JP2939550B2 - イオントフォレーゼ電極 - Google Patents

イオントフォレーゼ電極

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、皮膚を通しての医薬品の人体内への投与
と、その改善に関し、とくに、消極的ではなく積極的
に、皮膚を通して通院様式で薬剤を投与するための方法
と装置の改善に関するが、さらに、イオントフォレーゼ
装置の効率の増大とその装置の製造法と使用法の改善に
関する。
最近イオントフォレーゼ技術に対する関心が高まって
いる。イオントフォレーゼは、塩酸リドカインや、ヒド
ロコルチゾンや、酢酸や、ふっ化物や、ペニシリンや、
デキサメタゾンりん酸ソーダその他多数の薬剤の皮膚を
通しての投与または供給に有効なことは知られていた。
おそらくイオントフォレーゼの最大の利用分野は、イオ
ントフォレーゼ法による硝酸ピロカルビンを使用しての
嚢胞性繊維症の診断である。
現在公知のイオントフォレーゼ装置においては少なく
とも２個の電極が使用されている。そしてこれらの電極
はどちらも皮膚の何れかの部分と緊密に電気的に接触を
するように配置する。『作用側』電極はそこからイオン
性薬剤が体内に送り込まれる電極であり、『非作用側』
すなわち接地電極は人体を経由して電気回路を閉じるた
めの電極である。薬剤を体の中に送り込む電気力を与え
るための電池またはその他の電流源を電極に接続する。
例えば、体の中に送り込もうとするイオン性物質が正に
帯電しているときは、正電極が作用側の電極となり、負
電極が回路を閉じる電極となる。もし送り込もうとする
イオン性物質が負に帯電しているときは、負電極が作用
側電極となり、正電極が非作用側の電極となる。勿論両
方の電極から同時に薬剤を送り込むことも可能である。
一般に、イオントフォレーゼ電極は薬剤の貯留器を持
ち、その代表的な形は例えばふっ化物また硫酸塩等の薬
剤の塩である。これらの貯留器は、例えばウエブスター
の米国特許第4,382,529号に開示されているような、あ
らかじめ形を作ったゲル体やヤコブソンの米国特許第4,
416,274号に開示されている固体接着体や、ヤコブソン
の米国特許第4,250,878号に開示されている流体貯留器
の形をとる。電流は、一般に金属板または金属箔層また
は導電スクリーンまたは薬剤貯留器中に分散した導電微
粒子の形の電流分配具によって流体貯留器に流す。
一般に、イオントフォレーゼ電極の電流分配具は、ス
テンレス銅や白金等の不活性材料で作られていた。しか
し最近は、薬剤の供給中にそれ自身が酸化または還元す
る電流分配具の使用が討議されている。電流分配具を使
用すると、不活性電流分配具を使用する場合に避けれれ
ない水の加水分解に伴うpHの変化その他の有害な変化を
避けることができる。電流分配具を使用する電極は、そ
の全部をこの出願に参照して含めるフィリップスその他
の米国特許第4,744,787号の中に開示されている。この
ような電極はまた、その全文をここに参照して含めるフ
ィリップスその他の同時出願（PCT/US89/04831）にも開
示されている。
電流分配具による水の加水分解の悪影響を避けるため
の別の方法はサンダーソンその他の公開PCT特許出願No.
WO 87/04936と、対応米国特許第4,722,726号が開示して
いる。この電極方式はまた、サンダーソンその他が、19
87号３月３号76巻の『ジャーナル オブ ファーマシュ
ーチカル サイエンス』p215〜218に『新規な心筋収縮
力増強カテコールアミンの非観血投薬：犬におけるイオ
ントフォレーゼ法対静脈注射』という記事にも記載され
ている。この電極方式では、不活性電流分配具が使用さ
れ、電極は、バッファを満たした上室とイオン性薬剤を
満たした下室とに分割されている。上室は、イオン選択
膜により下室から隔てられている。このように、明らか
に、バッファ液を満たした上室は、水の加水分解の悪影
響を和らげ、イオン選択膜は、薬剤を上室の内容物から
分離することが意図されている。流体貯留器を含む電極
においては、ヤコブソンの米国特許第4,250,878号の中
で開示されているように、薬剤の供給は一般に微孔性膜
を通して行う。一般にこのような膜は粒子を寸法で制限
するので、与えようとする薬剤イオンと同じかまたはよ
り小さいイオンはすべて通過させる。1987年２月３日の
シバリスの米国特許第4,640,689号には、半透過性膜を
持つゲル型薬剤貯留器を含むイオントフォレーゼ電極が
開示されている。この参考文献もまた、薬剤貯留器と半
透過性膜の間の『イオン選択性遮断ゲル』を提案してい
る。しかし、ゲルで遮断しようとするイオンのことは討
議していない。
発明の要旨 一般にイオントフォレーゼ電極は、投与しようとする
薬剤を透過させなければならないが、そのため、電極
は、その薬剤と同じかまたはより小さい分子種も透過さ
せることになることが多い。従って、薬剤の投与中に、
投与している薬剤と反対の電荷のイオンは、電極の中に
移動することが予想される。例えば、貯留器の中に、塩
酸プロプラノロールの形で調製されているプロプラノロ
ールを投与する電極では、正の薬剤イオンが投与され
る。電極は皮膚に当がうので、体組織または汗の中の塩
化ナトリウムが電極と皮膚の界面に存在することが予想
される。従って、電界の中で、正に帯電したプロプラノ
ロールのイオンが電極から外に移動すると、皮膚にある
塩素イオンは電極の中に移動し、代わりのイオン性担体
となる。塩素イオンは一般の薬剤イオンより小さいの
で、電界力のもとでより容易に移動する。そしてこのプ
ロセスのため、イオントフォレーゼ電極の効率が甚だし
く阻害されていると考えられている。
本発明では、薬剤イオンと同じ極性の帯電のイオンを
選択的に通過させる帯電選択性イオン通過膜を提案して
いる。この膜は、電極と皮膚の間の界面を越える反対帯
電イオンの移動を制約する。ナトリウムや塩素その他皮
膚に存在していて、代わりのイオン電流通路を作る恐れ
のあるイオンの動きはこうして押さえられる。薬剤貯留
器の中の他の移動性帯電担体を少なくすることによっ
て、イオン性薬剤の投与効率が増大する。
この電極は、先に述べた電流分配具を使用する場合特
に有効である。水の加水分解電圧より低い電圧で酸化ま
たは還元する電流分配具（例えば銀または銀／塩化銀）
を電流限定電源と共に使用することにより、水の加水分
解は、限定または除去される。このことは、その全文を
ここに参考引用したウンタレーカーその他の1988年２月
10日出願の米国特許第154,566号『イオントフォレーゼ
方式薬剤投与』の中でより詳細に討議されている。ま
た、この種の電流分配具は、やはりその全文をここに参
考引用したフィリップスその他の米国特許第4,744,784
号にも開示されている。電極における電気分解を除去す
れば、電極中の帯電イオン（OH-とH2O+）の形成を阻止
することができ、そのため、薬剤イオン以外の電流担体
イオンが少なくなり、電流分配具と帯電選択性イオン透
過膜の組み合わせにより、特に有利なイオントフォレー
ゼ電極が得られる。
図面の簡単な説明 図１は本発明を実施するイオントフォレーゼ電極の横
断面図である。
発明の詳細な説明 上記目的を達成するため、本発明は、図１に断面を示
すイオントフォレーゼ電極を使用する。この電極はここ
で金属箔または板として示されている電流分配具12を中
に納める非電導ハウジング10の中に取り付けられてい
る。電流分配具12はまた、スクリーンの形、または薬剤
貯留器16中の分散伝導微粒子の形も可能である。別の形
としては、電流分配具12は白金またはステンレス銅等の
インサートの形で製作することも可能である。
本発明のある実施例では、電流分配具12は容易に酸化
または還元できる電流分配具として作られている。投与
しようとする薬剤イオンが正に帯電しているときは、陽
極となる電極は銀等、容易に酸化する金属製の電流分配
具12を含み、薬剤は、イオン性銀と反応すると中性の帯
電となり、できれば、非溶解性の化合物を作る対イオン
を配合したものとする。その一例として塩化リチウムを
挙げることができる。電流分配具の中の銀は酸化する
と、貯留器16の中の塩素イオンと反応して塩化銀沈殿と
なる。リチウムの正イオンは自由に貯留器16の中を移動
できる。
投与しようとする薬剤イオンが負に帯電しているとき
は、陰極となる電極は銀／塩化銀等、容易に還元する材
質製の電流分配具12を含み、薬剤は、イオン性銀と反応
すると中性帯電となり、できれば、非溶解性の化合物を
作るような例えば銀またはサリチル酸銅等の対イオンを
配合したものとする。分配具12の塩化銀の部分の中のイ
オン銀は還元すると、遊離した塩素イオンは薬剤中に配
合されている銀または銅の対イオンと反応して不溶性の
塩化銀となるので、サリチル酸の負イオンは自由に貯留
器16の中を移動できる。
電流分配具12は電極を電源と便利に接続するためのス
ナップ継ぎ手14に接続されている。一般に、電極と共に
使用するこの種の電源は電流限定型であり、そのため電
極における電位は電極自身の化学特性により決まる。
薬剤貯留器16は、投与しようとするイオン性薬剤を含
む。イオントフォレーゼ法で投薬しようとする陰イオン
性薬剤の例として、リチウムとビロカルビンがある。イ
オントフォレーゼ法で投薬するのに適した陽イオン性薬
剤の例として、サリチル酸とふっ化物がある。この貯留
器はゲルの形が望ましいが、液体の形も可能である。薬
剤貯留器16は、投与しようとする薬剤以外はできるだけ
イオン性または容易にイオン化する物質は含まないこと
が望ましい。例えば、マトリックスは、ポリビニールア
ルコールゲルまたはラティンその他の1986年９月17日発
効のEPOの特許第0060451号が開示しているゲルの形のも
のが可能である。このEPO特許はその全文をここに参照
引用した。
貯留器16の下面には、電荷選択性イオン通過可能性膜
18をあてがう。この膜18は、貯留器16と電極をあてがう
患者の皮膚との間の界面となる。例えば、電極は負帯電
薬剤の投与に使用する場合は、膜18は陽イオン通過性膜
とする。陽イオンと陰イオンの選択性膜の例は、ジャー
ナル オブ ザ エレクトロケミカル ソサイエティ
1987年11月134巻11号p2745〜2749の『アクリルイオン輸
送ポリマー』の中でバレストラスその他が記載してい
る。その他の適当な陽イオン交換膜として、スチレンと
ヂビニールベンゼンのコポリマーにトリメチルアミンを
反応させて陽イオン交換膜としたものがある（マグロー
ヒル出版社、1979年、F.ロズリグエツ著、『ポリマーシ
ステムの原理』p382〜390参照。）。これらの記事は、
その全文をここに参照文献として引用する。その他、正
帯電薬剤の投与に関連して使用する適切な陰イオン通過
性物質としてスルフォン化スチレンポリマーまたはスル
フォン化フッ素樹脂、例えばデュポンの『ナフィオン』
膜がある。膜18は、貯留器16にあてがう前に投与しよう
とするイオン性薬剤で飽和させなければならない。ハウ
ジング10と膜16の外面には、貯留器16と膜18が貯蔵中に
乾燥することを防ぐためのはぎ取りライナー20が張りつ
けられている。
優先的実施例においては、適切に配合された薬剤と組
み合わせた電流分配具（例えば塩化リチウムと銀の電流
分配具）は薬剤と同じ極性の帯電のイオンが電極内に発
生することを防ぐ。貯留器16の外側に帯電した選択性膜
18を設けることは薬剤と反対の極性の帯電微粒子が貯留
器の中に移動することを実質的に阻止する。このよう
に、優先的実施例においては、送り込まれる帯電薬剤イ
オンはほとんど貯留器内のイオン性物質のみとなり、実
質的な競合は無いので貯留器中の移動は自由なはずであ
る。この結果、薬剤投与の効率は非常に増す。この膜は
また、挿入型電流分配具を使用するイオントフォレーゼ
電極の場合でも、少なくとも貯留器16の中の競合移動性
イオンの存在を少なくするために有効であると信じられ
ている。
このように、本発明は、非活性電流分配具を使用する
場合でも実用することができる。そしてこの方法は、特
に弱酸または弱アルカリの形の薬剤の投与の場合に有利
である。これらの電極では意図して水の加水分解を起こ
させ、分解生成物が薬剤と化合してイオン性の移動性分
子種を作るようにする。例えば、弱酸性の薬剤Ｄをイオ
ントフォレーゼ系の陽極の働きをする白金電流分配具を
含む薬剤貯留器の中に入れると、陽極において水の分解
が起こる時、余分の水素イオンは薬剤と結合して、実質
的に唯一の貯留器中の帯電種であるDH+を作る。これに
対応する弱塩基性薬剤使用の方式でも可能である。この
種の方式は、先に引用した参照組み入れのウンタレーカ
ーその他の特許出願第154,566号の中により詳細な記載
がある。
この出願の発明はまた、帯電選択性で薬剤と反対の極
性のイオンを通過させる膜を電流分配具に取り付けて利
用するフィリップスの前記同時出願の中に記載されてい
る電極にも適用できる。この場合、電流分配具に取り付
ける帯電選択性のイオン通過可能材料は、薬剤と反対の
極性のイオンを通過させる。この膜は、貯留器の中の薬
剤イオンと電流分配具の接触を妨げ、また電流分配具の
酸化または還元できるイオンの薬剤貯留器の中への通過
を阻止する。
以上本発明は、完成した使い捨て形の電極として開示
したが、この発明はまた、先に引用したラティンその他
のEPO特許が開示しているような取り外し可能または再
使用可能な電極に対しても有益であると信じられる。こ
の場合は、薬剤貯留器は、個別にパッケージし、イオン
選択性膜を含むものとなる。その貯留器と膜とは、イオ
ントフォレーゼ装置に常時取り付けておくこともできる
電流分配具に後から取り付けることになる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャハラン パトリック ティー. アメリカ合衆国 ミネソタ州 55316 チャンプリン ワンハンドレッドサーテ ィサード サークル 10871 (72)発明者 ブレネン ケネス アール. アメリカ合衆国 ミネソタ州 55432 フライドレイ タルメイジ ウェイ 160 (56)参考文献 米国特許4731049（ＵＳ，Ａ) 米国特許4640689（ＵＳ，Ａ) 米国特許4722726（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61N 1/30 A61N 1/04

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】導電性、電流分配部材と、前記電流分配部
    材を電流源に接続する手段と、前記電流分配部材と接続
    し、供給しようとするイオン性またはイオン化可能で浸
    透可能な薬剤を容れる薬剤貯留手段と、前記薬剤貯留手
    段の外側にあてがわれて皮膚接触する電荷選択物質とよ
    りなり、前記電荷選択物質が、前記薬剤貯留手段と皮膚
    との間に介在し、前記薬剤と同じ極性の電荷を持つイオ
    ンを選択するイオントフォレーゼ電極。
  2. 【請求項２】導電性、電流分配部材と、前記電流分配部
    材を電流源に接続する手段と、前記電流分配部材と接続
    され薬剤イオンと逆電荷の対イオンとに分離可能な薬剤
    を収容する貯留手段と、前記貯留手段の外側にあてがわ
    れていて前記薬剤と同じ極性の電荷を持つイオンを選択
    し、皮膚接触させる電荷選択物質とよりなるイオントフ
    ォレーゼ電極。
  3. 【請求項３】前記薬剤が水分中でイオン化可能な塩を含
    む請求項１または２のイオントフォレーゼ電極。
  4. 【請求項４】前記電荷選択物質がイオン交換物質からな
    る請求項１ないし３のいずれかのイオントフォレーゼ電
    極。
  5. 【請求項５】前記薬剤イオンが正の電荷を有し、前記イ
    オン交換物質が陰イオン交換物質である請求項４のイオ
    ントフォレーゼ電極。
  6. 【請求項６】前記薬剤イオンが負の電荷を有し、前記イ
    オン交換物質が陽イオン交換物質である請求項４のイオ
    ントフォレーゼ電極。
  7. 【請求項７】一面側を皮膚上に置けるようにした貯留手
    段の他面側に取り付ける電流分配部材を有する電極構造
    体中に、選択したイオン性またはイオン化可能な薬剤を
    入れて前記貯留手段から前記薬剤が皮膚へ浸透可能と
    し、前記貯留手段を、前記薬剤と同じ極性の電荷を持つ
    イオンを通過させる物質で作られた電荷選択手段と接続
    して前記電荷選択手段を皮膚と前記貯留手段との間に介
    在させ得るようにするイオントフォレーゼ電極の製作
    法。
  8. 【請求項８】イオン性投与薬剤を選択し、水の加水分解
    に必要とするより低い電圧の印加により容易に酸化また
    は還元する物質で作った電流分配部材を選択し、この電
    流分配部材を作る物質と反応する対イオンを前記イオン
    性薬剤に配合し、前記物質が酸化または還元した後に電
    気的に中和した化合物とし、この中和したイオン性薬剤
    をこのイオン性薬剤が浸透できる貯留器に収め、この貯
    留器の外側にイオン性薬剤と同じ極性の電荷を持つイオ
    ンを通過させる前記電荷選択物質をあてがうようにする
    イオントフォレーゼ電極の製作法。
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