CN113260460B - 用于皮肤病学冷冻喷雾装置的自动控制和定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于皮肤冷却处理的改进的系统和方法。皮肤冷却处理系统可以包括机械臂，该机械臂可以具有近端端部和远端端部。该系统可以包括处理器和冷冻喷雾施加器，处理器可以控制机械臂。冷冻喷雾施加器可以被联接至机械臂的远端端部并且可以借助于机械臂而移动，从而将冷冻剂喷雾输送至皮肤组织的区域的进行处理的部分。冷冻喷雾施加器可以包括孔口阵列，冷冻剂可以通过孔口阵列被喷射。

Description

用于皮肤病学冷冻喷雾装置的自动控制和定位系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月21日提交的美国临时申请No.62/784,052的优选权的权益，该申请的全部内容通过参引并入本文。
背景技术
冷冻疗法是冷在医学疗法中的局部使用或普遍使用。冷冻疗法可以包括生物组织的受控冷冻，生物组织、比如皮肤组织的这种受控冷冻可以产生各种效果。某些组织冷冻过程和装置、比如常规的冷冻探针可能致使组织的严重冻结并产生细胞损伤和可见的皮肤损伤。
存在对可以淡化皮肤的外观或以其他方式可控地影响皮肤色素沉着的化妆品的需求。例如，出于美容原因，可能期望淡化皮肤的区域的整体肤色或颜色以改变总体外观。此外，出于美容原因，还可能期望淡化皮肤的特定的色素沉着过度的区域，比如可能由皮肤中的色素的局部量过多而引起的雀斑、“咖啡牛奶”斑、黄褐斑、日光性黑子或黑眼圈。色素沉着过度可能由多种因素比如紫外线照射、衰老、压力、创伤、炎症等引起。这样的因素可能导致由黑色素细胞造成的皮肤中的黑色素的过量生成或黑素原生成，这可能导致形成色素沉着过度的区域。这样的色素沉着过度的区域通常与表皮和/或真皮-表皮交界处内的过量黑色素相关联。然而，色素沉着过度也可能由真皮内沉积的过量黑色素引起。
已经观察到皮肤组织的色素减退为响应于组织的暂时冷却或冷冻的副作用，暂时冷却或冷冻比如可能在常规冷冻手术过程期间发生。皮肤冷却或冷冻之后色素沉着的减少可能由黑色素生成的减少、黑素体生成的减少、黑色素细胞的破坏或者抑制黑素体转移或调节到表皮层的下部区域中的角质形成细胞而引起。所产生的色素减退可能是持久的或永久性的。然而，还已经观察到，这些冷冻过程中的一些冷冻过程可能产生皮肤组织的色素沉着过度(或皮肤变深)的区域。色素沉着的增加或减少的水平可以取决于冷却或冷冻条件的某些方面，这些方面包括冷却处理的温度和组织保持处于冷冻状态的时间的长度。
已经开发了用以改善皮肤冷冻的一致性和整体色素减退的一致性的改进的色素减退处理、装置和系统。例如，已经观察到，在较短的时间范围(例如，30秒至60秒)内进行中等程度的冷冻(例如，-4摄氏度至-30摄氏度)能够产生特殊的皮肤病学效果、比如影响皮肤色素沉着的表达(例如，色素减退)。可以使用包括将冷冻剂喷雾直接施加至患者的皮肤或者将冷却的探针或板施加至患者的皮肤的多种技术来提供冷冻疗法。在下述专利文献中对示例性方法和装置进行了描述：于2009年8月7日提交的且题为“METHOD AND APPARATUSFOR DERMATOLOGICAL HYPOPIGMENTATION(用于皮肤病学色素减退的方法和设备)”的美国专利公开No.2011/0313411；于2012年11月16日提交的且题为“METHOD AND APPARATUS FORCRYOGENIC TREATMENT OF SKIN TISSUE(用于皮肤组织的低温处理的方法和设备)”的美国专利公开No.2014/0303696；于2012年11月16日提交的且题为“METHOD AND APPARATUS FORCRYOGENIC TREATMENT OF SKIN TISSUE(用于皮肤组织的低温处理的方法和设备)”的美国专利公开No.2014/0303697；于2015年2月12日提交的且题为“METHOD AND APPARATUS FORAFFECTING PIGMENTATION OF TISSUE(用于影响组织的色素沉着的方法和设备)”的美国专利公开No.2015/0223975；于2016年9月6日提交的且题为“MEDICAL SYSTEMS,METHODS,ANDDEVICES FOR HYPOPIGMENTATION COOLING TREATMENTS(用于色素减退冷却处理的医疗系统、方法和装置)”的美国专利公开No.2017/0065323，上述专利文献中的每一者的全部内容通过参引并入本文。
在用以影响色素沉着的皮肤或局部病变的处理可以利用冷冻疗法完成的同时，可能期望提供用于冷冻疗法的改进的方法、系统和装置。特别地，用以实现一致且可靠的皮肤冷冻和期望的皮肤处理效果且与冷冻剂输送相关联的改进的设计、控制和参数可能是有益的。因此，期望改进的皮肤病学冷冻喷雾方法、系统和装置。
发明内容
本发明涉及向患者的皮肤输送冷冻剂以用于皮肤处理的改进的系统、装置和方法。更具体地，本发明涉及改进的皮肤病学冷冻喷雾方法、装置和系统，所述改进的皮肤病学冷冻喷雾方法、装置和系统通过在处理期间可靠地冷冻皮肤而提供皮肤处理的一致性，同时限制皮肤冷冻的不利副作用。示例性实施方式包括具有近端端部和远端端部的机械臂以及联接至机械臂的远端端部的冷冻喷雾施加器。机械臂可以是自动操作机械臂和/或遥控机械臂。机械臂可以具有期望数目的运动轴，并且可以是例如六轴机械臂。机械臂可以包括通过接合部联接的多个连杆，这些接合部允许连杆相对运动。机械臂可以包括致动器，致动器可以响应于控制信号，经由对连杆进行联接的接合部中的一些接合部或所有接合部的运动来影响机械臂的连杆中的一些连杆或所有连杆的相对位置，从而改变冷冻喷雾施加器的位置和/或取向。对机械臂的致动器进行控制的控制信号可以由处理器产生，该处理器可以与机械臂的致动器通信地联接。处理器可以产生控制信号以控制冷冻喷雾施加器的取向、将冷冻喷雾施加器与正在被处理的患者的皮肤组织分开的距离、和/或被施加至被处理的患者的皮肤组织的冷却。
冷冻喷雾施加器可以包括孔口阵列，冷冻剂可以通过孔口阵列分配以冷却患者的组织，从而为患者的组织提供处理。冷冻喷雾施加器还可以包括多个传感器，在一些实施方式中，所述多个传感器可以围绕孔口阵列布置。这些传感器可以感测将孔口阵列与被处理的皮肤组织分开的距离和/或冷冻喷雾施加器相对于皮肤组织的取向。这些传感器可以保持将冷冻喷雾施加器与患者的皮肤分开的恒定距离，并且可以将孔口阵列保持在一取向中，使得从孔口阵列喷射的冷冻剂垂直于患者的被处理的皮肤组织喷射。
本公开的一个方面涉及一种对患者的皮肤组织的区域进行冷却的方法。该方法可以包括经由联接至冷冻喷雾施加器的机械臂的运动将冷冻喷雾施加器自动地定位成靠近患者的皮肤组织的待处理的区域。该方法可以包括通过冷冻喷雾施加器的孔口阵列引导冷冻剂喷雾，从而对患者的皮肤组织的区域的一部分进行冷却。该方法可以包括经由机械臂的运动来推进冷冻喷雾施加器，从而改变患者的皮肤组织的区域的由冷冻剂喷雾冷却的部分。该方法可以包括在冷冻喷雾施加器推进时自动地调节冷冻喷雾施加器相对于患者的皮肤组织的区域的该部分的定位。
在一些实施方式中，自动地调节冷冻喷雾施加器相对于患者的皮肤组织的区域的一部分的定位可以包括调节以下各者中的至少一者：冷冻喷雾施加器与患者的皮肤组织的区域的该部分之间的距离；以及冷冻喷雾施加器相对于患者的皮肤组织的区域的一部分的取向。在一些实施方式中，自动地调节冷冻喷雾施加器与皮肤组织的区域的一部分之间的距离可以包括：利用联接至冷冻喷雾施加器的至少一个距离传感器检测冷冻喷雾施加器与皮肤组织的区域的一部分之间的距离。在一些实施方式中，自动地调节冷冻喷雾施加器相对于患者的皮肤组织的区域的一部分的取向可以包括：利用至少一个对准传感器检测冷冻喷雾施加器相对于皮肤组织的区域的一部分的取向。
在一些实施方式中，通过冷冻喷雾施加器的孔口阵列引导冷冻剂喷雾从而对患者的皮肤组织的区域的一部分进行冷却使患者的皮肤组织的区域的一部分变形。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器的取向至少部分地基于患者的皮肤组织的区域的一部分的变形来调节。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器与患者的皮肤组织的区域的一部分之间的距离至少部分地基于患者的皮肤组织的区域的一部分的变形来调节。在一些实施方式中，该方法包括检测皮肤组织的区域的一部分的温度，并且修改以下各者中的至少一者：推进冷冻喷雾施加器；冷冻喷雾施加器与患者的皮肤组织的区域的一部分之间的距离；或冷冻剂输送速率。
在一些实施方式中，红外相机检测皮肤组织的区域的一部分的温度。在一些实施方式中，检测皮肤组织的区域的一部分的温度可以包括：检测皮肤组织的区域的一部分的冷冻；或检测皮肤组织的区域的一部分的冷却速率。在一些实施方式中，修改冷冻喷雾施加器与患者的皮肤组织的区域的一部分之间的距离可以包括：改变冷冻喷雾施加器与患者的皮肤组织的区域的一部分之间的距离，该部分可以包括由冷冻剂喷雾处理的组织；基于改变的距离来确定更新的部分；以及生成更新的处理路径。在一些实施方式中，该方法可以包括根据更新的处理路径推进冷冻喷雾施加器。
在一些实施方式中，修改冷冻剂输送速率可以包括减少冷冻喷雾施加器中的敞开的孔口的数量。在一些实施方式中，修改冷冻剂输送速率可以包括降低冷冻喷雾施加器中的孔口处的冷冻剂压力。
在一些实施方式中，机械臂可以是6轴机械臂。在一些实施方式中，机械臂可以是自动操作臂。在一些实施方式中，机械臂可以是遥控臂。在一些实施方式中，将冷冻喷雾施加器定位成靠近患者的皮肤组织的区域可以包括：使冷冻喷雾施加器在患者的皮肤组织的区域的一部分的上方移动；确定将冷冻喷雾施加器与皮肤组织的一部分分开的初始距离；以及调节初始距离。
本公开的一个方面涉及皮肤冷却处理系统。该系统包括具有近端端部和远端端部的机械臂以及配置成对机械臂进行控制的处理器。该系统可以包括联接至机械臂的远端端部的冷冻喷雾施加器。冷冻喷雾施加器可以包括孔口阵列。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器可以由机械臂移动以将冷冻剂喷雾输送到皮肤组织的区域的进行处理的部分。
在一些实施方式中，机械臂可以是6轴线机械臂。在一些实施方式中，机械臂可以是自动操作臂。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器可以包括至少一个距离传感器，所述至少一个距离传感器可以检测冷冻喷雾施加器与皮肤组织的区域的进行处理的部分之间的距离，冷冻剂喷雾被引导至该部分。在一些实施方式中，所述至少一个距离传感器可以包括围绕孔口阵列布置的两个距离传感器。在一些实施方式中，所述两个距离传感器包括：位于相对于孔口阵列偏移的第一位置处的第一距离传感器，第一距离传感器具有第一取向；以及位于相对于孔口阵列偏移的第二位置处的第二距离传感器，第二距离传感器具有第二取向。在一些实施方式中，第一取向和第二取向中的每一者均指向冷冻喷雾施加器的喷射线。
在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器可以包括至少一个对准传感器，所述至少一个对准传感器可以检测冷冻喷雾施加器相对于皮肤组织的区域的一部分的取向。在一些实施方式中，所述至少一个对准传感器可以包括各自面向共同的方向的三个对准传感器，三个对准传感器围绕冷冻喷雾施加器的孔口阵列径向地布置。
在一些实施方式中，处理器可以控制机械臂的远端端部的运动。在一些实施方式中，处理器可以控制冷冻喷雾施加器的运动以及冷冻喷雾施加器与皮肤组织的区域的一部分之间的距离。在一些实施方式中，处理器可以基于至少一个距离传感器的输出来控制冷冻喷雾施加器与皮肤组织的区域的一部分之间的距离。
在一些实施方式中，处理器可以控制冷冻喷雾施加器相对于皮肤组织的区域的一部分的取向。在一些实施方式中，处理器可以基于至少一个对准传感器的输出来控制冷冻喷雾施加器相对于皮肤组织的区域的一部分的取向。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器还包括配置成对患者的皮肤组织的区域的一部分的温度进行检测的温度检测特征。在一些实施方式中，温度检测特征可以是红外相机。在一些实施方式中，温度检测特征可以检测皮肤组织的区域的一部分的冷冻或者检测皮肤组织的区域的一部分的冷冻速率。
在一些实施方式中，处理器可以经由机械臂的运动来控制推进冷冻喷雾施加器以改变患者的皮肤组织的由冷冻喷雾施加器冷却的区域的一部分、检测皮肤组织的区域的一部分的温度并修改以下各者中的至少一者：推进冷冻喷雾施加器、冷冻喷雾施加器与患者的皮肤组织的区域的一部分之间的距离、或冷冻剂输送速率。在一些实施方式中，修改冷冻喷雾施加器与患者的皮肤组织的区域的一部分之间的距离可以包括改变冷冻喷雾施加器与患者的皮肤组织的区域的一部分之间的距离，该部分包括由冷冻剂喷雾处理的组织；基于改变的距离来确定更新的部分；以及生成更新的处理路径。在一些实施方式中，处理器配置成根据更新的处理路径控制冷冻喷雾施加器的推进。在一些实施方式中，修改冷冻剂输送速率可以包括减少冷冻喷雾施加器中的敞开的孔口的数量。在一些实施方式中，修改冷冻剂输送速率可以包括降低冷冻喷雾施加器中的孔口处的冷冻剂压力。
附图说明
图1是皮肤冷却处理系统的一个实施方式的示意图。
图2是皮肤冷却处理系统的一个实施方式的立体图。
图3是冷冻喷雾施加器的一个实施方式的立体图。
图4是冷冻喷雾施加器的一个实施方式的仰视图。
图5是冷冻喷雾施加器的一个实施方式的侧视图。
图6是冷冻喷雾施加器的一个实施方式的正视图。
图7是图示了用于向皮肤组织提供冷却处理的过程的一个实施方式的流程图。
具体实施方式
基于冷却的处理经常用来解决各种健康和美学问题。这些处理中的一些处理专门被设计成用以使皮肤美白。这种皮肤美白可能局限于小的皮肤区域，或者可能影响大区域的皮肤。待处理的皮肤的区域可能使这种处理困难，因为可能很难实现处理的足够一致性。这些处理可以包括将处理的皮肤冷却至特定温度和/或温度范围，并且在一些情况下可以包括将这些温度和/或温度范围保持预定时间和/或时间范围。在一些情况下，许多处理的有效性取决于将特定的冷却量提供达特定的时间量。此外，获得一致结果的难度随着处理的区域的增大而增大。
本公开涉及改进处理的控制的系统、装置和方法。这种改进的处理的控制可以通过系统和/或通过使用包括冷冻喷雾施加器的系统来实现，冷冻喷雾施加器联接到可以是多轴臂的机械臂的远端端部。冷冻喷雾施加器的位置和/或取向可以通过机械臂的运动和/或通过机械臂的一个或若干个接合部的移动来控制。冷冻喷雾施加器可以包括一个或若干个传感器，所述一个或若干个传感器可以检测例如冷冻喷雾施加器与被处理的皮肤之间的距离、冷冻喷雾施加器相对于被处理的皮肤的取向、和/或被处理的皮肤的冷却或温度或颜色。机械臂可以被控制成使冷冻喷雾施加器扫掠患者的皮肤，以处理期望的皮肤区域。冷冻喷雾施加器的扫掠可以根据从传感器中的一个或若干个传感器接收的信息来控制，信息包括例如皮肤的温度、冷冻喷雾施加器与被处理的皮肤之间的距离、和/或冷冻喷雾施加器相对于皮肤的取向。
现在参照图1，示出了皮肤冷却处理系统100的一个实施方式的示意图。皮肤冷却处理系统100可以包括冷冻喷雾施加器102，冷冻喷雾施加器联接至机械臂104，并且特别地联接至机械臂104的远端端部。冷冻喷雾施加器102可以配置成将冷却剂输送至皮肤的被处理部分。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器102可以配置成朝向被处理的皮肤的一部分输送冷冻剂喷雾和/或将冷冻剂喷雾输送至被处理的皮肤的一部分上。这种冷冻剂喷雾可以通过一个或若干个孔口被输送，这些孔口可以包括一个或若干个喷嘴。在于2018年6月27日提交的并且标题为“Dermatology Cryospray Devices Having Line Array Of Nozzlesand Methods Of Use(具有线性阵列的喷嘴的皮肤病学冷冻喷雾装置和使用方法)”的美国申请No.16/020,852中公开了包括孔口阵列的示例性冷冻喷雾施加器102的实施方式，该申请的全部内容通过参引并入本文。可以在于2018年12月21提交的并且标题为“AUTOMATEDDERMATOLOGICAL CRYOSPRAY TREATMENT PLANNING SYSTEM(自动皮肤病学冷冻喷雾处理计划系统)”的同时提交的美国临时申请No.(未指定)，代理人案卷No.：101537-1110369-001000US中发现机械臂104和冷冻喷雾施加器102的更多细节，该申请的全部内容通过参引并入本文。
机械臂104可以具有任何期望数目的运动轴，并且可以在一些实施方式中为6轴臂。在一些实施方式中，机械臂104可以具有将允许控制沿着一个轴的运动的单个自由度(例如，线性阶段)、允许控制沿着两个轴的运动的两个自由度、三个自由度、四个自由度、五个自由度、六个自由度和/或任何其他数目的自由度。在一些实施方式中，自由度的数目可以基于冷冻喷雾施加器的控制和运动期望的水平来选择。因此，越高的自由度提供了对冷冻喷雾施加器102的位置和/或取向的越多的控制。机械臂104可以是许多当前市售的机械臂中的任何一者。机械臂104可以是自动操作的和/或遥控的。
系统100可以包括控制器106和/或处理器106，控制器106和/或处理器106可以与机械臂104、并且具体地与机械臂104中的一个或若干个致动器通信地联接。在一些实施方式中，控制器106和机械臂104的通信联接可以经由有线或无线连接进行，并且通信联接由闪电107指示。处理器106可以包括微处理器，比如来自或Advanced MicroDevices,/>Ateml、Texas Instrument等的微处理器。
控制器106和/或处理器106可以产生能够控制冷冻喷雾施加器102的运动的控制信号。对冷冻喷雾施加器102的运动的控制可以允许处理器106控制：冷冻喷雾施加器102在患者皮肤上的扫掠；冷冻喷雾施加器102与当前处理的皮肤的一部分之间的距离；和/或冷冻喷雾施加器102相对于当前处理的皮肤的一部分的取向。
在一些实施方式中，控制器106可以接收与期望进行处理的皮肤区域有关的信息和与处理有关的信息。在一些实施方式中，利用该信息，控制器106可以生成处理路径，这些处理路径表征冷冻喷雾施加器102的运动和冷却冷冻喷雾施加器102的输送。在一些实施方式中，控制器106可以在提供处理期间改变这些处理路径。在一些实施方式中，例如，在任何时刻由冷冻喷雾施加器102处理的皮肤部分的尺寸可以基于例如孔口阵列——制冷剂被喷射通过该孔口阵列——中的孔口的数量、被处理的皮肤部分与冷冻喷雾施加器102之间的距离等而变化。在这样的实施方式中，当在任何时刻被处理的皮肤部分的尺寸改变时，控制器106可以生成更新的处理路径以补偿在任何时刻被处理的皮肤部分的尺寸的这种改变。
控制器106可以与用户装置108通信连接。用户装置可以不同于控制器106，或者在一些实施方式中，用户装置108可以包括控制器106。用户装置108可以是配置为向用户提供信息以及接收来自用户的输入的任何装置，用户比如为控制由皮肤冷却处理系统100提供的处理的用户。在一些实施方式中，用户装置108可以包括诸如膝上型计算机、平板电脑、智能手机、监视器、显示器、键盘、小键盘、鼠标等计算装置。在一些实施方式中，控制器106和用户装置108的通信联接可以经由有线或无线连接进行，并且通信联接由闪电110指示。
现在参照图2，示出了皮肤冷却处理系统100的一个实施方式的立体图。该系统包括冷冻喷雾施加器102和机械臂104。如图2所示，机械臂104包括由多个接合部202联接的多个连杆200，这些接合部202允许连杆200相对于彼此的相对运动。机械臂104还可以包括多个致动器，这些致动器可以响应于从控制器106接收的控制信号而经由对连杆200进行联接的接合部202中的一些接合部或所有接合部的运动来影响连杆200中的一些连杆或所有连杆的相对位置，从而影响冷冻喷雾施加器102的位置和/或取向。
机械臂104还可以包括一个或若干个通信特征、比如线缆204。在一些实施方式中，通信特征、比如线缆204可以将机械臂104、并且特别是机械臂104的致动器通信地联接至控制器106。
机械臂104还包括近端端部220和远端端部222。在一些实施方式中，机械臂104的近端端部220可以固定至比如说地板、桌子、手拉车、手推车等物体上。机械臂104的远端端部222可以联接至冷冻喷雾施加器102，并且可以相对于机械臂104的近端端部220移动。在一些实施方式中，处理器106可以被配置成对机械臂104的远端端部222进行控制以及/或者对冷冻喷雾施加器102进行控制。
冷冻喷雾施加器102可以包括多个传感器206，这些传感器可以包括一个或若干个对准传感器208、一个或若干个距离传感器210、和/或一个或若干个温度检测特征212。在一些实施方式中，这些传感器206可以感测与患者214的处理有关的信息，并且特别地与患者皮肤中的一些患者皮肤或所有的患者皮肤的处理有关的信息。在一些实施方式中，传感器206可以感测冷冻喷雾施加器102与当前被处理的皮肤的斑块之间的距离和/或冷冻喷雾施加器102相对于当前被处理的皮肤斑块的对准。尽管下面了讨论对准传感器208和/或距离传感器210的功能，但是应该理解的是，这些功能可以由传感器206执行，传感器206可以包括对准传感器208和距离传感器210中的一者或两者。
现在参照图3，示出了冷冻喷雾施加器102的一个实施方式的立体图，该冷冻喷雾施加器102可以联接至机械臂104的远端端部222。冷冻喷雾施加器102包括喷头300，喷头300包括孔口阵列302，冷冻剂可以通过该孔口阵列302被朝向患者的皮肤喷射和/或喷射至患者的皮肤上，并且特别地朝向当前被处理的患者皮肤的一部分喷射和/或喷射至当前被处理的患者皮肤的一部分上。
在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器102包括多个传感器206，并且具体地包括以下各者中的一者或更多者：一个或若干个对准传感器208；一个或若干个距离传感器210；或者一个或若干个温度检测特征212。在一些实施方式中，一个或若干个温度检测特征212可以被配置为：检测患者皮肤的当前被处理的部分的冷冻；检测患者皮肤的当前被处理的部分的温度；检测患者皮肤的当前被处理的部分的冷冻速率等。在一些实施方式中，温度检测特征可以包括相机，该相机可以是可见光谱相机和/或红外相机301，该红外相机301可以指向患者皮肤的当前被处理的部分，或者换言之，在本文中也被称为“喷射线304”且居中地延伸通过孔口阵列302的轴线304与红外相机301的视场中心的轴线306相交，使得皮肤的当前被处理的部分在红外相机301的视场内。
现在参照图4，示出了冷冻喷雾施加器102的一个实施方式的仰视图。如所示出的，冷冻喷雾施加器102包括喷头300和孔口阵列302。在图4的实施方式中，冷冻喷雾施加器102包括一个或若干个对准传感器208，所述一个或若干个对准传感器208配置成检测冷冻喷雾施加器102的取向，并且特别地检测喷头300和/或孔口阵列302相对于患者皮肤的当前被处理的部分的取向。在一些实施方式中，冷冻剂喷雾可能导致患者皮肤组织的接受处理的部分的变形，并且在一些实施方式中，对准传感器208可以检测该变形和/或可以检测冷冻喷雾施加器102相对于变形的组织的取向。
如在图4的实施方式中观察到的，至少一个对准传感器208包括三个对准传感器208-A、208-B、208-C。这三个对准传感器208-A、208-B、208-C围绕喷头300和/或孔口阵列302布置，并且特别地围绕喷头300和/或孔口阵列302径向地布置。在一些实施方式中，这三个对准传感器208-A、208-B、208-C中的每一者可以面向共同的方向。具体地并且如图5所示的冷冻喷雾施加器102的一个实施方式的侧视图，三个对准传感器208-A、208-B、208-C可以各自面向共同的方向，具体地，第一对准传感器208-A、第二对准传感器208-B和第三对准传感器208-C中的每一者可以面向共同的方向(由箭头502、504指示)。在一些实施方式中，该共同的方向可以平行于其中轴线304居中地延伸通过孔口阵列302的方向。
冷冻喷雾施加器102包括一个或若干个距离传感器210，所述一个或若干距离传感器210可以被配置成检测距冷冻喷雾施加器102的距离，并且特别地检测距喷头300和/或孔口阵列302的距离。在一些实施方式中，所述一个或若干个距离传感器210可以包括两个距离传感器210-A、210-B。距离传感器210-A、210-B可以围绕喷头300和/围绕孔口阵列302布置，并且在一些实施方式中，围绕喷头300和/或围绕孔口阵列302径向地布置。在一些实施方式中，第一距离传感器210-A处于相对于孔口阵列302和/或喷头300在第一方向上偏移第一距离的第一位置，并且第二距离传感器210-B处于相对于孔口阵列302和/或喷头300在第二方向上偏移第二距离的第二位置。在一些实施方式中，第一距离传感器210-A的第一偏移距离可以等于第二距离传感器210-B的第二偏移距离。在一些实施方式中，第一距离传感器210-A、第二距离传感器210-B以及喷头300和/或孔口阵列302可以线性地布置成使得当如图4所示观察时，单轴线400延伸穿过第一距离传感器210-A、第二距离传感器210-B以及喷头300和/或孔口阵列302中的每一者。在第一距离传感器210-A、第二距离传感器210-B以及喷头300和/或孔口阵列302线性地布置的实施方式中，第一方向可以与第二方向相反。
如图6中观察到的，冷冻喷雾施加器102包括第一距离传感器210-A和第二距离传感器210-B。第一距离传感器210-A具有沿着第一距离轴线600的第一取向，并且第二距离传感器210-B具有沿着第二距离轴线602的第二取向。如观察到的，第一距离传感器210-A的第一取向与第二距离传感器210-B的第二取向不同。如进一步观察到的，第一距离传感器210-A的第一取向使第一距离传感器210-A指向冷冻喷雾施加器102的喷射线304，并且第二距离传感器210-B的第二取向使第二距离传感器210-B指向冷冻喷雾施加器102的喷射线304。第一距离传感器210-A和第二距离传感器210-B朝向喷射线304的该指向由第一距离轴线600和第二距离轴线602中的每一者与喷射线304的交点指示。在一些实施方式中，朝向喷射线的该取向可以便于测量从冷冻喷雾施加器102到皮肤的被经由冷冻剂喷雾处理的部分的距离。在一些实施方式中，冷冻剂喷雾可以导致患者皮肤组织的接受处理的部分的变形，并且第一距离传感器210-A和第二距离传感器210-B朝向喷射线304的取向可以便于将该变形的影响包括在冷冻喷雾施加器102与患者皮肤组织的接受处理的部分之间的距离的测量中。
现在参照图7，示出了图示用于向患者的皮肤的区域提供处理的过程700的一个实施方式的流程图。该过程可以使用皮肤冷却处理系统100的全部或部分来执行，并且具体地可以由处理器106来执行。在一些实施方式中，过程700可以提供用于冷却患者的皮肤的作为处理的一部分的区域的方法。
过程700开始于框702处，其中,冷冻喷雾施加器102靠近患者皮肤组织定位，并且具体地，冷冻喷雾施加器102靠近患者皮肤组织的下述区域定位：该区域包含了待处理的患者皮肤组织。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器102的靠近定位可以经由联接至冷冻喷雾施加器102的机械臂104的一个或若干个运动来自动地执行。如本文所使用的，该“区域的一部分”和/或该部分识别皮肤组织的下述子集：该子集当前被处理或者相对于冷冻喷雾施加器102定位成使得在冷冻喷雾施加器102不运动的情况下通过借助于喷头300分配冷冻剂来处理。冷冻喷雾施加器102的定位还可以包括：确定将冷冻喷雾施加器102与患者皮肤组织的区域的一部分分开的初始距离；以及调节将冷冻喷雾施加器102与患者皮肤组织的区域的一部分分开的初始距离。
在框704处，喷射冷冻剂。在一些实施方式中，冷冻剂可以通过冷冻喷雾施加器102的喷头300中的孔口阵列302被喷射。该冷冻剂可以由孔口阵列302中的孔口引导，以朝向患者皮肤组织的区域的待处理的部分喷射。冷冻剂可以被喷射和/或引导以冷却患者皮肤组织的区域的下述部分：该部分为患者皮肤组织的处理区域的一部分和/或者为患者皮肤组织的处理区域部分的一部分。冷冻剂可以借助于由处理器102产生的一个或若干个控制信号而通过流体地联接至喷头300的孔口阵列302的一个或若干个阀的开口被喷射。
在一些实施方式中，冷冻剂可以以足够的力喷射，以使患者皮肤组织的区域的一部分变形。在一些实施方式中，例如，冷冻剂喷雾可以冲击患者皮肤组织的区域的一部分，并且可以使患者皮肤组织的区域的一部分变形，并且更具体地可以将患者皮肤组织的区域的一部分压下。变形可以在患者之间、以及在假定患者上的处理区域之间、或者甚至在假定的处理区域上而不同，并且可以例如基于患者皮肤的绷紧、患者的身体成分等而不同。在一些实施方式中，并且为了补偿患者皮肤的变形，冷冻剂喷射的引导可以包括测量冷冻喷雾施加器102与患者皮肤组织的区域的一部分之间的距离以及将该距离调节为期望值和/或调节到期望的距离范围内。
在框706处，检测皮肤温度。在一些实施方式中，检测到的皮肤温度可以是患者的皮肤组织的区域的一部分的温度。该皮肤温度可以由冷冻喷雾施加器102的一个或若干温度检测特征212检测，该特征212可以包括例如红外相机。在一些实施方式中，感测到和/或测量到的温度可以是患者的皮肤组织的区域的一部分的温度和/或可以是与温度有关的属性。该属性可以包括例如：冷却速率；或冷冻状态——皮肤的区域的一部分是否接受处理。在一些实施方式中，例如，检测皮肤组织的区域的一部分的温度包括：检测皮肤组织的区域的一部分的冷冻；或者检测患者的皮肤组织的区域的一部分的冷却速率。在一些实施方式中，皮肤温度可以由特征212检测，并且特别地由红外相机301检测。替代性地，可以使用颜色或颜色变化来确定皮肤的冷冻状态。在一些实施方式中，该颜色和/或颜色变化以及所确定的冷冻状态可以被用于做出一个或若干个处理决定。
在检测到温度之后，过程700进行到决定状态708，其中，确定是否达到温度阈值。在一些实施方式中，该阈值可以从与处理器106相关联的存储器中检索。该阈值可以基于一个或更多个患者属性和/或基于所提供的处理而变化。在一些实施方式中，例如，当正在执行一些处理时，温度阈值可以较低(例如，识别较低的温度)，并且在一些实施方式中，当正在执行其他处理时，温度阈值可以较高(例如，识别较高的温度)。在执行皮肤美白的一些实施方式中，可以选择温度阈值以实现被处理的皮肤的色素沉着的期望减少。
可以将检测到的皮肤温度与阈值进行比较。该比较可以由过程106执行。如果确定尚未达到阈值，则过程700可以返回到框704并如上所述进行。如果确定已经达到阈值，则过程700可以进行到框710，在框710中，冷冻喷雾施加器102被推进。在一些实施方式中，可以通过机械臂中的全部机械臂或部分机械臂的运动、并且特别地通过将从处理器106产生的一个或若干个控制信号发送至机械臂来推进冷冻喷雾施加器102，这些控制信号引导机械臂104运动以推进冷冻喷雾施加器102。因此，在一些实施方式中，处理器可以被配置成经由机械臂104的运动来控制冷冻喷雾施加器102的推进，以改变皮肤的当前由冷冻剂喷雾处理的部分。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器102的推进包括冷冻喷雾施加器102的平行于患者皮肤的被处理的表面的扫掠运动。冷冻喷雾施加器102的推进可以改变患者的皮肤组织的区域的由冷冻剂喷雾冷却的和/或被处理的部分。
在框712处，接收传感器数据。在一些实施方式中，可以从多个传感器206中的一些传感器或所有传感器接收传感器数据，这些传感器可以包括一个或若干个对准传感器208、一个或若干个距离传感器210，和/或一个或若干个温度检测特征212。传感器数据可以由处理器106接收。在框714处，确定冷冻喷雾施加器102与/或患者皮肤的被处理的部分之间的距离和/或确定冷冻喷雾施加器102相对于患者皮肤的被处理的部分的对准。在一些实施方式中，距离可以由处理器106基于从一个或若干个距离传感器210接收的数据来确定，和/或在一些实施方式中，对准可以由处理器106基于从一个或若干个对准传感器208接收的数据来确定。
在框716处，确定皮肤温度和/或皮肤状态。在一些实施方式中，该皮肤温度和/或皮肤状态可以是被处理的皮肤的测量温度、皮肤的颜色或颜色变化、指示被处理的皮肤的冷却和/或冷却速率的值、指示处理的皮肤的冷冻状态的测量值、比如说指示被处理的皮肤的冷冻的开始的一个或若干个值、指示被处理的皮肤的冷冻速率的一个或若干个值等。在一些实施方式中，皮肤温度和/或皮肤状态可以由过程106基于从一个或若干个温度检测特征212接收的信息、并且具体地基于从红外相机接收的信息来确定。
在框718处，对下述各者中的一者或若干者进行修改：喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离；喷雾施加器102相对于皮肤的当前被处理的部分的对准；和/或由喷雾施加器102施加到皮肤的当前被处理的部分的冷却。在一些实施方式中，该修改借助于由处理器106生成的控制信号引导，控制信号导致机械臂104中的全部机械臂或部分机械臂的运动。因此，在一些实施方式中，处理器106可以被配置成对以下各项进行控制：基于至少一个距离传感器210的输出对冷冻喷雾施加器与皮肤的当前被处理的部分之间的距离进行控制；基于至少一个对准传感器208的输出对冷冻喷雾施加器相对于皮肤的当前被处理的部分的对准进行控制和/或取向进行控制；以及/或者对皮肤的当前被处理的部分的冷却进行控制。在一些实施方式中，可以基于框714和框716的确定来修改以下各者中的一者或若干者：喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离；喷雾施加器102相对于皮肤的当前被处理的部分的对准；以及/或者由喷雾施加器102施加到皮肤的当前被处理的部分的冷却。
在一些实施方式中，修改以下各者中的至少一者可以包括自动调节冷冻喷雾施加器相对于患者的皮肤组织的当前被处理的部分的定位：喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离；喷雾施加器102相对于皮肤的当前被处理的部分的对准和/或取向；以及/或者由喷雾施加器102施加到皮肤的当前被处理的部分的冷却。在一些实施方式中，定位的这种自动调节可以在冷冻喷雾施加器推进时发生。
在一些实施方式中，自动调节冷冻喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离可以包括接收来自传感器206中的至少一个传感器206、并且具体地来自至少一个距离传感器210的传感器数据，基于接收到的传感器数据来确定冷冻喷雾施加器102与皮肤的被处理的部分之间的距离，以及生成控制信号以控制机械臂104，从而实现冷冻喷雾施加器102与皮肤的被处理的部分之间的期望距离。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离可以至少部分地基于皮肤的当前被处理的部分的变形来调节。
在一些实施方式中，自动调节冷冻喷雾施加器102相对于皮肤的当前被处理的部分的对准和/或取向可以包括例如，接收来自传感器206中的至少一个传感器206、并且具体地来自对准传感器208中至少一个对准传感器208的表征冷冻喷雾施加器102相对于皮肤的当前被处理的部分的检测的取向和/或对准的传感器数据，利用处理器106来确定冷冻喷雾施加器102相对于皮肤的当前被处理的部分的对准和/或取向，以及生成控制信号以控制机械臂104，从而实现冷冻喷雾施加器102相对于皮肤的被处理的部分的期望的对准和/或取向。在一些实施方式中，冷冻喷雾施加器102相对于皮肤的当前被处理的部分的对准和/或取向可以至少部分地基于皮肤的当前被处理的部分的变形来调节。
在一些实施方式中，修改皮肤的当前被处理的部分的冷却可以包括以下各者中的至少一者：修改冷冻喷雾施加器102的推进；修改冷冻喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离；以及/或者修改冷冻剂输送的速率，例如在一段时间内喷射在当前处理的皮肤上和/或朝向当前处理的皮肤喷射的冷冻剂的量。在一些实施方式中，修改冷冻喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离可以包括：通过将冷冻喷雾施加器移动到更靠近皮肤的当前被处理的部分或更远离皮肤的当前被处理的部分来改变冷冻喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离。
在一些实施方式中，修改冷却可以包括修改冷冻喷雾施加器102的推进。在一些实施方式中，例如，如果需要减少冷却，则处理器106可以增加冷冻喷雾施加器102的推进的速率，使得当冷冻喷雾施加器102前进穿过皮肤组织时，施加到皮肤组织的冷却较少。在一些实施方式中，修改冷却可以包括修改冷冻剂输送速率。在一些实施方式中，可以通过一个或若干个阀来修改冷冻剂输送速率，一个或若干个阀可以降低或增大孔口阵列302处的冷冻剂的压力。在一些实施方式中，可以通过增加或减少孔口阵列302中的敞开的孔口的数量来修改制冷剂输送速率。在一些实施方式中，当需要增加冷却时，可以增加孔口的数量，而当需要减少冷却时，可以减少孔口的数量。
在修改距离、对准和/或冷却之后，过程700进行到决定状态720，其中，确定皮肤的当前被处理的部分的尺寸是否改变。在一些实施方式中，随着喷雾行进远离喷头300的孔口阵列302，冷冻剂喷雾可以膨胀。因此，如果冷冻喷雾施加器102移动成更靠近皮肤的当前被处理的部分，则相比于冷冻喷雾施加器102移动之前，冷冻剂喷雾将影响更小量的组织，并且类似地，如果冷冻喷雾施加器102移动远离皮肤的当前被处理的部分，则相比于冷冻喷雾施加器102移动之前，冷冻剂喷射将影响更大量的组织。在一些实施方式中，处理器106可以基于步骤718的动作来确定皮肤的当前被处理的部分的尺寸是否改变。在一些实施方式中，这可以包括确定冷冻喷雾施加器102之间的距离，并且因此确定皮肤的当前被处理的部分的尺寸是否改变。如果确定皮肤的当前被处理的部分的尺寸没有改变，并且因此如果确定冷冻喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离没有改变，则过程700可以返回到框710，并且可以如上所述进行。
如果确定皮肤的当前被处理的部分的尺寸已经改变，并且因此如果确定冷冻喷雾施加器102与皮肤的当前被处理的部分之间的距离已经改变，则过程700可以进行到框722，其中，处理器106可以更新用于推进冷冻喷雾施加器102的处理路径，以补偿皮肤的当前被处理的部分的尺寸的这种改变。在一些实施方式中，更新处理路径和/或生成更新的处理路径可以包括确定皮肤的当前被处理的部分的更新的尺寸，以及基于皮肤的当前被处理的部分的更新的尺寸来生成更新的处理路径。在一些实施方式中，处理路径可以识别冷冻喷雾施加器102的移动以提供所需的处理。在被处理的皮肤的部分的尺寸减小的实施方式中，更新的处理路径可以比以前更靠近在一起，并且在被处理的皮肤的部分的尺寸增大的实施方式中，更新的处理路径可以比以前分开得更远。在已经更新处理路径之后，过程700返回到框710，并如上所述进行。在一些实施方式中，并且在框710处，冷冻喷雾施加器102根据更新的处理路径推进。
本文中对本发明的主题进行了具体描述，但是要求保护的主题可以以其他方式实施、可以包括不同的元件或步骤并且可以与其他现有的或未来的技术结合使用。
除非明确描述了个别步骤的顺序或元件的布置，否则本描述不应当被解释为暗示各个步骤或元件之中或之间的任何特定顺序或布置。附图中所描绘的或以上所描述的部件的不同布置以及未示出或未描述的部件和步骤是可能的。类似地，一些特征和子组合是有用的，并且可以在不参照其他特征和子组合的情况下使用。已经出于说明性而非限制性的目的描述了本发明的实施方式，并且替代性实施方式对于本专利的读者将变得显而易见。因此，本发明不限于以上所描述的或在附图中所描绘的实施方式，并且可以在不背离所附权利要求的范围的情况下做出各种实施方式和改型。

Claims (22)

1.一种皮肤冷却处理系统，包括：
机械臂，所述机械臂具有近端端部和远端端部；
处理器，所述处理器配置成控制所述机械臂；以及
冷冻喷雾施加器，所述冷冻喷雾施加器联接至所述机械臂的所述远端端部，所述冷冻喷雾施加器包括孔口阵列，所述冷冻喷雾施加器能够借助于所述机械臂而以扫掠方式移动，从而在移动所述冷冻喷雾施加器时输送冷冻剂喷射线以形成患者的皮肤组织的区域的进行处理的连续部分，其中，所述处理器被构造成基于由于冷冻剂在所述皮肤组织的所述区域的所述部分上的冲击而形成的所述皮肤组织的所述区域的所述部分的凹部来调节以下各者中的至少一者：所述冷冻喷雾施加器的取向；或者所述冷冻喷雾施加器与所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分之间的距离。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机械臂包括6轴机械臂。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的系统，其中，所述机械臂包括自动操作臂。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，所述冷冻喷雾施加器包括至少一个距离传感器，所述至少一个距离传感器配置成检测所述冷冻喷雾施加器与所述患者的皮肤组织的所述区域的进行处理的所述部分之间的距离，所述冷冻剂喷射线被引导至所述部分。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个距离传感器包括围绕所述孔口阵列布置的两个距离传感器。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述两个距离传感器包括：位于相对于所述孔口阵列偏移的第一位置处的第一距离传感器，所述第一距离传感器具有第一取向；以及位于相对于所述孔口阵列偏移的第二位置处的第二距离传感器，所述第二距离传感器具有第二取向。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一取向和所述第二取向中的每一者均指向所述冷冻喷雾施加器的所述喷射线。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其中，所述冷冻喷雾施加器包括至少一个对准传感器，所述至少一个对准传感器配置成检测所述冷冻喷雾施加器相对于所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分的取向。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述至少一个对准传感器包括各自面向共同的方向的三个对准传感器，所述三个对准传感器围绕所述冷冻喷雾施加器的所述孔口阵列径向地布置。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，所述处理器配置成控制所述机械臂的所述远端端部的运动。
11.根据权利要求4至7中的任一项所述的系统，其中，所述处理器配置成控制所述冷冻喷雾施加器的运动以及所述冷冻喷雾施加器与所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分之间的距离。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器配置成基于所述至少一个距离传感器的输出来控制所述冷冻喷雾施加器与所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分之间的距离。
13.根据权利要求8或9中的任一项所述的系统，其中，所述处理器配置成控制所述冷冻喷雾施加器相对于所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分的取向。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述处理器配置成基于所述至少一个对准传感器的输出来控制所述冷冻喷雾施加器相对于所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分的取向。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的系统，其中，所述冷冻喷雾施加器还包括温度检测特征，所述温度检测特征配置成检测所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分的温度。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述温度检测特征包括红外相机。
17.根据权利要求15或16中的任一项所述的系统，其中，所述温度检测特征配置成：检测所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分的冷冻；或者检测所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分的冷却速率。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的系统，其中，所述处理器配置成：经由所述机械臂的运动来控制推进所述冷冻喷雾施加器，从而改变所述患者的皮肤组织的所述区域的由所述冷冻剂喷射线冷却的所述部分；检测所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分的温度；以及修改以下各者中的至少一者：推进所述冷冻喷雾施加器；所述冷冻喷雾施加器与所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分之间的距离；或冷冻剂输送速率。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，修改所述冷冻喷雾施加器与所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分之间的距离包括：改变所述冷冻喷雾施加器与所述患者的皮肤组织的所述区域的所述部分之间的距离；以及基于改变的距离来确定所述患者的皮肤组织的所述区域的更新部分；以及生成更新的处理路径。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述处理器配置成根据所述更新的处理路径来控制所述冷冻喷雾施加器的推进。
21.根据权利要求18至20中的任一项所述的系统，其中，修改所述冷冻剂输送速率包括减少所述冷冻喷雾施加器中的敞开的孔口的数量。
22.根据权利要求18至21中的任一项所述的系统，其中，修改所述冷冻剂输送速率包括降低所述冷冻喷雾施加器中的所述孔口处的冷冻剂压力。
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