Система и способ ухода за кожей - RU2635477C2
Код документа: RU2635477C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее раскрытие относится к обработке эпителиальной ткани, в частности уходу за кожей. Конкретнее, настоящее раскрытие относится к улучшениям переноса составов для наружного применения в кожу, улучшениям в омоложении кожи и/или улучшений в лечении кожи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Эпителиальная ткань млекопитающих, в частности кожная ткань, образует барьер между телом млекопитающего и внешним миром. Здоровая и молодо выглядящая кожа обычно является предметом устремлений, поэтому существует непрерывная потребность спрос в усовершенствованиях в области ухода за кожей и/или омоложения кожи, как в лечебных, так и косметических целях. Предлагаемые система и способ направлены на удовлетворение этих потребностей.
Кожная ткань человека содержит слои дермы и эпидермы, при этом роговой слой является самым наружным слоем эпидермы. Пригодные технологии для обработки эпителиальной ткани могут содержать нанесение одного или более составов для наружного применения, при этом в некоторых случаях обработки используются составы для наружного применения, которые должны проходить через роговой слой и/или нижние эпителиальные слои.
Способ обеспечения увеличенного переноса составов для наружного применения в кожу и через роговой слой известен из US 2002/0062101, который раскрывает способ и устройство для передачи композиций сквозь слои эпителиальных клеток, используя импульсные переходные процессы. Способ предполагает нанесение композиции, например, на роговой слой (кожи) пациента, а затем индуцирование импульсных переходных процессов для порождения кратковременных увеличений проницаемости эпителиальной ткани, тем самым способствуя передаче композиции через слой эпителиальных клеток. Импульсный переходный процесс может генерироваться путем подвергания материала-мишени воздействию импульсного лазерного луча и абляции или быстрого нагрева материала-мишени.
Этот известный способ критически зависит от механической связи между материалом-мишенью и средой, в которой импульсный переходный процесс должен быть индуцирован. Следовательно, количество композиции, передаваемой сквозь слой эпителиальных клеток, не является ни точно известным, ни достоверным и/или контролируемым.
Помимо этого, абляция материала-мишени неизбежно производит инородные вещества, которые могут загрязнять устройство и/или объекта, проходящего терапию.
В DE 10144102 A1 раскрыты способ и устройство для трансдермального инъецирования лекарственного препарата в кожу под высоким давлением. Устройство содержит коническую камеру для текучей среды, имеющую малое отверстие на своем дистальном конце, причем лекарственный препарат должен удерживаться в ходе работы. Устройство дополнительно содержит оптический волновод, имеющий фокусирующую линзу на своем конце. Лазерный свет, испущенный оптическим волноводом, фокусируется с помощью линзы в фокус в камере для текучей среды. Плотность мощности в фокусе превышает пороговое значение для лазерно-индуцированного оптического пробоя, которое генерирует волну давления в лекарственном препарате, присутствующем в камере, выдавливая лекарственный препарат из конической камеры для текучей среды через малое отверстие на дистальном конце конической камеры для текучей среды, тем самым вводя лекарственный препарат в кожу.
В US 2011/0230826 A1 и WO 2011/115422 A2 раскрыто устройство для передачи лекарства в кожу. Устройство содержит камеру повышенного давления, содержащую жидкость для создания давления, и коническую микрокамеру для лекарства, содержащую раствор лекарства, которая содержит выходные микросопла на своем дистальном конце. Камера давления и коническая микрокамера для лекарства взаимно отделены и герметизированы с помощью упругой мембраны. Устройство дополнительно содержит лазерное устройство и линзу объектива для фокусировки лазерного луча в фокальное пятно в жидкости для создания давления в камере давления. При работе сфокусированный лазерный луч вызывает рост пузырьков и объемное расширение в герметичной камере давления, что деформирует упругую мембрану так, что мгновенное давление прикладывается посредством мембраны к раствору лекарства в конической микрокамере, чтобы позволить раствору лекарства быть инъецированным в кожу в виде микроструи жидкости, испускаемой через выходное микросопло.
В US 2011/0257584 раскрыт способ лазерного инъецирования веществ в кожную ткань. В этом способе на первом этапе в поверхности кожи, используя энергию лазера, путем абляции обеспечивают одно или более микроотверстий. На втором этапе на поверхности кожи, в которой обеспечены микроотверстия, размещают контейнер, содержащий вещество, при этом вещество контактирует с поверхностью кожи. Вещество из этого контейнера вводится в кожу через предварительно нанесенные микроотверстия путем приложения лазерной энергии к веществу, присутствующему в контейнере, посредством чего увеличение давления в контейнере выдавливает по меньшей мере часть вещества в микроотверстия.
В JP 2006325700 A раскрыто устройство для введения лекарства, в котором раствор лекарства, вводимый в биологическую ткань, удерживается и сохраняется между зондом и прилегающей биологической тканью, используя поверхностное натяжение и капиллярные силы. На поверхности раствора лекарства, удерживаемого в зонде, с помощью собирающей линзы фокусируется ультракороткий импульс лазерного луча. Импульс лазерного луча генерирует ультракороткий ударно-волновой импульс, как результат испарения раствора и образования плазмы лекарства, который излучается в биологическую ткань через раствор лекарства и переносит и вводит раствор лекарства в живые клетки биологической ткани.
В WO 00/71038 A1 раскрыто импульсное микроструйное устройство, способное производить импульсные микроструи в текучей среде и содержащее коническую камеру для текучей микросреды, имеющую на своем дистальном конце малое отверстие, диаметр которого достаточен для обеспечения микроструи требуемых размеров и характеристиками. В камере для текучей микросреды находится средство, достаточное для нагнетания давления внутри камеры для текучей микросреды для создания микроструи. В камере для текучей микросреды может присутствовать любое удобное средство для нагнетания давления, такое как насосное средство или средство для образования пузырьков на основе оптического пробоя, оптического поглощения, электрического пробоя, нагрева джоулевым теплом и акустического образования пузырьков.
Таким образом, усовершенствования в переносе составов для наружного применения в кожу являются востребованными.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложена система для обработки слоя эпителиальной ткани согласно прилагаемой формуле изобретения. Система содержит резервуар для содержания некоторого количества текучей среды, выполненный с предоставлением возможности среде, когда она содержится в резервуаре, соприкасаться с поверхностью слоя эпителиальной ткани, источник света для генерирования лазерного луча в течение по меньшей мере заданной длительности импульса, а также оптическую систему для фокусировки лазерного луча в фокальное пятно и для расположения фокального пятна в целевом положении. Целевое положение фокального пятна находится в пределах резервуара и в пределах среды, когда она содержится в резервуаре. Размер фокального пятна и мощность генерируемого лазерного луча таковы, что в фокальном пятне плотность лазерный луч имеет плотность мощности, которая превышает характеристическое пороговое значение для этой среды, выше которого при заданной длительности импульса происходит событие лазерно-индуцированного оптического пробоя (ЛИОП) в среде. Согласно изобретению при работе целевое положение находится на расстояние менее чем 3 мм от поверхности слоя эпителиальной ткани.
Таким образом, система выполнена с возможностью доставки по меньшей мере одного импульса света от источника света в резервуар, а также генерирования события ЛИОП в среде, когда она содержится в резервуаре, вызывая импульсный переходный процесс в среде для воздействия на поверхность слоя эпителиальной ткани. Импульсных переходный процесс может содержать волну сжатия, имеющую непрерывное время нарастания, ударную волну, имеющую прерывное время нарастания, серию волн сжатия или ударных волн, и/или струю текучей среды. Ударные волны, серии ударных волн и/или струи могут производиться с помощью соответствующих значений размера фокального пятна, мощности генерируемого лазерного луча, целевого положение в среде, а также вязкости среды, выбранных так, что событие ЛИОП вызывает образование пузырька в среде, который может давать кавитацию, претерпевать схлопывание (повторяющееся) и/или давать образование струи. На расстояниях от поверхности слоя эпителиальной ткани, составляющих менее чем 3 мм, эффекты, оказываемые на слой ткани, проявляются более отчетливо, при этом формируемая струя может проходить сквозь поверхность этого слоя. Кроме того, система может иметь удобный для пользователя размер. В частном варианте осуществления при работе целевое положение находится на расстоянии в диапазоне между 300 и 900 микрометрами от поверхности слоя эпителиальной ткани.
Система способствует созданию импульсного переходного процесса непосредственно в среде, так что импульсный переходный процесс и его влияние на слой эпителиальной ткани могут быть обеспечены надежными и управляемыми. Воздействие приводит к тому, что слой эпителиальной ткани становится локально неупорядоченным и/или повреждается, так что его барьерная функция нарушается, и вещество может проходить через него (легче или полностью).
Вообще лазерно-индуцированный оптический пробой (ЛИОП) происходит в средах, которые являются прозрачными или полупрозрачными для длин волн используемого лазерного луча, когда плотность мощности лазерного луча в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характеристическим для конкретной среды. Ниже порогового значения конкретная среда имеет относительно низкие линейные поглощающие свойства для конкретной длины волны лазерного луча. Выше порогового значения среда обладает сильно выраженными нелинейными поглощающими свойствами для конкретной длины волны лазерного луча, что является результатом ионизации среды и образования плазмы. Явление ЛИОП приводит к ряду механических эффектов, таких как кавитация и генерация ударных волн, которые воздействуют на среду в окрестности положения явления ЛИОП и которые могут использоваться для разрушения (по меньшей мере поверхности) слоя эпителиальной ткани.
Упомянутое пороговое значение зависит от длительности импульса лазерного луча. В частности, пороговое значение требуемой плотности мощности (в Вт/см2) уменьшается, когда увеличивается длительность импульса. Как оказалось, в подходящих средах для достижения механических эффектов, являющихся результатом явления ЛИОП, эффективность которых достаточно высока, чтобы вызвать существенные повреждения, будет достаточной длительность импульса порядка, например, 10 нс. При такой величине длительности импульса пороговое значение плотности мощности лазерного луча в фокальном пятне может составлять порядка 2*1010 Вт/см2. Для описанной длительности импульса при достаточно малом размере фокального пятна, полученном, например, с помощью линз или системы фокусировки, имеющей достаточно большую числовую апертуру, данное пороговое значение может достигаться при полной энергии импульса, составляющей лишь несколько десятых мДж, что может обеспечиваться относительно недорогостоящими лазерами. В качестве дополнительного преимущества в фокальном пятне может возникать так называемое резонансное плазменное поглощение, а это означает, что в результате явления ЛИОП по существу вся энергия лазерного луча поглощается в фокальном пятне. Благодаря этому, системы и способы, представленные в настоящем описании, могут демонстрировать относительно высокую эффективность.
Предпочтительно среда является биосовместимой для введения в организм. Среда может представлять собой гель или жидкость при нормальных рабочих условиях (например, при комнатной температуре или при температуре тела или кожи млекопитающего). Это способствует контролю над импульсным переходным процессом и позволяет создание множества событий ЛИОП по существу при идентичных условиях, поскольку среда, которая испытала воздействие события ЛИОП, может заменяться веществом, перетекающим на испытавшее воздействие место из другой части объема среды, так что эффективность среды в исходном целевом положении восстанавливается. Следует отметить, что это позволяет преодолеть недостаток проявления ЛИОП в твердом теле или вблизи твердого тела, которое испытывает абляцию или иной вид разрушения, например как в US 2002/0062101, при котором твердое тело неизбежно изменяет свою геометрию, так что последующие световые импульсы могут производить неодинаковые эффекты.
Среда может содержать лечебное вещество, при этом передаче вещества в слой эпителиальной ткани способствует сила импульсного переходного процесса. Кроме того или в качестве альтернативы, вещество может предоставляться в виде отдельного вещества на слое эпителиальной ткани, например, в составе для наружного применения, который может наноситься после подачи светового(ых) импульса(ов) либо до нее, при этом в последнем случае среда может соприкасаться с поверхностью слоя эпителиальной ткани посредством вещества и/или состава для наружного применения. Однако, является возможным, что состав для наружного применения содержит лечебное вещество в виде смеси с тем же материалом, из которого состоит среда для образования события ЛИОП.
Струя текучей среды может возникать в случае жидкой среды низкой вязкости, например воды, спирта и т.д. Струя может быть вызвана образованием и схлопыванием кавитационного пузырька, в частности образованного в среде вблизи границы по существу с твердым веществом по отношению к среде, поддерживающей кавитационный пузырек, как, например, обеспечивается кожей человека относительно текучей среды низкой вязкости. Обычно струи текучей среды обеспечиваются кавитационными пузырьками, созданными в среде на расстояниях от таких границ того же порядка величины, как и максимальный размер кавитационного пузырька перед его схлопыванием, что связано с энергией события ЛИОП, вызывающего образование кавитационного пузырька, и свойствами текучей среды, поддерживающей кавитационный пузырек, как известно в данной области техники. Событие ЛИОП может генерироваться в вязких средах, подобных кремам. Для поддержания и/или стимулирования образования струи среда предпочтительно может представлять собой жидкость, обладающую вязкостью примерно 100 сантипуаз или ниже, как, например, легкие масла, предпочтительно примерно 10 сантипуаз или ниже, например, с вязкостью, примерно равной вязкости цельной крови человека; в некоторых случаях среда может обладать вязкостью примерно 2 сантипуаз или ниже, например, вязкостью, примерно равной вязкости воды, или даже более низкой, например, примерно 0,1 сантипуаз в случае текучих сред на основе отдельных спиртовых растворов и/или спиртов.
Обнаружено, что такая кавитационная струя текучей среды может проникать в/сквозь слой эпителиальной ткани млекопитающих, в частности кожной ткани, и это может использоваться для создания пустот и/или открытых каналов в слое эпителиальном ткани и/или проходящих сквозь слой эпителиальной ткани. Кроме того, струя обеспечивает массоперенос путем непосредственного инъецирования в ткань вещества, образующего струю. Глубина проникновения струи текучей среды зависит от ее объема и импульса, который, в свою очередь, зависит от таких факторов как давление среды, характеристики течения среды, размер и давление кавитационного пузырька, порождающего струю, и расстояние между началом струи (обычно положением, в котором задняя стенка кавитационного пузырька разрушается при схлопывании пузырька во внутренний объем пузырька) и мишенью струи (т.е. слоем эпителиальной ткани), а также количество среды, доступное для образования и поддержки струи. Объем, инъецируемый в эпителиальную ткань, может регулироваться путем создания серии последовательных струй по существу в одном и том же местоположении.
Кроме того, струи склонны производить очень малые по размерам повреждения ткани, что применимо для вызывания омоложения ткани путем стимулирования реакции заживления ткани у обработанной ткани. Инъецирование охлажденной среды, например холодной воды, может смягчить ощущение раздражения, которое в противном случае может сопровождать обработку эпителиальной ткани, содержащую повреждение ткани.
Источник света содержит лазер, который обеспечивает такие преимущества как управляемая оптическая мощность, образование когерентного луча и малая ширина спектральной полосы, что способствует надежности, управлению и фокусировке светового излучения в малое пятно, а значит, соответственно, предсказуемой передаче и/или предсказуемому поглощению в оптике и/или среде.
Источник света может быть выполнен с возможностью испускания лазерного луча с длиной волны в диапазоне примерно 250-3000 нм, для которого имеются соответствующие лазеры, и диапазон длин волн которого пригоден для вызывания событий ЛИОП в легкодоступных биосовместимых текучих средах. Предпочтительно длина волны лежит в диапазоне примерно 800-1350 нм, что снижает опасность нанесения вреда эпителиальной ткани человека, такой как кожа, световым излучением, которое проходит непоглощенным сквозь резервуар и среду. Наиболее предпочтительно длина волны лежит в диапазоне примерно 900-1100 нм, при котором глубина проникновения в кожу человека достигает наибольшего значения, не допуская случайного возрастания энергии в коже.
Предпочтительно лазер представляет собой твердотельный лазер, который помимо прочего может обеспечивать высокую оптическую мощность при небольшом внешнем размере, причем необходимая входная мощность невысока по сравнению с лазерами других типов. Серии подходящих лазерных импульсов высокой мощности с малой продолжительностью могут контролируемым образом выдаваться лазером, работающим в режиме модулированной добротности.
Система предпочтительно может быть выполнена так, что при работе событие ЛИОП в среде вызывает образование струи среды, которая распространяется в направлении к слою эпителиальной ткани, как изложено выше. В частности, размер фокального пятна, мощность генерируемого лазерного луча, целевое положение в среде и вязкость среды регулируются так, что событие ЛИОП в среде вызывает образование струи среды, распространяющейся в направлении к слою эпителиальной ткани.
Для повышения универсальности системы система может содержать контроллер для управления работой источника света и/или оптической системы, чтобы регулировать по меньшей мере один из следующих параметров: мощность светового импульса, продолжительность светового импульса и скорость повторения светового импульса источника света и/или целевое положение фокального пятна относительно резервуара и/или, при использовании, относительно поверхности слоя эпителиальной ткани. Мощность светового импульса, продолжительность светового импульса и частота повторения светового импульса источника света могут регулироваться для обеспечения различных импульсных переходных процессов и/или различных их последовательностей согласно одному или более требуемым режимам терапии.
Управление позиционированием целевого положения фокального пятна может содержать управление целевым положением в отношении аксиального и/или латерального положения фокального пятна относительно направления распространения лазерного луча и относительно резервуара и/или, в частности, при использовании, относительно (поверхности) слоя эпителиальной ткани. Управление аксиальным положением относится к определению интервала между целевым положением и слоем эпителиальной ткани, который может использоваться для вызывания импульсных переходных процессов различного вида, например возрастающих и падающих характеристик ударной волны, образования струи и т.д. Определение латерального положения может относиться к позиционированию одного или более фокальных положений в требуемых положениях, распределенных по слою эпителиальной ткани, например, способствуя обработке нескольких смежных точек. Управление может выполняться в постоянном или переменном режиме между последовательными импульсами, чтобы поддерживать установочные параметры или, наоборот, переходить от одних установочных параметров к другим.
Оптическая система может содержать один или более подходящих оптических элементов, таких как зеркала, линзы, призмы, расщепители луча, диафрагмы, оптические переключатели, оптические затворы и т.д.
В одном варианте осуществления резервуар содержит окно и/или одну или более линз для пропускания света от источника света в резервуар и, когда среда содержится в резервуаре, в среду. Таким образом, резервуар (его часть) может образовывать часть оптической системы. Это помогает фокусировать свет в среду с большой числовой апертурой, что приводит к сжатому фокусу и способствует порождению по существу сферического кавитационного пузырька.
Система может содержать систему подачи для поступления некоторого количества среды в резервуар, например из накопительного контейнера. Это полезно, в частности, для работы системы с жидкой средой, обладающей вязкостью от малой до средней величины, такой как вода, спирт, крем или масло. Система подачи может содержать одно или более сопел, соединенных с резервуаром, и/или систему дозирования для поступления в резервуар одной или более отмеренных доз среды.
В предпочтительной системе резервуар соединен с возможностью разъединения с источником света и/или с оптической системой, например, он крепится к корпусной части системы посредством соответствующей соединительной системы, содержащей один или более сопряженных соединителей и встречных соединителей, так что система (ее резервуар) может быть адаптирована к характеристикам источника света и/или среды и/или заменена для технического обслуживания и/или ремонта. Соединительная система может определять одно или более конкретных относительных положений резервуара относительно оптической системы (ее остальной части), например, для гарантирования конкретного целевого положения фокального пятна в резервуаре. Кроме того, резервуар может быть обеспечен в виде картриджа одностороннего действия, который может предварительно заполняться средой, возможно содержащей вещество, которое требуется передать через слой эпителиальной ткани.
Система может содержать один или более датчиков, выполненных с возможностью детектирования наличия резервуара и/или целевой ткани на конкретном расстоянии от участка системы, из которого может испускаться лазерный луч, и/или выполненных с возможностью детектирования конкретных характеристик резервуара, таких как индикация размеров и/или индикация свойств резервуара и/или среды, содержащейся в резервуаре, которые могут использоваться для работы системы управления. Такие датчики могут быть механическими, электрическими, магнитными и/или оптическими и/или работать совместно с соответствующими конструкциями на резервуаре.
Кроме того, в настоящем описании предложен способ обработки слоя эпителиальной ткани. Способ содержит этапы предоставления системы по любому из вариантов осуществления, раскрытых в настоящем описании, расположения резервуара, содержащего некоторое количество текучей среды, на участке поверхности слоя эпителиальной ткани, при этом среда имеет возможность соприкасаться с поверхностью слоя эпителиальной ткани, когда она содержится в резервуаре; и генерирования лазерного луча в течение по меньшей мере заданной длительности импульса и фокусировки сгенерированного лазерного луча в фокальное пятно в целевом положении в среде. Размер фокального пятна и мощность генерируемого лазерного луча таковы, что в фокальном пятне плотность мощности лазерного луча превышает характеристическое пороговое значение для этой среды, выше которого при заданной длительности импульса в среде происходит событие лазерно-индуцированного оптического пробоя. Согласно изобретению при работе целевое положение находится на расстояние менее чем 3 мм от поверхности слоя эпителиальной ткани.
Таким образом, способ сводится к передаче импульса света в объем среды и вызову события ЛИОП в среде, чтобы вызвать импульсный переходный процесс в среде в направлении к слою эпителиальной ткани.
Как показано выше, вызывание события ЛИОП в среде позволяет управлять импульсным переходным процессом, который может привести к порождению ударной волны, кавитационного пузырька и/или струи среды, распространяющейся в направлении к слою эпителиальной ткани для разрушения слоя эпителиальной ткани. На расстояниях от поверхности слоя эпителиальной ткани, составляющих менее чем 3 мм, эффекты, оказываемые на слой ткани, проявляются более отчетливо, при этом образуемая струя может проникать в поверхность этого слоя. Кроме того, система может иметь удобный для пользователя размер.
В данном способе событие лазерно-индуцированного оптического пробоя в среде может быть управляемым для вызывания струи среды, распространяющейся в направлении к слою эпителиальной ткани. Например, размер и целевое положение фокального пятна, мощность генерируемого лазерного луча и вязкость среды могут быть такими, что событие лазерно-индуцированного оптического пробоя в среде вызывает струю среды, распространяющуюся в направлении к слою эпителиальной ткани. Образование струи является предпочтительным для повышения надежности разрушения слоя эпителиальной ткани.
Способ может содержать инъецирование порции среды в слой эпителиальной ткани, например, для проникновения в слой эпителиальной ткани для его повреждения и стимуляции омоложения ткани и/или для инъецирования среды в качестве состава для наружного применения.
Среда может содержаться в резервуаре, при этом среда находится в межфазовом контакте, предпочтительно по существу в непосредственном контакте с поверхностью слоя эпителиальной ткани. Резервуар способствует осуществлению способа при работе со средой низкой вязкости, например, для удерживания среды на месте и/или для предотвращения разбрызгивания, и/или потери давления импульсного переходного процесса. Кроме того, он может дополнительно улучшить гигиену.
Способ может содержать повторения этапа генерирования лазерного луча и вызывания события лазерно-индуцированного оптического пробоя в среде множество раз, при этом целевые положения по меньшей мере некоторых фокальных пятен могут отличаться друг от друга. Таким образом, в среде создается множество импульсных переходных процессов в направлении к слою эпителиальной ткани, например для увеличения продолжительности, интенсивности, эффективности и/или пространственной протяженности терапевтической процедуры.
До или после применения одного или более импульсных переходных процессов на обработанный слой эпителиальной ткани может наноситься состав для наружного применения, при этом состав для наружного применения может содержать одно или более веществ, передаваемых сквозь обработанный слой эпителиальной ткани, возможно в добавление к веществу, присутствующему в среде.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
на Фиг. 1 показан этап способа обработки слоя эпителиальной ткани и система для осуществления такого способа;
на каждой из Фиг. 2-4 показан этап способа обработки слоя эпителиальной ткани;
на Фиг. 5(a)-5(d) показаны этапы способа обработки слоя эпителиальной ткани, а также подробности системы для осуществления такого способа.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Следует отметить, что на чертежах одинаковые элементы могут быть идентифицированы одинаковыми ссылочными позициями. Следует также отметить, что чертежи схематичны, не всегда выполнены в масштабе, при этом детали, не являющиеся необходимыми для понимания настоящего изобретения, могут быть пропущены. Термины "вверх", "вниз", "ниже", "выше" и т.д. относятся к ориентационному расположению вариантов осуществления на чертежах. Кроме того, элементы, которые по меньшей мере по существу идентичны или выполняют по меньшей мере по существу одинаковые функции, отмечены одинаковыми числами, увеличенными на 100, 200 и т.д. для различных показанных вариантов осуществления.
На Фиг. 1 показана система 1 обработки слоя 3 эпителиальной ткани, в данном случае участка кожной ткани, имеющего поверхность 5. Система содержит резервуар 7, содержащий некоторое количество текучей среды. Резервуар 7, в общем, имеет форму чаши с открытым дном и выполнен с предоставлением возможности среде соприкасаться с поверхностью 5 слоя 3 эпителиальной ткани. Система 1 дополнительно содержит источник 9 света для генерирования лазерного луча 11 в течение по меньшей мере заданной длительности импульса, при этом она содержит оптическую систему 13 для фокусировки лазерного луча 11 в фокальное пятно 15 и для расположения фокального пятна 15 в целевом положении в резервуаре 7, который по меньшей мере частично проницаем для света от источника 9 света. Оптическая система 13, схематично представленная на Фиг. 1, содержит систему 17 управления лучом, систему 19 формирования луча, систему 21 сканирования луча и систему 23 фокусировки, при этом сами системы могут содержать одно или более зеркал, призм, расщепителей луча, поляризаторов, оптических волокон, линз, апертур, оптические затворов и т.д. Однако могут быть предложены другие оптические системы, имеющие больше, меньше и/или другое расположение оптических подсистем и/или элементов. По меньшей мере часть оптической системы 13 и/или пути прохождения лазерного луча 11 может быть заключена в оболочку, например для безопасности глаз, например содержащую непрозрачные трубки и/или одно или более оптических волокон.
Источник 9 света выполнен с возможностью испускания заданного количества лазерных импульсов с заданной длиной волны, а также с заданной продолжительностью импульса и частотой повторения. Система 1 выполнена так, что целевое положение фокального пятна 15 находится в пределах резервуара 7 и в пределах среды, когда она содержится в резервуаре 7, как показано, а также так, что размер фокального пятна 15 и мощность генерируемого лазерного луча таковы, что в фокальном пятне 15 лазерный луч 11 имеет плотность мощности, превышающую характеристическое пороговое значение для этой среды, выше которого при заданной длительности импульса происходит событие лазерно-индуцированного оптического пробоя в среде.
Система 1 дополнительно содержит источник 9 света для генерирования лазерного луча 11 в течение по меньшей мере заданной длительности импульса, при этом она содержит оптическую систему 13 для фокусировки лазерного луча 11 в фокальное пятно 15 и для расположения фокального пятна 15 в целевом положении в резервуаре 7, который по меньшей мере частично проницаем для света от источника 9 света. Оптическая система 13, схематично представленная на Фиг. 1, содержит систему 17 управления лучом, систему 19 формирования луча, систему 21 сканирования луча и систему 23 фокусировки, при этом сами системы могут содержать одно или более зеркал, призм, расщепителей луча, поляризаторов, оптических волокон, линз, апертур, оптических затворов и т.д. Однако могут быть предложены другие оптические системы, имеющие больше, меньше и/или другое расположение оптических подсистем и/или элементов. По меньшей мере часть оптической системы 13 и/или пути прохождения лазерного луча 11 может быть заключена в оболочку, например для безопасности глаз, например содержащую непрозрачные трубки и/или одно или более оптических волокон.
Источник 9 света выполнен с возможностью испускания заданного количества лазерных импульсов с заданной длиной волны, а также с заданной продолжительностью импульса и частотой повторения. Система 1 выполнена так, что целевое положение фокального пятна 15 находится в пределах резервуара 7 и в пределах среды, когда она содержится в резервуаре 7, как показано, а также так, что размер фокального пятна 15 и мощность генерируемого лазерного луча таковы, что в фокальном пятне 15 лазерный луч 11 имеет плотность мощности, превышающую характеристическое пороговое значение для этой среды, выше которого при заданной длительности импульса происходит событие лазерно-индуцированного оптического пробоя в среде.
Система 1 выполнена так, что целевое положение фокального пятна 15 находится на расстоянии в диапазоне примерно от 300 до 900 микрометров от поверхности 5 эпителиальной ткани, которое, как обнаружено, пригодно для обработки кожи человека.
Источник 9 света поддается управлению со стороны необязательного контроллера 25, который может предоставлять интерфейс пользователя. Кроме того, одна или более подсистем 17-23 оптической системы 13 могут находиться под управлением необязательного контроллера (не показан), который может быть объединен с контроллером 25 источника света для регулировки одной или более характеристик целевого положения и/или фокального пятна. Соответствующий контроллер может содержать программируемое ЗУ, а также может содержать одну или более систем для программирования ЗУ, возможно включающих в себя один или более соединителей для считывающих устройств носителей информации и/или интернет соединения. Например, для первой среды система 1 может быть выполнена с возможностью обеспечения первой плотности мощности лазерного импульса согласно характеристическому пороговому значению ЛИОП первой среды, а для второй среды система 1 может быть выполнена с возможностью обеспечения второй плотности мощности лазерного импульса согласно характеристическому пороговому значению ЛИОП второй среды, при этом первая и вторая плотности мощности могут определяться соответствующими первой и второй мощностью импульсов, продолжительностью импульсов и/или параметрами фокусировки лазерного луча, возможно также для дополнительных сред. Параметры фокусировки лазерного луча могут определяться путем соответствующей настройки формы луча и/или системы фокусировки, например путем регулировки числовой апертуры системы фокусировки. Подходящие значения для числовой апертуры NA системы фокусировки могут выбираться из диапазона 0,05 < NA < nm, где nm - показатель преломления среды для длины волны лазера в процессе работы.
Пригодный источник света содержит Nd:YAG лазер с модуляцией добротности, испускающий лазерные импульсы с длиной волны около 1064 нм при продолжительности импульса около 5-10 нс, хотя также могут использоваться другие лазеры, например трехуровневый Nd:Cr:Yag лазер и/или диодные лазеры.
На каждой из Фиг. 2-4 показан этап способа обработки слоя эпителиальной ткани и указан участок кожи 3, на котором располагается резервуар 7. Кожа 3 содержит роговой слой 27, образующий поверхностный слой, эпидерму 29 и дерму 31, ниже которых простирается субдермальная ткань (не показана). Резервуары 7 заполнены нетвердой средой, например выбираемой из группы, состоящей из воды, PBS (физиологический раствор с фосфатным буфером), масла, глицерина, фторированных углеродов, поверхностно-активных веществ (полиэтиленгликоль/полипропиленгликоль), спиртов, растворов глюкозы (сахара), веществ наружного применения (кремы, гели и т.д.). После фокусировки лазерного импульса в фокальное пятно при достаточной плотности мощности в среде, например, лазерного импульса с длиной волны λ=1064 нм при продолжительности импульса ερ=6 нс и энергии импульса Ep=1 мДж, сфокусированного при числовой апертуре NA=0,8 в среде, в фокальном пятне 15 на некотором расстоянии от рогового слоя 27 вызывается событие ЛИОП.
На Фиг. 2-4 показано использование событий ЛИОП, вызванных фокальными пятнами, созданными в целевых положениях на показательных расстояниях Dl, D2 и D3, составляющих соответственно около 0,75 мм, 0,6 мм и 0,4 мм от поверхности 5 кожи, но при прочих одинаковых условиях. События ЛИОП в среде приводят к прохождению ударной волны в направлении к коже 3. На Фиг. 2 ударная волна локально разрушает роговой слой 27, на Фиг. 3 ударная волна проникает также в эпидерму 29, а на Фиг. 4 повреждение распространяется даже в слой дермы. После такого проникновения в роговой слой активное вещество может быстро впитываться кожей из состава для наружного применения, нанесенного на поверхность кожи, например, в лечебных и/или косметических целях. Повреждение эпидермы и/или дермы может стимулировать реакцию заживления кожи, которая может содержать образование нового коллагена и которая может приводить к уплотнению и/или иной форме омоложения кожи. Степень повреждения, причиняемого предложенными системой и способом, может регулироваться не только расстоянием между фокальным пятном и кожей, но также мощностью лазерного луча и/или размером фокального пятна. Кроме того, обеспечение последовательности лазерных импульсов и/или создание пузырька, представляющего повторяющуюся кавитацию в среде вследствие одиночного события ЛИОП, может обеспечивать серию ударных волн в направлении к коже 3 и приносить усиленный эффект по сравнению с единичным импульсом.
Частный способ раскрыт на Фиг. 5(a)-5(d). На Фиг. 5(a)-5(c) схематично показан участок системы 101, содержащий корпус 102. Система 101 содержит резервуар 107, лазер 109 и оптическую систему 113, которая в данном случае включает в себя линзу 114, содержащуюся в резервуаре 107. В данной системе 101 резервуар 107 оборудован необязательными соплами 135, соединенными с необязательной системой подачи (не показана) для поступления некоторого количества среды в резервуар 107, например, упомянутая система подачи содержит резервуар и насос. Система 101 размещена на участке поверхности 5 кожи 3 объекта, проходящего терапию. При активации лазера 109 для обеспечения события ЛИОП в целевом положении в среде вблизи поверхности 5 кожи (Фиг. 5(a)) событие ЛИОП вызывает образование кавитационного пузырька 137 (Фиг. 5(b)) в среде, который схлопывается и вырабатывает струю 139 жидкости (на Фиг. 5(c)) на стороне пузырька 137, удаленной от кожи. Струя 139 «простреливает» сквозь схлопывающийся пузырек 137 в направлении к коже 3, тем самым проникая через противоположную стенку пузырька. В зависимости от расстояния между фокальным пятном 115 и поверхностью 5 кожи струя 139 всего лишь сталкивается с поверхностью 5 кожи, тем самым вызывая ударное воздействие, или она проникает сквозь роговой слой 27 и возможно проникает в эпидерму 29, или даже в дерму 31 (сравни с Фиг. 2-4). После этого состав для наружного применения, такой как крем 141, может наноситься на обработанный участок (Фиг. 5(d)).
На Фиг. 5(a)-5(d) различные элементы обозначены с помощью одной или более букв: L - лазер; LB - лазерный луч; SB - сканирующий блок; OL - фокусирующий оптический элемент (например, линза); FP - фокальная точка; AM - водная среда ("водная" в смысле обладающая вязкостью, близкой к вязкости воды), представленная в качестве примера целевой среды; N - сопло для инъецирования целевой среды; CB - кавитационный пузырек; JS - струйный поток; SC - роговой слой; E - эпидерма; D - дерма; C - состав для наружного применения (например, крем).
При проникновении в кожу 3 струя 139 вносит некоторое количество среды в кожную ткань, возможно содержащей полезное активное вещество. Среды, содержащие активные вещества, которые могут надлежащим образом передаваться локально и поверхностно в кожную ткань струей, могут выбираться помимо прочего из следующего ряда: растворы витамина A, растворы витамина C, растворы витамина E, стимуляторы выработки коллагена, альфагидроксикислоты, гидрохинон, никотинамид и/или койевая кислота.
Вещества для наружного применения могут содержать растворы, например, никотинамида для лечения угревой сыпи и для отбеливания кожи или ретинальдегида для сокращения количества морщин. В качестве альтернативы может использоваться раствор пептидов меди для ускорения заживления после обработки.
Обычные объемы струи лежат в диапазоне от нанолитров до микролитров. Путем обеспечения множества струй достигается увеличение общего количества инъецируемой среды; множество струй может подаваться в единственном положении в виде быстрой последовательности, например, для инъецирования последующей струи в определенном положении, до того, как кожа сможет поглотить ранее инъецированное количество среды в этом положении.
Следует отметить, что одно событие ЛИОП может вызывать быструю последовательность образования пузырьков и схлопывания пузырьков, что может содержать образование набора струй. Однако каждый цикл образования пузырьков и схлопывания пузырьков, будь то с образованием струи или без, приводит к диссипации энергии, а значит, процесс самостоятельно заканчивается, если его активно не поддерживать. Следовательно, передозировка может быть исключена.
Резервуар 7, 107 может быть сменным, например, чтобы учесть различные оптические характеристики и/или длины волн лазера, (оптическое) старение резервуара и/или старение среды, которая в нем содержится, замену среды и т.д. Необязательно, резервуар может иметь форму чаши и может быть выполнен из относительно твердого материала, имея отверстие, закрытое отрывным язычком, тонкой пленкой или тонким парафиновым слоем и т.д. для герметизации резервуара, содержащего некоторое количество соответствующей, возможно низковязкой среды, при этом закрытие легко плавится под воздействием тепла тела объекта, проходящего терапию, и/или разрушается под ударным воздействием, сгенерированным событием ЛИОП, не вызывая при использовании негативных последствий. Кроме того, различные резервуары могут содержать специфические линзы и/или наборы линз для обеспечения различных фокальных точек.
Способ может использоваться для косметических и/или лечебных целей, что может зависеть от количества порождаемых событий ЛИОП, вызванных на одно целевое положение, и/или введения одного или более веществ на ткань и/или в ткань. Например, такое различие может выражаться в том, что для косметических целей генерируется примерно до 5 событий ЛИОП, а для лечебных процедур в одном целевом положении или вблизи него генерируется около 10 или более событий ЛИОП.
Система может содержать ручную часть, например содержащую резервуар, в состав которой может входить источник света. Это также возможно, что ручная часть соединена с источником света посредством системы передачи лазерного луча.
Специалистам в данной области техники станут понятны другие возможные изменения в раскрытых вариантах осуществления при практическом применении заявленного изобретения на основе изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения термин "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, а единственное число элемента, не исключает наличия множества таких элементов. Единственный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что определенные меры упоминаются в разных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что не может с пользой быть использовано сочетание этих мер с выгодой. Компьютерная программа может храниться/быть распределена на подходящем носителе, таком как оптический носитель информации или твердотельный носитель, поставляемом совместно с другим аппаратным обеспечением или в виде его части, однако может также быть распределена в других формах, например через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Какие-либо ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения.
Реферат
Группа изобретений относится к медицинской технике. Представлены система и способ для обработки слоя эпителиальной ткани. Система содержит резервуар для содержания некоторого количества текучей среды, выполненный с предоставлением возможности среде, когда она содержится в резервуаре, соприкасаться с поверхностью слоя эпителиальной ткани, источник света для генерирования лазерного луча в течение по меньшей мере заданной длительности импульса, а также оптическую систему для фокусировки лазерного луча в фокальное пятно и для расположения фокального пятна в целевом положении. Целевое положение фокального пятна находится в пределах резервуара и в пределах среды и на расстоянии менее чем 3 мм от поверхности слоя эпителиальной ткани, когда она содержится в резервуаре, и размер фокального пятна и мощность генерируемого лазерного луча таковы, что в фокальном пятне лазерный луч имеет плотность мощности, которая превышает характеристическое пороговое значение для этой среды, выше которого при заданной длительности импульса происходит событие лазерно-индуцированного оптического пробоя в среде. Группа изобретений позволяет получить более отчетливый эффект при воздействии на ткань. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
