冷冻疗法皮肤生长去除装置

摘要

一种医疗装置，包括冷却系统；加热系统；以及施加器，所述施加器包括可操作地连接到所述冷却系统的冷基座和可操作地连接到所述加热系统的加热元件，以及与所述冷基座和所述加热元件搭配使用的施加器头部，所述施加器头部适于将热和冷的组合施用于目标区域。

说明书

技术领域

本公开总体上涉及医疗装置，更具体地说，涉及一种利用冷冻疗法和热疗法的组合，通过清除组织来治疗皮肤生长的装置。

背景技术

使用冷冻疗法清除组织的常规装置会导致组织坏死，包括不健康组织以及周围健康组织，从而导致疼痛和不必要的损伤。常规装置和方法的另一个缺点是，常规治疗并不总是导致不健康组织坏死。

由于不能每次均成功地进行组织坏死，因此通常需要重复这样的治疗。另一个缺点是常规治疗花费大量时间，对用户不友好，使用不方便。另一个缺点是常规治疗很昂贵，并且设备很重，通常难以运输。

发明内容

本公开是一种结合了快速冷和热传递梯度的独特治疗方法。控制冷却和加热梯度引起对组织造成坏死的更有效的治疗。此外，该方法缩短了治疗时间。该装置被构造和配置成能够控制治疗对周围区域的影响，使得周围组织不会受到治疗区域中心所经受的极低/高温度的不利影响。

该装置的另一个重要特征是可以选择将插入目标/感染组织的针组合起来，从而实现更有效的坏死治疗。此外，通过插入针，热传递更有效。因此，整体治疗更有效、高效且耗时更少。

根据本公开，提供了一种医疗装置，包括：冷却系统；加热系统；以及施加器，所述施加器包括可操作地连接到所述冷却系统的冷基座和可操作地连接到所述加热系统的加热元件，以及与所述冷基座和所述加热元件搭配使用的施加器头部，所述施加器头部适于将热和冷组合施用于目标区域。根据下面描述的本公开的优选实施方式中的进一步特征，目标区域是目标组织。

根据所述优选实施方式的进一步特征，冷却系统是蒸汽压缩制冷系统，并且可能是级联蒸汽压缩制冷系统。根据进一步的特征，冷却系统包括一个或多个热电冷却器(thermoelectric cooler，TEC)。

根据进一步的特征，所述冷基座和所述加热元件与所述施加器头部热接触，并且所述冷基座与适于接收冷的低压流体的管道热接触并被其冷却，使得当所述施加器头部与所述目标区域接触时，所述目标区域被低温冷却；并且其中所述加热元件被致动以在所述目标区域被冷却时向所述目标区域提供位置特定的热量。

根据进一步的特征，一次性部件可移除地连接到所述施加器头部，使得所述一次性部件适于与所述目标区域接触。根据进一步的特征，所述一次性部件填充有一个或多个尖锐元件，所述一个或多个尖锐元件适于将热和冷传递到所述目标区域。示例性地，所述尖锐元件是针。

根据进一步的特征，将乙醇(alcohol)施用于所述一次性部件的适于与所述目标区域接触的表面上。根据进一步的特征，导热膏被施用于所述施加器头部和所述一次性部件之间。根据进一步的特征，所述导热膏被施用于所述加热元件和所述一次性部件之间。

根据进一步的特征，所述加热元件经由滑块装置固定到所述施加器头部，所述滑块装置具有第一位置和第二位置，所述第一位置处所述加热元件与所述施加器头部接触，所述第二位置与所述加热元件与所述施加器头部分离。

根据进一步的特征，所述加热元件被设置成几何形状。根据进一步的特征，所述加热元件包括一个以上的加热部件。所述施加器头部是可互换的施加器头部，所述施加器头部可移除地连接到所述施加器。

根据进一步的特征，所述加热系统和所述冷却系统被设置在主单元中，并且所述施加器经由连接器可操作地连接到所述主单元。

根据进一步的特征，所述装置还包括控制器，所述控制器被配置为提供用于控制所述冷却和加热系统的温度分布(temperature profile)的指令。根据进一步的特征，所述指令包括施加所述温度分布的次数。

根据进一步的特征，所述装置还包括通信模块，所述通信模块适于连接到网络，以检索关于将所述热和冷的组合应用到所述目标区域的方法的数据。

根据进一步的特征，所述装置还包括通信模块，所述通信模块适于连接到网络，以更新关于将所述热和冷的组合应用到所述目标区域的实例的数据库。

根据另一实施方式，提供了一种医疗装置，其中，所述加热系统、所述冷却系统和所述施加器被设置在单个单元中。

附图说明

本文仅以示例的方式参照附图描述各种实施方式，其中：

图1是根据本公开的医疗装置10的示意图；

图2是称为级联机械压缩制冷系统的示例性冷却系统的示意图；

图3A是施加器200的轴侧图(isometric view)；

图3B是施加器200的截面图；

图3C具有与图3B所示的施加器不同配置的施加器200的截面图；

图4是装置的微通道206的三维视图；

图5是具有针215的示例性一次性消毒部件214的轴侧图；

图6A是加热元件220的示例性方格圆形接触表面；

图6B是示例性配置，其中加热元件220形成为围绕中心区域的圆形形状。

具体实施方式

参照附图和所附描述，可以更好地理解根据本公开的结合冷冻治疗装置与加热的原理和操作。

图1是根据本公开的医疗装置10的示意图。该装置由主单元100和手持式施加器200组成。在附图中描绘的示例性实施方式中，手持式施加器200经由连接器300连接到主单元100。连接器300包括电源和信号电缆，以及用于将制冷剂输送至施加器和从施加器输出制冷剂的管道。

主单元100包括电源模块110、控制器120、加热系统130、可选的通信模块140、用户界面150和(蒸汽压缩级联)冷却系统160。

电源模块110向装置供电。电源模块可以连接到电源干线。附加地或可替代地，电源模块可以包括可再充电电池。可替代地，电源模块包括本领域公知的用于向医疗装置供电的电气部件。

控制器120控制装置的所有过程。控制器120可以是微控制器(用于微控制器单元的MCU)，其是在单个金属氧化物半导体(MOS)集成电路(IC)芯片上的小型计算机。示例性地，微控制器可包含一个或多个CPU(处理器内核)以及存储器和可编程输入/输出外围设备。在芯片上还可以包括铁电RAM、NOR闪存或OTP ROM形式的程序存储器以及少量的RAM。

在一些实施方式中，控制器接收并解释来自用户界面150的输入外围设备(例如，按钮、杠杆、旋钮、拨号盘、键盘、鼠标和/或触摸屏控制台等)的输入，并将相关指令发送给施加器。相反，从施加器(例如，温度传感器值等)和主单元的其它部件接收的信号被中继到控制器，并且相关信息经由用户界面设备(例如，控制台显示器、LED等)被呈现给用户。

加热系统130向施加器末端提供热量，使得施加器同时提供加热和冷却。本文可以使用任何类型的相关加热装置。因此，具有加热系统的主单元是可选的，或者可以仅指简单地控制设置在手持式施加器中的加热元件的加热控制系统。加热系统140可以控制各种参数，例如温度、加热配置(更多细节参见下文)、电源、安全参数等。可替代地，加热系统实际上产生热量，并且经由连接器300将热量传递到施加器中的加热元件。

通信模块140促进装置与外部实体之间的通信。例如，通信模块140可以促进与因特网的有线或无线连接。在另一示例中，通信部件可以与外部计算机(以有线或无线方式)通信，例如，以接收软件更新、指令、协议和/或发送报告等。任何其它通信装置可以经由通信模块140连接到装置10并与之对接。为此，通信模块包括用于接收到外部装置的有线连接的组件和端口。附加地或可替换地，该模块包括用于以无线方式与外部装置连接和对接的无线通信组件。有线和无线通信部件是本领域公知的。由于医疗装置10可以是不与外部装置通信的独立设备(self-contained,stand-alone device)这一事实，所以通信模块是可选的。

用户界面150包括用户可用于向装置提供输入和从装置接收输出的所有部件。如本领域公知的那样，用户界面可以以按钮、杠杆、旋钮、拨号盘、键盘、鼠标/轨迹球和/或触摸屏的形式体现在控制台上。一个或多个集成的或单独的屏幕可以为用户显示输出信息。其它指示器，例如闪烁的和各种颜色的固体光(solid lights)也可以提供信息。这些光可以体现在不同颜色的发光二极管(LED)中。

用户界面150还可以包括允许激活、停用和修改各种系统参数(例如，制冷剂的气体流速、压力和温度)的控制。控制台显示器可以向操作员提供监视的能力，在一些实施方式中，调整系统以确保其正确运行，并且可以提供系统参数的实时显示以及记录和历史显示。

冷却系统160负责冷却手持式施加器的末端。图2示出了被称为级联机械压缩制冷系统160(也称为蒸汽压缩制冷系统)的示例性冷却系统。示例性级联制冷系统由两个压缩回路组成，每个独立循环一个压缩回路。示例性制冷系统是使用具有不同沸点的两种制冷剂的冷冻系统。每种冷却剂都经过一个独立的冷冻循环，但这些循环在一个共用的热交换器处相交。

第一循环/回路是高温(HT)循环，第二循环是低温(LT)循环。第一循环具有比第二循环更高的温度。制冷系统的部件包括：高温冷凝器162、高温压缩机164、高温热膨胀阀166，以及在低温循环时的低温冷凝器170、低温压缩机172、低温热膨胀阀174和低温蒸发器176。

在冷却的高压液体通过膨胀阀166之后，示例性第一循环/回路(在顶部示出)输出冷的低压液体/蒸汽168。在热交换过程中，冷液体/蒸汽在通过热交换器190的同时冷却第二循环(在第一循环下方示出)的热高压蒸汽178，有效地将第二循环的高压蒸汽180冷却至比在第一循环中平行冷却(通过冷凝器164)的高压蒸汽163低的温度。结果，在通过膨胀阀174之后，第二循环的冷低压液体182甚至比第一循环的平行的冷低压液体168更冷。本质上，通过使冷却的高压液体温度的起点比在环境温度下冷却或使用诸如冷凝器164的标准风扇/冷凝器时的起点更低，从而第一循环的冷的制冷剂使第二循环的冷的制冷剂更冷。蒸发器176设置在施加器200内，制冷剂流体经由设置在连接器300内的管204从冷却系统进入和离开施加器。

虽然上述系统使用具有两个不同沸点的两种不同制冷剂，但是很明显，在两个循环中使用相同的制冷剂可以实现类似的效果。

此外，虽然上述配置既高效又相对经济有效，但也可采用其它配置。例如，可以使用标准的单压缩循环制冷系统来代替上述双循环级联系统。可替代地，三个或更多个循环可用于类似的级联配置中，以提供甚至更低的温度。无论采用哪种配置，最冷的制冷剂用于冷却用于冷冻治疗应用的施加器末端。

图3A和3B更详细地示出了示例性施加器200。图3A描绘了施加器200的轴侧图。图3B是施加器200的截面图。施加器200通常是手持式施加器。施加器由壳体202、涂敷管204和微通道206组成。通过涂敷管204进入的液流(例如，冷的、低压的制冷剂)进入微通道206，导致流体蒸发，从而吸收来自周围区域的热量。为清楚起见，优选使用微通道以进一步增加冷却潜力。

参照图4进一步讨论微通道。图4示出了装置的微通道206的三维视图。用气体或液体冷却剂冷却具有大传热表面与体积比的微通道。通过用翅片、销或凹槽修改微通道的壁，可以改善冷却性能。用于增加微通道表面积的一种可能的翅片材料是碳纳米管，其具有优异的热和机械性能。

再参照图3A和3B，蒸发过程通过冷基座210和可互换的施加器头部212进行。虽然在附图中描绘的且在此描述的示例性实施方式包括可互换的施加器头部，该可互换的施加器头部可以可移除地与不同的施加器头部放置在一起，但是清楚的是，不可移除的集成施加器头部也被认为在本公开的范围内。

在优选的实施方案中，一次性消毒部件214(图3B中未示出)可拆卸地连接在施加器头部212上(参见图3C和图5)。当一次性部件214(其与施加器头部212热接触，而施加器头部212又与冷基座210热接触)与皮肤(目标组织)接触时，发生热传递过程(蒸发)，接触导致目标组织的温度下降到低至10℃，甚至低于-70℃的低温温度。热量被传递到冷基座并被传导到气体管，加热管道中的制冷剂，该制冷剂循环回到所述冷却系统以进行再冷却。

在没有一次性部件的实施方式中，可互换的施加器头部与目标组织接触。在这样的实施方式中，加热元件220或者与施加器头部具有共同的接触表面，或者设置在施加器头部接触表面218的后面(即，在施加器头部的内部)。

可互换的施加器头部212可以具有各种尺寸和形状。在图5中最佳可见的施加器头部是锥形的(实际上是截头锥形的)。根据需要，接触表面可以是正方形、矩形或实际上任何形状。通过将凹口216滑入到施加器壳体上的凹槽208中，可互换的施加器头部被连接到施加器主体。施加器头部优选地由高效且有效地导热的材料制成。

施加器200还包括加热元件220。如上所述，根据装置的不同实施方式，加热元件可以被设置在不同的位置。图3C公开了施加器200的截面图，该施加器200具有与图3B所示的施加器不同的配置。除了加热元件220的位置(在接触表面218后面和可互换施加器头部212内部)之外，图3C的施加器200与图3B的施加器相同。

图3C还描绘了图3B中未示出的一次性(即单次使用的)部件214。一次性消毒部件214可以制造成不同的尺寸，并根据所需的面积和尺寸进行调整。一次性部件是目标组织和施加器之间的界面元件。一旦用于目标组织(例如疣)，优选丢弃该部件，以增加卫生效果。

可选地，一次性消毒部件214可以增加注入乙醇的纱布(或其它可浸渍材料)覆盖物，该纱布覆盖物用作改善热传递(来自下面讨论的加热元件)的中间流体层。相关而言(Tangentially)，乙醇也用作消毒剂以防止治疗区域的感染。

图5示出了具有针215的示例性一次性消毒部件214的轴侧图。在优选实施方式中，部件214增加了一个或多个尖锐元件215用(例如针)。一个或多个尖锐元件穿透治疗区域，以改善对目标组织的热/冷传导。热和/或冷可以通过尖锐元件传导到治疗区域。

在图5所示的实施方式中，加热元件220设置在锥形施加器头部212和一次性部件214之间。电线230将加热元件220连接到主单元100中的加热控制系统130。示例性地，加热元件220经由滑块(或类似的)装置固定到施加器头部。滑动装置(未示出)处于加热元件与施加器头部接触的第一位置和加热元件与施加器头部分离的第二位置。

一次性消毒部件214可以预先包装在密封包装中。在优选的实施方案中，包装可以是填充有乙醇的箔衬包装，使得一次性部件浸泡在乙醇中，以改善热/低温传导。为了获得最佳结果，尖锐元件215必须彼此足够靠近，以将乙醇液滴保持在元件之间。即使尖锐元件是无孔的，由于液体和周围固体表面之间的分子间力(毛细作用)，液体也不会屈服于重力。液体和无孔元件之间的表面张力(其由液体内的内聚力引起)和粘合力的组合将液体保持在适当的位置。

加热元件220可包括一个或多个加热部件222，其可被激活以加热整个表面或仅加热部分表面。图6A和6B示出了加热元件220的示例性实施方式。通常，加热元件被设置在冷基座210和一次性部件之间。在优选实施方式中，导热膏可以被施用于所述施加器头部和所述一次性部件之间。示例性地，一次性部件可以带有预先涂敷在部件的面向装置的表面上的导热膏。优选地，导热膏被不粘层覆盖，该不粘层在将一次性部件连接到涂抹器末端之前被剥离。导热膏是一种导热化合物，通常用作散热器(heat sinks)和热源(例如，大功率半导体器件)之间的界面。导热膏的主要作用是消除界面区域的空气间隙或空间，以便使热传递和散热最大化。

在优选实施方式中，单次性使用的一次性部件包括具有突起(未示出)的支腿，用于将部件锁定到施加器头部上的相应凹槽(未示出)上。在一些实施方式中，加热元件可以与冷基座机械分离，例如通过操纵滑动装置，加热元件通过该滑动装置连接到施加器末端/头部。

如上所述，加热元件可以被配置为加热整个表面(例如，如图5所示)或仅加热选定的区域。例如，接触表面可以包括用于冷却和加热的不同形状的区域。

可以在加热元件中实施各种可替换的配置。图6A描绘了加热元件220的示例性方格圆形接触表面。加热元件具有方格配置，其中“黑色”方格连接到第一加热部件/电路222，而“白色”方格连接到第二加热部件/电路224。加热系统130控制被加热的加热元件220的“图案(pattern)”。图案是指由一个或多个部件222、224形成的几何图案以及加热元件220的几何形状被加热的间隔/周期(如果有的话)。医疗装置10可以使用加热元件在短时间内多次低温冻结和解冻目标区域，以加速解冻过程。

有许多方法来实施加热元件220。示例性配置可包括连接到施加器头部212的内表面230的一个或多个加热部件222。加热部件222可以包括用于可操作地连接到电流源的引线230。加热元件可以由一个或多个电阻器组成。可替换地或附加地，加热元件可以实施为或包括射频(RF)接触。事实上，任何加热机构，单独或与其它加热机构组合，都在本公开的范围内。

在一些当前优选的实施方式中，电流源可以与加热系统130集成一体并且位于加热系统130内。加热部件222也可以连接到过热熔断器(thermal cutoff)(未示出)，该过热熔断器也可以固定到施加器头部212的内表面。如果系统中的温度升高到异常或不安全的水平，则过热熔断器会感应到变化并断开电路。还可以包括热电偶(未示出)，以将施加器头部212至230处的温度测量值传输到主单元100。热电偶可以用加热部件222、224包裹，或者可以连接到施加器头部212的内表面并且“漂浮(float)”在施加器头部212内。

特殊特征

装置10被特别设计为保持低温的同时，在治疗区域持续吸收热量。冷热区域之间的温度梯度进一步增加了治疗的功效，因为热和冷之间的梯度在引起组织坏死方面非常有效。

本公开在本文中被描述为一种使用独特的温度控制规格(temperature-controlled specifications)来治疗皮肤病的医疗装置。然而，本公开的装置也可用于电气设备/塑料/其它制造工艺和/或其它用途。

根据优选实施方式，在应用期间同时提供加热和冷却的组合。可替代地或附加地，治疗方法采用在冷却和加热区域之间切换的过程。

根据实施方式，自动控制冷却和加热系统的温度分布。例如，可以将装置设置成在3分钟内冷却至-70℃，然后很快升高至50℃。这样的过程可以快速重复。诸如此类的冷却和加热循环可以被编程到装置中，例如经由用户界面或外部设备(例如，运行用于控制装置10的软件应用程序[app])。为此，控制器120可以被配置为提供用于控制冷却和加热系统的温度分布的指令(程序)。温度分布是期望的热和冷参数，可能是达到这些温度的期望时间限制，在这些温度期间的期望时间被施加到目标区域。此外，指令包括用于施用这种温度分布的次数。

另一种治疗方法涉及在加热和/或冷却过程中进行针刺。

通信模块140可适于连接到网络(诸如因特网或私人医疗网络)以检索关于实施冷冻疗法的方法的数据，该冷冻疗法将被用作将热和冷的组合应用于目标区域的即时设备。

类似地，通信模块140可适于连接到网络，以更新关于冷冻疗法的应用实例的数据库。该数据库可以是用于向保险公司收费和/或补偿患者的医疗保险数据库。

即时装置10被设计成持续地从治疗区域吸收热量，同时保持低温，这与处理区域可影响装置温度的其它装置不同。

即时装置可用于脱毛。为此，该过程涉及同时加热和冷却的组合。图6B描绘了一种示例性配置，由此加热元件220形成为围绕中心区域的圆形。因此，一次性部件214的中心被冷却到极冷的温度(低温)，并且周围区域被加热元件220加热。低温会破坏毛囊，而温暖区域会保护皮肤免受损伤。在优选实施方式中，通过使用照相机或3D照相机的图像处理方法来识别每个毛囊。在识别毛囊之后，自动机构将施加器头部从一个毛囊移动到另一个毛囊。在这种实施方式中，施加器不是手持式的，而是安装在机器人手臂或其他机械手上。脱毛方法也可用于浅色毛发。

在其它实施方式中，手持式施加器和主单元可以集成在单个壳体中。同时包括主单元和施加器的单个手持式装置可以使用替代技术来冷却施加器末端，这比下文描述为装置10的一部分的蒸汽压缩制冷占用更少的空间。一种这样的技术是珀尔帖冷却器(Peltiercooler)，它是一种体积小且形状灵活的固态冰箱。对于给定的冷却能力(通常小于蒸汽压缩制冷)，这种冷却器存在成本高和功率效率低的缺点。然而，热电冷却领域不断发展和改进，从而可以实现类似的手持式(即，单个单元)装置。目前，根据上述配置的单个手持式装置不如上述基于蒸汽压缩的实施方式那样有效(efficient或effective)。

珀尔帖冷却器也可级联到多级系统中，以实现更低的温度。在这种布置中，第一珀尔帖冷却器的热侧由尺寸更大的第二珀尔帖冷却器的冷侧冷却，第二珀尔帖冷却器的热侧又由更大的珀尔帖冷却器的冷侧冷却，依此类推。随着更多级的增加，效率下降得非常快，但是对于低至接近低温的非常小的热负荷，由于紧凑和低成本，这通常是一种有效的解决方案。所有上述特征、解释和细节经必要修改后适用于单个单元的实施方式。

清楚的是，关于一个实施方式公开的任何部件、机构、特征组合、方法和过程可以等同地或类似地，加以必要的修改，应用于实施方式组合的任何其他实施方式。

虽然已经参照有限数量的实施方式描述了本公开，但是应当理解，可以对本公开进行许多变化、修改和其它应用。因此，所附权利要求书中所述的本公开不限于本文描述的实施方式。