专利名称：检测脂肪组织的装置的制作方法
技术领域：
本申请中的发明装置一般应用领域为诊断药剂领域，尤其涉及检测人体脂肪和其它组织。
背景技术：
众所周知，在整形外科手术中，对于例如碎脂，抽脂和类似用于减少和/或塑造人体内的脂肪组织，手术医生出于健康的考虑，需要尽可能精确地评估能够移出的脂肪总量及其分布情况。实际上，常常需要留下一些脂肪组织来重塑形体，否则，如果手术医生没有预留足够的或合适的脂肪，皮肤将起皱，这将会导致影响美观的不平整和缺陷。如此一来，考虑到病人外表上的缺陷，此后还需要二次移出脂肪手术。过多地移出脂肪组织还会引起严重问题，导致难以治愈的皮肤沟槽问题。在典型情况下，这类评估仅仅依赖于手术医生的经验感觉，这显然会导致难以最精确地判断能够移出的脂肪量，特别是留下的脂肪量。美容和诊断医疗领域普遍存在骨骼和肌肉检测技术，它们是利用电磁辐射性能， 特别是一定辐射频率范围内的微波，例如X射线和Y射线或使用超声波技术。但是，这些技术都不能用于检测脂肪组织，并且在一定情况下，具有能量的高微波束，会损伤人体组织。使用微波来抽脂已为公众所知，如US 5，295, 955中所公开的；或者高频无线电波直接射向脂肪组织，使其软化并更容易在下一步骤中使用传统器具，例如抽吸导管被移出。然而，上述方法除了具有潜在危险外，在合适的手术之前，也无法即时和准确的检测脂肪组织的移出量和分布情况，从而导致上述缺点。本申请人的意大利专利申请VU2007A00(^99公开了一种使用微波检测人体内脂肪组织的装置，至少能克服上述部分缺点。通过探针来检测脂肪组织，该探针设计为能够发射输出波和接收反射波，并作为测量人体组织的功能，测量预定特征。然而，上述探针的具体结构，需在人体待检测区域设置多个重复探针，因而影响了手术的速度，尤其是检测数据的准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种有效可靠的检测人体内脂肪组织的装置。具体目的是提供一种可精确、快速及准确地评估脂肪量和脂肪分布情况或人体内任何脂类信息的装置。进一步的目的在于提供一种检测人体内脂肪组织的装置，可以通过单根探针检测人体相对大的面积。
如下文所做的更加详细的解释，这些或其它的目的，是通过权利要求1所限定的装置来实现的，其中包括机头，其具有适合于操作者握持的握持部分和能够面向待检测人体的前工作表面；辐射装置，其与机头协同作用，用于产生和发射能够被待测人体反射的微波束；为了接收反射的微波束，接收装置，用于接收反射波束和产生输出控制信号；测量单元，其连接到所述的接收装置，用于处理所述控制信号和生成至少一个表明检测到脂肪量的数据值；接口装置，其用于连接所述测量单元和用于接收和处理所述至少一个数据值的计算机。该装置的特征在于所述的接收装置包括多个接收天线，设置于所述机头的前表面，以覆盖人体预定尺寸的一部分，从而，人体那一部分的脂肪量是由单一装置测得的。因此，通过接收天线的单次扫描，该装置可检测出被检测部分的脂肪量，上述脂肪所占的皮肤面积和整个工作表面的面积相等。上述装置的优选实施例在从属权利要求中定义出。
本发明进一步的特征和优势，在本发明用于检测脂肪组织的装置的优选但非限定性实施例的详细描述中得以体现，其结合附图，作为非限定性实施例加以说明，其中图1显示了本发明装置针对病人的具体运用中的优选配置；图2是图1中装置的细节前视图，省略了朝内的部分；图3是图2的局部细节放大图；图4是本发明装置的接收天线的侧视图；图5是本发明装置的发射天线的侧视图；图6是图5中天线的剖开侧视图；图7是本发明装置的探针前视图，其由图4和5中的接收和发射天线组成；图8是图7所示的多个探针的矩阵排列组合；图9是本发明装置的电路图的一个示例；图10是图9中装置电路图的细节图。
具体实施例方式参见上述附图，本发明所述装置，标记为1，用于检测人体内一个或多个部位的脂肪组织。特别地，装置1可用于检测肌肉组织附近的脂肪组织，进一步有助于碎脂，抽脂或脂肪处理或类似处理。装置1还可用于检测人体血管系统内的脂类物质或找到脂肪组织内的肿瘤。如图1所示，本发明的装置1包括机头2，其具有适合操作者握持，以便将机头2在病人身体上移动的握持部2'，和前工作表面A，其设计为与人体待检测部分接触。该装置1进一步包括装置3，用于产生和向人体待测部分发射微波束WQUT，并且得到从那里发出的第二反射微波束WIN。进一步包括装置4，用于接收反射微波束Win，并产生一个或多个控制信号SIN。接收装置4包括至少一个电路5，其设计为能够接收反射微波束Win，并处理反射微波束Win以得到控制信号SIN。它们被传送到连接在处理电路5上的测量单元6，并生成一个或多个表示检测到的脂肪量的数据值D1, D2，D3…。这些数据值D1, D2, IV··被传送到与测量单元6直接或间接连接的计算机7，计算机 7对其执行2D或3D处理，并显示出人体被测部分的脂肪分布情况。根据本发明的独有特征，接收装置4包括多个接收天线8，8'，8"，...，它们被设计用于与被检测部位接触。除非另有说明，接收天线8，8'，8"，...和其组件，在下文中为了简洁起见，将由非索引数字进行标记，所有对标记为单个的接收天线8的组件的描述都是同样地描述所有其它的接收天线8'，8〃，....。接收天线8按预定设置在机头2前表面A，优选地进行统一设置。因此，整个表面面积A等于人体待测皮肤面积。每个接收天线8用于接收至少一个由待测部分反射的相应反射微波束Win，该待测部分与单个接收天线8位置一致。由此可使接收天线8的单次扫描所测得的被测部分的脂肪量涉及的皮肤表面等于总的工作表面A。装置1包括多个处理电路5，5'，5〃，...，连接到对应的接收天线8。因此，反射波Win被传送到对应处理电路5，5'，5"，...，被处理，并产生多个控制
fn 巧 Sin ο根据本发明优选但非限制性的实施例，辐射装置3包括多个发射天线9，9'，9"， 其数字优选地但不是必须对应于接收天线8的数量。同接收天线8 —样，发射天线9，9'，9"，...在下文也由非索引数字标记。每个发射天线9连接到对应的电路10，10'，10〃，...用于产生相应的微波WQUT， 从而发射天线9能向待检测部位传送生成的微波束Wott，并获得相应的反射波WIN。生成的微波Wqut的频率优选为IGHz到6GHz，更优选为IGHz到3GHz，最好约为 2. 7GHz。其原因是实验证明这些频率能够最小程度地被脂肪组织吸收，从而保证了检测更力口可靠。处理电路5，5'，5"，...包括多个串联或并联的装置，以接收反射波Win，并转化为模拟输入信号&Na。在图1和2中，每个处理电路5，5'，5〃，...，包括放大器11，11'，11"，例如高频低噪音放大器，LNA，用于接收与相应的接收天线8接收的反射波相关的信号。第一振荡器12，12'，12〃，...，例如电压控制振荡器，VC0，设置于放大器11， 11'，11〃，...的下游，用于过滤信号Win中的任何噪音。接着，第一锁相回路13，13'，13"，...稳定滤后信号，并将其传送到D/C转化器 14,14'，14"，...，将稳定信号转化为低频波，并生成模拟输入信号，其能够被测量单元6测得。ADC装置15，15'，15〃，...位于每个第二电路的下游，用于将模拟信号^fc转化为待传送到测量单元6的相应数字控制信号SIN。
后者优选为与所有脉冲生成电路10，10'，10〃，...和处理电路5，5'， 5"，...相连接的电路，并被设计为同时接收所有控制信，用于处理并将其中的每一个与对应的数据值D1, D2, IV··相关联。例如，检测到的数据值D1, D2, IV··可以是每个数字输入信号^的有效电压振幅， 单位为毫伏，该输入信号Sin被传到测量单元6。测量单元6可进一步包括DAC转换器，用于将测量所得的模拟数据值D1, D2, IV·· 转换为能够被连接到测量单元6的计算机7读入的数字数据Dld，D2d，D3d，...。同样地，测量单元6包括能够生成多个输出信号Sott的部分，所述输出信号同时分别被传送到第一电路10，10'，10〃，...，用于产生第一微波束WQUT，其由发射天线9同时传送。每个第一电路10，10'，10〃，...可以包括第二电压控制振荡器16，160，
16"，...由相应的输出信号Sott控制，用于生成电磁波WQUT。此外，设置有用于调制由此产生的电磁波Wot频率的装置。该装置在微波Wot在上文提及的频率范围内工作。所述调制装置包括第二锁相回路17，17'，17〃 ，用于稳定电磁波Wott，之后这些电磁波Wot将会被U/C转化器18，18'，18〃，...转换为高频波。所需频率的微波将会进入一排放大器19，19'，19"，...，放大这些信号功率达到足以能够被相应的发射天线9传送的水平。实验证明最佳的功率值为5mW到30mW，优选为 IOmff 到 20mW。如图10所示，为脉冲发生电路10和处理电路5的放大示意图，装置1包括每对相互连接的电路10，5;10'，5' ；10" ,5"；...；开关装置20用于同步输入波和输出波Win，
Wott的频率。如已知的那样，这使得振荡器12，12'，12〃，... ；16，16'，16〃，...之间的频率
差，能够被设定在预定内部参考值内。还进一步设置有带通滤波器21，用于滤出不相干的输入波Win ;RSSI测量装置 22，用于显示传送到测量单元6的输入信号Sin的功率，以mW或dbm作为单位；以及PSC 控制装置23，用于锁定振荡器12，12' ,12" , ... ；16,16'，16 〃，...和线路13，13 ‘， 13〃，... ；17,17'，17〃，...的控制，如果该控制是由开关装置20通过信号同步来执行的。尽管如此，在此所描述过的所有部分应被视为优选的技术选择，可以被任何其它等同的技术和普通部件所替代。根据本发明的一个特别优势，测量单元6可以设置为通过标识码ID1, ID2， ID3,...与每个输入信号相关联，所述标识码确定唯一的对应接收天线8，其接收与所给信号^相应的波WIN。为了方便使用，测量单元6设置为可以将所有控制信号^和其各自的标识码ID1， ID2，ID3,...相同步。有利地，在预定的排列内，标识码ID1, ID2，ID3,...与每个接收天线的位置相对应。因此，每个标识码ID1, ID2，ID3,...将会定义出每个接收天线8相对于其它天线的位置。
如图8所示，接收天线8沿着一系列第一平行的纵向排M，24' ,24",...设置， 定义出矩阵排列，其中排对，24' ,24"，...定义出圆柱状。在这种情况下，假设排M，24' ,24"，...采用连续编号，并且接收天线8在每排 24,24'，24"，...中也采用连续编号，标识码ID1, ID2，ID3,...将由一对数字组成，其中一个显示具体接收天线8在其排对，24' ,24"，...中的位置编号，以及另一个表明排对， 24' ,24"，...在其系列中的连续编号，数学矩阵中的其它元件也以几乎相同的方式识别的。同一系列排对，24' ,24"，...的编号，和每排对，24' ,24"，...中接收天线8 的编号，可以没有任何限制的改变。在替换实施例中，在此未作标示，一个或多个排M，24' ,24"，...由一些彼此不同的接收天线8组成，以形成不规则的排列。在另一种实施例中，未作标示，接收天线8也可以排列程同心圆，椭圆或多边形。在示出的结构中，每个纵排M，24' ,24"，...具有相应的天线8，其在纵向上彼此相距基本上固定的第一预定距离屯。进一步地，每个排M，24' ,24"，...在横向上彼此相距基本上固定的第二预定距离d2。特别地，第一和第二距离Cl1, d2长度基本上相等。第一和第二距离Cl1, d2长度，即其共同值，为每个接收天线8工作面A1, A2, A3的功能区域。特别地，这些距离Cl1, d2是被计算出的，以便在不对生成的控制信号S.产生任何影响的情况下，接收天线8能够基本上连续地覆盖机头2的整个前工作表面A。这些特别的结构，使得通过单个装置，就能够精确地测量出具有相对大的皮肤表面的人体部分的脂肪组织分布情况，而不需要操作者在人体的同一部位反复的移动发射天线9和接收天线8。发射天线9的布置和接收天线8的布置基本一致。特别地，每个发射天线9和相应的接收天线8协同作用，形成收发探针25。在所示结构中，在图3-6中有清楚的显示，发射天线9是同轴波导天线，其包括具有伸长发射端27的连接器沈，所述伸长发射端27由具有圆柱金属芯四的同轴电缆观组成。发射端27具有自由轴端30，能够和待检测的人体部分接触，其中连接器沈与测量单元6相连接。发射端27包括内导体四，其直径为预定长度，优选为Imm到1. 2mm ；以及外绝缘套 31，例如由聚四氟乙烯制成，外径为3. 3mm到3. 6mm，并进一步具有设置于其外部的管状金属导体层32。作为优选方式，发射端27的最大长度I不超过100mm。每个接收天线8包括多个接收端33，33'，33"，33"‘，...，每个示出结构的接收天线8对应4个接收端，其在结构上和发射端21相似，并连接到一般的导体34上。在这种情况下，每个接收端33，33' ,33"，33〃 ‘，...具有自由轴端35，35'， 35〃，35〃 ‘，...，能够与待检测的人体部分相互接触。
自由端35，35'，35"，35"‘按预定的角度α倾向于人体其余部分，和所有接收端33，33'，33〃，33〃 ‘,...的角度相等，例如等于或接近于45°。接收端33，33' ,33" ,33"‘，...耦合到相应的发射端27，并沿着半径为预定长度的圆周外周设置和相应接收天线8的工作面A1, A2, A3的区域大小相同。为了方便起见，发射端27设置在与其相联系的接收天线8定义的圆周的中心上。在实际应用的情况下，但并不能视为对本发明的限制，收发探针25分别定义出最大直径Φ约为150mm的圆形、椭圆形工作面A1, Α2，Α3。工作面Al，Α2，A3，...在收发探针25构成的矩阵中，以在纵向和横向上本别相距约为1. 5mm的第一和第二距离屯，d2设置。试验证明这些距离长度，在基本上不对反射波Win长生的信号S.产生影响的情况下，能够保证前工作面A能够尽可能大的读取面积内，实现基本上连续地读取。如图8所示，测量单元6包括接口装置36，用于将装置1连接到计算机或图形处理单元7上，并传送生成的信号D1, D2, IV··到计算机的图形处理单元7上，从而，在连接到计算机7上的监视器，打印机或类似装置显示出检测到脂肪组织的2D或3D计算机化的结果。例如，接口装置36包括第一接口元件，例如USB接口，与测量单元6成一体设置， 用于将其连接到第二接口元件，例如储存卡或USB转接器。第二接口元件与图形处理单元7协同作用，使复杂信息能够传送给图形处理单元 7，所述复杂信息包括由存储单元6协同相应的识别码ID处理的数据D1, D2, IV··。因此，利用合适的2D或3D图形处理软件，可以是普通的类型，尽可能近的以2D或 3D的形式真实地显示脂肪组织，由此大大方便了手术医生和外科医生进行手术。在本发明的可替换的结构中，图中未示出，计算机单元7是和本发明的装置一体成型的，也可并入测量单元6，还可并入一个或多个前文所述元件，例如储存卡。在任何情况下，计算机单元7应该能够执行测试序列，控制电路2，2'，2"，...； 5,5'，5"，...，用于生成和接收微波W-和Win，执行测量和生成输出报告，应该进一步配备有用于连接到显示系统或另一台计算机7的接口 36。装置1配备有电源系统，图中未示出，优选连接到第二接口元件38，以保证电源供应，也可以由普通的电池构成。作为优选方式，装置1还可配备有稳定的控制和一个或多个开关，例如FET晶体管，用于选择控制电源，也可能是备用电池，供应到多个元件。上述内容清楚显示了本发明的装置，能够完成预定的目的，特别是利用单个装置， 在相对大的皮肤面积内，可保证快速和精确的检测人体内脂肪组织。在本发明的权利要求的保护范围内，本发明的装置可以有多种变化和改变。其中所用的了零件都可以由其它等同的技术元件替换，根据不同的需求，所用材料也可发生变化，均未超出本发明的保护范围。因为本发明的装置已结合附图，并利用附图标记进行描述，说明书和权利要求中的这些附图标记仅为使本发明更容易理解，不会对本发明权利要求限定的保护范围产生任何限定。
权利要求
1.一种检测人体内脂肪组织的装置，包括-机头O)，其具有适合操作者握持的握持部议)，和前工作表面(A)，能朝向待检测人体的一部分；-辐射装置(3)，和所述的机头( 相连接，用于产生和辐射能被人体待测部分反射的微波束(W。UT)，以获得反射微波束(Win)；-接收装置G)，用于接收所述反射微波束(Win)，并产生输出控制信号(Sin)；-测量单元(6)，连接到所述接收装置，用于处理所述控制信号(Sin)，并生成至少一个表明所测脂肪量的数据值(D1, D2, D3...)；-接口装置(36)，将所述测量单元(6)和计算机(7)连接，用于接收和处理所述至少一个数据值(D1H)；其特征在于，所述接收装置C3)包括多个接收天线(8，8'，8")，设置在所述机头0) 的工作面(A)，以覆盖人体预定尺寸部分，因而实现利用单个设备，检测所述部分的脂肪量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的测量单元(6)设计来同时接收多个所述控制信号(Sin)，并同时将其中每个数据值(D1, D2，D3...)和所述多个相应接收天线(8， 8'，8〃 )的识别码(ID1, ID2，ID3...)相连接。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接收装置包括多个电路(5，5'， 5"，...)用于处理所述反射微波束(Win)，并生成所述多个控制信号(Sin)，每个所述处理电路(5，5'，5〃，...)连接到所述多个相应的接收天线(8，8'，8〃，...)。
4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，测量单元(6)设计为将所有所述控制信号(Sin)和其各自的识别码(ID1, ID2，ID3...)同时进行连接。
5.如上述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述的接收天线(8，8'， 8〃，...)沿着多个平行的纵向排(24,24' ,24"，…)设置，形成所述接收天线(8,8'， 8〃，...)的矩阵排列。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，每个所述的识别码(ID1,ID2，ID3...)识别所述多个相应接收天线(8，8'，8"，...)在矩阵排列中的位置。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述多个接收天线(8，8'，8"，...)的每排(24,24' ,24",...)在纵向上彼此相距基本上固定的第一预定距离(Cl1)。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述接收天线(8，8'，8"，...)的所述排 (24,24' ,24",...)在横向上彼此相距基本上固定的第二预定距离(d2)。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一距离(Cl1)和所述第二距离(d2)基本相等。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，每个所述接收天线(8，8'，8"，...)具有和所述机头工作表面(A)共面的工作面(A1，A2，A3，...)，所述第一距离(Cl1)和所述第二距离(d2)形成每个接收天线(8,8'，8〃，···)的所述工作面(A1，A2，A3，...)的有效区域， 并在基本上不对所述控制信号(Sin)产生影响的情况下，足够用于所述接收天线(8，8'， 8〃，...)基本连续覆盖整个所述前工作表面(A)。
11.如上述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述辐射装置C3)包括多个电路 (10,10'，10〃，...)，用于生成微波(WIN)，和多个发射天线(9，9'，9〃，...)连接到所述多个相应的生成电路(10，10'，10〃，...)，用于传送相应的生成微波(Wout)。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述测量单元(6)设计为生成多个输出信号(Squt)，并同时将它们传送到所述多个相应的生成电路(10，10'，10"，...)，以便由所有所述发射天线(9，9'，9"，...)同步传送所述生成的微波束(Wqut)。
13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，每个所述发射天线(9，9'， 9〃，...)和所述接收天线(8，8'，8〃，...)协同作用，形成相应的收发探针05，25'， 2 5 ，...^o
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，每个所述发射天线(9，9'，9"，...)具有基本上延长的发射端07，27'，27〃，...)，每个所述接收天线(8，8'，8"，...)具有多个接收端(33，33' ,33",...)，它们沿着直径(Φ)为预定长度的相应发射天线(9，9'， 9〃，...)的圆周外周设置，并和所述工作面(A1，A2，A3，...)面积相同。
15.如上述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述测量单元(6)设计为测量所述反射波(Win)的有效振幅，所测的振幅值形成所述相应数据值(D1, D2, D3...)。
全文摘要
一种用于检测人体内脂肪组织的装置，包括机头(2)，其具有能够面向待检测的人体的前工作表面(A)；辐射装置(3)，其用于产生和发射微波束(MOUT)；接收装置(4)，其用于接收反射波束(WIN)和产生输出控制信号(SIN)的；测量单元(6)，其用于处理控制信号(SIN)和生成至少一个表明检测到脂肪量的数据值(D1，D2，D3...)；接口装置(36)，其用于连接测量单元(6)和处理数据值(D1，D2，D3...)的计算机(7)；所述的接收装置(3)包括多个接收天线(8，8′，8″)，设置于机头(2)的前表面(A)，以覆盖人体预定尺寸的一部分，因此，人体那一部分的脂肪量可通过同一应用方式测得的。
文档编号A61B5/05GK102497812SQ201080041263
公开日2012年6月13日 申请日期2010年6月29日 优先权日2009年7月17日
发明者安托万·亚瑟夫 申请人:安托万·亚瑟夫