(57)【要約】【課題】  電極構造体における安全かつ安定な通電を実現することが可能なイオントフォレーシス装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】  電極と、前記電極からの通電を受ける電解液を保持する電解液保持部とを有する電極構造体とを備えるイオントフォレーシス装置において、前記電極への給電を行うための電源と、前記電極の両端に生じる電位差を測定する電位差測定手段と、前記電位差測定手段により測定される前記電位差が所定の上限値となった場合に前記電源から前記電極への給電を停止させる制御手段とを備えるイオントフォレーシス装置、及び前記電極の両端に生じる電位差を測定する電位差測定ステップと、前記電位差測定ステップにおいて測定された前記電位差が所定の上限値となった場合に前記電源から前記電極への給電を停止させる給電停止ステップとを有する制御方法が開示される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、前記電極からの通電を受ける電解液を保持する電解液保持部とを有する電極構造体と、
前記電極への給電を行うための電源と、
前記電極の両端に生じる電位差を測定する電位差測定手段と、
前記電位差測定手段により測定される前記電位差が所定の上限値となった場合に前記電源から前記電極への給電を停止させる給電制御手段とを備え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２】
前記電位差測定手段により測定される前記電位差に基づいて薬物イオンの投与終了までの時間を導出する残り時間導出手段を更に備え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】
前記薬物イオンの投与終了までの時間がゼロとなった場合に前記電源から前記電極への通電が停止され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】
前記電位差測定手段により測定される前記電位差に基づいて生体に投与された薬物イオン量を導出する投与量導出手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項５】
前記電極が、単位体重量当たりの静電容量が１００ｍＦ／ｇ以上の導電体を含有する分極性電極であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項６】
前記電極が、比表面積が１ｍ２／ｇ以上の導電体を含有する分極性電極であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項７】
前記電極が、活性炭を含有する分極性電極であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項８】
前記電位差測定手段は、前記電位差として、前記電極への給電を行う給電線の電位と前記電解液保持部に保持される電解液の電位との差を測定することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項９】
前記電解液における電位が、カーボン製のプローブにより検出される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】
前記分極性電極に電解液が保持されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１１】
前記電解液保持部に保持される電解液が第１極性の薬物イオンを含む薬液であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１２】
前記電極に、第１極性の薬物イオンを含む薬液が保持されてい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】
前記電解液保持部の前面側に、前記薬物イオンの通過を許容し、生体表面からの生体対イオンの通過を遮断する第１イオン選択膜が配置されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１４】
前記電極と前記電解液保持部の間に、
前記電極に印加される電圧と同一極性のイオンの前記電極側から前記電解液保持部への通過を遮断し、その反対極性のイオンの前記電解液保持部から前記電極側への通過を許容する第２イオン選択膜
が配置されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項１５】
電極と、前記電極からの通電を受ける電解液を保持する電解液保持部とを有する電極構造体と、
前記電極への給電を行うための電源とを備えるイオントフォレーシス装置の制御方法であって、
前記電極の両端に生じる電位差を測定する電位差測定ステップと、
前記電位差測定ステップにおいて測定された前記電位差が所定の上限値となった場合に前記電源から前記電極への給電を停止させる給電停止ステップとを有することを特徴とするイオントフォレーシス装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオントフォレーシス装置及びその制御方法に関し、特に、電極構造体における好ましくない電極反応を抑止ないし抑制できるイオントフォレーシス装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオントフォレーシスは、プラス又はマイナスのイオンに解離した薬物（薬物イオン）を電圧により駆動して経皮的に生体内に移行させるものであり、患者に対する負担が少なく、薬物の投与量の制御性に優れるなどの利点を有している。
【０００３】
図５は、上記イオントフォレーシスを行うための装置であるイオントフォレーシス装置１０１の基本的な構成を示す説明図である。
【０００４】
図示されるように、イオントフォレーシス装置１０１は、電極１１１と、プラス又はマイナスの薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部１１２とを有する作用側電極構造体１１０、電極１２１と、電解液を保持する電解液保持部１２２とを有する非作用側電極構造体１２０、及び給電線１３１、１３２を介して電極１１１、１２１に両端を接続された電源１３０を備えており、薬液保持部１１２及び電解液保持部１２２を生体皮膚に接触させた状態で電極１１１に薬物イオンと同一極性の電圧を、電極１２１にその反対極性の電圧を印加することで薬物イオンが生体に投与される。
【０００５】
このようなイオントフォレーシス装置１０１における解決課題の一つに電極構造体１１０、１２０中において通電の際に生じる種々の電極反応がある。
【０００６】
例えば、薬液中の薬物イオンがプラスイオンである場合には、電極反応によって電極１１１において酸素ガスや塩素ガス、或いは水素イオンや次亜塩素酸が発生する場合があり、薬物の種類によっては薬物が化学反応を起こして変質する場合がある。一方、電極１２１においては水素ガス、或いは水酸基イオンが発生する場合がある。
【０００７】
同様に、薬液中の薬物イオンがマイナスイオンである場合には、電極反応によって電極１１１においては水素ガス、或いは水酸基イオンが発生する場合があり、薬物の種類によっては薬物が化学反応を起こして変質する場合がある。一方、電極１２１においては酸素ガスや塩素ガス、或いは水素イオンや次亜塩素酸が発生する場合がある。
【０００８】
電極構造体１１０、１２０において上記のようなガスが発生した場合には、電極１１１、１２１から薬液、電解液への通電が阻害されることになり、水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸が生成された場合には、これらが生体界面に移行することで生体に有害な作用を及ぼす懸念を生じる。また薬物の変質を生じると、薬効の低下や消失を生じ、或いは有毒性の物質が生成されるなどの好ましくない状況を生じる場合がある。
【０００９】
上記のような通電時における電極反応に起因する問題を解決するための手法としては、電極に銀−塩化銀などの活性電極を使用する手法（例えば特許文献１）や、電極界面に水よりも酸化還元電位の低い電解質を溶解した電解液を介在させる手法（例えば特許文献２）が知られている。
【００１０】
しかしながら、前者の手法では、装置の保管中に進行する活性電極と薬物との反応を抑止することが難しく、或いは通電の際に生じる活性電極のモルフォロジー変化に対処するための特別な措置が必要になるなどの副次的な問題が派生する。後者の手法においても、電解液と薬液との混合を防止することが難しく、またその分離のために装置構成が複雑化するなどの副次的な問題が派生する。
【００１１】
このため、本願出願人は、通電時における電極反応に起因する問題を解決するための新たな手法を案出し、これを特願２００５−２２９９８４号として特許出願を行っている。
【００１２】
図６は、特願２００５−２２９９８４号において一実施形態として開示されるイオントフォレーシス装置における電極構造体２１０の構成を示す説明図である。
【００１３】
図示されるように、電極構造体２１０は、電極の表面での電気２重層の形成により電解液への通電を生じる性質を有する電極である分極性電極２１１と、この分極性電極２１１の前面側に配置された電解液保持部２１２とを有しており、この電解液保持部２１２に生体に投与すべき薬物イオンを含む薬液を保持した場合には、電極構造体２１０はイオントフォレーシス装置１０１における作用側電極構造体１１０として使用することができ、電解液保持部２１２に電解液保持部１２２と同様の電解液を保持した場合には、電極構造体２１０はイオントフォレーシス装置１０１における非作用側電極構造体１２０として使用することができる。
【００１４】
電極構造体２１０では、分極性電極２１１の表面での電気２重層の形成により分極性電極２１１から電解液（又は薬液）への通電を生じるため、従来のイオントフォレーシス装置における電極反応による問題を軽減又は解消することが可能である。
【００１５】
更に、この電極構造体２１０を使用すれば、特許文献１における電極と薬物の反応の問題や電極のモルフォロジー変化に起因する問題、或いは特許文献２における薬液と電解液の分離の困難性や装置構成の複雑化などの問題も解決することが可能である。
【特許文献１】米国特許第４７４４７８７号公報
【特許文献２】特許第３０４０５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の通り、分極性電極（電気２重層容量キャパシタ（ＥＣＤＣ）とも呼ばれる）が使用された電極構造体では、薬物イオンの投与の開始当初においては電極反応を効果的に抑制した状態での通電が実現されるのであるが、本発明者による更なる検討により、薬物イオン投与をある時間に渡って継続的に行うと、ある時点以降急激に電極反応の抑制効果が低下し、分極性電極において上記ガスや好ましくないイオンの発生、或いは薬物イオンの変質の問題を生じる場合があることが明らかとなった。
【００１７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電極構造体における安全かつ安定な通電を実現することが可能なイオントフォレーシス装置及びその制御方法を提供することをその目的とする。
【００１８】
本発明は、分極性電極を有する電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であって、電極反応を抑制しつつ薬物イオンの投与を安全かつ安定に行うことが可能なイオントフォレーシス装置及びその制御方法を提供することをもその目的とする。
【００１９】
本発明は、分極性電極を有する電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であって、酸素ガス、水素ガス、塩素ガスなどのガスの発生、水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸などの有害なイオンの発生又は薬物の化学反応による変質などを抑制しつつ薬物イオンの投与を安全かつ安定に行うことが可能なイオントフォレーシス装置及びその制御方法を提供することをもその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、イオントフォレーシス装置における薬物イオンの投与の際に生じる電極反応について鋭意検討を行った結果、定電流条件下において通電を行うと、電極両端に生じる電位差は、薬物イオンの投与開始からの時間に対して一定の勾配をもって直線的に増大するが、電極両端の電位差がある特定の値となった以降はこの電位差の増大速度が低下すること、及び通電による電極反応は、電極両端の電位差の増大速度に低下を生じた以降に顕著に増大することなどの知見を得、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。
【００２１】
即ち本発明は、
電極と、前記電極からの通電を受ける電解液を収容する電極構造体と、
前記電極への給電を行うための電源と、
前記電極の両端に生じる電位差を測定する電位差測定手段と、
前記電位差測定手段により測定される前記電位差が所定の上限値となった場合に前記電源から前記電極への給電を停止させる給電制御手段とを備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置（請求項１）又は、
電極と、前記電極からの通電を受ける電解液を収容する電極構造体と、
前記電極への給電を行うための電源とを備えるイオントフォレーシス装置の制御方法であって、
前記電極の両端に生じる電位差を測定する電位差測定ステップと、
前記電位差測定ステップにおいて測定された前記電位差が所定の上限値となった場合に前記電源から前記電極への給電を停止させる給電停止ステップとを有することを特徴とするイオントフォレーシス装置の制御方法（請求項１５）である。
【００２２】
本発明では、電位差測定手段又は電位差測定ステップにより測定される電極両端の電位差が所定の上限値となった場合に電源からの給電が停止されるために、電極反応による酸素ガス、水素ガス、塩素ガスなどのガスの発生、水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸などの有害なイオンの発生又は薬物の化学反応による変質などの好ましくない現象が薬物イオンの投与中に生じることを確実に防止することができる。
【００２３】
なお、本発明における所定の上限値は、定電流条件での通電中における電極両端の電位差の上昇速度に低下を生じる電位差（即ち、通電開始以降の積算通電量に対する電極両端の電位差の上昇勾配に減少を生じる電位差）以下の値、或いはこの電位差をわずかに上回る程度の値として定められる。この電極両端の電位差の上昇速度に低下を生じる電位差は、電極の種類や電極に接触する電解液又は薬液の組成などによって異なるため、本発明における所定の上限値は、イオントフォレーシス装置や投与する薬物の種類毎に定められるものである。
【００２４】
請求項１の発明では、前記電位差測定手段により測定される前記電位差に基づいて薬物イオンの投与終了までの時間を導出する残り時間導出手段を更に備えること（請求項２）が好ましい。
【００２５】
上記の通り、定電流条件下において薬物イオンの投与を行った場合、電極両端の電位差がある特定の値となるまでは、電極両端の電位差が時間に対して一定の勾配をもって上昇するため、電極両端の電位差に基づいて上記上限値に至るまでの時間を導出することが可能である。
【００２６】
従って、上記上限値に至るまでの時間、即ち薬物イオンの投与終了までの時間をディスプレイに表示するなどにより、薬物イオンの投与の進行状況を装置の使用者が認識できるようすることが可能であり、これにより、薬物イオンの投与を受ける者の安心感を高め、或いは給電制御手段の故障などに対するフェイルセーフの機能を高めることが可能になる。
【００２７】
請求項２の発明では、前記薬物イオンの投与終了までの時間がゼロとなった場合に前記電源から前記電極への通電が停止されるよう構成すること（請求項３）が好ましく、これにより、薬物イオン投与の安全性を一層高めることが可能である。
【００２８】
なお、請求項３の発明では、残り時間導出手段により導出される薬物イオンの投与終了までの時間がゼロとなった場合に、給電制御手段によって電極への通電が停止されるように構成することも可能であるが、給電制御手段とは別の追加的な制御手段によって電極への通電が停止されるように構成することも可能である。
【００２９】
請求項１〜３の発明では、前記電位差測定手段により測定される前記電位差に基づいて生体に投与された薬物イオン量を導出する投与量導出手段を更に備えること（請求項４）が好ましい。
【００３０】
上記の通り、電極両端の電位差がある特定の値となるまでは、薬物イオンの投与開始からの積算通電量に対して電極両端の電位差が一定の勾配をもって上昇することから、電極両端の電位差から積算通電量を導出することが可能である。また、薬液中の薬物イオンの種類や濃度、作用側電極構造体の有効面積（作用側電極構造体から生体への通電を生じる面積）などの装置構成が同一であれば、薬物イオンの輸率はあるバラツキの範囲に収まると考えられるため、上記通算通電量から生体に投与された薬物イオン量をそのバラツキに応じた一定の精度をもって推定することが可能である。
【００３１】
従って、投与量導出手段により導出される薬物イオンの投与量をディスプレイに表示するなどにより、薬物イオンの投与の進行状況を装置の使用者が認識できるようすることが可能であり、これにより、薬物イオンの投与を受ける者の安心感を高め、或いは給電制御手段の故障などに対するフェイルセーフの機能を高めることが可能になる。
【００３２】
請求項４の発明では、投与量導出手段により導出される薬物イオンの投与量が所定値となった場合に前記電源から前記電極への給電を停止させるように構成することも可能であり、これにより、薬物イオン投与の安全性を一層高めることが可能である。なお、この場合における上記所定値は、電圧両端の電位差が上限値である場合に投与量導出手段により導出される薬物イオンの投与量と一致させても良く、或いはこれよりも少ない量（例えば、医師の判断などに基づいて定められる必要投与量）としても構わない。また薬物イオンの投与量が所定値となった場合の給電の停止は、給電停止手段により実行されても良く、これとは別の追加的な制御手段により実行されても良い。
【００３３】
請求項１〜４の発明では、前記電極が、単位体重量当たりの静電容量が１００ｍＦ／ｇ以上の導電体を含有する分極性電極であること（請求項５）が好ましい。
【００３４】
かかる発明では、電極両端の電位差の上昇速度に低下が生じるまでに通電できる電流量を増大させることが可能となり、その結果、より多量の薬物イオンの投与を安全かつ安定に行うことが可能なイオントフォレーシス装置が実現される。
【００３５】
請求項５の発明における導電体の静電容量は、より好ましくは１Ｆ／ｇ以上、特に好ましくは１０Ｆ／ｇ以上とすることができ、これにより、安全かつ安定に投与できる薬物イオン量の更なる増大を達成することができる。
【００３６】
請求項１〜４の発明では、前記電極が、比表面積が１ｍ２／ｇ以上の導電体を含有する分極性電極であること（請求項６）が好ましい。
【００３７】
かかる発明では、電極両端の電位差の上昇速度に低下が生じるまでに通電できる電流量を増大させることが可能となり、その結果、より多量の薬物イオンの投与を安全かつ安定に行うことが可能なイオントフォレーシス装置が実現される。
【００３８】
請求項６の発明における導電体の比表面積は、より好ましくは１０ｍ２／ｇ以上、特に好ましくは１００ｍ２／ｇ以上とすることができ、これにより、安全かつ安定に投与できる薬物イオン量の更なる増大を達成することができる。
【００３９】
請求項５、６の発明における導電体としては、金、銀、アルミニウム、ステンレスなどの金属導電体、或いは活性炭や酸化ルテニウムなどの非金属導電体を使用することが可能であるが、この導電体として非金属導体を使用することが特に好ましく、これにより、分極性電極から金属イオンが溶出して生体に移行する懸念を低減又は解消することが可能となる。なお、分極性電極を構成する導電体として、アルマイトなどの表面に不溶化処理が施された金属導電体を使用した場合も、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
請求項１〜４の発明では、前記電極が、活性炭を含有する分極性電極であること（請求項７）が好ましい。
【００４１】
かかる発明では、電極両端の電位差の上昇速度に低下が生じるまでに通電できる電流量を増大させることが可能となり、その結果、より多量の薬物イオンの投与を安全かつ安定に行うことが可能なイオントフォレーシス装置が実現される。
【００４２】
ここで分極性電極に含有させる活性炭には、ヤシ殻、木粉、石炭、ピッチ、コークスなどの炭素を含有する原料を炭化、賦活することで得られるごく普通の活性炭を使用することができる。請求項７の発明における活性炭は、比表面積が１ｍ２／ｇ以上であること、或いは単位重量当たりの静電容量が１００ｍＦ／ｇ以上であることが好ましい。
【００４３】
請求項７の発明では、活性炭として、天然繊維、人工繊維を炭化、賦活するなどにより得られる活性炭繊維を使用することも可能であり、これにより、取扱性に優れる分極性電極を得ることができる。活性炭繊維は、例えば、織布や不織布の形態のものを使用することができる。
【００４４】
また、この場合の活性炭繊維としては、ノボロイド繊維（フェノール樹脂を繊維化した後、架橋処理し、分子構造を３次元化させた繊維）を炭化、賦活させたものを使用することが特に好ましく、これにより、柔軟性や機械的強度（引っ張り強度など）に優れるとともに極めて比表面積が高く、静電容量の大きい分極性電極を得ることができる。
【００４５】
請求項１〜７の発明では、前記電位差測定手段が、前記電位差として、前記電極への給電を行う給電線における電位と前記電解液保持部に保持される電解液における電位の差を測定するよう構成することが可能であり（請求項８）、これにより電極両端の電位差を簡易に測定することが可能となる。
【００４６】
請求項８の発明においては、前記電解液における電位を、カーボン製のプローブによって検出することが可能であり（請求項９）、これにより、プローブから溶出する金属などが生体に移行するなどの問題を伴うことなく、電極両端の電位差の測定を行うことが可能となる。
【００４７】
請求項１〜９の発明においては、前記電極に電解液を保持させること（請求項１０）が可能であり、これにより、電極から電解液への通電性を向上させることができる。
【００４８】
請求項１０の発明における電極としては、電解液の含浸性、保持性に優れる活性炭又は活性炭繊維を含有する分極性電極を好ましく使用することができる。また電極に保持させる電解液に増粘剤を配合して電解液の粘度を調整することにより、電極内における電解液の保持性を向上させ、電極の取扱性や装置の組立の容易性を向上させることも可能である。
【００４９】
請求項１〜１０の発明においては、前記電解液保持部に保持される電解液を第１極性の薬物イオンを含む薬液とすることが可能であり（請求項１１）、かかる電解液保持部を有する電極構造体は、作用側電極構造体として使用することが可能である。
【００５０】
請求項１１の発明においては、前記電極に、第１極性の薬物イオンを含む薬液を保持すること（請求項１２）が可能であり、この薬液を電解液保持部の薬液と同一組成とした場合には、薬液の混合による装置特性の経時的変化を防止することが可能である。
【００５１】
請求項１１の発明における電極としては、薬液の含浸性、保持性に優れる活性炭又は活性炭繊維を含有する分極性電極を好ましく使用することができる。また電極内での薬液の保持性を向上させるために、薬液に増粘剤を配合することが可能であるが、この場合には、装置特性の経時的変化を防止するために、薬液保持部の薬液にも同一の増粘剤を同量配合することが好ましい。
【００５２】
請求項１１又は１２の発明においては、前記電解液保持部の前面側に、前記薬物イオンの通過を許容し、生体表面からの生体対イオンの通過を遮断する第１イオン選択膜が配置されていることが好ましい（請求項１３）。
【００５３】
かかる発明によれば、生体対イオンが電解液保持部に移行することにより消費される電流量が低下するために、薬物イオンの投与効率を上昇させることが可能となる。
【００５４】
請求項１３における第１イオン選択膜は、電荷に基づいてイオンの通過の許容及び遮断を行う電荷選択膜の形態を取ることができ、イオンの分子量やサイズ、或いは立体的形状に基づいてイオンの通過の許容及び遮断を行う半透膜の形態を取ることができる。
【００５５】
請求項１３における第１イオン選択膜には、特に好ましくは薬液保持部に保持される薬物イオンと同一極性である第１極性のイオン交換膜を使用することが可能である。即ち、薬液保持部に保持されるされる薬物イオンがプラスイオンである場合にはカチオン交換膜を使用し、薬液保持部に保持される薬物イオンがマイナスイオンである場合にはアニオン交換膜を使用することができる。
【００５６】
請求項１〜１３の発明においては、前記電極と前記電解液保持部の間に、前記電極に印加される電圧と同一極性のイオンの前記電極側から前記電解液保持部への通過を遮断し、その反対極性のイオンの前記電解液保持部から前記電極側への通過を許容する第２イオン選択膜が配置されていることが好ましい（請求項１４）。
【００５７】
かかる発明によれば、電極における電極反応により、電極に接触する水分や電極に保持される電解液から水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸などの有害なイオンが生成されたとしても、これらのイオンが電解液保持部に移行することを防止することができる。同様に、電極に接触する薬液又は電極に保持される薬液中の薬物イオンに変質を生じたとしても、その変質した薬物イオンが電解液保持部に移行することを防止することができる。
【００５８】
請求項１４における第２イオン選択膜は、電荷に基づいてイオンの通過の許容及び遮断を行う電荷選択膜の形態を取ることができ、イオンの分子量やサイズ、或いは立体的形状に基づいてイオンの通過の許容及び遮断を行う半透膜の形態を取ることができる。
【００５９】
請求項１４における第２イオン選択膜には、電極に印加される電圧と反対極性のイオン交換膜を使用することが可能である。即ち、電極に印加される電圧がプラスである場合にはカチオン交換膜を使用し、電極に印加される電圧がマイナスである場合にはアニオン交換膜を使用することができる。
【００６０】
本明細書における「薬物」は、調製されているか否かに関わらず、一定の薬効又は薬理作用を有し、病気の治療、回復又は予防、健康の増進又は維持、病状や健康状態などの診断、或いは美容の増進又は維持などの目的で生体に投与される物質を意味する。
【００６１】
本明細書における「薬物イオン」は、薬物がイオン解離することにより生じるイオンであって、薬効又は薬理作用を担うイオンを意味する。
【００６２】
本明細書における「薬液」は、薬物イオンを含む流動物を意味し、薬物を溶媒に溶解させた溶液や薬物が液状である場合における原液などの液体状態のものだけでなく、薬物の少なくとも一部が薬物イオンに解離する限り、薬物を溶媒等に懸濁又は乳濁させたもの、軟膏状又はペースト状に調整されたものなど各種の状態のものを含む。
【００６３】
本明細書における「薬物対イオン」は、薬液中に存在するイオンであって、薬物イオンとは反対極性のイオンを意味する。
【００６４】
本発明の電解液保持部又は電極に保持される薬物イオンは必ずしも単一種類である必要はなく、これらのいずれか一以上に保持される薬物イオンが複数種類であっても構わない。また、本発明の電解液保持部及び電極に保持される薬物イオンは、同一種類の薬物イオンとすることも可能であり、それぞれ異なる種類の薬物イオンとすることも可能である。
【００６５】
本明細書における「皮膚」は、イオントフォレーシスによる薬物イオンの投与を行い得る生体表面を意味しており、例えば口腔内の粘膜なども含まれる。「生体」は人及び動物を含む。
【００６６】
本明細書における「生体対イオン」は、生体の皮膚上又は生体内に存在するイオンであって、薬物イオンと反対極性のイオンを意味する。
【００６７】
本明細書における「前面側」は、薬物イオンの投与に際して装置内を流れる電流の経路上における生体皮膚に近い側を意味する。
【００６８】
本明細書における「第１極性」は、プラス又はマイナスの電気極性を意味し、「第２極性」は第１極性と反対の電気極性（マイナス又はプラス）を意味する。
【００６９】
イオン交換膜としては、イオン交換樹脂を膜状に形成したものの他、イオン交換樹脂をバインダーポリマー中に分散させ、これを加熱成型などにより製膜することで得られる不均質イオン交換膜や、イオン交換基を導入可能な単量体、架橋性単量体、重合開始剤などからなる組成物、又はイオン交換基を導入可能な官能基を有する樹脂を溶媒に溶解させたものを、布や網、或いは多孔質フィルムなどの基材に含浸充填させ、重合又は溶媒除去を行った後にイオン交換基の導入処理を行うことにより得られる均質イオン交換膜など各種のイオン交換膜が知られているが、本発明のイオン交換膜には、これらのイオン交換膜を特段の制限無く使用することができる。
【００７０】
本明細書における「第１極性のイオン交換膜」は、第１極性のイオンの通過を許容する一方で第２極性のイオンの通過を遮断する機能を有するイオン交換膜（即ち、第１極性のイオンが、第２極性のイオンよりも通過し易いイオン交換膜）を意味する。第１極性がプラスである場合には「第１極性のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第１極性がマイナスである場合には「第１極性のイオン交換膜」はアニオン交換膜である。
【００７１】
同様に、「第２極性のイオン交換膜」は、第２極性のイオンの通過を許容する一方で第２極性のイオンの通過を遮断する機能を有するイオン交換膜（即ち、第２極性のイオンが、第１極性のイオンよりも通過し易いイオン交換膜）を意味する。第２極性がプラスである場合には「第２極性のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第２極性がマイナスである場合には「第２極性のイオン交換膜」はアニオン交換膜である。
【００７２】
カチオン交換膜の具体例としては、（株）トクヤマ製ネオセプタＣＭ−１、ＣＭ−２、ＣＭＸ、ＣＭＳ、ＣＭＢなどの陽イオン交換基が導入されたイオン交換膜を例示することができ、アニオン交換膜の具体例としては、（株）トクヤマ製ネオセプタＡＭ−１、ＡＭ−３、ＡＭＸ、ＡＨＡ、ＡＣＨ、ＡＣＳなどの陰イオン交換基が導入されたイオン交換膜を例示することができる。
【００７３】
本発明のイオン交換膜には、多孔質フィルム中にイオン交換樹脂が充填されたタイプのイオン交換膜を特に好ましく使用することができる。具体的には、０．００５〜５．０μｍ、より好ましくは０．０１〜２．０μｍ、最も好ましくは０．０２〜０．２μｍの平均孔径（バブルポイント法（ＪＩＳ Ｋ３８３２−１９９０）に準拠して測定される平均流孔径）の多数の小孔が、２０〜９５％、より好ましくは３０〜９０％、最も好ましくは３０〜６０％の空隙率で形成された５〜１４０μｍ、より好ましくは１０〜１２０μｍ、最も好ましくは１５〜５５μｍの膜厚を有する多孔質フィルムを使用し、５〜９５質量％、より好ましくは１０〜９０質量％、特に好ましくは２０〜６０質量％の充填率でイオン交換樹脂を充填させたイオン交換膜を使用することができる。
【００７４】
本明細書においてイオン選択膜又はイオン交換膜について述べる「イオンの通過の遮断」は、必ずしも一切のイオンを通過させないことを意味するのではなく、例えば、ある特定のイオンの通過速度又は通過量が他の特定のイオンよりも十分に小さいがために、当該イオン選択膜又はイオン交換膜に求められる機能が十全に発揮される場合を含む。同様に、イオン選択膜又はイオン交換膜について述べる「イオンの通過の許容」は、イオンの通過に一切の制約が生じないことを意味するのではなく、例えば、イオンの通過がある程度制約される場合であっても、当該イオン選択膜又はイオン交換膜に求められる機能が十全に発揮される程度のイオンの通過速度又は通過量が確保される場合を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
図１は、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置１の構成を示す説明図である。
【００７６】
図示されるように、イオントフォレーシス装置１は、主として作用側電極構造体１０、非作用側電極構造体２０、電源３０、電位差測定手段、給電制御手段５０及び残り時間導出手段６０から構成されている。
【００７７】
作用側電極構造体１０は、電源３０の一方の極に給電線３１を介して接続される集電体１１、集電体１１の前面側に配置される分極性電極１２及び分極性電極１２の前面側に配置される薬液保持部（電解液保持部）１５を備えており、その全体がケース又は容器１８に収容されている。
【００７８】
一方、非作用側電極構造体２０は、電源３０の他方の極に給電線３２を介して接続される電極２１及び電極２１に接触する電解液を保持する電解液保持部２５を備えており、その全体がケース又は容器２８に収容されている。
【００７９】
上記集電体１１は、給電線３１からの電流を分極性電極１２のなるべく広い面積に均等な電流密度で給電するための部材である。
【００８０】
集電体１１には、金属などの任意の導電性材料を使用することができるが、分極性電極１２よりも比抵抗又は面抵抗が小さい導電性材料を使用することが好ましい。
【００８１】
また集電体１１に分極性電極１２や薬液保持部１５などからの水分や電解液又は薬液が接触した場合における集電体１１の溶出を防止するなどの意味で、集電体１１には、炭素繊維又は炭素繊維紙を特に好ましく使用することができる。この場合、本願出願人による特願２００４−３１７３１７号に開示されるポリマーマトリクスにカーボンを混入させた端子部材と、当該端子部材に取り付けられた炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる導電シートを有する集電体や、特願２００５−２２２８９２号に開示される炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる導電シート部及びこの導電シートから延びる炭素繊維又は炭素繊維紙よりなる延長部を有する集電体を特に好ましく使用することができる。後者における延長部の一部には撥水性ポリマーを含浸させた撥水部を形成することが可能である。
【００８２】
或いは、プラスチックなどの基材上にカーボン粉などの導電粉を含有する導電塗料を塗布することにより形成された導電塗膜により集電体１１を形成することで、集電体の形成に係る製造コストを低減させることも可能である。
【００８３】
分極性電極１２には、単位体積当たりの静電容量が１００ｍＦ／ｇ以上の導電体、又は比表面積が１ｍ２／ｇ以上の導電体、又は活性炭を含有する板状の部材を使用することができる。
【００８４】
好ましい分極性電極１２の構成としては、比表面積１００ｍ２／ｇ程度の活性炭粉末９７〜８０重量部に対してポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンフロライドなどのバインダーポリマー３〜２０重量部を配合した組成物を膜状に成形したものを例示することができる。
【００８５】
更に好ましい分極性電極１２の構成としては、活性炭繊維の織布又は不織布、或いはこれにポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンフロライドなどのバインダーポリマーを３〜２０重量部程度含浸させたものを例示することができる。この場合の活性炭繊維としては、極めて高い比表面積（例えば１０００〜２５００ｍ２／ｇ）と高い引張強度（例えば３００〜４００Ｎ／ｍｍ２）を有し、柔軟性にも優れるノボロイド繊維を炭化、賦活することで得られる活性炭繊維を特に好ましく使用できる。ノボロイド繊維を炭化、賦活することで得られる活性炭繊維は、例えば「カイノール活性炭繊維」の商品名で日本カイノール社から入手することができる。
【００８６】
分極性電極１２には、電解液を含浸させて保持することが可能であり、これにより、分極性電極１２から電解液への通電性を良好なものとすることができる。この場合の電解液としては、後述の薬液保持部１５の薬液と同一組成の薬液を使用することが特に好ましく、これにより、薬液の混合による装置特性の経時的変化を防止することが可能となる。
【００８７】
更に、増粘剤を配合して電解液又は薬液の粘度を調整することで、分極性電極１２内における電解液又は薬液の保持性を向上させることが可能であり、これにより、分極性電極１２の取扱性や装置の組立の容易性を高めることができる。この場合に使用できる特に好ましい増粘剤としてはＨＰＣ（ヒドロキシプロピルセルロース）を例示することができる。ＨＰＣの適切な配合量の範囲は、１〜５％程度である。
【００８８】
分極性電極１２に電解液又は薬液を保持する場合には、これらに対する浸透性に優れる活性炭又は活性炭繊維を含有する分極性電極を使用することが好ましい。
【００８９】
集電体１１と分極性電極１２は、接着剤により接着し又は導電性ゲルを介在させて密着させることにより、両者間の電気的接触状態を良好なものとすることができる。
【００９０】
薬液保持部１５には、薬効成分がプラス又はマイナスの薬物イオンを含む薬液が保持される。この薬液は、薬物を水などの溶媒に溶解した溶液であることができ、薬物が装置の使用条件下（例えば室温）において液体である場合には、薬物の原液であることができる。薬液中における薬物は必ずしも全てが薬物イオンに解離している必要はなく、薬物の一部のみが薬物イオンに解離していても構わない。
【００９１】
薬効成分がプラスの薬物イオンに解離する薬物としては、塩酸リドカインや塩酸モルヒネを例示することができ、薬効成分がマイナスの薬物イオンに解離する薬物としては、アスコルビン酸を例示することができる。
【００９２】
分極性電極１２に増粘剤が配合された薬液が保持される場合には、薬液保持部１５の薬液にも同種かつ同量の増粘剤を配合して、各薬液の組成を同一にすることが好ましく、これにより、作用側電極構造体１０内における薬液の混合による装置性能の経時的変化を防止することができる。
【００９３】
薬液保持部１５は、薬液を液体状体で保持することができ、天然繊維、人工繊維の織布や不織布、多孔質膜、或いはゲルなどの適当な吸収性の担体に含浸させて保持することもできる。
【００９４】
電極２１には、任意の導電性材料を特段の制限無しに使用することが可能であるが、銀／塩化銀電極などの水よりも酸化還元電位の低い導電性材料を用いた電極を使用することで、水の電気分解による酸素ガス、水素ガス、塩素ガスなどのガス、或いは水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸などの有害なイオンの発生を抑止することが可能である。
【００９５】
或いは、電極２１を作用側電極構造体１０における電極（集電体１１及び分極性電極１２）と同様の構成とすることも可能であり、この場合にも上記ガスや有害なイオンの発生を抑止することができる。
【００９６】
また電解液保持部２５に保持される電解液を適切に選択するなどによって水の電気分解によるガスの発生やイオンの生成を防止できる場合には、金、白金、ステンレス、カーボンなどの不活性電極を使用することも可能である。
【００９７】
電解液保持部２５は、電極２１から生体皮膚への通電性を確保することができる任意の電解質を溶解した電解液を保持することができるが、水の電気分解よりも酸化還元電位の低い電解質を使用し、或いは複数種類の電解質を溶解した緩衝電解液とすることで、通電の際における水の電気分解によるガスの発生やイオンの生成、或いはこれによるｐＨ変化を抑制することができる。
【００９８】
上記の目的を達成することができる電解液としては、例えば、０．５Ｍのフマル酸ナトリウムと０．５Ｍのポリアクリル酸の５：１混合液を例示することができる。
【００９９】
電解液保持部２５は、電解液を液体状体で保持することができ、天然繊維、人工繊維の織布や不織布、多孔質膜、或いはゲルなどの適当な吸収性の担体に含浸させて保持することもできる。
【０１００】
作用側電極構造体１０及び非作用側電極構造体２０の容器１８、２８は、内部に上述の各要素を収容できる空間が形成され、下面が開放されたプラスチックなどの任意の素材から形成される部材である。容器１８、２８は、好ましくは内部からの水分の蒸発や外部からの異物の侵入を防ぐことができ、生体の動きや皮膚の凹凸に追随できる柔軟な素材から形成することができる。容器１８、２８の下面には、イオントフォレーシス装置１の保存中における水分の蒸発や異物の混入を防ぐことができる適宜の材料からなり、使用に際して取り外されるライナー（不図示）を貼付することができ、更には、容器１８、２８の下面の外周縁などに生体皮膚との密着性を向上させるための粘着剤層を設けることも可能である。
【０１０１】
電源３０としては、電池、定電圧装置、定電流装置、定電圧・定電流装置などを使用することができるが、本実施形態では、０．０１〜１．０ｍＡ／ｃｍ２、好ましくは、０．０１〜０．５ｍＡ／ｃｍ２の範囲で電流調整が可能であり、５０Ｖ以下、好ましくは、３０Ｖ以下の安全な電圧条件で動作する定電流装置が使用される。
【０１０２】
電位差測定手段は、電圧計４１、薬液保持部１５に挿入されたプローブ４２、このプローブ４２に電圧計４１の一方の端子を接続する導線４３、及び電圧計４１の他方の端子を給電線３１に接続する導線４４から構成されており、電圧計４１において給電線３１と薬液保持部１５中の薬液との電位差Ｖを検出できるようになっている。
【０１０３】
プローブ４２は、任意の導電材料から構成することができるが、カーボンなどの化学的に安定な非金属導電体から構成することが好ましく、これによりプローブ４２からの金属イオンの溶出や薬物イオンの変質などの懸念を解消又は低減することができる。プローブ４２は、ロッド状、ワイヤー状、シート状などの任意の形態とすることができる。
【０１０４】
プローブ４２は、薬液保持部１５内の任意の位置に配置することができる。
【０１０５】
電圧計４１により検出された電位差Ｖは、アナログデータ又はデジタルデータとして有線又は無線方式で給電制御手段５０及び残り時間導出手段６０に伝送される。
【０１０６】
給電制御手段５０は、電位差測定手段から伝送される電位差Ｖが予め設定された上限値Ｖｔｈを超過した時点で、電源３０からの給電を停止させるものである。給電制御手段５０は、マイクロプロセッサーや開閉器などを組み合わせて構成することができる。
【０１０７】
残り時間導出手段６０は、電位差測定手段から伝送される電位差Ｖに基づいて薬物イオンの投与終了までの残り時間ｔｒを導出するものであり、給電開始からの経過時間を計測するタイマーやマイクロプロセッサーを備え、更に導出した残り時間ｔｒを視覚的に表示するためのディスプレイ６１を備える。
【０１０８】
イオントフォレーシス装置１では、薬液保持部１５及び電解液保持部２５を生体皮膚に当接させた状態で、電源３０から集電体１１及び電極２１に、それぞれ薬液保持部１５の薬物イオンと同一極性の電圧及び反対極性の電圧を印加することにより、薬液保持部１５中の薬物イオンが生体に投与される。
【０１０９】
図２は、イオントフォレーシス装置１における薬物イオンの投与開始からの経過時間ｔに対する電位差測定手段により計測される電位差Ｖの推移及び上記給電制御手段５０において設定される上限値Ｖｔｈの決定方法を示すものである。
【０１１０】
図示されるように、薬物イオンの投与開始から時間ｔ１に至るまでの間、電位差Ｖは所定の勾配（α１）をもって直線的に増大し、電位差Ｖが図中Ｖ１に示される値を超過した以降は、電位差Ｖは、それまでの勾配（α１）よりも小さい勾配（α２）をもって増大するようになるが、本実施形態では、給電制御手段５０における上限値Ｖｔｈとして、この勾配に変化を生じる時点ｔ１における電位差Ｖ１よりも小さい適当な値が設定される。より具体的には、０．７×Ｖ１〜１．０×Ｖ１の範囲から選ばれる値を上限値Ｖｔｈとすることができる。
【０１１１】
図２において、電位差ＶがＶ１を超過した以降においては、分極性電極１２における電極反応が顕著となるが、電位差ＶがＶ１未満である間は、電極反応を殆ど伴うことなく分極性電極１２から電解液又は薬液への通電を行うことが可能である。
【０１１２】
そして、イオントフォレーシス装置１では、電位差測定手段から伝送される電位差Ｖが予め設定された上限値Ｖｔｈを超過した時点で、給電制御手段５０が電源３０からの給電を停止させるように構成されているため、作用側電極構造体１０における電極反応によるガスや有害なイオンの発生、或いは薬物イオンの変質などの問題を生じることなく安全かつ安定に薬物イオンの投与を行うことができる。
【０１１３】
更にイオントフォレーシス装置１では、残り時間導出手段６０により導出される薬物イオンの投与終了までの残り時間ｔｒがディスプレイ６１に表示されるため、使用者の安心感を高め、或いはフェイルセイフによる安全性の向上を達成することができる。
【０１１４】
残り時間導出手段６０による残り時間ｔｒは、例えば、薬物イオンの投与開始からの経過時間ｔ、上記上限値Ｖｔｈ及び電位差測定手段から伝送される電位差Ｖを用いて下式（１）により導出することができる。
ｔｒ＝（Ｖｔｈ／Ｖ−１）×ｔ              （１）
【０１１５】
また図２における勾配（α１）を予め計測しておけば、下式（２）によって残り時間ｔｒを導出するよう構成することも可能であり、この場合には残り時間導出手段６０はタイマーを備えることを要しない。
ｔｒ＝（Ｖｔｈ−Ｖ）／α１                （２）
【０１１６】
なお、イオントフォレーシス装置１では、分極性電極１２とプローブ４２の間に介在する薬液において電圧降下を生じるため、図２に示されるように、通電開始直後（ｔ＝０）における電位差Ｖとして正の値が計測されることになる。
【０１１７】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、イオントフォレーシス装置１において作用側電極構造体１０に代えて使用することができる他の態様の作用側電極構造体１０ａ〜１０ｃの構成を示す説明図である。
【０１１８】
作用側電極構造体１０ａは、作用側電極構造体１０と同様の集電体１１、分極性電極１２、薬液保持部１５を備えることに加え、薬液保持部１５の前面側に第２イオン選択膜１６を備えている。また、作用側電極構造体１０と同様のプローブ４２が、作用側電極構造体１０と同様の態様で薬液保持部１５中に挿入されている。
【０１１９】
イオン選択膜１６は、薬液保持部１５の薬物イオンの通過を許容するとともに、生体側からの生体対イオンの通過を遮断する特性を有する膜部材であり、特に好ましくは、イオン選択膜１６として、薬液保持部１５の薬物イオンと同一極性のイオン交換膜が使用される。即ち、当該薬物イオンがプラスイオンである場合にはカチオン交換膜を使用し、当該薬物イオンがマイナスイオンである場合にはアニオン交換膜を使用することができる。
【０１２０】
作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置１においても、作用側電極構造体１０を備えるイオントフォレーシス装置１と同様の態様により薬物イオンの投与が行われ、電位差測定手段により測定される給電線３１と薬液保持部１５中のプローブ４２の間の電位差Ｖが予め定められた上限値Ｖｔｈを超過した時点で電源３０からの給電が停止される。従って、電極反応によるガスや有害なイオンの発生、或いは薬物イオンの変質などの問題を生じることなく安全かつ安定に薬物イオンの投与を行うことができる。またディスプレイ６１上における残り時間ｔｒの表示により、使用者の安心感や薬物イオン投与の安全性を一層高めることが可能である。
【０１２１】
これに加え、作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置１では、生体対イオンの生体側から薬液保持部１５への移行がイオン選択膜１６により遮断されるため、生体対イオンの移行により消費される電流量を低下させ、薬物イオンの投与効率を向上させることができる。
【０１２２】
作用側電極構造体１０ｂは、作用側電極構造体１０と同様の集電体１１、分極性電極１２、薬液保持部１５を備えることに加え、分極性電極１２と薬液保持部１５の間にイオン選択膜１４を備えている。また、作用側電極構造体１０と同様のプローブ４２が、作用側電極構造体１０と同様の態様で薬液保持部１５中に挿入されている。
【０１２３】
イオン選択膜１４は、薬液保持部１５に保持される薬物イオンと同一極性のイオンの分極性電極１２側から薬液保持部１５側への通過を遮断するとともに、薬液保持部１５内の薬物対イオンの通過を許容する特性を有する膜部材であり、特に好ましくは、イオン選択膜１４として、薬液保持部１５の薬物イオンと反対極性のイオン交換膜が使用される。即ち、当該薬物イオンがプラスイオンである場合にはアニオン交換膜を使用し、当該薬物イオンがマイナスイオンである場合にはカチオン交換膜を使用することができる。
【０１２４】
イオン選択膜１４として薬液保持部１５の薬物イオンと反対極性のイオン交換膜が使用される場合には、通電の際にこのイオン交換膜の近傍において塩素ガスなどのガスが発生する場合がある。従って、この場合には、イオン選択膜１４と分極性電極の間に、イオンの通過を許容できる隔離膜を配置することが好ましい。
【０１２５】
この隔離膜としては、天然繊維、人工繊維の織布や不織布、多孔質膜、吸収性ゲルなどの形態の部材を使用することができ、より小さい膜厚で分極性電極１２とイオン選択膜１４とを確実に非接触に保ち、また分極性電極１２からイオン選択膜１４へのイオン伝導を良好なものとするためには、電解液を含浸させた織布、不織布又は多孔質膜を使用することが特に好ましい。この場合の電解液としては、薬液保持部１５に保持される薬液と同一組成の薬液を使用することが好ましく、これにより、作用側電極構造体１０内における薬液の混合による装置性能の経時的変化を防止することができる。
【０１２６】
作用側電極構造体１０ｂを備えるイオントフォレーシス装置１においても、作用側電極構造体１０を備えるイオントフォレーシス装置１と同様の態様により薬物イオンの投与が行われ、電位差測定手段により測定される給電線３１と薬液保持部１５中のプローブ４２の間の電位差Ｖが予め定められた上限値Ｖｔｈを超過した時点で電源３０からの給電が停止される。従って、電極反応によるガスや有害なイオンの発生、或いは薬物イオンの変質などの問題を生じることなく安全かつ安定に薬物イオンの投与を行うことができる。またディスプレイ６１上における残り時間ｔｒの表示により、使用者の安心感や薬物イオン投与の安全性を一層高めることが可能である。
【０１２７】
更に作用側電極構造体１０ｂを備えるイオントフォレーシス装置１では、分極性電極１２と薬液保持部１５の間にイオン選択膜１４が配置されているために、下記の追加的な効果が達成される。
【０１２８】
即ち、分極性電極１２において電極反応によって水素イオン、水酸基イオン、次亜塩素酸などの有害なイオンが生成され、薬物イオンの変質を生じたとしても、これらのイオンの薬液保持部１５への移行をイオン選択膜１４により遮断することができる。一方、分極性電極１２から薬液保持部１５への通電は、薬液保持部１５中の薬物イオンと反対極性のイオンが分極性電極１２側に移行することにより確保される。
【０１２９】
作用側電極構造体１０ｃは、作用側電極構造体１０と同様の集電体１１、分極性電極１２、薬液保持部１５を備えることに加え、分極性電極１２と薬液保持部１５の間に電解液保持部１３及びイオン選択膜１４を備えている。電圧計４１に接続されるプローブ４２は、薬液保持部１５ではなく電解液保持部１３内に挿入されている。
【０１３０】
電解液保持部１３は、分極性電極１２からイオン選択膜１４への通電を確保するための電解液を保持するものであり、電解液保持部２５と同様の電解液を同様の態様で保持することができる。或いは、装置特性の経時的変化を防止するなどの目的で、薬液保持部１５の薬液と同一組成の薬液を保持することも可能である。
【０１３１】
イオン選択膜１４には、作用側電極構造体１０ａについて上記したと同様のイオン選択膜を使用することができる。
【０１３２】
プローブ４２は、電解液保持部１３内における任意の位置に配置することができる。
【０１３３】
作用側電極構造体１０ｃを備えるイオントフォレーシス装置１においても、作用側電極構造体１０を備えるイオントフォレーシス装置１と同様の態様により薬物イオンの投与が行われ、電位差測定手段により測定される給電線３１と電解液保持部１３中のプローブ４２の間の電位差Ｖが予め定められた上限値Ｖｔｈを超過した時点で電源３０からの給電が停止される。従って、電極反応によるガスや有害なイオンの発生、或いは薬物イオンの変質などの問題を生じることなく安全かつ安定に薬物イオンの投与を行うことができる。またディスプレイ６１上における残り時間ｔｒの表示により、使用者の安心感や薬物イオン投与の安全性を一層高めることが可能である。
【０１３４】
更に作用側電極構造体１０ｃを備えるイオントフォレーシス装置１では、分極性電極１２と薬液保持部１５の間にイオン選択膜１４が配置されているために、作用側電極構造体１０ｂを備えるイオントフォレーシス装置１と同様の追加的な効果が達成される。
【０１３５】
図４は、本発明の他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置２の構成を示す説明図である。
【０１３６】
図示されるように、イオントフォレーシス装置２は、主として作用側電極構造体１０ｄ、非作用側電極構造体２０ｄ、電源３０ｄ、電位差測定手段、給電制御手段５０ｄ及び残り時間導出手段６０ｄから構成されている。
【０１３７】
作用側電極構造体１０ｄは、電源３０ｄの一方の極に給電線３１ｄを介して接続される電極１１ｄ及び電極１１ｄの前面側に配置される薬液保持部１５ｄを備えており、その全体がケース又は容器１８に収容されている。
【０１３８】
電極１１ｄは、非作用側電極構造体２０における電極２１と同様の構成とすることができ、薬液保持部１５ｄは、作用側電極構造体１０における薬液保持部１５と同様の構成とすることができる。
【０１３９】
一方、非作用側電極構造体２０ｄは、電源３０ｄの他方の極に給電線３２ｄを介して接続される集電体２１ｄ、集電体２１ｄの前面側に配置された分極性電極２２ｄ及び分極性電極２２ｄの前面側に配置された電解液を保持する電解液保持部２５ｄを備えている。
【０１４０】
集電体２１ｄ及び分極性電極２２ｄは、それぞれ集電体１１及び分極性電極１２と同様の構成とすることができ、電解液保持部２５ｄは、電解液保持部２５と同様の構成とすることができる。
【０１４１】
イオントフォレーシス装置２における電位差測定手段は、イオントフォレーシス装置１における電位差測定手段と同様の電圧計４１ｄ、プローブ４２ｄ、導線４３ｄ及び４４ｄから構成されており、プローブ４２ｄが非作用側電極構造体２０ｄの電解液保持部２５ｄ内に挿入され、導線４４ｄが非作用側電極構造体２０ｄ側の給電線３２ｄに接続されており、電圧計４１ｄにおいて給電線３２ｄと電解液保持部２５ｄ中の電解液との電位差Ｖ′が検出され、これが給電制御手段５０ｄ及び残り時間導出手段６０ｄに伝送される。
【０１４２】
給電制御手段５０ｄは、給電制御手段５０と実質的に同一の構成を有し、電位差測定手段から伝送された電位差Ｖ′が所定の上限値Ｖ′ｔｈを超過した場合に電源３０ｄからの通電を停止させる。
【０１４３】
残り時間導出手段６０ｄは、残り時間導出手段６０と実質的に同一の構成を有し、電位差測定手段から伝送された電位差Ｖ′に基づいて残り時間ｔｒ′を導出し、これをディスプレイ６１ｄ上において表示させる。
【０１４４】
イオントフォレーシス装置２における電位差測定手段により計測される電圧値Ｖ′は、薬物イオンの投与開始からの時間ｔに対して図２と実質的に同様の態様で上昇するが、薬液保持部１５の薬液と電解液保持部２５ｄの電解液の組成が相違するなどのために、イオントフォレーシス装置１における電圧値Ｖ１とは通常異なる値である電圧値Ｖ′１において電圧値Ｖ′の上昇勾配が変化する。
【０１４５】
従って、給電制御手段５０ｄにおける上記所定の上限値Ｖ′ｔｈとして、イオントフォレーシス装置２における電圧Ｖ′の上昇勾配の変化点であるＶ′１よりも小さい適当な値が設定される。具体的には、イオントフォレーシス装置１の場合と同様、０．７×Ｖ′１〜１．０×Ｖ′１の範囲から選ばれる値を上限値Ｖ′ｔｈとすることができる。
【０１４６】
残り時間導出手段６０ｄでは、薬物イオンの投与開始からの時間ｔ、電位差測定手段から伝送された電位差Ｖ′及び上記上限値Ｖ′ｔｈなどを用いて残り時間導出手段６０と同様の態様により残り時間ｔｒ′が導出される。
【０１４７】
イオントフォレーシス装置２では、電位差測定手段から伝送される電位差Ｖ′が予め設定された値Ｖ′ｔｈを超過した時点で、給電制御手段５０ｄが電源３０ｄからの給電を停止させるように構成されているため、電極反応による非作用側電極構造体２０ｄにおけるガスや有害なイオンの発生、或いは薬物イオンの変質などの問題を生じない範囲でのみ通電が行われることになり、安全かつ安定な薬物イオンの投与を実現することが可能となる。またディスプレイ６１ｄ上における残り時間ｔｒ′の表示により、使用者の安心感や薬物イオン投与の安全性を一層高めることが可能である。
【０１４８】
以上、好ましい実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内において種々の改変が可能である。
【０１４９】
例えば、上記実施形態では、作用側電極構造体及び非作用側電極構造体のいずれか一方において電極両端の電位差を計測し、これが所定の上限値となった場合に電源からの給電が停止されるイオントフォレーシス装置を例にとり説明したが、作用側電極構造体及び非作用側電極構造体の双方において電極両端の電位差を測定し、そのいずれかが所定の上限値となった場合に電源からの給電を停止するように構成することもできる。この場合、所定の上限値は作用側電極構造体及び非作用側電極構造体のそれぞれについて独立に設定することができる。
【０１５０】
また上記実施形態では、単一の作用側電極構造体と単一の非作用側電極構造体とを備えるイオントフォレーシス装置を例として説明したが、電源の両極に接続される２つの電極構造体の双方に生体に投与すべき薬物が保持されるイオントフォレーシス装置や、電源のそれぞれの極に複数の電極構造体が接続されるイオントフォレーシス装置にも本発明は適用可能である。この場合、それらの電極構造体のうちの少なくとも一つにおいて電極両端の電位差を計測し、これが所定の上限値となった場合に電源からの給電が停止されるようにすることができ、或いは、二以上又は全ての電極構造体において電極両端の電位差を計測し、そのいずれかが所定の上限値となった場合、或いは特定の一又は複数の電位差が所定の上限値となった場合に電源からの給電が停止されるようにすることも可能である。
【０１５１】
或いは、作用側電極構造体として本発明に従う電極構造体を使用する一方で、イオントフォレーシス装置そのものには非作用側電極構造体を設けずに、例えば、生体皮膚に１又は複数の作用側電極構造体を当接させ、アースとなる部材にその生体の一部を当接させた状態で作用側電極構造体に電圧を印加して薬物の投与を行うようにすることも可能である。
【０１５２】
また、上記実施形態における集電体１１、２１ｄやケース１８、２８などは任意的な構成であり、分極性電極単体で面抵抗が十分に小さい場合などには、集電体を使用せずに、給電線を直接分極性電極に接続するよう構成することも可能であり、使用環境や薬物の種類などによっては電極構造体は必ずしもケースに収容される必要はない。同様に、残り時間導出手段６０、６０ｄは任意的な構成であり、本発明に係るイオントフォレーシス装置は、必ずしも残り時間導出手段６０、６０ｄを備えることを要しない。
【０１５３】
その一方で、上記実施形態におけるイオントフォレーシス装置は、任意の追加的な構成を備えることも可能である。
【０１５４】
例えば、上記実施形態における残り時間導出手段６０、６０ｄにより導出される残り時間ｔｒ、ｔｒ′がゼロになった時点において電源３０からの給電を停止させる追加的な制御手段を設けることが可能であり、これにより、給電制御手段５０、５０ｄとこの追加的な制御手段のいずれか一方が故障してた場合においても薬物イオン投与の安全性、安定性を確保することが可能となる。
【０１５５】
また作用側電極構造体１０ｂ、１０ｃにおける薬液保持部１５の前面側に、薬物イオンの投与効率の向上などを目的として、薬液保持部１５中の薬物イオンと同一極性のイオン交換膜を更に配置することが可能であり、非作用側電極構造体２０ｄにおける電解液保持部２５ｄの前面側に、皮膚界面のイオンバランスの改善などを目的として、薬液保持部１５中の薬物イオンと反対極性のイオン交換膜を更に配置することも可能である。
【０１５６】
また、上記実施形態では、残り時間導出手段６０、６０ｄを備え、これにより導出される残り時間ｔｒ、ｔｒ′がディスプレイ６１、６１ｄにおいて表示されるイオントフォレーシス装置を例として説明したが、残り時間導出手段６０、６０ｄに代えて、或いはこれに加えて、電位差測定手段により測定される電位差Ｖ、Ｖ′に基づいて生体に投与された薬物イオン量Ｑ、Ｑ′を導出する投与量導出手段を備えることも可能である。
【０１５７】
即ち、イオントフォレーシス装置１、２における薬物イオン量Ｑ、Ｑ′は、積算通電量が電位差Ｖ、Ｖ′に比例することから、イオントフォレーシス装置１、２における薬物イオンの平均的な輸率Ｒ、Ｒ′を予め計測しておけば、下式（３）、（４）により導出することが可能である
Ｑ＝Ｃ×Ｒ×Ｖ                        （３）
Ｑ′＝Ｃ′×Ｒ′×Ｖ′                （４）
（ただし、Ｃ、Ｃ′は定数）
【０１５８】
上記により導出された薬物イオン量Ｑ、Ｑ′は、残り時間導出手段６０、６０ｄと同様のディスプレイを用いて表示させることで、使用者の安心感や薬物イオン投与の安全性を一層高めることが可能であり、或いは導出されたイオン量Ｑ、Ｑ′が所定値となった時点で電源３０からの給電を停止させる追加的な制御手段を設けることで、給電制御手段５０、５０ｄとこの追加的な制御手段のいずれか一方が故障してた場合においても薬物イオン投与の安全性、安定性を確保することが可能となる。なお、この場合における所定値は、Ｖ＝Ｖｔｈ、或いはＶ′＝Ｖ′ｔｈである場合に投与量導出手段により導出される薬物イオンの投与量Ｑ、Ｑ′と一致させることも可能であり、このときの投与量Ｑ、Ｑ′よりも少ない量（例えば、医師の判断などに基づいて定められる必要投与量）とすることも可能である。
【０１５９】
また、上記実施形態では、作用側電極構造体１０、１０ａ〜１０ｃ、２０ｄにおける電極が分極性電極である場合について説明したが、これらは金、銀、白金、ステンレスなどの任意の導電体により構成され、フィルム、箔板、メッシュなどの任意の形態に形成された分極性電極ではない電極に置換することも可能である。
【０１６０】
また、イオントフォレーシス装置１においては、給電制御手段５０が給電線３１上に設置され、イオントフォレーシス装置２においては、給電制御手段５０ｄが給電線３２上に設置されている場合について説明したが、給電制御手段５０、５０ｄは、電位差測定手段により測定される電位差が所定の上限値となった場合に電源からの給電を停止させることができさえすれば足り、その設置位置に制限はない。
【０１６１】
また、イオントフォレーシス装置１においては、電位差測定手段の導線４４が給電線３１に接続され、イオントフォレーシス装置２においては、電位差測定手段の導線４４ｄが給電線３２ｄに接続される場合について説明したが、導線４４は集電体１１又は分極性電極１２の上面に接続しても良く、導線４４ｄは集電体２１ｄ又は分極性電極２２ｄの上面に接続しても構わない。
【０１６２】
また、作用側電極構造体１０ｃにおいては、電位差測定手段のプローブ４２が電解液保持部１３内に配置される場合について説明したが、このプローブ４２は、薬液保持部１５内に配置しても構わない。
【０１６３】
また、上記実施形態では、給電制御手段及び残り時間導出手段がそれぞれ別体として構成されている場合について説明したが、これらを単一のマイクロプロセッサにより動作する単一の制御手段として構成することも可能である。同様に、上記実施形態では、作用側電極構造体、非作用側電極構造体、電源、電位差測定手段、給電制御手段及び残り時間導出手段がそれぞれ別体として構成されている場合について説明したが、これらの全部又は一部を単一のケーシング中に組み込み、或いはこれらを組み込んだものをシート状又はパッチ状に形成することでその取扱性を向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の構成を示す説明図。
【図２】本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置における薬物イオンの投与開始からの時間ｔに対する電位差測定手段により計測される電位差Ｖの推移を示す説明図。
【図３】本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置において使用することができる他の態様の作用側電極構造体の構成を示す説明図。
【図４】本発明の他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置の構成を示す説明図。
【図５】従来のイオントフォレーシス装置の構成を示す説明図。
【図６】特願２００５−２２９９８４号において一実施形態として開示されるイオントフォレーシス装置が備える電極構造体の構成を示す説明図。
【符号の説明】
【０１６５】
１、２・・・イオントフォレーシス装置
１０、１０ａ〜１０ｄ・・・作用側電極構造体
１１・・・集電体
１１ｄ・・・電極
１２・・・分極性電極
１３・・・電解液保持部
１４・・・イオン選択膜
１５、１５ｄ・・・薬液保持部（電解液保持部）
１６・・・イオン選択膜
１８・・・ケース
２０、２０ｄ・・・非作用側電極構造体
２１・・・電極
２１ｄ・・・集電体
２２ｄ・・・分極性電極
２５、２５ｄ・・・電解液保持部
２８・・・容器
３０、３０ｄ・・・電源
３１、３１ｄ、３２、３２ｄ・・・給電線
４１、４１ｄ・・・電圧計
４２、４２ｄ・・・プローブ
４３、４３ｄ、４４、４４ｄ・・・導線
５０、５０ｄ・・・給電制御手段
６０、６０ｄ・・・残り時間導出手段
６１、６１ｄ・・・ディスプレイ
１０１・・・イオントフォレーシス装置
１１０、２１０・・・作用側電極構造体
１１１、２１１・・・電極
２１１・・・分極性電極
１１２、２１２・・・薬液保持部（電解液保持部）
１２０・・・非作用側電極構造体
１２１・・・電極
１２２・・・電解液保持部
１３０・・・電源
１３１、１３２・・・給電線
【図１】
2007167240.tif 000003
【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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