用于表皮热处理的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种表皮层、优选地是诸如表皮层的生物组织的深度控制导热处理的方法和装置。本发明专利技术的方法为下压附着到具有低热扩散率的整体衬底的薄辐射吸收层直接（和经由吸收层上的保护性涂层间接地）与要加热地物体表面物理接触。吸收层的横截面面积一般为１ｃｍ＃＋［２］。吸收层牢固地附着到以受控方式冷却的光学透明整体衬底上，以便以受控方式从吸收层和整体衬底上去除过度热量。在优选实施例中，吸收层由来自调制或脉冲非相干电磁源、优选地为脉冲弧光灯加热。典型的脉冲持续时间为０．５～５０ｍｓ，且重复率为０．５～５Ｈｚ。组织中热作用区的深度通过优化电磁辐射脉冲的持续时间和来自闪光灯源的脉冲的能量以及经由波导的脉冲之前（ｐｒｅ－ｐｕｌｓｅ）冷却予以精确调节。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生物组织表皮热处理的装置和方法，优选地是表皮层一角质层、透明层和颗粒层的热处理和凝固。进行表皮层的选择性热处理是用于多种原因，诸如除了别的以外的去除皱纹、非永久性去除毛发、面部皮肤再生、经由皮肤的麻醉剂供给的增强以及牛皮癣处理。
技术介绍
用于表皮层凝固、蒸发(evaporation)和切除的现有技术是基于相干激光照射与组织直接相互作用。然而，只有少数类型的激光源适用于深度控制的组织去除。该问题是在表皮层内的激光波长的消光深度必须处于组织中几μm或更小的范围内，以实现激光的表面吸收。用于表皮组织去除的最常用激光分别为发射波长为2940nm和193nm的ErYAG和受激准分子激光器。相应的消光深度为3～5μm(在水中)和0.1μm(在蛋白质中)。发射波长为10.6μm的二氧化碳激光在一定程度上也可以用于组织去除，但是由于较大的消光深度30～50μm(在水中)，在较深的组织层中存在水疱和出血的问题，这需要2～6个月的恢复期。即使很少发生，但这也是ErYAG激光的问题。此原因可以通过如下的事实予以解释，即，角质层(厚度15～30μm)在正常条件下主要由含水量很低的角蛋白构成。在角蛋白中的消光系数e＝2940μm明显大于水中的3～5μm，这可以解释这些不期望并且不理想的结果。可以进行精确和可预期的表皮层去除的仅有的激光器类型为发射波长为193nm的受激准分子激光器。受激准分子激光器非常昂贵，并且难于操作。193nm的受激准分子激光器也不太适用于通过标准的光纤连接来传送光束，这是由于基于熔融石英(石英)玻璃的波导衰减非常高。将活细胞暴露于UV辐射的长期效果未完全加以研究。可能存在产生与受激准分子激光器相关的癌症的高风险。与带有辐射吸收层的接触探针结合的激光源原理上可以用于表皮组织去除。覆盖探针表面一部分的全部辐射吸收层的使用将消除由所有热能通过向组织传导而传递带来的消光深度的问题。用于激光瞄准的接触探针一般具有非常小的有效面积，一般仅有几平方毫米。存在多种使这些供给激光的表面探针具有如此小的表面积的原因，一个重要的方面在于来自激光的脉冲能量由于所用激光的电光效率低而受到限制，一般，仅有激光激励所需能量的百分之几被转化为激光照射能量。因此，带有辐射吸收层的激光接触探针不太适用于较大面积的处理。与用于较大面积热处理的激光相关的另一重要问题在于由于激光辐射的相干性而内在形成斑点和调制(mod)图案。这些现象即使在通过光波导传播后仍存在。通过圆形光纤导引的激光辐射经常显现出带有重叠斑点的强度图案所形成的环形圈。使用其他类型横截面几何形状(如矩形)的波导不会减弱模式图案的问题。从而，激光与接触探针的结合不适用于利用大面积接触探针的较大表面的处理，这是由于在该方面均匀加热是至关重要的。总的来说，激光源与弧光灯源相比昂贵很多。用于表面皮肤去除的其他普通方法为机械皮肤擦除术和化学脱皮，这些都存在不能深度控制和可预测性的问题。
技术实现思路
总的来说，本专利技术特征在于在不严重损伤下面的组织层的前提下选择性地凝固和收缩表皮层、角质层、透明层、和颗粒层的方法。本专利技术的方法基于皮肤表面接触带有辐射吸收层的加热探针。吸收层以受控方式由来自脉冲非相干弧光灯的集中辐射来加热。辐射吸收层辐射吸收层牢固的附着在形成物理接触并轻轻压向皮肤上的整体衬底的远端表面上，以便形成均匀接触表面。整体衬底应该在辐射源的整个辐射光谱上是透明的。辐射吸收层在被来自脉冲弧光灯的汇聚的非相干辐射照射时快速加热。由弧光灯产生的整个发射波长光谱(一般为0.2～2μm)将有助于吸收层的加热。通过选择具有与弧光灯发射光谱匹配的波长非灵敏和高吸收系数的涂覆材料，光能的主要部分将转化为吸收层内的热量。从而，总体的能量效率与灯激励激光器相比得以明显提高。对于具有0.2～3μm范围内的高吸收系数的吸收层的材料的优选选择为碳或镍、锆等制成的多种氧化物。吸收层的厚度应在1～50μm范围内，优选地在2～10μm范围内，如果吸收层的材料成份不是组织亲和的，那么将需要氧化铝或氧化硅的保护性涂层(overcoat layer)。保护层的厚度一般最小为1～5μm。为了进一步改善从探针表面向皮肤的热传导，可以在用接触探针处理之前将非常薄层的液体或凝胶施加到皮肤上。这种接触流体的粘度必须足够低以允许过多的凝胶从探针表面接触区域压出，这是由于接触液体层的厚度必须小于5～15μm。接触液体的示例是水、盐溶液或超声波接触凝胶。所述液体可以基于硅酮油，或是透明质酸，最优选的选择是水、变性酒精、丙二醇、甘油、氢氧化钠、PEG40氢化蓖麻油、泛酰醇和卡波姆制成的化合物与利多卡因的凝胶混合物。利多卡因是皮下麻醉凝胶，并将在处理过程中减轻疼痛。热作用的(凝固的)组织的深度控制主要通过调节辐射脉冲的持续时间和控制吸收层上的辐射的能量密度来实现。辐射能量强度由调节通过弧光灯的放电电流来控制。能级适用于特殊的光学几何形状和探针表面积。吸收层的平稳加热由将来自弧光灯的光线由具有至少十倍于探针横截面直径的长度的光波导混合而得以保证，而探针横截面直径一般为10mm。波导的横截面优选地为0.5～5cm2，优选地为1～2cm2横截面积的圆形和矩形。灯的典型脉冲持续时间在0.1～500ms范围内，且重复率一般为0.5～5Hz。皮下层的热作用深度将对应于0.1～500ms的脉冲长度范围，根据图2，该深度为7～500μm。热作用深度的有效定义为从(被加热的)表面到组织内侧、温度升高大约为加热脉冲终止时组织表面温度升高的10％的点的距离。假设皮肤表面温度在加热脉冲—脉冲长度0.1～500ms—终止时正好达到100℃(那么，组织中的水沸腾并蒸发)，相应的凝固深度将为2～127μm，即，温度为70～72℃或更高处的皮下深度，见图4。作为以恒定能量强度(W/m2)加热的表面的大块身体内侧温度分布之间的基本关系由以下方程给出T(z)=T(z=0)*Π*ierfc(z/(2*]>温度分布 (1)其中K=e..(p*c):]]>热扩散率(m2/s)(2)方程(1)对于一维热流是有效的，如果热作用深度远小于表面热源的横截面尺寸，那么这可以成立。T(z=0)=2*P/Λ*1/e..*(K*e′/Π)1/2:]]>表面温度对脉冲时间(3)P＝辐射功率A＝被加热的横截面面积z＝距被加热表面的距离ě＝材料的导热系数 p＝材料的密度c＝材料的热容量T0＝T(z-0)s＝2*(K*e′) (4)s=由于热扩散造成的距表面的平均热作用距离z＝距表面的距离Eq.(1)给出了以下对于z的不同值的相关温度升高(见图3)z＝0.5*s距温度已经达到表面温度的35.4％的表面的距离；z＝s距温度已经达到表面温度的8.9％的表面的距离；z＝2*s距温度已经达到表面温度的0.2％的表面的距离。每单位面积的热量脉冲的总能量由以下方程给出E＝P*e′(5)方程(5)和方程(2)和(3)给出了对于脉冲长度é所需的每单位面积的脉冲能量的估计。E/A=To*Π1/2/2*(e..*p*c)1/2*e′1/2---(6)]]>加热组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于表皮组织层传导性热处理的装置和方法，包括：（１）用于产生电磁辐射的装置；（２）用于汇聚所述辐射的装置；（３）用于将所述电磁辐射能量转化为薄吸收层内的热量的装置；（４）用于有效冷却吸收层中产生的过度热量和预冷却真皮层的 装置；以及（５）用于在吸收层和要被加热的物体表面之间有效热传导的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：珀阿恩托斯坦森，
申请(专利权)人：摩根古斯塔夫森，珀阿恩托斯坦森，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]