(57)【要約】  システム及び方法は、爪真菌症を治療するためのレドックスガス溶液の送達を含み、レドックスガス溶液は、ペルフルオロカーボン液に溶解した反応種を含み、この反応種は、単独又は組み合わせで、反応性酸素種、反応性窒素種、反応性塩素種、又は反応性臭素種の1つ以上を含んでよく、ペルフルオロカーボン液はペルフルオロデカリンを含み得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
爪又は組織の微生物疾患の治療方法であって、爪又は組織の表面を、前記爪又は組織中への反応種の浸透を可能にし、前記爪又は組織に存在する病原体を殺すのに十分な時間、レドックスガス溶液と接触させるステップを含み、前記レドックスガス溶液は、レドックスガスが溶解したペルフルオロカーボン液であり、かつ前記反応種を含む、前記方法。
【請求項２】
前記レドックスガスが、1つ以上の反応性酸素種、反応性窒素種、反応性塩素種、又は反応性硫黄種である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記レドックスガス溶液の一部が多孔性基材上に吸収され、前記基材が感染爪に適用される、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
爪又は組織の微生物疾患の治療方法であって、下記ステップ：(a)爪又は組織表面をペルフルオロカーボン液と接触させるステップ、及び(b)レドックスガスを、前記ペルフルオロカーボン液と前記爪又は組織の両方への前記レドックスガスの浸透を可能にし、前記爪又は組織に存在する病原体を殺すのに十分な時間、前記爪又は組織表面に適用するステップを含む、前記方法。
【請求項５】
前記レドックスガスが非熱プラズマ装置によって生成される、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記非熱プラズマ装置が、コロナ放電プラズマ、誘電体バリア放電プラズマ、表面マイクロ放電プラズマ、誘導結合型プラズマ、マイクロ波誘導プラズマ、プラズマジェット、又は容量結合型高周波誘導プラズマを形成する、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記ペルフルオロカーボン液の一部が多孔性基材上に吸収され、この多孔性基材が前記爪又は組織に適用される、請求項4に記載の方法。
【請求項８】
前記爪又は組織表面が足全体を含む、請求項4に記載の方法。
【請求項９】
感染症の治療方法であって、下記ステップ：(a)ペルフルオロカーボン液を感染部位に適用するステップ；(b)反応物質を含むガス状プラズマを前記感染部位の上方に生じさせるステップ；(c)前記ペルフルオロカーボン液が溶解反応物質を含有するように、前記ペルフルオロカーボン液がガス状プラズマ物質を溶かすための十分な時間を与えるステップ；(d)感染を低減又は排除するのに十分な時間、前記反応物質と前記感染部位とを接触させるステップを含む、前記方法。
【請求項１０】
前記ペルフルオロカーボン液が、液体、噴霧液相、気化液相、エアロゾル化液相、エマルション、泡及びゲルから成る群より選択される形態で供給される、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記ペルフルオロカーボン液に治療用ガスを溶かして、前記ペルフルオロカーボン液の抗菌効果を増強するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
前記治療用ガスが、酸素、一酸化窒素、及び過酸化水素から成る群より選択される、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
動物又はヒトの身体部位の治療方法であって、下記ステップ：(a)ペルフルオロカーボン液をガス状プラズマにさらすことによって、前記ペルフルオロカーボン液に抗菌ガスを負荷するステップ；(b)前記ペルフルオロカーボン液が所定の溶解反応物質を含むように、前記ペルフルオロカーボン液がガス状プラズマ物質を溶かすための十分な時間を与えるステップ；及び(c)前記所定の溶解反応物質を含む前記ペルフルオロカーボン液に前記身体部位を浸漬させるステップを含む、前記方法。
【請求項１４】
前記身体部位が微生物感染症を含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記動物又はヒトの身体部位の治療が、疾患又は創傷を治療する、請求項13に記載の方法。
【請求項１６】
前記動物又はヒトの身体部位の治療が、美容上の改善をもたらす、請求項13に記載の方法。
【請求項１７】
前記動物又はヒトの身体部位の治療が、血液を凝固させる、請求項13に記載の方法。
【請求項１８】
前記身体部位が、10秒〜135分の時間、プラズマ放電にさらされる、請求項13に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、発明の名称「爪真菌症治療装置及び方法」で2014年12月10日に出願された係属中の米国仮特許出願第62/089,945号、及び2015年12月9日に出願された係属中の米国仮特許出願第14/963,552号に関連し、これらの優先権を主張する。これにより各出願内容は、参照によって全ての目的で本明細書に組み込まれる。
【０００２】
連邦支援の研究又は開発に関する供述
本発明は、国立科学財団及び国立衛生研究所により授与されたNSF Award ID 1343994及びNIH Award ID 1R43GM112196-01のもとで政府支援によって行なわれた。政府は、本発明の特定権利を有する。
【０００３】
開示の分野
一態様の本発明は、一般的に爪真菌症の治療のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
背景
爪真菌症(「皮膚糸状爪真菌症」、又は「爪白癬」としても知られる)は、爪の真菌感染症である。それは爪の最も一般的な疾患であり、爪の全ての異常の約半分を構成する。この状態は、足指爪又は手指爪に発症し得るが、足指爪感染症が特に一般的である。それは成人人口の約10%に起こる。
真菌の爪感染の最も一般的な症状は、爪が肥厚及び変色してくることである。感染が進行するにつれて爪が脆くなってきて、破片が折れるか又は足指若しくは手指から完全に取れてくることがある。治療せずに放置すると、皮膚が炎症し、爪の下及び周囲が痛くなる可能性がある。爪床又は爪付近の鱗状皮膚上の白色又は黄色のパッチもあり得るが、臭気が生じることがある。重症でない限り、通常は痛みがなく、他の身体的症状もない。爪真菌症を有する人々は、特に、足指爪よりも、普通は常に目に見える手指爪が罹患しているときに、爪の外観のため著しい心理社会的問題を経験することがある。
皮膚糸状菌疹は、真菌に非感染の皮膚病変であり、体の別の部位の真菌感染症の結果として生じることもある。これは、体の真菌に感染していない領域における発疹又は痒みという形を取り得る。皮膚糸状菌疹を真菌へのアレルギー反応と考えることができる。
【０００５】
爪真菌症の原因となる病原体としては、皮膚糸状菌、カンジダ(Candida)、及び非皮膚糸状カビが挙げられる。皮膚糸状菌は、温帯西洋諸国における爪真菌症の最も一般的な原因となる真菌であり；一方でカンジダ及び非皮膚糸状カビは、高温多湿気候の熱帯及び亜熱帯でより頻繁に関与する。
紅色白癬菌(トリコフィトン・ルブルム)(Trichophyton rubrum)は、爪真菌症に関与する最も一般的な皮膚糸状菌である。関与し得る他の皮膚糸状菌は、T. インタージギターレ(interdigitale)、エピデルモフィトン・フロッコースム(Epidermophyton floccosum)、黄色白癬菌(T. ビオラセウム(violaceum))、ミクロスポルム・ギプセウム(Microsporum gypseum)、T. トンズランス(tonsurans)、及びT. スーダネンセ(soudanense)である。T. インタージギターレ(interdigitale)に対して未だに報告されることがある一般的な旧式名はトリコフィトン・メンタグロフィテス(Trichophyton mentagrophytes)である。このT. メンタグロフィテス(mentagrophytes)という名称は、今やマウスの黄癬皮膚感染症の病原体に限定されており；この真菌はマウス及びマウスの鱗屑からヒトへ伝播され得るが、一般的に皮膚に感染し、爪には感染しない。
原因となる他の病原体としては、カンジダ及び非皮膚糸状カビ、特にカビ世代(mold generation)スキタリジウム(Scytalidium)(名称は最近ネオスキタリジウム(Neoscytalidium)に変わった)、スコプラリオプシス(Scopulariopsis)及びアスペルギルス(Aspergillus)のメンバーが挙げられる。手を水に浸すことが多い人々においてはカンジダが主に手指の爪真菌症を引き起こす。スキタリジウム(Scytalidium)は主に熱帯の人々を冒すが、彼らが後に温帯気候の地域に移動してもスキタリジウムは存続する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原因となる全ての病原体は、ある一定の有毒ガス、例えばオゾン、窒素酸化物、及び同様の反応物質に感受性である。流体及び固体物質も同様の有益な抗病原特性を有すると理解されている。しかしながら、爪真菌症を治療するための該抗病原物質の使用に伴ういくつかの問題がある。爪床自体は、治療ガス及び有益な抗病原物質に対してバリアとして作用し得る。従って、有利な効果のために物質が爪床及び同様の生理的構造体を横切り、包囲し及び／又はそれらに入ることを可能にする、爪真菌症の治療のためのシステム及び方法が必要である。
有効で、短い治療時間しか必要とせず、かつ従来技術の望ましくない副作用のない、爪真菌症の局所的な治療装置及び治療方法に対する満たされていない医学的必要性も残っている。多くの化合物が抗真菌(静真菌又は殺真菌)特性を示し、それらをクリーム、ローション、ゲル、溶液等に組み込むことができる。しかしながら、局所に(すなわち、爪に直接)適用された抗真菌化合物は、真菌をその元から殺すために十分かつ一貫して爪床に浸透するわけではなく、有効でない場合もある。
従って、爪真菌症を治療するためのさらなる又は改善された装置及び方法が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概要
本開示は、爪真菌症を治療するためのレドックスガス溶液の送達を含むシステム及び方法であって、レドックスガス溶液が、ペルフルオロカーボン液に溶解した反応種を含む、システム及び方法を提供する。
一例示実施形態では、反応種は、単独又は組み合わせで、反応性酸素種、反応性窒素種、反応性塩素種、又は反応性臭素種の1つ以上を含み得る。ペルフルオロカーボン液は、ペルフルオロデカリンを含み得る。
本開示の他の利益及び利点は、下記詳細な説明から明らかになる。
システム及び方法の例示実施形態を添付図面に示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示に従う例示方法のフローチャートによる図解である。
【図２】本開示に従う例示システムの一部の断面図である。
【図３Ａ】本開示に従う例示ペルフルオロカーボン液を含む容器の断面図である。
【図３Ｂ】爪／組織にペルフルオロカーボン液を供給するためのアプリケーターを含む、図3Aに示す容器のキャップの断面図である。
【図３Ｃ】図3Bに示すアプリケーターを用いる爪／組織へのペルフルオロカーボン液の例示適用の斜視図である。
【図４】本開示に従ってペルフルオロカーボン液が適用された爪／組織に近接する例示プラズマ発生装置の部分概略図である。
【図５Ａ】本開示に従う例示足指クリップアプリケーターの斜視図である。
【図５Ｂ】図5Aに示す例示足指クリップアプリケーターの部分断面図である。
【図６】本開示に従う代替例示治療システム実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明
本発明の実施形態及び種々の代替形態について説明する。当業者は、本明細書の教示を前提として、本発明から逸脱せずに存在する多くの代替形態及び等価形態を認めるであろう。従って、本発明は、本明細書又は以下に示す説明によって制限されないものとする。
システム及び方法の1つ以上の具体的実施形態を以下に記載する。これらの記載実施形態は、本開示の単なる例示である。さらに、これらの例示実施形態の簡潔な説明を提供するための努力において、実際の実行の全ての特徴を本明細書に記載できるわけではない。当然のことながら、このようないずれの実際の実行の開発においても、任意の工学又は設計プロジェクトにおけるように、多くの実行時固有事項を決定して、開発者固有の目標、例えば、実行毎に異なり得るシステム関連及びビジネス関連制約の順守を達成しなければならない。さらに、当然のことながら、このような開発努力は複雑で時間のかかることがあるが、それにもかかわらず、この開示の利益を有する当業者にとっては設計、製作、及び製造の日常的な仕事であろう。
さらに、明瞭さ及び便宜のためだけに、限定ではなく、本開示は(図面を含めて)、この開示に関連する事象及び／又は環境の唯一の態様の典型的な代表例について述べる。当業者は、本明細書の教示を前提として、この開示に関連するさらなる該態様、事象及び／又は環境、例えば、記載装置の追加要素；爪真菌症治療に関連して起こる事象；その他を認めるであろう。本開示に関連する該態様は本発明から逸脱せず、従って、本開示に関連する事象及び環境の明記された特定の態様によって本発明を限定すべきでないことが意図される。
【００１０】
次に図面を参照すると、図は、例示治療システム及び方法を示す。図1に示すように、システムは、爪真菌症を治療するためのレドックスガス溶液の送達を提供し、このレドックスガス溶液は、ペルフルオロカーボン液に溶解した反応種を含む。ペルフルオロカーボン液は、ステップ10で爪／組織に適用される。次に、ステップ20で、爪／組織に近接してプラズマガスが発生する。プラズマガスは、ペルフルオロカーボン液に溶解してレドックスガス溶液を形成する反応種を形成する。このプロセスは、十分なレドックスガス溶液が生成されて爪／組織の真菌を根絶するまで繰り返し又は持続し得る。ステップ30を参照されたい。
一例示実施形態では、反応種は、単独又は組み合わせで、反応性酸素種、反応性窒素種、反応性塩素種、又は反応性臭素種の1つ以上を含み得る。反応種は、非熱プラズマ装置の使用によって形成可能であり、又は他の方法で供給可能である。
図2に示すように、接地電極50に近接してプラズマ40が形成され得る。プラズマは、反応種60、70を形成する。反応種60、70は、爪／組織100の表面90に適用されるペルフルオロカーボン液80に溶解する。反応種60、70を含むレドックスガス溶液が爪／組織床中に拡散し、その中にいる真菌を根絶する。図2に示すように、プラズマ発生装置は接地電極50を含む。さらに、装置は、2つの電極間に引加される十分に高い電圧パルスを含む。電極の一方は接地電極50であり、電極の少なくとも1つは、プラズマ発生のため絶縁されている(明瞭さのため図2には示していない)。
【００１１】
ペルフルオロカーボン液(PFC)／他の促進物質
ペルフルオロカーボン液は、ペルフルオロデカリンを含んでよい。ペルフルオロデカリン及び他の適切なペルフルオロカーボン液は、望ましい湿潤特性、ガス吸収特性及び拡散特性を有する。
ペルフルオロカーボン(PFC)、フルオロカーボン、又はペルフルオロ化学薬品(これらの用語は互換的に使用可能である)液は、液体炭化水素から全ての水素原子をフッ素原子で置き換えることによって形式的に誘導される。この分類の化合物は、C-F結合の著しい安定性のため、極端に、化学的、生物学的、及び生理学的に不活性であるというその性質を特徴とする。C-F結合は、有機化学で遭遇する最強結合であり、数個のフッ素原子が同じ炭素原子上に存在するとその強度がさらに増す。フッ素の存在は、C-C結合の強度さえ強化する。
PFC液は、一般的に透明、無色、無臭、非伝導性、かつ不燃性である。PFC液は、水の約2倍の密度であり、一般的に大量の生理学的に重要なガスを溶かすことができる。それらのガス取り込み機能のため、PFCは、ガスのキャリアとしてのみ作用し、ガスと反応せず、又はガスを生成しない。PFCは、一般的に非常に化学的に安定な化合物であり、体組織内で代謝されない。液体PFCを代謝的にも異化的(catabolically)にも修飾できる酵素系はないので、液体PFCは生理学的に不活性である。液体PFCは、疎水性でも疎油性でもある。すなわち、液体PFCは、水とも親油性液とも混和せず、一般的にそれらとエマルションを形成する。
PFCは、種々の産業で用いられる。PFCは、最初は1920年代に合成され、1940年代に産業用に開発された。PFCは、現在は網膜剥離手術で、肺用の液体換気療法で、代用血液として並びに超音波及び放射線学的イメージング剤として使用されている。PFCは、化粧品及び塗料の両分野でより容易な製品の拡散を促進するため並びに紡織業で布保護材として使用されている。
【００１２】
本明細書で使用する用語「ペルフルオロカーボン液」又は「PFC液」には、全ての(又は本質的に全ての)水素原子がフッ素原子と置き換えられている有機化合物が含まれ得る。代表的なペルフルオロ化液としては、環式及び非環式ペルフルオロアルカン、環式及び非環式ペルフルオロアミン、環式及び非環式ペルフルオロエーテル、環式及び非環式ペルフルオロアミノエーテル、並びにその任意の混合物が挙げられる。
ペルフルオロ化液の具体例としては、ペルフルオロペンタン、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロヘプタン、ペルフルオロオクタン、ペルフルオロデカリン、ペルフルオロメチルシクロヘキサン、ペルフルオロトリブチルアミン、ペルフルオロトリアミルアミン、ペルフルオロ-N-メチルモルホリン、ペルフルオロ-N-エチルモルホリン、ペルフルオロイソプロピルモルホリン、ペルフルオロ-N-メチルピロリジン、ペルフルオロ-1,2-ビス(トリフルオロメチル)ヘキサフルオロシクロブタン、ペルフルオロ-2-ブチルテトラヒドロフラン、ペルフルオロトリエチルアミン、ペルフルオロジブチルエーテル、並びにこれら及び他のペルフルオロ化液の混合物が挙げられる。
【００１３】
ペルフルオロカーボンは、一般にガス交換を改善し、レドックスガスを運ぶための望ましい媒体である。1気圧におけるPFCは、生理食塩水が保持するより20倍多くの酸素を運ぶことができる。PFCは、爪の表面張力を下げ得る低粘度界面活性剤であり、従ってPFCは、爪構造全体に均一かつ迅速に広がり得る。低い表面張力は、表面の湿潤改善に寄与する。PFCの表面張力は一般的に25℃で測定したときに20ダイン/cm未満であり、通常は10〜20ダイン/cmである。ARDS患者の肺損傷に用いるときは、肺の表面張力は67〜75ダイン/cmであることが知られている。PFCを伴う肺においては、表面張力はわずかに18ダイン/cmであり、このことが肺胞虚脱を予防し、肺胞開口圧を下げるのに役立つ。
PFCは、水を移動させ、当該領域に循環させることができ、そこではガス交換が減少する。使用PFCよりデブリが軽ければPFCはデブリを洗い流すこともできる。PFCは、身体によって取り込まれず、有毒代謝物に分解されない。
【００１４】
ペルフルオロカーボン液は、炭素に結合したフッ素を高レベル含有する化合物であり得、106°F(41.1℃)以下で液体である。これらのフッ素化流体は、典型的に約0℃〜約50℃の温度範囲の作動条件下で相当量のレドックスガスを溶かすことができる。局所適用前に製造施設でペルフルオロカーボン液中に反応性ガス種を溶かすことによって、ペルフルオロカーボン液全体又は一部をレドックスガス溶液に変換することができ、この局所用組成物を使用可能形態で消費者に送達することによって、消費者は該溶液を感染部位に治療薬として適用することができる。一例示実施形態では、PFC流体は、1atm及び25℃で100mLの流体について少なくとも500mLの塩素ガスを溶かすことができる。別の例示実施形態では、PFC流体は、1atm及び25℃で少なくとも1200mLの塩素ガスを溶かすことができる。記載方法で用いる酸化ガス溶液は、所望の酸化ガスで飽和され得る。別の例では、PFC中のオゾン濃度は、1ppmより高いが、500ppm未満であり得る。Fluorinert(商標)流体、3M Co., St. Paul, Minn.から入手可能な5/95に発行された製品速報98-0211-8301-1(65.05)Rは、Fluorinert(商標) Electronic Fluidsにおける多くの酸化ガスの溶解度を提供している。
【００１５】
使用可能な他のペルフルオロカーボンとしては、例として、ペルフルオロカーボン、例えばフルオロヘプタン、フルオロシクロヘプタン、フルオロメチルシクロヘプタン、フルオロヘキサン、フルオロシクロヘキサン、フルオロペンタン、フルオロシクロペンタン、フルオロメチルシクロペンタン、フルオロジメチルシクロペンタン、フルオロメチルシクロブタン、フルオロジメチルシクロブタン、フルオロトリメチルシクロブタン、フルオロブタン、フルオロシクロブタン、フルオロプロパン、フルオロエーテル、フルオロポリエーテル、フルオロトリブチルアミン、フルオロトリエチルアミン、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロペンタン、ペルフルオロブタン、ペルフルオロプロパン、六フッ化硫黄、メチルペルフルオロブチルエーテル(GransilSiW 7100)又はペルフルオロ(tert-ブチルシクロヘキサン)が挙げられる。本発明では、異なるペルフルオロカーボン及びペルフルオロカーボン組成物、例えばPFCエマルション又はPFCゲルを組み合わせるペルフルオロカーボンの混合物も利用可能である。
【００１６】
他の液体が浸透促進剤／ガスキャリアの機構を達成することがあり、プラズマから抗真菌種を濃縮できるであろう。PFCに加えて、濃縮もガス交換の促進もする代替分子が使用可能であり、限定するものではないが、ニューログロビン、アポミオグロビン、ヘモグロビン、ミオグロビン、及び合成血液又は代用血液、例えばレスピロサイト(respirocyte)が挙げられる。
別の例示実施形態では、ペルフルオロカーボン又は他の液体は、共溶媒を含めて流体の所望の特定の物理的性質を改善することができる。非フッ素化炭化水素セグメントを有する半フッ素化アルカン(semifluorinated alkane)(SFA)をPFC液に加えてよい。別の例示実施形態では、該液体組成物は、複数のPFC及び／又は複数のSFAの組み合わせを含み得る。PFCs及びSFAsを組み合わせると、例えば特定の望ましい目標特性、例えば、ある一定の密度、粘度、親油性又は色素等の特定活性成分に対する可溶能を達成するのに役立ち得る。SFAは、本質的にレドックスガスと非反応性であり得る。SFAは、PFC中のレドックスガスの溶解度を低減させることもない。一例示実施形態では、F4H5、F4H6、F4H8、F6H6及びF6H8を含むSFAの群から1種以上の有用なSFAを選択可能である。
【００１７】
レドックスガス溶液
一例示実施形態では、ペルフルオロカーボン液は、プラズマ発生装置によって生成された抗病原物質を吸収する。例えば、図2を参照されたい。一例示態様では、ペルフルオロカーボン液に溶解しているガス状の反応性酸素種又は反応性窒素種又は反応性塩素／臭素種を含有する溶液を用いて爪真菌症治療を増強する。
便宜上のためだけに、限定ではなく、ペルフルオロカーボン液に溶解したガス状の反応性酸素種又は反応性窒素種又は反応性塩素／臭素種を含有する溶液を本明細書では「レドックスガス溶液」と呼ぶものとする。
別の例示実施形態によれば、爪真菌症治療システム及び方法に、局所用組成物を含めて、現在の局所真菌治療の1つ以上の欠点を克服する。一態様では、局所用組成物は、レドックスガス溶液を含み得る。
【００１８】
別の態様では、さらなる例示実施形態は、爪真菌症のような真菌感染症の治療方法であって、皮膚又は爪の表面をペルフルオロカーボン液と接触させ、このペルフルオロカーボン液の少なくとも一部をレドックスガス溶液に変換することを含む方法を提供する。別の態様では、該方法は、治療すべき爪真菌症のような真菌感染症の部位に近接するペルフルオロカーボン液にレドックスガスを溶かすステップを含む。別の例示実施形態では、レドックスガスは、非熱プラズマ治療ステップ中に形成される。
別の例示実施形態によれば、爪真菌症のような真菌感染症のための第1及び第2の治療ベクターを提供する。この場合、第1のベクターは、非熱プラズマ治療ステップの結果として形成されるレドックスガスを含み、第2のベクターはレドックスガス溶液を含む。
【００１９】
プラスマ発生装置
別の例示実施形態によれば、プラズマ発生装置は、爪又は皮膚の治療すべき部位に近接する抗菌性プラズマ種を作り出すことができる。
本明細書で使用する場合、用語「抗菌性」は、微生物を滅ぼし、それらの発達を妨げ、又はそれらの病原作用を抑制する傾向があることを意味し、限定するものではないが、抗細菌又は抗真菌特性が挙げられる。
プラズマは、典型的にガスより反応性が高い多くの化学種を含有するガス様物質相である。プラズマ発生装置は、電気エネルギー及び事前に選択したガス(典型的に空気、アルゴン又はヘリウム)を、電場、エネルギー電子及び抗菌療法に好ましい化学に変える。
大気圧及び大気温度でプラズマ発生装置のために利用されている多数の技術がある。大気圧における非熱プラズマガスは、マイクロ波誘導プラズマシステム、誘電体バリア放電(DBD)、コロナ放電、グライディングアーク放電、及び大気圧プラズマジェットによって発生されている。これにより米国特許第7,572,998号は、参照によって全ての目的でその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。この‘998特許は、排他的ではないが、いくつかの役立ち得る代表的なプラズマ発生器について記載している。
【００２０】
図4に示すように、プラズマ発生装置110は、電源120及びプラズマガス流出物150の持続時間と強度の両方を制御するための電気制御回路の両方に電気的に接続されている。この電気システムは、典型的には1〜60kHzの周波数で2〜20kVの高電圧交流を発生させ得る。電力消費は、0.05W〜10.0Wの範囲であり得る。高電圧電極130は、薄い水晶板135(例えば、約1mmの厚さ)で覆われた円筒形銅ブロックを含んでよい。ステンレススチール織り金網を水晶板135の隣に配置して、接地電極140として用いてよい。例えば、0.5mmの金網径及び1cm2当たり8×8メッシュの網目を用いてよい。
誘電体バリア放電(DBD)の変形形態である表面マイクロ放電(SMD)は、周囲条件で安定したプラズマを引き起こす用途におけるプラズマ発生装置として有利だと証明し得る。SMDは、高圧電極が誘電層によって接地電極から分離しているDBD構造である。強引に電流が電気絶縁体(例えば、ガラス)を通されてプラズマを作り出すので、誘電体バリア放電という用語を使用し得る。SMDでは、荷電粒子を接地金属電極の周りのプラズマ発生領域に閉じ込めることができる。以下のいくつかの理由でSMDは望ましい反応性化学種源であり得る：接地電極のため、治療される身体部位は高電圧電極から電気的に絶縁される；放電は、隣接ガス温度をわずかに、例えば、数度だけ高める非熱的である；例えば、電極サイズと入力電力を変えることによって、簡単に装置を拡大縮小できる；及び放電は、例えば、希ガス混合物を必要とせずに周囲空気内で作動し得る。SMD装置は、Gravesら及びMorfillらによる一連の論文にさらに記載されている。
【００２１】
非熱プラズマにおいて多数の反応性酸素種(ROS)及び反応性窒素種(RNS)が発生し得る。治療表面におけるプラズマ流出物の活性内容物としては、例えば、一重項酸素(1O2)、水酸化物(OH)、過酸化水素(H2O2)、オゾン(O3)、亜酸化窒素(N2O)、二酸化窒素(NO2)並びに空気構成要素の他の励起分子、例えば、HNO2、NO3、HNO3及びN2O5等の他の反応性窒素種及び反応性酸素種が挙げられる。これらの化学に伴う副反応も爪ケラチンとして有益な液体及び固体を発生させることがあり、爪内の水は、治療完了後に長く抗真菌特性を維持することができる。荷電粒子、電場及びUV光もプラズマによって生成され得る。イオン化ガスは、一般的に非常に短時間(例えば、1秒未満)しか持続しないが、フリーラジカル並びに電気的に中性である反応性酸素種及び窒素種は、真菌、細菌及びそれらの胞子を滅ぼす際に有効であるのに十分長く−おそらくソースから多数メートル離れるまで−持続し得る。これらのフリーラジカルは、微生物の重要な脂質、タンパク質及び核酸内容を変性させ、究極的に細胞死を引き起こす。研究により、真菌の成長遅延及び真菌の死を引き起こす際にプラズマガス並びにオゾン若しくは過酸化水素蒸気等の窒素及び酸素のフリーラジカル又はこれらの組み合わせの有効性が実証された。プラズマプロセスの副生物は、水(H2O)及び二酸化炭素(CO2)である。Kogelschatz及び共同研究者は、空気DBDの放電特性及び化学に関する初期の研究を行なった。さらに最近、Y. Sakiyamaらは、SMD装置のプラズマ化学モデルを作製して、それが作り出す反応性中性種の動力学を決定した。
【００２２】
直接モード又は間接モードの2つの手段で非熱プラズマガス流出物を治療部位に向けることができる。直接モード(図4参照)は、ほとんどの装置で約0.0mm〜約5.0mmであり得る可視プラズマ領域放電又はプルーム内に治療部位を置く。直接モードでは、反応性中性種に加えて、UV光、一部の荷電粒子及び電場が直接、ペルフルオロカーボン170が適用され得る治療表面160に到達し得る。間接モードは、約5.0mm〜約1.0メートル離れた所に治療表面を有し得る。従って、荷電粒子及び電場は、消散又は減衰してしまうことがあり、治療表面に到達しないことがある。間接モードは、ガス送達システムから利益を得、このシステムでは、プラズマガス流出物は、抗菌剤の入力、送達及び出力用の配管、インラインファン、コネクター、ポート等で治療表面に向けられる。すなわち、単純な拡散又は強制空気流が反応種の爪床への送達を促進することができ、そこで非熱プラズマ流出物又はガス組成物が抗菌剤として作用する。
治療は、所定又は所望の時間行なってよい。抗菌剤は、爪構造内の真菌の全て又は一部の有効な死滅を達成するのに十分な時間適用可能である。例えば、適用の十分な時間は、約10秒〜約4時間の時間であり得る。一例示実施形態では、抗菌剤を約1分〜約15分の時間適用してよい。さらに別の例示実施形態では、抗菌剤を約5分〜約20分の時間適用してよい。さらなる例示実施形態では、抗菌剤を約30分〜約1時間の時間適用してよい。他の例示実施形態では、抗菌剤の適用は事実上周期的であってよく、この場合、電気制御回路が装置を、例えば、所定時間(例えば30分〜1時間の治療時間で50%デューティサイクル(1分オン／1分オフ))周期的にオン及びオフする。
【００２３】
ガス種
非熱プラズマ発生器によって生成されない他の反応性ガスがレドックスガス溶液の作製に役立つことがある。このような他の反応性ガスには、ガスもペルフルオロカーボン流体に容易に溶ける、物質(例えば、皮膚又は爪)の中又はその表面上の病原体を根絶する反応を直接引き起こすか又は活発に誘発することができるいずれのガスも含まれる。該ガスとしては、例えば、メタンチオール、臭素、塩素、一酸化窒素、オゾン、二酸化塩素、及び／又は二酸化硫黄が挙げられる。反応性酸素種及び反応性窒素種は、酸化還元生化学(レドックス生化学とも呼ばれる)で中心的役割を果たし、動物と植物の両方の免疫反応において活性である。表1に列挙する反応性酸素／窒素／塩素／臭素又は硫黄種は、レドックスガス溶液の作製に役立ち得る。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
グレーブス(Graves) RONS 総説 2012
レドックスガスは、それらのガス形態で購入可能であるが、それらの相対的に高い蒸気圧のため、貯蔵のために高価な密封加圧タンクを必要とする。レドックス試薬は、取り扱いの便利さ及び対費用効果を与えるため、次亜臭素酸(次亜塩素酸ナトリウムから生成される)、過酸化水素、又は硝酸のような水溶液の状態で作製されることが多い。しかしながら、これらの水溶液は、それらのガス状対応物より反応性が低く、現場でレドックス反応を完了するために高温及びかなりの時間を必要とすることが多い。
いずれの従来技術(例えば、散布又はガス圧入又は単純拡散)によってもレドックスガスをペルフルオロカーボン液に添加してレドックスガス溶液を作製することができる。該レドックスガス溶液は、その最も活性な非加水分解状態で酸化又は還元ガスの安定溶液を送達し、取り扱いの便利さ及び対費用効果をも与える手段を提供する。
真菌による爪感染症の効果的治療は、レドックスガスをペルフルオロカーボン液と混ぜ合わせ、次にこのレドックスガス溶液を、それが爪甲に浸透し、爪床に存在する病原体を不活化するように、局所に適用することによってもたらされ得る。
【００２６】
爪の真菌の処置方法は、下記ステップ：レドックスガス溶液を調製するステップ及びこのレドックスガス溶液を感染爪に適用するステップを含み得る。アプリケーターを用いて感染爪をコーティングすることができる。
図3A〜3Cに示すように、一例示実施形態では、レドックスガス溶液180は、ペルフルオロデカリンに飽和するまで溶かした二酸化塩素を含むことができ、爪真菌症の局所治療薬として容器190に供給され得る。溶液は、治療薬として最小限80ppmの二酸化塩素を有し得る。この溶液による感染爪の治療は、アプリケーター200(例えば容器190のキャップ210に連結された)を用いて爪230の上及び周りにコーティング220を広げることを含む。一実施形態では、このような適用に一連の逐次治療を含めて、爪の美的外観を改善し、真菌感染を滅ぼし、健康な爪の成長を促す。別の実施形態では、最小限60日間1日1回溶液を適用して真菌を不活化してよい。別の実施形態では、溶液を1週間に1回適用して、真菌又は真菌胞子による爪マトリックスの再感染を予防することができる。
【００２７】
或いは、治療部位にペルフルオロカーボン液を局所適用してから、プラズマ発生装置によって作り出されるガス等のレドックスガスで該部位を処置することによって、皮膚又は爪の部位でレドックスガス溶液を生成してよい。図2及び4に示すように、例として、非熱プラズマ装置による治療直前に、爪の内外での抗真菌ガスの浸透を増強するのに十分な量でペルフルオロカーボン液を適用することができる。非熱プラズマ装置は、抗真菌特性を有するガス状の反応性酸素種及び反応性窒素種の現場生成を可能にする。
一実施形態では、レドックスガス促進物質として作用するようにペルフルオロデカリンを感染爪に予め適用する。次に、図5A及び5Bに示すように、プラズマ発生装置320を組み入れた足指クリップ300を感染足指に取り付けて、30分の治療プロトコルを開始し、電気エネルギー及び空気を用いて抗真菌ガス310を発生させる。この治療は、爪の美的外観を改善し、真菌感染を滅ぼし、健康な爪の成長を促すための一連の逐次治療として遂行可能である。ペルフルオロデカリンは、爪床とプラズマ発生装置との間のガス交換を増強し、抗真菌ガスが高密度爪甲にさらに効率的に浸透できるようにする。
【００２８】
別の例示実施形態では、予め調製したレドックスガス溶液を治療部位に適用し、非熱プラズマ治療の使用を通じて追加治療を施し、それによって治療部位に追加のレドックスガス種を補充又は添加することができる。図6に示すように、プラズマ発生装置400に、蓋又はドア420を有するチャンバー410を含めてよく、このチャンバーの中に、プラズマ源440に近接した治療のため足430を入れてよい。開始／停止ボタン又はスイッチ460を押すことによって駆動されるタイマーを含む制御回路を用いて所定量の時間にわたってプラズマを供給することができる。
別の例示実施形態では、本方法は、足上の病原体を滅ぼし、足の他の部分に存在する病原体による爪の再感染の予防に役立つように、足全体に沿って罹患爪をコーティングすることを含む。
治療中に用いるレドックスガス溶液は、酸化又は還元ガスの安定溶液をその最も活性名非加水分解状態で送達する手段をもたらすことができる。さらに、レドックスガス溶液は、超低表面張力媒体(一般的に約15ダイン/cmのオーダー)を供給し、それによって酸化ガス溶液が爪又は皮膚感染と効果的に接触し、爪又は皮膚感染に完全に浸透できるようにするという利点を提供することができる。
さらに、PFCは、抗菌ガスを現場生成する非熱プラズマ装置と、微生物が存在する爪バリアとの間のガス交換の改善をもたらすことによって、ガス促進物として作用することができる。PFCは、活性殺真菌ガスの、指爪及び足指爪のケラチンマトリックスに効果的に浸透する能力、例えばマトリックスのより深い領域でさえ治療的に適切な濃度を生じさせる能力を増強する。
【実施例】
【００２９】
本発明のより良い理解に役立つように下記実施例を提供する。これらの実施例を本発明の全ての実施形態の排他的編集物として解釈すべきでなく、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでない。
【００３０】
ペルフルオロデカリン(PFD)促進物及びSMDプラズマ発生装置を用る、牛蹄を介した紅色白癬菌(T. rubrum)の根絶
インビトロ試験モデルは、文献で確立されている代用爪モデルである牛蹄ディスクを使用する。それを改変フランツ型(Franz-type)拡散セルと共に用いて、閉じたチャンバー内で蹄の真菌汚染側を単離し、治療経路が確実に蹄バリアを通るようにする。100ulの懸濁液から成る各蹄ディスクの上に等量の紅色白癬菌をピペットを用いて滴下する。次に各蹄ディスクを真菌側を下にして改変フランツセルに入れ、Oリングでシールする。次に各蹄を45分間プラズマ処理する。この場合の蹄ディスクの平均厚は0.35mmである。8つの蹄ディスクを以下のように処理した。
a.  いずれの処理をもせずに洗浄管に直接入れるコントロール。
b.  2つのPFDのみの蹄は、真菌と反対側の蹄上にピペットで直接滴下された100ulのPFDを有した。これを45分間蹄内で静置させた後に洗浄管に入れた。
c.  2つのプラズマ処理のみの蹄は、ちょうど45分のプラズマ処理を受けた。
d.  3つのPFDを伴うプラズマ処理蹄は、プラズマ処理を施す直前(すなわち、湿っている間に)真菌と反対側の蹄の上にペレットで直接滴下された100ulのPFDを有した。
処理後、各蹄は、洗浄、希釈、プレーティング及びインキュベーションから成る真菌採取プロトコルを経た。数日のインキュベーション後の結果は、コントロール蹄プレートのコロニー数が約24,000,000であった。PFDのみで処理した2つの蹄は、コントロールに比べてコロニーが7%及び28%減少した。45分のプラズマのみで処理した2つの蹄は、コントロールに比べてコロニーが84%及び88%減少し、全く予想外なことに、PFDと45分のプラズマ処理の両方で治療した3つの蹄は、1つの蹄では94%のコロニー減少及び他の2つの蹄ではコロニーがないか又は100%の減少を示した。
【００３１】
皮膚／爪へのPFCの適用
感染部位とペルフルオロカーボンの接触は、種々の手段で起こり得る。ペルフルオロカーボンは、ドロッパー、泡チップスワブ、綿チップスワブ又はスポンジアプリケーターで適用可能である。泡又はゲル製剤でペルフルオロカーボンを噴霧又は圧搾してよい。
感染部位をペルフルオロカーボンと接触させるためのさらなる装置は、その組成物にペルフルオロカーボン液を含むガス透過性膜から成り、プラズマ装置と感染症との間のプラズマ反応種の迅速な増強された均一の移動を可能にする。感染症とペルフルオロカーボン膜の接触(例えば、包帯、絆創膏、パッチ等)は、治療部位を明確化することができる。ガス透過性膜組成物は、セラミック、ポリマー、織り基材、不織基材、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、フルオロカーボンポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ビニル、プラスチック、金属、合金、鉱物、非金属鉱物、木材、繊維、布、ガラス、及びヒドロゲルから選択される少なくとも1つの材料を含む。一実施形態では、膜バリアは、有効量のペルフルオロカーボンを含有し、包帯として働くシリコーン組成物である。爪の治療では、膜は、感染指全体に容易に滑らせ得る足指又は手指サック形状で製造可能である。
【００３２】
PFCへの抗真菌ガスの負荷
製造施設においてPFCに抗真菌ガスを負荷してよい。或いは、患者が自宅でPFCに「負荷」してから、それを患者自身の足爪に適用できるように、家庭用装置を提供することができる。負荷は、自宅で患者が適用する前にプラズマ装置及び／又は純粋ガスキャニスター(NO、オゾン、H2O2等)等を用いて行なうことができる。記載されているように、PFCの感染部位への適用後にPFCに抗真菌ガスを負荷する他の手段(例えば、プラズマ装置以外)がある。一実施形態では、純粋ガスキャニスター(NO、オゾン、H2O2等)を使用し得る。別の実施形態では、二次化学反応がガスを作り出すことがある。レドックスガスはそれらのガス形態で購入可能であるが、相当高い蒸気圧を有し、貯蔵のために高価な密封及び加圧タンクを必要とする。取り扱いの便利さ及び対費用効果を与えるため、レドックス試薬は、次亜塩素酸(次亜塩素酸ナトリウムから生成される)、過酸化水素、又は硝酸のような水溶液の状態で作製されることが多い。しかしながら、これらの水溶液は、それらのガス状対応物より反応性が低く、現場でレドックス反応を完了するために高温及びかなりの時間を必要とすることが多い。
この場合もやはり、いずれの従来技術(例えば、散布又はガス圧入又は単純拡散)によってもレドックスガスをペルフルオロカーボン液に添加してレドックスガス溶液を作製することができる。該レドックスガス溶液は、その最も活性な非加水分解状態で酸化又は還元ガスの安定溶液を送達し、取り扱いの便利さ及び対費用効果をも与える手段を提供する。
【００３３】
滅菌及び他の療法
記載システム及び方法の使用は、創傷の滅菌及び治癒を促進し、耳感染症を治療し、医療装置の滅菌を改善し、歯の感染症を治療し、ざ瘡及び他の種々の皮膚感染症を治療し、出血停止を促し、手の消毒衛生を改善し、又は皮膚、食道若しくは結腸癌を治療することもできる。獣医の動物の健康においても全てのこのような記載用途のために記載システム及び方法を使用することができる。
一実施形態では、アイテムの滅菌又は除染方法は、下記ステップ：(a)滅菌すべきアイテムをペルフルオロカーボン液層でコーティングして、ペルフルオロカーボン液をアイテムに近接させるステップ；(b)液体フルオロカーボンとアイテム外部の両方が前記プラズマの反応成分にさらされるように、ガス状プラズマをアイテムの周りに発生させるステップ；及び(c)プラズマから発生された活性滅菌種が滅菌を達成し、存在するいずれの微生物をも滅ぼすのに十分な時間、前記プラズマ内でアイテムを維持するステップを含む。
別の実施形態では、反応種を含むPFCを用いて液体又はガスの除染が起こり得る。例としては、限定するものではないが、PFC／反応種溶液を用いて、透析機の助けを借りて血液中の微生物を排除すること、及び従来法を用いる空気の滅菌を改善することがある。
【００３４】
前述の記載は、本発明の単なる例示であることを理解すべきである。本開示の利益を有する当業者は、本発明から逸脱することなく種々の代替形態及び変更形態を考え出すことができる。従って、本発明は、該代替形態、変更形態及び変化を包含するように意図される。
本開示の特定の例示実施形態を記載することができる。当然に、該実施形態は、形態及び内容の変更が可能であり、排他的でない。すなわち、本明細書の記載を考慮して本開示の追加態様、及び追加実施形態を理解することになり、かつ述べることができる。さらに、本発明は種々の変更及び代替形態を受け入れる余地がありながら、具体的実施形態が例として図面に示され、本明細書で詳述されることになる。しかしながら、本発明は、開示した特定の形態に限定される意図でないことを理解すべきである。どちらかといえば、本発明は、本発明の精神及び範囲内に入る全ての変更形態、等価形態及び代替形態を網羅するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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