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BRPI0701284B1 - SYSTEM FOR REMOVING HEAT FROM LIPID-RICH SUBCUTANEOUS CELLS - Google Patents

SYSTEM FOR REMOVING HEAT FROM LIPID-RICH SUBCUTANEOUS CELLS Download PDF

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Publication number
BRPI0701284B1
BRPI0701284B1 BRPI0701284-5A BRPI0701284A BRPI0701284B1 BR PI0701284 B1 BRPI0701284 B1 BR PI0701284B1 BR PI0701284 A BRPI0701284 A BR PI0701284A BR PI0701284 B1 BRPI0701284 B1 BR PI0701284B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
cooling
elements
cooling device
skin
subject
Prior art date
Application number
BRPI0701284-5A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Mitchell Levinson
Jessé N. Rosen
William Pennybacker
Original Assignee
Zeltiq Aesthetics, Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/528,225 external-priority patent/US9132031B2/en
Application filed by Zeltiq Aesthetics, Inc filed Critical Zeltiq Aesthetics, Inc
Publication of BRPI0701284A2 publication Critical patent/BRPI0701284A2/en
Publication of BRPI0701284B1 publication Critical patent/BRPI0701284B1/en

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Abstract

DISPOSITIVO DE RESFRIAMENTO POSSUINDO UMA PLURALIDADE DE ELEMENTOS DE RESFRIAMENTO CONTROLÁVEL PARA FORNECER UM PERFIL DE RESFRIAMENTO PREDETERMINADO Um dispositivo de resfriamento para remoção de calor de células subcutâneas ricas em lipídeos de um sujeito possuindo pele é fornecido. O dispositivo de resfriamento inclui uma pluralidade de elementos de resfriamento móveis com relação um ao outro para se conformar ao contorno da pele do sujeito. Os elementos de resfriamento possuem uma pluralidade de resfriadores termoelétricos controláveis. Os elementos de resfriamento podem ser controlados para fornecer um perfil de resfriamento que varia com o tempo em uma seqüência predeterminada, podem ser controlados para fornecer um perfil de resfriamento espacial em um padrão selecionado, ou podem se ajustados para manter os parâmetros de processo constantes, ou podem ser controlados para fornecer uma combinação dos mesmos.COOLING DEVICE HAVING A PLURALITY OF CONTROLLABLE COOLING ELEMENTS TO PROVIDE A PREDETERMINED COOLING PROFILE A cooling device for removing heat from lipid-rich subcutaneous cells of a subject having skin is provided. The cooling device includes a plurality of cooling elements movable relative to one another to conform to the contour of the subject's skin. The cooling elements have a plurality of controllable thermoelectric coolers. The cooling elements may be controlled to provide a time-varying cooling profile in a predetermined sequence, may be controlled to provide a spatial cooling profile in a selected pattern, or may be adjusted to maintain constant process parameters, or may be controlled to provide a combination thereof.

Description

Referência Cruzada a Pedidos RelacionadosCross-Reference to Related Requests

Esse pedido reivindica os benefícios do pedido de patente U.S. No. 11/528.225, depositado em 26 de setembro de 2006, e intitulado "COOLING DEVICE HAVING A PLURALITY OF CONTROLLABLE COOLING ELEMENTS TO PROVIDE A PREDETERMINED COOLING PROFILE," que é incorporado aqui por referência.This application claims the benefit of U.S. Patent Application No. 11/528,225, filed September 26, 2006, and entitled "COOLING DEVICE HAVING A PLURALITY OF CONTROLLABLE COOLING ELEMENTS TO PROVIDE A PREDETERMINED COOLING PROFILE," which is incorporated herein by reference.

Campo TécnicoTechnical Field

O presente pedido se refere geralmente a disposi-tivos de resfriamento, sistemas e métodos para remoção de calor de células ricas em lipídeos subcutâneas, e mais par-ticularmente, mas não exclusivamente, a um dispositivo de resfriamento possuindo uma pluralidade de elementos de res-friamento controlável para criar um perfil de resfriamento espacial e/ou um perfil de resfriamento de variação de tempo a fim de afetar de forma mais eficiente as células subcutâ-neas ricas em lipídeos.The present application relates generally to cooling devices, systems and methods for removing heat from subcutaneous lipid-rich cells, and more particularly, but not exclusively, to a cooling device having a plurality of controllable cooling elements to create a spatial cooling profile and/or a time-varying cooling profile in order to more efficiently affect subcutaneous lipid-rich cells.

FundamentosFundamentals

O excesso de gordura corporal aumenta a probabili-dade de desenvolvimento de vários tipos de doenças tais como doenças cardíacas, pressão sanguínea alta, osteoartrite, bronquite, hipertensão, diabetes, trombose venal profunda, embolia pulmonar, varicose venal, pedras de fígado, hérnias, e várias outras condições.Excess body fat increases the likelihood of developing several types of diseases such as heart disease, high blood pressure, osteoarthritis, bronchitis, hypertension, diabetes, deep vein thrombosis, pulmonary embolism, varicose veins, liver stones, hernias, and several other conditions.

Em adição a ser um sério risco à saúde, o excesso de gordura corporal também pode degradar a aparência pessoal e o desempenho estético. Por exemplo, excesso de gordura corporal pode formar celulite, que causa um efeito de "casca de laranja" na superfície da pele. A celulite é formada quando a gordura subcutânea se projeta para dentro da derme e cria covinhas onde a pele é fixada aos fios fibrosos es-truturais subjacentes. A celulite e quantidades excessivas de gordura são frequentemente consideradas pouco atraentes. Dessa forma, em vista dos sérios riscos à saúde e preocupa-ções estéticas associadas com o excesso de gordura, uma for-ma eficiente de se controlar o acúmulo excessivo de gordura corporal é urgentemente necessária.In addition to being a serious health risk, excess body fat can also degrade personal appearance and aesthetic performance. For example, excess body fat can form cellulite, which causes an “orange peel” effect on the surface of the skin. Cellulite is formed when subcutaneous fat protrudes into the dermis and creates dimples where the skin is attached to the underlying structural fibrous strands. Cellulite and excessive amounts of fat are often considered unattractive. Therefore, in view of the serious health risks and aesthetic concerns associated with excess fat, an effective way to control excessive body fat accumulation is urgently needed.

A lipoaspiração é um método para remoção seletiva de gordura corporal para esculpir o corpo de uma pessoa. A lipoaspiração é tipicamente realizada por cirurgiões plásti-cos e dermatologistas utilizando equipamento cirúrgico espe-cializado que remove mecanicamente as células de gordura subcutâneas através de sucção. Uma desvantagem da lipoaspi- ração é que é um procedimento cirúrgico sério, e a recupera-ção pode ser dolorosa. A lipoaspiração pode ter complicações sérias e ocasionalmente até mesmo fatais. Adicionalmente, o custo da lipoaspiração é normalmente substancial.Liposuction is a method of selectively removing body fat to sculpt a person's body. Liposuction is typically performed by plastic surgeons and dermatologists using specialized surgical equipment that mechanically removes subcutaneous fat cells through suction. One disadvantage of liposuction is that it is a serious surgical procedure, and recovery can be painful. Liposuction can have serious and occasionally fatal complications. Additionally, the cost of liposuction is usually substantial.

Tratamentos convencionais não invasivos para a re-moção de gordura corporal em excesso incluem tipicamente agentes tópicos, drogas de perda de peso, exercícios regula-res, dietas ou uma combinação desses tratamentos. Uma des-vantagem desses tratamentos é que os mesmos podem não ser eficientes ou até mesmo possíveis sob determinadas circuns-tâncias. Por exemplo, quando uma pessoa está fisicamente fe-rida ou doente,o exercício regular pode não ser uma opção.Conventional noninvasive treatments for removing excess body fat typically include topical agents, weight-loss drugs, regular exercise, diet, or a combination of these treatments. One disadvantage of these treatments is that they may not be effective or even possible under certain circumstances. For example, when a person is physically injured or ill, regular exercise may not be an option.

De forma similar, as drogas de perda de peso ou agentes tó-picos não são uma opção quando causam uma reação alérgica ou negativa. Adicionalmente, a perda de peso em áreas seletivas do corpo de uma pessoa não pode ser alcançada utilizando-se métodos de perda de peso sistêmicos ou gerais. Outros métodos de tratamento não invasivo incluem a aplicação de calor a uma zona de células subcutâneas ricas de lipídeo. A patente U.S. No. 5.948.011 descreve a altera-ção da gordura corporal subcutânea e/ou colágeno pelo aque-cimento da camada de gordura subcutânea com energia de irra-diação enquanto se resfria a superfície da pele. O calor aplicado degenera as membranas fibrosas feitas de tecido de colágeno e pode destruir as células gordurosas abaixo da pe-le, e o resfriamento protege a epiderme de danos térmicos. Esse método é menos invasivo que a lipoaspiração, mas ainda pode causar danos térmicos ao tecido adjacente, e pode ser doloroso para o paciente. Outro método de redução de células gordurosas sub-cutâneas é o resfriamento de células alvo como descrito na publicação de patente U.S. No. 2003/0220674, toda a descri-ção da qual é incorporada aqui. Essa publicação descreve, entre outras coisas, a redução da temperatura das células gordurosas subcutâneas ricas em lipídeos para afetar seleti-vamente as células gordurosas sem danificar as células na epiderme. Apesar de essa publicação fornecer métodos e dis-positivos promissores, vários aperfeiçoamentos para melhorar a implementação desses métodos e dispositivos seria desejá-vel, incluindo o fornecimento de uma pluralidade de elemen- tos de resfriamento controláveis para criar um perfil de resfriamento espacial e/ou um perfil de resfriamento que va-ria com o tempo a fim de afetar de forma mais eficiente as células subcutâneas ricas em lipídeo.Similarly, weight-loss drugs or topical agents are not an option when they cause an allergic or negative reaction. Additionally, weight loss in selective areas of a person's body cannot be achieved using systemic or general weight-loss methods. Other noninvasive treatment methods include applying heat to a zone of lipid-rich subcutaneous cells. U.S. Patent No. 5,948,011 describes altering subcutaneous body fat and/or collagen by heating the subcutaneous fat layer with radiation energy while cooling the skin surface. The applied heat degenerates the fibrous membranes made of collagen tissue and can destroy the fat cells beneath the skin, and the cooling protects the epidermis from thermal damage. This method is less invasive than liposuction, but it can still cause thermal damage to the surrounding tissue and can be painful for the patient. Another method of reducing subcutaneous fat cells is targeted cell cooling as described in U.S. Patent Publication No. 2003/0220674, the entire disclosure of which is incorporated herein. This publication describes, among other things, reducing the temperature of lipid-rich subcutaneous fat cells to selectively affect the fat cells without damaging cells in the epidermis. Although this publication provides promising methods and devices, several improvements to improve the implementation of these methods and devices would be desirable, including providing a plurality of controllable cooling elements to create a spatial cooling profile and/or a time-varying cooling profile to more efficiently affect the lipid-rich subcutaneous cells.

A publicação de patente U.S. No. 2003/0220674 tam-bém descreve métodos para a remoção seletiva de células ri-cas em lipídeo e prevenção de danos a outras estruturas in-cluindo células dérmicas e epidérmicas. Um método de contro-le mais eficiente e preciso desses efeitos é desejável. Por-tanto, um método para o resfriamento espacial de células ri-cas em lipídeos através de um perfil de resfriamento prede-terminado que varia com o tempo, perfil de resfriamento es-pacial selecionado, ou manutenção dos parâmetros de processo constantes também é necessário.U.S. Patent Publication No. 2003/0220674 also describes methods for selectively removing lipid-rich cells and preventing damage to other structures including dermal and epidermal cells. A more efficient and precise method of controlling these effects is desirable. Therefore, a method for spatially cooling lipid-rich cells through a predetermined time-varying cooling profile, selected spatial cooling profile, or maintaining constant process parameters is also needed.

Breve Descrição dos DesenhosBrief Description of the Drawings

Nos desenhos, referências numéricas idênticas se referem a elementos similares ou atos similares. Os tamanhos e posições relativas dos elementos nos desenhos não são ne-cessariamente apresentados em escala. Por exemplo, os forma-tos de vários elementos e ângulos não são desenhados em es-cala, e alguns desses elementos são ampliados de forma arbi-trária e posicionados para aperfeiçoar a legibilidade do de-senho. Adicionalmente, formatos particulares dos elementos como apresentados não têm a intenção de transportar qualquer informação referente ao formato real dos elementos em parti-cular, e foram selecionados apenas para facilitar o reconhe-cimentos dos desenhos.In the drawings, identical reference numbers refer to similar elements or similar acts. The relative sizes and positions of elements in the drawings are not necessarily shown to scale. For example, the shapes of many elements and angles are not drawn to scale, and some of these elements are arbitrarily enlarged and positioned to improve the legibility of the drawing. Furthermore, particular shapes of elements as shown are not intended to convey any information concerning the actual shape of the particular elements, and have been selected only to facilitate recognition of the drawings.

A Figura 1 é uma vista isométrica de um sistema para a remoção de calor de células subcutâneas ricas em lipídeos de acordo com uma modalidade da invenção; As Figuras 2a, 2b, 2c e 2d são vistas isométricas de um dispositivo de resfriamento para a remoção de calor de células subcutâneas ricas em lipídeo de acordo com as moda-lidades da invenção; A Figura 3 é uma vista isométrica explodida do dispositivo de resfriamento da Figura 2a para remoção de ca-lor das células subcutâneas ricas em lipídeo de acordo com uma modalidade da invenção; A Figura 4 é uma vista isométrica explodida adici-onal do dispositivo de resfriamento da Figura 3 ilustrando os componentes adicionais do dispositivo de resfriamento de acordo com outra modalidade da invenção; A Figura 5a é uma vista isométrica de uma plurali-dade de permutadores de calor conectados em série de acordo com outra modalidade da invenção. A Figura 5b é uma vista superior isométrica de uma pluralidade de permutadores de calor conectados em série de acordo com outra modalidade da invenção. A Figura 5c é uma vista inferior isométrica dos permutadores de calor da Figura 5b' A Figura 6a é uma vista isométrica explodida de um dos permutadores de calor ilustrados na Figura 5a. A Figura 6b é uma vista isométrica de uma configuração alternativa de um elemento de resfriamento de um permutador de calor de acordo com uma modalidade da invenção; A Figura 7 é uma vista transversal de um dos ele-mentos de resfriamento ao longo da linha 7-7 da Figura 5a; A Figura 8 é uma vista superior isométrica de um dispositivo de resfriamento alternativo para a remoção de calor das células subcutâneas ricas em lipídeo de acordo com uma modalidade da invenção; A Figura 9 é uma vista inferior isométrica do dis-positivo de resfriamento alternativo da Figura 8; A Figura 10 é uma vista em corte ilustrativa de um padrão de resfriamento lateral na derme da pele de acordo com outra modalidade da invenção; A Figura 11 é um diagrama em bloco ilustrando os módulos de software do sistema de computação para a remoção de calor das células subcutâneas ricas em lipídeos de acordo com outra modalidade da invenção.Figure 1 is an isometric view of a system for removing heat from lipid-rich subcutaneous cells in accordance with one embodiment of the invention; Figures 2a, 2b, 2c and 2d are isometric views of a cooling device for removing heat from lipid-rich subcutaneous cells in accordance with embodiments of the invention; Figure 3 is an exploded isometric view of the cooling device of Figure 2a for removing heat from lipid-rich subcutaneous cells in accordance with one embodiment of the invention; Figure 4 is an additional exploded isometric view of the cooling device of Figure 3 illustrating additional components of the cooling device in accordance with another embodiment of the invention; Figure 5a is an isometric view of a plurality of heat exchangers connected in series in accordance with another embodiment of the invention. Figure 5b is an isometric top view of a plurality of heat exchangers connected in series in accordance with another embodiment of the invention. Figure 5c is an isometric bottom view of the heat exchangers of Figure 5b'; Figure 6a is an exploded isometric view of one of the heat exchangers illustrated in Figure 5a. Figure 6b is an isometric view of an alternative configuration of a cooling element of a heat exchanger in accordance with an embodiment of the invention; Figure 7 is a cross-sectional view of one of the cooling elements along line 7-7 of Figure 5a; Figure 8 is an isometric top view of an alternative cooling device for removing heat from subcutaneous lipid-rich cells in accordance with an embodiment of the invention; Figure 9 is an isometric bottom view of the alternative cooling device of Figure 8; Figure 10 is an illustrative cross-sectional view of a lateral cooling pattern in the dermis of the skin in accordance with another embodiment of the invention; Figure 11 is a block diagram illustrating the software modules of the computing system for removing heat from subcutaneous lipid-rich cells in accordance with another embodiment of the invention.

Descrição DetalhadaDetailed Description A. Visão GeralA. Overview

A presente descrição descreve dispositivos, siste-mas, e métodos para o resfriamento de células subcutâneas ricas em lipídeo. O termo "tecido subcutâneo" significa o tecido que se encontra sob a derme e inclui adipócitos (cé-lulas gordurosas) e gordura subcutânea. Será apreciado que vários dos detalhes apresentados abaixo são fornecidos para descrever as modalidades a seguir de uma forma suficiente para permitir que os versados na técnica relevante criem e utilizem as modalidades descritas. Vários dos detalhes e vantagens descritos abaixo, no entanto, podem não ser neces-sários para a prática de determinadas modalidades da inven-ção. Adicionalmente, a invenção pode incluir outras modali-dades que estão dentro do escopo das reivindicações, mas não são descritas em detalhes com relação às Figuras de 1 a 11.The present disclosure describes devices, systems, and methods for cooling lipid-rich subcutaneous cells. The term "subcutaneous tissue" means the tissue that lies beneath the dermis and includes adipocytes (fat cells) and subcutaneous fat. It will be appreciated that many of the details set forth below are provided to describe the following embodiments in a manner sufficient to enable one skilled in the relevant art to create and utilize the described embodiments. Many of the details and advantages described below, however, may not be necessary to practice certain embodiments of the invention. Additionally, the invention may include other embodiments that are within the scope of the claims but are not described in detail with respect to Figures 1-11.

Referência, através dessa especificação, a "uma modalidade" significa que uma característica, estrutura em particular descrita com relação à modalidade é incluída em pelo menos uma modalidade da presente invenção. Dessa forma, as ocorrências de frases "em uma modalidade" ou em vários locais por toda essa especificação não são necessariamente todas referentes à mesma modalidade. Adicionalmente, as ca-racterísticas ou estruturas particulares podem ser combina-das de qualquer forma adequada em uma ou mais modalidades.Reference throughout this specification to "an embodiment" means that a particular feature or structure described with respect to the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Accordingly, occurrences of the phrases "in an embodiment" or in various places throughout this specification do not necessarily all refer to the same embodiment. Additionally, the particular features or structures may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.

Os cabeçalhos fornecidos aqui servem fins de con-veniência apenas e não interpretam o escopo ou significado da invenção reivindicada.The headings provided herein are for convenience only and do not interpret the scope or meaning of the claimed invention.

A presente invenção é direcionada a um dispositivo de resfriamento para remoção de calor das células subcutâ-neas ricas em lipídeo de um sujeito. O dispositivo de res-friamento inclui uma pluralidade de elementos de resfriamen-to móveis com relação um ao outro de forma a serem confortá-veis para a pele do sujeito.The present invention is directed to a cooling device for removing heat from the lipid-rich subcutaneous cells of a subject. The cooling device includes a plurality of cooling elements movable relative to each other so as to be comfortable to the subject's skin.

Um aspecto é direcionado a um dispositivo de res-friamento para a remoção de calor das células subcutâneas ricas em lipídeos. O dispositivo de resfriamento inclui uma pluralidade de elementos de resfriamento contidos dentro de elementos de estrutura interconectada rotativos em torno de pelo menos um eixo geométrico, uma pluralidade de elementos de permuta de calor, e um alojamento. Alternativamente, o dispositivo de resfriamento inclui uma pluralidade de ele-mentos de resfriamento contidos em um substrato flexível. Os elementos de resfriamento podem utilizar várias tecnologias de resfriamento incluindo, por exemplo, resfriadores termoe- létricos, fluido resfriado recirculante, elementos de com-pressão de vapor, ou dispositivos criogênicos de mudança de fase. Os versados na técnica reconhecerão que existe um nú-mero de outras tecnologias de resfriamento que podem ser utilizadas e que os elementos de resfriamento não precisam ser limitados aos descritos aqui. Outro aspecto é direcionado para um dispositivo de resfriamento possuindo uma pluralidade de elementos de res-friamento utilizando princípios termoelétricos Peltier ou outras tecnologias de resfriamento. O dispositivo de resfri-amento também inclui um elemento de dissipação de calor em comunicação térmica com os elementos de resfriamento e uma pluralidade de elementos de interface possuindo superfícies de permuta de calor configuradas para entrar em contato com a pele do sujeito. Os elementos de resfriamento podem ser capaz de reduzir uma temperatura de uma região de forma que as células ricas em lipídeo na região sejam afetadas enquan-to as células que não são ricas em lipídeos geralmente não são afetadas.One aspect is directed to a cooling device for removing heat from lipid-rich subcutaneous cells. The cooling device includes a plurality of cooling elements contained within interconnected frame elements rotatable about at least one axis, a plurality of heat exchange elements, and a housing. Alternatively, the cooling device includes a plurality of cooling elements contained in a flexible substrate. The cooling elements may utilize various cooling technologies including, for example, thermoelectric coolers, recirculating chilled fluid, vapor compression elements, or cryogenic phase change devices. Those skilled in the art will recognize that there are a number of other cooling technologies that may be utilized and that the cooling elements need not be limited to those described herein. Another aspect is directed to a cooling device having a plurality of cooling elements utilizing Peltier thermoelectric principles or other cooling technologies. The cooling device also includes a heat dissipation element in thermal communication with the cooling elements and a plurality of interface elements having heat exchange surfaces configured to contact the skin of the subject. The cooling elements may be capable of reducing a temperature of a region such that lipid-rich cells in the region are affected while cells that are not lipid-rich are generally unaffected.

Aspectos adicionais incluem o fato de o dispositi-vo de resfriamento poder incluir uma pluralidade de segmen-tos articulados interconectados para a rotação para se con-formar a uma parte do corpo. Alternativamente, os elementos de resfriamento também podem ser dispostos em um substrato flexível e podem ser móveis um com relação ao outro. Outro aspecto é direcionado para um dispositivo de resfriamento possuindo uma pluralidade de elementos de res-friamento controlados individualmente para fornecer um per-fil de resfriamento espacial e/ou um perfil de resfriamento que varia com o tempo. O perfil de resfriamento pode, por exemplo, ser configurado para fornecer elementos de resfria-mento ao longo de um perímetro do dispositivo de resfriamen-to a uma temperatura mais baixa ou mais alta do que os ele-mentos de resfriamento em um interior do dispositivo de res-friamento. Alternativamente, o perfil de resfriamento pode ser configurado para fornecer elementos de resfriamento em regiões do dispositivo de resfriamento a uma temperatura mais baixa ou mais alta que os elementos de resfriamento em regiões adjacentes do dispositivo de resfriamento. Aspectos adicionais incluem que o perfil de resfriamento pode variar com o tempo para fornecer um perfil de temperatura decres-cente ou crescente durante o tratamento. Outro aspecto é direcionado para um método de aplicação de um dispositivo de resfriamento possuindo uma pluralidade de elementos de resfriamento contidos em uma pluralidade de segmentos articulados interconectados, cada par adjacente de elementos de resfriamento articulados sendo rotativo em torno de pelo menos um eixo geométrico. Os ele-mentos de resfriamento podem ter uma pluralidade de superfí-cies de permuta de calor capazes de remover o calor da pele do sujeito. O método inclui a rotação de segmentos articula-dos contendo os elementos de resfriamento para alcançar uma configuração desejada do dispositivo de resfriamento, o res-friamento das superfícies de permuta de calor da pluralidade de elementos de resfriamento para uma temperatura desejada, colocando a pluralidade de superfícies de permuta de calor resfriadas perto da pele do sujeito, e reduzindo a tempera-tura de uma região de forma que as células ricas em lipídeo na região sejam afetadas enquanto as células que não são ri-cas em lipídeo na região geralmente não sejam afetadas. Al-ternativamente, os elementos de resfriamento podem ser dis-postos em um substrato flexível e móveis um com relação ao outro.Additional aspects include that the cooling device may include a plurality of interconnected hinged segments for rotation to conform to a body portion. Alternatively, the cooling elements may also be disposed on a flexible substrate and may be movable relative to one another. Another aspect is directed to a cooling device having a plurality of individually controlled cooling elements to provide a spatial cooling profile and/or a time-varying cooling profile. The cooling profile may, for example, be configured to provide cooling elements along a perimeter of the cooling device at a lower or higher temperature than cooling elements in an interior of the cooling device. Alternatively, the cooling profile may be configured to provide cooling elements in regions of the cooling device at a lower or higher temperature than cooling elements in adjacent regions of the cooling device. Additional aspects include that the cooling profile may vary over time to provide a decreasing or increasing temperature profile during treatment. Another aspect is directed to a method of applying a cooling device having a plurality of cooling elements contained in a plurality of interconnected hinged segments, each adjacent pair of hinged cooling elements being rotatable about at least one axis. The cooling elements may have a plurality of heat exchange surfaces capable of removing heat from the subject's skin. The method includes rotating hinged segments containing the cooling elements to achieve a desired configuration of the cooling device, cooling the heat exchange surfaces of the plurality of cooling elements to a desired temperature, placing the plurality of cooled heat exchange surfaces near the subject's skin, and reducing the temperature of a region such that lipid-rich cells in the region are affected while non-lipid-rich cells in the region are generally unaffected. Alternatively, the cooling elements can be arranged on a flexible substrate and movable relative to each other.

Aspectos adicionais incluem um método de aplicação e manutenção de pressão na região de contato. Aspectos adi-cionais incluem a fixação do dispositivo de resfriamento em posição com um dispositivo de retenção. Aspectos adicionais incluem o fornecimento de um perfil que varia com o tempo para aumentar ou reduzir a temperatura dos elementos de res-friamento durante um período de tempo selecionado. Aspectos adicionais incluem a variação espacial da temperatura de ca-da elemento de resfriamento do dispositivo de resfriamento para fornecer regiões de resfriamento discretas no disposi-tivo de resfriamento. Outro aspecto é direcionado para um sistema para a remoção de calor das células subcutâneas ricas em lipídeos. O sistema inclui um dispositivo de resfriamento possuindo uma pluralidade de segmentos de estrutura contendo elementos de resfriamento móveis um com relação ao outro, os segmentos de estrutura sendo capazes de alcançar uma orientação dese-jada entre cada um, e um depósito de calor acoplado ao dis-positivo de resfriamento para dissipar o calor gerado pelo dispositivo de resfriamento. Em uma modalidade, os segmentos de estrutura são articulados. Quando colocada perto da pele de um sujeito, a pluralidade de elementos de resfriamento pode ser capaz de reduzir uma temperatura de uma região de forma que as células ricas em lipídeo na região sejam afetadas enquanto as células que não são ricas em lipídeos na epiderme e/ou derme geralmente não sejam afetadas.Additional aspects include a method of applying and maintaining pressure in the contact region. Additional aspects include securing the cooling device in position with a holding device. Additional aspects include providing a time-varying profile to increase or decrease the temperature of the cooling elements over a selected period of time. Additional aspects include spatially varying the temperature of each cooling element of the cooling device to provide discrete cooling regions in the cooling device. Another aspect is directed to a system for removing heat from subcutaneous lipid-rich cells. The system includes a cooling device having a plurality of frame segments containing cooling elements movable relative to one another, the frame segments being capable of achieving a desired orientation between each other, and a heat sink coupled to the cooling device for dissipating heat generated by the cooling device. In one embodiment, the frame segments are hinged. When placed near the skin of a subject, the plurality of cooling elements may be capable of reducing a temperature of a region such that lipid-rich cells in the region are affected while non-lipid-rich cells in the epidermis and/or dermis are generally unaffected.

Aspectos adicionais incluem o dispositivo de res-friamento sendo configurado para seguir os contornos do cor-po. Aspectos adicionais incluem o dispositivo de resfriamen-to incluindo uma alça e/ou podendo incluir uma tira ou outro dispositivo de retenção para reter o dispositivo de resfria-mento em uma posição selecionada. Aspectos adicionais inclu-em um sistema de controle para controlar individualmente a temperatura dos elementos de resfriamento em um padrão pre-determinado. Aspectos adicionais incluem uma unidade de pro-cessamento para controlar um perfil de resfriamento que va-ria com o tempo do dispositivo de resfriamento. B. Sistema para a Redução Seletiva de Células Ri-cas em Lipídeos A Figura 1 é uma vista isométrica de um sistema 100 para remoção de calor das células subcutâneas ricas em lipídeos de um sujeito 101 de acordo com uma modalidade da invenção. O sistema 100 pode incluir um dispositivo de res-friamento 104 localizado em uma área abdominal 102 do sujei-to 101 ou outra área adequada para remoção de calor das cé-lulas subcutâneas ricas em lipídeos do sujeito 101. Várias modalidades do dispositivo de resfriamento 104 são descritas em maiores detalhes abaixo com referência às Figuras de 2 a 11. O sistema 100 pode incluir adicionalmente uma uni-dade de resfriamento 106 e linhas de fluido de suprimento e retorno 108a-b conectando o dispositivo de resfriamento 104 à unidade de resfriamento 106. A unidade de resfriamento 106 pode remover o calor de um refrigerante para um depósito de calor e fornecer um refrigerante resfriado para o dispositi-vo de resfriamento 104 através das linhas de fluido 108a e b. Exemplos do refrigerante circulante incluem água, glicol, fluido de transferência de calor sintético, óleo, um refri-gerante, e qualquer outro fluido de condução de calor ade-quado. As linhas de fluido 108a-b podem ser mangueiras ou outros condutos construídos a partir de polietileno, cloreto de polivinil, poliuretano, e outros materiais que possam acomodar o refrigerante circulante em particular. A unidade de resfriamento 106 pode ser uma unidade de refrigeração, uma torre de resfriamento, um resfriador termoelétrico, ou qualquer outro dispositivo capaz de remover calor de um re-frigerante. Alternativamente, um suprimento de água munici-pal (isso é, água de torneira) pode ser utilizado no lugar da unidade de resfriamento.Additional aspects include the cooling device being configured to follow the contours of the body. Additional aspects include the cooling device including a handle and/or may include a strap or other retention device to retain the cooling device in a selected position. Additional aspects include a control system for individually controlling the temperature of the cooling elements in a predetermined pattern. Additional aspects include a processing unit for controlling a time-varying cooling profile of the cooling device. B. System for Selective Reduction of Lipid-Rich Cells Figure 1 is an isometric view of a system 100 for removing heat from subcutaneous lipid-rich cells of a subject 101 in accordance with an embodiment of the invention. The system 100 may include a cooling device 104 located in an abdominal area 102 of the subject 101 or other suitable area for removing heat from the lipid-rich subcutaneous cells of the subject 101. Various embodiments of the cooling device 104 are described in greater detail below with reference to Figures 2-11. The system 100 may further include a cooling unit 106 and supply and return fluid lines 108a-b connecting the cooling device 104 to the cooling unit 106. The cooling unit 106 may remove heat from a refrigerant to a heat sink and supply a cooled refrigerant to the cooling device 104 via the fluid lines 108a and b. Examples of the circulating refrigerant include water, glycol, synthetic heat transfer fluid, oil, a refrigerant, and any other suitable heat-conducting fluid. Fluid lines 108a-b may be hoses or other conduits constructed from polyethylene, polyvinyl chloride, polyurethane, and other materials that can accommodate the particular circulating refrigerant. Cooling unit 106 may be a refrigeration unit, a cooling tower, a thermoelectric cooler, or any other device capable of removing heat from a refrigerant. Alternatively, a municipal water supply (i.e., tap water) may be used in place of the cooling unit.

Como explicado em maiores detalhes abaixo, o dis-positivo de resfriamento 104 inclui uma pluralidade de ele-mentos de resfriamento termoelétricos, tal como os elementos termoelétricos do tipo Peltier, que podem ser controlados individualmente para criar um perfil de resfriamento espaci-al personalizado e/ou um perfil de resfriamento que varia com o tempo. O sistema 100 pode incluir adicionalmente um suprimento de energia 110 e uma unidade de processamento 114 acoplados de forma operacional ao dispositivo de resfriamen-to 104. Em uma modalidade, o suprimento de energia 110 pode fornecer uma voltagem de corrente direta para o dispositivo de resfriamento termoelétrico 104 para efetuar a taxa de re-moção de calor do sujeito 101. A unidade de processamento 114 pode monitorar os parâmetros de processo através de sen-sores (não ilustrados) localizados perto do dispositivo de resfriamento 104 através da linha de energia 116 para ajus-tar a taxa de remoção de calor com base nos parâmetros de processo. A taxa de transferência de calor pode ser ajustada para manter os parâmetros de processo constantes. Alternati-vamente, os parâmetros de processo podem varia espacial ou temporalmente. A unidade de processamento 114 pode estar em comunicação elétrica direta através da linha 112, ou alter-nativamente, pode ser conectada através de uma comunicação sem fio. Alternativamente, a unidade de processamento 114 pode ser pré-programada para fornecer um perfil de resfria-mento distribuído espacialmente e/ou um perfil de resfria-mento que varia com o tempo. A unidade de processamento 114 pode incluir qualquer processador, Controlador Lógico Pro-gramável, Sistema de Controle Distribuído, e similar.As explained in greater detail below, the cooling device 104 includes a plurality of thermoelectric cooling elements, such as Peltier-type thermoelectric elements, which may be individually controlled to create a customized spatial cooling profile and/or a time-varying cooling profile. The system 100 may further include a power supply 110 and a processing unit 114 operatively coupled to the cooling device 104. In one embodiment, the power supply 110 may provide a direct current voltage to the thermoelectric cooling device 104 to effect the rate of heat removal from the subject 101. The processing unit 114 may monitor process parameters via sensors (not illustrated) located near the cooling device 104 via the power line 116 to adjust the rate of heat removal based on the process parameters. The heat transfer rate may be adjusted to maintain constant process parameters. Alternatively, the process parameters may vary spatially or temporally. The processing unit 114 may be in direct electrical communication via line 112, or alternatively, may be connected via wireless communication. Alternatively, the processing unit 114 may be preprogrammed to provide a spatially distributed cooling profile and/or a time-varying cooling profile. The processing unit 114 may include any processor, programmable logic controller, distributed control system, and the like.

Em outro aspecto, a unidade de processamento 114 pode estar em comunicação elétrica com um dispositivo de en-trada 118, um dispositivo de saída 120, e/ou um painel de controle 122. O dispositivo de entrada 118 pode incluir um teclado, um mouse, uma tela de toque, um botão de pressão, um comutador, um potenciômetro, e qualquer outro dispositivo adequado para aceitação de registro de usuário. O dispositi-vo de saída 120 pode incluir uma tela de exibição, uma im-pressora, uma leitora de meio, um dispositivo de áudio, e qualquer outro dispositivo adequado para o fornecimento de retorno ao usuário. O painel de controle 122 pode incluir luzes indicadoras, exibições numéricas, e dispositivos de áudio. Nas modalidades alternativas, o painel de controle 122 pode ser contido no dispositivo de resfriamento 104. Na modalidade ilustrada na Figura 1, a unidade de processamento 114, o suprimento de energia 110, o painel de controle 122, a unidade de resfriamento 106, o dispositivo de entrada 118, e o dispositivo de saída 120 são transportados por uma cre- malheira 124 com rodízios 126 para fins de portabilidade. Nas modalidades alternativas, a unidade de processamento 114 pode ser contida no dispositivo de resfriamento 104. Em ou-tra modalidade, os vários componentes podem ser instalados de forma fixa em um local de tratamento. C. Dispositivo de Resfriamento Possuindo uma Plu-ralidade de Elementos de ResfriamentoIn another aspect, the processing unit 114 may be in electrical communication with an input device 118, an output device 120, and/or a control panel 122. The input device 118 may include a keyboard, a mouse, a touch screen, a push button, a switch, a potentiometer, and any other suitable device for accepting user input. The output device 120 may include a display screen, a printer, a media reader, an audio device, and any other suitable device for providing feedback to the user. The control panel 122 may include indicator lights, numeric displays, and audio devices. In alternative embodiments, the control panel 122 may be contained within the cooling device 104. In the embodiment illustrated in Figure 1, the processing unit 114, the power supply 110, the control panel 122, the cooling unit 106, the input device 118, and the output device 120 are transported by a rack 124 with casters 126 for portability purposes. In alternative embodiments, the processing unit 114 may be contained within the cooling device 104. In another embodiment, the various components may be fixedly installed at a treatment site. C. Cooling Device Having a Plurality of Cooling Elements

As Figuras 2a, 2b e 2c são vistas isométricas de um dispositivo de resfriamento 104 de acordo com as modali-dades da invenção adequado para uso no sistema 100. Nessa modalidade, o dispositivo de resfriamento 104 inclui um alo-jamento de sistema de controle 202 e alojamentos de elemento de resfriamento 204a a g. O alojamento do sistema de contro-le 202 inclui uma manga 308 (Figura 3) que pode deslizar pa-ra dentro do colar 310 e/ou pode ser mecanicamente fixado aos alojamentos de elemento de resfriamento. Os alojamentos de elemento de resfriamento 204a a g são conectados aos ele-mentos de permuta de calor (não ilustrados) por meios de fi-xação 206. Os meios de fixação podem ser qualquer dispositi-vo de fixação mecânico tal como um parafuso ou pino como é sabido na técnica. A pluralidade de alojamentos de elemento de resfriamento 204a a g pode ter muitas características si-milares. Como tal, as características do primeiro alojamento de elemento de resfriamento 204a são descritas abaixo com símbolos de referência seguidos por um "a", características correspondentes do segundo alojamento de elemento de resfri-amento 204b são ilustradas e notadas pelo mesmo símbolo de referência seguido por um "b", e assim por diante. O aloja-mento de elemento de resfriamento 204a pode ser construído a partir de materiais poliméricos, metais, cerâmicas, madeiras e/ou outros materiais adequados. O exemplo do alojamento de elemento de resfriamento 204a ilustrado na Figura 2a a c é geralmente retangular, mas pode ter qualquer outro formato desejado. O dispositivo de resfriamento 104 é ilustrado em uma primeira configuração relativamente plana na Figura 2a; em uma segunda configuração ligeiramente curva na Figura 2b; e em uma terceira configuração curva na Figura 2c. Como ilustrado nas Figuras 2b e 2c, cada segmento dos alojamentos de elemento de resfriamento 204a a g são conectados de forma rotativa a segmentos adjacentes e móveis em torno da conexão 207a a f para permitir que o dispositivo de resfriamento 104 se curve. A conexão 207a a f, por exemplo, pode ser um pino, uma junta esférica, um suporte, ou outro tipo de juntas ro-tativas. A conexão 207 pode, de acordo, ser configurada para acoplar de forma rotativa o primeiro alojamento de elemento de resfriamento 204a ao segundo alojamento de elemento de resfriamento 204b. De acordo com os aspectos da invenção, o primeiro alojamento de elemento de resfriamento 204a pode girar com relação ao segundo alojamento de elemento de res-friamento 204b (indicado pela seta A), cada par adjacente e móvel de elementos de resfriamento sendo tal que, por exem-plo, o ângulo entre os primeiro e segundo alojamentos de elemento de resfriamento 204a e 204b possa ser ajustado até 45°. Dessa forma, o dispositivo de resfriamento é articulado de forma que possa assumir uma configuração curva como ilus-trado na Figura 2b ou 2c, em conformidade com a pele de um sujeito.Figures 2a, 2b, and 2c are isometric views of a cooling device 104 according to embodiments of the invention suitable for use in system 100. In this embodiment, cooling device 104 includes a control system housing 202 and cooling element housings 204a-g. Control system housing 202 includes a sleeve 308 (Figure 3) that may slide into collar 310 and/or may be mechanically attached to the cooling element housings. Cooling element housings 204a-g are connected to heat exchange elements (not shown) by fastening means 206. The fastening means may be any mechanical fastening device such as a screw or pin as is known in the art. The plurality of cooling element housings 204a-g may have many similar features. As such, features of the first cooling element housing 204a are described below with reference symbols followed by an "a", corresponding features of the second cooling element housing 204b are illustrated and noted by the same reference symbol followed by a "b", and so forth. The cooling element housing 204a may be constructed from polymeric materials, metals, ceramics, woods and/or other suitable materials. The example cooling element housing 204a illustrated in Figures 2a-c is generally rectangular, but may have any other desired shape. The cooling device 104 is illustrated in a first, relatively flat configuration in Figure 2a; in a second, slightly curved configuration in Figure 2b; and in a third, curved configuration in Figure 2c. As illustrated in Figures 2b and 2c, each segment of the cooling element housings 204a-g is rotatably connected to adjacent and movable segments about the connection 207a-f to allow the cooling device 104 to bend. The connection 207a-f, for example, may be a pin, a ball joint, a bracket, or other type of rotatable joint. The connection 207 may accordingly be configured to rotatably couple the first cooling element housing 204a to the second cooling element housing 204b. According to aspects of the invention, the first cooling element housing 204a is rotatable with respect to the second cooling element housing 204b (indicated by arrow A), each adjacent and movable pair of cooling elements being such that, for example, the angle between the first and second cooling element housings 204a and 204b is adjustable up to 45°. In this way, the cooling device is hinged such that it can assume a curved configuration as illustrated in Figure 2b or 2c, conforming to the skin of a subject.

Uma vantagem da pluralidade de superfícies de per-muta de calor rotativas é que o formato arqueado do disposi-tivo de resfriamento pode concentrar a transferência de ca-lor na região subcutânea. Por exemplo, quando as superfícies de permuta de calor são giradas em torno de um contorno de corpo de um sujeito, o formato arqueado pode concentrar a remoção de calor da pele. O alojamento do sistema de controle 202 pode alo-jar uma unidade de processamento para controlar o dispositi-vo de resfriamento 104 e/ou as linhas de fluido 108a-b e/ou linhas de energia elétrica e comunicação. O alojamento do sistema de controle 202 inclui um orifício de fiação 210 para as linhas elétricas e de suprimento de fluido (não ilustra- das por motivos de clareza). O alojamento do sistema de controle 202 pode adicionalmente ser configurado para servir como uma alça para um usuário do dispositivo de resfriamento 104. Alternativamente, a unidade de processamento pode ser contida em um local além de no dispositivo de resfriamento.An advantage of the plurality of rotating heat exchange surfaces is that the arcuate shape of the cooling device can concentrate heat transfer in the subcutaneous region. For example, when the heat exchange surfaces are rotated around a subject's body contour, the arcuate shape can concentrate heat removal from the skin. The control system housing 202 can house a processing unit for controlling the cooling device 104 and/or the fluid lines 108a-b and/or electrical power and communication lines. The control system housing 202 includes a wiring port 210 for the electrical and fluid supply lines (not illustrated for clarity). The control system housing 202 can additionally be configured to serve as a handle for a user of the cooling device 104. Alternatively, the processing unit can be contained in a location other than on the cooling device.

Como ilustrado nas Figuras 2a, 2b e 2c, o disposi-tivo de resfriamento 104 pode incluir adicionalmente em cada extremidade do dispositivo de resfriamento 104 dispositivos de retenção 208a e 208b acoplados a uma estrutura 304. Os dispositivos de retenção 208a e 208b são conectados de forma rotativa à estrutura por elementos de acoplamento de dispo-sitivo de retenção 212a-b. Os elementos de acoplamento de dispositivo de retenção 212a-b, por exemplo, podem ser um pino, uma junta esférica, um suporte ou outro tipo de juntas rotativas. Alternativamente, os dispositivos de retenção 208a e 208b podem ser afixados rigidamente às partes de ex-tremidade dos alojamentos do elemento de resfriamento 204a e 204b. Alternativamente, o dispositivo de retenção pode ser fixado ao alojamento do sistema de controle 202. Os dispositivos de retenção 208a e 208b são, cada um, ilustrados como lingüetas 214, cada uma possuindo uma fenda 216 na mesma para recebimento de uma faixa ou tira elastomérica (não ilustrada por motivos de clareza) para re-ter o dispositivo de resfriamento 104 no lugar em um sujeito 101 durante o tratamento. Alternativamente, o dispositivo de resfriamento pode não conter qualquer dispositivo de reten-ção fixado e pode ser mantido no lugar manualmente, pode ser mantido no lugar pela ação da gravidade, ou pode ser mantido no lugar com uma faixa, tira elastomérica, ou tecido não elástico (por exemplo, tela de náilon) enrolado em torno do dispositivo de resfriamento 104 e do sujeito 101.As illustrated in Figures 2a, 2b, and 2c, the cooling device 104 may further include at each end of the cooling device 104 retention devices 208a and 208b coupled to a frame 304. The retention devices 208a and 208b are rotatably connected to the frame by retention device coupling elements 212a-b. The retention device coupling elements 212a-b, for example, may be a pin, a ball joint, a bracket, or other type of rotary joints. Alternatively, the retention devices 208a and 208b may be rigidly affixed to the end portions of the cooling element housings 204a and 204b. Alternatively, the retention device may be attached to the control system housing 202. Retention devices 208a and 208b are each illustrated as tabs 214, each having a slot 216 therein for receiving an elastomeric band or strip (not illustrated for clarity) for retaining the cooling device 104 in place on a subject 101 during treatment. Alternatively, the cooling device may not contain any attached retention device and may be held in place manually, may be held in place by gravity, or may be held in place with a band, elastomeric strip, or non-stretchable fabric (e.g., nylon mesh) wrapped around the cooling device 104 and the subject 101.

Como ilustrado nas Figuras 2a a 2c, os alojamentos do elemento de resfriamento 204a-g possuem uma primeira bor-da 218 e uma segunda borda adjacente 220 de um formato al-ternado para permitir que o dispositivo de resfriamento 104 combine e, dessa forma, configure em uma configuração plana. A primeira borda 218 e a segunda borda 220 são geralmente angulares nas Figuras; no entanto, o formato pode ser curvo, reto ou uma combinação de ângulos, curvas e bordas retas que fornecem um formato alternado entre os segmentos adjacentes dos alojamentos de elemento de resfriamento 204a-g.As illustrated in Figures 2a-2c, the cooling element housings 204a-g have a first edge 218 and an adjacent second edge 220 of an alternating shape to allow the cooling device 104 to mate and thus configure in a planar configuration. The first edge 218 and second edge 220 are generally angled in the Figures; however, the shape may be curved, straight, or a combination of angles, curves, and straight edges that provide an alternating shape between adjacent segments of the cooling element housings 204a-g.

A Figura 2d ilustra uma vista isométrica de um dispositivo de resfriamento alternativo 104 de acordo com as modalidades da invenção adequadas para uso no sistema 100. Nessa modalidade, o dispositivo de resfriamento 104 inclui uma pluralidade de elementos de permuta de calor 300a-g con-tidos dentro de um substrato flexível 350. Como descrito com relação às Figuras 2a a 2c, os elementos de permuta de calor adjacentes 300a-g são acoplados por fluido em série pelas linhas de fluido 328.Figure 2d illustrates an isometric view of an alternative cooling device 104 according to embodiments of the invention suitable for use in system 100. In this embodiment, cooling device 104 includes a plurality of heat exchange elements 300a-g contained within a flexible substrate 350. As described with respect to Figures 2a-2c, adjacent heat exchange elements 300a-g are fluidly coupled in series by fluid lines 328.

De acordo com os aspectos da modalidade, os ele-mentos de resfriamento 300a-g podem ser afixados ao substra-to flexível 350, ou podem ser embutidos no substrato flexí-vel 350. O substrato flexível 350 pode ser construído a par-tir de materiais poliméricos, materiais elastoméricos, e/ou outros materiais adequados. O substrato flexível 350 pode ser adicionalmente um elastômero tal como silicone ou ureta- no ou pode ser um tecido, tal como náilon. O substrato fle-xível 350 também pode ser um polímero fino tal como polipro- pileno ou ABS. O exemplo do substrato flexível 350 ilustrado na Figura 2d é geralmente retangular, mas pode ter qualquer outro formato desejado, incluindo uma configuração de matriz ou um formato específico de anatomia. De acordo com os as-pectos dessa modalidade, o substrato flexível 350 age como uma articulação viva entre os elementos de resfriamento 302a-g para permitir que os elementos de resfriamento 302a-g se conformem à pele de um sujeito.According to aspects of the embodiment, the cooling elements 300a-g may be affixed to the flexible substrate 350, or may be embedded in the flexible substrate 350. The flexible substrate 350 may be constructed from polymeric materials, elastomeric materials, and/or other suitable materials. The flexible substrate 350 may additionally be an elastomer such as silicone or urethane or may be a fabric such as nylon. The flexible substrate 350 may also be a thin polymer such as polypropylene or ABS. The example of the flexible substrate 350 illustrated in Figure 2d is generally rectangular, but may have any other desired shape, including a matrix configuration or an anatomically specific shape. In accordance with aspects of this embodiment, the flexible substrate 350 acts as a living joint between the cooling elements 302a-g to allow the cooling elements 302a-g to conform to the skin of a subject.

A Figura 3 é uma vista isométrica explodida de um dispositivo de resfriamento 104 de acordo com uma modalidade da invenção adequada para uso no sistema 100. Nessa modali-dade, o dispositivo de resfriamento 104 inclui uma estrutura 304 possuindo uma pluralidade de segmentos conectados de forma rotativa 305a-g. Os segmentos conectados de forma ro-tativa 305a-g são conectados por articulações 306a-g. Alter-nativamente, os segmentos conectados de forma rotativa 305a- g da estrutura 304 podem ser conectados por uma conexão que permite a rotação, tal como um pino, articulação viva, subs-trato flexível, tal como tela ou tecido, ou similares. De acordo com um aspecto da invenção, as conexões ou articula-ções são feitas de plástico para isolar os elementos de res-friamento um com relação ao outro.Figure 3 is an exploded isometric view of a cooling device 104 according to an embodiment of the invention suitable for use in system 100. In this embodiment, the cooling device 104 includes a frame 304 having a plurality of rotatably connected segments 305a-g. The rotatably connected segments 305a-g are connected by hinges 306a-g. Alternatively, the rotatably connected segments 305a-g of the frame 304 may be connected by a connection that permits rotation, such as a pin, live joint, flexible substrate such as mesh or fabric, or the like. According to one aspect of the invention, the connections or hinges are made of plastic to isolate the cooling elements from each other.

Uma pluralidade de elementos de permuta de calor 300a-g é contida na estrutura 304. Os elementos de permuta de calor 300a-g incluem elementos de resfriamento 302a-g possuindo coberturas 301a-g. As coberturas 301a-g são afixa-das em um lado superior dos elementos de resfriamento 302a- g. As coberturas 301a-g podem ser afixadas por vários meios mecânicos como descrito adicionalmente aqui e como é sabido na técnica. De acordo com os aspectos da invenção, as cober-turas 301a-g são vedadas a fluido aos elementos de resfria-mento 302a-g. De acordo com aspectos adicionais da invenção, as articulações 306a-g são configuradas de modo a serem ad-jacentes à pele do sujeito, em uso, para manter a proximida-de entre os elementos de permuta de calor 300a-g quando os elementos de permuta de calor 300a-g estão em uma posição girada. Os elementos de resfriamento 302a-g são fixados por meios de fixação de elemento de resfriamento 307 à es-trutura 304 de forma que o primeiro elemento de permuta de calor 300a é localizado no primeiro segmento 305a da estru-tura 304 e o segundo elemento de permuta de calor 300b é lo-calizado no segundo segmento 305b da estrutura 304. Os meios de fixação de elemento de resfriamento 307 são ilustrados como uma lingüeta 313 se estendendo a partir da estrutura 304 e um parafuso 315 fixando de forma fixa a lingüeta 313 da estrutura 304 aos elementos de resfriamento 302a-g. Al-ternativamente, os dispositivos de fixação mecânica como são conhecidos na técnica podem ser utilizados. Os elementos de resfriamento 302a-g do dispositivo de resfriamento 104 são geralmente configurados para girar para permitir que o dispositivo de resfriamento 104 se con-forme a uma parte arqueada de um sujeito 101. Uma vez posi- cionado em um sujeito 101, o dispositivo de resfriamento 104 pode ser adicionalmente preso ou de outra forma configurado a fim de ser fixado de forma liberável ao sujeito 101. Os elementos de resfriamento 302a-g podem ser configurados para mover um com relação ao outro ou girar para posicionar os elementos de resfriamento 302a-g para aplicação de pressão à área de tratamento durante a operação. Os elementos de res-friamento 302a-g são móveis ou rotativos com relação um ao outro de forma que o dispositivo de resfriamento 104 seja conformável à pele do sujeito. Essas características são descritas em maiores detalhes abaixo com referência aos exemplos específicos dos dispositivos de resfriamento. O primeiro elemento de resfriamento 302a pode in-cluir o alojamento do elemento de resfriamento 205a, um ori-fício de entrada de fluido 310 e um orifício de saída de fluido 316a. O orifício de entrada de fluido 310 é acoplado por fluido à linha de suprimento de fluido 108a. Como ilus-trado na Figura 3, os elementos de resfriamento adjacentes são acoplados por fluido em série pelas linhas de fluido 328 em orifícios de entrada de fluido 314a-f e orifícios de saí-da de fluido 316a-f. O elemento de resfriamento 302g inclui adicionalmente um orifício de saída de fluido 312 acoplado por fluido à linha de retorno de fluido 108b. Uma vantagem esperada do fornecimento de elementos de resfriamento acoplados pro fluido em série é uma taxa de fluxo uniforme através de cada elemento de resfriamento 302a-g para fornecer um resfriamento mais consistente do dispositivo de resfriamento. Outra vantagem esperada do for- necimento dos elementos de resfriamento 302a-g acoplados por fluido em série é um número menor de linhas de suprimento para dentro do dispositivo de resfriamento para fornecer uma configuração de fluxo de fluido mais confiável, menos traba-lhosa e mais fácil de se alojar para o dispositivo de res-friamento. A Figura 4 é uma vista isométrica explodida adici-onal do dispositivo de resfriamento da Figura 3 de acordo com um exemplo da invenção para uso no sistema 100. Essa vista explodida adicional é substancialmente similar aos exemplos descritos anteriormente, e atos e estruturas comuns são identificados pelas mesmas referências numéricas. Apenas diferenças significativas na operação e estrutura são des-critas abaixo. o dispositivo de resfriamento 104 inclui ele-mentos de resfriamento 302a-g possuindo uma pluralidade de resfriadores termoelétricos 402 configurados para reduzir a temperatura de uma região subcutânea do sujeito 101 para afetar seletivamente as células ricas em lipídeos na região. A pluralidade de resfriadores termoelétricos 402, também co-nhecidos como um elemento tipo Peltier, possui um primeiro lado 404 e um segundo lado 406. O primeiro lado 404 está em comunicação térmica com o elemento de resfriamento 302, e o segundo lado 406 está em comunicação térmica com um elemento de interface 418. Os resfriadores termoelétricos 402 podem ser conectados a um suprimento de energia externo (não ilus-trado) para transferir calor entre o primeiro lado 404 e o segundo lado 406. Um resfriador termoelétrico adequado é um elemento de resfriamento tipo Peltier (modelo No. CP-2895) produzido por TE Technologies, Inc. em Traverse City, Michi-gan. Os resfriadores termoelétricos 402 são contidos dentro de segmentos 305a-g da estrutura 304. De acordo com os aspectos da invenção, a estrutura 304 pode conter guias individuais para cada resfriador termoelétrico 402. Alterna-tivamente, os resfriadores termoelétricos 402 podem ser re-tidos nos elementos de resfriamento 302a-g, por exemplo, por epóxi térmico ou por uma combinação de solda, compressão me-cânica e graxa térmica. Como ilustrado na Figura 4, a pluralidade de ele-mentos de resfriamento 302a-g pode incluir adicionalmente uma pluralidade de elementos de interface 418 em comunicação térmica com o resfriador termoelétrico 402 possuindo super-fícies de permuta de calor 420 para transferência de calor para/do sujeito 101. Em um exemplo, os elementos de interfa-ce 418 são geralmente planos, mas em outros exemplos, os elementos de interface 418 não são planos (por exemplo, cur-vos, facetados, etc.). Os elementos de interface 418 podem ser construídos a partir de qualquer material adequado com uma condutividade térmica superior a 0,05 Watts/Metro Kel-vin, e em muitos exemplos, a condutividade térmica é superi-or a 0,1 Watts/Metros Kelvin. Exemplos de materiais adequa-dos incluem alumínio, outros metais, ligas metálicas, grafi-te, cerâmicas, alguns materiais poliméricos, compostos, ou fluidos contidos em uma membrana flexível. Pela aplicação de energia aos resfriadores termoe- létricos 402, o calo pode ser removido efetivamente da pele do sujeito para um fluido circulante nos elementos de res-friamento 302a-g. Por exemplo, a aplicação de uma corrente aos resfriadores termoelétricos 402 pode alcançar uma tempe-ratura geralmente abaixo de 37°C no primeiro lado 404 dos resfriadores termoelétricos 402 para remover o calor do su-jeito 101 através dos elementos de interface 418. Os resfri- adores termoelétricos 402 puxam calor do segundo lado 406 para o primeiro lado 404 onde o calor é então transferido para o fluido circulante. A unidade de resfriamento 106 en-tão remove o calor do fluido circulante. Os resfriadores termoelétricos 402 podem ser con-figurados para retirar uma quantidade suficiente de calor rapidamente do sujeito 101 sem utilizar o suprimento de energia de corrente alta para a unidade de resfriamento 106. A fim de facilitar a transferência térmica, os elementos de interface 418 podem ser uma placa de alumínio configurada geralmente com as mesmas dimensões nos resfriadores termoe- létricos 402. De acordo com os aspectos da invenção, os res- friadores termo elétricos 402 podem ser elementos termoelé- tricos tipo Peltier de cerca de 160 watts. Como tal, o dis-positivo de resfriamento 104 pode resfriar uma parte da pele do sujeito a partir de uma temperatura de cerca de 37°C para cerca de -20°C rapidamente e efetivamente. A unidade de res-friamento 106 pode utilizar um suprimento de energia de vol-tagem normal (por exemplo, 120 VAC) visto que o consumo de energia não é excessivo. Isso permite que o sistema seja utilizado em hospitais, clínicas, pequenos consultórios sem sistemas elétricos de alta voltagem caros. A Figura 5a é uma vista isométrica de uma plurali-dade de elementos de permuta de calor 300a-g conectados em série com o alojamento removido para ilustrar melhor a plu-ralidade de elementos de permuta de calor 300a-g e as linhas de fluido interconectadas. De acordo com os aspectos da in-venção, os elementos de permuta de calor 300a-g são contidos de forma rotativa em segmentos conectados da estrutura 304 para fornecer um dispositivo de resfriamento que é mais lar-go do que alto. Dessa forma, o dispositivo de resfriamento está em conformidade e será formado para seguir contornos. De acordo com aspectos da invenção, o dispositivo de resfri-amento é dimensionalmente pequeno em uma primeira dimensão de forma que a curvatura da área de tratamento em uma segun-da dimensão não cause um impacto significativo na quantidade de área de superfície em contato entre a pele e o dispositi-vo de resfriamento.A plurality of heat exchange elements 300a-g are contained in frame 304. Heat exchange elements 300a-g include cooling elements 302a-g having covers 301a-g. Covers 301a-g are affixed to an upper side of cooling elements 302a-g. Covers 301a-g may be affixed by various mechanical means as further described herein and as is known in the art. In accordance with aspects of the invention, covers 301a-g are fluid sealed to cooling elements 302a-g. In accordance with additional aspects of the invention, hinges 306a-g are configured to be adjacent to the subject's skin, in use, to maintain proximity between heat exchange elements 300a-g when heat exchange elements 300a-g are in a rotated position. The cooling elements 302a-g are secured by cooling element attachment means 307 to the frame 304 such that the first heat exchange element 300a is located on the first segment 305a of the frame 304 and the second heat exchange element 300b is located on the second segment 305b of the frame 304. The cooling element attachment means 307 is illustrated as a tab 313 extending from the frame 304 and a screw 315 securely attaching the tab 313 of the frame 304 to the cooling elements 302a-g. Alternatively, mechanical attachment devices as are known in the art may be utilized. The cooling elements 302a-g of the cooling device 104 are generally configured to rotate to allow the cooling device 104 to conform to an arcuate portion of a subject 101. Once positioned on a subject 101, the cooling device 104 may be further secured or otherwise configured to be releasably attached to the subject 101. The cooling elements 302a-g may be configured to move relative to one another or rotate to position the cooling elements 302a-g for applying pressure to the treatment area during operation. The cooling elements 302a-g are movable or rotatable relative to one another such that the cooling device 104 is conformable to the subject's skin. These features are described in greater detail below with reference to specific examples of the cooling devices. The first cooling element 302a may include the cooling element housing 205a, a fluid inlet port 310, and a fluid outlet port 316a. The fluid inlet port 310 is fluidly coupled to the fluid supply line 108a. As illustrated in Figure 3 , adjacent cooling elements are fluidly coupled in series by fluid lines 328 to fluid inlet ports 314a-f and fluid outlet ports 316a-f. The cooling element 302g further includes a fluid outlet port 312 fluidly coupled to the fluid return line 108b. An expected advantage of providing fluidly coupled cooling elements in series is a uniform flow rate through each cooling element 302a-g to provide more consistent cooling of the cooling device. Another expected advantage of providing the fluid-coupled cooling elements 302a-g in series is a smaller number of supply lines into the cooling device to provide a more reliable, less labor-intensive, and easier-to-house fluid flow configuration for the cooling device. Figure 4 is an additional exploded isometric view of the cooling device of Figure 3 in accordance with an example of the invention for use in system 100. This additional exploded view is substantially similar to the previously described examples, and common features and structures are identified by the same reference numerals. Only significant differences in operation and structure are described below. Cooling device 104 includes cooling elements 302a-g having a plurality of thermoelectric coolers 402 configured to reduce the temperature of a subcutaneous region of subject 101 to selectively affect lipid-rich cells in the region. The plurality of thermoelectric coolers 402, also known as a Peltier-type element, has a first side 404 and a second side 406. The first side 404 is in thermal communication with the cooling element 302, and the second side 406 is in thermal communication with an interface element 418. The thermoelectric coolers 402 may be connected to an external power supply (not shown) to transfer heat between the first side 404 and the second side 406. A suitable thermoelectric cooler is a Peltier-type cooling element (Model No. CP-2895) manufactured by TE Technologies, Inc. in Traverse City, Michigan. Thermoelectric coolers 402 are contained within segments 305a-g of frame 304. In accordance with aspects of the invention, frame 304 may contain individual guides for each thermoelectric cooler 402. Alternatively, thermoelectric coolers 402 may be retained on cooling elements 302a-g, for example, by thermal epoxy or by a combination of welding, mechanical compression, and thermal grease. As illustrated in Figure 4 , the plurality of cooling elements 302a-g may further include a plurality of interface elements 418 in thermal communication with the thermoelectric cooler 402 having heat exchange surfaces 420 for transferring heat to/from the subject 101. In one example, the interface elements 418 are generally planar, but in other examples, the interface elements 418 are non-planar (e.g., curved, faceted, etc.). The interface elements 418 may be constructed from any suitable material having a thermal conductivity greater than 0.05 Watts/Meter Kelvin, and in many examples, the thermal conductivity is greater than 0.1 Watts/Meter Kelvin. Examples of suitable materials include aluminum, other metals, metal alloys, graphite, ceramics, some polymeric materials, composites, or fluids contained in a flexible membrane. By applying power to thermoelectric coolers 402, callus can be effectively removed from the subject's skin into a circulating fluid in cooling elements 302a-g. For example, applying a current to thermoelectric coolers 402 can achieve a temperature generally below 37°C on the first side 404 of thermoelectric coolers 402 to remove heat from the subject 101 through interface elements 418. Thermoelectric coolers 402 draw heat from the second side 406 to first side 404 where the heat is then transferred to the circulating fluid. Cooling unit 106 then removes heat from the circulating fluid. Thermoelectric coolers 402 may be configured to remove a sufficient amount of heat quickly from the subject 101 without utilizing the high current power supply to the cooling unit 106. In order to facilitate heat transfer, the interface elements 418 may be an aluminum plate configured with generally the same dimensions as in the thermoelectric coolers 402. In accordance with aspects of the invention, the thermoelectric coolers 402 may be Peltier-type thermoelectric elements of about 160 watts. As such, the cooling device 104 may cool a portion of the subject's skin from a temperature of about 37° C. to about -20° C. quickly and effectively. The cooling unit 106 may utilize a normal voltage power supply (e.g., 120 VAC) since power consumption is not excessive. This allows the system to be used in hospitals, clinics, and small offices without expensive high voltage electrical systems. Figure 5a is an isometric view of a plurality of heat exchange elements 300a-g connected in series with the housing removed to better illustrate the plurality of heat exchange elements 300a-g and the interconnected fluid lines. In accordance with aspects of the invention, the heat exchange elements 300a-g are rotatably contained in connected segments of the frame 304 to provide a cooling device that is wider than it is tall. In this manner, the cooling device conforms to and will be shaped to follow contours. In accordance with aspects of the invention, the cooling device is dimensionally small in a first dimension such that curvature of the treatment area in a second dimension does not significantly impact the amount of surface area in contact between the skin and the cooling device.

De acordo com modalidades adicionais da invenção, a Figura 5b é uma vista superior isométrica de uma plurali-dade de permutadores de calor conectados em série por uma articulação 350a, 350b, onde a conexão articulada é conecta-da diretamente ao permutador de calor 302a, 302b. A articu-lação 350a, 350b como ilustrado na Figura 5b é uma articula-ção piano que se estende ao longo das bordas adjacentes do permutador de calor 300a, 300b pelo comprimento do permuta- dor de calor 300a, 300b, alternativamente, a conexão 350a, 350b pode se estender por uma parte do comprimento dos lados adjacentes do permutador de calor 300a, 300b ou a conexão articulada pode incluir uma pluralidade de articulações 350a, 350b. Diferentemente da Figura 5a, nenhuma estrutura é empregada para conectar os permutadores de calor 300a, 300b ou fornecer suporte para a conexão articulada entre os per- mutadores de calor 300a, 300b. A Figura 5c é um avista infe-rior isométrica dos permutadores de calor na Figura 5b. De acordo com aspectos adicionais da invenção, conexões mecâni-cas articuladas como é sabido na técnica podem ser utiliza-das sozinhas ou em combinação; ou, conexões químicas alter-nativas tais como adesivos flexíveis ou uma articulação viva como é sabido na técnica podem ser utilizados nas conexões articuladas; ou, conexões eletromecânicas tais como ímãs po-dem ser utilizadas entre os permutadores de calor para co-nectar os permutadores de calor.According to additional embodiments of the invention, Figure 5b is an isometric top view of a plurality of heat exchangers connected in series by a hinge 350a, 350b, where the hinged connection is connected directly to heat exchanger 302a, 302b. The hinge 350a, 350b as illustrated in Figure 5b is a flat hinge that extends along adjacent edges of heat exchanger 300a, 300b for the length of heat exchanger 300a, 300b, alternatively, the connection 350a, 350b may extend for a portion of the length of adjacent sides of heat exchanger 300a, 300b or the hinged connection may include a plurality of hinges 350a, 350b. Unlike Figure 5a, no structure is employed to connect heat exchangers 300a, 300b or provide support for the hinged connection between heat exchangers 300a, 300b. Figure 5c is an isometric bottom view of the heat exchangers in Figure 5b. In accordance with additional aspects of the invention, mechanical hinged connections as are known in the art may be utilized alone or in combination; or, alternative chemical connections such as flexible adhesives or a live joint as are known in the art may be utilized in the hinged connections; or, electromechanical connections such as magnets may be utilized between the heat exchangers to connect the heat exchangers.

A Figura 6a é uma vista em elevação lateral isomé- trica explodida do elemento de permuta de calor 300a ilus-trado na Figura 5a para ilustrar adicionalmente o fluxo de fluido no elemento de permuta de calor 300a. Símbolos de re-ferência similares se referem a características similares e componentes similares nas Figuras. Como ilustrado na Figura 6a, o elemento de permuta de calor 300a pode incluir uma câ-mara de fluido 610 possuindo um formato de serpentina dentro do elemento de resfriamento 302a. Como ilustrado na Figura 6b, o elemento de permuta de calor 300a pode incluir aletas 612 para direcionar o fluxo de fluido através da câmara de fluido 610. A câmara de fluido 610 pode estar em comunicação por fluido com os orifícios de fluido associados de forma que o fluido possa circular através da câmara de fluido 610. A câmara de fluido 610 pode ser configurada para aceitar os res- friadores de fluido, tal como água, glicol, um fluido de transferência de calor sintético, óleo, refrigerantes, ar, dióxido de carbono, nitrogênio e argônio. De acordo com as-pectos adicionais da invenção, a câmara de fluido 610 pode ser configurada em uma variedade de configurações como é sa-bido na técnica a fim de se distribuir o fluido por todo o elemento de resfriamento 302a.Figure 6a is an exploded isometric side elevation view of the heat exchange element 300a illustrated in Figure 5a to further illustrate fluid flow in the heat exchange element 300a. Like reference symbols refer to similar features and similar components in the Figures. As illustrated in Figure 6a, the heat exchange element 300a may include a fluid chamber 610 having a serpentine shape within the cooling element 302a. As illustrated in Figure 6b, heat exchange element 300a may include fins 612 for directing fluid flow through fluid chamber 610. Fluid chamber 610 may be in fluid communication with associated fluid ports so that fluid may flow through fluid chamber 610. Fluid chamber 610 may be configured to accept fluid coolants such as water, glycol, a synthetic heat transfer fluid, oil, refrigerants, air, carbon dioxide, nitrogen, and argon. In accordance with additional aspects of the invention, fluid chamber 610 may be configured in a variety of configurations as are known in the art in order to distribute fluid throughout cooling element 302a.

A Figura 7 é uma vista transversal de um elemento de resfriamento 302a. O elemento de resfriamento 302a é ve-dado a fluido pela cobertura 301a contendo uma vedação tipo anel em O 722, mantida no lugar por um meio de fixação 326. De acordo com os aspectos da invenção, o elemento de resfri-amento 302a pode incluir adicionalmente pelo menos um ele-mento de sensor 710 perto da superfície de permuta de calor 420 (Figura 4). O elemento de sensor 710, por exemplo, pode ser geralmente nivelado com a superfície de permuta de calor 420. Alternativamente, pode ter recessos ou pode se projetar a partir da superfície. O elemento de sensor 710 pode inclu-ir um sensor de temperatura, um sensor de pressão, um sensor de transmissão, um sensor de bioresistência, um sensor de ultra-som, um sensor ótico, um sensor de infravermelho, um sensor de fluxo de calor, ou qualquer outro sensor desejado como descrito adicionalmente aqui.Figure 7 is a cross-sectional view of a cooling element 302a. The cooling element 302a is fluid sealed by the cover 301a containing an O-ring seal 722, held in place by a clamping means 326. In accordance with aspects of the invention, the cooling element 302a may further include at least one sensor element 710 proximate to the heat exchange surface 420 (Figure 4). The sensor element 710, for example, may be generally flush with the heat exchange surface 420. Alternatively, it may be recessed or may protrude from the surface. The sensor element 710 may include a temperature sensor, a pressure sensor, a transmission sensor, a bioresistance sensor, an ultrasound sensor, an optical sensor, an infrared sensor, a heat flux sensor, or any other desired sensor as further described herein.

Em um exemplo, o elemento de sensor 710 pode ser um sensor de temperatura configurado para medir a temperatu-ra da primeira superfície de permuta de calor 420 e/ou a temperatura da pele do sujeito 101. Por exemplo, o sensor de temperatura pode ser configurado como uma sonda ou como uma agulha que penetra a pele durante a medição. Exemplos de sensores de temperatura adequados incluem termoacoplamentos, dispositivos de temperatura de resistência, termistores (por exemplo, termistores de germânio revestidos com transmutação de nêutrons), e sensores de temperatura de radiação por in-fravermelho. Em outro exemplo, o elemento de sensor 710 pode ser um sensor de ultra-som configurado para medir a crista-lização ou mudança na viscosidade da gordura subcutânea na região de tratamento de um sujeito. Em outro exemplo, o ele-mento de sensor 710 pode ser um sensor ótico ou de infraver-melho configurado para monitorar uma imagem da região de tratamento para detectar, por exemplo, as reações fisiológi-cas epidérmicas ao tratamento. O elemento de sensor 710 pode estar em comunicação elétrica com a unidade de processamento 114 através, por exemplo, de uma conexão direta com fio, uma conexão em rede e/ou uma conexão sem fio.In one example, the sensor element 710 may be a temperature sensor configured to measure the temperature of the first heat exchange surface 420 and/or the temperature of the subject's skin 101. For example, the temperature sensor may be configured as a probe or as a needle that penetrates the skin during measurement. Examples of suitable temperature sensors include thermocouples, resistance temperature devices, thermistors (e.g., neutron transmutation coated germanium thermistors), and infrared radiation temperature sensors. In another example, the sensor element 710 may be an ultrasound sensor configured to measure the crystallization or change in viscosity of subcutaneous fat in the treatment region of a subject. In another example, the sensor element 710 may be an optical or infrared sensor configured to monitor an image of the treatment region to detect, for example, epidermal physiological reactions to the treatment. The sensor element 710 may be in electrical communication with the processing unit 114 via, for example, a direct wired connection, a network connection, and/or a wireless connection.

De acordo, o dispositivo de resfriamento 104 pode estar em comunicação elétrica com a unidade de processamento 114, e a temperatura de resfriamento pode ser ajustada auto-maticamente pela unidade de processamento 114. De acordo com aspectos adicionais da invenção, a temperatura do elemento de interface 418 pode ser percebida pelo elemento de sensor 710 e o sinal elétrico percebido pode ser convertido pela unidade de processamento 114 em um valor de processo para a temperatura. Em uma modalidade, a unidade de processamento 114 pode incluir um controlador Proporcional, Integral e De-rivativo, que pode ajustar a saída de energia para os res- friadores termoelétricos 402 para alcançar e/ou manter a temperatura desejada.Accordingly, the cooling device 104 may be in electrical communication with the processing unit 114, and the cooling temperature may be automatically adjusted by the processing unit 114. According to additional aspects of the invention, the temperature of the interface element 418 may be sensed by the sensor element 710 and the sensed electrical signal may be converted by the processing unit 114 into a process value for the temperature. In one embodiment, the processing unit 114 may include a Proportional, Integral and Derivative controller, which may adjust the power output to the thermoelectric coolers 402 to achieve and/or maintain the desired temperature.

De acordo com aspectos adicionais da invenção, o elemento de sensor 710 pode alternativamente ser um sensor de pressão para perceber a pressão exercida pelo elemento de resfriamento 302a contra o sujeito 101. Em uma modalidade, o elemento de interface 418 pode ser fixado à estrutura 304 de forma que a pressão aplicada contra o elemento de permuta de calor 300a seja transferida através do alojamento 204a para o sensor de pressão. O sensor de pressão pode ser alternati-vamente configurado para perceber a pressão na câmara de fluido 610 para monitorar as variações de pressão na câmara de fluido 610. Alternativamente, a pressão pode ser inferida a partir da força e da área de contato conhecida dos elemen-tos de resfriamento. Por exemplo, o elemento de sensor 710 pode ser qualquer tipo de elemento de sensor de pressão sen-sível a carga tal como uma célula de carga (modelo No. LC201-25) produzido pela OMEGA Engineering, Inc., em Stam-ford, Connecticut. A medição direta de pressão também pode ser realizada pela colocação de uma membrana de medição de pressão diretamente na interface entre o elemento de resfri-amento e a pele. Os elementos de resfriamento 302a-g podem ter mui-tas modalidades adicionais com características diferentes e/ou adicionais sem se distanciar da operação dos elementos. Por exemplo, um elemento de resfriamento adjacente pode ou não possuir um elemento de sensor perto da superfície de permuta de calor. Alternativamente, os elementos de resfria-mento podem ser construídos a partir de um material que é diferente do material do elemento de resfriamento adjacente.According to additional aspects of the invention, the sensing element 710 may alternatively be a pressure sensor to sense the pressure exerted by the cooling element 302a against the subject 101. In one embodiment, the interface element 418 may be attached to the frame 304 such that the pressure applied against the heat exchange element 300a is transferred through the housing 204a to the pressure sensor. The pressure sensor may alternatively be configured to sense the pressure in the fluid chamber 610 to monitor pressure variations in the fluid chamber 610. Alternatively, the pressure may be inferred from the force and known contact area of the cooling elements. For example, the sensing element 710 may be any type of load-sensitive pressure sensing element such as a load cell (Model No. LC201-25) manufactured by OMEGA Engineering, Inc., Stamford, Connecticut. Direct pressure measurement may also be accomplished by placing a pressure measuring membrane directly at the interface between the cooling element and the skin. The cooling elements 302a-g may have many additional embodiments with different and/or additional characteristics without departing from the operation of the elements. For example, an adjacent cooling element may or may not have a sensor element near the heat exchange surface. Alternatively, the cooling elements may be constructed from a material that is different from the material of the adjacent cooling element.

A Figura 8 ilustra uma vista isométrica de uma pluralidade de resfriadores termoelétricos contidos em um desenho de matriz. A Figura 8 e a Figura 9 são vistas isomé- tricas de um dispositivo de resfriamento alternativo para a remoção de calor das células subcutâneas ricas em lipídeos de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado nas Figuras 8 e 9, o dispositivo de resfriamento 810 inclui um elemento de resfriamento 804 configurado em uma matriz pla-na. O dispositivo de resfriamento 810 pode incluir uma faixa 812 para retenção do elemento de resfriamento 804 no lugar durante o uso. O dispositivo de resfriamento pode incluir adicionalmente uma alça 814, uma fiação 818 e uma aba 816 para prender de forma liberável a faixa 812 ao elemento de resfriamento 804. O elemento de resfriamento 804 pode inclu-ir adicionalmente uma manga 822 como descrito adicionalmente acima.Figure 8 illustrates an isometric view of a plurality of thermoelectric coolers contained in an array design. Figure 8 and Figure 9 are isometric views of an alternative cooling device for removing heat from subcutaneous lipid-rich cells in accordance with an embodiment of the invention. As illustrated in Figures 8 and 9 , the cooling device 810 includes a cooling element 804 configured in a planar array. The cooling device 810 may include a strap 812 for retaining the cooling element 804 in place during use. The cooling device may further include a handle 814, a harness 818, and a tab 816 for releasably securing the strap 812 to the cooling element 804. The cooling element 804 may further include a sleeve 822 as further described above.

Como ilustrado na Figura 9, o elemento de resfria-mento 804 inclui uma matriz plana 824 incluindo uma plurali-dade de resfriadores termoelétricos 826. Os resfriadores termoelétricos 826 são contidos em um substrato flexível 830. O substrato flexível 830 pode ser um elastômero tal co-mo silicone ou uretano ou pode ser um tecido, tal como nái-lon. De acordo com aspectos adicionais, o substrato flexível 830 pode ser um polímero fino tal como polipropileno ou ABS. Como descrito em maiores detalhes aqui, os resfriadores ter- moelétricos 826 podem ter pequenas placas de interface pro-tetoras (não ilustradas) coladas à superfície fria dos res- friadores termoelétricos 826 com um epóxi térmico. De acordo com modalidades alternativas da invenção, restrições mecâni-cas adicionais podem ser adicionalmente incluídas no subs-trato flexível 830 para capturar os resfriadores termoelé- tricos 826. Como descrito em maiores detalhes aqui, os res- friadores termoelétricos 826 podem incluir um permutador de calor (ilustrado e descrito com relação às Figuras de 3 a 7) no lado quente para resfriar o lado quente. De acordo com os aspectos dessa modalidade, cada resfriador termoelétrico 826 pode ter um permutador de calor correspondente para fornecer uma flexibilidade aumentada para a matriz plana. Alternati-vamente, um único permutador de calor flexível pode ser aco-plado ao lado quente dos resfriadores termoelétricos (por exemplo, uma bolsa ou outra membrana flexível através da qual a água pode ser circulada).As illustrated in Figure 9, the cooling element 804 includes a planar array 824 including a plurality of thermoelectric coolers 826. The thermoelectric coolers 826 are contained on a flexible substrate 830. The flexible substrate 830 may be an elastomer such as silicone or urethane or may be a fabric such as nylon. According to additional aspects, the flexible substrate 830 may be a thin polymer such as polypropylene or ABS. As described in greater detail herein, the thermoelectric coolers 826 may have small protective interface plates (not illustrated) bonded to the cold surface of the thermoelectric coolers 826 with a thermal epoxy. According to alternative embodiments of the invention, additional mechanical constraints may be further included in the flexible substrate 830 to capture the thermoelectric coolers 826. As described in greater detail herein, the thermoelectric coolers 826 may include a heat exchanger (illustrated and described with respect to Figures 3-7) on the hot side to cool the hot side. According to aspects of this embodiment, each thermoelectric cooler 826 may have a corresponding heat exchanger to provide increased flexibility for the planar array. Alternatively, a single flexible heat exchanger may be coupled to the hot side of the thermoelectric coolers (e.g., a bag or other flexible membrane through which water may be circulated).

De acordo com aspectos alternativos da modalidade, a matriz plana 824 pode incluir adicionalmente sensores de temperatura ou outros sensores (não ilustrados) capturados entre a placa de interface e os resfriadores termoelétricos e/ou pode possuir uma manga separada que aloja os sensores de temperatura como adicionalmente discutido aqui.According to alternative aspects of the embodiment, the planar array 824 may additionally include temperature sensors or other sensors (not illustrated) captured between the interface board and the thermoelectric coolers and/or may have a separate sleeve that houses the temperature sensors as further discussed herein.

D Operação do Dispositivo de ResfriamentoD Cooling Device Operation

A Figura 10 é uma vista em corte ilustrativa de um padrão de resfriamento lateral na derme da pele. O padrão de resfriamento irradia dos elementos de resfriamento 302a-f através da epiderme e derme da pele de forma que quando afe-ta a camada de derme alvo contendo células ricas em lipí-deos, o padrão de resfriamento forma uma camada de resfria- mento uniforme e quaisquer espaços entre os segmentos da es-trutura são mitigados. Uma vantagem esperada desse padrão de resfriamento é que o resfriamento da camada de derme é uni-forme durante o tratamento. A Figura 10 descreve o disposi-tivo de resfriamento 104 aplicado a uma parte geralmente plana de um corpo do sujeito. Os elementos de resfriamento 320a-f do dispositivo de resfriamento são móveis um com re-lação ao outro (como ilustrado nas Figuras 2b, c e d), para se conformar aos contornos da pele do sujeito.Figure 10 is an illustrative cross-sectional view of a lateral cooling pattern in the dermis of the skin. The cooling pattern radiates from the cooling elements 302a-f through the epidermis and dermis of the skin such that when it impacts the target dermis layer containing lipid-rich cells, the cooling pattern forms a uniform cooling layer and any gaps between the segments of the structure are mitigated. An expected advantage of this cooling pattern is that the cooling of the dermis layer is uniform throughout the treatment. Figure 10 depicts the cooling device 104 applied to a generally flat portion of a subject's body. The cooling elements 320a-f of the cooling device are movable relative to each other (as illustrated in Figures 2b, c and d) to conform to the contours of the subject's skin.

Sem ser limitado por teoria, acredita-se que, du-rante a operação, o resfriamento efetivo a partir do dispo-sitivo de resfriamento 104, que resfria através de condução, depende de um número de fatores. Dois fatores ilustrativos que causam impacto na remoção de calor da área da pele são a área de superfície do elemento de resfriamento e a tempera-tura do elemento de interface. Quando a condução se dá entre dois materiais que são colocados em contato físico, isso é, a pele e o elemento de resfriamento, existe uma quantidade determinada de resistência térmica conhecida como resistên-cia a contato. A resistência a contato assume a forma de um diferencial de temperatura entre dois materiais. Uma maior resistência a contato significa um resfriamento menos efeti-vo; portanto, no dispositivo de resfriamento é desejável se minimizar a resistência a contato.Without being bound by theory, it is believed that during operation, effective cooling from the cooling device 104, which cools by conduction, depends on a number of factors. Two illustrative factors that impact heat removal from the skin area are the surface area of the cooling element and the temperature of the interface element. When conduction occurs between two materials that are placed in physical contact, i.e., the skin and the cooling element, there is a certain amount of thermal resistance known as contact resistance. Contact resistance takes the form of a temperature differential between the two materials. Greater contact resistance means less effective cooling; therefore, it is desirable to minimize contact resistance in the cooling device.

Um meio de se minimizar a resistência a contato e maximizar a área de superfície de contato é com um elemento de interface que seja flexível e se conforme aos contornos naturais do corpo. De acordo com os aspectos alternativos, a pressão de contato pode ser reduzida pelo aumento da pressão do aplicador na pele. A pressão de superfície possui um be-nefício adicional em uma aplicação de resfriamento de pele. A pressão suficiente na pele pode causar a contração de ca-pilares internos, reduzindo, temporariamente, o fluxo san-guíneo dentro da região de tratamento. O fluxo sanguíneo re-duzido na área de tratamento permite que a área sendo res-friada resfrie de forma mais eficiente e aperfeiçoa a efici-ência do tratamento.One way to minimize contact resistance and maximize surface area of contact is with an interface element that is flexible and conforms to the natural contours of the body. According to alternative approaches, contact pressure can be reduced by increasing the pressure of the applicator on the skin. Surface pressure has an additional benefit in a skin cooling application. Sufficient pressure on the skin can cause internal capillaries to constrict, temporarily reducing blood flow within the treatment region. Reduced blood flow to the treatment area allows the area being cooled to cool more efficiently and improves treatment efficiency.

Dessa forma, de acordo com os aspectos da inven-ção, o dispositivo de resfriamento também incorpora um mate-rial de fixação flexível ou cinto que enrola em torno do su-jeito seguindo a curvatura do dispositivo de resfriamento. Pelo aperto da tira, a pressão é aplicada e pode ser mantida entre o sujeito e o dispositivo de resfriamento. De acordo com os aspectos da invenção, a tira pode incorporar uma alça ou anel em d através do qual a tira pode ser laçada para fornecer uma vantagem mecânica no aperto da tira. De acordo com aspectos adicionais da invenção, a tira também incorpora Velcro ou uma trava ou fivela para manter a pressão uma vez que a tira foi apertada.Thus, in accordance with aspects of the invention, the cooling device also incorporates a flexible fastening material or belt that wraps around the subject following the curvature of the cooling device. By tightening the strap, pressure is applied and can be maintained between the subject and the cooling device. In accordance with aspects of the invention, the strap may incorporate a loop or D-ring through which the strap can be looped to provide a mechanical advantage in tightening the strap. In accordance with additional aspects of the invention, the strap also incorporates Velcro or a latch or buckle to maintain pressure once the strap has been tightened.

Durante a operação, um operador pode reter o dis-positivo de resfriamento 104 em uma mão agarrando o aloja-mento do sistema de controle 202 ou outro tipo de alça ade-quada (não ilustrado). Então os elementos de resfriamento 302a-g podem ser movidos ou girados para alcançar uma orien-tação desejada. O operador pode colocar o dispositivo de resfriamento 104 possuindo elementos de resfriamento 302a-g na orientação desejada perto da pele do sujeito para remover o calor de uma região subcutânea do sujeito 101. Em uma mo-dalidade, o operador aperta os dispositivos de retenção 208a-b afixados ao dispositivo de resfriamento 104 para aplicar pressão à pele do sujeito. Em outra modalidade, o operador pode pressionar manualmente o dispositivo de res-friamento 104 contra a pele do sujeito. O operador também pode monitorar e controlar o processo de tratamento pela co-leta de medições, tal como temperaturas de pele, do elemento de sensor 710. Pelo resfriamento de tecidos subcutâneos a uma temperatura abaixo de 37°C, mais preferivelmente abaixo de 25°C, as células subcutâneas ricas em lipídeos podem ser afetadas seletivamente. As células afetadas são então absor-vidas novamente pelo paciente através de processos naturais.During operation, an operator may hold the cooling device 104 in one hand by grasping the control system housing 202 or another suitable type of handle (not illustrated). Then the cooling elements 302a-g may be moved or rotated to achieve a desired orientation. The operator may place the cooling device 104 having cooling elements 302a-g in the desired orientation near the subject's skin to remove heat from a subcutaneous region of the subject 101. In one embodiment, the operator squeezes the holding devices 208a-b affixed to the cooling device 104 to apply pressure to the subject's skin. In another embodiment, the operator may manually press the cooling device 104 against the subject's skin. The operator can also monitor and control the treatment process by collecting measurements, such as skin temperatures, from the sensor element 710. By cooling subcutaneous tissues to a temperature below 37°C, more preferably below 25°C, the lipid-rich subcutaneous cells can be selectively affected. The affected cells are then reabsorbed by the patient through natural processes.

De acordo com aspectos da invenção, os elementos de interferência 418, por exemplo, placas finas de alumínio, são montados no fundo de resfriadores termoelétricos de for-ma a garantir um contato térmico bom entre os resfriadores termoelétricos e os elementos de interface. Os elementos de interface podem ser acoplados ao elemento de resfriamento por uma variedade de meios de fixação mecânica tal como os conhecidos na técnica. Por exemplo, os meios de acoplamento podem incluir epóxi termicamente condutor ou utilização de graxa térmica tal como óxido de zinco.In accordance with aspects of the invention, interference elements 418, e.g., thin aluminum plates, are mounted to the bottom of thermoelectric coolers so as to ensure good thermal contact between the thermoelectric coolers and the interface elements. The interface elements may be coupled to the cooling element by a variety of mechanical attachment means such as those known in the art. For example, the coupling means may include thermally conductive epoxy or the use of thermal grease such as zinc oxide.

Durante a operação, o resfriamento é distribuído eficientemente através dos elementos de permuta de calor 300a-g. Por exemplo, o dispositivo de resfriamento inclui uma série de elementos de interface 418 com quase 1 mm de espessura. Os elementos de interface 418 estão em comunica-ção térmica com os elementos de resfriamento 302a-g por fi-xação mecânica tal como epóxi térmico. Os elementos de res-friamento 302a-g são resfriados por uma pluralidade de res- friadores termoelétricos para fornecer um sistema de resfri-amento mais eficiente para a região de tratamento. Os ele-mentos de resfriamento 302a-g são contidos em segmentos que são móveis um com relação ao outro para se conformar aos contornos da pele do sujeito. Alternativamente, os elementos de resfriamento são rotativos um com relação ao outro, de forma similar aos segmentos unidos de uma faixa metálica de relógio de pulso, permitindo, assim, a montagem em curva.During operation, cooling is efficiently distributed across heat exchange elements 300a-g. For example, the cooling device includes a series of interface elements 418 approximately 1 mm thick. The interface elements 418 are in thermal communication with the cooling elements 302a-g by mechanical attachment such as thermal epoxy. The cooling elements 302a-g are cooled by a plurality of thermoelectric coolers to provide a more efficient cooling system for the treatment region. The cooling elements 302a-g are contained in segments that are movable relative to each other to conform to the contours of the subject's skin. Alternatively, the cooling elements are rotatable relative to each other, similar to the joined segments of a metal wristwatch band, thus allowing for curved mounting.

Como projetados, os elementos de interface e os elementos de resfriamento protegem os resfriadores termoelé- tricos enquanto mantêm uma boa transferência de calor entre os resfriadores termoelétricos e a pele. Os elementos de in-terface são dimensionados de forma que não apresentem uma massa térmica significativa. Em um desenho, cada resfriador termoelétrico pode ter 2,54 x 3,81 cm. O elemento de inter-face ou placa de alumínio pode também ter 2,54 x 3,81 cm com uma espessura de 0,10 cm. Se a energia de resfriamento dos resfriadores termoelétricos for de aproximadamente 10W, que é adequada com base no fluxo de calor esperado para conduzir para a pele, então a placa de alumínio pode resfriar de uma temperatura ambiente de 20°C para uma temperatura de trata-mento de -10°C em cerca de 7 segundos. A mudança na energia interna da placa é descrita pela equação a seguir: ΔE=p-V-C-ΔT onde ΔE é a mudança na energia interna, p é a den-sidade de material, V é o volume de material, C° é a capaci-dade de aquecimento do material, e ΔT é a faixa de tempera-tura. No problema descrito acima, o volume da placa de alu-mínio é V = 2,54 x 3,81 cm. x 0,10 cm. ou 9,8 x 10-7m3. Para um grau típico de alumínio, C° = 875 J/kg* °C e p=2770 kg/m3. Solucionando-se a equação utilizando essas constantes: ΔE=2770 kg/m3*9,8x10-7m3*875 J/kg* °C30 C°=71,3JAs designed, the interface elements and cooling elements protect the thermoelectric coolers while maintaining good heat transfer between the thermoelectric coolers and the skin. The interface elements are sized so that they do not present significant thermal mass. In one design, each thermoelectric cooler might be 1" x 1.5". The interface element or aluminum plate might also be 1" x 1.5" with a thickness of 0.4" (0.10 cm). If the cooling power of the thermoelectric coolers is approximately 10 W, which is adequate based on the heat flux expected to conduct to the skin, then the aluminum plate can cool from an ambient temperature of 20°C to a treatment temperature of -10°C in about 7 seconds. The change in internal energy of the plate is described by the following equation: ΔE=p-V-C-ΔT where ΔE is the change in internal energy, p is the material density, V is the material volume, C° is the heat capacity of the material, and ΔT is the temperature range. In the problem described above, the volume of the aluminum plate is V = 2.54 x 3.81 cm. x 0.10 cm. or 9.8 x 10-7m3. For a typical grade of aluminum, C° = 875 J/kg* °C and p=2770 kg/m3. Solving the equation using these constants: ΔE=2770 kg/m3*9.8x10-7m3*875 J/kg* °C30 C°=71.3 J

Se os resfriadores termoelétricos possuírem uma energia de resfriamento de 10W, então 71,3 J podem ser remo-vidos da placa de alumínio em 7,1 segundos como ilustrado no cálculo abaixo: 71,3 J/(10 J/segundos)=7,13 segundos.If the thermoelectric coolers have a cooling power of 10 W, then 71.3 J can be removed from the aluminum plate in 7.1 seconds as illustrated in the calculation below: 71.3 J/(10 J/seconds)=7.13 seconds.

Um pequeno espaço ou recesso na estrutura na su-perfície da pele pode ser incluído em uma modalidade. Antes da aplicação do dispositivo de resfriamento à pele, um flui-do de condução térmica ou agente de acoplamento pode ser aplicado ao dispositivo e à pele para minimizar a resistên-cia a contato e aumentar a transferência de calor entre o dispositivo de resfriamento e a pele. Esse agente de acopla-mento preencherá o espaço no dispositivo de resfriamento e permitirá uma condução lateral limitada entre as placas dos resfriadores termoelétricos. Isso criará um gradiente de temperatura mais uniforme através da área de superfície da pele quando o resfriamento for aplicado à pele. O agente de acoplamento pode ser aplicado à pele e ao elemento de interface para fornecer uma condutividade térmica aperfeiçoada. O agente de acoplamento pode incluir glicol de polipropileno, glicol de polietileno, glicol de propileno, e/ou glicol. Glicóis, gliceróis e outros produtos químicos de degelo são redutores de ponto de congelamento eficientes e agem como uma solução para reduzir o ponto de congelamento do agente de acoplamento. Glicol de propileno (CH3CHOHCH2OH) é um componente ilustrativo de agentes de acoplamento de não congelamento ou degelo. Outros componen-tes incluem glicol de polipropileno (PPG), glicol de polie- tileno (PEG), poliglicóis, glicóis, glicol de etileno, sul- fóxido de dimetil, piridina de polivinil, acetato de cálcio magnésio, acetato de sódio, e/ou formato de sódio. O agente de acoplamento possui preferivelmente um ponto de congela-mento na faixa de -40°C a 0°C, mais preferivelmente abaixo de -10°C, como descrito adicionalmente no pedido provisório U.S. 60/795.799, intitulado Coupling Agent For Use With a Cooling Device For Improved Removal of Heat From Subcutane-ous Lipid-Rich Cells, depositado em 28 de abril de 2006, in-corporado aqui em sua totalidade por referência.A small space or recess in the structure at the surface of the skin may be included in one embodiment. Prior to application of the cooling device to the skin, a thermally conductive fluid or coupling agent may be applied to the device and the skin to minimize contact resistance and increase heat transfer between the cooling device and the skin. This coupling agent will fill the space in the cooling device and allow limited lateral conduction between the plates of the thermoelectric coolers. This will create a more uniform temperature gradient across the surface area of the skin when cooling is applied to the skin. The coupling agent may be applied to the skin and the interface element to provide improved thermal conductivity. The coupling agent may include polypropylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, and/or glycol. Glycols, glycerols, and other deicing chemicals are effective freezing point depressants and act as a solution to reduce the freezing point of the coupling agent. Propylene glycol (CH3CHOHCH2OH) is an illustrative component of non-freeze or thaw coupling agents. Other components include polypropylene glycol (PPG), polyethylene glycol (PEG), polyglycols, glycols, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide, polyvinyl pyridine, calcium magnesium acetate, sodium acetate, and/or sodium formate. The coupling agent preferably has a freezing point in the range of -40°C to 0°C, more preferably below -10°C, as further described in U.S. provisional application 60/795,799, entitled Coupling Agent For Use With a Cooling Device For Improved Removal of Heat From Subcutaneous-ous Lipid-Rich Cells, filed April 28, 2006, incorporated herein in its entirety by reference.

Uma vantagem esperada da utilização do dispositivo de resfriamento 104 é que as células subcutâneas ricas em lipídeos podem ser geralmente reduzidas sem danos colaterais às células não ricas em lipídeos na mesma região. Em geral, as células ricas em lipídeos podem ser afetadas a baixas temperaturas que não afetam as células que não são ricas em lipídeos. Como resultado disso, as células ricas em lipí-deos, tais como o tecido adiposo subcutâneo, podem ser afe-tadas enquanto outras células na mesma região geralmente não são danificadas apesar de as células não ricas em lipídeos na superfície serem sujeitas a temperaturas ainda mais bai-xas. Outra vantagem esperada do dispositivo de resfriamento 104 é que é relativamente compacto visto que o dispositivo de resfriamento 104 pode ser configurado como um dispositivo portátil. Outra vantagem adicional é que o dispositivo de resfriamento pode ser aplicado a várias regiões do corpo do sujeito visto que os elementos de resfriamento 302a-g podem ser ajustados para se conformarem a qualquer contorno do corpo. Outra vantagem esperada é que pelo pressionamento do dispositivo de resfriamento 104 contra a pele do sujeito, o fluxo sanguíneo através da região de tratamento possa ser reduzido para se alcançar um resfriamento eficiente. Outra vantagem adicional esperada é o uso da pressão pela constri-ção da faixa para restringir o fluxo sanguíneo à região de tratamento e, dessa forma, reduzir a transferência de calor (por transporte de massa). Dessa forma, a faixa pode não apenas fornecer um meio de reter o elemento de resfriamento no lugar, mas também garante bom contato térmico entre o dispositivo de resfriamento e a pele, e restringe adicional-mente o fluxo de sangue na região de tratamento. Outra van-tagem adicional esperada é que a pluralidade de elementos de resfriamento 302a-g removem de forma mais eficiente o calor da pele em comparação com um único elemento de resfriamento.An expected advantage of using the cooling device 104 is that subcutaneous lipid-rich cells can generally be reduced without collateral damage to non-lipid-rich cells in the same region. In general, lipid-rich cells can be affected at low temperatures that do not affect non-lipid-rich cells. As a result, lipid-rich cells, such as subcutaneous adipose tissue, can be affected while other cells in the same region are generally not damaged despite the non-lipid-rich cells at the surface being subjected to even lower temperatures. Another expected advantage of the cooling device 104 is that it is relatively compact since the cooling device 104 can be configured as a portable device. Another additional advantage is that the cooling device can be applied to various regions of the subject's body since the cooling elements 302a-g can be adjusted to conform to any body contour. Another expected advantage is that by pressing the cooling device 104 against the subject's skin, blood flow through the treatment region can be reduced to achieve efficient cooling. Another additional expected advantage is the use of pressure by constricting the band to restrict blood flow to the treatment region and thereby reduce heat transfer (by mass transport). In this way, the band can not only provide a means of retaining the cooling element in place, but also ensures good thermal contact between the cooling device and the skin, and further restricts blood flow to the treatment region. Another additional expected advantage is that the plurality of cooling elements 302a-g more efficiently remove heat from the skin compared to a single cooling element.

E Perfil de Elemento de Resfriamento Controlado EspacialmenteAnd Spatially Controlled Cooling Element Profile

Muitos dispositivos de resfriamento de pele se ba-seiam em uma peça relativamente espessa de alumínio ou outro material condutor entre um resfriador termoelétrico ou outra fonte de resfriamento e a pele. Quando um dispositivo de resfriamento é aplicado a um material relativamente isolan- te, tal como o tecido da pele, a placa de alumínio se torna isotérmica e mantém um perfil de temperatura constante atra-vés da superfície da pele. A desvantagem desse desenho é que quando o dispositivo resfria inicialmente, ou durante o ci-clo térmico, a massa térmica apresentada pela placa de alu-mínio exige uma energia de resfriamento grande. Isso se tra-duz em um tempo maior de resfriamento ou energia aumentada exigida do dispositivo de resfriamento ou ambos.Many skin cooling devices rely on a relatively thick piece of aluminum or other conductive material sandwiched between a thermoelectric cooler or other cooling source and the skin. When a cooling device is applied to a relatively insulating material, such as skin tissue, the aluminum plate becomes isothermal and maintains a constant temperature profile across the skin surface. The disadvantage of this design is that when the device initially cools, or during the thermal cycle, the thermal mass presented by the aluminum plate requires a large amount of cooling energy. This translates into a longer cooling time or increased energy required by the cooling device, or both.

De acordo com os aspectos da invenção, o disposi-tivo de resfriamento possui uma massa térmica baixa que ain-da manterá um perfil de temperatura constante através da su-perfície da pele. Adicionalmente, de acordo com os aspectos da invenção, uma pluralidade de elementos de resfriamento é fornecida para permitir que diferentes regiões da pele sejam tratadas em temperaturas diferentes durante uma sessão de tratamento. Existem algumas circunstancias nas quais pode ser desejável se resfriar diferentes regiões da pele para temperaturas diferentes ou por períodos de tempo diferentes. De acordo com os aspectos da invenção, cada resfriador ter- moelétrico pode ser controlado individualmente para resfriar regiões diferentes da pele a temperaturas diferentes e/ou por períodos de tempo diferentes e/ou para garantir a tempe-ratura uniforme por toda a região de tratamento. Uma razão pela qual isso pode ser desejável é que a composição do te-cido é diferente em locais diferentes do corpo. Algumas re-giões possuem camadas mais espessas de tecido adiposo do que outras, o que influencia a resposta térmica da pele. Em ou- tras regiões, a presença de ossos ou outros órgãos afetará a transferência de calor para a pele.In accordance with aspects of the invention, the cooling device has a low thermal mass that will still maintain a constant temperature profile across the skin surface. Additionally, in accordance with aspects of the invention, a plurality of cooling elements are provided to allow different regions of the skin to be treated at different temperatures during a treatment session. There are some circumstances in which it may be desirable to cool different regions of the skin to different temperatures or for different periods of time. In accordance with aspects of the invention, each thermoelectric cooler may be individually controlled to cool different regions of the skin to different temperatures and/or for different periods of time and/or to ensure uniform temperature throughout the treatment region. One reason this may be desirable is that tissue composition is different at different locations on the body. Some regions have thicker layers of adipose tissue than others, which influences the thermal response of the skin. In other regions, the presence of bones or other organs will affect the transfer of heat to the skin.

De acordo com os aspectos da invenção, um perfil de temperatura controlado espacialmente pode fornecer um resfriamento mais eficiente à região de tratamento. A plura-lidade de resfriadores termoelétricos permite que o disposi-tivo de resfriamento acomode o resfriamento espacial. Por exemplo, os resfriadores termoelétricos contidos no períme-tro do dispositivo de resfriamento podem possuir uma tempe-ratura ou duração menor ou maior que os resfriadores termoe- létricos contidos no interior do dispositivo de resfriamento devido às diferentes condições limítrofes nas diferentes áreas da zona de tratamento. De acordo com os aspectos da invenção, o dispositivo de resfriamento resfriará rapidamen-te e de forma eficiente a pele a uma temperatura prescrita. Adicionalmente, o dispositivo de resfriamento descrito aqui possui a capacidade adicional de tratar uma grande área em um tratamento único enquanto resfria diferentes regiões a temperaturas diferentes e/ou por durações diferentes.In accordance with aspects of the invention, a spatially controlled temperature profile can provide more efficient cooling to the treatment region. The plurality of thermoelectric coolers allows the cooling device to accommodate spatial cooling. For example, thermoelectric coolers contained within the perimeter of the cooling device can have a lower or longer temperature or duration than thermoelectric coolers contained within the cooling device due to the different boundary conditions in different areas of the treatment zone. In accordance with aspects of the invention, the cooling device will rapidly and efficiently cool the skin to a prescribed temperature. Additionally, the cooling device described herein has the additional capability of treating a large area in a single treatment while cooling different regions at different temperatures and/or for different durations.

Essa variação no resfriamento localizado pode ser alternativamente alcançada utilizando-se um dispositivo de resfriamento que é relativamente pequeno de forma que muitos tratamentos sejam realizados, resfriando para temperaturas diferentes em regiões diferentes. No entanto, esse tipo de dispositivo de resfriamento exige muitos tratamentos, aumen-tando, assim, um tempo de tratamento total e a oportunidade de erro por parte do operador. Adicionalmente, um dispositi-vo de resfriamento com uma grande massa térmica exigiria um tempo de resfriamento maior durante cada tratamento.This variation in localized cooling can alternatively be achieved by using a cooling device that is relatively small so that many treatments are performed, cooling to different temperatures in different regions. However, this type of cooling device requires many treatments, thus increasing the total treatment time and the opportunity for operator error. Additionally, a cooling device with a large thermal mass would require a longer cooling time during each treatment.

De acordo com os aspectos da invenção, o disposi-tivo pode acomodar perfis de temperatura de resfriamento controlados espacialmente que podem fornecer pelo menos as seguintes vantagens: (1) eficiência aumentada; (2) consumo reduzido de energia com eficácia comparável; (3) maior con-forto para o paciente; ou (4) tempo de tratamento reduzido. Por exemplo, de acordo com os aspectos da invenção, a plura-lidade de resfriadores termoelétricos permitirá o ajuste de diferenças anatômicas entre pacientes pela seleção da ativa-ção e desativação de partes do aparelho com base nas dife-renças anatômicas do paciente. Um exemplo inclui a desativa-ção dos resfriadores termoelétricos em torno da anatomia ós-sea para melhorar o conforto do paciente ou para conservar energia.In accordance with aspects of the invention, the device may accommodate spatially controlled cooling temperature profiles that may provide at least the following advantages: (1) increased efficiency; (2) reduced energy consumption with comparable efficacy; (3) increased patient comfort; or (4) reduced treatment time. For example, in accordance with aspects of the invention, the plurality of thermoelectric coolers will allow adjustment for anatomical differences between patients by selecting activation and deactivation of portions of the device based on the anatomical differences of the patient. One example includes deactivating thermoelectric coolers around bony anatomy to improve patient comfort or to conserve energy.

Alternativamente, um padrão particular de resfria-mento controlado pode ser personalizado para combinar um pa-drão de celulite do paciente individual, aumentando, assim, a eficácia do tratamento. De forma similar, as regiões de tratamento exigindo uma maior intensidade de tratamento po-dem ser pré-identificadas por ultra-som ou outros dispositi-vos. O dispositivo pode então ser controlado espacialmente para fornecer tratamento de maior intensidade às áreas pré- identificadas. Vantagens adicionais incluem o maior conforto do paciente e maior segurança permitindo o controle espacial do resfriamento para acomodar a anatomia não natural (por exemplo, saliências, mamilos, áreas com cabelo, cicatrizes, ferimentos, presença de implantes, jóias, ou áreas de maior sensibilidade).Alternatively, a particular controlled cooling pattern can be customized to match an individual patient's cellulite pattern, thereby increasing treatment efficacy. Similarly, treatment regions requiring higher treatment intensity can be pre-identified by ultrasound or other devices. The device can then be spatially controlled to deliver higher intensity treatment to the pre-identified areas. Additional advantages include increased patient comfort and increased safety by allowing spatial control of cooling to accommodate unnatural anatomy (e.g., bumps, nipples, hairy areas, scars, wounds, presence of implants, jewelry, or areas of increased sensitivity).

Uma vantagem adicional do controle espacial do dispositivo inclui a utilização de apenas um subconjunto dos elementos de resfriamento a fim de tratar apenas a região que exige tratamento. É vantajoso se utilizar um dispositivo que pode acomodar regiões de tratamento pequenas e grandes sem tratamento excessivo (por exemplo, um dispositivo grande que não pode ser controlado espacialmente) ou precisando mo-ver o dispositivo várias vezes e, dessa forma, estendendo o tempo de tratamento (por exemplo, um dispositivo de trata-mento menor do que a região de tratamento). Dessa forma, de acordo com os aspectos da invenção, uma região selecionada dos resfriadores termoelétricos pode ser controlada em pou-cos graus mais quente do que outra região dos resfriadores termoelétricos. Alternativamente, uma primeira região do dispositivo de resfriamento pode ser desligado enquanto uma segunda região do dispositivo de resfriamento é ativada, de forma que apenas uma região selecionada do sujeito seja tra-tada, limitando, assim, a região de tratamento. Outros pa-drões espacialmente controlados vantajosos incluem áreas de tratamento dentro da região de tratamento mais intensamente, conservando energia pela alternância de resfriadores termoe- létricos, aumentando o resfriamento em um perímetro a fim de fornecer um padrão de resfriamento uniforme através da área de tratamento, e uma combinação desses padrões espacialmente controlados a fim de aumentar a eficácia do tratamento, re-duzir o tempo de tratamento, reduzir o consumo de energia e fornecer o conforto e segurança do paciente.An additional advantage of spatial control of the device includes utilizing only a subset of the cooling elements in order to treat only the region requiring treatment. It is advantageous to utilize a device that can accommodate both small and large treatment regions without over-treating (e.g., a large device that cannot be spatially controlled) or requiring the device to be moved multiple times and thus extending the treatment time (e.g., a treatment device that is smaller than the treatment region). Thus, in accordance with aspects of the invention, a selected region of the thermoelectric coolers can be controlled a few degrees warmer than another region of the thermoelectric coolers. Alternatively, a first region of the cooling device can be turned off while a second region of the cooling device is turned on, such that only a selected region of the subject is treated, thereby limiting the treatment region. Other advantageous spatially controlled patterns include spacing treatment areas within the treatment region more intensely, conserving energy by alternating thermoelectric coolers, increasing cooling at a perimeter to provide a uniform cooling pattern across the treatment area, and a combination of these spatially controlled patterns to increase treatment efficacy, reduce treatment time, reduce energy consumption, and provide patient comfort and safety.

F. Perfis de Resfriamento que Variam com o TempoF. Time-Varying Cooling Profiles

Em determinadas modalidades, uma vez que a tempe-ratura desejada é alcançada, a temperatura da região pode ser mantida por um período de tempo predeterminado. O ciclo de resfriamento pode ser encerrado pela separação das super-fícies de permuta de calor 420a-g da pele. Depois de um de-terminado período de tempo, se for desejado, o dispositivo de resfriamento 104 pode ser reaplicado na mesma parte da pele como descrito acima até que as células ricas em lipí-deos sejam afetadas por uma quantidade suficiente para pro-duzir uma redução desejada nas células ricas em lipídeos. Em outra modalidade, o dispositivo de resfriamento 104 pode ser aplicado a uma parte diferente da pele como descrito acima para afetar seletivamente as células ricas em lipídeos em uma região subcutânea alvo diferente.In certain embodiments, once the desired temperature is reached, the temperature of the region may be maintained for a predetermined period of time. The cooling cycle may be terminated by separating the heat exchange surfaces 420a-g from the skin. After a certain period of time, if desired, the cooling device 104 may be reapplied to the same portion of the skin as described above until the lipid-rich cells are affected by a sufficient amount to produce a desired reduction in lipid-rich cells. In another embodiment, the cooling device 104 may be applied to a different portion of the skin as described above to selectively affect lipid-rich cells in a different target subcutaneous region.

Alternativamente, os elementos de resfriamento 302a-g podem ser controlados de acordo com um perfil de res-friamento predeterminado que varia com o tempo para resfri-ar, aquecer, resfriar novamente e/ou resfriar em um padrão de temperatura escalonado com o tempo. Em particular, de acordo com os aspectos da invenção, os padrões do resfria-mento controlado com o tempo fornecem pelo menos as seguin-tes vantagens: (1) maior eficiência; (2) consumo de energia reduzido com eficácia comparável; (3) maior conforto do pa-ciente; ou (4) tempo reduzido de tratamento. Um padrão de resfriamento ilustrativo inclui o resfriamento a -5 °C por 15 min, o aquecimento a 30°C por 5 minutos, o resfriamento a -3°C por 10 minutos. De acordo com os aspectos da presente invenção, qualquer perfil de resfriamento desejado que varie com o tempo pode ser programado no dispositivo. Por exemplo, uma taxa de resfriamento gradual ou escalonado pode reduzir as exigências de energia. Alternativamente, uma taxa de res-friamento rápida pode ser utilizada a fim de resfriar muito a região de tratamento. Taxas de resfriamento ilustrativas incluem 5 a 1000 graus por minuto, mais preferivelmente de 30 a 120 graus por minuto, e mais preferivelmente de 35 a 100 graus por minuto.Alternatively, the cooling elements 302a-g may be controlled according to a predetermined time-varying cooling profile to cool, heat, re-cool, and/or cool in a time-stepped temperature pattern. In particular, in accordance with aspects of the invention, time-controlled cooling patterns provide at least the following advantages: (1) increased efficiency; (2) reduced energy consumption with comparable effectiveness; (3) increased patient comfort; or (4) reduced treatment time. An illustrative cooling pattern includes cooling to -5°C for 15 min, heating to 30°C for 5 min, cooling to -3°C for 10 min. In accordance with aspects of the present invention, any desired time-varying cooling profile may be programmed into the device. For example, a gradual or stepped cooling rate may reduce energy requirements. Alternatively, a rapid cooling rate may be utilized in order to greatly cool the treatment region. Illustrative cooling rates include 5 to 1000 degrees per minute, more preferably 30 to 120 degrees per minute, and most preferably 35 to 100 degrees per minute.

Uma vantagem esperada do controle do perfil de temperatura em tempo do dispositivo é que na prática, o te-cido é sensível às taxas de resfriamento e dessa forma o da-no causado ao tecido pode ser controlado pelo controle da taxa de resfriamento da região de tratamento. Adicionalmen-te, o resfriamento da região de tratamento por um período estendido de tempo, ou em fases, aumentará o conforto do pa-ciente. Outra vantagem esperada de várias das modalidades descritas acima é que o dispositivo de resfriamento 104 pode reduzir seletivamente as células subcutâneas ricas em lipí-deo sem afetar de forma inaceitável a derme, epiderme e/ou outros tecidos. Outra vantagem esperada é que o dispositivo de resfriamento 104 pode reduzir de forma simultânea e sele-tiva as células subcutâneas ricas em lipídeo enquanto forne-ce os efeitos benéficos para a derme e/ou epiderme. Esses efeitos podem incluir: fibroplasia, neocolagênese, contração de colágeno, compactação de colágeno, aumento da densidade de colágeno, remodelagem de colágeno, e acantose (espessa- mento epidérmico). No tratamento de celulite, é esperado que o espessamento dérmico acima dos lóbulos de gordura superfi-ciais de formação de hérnia ajude a reduzir a aparência da celulite e aperfeiçoar a longevidade do efeito. Outra vanta-gem esperada é que o dispositivo de resfriamento 104 possa se conformar a vários contornos do corpo de um sujeito por rotação ou movimentação dos elementos de resfriamento 302a-g para alcançar uma orientação desejada. Outra vantagem espe-rada é que o dispositivo de resfriamento 104 possa ser con-figurado como um dispositivo portátil para facilitar a ope-ração. Adicionalmente, outra vantagem esperada é que o sis-tema 100 com o dispositivo de resfriamento portátil 104 e a unidade de processamento montada em cremalheira 114 e unida-de de resfriamento 106 sejam compactos e eficientes de modo que o método descrito acima possa ser administrado em uma clinica ou consultório médico ao invés de em um hospital. Outra vantagem esperada é que o dispositivo de resfriamento 102 possa ser aprisionado no lugar para liberar as mãos do médico e permitir que o médico realize outras tarefas com o tratamento em andamento.An expected advantage of controlling the time-dependent temperature profile of the device is that in practice, tissue is sensitive to cooling rates and thus tissue damage can be controlled by controlling the rate of cooling of the treatment region. Additionally, cooling the treatment region over an extended period of time, or in phases, will increase patient comfort. Another expected advantage of several of the embodiments described above is that the cooling device 104 can selectively reduce subcutaneous lipid-rich cells without unacceptably affecting the dermis, epidermis and/or other tissues. Another expected advantage is that the cooling device 104 can simultaneously and selectively reduce subcutaneous lipid-rich cells while providing the beneficial effects to the dermis and/or epidermis. These effects may include: fibroplasia, neocollagenesis, collagen contraction, collagen compaction, increased collagen density, collagen remodeling, and acanthosis (epidermal thickening). In the treatment of cellulite, dermal thickening above the superficial herniated fat lobules is expected to help reduce the appearance of cellulite and improve the longevity of the effect. Another expected advantage is that the cooling device 104 can conform to various contours of a subject's body by rotating or moving the cooling elements 302a-g to achieve a desired orientation. Another expected advantage is that the cooling device 104 can be configured as a portable device for ease of operation. Additionally, another anticipated advantage is that the system 100 with the portable cooling device 104 and the rack-mounted processing unit 114 and cooling unit 106 will be compact and efficient so that the method described above can be administered in a clinic or physician's office rather than in a hospital. Another anticipated advantage is that the cooling device 102 can be locked in place to free the physician's hands and allow the physician to perform other tasks while the treatment is in progress.

G. Método de Aplicação de Dispositivos de Resfriamento com uma Pluralidade de Elementos de Resfriamento Rotativos ou MóveisG. Method of Applying Cooling Devices with a Plurality of Rotating or Moving Cooling Elements

Durante a operação, o ângulo entre as superfícies de permuta de calor 420 é selecionado pela rotação ou movi-mentação dos elementos de resfriamento 302a-g. O ângulo en-tre os elementos de resfriamento 320a-g é frequentemente se- lecionado para se conformar às superfícies de permuta de ca-lor 320a-g a vários contornos do corpo do sujeito 101 e/ou uma disposição de fixação desejada. Na modalidade ilustrada na Figura 2a, o ângulo entre as superfícies de permuta de calor 320a-g pode ser de geralmente 180°, isso é, as super-fícies de permuta de calor 320a-g são geralmente co-planares para aplicação do dispositivo de resfriamento em uma região de tratamento. Na modalidade ilustrada na Figura 2b, o ângu-lo pode ser inferior a 180° para permitir que o dispositivo de resfriamento seja adicionalmente curvado para se confor-mar ao corpo de um sujeito. Em outras modalidades, o ângulo pode ser qualquer ângulo para se conformar ao corpo de um sujeito, como seria reconhecido pelos versados na técnica.During operation, the angle between the heat exchange surfaces 420 is selected by rotating or moving the cooling elements 302a-g. The angle between the cooling elements 320a-g is often selected to conform the heat exchange surfaces 320a-g to various contours of the subject's body 101 and/or a desired attachment arrangement. In the embodiment illustrated in Figure 2a, the angle between the heat exchange surfaces 320a-g may be generally 180°, that is, the heat exchange surfaces 320a-g are generally co-planar for application of the cooling device to a treatment region. In the embodiment illustrated in Figure 2b, the angle may be less than 180° to allow the cooling device to be further curved to conform to a subject's body. In other modalities, the angle may be any angle to conform to a subject's body, as would be recognized by those skilled in the art.

Depois da configuração dos elementos de resfria-mento 302a-g, um operador coloca o dispositivo de resfria-mento 104 perto da pele do sujeito 101. Na modalidade ilus-trada na Figura 2a (onde o ângulo está em uma configuração geralmente plana), os elementos de resfriamento 302a-g são inicialmente colocados de forma plana contra a pele de um sujeito. O operador então gira ou move o dispositivo de res-friamento para se conformar ao corpo de um sujeito. O dispo-sitivo de resfriamento pode ser apertado por uma tira, e uma pressão pode ser aumentada pelo aperto adicional da tira. Opcionalmente, o sensor de pressão pode ser utilizado para perceber a pressão de fixação aplicada através dos elementos de interface 418, e a força de fixação percebida pode ser processada pela unidade de processamento 114 e exibida no dispositivo de saída 120. A pressão pode então ser ajustada com base nos valores exibidos. Dependendo da localização do dispositivo de resfriamento, a pressão, por exemplo, pode ser maior do que a pressão sistólica na pele para impedir ou bloquear o fluxo sanguíneo na região de tratamento. A apli-cação de tal pressão permite um resfriamento mais eficiente da região alvo visto que existe menos fluxo sanguíneo para transferir calor corporal de núcleo para a região de trata-mento.After configuring the cooling elements 302a-g, an operator places the cooling device 104 near the skin of the subject 101. In the embodiment illustrated in Figure 2a (where the angle is in a generally flat configuration), the cooling elements 302a-g are initially placed flat against the skin of a subject. The operator then rotates or moves the cooling device to conform to the body of a subject. The cooling device may be clamped by a strap, and a pressure may be increased by further tightening the strap. Optionally, the pressure sensor may be used to sense the clamping pressure applied across the interface elements 418, and the sensed clamping force may be processed by the processing unit 114 and displayed on the output device 120. The pressure may then be adjusted based on the displayed values. Depending on the location of the cooling device, the pressure, for example, may be greater than the systolic pressure at the skin to impede or block blood flow to the treatment region. Applying such pressure allows for more efficient cooling of the target region since there is less blood flow to transfer core body heat to the treatment region.

A aplicação do dispositivo de resfriamento com pressão à pele do sujeito ou pressão contra a pele pode ser vantajosa para se alcançar o resfriamento eficiente. Em ge-ral, o sujeito 101 possui uma temperatura corporal de cerca de 37°C, e a circulação sanguínea é um mecanismo para a ma-nutenção de uma temperatura de corpo constante. Como resul-tado disso, o fluxo sanguíneo através da derme e da camada subcutânea da região é uma fonte de calor que reage ao res-friamento da gordura sub-dérmica. Como tal, se o fluxo san-guíneo não for reduzido, o resfriamento dos tecidos subcutâ-neos exigiria não apenas a remoção do calor específico dos tecidos mas também do sangue circulando através dos tecidos. Dessa forma, a redução ou eliminação do fluxo sanguíneo através da região de tratamento pode aperfeiçoar a eficiên-cia do resfriamento e evitar a perda excessiva de calor da derme e epiderme. Pelo resfriamento dos tecidos subcutâneos para uma temperatura abaixo de 37°C, as células subcutâneas ricas em lipídeos podem ser seletivamente afetadas. Em geral, a epi-derme e a derme do sujeito 101 podem ter quantidades de áci- dos graxos não saturados comparados com as células ricas em lipídeos subjacentes que formam os tecidos subcutâneos. Vis-to que as células que não são ricas em lipídeos normalmente podem suportar temperaturas mais baixas melhor do que as cé-lulas ricas em lipídeos, as células subcutâneas ricas em li-pídeos podem ser seletivamente afetadas enquanto mantêm as células que não são ricas em lipídeos na derme e epiderme. Uma faixa ilustrativa para os elementos de resfriamento 302a-g pode ser de cerca de -20°C a cerca de 20°C, preferi-velmente de cerca de -20°C a cerca de 10°C, mais preferivel-mente de cerca de -15°C a cerca de 5°C, mais preferivelmente ainda de cerca de -10°C a cerca de 0°C.Applying the cooling device with pressure to the subject's skin or pressing against the skin may be advantageous in achieving efficient cooling. In general, the subject 101 has a body temperature of approximately 37°C, and blood circulation is a mechanism for maintaining a constant body temperature. As a result, blood flow through the dermis and subcutaneous layer of the region is a source of heat that reacts with the cooling of the subdermal fat. As such, if blood flow is not reduced, cooling of the subcutaneous tissues would require not only the removal of specific heat from the tissues but also the blood circulating through the tissues. Thus, reducing or eliminating blood flow through the treatment region may improve the efficiency of cooling and prevent excessive heat loss from the dermis and epidermis. By cooling the subcutaneous tissues to a temperature below 37°C, the lipid-rich subcutaneous cells can be selectively affected. In general, the epidermis and dermis of subject 101 may have higher amounts of unsaturated fatty acids compared with the underlying lipid-rich cells that make up the subcutaneous tissues. Since non-lipid-rich cells can usually withstand lower temperatures better than lipid-rich cells, the lipid-rich subcutaneous cells can be selectively affected while maintaining the non-lipid-rich cells in the dermis and epidermis. An illustrative range for cooling elements 302a-g may be from about -20°C to about 20°C, preferably from about -20°C to about 10°C, more preferably from about -15°C to about 5°C, most preferably from about -10°C to about 0°C.

As células ricas em lipídeos podem ser afetadas por rompimento, encolhimento, desativação, destruição, remo-ção, morte, ou podem ser alteradas de outra forma. Sem estar limitado a teoria, acredita-se que o efeito seletivo nas cé-lulas ricas em lipídeos resulta de cristalização localizadas de ácidos graxos altamente saturados a temperaturas que não induzem a cristalização das células que não são ricas em li-pídeos. Os cristais podem romper a membrana de camada dupla das células ricas em lipídeos para necrosar seletivamente essas células. Dessa forma, os danos das células que não são ricas em lipídeos, tais como as células dérmicas, podem ser evitados a temperaturas que induzem a formação de cristal nas células ricas em lipídeos. O resfriamento é considerado responsável pela indução da lipólise (por exemplo, metabo-lismo de gordura) das células ricas em lipídeos para melho-rar ainda mais a redução nas células subcutâneas ricas em lipídeos. A lipólise pode ser melhorada pela exposição local ao frio, induzindo o estímulo do sistema nervoso simpático.Lipid-rich cells may be affected by disruption, shrinkage, deactivation, destruction, removal, death, or may be altered in some other way. Without being limited to theory, it is believed that the selective effect on lipid-rich cells results from localized crystallization of highly saturated fatty acids at temperatures that do not induce crystallization of non-lipid-rich cells. The crystals may disrupt the bilayer membrane of lipid-rich cells to selectively necrotize these cells. In this way, damage to non-lipid-rich cells, such as dermal cells, may be prevented at temperatures that induce crystal formation in lipid-rich cells. Cooling is thought to induce lipolysis (i.e., fat metabolism) of lipid-rich cells to further enhance the reduction in subcutaneous lipid-rich cells. Lipolysis can be improved by local exposure to cold, inducing stimulation of the sympathetic nervous system.

H. Módulos de Software do Sistema de ComputaçãoH. Computer System Software Modules

A Figura 11 é um diagrama funcional ilustrando os módulos de software ilustrativos 940 adequados para uso na unidade de processamento 114. Cada componente pode ser um programa de computador, procedimento, ou processo escrito como um código fonte em uma linguagem de programação conven-cional, tal como a linguagem de programação C++, e pode ser apresentado para execução pela CPU do processador 942. As várias implementações do código fonte e códigos de objeto e byte podem ser armazenadas em um meio de armazenamento legí-vel por computador ou consubstanciadas em um meio de regis-tro em uma onda transportadora. Os módulos do processador 942 podem incluir um módulo de entrada 944, um módulo de ba-se de dados 946, um módulo de processo 948, um módulo de sa-ída 950, e, opcionalmente, um módulo de exibição 951. Em ou-tra modalidade, os módulos de software 940 podem ser apre-sentados para execução pela CPU de um servidor de rede em um esquema de computação distribuído.Figure 11 is a functional diagram illustrating illustrative software modules 940 suitable for use in processing unit 114. Each component may be a computer program, procedure, or process written as source code in a conventional programming language, such as the C++ programming language, and may be presented for execution by the CPU of processor 942. The various implementations of the source code and object and byte codes may be stored on a computer-readable storage medium or embodied in a recording medium on a carrier wave. The modules of processor 942 may include an input module 944, a database module 946, a process module 948, an output module 950, and, optionally, a display module 951. In another embodiment, the software modules 940 may be presented for execution by the CPU of a network server in a distributed computing scheme.

Em operação, o módulo de entrada 944 aceita um re-gistro de operador, tal como o ponto de configuração do pro-cesso e seleções de controle, e comunica a informação aceita ou as seleções para outros componentes para processamento adicional. O módulo de base de dados 946 organiza registros, incluindo parâmetros operacionais 954, atividades do opera-dor 956, e alarmes 958, e facilita o armazenamento e recupe-ração desses registros para e de uma base de dados 952. Qualquer tipo de organização de base de dados pode ser uti-lizado, incluindo um sistema de arquivo plano, base de dados hierárquica, base de dados relacional, ou base de dados dis-tribuída, tal como a fornecida por um vendedor de base de dados tal como a Oracle Corporation, Redwood Shores, Cali-fórnia. O módulo de processo 948 gera variáveis de contro-le com base nas leituras do sensor 960, e o módulo de saída 950 gera sinais de saída 962 com base nas variáveis de con-trole. Por exemplo, o módulo de saída 950 pode converter as variáveis de controle geradas do módulo de processo 948 em sinais de saída de 4 a 20 mA 962 adequados para um modulador de voltagem de corrente direta. O processador 942 pode opci-onalmente incluir o módulo de exibição 951 para exibição, impressão e download das leituras do sensor 960 e sinais de saída 962 através de dispositivos tais como o dispositivo de saída 120. Um módulo de exibição adequado 951 pode ser um acionador de vídeo que permite que o processador 942 exiba as leituras do sensor 960 no dispositivo de saída 120.In operation, the input module 944 accepts an operator record, such as process setup point and control selections, and communicates the accepted information or selections to other components for further processing. The database module 946 organizes records, including operating parameters 954, operator activities 956, and alarms 958, and facilitates storage and retrieval of these records to and from a database 952. Any type of database organization may be used, including a flat file system, hierarchical database, relational database, or distributed database, such as that provided by a database vendor such as Oracle Corporation, Redwood Shores, California. The process module 948 generates control variables based on the readings from the sensor 960, and the output module 950 generates output signals 962 based on the control variables. For example, the output module 950 may convert the control variables generated from the process module 948 into 4 to 20 mA output signals 962 suitable for a direct current voltage modulator. The processor 942 may optionally include the display module 951 for displaying, printing, and downloading the readings from the sensor 960 and output signals 962 via devices such as the output device 120. A suitable display module 951 may be a video driver that allows the processor 942 to display the readings from the sensor 960 on the output device 120.

A menos que o contexto exija claramente o contrá-rio, por toda a descrição e reivindicações, as palavras "compreende", "compreendendo" e similares devem ser conside-radas em um sentido de inclusão em oposição a um sentido de exclusão ou exaustivo; isso é, em um sentido de "incluindo, mas não limitado a". As palavras utilizando o singular ou o plural também incluem o plural ou singular, respectivamente. Quando as reivindicações utilizam a palavra "ou" com refe-rência a uma lista de dois ou mais itens, essa palavra cobre todas as interpretações a seguir da palavra: qualquer um dos itens na lista, todos os itens da lista, e qualquer combina-ção dos itens na lista.Unless the context clearly requires otherwise, throughout the description and claims, the words "comprises," "comprising," and the like are to be taken in an inclusive as opposed to an exclusive or exhaustive sense; that is, in a sense of "including but not limited to." Words using the singular or plural also include the plural or singular, respectively. When the claims use the word "or" with reference to a list of two or more items, that word covers all of the following interpretations of the word: any of the items in the list, all of the items in the list, and any combination of the items in the list.

As descrições detalhadas acima das modalidades da invenção não devem ser consideradas exaustivas ou limitado-ras da invenção à forma precisa descrita acima. Enquanto mo-dalidades específicas e exemplos da invenção são descritos acima para fins de ilustração, várias modificações equiva-lentes são possíveis dentro do escopo da invenção, como os versados na técnica relevante reconhecerão. Por exemplo, en-quanto as etapas são apresentadas em uma ordem determinada, modalidades alternativas podem realizar etapa em uma ordem diferente. As várias modalidades descritas aqui podem ser combinadas para fornecer modalidades adicionais.The above detailed descriptions of embodiments of the invention should not be considered exhaustive or limiting the invention to the precise form described above. While specific embodiments and examples of the invention are described above for purposes of illustration, various equivalent modifications are possible within the scope of the invention, as those skilled in the relevant art will recognize. For example, while the steps are presented in a particular order, alternative embodiments may perform steps in a different order. The various embodiments described herein may be combined to provide additional embodiments.

Em geral, os termos utilizados nas reivindicações a seguir não devem ser considerados como limitadores da in-venção às modalidades específicas descritas na especifica-ção, a menos que a descrição detalhada acima defina explici-tamente tais termos. Enquanto determinados aspectos da in-venção são apresentados abaixo em determinadas formas de reivindicação, são contemplados os vários aspectos da inven-ção em qualquer número de formas de reivindicação. De acor-do, é reservado o direito de adicionar reivindicações adici-onais após o depósito do pedido para buscar tais formas adi-cionais de reivindicação para outros aspectos da invenção.In general, the terms used in the following claims are not to be construed as limiting the invention to the specific embodiments described in the specification, unless the detailed description above explicitly defines such terms. While certain aspects of the invention are set forth below in certain claim forms, the various aspects of the invention are contemplated in any number of claim forms. Accordingly, the right is reserved to add additional claims after the filing of the application to seek such additional claim forms for other aspects of the invention.

As várias modalidades descritas acima podem ser combinadas para fornecer modalidades adicionais. Todas as patentes U.S. publicações de pedido de patente U.S., pedidos de patente U.S., patentes estrangeiras, pedidos de patente estrangeira, e publicações de não patente referidos aqui nessa especificação e/ou listados na Folha de Dados de Pedi-do são incorporados aqui por referência, em sua totalidade. Aspectos da invenção podem ser modificados, se necessário, para empregar os dispositivos de resfriamento com uma plura-lidade de elementos de resfriamento, dispositivos termica- mente condutores com várias configurações, e conceitos das várias patentes, pedidos e publicações para fornecer modali-dades adicionais da invenção.The various embodiments described above may be combined to provide additional embodiments. All U.S. patents, U.S. patent application publications, U.S. patent applications, foreign patents, foreign patent applications, and non-patent publications referred to herein in this specification and/or listed in the Application Data Sheet are incorporated herein by reference in their entirety. Aspects of the invention may be modified, if necessary, to employ cooling devices with a plurality of cooling elements, thermally conductive devices with various configurations, and concepts from the various patents, applications, and publications to provide additional embodiments of the invention.

Essas e outras modificações podem ser realizadas à invenção em vista da descrição detalhada acima. Em geral, nas reivindicações a seguir, os termos utilizados não devem ser considerados como limitadores da invenção às modalidades específicas descritas na especificação e reivindicações, mas deve ser considerados como incluindo todo o resfriamento que opera de acordo com as reivindicações. De acordo, a invenção não está limitada pela descrição, mas ao invés disso, seu escopo deve ser determinado totalmente pelas reivindicações a seguir.These and other modifications may be made to the invention in view of the above detailed description. In general, in the following claims, the terms used are not to be construed as limiting the invention to the specific embodiments described in the specification and claims, but are to be construed as including all cooling that operates in accordance with the claims. Accordingly, the invention is not limited by the description, but rather its scope is to be determined entirely by the following claims.

Claims (14)

1. Sistema (100) para remoção de calor das células subcutâneas ricas em lipídeos de um sujeito (101) possuindo pele, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: um dispositivo de resfriamento (104) compreendendo uma pluralidade de elementos de resfriamento (300a,b; 302a- g) acoplados de modo giratório uns ao outros por meio de ar-ticulações (350a,b) que definem eixos de modo a permitir que cada um dos elementos de resfriamento (300a,b; 302a-g) girem com relação um ao outro e em torno de pelo menos um dos ei-xos; em que cada um dos elementos de resfriamento (300a,b; 302a-g) possui uma superfície de interface de pele (420), em que cada elemento de resfriamento (300a,b; 302a-g) inclui um elemento de resfriamento termoelétrico (402) e uma câmera de fluido (610) dentro do elemento de resfriamento configurado para manter líquido refrigerante circulante em comunicação termal com o elemento de resfriamento termoelé- trico (402), e um módulo de controle em comunicação com o dispo-sitivo de resfriamento (104) e programado para fazer com que os elementos de resfriamento termoelétrico (402) reduzam a temperatura dos elementos de resfriamento (300a,b; 302a-g) para de -20°C a 0°C de modo a resfriar células subcutâneas ricas em lipídeos.1. A system (100) for removing heat from lipid-rich subcutaneous cells of a subject (101) having skin, comprising: a cooling device (104) comprising a plurality of cooling elements (300a,b; 302a-g) rotatably coupled to one another by means of hinges (350a,b) defining axes so as to allow each of the cooling elements (300a,b; 302a-g) to rotate relative to one another and about at least one of the axes; wherein each of the cooling elements (300a,b; 302a-g) has a skin interface surface (420), wherein each cooling element (300a,b; 302a-g) includes a thermoelectric cooling element (402) and a fluid chamber (610) within the cooling element configured to maintain circulating coolant in thermal communication with the thermoelectric cooling element (402), and a control module in communication with the cooling device (104) and programmed to cause the thermoelectric cooling elements (402) to reduce the temperature of the cooling elements (300a,b; 302a-g) to -20°C to 0°C so as to cool subcutaneous lipid-rich cells. 2. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o ângulo entre os elementos de resfriamento (300a,b; 302a-g) pode ser girado de 0° a 45°.2. The system (100) of claim 1, wherein the angle between the cooling elements (300a,b; 302a-g) can be rotated from 0° to 45°. 3. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o dispositivo de resfriamento (104) formar um formato arqueado configurado para se confor-mar a um sujeito (101).3. The system (100) of claim 1, wherein the cooling device (104) forms an arcuate shape configured to conform to a subject (101). 4. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender adicionalmente um dispositivo de retenção para reter de forma liberável o dis-positivo de resfriamento em um sujeito (101).4. The system (100) of claim 1, further comprising a retention device for releasably retaining the cooling device on a subject (101). 5. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de a câmara de fluido estar em comu-nicação térmica com os elementos de interface e uma plurali-dade de orifícios de fluido em comunicação por fluido com a câmara de fluido (610), e em que os orifícios de fluido são configurados para permitir a circulação de fluido através da câmara de fluido (610).5. The system (100) of claim 1, wherein the fluid chamber is in thermal communication with the interface elements and a plurality of fluid orifices are in fluid communication with the fluid chamber (610), and wherein the fluid orifices are configured to allow fluid circulation through the fluid chamber (610). 6. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de o fluido em comunicação com a câ-mara de fluido (610) é circulado através de um dispositivo que resfria o fluido.6. System (100) according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that the fluid in communication with the fluid chamber (610) is circulated through a device that cools the fluid. 7. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de as câmaras de fluido (610) terem formato de serpentina.7. System (100) according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that the fluid chambers (610) have a serpentine shape. 8. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de os elementos de resfriamento (300a,b; 302a-g) serem conectados por fluido em série.8. The system (100) of claim 5, wherein the cooling elements (300a,b; 302a-g) are fluidly connected in series. 9. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um agente de acoplamento termicamente condutor aplicado a uma interface entre o dispositivo de resfriamento (104) e a pele do sujei-to (101) para aumentar a condutividade térmica entre o dis-positivo de resfriamento (104) e a pele do sujeito (101).9. The system (100) of claim 1, further comprising a thermally conductive coupling agent applied to an interface between the cooling device (104) and the subject's skin (101) to increase thermal conductivity between the cooling device (104) and the subject's skin (101). 10. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de cada um dentre a pluralidade de elementos de resfriamento (300a,b; 302a-g) possuir um primeiro lado em comunicação térmica com o elemento de in-terface correspondente e um segundo lado oposto ao primeiro lado em comunicação térmica com o permutador de calor termo- elétrico correspondente, em que o elemento de resfriamento é configurado para reduzir uma temperatura da região alvo de forma que as células ricas em lipídeos na região sejam afe-tadas enquanto as células que não são ricas em lipídeos pró-ximas à superfície de permuta de calor não sejam afetadas de forma significativa.10. The system (100) of claim 1 wherein each of the plurality of cooling elements (300a,b; 302a-g) has a first side in thermal communication with the corresponding interface element and a second side opposite the first side in thermal communication with the corresponding thermoelectric heat exchanger, wherein the cooling element is configured to reduce a temperature of the target region such that lipid-rich cells in the region are affected while non-lipid-rich cells proximate to the heat exchange surface are not significantly affected. 11. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um elemento de sensor (710) próximo a pelo menos um dos elementos de in-terface.11. The system (100) of claim 1, further comprising a sensor element (710) proximate to at least one of the interface elements. 12. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda: um primeiro elemento de sensor de temperatura pró-ximo a pelo menos um dos elementos de interface para detec-tar uma temperatura de um elemento de interface correspon-dente; e um segundo elemento de sensor de temperatura pró-ximo a pelo menos um dos elementos de interface para detec-ção de uma temperatura da pele do sujeito.12. The system (100) of claim 1, further comprising: a first temperature sensor element proximate to at least one of the interface elements for detecting a temperature of a corresponding interface element; and a second temperature sensor element proximate to at least one of the interface elements for detecting a skin temperature of the subject. 13. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de a articulação ser uma articulação viva.13. System (100) according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the joint is a living joint. 14. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de cada um dos elementos de res friamento (300a,b; 302a-g) do dispositivo de resfriamento (104) inclui uma cobertura (310a-g) fixada em um lado supe-rior do elemento de resfriamento.14. The system (100) of claim 1, wherein each of the cooling elements (300a,b; 302a-g) of the cooling device (104) includes a cover (310a-g) secured to an upper side of the cooling element.
BRPI0701284-5A 2006-09-26 2007-03-14 SYSTEM FOR REMOVING HEAT FROM LIPID-RICH SUBCUTANEOUS CELLS BRPI0701284B1 (en)

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