ЭЛЕКТРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОНТОФОРЕЗА
ELECTRODE AND IONTOPHORESIS APPARATUS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электроду, используемому с устройством, которое обеспечивает пропускание тока через тело живого организма, таким как устройство для ионтофореза или устройство для лечения низкой частотой. Более конкретно, настоящее изобретение относится к электроду, который имеет низкое поверхностное сопротивление и в котором предприняты меры против передачи ионов металла в тело живого организма. Настоящее изобретение также относится к устройству для ионтофореза, включающему в себя электрод, который имеет низкое поверхностное сопротивление и в котором предприняты меры против переноса ионов металла в тело живого организма.
Описание предшествующего уровня техники
Устройство, такое как устройство для ионтофореза или устройство для лечения низкой частотой, обеспечивает протекание тока через тело живого организма (тело человека и т.д.), через кожу для подачи лекарства или для получения эффекта, такого как массаж.
Электрод (также называемый "направителем") используется для обеспечения пропускания тока через тело живого организма в этих устройствах и включает в себя, в большинстве случаев, элемент вывода, изготовленный из металлического материала, предназначенный для приема тока из корпуса устройства, и электропроводный лист, имеющий определенную площадь (например, диаметром приблизительно 10-50 мм или приблизительно от 10 до 50 мм по каждой стороне), электрически соединенный с элементом вывода. Кроме того, электрод включает в себя, в большинстве случаев, дополнительный элемент, который улучшает адгезию к коже (или который предназначен для удержания лекарства, подаваемого в тело живого организма), который размещают между электропроводным листом и кожей тела живого организма.
Здесь, в этих электродах, для улучшения адгезии электрода к телу живого организма и предотвращения повреждений, вызываемых изгибом и т.п., в большинстве случаев в качестве электропроводного листа используется листовой материал с высокой гибкостью, такой как электропроводная силиконовая резина, смешенная с углеродным порошком, или тонкий металлический лист.
Однако, для улучшения гибкости электропроводной силиконовой резины, необходимо удерживать количество примешиваемого углерода на заданном уровне или меньше. В этом случае может увеличиться сопротивление электропроводного листа.
Электропроводный лист в электродах такого типа имеет заданную площадь для повышения эффективности приема лекарства или получения соответствующего массажного эффекта. Поэтому предпочтительно, чтобы ток протекал через всю поверхность электропроводного листа. Однако, когда сопротивление электропроводного листа повышается, плотность тока на электропроводном листе в местах, расположенных на некотором расстоянии от элемента вывода, уменьшается, в результате чего ток протекает только из небольшой области листа, расположенной в непосредственной близости к элементу вывода.
С другой стороны, электропроводный лист, изготовленный из тонкого металлического листа, в большинстве случаев имеет низкое сопротивление, и его гибкость может быть легко сделана достаточной, путем уменьшения толщины. Однако, когда ток протекает через тело живого организма, металлический компонент электропроводного листа ионизируется в результате электролиза и передается в тело живого организма, что может отрицательно повлиять на здоровье.
В этом отношении предусматривается, чтобы электропроводный лист, изготовленный из тонкого серебряного листа, оказывал минимальное отрицательное влияние на здоровье. Однако на практике металлы-загрязнители, неизбежно содержащиеся в тонком серебряном листе, ионизируются и переносятся в тело живого организма. При этом невозможно полностью исключить вероятность отрицательного влияния на здоровье.
Раскрытие изобретения
Учитывая указанные выше проблемы, цель настоящего изобретения состоит в создании электрода, используемого для подачи тока в тело живого организма, который обеспечивает более однородную плотность тока по всей поверхности электропроводного листа во время протекания тока благодаря низкому сопротивлению и в котором решается проблема переноса ионов металла в тело живого организма, и устройства для ионтофореза, в котором используется такой электрод.
Указанные выше проблемы были преодолены с помощью электрода, включающего в себя элемент электропроводного вывода, сформированный из неметаллического материала; и электропроводный лист, сформированный из неметаллического материала и прикрепленный к элементу вывода, в котором электропроводный лист имеет меньшее удельное сопротивление, чем удельное сопротивление элемента вывода.
То есть, в соответствии с настоящим изобретением, как элемент вывода для приема тока из устройства, такого как устройство для ионтофореза или устройство для лечения низкой частотой, так и электропроводный лист, предназначенный для подачи тока через тело живого организма, изготовлены из материала, не содержащего металл. Поэтому можно устранить проблему переноса ионов металла в тело живого организма во время протекания тока.
Кроме того, электропроводный лист и элемент вывода представлены как отдельные элементы, причем оба они сформированы из неметаллического материала. Следовательно, материал для электропроводного листа, имеющий низкое значение удельного сопротивления, может быть выбран среди широкого разнообразия неметаллических материалов, если только эти материалы могут обеспечить достаточный уровень безопасности для тела живого организма и обладают определенным уровнем гибкости. В то же время, элемент вывода может быть изготовлен из материала, имеющего даже несколько повышенное удельное сопротивление, если только этот вывод позволяет обеспечить необходимую прочность, долговечность и химическую инертность. Таким образом становится возможным расширить диапазон выбора материалов.
В этом случае электропроводный лист, предпочтительно, имеет поверхностное сопротивление 1-30 Ом/(единицу площади), в частности предпочтительно 1-10 Ом/(единицу площади). Это позволяет обеспечить, по существу, однородную плотность тока, протекающего от всей поверхности электропроводного листа.
В качестве конкретного конструктивного примера, который обеспечивает достаточную гибкость для использования его с телом живого организма и для описанного выше поверхностного сопротивления, электропроводный лист в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, изготовлен из углеродных волокон или бумаги из углеродных волокон.
Что касается углеродных волокон, если только углеродные волокна имеют достаточно высокую электропроводность, чтобы обеспечивать подачу, по существу, однородной плотности тока от всей поверхности электропроводного листа, то можно использовать углеродные волокна любого вида, такие как натуральные углеводородные волокна, полиакрилонитриловые углеродные волокна, углеродные волокна из смолы и углеродные волокна из вискозы. Что касается бумаги из углеродных волокон, любая бумага из углеродных волокон, полученная в результате формования углеродных волокон в виде мата или в виде бумаги с использованием технологии изготовления бумаги, может использоваться в качестве бумаги из углеродных волокон.
Электропроводный лист в соответствии с настоящим изобретением может быть сформирован из углеродных волокон или бумаги из углеродных волокон, также пропитанных полимерным эластомером. Это позволяет предотвратить снижение качества электрода в результате износа углеродных волокон или бумаги из углеродных волокон и упрощает работу с электродом в процессе изготовления.
Следует отметить, что используемый здесь полимерный эластомер, предпочтительно, представляет собой материал, обладающий высокой гибкостью и не содержащий токсичные вещества, такой как термопластичный полиуретан или силиконовая резина.
Кроме того, полимерному эластомеру предпочтительно придают определенный уровень электропроводности, например, путем распределения неметаллического наполнителя в полимерном эластомере, с целью уменьшения сопротивления контакта между углеродными волокнами или бумагой из углеродных волокон и кожей.
Элемент вывода в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, включает в себя полимерную матрицу и неметаллический электропроводный наполнитель, диспергированный в полимерной матрице.
В этом случае силиконовая резина или силиконовая смола является особенно предпочтительной для использования в качестве полимерной матрицы с точки зрения обеспечения безопасности для тела живого организма. Однако материал из резины, содержащий другие натуральные каучуки и синтетические каучуки, или материал из синтетической смолы, содержащий термоотверждающуюся смолу и термопластичную смолу, также можно использовать, если только он позволяет сформировать элемент вывода с такими характеристиками, как механическая прочность и долговечность, достаточными для выполнения роли соединительного вывода.
В качестве неметаллического наполнителя, смешиваемого с матрицей с высоким молекулярным весом, особенно предпочтительно использовать углерод. Конкретные его примеры включают в себя графит, сажу, мелко перемолотый порошок стекловидного углерода и короткие волокна, получаемые путем разрезания углеродных волокон.
Количество углерода для подмешивания к полимерной матрице может быть определено с учетом характеристик прочности и электропроводности, требуемых для элемента вывода. Как очевидно из описанного ниже варианта выполнения настоящего изобретения, элемент вывода в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнен таким образом, чтобы он имел относительно большое поперечное сечение и малую длину. Поэтому нет необходимости, чтобы элемент вывода в соответствии с настоящим изобретением имел состав с высокой электропроводностью. Например, в случае использования силиконовой резины в качестве полимерной матрицы и сажи в качестве неметаллического наполнителя, элемент вывода может иметь состав, в котором 20-60 частей масс. сажи подмешано к 100 частям масс. силиконовой резины.
В электроде в соответствии с настоящим изобретением часть полимерной матрицы, составляющая элемент вывода, или часть полимерной матрицы и часть неметаллического наполнителя отверждаются в условиях импрегнирования углеродных волокон или бумаги из углеродных волокон, в результате чего элемент вывода может быть прикреплен к электропроводному листу. В этом случае нет необходимости обеспечивать для закрепления элемента вывода элемент, выступающий на передней стороне (стороне тела живого организма) электропроводного листа, в результате чего можно устранить проблему уменьшения адгезии между кожей и электродом, которая возникает в случае использования выступающей части на передней стороне электропроводного листа.
В соответствии с настоящим изобретением, элемент вывода может быть прикреплен к электропроводному листу с использованием цельной формы, которая позволяет уменьшить стоимость производства электрода.
Кроме того, элемент вывода в соответствии с настоящим изобретением может быть соединен с охватываемым (или охватывающим) соединительным участком, который может быть установлен в охватывающий (или охватываемый) соединительный участок соединителя, который подключают к источнику питания устройства для ионтофореза, устройства для лечения низкой частотой или тому подобного. Это позволяет повысить удобство операции соединения.
Кроме того, электрод в соответствии с настоящим изобретением может быть особенно предпочтительно использован в устройстве для ионтофореза, в котором требуется обеспечить протекание тока с однородной плотностью тока из большей площади, с тем, чтобы получить более высокую эффективность приема лекарства при меньшем напряжении и исключить передачу ионов металла в тело живого организма.
В этом случае, предпочтительно, использовать электрод в соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, в одной из структур - структуре рабочего электрода и структуре нерабочего электрода, используемых в устройстве ионтофореза. Например, в случае устройства для ионтофореза, предназначенного для подачи лекарства, которое растворено с образованием отрицательных ионов, электрод в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, используется, по меньшей мере, в структуре нерабочего электрода. В случае устройства для ионтофореза, предназначенного для подачи лекарства, растворенного с образованием положительных ионов, электрод в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, используют, по меньшей мере, в структуре рабочего электрода.
+
-
Кроме того, устройство для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением включает в себя источник питания, структуру рабочего электрода и структуру нерабочего электрода. Структура рабочего электрода включает в себя: первый электрод, соединенный с выводом первой полярности источника питания; первый слой с электропроводной средой, расположенный с передней стороны первого электрода; первую ионообменную мембрану, предназначенную для выбора ионов второй полярности, которая противоположна первой полярности, причем первая ионообменная мембрана расположена с передней стороны первого слоя с электропроводной средой; слой с лекарством, предназначенный для удержания раствора лекарства, содержащего лекарство, которое диссоциировано на ионы с первой полярностью, причем слой с лекарством расположен с передней стороны первой ионообменной мембраны; и вторую ионообменную мембрану, предназначенную для выбора ионов первой полярности, причем вторая ионообменная мембрана расположена с передней стороны слоя с лекарством. Структура нерабочего электрода включает в себя второй электрод, соединенный с выводом второй полярности источника питания, и второй слой с электропроводной средой, расположенный с передней стороны второго электрода. В частности, предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один из первого электрода и второго электрода включал в себя элемент электропроводного вывода, сформированный из неметаллического материала, и электропроводный лист, сформированный из неметаллического материала и прикрепленный к элементу вывода, причем электропроводный лист имеет меньшее удельное сопротивление, чем удельное сопротивление элемента вывода. В соответствии с этим, может быть реализовано устройство для ионтофореза, которое обладает возможностью эффективной подачи ионов лекарства в тело живого организма путем подавления передачи ионов, имеющих полярность, противоположную полярности ионов лекарства, из тела живого организма к рабочему электроду и предотвращающее отрицательное влияние на кожу тела живого организма, вызываемое, когда ионы Н, ионы ОН и т.п., генерируемые в непосредственной близости к электропроводному листу структуры рабочего электрода, переносятся в слой, содержащий лекарство, с изменением рН, и, кроме того, которое позволяет эффективно подавать ионы лекарства в тело живого организма с однородной плотностью тока по всей поверхности электропроводного листа, без возможности передачи ионов металла в тело живого организма.
+
-
Кроме того, структура нерабочего электрода в указанном выше устройстве для ионтофореза может дополнительно включать в себя третью ионообменную мембрану для выбора ионов со второй полярностью, причем эта третья ионообменная мембрана расположена с передней стороны второго слоя с электропроводной средой, или может включать в себя четвертую ионообменную мембрану, предназначенную для выбора ионов с первой полярностью, причем четвертая ионообменная мембрана расположена с передней стороны второго слоя с электропроводной средой, причем третий слой с электропроводной средой расположен с передней стороны четвертой ионообменной мембраны, и пятую ионообменную мембрану, предназначенную для выбора ионов со второй полярностью, при этом пятая ионообменная мембрана расположена с передней стороны третьего слоя с электропроводной средой. В этом случае могут быть уменьшены следующие проблемы: увеличение сопротивления при пропускании тока, вызванное газообразным кислородом, газообразным хлором и т.п., которые генерируются при электролизе в слое с электропроводной средой в структуре нерабочего электрода; отрицательное влияние токсичного газа, такого как газообразный хлор, на тело живого организма; повреждение кожи тела живого организма, вызванное изменением рН под действием ионов Ни ионов ОН, генерируемых в непосредственной близости к электропроводному листу структуры нерабочего электрода. Таким образом, обеспечивается возможность стабильной подачи лекарства в условиях стабильного пропускания тока в течение длительного периода времени.
В указанных выше структурах в соответствии с настоящим изобретением, первая или вторая полярность относится к плюсу или минусу. Ионообменная мембрана для выбора ионов первой или второй полярности относится к ионообменной мембране, предназначенной для выбора положительных ионов или отрицательных ионов, то есть, мембране катионного обмена или мембране анионного обмена.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых чертежах:
на фиг.1А показан вид в плане электрода в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, и на фиг.1В и 1C показаны виды в поперечном сечении электрода;
на фиг.2А-2С показаны виды в поперечном сечении электрода в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;
на фиг.3А и 3В показаны виды в поперечном сечении электрода в еще одном варианте выполнения настоящего изобретения;
на фиг.4 показана структура устройства для ионтофореза в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, в котором используется электрод в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.5 показана структура устройства для ионтофореза в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;
на фиг.6 показана структура устройства для ионтофореза в соответствии с еще одним другим вариантом выполнения настоящего изобретения;
на фиг.7 иллюстрируется вариант использования электрода в соответствии с настоящим изобретением в устройстве для лечения с низкой частотой.
Осуществление изобретения
Ниже будет описан вариант выполнения настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
На фиг.1А показан вид в плане электрода 10а в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.1В, фиг.1C показаны виды в поперечном сечении электрода 10а.
Как показано на фиг.1А и 1В, электрод 10а включает в себя: элемент 11 вывода, сформированный из электропроводной силиконовой резины, включающий в себя охватываемый соединительный участок 11а, участок 11b тела и участок 11с контакта; и электропроводный лист 12, изготовленный из углеродных волокон, полученных путем обугливания тканого материала, такого как шелк или хлопок, с использованием обработки при высокой температуре.
Элемент 11 вывода получают в результате вулканизации компаунда из 50 частей масс. сажи и 5 частей масс. вулканизирующего агента на основе серы со 100 частями масс. силиконовой резины, при 140-160°С в форме, помещенной на электропроводный лист 12. Силиконовая резина и сажа в составе компаунда затвердевают в условиях, когда силиконовая резина и сажа импрегнируют углеродные волокна, составляющие электропроводный лист 12, при выполнении вулканизации, в результате чего элемент вывода получается интегрированным с электропроводным листом 12.
Электрод 10а может иметь покрытие 13, как показано на фиг.1C, в результате чего верхняя поверхность электропроводного листа 12 будет защищена, или в случае, когда электрод 10а комбинирован с жидкостью, такой как электропроводная среда, как описано ниже, жидкость не будет проступать на верхнюю часть электропроводного листа 12.
На фиг.2А-2С показаны виды в поперечном сечении электродов 10b-10d в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения.
Каждый из электродов 10b-10d по фиг.2А-2С включает в себя элемент 11 вывода и электропроводный лист 12, изготовленный из того же материала, что и электрод 10а. Однако электроды 10b-10d отличаются от электрода 10а, показанного на фиг.1, способом соединения электропроводного листа 12 с элементом 11 вывода.
В электроде 10b, показанном на фиг.2А, соединительные участки 11d и 11е сформированы в нижней части элемента 11 вывода. Электропроводный лист 12 прикреплен к элементу 11 вывода путем вставки соединительного участка 11е в небольшое отверстие, выполненное в центре электропроводного листа 12. В электроде 10с по фиг.2В благодаря уменьшению ширины соединительного участка 11е и придания конусной формы соединительному участку 11е соединительный участок 11е можно легко вставить в небольшое отверстие электропроводного листа 12. Кроме того, в электроде 10d по фиг.2С сформировано осевое отверстие в участке 11b тела элемента 11 вывода, и ось 14а фиксатора 14, сформированного из электропроводной силиконовой резины, аналогичной материалу элемента 11 вывода, вставлена в осевое отверстие, в результате чего электропроводный лист 12 зажимается соединительным участком 14b фиксатора 14.
К каждому из электродов 10а-10d подключены провода от устройства, такого как устройство для ионтофореза или устройство для лечения с низкой частотой, которые подведены к охватываемому соединительному участку 11а, и ток в тело живого организма подают через кожу тела живого организма, находящуюся под электропроводным листом 12, через охватываемый соединительный участок 11а, участок 11b тела, участок 11c контакта и электропроводный лист 12.
В этом случае размеры участка 11b тела можно установить так, чтобы он имел большой диаметр (например, 1-3 мм) и малую длину (от 0,5 до 2 мм). Поэтому, даже в случае, когда материал, составляющий элемент 11 вывода, не обладает высокой электропроводностью, можно легко предотвратить сопротивление протеканию тока в электропроводный лист 12 путем соответствующей разработки формы и размеров элемента 11 вывода. Таким образом, при выборе материала для элемента 11 вывода можно придать приоритет таким характеристикам, как прочность, долговечность и химическая инертность.
Электропроводный лист, изготовленный из углеродных волокон, имеет очень низкое поверхностное сопротивление, например 1-10 Ом/(единицу площади) (способ с 4-м зондом, определенный в JIS K7194). Поэтому ток, подаваемый через участок 11c контакта, направляется к коже тела живого организма равномерно от всей поверхности электропроводного листа.
Следует отметить, что любую бумагу из углеродного волокна, изготовленную путем формования углеродных волокон с приданием им формы мата или формы бумаги, с использованием методики изготовления бумаги, также можно использовать для формирования электропроводного листа 12 электродов 10а-10d, вместо применения углеродных волокон. В качестве альтернативы, можно использовать углеродные волокна и бумагу из углеродных волокон, импрегнированные полимерным эластомером, таким как термопластичный полиуретан или силиконовая резина. В этом случае также может быть установлено низкое значение поверхностного сопротивления электропроводного листа, такое как 1-10 Ом/(единицу площади).
Кроме того, в электродах 10а-10d не используется металлический материал, в результате чего отсутствует возможность переноса ионизированного металла в тело живого организма.
Кроме того, как описано ниже, в зависимости от цели использования электрода в соответствии с настоящим изобретением, при условии, когда тонкопленочный элемент, импрегнированный электропроводной средой, расположен между электропроводным листом 12 и кожей тела живого организма или в условиях, когда электропроводный лист 12 насыщен электропроводной средой, обеспечивается возможность пропускания тока в тело живого организма. В каждом из электродов 10а-10d часть электропроводной среды проникает в углеродные волокна электропроводного листа 12, и состояние проводимости между электропроводным листом 12 и тонкопленочным элементом или между электропроводным листом 12 и электропроводной средой может быть обеспечено на удовлетворительном уровне.
Кроме того, пропускание тока от устройства, такого как устройство для ионтофореза или устройство для лечения с низкой частотой, может быть обеспечено путем подключения соединителя, изготовленного из металла, имеющего охватывающий соединительный участок, предназначенный для его установки на охватываемом соединительном участке 11а. В каждом из электродов 10а-10d в соответствии с настоящим изобретением охватываемый соединительный участок 11а, который входит в контакт с элементом, изготовленным из металла, и электропроводный лист 12 разделены участком 11b тела. Или в случае, когда на электропроводном листе 12 предусмотрено покрытие 13, электропроводный лист 12 дополнительно защищен покрытием 13. Поэтому предотвращается генерирование ионов металла в результате электролиза элемента, изготовленного из металла, и перенос таких ионов металла в электропроводный лист 12 или в электропроводную среду.
Как описано выше, любой из электродов 10а-10d имеет предпочтительные характеристики, используемые для пропускания тока через тело живого организма. Среди них - электрод 10а имеет структуру без выпуклого выступа на стороне электропроводного листа 12, в отличие от соединительных участков 11е и 14b в электродах 10b-10d. Таким образом, электрод 10а является особенно предпочтительным для поддержания более удовлетворительной адгезии между кожей тела живого организма и электродом.
В дополнение к указанной выше структуре, как показано в позициях 10е и 10f на фиг.3А и 3В, к элементу 11 вывода в электроде, в соответствии с настоящим изобретением, также может быть прикреплен усиливающий элемент 15, изготовленный из металла. Это позволяет улучшить прочность и долговечность элемента 11 вывода или обеспечить удовлетворительный контакт между элементом 11 вывода и соединителем в случае подачи тока к электроду через соединитель.
На фиг.4 показан пояснительный вид, представляющий структуру устройства для ионтофореза, в котором используется электрод в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на чертеже, устройство 20а для ионтофореза включает в себя, в качестве основных компонентов (элементов), структуру 21 рабочего электрода, структуру 22 нерабочего электрода и источник 23 питания. Ссылочной позицией 27 обозначена кожа (или мембрана) тела живого организма.
Структура 21 рабочего электрода включает в себя: электрод 30, соединенный с выводом первой полярности источника 23 питания через провод 24а и охватывающий соединитель 25а; первый слой 33 с электропроводной средой, расположенный так, чтобы он был электрически соединен с электродом 30; ионообменную мембрану 34 для выбора ионов с полярностью, противоположной первой полярности (ниже называется "второй полярностью"), причем ионообменная мембрана расположена с передней стороны первого слоя 33 с электропроводной средой; слой 35 с лекарством, расположенный на передней стороне ионообменной мембраны 34; и ионообменную мембрану 36, предназначенную для выбора ионов первой полярности, причем ионообменная мембрана расположена с передней стороны слоя 35 с лекарством, и вся эта слоистая структура расположена внутри крышки или в контейнере 26а.
Кроме того, структура 22 нерабочего электрода включает в себя: электрод 40, соединенный с выводом со второй полярностью источника 23 питания через провод 24b и охватывающий соединитель 25b; второй слой 43 с электропроводной средой, расположенный так, чтобы он был электрически соединен с электродом 40; ионообменную мембрану 44, предназначенную для выбора ионов первой полярности, причем ионообменная мембрана расположена с передней стороны второго слоя 43 с электропроводной средой; третий слой 45 с электропроводной средой, расположенный на передней стороне ионообменной мембраны 44; и ионообменную мембрану 46 для выбора ионов второй полярности, причем ионообменная мембрана расположена на передней стороне третьего слоя 45 с электропроводной средой, и вся эта слоистая структура установлена внутри крышки или контейнера 26b.
Здесь каждый из электродов 30 и 40 включает в себя: элемент 11 вывода, сформированный из электропроводной силиконовой резины, включающий в себя охватываемый соединительный участок 11а, участок 11b тела и участок 11с контакта; и электропроводный лист 12, изготовленный из углеродных волокон, полученных в результате обугливания тканого материала, такого как шелк или хлопок, в результате обработки при высокой температуре, так же как и электроды 10а-10f, показанные на фиг.1 и 2.
В этом случае формы и размеры элемента 11 вывода и электропроводного листа 12 могут быть определены соответственно с учетом прочности и пригодности к обработке электродов 30 и 40, эффективности воздействия лекарства и т.п. В качестве примера, элемент 11 вывода может иметь состав, в котором 20-60 частей масс. сажи смешаны с 100 частями масс. силиконовой резины; причем охватывающий соединительный участок 11а может быть сформирован с приданием ему изогнутой формы, диаметром приблизительно 2,3 мм; участок 11b тела может быть сформирован с приданием ему цилиндрической формы, диаметром 2,0 мм, длиной приблизительно 10 мм; участок 11с контакта может быть сформирован в форме диска, диаметром приблизительно 4,0 мм и толщиной приблизительно 0,5 мм; и электропроводный лист 12 может быть сформирован из круглого листа, диаметром 3 мм (толщина приблизительно 0,5 мм), изготовленного из углеродных волокон, полученных путем обугливания тканого материала, такого как шелк или хлопок, во время обработки при высокой температуре.
Электропроводная среда, такая как солевой раствор с фосфатным буфером или физиологический солевой раствор, используется в каждом из слоев 33, 43 и 45 с электропроводной средой для обеспечения удовлетворительной электропроводности электропроводного листа 12 электрода 30.
Кроме того, для предотвращения генерирования газа и изменения рН в результате электролиза электропроводной среды, возникающего в непосредственной близости к участку контакта электропроводного листа 12, к указанной выше электропроводной среде может быть добавлено соединение, которое более легко окисляется или восстанавливается, чем электролиз воды (окисление на положительном электроде и восстановление на отрицательном электроде). Для обеспечения биологической безопасности и экономической эффективности (низкой стоимости и доступности), например, предпочтительно можно использовать неорганические соединения, такие как сульфат двухвалентного железа или сульфат трехвалентного железа, медицинский агент, такой как аскорбиновая кислота (витамин С) или аскорбат натрия, кислотное соединение, присутствующее на поверхности кожи, такое как молочная кислота, или органическую кислоту, такую как щавелевая кислота, яблочная кислота, янтарная кислота или фумаровая кислота, и/или их соли. Эти соединения могут быть добавлены по отдельности или в комбинации.
Кроме того, каждый из слоев 33, 43 и 45 с электропроводной средой может содержать указанную выше электропроводную среду в жидком состоянии. В качестве альтернативы, для улучшения обрабатываемости каждый из слоев 33, 43 и 45 с электропроводной средой может содержать поглощающую воду тонкую пленку, сформированную из полимерного материала или тому подобного, импрегнированного указанной выше электропроводной средой.
Пленка из акрилового гидрогеля, сегментированная пленка из полиуретанового геля, пористый лист с ионной проводимостью для формирования гелиевого твердого электролита (например, пористого полимера на основе сополимера акрилонитрила с пористостью 20-80%, содержащего 50 мол.% или больше акрилонитрила (предпочтительно 70-98 мол.%), как раскрыто в JP 11-273452 А) или тому подобное можно использовать в качестве материала для поглощающей воду тонкой пленки. Доля импрегнирования (100×(W-D)/D [%], где D представляет собой вес в сухом состоянии и W представляет собой вес после импрегнирования) электропроводной среды, для импрегнирования в тонкой пленке, предпочтительно составляет 30-40%.
Слой 35 с лекарством содержит раствор лекарства, диссоциированный на ионы первой полярности, которая совпадает с полярностью вывода, к которому подключена структура 21 рабочего электрода.
Слой 35 с лекарством также может содержать раствор лекарства в жидком состоянии, как и слои 33, 43 и 45 с электропроводной средой. В качестве альтернативы, для улучшения возможности обработки и т.п., слой 35 с лекарством может содержать поглощающую воду тонкую пленку, сформированную из полимерного материала или тому подобного (например, пленку из акрилового гидрогеля), импрегнированную раствором лекарства.
В качестве ионообменных мембран 34, 36, 44 и 46 для выбора ионов первой или второй полярности можно использовать мембрану катионного обмена, такую как NEOSEPTA, СМ-1, СМ-2, СМХ, CMS или СМВ, производства компании Tokuyama Co., Ltd., или мембрану анионного обмена, такую как NEOSEPTA, АМ-1, АМ-3, АМХ, AHA, ACH или ACS, производства компании Tokuyama Co., Ltd. В частности, предпочтительно можно использовать мембрану катионного обмена, в которой часть или все поры пористой пленки заполнены ионообменной смолой, имеющей функцию катионного обмена, или мембрану анионного обмена, заполненную ионообменной смолой, имеющей функцию анионного обмена.
В качестве указанной выше ионообменной смолы можно использовать смолу фтористого типа с ионно-обменной группой, введенной в перфтороуглеродный скелет, или смолу углеводородного типа, содержащую смолу, которая не была фторирована как скелет. С учетом удобства производственного процесса, предпочтительной является ионообменная смола углеводородного типа. Хотя соотношение заполнения ионообменной смолы также связано с пористостью пористой пленки, соотношение заполнения обычно составляет 5-95 мас.%, в частности, 10-90 мас.%, и предпочтительно 20-60 мас.%
Здесь отсутствует какой-то конкретный предел для ионно-обменной группы указанной выше ионообменной смолы, если только она представляет собой функциональную группу, генерирующую группу, имеющую отрицательный или положительный заряд в водном растворе. В качестве конкретных примеров функциональной группы, которая может использоваться как такая ионно-обменная группа, группы катионного обмена включают в себя группу сульфоновой кислоты, группу карбоновой кислоты и группу фосфоновой кислоты. Эти группы кислот могут присутствовать в форме свободной кислоты или соли. Примеры противокатиона в случае соли включают в себя катионы щелочного металла, такие как ионы натрия и ионы калия, а также ионы аммония. Из этих групп катионного обмена обычно особенно предпочтительной является группа сульфоновой кислоты, которая является сильной кислой группой. Примеры группы анионного обмена включают в себя, прежде всего, третичные аминогруппы, группы четвертичного аммония, пиридиновую группу, имидазоловую группу, группу четвертичного пиридина и группу четвертичного имидазола. Примеры противоанионов в этих группах анионного обмена включают в себя ионы галогена, такие как ионы хлора, и гидроксильные ионы. Среди этих групп анионного обмена обычно предпочтительно использовать группу четвертичного аммония и группу четвертичного пиридина, которые являются сильными основными группами.
Лист в форме пленки или лист в форме листа, имеющий множество небольших отверстий, связывающих переднюю поверхность и заднюю его поверхность, используют в качестве указанной выше пористой пленки без каких-либо конкретных ограничений. Для одновременного удовлетворения требований обеспечения высокой прочности и гибкости, предпочтительно, чтобы пористая пленка была изготовлена из термопластичной смолы.
Примеры термопластичных смол, составляющих пористую пленку, включают в себя, без ограничений: смолы из полиолефина, такие как гомополимеры или сополимеры α-олефинов, таких как этилен, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 3-метил-1-бутен, 4-метил-1-пентен и 5-метил-1-гептен; винилхлоридные смолы, такие как поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида и винилацетата, сополимеры винилхлорида и винилиденхлорида и сополимеры винилхлорида и олефина; фтористые смолы, такие как политетрафторэтилен, полихлортрифторэтилен, поливинилиденфторид, сополимеры тетрафторэтилена и гексафторэтилена, сополимеры тетрафторэтилена и перфторалкилового винилового эфира и сополимеры тетрафторэтилена и этилена; полиамидные смолы, такие как нейлон 6 и нейлон 66; а также полимеры, изготовленные из полиамидных смол. Предпочтительно используют полиолефиновые смолы, поскольку они обладают исключительной механической прочностью, гибкостью, химической стабильностью и химической устойчивостью и имеют хорошую совместимость с ионообменными смолами. В качестве полиолефиновых смол наиболее предпочтительно использовать полиэтилен и полипропилен, причем полиэтилен является наиболее предпочтительным.
При этом отсутствуют какие-либо конкретные ограничения в отношении свойств указанной выше пористой пленки, изготовленной из термопластичной смолы. Однако средний диаметр поры или пор может предпочтительно составлять от 0,005 до 5,0 мкм, более предпочтительно от 0,01 до 2,0 мкм и наиболее предпочтительно от 0,02 до 0,2 мкм, поскольку пористая пленка, имеющая такой средний диаметр пор, вероятно, представляет собой тонкую ионообменную мембрану, имеющую исключительную прочность и малое электрическое сопротивление. Средний диаметр пор в настоящем описании относится к среднему диаметру пор для потока, измеряемому в соответствии со способом точечных пузырьков (JIS К3832-1990). Аналогично, пористость пористой пленки может составлять предпочтительно 20-95%, более предпочтительно 30-90% и наиболее предпочтительно 30-60%. Кроме того, толщина пористой пленки предпочтительно может составлять 5-140 мкм, более предпочтительно 10-120 мкм и наиболее предпочтительно 15-55 мкм. Обычно мембрана анионного обмена или мембрана катионного обмена с использованием такой пористой пленки имеет толщину пористой пленки от +0 до 20 мкм.
В указанном выше устройстве 20а для ионтофореза лекарство в слое 35 с лекарством, диссоциированное на ионы первой полярности, подают в тело живого организма через ионообменную мембрану 36 и кожу 27, с приложением напряжения от источника 23 питания.
+
-
В этом случае благодаря действию ионообменных мембран 34, 36, 44 и 46 ионы с полярностью, противоположной ионам лекарства, не передаются со стороны тела живого организма в слой 35 с лекарством, и подавляется движение ионов Hи ОН, генерируемых на электродах 30 и 40, на сторону кожи 27, в результате чего ионы лекарства могут стабильно подаваться с удовлетворительной эффективностью в течение длительного периода времени, в то время как подавляется изменение рН кожи 27.
Кроме того, в устройстве 20а для ионтофореза электропроводный лист 12 каждого из электродов 30 и 40 изготовлен из углеродных волокон с низким сопротивлением. Поэтому ток может протекать через слой 33 с электропроводной средой/ионно-обменную мембрану 34/слой 35 с лекарством/ионно-обменную мембрану 36 или слой 43 с электропроводной средой/ионно-обменную мембрану 44/слой 45 с электропроводной средой/ионно-обменную мембрану 46 с очень однородной плотностью тока из всей поверхности электропроводного листа 12.
Таким образом, эффективность подачи лекарства в тело живого организма в устройстве для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением выше, по сравнению с обычным устройством для ионтофореза, в котором ток протекает в состоянии, в котором он концентрируется в узкой области, расположенной в непосредственной близости к элементу вывода, из-за использования электропроводного листа, сформированного из электропроводной силиконовой резины, имеющей высокое электрическое сопротивление.
Кроме того, в отличие от обычного устройства для ионтофореза, в котором используется электропроводный лист, изготовленный из тонкого листа металла, такого как серебро, в устройстве для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением нет необходимости использовать металлический материал в структуре 21 рабочего электрода и в структуре 22 нерабочего электрода. Поэтому предотвращается передача ионов металла в тело живого организма, генерируемых в результате электролиза или тому подобного.
Кроме того, в случае когда каждый из слоев 33 и 43 с электропроводной средой содержит электропроводную среду в жидком состоянии или в случае когда каждый из слоев 33 и 43 с электропроводной средой содержит поглощающую воду тонкую пленку, сформированную из полимерного материала или тому подобного, импрегнированного электропроводной средой, часть электропроводной среды проникает через волокна углерода, составляющие электропроводный лист 12 каждого из электродов 30 и 40, в зависимости от степени импрегнирования, и можно более удовлетворительно поддерживать состояние электропроводности между электропроводным листом 12 и слоями 33 и 43 с электропроводной средой.
С другой стороны, электропроводный лист 12 и охватывающие соединители 25а и 25b разделены, по меньшей мере, участком 11b тела. Поэтому, даже в случае, когда охватывающие соединители 25 и 25b изготовлены из металла и даже в случае когда электропроводная среда каждого из слоев 33 и 43 с электропроводной средой проступает через электропроводный лист 12, отсутствует возможность ионизации и переноса металлического компонента каждого из охватывающих соединителей 25а и 25b в электропроводный лист 12 или дальнейшего его переноса в тело живого организма.
На фиг.5 и 6 иллюстрируются структуры устройств 20b и 20с для ионтофореза в соответствии с другими вариантами выполнения.
Устройство 20b для ионтофореза имеет ту же структуру, что и устройство 20а для ионтофореза по фиг.4, за исключением того, что структура 22 нерабочего электрода не имеет ионообменную мембрану 44 и третий слой 45 с электропроводной средой. Устройство 20с для ионтофореза имеет ту же структуру, что и устройство 20а для ионтофореза, показанное на фиг.4, за исключением того, что структура 22 нерабочего электрода не имеет ионообменную мембрану 44, третий слой 45 с электропроводной средой и ионообменную мембрану 46. Хотя устройства 20b и 20с для ионтофореза не могут достичь рабочих характеристик в отношении подавления изменения рН на поверхности контакта структуры 22 нерабочего электрода относительно кожи 27, сопоставимых с характеристиками устройства 20а для ионтофореза, устройства 20b и 20с ионтофореза проявляют те же рабочие характеристики, что и устройство 20а для ионтофореза в отношении других аспектов. В частности, так же как и в устройстве 20а для ионтофореза, устройства 20b и 20с для ионтофореза проявляют такие эффекты, как повышение эффективности подачи лекарства при пропускании тока с однородной плотностью тока из всей поверхности электропроводного листа 12, устранение возможности переноса ионов металла в тело живого организма и поддержание состояния удовлетворительной электропроводности между электропроводным листом 12 и каждым из слоев 33 и 43 с электропроводной средой.
На фиг.7 представлен вариант использования электрода в соответствии с настоящим изобретением в устройстве 50 для лечения с использованием низкой частоты.
Как показано на фиг.7, устройство 50 для лечения низкой частотой включает в себя тело 51 для лечения низкой частотой, набор электродов 54 и 54, принимающих ток через проводники 52 и 52, а также охватывающие соединители 53 и 53 от тела 51 для лечения низкой частотой.
Так же как и в электродах 10а-10f, показанных на фиг.1 и 2, электрод 54 включает в себя: элемент 11 вывода, сформированный из электропроводной силиконовой резины, включающий в себя охватываемый соединительный участок 11а, участок 11b тела и участок 11с контакта; а также электропроводный лист 12, сформированный из углеродных волокон, полученных путем обугливания тканого материала, такого как шелк или хлопок, в ходе обработки при высокой температуре.
Кроме того, электропроводный клейкий слой 55, изготовленный из геля, такого как полигидроксиметакрилат, импрегнированный электропроводной средой, такой как водный раствор хлористого калия, помещен под электропроводным листом 12. Ток может протекать к коже через электропроводный клейкий слой 55.
На фигуре ссылочной позицией 56 обозначено покрытие, предназначенное для защиты верхней поверхности электропроводного листа 12.
В электродах 54 и 54 используется электропроводный лист 12, сформированный из углеродных волокон, имеющих низкое сопротивление, в результате чего ток может протекать с очень однородной плотностью тока из всей поверхности электропроводного листа 12. Таким образом, такая функция, как массаж, может выполняться для тела живого организма без дискомфорта, создаваемого при концентрации тока на узком участке.
Кроме того, в устройстве 50 для лечения низкой частотой нет необходимости использовать металлические элементы в качестве электрода 54, электропроводного клейкого слоя 55 и т.п., в результате чего отсутствует возможность передачи ионов металла в тело живого организма во время пропускания тока.
Обычно металлический элемент используют как охватывающий соединитель 53. В устройстве 50 лечения низкой частотой, по меньшей мере, участок 11b тела расположен между охватывающим соединителем 53 и электропроводным листом 12, в результате чего металлический компонент охватывающего соединителя 53 не ионизируется и не передается в электропроводный клейкий слой 55 и далее в тело живого организма.
Хотя настоящее изобретение было описано с использованием некоторых вариантов выполнения, оно не ограничивается этими вариантами выполнения и может быть различным образом модифицировано в пределах объема формулы изобретения.
Например, в дополнение к силиконовой резине, примеры полимерной матрицы, которую можно использовать для элементов вывода, включают в себя: различные резиновые материалы, такие как бутиловая резина, галогенированная бутиловая резина и этиленпропиленовая резина; термопластические смолы, такие как полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полиэфиры и поликарбонаты; и термоотверждаемые смолы, такие как фенольные смолы, эпоксидные смолы, полиуретановые смолы и силиконовые смолы.
Кроме того, различные виды материалов, таких как графит, сажа, мелкий порошок углерода в форме стекла, а также короткие волокна, полученные путем разрезания углеродных волокон, можно использовать как неметаллический наполнитель, используемый для элемента вывода.
Кроме того, соотношение в составе неметаллического наполнителя относительно полимерной матрицы может быть соответствующим образом определено, в зависимости от видов полимерной матрицы и используемого углерода, с учетом требуемых механических характеристик, электрических характеристик, долговечности и т.п.
Различные виды углеродных волокон, такие как полиакрилонитрильные углеродные волокна, углеродные волокна из смолы и углеродные волокна из вискозы, можно использовать в качестве углеродных волокон для электропроводного листа, если они имеют достаточную электропроводность, позволяющую пропускать ток, по существу, с однородной плотностью тока от всей поверхности электропроводного листа.
Бумагу из углеродных волокон, полученную в результате формования углеродных волокон в виде мата или в форме бумаги, с использованием технологии изготовления бумаги, также можно использовать в качестве электропроводного листа.
Кроме того, для улучшения эластичности и обрабатываемости электропроводного листа углеродные волокна или бумагу из углеродных волокон, импрегнированную полимерным эластомером, таким как силиконовая резина или термопластичный полиуретан, также можно использовать как электропроводный лист.
Кроме того, в данном варианте выполнения был описан случай использования круглого электропроводного листа. Однако можно использовать электропроводный лист любой другой формы, такой как квадрат или многоугольник.
Кроме того, присоединение элемента вывода к электропроводному листу в электроде в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается способом, описанным в указанном выше варианте выполнения. Любой способ можно использовать, если только элемент вывода и электропроводный лист будут соответствующим образом закреплены, так что не будет возникать проблема при использовании и будет обеспечена требуемая электропроводность между ними.
Кроме того, в указанном выше варианте выполнения был описан случай, когда элемент вывода прикрепляют в непосредственной близости к центру электропроводного листа. Однако элемент вывода может быть прикреплен в любом из положений, включающих в себя концевые участки электропроводного листа.
Кроме того, в указанном выше варианте выполнения был описан случай, когда на элементе вывода электрода предусмотрен охватываемый соединительный участок. Однако элемент вывода электрода в соответствии с настоящим изобретением также может быть снабжен охватывающим соединительным участком вместо охватываемого соединительного участка, и соединение с устройством, таким как устройство для ионтофореза или устройство для лечения низкой частотой, также может быть выполнено с использованием соединителя, имеющего охватываемый соединительный участок, на который устанавливается охватывающий соединительный участок.
В приведенном выше варианте выполнения был описан случай, когда электрод в соответствии с настоящим изобретением используется в устройстве для ионтофореза или в устройстве для лечения низкой частотой. Электрод в соответствии с настоящим изобретением можно использовать как электрод для любого другого устройства, которое позволяет пропускать ток через тело живого организма, такого как электрокардиограф или косметический инструмент.