JPH01280476A - 電極によりひき起される皮膚傷害を最少限に抑える装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、イオントフオレーゼ治療のような電気的治療
において一般的に遭遇する皮膚刺灘および熱傷を最少限
に抑え、または無くす方法および装置に関するものであ
り、更に詳しくいえば、そのような刺激および熱傷の一
般的な原因である、溶液からの腐蝕性イオンまたは水酸
イオンを除去するためにイオン交換媒体または犠牲電極
を挿入する方法および装置に関するものである。

（従来の技術） 電気刺激治療すなわちイオントフオレーゼ治療のために
広範囲の電極が用いられている。医学的ガルバニズムは
、薬物を患者の皮膚内に注入することかない「ストレー
トな」ガルバニック電流の供給である。ストレートなガ
ルバニック電流は、２個のバイオ電極の間を流れる著し
く一方向の直流電流と述べることができる。著しく一方
向の流れが存在する限りは、その電流には脈動する直流
が含まれる。イオントフオレーゼというのは、損われな
い膜を通じて薬物を投与するために電気的手段を使用す
ることを指すものである。医学的ガルバニズムと同様に
、イオントフオレーゼは、患者の皮膚へのほぼストレー
トなガルバニック電流の供給を要する。

（発明が解決しようとする課題） 従来の装置における主な問題の１つは、バイオ電極が患
者へ接続される場所の組織の熱傷である。

皮膚すなわち組織が然１易を受けると、その熱傷を生じ
た部分の抵抗値が低くなって、より多くの電流が流れる
ことができるようになって、その部分でイオンが移動す
ることになる。これは皮膚その他の組織に重い熱傷をひ
き起す危険をもたらす。

バイオ電極と皮膚その他の組織の接触場所に切り傷があ
ると、イオンがその切り傷へ向って移動してその切り傷
に集中し、熱傷の危険を一層高める。

この問題に対する一般的な対応はバイオ電極の接触面積
を広くして、皮膚に付むされる腐蝕性または酸性イオン
の化学物質をより広い面積にわたって拡散させることで
あった。小さいバイオ電極は使用および取扱いが容易で
ある。たとえば歯科用のプローブは患者の口の中で使用
するために小型のバイオ電極を必要とする。

本願の発明者達は、熱傷および刺激をひき起す原因が、
それらのバイオ電極の下に現われる有害なイオンにある
ことをつきとめた。更に詳しくいえば、患者の皮膚に電
極が湿った状態で接触した時にｉ′Ｅ極（正出力）と負
極（負出力）に姻が電解的に発生される。電気化学的な
法則と、種々の元素のイオン化傾向の違いとのために、
水酸イオン（ＯＨ−）と水素ガス（町）が負極に現われ
、水素イオン（Ｈ＋）またはヒドロニウムイオン（ＨＯ
”）および酸素ガス（０２）が正極に現われる。

イオントフオレーゼは、治療目的のために、患者の皮膚
に取付けられているバイオ電極の間に電流を流すことに
より皮膚を通じて薬物を注入することを含む。この場合
には患者はバイオ電極の間の電気的負荷である。薬物ま
たはイオンを含んでいる溶液が、薬物と同じ電荷を有す
る第１のバイオ電極の下側に置かれる。溶液と皮膚を通
じて流れる電流のために、イオンが溶液から皮膚を通っ
て移動する。電荷が薬物とは逆である第２の電極すなわ
ち戻り電極は、一方のバイオ電極から他方のバイオ電極
へ流れるような場所に置かれる。それから技師は患者の
痛みしきい値のレベル以下の電流を選択し、皮膚に接触
している薬物を通じて電流を適切な長さの時間だけ流す
。それらのバイオ電極を通じて流された電流はイオンを
皮膚中に移動させる。この技術はいくつかの科学雑誌に
おいて論じられてきた（たとえば、ファーマシューチカ
ル・リサーチ（Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｌｃａｌ　Ｒｅ５
ｅａｒｃｈ　）３：　　３１８、（１９８６）所蔵のタ
イル（Ｔｙｌｅ）とブラビーン（Ｐｒａｖｃｃｎ　）の
「レビュー・オブ・イオントフフォレチック・デバイセ
ス拳フォー・ドラッグ・デリバリ　（Ｒｅｖｉｅｗ　ｏ
ｌ’　１ｏｎｔｏｐｈｏｒｅｔｌｃｂｃｖＩｃｃｓ　ｒ
ｏｒ　Ｄｒｕｇ　Ｄｃｌｌｖｃｒｙ　）　Ｊと題する論
文、およびＪ、Ａｏ＋、Ａｃａｄ、ＤｃｒｌｆｌａＬｏ
ｌ、　　１５　：　６７１〜６８４　（１９８６）所蔵
の、スローン（Ｓｌｏａｎ　）およびソルターニ（Ｓｏ
ｌＬａｎｌ　）の「イオントフオレーゼ−イン争ダーマ
トロジ−（ＩｏｎＬｏｐｈｏｒｅｓｉｓＩｎ　Ｄｅｒｍ
ａｔｏｌｏｇｙ）　Ｊと題する論文を参照されたい）。

また、米国特許第４，４１６，２７４号を含めたい（つ
かの特許も参照されたい。皮膚に電気的に接触させるた
めに一般的にａ用であるバイオ電極の例が米国特許第３
，８６２，６３３号、第３，９４５，３８４号および第
３．　９７３゜５５７号の各明細書に記載されている。

イオントフフォレチック熱傷を最少限に抑える試みが米
国特許第４．１６４，２２６号および第４．２１１，２
２２号の各明細書に開示されている。それらの明細書に
は、水酸イオンを物理的に吸収する厚いウールの介在物
すなわちハウジングを使用する技術が開示されている。

しかし、それらのハウジングは正極から来る塩酸を阻止
する効果は低い。これに関して、正極における傷害をひ
き起すイオンを制御することがとくに重要である。

というのは、患者にイオントフフオレチックに投与され
る大多数の医薬化合物は正極の下に置かれるからである
。

したがって、有害なイオン、電極の近くで電解的に発生
されるたとえばヒドロニウムイオンまたは水酸イオンの
刺激を減少させることがとくに望ましい。１つの解決技
術においては、重炭酸ソーダ（Ｎ　ａ　ＨＣＯａ　）溶
液を加えることにより中和された。米国特許第４，４１
６，２７４号明細書には、イオントフフォレチック熱傷
を減少させるためにりん酸塩緩衝溶液を使用する技術が
開示されている。しかし、その緩衝溶液は、薬物と化学
的に相互作用し、または皮膚を通じて注入するのに薬物
と競合する、というような望ましくない副作用を持つ。

したがって、バイオ電極更に詳しくいえばイオントフフ
ォレチックバイオ電極の開発および使用にたずされって
きた人たちは、皮膚の望ましくない使用および熱傷を生
ずることなしに、治療中に患者の皮膚に広範囲に接触す
ることを可能にする改良された方法および装置の必要を
長い量感じていた。

（課題を解決するための手段） 簡単かつ一般的にいえば、本発明は、皮膚に傷害をもた
らす白°害なイオンをよりおだやかな化学物質に交換し
て、従来のバイオ電極のような有害な副作用なしに患者
の皮膚に長時間接触させることを可能にする新規かつ改
良した方法および装置を提供するものである。

基本的には、本発明は、ヒドロニウムイオンまたは水酸
イオンを、それらのイオンの一層おだやかな温間等イオ
ン、たとえば遊離ナトリウムイオン（Ｎａ）または遊離
塩素イオン（ＣＩ″″）に、イオントフォレチック処置
等のようなバイオ電極環境において、交換する改良した
バイオ電極を施す方法および装置に関するものである。

本発明の好適な実施例においては、たとえば、イオン変
換物質、たとえば水酸イオンまたはヒドロニウムイオン
をＣＩ−またはＮａ＋と交換するイオン交換樹脂が出力
電極と患者の皮膚の間に置かれる。その結果、酸性イオ
ンまたは腐蝕性イオン、たとえばＨ＋またはＯＨ−が他
のイオンたとえばＮａ＋またはＣ１−に交換されること
により皮膚の刺激および熱傷を減少する。

皮膚の傷害を減少する本発明の別の方法および装置は、
金属電極と皮膚の表面の間に腐蝕性金属を挿入すること
を含む。腐蝕性金属は、刺激イオンと反応して、傷害を
ひき起すことがより少ない化合物たとえば金属酸化物に
それらのイオンを酸化または還元するための犠牲電極す
なわち化学的おとりとして作用する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図示のように、本発明は、とくに電気治療またはイオン
トフォレチック治療環境等においてバイオ電極を用いる
時に、皮膚の傷害を減少するための方法および装置に主
とじてに関するものである。

本発明のバイオ電極１０が患者の腕の典型的な位置にあ
てられている手、１子が示されている。そのバイオ電極
には、バイオ電極があてられている患者の皮膚に与える
傷害を減少させる新規な構造が設けられている。もちろ
ん、このバイオ電極は、本発明の原理を外れることなし
に、患者の身体のどこにでもあてることができることが
わかるであろう。

第２〜４図に最も良く示されているように、バイオ電極
１０は、少なくとも１つの内部空所１４を形成するハウ
ジング１２を含む。このハウジング１２の内部に配置さ
れている金属電極１６が電源１７へ接続される。その電
源は典型的には安定化直流電源である。１％ウジングの
内部の金属電極１６と患者の皮膚の間にはイオン変換物
質１８が含まれる。

イオントフォレチックに使用するために、バイオ電ｔ！
１Ｉｉ１０は、患者にイオントフオレチックに施す化合
物を受け、放出する施与剤２０を含む。施ｔ５−剤２０
は、イオントフォレチック化合物を受けて、放出するた
めに適当な任意の物質、たとえば繊維パッドまたはゲル
を用いることができる。施り、剤２０は患者の皮膚に直
接に接触し、化合物を患者の皮膚内に注入させるための
電流を供給する電源１７へ接続される。施与剤２０とイ
オン変換物質１８の間に挿入されている保持器２２がイ
オン変換物質をハウジング１２の内部で金属電極１６と
患者の皮膚の間に保持する。

したがって、金属電極１６の近くで電解的に発生された
有害なイオンはそれほど有害でないイオンすなわちあま
り傷害をひき起さないイオンに交換され、イオン変換物
質１８へ送られて、有害なイオンを溶液から効果的に除
去する。説明のために、「有害な」イオンすなわち「傷
害をひき起す」イオンのことを、酸または塩基、たとえ
ばＨＣＩまたはＮＡＯＨの溶解化により発生されたイオ
ン構成ヒドロニウムおよび水酸化物のイオンと、それら
のイオン化等価物質と定義できる。もワとも、この定義
は本発明を限定するものではない。それらの有害なイオ
ンをよりおだやかなイオンすなわち刺激の少ないイオン
に交換することにより、患者の皮膚への刺激や熱傷が軽
くなる。

本発明の改良したバイオ電極１０により、それぞれのバ
イオ電極の下側に電解的に発生される有害なイオンを交
換し、還元し、または酸化するための比較的安価で、簡
単な方法および装置が得られる。たとえば、患者の皮膚
に接触しているイオントフォレチックバイオ電嵐１０に
電流を流すことによりひき起される刺激または熱傷は大
幅に減少させられる。イオントフォレチックバイオ電極
１０は食塩溶液たとえば体液、または塩化ナトリウムが
溶解している人工溶液とともに一般的に用いられる。イ
オントフォレチックバイオ電極１０のイオン変換物質１
８は、傷害をひき起すイオンを溶液から除去するために
、遊離水酸イオン（Ｈ＋）またはヒドロニウムイオン（
Ｈ３Ｏ＋）を還元し、水酸イオン（ＯＨ−）を酸化し、
またはそれらのイオンをＮａまたはＣＩと交換する。

更に詳しくいえば、ハウジング１２は、バイオ電極１０
の構造の種々の他の要素を支持し、位置させる手段を構
成する。第２〜４図に示すように、ハウジング１２は、
患者の皮膚に接触するための開かれた皮膚接触端部２６
と、閉じられた後端部２８とを有する。その後端部は患
者の皮膚から離されている。ハウジング１２は全体とし
てコツプ形であって、内部空所１４を有する。後端部２
８に隣接する底壁３０が後端部をほぼ閉じる。電気的接
触手段３３を貫通させる穴３２が底壁３０に形成される
。患者の皮膚へのバイオ電極１０の取付けを容易にする
ために、ハウジング１２のリップ３８から半径方向外向
きに環状フランジ３６が延びる。

第２図と第３図に示すように、改良したバイオ電極１０
は、ハウジング１２への保持器２２の取付けを容易にす
るために、コツプ璧４４から半径方向内向きに延びる環
状槽４１を含むことができる。

たとえば、電流を生ずる電池その他の手段のような電源
１７が電気的接触手段３３、たとえば導電体の線または
帯、により、ハウジングの内部空所１４の底壁３０に設
けられている金属電極１６へ電気的に接続される。金属
電極１６が電源１７の陽極と陰極のいずれへ電気的に接
続されるかに応じて、金属電極１６はそれの近くで発生
されるそれぞれの刺激性イオンの作用に抵抗するのに最
も適する材料で製作される。たとえば、ステンレス鋼は
ＮａＯＨに適合するからステンレス鋼は負極（陰極）に
用いることが好ましく、正極（陽極）には白金が好まし
い。しかし、経済的にするために、アルミニウムまたは
アルミニウム合金、たとえば、アメリカ会衆国力リホル
ニア州フオンタナ（Ｐｏｎｔａｎａ　）所在のカイザー
・アルミニウム（Ｋａｌｓｃｒ　Ａ１ｍ１ｎｕｓ）によ
り販売されているアルミニウム１１００を使用できる。

金属電極１６と患者の皮膚の間で、内部空所１４の内部
にイオン変換物質１８が設けられる。

本発明の一実施例においては、第２図に示すように、イ
オン変換物質イオン交換樹脂である。イオン交換樹脂と
いうのは、同相と液相の間でイオンを可逆交換させ、固
相の永久的な変化が存在しないような任意の物質と定義
できる。固体はイオン交換樹脂である。イオン交換樹脂
は、多数の結合場所が取付けられている固体有機ポリマ
ーバックボーンである。それらの有機場所は可動イオン
たとえばＣＩ−、ＯＨ−、Ｎａ＋またはＨ＋に結合する
。食塩含有媒体または塩化ナトリウムを含んでいる体液
はイオントフォレチックバイオ電極１０にしばしば接触
する。したがって、Ｎａ＋とＣ１−に結合しているイオ
ン交換樹脂はとくに有用である。本発明の実施に典型的
に用いられている特定のイオン交換樹脂はＣＩ″″をＯ
Ｈ″″と、Ｎａ＋をＨ＋と交換するが、他の用途におい
て交換するためにその他のイオン交換樹脂を用いること
もできる。たとえば、含まれる反応は下記の通りである
。

陽イオン交換　ＲＣ１＋ＯＨ−−ＲＯＨ＋Ｃ１−σ　　
　　　　　　　　　　　　　　σ陰イオン交換　ＲＮａ
＋Ｈ”　−ＲＨ＋Ｎａ”σ　　　　　　　　　　　　　
　σ その結果、陽イオン交換樹脂は上記可逆結合により遊離
水酸イオンを遊離塩素イオンへ変換する。

陰イオン交換樹脂は遊離水酸イオン（たとえば溶解され
た塩酸）をａＭＮａイオン（たとえば溶解された塩化ナ
トリウム）へ変換する。このようにして、有害なイオン
は刺激がより少ない塩等価物質へ変換されて、皮膚への
刺激と熱傷を最少限に抑える。

この分野において広く知られているように、それらのイ
オン交換樹脂は、使用後に少なくとも５％のＮａＣ１溶
液中にソーキングすることにより再生、再使用できる。

食塩溶液中にソーキングした後で、樹脂を脱イオン水で
洗浄して再生食塩を除去する。樹脂は定型的には小さい
球の形で用いられる。それらの小球の寸法は２００／４
００メツシユ（細かい粉末）から２０１５０メツシユ（
小さい均粒）まで変化できる。

本発明の実施において、第２図に示されているものに類
似する、直径が約２．５４ｃ＋＋＋（１インチ）のバイ
オ電極１０に用いられる樹脂１立方印（Ｃ，Ｃ，）が、
イオントフォレチック熱傷（陰極）を生ずるようになる
までに、約１２０ミリアンペア−分（ｍａ−１ｎｓ　）
持続する。このことは、約６ＩＩａ−ｗｉｎｓでイオン
トフォレチック熱傷を生ずるようになる、樹脂を含まな
い制御電極と比較される。ミリアンペア−分というのは
、ミリアンペアに、電流が流される時間（分）を乗じた
もので表される電流の量として定義される。熱傷という
のは、バイオ電極場所における皮膚の灰色がかった／赤
色の点の表現であると定義された。熱傷が生じたかどう
かを調べるために、バイオ電極を皮膚から定期的に離し
た。樹脂の体積を約２ｃ、　　ｃ。

に増すと、熱傷を起さない治療時間が約１４５ｍａ−ｍ
１ｎｓ　　（２１％）増加した。

本発明の実施における最初の実験の結果、特定の寸法の
樹脂メツシュは結果に何ら影響を及ぼすことがないよう
であることが判明した。下記の第１表を参照されたい。

第１表 ２．　０ｉａをバイオ電極に流した後で熱傷を起すまで
の治療時間 樹　脂　　　　　寸法（量） ２００／４００メツシユ（１ｃ　ｃ）　　　５８分２０
１５０メツシユ（ｌｃｃ）　　　　　　５６分２００／
４００メツシユ（２ｃｃ）　　　７０分２０１５０メツ
シユ（２ｃｃ）　　　　　　７５分また、バイオ電極１
０に用いられるイオン変換物質１８の種類は金属電極１
６の極性に依存する。

たとえば、アメリカ合衆国ミシガン州ミツドランド（Ｍ
ｉｄｌａｎｄ　）所在のダウ・ケミカル・カンパニー　
（Ｄｏｖ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＣｏＢａｎｙ）によりｒ
ＤＯＷＩＥＸ　Ｊとイウ商標で販売サレテイルＡＧｌ−
Ｘ８２００／４００メツシユの陽イオン交換樹脂が水酸
イオンとの交換能力が高いために、陰極の近くに用いら
れる。

同様に、上記ダウ・ケミカル。カンパニーによりｒＤＯ
ＷＥＸ　Ｊという商標で販売されている５０ＷＸ８　２
００／４００メツシユと、ＸＵＳ−４００９０００２０
１５０メツシユ（ナトリウムの形！ｒ３）との少な（と
も一方の陰イオン交換樹脂が水酸イオンとの交換能力が
高いために、陰極の近くに用いられる。これにより、そ
れぞれの電極の近くで発生された特定のイオンの除去が
容易になる。

皮膚に傷害を与えることに加えて、水酸イオンとヒドロ
ニウムイオンは導電性が高く、そのために治療効率が影
響を受ける。イオントフォレチック治療中は、患者の皮
膚を通じて注入する望ましい薬物と競合する、電解的に
発生され、または自然に存在するそれらのイオンを最少
限に抑えることが重要である。制限されなければ、それ
らの望ましくないイオンは薬物イオンとともに患者の皮
膚を通じて注入されるから、患者に施与される薬物の量
が指定されたｍａ−ａ＋　ｌｎｓの量だけ減少する。

導電性が非常に高い態様のヒドロニウムイオンと水酸イ
オンをＮａ＋イオンまたはＯＨ−イオンと交換すること
により、競合するイオンの作用が低下して、より多量の
薬物を注入できることになる。

陰極の近くで電解的に発生される水酸化ナトリウムを中
和するために緩衝物質を用いると、より多数の競合イオ
ンが導入されるばかりでなく、注入される薬物と緩衝物
質が化学的に反応することになる。その結果として、イ
オン交換樹脂を使用すると、ヒドロニウムイオンおよび
水酸イオンをよりおだやかなイオンと単に交換するだけ
で薬物の受ける妨害が減少する。

第３図に示すように、本発明の更に別の実施例において
は、イオン変換物質１８はイオン交換膜またはイオン交
換シート５０、アメリカ合衆国プラウエア州つィルミン
トン（ＷＩＩｓｌｎｇＬｏｎ）所在のデュポン（Ｄｕｐ
ｏｎＬ）によりｒＭＡＩ’１ＯＮＪという商標を付して
販売されている陰イオン交換膜の態様とすることができ
る。この物質のシートの厚さは全体として約０．１２７
＋ａｍ＋（０，００５インチ）であって、希望に応じて
イオントフオレチックバイオ電極の形に合わせて切断で
きる。約１または２立方国のイオン交換樹脂にイオン交
換特性が等しいそれらのシートの数、たとえば約５〜２
０枚、を施与剤２０と金属電極１６の間に挿入して、電
解的に発生された有害なイオンを、よりおだやかなイオ
ンに交換でき、たとえばＨをＮａ　　と、ＯＨ″″をＣ
Ｉ−と交換する。

施与部材２２０は金属電極１６と患者の皮膚の間に、金
属？１１Ｓ極１６と電気的および流体的に通じるように
して、かつ患者の皮膚に接触して位置させられる。施与
剤２０は使用する薬物または導電性媒体を受けて、放出
できる任意の物質、たとえば羊毛、合成繊維、天然繊維
、導電性ゲル、またはそれらの性能をＨするその他の任
意の物質で構成できる。たとえば、ニューヨーク所在の
アメリカン・フェルト（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｅ１ｔ　
）により販売されている整形外科用フェルトの厚さが約
３．２ｍｍ（８分の１インチ）である吸収性パッドを使
用できる。患者に施与するために必要な希望の量の薬物
または導電性媒体を保持するために十分な保持能力を施
与部材２０は持たなければならない。施与部材２０とし
て導電性容器の内部に放出できるようにして含まれる含
浸された導電性ゲルまたは薬物、たとえば含浸された円
板、または前記イオン交換膜で構成された容器も使用で
きる。

イオン変換物質１８がイオン交換樹脂またはイオン交換
膜の態様をとる場合は、イオン交換樹脂を内部に保持す
るために保持部材２２は内部空所１４の内部に配置され
る。第２図および第３図に示すように、保持部材２２は
、たとえば、流体またはイオンは通すが、イオン交換樹
脂、すなわち、イオン変換物質１８は保持するような寸
法の穴すなわち通路を有し、金属電極１６に非常に近接
して設けられるプラスチックスクリーンで構成できる。

保持部材２２はイオン交換樹脂を患者の皮膚と金属電極
１６の間にも保持する。保持部材２２は、イオン交換樹
脂の容器のための閉じられた副空所５６を形成するため
に内側へ延びる環状の棚４１の１番上に設けることがで
きる。保持部材２２は、水は通すが、イオン交換樹脂は
通さない布製の袋（図示せず）で構成することもできる
。

その袋の中にはイオン変換物質１８が入れられる。

こうすることにより保持部材２２を拘束し、その内部の
イオン交換樹脂を容易に取換えることができる。また、
保持部材２２は、アメリカ合衆国ミネソタ州エデン・ブ
レーリー（Ｅｄｅｎ　Ｐｒａｉｒｉｅ）所在のレクチツ
ク・コーポレーション（Ｌｅｃｔｅｃｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ　）により販売されているような導電性接着シー
トで構成することもできる。

第４図に最もよく示されているように、保持部材２２は
電導電圧接着剤または電極ゲルマトリックス４３で構成
することもできる。その内部にイオン交換樹脂が埋込ま
れる。電極ゲルマトリックス４３は金属電極１６の表面
へ付着でき、または施与剤２０の底面６０へ付着して金
属電極と保持部材の間にイオン交換樹脂を保持できる。

また、電極ゲルの導電性のためにイオン電荷がイオン交
換樹脂以上に広く分布させられてそれの効果を高める。

そのような電極または接着性ゲルの例が、アメリカ合衆
国ニューシャーシー州オレンジ（Ｏｒａｎｇｅ）所在の
バーカー・ラボラトリーズ（Ｐａｒｋｅｒ　Ｌａｂｏｒ
ａｔｏｒｉｅｓ　）によりｒｓｐｅｃｔｒｅ　ａｅｏ　
ＪｒｓＩＧ）ＩＡ　にＥＬ　Ｊ　、　　ｒＴＥＮｓＩＶ
Ｅ　Ｊという商標で販売されている。

たとえば、イオン交換樹脂を保持するためのゲルマトリ
ックス４３の１つの特定の用途においては、前記ダウ・
ケミカルからの陽イオン交換樹脂ＸＵＳ−４０２５１，
００（塩化物の態様）および前ｉ己パーカー・ラボラト
リーズ１こよりｒｓｐｅｃｔｒａ　３８０　Ｊ、ｒｓＩ
ＧＭＡ　Ｃ１’：Ｉ、　Ｊ、ｒＴＰＮｓＩＶＥ　Ｊとい
う商標で販売されている導電性電極または接着性ゲルを
ほぼ等しい場合、たとえばほぼ五分五分の割合で混合し
た。各混合物の約１ｃｃを、第４図に示されているバイ
オ電極に構造が類似する、直径約２５．４ｍｍ（１イン
チ）のバイオ電極の内部に置いた。それから、そのバイ
オ電極１ｏを被験者の皮膚に取付けた。陰極交換樹脂を
用いる第２のイオントフォレチックバイオ電極１ｏを同
様にして製造した。このバイオ電極を通じて２．　　Ｏ
Ｓａの電流を異なる時間の間流した。その試験の結果を
第２表に示す。

第２表 電極ゲル　　　　　　　　２．Ｏｓａを流した時の経過
時間 ５ｐｅｃｔｒａ　３６０　　　　　　　９０分ＳＩＧＭ
Ａ　ＧＥＬ　　　　　　　　　６０分子ＰＮＳ　Ｉ　Ｖ
Ｅ接む剤導電性ゲル　　６０分取付けたバイオ電極の下
側の皮膚にはイオントフォレチック熱傷が見られなかっ
た。実際に、経過時間は、バイオ電極の間の電流の流れ
が停止させられるまでの時間を示すだけであって、熱傷
が起きたことが被験者により知覚されるまでの時間を示
すものではない。このように、導電性ゲルとイオン交換
樹脂の混合物を使用すると、患者の皮膚に接触している
バイオ電極の１８１に流すことができる時１ｆ３Ｊを、
皮膚に刺激を与えたり、熱傷を起すことなしに大幅に長
くすることができる。

更に、電極ゲルとイオン交換樹脂の混合物を乾燥させた
後で、その混合物をのり状から固体円板状に変え、それ
から円板状と施与剤２ｏをタップ水で飽和させることに
より混合物を可溶性とし、２、　　Ｏａ＋ａの電流を１
時間にわたって流したが、被驕者の皮膚には容品に見つ
け名ことができるような傷害は生じていなかった。

本発明の更に別の実施においては、イオン交換樹脂と導
電性電極ゲルの混合物の薄い、たとえば約０．１２７鰭
（０，００５インチ）、の層を施与剤２０の表面６０に
付着した。それから２．Ｏｍａの電流をバイオ電極へ１
時間流したが、容易に見分けられる皮膚傷害は生じなか
った。

第５図に最もよく示されているように、改良したバイオ
電極の別の実施例は、一対の電解質セルまたは電気的に
分離された一対のバイオ電極部分６１．６２と、電流を
施与剤２０′と２０′の間に供給する電源１７とを有す
る、全てを備えたイオントフォレチック回路である。

第５図を参照して、ハウジング１１２はイオン変換物質
１８を受ける第１の内部空所１４′と第２の内部空所１
４′を形成する。第２の内部空所１４′は、第１の内部
空所１４′の周囲に、円筒形の共通分割壁７０により分
離されて同軸状に形成できる。ハウジング１１２は第３
の空所１１６も含む。その第３の空所はハウジングの閉
じた後端部１２８の所に形成される。第３の空所は必要
な電流を施与剤パッド２０′と２０１の間に供給するた
めの電源１７、たとえば標準のニッケルーカドミウム電
池またはリチウム電池を受ける寸法に形成される。ハウ
ジング１１２は、バイオ電極部分６１と６２を相互に電
気的に分離するために適当な絶縁材料で形成できる。

ハウジング１１２の内部には、第１のバイオ電極部分６
１と第２のバイオ電極部分６２が電源１７の陽極と陰極
に電気的に通じた状態で配置される。第５図においては
、参照番号３３′。

３３’　、１６’　、１６’　、１７．１８’　、１８
’　。

２０’　、２０’　、２２’　、２２’　、３６’　。

４１’、４１’は第２図を参照して述べた、はぼ同じま
たは類似の特性を持つ、類似の要素または対応する要素
を示すものである。

第５図に示されている構造では、別々のバイオ電極部分
６１と６２は共通分割壁７０により互いに電気的に分離
された状態で近接して配置される。

その結果、施与剤２０′と２０１が皮膚に接触すると、
薬物をイオントフォレチック的に皮膚内に注入できる。

次に、第５図に示されている、必要な要素の全てを備え
たイオントフォレチック回路の変更例が示されている第
６図を参照する。この実施例はゲルマトリックス４３′
を含む。このゲルマトリックスについては、第４図を参
照して詳しく説明した。本発明のバイオ電極１０の変更
例が第６図に最もよく示されている。

ハウジング１１２′はより大きい内部空所１４′を有す
る。この内部空所は電源１７の陽極と電気的に通じてい
る。実際に、第２の内部空所１４′は第１の内部空所１
４′を囲むことはない。

その代りに、第２の内部空所１４′はフランジ３６′の
１番上の表面に通じる。フランジ３６′の１番上の表面
で形成された平面は、共通分割壁７０′の頂部により形
成されている平面に対してくぼんでいる。

ある場合には、施与剤はゲルと吸収性フェルトパッドの
両方で構成できる。たとえば、第６図においては、吸収
性パッドの態様の施与剤２０′だけが示されている。こ
の施与剤２０′は電源１７の陽極へ電気的に通じている
。このように、施与剤２０は吸収性パッド２０′または
導電性ゲルの層９０で構成できる。導電性ゲル層９０は
、たとえば環状フランジ３８′の上面上に付着される導
電性ゲル層９０は金属電極１６′と患者の皮膚の間にイ
オン変換物質１８′を保持する。また、導電性ゲル層９
０は、第１の内部空所１４′を囲む第２の内部空所１４
′の必要性を減じて第２の内部空所の寸法を小さくし、
第１の内部空所１４′を第２の内部空所より不釣合に大
きくできる。こうすることにより、薬物を注入するため
により大きい施与剤２０′を金属電極１６′の上に設け
ることができる。施与剤２０′は患者の皮膚に接触し、
正金属電極１６へ電気的および流体的に通じるように位
置させられる。

第７図に最もよく示されているように、歯科および皮膚
科において使用するためのバイオ電極′１０の別の実施
例が設けられる。ハウジング１１２′は、延長部１１６
の内部に形成された空所１１４の中に受けられる寸法に
製作される。また、ハウジング１１２′は共通分割壁７
０の頂部に延長部８８ををする。この延長部８８はハウ
ジング１１２′のリップの頂部９２により形成された平
面の上方へ突き出る。延長部８８は、患者の皮膚と電源
１７’を通じる以外は、バイオ電極部分を電気的に分離
された状態に維持することにより、２つの施与剤２０′
と２０′を互いに電気的に分離することを助ける。たと
えば、流体たとえば患者の口の内部のだ液すなわち水に
より施与剤２０′と２０″を短絡できる。したがって、
延長部８８は流体膜を通じての２個のバイオ電極２０′
と２０″を通る回路の短絡を減少する。

更に、第７図に最もよく示されているように、延長部８
８が突き出ても施与剤２０′と２０″が皮膚または歯ぐ
きに接触し続けることを助けるために、施与剤２０’　
、２０’の向きを調節できる。

更に詳しくいえば、環状の棚４１′と４１′または施与
剤２０′と２０′により形成された水口１お面が水平か
ら傾斜させられる。たとえば、ハウジング１１２′の中
心長手軸に最も近い部分が、半径方向の周縁部より後部
１２８′により近い。その傾斜は水平から約３〜７度で
あるが、約５度が好ましく、更にバイオ電極１０の頂部
を希望の組織たとえば患者の歯ぐきに合致させる。

第８図に示されている更に別の実施例においては、イオ
ン変換物質１８′は犠牲電極１００の態様をとる。その
犠牲電極は、イオン化状態を減するとともにヒドロニウ
ム（Ｈ２Ｏ）イオンを水に酸化し、または；ＩＩＨ水酸
イオン（ＯＨ−）を金属酸化物錯体に還元する腐蝕性金
属で構成できる。

犠牲電極の実施例においては、有害なイオンは刺激の少
ない酸化−還元状態へ還元または酸化される。前記した
ように、こうすることにより、イオントフォレチックバ
イオ電極１０が患者の皮膚に接触した時にひき起こされ
ることがある刺激または熱傷も減少させられる。

たとえば腐蝕性金属の円板で構成された犠牲電極１００
を含むバイオ電極１０が金属電極１６と皮膚の表面の間
に挿入される。犠牲電極１００は金属電極１６に非常に
近接して配置されるが、金属電極１６に直接接触するこ
とはない。金属電極１６に電流が流れると、電解的に発
生されたイオンが腐蝕性金属と反応して無くされる。た
とえば、亜鉛（Ｚｎ）は、下記の反応式に示すように、
有害なイオンを両性的に変換し、または消費する。

アルカリ溶液中では ２Ｈ２０＋Ｚｎ　（ｍ）＋４０Ｈ”−−−−Ｚｎ　（Ｏ
Ｈ）　４２−＋Ｈ２（ｇ）また、酸性溶液中では、 Ｚｎ　（Ｓ）＋２Ｈ−Ｚｎ＋２＋Ｈ２（ｇ）犠牲電極の
マグネシウムおよびマグネシウム合金、亜鉛、および各
紙のアルミニウムで構成されるものも含む。鉄イオンと
反応させて塩化鉄を生成させるために、陰極セルに鉄合
金を使用できる。金属電極１６に用いている金属よりガ
リバニ列が高いその他の金属も使用できる。適切なガニ
バニ列が、１９６０年にマグロウ−ヒル・ブック・カン
パニー　（ＭｃＧｒａｖ−１１１１１−Ｂｏｏｋ　Ｃｏ
ｍｐａｎｙ、Ｉｎｃ、　）により出版された、マグロウ
−ヒル・エンサイクロペディア・オブ・サイエンス・ア
ンド・テクノロジー（ＭｃＧｒａｖ−１１１１１Ｈｎｃ
ｕｃｌｏｐｅｄｌａ　ｏｆ’　５ｃｉｅｎｃｅａｎｄ　
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）第３巻、４８９〜４９０頁に記
載されている。

犠牲電極１００の性能は、たとえば、腐蝕性金属の表面
をエツチングしてその表面を波状に起伏のある形状にす
ることにより、または腐蝕性金属を粉末にすることによ
り、犠牲電極の表面積を増すことによって高くすること
ができる。

犠牲電極１００は、前記カイザー・アルミニウムから販
売されている、アルミニウム３％と亜鉛１％を含む、選
定されたマグネシウム合金ＡＺ３１で構成できる。犠牲
電極１００は、直径が約１．９ｃｍ　（０，７５インチ
）、厚さが約０．７ｃｍ１ｍ（０，０３インチ）の円板
に形成できる。たとえば、水を通す非導電性材料、たと
えばろ紙、で構成された複数の層であるセパレータ１０
２が金属電極１６′と犠牲電極１００の間に挿入される
。

患者の皮膚に接触するために施与剤２０′が犠牲電極１
００の上に置かれ、皮膚および金属電極１６′へ流体的
に通じさせられる。その時には吸収性パッド２０′がタ
ップ水で飽和させられていた。本発明の実施においては
、発明者により行なわれた最初の実験により、患者の皮
膚に取付けられているバイオ電極１０を通じて電流を流
すことができる時間を、皮膚に傷害をひき起こすことな
しに犠牲電極１００が延長できることが明らかにされた
。これを第３表に示す。

第３表 電流　　　　熱傷を起こすまでの治療時間制御　２．Ｏ
ｉａ３分　無 試験１２、Ｏｍａ　　　２６分　　ＡＺ３１合金試験２
　　２．Ｏｉａ　　　１２分　　ステンレス鋼合金３１
６金上記試験の後でＡ２３１合金を調べた結果、犠牲電
極１００の金属電極１６の真上の部分が非常に腐蝕され
ていたことが明らかになった。犠牲電極１００を使用す
ることにより、熱傷を生ずるまでの治療時間が７倍にな
ったようである。その主な理由は、水酸イオンが犠牲電
極と反応することによりその水酸イオンが消費されたこ
とであると信ぜられる。

次にこのバイオ電極の動作を説明する。患者の皮膚に接
触している２個の互いに近接している施与剤２０に電流
を流すと、電源１７の陽極または陰極に接続されている
特定のバイオ電極１０にＨおよびＨＯ＋のイオンまたは
ＯＨ−イオンがそれぞれ電解的に発生される。その結果
として、それぞれの内部空所１４の内部に対応するイオ
ン交換樹脂を挿入することにより溶液中の有害なイオン
と刺激の少ないイオン、たとえばナトリウムおよび塩化
物、との交換が行われ、有害なイオンが除去される。あ
るいは、犠牲電極１００は、酸化−還元反応により、知
覚のそれぞれの金属電極からの有害なイオンとの錯反応
が行われ、有害なイオンが除去される。その結果、酸性
すなわち腐蝕性の成分の電解的な発生がイオン交換によ
り逆にされて、有害なイオンが刺激の少ない、おだやか
な塩成分に還元または酸化される。

以上の説明から、本発明はイオントフォレチックバイオ
電極の分野において大きな進歩をとげたことがわかるで
あろう。とくに、本発明は、金属電極１６と薬物含有施
与剤２０の間にイオン交換樹脂または犠牲電極を挿入し
て、バイオ電極の間に流される電流により発生された腐
蝕性イオンおよび酸性イオンを変換し、患者の皮膚が受
ける刺激または熱傷を減少させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は人の皮膚の上に置かれた本発明のバイオ電極装
置の平面図、第２図は第１図のバイオ電極の２−２線に
沿う拡大断面図、第３図は第２図に示されているバイオ
電極の別の実施例の拡大断面図、第４図は第２図に示さ
れているバイオ電極の更に別の実施例の拡大部分断面図
、第５図は本発明の別の実施例の拡大部分断面図、第６
図は第１図に示されているバイオ電極の別の実施例の拡
大部分断面図、第７図は本発明の別の実施例の拡大部分
断面図、第８図は本発明の更に別の実施例の拡大部分断
面図である。 １０・・・バイオ電極、１２，１１２・・・ハウジング
、１４．６６・・・内部空所、１６・・・金属電極、１
７・・・電源、１８・・・イオン変換物質、２０．２０
’　。 ２０″′・・・施与剤、２２・・・保持部材、３０・・
・底壁、３３・・・電気的接触手段、３６・・・フラン
ジ、４１・・・棚、４３・・・電極ゲルマトリックス、
５０・・・イオン交換膜、１．００・・・犠牲電極、１
０２・・・セパレータ。 出願人代理人　　１々　　藤　　−雄 図面の序ご（内容に変更なし） 手　続　補　正　￥！Ｉ　（方式） 平成　１年　４月　ムｒ日 １　事件の表示 昭和６３年特許願第３０７６５９号 ３　補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 ロバート、タッパ− ５補正命令の日付 発送臼　　平成　１年　３月　２８日 ６　補正の対象 委任状、明細書及び図面 ７　補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電源を患者の皮膚へ接続する電気的接触手段と、 この電気的接触手段と電気的に通じ、前記接触手段と患
   者の皮膚の間に配置されて、前記電気的接触手段と電気
   的に通じることにより、患者の皮膚の付近のバイオ電極
   により発生された有害なイオンを患者の皮膚の付近から
   除去することにより皮膚の刺激及び傷害を減少する、有
   害なイオンを除去するイオン変換手段と、 を備えることを特徴とする電源へ接続するようにされた
   患者の皮膚の付近の有害なイオンの存在を緩和するバイ
   オ電極。 ２、請求項１記載のバイオ電極において、前記電気的接
   触手段は金属電極を含み、前記バイオ電極は、 内部空所を形成し、その内部空所を患者の皮膚へ通じさ
   せる開口部を有するハウジングと、前記イオン変換手段
   および前記金属電極と電気的に通じ、患者の皮膚に接触
   させられるようにされ、コンパウンドを患者の皮膚へ放
   出する施与手段と、 を備え、前記金属電極は前記ハウジング内に配置され、
   前記イオン変換手段は前記ハウジング内に配置されて、
   前記金属電極と患者の皮膚の間に挿入され、それにより
   前記電源からの電流により発生された有害なイオンが前
   記イオン変換手段により取り除かれて、前記有害なイオ
   ンを溶液から効果的に除去し、前記有害なイオンが患者
   の皮膚に接触することを最少限に抑えて皮膚への傷害を
   減少することを特徴とするバイオ電極。 ３、請求項１記載のバイオ電極において、前記施与手段
   は吸収性パッドを含むことを特徴とするバイオ電極。 ４、請求項１〜３のいずれかに記載のバイオ電極におい
   て、前記イオン変換手段は前記接触手段および患者の皮
   膚へ流体的に通じるイオン交換樹脂を含むことを特徴と
   するバイオ電極。 ５、請求項４記載のバイオ電極において、保持手段を更
   に含み、この保持手段は前記ハウジング内に配置されて
   前記イオン変換樹脂を前記金属電極と患者の皮膚の間に
   保持することを特徴とするバイオ電極。 ６、請求項５記載のバイオ電極において、前記保持手段
   は、前記イオン交換樹脂と混合して、前記金属電極と患
   者の皮膚の間に入れられる前記イオン交換樹脂を保持す
   る導電性ゲルを含むことを特徴とするバイオ電極。 ７、請求項１、２または３のいずれか１つに記載のバイ
   オ電極において、前記イオン変換手段は、前記接触手段
   と患者の皮膚の間に入れられる犠牲電極を含み、その犠
   牲電極は前記有害なイオンを酸化一還元的に変換するこ
   とを特徴とするバイオ電極。 ８、請求項１、２、３または７のいずれか１つに記載の
   バイオ電極において、前記イオン変換手段はマグネシウ
   ム、亜鉛またはアルミニウムより成る群から選択される
   ことを特徴とするバイオ電極。 ９、請求項２、３、７または８のいずれか１つに記載の
   バイオ電極において、前記イオン変換手段と前記金属電
   極の間に入れられる少なくとも１つの絶縁物質シートを
   更に含むことを特徴とするバイオ電極。 １０、請求項１記載のバイオ電極において、前記電気的
   接触手段は第１の金属電極と第２の金属電極を備え、 共通の分割壁を含み、第１の内部空所と第２の内部空所
   を形成するハウジングと、 それらの内部空所内に配置されて前記イオン交換樹脂を
   その内部に保持する第１の保持器および第２の保持器と
   、 前記薬品を吸収および放出する少なくとも１つの吸収性
   パッドと、 を更に含み、前記共通の分割壁は前記第１の内部空所と
   前記第２の内部空所を分離し、前記イオン変換手段は前
   記第１の内部空所と前記第２の内部空所の内部にイオン
   交換樹脂を含み、前記第１の金属電極と前記第２の金属
   電極は前記内部空所内に配置され、前記第１の金属電極
   と前記第２の金属電極は前記電源および前記イオン交換
   樹脂に電気的に通じ、 前記吸収性パッドは前記イオン交換樹脂に電気的に通じ
   、かつ患者の皮膚に接触し、それにより前記電源からの
   電流が有害なイオンを発生し、それらの有害なイオンは
   前記イオン交換媒体へ可逆的に結合されて、前記有害な
   イオンを溶液から効果的に除去して、前記有害なイオン
   が患者の皮膚に接触することを最少限に抑えることによ
   り皮膚の傷害を減少させることを特徴とするバイオ電極
   。 １１、請求項１０記載のバイオ電極において、前記ハウ
   ジングは後端部を有し、その後端部から離れた第３の内
   部空所を形成し、前記電源はその第３の内部空所内に受
   けられる電池であることを特徴とするバイオ電極。 １２、請求項１０または１１記載のにおいて、前記共通
   の分割壁はその共通の分割壁から延長する延長部を有す
   ることを特徴とするバイオ電極。 １３、請求項１２記載のバイオ電極において、前記少な
   くとも１つの吸収性パッドはほぼ水平面に対して傾けら
   れることを特徴とするバイオ電極。 １４、電極を患者の皮膚に電気的に通じた状態で置く過
   程と、 前記電極と患者の皮膚の間から有害なイオンを除去する
   過程と、 を備えることを特徴とする患者の皮膚に接触している電
   極によりひき起される皮膚傷害を最少限に抑える方法。 １５、請求項１４記載の皮膚傷害を最少限に抑える方法
   において、有害なイオンを除去する前記過程は、前記電
   極と患者の皮膚の間にイオン交換樹脂を挟むことを特徴
   とする皮膚傷害を最少限に抑える方法。 １６、請求項１４記載の皮膚傷害を最少限に抑える方法
   において、有害なイオンを除去する前記過程は、前記有
   害なイオンをより良性の種へ酸化一還元的に変換する金
   属を間にはさむ過程を含むことを特徴とする皮膚傷害を
   最少限に抑える方法。