УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОНТОФОРЕЗА
DEVICE FOR IONTOPHORESIS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для ионтофореза, предназначенному для подачи ионов диссоциированного лекарства через ионообменную мембрану, которая выбирает ионы той же полярности, что и ионы лекарства, что позволяет дополнительно улучшить эффективность приема ионов лекарства.
Уровень техники
Устройство для ионтофореза, в общем, включает в себя структуру рабочего электрода, содержащую ионы лекарства, диссоциированные на положительные или отрицательные ионы, и структуру нерабочего электрода, который выполняет функцию дополняющей части структуры рабочего электрода. Ионы лекарства подают в тело живого организма путем приложения напряжения той же полярности, что и полярность ионов лекарства к структуре рабочего электрода, при условии, что обе структуры находятся в контакте с кожей живого организма (человека или животного).
+
-
В этом случае заряд, подаваемый в структуру рабочего электрода, расходуется на перемещение ионов лекарства в тело живого организма и выделение биологических противоположных ионов (ионов, которые присутствуют в теле живого организма и которые имеют заряд, противоположный ионам лекарства) в структуру рабочего электрода, причем противоположные биологические ионы (например, Na и Сl), имеющие малый молекулярный вес и, следовательно, обладающие высокой подвижностью, выделяются, в основном, из тела живого организма. Таким образом, доля заряда, потребляемого на выделение биологических противоположных ионов, увеличивается, что делает невозможной эффективную передачу ионов лекарства.
В патентных документах 1-10, приведенных ниже, описаны устройства для ионтофореза, в которых решена указанная выше проблема.
Более конкретно, в каждом из устройств для ионтофореза, описанных в патентных документах 1-10, структура рабочего электрода состоит из электрода, части, содержащей лекарство, размещенной с передней стороны (со стороны контакта с кожей) электрода, и ионообменной мембраны, которая расположена с передней стороны части, содержащей лекарство, и которая избирательно пропускает ионы той же полярности, что и ионы лекарства, находящиеся в части, содержащей лекарство, и ионы лекарства пропускают через ионообменную мембрану, в результате чего подавляется выделение биологических противоположных ионов и повышается эффективность приема лекарства.
+
-
В каждом из устройств для ионтофореза, описанных в патентных документах 1-10, структура рабочего электрода дополнительно включает в себя часть, содержащую раствор электролита, предназначенную для поддержания раствора электролита в контакте с электродом, и ионообменную мембрану, которая избирательно пропускает ионы, имеющие полярность, противоположную полярности ионов лекарства, в результате чего достигается дополнительный эффект предотвращения разложения ионов лекарства за счет изоляции ионов лекарства от электрода и предотвращения перемещения ионов H или ОН, генерируемых на электроде, в часть, содержащую лекарство, и на поверхность кожи живого организма.
В устройствах для ионтофореза в соответствии с патентными документами 1-10, для улучшения прохождения ионов лекарства с относительно большим молекулярным весом и эффективного подавления выделения биологических противоположных ионов из тела живого организма, используют ионообменную мембрану, в которой используется пористая пленка, изготовленная из полиолефина, полимера на основе винилхлорида, полимера на основе фтора, или подобное, заполненная ионообменной смолой (смолой, обладающей функцией ионного обмена). Поскольку такая пористая пленка имеет низкое сродство с кожей тела живого организма, трудно поддерживать контакт между ионообменной мембраной и кожей тела живого организма в удовлетворительном состоянии в течение передачи ионов лекарства и, в зависимости от места, в котором структура рабочего электрода и структура нерабочего электрода контактирует с кожей, трудно обеспечить требуемое поведение живого организма (пациента) во время приема лекарства и т.п., поэтому эффективность передачи ионов лекарства не может поддерживаться на достаточном уровне.
В связи с этим возникает следующее неудобство. Во время приема ионов лекарства необходимо размещать раствор электролита или тому подобное между ионообменной мембраной и кожей живого организма или дополнительно прижимать структуру рабочего электрода и структуру нерабочего электрода к коже живого организма с использованием некоторого средства прижима.
Проблемы того же рода также возникают в других устройствах, в которых производится пропускание тока через тело живого организма, таких как низкочастотное терапевтическое оборудование. В этих устройствах используется липкая пленка, импрегнированная акриловым гидрогелем с раствором электролита, в результате чего обеспечивается адгезия между электродами и телом живого организма и определенная степень электропроводности.
Однако, когда липкую пленку, содержащую электролит, располагают между ионообменной мембраной и кожей, функция ионообменной мембраны подавляется из-за выделения биологических противоположных ионов из кожи. Следовательно, в устройстве для ионтофореза, предназначенном для передачи ионов лекарства через ионообменную мембрану, которое представляет собой цель настоящего изобретения, эффективность приема лекарства не может быть улучшена в результате использования липкой пленки такого типа.
Патентный документ
1:
JP
3030517 В
Патентный документ
2:
JP
2000-229128 А
Патентный документ
3:
JP
2000-229129 А
Патентный документ
4:
JP
2000-237326 А
Патентный документ
5:
JP
2000-237327 А
Патентный документ
6:
JP
2000-237328 А
Патентный документ
7:
JP
2000-237329 А
Патентный документ
8:
JP
2000-288097 А
Патентный документ
9:
JP
2000-288098 А
Патентный документ
10:
WO
03/037425
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение было разработано с учетом указанных выше проблем, и его цель состоит в дальнейшем улучшении эффективности ввода лекарства в устройстве для ионтофореза, предназначенном для ввода ионов лекарства в тело живого организма через ионообменную мембрану.
Другая цель настоящего изобретения состоит в создании устройства для ионтофореза, которое позволяет улучшить эффективность ввода ионов лекарства без возникновения какого-либо неудобства, связанного с расположением раствора электролита между ионообменной мембраной и кожей тела живого организма или прижима структуры рабочего электрода и/или структуры нерабочего электрода к телу живого организма с использованием некоторого средства прижима.
Средство решения проблемы
Настоящее изобретение относится к устройству для ионтофореза, предназначенному для ввода ионов лекарства через первую ионообменную мембрану путем приложения напряжения первой полярности к структуре рабочего электрода, причем указанная структура рабочего электрода включает в себя первую ионообменную мембрану, содержащую первую пористую пленку с множеством пор, соединяющих переднюю поверхность и заднюю поверхность первой пористой пленки, и ионообменную смолу, заполняющую поры первой пористой пленки, причем указанная первая ионообменная мембрана выбирает ионы первой полярности; и часть, содержащую лекарство, расположенную на стороне задней поверхности первой ионообменной мембраны и содержащую лекарственный раствор, содержащий заряженные ионы лекарства первой полярности, и указанная выше проблема решается путем обеспечения первого слоя водорастворимого полимерного соединения, химически связанного с материалом, составляющим первую пористую пленку, на передней поверхности первой пористой пленки.
Хотя механизм существенного улучшения эффективности ввода лекарства, достигаемого в соответствии с настоящим изобретением, в достаточной степени не ясен, предполагается, что нижеследующее может вносить свой вклад в этот механизм. Водорастворимое полимерное соединение, химически связанное с передней поверхностью первой пористой пленки, в некоторой степени улучшает сходство ионообменной мембраны с кожей тела живого организма. Кроме того, слой воды, протекающей (просачивающейся) из части, содержащей лекарство, удерживается в первом слое водорастворимого полимерного соединения для улучшения электропроводности между ионообменной смолой и кожей. Кроме того, первый слой водорастворимого полимерного соединения, химически соединенного с передней поверхностью пористой пленки, имеет толщину от приблизительно одной молекулы до, самое большее, десятков молекул водорастворимого полимерного соединения. Поэтому этот слой не оказывает существенного противодействия контакту между ионообменной мембраной и кожей, и так же, как и в случае, когда слой водорастворимого полимерного соединения отсутствует, поддерживается исходная функция устройства для ионтофореза, предназначенного для ввода ионов лекарства через ионообменную мембрану, то есть функция блокирования потока биологических противоположных ионов из кожи, при переносе ионов лекарства из ионообменной мембраны в кожу.
Устройство для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно включать в себя, в качестве дополняющей структуры для указанной выше структуры рабочего электрода (структура, на которую подают напряжение с полярностью, противоположной полярности структуры рабочего электрода, или которая заземлена), структуру нерабочего электрода, которая включает в себя
вторую ионообменную мембрану, включающую в себя вторую пористую пленку с множеством пор, соединяющих переднюю поверхность и заднюю поверхность второй пористой пленки, и ионообменную смолу, заполняющую поры второй пористой пленки, причем указанная вторая ионообменная мембрана выбирает ионы второй полярности, противоположной первой полярности; и
часть, содержащую раствор первого электролита, расположенную на стороне задней поверхности второй ионообменной мембраны; и
на передней поверхности второй пористой пленки может быть сформирован первый слой водорастворимого полимерного соединения, химически связанного с материалом, составляющим вторую пористую пленку.
При использовании такого свойства достигается эффект улучшения адгезии к коже и электропроводности в структуре нерабочего электрода, и дополнительно улучшается эффективность ввода лекарства.
Водорастворимое полимерное соединение в соответствии с настоящим изобретением представляет собой полимерное соединение с молекулярным весом приблизительно 50-1000, которое легко растворяется в воде. Примеры особенно предпочтительных используемых водорастворимых полимерных соединений включают в себя поливиниловый спирт (ПВС), карбоксиметилцеллюлозу, полиакриловую кислоту, поли-N-изопропилакриламид, полиакриламид, поли-N-метилакриламид, поливинилпирролидон, полиметакриловую кислоту, полиэтиленгликоль, полиэтиленимин, поли-N-диметиламиноэтил метакрилат и полипептид.
В качестве пористой пленки предпочтительно используют термопластичный полимер, такой как полиэтилен или полипропилен. Химическая связь (ковалентная связь) между пористой пленкой и каждым из указанных выше водорастворимых полимерных соединений может быть образована при облучении пористой пленки, погруженной в водный раствор, в котором растворено водорастворимое полимерное соединение, ультрафиолетовыми лучами, электронным пучком, γ-лучами или плазмой.
Каждое из водорастворимых полимерных соединений, как показано выше, имеет прямую структуру цепи и, путем соответствующего управления условиями реакции для химического связывания водорастворимого полимерного соединения с передней стороной пористой пленки, водорастворимое полимерное соединение может быть связано с передней поверхностью пористой пленки в виде щетки. Это, в частности, позволяет существенно улучшить эффективность ввода лекарства. Аналогично, путем соответствующего управления условиями реакции, водорастворимое полимерное соединение может быть связано с передней поверхностью пористой пленки в виде слоя. Даже в этом случае эффективность ввода лекарства может быть улучшена до степени, сравнимой со случаем, когда водорастворимое полимерное соединение связано в виде щетки.
Водорастворимое полимерное соединение может быть химически связано с передней поверхностью пористой пленки перед/после заполнения пористой пленки ионообменной смолой или перед/после ввода ионообменной группы в ионообменную смолу. Предпочтительно химически связывать водорастворимое полимерное соединение с передней поверхностью пористой пленки после того, как пористая пленка будет заполнена ионообменной смолой, поскольку предпочтительно предотвращать адгезию водорастворимого полимерного соединения со стенками пор пористой пленки.
При этом отсутствует необходимость в том, чтобы первый слой водорастворимого полимерного соединения был сформирован только на передней поверхности пористой пленки, возможно сформировать первый слой водорастворимого полимерного соединения как на передней, так и на задней поверхностях пористой пленки.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением на первом слое водорастворимого полимерного соединения, химически связанном с передней поверхностью пористой пленки, может быть сформирован второй слой водорастворимого полимерного соединения.
Второй слой поглощает воду, просачивающуюся из части, содержащей лекарство (или воду, подаваемую снаружи в случае необходимости), чтобы быть текучим во время ввода ионов лекарства. Поэтому, когда структуру рабочего электрода и/или структуру нерабочего электрода вводят в контакт с кожей, водорастворимое полимерное соединение между выпуклым участком кожи и ионообменной мембраной перемещается в пространство, образованное между вогнутым участком кожи и ионообменной мембраной, в результате чего дополнительно улучшается адгезия между структурой рабочего электрода и/или структурой нерабочего электрода и кожей.
Для обеспечения достаточной текучести при использования предпочтительно, чтобы второй слой был сформирован таким способом, чтобы этот второй слой химически не был связан с пористой пленкой, ионообменной смолой или водорастворимым полимерным соединением. Например, второй слой предпочтительно сформирован путем нанесения покрытия, такого как покрытие с использованием центрифугирования или покрытие, нанесенное с помощью планки, или путем погружения пористой пленки в водный раствор водорастворимого полимерного соединения.
Водорастворимое полимерное соединение, составляющее второй слой, включает в себя поливиниловый спирт (ПВС), карбоксиметилцеллюлозу, полиакриловую кислоту, поли-N-изопропилакриламид, полиакриламид, поли-N-метилакриламид, поливинилпирролидон, полиметакриловую кислоту, полиэтиленгликоль, полиэтиленимин, поли-N-диметиламиноэтил метакрилат и полипептид. Водорастворимое полимерное соединение с молекулярным весом от приблизительно 1000 до 1000000, которое легко растворяется в воде, можно использовать без каких-либо ограничений.
В соответствии с настоящим изобретением адгезия и электропроводность между структурой рабочего электрода и/или структурой нерабочего электрода и кожей живого организма улучшены, в то время как выделение биологических противоположных ионов из кожи сведено к минимуму, в результате чего может быть улучшена эффективность ввода ионов лекарства в тело живого организма.
Кроме того, в результате получения указанного выше функционального эффекта можно реализовать устройство для ионтофореза, позволяющее стабильно вводить ионы лекарства в тело живого организма с высокой эффективностью ввода, без размещения раствора электролита между структурой рабочего электрода и/или структурой нерабочего электрода и кожей живого организма или без использования средства смещения для прижима структуры рабочего электрода и/или структуры нерабочего электрода к телу живого организма, в зависимости от места на теле живого организма, в контакте с которым установлены структура рабочего электрода и/или структура нерабочего электрода.
Осуществление изобретения
Ниже со ссылкой на чертежи будет описан вариант выполнения настоящего изобретения.
На фиг.1 схематично показан вид в поперечном сечении основной конфигурации устройства X1 для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением.
В последующем описании для удобства будет показан пример устройства для ионтофореза, предназначенного для ввода лекарства, лекарственный компонент которого диссоциирован на отрицательные ионы (например, аскорбиновая кислота, которая представляет собой агент - витамин или липид А, используемый как вспомогательный компонент вакцины). В случае устройства для ионтофореза, предназначенного для ввода лекарства, лекарственный компонент которого диссоциирован, например, на положительные ионы (например, лидокаин, который представляет собой анестезирующий агент, хлорид калнитина, который представляет собой терапевтический агент при желудочно-кишечных заболеваниях, бромид панкурония, который представляет собой релаксант мышц скелета, или гидрохлорид морфина, который представляет собой анестезирующий агент), полярность (плюс и минус) источника питания каждого электрода или каждой ионообменной мембраны в следующем описании меняется на противоположную полярность.
Как указано выше, устройство X1 для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением включает в себя структуру 1 рабочего электрода, структуру 2 нерабочего электрода и источник 3 питания как основные компоненты (элементы). Позицией 4 обозначена кожа (или слизистая оболочка).
Структура А1 рабочего электрода включает в себя электрод 11, соединенный с положительным выводом источника С питания, часть 12, содержащую раствор электролита, находящуюся в контакте с электродом 11, катионообменную мембрану 13, расположенную с передней стороны части 12, содержащей раствор электролита, часть 14, содержащую лекарственный раствор, расположенную с передней стороны катионообменной мембраны 13, и анионообменную мембрану 15, расположенную с передней стороны части 14, содержащей лекарство. Вся структура А1 активного электрода установлена внутри кожуха или контейнера 16, изготовленного из такого материала, как полимерная пленка или пластик.
С другой стороны, структура 2 нерабочего электрода включает в себя электрод 21, соединенный с отрицательным выводом источника 3 питания, часть 22, содержащую раствор электролита, находящуюся в контакте с электродом 21, анионообменную мембрану 23, расположенную с передней стороны части 22, содержащей раствор электролита, часть 24, содержащую раствор электролита, расположенную с передней стороны анионообменной мембраны 23, и катионообменную мембрану 25, расположенную с передней стороны части 24, содержащей раствор электролита. Вся структура 2 нерабочего электрода установлена внутри кожуха или контейнера 26, состоящего из такого материала, как полимерная пленка или пластик.
В устройстве X1 для ионтофореза можно использовать электроды 11 и 21, изготовленные из любого электропроводного материала, как без какого-либо ограничения. В частности, предпочтительно используется неактивный электрод, состоящий из углерода, платины или тому подобного, и более предпочтительно использовать угольный электрод, в котором отсутствует вымывание ионов металла и их перенос в тело живого организма.
Однако также можно использовать активный электрод, такой как электрод в виде пары из серебра/хлорида серебра, в котором электрод 11 изготовлен из серебра, а электрод 21 изготовлен из хлорида серебра.
-
+
-
-
-
+
-
Например, в случае использования электрода в виде пары серебро/хлорид серебра, в электроде 11, который представляет собой анодный (положительный) полюс, электрод из серебра и ионы хлора (Cl) легко взаимодействуют друг с другом с получением нерастворимого AgCl в соответствии с реакцией AgCl→AgCl+е, а в электроде 21, который представляет собой катодный (отрицательный) полюс, ионы хлора (Сl) вымываются из электрода из хлорида серебра. Следовательно, могут быть получены следующие эффекты: подавляется электролиз воды, и может быть предотвращено быстрое повышение кислотности, на основе ионов Н на аноде, и быстрое повышение основности на основе ионов ОН на катоде.
-
+
В отличие от этого, в структуре А1 рабочего электрода и в структуре 2 нерабочего электрода, в устройстве X1 для ионтофореза по фиг.1, благодаря функции анионообменной мембраны и/или катионообменной мембраны, подавляется быстрое повышение основности на основе ионов ОН в части 12, содержащей раствор электролита, и быстрое повышение кислотности на основе ионов Hв части 22, содержащей раствор электролита. Поэтому предпочтительно можно использовать недорогой угольный электрод, в котором отсутствует какая-либо возможность вымывания ионов металла, вместо активного электрода, такого как электрод в виде пары из серебра/хлорида серебра.
В каждой из частей 12, 22 и 24, содержащих раствор электролита, в устройстве X1 для ионтофореза по фиг.1 содержится раствор электролита для поддержания электропроводности. Обычно в качестве раствора электролита можно использовать раствор соли с фосфатным буфером, физиологический солевой раствор и т.д.
Кроме того, для более эффективного подавления вырабатывания газа, в результате реакции электролиза воды и повышения сопротивления протеканию тока, в результате генерации газа или изменения рН из-за реакции электролиза воды, соединение, которое более легко окисляется или восстанавливается, чем происходит реакция электролиза (окисление на положительном выводе и восстановление на отрицательном выводе) воды, может быть добавлено в части 12 и 22, содержащие раствор электролита. Для обеспечения, например, биологической безопасности и экономической эффективности (низкая стоимость и доступность), предпочтительно использовать неорганическое соединение, такое как сульфат двухвалентного железа или сульфат трехвалентного железа, медицинский агент, такой как аскорбиновая кислота (витамин С) или аскорбат натрия, и кислотное соединение, присутствующее на поверхности кожи, такое как молочная кислота, щавелевая кислота, яблочная кислота, янтарная кислота или фумаровая кислота и/или их соли. В качестве альтернативы также можно использовать комбинации этих веществ (например, смешанный 1:1 водный раствор, содержащий 1 моль (М) молочной кислоты и 1 моль (М) фумарата натрия).
Что касается части 12, содержащей раствор электролита, для исключения изменения состава в результате смешивания с лекарственным раствором, содержащимся в части 14, содержащей лекарство (описано ниже), также можно использовать лекарственный раствор, имеющий тот же состав, что и лекарственный раствор, содержащийся в части 14, содержащей лекарство.
Что касается частей 22 и 24, содержащих раствор электролита, для исключения изменения состава, из-за смешивания раствора электролита в частях 22 и 24, содержащих раствор электролита, можно использовать раствор электролита с тем же составом.
Части 12, 22 и 24, содержащие раствор электролита, могут содержать указанный выше раствор электролита в жидком состоянии. Однако части 12, 22 и 24, содержащие раствор электролита, могут быть также выполнены путем пропитки поглощающего воду тонкопленочного носителя, изготовленного из полимерного материала или тому подобного, указанным выше раствором электролита, улучшая, таким образом, удобство работы с устройством. Такой же тонкопленочный носитель можно использовать в части 14, содержащей лекарство. Поэтому он будет подробно описан в последующем описании, которое относится к части 14, содержащей лекарство.
Часть 14, содержащая лекарство, в устройстве X1 для ионтофореза в соответствии с данным вариантом выполнения содержит, по меньшей мере, водный раствор лекарства (например, аскорбиновой кислоты), активный ингредиент которого диссоциирован на отрицательные ионы в результате растворения лекарства в растворе.
Часть 14, содержащая лекарство, может содержать лекарственный раствор в жидком состоянии. Однако также возможно пропитывать тонкопленочный носитель, поглощающий воду, как описано ниже, лекарственным раствором для простоты его обработки и т.п.
Примеры материалов, которые можно использовать в качестве тонкопленочного носителя, поглощающего воду, в данном случае включают в себя гидрогелевое тело из смолы на основе акрила (пленка акрилгидрогеля), сегментированную пленку из геля на основе полиуретана и пористый лист, пропускающий ионы, для формирования твердого гелевого электролита. В результате пропитки указанным выше водным раствором с соотношением пропитки 20-60% можно получить большое число переноса (высокая степень доставки лекарства), составляющее, например, 70-80%.
Степень пропитки в настоящем описании представлена вес.% массы (то есть 100×(W-D)/D [%], где D представляет собой вес в сухом состоянии и W представляет собой вес после пропитки). Степень пропитки следует измерять непосредственно после пропитки водным раствором для устранения влияния времени.
Кроме того, число переноса в настоящем описании относится к доле тока, которая способствует переносу ионов лекарства, среди всех токов, протекающих через раствор электролита. Число переноса следует измерять таким образом, что другой составляющий элемент собран с тонкой пленкой, пропитанной раствором лекарственного средства, вставленной между ионообменными мембранами 13 и 15, чтобы минимизировать изменение со временем.
Указанная выше акрилгидрогельная пленка (например, поставляемая компанией Sun Contact Lens Co., Ltd.) представляет собой гелевое тело, имеющее трехмерную сетчатую структуру (структуру с поперечными связями). Когда раствор электролита, который представляет собой дисперсионную среду, добавляют к акрилгидрогельной пленке, акрилгидрогельная пленка становится полимерным адсорбентом, обладающим ионной проводимостью. Кроме того, взаимосвязь между степенью пропитки акрилгидрогельной пленки и числом переноса можно регулировать изменяя размер трехмерной сетчатой структуры и вид и долю мономера, составляющего полимер. Акрилгидрогельная пленка со степенью пропитки 30-40% и числом переноса 70-80% может быть приготовлена из 2-гидроксиэтилметакрилата и этиленгликольдиметакрилата (соотношение мономеров (98-99,5):(0,5-2), при этом подтверждено, что степень пропитки и число переноса остаются практически постоянными в диапазоне обычной толщины от 0,1 до 1 мм.
Кроме того, сегментированная пленка из полиуретанового геля содержит, в виде сегментов, полиэтиленгликоль (ПЭГ, PEG) и полипропиленгликоль (ППГ, PPG), и ее параметры можно регулировать на основе мономера и диизоцианата, составляющих эти сегменты. Сегментированная пленка из полиуретанового геля имеет трехмерную структуру, сшитую уретановыми связями, и степень пропитки, число переноса и прочность адгезии гелевой пленки можно легко регулировать путем управления размером сети и видом и долей мономера, так же как в акрилгидрогельной пленке. Когда воду, которая представляет собой дисперсионную среду, и электролит (соль щелочного металла и т.д.) добавляют к сегментированной пленке из полиуретанового геля (пористой гелевой пленке), кислород в эфирной соединительной части полиэфира, формирующего сегмент, и соль щелочного металла образуют комплексное соединение, и, когда протекает ток, ионы соли металла движутся к кислороду в следующей свободной эфирной соединительной части, в результате чего возникает электропроводность.
В качестве пористого листа с ионной проводимостью, для формирования твердого гелевого электролита, например, используется лист, описанный в JP 11-273452 А. Этот пористый лист получен на основе сополимера акрилонитрила и пористого полимера с пористостью 20-80%. Более конкретно, такой пористый лист получен из сополимера на основе акрилонитрила с пористостью 20-80%, содержащего 50 моль % или больше (предпочтительно 70-98 моль %) акрилонитрила. Твердый электролитический лист из геля на основе акрилонитрила (твердотельная батарея) приготовляют путем пропитки листа из сополимера на основе акрилонитрила, растворимого в неводном растворителе и имеющего пористость 20-80%, неводным растворителем, содержащим электролит, после гелеобразования, и гелевое тело включает в себя гель в твердой пленке.
Для обеспечения ионной электропроводности, безопасности и т.п., лист из сополимера на основе акрилонитрила, растворимый в неводном растворителе, предпочтительно состоит из сополимера акрилонитрил С1-С4 алкил(мет)акрилат, сополимера акрилонитрил/винилацетат, сополимера акрилонитрил/стирол, сополимера акрилонитрил/винилиден хлорид или тому подобного. Лист сополимера делают пористым, используя обычный способ, такой как влажный (сухой) способ изготовления бумаги, способ пробивки иглами, который представляет собой разновидность способа изготовления нетканого материала, способ пробивки струями воды, перфорация с волочением листа, экструдированного из расплава, или перфорация путем экстракции растворителя. В настоящем изобретении среди указанных выше пористых листов, обладающих ионной проводимостью, в качестве тонкопленочного носителя, используемого в части 14, содержащей лекарственный раствор, или в частях 12, 22 и 24, содержащих раствор электролита, в соответствии с настоящим изобретением можно использовать сополимеры на основе акрилонитрила, применяемые в твердотельных батареях, гелевое тело (пленочное тело, сформированное из геля на твердой пленке), содержащее указанный выше водный раствор в трехмерной сети полимерной цепи и в котором достигаются указанная выше степень пропитки и число переноса.
В настоящем изобретении, что касается условий пропитки указанного выше тонкопленочного носителя лекарственным раствором или раствором электролита, могут быть оптимальные условия определены в отношении степени пропитки, скорости пропитки и т.п. Например, могут быть выбраны условия пропитки 30 минут при температуре 40°С.
В устройстве X1 для ионтофореза в соответствии с настоящим вариантом выполнения ионообменная мембрана, в которой часть или все поры пористой пленки заполнены ионообменной смолой, имеющей катионную обменную функцию, может использоваться в качестве катионообменных мембран 13 и 25, а ионообменная мембрана, заполненная ионообменной смолой, имеющей функцию анионного обмена, может использоваться в качестве анионообменных мембран 15 и 23. Например, мембраны NEOSEPTA, СМ-1, СМ-2, СМХ, CMS, CMB, CLE04-2, производства компании Tokuyama Co., Ltd. можно использовать как катионообменные мембраны 13 и 15. NEOSEPTA, AM-1, AM-3, AMX, AHA, ACH, ACS, ALE04-2, AIP-21 и т.д. производства компании Tokuyama, Ltd можно использовать как ионообменные мембраны 15 и 23.
Смола фтористого типа с ионообменной группой, введенной в перфторуглеводородный скелет, или смола углеводородного типа, содержащая в качестве скелета смолу, которая не была фторирована, может использоваться в качестве указанной выше ионообменной смолы. С учетом удобства процесса производства, предпочтительно использовать ионообменную смолу углеводородного типа. Кроме того, хотя степень заполнения ионообменной смолы также связана с пористостью пористой пленки, такая степень заполнения обычно составляет 5-95 мас.%, в частности 10-90 мас.%, и предпочтительно 20-60 мас.%.
В отношении ионообменной группы указанной выше ионообменной смолы, отсутствует какое-либо ограничение, 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 ионообменная 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 солей. 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, от первичных до третичных аминогрупп, 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.
В качестве указанной выше пористой пленки возможно использовать пленку или лист, имеющий множество пор, соединяющих переднюю сторону и заднюю его сторону, такой как одиночная пленка, сформированная методом экструзии, каландровой обработки или тому подобного, в которой сформированы поры в виде непрерывных заполненных воздухом отверстий, в которых можно размещать ионообменную смолу, и пленку, сформированную из тканого материала или нетканого волокнистого материала, в котором ионообменная смола размещена в порах, образованных зазорами между волокнами, без каких-либо конкретных ограничений. Для одновременного удовлетворения требованиям высокой прочности и гибкости предпочтительно изготовлять пористую пленку из термопластичного полимера.
Примеры термопластичных смол, составляющих пористую пленку, включают в себя, без ограничения: полиолефиновые смолы, 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 полихлорвинил, сополимеры винилхлорид - винилацетат, сополимеры винилхлорид - винилиденхлорид и сополимеры винилхлорид - олефин; фтористые смолы, такие как политетрафторэтилен, полихлортрифторэтилен, поливинилиденфторид, сополимеры тетрафторэтилен - гексафторпропилен, сополимеры тетрафторэтилен - перфторалкилвиниловый эфир и сополимеры тетрафторэтилен - этилен; полиамидные смолы, такие как нейлон 6 и нейлон 66; а также смолы, приготовленные из полиамидных смол. Предпочтительно используются полиолефиновые смолы, поскольку они обладают отличной механической прочностью, гибкостью, химической стабильностью и химической стойкостью и проявляют хорошую совместимость с ионообменными смолами. В качестве полиолефиновых смол особенно предпочтительными являются полиэтилен и полипропилен, и полиэтилен является наиболее предпочтительным.
При этом отсутствует какое-либо конкретное ограничение в отношении свойств указанной выше пористой пленки, изготовленной из термопластичной смолы. Однако средний диаметр пор предпочтительно может 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, будет представляет собой тонкую ионообменную мембрану, обладающую отличной прочностью и малым электрическим сопротивлением. Средний диаметр пор в настоящем описании обозначает средний диаметр пор для потока, измеряемый в соответствии со способом температуры начала кипения (JIS K3832-1990). Аналогично, пористость пористой пленки может составлять предпочтительно 20-95%, более предпочтительно 30 - 90%, и наиболее предпочтительно 30-60%. Кроме того, толщина пористой пленки может предпочтительно составлять 5-140 мкм, более предпочтительно 10-120 мкм, и наиболее предпочтительно 15-55 мкм. Обычно мембрана с анионообменным обменом или мембрана с катионным обменом, в которых используется такая пористая пленка, имеет толщину пористой пленки от +0 до 20 мкм.
Что касается пористой пленки, используемой для анионообменной мембраны 15 и катионообменной мембраны 25, перед или после заполнения ионообменной смолой или ввода ионообменной группы, водорастворимое полимерное соединение химически связывают с передней поверхностью (поверхностью, противоположной коже 4), в результате чего формируется первый слой водорастворимого полимерного соединения.
Примеры водорастворимого полимерного соединения включают в себя полимерные соединения, имеющие молекулярный вес от приблизительно 50 до 1000, легко растворимые в воде, такие как поливиниловый спирт (ПВС), карбоксиметилцеллюлоза, полиакриловая кислота, поли-N-изопропилариламид, полиакриламид, поли-N-метилакриламид, поливинилпирролидон, полиметакриловая кислота, полиэтиленгликоль, полиэтиленимин, поли-N-диметиламиноэтил метакрилат и полипептид. Водорастворимое полимерное соединение может быть химически связано с передней поверхностью пористой пленки путем облучения пористой пленки, погруженной в водный раствор, в котором растворено водорастворимое полимерное соединение, ультрафиолетовыми лучами, электронным пучком, γ-лучами или плазмой.
Каждое из указанных выше водорастворимых полимерных соединений имеет прямую структуру цепи, и путем соответствующего управления условиями реакции при указанной выше обработке, такой как концентрация или температура водорастворимого полимерного соединения или степень облучения ультрафиолетовыми лучами, электронным пучком, γ-лучами или плазмой, водорастворимое полимерное соединение может быть связано с передней поверхностью пористой пленки в виде щетки. В зависимости от условия реакции, первые слои могут быть сформированы таким образом, что отдельная молекула водорастворимого полимерного соединения будет размещена на передней поверхности пористой пленки в форме щетки, или таким способом, что множество (от нескольких до десятков) водорастворимых полимерных соединений, соединенных в направлении длины цепи, будут связаны с передней поверхностью пористой пленки в виде щетки.
В качестве анионообменной мембраны 15 и катионообменной мембраны 25 также можно использовать пористую пленку, в которой второй слой, изготовленный из водорастворимого полимерного соединения, ламинирован на первый слой водорастворимого полимерного соединения, сформированный, как описано выше.
В качестве водорастворимого полимерного соединения, используемого для второго слоя, возможно использовать полимерные соединения, имеющие молекулярный вес, составляющий, например, приблизительно от 1000 до 1000000, легко растворимые в воде, такие как поливиниловый спирт (ПВС), карбоксиметилцеллюлоза, полиакриловая кислота, поли-N-изопропилариламид, полиакриламид, поли-N-метилакриламид, поливинилпирролидон, полиметакриловая кислота, полиэтиленгликоль, полиэтиленимин, поли-N-диметиламиноэтил метакрилат и полипептид. Второй слой может быть сформирован путем нанесения покрытия и сушки водного раствора этих водорастворимых полимерных соединений, разведенных до соответствующей концентрации, с использованием обычного способа, такого как нанесение покрытия раскручиванием или нанесение покрытия планкой.
Предпочтительно, чтобы толщина второго слоя из водорастворимого полимерного соединения находилась в диапазоне 1-200 мкм.
На фиг.2 показан концептуальный пояснительный вид, представляющий состояние, в котором ионообменная мембрана 15, полученная с использованием пористой пленки 15а с первым слоем M1 водорастворимого полимерного соединения, связанного с ее передней поверхностью, в форме щетки, находится в контакте с кожей 4, имеющей вогнутые участки 4а и выпуклые участки 4b.
Как показано, в случае использования ионообменной мембраны 15 для структуры 1 рабочего электрода, благодаря наличию первого слоя M1 водорастворимого полимерного соединения, связанного с передней поверхностью пористой пленки 15а в форме щетки, площадь контакта с кожей 4 увеличивается. Кроме того, вода из части 14, содержащей лекарство, просачивающаяся через отверстия 15b пористой пленки 15а, удерживается в первом слое M1, в результате чего ожидается улучшение адгезии и электропроводности между кожей 4 и ионообменной мембраной 15.
Одновременно такие участки, как выпуклые участки 4b кожи, расположенные рядом с отверстиями 15b пористой пленки 15а, сохраняют исходную функцию устройства для ионтофореза, состоящую в вводе ионов лекарства через ионообменную мембрану, то есть функцию подавления выделения биологических противоположных ионов из кожи 4 с помощью ионообменной смолы 15с, которой заполнены поры пористой пленки 15а, при одновременном обеспечении возможности перемещения ионов лекарства из ионообменной смолы 15с в кожу 4.
В вогнутых участках 4а кожи 4 образуется слой воды, просачивающейся из отверстий 15b, и, следовательно, ожидается улучшение адгезии и электропроводности между кожей 4 и ионообменной мембраной 15. С другой стороны, часть заряда, передаваемого в структуру рабочего электрода, как считается, потребляется при выделении биологических противоположных ионов из кожи 4 в слой воды. Однако объем такого слоя воды очень мал, в результате чего заряд, потребляемый при таком выделении, считается незначительным.
На фиг.3А представлен концептуальный пояснительный вид, представляющий ионообменную мембрану 15, в которой используется пористая пленка 15а со вторым слоем М2, изготовленным из водорастворимого полимерного соединения, дополнительно сформированного на первом слое M1 водорастворимого полимерного соединения, аналогично тому, как показано на фиг.2. На фиг.3В представлен пояснительный вид, изображающий состояние, в котором ионообменная мембрана 15 находится в контакте с кожей 4, имеющей вогнутые участки 4а и выпуклые участки 4b.
Как показано на фиг.3А, второй слой М2 сформирован на первом слое M1 с некоторой толщиной. Второй слой М2 может легко течь благодаря воде, просачивающейся из отверстий 15b. Когда ионообменную мембрану 15 вводят в контакт с кожей 4, как показано на фиг.3В, водорастворимое полимерное соединение между выпуклыми участками 4b кожи и ионообменной мембраной 15 перетекает в пространство между вогнутыми участками 4а и ионообменной мембраной 15.
Поэтому адгезия и электропроводность между ионообменной мембраной 15 и кожей 4 становятся более удовлетворительными. С другой стороны, второй слой М2 не присутствует между выпуклыми участками 4b кожи и ионообменной мембраной 15 или присутствует в виде очень тонкой пленки. Поэтому выпуклые участки 4b кожи рядом с отверстиями 15b пористой пленки 15а сохраняют исходную функцию устройства для ионтофореза, состоящую в вводе ионов лекарства через ионообменную мембрану, то есть функцию подавления выделения биологических противоположных ионов из кожи 4 с помощью ионообменной смолы 15с, обеспечивая при этом возможность перемещения ионов лекарства из ионообменной смолы 15с к коже 4.
Для ионообменной мембраны 25 структуры 2 нерабочего электрода также возможно использовать пористую пленку, имеющую первый слой из водорастворимого полимерного соединения, связанного с передней поверхностью в форме щетки, так же как указано выше, или второй слой водорастворимого полимерного соединения, дополнительно нанесенного в виде слоя на первый слой, так же, как описано выше, в результате чего можно повысить адгезию и электропроводность между ионообменной мембраной 25 и кожей 4.
В качестве источника 3 питания в устройстве для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением можно использовать батарею, стабилизатор напряжения, стабилизатор тока (гальваническое устройство), стабилизатор напряжения/тока или тому подобное. Предпочтительно использовать стабилизатор тока, который работает в условиях безопасного напряжения, при котором ток можно произвольно регулировать в диапазоне от 0,01 до 1,0 мА, предпочтительно от 0,01 до 0,5 мА, в частности при напряжении 50В или меньше, предпочтительно 30В или меньше.
На фиг.4 и 5 показаны пояснительные виды, представляющие конфигурации устройств Х2 и Х3 для ионтофореза в соответствии с другими вариантами выполнения.
Устройство Х2 для ионтофореза по фиг.4 имеет ту же конфигурацию, что и устройство X1 для ионтофореза, показанное на фиг.1, за исключением того, что структура 2 нерабочего электрода не имеет ионообменной мембраны 23 и части 24, содержащей раствор электролита. Устройство Х3 для ионтофореза, показанное на фиг.5, имеет ту же конфигурацию, что и устройство X1 для ионтофореза, показанное на фиг.1, за исключением того, что структура 2 нерабочего электрода не имеет ионообменных мембран 23 и 25 и части 24, содержащей раствор электролита. Хотя устройства Х2 и Х3 для ионтофореза нельзя сравнивать с устройством X1 для ионтофореза в смысле рабочих характеристик при подавлении изменения рН на контактной поверхности структуры 2 нерабочего электрода относительно кожи 4, они проявляют рабочие характеристики, равные характеристикам устройства X1 для ионтофореза в других отношениях. В частности, благодаря действию анионообменной мембраны 15 и/или катионообменной мембраны 25, имеющей первый слой M1 из водорастворимого полимерного соединения и, кроме того, второй слой М2 на его передней поверхности, устройства Х2 и Х3 для ионтофореза проявляют функциональный эффект в соответствии с настоящим изобретением, состоящий в стабильном вводе ионов лекарства с высокой эффективностью, по сравнению с обычными устройствами для ионтофореза.
Настоящее изобретение было описано со ссылкой на вариант его выполнения. Настоящее изобретение не ограничивается этим, и различные изменения могут быть выполнены в пределах объема формулы изобретения.
+
-
Например, в приведенном выше варианте выполнения был описан случай, в котором структура 1 рабочего электрода имеет часть 12, содержащую раствор электролита, и ионообменную мембрану 13 в дополнение к электроду 11, части 14, содержащей лекарство, и ионообменной мембране 15. Однако часть 12, содержащая электролит, и ионообменная мембрана 13 могут быть исключены. В этом случае функция подавления разложения лекарства вблизи электрода 11, функция подавления движения ионов Н и ионов ОН к поверхности кожи или изменения рН на поверхности кожи в связи с движением ионов и т.п. не сравнима с такими параметрами указанного выше варианта выполнения. Однако повышение эффективности ввода ионов лекарства в тело живого организма, что представляет собой основной функциональный эффект настоящего изобретения, достигается аналогично. Такое устройство для ионтофореза также включено в объем настоящего изобретения.
Аналогично, в структуре 2 нерабочего электрода возможно следующее. Части 22 и 24, содержащие раствор электролита, и ионообменные мембраны 23 и 25 исключены, и, например, электрод 21 структуры 2 нерабочего электрода приведен в непосредственный контакт с кожей, покрытой раствором электролита, в результате чего обеспечивается ввод лекарства. Кроме того, структура 2 нерабочего электрода не предусмотрена в устройстве для ионтофореза, и, например, структура 1 рабочего электрода контактирует с кожей живого организма, когда напряжение прикладывают к структуре 1 рабочего электрода в условиях, когда часть тела живого организма находится в контакте с заземленным элементом, в результате чего обеспечивается ввод лекарства. В этом случае рабочие характеристики подавления изменения рН на границе между электродом 21 или заземленным элементом и кожей не сравнимы с характеристиками указанного выше варианта выполнения. Однако аналогично достигается повышение эффективности ввода ионов лекарства в тело живого организма, которое представляет собой основной функциональный эффект настоящего изобретения. Такое устройство для ионтофореза также включено в пределы объема настоящего изобретения.
Кроме того, в каждом из приведенных выше вариантов выполнения описан случай, когда структура 1 рабочего электрода, структура 2 нерабочего электрода и источник питания выполнены как отдельные устройства. Также возможно установить эти элементы в общем корпусе или сформировать все устройство, включающее в себя эти части, в форме листа или в форме накладки, что улучшает возможность работы с ним, и такое устройство для ионтофореза также включено в объем настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показан вид в разрезе, представляющий основную конфигурацию устройства для ионтофореза в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;
на фиг.2 показан пояснительный вид, схематично изображающий ситуацию, в которой используется ионообменная мембрана в устройстве для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением, находящаяся в контакте с кожей;
на фиг.3 (а) показан пояснительный вид, схематично представляющий ионообменную мембрану, используемую в устройстве для ионтофореза в соответствии с настоящим изобретением, и (b) - пояснительный вид, схематично представляющий ситуацию, в которой ионообменная мембрана находится в контакте с кожей;
на фиг.4 показан пояснительный вид, представляющий конфигурацию устройства для ионтофореза в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения; и
на фиг.5 показан пояснительный вид, представляющий конфигурацию устройства для ионтофореза в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения.