where the subjects did not know whether the transdermal energizing patch 1 or the negative control product was applied. This weak current was provided for 12 hours after exercise until 1 day had passed, and for 12 hours after 1 day had passed until 2 days had passed. Bedtime was included in each 12-hour period.
  • the subjects performed the same dumbbell test again after an interval of at least two weeks.
  • the test subjects who had applied the transdermal energization patch 1 applied the negative control product and conducted the test in the same manner.
  • the subjects who had applied the negative control product in the first dumbbell test applied transdermal energization patch 1 and conducted the test in the same manner.
  • FIG. 5 shows the pain intensity results after 2 days.
  • the pain intensity of the transdermal energizing patch 1 (first example, with current) was energized twice for 12 hours after dumbbell exercise. ) was confirmed to be lower than the pain intensity when no electricity was applied.
  • the p value was calculated by Wilcoxon signed rank test, and it was confirmed that p ⁇ 0.05.
  • pain in a predetermined region can be alleviated by passing a weak current with a current density in the range of 10 ⁇ A/cm 2 to 30 ⁇ A/cm 2 to the predetermined region. It was confirmed that improvements can be made.
  • Example 2 exercise performance using the transcutaneous energizing patch 1 (first example) was evaluated.
  • the same dumbbell exercise as in Experimental Example 1 was performed, and the number of dumbbell exercises for the first time was counted. The number of subjects was 13 as in Experimental Example 1.
  • the above-mentioned transcutaneous energizing patch 1 (first example) or the negative control was applied. He attached the item to his biceps.
  • Experimental Example 2 was carried out in a state where the subjects did not know whether the transdermal energizing patch 1 or the negative control product was applied.
  • FIG. 6 shows the exercise frequency ratios calculated in this manner divided into the first group (with energization process) and the second group (without energization process).
  • the first group that performed energization treatment for 12 hours x 2 times after dumbbell exercise using the transcutaneous energization patch 1 (first example) improved the number of times the dumbbells were lifted. was confirmed.
  • the p value was calculated by Wilcoxon signed rank test, and it was confirmed that p ⁇ 0.01.
  • Example 3 In Experimental Example 3, the elimination of stiff shoulders using the transcutaneous energizing patch 1 was evaluated.
  • the above-mentioned transcutaneous energizing patch 1 (first example) was applied to the painful part of the shoulder of the first group of subjects (15 people) for 12 hours, and the current density was 10 ⁇ A/cm 2 to 30 ⁇ A/cm.
  • a weak current in a range of 2 was continuously applied to a predetermined area of the subject. Then, pain reduction was investigated after a certain period of time (12 hours, 24 hours, 36 hours, and 60 hours).
  • a negative control product was applied to the painful part of the shoulder of the second group of subjects (15 people), and the reduction of pain due to natural healing over time was investigated.
  • Figure 7 shows the test results. As shown in FIG. 7, the first group, in which the painful part of the shoulder was energized for 12 hours using the transcutaneous energizing patch 1 (first example), was more active than the second group, which was not energized. It was confirmed that the pain had improved.
  • the amount of change in pain was similarly recorded using a general magnetic therapy device.
  • the test was conducted with 12 people.
  • a general magnetic therapy device was applied for three consecutive days.
  • the amount of change in pain was -1 after 24 hours from the start of applying the magnetic therapy device, -0.9 after 36 hours, and -0.79 after 60 hours, indicating an improving trend.
  • the results showed that the use of the transcutaneous energizing patch (Example 1) was more effective in reducing pain. It should be noted that the transdermal energizing patch (first example) had a shorter application time and had a higher mitigation effect than the comparative example.
  • Example 4 In Experimental Example 4, the degree of pain relief for temporomandibular joint disorder using the transcutaneous energizing patch 1 (first example) was evaluated.
  • one subject female in her 30s
  • transcutaneous electrification patch 1 for four days while sleeping
  • an electric current was applied to the painful area of the temporomandibular joint along the muscle fibers of the masseter muscle.
  • the test subjects were asked to apply the tape in a flowing manner, and a weak current with a current density in the range of 10 ⁇ A/cm 2 to 30 ⁇ A/cm 2 was continuously applied to a predetermined area of the subject.
  • VAS visual analogue scale
  • Tenderness refers to muscle pain when applying 1 kg of muscle pressure to the jaw
  • pain on mouth opening refers to pain in the jaw when opening the mouth
  • pain on mastication refers to pain in the jaw when chewing food. Showing jaw pain.
  • the degree of interference with daily life is a standard for determining the degree to which jaw pain interferes with daily life, and was rated on a scale of 0 (no interference) to 100 (extremely interfering).
  • Temporomandibular joint disorder is said to be the third leading dental disease along with tooth decay and periodontal disease. It is estimated that the number of patients with some kind of temporomandibular joint symptoms is approximately 19 million in Japan. It is recommended that the first choice for treatment of temporomandibular joint disorder be a conservative, reversible, and evidence-based treatment (see Guidelines for Temporomandibular Joint Disorder Treatment 2020, Japan Temporomandibular Joint Society).
  • the basic treatment for masticatory muscle pain disorder (type I) which is the most common type of temporomandibular joint disorder, is based on physical therapy.
  • Transcutaneous electrical stimulation therapy is said to relieve muscle hypertonia by causing muscle contraction and relaxation through electrical stimulation.
  • transcutaneous electrical stimulation therapy was not sufficiently effective (T. List, S. Axelsson, Journal of Oral Rehabilitation (2010)). Therefore, there is a need for more effective treatment and physical therapy that can alleviate pain.
  • FIG. 8 is a table showing the degree of improvement in temporomandibular joint evidence in Experimental Example 4. As shown in Figure 8, by applying a transdermal electrical patch 1 to the painful area of the jaw for 4 consecutive days while sleeping and applying a weak current continuously in the above range, it is possible to treat the symptoms of temporomandibular joints that are difficult to heal. It was confirmed that pain could be significantly improved. Particularly on the 5th day, it was confirmed that there was a dramatic improvement.
  • the transcutaneous energizing patch 1 used in this test had a width of 2 cm and a length of 5 cm. Depending on the subject, pain may occur over a wider area, and the size of the patch is 1 cm or more in width, preferably 3 cm or more in width, and more preferably 4 cm or more.
  • the length of the patch is 1 cm or more, preferably 3 cm or more, more preferably 4 cm or more, 5 cm or more, 6 cm or more.
  • the area of the current patch When the area of the current patch was examined, it was found that in order to attach it to a painful area, it is desirable that the area be 50 cm 2 or less, preferably 40 cm 2 or less, and more preferably 30 cm 2 or less. Further, a patch of 1 cm 2 or more, preferably 5 cm 2 or more is desirable, and a plurality of small patches can be attached to adjust the area to be appropriate.
  • Type I, II, III, and IV temporomandibular joint disorders are all considered to be deep pain originating from internal tissues such as muscles and bones, rather than superficial pain that is pain on the skin surface. . For this reason, it cannot be assumed that the pain caused by temporomandibular joint disorders will be alleviated simply by passing a small amount of current across the skin surface for a short period of time. In Experimental Example 4, it is thought that by continuously passing a weak current using the transcutaneous energizing patch 1, the pain of temporomandibular joint disorder, which is deep pain, was alleviated.
  • the weak current (current density) provided to the subject was in the range of 10 ⁇ A/cm 2 to 30 ⁇ A/cm 2 .
  • a slightly higher weak current (20 to 45 ⁇ A/cm 2 ) was used (Example 2), which was found to be effective in improving exercise performance, it is considered that the cell damage recovery effect was higher. Therefore, in the treatment of temporomandibular joint disorders, by applying a current with a current density of 20 to 45 A/cm 2 (when connected to a 10 k ⁇ resistor) using the patch of the second embodiment, an improvement effect similar to or greater than that described above can be obtained. There is expected.
  • the weak current applied to the living body using the transcutaneous energizing patch 1 is a direct current, it is assumed that the cell movement speed will be higher than when using an alternating current. It is assumed that the repair speed will be faster.
  • FIG. 10 is a diagram showing the test method used for verification.
  • the verification results were as follows. There were three types of metal batteries in the prior art: 1) Titanium and silver 2) Titanium and copper 3) Titanium and zinc In this verification method, 10 mL of physiological saline (PBS) is infiltrated into a nonwoven fabric, and two metal electrodes are placed on top of this nonwoven fabric, as shown in Figure 10. was installed and electrically connected to create an electric circuit. This imitated the actual use (attaching to a living body). The current value of each of these electric circuits was measured. The measurement results were as shown in Table 4 below. That is, the current density of the current flowing in the prior art current-carrying patch was smaller than 0.5 ⁇ A/cm 2 .
  • an electric circuit that causes a weak current to flow through the subject's site by bringing the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 into contact with the subject's site via the conductive parts 20A and 20B. is formed, and the weak current that this electric circuit sends through the living body is a direct current of 0.5 ⁇ A/cm 2 or more and less than 500 ⁇ A/cm 2 .
  • the current density of the weak current applied to the living body is 0.5 ⁇ A/cm 2 or more, which is slightly higher than the extremely small amount of current (0.2 ⁇ mA/cm 2 or less).
  • the improvement effect on the target area can be significantly improved. Therefore, according to this transcutaneous energization patch 1, the improvement effect on the target region can be improved. Further, if the current density of the current applied to the living body exceeds 500 ⁇ A/cm 2 , the user may feel stimulation. Therefore, in this transcutaneous energizing patch 1, the electric circuit is formed so that the current density of the current applied to the living body is less than 500 ⁇ A/cm 2 . This makes it possible to use the transcutaneous energizing patch 1 for a long period of time (applying it to a predetermined region of the user), and further improve the effect of improving the target region.
  • the formed electric circuit is configured to flow a direct current having a current density of 10 ⁇ A/cm 2 or more when connected to a 5 k ⁇ resistor. .
  • this electric circuit may be configured to flow a direct current with a current density of 35 ⁇ A/cm 2 or more when connected to a 5 k ⁇ resistor, or a direct current with a current density of 60 ⁇ A/cm 2 or more. It may be configured to conduct current.
  • the transcutaneous current-carrying patch 1 is configured to flow a direct current having a current density of less than 500 ⁇ A/cm 2 when connected to a 1 k ⁇ resistor. This makes it possible to ensure that the transdermal energizing patch can be used for a long time without causing any irritation to the user, regardless of the skin condition, which further improves the improvement effect on the target area. becomes possible.
  • the electric circuit formed has a current density of a weak current of 10 ⁇ A/cm 2 or more at the latest after 10 minutes have passed after connecting to a 5 k ⁇ resistor. It is configured to be 175 ⁇ A/cm 2 or less.
  • the formed electric circuit is configured to flow a direct current having a current density of 10 ⁇ A/cm 2 or more and 30 ⁇ A/cm 2 or less when connected to a 10 k ⁇ resistor. It is composed of Thereby, the improvement effect on the target region can be improved more reliably.
  • the formed electric circuit is configured to generate an energy amount of 50 mJ or more when connected to a 10 k ⁇ resistor. Therefore, the improvement effect on the target region can be further improved.
  • the conductive part 20 is composed of conductive parts 20A and 20B corresponding to the anode electrode 11 and the cathode electrode 12, respectively, and each of the conductive parts 20A and 20B and a buffer made of an electrolyte, with the solid buffer being exposed on the inner wall surface of the bubble.
  • at least one of the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 supports an enzyme that catalyzes a redox reaction.
  • an electron transfer mediator 15 is immobilized on the enzyme-supporting electrode (for example, the anode electrode 11), and the electron transfer mediator 15 is a quinone-based compound or a phenylenediamine-based compound mediator. According to such a configuration, it is possible to more reliably set the weak current flowing through the living body within any of the ranges mentioned above, and to more reliably improve the improvement effect on the target region.
  • the area of each of the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 may be 80 cm 2 or less. In this case, it is possible to downsize the transcutaneous energizing patch 1 and easily affix the transcutaneous energizing patch 1 to the target site of the user for a long period of time. Thereby, the improvement effect on the target region can be further improved.
  • the transcutaneous energizing patch 1 is provided with an opening 31 for housing the anode electrode 11 and an opening 32 for housing the cathode electrode 12, and is equipped with an insulating double-sided adhesive tape, and the leads 13 are , is fixed to one side of the double-sided adhesive tape, and the conductive parts 20A and 20B are fixed to the other side of the double-sided adhesive tape.
  • the transdermal current-carrying patch 1 is miniaturized while fixing the positions of the anode electrode 11, cathode electrode 12, and conductive parts 20A and 20B, and achieving ionic insulation between the conductive part 20A and the conductive part 20B. can be achieved.
  • the transcutaneous energizing patch 1 has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be applied.
  • a case is illustrated in which a bio-battery is used, but an electric circuit is formed that flows a weak current through the body part of the living subject, and the weak current that this electric circuit flows through the body part of the subject is 0.5 ⁇ A.
  • Patch having other configurations may be used as long as the direct current has a current density of / cm2 or more.
  • a current-carrying patch configured using the button battery shown in the third embodiment described above may be used, or a thin film battery may be used instead of the button battery.
  • the transdermal energizing patch may include a diode and means for wirelessly delivering power. Examples of such means include those described in the following references.
  • the potential difference between the anode electrode and the cathode electrode that is, the voltage
  • the potential difference between the anode electrode and the cathode electrode can be changed to a sine wave that fluctuates only in the voltage region of 0 V or higher, or a sine wave that fluctuates only in the voltage range of 0 V or higher, or a sine wave that fluctuates only in the voltage range of 0 V or higher. It can be a sine wave that varies only in the voltage range of . Note that the voltage does not vary across a region of positive voltage and a region of negative voltage.
  • the energization time in such a transcutaneous energizing patch is, for example, the same as the energizing time when direct current is passed through the transcutaneous energizing patch.
  • the frequency is, for example, 0.1 to 200 kHz, 1 to 100 kHz, or 5 to 80 kHz.
  • the transcutaneous energizing patch may include a DC/pulse converter.
  • a pulsed current flows when a pulsed DC voltage is applied.
  • the pulse current may be an intermittent pulse that does not flow when the voltage is 0V and flows when the voltage is a positive value.
  • the pulse current may be an intermittent pulse that does not flow when the voltage is 0V and flows when the voltage has a negative value.
  • the pulsed DC voltage is a voltage that fluctuates only in a voltage range of 0V or higher, or a voltage that fluctuates only in a voltage range of 0V or lower. Note that the pulsed DC voltage does not vary across the positive and negative voltage regions.
  • the frequency of the pulse current is, for example, 0.1 to 200 kHz, 1 to 100 kHz, or 5 to 80 kHz.
  • the on/off ratio of the pulsed DC voltage is, for example, 1/10 to 20, 1/50 to 15, or 1/30 to 10.
  • the energization time in such a transcutaneous energizing patch is, for example, the same as the energizing time when direct current is passed through the transcutaneous energizing patch.
  • SYMBOLS 1 Transcutaneous energization patch, 10... Electrode body (multiple electrodes), 11... Anode electrode (negative electrode), 12... Cathode electrode (positive electrode), 13... Lead (connection part), 14... Enzyme, 15... Electron transfer mediator , 20, 20A, 20B... conductive part (conductive layer, plural conductive parts).

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Abstract

経皮通電パッチ１は、アノード電極１１及びカソード電極１２を有する電極体１０と、電極体１０に接触するように配置される導電部２０Ａ，２０Ｂとを備えている。この経皮通電パッチ１では、アノード電極１１とカソード電極１２とを導電部２０Ａ，２０Ｂを介して被験者の対象部位に接触させることにより当該部位に微弱電流を流す電気回路が形成される。この電気回路が生体に流す微弱電流は、０．５μＡ／ｃｍ２以上５００μＡ／ｃｍ２未満の電流密度を有する直流電流である。

Description

経皮通電パッチ
　本発明は、経皮通電パッチに関する。
　特許文献１～３には、通電刺激を与えることができる各種の通電パッチの例が開示されている。
特開２０１６－１４４６３４号公報 特開２０１６－０６７４０１号公報 特開２０２１－１１５３３０号公報
　特許文献１には、極微量の電流を生体に流すことができる通電パッチが開示されている。この通電パッチでは、例えば、０．１μＡ～２μＡ又は４μＡ～５μＡの極微量の電流を流せることが実験により確認されており（特許文献１の段落００２９及び００３０等を参照）、また、この通電パッチで流れる電流の電流密度は、後述する模擬的な試験によれば、例えば、０．５μＡ／ｃｍ２よりも小さいものとなっている。特許文献１では、このような通電パッチを治療に用いることは提案しているものの、当該通電パッチを治療に用いた際の改善効果の検証が行われておらず、改善効果は不明である。しかしながら、通電パッチのような小型治療具を用いて生体における対象部位の改善（例えば疼痛緩和）を行いたいという要望が存在しており、そのような通電パッチが提供されることが望まれている。
　本発明は、対象部位の改善作用を向上させることができる経皮通電パッチを提供することを目的とする。
（１）　本発明は、一側面として、経皮通電パッチに関する。この経皮通電パッチは、正極及び負極と、正極及び負極のそれぞれに対応して接触するように配置される導電部とを備える。この経皮通電パッチでは、正極と負極とを導電部を介して生体に接触させることにより当該生体に微弱電流を流す電気回路が形成される。この電気回路が生体に流す微弱電流は、０．５μＡ／ｃｍ２以上５００μＡ／ｃｍ２未満の電流密度を有する直流電流である。
　この経皮通電パッチでは、正極と負極とを導電部を介して生体に接触させることにより当該生体に微弱電流を流す電気回路が形成され、電気回路が生体に流す微弱電流が０．５μＡ／ｃｍ２以上５００μＡ／ｃｍ２未満の電流密度を有する直流電流となっている。本発明者らの知見によれば、生体に流す微弱電流を極微量の電流（例えば０．２μＡ／ｃｍ２）よりも高めである０．５μＡ／ｃｍ２以上の直流電流とすることにより、対象部位の改善作用を大幅に向上できることが分かってきている。よって、この経皮通電パッチによれば、対象部位の改善作用を向上させることができる。また、生体に流す電流の電流密度が５００μＡ／ｃｍ２以上になると使用者が刺激を感じることがある。このため、この経皮通電パッチでは、生体に流す電流の電流密度が５００μＡ／ｃｍ２未満となるように電気回路が形成されている。これにより、この経皮通電パッチを長期的に使用する（例えば、使用者の所定部位に貼り付ける）ことが可能となり、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
（２）　上記の（１）の経皮通電パッチにおいて、該電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されていることが好ましい。この場合、対象部位の改善作用をより確実に向上させることができる。
（３）　上記（１）または（２）の経皮通電パッチにおいて、該電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が３５μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されていることが好ましい。この場合、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
（４）　上記（１）～（３）の何れかの経皮通電パッチにおいて、該電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が６０μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されていることが好ましい。この場合、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
（５）　上記（１）～（４）の何れかの経皮通電パッチにおいて、１ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が５００μＡ／ｃｍ２未満である直流電流を流すように構成されていることが好ましい。この場合、皮膚の状態にかかわらず使用者に刺激を感じさせないようにして、この経皮通電パッチをより確実に長期使用してもらうことができ、これにより、対象部位の改善作用を更に向上させることが可能となる。
（６）　上記（１）～（５）の何れかの経皮通電パッチにおいて、該電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続させてから遅くとも１０分経過した時点において流れている微弱電流の電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上１７５μＡ／ｃｍ２以下となるように構成されていてもよい。この場合、経皮通電パッチを対象部位に長期に貼り付けることで、対象部位の改善作用の向上を継続的に行うことが可能となる。
（７）　上記（１）～（６）の何れかの経皮通電パッチにおいて、該電気回路は、１０ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上３０μＡ／ｃｍ２以下である直流電流を流すように構成されていることが好ましい。この場合、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
（８）　上記（１）～（７）の何れかの経皮通電パッチにおいて、該電気回路は、１０ｋΩの抵抗に接続した際に、５０ｍＪ以上のエネルギー量を電気回路において発生するように構成されていることが好ましい。この場合、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
（９）　上記（１）～（８）の何れかの経皮通電パッチは、正極と負極とを電気的に接続する接続部を更に備え、導電部は、正極及び負極のそれぞれに対応する複数の導電部から構成され、複数の導電部のそれぞれが、気泡を有するスポンジと、電解質からなる緩衝剤とを有し、気泡の内壁面に緩衝剤の固体が露出されており、正極及び負極のうち少なくとも１つの電極は、酸化還元反応を触媒する酵素を担持することが好ましい。この場合において、酵素を担持する電極には、電子伝達メディエータが固定されていることが好ましく、電子伝達メディエータがキノン系化合物又はフェニレンジアミン系化合物のメディエータであることが更に好ましい。このような構成によれば、生体に流す微弱な電流を上述した何れかの範囲とすることをより確実に実現して、対象部位の改善作用をより確実に向上させることができる。
（１０）　上記（１）～（９）の何れかの経皮通電パッチにおいて、正極及び負極のそれぞれの面積は８０ｃｍ２以下であってもよい。この場合、経皮通電パッチを小型化して、経皮通電パッチを使用者の対象部位に長期に貼り付けることを容易に実現させることができる。これにより、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
（１１）　上記（９）の経皮通電パッチは、正極及び負極のそれぞれを収納する開口が設けられ、絶縁性を有する両面粘着テープを更に備え、接続部は、両面粘着テープの一方の面に固定され、導電部は、両面粘着テープの他方の面に固定されることが好ましい。この場合、正極、負極及び導電部の位置の固定、並びに、複数の導電部間のイオン絶縁の両立を図りつつ、経皮通電パッチの小型化を図ることができる。
（１２）　本発明は、別の側面として、経皮通電パッチの動作方法又は経皮通電パッチを用いた治療方法に関する。この動作方法又は治療方法では、上記（１）～（１１）の何れかの経皮通電パッチを用いて生体に微弱電流を流す。このような動作又は治療により、対象部位の改善作用を向上させることができる。
　本発明によれば、対象部位の改善作用を向上させることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る経皮通電パッチの分解斜視図である。 図２は、図１に示す経皮通電パッチのアノード電極における触媒と電子伝達メディエータとの関係を示す模式図である。 図３は、図１に示す経皮通電パッチによって生体に流れる電流密度を示すグラフである。 図４は、図１に示す経皮通電パッチの電流密度の一例を示すグラフである。 図５は、経皮通電パッチを用いた遅延性筋痛を評価した結果を示すグラフである。 図６は、経皮通電パッチを用いた運動パフォーマンスを評価した結果を示すグラフである。 図７は、経皮通電パッチを用いた肩こりの解消を評価した結果を示すグラフである。 図８は、経皮通電パッチを用いた顎関節症の解消を評価した結果の一例を示すグラフである。 図９は、経皮通電パッチを用いた顎関節症の解消を評価した結果の別の例を示すグラフである。 図１０は、比較例のパッチの試験方法を模式的に示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る経皮通電パッチについて詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いる場合があり、重複する説明は省略する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る経皮通電パッチの分解斜視図である。経皮通電パッチ１は、酵素を用いたバイオ電池を利用した電流パッチであり、図１に示すように、電極体１０（複数の電極）、２つの導電部２０（導電層、複数の導電部）、粘着層３０、セパレータ４０、及び、表面フィルム５０を備えて構成されている。経皮通電パッチ１は、使用時にはセパレータ４０を取り外して、粘着層３０により被験者（使用者）の体の何れかの部位（例えば、肩、腕、顎）の皮膚（生体）に貼り付けて使用される。詳細は後述するが、このような貼り付けにより、経皮通電パッチ１では、電極体１０の各電極が導電部２０を介して被験者の部位に接触し、微弱電流を流す電気回路を形成する。この電気回路が被験者の当該部位及びその近接領域に流す微弱電流は、本実施形態では、例えば、０．５μＡ／ｃｍ２以上５００μＡ／ｃｍ２未満の電流密度を有する直流電流となっており、極微弱な電流よりはやや強い電流となっている。但し、経皮通電パッチ１では、被験者が刺激を感じる目安となる５００μＡ／ｃｍ２の電流密度よりは弱めた電流を生成するように設定されている。なお、経皮通電パッチ１が被験者の当該部位等に流す微弱電流は、１μＡ／ｃｍ２以上であってもよい。
　電極体１０は、アノード電極１１（負極）、カソード電極１２（正極）、及び、リード１３（接続部）を有している。リード１３は、アノード電極１１とカソード電極１２とを接続する。アノード電極１１、リード１３、及びカソード電極１２は、この順に配置され、一体の部材として形成されてもよい。電極体１０は、例えば、０．１ｍｍ～２．０ｍｍ程度の厚みを有する。経皮通電パッチ１の大きさは、例えば、幅１ｃｍ～１０ｃｍ、長さ１ｃｍ～１０ｃｍであることが好ましい。経皮通電パッチ１内の電極体１０の大きさ（面積）は、経皮通電パッチ１全体の大きさより小さく、アノード電極１１及びカソード電極１２の大きさ（面積）は、幾何学的表面積として、貼付する部位や微弱電流を流したい範囲により適宜改変して良く、例えば８０ｃｍ２以下であり、５０ｃｍ２以下であり、４０ｃｍ２以下であり、３０ｃｍ２以下であり、２０ｃｍ２以下であり、１０ｃｍ２以下であり、１ｃｍ２以下であり、０．５ｃｍ２以下であり、０．１ｃｍ２以下とすることができる。このような小型の経皮通電パッチ１を１つ疼痛部へ貼ってもよいし、複数の経皮通電パッチ１を疼痛部へ貼ってもよい。また、経皮通電パッチ１は、１つの電極体１０が配置される構成であってもよいし、２つ以上の電極体１０が配置される構成であってもよい。なお、経皮通電パッチ１の形状は、多角形、五角形、四角形、三角形、円型等いずれの形状であってもよい。
　アノード電極１１、カソード電極１２、及びリード１３の素材としては、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック（登録商標）、グラッシーカーボン（登録商標）、グラフェン、フラーレン、カーボンファイバ、カーボンファブリック、カーボンエアロゲル等の炭素材料；ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（ｐ－フェニレンビニレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ－フェニレンスルフィド）等の導電性ポリマー；シリコーン、ゲルマニウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化チタン、酸化銅、酸化銀等の半導体；金、白金、チタン、アルミニウム、タングステン、銅、銀、亜鉛、マグネシウム、鉄、パラジウム等の金属等が挙げられる。特に、柔軟性や電気化学的な安定性の観点から、電極体１０の素材としては、カーボンファブリック、カーボンナノチューブ等の炭素材料が好ましい。特に、電極に酵素を高い密度で固定する場合には、電極体１０の素材としては、カーボンファブリックにカーボンナノチューブを修飾したものが好ましい。
　アノード電極１１には、酸化反応を触媒する触媒が担持されていてもよい。このような触媒としては、例えば、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ（Ｇｌｕｃｏｓｅ　Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＧＤＨ）、フルクトースデヒドロゲナーゼ（Ｄ－Ｆｒｕｃｔｏｓｅ　Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＦＤＨ）、アルコールオキシダーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、乳酸オキシダーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ等の酸化還元酵素が挙げられる。酵素以外においては、マグネシウム及びマグネシウムを含む合金、アルミニウム及びアルミニウムを含む合金、カルシウム、鉄、亜鉛等のうち１種類以上で構成された電極を用いてもよい。
　また、アノード電極１１には、図２に示すように、バイオ電池において電極（アノード電極１１）と、触媒として機能する酵素１４との間の電子移動を促進する電子伝達メディエータ１５が固定されている。アノード電極１１では、当該電極に固定されている酵素１４及び電子伝達メディエータ１５によって、例えば燃料であるグルコースから電子を効率的に取り出すことができる。ここで用いられる電子伝達メディエータ１５としては、各種のものを用いることが可能であるが、例えば、フェナジン類、ビオロゲン類、シトクロム類（例えば、シトクロムｂ、シトクロムｃ）、フェノキサジン類、フェノチアジン類、フェリシアン化物、例えばフェリシアン化カリウム、フェレドキシン類、フェロセン類、オスミウム錯体、およびその誘導体等などが挙げられ、フェナジン化合物としては例えばフェナジンメトサルフェート(ＰＭＳ)、メトキシＰＭＳ、キノン系化合物、フェニレンジアミン系化合物等のメディエータが挙げられるが、これらに限定されない。メディエータに用いるキノン系化合物としては、好ましくは、1,4-ナフトキノン、1,2-ナフトキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノンが挙げられる。フェニレンジアミン系化合物としては、N-イソプロピル-N'-フェニル-p-フェニレンジアミン（IPPD）、N,N'-ジフェニル-ｐ-フェニレンジアミン（DPPD）、N-(1,3-ジメチルブチル)-N'-フェニル-p-フェニレンジアミン（6PPD）が挙げられる。このような電子伝達メディエータを用いることにより、経皮通電パッチ１を被験者の所定部位に貼り付けた際の電気回路の電流を上述した範囲に高めることが可能となる。
　カソード電極１２には、還元反応を触媒する触媒が担持される。このような触媒としては、例えば、ビルリビンオキシダーゼ（Ｂｉｌｉｒｕｂｉｎ　Ｏｘｉｄａｓｅ、ＢＯＤ）、ラッカーゼ、Ｃｕ　ｅｆｆｌｕｘ　ｏｘｉｄａｓｅ（Ｃｕｅｏ）、アスコルビン酸オキシダーゼ等の酵素；鉄（ＩＩ）フタロシアニン等の遷移金属錯体；白金、あるいはチタン、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、マンガン、亜鉛、銅、モリブデンのうち少なくとも１つの金属、あるいは、カルシウム、鉄、マンガン、亜鉛、銅、モリブデンのうち少なくとも１つの金属からなる金属酸化物等が挙げられる。
　導電部２０は、アノード電極１１及びカソード電極１２に面接触するように配置される吸水体である。導電部２０は、スポンジの内部に乾燥した燃料又は電解質を内包した構造を有する。アノード電極１１に接する導電部２０Ａには、アノード電極１１で酸化反応を起こす有機物等の燃料が含まれる。燃料としては、グルコース、フルクトース、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、アルコール、乳酸等が挙げられる（図２も参照）。
　導電部２０を構成する吸水体には、電解質として、緩衝剤が内包されている。緩衝剤は、水溶液としたときに緩衝液となる電解質である。緩衝剤としては、弱酸、弱塩基等の塩類が挙げられる。吸水体は、緩衝剤以外の電解質、例えば強酸と強塩基との塩を含有してもよく、又はこれを含有しなくてもよい。緩衝剤を構成する電解質としては、リン酸、酢酸、クエン酸、酒石酸等の弱酸；これら弱酸のナトリウム塩、カリウム塩等；有機アミンなどの弱塩基、これらの塩類などが挙げられる。緩衝剤は、２以上の電解質から構成されてもよい。吸水体に緩衝剤を内包しない場合には、吸水させる水に緩衝剤を含有させてもよく、吸水体と吸収させる水の両方に緩衝剤を含有させてもよい。
　経皮通電パッチ１を製造した後、使用する前までの導電部２０の吸水体は、乾燥状態にある。経皮通電パッチ１を使用する際に、経皮通電パッチ１に給水することにより、吸水体が水を吸収し、吸水体の内部に電解質を含む電解液が内包される。これにより、アノード電極１１及びカソード電極１２と皮膚との間が電解液を通じて電気的に接続され、アノード電極１１、導電部２０Ａ、皮膚、導電部２０Ｂ、カソード電極１２を含むイオンの移動経路が形成される。例えば、水素イオン、ナトリウムイオン等のカチオンは、アノード電極１１からカソード電極１２へ向かって輸送される。
　導電部２０の吸水体において、緩衝剤は、気泡を有するスポンジに内包されている。スポンジの材質としては、ポリウレタン、ポリビニルアルコール等の合成樹脂；セルロース等の天然高分子、これらの誘導体などが挙げられる。スポンジの内部には、微細な連続気泡が形成されている。このため、電解質の水溶液からなる電解液をスポンジに吸収させた後で乾燥させることにより、スポンジ中で溶質の電解質が乾燥状態となる。電解質の少なくとも一部は、スポンジの材質中に取り込まれることなく、気泡の内壁面に固体状態で露出されると考えられる。スポンジは、電解質の他にも、バイオ電池の燃料、生体に作用し得る薬剤、その他の添加剤等を含有することができる。
　導電部２０のスポンジは、毛管現象、表面張力、親水性などにより、吸水性に優れるため、下面等の一部を水に浸しておくだけで、迅速に吸水する。さらに、スポンジの気泡の内部空間で電解質等の溶質が水に溶解し、電解液が調製される。スポンジの吸水力により、電解液が均一に混合されると共に、吸水体全体に行き渡り、アノード電極１１及びカソード電極１２と皮膚との間を電解液で接続することができる。スポンジを用いて構成された吸水体は、重力に逆らう方向、３次元形状等の複雑な形状であっても、水分を移動させることが可能である。
　導電部２０を構成するスポンジとしては、気孔径が例えば１０～５００μｍが挙げられる。気孔径の具体例としては、１０μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、５０μｍ、８０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５００μｍ等、又はこれらの中間の値、近傍の値などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。スポンジの気孔率としては、例えば、６０～９５％が挙げられる。スポンジとしては、ポリウレタンスポンジが好ましいが、これと同様に吸水性等の性能が優れるスポンジも好適に使用可能である。導電部２０を構成するスポンジとしては、例えば、ソフラス（商品名、アイオン株式会社製）を用いることができる。なお、導電部２０を構成するスポンジの厚さは０．５ｍｍ～２ｍｍ程度であるが、多数の気孔を有しているため、経皮通電パッチ１に組み込まれた際、厚みを調整することが可能となっている。
　バイオ電池を利用した経皮通電パッチ１は、アノード電極１１又はカソード電極１２に酵素電極を１種類以上利用することができる。導電部２０の吸水体が吸水すると、バイオ電池の通電が開始され、経皮通電パッチ１がバイオ電池で駆動される。導電部２０の吸水体は、タンクのように電解液を保持しつつ、アノード電極１１及びカソード電極１２と皮膚との間で、イオン、燃料等の物質移動を可能にする。
　粘着層３０は、経皮通電パッチ１を被験者の何れかの部位の皮膚に貼り付けるための部材である。粘着層３０は、好ましくは、絶縁性を有する両面粘着テープから構成することができる。粘着層３０として、例えば、アクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤を用いることができる。粘着層３０の粘着力は、１Ｎ／ｃｍ以上、２Ｎ／ｃｍ以上が好ましく、２０Ｎ／ｃｍ以下、１２Ｎ／ｃｍ以下、６Ｎ／ｃｍ以下、３Ｎ／ｃｍ以下であることが好ましい。粘着力が弱すぎると貼付している間に意図せず剥離する可能性がある。一方、粘着力が強すぎると長期間貼付し、皮膚から剥離する際に皮膚へ強い刺激を与える可能性がある。粘着層３０には２つの開口３１，３２が設けられており、一方の開口３１にアノード電極１１が収納され、他方の開口３２にカソード電極１２が収納される。アノード電極１１とカソード電極１２との間のリード１３は、開口３１と開口３２との間の部分３３上に貼り付けられる。これにより、電極体１０の粘着層３０に対する位置が固定される。また、粘着層３０では、開口３１に収納されたアノード電極１１が導電部２０Ａに接触し、開口３２に収納されたカソード電極１２が導電部２０Ｂに接触するようになる。この際、導電部２０Ａ及び２０Ｂも外枠部分が粘着層３０に固定される。このような構成により、導電部２０Ａと導電部２０Ｂとの間は、イオン絶縁が図られる。なお、粘着層３０は、例えば、０．１ｍｍ～０．５ｍｍ程度の厚みを有する。粘着層３０として絶縁性を有する両面粘着テープを用いることにより、粘着層３０に対する電極体１０及び導電部２０Ａ，２０Ｂの位置の固定、並びに、導電部２０Ａと導電部２０Ｂとの間のイオン絶縁の両立を図りつつ、経皮通電パッチ１の小型化を図ることができる。特に厚みが薄くなることで関節部や局面部への装着を容易にすることができる。
　セパレータ４０は、粘着層３０と共に、導電部２０Ａと導電部２０Ｂとの間のイオン絶縁を図るための部材であり、例えば、ポリエステルやポリエチレンテレフタレート等のフィルムや紙の表面にシリコーン等でコーティングされた剥離紙から形成することができる。セパレータ４０には、２つの開口４１，４２が設けられており、一方の開口４１に導電部２０Ａが収納され、他方の開口４２に導電部２０Ｂが収納される。なお、セパレータ４０は、例えば、０．０５ｍｍ～０．１ｍｍ程度の厚みを有する。
　表面フィルム５０は、電極体１０及び導電部２０を覆って保護する部材であり、例えば、ポリ塩化ビニルフィルムから形成することができる。酸素を触媒とする場合には、カソード電極１２に対して酵素を供給するため、表面フィルム５０のカソード電極１２に対応する位置には、窓部５１が形成されている。カソード電極１２の露出を避けるため、窓部５１には、酸素を透過可能な材質である綿等を用いてカソード電極１２を保護してもよい。
　このような構成を備えた経皮通電パッチ１は、小型、薄型の通電パッチとして構成することができ、被験者の所定部位に長時間貼り付けることを容易に実現できる。経皮通電パッチ１では、吸水をさせた後に被験者の所定部位に貼り付けると、アノード電極１１とカソード電極１２とが導電部２０Ａ，２０Ｂを介して生体に接触されることになり、当該所定部位（隣接する領域含む）に微弱電流を流す電気回路を形成することができる。経皮通電パッチ１では、この電気回路が生体に流す微弱電流として、抵抗が５ｋΩである場合に電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上の直流電流となるように構成されている。
　ここで、経皮通電パッチ１を適用する生体における電気抵抗について説明する。生体の電気抵抗は、皮膚の抵抗と人体内部の抵抗とに分けることができる。皮膚の抵抗は、接触面の濡れ具合等によって変化する（電装作業安全衛生ハンドブック第４章、社団法人　日本船舶電装協会　参照）。皮膚が乾燥し、硬質化した状態であれば皮膚抵抗は１０ｋΩ程度あるが、発汗していると１２分の１に低下する。また、発汗しているときの皮膚抵抗は約１ｋΩであるため、本実施形態に係る経皮通電パッチ１は、１ｋΩの抵抗に接続した際、５００μＡ／ｃｍ２以下の直流電流が流れる構成であることが望ましい。これにより、被験者が刺激を感じることが低減される。
　図３に、経皮通電パッチ１が形成する電気回路に流れる電流の電流密度（μＡ／ｃｍ２）と経過時間（分）との関係を示す。この電流密度は、経皮通電パッチ１の電気回路を１０ｋΩの抵抗に接続した際の電流密度である。経皮通電パッチ１では、開始直後はやや高めの電流密度であるものの、時間の経過と共に、上述した微弱電流の範囲に落ち着くようになる。より具体的には、経皮通電パッチ１が形成する電気回路は、１０ｋΩの抵抗に接続時の電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上１００μＡ／ｃｍ２の直流電流を被験者の所定部位に流すように構成されている。好ましくは、経皮通電パッチ１は、当該電気回路が、経皮通電パッチを被験者の所定部位に接触させてから所定時間（例えば遅くとも１０分）経過した時点において、所定部位に流れる微弱電流が１０μＡ／ｃｍ２以上１７５μＡ／ｃｍ２以下となるように構成されている。より具体的には、経皮通電パッチ１の電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続させてから遅くとも１０分経過した時点において流れている微弱電流の電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上１７５μＡ／ｃｍ２以下となるように構成されていることが好ましい。更に好ましくは、経皮通電パッチ１は、当該電気回路が、経皮通電パッチ１を５ｋΩの抵抗に接続させてから５時間以上経過した時点において流れる微弱電流の電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上１７５μＡ／ｃｍ２以下を維持するように構成されていることが好ましい。つまり、本実施形態の経皮通電パッチ１を被験者の所定部位に長時間貼り付けて、所定範囲の微弱電流を継続的に提供することができる。
　図４は、経皮通電パッチ１の電流密度の一例を示す。これは、実際に作製した経皮通電パッチ１の１サンプルによる電流密度のグラフである。この経皮通電パッチによれば、５ｋΩの抵抗に接続させた際、１０分（６００秒）経過した時点において、所定部位に流れる微弱電流の電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲となり、１時間以上経過した時点においても被験者の所定部位に流れる微弱電流が電流密度１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲を維持するように構成されている。経皮通電パッチ１に用いる触媒や電子伝達メディエータの種類や量を変更して調整することにより、経皮通電パッチの電気回路に流れる直流電流を上述した範囲とすることができるが、この電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際の電流密度が３５μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されていてもよく、５ｋΩの抵抗に接続した際の電流密度が６０μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されていてもよい。
　経皮通電パッチ１において発生するエネルギー量は、経皮通電パッチ１を１０ｋΩの抵抗に１時間接続した場合、例えば５ｍＪ以上である。経皮通電パッチ１において発生するエネルギー量は、経皮通電パッチ１を１０ｋΩの抵抗に１０時間接続した場合、例えば５０ｍＪ以上である。なお、経皮通電パッチ１を１０ｋΩの抵抗に接続した際の経皮通電パッチ１において発生するエネルギー量は、３６００ｍＪ以下であってもよく、５０００ｍＪ以下であってもよい。
　経皮通電パッチ１の電気回路に直流電流を流す時間、すなわち通電時間は、連続して通電を行う場合、例えば７２時間以下、６０時間以下、４８時間以下、３６時間以下、２４時間以下、１時間以上、２時間以上、３時間以上、４時間以上、６時間以上、８時間以上、又は、１２時間以上である。通電時間は、例えば１時間～７２時間、２時間～４８時間、又は、３時間～２４時間である。
　ここで、上述した直流電流の範囲を被験者の所定部位に提供することができる経皮通電パッチ１を被験者に用いることによる作用効果について、図５～図９を参照しつつ、幾つかの実験例を用いて説明する。実験例１～４は、以下の（１）～（４）であった。
（１）経皮通電パッチ１を用いた遅延性筋痛を評価（図５を参照）。
（２）経皮通電パッチ１を用いた運動パフォーマンスを評価した結果（図６を参照）。
（３）経皮通電パッチ１を用いた肩こりの解消を評価した結果（図７を参照）。
（４）経皮通電パッチ１を用いた顎関節症の解消を評価した結果（図８及び図９を参照）。
　まず、実験例（１）～（４）に用いる多数の経皮通電パッチ１（第１実施例）を作製した。経皮通電パッチ１の第１実施例の作製では、以下の材料を準備した。
　電極体１０：材料として、多層カーボンナノチューブ(Baytube社製)を担持したカーボン繊維（Toho Tenax社製）を用いて図１に示す構成の電極体１０を作製（準備）した。なお、カーボンナノチューブは、名城ナノカーボン社製であってもよく、特に限定されるものではない。また、カーボン繊維は、東レ社製であってもよく、特に限定されるものではない。電極体１０の厚みは０．３ｍｍであった。アノード電極１１とカソード電極１２の面積はそれぞれ０．８ｃｍ２であった。アノード電極１１には、触媒として、4-イソプロピルアミノジフェニルアミンとグルコースデヒドロゲナーゼを担持させた。カソード電極１２には、多層カーボンナノチューブとポリテトラフルオロエチレンを担持したカーボン繊維を用いた。触媒として、鉄フタロシアニン（東京化成工業社製）を担持させた。リード１３は、カーボン繊維で作製した。このリード１３に、アノード電極１１とカソード電極１２とを熱癒着により接合した。
　導電部２０：ポリウレタンからなるスポンジ（ソフラス（商品名）、アイオン株式会社製）に３００μＬの５０ｍＭマッキルベイン緩衝液(ｐＨ５)と２００ｍＭグルコース溶液を添加し、乾燥をして導電部２０を作製（準備）した。導電部２０の厚さは、１ｍｍであった。
　粘着層３０：皮膚用両面テープとして、医療用両面粘着テープ（３Ｍジャパン社製）を用いて、粘着層３０を準備した。粘着層３０の厚さは、０．１６ｍｍであった。
　セパレータ４０：材料として、ポリエステルを用いて図１に示す構成のセパレータ４０を作製した。ただし、セパレータ４０として、片面ポリエチレンコート紙やポリピロピレン等を用いてもよい。
　表面フィルム５０：材料として、ポリ塩化ビニルフィルムを用いて図１に示す構成のセパレータ４０を作製した。
　上述した材料を準備した後、図１に示す順番及び配置となるように、電極体１０、導電部２０、粘着層３０、セパレータ４０及び表面フィルム５０を組み立てて、経皮通電パッチ１の第１実施例を多数作製した。第１実施例に係るパッチの電気回路による電流密度は、以下の表１に示すものであった。表１における「電流密度」は、基質を含む溶液を添加してから約１０分後の値であり、６０分経過後は若干低下する程度の値であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　経皮通電パッチ１の第１実施例は、経皮通電パッチに水を添加してから遅くとも１０分経過した時点において、パッチの電気回路を１０ｋΩの抵抗に接続した際に流れる微弱電流の電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲となるものであった。即ち、１時間以上経過した時点においても被験者の所定部位に流れる微弱電流が１０μＡ／ｃｍ２以上を維持するように構成されているパッチであった。また、経皮通電パッチによる開回路電圧は、約３００ｍＶであった。また、表１に示すように、第１実施例のパッチは、５ｋΩ接続時の電流密度が３９μＡ／ｃｍ２、１ｋΩ接続時の電流密度が１０８μＡ／ｃｍ２の直流電流を流すことが確認できた。即ち、試験に用いた経皮通電パッチ１の第１実施例の電流密度は５００μＡ／ｃｍ２を下回るものであり、皮膚刺激の危険性が無いことが確認できた。
　また、経皮通電パッチ１の第２実施例を作製した。第２実施例に係るパッチを作製するため、まず以下の材料を準備した。アノード電極１１においては第１実施例で用いた4-イソプロピルアミノジフェニルアミンの代わりに、1,4-ナフトキノン（東京化成工業社製）を用いた。カソード電極１２としては白金メッシュ（BAS社製）を用い、リード１３はステンレス線を用いた。このリード１３に、アノード電極１１とカソード電極１２とを瞬間接着剤により固定した。その他は、第１実施例と同様に組み立てを行った。２００ｍＭグルコースを含む１００ｍＭリン酸カリウム緩衝液（ｐＨ７）を導電部２０のスポンジに添加することで、発電を開始した。第２実施例に係るパッチの電気回路による電流密度は、以下の表２に示すものであった。表２における「電流密度」は、基質を含む溶液を添加してから約１０分後の値であり、６０分経過後は若干低下する程度の値であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　経皮通電パッチ１の第２実施例は、第１実施例と同様に、基質を添加してから、遅くとも１０分経過した時点において、パッチの電気回路を１０ｋΩの抵抗に接続した際に流れる微弱電流の電流密度が２０μＡ／ｃｍ２～４５μＡ／ｃｍ２の範囲となるものであった。即ち、１時間以上経過した時点においても被験者の所定部位に流れる微弱電流が２０μＡ／ｃｍ２以上を維持するように構成されているパッチであった。また、第２実施例のパッチは、５ｋΩ接続時の電流密度が７３μＡ／ｃｍ２、１ｋΩ接続時の電流密度が１９３μＡ／ｃｍ２の直流電流を流すことが確認できた。即ち、試験に用いた経皮通電パッチ１の第２実施例の電流密度は５００μＡ／ｃｍ２を下回るものであり、皮膚刺激の危険性が無いことが確認できた。
　また、経皮通電パッチ１の第３実施例を作製した。第３実施例に係るパッチを作製するため、まず以下の材料を準備した。アノード電極１１、カソード電極１２共に多層カーボンナノチューブを担持したカーボン繊維を用いた。このカーボン繊維とアルカリボタン電池（１．５V、LR44、パナソニック社製）を電気的に接続した。アノード電極１１とカソード電極１２は、ステンレス線（リード１３に対応）で接続した。その他は、経皮通電パッチ１の第１実施例と同様に組み立てを行った。１００ｍＭリン酸カリウム緩衝液（ｐＨ７）を導電部２０のスポンジに添加することで、発電を開始した。第３実施例に係るパッチの電気回路による電流密度は、以下の表３に示すものであった。表３における「電流密度」は、電気回路を接続してから約10分後の値であり、６０分経過後は若干低下する程度の値であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　経皮通電パッチ１の第３実施例は、第１実施例と同様に、基質を添加してから、遅くとも１０分経過した時点において、パッチの電気回路を１０ｋΩの抵抗に接続した際に流れる微弱電流の電流密度が７０μＡ／ｃｍ２～１００μＡ／ｃｍ２の範囲となるものであった。即ち、１時間以上経過した時点においても被験者の所定部位に流れる微弱電流が５０μＡ／ｃｍ２以上を維持するように構成されているパッチであった。また、第３実施例のパッチは、５ｋΩ接続時の電流密度が１４７μＡ／ｃｍ２、１ｋΩ接続時の電流密度が４１１μＡ／ｃｍ２の電流を流すことが確認できた。即ち、試験に用いた経皮通電パッチ１の第３実施例の電流密度は５００μＡ／ｃｍ２を下回るものであり、皮膚刺激の危険性が無いことが確認できた。
　第１～第３実施例に係る経皮通電パッチにおいて発生するエネルギー量について説明する。第１実施例に係る経皮通電パッチを１０ｋΩの抵抗に接続した際の経皮通電パッチにおいて発生するエネルギー量を算出した結果、エネルギー量は、１時間接続した場合に８ｍＪであり、１０時間接続した場合に６０ｍＪであった。第２実施例に係る経皮通電パッチを１０ｋΩの抵抗に接続した際の経皮通電パッチにおいて発生するエネルギー量を算出した結果、エネルギー量は、１時間接続した場合に３０ｍＪであった。第２実施例に係る経皮通電パッチを１０時間接続した場合におけるエネルギー量は、第１実施例に係る経皮通電パッチの算出結果から、２２５ｍＪと推定される。第３実施例に係る経皮通電パッチを１０ｋΩの抵抗に接続した際の経皮通電パッチにおいて発生するエネルギー量を算出した結果、エネルギー量は、１時間接続した場合に４８０ｍＪであった。第３実施例に係る経皮通電パッチを１０時間接続した場合におけるエネルギー量は、第１実施例に係る経皮通電パッチの算出結果から、３６００ｍＪと推定される。
［実験例１］
　実験例１では、経皮通電パッチ１（第１実施例）を用いた遅延性筋痛を評価した。また、経皮通電パッチ１（第１実施例）において、電子の授受に関与するグルコースデヒドロゲナーゼや鉄フタロシアニン等を除外した電気が流れない陰性対照品も試験に用いた。この試験では、肘を台座上においた状態でダンベル（男性：７．５ｋｇ、女性：５ｋｇ）を把持し、１往復／４秒でダンベルを持ち上げてから初期位置に戻す運動を２回連続でペースを維持できなくなるまで繰り返した。被験者は１３名（男性６名、女性７名）であった。このダンベル運動が終了した後、上記で作製した経皮通電パッチ１若しくは陰性対照品を被験者の上腕二頭筋の長筋に筋繊維に沿って電流が流れるよう貼り付けて、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を被験者の所定部位に継続的に流した。被験者が経皮通電パッチ１と陰性対照品のいずれが貼付されたか分からない状態でこの試験を実施した。この微弱電流の提供は、運動後から１日経過するまでの間のうち１２時間にわたって行い、更に、１日経過した後から２日経過するまでの間のうち１２時間にわたって行った。いずれの１２時間にも就寝時間が含まれていた。また、上述したダンベル運動が終了した後、少なくとも２週間以上間隔を空けた後に、再度被験者は、同様のダンベル試験を行った。１回目のダンベル試験において経皮通電パッチ１を貼付した被験者は陰性対照品を貼付して、同様に試験を行った。一方、１回目のダンベル試験において陰性対照品を貼付した被験者は経皮通電パッチ１を貼付して、同様に試験を行った。
　ダンベル運動が終了してから２日後に各被験者に対して、遅延性筋痛（筋肉痛の一種）の状態について評価してもらった。評価基準は、日本語版Talag scaleを用い、次の通り（０～６の間で０．２５刻みの２４段階）であった。（理学療法科学, 22(1）, 125－131 (2007)参照）
　０：痛みなし。
　１：違和感
　２：少しはっきりとした痛み
　３：もう少しはっきりした痛み
　４：はっきりとした痛み
　５：強い痛み
　６：我慢できない痛み。
　図５に、２日後の痛み強度の結果を示す。図５に示すように、経皮通電パッチ１（第１実施例、電流あり）を用いて、ダンベル運動後に１２時間×２回の通電処理を行った際の痛み強度が陰性対照品（電流なし）を貼付して通電処理を行わなかった際の痛み強度よりも低くなることが確認できた。Ｗｉｌｃｏｘｏｎ（ウィルコクソン）の符号付順位検定によりｐ値を算出し、ｐ＜０．０５であることも確認した。このように、第１実施例のパッチを用いた実験例１によれば、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を所定部位に流すことにより、所定部位の痛みを改善できることが確認された。筋肉痛は、皮膚表面の痛みである表在疼痛ではなく、内部組織である筋肉に由来した深部痛であると考えられている。このため、皮膚表面に僅かな電流を短期間流すだけでは、筋肉痛の疼痛が緩和されるとは想定できない。経皮通電パッチ１を用いて微弱電流を継続して流すことにより、深部痛である筋肉痛の疼痛の緩和に至ったものと考えられる。
［実験例２］
　実験例２では、経皮通電パッチ１（第１実施例）を用いた運動パフォーマンスを評価した。この試験では、実験例１と同様のダンベル運動を行い、１回目のダンベル回数をカウントした。被験者数は、実験例１と同様に１３名であった。このダンベル運動が終了した後、実験例１と同様に、１日目と２日目に各１２時間（１２時間×２回）、上述した経皮通電パッチ１（第１実施例）若しくは陰性対照品を上腕二頭筋に貼り付けた。被験者が経皮通電パッチ１と陰性対照品のいずれが貼付されたか分からない状態で実験例２を実施した。経皮通電パッチ１を貼付した際には、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を被験者の所定部位に継続的に流した。一方、陰性対照品を貼付した際には、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を流す処理を行わなかったことになる。
　１回目のダンベル運動を行ってから３日後に、被験者のいずれにも、１回目と同様のダンベル運動を行ってもらい、腕が挙がらなくなるまで継続し、２回目のダンベル回数をカウントした。その後、被験者毎に、運動回数割合（％）として、「２回目のダンベル回数／１回目のダンベル回数」の比率を算出した。実施例１と同様に、２週間以上上腕二頭筋に負荷をかけずに間を空けた後、再度同様の試験を行った。この時、前回のダンベル試験において経皮通電パッチ１を貼付した被験者には陰性対照品を貼付して、同様に試験を行った。一方、前回のダンベル試験において陰性対照品を貼付した被験者には経皮通電パッチ１（第１実施例）を貼付して、同様に試験を行った。図６は、このように算出した運動回数割合を、第１グループ（通電処理あり）と第２グループ（通電処理なし）とに分けて記載したものである。図６に示すように、経皮通電パッチ１（第１実施例）を用いて、ダンベル運動後に１２時間×２回の通電処理を行った第１グループのほうが、ダンベルの持ち上げ回数を向上させることが確認できた。Ｗｉｌｃｏｘｏｎ（ウィルコクソン）の符号付順位検定によりｐ値を算出し、ｐ＜０．０１であることも確認した。このように、第１実施例のパッチを用いた実験例２によれば、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を継続的に付与することにより、運動能力を向上させることが確認できた。微弱電流を流すことで内部組織である筋肉に影響を与え、運動能力を改善させることができることは驚くべきことであった。
　次に、第１実施例のパッチの代わりに第２実施例のパッチを用いて、上述した実験例２と同様の試験を行った。ただし、貼付時間は１日目の貼付は１時間、２日目の貼付は４時間として行った。対象は４０代男性（１名）に対して実施した。その結果、陰性対照品を貼付した際の運動回数割合（％）は、４６％であった。一方、第２実施例のパッチを貼付した際の運動回数割合（％）は１５２％であった。したがって、電流密度が２０μＡ／ｃｍ２～４５μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を継続的に付与することにより、運動能力を向上させることが確認できた。
　続いて、第１実施例のパッチの代わりに第３実施例のパッチを用いて、上述した実験例２と同様の試験を行った。ただし、貼付時間は１日目の貼付は４時間、２日目の貼付は４時間として行った。対象は３０代男性（１名）に対して実施した。その結果、陰性対照品を貼付した際の運動回数割合（％）は、８８％であった。一方、第３実施例のパッチを貼付した際の運動回数割合（％）は１０８％であった。したがって、電流密度が７０μＡ／ｃｍ２～１００μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を継続的に付与することにより、運動能力を向上させることが確認できた。また、２日後の痛みについて評価したところ、陰性対照品を貼付した際の痛みは評価の「３」であった一方、第３実施例のパッチを貼付した際の痛みの評価は「０」であった。即ち、上述した電流を流すことにより、痛みの軽減効果があることが確認できた。
［実験例３］
　実験例３では、経皮通電パッチ１を用いた肩こりの解消を評価した。この試験では、第１グループの被験者（１５名）の肩における疼痛部に上述した経皮通電パッチ１（第１実施例）を１２時間貼り付けて、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を被験者の所定部位に継続的に流した。そして、一定時間後（１２時間後、２４時間後、３６時間後、６０時間後）の痛みの軽減について調査した。他方、第２グループの被験者（１５名）の肩における疼痛部には陰性対照品を貼付し、時間経過による自然治癒のみでの痛みの軽減について調査した。被験者はいずれのパッチが貼付されているか分からないようにした。評価基準は、実験例１と同様にし、貼付前の痛みからどの程度痛みが変化したかを記録した。図７に試験結果を示す。図７に示すように、経皮通電パッチ１（第１実施例）を用いて肩の疼痛部に１２時間の通電処理を行った第１グループでは、通電処理を行わなかった第２グループよりも疼痛が改善されていることが確認できた。
　比較例として、一般的な磁気治療器を用いて同様に痛みの変化量を記録した。被験者は１２名で行った。一般的な磁気治療器は３日連続で貼付した。その結果、痛みの変化量は磁気治療器の貼付を開始から２４時間後で－１、３６時間後で－０．９、６０時間後で－０．７９となり、改善傾向であった。但し、経皮通電パッチ（第１実施例）を用いた方が痛みの軽減効果が高い結果であった。なお、経皮通電パッチ（第１実施例）の方が比較例よりも貼付時間が短く、軽減効果が高いという結果であった。
［実験例４］
　実験例４では、経皮通電パッチ１（第１実施例）を用いた顎関節症の痛み解消度を評価した。この試験では、顎関節症と診断された被験者１名（３０代、女性）に、上述した経皮通電パッチ１を４日間、就寝時に顎関節の疼痛部に咬筋の筋繊維に沿って電流が流れるように貼り付けてもらい、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲の微弱電流を被験者の所定部位に継続的に流した。そして、毎朝に、Ｖｉｓｕａｌ　Ａｎａｌｏｇｕｅ　Ｓｃａｌｅ（ＶＡＳ）を用いて、強さ０（痛みなし）～１００（最も痛みが強い）の範囲で痛みの改善度合いを評価してもらった。痛みの改善度合いについては、圧痛、開口時痛、咀嚼時痛、日常の生活支障度を評価してもらった。圧痛は、顎に対して１ｋｇ圧で筋部圧迫を付与した際の筋痛を示し、開口時痛は、口を開いた際の顎の痛みを示し、咀嚼時痛は食べ物を咀嚼した際の顎の痛みを示す。生活支障度は、顎の痛みが生活にどの程度支障を与えるかの基準であり、０（支障なし）～１００（これ以上ないくらい支障あり）の範囲で評価してもらった。
　ここで、顎関節症について説明する。顎関節症は、虫歯、歯周病に並ぶ第３の歯科疾患といわれている。顎関節に何らかの症状がみられる患者数は、日本において約１９００万人と推定されている。顎関節症の治療の第一選択は、保存的で可逆的かつ証拠に基づく治療法とすることが推奨されている（顎関節症治療の指針２０２０、一般社団法人　日本顎関節学会参照）。顎関節症の中でも最も多い咀嚼筋痛障害（Ｉ型）の基本治療は、理学療法に基づく。Ｉ型のみ発症している患者だけでなく、顎関節痛障害（ＩＩ型）、顎関節円板障害（ＩＩＩ型）、変形性顎関節症（ＩＶ型）を併発している患者も含む。具体的には、患部のセルフマッサージ、患部を温める温罨法、電気刺激による除痛療法（経皮的電気刺激療法）がある。経皮的電気刺激療法は、筋肉の収縮と弛緩を電気刺激により引き起こし、筋緊張亢進を緩和するとされている。しかしながら、これらの理学療法で十分に治療できない症例もある。経皮的電気刺激療法による治療について十分に有効性を示せなかったと記載されているシステマティックレビューもある（Ｔ．Ｌｉｓｔ、　Ｓ．Ａｘｅｌｓｓｏｎ、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｒａｌ　Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ（２０１０））。したがって、より効果的な治療、疼痛緩和が可能な理学療法が求められている。
　経皮的電気刺激療法以外の電気治療器は、生体における首より下部の部分にしか適用されておらず、顎関節症治療の有効性は不明であった。特に、微弱直流電流についても顎関節症に対して適用された報告例は見当たらず、どの程度の電流を流せば治療ができるのか明らかではなかった。
　図８は、実験例４における顎関節証の改善度合いを示す表である。図８に示すように、経皮通電パッチ１を顎の疼痛部に４日継続して就寝中に貼り付けて上述した範囲で微弱電流を継続して流すことにより、治癒が難しい顎関節証の痛みを大幅に改善できることが確認できた。特に５日目において、劇的に改善していることが確認された。
　上記と同様に顎関節症と診断された被験者１名（６０代、女性）に対し、別の試験を行った。この被験者はＩ型、ＩＩ型、ＩＩＩ型、ＩＶ型の顎関節症を併発しており、通常の理学療法であるセルフマッサージや経皮的電気刺激療法を行ったが、疼痛緩和できなかった。上記と同様に、就寝中に経皮通電パッチ１（実施例１）を貼付した。ただし、２週間、１日に１回貼付した。その結果、図９に示すように、圧痛については使用５日目から、開口時痛については使用１日目から疼痛の緩和が認められた。開口時痛については、使用後２週間経過しても疼痛の緩和が継続しており、既存の治療法よりも高い効果が認められた。また、本試験で用いた経皮通電パッチ１は、幅２ｃｍ、長さ５ｃｍのものを用いた。被験者によってはより広範囲で疼痛が発生していることもあり得、パッチの大きさとしては、幅１ｃｍ以上、好ましくは幅３ｃｍ以上、より好ましくは４ｃｍ以上である。パッチの長さは、１ｃｍ以上、好ましくは３ｃｍ以上、より好ましくは４ｃｍ以上、５ｃｍ以上、６ｃｍ以上である。電流パッチの面積を検討したところ、疼痛部に貼付するためには５０ｃｍ２以下、好ましくは４０ｃｍ２以下、さらに好ましくは３０ｃｍ２以下であることが望ましいことが分かった。また、１ｃｍ２以上、好ましくは５ｃｍ２以上のパッチが望ましく、小型のパッチを複数枚貼付し、適切な面積となるよう調整することもできる。
　Ｉ型、ＩＩ型、ＩＩＩ型、ＩＶ型の顎関節症は、いずれも皮膚表面の痛みである表在疼痛ではなく、内部組織である筋肉や骨に由来した深部痛であると考えられている。このため、皮膚表面に僅かな電流を短期間流すだけでは、顎関節症の疼痛が緩和されるとは想定できない。実験例４では、経皮通電パッチ１を用いて微弱電流を継続して流すことにより、深部痛である顎関節症の疼痛の緩和に至ったものと考えられる。
　なお、上述した実験例１～４（第１実施例）では、被験者に提供する微弱電流（電流密度）が１０μＡ／ｃｍ２～３０μＡ／ｃｍ２の範囲であった。一方、運動パフォーマンス向上効果が認められた少し高めの微弱電流（２０～４５μＡ／ｃｍ２）を用いた場合（第２実施例）、細胞損傷回復効果がより高かったと考えられる。したがって、顎関節症治療においても、第２実施例のパッチを用いて２０～４５Ａ／ｃｍ２（１０ｋΩ抵抗接続時）の電流密度の電流を通電することにより、上記と同様またはそれ以上の改善効果が期待される。
　経皮通電パッチ１を用いて生体に流す微弱電流が直流電流であることにより、交流電流である場合と比較して、細胞の移動速度が高くなることが想定されており、その結果、細胞の修復速度が高くなることが想定されている。
　また、特開２０１６－１４４６３４号公報の実施例でのパッチの電流密度について、検証した。図１０は検証に用いた試験方法を示す図である。検証結果は以下の通りであった。先行技術における金属電池は下記の３種類であった。
１）チタンと銀
２）チタンと銅
３）チタンと亜鉛
この検証方法では、１０ｍＬの生理食塩水（ＰＢＳ）を不織布に浸潤し、図１０に示すように、この不織布の上に２つの金属電極を設置し、電気的に接続した電気回路とした。これは実際の用途（生体への貼付け）を模したものであった。このような電気回路それぞれの電流値を測定した。測定結果は以下の表４に示す通りであった。即ち、先行技術の通電パッチで流れる電流の電流密度は、０．５μＡ／ｃｍ２よりも小さいものとなっていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　なお、チタンと亜鉛の電極を生理食塩水中に浸漬し、攪拌しながら電気的に接続した検証方法では、１０００ｋΩの抵抗に接続した際に、７００ｍＶで且つ０．７μＡ／ｃｍ２の電流が流れることが確認できた。このため、特開２０１６－１４４６３４号公報の実施例に記載されている６５０μＡの電流を流す場合、電流が通る断面積としては１００ｃｍ２以上の電極面積が必要となり、非常に大きな構造であることが確認された。
　以上、本実施形態に係る経皮通電パッチ１によれば、アノード電極１１とカソード電極１２とを導電部２０Ａ，２０Ｂを介して被験者の部位に接触させることにより当該部位に微弱電流を流す電気回路が形成され、この電気回路が生体に流す微弱電流が０．５μＡ／ｃｍ２以上５００μＡ／ｃｍ２未満の直流電流となっている。本発明者らの知見によれば、上述したとおり、生体に流す微弱電流を極微量の電流（０.２μｍＡ／ｃｍ２以下）よりも少し高めである０．５μＡ／ｃｍ２以上の電流密度を有する直流電流とすることにより、対象部位の改善作用を大幅に向上させることができることが分かった。よって、この経皮通電パッチ１によれば、対象部位の改善作用を向上させることができる。また、生体に流す電流の電流密度が５００μＡ／ｃｍ２以上になると使用者が刺激を感じることがある。このため、この経皮通電パッチ１では、生体に流す電流の電流密度が５００μＡ／ｃｍ２未満となるように電気回路が形成されている。これにより、経皮通電パッチ１を長期的に使用する（使用者の所定部位に貼り付ける）ことが可能となり、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
　また、本実施形態に係る経皮通電パッチ１では、形成される電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されている。これにより、対象部位の改善作用をより確実に向上させることができる。なお、この電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が３５μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されていてもよく、電流密度が６０μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されていてもよい。
　また、本実施形態に係る経皮通電パッチ１では、１ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が５００μＡ／ｃｍ２未満である直流電流を流すように構成されている。これにより、皮膚の状態にかかわらず使用者に刺激を感じさせないようにして、この経皮通電パッチをより確実に長期使用してもらうことができ、これにより、対象部位の改善作用を更に向上させることが可能となる。
　また、本実施形態に係る経皮通電パッチ１では、形成される電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続させてから遅くとも１０分経過した時点において流れている微弱電流の電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上１７５μＡ／ｃｍ２以下となるように構成されている。これにより、経皮通電パッチ１を対象部位に長期に貼り付けることで、対象部位の改善作用の向上を継続的に行うことが可能となる。
　また、本実施形態に係る経皮通電パッチ１では、形成される電気回路は、１０ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上３０μＡ／ｃｍ２以下である直流電流を流すように構成されている。これにより、対象部位の改善作用をより確実に向上させることができる。
　また、本実施形態に係る経皮通電パッチ１では、形成される電気回路は、１０ｋΩの抵抗に接続した際に、５０ｍＪ以上のエネルギー量を電気回路において発生するように構成されている。これにより、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
　また、本実施形態に係る経皮通電パッチ１では、導電部２０は、アノード電極１１及びカソード電極１２のそれぞれに対応する導電部２０Ａ，２０Ｂから構成され、導電部２０Ａ，２０Ｂのそれぞれが、気泡を有するスポンジと、電解質からなる緩衝剤とを有し、気泡の内壁面に緩衝剤の固体が露出されるようになっている。また、アノード電極１１及びカソード電極１２のうちの少なくとも１つの電極は、酸化還元反応を触媒する酵素を担持している。更に、酵素を担持する電極（例えばアノード電極１１）には、電子伝達メディエータ１５が固定されており、電子伝達メディエータ１５がキノン系化合物又はフェニレンジアミン系化合物のメディエータである。このような構成によれば、生体に流す微弱な電流を上述した何れかの範囲とすることをより確実に実現して、対象部位の改善作用をより確実に向上させることができる。
　また、本実施形態に係る経皮通電パッチ１では、アノード電極１１及びカソード電極１２それぞれの電極の面積は８０ｃｍ２以下であってもよい。この場合、経皮通電パッチ１を小型化して、経皮通電パッチ１を使用者の対象部位に長期に貼り付けることを容易に実現させることができる。これにより、対象部位の改善作用を更に向上させることができる。
　また、本実施形態に係る経皮通電パッチ１では、アノード電極１１を収納する開口３１、及び、カソード電極１２を収納する開口３２が設けられ、絶縁性を有する両面粘着テープを備え、リード１３は、両面粘着テープの一方の面に固定され、導電部２０Ａ，２０Ｂは、両面粘着テープの他方の面に固定されている。これにより、アノード電極１１、カソード電極１２及び導電部２０Ａ，２０Ｂの位置の固定、並びに、導電部２０Ａと導電部２０Ｂとの間のイオン絶縁の両立を図りつつ、経皮通電パッチ１の小型化を図ることができる。
　以上、本実施形態に係る経皮通電パッチ１について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形を適用することができる。例えば、上記実施形態では、バイオ電池を用いた場合を例示したが、生体である被験者の部位に微弱電流を流す電気回路が形成され、この電気回路が被験者の部位に流す微弱電流が０．５μＡ／ｃｍ２以上の電流密度を有する直流電流であれば、他の構成のパッチであってもよい。例えば、上述した第３実施例に示すボタン電池を用いた構成の通電パッチであってもよいし、ボタン電池の代わりに薄膜電池を用いてもよい。但し、長期にわたって経皮通電パッチを被験者の部位に貼り付けるには、小型、薄型の経皮通電パッチであることが好ましい。
　経皮通電パッチは、ダイオード、及び、無線通信により電力を給電する手段を含んでよい。当該手段として、例えば下記参考文献に記載された手段があげられる。このような経皮通電パッチでは、ダイオード及び当該手段を組み合わせることにより、アノード電極とカソード電極との間の電位差、すなわち電圧を、０Ｖ以上の電圧の領域のみにおいて変動する正弦波、もしくは、０Ｖ以下の電圧の領域のみにおいて変動する正弦波とすることができる。当該電圧は、正の電圧の領域及び負の電圧の領域にまたがって変動するものではないことに留意されたい。このような経皮通電パッチにおける通電時間は、例えば、経皮通電パッチに直流電流を流す場合の通電時間と同じである。また、周波数は、例えば０．１～２００ｋＨｚ、１～１００ｋＨｚ、又は、５～８０ｋＨｚである。
参考文献：Jiang, Y., Trotsyuk, A.A., Niu, S. et al. Wireless, closed-loop, smart bandage with integrated sensors and stimulators for advanced wound care and accelerated healing. Nat Biotechnol 41, 652-662 (2023). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01528-3
　経皮通電パッチは、直流/パルス変換器を含んでよい。このような経皮通電パッチでは、パルス直流電圧が印加されることで、パルス電流が流れる。当該パルス電流は、電圧が０Ｖの場合には流れず、電圧が正の値の場合には流れるような間欠的なパルスであってもよい。当該パルス電流は、電圧が０Ｖの場合には流れず、電圧が負の値の場合には流れるような間欠的なパルスであってもよい。パルス直流電圧は、０Ｖ以上の電圧の領域のみにおいて変動する電圧、もしくは、０Ｖ以下の電圧の領域のみにおいて変動する電圧である。当該パルス直流電圧は、正の電圧の領域及び負の電圧の領域にまたがって変動するものではないことに留意されたい。パルス電流の周波数は、例えば０．１～２００ｋＨｚ、１～１００ｋＨｚ、又は、５～８０ｋＨｚである。パルス直流電圧のオン／オフ比は、例えば１／１０～２０、１／５０～１５、又は、１／３０～１０である。このような経皮通電パッチにおける通電時間は、例えば、経皮通電パッチに直流電流を流す場合の通電時間と同じである。
　１…経皮通電パッチ、１０…電極体（複数の電極）、１１…アノード電極（負極）、１２…カソード電極（正極）、１３…リード（接続部）、１４…酵素、１５…電子伝達メディエータ、２０，２０Ａ，２０Ｂ…導電部（導電層、複数の導電部）。

Claims (14)

  1. 　正極及び負極と、
    　前記正極及び前記負極のそれぞれに対応して接触するように配置される導電部と、
    を備える経皮通電パッチであって、
    　前記経皮通電パッチでは、前記正極と前記負極とを前記導電部を介して生体に接触させることにより当該生体に微弱電流を流す電気回路が形成され、前記電気回路が前記生体に流す微弱電流が０．５μＡ／ｃｍ２以上５００μＡ／ｃｍ２未満の電流密度を有する直流電流である、経皮通電パッチ。
  2. 　前記電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されている、
    請求項１に記載の経皮通電パッチ。
  3. 　前記電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が３５μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されている、
    請求項１に記載の経皮通電パッチ。
  4. 　前記電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が６０μＡ／ｃｍ２以上である直流電流を流すように構成されている、
    請求項１に記載の経皮通電パッチ。
  5. 　前記電気回路は、１ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が５００μＡ／ｃｍ２未満である直流電流を流すように構成されている、
    請求項１に記載の経皮通電パッチ。
  6. 　前記電気回路は、５ｋΩの抵抗に接続させてから遅くとも１０分経過した時点において流れている微弱電流の電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上１７５μＡ／ｃｍ２以下となるように構成されている、
    請求項１に記載の経皮通電パッチ。
  7. 　前記電気回路は、１０ｋΩの抵抗に接続した際に、電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以上３０μＡ／ｃｍ２以下である直流電流を流すように構成されている、
    請求項１に記載の経皮通電パッチ。
  8. 　前記電気回路は、１０ｋΩの抵抗に接続した際に、５０ｍＪ以上のエネルギー量を前記電気回路において発生するように構成されている、
    請求項１に記載の経皮通電パッチ。
  9. 　前記正極と前記負極とを電気的に接続する接続部を更に備え、
    　前記導電部は、前記正極及び前記負極のそれぞれに対応する複数の導電部から構成され、前記複数の導電部のそれぞれが、気泡を有するスポンジと、電解質からなる緩衝剤とを有し、前記気泡の内壁面に前記緩衝剤の固体が露出されており、
    　前記正極及び前記負極のうち少なくとも１つの電極は、酸化還元反応を触媒する酵素を担持する、
    請求項１～８の何れか一項に記載の経皮通電パッチ。
  10. 　前記酵素を担持する電極には、電子伝達メディエータが固定されている、
    請求項９に記載の経皮通電パッチ。
  11. 　前記電子伝達メディエータは、キノン系化合物又はフェニレンジアミン系化合物のメディエータである、
    請求項１０に記載の経皮通電パッチ。
  12. 　前記正極及び前記負極のそれぞれの面積は、８０ｃｍ２以下である、
    請求項１に記載の経皮通電パッチ。
  13. 　前記正極及び前記負極のそれぞれを収納する開口が設けられ、絶縁性を有する両面粘着テープを更に備え、
    　前記接続部は、前記両面粘着テープの一方の面に固定され、
    　前記導電部は、前記両面粘着テープの他方の面に固定される、
    請求項９に記載の経皮通電パッチ。
  14. 　請求項１に記載の経皮通電パッチを用いて前記生体に微弱電流を流す動作方法。
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