專利名稱：組織處置系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種組織處置系統(tǒng)，包括射頻(r.f.)發(fā)生器和可連接到該發(fā)生器和用于產生等離子體射流的可離子化氣體源的處置設備。所述系統(tǒng)的主要用途是皮膚表面重修。本發(fā)明亦涉及一種再生真皮的網狀體系結構的方法。
背景技術：
一種組織處置系統(tǒng)公開于2001年2月22日提交的美國專利No.6,723,091和2002年2月13日提交的6,629,974以及2004年3月5日提交的美國專利申請序列號10/727,765。
這些專利和申請的完整公開通過引用結合在本申請中。在該公知系統(tǒng)中，手持處置設備具有終結于等離子體出口噴嘴的氣體導管。存在與該導管關聯(lián)的電極，并且該電極耦合到單獨的射頻功率發(fā)生器，所述射頻功率發(fā)生器設置成遞送射頻功率到電極以便于由通過導管饋送的氣體產生等離子體。所遞送的射頻功率典型地處于2.45GHz區(qū)內的UHF頻率并且所述設備包括在所述頻率區(qū)共振的結構以提供導管中的電場集中以便于擊發(fā)出口噴嘴上游的等離子體，該等離子體形成從噴嘴出來并且可用于實現(xiàn)對組織表面的局部加熱的射流。
遞送脈沖化能量到患者組織的系統(tǒng)的臨床效果取決于所遞送的能量的量，更具體而言是對激勵時間積分的瞬時功率。因此，重要的是能夠確認系統(tǒng)所遞送的能量對應于發(fā)生器的設置(可由用戶設置)并且處于系統(tǒng)的規(guī)格內。
典型地，在一個或多個點監(jiān)視所產生的功率并且將其與期望值或值的范圍進行比較。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，反饋用于調節(jié)功率的產生。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，由相應期望值輸出的與發(fā)生器關聯(lián)的一個或多個電參數(shù)的大于某個程度的偏差可導致錯誤或故障指示，或者導致通過形成發(fā)生器部分的控制系統(tǒng)的處置的停止。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種改善的控制處置能量的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種組織處置系統(tǒng)包括射頻(r.f.)發(fā)生器；處置設備，可連接到該發(fā)生器和可離子化氣體源并且可工作以在被供給可離子化氣體并且由發(fā)生器供能時在設備的噴嘴產生等離子體射流；以及校準裝置，其包括具有目標表面區(qū)域的目標元件，設置成產生指示所述目標元件在所述目標表面區(qū)域內的溫度變化的電信號的變換器，以及定位特征，用于定位所述設備的噴嘴，與所述目標表面區(qū)域毗鄰，使得在設備在容器中的操作中，所述等離子體射流入射在所述目標表面區(qū)域上以使所述變換器產生用于調節(jié)發(fā)生器能量輸出的校準信號。
以這種方式，能量遞送針對施加點處的遞送而校準以使發(fā)生器、功率供給以及傳輸和連接路徑中的部件和過程的共同變化得以考慮。以不同方式來看，就連接處置設備與射頻發(fā)生器的線纜的遠端處或以外遞送的能量而言，能量被校準。盡管發(fā)生器所產生的射頻功率可在發(fā)生器本身內得到監(jiān)視，但是，通過使用上述裝置，有可能容許連接線纜中的瑕疵，其中通過發(fā)熱可損失顯著的功率。通過老化或通過引起損失的其他故障可發(fā)生線纜降級。
即使要在線纜的遠端測量射頻功率，校準在施加點遞送的能量允許調節(jié)來校正例如來自氣體供給的時序漂移、氣體供給泄漏、處置設備內的電極的降級、以及設備噴嘴的降級、或者由于不良存放或處理而導致的對噴嘴的損壞。
在一個可替換的方面中，本發(fā)明可看做一種校準通過氣體等離子體遞送到仿真目標的能量的裝置。
在另一方面中，提供裝置以便于使用測量裝置，例如熱量計來確定通過脈沖化氣體等離子體遞送的能量，所述測量裝置與等離子體產生系統(tǒng)成為整體并且可以電的方式或另外的方式連接到所述發(fā)生器，使得發(fā)生器可用于確定、指示和/或控制等離子體產生過程。
優(yōu)選的系統(tǒng)是等離子體皮膚表面重修系統(tǒng)，其控制患者皮膚表層的損壞和修整。這樣的臨床效果是通過由離子化氮氣所存儲的能量的施加而快速加熱皮膚的外層來實現(xiàn)的。等離子體出自典型地保持在待處置組織皮膚上方幾毫米處的處置設備的噴嘴。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選系統(tǒng)中，校準裝置具有連接到發(fā)生器的輸出，用于將校準信號耦合到發(fā)生器，并且發(fā)生器包括能量輸出調節(jié)器，其允許響應于校準信號對發(fā)生器射頻能量輸出的調節(jié)。
調節(jié)器可形成配置為執(zhí)行自動校準過程的發(fā)生器內的控制器的部分。該過程可包括操作發(fā)生器以向所述設備饋送持續(xù)預定持續(xù)時間的預定射頻能量波形，如一系列射頻能量猝發(fā)(burst)，以使得產生校準等離子體射流。該射流被引導于校準裝置的目標表面區(qū)域，作為加熱目標元件的校準射流的結果而產生的校準信號被處理以獲得與基準值相比的校準值，使得可響應于校準值與基準值的大于預定程度的任何偏差，調節(jié)器可自動操作以設置用于處置患者組織過程中的系統(tǒng)后續(xù)操作的射頻能量輸出。所述校準值優(yōu)選為由所述變換器產生并且對應于等離子體脈沖的相繼信號脈沖的電平組合的函數(shù)。
有利地，所述校準裝置采用熱量計的形式，該熱量計結合有目標元件，如金屬板，金屬板下的主體部分，以及位于金屬板和熱量計主體部分之間的溫差傳感器，例如Peltier裝置。所述傳感器設置成產生表示金屬板和主體部分之間的溫差的電輸出信號。
在所述優(yōu)選實施例中，發(fā)生器包括在立在地板上的發(fā)生器殼體內，并且處置設備通過用于將射頻能量從發(fā)生器傳送到所述設備的線纜而耦合到發(fā)生器殼體。校準裝置可安裝在發(fā)生器殼體中或其上，并具有關聯(lián)的設備支持器，當不使用時，該支持器可用于支持處置設備，并且更具體而言，容納所述設備以便于校準，所述設備支持器被成形以相對于目標元件而縱向和橫向定位所述設備。事實上，所述設備和設備支持器可具有對應的非對稱橫截面以便于設備相對于校準裝置的旋轉位置亦得到限制。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種校準組織處置系統(tǒng)的方法包括相對于目標元件將處置設備放置在預定位置；使氣體供給到所述設備并且同時使射頻能量猝發(fā)以預定波形和持續(xù)時間遞送到所述設備以產生入射在目標元件上的等離子體射流；自動評估由所述校準裝置產生并且表示由等離子體射流加熱目標元件而導致的變換器輸出的校準信號；以及根據(jù)對所述校準信號的評估來設置發(fā)生器的射頻能量輸出水平。
本發(fā)明的又一個方面是一種用于氣體等離子體組織處置系統(tǒng)的校準裝置，其中所述裝置包括具有目標表面區(qū)域的目標元件；設置成產生指示目標元件溫度變化的電信號的變換器；以及毗鄰目標元件用于定位手持氣體等離子體產生設備的噴嘴的容器，使得在設備在容器中的操作中，等離子體射流入射在所述目標元件上以使所述變換器產生指示等離子體射流對目標元件的加熱的校準信號。
人類皮膚具有兩個主要層表皮，其為外層且在面部區(qū)典型地具有大約120μ的厚度；以及真皮，其典型地比表皮厚20-30倍，并包含毛囊、皮脂腺、神經末端以及纖細的毛細血管。按體積真皮主要由蛋白質膠原(collagen)組成。
老化和暴露于紫外(UV)光導致皮膚結構的變化，這些變化包括彈性喪失、松垂、起皺和與血管分布減少相應的皮膚蒼白或變黃。這些效果的背景在我們同一天提交的題為“Method of Regenerating the ReticularArchitecture of the Dermis”的共同未決申請中得到說明。
本發(fā)明在使用組織處置系統(tǒng)來再生組織的網狀體系結構的美容方法中有用，所述組織處置系統(tǒng)具有發(fā)射熱能量束的手持組織處置設備，其中所述方法包括通過將所述處置設備放置得與溫度感測目標裝置配準來校準系統(tǒng)的能量遞送；操作所述系統(tǒng)將熱能量束引導于所述目標裝置；響應于所述目標裝置的輸出來調節(jié)系統(tǒng)的至少一個能量設置以針對能量輸出來校準系統(tǒng)，將所述處置設備移動到待處理組織區(qū)域上的處置位置，以及操作所述系統(tǒng)以通過使用經校準的系統(tǒng)將熱能量遞送到組織表面。
本發(fā)明亦在通過使用熱能量源來再生組織的網狀體系結構的美容方法中有用，所述方法包括如下步驟通過結合遞送能量感測目標裝置來操作所述源以及響應于所述裝置的輸出來調節(jié)所述源，校準所述源；以及操作經調節(jié)的源以在DE連接的區(qū)中形成經熱修整的組織的第一和第二相鄰區(qū)，所述第一區(qū)覆蓋所述第二區(qū)并且以比所述第二區(qū)大的程度得到熱修整。
在本發(fā)明的另一個應用中，一種通過使用熱能量源來再生組織的網狀體系結構的美容方法包括如下步驟通過結合遞送能量感測目標裝置來操作所述源以及響應于所述裝置的輸出來調節(jié)所述源，校準所述源；以及操作經調節(jié)的源以及將其引導于皮膚表面以在皮膚的表皮和真皮區(qū)中形成經熱修整的組織的第一和第二相鄰區(qū)，所述第一區(qū)覆蓋所述第二區(qū)并且以如此程度得到熱修整，使得它在熱能量遞送之后的一些天與所述第二區(qū)分離，并且所述分離的深度依賴于所遞送的能量的量和皮膚的熱容量。
在一個優(yōu)選實施例中，熱能量源在皮膚表面上操作單遍，該熱能量源設置成具有依賴于所需效果深度的能量設置。可替換地，熱能量源在皮膚表面上操作至少兩遍，所述遍的能量水平根據(jù)所需效果深度來選擇。
在任何一種情況下，熱能量源的能量設置可以是在第一遍產生空泡(vacuolation)。在后一種情況下，熱能量源的能量設置可以是不在第一遍產生空泡，從而使能第二遍而無需去除經處置的皮膚。
優(yōu)選地，熱能量源的能量被如此設置以使保留作為生物外表的表皮的完整性。
在一個優(yōu)選實施例中，操作所述熱能量源以使在處置后的2到5天在皮膚內出現(xiàn)一行裂縫，該行裂縫出現(xiàn)在所述第一和第二區(qū)之間。在一個特定情況下，所述熱能量源的操作可以是從淺表皮的角質層和上真皮的2到3個細胞深形成一行裂縫。
有利地，所述熱能量源的操作使得第一區(qū)中的組織是脫落的組織。在此情況下，一旦在所述一行裂縫的區(qū)中已經基本上產生新表皮，則脫落的組織被去除。
優(yōu)選地，所述第二區(qū)中的所述一行裂縫以下的組織包括下表皮、基膜和DE連接。更優(yōu)選地，至少熱修整的基膜和DE連接得到再生。
在一個特定情況下，所述一行裂縫在日光性彈力組織變性(solarelastosis)的區(qū)域下形成，使得日光性彈力組織變性和紊亂的成纖維細胞脫落。
優(yōu)選地，所述熱能量源的操作是使第二區(qū)中的真皮膠原變性。
在一個優(yōu)選實施例中，所述第二區(qū)中的組織在表皮再生之后經歷再生過程。
在此情況下，真皮的網狀體系結構在整體上或部分由較少暴露于UV輻射效果的成纖維細胞再生。
真皮的膠原體系結構和/或彈性蛋白體系結構和/或GAGS在整體上或部分由較少暴露于UV輻射效果的成纖維細胞再生。
優(yōu)選地，治愈過程使得基本上消除了留疤和皮下色素沉著的風險。
有利地，與老化和光損傷關聯(lián)的皮膚變化的逐步改善發(fā)生在處置以后的6和12個月之間的時段內。
在一個優(yōu)選實施例中，熱能量源是具有連接到功率輸出裝置的電極的設備，并且其中功率輸出裝置被操作成在電極區(qū)中產生電場；氣流被引導通過所述電場以借助于電場與氣體的相互作用而產生等離子體；等離子體被引導到組織上一預定時間段；并且從電場傳遞到等離子體中的功率被控制以使具有在真皮細胞中形成的汽囊(vapour pocket)的真皮的至少一部分變干。
優(yōu)選地，所述功率輸出裝置被操作成遞送毫秒持續(xù)時間的離散熱脈沖。
有利地，所述脈沖具有從大約0.5毫秒或2毫秒到大約100毫秒范圍內的持續(xù)時間，并且優(yōu)選地具有從大約4.5到大約15.4毫秒范圍內的持續(xù)時間。
方便地，所述功率輸出裝置被操作成對于具有第一預定噴嘴直徑的設備，遞送從大約1焦耳到大約4焦耳范圍內的能量，并且對于具有小于第一預定直徑的第二預定直徑的設備，遞送從小于0.5焦耳到大約2.0焦耳范圍內的能量。
優(yōu)選地，所述第一預定直徑基本上為5mm，而所述第二預定直徑基本上為1.5mm。
在組織表面，熱能量可作為具有所存熱能量的流體射流從熱能量源遞送到組織，所述流體射流典型地包括離子化的雙原子氣體的射流。


現(xiàn)在將參照附圖通過舉例來描述本發(fā)明，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的組織處置系統(tǒng)的示意圖；圖2是裝在設備支持器中的形成圖1系統(tǒng)的部分的組織處置設備的縱向截面；圖3是用在圖1系統(tǒng)中的射頻發(fā)生器的塊圖；圖4是圖1系統(tǒng)的組織處置設備和校準裝置的剖開立體圖，所述設備位于設備支持器中；圖5是所述組織處置設備和校準裝置的示意性表示；圖6是校準裝置的分解圖；圖7是示出變換器輸出信號的示波器軌跡的圖；以及圖8是說明能量水平補償方法的原理的流程圖。
具體實施例方式
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的組織處置系統(tǒng)具有安裝在立在地板上的發(fā)生器殼體12中的發(fā)生器10，并具有用于將發(fā)生器設置成不同能量水平設置的用戶界面14。手持組織處置設備16借助于纜繩18連接到發(fā)生器。設備16包括可再用手柄部分16A和一次性鼻組件16B。
發(fā)生器殼體12具有設備支持器20用于在不用時存放所述設備。
纜繩18包括同軸線纜，用于將射頻能量從發(fā)生器10傳送到設備16，以及氣體供給管道，用于從發(fā)生器殼12內的氣體庫或源(未示出)供給氮氣。在其遠端，纜繩18延伸到可再用手柄部分16A的殼22中。
在可再用手柄16A中，同軸線纜18A連接到內和外電極26和27，如圖2所示，由此將所述電極耦合到發(fā)生器以接收r.f.功率。內電極26在外電極27內縱向延伸。其之間是裝在一次性設備鼻組件16B中的阻熱管29(優(yōu)選地由石英制成)形式的氣體導管。當鼻組件16B緊固到可再用手柄部分16A時，管29的內部與氣體供給管道內部連通，所述鼻組件容納在可再用部分中以使內和外電極26、27與所述管關聯(lián)。內電極26軸向延伸到管21中并且外電極27延伸于管29外側周圍。
采用螺旋纏繞的鎢線圈31形式的共振器位于石英管29內，所述線圈定位成當一次性鼻16B緊固于手柄的可再用部分中的位置時，所述線圈的近端與內電極26的遠端相鄰。所述線圈纏繞成使其與石英管29的內表面相鄰并且緊密接觸。
在使用中，氮氣由供給管道饋送到管29的內部，在這里它達到與內電極26的遠端相鄰的位置。當射頻電壓經由同軸線纜供給到電極26和27時，射頻強電場在管29內、所述內電極的遠端區(qū)中產生。場強受到以發(fā)生器工作頻率共振的螺旋線圈的幫助，并且以此方式，促進了氮氣到等離子體的轉換，所述等離子體作為射流在石英管29的噴嘴29A處排出。將等離子體射流引導到待處置的組織上，將噴嘴29A典型地支持在距離組織表面的幾毫米處。
在所述設備的重復使用之后，需要更換石英管29及其共振線圈31。包含這些元件的一次性鼻組件16B容易附著和拆除于設備的可再用部分16A，設備的兩個部件16A、16B之間的接口提供了石英管29和線圈31相對于電極26、27的精確位置。
參考圖3，射頻能量產生于磁控管200中。用于磁控管200的功率以兩種方式供給，第一作為從功率供給單元204供給、由逆變器202產生的用于陰極的高DC電壓，以及第二作為來自加熱器功率供給單元206的用于陰極加熱器的燈絲供給。由逆變器202和燈絲供給206表示的高電壓供給兩者均耦合到用于控制磁控管的功率輸出的CPU控制器210。在其他功能中，為了設置功率輸出模式，用戶界面212耦合到控制器210。
磁控管200在高UHF帶中、典型地以2.475GHz工作，從而在輸出線上產生輸出，所述輸出線饋送用于將磁控管輸出轉換到同軸50歐姆饋送器的饋送轉變級213，低頻AC隔離亦由該級提供。之后，循環(huán)器214將恒定50歐姆負載阻抗提供給饋送轉變級213的輸出。與耦合到轉變級213的第一端口不同，循環(huán)器214具有第二端口214A，第二端口214A耦合到UHF隔離級215并因此耦合到發(fā)生器的輸出端子216，以便于將RF功率遞送給手持設備16(圖1)。反射功率從循環(huán)器214饋送到電阻性功率轉儲(power dump)215。前轉和反射功率感測連接216和218將感測信號提供給控制器210。
控制器210亦經由線219施加控制信號，用于打開和關閉氣體供給閥220以使氮氣從源221供給到氣體供給出口222，當需要時，氮氣從所述出口通過纜繩18中的氣體供給管道饋送到設備16(圖1)。
控制器210被編程以脈沖化磁控管200，使得當用戶壓下腳開關(未在附圖中示出)時，射頻能量作為脈沖化波形遞送到UHF輸出216，典型地以大約1Hz和大約4Hz之間的脈沖重復速率。亦提供了單脈沖模式。所述脈沖優(yōu)選地具有范圍從2ms到100ms的持續(xù)時間?？刂破?10亦操作閥220，使得氮氣與射頻能量的供給同時供給到手持設備。射頻能量的遞送模式的進一步細節(jié)在上述美國專利No.6,723,091中說明。
盡管發(fā)生器內的射頻功率水平由控制器210監(jiān)視，各種因素可影響遞送到正由出自設備16(圖1)的等離子體射流處置的組織的實際能量或功率。因此，無論是根據(jù)編程到控制器210中的內部設置還是根據(jù)用戶使用用戶界面212進行的設置，所遞送的能量或功率可能不精確對應于控制器210所設。
影響能量遞送的外部因素包括由于例如老化或物理損環(huán)導致的連接線纜中的瑕疵、氣體供給的變化、手柄的內電極26(圖2)的降級、以及石英管29的降級或損環(huán)。
為考慮這些因素，發(fā)生器包括校準裝置300，如在圖3的發(fā)生器塊圖中以塊形式并且根據(jù)圖4、5和6所示。
校準裝置300由圓柱形熱量計構成，該熱量計具有圓柱體302和附著到體302端面的薄鋁板304形式的平面目標元件。該熱量計裝置300安裝在發(fā)生器殼體中、設備支持器20以下，如圖4所示。設備支持器20的內部形狀對應于手持設備或手柄16的遠端部分的外部形狀。具體而言，設備支持器20的內表面為錐形或階梯形以相對于校準裝置300的目標板304而縱向定位手柄16的鼻。設備支持器20亦成形為在側面和旋轉地定位手柄16，手柄遠端部分具有與非對稱橫截面，當手柄插入到支持器中時，該橫截面與設備支持器20內部的對應特征協(xié)作。以這種方式，噴嘴29A的位置和取向，并且特別是其與目標板304的間距得以精確限定。
在圖5中，設備定位特征與校準裝置300一樣示意性地示出。當設備16在校準例程中被操作時并且當裝在設備支持器20中時，等離子體射流從噴嘴29A被引導以入射在目標板304的預定目標表面部分上。耗盡的氣體從與噴嘴29A配準的目標板的目標表面部分向外徑向流動以通過目標板304邊緣和發(fā)生器殼體的部件305之間的圓周形通風口逸出。
如在圖5中和圖6的分解表示中所示意性示出的，熱量計具有鋁圓柱體302，該圓柱體具有內部熱沉壁(heat sink wall)302A，其上安裝有Peltier裝置306形式的溫度變換器。凹陷302AR(圖6)為此形成在熱量計熱沉壁302A中。變換器306夾在熱沉壁302A和目標板304之間并且與兩者緊密接觸。熱傳導化合物被施加以改善Peltier裝置306和它所接觸的兩個表面之間的熱傳導率。
設備支持器20相對于圓形目標板304居中并且相對于圓形目標板304的表面垂直地定位阻熱管29的軸。
Peltier裝置306具有當在其兩個面之間存在溫差時在該裝置上產生電壓的特性(Seebeck效應)。所述電壓與所述溫差線性相關。校準裝置300在其體內包括電子電路308，其調整和放大來自Peltier裝置的信號以產生校準信號。來自所述電路的輸出連接到發(fā)生器的控制器210(見圖3)以使校準信號可得以評估。優(yōu)選地，目標板304接地于發(fā)生器殼體的地。
現(xiàn)在將參照圖7來描述校準裝置的操作。
當?shù)入x子體射流撞擊在目標板304上時，目標板得以加熱。熱被傳導到Peltier裝置306的鄰接表面。由于Peltier裝置306的相對表面與處于環(huán)境或近環(huán)境溫度的熱量計主體302熱接觸，在Peltier裝置306的兩個表面之間產生溫度差異。這導致Peltier裝置的輸出上的電壓。由于鋁板的溫升基本上與所遞送的能量成比例，Peltier裝置的電壓輸出基本上與所遞送的能量成比例。
原則上，單個等離子體脈沖(通過激勵氮氣供給設備16并且同時將射頻能量的單個脈沖饋送到該設備)可用于表征設備所遞送的能量。實際上，為了更高的精度，有利的是記錄一系列等離子體脈沖的效果并且產生包括Peltier裝置輸出信號的對應多個采樣的校準信號。在控制器210中，例如通過求平均來計算作為這些校準信號采樣的函數(shù)的校準值，以減小噪聲效應。然而，在這些情況下，在一系列等離子體脈沖在一時間段(例如半秒和2秒之間)內發(fā)射時，作為熱沉器的熱量計主體的壁302A的效能由于熱量計主體302對熱的不完善耗散而減小。舉例來說，如果考慮將Peltier裝置與熱量計主體的熱沉壁302A熱絕緣的效果，則將理解Peltier裝置的該基準表面，即與接觸目標板304的表面相對的表面，將得以迅速加熱，并且最終將變得足夠熱，使得兩個表面之間的溫差實際上為零。這將具有每個等離子體脈沖的電壓上升將逐步減小的效果。即使對于與熱量計主體壁302A緊密熱接觸的Peltier裝置306，該效應在某種程度上得以觀測并且事實上在圖7的示波器軌跡中可見。
參考圖7，示出來自Peltier裝置的示例電壓信號，其是當五個等離子體脈沖從設備支持器20中的設備16(圖4)激發(fā)于目標板304時所觀測的輸出。在該例中脈沖的重復速率是大約4Hz。由脈沖列的第一脈沖導致的Peltier裝置輸出信號出現(xiàn)在圖7中的示波器顯示的左手側。盡管每個等離子體脈沖遞送相同額定量的能量，可以看出作為熱量計主體壁302A(圖6)的逐步加熱的結果，每個脈沖的對應信號峰值是不同的。
在該實施例中，調整和放大電路308被調節(jié)以使等效于4焦耳的能量脈沖的等離子體脈沖導致1到10伏特區(qū)域中的輸出電壓變化。該范圍內的電壓選擇成盡可能避免電干擾問題。相反，電壓相對于能量的縮放在很大程度上是任意的并且選擇成適合與發(fā)生器的控制器110的CPU對接的要求。
如在圖7中可見，由于五個等離子體脈沖中的每個脈沖的電壓電平的差是熱量計的熱特性的函數(shù)，并且對于給定的熱量計設計，這些熱特性是固定的，因而一旦熱量計對已知能量的等離子體脈沖的響應得以限定，則熱量計可用于測量所述處置設備所遞送的能量。
在一個優(yōu)選實施例中，控制器210(圖3)對第二、第三和第四Peltier裝置輸出脈沖的峰值進行采樣并且通過對峰值電平求平均來處理它們，并且將所得值與所存期望值比較。在一個可替換的優(yōu)選實施例中，對與第三輸出脈沖關聯(lián)的峰值電平進行采樣。
結果的一致性由于圖4中所示的設備支持器20避免了設備16相對于目標板304的未對準而得以實現(xiàn)。任何未對準可導致與等離子體出口噴嘴29A和目標板304的“離開”距離的變化、等離子體軸相對于Peltier裝置中心的徑向偏移、以及所述軸不垂直于目標板。
假設設備支持器20適當成形，當與具有不同出口噴嘴直徑的不同設備一起使用時，可以以所需性能和對未對準的不敏感性(immunity)來操作所述校準裝置。
一個特征以所述設備插入和定位在所述設備支持器中的方式來減小可由于制造容差或變化而導致的任何未對準的效果，Peltier裝置具有比距離待校準設備的等離子體射流的額定寬度大的感測區(qū)域。另外，Peltier裝置具有單獨溫度感測元件的分布式陣列以減小對徑向未對準的敏感性。
Peltier裝置306的相對大的面積亦增加了整個等離子體射流撞擊在Peltier裝置感測區(qū)域內的目標板上的可能性。因此，假設等離子體射流通常未充分準直并且在從噴嘴29A離開時偏離，則校準裝置對噴嘴29A與目標板304的離開距離的變化相對不敏感。
同樣，Peltier裝置306的相對大的面積有助于對等離子體射流軸相對于目標板304的對準的變化的不敏感性。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選實施例配置成限定半自動校準過程。
在處置之前，需要用戶將處置設備16裝配到設備支持器20(圖4)中。響應于對設備在支持器20中的正確裝配的電感測，或響應于來自用戶的指示，例如以壓鍵確認的形式，一信號被提供給請求對腳開關的操作的用戶以激勵所述設備。在設備具有一次性部分的情況下，系統(tǒng)亦可需要該部分已裝配的確認。
一旦激勵腳開關，發(fā)生器和控制器210(圖3)中的CPU的自動控制使得以每個連續(xù)脈沖之間的規(guī)定間隔產生預定數(shù)量的(五個)等離子體脈沖。在該優(yōu)選實施例中，脈沖重復間隔是250ms。對于討論中的特定設備(或者在可裝配了多于一種類型噴嘴的情況下，對于特定噴嘴)，來自校準裝置的校準信號然后由控制器210處理并且所得到的校準值與期望值相比較。
根據(jù)與所述期望值的任何偏差的大小和性質，發(fā)生器可以a)對射頻功率水平進行小調節(jié)-“自動校準”或自校準，以補償與額定能量設置的小偏差(例如高達或小于10％，或不然與整體上符合醫(yī)療設備的安全性和功效要求的系統(tǒng)兼容)。這使能自動補償系統(tǒng)性能和一次性噴嘴的變化并且在能量遞送上給出比相反情況大的精度。注意，過度的輸出功率調節(jié)可導致過劑量或者可使獨立于軟件控制系統(tǒng)而工作的臨界限制電路檢測到故障情況并因此防止進一步的操作。
b)確定老化或其它效果已經使發(fā)生器和/或其附件降級，使得有可能需要維護或另一保養(yǎng)功能，但相反，輸出水平可足夠好地得以補償，使得能量遞送精度符合需要并且與系統(tǒng)的安全性和功效一致。這可通過消息或其它指示器傳達給用戶。
c)確定可容易由用戶改變的噴嘴或其它系統(tǒng)部分出故障，并且在確認更換時，使測試重復。
d)確定存在例如由發(fā)生器和手柄之間的射頻線纜的損壞導致的故障，該故障將導致不正確操作和能量到患者的不正確遞送。在此情況下，發(fā)生器將停止進一步的操作(除非復位，在此情況下必須在處置之前進行測試)。然后顯示適當?shù)南⒁詫⒐收锨闆r指示給用戶。
對于系統(tǒng)的校準和調節(jié)，由控制器210與校準裝置300組合執(zhí)行的主要步驟包括響應于校準測量來調節(jié)發(fā)生器以補償期望能量測量值的偏差，由此建立用于從校準過程開始的處置期的新能量遞送設置。在優(yōu)選的系統(tǒng)中，能量水平基本上與測量與期望值的偏差成比例而調節(jié)。這可以執(zhí)行直至預定調節(jié)范圍的限制或多個限制，例如期望值的10％以上和/或10％以下。具體而言，優(yōu)選的系統(tǒng)執(zhí)行如在圖8的流程圖中所示的步驟序列。
參考圖8，初始自檢步驟800包括用戶確認手柄具有所附著的噴嘴并且手柄和噴嘴已經放置在設備支持器20(圖1)中。在預熱(warm-up)時段802，控制器針對至少最小預定時間檢測腳開關的操作(步驟804)。然后遞送校準能量猝發(fā)，等離子體射流撞擊在目標元件上，并且每10ms對Peltier裝置輸出信號進行采樣(步驟806)。假定檢測到脈沖化輸出信號(步驟808)，則測量(步驟810)預定輸出信號脈沖的峰值電平，在此情況下為第三脈沖，并且與期望或校準值相比較(步驟812)。
如果比較指示輸出信號電平與期望值的偏差大于20％(步驟814)，則發(fā)生器輸出被調節(jié)10％作為部分補償(步驟816)，并且提供誤差指示(步驟818)。
如果與期望值的偏差小于或等于20％(步驟820)但大于10％，則發(fā)生器輸出被調節(jié)10％(步驟822)但不提供誤差指示。
如果所述偏差小于10％，則發(fā)生器的能量水平設置與所述偏差成比例地被調節(jié)并且在補償所述偏差的方向上被調節(jié)(步驟824)(即如果測量值低于期望值，則通過增加發(fā)生器輸出，或者如果測量值高于期望值，則通過減小發(fā)生器輸出)。
因此將理解，在該優(yōu)選實施例中，能量水平補償在線性基礎上執(zhí)行直至預定最大調節(jié)，在此情況下就能量而言為10％。測量值與期望值的較大偏差導致等于所述預定最大調節(jié)的最大能量水平調節(jié)，即10％，由此部分補償所述偏差。
如前所述，在患者處置之前檢查能量遞送是系統(tǒng)的要求。該優(yōu)選實施例允許用戶在以后的時間執(zhí)行校準檢查。
另外，在噴嘴變化(由用戶或通過其它裝置啟動)時，發(fā)生器需要用戶檢查所述設備的性能。
在優(yōu)選實施例中，具有半導體元件陣列的裝置(Peltier裝置)用作溫度感測變換器。作為替換，亦有可能使用熱偶或熱偶陣列，或者一個或多個熱敏電阻。
所述和所示出的校準裝置形成發(fā)生器的部分并且安裝到發(fā)生器殼體。然而，所述裝置可用在外部并且可以或可以不連接到發(fā)生器。在后者的情況下，自校準是不可能的，但是，響應于來自校準裝置的信號或指示，用戶可根據(jù)發(fā)生器的特征人工調節(jié)發(fā)生器輸出。
本發(fā)明廣義范圍內的系統(tǒng)可包括這樣的系統(tǒng)，其中加熱能量可從具有低熱時間常數(shù)的源遞送到組織。典型地，處置能量可以以很短持續(xù)時間(典型地0.5到100ms)的脈沖遞送而不依賴于從一種能量到另一種能量的中間轉換，所述另一種能量是諸如激光能量中的發(fā)色團(chromophore)和射頻能量中的組織電阻率。
在使用中，將設備16傳遞到待美容處置的組織表面上，其中噴嘴29a典型地保持距離組織表面幾毫米。脈沖持續(xù)時間和能量水平選擇成形成DE連接區(qū)中的經熱修整的組織的第一和第二相鄰區(qū)。較上的第一區(qū)稱為熱損傷帶，具有比較下的第二區(qū)大的熱修整。熱損傷帶被熱修整至使其在熱能量遞送之后的一些天與第二區(qū)分離。在第一損傷區(qū)分離之后，表皮和真皮的較上的區(qū)自然再生。
使用雙原子等離子體的好處是它能夠遞送導致在短時間段內加熱的相對大量的能量。這使能以毫秒持續(xù)時間的離散脈沖遞送并且與來自勉強熱的氣體的熱傳導相對照。在優(yōu)選實施例中，對于具有5毫米出口直徑的噴嘴，相應地在4.5到15.4毫秒的時段內遞送從1焦耳到4焦耳的能量，并且對于具有小于1.5毫米的出口直徑的噴嘴，在相同的時段內遞送從小于0.5焦耳直至2焦耳的能量。實驗已經表明，以延長至50毫秒的更長脈沖實現(xiàn)了有用的臨床效果，并且進一步的分析表明直至100毫秒或更多的延長將提供有用的效果。另外，脈沖寬度可縮短以遞送相同或不然類似的有用加熱能量。已經利用上述系統(tǒng)產生了短至0.5毫秒的等離子體脈沖。
另一個好處是通過等離子體和緊隨在等離子體脈沖之后的惰性氣體流，氧從皮膚表面得以清除。結果，避免了在施加熱能量時常常發(fā)生在皮膚表面的氧化性碳化，從而留下具有小結構改變的變干的完好上皮。
然而，所述小結構改變在提供本發(fā)明的又一個好處中是重要的，因為它在較高能量設置時改變了表皮的熱特性。在以大于2焦耳的能量設置在皮膚表面上的單遍等離子體之后，基膜處的表皮細胞被加熱至產生細胞內容物的空泡的程度。這產生了限制來自隨后遍的能量的吸收和穿透深度的自然絕緣體。這是避免由無意施加多遍到皮膚表面上的同一地點而導致過度損傷的風險的有益安全特征。
可替換地，當使用在2焦耳或以下的能量脈沖時，則不會觀測到空泡，并且經處置的皮膚仍能夠吸收第二遍的熱能量，通過改變第二遍中的能量，使用窄噴嘴來聚焦等離子或者較高能量設置將具有附加效果。使用窄噴嘴實施例的好處是聚焦的能量可引導到皮膚表面的特定區(qū)域，如較深的褶皺。
例如，如果皮膚經歷兩遍4焦耳，則熱效應的深度是僅比單遍4焦耳大10-20％?？商鎿Q地，如果皮膚首先以2焦耳、然后以第二遍4焦耳來處置，則所述效果將與單遍6焦耳一致。這個好處的一部分亦涉及利用局部麻醉劑的預處置之后的皮膚的水含量，特別是表皮上層的水含量。
通過本發(fā)明的實驗，已經變得清楚的是，取決于施加局部麻醉劑之后表皮上層的水和作用(hydration)，效果深度變化直至50％。局部麻醉劑包括水合成分，因為它們依賴于淺表皮的水合作用以便于麻醉藥劑透過皮膚。這改變了純熱能的吸收，從而使大部分能量耗散在淺表皮中，從而減小了到真皮中的穿透深度。通過沒有采用麻醉或腫脹皮下麻醉，則對于給定能量設置，真皮穿透的深度可加倍。在使用局部麻醉之后，利用2焦耳的預處置使得淺表皮足夠變干，使得可利用第二遍產生與沒有麻醉或腫脹皮下麻醉所實現(xiàn)的等效的效果深度。
使用在短時間段內遞送相對大量能量的雙原子等離子體的原因是，在導致所需臨床效果的組織深度上發(fā)生了不可逆轉的臨床效果(對組織的熱修整和熱損傷)，同時避免了任何不需要的臨床效果。如果加熱能量在過長的時間內遞送，則來自皮膚表面的對流和到下面組織的傳導的效應將使得不導致明顯的溫升。另一方面，如果時間過短，則在皮膚表面處或附近的不可逆轉的效果(如水蒸發(fā))不然將帶走有用的加熱能量。
權利要求
1.一種組織處置系統(tǒng)，包括射頻(r.f.)發(fā)生器；處置設備，可連接到該發(fā)生器和可離子化氣體源并且可工作地在被供給可離子化氣體并且由所述發(fā)生器供能時在所述設備的噴嘴產生等離子體射流；以及校準裝置，其包括具有目標表面區(qū)域的目標元件，設置成產生指示所述目標表面區(qū)域內的、目標元件溫度變化的電信號的變換器，以及容器，用于定位所述設備的噴嘴，與所述目標表面區(qū)域毗鄰，使得在所述設備在所述容器中操作時，所述等離子體射流入射在所述目標表面區(qū)域上以使所述變換器產生用于調節(jié)所述發(fā)生器能量輸出的校準信號。
2.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中所述校準裝置具有連接到所述發(fā)生器的輸出，用于將所述校準信號耦合到所述發(fā)生器，并且所述發(fā)生器包括能量輸出調節(jié)器，用于調節(jié)所述發(fā)生器的射頻能量輸出，該調節(jié)器配置成響應于所述校準信號來調節(jié)所述射頻能量輸出。
3.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其中所述調節(jié)器形成配置為執(zhí)行自動校準過程的控制器的部分，在所述過程中，操作所述發(fā)生器以向所述設備饋送預定射頻能量波形，以使得產生校準等離子體射流，該射流被引導于所述校準裝置的目標表面區(qū)域，作為加熱所述目標元件的校準射流的結果而產生的校準信號被處理以產生然后與基準值相比較的校準值，并且響應于所述校準值與所述基準值的偏差，所述調節(jié)器可自動操作以設置用于所述系統(tǒng)后續(xù)操作的射頻能量輸出。
4.根據(jù)權利要求3的系統(tǒng)，其中所述預定射頻能量波形包括多個射頻能量脈沖。
5.根據(jù)權利要求4的系統(tǒng)，其中所述校準值是組合由所述變換器產生并且對應于所述射頻能量脈沖的相繼的脈沖的電平的函數(shù)。
6.根據(jù)任何前述權利要求的系統(tǒng)，其中所述目標元件是金屬板，并且所述變換器與所述板接觸。
7.根據(jù)任何前述權利要求的系統(tǒng)，其中所述變換器設置成產生表示所述變換器的第一和第二元件之間的溫差的電信號。
8.根據(jù)權利要求1到6的任何一項的系統(tǒng)，其中所述變換器具有測量表面和基準表面，所述表面被間隔開，并且其中所述變換器可工作以產生基本上與在所述測量表面感測的溫度和同時在所述基準表面感測的溫度之間的差線性相關的電信號。
9.根據(jù)權利要求1到6的任何一項的系統(tǒng)，其中所述目標元件包括第一變換器元件，其中所述校準裝置具有與所述第一變換器元件間隔開的第二變換器元件，并且其中所述系統(tǒng)設置成執(zhí)行校準過程，在該過程期間存在于所述第一變換器元件處的溫度與存在于所述第二變換器元件處的溫度相比較以產生所述電信號。
10.根據(jù)權利要求1到5的任何一項的系統(tǒng)，其中所述校準裝置包括熱量計，該熱量計具有形成所述目標元件的金屬板；所述金屬板下的熱沉部分；以及溫差傳感器，位于所述金屬板和所述熱沉部分之間并且設置成產生指示所述金屬板和所述熱沉部分之間的溫差的電輸出信號。
11.根據(jù)權利要求10的系統(tǒng)，其中所述傳感器包括Peltier裝置。
12.根據(jù)權利要求6、權利要求10或權利要求1的系統(tǒng)，其中當所述設備在其校準位置操作時，所述變換器具有比等離子體射流的橫截面面積大的面積。
13.根據(jù)權利要求12的系統(tǒng)，其中所述變換器包括以陣列分布的多個溫度敏感元件。
14.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中所述發(fā)生器可在校準模式下工作以使射頻能量猝發(fā)以預定波形和持續(xù)時間遞送到所述設備，從而使所述設備在被供以所述氣體時產生校準等離子體射流，并且其中所述校準裝置自動設置成評估所述校準等離子體射流入射在所述目標表面區(qū)域上時所產生的所述電信號，以產生用于調節(jié)所述發(fā)生器能量輸出的調節(jié)信號。
15.根據(jù)權利要求14的系統(tǒng)，其中所述校準裝置設置成在所述射頻能量猝發(fā)出現(xiàn)之后的預定時間評估所述電信號的電平。
16.根據(jù)權利要求14的系統(tǒng)，其中所述發(fā)生器可工作以將所述猝發(fā)產生為多個脈沖，并且所述校準裝置設置成在施加預定數(shù)量的脈沖之后評估所述電信號的電平。
17.根據(jù)權利要求14的系統(tǒng)，其中所述變換器是溫差傳感器并且所述校準裝置設置成當其達到最大電平時評估所述電信號的電平。
18.根據(jù)權利要求14的系統(tǒng)，其中所述發(fā)生器可工作以將所述猝發(fā)產生為一系列脈沖，所述變換器是溫差傳感器，并且所述校準裝置設置成當其達到與在所述系列脈沖中出現(xiàn)的第n個脈沖關聯(lián)的峰值電平時評估所述電信號的電平，其中n是預定的整數(shù)。
19.根據(jù)任何前述權利要求的系統(tǒng)，其中所述發(fā)生器包括在發(fā)生器殼體內，所述處置設備通過用于將射頻能量從所述發(fā)生器傳送到所述設備的線纜而耦合到所述發(fā)生器殼體；所述校準裝置在所述發(fā)生器殼體中，并具有關聯(lián)的設備支持器，所述設備支持器在所述殼體的前部打開以便于容納所述設備，并且被成形以相對于所述目標元件而縱向和橫向定位所述設備。
20.一種校準組織處置系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括射頻(射頻)發(fā)生器、連接到該發(fā)生器和可離子化氣體源的處置設備以及包括目標元件和溫度感測變換器的校準裝置，其中所述方法包括相對于所述目標元件將所述設備放置在預定位置；使氣體供給到所述設備并且同時使射頻能量猝發(fā)以預定波形和持續(xù)時間遞送到所述設備以產生入射在所述目標元件上的等離子體射流；自動評估由所述校準裝置產生并且表示由等離子體射流加熱所述目標元件而導致的所述變換器輸出的校準信號；以及根據(jù)對所述校準信號的評估來設置所述發(fā)生器的射頻能量輸出水平。
21.一種用于氣體等離子體組織處置系統(tǒng)的校準裝置，其中所述裝置包括具有目標表面區(qū)域的目標元件；設置成產生指示所述目標元件溫度變化的電信號的變換器；以及容器，用于當手持氣體等離子體產生設備處于該容器中時對其噴嘴進行定位，等離子體射流入射在所述目標元件上以使所述變換器產生指示所述等離子體射流對所述元件加熱的校準信號。
22.根據(jù)權利要求21的裝置，其中所述目標元件是金屬板，并且所述變換器與所述板接觸。
23.根據(jù)權利要求21的裝置，其中所述校準裝置包括熱量計，該熱量計具有形成金屬板下的熱沉部分的金屬板；以及溫差傳感器，例如Peltier裝置，位于所述金屬板和所述熱沉部分之間并且設置成產生指示所述金屬板和所述熱沉部分之間的溫差的電輸出信號。
24.根據(jù)權利要求23的系統(tǒng)，其中所述傳感器是Peltier裝置。
全文摘要
一種組織處置系統(tǒng)具有射頻發(fā)生器和產生用于將熱能量遞送到待處置的組織表面的氣體等離子體射流的手持處置設備。結合在發(fā)生器的殼體中的是校準裝置，如果有必要，用于在處置期開始時調節(jié)發(fā)生器的能量輸出。所述校準裝置具有帶有目標表面的目標元件、用于感測目標元件溫度相對于基準元件溫度的變化的變換器、以及用于響應于所述變換器所產生的校準信號來調節(jié)發(fā)生器的射頻能量輸出的能量輸出調節(jié)器。所述發(fā)生器殼體具有容器，用于定位所述手持設備的噴嘴，毗鄰所述目標元件，使得當作為校準序列的一部分而產生等離子體猝發(fā)時，它入射在所述目標表面上。自動調節(jié)發(fā)生器輸出以補償從校準信號產生的校準值與基準值的任何偏差。
文檔編號A61B18/18GK1820723SQ200610008310
公開日2006年8月23日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權日2005年2月17日
發(fā)明者基思·彭尼, 奈杰爾·馬克·戈布爾, 科林·查爾斯·歐文·戈布爾 申請人:里泰克有限公司