DE69922353T2

DE69922353T2 - Vorrichtung zur elektroporation durch gewebemikroporen

Info

Publication number: DE69922353T2
Application number: DE69922353T
Authority: DE
Inventors: A. Jonathan EPPSTEIN; R. Michael HATCH
Original assignee: Altea Therapeutics Corp; Spectrx Inc
Current assignee: Altea Therapeutics Corp; Spectrx Inc
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2019-03-06
Also published as: EP1059960B1; JP2002505171A; US6022316A; JP3619453B2; DE69922353D1; CA2329169C; EP1059960A1; ES2237091T3; ATE283719T1; AU748376B2; WO1999044678A1; CA2329169A1; AU2988999A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Elektroporierung von Gewebe, in dem Mikroporen gebildet wurden, zum Sammeln und Überwachen von biologischer Flüssigkeit aus dem Gewebe, oder zur Abgabe von Substanzen an das Gewebe.
Diskussion des Standes der Technik
Elektroporierung von Gewebe wie zum Beispiel Haut wird dazu benutzt, die Permeabilität des Gewebes zu vergrößern, um das Sammeln von Substanzen oder die Abgabe von Substanzen an das Gewebe zu erleichtern. Für sich allein benutzte Elektroporierung zur Erhöhung der Permeabilität des Gewebes, wie zum Beispiel Haut, hat begrenzte Anwendungen und Brauchbarkeit.
Andere Techniken zur Erhöhung der Permeabilität von Gewebeoberflächen wurden ebenfalls entwickelt. Eine derartige Technik ist die Mikroporierung von Gewebe, bei welcher die Gewebeoberfläche, wie zum Beispiel die Haut- oder Schleimhautschicht, physisch durch die Bildung von Mikroporen durchbrochen wird, die einen Durchmesser von ungefähr 1 bis 1000 μm aufweisen. Diese Technik wird in der parallelen US-Patentanmeldung Nr. 08/776,863, eingereicht am 7. Februar 1997, mit dem Titel „Microporation Of Human Skin For Drug Delivery and Monitoring Applications" (Mikroporierung der Haut zur Medikamentenverabreichung und Überwachungsanwendungen) offenbart. Die US 5,318,514 offenbart eine Vorrichtung zum Einpflanzen von Makromolekülen wie Genen, DNA oder Pharmazeutika in eine ausgewählte oberflächliche Geweberegion, welche eine Vielzahl von Elektroden umfasst, die mit einem Signalgenerator zum Erzeugen eines elektrischen Feldes in der oberflächlichen Geweberegion verbunden sind. Die Elektroden sind nicht beheizbar.
Es hat sich gezeigt, dass die Mikroporierung von Gewebe, wie zum Beispiel Haut, signifikant bei dem Sammeln von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel interstitieller Flüssigkeit, wirkt, um einen Analyten in der interstitiellen Flüssigkeit zu quantifizieren.
Es gibt jedoch Raum zum Verbessern und Verstärken der Fähigkeiten von Mikroporierung und Elektroporierung. Insbesondere ist es wünschenswert, die Vorteile von Elektroporierung und Mikroporierung miteinander zu kombinieren.
Kurzfassung der Erfindung
Die vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Mikroporierung und Elektroporierung von Gewebe gemäß Anspruch 1 bereit. Wenigstens eine Mikropore wird bis zu einer vorbestimmten Tiefe durch eine Oberfläche des Gewebes gebildet; erste und zweite Elektroden sind voneinander beabstandet auf dem Gewebe positioniert, und eine der Elektroden ist elektrisch mit der wenigstens einen Mikropore gekoppelt; und eine elektrische Spannung wird zwischen den Elektroden angelegt, um im Gewebe zwischen den Elektroden eine gewünschte Elektroporierung zu erzeugen. Die Elektroporationselektroden erfüllen auch die Funktion, bei der Mikroporierung des Gewebes mitzuwirken. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche Elemente aufweist, die zur Mikroporierung des Gewebes und Elektroporierung des Gewebes geeignet sind.
Indem das Gewebe vor der Anwendung von Elektroporierung mikroporiert wird, können die Parameter für die Elektroporierung signifikant eingestellt werden und auch die Empfindung für den Patienten verringert werden. Ferner kann, indem die Oberfläche des Gewebes erst mit Mikroporen durchbrochen wird, die Elektroporierung auf ausgewählte Strukturen in der Hautgewebematrix, zum Beispiel auf Kapillaren, Gefäße, lymphatische Pfade und dergl. gerichtet werden, um die treibende Funktion von interstitieller Flüssigkeit aus dem mikroporierten Gewebe zu verstärken und dadurch das Sammeln und die Analyse der Flüssigkeit zu erleichtern. Zusätzlich kann auf die Kapillaren gerichtete Mikroporierung auch die Permeabilität der Kapillaren gegenüber Substanzen erhöhen, welche in das Gewebe abgegeben werden sollen.
Die obigen und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen leichter deutlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm, welches allgemein das Gesamtverfahren darstellt, welches eine Vorrichtung zur Mikroporierung und Elektroporierung von Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
2A ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Elektroporierung von Gewebe gem. der vorliegenden Erfindung.
2B ist ein schematisches Diagramm, welches die Kopplung von elektrischem Strom zur Mikroporierung und elektrischer Spannung zur Elektroporierung zeigt, welche an eine Kombination von elektrisch beheizten Fühlern/Elektroporationselektroden abgegeben werden.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Längsschnitts eines Geräts, welches zur Verwendung bei der Mikroporierung und Elektroporierung von Gewebe geeignet ist.
4 ist eine Unteransicht des Geräts der 3, welches die elektrisch beheizten Fühler zeigt, welche bei der Mikroporierung und Elektroporierung von Gewebe verwendet werden.
5 ist ein Graph, welcher die elektrische Impedanz zwischen elektrisch beheizten Fühlern zeigt, nachdem in der Haut Mikroporen gebildet wurden.
6 ist eine Seitenansicht eines mechanischen Geräts, welches zum Deformieren der Gewebeoberfläche geeignet ist, um die Wirkungen der Elektroporierung zu verstärken.
7 ist ein schematisches Diagramm, welches die Verwendung einer Saugvorrichtung zur Verstärkung der Wirkungen der Elektroporierung zeigt.
8 ist ein schematisches Diagramm einer Mehrfachanordnung von elektrisch beheizten Fühlern, welche zum Mikroporieren von Gewebe und Elektroporieren des Gewebes in mehreren Richtungen geeignet ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Definitionen
Im Sprachgebrauch dieser Anwendung soll der Ausdruck „biologische Flüssigkeit" auch „interstitielle Flüssigkeit" (ISF) einschließen, welches die klare Flüssigkeit ist, die den Raum zwischen den Zellen im Körper einnimmt. Der Begriff „Stratum Corneum" bedeutet die äußerste Hautschicht, welche aus etwa 15 bis etwa 20 Lagen von Zellen in verschiedenen Stadien des Austrocknens besteht. Das Stratum Corneum bietet eine Sperre gegen Wasserverlust vom Körperinneren zur äußeren Umgebung und gegen Angriffe aus der externen Umgebung gegen das Innere des Körpers. Der Begriff „Epidermis" bedeutet die Hautregion, wel che das Stratum Corneum umfasst und sich ungefähr 10 Mal so dick wie das Stratum Corneum in den Körper erstreckt, wobei die Teile der Epidermis unterhalb des Stratum Corneum aus lebenden, metabolisch aktiven Zellen bestehen. Die Epidermis enthält keine Kapillaren oder Blutgefäße. Der Begriff „Dermis" bedeutet die Hautregion, die ungefähr 10 Mal so dick wie die Epidermis ist und sich direkt unterhalb der Epidermis befindet. Die Dermis enthält große Mengen an Kollagen, welches der Haut strukturelle Festigkeit verleiht. Die Dermis enthält eine Schicht aus kleinen Blutgefäßen und Kapillaren, welche die restlichen Hautschichten mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen.
Im Sprachgebrauch dieser Anmeldung bedeutet der Begriff „Gewebe" eine Anhäufung von Zellen einer bestimmten Art zusammen mit ihrer interzellulären Substanz, welche ein strukturelles Material eines Tiers oder einer Pflanze bilden. Wenigstens eine Oberfläche des Gewebes muss für elektromagnetische Strahlung zugänglich sein, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann. Das bevorzugte Gewebe ist die Haut. Andere zur Verwendung mit dieser Erfindung geeignete Gewebe sind zum Beispiel Schleimhaut und weiche Organe.
Im Sprachgebrauch dieser Anmeldung bedeutet „Porierung", „Mikroporierung" oder jeder ähnliche Begriff die Bildung eines kleinen Lochs oder einer Pore mit einer gewünschten Tiefe in oder durch die biologische Membran, wie zum Beispiel eine Haut- oder Schleimhautmembranen oder die äußere Schicht eines Organismus, um die Sperreigenschaften dieser biologischen Membran gegen den Durchgang von biologischen Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Analyten von unterhalb der Oberfläche zur Analyse, oder den Durchgang von Permeanten oder Medikamenten in den Körper für ausgewählte Zwecke, oder für gewisse medizinische oder chirurgische Prozeduren zu verringern. Vorzugsweise ist das Loch oder die Mikropore nicht größer als etwa 1 mm (1000 μm) im Durchmesser und erstreckt sich bis zu einer ausgewählten Tiefe, wie weiter unten beschrieben.
Im Sprachgebrauch dieser Anmeldung bedeutet „biologische Membran" oder „Membran" jedes in einem lebenden Organismus vorhandene Gewebematerial, welches eine Sperre bzw. Barriere zwischen bestimmten Geweben oder Gebieten eines Organismus bildet, oder zwischen Gewebe eines Organismus und der externen Umgebung, und umfasst ohne Einschränkung: die Haut- und Schleimhautmembranen; die Bukkalmembranen; die äußeren Schichten einer Pflanze und die Wände einer Zelle oder eines Blutgefässes.
„Elektroporation" bedeutet ein Verfahren, bei welchem durch Elektroden, die auf oder in dem Gewebe voneinander beabstandet sind, elektrischer Strom durch das Gewebe angelegt wird, um die Permeabilität der Gewebemembranen temporär zu erhöhen, um Flüssigkeiten daraus zu sammeln oder Permeanten abzugeben. Dabei werden Pulse aus elektrischer Energie von relativ kurzer Dauer abgegeben, damit das über die Zielstruktur im Gewebe entwickelte Spannungspotential ausreichend größer ist als ein Schwellenwert, um die gewünschte Elektroporierung zu erzeugen. Die für Elektroporierung typischen Parameter und die Schwellenwerte für einen wirkungsvollen Einsatz unter vielen Einsatzbedingungen sind im Stand der Technik wohl bekannt und in mehreren Artikeln beschrieben, einschl. „Electroporation of Mammalian Skin: A Mechanism to Enhance Transdermal Drug Delivery", Proc. Nat'l Acad. Sci., 90:1054-1058 (1993) von Prausnitz et al, and "Methods For In Vitro Tissue Electroporation Using Surface Electrodes", Drug Delivery, 1:1265-131 (1993) von Prausnitz et al.
Im Sprachgebrauch dieser Anmeldung bedeutet "Mikropore" oder "Pore" eine durch das Mikroporierungsverfahren gebildete Öffnung.
Im Sprachgebrauch dieser Anmeldung bedeuten die Begriffe „bioaktiver Wirkstoff", „Permeant", „Medikament", oder „pharmakologisch aktiver Wirkstoff" oder „abzugebende Substanz" oder jeder andere ähnliche Begriff jegliches chemisches biologisches Material oder jegliche chemische biologische Verbindung, die dazu geeignet ist, durch die im Stand der Technik und/oder durch die hier gelehrten Verfahren abgegeben zu werden und die eine gewünschte Wirkung, wie zum Beispiel eine biologische oder pharmakologische Wirkung, zeigen, was umfassen kann aber nicht beschränkt ist auf (1) eine prophylaktische Wirkung auf den Organismus und das Verhindern einer ungewünschten biologischen Wirkung, zum Beispiel Verhindern einer Infektion, (2) Lindern einer durch Krankheit verursachten Bedingungen, zum Beispiel Lindern von Schmerz oder Entzündung, die durch Krankheit verursacht sind, (3) entweder Lindern, Verringern oder komplettes Ausmerzen der Krankheit aus dem Organismus, und/oder (4) die Einbringung einer Verbindung oder Formulierung in die lebensfähigen Gewebeschichten des Organismus, die, optional auf reversible Weise, auf Änderungen in der Konzentration eines bestimmten Analyten reagieren kann und dadurch eine detektierbare Verschiebung in der messbaren Reaktion dieser Verbindung oder Formulierung auf das Aufbringen von Energie in dieses Gebiet, welche elektromagnetisch, mechanisch oder akustisch sein kann.
Der Begriff „beheizter Fühler" bezeichnet einen Fühler oder eine Sonde, vorzugsweise in der Festkörperphase, welcher dazu fähig ist, sich in Reaktion auf die Einbringung von elektrischer oder elektromagnetischer (optischer) Energie zu erwärmen. Der Einfachheit halber wird der Fühler als „geheizter Fühler" bezeichnet, welches einen Fühler im beheizten oder nicht beheizten Zustand einschließt, der jedoch beheizbar ist.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Elektroporationswirkung gerichtet, um selektiv die Permeabilität von ausgewählten Strukturen im Gewebe zu erhöhen, einschließlich aber nicht begrenzt auf Zellmembranwände, die Membranen, die verschiedene Gewebetypen voneinander trennen und die Wände der in der Dermis vorhandenen Kapillaren und Blutgefäße, um einen größeren Durchfluss der wässrigen Flüssigkeit von innerhalb des Blutvolumens in die interstitiellen Räume zu erlauben, oder um einen größeren Zufluss von einer in diese umgebenden Gewebe eingeführten Verbindung in den Blutfluss zu erlauben. Dieses Verfahren kann zusammen mit zusätzlichen die Permeation erhöhenden Maßnahmen der Hautgewebe verwendet werden, um die externe Sammlung eines Volumens von interstitieller Flüssigkeit zu erlauben, welches ausreicht, um eine Untersuchung der interstitieller Flüssigkeit zur Quantififzierung eines ausgewählten Analyten, wie zum Beispiel Glukose, durchzuführen, oder zur Abgabe eines Permeanten in den Körper.
Es ist bekannt, dass die physische Größe des Kapillaren- und Gefäßdurchmessers um ein mehrfaches größer ist als die im Strompfad ebenfalls vorhandenen Dermal- und Epidermalzellen, und es ist bekannt, dass der Spannungsabfall über alle diese Strukturen fast ausschließlich an der äußeren Membran statt findet, oder im Fall der Kapillaren oder Blutgefäße, an der Schicht von Epithelzellen, welche die Haupt-Barrierestruktur innerhalb der Wand der Kapillare oder des Blutgefäßes enthält. Folglich ist eine Stromdichte, die dazu ausreicht, einen Potentialabfall zu erzeugen, der die nominelle Schwelle (vorzugsweise größer als etwa 1 Volt) zum Erzielen von Elektroporierung durch die Epithelzellschicht überschreitet, nicht ausreichend hoch, um die in anderen Gewebestrukturen vorhandenen Membranen zu elektroporieren, wie zum Beispiel die Zellwand der Epidermalzellen, durch welche der Strom fließt, so dass nur eine selektive Elektroporierung von nur den Zielmembranen ermöglicht wird.
1 zeigt die Schritte des Gesamtverfahrens 100, welches eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Verschiedene Geräte und Techniken zum Durchführen jedes der Schritte in 1 werden im Folgenden gezeigt und beschrieben. In Kürze wird bei dem Gesamtverfahren wenigstens eine Mikropore bis zu einem vorbestimmten Tiefenbereich durch eine Oberfläche des Gewebes gebildet; wenigstens eine erste Elektrode, die mit der wenigstens einen Mikropore elektrisch gekoppelt ist, und eine von der ersten Elektrode beabstandete zweite Elektrode positioniert; zwischen der ersten und der zweiten Elektrode wird eine elektrische Spannung angelegt, welche ausreichend hoch ist, um in dem im induzierten Strompfad gelegenen Gewebe eine gewünschte Elektroporierung zu erzeugen.
Schritt 110 beinhaltet die Bildung von Mikroporen im zu behandelnden Gewebe. Wenigstens eine Mikropore wird gebildet, obgleich auch mehrere Mikroporen gebildet werden können, wie im Folgenden deutlich wird. Die Mikropore wird durch eine Oberfläche des Gewebes, wie zum Beispiel der Haut, bis zu einem vorbestimmten Tiefenbereich in das Gewebe gebildet. Zum Beispiel wird wenigstens eine Mikroporierung in der äußeren Schicht der Epidermis gebildet, um zu ermöglichen, dass die hohe Impedanz der Schicht des Stratum Corneum aus dem Strompfad eliminiert wird. Die Tiefe, bis zu der eine Mikropore erzeugt wird, ist in der provisional US-Anmeldung Nr. 60/077, 135, eingereicht am gleichen Tag, mit dem Titel „Integrated Poration, Harvesting And Analysis Device, And Method Therefor" (Integrierte Porierungs-, Ernte- und Analysevorrichtung, und Verfahren hierfür), beschrieben. Außerdem ist die Kontrolle der Mikroporierungstiefe auch in der US-Anmeldung Nr. 09/036,053 mit dem Titel „Method and Apparatus for Enhancing Flux Rates of A Fluid In A Microporated Biological Tissue" (Verfahren und Vorrichtung zum Verstärken der Flussraten einer Flüssigkeit in einem mikroporierten biologischen Gewebe), eingereicht am gleichen Tag, beschrieben.
Vorzugsweise werden wenigstens zwei Mikroporen in etwas Abstand an den Orten gebildet, wo die Elektroden positioniert werden sollen. Diese Mikroporen werden durch eine von mehreren Methoden erzeugt, wie zum Beispiel die in der eben erwähnten US-Anmeldung Nr. 08/776,863, und wie im Folgenden beschrieben. Die Mikroporen weisen eine Grösse im Bereich von 1 bis 1000 μm im Durchmesser und von 20 bis 1000 μm Tiefe auf, vorzugsweise messen sie 80 bis 500 μm im Durchmesser und sind 40 bis 180 μm tief.
Als nächstes werden in Schritt 120 die Elektroden um die Mikroporation(en) auf dem Gewebe aufgesetzt oder positioniert (falls sie noch nicht bereits positioniert sind). Bei diesem Schritt werden wenigstens die erste und die zweite Elektrode mechanisch derart positioniert, dass wenigstens eine der E lektroden elektrisch mit der Mikropore gekoppelt ist. D.h., wenigstens eine der Elektroden (nämlich die erste Elektrode) wird in der Nähe der Mikropore positioniert, so dass der dominante oder bevorzugte durch die elektrische Spannung zwischen der Elektrode und der zweiten Elektrode induzierte Strompfad zu dieser Elektrode durch die Mikropore führt. Dies hilft dabei, sicherzustellen, dass wenigstens einige, wenn nicht die bevorzugten, Stromdichtepfade durch das Gewebe wenigstens einige der Kapillaren- Schleifenstrukturen und Blutgefäße schneidet, die in diesen Geweben vorhanden sind. Die zweite Elektrode kann mit jeder anderen Gewebeoberfläche gekoppelt sein und somit dazu dienen, den Strompfad durch das Gewebe mit Bezug auf die erste Elektrode zu schließen.
Andererseits können jede der ersten und zweiten Elektroden elektrisch mit Mikroporen gekoppelt sein, die in dem Gewebe separat voneinander gebildet sind. Die Elektroden können durch einen weichen Elektrolyten in die Mikropore elektrisch eindringen, z.B. durch ein leitendes Hydrogel oder eine Salzlösung, welche auf die kontaktierende Oberfläche gegeben wird, um dem elektrischen Kontakt in die Mikroporen zu erleichtern. Ferner können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die gleichen Elemente, die dazu verwendet werden, das Gewebe thermisch zu mikroporieren, als Elektroporationselektroden verwendet werden, nachdem der thermische Mikroporationsprozess beendet wurde.
In Schritt 130, einem optionalen Schritt, wird die Gewebeoberfläche deformiert, so dass sie sich zwischen den Mikroporationen biegt oder wölbt. In Abhängigkeit von der Tiefe der Mikroporen und der Eindringung der Elektrode in diese wird eine kleine Deformatierung der Gewebeoberfläche in eine gebogene Form zwischen den Mikroporen erzeugt, so dass eine zwischen den Mikroporen gezogene Linie die Zielstrukturen im Gewebe schneiden würde, wie zum Beispiel Kapillaren und Gefäße in zum Beispiel der Dermis.
Als nächstes wird in Schritt 140 ein elektrischer Spannungspuls oder eine Reihe von Spannungspulsen zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angelegt, die eine ausreichende Größe oder Amplitude aufweisen, dass der resultierende Stromfluss durch das dazwischen liegende Gewebe, einschließlich der Zielstrukturen, einen Spannungsabfall über diese Zielstrukturen im Gewebe, wie zum Beispiel Kapillarwände, verursacht, welcher die Elektroporationsschwelle für diese im Strompfad vorhandenen Gewebestrukturen überschreitet. Das Pulsprogramm kann eine Modulation der Pulsamplitude, der Zeitsteuerung der Pulse, der Pulspolarität und der geometrischen Richtung der Pulse enthalten, um die gewünschten Elektroporationswirkungen zu erreichen. Die Dauer der Pulse ist relativ kurz, wie zum Beispiel (eine μs bis 10 ms) mit einer Amplitude, die so ausgelegt ist, dass sichergestellt ist, dass der Spannungsabfall über die Zielmembranstrukturen im Strompfad normalerweise ein Potential von einem Volt überschreitet, wobei dieser im Stand der Technik bekannte Wert als der nominelle Schwellenwert bekannt ist, bei dem die effektive Poration einer Membran beginnt. Die an die Elektroden angelegte Pulsdauer und -amplitude hängt von dem spezifischen Gewebe ab, an das die Elektroden angelegt sind, vom Abstand zwischen den Elektroden und anderen Parametern, welche die Impedanz des Strompfades und die Kopplung der Elektroden mit dem Gewebe beeinflussen.
In Schritt 150 wird die von dem mikroporierten und elektroporierten Gewebe abgesonderte biologische Flüssigkeit für eine Analyse gesammelt, oder eine Substanz, wie zum Beispiel ein Medikament oder ein anderer bioaktiver Wirkstoff, wird in das permeabilitätsverstärkte Gewebe abgegeben.
Mit Bezug auf die 2A und 2B wird eine Vorrichtung zur Elektroporierung und/oder Mikroporierung und Elektroporierung von Gewebe beschrieben. In Kürze umfasst das Gerät einen beheizten Fühler, welcher dazu geeignet ist, Wärme auf eine Gewebeoberfläche zu leiten, um darin wenigstens eine Mikropore zu bilden; wenigstens eine erste und eine zweite Elektrode, die voneinander auf dem Gewebe beabstandet sind, wobei die erste Elektrode elektrisch mit der Mikropore gekoppelt ist; und Steuermittel zum Zuführen von Energie an das beheizte Element, um die wenigstens eine Mikropore zu bilden, und um zwischen der ersten und der zweiten Elektrode elektrische Spannung anzulegen, um das Gewebe zu elektroporieren.
Genauer umfasst die allgemein mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnete Vorrichtung wenigstens zwei Elektroden 210 und 212. Wenigstens eine der Elektroden ist in einer der Mikroporen M1 und M2 angeordnet, welche durch die Gewebeoberfläche TS wie die Haut gebildet sind, und die andere Elektrode ist von dieser beabstandet und auf der Gewebeoberfläche angeordnet, um den Strompfand durch das Gewebe zu schließen. Vorzugsweise sind die Elektroden 210 und 212 in den Mikroporen M1 und M2 angeordnet. Die Elektroden 210 und 212 können durch eine gewebekontaktierende Schicht 214 gestützt werden. Zwischen den Elektroden 210 und 212 wird eine Spannung mit Hilfe von Energieversorgungsmitteln angelegt, welche Teile des Steuersystems 220 sind. Das Steuersystem 220 enthält eine geeignete Schaltung, um elektrischen Strom und elektrische Spannung zu liefern und eine optische Energiequelle zum Steuern (falls erfor derlich). Der elektrische Kontrakt der Elektroden 210 und 212 mit den Mikroporen kann durch einen weichen Elektrolyten erreicht werden, wie zum Beispiel ein leitendes Hydrogel oder eine Salzlösung, die auf der Oberfläche des Gewebes in den Mikroporen angelegt wird. Wiederum ist jede Elektrode vorzugsweise in der Nähe einer Mikropore positioniert, um mit dieser elektrisch gekoppelt zu sein.
Die Mikroporen M1 und M2 werden vor der Erregung der Elektroporationselektroden 210 und 212 gebildet. Diese Mikroporen können auf verschiedene Arten gebildet werden, einschl. thermaler Ablation über einen geheizten Fühler durch elektrische oder optische Energie. Bei der thermalen optischen oder Laser-Ablation wird eine fotosensitive Anordnung, einschl. eines optisch absorbierenden Bestandteils wie eines Farbstoffs, in Kontakt mit der Oberfläche des Gewebes gebracht, optische Energie wird auf die fotosensitive Anordnung fokussiert und heizt diese, und die Hitze wird auf die Oberfläche des Gewebes übertragen und bildet dort eine Mikropore. Die Details dieser Technik sind in all den oben erwähnten US-Anmeldungen beschrieben. In diesem Fall wird eine Quelle optischer Energie (nicht gezeigt), die durch das Steuersystem 220 gesteuert wird, optisch mit der fotosensitiven Anordnung gekoppelt, die auf der Oberfläche des Gewebes angeordnet ist. Alternativ könnte die Haut unter Verwendung eines Lasers mikroporiert werden, der bei einer Wellenlänge strahlt, die direkt von dem zu entfernenden Gewebe absorbiert wird, wie zum Beispiel eines Excimer-, Holmium-, Erbium- oder C02-Lasers oder dergleichen. Die Verwendung von direkter Laserabsorption zur Bildung der Mikroporen ist im Stand der Technik wohl bekannt. Die Anwendung der hier offenbarten Elektroporationsmethoden ist geeig net und kompatibel mit diesen anderen Verfahren zum Bilden von Mikroporen in der Haut.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dienen die Elektroden 210 und 212 auch als elektrisch geheizte Fühler, die dazu verwendet werden, das Gewebe thermisch zu ablatieren, um die Mikroporen M1 und M2 zu bilden. Genauer umfasst jede der Elektroden 210 und 212 einen elektrisch geheizten Fühler, der aus einem elektrisch geheizten Draht besteht, der auf durch ihn geleiteten elektrischen Strom anspricht. Wie in 2B gezeigt, wird während der Mikroporationsphase bzw. des Mikroporationszyklus über Leitungen 222 und 224 elektrischer Strom an die Elektrode 210 gekoppelt, um durch diese einen elektrischen Strom zu führen, und elektrischer Strom wird auch durch die elektrischen Leitungen 226 und 228 an die Elektrode 212 gekoppelt. Andererseits wird während der Elektroporationsphase bzw. des Elektroporationszyklus an die Leiter 222 und 224 eine Spannung relativ zu dem an die Leiter 226 und 228 angelegten Spannungspotential angelegt, wodurch die Elektrode 210 mit Bezug auf die Elektrode 212 auf einem positiven Potential ist, oder alternativ auf einem negativen Potential mit Bezug auf die Elektrode 212 (in Abhängigkeit von der gewünschten Polarität). Somit erfüllen die oben beschrieben elektrisch beheizten Fühler zwei Funktionen, nämlich die Funktionen der Mikroporierung und die der Elektroporierung.
Die 3 und 4 veranschaulichen die Aufnahme der elektrisch beheizten Fühler mit Doppelfunktion als Teil eines integrierten Flüssigkeitsernte-, Sammlungs- und Analysegeräts, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet ist.
Das Gerät 300 enthält eine gewebekontaktierende Schicht 310 mit einer elektrisch geheizten Fühleroberfläche 320. Die Vorrichtung 300 enthält ferner eine Detektionsschicht 340 wie zum Beispiel einen fotometrischen Sensor oder einen elektrochemischen Biosensor, von denen beide dazu fähig sind, eine Indikation einer charakteristischen Eigenschaft einer gesammelten biologischen Flüssigkeit zu geben, wie zum Beispiel eines Analytspiegels in interstitieller Flüssigkeit. Ein Messgerät (nicht gezeigt) ist durch eine Messgerät-Schnittstellenschicht 330 mit der Detektionsschicht 340 entweder elektrisch oder optisch verbunden, in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Detektionsschicht. Das integrierte Gerät 300 ist genauer in der US-Anmeldung Nr. 60/077,135 mit dem Titel „Integrated Poration, Harvesting And Analysis Device, And Method Therefor" (Integriertes Porations-, Ernte- und Analysegerät, und Verfahren hierfür) beschrieben.
Wie in 4 in größerem Detail beschrieben umfasst die elektrisch geheizte Fühleroberfläche 320 mehrere elektrische geheizte Fühler 322, welche auf der Unterseite der gewebekontaktierenden Schicht 310 angeordnet sind. Drei elektrisch geheizte Fühler 322 sind dargestellt, aber es kann eine beliebige Anzahl derselben vorgesehen sein. Jeder der drei geheizten Fühler 322 ist mit einem Paar elektrischer Leiter 324, 325, 326, 327, 328 und 329 wie dargestellt verbunden. Die elektrischen Leiter erstrecken sich über die Länge der gewebekontaktierenden Schicht 310 und reichen bis zu einer Vielzahl von Punkten in der Nähe des unteren Endes des integrierten Geräts 300. Jeder der elektrisch geheizten Fühler 322 ist mit einem Steuersystem durch jeweils ein Paar der Leiter {324, 325}, {326, 327} und {328, 329} verbunden, wie in 4 gezeigt.
Jeder elektrisch geheizte Fühler 322 kann individuell durch die geeignete Auswahl und Erregung der Leiter 324, 325, 326, 327, 328 und 329 aktiviert werden. Es kann vorteilhaft sein, alle elektrisch geheizten Fühler 322 gleichzeitig zu erregen und dadurch entweder einen Reihen- oder Parallelschaltungsaufbau zu ermöglichen, was die Anzahl von Verbindungsstellen in dem Gerät verringert und einen schnelleren Porierungsvorgang erleichtert. Wenn nur ein elektrisch geheizter Fühler 322 vorgesehen ist, werden wenigstens zwei Leiter vorgesehen, um diesen mit elektrischem Strom zu versorgen.
Die elektrisch beheizten Fühler 322 arbeiten als massive thermische Fühler und sind elektrisch beheizt, so dass eine Temperatur des Gewebes, wenn dies die Haut ist, auf mehr als 123°C angehoben werden kann. Die elektrisch beheizten Fühler 322 umfassen z.B. ein 100 bis 500 μm langes Wolframdrahtelement mit 50 μm im Durchmesser. Eine Anzahl von klinischen Studien am Menschen wurden durchgeführt, bei welchen die Oberflächenmikroporierung unter Verwendung dieser Arten von Drähten als elektrisch beheizter Fühler erreicht wurde. Diese Wolframelemente werden typischerweise flach gegen eine Art von Rückenstärkung gelegt, was natürlich die Eindringungstiefe des Drahtelements in das Gewebe beim Mikroporieren (durch die Grösse des Elements) limitiert. Die Temperatur des beheizten Elements wird wie zur Durchführung des Mikroporierungsvorgangs erforderlich moduliert. Ein solches Pulstaktverhältnis und Modulationstechniken sind in der US-Anmeldung Nr. 08/776,863 offenbart.
Der Graph der 5 zeigt Impedanzdaten zwischen zwei elektrisch beheizten Fühlern (Wolframelementen) die 2,5 mm auf menschlicher Haut voneinander beabstandet sind. Der Graph zeigt, dass direkt nachdem sogar ein erster Puls angelegt wird, die elektrische Impedanz zwischen diesen durch den Kern des Körpers um mehrere Größenordnungen abfällt und dann weiter mit jedem darauf folgenden Puls fällt, während der Fühler tiefer in lebensfähige Hautgewebe eindringt und zu einer idealen Elektrode zum Abgeben des gewünschten Elektroporationspulses wird. Die thermischen Pulse erreichten jeweils ein Maximum von 700°C und dauerten 3 ms. Die inhärente und perfekte Ausrichtung zwischen dem elektrisch beheizten Fühler und der Mikropore, die er erzeugt hat, vereinfacht auch das Verfahren, so dass keine weiteren Schritte oder Hardware erforderlich sind, um die Elektrode zu positionieren.
Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, dass die elektrisch beheizten Fühler 322 auch als Elektroporationselektroden dienen, da sie bereits die feuchte lebensfähige Epidermis kontaktieren, nachdem der Mikroporationsprozess durchgeführt wurde. Mit den so positionierten Elektroden kann ein leichter Strom, entweder Gleichstrom oder Wechselstrom, von einer oder mehreren Elektroden zu einer oder mehreren weiteren Elektroden fließen, oder von einer (oder mehreren) Elektroden zu einer separaten Elektrode, durch das Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen den Elektroden, um ein elektromagnetisches Kraftfeld in den ISF-beladenen Geweben unterhalb des Stratum Corneums zu induzieren, um den Ausfluss der ISF-Probe zu verstärken.
Eine ähnliche Technik kann mit der Verwendung eines optisch beheizten Fühlers in einem integrierten Gerät verwendet werden, wie in dem in der am gleichen Tag eingereichten Anmeldung offenbarten Gerät. Jedoch werden zusätzliche Elektroden, wie die im Gerät der 3 und 4 gezeigten, zusätzlich benö tigt, um die Elektroporationsenergie an das mikroporierte Gewebe zu liefern. Diese zusätzlichen Elektroden können in geeigneter Weise auf der Unterseite der fotosensitiven Anordnung oder Schicht mittels eines lithographischen Verfahrens gebildet werden, um ein Muster aus Leiterspuren vom Typ einer gedruckten Schaltung zu erzeugen, von dem Teile als Elektroden auf der gewebekontaktierenden Seite dieser Schicht dienen. Dieses Muster aus Leitern ordnet die Elektroden den zu bildenden Mikroporen zu, so dass wenigstens eine Elektrode in der Leiterspur elektrisch mit einer Mikropore gekoppelt ist.
Nochmals mit Bezug auf 2A werden, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird, um zwischen diesen einen Strom durch das Gewebe zu treiben, Stromflusslinien EF gebildet, so dass wenigstens eine oder mehrere derselben durch die dazwischen liegenden Zielstrukturen des Gewebes, wie zum Beispiel die Kapillaren, CP im Gewebe führen. Diese Flusslinien (Strompfade) reichen vorzugsweise bis zu der kapillären Dermis, um auf die dort gelegenen Kapillaren zu wirken. Das Spannungspulsprogramm kann aus einem ersten Spannungspuls einer Polarität gefolgt von einem zweiten Spannungspuls der entgegen gesetzten Polarität bestehen. Dieses bewirkt, dass in beiden Richtungen zwischen den Elektroden Strom fließt. Ein Vorteil, den Stromfluss in beide Richtungen bei einem gegebenen Satz von Mikroporen umzulenken, liegt darin, dass keine kumulative elektrische Polarisierung aufgebaut wird, wenn der Körper einem ausgewogenen Wechselstromsignal ausgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, dass dieses ausgewogene Signal das Empfinden eines Individuums minimiert.
In Abhängigkeit von der Tiefe der Mikroporen und der Eindringungstiefe der Elektroden in diese kann das Gewebe um eine vorbestimmte Menge D deformiert werden, um die Anzahl der elektrischen Flusslinien weiter zu erhöhen, die durch die spezifischen Gewebezielstrukturen führen, wie zum Beispiel die Kapillaren im Gewebe. Zum Beispiel kann das Gewebe um 0,5 mm deformiert sein. Diese Deformation kann auf mehrere Arten erreicht werden. Zum Beispiel kann das Gewebe einfach zwischen den Mikroporationen zusammengedrückt werden.
6 veranschaulicht ein mechanisches Element, was dazu verwendet werden kann, dem Gewebe eine Biegung zu verleihen. Das mechanische Element 400 weist eine kleine Öffnung 410 (2 mm bis 4 mm) auf. Wenn auf das mechanische Element 400 eine Kraft angewandt wird, wird das Gerät auf die Haut am Ort der Poration gedrückt und führt daher dazu, dass sich die Oberfläche des Gewebes, d.h. der Haut, in die Öffnung 410 und zwischen den auf dem Gerät 300 gestützten Elektroden hinein biegt oder wölbt. Diese Auswölbung des Gewebes erhöht die Wirkung, welche die während der Elektroporierung erzeugten Strompfade im Gewebe haben können, wie in 2A gezeigt. Ferner induziert dies einen positiven Druckgradienten im ISF und treibt die Flüssigkeit zu der (den) Mikropore(n), wo es das Gewebe verlassen und in eine Flüssigkeits-Managementkammer des Geräts eintreten kann.
7 veranschaulicht ein weiteres Mittel zum Erzeugen einer Auswölbung im Gewebe. Oberhalb der Oberfläche des zu elektroporierenden Gewebes kann eine Vakuumkammer 500 erzeugt werden, die in einem abgedichteten Behälter enthalten ist. Eine Quelle oder ein Mittel zur Erzeugung von negativem Druck, wie zum Beispiel eine Pumpe 510, wird mit einer umschlossenen Kammer verbunden, die über dem Bereich des zu behandelnden Gewebes abgedichtet ist. Das Gewebe wird in die Kammer 500 mit einem milden Saugdruck gesaugt, wobei die Abmessungen und Form der Öffnung zu der Kammer 500 und die Menge an angewandten Saugdruck die gewünschte Menge an Deformation der Gewebeoberfläche erzeugen. Andere Saugmittel wie zum Beispiel eine Spritze oder ein Diaphragma sind auch geeignet.
Die Verwendung von Elektroporierung gekoppelt mit Mikroporierung führt zu signifikanten Vorteilen. Speziell im Fall von herkömmlicher Elektroporation, wo Pulse mit mehr als 50 bis 150 Volt routinemäßig dazu verwendet werden, das Stratum Corneum oder Schleimhautschichten zu elektroporieren sind in der mikroporierten Gewebeumgebung der vorliegenden Erfindung Pulse von nur wenigen Volt ausreichend, um die Zelle, Kapillare oder andere Membranen innerhalb des Zielgewebes zu elektroporieren. Dies liegt im Wesentlichen an der dramatischen Verringerung der Anzahl der zwischen den Elektroden vorhandenen isolierenden Schichten, sobald die äußere Oberfläche des Gewebes geöffnet wurde, wie durch den Graphen der 5 reflektiert.
Die Art, in der die Elektroporierungspulse angelegt werden, kann variieren. Zum Beispiel können eine Vielzahl von im Gewebe voneinander beabstandeten Mikroporen gebildet werden, und die elektrischen Pulse werden dann in mehrere Richtungen zwischen verschiedenen Sätzen (Paaren oder mehreren) von Elektroden angelegt, um die Elektroporierung eines größeren Prozentsatzes des Bereichs der Zielstrukturen in den dazwischen liegenden Gewebe, wie zum Beispiel der Kapillarwände, zu erleichtern. Dieses multidirektionale Kreuzfeuer kann mit einer Vielzahl von elektrisch beheizten Fühlern, ähnlich wie den in den 3 und 4 gezeigten, erreicht werden. 8 zeigt solch eine Ausführungsform, bei welcher eine 3 × 3-Anordnung 600 aus elektrisch beheizten Fühlern an die Oberfläche des Gewebes an gelegt wird. Die elektrisch beheizten Fühler 610 dienen auch als Elektroporationselektrode. Die Anordnung kann unter Verwendung von wohlbekannten Schaltungsdrucktechniken gebildet werden, wie zum Beispiel Ätzen, lithographische Filmabscheidung etc.. Ein geeignetes elektrisch beheiztes Porationselement wird dann auf die geeigneten Leiter aufgesetzt, die in eine Leiterplatte/Substrat eingeätzt sind. In dieser Ausführungsform werden alle oder einige ausgewählte der beheizten Fühler 610 erregt, um Mikroporen im Gewebe zu bilden. Dann werden die Sätze der beheizten Fühler 610, die bereits auf geeignete Weise mit ihren jeweiligen Mikroporen elektrisch gekoppelt sind, mit einer Quelle einer Gleich- oder Wechselspannung verbunden, um zwischen ihnen eine Stromverteilung zu erzeugen. Zwischen verschiedenen Sätzen von Porationselementen, die nun als Elektroporationselektroden fungieren, wird an den verschiedenen Mikroporen eine Spannung angelegt, um die Richtung der Elektroporierung durch das Gewebe zu wechseln. Vorzugsweise sind aufeinander folgende Pulse entweder in einer entgegen- gesetzten Polarität mit Bezug auf den gleichen Elektrodensatz und/oder sie sind zwischen verschiedenen Elektrodensätzen. Jeder mögliche Pfad kann in jeder Polarität erregt werden, oder zwischen Polaritäten vor- und zurück geschaltet werden. Die Vorteile des Umlenkens des Stromflusses in beide Richtungen bei einem gegebenen Satz Mikroporen liegt darin, dass keine kumulative elektrische Polarisation aufgebaut wird, wenn der Körper einem ausgewogenen Wechselstromsignal ausgesetzt wird. Ferner hat sich gezeigt, dass diese multidirektionale Stromsteuerung dramatisch die Empfindung der Person während des Elektroporationsvorgangs verringert, ebenso wie das Festsetzen der Pulsparameter unterhalb gewisser Spitzenspannungswerte, wobei die Dauer von jedem Puls unterhalb eines Minimums gehalten wird, vorzugsweise unter wenigen ms.
Es ist im Stand der Technik wohlbekannt, das Elektroporation dazu führen kann, dass temporär in den Zellmembranen oder anderen internen Gewebemembranen Öffnungen gebildet werden. In dem die Oberfläche des Gewebes, wie zum Beispiel des Stratum Corneum, eine Schleimhautschicht oder die äußere Schicht einer Pflanze, und falls gewünscht die Epidermis und Dermis, oder tiefer in eine Pflanze, durchbrochen wurde, kann Elektroporation mit Parametern verwendet werden, die speziell darauf zugeschnitten sind, selektiv auf diese unterliegenden Gewebebarrieren zu wirken. Für jegliches elektromagnetisches Energieverstärkungsmittel kann die spezielle Wirkung der Verstärkung dazu ausgelegt werden, auf jeglichen Teil der Mikropore zu fokussieren, z.B. auf den Boden der Mikropore, indem die Entladung der Elektroden fokussiert wird, mehrere Elektroden phasiert werden oder durch andere ausgefeilte Formmethoden und Vorrichtungen oder dergleichen. Alternativ kann die Verstärkung genereller auf die gesamte Mikropore oder den die Pore umgebenden Bereich fokussiert werden.
Der Betriebsmodus der Elektroporierung, wenn diese nach der Mikroporierung des Gewebes durchgeführt wird, hat den Vorteil, dass sie Betriebsparameter verwenden kann, welche für nichtmikroporierte, intakte Gewebeoberflächenbedingungen unbrauchbar wären. Insbesondere sind die Betriebseinstellungen, die man nach der Mikroporierung der Haut oder Schleimhautschicht oder der äußeren Schicht einer Pflanze verwenden kann, im allgemeinen nahe an denen, die typischerweise in in vitro Anwendungen verwendet werden, wo die Membranen einzelner Zellen für die Zufuhr einer Substanz geöffnet werden. Beispiele dieser Parameter sind in der Literatur wohl bekannt. Zum Beispiel Sambvrook et al, „Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2. Auflage, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1989.
Eine weitere Verbesserung, die im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Elektroporationstechniken verwendet werden kann, ist die Anwendung von Schallenergie. Geeignete Schallenergietechniken sind in den oben erwähnten US-Anmeldungen beschrieben.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden für den Fachmann offensichtlich werden, ohne von dem in den beiliegenden Ansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, und es versteht sich, dass diese Erfindung nicht auf die der Veranschaulichung dienenden hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden soll.

Claims

Eine Vorrichtung zur Mikroporierung und Elektroporierung von Gewebe umfassend: einen Fühler (322), wenigstens erste und zweite, voneinander auf dem Gewebe beabstandete Elektroden (210, 212), sowie Steuermittel (220) zum Anlegen von elektrischer Spannung zwischen den ersten und zweiten Elektroden (210, 212), um das Gewebe zu elektroporieren; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Fühler (322) ein beheizbarer Fühler ist, der Wärme an eine Oberfläche des Gewebes leiten kann, um wenigstens eine Mikropore darauf zu bilden, und dass das Steuermittel (220) dem beheizbaren Fühler Energie zuführt, um die wenigstens eine Mikropore zu bilden, wobei die erste Elektrode (210) elektrisch an die Mikropore gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zwischen den ersten und zweiten Elektroden (210, 212) angelegte elektrische Spannung ausreicht, um einen Spannungsabfall in den Kapillaren im Gewebe zu bewirken, die in einem Stromweg zwischen den ersten und den zweiten Elektroden liegen, um eine Elektroporierungsschwelle zu überschreiten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der beheizte Fühler (322) erste und zweite voneinander beabstandete Poren in dem Gewebe bildet, und bei der die erste Elektrode (210) elektrisch an die erste Mikropore gekoppelt ist, und die zweite Elektrode (212) elektrisch an die zweite Mikropore gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der beheizte Fühler (322) ein elektrisch beheizter Fühler ist, und bei der das Steuermittel (200) den elektrisch beheizten Fühler (322) mit elektrischem Strom speist, um die wenigstens eine Mikropore zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der elektrisch beheizte Fühler (322) auch als erste Elektrode (210) dient, so dass die elektrische Spannung zwischen dem elektrisch beheizten Fühler (322) und der zweiten Elektrode (212) angelegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der beheizte Fühler (322) erste und zweite elektrisch beheizte, voneinander beabstandete Fühler umfasst, die auf den von dem Steuermittel (220) zugeführten elektrischen Strom ansprechen, um zwei voneinander beabstandete Mikroporen im Gewebe zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die ersten und zweiten elektrisch beheizten Fühler (322) weiter als erste und zweite Elektroden dienen, wobei das Steuermittel (220) an die ersten und zweiten elektrisch beheizten Fühler (322) gekoppelt ist, um dazwischen elektrische Spannung anzulegen.
Vorrichtung nach Anspruch 7 weiter umfassend eine das Gewebe berührende Schicht (310), die die ersten und zweiten elektrisch beheizten Fühler (322) stützt, ferner umfassend Leiter (324, 325, 326, 327, 328), um elektrischem Strom aus dem Steuermittel (220) an die ersten und zweiten elektrisch beheizten Fühler (322) zu koppeln und um elektrische Spannung zwischen den ersten und zweiten elektrisch beheizten Fühlern anzulegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Steuermittel (220) einen ersten Spannungsimpuls einer Polarität an die ersten und zweiten Elektroden (210, 212) abgibt, gefolgt von einem Spannungsimpuls entgegen gesetzter Polarität, der an die ersten und zweiten Elektroden (210, 212) abgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Vielzahl elektrisch beheizter Fühler (322), die jeweils auf den elektrischen Strom ansprechen, um eine Vielzahl voneinander beabstandeter Mikroporen im Gewebe zu bilden, und bei der das Steuermittel (220) elektrische Spannungsimpulse zwischen verschiedene Satz Fühler der Vielzahl der elektrisch beheizter Fühler abgibt, um das Gewebe in mehrere Richtungen zu elektroporieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der das Steuermittel (220) einen Spannungsimpuls einer ersten Polarität zwischen einem ersten Elektrodensatz abgibt, gefolgt von einem Spannungsimpuls entgegen gesetzter Polarität zwischen dem ersten Elektrodensatz.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer integrierten Vorrichtung zum Ernten, Sammeln und Analysieren von biologischer Flüssigkeit, wobei die integrierte Vorrichtung eine das Gewebe berührende Schicht und eine Erkennungsschicht hat, wobei der beheizte Fühler und die ersten und zweiten Elektroden von der das Gewebe berührenden Schicht gestützt werden, und die Erkennungsschicht neben der das Gewebe berührenden Schicht angeordnet ist, um ein Merkmal einer biologischen Flüssigkeit zu erkennen, die aus dem Gewebe durch wenigstens eine Mikropore gesammelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Erkennungsschicht einen elektrochemischen Biosensor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Erkennungsschicht einen photometrischen Sensor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein mechanisches Element umfasst, das eine Aufwölbung der Gewebeoberfläche zwischen den ersten und zweiten Elektroden bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter Mittel zum Ansaugen des Gewebes umfasst, um die Gewebeoberfläche zwischen den ersten und den zweiten Elektroden anzusaugen.