CN106255525B - 用于使细菌失活的设备 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

用于使细菌失活的设备
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
美国专利号6,711,435 B2公开了一种用于经皮药物递送和分析物提取的设备，其被配置为切除角质层。根据该文档的设备具有触碰角质层的多个电极。
美国公开的专利申请号2013/0260435 A1公开了一种加强细胞中的膜透化的方法。在该文档中公开了：电极要生成使得细胞内的离子离开活细胞的电磁场并且要使得(皮下)肿瘤细胞死亡。
美国专利号5,968,006公开了一种用于使用连接到电源的两个电极组件进行经皮药物递送的装置和方法。在使用期间，根据该专利的设备要诱导通过角质层中的孔的分子迁移。
美国公开的专利申请号2004/230227 A1公开了一种用于经皮药物递送的设备，该设备包括被置为与皮肤接触的多个电极。
发明内容
本发明的目的是提供设备，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，本发明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，由本发明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。
根据本发明，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；
间隔物，用于使电极与角质层的表面隔开；
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。
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，但不会太高以至于发生神经阻滞。
电极可以附接到球体、圆柱体或平面元件形式的支撑基底。如果支撑基底为球体或圆柱体，那么它可以可旋转地安装到外壳，使得它将在角质层的表面上滚动。滚动元件(诸如球体或圆柱体)维持与皮肤表面的平滑低摩擦接触，从而使电极与表面之间的接触最大化。
在一些实施例中，电极包括多个电极阵列。至少一个电极阵列可以沿不同方向延伸到至少一个其他电极阵列，以产生不同定向的电场。这确保非球形细菌细胞被适当地暴露到电场。
设备还可以包括向电极附近的角质层的表面供给低电导率的流体的流体动力探针。流体动力探针可以用于向皮肤表面供给水或其他流体，以控制电导率和/或冷却。
在优选实施例中，产生器被配置为向电极供给电压，以产生在角质层的表面上具有25至35kV/cm量级强度的电场。
在优选实施例中，电压驱动器电路包括抑制电流水平从而防止神经激活的电流限制器。
本发明的这些和其他方面将从下文中的实施例显而易见并参照该实施例来阐明。
附图说明
现在将参照附图仅用示例的方式来描述发明的实施例，附图中：
图1是上面可以提供间断电极结构的三个不同表面的示意图，连同这种间断电极结构的放大图；
图2示出了包含作为图1中所示的选项之一的圆柱形电极的手持设备的示意图；
图3是其中电极沿不同方向延伸以在不同定向上产生电场的间断电极阵列的一部分的示意图；
图4a示意性图示了在间断电极阵列的正电极与负电极之间延伸的电场线的剖面近似图；
图4b为了示出安装到支撑结构的相邻电极之间的节距和间隙而更详细地图示了图4a的电极阵列；
图4c是图示了作为将电极置为与角质层表面相邻且与该表面仅分隔存在于皮肤表面上的一小层汗水的结果，通过角质层和表皮产生的电场强度的图，并且其中，电极分隔20微米；
图4d中的 (i)至 (iii)是图示了随着电极之间的间隙减小，角质层的厚度上的电场强度如何减小，而电极之间的皮肤上的电场强度增大的三个图的系列；
图4e是用三个不同电极分隔距离图示了作为到皮肤中的距离的函数的电场强度的图；
图4f是图示了作为将电极置为与角质层的表面相邻的结果通过角质层和表皮产生的电场强度的图，但在其中，正电极位于与负电极不同的平面中；
图4g是与图4f中所示的图相似的图，除了除在单独平面中之外，电极相对于彼此偏移或移位，使得一个平面中的正电极被定位在占据相邻平面的负电极之间；
图5是其中电极被提供有尖锐或尖角边缘的电极结构的平面图；以及
图6示出了其中电极安装到电极支撑物且成形为柱形物的电极阵列的剖面侧视图。
具体实施方式
根据发明的实施例，提供了用于防治体臭的基于电场的设备，该设备的主要目的在于但不限于处理腋窝。设备优选地为便携式的或可以贴片/织物等形式附接到皮肤，并且由电池供电。
在一个实施例中，设备包括上面实施随时间的电压分布以诱导电场的间断电极阵列。图1图示了合适间断电极结构或阵列1的放大图，该间断电极结构或阵列1具有正电极1a和负电极1b，可以附接到三个不同成形的主体(即，球体2(参见图1)、圆柱体3(参见图1)以及平面或片状元件4(参见图1))的表面。
图2示出了包含如图1所示的圆柱形电极3的手持设备5的示意图，并且手持设备5被安装为在臂6之间围绕其纵轴旋转，使得手持设备5将在使用期间以最小摩擦跨皮肤表面自由滚动。设备5 包括外壳7，该外壳7含有：电源(诸如电池8)；和产生器9，该产生器9用于作为时间的函数向电极1供给预定电压，使得当间断电极阵列1附接到的圆柱体3跨皮肤表面滚动时，在皮肤表面中诱导电场，并且进行电穿孔，以使细菌细胞失活。设备5还可以包含指示并限制每一处理的使用时间的电子定时器(未示出)。设备5 还可以含有便于电池的再充电的电路。在优选实施例中，电子设备和电池9被密封在外壳6内，使得设备5可以通过表面活性剂溶液或通过将设备5保持在水龙头下方来容易地清洁。
设想设备5还将包含压敏开关(未示出)，使得电极1a、1b将在倚靠皮肤推动设备时自动启动，并且在将设备5脱离与皮肤的接触时停用。另选地，设备5可以被提供有传统通/断开关。
设备5可以被提供有在倚靠皮肤表面保持设备时将电极1a、1b 与皮肤表面隔开的构造。进一步地，如果间断电极阵列1被定位在可以由于与皮肤的摩擦而自由旋转的球体或圆柱体3上，皮肤被拉伸，并且可以平滑可能降低细菌失活功效的任何表面粗糙度。虽然期望使尽可能多的细菌失活，但还将理解，不必使存在于皮肤表面上的全部细菌失活，而1至3阶的细菌的对数减少足够。
还将理解，其他实施例可以包括使皮肤平坦的特征(诸如拉伸器、润滑(lubra)条以及薄板等)，连同图1中所示的结构中的一个，或以一些其他形状或配置形成。比如，当在微小压力下在皮肤上移动薄板结构时，皮肤将在薄板间成圆顶状，并且将以平滑方式倚靠位于薄板表面上的电极1a、1b被推动，从而在与电极1a、1b 的接触期间使皮肤表面粗糙度最小化。形成在薄板式结构上或与薄板式结构集成的间断电极阵列1也可以增大皮肤与电极1a、1b之间的接触程度，从而降低由毛发的存在引起的任何干扰。更亲密的接触还可以通过将真空电路包含到设备中来实现，真空电路可操作为可能经由薄板结构或向电极1a、1b附近的皮肤施加温和真空，以将皮肤吸向电极1a、1b。潜在地，电极阵列1还可以被定位于发梳的表面上，该发梳可以移动通过腋毛，使得发梳的端部将与皮肤接触。
在一些实施例中，设备5可以包含电导率检测器(未示出)。如果是这样的话，则设备5初始可以被保持为电极1a、1b被定位为倚靠或靠近皮肤，并且检测器可以测量皮肤表面处的电导率。检测器可以耦合到产生器9，使得产生器9将基于所感测的皮肤的电导率产生与所需电场强度相称的电压。一旦已经完成该感测步骤，那么可以使用设备5进行电穿孔。
为了成功电穿孔细菌细胞以致使它们失活、但同时防止损伤或皮肤刺激，已经确定优选地需要10至1000个脉冲的随时间的电压分布，每个脉冲的持续时间为1至100微秒，或者更优选地50个脉冲，每个脉冲的持续时间为50微秒。
如之前指示的，用于使细菌失活的理想电场强度在30kV/cm量级，但产生器可以能够向电极供给足以在角质层的表面处产生10 kV/cm至50kV/cm之间的电场强度的电压，但最优选地，产生器被配置为向电极供给足以在角质层的表面处产生25kV/cm至35kV/cm 之间的电场强度的电压。为了使用30kV电压在角质层表面处产生 25kV/cm至35kV/cm之间的场强度，电极必须相距1cm。然而，通过使用电极间具有例如200微米距离的间断电极阵列1，所需电压下降至大约600伏特，对于30微米的电极分隔距离，所需电压为大约 90伏特，并且当电极分隔距离为10微米时，所需电压为大约30伏特。
为了确保设备的安全性并防止向身体施加电流，使用相对于地的浮动电极。作为另外的保护措施，设备还可以包含电流限制器(未示出)。因此，可管理上面提及的电压，并且通过身体的电流将比可能引起身体伤害的任何水平低得多。
细菌细胞的成功失活很大程度上取决于电场的定向，特别对于具有非球形状的细菌细胞的失活是这种情况。不同的电场定向可以通过提供沿不同方向延伸的电极来实现，使得细菌细胞随着跨皮肤表面移动电极而暴露到不同定向中的电场。图3是具有为了产生不同定向中的电场而被定位于不同方向上的电极的间断电极阵列10的一部分的示意图。更具体地，图3示出了沿水平方向延伸的两个中心阵列10a、10b和两个竖直阵列10c、10d。竖直阵列10c、10d跨两个中心阵列10a、10b的端部延伸。
为了防止对就在角质层与表皮中的下一层之间的界面下面的活人类细胞的损伤，如上面提及的，电场强度在角质层上必须从30 kV/cm降至大约3kV/cm。为了实现这一点，电极以特定方式来构造。现在将参照图4a至图4g以及图5更详细地描述可能的电极配置。
图4a示意性图示了在间断电极阵列的正电极12a与负电极12b 之间延伸的电场线11的剖面近似图，其中电极12a、12b安装到支撑物13，并且由形成间隙14的汗水或空气与皮肤表面11隔开。在角质层15的表面15a上的由数字“2”指示的场线处，需要大约30 kV/cm的场强，而由数字“7”指示的场线所示出的在角质层15与表皮17的紧邻层之间的界面16处的场强应为大约3kV/cm。细菌细胞18被示出在角质层15的表面15上，并且位于由附图标记“2”指示的场强线内，因此细菌细胞将通过电极12a、12b之间所产生的电场而变得失活。
图4b为了示出安装到支撑结构13的相邻电极之间的节距和间隙而更详细地图示了电极阵列。在图4b中，相邻电极12a、12b之间的间隙由箭头“X”来表示，而节距距离(即，相邻电极中心之间的距离)由箭头“Y”来指示。
图4c是图示了作为将电极置为与角质层表面相邻且仅与该表面分隔存在于皮肤表面上的一小层汗水的结果、通过角质层和表皮产生的电场强度的图。皮肤表面上的电场强度为足以使细菌失活的近似25kV/cm。然而，图示出，在电极之间的间隙为20微米的情况下，角质层15与表皮17的下一层之间的界面16处的电场强度大大超过 3kV/cm。
图4d是图示了在电极12a、12b之间的间隙减小时，角质层的厚度上的电场强度如何减小，而电极12a、12b之间的皮肤上的电场强度增大的三个图的系列，并且假定电压在电极12a、12b上被维持在恒定的水平。图4d(i)表示20微米的间隙距离时的电场强度，图 4d(ii)表示10微米的间隙距离时的电场强度，并且图4d(iii)表示5微米的间隙距离时的电场强度.
在某些实施例中，隔离器涂层18可以被定位于电极的顶部上 (即，在电极与角质层15的表面之间)。该隔离器的存在还可以对电场的强度有影响。
在图4e的图中，图示了角质层15上的场强作为电极12a、12b 之间的间隙距离的函数而降低。将注意，假定15微米的角质层15 厚度，当间隙距离在10微米的量级时，电场强度在角质层15与表皮17的下一层之间的界面处降至低于3kV/cm。
还将显而易见的是，在8微米深度时，电场强度仅在电极12a、 12b之间的间隙为5微米时低于3kV/cm，因此这关联于处理具有更薄角质层15的皮肤的区域。虽然角质层15的厚度通常可以被假定为15微米，但角质层15厚度对于皮肤的不同位置而变化。例如，手掌中的角质层15厚度可以为几百微米量级，而在腋窝中，该厚度可以为5至15微米量级。鉴于此，发明人已经为了处理其中角质层 15更薄的皮肤区域目的而设计其他电极结构，该其他电极结构提供角质层15上的电场强度的甚至更大的降低。
图4f是图示了作为将电极12a、12b置为与角质层15的表面15a 相邻的结果、通过角质层15和表皮17产生的电场强度的图，但其中，正电极12a位于与负电极12b不同的平面中。在所图示的实施例中，负电极12b被定位为最靠近角质层15的表面15a，并且仅由薄汗层与表面15a分隔，而正电极12a直接位于负电极12b上方。每个负电极12b由隔离器14与其关联的正电极12a分隔。在所图示实施例中，电极12a、12b之间在与表面15a的平面平行延伸的方向上的侧向距离或间隙为5微米。
图4g示出了与图4f中所示的图类似的图，其中电极12a、12b 被置于两个不同平面中，除了在图4g中，电极12a、12b还相对于彼此偏移或移位，使得一个平面中的正电极12a被定位于占据相邻平面的负电极12b之间。还参照识别上面描述的电极结构在离角质层15的表面的三个不同皮肤穿透深度处的电场强度的下表。
从上表，将理解，在电极12a、12b之间具有更小间隙距离的电极结构示出了作为到角质层15中的穿透深度的函数的电场强度的急剧降低，而其中电极12a、12b被置于两个不同平面中的那些实施例示出了电场强度的更急剧降低，其中偏移电极12a、12b示出了作为穿透深度的函数的最大降低。应注意，电极12a、12b之间的电场强度不均匀，因此在上表中估算由足够高电场进行的皮肤表面的覆盖范围。然而，通过减小电极宽度，可以增大该覆盖范围。此外，电穿孔所需时间为大约5毫秒，而大约10秒可用，并且甚至在由足够高电场进行的20％的覆盖范围的情况下，可以通过在25毫秒的时段内在皮肤上移动电极12a、12b达到100％功效。假定1平方厘米的电极表面积并假定50平方厘米的腋窝表面积，整个腋窝可以在2500 毫秒(2.5秒)内处理。
在之前的计算中，角质层15被认为是湿的，因此可以假定0.1 S/m的电导率。然而，当角质层15为干的时，可以将电导率假定为 0.0001S/m。下表示出了对三个位置处(即，电极12a、12b之间、 15微米的穿透深度处、和5微米的穿透深度处)的图4d和图4g的电极结构的电场强度的影响。根据上表与下表之间的数据的比较将理解，湿和干角质层15之间的整体差异较小。
Figure GDA0002222456370000131
在其他实施例中，还可以对通过使用柱形物形状的电极(实际上是接近偶极)或通过沿长度方向产生到电极上的尖锐边缘，而在角质层15的深度上降低电场给予考虑。图5示出了其中电极12a、12b被提供有尖锐或尖角边缘19的电极结构的平面图，而图6示出了其中电极12a、12b被安装到电极支撑物13且具有正方形横截面的剖面侧视图。
将理解，某些细菌菌株具有差不多球形形状，而其他菌株具有差不多圆柱形或椭球形状。根据斯旺(Swan)方程已知，电穿孔效应取决于场相对于生物膜的定向。因此，在没有球形细菌的情况下，旋转电场方向可以加强电穿孔的功效。
在图4a-图4g的实施例中，示出了电极12a、12b的横截面。电极12a、12b可以采取具有垂直于附图的平面突出的长度轴的长杆的形式。电极12a、12b还可以采取图5中所示的形式。通过相对于皮肤简单地移动并旋转电极12a、12b，皮肤上的细菌经受不同的电场定向。另选地，可以跨皮肤移动但不旋转电极12a、12b，在这种情况下，具有不同定向上的电极12a、12b的间断电极阵列(诸如图3 中所示的间断电极阵列)可以将皮肤上的细菌暴露到不同电场定向。
图5的点状电极12a、12b可以在不移动或旋转电极结构的情况下使用驱动器电子设备独立地进行电气控制以产生旋转电场。此外，通过随着时间在独立电极12a、12b上施加不同的电压，可以旋转产生的电场，从而提高针对没有球形纵横比的那些细菌的失活功效。电驱动器可以基于有源矩阵技术(如基底)。这种设置是产生与弯曲或柔性基底兼容的独立可寻址电极的阵列(例如，以旋转场)的廉价方式。
为了确保可以在没有任何不可接受的皮肤温度的升高的情况下使用湿和干腋窝这两者进行电穿孔，随时间的电压分布可以被选择为使得有效电穿孔产生可接受的皮肤温升。已经发现，对于作为5 至10微米之间的电极间隙的函数的50微秒的脉冲直到100脉冲，在到角质层15中的5微米深度时的温升保持低于45摄氏度。
设想另外的实施例，在该实施例中，间断电极阵列与流体动力探针组合，流体动力探针将向皮肤供给低电导率的脱盐水或自来水，从而稀释汗水，以便降低皮肤上的液体的盐浓度。这将降低任何加热效应。理想地，探针将能够吸入液体而且将液体递送到皮肤，以确保没有滴落发生。如果设备包含流体动力探针，则设备还将具有用于存储液体的可再装容器和能够将液体分配到皮肤上且从皮肤吸入液体的一个或多个泵。
流体动力探针可以含有抵消刺激且将在皮肤上以平滑方式工作的另外物质，并且还可以能够为了在将腋窝暴露到电场之前干燥腋窝而引导干(可能被加热的)空气的喷射。流体动力探针还可以用于分配特定化学品(诸如具有与汗水类似离子含量的盐溶液或表示弱酸的溶液(诸如低浓度的柠檬酸))。这可以具有在维持相同细菌失活功效的同时将所需电场强度降低为大约二分之一的结果。使用探针均匀分配具有降低的ph的溶液(比如具有4.2pH的0.05M的柠檬酸盐溶液)可以显著提高失活水平，这可以用于减少脉冲数量从而降低否则将由更高电流产生引起的、表皮上的潜在效应。
虽然设想发明的设备为了使细菌细胞失活将主要依赖电穿孔的原理，但可能集成可以与电穿孔同时或相继使用的其他失活技术。例如，设备可以依赖电穿孔连同光或冷等离子体细菌失活技术。
如之前指示的，设备可以包含开关，使得当倚靠皮肤推动设备时，自动启动电极。流体动力探针还可以以该方式自动操作。在一些实施例中，探针可以被配置为在自动启动电极之前在短时间段内分配并同时吸入流体。
将理解，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。某些措施在彼此不同的从属权利要求中记载的唯一事实不指示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。
虽然权利要求在本申请中已经被制定为特征的特定组合，但应理解，本发明的公开内容的范围还包括本文中明确或含蓄公开的任何新颖特征或特征的任何新颖组合或其任何归纳，而不管是否与如任何权利要求中当前所要求保护的同一发明有关，并且不管是否减轻与母发明相同的技术问题的任何或全部。申请人据此通知可以在本申请或源于本申请的任何另外申请的审查期间将新权利要求制定为这种特征和/或特征的组合。

Claims (18)

1.一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；
间隔物，用于使所述电极与所述角质层的所述表面隔开；
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10微米之间的深度处降为3kV/cm或更小。
3.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微米之间的预定穿透深度处的所述电场的强度。
4.根据权利要求3所述的设备，其中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10微米之间的预定穿透深度处的所述电场的强度。
5.根据权利要求3至4中任一项所述的设备，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。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述正电极和所述负电极彼此隔开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。
7.根据权利要求1至2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。
8.根据权利要求7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。
9.根据权利要求7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个平面中的一对电极之间。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，在不同平面中的电极通过隔离元件被彼此隔离。
11.根据权利要求1-4、6和8-10中任一项所述的设备，其中，所述电极被提供有尖锐的边缘。
12.根据权利要求1-4、6和8-10中任一项所述的设备，其中，所述产生器能操作为向所述电极供给10至1000个脉冲的脉冲电压，每个脉冲具有1微秒至100微秒的持续时间。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述产生器能操作为向所述电极供给50个脉冲的脉冲电压，每个脉冲具有50微秒的持续时间。
14.根据权利要求1-4、6和8-10中任一项所述的设备，其中，所述电极附接到球体、圆柱体或平面元件形式的支撑基底。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述球体或所述圆柱体能旋转地安装到外壳(7)，使得所述球体或所述圆柱体将在所述角质层的所述表面上滚动。
16.根据权利要求1-4、6和8-10中任一项所述的设备，其中，所述电极包括多个电极阵列，其中，至少一个电极阵列沿不同方向延伸到至少一个其他电极阵列，以产生不同定向的电场。
17.根据权利要求1-4、6和8-10中任一项所述的设备，其中，所述产生器被配置为向电极供给电压，以产生在所述角质层的所述表面上具有25kV/cm至35kV/cm量级的强度的电场。
18.根据权利要求17所述的设备，所述产生器的用于产生电压供给的电压驱动器电路包括抑制电流水平从而防止神经激活的电流限制器。
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