ES3049183T3 - Micro-pulsed liquid spray for cooling - Google Patents

Abstract

Se describe un aparato para enfriar tejidos tratados con un dispositivo energético, como un láser. El aparato comprende una boquilla pulverizadora que genera un líquido atomizado para la zona a tratar, a base de una mezcla de líquido y gas. Además, la boquilla pulverizadora comprende al menos una salida de líquido que expulsa un líquido y al menos una salida de gas que expulsa una corriente de gas. Asimismo, el aparato de enfriamiento comprende al menos un sistema de suministro de gas presurizado a la boquilla pulverizadora y un sistema de bombeo del líquido, configurado para funcionar por pulsos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Pulverización de líquido micropulsada para enfriamiento

[0005] Campo de la enseñanza

[0007] La presente divulgación se refiere a un sistema y un procedimiento para enfriamiento de superficies, en particular para enfriamiento de superficies de tejidos humanos o animales que se tratan con un dispositivo médico basado en energía tal como un láser, un dispositivo de luz de impulso intenso (IPL) o un dispositivo de radiofrecuencia (rf).

[0009] Antecedentes técnicos

[0011] A continuación, solo se analizarán las aplicaciones médicas y biológicas, pero la divulgación también se dirige a aplicaciones industriales u otras aplicaciones donde se requiere un enfriamiento rápido de superficies.

[0013] En aplicaciones médicas donde se suministra energía al tejido para calentamiento, coagulación o destrucción de objetivos, un calentamiento inespecífico de la superficie tisular (tal como la epidermis) es un efecto secundario común. Los dispositivos médicos basados en energía incluyen, por ejemplo, un láser, un dispositivo de luz de impulso intenso (IPL) o un dispositivo de radiofrecuencia (rf). En lo que sigue, las palabras "láser", "impulso láser", "haz láser", etc. se usarán de vez en cuando para representar cualquier tipo de dichos dispositivos basados en energía.

[0015] En tratamientos que usan dispositivos médicos basados en energía, es necesario suministrar una determinada cantidad de energía para lograr el efecto deseado en el cromóforo objetivo o estructura objetivo. Por ejemplo, en aplicaciones de depilación por medio de un láser, es necesario suministrar suficiente fluencia láser (energía/área) al bulbo piloso para lograr su destrucción, pero, al mismo tiempo, se debe minimizar el daño epidérmico. Como muchas longitudes de onda del láser, especialmente las que penetran en la superficie cutánea, se absorben en la melanina (que está abundantemente presente en la epidermis), el calentamiento de la epidermis es un efecto secundario inevitable de muchos tratamientos con láser. A menudo, el umbral de fluencia que se necesita para destruir el cromóforo o estructura objetivo está muy cerca del umbral de fluencia para la lesión epidérmica. Además, el calentamiento incontrolado de la epidermis por encima de su temperatura de coagulación de 65 a 70 °C durante un período de tiempo prolongado puede inducir daño epidérmico agudo o formación de ampollas y también puede dar lugar a cicatrices e hipopigmentación. Para evitar estas complicaciones, al mismo tiempo que se permite que se suministre suficiente energía a la estructura objetivo, es necesario el enfriamiento de la capa superficial epidérmica.

[0017] Las aplicaciones ejemplares donde se usan altas energías y es necesario el enfriamiento para evitar daño epidérmico incluyen depilación láser, coagulación de venas y lesiones vasculares. En otras aplicaciones, por ejemplo, reducción de grasa no invasiva, se suministran densidades de energía relativamente bajas durante una exposición prolongada a un láser, un dispositivo de radiofrecuencia u otra fuente de energía que da lugar a un calentamiento prolongado de la grasa subdérmica a temperaturas superiores a 42 °C. Esto provoca una apoptosis de células adiposas y una reducción de la capa adiposa. En estos procedimientos, el enfriamiento epidérmico se puede usar para evitar un calentamiento prolongado de la epidermis, maximizando por tanto la seguridad y la comodidad del paciente.

[0019] En tratamientos con dispositivos médicos basados en energía, el problema del sobrecalentamiento epidérmico se supera enfriando la epidermis antes, durante y/o después del tratamiento. Un procedimiento de enfriamiento ideal debería reducir eficazmente la temperatura de la capa superficial epidérmica solamente, ya que un enfriamiento de las capas más profundas interferiría con el calentamiento deseado de la estructura/cromóforo objetivo. En particular, si las capas más profundas del tejido también se enfriaron, sería necesario suministrar mayores energías a la estructura/cromóforo objetivo para obtener la temperatura deseada.

[0021] Los diferentes tipos de sistemas de enfriamiento se usan regularmente en sistemas médicos, en los que diferentes tipos de medios de enfriamiento se ponen en contacto con la superficie tisular. Los procedimientos más comunes incluyen enfriamiento por contacto con una superficie fría de un dispositivo de enfriamiento, enfriamiento por medio de una pulverización criogénica y enfriamiento con aire frío.

[0023] [0008] El enfriamiento por contacto con una superficie de vidrio o metal enfriada se usa comúnmente y logra un enfriamiento localizado y rápido. Sin embargo, este procedimiento es desventajoso, si se necesita enfriamiento durante un período de tiempo prolongado, ya que la exposición prolongada a una placa fría (que normalmente se mantiene a baja temperatura por un suministro activo de otro medio de enfriamiento tal como un refrigerante líquido) da lugar al enfriamiento de capas tisulares más profundas y de la estructura objetivo. Sin embargo, como ya se menciona anteriormente, el enfriamiento de capas más profundas da lugar a un incremento de la energía necesaria para la destrucción del objetivo. Además, los procedimientos de enfriamiento por contacto también pueden dar como resultado la compresión cutánea que, en alguna aplicación, influye en la absorción del cromóforo objetivo, por ejemplo, en el caso de la retirada de lesiones vasculares.

[0025] El enfriamiento por medio de una pulverización criogénica es otro procedimiento comúnmente usado. En este procedimiento de enfriamiento, se pulveriza una pulverización criogénica poco antes del suministro del impulso láser, minimizando por tanto la exposición de la piel a la pulverización criogénica que se enfría a temperaturas muy bajas. Este procedimiento es eficaz para la protección epidérmica cuando se usan altas fluencias. Sin embargo, se ha informado de efectos secundarios del enfriamiento cutáneo excesivo, como hipopigmentación e irritaciones cutáneas. Además, una pulverización criogénica también es perjudicial para el entorno, ya que tiene un alto potencial de calentamiento global.

[0027] El enfriamiento por aire frío se usa a menudo en tratamientos con láser, en los que el aire frío se dirige al área de tratamiento antes y durante el tratamiento con láser. La desventaja del enfriamiento por aire es la relativa ineficacia del aire del medio para enfriamiento de tejidos, lo que requiere por tanto largos tiempos de exposición al aire frío. Esto puede dar lugar a la incomodidad del paciente y al enfriamiento de capas más profundas (que, como se menciona anteriormente, afecta a la fluencia umbral necesaria para la destrucción del cromóforo objetivo).

[0029] Una pulverización basada en agua se ha usado comúnmente en aplicaciones de láser dental, principalmente para humedecer los tejidos, retirar residuos y como ayuda para una ablación más eficaz. Sin embargo, no se ha usado una pulverización basada en agua para enfriamiento de superficies tisulares, especialmente para enfriamiento de superficies cutáneas. La razón para esto es que las pulverizaciones de líquido comúnmente disponibles, tales como las usadas por láseres dentales, operan continuamente y, por lo tanto, generarían una película líquida sobre la superficie cutánea que actuaría como una barrera térmica para la transferencia de calor. En particular, si está presente una película líquida, ya no puede tener lugar una rápida evaporación de gotitas de líquido, evitando por tanto un enfriamiento eficaz. Para evitar la formación de una película de líquido indeseable, el líquido debe estar en flujo constante. En particular, el líquido se ha de retirar constantemente del área de tratamiento. Una retirada del líquido por medio de un dispositivo de succión se puede lograr con relativa facilidad en un área de tratamiento cerrada que ya está húmeda, tal como la boca, pero se vuelve muy poco práctica cuando se trata de enfriar superficies corporales grandes. Además, en muchas aplicaciones dermatológicas tales como depilación, estiramiento cutáneo y reducción de grasa, se requiere un enfriamiento eficaz y homogéneo de grandes áreas cutáneas de hasta aproximadamente 5000 cm2, lo que representa un desafío técnico considerable cuando se usa enfriamiento por pulverización de líquido.

[0031] La presente invención se refiere a un dispositivo y un procedimiento para enfriamiento de tejidos que se tratan con un dispositivo médico basado en energía, en el que se evitan al menos algunas de las desventajas descritas anteriormente de la técnica anterior.

[0033] El documento WO 99/027863 A1 se refiere a un procedimiento y aparato de enfriamiento para su uso en combinación con un láser para depilación y exfoliación cutánea a largo plazo. El enfriamiento se puede usar con dicha depilación o exfoliación cutánea, con o sin un contaminante que absorba la energía del láser. Al mismo tiempo o bien aproximadamente al mismo tiempo que la iluminación, la superficie cutánea se enfría de modo que el tejido cutáneo se mantiene a temperaturas inferiores a las que podrían provocar daño tisular. Preferentemente, el enfriamiento se aplica como chorros criogénicos de un medio de enfriamiento, por ejemplo, un refrigerante, nitrógeno o aire enfriado, y se puede realizar de forma cíclica con iluminación láser de calentamiento. Opcionalmente, el procedimiento y aparato de enfriamiento se pueden usar con una técnica de choque y un dispositivo asociado para romper la formación de la capa de vapor de fluido inmediatamente por encima de la superficie cutánea para un mejor control del proceso de enfriamiento.

[0035] El documento WO 2006/063334 A2 se refiere a una pulverización de criógeno que se modela para crear un patrón de regiones enfriadas en un tejido objetivo para el tratamiento dermatológico cosmético. El criógeno se modela con una mascarilla térmica. Una fuente óptica se configura para irradiar el tejido diana en una región que se superpone al menos parcialmente a las regiones enfriadas para crear un patrón de zonas de tratamiento. Una unidad de control ajusta el tiempo entre el criógeno y los impulsos ópticos.

[0037] El documento US 2010/0121418 se refiere a un sistema de enfriamiento cutáneo que puede mejorar la eficacia de enfriamiento cutáneo y reducir significativamente el daño térmico y el dolor provocado por el calor generado durante el tratamiento, usando una pieza de mano para inyectar aire frío, agua o una mezcla de aire frío y agua. Se proporciona un sistema de enfriamiento cutáneo que incluye: una pieza de mano para enfocar la energía de luz terapéutica sobre la superficie de la piel para el tratamiento e inyectar aire frío, agua o una mezcla de aire frío y agua a la piel durante el tratamiento; un medio de suministro de aire frío conectado a la pieza de mano para suministrar aire frío; y un medio de suministro de agua fría conectado a la pieza de mano para suministrar agua de enfriamiento.

[0039] [0016]El documento WO2017025335A1 divulga un dispositivo de boquilla que comprende una pluralidad de boquillas de múltiples fluidos y un cuerpo con un orificio. El orificio tiene una entrada de láser y una salida de láser. El dispositivo de boquilla se adapta para montarse en un dispositivo médico láser de modo que un haz de láser generado por el dispositivo médico láser entre en la entrada de láser del orificio del cuerpo y salga por la salida de láser del orificio del cuerpo. El cuerpo aloja las boquillas de múltiples fluidos y las boquillas de múltiples fluidos se disponen alrededor de la salida de láser del orificio del cuerpo.

[0041] Breve explicación de la invención

[0043] La invención se define por las reivindicaciones independientes. Los modos de realización preferentes de la invención se definen por las reivindicaciones dependientes. Aunque se divulgan varios modos de realización y/o ejemplos a lo largo de esta descripción, la materia objeto para la que se busca protección se limita a dichos ejemplos y/o modos de realización que se engloban por el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Los modos de realización y/o ejemplos descritos en el presente documento que no entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas se deben considerar útiles para comprender la invención.

[0045] De acuerdo con un aspecto de la presente invención, un aparato para enfriamiento comprende una boquilla de pulverización que genera una pulverización de líquido atomizado para el área de tratamiento, en el que la pulverización de líquido atomizado se basa en una mezcla de líquido y gas; al menos un medio de suministro para suministrar gas presurizado a la boquilla de pulverización; y un medio de bombeo para el líquido, en el que el medio de bombeo se configura para operar en impulsos.

[0047] Cabe señalar que una aplicación pulsada de la pulverización al tejido tiene la ventaja de que, entre dos impulsos posteriores, la evaporación de las gotitas puede tener lugar en la superficie tisular, evitando por tanto un tejido/piel húmeda. Además, el aparato para enfriamiento de tejidos se opera de tal forma para lograr una pulverización de líquido "micropulsada" fina con contenido de líquido, tamaño de gota y velocidad óptimos que conjuntamente permiten rápida evaporación de las gotitas y rápido enfriamiento de la superficie tisular.

[0049] La pulverización que se aplica al tejido consiste en una mezcla de un líquido y un gas. El gas puede consistir en aire, pero también puede ser cualquier otro gas o mezcla de gases adecuada que no sea inflamable o dañina para seres humanos. En lo que sigue, la palabra "aire" se usará de vez en cuando para representar un gas en general (no limitado solo al aire). Un ejemplo de otro gas adecuado además de aire es nitrógeno. De forma similar, el líquido puede ser agua, pero también puede ser cualquier otro líquido, mezcla líquida o solución adecuada que no sea inflamable o dañina para los pacientes.

[0051] La boquilla de pulverización del aparato para enfriamiento comprende al menos una salida de líquido que expulsa un líquido; y al menos una salida de gas que expulsa una corriente de gas.

[0053] Por tanto, la pulverización de líquido se genera usando salidas separadas para el líquido y el gas. En consecuencia, la pulverización se genera fuera de la boquilla cuando la corriente de gas (chorro de gas) expulsada desde la salida de gas incide sobre las gotas de líquido que se expulsan desde la salida de líquido. Debido a la colisión del gas y el líquido, el líquido se atomiza en pequeñas gotitas de líquido que forman la pulverización.

[0055] La proporción entre el fluido y el gas en la pulverización es importante para lograr el contenido en líquido óptimo en la pulverización. La proporción entre el líquido y el gas en la pulverización se regula controlando el flujo de líquido desde la salida de líquido y/o el flujo de gas desde la salida de gas.

[0057] El aparato está configurado de tal forma que el gas que se expulsa desde la salida de gas determina la dirección de movimiento de dicha pulverización de líquido atomizado de modo que el gas expulsado desde la al menos una salida de gas incide sobre las gotitas de líquido expulsadas desde la al menos una salida de líquido, de modo que las gotitas de líquido se arrastran por la corriente de gas para generar la pulverización de líquido atomizado. Por tanto, la corriente de gas (que tiene una determinada dirección de movimiento cuando se emite desde la salida de gas) toma el líquido (que sale de la salida de líquido) de modo que la pulverización de líquido generada tenga la dirección de la corriente de gas. De esta forma, la dirección en la que se mueve la pulverización de enfriamiento se puede controlar controlando la dirección de movimiento de la corriente de gas emitida. En consecuencia, la región en la superficie tisular donde se aplica la pulverización de enfriamiento también se determina por la dirección de la corriente de gas emitida. Cabe señalar además que la geometría de la salida de gas, en particular su orientación dentro del espacio tridimensional, determina la dirección de la corriente de gas que se expulsa desde la salida de gas. De esta forma, es posible un control preciso de la localización en la superficie tisular donde se aplica la pulverización de líquido.

[0059] Sin la fuente del flujo de gas, el líquido saldría de la salida de líquido en forma de grandes gotitas de líquido o un rociado (considerando los pequeños niveles de flujos de líquido que se usan preferentemente). Como se indica anteriormente, si existe un flujo de gas cerca de la abertura de salida de líquido, estas gotitas de líquido se arrastran por el flujo de gas en forma de una niebla, en la que la distribución espacial de la niebla sigue aproximadamente la distribución espacial del flujo de gas. Típicamente, la pulverización tiene la forma de un cono que se extiende desde la salida de boquilla de gas hasta la superficie que se va a enfriar.

[0061] En determinados modos de realización, la presión de gas dentro del medio de suministro de gas del aparato está en el intervalo de 0,1 a 10 bar, preferentemente de 1 a 5 bar.

[0062] Dichos niveles para la presión de gas son beneficiosos para el efecto de que la corriente de gas de la salida de gas tenga suficiente fuerza para tomar las gotitas de líquido de la salida de líquido, de modo que la dirección de la pulverización de líquido generada siga esencialmente la dirección de la corriente de gas.

[0064] Preferentemente, el líquido se expulsa desde la salida de líquido con una presión baja en el intervalo de 0,1 a 0,5 bar.

[0066] La baja presión del líquido (y una velocidad correspondientemente baja de las partículas de líquido) también es beneficiosa para el efecto de que la corriente de gas de la salida de gas determine la dirección de movimiento de la pulverización generada. Además, una baja presión ayuda a evitar un goteo del líquido cuando la boquilla de pulverización se apaga.

[0068] Preferentemente, el flujo de líquido a través de los medios de bombeo del aparato está en el intervalo de 0,001 a 10 ml/min, más preferentemente de 0,2 a 2 ml/min.

[0070] En primer lugar, cabe señalar que el flujo de líquido (es decir, el volumen de líquido por unidad de tiempo) que se expulsa desde la salida de líquido corresponde al flujo de líquido a través de los medios de bombeo (debido al ahorro de masa). El uso de flujos de líquido en el intervalo especificado anteriormente es beneficioso para el enfriamiento eficaz del área de superficie tisular por medio de la rápida evaporación de las gotitas de líquido de la pulverización. Por un lado, dicho flujo de líquido da lugar al resultado de que se deposita un número suficiente de gotas de líquido sobre el área tisular, con para proporcionar un efecto de enfriamiento. Por otro lado, cuando se usa dicho flujo de líquido, el número de gotitas de líquido no es tan alto como para que se forme una película de líquido. Como se indica anteriormente, dicha película líquida es indeseable, ya que reduciría eficazmente la tasa de evaporación de líquido y también provocaría una sobrehumectación incómoda e indeseable del paciente.

[0072] Además, cabe señalar que la operación pulsada mencionada anteriormente de la bomba para el líquido da lugar a un buen control del flujo de líquido, ya que la frecuencia de los impulsos se puede variar.

[0074] En determinados modos de realización, la salida de líquido tiene un orificio, en el que este orificio tiene un diámetro de 0,1 a 1 mm, preferentemente de 0,3 a 0,5 mm.

[0076] El intervalo especificado anteriormente para la presión y el intervalo especificado anteriormente para el flujo del líquido son compatibles con un orificio que tiene un diámetro bastante grande. Por tanto, se evitan los problemas cuando se usan orificios con un diámetro pequeño (es decir, del orden de varios micrómetros). En particular, los orificios con un diámetro pequeño se obstruyen muy rápidamente, es decir, temporalmente por pequeñas burbujas de gas que siempre están presentes en los líquidos que fluyen y, a largo plazo, por los sedimentos e impurezas dentro del líquido.

[0078] En determinados modos de realización, el medio de bombeo opera con una frecuencia de 0,1 a 1 kHz, preferentemente de 0,5 a 50 Hz.

[0080] Para lograr los pequeños flujos de líquido especificados anteriormente, se puede usar una bomba de fluido de desplazamiento positivo. Las bombas de desplazamiento positivo introducen el fluido en un compartimento en la entrada de la bomba y mueven el fluido a la salida para su descarga. Una bomba de desplazamiento positivo mueve el líquido a la misma velocidad independientemente de la presión en el extremo de entrada. Las bombas de desplazamiento positivo se pueden clasificar de acuerdo con el procedimiento que mueve el líquido, es decir, un procedimiento rotativo u oscilante (alternativo). Sin embargo, cabe señalar que las bombas de desplazamiento positivo rotativas son relativamente complicadas. Además, una bomba de desplazamiento positivo oscilante tiene la ventaja de que se presta naturalmente por sí misma a una operación pulsada. Por tanto, una bomba de desplazamiento positivo oscilante es un modo de realización preferente para los medios de bombeo del presente aparato para el enfriamiento tisular.

[0082] Una bomba de diafragma que es una subclase de las bombas de desplazamiento positivo oscilantes es un modo de realización incluso más preferente para los medios de bombeo del aparato.

[0084] En determinados modos de realización, el líquido comprende uno o más de los siguientes aditivos: una solución que potencia la tasa de evaporación, una solución que acondiciona la piel, una solución para aromaterapia y una solución desinfectante.

[0086] Cabe señalar que el líquido puede ser agua, pero también puede ser cualquier otro líquido o mezcla o solución líquida adecuada que no sea inflamable o dañina para los pacientes. Por ejemplo, se puede usar una solución de agua-alcohol, siempre que la concentración de alcohol no exceda la concentración de aproximadamente un 50 % punto en el que la solución se vuelve inflamable, especialmente bajo irradiación láser. Añadir líquidos que se evaporan rápidamente tales como alcohol al fluido acelera la evaporación de las gotitas de líquido de la pulverización y, por lo tanto, potencia la tasa de enfriamiento.

[0087] También se pueden mezclar otros aditivos en la pulverización, para apoyar la hidratación, una curación más rápida, desinfección, reducción del dolor o la creación de un aroma más agradable. Uno de los modos de realización preferentes implica añadir sustancias al fluido, gas o a ambos que cubren más eficazmente el olor indeseable que, por ejemplo, resulta de la ablación con láser de tejidos humanos.

[0089] Preferentemente, el tamaño de las gotitas de la pulverización de líquido atomizado que se genera por el aparato para enfriamiento de tejidos está en el intervalo de 5 a 200 micrómetros, más preferentemente de 10 a 100 micrómetros.

[0091] Cabe señalar que las gotitas deben ser lo suficientemente pequeñas como para evaporarse al estar en contacto con la piel tratada, de modo que se evite la fusión de las gotitas y la formación de una película líquida en la superficie de la piel. Como ya se menciona, dicha película líquida reduce la tasa de transferencia de calor de la piel al medio líquido. Por otra parte, las gotitas deben ser lo suficientemente grandes para adherirse a la superficie de la piel y permitir la transferencia de calor de la epidermis al medio de enfriamiento. También se observa que el tamaño de las gotitas se influencia por el tamaño del orificio de la salida de líquido.

[0093] En determinados modos de realización, la boquilla de pulverización comprende una salida de líquido en combinación con una pluralidad de salidas de gas.

[0095] Usando una boquilla que tiene una pluralidad de salidas de gas cerca de una salida de líquido, la pulverización de líquido generada se puede dirigir a diferentes regiones en la superficie tisular (sin mover el aparato para enfriamiento de tejidos en sí). A saber, cada salida de gas tiene una dirección diferente en la que se expulsa el gas. Dado que el gas toma las gotitas de líquido cuando se genera la pulverización, las diferentes direcciones en las que apuntan las salidas de gas corresponden a diferentes regiones en la superficie tisular donde se aplica la pulverización. Una pluralidad de salidas de gas es en particular útil si la pulverización de enfriamiento debe cubrir una superficie tisular relativamente grande (por ejemplo, un área grande de la piel), ya que el cambio entre las diversas salidas de gas es en general más rápido que cambiar la orientación de una sola salida de gas.

[0097] Preferentemente, cada una de la pluralidad de salidas de gas (que rodean una única salida de líquido) tiene un medio de suministro correspondiente.

[0099] La característica de que cada una de dicha pluralidad de salidas de gas tiene sus medios de suministro apropiados para el gas (por ejemplo, un tubo de gas) es útil para la operación independiente de cada salida de gas, es decir, la operación de una salida de gas no debe interferir con la operación de otra salida de gas.

[0101] Por tanto, preferentemente, el flujo de gas desde cada una de la pluralidad de salidas de gas se puede controlar independientemente de las otras salidas de gas.

[0103] Preferentemente además, el aparato para enfriamiento se configura de tal forma que las diversas salidas de gas operan secuencialmente, es decir, solo una salida de gas está activa a la vez. Esto es beneficioso para el control de la dirección de movimiento de la pulverización generada. En particular, la dirección de la pulverización generada sería en gran medida indeterminada, si dos o más corrientes de gas (teniendo cada una una dirección de movimientos diferente) golpean las gotas de líquido desde la salida de líquido al mismo tiempo.

[0105] De acuerdo con otro aspecto, el aparato para enfriamiento se puede integrar en la pieza de mano de un sistema láser. De esta forma, los impulsos de pulverización que se generan por el aparato para enfriamiento se pueden aplicar fácilmente en o cerca del área de tratamiento que se irradia por los impulsos láser, en el que estos impulsos láser se emiten desde la pieza de mano del sistema láser. Consideraciones similares se aplican a otros dispositivos médicos basados en energía.

[0107] Preferentemente, un dispositivo que expulsa un chorro de aire frío se monta adicionalmente en la pieza de mano de la pieza láser. El aire frío que se expulsa de este dispositivo puede proporcionar un efecto de enfriamiento adicional para el tejido tratado (además del enfriamiento por medio de la pulverización). En particular, como se analiza con más detalle a continuación, existe un efecto sinérgico entre el enfriamiento por medio de aire frío y el enfriamiento por medio de la pulverización de líquido, ya que el efecto de enfriamiento logrado (medido como la caída de temperatura del tejido enfriado) cuando se aplican tanto la pulverización como el aire frío es mayor que la suma de los efectos de enfriamiento para la pulverización y el aire frío.

[0109] Preferentemente, la temperatura del aire frío está en el intervalo de -40 °C a 0 °C, más preferentemente de -35 °C a -20 °C.

[0111] De acuerdo con otro aspecto, el aparato de enfriamiento se monta en el dispositivo de barrido de un escáner láser. Dichos escáneres láser se usan a menudo para el tratamiento de grandes áreas, por ejemplo, la piel de un ser humano o animal.

[0112] Otros modos de realización preferentes se describen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

[0113] Cabe señalar que cualquier combinación de características que se hayan descrito anteriormente como pertenecientes a determinados modos de realización/aspectos de la presente invención también es un modo de realización de la presente invención, si dicha combinación de características es factible, es decir, no da lugar a una contradicción.

[0114] Descripción detallada de los modos de realización preferentes

[0115] Algunos de los modos de realización de la invención se explicarán a continuación con ayuda de las figuras con más detalle. Se muestra en:

[0116] fig. 1 un aparato para enfriamiento de tejidos de acuerdo con la presente invención;

[0117] fig. 2 una boquilla de pulverización que comprende una salida de líquido y cuatro salidas de gas;

[0118] fig. 3 una pieza de mano láser a la que se une un aparato para enfriamiento de tejidos de acuerdo con la presente invención;

[0119] fig. 4 una vista esquemática de cómo se puede variar el área a la que se aplica la pulverización cambiando la distancia entre la boquilla de pulverización y la superficie tisular;

[0120] fig. 5 una comparación de la temperatura de superficie cutánea medida bajo irradiación láser cuando se usan 6 procedimientos de enfriamiento diferentes;

[0121] fig. 6 una vista esquemática de una boquilla de pulverización que combina una única salida de líquido con cuatro salidas de gas.

[0122] La fig. 1 ilustra un aparato también para enfriamiento de tejidos que comprende un depósito de líquido 1, un medio de bombeo 2, un depósito de gas 10, un compresor de gas 3, válvulas de gas 9 y un regulador de presión de gas 4. El aparato 100 comprende además medios de suministro 5 para el líquido y medios de suministro 6 para el gas, en el que estos medios de suministro se combinan dentro de una boquilla de pulverización 7.

[0123] El medio de suministro 5 que tiene la forma de un tubo suministra el líquido desde el depósito de líquido 1 a la boquilla de pulverización 7, en el que el flujo del líquido se regula por el medio de bombeo 2. En el modo de realización de la fig. 1, el medio de bombeo 2 es una bomba de baja presión (por ejemplo, una bomba de diafragma). La bomba de baja presión funciona en modo pulsado con frecuencias en el intervalo de 0,1 a 1 kHz, preferentemente de 0,5 a 50 Hz.

[0124] El medio de suministro 6 para el gas también tiene la forma de un tubo y suministra gas desde el depósito de gas a través del compresor de gas 3 a la boquilla de pulverización 7, en el que el compresor de gas 3 se usa para regular la presión del gas. En el aparato de la fig. 1, la presión del gas está en el intervalo de 1 a 5 bar.

[0125] Cabe señalar que la fig. 1 muestra una pluralidad de válvulas de gas 9 que corresponden a una pluralidad de salidas de gas 11 dentro de la boquilla de pulverización 7. De esta forma, abriendo y cerrando las diversas válvulas de gas 9, se puede controlar qué salida de gas 11 expulsa el gas en un momento determinado. Además, controlando las válvulas de gas 9 y activando salidas de gas específicas 11, se puede determinar la dirección de movimiento de la pulverización que se expulsa desde la boquilla 7.

[0126] Cabe señalar que, de acuerdo con la fig. 1, los medios de bombeo 2, el compresor de gas 3 y las válvulas de gas 9 se conectan al controlador de pulverización 4. Por tanto, el controlador de pulverización 4 puede controlar las cantidades de líquido y gas que se suministran a la boquilla de pulverización 7, así como las presiones a las que se suministran el líquido y el gas.

[0127] El controlador de pulverización 4 en sí se conecta a los medios de control informáticos 12 del dispositivo basado en energía, de modo que es posible la sincronización de la operación de pulverización pulsada con los impulsos del dispositivo basado en energía.

[0128] Se indica además que la cantidad de líquido en la pulverización, la proporción líquido/gas y el tamaño de gota son factores importantes para lograr un enfriamiento por evaporación óptimo para la superficie epidérmica. Aquí, la cantidad de líquido en la pulverización se puede regular por una operación pulsada de los medios de bomba 2 o regulando la presión en el depósito de líquido 1. En particular, se han usado frecuencias de bombeo entre 1 y 20 Hz para obtener un contenido en líquido adecuado para la pulverización, en el que los caudales de líquido están entre 0,05 y 10 ml/min, más preferente entre 0,2 y 2 ml/min.

[0129] [0063] La proporción gas/líquido se puede regular a través de la regulación combinada de los medios de bombeo 2 y la presión de gas del depósito de gas 10 (véase la fig. 1). La presión de gas para lograr una proporción gas/líquido adecuada de la pulverización está en el intervalo de 0,1 a 10 bar, preferentemente de 1 a 5 bar. La densidad de flujo de líquido correspondiente de la pulverización está en el intervalo de 0,001 a 2 ml/(min x cm2), preferentemente en el intervalo de 0,002 a 0,5 ml/(min x cm2). Esto garantiza que, por una parte, se deposite un número suficiente de gotitas de líquido suficientemente pequeñas sobre el área de superficie enfriada y, por otra parte, que el número de gotitas de líquido no es demasiado alto, evitando por tanto la formación de una película líquida (que reduciría eficazmente la tasa de evaporación de líquido y provocaría una sobrehumectación incómoda e indeseable del paciente, de la cama y de los alrededores).

[0131] Como se indica anteriormente, los flujos de líquido LF (en ml/min) para áreas de tratamiento típicas y los tiempos de enfriamiento están en el intervalo de 0,001 a 10 ml/min. Estos son flujos de líquido muy pequeños que técnicamente son muy difíciles de lograr de manera fiable. En particular, se puede usar una bomba de desplazamiento positivo dentro del aparato de enfriamiento de acuerdo con la fig. 1. Las bombas de desplazamiento positivo introducen el fluido en un compartimento en la entrada de la bomba y mueven el fluido a la salida para su descarga, en la que el líquido tiene la misma velocidad independientemente de la presión en el extremo de entrada. Dichas bombas de desplazamiento positivo se pueden clasificar de acuerdo con el procedimiento que se usa para mover el líquido, a saber, un procedimiento rotativo u oscilante (alternativo). Sin embargo, las bombas de desplazamiento positivo rotativas son relativamente complicadas. Además, una bomba de desplazamiento positivo oscilante tiene la ventaja de que naturalmente se presta por sí misma a una operación pulsada. Por tanto, se usa una bomba de desplazamiento positivo oscilante, en particular una bomba de diafragma, para los medios de bombeo 2 de acuerdo con la fig. 1. Operando estas bombas de baja presión en impulsos, el nivel del flujo de líquido se puede regular con precisión.

[0133] Debido al bajo flujo de líquido y la baja presión de líquido, se pueden usar orificios relativamente grandes de la salida de líquido 8 de la boquilla de pulverización 7. En particular, el diámetro del orificio puede estar en el intervalo de 0,1 a 1,0 mm.

[0135] La fig. 2 muestra una vista de la boquilla de pulverización 7, en la que la boquilla de pulverización comprende una salida de líquido 8 y cuatro salidas de gas 11 (dos de ellas se muestran en cortes). Las salidas de líquido y gas se disponen de tal forma que la nube de pulverización resultante se puede dirigir hacia diferentes regiones del área de tratamiento. Cuando se usa la boquilla de pulverización de acuerdo con la fig. 2, la corriente de líquido de la salida de líquido 8 y la corriente de gas de una de las salidas de gas 11 se mezclan externamente, para generar una pulverización de líquido atomizado.

[0137] La fig. 3 ilustra una pieza de mano láser a la que se une un aparato para enfriamiento de tejidos de acuerdo con la presente invención. Cabe señalar que el sistema láser comprende un cuerpo de sistema láser, un medio de suministro láser (por ejemplo, un brazo articulado o una fibra óptica) y la pieza de mano (como se muestra en la fig. 3), en el que la pieza de mano se conecta al extremo distal del medio de suministro láser. La óptica y la configuración de la pieza de mano determinan la forma y el tamaño del área irradiada con láser. Tanto el medio de bombeo como el regulador de presión de gas/compresor de gas del aparato de enfriamiento se conectan al medio de control informático del sistema láser. De esta forma, es posible una sincronización de la operación de pulverización pulsada con los impulsos de láser emitidos.

[0139] Como se puede observar en la figura 3, se expulsa una pulverización desde la boquilla de pulverización, en la que la sección transversal de la pulverización expulsada se ensancha sucesivamente de modo que el chorro de pulverización tiene la forma de un cono. Cabe señalar que la pulverización se dirige al área de tratamiento en la superficie tisular, es decir, el área en la superficie tisular a la que se dirige la pulverización corresponde esencialmente al tamaño del punto del rayo láser que se emite desde la pieza de mano. Por tanto, si los impulsos de pulverización y láser se sincronizan, el enfriamiento por pulverización del tejido puede tener lugar simultáneamente con el tratamiento con láser del tejido.

[0141] Para la presión del gas y los parámetros de boquilla como anteriormente, los inventores han descubierto que el ángulo del cono de la pulverización generada no se puede incrementar significativamente por encima de aproximadamente 20° (véase la fig. 3). El ángulo de cono y la distancia entre la boquilla de pulverización y el área de tratamiento determinan el área de superficie donde se aplica un impulso de pulverización (esta área de superficie se enfría simultáneamente por la pulverización). Por ejemplo, si una distancia H desde la boquilla de gas hasta la superficie que se va a enfriar es de H = 20 cm, el diámetro D1 del área que se enfrió es aproximadamente igual a D1~7cm, en la que el diámetro D0 que corresponde a una parte central que se enfría de manera relativamente homogénea es D0 “ 3 cm.

[0143] El tamaño del área a la que se aplica la pulverización se puede ajustar al tamaño del área de tratamiento ajustando la altura H como se muestra en la fig. 4. En particular, la figura 4 muestra que el área en la superficie tisular a la que se aplica la pulverización se incrementa, si la altura H1 se incrementa a H2. Más en general, el área a la que se aplica la pulverización se puede modificar cambiando la altura y/o el ángulo de la boquilla con respecto al tejido.

[0144] En algunos modos de realización de la invención, la altura H de la boquilla de pulverización por encima del área de tratamiento se controla por un espaciador de una determinada longitud, en la que el espaciador se puede montar en la pieza de mano láser y en la que la longitud del espaciador se puede cambiar operando un mecanismo. Como se puede observar en la fig. 4, un espaciador de determinada longitud entra en contacto con la superficie cutánea (en los alrededores del área de tratamiento) y, por lo tanto, mantiene constante la distancia entre la boquilla y la superficie tisular (es decir, el valor H se mantiene constante). En las dos partes de la fig. 4, la longitud del espaciador se incrementa de H1 a H2, de modo que la altura de la boquilla sobre el área de tratamiento también se incrementa. Aún en otro modo de realización de la invención, el ángulo de la boquilla de pulverización con respecto al tejido se puede regular ajustando un elemento de tipo junta entre la boquilla de pulverización y el cuerpo de la pieza de mano láser.

[0146] La fig. 3 también muestra una unidad que expulsa una corriente de aire frío, en la que esta unidad también se une a la pieza de mano láser. La corriente de aire frío se dirige al área de tratamiento y, por tanto, tiene un efecto de enfriamiento para el área de tratamiento (además de la pulverización de enfriamiento de la boquilla de pulverización). Cabe señalar que, en la fig. 3, un espaciador se monta en la unidad para aire frío.

[0148] Para cuantificar este efecto de enfriamiento adicional, la fig. 5 muestra una comparación de la temperatura de superficie cutánea medida bajo irradiación láser, en la que la fig. 5 muestra la línea a: sin enfriamiento;

[0149] línea b: enfriamiento por aire frío forzado usando un dispositivo comercial Cryo 6 (fabricado por Zimmer);

[0150] línea c: enfriamiento por pulverización micropulsada de acuerdo con la presente invención;

[0152] línea d: enfriamiento por pulverización micropulsada de acuerdo con la presente invención combinado con enfriamiento por aire forzado (el aire tiene temperatura ambiente); y

[0154] líneas e, f) enfriamiento por pulverización micropulsada de acuerdo con la presente invención combinado con enfriamiento por aire forzado (aire frío del dispositivo Cryo 6) para dos niveles diferentes del flujo de aire frío.

[0156] Como se puede observar de la fig. 5, el enfriamiento por pulverización micropulsada de la invención es significativamente más rápido (véase la línea c) que el enfriamiento por aire frío forzado comúnmente usado (véase la línea b). También se ha descubierto que la tasa de enfriamiento del enfriamiento por pulverización micropulsada se puede incrementar adicionalmente dirigiendo un flujo de aire frío forzado adicional al área tratada (véanse las líneas e y f). Por otra parte, un flujo de aire forzado adicional a temperatura ambiente no contribuye significativamente a la tasa de enfriamiento (véase la línea d).

[0158] A veces, se deben irradiar grandes áreas del tejido humano, por ejemplo, durante un procedimiento de depilación en el que se usa una pieza de mano con un gran tamaño de punto del haz de láser o un dispositivo de envasado. A continuación, el área de aplicación mostrada anteriormente de la pulverización con diámetro Do puede ser demasiado pequeña. Además, puede ser deseable que el haz de láser se mueva sobre un área de tratamiento de modo que se realice un preenfriamiento, es decir, un área tisular se enfría antes de irradiarse. De forma similar, puede ser ventajoso enfriar posteriormente un área tisular que se ha irradiado. De forma alternativa, puede ser ventajoso poder enfriar previamente, enfriar y enfriar posteriormente el tejido tratado cuando se mueve el haz de láser a través del área de tratamiento.

[0160] En dichos casos, se puede usar un "aparato de pulverización micropulsada de barrido" de acuerdo con la presente invención donde al menos una salida de líquido se combina con una multiplicidad de salidas de gas, en el que cada salida de gas se dirige a una región diferente del área tisular. Cambiando la corriente de gas expulsada sucesivamente de una salida de gas a otra, es posible lograr una cobertura de pulverización relativamente homogénea de grandes áreas cutáneas.

[0162] La fig. 6 muestra una vista esquemática de una boquilla de pulverización donde una única salida de líquido se rodea por cuatro salidas de gas. En este modo de realización, la salida de líquido se conecta a una entrada de líquido W, y las salidas de gas se conectan a las entradas de gas correspondientes A1, A2, A3 y A4. Hay una sola fuente de gas presurizado que se conecta a las líneas de gas A1, A2, A3 y A4 por medio de cuatro válvulas de gas separadas. Cerrando y abriendo estas válvulas de gas, es posible cambiar el área que se enfría con la pulverización. Por ejemplo, si el escáner láser se ajusta para el barrido del haz de láser solo sobre las áreas S3 y S4 (como se muestra en la fig. 6), las válvulas de gas se pueden controlar de tal manera que la pulverización se dirija solo a las áreas S3 y S4. En otro modo de realización, el área enfriada se puede sincronizar con el escáner láser de tal manera que el área que se enfría predominantemente rastrea el área que se irradia actualmente. Por tanto, si el haz de láser barrido avanza de S1 a S4 durante el barrido, también lo hace la pulverización micropulsada barrida.

[0164] [0078]Aún en otro modo de realización preferente, la pulverización de fluido puede alternar entre la pluralidad de válvulas de tal manera que se realice un enfriamiento previo o un enfriamiento posterior o ambos para el tejido tratado cuando se mueve el haz de láser a través del área de tratamiento. En general, el enfriamiento previo y/o enfriamiento posterior se realizan a una diferencia de tiempo en comparación con el enfriamiento del área de tratamiento. De forma alternativa, la boquilla de pulverización con una pluralidad de salidas de gas se puede operar de tal manera que solo se realice el enfriamiento previo o el enfriamiento posterior o ambos, pero que no se aplique pulverización al área que se irradia actualmente.

[0166] En general, cerrando y abriendo las válvulas de gas para las salidas de gas, es posible controlar la tasa a la que se aplica la pulverización a un área y seleccionar la parte de la superficie tisular que se enfría.

[0168] Además, la operación del mecanismo de enfriamiento, la cantidad de líquido, la proporción gas/líquido se pueden ajustar en respuesta a la temperatura registrada del tejido después del tratamiento, en la que esta temperatura se puede registrar usando un detector de temperatura. El detector de temperatura también se podría integrar en una cámara térmica que proporcionaría una ayuda visual adicional para el operario del láser.

[0170] Finalmente, el aparato para enfriamiento de tejidos de acuerdo con la presente divulgación que genera la pulverización micropulsada se puede diseñar como una unidad independiente que se puede usar conjuntamente con diferentes dispositivos basados en energía, o se puede integrar en un dispositivo basado en energía particular. Además, el aparato para enfriamiento se puede operar independientemente del dispositivo basado en energía, o se puede configurar para recibir determinadas señales de control del dispositivo basado en energía. En este último caso, la liberación de los impulsos de pulverización del aparato para enfriamiento se puede producir, por ejemplo, en sincronización (con respecto al tiempo y/o área de tratamiento) con el suministro de la energía de tratamiento.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

1. Aparato para enfriamiento de tejidos que se tratan con un dispositivo basado en energía, tal como un láser, comprendiendo el aparato:

una boquilla de pulverización (7) que genera una pulverización de líquido atomizado para el área de tratamiento,

en el que la pulverización de líquido atomizado se basa en una mezcla de líquido y gas, en el que dicha boquilla de pulverización comprende al menos una salida de líquido (8) que expulsa un líquido, y al menos una salida de gas (11) que expulsa una corriente de gas;

al menos un medio de suministro (6') para suministrar gas presurizado a dicha boquilla de pulverización; un medio de bombeo (2) para dicho líquido, en el que dicho medio de bombeo está configurado para operar en impulsos;

en el que dicho aparato está configurado de modo que la dirección de movimiento de la corriente de gas que se expulsa desde dicha al menos una salida de gas determina esencialmente la dirección de movimiento de dicha pulverización de líquido atomizado;

en el que la al menos una salida de gas está separada espacialmente de la al menos una salida de líquido; y en el que el aparato está configurado además de modo que el gas expulsado desde la al menos una salida de gas incide sobre las gotitas de líquido expulsadas desde la al menos una salida de líquido, de modo que las gotitas de líquido se arrastran por la corriente de gas para generar la pulverización de líquido atomizado.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la presión de gas dentro de dicho medio de suministro está en el intervalo de 0,1 a 10 bar, preferentemente de 1 a 5 bar.

3. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que dicho aparato está configurado de tal forma que el líquido se expulsa desde dicha salida de líquido con una baja presión en el intervalo de 0,1 y 0,5 bar.

4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el flujo de líquido a través de dicho medio de bombeo está en el intervalo de 0,001 a 10 ml/min, preferentemente de 0,2 a 2 ml/min.

5. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha salida de líquido tiene un orificio, en el que dicho orificio tiene un diámetro de 0,1 a 1 mm, preferentemente de 0,3 a 0,5 mm.

6. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho medio de bombeo opera con una frecuencia de 0,1 a 1 kHz, preferentemente de 0,5 a 50 Hz.

7. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el aparato está en comunicación con una unidad de medición de temperatura que mide la temperatura del tejido y en el que dicho medio de bombeo y/o dicho al menos un medio de suministro se regulan de acuerdo con la temperatura medida del tejido.

8. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha boquilla de pulverización comprende una salida de líquido en combinación con una pluralidad de salidas de gas.

9. Aparato de acuerdo con la reivindicación 8, en el que cada una de dicha pluralidad de salidas de gas tiene un medio de suministro correspondiente, y

en el que el flujo de gas de cada salida de gas se puede controlar independientemente de las otras salidas de gas.

10. Aparato de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en el que cada salida de gas de dicha pluralidad de salidas de gas está alineada con un punto diferente dentro del área de tratamiento y sus alrededores.

11. Sistema láser que incluye una pieza de mano, en el que el aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes está montado en dicha pieza de mano.

12. Sistema láser de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho aparato está configurado de tal forma que la operación de pulverización está sincronizada con los impulsos láser del sistema láser.

13. Sistema láser de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en el que un dispositivo que expulsa un chorro de aire frío está montado adicionalmente en dicha pieza de mano.

14. Sistema láser de acuerdo con las reivindicaciones 11 a 13, en el que la altura de la boquilla de pulverización por encima del área de tratamiento se mantiene aproximadamente constante usando un espaciador con una longitud fija, en el que el espaciador entra en contacto con una región de la superficie tisular fuera del área de tratamiento.