(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とを電気的に接続してなり、前記正極と前記負極とを生体に接触させることにより生体に微弱電流を流す電気回路を形成する生体電池治療具であって、
前記負極は、バインダ内に配合された、複数の粒状の亜鉛及び複数の粒状のチタンの群から選択された複数の金属粒子を備え、これら金属粒子は、バインダ内で互いに接触する状態で充填されているとともに、これら金属粒子は、バインダに被覆された表面が酸化されておらず、かつ、生体に接する領域にある少なくとも一部の金属粒子は、その表面の一部がバインダから露出しており、正極に接する領域にある少なくとも一部の金属粒子は、その表面の一部がバインダから露出して正極に接している生体電池治療具。
【請求項２】
バインダは、熱収縮乾燥性樹脂、UV収縮乾燥性樹脂、カーボン含有樹脂、ITO導電性樹脂、非導電性樹脂、シリコンゴムの群から選択されている請求項１に記載の生体電池治療具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体電池治療具、詳しくは皮膚等の生体に接した状態で使用され、微弱な直流起電力により皮下組織に通電刺激することにより対象部位の処置を行う生体電池治療具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、慢性的な肩こりや腰痛に悩まされる患者が増加しており、これまでにパップ剤、温灸、金属粒、磁気治療具、低周波治療器などが家庭用治療具として多数市販されている。これらの治療具は、種々の原理によって患部の血行を促進し、局部的に滞留した老廃物を浄化する効果を示す。
【０００３】
上記の一般的な治療具と異なる原理に基づく治療具として、通電刺激によって筋肉および神経の疲労を癒す生体電池治療具が提案されている（例えば特許文献１〜４参照）。当該生体電池治療具は、皮膚に接触したときに生体電池を形成して直流電流を与えるものであり、上記の家庭用治療具と同等乃至それ以上の治療効果を有する優れた治療具であることが実証されている。
【０００４】
ところで、従来の生体電池治療具は、負極に亜鉛酸化物、チタン酸化物等のＮ型半導体を使用し、正極に貴金属を使用して接皮する生体電池である（例えば、特許文献５〜１０参照）。このような従来の生体電池治療具の典型的な形状を図６に示す。図６に示す治療具は台座１、Ｎ型半導体２及び支持体３とから構成されており、台座１は、金めっきが施された合成樹脂製であり、金メッキされた箇所が電池の正極として作用する。一方、Ｎ型半導体２は、台座１に起立保持されて電池の負極として作用する。この生体電池治療具は、正極として作用する台座１と負極として作用する半導体２とを皮膚４に貼付することにより、生体に微弱電流刺激を与えて治療効果をもたらす治療具である。
【０００５】
上述した従来の知見に依拠して、本発明者らはN型半導体を構成する酸化亜鉛を負極とする種々の生体電池治療具を開発してきた。 今回も、生体電池治療具の開発過程で、N型半導体を構成する酸化亜鉛を負極とする生体電池治療具の通電特性を実験により検証してきたが、その検証過程で「N型半導体となっている酸化亜鉛より、むしろ酸化する前の金属亜鉛の方が生体電池治療具としての特性が優れていること」を見出した。このことは、本発明者らのみならず当業者の予想に反する驚くべき実験結果であった。また、N型半導体を構成する酸化チタンについても同様の実験を行った結果、N型半導体を構成する酸化亜鉛の場合と同様の結果であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７３５５４号公報
【特許文献２】特開平１１−１２３２４５号公報
【特許文献３】特開２０００−８４０９３号公報
【特許文献４】特開２０００−１２６３０８号公報
【特許文献５】特開２０００−２３７３２２号公報
【特許文献６】特開２０００−２３７３２３号公報
【特許文献７】特開２０００−２３７３２４号公報
【特許文献８】特開２００７−１３０１４５号公報
【特許文献９】特開２００９−０５０３６０号公報
【特許文献１０】特開２０１２−２０５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この知見に基づき、本発明者らは、当業者が検討するに値しないとして全く無視していた酸化していない亜鉛やチタンを、そのまま生体電池治療具の負極とすることを検討した。しかし、亜鉛やチタンは酸化しやすく、これらをそのまま負極として生体電池治療具を構成しても、時間の経過とともに亜鉛やチタンの酸化が進行してしまい、本発明者らが新規に見出した上記知見を有効に活用することは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、時間が経過しても亜鉛やチタンを酸化しない状態に維持するために、亜鉛やチタンを粒状化し、これをバインダと混ぜてペースト化し、ペースト化した亜鉛やチタンを負極とすることを思い立った。このことにより、亜鉛やチタンが時間の経過とともに酸化することを阻止し、酸化していない亜鉛やチタンを生体電池治療具の負極として有効に活用することができることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明に係る生体電池治療具は、出願時の当業者が想定していない新規な知見に基づいてなされたもので、正極と負極とを電気的に接続してなり、前記正極と前記負極とを生体に接触させることにより生体に微弱電流を流す電気回路を形成する生体電池治療具であって、前記負極は、バインダ内に配合された、複数の粒状の亜鉛及び複数の粒状のチタンの群から選択された複数の金属粒子を備え、これら金属粒子は、バインダ内で互いに接触する状態で充填されているとともに、これら金属粒子は、バインダに被覆された表面が酸化されておらず、かつ、生体に接する領域にある少なくとも一部の金属粒子は、その表面の一部がバインダから露出しており、正極に接する領域にある少なくとも一部の金属粒子は、その表面の一部がバインダから露出して正極に接している。
【００１０】
本発明における「生体電池治療具」とは広義の意味で用いられる。すなわち、生体電池治療具は、接皮治療具とも称され(例えば特開2002-37322、特開2002-37323、特開2002-37324、特開2009-050360参照)、このような接皮治療具も本発明に含まれるが、本発明はこれらの名称に拘泥されるものではない。たとえば、本発明を適用した髪梳き具(「髪梳き具」自体の構成については例えば特開2000-236932参照)、美容器具(「美容器具」自体の構成については例えば特開2002-236946参照)、電子歯ブラシ(「電子歯ブラシ」自体の構成については例えば特開2002-36948参照)、経皮投薬に利用される機器(このような機器自体の構成については例えば特開2003-169853参照)、超音波美顔器(「超音波美顔器」自体の構成については、例えば、特開2012-205884参照)、鼻腔拡張部材(例えば、「鼻腔拡張部材」自体の構成については、例えば、特開2012-205884参照)もまた本発明の構成要素を備える限り本発明の技術的範囲に含まれる。
【００１１】
正極と負極とを「電気的に接続し」とは、正極と負極とが物理的に直接接触している場合に限らず、他の導電性部材、導電性材料を介して間接的に電気的に接続している場合を含む。「正極と負極とが電気的に接続」している具体的態様は、上述した特許文献１〜１０などの記載から分かるように多種多様である。ここでは、特に例示しないが、特許文献１〜１０に限らず公知の多種多様の形態を当然に包含するものである。
「生体」とは、人体に限らず、動物などに生物一般を示す。
「正極」は「負極」よりもイオン化傾向が貴な金属で構成されるが、負極がチタンの場合は、典型的には金が正極となる。負極が亜鉛の場合は、亜鉛よりイオン化傾向が貴な金属であれば、金以外にも適用できる。
「正極と負極とを生体に接触させる」とは、接触させることにより生体に微弱電流を流すことを意図しているのであるから、正極と負極とがそれぞれ生体に微弱電流を流しうる距離だけ離間して接触していることを意味する。接触個所は皮膚など電流が流れる電解質の個所である。
【００１２】
「微弱電流」とは生体電池治療具の所定の目的を達成するために必要かつ十分な強度の電流を意味する。ミトコンドリア活性を目的とする場合は表皮からの深度にもよるが、30〜1000mv程度の電圧で、0.01μＡ〜1200μＡ程度、好ましくは0.05μＡ〜800μＡ程度、特に好ましくは0.1μＡ〜600μＡ程度の微弱電流が好ましい。ポリモーダル刺激を目的とする場合は表皮からの深度にもよるが、200mv〜1300mv程度の電圧で、0.01μA〜3000μA程度、好ましくは10μA〜1500μA程度、特に好ましくは50μA〜1200μAの微弱電流が好ましい。
【００１３】
「負極を構成する粒状亜鉛又は粒状チタン（以下、金属粒子と略称する）がバインダで被覆され、バインダに被覆された表面が酸化されていない」とは、これを作業工程的に説明すれば、表面が酸化されていない複数の金属粒子を、硬化前のバインダに混入配合し、負極を形成する。このことにより、金属粒子がバインダで被覆された所定形状の負極が構成される。本発明において「表面が酸化されていない」とは、金属粒子の表面が本発明の目的を達成できる程度の清浄度（表面酸化に関する清浄度）を有している状態と解すべきであり、この文言を、文字通りに物理化学的に厳密に解すべきではない。例えば市販の金属粒子も本発明における「表面が酸化されていない金属粒子」の範疇に含まれる。別の言い方をすれば、本発明の表面が酸化されていない金属粒子はＮ型半導体を構成していない。このような金属粒子を配合したバインダを乾燥・硬化させて所定の負極形状にする。このことによりこれら金属粒子がバインダで被覆される。ここで、金属粒子がバインダで被覆されるという意味は、金属粒子が外部（外気等）から遮断されて、酸化や腐食などされない状態にすると言い換えることができる。なお、上記の作業工程で説明した「バインダ」とは、硬化前（混合前）のバインダを意味するが、本発明の生体電池治療具を構成する「バインダ」とは、硬化・乾燥後の「バインダ」を意味する。
【００１４】
ここで、負極を構成する金属粒子は、金属粒子同士が接触して負極内部の導電性を保持できる程度に高い密度を維持できるような配合量とする必要がある。例えば、負極中に占める金属粒子の割合（重量％）は、金属粒子の粒径にも依存するが、60〜80％程度が望ましい。また、負極内部における金属粒子間の導電性をより確実にするために、金属粒子よりも細かい（粒径の小さい）導電性粒子（好ましくはカーボン）を金属粒子と共に配合することが望ましい。
また、本発明では、バインダとして種々の樹脂を適用することができる。たとえば、収縮乾燥性樹脂を使用することにより、硬化時に樹脂が収縮して、金属粒子相互の接触性をより向上することができる。好適な熱収縮乾燥性樹脂として、フェノール樹脂 、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、 アルキド樹脂ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）などが挙げられる。またUV乾燥収縮樹脂も使用することができる。好適なUV乾燥収縮樹脂として、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエーテル樹脂、ポリエンチオール樹脂などが挙げられる。これら熱収縮乾燥性樹脂、UV乾燥収縮樹脂は、収縮率が高すぎると成形性が悪くなり、所望の形状を得るのが困難になる。逆に、収縮率が低いと、金属粒子相互の接触性が不十分となる。これらを勘案して、収縮率が1％〜10％程度、特に２〜５％程度の樹脂が特に好適である。
これら熱収縮乾燥性樹脂、UV乾燥収縮樹脂以外にも、例えばカーボン含有樹脂・ITO導電性樹脂などの導電性樹脂、非導電性樹脂、シリコンゴムも使用可能である。
金属粒子は、金属粒子間の接触性、金属粒子全体のトータル表面積、正極や生体に接触する負極の接触面積、負極を構成する複数の金属粒子が正極や生体に接触する個数、金属粒子同士が接触して負極内部の導電性を確保することなどを総合的に判断して、金属粒子の粒径が１ナノメートル〜100ミクロン程度、好ましくは10ナノメートル〜75ミクロン程度、より好ましくは10〜50ミクロン程度である。
【００１５】
このようにして得られた負極は、生体側にある少なくとも一部の金属粒子の一部がバインダから露出して生体に接触できるようにしている。また、正極側にある少なくとも一部の金属粒子の一部がバインダから露出して、正極に接触している。この構成により、生体電極治療具の正極と負極とを生体に接触させることにより、正極、負極、生体との間に生体電気回路が形成される。
【００１６】
本発明によれば、亜鉛又はチタンを粒状化し、この亜鉛又はチタンの金属粒子をバインダと混ぜてペースト化し、ペースト化した金属粒子を負極とすることにより、継時的な酸化や腐食をすることがない亜鉛やチタンを負極として使用することができ、その結果、長期間にわたって優れた電流特性を維持する生体電池治療具を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は生体電池治療具の一実施例を示す平面図である。
【図２】図２は亜鉛ペースト負極の平面図である。
【図３】図３は絶縁層の平面図である。
【図４】図４は図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図５は図４のB部を拡大した断面図である。
【図６】図６は従来の生体電池治療具の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施態様の一例を図１〜図５を用いて説明する。
なお、本発明はこの実施態様に限定されるものでない。本発明は、先に具体的に説明した本発明の各構成要素を任意に組み合わせた生体電池治療具を包含するものである。
【実施例】
【００１９】
本発明の実施態様に係る生体電池治療具は、正極を構成する円盤状の台座１０の表面１０aに円盤状の絶縁層２０を設け、この絶縁層２０の表面に負極３０を設けて構成されている。絶縁層２０は、台座１０と同芯円盤状に形成され、台座１０よりも小径である。負極３０は、図２に示すように、複数の負極片３０a・・・からなり、全体として絶縁層２０と同芯円盤状に形成され、絶縁層２０よりも小径である。
【００２０】
正極を構成する台座１０は、負極よりもイオン化傾向が低い材料を用いる。負極が亜鉛の場合は、各種貴金属等を用いることができる。負極がチタンの場合は金が用いられ、実用的には金メッキした材料が用いられる。
絶縁層２０は、例えばウレタン樹脂製で、印刷法等により形成される。絶縁層２０は、図３に示すように、複数の透孔２２・・・を形成している。各透孔２２は、図１に破線の円で示されたように、貴金属の各負極片３０aの略中央部分に対応した箇所に厚さ方向に形成されている。
【００２１】
負極３０は、例えば、熱収縮樹脂などのバインダに、亜鉛粒子又はチタン粒子からなる金属粒子４０を配合し、このバインダを印刷法などにより絶縁層２０上に塗布して形成される。この負極３０は、図２に示すように、最内側の円盤状の負極片３０aと、その外周にある分割周面状の５つの負極片３０aと、さらにその外側にある８つの分割周面状の負極片３０aとで構成されている。最内側の負極片３０aと、その外周にある５つの負極片３０aと、さらにその外側にある８つの負極片３０aとは、互いに離間しており、絶縁層２０を介して絶縁されている。最内側の負極片３０aの外周にある５つの負極片３０aは、それぞれ均等の形状、寸法であり、等間隔で配置されている。そして、それぞれ絶縁層２０を介して絶縁されている。５つの負極片の外側にある８つの負極片３０aは、それぞれ均等の形状、寸法であり、等間隔で配置されている。そして、それぞれ絶縁層２０を介して絶縁されている。そして、前記各透孔２２には、負極を構成する亜鉛粒子、チタン粒子等の金属粒子４０が互いに接触するように密に充填されている。
【００２２】
図４は、図１のＡ−Ａ断面図、図５は、図４のB部を拡大して示した概略断面図で、互いに密に接触している亜鉛粒子、チタン粒子等の金属粒子４０の大多数はバインダ内にある。正極を構成する台座１０側の金属粒子４０の少なくとも一部の金属粒子は、その一部がバインダ５０から露出して、台座１０に接触している。また、亜鉛粒子、チタン粒子等の金属粒子４０の内、生体に接触する側（図４、図５の上面側）の金属粒子４０の少なくとも一部の金属粒子は、その一部がバインダ５０から露出して、生体に接触可能となっている。この結果、正極を構成する台座１０と負極３０を構成する各負極片３０aとが生体に接触することにより、負極３０を構成する各負極片３０aと正極を構成する台座１０と生体との間で電気回路が形成される。
【００２３】
このように構成された生体電池治療具は、表面側を生体に接触させることにより、正極を形成する台座１０と、負極３０の各負極片３０aとがそれぞれ所定距離離間した状態で生体に接し、その結果生体に微弱電流が流れる。このことにより、生体電池治療具として機能することになる。
【００２４】
この実施態様では正極と負極との間に絶縁層が介在され、この絶縁層がウレタン樹脂であるが、絶縁性を有する熱可塑性樹脂、絶縁性を有するアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネートおよびフェノキシ樹脂なども可能である。また、絶縁性であれば、絶縁性樹脂に限らず、他の材質でも可能なことはもちろんである。
【００２５】
実験例１：生体電池の負極（亜鉛）の表面劣化に関する実験例
（比較実験）
まず、本発明から外れる、バインダで固めていない亜鉛板について実験した。亜鉛板を体液と同じコンタクトレンズ保存液（塩化ナトリウム0.9％溶液）で銅板と導電結線させて起電試験を行ったところ数時間で起電力がやや低下するものの、起電は継続した。そして24時間後において0.74〜075Ｖで起電が継続していた。起電が24時間経過してもほとんど低下しなかった。
しかし、一旦、コンタクトレンズ保存液（塩化ナトリウム0.9％溶液）に浸した亜鉛板は、表面が乾くと白斑や黒斑が現れる。これは亜鉛表面が炭酸化亜鉛、硫酸化亜鉛等々に変質したものであるが。これら斑上での導電性は極めて悪く、白斑・黒斑化が進むにつれ、深部まで劣化したものとみられ、遂にはテスターでは計測できない非導体へと表面が変化した。
このことから、亜鉛板の負極は大気に触れたままにしておくと、その表面が継時的に劣化し、負極として機能しないようになることが確認された。
（本発明に係る実験）
つぎに、本発明に係るバインダで固めた亜鉛ペーストについて同様に実験を行った。バインダで固めた亜鉛ペーストはコンタクトレンズ保存液（塩化ナトリウム0.9％溶液）に漬けても殆ど変化は認めらなかった。一旦、コンタクトレンズ保存液に浸漬したのち大気に接触させる湿潤乾燥を繰り返すとやや黒ずんだ感じになったが、電気抵抗的には変化が認められなかった。
【００２６】
実験例２：生体電池の負極（チタン）の表面劣化に関する実験
（比較実験）
バインダで固めていないチタン板について、亜鉛板と同様の実験を行った。チタン板の場合でも、コンタクトレンズ保存液（塩化ナトリウム0.9％溶液）に浸してみると、僅かに表面の色が濃くなっていった。これは酸化チタンの色と思われる。これを繰り返していると、起電力が無くなるような事は無かったが、表面抵抗値は30〜50％増加して半導体の性質を強めており、実質的な起電力の低下が認められた。
（本発明に係る実験）
つぎに、本発明に係るバインダで固めたチタンペーストについて、バインダで固めた亜鉛ペーストと同様の実験を行った。その結果、電気抵抗的には変化が認められなかった。
【００２７】
以上の実験結果から、本発明に係る生体電池治療具は、亜鉛粉末、チタン粉末が継時的な酸化がされないようにバインダで被覆する（バインダで固める）ことにより、負極の継時的な劣化を防止でき、生体電池治療具の品質が維持できることが確認できた。
【符号の説明】
【００２８】
１０…台座（正極）
２０…絶縁層
２２…透孔
３０…負極(負極片全体)
３０a…負極片
４０…金属粒子(亜鉛粒子又はチタン粒子)
５０…バインダ
【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６】
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