JP2007037640A - イオントフォレーシス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬剤液の変色、薬剤液保持部での結晶の析出、薬効の低下、薬剤の変質による有害物資の生成などを生じることなく長期間存置することができるイオントフォレーシス装置を提供する
【解決手段】 溶液中において第１導電型の第１電解イオンと第２導電型の第２電解イオンに解離する電解質の溶液を保持する電解液保持部と、電解液保持部の前面側に配置され、溶液中において第１導電型の薬剤イオンと第２導電型の薬剤対イオンに解離する薬剤の溶液を保持する薬剤液保持部とを備えるイオントフォレーシス装置において、電解液保持部と薬剤液保持部の間に、第１導電型のイオン交換基が導入された第１イオン交換膜と、第２導電型のイオン交換基が導入された第２イオン交換膜を配置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、作用側構造体に薬剤液を保持する薬剤液保持部と、電解液を保持する電解液保持部とを備えるイオントフォレーシス装置であって、上記薬剤液保持部における薬剤液の変質を抑止することができるイオントフォレーシス装置に関する。

特許文献１、２は、薬効成分がプラス又はマイナスの導電型の薬剤イオンに解離するイオン解離性の薬剤を投与するためのイオントフォレーシス装置を開示している。

図１は、特許文献１、２に開示されるイオントフォレーシス装置が備える作用側構造体Ａの構成を模式的に示す説明図である。

図示されるように、この作用側構造体Ａは、
（１）電極部材１１、
（２）溶液中において第１導電型の第１電解イオン（Ｅ^＋）と、第２導電型の第２電解イオン（Ｅ⁻）に解離する電解質を溶解した電解液であって、電極部材１１と接触を保つようにされた電解液を保持する電解液保持部１２、
（３）電解液保持部１２の前面側（皮膚側）に配置され、第２導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜１３、
（４）イオン交換膜１３の前面側に配置され、溶液中において第１導電型の薬剤イオン（Ｄ^＋）と、第２導電型の薬剤対イオン（Ｄ⁻）に解離する薬剤を溶解した薬剤液を保持する薬剤液保持部１４、及び、
（５）薬剤液保持部１４の前面側に配置され、第１導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜１５を備えている。

この作用側構造体Ａを備えるイオントフォレーシス装置において第１導電型の電圧（図の例ではプラス）を電極部材１１に印加した場合、第１導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜１５は、第１導電型のイオンの通過を許容する一方、第２導電型のイオンの通過を抑制する作用を有するために、薬剤イオン（Ｄ^＋）がイオン交換膜１５を介して生体（ヒトや動物）に投与される一方、生体対イオン（Ｂ⁻／生体表面又は生体内に存在するイオンであって、薬剤イオンとは反対導電型に荷電したイオン）の薬剤液保持部１４への移行が抑制され、その結果、薬剤イオンの投与効率が上昇する。

また、第２導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜１３は、第２導電型のイオンの通過を許容する一方、第１導電型のイオンの通過を抑制する作用を有するために、薬剤イオン（Ｄ^＋）の電解液保持部１２への移行及び電極部材１１近傍で発生するＨ^＋イオンの薬剤液保持部１４への移行が抑制され、薬剤が電極部材１１近傍で分解されることによる有害物質の生成や、皮膚界面におけるｐＨ値の急激な変動が防止される。

しかしながら、本発明者らの研究により、このイオントフォレーシス装置では、使用する電解質の種類、薬剤の種類又はその組み合わせによって、作用側構造体を組み立ててからある程度の時間が経過することにより薬剤液の変色、薬剤液保持部での結晶の析出、薬効の低下、薬剤の変質による有害物資の生成などの現象を生じる場合があることが明らかとなった。
特許第３０４０５１７号公報 国際公開第０３／０３７４２５号パンフレット

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、作用側構造体又は作用側構造体を含むイオントフォレーシス装置（以下、「作用極構造体又はイオントフォレーシス装置の全体」を単に「装置」と称する場合がある）における薬剤液の変色、薬剤液保持部での結晶の析出、薬効の低下、薬剤の変質による有害物資の生成などを抑止又は抑制することができるイオントフォレーシス装置を提供することをその課題とする。

また本発明は、装置を一定以上の期間存置した場合における薬剤液の変色、薬剤液保持部での結晶の析出、薬効の低下、薬剤の変質による有害物資の生成などを抑止又は抑制することができるイオントフォレーシス装置を提供することをもその課題とする。

また本発明は、装置を一定以上の期間存置した後に薬剤の投与を行う場合に生じる薬剤の投与効率の低下を抑止又は抑制することができるイオントフォレーシス装置を提供することをもその課題とする。

また本発明は、装置を一定以上の期間存置した後に薬剤の投与を行う場合に電解液保持部で生じる薬剤の分解、或いはこれによる有害物質の生成を抑止又は抑制することができるイオントフォレーシス装置を提供することをもその課題とする。

また本発明は、２つの電解液保持部を有する非作用構造体を採用した場合における両電解液保持部における組成変化を抑止又は抑制することができるイオントフォレーシス装置を提供することをもその課題とする。

また本発明は、組み立てられた作用側構造体又は非作用側構造体又はこれらを含むイオントフォレーシス装置全体の長期間に渡る存置を可能にし、もって、組み立てられた形態での流通、保管などが可能とされたイオントフォレーシス装置を提供することをもその課題とする。

本発明は、上記課題を解決したものであり、
溶液中において第１導電型の第１電解イオンと第２導電型の第２電解イオンに解離する電解質の溶液を保持する電解液保持部と、
前記電解液保持部の前面側に配置され、溶液中において第１導電型の薬剤イオンと第２導電型の薬剤対イオンに解離する薬剤の溶液を保持する薬剤液保持部とを備えるイオントフォレーシス装置であって、
前記電解液保持部と前記薬剤液保持部の間に、第１導電型のイオン交換基が導入された第１イオン交換膜と、第２導電型のイオン交換基が導入された第２イオン交換膜が配置されていることを特徴とするイオントフォレーシス装置である。

本発明は、図１に示される作用側構造体Ａにおける、
（１）溶液中において第１導電型の第１電解イオン、及び、前記第１導電型の反対の導電型である第２導電型の第２電解イオンに解離する電解質を溶解した電解液を保持する電解液保持部、
（２）前記電解液保持部の前面側に配置され、前記第２導電型のイオンを選択的に通過させるイオン交換膜、及び、
（３）前記第１イオン交換膜の前面側に配置され、溶液中において前記第１導電型の薬剤イオン、及び、前記第２導電型の薬剤対イオンに解離する薬剤を溶解した薬剤液を保持する薬剤液保持部を有する作用側構造体を備えるイオントフォレーシス装置を前提とするものである。

上記した通り、この構成の作用側構造体を一定以上の期間存置すると、長期間に渡って変質を生じない安定な薬剤を使用した場合であっても、電解質の種類、薬剤の種類又はその組み合わせによっては、薬剤液の変色、薬剤液保持部における結晶の析出、或いは、薬剤の変質による薬効の低下や有害物質の生成などの現象が生じる場合があることが本発明者らにより見出された。

本発明者らは、これらの現象の原因が、電解液保持部から薬剤液保持部に移行する第２電解イオンにあり、この第２電解イオンの存在による薬剤液のｐＨの変化などにより薬剤液の変色や薬剤液保持部における結晶の析出が生じ、或いは、この第２電解イオンが薬剤と反応を生じることで薬効が低下し、有害物質が生成されたとの推測のもとに鋭意検討を重ねた結果、電解液保持部と薬剤液保持部の間に第１導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜（第１イオン交換膜）を更に配置することにより、第２電解イオンの薬剤液保持部への移行が効果的に遮断され、上記の各現象を生じることなく装置を存置できる期間を延長できること、及び、このような構成においても薬剤投与に必要な通電特性が十分に維持できることを見出すことにより、本発明を完成させたものである。

本発明者らは、本発明と同様の目的を達成する他の手段として、電解液保持部と薬剤液保持部の間に、適切な分子量分画特性を有する多孔質分離膜を配置する発明（以下、先の発明という）を案出し、既に特願２００４−３４７８１４号として出願を行っているが、本発明は、この先の発明の改良発明に相当する。

即ち、先の発明は、第２電解イオンの通過を阻止する一方、薬剤対イオンの通過を許容できる程度の適切なサイズの小孔を有する多孔質分離膜を使用することで、薬剤液保持部における上記各現象の発生の抑制と、薬剤投与に必要な通電性の確保を両立するものである。

しかしながら、電解液保持部に保持される電解質や薬剤液保持部に保持される薬剤の種類によっては、上記の特性を満たす多孔質分離膜を入手することが困難な場合があり、また、多孔質分離膜中の小孔のサイズを全ての製造ロットで均一に保つことは容易ではないために、作用極構造体の存置期間として一定の期間を保障するには多孔質分離膜の品質管理をある程度厳格に行うことが必要となる問題を有していた。

本発明では、第２電解イオンの薬剤液保持部への移行は、第１イオン交換膜に導入されるイオン交換基の電気的作用により抑止されるため、電解液保持部や薬剤液保持部にどのような電解質、薬剤が保持される場合であっても何らの支障無く第２電解イオンの移行を抑制することが可能であり、また第１発明における程の厳格な品質管理を要せずして、より確実に第２電解イオンの薬剤液保持部への移行を抑止することができる。

ここで図２（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、薬効成分がプラスの薬剤イオンに解離する薬剤を投与するためのイオントフォレーシス装置を例にとり、本発明のメカニズムを説明する。なお、薬効成分がマイナスの薬剤イオンに解離する薬剤の投与を行うイオントフォレーシス装置の場合は、図２及び以下の説明における各イオン、印加電圧及び各イオン交換膜に導入されるイオン交換基の極性が逆転することになる。

図２中、１１は電極部材であり、１２はプラスの第１電解イオンＥ^＋とマイナスの第２電解イオンＥ⁻に解離する電解質の溶液を保持する電解液保持部であり、１４はプラスの薬剤イオンＤ^＋とマイナスの薬剤対イオンＤ⁻に解離する薬剤の溶液を保持する薬剤液保持部である。電解液保持部１２と薬剤液保持部の中間にはカチオン交換膜１３Ｃ及びアニオン交換膜１３Ａが配置されている。

図２（ａ）に示されるように、装置の保管中、拡散の作用により電解液保持部１２、薬剤液保持部１４中の各イオンがそれぞれ薬剤液保持部１４、電解液保持部１２に移行しようとする。

しかし、薬剤イオンＤ^＋の電解液保持部１２への移行がアニオン交換膜１３Ａの作用により阻止ないし抑制されるため、装置を長期間存置した後に薬剤の投与を行った場合における電極部材１１近傍での薬剤の分解を防止できる。

また第２電解イオンＥ⁻の薬剤液保持部１４への移行がカチオン交換膜１３Ｃの作用により阻止ないし抑制されるため、薬剤液の変色、薬剤液保持部における結晶の析出、或いは、薬剤の変質による薬効の低下や有毒物質の生成などを生じることなく装置を存置できる期間を延長することができる。

上記における薬剤イオンＤ^＋及び第２電解イオンＥ⁻の移行の抑制能は、アニオン交換膜１３Ａ及びカチオン交換膜１３Ｃのイオン交換容量（又はイオン交換膜の単位面積に導入されるイオン交換基の量）などにより容易に調整することが可能である。

一方、薬剤液保持部１４を生体皮膚に当接させた状態で電極部材１１にプラス電圧を印加すると（図２（ｂ））、薬剤イオンＤ^＋が生体内に投与される一方、第１電解イオンＥ^＋及び薬剤対イオンＤ⁻が、それぞれ、薬剤液保持部１４、電解液保持部１２側に引き寄せられる。

この場合、カチオン交換膜１３Ｃ、アニオン交換膜１３Ａが、それぞれ薬剤対イオンＤ⁻及び第１電解イオンＥ^＋の移行を抑制する作用を及ぼすが、カチオン交換膜１３Ｃ又はアニオン交換膜１３Ａの輸率をある程度低く設定することにより、薬剤イオンＤ^＋の投与に必要な通電性を確保できる程度に薬剤対イオンＤ⁻が電解液保持部１２に移行でき、或いは第１電解イオンＥ^＋が薬剤液保持部１４に移行できるようにすることが可能である。

なお、カチオン交換膜１３Ｃ又はアニオン交換膜１３Ａの輸率は、それぞれのイオン交換膜１３Ｃ、１３Ａに導入するイオン交換基の種類やイオン交換容量などにより容易に調整することが可能である。

また、薬剤イオンＤ^＋の投与に必要な通電性を十分に確保できる程度にカチオン交換膜１３Ｃ又はアニオン交換膜１３Ａの輸率を低く設定した場合でも、無通電時におけるアニオン交換膜１３Ａによる薬剤イオンＤ^＋の電解液保持部１２への移行の阻止ないし抑制機能、カチオン交換膜１３Ｃによる第２電解イオンの薬剤液保持部への移行の阻止ないし抑制機能は十分に発揮されることが実験的に確認されている。

本発明における第１イオン交換膜（図２におけるカチオン交換膜１３Ｃ）は、第１導電型のイオン交換基（対イオンが第１導電型のイオンである交換基）が導入されたイオン交換膜である。本発明の第１イオン交換膜には、市場において入手できる任意のカチオン交換膜又はアニオン交換膜を使用することができ、特に好ましくは、多孔質フィルムの孔の一部または全部に、第１導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換樹脂を充填させたタイプのイオン交換膜を使用することができる。

本発明における第２イオン交換膜（図２におけるアニオン交換膜１３Ａ）は、第２導電型のイオン交換基（対イオンが第２導電型のイオンである交換基）が導入されたイオン交換膜である。本発明の第２イオン交換膜には、市場において入手できる任意のカチオン交換膜又はアニオン交換膜を使用することができ、特に好ましくは、多孔質フィルムの孔の一部または全部に、第２導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換樹脂を充填させたタイプのイオン交換膜を使用することができる。

上記第１イオン交換膜と第２イオン交換膜は、電解液保持部と薬剤液保持部の間に配置されるが、必ずしもこれらは接着などにより一体化されている必要はなく、単に電解液保持部と薬剤液保持部の間に第１、第２のイオン交換膜を並べて（積層して）使用することも可能である。

本発明における第１イオン交換膜の輸率は、電解液保持部と薬剤液保持部の間に第１イオン交換膜を配置して電解液保持部側から第１導電型の電圧を印加した場合に、第１イオン交換膜を介して運ばれる総電荷のうちの電解液保持部に存在する第１導電型のイオンが薬剤液保持部側に移行することにより運ばれる電荷量の割合として定義され、第２イオン交換膜の輸率は、電解液保持部と薬剤液保持部の間に第２イオン交換膜を配置して電解液保持部側から第１導電型の電圧を印加した場合に、第２イオン交換膜を介して運ばれる総電荷のうちの薬剤液保持部に存在する第２導電型のイオンが電解液保持部側に移行することにより運ばれる電荷量の割合として定義される。

本明細書において「薬剤」の語は、調製の有無を問わず、一定の薬効又は薬理作用を有し、病気の治療、回復、予防、健康の増進、維持などの目的で生体（人又は動物）に適用される物質の意味で用いている。

本明細書における「薬剤イオン」は、薬剤がイオン解離することにより生じるイオンであって、薬効ないし薬理作用を担うイオンを意味し、「薬剤対イオン」は、薬剤イオンの対イオンを意味する。薬剤の薬剤イオン及び薬剤対イオンへの解離は、薬剤を水、アルコール類、酸、アルカリなどの溶媒に溶解させることにより生じるものであっても良く、更に電圧の印加やイオン化剤の添加等を行うことにより生じるものであっても良い。

本発明における「第１導電型」は、プラス又はマイナスの電気極性を意味し、「第２導電型」は第１導電型と反対の電気極性（マイナス又はプラス）を意味する。

本発明における電解液保持部の電解液に含まれる第１電解イオン、第２電解イオンは必ずしもそれぞれ単一種類である必要はなく、いずれか一方又は双方が複数種類であっても構わない。同様に、薬剤液保持部に含まれる薬剤イオン、薬剤対イオンは必ずしもそれぞれ単一種類である必要はなく、いずれか一方又は双方が複数種類であっても構わない。

本発明では、第２イオン交換膜が第１イオン交換膜よりも高い輸率を有することが好ましい（請求項２）。

上記の通り、本発明においては、作用側構造体に印加される第１導電型の電圧により、薬剤液保持部から電解液保持部への薬剤対イオンの移行及び／又は電解液保持部から薬剤液保持部への第１電解イオンの移行が生じ、これにより、薬剤液保持部への通電が行われる。

しかし、薬剤液保持部における第１電解イオンの濃度が増大すると、特に第１電解イオンの移動度が薬剤イオンの移動度に比して大きい場合には、薬剤イオンの生体への投与効率が低下する問題を生じる。また、第１電解イオンの種類によっては、生体への安全性などの観点から生体に移行させることが好ましくない場合もある。

請求項２の発明はこのような問題を解決するものであり、第２イオン交換膜の輸率を第１イオン交換膜の輸率よりも高くすることで、通電時における薬剤液保持部から電解液保持部への薬剤対イオンの移行を増大させる一方で、電解液保持部から薬剤液保持部への第１電解イオンの移行を抑制することが可能となる。従って、薬剤液保持部における第１電解イオン濃度の増大及びこれによる薬剤イオンの投与効率の低下を抑止し、第１電解イオンが生体に移行することによる安全面での懸念を解消することができる。

このような目的を達成するための第１イオン交換膜の輸率の好ましい範囲は、無通電時における第２電解イオンの薬剤液保持部への移行を十分に抑止でき、通電時において薬剤投与に必要な通電性が確保できる程度に薬剤対イオンの電解液保持部への移行が生じる範囲である。薬剤対イオンの移行のみによって十分な通電性が確保される場合には、第２イオン交換膜の輸率はなるべく高く設定することが好ましい。

第１イオン交換膜の好ましい輸率の範囲としては０．７〜０．９を挙げることができ、第２イオン交換膜の好ましい輸率の範囲としては、０．９〜１．０を挙げることができる。

本発明においては、第１イオン交換膜を第２イオン交換膜の前面側に配置することが可能である（請求項３）。

上記の通り、本発明においては、薬剤液保持部への通電を行うためには、薬剤液保持部から電解液保持部への薬剤対イオンの移行及び／又は電解液保持部から薬剤液保持部への第１電解イオンの移行が生じることが必要であるが、第１、第２イオン交換膜の輸率がともに１に近い高い値を有している場合には、これらのイオンの移動が強く制限されるために薬剤液保持部への十分な通電が確保できない場合を生じ得る。

請求項３の発明はそのような場合に有用であり、第１イオン交換膜を第２イオン交換膜の前面側に配置することで第１、第２イオン交換膜の界面における水の電気分解を生じ易くさせることができ、この電気分解により生じたＨ＋イオン、ＯＨ−イオンの電解液保持部、薬剤液保持部への移行により必要な通電性を確保することが可能となる。

しかしながら、薬剤液保持部におけるＨ＋イオン、ＯＨ−イオンの濃度が増大すると、これらのイオンが薬剤イオンと競合する結果、薬剤の投与効率が低下し、また、皮膚界面におけるｐＨ値が変動するなどの問題を生じ得る。

従って、薬剤液保持部への通電は、第１電解イオンの薬剤液保持部への移行及び／又は薬剤対イオンの電解液保持部への移行により確保することが好ましく、これらのイオンの移動による通電が確保される限り、水の電気分解はむしろ生じないようにすることが好ましい。

なお、第１イオン交換膜を第２イオン交換膜の前面側に配置した場合でも、第１イオン交換膜又は第２イオン交換膜の輸率をある程度低く設定すれば、薬剤対イオン又は第１電解イオンの移行による薬剤液保持部への通電を確保できると同時に、第１、第２イオン交換膜の界面における水の電気分解を抑制することができる。

本発明においては、第２イオン交換膜を第１イオン交換膜の前面に配置すること（請求項４）が好ましい。

上記の通り、第１電解イオンの薬剤液保持部への移行及び／又は薬剤対イオンの電解液保持部への移行により薬剤液保持部への通電が確保できる場合には、第１、第２イオン交換膜の界面における水の電気分解を抑制することが好ましいが、請求項４の発明によれば、この水の電気分解を効果的に抑制することが可能である。

本発明においては、第１イオン交換膜と第２イオン交換膜の間に、第１イオン交換膜と第２イオン交換膜を離間させるスペーサ層を更に配置すること（請求項５）が好ましい。

第１、第２イオン交換膜の輸率や配置によっては、その界面において水の電気分解が生じる場合があることは上記の通りであるが、これに加え、第１、第２イオン交換膜の輸率や第１電解イオン、薬剤対イオンの種類、濃度或いは通電条件などによっては、通電中に第１、第２イオン交換膜の界面において第１電解イオンと薬剤対イオンの塩の析出が生じる場合があり、この塩の析出が薬剤の投与特性に好ましくない影響を与える場合がある。

請求項５の発明は、このような問題を生じる場合に有用であり、第１、第２イオン交換膜を、イオンの通過を許容できる多孔質膜やゲル膜などからなるスペーサ層によって離間させることにより、第１、第２イオン交換膜の界面における水の電気分解や塩の析出を効果的に抑止することができる。

本発明においては、電解液保持部と薬剤液保持部の間に、電解液保持部の電解質の分子及び／又は薬剤分子の通過を遮断する多孔質分離膜を配置すること（請求項６）が好ましい。

本発明者らは、第２電解イオンが薬剤液保持部に移行することに起因する上記の現象（薬剤液の変色、薬剤液保持部における結晶の析出、或いは、薬剤の変質による薬効の低下や有毒物質の生成など）とは独立の現象として、図２の作用側構造体を一定以上の期間存置した場合に、電解質の種類、薬剤の種類又はその組み合わせによっては、薬剤の投与効率が低下し、薬剤の変質を生じ、或いは電解液保持部における薬剤の分解が生じる場合があることを見出しており、請求項６の発明は、このような現象を生じる場合に有用な発明である。

本発明者らの調査によれば、図２の作用側構造体においてこれらの現象が発生する場合には、第２イオン交換膜を通過できない筈の第１電解イオン又は薬剤イオンが、それぞれ、薬剤液保持部又は電解液保持部に経時的に移行し、或いは第１イオン交換膜を通過できない筈の第２電解イオンが薬剤液保持部に移行していることが確認されており、また輸率やイオン交換容量の高い第１、第２イオン交換膜を使用しても、上記の各イオンの経時的な移行を必ずしも抑制できないことが確認されている。

従って、未解離の状態で存在する電解質分子又は薬剤分子が、第１イオン交換膜の規制を受けずに、それぞれ薬剤液保持部又は電解液保持部に移行することが上記現象の原因であり、請求項６の発明では、この未解離の分子の移行を多孔質分離膜により遮断することで、これらの現象の抑止が達成されたものと考えられる。

上記多孔質分離膜（限外濾過膜、精密濾過膜などと呼ばれる場合がある）は、薄膜中に形成された多数の小孔により、一定以上の分子量の分子の通過を遮断するものであり、電解質分子や薬剤分子の通過を効果的に遮断するとともに、第１電解イオン又は薬剤対イオンの通過を許容できる適切なサイズの小孔を有する多孔質分離膜が使用される。

この多孔質分離膜には、ポリスルフォン系、ポリアクリロニトリル系、酢酸セルロース系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリビニルアルコール系などの高分子材料よりなる多孔質膜、或いは、アルミナなどのセラミクス系材料よりなる多孔質膜など任意の素材のものが使用できる。

ここで、多孔質分離膜を通過できない分子やイオンの分子量を示す指標として分画分子量があり、上記多孔質分離膜としては、分画分子量が第１電解イオン又は薬剤対イオンの分子量よりも大きく、電解質分子又は薬剤分子の分子量よりも小さい多孔質分離膜を使用することが可能である。

ただし、この分画分子量は、分子量の異なる複数のマーカー分子に対する阻止率Ｒ（阻止率Ｒは、膜を介した供給液側の溶質の濃度をＣｂ、透過液側の溶質濃度Ｃｐとしたときの１−Ｃｐ／Ｃｂで定義される）をプロットすることにより得られる分画曲線における阻止率が９０％となる分子量として求められるものであり、本発明に使用する多孔質分離膜の分画分子量が第１電解イオン又は薬剤対イオンの分子量に近い場合、或いは、電解質分子又は薬剤分子の分子量に近い場合には、薬剤投与の際の通電性に若干の低下を生じたり、薬剤の投与効率の低下や電解液保持部での薬剤の分解を生じることなく作用側構造体を存置できる期間が延長される程度が小さくなることも考えられる。

また多孔質分離膜に対する分子やイオンの通過特性は、分子やイオンの立体的形状などの影響も受けるため、この分画分子量は本発明に使用する多孔質分離膜を選定するための重要な目安ではあるものの、第１電解イオンや薬剤対イオンの分子量よりも十分に大きく、かつ、電解質分子や薬剤分子の分子量よりも十分に小さい分画分子量の多孔質分離膜を選定した場合でも、薬剤投与の際の通電性に若干の低下を生じたり、薬剤の投与効率の低下や電解液保持部での薬剤の分解を生じることなく作用側構造体を存置できる期間が延長される程度が小さくなる場合も生じ得る。

従って、本発明に使用する多孔質分離膜は、第１電解イオン又は薬剤対イオンの分子量から電解質分子又は薬剤分子の分子量迄の範囲、或いは、それに近い分画分子量を有する多孔質分離膜を用いた作用側構造体を試作し、その存置期間の延長の程度や通電特性を実験的に確認することにより選定することが好ましい。

なお、上記における「分子又はイオンの通過の遮断」は、必ずしも完全な遮断を意味するのではなく、例えば、ある程度の速度をもって電解質分子や薬剤分子の移行が生じる場合であっても、使用上必要となる期間に渡って、薬剤の投与効率の低下や電解液保持部での薬剤の分解を生じることなく作用側構造体を存置できる程度に電解質分子や薬剤分子の移行が制限される場合を含むものであり、同様に、「分子又はイオンの通過の許容」は、分子やイオンの通過に一切の制約が生じないことを意味するのではなく、例えば、第１電解イオンや薬剤対イオンの通過速度がある程度低下する場合であっても、使用上の支障を来さない程度の通電性が発現する程度をもってこれらのイオンの通過が確保される場合を含むものである。

本発明の電解液保持部には、２種類以上の電解質を溶解した電解液が使用される場合があり、薬剤液保持部には、２種類以上の薬剤を溶解した薬剤液が使用される場合があり、更に、電解液保持部に保持される電解質の種類によっては、薬剤液保持部に移行しても薬剤の投与効率に影響を与えない電解質も存在し、薬剤液保持部に保持される薬剤の種類によっては、電解液保持部に移行しても分解により有害物質を生じない薬剤も存在しうるが、そのような場合には、薬剤液保持部に移行した場合に薬剤の投与効率を低下させる電解質の分子、及び通電を受けた際に分解を生じて有害物質を生成する薬剤の分子のみの移行を遮断できる多孔質分離膜を使用すれば足りる。

本発明では、上記多孔質分離膜として袋状に形成された多孔質分離膜を使用し、当該袋状の多孔質分離膜によって電解液保持部又は薬剤液保持部を封入する構成とすることも可能である（請求項７）。

これにより、電解液保持部又は薬剤液保持部の保管、運搬の利便性や作用側構造体の組み立ての際の作業性が向上し、更には電解液保持部及び薬剤液保持部の端面における電解液と薬剤液の混合を容易かつ確実に防止できるという追加的な効果を得ることができる。

本発明では、請求項６の多孔質分離膜を配置する代わりに、第１又は第２イオン交換膜が電解質分子又は薬剤分子の通過を遮断するように構成すること（請求項８）も可能である。

第１、第２イオン交換膜としては、多孔質フィルムの小孔内にイオン交換樹脂が充填されたものを使用することができるが、そのような第１、第２イオン交換膜を使用する場合にあっては、この小孔やイオン交換樹脂の充填率などが適切に選択された第１イオン交換膜及び／又は第２イオン交換膜を使用することによって、電解質分子又は薬剤分子の通過を遮断する一方、第１電解イオン又は薬剤対イオンの通過を許容することが可能であり、これによっても請求項６の発明と同様の作用効果を達成することが可能である。

また、上記各本発明では、薬剤液保持部（例えば、薬剤液をガーゼなどの薄膜担体に含侵させたものを薬剤液保持部とすることができる）を直接生体に当接させた状態で、薬剤の投与を行うことも可能であるが、薬剤液保持部の前面側に、第１導電型のイオン交換基が導入された第３イオン交換膜を配置し、この第３イオン交換膜を介して薬剤の投与を行うことが好ましく、これにより、生体対イオンの薬剤液保持部への移行を遮断し、薬剤のの投与効率の一層の向上を図ることができる（請求項９）。

この場合、第１、第３イオン交換膜が袋状体を形成しており、薬剤液保持部がこの袋状体に封入されるようにすることが可能であり（請求項１０）、この場合には、薬剤液保持部の保管、運搬の利便性や作用側構造体の組み立ての際の作業性が向上し、更には電解液保持部及び薬剤液保持部の端面における電解液と薬剤液の混合を容易かつ確実に防止できるという追加的な効果を得ることができる。

本発明においては、非作用側構造体に、それぞれ異なる組成の電解液を保持する２つの電解液保持部（第２、第３電解液保持部）を設けることが可能であるが、この２つの電解液保持部の間に、第２導電型のイオン交換基が導入された第４イオン交換膜と、第１導電型のイオン交換膜が導入された第５イオン交換膜を配置することにより、両電解液保持部における電解液の組成変化を抑止できるイオントフォレーシス装置を実現することができる。

この場合における第４、第５イオン交換膜としては、第１、第２イオン交換膜について上記したと同様のものを使用することができ、或いは更に、第１、第２イオン交換膜を離間させるためのスペーサ層を配置し、或いは更に、両電解液保持部の電解質分子の通過を遮断する多孔質分離膜を両電解液保持部の間に配置し、或いは更に、第３電解液保持部の前面側に第２導電型のイオン交換基が導入された第６イオン交換膜を配置することが可能である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。

図３は、本発明に係るイオントフォレーシス装置の構成を示す概略断面図である。

なお、以下では、説明の便宜上、薬効成分がプラスの薬剤イオンに解離する薬剤（例えば、麻酔薬である塩酸リドカインや麻酔薬である塩酸モルヒネなど）を投与するためのイオントフォレーシス装置を例として説明するが、薬効成分がマイナスの薬剤イオンに解離する薬剤（例えば、ビタミン剤であるアスコルビン酸など）を投与するためのイオントフォレーシス装置の場合は、以下の説明における電源、各電極部材、各イオン交換膜の極性（プラスとマイナス）が逆転することになる。

図示されるように、本発明のイオントフォレーシス装置Ｘ１は、大きな構成要素（部材）として、作用側構造体Ａ１、非作用側構造体Ｂ１及び電源Ｃを備えている。

作用側構造体Ａ１は、電源Ｃのプラス極に接続された電極部材１１、当該電極部材１１と接触を保つようにされた電解液保持部１２、当該電解液保持部１２の前面側（皮膚側）に配置されたカチオン交換膜１３Ｃ、当該カチオン交換膜１３Ｃの前面側に配置されたアニオン交換膜１３Ａ、当該アニオン交換膜１３Ａの前面側に配置された薬剤液保持部１４、当該薬剤液保持部１４の前面側に配置されたカチオン交換膜１５を備え、その全体が樹脂フィルム、プラスチックなどの材料で構成されるカバー又は容器１６に収容されている。

一方、非作用側構造体Ｂ１は、電源Ｃのマイナス極に接続された電極部材２１、当該電極部材２１と接触を保つようにされた電解液保持部２２、当該電解液保持部２２の前面側に配置されたカチオン交換膜２３、当該カチオン交換膜２３の前面側に配置された電解液保持部２４、当該電解液保持部２４の前面側に配置されたアニオン交換膜２５を備え、その全体が樹脂フィルム、プラスチックなどの材料で構成されるカバー又は容器２６に収容されている。

このイオントフォレーシス装置Ｘ１において、電極部材１１、２１には、任意の導電性材料が特に制限無く使用でき、一般には、電極部材１１、２１近傍における水の電気分解を抑止できる銀／塩化銀などの活性電極を好ましく使用することができる。

しかしイオントフォレーシス装置Ｘ１では、電解液保持部１２、２２に、酸化還元電位の低い電解液や緩衝電解液を使用することで水の電気分解やこれによるｐＨ値の変動を抑制することが可能であり、またＨ＋イオンやＯＨ−イオンの薬剤液保持部１４、電解液保持部２４への移行はアニオン交換膜１３Ａ、カチオン交換膜２３により遮断することが可能である。従って、イオントフォレーシス装置Ｘ１では、銀や白金、カーボンなどの不活性電極を何らの支障なく使用することができる。特にポリマーマトリクスにカーボンを混入させた端子部１１ｔ、２１ｔと、端子部１１ｔ、２１ｔに取り付けられた炭素繊維又は炭素繊維紙からなる導電シート部１１ｓ、２１ｓとを有する複合炭素電極１１、２１は、皮膚への追随性、電流密度の均一性に優れ、金属イオンの生体への移行の懸念を解消できる電極としてイオントフォレーシス装置Ｘ１に好適に使用することができる。

イオントフォレーシス装置Ｘ１における電解液保持部１２、２２、２４は、通電性を確保するための電解液を保持するものであり、この電解液としては、リン酸緩衝食塩水、生理食塩水などが典型的に使用される。

また、電解液保持部１２、２２には、水の電解反応によるガスの発生やこれによる導電抵抗の増大、或いは水の電解反応によるｐＨ変化をより効果的に防止するために、水の電解反応（プラス極での酸化及びマイナス極での還元）よりも酸化または還元されやすい電解質を添加することが可能であり、生体安全性、経済性（安価かつ入手の容易性）の観点からは、例えば、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄などの無機化合物、アスコルビン酸（ビタミンＣ）やアスコルビン酸ナトリウムなどの医薬剤、乳酸、シュウ酸、リンゴ酸、コハク酸、フマル酸などの有機酸及び／又はその塩などを好ましく使用することができ、或いは、例えば、乳酸とフマル酸ナトリウムの混合水溶液など、これらを組み合わせて使用することもできる。

電解液保持部１２、２２、２４は、上記のような電解液を液体状態で保持するものとしても構わないが、高分子材料などで形成された吸水性の薄膜担体に上記のような電解液を含浸させて構成することにより、その取り扱い性等を向上させることも可能である。なお、ここで使用される薄膜担体としては、薬剤液保持部１４において使用可能な薄膜担体と同様のものが使用可能であるため、以下の薬剤液保持部１４に関する説明において併せてその詳細を説明する。

イオントフォレーシス装置Ｘ１における薬剤液保持部１４には、薬剤液として、溶解することにより薬効を担うプラスの薬剤イオンと、その対イオンであるマイナスの薬剤対イオンに解離する薬剤の水溶液が保持される。

薬剤液保持部１４は、薬剤液を液体状態で保持するものとしても構わないが、下記のような吸水性の薄膜担体に薬剤液を含浸保持させることで、その取り扱い性等を向上させることも可能である。

この場合の吸水性の薄膜担体として使用できる材料としては、ガーゼや濾紙などの他、アクリルヒドロゲル、セグメント化ポリウレタン系ゲルなどよりなるゲル膜を使用することができ、上記水溶液を２０〜６０ｗｔ％の含浸率で含浸させることにより、高いドラッグデリバリー性を得ることができる。

上記アクリルヒドロゲル（例えば、（株）サンコンタクトレンズ社から入手できる）は、三次元網目構造（架橋構造）を持ったゲルであり、これに上記水溶液を添加したものは、イオン導電性を有する高分子吸着材となる。また、アクリルヒドロゲルの含浸率は、三次元網目構造の大きさや樹脂を構成するモノマーの種類や比率によって調製可能であり、含浸率２０〜６０％のアクリルヒドロゲルは、２−ヒドロキシエチルメタクリレートとエチレングリコールジメタクリレート（モノマー比９８〜９９．５：０．５〜２）から調製することができる。

また、セグメント化ポリウレタン系ゲルは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）をセグメントとして有し、これらを構成するモノマーとジイソシアネートとにより調製することができる。セグメント化ポリウレタン系ゲルは、ウレタン結合によって架橋された三次元構造を有し、このものの含浸率や粘着力の強さは、前記アクリルヒドロゲルと同様にネットワークの網目の大きさ及びモノマーの種類や比率をコントロールすることにより容易に調製可能である。

イオントフォレーシス装置Ｘ１におけるカチオン交換膜１３Ｃ、１５、２３としては、（株）トクヤマ製ネオセプタＣＭ−１、ＣＭ−２、ＣＭＸ、ＣＭＳ、ＣＭＢなどの陽イオン交換基が導入されたイオン交換膜が使用でき、アニオン交換膜１３Ａ、２５としては、例えば、（株）トクヤマ製ネオセプタＡＭ−１、ＡＭ−３、ＡＭＸ、ＡＨＡ、ＡＣＨ、ＡＣＳなどの陰イオン交換基が導入されたイオン交換膜を使用することができる。

ここで、イオン交換膜には、イオン交換樹脂を膜状に形成したものの他、イオン交換樹脂をバインダーポリマー中に分散させ、これを加熱成型などにより製膜することで得られる不均質イオン交換膜や、イオン交換基を導入可能な単量体、架橋性単量体、重合開始剤などからなる組成物や、イオン交換基を導入可能な官能基を有する樹脂を溶媒に溶解させたものを、布や網、或いは多孔質フィルムなどの基材に含浸充填させ、重合又は溶媒除去を行った後にイオン交換基の導入処理を行うことにより得られる均質イオン交換膜など各種のものが知られており、カチオン交換膜１３Ｃ、１５、２３、アニオン交換膜１３Ａ、２５には、これらのイオン交換膜を特別な制限無く使用することができる。

上記カチオン交換膜１３Ｃ、１５、２３に導入される陽イオン交換基としては、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基等を挙げることができ、強酸性基であるスルホン酸基を使用することにより、輸率の高いカチオン交換膜を得ることができるなど、導入する陽イオン交換基の種類によってイオン交換膜の輸率を制御することが可能である。

アニオン交換膜１３Ａ、２５に導入される陰イオン交換基としては、１〜３級アミノ基、４級アンモニウム基、ピリジル基、イミダゾール基、４級ピリジニウム基、４級イミダゾリウム基等を挙げることができ、強塩基性基である４級アンモニウム基や４級ピリジニウム基を使用することにより、輸率の高いアニオン交換膜を得ることができるなど、導入する陰イオン交換基の種類によってイオン交換膜の輸率を制御することが可能である。

陽イオン交換基の導入処理としては、スルホン化、クロロスルホン化、ホスホニウム化、加水分解などの種々の手法が、また陰イオン交換基の導入処理としては、アミノ化、アルキル化などの種々の手法が知られているが、このイオン交換基の導入処理の条件を調整することにより、イオン交換膜のイオン交換容量ないし輸率を調整することが可能である。

また、イオン交換膜中のイオン交換樹脂量や膜のポアサイズなどによってもイオン交換容量や輸率を調整することが可能である。例えば、多孔質フィルム中にイオン交換樹脂が充填されたタイプのイオン交換膜の場合にあっては、０．００５〜５．０μｍ、より好ましくは０．０１〜２．０μｍ、最も好ましくは０．０２〜０．２μｍの平均孔径（バブルポイント法（ＪＩＳ Ｋ３８３２−１９９０）に準拠して測定される平均流孔径）の多数の小孔が、２０〜９５％、より好ましくは３０〜９０％、最も好ましくは３０〜６０％の空隙率で形成された５〜１４０μｍ、より好ましくは１０〜１２０μｍ、最も好ましくは１５〜５５μｍの膜厚を有する多孔質フィルムを使用し、５〜９５質量％、より好ましくは１０〜９０質量％、特に好ましくは２０〜６０質量％の充填率でイオン交換樹脂を充填させたイオン交換膜を使用することができるが、これらの多孔質フィルムが有する小孔の平均孔径、空隙率、イオン交換樹脂の充填率によってもイオン交換容量ないし輸率を調整することが可能である。

イオントフォレーシス装置Ｘ１におけるカチオン交換膜１５には、なるべく輸率が高いものを使用することが好ましく、例えば０．８以上、より好ましくは０．９５以上、特に好ましくは０．９８以上の輸率を有するカチオン交換膜１５を使用することで、生体対イオンの薬剤液保持部１４への移行を抑制し、薬剤イオンの効率的な投与を実現することができる。

また、水の電気分解やｐＨ変動を効果的に抑制するために電解液保持部２２の電解液としてアスコルビン酸とポリアクリル酸の混合水溶液を使用し、生体への安全性を高めるために電解液保持部２４の電解液として生理食塩水を使用するなど、電解液保持部２２、２４に異なる組成の電解液が使用される場合があるが、そのような場合においては、カチオン交換膜２３には、なるべく輸率が高いものを使用することが好ましく、例えば０．８以上、より好ましくは０．９５以上、特に好ましくは０．９８以上の輸率を有するカチオン交換膜２３を使用することで、装置の存置期間中における両電解液保持部２２、２４の電解液組成の変化を抑止でき、また、薬剤投与中における電解液保持部２２中のマイナスイオンが電解液保持部２４に移行することを抑止できる。

なお、カチオン交換膜１５についての輸率は、通電の際にカチオン交換膜１５を介して運ばれる総電荷のうちの薬剤液保持部１４中に含まれるプラスイオンがカチオン交換膜１５を通過することにより運ばれる電荷の割合であり、カチオン交換膜２３についての輸率は、通電の際にカチオン交換膜２３を介して運ばれる総電荷のうちの電解液保持部２４に含まれるプラスイオンがカチオン交換膜２３を通過することにより運ばれる電荷の割合である。この輸率は、上記の通り、イオン交換樹脂に導入するイオン交換基の種類、導入条件、多孔質フィルムの平均孔径、空隙率、イオン交換樹脂の充填率などにより調整することが可能である。

カチオン交換膜１３Ｃ及びアニオン交換膜１３Ａについては、少なくともいずれか一方の輸率をある程度低い値、例えば０．７〜０．９５の範囲とすることが好ましく、これにより、通電時における薬剤対イオンの電解液保持部１２への移行又は電解液保持部１２に含まれるプラスイオンの薬剤液保持部１４への移行を生じ易くし、薬剤投与に必要な通電量を確保することが可能である。

また、アニオン交換膜１３Ａの輸率を０．７〜０．９５程度の比較的低い値にした場合でも、無通電時における薬剤イオンの電解液保持部１２への移行は十分に抑止することが可能であるため、従来のイオントフォレーシス装置と同様に、装置の存置期間中における薬剤イオンの電解液保持部１２への移行、或いは電解液保持部１２に移行した薬剤の通電時における分解を抑止することが可能である。

更に、イオントフォレーシス装置Ｘ１では、電解液保持部１２と薬剤液保持部１４の間にカチオン交換膜１３Ｃが配置されているために、装置の存置期間中における第２電解イオンの薬剤液保持部１４への移行が抑制され、薬剤の変色、薬剤液保持部での結晶の析出、薬効の低下、薬剤の変質による有害物資の生成などの現象を生じることなく、長期間に渡って装置を存置することが可能となる。なお、カチオン交換膜１３Ｃの輸率を０．７〜０．９５程度の比較的低い値にした場合でも、無通電時における電解液保持部１２のマイナスイオンの薬剤液保持部１４への移行は十分に抑止することが可能であり、上記の各現象を生じることなく長期間に渡って装置を存置することが可能である。

また、電解液保持部１２にＮａ^＋などの分子量が小さく、従って薬剤イオンの移動度と比肩できる程度或いはそれよりも大きい移動度を有するプラスイオンや、安全などの観点から生体に移行させることが好ましくないプラスイオンが含まれている場合には、アニオン交換膜１３Ａの輸率をなるべく高い値に設定する一方、カチオン交換膜１３Ｃの輸率をある程度低い値とすることが好ましく、この場合には、薬剤投与の際における薬剤液保持部１４への通電は、主として薬剤対イオンの電解液保持部１２への移行により確保される一方、電解液保持部１２に含まれるプラスイオンの薬剤液保持部１４への移行はアニオン交換膜１３Ａにより効果的に抑止されることになり、薬剤の投与効率の低下を防止し、又は生体の安全性についての懸念を解消することができる。

この場合のカチオン交換膜１３Ｃの輸率は、例えば０．７〜０．９５とすることができ、アニオン交換膜１３Ａの輸率は、好ましくは０．９以上、より好ましくは０．９５以上、特に好ましくは０．９８以上とすることができる。

上記のような適切な輸率を有するカチオン交換膜１３Ｃ及びアニオン交換膜１３Ａは、それぞれに導入するイオン交換基の種類、導入条件、多孔質フィルムが有する小孔の平均孔径、空隙率、多孔質フィルムへのイオン交換樹脂の充填率などを適切に選択することにより得ることができる。

なお、上記において、カチオン交換膜１３Ｃについての輸率は、電解液保持部１２と薬剤液保持部１４の間にカチオン交換膜１３Ｃのみを配置した状態で電極部材１１にプラス電圧を印加したときに、カチオン交換膜１３Ｃを介して運ばれる総電荷のうちの電解液保持部１２中に含まれるプラスイオンがカチオン交換膜１３Ｃを通過することにより運ばれる電荷の割合であり、アニオン交換膜１３Ａについての輸率は、電解液保持部１２と薬剤液保持部１４の間にアニオン交換膜１３Ａのみを配置した状態で電極部材１１にプラス電圧を印加したときに、アニオン交換膜１３Ａを介して運ばれる総電荷のうちの薬剤液保持部１４中に含まれるマイナスイオン（主として薬剤対イオン）がアニオン交換膜１３Ａを通過することにより運ばれる電荷の割合である。

また、上記のような適切な輸率を有するカチオン交換膜１３Ｃ及びアニオン交換膜１３Ａを使用した場合でも、電解液保持部１２の電解質及び／又は薬剤液保持部１４の薬剤の種類によっては、装置の存置期間中に電解液保持部１２の電解質分子が薬剤液保持部１４に移行し、そのために薬剤の変質や投与効率の低下を生じる場合があり、また装置の存置期間中に未解離の薬剤分子が電解液保持部１２に移行し、そのために通電時に電極部材１１近傍において薬剤の分解を生じる場合がある。

そのような場合には、カチオン交換膜１３Ｃ及びアニオン交換膜１３Ａの少なくとも一方に、上記電解質分子又は薬剤分子の通過を遮断し、薬剤対イオン又は電解液保持部１２のプラスイオンの通過を許容できる分子量分画特性を有するイオン交換膜を使用することにより、長期間装置を存置した後に薬剤投与を行う際の電極部材１１近傍における薬剤の分解や薬剤イオンの投与効率の低下、或いは薬剤の変質を抑止することができる。

なお、表裏を連通する多数の小孔を有する多孔質フィルムにイオン交換樹脂が充填されたタイプのイオン交換膜を使用する場合にあっては、その小孔のサイズやイオン交換樹脂の充填量などを適切に調整することにより、イオン交換膜に上記のような適切な分子量分画特性を付与することが可能である。

作用側構造体Ａ１、非作用側構造体Ｂ１におけるカバーないし容器１６、２６は、電解液保持部１２、２２、２４や薬剤液保持部１４からの水分の蒸発や外部からの異物の混入を防ぐことができるプラスチックなどの任意の素材から形成することができ、その底部１６ｂ、２６ｂには皮膚との密着性を高めるための粘着剤層を設けることが可能である。

本発明のイオントフォレーシス装置における電源Ｃとしては、電池、定電圧装置、定電流装置、定電圧・定電流装置などを使用することができるが、０．０１〜１．０ｍＡ／ｃｍ^２、好ましくは、０．０１〜０．５ｍＡ／ｃｍ^２の範囲で電流調整が可能であり、５０Ｖ以下、好ましくは、３０Ｖ以下の安全な電圧条件で動作する定電流装置を使用することが好ましい。

図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える作用側構造体Ａ２〜Ａ６の構成を示す説明図である。

図４（ａ）の作用側構造体Ａ２は、アニオン交換膜１３Ａが電解液保持部１２の前面側に配置され、カチオン交換膜１３Ｃがアニオン交換膜の前面側に配置されている点を除いて作用側構造体Ａ１と同一の構成を有しており、作用側構造体Ａ１をこの作用側構造体Ａ２に置換したイオントフォレーシス装置は、上記したイオントフォレーシス装置Ｘ１と同様の作用効果を達成する。またこのイオントフォレーシス装置では、何らかの事情でアニオン交換膜１３Ａとカチオン交換膜１３Ｃとして輸率が１に極めて近いものを使用せざるを得ない場合であっても、アニオン交換膜１３Ａとカチオン交換膜１３Ｃの界面において水の加水分解を発生させ、これにより生じるＨ＋イオンの薬剤液保持部１４への移行及びＯＨ−イオンの電解液保持部１２への移行により、薬剤液保持部１４への通電を確保することができる。

図４（ｂ）、（ｃ）の作用極構造体Ａ３、Ａ４は、作用極構造体Ａ１、Ａ２におけるカチオン交換膜１３Ｃとアニオン交換膜１３Ａの間が、少なくとも薬剤対イオン又は電解液保持部１２のプラスイオンの通過を許容できる多孔質膜やゲル膜などからなるスペーサ層Ｋにより離間されているために、通電条件などによってアニオン交換膜１３Ａとカチオン交換膜１３Ｃの間において生じる可能性のある水の加水分解や塩の析出を効果的に抑止することができる。

図４（ｄ）、（ｅ）の作用極構造体Ａ５、Ａ６は、カチオン交換膜により構成される袋状体Ｗに薬剤液保持部１４が封入されており、袋状体Ｗの一部がカチオン交換膜１３Ｃ及び１５として使用されている点を除いて作用側構造体Ａ１と同一の構成を有しており、作用側構造体Ａ１を作用側構造体Ａ５又はＡ６に置換したイオントフォレーシス装置は、上記したイオントフォレーシス装置Ｘ１と同様の作用効果を達成する。

更にこのイオントフォレーシス装置では、電解液保持部１２や薬剤液保持部１４の端面において電解液と薬剤液の混合を生じることが確実に防止でき、また、薬剤液保持部１４の取扱性や作用側構造体Ａ５、Ａ６の組み立ての作業性が向上するなどの追加的な作用効果が達成される。

図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える作用側構造体Ａ７〜Ａ９の構成を示す説明図である。

図５（ａ）〜（ｃ）の作用極構造体Ａ７〜Ａ９は、電解液保持部１２と薬剤液保持部１４の間に多孔質分離膜Ｆが更に配置されている点を除いて作用極構造体Ａ１と同様の構成を有しており、作用側構造体Ａ１を作用側構造体Ａ７〜Ａ９に置換したイオントフォレーシス装置は、上記したイオントフォレーシス装置Ｘ１と同様の作用効果を達成する。

またこの多孔質分離膜Ｆは、電解液保持部１２に保持される電解質の分子又は薬剤液保持部１４に保持される薬剤の分子の通過を遮断する一方で、電解液保持部１２のプラスイオン又は薬剤液保持部のマイナスイオンの通過を許容できる分子量分画特性を有している。

例えば、電解液保持部１２の電解液として、フマル酸ナトリウム水溶液を使用し、薬剤液保持部１４の薬剤液として、塩酸リドカイン水溶液を使用した場合には、多孔質分離膜Ｆとして、分画分子量が５０〜１００程度の多孔質分離膜（例えば、Ｗｈａｔｍａｎ ｐｌｃ社からＮＵＣＬＥＰＯＲＥとして、或いは、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社からＰｏｒ^ＴＭＣＥとして入手可能）を使用することにより、装置の存置期間中におけるフマル酸ナトリウム分子（分子量１３７）の薬剤液保持部１４への移行及び塩酸リドカイン分子（分子量２６８）の電解液保持部１２への移行を遮断し、その一方で、通電時における電解液保持部１２のＮａ^＋イオンの薬剤液保持部１４への移行及び薬剤液保持部１４のＣｌ⁻イオンの電解液保持部１２への移行を許容することができる。

また、分画分子量が１５０〜２００程度の多孔質分離膜（例えば、Ｗｈａｔｍａｎ ｐｌｃ社からＮＵＣＬＥＰＯＲＥとして、或いは、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社からＰｏｒ^ＴＭＣＥとして入手可能）を使用すれば、上記と同様に塩酸リドカイン分子（分子量２６８）の電解液保持部１２への移行を遮断する一方で、通電時における電解液保持部１２のＮａ^＋イオン及び薬剤液保持部１４のＣｌ⁻イオンの薬剤液保持部１４及び電解液保持部１２への移行性をより高めることができる。

図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える作用側構造体Ａ１０〜Ａ１２の構成を示す説明図である。

図６（ａ）〜（ｃ）の作用極構造体Ａ１０〜Ａ１２は、袋状に形成された多孔質分離膜Ｆが使用され、袋状の多孔質分離膜Ｆに電解液保持部１２が封入されている点を除いて作用極構造体Ａ７〜Ａ９と同様の構成を有しており、作用極構造体Ａ１０〜Ａ１２を備えるイオントフォレーシス装置は、作用極構造体Ａ７〜Ａ９を備える上記イオントフォレーシス装置と同様の作用効果を達成する。

更にこのイオントフォレーシス装置では、電解液保持部１２や薬剤液保持部１４の端面において電解液と薬剤液の混合を生じることが確実に防止でき、電解液保持部１２の取扱性や作用側構造体Ａ１０〜Ａ１２の組み立ての作業性が向上するなどの追加的な作用効果が達成される。

なお、作用極構造体Ａ１０〜Ａ１２では袋状の多孔質分離膜Ｆに電解液保持部１２が封入されているが、袋状の多孔質分離膜Ｆに薬剤液保持部１４を封入するようにすることも可能であり、この場合も作用極構造体Ａ１０〜Ａ１２の場合と同様の作用効果が達成される。

図６（ｄ）の作用極構造体Ａ１３では、電極部材１１、電解液保持部１２、アニオン交換膜１３Ａ及び多孔質分離膜Ｆが作用極構造体Ａ１１と同様の構成を有しており、カチオン交換膜１３Ｃ、１５により構成される袋状体Ｗ及び薬剤液保持部１４の部分が作用極構造体Ａ５と同様の構成を有している。

このように、電解液保持部１２を袋状の多孔質分離膜Ｆに封入し、薬剤液保持部１４を袋状のカチオン交換膜に封入した作用極構造体を備えるイオントフォレーシス装置では、イオントフォレーシス装置Ｘ１と同様の作用効果が達成されることに加え、電解液保持部１２や薬剤液保持部１４の端面において電解液と薬剤液の混合を生じることが確実に防止でき、電解液保持部１２、薬剤液保持部１４の取扱性や作用側構造体の組み立ての作業性が向上するなどの追加的な作用効果が達成される。

図７（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る更に他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える非作用側構造体Ｂ２、Ｂ３の構成を示す説明図である。

非作用側構造体Ｂ２、Ｂ３では、２つの電解液保持部２２、２４の間に、アニオン交換膜２３Ａ及びカチオン交換膜２３Ｃが配置されているために、装置の存置期間中に電解液保持部２２のプラスイオンが電解液保持部２４に移行することが防止される。

従って、非作用側構造体Ｂ２、Ｂ３は、電解液保持部２２、２４のそれぞれに異なる電解質が保持されるイオントフォレーシス装置の場合、或いは電解液保持部２４に薬効成分がマイナスのイオンに解離する第２の薬剤が保持されるイオントフォレーシス装置に好適に使用することができる。

なお、非作用極構造体Ｂ２、Ｂ３は、作用極構造体Ａ３〜Ａ１３と同様の態様でスペーサ層Ｋ及び／又は袋状体Ｗ及び／又は多孔質分離膜を備えることも可能である。

以上、いくつかの実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内において種々の改変が可能である。

例えば、上記実施形態では、最も好ましい形態として、作用側構造体が第３イオン交換膜１５を有する場合について説明したが、第３イオン交換膜１５を省略し、薬剤液保持部１４を直接生体に当接させた状態で、薬剤イオンの投与を行うことも可能である。

同様に、上記実施形態では、非作用側構造体Ｂ１〜Ｂ３が、電極部材２１、電解液保持部２２、２４、及び、イオン交換膜２３、２３Ａ、２５を備える場合について説明したが、これらの各要素２２、２４、２３、２３Ａ、２５は省略可能であり、或いは更に、イオントフォレーシス装置そのものには非作用側構造体を設けずに、例えば、生体皮膚に作用側構造体を当接させる一方、アースとなる部材にその生体の一部を当接させた状態で作用側構造体に電圧を印加して薬剤の投与を行うようにすることも可能であり、そのようなイオントフォレーシス装置は、非作用側構造体やアース部材と皮膚Ｓの当接面におけるｐＨ変化の抑制性能などにおいてイオントフォレーシス装置Ｘ１に及ばないものの、その他の点においてはイオントフォレーシス装置Ｘ１と同等の性能を発揮し、特に、第２電解イオンの薬剤液保持部への移行を遮断することで、薬剤の変色、変質、分解、薬剤の投与効率の低下などの現象を生じることなく装置を存置できる期間が延長されるという、本発明に特有の作用効果を発揮するものであり、これらのイオントフォレーシス装置も本発明の範囲に含まれる。

また、上記実施形態では、作用側構造体、非作用側構造体、及び、電源がそれぞれ別体として構成されている場合について説明したが、これらの要素を単一のケーシング中に組み込み、或いは、これらを組み込んだ装置全体をシート状又はパッチ状に形成して、その取扱性を向上させることも可能であり、そのようなイオントフォレーシス装置も本発明の範囲に含まれる。

従来のイオントフォレーシス装置における作用側構造体の構成を示す説明図である。 本発明の作用効果発現のメカニズムを示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の構成を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える作用側構造体の構成を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える作用側構造体の構成を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える作用側構造体の構成を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係るイオントフォレーシス装置が備える非作用側構造体の構成を示す説明図である。

符号の説明

Ａ、Ａ１〜Ａ１３ 作用側構造体
Ｂ１〜Ｂ３ 非作用極構造体
Ｃ 電源
１１、２１ 電極部材
１２、２２、２４ 電解液保持部
１３Ｃ、１５、２３、２３Ｃ カチオン交換膜
１３Ａ、２３Ａ、２５ アニオン交換膜
１４ 薬剤液保持部
１６、２６ 容器
Ｋ スペーサ層
Ｆ 多孔質分離膜
Ｗ 袋状体

Claims (12)

1. 溶液中において第１導電型の第１電解イオンと第２導電型の第２電解イオンに解離する電解質の溶液を保持する電解液保持部と、
   前記電解液保持部の前面側に配置され、溶液中において第１導電型の薬剤イオンと第２導電型の薬剤対イオンに解離する薬剤の溶液を保持する薬剤液保持部とを備えるイオントフォレーシス装置であって、
   前記電解液保持部と前記薬剤液保持部の間に、第１導電型のイオン交換基が導入された第１イオン交換膜と、第２導電型のイオン交換基が導入された第２イオン交換膜が配置されていることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
2. 前記第２イオン交換膜が前記第１イオン交換膜よりも高い輸率を有していることを特徴とする請求項１に記載のイオントフォレーシス装置。
3. 前記第１イオン交換膜が前記第２イオン交換膜の前面側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオントフォレーシス装置。
4. 前記第２イオン交換膜が前記第１イオン交換膜の前面側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオントフォレーシス装置。
5. 前記第１イオン交換膜と前記第２イオン交換膜の間に、前記第１イオン交換膜と前記第２イオン交換膜を離間させるスペーサ層が更に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
6. 前記電解液保持部と前記薬剤液保持部の間に、
   前記電解質の分子及び／又は前記薬剤の分子の通過を遮断する多孔質分離膜が更に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
7. 袋状に形成された前記多孔質分離膜に前記電解液保持部及び／又は前記薬剤液保持部が封入されていることを特徴とする請求項６に記載のイオントフォレーシス装置。
8. 前記第１イオン交換膜及び／又は前記第２イオン交換膜が、前記電解質の分子及び／又は前記薬剤の分子の通過を遮断することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
9. 前記薬剤液保持部の前面側に配置され、第１導電型のイオン交換基が導入された第３イオン交換膜を更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のイオントフォレーシス装置。
10. 前記第１、第３イオン交換膜が袋状体を形成しており、前記薬剤液保持部が、袋状体に封入されていることを特徴とする請求項９に記載のイオントフォレーシス装置。
11. 溶液中において第１導電型の第３電解イオン及び第２導電型の第４電解イオンに解離する第２電解質の溶液を保持する第２電解液保持部と、
    溶液中において第１導電型の第５電解イオン及び第２導電型の第６電解イオンに解離する前記第２電解質とは異なる電解質である第３電解質の溶液を保持する第３電解液保持部とを備える非作用側構造体を更に有し、
    前記第２電解液保持部と前記第３電解液保持部の間に、第２導電型のイオン交換基が導入された第４イオン交換膜と、第１導電型のイオン交換基が導入された第５イオン交換膜が配置されていることを特徴とする請求項１〜１０に記載のイオントフォレーシス装置。
12. 前記第３電解液保持部の前面側に配置され、第２導電型のイオン交換基が導入された第６イオン交換膜を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載のイオントフォレーシス装置。
    

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