專利名稱：用于軟組織處理的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及用于諸如脂肪組織 等軟組織的非侵入處理的裝置和方法。
背景技術(shù)：
脂肪組織位于皮膚層下。因此，為使脂肪組織降解而施加于皮膚表 面的能量必須在不損傷皮膚的情況下通過皮膚層達到脂肪組織。已經(jīng)有用于脂肪組織處理的各種裝置。 一種普遍的脂肪處理方法是 吸脂法。這是一種侵入技術(shù)，其涉及在對組織脂肪進行機械破壞之后從 體內(nèi)吸出所產(chǎn)生的碎塊。該方法的主要缺點在于其侵入特性。美國專利5,143,063描述了這樣的處理脂肪組織的方法，該方法基于 通過使脂肪組織暴露于聚焦微波或超聲波而對脂肪所進行的熱破壞。其 中要確定能量的強度和聚焦，以在沒有損傷皮膚或深層組織的情況下選 擇性地破壞脂肪細胞。于2003年2月提交的美國專利申請2004/0039312公開了高強度聚 焦超聲(HIFU)在破壞脂肪組織中的應用。美國專利6,607，498公開了利 用脈沖HIFU來產(chǎn)生選擇性地破壞脂肪細胞的空化作用。美國專利5,725,482公開了利用疊加兩個以上來源的超聲波而在待 處理的脂肪組織部位形成高強度波。不管其原理是空化作用、熱處理還是其他形式的處理，高強度聚焦 超聲(HIFU)由于其光斑直徑小(通常只有數(shù)毫米)而存在根本性的缺點。 如此聚焦對于防止皮膚層受到損傷是必要的。然而，這使得其很難對大 面積軟組織進行處理，原因在于施加器頭(applicator head)必須以極小 的步幅在皮膚表面上移動。由于脂肪組織具有柔軟的特性，施加器在皮 膚表面上的移動會使脂肪組織移動到別的位置，因而存在這樣的風險， 即，對某些組織體積造成處理過度，但是對另外的組織體積卻造成處理 不足。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了用于處理諸如脂肪組織、肌肉組織和結(jié)締組織等軟組 織的方法和設備。根據(jù)本發(fā)明，在覆蓋在一定體積軟組織的皮膚區(qū)域上 施加壓力脈沖。壓力脈沖具有至少一個相對于環(huán)境壓力的負壓相。負壓 將待處理組織從體內(nèi)向外牽拉。在一個優(yōu)選的實施方式中，負壓相之后 跟著正壓相，以將所述組織返回到其原先的位置。采用這種方法，可以 對皮膚表面施加每一脈沖均具有負壓相和正壓相的一系列脈沖。在脂肪組織的情況中，負相的作用會對脂肪細胞造成破壞，但不對 其他組織造成破壞或者所造成的破壞很小，其原因在于，與大多數(shù)其他 細胞相比，脂肪細胞較大，也較為脆弱。選擇壓力脈沖的強度和時間曲 線，以對脂肪細胞造成最大的破壞而對其他組織造成最小的破壞。在諸 如肌肉組織或結(jié)締組織等其他類型軟組織的情況中，脈沖會對這些組織 產(chǎn)生按摩效果。在本發(fā)明的一個實施方式中，壓力脈沖是采用諸如水等液體(優(yōu)選為鹽水溶液)的電致蒸發(fā)(electrical evaporation)來產(chǎn)生的。在液體中產(chǎn) 生火花，由此在該液體中產(chǎn)生振動蒸汽泡，從而形成具有相對于環(huán)境壓 力的正相和負相的振動壓力脈沖。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，皮膚表面上的壓力脈沖是通過一塊 貼在皮膚表面上的板來產(chǎn)生的，該板通過磁力來發(fā)生振動。所述磁力例 如可以利用由電流脈沖驅(qū)動的螺線管致動器來產(chǎn)生。電流脈沖產(chǎn)生磁場， 由此交替地推拉連接于所述板上的連桿。所述連桿通過接合物而附著在 皮膚表面上，所述接合物可以是一定體積的液體、撓性元件或涂覆有凝 膠的固體元件。柱塞可以先推壓皮膚表面(正壓相)而后牽拉皮膚表面 (負壓相)。因此，這種推拉作用會在待處理的身體組織中產(chǎn)生具有正相 和負相的壓力脈沖。所述磁力還可以通過在線圈內(nèi)驅(qū)動高電流來產(chǎn)生。在所述線圈附近
設置導電性金屬片。金屬片內(nèi)的渦電流產(chǎn)生將金屬片推離線圈的力。另 一個實施方式可使用由電流脈沖驅(qū)動的兩個相鄰的線圈。根據(jù)兩個線圈 內(nèi)電流的相對極性，在所述線圈之間會產(chǎn)生引力或斥力。本發(fā)明的另一個實施方式是基于壓縮氣體致動器或真空致動器。這 些致動器通過將諸如空氣等氣體的壓力脈沖可控地施加到活塞中或消除 所述壓力脈沖來產(chǎn)生推拉作用。負壓部分可以為低于環(huán)境壓力0.1巴至低于環(huán)境壓力10巴，更優(yōu)選為低于環(huán)境壓力0.1巴至3巴。正壓相(如果存在的話)的強度可以為例 如高于環(huán)境壓力1巴至約30巴，更優(yōu)選為高于環(huán)境壓力2巴至10巴。 壓力脈沖可以具有持續(xù)時間為0.1毫秒至100毫秒(更優(yōu)選為1毫秒至 10毫秒)的負部分和持續(xù)時間為0.01毫秒至1毫秒的正部分。在另一個 優(yōu)選的實施方式中，負部分為1毫秒至10毫秒，同時正部分要遠遠長于 負部分，可以為例如IO毫秒至100毫秒。因此，可以對皮膚表面施加頻 率為IOHZ至100Hz的一系列脈波。在處理脂肪組織的情況中，可以提 高脂肪組織在處理過程中的溫度，以增強壓力脈沖破壞細胞的效果。優(yōu) 選在施加壓力脈沖之前和/或同時，將脂肪組織加熱到高于正常身體組織 溫度(37°C)但不高于足以損傷皮膚表面的溫度?？梢允褂靡阎糜诩?熱脂肪組織的任何方法，如采用將導電電極施加在皮膚表面上產(chǎn)生通過 組織的RF(射頻)電流、用來自閃光燈或激光的光照射皮膚表面、用微波 能輻射組織以及高強度超聲等。所述熱優(yōu)選聚集在待破壞的組織體積上， 并優(yōu)選施加到皮膚表面以下大于約5 mm的深度(脂肪組織所處位置)。 為了進一步減少對皮膚層的不必要損傷，在一個優(yōu)選的實施方式中，可 以對皮膚表面采用冷卻措施。因此，本發(fā)明各方面中的一個方面提供了對軟組織體積進行非侵入 處理的方法，該方法包括對覆蓋所述軟組織體積的皮膚表面施加至少一 個壓力脈沖，所述壓力脈沖具有至少一個相對于環(huán)境壓力的負壓相。本發(fā)明的另一個方面提供了對軟組織體積進行非侵入處理的設備， 該設備包括(a)施加器，其被構(gòu)造成對覆蓋所述軟組織體積的皮膚表面施加至 少一個壓力脈沖，所述壓力脈沖具有至少一個相對于環(huán)境壓力的負壓相； 禾口(b)控制單元，其被構(gòu)造成起動所述施加器。


為了理解本發(fā)明并明了本發(fā)明實際上是如何實施的，下面僅利用非 限制性實施例并參考附圖來說明優(yōu)選實施方式，在所述附圖中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式對皮膚表面施加壓力脈沖的系統(tǒng)；圖2顯示了用于圖1所示系統(tǒng)的施加器；圖3顯示了由圖2所示施加器產(chǎn)生的壓力脈沖；和圖4顯示了用于圖1所示系統(tǒng)的、基于磁力螺線管致動器的施加器。
具體實施方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于處理諸如脂肪組織等身體軟組織的裝置。施加器100將在下文中詳述，其適合施用于個體105 的皮膚上。施加器100通過電纜102中的電線而與控制單元101連接。 控制單元101包括電源108?？刂茊卧?01還含有用于冷卻流體的影響溫 度單元112，所述流體例如為乙醇或水，以用于使施加器100維持在預定 的溫度(將在下文予以說明)?？刂茊卧?01具有輸入裝置(如鍵盤110)， 該裝置使操作者能夠輸入例如正相和負相的強度、脈沖的持續(xù)時間和脈 沖重復率等處理參數(shù)的選用值。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的可用于圖1所示施加器100 的施加器100'。施加器100'通過在液體中產(chǎn)生火花而形成正壓脈沖和負 壓脈沖。施加器100'具有由諸如硬橡膠或塑料等電絕緣材料制成的圓筒 形容器11。容器11在施加末端由撓性膜7封閉。兩個完全相對 (diametrically opposed)的導電電極9和10從容器11的壁延伸，從而在 它們之間形成小間隙14。優(yōu)選的是，間隙14為0.1mm至2mm。電極9 和10分別通過電纜102中的電線30和31連接到電源108上。
在將施加器100，施加于皮膚表面6之前，將一薄層凝膠8涂到待處 理脂肪組織5上的皮膚表面6。將施加器的撓性膜7牢固地施加在凝膠層 8上。凝膠起到將來自施加器能量輸送與皮膚表面結(jié)合的匹配介質(zhì)的作 用。膜7形成能量輸送面。間隙14和撓性膜7之間的距離為至少3mm， 優(yōu)選為5 mm至50 mm，更優(yōu)選為15 mm至30 mm。容器11裝有液體 12，該液體12優(yōu)選為水，更優(yōu)選為鹽水溶液，進一步優(yōu)選為具有0.1% 至2n/。(w/v，重量/體積)濃度的鹽水溶液。容器ll可以在頂部向周圍大氣 開放，從而使液體12處于大氣壓力中。作為選擇，所述容器可以如圖2 所示那樣在頂部覆蓋有覆蓋物35。撓性管33可以通過覆蓋物35插入到 容器11中。這使得在偏離垂直方向?qū)⑹┘悠?00施加到皮膚表面時，液 體12能夠處于大氣壓力而同時防止液體溢出。作為選擇，可以封閉容器 11并設置用于控制容器11內(nèi)的靜壓的空氣泵(未示出)。施加器100'通過電纜102中的第一管38和第二管40而與控制單元 101中的影響溫度單元112相連。經(jīng)冷卻或加熱的流體通過電纜102中的 第一管38從影響溫度單元112流到施加器100'。在圖2所示的實施方式 中，所述流體之后會流過包圍容器11的線圈42并與皮膚表面6接觸， 從而在處理過程中根據(jù)需要而冷卻或加熱皮膚表面。流體之后通過電纜 102中的第二管40從施加器100流回影響溫度單元。在另一個實施方式 (未示出)中，所述流體是這樣的液體，其從第一管38流入容器11并 與液體12混合，然后流出容器11并通過第二管40流回影響溫度單元112。 在這一實施方式中，所述液體流還除去液體12中由火花產(chǎn)生的任何蒸汽 泡。所述容器還可以直接通過水結(jié)合到處理區(qū)域而無需撓性膜或凝膠。 電源108是脈沖動力發(fā)生器，其被構(gòu)造成將高壓脈沖輸送到電極9 和IO，從而在間隙14中產(chǎn)生火花。通常，脈沖動力發(fā)生器108會產(chǎn)生電 能為約30焦耳、電壓為5 kV至20 kV且脈沖持續(xù)時間約3微秒的火花。 峰電流通常為約3 kA。脈沖動力發(fā)生器內(nèi)的電能約有5%至10%被轉(zhuǎn)換 為壓力波和液體流形式的機械能。如圖2所示類型的施加器被構(gòu)造成具有由銅鎢合金制成的直徑為
2mm的電極9和10，以及0.5 mm的間隙14。容器11裝有鹽水溶液 (0.9% NaCl)。壓力傳感器位于距離間隙14有20 mm的位置。充電至15 kV 的0.25pF電容器通過磁轉(zhuǎn)換而放電至電極9和10，從而在間隙14中產(chǎn) 生火花，由此在鹽水中形成充填有蒸汽的氣泡。所述氣泡在約1.3毫秒的 時間內(nèi)長到約15mm的最大半徑，然后又破裂成半徑極小的氣泡。這種 氣泡振蕩產(chǎn)生能夠被壓力傳感器檢測到的壓力脈沖。圖3顯示了被壓力傳感器記錄下來的壓力脈沖。水平時間標度為 1毫秒/格(millisecond/div)。垂直壓力標度為2巴/格，其中橫軸3為環(huán) 境大氣壓。所述脈沖包含正相1和負相2。所述火花在從破裂起前數(shù)微秒 的時間內(nèi)產(chǎn)生電磁噪聲4，從而掩蓋了基本沖擊。如下進行實驗，其中將脂肪組織樣品定位在鹽水12中距離間隙14 有約20 mm的位置。在鹽水中產(chǎn)生如圖3所示類型的30至300個壓力脈 沖。鹽水被預熱至37'C。在這些條件下，壓力脈沖破壞脂肪組織樣品中 的脂肪細胞，這可以由所述細胞的脂肪內(nèi)容物釋放到周圍鹽水中從而使 鹽水渾濁所顯示。脂肪組織樣品中的脂肪細胞的破壞可以在施加壓力波 后通過對組織樣品所進行的組織學檢測來證實。圖4顯示了可用于圖1所示施加器100的施加器100"。施加器100" 包括致動器26和施加器板24。施加器板24可以由諸如聚合材料等堅硬 或稍有撓性的固體材料制成。施加器板的直徑可以為例如10 mm至50 mm。 施加器板24通過連桿25而與致動器26相連。在將施加器100"施加到覆蓋在諸如脂肪層21等的待處理軟組織層 的皮膚表面22之前，將一薄層凝膠23涂在皮膚表面22上。然后將施加 器100"施加在皮膚表面22上，并使施加器板24與凝膠層23接觸，以使 施加器板附著到皮膚表面22上?？梢杂蒙杂姓承缘娜魏尾牧蟻泶婺z 層23。致動器26被構(gòu)造成向連桿25施加"推拉"作用，這接著向施加器 板24施加"推拉"作用。所述"推拉"作用具有"推"相和"拉"相。 在"推拉"作用的"推"相，利用致動器26使連桿25和致動器板24向 皮膚表面22移動，從而對脂肪層21產(chǎn)生正壓力。在"拉"相，利用致 動器26使連桿25和致動器板24移離皮膚表面22，從而對脂肪層21產(chǎn) 生負壓力。在脂肪組織的情況中，"推拉"作用具有選定的使脂肪細胞受 到最大破壞且使其他組織受到最小損傷的周期和振幅。拉相優(yōu)選持續(xù) 0.1毫秒至100毫秒，更優(yōu)選持續(xù)1毫秒至10毫秒。為在脂肪組織21上 產(chǎn)生正壓力，"推"相可以慢于"拉"相，從而在"拉"相后使脂肪組織 21恢復到其原先位置。強而快的"推"相可以在"拉"相之前進行，以 在"拉"相之前在組織中產(chǎn)生最大應變。也可以采用一系列的交替的"推" 相和"拉"相。通常，施加器板24移動，由此使皮膚表面22的峰間距 離為1 mm至5 mm。致動器26所提供的力通常為10牛頓至1000牛頓。 如圖4所示，致動器26是磁力螺線管。這僅僅為舉例目的，可以使 用能夠提供所需時間的所需力的任何類型的致動器。所述致動器包括例 如壓縮氣體致動器、馬達致動器和彈簧致動器。螺線管致動器26包括線 圈28和磁性元件27。通過線圈28的電流脈沖產(chǎn)生使磁性元件27移動并 因此使連桿25和致動器板24移動的磁力。當電流脈沖在線圈28中按一 個方向流動時，磁性元件向皮膚層22移動，從而通過致動器板對皮膚層 22和下面的脂肪層21產(chǎn)生正壓力。當電流脈沖在線圈28內(nèi)以相反的方 向流入時，磁性元件移離皮膚層22，從而通過利用凝膠23附著到皮膚表 面22上的致動器板而對皮膚層22和下面的脂肪層21產(chǎn)生負壓力。
權(quán)利要求
1、一種對軟組織體積進行非侵入處理的方法，該方法包括對覆蓋所述軟組織體積的皮膚表面施加至少一個壓力脈沖，所述壓力脈沖具有至少一個相對于環(huán)境壓力的負壓相。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述壓力脈沖還包含至少一個相對于環(huán)境壓力的正壓相。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述軟組織為脂肪組織、肌肉 組織或結(jié)締組織。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述負壓相中的至少一個相具 有O.l毫秒至100毫秒的持續(xù)時間。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述負壓相中的至少一個相具 有低于環(huán)境壓力0.1巴至10巴的強度。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述正壓相中的至少一個相具 有0.01毫秒至1毫秒的持續(xù)時間。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述正壓相中的至少一個相具 有高于環(huán)境壓力1巴至30巴的強度。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述壓力脈沖通過在液體中產(chǎn) 生的電火花來形成。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述液體是鹽水。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述壓力脈沖通過作用于致 動器板的磁力螺線管來產(chǎn)生。
11、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述壓力脈沖通過壓縮氣體 致動器來產(chǎn)生。
12、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述壓力脈沖通過真空發(fā)生 器來產(chǎn)生。
13、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括施加匹配介 質(zhì)，該匹配介質(zhì)將來自施加器的能量輸送與皮膚表面結(jié)合。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述匹配是液體或凝膠。
15、 如權(quán)利要求1所述的方法，該述方法還包括將所述軟組織體積 加熱到高于37。C的溫度。
16、 如權(quán)利要求l所述的方法，該方法還包括冷卻所述皮膚表面。
17、 一種用于對軟組織體積進行非侵入處理的設備，該設備包括(a) 施加器，其被構(gòu)造成對覆蓋所述軟組織體積的皮膚表面施加至 少一個壓力脈沖，所述壓力脈沖具有至少一個相對于環(huán)境壓力的負壓相； 和(b) 控制單元，其被構(gòu)造成起動所述施加器。
18、 如權(quán)利要求17所述的設備，其中，所述施加器被構(gòu)造成對所述 皮膚表面施加至少一個壓力脈沖，所述壓力脈沖具有至少一個相對于環(huán) 境壓力的負壓相和至少一個相對于環(huán)境壓力的正壓相。
19、 如權(quán)利要求17所述的設備，其中，所述施加器包括容器、所述 容器中被間隙分開的至少兩個電極，并且所述控制單元包括被構(gòu)造成在 所述電極之間產(chǎn)生電壓脈沖的脈沖發(fā)生器，所述電壓脈沖在所述間隙中 產(chǎn)生火花，所述火花在所述容器內(nèi)的液體中產(chǎn)生蒸汽泡。
20、 如權(quán)利要求19所述的設備，其中，所述間隙為0.1 mm至2.0 mm。
21、 如權(quán)利要求17所述的設備，該設備還包括能量輸送面，該能量 輸送面由非導熱材料形成并位于距離所述間隙至少3 mm的位置。
22、 如權(quán)利要求17所述的設備，其中，所述施加器包括a) 致動器，其被構(gòu)造成產(chǎn)生磁場脈沖，b) 脈沖磁場源，其使磁性元件發(fā)生運動，c) 板，其通過連桿連接到所述致動器上；在將具有第一極性的磁場施加于所述連桿時，所述致動器板沿第一 方向移動，并且在將具有與所述第一極性相反的極性的磁場施加于所述 連桿時，所述致動器板沿與所述第一方向相反的第二方向移動。
23、 如權(quán)利要求22所述的設備，其中，所述致動器包括電線圈。
24、 如權(quán)利要求17所述的設備，該設備還包括用于加熱所述組織體 積的溫度效應器。
25、 如權(quán)利要求17所述的設備，該設備還包括用于冷卻或加熱所述皮膚表面的影響溫度單元。
26、 如權(quán)利要求24所述的設備，其中，所述溫度效應器為射頻能源。
27、 如權(quán)利要求24所述的設備，其中，所述溫度效應器為超聲能源。
28、 如權(quán)利要求24所述的設備，其中，所述溫度效應器為光能源。
29、 如權(quán)利要求17所述的設備，其中，所述施加器具有由撓性聚合材料形成的能量輸送面。
30、 如權(quán)利要求17所述的設備，其中，所述施加器包括活塞，并且 壓力脈沖的所述正相通過將氣體導入所述活塞而產(chǎn)生，而所述壓力脈沖 的所述負相通過從所述活塞中排出所述氣體而產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于軟組織處理的方法和裝置。具體地說，本發(fā)明涉及用于對諸如脂肪組織、肌肉組織或結(jié)締組織等軟組織進行非侵入處理的方法和系統(tǒng)。所述設備包括被構(gòu)造成對皮膚表面施加壓力脈沖的施加器，所述壓力脈沖具有相對于環(huán)境壓力的負壓相。所述方法包括對覆蓋所述軟組織的所述皮膚表面施加至少一個壓力脈沖，其中所述壓力脈沖具有至少一個負壓相。
文檔編號A61N7/00GK101155614SQ200680008389
公開日2008年4月2日 申請日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者邁克爾·克賴恩德, 阿夫納·羅森貝格 申請人:西納龍醫(yī)藥有限公司