(57)【要約】  イオントフォレーシス装置は、電位を提供するように動作可能な作用側電極要素、電解質組成を含む電解質貯留槽、架橋した高分子電解質ゲルを含み、前記ゲルに分散された外部活性物質膜、前記外部活性物質膜に隣接する第１の面を有する界面層、及び、第１極性の活性物質を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体界面に活性物質を送達するイオントフォレーシス装置であって、
電位を提供するように動作可能な作用側電極要素と、
電解質組成を含む電解質貯留槽と、
多数の孔を有する外部活性物質膜と、
前記孔に分散する架橋した高分子電解質ゲルと、
前記架橋した高分子電解質ゲルに分散する第１の正に荷電した活性物質と、
前記外部活性物質膜に隣接する第１面と、生体界面に接触するように構成された第２面を有し、複数の一価イオンを有する界面層とを備え、
前記複数の一価イオンが正の電荷を有することを特徴とするイオントフォレーシス装置。
【請求項２】
前記界面層が多孔質膜物質を有することを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項３】
前記界面層がゲル又は接着剤の形態を取ることを特徴とする請求項２に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項４】
前記外部活性物質膜が第１極性のイオン交換膜の形態を取り、前記界面層が、前記イオン交換膜の前記第１極性の反対である第２極性の複数の一価イオンを含むことをことを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項５】
前記界面層が約１００μｍ未満の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項６】
前記電解質組成が、水及び生理学的イオンを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項７】
前記電解質組成が、酸化防止剤を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項８】
前記電解質組成が、ヒドロゲル及び生理学的イオンを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項９】
前記電解質組成が、酸化防止剤を更に含むことを特徴とする請求項８に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１０】
前記酸化防止剤が、アスコルビン酸、トコフェロール又はクエン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項７又は９に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１１】
前記電解質貯留槽と前記外部活性物質膜の間に配置された内部イオン選択膜を更に有することを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１２】
前記内部イオン選択膜が実質的にアニオンを通過させ、実質的にカチオンを遮断することを特徴とする請求項１１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１３】
前記外部活性物質膜の内側表面に隣接する外側表面を有する外部イオン選択膜を更に有することを特徴とする請求項１１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１４】
前記外部イオン選択膜が実質的にカチオンを通過させ、実質的にアニオンを遮断することを特徴とする請求項１３に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１５】
前記内部活性物質貯留槽に貯蔵された第２の正に荷電した活性物質を更に有することを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１６】
前記外部イオン選択膜に貯蔵された第３の正に荷電した活性物質を更に有することを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１７】
外側表面の下に配置される外部リリースライナーを更に備え、前記外部リリースライナーが、使用時に生体界面に隣接することを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１８】
前記イオントフォレーシス装置の外側表面に接触するマイクロニードルアレイを更に有することを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１９】
第１極性の第１の活性物質を含む活性物質貯留槽と、
多数の孔を有する外部活性物質膜と、
前記孔に分散する架橋した高分子電解質ゲルと、
前記架橋した高分子電解質ゲルに分散する前記第１極性の第２の活性物質と、
前記外部活性物質膜に隣接する第１面と、生体界面に接触するように構成された第２面を有し、前記第１極性の複数の一価イオンを含む界面層とを備えることを特徴とする活性物質を送達するための経皮送達装置。
【請求項２０】
前記界面層が多孔質膜物質を有することを特徴とする請求項１９に記載の経皮送達装置。
【請求項２１】
前記界面層がゲル又は接着剤の形態を取ることを特徴とする請求項１９に記載の経皮送達装置。
【請求項２２】
前記外部活性物質膜が第２極性のイオン交換膜の形態を取り、前記界面層が、前記イオン交換膜の前記第２極性の反対である第１極性の複数の一価イオンを含むことを特徴とする請求項１９に記載の経皮送達装置。
【請求項２３】
前記界面層が約１００μｍ未満の厚みを有することを特徴とする請求項１９に記載の経皮送達装置。
【請求項２４】
前記第１及び第２の活性物質が同じであることを特徴とする請求項１９に記載の経皮送達装置。
【請求項２５】
前記複数の一価イオンが親油性対イオンを有する共イオン塩から選択されることを特徴とする請求項１９に記載の経皮送達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的に、イオントフォレーシスの分野に、さらに特定的には、起電力及び／又は電流の影響下での治療物質や薬物などの活性物質の生体界面への送達に関する。
【０００２】
イオントフォレーシスは、例えば皮膚や粘膜などの生体界面にイオン性薬物や他の治療物質などの活性物質を送達するために起電力又は電流を用いる。
【０００３】
イオントフォレーシス装置は、典型的には、電源、例えば化学電池又は外部電源の反対極又は端子に各々接続される作用側電極構造体及び対向電極構造体を包含する。各電極構造体は、典型的には、起電力及び／又は電流を印加するためのそれぞれの電極要素を包含する。このような電極要素はしばしば、犠牲要素又は化合物、例えば銀又は塩化銀を含む。
【０００４】
活性物質は陽イオン性又は陰イオン性のいずれでもあり得、電源は、活性物質の極性に基づいて適切な電圧極性を印加するように構成され得る。イオントフォレーシスは、有益には、活性物質の送達速度を増強するか又は制御するために用いられ得る。活性物質は、貯留槽、例えばキャビティ中に保存され得る。代替的には、活性物質は、多孔性構造又はゲルのような貯留槽中に保存され得る。
【特許文献１】国際公開第９２／０７６１８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
イオン選択膜は、活性物質貯留槽と生体界面との間の極性選択的障壁として役立つように配置され得る。典型的には、一の特定の型のイオン（例えば荷電した活性物質）に関してのみ実質的に透過性の膜は、皮膚又は粘膜からの逆荷電イオンの逆流を防止する。イオントフォレーシス装置と多層の膜の組合せは活性物質の効率的で制御された送達をもたらし、電極システムの選択に柔軟性をもたらすが、これらの膜からの送達は困難であり得る。薬物やワクチンなどの生物学的活性物質は膜上に乾燥状態で配置される必要があり得るため、その上で吸収される薬物の量が投与量の必要に十分に見合わない場合がある。
【０００６】
イオントフォレーシス装置の商業的受入れは、種々の因子、例えば製造コスト、保存寿命、貯蔵中の安定性、活性物質送達の効率及び／又は適時性、生物学的能力、及び／又は廃棄問題に依存する。イオントフォレーシス装置の商業的受入れは、生物学的活性物質の効率的で制御された送達を行う能力とともに、その使用容易性及び多用途性にも依存する。従って、イオントフォレーシス装置を用いた活性物質の制御された送達を提供するための新規のアプローチを有することが望ましい。
【０００７】
本開示は、上記の１つ又は複数の欠点を克服し、そしてさらなる関連の利点を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様において、本開示は、生体界面に活性物質を送達するイオントフォレーシス装置に向けられる。当該イオントフォレーシス装置は、作用側電極要素と、電解質貯留槽と、外部活性物質膜と、界面層とを有する。
【０００９】
作用側電極要素は、電位を提供するように動作可能である。電解質貯留槽は電解質組成を含む。外部活性物質膜は、多数の孔を含む。いくつかの実施形態では、架橋した高分子電解質ゲルが当該孔に分散する。いくつかのさらなる実施形態では、第１の正に荷電した活性物質が架橋した高分子電解質ゲル中に分散する。
【００１０】
界面層は、外部活性物質膜に隣接する第１面と、生体界面に接触するように構成された第２面とを有する。いくつかの実施形態では、界面層は正の電荷を有する複数の一価イオンを含む。
【００１１】
他の態様において、本開示は、生体界面に活性物質を送達する経皮送達装置に向けられる。この装置は、活性物質貯留槽、外部活性物質膜及び界面層を含む。
【００１２】
活性物質貯留槽は、第１極性の第１の活性物質を含む。外部活性物質膜は、多数の孔を含む。いくつかの実施形態では、架橋した高分子電解質ゲルが当該孔に分散する。いくつかの実施形態では、第１極性の第２の活性物質が架橋した高分子電解質ゲルに分散する。界面層は、外部活性物質膜に隣接する第１面と、生体界面に接触するように構成された第２面とを含む。いくつかの実施形態では、界面層は、第１極性の複数の一価イオンを含む。
【００１３】
他の側面では、本開示は、皮膚や粘膜などの生体界面への活性物質の送達のためのイオントフォレーシス装置であって、活性物質の利用可能性、安定性、装荷及び放出を改善するイオントフォレーシス装置に向けられる。この装置は、電位を提供するように動作可能な作用側電極要素、電解質組成を有する電解質貯留槽、及び、微多孔質膜内に高分子電解質ゲルマトリクスを有する外部活性物質膜を備える。いくつかの実施形態では、高分子電解質ゲルマトリクスは架橋した高分子電解質ゲルマトリクスの形態を取る。外部活性物質膜は、イオントフォレーシス装置の一体的な要素であり得、或いは、別個に保管されて、使用前に装置の外側表面に配置され得る。任意的には、電解質貯留槽と外部活性物質膜の間に内部イオン選択膜が配置されることができ、内部イオン選択膜と外部活性物質膜の間に活性物質貯留槽が配置され得る。任意的には、外部イオン選択膜が内部薬物貯留槽と外部活性物質膜の間に配置され得る。
【００１４】
微多孔質膜の孔を充填するカチオン交換架橋高分子電解質ゲルはカチオン性の活性物質を結合し、これにより、装荷容量を増強する。電気化学的に誘起された、陽子を内部活性物質貯留槽に移動させるｐＨ変化により、負に荷電した高分子電解質ゲルは中性化され、カチオン性の活性物質がゲルマトリクスから解離する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付の図面中では、同一参照番号は類似の要素又は作用を示す。添付の図中の要素のサイズ及び相対位置は、必ずしもスケール通りには描かれていない。例えば、種々の要素の形状及び角度はスケール通りには描かれていないし、これらの要素のいくつかは、添付の図面を見やすくするために随意に拡大され、配置される。さらに、図示される要素の特定の形状は、その特定の要素の実際の形状に関する何らの情報をも伝えるよう意図されておらず、専ら添付の図面中での認識を容易にするために選択されている。
【００１６】
下記において、或る種の特定の詳細は、種々の開示実施形態の十分な理解を提供するために含まれる。しかしながら、実施形態は１つ又は複数のこれらの特定の詳細なしに、或いは他の方法、構成成分、材料等を用いて実行され得ると当業者は認識する。その他の場合、電圧及び／又は電流調整器を含むがこれには限定されない制御装置に関連する既知の構造物は、実施形態の不必要に曖昧な記述を避けるために詳細に示されても記載されてもいない。
【００１７】
文脈から他の解釈が必要とされない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲全体を通して、「含む（comprise）」という語及びその変形、例えば「含む（comprises）」及び「含む（comprising）」は、公然の包括的意味で、「包含するが、限定されない」と解釈されるべきである。
【００１８】
本明細書全体を通して、「一実施形態」又は「１つの実施形態」又は「別の実施形態において」という言及は、実施形態に関連して記載される特定の関連のある特徴、構造又は特質が少なくとも１つの実施形態に包含されるということを意味する。したがって本明細書全体を通して種々の箇所における「一実施形態における」又は「１つの実施形態における」又は「別の実施形態における」という語句の出現は、必ずしもすべてが同一実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造又は特質は、１つ又は複数の実施形態において任意の好適な態様で組合せられ得る。
【００１９】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数の指示物を包含するということに留意すべきである。したがって例えば「活性物質膜」を含むイオントフォレーシス装置への言及は、単一の活性物質膜、或いは２つ以上の活性物質膜を包含する。「又は」という用語は一般的に、はっきりと別記しない限り、「及び／又は」を含めた意味で用いられるということにも留意すべきである。
【００２０】
本明細書中で用いる場合、「膜」という用語は、透過性である場合も、透過性でない場合もある境界、層、障壁、又は物質を意味する。「膜」という用語はさらに、界面を指し得る。別記しない限り、膜は、固体、液体又はゲルの形態をとり得るし、そして明確な格子、非架橋構造又は架橋構造を有しても、有しなくてもよい。
【００２１】
本明細書中で用いる場合、「イオン選択膜」という用語は、イオンに対して実質的に選択性であり、或る種のイオンを通すが、他のイオンの通過を遮断する膜を意味する。イオン選択膜は、例えば電荷選択膜の形態をとり得、又は半透性膜の形態をとり得る。
【００２２】
本明細書中で用いる場合、「電荷選択膜」という用語は、主にイオンにより保有される極性又は電荷に基づき、イオンを実質的に通過及び／又は実質的に遮断する膜を意味する。電荷選択膜は典型的にはイオン交換膜を指し、そしてこれらの用語は、本明細書中で及び添付の特許請求の範囲において互換的に用いられる。電荷選択膜又はイオン交換膜は、陽イオン交換膜、陰イオン交換膜及び／又は両極性膜の形態をとり得る。陽イオン交換膜は、陽イオンの通過を実質的に許容し、そして陰イオンを実質的に遮断する。市販の陽イオン交換膜の例としては、ＮＥＯＳＥＰＴＡ、ＣＭ−１、ＣＭ−２、ＣＭＸ、ＣＭＳ及びＣＭＢ（株式会社トクヤマ）の呼称で入手可能なものが挙げられる。逆に陰イオン交換膜は、陰イオンの通過を実質的に許容し、そして陽イオンを実質的に遮断する。市販の陰イオン交換膜の例としては、ＮＥＯＳＥＰＴＡ、ＡＭ−１、ＡＭ−３、ＡＭＸ、ＡＨＡ、ＡＣＨ及びＡＣＳ（同じく株式会社トクヤマ）の呼称で入手可能なものが挙げられる。
【００２３】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「両極性膜」という用語は、２つの異なる電荷又は極性に対して選択的である膜を意味する。別記しない限り、両極性膜は、一体膜構造、多重膜構造又は積層膜の形態をとり得る。一体膜構造は、陽イオン交換物質又は基を含む第一の部分と、陰イオン交換物質又は基を含む第一の部分と向き合った第二の部分とを包含し得る。多重膜構造（例えば二重皮膜構造）は、陰イオン交換膜に積層されるか又はそうでなければ結合される陽イオン交換膜を含み得る。陽イオン及び陰イオン交換膜は最初に異なる構造物として出発し、そしてその結果生じる両極性膜の構造中でそれらの弁別性を保持し得るか、又は保持し得ない。
【００２４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「半透性膜」という用語は、イオンのサイズ又は分子量に基づいて実質的に選択的である膜を意味する。したがって半透性膜は、第一の分子量又はサイズのイオンを実質的に通す一方で、第一の分子量又はサイズより大きい第二の分子量又はサイズのイオンの通過を実質的に遮断する。或る実施形態では、半透性膜は、第一の速度で或る分子の通過を許容し、或る他の実施形態では、第一の速度と異なる第二の速度で或る他の分子の通過を許容し得る。さらなる実施形態では、「半透性膜」は或る種の選択された分子のみの通過を許容する選択的透過性膜の形態をとり得る。
【００２５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「多孔性膜」という用語は、問題のイオンに関して実質的に選択的ではない膜を意味する。例えば多孔性膜は、極性に基づいて実質的に選択的でなく、且つ対象の要素又は化合物の分子量又はサイズに基づいて実質的に選択的でないものである。
【００２６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「ゲルマトリクス」という用語は、三次元網目構造、固体中の液体のコロイド懸濁液、半固体、架橋ゲル、非架橋ゲル、ゼリー様状態等の形態をとる貯留槽の型を意味する。いくつかの実施形態では、ゲルマトリクスは、絡み合い高分子（例えば円柱状ミセル）の三次元網目構造から生じ得る。ヒドロゲルは、例えばゲルの形態で実質的に水で構成される架橋親水性ポリマーの三次元網目構造を指す。ヒドロゲルは、正味正電荷又は負電荷を有し得るか、又は中性であり得る。
【００２７】
種々の導電性のヒドロゲルは、例えば、医療分野において対象の皮膚への電気的界面を与えるために、或いは、装置内で電気刺激を対象に結合させるために使用され、知られている。ヒドロゲルは皮膚を水和し、これにより、皮膚を膨らませて活性成分のより効率的な送達を可能にする一方で、ヒドロゲルを介する電気刺激による火傷に対して保護をする。このようなヒドロゲルの例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，８０３，４２０号；６，５７６，７１２号；６，９０８，６８１号；６，５９６，４０１号；６，３２９，４８８号；６，１９７，３２４号；５，２９０，５８５号；６，７９７，２７６号；５，８００，６８５号；５，６６０，１７８号；５，５７３，６６８号；５，５３６，７６８号；５，４８９，６２４号；５，３６２，４２０号；５，３３８，４９０号及び５，２４０９９５号に開示されている。このようなヒドロゲルの更なる例は米国特許公開公報第２００４／１６６１４７号;第２００４／１０５８３４号及び第２００４／２４７６５５号に開示されている。種々のヒドロゲル又はヒドロゲルシートの商品名には、ＣｏｒｉｕｍによるＣｏｒｐｌｅｘ（登録商標）、３ＭによるＴｅｇａｇｅｌ（登録商標）、ＢＤによるＰｕｒａＭａｔｒｉｘ（登録商標）、ＢａｒｄによるＶｉｇｉｌｏｎ（登録商標）、Ｃｏｎｍｅｄ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＣｌｅａｒＳｉｔｅ（登録商標）、Ｓｍｉｔｈ  ＆  ＮｅｐｈｅｗによるＦｌｅｘｉＧｅｌ（登録商標）、ＭｅｄｌｉｎｅによるＤｅｒｍａ−Ｇｅｌ（ＴＭ）、Ｊｏｈｎｓｏｎ  ＆  ＪｏｈｎｓｏｎによるＮｕ−Ｇｅｉ（ＴＭ）及びＫｅｎｄａｌｌによるＣｕｒａｇｅｌ（ＴＭ）、或いは、Ｓｕｎ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｌｅｎｓ  Ｃｏ．，  Ｌｔｄ．から入手可能なアクリルヒドロゲルフィルムが含まれる。
【００２８】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「官能基」という用語は一般に、物（例えば表面、分子、ポリマー、物質、粒子、ナノ粒子等）に特定の特性又は特別な機能を付与する化学基を指す。例えば化学基の例としては、その官能基を含む物に或る種の特徴的特質を付与する原子、原子の配置、原子、分子、部分等の会合基、が挙げられる。例示的な特徴的特質及び／又は機能としては、化学的特性、化学反応特性、会合特性、静電的相互作用特性、結合特性、生体適合特性等が挙げられる。いくつかの実施形態では、官能基としては、１つ又は複数の非極性、親水性、疎水性、親有機性、親油性、疎油性、酸性、塩基性、中性等の官能基が挙げられる。
【００２９】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「高分子電解質（単数）／polyelectrolyte」又は「高分子電解質（複数）」という用語は、電解質基を含む繰り返し単位を有する高分子を指す。例示的な電解質基には、例えば、カチオン、アニオン、アミン、置換アミノ基、酸、ハロゲン化炭化水素、スルホン酸、カルボキシル基、フェノール、４級アミン、金属、ＮＨ３＋、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯ−、−ＳＯ３、−ＣＨ２Ｎ＋（ＣＨ３）３など、又はその組合せなどの作用基（active group）とともに、官能基（例えば電荷官能基など）が含まれる。幾つかの実施形態では、電荷官能基は、広範囲の環境（例えば、変化するｐＨ範囲）に渡って正又は負のいずれかを維持し得る。幾つかの実施形態では、第１の極性のイオン性要素（ionic constituent）は「高分子電解質」の高分子鎖に付着する一方で、第１の極性の反対の第２の極性のイオン性要素は溶液中に自由に拡散する。いくつかの実施形態では、第２の極性の基は水性溶液中に解離して高分子を荷電させる。
【００３０】
幾つかの実施形態では、高分子電解質は、電解質（塩）及び高分子（高分子量化合物）の双方に近似する特性を有し得、高分子塩（polysalt)とも称され得る。塩と同様に、高分子電解質の溶液は電気的に導電性であり、高分子と同様に、高分子電解質の溶液は種々の粘性混合物の形態を取り得る。高分子電解質の例には、例えば、ポリペプチド（例えば、全てのタンパク質）、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）などの生物学的分子が含まれる。
【００３１】
更なる高分子電解質の例には、弱又は強高分子電解質、天然及び合成高分子電解質、荷電高分子、タンパク質、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（2-hydroxyethyl methacrylates）、ポリエチレングリコール、メタアクリレート、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（poly(sodium polystyrene sulfonate)）、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレンイミン、ポリアクリロイル−Ｌ−プロリンメチルエステル（poly(acryloyl-L-proline methyl ester)）、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミノ（poly(dimethylaminopropylacrylamides)）及びその塩が含まれる。
【００３２】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「高分子電解質ゲル」又は「高分子電解質ゲルマトリクス」という用語は、イオン性要素（例えば、カチオン性、アニオン性など）を含む「ゲルマトリクス」を意味する。幾つかの実施形態では、「高分子電解質ゲルは、１又は複数の高分子電解質を含む。幾つかの実施形態では、「高分子電解質ゲル」は、イオンネットワーク（ionic network）上の部分を形成するイオン性要素を含む。
【００３３】
幾つかの実施形態では、「高分子電解質ゲル」は、例えば、多孔性、及び／又は、微多孔性の膜、基板などの孔を充填するに適した「ゲルマトリクス」を形成する。幾つかの更なる実施形態では、「高分子電解質ゲル」は、例えば、多孔性、及び／又は、微多孔性の膜、基板などの孔を充填するに適した架橋した「ゲルマトリクス」を形成し得る。高分子電解質ゲルの例には、イオン交換樹脂、ヒドロゲルなどが含まれる。
【００３４】
一の実施形態では、高分子電解質ゲルは高分子電解質ヒドロゲルを含む。他の実施形態では、高分子電解質ゲルは、ゲルの形態の架橋した親水性高分子の３次元ネットワークの形態を取り得、実質的に水を含む。高分子電解質ヒドロゲルは、正味正荷電、正味負荷電を有し得、或いは中性であり得る。多孔性ゲル及び多孔性高分子電解質ゲルの特定の詳細が、その全体が参照により本明細書に組み込まれる２００１年７月１０日に発行した米国特許第６，２５８，２７６号、１９９７年１０月１７日に出願され、米国出願公開番号第２００３／０１６８４０４号を有する米国特許出願第０９／２８４，６５０号、２００４年２月２日に出願され、米国出願公開番号第２００４／０２０３１４９号を有する米国特許出願第１０／７６９，９５３号、；２００２年７月１８日に出願され、米国出願公開番号第２００５／００１１８２６号を有する米国特許出願第１０／４８４，０５９号、２００２年７月１８日に出願ｓれ、国際公開番号第０３／００８０７８号を有する国際出願番号ＰＣＴ／ＣＡ０２／０１１０２に開示されている。
【００３５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「貯留槽」という用語は、液体状態、固体状態、気体状態、混合状態及び／又は遷移状態で、要素、化合物、製剤組成物、活性物質等を保有するための任意の形態のメカニズムを意味する。例えば別記しない限り、貯留槽は、一構造物により形成される１つ又は複数のキャビティを含み得るし、そしてこのようなものが少なくとも一時的に要素又は化合物を保有し得る場合には、１つ又は複数のイオン交換膜、半透性膜、多孔性膜及び／又はゲルを含み得る。典型的には、貯留槽は、生体界面への起電力及び／又は電流による生物学的活性物質の放出の前に、このような物質を保有する役割を果たす。貯留槽は、電解質溶液も保有し得る。
【００３６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「活性物質（active agent）」という用語は、任意の宿主、動物、脊椎動物又は無脊椎動物、例えば魚類、哺乳類、両生類、爬虫類、鳥類及びヒトからの生物学的応答を引き出す化合物、分子又は治療物質を指す。活性物質の例としては、治療用物質、薬学的物質、調合薬（例えば薬剤、治療用化合物、薬学的塩等）、非調合薬（例えば化粧用物質等）、ワクチン、免疫学的作用物質、局所麻酔薬又は全身麻酔薬又は鎮痛剤、抗原又はタンパク質又はペプチド、例えばインスリン、化学療法薬、抗腫瘍薬が挙げられる。
【００３７】
いくつかの実施形態では、「活性物質」という用語はさらに、活性物質、並びにその薬理学的活性塩、薬学的に許容可能な塩、プロドラッグ、代謝産物、類縁体等を指す。いくつかのさらなる実施形態では、活性物質としては、少なくとも１つのイオン性、陽イオン性、イオン化可能及び／又は中性治療薬及び／又はそれらの薬学的に許容可能な塩が挙げられる。さらに他の実施形態では、活性物質は、水性媒質中で正に荷電され及び／又は正電荷を生じ得る１つ又は複数の「陽イオン性活性物質」を含み得る。例えば多数の生物学的活性物質は、陽性イオンに容易に転化可能であるか又は水性媒質中で正荷電イオン及び対イオンに解離し得る官能基を有する。その他の活性物質は、分極されるか又は分極可能であり、即ち別の部分に比べてある部分で極性を示す。例えばアミノ基を有する活性物質は、典型的には、固体状態でアンモニウム塩形態をとり、そして適切なｐＨの水性媒質中で遊離アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）に解離することができる。
【００３８】
「活性物質」という用語は、電気浸透圧流により送達され得る電気的に中性な作用物質、分子又は化合物も指す。電気的に中性な作用物質は、典型的には、例えば電気泳動中の溶媒の流れにより運ばれる。したがって適切な活性物質の選択は、当業者の知識内である。
【００３９】
いくつかの実施形態において、１つ又は複数の活性物質は、鎮痛薬、麻酔薬、麻酔薬ワクチン、抗生剤、アジュバント、免疫学的アジュバント、免疫原、寛容原、アレルゲン、トル様受容体アゴニスト、トル様受容体アンタゴニスト、免疫調節物質、免疫応答物質、免疫刺激物質、特異的免疫刺激物質、非特異的免疫刺激物質、及び免疫抑制物質、又はこれらの組合せから選択されてもよい。
【００４０】
このような活性物質の非限定的な例としては、リドカイン、アルチカイン及び−カイン群の他のもの、モルヒネ、ヒドロモルホン、フェンタニル、オキシコドン、ヒドロコドン、ブプレノルフィン、メタドン及び同様のオピオイドアゴニスト、コハク酸スマトリプタン、ゾルミトリプタン、ナラトリプタンＨＣｌ、安息香酸リザトリプタン、リンゴ酸アルモトリプタン、コハク酸フロバトリプタン及び他の５−ヒドロキシトリプタミン１受容体サブタイプアゴニスト、レシキモド（resiquimod）、イミキモド（imiquidmod）並びに同様のＴＬＲ７及びＴＬＲ８のアゴニスト及びアンタゴニスト、ドンペリドン、塩酸グラニセトロン、オンダンセトロン及びこのような鎮吐剤、酒石酸ゾルピデム及び同様の睡眠剤、Ｌ−ドーパ及び他の抗パーキンソン病薬、アリピプラゾール、オランザピン、クエチアピン、リスペリドン、クロザピン及びジプラシドン並びに他の精神安定剤、エクセナチド等の糖尿病薬、並びに肥満及び他の疾患の治療用のペプチド及びタンパク質が挙げられる。
【００４１】
麻酔活性物質又は鎮痛薬のさらなる非限定的な例としては、アンブカイン、アメトカイン、ｐ−アミノ安息香酸イソブチル、アモラノン、アモキセカイン、アミロカイン、アプトカイン、アザカイン、ベンカイン、ベノキシネート、ベンゾカイン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアラニルベンゾカイン、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシルベンゾカイン、グリシルベンゾカイン、β−アドレナリン受容体アンタゴニストベトキシカイン、ブメカイン、ブピバカイン（bupivicaine）、レボブピバカイン（levobupivicaine）、ブタカイン、ブタンベン、ブタニリカイン、ブテタミン、ブトキシカイン、メタブトキシカイン、カルビゾカイン（carbizocaine）、カルチカイン、セントブクリジン（centbucridine）、セパカイン（cepacaine）、セタカイン（cetacaine）、クロロプロカイン、コカエチレン、コカイン、プソイドコカイン、シクロメチカイン、ジブカイン、ジメチソキン、ジメトカイン、ジペロドン、ジクロニン、エコグニン（ecognine）、エコゴニジン（ecogonidine）、アミノ安息香酸エチル、エチドカイン、ユープロシン、フェナルコミン、フォモカイン、ヘプタカイン、ヘキサカイン、ヘキソカイン、ヘキシルカイン、ケトカイン、ロイシノカイン、レボキサドロール、リグノカイン、ロツカイン、マーカイン、メピバカイン、メタカイン、塩化メチル、ミルテカイン、ネパイン、オクタカイン、オルトカイン、オキセタゼイン、パレントキシカイン（parenthoxycaine）、ペンタカイン、フェナシン、フェノール、ピペロカイン、ピリドカイン、ポリドカノール、ポリカイン、プリロカイン、プラモキシン、プロカイン（ノボカイン（登録商標））、ヒドロキシプロカイン、プロパノカイン、プロパラカイン、プロピポカイン、プロポキシカイン、ピロカイン、カタカイン、リノカイン、リソカイン、ロドカイン、ロピバカイン、サリチルアルコール、テトラカイン、ヒドロキシテトラカイン、トリカイン（tolycaine）、トラペンカイン、トリカイン（tricaine）、トリメカイン、トロパコカイン、ゾラミン、これらの薬学的に許容可能な塩、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００４２】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「アゴニスト」という用語は、受容体（例えばトル様受容体等）と結合することで細胞性応答を生じ得る化合物を指す。アゴニストは、受容体と直接結合するリガンドであり得る。代替的には、アゴニストは、受容体を直接結合する別の分子と複合体を形成することにより、或いはそうでなければ受容体に直接結合するように化合物の修飾を生じることにより、間接的に受容体と結合し得る。
【００４３】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「アンタゴニスト」という用語は、受容体（例えば、オピオイド受容体トル様受容体等）と結合することで細胞性応答を阻害し得る化合物を指す。アンタゴニストは、受容体と直接結合するリガンドであり得る。代替的には、アンタゴニストは、受容体と直接結合する別の分子と複合体を形成することにより、或いはそうでなければ受容体に直接結合するように化合物の修飾を生じることにより、間接的に受容体と結合し得る。
【００４４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「有効量」又は「治療的有効量」という用語は、所望の結果を達成するための投与量で及び必要な時間の間の有効な量を含む。薬学的作用物質を含有する組成物の有効量は、対象の疾患の段階、年齢、性別及び体重のような因子により変わり得る。
【００４５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「鎮痛薬」という用語は、対象の身体の一領域における神経感覚を減少、緩和、低減、軽減、又は消滅させる作用物質を指す。いくつかの実施形態では神経感覚は疼痛に関連し、他の態様においては、神経感覚は不快感、痒み、灼熱痛、過敏、刺痛、「爬行」圧感、温度変動（例えば発熱）、炎症、疼痛又はその他の神経感覚に関する。
【００４６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「麻酔薬」という用語は、対象の身体の一領域における感覚の可逆的喪失を生じる作用物質を指す。いくつかの実施形態では、麻酔薬は、それが対象の身体の一特定領域のみにおける感覚の喪失を生じる場合、「局所麻酔薬」であるとみなされる。
【００４７】
当業者が認識するように、いくつかの作用物質は、周囲の状況及びその他の変数、例えば投与量、送達方法、医学的条件又は医学的処置、並びに個々の対象の遺伝的素質（これらに限定されない）によって、鎮痛薬及び麻酔薬の両方として作用し得る。さらに、他の目的のために典型的に用いられる作用物質は、或る種の周囲状況下で又は特定条件下では、局所麻酔性又は膜安定特性を保有し得る。
【００４８】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「免疫原」という用語は、免疫応答を引き出す任意の作用物質を指す。免疫原の例としては、天然又は合成（例えば修飾）ペプチド、タンパク質、脂質、オリゴヌクレオチド（ＲＮＡ、ＤＮＡ等）、化学物質又はその他の作用物質が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４９】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「アレルゲン」という用語は、アレルギー性応答を引き出す任意の作用物質を指す。アレルゲンのいくつかの例としては、化学物質及び植物、薬剤（例えば抗生物質、血清）、食物（例えばミルク、小麦、卵等）、細菌、ウイルス、その他の寄生生物、吸入因子（埃、花粉、香料、煙）、及び／又は物理的作因（熱、光、摩擦、放射線）が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書中で用いる場合、アレルゲンは免疫原であり得る。
【００５０】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「アジュバント」という用語及びその任意の派生物は、それ自体が投与される場合、（たとえあったとしても）わずかな直接作用を有しながら、別の作用物質の作用を修飾する作用物質を指す。例えばアジュバントは、製剤の潜在効力又は効能を増大し得るか、或いはアジュバントは免疫応答を変えるか又はそれに影響を及ぼし得る。
【００５１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「オピオイド」という用語は一般に、オピオイド受容体と結合するか、及び／又はそれと相互作用する任意の作用物質を指す。オピオイド類の例としては、内因性オピオイドペプチド、アヘンアルカロイド（例えばモルヒネ、コデイン等）、半合成オピオイド（例えばヘロイン、オキシコドン等）、合成オピオイド（例えばブプレノルフィンメペリジン、フェンタニル、モルフィナン、ベンゾモルファン誘導体等）、並びにアヘンアルカロイドと関連しない構造を有するオピオイド（例えばペチジン、メタドン等）が挙げられる。
【００５２】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「ビヒクル」、「担体」、「薬学的ビヒクル」、「薬学的担体」、「薬学的に許容可能なビヒクル」又は「薬学的に許容可能な担体」という用語は互換的に用いられ、そして通常は薬学的組成物を製造するために製薬産業で用いられる薬学的に許容可能な固体又は液体の、希釈又は封入するための、充填又は運搬作用物質を指す。ビヒクルの例としては、対象に接触するのに用いるのに適している任意の液体、ゲル、軟膏、クリーム、溶剤、希釈剤、流体軟膏基剤、小胞、リポソーム、ニソーム、エタソーム、トランスフェルソーム、ウィロソーム、非イオン性界面活性物質小胞、リン脂質界面活性物質小胞、ミセル等が挙げられる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、薬学的ビヒクルは、薬理学的活性物質を含む及び／又は送達するが、一般的に他の面では薬理学的に不活性であると考えられる組成物を指す。いくつかの他の実施形態では、薬学的ビヒクルは、例えば損傷、さらなる損傷又は要素への曝露などの状態からの適用部位に対する防御を提供することにより、粘膜又は皮膚などの部位に適用された場合に、何らかの治療効果を有し得る。したがっていくつかの実施形態では、薬学的ビヒクルは、処方物中に薬理学的作用物質を伴わずに防御のために用いられ得る。
【００５４】
ビヒクルの例には、分解性又は非分解性ポリマー、ヒドロゲル、オルガノゲル、リポソーム、ニソーム、エタソーム、トランスフェルソーム、ウィロソーム、環状オリゴ糖、非イオン性界面活性物質小胞、リン脂質界面活性物質小胞、ミセル、ミクロスフェア、クリーム、乳濁液、ローション、ペースト、ゲル、軟膏、オルガノゲル等、並びに対象の皮膚又は粘膜を通過する作用物質の輸送を可能にする任意のマトリクスが挙げられる。少なくとも１つの実施形態において、ビヒクルは、本明細書中に開示される組成の処方物の制御された放出を可能にする。
【００５５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる場合、「対象（subject）」という用語は、一般的に、任意の宿主、動物、脊椎動物又は無脊椎動物を指し、そして魚類、哺乳類、両生類、爬虫類、鳥類及び特にヒトを含む。
【００５６】
図１Ａ及び図１Ｂは、対象に１つ又は複数の活性物質を送達するための例示的イオントフォレーシス薬物送達システム６を示す。システム６は、それぞれ作用側電極構造体１２及び対向電極構造体１４並びに電源１６を含めたイオントフォレーシス装置８を包含する。作用側電極構造体１２及び対向電極構造体１４は、イオントフォレーシスにより、生体界面１８（例えば皮膚又は粘膜の一部）に作用側電極構造体１２中に含有される活性物質を供給するために電源１６と電気的に結合可能である。イオントフォレーシス装置８は、任意に、生体適合性のバッキング１９を包含する。いくつかの実施形態では、生体適合性のバッキング１９は、イオントフォレーシス装置８を包む。いくつかの他の実施形態では、生体適合性のバッキング１９は、対象の生体界面１８とイオントフォレーシス装置８を物理的に結合する。いくつかの実施形態では、システム６は、対象の生体界面への１つ又は複数の治療用活性物質の経皮送達を提供し、そして限られた時間に渡って対象における痛覚消失又は感覚消失（aesthesia）を誘導するように構成される。
【００５７】
図３、４は、対象に１又は複数の活性物質を送達するための例示的な経皮送達システム６を示す。システム６は、それぞれ作用側電極構造体１２及び対向電極構造体１４並びに電源１６を含めたイオントフォレーシス装置８を包含する。イオントフォレーシス装置８の全体的な形状は、例えば、図３、４に示されるものを含めて多様な幾何学的形態を取りうる。
【００５８】
いくつかの実施形態では、作用側電極構造体１２は、正の電極構造体の形態を取り、非作用側電極構造体１４は負の電極構造体の形態を取る。代替的には、非作用側電極構造体１４が負の構造体の形態を取り得、作用側電極構造体１４が正の電極構造体の形態を取り得る。作用側電極構造体１２及び非作用側電極構造体１４は、イオントフォレーシスにより、生体界面（例えば皮膚又は粘膜の一部）に作用側電極構造体１２中に含有される活性物質を供給するために電源１６と電気的に結合可能である。
【００５９】
イオントフォレーシス装置８は、任意的にバッキング１９を含み得る。幾つかの実施形態では、バッキング１９はイオントフォレーシス装置８を収容する。いくつかの他の実施形態では、生体適合性バッキング１９は、対象の生体界面１８とイオントフォレーシス装置８を物理的に結合する。いくつかの実施形態では、システム６は、対象の生体界面への１つ又は複数の治療用活性物質の経皮送達を提供するように構成される。
【００６０】
図５、６Ａ及び６Ｂに示されるように、作用側電極構造体１２はさらに、作用側電極構造体１２の内部２０から外部２２に向けて、作用側電極要素２４、電解質２８を保存する電解質貯留槽２６、内部イオン選択膜３０、１つ又は複数の活性物質３１６を貯留する１つ又は複数の活性物質貯留槽３４、付加的活性物質４０を任意に貯蔵する任意の最外部イオン選択膜３８、並びに最外部イオン選択膜３８の外側表面４４により担持される任意のさらなる活性物質４２を含み得る。上記要素又は構造のそれぞれについて、以下に詳述する。
【００６１】
作用側電極構造体１２は、作用側電極構造体１２の２つの層の間に、例えば内部イオン選択膜１３０と内部活性物質貯留槽３４との間に任意の内部封止ライナー（示されていない）をさらに包含し得る。内部封止ライナーは、存在する場合、生体界面１１８へのイオントフォレーシス装置の適用前に取外される。作用側電極構造体１２は、更に任意的な外部リリースライナー４６を有し得る。
【００６２】
いくつかの実施形態では、１又は複数の活性物質貯留槽３４は、１つ又は複数の活性物質３６、４０、４２を輸送し、送達し、被包し（encapsulating）、及び／又は、運搬するためのビヒクル及び／又は薬学的組成物を装荷可能である。幾つかの実施形態では、薬学的組成物は、治療敵に有効な１つ又は複数の活性物質３６、４０、４２を含む。作用側電極要素２４は、電源１６の第一の電極１６aと電気的に結合され、そして作用側電極構造体１２に配置されて、起電力を印加して、作用側電極構造体１２の種々の他の構成成分を介して活性物質３６、４０、４２を輸送する。通常使用条件下で、印加起電力の大きさは一般に、治療的有効用量プロトコールに従って１つ又は複数の活性物質を送達するために必要とされるものである。いくつかの実施形態では、大きさは、イオントフォレーシス送達装置８の電気化学的ポテンシャルを操作する通常の使用に見合うか又はそれを超えるように選択される。少なくとも一つの作用側電極要素２４は、対象における痛覚消失又は感覚消失（aesthesia）を誘導するように、薬学的組成物（少なく一つのオピオイドアゴニスとの組合せでの少なくとも１つの鎮痛性又は麻酔性の活性物質を含む）を少なくとも１つの活性物質貯留槽３４から対象の生体界面１８に駆動するために起電力を提供可能である。
【００６３】
作用側電極要素２４は、種々の形態をとり得る。一実施形態では、作用側電極要素２４は、有益には、炭素ベースの作用側電極要素の形態をとり得る。このようなものは、例えば多重層、例えば炭素を含むポリマーマトリクス及び炭素繊維又は炭素繊維紙を含む導電性シートを含み、例えば同一出願人による係属中の特願２００４／３１７３１７号（２００４年１０月２９日提出）に記載されている。炭素ベースの電極は、それ自体が電気化学反応を受けないか又は電気化学反応に関与しない不活性電極である。したがって不活性電極は、システムに印加される電位で電子を受容するか又は付与し得る化学種の酸化又は還元により電流を分配する（例えば水の還元又は酸化によりイオンを発生する）。不活性電極の付加的な例としては、ステンレススチール、金、白金、キャパシタ炭素（capacitive carbon）又は黒鉛が挙げられる。
【００６４】
代替的には、犠牲導電性物質、例えば化合物又はアマルガムの活性電極も用いられ得る。犠牲電極は水の電気分解を引き起こさず、それ自体は酸化されるか又は還元される。典型的には、陽極に関しては、金属／金属塩が用いられ得る。このような場合、金属は金属イオンに酸化されて、これは次に不溶性塩として析出される。このような陽極の一例としては、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極が挙げられる。逆反応は陰極で起こり、金属イオンが還元され、そして対応する陰イオンが電極の表面から放出される。
【００６５】
犠牲電極（例えば、Ａｇ／ＡｇＣｌ）が陽極に使用された場合には、電極自身が酸化される。電気化学的に陽子が生成されないため、電解質２８は緩衝溶液により酸性に保たれる。電場下では、電解質貯留輸送のＨ＋イオンの陽子は内部活性物質貯留槽３４に移動するように誘導され得る。
【００６６】
電解質貯留槽２６は、種々の形態、例えば電解質２８を保持し得る任意の構造をとり、そしていくつかの実施形態では、例えば電解質２８がゲル形態、半固体形態又は固体形態である場合、電解質２８自体でさえあり得る。例えば電解質貯留槽２６は、特に電解質２８が液体である場合、パウチ又はその他の容器、或いは孔、キャビティ又は隙間を有する膜の形態をとり得る。
【００６７】
一実施形態では、電解質２８は、イオン性構成成分又はイオン化可能構成成分を水性媒質中に含むが、これは、作用側電極要素に向けて、又はそれから電流を伝達するよう作用し得る。適切な電解質としては、例えば塩の水溶液が挙げられる。好ましくは電解質２８は、生理学的イオン、例えばナトリウム、カリウム、クロリド及びホスフェートの塩を含む。いくつかの実施形態では、電解質２８を含む１又は複数の電解質貯留槽２４は、アスコルビン酸（ascorbate）、フマル酸（fumarate）、乳酸（lactate）及びリンゴ酸（malate）又はそれらの塩から選択される少なくとも１つの生物学的に適合性の酸化防止剤を含む電解質２８を包含する。
【００６８】
電位が印加されると、不活性の電極要素が使用中である場合、水は作用側電極構造体及び対向電極構造体の両方で電解される。或る種の実施形態では、例えば作用側電極構造体が陽極である場合、水は酸化される。その結果、酸素が水から除去され、一方、陽子（Ｈ＋）が産生される。一実施形態では、電解質２８は、酸化防止剤をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、酸化防止剤は、例えば水より低い電位を有する酸化防止剤から選択される。このような実施形態では、加水分解を生じる代わりに選択された酸化防止剤が消費される。いくつかのさらなる実施形態では、酸化形態の酸化防止剤が陰極で用いられ、そして還元形態の酸化防止剤が陽極で用いられる。生物学的適合性酸化防止剤の例としては、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、トコフェロール（ビタミンＥ）又はクエン酸ナトリウムが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６９】
上記のように、電解質２８は、貯留槽２６内に収容される水溶液の形態をとるか、或いは相当量の水を保有し得るヒドロゲル又は親水性ポリマー中の分散液の形態であり得る。例えば適切な電解質は、０．５Ｍフマル酸二ナトリウム：０．５Ｍポリアクリル酸：０．１５Ｍ酸化防止剤の溶液の形態をとり得る。
【００７０】
内部イオン選択膜３０は一般に、このような膜が装置内に含まれる場合、電解質２８及び内部活性物質貯留槽３４を分離するように配置される。内部イオン選択膜３０は、電荷選択膜の形態をとり得る。例えば活性物質３６、４０、４２が陽イオン性活性物質を含む場合、内部イオン選択膜３０は、陰イオンを実質的に通し、そして陽イオンを実質的に遮断するように選択的である陰イオン交換膜の形態をとり得る。内部イオン選択膜３０は、有益には、電解質２８と内部活性物質貯留槽３４との間の望ましくない要素又は化合物の移動を防止し得る。例えば内部イオン選択膜３０は、電解質２８からのナトリウム（Ｎａ＋）イオンの移動を防止又は阻害し、それによりイオントフォレーシス装置８の移動速度及び／又は生物学的適合性を増大し得る。
【００７１】
内部活性物質貯留槽３４は概して、内部イオン選択膜３０と最外部イオン選択膜３８との間に配置される。内部活性物質貯留槽３４は、種々の形態、例えば活性物質３６を一時的に保有し得る任意の構造をとり得る。例えば内部活性物質貯留槽３４は、特に活性物質３６が液体である場合、パウチ又はその他の容器、或いは孔、キャビティ又は隙間を有する膜の形態をとり得る。内部活性物質貯留槽３４はさらに、ゲルマトリクスを含み得る。
【００７２】
任意的に、最外部イオン選択膜３８は一般に、作用側電極要素２４から作用側電極構造体１２を通って向かい合って配置される。最外部膜３８は、図５、６Ａ及び６Ｂに図示した実施形態のように、イオン交換膜の形態をとることができ、当該イオン選択膜３８の孔４８（図を分かりやすくするために図５、６Ａ及び６Ｂでは１つだけが示されている）はイオン交換物質又は基５０（図を分かりやすくするために図５、６Ａ及び６Ｂでは３つだけが示されている）を有している。起電力又は電流の影響下では、イオン交換物質又は基５０は選択的に、活性物質３６、４０と同じ極性を有するイオンを実質的に通し、一方、反対極性を有するイオンを実質的に遮断する。したがって最外部イオン交換膜３８は、電荷選択的である。活性物質３６、４０、４２が陽イオン（例えばリドカイン）である場合、最外部イオン選択膜３８は陽イオン交換膜の形態をとり、したがって陽イオン性活性物質の通過を許容する一方で、生体界面、例えば皮膚に存在する陰イオンの逆流を遮断する。
【００７３】
最外部イオン選択膜３８は、任意的に活性物質４０を貯蔵し得る。理論に縛られずに考えると、イオン交換基又は物質５０は、起電力又は電流の非存在下で活性物質の極性と同じ極性を有するイオンを一時的に保持し、そして起電力又は電流の影響下で同様の極性又は電荷を有する代用イオンと置き換えられる場合、それらのイオンを実質的に放出する。
【００７４】
代替的には、最外部イオン選択膜３８は、サイズに選択的である半透性又は微小孔膜の形態をとり得る。いくつかの実施形態では、このような半透性膜は、有益には、例えば外部リリースライナーが使用前に取り外されるまで、活性物質４０を保有するために除去可能で取り外し可能な外部リリースライナーを用いることにより、活性物質４０を貯蔵し得る。
【００７５】
最外部イオン選択膜３８は、付加的活性物質４０、例えばイオン化した又はイオン化可能な薬剤又は治療薬、及び／又は、分極化された又は分極化可能な薬剤又は治療薬を任意に予備装荷し得る。最外部イオン選択膜３８がイオン交換膜である場合、相当量の活性物質４０が最外部イオン選択膜３８の孔、キャビティ又は隙間４８中のイオン交換基５０と結合し得る。
【００７６】
外部活性物質膜５４は、概して、イオントフォレーシス装置１０が使用中に、生体界面と接触するように配置される。外部活性物質膜５４は、孔５６（図５、６Ａ及び６Ｂでは、表示の明確のために１つだけが示されている）が高分子電解質ゲルが充填された多孔質膜の形態を取る。いくつかの実施形態では、高分子電解質ゲルは、架橋された高分子電解質ゲルの形態を取る。
【００７７】
生物学的な活性物質（biologically active agent）をゲルマトリクス中に分散させることにより、物質の安定性、利用可能性、及び、膜中に装荷できる物質の量を高めることができる場合がある。いくつかの実施形態では、ヒドロゲルは、水和貯留槽としての役割を果たし、活性物質をイオントフォレーシスの間、水和した状態に保つことができる十分な量の水を本来的に含むため、ヒドロゲルが好ましい。特に好ましいのは、架橋された高分子電解質ゲルであり、これは、多孔質膜の孔を充填又は被覆し、荷電した活性物質が結合し得るイオン選択媒体を提供するために使用し得る。
【００７８】
架橋した高分子電解質ゲルマトリクス中における活性物質４２の放出、装荷特性は、ゲルの架橋度、ｐＨ環境及び負電荷基の密度を含む多数の因子に依存し得る。
【００７９】
好適には、電場が印加されたときに、イオントフォレーシス装置８は、陽子を電解質貯留槽から、例えば、正に荷電した活性物質を装荷されたゲルマトリクスの近傍に移動せしめ、これにより、活性物質４２の解離を生じさせる。電気的に誘導されたｐＨシフトの効果は、起電力及び／又は電流との組合せにより、活性物質４２の移動及び放出を促進させる。このメカニズムはより詳細に、以下のイオントフォレーシス装置の記述に関連して記述される。
【００８０】
１つの実施形態では、活性物質４２を装荷された高分子電解質ゲルマトリクスは、そのゲルの形態に組み込まれて、多孔質膜の孔を充填してゲル充填膜を生成する。他の実施形態では、活性物質４２を装荷された高分子電解質ゲルマトリクスは、多孔質膜の孔の表面に塗布されてゲル被覆膜を生成し得る。
【００８１】
ある実施形態では、架橋した多孔質ゲルは、代替的には、膜の孔５６の表面のみを被覆し得る。ある実施形態では、高分子電解質ゲルは正味負電荷を有し、作用側電極構造体１２においてカチオン性の活性物質４２の投与量を装荷するに特に適している。
【００８２】
陽子は、作用側電極構造体１２での水の酸化の電気化学的生成物として生成される。電流により生起された陽子の外部活性物質膜への移動は、ゲルマトリクスのｐＨ環境を低下させ、負電荷を中性化させる。従って、活性物質４２は、ゲルマトリクスから解離し、起電力の元で迅速に放出され得る。起電力又は電流の影響下において、高分子電解質ゲル上のアニオン性基は、実質的に、活性物質３６、４０、４２と同極性のイオンを通過させる一方、反対極性のイオンを遮断する。このように、外部活性物質膜５４は電荷選択的である。活性物質３６、４０、４２がカチオン（例えば、リドカイン）である場合、外部活性物質膜５４はカチオン交換膜の形態を取り得、これにより、カチオン性の活性物質の通過を許容する一方で、皮膚や粘膜などの生体界面に存在するアニオンの逆流を遮断する。
【００８３】
外部活性物質膜５４は、イオントフォレーシス装置１０の一体的な部分であり得る。代替的には、外部活性物質膜５４は、イオントフォレーシス装置１０の使用前に作用側電極構造体の外側表面２２に貼り付けられ得る。ある実施形態では、イオントフォレーシス装置１０は、外部活性物質膜５４を収容するキャビティを有するように設計され得る。
【００８４】
物質５０のイオン交換基と結合できない活性物質４２は、さらなる活性物質４２として最外部イオン選択膜３８の外側表面４４に付着し得る。代替的には又は付加的には、さらなる活性物質４２は、例えば噴霧、フラッディング、コーティングにより、静電的に、蒸着により、及び／又は別の方法で、最外部イオン選択膜３８の外側表面４４の少なくとも一部分の上に積極的に堆積及び／又は付着され得る。いくつかの実施形態では、さらなる活性物質４２は、外側表面４４を十分に被覆し及び／又は十分な厚みを有することで明確な層５２を形成し得る。他の実施形態では、さらなる活性物質４２は、その語の通常の味での層を構成するほどには、容積、厚み又は被覆面積において十分でない場合もある。
【００８５】
いくつかの実施形態では、イオントフォレーシス装置８は、外部活性物質膜５４に隣接する界面層５５を更に含み得る。界面層５５は生体界面１８に接触するように形成される。界面層５５は生体界面１８への活性物質４０の送達を増強し得る。
【００８６】
界面層５５は、例えば、多孔質膜物質の形態を取り得る。いくつかの実施形態では、界面層５５は、ゲル、接着剤などの形態を取りうる。いくつかの実施形態では、界面層は活性物質膜５４の電荷と反対電荷の一価イオンを有し得る。いくつかの実施形態では、界面層５５は、送達すべき活性物質４０と同価数（same valence）で同電荷を有する一価イオン（monovalent ion）を含み得る。
【００８７】
界面層５５は１００μｍ以下の膜厚を有し得る。界面層５５の膜厚の設計において考慮すべき要素には、対イオン容量及び結果としての膜の全体的な物理的強度が含まれる。界面層５５の更なる関連する特性は以下に記述される。
【００８８】
活性物質４２は、種々の高濃縮形態、例えば固体形態、ほぼ飽和した溶液形態又はゲル形態で堆積され得る。固体形態である場合、水和の供給源が提供され、作用側電極構造体１２に組込まれるか、又は使用直前にその外部から適用され得る。
【００８９】
いくつかの実施形態では、任意的な内部活性物質貯留槽に貯留された活性物質３６、任意的な外部イオン選択膜３８に貯蔵された付加的活性物質４０、及び／又。はさらなる活性物質４２は、同一又は類似の組成物又は要素であり得る。他の実施形態では、活性物質３６、付加的活性物質４０、及び／又はさらなる活性物質４２は、互いに異なる組成物又は要素であり得る。したがって第一の型の活性物質が内部活性物質貯留槽３４中に保存され得る一方で、第二の型の活性物質は最外部イオン選択膜３８中に貯蔵され得る。このような実施形態では、第一の型又は第二の型の活性物質のいずれもが、さらなる活性物質４２として外部活性物質膜５４に堆積され得る。代替的には、第一の型及び第二の型の活性物質の混合物が活性物質４２として外部活性物質膜５４に堆積され得る。さらにそれに代わるものとして、第三の型の活性物質の組成物又は要素が、活性物質４２として外部活性物質膜５４に堆積され得る。別の実施形態では、第一の型の活性物質が活性物質３６として内部活性物質貯留槽３４中に保存され、そして付加的活性物質４０として外部イオン選択膜３８中に貯蔵され得る一方で、第二の型の活性物質は活性物質４２として外部活性物質膜５４に堆積され得る。典型的には、１つ又は複数の異なる活性物質が用いられる実施形態では、活性物質３６、４０、４２はすべて、共通の極性を有し、活性物質３６、４０、４２が互いに競合しないようにする。他の組合せも可能である。
【００９０】
外部リリースライナー４６は概して、外部活性物質膜５４の上に重なるか又はそれを覆って配置され得る。外部リリースライナー４６は、起電力又は電流の印加前に、貯蔵中、外部活性物質膜５４を保護し得る。外部リリースライナー４６は、耐水性物質製の選択的に取り外し可能なライナー、例えば感圧性接着剤に一般的に関連するリリースライナーであり得る。内部剥離ライナー４６は、図５では取り付けられた状態で示され、図６では取り外されて示されている。
【００９１】
図５、６Ａ及び６Ｂに示した実施形態では、対向電極構造体１４は、対向電極構造体１４の内部６４から外部６６に向けて、対向電極要素６８、電解質７２を保存する電解質貯留槽７０、内部イオン選択膜７４、緩衝剤７８を保存する任意の緩衝剤貯留槽７６、任意の最外部イオン選択膜８０、及び任意の外部リリースライナー（示されていない）を含み得る。
【００９２】
対向電極要素６８は、電源１６の第二の電極１６ｂと電気的に結合され、第二の電極１６ｂは第一の電極１６ａと逆の極性を有する。一実施形態では、対向電極要素６８は不活性電極である。例えば対向電極要素６８は、上記の炭素ベースの電極要素の形態をとり得る。
【００９３】
電解質貯留槽７０は、種々の形態、例えば電解質７２を保持し得る任意の構造をとり、そしていくつかの実施形態では、例えば電解質７２がゲル形態、半固体形態又は固体形態である場合、電解質７２自体でさえあり得る。例えば電解質貯留槽７０は、特に電解質７２が液体である場合、パウチ又はその他の容器、或いは孔、キャビティ又は隙間を有する膜の形態をとり得る。
【００９４】
電解質７２は概して、対向電極要素６８と、対向電極要素６８に隣接した最外部イオン選択膜８０との間に配置される。上記のように、電解質７２は、イオンを提供するか又は電荷を供与して、対向電極要素６８上の気泡（例えば、電極の極性によって、例えば水素又は酸素）の形成を防止又は阻害し、そして酸又は塩基の形成を防止又は阻害するか、或いはそれを中和し、これにより効率が高められ、及び／又は、生体界面１８における刺激発生の可能性が低減され得る。
【００９５】
内部イオン選択膜７４は、電解質７２と緩衝剤７８との間に、及び／又は電解質７２を緩衝剤７８から分離するよう配置される。内部イオン選択膜７４は、電荷選択膜、例えば第一の極性又は電荷を有するイオンの通過を実質的に可能にするが一方で、第二の反対極性を有するイオン又は電荷の通過を実質的に遮断する図示したイオン交換膜の形態をとり得る。内部イオン選択膜７４は典型的には、最外部イオン選択膜８０を通るイオンと逆の極性又は電荷を有するイオンを通す一方で、同様の極性又は電荷を有するイオンを実質的に遮断する。代替的には、内部イオン選択膜７４は、サイズに基づいて選択的である半透性膜又は微小孔膜の形態をとり得る。
【００９６】
内部イオン選択膜７４は、緩衝剤７８への望ましくない要素又は化合物の移動を防止し得る。例えば内部イオン選択膜７４は、電解質７２から緩衝剤７８中へのヒドロキシ（ＯＨ−）イオン又は塩化物（Ｃｌ−）イオンの移動を防止又は阻害し得る。
【００９７】
任意の緩衝剤貯留槽７６は概して、電解質貯留槽と最外部イオン選択膜８０との間に配置される。緩衝剤貯留槽７６は、緩衝剤７８を一時的に保有し得る種々の形態をとり得る。例えば緩衝剤貯留槽７６は、キャビティ、多孔性膜又はゲルの形態をとり得る。緩衝剤７８は、最外部イオン選択膜４２を通して生体界面１８への移動のためのイオンを供給し得る。その結果として、緩衝剤７８は、例えば塩（例えばＮａＣｌ）を含み得る。
【００９８】
対向電極構造体１４の最外部イオン選択膜８０は、種々の形態をとり得る。例えば最外部イオン選択膜８０は、電荷選択性イオン交換膜の形態をとり得る。典型的には対向電極構造体１４の最外部イオン選択膜８０は、作用側電極構造体１２の最外部イオン選択膜３８のイオンと逆の電荷又は極性を有するイオンに対して選択的である。したがって最外部イオン選択膜８０は、陰イオン交換膜であり、これは実質的に陰イオンを通し、そして陽イオンを遮断し、それにより生体界面からの陽イオンの逆流を防止する。適切なイオン交換膜の例としては、上記の膜が挙げられる。
【００９９】
代替的には、最外部イオン選択膜８０は、イオンのサイズ又は分子量に基づいて、イオンを実質的に通す及び／又は遮断する半透性膜の形態をとり得る。
【０１００】
外部リリースライナー（示されていない）は概して、最外部イオン選択膜８０の外側表面８４の上に重なるか又はそれを覆って配置され得る。外部リリースライナーは、起電力又は電流の印加前に、貯蔵中、最外部イオン選択膜８０を保護し得る。外部リリースライナーは、耐水性物質製の選択的に取り外し可能なライナー、例えば感圧性接着剤に一般的に関連するリリースライナーであり得る。いくつかの実施形態では、外部リリースライナーは、作用側電極構造体１２の外部リリースライナー（示されていない）と同一の広がりを有し得る。
【０１０１】
イオントフォレーシス装置８は、作用側電極構造体１２及び対向電極構造体１４を形成する種々の他の構造の露出側面に隣接する不活性成形物質８６をさらに含み得る。成形物質８６は、有益には、作用側電極構造体１２及び対向電極構造体１４の種々の構造に対する環境保護を提供し得る。作用側電極構造体１２及び対向電極構造体１４の覆いは、収容物質９０である。
【０１０２】
図６Ｂで最も良く分かるように、作用側電極構造体１２及び対向電極構造体１４は、生体界面１８上に配置される。生体界面上の配置は、回路を閉じて、起電力を印加させ、及び／又は作用側電極構造体、生体界面１８及び対向電極構造体１４を介して、電流を電源１６の一方の極１６ａから他方の極１６ｂに流させ得る。
【０１０３】
起電力及び／又は電流の存在下では、少量の電気化学的に生成された陽子が電解質貯留槽２６から内部イオン（アニオン）選択膜３０を介して内部活性物質貯留槽３４に移動する。陽子の存在は、負に荷電したゲルマトリクス３３を中性化させ、これがカチオン性の活性物質３６をゲルマトリクスから解離させて生体界面１８に向けて移送させる。任意的には、追加的な活性物質４０が同電荷乃至極性のイオン（例えば、活性物質３６）の置換によってイオン交換基又は物質５０から放出され、生体界面１８に向けて移送される。活性物質３６の一部が追加の活性物質４０を置換し得る一方で、活性物質３６の一部は外部イオン選択膜３８を介して生体界面１８に移送され得る。外部イオン選択膜３８の外側表面４４により担持されるさらなる任意的な活性物質４２もまた、生体界面１８に移送され得る。
【０１０４】
使用に際しては、最外部作用側電極イオン選択膜３８は、生体界面１８と直接接触して置かれ得る。代替的には、界面結合媒質（示されていない）は、最外部作用側電極イオン選択膜２２と生体界面１８との間に用いられ得る。界面結合媒質は、例えば接着剤及び／又はゲルの形態をとり得る。ゲルは、例えば水和ゲル又はヒドロゲルの形態をとり得る。用いられる場合、界面結合媒質は、活性物質３６、４０、４２により透過可能である必要がある。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、電源１６は、貯留槽３４からの１つ又は複数の活性物質３６、４０、４２の送達を可能にし、生体界面（例えば膜）を通って、所望の生理学的作用を付与するのに十分な電圧、電流及び／又は持続時間を提供するように選択される。電源１６は、１つ又は複数の化学電池、スーパーキャパシタ又はウルトラキャパシタ、燃料電池、二次電池、薄膜二次電池、ボタン電池、リチウムイオン電池、亜鉛空気電池、ニッケル水素電池等の形態をとり得る。電源１６は、例えば０．８Ｖ  ＤＣの公差の１２．８Ｖ  ＤＣの電圧と０．３ｍＡの電流を提供し得る。電源１６は、選択的に、制御回路を介して、例えば炭素繊維リボンを介して、作用側電極構造体１２及び対向電極構造体１４と電気的に結合し得る。イオントフォレーシス装置８は、電極構造体１２、１４に送達される電圧、電流及び／又は電力を制御するために、ディスクリートの回路要素及び／又は集積回路要素を包含し得る。例えばイオントフォレーシス装置８は、電極要素２４、６８に定電流を提供するためのダイオードを包含し得る。
【０１０６】
上記のように、１つ又は複数の活性物質３６、４０、４２は、１つ又は複数のイオン性、陽イオン性、イオン化可能及び／又は中性薬剤又はその他の治療薬の形態をとり得る。したがって、電源１６の極又は端子並びに最外部イオン選択膜３８、８０及び内部イオン選択膜３０、７４の選択性は、それに応じて選択される。
【０１０７】
イオントフォレーシス中、電極構造体を通る起電力は、上記のように、生体界面を通して、生体組織中への、荷電活性物質分子並びにイオン及び他の荷電構成成分の移動をもたらす。この移動は、界面を越えた生体組織内の活性物質、イオン及び／又は他の荷電構成成分の蓄積をもたらし得る。イオントフォレーシス中、反発力に応じた荷電分子の移動のほかに、電極及び生体界面を通して組織中への溶媒（例えば水）の電気浸透流も存在する。或る種の実施形態では、電気浸透溶媒流は、荷電分子及び非荷電分子の両方の移動を増強する。電気浸透溶媒流による移動増強は、特に分子のサイズ増大に伴って起こり得る。
【０１０８】
或る種の実施形態では、活性物質は、より高分子量の分子であり得る。或る種の態様において、分子は、極性高分子電解質であり得る。或る種の他の態様では、分子は親油性であり得る。或る種の実施形態では、このような分子は、活性電極内の条件下で、荷電されるか、低正味電荷を有するか、又は非荷電であり得る。或る種の態様において、このような活性物質は、イオントフォレーシス反発力の影響下で小さなより高度に荷電された活性物質の移動に比べて、イオントフォレーシス反発力下では十分に移動し得ない。したがってこれらの高分子量活性物質は、主に電気浸透溶媒流により、生体界面を介して下にある組織中に運搬され得る。或る種の実施形態では、高分子量の高分子電解質活性物質は、タンパク質、ポリペプチド又は核酸であり得る。他の実施形態では、活性物質は別の活性物質と混合されて、上記の起動方法のうちの１つにより生体界面を通って輸送され得る複合体を形成し得る。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、経皮薬物送達システム６は、生体界面１８への１つ又は複数の治療用活性物質３６、４０、４２の経皮送達を提供するためのイオントフォレーシス薬物送達装置８を包含する。送達装置８は、少なくとも１つの活性物質貯留槽及び少なくとも１つの活性物質貯留槽から活性物質を移動させるための起電力を提供するように動作可能な少なくとも１つの作用側電極要素を含めた作用側電極構造体１２を包含する。送達装置８は、少なくとも１つの対向電極要素６８を含む対向電極構造体１４と、少なくとも１つの作用側電極要素２０及び少なくとも１つの対向電極要素６８に電気的に結合される電源１６を包含し得る。いくつかの実施形態では、イオントフォレーシス薬物送達８は、少なくとも１つの活性物質貯留槽３４中に装荷される１つ又は複数の活性物質３６、４０、４２をさらに含み得る。
【０１１０】
図６Ｃは、生体界面１８に活性物質を送達する例示的な経皮送達装置８ｂを示す。経皮送達装置８ｂは、活性物質貯留槽３４、外部活性物質膜５４及び界面層５５を含む。経皮送達装置８ｂは、更に、バッキング層１９を含み得る。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、経皮送達装置８ｂは、活性物質貯留槽３４に貯蔵され、外部活性物質膜５４に含まれる活性物質４０の受動的送達を提供するように構成される。
【０１１２】
界面層５５は、例えば、イオン交換膜に貯蔵されるイオン性の活性物質の受動的な拡散を増強し得る。
【０１１３】
界面層５５は、経皮送達装置８ｂが対象の生体界面１８上に配置されたときに生体界面１８に隣接する界面層を形成するよう構成される。
【０１１４】
界面層５５は、例えば、多孔質膜物質の形態を取り得る。いくつかの実施形態では、界面層５５は、ゲル、接着剤などの形態を取りうる。いくつかの実施形態では、界面層は活性物質膜５４の電荷と反対電荷の一価イオンを有し得る。いくつかの実施形態では、界面層５５は、送達すべき活性物質４０と同価数で同電荷を有する一価イオンを含み得る。
【０１１５】
界面層５５は１００μｍ以下の膜厚を有し得る。界面層５５の膜厚の設計において考慮すべき要素には、対イオン容量及び結果としての膜の全体的な物理的強度が含まれる。いくつかの実施形態では、界面層は、活性物質膜５４の反対電荷の一価イオン（送達されるべき薬物種と同価数で同電荷）と、概略１００μｍ未満の膜厚を有し得る。いくつかの実施形態では、界面層５５の膜厚は実質的に１００μｍ未満である。いくつかの実施形態では、界面層５５は、スプレイ塗布式の接着剤、粘着性ゲルなどの形態を取り得る。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、外部活性物質膜５４は、第１極性のイオン交換膜の形態を取り、界面層５５は、イオン交換膜の第１極性の反対極性である第２極性の複数の一価イオンを含む。いくつかの実施形態では、第１及び第２の活性物質は同じである。
【０１１７】
外部活性物質膜５４は、イオン交換膜の形態を取り得る。いくつかの実施形態では、外部活性物質膜５４は、０．８−１．６ｍｍｏｌ／ｇの交換容量を有し、一価であり得る。外部活性物質膜５４は、概略１００μｍ程度の厚みを有し、十分なイオン性薬物の容量を有しつつ、柔軟性を維持するように構成され得る。
【０１１８】
活性物質貯留槽３４は、前述のもの、及び、例えば、脱脂綿（absorbent cotton）、ポリエステルフェルト、ゲル状物質を含む多様な物質を含み得る。いくつかの実施形態では、活性物質貯留槽３４は、全モル等量の約５％〜約５０％の容量を有し、使用された媒体の飽和濃度であり得る。
【０１１９】
経皮送達装置８ｂは、一般的な拡散の原則に従って機能し得る。しかしながら、外部活性物質膜５４内における活性物質４０の濃度は、典型的には、水性溶液中で達成し得るよりも遙かに高濃度である。従って、活性物質４０が界面層５５を出る際には、濃度は飽和レベルであり、外部活性物質膜５４が使い果たされるまではそのレベルが維持される。界面層５５内の同価数の共イオン（co-ions）は、外部活性物質膜５４（例えば、イオン交換膜）に拡散し、外部活性物質膜５４からの活性物質を追い出す。本発明者らは、界面層５５を備えることが、適正な機能のための重要な役割は果たすことを見出した。
【０１２０】
共イオンは、結合した薬物に対して、外部活性物質膜５４への十分により高い親和性を有するべきである。理論の上だけではあるが、共イオンが反対方向（界面層５５を介して皮膚界面層、そして、貯留槽層へ）に拡散する際に、共イオンは外部活性物質膜５４からの薬物イオンを追い出す。続いて、薬物イオンは界面層５５に入る。界面層５５での薬物の濃度は、種々の層３４、５４を通しての拡散係数により決定される。（一般に、広範囲に変化する分離係数（partition coefficients）を伴う複雑な多層構造は、典型的には、ひとまとめにされて、透過係数と呼ばれる単一の値（entity）のもとで報告される）。薬物の拡散は、その物理的−化学的性質により制限されるが、一般には、拡散は、速度が濃度勾配により決定されるというフィックの拡散（Fickian diffusion）により支配される。共イオンが注入された界面層５５が無い場合は、ドナン効果（Donnan effect）によって対向電位（counter-potential）が形成されるに際して最小量の薬物が放出される。このことは、イオン交換膜の選択性により引き起こされる電荷分離が膜を横断する電位勾配を形成し、外部活性物質膜５４から出ていく薬物の更なる拡散を禁止するときに、一般的に生じる。このことが生じた場合には、限られた薬物が外部活性物質膜５４（例えば、イオン交換膜）に隣接する界面５５に放出される。しかし、界面層５５に外部活性物質膜５４へのより大きい親和性を有するより小さい共イオンを含めることにより、共イオンは結合された薬物イオンを追い出し、これを界面層５５に高濃度で拡散させ、これにより、増大した拡散（送達）を生じさせる。いくつかの実施形態では、浸透増強剤として作用し得る親油性対イオンとの共イオンの塩を使用することにより、この効果が増強され得る。この効果は２倍である得る。脂質対イオンは、角質層の角質細胞の間に存在する脂質ラメラ構造（lipid lamellae）に自身を注入し、ラメラ構造の一時的（復元可能な）破壊を生じさせ得る。これは、生体の水によるラメラ構造の膨潤を生じさせ、親水性種の拡散の増大をもたらし得る。これは、生体の水に存在するＮａＣｌなどの塩が界面層に拡散するように拡散を増大させ、外部活性物質膜５４からの薬物の放出を助け続け得る。
【０１２１】
上記したように、膜親和性の高い共イオンとで形成される親油性塩（小価数種）は、皮膚の脂質層の破壊に作用することで増進を増大させることが考えられ、増大は親水性特性であるか、或いは、多分、皮膚を横断するイオン対輸送（ion-pair transport）を許容する。
【０１２２】
適切な界面層５５の選択においては、次の要素が考慮され得る；その（脂質層破壊又はイオン対輸送による）浸透増進活性：及び界面層でのその分離係数を増大させる（その水性溶媒に対する溶解性を増大させる）能力。
【０１２３】
適切な外部活性物質膜５４の選択においては、次の要素を考慮すべきである；イオン交換膜の容量（典型的には、高い容量は、より大きい「濃度」で薬物を結合する能力を有する故に、最良に作用する可能性が高い）：及び、膜の厚み。いくつかの場合には、膜の厚みは、貯留槽が薬物を供給し続けることができる故に、重要ではない場合がある。
【０１２４】
図７に示したように、送達装置８は、作用側電極構造体１２と流体連通し、そして作用側電極構造体１２と生体界面１８との間に配置される複数のマイクロニードル１７を含めた基体１０をさらに包含し得る。基体１０は、作用側電極構造体１２と生体界面１８との間に配置され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの作用側電極要素２０は、複数のマイクロニードル１７により、少なくとも１つの活性物質貯留槽３４から生体界面１８へ、活性物質３６、４０、４２を移動させるための起電力を提供するように動作可能である。
【０１２５】
図８Ａ及び図８Ｂに示したように、基体１０は、第一の側面１０２並びに第一の側面１０２と向かい合っている第二の側面１０４を包含する。基体１０の第一の側面１０２は、第一の側面１０２から外側に突出する複数のマイクロニードル１７を包含する。マイクロニードル１７は、１つ又は複数のアレイの一部として、個々に提供又は形成され得る。いくつかの実施形態では、マイクロニードル１７は、基体１０から一体的に形成される。マイクロニードル１７は、固体の透過性形態、固体の半透性形態、及び／又は固体の非透過性形態をとり得る。いくつかの他の実施形態では、固体の非透過性マイクロニードルはさらに、１つ又は複数の活性物質の経皮送達を補助するために、それらの外側表面に添った溝を含み得る。いくつかの他の実施形態では、マイクロニードル１７は、中空マイクロニードルの形態をとり得る。いくつかの実施形態では、中空マイクロニードルは、イオン交換物質、イオン選択性物質、透過性物質、半透性物質、固体物質等で充填され得る。
【０１２６】
マイクロニードル１７は、種々の薬学的組成物、例えば、分子、化合物、活性物質等を、生体界面、例えば皮膚又は粘膜を介して生体に送達するために用いられる。或る種の実施形態では、薬学的組成物、分子、化合物、活性物質等は、生体界面に又はそれを通して送達され得る。例えば薬学的組成物、分子、化合物、活性物質等の皮膚を介した送達に際しては、個々の又はアレイ１００ａ、１００ｂでのマイクロニードルの長さ及び／又は挿入深度は、薬学的組成物、分子、化合物、活性物質等が表皮中だけ、表皮を通して真皮、又は皮下に投与されるかどうかを制御するために用いられ得る。或る種の実施形態では、マイクロニードル１７は、高分子量活性物質、例えばタンパク質、ペプチド及び／又は核酸を含む高分子量活性物質、並びにそれに対応する組成物を送達するために有用であり得る。例えば流体がイオン性溶液である、或る種の実施形態では、マイクロニードル１７は、電源１６とマイクロニードル１７の先端との間の電気的連続性を提供し得る。いくつかの実施形態では、マイクロニードル１７は、個々に、又はアレイ１００ａ、１００ｂとして、中空アパーチャ（apertures）を介して、固体の透過性物質又は半透性物質を介して、又は外部溝を介して、流体を吐出、送達、及び／又はサンプリングするために用いられ得る。マイクロニードル１７はさらに、本明細書中に開示されるようなイオントフォレーシス方法により、薬学的組成物、分子、化合物、活性物質等を吐出、送達、及び／又はサンプリングするために用いられ得る。
【０１２７】
したがって或る種の実施形態では、例えばアレイ１００ａ、１００ｂでの複数のマイクロニードル１７は、有益には、経皮薬物送達システム６の最外部生体界面接触表面上に形成され得る。いくつかの実施形態では、このようなシステム６により送達又はサンプリングされる薬学的組成物、分子、化合物、活性物質等は、例えば高分子量活性物質、例えばタンパク質、ペプチド及び／又は核酸を含み得る。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、複数のマイクロニードル１７は、マイクロニードルアレイ１００ａ、１００ｂの形態をとり得る。マイクロニードルアレイ１００ａ、１００ｂは、種々の配置及びパターン、例えば長方形、正方形、円形（図８Ａに示したような）、三角形、多角形、規則的又は不規則的な形状等で配列され得る。マイクロニードル１７及びマイクロニードルアレイ１００ａ、１００ｂは、種々の材料、例えばセラミック、エラストマー、エポキシフォトレジスト、ガラス、ガラスポリマー、ガラス／ポリマー物質、金属（例えばクロム、コバルト、金、モリブデン、ニッケル、ステンレススチール、チタン、タングステン鋼等）、成形プラスチック、ポリマー、生分解性ポリマー、非生分解性ポリマー、有機ポリマー、無機ポリマー、ケイ素、二酸化ケイ素、ポリシリコン、ケイ素ゴム、ケイ素ベースの有機ポリマー、超伝導物質（例えば超伝導体ウエファー等）等、並びにそれらの組合せ、複合体及び／又は合金から製造され得る。マイクロニードル１７を製作するための技法は当該技術分野で既知であり、例としては電着、レーザー穿孔ポリマー成形物上での電着、レーザー切削及び電解研磨、レーザー微細機械加工、表面微細機械加工、ソフト・リソグラフィー、Ｘ線リソグラフィー、ＬＩＧＡ技法（例えばＸ線リソグラフィー、電気めっき及び成形）、射出成形、慣用的ケイ素ベースの製作法（例えば誘導結合プラズマエッチング、ウエットエッチング、等方性エッチング及び異方性エッチング、等方性ケイ素エッチング、異方性ケイ素エッチング、異方性ＧａＡｓエッチング、高深度反応性イオンエッチング、ケイ素等方性エッチング、ケイ素バルク微細機械加工等）、相補対称／金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技法、高深度Ｘ線曝露技法等が挙げられる（例えば米国特許第６，２５６，５３３号、同第６，３１２，６１２号、同第６，３３４，８５６号、同第６，３７９，３２４号、同第６，４５１，２４０号、同第６，４７１，９０３号、同第６，５０３，２３１号、同第６，５１１，４６３号、同第６，５３３，９４９号、同第６，５６５，５３２号、同第６，６０３，９８７号、同第６，６１１，７０７号、同第６，６６３，８２０号、同第６，７６７，３４１号、同第６，７９０，３７２号、同第６，８１５，３６０号、同第６，８８１，２０３号、同第６，９０８，４５３号及び同第６，９３９，３１１号参照）。これらの教示の全部又は一部が、マイクロニードル装置、それらの製造、並びにイオントフォレーシス用途におけるそれらの使用に適用され得る。いくつかの技法において、マイクロニードル１７の物理的特質は、例えば陽極処理条件（例えば電流密度、エッチング時間、ＨＦ濃度、温度、バイアス設定等）、並びに基体特質（例えばドーピング密度、ドーピング配向等）に依存する。
【０１２９】
マイクロニードル１７は、薬学的組成物、分子、化合物、活性物質等のその透過性及び経皮輸送を増大するために皮膚の外層を貫通するサイズ、形状とされ得る。いくつかの実施形態では、マイクロニードル１７は、生体界面（例えば対象の皮膚又は粘膜等）に挿入するのに適切な外形及び十分な強度を有するサイズ、形状とされ、それにより薬学的組成物、分子、化合物、活性物質等の経界面（例えば経皮）輸送を増大する。
【０１３０】
或る種の実施形態では、化合物又は組成物は、生体界面に、生体界面の中に、又は生体界面を介して、活性物質を送達するために、電源に電気的に結合された作用側電極構造体及び対向電極構造体を含むイオントフォレーシス装置により送達され得る。作用側電極構造体は、電源の正電極に接続される第一の電極部材、第一の電極部材と接触し、第一の電極部材を介して電圧を印加される薬剤溶液を有する活性物質貯留槽、マイクロニードルアレイであり得、そして活性物質貯留槽の前面に対して配置され得る生体界面接触部材、並びにこれらの部材を収容する第一のカバー又は容器を包含する。対向電極構造体は、電源の負電極に接続される第二の電極部材、第二の電極部材と接触し、そして第二の電極部材を介して電圧を印加される電解質を保有する第二の電解質保持部、並びにこれらの部材を収容する第二のカバー又は容器を包含する。
【０１３１】
或る種の他の実施形態では、化合物又は組成物は、生体界面に、生体界面の中に、又は生体界面を介して、活性物質を送達するために、電源に電気的に結合された作用側電極構造体及び対向電極構造体を含むイオントフォレーシス装置により送達され得る。作用側電極構造体は、電源の正電極に接続される第一の電極部材、第一の電極部材と接触し、第一の電極部材を介して電圧を印加される電解質を有する第一の電解質貯留槽、第一の電解質保持部の前面に配置される第一の陰イオン交換膜、第一の陰イオン交換膜の前面に対して配置される活性物質貯留槽、マイクロニードルアレイであり得、活性物質貯留槽の前面に対して配置される生体界面接触部材、並びにこれらの部材を収容する第一のカバー又は容器を包含する。対向電極構造体は、電源の負電極に接続される第二の電極部材、第二の電極部材と接触し、第二の電極部材を介して電圧を印加される電解質を保有する第二の電解質保持部、第二の電解質貯留槽の前面に配置される陽イオン交換膜、陽イオン交換膜の前面に対して配置され、第二の電解質保持部分及び陽イオン交換膜を介して第二の電極部材から電圧を印加される電解質を保有する第三の電解質貯留槽、第三の電解質貯留槽の前面に対して配置される第二の陰イオン交換膜、並びにこれらの部材を収容する第二のカバー又は容器を包含する。
【０１３２】
種々の実施形態の態様は、必要な場合、本明細書中で同定されるそれらの特許及び出願を含めてさらなる実施形態を提供するために種々の特許、出願及び出版物の系、回路及び概念を用いるよう修正され得る。いくつかの実施形態は、上記の膜、貯留槽及びその他の構造のすべてを包含し得る一方で、他の実施形態は、膜、貯留槽又は他の構造のいくつかを省略し得る。さらなる他の実施形態は、一般的に上記した膜、貯留槽及び構造の付加的なものを用い得る。さらなる実施形態は、一般的に上記した膜、貯留槽及び構造の付加的なものを用いながら、上記の膜、貯留槽及び構造のいくつかを省略し得る。
【０１３３】
上記の様々な実施形態を組合せて、さらなる実施形態を提供することができる。本明細書で言及され、且つ／又は出願データシートに列挙されるすべての米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願及び非特許出版物は、下記に列記のものを非限定的に含めて、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
特許第３０４０５１７号として２０００年３月３日に発行され、特開平０４−２９７２７７号公報を有する１９９１年３月２７日に出願された特願平０３−８６００２号公報、
特開２０００−２２９１２８号公報を有する１９９９年２月１０日に出願された特願平１１−０３３０７６号公報、特開２０００−２２９１２９号公報を有する１９９９年２月１２日に出願された特願平１１−０３３７６５号公報、特開２０００−２３７３２６号公報を有する１９９９年２月１９日に出願された特願平１１−０４１４１５号公報、特開２０００−２３７３２７号公報を有する１９９９年２月１９日に出願された特願平１１−０４１４１６号公報、特開２０００−２３７３２８号公報を有する１９９９年２月２２日に出願された特願平１１−０４２７５２号公報、特開２０００−２３７３２９号公報を有する１９９９年２月２２日に出願された特願平１１−０４２７５３号公報、特開２０００−２８８０９８号公報を有する１９９９年４月６日に出願された特願平１１−０９９００８号公報、特開２０００−２８８０９７号公報を有する１９９９年４月６日に出願された特願平１１−０９９００９号公報、ＰＣＴ公開番号ＷＯ０３０３７４２５を有する２００２年５月１５日に出願されたＰＣＴ特許出願ＷＯ２００２ＪＰ４６９６、２００４年８月２４日に出願された米国特許出願第２００５／００７０８４０号、２００４年１０月２９日に出願された特願２００４／３１７３１７号公報、２００４年１１月１６日に出願された米国仮特許出願第６０／６２７，９５２号、２００４年１１月３０日に出願された特願２００４−３４７８１４号公報、２００４年１２月９日に出願された特願２００４−３５７３１３号公報、２００５年２月３日に出願された特願２００５−０２７７４８号公報、２００５年３月２２日に出願された特願２００５−０８１２２０号公報。
【０１３４】
種々の実施形態の態様は、必要な場合、さらなる実施形態を提供するために種々の特許、出願及び出版物のシステム、回路及び概念を用いるように変形され得る。
【０１３５】
上記の詳細な記載にかんがみて、様々な変更が為され得る。概して、添付の特許請求の範囲においては、用いられる用語は、本明細書及び添付の特許請求の範囲に開示される特定の実施形態に限定するように解釈されるべきでなく、添付の特許請求の範囲に従って動作するすべてのシステム、装置及び／又は方法を含むように解釈されるべきである。したがって本発明は本開示により限定されなるものでなく、その範囲は添付の特許請求の範囲により専ら確定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】一例示的実施形態による経皮薬物送達システムの上部前面図。
【図２】一例示的実施形態による経皮薬物送達システムの上部平面図。
【図３】一例示的実施形態に従う作用側及び対向電極構造体を含むイオントフォレーシス薬物送達装置の上部平面図。
【図４】他の例示的実施形態に従う作用側及び対向電極構造体を含むイオントフォレーシス薬物送達装置の上部平面図。
【図５】一例示的実施形態に従う作用側及び対向電極構造体を含む図１及び図２のイオントフォレーシス装置の概要図。
【図６Ａ】一例示的実施形態に従う、任意的な外部リリースライナーを取り除いて活性物質を露出させた状態の、生体界面上に配置された図５のイオントフォレーシス装置の概要図。
【図６Ｂ】他の例示的実施形態に従うイオントフォレーシス装置の概要図。
【図６Ｃ】他の例示的実施形態に従う経皮送達装置の概要図。
【図７】一例示的実施形態に従う作用側及び対向電極構造体、並びに、複数のマイクロニードルを含むイオントフォレーシス装置の概要図。
【図８Ａ】一例示的実施形態に従うアレイの形態の複数のマイクロニードルの底部正面図。
【図８Ｂ】一例示的実施形態に従うアレイの形態の複数のマイクロニードルの底部正面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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