DE102018218686A1 - Device for extra- or intracorporeal application to or in a human or animal body for influencing and / or sensory detection of a local biological environment - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur extra-oder intrakorporalen Applikation an oder in einem menschlichen oder tierischen Körper zur Beeinflussung und/oder sensorischen Erfassung eines lokalen biologischen Milieus, mit einer flächigen, bioverträgliches Material aufweisenden Trägerstruktur und eine Trägerstrukturoberfläche aufweist, an der eine Elektrodenstruktur aufgebracht ist, die zumindest zwei jeweils einen lateralen Abstand zueinander aufweisende Elektrodenelemente aufweist, die das biologische Milieu gemeinsam mit der Trägerstrukturoberfläche lokal zu begrenzen vermag, sowie mit einer an oder in der Tragstruktur angeordneten Elektronikeinheit, die die Elektrodenstruktur elektrisch kontaktiert und eine vorgebbare elektrische Spannung zwischen den wenigstens zwei Elektrodenelementen zur Ausbildung jeweils als Elektrode und Gegenelektrode appliziert.The invention relates to a device for extra- or intracorporeal application to or in a human or animal body for influencing and / or sensory detection of a local biological environment, with a flat, biocompatible material having a support structure and having a support structure surface to which an electrode structure is applied , which has at least two electrode elements each having a lateral spacing from one another, which together with the surface of the support structure can locally limit the biological milieu, and with an electronics unit arranged on or in the support structure, which makes electrical contact with the electrode structure and a specifiable electrical voltage between the at least one two electrode elements to form each applied as an electrode and counter electrode.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur extra-oder intrakorporalen Applikation an oder in einem menschlichen oder tierischen Körper zur Beeinflussung und/oder sensorischen Erfassung eines lokalen biologischen Milieus.The invention relates to a device for extra- or intracorporeal application to or in a human or animal body for influencing and / or sensory detection of a local biological environment.
Stand der TechnikState of the art
Ein zentrales Forschungs- und Therapieziel auf dem medizinischen Gebiet der Tumortherapie sowie auch der Wundtherapie besteht in einer möglichst gezielten Behandlung von sich im Körper durch unkontrollierte Proliferation, d.h. Zellteilung, vermehrenden und ausbreitenden Tumorzellen oder Zellen aus dem Wundgebiet ohne oder weitgehend ohne eine damit verbundene Irritation umliegender, gesunder Gewebebereiche sowie gesundheitliche Belastung des zu behandelnden Patienten.A central research and therapy goal in the medical field of tumor therapy as well as wound therapy is the most targeted treatment of oneself in the body through uncontrolled proliferation, i.e. Cell division, multiplying and spreading tumor cells or cells from the wound area without or largely without an associated irritation of surrounding, healthy tissue areas as well as health burden of the patient to be treated.
So vermögen insbesondere Tumorzellen das interzelluläre Milieu in ihrer unmittelbaren zellulären Umgebung durch metabolisch bedingtes Verändern des pH-Wertes derart zu beeinflussen, dass körpereigene, das Immunsystem stützende Fresszellen, bspw. die sogenannten Makrophagen, insbesondere LAK-Zellen, davon abgehalten werden auf natürlichem Wege die Tumorzellen im Wege der Phagocytose zu eliminieren. Die chemische bzw. elektrochemische Milieuänderung erfolgt durch eine lokal stattfindende Ansäuerung durch Überexpression oder Überaktivierung des Na-H-Antiporters, typischerweise bis zu einem pH-Wert von 3,5, und einer damit verbundenen Etablierung eines pH-Gradienten in der zellulären Umgebung um die Tumorzellen.Tumor cells in particular are able to influence the intercellular milieu in their immediate cellular environment by metabolically changing the pH value in such a way that the body's own phagocytes, which support the immune system, e.g. the so-called macrophages, especially LAK cells, are naturally prevented from doing so To eliminate tumor cells by phagocytosis. The chemical or electrochemical change in the environment takes place through local acidification by overexpression or overactivation of the Na-H antiporter, typically up to a pH of 3.5, and the associated establishment of a pH gradient in the cellular environment around the Tumor cells.
Gelingt es diesen Tumorzellen bedingten pH-Gradienten im Rahmen einer elektrochemischen Neutralisation oder durch eine physikalische und/oder chemische Umprogrammierung der Tumorzellen zu beseitigen, so vermögen körpereigene Abwehrmechanismen gegen das Tumorwachstum wieder anzuschlagen. Dieses Phänomen konnte der Erfinder bereits nachweisen und betrifft überdies auch weiterführende immuntherapeutische Ansätze.If these tumor cells succeed in eliminating the pH gradients caused by electrochemical neutralization or by physical and / or chemical reprogramming of the tumor cells, the body's own defense mechanisms against the tumor growth can work again. The inventor has already been able to demonstrate this phenomenon and also concerns advanced immunotherapeutic approaches.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde nach geeigneten Maßnahmen zu suchen, den vorstehend erläuterten pH-Gradienten zu beseitigen oder zumindest signifikant abzuschwächen, so dass die erläuterte, Tumorzellen bedingte oder eine durch maligne Zellen hervorgerufene und auf einem angesäuerten Umgebungsmilieu basierende Barrierewirkung für körpereigene Zellen reduziert, vorzugsweise vollständig beseitigt wird. Die hierfür erforderlichen Maßnahmen sollen ausschließlich lokal, d.h. ohne signifikante Beeinträchtigungen angrenzender Gewebebereiche und insbesondere ohne eine die Gesundheit gefährdende Belastung des Patienten greifen.The invention has for its object to look for suitable measures to eliminate or at least significantly weaken the pH gradient explained above, so that the explained barrier effect for the body's own cells, caused by tumor cells or caused by malignant cells and based on an acidified environmental environment, is reduced, is preferably completely eliminated. The measures required for this should only be local, i.e. without significant impairment of adjacent tissue areas and in particular without a health hazard to the patient.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The solution to the problem on which the invention is based is specified in
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee sieht eine lokale elektrochemische Neutralisation des sauren pH-Gradienten in der unmittelbaren zellulären Umgebung des Tumorgewebes vor, durch Anbringen einer lösungsgemäßen Vorrichtung am Tumorgewebe, die in der Lage ist Sauerstoff innerhalb der das Tumorgewebe unmittelbar umgebenden Extrazellulärflüssigkeit zu erzeugen und dadurch das lokale biologische Milieu lokal zu beeinflussen. Alternativ oder in Kombination vermag die lösungsgemäße Vorrichtung im Wege einer kontrollierten und lokal wirkenden elektrischen Spannungsapplikation die zellspezifische Polarität der Zellenoberfläche in Richtung stärker negativer Transmembranpotenziale zu verändern bzw. vollständig umzupolarisieren, wodurch eine Art elektrodynamische bzw. elektronische Umprogrammierung erzielbar ist, die ebenfalls durch ladungsspezifische Blockade der Natrium/Proton-Antiporter zum Abbau der pH Gradienten beitragen kann.The idea on which the invention is based provides for a local electrochemical neutralization of the acidic pH gradient in the immediate cellular environment of the tumor tissue, by attaching a device according to the solution to the tumor tissue, which is capable of producing oxygen within the extracellular fluid immediately surrounding the tumor tissue and thereby to influence local biological milieu locally. Alternatively or in combination, the device according to the solution can change or completely re-polarize the cell-specific polarity of the cell surface in the direction of more negative transmembrane potentials by means of a controlled and locally acting electrical voltage application, as a result of which a type of electrodynamic or electronic reprogramming can be achieved, which is likewise due to charge-specific blocking the sodium / proton antiporter can help break down the pH gradient.
Neben der vorstehend genannten intrakorporalen Anwendung der Vorrichtung eignet sich die lösungsgemäße Vorrichtung gleichsam auch für eine extrakorporale Anwendung zum Zwecke der Unterstützung des Wundheilungsprozesses insbesondere bei Hautverletzungen. In diesem Fall ist die lösungsgemäße Vorrichtung in Art eines an der Hautoberfläche anhaftenden und die Wundstelle lokal überdeckenden Pflasters ausgebildet und vermag in gleicher Weises das biologische Milieu unmittelbar an der Wundstelle in einer den Wundheilungsprozess unterstützenden Weise zu beeinflussen.In addition to the above-mentioned intracorporeal use of the device, the device according to the solution is also suitable for extracorporeal use for the purpose of supporting the wound healing process, in particular in the case of skin injuries. In this case, the device according to the solution is designed in the manner of a plaster adhering to the skin surface and locally covering the wound site and, in the same way, is able to influence the biological environment directly at the wound site in a manner that supports the wound healing process.
Die lösungsgemäße Vorrichtung weist zur intra- oder extrakorporalen Applikation in bzw. an einem menschlichen oder tierischen Körper zur Beeinflussung und/oder zur sensorischen Erfassung eines lokalen biologischen Mediums eine flächige, bioverträgliches Material aufweisende Trägerstruktur mit einer Trägerstrukturoberfläche auf, an der eine Elektrodenstruktur angebracht ist, die zumindest zwei, jeweils einen lateralen Abstand zueinander aufweisende Elektrodenelemente aufweist, die vorzugsweise länglich in Art unstrukturierter oder strukturierter Fingerelektroden ausgebildet sind und die das biologische Milieu gemeinsam mit der Tragstrukturoberfläche lokal zu begrenzen vermag. Ferner ist an der Tragstruktur eine Elektronikeinheit angebracht, die die Elektrodenstruktur elektrisch kontaktiert und eine vorgebbare elektrische Spannung zwischen den wenigstens zwei Elektrodenelementen zur Ausbildung jeweils als Elektrode und Gegenelektrode appliziert.For intra- or extracorporeal application in or on a human or animal body for influencing and / or for sensory detection of a local biological medium, the device according to the solution has a flat, biocompatible material carrier structure with a carrier structure surface to which an electrode structure is attached, which has at least two electrode elements, each having a lateral spacing from one another, which are preferably elongated in the manner of unstructured or structured finger electrodes and which, together with the support structure surface, can locally limit the biological environment. Furthermore, the Carried structure an electronics unit attached, which makes electrical contact with the electrode structure and applies a predetermined electrical voltage between the at least two electrode elements to form each as an electrode and counter electrode.
Vorzugsweise verfügt die Trägersubstratoberfläche über ein mittel- oder unmittelbar an die Elektrodenstruktur lateral angrenzendes Mittel, das geeignet zum Fügen an einer biologischen Gewebeoberfläche ausgebildet ist.The carrier substrate surface preferably has a means which directly or laterally adjoins the electrode structure and which is suitable for joining to a biological tissue surface.
Die an die Elektrodenstruktur applizierbare elektrische Spannung erzeugt zwischen Elektrode und Gegenelektrode ein elektrisches Feld, das innerhalb einer Extrazellulärflüssigkeit, die intrakorporal sowohl ein Tumorzellengewebe umgibt oder im Wundbereich einer Hautwunde extrakorporal austritt und im Wesentlichen aus Wasser und Elektrolyten besteht, in Abhängigkeit der gewählten Feldstärke einen Elektrolyseprozess auszulösen vermag, durch den Sauerstoff freigesetzt wird. Beträgt die an die Fingerelektrodenstruktur applizierte elektrische Potentialdifferenz typischerweise 1V oder mehr, so spaltet sich aus dem Wasseranteil der Extrazellulärflüssigkeit Sauerstoff ab, der chemisch reduziert wird und im Falle einer Tumorzellenbekämpfung zur Neutralisation des lokal vorherrschenden sauren Milieus beiträgt und im Falle einer Wundheilung zumindest das Endzündungsrisiko reduziert.The electrical voltage that can be applied to the electrode structure creates an electric field between the electrode and the counterelectrode, which, depending on the field strength selected, consists of an extracellular fluid that intracorporeally surrounds both a tumor cell tissue or extracorporeally in the wound area of a skin wound and consists essentially of water and electrolytes can trigger, through which oxygen is released. If the electrical potential difference applied to the finger electrode structure is typically 1 V or more, oxygen is split off from the water portion of the extracellular fluid, which is chemically reduced and, in the case of tumor cell control, contributes to the neutralization of the locally predominant acidic environment and at least reduces the risk of inflammation in the event of wound healing .
Der so erzeugte Sauerstoff startet über intrinsische zelluläre Sensoren - überwiegend vermittels Hypoxie-induzierter Faktor, kurz Hif - die vollständige Durchführung der Glycolyse, so daß die metabolischen Endprodukte der Zelle zu H2O und CO2 geführt werden können und die pH Gradienten sich ausgleichen.The oxygen generated in this way starts the complete implementation of glycolysis via intrinsic cellular sensors - predominantly by means of hypoxia-induced factor, or Hif for short - so that the metabolic end products of the cell can be led to H 2 O and CO 2 and the pH gradients balance out.
In einer bevorzugten Ausführungsform der lösungsgemäßen Vorrichtung ist die Elektrodenstruktur auf der Trägersubstratoberfläche in Form einer Interdigitalelektrodenstruktur ausgebildet, die vorzugsweise im Rahmen eines Druckvorganges auf die Trägerstrukturoberfläche aufgebracht wird.In a preferred embodiment of the device according to the solution, the electrode structure on the carrier substrate surface is in the form of an interdigital electrode structure, which is preferably applied to the carrier structure surface in the course of a printing process.
Form und Größe sowohl der auf der Trägersubstratoberfläche aufgebrachten Interdigitalelektrodenstruktur sowie auch der Trägerstruktur selbst richten sich vornehmlich nach der Dimension sowie der räumlichen Ausprägung des mit Sauerstoff lokal zu beaufschlagenden Therapiebereiches, dessen Oberfläche wenige mm2 und darunter bis hin zu vielen cm2 oder einigen dm2 messen kann. So kann die Trägerstrukturoberfläche je nach spezifischen therapeutischen Gegebenheiten eben ausgebildet sein oder beliebige Freiformoberflächen annehmen, um so einen möglichst konturgetreuen flächenkontakt zwischen der intra- oder extrakorporalen Oberfläche und der mit der Interdigitalelektrodenstruktur versehenen Trägersubstratoberfläche zu ermöglichen. Insbesondere in Fällen ausgeräumter Tumor- oder Metastasenbereiche eigenen sich hochflexible Trägerstrukturen, um einen engen Flächenkontakt zwischen der auf der Trägerstruktur aufgebrachten Elektrodenstruktur und den gutartigen Gewebebereichen herzustellen. In diesen Fällen werden die zu behandelnden Gewebebereiche abgeformt. Die dabei erhaltenen Freiformkörper werden mit der hochflexiblen Trägerstruktur oberflächig belegt. Beispielsweise bei der Behandlung von sich zumeist sphärisch ausbildenden Hirntumore wird die mehr oder minder konkav kugelförmige Resektionsstelle mit einer sphärisch geformten Trägerstruktur belegt, um so eine möglichst gute Passung zwischen der Elektrodenstruktur zum umliegenden, gutartigen Gewebe zu bekommen. Bei Hirntumoren spielt neben der O2 Generation vielmehr die Abgabe von elektrischen Potenzialen zur Steuerung des Metabolismus eine wichtige Rolle. The shape and size of both the interdigital electrode structure applied to the carrier substrate surface and the carrier structure itself depend primarily on the dimension and the spatial characteristics of the therapy area to be locally exposed to oxygen, the surface area of which ranges from a few mm 2 and below to many cm 2 or a few dm 2 can measure. Thus, depending on the specific therapeutic conditions, the support structure surface can be flat or can take any free-form surfaces, in order to enable a surface contact between the intra- or extracorporeal surface and the support substrate surface provided with the interdigital electrode structure that is as true to the contour as possible. Particularly in the case of cleared tumor or metastatic areas, highly flexible support structures are suitable in order to establish close surface contact between the electrode structure applied to the support structure and the benign tissue areas. In these cases, the tissue areas to be treated are molded. The free-form bodies obtained are covered on the surface with the highly flexible support structure. For example, in the treatment of mostly spherical brain tumors, the more or less concave spherical resection site is covered with a spherically shaped support structure in order to get the best possible fit between the electrode structure and the surrounding benign tissue. In the case of brain tumors, in addition to the O 2 generation, the release of electrical potentials for controlling the metabolism plays an important role.
Die lösungsgemäße Vorrichtung lässt sich nahezu beliebig skalieren, d.h. vom Submillimeter-Bereich bis hin zu großflächigen Dimensionen, die sich nach den jeweiligen durch den zu behandelnden Patienten ergonomisch vorgegebenen Verhältnissen richten, wie bspw. zu behandelnden extrakorporalen Hautoberflächen.The device according to the solution can be scaled almost arbitrarily, i.e. from the submillimeter range to large-scale dimensions that depend on the respective ergonomically predetermined conditions of the patient to be treated, such as, for example, extracorporeal skin surfaces to be treated.
Die Trägerstruktur ist vorzugsweise in Art eines Vlieses ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einem Gewirke, Geflecht oder Filz aus Natur-, Kunst- oder Hohlfasern. Die Trägerstrukturoberfläche der Trägerstruktur weist vorzugsweise neben der auf ihr aufgebrachten Elektrodenstruktur wenigstens eine zusätzliche Schichtung auf, die entweder auf der Elektrodenstruktur und der Trägerstrukturoberfläche oder zwischen der Elektrodenstruktur und der Trägerstrukturoberfläche angebracht ist, biologisch verträglich, antiseptisch, elektrisch nicht leitend sein und vorzugsweise wenigstens einen medizinischen Wirkstoff enthalten kann. Diese als vorzugsweise Einwegartikel ausgebildete Schicht dient als abnehmbare Wundauflage, die nach Gebrauch verworfen werden kann. Die in diesem Fall als Verschleißteil ausgebildete dünne Schicht, ist vorzugsweise als Flies von entsprechender Porosität und Saugkraft ausgebildet, das aber gleichzeitig O2 durchlässt ist und/oder über die Feldgradienten eine Steuerung bzw. elektrostatische oder elektrodynamische Beeinflussung des Gewebes gestattet.The carrier structure is preferably designed in the manner of a fleece and preferably consists of a knitted fabric, braid or felt made of natural, synthetic or hollow fibers. The support structure surface of the support structure preferably has, in addition to the electrode structure applied to it, at least one additional layer, which is applied either on the electrode structure and the support structure surface or between the electrode structure and the support structure surface, is biologically compatible, antiseptic, electrically non-conductive and preferably at least one medical May contain active ingredient. This layer, which is preferably a disposable article, serves as a removable wound dressing that can be discarded after use. The thin layer in this case, designed as a wearing part, is preferably designed as a fleece with a corresponding porosity and suction force, but which at the same time is permeable to O 2 and / or permits control or electrostatic or electrodynamic influencing of the tissue via the field gradients.
Gleichsam bieten sich mikrosystemtechnisch gebräuchliche Trägerstrukturen an, in Fällen, in denen die lösungsgemäße Vorrichtung bspw. in Form eines Mikro-Chips dimensioniert ist. In diesen Fällen bieten sich gängige Wafermaterialien, vorzugsweise Silizium oder Keramiken, als Grundmaterial für die Trägerstruktur an.At the same time, support structures which are customary in microsystems technology lend themselves in cases in which the device according to the solution is dimensioned, for example, in the form of a microchip. In these cases, common wafer materials, preferably silicon or ceramics, are suitable as the base material for the carrier structure.
Auch ist es denkbar die Trägerstruktur als Körper mit einer dreidimensionalen Freiformfläche auszubilden, die bspw. im Wege generativer Fertigungsverfahren herstellbar ist. Auf diese Weise können beliebig geformte Oberflächenformen, bspw. sphärische oder zylinderförmige o.ä., realisiert werden, die an patientenspezifische extra- oder intrakorporale Gewebeformen angepasst sind und so einen idealen Flächenkontakt zwischen der Trägersubstratoberfläche und einem zu therapierenden Gewebebereich herstellen. It is also conceivable to design the support structure as a body with a three-dimensional free-form surface, which can be produced, for example, by means of additive manufacturing processes. In this way, arbitrarily shaped surface shapes, for example spherical or cylindrical or the like, can be realized, which are adapted to patient-specific extra- or intracorporeal tissue shapes and thus produce ideal surface contact between the carrier substrate surface and a tissue area to be treated.
Die auf der Trägerstrukturoberfläche aufgebrachte Fingerelektrodenstruktur besteht vorzugsweise aus einem metallisch gut leitenden Material, wie beispielsweise Gold, Silber, Platin oder Palladium, gleichwohl können auch alternative elektrisch leitende Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Graphen, Graphen Analoga oder elektrisch leitfähige biokompatible Polymere.The finger electrode structure applied to the surface of the carrier structure preferably consists of a metallic, highly conductive material, such as gold, silver, platinum or palladium, however alternative electrically conductive materials can also be used, such as graphene, graphene analogues or electrically conductive biocompatible polymers.
Um eine möglichst dauerhafte Anhaftung der Tragstruktur an einer biologischen Gewebeoberfläche, die im vorstehenden Fall beispielsweise einer Tumorzellenoberfläche oder Hautoberfläche entspricht, zu gewährleisten, ist an der Tragstruktur ein Mittel zum Fügen an einer biologischen Gewebeoberfläche vorgesehen. Vorzugsweise ist hierzu zumindest bereichsweise die Tragstrukturoberfläche mit einer bioverträglichen, Adhäsionsschicht versehen, durch die die Tragstruktur flächig an der biologischen Gewebeoberfläche anhaftet. Alternativ oder in Kombination sind auch andere Fügemittel denkbar, wie beispielsweise mechanische Fixierungen in Form von Klammern, chirurgischen Fäden etc.In order to ensure that the support structure adheres as permanently as possible to a biological tissue surface, which in the above case corresponds, for example, to a tumor cell surface or skin surface, a means for joining to a biological tissue surface is provided on the support structure. For this purpose, the support structure surface is preferably provided, at least in some areas, with a biocompatible, adhesive layer, by means of which the support structure adheres flatly to the biological tissue surface. Alternatively or in combination, other joining means are also conceivable, such as mechanical fixings in the form of clips, surgical threads, etc.
Die in der Tragstruktur integrierte und mit der Elektrodenstruktur elektrisch verbundene Elektronikeinheit dient der kontrollierten Versorgung der Elektrodenstruktur mit elektrischer Spannung, die exakt vorgebbar sowohl in Hinblick auf Betrag als auch zeitlicher Modulation ist. Vorzugsweise umfasst die Elektronikeinheit einen elektrischen Energiespeicher in Form einer Batterie, eines Akkus oder eines Kondensators, gleichwohl ist es möglich, den elektrischen Energiespeicher in Form einer Induktionsspule auszubilden, in die kontaktlos mit Hilfe einer separaten externen Sendespule elektrische Signale sowie auch Energie einkoppelbar sind.The electronics unit integrated in the support structure and electrically connected to the electrode structure is used for the controlled supply of electrical voltage to the electrode structure, which can be specified precisely with regard to amount as well as time modulation. The electronic unit preferably comprises an electrical energy store in the form of a battery, a rechargeable battery or a capacitor, but it is nevertheless possible to design the electrical energy store in the form of an induction coil into which electrical signals and also energy can be coupled in contactlessly with the aid of a separate external transmitter coil.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht neben der Elektronikeinheit eine an der Tragstruktur angebrachte Mikropumpeneinheit mit wenigstens einem Wirkstoffreservoir vor, wobei die Elektronikeinheit mit der Mikropumpeneinheit derart in Signalaustausch steht, so dass die Mikropumpeneinheit zur dosierten Abgabe wenigstens eines bevorrateten Wirkstoffes in den Bereich der Elektrodenstruktur aktivierbar ist.A further preferred embodiment provides, in addition to the electronics unit, a micropump unit with at least one active substance reservoir attached to the support structure, the electronics unit being in signal exchange with the micropump unit in such a way that the micropump unit can be activated for the metered delivery of at least one stored active substance into the area of the electrode structure.
Alternativ zur integralen Ausgestaltung der Mikropumpeneinheit und der Trägerstruktur ist es ebenso denkbar, die Mikropumpeneinheit separat zur Trägerstruktur auszubilden und diese über wenigstens eine Fluidleitung mit der Trägerstruktur zur lokalen Versorgung und Abgabe des wenigstens einen Wirkstoffes in den Bereich der Elektrodenstruktur zu verbinden. Auch in diesem Fall dient die an der Trägerstruktur angebrachte Elektronikeinheit zur Ansteuerung und kontrollierten Aktivierung der separat zur Trägerstruktur ausgebildeten Mikropumpeneinheit.As an alternative to the integral configuration of the micropump unit and the carrier structure, it is also conceivable to design the micropump unit separately from the carrier structure and to connect it via at least one fluid line to the carrier structure for local supply and delivery of the at least one active substance into the area of the electrode structure. In this case too, the electronics unit attached to the support structure serves to control and activate the micropump unit which is formed separately from the support structure.
In einer weiteren Ausführungsform ist mittel- oder unmittelbar an der Trägerstruktur ein Gasreservoir oder ein Gasgenerator in Form einer Gaszelle angebracht, das bzw. der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Gasreservoir bzw. die Gaszelle vermittels der Elektronikeinheit zur dosierten Abgabe eines bevorrateten bzw. elektrochemisch zu erzeugenden Gases im Bereich der Elektrodenstruktur aktivierbar ist. Als Gase kommen jegliche therapeutisch wirksame bzw. das von der Tragstruktur und der biologischen Gewebeoberfläche eingeschlossene lokale biologische Milieu beeinflussende Gase in Frage, bspw. Sauerstoff, Stickstoff, N2O. Die auf der Trägerstrukturoberfläche aufgebrachte Elektrodenstruktur verfügt vorzugsweise über eine Vielzahl interdigital, jeweils abwechselnd und berührungslos ineinandergreifende, länglich ausgebildete Elektrodenelemente, die jeweils endseitig in Form einer Gegenelektrode sowie Elektrode elektrisch verbunden sind.
Längs wenigstens einer fingerförmig ausgebildeten Elektrode oder Gegenelektrode ist wenigstens eine lokale Elektrodenstruktur an- bzw. eingebracht, die pro Längenmaß in Längserstreckung eine größere Elektrodenoberfläche aufweist als das längliche Elektrodenelement im übrigen Bereich. Die wenigstens eine Struktur kann im einfachsten Fall in Form einer bloßen Elektrodenoberflächenaufrauhung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Struktur ring-, kugel-, zick-zack- oder mäanderförmig ausgebildet und verfügt über eine glatte oder aufgeraute Elektrodenoberfläche. Durch die lokale Änderung der Oberflächengeometrie längs wenigstens eines Elektrodenelementes kommt es zur lokalen Änderung der elektrischen Feldverteilung zwischen den Elektrodenelementen der vorzugsweise als Interdigitalelektrodenstruktur ausgebildeten Elektrodenstruktur, was sich zur Sauerstoffbildung im Wege der Elektrolyse auswirkt.In a further embodiment, a gas reservoir or a gas generator in the form of a gas cell is attached directly or indirectly to the support structure and is designed and arranged in such a way that the gas reservoir or the gas cell by means of the electronics unit for the metered delivery of a stored or can be activated electrochemically generated gas in the region of the electrode structure. Any therapeutically effective gases or gases which influence the local biological milieu enclosed by the support structure and the biological tissue surface, for example oxygen, nitrogen, N 2 O, are suitable as gases. The electrode structure applied to the support structure surface preferably has a large number of interdigital, alternating in each case and non-contact interlocking, elongated electrode elements, each of which is electrically connected at the end in the form of a counter electrode and electrode.
At least one local electrode structure is attached or introduced along at least one finger-shaped electrode or counterelectrode, which has a larger electrode surface per length dimension in the longitudinal extent than the elongated electrode element in the remaining area. In the simplest case, the at least one structure can be in the form of a bare electrode surface roughening. The structure is preferably annular, spherical, zigzag or meandering and has a smooth or roughened electrode surface. The local change in the surface geometry along at least one electrode element leads to a local change in the electrical field distribution between the electrode elements of the electrode structure, which is preferably designed as an interdigital electrode structure, which has an effect on the formation of oxygen by means of electrolysis.
Ergänzend zum erwünschten Therapieziel den erläuterten pH-Gradienten durch lokale Sauerstoffproduktion zu neutralisieren oder die Wundheilung zu unterstützen, vermag die lösungsgemäße Vorrichtung unter geeigneter Ansteuerung der auf der Trägerstrukturoberfläche aufgebrachten Elektrodenelementen durch die Elektronikeinheit auch als Sensoreinrichtung dienen, mit der es beispielsweise möglich ist, den pH-Wert und/oder einen bestimmten Gasgehalt bspw. Sauerstoffgehalt, innerhalb des von der Trägerstruktur einseitig begrenzten biologischen Milieus zu erfassen. Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Vorrichtung zur sensorischen Erfassung des von der Trägerstruktur einseitig begrenzten lokalen biologischen Milieus sieht wenigstens ein Sensorelement vor, das wenigstens zwei als Elektrode und Gegenelektrode dienende Elektrodenelemente elektrisch lokal kontaktiert. Als Sensorelement dient Iridiumoxid, Palladiumoxid oder Aluminiumoxid, dessen elektrische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von pH-Wert und/oder vorhandenen Gasen, bspw. O2, ändern. Diese Änderungen werden von der Elektronikeinheit mittels eines entsprechenden Prozessors erfasst. Zur Sauerstoffmessung wird zwischen den Elektrodenelementen eine elektrische Spannung vorzugsweise von ca. 650 mV angelegt.In addition to the desired therapeutic goal of neutralizing the pH gradient explained by local oxygen production or supporting wound healing, the device according to the solution, with suitable control of the electrode elements applied to the surface of the support structure by the electronics unit, can also serve as a sensor device with which it is used, for example it is possible to record the pH value and / or a certain gas content, for example oxygen content, within the biological environment that is limited on one side by the support structure. A preferred embodiment variant of the device for sensory detection of the local biological environment delimited on one side by the support structure provides at least one sensor element which makes local electrical contact with at least two electrode elements serving as electrodes and counterelectrodes. Iridium oxide, palladium oxide or aluminum oxide serves as the sensor element, the electrical properties of which change depending on the pH value and / or gases present, for example O 2 . These changes are recorded by the electronic unit using an appropriate processor. To measure oxygen, an electrical voltage of preferably about 650 mV is applied between the electrode elements.
Die vorstehend erläuterte Weiterbildung der lösungsgemäßen Vorrichtung durch Vorsehen wenigstens eines Sensorelementes ermöglicht eine regelbasierte Überwachung und Einstellung des lokalen biologischen Milieus durch kontrollierte Einflussnahme mittels kontrollierter Sauerstofferzeugung und der sensorischen Erfassung bspw. des pH-Wertes oder eines in dem biologischen Milieu enthaltenden Sauerstoffgehaltes. Der Wechsel zwischen Sauerstofferzeugung und -messung kann bei Verwendung ein und derselben Elektrodenstruktur mithilfe der Elektronikeinheit vorgegeben werden, bspw. im Rahmen einer sequentiell wechselnden Zeitabfolge. Gleichsam ist es möglich auf der Trägerstruktur zwei getrennte Elektrodenstrukturen vorzusehen, die mit der Elektronikeinheit verbunden sind, von denen eine zur O2-Erzeugung und die andere zur O2-Messung dient, wodurch eine zeitsynchrone Sauerstofferzeugung sowie -messung ermöglicht wird.The above-described development of the device according to the solution by providing at least one sensor element enables rule-based monitoring and adjustment of the local biological environment through controlled influence by means of controlled oxygen generation and sensory detection, for example the pH value or an oxygen content contained in the biological environment. The change between oxygen generation and measurement can be specified using one and the same electrode structure with the aid of the electronic unit, for example in the context of a sequentially changing time sequence. At the same time, it is possible to provide two separate electrode structures on the support structure, which are connected to the electronics unit, one of which is used for O 2 generation and the other for O 2 measurement, thereby enabling time-synchronous generation and measurement of oxygen.
Die lösungsgemäße Vorrichtung kann intrakorporal sowie auch extrakorporal eingesetzt werden. Beispielsweise lässt sich die lösungsgemäße Vorrichtung als Teil eines Pflasters oder in Form eines Pflasters ausbilden, bei dem jener mit einer an der Hautoberfläche vorhandenen Wundstelle unmittelbar in Berührung tretende Oberflächenbereich des Pflasters der erläuterten Trägerstrukturoberfläche entspricht, an der die Elektrodenstruktur angebracht ist, die mit einer innerhalb des Pflasters, d.h. der Trägerstruktur integrierten Elektronikeinheit im vorstehend erläuterten Sinne, verbunden ist. Die lösungsgemäße Vorrichtung vermag insbesondere die Wundheilung durch lokale Applikation einer zwischen der Elektrodenstruktur applizierten elektrischen Spannung im Wege einer damit verbundenen lokalen Erzeugung von Sauerstoff im Rahmen einer Elektrolyse innerhalb des seitens der Wunde abgesonderten Wundsekrets zu unterstützen. Alternativ oder in Kombination kann das lösungsgemäß ausgebildete Pflaster mit einer integral vorgesehenen Mikropumpeneinheit ergänzt sein oder mit einer separat zum Pflaster ausgebildeten Mikropumpeneinheit fluiddicht verbunden sein.The device according to the solution can be used intracorporeally and also extracorporeally. For example, the device according to the solution can be embodied as part of a plaster or in the form of a plaster, in which the surface area of the plaster that comes into direct contact with a wound site on the skin surface corresponds to the explained support structure surface to which the electrode structure is attached, which has an inner surface of the patch, ie the electronic unit integrated in the support structure in the sense explained above. The device according to the solution is able in particular to support wound healing by locally applying an electrical voltage applied between the electrode structure by means of a local production of oxygen associated therewith in the context of electrolysis within the wound secretion which is secreted by the wound. Alternatively or in combination, the plaster designed according to the solution can be supplemented with an integrally provided micropump unit or can be connected in a fluid-tight manner to a micropump unit designed separately from the plaster.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der lösungsgemäßen Vorrichtung ist die Trägersubstratoberfläche, an der die Elektrodenstruktur aufgebracht ist, hydrophil ausgebildet, d.h. die vorzugsweise vliesartige Trägerstruktur vermag die extrazelluläre Flüssigkeit, so insbesondere Wasser, aufzunehmen, wodurch die Elektrodenelemente der Elektrodenstruktur nahezu allumfassend von Flüssigkeit umgeben bzw. benetzt werden. Auf dies Weise wird die Sauerstoffproduktion im Rahmen der Elektrolyse effizient unterstützt.In a further preferred embodiment of the device according to the solution, the carrier substrate surface on which the electrode structure is applied is hydrophilic, i.e. the preferably fleece-like carrier structure is able to absorb the extracellular liquid, in particular water, so that the electrode elements of the electrode structure are almost completely surrounded or wetted by liquid. In this way, oxygen production is efficiently supported as part of the electrolysis.
In einer weiteren Ausführungsform besteht die Trägerstrukturoberfläche, auf der die Elektrodenstruktur angebracht ist, aus einem hydrophoben Material, beispielsweise aus einem Polyetheretherketon, durch das keine Flüssigkeit in das Material der Trägerstruktur und damit zur Elektronikeinheit vordringen kann, die es ansonsten, im vorstehend erläuterten Fall gegenüber Flüssigkeit entsprechend abzudichten gilt.In a further embodiment, the support structure surface on which the electrode structure is attached consists of a hydrophobic material, for example of a polyether ether ketone, through which no liquid can penetrate into the material of the support structure and thus to the electronics unit, which it would otherwise have in the case explained above Sealing liquid accordingly applies.
In einer weiteren Ausführungsform ist an und/oder in der Trägerstruktur insbesondere im Bereich der Elektrodenstruktur, d.h. vorzugsweise zwischen den Elektrodenelementen, eine Vielzahl bläschenförmiger, jeweils mit einem gasförmigen oder flüssigen Fluid gefüllte Fluidreservoire angebracht, deren Umhüllungen jeweils durch Applikation einer bestimmten elektrischen Spannung an der Elektrodenstruktur zum Platzen gebracht werden können, wodurch sich das Fluid in das biolologische Milieu ergießt. Vorzugsweise enthält das Fluid wenigstens einen medizinischen Wirkstoff mit einer therapeutisch zielfördernden Wirkung.In a further embodiment, on and / or in the support structure, in particular in the region of the electrode structure, i.e. preferably between the electrode elements, a large number of vesicular fluid reservoirs, each filled with a gaseous or liquid fluid, the envelopes of which can be burst by applying a certain electrical voltage to the electrode structure, as a result of which the fluid pours into the biological environment. The fluid preferably contains at least one medicinal active ingredient with a therapeutic target-promoting effect.
Da Elektroden im implantierten Zustand aufgrund des intrakorporalen Milieus sowie durch Zellwachstum oberflächig degradieren oder regelrecht überwachsen werden können, ist in einer weiteren Ausführungsform an der Trägerstruktur räumlich dicht neben der Elektrodenstruktur eine weitere separate Elektrodenstruktur angebracht, die als Reinigungselektroden und/oder als weitere funktionale Elektroden dienen, über die Spannungspotentiale mit vorgebbaren Pulsformen und Pulsamplituden applizierbar sind, deren elektrische Felder reinigende Wirkung an den Elektrodenstrukturoberflächen entfalten und/oder direkten Einfluß auf die elektrischen Zellmembranpotenziale unmittelbar benachbarte Zellen haben .Since electrodes in the implanted state can degrade on the surface due to the intracorporeal milieu and due to cell growth, or can literally overgrow, in a further embodiment, a further separate electrode structure is attached to the support structure in close proximity to the electrode structure, which serve as cleaning electrodes and / or as further functional electrodes , via which voltage potentials can be applied with predeterminable pulse shapes and pulse amplitudes, whose electrical fields have a cleaning effect on the electrode structure surfaces and / or have a direct influence on the electrical cell membrane potentials of directly adjacent cells.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
-
1 bevorzugte, lösungsgemäße Ausbildungsform -
2a, b Darstellung eines intra- und extrakorporalen Einsatzzweckes der Vorrichtung, -
3 lösungsgemäße Vorrichtung in Form eines Pflasters sowie -
4 lösungsgemäße Vorrichtung mit Deckschicht, -
5 alternative Ausgestaltung einer Elektrodenstruktur mit lokalen Strukturen sowie -
6 Anordnung mit einer Vielzahl lösungsgemäßer Vorrichtungen auf einem gemeinsamen Träger.
-
1 preferred, solution-based form of training -
2a, b Representation of an intra- and extracorporeal purpose of the device, -
3rd device according to the solution in the form of a plaster and -
4th device according to the invention with a covering layer, -
5 alternative design of an electrode structure with local structures as well -
6 Arrangement with a plurality of devices according to the solution on a common carrier.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION, INDUSTRIAL APPLICABILITY
Die vorzugsweise aus einem sehr gut leitenden Metall ausgebildete Elektrodenstruktur
Ein Hauptanwendungszweck der lösungsgemäßen Vorrichtung betrifft die intrakorporale Anbringung der Vorrichtung an der Oberfläche
Wird an die Elektrodenstruktur
Alternativ zu dem in
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sieht die in
Alternativ oder in Kombination mit dem Vorsehen einer Gaszelle
Auch kann anstelle eines Gasreservoirs oder zusätzlich zu einem Gasreservoir eine Vielzahl keiner, bläschenartig, ausgebildeter Fluidreservoire an der Tragstruktur im Bereich der Elektrodenstruktur verteilt angeordnet sein, deren einzelne Umhüllungen durch eine kurzzeitig an der Elektrodenstruktur anlegbare, hohe elektrische Spannung zum Platzen gebracht werden können, wodurch sich das in den bläschenartigen Fluidreservoirs bevorratete gasförmige oder flüssige Fluid in die Umgebung zu ergießen vermag. Vorzugsweise sind therapeutisch wirksame Stoffe in dem Fluid enthalten.Instead of a gas reservoir or in addition to a gas reservoir, a large number of none, bubble-like, formed fluid reservoirs can also be arranged distributed on the support structure in the region of the electrode structure, the individual ones of which Envelopes can be caused to burst by a high electrical voltage that can be briefly applied to the electrode structure, as a result of which the gaseous or liquid fluid stored in the bubble-like fluid reservoirs can pour out into the environment. Therapeutically active substances are preferably contained in the fluid.
Ferner sieht eine alternative Weiterbildung der Vorrichtung das Vorsehen so genannter Sensorelemente
Zur Aktivierung der Sensorelemente
In
In
Wird eine elektrische Spannung vermittels der Elektronikeinheit
Selbstverständlich können die einzelnen im Daten-Bus-Verbund vorhandenen Vorrichtungen
In einer Ausführungsform sind sämtliche Vorrichtungen
Die über das Daten-Bus-Übertragungssystem
In einer weiteren denkbaren Ausführungsform weisen die Elektronikeinheiten
Für die materielle Ausbildung des Trägers
In einer weiteren Ausführungsform können die Elektrodenstruktur
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- TrägerstrukturSupport structure
- 1'1'
- Trägercarrier
- 22nd
- TrägerstrukturoberflächeSupport structure surface
- 33rd
- ElektrodenstrukturElectrode structure
- 3131
- ElektrodenElectrodes
- 31'31 '
- Stegartiger FortsatzSteigeriger extension
- 31"31 "
- kugelige oder plattenförmige Erweiterungspherical or plate-shaped extension
- 3232
- GegenelektrodenCounter electrodes
- 32'32 '
- Ausbuchtungbulge
- 44th
- ElektronikeinheitElectronics unit
- 55
- Oberflächesurface
- 66
- Zelluläres TumorgewebeCellular tumor tissue
- 77
- Biologisch verträglicher AdhäsivkleberBiologically compatible adhesive adhesive
- 88th
- Volumenvolume
- 99
- Lokale StrukturLocal structure
- 1010th
- HautoberflächeSkin surface
- 1111
- Wundewound
- 1212th
- ExtrazellulärflüssigkeitExtracellular fluid
- 1313
- GasreservoirGas reservoir
- 1414
- MikropumpeneinheitMicropump unit
- 1515
- SensorelementSensor element
- 1616
- HaftstreifenAdhesive strips
- 1717th
- Schichtlayer
- 1818th
- Daten-Bus-ÜbertragungssystemData bus transmission system
- 1919th
- RecheneinheitArithmetic unit
- AA
- Anordnungarrangement
- VV
- Vorrichtungcontraption
Claims (23)
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110295241A1 (en) * | 2009-02-03 | 2011-12-01 | Babak Ziaie | Method and apparatus for improving local hypoxicity for enhanced therapy |
US10154873B2 (en) * | 2013-11-14 | 2018-12-18 | Rm2 Technology Llc | Methods, systems, and apparatuses for delivery of electrolysis products |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8734421B2 (en) * | 2003-06-30 | 2014-05-27 | Johnson & Johnson Consumer Companies, Inc. | Methods of treating pores on the skin with electricity |
US20140046240A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | Stmicroelectronics International N.V. | Electronic assembly for iontophoresis transdermal drug delivery and device thereof |
US20180326201A1 (en) * | 2015-12-07 | 2018-11-15 | Vomaris Innovations, Inc. | Iontophoresis devices and methods of use |
EP3257550B1 (en) * | 2016-06-16 | 2018-11-21 | Nokia Technologies Oy | An apparatus configured to enable a flow of current through a user's skin |
-
2018
- 2018-10-31 DE DE102018218686.3A patent/DE102018218686A1/en not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-10-30 EP EP19800948.2A patent/EP3873584A1/en active Pending
- 2019-10-30 WO PCT/EP2019/079649 patent/WO2020089290A1/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110295241A1 (en) * | 2009-02-03 | 2011-12-01 | Babak Ziaie | Method and apparatus for improving local hypoxicity for enhanced therapy |
US10154873B2 (en) * | 2013-11-14 | 2018-12-18 | Rm2 Technology Llc | Methods, systems, and apparatuses for delivery of electrolysis products |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Wolf B, Kraus M, Sieben U: Potential of microsensor-based feedback bioactuators for biophysical cancer treatment. In: Biosensors & Bioelectronics, Vol. 12, 1997, No. 4, 301-309. - ISSN 0956-5663 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: ROESLER PATENTANWALTSKANZLEI, DE |
|
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |