技术领域
[0001] 本
发明的方法和装置涉及皮肤治疗和个人美容方法的领域并且特别涉及安全的皮肤治疗方法。
[0002] 发明背景
[0003] 外在形象实际上对每个人都是重要的。近年来，也已经开发了用于不同美容治疗的方法和装置以改善外在形象。在这些治疗中有：除毛、治疗血管性损害、减除皱纹、破坏胶原、缩减围度、皮肤再年轻化和其他。在这些治疗中，将一
块待治疗的皮肤加热至足够高的
温度从而实施治疗并产生其中一种想要的治疗效果。治疗温度一般在38-60摄氏度范围内。
[0004] 用于加热皮肤的表皮层和真皮层的一种方法是脉冲或连续射频(RF)
能量。在该方法中，将
电极施加至皮肤并且跨所述电极以连续或脉冲模式施加RF
电压。选择电压的特性以在待治疗的皮肤中产生RF诱导的
电流。电流加热该皮肤至要求的温度并引起想要的效果，从而开展一或多种上文所列的治疗。
[0005] 用于加热皮肤表皮层和真皮层的另一种方法是通过光学
辐射、一般通过红外(IR)辐射照射待治疗的皮肤部分。在该方法中，皮肤部分由连续或脉冲模式下的光辐射照射。设置辐射的功率以产生想要的皮肤效果。IR辐射加热该皮肤至要求的温度并引起一或多种想要的效果。
[0006] 用于加热皮肤的表皮层和真皮层的额外方法是施加超声能量至皮肤。在该方法中，超
声换能器与皮肤耦合(couple)并且将超声能量施加至换能器之间的皮肤。选择超声能量的特性以加热靶区域(target volume)的皮肤(通常是电极之间的区域)至想要的温度，引起一种或多种想要的治疗效果，其可以是除毛、破坏胶原、缩减围度、皮肤再年轻化和其他。
[0007] 存在同时施加一种或多种皮肤加热技术的组合至皮肤的方法。因为全部所述方法均改变皮肤温度，温度监测被频繁地用来控制治疗。为了连续监测皮肤温度，可以将合适的
传感器如
热电偶或热敏
电阻内置入施加能量至皮肤的电极或换能器。即便采用温度监测，仍存在某些潜在的皮肤损伤
风险，因为传感器响应时间取决于皮肤至传感器和传感器内部的导热率，并且可能太长，甚至在传感器降低或切断皮肤加热电源之前有损于皮肤。某种程度上，可以通过降低运行光辐射源、RF能量源和超声能量源的切断温度限值来避免这种风险。然而，这将限制传送至皮肤的RF能量和治疗效
力。在一些情况下，例如，当施加器(applicator)静止时，皮肤(和电极)的温度可能快速提高到足以造成皮肤损伤。
[0008] 送递能量至皮肤的装置如电极、换能器和相似装置通常
包装在能够被有效握持并跨皮肤移动的便利壳体(施加器)中。使用者必须调节施加器的运动速度至能获得给定的恒定皮肤加
热能量供应，从而能够进行最适或恰当的皮肤治疗。然而目前，使用者没有关于所选择的施加器速度是否恰当的提示。
[0009] 需要提供尽可能早地向使用者提醒或预示不合需要的皮肤温度变化或电极温度变化的方法。还需要允许使用者在恒定的皮肤加热能量供应下调节施加器运动速度，从而能够进行最适或恰当的皮肤治疗。对于快速发展中的能够安全使用的个人皮肤治疗装置领域，这尤其重要，因为此类装置的普通使用者可能没有经验。
[0010] 发明简述
[0011] 将加热能量施加至待治疗的皮肤部分并且将施加器从皮肤的一个部分移动至另一个部分时，存在皮肤温度增
加速率或变化速率的差异，这取决于移动施加器的速度。当施加器移动得太快时，皮肤温度增加速率显著地低于“恰当的”施加器运动速度期间的温度增加速率。高的温度变化速率表明施加器是静止的，这是可以导致烧伤、
水泡和其他皮肤损伤的情况。因此可以通过控制皮肤温度变化速率实现恰当的施加器移动速度。
[0013] 在
说明书的最后具体指出并且明确地要求保护本发明的装置和方法。然而，就组织结构和操作方法而言，最好可以在阅读附图时通过参考以下详述理解所述装置和方法。在所述附图中相似的附图标记指遍及不同视图的相同部分。附图不必是按比例的，而是重点在于说明本方法的原理。
[0014] 图1是用于个人皮肤治疗的装置的示例性实施方案的图示说明。
[0015] 图2A和图2B是本发明施加器的第一示例性实施方案的前视图和侧视图的图示说明，其中所述的施加器设置成施加RF能量至皮肤的部分。
[0016] 图3是皮肤(和RF电极)温度对施加器移动速度的依赖性的图示说明。
[0017] 图4A和图4B是电极与皮肤的部分完全和不充分
接触的图示说明。
[0018] 图5是皮肤阻抗
对电极-皮肤接触
质量的依赖性的示例性图示说明。
[0019] 图6A-6E是本发明施加器的电极的一些示例性构造的图示说明。
[0020] 图7是本发明施加器的第二示例性实施方案的图示说明，所述的施加器包括设置成测量施加至皮肤部分的RF能量水平的皮肤温度
探头。
[0021] 图8是本发明施加器的第三示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加RF能量和光辐射至皮肤的部分。
[0022] 图9是本发明施加器的第四示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加超声能量至皮肤的部分。
[0023] 图10是本发明施加器的第五示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加超声能量和光辐射至皮肤的部分。
[0024] 图11是本发明施加器的第六示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加RF能量、超声能量和光辐射至皮肤的部分。
[0025] 图12是本发明施加器的第七示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加RF能量、超声能量和光辐射至形成突出物的皮肤部分。
[0026] 示例性实施方案详述
[0027] 在以下详述中，参考了形成该详述一部分的附图。这通过对其中可以实施所述装置和方法的不同实施方案的说明来显示。因为本发明装置的实施方案的部件可以有几个不同方向，故方向性术语用于说明的目的而决不是限制性的。应当理解可以使用其他实施方案，并且可以做出结构的或合逻辑的改变而不脱离本发明方法和装置的范围。因此，以下详述不采取限制性意义，并且本发明装置和方法的范围由所附带的
权利要求书限定。
[0028] 如本文中所用，术语“皮肤治疗”包括多个皮肤层(如
角质层、真皮、表皮)的治疗、皮肤再年轻化方法、除去皱纹和如除毛和缩减或破坏胶原的方法。
[0029] 术语“皮肤表面”涉及最外皮肤层，它可以是角质层、表皮或真皮。
[0030] 如本文中所用，术语“温度变化速率”意指以每时间单位的温度单位而测量的皮肤温度变化或电极温度变化。
[0031] 术语“皮肤加热能量”包括能够加热皮肤的RF能量、超声能量、光辐射和任何其他形式的能量。
[0032] 参考图1，该图是用于安全皮肤治疗的装置的第一示例性实施方案的示图说明。装置100包括有效沿对象皮肤(未显示)滑动的施加器104、控制装置100运行的控制单元108和在施加器104与控制单元108之间起连接作用的带状物(harness)112。带状物112能使施加器104与控制单元108之间建立电学、
流体和其他类型的连通。
[0033] 控制单元108可以包括皮肤加热能量源116，其可以是如下能量源，如RF能量发生器、光辐射源或超声能量源。控制单元108可以包括控制
电子器件，所述控制电子器件可以由印刷
电路板120(由恰当元件组装的)实现。
电路板120可以连同控制单元108一起位于共同的包装物124中。电路板120可以包括反馈回路128(设置成在运行期间监测通过皮肤耦合施加的皮肤加热能量的质量)和反馈回路132(用于监测治疗的皮肤部分的温度并从中导出温度变化速率)。装置100可以从规范供
电网插座或从充电式或常规
电池接受供电。
[0034] 施加器104可以包括一个或多个RF能量供应电极140、皮肤治疗
进程视觉指示器144和皮肤治疗进程听觉指示器168。所述指示器可以设置成向使用者告知或预示RF能量与皮肤相互作用的状态，并且在不合需要的施加器移动速度或RF能量变动出现时提醒该使用者。例如，如果施加器移动速度慢于想要的或恰当的移动速度，则治疗进程听觉指示器将通过听觉
信号提醒或预示使用者。视觉状态指示器可以有效地用信号提示或提醒使用者施加器移动速度高于期望移动速度。治疗进程听觉和视觉指示器运行的任何其他组合是可能的。
[0035] 图2A和图2B是本发明施加器的第二示例性实施方案的前视图和侧视图的示图说明。施加器200包括便于握持的壳体204，其包括一个或多个的电极208，其有效施加安全水平皮肤加热能量至对象皮肤212。皮肤加热能量在该具体实例中是RF能量。温度传感器例如
热敏电阻或热电偶214内置于一个或多个电极208并且将电极温度读数有效提供至运行RF能量-设置控制电路的反馈回路132，所述的RF能量-设置控制电路可以由印刷电路板222实现。
[0036] 已经实验发现，位于RF电极和以恒定皮肤加热能量水平与皮肤接触的电极之间的皮肤部分的温度变化取决于施加器移动速度。图3示意地说明皮肤温度和RF电极温度对施加器移动速度的依赖性。曲线300说明静止施加器的温度变化速率。曲线304和曲线312说明作为施加器移动速度函数的温度变化速率。施加器移动速度分别是5cm/秒和10cm/秒(所述曲线对具有负温度系数的热敏电阻给出)。除热敏电阻之外，也可以使用温度探测器如热电偶、电阻式温度探测器(RTD)及非接触式光学探测器如
高温计和相似探测器。选择热敏电阻，因为它拥有限定温度范围内更高的
精度和更快的响应时间。
[0037] 再次参考图1、图2A和图2B，控制电路222包括机构132，其设置成基于温度传感器214读数而产生温度变化速率。温度变化速率可以以度(摄氏度或任何其他温度单位)每时间单位测量。另外，可以存在包括热敏电阻214的定制集成电路和将温度转换成温度变化速率的机构。温度测量结果可以使用数字电路或模拟转换电路转换成温度变化速率。
[0038] 热从皮肤传递至电极，因此由温度传感器测量的温度很大程度上取决于电极与皮肤之间接触的质量。接触质量的差异可能造成温度测量结果的巨大易变性。如图4A中所示，电极208与对象皮肤212之间的牢靠接触支持温度传感器对皮肤温度变动的短响应时间，而在如图4B中所示的不良接触下，温度传感器的响应时间可以长得多。为了改善RF电极与皮肤的接触，施加耦合凝胶至皮肤212，从而在某种程度改善
传热和RF能量耦合。然而，凝胶没有彻底解决问题或补偿不良或不恰当的电极-皮肤接触。
[0039] 与皮肤耦合的RF能量诱导加热皮肤的电流。该电流取决于皮肤阻抗，皮肤阻抗是电极与皮肤接触的质量的函数。图5是皮肤阻抗对电极与皮肤接触质量的依赖性的示例性图示说明。由传感器测量的温度取决于电极与皮肤之间的实际热交换速率并取决于电极与皮肤之间接触的质量。正如相同受让人的美国
专利号6889090中所公开的那样，可以通过监测电极208之间的皮肤阻抗在治疗期间检测电极208与皮肤212(图2A和2B)之间的恰当接触。阻抗测量结果是接触质量的优异指示物。电极208与皮肤212(图2A和2B)之间低阻抗意味该电极与皮肤之间存在牢靠接触并且因此温度传感器可以足够迅速地
跟踪皮肤温度的变化。也可以使用其他已知的阻抗监测方法。
[0040] 通常，可以通过温度传感器的加热(或温度变化)速率测量热接触的质量，但是该测量结果不会提供加热速率是否确实迅速或缓慢的指示，因为该测量结果可以受牢固或不良电极-皮肤接触影响。阻抗测量结果与温度传感器测量结果无关。连续的阻抗监测提供电极-皮肤接触质量并且使得电极-皮肤热接触对温度变化速率测量结果的影响被消除。
[0041] 因此，控制电路222包括机构128(图2B)，其设置成通过
测量电极140(图1)或208(图2A和2B)之间的电流来连续监测皮肤阻抗。连续监测与皮肤接触的质量消除了电极-皮肤接触对温度变动速率的影响，从而使得温度变动速率成为皮肤-RF能量相互作用和治疗状态的客观指示物。
[0042] 图6A、6B、6C、6D和6E是本发明施加器的RF电极的示例性布局的图示说明。电极604可以是卵圆、矩形或其他形状的伸长体。在一个实施方案(图6A)中，电极604是实心的电流导体。在另一个实施方案(图6B)中，电极616可以是柔性的电流导体。柔性电极能够针对所治疗对象皮肤的局部解剖学调整其形状(如假想线620所示)，从而能够更好地与皮肤接触。仍在又一个实施方案中，电极604可以是空心电极。(空心电极通常具有小于可比尺寸实心电极的热质(thermal mass)。)图6C显示含有三个相同形状的电极628的施加器624。图6D显示含有多个相同形状的电极632的施加器636。对于具体的应用，视情况而定，电极可以是圆形、椭圆形、卵圆形、矩形或其他弯曲的形状。优化电极的几何形状以加热电极之间区域内的皮肤。
[0043] RF电极一般由以优良导热率为特征的
铜或
镀镍
铝或其他金属制成。电极具有圆形边缘以避免电极边缘附近皮肤表面上的热点。圆形的电极边缘也能够使施加器104(图1)或204(图2)跨皮肤表面平滑移动。图6A至图6D说明双极电极系统。图6E说明单极电极系统640。每个所述电极可以含有设置成在运行期间测量电极温度的温度传感器644。
温度传感器644可以位于电极内部或与其表面之一形成连续平面。例如，在图6B中，表面
648形成与皮肤的直接接触，从而能够进行直接皮肤温度测量。
[0044] 实心金属电极604可以具有相对大的热质并且需要时间直至建立温度传感器644的正确读数为止。图7是本发明施加器的另一个示例性实施方案的图示说明。温度传感器644可以位于具有小热质(与电极相比)的
弹簧加载探头704中并适应于跨对象皮肤212的滑动移动。根据治疗的皮肤部分的尺寸，可以存在一个或多个探头704，每个探头704包含温度传感器644。温度传感器读数的处理与上文所述的处理方式相似并且用于限定皮肤温度变化速率或预示和告知使用者极端温度值。使用众多探头704(每个探头704包含温度传感器644)使得能够进行更精确的温度测量，以及能够进行温度变化速率评估和进行所治疗皮肤部分的均一热曲线作图。
[0045] 施加器700的电极704可以用足够用于RF能量施加的薄金属层涂敷，其中电极本身可以由塑料或
复合材料制成。塑料和复合材料是不良热导体和位于此类电极内的温度传感器将不能够进行RF能量校正所要求的足够快速的温度读取并且可能不提供正确的读数。添加位于弹簧加载探头712中的温度传感器允许快速温度监测，即使是采用塑料电极。这简化了电极构造，并使得能够在需要治疗下一个对象的情况下拆下电极704和能够改变电极形状以适应于不同的皮肤治疗。在替代性实施方案中，温度传感器可以是光学非接触式传感器如高温计。
[0046] 在施加RF能量之前施加耦合凝胶至皮肤，从而在某种程度上改善传热和RF能量耦合，是一项已建立的惯例。因此，施加器700可以包括与凝胶分配器152(图1和图2)相似或不同的任选凝胶分配器752。凝胶分配器752可以手工或自动操作。一般将选择具有高于皮肤的电阻的凝胶。在一些实施方案中，凝胶贮器可以位于控制单元108(图1)内部并在
泵(未显示)辅助下供给待治疗的皮肤。
[0047] 图8是本发明施加器的额外示例性实施方案的图示说明。施加器800包括位于电极808之间并设置成至少照射位于电极808之间皮肤部分的光辐射源804。光辐射源可以是由
白炽灯、经优化或添加用于发射红光及红外辐射的灯、引导辐射至皮肤的
反射器820、LED和激光
二极管组成的组中的一种。由灯发射的光辐射的波谱可以在400至2400nm范围内并且发射的光学能量可以在100mW至20W范围内。为了将想要的辐射
波长传输至皮肤，可以选择光学滤光片812来传输红光和红外光辐射。滤光片812可以置于皮肤和灯之间并且可以充当一个或多个电极808的安装
基座。反射器820收集和引导由灯804发射的辐射至待治疗的皮肤部分。当使用LED作为辐射发射源时，可以选择它们的波长，从而提供想要的治疗，无需专用滤光片。也可以使用具有多波长发射体的单LED。
[0048] 光辐射源804的运行增强了由RF能量诱导的电流所引起的期望皮肤效果。上文所述的全部电极结构物、视觉信号指示器和听觉信号指示器已根据需要变通而适用于施加器800的各自元件。温度传感器828可以位于一个或多个电极808中，或者可以添加并安置与探头708(图7A)相似的探头(未显示)，从而不遮蔽光辐射。与凝胶分配器152(图1和图2)相似的手工或自动操作的凝胶分配器830可以是施加器800的部分。
[0049] 图9是本发明施加器的第四示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加超声能量至形成突出物的皮肤部分。超声能量是另一类型的皮肤加热能量。在施加器900帮助下施加超声能量至对象的皮肤，所述的施加器900可以包括常规超声换能器904和一个或多个布置成提供所治疗皮肤部分912的温度的
温度探头908。换能器904可以是弯曲或扁平形状并设置成在皮肤上便利地移动。线916示意性地显示被超声能量/波加热的皮肤区域912。
[0050] 图10是本发明施加器的第五示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加超声能量和光辐射至皮肤的部分。在施加器1000帮助下施加超声能量至对象的皮肤，所述的施加器1000可以包括
相控阵超声换能器1004、一个或多个布置成提供所治疗皮肤部分1012的温度的温度探头1008和一个或多个光辐射源1016。形成换能器1004的独立元件1020可以按想要的顺序排列并且发射超声能量1024以加热期望深度的皮肤部分1028。光辐射源1016可以设置成照射由
超声治疗的相同皮肤部分1012，从而加速产生想要的皮肤效果。
[0051] 图11是本发明施加器的第六示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加RF能量、超声能量和光辐射至皮肤的部分。图11是设置成应用于皮肤1112部分的施加器1100的顶视图。施加器1100可以包括一个或多个设置成使超声能量耦合于皮肤1112的
超声波换能器1120、一个或多个RF能量供应电极1124和一个或多个光辐射源1128。施加器1100还包括一个或多个与较早描述的温度探头相似的温度探头1116。将
超声波换能器1120设置成
覆盖皮肤1112尽可能大的部分。RF能量供应电极1124可以布置成以垂直于超声能量传播方向的方向提供皮肤加热电流。可以例如通过测量皮肤阻抗来检测皮肤1112与电极1124存在牢靠接触。可以通过测量从皮肤1112超声能量反射的功率(power)来检测皮肤1112与超声波换能器1120的牢靠接触。
[0052] 图12是本发明施加器的第八示例性实施方案的图示说明，所述的施加器设置成施加RF能量、超声能量和光辐射至形成突出物的皮肤部分。施加器1200是带有内侧部分1204的钟
型壳体，所述的内侧部分1204含有一个或多个超声波换能器1208、一个或多个RF能量供应电极1212和任选地一个或多个光辐射源1216。
真空泵1220与施加器1200的内侧部分1204连接。当施加器1200应用至皮肤1224时，内侧部分1204变得密封封闭。
真空泵1220的运行从内侧部分1204排出空气。内侧部分1204中的
负压牵引皮肤1224进入内侧部分1204，形成皮肤突出物1228。随着皮肤突出物1228增大，它占据内侧部分1204的更大体积并且在该部分内部以更均一的方式展开。展开的突出物能够使皮肤1224与电极1212牢靠接触。当皮肤突出物1228与电极1212之间建立牢靠接触时，RF能量被供应至皮肤突出物1228。如上文所解释，可以例如通过测量皮肤突出物1224的阻抗来检测皮肤
1224与电极1212存在牢靠接触。
[0053] 施加器1200还包括一个或多个设置成使超声能量耦合于皮肤突出物1224的超声波换能器1208。超声换能器1208可以是常规换能器或相控阵换能器。
[0054] 施加器1200和其他所述的施加器可以含有
支撑皮肤和冷却电极的额外装置、辅助控制电路、接线和接管，为简化解释而未显示。热-电冷却器或
冷却液可以提供冷却。
冷却液泵可以安置于共同控制单元室内。
[0055] 对皮肤治疗方法，使用者使施加器耦合于皮肤的部分，开动一个或多个皮肤加热能量源并施加能量至皮肤。例如，施加RF能量或超声能量至皮肤或用光辐射照射皮肤。RF能量与皮肤的相互作用在皮肤中诱导电流，该电流至少加热位于电极之间的皮肤部分。热对皮肤产生想要的效果，这可以是除皱纹、除毛、缩减或破坏胶原和其他的美容和皮肤治疗。为了改善RF对皮肤的耦合作用，治疗的皮肤部分可以首先被一层合适的凝胶涂敷，所述的凝胶一般具有高于皮肤的电阻。
[0056] 超声能量引起皮肤细胞的机械振动。振动着的细胞之间的摩擦加热换能器之间的皮肤区域并能够产生想要的治疗效果，这可以是身体塑形、皮肤绷紧和再年轻化、胶原处理、除去皱纹和其他的美学皮肤治疗效果。
[0057] 施加恰当波长的光辐射至皮肤引起皮肤温度增加，因为皮肤吸收至少一些辐射。每种所提及的皮肤加热能量可以单独或以它们的任意组合施加至皮肤以造成想要的皮肤效果。
[0058] 为皮肤治疗，使用者或操作者跨皮肤连续地移动施加器。当使用者以慢于期望或恰当速度的速度移动施加器时，听觉信号指示器提醒使用者注意并避免潜在的皮肤烧伤。温度传感器连续地测量温度并且可以在温度增加或变化的速率太快时或测量的绝对温度超过预先设定的限值时切断RF能量供应。当使用者以高于期望或恰当速度的速度移动施加器时，温度变化速率慢于期望。视觉信号指示器提醒使用者注意并且避免形成治疗不良或治疗不到的皮肤部分。这维持了恰当的皮肤治疗效力。
[0059] 施加器可以设置成自动地改变与皮肤耦合的RF能量。在这种操作模式下，在施加器以几乎恒定的速度移动时，基于温度变化速率的
控制器可以自动地调节与皮肤耦合的RF能量的值或幅度。例如，在高的温度变化速率时，将调节并降低与皮肤耦合的RF能量的幅度以匹配施加器移动速度。在较低的温度变化速率时，将增加与皮肤耦合的RF能量的幅度以匹配施加器移动速度。可以按上文所公开的方式同时提醒使用者或操作者。这种操作模式维持了恰当的皮肤治疗效力。
[0060] 已描述了众多实施方案。然而，将理解的是可以作出多种
修改而不脱离所述方法的精神和范围。因此，其他的实施方案处在本
申请权利要求的范围内。
