专利名称：用于早期痤疮的声学/机械治疗的装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及早期痤疮的治疗，且更具体地涉及用于对早期痤疮损伤(即，皮脂堵塞)附近的皮肤施加能量的机械和/或声学装置。
背景技术：
普通的痤疮，更具体地称为寻常痤疮，一般被认为是在美国治疗最多的皮肤病。对痤疮的即时和适当的治疗，特别是在其早期，对于解决早期病情和防止更严重的痤疮病情都很重要，其中更严重的痤疮病情可能会具有永久的影响，包括严重结疤的可能性。虽然痤疮可发生在任何年龄的男性和女性中，然而其通常发生在青少年和年轻人中。
痤疮最早的迹象是皮脂堵塞的形成。形成在各个皮肤毛孔(毛囊)中的皮脂堵塞通常是肉眼看不见的，但是在显微镜或其它光学透镜装置下是可视的。当均为皮肤的自然成分的角质细胞和皮脂的组合物堵塞毛孔口，且皮肤毛孔中的特定菌落随后大量繁殖时，便形成皮脂堵塞。细胞的堵塞和皮脂可粘附在皮肤毛孔的壁上，导致毛孔中的物质积聚，随之使毛孔变宽。这样的情况可进而导致皮脂和其它细胞物质的进一步积聚，并最终可能导致囊壁的破裂，接着出现炎症反应和随之形成红肿丘疹和红肿脓疱，通常称之为粉刺。
现有的对痤疮的系统治疗包括口服抗生素、类维生素A和激素治疗。虽然这些治疗各自在不同程度上有效，但是具有其各自显著的副作用和缺点。例如，口服抗生素治疗减少了皮肤毛孔中的细菌数量，但是没有减少皮脂分泌的速度或者所形成的皮脂堵塞的实际数目。各种治疗的缺点包括各种不良的皮肤反应，包括皮肤干燥、体液流失和可能的脱发。通常，所有上述治疗都会在某种程度上刺激皮肤。
现有技术关于痤疮的局部治疗的现有技术可大致分类为“机械的”或“化学的”。
机械方法包括真空装置，机械化擦洗刷和手动环形器械，如美国专利号5,624,416和4,175,551中所示。这些装置的使用通常是场所特定的且通常需要特定的技术，因而使得其难以使用。还已知使用由电阻或超声波产生的热量的方法，如美国专利号6,245,093中所示。另有其它方法，声称能够通过选定的电流频率杀死包括引起痤疮的微生物在内的目标微生物，例如美国专利号5,891,182中所示。
在美容/皮肤护理行业，使用微磨削也是用于使皮肤“再生”的常用疗法。然而，这项技术通过磨削材料除去部分皮肤角质层，可引起强烈的刺激。
将用于痤疮的、包括局部和系统治疗的化学方法，以及其可能的副作用，分别在以下的表I和表II中列出。
表I普通局部痤疮治疗法
表II普通系统痤疮治疗法
通过本装置，防止了导致早期痤疮的情况，并通过使毛孔口保持或恢复至畅通状态，以允许从皮质腺的持续分泌，促进毛孔中有氧状态的保持，和防止更严重的痤疮病情的发展，而有效地治疗了早期痤疮，并且没有现有治疗中存在的不便、副作用和其它限制。
发明内容
因此，本发明是用于痤疮治疗的装置，其包括至少两个接触元件，其具有大体处于相同平面的端面，其中至少一个接触元件是移动接触元件；用于将该接触元件保持大体彼此相邻的安装组件；和用于将所述至少一个移动接触元件相对于至少一个相邻接触元件往复移动的组件，其中当该装置被置于使得接触元件的端面与皮肤接触时，在皮肤上产生从皮肤毛孔除去皮脂堵塞物的作用，从而允许将其从皮肤上容易地去除。
接触元件可包括刚性材料、柔性材料的元件或者多排硬毛束。该装置还可用于对没有痤疮病情的皮肤进行有效的清洁护理。此外，该装置可包括单个移动接触元件。
本发明的另一方面是用于皮肤护理的方法，其包括以下步骤第一步使皮肤从自然位置变形至皮肤已大致到达其弹性极限的第一变形位置；第二步允许皮肤返回至该自然位置；以及在20Hz至1kHz的频率范围内重复第一和第二步骤，以在皮肤上产生导致清洁皮肤的作用，包括从皮肤毛孔除去不良的物质。该方法可有效用于痤疮治疗和普通皮肤清洁。
图1示出了典型皮肤毛孔的横剖视图；图2是粉刺堵塞的顶部漏斗部的横剖视图；图3是沿图2中的线3-3截取的粉刺堵塞的顶部漏斗部的横剖视图；图4示出了对于不同程度的外加应力的皮肤的应变特征；图5A和5B示出了在皮肤上移动的单束硬毛的相对位移；图6是本发明的机械痤疮治疗装置的一个实施例的分解视图；图7是图6所示装置的固定接触元件部分的示意图；图8是图6所示装置的可动接触元件部分的示意图；
图9A、9B、9C和9D示出了根据图6所示装置的作用对在皮肤毛孔中的典型皮脂堵塞的效果；图10是图6所示的机械装置的变型的示意图；图11是图10所示装置的固定接触元件部分的示意图；图12是图10所示装置的可动接触元件部分的示意图；图13A、13B、13C和13D示出了根据图10-12所示装置的作用对在皮肤毛孔中的皮脂堵塞的效果；图14示出了图7中所示的机械装置的变型，其中在接触元件表面应用柔性材料。
图15是示出本发明的可选实施例的视图，其中具有由环形的一排固定硬毛束围绕的、交替的可线性移动的多排硬毛束；图16是图15中所示装置的俯视图；图17是示出图15中所示的机械装置的变型的视图，其中一组硬毛束固定而另一组可线性移动；图18是图17中所示装置的俯视图；图19是示出本发明的另一可选实施例的视图，其中具有交替的可旋转移动的多组硬毛束；图20是图19中所示的机械装置的俯视图；图21是示出图16中所示的机械装置的变型的视图，其中具有单组(两排)可旋转移动的硬毛束；图22是图21中所示的机械装置的俯视图；图23是示出用于控制移动幅度的控制装置的示意性框图，其中移动幅度为施加在皮肤上的压力的函数；图24是人面部的示意图，示出了皮脂分泌程度和痤疮损伤的发生率不同的面部的各个区域；图25是有用于本发明的计时器结构的框图。
具体实施例方式
图1是典型皮肤毛孔的视图，包括皮肤的表皮层和真皮层。皮肤毛孔10，也称之为毛囊，包括正常毛发16和相关的皮脂腺18。皮脂腺18通常产生皮脂质。然而，皮质的产生通常不足以单独导致痤疮。此外，如果皮脂质能够自由到达皮肤表面，则不会发生痤疮损伤。然而，当例如由于角质细胞的过量产生，或者角质细胞的不充分脱落，而使皮肤毛孔或毛囊被堵塞时(如图2中所示)，会扰乱皮肤系统的平衡。堵塞的毛囊导致封闭、但不发炎的皮脂堵塞的形成。在图2中的垂直剖面和图3中的水平剖面中示出的皮脂堵塞(微小粉刺)215，形成在作为毛囊上部的毛囊的顶部漏斗部中。
随着皮脂堵塞的最初形成，如果封闭的皮脂堵塞下的pH值和氧分压在一定范围内，则痤疮丙酸杆菌细菌的数量扩大，从而导致发病情况。这进一步导致毛囊中的一系列作用和反作用，包括对囊壁、其中包括皮肤层201、203、205、207和209的破坏，以及聚积物质挤入皮肤的真皮部分，从而导致引起皮肤损伤和脓疱的发炎反应。
在本发明中，要点是保持毛囊的顶部漏斗部处于敞开状态，其消除了痤疮细菌可在毛囊中繁殖的环境，并促进了在毛囊中建立有氧状态，同时将可在毛囊的漏斗部中聚积的皮脂的量最小化。
本发明的基本方法是将可能已被角质细胞211和皮脂质213的堵塞物(图3)堵塞的各个毛孔再打开。其基于如下发现，即对毛孔口局部施加相对运动会将堵塞的毛孔打开。毛孔的打开是由于毛囊中的堵塞物质具有不同于漏斗部壁和周围皮肤的物理特性的事实。通过本发明，以特定的频率，使皮肤区域轻微变形，接着释放至松弛位置，然后沿相反方向轻微变形，接着再释放至松弛位置，从而导致堵塞物从其在皮肤毛孔中的位置松脱。随后可例如通过擦拭或者清洗而将松脱的堵塞物容易地去除，允许之后正常的皮肤脂质分泌，从而避免出现更加充分发展的痤疮的后果。
图4示出了皮肤的弹性模数的三个区域，其中皮肤的弹性模数是指，使皮肤变形规定程度(应变)所需力的量(应力)。该曲线是皮肤独特的机械组织的结果。该机械组织可理解为在随机分布的节点处连接在一起的大量松散的胶原纤维。这种系统的机械性能与纺织材料如尼龙袜的性能很相似。随着材料的拉伸，纤维首先被拉直并沿着应力方向定向(图4区域I所示)。要产生这一水平的应变仅需较小量的应力，其中弹性模数通常是5×10-3N/mm2。皮肤的弹性超过该范围。
大致在区域I的末端并稍稍进入区域II，皮肤的弹性显著降低且皮肤变得绷紧。在区域II，一些纤维完全沿着应力的方向排列，从而直接承受应力。进一步的变形会导致数量不断增加的胶原纤维被用来支撑应力。随着这一过程的继续，皮肤的弹性模数或硬度迅速增加，直到其与胶原纤维本身的硬度一致(区域III)。在该区域中弹性模数通常是3×103N/mm2。
在本发明中，所需的施加在皮肤上的相对运动应该具有足够大的幅度以形成毛孔张开力，但应足够小以最小化对皮肤中的胶原纤维的拉伸。变形应局限于图4中区域I的范围和区域II的低应变范围，其中没有显著地拉伸胶原纤维。因此，本发明的与皮肤接触的部分(称之为接触元件)的机械特性和移动接触元件的幅度，必须使得施加在皮肤上的应力程度不超过某值σI，从而使皮肤中的应变量保持在图4中的值EI以下。
在图6中总体示出了本发明的第一实施例，其中可移动皮肤接触元件设置在与固定皮肤接触元件相同的平面中，且双向差动作用是剪切的，即，两个元件沿着其长度方向彼此平行地运动。所示的装置包括两个皮肤接触元件57和59以及垫板/隔板61。
可移动和不可移动皮肤接触元件是基本相同的。在所示的实施例中，将各个接触元件57和59分别安装在安装板上。固定接触元件57安装在安装板58上，而振动接触元件59安装在安装板60上。接触元件是狭窄并稍微伸长的，且在图7和图8中详细示出。在所示的实施例中，接触元件的尺寸通常是0.800英寸长和0.09英寸宽。如图中所示，每个接触元件的边缘是斜削的；使其具有稍圆滑的端面，而各端部也是倒圆角的。
用于固定接触元件的安装板58大约1.18英寸宽。安装板58的上部边角均以36°角截去。安装板58的高度是1.4英寸。图8示出了接触元件59与用于振动接触元件的安装板60的组合。在所示的实施例中，安装板60大致呈矩形，具有1.0英寸的长度和0.5英寸的高度。安装板60的上部边角以45°角截去，即斜削，而下部边角倒圆角的。
振动接触元件59设置在安装板60的上部边缘上。接触元件59的上部边缘高于安装板60的上部边缘大致0.298英寸。安装板60包括两个穿透其中的驱动孔62-62，使得可通过下述的驱动机构使安装板60和接触元件59前后移动。在所示的实施例中，驱动孔62大致呈正方形，每边0.154英寸。
随后如图6中所示，将在安装板60上的振动接触元件59和在安装板58上的固定接触元件57彼此紧密相邻地设置。因此将两个接触元件57和59大致定位。通过两个连接螺钉46-46将两个组件固定在一起并连接到驱动机构50上。因此可拆卸和替换接触元件。可通过往复(前后)移动该振动接触元件组件的驱动器而使其移动，以使安装板60平行于安装板58移动，且接触元件59平行于接触元件57往复移动。
总体示为50的驱动组件包括两个驱动钮52-52，其往复移动选定的距离。这些驱动钮延伸进入振动安装板上的驱动孔62-62中。在所示实施例中的该振动接触元件具有在20Hz至1kHz范围内的频率，优选值范围为80-200Hz。如上文中所述，驱动组件的动作将安装板60平行于安装板58移动，使得振动接触元件59与相邻固定接触元件57的长度方向平行地移动。在所示的实施例中，接触元件和安装板由不锈钢制成，尽管接触元件也可覆有柔性材料或者完全由柔性材料制成，如图14中的63所示，或者接触元件可由毛刷束等替换。
在所示的实施例中，大致0.125英寸的中心到中心距离导致0.09英寸宽的接触元件57和59之间的大约0.035英寸的间隔。接触元件59在0.02英寸至0.08英寸的范围内、优选值为大约0.040英寸(从中间位置至峰值位置+/-0.020英寸)的总距离上，沿着接触元件57往复移动。接触元件57和59的表面加工使得皮肤主要与接触元件移动接触。5至20微英寸的表面粗糙度范围是有效的，优选值为10微英寸。该表面必须足够粗糙，以便将接触元件的运动以最小或没有滑动地传递至皮肤。如果表面过于光滑，则可能磨损皮肤。接触元件可以是弹性材料或者闭孔发泡材料。其可以是起伏的表面或甚至是指形件。
在图6的实施例的操作中，将接触元件的边缘面轻微地靠在皮肤表面上，并通过开关启动该装置。接触元件59开始振动。装置于是以慢速、例如每秒2厘米在皮肤表面上移动。该装置以峰值幅度对相邻皮肤接触元件之间的间隔(距离)的、通常为0.57的比率进行工作。通过该动作，将剪切力施加在皮肤上，其具有足够的幅度以使皮肤轻微地扭曲并迫使毛孔张开，但又足够低以最小化任何的皮肤拉伸。
在上述频率范围内，在最小20Hz，每个毛孔口变形大约每秒10次。在更高的频率，每秒变形的次数将成比例地增高。在漏斗部周围组织中产生交变的剪应力，使得皮脂堵塞物和漏斗部壁之间的粘附力减弱或显著降低，以使堵塞物在毛孔中基本上松脱。
虽然图6的实施例示出了一个固定接触元件和一个可动接触元件，但应该明白多个固定接触元件和振动接触元件可用于为装置提供更宽的覆盖范围。在多个接触元件的情况下，多个可动接触元件与固定接触元件相互交叉并以联动方式被驱动。
此外，可相对于彼此、优选地沿相等且相反的运动方向驱动两个接触元件。两个移动元件各自0.02英寸的峰值幅度将导致0.04英寸的相对运动的峰值幅度。
图9A-9D示出了图6-8的剪切实施例在皮肤和皮脂堵塞物上的动作。图9A示出了由皮脂堵塞物79堵塞其中的毛孔78。接触元件处于中间位置。接着可动接触元件将沿一个方向平行于固定接触元件移动，从而将皮脂堵塞物扭曲(图9B)。接着可动接触元件和安装板组合逆转并返回至中间位置。此状态在图9C中示出。可动接触元件继续沿相反方向移动，从而使皮脂堵塞物在相反方向上变形(图9D)。这一过程以特定的频率完成。虽然通常优选该“双向”运动，但也可关于中间/平衡位置仅在一个方向上移动可动接触元件。连续反复的动作将皮脂堵塞物从毛孔壁上移除或松脱。该装置缓慢地移过皮肤表面，在整个皮肤区域产生上述结果。
在图10-12中示出了可选机械装置。其包括两个固定皮肤接触元件24和26以及中间振动接触元件28。在该张紧/压缩装置中的元件结构与图6-8的实施例的元件结构相似，尽管通常优选图6-8的实施例的“剪切”动作。在两个实施例中，由于堵塞物质和皮肤之间的弹性差异，机械动作在皮肤上所产生的差动应变足以导致皮脂从皮肤上脱离。
在图10-12的实施例中，各个接触元件24、26和28分别安装在安装板上。固定接触元件24、26安装在安装板30-30上(图11)，而振动接触元件28安装在安装板32上(图12)。接触元件是狭窄并稍微伸长的，且在图11和12中详细示出。在所示的实施例中，接触元件通常大约0.800英寸长和大约0.090英寸厚。每个接触元件的边缘是斜削的；使得每个接触元件具有稍圆滑的端面，而各端部也是倒圆角的，如图中所示。用于固定接触元件的安装板30大约1.18英寸宽。安装板30的上部边角均以36°角截去。接触元件一侧的高度(1.25英寸)比另一侧的高度(1.4英寸)稍低。
在所示实施例中，固定接触元件24、26交叉(垂直)于安装板安装，距其一侧边缘34大约0.5英寸。将固定接触元件横向偏移设置，使其从安装板30的一侧表面36延伸大约0.316英寸，而从相对表面38延伸大约0.406英寸。
图12示出了接触元件28和用于振动接触元件的安装板32的组合。在所示的实施例中，安装板32大体呈矩形，具有1.0英寸的长度和0.5英寸的高度。安装板32的上部边角以45°角截去，即斜削，而下部边角倒圆角。
将振动接触元件28垂直于安装板32安装在其上部边缘。接触元件28的上部边缘高于安装板32的上部边缘大约0.298英寸并偏移设置，使得其从安装板32的表面40延伸大约0.472英寸。安装板32包括两个穿过其中的驱动孔42-42；使得可通过下述的驱动机构将安装板32和接触元件28前后移动。在所示的实施例中，驱动孔42大致呈正方形，每边0.154英寸。
接着将安装在安装板32上的振动接触元件28和安装在安装板30上的固定接触元件24和26彼此紧密相邻地设置，其中两个固定接触元件组件背靠背，但方向相反，如图10中所示。因此将三个接触元件24、26和28大致定位。通过两个连接螺钉46-46将三个组件固定在一起并连接到驱动器上。可通过前后移动该振动接触元件组件的驱动器而使其移动，以使安装板32平行于安装板30移动，且接触元件28交替地朝向和远离接触元件24和26移动。
与图6中50所示的驱动组件类似的驱动组件包括两个驱动钮，其前后移动选定的距离。这些驱动钮与振动安装板32上的驱动孔42-42连接。在所示实施例中的振动接触元件以20Hz至1kHz范围内的频率移动，其中优选范围为80-200Hz。如上所述，驱动组件的动作将安装板32平行于安装板30移动，使得振动接触元件28朝向(或远离)一个相邻固定接触元件24而远离(或朝向)另一个相邻固定接触元件26移动。
在所示的实施例中，接触元件24和26以大约0.280英寸的中心至中心距离隔开，且接触元件28在接触元件24和26之间的大约0.150英寸的峰-峰值距离内往复运动。在中间/平衡位置与峰值距离(一个方向)之间并返回至中间位置的移动也是可能的。在图10-12的实施例的工作中，将接触元件的边缘面轻微地靠在皮肤表面上，且通过开关启动该装置。接触元件28开始振动。装置于是以慢速、例如每秒两厘米在皮肤表面上移动。通过该动作，将张紧和压缩的剪切力施加在皮肤上，其具有足够的幅度以轻微地迫使毛孔张开，但又足够小以最小化任何的皮肤拉伸或变形。在该实施例中，移动的峰值幅度是相邻接触元件之间间隔的大约39％。
在上述频率范围内，在最小20Hz，每个毛孔口变形大约每秒10次。在更高的频率，每秒变形的次数将按比例增加。在漏斗部周围组织中产生交变的张紧和压缩应力，使得皮脂堵塞物和漏斗部壁之间的粘附力减弱或显著降低，以使堵塞物在毛孔中基本上松脱。
虽然图10-12的实施例示出了两个固定接触元件和一个可动接触元件，但应该明白可仅使用一个固定接触元件，或者可使用多个固定接触元件和振动接触元件以提供稍宽的覆盖范围。在多个接触元件的情况下，多个可动接触元件与固定接触元件相互交叉，并以联动方式被驱动。
此外，可相对于彼此、优选地沿相等且相反的运动方向驱动两个接触元件。两个移动元件各自0.02英寸的峰值幅度将导致0.04英寸的相对运动的峰值幅度。
图13A-13D示出了图10-12的张紧/压缩装置在具有皮脂堵塞物的毛孔上的动作。
图13A示出了由皮脂堵塞物79堵塞其中的毛孔78。接触元件处于中间位置。接着可动接触元件将沿一个方向垂直远离固定元件移动，从而使皮脂堵塞物变形并使得毛孔在一个方向上变形(图13B)。接着该移动逆转并返回至中间位置，放松皮脂堵塞物与顶部漏斗部之间的力，如图13C中所示。接着可动接触元件将沿相反方向垂直远离固定元件移动，从而也使皮脂堵塞物在相反方向上变形(图13D)。这一过程以20-1,000Hz范围内、且优选地80-200Hz范围内的频率完成。连续的作用将皮脂堵塞物从毛孔壁上移除或松除。用户将该装置缓慢地移过皮肤表面，在整个皮肤区域产生上述结果。
在图15-22中示出了另一可选的机械结构。这些结构以与上述装置大体相同的原理而工作，但具有由硬毛束构成的接触元件。在这些实施例中，固定硬毛束的基部与上述安装板相似。替代刚性或柔性的固体接触元件，采用多束硬毛束。每束毛束进一步由多根细丝或硬毛构成。该硬毛可由任何适于该应用的材料制成，其中优选材料是尼龙612。每根硬毛的直径在2至5密耳范围内，其中优选直径为3密耳，且长度在0.25至0.60英寸范围内，其中优选长度是0.43英寸。
毛束根部的直径在40至100密耳的范围内，其中用于固定和移动的内排硬毛束的毛束优选直径为60密耳，而用于固定的外排硬毛束的优选直径为80密耳。硬毛的直径和长度确定了其刚度。使用相同的材料，较大直径的硬毛比较小直径的硬毛更硬。通常较长的硬毛比较短的硬毛更软。用于制造硬毛的材料也决定硬毛的刚度特性。此外，毛束排可由具有不同硬毛数的各个毛束构成。通常，在毛束中具有较多根较小直径的硬毛会产生较柔软的触感。
0.003英寸直径的尼龙612硬毛的0.43英寸长度的毛束，可产生工作良好的横向刚度，将皮肤在图4的区域I和区域II下部的范围内移动。这样的毛束在0.06”的位移下产生大约10克/英寸的横向弹簧常数；即，当将0.6克的横向力相对于根部施加在毛束的端部上时，将导致毛束端部0.06″的横向位移。
图15-18示出了使用毛束排的线性运动的实施例。在图15-16中，两组毛束排(第一组的三排70-70，第二组的三排72-72)相对彼此移动，而在图17-18中，一组的四排82-82固定而另一组的三排80-80移动。在两个实施例中，移动/固定硬毛束排由一圈硬毛束84围绕，硬毛束圈84固定并用作屏障，以将清洁剂/水保持在皮肤上。
在图19-22中所示的另一实施例中，硬毛束排是环形的并以弓形的方式关于垂直于皮肤表面的旋转轴移动。图19-20示出的实施例中，两组环形毛束排(两排90-90和两排92-92)相对彼此移动，而图21-22示出的实施例中，一组的两排100-100移动而另一组的三排102-102固定。在每种情况下，各毛束排90和92中的一排及各毛束排100和102中的一排可足以用于清洁作用。在所示之外的附加排也可工作。在这两个实施例中，多排硬毛束由一圈固定硬毛束104围绕，作为液体等的屏障。在图19和20的实施例中，在环排90和92以内还有一圈固定硬毛束106。
用于图15-22中所示装置的相邻多排硬毛束相对彼此移动，其幅度足以使皮肤在图4的区域I和稍稍进入区域II的范围内如所示地变形，以产生清洁作用。
图5A示出了当基部122处于停止(中间)位置时，单束硬毛120作用在皮肤121上的硬毛的清洁动作，而图5B示出了当基部122处于最大偏移时的毛束120。在皮肤121上沿水平线指示有“记号”标记，其中记号间隔示出了皮肤的相对变形。
在图5A中，记号标记的均匀间隔表示当硬毛束处于停止位置时，皮肤没有变形。图5B示出了皮肤被硬毛束在基部的移动方向上轻微挤压，并且在硬毛束顶端的后方被轻微地拉伸。在通常的运行中，硬毛束与皮肤都变形，并且硬毛束在皮肤上仅有较小的滑动。随着毛束基部从其停止(中间)位置的移动，皮肤的变形增加，其模数同样增加，直到皮肤的恢复力刚好与硬毛束的恢复力平衡为止。
通常在硬毛束基部测量的0.05英寸至0.25英寸的峰-峰值幅度可用于具有0.10-0.25英寸中心至中心间距的毛束排。这导致通常40％的峰值幅度(峰-峰值幅度的50％)，并且在相邻毛束排之间的中心至中心间距的10％至100％的范围内。在高幅度下，特别是如果毛束与润滑元件共同使用，则硬毛束还可在整个表面范围内滑动。
现在再次参考图19-22，装置可例如通过图19和20中所示的中央口106提供润滑液。向心力趋向于将喷出的液体散布在硬毛束上，提供较均匀的湿润。液体由毛束屏障104限制。
在如图19-22中所示的旋转结构的情况下，运动的线性幅度对于外环较大。可在多排之中调节中心至中心间距，以保持大致恒定的、幅度对元件间间距的比率。
上述的硬毛束排也可由柔性部件替换，例如弹性材料或者闭孔发泡材料。
还可以将上述差动剪切模式与张紧/压缩模式的优点结合为复合运动，例如，椭圆的运动。
也可通过单组接触元件将双向运动施加到皮肤上，用以清洁或清洗漏斗部开口。与以上在相邻接触元件之间的差速往复运动的情况不同，使用单组元件依靠皮肤的惯性实现在毛孔口的差动力。单组移动接触元件，如硬毛束排，迫使与其直接相邻的皮肤移动。该移动通过皮肤的弹性而与梢远的皮肤区域连接。然而，皮肤也具有抵抗运动的惯性，从而产生在运动方向上的剪力。该剪力在距移动接触元件较远的距离减小。
通过单组接触元件施加双向往复运动通常没有使用相邻接触元件设置为在其间施加张紧/压缩或剪力那样有效。
可以线性方式实施单组往复接触元件，例如图17和18的装置，其中所有线性硬毛束一致地移动。也可以弓形方式实施该单组往复运动，例如图21-22的装置，其中所有毛束排一致地移动。其中接触元件包括刚性或柔性材料的情况下，移动的峰-峰值幅度将在0.04-0.150英寸的范围内，优选为0.09英寸；如果接触元件是硬毛束排，则移动的峰-峰值幅度在0.020至0.160英寸的范围内，优选为0.082英寸。
图23示出了用于控制接触元件120的移动部分的幅度的控制装置的示意性框图。控制装置由传感元件121、功率调制电路122和驱动器电路124构成。该传感元件121传感由接触元件120施加在皮肤上的压力的量，并将信号施加至功率调制电路122。功率调制电路122使用所述信号以调节驱动器电路124的功率和接触元件120的幅度。
控制装置以多种工作模式、优选地三种工作模式进行工作。装置的正常工作要求涂抹器施加在皮肤上的压力保持在给定范围内。
当接触元件施加在皮肤上的压力低于装置正常工作的下限时，具有接触元件的涂抹器的幅度从其名义幅度显著减小。这在涂抹器没有与皮肤接触时，减小了液体或清洁剂飞溅的可能性。
当涂抹器施加在皮肤上的压力高于装置正常工作的下限但低于上限时，以名义幅度驱动涂抹器。
当涂抹器施加在皮肤上的压力高于装置正常工作的上限时，具有接触元件的涂抹器的幅度从其正常幅度显著减小，或优选地，完全停止。可选地以低频，例如2-10Hz，中断对接触元件的供电，以便产生对用户的可听见的或可感触的反馈，以减小压力。该过量压力反馈信号减小了涂抹器引起皮肤过量运动的可能性。
上述控制装置不仅提供了安全性和便利性，而且向用户提供了反馈，以将涂抹器的压力保持在装置正常工作的范围内。
图24示出了布局和皮脂分泌程度不同的面部的四个区域。通常面部分为两个不同区域，所谓的“T区”130和132，以及外面颊区域134、136。T区是包括前额、鼻子和包括下巴的嘴部周围区域的面部部分。将其这样命名是因为其形状像字母T。
由于在T区的皮脂腺的比例趋于高于外面颊部的皮脂腺比例，所以通常此区域更易于产生痤疮。因此，本发明的重要部件是计时器装置，其根据在面部的不同区域痤疮通常出现的程度，帮助用户适当地治疗该区域，而不过度或不足地治疗该区域。总治疗时间可从30秒至两分钟，且优选为一分钟。此外，可将总时间分为两段或更多且优选地四段时间段。在本发明中，用于治疗前额130的第一时间段是20秒；用于治疗鼻子、嘴部周围区域和下巴132的第二时间段是20秒；且用于每侧外面颊区域134、136的时间段是10秒。
计时器装置140(图25)通过提供可听信号142或移动接触元件的移动的可检测的改变，或者同时提供两者而对用户进行提示。当面部各区域的优选治疗时间过去时，该提示对用户进行指示。在装置启动后，可通过按压通断开关146至选定的时间段而启用或停用计时器。第一可听信号可用于指示计时器已被启用，而第二可听信号可用于指示计时器已被停用。
总而言之，将差速运动局部地施加在漏斗部(毛孔)开口导致将皮脂堵塞物从顶部漏斗部(毛孔顶部)清除。该差速运动，无论是线性的、弓形的还是椭圆形的，均将力施加在粉刺(皮脂堵塞物)和周围组织之间的界面上，从而断开顶部漏斗部壁与皮脂堵塞物之间的粘附。
由于皮脂堵塞物的特性，即，可将皮脂堵塞物看作嵌在氧化皮脂质的“小臼”中的扁平、块状角质细胞的大体紊乱的基质，所以双向的、返回至中心的运动通常提供比单向运动更好的清洁。堵塞物与顶部漏斗部壁的粘附被认为是由氧化皮脂和神经酰胺脂质的组合物引起的。由于角质细胞的方向并不是关于顶部漏斗部壁完全无序的，所以可能单向运动独自会消除部分粘附，但可能不足以使皮脂堵塞物松脱。本发明的优选实施例应用双向运动，使得大多数或全部角质细胞都受到断开粘附的应力，而与其方向无关。
将双向运动的幅度限制在将皮肤大体保持在低应变区域的程度也是有利的。大幅度的双向或单向运动将胶原纤维置于较高应变状态。
在使用中，本发明将每秒多次的、循环的变形和放松施加在顶部漏斗部和任何皮脂堵塞物周围的皮肤上。重复的差速振动循环通过逐渐打破顶部漏斗部和皮脂堵塞物之间的粘附而提供治疗效果。
本发明意图于在20-1,000Hz的频率范围内工作。优选范围是80-200Hz。低于80Hz，则振动速率小于最佳值，且机械实现较困难。高于200Hz，则在鼻部区域发生通常不舒服的强列的搔痒反应。假设装置的1cm宽的有效表面以最低频率工作，将装置以2cm/sec线性地移动经过皮肤表面将导致每个毛孔经受10次变形循环，比通过任何手动技术可实现的都多很多倍。在较高频率，装置的每行程变形数将成比例地增加。
可应用差速运动的两种基本模式剪切和张紧/压缩。剪切模式装置通过与皮肤接触的狭窄元件提供线性差速运动，且该元件在其长度方向上相对彼此运动。该装置通常将正弦振动施加于相邻接触元件。该装置包括两个接触元件组件。该装置将接触元件沿其长轴彼此平行地移动。接触元件表面与皮肤表面之间的充分的摩擦力将该运动传递至皮肤，从而如图9A-9D中所示在其之间的皮肤上形成剪切作用。
与剪切模式相比，张紧/压缩模式装置将接触元件彼此朝向和远离地移动。振动与接触元件的长轴垂直(即，一个元件朝向一个相邻元件而远离其另一个相邻元件地移动)，从而在漏斗部周围的组织中产生交变的张紧和压缩应力。如图13A-13D中所示，接触元件表面和皮肤表面之间的充足的摩擦力将该运动传递至皮肤。
除一个接触元件移动外，可选地两个接触元件可相对于装置本体并彼此相反地移动。
皮肤接触元件可以是刚性的或柔性的。刚性表面可由不锈钢和塑料制成。柔性接触表面可包括硬毛、弹性材料和柔软的柔性泡沫材料。表面应该具有足够的粗糙度以便将运动传递至皮肤而没有滑动或最小化这样的滑动。此外，适当程度的表面粗糙度保证了良好的片层作用(通过接触表面中的细胞间隙将润滑剂从皮肤的湿润部分传递至干燥部分)。如果表面加工过于平滑，那么润滑剂会被擦去，则接触表面在皮肤上干燥地运动，并可导致不必要的皮肤磨损。该表面粗糙度可在5至20微英寸的范围内，且优选为10微英寸。
可包括多个接触元件，使得在一个方向上移动的一组皮肤接触元件穿插在一组固定皮肤接触元件或一组沿相反方向移动的皮肤接触元件之间。图15示出了具有两对皮肤接触元件的装置，其为图6中所示的具有单对皮肤接触元件的装置的派生物。在图15中所示的情况中，两组皮肤接触元件各包括三排硬毛束。每组硬毛束排彼此相反地移动，并由固定的环形的固定硬毛束排围绕，该固定硬毛束用于最小化飞溅并控制移动硬毛端部与皮肤的接触。该硬毛束设计为使得交叉的排移动导致在皮肤上保持顶部漏斗部开口的充分的力。该作用与洗手时左右手的手指互锁相似。
所示的模型在两交叉组的每组中具有三排硬毛束，但是硬毛束排的数量可从单排变化至多达所需的表面区域可实现的排数。
此外，硬毛束排的运动可以是沿着皮肤平面的线性的、弓形的或者椭圆形的运动，且旋转轴与皮肤垂直。
施加在皮肤上的往复力的大小主要由硬毛束对横向变形的刚度、硬毛束排的长度和宽度、硬毛束排之间的间距、交叉运动的幅度，以及用户所施加的压力而确定。
还可通过使用皮肤润滑剂来改变接触元件的运动在皮肤上的影响。该润滑剂可以是水、肥皂水、其它皮肤清洁剂、洗液或凝胶。较多的润滑导致硬毛端部在皮肤上的更易滑动的作用，及施加在皮肤上的更小的变形作用。在皮肤上的滑动作用用于除去皮肤表面的碎屑。该碎屑包括皮脂、甘油三酸酯和脂肪酸、脱落的角质细胞和聚集的污垢及环境杂质。
因此，本发明提供了剪切模式或张紧/压缩模式或者组合(椭圆形)模式的机械能，以便使皮脂堵塞物与毛孔壁之间的粘附松脱。可通过接触元件的线性往复、弓形往复或其组合运动而产生所述运动。随后可通过冲洗清洁区域，将从毛孔松脱的皮脂堵塞物和任何之前堵塞的脂质容易地除去。这样的装置导致对早期痤疮的有效治疗，从而防止了更严重的痤疮病情的发展。然而，除此之外，该装置可用于没有痤疮时皮肤的有效清洁。柔和与清洁作用的结合在皮肤上产生了适意的、有效的清洁效果，以及用户对清洁、健康皮肤的“感觉”或感受。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，然而应该理解的是，可在这样的实施例中做出各种替换和改变，而不偏离下文中概述的权利要求所确定的本发明的实质。
权利要求
1.一种用于痤疮治疗的装置，其包括至少两个接触元件，其具有大致处于相同平面的端面，其中至少一个接触元件是移动接触元件；安装组件，其用于将所述接触元件保持大致彼此相邻；和组件，用于将所述至少一个移动接触元件相对于至少一个相邻接触元件往复移动，其中当所述装置被设置为使得所述接触元件的端面接触皮肤时，在皮肤上产生从皮肤毛孔除去皮脂堵塞物的作用，从而允许将其从皮肤上容易地除去。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述移动接触元件的运动频率在20Hz至1KHz的范围内。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述频率优选地在80-200Hz的范围内。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述接触元件的运动将皮肤置于交变的剪力中，其协助将所述皮脂堵塞物从其所在的所述皮肤毛孔中松脱。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述移动接触元件的运动实质上是线性往复的。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述移动接触元件的运动实质上是弓形往复的。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述接触元件包括刚性材料。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述接触元件具有粗糙度在5至20微英寸范围内的接触表面。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述粗糙度大约为10微英寸。
10.如权利要求7所述的装置，其中所述移动接触元件的运动的峰值幅度的比率，在彼此相对移动的相邻接触元件之间的距离的15％-120％的范围内。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述比率大约为60％。
12.如权利要求1所述的装置，其中接触元件分别包括多排硬毛束。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述硬毛具有在2至5密耳范围内的直径，和在0.250至0.600英寸范围内的长度，且其中所述硬毛的材料具有在100至1000kpsi范围内的挠曲模量。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述毛束具有机械特性，使得在毛束基部0.062英寸的位移，引起在0.3克至1.4克范围内的力施加在所述毛束端部处的皮肤上。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述力大约为0.61克。
16.如权利要求12所述的装置，其中在一束硬毛束基部的、相对于相邻接触元件基部的移动的峰值幅度，在彼此相对移动的相邻接触元件之间的中心至中心距离的10％-125％的范围内。
17.如权利要求16所述的装置，其中在一束硬毛束基部的、相对于相邻元件基部的移动的所述峰值幅度大约为45％。
18.如权利要求1所述的装置，其中所述接触元件包括柔性材料。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述接触元件包括弹性固体材料。
20.如权利要求18所述的装置，其中所述接触元件包括泡沫材料。
21.如权利要求1所述的装置，其中所述移动接触元件的运动往复地将皮肤置于交替的张紧和压缩状态中。
22.如权利要求21所述的装置，其中任何移动接触元件的运动的所述峰值幅度是相对于相邻接触元件上的点的线性位移，且其中所述线性位移在相邻接触元件处于其中间位置时其间距离的10％至60％的范围内。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述线性位移大约为40％。
24.如权利要求21所述的装置，其中所述接触元件由刚性材料构成。
25.如权利要求24所述的装置，其中所述接触元件具有在5至20微英寸范围内的表面光洁度。
26.如权利要求25所述的装置，其中所述表面光洁度大约为10微英寸。
27.如权利要求1所述的装置，其中所述移动接触元件的移动由控制装置控制，由此当所述接触元件不与皮肤接触时，所述移动接触元件的所述移动幅度显著减小，且由此当将所述接触元件以用于最佳工作的适当压力施加在皮肤上时，所述移动接触元件的移动幅度处于优选值，且由此当将所述接触元件以大于所述适当的压力施加在皮肤上时，以用户可察觉的方式改变所述移动接触元件的移动幅度。
28.如权利要求1所述的装置，其包括与所述接触元件相邻设置的液体供应结构，且其中所述结构在工作中提供与皮肤接触的液体。
29.如权利要求1所述的装置，其包括与所述接触元件相邻设置的液体限制结构，且其中所述液体限制结构大体上阻止由所述接触元件的运动将液体从所述装置排出。
30.如权利要求29所述的装置，其中所述液体限制结构包括硬毛束，其具有的自由端与所述接触元件的自由端大致处于相同平面。
31.如权利要求1所述的装置，其包括控制组件，用于控制施加在皮肤上的压力，以便将过度的皮肤压力施加在所述移动接触元件上的可能性最小化。
32.如权利要求1所述的装置，其中所述接触元件是可拆卸和可替换的。
33.如权利要求1所述的装置，其具有计时装置，其响应所述装置的开启，用于产生经过的时间间隔的连续指示，其中所述经过的时间间隔与用于治疗面部部分的期望时间相关，其中在所述装置工作的预定设置的时间段内提供所述时间的连续指示；和装置，其用于在所述装置开启后的所述预定时间段内，将所述计时装置的状态在所述装置关闭后保持选定的时间段。
34.如权利要求33所述的装置，其中在所述装置工作的预定设置的时间段内提供所述时间的连续指示。
35.如权利要求34所述的装置，其中所述设置的时间段大约为一分钟，且其中所述选定的时间间隔大约为10至20秒。
36.如权利要求33所述的装置，其中所述指示选自a)可听信号和b)移动接触元件运动的可察觉的改变其中之一。
37.如权利要求33所述的装置，其中所述指示包括可听信号和移动接触元件运动的可察觉的改变。
38.如权利要求33所述的装置，其包括用于在所述装置启动后，将所述计时装置的状态在启用和停用之间进行改变的装置。
39.如权利要求38所述的装置，其中所述改变装置响应于被按压选定时间段的通断开关。
40.如权利要求39所述的装置，其中第一可听信号指示所述计时装置已启用，而与所述第一可听信号不同的第二可听信号指示所述计时装置已停用。
41.如权利要求12所述的装置，其中所述硬毛束排包括多个直排，其中交替的排(a)移动和(b)保持固定在适当位置。
42.如权利要求41所述的装置，其包括围绕所述多个直排的另一排固定硬毛束。
43.如权利要求12所述的装置，其中所述硬毛束排包括多个直排，其中交替的排沿相反方向移动。
44.如权利要求43所述的装置，其包括围绕所述多个直排的另一排固定硬毛束。
45.如权利要求12所述的装置，其中所述硬毛束排包括多个环形排，其中交替的排(a)移动和(b)保持固定在适当位置。
46.如权利要求45所述的装置，其包括围绕所述多个环形排的另一排固定硬毛束。
47.如权利要求12所述的装置，其中所述硬毛束排包括多个环形排，其中交替的排沿相反方向移动。
48.如权利要求47所述的装置，其包括围绕所述多个环形排的另一排硬毛束。
49.一种用于痤疮治疗的装置，其包括至少一个移动接触元件，其具有用于接触用户皮肤的端面；和组件，其用于以双向方式往复移动所述接触元件，以便当所述装置被设置为使得所述接触元件的端面接触皮肤时，在皮肤上产生从皮肤毛孔除去皮脂堵塞物的作用，从而允许将其从皮肤上容易地除去。
50.如权利要求49所述的装置，其中所述接触元件的运动频率在80-200Hz的范围内。
51.如权利要求49所述的装置，其中所述接触元件的运动将皮肤置于交变的剪力下，其协助将所述皮脂堵塞物从其所在的所述皮肤毛孔中松脱。
52.如权利要求51所述的装置，其中所述接触元件包括刚性材料。
53.如权利要求52所述的装置，其中所述接触元件具有在5-20微英寸范围内的粗糙度。
54.如权利要求49所述的装置，其中所述接触元件具有在0.04至0.150英寸范围内的峰-峰值幅度。
55.如权利要求49所述的装置，其中所述接触元件包括单排硬毛束。
56.如权利要求49所述的装置，其中所述硬毛具有在2至5密耳范围内的直径，其中优选直径为3密耳，和在0.250至0.600英寸范围内的长度，其中优选长度为0.430英寸，且其中所述硬毛的材料具有在100至1000kpsi范围内的挠曲模量，优选为600kpsi。
57.如权利要求55所述的装置，其中所述硬毛束的运动的峰-峰值幅度在0.020至0.160英寸的范围内。
58.如权利要求49所述的装置，其中所述接触元件的运动往复地将皮肤置于交替的张紧和压缩状态中。
59.如权利要求58所述的装置，其中所述接触元件具有在5-20微英寸范围内的表面光洁度。
60.如权利要求55所述的装置，其中所述单排硬毛束呈一直线。
61.如权利要求55所述的装置，其中所述单排硬毛束呈一环形。
62.一种用于皮肤护理的装置，其包括至少两个接触元件，其具有大致处于相同平面的端面，其中至少一个接触元件是移动接触元件；安装组件，其用于将所述接触元件保持大致彼此相邻；和组件，其用于将所述至少一个移动接触元件相对于至少一个相邻接触元件往复运动，其中当所述装置被设置为使得所述接触元件的端面与皮肤接触时，在皮肤上的作用产生对皮肤的清洁作用，包括从皮肤毛孔除去杂质。
63.如权利要求62所述的装置，其中所述移动接触元件的运动频率在80-200Hz的范围内。
64.如权利要求62所述的装置，其中所述接触元件的相对运动将皮肤置于交变的剪应变中。
65.如权利要求62所述的装置，其中所述接触元件具有粗糙度在5至20微英寸范围内的接触表面。
66.如权利要求62所述的装置，其中接触元件分别包括多排硬毛束。
67.如权利要求62所述的装置，其中所述移动接触元件的运动往复地将皮肤置于交替的张紧和压缩状态中。
68.如权利要求62所述的装置，其中所述移动接触元件的移动由控制装置控制，由此当所述接触元件不与皮肤接触时，所述移动接触元件的所述移动幅度显著减小，且由此当将所述接触元件以用于最佳工作的适当压力施加在皮肤上时，所述移动接触元件的移动幅度处于优选值，且由此当将所述接触元件以大于适当的压力施加在皮肤上时，以用户可察觉的方式改变所述移动接触元件的移动幅度。
69.如权利要求62所述的装置，其包括与所述接触元件相邻设置的液体供应结构，且其中所述结构在工作中提供与皮肤接触的液体。
70.如权利要求62所述的装置，其中所述接触元件是可拆卸和可替换的。
71.如权利要求62所述的装置，其具有计时装置，其响应所述装置的开启，用于产生经过的时间间隔的连续指示，其中所述经过的时间间隔与用于治疗面部部分的期望时间相关，其中在所述装置工作的预定设置的时间段内提供所述时间的连续指示；和装置，其用于在所述装置开启后的所述预定时间段内，将所述计时装置的状态在所述装置关闭后保持选定的时间段。
72.一种用于皮肤护理的方法，其包括以下步骤第一步，将皮肤从自然位置变形至第一变形位置，在该处皮肤大致到达其弹性限度；第二步，允许皮肤返回至所述自然位置；和在20Hz至1KHz的频率范围内重复所述第一和第二步骤，以在皮肤上产生导致清洁皮肤的作用，包括从皮肤毛孔除去不良的物质。
73.如权利要求72所述的方法，其中所述不良的物质是皮脂堵塞物。
74.如权利要求72所述的方法，其中所述频率范围在80-200Hz。
75.如权利要求72所述的方法，其包括第三步，将皮肤沿着与所述第一步骤中相反的方向拉伸至第二变形位置；和第四步，允许皮肤返回至所述自然位置，所述第三和第四步在所述重复步骤之前完成。
76.如权利要求72所述的方法，其中所述皮肤的变形通过剪切应变作用而完成。
77.如权利要求72所述的方法，其中所述皮肤的变形通过张紧/压缩作用而完成。
78.如权利要求72所述的方法，其包括将液体涂抹在皮肤上以协助对其清洁的步骤。
79.如权利要求72所述的方法，其中所述方法的步骤对于用户面部的特定皮肤区域进行预定的次数。
全文摘要
装置包括至少两个皮肤接触元件，该元件具有狭窄的端面；和用于将该元件保持彼此紧密相邻的安装组件。驱动组件以特定频率将一个元件相对于相邻元件往复运动，从而在皮肤毛孔上产生使存在于毛孔中的皮脂堵塞物松脱的作用，以允许将其从皮肤上容易地除去。
文档编号A61B17/32GK1937966SQ200480042785
公开日2007年3月28日 申请日期2004年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者K·A·皮尔彻, D·朱力亚尼, S·M·梅金尼斯 申请人:太平洋生物科学实验室有限公司