用于使细菌失活的设备制造技术

本申请涉及用于在人皮肤的角质层的表面中或表面上的细菌细胞的电穿孔的设备。该设备包括：电极，该电极可定位于所述表面附近；产生器，用于向电极供给电压，以产生在角质层的所述表面处具有25至35KV/cm量级的强度的电场，以使所述表面中或所述表面上的细菌细胞失活。电极被配置为使得作为到皮肤中的穿透深度的函数，电场的强度从所述表面处的25至35KV/cm降为不超过15微米的穿透深度处的3KV/cm或更小。设备所生成的电场将具有使存在于角质层上的细菌细胞失活的足够强度，而同时该电场不会强至足以可感知地影响角质层下方的表皮中的或角质层与表皮之间的界面处的活皮肤细胞。

Device for inactivating bacteria

The present invention relates to a device for electroporation of bacterial cells on the surface of the stratum corneum or on the surface of the human skin. The device comprises an electrode, the electrode can be located near the surface; generator for supply voltage to the electrodes, the electric field in order to produce the horny layer of the surface with 25 to 35KV/cm magnitude of the intensity, so that the surface or the bacterial cells on the surface of inactivation. The electrode is configured to reduce the strength of the electric field from 25 to 35KV/cm at a depth of not more than 15 microns from the surface as a function of the penetration depth into the skin, or 3KV/cm or less. Electric field generating device is that exists in the cuticle of sufficient strength bacterial cell inactivation, while the electric field is not strong enough to be perceived to influence at the interface below the cuticle in epidermis or cuticle and epidermis between the living skin cells.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于使细菌失活的设备。还公开了制造这种设备的方法。
技术介绍
人类皮肤具有两个宽泛的组织类型：表皮和真皮。表皮不断地使复层上皮角质化。皮肤的最外层为角质层，并且起主屏障的作用。角质层为表皮的最外层且根据皮肤位置而在厚度上变化。例如，在手掌中，该层可以达到300微米的厚度，而在腋窝中的厚度近似为5至15微米。角质层为非存活角质细胞的15-30个细胞厚的层。细胞的电穿孔是其中使用电场来在细胞膜中产生纳米尺度缺陷的非热技术，该技术可以引起细胞失活或死亡。电穿孔涉及应用导致在生物细胞的脂质双层膜内产生水通道的简短电脉冲。电穿孔依赖细胞膜上的各点处的局部跨膜电压。通常公认的是，对于给定脉冲持续时间和形状，对于电穿孔现象的表现存在特定跨膜电压阈值。这产生电穿孔的电场幅值阈值（Eth）的定义。即，仅对E≥Eth的区域内的细胞进行电穿孔。如果达到或超过第二阈值（Eir），则电穿孔将危害细胞的存活能力，即，不可逆电穿孔将发生。存在用于使细菌失活的若干现有技术，包括紫外光、紫蓝光以及光动力疗法。使用冷等离子体也在调查研究中。还已知细菌的电穿孔。细菌的细胞膜结构和/或其生化通道通过将电极置于表面上或液体中并通过施加适当电压来破坏，从而诱导细菌的失活。当细菌经受高电场时，在细菌的细胞膜中诱导孔，并且一旦断开电场，孔开始再次闭合。该过程称为可逆电穿孔。如果细胞暴露到甚至更高的电场，则所诱导的孔变大，使得在断开场之后，孔不再闭合，并且细胞死亡。该过程称为不可逆电穿孔，并且用于使微生物失活或杀死肿瘤细胞。虽然已知实验室环境中借助电穿孔进行细菌失活。然而，未知为了直接处理皮肤以例如使存在于皮肤表面上的细菌失活或杀死该细菌的目的，而使用电穿孔。存在于皮肤表面上的细菌可以涉及在由于汗水的成分转换成难闻挥发物而产生讨厌的体臭中。不将电穿孔用于使皮肤上的细菌失活主要是因为以下困难：以安全方式致使细菌失活，而同时避免对就在角质层和表皮中下一层之间的界面下面的活皮肤细胞的意外损伤或刺激。另一个重要问题是需要确保没有危险的电流被诱导通过人体。具体地，神经可以由电效应来激活，这可能导致痛觉和/或不自觉的肌肉收缩。虽然已知使用电穿孔来处理人体内的肿瘤，但所施加的电穿孔脉冲必须与病人的心跳同步，以防止心律问题。还要求确保在进行皮肤电穿孔时没有产生过多的热量。汗水含有通常在4.5g/L氯化钠的量级的盐离子。虽然在相对干的腋窝的情况下，可以用相对低的电流且相对容易地维持高电场强度，但构成相对低电阻的湿出汗腋窝将不可避免的导致被生成为维持所需电场强度的更高电流。一种真皮电穿孔设备从WO2013066427A已知，并且主要与为了向真皮组织递送药物的目的而使用电穿孔有关。US2007060862A2还公开了一种其中电极用于控制通过皮肤的电流流动的经皮给药设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供设备，该设备用于在不损伤或不引起对位于角质层和表皮的界面处或表皮内的活皮肤细胞的刺激的情况下对存在于皮肤表面上（即，角质层上）的细菌进行电穿孔，以使这些细菌失活，从而克服或显著缓解上面提及的问题。具体地，本专利技术的设备可以用于减小由皮肤表面上（即，角质层上）这种细菌（诸如在身体腋窝区域中发现的细菌）的存在而引起的体臭。虽然细菌可能存在于腺中以及角质层上，但认为皮肤表面上的细菌主要是造成大部分恶臭的原因（因为腺的分泌物最初无气味）。因此，由本专利技术的设备和方法来处理的主要目标是存在于皮肤表面上（即，角质层上）的细菌。在本说明书的上下文中，细菌的“失活”指代细菌细胞的代谢速率和/或繁殖系统的死亡或减缓。已经证实，为了防止对就在角质层和表皮中下一层的界面下方的活人类细胞的损伤，电场强度需要在角质层上从角质层表面处的30kV/cm降至角质层与表皮下一层的界面处的大约1-3kV/cm。该认识基于以下事实：电穿孔效应与生物细胞的直径成比例，感兴趣的细菌通常具有一微米量级的直径，而人类细胞具有10倍大的量级的直径。因此，当在30kV/cm的电场强度下将不可逆地电穿孔一微米尺寸的细菌细胞时，人类细胞将在大约3kV/cm的电场强度下不可逆地电穿孔，并且在大约1至3kV/cm的电场强度下可逆地电穿孔。当前，没有提供电场强度的需要降低的可用电穿孔设备，电场强度的需要降低将使得该设备适于用于使存在于皮肤表面上的细菌失活，因此使得这种设备能够用于降低由这种细菌引起的不期望体臭。根据本专利技术，提供了用于存在于人皮肤的角质层的表面上的细菌细胞的电穿孔的设备，该设备包括：电极，该电极可定位于所述表面附近；产生器，用于控制并向电极供给预定电压，以产生在所述表面处具有10至50kV/cm量级的强度的电场，以使存在于所述表面上的细菌细胞失活；其中，电极被配置为使得作为从所述表面到角质层中的穿透深度的函数，电场的强度在5至15微米之间（优选地5至10微米之间）的深度处降为3kV/cm或更小。通过将电极配置为使得电场强度在5至15微米之间（优选地5至10微米之间）的深度处降为3kV/cm或更小，电场强度通常将仅具有使存在于角质层上的细菌细胞（并且至少在一定程度上，存在于角质层内的那些细菌细胞）失活的足够强度。然而电场强度将不会高至足以对角质层下方的表皮中的或角质层与表皮之间的界面处的活皮肤细胞产生任何可感知的影响。电极优选地包括至少一个正电极和至少一个负电极，正电极和负电极在同一平面中，并且彼此隔开预定距离，以控制在5至15微米之间（优选地5至10微米之间）的预定穿透深度处的电场的强度。通过控制电极之间的间隔，可以控制预定穿透深度处的电场强度，以便降低电场对活组织的任何影响。在一些实施例中，正电极和负电极可以彼此隔开10微米或更少的距离。小于或等于10微米的分隔距离可以被认为是关于角质层的平均厚度的最佳距离，目的是确保角质层与表皮之间的界面处的电场强度等于或低于3kV/cm。还设想电极可以分隔5微米，以在8微米的穿透深度处提供低于3kV/cm的电场强度。在一些其他实施例中，设备包括多个正电极和多个负电极，其中，正电极被定位于第一平面中，并且负电极被定位于与第一平面相邻的第二平面中。通过将电极定位于不同的平面中，可以实现电场强度相对于穿透深度的更急剧的降低。第一平面中的电极和第二平面中的电极可以彼此对齐，并且每个平面中的电极可以彼此分隔10微米或更少的距离。在另一个实施例中，第一平面中的电极和第二平面中的电极相对于彼此偏移，使得一个平面中的电极位于另一个平面中的一对电极之间。该设置可以提供电场强度随穿透深度的甚至更急剧的降低。不同平面中的电极元件可以通过隔离元件彼此隔离。在一些实施例中，设备可以包含使电极与角质层的表面隔开的间隔物。电极还可以被提供有尖锐的边缘，以便进一步控制电场的形状和散布。在优选实施例中，产生器可操作为向电极供给10至1000个脉冲的脉冲电压，每个脉冲具有1至100微秒的持续时间，或更优选地每个脉冲50微秒的50个脉冲。将理解，对于跨腋窝区域中的皮肤的表面移动的小设备，如果处理时间要保持在合理的时段内且要有效处理腋窝，则将需要能够产生更高数量的脉冲的设备。通过管理特定电压随时间的分布，可以防止神经的激活。更具体地，使用足够高的脉冲频率，其不会激活神经，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于存在于人皮肤的角质层的表面上的细菌细胞的电穿孔的设备，包括：电极，能定位于所述表面附近；产生器，用于控制并向所述电极供给预定电压，以产生在所述表面处具有10kV/cm至50kV/cm量级的强度的电场，以使存在于所述表面上的细菌细胞失活；其中，所述电极被配置为使得所述电场的所述强度作为从所述表面到所述角质层中的穿透深度的函数而在5微米至15微米之间、优选地在5微米至10微米之间的深度处降为3kV/cm或更小，使得在使用期间，所述电场将具有使存在于所述角质层上的细菌细胞失活的足够强度，而同时所述电场不会强至足以能感知地影响所述角质层下方的表皮中的或所述角质层与所述表皮之间的界面处的活皮肤细胞。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.02 EP 14166869.91.一种用于存在于人皮肤的角质层的表面上的细菌细胞的电穿孔的设备，包括：电极，能定位于所述表面附近；产生器，用于控制并向所述电极供给预定电压，以产生在所述表面处具有10kV/cm至50kV/cm量级的强度的电场，以使存在于所述表面上的细菌细胞失活；其中，所述电极被配置为使得所述电场的所述强度作为从所述表面到所述角质层中的穿透深度的函数而在5微米至15微米之间、优选地在5微米至10微米之间的深度处降为3kV/cm或更小，使得在使用期间，所述电场将具有使存在于所述角质层上的细菌细胞失活的足够强度，而同时所述电场不会强至足以能感知地影响所述角质层下方的表皮中的或所述角质层与所述表皮之间的界面处的活皮肤细胞。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电极包括至少一个正电极和至少一个负电极，所述正电极和所述负电极在同一平面中，并且彼此隔开预定距离，以控制5微米至15微米之间、优选地5微米至10微米之间的预定穿透深度处的所述电场的强度。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述正电极和所述负电极彼此隔开10微米或更少的距离。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述电极隔开5微米，以在8微米的穿透深度处提供低于3kV/cm的电场强度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，包括多个正电极和多个负电极，其中，所述正电极被定位于第一平面中，并且所述负电极被定位于与所述第一平面相邻的第二平面中。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一平面中的电极和所述第二平面中的电极彼此对齐，所述第一平面中的多个电极和所述第二平面中的多个电极分别彼此分隔10微米或更少的距离。7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一平面中的电极和所述第二平面中的电极相对于彼此偏移，使得一个平面中的电极位于另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·G·M·佩尔泽斯，M·T·约翰森，J·H·M·斯普瑞特，D·哈尔特，R·C·M·武德斯，R·P·C·范德雷尤梅尔，M·巴拉格纳，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL