CN117136087A - 经皮二氢递送装置 - Google Patents

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Institut Polytechnique de Grenoble
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Universite Grenoble Alpes
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Universite Grenoble Alpes
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Abstract

本发明涉及一种通过微创方式经皮递送二氢的装置(1)，该装置包括带有阳极(11)和阴极(12)的主体(10)以及电能源(13)。主体(10)采用能够贴合皮肤的柔性材料，并且主体(10)包括水贮存器(14)。容纳在贮存器中的水与阳极(11)和阴极(12)接触以形成闭合电路，以便产生二氢，从而允许对所产生的二氢的经皮释放。主体(10)部分地由对二氢不可渗透的材料覆盖，形成旨在不与皮肤接触的至少一个面(102)的至少一部分。

Description

经皮二氢递送装置
技术领域
本发明涉及氢疗法领域。它特别有利地应用于许多病症、特别是炎症和/或氧化应激相关病症的领域。
背景技术
氢疗法在治疗大量病症、特别是炎症和/或氧化应激相关病症方面显示出越来越大的益处。一篇对300多篇文章的综述列出了不少于166种病症，针对这些病症，对二氢递送就其抗氧化性能进行了测试(Ichihara，M.，Sobue，S.，Ito，M.，Ito，M.，Hirayama，M.，&Ohno，K.(2015)，“Beneficial biological effects and the underlyingmechanisms ofmolecular hydrogen-comprehensive review of 321original articles(分子氢的有益生物效应和潜在机制--321篇原创文章的综合综述”，Medical gas research(医用气体研究)，5(1)，12)。
用于向人体或动物体施用二氢的不同技术是已知的。二氢可以以通过电解形成的用于吸入的气体的形式被施用。然而，这种技术既昂贵又不方便，因为它需要复杂的呼吸器类型的设备。二氢可以以氢化水的形式被施用，由患者饮用。
这些技术显示出很大的局限性：
-所递送的二氢的量少，
-二氢浓度的变化显著，以及
-治疗依从性方面的主要制约因素。
为了避免这些缺点，可以通过植入人体或动物体内的装置进行水电解来产生二氢。文献WO2019/122441A1特别公开了一种可植入人体或动物体内的装置，该装置包括电连接到能源的阳极和阴极。该装置允许充当电解质的体液通过，使得能够闭合电路。这样，通过电解人体内体液中的水来产生二氢。然而，植入这种装置对患者来说仍然是非常有创的。
文献US2020/0030598A1公开了一种通过电解施加在皮肤上的氢、过氧化氢和/或氧的递送装置。然而，由该装置进行的二氢递送仍然有限。
因此，本发明的目的是提供一种对人体和动物体相对无创、优选无创、同时允许充分的、优选增强的二氢递送的二氢递送装置。
本发明的其他目的、特征和优点将在研究以下描述和附图后变得显而易见。可以理解的是，其他优点也可以结合在其中。
发明内容
为了实现该目标，根据一个实施例，提供了一种二氢递送装置，包括：
-主体，所述主体包括至少一个阳极和至少一个阴极；和
-电能源，阳极和阴极电连接到所述电能源。
该装置构造成通过人体或动物体的皮肤递送二氢：
-主体基于柔性材料，所述柔性材料能够贴合人体或动物体的皮肤，所述主体具有外表面，所述外表面包括：
о旨在施加于皮肤上并允许二氢通过的底面，
о旨在不与皮肤接触的至少一个面，
-主体包括水贮存器，水贮存器、阳极和阴极的相对布置构造成使得容纳在贮存器中的水与阳极和阴极接触以形成闭合电路，以便在阴极处从取自贮存器的水产生二氢，以经皮释放所产生的二氢。
因此，该装置能够应用于人体或动物体的皮肤，与现有技术的可植入装置相比，经皮递送使得能够使对身体的影响最小化。
此外，包括在主体中并因此能够被认为嵌入式的水贮存器允许不依赖于体液例如汗液的二氢递送，以允许通过患者的皮肤递送足量的二氢。事实上，这个问题对于现有技术的可植入装置来说并不没有出现，该可植入装置浸入能够用于产生二氢的体液中。
因此，递送装置对人体或动物体是相对无创的，并且优选是无创的，同时使得能够递送足够量的二氢以获得对身体有益的效果。依赖于使用环境，该量可以例如从1μmol/小时到40μmol/小时变化。由于二氢是一种快速扩散的分子，在其释放部位具有低剩磁，因此该装置特别适用于预防和/或治疗人体或动物体的皮肤附近的炎症和/或氧化应激相关病症，例如糖尿病、肥胖症、皮肤或周围组织炎症或牛皮癣、皮肤癌、白癜风以及任何涉及氧化应激的病症。此外，该装置还可以用于肌肉恢复，例如对抗酸痛的肌肉。
本发明的第二方面涉及一种衣物，该衣物包括至少一个根据第一方面的二氢递送装置。
本发明的第三方面涉及一种二氢递送方法，其包括将根据本发明的第一方面的二氢递送装置应用在人体或动物体的皮肤上，以及激活该递送装置，以便经皮递送二氢。
如下文所讨论的，根据一个示例，经皮二氢递送可以用于肌肉恢复，例如对抗酸痛的肌肉。根据另一示例，经皮二氢递送用于预防和/或治疗选自糖尿病、肥胖症、炎症、牛皮癣、皮肤癌、白癜风和任何涉及氧化应激的病症。
附图说明
通过阅读本发明的一个实施例的详细描述，将更好地理解本发明的目的、宗旨、特征和优点，该详细描述借助以下附图来示出，在附图中：
图1示出了根据一个实施例的递送装置的横截面图。
图2示出了根据另一个实施例的递送装置的横截面图，其中，该装置包括对二氢不可渗透的材料。
图3A至图3C各自示出了根据几个实施例的递送装置的横截面图，其中，底面覆盖有半渗透材料。
图4A至图4C各自示出了根据几个实施例的递送装置的横截面图，其中，该装置具有一个或多个局部开口。
图5、图6A和图6B各自示出了根据几个实施例的递送装置的横截面图，其中，电极形成堆叠。
图7示出了根据另一个实施例的递送装置的横截面图。
图8A和图8B各自示出了根据几个实施例的递送装置的横截面图，其中，电极由旨在穿透皮肤的微针形成。
图9示出了包括几个二氢递送装置的臂带的整体视图。
附图是以示例的方式提供的，并不旨在限制本发明的范围。它们构成旨在便于理解本发明的示意图，并不一定是按实际应用的比例绘制的。特别地，构成递送装置的不同元件的相对尺寸并不一定代表实际情况。
具体实施方式
在开始对本发明的实施例进行详细审查之前，可以组合使用或替代使用的可选特征在下文中阐述：
-至少一个阴极和至少一个阳极至少部分地且优选全部地设置在水贮存器中，
-至少一个阴极和至少一个阳极与贮存器的壁接触，
-主体部分地覆盖有对二氢不可渗透的材料，该材料形成至少一个旨在不与皮肤接触的面的至少一部分、例如第一部分，优选为全部，
-主体至少部分地覆盖有具有小于1μm的截止阈值的材料，该材料形成旨在不与皮肤接触的面的至少一部分，例如与第一部分分开的第二部分，
-底面至少部分地且优选全部地覆盖有具有小于1μm的截止阈值的半渗透材料，
-底面至少部分地且优选全部地覆盖有半渗透材料，该半渗透材料具有的对二氢的渗透性比其对二氧的渗透性大，优选地，该半渗透材料是对二氢可渗透的并且是对二氧不可渗透的，
-底面仅部分地覆盖有对二氢不可渗透的材料，以便形成至少一个未覆盖有对二氢不可渗透的材料的开口，
-至少一个开口覆盖有半渗透材料，该半渗透材料具有的对二氢的渗透性比其对二氧的渗透性大，优选地，该半渗透材料是对二氢可渗透的并且是对二氧不可渗透的，
-底面设置有至少一个且优选多个旨在穿透皮肤的微针，
-底面部分地覆盖有对二氢不可渗透的材料，以便形成至少一个未覆盖有对二氢不可渗透的材料的开口，至少一个微针是中空的并且设置成面向开口，
-水贮存器包括水凝胶，优选是水凝胶的形式。根据一个示例，水凝胶由至少95％质量且优选至少99％质量的水组成，
-阴极和阳极设置成面向旨在与皮肤接触的底面，
-阴极和阳极形成堆叠，阴极面向旨在与皮肤接触的底面，并且阳极面向旨在不与皮肤接触的面，
-阴极和阳极中的至少一个在贮存器中横向延伸，以便将贮存器划分成两个单独的部分，在该两个部分之间没有水循环。根据一个示例，第一部分与底面连通，并且第二部分与旨在不与皮肤接触的面连通，
-底面设置有至少一个且优选多个旨在穿透皮肤的微针，阴极由所述微针形成。根据一个示例，阴极和阳极各自由一个微针构成。
在描述的其余部分中，术语“在…上”并不一定是指“在…正上”。因此，当表明部件或构件A支承在部件或构件B上时，这并不是指部件或构件A和B一定彼此直接接触。这些部件或构件A和B可以直接接触，也可以通过一个或多个其他部件相互支承。
在下文的详细描述中，可以使用诸如“横向”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”之类的术语。这些术语必须相对于递送装置一旦应用在皮肤上的正常使用位置进行相对解释。例如，术语“底部”对应于面向该装置旨在被应用其上的人体或动物体的皮肤和/或与该皮肤接触的面或元件。术语“顶部”对应于远离该装置旨在被应用其上的人体或动物体的皮肤的面或元件。
“基本上等于/大于/小于”给定值的参数被理解为是指该参数等于/大于/小于该给定值，在该值的或多或少10％以内，甚至5％以内。
材料A的“基础”元素被理解为是指包括盖材料A和可选其他材料例如添加剂的元素。
现在根据图1至图9所示的几个实施例来描述递送装置1。
如图1所示，装置1包括主体10。主体10包括电极：至少一个阳极11和至少一个阴极12，用于通过水电解产生二氢。为此，电极11、12连接到电能源13。电能源13仅在图1中示出，以免妨碍其他图。
本体10还包括水贮存器14，以便提供与电极11、12闭合电路和通过电解产生二氢所需的水。以本领域技术人员已知的方式，电极11、12、电能源13和来自贮存器14的水形成闭合电路，电能源13提供电路并设定足够的电压，以在装置的操作期间引起水的电解，水在阴极处还原以形成二氢，水在阳极处氧化以形成二氧。
贮存器14、阳极11和阴极12的相对布置构造成使得容纳在贮存器14中的水与阳极11和阴极12接触以形成闭合电路。根据图1所示的示例，阳极和阴极可以部分地进入或全部地包括在贮存器14中。根据图8A和图8B所示的另一个示例，阳极和/或阴极可以直接与贮存器14的壁接触。贮存器14可以由允许水通过的材料界定或形成，使得与水贮存器接触的电极11、12与水接触。
主体10能够贴合人体或动物体3的外部组织例如上皮，以允许经皮二氢递送。外部组织被理解为该组织形成人体与其外部环境例如皮肤或角膜之间的界面。主体10能够贴合人体或动物体3的皮肤。主体10构造成具有足够的柔性，以遵循它被应用其上的人体或动物体的轮廓。主体基于一种或多种柔性材料。优选地，主体10包括至少一种柔性材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或弹性体，更特别地，氟弹性体或全氟弹性体(例如Chemours公司销售的VitonTM或由Solvay公司销售的)。因此，主体10的外表面100具有用于应用在皮肤的底面101，通过该底面进行二氢递送。因此，装置1能够实现经皮二氢递送，而无需诸如在主体内植入电解装置之类的有创操作。优选地，底面101旨在与皮肤完全接触。主体10的外表面100还具有至少一个不旨在施加在皮肤上的面102，例如顶面和侧面。
在本发明的开发期间，确实证明了对于某些病症或损伤，特别是那些影响皮肤或周围组织(如脂肪组织或肌肉)的病症或损伤来说，皮肤二氢递送足以缓解和/或治疗病症或损伤。为了确保递送足量的二氢，水贮存器14可以避免体液、更具体汗液的电解。
因此，该装置可以以待施加在皮肤上的贴片的形式呈现，主要在图1至图8B所示的平面内延伸。根据一个替代或附加的示例，一个或多个递送装置1可以包括在旨在由用户穿戴的衣物2中。衣物可以以臂带或条带的形式呈现，以围绕例如用户的手腕、手臂、腿或前额。根据图9所示的示例，衣物2可以是包括多个装置1的臂带，组，该臂带旨在佩戴在主体3上，更具体地围绕用户的手臂。衣物可以以衣服的形式呈现，例如T恤或上衣，或者内衣，优选构造成紧裹住与主体3的待治疗或要治疗部分。
装置1主要在平面中延伸，以便限制阻碍用户的移动。优选地，该装置在该平面中具有的尺寸包括在一厘米(cm)和几十厘米之间。沿着与该平面垂直的方向，该装置优选具有小于5cm、优选小于2cm且更优选小于1cm的尺寸。这些尺寸被理解为是指当能源13集成在主体10中时具有能源13或者当能源13偏移时不具有能源13。
装置1可以在二氢递送方法中使用。该递送方法包括将装置1应用在人体或动物体的皮肤上，并且激活装置1，以便经皮递送二氢。该方法还包括将该装置电连接到电能源13，特别是当电能源13从主体10偏离时。该方法还可以包括控制由为此目的提供的器件形成的电路的闭合和断开。
根据本发明，动物可以尤其理解为是指诸如牛之类的大型动物、诸如马之类的在体育中使用的动物、诸如猫和狗之类的宠物、以及大鼠、小鼠和猴子之类的实验室动物。
现在对装置1就其不同组成元件进行详细描述。
贮存器14与电极11、12一起构造，使得电极与贮存器的水接触以形成闭合电路。贮存器可以是由材料限定并容纳水的中空的贮存器的形式。限定该材料的材料可以是对水可渗透的，特别是当电极11、12设置成与贮存器接触时，使得电极11、12与来自贮存器14的水接触以产生二氢。
根据一个替代或附加的示例，贮存器可以包括多孔材料，优选由多孔材料形成，其中，容纳有水。例如，多孔材料可以是海绵或织物。多孔材料优选基于一种或多种聚合物，例如聚丙烯酰胺(PAAm)、聚(对苯基对苯二甲酰胺)、芳族聚酰胺、壳聚糖或聚乙烯醇(PVA)的纳米纤维。根据一个优选示例，贮存器14包括水凝胶。根据一种方案，贮存器14由水凝胶形成，贮存器由水凝胶组成。术语水凝胶被理解为是指其中膨胀剂为水的凝胶。水凝胶的基质通常是一种或多种聚合物的网络。水凝胶具有的优点是有柔性并且具有大的容纳水的能力。氢可以由至少95％且优选至少99％的水组成，以使容纳在贮存器14中的水量最大化。
优选地，贮存器14具有基本上在0.5cm和5cm之间的高度。该高度是沿着垂直于主体10的旨在施加在皮肤上的面的方向测量的。贮存器的高度有助于限定可用于电解的水量以及因此装置的使用持续时间。高度也是当佩戴装置时方便使用和美观方面的重要参数。因此，贮存器的高度的选择可以根据目标应用和装置旨在应用其上的主体上的位置来进行。
来自容器14的水形成足够导电的电解质，以实现水在电极11、12处的电解。以本领域技术人员已知的方式，该电解质为此包含由诸如Na+、K+、Ca2+、Cl-和HCO3-之类的阳离子和阴离子组成的盐。
水贮存器14可以是可再填充的，例如通过注射器将水注射到贮存器14中。为此，装置14可以包括图中未示出的紧密开口，该紧密开口实现在贮存器14和主体10的外表面100之间的连通。紧密开口包括例如密封件，注射器可以通过该密封件注射水以再填充容器14。根据一个替代或附加的示例，水贮存器14可以可移除地安装在装置1中以便可更换。根据另一个示例，装置1的主体10可以是旨在更换的消耗品，特别是一旦使用了来自贮存器14中的水。
装置1的主体10可以包括内部结构元件106，该内部结构元件106赋予主体10结构并赋予其柔韧性。优选地，装置的主体10可在用户手指的压力下变形。
如图1至图7所示，主体10构造成以中空形状接收贮存器14。该形状可以例如由内部结构元件106可选地与主体10的其他元件相结合来形成。中空形状优选面向即转向底面101，其中放置有贮存器14。如图1所示，内部结构元件106不一定对由电解产生的气体形成屏障。
内部结构元件106以及随后描述的形成主体的外表面100的任何材料优选是电绝缘的。根据一个示例，内部结构元件106基于聚合物或由聚合物制成，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺、石墨烯、SU-8型光敏树脂、聚酯、纤维素(例如纹身转印纸)。
电能源13可以集成在主体10中或者偏移，即远离装置1的主体10设置并且通过电连接件连接到主体10。能源可以是：
-电池，优选高能量密度电池，例如锂电池，
-使用例如压电效应的机械能回收装置，
-生物燃料电池，该生物燃料电池能够通过消耗通常天然存在于人体或动物体内的化学物质例如：葡萄糖、碳水化合物、脂类、蛋白质来发电，
-太阳能回收装置，例如光伏模块或染料敏化太阳能电池
-热能回收装置，例如利用塞贝克效应的热电模块。
能源13优选能够产生基本上小于或等于1.4V的电压，以防止从Cl-离子形成Cl2。能源13能够产生实质上大于1.4V的电压，以便增加装置1的功率并因此增加所递送的氢气的量。为了防止Cl2释放到皮肤，贮存器14中的电解质可以不含Cl-离子。替代地或附加地，膜可以构造成防止所产生的Cl2通过，例如围绕贮存器14的膜，或与皮肤接触的底面101上的膜，如随后所述。增压器或分压器可以附加到能源14。除非下文另有规定，否则来自能源的供应是指其单独供应或与分压器或增压器相结合供应。产生一微摩尔H2/小时的功率基本上等于或大于60μW。
该装置可以还包括分压器，该分压器使得能够获得基本上小于或等于1.4V的电解槽电源电压。当电源14产生大于1.4V的电压时，这是特别有用的。当存在几个装置1或几对阴极12和阳极11时，能源14可以是各自专用的或共享的。
根据一个示例，外表面100部分地覆盖有对二氢不可渗透的材料103或以等效的方式由对二氢不可渗透的材料103形成，该材料103形成主体10的旨在不与皮肤接触的面102的至少一部分1020且优选为全部。因此，如图2所示，二氢或二氧的扩散可以被限制在一个平面内或沿着优先方向，特别是朝向皮肤。气体分子相对于其他活性物质特别迅速地在三维中扩散。限制其扩散可以限制活性物质在递送期间的损失，并因此增强了二氢的递送。这一问题在现有技术的植入装置中不会出现，二氢然后被递送到主体，无论其递送方向如何。注意的是，如果材料103是对二氢不可渗透的，则该材料将同样是对二氧不可渗透的。
对二氢不可渗透的材料103优选基于选自以下中的一种或多种聚合物或由其制成：
-半结晶热塑性塑料，例如聚乙烯、聚酰胺、聚氯三氟乙烯、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯、氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚氯乙烯(PVC)及其衍生物，
弹性体，例如聚丁烯、聚氯丁烯(例如由Nemours公司销售的氯丁橡胶)、乙烯和丙烯三元共聚物、乙烯和丙烯共聚物、氢化聚(丁二烯-共丙烯腈)、聚(异丁烯-共异戊二烯)、聚合物链上具有各种取代基(例如苯基、乙烯基和/或甲基)的硅橡胶、丁腈橡胶、氟弹性体或全氟弹性体，例如：
о偏二氟乙烯和六氟丙烯、四氟乙烯、氟化乙烯基醚、丙烯、乙烯中的至少一种，
оVitonTM型氟弹性体(由Chemours公司销售的聚合物)、型全氟弹性体(由Solvay公司销售的聚合物)，
о在聚合物链上具有氟化取代基团的硅橡胶(氟硅橡胶)。
优选地，不旨在应用于皮肤上的面102的基本上至少50％、优选至少70％、更优选至少90％以及甚至更优选全部由对二氢不可渗透的材料103形成。由对二氢不可渗透的材料103形成的面102的部分越扩展，所产生的二氢的靶向性就越好，因此递送到皮肤的二氢量就越大。
根据一个示例，主体的底面101可以由一种材料覆盖或等效形成，在该材料中，截止阈值使得能够调节可能通过装置1的该面101到达皮肤的物质，反之亦然。根据图3A所示的一个示例，底面101可以至少部分地由具有小于1μm的截止阈值的半渗透材料104形成。因此，该材料104形成抗微生物屏障，该抗微生物屏障防止来自皮肤的任何细菌和/或微生物进入装置1，更具体是贮存器14，同时允许二氢和二氧通过。事实上，水电解诱导二氧产生，贮存器14是有利于微生物生长的介质。
例如如图3B所示，底面101可以至少部分地由半渗透材料105形成，该半渗透材料105构造成有利于二氢相对于二氧的通过。根据一个示例，半渗透材料105具有的对二氢的渗透性大于其对二氧的渗透性。根据一个具体示例，半渗透材料105是对氧不可渗透的，并且是对氢可渗透的。为此，以本领域技术人员已知的方式，材料对气体的渗透性、特别是聚合物材料的渗透性主要依赖于该材料的截止阈值、该气体在该材料中的溶解度和该气体在该材料中的扩散系数。例如，对氧不太可渗透的且优选不可渗透的且对氢可渗透的半渗透膜105可以是对氧的渗透性小于或等于10-17mol/(m.s.Pa)且对氢的渗透性大于或等于10- 14mol/(m.s.Pa)的材料。
本领域技术人员将知道如何从本领域现有材料中选择用于此目的的合适材料，例如橡胶、SU-8树脂型光敏树脂、聚异丁烯，例如VistanexTM(由ExxonMobil Chemical(埃克森美孚化工公司)制造)。因此，除了形成抗微生物屏障之外，半渗透材料还防止阳极处产生的二氧通过主体10的底面101。只有二氢被递送到皮肤，这使得能够限制二氢和二氧在患者体内的反应，从而增加所递送的二氢的量。此外，与用对二氢不可渗透的材料103覆盖面102协同作用，可以发现二氧在贮存器14中被捕获，这导致贮存器14中的压力增加并且有利于二氢通过底面101。根据一个示例，材料105具有小于32Da的截止阈值。
根据图3B所示的示例，半渗透膜105可以是例如基于至少一种选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚碳酸酯的聚合物或由其制成的半渗透膜。根据图3C所示的示例，半渗透膜105可以是由例如基于至少一种选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚碳酸酯的聚合物或由其制成的多孔材料形成的层。
根据一个示例，底面101可以部分地覆盖有对二氢不可渗透的材料103，以便形成用于二氢通过的至少一个局部开口1010。这样，二氢只在该或这些开口1010处被递送到皮肤，从而增强了二氢在皮肤上的靶向性。优选地，每个开口具有的表面积基本上小于底面101总表面积的1/5，优选1/10。
例如如图4A至图4C所示，这些开口1010中的每一个都可以覆盖有上述材料104和105中的一种，在该材料中，截止阈值将使得能够调节可能通过该开口1010从装置1到达皮肤的物质，反之亦然。根据所示的示例，开口1010覆盖有半渗透材料105，该半渗透材料105具有的对二氢的渗透性比其对二氧的渗透性大，优选是对二氢可渗透的且是对二氧不可渗透的，如上所述，以利于二氢的递送。
除了该开口之外，还可以在开口1010处设置中空的微针1011。微针1011可以包括在微针的任一侧上沿着其主延伸方向的微通道或中空的芯开口。例如如图4B所示，该微针1011旨在穿透皮肤。微针可以包括外壁1011b和中空的中心芯1011a，外壁1011b设置在局部开口的任一侧上，并且中空的中心芯1011a与开口1010连通。这样，微针1011使得能够便于主体10的底面101与皮肤接触，并且限制装置1脱落的风险。此外，微针1011是中空的，这使得能够便于二氢通过皮肤表面。微针包括贯穿微通道，该贯穿微通道确保二氢从主体10通到皮肤并且优选至少通过表皮的上层。底面101可以具有多个开口1010，该多个开口1010例如形成开口网络，每个开口都能够配备有一个微针1011。
替代地或附加地，可以规定的是，底面101具有至少一个且优选多个旨在穿透皮肤的实心或中空的微针，这些微针不设置在开口1010处，例如底面101不具有开口。因此，微针便于主体10的底面101与皮肤接触，并且限制装置1脱落的风险。
上述微针可以基于刚性且生物相容性材料或由其制成。刚性且生物相容性材料可以是金属(例如由钛、镍、镍铁合金、金、铂或不锈钢制成)或刚性聚合物，例如聚乳酸、羧甲基纤维素、聚乙醇酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸。微针优选具有微米尺寸，长度优选小于1.000μm，宽度或直径优选小于500μm。
替代地或附加地，为了帮助保持装置1的主体10与皮肤接触，可以规定的是，底面101的至少一部分包括粘合层，例如胶水。替代地或附加地，为了帮助保持装置1的主体10与皮肤接触，可以规定的是，衣物2或装置1包括保持器，该保持器构造成保持主体10与皮肤接触。
阴极12和阳极11可以设置成面向旨在与皮肤接触的底面101。电极可以设置在与底面101基本上平行的同一平面中。这样，有利于将由电解产生的所有气体递送到皮肤上，特别是当电极设置在内部结构元件106上时。根据图1至图4C所示的第一示例，电极11、12可以设置在内部结构元件106的单个面上，优选面向底面101并因此转向皮肤。然后，电极11、12设置成面向底面101。因此，有利于将所产生的气体朝底面101扩散并朝皮肤扩散。
根据图5至图7所示的第二示例，阴极12和阳极11形成堆叠。术语堆叠被理解为是指电极沿着与旨在与皮肤接触的面101垂直的方向至少部分地并置，而不必彼此直接接触。阴极12优选面向底面101，并且阳极11面向旨在不与皮肤接触的面102，例如顶面102。阴极12因此转向底面101，并且阳极11转向旨在不与皮肤接触的面102，例如顶面102。这样，在面向旨在不与皮肤接触的面102的阳极处产生二氧，并且在底面附近产生二氢。与二氧的递送相比有利于将二氢递送到皮肤，以限制这两种气体之间的任何反应，从而增加所递送的二氢的量。
根据图5、图6A和图7所示的一个示例，阳极11可以设置在内部结构元件106的一个面上，并且阴极可以设置在该元件106的一个相对面上。然后，内部结构元件106可以在贮存器14内横向延伸，以便不将其完全划分成两个单独的部分，并且允许在贮存器14中的水循环。替代地或附加地，内部结构元件可以为此具有允许该循环的孔。
根据图6B所示的一个示例，至少一个电极11、12可以在贮存器14内横向延伸，以便将其划分成两个单独的部分，在这两个部分之间没有水循环。优选地，第一部分14A然后转向底面101，优选与底面101接触，而第二部分14B转向旨在不与皮肤接触的面102，优选与面102接触。阴极12优选是进行这种分离的电极。因此，在第一部分14A中产生的氢必然由底面递送到皮肤，并且不会通过面102逸出。在第二部分14B中产生的气体以及因此二氢和二氧的一部分通过面102逸出。如上所述，面102可以覆盖有形成抗生物屏障的材料。
例如图5所示，装置的顶面102可以不覆盖有限制二氧扩散的材料，以便于通过不与皮肤接触的面102从主体10排出二氧。如上所述，不与皮肤接触的面102，优选是顶面102，可以由具有小于1μm的截止阈值的材料形成以形成抗微生物屏障。
对于上述两个示例，电极11、12优选设置在贮存器14中。根据一个示例，电极11、12可以是端子、棒或条的形式。
根据图8A和图8B所示的第三示例，只有阴极12或阴极12和阳极11可以各自由优选中空的、旨在穿透皮肤的微针形成。来自贮存器14的水可以例如通过电极11、12的中空芯11a、12a中的毛细管作用被递送，并且可以在其外壁11b、12b上进行电解。这样在皮肤上进行电解，增强气体、特别是二氢到皮肤的递送，同时有助于保持装置1的主体10与皮肤接触。
根据上述三个示例中的一个或另一个，主体10可以优选包括几对一个阴极12和一个阳极11，以形成电极网络。这样，用于通过电解产生气体的表面积增加，以使所产生的气体的量最大化。
此外，电极可以各自由围绕每个电极的半渗透膜封装，例如聚醚砜、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、壳聚糖、聚乙烯醇型的半渗透膜。
当至少一个或多个电极11、12容纳在贮存器14中时，阴极12可以通过质子交换膜或聚合物电解质膜(PEM)与阳极11分离，该质子交换膜或聚合物电解质膜(PEM)是由离聚物制造的半渗透膜，其允许质子传导，同时是对诸如二氧或二氢之类的气体不可渗透的。质子通过，而气体被阻止。该特征用于PEM燃料电池和PEM电解槽的MEA(膜电极组件)中。PEM由纯聚合物膜或复合膜制造，其中材料形成聚合物基质。最常用的材料之一是由杜邦公司生产的氟化聚合物Nafion。质子交换膜可以将贮存器14划分成两部分。这样，在装置1的主体10中，二氢产生可以与二氧产生分离。
电极的成分适配于每个电极的功能。它们可以由相同的材料制成，也可以由两种不同的材料制成。它们可以基于碳或由碳制成。优选地，碳材料的类型选自石墨、碳纳米管、石墨烯、活性碳或金刚石。电极材料可以掺杂，特别是掺杂铂、铁或金。电极可以基于铂、金、氧化铟锡(通常简称为ITO)、铱或掺杂金刚石或由其制成，尤其是至少阳极可以由金制成或掺杂有金。沿着旨在与皮肤接触的面101垂直的方向，电极可以具有基本上在100μm和2μm之间的厚度，特别是当电极是端子、棒或条的形式时。
例如如图7所示，上述特征可以相互组合，以形成新的实施例。
下面将描述一些具体的情况。根据上述特征，例如显然的是，图2所示的装置允许通过底面101将二氢和二氧递送到皮肤。图3B或图3C所示的装置使得能够仅递送所产生的二氢，二氧被捕获在贮存器14中。图4A至图4C所示的装置允许通过开口1010靶向递送二氢，而二氧仍被捕获在贮存器14中。图6A所示的装置允许将二氢有利地递送到皮肤，大部分二氧通过主体10的顶面102被排出。
根据上述描述，本发明显然提供了一种对人体和动物体相对无创的、优选无创的二氢递送装置，同时增强二氢递送。
本发明不限于上述实施例，并且包括本发明涵盖的所有实施例。本发明不限于上述实施例。在不脱离本发明的范围的前提下，例如通过组合上述特征，许多其他替代实施例是可能的。此外，关于本发明的一个方面所描述的特征可以与本发明的另一个方面相结合。
附图标记列表
1 装置
10 主体
100 外表面
101 旨在与皮肤接触的底面
1010 开口
1011 微针
1011a 中心芯
1011b 壁
102 旨在不与皮肤接触的面
103 对二氢不可渗透的材料
104 具有小于1μm的截止阈值的材料
105 对二氢半渗透的材料
106 内部结构元件
11 阳极
11a 中心芯
11b 壁
12 阴极
12a 中心芯
12b 壁
13 电能源
14 水贮存器
2 衣物
3 人体或动物体

Claims (14)

1.一种二氢递送装置(1)，包括：
·主体(10)，所述主体(10)包括至少一个阳极(11)和至少一个阴极(12)；和
·电能源(13)，所述阳极(11)和所述阴极(12)电连接到所述电能源(13)，
所述装置(1)构造成透过人体或动物体(3)的皮肤递送二氢：
·所述主体(10)基于柔性材料，能够贴合人体或动物体(3)的皮肤，所述主体(10)具有外表面(100)，所述外表面(100)包括：
ο旨在施加在皮肤上的底面(101)；
ο旨在不与皮肤接触的至少一个面(102)，
·所述主体(10)包括水贮存器(14)，所述水贮存器(14)、所述阳极(11)和所述阴极(12)的相对布置构造成使得容纳在所述贮存器中的水与所述阳极(11)和所述阴极(12)接触以形成闭合电路，从而在所述阴极(12)处从取自所述贮存器(14)的水产生二氢，以经皮释放所产生的二氢，
其特征在于，所述主体(10)部分地覆盖有对二氢不可渗透的材料(103)，形成旨在不与皮肤接触的所述至少一个面(102)的至少一部分(1020)。
2.根据前一权利要求所述的装置(1)，其中，所述主体(10)至少部分地覆盖有具有小于1μm的截止阈值的材料(104)，形成旨在不与皮肤接触的所述至少一个面(102)的至少一部分。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述底面(101)至少部分地覆盖有具有小于1μm的截止阈值的半渗透材料(104)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，底面(101)至少部分地覆盖有半渗透材料(105)，所述半渗透材料(105)具有的对二氢的渗透性大于其对二氧的渗透性，优选地，所述半渗透材料(105)是对二氢可渗透的而对二氧是不可渗透的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述底面(101)仅部分地覆盖有对二氢不可渗透的材料(103)，以形成至少一个未覆盖有对二氢不可渗透的材料(103)的开口(1010)。
6.根据前一权利要求所述的装置(1)，其中，所述至少一个开口(1010)覆盖有半渗透材料(105)，所述半渗透材料(105)具有的对二氢的渗透性大于其对二氧的渗透性，优选地，所述半渗透材料(105)是对二氢可渗透的而对二氧是不可渗透的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述底面(101)设置有至少一个用于穿透皮肤的微针(1011)。
8.根据前一权利要求所述的装置(1)，其中，所述底面(101)部分地覆盖有对二氢不可渗透的材料(103)，以形成至少一个未覆盖有对二氢不可渗透的材料(103)的开口(1010)，所述至少一个微针(1011)是中空的并且面向所述开口(1010)设置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述水贮存器(14)包括水凝胶。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述阴极(12)和所述阳极(11)设置成面向旨在与皮肤接触的所述底面(101)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的装置(1)，其中，所述阴极(12)和所述阳极(11)形成堆叠，所述阴极(12)面向旨在与皮肤接触的所述底面(101)，并且所述阳极(11)面向旨在不与皮肤接触的面(102)。
12.根据前一权利要求所述的装置，其中，所述阴极(12)和所述阳极(11)中的一个在所述贮存器(14)中横向延伸，以将所述贮存器划分成两个单独的部分，两个部分之间没有水循环，第一部分(14a)与所述底面(101)连通，第二部分(14b)与旨在不与皮肤接触的面(102)连通。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的装置(1)，其中，所述底面(101)设置有至少一个旨在穿透皮肤的微针(1011)，所述阴极(12)由所述微针(1011)形成。
14.一种衣物(2)，包括根据前述权利要求中任一项所述的二氢递送装置(1)。
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