CN101431940A - 用于对皮肤进行声表面波处置的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于处置皮肤的方法和设备包括皮肤接触部分、致动器和处理器，其中致动器的激活导致在致动器周围的皮肤上产生瑞利型和“伪”瑞利型的声表面波。在致动器下面的位置上，致动器产生皮肤粒子的张力和斥力。这些声表面波可以用于提供对皮肤的处置，包括创伤愈合、绷带的非粘连、降低感染、减轻疼痛和美容增强(cosmetic enhancement)。皮肤接触部分可以是贴片(patch)或绷带、手套、手持设备或任何其它适当配置。将致动器并入皮肤接触部分内。

Description

用于对皮肤进行声表面波处置的系统和方法

技术领域

[001]本发明涉及在人类皮肤表面上生成声表面波并为了治疗需要、创伤愈合、消毒和抗衰老(anti-agent)应用将它们引导到感兴趣的特定位置的方法和设备。

背景技术

[002]超声波已经广泛用于包括诊断和治疗的医学应用，以及用于如焊接、切割、光纤技术、测速仪表等很多工业应用。超声波的诊断用途包括使用超声波来检测人体或物体中的潜在结构。超声换能器通过耦合介质与组织或物体相接触而放置，且将高频(1-10MHz)超声波引导到组织内。在接触各种潜在结构时，这些波被反射回到邻近换能器的接收器。通过比较所发送的超声波信号和所接收的反射超声波，可以产生潜在结构的图像。

[003]超声波的三种治疗医学用途包括气雾(aerosol mist)产生、接触物理治疗和软组织切除。超声接触物理治疗过程可能使得病人明显不舒服和/或疼痛，且皮肤会出现擦伤和受损。

[004]然而，直接接触或不接触耦合介质的必要性使得当前的方法是不理想的。一些组织的状况可能是接触超声设备可达到的，但对于接触超声处置可能是不实际的。例如，由于开放伤的结构特性和与这些伤相关的痛苦状况，由外伤、烧伤(bums)、外科手术介入所导致的新鲜开放伤不适于进行直接接触超声处置。此外，由于超声换能器的振荡尖端相对于已经受损的组织表面的紧密接近，传统的接触超声会对这类开放伤产生破坏效果。一般来说，传统的超声治疗将施予器置于皮肤上并使超声波深度传播，且大部分能量被浪费了。

发明内容

[005]根据本发明的一个方面，提供了一种用于处置人类皮肤的方法。该方法包括将致动器定位在皮肤上，将所述致动器与处理器电连接，通过所述处理器激活所述致动器；基于所述激活步骤在皮肤上产生声表面波，以及控制所述激活步骤的参数，从而通过所产生的声表面波在皮肤上实现特定的处置效果。

[006]根据本发明的另一个方面，提供一种用于处置皮肤的设备。该设备包括皮肤接触部分；并入所述皮肤接触部分内的致动器，所述致动器用于在皮肤上产生声表面波；以及用于控制所述致动器的处理器。

[007]除非有其它限定，本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。虽然与本文描述的那些相似或等价的方法和材料均可以用于本发明的实践和测试，但在下面描述了一些适当的方法和材料。在出现冲突的情况下，包括限定的本申请说明书可以进行控制。此外，这些材料、方法和示例仅是说明性的而非意欲进行限制。

附图说明

[008]通过参考以下详细说明并结合附图，可以更好地理解本发明的上述及进一步的优点，其中：

图1A是根据本发明实施例置于部分皮肤的外表面上、用于产生声表面波的致动器的示意性图示；

图1B是根据本发明实施例用于利用SAW(声表面波)处置皮肤的系统的框图图示；

图2是盘形压电板上的能量分布图示，该压电板在一些实施例中可以用作图1B的系统的致动器；

图3A是示出弹性表面上瑞利波的传播的示意性表示；

图3B是示出通过SAW产生进入流体的压缩波的示意性图示，该SAW具有波长λ并以角度ξ被传送到皮肤外表面；

图4是其上附着有致动器的皮肤的截面图示，其中，该致动器包括电磁换能器；

图5是带有处理器的皮肤图示，其中，该处理器是脉冲激光设备；

图6A-6C是包括一个或多个压电元件的致动器图示；

图7A-7C是以自然振动模式振动的压电板的图示；

图8A-8C是以对称或反对称Lamb振动模式或以自然振动模式振动的压电盘的图示；

图9A-9C是根据本发明的几种实施例在适当位置处的致动器的示意性图示；

图10是用于实现SAW的一种方法的图示，其示出来自两个致动器的SAW的总和，这两个致动器相对彼此以一角度置于皮肤表面上；

图11A是示出附着于分离处理器的两个致动器的图示；

图11B是示出附着于一个处理器的两个致动器的图示；

图12是本发明另一实施例的图示，其中SAW聚焦驻波是由以圆形结构放置的串联IDT致动器生成的；

图13是当致动器如图12所示放置成圆形时，聚焦驻波的压力和从高频声波的中心起的距离之间的关系的图示；

图14A是本发明一种实施例的图示，其示出了利用环形压电元件生成SAW聚焦驻波；

图14B是图14A的实施例所用的环形压电元件的图示；

图15是根据本发明的实施例置于皮肤上的声学衬垫的示意性图示；

图16A和图16B是根据本发明的实施例的声学手套的图示；

图17是用于在创伤表面上传播SAW的致动器的用途的示意性图示，其中该致动器置于健康皮肤部位附近；

图18是创伤的内表面和皮肤之间的SAW分布的图示；

图19是用于结合创伤敷裹产生SAW的致动器的图示；

图20是用于处置多个创伤的SAW激活的图示；

图21是SAW活性的示意性图示，其包括深度、强度和方向；

图23是由位于两个创伤和创伤相对两侧上的传感器之间的致动器处置和感测多个创伤的示意性图示；

图24是示出相反方向的SAW传播和液体微流动(microstreaming)的示意性图示；

图25是示出由于微流动SAW对细菌的影响的示意性图示；

图26是根据本发明的额外实施例示出SAW对干燥的影响的示意性图示；

图27是示出采用了传统超声换能器的应用于创伤愈合的SAW示意性图示；

图28是多个致动器的图示，这些致动器置于创伤附近并且朝向创伤404传播SAW，这导致创伤液体以相反方向微流动，即流出创伤；

图29是根据本发明的实施例用于诱发微泵浦(micropumping)的声学衬垫的示意性图示；

图30是用于产生SAW的系统的示意性图示，该系统具有用于创伤生物量耦合(biomass coupling)的敷裹材料耦合器；

图31是具有液体可通过的毛细管的声学衬垫的示意性图示；

图32是根据本发明的实施例的活性声学衬垫的图示；

图33是根据本发明的实施例的创伤愈合带的图示；

图34是用于美容处置的柔性贴片的图示；

图35是在其边缘具有吸收材料以反射波的柔性贴片的图示；

图36是具有弓形结构的柔性贴片的图示；

图37A-37D是示出贴片的各种形状和结构的图示；

图38是根据本发明的实施例的手持美容设备的图示；

图39是具有SAW特性的一管护肤霜的图示；以及

图40是根据本发明的实施例的活性疼痛缓解贴片的图示。

[009]应该认识到，为了图示说明的简单和清楚，附图中所示的元件并不是必须精确画出或按比例画出。例如，一些元件的尺寸可能为了清楚相对于其它元件被夸大，或者几个物理组件可以被包含在一个功能块或功能元件中。此外，在认为合适时，参考数字可以在附图之间重复以指示相应的或类似的元件。而且，附图中所描述的一些模块可以组合成单一功能。

具体实施方式

[0010]在以下详细说明中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的完整理解。本领域技术人员应该理解，本发明可以不通过这些具体细节来实践。在其它示例中，众所周知的方法、程序、组件和结构可能不详细描述，以避免模糊本发明。本发明涉及用于通过瑞利型、“伪”瑞利型或Lamb型的声表面波(SAW)处置人类皮肤表面和内层的方法。具体地，本发明可以用于实现复颜(rejuvenation)、局部改善血液循环、加热组织、加速酶活性、舒缓肌肉、减轻疼痛和增强自然愈合过程。

[0011]本申请通篇所用的对应于“创伤愈合”的术语“创伤”包括如静脉溃疡的溃疡以及烧伤等、由于例如糖尿病引起的溃烂创伤、手术切口或其它手术切割，这些手术切割包括已缝合的手术切割、皮肤移植、毛发移植、血管的再形成、褥疮、组织裂开和韧带及腱的修复和重建。大体上，如贯穿于本发明所用的，术语“创伤愈合”包含针对软组织的伤害、软组织修复或软组织复原。

[0012]根据本发明的方法的原理和步骤可以通过参考附图及相应说明而更好地理解。

[0013]在详细解释本发明的至少一种实施例之前，应该理解的是，本发明的应用并不局限于以下说明书所阐述的或附图所图示的组件的构造和布置的细节。本发明可以有其它实施例或以各种方式实践或实现。还应该理解的是，本文所用的措词和术语是为了说明而不应被视为限制。

1.基本原理

[0014]用于治疗的传统超声可以是高频(1-4MHz)和低频(20-120KHz)的，且可以具有纵向或横向特性。本发明公开了在皮肤上激发声表面波(低功率、低频率)以及将这一现象用于治疗目的。我们的理论结构和实验结果证明了以声表面波形式传播的低功率、低频超声(20-120kHz，0.05-1.0W/cm²)在以下一个或多个方面是有效的：抑制粘连、微按摩(micromassage)、愈合过程、组织液交换、增加毛细管生长、升高组织液的pH值、减轻疼痛综合症、抗血栓形成、更好地施予药物、减少摩擦、组织清洁、去除坏死碎屑、消毒、细胞的“生物刺激”、血液流动、微整理(micromassaging)、干燥、药物扩散的强度、涂层剂的活性、以及创伤愈合。

[0015]现在参考附图1A，其为根据本发明的实施例位于部分皮肤402的外表面110上、用于产生声表面波的致动器200的示意性图示。致动器200与处理器300电连通。处理器300可以是例如中央处理器(CPU)，且可以包括振荡器、放大器和用于接收和发射信号并进行与所接收和发射的信号相关的计算的任何其它组件。在接收到来自处理器300的电信号后，致动器200能够产生在从KHz到MHz的范围内的高频机械振动。这些高频机械振动在皮肤402的外表面110上(以纳米范围)产生声表面波(SAW)121，并且这些高频机械振动还穿透入皮肤402的一些更深层，在下面将进一步详细地进行描述。致动器200中所产生的机械振荡的频率直接与处理器300所产生的频率相关。因此，例如，如果振荡处于MHz范围内，则机械振动也将处于MHz范围内，对于其它范围来说也是一样。经由处理器300所施加的能量源可以具有周期性的或非周期性的特性，并且可以是机电的、电磁的或电光的能量源。

[0016]致动器200可以由一个或多个压电换能器、一个或多个电磁声换能器或者一个或多个激光脉冲换能器组成。在压电和电磁换能器的情况下，致动器200和皮肤402之间的直接接触是必需的。在激光脉冲换能器的情况下，可以使用非接触的方法。

[0017]本公开通篇所用的术语“声表面波”(SAW)包括如下几种类型的波或它们的组合：表面-瑞利波(椭圆轨道-对称模式)；平板波-Lamb-分量垂直于表面(膨胀波)；平板波-Love-平行于平面层，垂直于波的方向；Stoneley(泄漏瑞利波)-波被沿着界面引导；Sezawa-反对称模式。

[0018]表面波或瑞利波沿着两种不同介质之间的边界传播，穿透入大约一个波长的深度。粒子运动具有椭圆形轨道。Lamb波是瑞利波的特例，其在材料相对薄的时候发生。

[0019]现在参考图1B，其为根据本发明的实施例用于利用表面波(SAW)处置皮肤的系统500的框图图示。此处所示的该系统在通过压电致动器产生SAW时是有用的。然而，如下所示，其它方法也可以用于产生SAW，包括电磁刺激和激光脉冲激发。系统500包括致动器200、与致动器200电连通的处理器300以及位于致动器200和皮肤402之间的可选耦合器502。在此处所示的实施例中，致动器200是压电致动器，且通过将来自处理器300的电信号转换成机械能而起作用，其中该机械能被发射到皮肤402上并在其表面上产生SAW。在一些实施例中，将致动器200配置为向处理器300发射与所产生的机械能成比例的电信号，并因此可以提供反馈回路以调节处理器300所产生的电信号。耦合器502可以任选地置于致动器200和皮肤402之间以便使皮肤402的材料的声信号传输特性与致动器200相匹配。

[0020]处理器300包括用于向系统500提供电能的电源302。在一些实施例中，电源302是分离单元(如电源线)，而在一些实施例中，将电源302并入处理器300内(如电池)。处理器300还包括用于控制处理器300的输出参数的控制器303。控制器303与提供各种频率的信号的振荡器304、调制诸如频率、振幅等参数的调制器305以及提供诸如单相、双相或多相振动的不同类型振动的振动方法选择器306电连通。振荡器304和调制器305连接到第一开关308，以选择信号参数。振动方法选择器306连接到第二开关309，以选择振动方法。选定振动类型的选定信号通过放大器307被发送到致动器200。

[0021]对于电信号被从致动器200发送到处理器300的实施例，这些信号被处理器300中的接收器310接收。应该注意在一些示例中，信号由置于致动器200之上或致动器200附近或并入致动器200中的分离传感器发送，如在下面将进一步详细描述的。将接收器310接收的信号发送到存储器模块312，在此它们与预期值相比较。然后，将比较的结果发送到可以基于所接收的信息自动调节诸如振幅和频率的信号参数的控制器303，或者发送到警报器311以便提醒用户需要手动调节参数。

[0022]参数的选择取决于系统500的用途和应用，且可以根据具体需求而变化。例如，当将致动器200直接施加于皮肤时，频率可以在0.1Hz-10MHz范围内。当存在界面(interface)时，例如护肤霜、药物、创伤敷裹等，频率可以在1KHz-20KHz范围内，从而提供可以穿透界面的更高的能量波。或者，更高的能量可以通过对波进行调制以使振幅增加来实现。可以使用脉冲输入或连续输入。另外，波的类型根据处置的不同也可以不同。例如，粉刺可以由聚焦波处置，如在下面将进一步详细描述的，而微按摩可以由多种波类型来实现。微流动也可以由多种波类型来实现；然而，微流动的速度可以基于所选的参数而变化。微流动的速度可以在1纳米/分钟至10微米/分钟的范围内。

[0023]现在参考图2，其为盘形压电板上的能量分布的图示，该压电板在一些实施例中可以用作致动器200。可以看出，在致动器表面上多个能量尖峰(energy picks)(示出大约48个)与最小能量水平相互交换，表现得好像小能量针(energy needle)。这些能量变化产生皮肤粒子越过活性板的张力和斥力以得到不同的治疗效果。此外，由于这些能量尖峰，“小振动针”致动器200产生以连续波的方式发射到致动器周围区域的声表面波。可以实现到达各皮肤层的不同能量穿透深度，因为可以激发板表面上的不同能量尖峰以改变以下一个或多个：驱动器的能量水平、压电元件的激发频率、振动特性m和n(这将关于图7和图8进行讨论)。

[0024]现在参考图3A，其为示出在弹性表面上的瑞利波的传播的示意性图示(未按比例)。如图3A所示，这一“真SAW”波类型的物理运动与表面结构的机械时间相关椭圆位移相关。该物理位移的一个分量与SAW传播轴X平行，而另一个分量沿轴Y垂直于表面。

[0025]通常，沿y轴的表面位移的幅度大于沿SAW传播轴X的表面位移幅度。对于穿透深度(进入实体体内，例如皮肤402内)大于几个声波波长的情况，这两个SAW位移分量的幅度可以忽略。

[0026]Lamb波的传播取决于实体(例如皮肤402)的密度、弹性和其它材料特性，并且它们受到选定频率和材料厚度的很大影响。对于Lamb波，很多粒子振动模式是可能的，但是最常用的两种是对称的和反对称的。这些粒子的复杂运动类似于表面波的椭圆轨道。

[0027]现在参考图3B，其为示出通过SAW产生进入流体λ₁的压缩波的示意性图示，该SAW具有波长λ并以角度ξ向皮肤402的外表面110传输。压力(气体或流体负载)也有助于声波衰减和速度变化。在这种情况下，衰减归因于与皮肤402表面接触的气体或流体中的压缩波的产生。因此，该波的剪切垂直分量引起气体或流体的周期性压缩和变稀，从而引起从皮肤402到气体或流体的声能量耦合。产生这种情况的条件是：

Cos角度ξ＝λ/λ₁

[0028]SAW存在于皮肤402的内和外表面120上引起这些表面上的材料的推/拉效应，这些材料包括悬浮于其中的流体和粒子。因此，在形成生物薄膜的情况下，SAW可以减少现有生物薄膜，增加和提高抗生素对生物薄膜的作用(即降低生物薄膜对抗生素的抗药性)，产生抗菌和抗血栓表面，并增强组织治疗。

[0029]有几种方法来在皮肤上产生SAW，包括电磁方法、激光脉冲方法或压电方法，这将在下面详细讨论。

电磁换能器

[0030]现在参考图4，其为皮肤402截面图示，其上附着有致动器200，其中致动器200包括电磁换能器201。如图4所示，致动器200由基底部分280和激活部分282组成。基底部分280可以包含任何导电材料，如金属，且激活部分282包括电磁换能器，如可以从奥林帕斯(Olympus)公司获得的电磁超声换能器—Panametrics-NDT超声换能器。基底部分280可以是电磁换能器的正面。我们可以通过选择电磁换能器的频率来使SAW在所需范围内。

[0031]激活部分282配置为在板中激发Lamb波。这种类型的致动器使皮肤402内的原子振动。处理器300与基底部分280电连通。处理器300向包含导电材料的基底部分280施加电流。当以特定超声频率施加该电流时，激活部分282产生Lamb波类型的振动，其中最大振幅之间的距离将等于在皮肤上激发的SAW的二分之一波长。

脉冲激光换能器

[0032]现在参考图5，其为带有处理器300的皮肤402的图示，其中处理器300是脉冲激光设备301。致动器200是金属板，其配置为响应于来自处理器300的激光脉冲而振动。由于激光脉冲经由空气传播，致动器200和处理器200之间不需要接触。脉冲激光设备301用于通过热弹性机构在固体中产生SAW 121，其中所得到的弹性位移波形具有宽带宽。

[0033]使用脉冲激光激发的SAW的频率范围具有有限的带宽，因为在固体中只有短脉冲宽度可以由脉冲激光设备301被激发。激光诱发的SAW的振幅和频率带宽通过降低聚焦激光斑的半径而得到改进。例如，可以应用由麦克斯-普朗克研究所(Max-Planck-Institute)产生的用于固体状态研究(Solid State Research)的聚焦到一条线的激光脉冲。

压电换能器

[0034]根据本发明的实施例，致动器200可以包括配置为提供SAW的一个或多个压电致动器203。这些压电致动器203配置为提供振幅在0.2-2纳米之间的振动。

[0035]现在参考图6A-6C，其为致动器200的图示，其中致动器200包括一个或多个压电元件203。致动器200可以包括基底部分280和激活部分282，其中激活部分282包括压电元件203。应该注意的是，压电元件203上必须包括电极。在很多附图中，这些电极并未显示，因为它们可以置于任何位置，且定位这些电极的不同可能性对本领域技术人员来说是已知的。在一些实施例中，基底部分280同时也是激活部分282并因此包括压电元件203。如图6A所示，致动器200包括基底部分280，其中基底部分280是压电元件203，并因此起激活部分282的作用。在一些实施例中，使用多个压电元件203。致动器200在厚度和/或径向振动模式中工作，因此在皮肤402的表面上产生SAW 121。压电元件203的振动应该发生在两个平面内，如箭头202所示。

[0036]在图6B所示的实施例中，致动器200是集成压电换能器，也被称为叉指换能器(IDT)205，其具有多个细长部分206或指状物，当两个细长部分206之间的距离L与SAW的二分之一波长成比例时在皮肤402的表面上产生SAW。

[0037]IDT 205包括也可以用作激活部分282的基底部分280。激活部分282包括压电材料，在其上以如图6B所示的特殊结构喷涂有电极部分284。应该注意到，图6B所示的结构表示了IDT 205的三种不同的可能设置。在一种实施例中，基底部分280包括压电材料并用作激活部分282，在其上以所示的“W”形结构或以IDT的任何已知结构喷涂有电极部分284。在另一种实施例中，基底部分280包括非压电材料，且激活部分282和电极部分284均配置为所示的“W”形结构或以IDT的任何已知结构配置。也就是说，压电材料的形状与电极的形状相匹配。在第三种实施例中，激活部分282和电极部分284均配置为所示的“W”形结构或IDT的任何已知结构，且被直接置于皮肤402上。因此，基底部分280即为激活部分282，二者均具有与电极部分284相同且适于用作IDT的特殊结构。电极部分284背对皮肤402，且基底部分280和/或激活部分282耦合到皮肤402上—或者直接耦合或者通过使用匹配层耦合。在所有上述结构中，电极部分284与处理器300电连通。当将电压经由处理器300施加到电极部分284上时，则在激活部分282中启动厚度振动，而Lamb波通过共振效应而启动。来自振动元件的能量分布处于两个相反方向上。细长元件之间的距离L等于以该方法激发的SAW的半波长。大部分电极结构将所产生的能量聚集在厚达100μ的表面层中。电极元件206的数量可以根据所需的SAW振幅而变化。IDT换能器的细长元件也可以由磁性装置或激光装置激发。

[0038]电极部分284的很多其它结构是可能的，且在本领域中是已知的。例如，两个电极部分可以面向彼此定位，从而一个的细长部分与另一个的细长部分互锁，二者之间有间隙。将电压施加于两个电极部分且SAW传播的方向处于两个方向上。在一些实施例中，可以使用连续电极。细长部分之间的距离等于λ_a，即经过精确地等于激发信号的相位的时间，波经过每对电极元件之间的距离。因此SAW强度与电极元件对的数量成比例。在另一种实施例中，电极部分284包括两个外部有源电极和处于该有源电极之间的多个无源电极。通过改变无源电极的数量，有可能改变频率范围的宽度，从而改变辐射阻抗(resistance of radiation)N²/4倍，其中N是无源电极的数量。

[0039]现在参考图6C，其为振动过程中致动器200(如图6A所示的致动器)的图示。在由处理器300激活后，致动器200开始在两个方向(向上和向下)上振动，分别由灰色箭头和白色箭头示出。当弯曲振动模式的两个最大振幅之间的距离L与SAW的波长L的二分之一成比例时，压电元件203的振动在皮肤402的外表面110上产生SAW。在这一实施例中，压电元件204配置为以对称Lamb振动模式工作。这一方法类似于IDT 205而工作。薄板中产生的驻波最大振幅类似于IDT 205的细长部分206，在皮肤402的表面上产生弹性形变并在其上激发SAW。在一些实施例中，耦合器可以置于致动器200和皮肤402之间。例如，可以使用用于将致动器200附着到皮肤402上的粘结层，其中该粘结层具有比压电元件203更小的声速但具有比皮肤402更大的声速。

[0040]最近的科技著作已经显示出，施加于生物薄膜周围的液体的电流可以增强生物薄膜移去(dislodge)中抗生素的功效，生物薄膜移去为一种被称为生物电效应的现象。施加于生物薄膜周围的液体的连续直流电流(DC)增强了抗生素的功效。这一现象被称为(DC)生物电效应；当施加射频(RFC)交流电流(AC)时，可以实现类似的结果，而这一过程被称为射频生物电效应。因此，同时由连续直流电流(DC)或射频(RFC)交流电流(AC)激发且发射到生物薄膜周围的液体的SAW应该极大地增强抗生素的功效。这一现象可以有效地用于创伤愈合。

[0041]现在参考图7A-7C，其为以自然振动模式振动的压电板305的图示。根据本发明的实施例，压电板305可以用作致动器200。压电板305中激发振动根据激发频率的不同可以有不同的n和m。最大振幅之间的距离A对应于由压电板305激活的SAW的二分之一波长。这一特征使得能够产生如波长和深度等的特性具有变化的SAW。深度一般等于1-2个波长。通过改变参数n和m，有可能导致微流动、液体的深度渗透、护肤霜粒子的均质化以及其他效应。

[0042]现在参考图8A-8C，其为以对称或反对称Lamb振动模式或以自然振动模式振动的压电盘306的图示。如上面参考图7A-7C所述，对n和m的相同依赖性对应于激发频率。因此，可以产生在不同特性间变化的SAW，这是因为激发振动的最大振幅之间的距离A对应于在皮肤上激发的SAW的二分之一波长。明显的是，致动器200可以具有很多其它结构，包括环形、线形、壳形、条形等。

[0043]现在参考图9A-9C，其为根据本发明的几种实施例处于适当位置的致动器200的示意性图示。图9A-9C所示的致动器200可以在空间非均匀和可变弹性形变模式中以及在发射到皮肤上用于治疗目的的能量参数方面彼此不同。如图9A-9C所示，致动器200可以具有“楔形”或“梳子形”结构，其中球面波(纵向和横向)可以被转换成表面波。

[0044]如图9A所示，致动器200包括基底部分280和激活部分282。基底部分280包括与皮肤402接触的突出元件251。在图9A所示的实施例中，每个突出元件251具有等边三角形形状，且这些突出元件251中的几个排成一行。电压经由处理器300施加到致动器200的激活部分282，处理器300可以包括例如电源。来自处理器300的电压在激活部分282中激发弹性体积(三维)振动，其被发射到基底部分280和突出元件251。这导致沿皮肤402在两个相反方向上产生SAW 121。在一些实施例中明显的是，基底部分280包含压电材料，而在其它实施例中，只有激活部分282包含压电材料。在一些实施例中，当基底部分280包含压电材料时，基底部分280用作激活部分282。

[0045]现在参考图9B，其为具有矩形形状的突出部分251的基底部分280的图示。这一结构导致沿一个轴的两个方向的振动。声同步的要求通过沟槽之间的距离得以确保，这些距离等于λ_a。因此沿沟槽展开的SAW在皮肤402中激发表面波。沟槽倾角的修改增大或降低了振动幅度。如图9C所示，突出部分251可以具有成角的结构，如“梳子形”形状等，使得SAW只在一个方向上传播。

[0046]现在参考图10，其为用于实现SAW的一种方法的图示，其显示了来自两个致动器200A和200B的SAW的总和，这两个致动器相对彼此以角度α放置在皮肤402的表面上。因此，由致动器200A和200B中的每一个所激发和发射的行波(running type waves)122(在箭头211所示的方向上)相互干涉，由此在皮肤402的表面上形成驻波123。在交迭区域中波的干涉集聚了声能量。因此，有可能通过致动器的特别放置来产生集聚的SAW效应。在一些实施例中，致动器200A和200B连接到一个处理器300上。在其他实施例中，针对致动器200A和200B中的每一个可以使用分离的处理器。

[0047]现在参考图11A和11B，其分别为示出了附着到分离处理器300A和300B以及附着到一个处理器300的致动器200A和200B的图示。如图11A所示，第一致动器200A与第一处理器300A电连通，而第二致动器200B与第二处理器300B电连通。第一致动器200A和第二致动器200B置于皮肤402上的不同位置，并可以根据需要而任意地重新定位。在一些实施例中，致动器200A和200B相对彼此有一定角度。如图11B所示，第一致动器200A和第二致动器200B在一些实施例中可以与单个处理器300电连通。致动器200A和200B的相对放置保持相对恒定，但根据需要可以改变整体定位。

[0048]现在参考图12，其为本发明另一种实施例的图示，其中SAW聚焦驻波123通过置于圆形结构中的串行IDT 205致动器产生。这种类型的结构对于IDT 205致动器可能是有用的，因为IDT 205致动器易于产生弱SAW；因此，聚焦能量浓度可能是有利的。通过将IDT 205致动器置于圆形结构中，在箭头211所示的方向(指向圆形结构的中心)传播的行波将在中心相互干涉，由此产生具有高得多的声功率的驻波123的区域。

[0049]现在参考图13，其为来自聚焦驻波的压强与距中心的距离之间关系的图示，其针对当致动器如图12所示按圆形放置时所获得的高频声波。在中心区域压强由于聚焦效应而急剧增大。

[0050]如上面关于图12和图13所述的聚焦效应也可以通过使用环形压电元件作为致动器200的激活部分282而获得。行波被定向为向内，朝向环形压电元件的中心。这些行波彼此之间的相互作用导致在中心形成驻波。用于这一目的的环形压电元件最小厚度可以在0.05mm至0.1mm的量级。环形压电元件的内半径可以在1-100mm的量级。其他尺寸也是可能的。在一些实施例中，环形压电元件有一外层，该外层可以是例如吸收材料，如橡胶、硅树脂、聚合物或金属或者任何其它适当的吸收材料。根据需要，该吸收材料可以适于吸收朝向环形外侧的声振动。在本发明的所有致动器中，电源系统可以适于向环形压电元件提供电输入。可以选择性地控制该电输入的频率。可以将来自电源的电输入传送到环形压电元件的导电材料，然后该电输入可以导致环形压电元件的实质振动。例如，传输到环形压电元件的电输入可能导致厚度、纵向或扭转或者任何其它声波形式。选定频率可能取决于各种系统参数，包括但不局限于用于环形压电元件的压电陶瓷材料的厚度。例如，施加于厚度为0.05mm的环形压电元件的频率可以为大约20MHz，而施加于厚度为50mm的环形压电元件220的频率可以为大约0.1MHz。可以选择其它频率和厚度。在一些实施例中，环形压电元件由几个弧形段构成，其可以被同步地或顺序地或以任何其它组合而激发，从而得到具有较高的聚焦结果的较低能量的假定。在一些实施例中，串行定位的环形压电元件可以产生聚焦SAW效应的多个区域。

[0051]现在参考图14A，其为本发明的一种实施例的图示，其示出了利用如图14B所示的环形压电元件220产生SAW聚焦驻波。环形压电元件220置于皮肤402上。当受到激励时，SAW相对于环形压电元件220向外和向内(如箭头211所示)形成。这使得行波在中心区域聚焦，由此在图14A和图14B所示的聚焦区域225中产生驻波SAW，并可以在聚焦区域225处产生极高的压强或温度。

[0052]可以用于本发明的致动器的额外实施例被公开在公布号为2005/0268921的美国专利、公布号为2005/0095351的美国专利和公布号为2005/0038376的美国专利中，所有这些专利的全部内容通过参考合并于此。

2.在消毒过程中利用SAW致动器增强消毒

[0053]皮肤消毒很久以来就是研究的主题。在医院实践中，消除细菌对于手术前准备和任何类型的血管内插管是很重要的。为了防止败血症甚至死亡，在这些情况下消毒是生死攸关的。在手术部位以及对于血管内插管，生物薄膜需要从皮肤的更深层以及表面去除，从而当刀、刀片、针或任何体外置留医疗设备接触血液或更深的组织时它可以与致病细菌隔离开。

[0054]由于皮肤结构(包含损害充分的穿透性的疏水袋、气泡、裂沟和裂缝的皮肤的不规则性)且由于消毒剂的快速干燥，消毒往往是不令人满意的。本领域公知的是，通过增强抗生素的杀菌效果和显著提高抗生素穿过生物薄膜的转运，超声是抗生素作用的增强剂。

[0055]现在参考图15，其为根据本发明的实施例置于皮肤405上的声学衬垫500的示意性图示。声学衬垫500可以是例如消毒贴片，其能够在手术过程、插管和静脉穿刺之前实现更充分的消毒。声学衬垫500包括致动器200和与致动器200分离或附着到致动器200上的处理器300。在一些实施例中，声学衬垫500是一次性(disposable)贴片，且可以具有多个层，包括例如：透明保护层、透水粘合层、消毒剂层、具有PZT致动器的层以及护盖(protecting cover)。在将医疗设备插入到体内之前，保护层从声学衬垫500上去除，且粘合层紧靠皮肤402附着到皮肤402的插入部位处。声学衬垫500配置为增强包含在消毒层中的消毒剂的消毒能力，该消毒剂可以是例如双氯苯双胍己烷或聚维酮碘(povidine)。声学衬垫500可以是任何适当尺寸，例如但不限于针对某些应用的大约10cm×10cm。

[0056]致动器200使得在皮肤上产生用121标识的瑞利型、“伪”瑞利型或Lamb型的SAW。SAW 121可以机械地增强消毒剂均匀彻底地穿透性和分布，且声学衬垫500维持一个潮湿的环境以便细菌进入静脉内导管插入部位。声学衬垫500可逆地附着到皮肤402上，且可以保持在皮肤402上至少一周的时间，尽管消毒可能仅发生在2—5分钟内。

[0057]在另一种实施例中，声学衬垫500是按规格裁切的，且可以在皮肤402已经处于适当位置后被定位在皮肤402上，由此使已经形成的插入创伤免受细菌污染。

[0058]根据本发明的方法，声学衬垫500可以增强静脉穿刺中的皮肤准备或插管之前的导管插入部位的准备以及插入后的卫生保持；撕裂创伤、坏死创伤和烧伤的消毒；以及创伤愈合。除了导管(或其它设备)插入之前的消毒作用，声学衬垫500还可以用作亲水的创伤敷裹以吸收分泌物并覆盖由于使用血管或其它医疗设备(IV导管、CVL、动脉导管、透析排水导管(dialysis catheter drain)、外置整形外科针)所导致的创伤。还意欲降低局部感染、与导管相关的血流感染和皮肤上的微生物定殖。

[0059]能量水平可以由专业医疗人员控制。致动器200对SAW的激活导致置于创伤上的活性剂的微流动，使得该试剂在表面上更好地分布。在一些实施例中，可以使用多个致动器200。如果两个致动器相对彼此以一定角度而施加，每个方向上的行波将在交叉区域中导致驻波。这些驻波促使消毒剂穿透入皮肤的更深的层中。

[0060]在一些实施例中，SAW致动器200可以与现有的常用贴片例如Biopatch^TM结合使用。如声学衬垫500的贴片的使用可以降低每两天更换一次外围导管的必要性，这在当前实践中是必须的。

[0061]现在参考图16A和16B，其为根据本发明实施例的声学手套502的图示。声学手套502可以具有外层和内层，且可以由外层上的纱布、棉花、羊毛、聚酯、人造纤维或其它任何自然材料或合成材料以及内层上的乳胶或任何其它非乳胶塑料或聚合物构成。利用消毒剂预处理声学手套502的外层，该消毒剂例如达可纶(dacron)、双氯苯双胍己烷葡糖酸盐(chlorhexidine gluconate)、酒精、碘酒或任何类似消毒剂或它们的组合。包裹护罩保护消毒液体免于蒸发。该包裹护罩在消毒过程中可以被打开。声学手套502可以包括可置于手臂上的任何适当长度的袖套部分或者完全不具有袖套部分。通过致动器200激活SAW后，声学手套502能够有效抵抗细菌、病毒和picons，以及抵抗对万古霉素有抗药性的肠道球菌(VRE)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。声学手套502可以增强手术前消毒过程。

[0062]在一些实施例中，指状部分504局部或完全由乳胶构成，且中心部分由纱布、织物、棉花、羊毛、聚酯、人造纤维或任何其它自然材料或合成材料构成。因此，可以利用双氯苯双胍己烷葡糖酸盐、酒精、碘酒或任何类似消毒剂预处理中心部分。

[0063]在一些实施例中，如图16B所示，声学手套502的部分与致动器200适配，这些致动器连接到处理器300上。在这一实施例中，处理器300是用电池供电的系统。其上具有致动器200的部分可以包括例如声学手套502的乳胶部分，且可以限制在指形部分504或可以置于声学手套502的中心部分。由致动器200激活的机械振动使得消毒液体能够更深地穿透到皮肤层中，以提供更好的结果。

3.创伤愈合、创伤敷裹、防止手术粘连

[0064]创伤愈合经历了几个阶段，这些阶段已知受到超声的影响。第一阶段是发炎阶段，其中超声导致柱状细胞脱粒，从而引起组胺的释放。由柱状细胞释放的组胺和其它化学媒介被认为起到吸引嗜中性粒细胞和单核细胞到受伤部位的作用。这些和其它事件看起来加速了急性发炎阶段并促进愈合。第二阶段是增生阶段。已经注意到，超声影响纤维原细胞并刺激它们分泌胶原质。这可以加速创伤收缩过程并增大愈合组织的抗张强度。如果结合加热和伸展，则结缔组织将更好地伸长。更高治疗强度的连续超声提供了在伸展之前加热更深的组织的有效手段。

[0065]已经报导了来自于接触超声物理治疗的几个有益效果：血液循环的局部改善、加热组织、加速酶活化、舒缓肌肉、去痛以及增强自然愈合过程。

[0066]尽管有这些有益效果，利用超声波的医学物理治疗的现有技术受限于必须在超声换能器和组织之间提供直接接触界面以保持从换能器到组织的超声波的有效传送。这一需求使得超声处置不适于很多应用，包括例如由外伤、烧伤、手术介入所导致的新鲜创伤或开放伤的处置。

[0067]现在参考图17，其为用于创伤404表面上的SAW传播的致动器200的用途的示意性图示，其中致动器200置于健康皮肤402的部位附近。由于SAW具有在两种介质之间传播的能力，它们可以分布在创伤表面处而不直接接触。现在参考图18，其为创伤404的内表面和皮肤402之间的SAW分布图示。频率可以处于0.1Hz-10MHz范围内。

[0068]在一些实施例中，SAW可以同时或非同时分布在这两个区域内。此外，在一些实施例中，利用活性药剂(药物、凝胶体等)处置创伤404。SAW可以分布在活性药剂和空气之间、活性药剂和创伤之间以及创伤和下层皮肤之间。这些组合中的任何一种和全部都是可能的。在额外的实施例中，可以在围绕创伤的皮肤上产生SAW。SAW致动器在创伤表面上并沿着创伤外/内周产生同时的波分布。这里公布的所有方法可以被应用于外部创伤或内部创伤。

[0069]现在参考图19，其为用于结合创伤敷裹408产生SAW的致动器200的图示。创伤敷裹408置于药剂406之上。在创伤敷裹408和药剂406之间的界面处产生SAW。频率可以处于1KHz-20MHz范围内。

[0070]现在参考图20，其为用于处置多个创伤404的SAW激活的图示。如图20所示，可以利用一个致动器200同时地或顺序地处理两个或更多个创伤404。致动器200置于健康皮肤402的一部分上，该部分位于两个创伤404之间。致动器200配置为在多个方向传播SAW，以允许处置在致动器200的相对侧上的两个创伤404。波在多个方向上的这种展开通过使用致动器200而自动发生。

[0071]现在参考图21，其为SAW活性的示意性图示，该SAW活性包括深度、强度和方向。由于声表面波穿透到高达两个波长的深度，穿透深度可以通过取决于频率的波长来控制。如图21所示，与具有短波长的SAW相比，当SAW具有相对长的波长时，可以实现深的穿透。粒子如椭圆506所示椭圆形地振动，且能量强度随着距离表面的距离增大而降低。这在图21中通过示出随着距离皮肤402表面的距离增大而逐渐变小的椭圆而示意性地描述。由处理器300所施加的电压来控制强度，由所施加的频率来控制波长。SAW致动器200可以以连续或脉冲状态在10Hz-10MHz范围内工作。这些特征使得能够根据需要以离散或连续方式管理SAW分布的深度。当通过以低频率刺激以短波长激活SAW时，可以实现薄层的深度穿透。

[0072]现在参考图22，其为利用致动器200和传感器232的创伤愈合的示意性图示。在此处所示的实施例中，致动器200置于在创伤404一侧的健康皮肤402上，而传感器232被置于在创伤404相对侧的健康皮肤402上。致动器200和传感器232均与处理器300电连通。在一些实施例中，声学传感器232基于在健康皮肤与受伤皮肤中的声波速度的差异，且可以包括微型摄像设备并可以包括基于网页的装置及远程医学装置。处理器300可以通过比较所测得的参数和预期参数来实时控制SAW的量，由此产生反馈回路。类似地，如图23所示，通过例如将致动器200置于创伤404和在创伤404相对两侧上的传感器232之间来处置和感测多个创伤是可能的。传感器232和致动器200均与处理器300电连通，且可以任选地提供连续反馈系统，如上面参考图22所描述的那样。

[0073]传感器作用的原理基于在创伤结构、健康皮肤和愈合创伤中的不同声表面波SAW速度。传感器响应SAW直接压电效应而获得电信号，并因此可以测量在健康皮肤和受伤皮肤中不同的波传播速度。在一些实施例中，有可能利用声学皮肤分析器通过测量SAW传输速度来评估创伤处置的功效。已经发现在创伤愈合的第一阶段过程中，SAW具有50-90m/s的速度，在第二阶段速度减少到35-49m/s，而在第三阶段过程中，速度进一步减少到25-35m/s。发现健康皮肤中的SAW速度为18-25m/s。这些测量值将细胞学和组织学发现联系起来。

[0074]在一些实施例中，可以使用多个致动器来共同处置一个区域。因此，例如，第一致动器可以置于邻近区域中(离创伤大约0.5-2cm)而第二致动器可以置于更远的区域中(大约2m)。第一致动器以“Fresuel”状态起作用，其中可以实现聚焦较好的波束，而第二致动器以“Fraunhofer”状态起作用，其中可以实现扩大范围的波束。第一和第二致动器的波之间的交互作用在这两个波束的交叉区域导致驻波。

[0075]现在参考图24-28，其为根据本发明实施例利用SAW的微流动方法的图示。由于在SAW过程中实现的行波以及表面粒子的椭圆振荡，产生微流动效应。这两个特性的结果是液体微流动，其中微流动的方向与SAW传播的方向相反，这是因为表面粒子的椭圆运动引起相接触的液体粒子在相反方向上移动。现在参考图24，其为示出了SAW传播和液体微流动的相反方向的示意性图示。液体414覆盖身体组织400。致动器200和处理器300被置于身体组织400的表面的一部分上。在激活后，在由箭头410所示的SAW传播方向上产生SAW。由于粒子的椭圆运动，如由椭圆506示意性地显示，液体414开始在由箭头412所示的相反方向上移动。微流动可以帮助创伤愈合。微流动过程中的液体速度可以在1-50微米/分钟的范围内，这取决于液体的动态参数和SAW的强度。

[0076]现在参考图25，其为示出了由于微流动SAW对于细菌416的影响的示意性图示。微流动将抑制细菌进入和粘附于表面，并进一步导致液体中的细菌在与由箭头410和412所示的SAW传播相反的方向上流出创伤位置。这一过程类似于微泵浦，但并不需要真空。可以通过或不通过创伤敷裹来应用微流动方法。

[0077]现在参考图26，其为根据本发明的额外实施例显示SAW对干燥的影响的示意性图示。SAW在液体分子中产生微振动，这些分子因此获得动能并更易于蒸发。因此，SAW可以增强干燥效应，其中蒸发在远离创伤部位的方向上发生，如箭头422所示。

[0078]现在参考图27，其为示出应用于创伤愈合的SAW以及传统超声换能器508的示意性图示。当具有足够强度(如在约0.5-10W/cm²范围内)的传统超声波对准空气-液体界面时，液体可以起到雾化器的作用以产生非常纤细的雾或薄雾。与液态或湿气状态的药物相比较，由超声所产生的浮质薄雾是优选的，这是因为可以获得更小的粒子大小。两种技术的共同应用可以增强创伤愈合。

[0079]此处所述的方法局部地发射声能量到创伤表面上的药物(例如，抗生素)而不需要使用器械接触感染的、发炎的或疼痛的组织。第二，当利用本发明的方法使瑞利或“伪”瑞利或Lamb型的SAW到达并分布在创伤表面上时，可以产生显著的清创、清洁和杀菌效果。第三，除了杀菌效果和非接触处置的优点外，与用于创伤处置的传统方法相比，使用本发明的方法能够显著降低所用的液体药物量并且允许根据每个医师的决定精确控制声能量的用量、等级和持续时间。本发明的方法减少发炎的和含脓感染创伤的愈合时间，比传统方法要快1.5-2倍。这一效果来源于被激活药物粒子的杀菌、促进血液流动和机械清洁效应，这些药物粒子由于声波而获得能量。通过使用传统的超声可以进一步加强所有这些优点。

[0080]超声和SAW组合的特殊优点包括以下几点：受激或高度激活的抗生素、药物穿透进入组织表面的深度达到0.5mm、更有效地破坏表面细菌等。本方法的SAW也刺激健康细胞生长以帮助愈合组织的肉芽形成和上皮细胞形成(epitheliation)。本发明的方法提供一种途径，该途径可以恢复使用一些传统抗生素并确立不用抗生素抗击细菌的方法。

[0081]本发明的方法在高度激活抗生素方面的效果可以使得一些传统抗生素能够战胜已经变得对该抗生素有抗药性的细菌。此外，不依赖抗生素的超声波降解效应，本发明的方法中所应用的低频SAW在物理上抑制生物薄膜的形成。本发明的方法中高度激活的抗生素和SAW的结合产生很强的杀菌效果，该效果未在常规局部应用的或口服的抗生素中发现。这一组合效应可以显著地增强含脓感染创伤的愈合。

[0082]在一些实施例中，通过添加激光束可以进一步增强SAW和/或组合的SAW/传统超声。在一些实施例中，该传统超声是连续的，而在其他实施例中，该传统超声是脉冲的。此外，激光治疗可以包括脉冲的、扫描的或门控的激光器连续波激光或紫外线治疗的非相干辐射。SAW、传统超声波、激光束和受激药物(由超声波和激光束高度激活)的组合应该破坏表面细菌并由受激液体导致产生比普通所用的液体更高的消毒水平。另外，SAW过程和传统超声及激光能量也刺激健康细胞生长以帮助愈合组织的肉芽形成和上皮细胞形成。本发明的实施例涉及利用结合不同能量源的SAW过程用于创伤处置的方法和系统，这些能量源例如激光、传统超声、电流、磁场、紫外线、微波、射频、发光二极管(LED)和/或等价的源，这对本领域技术人员来说是显而易见的。

蝶形皮肤绷带(butterfly skin bandage)或贴片

[0083]术后粘连是常见的外科手术并发症。各种不同位置的粘连是特别麻烦的，这些位置例如在开心(open heart)手术后的心包膜和胸骨之间、在肠手术后的腹腔内以及特别地在和妇产科医学重建有关的腹膜后空间内。已经开发了两种主要途径。第一种途径涉及利用例如从透明质酸或氢酸(hydrogonic acid)或氧化纤维素制备的可植入阻挡膜，但是这一途径并不能完全满足，因为不易于确定要放置薄膜以防止粘连的位置。第二种途径涉及大剂量溶液例如N，O-乙酰化壳聚糖的灌输，以湿润预期出现粘连的大体区域。尽管这一途径看起来是有希望的，但用于这一途径的合格产品尚未开发出来。这些粘连通常在术后的第一周内形成。因此，该任务是防止在第一周内纤维原细胞(其产生成胶性粘连(collagenous adhesion))粘连到局部组织表面。

[0084]当前可用的蝶形皮肤绷带起到很好的作用，但是当其粘附性随着绷带位置处的皮肤移动和水合作用而降低时其很快就失效。包括小SAW致动器的非粘附蝶形绷带可以是针对这一需求的解决方案。这些设备也可以选择性地包括穿过表皮释放的药物等。在静脉郁滞的情况中(在糖尿病病人中，皮肤和骨头上的压强导致腐蚀和溃疡)，这些设备可以任选地用于褥疮(decabitous)溃疡。另外，这种创伤敷裹设备可以与一部分(moiety)相耦合，从而该部分可以增强创伤愈合(例如细胞生长)。

[0085]本发明的抗粘连方案希望防止细胞粘连。此处的抗粘连实施例任选地为各种不同的形式(例如液体施加形式、薄膜施加形式等)。

[0086]用于外科手术的敷裹(水合活化(hydroactive)或传统纱布)可以在使用时添加SAW致动器以便防止粘连。一些实施例可以任选地是添加了SAW致动器的网孔(例如合成的、金属的、织物的)涂层，其中该组合涂层正好位于创伤腔之上。在一些实施例中，可以使用细菌抑制敷裹和/或杀菌敷裹。在其他实施例中，具有杀菌特性的氧化银和/或氧化锌和/或氧化钛可以与SAW致动器一起使用以进一步增强它们的功效。SAW致动器可以被并入敷裹内或者可以置于敷裹外围处。

[0087]这些实施例可以允许柔性创伤敷裹，这些敷裹允许空气透入，使感染和粘连最小化，可以是防水的，且其易于应用和去除。这些创伤敷裹类型使得病人能够避免感染并减少痛苦的绷带更换的需求。

利用SAW诱发的微泵浦的创伤处置

[0088]处置太大而不能自然闭合的开放伤是医学实践的一个麻烦的领域。开放伤的闭合需要周围上皮细胞和皮下组织的向内迁移。然而，一些创伤太大而不能自然愈合。在这种情况下，郁积区域形成于创伤表面附近，在该郁积区域中局部水肿限制血液流动到上皮和皮下组织。由于缺少充分的血液流动，创伤不能成功地抗击细菌感染并因此不能自然闭合。

[0089]创伤愈合的初始阶段的特征在于肉芽组织的形成，该肉芽组织是胶原质、纤连蛋白、输运巨噬细胞的透明质酸、纤维原细胞以及新生血管的基质，其形成创伤的后续上皮形成的基础。感染和差的血管形成阻碍了受伤组织内肉芽组织的形成。因此需要提供一种技术来增加血液循环以促进自然愈合并减少感染。

[0090]创伤处较差的血液循环和感染也可能阻碍移植皮片或瓣片(flap)附着到受伤组织上。移植皮片或瓣片将不会附着到血管化较差的、感染的或坏死的组织上。然而，可以以很高的成功率将移植皮片或瓣片用于尽管受伤但可以形成肉芽组织的组织上。因此，用于促进受伤组织处的血液循环的技术也可以促进移植皮片或瓣片成功地附着或“占据(take)”受伤组织，以此作为增加移植皮片或瓣片内的血液循环的结果。

[0091]在处理创伤时遇到的另一个问题是在愈合过程中选择用于创伤闭合的适当技术。常常使用缝合来对相邻活组织施加作用力以便促使创伤的边缘迁移集拢并愈合。然而，缝合仅对创伤周围很小一部分区域施加闭合作用力。当存在伤疤、水肿或组织不足时，缝合所产生的张力会变大，从而导致缝合在邻近每根缝合线的组织上施加的压强过大。结果，邻近的组织常常变得局部缺血，因此显现出大创伤缝合的反效果。另外，特定创伤的大小或类型可能阻止使用缝合线来促进创伤闭合。

[0092]因此，希望提供用于闭合大创伤的方法，该方法沿创伤的外围均匀地分布闭合作用力。

[0093]由局部缺血或缺乏血液流动所造成的创伤也常常难以愈合，这是由于流到创伤处的血液减少可能抑制抗击感染的正常免疫作用。卧床不起的或其它不能走动的病人易于遭受这种局部缺血创伤，如褥疮溃疡或压疮等。褥疮溃疡的形成是持久挤压皮肤表面及其下面的组织因此限制循环的结果。由于病人常常不能感觉到该创伤或不能充分移动以释放压力，这种创伤可能变得自身永存的(self-perpetuating)。尽管通常利用瓣片处置这种创伤，但初始导致该创伤的状况也对成功的瓣片附着起到反作用。例如，限制在轮椅上的截瘫病人在处置了骨盆压疮后仍然必须保持坐着的姿态。因此需要提供局部缺血创伤的处置过程，其可以在其原有的位置处对不可移动的或局部移动的病人进行实施。

[0094]局部缺血导致逐步恶化的其它类型创伤包括局部皮肤层烧伤(partialthickness burn)。局部皮肤层烧伤是一种由于热损伤所导致的细胞死亡未延伸到最深的表皮结构之下的烧伤，这些表皮结构如毛囊、汗腺或皮脂腺。在烧伤治疗中，局部皮肤层烧伤发展到更深的烧伤是一个主要问题。控制或减小烧伤深度极大地增强了烧伤病人的预后并降低烧伤所导致的发病率。局部皮肤层烧伤由凝血区和郁积区构成，凝血区包含由热损伤所杀死的组织。郁积区是紧接在凝血区之下的组织层。郁积区内的细胞是活的，而由于局部化水肿所导致的血管系统萎陷血流是静止的。除非受伤后很快在郁积区内重新建立血液流动，否则郁积区内的组织也会死亡。郁积区内的组织死亡是由于缺乏氧气和营养物质、再灌注损伤(延长的局部缺血后重建血液流动)以及迁移到该区域的白细胞减少致使细菌增殖而导致的。再者，需要提供一种通过增强到受伤组织的的血液循环来处置烧伤创伤以抑制烧伤深入的方法。

[0095]SAW诱发的微泵浦的方法可以促进组织迁移并有助于创伤的闭合。通过产生SAW诱发的微泵浦，形成了负压，其有助于创伤的闭合。这一方法适用于创伤、烧伤、感染创伤以及活组织粘连。创伤处置方法包括密封在创伤部位上的流体不能透过的创伤覆层(wound cover)。开放单元泡沫屏蔽物(open cell foam screen)或刚性多孔屏蔽物形式的屏蔽物位于创伤上的创伤覆层之下。SAW微泵浦动作在处置位置上的创伤覆层之内提供吸力。

[0096]必须强调的是，界面创伤敷裹材料中的SAW传播导致敷裹材料的不粘附。该敷裹材料用作声传输线，且声能甚至被分配到相对远的位置。因此，SAW可以用于防止并处置压疮(在绷带或贴片结构中和在短袜和局部袜形结构中)、用于处置烧伤、用于以不粘附的方式去除创伤敷裹以及防止糖尿病创伤。

[0097]根据本发明，创伤处置方法可以基于如上所述相同的SAW分布方法，且可以通过以受控方式对创伤施加一段选定时间的微泵浦来提供创伤处置。对创伤施加微泵浦提供了以下益处：快速愈合、增加肉芽组织的形成、慢性开放伤的闭合、降低创伤内的细菌密度、抑制烧伤深入以及增强瓣片和移植皮片的附着。已经展现出对施加微泵浦进行处置有正响应的创伤包括感染的开放伤、褥疮溃疡、开裂切口、局部皮肤层烧伤和已经附着瓣片或移植皮片的各种身体伤害。

[0098]现在参考图28，其为多个致动器200的图示，这些致动器置于创伤404附近并且由箭头211所示朝向创伤404传播SAW，这导致创伤液体(wound liquid)414在相反方向的微流动，即流出创伤404，如箭头412所示。

[0099]在一些实施例中，两个致动器200中的每一个都可以在不同频率上操作，这允许在不同深度产生SAW。这些致动器可以在相对SAW传播方向的相反方向移动创伤生物量。此外，SAW可以通过在创伤表面上提供药物或愈合药膏的更好分布以及使创伤生物量微流动到创伤区域之外来影响创伤愈合。

[0100]现在参考图29，其为根据本发明的实施例用于诱发微泵浦的声学衬垫500的示意性图示。声学衬垫500包括贴片501，其中，贴片501具有或者附着于其表面上、或者缝合在其层内的几个组件。这些组件包括至少一个致动器200、处理器300、电池510和任选的传感器232。此外，创伤敷裹在贴片501表面上展开。

[0101]经由声学衬垫500诱发的振动增强了抗粘附性。SAW传播的方向由箭头211示出。此外，当创伤敷裹具有微毛细管时，会由于驻波而在创伤的中心部分发生微泵浦。而且，这一微泵浦会诱导负压，该负压可以帮助创伤愈合。

[0102]在一些实施例中，声学衬垫500包括细小的毛细管或吸入管，创伤敷裹可以通过这些管直接接触创伤区域。致动器200在毛细管上产生SAW，其中SAW的方向与创伤液体的运动方向相反，这是由于负压在毛细管内产生吸力，导致发生微泵浦。这消除了对真空的需求，并因此也消除了密封创伤敷裹(以便产生真空)的需求。在一些实施例，声学衬垫500是一次性贴片。

[0103]本领域公知的是，在操作过程中，可以通过在一定面积上对创伤施加一段时间的微泵浦来处置受损组织，该面积足以促进上皮和皮下组织朝向创伤迁移，而该时间段足以帮助创伤闭合。活性的一次性贴片有利于处置压疮并防止糖尿病创伤。

[0104]所述方法也适用于通过在表面上对烧伤施加负压或减小的压强并持续足以抑制烧伤向深度发展的一段时间来处置烧伤创伤。该方法对受伤后不久的局部皮肤层烧伤是有用的。该方法的一个用途是其可以施加到创伤上并持续选定时间段，如至少三天，以将感染创伤的细菌密度降低到可以尝试手术闭合的程度。本发明的另一方案是增强相邻组织到创伤的附着的方法，该方法包括以足够的微泵浦量级对相邻活组织和创伤的连结复合体施加微泵浦并保持足够的持续时间，以促进上皮和皮下组织朝向该复合体的迁移。该方法增强相邻组织到创伤边缘组织的附着。该方法的另一个用处是增强敞开的皮肤移植对创伤组织的附着。

[0105]现在参考图30，其为用于产生SAW的系统的示意性图示，该系统具有用于创伤生物量耦合的纱布或其它敷裹耦合器512。SAW通过耦合器512传送，且创伤生物量由于微泵浦效应而被浸湿。创伤生物量配置为沿箭头423所示的方向移动，该方向与箭头211所示的SAW的方向相反。在一些实施例中，可以使用两个致动器200。在一些实施例中，两个致动器200中的每一个可以具有不同的强度和/或频率，当不同大小的生物量粒子被吸到不同方向时，这有助于过滤效应。

[0106]现在参考图31，其为具有液体414可通过的毛细管518的声学衬垫500的示意性图示。例如，创伤量可以被抽吸到创伤外，和/或液体药物可以被引入到创伤中。声学衬垫500可以具有多个毛细管518，且可以由金属、塑料、压电材料或它们的组合组成。在一些实施例中，毛细管518本身即是致动器200。在其它实施例中，致动器200被附着到毛细管518并被小型化以便不干扰液体的流动。除了SAW激发，活性毛细管可以在箭头423所示的方向上产生创伤量的抽吸，箭头423所示的方向与箭头211所示的SAW传播方向相反。SAW降低液体的雷诺(Reynolds)数；因此毛细管壁附近的液体相对于毛细管壁移动更多，从而防止细菌粘附到毛细管壁上。在一些实施例中，一些毛细管用于创伤量的去除，而其它毛细管同时或不同时地用于输送液体药物。

[0107]现在参考图32，其为根据本发明的实施例的活性声学衬垫500的图示。在图32所示的配置中，多个致动器200布置成类似星形的结构，其中处理器300置于中心。这一结构使得SAW能够循环传播，如箭头410所示。在一些实施例中，致动器200可以置于中心处。这一结构使得能够进行从中心到外围的行波SAW传播。波传播的特性可以由专业医护人员根据创伤愈合的阶段或状况进行选择。例如，在创伤愈合的第一阶段，可能需要使用图32所述的结构，其中实现了循环的SAW传播，而在第二创伤愈合阶段，可能需要中心到外围的结构。毛细管的结构也可以变化。例如，在一些实施例中，毛细管418可以位于声学衬垫500的两个相对侧上，而在其它实施例中，毛细管418可以位于声学衬垫500的周围。致动器200和/或毛细管418的任何适当结构都是可能的。

[0108]现在参考图33，其为根据本发明的实施例的创伤愈合带420的图示。致动器200被并在创伤愈合带420的层中。在一些实施例中，并入的致动器为IDT 205。

[0109]在一些实施例中，致动器200和传感器232并入声学衬垫500中，二者均被连接到处理器300。处理器300可以将从传感器232接收到的数据实时发送给计算机或远程医学系统，而专业医护人员可以管理愈合过程并通过向处理器300发出指令来调节愈合强度。

4.利用SAW对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的处置

[0110]耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是金黄色葡萄球菌细菌的一种特殊变种，其已经发展出对所有青霉素的抗生素抗药性，这些青霉素包括甲氧西林和其它耐窄频β-内酰胺酶的青霉素等抗生素。因此MRSA有时也被称为耐苯唑青霉素金黄色葡萄球菌(ORSA)且通俗地叫做“超级病菌(superbug)”。

[0111]虽然在其它情况下的健康个体中MRSA移殖通常不是严重的问题，但有机体的感染对于具有深度创伤、静脉导管或使用其它体外器械的病人来说是危及生命的，或者成为病人体内危及免疫系统安全的继发性感染。这部分由于以下事实：MRSA并不对正常情况下对所关注感染开出的抗生素作出反应，并因此不加抑制地发展。

[0112]万古霉素和肽可霉素是用于处置MRSA感染的糖肽抗生素。这些药物通过静脉施予。细菌的几种新变种已经被发现甚至显示出对万古霉素和肽可霉素具有抗生素抗药性；MRSA细菌的这些新进化被称为“万古霉素中度耐药金黄色葡萄球菌”(VISA)。新类唑烷酮抗生素、奎奴普汀/达福普汀、达托霉素和替加环素最近被添加到治疗方案库中，通常被保留用于对糖肽不作出反应的严重感染。较不严重的感染可以用口服药剂来处置，这些口服药剂包括新类唑烷酮抗生素、利福平+梭链孢酸、原始霉素、复方新诺明(甲氧苄氨嘧啶+磺胺甲基异恶唑)、强力霉素和氯林可霉素。

[0113]由于囊肿性纤维化病人在医院里往往用多种抗生素进行治疗，他们常常移殖有MRSA，潜在地增加了在这一群组中危及生命的MRSA肺炎的机率。交叉移殖的风险已经导致在这些病人之间增加使用隔离协议。出院后的MRSA变种，目前指的是社区获得性(community-acquired)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌或CAMRSA，不仅难以处置而且特别致命。CAMRSA显然代表了从医院环境中逃离的MRSA和曾经易于处置的社区有机体的杂交体。大多数杂交变种也已经获得病毒性因素，这使得它们的感染侵袭更具有攻击性，致使随微小的擦伤和割伤之后出现深度组织感染，也有很多致命肺炎的情况。

[0114]本发明包括利用SAW处置MSRA。在静脉内设备和移植中，SAW用于抗击细菌感染并增强抗生素功效，以及促进创伤愈合和药物输送。

5.美容和抗衰老应用

[0115]皮肤是多层的器官。角质层(SC)-皮肤的最外层-呈现出对局部应用化合物的穿透性的主要抵抗力，以致当前用于局部和皮肤美容输送的分子数量很有限。用超声适度处置皮肤是美容师常用的皮肤美容护理方法。本发明的一个目的是通过对角质层施加湿气和/或其它美容成分来降低细纹和皱纹的出现和/或快速提亮光受损皮肤。

[0116]SAW致动装置和一次性贴片可以解决许多美容问题和局部问题，包括湿润、加固、抗脂肪团、粉刺、面部红润、晒伤修复。使用SAW可以增强化合物渗透性，这是由于在皮肤上微振动过程中粒子的椭圆运动，以及由此产生的微流动。因此，微电子皮肤护理产品提供了可以在皮肤上层上释放的活性美容成分的百分比的显著增加。

[0117]皮肤衰老包括减慢的表面皮肤更替(turnover)和减慢的创伤愈合。变薄(Thinning)使得皮肤更脆弱和易受伤害，并对刺激性环境因素和过敏原更敏感。胶原交叉连接被破坏，结果皮肤丧失其大部分强度和弹性。保湿能力降低且皮肤变得干燥和松弛。皮肤中的脂肪含量降低，导致更不丰满和平滑的面容。皮肤中的血管数量减少，而皮肤丧失其青春色彩和光亮。抗衰老配方设计包括抗皱纹、褪色、皮肤再生和雀斑处置以及其它。

[0118]皮肤衰老导致减慢的表面皮肤更替和减慢的创伤愈合。皮肤变得更脆弱和易受伤害，并对刺激性环境因素和过敏原更敏感。由于保湿能力降低，皮肤变得干燥和松弛，丧失其青春色彩和光亮。

[0119]本发明的实施例包括基于SAW的电驱动方法以更有效地减少出现细纹和皱纹，使得皮肤在几个小时内感觉柔滑和平坦。这些方法可以进一步消除疲劳的迹象、减少细纹和皱纹的出现、降低鱼尾纹的出现、平滑和提升眼睛轮廓周围的皮肤、对皮肤输送额外的湿气以及改善眼睛轮廓的稳固性。活性SAW抗衰老皮肤护理设备可以被生产为手持设备和/或一次性贴片，以及具有针对不同应用领域的各种形状。

[0120]色素沉着过度和黑细胞是常见的皮肤失调，主要影响女性的面容。其表现为对称的色素沉着过度斑点，可以是融合的或中断的。脸颊、上唇、下巴和前额是最常见的位置，但是有时候它可以出现在其它太阳暴晒的位置。如美容科学文献所指出的，对色素沉着过度的皮肤的处置仍然不能令人非常满意。因此，明显需要开发新的安全的皮肤提亮系统，其将提供色素沉着过度的合乎需要的缓解。

[0121]SAW活性设备和贴片可以增强各种不同皮肤和斑点的美白分子的输送，由此增强普通皮肤美白美容成分的能力，降低色素沉着过度皮肤退色、晒斑和老年斑，这明显比仅用普通美容面霜更快。

[0122]现在参考图34，其为用于美容处置的柔性贴片514的图示。柔性贴片514包括SAW致动器200，其中合并有处理器300和至少一个电池510，且该柔性贴片可以附着到面部皮肤402上。SAW传播的深度可以通过变化波的频率而进行控制。电池510配置为提供范围在5-20mW/cm²内的能量，而处理器300可以配置为同时控制一个或多个致动器200。处理器300可以根据预定程序进行动作，且可以同时控制一个或多个贴片。

[0123]在一些实施例中，致动器200如箭头211和椭圆506所示连续地分布波。在一些实施例中，致动器200在一个方向上分布SAW，且由于存在能量吸收体，SAW可以被吸收和反射，这些能量吸收体例如纱布、合成多孔材料、树脂等，这可以防止它们在其它方向上传播。在一些实施例中，柔性贴片514包括多个致动器、控制器和电池，它们中的每一个均为可以独立运行的系统。行进的SAW在几个方向上传播会在交迭区域产生驻波。这可以提供聚焦更好的声能量处置。在一些实施例中，致动器200是环形的，或者多个致动器200可以圆形布置。这一结构允许在中心部分生成驻波，因此集聚声压并产生微气穴效应。该气穴使得动量温度增加到大约70℃。所述环形或圆形致动器结构可以用于粉刺愈合，或者用于高能量可能有用的任何其它情况。

[0124]现在参考图35，其为根据本发明实施例的柔性贴片514的图示。柔性贴片514相对较大(在约1-50cm²范围内)，而致动器200相对较小(在约0.5-3cm²范围内)。柔性贴片514在其边缘还包括可以反射波的吸收材料516。因此，在由柔性贴片514处置的区域上可以实现无序的SAW效应。SAW的无序方向如箭头410所示。

[0125]在一些实施例中，传感器232可以并入柔性贴片514内或置于其附近。传感器可以测量如皮肤参数、声波在皮肤中的速度、皮肤弹性、温度、湿度等参数。SAW可以提供微按摩，这可以作为抗衰老的预防措施。

[0126]在一些实施例中，柔性贴片514包括多个致动器200。如护肤霜的活性美容剂被应用到皮肤上靠近所附着柔性贴片514的区域中。使SAW传播入美容剂内，激活化学成分并引起美容剂的特定分布。该过程可能由于从传感器232获得的反馈进行控制。在一些实施例中，柔性贴片514还包括液体形式或是膏体形式的生物学上的活性成分，或者作为贴片514的缓释成分。由SAW引起的微流动和微泵浦可以导致皮肤上的这些活性成分的活性增加，由此降低愈合时间并增加功效。可以生产与上述关于创伤愈合的贴片相类似的其它可能的贴片结构。

[0127]现在参考图36，其为根据本发明实施例的柔性贴片514的图示。如图36所示，弓形结构可以包括第一侧和第二侧。在每一侧上包含致动器200，其中传感器232位于中间。还并入了电池510或多个电池。在一些实施例中，可以使用薄的柔性电池，如那些可以从Power Paper公司、Nec公司或Solicore公司获得的电池。柔性贴片514包括粘合层，以及在粘合之前可以去除的保护层。在一些实施例中，在保护层上可以包括开关，其中通过去除保护层，激活贴片的电池。

[0128]现在参考图37A-37D，其为示出贴片514的各种形状和结构的图示。柔性贴片514可以是如图37A所示的细长形、如图37B所示的圆形、如图37C所示配置为适合面颊部分、如图37D所示配置为眼罩结构、或者具有任何其它形状或结构。贴片514可以用于一侧或两侧面部并且可以具有例如一整夜的长作用时间，或者可以具有分钟量级的短作用时间。

[0129]现在参考图38，其为根据本发明的实施例的手持美容设备518的图示。包括薄压电平板的致动器200置于美容设备518的接触部分530。接触部分530是在处置过程中紧靠面部皮肤放置的部分。致动器200包含金属层和其上具有电极的压电层。金属层朝外定位，从而可以实现经由金属层与皮肤接触。处理器300和电池510置于美容设备518的手柄532内。致动器电连接到处理器300和电池510。致动器200可以具有双重功能模式：附着表面之下的微按摩以及在致动器周围(例如如箭头211所示)展开的行进声表面波的激发。

[0130]以下是美容设备518的参数：

1.在活性致动器较远一侧的表面上，声能参数为：

空间平均、时间平均强度：I_SATA＝10mW/cm²

空间峰值、时间平均强度：I_SPTA＝55mW/cm²

2.致动器产生围绕设备活性板的SAW。这是SAW的有利特征-它们在表面上展开的能力。这些SAW在预定深度围绕表面传输，该预定深度由于涉及SAW波长而对应于距离A。声能从活性盘向远方消散。

[0131]现在参考图39，其为一管护肤霜520的图示。在本发明的实施例中，致动器200、处理器300和电池510均并入盖子522之内。致动器200在盖子表面上和管表面上引起SAW，如箭头211所示。被激活的表面可以附着到期望的表面例如面部上。因此可以实现面部微按摩或更深的护肤霜穿透。在一些实施例中，具有处理器300和电池510的致动器200完全并入盖子522内。在其它实施例中，致动器200为环形致动器且覆盖部分盖子522，在中心处产生聚焦的波。在另一些实施例中，可以定位致动器200使得声功率促使护肤霜更有效地挤出管520。在一些实施例中，一个或多个致动器200可以并入能用作美容附件的清洁棒内。

6.疼痛处置：术后、65岁后的妇女、妇女月经疼痛、运动员

[0132]已经利用多种舒缓方法处置慢性的或周期性疼痛，这些方法从药物治疗到加热垫或冰袋到更少相关的方法，如脊椎指压按摩师的按摩疗法、顺势疗法和草药措施。然而，包括药物和家庭措施的大部分这些方法存在缺点。现在参考图40，其示出了根据本发明的实施例的活性疼痛缓解贴片524。疼痛缓解贴片524包括基底材料和粘合层，其中一个或多个薄板型压电致动器被合并到基底材料内。可以提供分离的处理器300，其中处理器300与致动器200电连通。

[0133]在一些实施例中，压电元件致动器可以是压电弯曲器，且可以由利用胶水粘在薄金属板上的薄压电材料层组成。该压电元件以某种方式合并到贴片基底材料内，以使金属板相对于皮肤面朝外侧，而压电材料加贴片粘合层相对于皮肤面朝内侧。当被处理器300激活时，致动器200在金属表面上产生驻波。这些驻波穿透入皮肤层的一定深度，并由于增强的透热疗法的效果而引起疼痛缓解效应。此外，驻波是围绕致动器表面的区域上的SAW发生器，其增强进一步导致疼痛缓解的生物过程(血液流动、液体和气体交换等)。

[0134]在一些实施例中，疼痛缓解贴片524可以包括药物层成分(贴片的液体、膏状物或缓释成分)。由SAW引起的微流动和微泵浦可能导致这些活性成分的活性增加，由此减少疼痛缓解时间并提高功效。其它可能的构造可以具有呈芯片结构的处理器300，由此允许其合并到贴片中。疼痛缓解贴片524可以是一次性设备，或者是可重复使用的衬垫结构。用于缓解疼痛的手持设备可以具有并入塑料手持设备中的相同部件，并可以具有一个或多个声强等级。

[0135]7.实验结果.增强美容剂和体外药物输送

[0136]研究人员通过称为超声促渗法(sonophoresis)的过程来对目标药物输送应用超声。这一技术使用声波而非针头来直接穿过皮肤注射如胰岛素和干扰素的药物。高频波打开细胞膜上的小孔，这使得细胞在局部区域暂时可渗透并允许药物更好地透入皮肤下面的血管内。这增强了药物效力、降低了剂量需求和毒性并允许临床医生输送药物到体内的特定区域以便局部化处置。超声增强这些效果的机理仅有一部分是已经明白的。已知的是超声引起产生羟基原子团、氢原子和氧原子的组合的生物物理反应，其反过来影响细胞膜。此外，对于利用低水平的超声来增强化学疗法对局部肿瘤的效果已经进行了有一些研究。这会引发可以与化学疗法的药物相作用的细胞反应。由超声在流体中产生的微泡运动也引起对细胞膜的压力，由此改变控制影响药物作用的重要过程的基因的活性。超声增强药物输送的第一应用之一是溶解危及生命的血凝块。另一种可能性是利用低能量局部化的超声来引导药物以便通过导管将药物注射到体内的目标位置。

[0137]因此，进行体外实验以测试SAW在使液体分子穿透入皮肤层方面的功效。利用豚鼠皮肤和台盼蓝染液(Trypan Blue stain)研究了染料的渗透性。简而言之，从皮肤上去除毛发，并使例如图38所示其上具有SAW致动器的美容设备518的手持设备与皮肤接触从而朝向毛发侧。染料放在PZT元件和皮肤之间。施加能量I_SPTA＝55mW/cm²达20分钟。两种皮肤样品(激活的和对照的)的横切显示出由于暴露于SAW而导致染料透入豚鼠皮肤。

[0138]另外的临床前期实验已经显示出，当疼痛源靠近皮肤表面时，与传统所用的物理疗法(例如超声结合石蜡浴)相比，SAW波为妇女、老年人和运动员提供更有效的疼痛缓解。测试对Achilles疼痛、手骨质疏松症和痛经的处置来验证所有这些情况中的疼痛缓解均来自于SAW施予器的使用。

8.SAW增强的生物效应

[0139]1.SAW增强各种病因的淤塞流体的运动并削弱微血管循环。该论断在理论方面和实验方面均得到证明。该效果可以用来例如改善气体交换和维持体内平衡。

[0140]2.由于能量传导，SAW能够使得物体自然地、人工地或以二者组合的方式运动。

[0141]3.利用微振动来增加界面处的交换。表面面积动态地“增大”，导致气体、营养物质、流体和热的交换增加。

[0142]4.通过受侵袭区域的特定目标SAW振动来抑制手术后的粘连形成。

[0143]5.通过使用SAW实现流体沿表面的微流动、微泵浦和输运(drayning)。

[0144]6.改进由于边界层效应导致的细管内的流动。

[0145]7.由于对细胞的刺激和细胞微运动并通过增强的氧交换、营养交换以及废物清除而在选定结构或区域上引起的热带效应(tropic effect)。

[0146]8.抗结晶，抗血栓形成，抗由于获得的疏水特性而导致的组织向内生长。

[0147]9.由SAW与生物材料及药物的相互作用引起的药物和生物材料激活。

虽然为了清晰和便于理解已经在一定程度上详细描述了前述发明，本领域技术人员通过阅读这些公开内容应该明白，可以做出各种形式和细节上的变化而不脱离本发明的真实范围。例如，上述的所有技术和设备均可以各种组合的形式使用。本申请所引用的所有出版物、专利、专利申请或其他文件均通过参考以其整体合并于此以用于各种目的，这在一定程度上和每个单独的出版物、专利、专利申请或其他文件通过参考单独合并于此以用于各种目的是一样的。

Claims (51)

1、一种用于处置人类皮肤的方法，所述方法包括：

将致动器定位在所述皮肤上；

将所述致动器与处理器电连接；

通过所述处理器激活所述致动器；

基于所述激活步骤在所述皮肤上产生声表面波；以及

控制所述激活步骤的参数，从而由所述产生的声表面波在所述皮肤上实现特定处置效果。

2、如权利要求1所述的方法，其中，所述激活步骤包括产生从包括瑞利型和“伪”瑞利型的组中选择的声表面波。

3、如权利要求1所述的方法，其中，所述产生步骤包括在皮肤表面上产生声表面波。

4、如权利要求1所述的方法，其中，所述产生步骤包括在所述皮肤和治疗剂之间的界面处产生声表面波。

5、如权利要求1所述的方法，其中，所述产生步骤包括产生到更深的皮肤层的声表面波。

6、如权利要求1所述的方法，其中，激活所述致动器的所述步骤包括通过从包括机电、电磁、激光和压电的组中选择的方法进行激活。

7、如权利要求1所述的方法，其中，所述激活步骤包括激活所述致动器以便以从Lamb对称、Lamb反对称和自然振动中选择的模式振动。

8、如权利要求1所述的方法，其中，所述致动器具有“梳子形”结构，并且其中，所述激活步骤包括激活所述致动器以便以一个矢量振动，并且其中，所述产生步骤包括在一个方向上产生声表面波。

9、如权利要求1所述的方法，其中，所述控制步骤包括选择振动模式，所述振动模式从包括厚度振动模式、径向振动模式和弯曲振动模式的组中选择。

10、如权利要求1所述的方法，其中，所述控制步骤包括选择频率。

11、如权利要求10所述的方法，其中，所述频率在KHz到MHz的范围内。

12、如权利要求1所述的方法，其中，所述控制步骤包括选择振幅。

13、如权利要求12所述的方法，其中，所述振幅在1纳米到50微米的范围内。

14、如权利要求1所述的方法，其中，所述产生步骤包括促使皮肤粒子椭圆形地运动。

15、如权利要求1所述的方法，其中，提供致动器的所述步骤包括具有从包括板、盘、环形、壳形、线形和条形的组中选择的形状的致动器。

16、如权利要求1所述的方法，其中，所述控制步骤包括确保所述皮肤上的振动的最大振幅之间的距离对应于在所述皮肤上产生的所述声表面波的一半波长。

17、如权利要求1所述的方法，其中，所述控制步骤包括控制声表面波的深度。

18、如权利要求17所述的方法，其中，所述深度在所述产生的声表面波的1-2个波长之间。

19、如权利要求1所述的方法，其中，所述控制步骤包括提供高达0.1W/cm²的声功率范围。

20、如权利要求1所述的方法，还包括提供额外电输入以产生电声效应。

21、如权利要求20所述的方法，其中，所述额外电输入从包括连续直流电流(DC)、射频(RFC)、交流电流(AC)和激光的组中选择。

22、如权利要求1所述的方法，其中，所述提供步骤包括提供多个致动器。

23、如权利要求22所述的方法，其中，所述提供步骤包括将所述多个致动器定位成圆形结构，以便在所述皮肤上产生声表面波的聚焦效应。

24、如权利要求1所述的方法，其中，所述提供步骤包括提供包含环形压电元件的致动器，并且其中，所述产生步骤包括在所述环形压电元件的中心处产生驻波。

25、如权利要求23所述的方法，其中，所述特定处置效果包括破坏肿瘤细胞。

26、如权利要求1所述的方法，还包括从所述产生的声表面波感测参数，且使用所述感测的参数来帮助进行所述控制步骤。

27、如权利要求26所述的方法，其中，感测参数的所述步骤包括感测速度，其中，所述感测的速度可以提供关于所述皮肤的健康状态的信息。

28、如权利要求1所述的方法，其中，产生声表面波的所述步骤促使抑制由于细菌的相对速度而引起的细菌生物薄膜，其中，振动振幅小于Z电势排斥区。

29、如权利要求1所述的方法，其中，所述特定处置效果从包括以下的组中选择：抑制粒子对所述皮肤的附着、抑制粘连、抑制细胞生长和聚集成微菌落、以及对于新菌落的形成抑制子代细胞的成熟和散布。

30、如权利要求1所述的方法，其中，所述产生步骤包括在一个方向上产生声表面波，并且其中，所述产生步骤使得粒子和细菌在与所述的一个方向相反的方向上运动。

31、如权利要求1所述的方法，其中，所述特定处置效果从包括以下的组中选择：微按摩、愈合过程、组织液交换、增加毛细管生长、升高组织液的pH值以及减轻疼痛综合症。

32、如权利要求1所述的方法，其中，所述特定处置效果从包括以下的组中选择：微流动、置于所述皮肤上的液体的深度穿透、以及来自置于所述皮肤上的护肤霜中的护肤霜粒子的均质化。

33、如权利要求1所述的方法，其中，所述特定处置效果从包括以下的组中选择：抗血栓形成、抗组织向内生长、加强药物施予、粘连、非粘连、摩擦、效能(potency)、抗生物堵塞、组织清洁、去除坏死碎屑、消毒、细胞的“生物刺激”、血液流动、微整理、去除烧伤创伤绷带、以及干燥。

34、如权利要求1所述的方法，还包括提供绷带，并且其中，所述产生步骤包括在所述皮肤和所述绷带之间的界面处产生声表面波。

35、一种用于处置皮肤的设备，所述设备包括：

皮肤接触部分；

并入所述皮肤接触部分内的致动器，所述致动器用于在所述皮肤上产生声表面波；以及

用于控制所述致动器的处理器。

36、如权利要求35所述的设备，其中，所述皮肤接触部分是贴片。

37、如权利要求35所述的设备，其中，所述设备是手持设备且所述皮肤接触部分是所述手持设备的一端。

38、如权利要求35所述的设备，其中，所述皮肤接触部分是手套。

39、如权利要求36所述的设备，其中，将所述贴片配置成置于创伤部位处。

40、如权利要求36所述的设备，其中，将所述贴片配置成置于导管的插入部位处。

41、如权利要求40所述的设备，其中，所述导管是可通过所述贴片插入的。

42、如权利要求36所述的设备，其中，所述贴片包括可渗透层，并且其中，将消毒剂通过所述可渗透层引入到所述皮肤内，并且其中，所述产生的声表面波增强所述消毒剂的渗透性。

43、如权利要求38所述的设备，其中，所述手套包括可渗透层，并且其中，将消毒剂通过所述可渗透层引入到所述皮肤内，并且其中，所述产生的声表面波增强所述消毒剂的渗透性。

44、如权利要求35所述的设备，其中，所述致动器包含压电材料。

45、如权利要求44所述的设备，其中，所述致动器具有从包括板、盘、环形、壳形、线形和条形的组中选择的结构。

46、如权利要求45所述的设备，其中，所述致动器产生皮肤粒子的张力和斥力。

47、如权利要求44所述的设备，其中，所述致动器包括具有针形能量集中器的结构。

48、如权利要求45所述的设备，其中，将所述产生的声表面波配置成提供处置，所述处置从包括抗衰老、皮肤提亮、微按摩、美容剂的渗透和粉刺处置的组中选择。

49、如权利要求35所述的设备，还包括生物活性涂层。

50、如权利要求35所述的设备，还包括并入所述皮肤接触部分内的传感器。

51、如权利要求50所述的设备，其中，将所述处理器配置成基于来自所述传感器的反馈调节输出参数。

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