CN107735035A - 用于损伤或破坏脂肪细胞的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于处理位于患者的皮肤下的脂肪组织的装置，其包括容纳超声换能器的主体部，该超声换能器输出要被施加到患者的皮肤上的横超声波。该装置还包括设置在该装置的远端的半球部，其被构造为在使用该装置处理患者时接触患者的皮肤。该装置还包括设置在主体部和半球部之间的中间部，其中容纳将超声波从超声换能器提供至半球部的连接器。中间部设置成基本上垂直于主体部。
Description
技术领域
本发明涉及用于对患者的皮肤施加横超声波来损伤和/或破坏位于患者的皮肤的真皮下的脂肪细胞的装置和方法。
背景技术
目前存在用于去除皮肤下肥胖细胞的方法，其中那些肥胖细胞或多脂肪的细胞通常也称为“脂肪细胞”。一种这样的方法是使用纵超声波来使脂肪细胞破裂，其中超声波被施加到皮肤表面(真皮)下的脂肪组织。该超声波使皮肤表面下的脂肪组织中的脂肪细胞破裂，造成坏死，这可能会对其他非脂肪组织(例如，血管、结缔组织、真皮等)造成广泛的附带损伤。
Britva等人的美国专利第8,579,835号描述了一种改进的脂肪细胞杀伤装置和方法，其对患者的皮肤既施加横超声波，也施加纵超声波。Britva使用超声波探头(sonotrobe)对患者的皮肤施加横超声波和纵超声波，其中超声波探头具有弯曲的远端部，该弯曲的远端部具有沿其设置的多个起伏部和脊部，用于对患者的皮肤施加横超声波。
Britva描述了在热操作模式期间对患者的皮肤施加纵超声波，而在冷操作模式期间对患者的皮肤施加横超声波，以便增强对皮肤表面下的脂肪细胞的破坏。Britva描述了脂肪细胞通常在用横超声波和纵超声波处理患者的皮肤之后的三天内死亡。
Britva描述了两种谐振频率的使用：a)大约69kHz的冷模式谐振频率；以及b)大约60kHz的热模式谐振频率。在冷模式操作期间，Britva的超声波探头主要在基本上垂直于超声波探头的细长颈部轴线(例如，纵轴线)的方向上在其超声波探头的远端部中施加超声振动，并且由此在其超声波探头的远端部中通过将纵波转化成横波的脊部产生横机械驻波，用于施加到患者的皮肤上。在热模式操作期间，Britva的超声波探头主要在基本上平行于超声波探头的细长颈部轴线的方向上在其超声波探头的远端部中施加超声振动，并且由此在其超声波探头的远端部中产生纵机械驻波。
Britva继续描述了在冷模式和热模式下施加超声波提供了关于皮肤表面下的脂肪细胞的破坏的良好结果。
容纳在Britva的超声波探头的近端部内的超声发生器仅输出纵波，这些纵波中的一些被通过Britva的具有多个脊部或起伏部(如Britva的图9A-9C中所示)的远端弯曲部的复杂结构转化成横波。
发明内容
本说明书中描述的主题的一个创新方面可体现在用于处理位于患者的皮肤下的脂肪细胞的装置中。该装置包括容纳超声换能器的主体部，其中在用该装置处理患者时，该主体部设置在该装置距离患者的皮肤最远的近端。该装置还包括设置在该装置的远端的半球部，该半球部被构造为在用该装置处理患者的皮肤时接触患者的皮肤。该装置还包括设置在主体部与半球部之间的中间部，其中中间部被设置成基本上垂直于主体部，使得主体部的主轴线沿基本上平行于第二平面的第一平面设置，并且使得中间部的主轴线沿基本上垂直于第二平面的第三平面设置，其中第二平面对应于使用该装置处理的患者的皮肤的表面。超声换能器被构造为沿第一平面振动，并由此因设置在中间部内将超声换能器连接至半球的连接器而引起半球部基本上平行于患者的皮肤振动。这导致横超声波通过该装置被施加到患者的皮肤上，从而对位于患者的皮肤的真皮下的脂肪细胞造成破坏和/或损伤。
本说明书中描述的主题的另一个创新方面可以体现在用于处理位于患者的皮肤下的脂肪组织的方法中。该方法包括将横超声振动从设置在探头近端的超声换能器输出到连接杆的第一端部。该方法还包括将横超声振动从连接杆的第一端部提供至连接杆的连接至位于探头远端的半球部的第二端部。横超声振动被构造为通过使探头的半球部接触患者的皮肤而被施加到患者的皮肤上。
附图说明
在附图及下面的描述中给出了本说明书中描述的主题的一种或多种实施方式的细节。由该描述、附图和权利要求书，上述主题的其他特点、方面和优点将变得清楚。
图1示出了根据一种实施方式的用于对患者的皮肤施加横超声波的探头；
图2以分解视图示出了图1的探头的分离的元件；
图3示出了根据一种实施方式的设置在图1的探头中的超声换能器的一种可能构造；
图4示出了根据一种实施方式的施加到患者的皮肤的图1的探头，其中横波被施加到患者的皮肤，以便破坏或损伤患者的皮肤下的脂肪细胞；
图5示出了根据一种实施方式的容纳在图1的探头内的部件，其产生横超声振动并且将这些振动施加到患者的皮肤上；以及
图6A和图6B分别以前视图和侧视图示出了图1的探头的半球部。
各个附图中相似的附图标记和符号表示相似的元件。
具体实施方式
本说明书涉及用于对患者的皮肤施加横超声波来损伤和/或破坏位于患者的皮肤的真皮下的脂肪细胞的装置和方法。
根据一种或多种实施方式，探头对患者的皮肤提供横超声振动，其中这些横超声振动基本上平行于皮肤表面冲击皮肤表面，并且在显著减弱之前进入到皮肤表面预定的深度，例如20～40mm，从而损伤和/或破坏皮肤表面下一定范围内(例如，0.01～40mm)的脂肪细胞。图1示出了根据本发明的一种或多种实施方式的探头100。
现在参照图1和图5，探头100的远端包括半球部110，其中半球部110接收从超声换能器120输出的横超声振动，该超声换能器120设置在探头100的主体部105(设置在探头100的近端)中。金属部件(本文也称为连接器杆130)设置在探头100的中间部107内，由此连接器杆130将从超声装换器120输出的横超声振动直接传递至探头的半球部110，用于将这些横超声振动施加到患者的皮肤。
在一种实施方式中，探头100的半球部110的半径为20mm，使得在处理患者的皮肤期间通过使探头100的半球部紧贴患者的皮肤而将横超声振动施加到20mm的深度，从而损伤和/或破坏患者的皮肤下的脂肪细胞。图4示出了根据一种实施方式紧贴患者的皮肤400的探头100，使得探头100的半球部110相对于与探头100的半球部110相邻但不直接接触的皮肤的上表面向内定位于20mm处。在图4中，通过虚线区域410示出了探头100的壳体，其中探头100的壳体内产生横超声振动并将这些振动提供给皮肤400的部件通过超声换能器120和连接器杆130示出。此外，通过双头箭头430示出了施加到患者皮肤410上的横振动的方向。
在一些实施方式中，横超声振动的强度足够强，使得位于患者的皮肤下深达40mm范围内的脂肪细胞在受到这些横超声振动时被损伤和/或破坏。
通过提供用于将从设置在探头内的超声换能器输出的横超声波直接施加到患者的皮肤的装置，与Britva专利中所描述的相比，得到了不太复杂、更容易制造且不太容易出故障的探头，并且由此本申请的发明人已经确定了，对患者的皮肤仅施加横超声波比在相同时间段或相继时间段施加横超声波和纵超声波提供的效果更好。
此外，通过利用探头远端具有光滑外表面的半球部，由此在半球部的外表面不设置脊部或起伏部(与Britva的结构相反)，可以得到更光滑的处理效果，由此半球部可以容易地滑过待处理的患者的皮肤的一部分，从而损伤和/或破坏位于患者的该部分皮肤下的脂肪细胞。此外，由于不需要具有Britva的结构中所需要的用于将纵向振动转化成横向振动的探头的复杂形状的远端部，因此可获得更容易制造的探头，并且如上所述，由于与患者皮肤直接接触的探头的半球部具有光滑的(例如，非起伏的且非脊状)的形状，因此在患者皮肤的处理期间可以获得更愉快的效果。
图1的探头100包括容纳超声换能器120(在图5中看出)的主体部105，其中，在用探头100处理患者时，主体部105设置在探头100离患者的皮肤最远的近端。探头100还包括设置在探头100的远端的半球部110，其被构造为在用探头100处理患者时接触患者的皮肤。探头100还包括设置在主体部105与半球部110之间的中间部107，其中中间部107设置成基本上垂直于主体部105，使得主体部105的主轴线沿基本上平行于第二平面150的第一平面140设置，并且使得中间部107的主轴线沿基本上垂直于第二平面的第三平面160设置，其中第二平面对应于使用探头100处理的患者的皮肤的表面。
超声换能器被构造为沿第一平面140振动，并由此因设置在中间部内将超声换能器连接至半球的连接器而引起半球部110基本上平行于患者的皮肤振动。这导致横超声波通过探头100被施加到患者的皮肤上，从而对位于患者的皮肤的真皮下的脂肪细胞造成破坏和/或损伤。
图2以分解视图示出了根据一种或多种实施方式可用于形成探头100的各个部件。这些部件包括：
201.上塑料壳体
202.(可选的)具有偏心装置的电动马达以产生额外的声波，例如根据电穿孔(dermoelectroporation)技术在50至100Hz之间
203.超声换能器
204.连接器杆
205.附接至连接器杆的半球部
206.下塑料壳体
207.(可选的)根据电穿孔技术用于对患者的皮肤施加额外电流的金属电极
208.电缆入口壳体
209.连接杆的螺钉
210.用于将下塑料壳体附接至探头的螺钉(图2中示出了6个)
211.连接至入口壳体的电缆
图3示出了根据一种或多种实施方式可设置在探头100的主体部105内的超声换能器120的细节。超声换能器120可以构造成压电器件或提供超声振动的其他类型的器件。在一些构造中，两个压电板彼此联接，其中一个板相对于另一个板在相反方向上引起振动。根据一种实施方式，超声换能器(总长度为57mm、最小宽度为38mm、最大宽度为48mm)包括：
301.第一压电晶体连接部
302.第二压电晶体连接部
303.压电晶体
304.前部金属部件(最大宽度为48mm)
305.后部金属部件(宽度为38mm、长度为23.5mm)
306用于保持所有部件都彼此连接的螺钉(螺钉的顶部从后部金属部件伸出5.5mm)
307.用于接收连接器杆的螺钉的孔(长7mm、宽10mm)
参照图1和图5，超声换能器120容纳在探头100的主体部105中，主体部的主轴线140基本上平行于要通过探头处理的患者的皮肤。以这种构造，超声换能器120输出的振动基本上平行于患者的皮肤，因此为横超声振动。
从超声换能器输出的横超声振动通过金属板或连接器杆130(如图5所示)传递至探头的半球部。连接器杆130可以被构造成具有一个主轴线510，因此对应于长杆状结构。连接器杆130可以是铝结构(例如，铝板)或另一种轻质金属结构。连接器杆130的一个端部直接接触超声换能器120，并且直接接受从超声换能器120输出的横超声振动。连接器杆130的另一端部直接接触探头100的半球部110，因此将从超声换能器120输出的横超声振动直接传递至探头100的半球部110，因此直接传递至与探头100的半球部110接触的患者的皮肤。参照图1和图5，连接器杆130主要容纳在探头的主体部105和中间部107中，其中连接器杆的近端容纳在探头100的主体部内，并且其中连接器杆130的远端容纳在探头100的半球部110内。
在一些实施方式中，为了保持尽可能轻的结构，连接器杆130具有沿其主轴线设置的许多孔，探头100的半球部110也如此。此外，由于超声振动在金属(例如铝)上的传播速度大约为超声波在患者皮肤上传播速度的5倍的事实，因此可以认为金属连接器杆120与患者的皮肤相比是刚性的。对于探头100的连接至连接器杆130的半球部110，也是这种情况，也可以认为该半球部110相对于患者的皮肤是刚性的。由于沿连接器杆130和沿半球部110的外表面设置的孔，连接器杆/半球结构的质量小于横超声振动驱动的皮肤的质量。这提供了将横超声振动患者施加到患者的皮肤的最佳方式，从而实现了用于损伤和/或破坏患者的皮肤下(例如，在皮肤的真皮下2至40mm之间)的脂肪细胞的良好效果。设置在半球部110的外表面上的孔可以在0.01至0.1mm的范围内，使得在半球部110滑过要通过探头100处理的患者皮肤的一部分时，它们不会引起任何不适。
由于一些实施方式中半球部110的半径为20mm，如图4所示，在探头100的半球部110紧贴患者的皮肤400时，患者的皮肤下的第一个20mm受到横超声振动。这些横超声振动在皮肤表面下大约20mm处具有最大强度(对于半径为20mm的半球部110)，这是发明人所确定的用于损伤和破坏皮肤表面下的脂肪细胞的最佳深度。
在其他实施方式中，探头100的半球部110具有不同的尺寸，例如在15mm至25mm之间，由此对于这样的结构获得了损伤和破坏皮肤表面下的脂肪细胞类似的积极效果。
图6A和图6B分别示出了根据一种或多种实施方式的探头的半球部的前视图和侧视图。通过举例且非限制性的方式，半球部110包括深8mm的平坦侧基部610以及弯曲部620，该弯曲部620相对于弯曲部620离基部610最远的点深12mm。通过举例且非限制性的方式，半球部110具有1.5mm的薄板部630，用于附接至探头的中间部107(例如，参见图1和图5)。薄板部630(并因此半球部110)与探头100的余下部分的附接可以通过螺钉或其他固定装置(例如，参见图2的螺钉210)进行。在图6A所示的实施方式中，薄板部630具有圆形形状，并且直径为59.5mm，半球110的平坦侧基部610和弯曲部620的直径为50.1mm。根据一种实施方式，半球部110的曲率半径为31.52mm，并且将半球部110连接至8mm(长度)柱体的部分的曲率半径为5mm。在保持在本文所述的本发明的精神和范围内时，可使用其他曲率半径。
通过使与待处理的皮肤表面直接接触的探头100的半球部110具有光滑的形状，在患者的皮肤下的脂肪细胞被损伤和破坏的同时，患者可以获得良好的按摩效果。这种双重效益提供了用于去除患者皮肤下的脂肪细胞的愉快的处理体验。在一些实施方式中，可对半球部外表面施加油类凝胶或其他类型的润滑凝胶，以增强半球部滑过患者的皮肤时的按摩效果。例如，在一些实施方式中，可以在探头100的半球部110内包括凝胶保持区域，由此凝胶从凝胶保持区域穿过探头100的半球部110的外壳体上的孔输出，由此到达患者的皮肤，以在患者的处理期间提高探头的半球部110在患者的皮肤上的移动。探头100的使用者致动探头100上的触发器(未在附图中示出)引起凝胶从凝胶保持区域穿过探头100的半球部110的孔排出，由此到达患者的皮肤。
在一些实施方式中，探头100拥有其自己的电源(未在附图中示出)，例如电池组，并且在其他实施方式中，探头被构造为具有可以连接至电输出的电线，以给探头100内的部件提供必要的电力。
在一些实施方式中，横超声振动以能量脉冲的形式被提供给患者的皮肤，例如以20％的占空比提供。因此，对于超声换能器输出的20～35瓦/平方厘米的输出功率，以20-50％的占空比施加到患者的皮肤的平均功率为约1～7瓦/平方厘米，从而向患者的皮肤提供1～7瓦/平方厘米的功率通量，这在患者皮肤的处理期间不会给患者造成太多不适(如果存在的话)。
在一些实施方式中，横超声振动的超声频率为32kHz，而在其他实施方式中，横超声振动的超声频率为28～60kHz范围内的频率。
因此，已经描述了主题的具体实施方式。其他实施方式在下述权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求中所述的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。另外，为了实现期望的结果，附图中所描绘的过程不一定需要所示的特定顺序或连续顺序。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于处理位于患者的皮肤下的脂肪组织的装置，其包括：
容纳超声换能器的主体部，所述超声换能器定位为在平行于患者的皮肤的方向上振动；
设置在所述装置的远端的半球部，其被构造为紧贴皮肤，从而使皮肤弯曲成半球部的下部定位于与周围待处理的第一层脂肪细胞相同的深度；以及
设置在超声波换能器和半球部之间的中间部，所述中间部引起半球部在与超声换能器相同的方向上振动，所述振动方向平行于患者的皮肤，由此在预定深度处在平行于皮肤的方向上产生纵波和横波，而在垂直于皮肤的方向上不产生纵波。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，半球部具有没有任何脊部或起伏部的光滑外表面，并且被构造为在按压半球部时在皮肤上移动。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，横超声振动在28～60kHz的范围内。
4.根据权利要求16所述的装置，其中，横超声振动以20％至50％之间的占空比脉动。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，半球部为球体的一部分并且被构造为使皮肤向内弯曲，从而在皮肤下0.1mm至40mm之间的深度处产生横波。
6.根据权利要求16所述的装置，其中，施加到患者皮肤的功率通量在1～3瓦/平方厘米的范围内。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
为了明确本申请与国际检索报告中引用的文献的区别，修改了权利要求1，删除了权利要求2-6和8-14，修改了权利要求7并且将其重新编号为权利要求2，增加了四项新的权利要求，其编号为权利要求3至6。除其它的之外，本文修改后的权利要求1记载：
“……，中间部引起半球部……振动，……，由此在预定深度处在平行于皮肤的方向上产生纵波和横波，而在垂直于皮肤的方向上不产生纵波”。
通过仅在平行于患者的皮肤的方向上提供波，并由此避免在垂直于皮肤的方向上的纵向振动，根据本申请的装置可以抑制以在高深度处以低衰减传递穿透人体的高强度纵波。此外，根据本申请的装置不仅可以在皮肤表面上而且可以在脂肪细胞所在的预定深度处产生横波。
Claims (14)
1.一种用于处理位于患者的皮肤下的脂肪组织的装置，其包括：
容纳超声换能器的主体部，其中，在使用所述装置处理患者时，主体部设置在所述装置离患者的皮肤最远的近端；
设置在所述装置的远端的半球部，其被构造为在使用所述装置处理患者时接触患者的皮肤；以及
设置在主体部和半球部之间的中间部，其中中间部设置成基本上垂直于主体部，使得主体部的主轴线沿基本上平行于第二平面的第一平面设置，并且使得中间部的主轴线沿基本上垂直于第二平面的第三平面设置，其中第二平面对应于使用所述装置处理的患者的皮肤的表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，超声换能器被构造为沿第一平面振动，并由此因设置在中间部内将超声换能器连接至半球部的连接器而引起半球部基本上平行于患者的皮肤振动。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，通过所述装置对患者的皮肤施加横超声波，并因此损伤位于患者的皮肤的真皮下的脂肪细胞。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，连接器包括铝杆。
5.根据权利要求2所述的装置，其中，超声换能器包括压电换能器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置具有基本上L形的结构。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，半球部具有没有任何脊部或起伏部的光滑外表面。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，半球部的半径为20mm。
9.一种用于处理位于患者的皮肤下的脂肪组织的方法，其包括：
将横超声振动从设置在探头近端的超声换能器输出到连接杆的第一端部；
将横超声振动从连接杆的第一端部提供至连接杆的第二端部，该第二端部连接至位于探头远端的半球部；
其中，横超声振动被构造为通过使探头的半球部接触患者的皮肤而被施加到患者的皮肤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，横超声振动在28～60kHz的范围内。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，连接杆为铝杆。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，超声换能器为压电器件。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，横超声波以20％至50％之间的占空比输出。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，施加到患者的皮肤的功率通量在1至7瓦/平方厘米的范围内。
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