JP2015516848A - 皮膚治療システム及び方法 - Google Patents

Abstract

上皮組織層（３）の治療のためのシステム（１０１）が提供される。システムは、ある量の流動媒質を収容する容器であって、媒質が容器に収容される場合に上皮組織層の表面（５）と接触することを可能にするよう配置される容器と、少なくとも所定のパルス時間の間レーザビーム（１１）を生成する光源（１０９）と、レーザビームを焦点（１５）に合わせ、焦点を目標位置において位置付ける光学系とを有する。焦点の目標位置は、容器内及び、容器内に収容される場合に媒質内にあり、焦点の大きさ及び生成されるレーザビームの電力は、焦点において、レーザビームが、媒質のための特性閾値を上回る電力密度を有する程であり、特性閾値を上回って、所定のパルス時間の間、レーザ誘起光学破壊事象が媒質において起こる。上皮組織層の治療のための方法が更に提供される。

Description

本開示は、上皮組織の治療、特に、皮膚の治療に関する。更に特に、本開示は、皮膚への局所製剤の輸送における改善、肌の若返りを促すことにおける改善、及び／又は皮膚の治癒における改善に関する。

ほ乳類の上皮組織、特に、皮膚組織は、ほ乳類の身体と外界との間のバリアを形成する。健康的で若々しい見た目の肌は一般的に求められており、治療及び美容の両方の目的で、スキンケア及び／又は肌の若返りの分野において継続的な改善の要望が存在する。現在提供されるシステム及び方法は、そのような要望に対処する。

人間の皮膚組織は真皮層及び表皮層を有し、角質層は表皮層の最外層である。上皮組織の治療のための適切な技術は、１又はそれ以上の局所製剤の適用を有してよく、特定の治療のために、局所的に適用される製剤が使用され、これは、角質層及び／又はそれより下の上皮層をまたぐべきである。

角質層を越える皮膚への局所製剤の輸送の増大を提供する方法は、米国特許出願公開第２００２／００６２１０１号明細書（特許文献１）から知られる。この特許文献は、インパルス遷移を用いて上皮細胞層を通って化合物を運ぶ方法及び装置を開示する。方法は、例えば、患者の角質層へ化合物を適用し、次いで、上皮組織の浸透性の一時的な増大を生じさせるようインパルス遷移を誘起して、上皮細胞層を越える化合物の投与を促す。インパルス遷移は、標的物質をパルスレーザビームに向け、標的物質を切除又は急速加熱することによって、生成され得る。

米国特許出願公開第２００２／００６２１０１号明細書

この既知の方法は、インパルス遷移が誘起されるべきである、標的物質と媒質との間の機械的な結合に大いに依存する。よって、上皮細胞層を通って運ばれる化合物の量は、正確には知られず、且つ、信頼及び／又は制御できない。加えて、標的物質の切除は、不可避的にデブリを発出し、装置及び／又は治療対象を汚染することがある。

従って、皮膚への局所製剤の輸送における改善が、特に望まれている。

添付の特許請求の範囲に従う、上皮組織層の治療のための方法が、これによって提供される。システムは、ある量の流動媒質を収容する容器であって、前記媒質が当該容器に収容される場合に前記上皮組織層の表面と接触することを可能にするよう配置される前記容器と、少なくとも所定のパルス時間の間レーザビームを生成する光源と、前記レーザビームを焦点に合わせ、該焦点を目標位置において位置付ける光学系とを有する。前記焦点の前記目標位置は、前記容器内及び、該容器内に収容される場合に前記媒質内にある。前記焦点の大きさ及び前記生成されるレーザビームの電力は、前記焦点において、前記レーザビームが、前記媒質のための特性閾値を上回る電力密度を有する程であり、前記特性閾値を上回って、前記所定のパルス時間の間、レーザ誘起光学破壊（laser-induced optical breakdown；ＬＩＯＢ）事象が前記媒質において起こる。

このように、システムは、光源からの光の少なくとも１つのパルスを容器内に与え、容器に収容される場合に媒質内でＬＩＯＢ事象を発生させて、上皮組織層の表面に作用するよう媒質内のインパルス遷移を引き起こすように構成される。インパルス遷移は、連続的な立ち上がり時間を有する圧縮波、不連続的な立ち上がり時間を有する衝撃波、圧縮若しくは衝撃波の連続、及び／又は流体噴流を有してよい。衝撃波、衝撃波の連続、及び／又は噴流は、ＬＩＯＢ事象が媒質において、キャビテーションを示し、（繰り返す）崩壊に苦しみ、且つ／あるいは、噴流形成を示し得る気泡の形成を引き起こすように選択された焦点の大きさ、生成されるレーザビームの電力、媒質における目標位置、及び媒質の粘度の適切な値によって、生成され得る。

システムは、媒質において直接にインパルス遷移の生成を促し、それにより、インパルス遷移及び上皮組織へのその効果は、信頼できるように提供され得、且つ、制御され得る。影響は、上皮組織層を局所的に混乱及び／又は損傷させ、それにより、そのバリア機能は破壊され、薬物は（より容易に又は完全に）通過することができるようになる。

一般に、レーザ誘起光学破壊（ＬＩＯＢ）は、焦点におけるレーザビームの電力密度が、特定の媒質に特有である閾値を超える場合に、使用されるレーザビームの波長に対して透過又は半透過である媒質において起こる。閾値を下回ると、特定の媒質は、レーザビームの特定の波長について比較的低い線形吸収特性を有する。閾値を上回ると、媒質は、レーザビームの特定の波長について強非線形吸収特性を有し、これは、媒質のイオン化及びプラズマの形成の結果である。ＬＩＯＢ現象は、ＬＩＯＢ現象の位置の近くで媒質に作用し且つ上皮組織層（の少なくとも表面）を崩壊させるために使用され得る、キャビテーション及び衝撃波の発生のような多くの機械的な効果をもたらす。

上記の閾値は、レーザビームのパルス時間に依存する。特に、必要とされる電力密度（単位Ｗ／ｃｍ^２）の閾値は、パルス時間が増える場合に小さくなる。適切な媒質について、有意な損傷を引き起こすように十分に有効であるＬＩＯＢ現象の結果として機械的な効果を達成するためには、例えば、ほぼ１０ナノ秒（ｎｓ）程度のパルス時間で十分であるように見える。パルス時間のそのような値について、焦点におけるレーザビームの電力密度の閾値は、ほぼ２×１０^１０Ｗ／ｃｍ^２程度であってよい。記載されるパルス時間について、十分に小さい焦点サイズが、例えば、十分に大きい開口数を有するレンズ又は集束系を用いて、得られる状態で、この閾値は、比較的安価なレーザにより供給され得るほんの数１０分の１ミリジュール（ｍＪ）の総パルスエネルギにより達成可能である。更なる利点として、所謂共鳴プラズマ吸収が焦点において起こり得る。これは、ＬＩＯＢ現象の結果として、レーザビームの実質的に全てのエネルギが焦点において吸収されることを意味する。結果として、これにより提供されるシステム及び方法は、比較的高い効率を示すことができる。

望ましくは、媒質は、身体への取り込みのために生体適合性を有する。媒質は、通常動作条件で（例えば、室温で、又はほ乳類の体温若しくは皮膚温度で）ジェル又は液体であってよい。これは、インパルス遷移に対する制御を容易にし、且つ、ＬＩＯＢ事象によって影響を及ぼされている媒質が、一定量の媒質のうちの、他の部分から作用される場所へ流れる媒質によって置換され得、それにより、原の目標位置にある媒質が有効に回復されるので、実質的に同じ条件の下で、複数のＬＩＯＢ事象の生成を可能にする。これは、例えば、特許文献１において見られるように、後続の光パルスが異なる効果をもたらし得るように本質的に固体対象がその形状を変え、切除又は破壊の異なる形成に苦しむ固体対象における又はその近くでのＬＩＯＢの欠点を解消する点に留意されたい。

媒質は、治療剤を有してよく、上皮組織層への薬剤の投与は、インパルス遷移の力によって助けられる。また、あるいは代替的に、薬剤は、光パルスの適用の後又はその前のいずれかに適用され得る別個の薬物として、例えば、局所製剤において、上皮組織層で供給されてよく、光パルスの適用の前に適用される場合に、媒質は、薬剤及び／又は局所製剤を介して上皮組織層の表面と接触してよい。なお、局所製剤は、ＬＩＯＢ事象のための媒質と同じ物質との混合として治療剤を有することが可能である。

流体噴流は、低粘度の液体媒質、例えば、水、アルコール等の場合に起こり得る。噴流は、特に、低粘度の流体に対して人間の皮膚によって与えられるような、キャビテーション泡に対応する媒質に対する実質的に剛体の物質との境界近くで、媒質内で形成されるキャビテーション泡の形成及び内破によって引き起こされ得る。通常、流体噴流は、当該技術で知られるように、キャビテーション泡の形成を引き起こすＬＩＯＢ事象のエネルギと、キャビテーション泡に対応する流体の特性とに関連するキャビテーション泡のその内破前の最大サイズと同程度の大きさのそのような境界からの距離で、媒質内で生成されるキャビテーション泡によって引き起こされる。ＬＩＯＢ事象は、クリームのような粘性物質において発生し得る。噴流形成を持続及び／又は推進するよう、媒質は、望ましくは、軽油のような、約１００センチポイズ又はそれ未満の粘度、望ましくは、約１０センチポイズ又はそれ未満を下回って、例えば、おおよそ保存血液の粘度にある液体であってよい。幾つかの場合に、媒質は、約２０センチポイズ又はそれ未満の粘度を有してよく、おおよそ水の粘度又はそれより低い、例えば、特定の蒸留酒及び／又はアルコールに基づく液体の場合に約０．１センチポイズといった粘度を有してよい。

そのようなキャビテーション流体噴流は、ほ乳類の上皮組織層、特に皮膚組織内に／それを貫通して浸透することができ、且つ、それは、上皮組織層内に及び／又はそれを貫通して空洞及び／又は開放路を作り出すために使用されることが認められている。更に、噴流は、噴流を形成する物質を組織内に直接注入することによって、物質移動を提供する。流体噴流の侵入深さは、媒質の圧力、媒質のフロー特性、噴流を引き起こすキャビテーション泡のサイズ及び圧力、並びに噴流の開始（通常、キャビテーション泡の後ろ壁が気泡崩壊時に泡の内部容量との境界で破裂する位置）と噴流目標（すなわち、上皮組織層）との間の距離、並びに噴流を形成し維持するのに利用可能な媒質の量のような因子に依存するそのボリューム及びインパルスに依存する。上皮組織層に注入されるボリュームは、実質的に同じ位置での一連の断続的な噴流の発生によって制御され得る。

更に、噴出は、治療される組織の組織治癒反応を刺激することによって組織再生を引き起こすのに適した極めて小さいサイズの組織損傷を生じさせる傾向がある。冷却媒質、例えば、冷水の投入は、組織の損傷を含む上皮組織治療にさもなければ付随して起こり得る炎症の感覚を沈静化することができる。

光源は、信頼性、光を小さな点へ導いて焦点を合わせること、並びにオプティクス及び／又は媒質における予見可能な伝達及び／又は吸収を夫々促す制御可能な光強度、コヒーレントビーム情報、及び低スペクトル帯域幅のような利点を提供するレーザを有する。

光源は、適切なレーザが利用可能である場合に、約２５０から３０００ナノメートル（ｎｍ）の範囲にある波長でレーザビームを発するよう構成されてよく、その波長範囲は、容易に利用可能な生体適合性のある流体媒質においてＬＩＯＢ事象を引き起こすのに適する。望ましくは、波長は、約８００から１３５０ｎｍの範囲にあり、容器及び媒質を吸収されずに通過した光によって、皮膚のような人間の上皮組織を傷つける危険を減らす。最も望ましくは、波長は、約９００から１１００ｎｍの範囲にあり、人間の皮膚の侵入深さが最も高く、皮膚内で確立される予想外の力を防ぐ。

有利に、レーザは、固体レーザであり、とりわけ、小パッケージにおいて大きな光強度を供給することができ、一方、必要とされる入力電力は、他のタイプのレーザと比較して低い。適切な高出力短時間レーザパルスの連続は、Ｑスイッチ法レーザによって、制御された態様において供給されてよい。

システムにおいて、動作において、目標位置は、上皮組織層の表面から０ミリメートル（ｍｍ）から１０ｍｍの間の距離ｄに位置付けられてよい。そのような分離で、ＬＩＯＢ事象の効果は、最も容易に且つ制御可能に提供され得る。上皮組織層の表面から比較的短い距離で、例えば、皮膚表面から約３ｍｍ未満で、組織層に対する効果は、より顕著になり、形成される噴流は、層の表面に侵入することができる。また、システムは、ユーザフレンドリなサイズを有してよい。

システムは、有利に、使用時に、媒質におけるＬＩＯＢ事象が、上述されたように、上皮組織層に向かう方向において伝播する媒質の噴流を引き起こすように構成されてよい。特に、焦点の大きさ、生成されるレーザビームの電力、媒質における目標位置、及び媒質の粘度は、媒質におけるＬＩＯＢ事象が、上皮組織層に向かう方向において伝播する媒質の噴流の形成を引き起こすように制御される。

システムの汎用性を高めるよう、システムは、次のパラメータ、すなわち、光源の光パルス電力、光パルス存続期間及び光パルス繰り返し数、並びに／又は容器に対する及び／若しくは、使用時に、上皮組織層の表面に対する焦点の目標位置のうちの少なくとも１つを制御するように、光源及び／又は光学系の動作を制御するコントローラを有してよい。光源の光パルス電力、光パルス存続期間及び光パルス繰り返し数は、１又はそれ以上の所望の治療に従って、様々なインパルス遷移及び／又はその様々なシーケンスを提供するよう制御されてよい。

焦点の目標位置の位置制御は、レーザビームの伝播方向に対する並びに容器に対する及び／又は特に使用時に、上皮組織層（表面）（の表面）に対する焦点の軸方向及び／又は横方向の位置に関する目標位置の制御を有してよい。軸方向の位置制御は、目標位置と上皮組織層との間の分離を決定することに関係があり、異なるタイプのインパルス遷移、例えば、衝撃波の立ち上がり及び立ち下がり特性、噴流の形成等を引き起こすために使用されてよい。横方向の位置決定は、上皮組織層にわたって分布する所望の位置において１又はそれ以上の焦点を位置付けること、例えば、複数の隣接する場所の治療を助けることに関係がある。制御は、パラメータ設定を維持するように、あるいは、むしろ、異なるパラメータ設定の間で変更するように、続いて起こるパルスの間で一定又は可変であってよい。

光学系は、ミラー、レンズ、プリズム、ビームスプリッタ、絞り、光スイッチ、シャッター、等のような１又はそれ以上の適切な光学素子を有してよい。

実施形態において、容器は、光源からの光を容器内及び、媒質が容器に収容される場合に、媒質内に伝送するよう窓及び／又は１以上のレンズを有する。このように、容器（の部分）は、光学系の一部を形成してよい。これは、大きな開口数により光を媒質内に収束させることを助け、密な焦点合わせをもたらし且つ実質的に球状のキャビテーション泡をもたらすことを助ける。

システムは、例えば、貯蔵容器から、ある量の媒質を容器へ供給する供給システムを有してよい。これは、特に、水、アルコール、クリーム、又は油のような低い粘度から中高粘度を有する液体媒質によるシステムの動作にとって有用である。供給システムは、１以上の定量の媒質を容器内に供給する計量システム及び／又は容器へ接続された１以上のノズルを有してよい。

好ましいシステムにおいて、容器は、光源及び／又は光学系と開放可能に結合され、例えば、それは、１又はそれ以上の組み合わせコネクタ及びカウンタコネクタを有する適切なコネクタシステムによってシステムの筐体部へ取り付けられ、それにより、システム（の容器）は、光源及び／又は媒質の特性に適応され、且つ／あるいは、保守及び／又は修理のために交換され得る。コネクタシステムは、例えば、容器内で焦点の特定の目標位置を確かにするよう、光学系（の残り）に対して容器の１又はそれ以上の特定の相対位置を定義してよい。更に、容器は、場合により、上皮組織層を通って投与される薬剤を有する媒質により予め満たされ得るワンウェイ・カートリッジとして設けられてよい。

システムは、レーザビームが、システムの動作制御のために使用され得る、容器及び／又は容器に収容される（べき）媒質の特性のインジケーション及び／又はサイズインジケーションのような、特定の容器特性を検出するよう放射及び／又は設定され得るシステムの一部からの特定の距離で容器及び／又は標的組織の存在を検出するよう構成される１又はそれ以上の検出器を有してよい。そのような検出器は、機械的、電気的、磁気的及び／又は光学的であり、容器における適切な構造に関連して動作してよい。

更に、上皮組織層の治療のための方法が、これによって提供される。方法は、ここで開示される実施形態のいずれか１つのシステムを設けるステップと、前記上皮組織層の表面部分において、ある量の流動体を有する容器を配置し、前記媒質は、該媒質が前記容器に収容される場合に、前記上皮組織層の表面と接触する、ステップと、少なくとも所定のパルス時間の間レーザビームを生成し、該生成されたレーザビームを前記媒質内の目標位置にある焦点に合わせるステップとを有する。前記焦点の大きさ及び前記生成されるレーザビームの電力は、前記焦点において、前記レーザビームが、前記媒質のための特性閾値を上回る電力密度を有する程であり、前記特性閾値を上回って、前記所定のパルス時間の間、レーザ誘起光学破壊事象が前記媒質において起こる。

このように、方法は、ある量の媒質内に光のパルスを供給し、媒質においてＬＩＯＢ事象を引き起こして、上皮組織層に向かう方向において媒質内でインパルス遷移を引き起こすこととなる。

上述されたように、媒質内でＬＩＯＢ事象を引き起こすことは、上皮組織層を崩壊させるよう上皮組織層に向かう方向において伝播する媒質の噴流、キャビテーション泡及び／又は衝撃波を引き起こすことを有し得るインパルス遷移を制御することを可能にする。

方法において、媒質におけるレーザ誘起光学破壊事象は、上皮組織層に向かう方向において伝播する媒質の噴流を引き起こすよう制御されてよい。例えば、焦点の大きさ及び目標位置、生成されるレーザビームの電力、並びに媒質の粘度は、媒質におけるレーザ誘起光学破壊事象が、上皮組織層に向かう方向において伝播する媒質の噴流を引き起こす程であってよい。噴流の形成は、上皮組織層の崩壊の信頼性を高めるために好ましい。

方法は、例えば、上皮組織層を破壊し組織の再生を引き起こすための上皮組織層の浸透のために、及び／又は局所製剤としての媒質の注入のために、媒質の一部を上皮組織層に注入するステップを有してよい。

媒質は、容器において収容されてよく、媒質は、上皮組織層の表面と流体接触、望ましくは実質的に直接接触する。容器は、例えば、媒質を面内に保持するよう、且つ／あるいは、インパルス遷移の圧力の跳ね返り及び／又は損失を防ぐよう、低粘度媒質により当該方法を実行することを助ける。それは更に、衛生状態を高めることができる。

方法は、レーザビームを生成し、レーザ誘起光学破壊事象を媒質内で引き起こすステップは、複数回繰り返すことを有してよく、少なくとも幾つかの焦点の目標位置は、互いに異なってよい。このように、媒質内での複数回のインパルス遷移は、例えば、治療の存続期間、強さ、効果、及び／又は空間範囲を増大させるために、上皮組織層に向かう方向において引き起こされる。

１又はそれ以上のインパルス遷移の適用の前又は後で、局所製剤は、治療される上皮組織層において適用されてよい。局所製剤は、場合により、媒質において存在する薬剤に加えて、治療される上皮組織層を通って投与されるべき１又はそれ以上の薬剤を有してよい。

上皮組織層の治療のための方法のステップ及びそのような方法のためのシステムを示す。 上皮組織層の治療のための方法のステップを示す。 上皮組織層の治療のための方法のステップを示す。 上皮組織層の治療のための方法のステップを示す。 上皮組織層の治療のための方法のステップ及びそのような方法のためのシステムの詳細を示す。 上皮組織層の治療のための方法のステップ及びそのような方法のためのシステムの詳細を示す。 上皮組織層の治療のための方法のステップ及びそのような方法のためのシステムの詳細を示す。 上皮組織層の治療のための方法のステップ及びそのような方法のためのシステムの詳細を示す。

図面において、同じ特徴は、同じ参照符号により特定され得ることが知られる。更に、図面は概略であり、必ずしも実寸ではなく、本発明を理解するために必要とされない詳細は省略されていることがあることが知られる。語「上方向」、「下方向」「下」、「上」及び同様の語は、図面において方向付けられる実施形態に関係がある。更に、少なくとも実質的に同じであるか又は少なくとも実質的に同じ機能を実行する要素は、異なる図示される実施形態について、１００、２００、等ずつ上げられた同じ数字によって表される。

図１は、表面５を有する上皮組織層３、ここでは皮膚組織の一部の治療のためのシステム１を示す。システム１は、ある量の流動媒質を収容する容器７を有する。容器は、概して、開放底面を備えたカップ形状をとり、媒質が上皮組織層３の表面５と接触することを可能にするよう配置される。システム１は、少なくとも所定のパルス時間の間レーザビーム１１を生成する光源９を更に有し、且つ、それは、レーザビーム１１を焦点１５に合わせ、光源９からの光に対して少なくとも部分的に透過である容器７内の目標位置において焦点１５を位置付ける光学系１３を有する。図１において図式的に示されている光学系１３は、ビームステアリングシステム１７、ビーム成形システム１９、ビーム走査システム２１、及び集光システム２３を有し、それらのシステムは、１又はそれ以上のミラー、プリズム、ビームスプリッタ、偏光子、光ファイバ、レンズ、開口、シャッター、等を有してよい。なお、より多い、より少ない、及び／又は別なふうに配置された光学サブシステム及び／又は素子を備える別の光学系が適切に設けられてよい。光学系１３の少なくとも部分及び／又はレーザビーム１１のビーム経路は、例えば、不透明な管及び／又は１以上の光ファイバを有して、例えば、目の安全のために、閉鎖されてよい。

光源９は、所定の波長で且つ所定のパルス存続期間及び繰り返し数により所定数のレーザパルスを発するよう構成される。システム１は、焦点１５の目標位置が、示されるように、容器７内、及び容器７内に収容される場合に媒質内にあるように、且つ、焦点１５の大きさ及び生成されるレーザビームの電力が、焦点１５において、レーザビーム１１が媒質のための特性閾値を上回る電力密度を有する程であるように、設定可能であり、特性閾値を上回って、所定のパルス時間の間、レーザ誘起光学破壊事象が媒質において起こる。

システム１は、焦点１５の目標位置が、上皮組織層３の表面５から０ｍｍから１０ｍｍの間の距離に位置付けられるように、構成される。例えば、表面５から約３００から９００マイクロメートルの間の範囲にある距離が、人間の皮膚の治療に適すると知られている。

光源９は、ユーザインターフェースを提供することができる任意的なコントローラ２５により制御可能である。また、１又はそれ以上の光学系１３（のサブシステム１７〜２３）は、目標位置及び／又は焦点の１又はそれ以上の特性を制御するよう、光源コントローラ２５と一体化され得る任意的なコントローラ（図示せず。）により制御可能であってよい。適切なコントローラは、プログラム可能なメモリを有してよく、且つ、それは、場合により、データ記憶媒質の１以上の読み取り器（それ用のコネクタ）及び／又はインターネット接続を含む、メモリをプログラムするための１以上のシステムを有してよい。例えば、第１の媒質について、システム１は、第１の媒質の特性ＬＩＯＢ閾値に従って第１のレーザパルス電力密度を提供するよう構成されてよく、第２の媒質について、システム１は、第２の媒質の特性ＬＩＯＢ閾値に従って第２のレーザパルス電力密度を提供するよう構成されてよく、第１及び第２の電力密度は、場合により更なる媒質のための、適切な第１及び第２のパルス電力、パルス存続期間及び／又はレーザビーム集光パラメータによって決定されてよい。レーザビーム集光パラメータは、ビーム成形及び／又は集光システムの適切な設定によって、例えば、集光システムの開口数の調整によって、決定されてよい。集光システムの開口数ＮＡのための適切な値は、動作中に、ｎ_ｍがレーザ波長のための媒質の屈折率であるとして、範囲０．０５＜ＮＡ＜ｎ_ｍから選択されてよい。

適切な光源は、約５〜１０ｎｓのパルス存続期間により約１０６４ｎｍの波長でレーザパルスを発するＱスイッチ型Ｎｄ：ＹＡＧレーザを有する。なお、他のレーザ、例えば、Ｎｄ：Ｃｒ：Ｙａｇ３レベルレーザ及び／又はダイオードレーザが同様に使用されてよい。

図２乃至４は、夫々、上皮組織層の治療のための方法のステップを示し、且つ、容器７が設定されている皮膚３の部分を示す。皮膚３は、表面層を形成する角質層２７、表皮２９及び真皮３１の層を有し、真皮３１の下には皮下組織が延在する（図示せず。）。容器７は、例えば、水、ＰＢＳ（phosphate buffered saline solution）（リン酸緩衝生理食塩水）、油、グリセロール、フッ素化炭素、界面活性剤（ポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコール）、アルコール、グルコース（砂糖）溶液、局所剤（クリーム。ゲル、等）を含むグループから選択された非固体媒質により満たされる。媒質内で十分な電力密度を有するレーザパルス、例えば、媒質において開口数ＮＡ＝０．８により焦点を合わせられるτｐ＝６ｎｓのパルス存続期間及びＥｐ＝１ｍＪのパルスエネルギでの波長λ=１０６４のレーザパルス、の焦点に合わせると、ＬＩＯＢ事象は、角質層２７からの距離Ｄ１で焦点１５において生じる。

図２乃至４は、皮膚表面５から夫々約０．７５ｍｍ、０．６ｍｍ及び０．４ｍｍの例となる距離Ｄ１、Ｄ２及びＤ３にある目標位置において、しかしそれ以外は同じ条件を有して生成される焦点によって引き起こされるＬＩＯＢ事象（の使用）を示す。媒体におけるＬＩＯＢ事象は、皮膚３に向かって進む衝撃波を生じさせる。図２において、衝撃波は、角質層２７を局所的に破壊し、図３において、衝撃波は更に、表皮に侵入し、図４において、損傷は、真皮層にまで及ぶ。角質層のそのような侵入の後、作用物質は、例えば、治療及び／又は美容のために、皮膚表面上に適用される局所製剤から皮膚によって容易に吸収され得る。表皮及び／又は真皮への損傷は、皮膚の治癒反応を引き起こすことができる。治癒反応は、新しいコラーゲンの形成を有してよく、且つ、皮膚の引き締め及び／又は他の若返りを生じさせ得る。目下提供されるシステム及び方法により負わされる損傷の範囲は、焦点と皮膚との間の距離によってのみならず、レーザビームの電力及び／又は焦点の大きさによっても制御されてよい。更に、レーザパルス列の供給及び／又は単一のＬＩＯＢ事象による媒体における繰り返しキャビテーションを示す泡の生成は、皮膚３に向かう衝撃波の連続を提供し、単パルスと比べて高められた効果をもたらすことができる。

特定の方法は、図５ａ乃至５ｄにおいて開示される。図５ａ乃至５ｃは、筐体１０２を有するシステム１０１の一部を概略的に示す。システム１０１は、容器１０７、レーザ１０９、及び光学系１１３を有し、光学系１１３は、ここでは、容器１０７に含まれたレンズ１１４を有する。このシステム１０１で、容器１０７は、任意的なノズル１３５を設けられている。ノズル１３５は、ある量の媒質を容器１０７へ供給するよう任意的な供給システム（図示せず。）へ接続する。例えば、この供給システムは、容器及びポンプを有する。システム１０１は、治療される対象の皮膚３の表面５の一部に配置される。レーザ１０９が、皮膚表面５の近くの媒質内の目標位置でＬＩＯＢ事象を提供するよう作動される場合に（図５ａ）、ＬＩＯＢ事象は、媒体内でキャビテーション泡１３７を生成する（図５ｂ）。キャビテーション泡１３７は崩壊し、皮膚から離れた泡１３７の側で液体噴流１３９を発現する（図５ｃ）。噴流１３９は、皮膚３に向かう方向において崩壊泡１３７を突き抜けて、反対の泡壁を貫通する。焦点１１５と皮膚表面５との間の距離に応じて、噴流１３９は、単に皮膚表面５に衝突して、衝撃を引き起こすか、あるいは、それは、角質層２７を貫通して、場合により表皮２９に又は真皮３１にさえ侵入する（図２乃至４を参照）。この後、クリーム１４１のような局所製剤が、治療部分に適用されてよい（図５ｄ）。

図５ａ乃至５ｄにおいて、異なる特徴は、１又はそれ以上の文字、すなわち、Ｌ−レーザ（laser）、ＬＢ−レーザビーム（laser beam）、ＳＢ−走査ブロック（scanning block）、ＯＬ−集光用光学素子（focusing optical element）（例えば、レンズ）、ＦＰ−焦点（focal point）、ＡＭ−例となる標的媒質としての水性媒質（aqueous medium（“aqueous”は水のような粘度を有するの意））、Ｎ−標的媒質注入のためのノズル（nozzle）、ＣＢ−キャビテーション泡（cavitational bubble）、ＪＳ−噴流ストリーム（jet stream）、ＳＣ−角質層（stratum corneum）、Ｅ−表皮（epidermis）、Ｄ−真皮（dermis）、Ｃ−局所製剤（topical formulation）（例えば、クリーム）によって示されている。

皮膚３に侵入する場合に、噴流１３９は、ある量の媒質を皮膚組織に挿入する。媒質は、有利な作用物質を含んでよい。噴流によって局所的に且つ表面的に皮膚組織に適切に投与され得る作用物質を含む媒質は、とりわけ、ビタミンＡ溶液、ビタミンＣ溶液、ビタミンＥ溶液、コラーゲン生成誘発剤、αハイロドキシ酸、ヒドロキノン、ナイアシンアミド及び／又はコジック酸から選択されてよい。

局所製剤は、例えば、にきびの治療のための及び美白のためのナイアシンアミド、又はしわとりのためのレチナールデビドの溶液を含んでよい。代替的に、銅ペプチドの溶液は、治療後の治癒効果を加速させるために使用されてよい。

典型的な噴流ボリュームは、ナノリットルからマイクロリットルの範囲にある。複数の噴流を与えることによって、注入される媒質の総量の増加が達成される。複数の噴流は、例えば、皮膚が以前に注入された量の媒質を特定の位置で吸収することができる前に、その位置で後に続く噴流を注入するよう、連発して単一の位置において提供されてよい。

１つのＬＩＯＢ事象は、高速な一連の泡の形成及び泡の崩壊を引き起こし得ることが知られており、これは一連の噴流の形成を有することができる。しかし、噴流の形成の有無によらず、泡の形成及び泡の崩壊の各サイクルは、エネルギを浪費し、従って、プロセスは、それがアクティブに維持されない場合に自己終了する。このように、過剰投与は防がれ得る。

容器７、１０７は、例えば、光の品質及び／又はレーザの波長、容器及び／又はその中に収容されている媒質の（光学）エージング、媒質の交換、等に対処するよう、交換可能であってよい。任意に、容器は、一般的なカップ形状を有してよく、開口部を備えた比較的硬質の材料から形成されてよく、開口部は、ある量の適切な、場合により低粘度の媒質を収容する容器を密閉するよう、簡単に開けられるタブ、薄膜又は薄パラフィン等により閉じられてよいが、この密閉は、使用時に、悪影響なしで、ＬＩＯＢ事象（によって生成される衝撃波）によって治療及び／又は破壊される対象の体温によって容易に溶解可能である。また、異なる容器は、異なる焦点を提供する特定のレンズ及び／又はレンズアレイを有してよい。

方法は、組織上及び／又は内への１又はそれ以上の薬剤の投与及び／又は目標位置ごとに引き起こされるＬＩＯＢ事象の数に依存して、美容及び／又は治療のために使用されてよい。例えば、そのような相違は、最大約５回までのＬＩＯＢ事象が美容目的で生成され、目的位置又はその近くでの約１０回又はそれ以上のＬＩＯＢ事象が治療目的で生成されると認められ得る。

システムは、例えば、光源を有することができる容器を含む手持ち式の部分を有してよい。また、手持ち式の部分がレーザビーム伝送システムを介して光源へ接続されることが考えられ得る。

開示される実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され達成され得る。特許請求の範囲において、語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、単称は、複数個を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲において挙げられている幾つかの項目の機能を満たしてよい。特定手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示さない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアの部分とともに又はそのようなモノとして供給される光記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体において記憶／分配されてよいが、他の形態においても、例えば、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介して分配されてよい。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限するよう解釈されるべきではない。

角質層を越える皮膚への局所製剤の輸送の増大を提供する方法は、米国特許出願公開第２００２／００６２１０１号明細書（特許文献１）から知られる。この特許文献は、インパルス遷移を用いて上皮細胞層を通って化合物を運ぶ方法及び装置を開示する。方法は、例えば、患者の角質層へ化合物を適用し、次いで、上皮組織の浸透性の一時的な増大を生じさせるようインパルス遷移を誘起して、上皮細胞層を越える化合物の投与を促す。インパルス遷移は、標的物質をパルスレーザビームに向け、標的物質を切除又は急速加熱することによって、生成され得る。
独国特許出願公開第１０１４４１０２（Ａ１）号明細書（特許文献２）は、皮膚への薬剤の高圧の経皮的な注入のための方法及び装置を開示する。装置は、その先端で小開口を備える円錐形の流体チェンバを有し、その中で薬剤は動作中に保持されるべきである。装置は、その端部で集光レンズを備える光導波路を更に有する。光導波路によって発せられたレーザ光は、レンズによって流体チェンバにおいて焦点を合わせられる。焦点におけるエネルギ密度は、レーザ誘起光学破壊のための閾値を上回り、これにより、チェンバ内に存在する薬剤において圧力波が生成されて、末端にある小開口を介して円錐形の流体チェンバの外に薬剤を押し出し、それにより薬剤を皮膚内に浸透させる。
米国特許出願公開第２０１１／０２３０８２６（Ａ１）号明細書（特許文献３）及び国際公開第２０１１／１１５４２２（Ａ２）号パンフレット（特許文献４）は、いずれも、皮膚への薬剤投与のための装置を開示する。装置は、圧力発生液を収容する圧力チェンバと、薬液を収容する円錐形の薬剤マクロチェンバとを有し、薬剤マクロチェンバは、その遠位端でマクロノズル出口を有する。圧力チェンバ及び薬剤マクロチェンバは、相互に分けられており、弾性膜によって密閉されている。装置は、レーザ装置と、レーザビームの焦点を圧力チェンバ内の圧力発生液において合わせる対物レンズとを更に有する。動作において、焦点を合わせられたレーザビームは、密閉された圧力チェンバにおいて気泡成長及び体膨張を引き起こして、弾性膜を変形させ、それにより、瞬間的な圧力が、薬液がマクロノズル出口を介して発せられる液体マイクロジェットの形で皮膚に注入されることを可能にするように、薬剤マクロチェンバ内の薬剤へ弾性膜を介して適用される。
米国特許出願公開第２０１１／０２５７５８４号明細書（特許文献５）は、皮膚組織へ薬剤をレーザ注入するための方法を開示する。この方法において、１又はそれ以上のミクロ穴は、第１のステップにおいて、レーザエネルギによって皮膚の表面でアブレーションされる。第２のステップにおいて、薬剤を収容するコンテナは、薬剤が皮膚表面に接触した状態で、ミクロ穴を設けられた皮膚表面上に設置される。薬剤は、コンテナ内に存在する薬剤にレーザエネルギを適用することによって、以前に適用されたミクロ穴を介してこのコンテナから皮膚内に注入され、これにより、コンテナ内の圧力の増大は、薬剤の少なくとも一部をミクロ穴へ押し込む。
特開２００６−３２５７００号公報（特許文献６）は、生物組織へ導入されるべき医療溶液が保持され、表面張力及び毛管現象によりプローブと隣接する生物組織との間で固定される薬剤投与装置を開示する。レーザビーム超短パルスは、プローブ内で保持されている医療溶液の表面上で収束レンズによって焦点を合わせられる。レーザビームパルスは、医療溶液の蒸散及びプラズマ形成の結果として超短衝撃波パルスを生成し、これは、医療溶液を介して生物組織へ放射され、医療溶液を運んで生物組織の生細胞内に取り込ませる。
国際公開第００／７１０３８（Ａ１）号パンフレット（特許文献７）は、流体環境においてパルスマイクロジェットを生成することができるパルスマイクロ流体装置であって、その先端にあって、所望の大きさ及び特性のマイクロジェットを生成するのに十分な直径を有する小開口を備えた円錐形のマイクロ流体チェンバを有する装置を開示する。圧力生成手段は、マイクロジェットを生成するようマイクロ流体チェンバの内部で圧力を増大させるためにマイクロ流体チェンバにおいて位置付けられる。如何なる従来の圧力生成手段も、例えば、ポンプ手段、又は光学破壊、光学吸収、電気破壊、ジュール加熱、及び音響気泡形成に基づく気泡生成手段のように、マイクロ流体チェンバにおいて存在してよい。

米国特許出願公開第２００２／００６２１０１号明細書 独国特許出願公開第１０１４４１０２（Ａ１）号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０２３０８２６（Ａ１）号明細書 国際公開第２０１１／１１５４２２（Ａ２）号パンフレット 米国特許出願公開第２０１１／０２５７５８４号明細書 特開２００６−３２５７００号公報 国際公開第００／７１０３８（Ａ１）号パンフレット

添付の特許請求の範囲に従う、上皮組織層の治療のための方法が、これによって提供される。システムは、ある量の流動媒質を収容する容器であって、前記媒質が当該容器に収容される場合に前記上皮組織層の表面と接触することを可能にするよう配置される前記容器と、少なくとも所定のパルス時間の間レーザビームを生成する光源と、前記レーザビームを焦点に合わせ、該焦点を目標位置において位置付ける光学系とを有する。前記焦点の前記目標位置は、前記容器内及び、該容器内に収容される場合に前記媒質内にある。前記焦点の大きさ及び前記生成されるレーザビームの電力は、前記焦点において、前記レーザビームが、前記媒質のための特性閾値を上回る電力密度を有する程であり、前記特性閾値を上回って、前記所定のパルス時間の間、レーザ誘起光学破壊（laser-induced optical breakdown；ＬＩＯＢ）事象が前記媒質において起こる。本発明に従って、動作において、前記目標位置は、前記上皮組織層の前記表面から３ミリメートルよりも小さい距離で位置付けられる。

このように、システムは、光源からの光の少なくとも１つのパルスを容器内に与え、容器に収容される場合に媒質内でＬＩＯＢ事象を発生させて、上皮組織層の表面に作用するよう媒質内のインパルス遷移を引き起こすように構成される。インパルス遷移は、連続的な立ち上がり時間を有する圧縮波、不連続的な立ち上がり時間を有する衝撃波、圧縮若しくは衝撃波の連続、及び／又は流体噴流を有してよい。衝撃波、衝撃波の連続、及び／又は噴流は、ＬＩＯＢ事象が媒質において、キャビテーションを示し、（繰り返す）崩壊に苦しみ、且つ／あるいは、噴流形成を示し得る気泡の形成を引き起こすように選択された焦点の大きさ、生成されるレーザビームの電力、媒質における目標位置、及び媒質の粘度の適切な値によって、生成され得る。３ミリメートルよりも小さい上皮組織層の表面からの距離で、組織層に対する効果は、より顕著になり、形成される噴流は、層の表面に侵入することができる。また、システムは、ユーザフレンドリなサイズを有してよい。特定の実施形態において、動作において、目標位置は、上皮組織層の表面から３００から９００マイクロメートルの間の範囲にある距離に位置付けられる。

更に、上皮組織層の治療のための方法が、これによって提供される。方法は、ここで開示される実施形態のいずれか１つのシステムを設けるステップと、前記上皮組織層の表面部分において、ある量の流動体を有する容器を配置し、前記媒質は、該媒質が前記容器に収容される場合に、前記上皮組織層の表面と接触する、ステップと、少なくとも所定のパルス時間の間レーザビームを生成し、該生成されたレーザビームを前記媒質内の目標位置にある焦点に合わせるステップとを有する。前記焦点の大きさ及び前記生成されるレーザビームの電力は、前記焦点において、前記レーザビームが、前記媒質のための特性閾値を上回る電力密度を有する程であり、前記特性閾値を上回って、前記所定のパルス時間の間、レーザ誘起光学破壊事象が前記媒質において起こる。本発明に従って、動作において、前記目標位置は、前記上皮組織層の前記表面から３ミリメートルよりも小さい距離で位置付けられる。

上述されたように、媒質内でＬＩＯＢ事象を引き起こすことは、上皮組織層を崩壊させるよう上皮組織層に向かう方向において伝播する媒質の噴流、キャビテーション泡及び／又は衝撃波を引き起こすことを有し得るインパルス遷移を制御することを可能にする。３ミリメートルよりも小さい上皮組織層の表面からの距離で、組織層に対する効果は、より顕著になり、形成される噴流は、層の表面に侵入することができる。また、システムは、ユーザフレンドリなサイズを有してよい。

システム１は、焦点１５の目標位置が、上皮組織層３の表面５から約３００から９００マイクロメートルの間の範囲にある距離に位置付けられ、この距離は、人間の皮膚の治療に適すると知られている。

Claims (15)

1. 上皮組織層の治療のためのシステムであって、
   ある量の流動媒質を収容する容器であって、前記媒質が当該容器に収容される場合に前記上皮組織層の表面と接触することを可能にするよう配置される前記容器と、
   少なくとも所定のパルス時間の間レーザビームを生成する光源と、
   前記レーザビームを焦点に合わせ、該焦点を目標位置において位置付ける光学系と
   を有し、
   前記焦点の前記目標位置は、前記容器内及び、該容器内に収容される場合に前記媒質内にあり、
   前記焦点の大きさ及び前記生成されるレーザビームの電力は、前記焦点において、前記レーザビームが、前記媒質のための特性閾値を上回る電力密度を有する程であり、前記特性閾値を上回って、前記所定のパルス時間の間、レーザ誘起光学破壊事象が前記媒質において起こる、システム。
2. 前記光源は、約２５０から３０００ナノメートルの範囲、望ましくは約８００から１３５０ナノメートルの範囲、最も望ましくは約９００から１１００ナノメートルの範囲にある波長でレーザビームを発するよう構成される、
   請求項１に記載のシステム。
3. 動作において、前記目標位置は、前記上皮組織層の表面から０ミリメートルから１０ミリメートルの間の距離に位置付けられる、
   請求項１又は２に記載のシステム。
4. 当該システムは、使用時に、前記媒質における前記レーザ誘起光学破壊事象が、前記上皮組織層に向かう方向において伝播する前記媒質の噴流を引き起こすように構成される、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記光源の光パルス電力、光パルス存続期間及び光パルス繰り返し数、並びに／又は前記容器に対する及び／若しくは、使用時に、前記上皮組織層の表面に対する前記焦点の前記目標位置の少なくとも１つを制御するように、前記光源及び／又は前記光学系の動作を制御するコントローラ
   を有する請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のシステム。
6. 当該システムは、前記容器においてある量の前記流動媒質を有する、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のシステム。
7. 当該システムは、ある量の前記媒質を前記容器へ供給する供給システムを有する、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のシステム。
8. 当該システムは、前記供給システムにおいてある量の前記流動媒質を有する、
   請求項７に記載のシステム。
9. 前記容器は、前記光源及び／又は前記光学系と開放可能に結合される、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のシステム。
10. 上皮組織層の治療のための方法であって、
    請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載のシステムを設けるステップと、
    前記上皮組織層の表面部分において、ある量の流動体を有する容器を配置し、前記媒質は、該媒質が前記容器に収容される場合に、前記上皮組織層の表面と接触する、ステップと、
    少なくとも所定のパルス時間の間レーザビームを生成し、該生成されたレーザビームを前記媒質内の目標位置にある焦点に合わせるステップと
    を有し、
    前記焦点の大きさ及び前記生成されるレーザビームの電力は、前記焦点において、前記レーザビームが、前記媒質のための特性閾値を上回る電力密度を有する程であり、前記特性閾値を上回って、前記所定のパルス時間の間、レーザ誘起光学破壊事象が前記媒質において起こる、方法。
11. 前記媒質における前記レーザ誘起光学破壊事象は、前記上皮組織層に向かう方向において伝播する前記媒質の噴流を引き起こすよう制御される、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記噴流によって前記媒質の一部を前記上皮組織層に注入するステップ
    を有する請求項１１に記載の方法。
13. 前記レーザビームを生成し、レーザ誘起光学破壊事象を前記媒質内で引き起こすステップは、複数回繰り返される、
    請求項１０乃至１２のうちいずれか一項に記載の方法。
14. 少なくとも幾つかの焦点の目標位置は、互いに異なる、
    請求項１３に記載の方法。
15. 局所製剤を前記上皮組織層上に適用する更なるステップ
    を有する請求項１０乃至１４のうちいずれか一項に記載の方法。

Images