專利名稱：使用激光的皮膚表層脫落法的制作方法
技術領域：
本發明為93年1月19日提交的系列號08/055,810的部分連續，而08/055,810則為91年10月29日提交的系列號07/783,789而后在1993年7月13日頒布的專利號5,226,907的部分連續。本發明涉及去除人的皮膚表層的方法，特別是使用激光的方法。
背景技術：
人皮膚的表皮包含幾個不同的皮膚組織層。這些組織層如
圖1的方框圖所示。最深的一層為由柱狀細胞組成的基底層。接著的上面一層為由多面體細胞組成的表皮生發層(棘層)。
從棘層上推的細胞被展平并合成透明角質顆粒而形成顆粒層。這些細胞因向外移動而釋出細胞核，以及透明角質顆粒層，與張力原纖維相熔合。這樣就形成了透明的一層，即所謂的透明層。透明層的細胞緊密堆積在一起。
自透明層上移的細胞被壓縮成許多不透明的鱗狀層。這些細胞均為那些已變為完全充滿角質并失去包括細胞核的所有其它內部結構的細胞的平展剩余物。這些鱗狀物組成了表皮的外層，即角質層。在角質層的底部細胞緊密壓縮并且互相緊緊地附著在一起，但是在該層上部的細胞變成松散堆積并最終在表面脫落。例如對于一個50歲老人的臉頰皮膚，角質層的最外層一般包括約15層，這些層以每月約1或2層的速率脫落。所以我們通常大約每年2次獲得一嶄新的角質層。
眾所周知，去除一個人皮膚的幾個表層通常會使皮膚看來更年輕。許多技術被嘗試來產生這個效果。輕度的曬傷會引起皮膚輕微起皮，即皮膚的一個外層脫落。這樣通常會留下一個看起來更年輕的皮膚表面。通過諸如使用水細砂紙的研磨材料將表層擦掉的研磨過程也可獲得類似的結果。
近來人們試圖使用激光束來“熏燒”皮膚表層。這種熏燒會引起皮膚起皮，然后表層即可被擦掉。人們也一直在用激光試驗蒸發外表層。這些現有技術處理提供了一些有益的結果亦給患者帶來潛在的風險。輕微的曬傷使皮膚冒永久性損傷的風險。研磨過程經常會導致出血和疼痛，有時會感染，成疤，并有輕微的疤痕。激光處理會導致疼痛和不希望有的燒傷，并且如果使用不當導致出血和結疤。
發明概述本發明提供一種去除人皮膚表皮外層細胞的方法。一個至少在一個光波長具有高吸收性的沾染物被局部地用于皮膚表面。沾染物的一些被滲入表皮外層細胞之間。用以上波長的短激光脈沖照射皮膚，其中至少一個脈沖具有足夠的能量而引起一些粒子爆裂剝落表皮外層細胞。在一個優選實施方案中我們使用1微米的石墨顆粒和一個NdYAG激光器。
附圖簡述本發明的優選實施方案可參照附圖對其進行描述。
第一優選實施方案--NdYAG表皮外層本發明的第一優選實施方案可參照圖2至圖10對其進行描述。圖2表示人的表皮，諸如一個50歲老婦的皮膚表皮外層(最上面三層)一部分的典型橫斷面。圖示代表一個15個細胞厚的角質層1，一個3個細胞厚的角質層2，以及一個3個細胞厚的顆粒層。所示的總厚度約為100微米(0.10毫米)。
角質層的單個細胞尺寸約為10至15微米長，5微米寬和可達2微米厚。上層的細胞松散地堆在一起。細胞間的間隙從0到1或2微米變化。
碳溶液的應用該優選實施方案的第一步為在皮膚表面局部涂上一層碳溶液，如圖3所示。該溶液包含混在嬰兒油里的1微米石墨粉末。石墨-油的比率為重20％的石墨懸浮在80％的油中。下一步圖4為迫使一些碳粒下到角質層表面下。這一步我們優選用一個工作在0.2瓦/cm2和10MHz的超聲裝置來完成。
我們使用一個Hewlett Packard型號3325A脈沖發生器和一個Parametrics換能器型號A5525。我們發現在這個頻率下大約5分鐘的超聲處理將使得相當數量的碳粒穿到角質層的幾層下。超聲波處理的結果示于圖5。碳粒子的這種分布已在豬皮膚上獲得演示。對來自豬皮的活體解剖樣品的顯微觀察顯示了圖5所示的分布。如圖5所示，2層石墨顆粒被留在表面上，顆粒6的一部分分布在表面的下邊。
脈沖輻照下一步就是用1.06μm波長下大約3J/cm2的NdYAG激光脈沖輻照皮膚表面。脈沖頻率約為5Hz，但我們掃描激光束以使每個地方都以約1Hz的頻率受到輻照。在1.06μm波長石墨對激光能量的吸收性很強。對冷的固體石墨潛在的汽化熱量約為104J/cm3。因此，汽化1立方微米(10-12cm3)將需要大約10-8J。一個3J/cm2的脈沖到達該1微米顆粒的表面(1×10-8cm2)的能量為3×10-8J，約為汽化該顆粒所需能量的3倍。該能量僅存放幾個納秒，故沒有時間引起熱擴散，因此被脈沖照射時引起劇烈爆裂。一個脈沖作用的結果是，汽化了一些石墨(特別是較小的顆粒)以及將較大石墨顆粒破碎成以高能量飛散的較小顆粒。(下面的脈沖將汽化由前面的脈沖產生的較小顆粒)。
這樣，第一脈沖7作用后的一個結果便是第一層石墨顆粒如圖6中的8所示爆烈。第二層和皮膚表面受到第一層的有效保護而未受到第一脈沖7的作用。受到第一層顆粒爆烈產生的激波的作用，一些在皮膚上的碳粒被推進皮膚里。一秒鐘后的第二脈沖9汽化第二層，如圖7的10所示。和前面一樣，又有一些顆粒被推進皮膚。皮膚受到第二層相當有效的保護而免受脈沖9輻照。但是第三脈沖11則作用到皮膚以及皮膚下的碳粒。波長為1.06的激光能量在人皮膚中的消隱長度為幾個厘米，所以脈沖能量只有極少被皮膚組織吸收而是被表面下的石墨顆粒高度吸收，而且當如圖8所示吸收第三脈沖11的能量時，顆粒急劇爆裂從而剝落位于爆裂細胞上的角質層的壞死細胞，如圖8所示。少數顆粒可能未受到脈沖11輻照，但是四個附加脈沖13中的三個就將保證所有的石墨顆粒爆裂，如圖9所示。
圖10表示受激光輻照后的皮膚表面的斷面圖。該圖是基于受到以上描述過程處理的豬皮的活體解剖結果。皮膚受到一塊浸有酒精的棉布的稍加清洗，干了之后表面即如圖11所示。圖11所示可與圖2進行比較。我們發現角質層中大約3層的壞死細胞已被除去。沒有疼痛，沒有熱的感覺，也沒有對皮膚組織的明顯損傷。
未被碳吸收的NdYAG激光能量無害地消散在皮膚和皮下組織中。優選地，應提供一個輕微發散光束，以保證光束觸及皮膚后擴散開來。在我們的優選實施方案中，表面接觸點大小為0.5cm(直徑)，以10度角擴散。
第二優選實施方案(附加限制)
第二優選實施方案與第一優選實施方案大致相同，除了在碳-油懸浮液被涂于皮膚表面之后，將一塊薄而平的玻璃(如顯微玻璃)緊緊放在懸浮液之上以便限制小爆裂，以及激光束的幾個脈沖(最好大約1至2)通過玻璃作用到懸浮液的每一部分。我們也未使用超聲裝置。結果是大大增強了帶小石墨顆粒的表皮上層的皮下損傷。結果示于圖12和13。對于小碳粒，一或2個脈沖即是以產生顯著的皮下損傷。在此之后將玻璃撤除，繼續上面描述的第一優選實施方案過程直至所有的石墨均被汽化。在另一個可替代實施方案中，一個激光束可穿透的易處理的塑料片可代替玻璃片使用。該易處理的塑料片可被做成激光器的鉸接臂的一部分或者是附著在鉸接臂上的一小塊。
這種迫使物質進入皮膚組織的方法可以被用來連續敲擊皮膚或控制藥物透過皮膚。本發明者的至少之一打算提交一個專門對此方法申請權利的CIP申請。
第三優選實施方案-CO2第三優選實施方案使用一個CO2脈沖激光器。優選的工作參數為波長10.6微米；每個脈沖能量密度2.5Joule/cm2，脈沖直徑1cm，脈沖時間50ns。由于脈沖能量在水中被高度吸收，所以波長為10.6微米的激光束在皮膚中的消隱長度約為40微米。它在碳中被更高度地吸收。我們估計消隱長度為1至2個微米。
整個過程與以上描述的極為相似。如上所述采用石墨并使用超聲迫使一些碳進到皮膚表面下。激光脈沖將如上面一樣被使用，并且最先的兩個脈沖產生消除兩層碳的相似結果。第三個脈沖除了汽化皮膚表面下的碳之外還將汽化一薄層組織表面。因此，我們同時得到以下結果(1)由于表面下顆粒爆裂引起的機械去除組織，以及(2)汽化約為2-3微米厚的一表皮組織的表面層。
第四優選實施方案-液體沾染物準備一個用黑色食用色素著色的溫水溶液，比例為每50份水加一份色素。用紗布將溶液敷于皮膚表面10分鐘。該溫熱的黑水將滲入角質層的上層空間。(這些空間通常充滿空氣。)拿開紗布用一個CO2激光器輻照每個地方約1或2個脈沖，該CO2激光器工作在10.6微米波長，脈沖寬度為50納秒，能量密度為2焦耳/厘米2。這些短脈沖將選擇性地向著色水溶液投放足夠的能量以即時蒸發水份，剝落皮膚最上層的角質層細胞。
本實施方案的另一個替換辦法是在溫水中加啶氰綠以代替黑色食用色素。啶氰綠吸收由諸如NdYAG激光器，CO2激光器，Alexandrite激光器TiSapphire激光器以及GaAs二極管激光器產生的紅外線。由于水對CO2激光能量是個極好的吸收體，許多基于水的洗液均可與CO2激光器一起使用。
其它的實施方案在激光-介質領域的技術人員將意識到許多其他的激光器-沾染物組合可被用來應用本發明。這種組合的重要特性為1)在激光束的波長下，沾染物對能量應具有很高的吸收性。
2)激光束必須為脈沖極短的脈沖束(脈沖寬度小于1ms)。
3)沾染物必須能夠被滲入表皮的上層。
4)沾染物必須以足夠能量爆裂以便吸收激光能量時剝落表皮細胞。
申請者已試驗過被FDA認可作紋身用的丙烯酸紋身油墨。由Spaulding和Rogers銷售的黑色和藍色紋身油墨看來可與工作在1Hz，1.06微米，能量密度約為3J/cm2的NdYAG激光器配合使用。采用別的顏色效果較差。
雖然以上描述包含了許多說明，讀者不該僅僅因為它們是優選實施方案的特例而把它們認作是對本發明范圍的限制。本領域的技術人員將展望在此范圍里的許多其他的可能變化。因此要求讀者根據所附權利要求與其法律等同物來決定發明范圍，而非根據所給出的例子。
權利要求
1.一種去除人皮膚表皮的表面細胞的方法，包含以下步驟a.在所說的皮膚的一部分局部涂用一層沾染物，該沾染物在穿透人表皮外層的光的至少一個頻段內有很高的吸收性，b.迫使一些所說的沾染物滲入所說的表皮表面細胞之間的空間，以及c.用所說的至少一個頻段的光的脈沖照射所說的皮膚部分，所說的脈沖至少之一含足夠的能量引起至少一部分所說的沾染物爆裂以致剝落一些所說的表皮表面細胞。
2.如權利要求1中的方法，其中所說的沾染物包含大量的碳粒子。
3.如權利要求2中的方法，其中一個超聲裝置被用來迫使所說的一些碳粒子滲入所說的空間。
4.如權利要求1中的方法，其中一部分所說的沾染物中的至少一個強迫爆裂被用來迫使所說的一些沾染物滲入所說的空間。
5.如權利要求1中的方法，其中一個相對于所說的至少一個頻段的光具有穿透性的限制裝置在所說的強迫爆裂期間被牢牢置于所說的局部涂用的沾染物之上，以限制所說的強迫爆裂。
6.如權利要求5中的方法，其中所說的限制裝置是一個玻璃片。
7.如權利要求5中的方法，其中所說的限制裝置為一個塑料片。
8.如權利要求7中的方法，其中所說的塑料片為鉸鏈臂的一部分。
9.如權利要求2中的方法，其中所說的碳粒子為石墨顆粒。
10.如權利要求9中的方法，其中所說的石墨顆粒和油相混合。
11.如權利要求10中的方法，其中所說的油為嬰兒油(baby oil)。
12.如權利要求2中的方法，其中所說的碳粒子的外徑約為1微米。
13.如權利要求2中的方法，其中所說的脈沖為一個NdYAG激光器產生的脈沖。
14.如權利要求2中的方法，其中所說的脈沖為一個CO2激光器產生的脈沖。
全文摘要
一種去除人皮膚表皮表面細胞的方法。在至少一個光波長具有強吸收性的一種沾染物被局部涂用于皮膚表面。一些沾染物被迫使滲入表皮表面細胞之間的空間。皮膚部分受到以上波長的短激光脈沖輻照，其中至少有一個脈沖含足夠的能量引起一些顆粒爆裂而脫落皮膚表層細胞。在一個優選實施方案中使用1微米的石墨顆粒和一個Nd:YAG激光器。
文檔編號A61N5/06GK1154659SQ95194387
公開日1997年7月16日 申請日期1995年6月5日 優先權日1995年6月5日
發明者N·I·坦科維, K·Y·唐, A·M·亨特 申請人:特莫拉斯有限公司