JPS6155979B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、生体内の鉱物イオン濃度を生体外か
ら選択的継続的に調節する鉱物イオン浸透器に関
する。

人体等の動植物の生体内には、細胞構成物質が
所定濃度含有されており、そのバランスがくずれ
ると正常な生体機能維持が阻害される。たとえ
ば、動物細胞の内外ではナトリウム、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体が阻害され、成育異常
をきたす。同様に動物細胞の鉄イオンや銅イオン
濃度が低下すると貧血をおこす。一方、生体が本
来必要としない重金属イオンの一部、たとえば
Pb²⁺，Cr²⁺，Hg²⁺，Cd²⁺などは生体内に取込ま
れると生体機能の正常な働きを阻害する要因とな
るため、生体を破壊することなく生体外からこれ
を除去することができるならば好都合である。逆
に、通常生体に含有されていない元素でも生体内
に取込まれることが好ましい場合がある。たとえ
ば、導入されると抗体反応が自己活性化し、マク
ロフアージやインターフエロンの生成に有用とい
われるゲルマニウムや、ガン細胞を死滅させるた
めの放射性同位元素などである。これらの元素は
選択的に適当濃度生体内に取込まれるならば、生
体に対する治療上好ましい。

上記したような必要元素イオンの生体内摂取
は、従来食物や薬品類の内服または養分の根から
の吸収や注射塗布などの外用によつて行なわれて
きた。また不必要イオンの排除もある程度は生体
防衛反応によつて自然に行なわれてきた。しか
し、生体細胞膜や原形質膜を通じての吸収排出
は、生体メカニズムの範囲内で行なわれるため限
界がある。注射などの直接注入法も生体皮膚内に
所定の薬品類を搬入するという意味では効果的で
あるが、注入された薬品の生体細胞内への吸収と
いう点では生体メカニズムにのつとつているた
め、必ずしも充分効果があがらない場合がある。

本発明は、上記したような様々な生体内鉱物イ
オンの濃度を必要に応じて生体外から継続的かつ
選択的に調節することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明では概略第
１図ａ又はｂの構成になる鉱物イオン浸透器を開
示する。すなわち、標準単極電位のより高い導電
性鉱物甲と標準単極電位のより低い導電性鉱物乙
とを電気的に接続し、これを生体に装着する。装
着は第１図ａのごとく生体皮膚面４に甲，乙を直
接圧触しても第１図ｂのごとく甲乙を生体皮膚内
に穿刺して行なつてもよい。今仮に、甲は元素金
属Ａ、乙は元素金属Ｂより成るものとする。この
場合標準単極電位Ｅ_OにはＥ_OA＞Ｅ_OBの関係があ
る。さて、生体内には鉱物イオンが存在するが、
適当な多価イオン鉱物をＣとするとき（Ｃは１
価、２価の陽イオンになると仮定）、生体内では
電荷移動によつてＣイオンの酸化還元が可能であ
り C²⁺→C⁺又はC⁺→C²⁺（標準単極電位Ｅ_OC） なる反応を生じうる。第１図ａ又はｂの如き装着
によつて、Ａ，Ｂの標準単極電位の差により、元
素金属Ｂの価電子は元素金属Ａ側に移動する。こ
の結果標準単極電位の関係によつて次のいずれか
の反応が生ずる。

(1) Ｅ_OC＞Ｅ_OA＞Ｅ_OBの場合 Ｂ→B⁺＋e^-，すなわち、Ｂのイオン化と生体
内浸透拡散 C²⁺＋e^-→C⁺，すなわち、C²⁺の還元 (2) Ｅ_OA＞Ｅ_OC＞Ｅ_OBの場合 元素金属ＡのイオンA⁺が生体内に分布し
ている時 Ｂ→B⁺＋e^-， A⁺＋e^-→Ａ，すなわちA⁺の還元と電極Ａへ
の析出（A⁺が生体外排出） イオンA⁺が生体内に分布していない時 Ｂ→B⁺＋e^-， C²⁺＋e^-→C⁺ (3) Ｅ_OA＞Ｅ_OB＞Ｅ_OCの場合 イオンA⁺が生体内に分布している時 C⁺→C²⁺＋e^-，すなわちC⁺の酸化 A⁺＋e^-→Ａ イオンA⁺が生体内に分布していない時 C⁺→C²⁺＋e^-， D²⁺＋e^-→D⁺，すなわち生体内での別イオン
D²⁺の還元（ただしＥ_OD＞Ｅ_OC） 第１図ｂの如き配置、すなわち偏倚電源の接続
や甲，乙の穿刺配置は第１図ａの如き配置で期待
される上記反応を促進するうえで大きな効果をも
つ。また、第１図ｃ，ｄのように導線を用いず
Ａ，Ｂを直接短絡して用いることも、ｅのように
AB間に絶縁物１５を挟み、導線１６で連結して
用いることもできる。なお、簡単のためにＡ，
Ｂ，Ｃを元素金属としたが、合金や化合物につい
ても適用できることは自明である。

上記説明のように本発明の鉱物イオン浸透器を
用いれば、適当な組合せを選択することによつて
生体に必要な乙イオンの注入、或いは不必要な甲
イオンの排出が生理現象ではなく物理現象によつ
て継続的に行なうことができ、理想的である。

以下、本発明を、実施例に基づいて詳細に述べ
る。

（実施例 １） 直径２mmφ、高さ３mmの円柱状金属カルシウム
１に裏面を除き金属鉄２を約１μｍの厚みに真空
蒸着し、水素雰囲気で前記金属カルシウム底面を
研摩後、バンソウコウ３を用いて第２図に示した
如くマウスの腹面皮膚４に、前記カルシウム１底
面が直接圧触されるようにして貼布した。この場
合、カルシウム１と同時に鉄２もマウス皮膚面４
に接触する。約100時間を経てカルシウム―鉄複
合ブロツクを取りはずし、マウスを解剖して皮下
組織を調べると、前記カルシウム―鉄複合ブロツ
ク貼布領域（直径約５mmφ、深さ約１cm）は、こ
れ以外の領域に比べてカルシウムイオン濃度が増
加し鉄イオン濃度が減少しているのが認められ
た。皮膚面直下約３mm迄の領域ではカルシウムイ
オン濃度が約２桁増加し、鉄イオン濃度は約20％
減少していた。これは、前記カルシウム―鉄複合
ブロツクの鉄陽極側で 2Fe³⁺＋6e^-→2Fe なる反応によりマウス体内のFe³⁺イオンがFe電
極に析出したか、或いは 3Fe²⁺＋6e^-→3Fe なる反応により体内のFe²⁺イオンがFe電極に析
出し、逆にカルシウム陰極側で 3Ca→3Ca²⁺＋6e^- なる反応によりCa²⁺イオンがマウス体内へ浸透
していつた結果と考えられる。カルシウムイオン
の増加に比べて鉄イオンの減少が少ないのは、
Fe³⁺イオンのFe²⁺イオンへの還元が主要な反応
になつているためと考えられる。

（実施例 ２） ナスの苗木が約15cmに育つた時、その水耕栽培
溶液に0.1％のHgBr₂を添加し、約１週間を経て
取出した。この苗木の茎を切つて組織検査すると
約500ppmのHgが検出された。この段階で水耕栽
培液を除去更新しHgBr₂を含まないものにした。
そしてナスの苗木５本のうち２本の茎１４に、第
３図に示す如き金属連結球（各直径２mmのSn球
およびZn球１３を溶着したもの）をバンソウコ
ウ３で圧着貼布した。約150時間経過後前記金属
結球を除去し、貼布領域の茎を切断して組織検査
した。圧着した個所は、茎表面が損傷を受け、茎
内の樹液が該連結球面までしみ出しているのが認
められた。金属連結球を貼布しなかつた残り３本
のナス茎についても同様な組織検査を行ない比較
したところ、金属連結球を貼布しなかつたナス茎
からは平均100〜200ppmのHg²⁺が検出された
が、連結球を貼布した２本のナス茎ではHg²⁺イ
オン濃度は10ppm程度に減少しており、逆に
Zn²⁺イオン濃度が約50％増加しているのが観察さ
れた。これは、金属連結球のSn陽極側で Hg²⁺＋2e^-→Hg なる析出反応が生じ、Zn陰極側で Zn→Zn²⁺＋2e^- なる解離反応が生じたことを示唆している。
Hg²⁺イオンの還元反応は標準単極電位がSnの場
合より大きく、したがつて陽極ではHgが析出す
る。Hg²⁺イオンは生体にとつて有害であるが、
本発明の方法では除去可能であることが示され
た。

以上の実施例で詳述したように、本発明の鉱物
イオン浸透器を用いることによつて、生体に必要
な鉱物イオンの選択的摂取或いは不必要な鉱物イ
オンの選択的除去が生理反応に依存することなく
効果的に行ない得る。これは、一種の生体電池反
応（物理現象）を応用した機器であり、生体の生
長促進や金属イオン交換、或いは治療等を目的と
して、生体外から連続的に使用することにより、
容易に前記目的を達成することを可能とする。

なお、上記実施例は本発明の一部について述べ
たものであり、本発明の鉱物イオン浸透器を生体
皮膚面の一部だけでなく、全体にわたつて適用す
れば、生体内イオン交換がより効果的に行なわれ
ることは自明である。

以上に詳述した説明で本発明の内容は尽きる
が、最後に「特許請求の範囲」との関連で本発明
の鉱物イオン浸透器構成要件の総括的記述を行な
う。

周知のように異種金属間のイオン化の差が化学
電池の酸化還元反応を惹起する基本原理である
が、本発明はこの原理を積極的に利用して生体内
に必要鉱物イオンを選択的に浸透させたり、生体
外に不必要鉱物イオンを選択的に排出せしめる機
器を提供するものである。この目的を達成するた
めには、電池の陰陽極に用いられる２種類の鉱物
の他に生体内に分布する第３の鉱物イオンを考慮
して、これら３種類の鉱物イオン間の酸化還元
能、つまり標準単極電位の違いに着目した適切な
選択を行なわなければならない。すなわち、生体
内への鉱物イオン浸透は陰極構成元素のイオン化
によつて陰極側で生じ、また生体外への鉱物イオ
ンの排出は陽極上への析出（還元）によつて陽極
側で生ずるが、これらイオン化または析出は前述
に記載した如く生体電解質内での第３の鉱物イオ
ンの還元また酸化による電荷補償によつてはじめ
て可能となるのである。そこで、生体内に必要な
元素イオンの選択的浸透を行なう場合、たとえば
発明の背景の部分に記載した如く、必要元素イオ
ンが細胞構成物質のイオンであり該元素の濃度が
低下したために補給を行なう場合や、発明の背景
の他の部分に記載された如く通常生体に含有され
ていないが、含有されることが生体機能活性化あ
るいは回復という観点から好ましい元素のイオン
を浸透させる場合には、これら生体内必要元素を
含む鉱物乙（元素または該元素を含む化合物や合
金）を陰極とし、陽極にはこれより標準単極電位
の高い鉱物甲を用いるのである。この結果、乙の
イオン化（酸化）と同時に生体内分布イオンの甲
直下領域での還元が惹起して目的は達せられる。
一方、発明の背景の更に他の部分に記載した如く
生体内に分布しているが不必要なので生体から排
除すべき元素丙のイオン排出の場合甲の選択はよ
り重要である。すなわち、甲の上に丙が還元析出
するのであるから、丙イオンの還元作用がもつと
も強く生ずるように、Hg，Pb，Cd，Crの如き重
金属元素、即ち、丙に比べてより低い標準単極電
位を有する鉱物を甲として選ぶのである。陽極構
成物質乙の標準単極電位は当然甲、丙より低くな
るよう選択されているので、丙イオンの陽極上へ
の還元析出は乙のイオン化または乙直下での生体
内イオンの酸化反応に補償されてはじめて可能と
なる。

上記作用は、甲および乙の生体皮膚面への圧触
または穿刺と甲乙間の電気的接続によつて電気的
閉回路が形成されてはじめて生ずることは云うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するための図であ
り、第２、及び第３図は本発明のそれぞれ別の実
施例を説明するための図である。図において１は
Ca、２はFe、３はバンソウコウ、４は皮膚面、
１２はSn、１３はZn、１４はナス茎、１５は絶
縁物である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 標準単極電位を異にする２種類の導電性鉱物
   間を電気的に接続した導電体から成り、前記２種
   類の導電性鉱物が各々生体の皮膚表面に圧触また
   は皮膚内に穿刺される如くして配置された器具に
   おいて、 (1) 前記２種類の導電性鉱物のうち標準単極電位
   のより低い鉱物（以下、乙と称する）が、適当
   濃度生体内に取込まれるならば生体に対する治
   療上好ましい元素あるいは該元素の合金あるい
   は該元素の化合物、 (2) 生体外へ排除すべき元素（以下、丙と称す
   る）が、上記生体内に蓄積されている場合、前
   記２種類の導電性鉱物のうち標準単極電位のよ
   り高い鉱物（以下、甲と称する）が丙より低い
   標準単極電位を持つ元素あるいは化合物、 であるように甲、乙を選択したことを特徴とする
   鉱物イオン浸透器。