イオントフォレーシス装置、イオン交換膜積層体及び両極性イオン交換膜
【課題】 反対導電型の２つのイオン交換膜が積層されたイオン交換膜積層体を備えるイオントフォレーシス装置において生じる場合がある薬物イオンの投与効率の低下や皮膚界面におけるｐＨ値の急激な変動の問題を解消できるイオントフォレーシス装置を提供する。
【解決手段】 反対導電型の２つのイオン交換膜のうち少なくとも一方のイオン交換基密度が、両イオン交換膜の界面において低く、その反対面において高くなるように調整されたイオン交換膜積層体、又は、表面側における第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、裏面側における第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、その中間における第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有する両極性イオン交換膜を用いて電極構造体を構成する。
【解決手段】 反対導電型の２つのイオン交換膜のうち少なくとも一方のイオン交換基密度が、両イオン交換膜の界面において低く、その反対面において高くなるように調整されたイオン交換膜積層体、又は、表面側における第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、裏面側における第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、その中間における第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有する両極性イオン交換膜を用いて電極構造体を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン解離した薬物イオンを、当該薬物イオンと同一導電型の電圧により駆動して生体に投与するためのイオントフォレーシス装置、並びにイオントフォレーシスにより薬物イオンを投与する際に好適に使用することができるイオン交換膜積層体及び両極性イオン交換膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオントフォレーシス装置は一般に、プラス又はマイナスのイオンに解離した薬物イオンを保持する作用側電極構造体と、作用側電極構造体の対極の役割を有する非作用側電極構造体を備えており、これら両電極構造体を生体皮膚に当接させた状態で、作用側電極構造体に薬物イオンと同一導電型の電圧を印加することにより薬物イオンが生体内に投与される。
【０００３】
特許文献１は、薬物イオンの投与効率が高く、通電時における薬物の分解を防止できるイオントフォレーシス装置を開示している。
【０００４】
図６は、特許文献１に開示されるイオントフォレーシス装置を示す説明図である。
【０００５】
図示されるように、特許文献１のイオントフォレーシス装置は、電源１３０から第１導電型の電圧が印加される電極１１１、電解液を保持する電解液保持部１１２、第２導電型のイオン交換膜１１３、第１導電型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部１１４及び第１導電型のイオン交換膜１１５を有する作用側電極構造体１１０と、電源１３０から第２導電型の電圧が印加される電極１２１、電解液を保持する電解液保持部１２２、第１導電型のイオン交換膜１２３、電解液を保持する電解液保持部１２４及び第２導電型のイオン交換膜１２５を有する非作用側電極構造体１２０とを備えている。
【０００６】
このイオントフォレーシス装置では、薬液保持部１１４と皮膚の間にイオン交換膜１１５が介在するため、生体対イオンの薬液保持部１１４への移行が遮断される。従って、生体対イオンの移動により消費される電流量が低下し、その結果、薬物イオンの投与効率が上昇する。また、薬物イオンの電解液保持部１１２への移行はイオン交換膜１１３により遮断されるため、通電の際に薬物イオンが電極１１１の近傍で分解することが防止される。
【０００７】
本願出願人は、特許文献１のイオントフォレーシス装置における作用側電極構造体１１０を更に改良したイオントフォレーシス装置を案出し、これを米国特許仮出願第６０／６９３６６８号（以下、「出願１」という）として出願している。
【０００８】
図７（Ａ）は、出願１において一実施形態として開示される作用側電極構造体２１０を示す説明図である。
【０００９】
図示されるように、作用側電極構造体２１０は、第１導電型の電圧が印加される電極２１１及び電解液を保持する電解液保持部２１２を有し、電解液保持部２１２の前面側には、第２導電型のイオン交換膜２１３及び第１導電型のイオン交換膜２１５よりなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されており、イオン交換膜２１５には第１導電型の薬物イオンがドープされている。
【００１０】
作用側電極構造体２１０を備えるイオントフォレーシス装置では、生体対イオンの装置内への進入がイオン交換膜２１５により遮断されるために薬物イオンの投与効率が上昇し、薬物イオンの電解液保持部２１２への移行がイオン交換膜２１３により遮断されるために通電時における薬物の分解が防止できるなど、特許文献１のイオントフォレーシス装置と同様の効果が達成される。
【００１１】
加えて、作用側電極構造体２１０を備えるイオントフォレーシス装置では、薬物イオンが生体皮膚に最も近接して配置される部材であるイオン交換膜２１５に保持されるために薬物イオンの投与効率が更に上昇し、薬物イオンがイオン交換膜２１５中のイオン交換基に結合した状態で保持されるために薬物イオンの安定性、保存性が向上し、更に作用側電極構造体２１０の組み立てに際してウェットな状態での取り扱いが必要であった薬液保持部１１４が省略されているために製造工程が簡略化されるなどの追加的な効果が達成される。
【００１２】
本願出願人は、特許文献１のイオントフォレーシス装置の改良に係る更に他のイオントフォレーシス装置を案出し、これを特願２００５−２２２８９３号（以下、「出願２」という）として出願している。
【００１３】
図７（Ｂ）、（Ｃ）は、出願２において実施形態として開示される作用側電極構造体３１０及び非作用側電極構造体３２０を示す説明図である。
【００１４】
図示されるように作用側電極構造体３１０は、第１導電型の電圧が印加される電極３１１、電解液を保持する電解液保持部３１２、第１導電型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部３１４及び第１導電型のイオン交換膜３１５を有し、電解液保持部３１２と薬液保持部３１４の間には、第２導電型のイオン交換膜３１３及び第１導電型のイオン交換膜３１３′よりなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されている。
【００１５】
非作用側電極構造体３２０は、第２導電型の電圧が印加される電極３２１、電解液を保持する電解液保持部３２２、電解液を保持する電解液保持部３２４及び第２導電型のイオン交換膜３２５を有し、２つの電解液保持部３２２、３２４の間には、第１導電型のイオン交換膜３２３及び第２導電型のイオン交換膜３２３′よりなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されている。
【００１６】
作用側電極構造体３１０を備えるイオントフォレーシス装置では、イオン交換膜３１３、３１５を備えるが故に、薬剤イオンの投与効率が上昇し、通電時における薬剤の分解が防止されるなど、特許文献１のイオントフォレーシス装置と同様の効果が達成される。
【００１７】
加えて作用側電極構造体３１０では、電解液保持部３１２と薬液保持部３１４の間に反対導電型の２つのイオン交換膜３１３、３１３′からなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されているために、装置の保存中における電解液保持部３１２と薬液保持部３１４の間でのイオンの移行を遮断できる。従って、電解液保持部３１２の第１又は第２導電型のイオンが薬液保持部３１４に移行することに起因する装置の保存中における薬物の変質を防止できるという追加的な効果が達成される。なお、作用側電極構造体３１０では、薬物投与の際における電解液保持部３１２から３１４への通電を確保するために、イオン交換膜３１３、３１３′の少なくとも一方には、ある程度輸率の低いイオン交換膜が使用される。
【００１８】
非作用側電極構造体３２０を備えるイオントフォレーシス装置では、電解液保持部３２２と電解液保持部３２４の間に反対導電型の２つのイオン交換膜３２３、３２３′からなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されているために、装置の保存中における２つの電解液保持部３２２、３２４間でのイオンの移行を遮断できる。従って、電解液保持部３２２に電極反応の抑止や緩衝効果に優れる電解液を使用し、電解液保持部３２４に生体への安全性の高い電解液を使用するなど、それぞれに異なる組成の電解液を使用した場合に、両電解液保持部の電解液が装置の保存中に混合してしまうことを防止することができる。非作用側電極構造体３２０においても薬物投与の際の通電を確保するために、イオン交換膜３２３、３２３′の少なくとも一方には、ある程度輸率の低いイオン交換膜が使用される。
【特許文献１】国際公開第０３／０３７４２５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
出願１、２に開示されるイオントフォレーシス装置は、上記の通り、種々の優れる特性を有するが、投与される薬物の種類や使用されるイオン交換膜の特性、或いは電極に印加される電圧などの条件によっては、出願１、２に開示されるイオントフォレーシス装置においても十分な薬物の投与速度を得ることができず、或いは皮膚界面において急激なｐＨ変動を生じる場合があることが見出された。
【００２０】
本発明は、出願１又は２に開示されるイオントフォレーシス装置を更に改善し、投与される薬物の種類や使用されるイオン交換膜の特性、或いは電源電圧などの条件によって生じる場合がある薬物の投与速度の低下を防止又は軽減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目的とする。
【００２１】
本発明は、出願１又は２に開示されるイオントフォレーシス装置を更に改善し、使用されるイオン交換膜の特性や電源電圧などの条件にって生じる場合のある皮膚界面におけるｐＨ変動を防止又は軽減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目的とする。
【００２２】
本発明は、出願１又は２に開示されるイオントフォレーシス装置に好適に使用できるイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜であって、投与される薬物の種類や使用されるイオン交換膜の特性、或いは電源電圧などの条件によって生じる場合がある薬物の投与速度の低下を防止又は軽減することができるイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を提供することをもその目的とする。
【００２３】
本発明は、出願１又は２に開示されるイオントフォレーシス装置に好適に使用できるイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜であって、使用されるイオン交換膜の特性や電源電圧などの条件にって生じる場合のある皮膚界面におけるｐＨ変動を防止又は軽減することができるイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を提供することをもその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本願発明者は、出願１又は出願２に開示されるイオントフォレーシス装置において、投与される薬物の種類や使用されるイオン交換膜の特性、或いは電源電圧などの条件により生じる場合のある薬物イオンの投与速度の低下、或いは皮膚界面における急激なｐＨ変動の問題を検討した結果、これらの現象の原因が、出願１、２のイオントフォレーシス装置が備えるイオン交換膜積層体における２つのイオン交換膜の界面での水の電気分解であることを解明し、部材点数の増大や他の装置特性への悪影響などを生じることなくイオン交換膜積層体における水の電気分解を解消又は軽減できるイオントフォレーシス装置を完成させた。
【００２５】
即ち本発明は、 表面及び裏面を有する第１導電型の第１イオン交換膜と、
表面及び裏面を有する第２導電型の第２イオン交換膜とからなり、
前記第１イオン交換膜の前記裏面を前記第２イオン交換膜の前記裏面に接触させて前記第１、第２イオン交換膜を積層したイオン交換膜積層体を有する電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であって、
前記第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方のイオン交換基密度が、前記表面において高く、前記裏面において低くなるように傾斜していることを特徴とするイオントフォレーシス装置（請求項１）、又は、
表面及び裏面を有する第１導電型の第１イオン交換膜と、
表面及び裏面を有する第２導電型の第２イオン交換膜とからなり、
前記第１イオン交換膜の前記裏面を前記第２イオン交換膜の前記裏面に接触させて前記第１、第２イオン交換膜を積層したイオン交換膜積層体であって、
前記第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方のイオン交換基密度が、前記表面において高く、前記裏面において低くなるように傾斜していることを特徴とするイオントフォレーシス用イオン交換膜積層体（請求項７）である。
【００２６】
なお、請求項１、７における表面において高く、裏面において低くなるようなイオン交換基密度の傾斜を有する第１又は第２のイオン交換膜を、以下の説明では「傾斜イオン交換膜」という。
【００２７】
請求項１、７のイオン交換膜積層体は、第１導電型の第１イオン交換膜と、これに積層された第２導電型の第２イオン交換膜とから構成される。従って、このイオン交換膜積層体は、出願１、２におけるイオン交換膜積層体の役割を果たすことができる。
【００２８】
更に、請求項１、７のイオン交換膜積層体は、第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方が傾斜イオン交換膜であり、当該傾斜イオン交換膜の裏面側におけるイオン交換基密度が低くなっているために、通電の際における第１、第２のイオン交換膜の界面での水の電気分解を抑制することが可能である。
【００２９】
その一方、傾斜イオン交換膜の表面側におけるイオン交換基密度を十分に高くすることで、出願１又は２に係るイオントフォレーシス装置の機能を十全に発揮させることができる。
【００３０】
即ち、出願１のイオントフォレーシス装置のイオン交換膜積層体のうち、薬物イオンと同一導電型のイオン交換膜（作用側電極構造体２１０の場合であれば、イオン交換膜２１５）を傾斜イオン交換膜とした場合には、その表面側のイオン交換基密度を十分に高くすることで薬物の投与効率を上昇させることができ、薬物イオンと反対導電型のイオン交換膜（作用側電極構造体２１０の場合であれば、イオン交換膜２１３）を傾斜イオン交換膜とした場合には、その表面側のイオン交換基密度を十分に高くすることで薬物イオンの電解液への移行を抑制し、通電の際における薬物イオンの分解を防止することができる。
【００３１】
同様に、出願２のイオントフォレーシス装置に関しては、イオン交換膜積層体を構成する２つのイオン交換膜（作用側電極構造体３１０の場合であれば、イオン交換膜３１３及び３１３′、非作用側電極構造体３２０の場合であれば、イオン交換膜３２３及び３２３′）の一方もしくは双方を傾斜イオン交換膜とすることができ、その傾斜イオン交換膜の表面側のイオン交換基密度を十分に高くすることで、作用側電極構造体における薬物イオンの電解液への移行や電解液中のイオンの薬液保持部への移行を防止し、或いは非作用側電極構造体における２つの電解液の混合を防止することができる。
【００３２】
本発明の第１、第２イオン交換膜は、少なくとも表面及び裏面を有する典型的にはシート状（平面状）の形態のイオン交換膜である。
【００３３】
本発明の第１、第２イオン交換膜における「裏面」は、第１イオン交換膜と第２イオン交換膜とが接触する側の面であり、「表面」は、その反対側の面である。
【００３４】
本発明の傾斜イオン交換膜におけるイオン交換基密度の傾斜は、イオン交換基密度が裏面側から表面側に向けて連続的に上昇するものであってもよく、段階的に上昇するものであっても良い。また、イオン交換基密度が傾斜イオン交換膜の表面において最大となり、或いは裏面において最小となることは必ずしも必要ではなく、表面と裏面の中間において最大又は最小となっても構わない。
【００３５】
本発明の傾斜イオン交換膜におけるイオン交換基密度に傾斜を与える方法は任意であるが、一例を挙げれば、イオン交換膜の表面側からのみイオン交換基の導入処理を行うことにより、イオン交換基密度が表面において高く、裏面において低くなるようにイオン交換基密度の傾斜を与えることができる。
【００３６】
本発明におけるイオン交換膜積層体は、第１、第２導電型のイオン交換膜の界面を熱プレスなどにより一体に接合することが可能であり、これにより、イオン交換膜積層体の取り扱い性を向上させ、製造の容易化、製造歩留まりの向上、大量生産の容易化などの追加的な効果を達成することができる。
【００３７】
本発明は、
表面及び裏面を有する両極性イオン交換膜であって、
前記表面の側に位置する第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、前記裏面の側に位置する第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、前記第１、第２膜厚部分の中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有する前記両極性イオン交換膜を有する電極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置（請求項４）、又は、
表面及び裏面を有する両極性イオン交換膜であって、
前記表面の側に位置する第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、前記裏面の側に位置する第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、前記第１、第２膜厚部分の中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有することを特徴とするイオントフォレーシス用両極性イオン交換膜（請求項８）とすることもできる。
【００３８】
請求項４、８の両極性イオン交換膜は、第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分とを有しているため、この両極性イオン交換膜は、出願１、２におけるイオン交換膜積層体の役割を果たすことができる。
【００３９】
更に、請求項４、８の両極性イオン交換膜は、第１、第２膜厚部分の中間にイオン交換基密度の低い第３膜厚部分を有するが故に、通電の際に第１、第２膜厚部分の中間部において生じうる水の電気分解を抑制することができる。
【００４０】
また、請求項４、８の両極性イオン交換膜は、第１、第２膜厚部分におけるイオン交換基密度を十分に高くすることで、出願１又は２に係るイオントフォレーシス装置の機能を十全に発揮させることができる。
【００４１】
即ち、出願１のイオントフォレーシス装置に関しては、第１、第２膜厚部分のうち、薬物イオンと同一導電型のイオン交換基が導入される膜厚部分のイオン交換基密度を十分高くすることで薬物の投与効率を向上させることができ、薬物イオンと反対導電型のイオン交換基が導入される膜厚部分のイオン交換基密度を高くすることで薬物イオンの電解液への移行を抑制し、通電の際における薬物イオンの電極反応による分解等を防止することができる。
【００４２】
同様に、出願２のイオントフォレーシス装置に関しては、第１、第２膜厚部分のイオン交換基密度を高くすることにより、作用側電極構造体における薬物イオンの電解液への移行や電解液中のイオンの薬液保持部への移行を防止し、又は非作用側電極構造体における２つの電解液の混合を防止することができる。
【００４３】
本発明の両極性イオン交換膜は任意の方法により調整することができるが、一例を挙げれば、イオン交換膜へのイオン交換基の導入に際して、第１膜厚部分の側から第１導電型のイオン交換基の導入を行うとともに、第２膜厚部分の側から第２導電型のイオン交換基の導入を行うことにより、第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、その中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有する両極性イオン交換膜を得ることができる。
【００４４】
本発明の両極性イオン交換膜は、必ずしも第１〜第３膜厚部分の境界が明瞭になるように、イオン交換基密度が各膜厚部分間で段階的に変化するものである必要はなく、表面において第１導電型のイオン交換基密度が高く、膜中央に向けて徐々にイオン交換基密度が低くなっていき、膜中央から裏面に向けて徐々に第２導電型のイオン交換基密度が高くなっていくなど、イオン交換基密度が連続的に変化するものであっても良い。
【００４５】
上記の通り、イオントフォレーシス装置は、生体に投与すべき薬物を保持する作用側電極構造体と、その対極としての役割を有する非作用側電極構造体とを有することが通常であるが、その場合には、作用側電極構造体と非作用側電極構造体の少なくとも一方が上記イオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を備えるイオントフォレーシス装置が請求項１又は４のイオントフォレーシス装置であり、好ましくはその双方が上記イオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を備えるものとすることができる。請求項７のイオン交換膜積層体及び請求項８の両極性イオン交換膜は、上記の場合における作用側電極構造体又は非作用側電極構造体に使用することができ、好ましくはその双方に使用することができる。
【００４６】
イオントフォレーシス装置の種類によっては、電源の両極に接続される２つの電極構造体の双方に生体に投与すべき薬物が保持される場合があり（この場合は双方の電極構造体が、作用側電極構造体であるとともに非作用側電極構造体である）、或いは電源のそれぞれの極に複数の電極構造体が接続される場合もあるが、そのような場合は、これらの電極構造体の少なくとも一つが上記イオン交換膜積層体又両極性イオン交換膜を備えるイオントフォレーシス装置が請求項１又は４のイオントフォレーシス装置であり、好ましくはその全てが上記イオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を備えるものとすることができる。請求項７のイオン交換膜積層体及び請求項８の両極性イオン交換膜は、上記の場合におけるいずれかの電極構造体に使用することができ、好ましくはその全てに使用することができる。
【００４７】
本明細書における「薬物」は、調製されているか否かに関わらず、一定の薬効又は薬理作用を有し、病気の治療、回復又は予防、健康の増進又は維持、病状や健康状態などの診断、或いは美容の増進又は維持などの目的で生体に投与される物質を意味する。
【００４８】
本明細書における「薬物イオン」は、薬物がイオン解離することにより生じるイオンであって、薬効又は薬理作用を担うイオンを意味する。
【００４９】
本明細書における「薬液」は、薬物を溶媒に溶解させた溶液や薬物が液状である場合における原液、或いはその原液と溶媒との混合液だけでなく、薬物の少なくとも一部が薬物イオンに解離する限り、薬物を溶媒等に懸濁又は乳濁させたもの、軟膏状又はペースト状に調整されたものなど各種の状態のものを含む。
【００５０】
本明細書における「薬物対イオン」は、薬液中に存在するイオンであって、薬物イオンとは反対導電型のイオンを意味する。
【００５１】
本明細書における「皮膚」は、イオントフォレーシスによる薬物投与を行い得る生体表面を意味しており、例えば口腔内の粘膜なども含まれる。「生体」は人及び動物を含む。
【００５２】
本明細書における「生体対イオン」は、生体の皮膚上又は生体内に存在するイオンであって、薬物イオンと反対導電型のイオンを意味する。
【００５３】
本明細書における「前面側」は、薬物投与に際しての電流経路上における生体皮膚に近い側を意味する。
【００５４】
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導電型と反対の導電型（マイナス又はプラス）を意味する。
【００５５】
本発明における第１イオン交換膜又は第１膜厚部分にドープされる薬物イオンは必ずしも単一種類である必要はなく、複数種類の薬物イオンがドープされていても構わない。同様に、本発明の薬液保持部に含まれる薬物イオン及び薬物対イオン、或いは電解液保持部の電解液に含まれるプラスイオン及びマイナスイオンは、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。
【００５６】
本明細書における「第１導電型のイオン交換基」は、第１導電型のイオンを対イオンとするイオン交換基を意味する。従って、第１導電型がプラスである場合には、「第１導電型のイオン交換基」はカチオン交換基（陽イオン交換基）であり、第１導電型がマイナスである場合には、「第１導電型のイオン交換基」はアニオン交換基（陰イオン交換基）である。
【００５７】
同様に、「第２導電型のイオン交換基」は、第２導電型のイオンを対イオンとするイオン交換基を意味する。従って、第２導電型がプラスである場合には、「第２導電型のイオン交換基」はカチオン交換基（陽イオン交換基）であり、第２導電型がマイナスである場合には、「第２導電型のイオン交換基」はアニオン交換基（陰イオン交換基）である。
【００５８】
本明細書における「イオン交換基密度」は、単位体積のイオン交換膜中に導入されているイオン交換基数である。同様に、「カチオン交換基密度」及び「アニオン交換基密度」はそれぞれ、単位体積のカチオン交換膜、アニオン交換膜に導入されているカチオン交換基数及びアニオン交換基数である。
【００５９】
本明細書における「第１導電型のイオン交換膜」は、第１導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜を意味する。従って、第１導電型がプラスである場合には「第１導電型のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第１導電型がマイナスである場合には「第１導電型のイオン交換膜」はアニオン交換膜である。
【００６０】
同様に、「第２導電型のイオン交換膜」は、第２導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜を意味する。従って、第２導電型がプラスである場合には「第２導電型のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第２導電型がマイナスである場合には「第２導電型のイオン交換膜」はアニオン交換膜である。
【００６１】
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いる。
【００６２】
より具体的には、カチオン交換膜としては、（株）トクヤマ製ネオセプタＣＭ−１、ＣＭ−２、ＣＭＸ、ＣＭＳ、ＣＭＢなどの陽イオン交換基が導入されたイオン交換膜を例示することができ、アニオン交換膜としては、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例示することができる。
【００６３】
カチオン交換膜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。
【００６４】
アニオン交換膜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。
【００６５】
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、イオン交換膜の輸率やイオン交換基密度を調整することが可能である。
【００６６】
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膜の輸率やイオン交換基密度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膜の輸率やイオン交換基密度を調整することが可能である。なお、本発明におけるイオン交換膜には、この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が特に好適に使用される。
【００６７】
本明細書においてイオン交換膜について述べる「イオンの通過の遮断」は、必ずしも一切のイオンを通過させないことを意味するのではなく、例えば、ある程度の速度をもって生体対イオンの通過が生じる場合であっても、その程度が小さいが故に薬物イオンの投与効率を十分に高めることができる場合など、第１又は第２導電型のイオンを反対導電型のイオンに比して通過速度又は通過量が十分に小さい場合が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【００６９】
なお、以下では、説明の便宜上、薬効成分がプラスの薬物イオンに解離する薬物（例えば、塩酸リドカインや塩酸モルヒネなど）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物イオンに解離する薬物（例えば、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の極、各イオン交換膜の導電型を逆転させることで、以下の実施態様と実質的に同一の効果を達成できるイオントフォレーシス装置を構成することができる。
【００７０】
図１は、本発明に係るイオントフォレーシス装置Ｘの概略構成を示す説明図である。
【００７１】
図示されるように、イオントフォレーシス装置Ｘは、電源３０と、電源３０のプラス極と給電線３１により接続された作用側電極構造体１０及び電源３０のマイナス極と給電線３２により接続された非作用側電極構造体２０から構成されている。
【００７２】
作用側電極構造体１０及び非作用側電極構造体２０は、その内部に以下に述べる各種の構造を収容できる空間が形成され、下面１６ｂ、２６ｂが開放された容器１６、２６を備えている。この容器１６、２６は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るが、好ましくは内部からの水分の蒸発や外部からの異物の侵入を防ぐことができる素材や、生体の動きや皮膚の凹凸に追随できる柔軟な素材から形成することができる。また容器１６、２６の下面１６ｂ、２６ｂには、イオントフォレーシス装置Ｘの保存中における水分の蒸発や異物の混入を防ぐための適宜の材料からなる取り外し可能なライナーを貼付することができ、容器１６、２６の下端縁１６ｅ、２６ｅには、薬物投与の際に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。
【００７３】
電源３０としては、電池、定電圧装置、定電流装置、定電圧・定電流装置などを使用することができるが、０．０１〜１．０ｍＡ／ｃｍ２、好ましくは、０．０１〜０．５ｍＡ／ｃｍ２の範囲で電流調整が可能であり、５０Ｖ以下、好ましくは、３０Ｖ以下の安全な電圧条件で動作する定電流装置を使用することが好ましい。
【００７４】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、上記イオントフォレーシス装置Ｘの作用側電極構造体１０とし
て使用することができる作用側電極構造体１０ａ〜１０ｃの構成例を示す断面説明図である。
【００７５】
作用側電極構造体１０ａは、電源３０の給電線３１に接続される電極１１と、電極１１に接触する電解液を保持する電解液保持部１２と、電解液保持部１２の前面側に配置されたイオン交換膜積層体１３ａを有している。
【００７６】
電極１１には、銀などの通電により酸化反応を生じる導電材料を使用することにより、電極反応によるガスの発生やｐＨ変化を抑制することができるが、下記のように電解液保持部１２の電解液の組成を適切に選択することにより電極反応によるガスの発生やｐＨ変化を抑制できる場合、或いは通電量が少ないなどのために電極反応が問題とならない場合などには、金、白金、カーボンなどの不活性な導電材料を使用することもできる。
【００７７】
電解液保持部１２は、任意の電解質を溶解した電解液を保持することができるが、水の電気分解よりも酸化電位の低い電解質を使用し、或いは複数種類の電解質を溶解した緩衝電解液とすることで、通電の際におけるガスの発生やｐＨ変化を抑制することができる。
【００７８】
また電解液保持部１２のプラスイオンの移動度が、カチオン交換膜１３Ｃにドープされた薬物イオンより大きい場合には、そのプラスイオンが薬物イオンに優先して生体に移行して薬物イオンの投与効率を低下させる可能性があるため、電解液保持部１２の電解液は、薬物イオンよりも移動度の大きいプラスイオンを含まない組成とすることが好ましい。
【００７９】
電解液保持部１２は、電解液を液体状体で保持することができ、ガーゼ、濾紙、水性ゲルなどの適当な吸収性の担体に含浸させて保持することもできる。
【００８０】
イオン交換膜積層体１３ａは、傾斜アニオン交換膜１３Ａ及びその前面側に配置されたカチオン交換膜１３Ｃから構成されている。
【００８１】
傾斜アニオン交換膜１３Ａは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてアニオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてアニオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のアニオン交換基密度に傾斜が与えられている。従って、傾斜アニオン交換膜１３Ａの表面ｔ側にはアニオン交換基密度が高い膜厚部分が形成され、裏面ｂ側にはアニオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されている。
【００８２】
一方、カチオン交換膜１３Ｃにはプラスの薬物イオンがドープされている。カチオン交換膜１３Ｃは傾斜アニオン交換膜１３Ａの裏面ｂに接触するようにして傾斜アニオン交換膜１３Ａの前面側に配置される。
【００８３】
図３は、傾斜アニオン交換膜１３Ａへのアニオン交換基の導入方法の一例を示す説明図である。
【００８４】
図示されるように、Ａ槽とＢ槽をイオン交換基が未導入のイオン交換膜Ｍで区画し、Ａ槽にトリメチルアミン水溶液やヨウ化メチル水溶液などのアニオン交換基導入用液を、Ｂ槽に水などの中性液を貯留して、Ａ槽側からのみアニオン交換基を導入することで、イオン交換膜Ｍを、上述の態様でアニオン交換基密度が傾斜するアニオン交換膜１３Ａに調整することができる。
【００８５】
傾斜アニオン交換膜１３Ａの表面ｔ及び裏面ｂにおけるアニオン交換基密度やアニオン交換基密度の傾斜の態様（イオン交換基密度を傾斜アニオン交換膜１３Ａの膜厚方向に、曲線的に変化させるか、直線的に変化させるか、或いは段階的に変化させるかなど）は、アニオン交換基導入用液の濃度や処理温度、処理時間などによって制御することができる。
【００８６】
作用側電極構造体１０ａでは、後述のように、電極１１にプラスの電圧を印加した際に、電解液保持部１２のプラスイオンが傾斜アニオン交換膜１３Ａを通過できることが必要であるめ、上記アニオン交換基の導入処理において、傾斜アニオン交換膜１３Ａの輸率が、例えば０．７〜０．９８など、ある程度低い値となるように制御することが好ましい。
【００８７】
なお、傾斜アニオン交換膜１３Ａの輸率は、電解液保持部１２の電解液と、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液（例えば、下記カチオン交換膜１３Ｃへの薬物イオンのドープに使用する薬液）の間に傾斜アニオン交換膜１３Ａを配置した状態で、電解液側に第１導電型の電圧を印加したときに傾斜アニオン交換膜１３Ａを介して運ばれる総電荷のうち、薬液中のマイナスイオンが傾斜アニオン交換膜１３Ａを通過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。
【００８８】
カチオン交換膜１３Ｃへの薬物イオンのドープは、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液にカチオン交換膜１３Ｃを浸漬することにより行うことができる。カチオン交換膜１３Ｃへの薬物イオンのドープ量は、このときの薬液中の薬物イオンの濃度や、浸漬時間、浸漬回数などにより制御することができる。
【００８９】
作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様のメカニズムにより薬物イオンの投与が行われる。
【００９０】
即ち、電解液保持部１２のプラスイオンが電極１１へのプラス電圧に駆動されて傾斜アニオン交換膜１３Ａを通過し、カチオン交換膜１３Ｃに移行する。カチオン交換膜１３Ｃにドープされた薬物イオンは、このプラスイオンに置換され、電極１１へのプラス電圧に駆動されて生体に移行する。
【００９１】
作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様、下記（１）〜（４）の効果が達成される。
（１）装置の保存中における薬物イオンの電解液保持部１２への移行が傾斜アニオン交換膜１３Ａにより遮断されるため、通電時における薬物イオンの電極１１近傍での分解を防止することができる。なお、上記のようにある程度輸率の低いアニオン交換膜１３Ａを使用した場合でも、保存中の（無通電の状態での）薬物イオンの電解液保持部１２への移行は十分に抑制することができる。
（２）薬物イオンの投与中においては、マイナスに帯電した生体対イオンの装置内への侵入がカチオン交換膜１３Ｃにより遮断されるため、薬物イオンの投与効率を上昇させることができる。
（３）薬物イオンが生体皮膚に最も近接して配置される部材であるカチオン交換膜１３Ｃにドープされているため、薬物イオンの投与効率を更に上昇させることができる。
（４）薬物イオンがカチオン交換膜１３Ｃ中のイオン交換基に結合した状態で保持されるために、変質などに対する安定性、保存性が向上する。従って、装置の保存期間を延長でき、或いは安定化剤、抗菌剤、防腐剤などが不要となり、又はその使用量を低減させることができる。
【００９２】
作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願１、２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【００９３】
即ち、傾斜アニオン交換膜１３Ａの裏面ｂにアニオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際における傾斜アニオン交換膜１３Ａとカチオン交換膜１３Ｃの界面における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【００９４】
作用側電極構造体１０ｂは、イオン交換膜積層体１３ａに代えて、イオン交換膜積層体１３ｂを備える点を除いて作用側電極構造体１０ａと同一の構成を有している。
【００９５】
イオン交換膜積層体１３ｂは、アニオン交換膜１３Ａ及びその前面側に配置された傾斜カチオン交換膜１３Ｃから構成されている。
【００９６】
傾斜カチオン交換膜１３Ｃは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてカチオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてカチオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のカチオン交換基密度に傾斜が与えられている。従って、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの表面ｔ側にはカチオン交換基密度が高い膜厚部分が形成され、裏面ｂ側にはカチオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されている。傾斜カチオン交換膜１３Ｃは、その裏面ｂをアニオン交換膜１３Ａに接触させてアニオン交換膜１３Ａの前面側に配置されており、傾斜カチオン交換膜１３Ｃにはプラスの薬物イオンがドープされている。
【００９７】
傾斜カチオン交換膜１３Ｃにおけるカチオン交換基密度の傾斜は、作用側電極構造体１０ａにおける傾斜アニオン交換膜１３Ａと類似の態様により与えることができる。
【００９８】
即ち、図３のＡ槽にクロロスルホン酸溶液や硫酸溶液などのカチオン交換基導入用液を、Ｂ槽に水などの中性液を貯留し、このＡ、Ｂ両槽をイオン交換基が未導入のイオン交換膜Ｍで区画して、Ａ槽の側からのみカチオン交換基を導入することで、イオン交換膜Ｍを上述の態様でカチオン交換基密度が傾斜する傾斜交換膜１３Ｃに調整することができる。
【００９９】
傾斜カチオン交換膜１３Ｃの表面ｔ及び裏面ｂにおけるカチオン交換基密度や傾斜の態様（カチオン交換基密度を傾斜カチオン交換膜１３Ｃの膜厚方向に、曲線的に変化させるか、直線的に変化させるか、或いは段階的に変化させるかなど）は、Ａ槽中のカチオン交換基導入用液の濃度や処理温度、処理時間などによって制御することができる。
【０１００】
作用側電極構造体１０ｂを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘと同様の態様で生体への薬物イオンの投与が行われ、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様の上記（１）〜（４）の効果が達成される。
【０１０１】
作用側電極構造体１０ｂを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願１、２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１０２】
即ち、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの裏面ｂにカチオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際におけるアニオン交換膜１３Ａと傾斜カチオン交換膜１３Ｃの界面における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１０３】
作用側電極構造体１０ｃは、イオン交換膜積層体１３ａに代えて、両極性イオン交換膜１３ｃを備える点を除いて作用側電極構造体１０ａと同一の構成を有している。
【０１０４】
両極性イオン交換膜１３ｃは、表面ｔ側にカチオン交換基が導入された第１膜厚部分１３（１）を、裏面ｂ側にアニオン交換基が導入された第２膜厚部分１３（２）を、その中間に第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分１３（３）を有しており、第２膜厚部分１３（２）を電解液保持部１２に接触させて電解液保持部１２の前面側に配置されている。
【０１０５】
また、両極性イオン交換膜１３ｃの第１膜厚部分１３（１）には、プラスの薬物イオンがドープされている。
【０１０６】
両極性イオン交換膜１３ｃは、作用側電極構造体１０ａにおける傾斜アニオン交換膜１３Ａと類似の態様により形成することができる。
【０１０７】
即ち、図３のＡ槽にクロロスルホン酸や硫酸などのカチオン交換基導入用液を、Ｂ槽にトリメチルアミン水溶液やヨウ化メチル水溶液などのアニオン交換基導入用液を貯留し、このＡ、Ｂ両槽をイオン交換基が未導入のイオン交換膜Ｍで区画して、Ａ槽側からカチオン交換基を導入すると同時に、Ｂ槽側からアニオン交換基を導入することで、イオン交換膜Ｍを両極性イオン交換膜１３ｃに調整することができる。
【０１０８】
両極性イオン交換膜１３ｃの第１〜第３膜厚部分１３（１）〜１３（３）の膜厚やイオン交換基密度、或いは両極性イオン交換膜１３ｃの膜厚方向でのイオン交換基密度の変化の態様（直線状に変化させるか、曲線状に変化させるか、或いは段階的に変化させるか）は、Ａ槽中のカチオン交換基導入用液及びＢ槽中のアニオン交換膜導入用液の濃度や処理温度、処理時間などによって制御することができる。
【０１０９】
作用側電極構造体１０ｃでは、電極１１にプラスの電圧を印加した際に、電解液保持部１２のプラスイオンが第２膜厚部分１３（２）を通過できることが必要であるため、上記アニオン交換基の導入において、第２膜厚部分１３（２）の輸率が、例えば、０．７〜０．９８など、ある程度低い値となるように制御することが好ましい。
【０１１０】
両極性イオン交換膜１３ｃの第１膜厚部分１３（１）への薬物イオンのドープは、第１膜厚部分１３（１）を適当な濃度の薬物イオンを含む薬液に浸漬することにより行うことができる。
【０１１１】
この処理は、例えば、図３の装置を用いて、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液を貯留するＡ槽と水などの中性液を貯留するＢ槽の間に、第１膜厚部分１３（１）がＡ槽側に向くようにして両極性イオン交換膜１３ｃを配置した状態を所定時間保つことにより行うことができる。第１膜厚部分１３（１）への薬物イオンのドープ量は、このときの薬液中の薬物イオンの濃度や浸漬時間などにより制御することができる。
【０１１２】
作用側電極構造体１０ｃを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様のメカニズムにより薬物イオンの投与が行われる。
【０１１３】
即ち、電解液保持部１２のプラスイオンが電極１１へのプラス電圧に駆動されて第２、第３膜厚部分１３（２）、１３（３）を通過し、第１膜厚部分１３（１）に移行する。第１膜厚部分１３（１）にドープされた薬物イオンは、このプラスイオンに置換され、電極１１へのプラス電圧に駆動されて生体に移行する。
【０１１４】
作用側電極構造体１０ｃを備えるイオントフォレーシス装置は、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様の上記（１）〜（４）の効果を達成する。
【０１１５】
作用側電極構造体１０ｃを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願１のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１１６】
即ち、両極性イオン交換膜１３ｃが第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の中間にイオン交換基密度が低い第３膜厚部分１３（３）を備えるため、通電の際における第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の間での水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１１７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、イオントフォレーシス装置Ｘにおける作用側電極構造体１０として使用することができる作用側電極構造体１０ｄ〜１０ｆの構成例を示す説明図である。
【０１１８】
作用側電極構造体１０ｄは、電源３０の給電線３１に接続される電極１１と、電極１１に接触する電解液を保持する電解液保持部１２と、電解液保持部１２の前面側に配置されたイオン交換膜積層体１３ｄと、イオン交換膜積層体１３ｄの前面側に配置され、プラスの薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部１４と、薬液保持部１４の前面側に配置されたカチオン交換膜１５とを備えている。
【０１１９】
作用側電極構造体１０ｄの電極１１及び電解液保持部１２は、作用側電極構造体１０ａの電極１１及び電解液保持部１２と同様の構成とすることができる。
【０１２０】
イオン交換膜積層体１３ｄは、傾斜アニオン交換膜１３Ａ及びその前面側に配置されたカチオン交換膜１３Ｃから構成されている。傾斜アニオン交換膜１３Ａは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてイオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてイオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のイオン交換基密度に傾斜が与えられている。従って、傾斜アニオン交換膜１３Ａの表面ｔ側にはイオン交換基密度が高い膜厚部分が形成され、裏面ｂ側にはイオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されている。
【０１２１】
傾斜アニオン交換膜１３Ａは、作用側電極構造体１０ａの傾斜アニオン交換膜１３Ａについて上記したと同様の方法により形成することができる。
【０１２２】
作用側電極構造体１０ｄでは、電解液保持部１２から薬液保持部１４への通電を確保するために、電極１１に印加される電圧により電解液保持部１２のプラスイオン又は薬液保持部１４の薬物対イオンがイオン交換膜積層体１３ｄを通過できることが必要である。このため、傾斜アニオン交換膜１３Ａ又はカチオン交換膜１３Ｃの少なくとも一方にはある程度輸率が低い（例えば、０．７〜０．９８）ものが使用される。ここで、電解液保持部１２のプラスイオンが薬液保持部１４に移行すると、このプラスイオンが薬物イオンの競合イオンとなって薬物イオンの投与効率が低下する場合があるため、カチオン交換膜１３Ｃの輸率をなるべく高い値（例えば、０．９５〜１）とし、傾斜アニオン交換膜１３Ａの輸率をある程度低い値（例えば、０．７〜０．９８）とすることが特に好ましい。
【０１２３】
薬液保持部１４は、プラスの薬物イオンを含む薬液を液体状体で保持することができ、ガーゼ、濾紙、水性ゲルなどの適当な吸収性の担体に含浸させて保持することもできる。
【０１２４】
カチオン交換膜１５には、生体対イオンの薬液保持部１４への移行を抑止するために、例えば、０．９５〜１など、なるべく輸率の高いカチオン交換膜を使用することが好ましい。
【０１２５】
作用側電極構造体１０ｄを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願２に開示されるイオントフォレーシス装置と同様、下記（５）、（６）の効果が達成される。
（５）薬物イオンの投与中における、マイナスに帯電した生体対イオンの薬液保持部１４への移行がカチオン交換膜１５により遮断されるため、薬物イオンの投与効率を上昇させることができる。
（６）電解液保持部１２と薬液保持部１４とが傾斜アニオン交換膜１３Ａ及びカチオン交換膜１３Ｃにより構成されるイオン交換膜積層体１３ｄにより隔離されているため、電解液保持部１２中のイオンの薬液保持部１４への移行及び薬物イオンの電解液保持部１２への移行が遮断される。従って、電解液保持部１２からのイオンによる薬液保持部１４の薬物イオンの変質や、通電時における薬物イオンの電極１１近傍での分解を防止することができる。
【０１２６】
作用側電極構造体１０ｄを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１２７】
即ち、傾斜アニオン交換膜１３Ａの裏面ｂにアニオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際における傾斜アニオン交換膜１３Ａとカチオン交換膜１３Ｃの界面における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１２８】
作用側電極構造体１０ｅは、イオン交換膜積層体１３ｄに代えてイオン交換膜積層体１３ｅを備える点を除いて作用側電極構造体１０ｄと同一の構成を有している。
【０１２９】
イオン交換膜積層体１３ｅは、アニオン交換膜１３Ａ及びその前面側に配置された傾斜カチオン交換膜１３Ｃから構成されている。傾斜カチオン交換膜１３Ｃは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてカチオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてカチオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のカチオン交換基密度に傾斜が与えられている。従って、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの表面ｔ側にはカチオン交換基密度が高い膜厚部分が形成され、裏面ｂ側にはカチオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されている。
【０１３０】
傾斜カチオン交換膜１３Ｃは、イオン交換膜積層体１３ｂについて上記したと同様の方法により形成することができる。
【０１３１】
作用側電極構造体１０ｅでは、作用側電極構造体１０ｄについて上記したと同様の理由により、アニオン交換膜１３Ａ及び傾斜カチオン交換膜１３Ｃの少なくとも一方の輸率はある程度低い値にされ、特に好ましくは、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの輸率はなるべく高い値とされ、アニオン交換膜１３Ａの輸率はある程度低い値とされる。
【０１３２】
作用側電極構造体１０ｅを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願２に開示されるイオントフォレーシス装置と同様の上記（５）、（６）の効果が達成される。
【０１３３】
作用側電極構造体１０ｅを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１３４】
即ち、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの裏面ｂにカチオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際におけるアニオン交換膜１３Ａと傾斜カチオン交換膜１３Ｃの界面における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１３５】
作用側電極構造体１０ｆは、イオン交換膜積層体１３ｄに代えて、両極性イオン交換膜１３ｆを備える点を除いて作用側電極構造体１０ｄと同一の構成を有している。
【０１３６】
両極性イオン交換膜１３ｆは、表面ｔ側にカチオン交換基が導入された第１膜厚部分１３（１）を、裏面ｂ側にアニオン交換基が導入された第２膜厚部分１３（２）を、その中間に第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分１３（３）を有しており、第２膜厚部分１３（２）を電解液保持部１２に接触させ、第１膜厚部分１３（１）を薬液保持部１４に接触させて、電解液保持部１２の前面側に配置されている。
【０１３７】
両極性イオン交換膜１３ｆは、作用側電極構造体１０ｃの両極性イオン交換膜１３ｃについて上記したと同様の方法により形成することができる。
【０１３８】
作用側電極構造体１０ｆでは、作用側電極構造体１０ｄについて上記したと同様の理由により、第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の少なくとも一方の輸率はある程度低い値にされ、特に好ましくは、第１膜厚部分１３（１）の輸率はなるべく高い値とされ、第２膜厚部分１３（２）の輸率はある程度低い値とされる。
【０１３９】
作用側電極構造体１０ｆを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願２に開示されるイオントフォレーシス装置と同様の上記（５）、（６）の効果が達成される。
【０１４０】
作用側電極構造体１０ｆを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１４１】
即ち、両極性イオン交換膜１３ｃは、第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の間にイオン交換基密度が低い第３膜厚部分１３（３）を備えるため、通電の際における第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の間における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１４２】
なお、作用側電極構造体１０ｄ〜１０ｆにおけるイオン交換膜積層体１３ｄ、１３ｅ及び両極性イオン交換膜１３ｆは、上記とは逆向きに、即ち、カチオン交換膜１３Ｃ、傾斜カチオン交換膜１３Ｃ又は第１膜厚部分１３（１）が電解液保持部１２に接触し、傾斜アニオン交換膜１３Ａ、アニオン交換膜１３Ａ又は第２膜厚部分１３（２）が薬液保持部１４に接触するように配置することも可能であり、これにより、それぞれ作用側電極構造体１０ｄ〜１０ｆについて上記したと同様の効果が達成されるとともに、通電の際における水の電気分解の抑制機能を作用側電極構造体１０ｄ〜１０ｆの場合よりも更に高めることが可能である。
【０１４３】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、イオントフォレーシス装置の非作用側電極構造体２０として使用することができる非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃの構成を示す説明図である。
【０１４４】
非作用側電極構造体２０ａは、電源３０の給電線３２に接続される電極２１と、電極２１に接触する電解液を保持する電解液保持部２２と、その前面側に配置されたイオン交換膜積層体２３ａと、その前面側に配置された電解液を保持する電解液保持部２４と、その前面側に配置されたアニオン交換膜２５を備えている。
【０１４５】
電極２１には、塩化銀などの通電により還元反応を生じる導電材料を使用することにより、電極反応によるガスの発生やｐＨ変化を抑制することができるが、下記のように電解液保持部１２の電解液の組成を適切に選択することにより電極反応によるガスの発生やｐＨ変化を抑制できる場合、或いは通電量が少ないなどのために電極反応が問題とならない場合などには、金、白金、カーボンなどの不活性な導電材料を使用することもできる。
【０１４６】
電解液保持部２２、２４には任意の組成の電解液を保持することが可能であるが、電解液保持部２２、２４にそれぞれ異なる組成の電解液を保持させることで、好ましい性能を有するイオントフォレーシス装置を提供できる。例えば、電解液保持部２２には、水の電気分解よりも還元電位の低い電解質を使用し、或いは複数種類の電解質を溶解した緩衝電解液を使用するなど、電極２１における電極反応の防止機能やｐＨ変動に対する抑制機能に優れる電解液を使用する一方、電解液保持部２４には、生体への安全性に優れる電解液を使用することが可能である。
【０１４７】
イオン交換膜積層体２３ａは、イオン交換膜積層体１３ｄと同一の構成を有している。即ち、イオン交換膜積層体２３ａは、傾斜アニオン交換膜２３Ａ及びその前面側に配置されたカチオン交換膜２３Ｃから構成されており、傾斜アニオン交換膜２３Ａは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてアニオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてアニオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のアニオン交換基密度に傾斜が与えられている。イオン交換膜積層体２３ａは、傾斜アニオン交換膜２３Ａを電解液保持部２２に接触させ、カチオン交換膜２３Ｃを電解液保持部２４に接触させて、電解液保持部２２の前面側に配置されている。
【０１４８】
非作用側電極構造体２０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、上記のように異なる組成の電解液が電解液保持部２２、２４に保持されている場合には、電解液保持部２２と電解液保持部２４の間に傾斜アニオン交換膜２３Ａ及びカチオン交換膜２３Ｃよりなるイオン交換膜積層体２３ａが配置されているために、装置の保存中における両電解液保持部２２、２４中の電解液が混合してしまうことが防止できるという効果が達成される。
【０１４９】
更に、非作用側電極構造体２０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、傾斜アニオン交換膜２３Ａの裏面ｂにアニオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際における傾斜アニオン交換膜２３Ａとカチオン交換膜２３Ｃの界面における水の電気分解による水酸基イオンの生成が抑制される。従って、この水酸基イオンが生体側に移行することによる生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１５０】
非作用側電極構造体２０ｂは、イオン交換膜積層体２３ａに代えてイオン交換膜積層体２３ｂを備える点を除いて非作用側電極構造体２０ａと同一の構成を有している。
【０１５１】
イオン交換膜積層体２３ｂは、イオン交換膜積層体１３ｅと同一の構成を有している。即ち、イオン交換膜積層体２３ｂは、アニオン交換膜２３Ａ及びその前面側に配置された傾斜カチオン交換膜２３Ｃから構成されている。傾斜カチオン交換膜２３Ｃは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてイオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてイオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のイオン交換基密度に傾斜が与えられている。イオン交換膜積層体２３ｂは、アニオン交換膜２３Ａを電解液保持部２２に接触させ、傾斜カチオン交換膜２３Ｃを電解液保持部２４に接触させて、電解液保持部２２の前面側に配置されている。
【０１５２】
非作用側電極構造体２０ｂを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、非作用側電極構造体２０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘについて上記したと同様の効果が達成される。
【０１５３】
非作用側電極構造体２０ｃは、イオン交換膜積層体２３ａに代えて両極性イオン交換膜２３ｃを備える点を除いて非作用側電極構造体２０ａと同一の構成を有している。
【０１５４】
両極性イオン交換膜２３ｃは、両極性イオン交換膜１３ｆと同一の構成を有している。
【０１５５】
即ち、両極性イオン交換膜２３ｃは、表面ｔ側にカチオン交換基が導入された第１膜厚部分２３（１）を、裏面ｂ側にアニオン交換基が導入された第２膜厚部分２３（２）を、その中間に第１、第２膜厚部分２３（１）、２３（２）よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分２３（３）を有している。両極性イオン交換膜２３ｃは、第２膜厚部分２３（２）を電解液保持部２２に接触させ、第１膜厚部分２３（１）を電解液保持部２４に接触させて、電解液保持部２２の前面側に配置されている。
【０１５６】
非作用側電極構造体２０ｃを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、非作用側電極構造体２０ａを備えるイオントフォレーシス装置について上記したと同様の効果が達成される。
【０１５７】
なお、非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃにおけるイオン交換膜積層体２３ａ、２３ｂ及び両極性イオン交換膜２３ｃは、上記とは逆向きに、即ち、カチオン交換膜２３Ｃ、傾斜カチオン交換膜２３Ｃ又は第１膜厚部分２３（１）が電解液保持部２２に接触し、傾斜アニオン交換膜２３Ａ、アニオン交換膜２３Ａ又は第２膜厚部分２３（２）が電解液保持部２４に接触するように配置することも可能であり、この場合も、非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃと同様の効果が達成される。ただし、イオン交換膜積層体２３ａ、２３ｂ及び両極性イオン交換膜２３ｃを非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃの向きに配置する方が、通電の際における水の電気分解の抑制機能が優れており好ましい。
【０１５８】
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。
【０１５９】
例えば、上記実施形態では、生体に投与すべき薬物を保持する作用側電極構造体と、その対極としての役割を有する非作用側電極構造体とを備えるイオントフォレーシス装置を例として説明したが、電源の両極に接続される２つの電極構造体の双方に生体に投与すべき薬物が保持されるイオントフォレーシス装置や、電源のそれぞれの極に複数の電極構造体が接続されるイオントフォレーシス装置にも同様にして本発明を適用することができる。
【０１６０】
そして上記のいずれの場合においても、１又は複数の作用側電極構造体及び１又は複数の非作用側電極構造体のうちの少なくとも１つの電極構造体が本願請求項１又は４の構成を有するイオントフォレーシス装置（即ち、少なくとも１つの作用側電極構造体又は少なくとも１つの非作用側電極構造体が請求項７のイオン交換膜積層体又は請求項８の両極性イオン交換膜を備えるイオントフォレーシス装置）は、本発明の範囲に含まれる。
【０１６１】
例えば、生体に投与すべき薬物を保持する作用側電極構造体と、その対極としての役割を有する非作用側電極構造体とを備えるタイプのイオントフォレーシス装置に関して言えば、作用側電極構造体１０ａ〜１０ｆなどの本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有する作用側電極構造体を備える一方、例えば図６に示す非作用側電極構造体１２０などの本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有さない非作用側電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であっても、先願１又は先願２と同様の効果が発揮されることに加えて、水の電気分解に起因する薬物イオンの投与速度の低下、又は皮膚界面におけるｐＨ変動を解消または軽減できるという本発明の基本的な効果は達成されるのであり、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。
【０１６２】
同様に、非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃなどの本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有する非作用側電極構造体を備える一方、例えば図６に示す作用側電極構造体１１０などの本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有さない作用側電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であっても、先願２と同様の効果が達成されることに加えて、水の電気分解に起因する皮膚界面におけるｐＨ変動を解消または軽減できるという本発明の基本的な効果は達成されるのであり、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。
【０１６３】
或いは、本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有する作用側電極構造体を備える一方、イオントフォレーシス装置そのものには非作用側電極構造体を設けずに、例えば、生体皮膚に作用側電極構造体を当接させ、アースとなる部材にその生体の一部を当接させた状態で作用側電極構造体に電圧を印加して薬物の投与を行うようにすることも可能であり、この場合も本発明の基本的な効果は達成されるのであり、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。
【０１６４】
また上記実施形態では、イオン交換膜積層体を構成するアニオン交換膜又はカチオン交換膜のいずれか一方のみが膜厚方向のイオン交換基密度に傾斜を有する場合について説明したが、イオン交換膜積層体を構成するアニオン交換膜及びカチオン交換膜の双方が、膜厚方向のイオン交換基密度に傾斜を有していても構わない。この場合、アニオン交換膜とカチオン交換膜の双方が、裏面（アニオン交換膜とカチオン交換膜が接触する側の面）においてイオン交換基密度が低く、表面（その反対の面）においてイオン交換基密度が高くなるように、イオン交換基密度が傾斜していることが好ましい。
【０１６５】
また上記実施形態では、作用側電極構造体、非作用側電極構造体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。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】本発明に係るイオントフォレーシス装置を示す説明図。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の作用側電極構造体を示す断面説明図。
【図３】傾斜イオン交換膜又は両極性イオン交換膜へのイオン交換基の導入に使用される装置構成を示す概念説明図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の作用側電極構造体を示す断面説明図。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の非作用側電極構造体を示す断面説明図。
【図６】従来のイオントフォレーシス装置を示す説明図。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、本願出願人による他の出願に記載されるイオントフォレーシス装置の作用側電極構造体又は非作用側電極構造体を示す説明図。
【符号の説明】
【０１６７】
Ｘ・・・イオントフォレーシス装置
１０、１０ａ〜１０ｆ・・・作用側電極構造体
１１・・・電極
１２・・・電解液保持部
１３ａ、１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ・・・イオン交換膜積層体
１３ｃ、１３ｆ・・・両極性イオン交換膜
１３Ａ・・・アニオン交換膜、傾斜アニオン交換膜
１３Ｃ・・・カチオン交換膜、傾斜カチオン交換膜
１４・・・薬液保持部
１５・・・カチオン交換膜
１６・・・容器
２０、２０ａ〜２０ｃ・・・非作用側電極構造体
２１・・・電極
２２・・・電解液保持部
２３ａ、２３ｂ・・・イオン交換膜積層体
２３ｃ・・・両極性イオン交換膜
２３Ａ・・・アニオン交換膜、傾斜アニオン交換膜
２３Ｃ・・・カチオン交換膜、傾斜カチオン交換膜
２４・・・電解液保持部
２５・・・アニオン交換膜
３０・・・電源
３１、３２・・・給電線
１１０、２１０、３１０・・・作用側電極構造体
１２０、３２０・・・非作用側電極構造体
１１１、１２１、２１１、３１１、３２１・・・電極
１１２、１２２、２１２、３１２、３２２、３２４・・・電解液保持部
１１３、１１５、１２３、１２５、２１３、２１５、３１３、３１３′、３１５、３２３、３２３′、３２５・・・イオン交換膜
１１４、３１４・・・薬液保持部
１３０・・・電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン解離した薬物イオンを、当該薬物イオンと同一導電型の電圧により駆動して生体に投与するためのイオントフォレーシス装置、並びにイオントフォレーシスにより薬物イオンを投与する際に好適に使用することができるイオン交換膜積層体及び両極性イオン交換膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオントフォレーシス装置は一般に、プラス又はマイナスのイオンに解離した薬物イオンを保持する作用側電極構造体と、作用側電極構造体の対極の役割を有する非作用側電極構造体を備えており、これら両電極構造体を生体皮膚に当接させた状態で、作用側電極構造体に薬物イオンと同一導電型の電圧を印加することにより薬物イオンが生体内に投与される。
【０００３】
特許文献１は、薬物イオンの投与効率が高く、通電時における薬物の分解を防止できるイオントフォレーシス装置を開示している。
【０００４】
図６は、特許文献１に開示されるイオントフォレーシス装置を示す説明図である。
【０００５】
図示されるように、特許文献１のイオントフォレーシス装置は、電源１３０から第１導電型の電圧が印加される電極１１１、電解液を保持する電解液保持部１１２、第２導電型のイオン交換膜１１３、第１導電型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部１１４及び第１導電型のイオン交換膜１１５を有する作用側電極構造体１１０と、電源１３０から第２導電型の電圧が印加される電極１２１、電解液を保持する電解液保持部１２２、第１導電型のイオン交換膜１２３、電解液を保持する電解液保持部１２４及び第２導電型のイオン交換膜１２５を有する非作用側電極構造体１２０とを備えている。
【０００６】
このイオントフォレーシス装置では、薬液保持部１１４と皮膚の間にイオン交換膜１１５が介在するため、生体対イオンの薬液保持部１１４への移行が遮断される。従って、生体対イオンの移動により消費される電流量が低下し、その結果、薬物イオンの投与効率が上昇する。また、薬物イオンの電解液保持部１１２への移行はイオン交換膜１１３により遮断されるため、通電の際に薬物イオンが電極１１１の近傍で分解することが防止される。
【０００７】
本願出願人は、特許文献１のイオントフォレーシス装置における作用側電極構造体１１０を更に改良したイオントフォレーシス装置を案出し、これを米国特許仮出願第６０／６９３６６８号（以下、「出願１」という）として出願している。
【０００８】
図７（Ａ）は、出願１において一実施形態として開示される作用側電極構造体２１０を示す説明図である。
【０００９】
図示されるように、作用側電極構造体２１０は、第１導電型の電圧が印加される電極２１１及び電解液を保持する電解液保持部２１２を有し、電解液保持部２１２の前面側には、第２導電型のイオン交換膜２１３及び第１導電型のイオン交換膜２１５よりなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されており、イオン交換膜２１５には第１導電型の薬物イオンがドープされている。
【００１０】
作用側電極構造体２１０を備えるイオントフォレーシス装置では、生体対イオンの装置内への進入がイオン交換膜２１５により遮断されるために薬物イオンの投与効率が上昇し、薬物イオンの電解液保持部２１２への移行がイオン交換膜２１３により遮断されるために通電時における薬物の分解が防止できるなど、特許文献１のイオントフォレーシス装置と同様の効果が達成される。
【００１１】
加えて、作用側電極構造体２１０を備えるイオントフォレーシス装置では、薬物イオンが生体皮膚に最も近接して配置される部材であるイオン交換膜２１５に保持されるために薬物イオンの投与効率が更に上昇し、薬物イオンがイオン交換膜２１５中のイオン交換基に結合した状態で保持されるために薬物イオンの安定性、保存性が向上し、更に作用側電極構造体２１０の組み立てに際してウェットな状態での取り扱いが必要であった薬液保持部１１４が省略されているために製造工程が簡略化されるなどの追加的な効果が達成される。
【００１２】
本願出願人は、特許文献１のイオントフォレーシス装置の改良に係る更に他のイオントフォレーシス装置を案出し、これを特願２００５−２２２８９３号（以下、「出願２」という）として出願している。
【００１３】
図７（Ｂ）、（Ｃ）は、出願２において実施形態として開示される作用側電極構造体３１０及び非作用側電極構造体３２０を示す説明図である。
【００１４】
図示されるように作用側電極構造体３１０は、第１導電型の電圧が印加される電極３１１、電解液を保持する電解液保持部３１２、第１導電型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部３１４及び第１導電型のイオン交換膜３１５を有し、電解液保持部３１２と薬液保持部３１４の間には、第２導電型のイオン交換膜３１３及び第１導電型のイオン交換膜３１３′よりなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されている。
【００１５】
非作用側電極構造体３２０は、第２導電型の電圧が印加される電極３２１、電解液を保持する電解液保持部３２２、電解液を保持する電解液保持部３２４及び第２導電型のイオン交換膜３２５を有し、２つの電解液保持部３２２、３２４の間には、第１導電型のイオン交換膜３２３及び第２導電型のイオン交換膜３２３′よりなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されている。
【００１６】
作用側電極構造体３１０を備えるイオントフォレーシス装置では、イオン交換膜３１３、３１５を備えるが故に、薬剤イオンの投与効率が上昇し、通電時における薬剤の分解が防止されるなど、特許文献１のイオントフォレーシス装置と同様の効果が達成される。
【００１７】
加えて作用側電極構造体３１０では、電解液保持部３１２と薬液保持部３１４の間に反対導電型の２つのイオン交換膜３１３、３１３′からなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されているために、装置の保存中における電解液保持部３１２と薬液保持部３１４の間でのイオンの移行を遮断できる。従って、電解液保持部３１２の第１又は第２導電型のイオンが薬液保持部３１４に移行することに起因する装置の保存中における薬物の変質を防止できるという追加的な効果が達成される。なお、作用側電極構造体３１０では、薬物投与の際における電解液保持部３１２から３１４への通電を確保するために、イオン交換膜３１３、３１３′の少なくとも一方には、ある程度輸率の低いイオン交換膜が使用される。
【００１８】
非作用側電極構造体３２０を備えるイオントフォレーシス装置では、電解液保持部３２２と電解液保持部３２４の間に反対導電型の２つのイオン交換膜３２３、３２３′からなるイオン交換膜積層体Ｓが配置されているために、装置の保存中における２つの電解液保持部３２２、３２４間でのイオンの移行を遮断できる。従って、電解液保持部３２２に電極反応の抑止や緩衝効果に優れる電解液を使用し、電解液保持部３２４に生体への安全性の高い電解液を使用するなど、それぞれに異なる組成の電解液を使用した場合に、両電解液保持部の電解液が装置の保存中に混合してしまうことを防止することができる。非作用側電極構造体３２０においても薬物投与の際の通電を確保するために、イオン交換膜３２３、３２３′の少なくとも一方には、ある程度輸率の低いイオン交換膜が使用される。
【特許文献１】国際公開第０３／０３７４２５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
出願１、２に開示されるイオントフォレーシス装置は、上記の通り、種々の優れる特性を有するが、投与される薬物の種類や使用されるイオン交換膜の特性、或いは電極に印加される電圧などの条件によっては、出願１、２に開示されるイオントフォレーシス装置においても十分な薬物の投与速度を得ることができず、或いは皮膚界面において急激なｐＨ変動を生じる場合があることが見出された。
【００２０】
本発明は、出願１又は２に開示されるイオントフォレーシス装置を更に改善し、投与される薬物の種類や使用されるイオン交換膜の特性、或いは電源電圧などの条件によって生じる場合がある薬物の投与速度の低下を防止又は軽減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目的とする。
【００２１】
本発明は、出願１又は２に開示されるイオントフォレーシス装置を更に改善し、使用されるイオン交換膜の特性や電源電圧などの条件にって生じる場合のある皮膚界面におけるｐＨ変動を防止又は軽減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目的とする。
【００２２】
本発明は、出願１又は２に開示されるイオントフォレーシス装置に好適に使用できるイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜であって、投与される薬物の種類や使用されるイオン交換膜の特性、或いは電源電圧などの条件によって生じる場合がある薬物の投与速度の低下を防止又は軽減することができるイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を提供することをもその目的とする。
【００２３】
本発明は、出願１又は２に開示されるイオントフォレーシス装置に好適に使用できるイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜であって、使用されるイオン交換膜の特性や電源電圧などの条件にって生じる場合のある皮膚界面におけるｐＨ変動を防止又は軽減することができるイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を提供することをもその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本願発明者は、出願１又は出願２に開示されるイオントフォレーシス装置において、投与される薬物の種類や使用されるイオン交換膜の特性、或いは電源電圧などの条件により生じる場合のある薬物イオンの投与速度の低下、或いは皮膚界面における急激なｐＨ変動の問題を検討した結果、これらの現象の原因が、出願１、２のイオントフォレーシス装置が備えるイオン交換膜積層体における２つのイオン交換膜の界面での水の電気分解であることを解明し、部材点数の増大や他の装置特性への悪影響などを生じることなくイオン交換膜積層体における水の電気分解を解消又は軽減できるイオントフォレーシス装置を完成させた。
【００２５】
即ち本発明は、 表面及び裏面を有する第１導電型の第１イオン交換膜と、
表面及び裏面を有する第２導電型の第２イオン交換膜とからなり、
前記第１イオン交換膜の前記裏面を前記第２イオン交換膜の前記裏面に接触させて前記第１、第２イオン交換膜を積層したイオン交換膜積層体を有する電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であって、
前記第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方のイオン交換基密度が、前記表面において高く、前記裏面において低くなるように傾斜していることを特徴とするイオントフォレーシス装置（請求項１）、又は、
表面及び裏面を有する第１導電型の第１イオン交換膜と、
表面及び裏面を有する第２導電型の第２イオン交換膜とからなり、
前記第１イオン交換膜の前記裏面を前記第２イオン交換膜の前記裏面に接触させて前記第１、第２イオン交換膜を積層したイオン交換膜積層体であって、
前記第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方のイオン交換基密度が、前記表面において高く、前記裏面において低くなるように傾斜していることを特徴とするイオントフォレーシス用イオン交換膜積層体（請求項７）である。
【００２６】
なお、請求項１、７における表面において高く、裏面において低くなるようなイオン交換基密度の傾斜を有する第１又は第２のイオン交換膜を、以下の説明では「傾斜イオン交換膜」という。
【００２７】
請求項１、７のイオン交換膜積層体は、第１導電型の第１イオン交換膜と、これに積層された第２導電型の第２イオン交換膜とから構成される。従って、このイオン交換膜積層体は、出願１、２におけるイオン交換膜積層体の役割を果たすことができる。
【００２８】
更に、請求項１、７のイオン交換膜積層体は、第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方が傾斜イオン交換膜であり、当該傾斜イオン交換膜の裏面側におけるイオン交換基密度が低くなっているために、通電の際における第１、第２のイオン交換膜の界面での水の電気分解を抑制することが可能である。
【００２９】
その一方、傾斜イオン交換膜の表面側におけるイオン交換基密度を十分に高くすることで、出願１又は２に係るイオントフォレーシス装置の機能を十全に発揮させることができる。
【００３０】
即ち、出願１のイオントフォレーシス装置のイオン交換膜積層体のうち、薬物イオンと同一導電型のイオン交換膜（作用側電極構造体２１０の場合であれば、イオン交換膜２１５）を傾斜イオン交換膜とした場合には、その表面側のイオン交換基密度を十分に高くすることで薬物の投与効率を上昇させることができ、薬物イオンと反対導電型のイオン交換膜（作用側電極構造体２１０の場合であれば、イオン交換膜２１３）を傾斜イオン交換膜とした場合には、その表面側のイオン交換基密度を十分に高くすることで薬物イオンの電解液への移行を抑制し、通電の際における薬物イオンの分解を防止することができる。
【００３１】
同様に、出願２のイオントフォレーシス装置に関しては、イオン交換膜積層体を構成する２つのイオン交換膜（作用側電極構造体３１０の場合であれば、イオン交換膜３１３及び３１３′、非作用側電極構造体３２０の場合であれば、イオン交換膜３２３及び３２３′）の一方もしくは双方を傾斜イオン交換膜とすることができ、その傾斜イオン交換膜の表面側のイオン交換基密度を十分に高くすることで、作用側電極構造体における薬物イオンの電解液への移行や電解液中のイオンの薬液保持部への移行を防止し、或いは非作用側電極構造体における２つの電解液の混合を防止することができる。
【００３２】
本発明の第１、第２イオン交換膜は、少なくとも表面及び裏面を有する典型的にはシート状（平面状）の形態のイオン交換膜である。
【００３３】
本発明の第１、第２イオン交換膜における「裏面」は、第１イオン交換膜と第２イオン交換膜とが接触する側の面であり、「表面」は、その反対側の面である。
【００３４】
本発明の傾斜イオン交換膜におけるイオン交換基密度の傾斜は、イオン交換基密度が裏面側から表面側に向けて連続的に上昇するものであってもよく、段階的に上昇するものであっても良い。また、イオン交換基密度が傾斜イオン交換膜の表面において最大となり、或いは裏面において最小となることは必ずしも必要ではなく、表面と裏面の中間において最大又は最小となっても構わない。
【００３５】
本発明の傾斜イオン交換膜におけるイオン交換基密度に傾斜を与える方法は任意であるが、一例を挙げれば、イオン交換膜の表面側からのみイオン交換基の導入処理を行うことにより、イオン交換基密度が表面において高く、裏面において低くなるようにイオン交換基密度の傾斜を与えることができる。
【００３６】
本発明におけるイオン交換膜積層体は、第１、第２導電型のイオン交換膜の界面を熱プレスなどにより一体に接合することが可能であり、これにより、イオン交換膜積層体の取り扱い性を向上させ、製造の容易化、製造歩留まりの向上、大量生産の容易化などの追加的な効果を達成することができる。
【００３７】
本発明は、
表面及び裏面を有する両極性イオン交換膜であって、
前記表面の側に位置する第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、前記裏面の側に位置する第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、前記第１、第２膜厚部分の中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有する前記両極性イオン交換膜を有する電極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置（請求項４）、又は、
表面及び裏面を有する両極性イオン交換膜であって、
前記表面の側に位置する第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、前記裏面の側に位置する第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、前記第１、第２膜厚部分の中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有することを特徴とするイオントフォレーシス用両極性イオン交換膜（請求項８）とすることもできる。
【００３８】
請求項４、８の両極性イオン交換膜は、第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分とを有しているため、この両極性イオン交換膜は、出願１、２におけるイオン交換膜積層体の役割を果たすことができる。
【００３９】
更に、請求項４、８の両極性イオン交換膜は、第１、第２膜厚部分の中間にイオン交換基密度の低い第３膜厚部分を有するが故に、通電の際に第１、第２膜厚部分の中間部において生じうる水の電気分解を抑制することができる。
【００４０】
また、請求項４、８の両極性イオン交換膜は、第１、第２膜厚部分におけるイオン交換基密度を十分に高くすることで、出願１又は２に係るイオントフォレーシス装置の機能を十全に発揮させることができる。
【００４１】
即ち、出願１のイオントフォレーシス装置に関しては、第１、第２膜厚部分のうち、薬物イオンと同一導電型のイオン交換基が導入される膜厚部分のイオン交換基密度を十分高くすることで薬物の投与効率を向上させることができ、薬物イオンと反対導電型のイオン交換基が導入される膜厚部分のイオン交換基密度を高くすることで薬物イオンの電解液への移行を抑制し、通電の際における薬物イオンの電極反応による分解等を防止することができる。
【００４２】
同様に、出願２のイオントフォレーシス装置に関しては、第１、第２膜厚部分のイオン交換基密度を高くすることにより、作用側電極構造体における薬物イオンの電解液への移行や電解液中のイオンの薬液保持部への移行を防止し、又は非作用側電極構造体における２つの電解液の混合を防止することができる。
【００４３】
本発明の両極性イオン交換膜は任意の方法により調整することができるが、一例を挙げれば、イオン交換膜へのイオン交換基の導入に際して、第１膜厚部分の側から第１導電型のイオン交換基の導入を行うとともに、第２膜厚部分の側から第２導電型のイオン交換基の導入を行うことにより、第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、その中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有する両極性イオン交換膜を得ることができる。
【００４４】
本発明の両極性イオン交換膜は、必ずしも第１〜第３膜厚部分の境界が明瞭になるように、イオン交換基密度が各膜厚部分間で段階的に変化するものである必要はなく、表面において第１導電型のイオン交換基密度が高く、膜中央に向けて徐々にイオン交換基密度が低くなっていき、膜中央から裏面に向けて徐々に第２導電型のイオン交換基密度が高くなっていくなど、イオン交換基密度が連続的に変化するものであっても良い。
【００４５】
上記の通り、イオントフォレーシス装置は、生体に投与すべき薬物を保持する作用側電極構造体と、その対極としての役割を有する非作用側電極構造体とを有することが通常であるが、その場合には、作用側電極構造体と非作用側電極構造体の少なくとも一方が上記イオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を備えるイオントフォレーシス装置が請求項１又は４のイオントフォレーシス装置であり、好ましくはその双方が上記イオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を備えるものとすることができる。請求項７のイオン交換膜積層体及び請求項８の両極性イオン交換膜は、上記の場合における作用側電極構造体又は非作用側電極構造体に使用することができ、好ましくはその双方に使用することができる。
【００４６】
イオントフォレーシス装置の種類によっては、電源の両極に接続される２つの電極構造体の双方に生体に投与すべき薬物が保持される場合があり（この場合は双方の電極構造体が、作用側電極構造体であるとともに非作用側電極構造体である）、或いは電源のそれぞれの極に複数の電極構造体が接続される場合もあるが、そのような場合は、これらの電極構造体の少なくとも一つが上記イオン交換膜積層体又両極性イオン交換膜を備えるイオントフォレーシス装置が請求項１又は４のイオントフォレーシス装置であり、好ましくはその全てが上記イオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を備えるものとすることができる。請求項７のイオン交換膜積層体及び請求項８の両極性イオン交換膜は、上記の場合におけるいずれかの電極構造体に使用することができ、好ましくはその全てに使用することができる。
【００４７】
本明細書における「薬物」は、調製されているか否かに関わらず、一定の薬効又は薬理作用を有し、病気の治療、回復又は予防、健康の増進又は維持、病状や健康状態などの診断、或いは美容の増進又は維持などの目的で生体に投与される物質を意味する。
【００４８】
本明細書における「薬物イオン」は、薬物がイオン解離することにより生じるイオンであって、薬効又は薬理作用を担うイオンを意味する。
【００４９】
本明細書における「薬液」は、薬物を溶媒に溶解させた溶液や薬物が液状である場合における原液、或いはその原液と溶媒との混合液だけでなく、薬物の少なくとも一部が薬物イオンに解離する限り、薬物を溶媒等に懸濁又は乳濁させたもの、軟膏状又はペースト状に調整されたものなど各種の状態のものを含む。
【００５０】
本明細書における「薬物対イオン」は、薬液中に存在するイオンであって、薬物イオンとは反対導電型のイオンを意味する。
【００５１】
本明細書における「皮膚」は、イオントフォレーシスによる薬物投与を行い得る生体表面を意味しており、例えば口腔内の粘膜なども含まれる。「生体」は人及び動物を含む。
【００５２】
本明細書における「生体対イオン」は、生体の皮膚上又は生体内に存在するイオンであって、薬物イオンと反対導電型のイオンを意味する。
【００５３】
本明細書における「前面側」は、薬物投与に際しての電流経路上における生体皮膚に近い側を意味する。
【００５４】
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導電型と反対の導電型（マイナス又はプラス）を意味する。
【００５５】
本発明における第１イオン交換膜又は第１膜厚部分にドープされる薬物イオンは必ずしも単一種類である必要はなく、複数種類の薬物イオンがドープされていても構わない。同様に、本発明の薬液保持部に含まれる薬物イオン及び薬物対イオン、或いは電解液保持部の電解液に含まれるプラスイオン及びマイナスイオンは、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。
【００５６】
本明細書における「第１導電型のイオン交換基」は、第１導電型のイオンを対イオンとするイオン交換基を意味する。従って、第１導電型がプラスである場合には、「第１導電型のイオン交換基」はカチオン交換基（陽イオン交換基）であり、第１導電型がマイナスである場合には、「第１導電型のイオン交換基」はアニオン交換基（陰イオン交換基）である。
【００５７】
同様に、「第２導電型のイオン交換基」は、第２導電型のイオンを対イオンとするイオン交換基を意味する。従って、第２導電型がプラスである場合には、「第２導電型のイオン交換基」はカチオン交換基（陽イオン交換基）であり、第２導電型がマイナスである場合には、「第２導電型のイオン交換基」はアニオン交換基（陰イオン交換基）である。
【００５８】
本明細書における「イオン交換基密度」は、単位体積のイオン交換膜中に導入されているイオン交換基数である。同様に、「カチオン交換基密度」及び「アニオン交換基密度」はそれぞれ、単位体積のカチオン交換膜、アニオン交換膜に導入されているカチオン交換基数及びアニオン交換基数である。
【００５９】
本明細書における「第１導電型のイオン交換膜」は、第１導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜を意味する。従って、第１導電型がプラスである場合には「第１導電型のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第１導電型がマイナスである場合には「第１導電型のイオン交換膜」はアニオン交換膜である。
【００６０】
同様に、「第２導電型のイオン交換膜」は、第２導電型のイオン交換基が導入されたイオン交換膜を意味する。従って、第２導電型がプラスである場合には「第２導電型のイオン交換膜」はカチオン交換膜であり、第２導電型がマイナスである場合には「第２導電型のイオン交換膜」はアニオン交換膜である。
【００６１】
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いる。
【００６２】
より具体的には、カチオン交換膜としては、（株）トクヤマ製ネオセプタＣＭ−１、ＣＭ−２、ＣＭＸ、ＣＭＳ、ＣＭＢなどの陽イオン交換基が導入されたイオン交換膜を例示することができ、アニオン交換膜としては、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例示することができる。
【００６３】
カチオン交換膜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。
【００６４】
アニオン交換膜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。
【００６５】
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、イオン交換膜の輸率やイオン交換基密度を調整することが可能である。
【００６６】
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膜の輸率やイオン交換基密度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膜の輸率やイオン交換基密度を調整することが可能である。なお、本発明におけるイオン交換膜には、この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が特に好適に使用される。
【００６７】
本明細書においてイオン交換膜について述べる「イオンの通過の遮断」は、必ずしも一切のイオンを通過させないことを意味するのではなく、例えば、ある程度の速度をもって生体対イオンの通過が生じる場合であっても、その程度が小さいが故に薬物イオンの投与効率を十分に高めることができる場合など、第１又は第２導電型のイオンを反対導電型のイオンに比して通過速度又は通過量が十分に小さい場合が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【００６９】
なお、以下では、説明の便宜上、薬効成分がプラスの薬物イオンに解離する薬物（例えば、塩酸リドカインや塩酸モルヒネなど）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物イオンに解離する薬物（例えば、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の極、各イオン交換膜の導電型を逆転させることで、以下の実施態様と実質的に同一の効果を達成できるイオントフォレーシス装置を構成することができる。
【００７０】
図１は、本発明に係るイオントフォレーシス装置Ｘの概略構成を示す説明図である。
【００７１】
図示されるように、イオントフォレーシス装置Ｘは、電源３０と、電源３０のプラス極と給電線３１により接続された作用側電極構造体１０及び電源３０のマイナス極と給電線３２により接続された非作用側電極構造体２０から構成されている。
【００７２】
作用側電極構造体１０及び非作用側電極構造体２０は、その内部に以下に述べる各種の構造を収容できる空間が形成され、下面１６ｂ、２６ｂが開放された容器１６、２６を備えている。この容器１６、２６は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るが、好ましくは内部からの水分の蒸発や外部からの異物の侵入を防ぐことができる素材や、生体の動きや皮膚の凹凸に追随できる柔軟な素材から形成することができる。また容器１６、２６の下面１６ｂ、２６ｂには、イオントフォレーシス装置Ｘの保存中における水分の蒸発や異物の混入を防ぐための適宜の材料からなる取り外し可能なライナーを貼付することができ、容器１６、２６の下端縁１６ｅ、２６ｅには、薬物投与の際に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。
【００７３】
電源３０としては、電池、定電圧装置、定電流装置、定電圧・定電流装置などを使用することができるが、０．０１〜１．０ｍＡ／ｃｍ２、好ましくは、０．０１〜０．５ｍＡ／ｃｍ２の範囲で電流調整が可能であり、５０Ｖ以下、好ましくは、３０Ｖ以下の安全な電圧条件で動作する定電流装置を使用することが好ましい。
【００７４】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、上記イオントフォレーシス装置Ｘの作用側電極構造体１０とし
て使用することができる作用側電極構造体１０ａ〜１０ｃの構成例を示す断面説明図である。
【００７５】
作用側電極構造体１０ａは、電源３０の給電線３１に接続される電極１１と、電極１１に接触する電解液を保持する電解液保持部１２と、電解液保持部１２の前面側に配置されたイオン交換膜積層体１３ａを有している。
【００７６】
電極１１には、銀などの通電により酸化反応を生じる導電材料を使用することにより、電極反応によるガスの発生やｐＨ変化を抑制することができるが、下記のように電解液保持部１２の電解液の組成を適切に選択することにより電極反応によるガスの発生やｐＨ変化を抑制できる場合、或いは通電量が少ないなどのために電極反応が問題とならない場合などには、金、白金、カーボンなどの不活性な導電材料を使用することもできる。
【００７７】
電解液保持部１２は、任意の電解質を溶解した電解液を保持することができるが、水の電気分解よりも酸化電位の低い電解質を使用し、或いは複数種類の電解質を溶解した緩衝電解液とすることで、通電の際におけるガスの発生やｐＨ変化を抑制することができる。
【００７８】
また電解液保持部１２のプラスイオンの移動度が、カチオン交換膜１３Ｃにドープされた薬物イオンより大きい場合には、そのプラスイオンが薬物イオンに優先して生体に移行して薬物イオンの投与効率を低下させる可能性があるため、電解液保持部１２の電解液は、薬物イオンよりも移動度の大きいプラスイオンを含まない組成とすることが好ましい。
【００７９】
電解液保持部１２は、電解液を液体状体で保持することができ、ガーゼ、濾紙、水性ゲルなどの適当な吸収性の担体に含浸させて保持することもできる。
【００８０】
イオン交換膜積層体１３ａは、傾斜アニオン交換膜１３Ａ及びその前面側に配置されたカチオン交換膜１３Ｃから構成されている。
【００８１】
傾斜アニオン交換膜１３Ａは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてアニオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてアニオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のアニオン交換基密度に傾斜が与えられている。従って、傾斜アニオン交換膜１３Ａの表面ｔ側にはアニオン交換基密度が高い膜厚部分が形成され、裏面ｂ側にはアニオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されている。
【００８２】
一方、カチオン交換膜１３Ｃにはプラスの薬物イオンがドープされている。カチオン交換膜１３Ｃは傾斜アニオン交換膜１３Ａの裏面ｂに接触するようにして傾斜アニオン交換膜１３Ａの前面側に配置される。
【００８３】
図３は、傾斜アニオン交換膜１３Ａへのアニオン交換基の導入方法の一例を示す説明図である。
【００８４】
図示されるように、Ａ槽とＢ槽をイオン交換基が未導入のイオン交換膜Ｍで区画し、Ａ槽にトリメチルアミン水溶液やヨウ化メチル水溶液などのアニオン交換基導入用液を、Ｂ槽に水などの中性液を貯留して、Ａ槽側からのみアニオン交換基を導入することで、イオン交換膜Ｍを、上述の態様でアニオン交換基密度が傾斜するアニオン交換膜１３Ａに調整することができる。
【００８５】
傾斜アニオン交換膜１３Ａの表面ｔ及び裏面ｂにおけるアニオン交換基密度やアニオン交換基密度の傾斜の態様（イオン交換基密度を傾斜アニオン交換膜１３Ａの膜厚方向に、曲線的に変化させるか、直線的に変化させるか、或いは段階的に変化させるかなど）は、アニオン交換基導入用液の濃度や処理温度、処理時間などによって制御することができる。
【００８６】
作用側電極構造体１０ａでは、後述のように、電極１１にプラスの電圧を印加した際に、電解液保持部１２のプラスイオンが傾斜アニオン交換膜１３Ａを通過できることが必要であるめ、上記アニオン交換基の導入処理において、傾斜アニオン交換膜１３Ａの輸率が、例えば０．７〜０．９８など、ある程度低い値となるように制御することが好ましい。
【００８７】
なお、傾斜アニオン交換膜１３Ａの輸率は、電解液保持部１２の電解液と、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液（例えば、下記カチオン交換膜１３Ｃへの薬物イオンのドープに使用する薬液）の間に傾斜アニオン交換膜１３Ａを配置した状態で、電解液側に第１導電型の電圧を印加したときに傾斜アニオン交換膜１３Ａを介して運ばれる総電荷のうち、薬液中のマイナスイオンが傾斜アニオン交換膜１３Ａを通過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。
【００８８】
カチオン交換膜１３Ｃへの薬物イオンのドープは、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液にカチオン交換膜１３Ｃを浸漬することにより行うことができる。カチオン交換膜１３Ｃへの薬物イオンのドープ量は、このときの薬液中の薬物イオンの濃度や、浸漬時間、浸漬回数などにより制御することができる。
【００８９】
作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様のメカニズムにより薬物イオンの投与が行われる。
【００９０】
即ち、電解液保持部１２のプラスイオンが電極１１へのプラス電圧に駆動されて傾斜アニオン交換膜１３Ａを通過し、カチオン交換膜１３Ｃに移行する。カチオン交換膜１３Ｃにドープされた薬物イオンは、このプラスイオンに置換され、電極１１へのプラス電圧に駆動されて生体に移行する。
【００９１】
作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様、下記（１）〜（４）の効果が達成される。
（１）装置の保存中における薬物イオンの電解液保持部１２への移行が傾斜アニオン交換膜１３Ａにより遮断されるため、通電時における薬物イオンの電極１１近傍での分解を防止することができる。なお、上記のようにある程度輸率の低いアニオン交換膜１３Ａを使用した場合でも、保存中の（無通電の状態での）薬物イオンの電解液保持部１２への移行は十分に抑制することができる。
（２）薬物イオンの投与中においては、マイナスに帯電した生体対イオンの装置内への侵入がカチオン交換膜１３Ｃにより遮断されるため、薬物イオンの投与効率を上昇させることができる。
（３）薬物イオンが生体皮膚に最も近接して配置される部材であるカチオン交換膜１３Ｃにドープされているため、薬物イオンの投与効率を更に上昇させることができる。
（４）薬物イオンがカチオン交換膜１３Ｃ中のイオン交換基に結合した状態で保持されるために、変質などに対する安定性、保存性が向上する。従って、装置の保存期間を延長でき、或いは安定化剤、抗菌剤、防腐剤などが不要となり、又はその使用量を低減させることができる。
【００９２】
作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願１、２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【００９３】
即ち、傾斜アニオン交換膜１３Ａの裏面ｂにアニオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際における傾斜アニオン交換膜１３Ａとカチオン交換膜１３Ｃの界面における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【００９４】
作用側電極構造体１０ｂは、イオン交換膜積層体１３ａに代えて、イオン交換膜積層体１３ｂを備える点を除いて作用側電極構造体１０ａと同一の構成を有している。
【００９５】
イオン交換膜積層体１３ｂは、アニオン交換膜１３Ａ及びその前面側に配置された傾斜カチオン交換膜１３Ｃから構成されている。
【００９６】
傾斜カチオン交換膜１３Ｃは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてカチオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてカチオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のカチオン交換基密度に傾斜が与えられている。従って、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの表面ｔ側にはカチオン交換基密度が高い膜厚部分が形成され、裏面ｂ側にはカチオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されている。傾斜カチオン交換膜１３Ｃは、その裏面ｂをアニオン交換膜１３Ａに接触させてアニオン交換膜１３Ａの前面側に配置されており、傾斜カチオン交換膜１３Ｃにはプラスの薬物イオンがドープされている。
【００９７】
傾斜カチオン交換膜１３Ｃにおけるカチオン交換基密度の傾斜は、作用側電極構造体１０ａにおける傾斜アニオン交換膜１３Ａと類似の態様により与えることができる。
【００９８】
即ち、図３のＡ槽にクロロスルホン酸溶液や硫酸溶液などのカチオン交換基導入用液を、Ｂ槽に水などの中性液を貯留し、このＡ、Ｂ両槽をイオン交換基が未導入のイオン交換膜Ｍで区画して、Ａ槽の側からのみカチオン交換基を導入することで、イオン交換膜Ｍを上述の態様でカチオン交換基密度が傾斜する傾斜交換膜１３Ｃに調整することができる。
【００９９】
傾斜カチオン交換膜１３Ｃの表面ｔ及び裏面ｂにおけるカチオン交換基密度や傾斜の態様（カチオン交換基密度を傾斜カチオン交換膜１３Ｃの膜厚方向に、曲線的に変化させるか、直線的に変化させるか、或いは段階的に変化させるかなど）は、Ａ槽中のカチオン交換基導入用液の濃度や処理温度、処理時間などによって制御することができる。
【０１００】
作用側電極構造体１０ｂを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、作用側電極構造体１０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘと同様の態様で生体への薬物イオンの投与が行われ、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様の上記（１）〜（４）の効果が達成される。
【０１０１】
作用側電極構造体１０ｂを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願１、２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１０２】
即ち、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの裏面ｂにカチオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際におけるアニオン交換膜１３Ａと傾斜カチオン交換膜１３Ｃの界面における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１０３】
作用側電極構造体１０ｃは、イオン交換膜積層体１３ａに代えて、両極性イオン交換膜１３ｃを備える点を除いて作用側電極構造体１０ａと同一の構成を有している。
【０１０４】
両極性イオン交換膜１３ｃは、表面ｔ側にカチオン交換基が導入された第１膜厚部分１３（１）を、裏面ｂ側にアニオン交換基が導入された第２膜厚部分１３（２）を、その中間に第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分１３（３）を有しており、第２膜厚部分１３（２）を電解液保持部１２に接触させて電解液保持部１２の前面側に配置されている。
【０１０５】
また、両極性イオン交換膜１３ｃの第１膜厚部分１３（１）には、プラスの薬物イオンがドープされている。
【０１０６】
両極性イオン交換膜１３ｃは、作用側電極構造体１０ａにおける傾斜アニオン交換膜１３Ａと類似の態様により形成することができる。
【０１０７】
即ち、図３のＡ槽にクロロスルホン酸や硫酸などのカチオン交換基導入用液を、Ｂ槽にトリメチルアミン水溶液やヨウ化メチル水溶液などのアニオン交換基導入用液を貯留し、このＡ、Ｂ両槽をイオン交換基が未導入のイオン交換膜Ｍで区画して、Ａ槽側からカチオン交換基を導入すると同時に、Ｂ槽側からアニオン交換基を導入することで、イオン交換膜Ｍを両極性イオン交換膜１３ｃに調整することができる。
【０１０８】
両極性イオン交換膜１３ｃの第１〜第３膜厚部分１３（１）〜１３（３）の膜厚やイオン交換基密度、或いは両極性イオン交換膜１３ｃの膜厚方向でのイオン交換基密度の変化の態様（直線状に変化させるか、曲線状に変化させるか、或いは段階的に変化させるか）は、Ａ槽中のカチオン交換基導入用液及びＢ槽中のアニオン交換膜導入用液の濃度や処理温度、処理時間などによって制御することができる。
【０１０９】
作用側電極構造体１０ｃでは、電極１１にプラスの電圧を印加した際に、電解液保持部１２のプラスイオンが第２膜厚部分１３（２）を通過できることが必要であるため、上記アニオン交換基の導入において、第２膜厚部分１３（２）の輸率が、例えば、０．７〜０．９８など、ある程度低い値となるように制御することが好ましい。
【０１１０】
両極性イオン交換膜１３ｃの第１膜厚部分１３（１）への薬物イオンのドープは、第１膜厚部分１３（１）を適当な濃度の薬物イオンを含む薬液に浸漬することにより行うことができる。
【０１１１】
この処理は、例えば、図３の装置を用いて、適当な濃度の薬物イオンを含む薬液を貯留するＡ槽と水などの中性液を貯留するＢ槽の間に、第１膜厚部分１３（１）がＡ槽側に向くようにして両極性イオン交換膜１３ｃを配置した状態を所定時間保つことにより行うことができる。第１膜厚部分１３（１）への薬物イオンのドープ量は、このときの薬液中の薬物イオンの濃度や浸漬時間などにより制御することができる。
【０１１２】
作用側電極構造体１０ｃを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様のメカニズムにより薬物イオンの投与が行われる。
【０１１３】
即ち、電解液保持部１２のプラスイオンが電極１１へのプラス電圧に駆動されて第２、第３膜厚部分１３（２）、１３（３）を通過し、第１膜厚部分１３（１）に移行する。第１膜厚部分１３（１）にドープされた薬物イオンは、このプラスイオンに置換され、電極１１へのプラス電圧に駆動されて生体に移行する。
【０１１４】
作用側電極構造体１０ｃを備えるイオントフォレーシス装置は、出願１に開示されるイオントフォレーシス装置と同様の上記（１）〜（４）の効果を達成する。
【０１１５】
作用側電極構造体１０ｃを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願１のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１１６】
即ち、両極性イオン交換膜１３ｃが第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の中間にイオン交換基密度が低い第３膜厚部分１３（３）を備えるため、通電の際における第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の間での水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１１７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、イオントフォレーシス装置Ｘにおける作用側電極構造体１０として使用することができる作用側電極構造体１０ｄ〜１０ｆの構成例を示す説明図である。
【０１１８】
作用側電極構造体１０ｄは、電源３０の給電線３１に接続される電極１１と、電極１１に接触する電解液を保持する電解液保持部１２と、電解液保持部１２の前面側に配置されたイオン交換膜積層体１３ｄと、イオン交換膜積層体１３ｄの前面側に配置され、プラスの薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部１４と、薬液保持部１４の前面側に配置されたカチオン交換膜１５とを備えている。
【０１１９】
作用側電極構造体１０ｄの電極１１及び電解液保持部１２は、作用側電極構造体１０ａの電極１１及び電解液保持部１２と同様の構成とすることができる。
【０１２０】
イオン交換膜積層体１３ｄは、傾斜アニオン交換膜１３Ａ及びその前面側に配置されたカチオン交換膜１３Ｃから構成されている。傾斜アニオン交換膜１３Ａは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてイオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてイオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のイオン交換基密度に傾斜が与えられている。従って、傾斜アニオン交換膜１３Ａの表面ｔ側にはイオン交換基密度が高い膜厚部分が形成され、裏面ｂ側にはイオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されている。
【０１２１】
傾斜アニオン交換膜１３Ａは、作用側電極構造体１０ａの傾斜アニオン交換膜１３Ａについて上記したと同様の方法により形成することができる。
【０１２２】
作用側電極構造体１０ｄでは、電解液保持部１２から薬液保持部１４への通電を確保するために、電極１１に印加される電圧により電解液保持部１２のプラスイオン又は薬液保持部１４の薬物対イオンがイオン交換膜積層体１３ｄを通過できることが必要である。このため、傾斜アニオン交換膜１３Ａ又はカチオン交換膜１３Ｃの少なくとも一方にはある程度輸率が低い（例えば、０．７〜０．９８）ものが使用される。ここで、電解液保持部１２のプラスイオンが薬液保持部１４に移行すると、このプラスイオンが薬物イオンの競合イオンとなって薬物イオンの投与効率が低下する場合があるため、カチオン交換膜１３Ｃの輸率をなるべく高い値（例えば、０．９５〜１）とし、傾斜アニオン交換膜１３Ａの輸率をある程度低い値（例えば、０．７〜０．９８）とすることが特に好ましい。
【０１２３】
薬液保持部１４は、プラスの薬物イオンを含む薬液を液体状体で保持することができ、ガーゼ、濾紙、水性ゲルなどの適当な吸収性の担体に含浸させて保持することもできる。
【０１２４】
カチオン交換膜１５には、生体対イオンの薬液保持部１４への移行を抑止するために、例えば、０．９５〜１など、なるべく輸率の高いカチオン交換膜を使用することが好ましい。
【０１２５】
作用側電極構造体１０ｄを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願２に開示されるイオントフォレーシス装置と同様、下記（５）、（６）の効果が達成される。
（５）薬物イオンの投与中における、マイナスに帯電した生体対イオンの薬液保持部１４への移行がカチオン交換膜１５により遮断されるため、薬物イオンの投与効率を上昇させることができる。
（６）電解液保持部１２と薬液保持部１４とが傾斜アニオン交換膜１３Ａ及びカチオン交換膜１３Ｃにより構成されるイオン交換膜積層体１３ｄにより隔離されているため、電解液保持部１２中のイオンの薬液保持部１４への移行及び薬物イオンの電解液保持部１２への移行が遮断される。従って、電解液保持部１２からのイオンによる薬液保持部１４の薬物イオンの変質や、通電時における薬物イオンの電極１１近傍での分解を防止することができる。
【０１２６】
作用側電極構造体１０ｄを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１２７】
即ち、傾斜アニオン交換膜１３Ａの裏面ｂにアニオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際における傾斜アニオン交換膜１３Ａとカチオン交換膜１３Ｃの界面における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１２８】
作用側電極構造体１０ｅは、イオン交換膜積層体１３ｄに代えてイオン交換膜積層体１３ｅを備える点を除いて作用側電極構造体１０ｄと同一の構成を有している。
【０１２９】
イオン交換膜積層体１３ｅは、アニオン交換膜１３Ａ及びその前面側に配置された傾斜カチオン交換膜１３Ｃから構成されている。傾斜カチオン交換膜１３Ｃは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてカチオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてカチオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のカチオン交換基密度に傾斜が与えられている。従って、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの表面ｔ側にはカチオン交換基密度が高い膜厚部分が形成され、裏面ｂ側にはカチオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されている。
【０１３０】
傾斜カチオン交換膜１３Ｃは、イオン交換膜積層体１３ｂについて上記したと同様の方法により形成することができる。
【０１３１】
作用側電極構造体１０ｅでは、作用側電極構造体１０ｄについて上記したと同様の理由により、アニオン交換膜１３Ａ及び傾斜カチオン交換膜１３Ｃの少なくとも一方の輸率はある程度低い値にされ、特に好ましくは、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの輸率はなるべく高い値とされ、アニオン交換膜１３Ａの輸率はある程度低い値とされる。
【０１３２】
作用側電極構造体１０ｅを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願２に開示されるイオントフォレーシス装置と同様の上記（５）、（６）の効果が達成される。
【０１３３】
作用側電極構造体１０ｅを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１３４】
即ち、傾斜カチオン交換膜１３Ｃの裏面ｂにカチオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際におけるアニオン交換膜１３Ａと傾斜カチオン交換膜１３Ｃの界面における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１３５】
作用側電極構造体１０ｆは、イオン交換膜積層体１３ｄに代えて、両極性イオン交換膜１３ｆを備える点を除いて作用側電極構造体１０ｄと同一の構成を有している。
【０１３６】
両極性イオン交換膜１３ｆは、表面ｔ側にカチオン交換基が導入された第１膜厚部分１３（１）を、裏面ｂ側にアニオン交換基が導入された第２膜厚部分１３（２）を、その中間に第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分１３（３）を有しており、第２膜厚部分１３（２）を電解液保持部１２に接触させ、第１膜厚部分１３（１）を薬液保持部１４に接触させて、電解液保持部１２の前面側に配置されている。
【０１３７】
両極性イオン交換膜１３ｆは、作用側電極構造体１０ｃの両極性イオン交換膜１３ｃについて上記したと同様の方法により形成することができる。
【０１３８】
作用側電極構造体１０ｆでは、作用側電極構造体１０ｄについて上記したと同様の理由により、第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の少なくとも一方の輸率はある程度低い値にされ、特に好ましくは、第１膜厚部分１３（１）の輸率はなるべく高い値とされ、第２膜厚部分１３（２）の輸率はある程度低い値とされる。
【０１３９】
作用側電極構造体１０ｆを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、出願２に開示されるイオントフォレーシス装置と同様の上記（５）、（６）の効果が達成される。
【０１４０】
作用側電極構造体１０ｆを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは更に、出願２のイオントフォレーシス装置では得ることができない下記の効果が達成される。
【０１４１】
即ち、両極性イオン交換膜１３ｃは、第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の間にイオン交換基密度が低い第３膜厚部分１３（３）を備えるため、通電の際における第１、第２膜厚部分１３（１）、１３（２）の間における水の電気分解による水素イオンの生成が抑制される。従って、この水素イオンが生体側に移行することによる薬物イオンの投与効率の低下や生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１４２】
なお、作用側電極構造体１０ｄ〜１０ｆにおけるイオン交換膜積層体１３ｄ、１３ｅ及び両極性イオン交換膜１３ｆは、上記とは逆向きに、即ち、カチオン交換膜１３Ｃ、傾斜カチオン交換膜１３Ｃ又は第１膜厚部分１３（１）が電解液保持部１２に接触し、傾斜アニオン交換膜１３Ａ、アニオン交換膜１３Ａ又は第２膜厚部分１３（２）が薬液保持部１４に接触するように配置することも可能であり、これにより、それぞれ作用側電極構造体１０ｄ〜１０ｆについて上記したと同様の効果が達成されるとともに、通電の際における水の電気分解の抑制機能を作用側電極構造体１０ｄ〜１０ｆの場合よりも更に高めることが可能である。
【０１４３】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、イオントフォレーシス装置の非作用側電極構造体２０として使用することができる非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃの構成を示す説明図である。
【０１４４】
非作用側電極構造体２０ａは、電源３０の給電線３２に接続される電極２１と、電極２１に接触する電解液を保持する電解液保持部２２と、その前面側に配置されたイオン交換膜積層体２３ａと、その前面側に配置された電解液を保持する電解液保持部２４と、その前面側に配置されたアニオン交換膜２５を備えている。
【０１４５】
電極２１には、塩化銀などの通電により還元反応を生じる導電材料を使用することにより、電極反応によるガスの発生やｐＨ変化を抑制することができるが、下記のように電解液保持部１２の電解液の組成を適切に選択することにより電極反応によるガスの発生やｐＨ変化を抑制できる場合、或いは通電量が少ないなどのために電極反応が問題とならない場合などには、金、白金、カーボンなどの不活性な導電材料を使用することもできる。
【０１４６】
電解液保持部２２、２４には任意の組成の電解液を保持することが可能であるが、電解液保持部２２、２４にそれぞれ異なる組成の電解液を保持させることで、好ましい性能を有するイオントフォレーシス装置を提供できる。例えば、電解液保持部２２には、水の電気分解よりも還元電位の低い電解質を使用し、或いは複数種類の電解質を溶解した緩衝電解液を使用するなど、電極２１における電極反応の防止機能やｐＨ変動に対する抑制機能に優れる電解液を使用する一方、電解液保持部２４には、生体への安全性に優れる電解液を使用することが可能である。
【０１４７】
イオン交換膜積層体２３ａは、イオン交換膜積層体１３ｄと同一の構成を有している。即ち、イオン交換膜積層体２３ａは、傾斜アニオン交換膜２３Ａ及びその前面側に配置されたカチオン交換膜２３Ｃから構成されており、傾斜アニオン交換膜２３Ａは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてアニオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてアニオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のアニオン交換基密度に傾斜が与えられている。イオン交換膜積層体２３ａは、傾斜アニオン交換膜２３Ａを電解液保持部２２に接触させ、カチオン交換膜２３Ｃを電解液保持部２４に接触させて、電解液保持部２２の前面側に配置されている。
【０１４８】
非作用側電極構造体２０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、上記のように異なる組成の電解液が電解液保持部２２、２４に保持されている場合には、電解液保持部２２と電解液保持部２４の間に傾斜アニオン交換膜２３Ａ及びカチオン交換膜２３Ｃよりなるイオン交換膜積層体２３ａが配置されているために、装置の保存中における両電解液保持部２２、２４中の電解液が混合してしまうことが防止できるという効果が達成される。
【０１４９】
更に、非作用側電極構造体２０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、傾斜アニオン交換膜２３Ａの裏面ｂにアニオン交換基密度が低い膜厚部分が形成されているため、通電の際における傾斜アニオン交換膜２３Ａとカチオン交換膜２３Ｃの界面における水の電気分解による水酸基イオンの生成が抑制される。従って、この水酸基イオンが生体側に移行することによる生体界面におけるｐＨ値の急激な変動を抑止することができる。
【０１５０】
非作用側電極構造体２０ｂは、イオン交換膜積層体２３ａに代えてイオン交換膜積層体２３ｂを備える点を除いて非作用側電極構造体２０ａと同一の構成を有している。
【０１５１】
イオン交換膜積層体２３ｂは、イオン交換膜積層体１３ｅと同一の構成を有している。即ち、イオン交換膜積層体２３ｂは、アニオン交換膜２３Ａ及びその前面側に配置された傾斜カチオン交換膜２３Ｃから構成されている。傾斜カチオン交換膜２３Ｃは、表面ｔ及び裏面ｂを有し、表面ｔ側においてイオン交換基密度が高く、裏面ｂ側においてイオン交換基密度が低くなる態様で膜厚方向のイオン交換基密度に傾斜が与えられている。イオン交換膜積層体２３ｂは、アニオン交換膜２３Ａを電解液保持部２２に接触させ、傾斜カチオン交換膜２３Ｃを電解液保持部２４に接触させて、電解液保持部２２の前面側に配置されている。
【０１５２】
非作用側電極構造体２０ｂを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、非作用側電極構造体２０ａを備えるイオントフォレーシス装置Ｘについて上記したと同様の効果が達成される。
【０１５３】
非作用側電極構造体２０ｃは、イオン交換膜積層体２３ａに代えて両極性イオン交換膜２３ｃを備える点を除いて非作用側電極構造体２０ａと同一の構成を有している。
【０１５４】
両極性イオン交換膜２３ｃは、両極性イオン交換膜１３ｆと同一の構成を有している。
【０１５５】
即ち、両極性イオン交換膜２３ｃは、表面ｔ側にカチオン交換基が導入された第１膜厚部分２３（１）を、裏面ｂ側にアニオン交換基が導入された第２膜厚部分２３（２）を、その中間に第１、第２膜厚部分２３（１）、２３（２）よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分２３（３）を有している。両極性イオン交換膜２３ｃは、第２膜厚部分２３（２）を電解液保持部２２に接触させ、第１膜厚部分２３（１）を電解液保持部２４に接触させて、電解液保持部２２の前面側に配置されている。
【０１５６】
非作用側電極構造体２０ｃを備えるイオントフォレーシス装置Ｘでは、非作用側電極構造体２０ａを備えるイオントフォレーシス装置について上記したと同様の効果が達成される。
【０１５７】
なお、非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃにおけるイオン交換膜積層体２３ａ、２３ｂ及び両極性イオン交換膜２３ｃは、上記とは逆向きに、即ち、カチオン交換膜２３Ｃ、傾斜カチオン交換膜２３Ｃ又は第１膜厚部分２３（１）が電解液保持部２２に接触し、傾斜アニオン交換膜２３Ａ、アニオン交換膜２３Ａ又は第２膜厚部分２３（２）が電解液保持部２４に接触するように配置することも可能であり、この場合も、非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃと同様の効果が達成される。ただし、イオン交換膜積層体２３ａ、２３ｂ及び両極性イオン交換膜２３ｃを非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃの向きに配置する方が、通電の際における水の電気分解の抑制機能が優れており好ましい。
【０１５８】
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。
【０１５９】
例えば、上記実施形態では、生体に投与すべき薬物を保持する作用側電極構造体と、その対極としての役割を有する非作用側電極構造体とを備えるイオントフォレーシス装置を例として説明したが、電源の両極に接続される２つの電極構造体の双方に生体に投与すべき薬物が保持されるイオントフォレーシス装置や、電源のそれぞれの極に複数の電極構造体が接続されるイオントフォレーシス装置にも同様にして本発明を適用することができる。
【０１６０】
そして上記のいずれの場合においても、１又は複数の作用側電極構造体及び１又は複数の非作用側電極構造体のうちの少なくとも１つの電極構造体が本願請求項１又は４の構成を有するイオントフォレーシス装置（即ち、少なくとも１つの作用側電極構造体又は少なくとも１つの非作用側電極構造体が請求項７のイオン交換膜積層体又は請求項８の両極性イオン交換膜を備えるイオントフォレーシス装置）は、本発明の範囲に含まれる。
【０１６１】
例えば、生体に投与すべき薬物を保持する作用側電極構造体と、その対極としての役割を有する非作用側電極構造体とを備えるタイプのイオントフォレーシス装置に関して言えば、作用側電極構造体１０ａ〜１０ｆなどの本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有する作用側電極構造体を備える一方、例えば図６に示す非作用側電極構造体１２０などの本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有さない非作用側電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であっても、先願１又は先願２と同様の効果が発揮されることに加えて、水の電気分解に起因する薬物イオンの投与速度の低下、又は皮膚界面におけるｐＨ変動を解消または軽減できるという本発明の基本的な効果は達成されるのであり、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。
【０１６２】
同様に、非作用側電極構造体２０ａ〜２０ｃなどの本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有する非作用側電極構造体を備える一方、例えば図６に示す作用側電極構造体１１０などの本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有さない作用側電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であっても、先願２と同様の効果が達成されることに加えて、水の電気分解に起因する皮膚界面におけるｐＨ変動を解消または軽減できるという本発明の基本的な効果は達成されるのであり、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。
【０１６３】
或いは、本発明のイオン交換膜積層体又は両極性イオン交換膜を有する作用側電極構造体を備える一方、イオントフォレーシス装置そのものには非作用側電極構造体を設けずに、例えば、生体皮膚に作用側電極構造体を当接させ、アースとなる部材にその生体の一部を当接させた状態で作用側電極構造体に電圧を印加して薬物の投与を行うようにすることも可能であり、この場合も本発明の基本的な効果は達成されるのであり、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。
【０１６４】
また上記実施形態では、イオン交換膜積層体を構成するアニオン交換膜又はカチオン交換膜のいずれか一方のみが膜厚方向のイオン交換基密度に傾斜を有する場合について説明したが、イオン交換膜積層体を構成するアニオン交換膜及びカチオン交換膜の双方が、膜厚方向のイオン交換基密度に傾斜を有していても構わない。この場合、アニオン交換膜とカチオン交換膜の双方が、裏面（アニオン交換膜とカチオン交換膜が接触する側の面）においてイオン交換基密度が低く、表面（その反対の面）においてイオン交換基密度が高くなるように、イオン交換基密度が傾斜していることが好ましい。
【０１６５】
また上記実施形態では、作用側電極構造体、非作用側電極構造体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。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】本発明に係るイオントフォレーシス装置を示す説明図。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の作用側電極構造体を示す断面説明図。
【図３】傾斜イオン交換膜又は両極性イオン交換膜へのイオン交換基の導入に使用される装置構成を示す概念説明図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の作用側電極構造体を示す断面説明図。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るイオントフォレーシス装置の非作用側電極構造体を示す断面説明図。
【図６】従来のイオントフォレーシス装置を示す説明図。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、本願出願人による他の出願に記載されるイオントフォレーシス装置の作用側電極構造体又は非作用側電極構造体を示す説明図。
【符号の説明】
【０１６７】
Ｘ・・・イオントフォレーシス装置
１０、１０ａ〜１０ｆ・・・作用側電極構造体
１１・・・電極
１２・・・電解液保持部
１３ａ、１３ｂ、１３ｄ、１３ｅ・・・イオン交換膜積層体
１３ｃ、１３ｆ・・・両極性イオン交換膜
１３Ａ・・・アニオン交換膜、傾斜アニオン交換膜
１３Ｃ・・・カチオン交換膜、傾斜カチオン交換膜
１４・・・薬液保持部
１５・・・カチオン交換膜
１６・・・容器
２０、２０ａ〜２０ｃ・・・非作用側電極構造体
２１・・・電極
２２・・・電解液保持部
２３ａ、２３ｂ・・・イオン交換膜積層体
２３ｃ・・・両極性イオン交換膜
２３Ａ・・・アニオン交換膜、傾斜アニオン交換膜
２３Ｃ・・・カチオン交換膜、傾斜カチオン交換膜
２４・・・電解液保持部
２５・・・アニオン交換膜
３０・・・電源
３１、３２・・・給電線
１１０、２１０、３１０・・・作用側電極構造体
１２０、３２０・・・非作用側電極構造体
１１１、１２１、２１１、３１１、３２１・・・電極
１１２、１２２、２１２、３１２、３２２、３２４・・・電解液保持部
１１３、１１５、１２３、１２５、２１３、２１５、３１３、３１３′、３１５、３２３、３２３′、３２５・・・イオン交換膜
１１４、３１４・・・薬液保持部
１３０・・・電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面を有する第１導電型の第１イオン交換膜と、
表面及び裏面を有する第２導電型の第２イオン交換膜とからなり、
前記第１イオン交換膜の前記裏面を前記第２イオン交換膜の前記裏面に接触させて前記第１、第２イオン交換膜を積層したイオン交換膜積層体を有する電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であって、
前記第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方のイオン交換基密度が、前記表面において高く、前記裏面において低くなるように傾斜していることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
【請求項２】
前記電極構造体が、
第１電極と、
前記第１電極に接触する電解液を保持する電解液保持部とを更に有し、
前記イオン交換膜積層体が前記電解液保持部の前面側に配置され、
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、
前記第１イオン交換膜に第１導電型の薬物イオンがドープされ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。
【請求項３】
前記電極構造体が、
第１電極と、
前記第１電極に接触する電解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、第１導電型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部とを更に有し、
前記イオン交換膜積層体が前記電解液保持部と前記薬液保持部の間に配置され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。
【請求項４】
表面及び裏面を有する両極性イオン交換膜であって、
前記表面の側に位置する第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、前記裏面の側に位置する第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、前記第１、第２膜厚部分の中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有する前記両極性イオン交換膜を有する電極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
【請求項５】
前記電極構造体が、
第１電極と、
前記第１電極に接触する電解液を保持する電解液保持部とを更に有し、
前記両極性イオン交換膜が、前記裏面を前記電解液保持部に接触させて、前記電解液保持部の前面側に配置されており、
前記第１膜厚部分に第１導電型の薬物イオンがドープされていることを特徴とする請求項４に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項６】
前記電極構造体が、
第１電極と、
前記第１電極に接触する電解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、第１導電型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部とを更に有し、
前記両極性イオン交換膜が前記電解液保持部と前記薬液保持部の間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項７】
表面及び裏面を有する第１導電型の第１イオン交換膜と、
表面及び裏面を有する第２導電型の第２イオン交換膜とからなり、
前記第１イオン交換膜の前記裏面を前記第２イオン交換膜の前記裏面に接触させて前記第１、第２イオン交換膜を積層したイオン交換膜積層体であって、
前記第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方のイオン交換基密度が、前記表面において高く、前記裏面において低くなるように傾斜していることを特徴とするイオントフォレーシス用イオン交換膜積層体。
【請求項８】
表面及び裏面を有する両極性イオン交換膜であって、
前記表面の側に位置する第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、前記裏面の側に位置する第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、前記第１、第２膜厚部分の中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有することを特徴とするイオントフォレーシス用両極性イオン交換膜。
【請求項１】
表面及び裏面を有する第１導電型の第１イオン交換膜と、
表面及び裏面を有する第２導電型の第２イオン交換膜とからなり、
前記第１イオン交換膜の前記裏面を前記第２イオン交換膜の前記裏面に接触させて前記第１、第２イオン交換膜を積層したイオン交換膜積層体を有する電極構造体を備えるイオントフォレーシス装置であって、
前記第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方のイオン交換基密度が、前記表面において高く、前記裏面において低くなるように傾斜していることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
【請求項２】
前記電極構造体が、
第１電極と、
前記第１電極に接触する電解液を保持する電解液保持部とを更に有し、
前記イオン交換膜積層体が前記電解液保持部の前面側に配置され、
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、
前記第１イオン交換膜に第１導電型の薬物イオンがドープされ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。
【請求項３】
前記電極構造体が、
第１電極と、
前記第１電極に接触する電解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、第１導電型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部とを更に有し、
前記イオン交換膜積層体が前記電解液保持部と前記薬液保持部の間に配置され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。
【請求項４】
表面及び裏面を有する両極性イオン交換膜であって、
前記表面の側に位置する第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、前記裏面の側に位置する第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、前記第１、第２膜厚部分の中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有する前記両極性イオン交換膜を有する電極構造体を備えることを特徴とするイオントフォレーシス装置。
【請求項５】
前記電極構造体が、
第１電極と、
前記第１電極に接触する電解液を保持する電解液保持部とを更に有し、
前記両極性イオン交換膜が、前記裏面を前記電解液保持部に接触させて、前記電解液保持部の前面側に配置されており、
前記第１膜厚部分に第１導電型の薬物イオンがドープされていることを特徴とする請求項４に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項６】
前記電極構造体が、
第１電極と、
前記第１電極に接触する電解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、第１導電型の薬物イオンを含む薬液を保持する薬液保持部とを更に有し、
前記両極性イオン交換膜が前記電解液保持部と前記薬液保持部の間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のイオントフォレーシス装置。
【請求項７】
表面及び裏面を有する第１導電型の第１イオン交換膜と、
表面及び裏面を有する第２導電型の第２イオン交換膜とからなり、
前記第１イオン交換膜の前記裏面を前記第２イオン交換膜の前記裏面に接触させて前記第１、第２イオン交換膜を積層したイオン交換膜積層体であって、
前記第１、第２イオン交換膜の少なくとも一方のイオン交換基密度が、前記表面において高く、前記裏面において低くなるように傾斜していることを特徴とするイオントフォレーシス用イオン交換膜積層体。
【請求項８】
表面及び裏面を有する両極性イオン交換膜であって、
前記表面の側に位置する第１導電型のイオン交換基が導入された第１膜厚部分と、前記裏面の側に位置する第２導電型のイオン交換基が導入された第２膜厚部分と、前記第１、第２膜厚部分の中間に位置する前記第１、第２膜厚部分よりもイオン交換基密度が低い第３膜厚部分とを有することを特徴とするイオントフォレーシス用両極性イオン交換膜。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−８６５３８（Ｐ２００８−８６５３８Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７０２２４（Ｐ２００６−２７０２２４）
【出願日】平成１８年１０月２日（２００６．１０．２）
【出願人】（５０７３７３６７８）トランスキュー リミテッド (7)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｒａｎｓｃｕ Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】６ Ｒａｆｆｌｅｓ Ｑｕａｙ， ＃１１−１５／０６， Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ ０４８５８０
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２日（２００６．１０．２）
【出願人】（５０７３７３６７８）トランスキュー リミテッド (7)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｒａｎｓｃｕ Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】６ Ｒａｆｆｌｅｓ Ｑｕａｙ， ＃１１−１５／０６， Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ ０４８５８０
【Ｆターム（参考）】
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