专利名称：利用温度控制来处理皮肤的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于处理皮肤的方法和设备。
背景技术：
现有许多种利用加热待处理皮肤区域而对皮肤进行的医学或美容处理。这些处理 包括毛发去除、血管损伤的治疗和皮肤再生。在这些处理中，加热待处理的皮肤组织体至足 够高以实现所需效果的温度，该温度范围通常为45-60°C。 一种已经用于加热皮肤的表皮 层和真皮层的方法是脉冲射频(RF)能量。在该方法中，将电极施加于皮肤，并在电极间施 加RF电压脉冲。选择电压脉冲的属性以使得在待处理组织中产生将组织加热至所需温度 的RF电流脉冲。例如，美国专利No. 6， 749， 626公开了使用脉冲RF能量在真皮中诱发胶原 质形成。 当使用RF电流脉冲来加热组织体时，在脉冲时长内，组织体的温度从体温升高至 所需温度，该脉冲时长通常是100毫秒数量级。因而，组织体温度的升高非常快速。由于最 终温度实际上将取决于组织体的在个体间不同的电属性，所以组织体温度的快速升高限制 了对组织加热的控制。而且，温度的快速升高妨碍了在组织体变得过热的情况下用户停止 处理。因而，使用RF脉冲加热皮肤带来的风险是使皮肤过热，这将对皮肤表面产生永久的 疤痕或其他损伤。这种对皮肤的损伤包括例如一级或更高等级的烧伤、起泡或凝血。
发明内容
本发明提供了一种用于加热真皮下组织体的方法和系统。根据本发明，在待处理 组织体中产生RF电流，其在超过0. 5秒的时段内，将组织体的温度升高至超过其初始温度 的期望温度。温度的缓慢上升使得用户能够控制皮肤温度，并避免皮肤过热。本发明尤其 有利于需要将组织体加热至45°C -e(TC范围内温度的皮肤处理。这种处理包括例如皮肤 再生、胶原质重造和收縮、皮肤紧致、皱纹处理、皮下组织处理、脂肪团(cellulite)处理、 毛孔縮小、皮肤纹理和肤色改善、痤疮处理和毛发去除。 在本发明一个实施方式中，将一对RF电极施加于皮肤表面，并且向皮肤表面施加 如下RF能量脉冲，该RF能量脉冲的持续时间和能量被选择为使得在超过0. 5秒的时间量 内将皮肤表面加热至预定温度。例如，可以使用功率范围是1-10瓦的RF能量脉冲。在该 情况下，施加RF能量会在0. 5-10秒内将组织体加热至40°C -e(TC范围内的温度。可将电 极定位在待处理皮肤区域中的第一位置，并且将RF能量脉冲施加于该第一位置。随后，可 以将电极对重新定位在待处理区域中的另一位置，并且重复该过程。在本发明的另一实施 方式中，向皮肤表面施加连续波(CW)RF能量，并且通过以一个位移速度在皮肤表面上进行 位移的电极对来实现，该电极对在超过0.5秒的时间内依次将电极附近的组织体加热至预 定温度。例如，可以使用功率范围是2-10瓦特的CW RF能量。在该情况下，约0.5-1.0cm/ 秒的位移速度将在超过O. 5秒的时间内将组织体加热至45t: -e(rc范围内的温度。还可以 使用准CW RF能量，其中向皮肤表面施加一个RF脉冲序列，其中所述序列的频率且所述脉冲的持续时间和功率使得在超过0. 5秒的时段内将待处理组织体加热至预定温度。
本发明的系统包括两个或更多个RF电极以及被配置为在至少一对电极之间施加 RF脉冲的RF发生器，其中RF电压的功率被选择为当电极对被施加在组织体上的皮肤表面 时，在超过O. 5秒的时段内将组织体加热至预定温度。所述RF发生器可以被配置为传递持 续时间超过0. 5秒的RF能量脉冲。或者，RF发生器可以被配置为向电极传递CW或准CW RF能量，在该情况下，在传递RF能量期间，电极在皮肤表面上进行位移。在该系统的一个优 选实施方式中，在手持式高频发热器中包括一对RF电极。使用本发明的系统处理自身皮肤 的用户可以简单地以一定速度使高频发热器在待处理区域中的皮肤表面上进行位移，该速 度使用户感觉到皮肤被加热但是未达到使用户疼痛的程度。 借助本发明的方法和系统对皮肤体的缓慢加热允许更好地控制组织加热，并且因 而减少了使组织过热并因此而损伤组织的风险。 对皮肤的损伤可包括例如一级或更高等级的烧伤、起泡或凝血。因而，高频发热器 在皮肤上的合适的位移速度是RF功率的函数。随着RF功率增加，高频发热器在皮肤表面 上的移动应当更快，以便于避免由于皮肤过热而造成的皮肤损伤。 该系统包括控制机构，当表示皮肤过热的情况出现时，所述控制机构关闭或减小 RF能量，以便于防止在向皮肤传递RF能量期间用户使高频发热器在皮肤上进行的位移过 慢或者完全不进行位移而可能发生的皮肤过热。在一个实施方式中，该控制系统包括温度 传感器，诸如对RF能量传递期间的皮肤温度进行测量的热敏电阻(thermistor)或热电偶。 该系统对皮肤温度进行监视，当皮肤温度超过预定阈值时，该系统自动地关闭RF能量。
在另一实施方式中，该系统包括运动检测器，该运动检测器连续地监视高频发热 器在皮肤上的移动。可以使用光学设备或机械设备来进行运动检测。还可以使用加速度计 来进行运动检测。在该实施方式中，当高频发热器的速度低于预定阈值或者当将高频发热 器应用于皮肤并且未移动的时段长于预定时段时，该系统关闭RF能量。在一个优选实施方 式中，该控制机构涉及对位于一对RF电极之间的皮肤的电阻抗进行测量。处理器根据阻抗 测量而连续地计算皮肤温度，并且当计算出的温度高于预定阈值时关闭RF能量。
因而，在其一方面中，本发明提供一种用于在超过0.5秒的处理时段内将个体的 皮肤表面下的组织体从初始温度加热至处理温度的系统，该处理温度位于40°C -e(TC的范 围内，该系统包括
(a)高频发热器； (b)RF发生器，其被配置为在第一电极与第二电极之间提供连续波RF电压能量或 准连续波RF电压，至少一个电极与所述高频发热器相关联；
(c)皮肤温度测量设备或高频发热器运动传感器；以及 (d)CPU，其被配置为对皮肤温度或高频发热器位移速度进行监视，并且在所述皮 肤温度高于预定温度或者所述高频发热器位移速度低于预定速度时关闭或减少RF能量。
在其另一方面中，本发明提供了一种用于在超过0.5秒的处理时段内将个体的皮 肤表面下的组织体从初始温度加热至处理温度的方法，该处理温度位于40°C -e(rc的范围 内，该方法包括以下步骤 (a)在第一电极与第二电极之间提供连续波RF电压能量或准连续波RF能量，所述 电极中的至少一个与高频发热器相关联；
(b)在皮肤表面上对高频发热器进行位移； (c)对皮肤温度或高频发热器运动进行监视；以及 (d)当所述皮肤温度高于预定温度或者所述高频发热器的位移速度低于预定速度 时，关闭或减少RF能量。
为了理解本发明和了解其在实践中如何实现，现在将参照附图仅借助于非限制性 示例来描述一个优选实施方式，其中 图1示出了根据本发明一个实施方式的用于处理皮肤的系统；
图2示出了图1的系统中所使用的高频发热器；
图3示出了图2的高频发热器的电极；以及
图4示出了图1的系统中所用的另一高频发热器。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明一个实施方式的用于处理皮肤的系统1。系统1包括手持 式高频发热器2，其用于向个体4的皮肤施加RF能量。经由导线8将高频发热器2连接至 控制单元6。控制单元6包括RF发生器10， RF发生器10在高频发热器2中的一对电极12 与14之间产生连续波或准连续RF电压。控制单元10还包括CPU 13以及诸如键盘11的输 入设备，该输入设备用于向CPU 13输入在任何特定皮肤处理中所需并由RF发生器10产生 的RF电压的波长和幅度。通过导线8中的一对电线将RF发生器连接至电极12和14。系 统1可以插入墙壁式电插座9中，如图1中所示，或者使用优选为可充电的电池(未示出)。
图2和图3示出了根据高频发热器2的一个实施方式的高频发热器2a。高频发热 器2a包含按钮通断开关16。开关16由弹簧偏置于打开位置，从而当释放开关16时，未对 电极12和14施加电压。当用户手持高频发热器2时，如图1中所示，压下开关16，并且在 电极12与14之间施加连续或准连续波RF电压(重复脉冲序列)。电极12和14优选具有 圆化的边缘，以避免在电极的边缘附近的皮肤表面上形成热点。圆化电极还使得高频发热 器能够在皮肤表面上平滑移动。 尽管不是必要的，但是高频发热器2a优选包括光源21，该光源21位于电极12与 14之间并生成由反射器24导向皮肤25表面的光能。从光源21导向皮肤表面的光能被特别 地用于加热皮肤表面上的有色目标。这种皮肤目标包括血管损伤、静脉曲张、痤疮和胎记。 光能可具有单一波长或几个波长。波长被选择为针对目标的对比部分的颜色而言最优，并 且通常位于400-1800nm的范围内。可以使用白炽灯或充气灯作为光源21。还可以使用来 自激光器或LED的光用于皮肤照射。 在使用中，用户手持高频发热器2，并且向皮肤施加电极12和14。随后按压开关 16，以使得将连续波RF电流传递至电极12与14之间的皮肤部分17。高频发热器2在待处 理皮肤区域15中的皮肤上进行位移，以将该皮肤区域加热至产生所需皮肤处理的温度。
当使用高频发热器2a时，CPU 13持续地监视电极12与14之间的皮肤的电阻抗。 皮肤温度增大导致阻抗的改变，如本领域已知的，对皮肤阻抗的监视使得能够监视电极之 间皮肤的温度。CPU 13被配置为根据阻抗测量来持续地计算皮肤温度，并在计算出的皮肤温度高于预定阈值时关闭RF能量。 图4示出了根据高频发热器2的另一实施方式的高频发热器2b。高频发热器2b 的数个元件与图2和3中所示的高频发热器2a相同，并且在图2、3和4中使用相同的附图 标记指示类似元件，而不进一步说明。 高频发热器2b具有与电极对相邻的滚筒20，该滚筒20的位置和尺寸被设置为接 触皮肤表面并且随着高频发热器在皮肤表面上进行的位移而在皮肤表面上滚动。滚筒20 在其边缘24上具有多个均匀间隔开的径向标记22。由来自激光器26的光照射边缘24。从 边缘24反射的光由光电池28检测，光电池28产生表示了所反射光的强度的电信号。由于 存在径向标记22，所反射光的强度以及因而电信号的强度随着滚筒在皮肤表面上的滚动而 循环改变。由CPU 13持续地监视电信号，该CPU 13被配置为根据与高频发热器位移速度 成比例的电信号的周期性而计算高频发热器2b在皮肤表面上的位移速度。在该实施方式 中，CPU 13被配置为当位移速度低于预定值时关闭RF能量。 当CPU确定皮肤温度高于预定温度时，处理器可以产生能够被感觉到的信号，诸 如以一定音调发出的警报15，从而向用户指示位移速度过低并且RF能量已经关闭。类似 地，如果CPU 13确定皮肤温度低于产生期望的皮肤处理所需的第二预定值(例如，45t:到 6(TC，其可以在处理之前输入至CPU 13)时，处理器可以产生能够被感觉到的信号，诸如以 另一音调发出的警报15，从而向用户指示应当增大位移速度。 高频发热器2在皮肤上的位移速度被确定为使得电极之间的皮肤部分被加热至 产生期望的肤处理但是不会对皮肤造成损伤的温度。例如可以使用公式「 = ^^7来确
定所期望的位移速度，其中P是连续RF电流的功率，L是电极的间隔，d是RF能量的穿剌深 度，c是所处理组织的比热(specific heat)， P是组织的质量密度，而AT是所需温度增 加。因而，例如，如果RF功率是P = 5W，电极间隔是L = lcm， RF穿剌深度是d = 0. 25cm， cp =4J/cm3/° K，并且AT = l(TC，那么高频发热器位移速度应当是大约0.5cm/秒，以 在稍大于0. 5秒的时间量内实现所期望的加热。如果使用单极电极系统，功率应当稍低以 避免损伤真皮下组织。 可以使用具有下列示例性参数值的系统1 :
RF功率位于2-10W的范围内。
能量传递模式是CW或准CW。
RF频率位于0. 2-10MHz的范围内。
光能的光谱位于400-1800nm的范围内。
光能功率位于1至20W/cm2的范围内。
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权利要求
一种用于在超过0.5秒的处理时段内将个体的皮肤表面下的组织体从初始温度加热至处理温度的系统，该处理温度位于40℃-60℃的范围内，该系统包括(a)高频发热器；(b)RF发生器，其被配置为在第一电极与第二电极之间提供连续波RF电压能量或准连续波RF电压，至少一个电极与所述高频发热器相关联；(c)皮肤温度测量设备或高频发热器运动传感器；以及(d)CPU，其被配置为对皮肤温度或高频发热器位移速度进行监视，并且在所述皮肤温度高于预定温度或者所述高频发热器位移速度低于预定速度时关闭或减少RF能量。
2. 根据权利要求1所述的系统，该系统包括皮肤温度测量设备。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中所述皮肤温度监视设备是电子设备。
4. 根据权利要求2所述的系统，其中，所述温度测量设备包括对皮肤阻抗进行测量的 阻抗计。
5. 根据权利要求1所述的系统，该系统包括高频发热器运动传感器。
6. 根据权利要求5所述的系统，其中，运动传感器对高频发热器位移速度进行测量。
7. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述高频发热器运动传感器是加速度计。
8. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述高频发热器运动传感器是光学设备。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电极和所述第二电极与所述高频发热 器相关联。
10. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF电压的功率位于1W-50W的范围内。
11. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF电压的频率位于O. 2MHz-100MHz的范围内。
12. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述高频发热器进一步包括光源，该光源被配 置为将光能导向皮肤区域。
13. 根据权利要求12所述的系统，其中，至少部分所述光能位于400nm-1800nm的范围内。
14. 根据权利要求12所述的系统，其中，所述光能的能量功率密度位于0. OlW/cm2至 10W/cm2的范围内。
15. 根据权利要求12所述的系统，其中，所述光源选自白炽灯、充气灯、LED和激光器。
16. 根据权利要求4所述的系统，其中，所述CPU被配置为基于一个或更多个阻抗测量 值来确定皮肤中的热量分布。
17. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置为在所述皮肤温度低于预定 温度时产生能够被感觉到的信号。
18. 根据权利要求17所述的系统，其中，所述能够被感觉到的信号是以第一音调发出 的警报。
19. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置为在所述皮肤温度高于预定 温度时产生能够被感觉到的信号。
20. 根据权利要求17所述的系统，其中，所述能够被感觉到的信号是以第二音调发出 的警报或者是可视信号。
21. —种用于在超过0. 5秒的处理时段内将个体的皮肤表面下的组织体从初始温度加热至处理温度的方法，该处理温度位于4(TC -e(rc的范围内，该方法包括以下步骤(a) 在第一电极与第二电极之间提供连续波RF电压能量或准连续波RF能量，所述电极 中的至少一个与高频发热器相关联；(b) 使所述高频发热器在皮肤表面上进行位移；(c) 对皮肤温度或高频发热器运动进行监视；以及(d) 当所述皮肤温度高于预定温度或者所述高频发热器的位移速度低于预定速度时， 关闭或减少RF能量。
22. 根据权利要求21所述的方法，该方法包括以下步骤对皮肤温度进行监视。
23. 根据权利要求22所述的方法，其中，使用电子设备或光学设备对所述皮肤温度进 行监视。
24. 根据权利要求21所述的方法，其中，使用对皮肤阻抗进行测量的阻抗计来监视所 述温度。
25. 根据权利要求21所述的方法，该方法包括以下步骤对高频发热器运动进行监视。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中，使用滚筒来测量所述高频发热器运动，当所述 高频发热器在所述皮肤表面上进行位移时所述滚筒在所述皮肤表面上滚动。
27. 根据权利要求25所述的方法，其中，通过对高频发热器的加速度进行测量来测量 所述高频发热器运动。
28. 根据权利要求25所述的方法，其中，使用光学设备对所述高频发热器运动进行测
29. 根据权利要求21所述的方法，其中，两个或更多个电极与所述高频发热器相关联。
30. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述RF电压的功率位于1W-50W的范围内。
31. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述RF电压的频率位于O. 2MHz-50MHz的范围内。
32. 根据权利要求21所述的方法，该方法进一步包括以下步骤将光能导向所述皮肤 表面。
33. 根据权利要求32所述的方法，其中，至少部分所述光能的光谱位于400nm-1800nm 的范围内。
34. 根据权利要求32所述的方法，其中，所述光能的能量功率密度位于0.01W/ cm2-10W/cm2的范围内。
35. 根据权利要求32所述的方法，其中，光源选自白炽灯、充气灯、LED和激光器。
36. 根据权利要求22所述的方法，该方法进一步包括以下步骤基于一个或更多个阻 抗测量值来确定皮肤中的热量分布。
37. 根据权利要求22所述的方法，该方法进一步包括以下步骤如果所述皮肤温度低 于预定温度，则产生能够被感觉到的信号。
38. 根据权利要求33所述的方法，其中，所述能够被感觉到的信号是以第一音调发出 的警报。
39. 根据权利要求22所述的方法，该方法进一步包括以下步骤如果所述皮肤温度高 于预定温度，则产生能够被感觉到的信号。
40. 根据权利要求35所述的方法，其中，所述能够被感觉到的信号是以第二音调发出的警报或者是可视信号'
全文摘要
本发明涉及一种用于在超过0.5秒的处理时段内将个体的皮肤区域表面从初始温度加热至处理温度的方法和系统，其中处理温度位于40-60℃的范围内。RF发生器在第一电极与第二电极之间提供连续波RF电压能量或准连续波RF电压，其中至少所述第一电极与在皮肤表面上进行位移的高频发热器相关联。该系统进一步包括皮肤温度测量设备或者高频发热器位移速度测量设备；以及CPU，其监视皮肤温度或高频发热器位移速度。当皮肤温度高于预定温度或者高频发热器的位移速度低于预定速度时，CPU关闭RF能量，以防止皮肤过热。
文档编号A61F7/00GK101720213SQ200880019693
公开日2010年6月2日 申请日期2008年6月11日 优先权日2007年6月11日
发明者迈克尔·科莱戴尔 申请人:西纳龙医药有限公司