УСТРОЙСТВО ДЛЯ УХОДА ЗА КОЖЕЙ И СПОСОБ ДОСТАВКИ АКТИВНОГО ИНГРЕДИЕНТА ВНУТРЬ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА ПОСРЕДСТВОМ ИОНТОФОРЕЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТРИЦЫ ЭЛЕКТРОДОВ
DEVICE FOR SKIN CARE AND METHOD FOR DELIVERING THE ACTIVE INGREDIENT INTO HUMAN SKIN BY MEANS OF IONTOPHORESIS USING A MATRIX OF ELECTRODES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для ухода за кожей и способу доставки активного ингредиента внутрь кожи человека посредством ионтофореза с использованием матрицы электродов. Электроды выполнены с возможностью присоединения к коже человека для приложения электрического поля к коже человека, чтобы, таким образом, обеспечить доставку активного ингредиента в форме ионов внутрь кожи человека.
Уровень техники
Ионтофорез - это физический процесс, в котором ионы диффузно текут в среде под действием приложенного электрического поля. Ионтофорез может быть использован в терапевтических целях посредством приложения электрического тока к коже с использованием пары электродов. На коже могут находиться активный ингредиент и растворитель для упомянутого активного ингредиента, причем положительно заряженный электрод, называемый анодом, будет отталкивать положительно заряженные химические частицы, а отрицательно заряженный электрод, называемый катодом, будет отталкивать отрицательно заряженный частицы внутрь кожи.
Для использования в ионтофорезе были разработаны электроды, в которых первый электрод в частности выполнен с возможностью применения в качестве анода, а второй электрод в частности выполнен с возможностью применения в качестве катода. В процессе использования между анодом и катодом может быть установлен небольшой электрический ток для стимуляции прохождения ионов через неповрежденную кожу.
Несмотря на то что ионтофорез оказался эффективной технологией для электродвижущего введения лекарственного средства, известное использование первого и второго электрода обладает рядом недостатков. Первым недостатком является тот факт, что в процессе приложения электрического поля к коже, рН кожи может изменяться в контактной области между кожей и электродами. В зависимости от продолжительности ионтофореза и уровня электрического поля, приложенного к коже человека, рН кожи может соответственно увеличиваться/уменьшаться на аноде/катоде до уровней, которые могут быть неприемлемыми и которые могут привести к раздражению кожи. Тот факт, что рН может существенно изменяться в процессе применения ионтофореза, означает, что применение ионтофореза включает компромисс в том, что интенсивность используемого тока и период времени, в течение которого применяется ионтофорез, не могут превышать определенный порог в отношении переносимости ионтофореза для кожи человека.
Это, в частности, проблематично потому, что одним из применений в терапевтических целях, для которых ионтофорез является в частности целесообразным, является нанесение противовоспалительных препаратов.
Сопутствующая проблема ионтофореза с использованием пары электродов заключается в том, что электроды подвергаются воздействию воздуха, что может привести к повышенному окислению электродов. Это может привести к тому, что пара электродов больше не может быть использована вследствие высокого уровня окисления по меньшей мере одного из двух электродов.
В свете вышеупомянутых наблюдений, задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для применения ионтофореза для устранения недостатков способов и систем уровня техники.
Раскрытие сущности изобретения
Согласно своему первому аспекту, настоящее изобретение относится к устройству для ухода за кожей, выполненному с возможностью доставки активного ингредиента внутрь кожи человека посредством ионтофореза, причем устройство имеет электроды для создания электрического поля на коже человека, при этом устройство содержит матрицу из n электродов с по меньшей мере первым и вторым, причем устройство выполнено с возможностью последовательного создания электрического поля между парами электродов, образованными первым электродом и вторым электродом упомянутой матрицы из n электродов, при этом устройство выполнено с возможностью образования следующей пары электродов, включающей один из электродов предыдущей пары электродов и дополнительный электрод, выбранный из матрицы из n электродов, причем устройство выполнено с возможностью инвертирования полярности электрода, используемого как в предыдущей паре, так и в следующей паре, перед созданием электрического поля посредством следующей пары электродов.
Заявителями было обнаружено, что использование матрицы из электродов, имеющей по меньшей мере три электрода, в которой первый, второй и третий электроды последовательно используются для приложения электрического поля, неожиданно приводит к тому, что каждый из электродов последовательно служит анодом, катодом, анодом и так далее. Первый полезный эффект заключается в том, что рН кожи, контактирующей с каждым из электродов, изменяется во время использования электрода, например, в качестве анода, однако затем рН может вернуться к нормальному значению посредством электрода, используемого во второй функции, как например в качестве катода. Перемена полярности электродов может предотвратить чрезмерное изменение рН в контактной области между электродом и кожей человека.
Связанный с этим полезный эффект заключается в том, что окисление одного из пары электродов ограничивается вследствие того факта, что полярность изменяют. Это означает, что сборка электродов согласно настоящему изобретению может использоваться в течение более длительного промежутка времени без потери своей функциональности.
Согласно своему второму аспекту, изобретение относится к способу доставки активного ингредиента внутрь кожи человека посредством ионтофореза, причем активный ингредиент имеет форму ионов для обеспечения возможности ввода активного ингредиента внутрь кожи посредством электрического поля, при этом упомянутый способ включает использование матрицы из n электродов, где n представляет собой целое число, равное или большее 2, причем матрица из электродов выполнена с возможностью присоединения к коже человека для приложения электрического поля к коже человека.
Краткое описание чертежей
Признаки и преимущества настоящего изобретения ясны из подробного описания примерных вариантов осуществления изобретения, которое ссылающееся на чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан первый примерный вариант осуществления устройства для ухода за кожей, имеющего первый, второй и третий электрод,
на фиг. 2 схематично показано вращающееся электрическое поле между первым, вторым и третьим электродом,
на фиг. 3 схематически показано полное сопротивление кожи при применении ионтофореза с использованием сборки из первого и второго электрода,
на фиг. 4 схематически показано полное сопротивление кожи при применении ионтофореза с использованием матрицы электродов с первым, вторым и третьим электродом,
на фиг. 5 показана упрощенная модель динамического полного сопротивления кожи,
на фиг. 6 схематично показана электрическая схема системы, выполненной для ионтофореза с использованием первого, второго и третьего электрода,
на фиг. 7 показана электрическая схема с фиг. 6 в случае, когда электрод С отсоединен,
на фиг. 8 показана электрическая схема с фиг. 6, в случае, когда электрод В отсоединен,
на фиг. 9 показан результат, полученный с использованием устройства, в котором ионтофорез имеет первый, второй и третий электрод, при этом показано процентное содержание активного ингредиента, прошедшего через мембрану, в течение предварительно заданного промежутка времени,
на фиг. 10 показана интенсивность тока, используемого в системе для ионтофореза, в течение предварительно заданного периода времени согласно уровню техники,
на фиг. 11 показана интенсивность тока, используемого в течение некоторого времени согласно настоящему изобретению.
Для описания изобретения все технические и научные термины, используемые в данном документе, имеют то значение, которое обычно понимается специалистом в данной области техники.
Изобретение описывается в данном документе в отношении ухода за кожей, такой как кожа человека. Следует отметить, что слово "кожа" относится к любой барьерной мембране человека или животного, включая кожу или глаз, слизистую оболочку полости рта, носа, влагалища, желудочно-кишечного тракта или прямой кишки.
Ссылка делается на устройство для ухода за кожей. Под словом "устройство" понимается аппарат, используемый как таковой для ухода за кожей или в готовом и упакованном виде. Устройство может содержать руководство или инструкции, указывающие пользователю на применение устройства для кожи человека. Такие инструкции могут быть напечатаны на устройстве или они могут быть доступны на любом дополнительном упаковочном элементе.
Устройство в частности выполнено с возможностью ухода за кожей посредством подачи электроэнергии на кожу и, таким образом, для стимуляции требуемого биологического ответа ткани, на которую подается электроэнергия.
На фиг. 1 схематически показано устройство 10, предназначенное для ионтофореза с использованием сборки первого 1, второго 2 и третьего электрода 3. Первый электрод А имеет вид части круга и присоединен к электрической проводке 12 для присоединения к источнику электрической энергии (не показан на фиг. 1). Сходным образом, второй электрод В присоединен посредством электрической проводки 12 к источнику электрической энергии. Третий электрод С присоединен посредством электрической проводки 13 к источнику электрической энергии.
Согласно примеру с фиг. 1 электроды А, В и С вместе охватывают по существу круглый участок поверхности, при этом электроды А, В и С разнесены друг от друга для обеспечения возможности использования электродов в качестве электрической связи для приложения электрического поля к коже, на которой применяется устройство 10. Согласно настоящему изобретению первый электрод А и второй электрод В могут быть использованы для приложения электрического поля на кожу, на которой применяется устройство 10. В первом случае первый электрод А служит в качестве положительно заряженного анода. Второй электрод В используют в качестве отрицательно заряженного катода.
После предварительно заданного промежутка времени электрическое поле, приложенное посредством использования первого электрода А и второго электрода В, прерывают. Затем выбирают второй электрод В и третий электрод С, при этом электрическое поле прикладывают к коже с использованием второго электрода В и третьего электрода С. При приложении электрического поля второй электрод действует в качестве положительно заряженного анода, а третий электрод С действует в качестве отрицательно заряженного катода.
После предварительно заданного периода времени электрическое поле, приложенное вторым электродом В и третьим электродом С, прерывают. Затем выбирают третий электрод С и первый электрод А для приложения электрического поля к коже человека. При использовании третьего электрода С и первого электрода А, третий электрод С действует в качестве положительно заряженного анода, а первый электрод действует в качестве отрицательно заряженного катода.
Следует понимать, что при использовании устройства 10 с фиг. 1 ток всегда течет в одном и том же направлении, причем полярность каждого из первого, второго и третьего электродов изменяется с каждым изменением выбора путей электродов. Это означает, что при контакте с кожей человека, к которой присоединено устройство 10, полярность, например, первого электрода, составляет +, -, +, - и так далее. Первый полезный эффект этой меры заключается в том, что рН кожи, к которой присоединено устройство 10, не изменяется сходным образом так, как при использовании устройства для ионтофореза согласно уровню техники. Второй связанный с этим полезный эффект заключается в том, что можно предотвратить специфический износ анода или катода в системе для ионтофореза, поскольку каждый из электродов А, В и С последовательно является анодом, катодом, анодом, катодом и так далее.
В примере на фиг. 1 показано устройство 10 для ионтофореза, имеющее сборку первого 1, второго 2 и третьего электрода 3. Следует понимать, что эта сборка также может содержать 4, 5 или более электродов. Основной принцип использования такого устройства сходен в том, что электроды используются последовательно, позволяя при этом каждому из электродов менять полярность при выборе новой пары электродов из сборки электродов.
В примере на фиг. 1 три электрода 1, 2, 3 расположены с охватом по существу круглого участка поверхности. В случае использования матрицы из 4, 5 или более электродов, участок поверхности в форме, например, квадрата, прямоугольника или овала может быть охвачен посредством матрицы другого овального участка поверхности.
Согласно варианту осуществления изобретения устройство может содержать первый 1 и второй 2 электрод. В этом случае предыдущая и следующая пара электродов образуются посредством упомянутого первого и второго электрода. После использования предыдущей пары электродов прерывают электрическое поле между электродами. После этого осуществляют инвертирование полярности обоих электродов перед созданием дополнительного электрического поля между первым и вторым электродами.
В случае использования варианта осуществления с первым и вторым электродом для создания электрического поля между предыдущей парой электродов может быть использован первый электрический сигнал. После инвертирования полярности электродов, для создания электрического поля между следующей парой электродов может быть использован противоположный электрический сигнал.
На фиг. 2 схематично показаны три электрода А, В и С, при этом показан поток тока между каждым из этих электродов. Ток U может течь, когда электроды А и В выбраны для приложения электрического поля к коже человека. Со ссылкой на фиг. 2, устройство и система согласно настоящему изобретению могут быть названы системой ионтофореза путем приложения вращательного или переменного электрического поля вокруг трех или более электродов.
В системе с тремя полюсами электроды могут быть расположены, как показано ниже, где А, В и С представляют электроды в виде накладок, при этом IAB, IBC и ICA представляют ток, возникающий в результате приложенного напряжения между накладками.
Целью MPSM является приложение вращающегося поля тока путем перемены напряжения между накладками следующим образом:
На фиг. 3 и 4 схематически показано полное сопротивление кожи при применении ионтофореза с двумя электродами (фиг. 3) или тремя электродами (фиг. 4).
Полное сопротивление ZH эпидермиса является большим (порядка 100 кВт) и имеет низкую емкость (порядка 10 пФ).
Полное сопротивление ZL дермы меньше (порядка 10 кВт) при большей емкости (порядка 200 нФ).
Показанная на фиг. 5 модель представляет систему, в которой должны быть определены параметры Rs, RP и CP, причем Rs включает в себя активный ингредиент между электродом и кожей.
Система может быть сведена к электрической цепи, показанной на фиг. 6.
При этом цель является двоякой:
1. Токи IHA, IHB и IHC должны чередоваться по направлению.
2. Токи ILA, ILB и ILC в идеальном случае должны быть равны нулю, но если они ненулевые, их направление не должно чередоваться.
Создание IHA, IHB и IHC в чередующейся манере достигается путем управления напряжениями на электродах:
IHA положительный (А+, В-) с С = разомкнутая цепь
IHA отрицательный (С+, А-) с В = разомкнутая цепь
IHB положительный (В+, С-) с А = разомкнутая цепь
IHB отрицательный (А+, В-) с С = разомкнутая цепь
IHC положительный (С+, А-) с В = разомкнутая цепь
IHC отрицательный (В+, С-) с А = разомкнутая цепь
где положительное направление определяется как "от электрода внутрь кожи".
Следует заметить, что IHA положительный = IHB отрицательный.
С учетом, что полные сопротивления ZH и ZL недоступны, поскольку они являются полным сопротивлением самой кожи, возникает фундаментальная проблема, что ток ILx никогда не может быть нулевым или однополярным для биполярного тока IHx.
На фиг. 7 показана система с положительным и отрицательным током IHA. При этом положительный ток IHA с электродом "С" отсоединен. Следует отметить, что "отсоединен" здесь означает очень высокое (несколько МВт) сопротивление, подсоединенное последовательно к электроду.
В этой конфигурации ZLB и ZLC расположены последовательно, причем их комбинация параллельна ZLA. Предполагая, что ZLA = ZLB = ZLC, две трети IHA может течь в ZLA, и одна треть течет в последовательной комбинации ZLB + ZLC в показанных направлениях.
На фиг. 8 показано, что для отрицательно проходящего IHA, электрод "В" отсоединен, тогда как "С" является положительным по отношению к "А".
В этой конфигурации ZLA и ZLB расположены последовательно, и их комбинация параллельна ZLC. Таким образом, две трети ШС может течь в ZLC, и одна треть течет в последовательной комбинации ZLA + ZLB в показанных направлениях.
Важно отметить, что если предположить, что IHA = IHC, то для положительного IHA величина тока в ZLA больше тока в ZLA, когда IHA отрицателен (в два раза для ZLA = ZLB = ZLC). Таким образом, в ILA всегда имеется суммарный положительный ток, равный 1/3 IHA.
На фиг. 9 показана первая таблица с результатами при использовании устройства 10 согласно настоящему изобретению по сравнению с системой, известной из уровня техники.
На фиг. 9 посредством первой кривой 19 показано процентное содержание активного ингредиента, который может быть перенесен через мембрану, в течение периода времени около 20 часов. Как показано на фиг. 9, через мембрану смогло пройти менее 0,2% активного вещества.
Посредством кривой 91 показана система согласно настоящему изобретению в течение того же периода времени, составляющего около 20 часов. На фиг. 9 показано, что процентное содержание активного ингредиента, который мог быть перенесен, резко увеличилось приблизительно до 1,7%.
В настоящем изобретении было упомянуто использование матрицы из электродов, в которой последовательно используются пары электродов (1 - 2), (2 - 3), (3 - 1).
Альтернативно или предпочтительно, в дополнение к использованию множества электродов, может быть изменена плотность тока, который был использован между первым и вторым электродом.
Из уровня техники известно, что определенная доставка активных ингредиентов в кожу может быть увеличена путем применения предварительно заданной плотности тока. В патенте US 8,470,853 раскрыт способ лечения людей от мигрени посредством накладок, в котором упомянутые накладки используют первую плотность тока и вторую плотность тока, выбранные так, что упомянутая первая плотность тока и упомянутая вторая плотность тока по существу не раздражают кожу человека. На фиг. 10 схематично показано использование первой и второй фиксированных непрерывных плотностей тока согласно сведениям из US 8,470,853.
Согласно настоящему изобретению, использование первой и второй плотностей тока означает, что, в отличие от уровня техники, используется не фиксированная непрерывная плотность тока, а скорее импульсы, расположенные в программируемой последовательности в соответствии с требуемой дозой. Это означает, что требуемую дозу получают в зависимости от параметров, характерных для кожи человека, и от активного ингредиента, который должен быть доставлен внутрь кожи человека. На дополнительном этапе, на основе требуемой дозы для доставки активного ингредиента, получают последовательность для подачи электрических импульсов, причем длина импульсов и интенсивность импульсов позволяют варьировать дозу и позволяют адаптировать плотность тока к переносимости кожи человека. Пример такого импульсного дозирования для применения согласно настоящему изобретению показан на фиг. 11.