JP4335522B2 - 皮膚を処置するための装置および方法 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は皮膚を処置するための方法および装置に関する。
発明の背景
用語「複合標的」はここでは、コントラストが付けられたかまたは顔料着色された成分並びにコントラストが付けられていないかまたは顔料着色されていない成分を有する皮膚の特徴をさすために使用される。例えば、毛髪は毛芯がコントラストが付けられた成分を構成し且つ毛包がコントラストが付けられていない成分を構成する複合標的である。皮膚の血管損傷が複合標的の別の例であり、そこでは血液がコントラストが付けられた成分を構成しそして損傷の壁がコントラストが付けられていない成分を構成する。皮膚外観の改良は、しばしば望ましくない複合標的の除去を含む。
【0002】
複合標的の除去のために光熱分解が使用されてきた。この方法では、標的は標的内に浸透する可視光線または赤外線で照明されそしてコントラストが付けられた成分により選択的に吸収される。コントラストが付けられた成分はこのようにして加熱され、それがコントラストが付けられていない成分を加熱する。この加熱が標的の二成分を損傷し、これは理想的には破壊される。米国特許第5,735,844号は2ms〜100msのパルスの単一波長を有する照射線を用いる望ましくない毛髪の除去を開示している。米国特許第5,683,274号は非干渉性の濾過光を用いる毛髪除去を開示している。米国特許第5,885,274号、第5,964,749号および第5,810,801号は、皮膚を滑らかにしそして1.8μより短い波長を有する老化斑点を除去するための干渉性および無干渉性の光源による皮膚加熱を開示している。
【0003】
破壊しようとするためには、表皮の温度を損傷水準まで上昇させずに標的の温度を約70℃に上昇させなければならない。しかしながら、多くの場合には周囲皮膚を損傷水準まで加熱せずに標的の二成分を標的を破壊するのに必要な温度に加熱することは熱分解によっては可能ではない。図1は毛髪を可視光線の短いパルスで照明した後の毛髪の周りの概略温度分布を示す。図1に示された理論曲線並びに以下で説明される図2および5に示された曲線は、例えば、Welch A.J. et al., Practical Models for light distribution in Laser−Irradiated tissue, in Lasers in Surgery and Medicine, 6:488−493, 1987 に開示されているような光−組織相互作用に関する拡散式を用いそして例えば S. Gabriel, et al., The dielectric properties of biological tissues: III. Parametric models for dielectric spectrum of tissues. Phys. Med. Biol. 41:2271−2293, 1996 に開示されているような組織内のRF電流を計算するためのマックスウェル(Maxwell)式を用いて得られる。上記文献の両者はここに引用することにより本発明の内容となる。芯の温度が65℃より高い場合に、包の平均温度は約55℃でしかない。それ故、毛芯により吸収される光学エネルギーは包を適切に加熱するには不充分である。周囲皮膚の温度を損傷水準まで上昇させずに、毛髪の温度をこれらの温度を越えて充分に上昇させることはできない。
【0004】
米国特許第5,919,219号は、非選択的な皮膚加熱のための無線周波数(RF)エネルギーの使用を開示している。この方法では、RFエネルギーが標的に適用され、それがコントラストが付けられていない成分を選択的に加熱する。コントラストが付けられていない成分はこのようにして加熱され、それがコントラストが付けられた成分を加熱する。しかしながら、多くの場合には周囲皮膚を損傷水準まで加熱せずに、標的の二成分を標的を破壊するのに必要な温度に加熱することはRFエネルギーを使用しては可能ではない。図2はRFエネルギーの短いパルス後の毛髪の周りの概略温度分布を示す。包の温度が55℃より高い場合に、芯の温度は約50℃でしかない。毛髪の周りの皮膚内の温度は約40°である。周囲皮膚温度を損傷水準に上昇させずに、毛髪の温度をこれらの温度を越えて有意に上昇させることはできない。
発明の要旨
本発明は、RFエネルギーおよび光(光学エネルギー)の組み合わせを用いる複合標的の同時の照射が周囲皮膚温度を損傷温度に上昇させずに複合標的のコントラストが付けられたおよびコントラストが付けられていない成分の両方を両方の成分を破壊する温度に同時に加熱しうるという予期せぬ発見に基づく。特定の理論により拘束しようとは望まないが、RFおよび光学エネルギーの同時適用が光学照射だけで起きる標的のコントラストが付けられた部分からの熱損失を減じ、そして同様にRFエネルギーだけが使用される場合の標的のコントラストが付けられていない部分からの熱損失も減ずると信じられる。
【0005】
本発明は、RFおよび光学エネルギーが本質的に同時に皮膚に適用されて皮膚内の標的を加熱するような皮膚の複合標的の皮膚科処置用の方法および装置を提供する。「本質的に同時に」とは、2種の形態のエネルギーが同時に適用されるか、または標的の有意な冷却がエネルギーの第一および第二の適用間で起きないように互いに速やかに連続して適用されることを意味する。本発明は、例えば脱毛、皮膚の若返りおよび血管または顔料着色された損傷の如き複合標的の化粧処置のために使用することができる。装置は、RFエネルギー発生用の1つもしくはそれ以上の電極対および光学エネルギーを発するための光源を有するアプリケーターを含む。パルス化されたRFエネルギーは皮膚に適用される電極により直接的にまたは伝導性物質を通して適用される。組織痙攣を防止するためにはRFの周波数は好ましくは少なくとも300kHzである。可視光線は標的のコントラストが付けられた成分の色に最適であるとして好ましく選択された単一の波長または数種の波長を有することができ、そして典型的には500〜1200nmの範囲内である。
【0006】
RFおよび光学エネルギーの適用中の熱発生は皮膚表面近くではより高い。皮膚内で均一に加熱するためには、表面は好ましくは処置中に冷却される。例えば氷またはエタノールの如き冷却された物質を皮膚に適用することによりまたは熱電冷却器を使用することにより、表面を冷却することができる。当技術で既知であるように皮膚の深層内への冷却の浸透を促進するためには、皮膚は好ましくは水和される。皮膚を表面で外部から冷却する場合には、RFおよび光学エネルギーは標的を数ミリメートルの深度まで加熱しうる。
【0007】
処置中の皮膚インピーダンスを監視するためにRF電極を場合により使用することができる。皮膚温度の上昇はインピーダンスにおける変化をもたらすため、皮膚インピーダンスの監視により処置のパラメーターを変更して処置を最適化するように皮膚内の温度分布を達成することができる。皮膚内の温度分布は、冷却とRFおよび光学エネルギーの適用との間の遅延、パルスパラメーターの選択に依存する。それ故、冷却の適用時間とRFおよび光学エネルギーの適用時間との間の遅延を調節することにより皮膚内の温度分布を調節することができる。選択された皮膚温度特性に関する最適な遅延時間(t)を決めるためにマイクロプロセッサーを使用することができる。これは当業界で既知であるように、例えば、式t=d2/(4A)を用いて計算することができ、ここでdは冷却深度であり、それはこの場合には表皮の厚さ(0.1mm)にほぼ等しく、そしてAは皮膚拡散度(約1.4×10-3cm2/sec)である。交替にまたはそれに加えて、RFエネルギーのパルス持続時間を当業界で既知であるように、例えば、Ross et al., theoretical considerations in laser hair removal. IN Dermatologic Clinics, W.B. Saunders Company, Volume 17, pages 333-335, 1999 に開示されているように調節することにより、温度分布を調節することができる。
【0008】
本発明は、
(a)皮膚にRFエネルギーを与えるために適する1つもしくはそれ以上のRF電極、および
(b)皮膚に光学エネルギーを与えるために適する1つもしくはそれ以上の光源を含んでなる、皮膚にRFエネルギーおよび光学エネルギーを本質的に同時に適用するためのシステムを提供する。
【0009】
本発明はまた、RFエネルギーおよび光エネルギーを皮膚に本質的に同時に適用することを含んでなる皮膚の処置方法も提供する。
好ましい態様の詳細な記述
次に図3を参照すると、RFおよび光学エネルギーを同時に適用するための本発明に従う装置が示されている。以下で詳細に記載されるアプリケーター703は一対のRF電極および光源を含有する。アプリケーター703は人間705の皮膚に複合標的の領域に適用されるのに適する。アプリケーター703はケーブル702を介して調節装置701に連結されている。調節装置701は動力源708を含む。動力源708はRF発生器715に連結されており、それはケーブル702中のワイヤーを介してアプリケーター703中のRF電極に連結されている。動力源708もケーブル702中のワイヤーを介してアプリケーター703中の光源に連結されている。調節装置701は冷蔵装置712を含有し、それはアプリケーター703を冷却するための例えばエタノールまたは水の如き流体を冷却する。冷却された流体は冷蔵装置712からケーブル702中の第一の管を介してアプリケーターに流れ、そしてアプリケーター703からケーブル702中の第二の管を介して冷蔵装置に逆流する。調節装置701は例えばキーパッド710の如き入力装置を有し、それにより操作者は例えば周波数、パルス持続時間およびRFエネルギーの強度または光学エネルギーの波長および強度の如き処置のパラメーターの選択された値を入力することができる。調節装置701は場合により、装置の種々の機能を監視し且つ調節するためのプロセッサー709を含有する。例えば、プロセッサー709はアプリケーター703中の電極間の電気インピーダンスを監視しそして標的近くの温度分布を決めることができる。プロセッサー709はインピーダンス測定に基づき処置のパラメーターを決めることもできる。
【0010】
図4はアプリケーター703を詳細に示す。アプリケーターは一対の電極401および402を含有し、それらがRFエネルギーを皮膚に適用する。光源403は光スペクトルを生成し、それは光案内404により皮膚表面に送られる。ハウジングおよび電極は、入り口405と出口406の間の管408中を流れる冷蔵装置712により冷却された流体により冷却される。入り口405および出口406はケーブル702中の第一および第二の管を介して冷蔵装置712に連結される。
【0011】
RFおよび光学エネルギーを少なくとも2mmの直径を有する標的に適用するために図3に示されたシステムを用いると、下記の例示パラメーター値を使用することができる:
RFエネルギーの周波数:約300kHz〜約100MHz。
RFエネルギーの出力:約5〜約200W。
照射の期間:約1〜約500msec。
パルス繰り返し速度:毎秒約0.1〜約10パルス。
光学エネルギーの強度:約5〜約100ジュール/cm2。
光学エネルギーのパルス持続時間:約1〜200msec。
【0012】
図5は、これらの例示パラメーター値を有する図3および4のシステムを用いて得られる毛髪内の理論的温度分布を示す。毛芯内の温度は85℃より高いが、周囲皮膚内の温度は45℃より低い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 光学エネルギー後の100μm毛芯および包の周りの概略温度分布を示す図。
【図2】 RFによる加熱後の100μm毛芯および包の周りの概略温度分布を示す図。
【図3】 人間にRFおよび光学エネルギーを同時に適用するための本発明に従うシステムを示す図。
【図4】 2つの電極、光源および冷却システムを有するアプリケーターを示す図。
【図5】 光学およびRFエネルギーの組み合わせで作成された100ミクロン毛芯の周りの温度分布を示す図。
Claims (10)
- (a)皮膚標的領域を加熱するRFエネルギーを与えるために適する1つもしくはそれ以上のRF電極、および
(b)皮膚標的領域を加熱する1200nm以下の波長を有する光学エネルギーを与えるために適する1つもしくはそれ以上の光源を含んでなり、
前記RF電極および光源が皮膚標的領域にエネルギーを本質的に同時に与え、実質的に前記標的領域の全体にわたって実質的に均一でありかつ前記RFエネルギーだけまたは前記光学エネルギーだけの供給により付与される温度よりも高い温度まで前記標的領域の全体を加熱するために適するように構成されており、
前記光学エネルギーは、コントラストが付けられた領域を加熱し、前記RFエネルギーは、コントラストが付けられていない領域を加熱する、皮膚標的領域を処置するためのシステム。 - 皮膚を冷却するために適する冷却装置をさらに含んでなる請求項1に記載のシステム。
- 冷却装置が流体を冷却する冷蔵装置および流体を皮膚近くに流すための管を含んでなる請求項2に記載のシステム。
- 冷却装置が熱電冷却器を含んでなる請求項2に記載のシステム。
- RF電極対の1つもしくはそれ以上を越えるインピーダンスを測定するためのインピーダンスメーターをさらに含んでなる請求項1に記載のシステム。
- 1回もしくはそれ以上のインピーダンス測定に基づき皮膚内の熱分布を測定するように構成されたプロセッサーをさらに含んでなる請求項5に記載のシステム。
- プロセッサーが1回もしくはそれ以上の測定に基づきRFエネルギーの1つもしくはそれ以上のパラメーターを測定するためにさらに構成されている請求項6に記載のシステム。
- 1つもしくはそれ以上のパラメーターがRFエネルギーのパルス持続時間、RFエネルギーの周波数、RFエネルギーの能力、および皮膚の冷却とRFエネルギーの適用との間の遅延時間よりなる群から選択される請求項7に記載のシステム。
- RFエネルギーまたは光学エネルギーの1つもしくはそれ以上のパラメーターを測定するための入力手段をさらに含んでなる請求項1に記載のシステム。
- 1つもしくはそれ以上のパラメーターが、RFエネルギーのパルス持続時間、RFエネルギーの周波数、RFエネルギーの能力、皮膚の冷却とRFエネルギーの適用との間の遅延時間、光学エネルギーの1つもしくはそれ以上の波長、および光学エネルギーの強度よりなる群から選択される請求項9に記載のシステム。
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