| 【発明の名称】 |
イオントフォレシス素子 |
| 【発明者】 |
【氏名】村山 悦朗
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| 【要約】 |
【課題】構造が簡単であって、製造行程の単純化と製品コストの低減を可能にするイオントフォレシス素子を提供する。
【解決手段】導電性金属からなる陽極部と、半導体からなる陰極部と、陽極部と陰極部との間を電気的に接続し且つ電流制限機能を有する保護抵抗体と、イオン性薬剤を含浸している当て部材とを備えており、当て部材は陽極部又は陰極部のいずれか一方の電極部と接触し、使用時に他方の電極部と前記当て部材とが同時に皮接するように配置されるイオントフォレシス素子であって、一方の電極部は台座であり、台座は保持溝と保持穴とを有し、保持溝は保持穴を囲むように形成され、保護抵抗体は棒状であって保持穴に縦方向に保持され、当て部材は保持溝で保持される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 導電性金属からなる陽極部と、半導体からなる陰極部と、前記陽極部と前記陰極部との間を電気的に接続し且つ電流制限機能を有する保護抵抗体と、イオン性薬剤を含浸している当て部材とを備えており、前記当て部材は前記陽極部又は前記陰極部のいずれか一方の電極部と接触し、使用時に他方の電極部と前記当て部材とが同時に皮接するように配置されていることを特徴とするイオントフォレシス素子。
【請求項２】 前記一方の電極部は、保持穴を有する台座で構成され、前記保持穴で前記保護抵抗体を保持する請求項１に記載のイオントフォレシス素子。
【請求項３】 前記保護抵抗体は棒状であって、前記保持穴に縦方向に保持される請求項２に記載のイオントフォレシス素子。
【請求項４】 前記保護抵抗体は前記保持穴で圧着保持される請求項２又は３に記載のイオントフォレシス素子。
【請求項５】 前記保護抵抗体の前記台座側には、導電性キャップが被せられ、当該台座側の導電性キャップが前記保持穴で圧着保持される請求項２又は請求項３に記載のイオントフォレシス素子。
【請求項６】 前記他方の電極部は保護抵抗体に一体形成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載のイオントフォレシス素子。
【請求項７】 前記保護抵抗体に皮接側の導電性キャップが被せられ、当該皮接側の導電性キャップ上に前記他方の電極部が形成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載のイオントフォレシス素子。
【請求項８】 前記台座側の導電性キャップ上に前記他方の電極部と同じ電極物質であって使用時にも皮接しない電極が形成される請求項７に記載のイオントフォレシス素子。
【請求項９】 前記一方の電極部は前記陽極部であって、前記台座は表面に金などの貴金属のメッキが施された合成樹脂である請求項２乃至８のいずれか１項に記載のイオントフォレシス素子。
【請求項１０】 導電性金属からなる陽極部と、半導体からなる陰極部と、前記陽極部と前記陰極部との間を電気的に接続し且つ電流制限機能を有する保護抵抗体と、イオン性薬剤を含浸している当て部材とを備えており、前記当て部材は前記陽極部又は前記陰極部のいずれか一方の電極部と接触し、使用時に他方の電極部と前記当て部材とが同時に皮接するように配置されるイオントフォレシス素子であって、前記一方の電極部は台座であり、前記台座は保持溝と保持穴とを有し、前記保持溝は前記保持穴を囲むように形成され、前記保護抵抗体は棒状であって前記保持穴に縦方向に保持され、前記当て部材は前記保持溝で保持されることを特徴とするイオントフォレシス素子。
【請求項１１】 導電性金属からなる陽極部と、半導体からなる陰極部と、前記陽極部と前記陰極部との間を電気的に接続する棒状の導電体と、イオン性薬剤を含浸している当て部材とを備えており、前記当て部材は前記陽極部又は前記陰極部のいずれか一方の電極部と接触し、使用時に他方の電極部と前記当て部材とが同時に皮接するように配置されるイオントフォレシス素子であって、前記一方の電極部は台座であり、前記台座は保持溝と保持穴を有し、前記保持溝は前記保持穴を囲むように形成され、前記棒状の導電体は前記保持穴に縦方向に保持され、前記当て部材は前記保持溝で保持されることを特徴とするイオントフォレシス素子。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、イオントフォレシスの作用を利用したイオントフォレシス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】経皮投薬法は、生体の所定位置に一定濃度の薬剤を搬送する手段としてすぐれた投薬方法である。また経皮投薬法は、静脈注射や経口投与に比べて局所投薬性にすぐれており患部真上皮膚から内部に浸透するため肝臓への初回通過解毒作用が回避できる。従って薬剤の副作用や投与量がすくなくて済むという特徴がある。その実用化例には、筋骨系および結合組織の慢性疾患の治療、狭心症の発作予防、気管支炎の沈静化、神経性疾患の治療などがある。
【０００３】通常経皮投薬は、有効成分を含む素材をプラスターに塗布して所定部位に皮接し、濃度拡散を利用して一定濃度の薬剤を皮接部位から皮下組織に浸透させることで行われる。しかし、疾患の治療に有効な被浸透薬剤は、一般に高分子化合物であり、また複雑な立体構造を持つので、単純な濃度拡散現象だけに頼っていては患部に必要濃度の薬剤が到達せず充分な治療効果が得られない場合が多い。そこで、近年経皮投薬法による有効浸透率を高める手段として、イオントフォレシスが注目されるに至った。
【０００４】イオントフォレシスは、被浸透薬剤の有効成分をイオン化し、皮膚を通電路として二個所に設置した電極の一方（活性電極）の下に薬剤を塗沫するとともに、他方の電極（不関電極）との間に外部電源から通電してその電気的反発力によって皮膚通電路内に前記有効成分イオンを強制的に泳動せしめるものである。
【０００５】イオントフォレシスにおける外部電源は、皮膚通電路が高抵抗のため病院では医師の監視の下で固定式の１００ｖ級の直流電源が用いられることが多い。ところが、これでは患者が日常生活中に利用できないため、一般には電池が用いられる。しかし、電池は使用時間とともに起電力が急速に低下するため、電気泳動による薬剤浸透の効果が低下するなどの問題がある。
【０００６】一方でこのような問題を解決するために、イオン化傾向の異なる二種類の金属を導電接続し、皮接時に形成される電気的閉回路を利用して起電力を発生させ、陽極金属と同じ種類の金属塩を用いたイオン性薬剤を陽極の皮接面に塗布して用いるイオントフォレシスが提案されている。（特開昭６０−２０３２０号公報）この方法は、上記の従来技術と異なり、電極間の酸化還元反応を利用する試みである。しかし、この方法には大きな欠点がある。つまり、皮接して電気的閉回路が形成された時、まずイオン化傾向の大きな陰極から電子が陽極に流れ、電子の抜けた陰極は化学的に活性化される。陰極の皮接面あるいはその近傍に分布する水分由来のマイナスイオンが陰極の表面層に侵入して吸着化合し、陰極の皮接面に水酸化物を形成する。この水酸化物は絶縁物であるため、急速に起電力が低下し、やがてイオントフォレシスは停止する。
【０００７】この欠点を解消するために、陰極に半導体を使用し、金属陽極との組み合わせによる皮接発電型イオントフォレシス用素子が提案されている。（平０３−１６５７３）図７に正面図が示され図８にＺ−Ｚ線断面図が示されるが、この素子は、マイナスイオン性薬剤を含浸させたパッド１４を金属陽極１１の下面に配置し、金属陽極１１と半導体陰極１２とを非皮接領域で導線１５によって直接接続している。使用時において、金属陽極１１をその下方に配置したパッド１４と共に皮接すると、金属陽極１１と半導体陰極１２とにより電気的閉回路が形成される。半導体陰極１２から金属陽極１１に電子が流出した時、半導体陰極に発生した正孔は皮接面に形成されるショットキー障壁の内部電界によって皮接面に強制的に押し出され、自由正孔または半導体イオンとして皮膚へ流出するため、半導体陰極の電気的中性が保持され安定的に長期発電が可能になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のようなイオントフォレシス用素子の構造では、皮接後皮膚の活性化が進むに従い、電流が増大し皮膚の損傷を招くおそれがあった。又、導線が配置されるイオントフォレシス素子を製造することは実際には非常に困難であり、大量生産には適していない。したがって、製造上においても使用上においても、またコスト面においても改善すべき点があった。
【０００９】本発明はこのような事情によりなされたものであり、本発明の目的は構造が簡単で、製造工程の単純化と製品コストの低減とが可能となるイオントフォレシス素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成するため、本発明のイオントフォレシス素子は、導電性金属からなる陽極部と、半導体からなる陰極部と、陽極部と陰極部との間を電気的に接続し且つ電流制限機能を有する保護抵抗体と、イオン性薬剤を含浸している当て部材とを備えており、当て部材は陽極部又は陰極部のいずれか一方の電極部と接触し、使用時に他方の電極部と当該当て部材とが同時に皮接するように配置される。尚、一方の電極部が陽極の場合にはここでいう他方の電極部は陰極であって、一方の電極部が陰極の場合には他方の電極部は陽極である。
【００１１】又、当て部材が接触する一方の電極部は保持穴を有する台座で構成され保持穴で保護抵抗体を保持してもよく、保護抵抗体は棒状であって保持穴に縦方向に保持されてもよい。さらに保護抵抗体は保持穴で圧着保持されてもよい。
【００１２】さらに又、保護抵抗体の台座側には、導電性キャップが被せられ、台座側の導電性キャップが保持穴で圧着保持されてもよく、当て部材と接触していない他方の電極部は保護抵抗体に一体形成されてもよい。
【００１３】又、保護抵抗体に皮接側の導電性キャップが被せられ、皮接側の導電性キャップ上に他方の電極部が形成されてもよく、台座側の導電性キャップ上に他方の電極部と同じ電極物質であって使用時にも皮接しない電極が形成されてもよい。
【００１４】さらに、当て部材が接触する一方の電極部は陽極部であって、台座は表面に金などの貴金属のメッキが施された合成樹脂であってもよい。
【００１５】又、台座の保持溝は保持穴を囲むように形成されてもよく、保護抵抗体に代わって棒状の導電体を用いてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１７】図１は本発明のイオントフォレシス素子の一実施例の断面図である。イオントフォレシス素子は、導電性金属からなる陽極部１、半導体からなる陰極部２（２ａ、２ｂ）、陽極部１と陰極部２ａとの間を電気的に接続し且つ電圧制御機能を有する保護抵抗体３およびマイナスイオン性薬剤を含浸している当て部材４、導電性キャップ５ａ、５ｂを備え、粘着布６によってシールとして皮接することができるようになっている。
【００１８】陽極部１は、合成樹脂製台座の表面全体に例えば金のような貴金属のメッキを施したものである。このメッキは表面全体に施されることが好ましいが、当て部材４及び導電性キャップ５ｂ（台座側）とが電気的に接続される程度であればよい。陽極部１は使用時に陽極となる。尚、陽極部１は台座それ自体を導電性金属で形成したものであってもよいが、本実施例のように台座にメッキが施されることによって、製造コストを低減することができる。またメッキは金や白金などのような貴金属によるものにかえて合金であってもよい。陽極部１上に形成される保持穴１ａ及び保持溝１ｂについては後述する。
【００１９】陰極部２は導電性キャップ５ａ（皮接側）上に形成（陰極部２ａ）されるが、本実施例のように導電性キャップ５ｂ（台座側）上にも形成（陰極部２ｂ）されていても差し支えない。このように導電性キャップ５ｂ上にも形成することによって当て部材４上の被浸透マイナスイオンを皮膚に浸透しやすくし、さらに製造時において、導電性キャップ５を被せた状態の保護抵抗体３を保持穴１ａに圧入するときに上下の区別をする必要がなく製造が容易となる。尚、陰極部２ｂは使用時に皮接するようには配置されておらず、図示されるように粘着布６と接しており、陽極部１と短絡している。陰極部２（２ａ、２ｂ）を構成する半導体には、例えば酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化鉄、酸化鉛、酸化アンチモン、酸化チタン、および酸化錫からなる群より選ばれた一種類の酸素欠陥型酸化物がある。また、皮接面のみ半導体でその下層が金属の二重構造であってもよい。
【００２０】保護抵抗体３は棒状に形成される。保護抵抗体３は、例えば表面をカーボンコーティングしたセラミックス棒体で、コーティング量により、電流値を決める抵抗値を任意に設定可能なものである。また、保護抵抗体３はその両端部すなわち皮接部３ａと基部３ｂとのそれぞれに導電性キャップ５（５ａ、５ｂ）が被せられる。さらに、保護抵抗体３は、台座１の保持穴１ａに縦方向（起立状態）に取り付けられており、基部３ｂは保持穴に圧入固定され、台座１と電気的に接続される。尚、保護抵抗体３は、抵抗体でなくてもイオントフォレシス素子を形成することは可能であり、この場合においては、保護抵抗体３は棒状の導電体である。
【００２１】当て部材４は被浸透マイナスイオン性薬剤を分散させた、例えば不織布からなるパッドで形成されている。当て部材４は陰極部２（２ａ、２ｂ）と電気的には絶縁状態にある。
【００２２】導電性キャップ５ａ、５ｂは導電性材料（例えば鉄）からなり、各導電性キャップ５ａ、５ｂはそれぞれ保護抵抗体３の皮接部３ａと基部３ｂとに被せられ、各導電性キャップ５ａ、５ｂの表面に例えば酸化亜鉛からなる酸化物半導体が形成されることによって陰極部２（２ａ、２ｂ）が形成されてる。この酸化物半導体は使用時に陰極となる。このような酸化物半導体２（２ａ、２ｂ）を形成する導電性キャップ５を備えた保護抵抗体３は、例えば電子部品である抵抗器と構造を同じくしており、安価に大量に供給可能なものである。尚、陰極部２（２ａ、２ｂ）は保護抵抗体３の基部３ｂと皮接部３ａとの導電性キャップ５（５ａ、５ｂ）を介することなく一体形成してもよい。
【００２３】当て部材４は台座１に設けられている保持溝１ｂに装着され、保護抵抗体３は穴部４ａ内に配置されている。
【００２４】陽極部１の下面には粘着布６が取り付けられている。粘着布６の上面は粘着が塗布されており、台座１を保持し、使用時には陰極部２ａ及び当て部材４が皮接するようにシールとして皮膚に貼りつけることができる。
【００２５】図２は本発明のイオントフォレシス素子の一実施例の平面図である。
【００２６】陽極部１の皮接側（図１での上面）には中心部に保護抵抗体３を保持するための保持部となる保持穴１ａが形成され、この保持穴の外側には当該保持穴１ａを囲むように当て部材４を保持するための保持部となる保持溝１ｂが形成される。断面を四角形とする四角柱状の保持穴１ａに接するように棒状の導電性キャップ５が圧着される。また保持溝１ｂは保持穴１ａを中心とする円環状に形成され、当て部材４は保持溝１ｂの外側面と内側面との間に配置される。
【００２７】図３は本発明のイオントフォレシス素子の一実施例を分解した状態を示す一部切欠の拡大正面図である。台座である陽極部１と、導電性キャップ５ａ、５ｂが被せられた保護抵抗体３と、当て部材４とに分解した状態であって、陽極部１及び保護抵抗体３は中央よりも左側を切欠した状態として示されている。斜線で示されている部分は切欠した時の断面である。本実施例は左右対象なので右側を切欠した場合にも同様の断面があらわれる。本実施例においては、導電性キャップ５ａ、５ｂが被せられた保護抵抗体３は上下逆にして圧入してもかまわないが、導電性キャップ５ｂ上に陰極部２ｂが形成されておらず、陰極部２ａのみ形成されているような場合には陰極部２ａが皮接するよう導電性キャップ５ａが上部に来るように配置に注意しなければならない。
【００２８】図４は図３のＸ−Ｘ線断面図であって、陽極部１の断面を示したものである。図の斜線部が断面であり、保持穴１ａは水平断面が四角形であり、また保持溝１ｂは保持穴１ａを中心とする円環状に形成される。図中では保持溝１ｂ及び保持穴１ａの側面の断面があらわされている。
【００２９】図５は図３のＹ−Ｙ線断面図であって、当て部材４の断面を示したものである。図の斜線部が断面である。図示されるように当て部材４は中央部に穴部４ａが貫通されているリング状のものである。尚、イオントフォレシス素子形成時には、当て部材４は、点線で示される保護抵抗体３及び導電性キャップ５と断面がほぼ同心円になるように配置される。
【００３０】イオントフォレシス素子の一実施例の使用状態は図６に示される。粘着布６により、当て部材４の上面と保護抵抗体３の皮接部３ａ側の導電性キャップ５を同時に皮接すると、皮接部位に陽極（陽極部である台座１）、陰極（陰極部２ａ）、電解質（当て部材４および皮膚７）からなる外部回路短絡型の化学電池が形成される。
【００３１】この場合通電路は陰極部２ａ→（保護抵抗体３）→陽極部１→当て部材４→皮膚７→陰極部２ａという閉回路になる。陽極部１から陰極部２ａに流れた電子によって、当て部材４内の被浸透マイナスイオン性薬剤は二次元的な電気反発力を受けて皮膚７内に浸透する。被浸透マイナスイオン性薬剤と共に皮膚７内に浸透する電子は、還元反応を起こす。一方、電子の流出した陰極部２ａでは、過剰になった正孔が被接面に形成されるショットキー障壁の内部電界により皮膚７内に浸透して酸化反応を起こす。ショットキー障壁は被接面からの電子の流入を阻止するため、安定した生体電池の起電力が得られる。
【００３２】さらに、陰極部２ｂと陽極部１とが短絡することによって、マイナスイオン性薬剤の皮膚内への浸透効果の向上が期待できる。
【００３３】上述の実施例では、陽極部１には合成樹脂成形品に金属メッキを施したものを使用し、保護抵抗体３はその表面をカーボンコーティングしたセラミックス棒体であるので、本発明の素子の量産化と製造コストの低減が可能となり、そして製造プロセスで半導体からなる陰極部を保護抵抗体と一体とすることにより、使用中に生じる皮膚抵抗の変化による皮膚損傷の抑制を図ることができる。
【００３４】図１〜図６において説明した実施例は当て部材４に含浸させたイオン性薬剤が皮膚に対してマイナスイオンとなるものであった。皮膚に対してプラスイオンとなる薬剤を本発明によって皮膚内に浸透させるためには、台座となる電極部を上記実施例と逆にしなければならない。すなわち図において１を陰極部に２（２ａ、２ｂ）を陽極部とする。なおこの場合当て部材の接触する陰極部がイオン性薬剤と反応して酸化する恐れのある場合は、陰極部表面をあらかじめ化学的に安定な導電性物質例えば導電性カーボンなどの薄い皮膜をコーティングし当て部材４と接触させてもよい。この場合、陽極部表面も同じ導電性物質でコーティングしておけば、コーティング物質が起電力に与える影響を相殺することができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、保護抵抗体を設けることによって電流の増大による皮膚の損傷を防ぐことができる。又、導電が配置されない構造であるために製造が非常に容易であり、大量生産することが可能である。
【００３６】さらに、棒状の保護抵抗体は、一般に用いられる電子部品としての抵抗体をそのまま用いることが可能であるので、安価に大量に供給ができ、陽極は貴金属のメッキでよいので、製造コストの低減と製造行程の単純化が可能となる。
【００３７】又、陽極と短絡する陰極を設けることによって、イオン浸透効果を高めることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０１４７３７７４
【氏名又は名称】バイオセルテクノロジー有限会社
【識別番号】３９００２４８４４
【氏名又は名称】株式会社ポリトロニクス
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| 【出願日】 |
平成１３年１２月７日（２００１．１２．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８７７６
【弁理士】
【氏名又は名称】安形 雄三 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１６９８５３（Ｐ２００３−１６９８５３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月１７日（２００３．６．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３７３７９９（Ｐ２００１−３７３７９９） |
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