阅读说明：本技术 皮下脂肪治疗的方法和装置 (Method and apparatus for subcutaneous fat therapy ) 是由 Y·齐默尔曼 于 2018-05-01 设计创作，主要内容包括：本文公开了适用于透皮杀死受试者的皮下脂肪层中的脂肪细胞的方法和装置。(Disclosed herein are methods and devices suitable for transdermally killing adipocytes in a subcutaneous fat layer of a subject.)

皮下脂肪治疗的方法和装置

技术领域

本发明在一些实施例中涉及皮下脂肪领域，并且在一些实施例中涉及通过杀死皮下脂肪细胞来改变人体的一部分的美学外形的非手术、非侵入性的美容治疗方法，以及适用于杀死皮下脂肪细胞的装置。

背景技术

存在例如通过从身体的部分去除皮下脂肪来改变人体的该部分的美学外形的需求。

去除皮下脂肪的一种方法是通过杀死皮下层中的脂肪细胞，例如，通过将细胞在高于42℃(通常为42℃至47℃)的温度下保持一段时间来引发脂肪细胞的凋亡。

一个挑战是将脂肪细胞加热到所需的温度以杀死脂肪细胞、同时将表皮和真皮的温度保持在42℃以下以避免对皮肤的热损伤。由于脂肪的低电导率，因此射频加热是不足的。超声加热被认为是危险的，因为超声能量可能会太深地渗透到受试者体内，从而损坏皮下层下面的组织。使用波长为1060nm的近红外激光束的装置(例如美国马萨诸塞州韦斯特福德的赛诺秀公司的SculpSure)。这样的激光被皮肤吸收最少，因此穿过皮肤而没有明显的衰减，以被脂肪细胞有效吸收，从而透皮加热皮下层脂肪细胞而不损伤皮肤。由于激光束的功率密度，激光束内的脂肪细胞被迅速加热到引发细胞凋亡的程度。由于需要治疗的面积相对较大，因此所需的激光功率很高(数十瓦的规模)，并且这种装置非常昂贵。

寻求改变人体的一部分的美学外形的非侵入性方法。

发明内容

本发明的一些实施例涉及通过杀死皮下脂肪细胞来改变人体的一部分的美学外形以及适用于杀死皮下脂肪细胞的装置。在一些实施例中，所述方法是用于改变人体的一部分的美学外形的非手术、非侵入性的美容治疗方法。

本发明的各方面和实施例在下文的说明书和所附权利要求书中进行描述。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。如果发生冲突，则以本说明书(包括定义)为准。

本文中所使用术语的“包括”、“包含”、“具有”及其语法变体将被视为指定所陈述的特征、整数、步骤或部件，但不排除添加一个或多个附加特征、整数、步骤、部件或其组。这些术语涵盖术语“由……组成”和“基本上由……组成”。

除非上下文另外明确指出，否则本文所用的不定冠词“一”和“一个”表示“至少一个”或“一个或多个”。

如本文中所使用的那样，当数值之前带有术语“约”时，术语“约”旨在表示+/-10％。

附图说明

本文参考附图描述了本发明的一些实施例。该描述与附图一起使本发明的一些实施例可以被实施的方式对本领域普通技术人员显而易见。附图是出于说明性讨论的目的，且并未试图相对于本发明的基本理解所必需的那些更详细地示出实施例的结构细节。为了清楚起见，附图中描绘的一些物体未按比例绘制。

在附图中：

图1描绘了适用于实现本文教导的一些实施例的LED面板；

图2描绘了用于治疗组织的图1的面板的一部分，其以侧截面示出了光能在被治疗组织内部的分布；以及

图3描绘了根据本文教导的包括辐照外壳的装置的一部分。

具体实施方式

本发明的一些实施例涉及通过杀死皮下脂肪细胞来改变人体的一部分的美学外形以及适用于杀死皮下脂肪细胞的装置。在一些实施例中，所述方法是用于改变人体的一部分的美学外形的非手术、非侵入性的美容治疗方法。

在详细解释至少一个实施例之前，应当理解，本发明的应用并不一定限于本文阐述的部件和/或方法的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施例，或者能够以各种方式被实践或执行。本文采用的措词和术语仅出于描述目的，并且不应被视为限制。

如以上背景技术部分中所讨论的那样，存在改变人体的一部分的美学外形的需求。本文教导的实施例涉及用于改变人体的一部分的美学外形的非手术、非侵入性的美容方法。

本文的教导基于以下发现：通过用波长在850nm和1100nm之间的范围内的近红外光加热皮下脂肪层，能够以很少的副作用透皮杀死人体的皮下脂肪层中的脂肪细胞。

不希望受到任何理论的束缚，目前认为基本上由上述近红外范围的波长组成的照射光基本上不会被皮肤吸收，因此能够以足够的强度有效地穿过表皮和真皮，以被脂肪细胞吸收并将脂肪细胞加热到42℃以上(通常为42℃至47℃)的温度，并且持续时间足以引发细胞凋亡，从而杀死脂肪细胞中的至少一些。

还已发现，在杀死皮下层中的脂肪细胞所需的所述波长近红外范围内的光的持续时间和强度的作用下，光被皮下层中的胶原蛋白充分吸收以刺激胶原蛋白形成，而不会损坏胶原蛋白。这凑巧地导致了根据本文教导的透皮加热在提供脂肪细胞杀死作用的同时提供皮肤紧致作用，从而提供通过杀死脂肪细胞而塑造的人体的一部分的改善的美学外形，同时皮肤松弛的发生概率更低。

为了避免由于烧伤而损坏表皮，通常必须将照射光从中穿过的表皮部分的温度保持在42℃以下。已经发现，如果表皮被充分冷却，则在杀死皮下层中的脂肪细胞所需的所述波长近红外范围内的光的持续时间和强度的作用下，真皮和表皮基本上不会受到损伤。

用于改变人体的一部分的外形的方法

因此，根据本文教导的一些实施例的一方面，提供了一种通过杀死皮下脂肪细胞来改变人体的一部分的美学外形的非手术、非侵入性的美容方法，其包括：

a.使用非相干的多光源照射光穿过受试者的表皮的一部分、透皮加热该受试者的皮下脂肪层的一部分，所述照射光在所述表皮的表面处具有的横截面积的尺寸足以大于皮肤厚度的厚度，所述加热足以杀死所述皮下脂肪层的所述部分中的至少一些脂肪细胞和/或引发其凋亡；以及

b.在所述透皮加热的同时，充分冷却所述表皮的所述部分，以防止烧伤所述表皮，

其中，所述照射光基本上由波长在不小于850nm且不大于1100nm的近红外范围内的光组成，

从而破坏所述皮下脂肪层的所述部分中的脂肪细胞。

根据本文教导的一些实施例的一方面，还提供了一种通过杀死皮下脂肪细胞来改变人体的一部分的外形的方法，其包括：

a.使用非相干的多光源照射光穿过受试者的表皮的一部分、透皮加热该受试者的皮下脂肪层的一部分，所述照射光在所述表皮的表面处具有的横截面积的尺寸足以大于皮肤厚度的厚度，所述加热足以杀死所述皮下脂肪层的所述部分中的至少一些脂肪细胞；以及

b.在所述透皮加热的同时，充分冷却所述表皮的所述部分，以防止烧伤所述表皮，

其中，所述光束基本上由波长在不小于850nm且不大于1100nm的近红外范围内的光组成，

从而破坏所述皮下脂肪层的所述部分中的脂肪细胞。

在一些实施例中，所述照射光在所述近红外范围内的所述波长的总功率密度不小于0.3W/cm²且不大于5W/cm²。

在一些实施例中，受试者的皮下脂肪层的透皮加热进行至少一个疗程，其中将每个体积的被治疗的皮下脂肪层连续地透皮加热至少10分钟的持续时间。

如上所述，所述照射光是非相干的多光源照射光。在一些实施例中，所述光由高功率发光二极管的矩阵生成。

在一些实施例中，所述冷却包括使所述表皮的所述部分与物理部件的冷却表面接触，所述表面的温度在5℃和20℃之间。在一些实施例中，所述冷却表面是所述照射光从中穿过的光学元件的表面。

在一些实施例中，该方法还包括：在所述透皮加热的同时，对所述表皮的所述部分施加抽吸，从而将包括所述表皮的所述部分的组织吸取到辐照外壳中。在一些实施例中，这种将组织吸取到辐照外壳中使得表皮定位在指定位置以便更好地冷却和/或使皮下脂肪定位以便通过所述照射光更好地加热。

在一些实施例中，该方法还包括：在所述透皮加热的同时，将包括所述表皮的所述部分的组织机械地吸取到辐照外壳中。在一些实施例中，这种对组织的吸取将表皮定位在指定位置以便更好地冷却和/或使皮下脂肪定位以便通过所述照射光更好地加热。

在一些实施例中，对组织的吸取使得受试者的皮下脂肪层的待加热部分位于所述辐照外壳内；所述照射光投射到整个辐照外壳上，以使所述照射光的至少一些在如下方向上行进：穿过所述表皮的所述部分，穿过所述皮下脂肪层的所述部分，并且穿出所述表皮的相对部分。

在一些实施例中，在所述透皮加热的同时，该方法还包括向包括所述表皮的所述部分、下面的真皮以及所述皮下脂肪层的所述部分的组织的体积施加脉冲电磁场。在一些实施例中，所述脉冲电磁场的场强不小于10高斯且不大于30高斯，并且所述脉冲电磁场的磁脉冲频率不小于0.1Hz且不大于100Hz。已经发现，同时施加脉冲电磁场导致有利的结果。不希望被任何一种理论所束缚，目前认为这种同时施加脉冲电磁场导致脂肪细胞碎片更快地清除和/或刺激胶原蛋白更快地形成。可以使用任何合适的装置来施加脉冲电磁场，例如，由可商购的脉冲电磁场疗法(PEMFT)装置来生成脉冲电磁场。

在一些实施例中，该方法还包括：在所述透皮加热期间确定所述皮下脂肪层的所述部分的温度；以及

如果所确定的温度高于预定的最高温度，则降低所述照射光的强度；和

如果所确定的温度低于预定的最低温度，则增加所述照射光的强度。

可以使用任何合适的装置或装置的组合来实现根据本文教导的方法。一些实施例优选地使用根据本文教导的装置来实现。

根据本文教导的装置

根据本文教导的一些实施例的一方面，还提供了一种适用于透皮杀死受试者的皮下脂肪层中的脂肪细胞的装置，该装置包括：

a.被配置为与人体皮肤表面接触的面积不小于0.5cm²的接触表面；

b.被配置为生成和投射照射光的照射单元，所述照射单元包括多个近红外发光二极管(LED)，每个近红外发光二极管能够发射至少0.5W的功率，

所述照射光的横截面积不小于0.5cm²，

所述照射光基本上由具有不小于850nm且不大于1100nm的范围内的近红外波长的非相干光组成，并且

所述照射光具有在被投射穿过人体表皮时足以杀死人体皮下脂肪层中的至少一些脂肪细胞的强度；以及

c.被配置为冷却组织的冷却单元，所述冷却单元位于所述接触表面附近的体积中并且所述照射光从中穿过，所述冷却单元的冷却能力为至少0.3W/cm²。

在一些实施例中，所述照射单元被配置为使得所述照射光在所述近红外范围内的所述波长的总功率密度不小于0.3W/cm²且不大于5W/cm²。

在一些实施例中，所述LED以每平方厘米0.25-4个LED的密度布置在支撑结构上。

在一些优选实施例中，所述照射单元包括：间隔距离不小于0.5cm且不大于2cm的所述近红外LED的矩阵；以及由高导热率的材料(例如蓝宝石)制成的接触表面；并且所述冷却单元包括位于LED行之间。

在一些实施例中，所述照射单元被配置为连续地生成所述照射光，持续时间不少于10分钟。

在一些实施例中，所述冷却单元被配置为将所述接触表面的温度维持在5℃和20℃之间的温度。在一些实施例中，所述接触表面是由透明元件制成的表面，所述照射光从所述透明元件穿过。

在一些实施例中，所述装置还包括冷却块；

所述冷却单元被配置为将所述冷却块的温度保持在小于20℃的温度；

并且

所述装置被配置为使得在所述装置的使用期间，当所述接触表面接触

皮肤表面时，所述冷却块接触所述皮肤表面以从皮肤表面吸收热量。

在一些实施例中，所述冷却单元包括至少一个冷却块，每个冷却块位于LED行之间。

在一些实施例中，所述冷却块构成具有边沿的辐照外壳的一部分；并且所述照射单元被配置为将所述照射光朝着由所述边沿限定的平面投射到所述辐照外壳中。

在一些实施例中，所述装置还包括具有密封边沿的辐照外壳；以及被配置为从所述辐照外壳内部吸取空气的抽吸发生器。在一些实施例中，所述照射单元被配置为将所述照射光朝向由所述密封边沿限定的平面投射到所述辐照外壳中。

在一些实施例中，所述辐照外壳包括能够透过所述照射光的窗口；并且所述照射单元被配置为通过所述窗口将所述照射光朝向由所述密封边沿限定的平面投射到所述辐照外壳中。

在一些实施例中，所述装置包括至少定位在所述辐照外壳的两个相对侧面的窗口；其中，所述两个相对侧面之间的夹角不大于90°。在一些实施例中，所述两个相对侧面之间的夹角不大于60°。在一些实施例中，所述两个相对侧面之间的夹角不大于30°。

在一些实施例中，所述装置还包括：脉冲电磁场发生器，其被配置为在所述接触表面附近的、包括由所述照射单元投射的照射光的体积中生成脉冲电磁场。在一些实施例中，所述脉冲电磁场发生器被配置为生成场强在10高斯和30高斯之间、磁脉冲频率在0.1Hz和100Hz之间的脉冲电磁场。在一些实施例中，所述脉冲电磁场发生器包括用于生成所述脉冲电磁场的带铁磁芯的线圈。

用于实现本文教导的波长

如上所述，根据本文教导的方法包括用照射光透皮加热受试者的皮下脂肪层的一部分，其中所述照射光基本上由波长在不小于850nm且不大于1100nm的近红外范围内的光组成，从而破坏所述皮下脂肪层的所述部分中的脂肪细胞，并且如上所述凑巧地刺激所述皮下层中的胶原蛋白形成，而不会损坏真皮。

可以根据所需的穿透深度来选择所述波长。

因此，根据本文教导的装置包括被配置为生成和投射照射光的照射单元，所述照射光基本上由波长在不小于850nm且不大于1100nm的近红外范围内的光组成。

优选地，所述波长在选自由900nm至920nm；940nm至960nm；以及1010nm至1100nm组成的范围组的近红外范围内。在一些优选实施例中，所述范围是940nm至960nm。已经发现，在更优选的范围内，脂肪细胞杀死作用和胶原蛋白生成刺激作用得到改善。

如本文所用，术语“基本上由波长在近红外范围内的光组成的照射光”是指与所述照射光的全部近红外光(750nm至1400nm)的总强度相比，所述照射光的波长在所述范围内的近红外光的总强度在一些实施例中不小于全部近红外光的总强度的50％、80％以及甚至90％。对波长在所述近红外范围内的光的这种优选是为了确保实现期望的生理作用，而不会由于波长低于或高于所述范围内的波长的近红外光的辐照而损伤组织。

在图1中描绘了面板10的非限制性示例，该面板10用作根据本文教导的装置的照射单元的部件。面板10包括以7x 8矩阵排列的56个单独的LED 12(其形心波长为940nm，FWHM为930nm-965nm)，当被激活时，所述LED 12产生穿过矩形(5cm x 7cm)冷却蓝宝石窗口14的光，所述光作为照射光，其横截面积为35cm²。面板10被配置为允许每个LED 12单独地、独立地或与其他五十五个LED 12中的任何其他数量的LED一起被激活。由于每个LED 12能够发射1000mW的近红外光，因此面板10能够产生横截面积为35cm²、功率密度为1.6W/cm²的照射光。

在图2中，面板10以局部侧截面示出(仅描绘了一行七个LED中的三个LED 12)，其中用作接触表面的蓝宝石窗口14与受试者的表皮16接触。在图2中可以明显地看到铝制框架18，冷却剂导管20(以横截面表示)穿过该铝制框架，并且被配置为在包括面板10的装置的运行期间输送诸如水之类的冷却液体以冷却LED 12和窗口14。在表皮16下方，灰色阴影定性地描绘了被面板10产生的照射光加热的组织的温度。

在图3中，根据本文教导的装置22的一部分以局部被切除的方式示出，该装置22包括彼此成90°布置的如上所述的两个面板10a和10b，且部分地限定了包括硅橡胶密封边沿26的辐照外壳24，所述硅橡胶密封边沿26构成装置20的接触表面。还可以看到抽吸系统28，其被配置为从辐照外壳24中抽出空气。在装置22的使用期间，密封边沿26被放置成与受试者的表皮的一部分接触，并且在激活面板10a和10b的LED 12的同时，抽吸系统28被激活，以生成和投射根据本文教导的照射光。抽吸系统28产生的抽吸将组织吸取到辐照外壳24中。

应当理解，为清楚起见而在单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见而在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合或在本发明的任何其他所述的实施例中合适地提供。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不应被认为是那些实施例的必要特征，除非该实施例没有那些要素就无法工作。

尽管已经结合本发明的特定实施例描述了本发明，但是显然，对于本领域技术人员而言，许多替代、修改和变化将是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的替代、修改和变化。

本申请中对任何参考文献的引用或标识均不应解释为承认该参考文献可作为本发明的现有技术。

在本文中使用章节标题来简化对说明书的理解，并且不应将其解释为必然的限制。