JPS61228880A - 鉱物イオン供給器 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は生体に必要な活性イオンを、生体外から選択的
に浸透させる鉱物イオン供給器に関する。

（従来技術〕 周知のように、生体は２０〜３０種類の必須元素によっ
て構成されている。炭素、酸素、水素、窒素を中心とす
る主要構成元素は有機的結合によって骨格や帰管など生
体系外姿を形成し、稀少構成元素は生体系の機能維持に
とってそれぞれ重要な役割を担っている。たとえば、人
体の細胞内外ではナトリウムイオン、カリウムイオン濃
度比［Ｎａ÷］／　［Ｋ”］がそれぞれ異なる一定値に
保たれており、細胞内のナトリウムイオン濃度が高まる
と血圧が上昇し、逆にカリウムイオン濃度が高まると血
圧が降下するという性質がある。また、植物細胞中のマ
グネシウムイオン濃度が低下すると葉緑素の生成が阻害
され、成育異常をきたす。したがって、生体系楕成元素
のイオン濃度調節はきわめて重要であり、生体内摂取が
自律、的に行なわれなくなった場合は。

外部より人為的に補給してやる必要が生ずる。一方、こ
れら生体系構成元素以外にも元素の活性イオンが生体系
に取込まれることが、生体の自己活性化という意味で好
ましい元素がある。たとえば最近インターフェロンやマ
クロファージの誘起剤として注目されているゲルマニウ
ムやシリコンなどである。これら元素は活性イオンとし
て適当濃度生体組織内に取込まれるならば、治療上好ま
しい効果をもたらす。

上記生体系必要元素の人為的補給は、従来から食品や薬
物の内服養分の根からの吸収、あるいは注射・塗布など
の外用によって行なわれてきた。

しかし、これら補給には生体細胞膜や原形質膜内浸透に
生理的機構が作用するので、必ずしも充分効果があがら
ない場合がある。特に本来生体系に含有されていない元
素、たとえば上記ゲルマニウムやシリコンなどの生体組
織内摂取は困難であり、有機化するなどして工夫されて
いるが高分子化するため、その吸収過程は明確ではない
。

本発明者は前記従来技術の欠点を補うために、電池作用
を利用して物理的に鉱物イオンを生体系に浸透せしめる
器具を開発し、既に出願した（特願昭５９−１０７６１
１）。先願の「鉱物イオン浸透器」においては、被浸透
イオンを選択的に発生する導電性鉱物と、これより標準
単極電位の高い導電性陽極鉱物とを組合せて素子を構成
し、該素子を生体皮膚に装着することによってイオンの
発生と生体組織内拡散を可能にするものであった。この
イオン浸透器は、生体系外から生理的機構にとられれず
に必要元素イオンの濃度調節ができるという意味で応用
範囲が広く有効であった。しかし、該装置は化学反応を
利用しているため、いくつかの問題点がある。その最大
のものは、分極作用による電池発電能の低下である。こ
の場合、問題となる分極は２種類ある。

（１）抵抗分極・・・主として電極表面に形成される酸
化膜によって電池の内部抵抗が増 加。

（２）濃度分極・・・放電反応に伴い電極近傍の物質の
濃度変化が原因。

これら分極は鉱物イオン浸透器の長期連用や苛酷条件下
における使用を不可ならしめる。そこで、本発明者は、
抵抗分極を緩和するためにイオン浸透器の前記陽極鉱物
を貴金属で構成して陽極側電極酸化による抵抗増大を防
止する方策を開示した（特願昭５９−２３７４１７）。

貴金属陽極は耐環境性にすぐれ、卑金属陽極を用いた場
合に比較して充分長期連用にたえることがわかった。陽
極構成鉱物に比べて陰極構成鉱物は、絶えず生体接触面
の元素がイオン化して新鮮な原子面が出ているので、酸
化されにくいという特質がある。

濃度分極に対する改善策として１本発明者は陰極領域に
蓄積されるイオンに外部より磁力線を作用させて強制運
動させ拡散させる方式を提示し出願した。しかし、電極
直下領域の生成イオン濃度の拡散による低下は磁力線の
強度や向きの影響を受ける上に、陽極領域の被還元イオ
ンに対する配慮が欠如しているという問題点があり充分
ではなかった。

〔発明の目的〕

本発明の主な目的は鉱物イオン浸透器の前記濃度分極対
策である。特に、上記磁力線作用先願で配慮に欠けた陽
極領域での発電能維持を考慮した。

電池起電力は陰極領域における被浸透イオン濃度が低く
、かつ陽極領域における被還元イオン（たとえば人体等
におけるＦｅ３＋イオン）の濃度が高いほど大きい。電
池の長期連用によって陰極領域で被浸透イオン濃度が高
まると同時に陽極領域で被還元イオン濃度が低下して発
電能が低下する。そこで発電能を維持するためには、陰
極領域での被浸透イオン濃度の低下と同時に陽極領域で
の被還元イオン濃度の維持が重要である。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するために、本発明では陽極構成鉱物に
近接して（すなわち陽極領域に）陰極端成鉱物より標準
単極電位の高い元素の導電性酸化物を配置し、該酸化物
と陽極構成鉱物とを電気的に接続した構造の素子を開示
する。第１図は１本発明の鉱物イオン供給器の基本構成
を示す。図示したように、陰極構成鉱物（甲）１と陽極
構成鉱物（乙）２とを導線６で接続して並置する。一方
、乙２の表面一部には導電性酸化物（丙）３の被膜が形
成されている。この素子を皮接具４で生体皮膚面５に圧
着装填する。この結果、生体系を含む閉回路が形成され
電池機能が発電される。すなわち。

標準単極電位の差によって甲１より乙２へ電子が流れ込
み同時に甲１より被浸透陽イオンが発生して生体系に流
れ込む。また陽極直下の皮膚内では還元反応が惹起する
。体内分布イオンが乙２上へ析出しない場合には、生体
系分布イオンの還元反応（たとえばＦｅ３＋→Ｆｅ”）
が陽極領域の生体（電解質）内で生ずる。したがって本
来ならば時間経過と共に陽極領域では被還元イオン濃度
の減少と還元されたイオン濃度の増加（たとえばＦａ３
＋イオン濃度の減少とＦｅ’＋イオン濃度の増加）が生
ずるはずである。しかし、本鉱物イオン供給器において
は、甲１より標準単極電位の高い元素の導電性酸化物丙
３の薄膜を経由して乙２−生体系−丙３なる開閉回路が
形成されており、丙３は酸化作用を呈する。酸化物は化
学的に安定なため丙３が生体内にイオン化して溶出する
ことはなく、前記還元されたイオンを再酸化するという
逆反応をおこす（たとえばＦｅ２＋→Ｆｅ”）。したが
って陽極領域で被還元イオン（Ｆｅ３＋イオン）の濃度
低下が抑止され発電能の低下が緩和されるという特長が
ある。被還元イオン濃度低下の抑止割合は乙２−生体系
−甲１なる主閉回路を流れる電流と前記開閉回路を流れ
る電流の割合に依存する。該開閉回路を流れる電流値は
主として丙３の抵抗値によって決まる。丙３としてはな
るべくイオン化傾向の小さな元素の酸化物が望ましく、
たとえばＡ　ｇ＊　ＯｔＣｕｂ、Ｓｂ、０３やｐｂｏ、
などが対象となる。固有抵抗率の高い酸化物（たとえば
Ａｇ、Ｏなど）は膜厚を薄くしたり他の導電性物質を混
合したりして抵抗値を調節することができる。

本発明における別の濃度分極対策は、第１図に示したよ
うな素子を加熱することである。該素子の加熱手段とし
ては、該素子に密着させて化学発熱剤を配置したり、電
気抵抗加熱装置を配置したり、赤外線加熱装置を援用し
たりすることができる。この局所加熱手段によって該素
子の陽極（乙）２、陰極（甲）１が加熱され、電極直下
の生体領域にまで熱が浸透する。温度上昇によって電池
起電力はやや低下するがその程度はネルンストの式から
推定すると小さく、温度が室温より３０〜５０℃上昇し
ても起電力低下は１０−’（Ｖ）程度である。その一方
、電解質（すなわち生体組織）の温度上昇によってイオ
ンの移動度は増大し、拡散速度が大きくなる。拡散速度
の温度変化は、いわゆるアーレニウスの式に従い、指数
関数的である。金型解質として半液相を仮定すると、温
度上昇が３０〜５０℃の場合拡散速度は数倍増加する。

生体系局所加熱の他の利点は、人体などの場合神経系統
に熱的刺戟を与えると共に血管を拡充して血行をよくし
、コリや痛みをやわらげる上で好ましい結果をもたらす
という点である。

本発明の鉱物イオン供給器は、さらに外部直流電源を付
勢して甲１を正に乙２を負に偏倚すれば、生体系への活
性イオン供給を著しく加速することができる。また磁場
を外部付勢することにより被浸透イオンの濃度分極を抑
制することができる点は先願（特願昭５９−２１０４３
６）と同様である。

以下本発明を実施例に基づいて詳細に述べる。

〔発明の実施例〕

（実施例１）外周直径５ｍｍ、内周直径３　、５　ｍｍ
　（肉厚０．７５＋ｎｍ）、高さ３国の純銅製丸皿状容
器２０に銀メッキ（厚さ３〜４μｍ）を施し、銀薄膜２
で被覆された純銅製丸皿状容器２０の開口端円周面（幅
０６７５ｍ）の一部（約１／３周）に厚さ約５０ＯＡの
酸化銀（Ａｇ＊Ｏ）薄膜３を蒸着した。銀メッキされた
該容器中央部凹地に、直径約３．５ｎｎ、高さ１．５閣
で底面は平坦、頂点は円錐状形態を有するＧｅペレット
（Ｓ　ｂ　５　Ｘ　１０”ａｔｏｍｓ／　ａｌドープ）
１をはめ込んだ。

この素子断面を第２図に示す。Ｇｅペレット１の底面に
は低温ハンダ箔７を敷き、３５０℃に加熱することによ
ってＧｅペレット１を銀メッキした前記容器凹地に溶接
する。

ヌードマウス右下肢外側部をアルコール洗浄後。

該電池素子をパンソウコラ４で皮膚面５に圧接装着した
。この操作によって、Ｇａペレット１．銀薄膜２および
酸化銀薄膜３が同時にヌードマウス皮膚面５に密接する
。比較のために、前記電池素子で酸化銀薄膜３が形成さ
れていない素子（材質。

形状９寸法は同じ）を用意し、前記電池素子同様パンソ
ウコラ４によりヌードマウス右下肢外側部皮膚面５に装
着した。装着後２５０時間を経て各電池素子を検体から
取りはずし、直ちに装着部位（皮膚面下約５膿の深さま
で）の肉片を摘出してすりつぶし、含有Ｇｅ濃度の半定
量分析を行なった。各ケース４検体ずつ実験した結果、
第１表のデータが得られた。

第１表　ヌードマウス右下腔内中含有Ｇａ濃度なお、鉱
物イオン浸透器を装着しない検体の右下肢肉中における
Ｇｅ濃度は検出限界（ｌｐｐｍ）以下であった。第１表
のデータは、２種の鉱物イオン浸透器のそれぞれにＧｅ
イオン浸透効果がみられることを示しているが、とりわ
け本発明の「鉱物イオン供給器」を用いた場合、含有Ｇ
ｅ濃度が２−３倍高くなることを示している。これは、
銀陽極２上の一部に形成した酸化銀３がヌードマウス体
内陽極直下領域で生ずる還元反応（Ｆｅ３＋→Ｆｅ”）
を緩和し、Ｆｅ３＋の濃度低下を抑制した結果と考えら
れる。　　　′ （実施例２）　　３Ｘ３Ｘ３ｍｍ３の錫ペレット１と。

同一サイズの金ペレット２とを導線６で接続した。

両ペレットの間隔は１ｃｍである。ただし、金ペレット
２の一表面はその表面積の半分をｓｂ、ｏ、蒸着薄膜３
で被覆しである。第１図に示したように。

この電池素子を、ｓｂ、ｏ、蒸着薄膜３が直接被検体に
接触するようにして、地主したフキの茎表面５に粘着テ
ープ４で圧着した（ケースＡ）。ｓｂ、ｏ。

膜３は導電薄膜であり膜厚は１００ＯＡである。また。

ｓｂ、ｏ、蒸着薄膜３を除外するほかは寸法、形状。

材質とも全く同じ電池素子を用意し、比較のために別の
フキ検体茎に圧着した（ケースＢ）。さらに、イオン浸
透を加速するために外部直流電源付勢実験も行なった。

第３図に示すように、上記と同一寸法、同一素材から成
る錫ペレット１とｓｂ、ｏ。

薄膜３付き金ペレット２との間に直流電源８および可変
抵抗９を導線６で接続し、該素子を皮接具４によってフ
キ検体茎表面５に圧着した（ケースＣ）。この場合、錫
ペレット１と金ペレット２との間隔は１■であり、また
外部直流電源は錫ペレット１側が正、金ペレット２側が
負に偏倚されるよう接続した。フキ茎に装着後、可変抵
抗９を操作してフキ茎を含む閉回路に約１ｍＡの電流が
流れるよう偏倚した。

いずれの場合も装着後２００時間を経て鉱物イオン浸透
器を検体から取りはずし、直ちに装着部領域を含む長さ
２■ｍの茎を切取り、イオン浸透器を装着しなかった検
体の茎と共に物理分析して含有イオン濃度を調べた。各
ケースにつき３検体ずつを用意し、分析値はその平均値
を用いた。得られた結果を第２表に示す。

第２表　　フキ茎含有Ｓｎ濃度 鉱物イオン浸透器を装着したフキ検体においては、いず
れも含有Ｓｎ濃度が著しく増加し、効果が発揮されてい
る。しかし、その中でも、単純陰陽極型素子（ケースＢ
）を用いた場合に比べて１本発明のｓｂ、ｏ、酸化膜付
き素子（ケースＡ）は数倍のイオン浸透能力を示し、さ
らに外部直流電源付勢素子（ケースＣ）はその約１０倍
の浸透能力を示していることがわかる。

（実施例３）　直径５ＩＴＩ１１のセレン化銅化合物Ｃ
ｕｒｓｅ球１と同一直径の鉛ｐｂ球２をＩｎハンダ１１
モ接着し、第４図で示したように厚み２ｍｍのプラスチ
ック板１０　（１５ｘ１５ｘ　２　ＩＩａ３）で固めた
。前記連結球はこのプラスチック板１０の上下端よりそ
れぞれ２Ｉおよび１１！ｌ外に出ている。プラスチック
板１０より２鴫露呈しているｐｂ球２の半分の面積（Ｃ
ｕ、Ｓｓ球１側の反対側半分）に酸化鉛ｐｂｏ、薄膜３
を蒸着した。厚みは約１０００Ａである。プラスチック
板１０より連結球が１ｍ露呈している側に粘着テープ４
を貼布し、該テープ４でヌードマウス右下肢外側部に圧
着した。該電池素子を圧着する前に貼布個所はアルコー
ル布で清浄にした。比較のために。

ｐｂｏ、薄膜３のみを除去した前記電池素子をヌードマ
ウス右下肢外側部へ貼布し、イオン浸透効果を調べた６
両ケース共３検体を用意し、貼布６０時間経過後に各電
池素子貼布個所直下領域の肉片（深さ約５１まで）を採
取して物理分析によって含有セレン濃度を調べた。その
結果、本発明のｐｂｏ、薄膜付き電池素子を貼布した検
体では、平均値で２００−３００ｐｐ＋＊のセレンが検
出された。一方。

ｐｂｏ、薄膜なしの電池素子を貼布した場合、含有セレ
ン濃度は平均５５０−１Ｏ０ｐｐであった。鉱物イオン
浸透器を貼布する前のヌードマウスの含有セレン濃度は
検出限界（１ｐｐｍ）程度であったので、イオン浸透器
の効果は充分比められるが、その中でも本発明の電池素
子の効果が活性イオン浸透という意味で、より顕著な成
績を示している。これはＰｂ陽極２で一旦還元されたヌ
ードマウス体内分布イオン（たとえばＦａ’＋イオン）
がｐｂｏ、電極３を流れる開閉回路電流によって再び酸
化されて（Ｆａ”＋→Ｆｅ”）、発電能の低下を抑止し
た結果と理解される。

更にイオン浸透の効果を高める目的で第４図の鉱物イオ
ン供給器に加熱手段を付与した。すなわち、粘着テープ
４と電池素子との間に市販の化学反応発熱剤テープ（微
粒鉄粉を主成分とし、これに粉状おがくずやＮａＣ（１
を混合した粉体を粘着テープに塗布したもので、鉄粉の
酸化反応によって発熱するテープ）を密着配置した０発
熱は約９時間継続し、この間皮膚接触面で連結球の温度
は約５０℃になる。この加熱手段付与鉱物イオン供給器
を前記のようにしてヌードマウス右下肢外側部に貼布し
、加熱手段を付与しない第４図の電池素子貼布の場合と
イオン浸透効果を比較した。貼布後９時間して鉱物イオ
ン浸透器を取り除き、直ちに貼布個所直下の肉片（深さ
５ｍまで）を分析した所、加熱手段を付与した場合の含
有セレン濃度が平均５０−１１００ｐｐであったのに比
べて加熱手段を付与しない場合のセレン濃度は平均１０
−５０ｐｐｍであり、加熱によってイオン浸透速度は２
倍以上に増加しているのが認められた。これはヌードマ
ウス皮膚内組織が加温されて浸透イオン（Ｃｕ＋および
Ｓｅ−″）の移動度が高まり、また毛細血管の拡充等に
よって浸透イオンの拡散が速やかになったためと考えら
れる。

（実施例４）外径７ｍ、内径５ｍｍ、高さ４ｍｍの鉄製
リング１３の上端部（幅１ｍｏ＋）に２−３μｍ厚さの
白金２をメッキし、該白金メッキ膜上の一部（リング約
半周）にＣｕＯＳｎｏｗ混合組成酸化膜３を蒸着した（
厚さ約１００ＯＡ）。次にこのリング１３の内側に、直
径５−１高さ４ｍでＮ極面に厚さ約３μｍのＮｉｌをメ
ッキした残留磁束密度３０００ｇａｕｓｓの棒磁石１２
を白金面、ニッケル面が同じ平面にくるようにして挿入
し、その裏面を第５図に示すようにＩｎハンダ１１で溶
着した。この電池素子をパンソウコラ４でイヌの右下肢
内側部に圧着貼布してイオン浸透効果を調べた。貼布個
所は予めアルコールで洗浄し、毛は注意深く剃った。効
果を比較するために、上記電池素子からＣｕＯ−８ｎＯ
。

混合酸化膜３のみを除去した電池素子を別のイヌ検体に
貼布して実験した。各ケース共３検体ずつを用い、貼布
後１２０時間を経て電池素子を取りはずした。貼布個所
直下約２ｆｆＩ＋の深さにある静脈より血液を２ｃｃ採
取して、血中のＮｉ濃度を調べた。

これら鉱物イオン浸透器貼布前のイヌ検体の血中Ｎｉ濃
度は検出限界（０，１ｐｐｍ）以下であったが、第５図
のＣＣｕＯ−８ｎｕ混合酸化膜３付き電池素子を装着し
た検体血液からは平均３００−５Ｏ０ｐｐｍのＮ！＋イ
オンが検出された。一方、ＣｕＯ−８ｎＯ。

混合酸化膜３なしの電池素子を装着した場合の血中Ｎｉ
濃度は平均１００−３Ｏ０ｐｐｍであり、明らかに本発
明の酸化膜付きイオン浸透器が高いイオン浸透能力を示
した。

ところで、第５図の電池素子のうち中央のＮｉメッキ膜
１被着捧磁石１２を同一寸法のＮｉメッキ膜１被着鉄棒
に取りかえた電池素子を作成し、比較のためにイヌ検体
右下腔内側部に装着した。貼布後１２０時間してこの電
池素子を取りはずし、装着部直下の検体血液を採取分析
すると、含有Ｎｉ濃度は１００−３００ｐｐｍであり、
第５図に示した磁場印加イオン浸透器に比べてイオン浸
透能力が低下していることがわかった。これは磁場印加
の場合、磁力線がイヌ検体下肢皮膚内に浸透してＮｉ”
＋イオンに強制運動を与え、拡散を容易ならしめて陰極
側濃度分極を抑制している効果によると考えられる。

〔発１明の効果〕 本発明の鉱物イオン供給器は電池素子陽極の一部領域に
、標準単゛極電位が陰極構成鉱物より高い元素の導電性
酸化物（酸化能力の大きな物質）を形成することによっ
て、陽極直下領域に生成した還元イオンの再酸化を促し
、生体電池の陽極側濃度分極を抑制したものである。こ
の結果、陰極構成鉱物の活性イオン濃度が生体内で長時
間高い水準を保つことが可能となり、先願のイオン浸透
器に比べて長時間連用できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための図、第２〜第５
図は本発明のそれぞれ別の実施例を示す図である。 １・・・電池素子陰極構成鉱物、２・・・電池素子陽極
構成物質、３・・・導電性酸化物、４・・・皮接具、５
・・・生体皮膚面、６・・・導線、８・・・外部直流電
源、９・・・外部可変抵抗、１２・・・永久磁石。 特許出願人　株式会社ポリトロニクス 代理人弁理士　秋　　本　　正　　実 第１図 第２図 第３図 杭４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被供給イオンの元素を主要構成元素として含む導電
   性鉱物（以下甲と称する）と該鉱物より標準単極電位の
   高い導電性鉱物（以下乙と称する）とを電気的に接続さ
   せ、さらに甲より標準単極電位の高い元素の導電性酸化
   物（以下丙と称する）と乙とを電気的に接続した構造の
   素子と、皮接具とより成る鉱物イオン供給器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の鉱物甲と乙との間に、
   甲を正に乙を負に偏倚するような向きに直流電源を接続
   した鉱物イオン供給器。 ３、特許請求の範囲第１項記載の素子を加熱するための
   手段を具備した鉱物イオン供給器。 ４、特許請求の範囲第１項記載の鉱物甲から放出される
   被供給イオンの運動方向が影響を受ける程度の強さの磁
   場を付与できる小磁石を具備した鉱物イオン供給器。