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CN110582245B - 用于皮内溶液递送的系统、设备和方法 - Google Patents

用于皮内溶液递送的系统、设备和方法 Download PDF

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CN110582245B CN201880025322.8A CN201880025322A CN110582245B CN 110582245 B CN110582245 B CN 110582245B CN 201880025322 A CN201880025322 A CN 201880025322A CN 110582245 B CN110582245 B CN 110582245B
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Abstract

一种用于在皮肤区域的角质层中产生至少一个裂隙的真皮调理设备，其包括：无创性裂隙发生器；控制器，其联接到所述无创性皮肤裂隙发生器；电源，其联接到所述无创性皮肤裂隙发生器和所述控制器；以及外壳，其包住所述无创性皮肤裂隙发生器和所述控制器，其中所述控制器控制所述无创性皮肤裂隙发生器以：产生至少一个信号，以及施加所述至少一个信号以使所述皮肤区域脱水，以及向所述皮肤区域的所述角质层的外表面施加应力，校准所述应力以在所述角质层上产生应变，从而在所述皮肤区域脱水时在所述角质层中形成至少一个裂隙，同时保持所述皮肤区域的预裂开状态。

Description

用于皮内溶液递送的系统、设备和方法
技术领域
本公开的技术整体上涉及用于皮内治疗的系统和方法，并且具体地涉及用于调理皮肤区域以吸收外部皮内施加的溶液的系统和方法。
背景技术
皮肤是一种动态的多层器官，其随着最上面的外层细胞脱落并被向上移动到皮肤表面的内细胞所代替而处于变化的恒定状态中。尽管身体的整体结构一致，但皮肤的厚度会根据解剖部位和个体的年龄而发生变化。从解剖学上说，表皮是最外层，其充当身体内部与外部环境之间的物理和化学屏障；真皮是为皮肤提供结构支撑的较深的一层；而皮下(subcutis或hypodermis)是更深的重要的脂肪储备层。真皮是由疏松结缔组织组成的层。
现在参考图1A，其为如现有技术已知的表皮样品的横截面的示意图(整体标记为10)。表皮10是分层的鳞状上皮，其主要细胞被称为角质形成细胞，其合成角蛋白。角质形成细胞处于从较深的皮肤层过渡到最上面的皮肤层的恒定状态。被称为桥粒(esmosome)的蛋白质桥连接角质形成细胞。表皮10包括在角蛋白成熟的各个阶段中的由角质形成细胞形成的四个单独的层。表皮从最外表面到较深层的四个层为：最外层12A，在本文中称为角质层12A；颗粒层12B (也被称为颗粒细胞层)；棘层12C(也被称为棘细胞层或刺细胞层)；和基底层12D(也称为基底细胞层或生发细胞层)。
角质层12A由六角形的无活力的角化细胞(被称为角质细胞)的层组成。在皮肤的大多数区域有10-30层堆叠的角质细胞。每个角质细胞都被蛋白质包膜包围，并充满了保水的角蛋白。角蛋白的细胞形状和取向增加了角质层12A的强度。细胞周围是脂质双层的堆叠层。角质层12A的所得结构为皮肤提供了天然的物理和保水屏障。表皮细胞的向上运动，诸如从基底层12D到角质层12A，通常需要约28天，其被称为表皮通过时间。
皮内药物递送涉及用于将药物递送到较深的皮层(即，位于角质层12A下方的任何层)的各种相对无创性技术。用于皮内药物递送的科技和技术分为两大类，第一类引起皮肤表皮层的机械和物理破裂，诸如通过引起穿孔、消融或切断，从而能够皮内递送药剂和药物。第二类以化学的方式改变皮肤(特别是表皮)的特性，从而使其更容易吸收药物、药膏或药剂。此类技术的实例包括电穿孔、通过引起局部血管扩张的物质扩散的外部刺激等。
热机械消融(本文缩写为TMA)是在皮肤病学治疗中使用的已知技术，其中将皮肤加热至足够高的温度以便引起角质层12A的区域消融，即汽化。TMA导致角质层12A的外表面上形成微蚀坑，通过所述微蚀坑可以将诸如药膏、药物或药剂等的水性溶液递送到皮肤的下层，例如，递送到颗粒层12B、棘层12C和基底层12D。通常使用激光使角质层12A汽化，从而产生微蚀坑。然而，消融过程可能会导致损伤，从而导致皮肤最上层的凝结和崩解，所述最上层是乳突状真皮层。因此，消融可能引起患者不适，并在皮肤组织上形成瘢痕，最终阻碍皮肤病学治疗中的预期吸收的有效性。
现在参考图1B，其为如现有技术已知的经过消融性激光治疗的皮肤的样品的图像(整体上标记为20)。在图1B中，可观察到表皮的各个层，诸如角质层22A、颗粒层22B、棘层22C和基底层22D。如图所示，消融性激光治疗导致角质层22A的区域的汽化(如圆圈24 所示)以及较深的皮层22B和22C的区域的凝结，如圆圈26所示。圆圈24所示的汽化表示其中角质层22A已汽化，从而将下面的组织暴露在周围环境中的区域。区域26(示出为圆圈)表示真乳突状真皮层的真皮凝结，从而阻碍其吸收能力。
现在参考图1C，其为如现有技术已知的经过使用射频(本文缩写为RF)处理的消融性治疗的皮肤的样品的图像(整体上标记为30)。图像中可观察到皮层角质层32A、颗粒层32B、棘层32C和基底层 32D。同样可观察到蚀坑34，其表示其中角质层32A已被汽化从而暴露出下方的组织的区域。区域36(示出为圆圈)示出了由于消融性 RF治疗而烧灼的烧伤组织区域。由于烧灼，区域36凝结并在下方的组织与蚀坑34处皮肤30的外表面之间形成二次渗透屏障，从而取得了旨在使表皮张开以能够进行皮内药物递送的消融性治疗的反效果。消融性RF治疗并不总是引起烧灼。
用于皮内药物递送的其他方法是本领域中已知的。标题为“Topical Delivery ofVaccines”的Mikszta等的美国专利号6,595,947 B1涉及一种将物质局部递送到皮肤的表皮组织的方法。本方法使用消融来破坏皮肤的角质层，以能够将物质递送到皮肤的表皮组织。消融破坏了角质层，但没有破坏表皮层。
标题为“Skin perforating device for transdermal medication”的Jang 的美国专利号5,611,806涉及使用多个针盘切开皮肤的设备。针盘覆有多个皮肤穿孔针。所述设备会在皮肤上造成均匀深度的切口，其有利于透皮药剂的递送。
Elman等于2016年1月20日在the Journal of Cosmetic and La ser Therapy,2016,18(1)；31-7.中电子发表的出版物“Fractional treatm ent of aging skin withTixel,a clinical and histological evaluation” (最后于2018年3月12日见于 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26073117)，公开了通过基于TMA的装置(被称为“Tixel”)进行的皮内治疗与使用部分消融面部表皮组织以去除皮肤皱纹的CO2激光治疗的比较。基于TMA的设备设置有加热到400℃的金属尖端，并以一系列具有不同时间长度和预设突起深度的脉冲形式施加到皮肤。所述出版物报道称两种治疗都会导致形成蚀坑，呈现角质层下方的表皮汽化和乳突状真皮层的真皮凝结。
Sintov,A.C.和Hofmann,M.A.在the International Journal ofPharmaceutics,第511卷,第821-830页,2016中发表的出版物“A novel thermo-mechanical system enhanced transdermal delivery of hydrophilic active agentsby fractional ablation”公开了使用具有镀金的不锈钢尖端的基于TMA的设备，用于研究准备递送水性溶液的猪耳朵皮肤样品的治疗。基于TMA的设备用于将热能传递到猪耳朵皮肤的表面。所述治疗通过汽化角质层的区域而产生了多个微通道。
发明内容
本公开技术的目的是提供一种新型的方法和系统，其用于调理皮肤区域的从而将溶液吸收到更深的皮层中，同时保持皮肤组织的细胞完整性和活力，并在治疗前保持皮肤的渗透屏障功能。
因此，根据所公开的技术，提供一种真皮调理设备，其用于在皮肤区域的角质层中产生至少一个裂隙。所述真皮调理设备包括：至少一个无创性皮肤裂隙发生器、至少一个控制器、电源和外壳。至少一个控制器联接到至少一个无创性皮肤裂隙发生器。电源联接到至少一个无创性皮肤裂隙发生器和至少一个控制器。外壳包住至少一个无创性皮肤裂隙发生器和至少一个控制器。至少一个控制器控制至少一个无创性皮肤裂隙发生器以：产生至少一个信号，并施加所述至少一个信号以使皮肤区域脱水；并对皮肤区域的角质层的外表面施加应力。所述应力被校准以在皮肤区域的角质层上产生应变。当皮肤区域脱水时，所述应变在皮肤区域的角质层中形成至少一个裂隙，同时保持皮肤区域的预裂开免疫状态。
在一些实施方案中，至少一个无创性皮肤裂隙发生器包括脱水发生器，其选自由以下组成的组：干流发生器、射频发生器、光学发射器和热加热器。
在一些实施方案中，至少一个无创性皮肤裂隙发生器包括应力施加发生器，其选自由以下组成的组：干流发生器和射频发生器。
在一些实施方案中，至少一个无创性皮肤裂隙发生器包括马达，其机械地联接到所述真皮调理设备的远端，所述马达被配置成施加至少一个信号以向皮肤区域的角质层的外表面施加应力。在一些实施方案中，马达被配置成执行以下中的一个：a)将真皮调理设备的远端反复向远侧推动并向近侧回缩，以及b)旋转在真皮调理设备的远端的滚轮。
在一些实施方案中，设备的远端设置有至少一个无创性突起，其被配置成向皮肤区域的角质层的外表面施加至少一个信号。
在一些实施方案中，至少一个无创性突起具有嵌入其中的光学通道，所述光学通道被配置成施加至少一个信号以使皮肤区域脱水。
因此，根据所公开的技术，提供了一种用于调理皮肤区域的方法，所述方法包括：产生至少一个信号，以及施加所述至少一个信号以：使皮肤区域脱水，并对皮肤区域的角质层的外表面施加应力，校准所述应力以在皮肤区域的角质层上产生应变，当皮肤区域脱水时，应变在皮肤区域的角质层中形成至少一个裂隙，同时维持皮肤区域的预裂开免疫状态。
在一些实施方案中，施加至少一个使皮肤区域脱水的信号使皮肤区域的角质层脱水至含水量小于10％。
在一些实施方案中，施加至少一个使皮肤区域脱水的信号使皮肤区域的颗粒层脱水至含水量小于70％。
在一些实施方案中，产生至少一个信号包括将真皮调理设备的远端保持在400摄氏度。
在一些实施方案中，产生至少一个信号包括产生持续时间在8 毫秒与14毫秒之间的脉冲。
在一些实施方案中，产生至少一个对皮肤区域的角质层的外表面施加应力的信号包括无创性地施加应力以将角质层的外表面压下至0.1毫米与1毫米之间的深度。
在一些实施方案中，产生的至少一个信号包括控制至少一个信号的第一参数，所述第一参数选自由以下组成的组：所述至少一个信号的时序、强度、温度、频率、持续时间和相位。
在一些实施方案中，所述方法还包括将施加至少一个信号以对皮肤区域的角质层的外表面施加应力与施加至少一个信号以使皮肤区域脱水同步。
在一些实施方案中，产生的至少一个信号是脱水信号，其中产生脱水信号包括包括执行选自由以下组成的组中的动作：产生干流、产生射频信号、产生光学信号以及产生热加热信号。
在一些实施方案中，产生至少一个信号产生应力信号，其中产生应力信号包括执行选自由以下组成的组中的动作：产生干流、产生射频信号、产生一系列机械脉冲以及产生机械旋转。
在一些实施方案中，所述方法还包括将溶液施加到皮肤区域的角质层。
附图说明
所公开的技术通过以下结合附图进行的详细描述将得到更充分地理解和领会，在附图中：
图1A是现有技术中已知的表皮样品的横截面示意图；
图1B是现有技术中已知的经过消融性激光治疗的皮肤样品的示意图；
图1C是现有技术中已知的经过使用射频处理的消融性治疗的皮肤样品的示意图；
图2A-2C是根据所公开的技术的实施方案进行构造和操作的真皮调理设备的示意图；
图3A-3C合在一起是所公开的技术的真皮调理设备的实施方案的示意图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一个实施方案进行构造和操作；
图3D-3E是经过使用图3A-3C的真皮调理设备的非消融性治疗的皮肤样品的示意图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图4A是经过使用图3A-3C的真皮调理设备的非消融性治疗后的皮肤区域的图像，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图4B是示出响应于使用图3A-3C的真皮调理设备的治疗的皮肤的热波穿透深度的曲线图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图4C是示出在使用图3A-3C的真皮调理设备持续进行8ms脉冲治疗之后的15ms内在不同皮肤深度处的皮肤温度的曲线图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图4D是示出在使用图3A-3C的真皮调理设备持续进行14ms脉冲治疗之后的30ms内在不同皮肤深度处的皮肤温度的曲线图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图4E是示出所施加的应力与多种材料响应于所施加的应力的对应伸长率之间的关系的曲线图，所述所施加的应力根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图4F是示出皮肤响应于真皮调理设备(一般是图2A中的，特别是图3A中的)的加热阶段的施加在多个深度处的温度的曲线图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图4G示出了在使用图3A的真皮调理设备持续进行8ms脉冲的加热阶段期间在各个深度处的皮肤的温度梯度，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图4H是经过根据现有技术方法的消融性治疗之后的皮肤区域的图示；
图4I是经过使用图2A的真皮调理设备的非消融性治疗之后的皮肤区域的图示，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图5A-5C是使用光学发射器产生热量的所公开技术的真皮调理设备的示意图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图5D-5E是使用干流产生热量的所公开技术的真皮调理设备的示意图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图6A-6B是使用RF发射器产生热量的所公开的技术的真皮调理设备的示意图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作；
图7是用于操作真皮调理设备的方法的示意图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。
具体实施方式
所公开的技术通过提供一种新型的系统、设备和方法，其使用无创性且非消融性过程以改进皮肤区域对物质的皮内递送的吸收能力，从而克服现有技术的缺点。皮肤的角质层能够吸收多达其重量三倍的水，并且在水合时柔韧而有弹性，但是当含水量大幅下降时，角质层变脆并且容易破裂。这种特性对人类和动物都适用。所公开的技术利用这种特性来调理皮肤以吸收用于美容或医学治疗的溶液或物质，同时保持皮肤组织的细胞完整性和活力，从而在治疗之前保持皮肤的渗透屏障功能。根据所公开的技术，角质层被充分脱水以使其变脆。然后向脆性的角质层施加应力(即，每横截面积的力)，其在角质层上产生应变，从而导致变形。所述应变导致角质层中形成多个裂隙但不将其消融。皮肤中形成的裂隙为更深的皮肤组织层提供了进入通道，从而使这些层能够吸收亲水性、亲脂性或疏水性溶液。另外，在上方的皮层中形成的裂隙使水能够响应于皮肤的外表面持续施加的热量而从较深的皮层中被蒸发，即，皮肤的表皮层以及部分表皮层下方的真皮层被脱水。较深的皮层的脱水使其中的细胞特别易于吸收亲水性和亲脂性溶液。
角质层的调理包括加热阶段和应力施加阶段，所述应力施加阶段不穿透皮肤并因此是无创性的。加热阶段引起皮肤的脱水，并且应力施加阶段在皮肤上产生应变，从而导致皮肤表面变形。脱水阶段影响角质层以及更深的皮层，而应力施加阶段仅影响角质层。先脱水然后施加应力的组合使皮肤表皮层的角质层变脆和裂开，但不会引起创伤。角质层中的裂隙形成从皮肤外表面到位于下方的脱水的但仍具有活力的细胞的递送通道。这可以将溶液、物质、药物、药膏等施加到皮肤的外表面，以到达更深层被吸收。以避免穿透皮肤的精确控制方式从外部向皮肤施加脱水和应力施加阶段以。在皮肤表面上施加应力以产生正好足够量的应变以形成裂隙，但不引起创伤。通过避免引起皮肤创伤，所公开的技术防止了炎症免疫反应的后续触发，所述后续触发损害较深皮层的吸收能力。因此，与常规的现有技术相反，所公开的非消融性技术导致皮肤细胞最小程度的凝结或变性。脱水阶段和无创性应变施加阶段可以顺序地、相继地或作为其组合被施加。
所公开的技术使角质层脱水至含水量小于10％，从而使其变脆并易于破裂，并使较深的层(诸如颗粒层(角质层的下一层))脱水至含水量小于70％，从而增加其吸收能力。另外，所公开的技术向变脆的角质层的表面施加应变，从而使其产生裂缝。以这种方式防止对较深层中的活细胞的热损伤，从而保持了它们的活力。随后，活细胞可以吸收并对通过裂隙递送的疏水性、亲脂性或亲水性溶液作出反应。应注意的是，在整个说明书中使用关于皮内递送的术语“溶液”，是指可以通过皮肤施用的药剂、药物、疫苗、药膏、乳膏、粘性物质等。还应注意，在整个说明书中使用的术语“皮肤”可以适用于人类皮肤以及动物皮肤。
现在参考图2A-2B，其为根据所公开的技术的一个实施方案构造和操作的真皮调理设备(整体上标记为200)的示意图。参考图2A，真皮调理设备200被示出定位在皮肤250的区域附近。皮肤250的区域的层被表示为角质层252、颗粒层254、棘层256和基底层258。颗粒层254、棘层256和基底层258可统称为较深的皮层。图2A示出了在通过真皮调理设备200进行调理之前的皮肤250的区域，其中角质层252完全保持完整。
真皮调理设备200包括加热器204、应力器206、控制器208和电源210，其全部封闭在外壳212内。附接到外壳212的是手柄214，加热器204、应力器206、控制器208和电源210通过通信总线216 彼此电联接，所述通信总线216使用包括有线、光纤和软件(例如，通信协议)信道中的任一种的移植技术在其间传输数据。通信总线216 可以串行地、并行地或以其组合方式来传输数据。加热器204根据控制器208确定的一个或多个热控制参数产生使皮肤250的区域脱水的热量。加热器204热联接到真皮调理设备200的远端，使得在皮肤 250的区域定位在足够靠近真皮调理设备200的远端处时，由加热器 204产生的热量传递到皮肤250的区域。所传递的热量使水从皮肤250 的区域中蒸发。应力器206根据控制器208确定的一个或多个应力控制参数产生施加到皮肤250的区域的应力。应力可以是机械应力、由气流施加的压力等。应力器206联接到真皮调理设备200的远端，使得在应力器206定位在足够靠近真皮调理设备200的远端处时，由应力器206产生的应力被施加到皮肤250的区域。所施加的应力在皮肤 250的区域上产生应变，从未导致形成多个裂隙。
如图2A所示，在通过真皮调理设备200对皮肤250进行调理之前，皮肤250的区域的角质层252是光滑且完全完整的，没有明显的裂隙。在这种状态下，角质层252在较深的皮层254、256和258与角质层252面向真皮调理设备200的远端的外表面之间形成屏障。因此，角质层252阻止较深的皮层254、256和258中的活细胞吸收外部施加的溶液。
现在参考图2B，其是根据所公开的技术的一个实施方案进行构造和操作的的图2A的控制器208、加热器204和应力器206的示意性框图。控制器208包括至少一个处理器218、存储器220、收发器 222和通信总线224。处理器218、存储器220和收发器222通过通信总线224彼此电联接。通信总线224使用包括有线、光纤和软件(例如，通信协议)信道中的任一种的已知技术来传输数据。通信总线224 可以串行地、并行地或以其组合方式来传输数据。收发器222通过有线、无线或两者的任何已知通信手段来接收数据，诸如通过红外技术、
Figure GDA0003788936520000111
技术、以太网技术等。数据可包括一个或多个程序代码指令、一个或多个用于控制真皮调理设备200的操作的参数等。存储器220 是用于存储一个或多个程序代码指令、数据和操作参数的计算机可读介质。处理器218在执行一个或多个程序代码指令时应用参数来控制真皮调理设备200的操作，诸如控制图2A的加热器204和应力器206 的操作。
控制器208控制加热器204和应力器206的操作以顺序地、同时地或以其组合方式将其各自的热量和应变施加到皮肤250的区域。例如，控制器208可以首先通过加热器204控制脱水阶段的实施，并且然后通过应力器206控制应力施加和应变产生阶段的实施。在另一个实施方案中，控制器208可以使加热器204和应力器206的操作同步，使得脱水阶段以及应力施加和应变产生阶段能够同时实施。
加热器204包括产热器224和散热器226。产热器224电联接到控制器208和电源210(图2A)。散热器226热联接到产热器224和真皮调理设备200的远端(图2A)。产热器224根据一个或多个诸如温度 (摄氏度-℃)、波长(纳米-nm)、能级(焦耳-J)、时序(秒)等的热控制参数产生热量。控制器208根据热控制参数控制产热器224的操作。当皮肤250的区域定位在真皮调理设备200的远端附近时，散热器226 将由产热器224产生的热量从真皮调理设备200的远端发射到皮肤 250的区域。控制器208控制由产热器224产生的热量以及由散热器226发出的热量以引起皮肤250的区域脱水，使得角质层252的含水量小于10％并且颗粒层254的含水量小于70％。例如，控制器208 控制由散热器226发出的热量的时序、频率、温度和强度中的任一种。控制器208可以从一个或多个传感器(未示出)接收关于皮肤250的区域的状态的反馈，并相应地调节由产热器224产生的热量以及由散热器226发出的热量。
根据所公开的技术，以下公式用于确定用于操作加热器204的参数。对于恒定的热容，蒸发水所需的能量可以计算为：
能量＝ (质量)×(温差)×(比热容) (1)
即使活的皮肤组织没有恒定的热容，皮肤组织在100℃以下相当窄的温度范围内的比热变化也相当小，并且假设恒定的热容导致的误差也相应较小。例如，在大气压下，恒压下的比热容从20℃时的4.183 kJ/(kg·K)至80℃时的4.194kJ/(kg·K)变化，变化仅为0.3％。对于其他物质，诸如过热水，其相对于温度和压力的热容变化可能很显著。在 350℃(200巴)下，其热容为8.138kJ/(kg·K)，几乎是在20℃的相同压力下的热容的两倍。因此，可以将从活的皮肤组织中蒸发出水所需的热量计算为显热(Qsh)和潜热(Qlh)的总和。在所公开的技术背景中，显热涉及加热组织以使其表面温度(通常为32℃)为大约100℃所需的热量。潜热是将热水的状态从液体变为蒸汽所需的热量。因此，所需热量QTh由显热和潜热之和如下得出：
Figure GDA0003788936520000133
显热计算为水的比热容乘以温度变化。潜热计算为水的比潜热乘以水量，其测量为水的质量。因此，所需的热量可以改写为：
QTh＝Cm(T2-T1)+mL (3)
其中L是比潜热(水的比潜热为2284.76KJ/(kg·K))，m是质量 (kg)，Cm是水的比热容(4.2kJ/(kg·K))；T2是皮肤的最终温度(℃)，并且T1是皮肤的初始温度(℃)。从真皮调理设备200的远端到皮肤250 的不同层的直接热传递(流动)可以通过以下一般公式确定：
Figure GDA0003788936520000131
更具体地，通过温差Ti-Tj乘以热传导系数k和导热面积A得出热势差，并且通过皮肤的厚度得出热阻。因此，直接热传递由以下更具体的公式确定：
Figure GDA0003788936520000132
其中q是热流动，Ti-Ti-1是每个皮层内的温差，Δxa，Δxb是皮层a、b的厚度，A是皮肤的导热面积，并且ka，kb分别是表皮层a、 b的热导率。
皮肤250的区域吸收的热量是定位于真皮调理设备200的远端的散热器228之间的距离和与皮肤250的热学特性的函数。由于皮肤 250比真皮调理设备200的远侧末端大得多，因此可以将真皮调理设备200的远侧尖端分析为集中质量。在集中质量中，内部温度在整个热传递过程中保持基本均匀，并且温度(T)可以视为只是时间(t)的函数，从而得到T(t)。集中质量模型的热传递是在时间间隔dt内传递到皮肤250的区域的热量，其等于在时间间隔dt内皮肤250的区域的能量增加，并且可以在数学上表示为真皮调理设备200与皮肤250的区域的接触面积(As)上的传热系数(h)乘以时间段dt内的温度差 (T∞-T)。这等于治疗的皮肤250的区域的质量(m)乘以皮肤250的比热cρ，并且可以表示为以下公式：
hAs(T∞-T)dt＝mcpdT (6)
其中h是传热系数(W/(m2·k))，As是真皮调理设备200与治疗的皮肤250的区域的接触面积，T∞是皮肤250的区域的最终温度(℃)， T是皮肤250的区域的初始温度(℃)，m是治疗的皮肤250的区域的质量(kg)，并且cρ是皮肤250的区域的比热(Kg·m2/(K·s2))。应当注意， m＝ρV，其中ρ是皮肤250的区域的密度(kg/m3)，V是治疗的皮肤250 的区域的体积(m3)，公式(5)可以改写为：
Figure GDA0003788936520000141
其可如下进行求解：
Figure GDA0003788936520000142
其中
Figure GDA0003788936520000143
根据以下实例，产热器226可以使用任何已知的用于产生热量的技术来实施：
·产热器226可以是通过摩擦加热的机械产热器；
·产热器226可以是热联接到导热元件的产热元件，导热元件形成散热器228，其设置在真皮调理设备200的远端。
·产热器226可以是联接到空气加压器的产热元件，空气加压器通过形成散热器228的多层空气通道流体联接到真皮调理设备200的远端。
·产热器226可以是光学联接到散热器228的红外(本文中为IR) 或近IR激光发射器，所述散热器228被配置为设置在真皮调理设备 200的远端处的多个光纤通道；以及
·产热器226可以是电联接到散热器228的RF信号发射器，所述散热器228被配置为从真皮调理设备200的远端引导RF信号。
应力器206包括致动器230和应力施加器232。致动器230和应力施加器232彼此联接，使得当皮肤250的区域被定位在足够靠近真皮调理设备200的远端处时，由致动器230驱动的力由应力施加器 232传递到皮肤250的区域上。例如，致动器230可以机械联接、电联接或流体联接到应力传递器232。下面在图5A-5E中更详细地描述示例性实施方案，但这些实例并不旨在限制。致动器230电联接到控制器208和电源210(图2A)。致动器230根据一个或多个诸如力(牛顿-N)、能级(焦耳-J)、频率(赫兹-Hz)、相位(秒)、时序(秒)等的应力控制参数产生应力。致动器230可以是任何已知的应力致动器，诸如线性马达、压电元件、RF发射器等，其实施方案在下面的图6A-6B 中更详细地描述。控制器208根据上文提及的应力控制参数控制致动器230的操作。应力施加器232将由致动器230产生的应力从真皮调理设备200的远端传递到皮肤250的区域上。响应于所施加的应力，皮肤250的区域上产生应变，从而导致形成多个裂隙。
参考图2C，在通过真皮调理设备200进行治疗之后，真皮调理设备200被示出在皮肤250的区域的附近。皮肤250的区域破裂，在脱水的角质层252内呈现出多个裂隙260。在通过真皮调理设备200 治疗之后，角质层252比治疗之前更薄。多个裂隙260是由应力施加器232在皮肤250上施加的应力产生的应变引起的。多个裂隙260中的每个在角质层252的外表面与较深的皮层254、256和258之间提供通道。应当注意的是，在通过真皮调理设备200进行调理之后，角质层252和更深的皮层254、256和258内的细胞结构保持完整，从而表现出最小程度的创伤和凝结。以此为条件，可以将施加到角质层 252的外表面的溶液(未示出)通过多个裂隙260传输到较深的皮层 254、256和258中，其中所述溶液被存在于所述较深的皮层中的细胞吸收。
控制器208通过控制加热器204来产生足够的热量以使皮肤250 的区域脱水，但不对皮肤250的区域的任何表面或较深层造成热损伤，以此控制图2A和2C所示的皮肤250的调理。加热器204产生热量，并将所述热量施加到皮肤250的角质层252的外表面，从而使其中存储的水蒸发。在一个实施方案中，控制器208控制由加热器 204产生的热量的温度、强度和时序，以引起皮肤250的表皮层(例如角质层252和较深的皮层254、256和258)的蒸发，直到角质层252 的相应含水量小于约10％并且直到颗粒层200B的胞外基质(本文缩写为ECM)的相应含水量小于约70％。
控制器208还控制应力器206以产生应力，当在从外部向角质层 252施加所述应力时，会在脱水的角质层252上引起足以使脱水的角质层252破裂的应变。应力器206产生应力并将所述应力施加到角质层252的外表面，但不穿透角质层252。外部施加的应力在角质层252 上产生应变，从而导致在角质层252中形成多个裂隙260，但不会引起对皮肤250的表皮层的创伤以触发免疫反应。因此，通过真皮调理设备200对皮肤250的调理是无创性的。多个裂隙260的大小和深度可以在20至300微米的范围内。在调理的角质层252中裂开组织与未裂开组织的比率可以在1％至30％之间。所述比率可以是例如多个裂隙260的宽度与角质层252的完整区域的宽度的比率。一旦被调理，皮肤250的区域能够将施加到裂开的角质层252的外表面的亲水性、亲脂性或疏水性溶液吸收到更深的皮层254、256和258内的活细胞中。
现在参考图3A-3C，其合在一起是所公开的技术的真皮调理设备的一个实施方案的示意图，整体上标记为300，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。在下面的描述中，真皮调理设备300将被理解为可操作以执行上文关于图2A-2C的真皮调理设备200所述的任何程序和/或功能。参考图3A，真皮调理设备300包括致动器306A，控制器308，电源310，通信总线316A、 316B和316C、加热器304(包括产热器326，示出为外壳312的远端的薄元件，和散热器328，示出为真皮调理设备300的远端的一组金字塔形齿的导热表面)，致动器330，轴334，致动器尖端332和测距仪336。再次参考图2A-2B，同时仍然参考图3A，控制器308对应于控制器208，电源310对应于电源210，加热器304、产热器326和散热器328分别对应于加热器204、产热器226和散热器228，并且致动器330和致动器尖端332分别对应于致动器230和应力施加器 232。
控制器308、致动器330和电源310通过通信总线316A电联接。控制器308和电源310分别通过通信总线316B和316C电联接到产热器326。致动器330通过轴334机械联接到致动器尖端332。致动器330是线性马达，其可根据应力参数操作以使致动器尖端332向远侧延伸超过测距仪336，并且使致动器尖端332向近侧缩回到测距仪 336之后，与真皮调理设备300的纵轴(Y)对齐。致动器尖端332的更详细描述在下图3B中给出。
加热器304定位在真皮调理设备300的远端，靠近致动器尖端 332。加热器304可以使用本领域中已知的任何合适的技术来体现。例如，加热器304的产热器326可以是热加热器，诸如陶瓷加热器。或者，加热器304的产热器326可以是激光光源。加热器304向真皮调理设备300的远端提供恒定的热量。在一个实施方案中，散热器 328是致动器尖端332上的导热涂层，其使得散热器328与致动器尖端332一起形成真皮调理设备300的远端。在本实施方案中，加热器 304的产热器326诸如通过使用弹簧(未示出)或者通过使用导热粘合剂热联接到散热器328，所述弹簧将产热器326压靠在散热器328的近侧基座和致动器尖端332上以确保热匹配。控制器308控制加热器 304的产热器326的操作以在真皮调理设备300的操作期间将散热器 328维持在大约400℃的恒定有效温度下。
参考图3B，示出真皮调理设备300的透视图。致动器尖端332 设置在真皮调理设备300的远端。致动器尖端332包括与真皮调理设备300的纵轴(Y)对齐的金字塔形突起338的阵列。突起338的阵列的顶点形成真皮调理设备300的远端。在一个实施方案中，致动器尖端332包括覆盖约1cm2的面积的突起338的阵列的9x9网格。突起 338的阵列中的每一个的高度为约1.25mm。每个突起338的远端的表面积(例如，与角质层252(图2A)接触的表面积)约为1.27x104 m2。皮肤250的接触区域与致动器尖端332的突起338的阵列之间的间隔足以使得在任何时间点皮肤250的接触区域中任一个与突起338的阵列中的任一个的温度受到突起338的阵列中的仅一个的热影响。因此，在整个治疗过程中，在皮肤250的与突起338的阵列接触的区域之间存在保持在正常体温(即37℃)的区域。突起338可以由生物相容的、导热的和热弹性的材料制成，诸如镀金的钛、钨、钽或镀金的不锈钢。在所公开的技术的一个实施方案中，突起338的热导率小于镀金的铜的热导率，以使角质层252(图2A)的加热足以引起脱水，但不引起皮肤250(图2A)的区域内的活组织消融。
真皮调理设备300的测距仪336设置在真皮调理设备300的相应远端处。当不使用真皮调理设备300时，测距仪336包住突起338的阵列。在治疗期间，致动器330向远侧推进致动器尖端332，使得突起338的远端向远侧延伸超过测距仪336约400微米(本文缩写为μm)。致动器330可操作为受控制器308的控制，根据预定的脉冲持续时间和每次治疗的预定脉冲数，以谐波脉动运动使致动器尖端332 推进和缩回，从而在除了在角质层252上的应力之外引起摩擦热。在多个突起338与皮肤250的区域接触的过程中，突起338的阵列的远端压下皮肤250的表面，但不穿透角质层252(图2A)。多个突起338 以无创性方式压下皮肤250的表面。压下的深度在0.1毫米(mm)至1 mm、或0.05至1.2mm、或0.2mm至0.8mm、或0.3mm至0.7mm、或0.4至0.6mm的范围内。因此，通过真皮调理设备300对皮肤250 的调理是无创性的。突起338与皮肤250之间的接触时间在1-20毫秒(本文缩写为ms)之间变化，以允许突起338的阵列与皮肤250之间的足够的热传递，从而引起皮肤250的充分的脱水，但基本上不凝结或烧灼。典型的脉冲持续时间可以在8ms至14ms、或5ms至20ms、或10ms至5ms、或5ms至15ms的范围内。在一个实施方案中，致动器尖端332的谐波脉动运动的距离可以沿真皮调理设备300的纵轴在0.02mm至1.50mm之间的范围内。致动器尖端332的脉动运动与加热器304的加热组合导致皮肤250的区域快速加热，从而导致水从皮肤250的表面蒸发以及角质层252裂开。另外，一旦角质层252 裂开，加热器304不断施加的热量就将较深的皮层254、256和258(图2A)中的水蒸发。
现在参考图3C，其为图3A的真皮调理设备300的远端的另一个实施方式的示意图。加热器304(图3A)包括定位在致动器尖端332附近的产热器326。产热器326可以是光学发射器，诸如强脉冲光(在此缩写为IPL)光源、IR或近IR光源、固态激光二极管等，并且散热器328包括嵌入多个突起338中的多个光学通道，其将产热器326的光导向真皮调理设备300的远端。产热器326可以被实施为具有100μm 的组织穿透深度的点阵CO2激光器。产热器326可以发射波长为2.94 μm的光，其对应于水的最大吸收峰。或者，散热器328的光学通道可以定位在外部并且邻近突起338的阵列。控制器308(图3B)使致动器尖端332的谐波脉动运动与产热器326发射的光同步。例如，控制器308可以控制由产热器326发射的IR激光，使得仅在突起338的阵列与皮肤250的区域物理接触时才发射IR激光。这可以提供防止 IR激光发射的安全措施，除非设备与皮肤250的区域表面有物理接触。或者，传感器(未示出)可以感测致动器尖端332与皮肤250的区域之间的接触，并通知控制器308激活产热器326。当在致动器尖端 332与皮肤250的区域之间未检测到接触时，传感器可以类似地通知控制器308以停用产热器326。
现在参考图3D-3E，其是经过使用图3A-3C的真皮调理设备(整体上标记为300)进行的非消融性治疗的皮肤样品的示意图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。图3D 示出了在通过真皮调理设备300进行调理之前的皮肤250的区域，并且图3E示出了在通过真皮调理设备300进行调理之后的皮肤250的区域。参考图3D，皮肤250的表面温度为37℃(正常皮肤温度)并且皮肤250充分水合。角质层252是完整的，其充当皮肤250的外表面与较深的皮层254、256和258之间的屏障。参考图3E，皮肤250被脱水并且角质层252比图3D中的角质层更薄。角质层252具有多个裂隙260，这些裂隙充当通向较深的皮层254、256和258的通道。值应当注意的是，较深的皮层254、256和258的细胞保持活力，从而使它们能够吸收施加到角质层252的外部裂隙表面的溶液。
为了实现皮肤250的区域的这种调理，控制器308控制产热器 326以将真皮调理设备300的远端的温度升高到400℃。控制器308 向致动器330发送控制信号，从而以8ms至14mm范围内的脉冲驱动致动器尖端332。应力脉冲的持续时间和真皮调理设备300的远端的表面温度根据所公开的技术根据热波穿透深度与皮肤250的区域的热学特性之间的以下公式来计算，使用上文在公式(6)-(9)中给出的集中系统进行分析：
Figure GDA0003788936520000211
其中δ是热波穿透深度，以米为单位；α是热扩散率，以m2/s 为单位；t是时间，以秒为单位的；k是热导率，以W/m·oK为单位；ρ是密度，以Kg/m3为单位；并且Cρ是恒定压力下的热容，以J/(Kg·oK) 为单位。
下表1给出了皮肤250的区域的导热特性；
Figure GDA0003788936520000212
表1：皮肤250的区域的不同层的组织密度和热容所对应的热导率
从致动器尖端332到皮肤250的区域的热传递可以根据以下公式计算：
热通量＝∫∫(总热通量)dA (11)
等式(11)描述了与皮肤250区域相对应的每个突起338的阵列的热通量。根据公式(11)，通过对每个突起338与表面皮肤250的接触表面积A上的每个凸起338的热通量进行积分来计算热通量。因此，可以通过以下公式表示传递到皮肤250的区域的总能量：
Figure GDA0003788936520000213
此公式描述了对于持续时间t的每个脉冲从每个突起338传递到皮肤250的能量，并且其通过对脉冲持续时间t上的每个突起338的热通量(在以上公式(11)中计算得到)进行积分来计算。
尖端总能＝n*总能量 　　　(13)
此公式描述了每个脉冲从致动器尖端332传递到皮肤250的能量的量，其通过将每个脉冲从每个突起338传递的能量乘以突起338的数目n来计算，在图3B中的实施方案中所述数目n为81。可以根据需要布置多个突起338。例如，多个突起338可以被布置为4x6阵列、12x12阵列、10x10阵列、15x15阵列、10x15阵列等。
下表2示出了从致动器尖端332传递到皮肤250的热量，以及持续时间8ms的脉冲和持续时间14ms的脉冲的分别的热穿透深度，如通过真皮调理设备300的有限元分析所确定的，如上文公式(6)-(9) 所述：
Figure GDA0003788936520000221
表2：在不同的脉冲持续时间(8ms和14ms)下，通过致动器尖端332 传递到皮肤250的热量(J)和所施加热量的热穿透深度(μm)
现在参考图4A-4D，其示出了在8ms和14ms的脉冲持续时间下皮肤250对图3A-3E的真皮调理设备300的治疗的反应。使用如上文给出的公式(6)-(9)由皮肤的有限元分析获得数值结果。参考图 4A，其是经过使用图3A-3E的真皮调理设备进行的非消融性治疗之后的皮肤区域的图像，整体上标记为250，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。示出皮肤250在角质层 252中具有开口，由虚线圆圈268表示。开口268通过角质层252通向两个裂隙262和264。裂隙262和264在角质层252的外表面(表示为266)和皮肤250的内部较深层(示出为颗粒层254、棘层256和基底层258)之间形成自由通道区域。颗粒层254、棘层256和基底层258 中的细胞被脱水，但仍保持其活力，并因此可以通过裂隙262和264 吸收外部施加的溶液。应当注意的是，颗粒层254、棘层256和基底层258内的凝结或变性最小。皮肤250没有被突起338(图3B)机械穿透，而是通过脱水和由真皮调理设备300(图3A-3E)施加到角质层252 的无创性压缩负荷/应力的组合产生了裂隙262和264，并且角质层 252上的所得应变由这种应力引起。类似地，真皮调理设备300对皮肤250的更深层(即，更深的皮层254、256和258)的作用是主要从 ECM中蒸发水，同时使对活组织的热损伤最小化。
参考图4B，示出了说明响应于图3A-3C的真皮调理设备的治疗的皮肤的热波穿透深度的曲线图，总整体上标记为400，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。曲线图 400包括以微米为单位的示出组织深度水平轴线402和以摄氏度为单位示出温度的竖直轴线404。曲线406描绘了响应于真皮调理设备300 (图3A-3C)用8ms的脉冲持续时间的治疗的皮肤250的热波穿透深度，然而曲线408描绘了响应于真皮调理设备300(图3A-3C)用14ms 的脉冲持续时间的治疗的皮肤250的热波穿透深度。关于脉冲持续时间为8ms的曲线406，在深度为0μm时，皮肤250的温度达到400℃；在深度为5μm时，皮肤250的温度达到350℃；在深度为10μm时，皮肤250的温度达到300℃；并且在深度为30μm时，皮肤250的温度达到150℃。对于脉冲持续时间为14ms的相应的曲线222，在深度为0μm时，皮肤250的温度达到400℃；在深度为5μm时，皮肤 250的温度达到360℃；在深度为10μm时，皮肤250的温度达到 320℃；并且在深度为30μm时，皮肤250的温度达到180℃。从曲线406和408可以看出，升温最明显的是深度为0μm时的皮肤250 的表面。皮肤250的较深层的温度，例如图3D-3E的层254、256和 258，以高斜率急剧降低，在约50μm处逐渐缓和，此处温度以平缓斜率降低。这种特征防止更深层皮肤的消融和组织损伤，从而保持这些细胞的活力。
现在参考图4C，其示出了在通过图3A-3C的真皮调理设备以8 ms的脉冲持续时间治疗之后的15ms内不同的皮肤深度下的皮肤温度的曲线图，整体上标记为420，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。曲线图420包括以毫秒为单位的示出时间的水平轴线422和以摄氏度为单位的示出温度的竖直轴线 424。标记为426的最上面的曲线示出了皮肤250表面温度的变化，换句话说，通过设备300用8ms脉冲治疗后的15ms内角质层252 的外侧温度的变化。在脉冲开始时，皮肤250的表面温度迅速升高，在1ms内达到峰值温度400℃。角质层252的表面在8ms的脉冲持续时间内保持在400℃的恒定温度下，此后温度开始下降，在10ms 后达到320℃，并且在15ms后达到约260℃。
标记为428的曲线示出了通过真皮调理设备300以8ms脉冲治疗后在5μm深度处的皮肤250(对应于角质层252的中间区域)在15 ms内的温度变化。在脉冲开始时，温度在最初的2ms内迅速升高，达到约300℃，此后温度继续以较慢的速率升高，在8ms时达到近 350℃的峰值温度。在8ms后，温度相当迅速地下降，在10ms时下降至约250℃，并在15ms后继续下降至160℃以下。
标记为430的曲线示出了通过真皮调理设备300以8ms脉冲治疗后在在10μm深度处的皮肤250(对应于角质层252与颗粒层254 之间的边界)在15ms内的温度变化。在脉冲开始时，温度在最初的3 ms内迅速升高，达到260℃，此后温度继续以较慢的速率升高，在8 ms时达到接近300℃的峰值温度。在8ms后，温度相当迅速地下降在10ms时下降至约240℃，并在15ms后继续下降至160℃以下。曲线430(10μm)和428(5μm)在约12ms后会聚。标记为432的曲线示出了通过真皮调理设备300以8ms脉冲治疗后在30μm深度处的皮肤250(对应于基底层258的正下方(皮肤的表皮层与真皮层之间的边界))在15ms内的温度变化。在脉冲开始时，温度几乎呈线性上升，在8ms后达到近150℃。在8ms后，温度几乎线性下降，但比上升慢，在15ms后达到120℃。
标记为434的曲线示出了通过真皮调理设备300以8ms脉冲治疗后在100μm深度处的皮肤250下方组织在15ms内的温度变化。在脉冲开始时，深部组织的温度几乎没有从正常人体温度37℃变化过，在15ms后达到40℃。
从曲线图420可以看出，在整个脉冲的持续时间中，只有皮肤 250的表面温度(由曲线426表示)保持在400℃，从而导致显著的脱水和裂隙的形成。由曲线428和430表示的分别在5μm和10μm深度处的较深皮层254和256的温度有所升高，从而导致脱水，但不引起对活细胞的损伤。然而，分别由曲线432和434表示的在30μm以下直至100μm处的深部组织的温度仅轻微升高，从而防止对这些区域的损伤。
现在参考图4D，其是通过图3A-3C的真皮调理设备以14ms脉冲持续时间治疗之后在30ms内的在不同皮肤深度处的皮肤温度的曲线图，整体上标记为440，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。曲线图440包括以毫秒为单位的示出时间的水平轴线442和以摄氏度为单位的示出温度的竖直轴线444。标记为446的最上部的曲线示出了通过真皮调理设备300(图3A-3C) 以14ms脉冲治疗后的皮肤250(例如角质层252外侧)在30ms内的表面温度的变化。在脉冲开始时，皮肤250的表面温度迅速升高，在1ms内达到400℃的峰值温度。角质层252的表面在14ms的脉冲持续时间内保持在400℃的恒定温度，此后温度开始下降，在15ms之后达到370℃，并且在30ms之后刚好低于260℃。
标记为448的曲线示出了通过真皮调理设备300以14ms脉冲治疗后的在5μm深度处的皮肤250(对应于角质层252的中间区域)在 30ms内的温度变化。在脉冲开始时，温度在最初的3ms内迅速升高，达到约320℃，此后温度继续以较慢的速率升高，在14ms时达到了近360℃的峰值温度。在14ms后，温度相当迅速地下降，在17ms 时温度下降至240℃左右，并在30ms后继续下降至120℃以下。
标记为450的曲线示出了通过真皮调理设备300以14ms脉冲治疗后在10μm的深度处的皮肤250(对应于角质层252与颗粒层254 之间的边界)在30ms内的温度变化。在脉冲开始时，温度在最初的3 ms内迅速升高，达到260℃，此后温度继续以较慢的速率升高，在17ms时达到约310℃的峰值温度。在14ms后，温度相当迅速地下降，在17ms时降至约240℃，并在30ms后继续下降至120℃以下。 10μm曲线450和5μm曲线448在约17ms后会聚。
标记为452的曲线示出了通过真皮调理设备300以14ms脉冲治疗后在30μm深度处的皮肤250(对应于基底层258的正下方)在30ms 内的温度变化。在脉冲开始时，温度在整个脉冲持续时间中逐渐升高，在14ms时达到近180℃的峰值温度，此后温度逐渐下降，在30ms时下降至刚好低于110℃。
标记为454的曲线示出了通过真皮调理设备300以14ms的脉冲治疗后3在100μm深度处的皮肤250在30ms内的温度变化。在脉冲开始时，深部组织的温度几乎没有从正常人体温度37℃变化过，在30ms后达到刚好低于45℃。
从曲线图440可以看出，温度上升和衰减模式与曲线图420(图 4C)类似。在整个脉冲持续时间内，只有皮肤250的表面温度(由曲线 446表示)保持在400℃，从而允许显著脱水并在角质层上形成裂隙。曲线448和450表示的较深皮层254和256的温度分别在5μm和10μm的深度处有所升高，从而允许部分脱水，但不对其中的活细胞造成损伤。然而，分别由曲线452和454表示的在30μm以下直至100μm 的深部组织的温度仅轻微升高，从而防止对这些区域的损伤。
一般来讲，通过真皮调理设备300(图3A)，更一般地通过真皮调理设备200(图2A)在皮肤250上施加加热阶段，使角质层252和更深的皮层254、256和258脱水。脱水导致溶液之间存在浓度梯度，溶液随后被引到皮肤250的外表面以及脱水的角质层252和较深的皮层254、256和258。所述浓度梯度比未通过真皮调理设备200治疗的皮肤250的其他区域中存在的任何浓度梯度都要大。由真皮调理设备 200对皮肤250的调理引起的浓度梯度有助于通过角质层252加速对引入溶液的吸收，从而进入较深的皮层254、256和258中的活细胞内。另外，当角质层252被脱水时，皮肤的角质层252外部的浓度梯度很大。例如，溶液的含水量可以在75％与100％之间、或在80％与 90％之间、或在60％与100％之间，并且脱水的角质层252的含水量可以在0％与10％之间、或在5％与15％之间、或在19％与20％之间。相反，角质层252内部的浓度梯度较小。例如，可将颗粒层254脱水以达到对应于热穿透深度的含水量，其可为70％、或75％、或65％、或80％。随着颗粒层254与脱水角质层252之间的距离减小，颗粒层的含水量水平从当前水平逐渐降低，即，向上移动通过部分脱水的颗粒层254，通过50％、40％、30％和20％的含水量过渡，以实现脱水角质层252的含水量在0％至10％、或5％至15％范围内。皮肤250 外部的浓度梯度与皮肤250内部的浓度梯度之间的差异可以进一步加速外部施加的溶液的吸收。
另外，在治疗期间，通过真皮调理设备300(图3A)，并且更一般地通过真皮调理设备200(图2A)施加到皮肤250的热能总量相对较小。一般来讲，施加的热能通常是真皮调理设备200的物理尺寸和设计的函数。上文在公式11-13中描述了热传递分析，其描述了针对真皮调理设备300(图3A)的特定情况所施加的热能。所述热传递分析考虑了致动器尖端332的尺寸、形状和材料，并且另外考虑了控制器 308根据加热参数控制通过散热器328的热量施加的方法(例如8ms 和14ms的脉冲、将致动器尖端加热到400℃等)。然而，这种分析并不旨在限于图3A-3E的实施方案。应当理解，根据本领域已知的热传递分析，可以对本文公开的每个实施方案执行类似的热传递分析以实现所需的到皮肤250的热能传递，其使角质层252裂开，但不会引起过多的凝结。
因此，与常规技术相比，在通过真皮调理设备300(图3A)，并且一般通过真皮调理设备200(图2A)进行治疗时，皮肤250内的凝结组织的量显著减少。通过将通过现有技术治疗的皮肤20(图1A)和皮肤 30(图1B)与通过真皮调理设备300(图3A)(更一般地通过真皮调理设备200(图2A))治疗的皮肤250(图4A)相比较，这种皮肤凝结显著减少。并且，通过比较这些图像可以看出，皮肤20(图1A)和皮肤30 (图1B)中存在的凝结明显大于皮肤250(图4A)中存在的任何凝结 250。组织凝结的减少削弱了由此类组织凝结引起的屏障，从而进一步增强了较深皮层254、256和258的活细胞对引入溶液的吸收能力。
现在参考图4E，整体上标记为460，其是示出了施加的应力与多种材料响应于所施加的应力的对应伸长率之间的关系的曲线图，根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。多种材料中的每一种都具有不同的相对湿度，并且因此对所施加的应力反应不同。所施加的应力在竖直轴线462上表示，并标记为“力”，以克(g)为单位测量。伸长率在水平轴线464上表示，并标记为“伸长率”，通过在施加力之前的各个初始长度的伸长百分比(％)来测量。
曲线466示出了相对湿度为32％的脆性材料的伸长特性，诸如上文关于通过真皮调理设备200(图2A)和真皮调理设备300(图2B)中的任一个施加脱水阶段之后角质层252的伸长特性所述。因此，增加所施加的力直到40g时将这种材料伸长约20％，从而使其变薄，并且在施加附加力时使其易于断裂或破裂。曲线468示出了在低能量下经历快速加热的材料的伸长特性，从而使其相对湿度达到76％，诸如上文关于通过真皮调理设备200(图2A)和真皮调理设备300(图3A) 中的任一个施加脱水阶段之后的颗粒层254(图4A)所述。将施加的应力从0g增加至23g会以线性关系适度伸长这种材料。在所施加的应力增加到23g以上时，所述材料继续大幅伸长(例如，拉伸)并且不会破裂。曲线470示出了相对湿度为98％的材料(例如较深的皮层256 和258)的伸长特性。因此，这种材料响应于所施加的力而大幅伸长，并且不会破裂。
现在参考图4F，其是整体上标记为471的曲线图，其示出了皮肤响应于一般是真皮调理设备200(图2A)并且特别是真皮调理设备 300(图3A)的加热阶段在多个深度处的温度的曲线图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。所施加的热量在竖直轴线472上表示，标记为“温度”，以℃为单位测量，并且皮肤深度在水平轴线474上表示，标记为“皮肤深度”，以μm为单位测量。曲线476A示出了皮肤250对应于0微米(μm)的深度在表面处的温度，曲线476B示出了皮肤250在5μm深度处的温度，并且曲线 476C示出了皮肤250在10μm深度处的温度。曲线472A、472B和 472C涉及角质层252。因此，角质层252的温度响应于加热阶段而急剧增加，并保持在400℃至340℃范围内的高温下。曲线476D示出了皮肤250在30μm深度处的温度。在此深度下，皮肤的温度会逐渐升高但不超过250℃。曲线476E示出了皮肤250在100μm深度处的温度。在此深度下，皮肤的温度几乎不会上升，从而达到50℃。
现在参考图4G，整体上标记为478，其示出了在加热阶段期间通过真皮调理设备300(图3A)的突起338(图3A)以8ms的脉冲形成的皮肤250在各个深度处的温度梯度，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。尽管示出了相应的真皮调理设备300(图3A)于皮肤250的作用，但这并不意在限制，并且应当理解，通过由真皮调理设备200施加加热阶段会对皮肤250产生类似的作用。虚线482表示角质层252与较深的皮层254、256和258之间的边界。皮肤深度的指示仅是示例性的，而不是按比例的。虚线482 上方区域的热梯度对应于图4F的曲线476A、476B和476C。虚线482 下方区域的热梯度对应于图4F的曲线476D和476E。因此，加热阶段对皮肤250具有双重作用。如曲线476A、476B和476C(图4F)所示，角质层252被加热到相对较高的温度，从而影响其弹性。当角质层252在加热阶段之前相对湿度为100％时，其响应于所施加的应力的伸长率为200％。然而，如图4E所示，当角质层252在加热阶段之后相对湿度接近于0％时，其响应于所施加的应力的伸长率降低至小于10％。相反，较深的皮层254、256和258被加热到较低的温度，如曲线476D和476E所示(图4F)。
现在参考图4H，整体上标记为480，其示出了经过根据现有技术的方法的消融性治疗之后的皮肤10(图1A)的区域。如标签482“去除SC”所示，消融性治疗之后，已去除了一部分角质层12A。此外，消融导致在角质层12A上方的皮肤10外部的区域与对应于有活组织存在的较深的皮层12B、12C和12D(图1A)的较深的皮层12F之间形成凝结区12E。凝结区12E从角质层12A上方的皮肤10外部的区域密封较深的皮层12F。因此，从外部施加到皮肤10的溶液聚集在标记为12G的贮层中，并且不被较深的皮层12F吸收。
现在参考图4I，整体上标记为490，其是经过使用图2A的真皮调理设备200的非消融性治疗之后的皮肤250(图4A)的区域，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。与图 4H的皮肤10的区域相反，在通过真皮调理设备200(图2A)进行非消融性治疗之后，角质层252已经被轻微地穿透，留下自由通道区492 和494，其对应于自由通道区262和264(图4A)。穿透的角质层252 不对较深的皮层496构成屏障，其对应于较深的皮层254、256和258 (图4A)。此外，由于真皮调理设备200对低水平热能的受控施加而导致的相对小体积的凝结组织498，仅对穿过角质层252上方的皮肤250 的外表面进入较深的皮层496的材料构成了非常有限的屏障。最后，角质层252和较深的皮层496的脱水导致在引入到角质层252的外表面的溶液与较深的皮层496之间形成水浓度梯度。这种浓度梯度大于未经过真皮调理设备200治疗理的皮肤250的其他区域中可能存在的浓度梯度。这些对皮肤250的作用的组合(穿孔、有限的凝结和脱水) 提供了使溶液从角质层252的外表面进入脱水的较深皮层496的自由通道，使其被快速吸收。值得注意的是，角质层252中的穿孔和小体积的凝结组织498也为疏水性和脂溶性溶液进入较深的皮层496中提供了自由通道和快速吸收。
现在参考图5A-5C，其是所公开的技术的真皮调理设备的示意图，所述真皮调理设备使用光学发射器产生热量，并且总体上标记为 500，根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。真皮调理设备500使用光学发射器产生热量，并通过使用可旋转的滚筒产生应力，所述可旋转的滚筒可操作以在皮肤(未示出)表面上滚动并在皮肤上产生应变。在下面的描述中，真皮调理设备500应理解为至少包括真皮调理设备200的硬件部件(图2A-2C)，并且可操作以执行以上关于皮肤250描述的任何程序和功能。真皮调理设备500包括控制器(未示出)和电源(未示出)、致动器530和滚轮532以及产热器526和散热器528。控制器和电源对应于控制器208和电源210(均来自图2B)。产热器526和散热器528对应于产热器226和散热器22 8(均来自图 2B)。致动器530和滚轮532对应于致动器230和应力传送器232(均来自图2B)。控制器、电源和加热器526可以集成在真皮调理设备500 的主体内。
滚轮532是可旋转的滚筒，其形成真皮调理设备500的远端并且可操作以直接接触并轻按皮肤250。致动器530电联接到电源和控制器。致动器530通过轴534机械联接到滚轮532。轴534垂直于真皮调理设备500的纵向y轴进行取向，并且通过平行于滚轮532的真皮调理设备的x轴的中心旋转轴线进行定位，从而使滚轮532能够绕轴 534旋转。在图5A-5C中示出了真皮调理设备的轴线引导件540。致动器530可作为可旋转的马达来体现，其可操作以使滚轮532围绕轴 534旋转。
散热器528由多个通道形成，这些通道将产热器526联接到由滚轮532形成的真皮调理设备500的远端。产热器526可以定位在真皮调理设备500内的任何合适的位置，诸如滚轮532内部。散热器528 的通道可以被布置成多个行列，从而形成覆盖滚轮532的表面的平行环542。滚轮532可以设置有1、2、3……n个形成散热器528的通道的平行环542。环之间的距离可以在数十微米至毫米的范围内，诸如0.05mm、0.2mm或1mm。任何两个通道之间的距离可以在0.1mm 至0.5mm、0.5mm至1mm、1mm至1.5mm、1.5mm至2mm、2mm 至2.5mm、或2.4mm至3mm的范围内。所有这些距离仅作为实例。
参考图5A-5B，其示出了具有产热器526的真皮调理设备500，产热器526被配置为光学发射器，其可操作以发射适用于使水从活组织中蒸发的光，如上文关于图3C所述。产热器526可以是IPL光源、IR光源或固态激光二极管，并且可以发射波长大约为2.94μm 的激光。散热器528由多个光学通道形成，所述多个光学通道被配置成将产热器526发射的光学信号传送到真皮调理设备500的远端处的滚轮532的外表面。由散热器528发射的光学信号使水从皮肤250 蒸发。当产热器526是IPL光源或IR光源时，可以在产热器526和散热器528之间安装一个或多个反射器(未示出)，以将所发射的光聚集在一定范围(大约是散热器528的每个通道的直径的两倍)内的较窄光束上。当产热器526是固态激光器时，产热器526包括多个小直径激光器(未示出)，每个都安装在散热器528的一个光学通道内。
参考图5A，散热器528被构造为嵌在覆盖滚轮532的多个突起 538内的多个光学通道。真皮调理设备500的产热器526和散热器 528基本上与真皮调理设备300(图3C)的产热器326(图3C)和散热器 328(图3C)类似，其中主要区别在于产热器526和散热器528设置在滚轮532的表面上。突起538可以由任何合适的生物相容的、导热的且热弹性的材料形成，诸如上文关于突起338的阵列所描述的(图 3B)。类似地，突起538的尺寸、形状和材料以及它们之间的距离可以对应真皮调理设备300的突起338的尺寸、形状和材料。多个突起 538与滚轮围绕轴534的旋转同步地以无创性方式压下皮肤250的表面。突起338足够钝以致在通过真皮调理设备500治疗时不会穿透皮肤250，并且压下皮肤250的深度范围为0.1毫米(mm)至1mm、或 0.05至1.2mm、或0.2mm至0.8mm、或0.3mm至0.7mm、或0.4 至0.6mm。在一个实施方案中，突起338的阵列中的每一个的直径可以在从0.05mm、0.1mm、0.15mm至最大1.0mm的范围内。从滚轮532的外周测量的突起338的高度可以在从0.05mm、0.1mm、 0.15mm至1.0mm的范围内。尽管在图5A-5B中将突起338示为销，但是它们可以具有用于向皮肤施加应力的任何合适的形状，诸如上文关于图3A-3C所述的金字塔形状。
参考图5B，散热器528被配置为在突起538之间直接嵌在表面滚轮532上的多个光学通道。因此，在治疗期间，通过参考图号544 指示了一小段距离，其对应突起538在散热器528和角质层表面之间的高度。图5A-5B所示的实施方案旨在用于说明性目的。因此，诸如真皮调理设备500的手柄和外壳的特征部仅作为概念性图示出。鉴于形成图5A的真皮调理设备500的散热器528的光学通道嵌入在多个突起538内，形成图5B的真皮调理设备500的散热器528的光学通道被设置在滚轮532表面的多个突起538之间。因此，直接受图 5A的散热器528影响的皮肤的区域对应于直接受多个突起538影响的皮肤的那些区域。此外，图5A的真皮调理设备500的散热器528 与皮肤直接接触。相反，直接受图5B的真皮调理设备500的散热器 528影响的皮肤的区域在直接受多个突起538影响的皮肤的那些区域之间。此外，散热器528可能不直接与皮肤接触，与皮肤的距离对应于多个突起538的高度。
现在参考图5C，其示出了真皮调理设备500的另一实施方案，所述真皮调理设备根据所公开的技术的实施方案进行构造和操作。在真皮调理设备500的这种实施方式中，对应于应力施加器232(图 2B)的应力施加器552形成为跨越滚轮532的宽度的多个细长脊。散热器528由直接嵌在滚轮532上的多个光学通道形成，并且被布置成跨越滚轮532的宽度的行列554。散热器528的行列554与应力施加器552的脊交错。滚轮532的宽度可以在0.5cm至4cm的范围内。形成散热器528的通道的行列554位于细长脊552之间。从滚轮532 的表面开始的脊552的高度可以在0.5mm至2mm的范围内。在一个实施方案中，图5C的脊552的高度可以为大约1.25mm，类似于图3B的突起538的尺寸。类似地，图5C的脊552可以由合适的导热且生物相容的材料制成突起338(图3B)。
致动器530使滚轮532的旋转确定了皮肤250的区域对由产热器 526发射的光的曝光时间。因此，皮肤的表皮脱水水平是滚轮532的旋转频率以及由产热器526发射的光学信号的功率和波长的函数。根据所公开的技术，控制器(未示出)控制滚轮532绕轴534的旋转速度，以及由产热器526发射的光的脉冲持续时间和强度，以在避免消融的同时使皮肤脱水。在产热器526作为IPL或固态激光器来体现的情况下，控制器可以将加热器526发射的光脉冲与致动器538的旋转速度同步，以确保光仅从产热器526的光学通道发射，同时视线在皮肤250的区域内。控制器508控制滚轮532在皮肤上的速度。例如，所述速度可以在1mm/s至5mm/s的范围内。参考图5A-5B，在滚轮532上的散热器528的光学通道之间的间隔以及由控制器控制的滚轮532的旋转频率的组合经过校准使得在任何给定的时间，皮肤 250与任一突起538的接触区域的温度基本上受单个突起538的影响，使得在与突起538接触的皮肤的区域之间存在保持在37℃的正常人体温度下的区域。类似地，参考图5C，滚轮532上的散热器 528的光学通道之间的间隔以及由控制器控制的滚轮532的旋转频率的组合经过校准以使得在任何给定的时间，皮肤250与任一脊552的接触区域基本上受单个脊552的影响，使得在与脊552接触的皮肤的区域之间存在保持在37℃的正常人体温度下的区域。
在皮肤脱水之后，诸如可以通过计时器、传感器等确定，控制器控制滚轮532的旋转以使突起538(图5A-5B)或脊552(图5C)中的任一个在脱水皮肤上施加无创性压缩负荷或应力，从而在皮肤上产生造成多个裂隙形成的应变。控制器校准并控制滚轮532的旋转速度以及由突起538(图5A-5B)或脊552(图5C)施加在皮肤上的后续压力，以便不刺穿或穿透皮肤。因此，通过真皮调理设备500对皮肤 250的调理是无创性的。值得注意的是，皮肤的脱水以及通过真皮调理设备500对皮肤施加应力的可以在控制器的控制下同时或顺序地执行。通过致动器530驱动滚轮532的旋转并控制加热器526的操作，控制器将控制热量和应力的组合施加到皮肤上，从而在皮肤上产生随后的应变，并引起角质层裂开。
现在参考图5D-5E，其是所公开的技术的真皮调理设备的示意图，其使用干流来产生热量，整体上标记为550，根据所公开技术的另一实施方案进行构造和操作。真皮调理设备550被理解为至少包括真皮调理设备200(图2A-2C )的硬件部件，并且可操作以执行上文关于皮肤250描述的任何程序和功能。真皮调理设备550基本上类似于图5A-5C的真皮调理设备500，其具有如上所述操作的滚轮532和致动器530。真皮调理设备550包括通过歧管560联接的产热器556 和散热器558。歧管560与产热器556和散热器558一起可操作以引起干燥空气或气体的流动，在本文中称为“干流”，其来自产热器 556，从真皮调理设备550的远端朝向皮肤250排出。干流具有双重目的，其既使角质层和皮肤深层脱水，并且另外施加作为稳定流体压力的应力，从而在皮肤上产生导致角质层裂开的应变。脱水与由滚轮532、产热器556和散热器558施加的应力的组合可能会导致角质层剥离，进一步促进较深皮层的脱水，从而调理其中的活细胞以随后吸收亲水性、亲脂性或疏水性溶液中的任一种。
散热器558由滚轮532的表面上的多个穿孔形成，所述穿孔将由产热器556产生的干流通过歧管560引导到滚轮532的外表面。产热器556例如通过使用将空气加热到30℃至600℃范围内的温度的空气干燥器来产生干流。表示为多个管的歧管560，将干流从产热器556 引导到滚轮532，干流在此处被排出散热器558，如滚轮532表面上的穿孔(未标记)所示。在一些实施方案中，歧管560的尺寸可以在从 0.5mm至0.6mm、最大到3mm的范围内。滚轮532的外表面上的散热器558的穿孔的直径的范围可以在0.5mm至最大0.1mm的范围内。散热器558的穿孔在滚轮532的表面上作为多个平行的行列或平行的环对齐。同一行列中的穿孔之间的距离可以在0.1mm至最大3 mm之间的范围内。行列之间的距离可以在0.5mm至3mm之间的范围内。
除了由干流施加在皮肤上的压力之外，滚轮532还可操作以将压力施加在皮肤表面上。因此，施加在皮肤上的应力是干流和来自滚轮532的压力两者的组合。控制器控制干流的时序、温度和压力以及滚轮532绕轴534的旋转速度，从而控制传递到皮肤的热量和应力水平以及由此在皮肤上产生的应变。如以上公式6-13中给出的热量计算中所述，对热量水平进行校准以使皮肤充分脱水从而产生裂隙，但不会引起创伤。
参考图5E，其示出了真皮调理设备550的另一个实施方案，所述真皮调理设备根据所公开的技术的实施方案构造和操作。在用于真皮调理设备550的这一实施方案中，滚轮532另外设置有一个或多个横跨滚轮532的宽度的脊562，诸如上文关于图5C所描述的。形成散热器558的通道的行列定位在细长脊562之间。在一些实施方案中，滚轮532在皮肤上的速度可以在1mm/s至5mm/s的范围内。从真皮调理设备500发射的干流的温度可以在10℃至50℃的范围内。从真皮调理设备550发射的干流的湿度可以在0％至10％的湿度范围内。
现在参考图6A-6B，其是所公开的技术的真皮调理设备的示意图，其通过RF发射器产生热量，分别整体上标记为600A和600B，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行构造和操作。图6A示出了使用单极电极的实施方案，而图6B示出了使用一组双极电极的实施方案。在以上描述中，真皮调理设备600应理解为至少包括图2A-2C 的真皮调理设备200的硬件部件，并且可操作以执行上文关于皮肤250描述的任何程序和功能。具体地，真皮调理设备600A和66B分别包括外壳620、控制器608、电源610、线性马达630、RF发生器626、和单个电极628A(图6A)或一对电极628B (图6B)、以及通信总线616。控制器608对应于控制器208(图2B)，电源610对应于电源210(图2A)、线性马达630对应于致动器230(图2B)，RF发生器626对应于，产热器(图2B)图6A的单个电极628对应于散热器228(图2B)，并且一对电极628B(图6B)对应于散热器 228(图2B)。控制器608、电源610、马达630和RF发生器626被集成在相应的真皮调理设备600A和600B的外壳620内。图6A的电极 628A是单极电极，而图6B的电极628B是一组双极电极。控制器 608、电源610、马达630和RF发生器626通过通信总线616电联接。
参考图6A，电极628A电联接到真皮调理设备600A的马达630 和RF发生器626。电极628A设置在真皮调理设备600A的远端。马达630是线性马达，其可操作以将电极628A轻轻推向皮肤250，从而向脱水的皮肤250施加应力以产生应变，从而在皮肤250的表面上形成裂隙。RF发生器626产生高频交流电，其搅动角质层252和较深的皮层254、256和258内的离子，从而导致存储在其中的水通过摩擦加热，如虚线区域632A所示。根据实验结果，其表明从组织温度为70℃开始，水开始从组织中蒸发，当组织温度达到104℃时，大约一半的组织水分丢失，控制器608通过RF发生器628将皮肤250 加热到高达100℃的温度来控制角质层252以及较深的皮层254、256 和258的加热。控制器608将RF发生器604A发射的RF信号的脉冲持续时间控制在30-50秒之间。以这种速率，皮肤250的预期升高温度非常低。传递到皮肤250的最大功率约为460KHz频率范围内的 25W/m2°K。当使用单个电极时，热量穿透狭窄的较深区域，即到达棘层256。精确控制的加热和应力施加的组合使角质层252中形成裂隙，但基本上不损害或改变皮肤250先前已有的免疫和完整状态。
参考图6B，电极628B电联接到真皮调理设备600B的马达630 和RF发生器626。电极628B设置在真皮调理设备600B的远端。马达630是线性马达，其可操作以将电极628B轻轻推向皮肤250，从而向脱水的皮肤250施加应力以产生应变，从而在皮肤250的表面上形成裂隙。精确控制的加热和应力施加的组合使角质层252中形成裂隙，但基本上不损害或改变皮肤250先前已有的免疫和完整状态。RF发生器626产生高频交流电，其搅动角质层252和较深的皮层254、256和258内的离子，从而导致存储在其中的水通过摩擦加热，如虚线区域632B所示。控制器608通过RF发生器626将皮肤 250加热至高达100℃的温度来控制角质层252以及较深的皮层254、 256和258的加热。控制器608将RF发生器604A发射的RF信号的脉冲持续时间控制在30-50秒之间。以这种速率，皮肤250的预期升高温度非常低。传递到皮肤250的最大功率约为460KHz频率范围内的25W/m2°K。当使用两个电极时，如图6B所示，热量穿透较宽的浅区域，即，热量不穿透超出颗粒层254。精确控制的加热和应力施加的组合导致在角质层252中形成裂隙，但基本上不损害或改变皮肤250先前存在的免疫和完整状态。
现在参考图7，其为用于操作真皮调理设备的方法的示意图，所述真皮调理设备根据所公开的技术的另一实施方案进行操作。在程序700中，产生至少一个信号。参考图2A，控制器208控制加热器 204和应力器206产生至少一个信号。控制器208控制所述至少一个信号的时序、强度、温度、频率、持续时间和相位中的任一个。在一个实施方案中，加热器204和应力器206是分开的部件。参考图 3A，控制器308控制加热器304产生的热量，并且控制器控制应力器306产生的应力。加热器304可以将真皮调理设备300的远端保持在400摄氏度。应力器306可以产生持续时间在8毫秒(ms)至14ms 之间、或在5ms至15ms之间、或在5ms至20ms之间、或在8ms 至20ms之间的脉冲。在另一个实施方案中，加热器204和应力器 206作为单个部件被实施。参考图5D-5E，控制器508控制产热器 556产生的干流。
在程序702中，产生至少一个信号产生脱水信号。产生脱水信号包括执行以下中的一个或多个：产生干流、产生RF信号、产生光学信号以及产生热加热信号。脱水信号用于使皮肤的区域脱水。参考图5D-5E，产热器556产生干流，其使角质层252和较深的皮层 254、256和258脱水。参考图6A-6B，RF发生器626产生高频交流电，其搅动角质层252和较深的皮层254、256和258内的离子，从而导致存储在其中的水通过摩擦加热。参考图5A-5C，产热器526发射具有大约2.94μm的波长的激光，其对应于水的最大吸收峰。散热器528将产热器526发射的光学信号发射到皮肤250上，从而使水从皮肤250中蒸发。参考图3A-3C，产热器326产生加热热量，其被传递到真皮调理设备300的远端。例如，产热器326可以是陶瓷加热器，其热联接到真皮调理设备300的远端上的导热表面328。加热热量使水从皮肤250中蒸发。
在程序704中，产生至少一个信号产生应力信号，其中产生应力信号包括执行以下中的任一个：产生干流、产生射频信号、产生一系列机械脉冲以及产生机械旋转。无创性地施加应力以压下角质层的外表面。在一些实施方案中，角质层的外表面被压下的深度在0.1毫米至1毫米、或0.05至1.2mm、或0.2mm至0.8mm、或0.3 mm至0.7mm、或0.4至0.6mm的范围内。参考图5D-5E，产热器 556产生干流，其在角质层252上施加应力。参考图6A-6B，RF发生器626产生高频交流电，其在角质层252上施加应力。参考图 3A-3C，致动器330受控制器308的控制，根据预定的脉冲持续时间和每次治疗的预定脉冲数以谐波脉动运动使致动器尖端332推进和缩回。多个突起338以无创性方式压下皮肤250的表面，与脉动运动同步。压下的深度在0.1毫米(mm)至1mm、或0.05至1.2mm、或 0.2mm至0.8mm、或0.3mm至0.7mm、或0.4至0.6mm的范围内。参考图5D-5E，致动器530通过轴534机械联接到滚轮532。致动器 530是可旋转马达，其使滚轮532绕轴534旋转。多个突起538以无创性方式压下皮肤250的表面，与滚轮绕轴534的旋转同步。
在程序706中，施加所述至少一个信号以使皮肤区域脱水，并且向皮肤区域的角质层的外表面施加应力。校准应力以在皮肤区域的角质层上产生应变。当皮肤区域脱水时，所述应变在皮肤区域的角质层中产生至少一个裂隙，同时保持皮肤区域的预裂开免疫状态。参考图2A，控制器控制加热器204以根据一个或多个加热参数产生热量，如以上公式6-13所定义。加热器204产生热量并将热量施加到皮肤250的角质层252的外表面，从而使存储在其中的水蒸发。在一个实施方案中，皮肤250的区域的角质层252被脱水至含水量小于10％。在另一个实施方案中，皮肤250的区域的颗粒层254 被脱水至含水量小于70％。控制器208另外控制无创性应力器206 以根据一个或多个应力控制参数产生应力。应力器206产生应力并将所述应力从外部施加到角质层252。外部施加的应力是无创性的，并且在脱水的角质层252上引起应变，所述应变使脱水的角质层252 破裂，从而在角质层252中形成多个裂隙260，同时保持皮肤250区域的预裂开状态。
在程序708中，施加至少一个信号以向皮肤区域的角质层的外表面施加应力，与施加至少一个信号使皮肤区域脱水同步。参考图 3B，控制器308使致动器尖端332的谐波脉动运动与产热器326发射光同步。
在程序710中，将溶液施加到皮肤的脱水和裂开的角质层。参考图4A，将溶液(未示出)施加到皮肤250的裂开的角质层252，在其中所述溶液被较深的皮层254、256和258吸收。
在所公开的技术的一些实施方案中，产生至少一个信号还包括控制所述至少一个信号的时序、强度、温度、频率、持续时间和相位中的任一个。参考图2A，控制器208控制加热器204和应力器206 中的任一个产生的信号的时序、强度、温度、频率、持续时间和相位中的任一个。
本领域的技术人员将理解，本文以上公开的各种实施方案意图是示例性的。所公开的技术不限于上述元件的特定组合和置换。具体地，如本领域中已知的加热器、产热器、散热器、应力器、致动器和应力施加器的另外的实施方案可以以任何合适的方式组合以实现所公开的技术。
本领域的技术人员将理解，所公开的技术并不限于上文特定示出并描述的内容。相反，所公开的技术的范围仅由以下权利要求书限定。

Claims (12)

1.一种用于在皮肤区域的角质层中产生至少一个裂隙的真皮调理设备，其包括：
至少一个无创性皮肤裂隙发生器；
至少一个控制器，其联接到所述至少一个无创性皮肤裂隙发生器；
电源，其联接到所述至少一个无创性皮肤裂隙发生器和所述至少一个控制器；
外壳，其包住所述至少一个无创性皮肤裂隙发生器和所述至少一个控制器；以及
钝头，其形成所述真皮调理设备的远端，所述钝头机械联接到所述外壳并且电联接到所述至少一个无创性皮肤裂隙发生器，其中当所述钝头与所述皮肤区域的表面物理接触时，所述钝头足够钝以压下所述皮肤区域的所述表面，但不穿透所述皮肤区域的所述角质层，
其中所述至少一个控制器控制所述至少一个无创性皮肤裂隙发生器以产生至少一个信号，所述至少一个信号被校准以：
a)使所述钝头保持在基本恒定的温度并且在脉冲持续时间内通过所述钝头向所述皮肤区域转移一定量的热量，所述一定量的热量保持所述皮肤区域的表面温度作为所述脉冲持续时间的函数，其中所述一定量的热量被校准以使所述皮肤区域脱水，同时保持所述皮肤区域的颗粒层、棘层和基底层的活力，以及
b)通过所述钝头在所述脱水的皮肤区域的表面施加应力，其中所述至少一个信号被校准以在所述皮肤区域的所述角质层上产生应变，以仅在所述皮肤区域的所述角质层中形成至少一个裂隙而不引起创伤，并且保持所述皮肤区域的预裂开免疫状态。
2.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述一定量的热量被校准以使所述皮肤区域的所述角质层脱水至含水量小于10％。
3.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述一定量的热量被校准以使所述皮肤区域的颗粒层脱水至含水量小于70％。
4.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述基本恒定的温度不超过400摄氏度。
5.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述脉冲持续时间不超过14毫秒。
6.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述控制器控制所述至少一个信号的参数，所述参数选自由以下组成的组：所述至少一个信号的时序、强度、频率、持续时间和相位。
7.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述至少一个控制器被配置成相对于所述脉冲持续时间使所述通过所述钝头向所述皮肤区域转移所述一定量的热量与所述通过所述钝头向所述脱水的皮肤区域的表面施加应力同步。
8.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述至少一个无创性皮肤裂隙发生器包括脱水发生器，其选自由以下组成的组：
i.干流发生器；
ii.射频发生器；
iii.光学发射器；和
iv.热加热器。
9.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述至少一个无创性皮肤裂隙发生器包括马达，并且其中所述至少一个信号通过所述钝头执行以下中的一个向所述脱水的皮肤区域的表面施加应力：a)反复向远侧推动钝头并向近侧回缩所述钝头，以及b)旋转所述钝头。
10.根据权利要求1所述的真皮调理设备，其中所述钝头包括至少一个无创性钝突起，其选自由以下组成的组：脊、金字塔形齿和销。
11.根据权利要求10所述的真皮调理设备，其中所述至少一个无创性钝突起中嵌有光学通道，所述光学通道被配置成通过所述钝头向所述皮肤区域转移所述一定量的热量。
12.一种用于在皮肤区域的角质层中产生至少一个裂隙的真皮调理设备，其包括：
发生器，其被配置成产生干流；
至少一个控制器，其电联接到所述发生器并被配置成控制所述干流的所述产生；
电源，其联接到所述发生器和所述至少一个控制器；
外壳，其包住所述发生器和所述至少一个控制器；和
至少一个干流发射器，其联接到所述发生器并且设置在所述真皮调理设备的远端，其中所述至少一个干流发射器被配置成向所述皮肤区域转移所述干流，
其中所述控制器校准所述干流的所述产生以：
a)通过所述至少一个干流发射器使所述皮肤区域脱水，同时保持所述皮肤区域的颗粒层、棘层和基底层的活力，以及
b)通过所述至少一个干流发射器将应力作为稳定的流体压力施加到所述皮肤区域，其中所述施加的应力被校准以在所述皮肤区域的所述角质层上产生应变，以仅在所述皮肤区域的所述角质层中形成至少一个裂隙而不引起创伤，并且保持所述皮肤区域的预裂开免疫状态。
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