阅读说明：本技术 组织与伤口的清洁、愈合与再生 (Tissue and wound cleansing, healing and regeneration ) 是由 T·莱顿 D·沃格里 C·哈林 T·塞克尔 C·多德 M·朱 于 2018-06-04 设计创作，主要内容包括：一种处理人或动物组织的方法,该方法包括以下步骤：i.将包含由声能激发的气泡的水溶液流导向人或动物组织中的伤口或解剖袋,或人或动物组织中的解剖空间或潜在空间,或人或动物体内的口腔中或其他部位处的软或硬组织,或鼻腔组织,或与鼻窦、眼睛、耳朵、消化系统和生殖泌尿系统相关联的组织,从而用流处理人或动物的组织。所述输出流可以清洁人或动物组织中的伤口,并且可以通过例如通过刺激伤口组织中的成纤维细胞并引起、促进或增强伤口中真皮组织的再上皮化使伤口愈合来处理伤口。(A method of treating human or animal tissue, the method comprising the steps of: i. a flow of an aqueous solution containing bubbles excited by acoustic energy is directed to a wound or anatomical pocket in human or animal tissue, or an anatomical space or potential space in human or animal tissue, or soft or hard tissue in the oral cavity or at other sites in the human or animal body, or nasal cavity tissue, or tissue associated with the sinuses, eyes, ears, digestive system and genitourinary system, thereby treating the human or animal tissue with the flow. The output stream may cleanse wounds in human or animal tissue and may treat wounds by, for example, stimulating fibroblasts in the wound tissue and causing, promoting, or enhancing re-epithelialization of dermal tissue in the wound to heal the wound.)

组织与伤口的清洁、愈合与再生

技术领域

本申请涉及用于处理人或动物组织的设备和方法。本发明还涉及产生用于处理表面的液体流的方法。本发明还涉及用于处理人或动物组织、口腔软或硬组织或鼻腔组织中的伤口或解剖袋或解剖空间或潜在空间的方法，例如用于使伤口愈合和伤口中再生健康组织的方法。

背景技术

WO-A-2011/023746已经提供了一种清洁方法和设备，其通过由声刺激驱动而在表面上或在表面内的缝隙中采用气泡作用来实施表面清洁。该方法在表面提供气泡，并采用调制的声能在气泡中产生表面波，从而引起气泡的非惯性空化。这种起泡作用增强了表面的清洁度。将包含由声能激发的气泡的液体流引导至待清洁的表面。

WO-A-2016/180978公开了一种改进型清洁方法和设备，其也通过由声刺激驱动而在表面上采用气泡作用来实施表面清洁，但不使用液体流，而是保持液体流面对待清洁表面，并且面对待清洁表面引导液体中的声激发型气泡。

尽管WO-A-2011/023746和WO-A-2016/180978公开了可以通过声激发型气泡清洁大范围的表面，但是仍然需要采用由声刺激驱动的气泡作用来处理表面或表面内的缝隙的其他应用。

本发明旨在至少部分地提供这种需求。

本发明提供了一种用于处理人或动物组织的设备，该设备包括：限定腔室的锥形主体，该锥形主体在锥形主体的底部与锥形主体的出口喷嘴之间延伸，其中该底部具有用于使液体流入腔室的入口，而该出口喷嘴位于锥形主体的锥尖处并构造成从腔室产生液体流的输出流以处理人或动物组织；声换能器，其与锥形主体相关联以将声能引入腔室内的液体中，从而使声能存在于输出流中；气泡发生器，用于在输出流中提供气泡，该输出流中的气泡由声能激发，其中锥形主体及其喷嘴相对于腔室内的水中的声能的压力幅度反射系数为-0.95至-1.0；以及液体供应系统，其适合于以0.1至7升/分钟的流速通过入口供应液体流，该出口喷嘴构造成产生平均宽度为0.25至20毫米的液体流的输出流，该声换能器构造成产生具有0.1至5MHz的频率的声能，并且该气泡发生器构造成在输出流中提供半径为0.5至40微米的气泡。

本发明还提供一种用于处理人或动物组织的设备，该设备包括：限定腔室的锥形主体，该锥形主体在锥形主体的底部与锥形主体的出口喷嘴之间延伸，其中该底部具有用于使液体流入腔室的入口，而该出口喷嘴位于锥形主体的锥尖处并且构造成从腔室产生液体流的输出流以处理人或动物组织；声换能器，其与锥形主体相关联以将声能引入腔室内的液体中，从而使声能存在于输出流中；气泡发生器，用于在输出流中提供气泡，该输出流中的气泡由声能激发；以及杯状构件，其具有装配到锥形主体的出口喷嘴的封闭端，该杯状构件限定第二腔室并构造成从封闭端接收进入第二腔室中的输出流，该杯状构件具有开口端，该开口端具有环形边缘，该环形边缘构造成抵靠人体组织而形成环形接触。

本发明进一步提供一种用于产生包含声激发型气泡的液体的设备，该设备包括：限定腔室的主体，该主体具有用于使液体流入腔室的入口和用于包含声激发型气泡的液体的出口；声换能器，其与该主体相关联以将声能引入腔室内的液体中；气泡发生器，用于在腔室内的液体中提供气泡，该液体中的气泡由声能激发；以及除气装置，其联接到所述入口，用于从该设备的流体源中去除气体，该除气装置包括壳体，该壳体具有液体输入管和液体输出管以及串联地位于该输入管和输出管之间的多个隔室，所述多个隔室在输入管和输出管之间限定蛇形路径，至少一个隔室在其上部包括顶部空间，用于收集从沿着蛇形路径流动的液体中释放出的气体。

本发明还提供一种产生用于处理表面的液体流的方法，该方法包括以下步骤：a)提供限定腔室的锥形主体，该锥形主体在锥形主体的底部与锥形主体的锥尖处的出口喷嘴之间延伸；b)通过底部处的入口将水溶液流输入腔室，并通过出口喷嘴从腔室产生液体流的输出流，该输出流的液体流速为0.1至7升/分钟，并且输出流的平均宽度为0.25至20毫米；c)在输出流中提供气泡，所述气泡的半径为0.5至40微米；d)将频率为0.1-5MHz的声能引入到腔室内的液体中，从而使声能存在于输出流中并激发气泡；和e)将包含声激发型气泡和声能的输出流引向待处理表面。

本发明还提供一种产生用于处理表面的液体流的方法，该方法包括以下步骤：a)提供限定腔室的锥形主体，该锥形主体在锥形主体的底部与锥尖处的出口喷嘴之间延伸，其中将杯状构件的封闭端装配到锥形主体的出口喷嘴上，所述杯状构件限定第二腔室，该杯状构件具有开口端，该开口端具有环形边缘，该环形边缘设置成紧靠待处理表面；b)通过底部处的入口将水溶液流输入到腔室中，并产生从腔室通过出口喷嘴并从封闭端进入第二腔室的液体流的输出流；c)在输出流中提供气泡；d)将声能引入到腔室内的液体中，从而使声能存在于输出流中并激发气泡；和e)将包含声激发型气泡和声能的输出流引向待处理表面。

本发明还提供一种处理人或动物组织的方法，该方法包括以下步骤：i.将包含由声能激发的气泡的水溶液流导向人或动物组织中的伤口或解剖袋，或导向人或动物组织中的解剖空间或潜在空间，或导向口腔或在人或动物体内的其他部位处的软或硬组织，或导向鼻腔组织，或导向与鼻窦、眼睛、耳朵、消化系统和生殖***相关联的组织，从而用所述流处理人体或动物组织。

本发明还提供一种水溶液，其包含由声能激发的气泡，用于人或动物组织的伤口处理。

在相应从属权利要求中定义了可选的或优选的特征。

本发明至少部分地基于本发明人的发现，即可以为包含由声能激发的气泡的液体流提供特定的参数，例如液体流速、液体流的平均宽度、声能频率和气泡半径，以使包含声激发型气泡的液体流能够施加到人或动物组织，从而达到治疗效果。

特别地，本发明人已经发现，这样的液体流可以提供清洁人或动物组织中的伤口和解剖袋或解剖空间或潜在空间的技术效果。本发明还可以清洁口腔软组织和硬组织以及鼻腔组织。在这种情况下，本说明书中的术语“清洁”既包括去除惰性污染物(例如小颗粒)，也包括去除活性污染物(例如微生物、生物膜和与组织相互作用的化学物质)。最特别地，已经发现这种液体流可以提供破坏人或动物组织上(特别是在伤口和解剖袋或解剖空间或潜在空间内)的生物膜的技术效果。

此外，本发明人令人惊讶地发现，除了清洁之后的愈合以外，还存在组织和伤口的额外愈合。也就是说，尽管污染物(例如生物膜)的存在阻碍了愈合，并且这种障碍在降低了污染物水平的情况下得以减少，但是除了消除这种障碍之外，还有其他的愈合作用。也就是说，保持不受污染的伤口和受伤的组织，在用该装置进行处理时，其愈合程度要好于同样不受污染的对照组织。

此外，本发明人已经发现，这样的液体流可以提供促进人或动物组织中的伤口愈合以及形成/恢复正常健康组织和组织再生的技术效果。令人惊讶地发现，输出流通过刺激伤口组织中的胚细胞并调节伤口处理的生化介体来使伤口愈合，可选地其中伤口是皮肤上的伤口，而输出流通过刺激伤口真皮组织中的真皮成纤维细胞和角质形成细胞并调节组织修复介体来使伤口愈合。对于皮肤上的伤口，输出流通过引起、促进或增强伤口中的真皮组织的上皮再生来使伤口愈合，这可以通过刺激伤口中的真皮组织中的真皮成纤维细胞和角质形成细胞并调节组织修复介体来实现。

本发明人惊奇地发现，尽管在现有技术中已知超声波可以应用于某些类型的损伤(例如骨微骨折)以达到治疗性愈合效果，但是超声波在清洁液体流内的组合提供清洁和促进愈合及组织再生的形成的能力以及破坏和去除生物膜的能力，并且可以选择性地具有直接杀菌作用，从而防止生物膜的再上皮化，这可以结合到单次处理中。

本发明特别适用于已经被例如细菌或其他微生物(例如真菌、寄生虫)感染的伤口。该技术可以清除此类微生物，有时甚至具有杀灭此类微生物的作用。

在本说明书中，术语“伤口”在本申请中被定义为包括(但不限于)通过正常人或动物组织(真皮、牙龈等)的去除或转化或发炎以产生下层组织的非正常暴露或使健康组织转变为不健康组织而形成的部位。创伤、烧伤、日晒、割伤、溃疡和脓肿的形成、疾病(包括牙龈疾病)都包括在内。具体情况是真皮的磨损、割伤或灼伤或日光照射使真皮暴露或牙龈损坏。

在本说明书中，术语“解剖袋”在本申请中被定义为包括(但不限于)牙周袋以及与眼睛、***、耳朵以及口腔、鼻子和消化系统相关联的口腔。

在本发明的一些优选实施例中，用于治疗用途的液体流可以是不含化学物质的，并且可以包括水或由水组成，可选地具有常规盐水溶液的形式(即，在本说明书中通常指“生理盐水”，其在本申请中指该溶液与人体组织液等渗，或0.9％w/v的氯化钠溶液)，并且不含生物杀灭剂和/或药物或其他药物组合物。使用水或盐溶液降低了可能遭受严重创伤(例如烧伤)的组织中出现不良反应的风险，并且还减少了已知会造成抗生素耐药性的发展的药物的稀释形式(如抗生素)的浪费。

在本发明的替代优选实施例中，可以可选地将基因治疗剂或化学剂(例如生物杀灭剂、抗微生物剂、促进愈合的药理剂和/或生化调节剂)添加到液体中，例如作为散装液体或气泡中的药剂，例如作为气泡壁或气体中携带的药剂。通过将这些药剂与包含由声能激发的气泡的液体流的输送系统结合，这些药剂可渗透到难以渗入的目标区域，例如缝隙、轮廓表面、生物膜和诸如牙根管之类的解剖空间，当气泡被辐射力拽到这些表面时，术语“难以渗入的目标区域”所覆盖的结构的并非详尽无遗的示例性列表将加长。由于气泡通过产生与尾流、边界层和包括微流作用的局部循环相关联的气泡引起的液体运动而引起液体对流，因此药剂的渗透进一步增加。例如，这会将药剂“泵入”诸如“难以渗入的目标区域”之类的区域，在该区域中，该药剂的浓度通常低于所需水平，或者需要更长的时间渗透，因为它先前已经进行了扩散。以这种方式，根据本发明采用的气泡增加了这些药剂向“难以渗入的目标区域”的渗透。

结果，可以使用相同浓度的原始药剂使药剂更大量更快速地渗透到“难于渗入的目标区域”，也可以在源头上使用较少药剂在“难于渗入的目标区域”底部上获得与之前相同的浓度。作为后者的一个示例，如果药剂存在于水溶液中，并且以前只是简单地依靠扩散来在“难以渗入的目标区域”(例如缝隙底部)达到目标浓度，那么本发明允许在“难于渗入的目标区域”之外的散装液体中使用较低浓度的药剂来在相同的难以接近的位置处实现相同的浓度。

在本发明的优选实施例中，该方法和设备提供了可以在常规医学过程中进行人或动物组织的治疗，并且不需要大量的额外医学培训。在该方法中，将液体流引向待处理组织区域，并且可以简单地采用该技术来代替临床医生以非常相似的方式进行花非常相似的时间量执行一项动作(例如冲洗、漂洗或洗涤)所花费的时间，即将液体流引向待处理组织区域。然而，本发明人已经发现，通过提供包含施加到人或动物组织的声激发型气泡的液体流，实现了意想不到的治疗效果。在清洁和愈合方面，声激发型气泡向水液体流的掺入使得常规的冲洗、漂洗或洗涤从有时无效的过程转变成高效的过程。

本发明的优选实施例提供了一种装置和方法，该装置和方法适合于通过声刺激驱动而在表面上或在表面内的解剖袋(例如缝隙)内采用气泡作用来实现对人或动物组织的处理。这避免了表面处的惯性塌陷，从而避免了已知超声波清洁系统和方法的相关腐蚀机构。

对于本发明的优选实施例的设备，可以选择喷嘴的材料和形状以及驱动声频，使得至少一种模式不会在液体流中消失。喷嘴可以被设计成防止锥形主体中的声场与液体流中的声场之间的强阻抗失配。当液体流被气体(例如大气)包围时，一旦液体流离开喷嘴，喷嘴的材料和锥形主体最好要么完全(或几乎)能够产生声音从液体的压力释放反射(其入射在材料上)，要么对声音是透明的(没有反射或衰减)，以便当与大气接触时声场会遇到压力释放状态。此外，优选的是，锥形主体和喷嘴的形状允许压力释放边界的周界以平滑的方式从锥形主体远离喷嘴的端部向着喷嘴过渡，而不会在横截面上突然改变；而且，在流离开喷嘴的喷嘴尖端处，使喷嘴中压力释放边界的周界尽可能地与流离开喷嘴的流的周界相匹配。可以选择流速和喷嘴设计，以使液体流在到达待清洗和愈合的目标表面之前不会失去完整性(例如***成液滴、夹带不想要的气泡等)，以至于阻碍声音从喷嘴传递到目标表面。锥形主体的形状可以被设计成辅助声音从锥形主体到液体流随后通过喷嘴的传递。经幅度或频率调制的声场可以显著改善在流经该设备而到达目标表面的流体内的压力传递。

不受理论的束缚，可以认为，根据本发明的优选方面，气泡过程的运动决定于液体中的振荡压力和气相中的振荡压力(这会导致非惯性空化)的动态平衡和不平衡，而不是导致惯性崩溃的液体的会聚动量和惯性。可以通过表面波在气泡壁上的建立(有时也称为气泡形状振荡，其法拉第波是表面波，其当气泡处于脉动共振时需要最小的声压来刺激)来进一步增强清洁、愈合和组织再生。因此，本发明的设备和方法优选适合于在该装置中远离但接近于待处理表面的固/液界面的位置处产生气泡，然后以足以产生非惯性空化以及在气泡壁上的表面波(如果适用)的适当声波抵靠该表面驱动它们。除了流之外，声辐射力还可以有效地使气泡朝向组织移动，尤其可以有效地使气泡渗入其他处理方法(水流、抹布、刷子等)很难渗入的缝隙。

本发明的优选实施例的另一个特征是使用非惯性空化通过液体流来提供对人或动物组织的这种处理，这避免了浸入的需要，从而使得该设备便于携带。这可以通过适当地适配现有的清洁系统来实现，该清洁系统通常提供液体流来产生清洁、愈合和组织再生。便携式设备可以由电池驱动。与已知的浸入系统相比，本发明系统的优选实施例的这种设备还可以节省水和/或功率。

特别地，本发明至少部分地基于本发明人的发现，即通过适当的声激发而驱动的气泡振荡(包括表面波)的产生可以实现表面处理(组织清洁、愈合和再生)。而且，缝隙清洁可以通过将气泡捕获到孔和其他表面特征中来实现，这种气泡捕获包括但不限于通过流动、流体动力效应或声辐射力的过程捕获。这些气泡振荡并从缝隙中去除物质，并促进组织再生和愈合。

在本发明的优选实施例中，产生气泡，然后将气泡与流动流一起流向目标组织表面；气泡在流中时不会被激发，而仅当气泡在组织表面时才被激发。如果气泡在流中被激发，它们会减弱流中的声场，并阻碍声场有效到达目标组织表面。此外，如果声场在气泡处于流中时击中了气泡，则在气泡到达目标之前，声场会导致气泡在流中彼此聚结，从而阻碍组织清洁、组织再生和愈合的组合有效地实现。

众所周知，由于微生物污染增加、组织碎片和伤口形状不规则(包括小缝隙)的缘故，与简单伤口相比，有效冲洗/清洁“脏”伤口(例如由创伤引起的伤口)面临特别大的挑战。

可以使用气泡总体效应使声音向下通过液体传递到待清、愈合和再生表面。气泡总体的流动设备、几何形状、材料和声学特性(以及其在液体中的分布和其在空间和时间上的变化)可以允许有效地将声音传递到待清洁、愈合和再生表面。

可以采用相对较低的流速，最大程度地减少清洁溶液的浪费，并使液体的进入更易于为患者(例如牙科患者)接受，简化径流的管理(例如在医院病房中)，并降低径流稀释度。具有通常较高浓度的污染物(例如微生物)的径流更便于用于在足够快速允许靶向疗法的时间尺度上检测径流中存在的污染物。靶向疗法可以例如包括检测被感染伤口的生物膜中存在的细菌种类，并检测该细菌中任何抗生素抗性，以便可以在一段时间内(例如24小时)将靶向且有效的抗生素递送至被破坏的生物膜，该一段时间起于在破坏(当生物膜对正确的抗生素特别敏感时)发生之后，止于重新建立生物膜的保护作用之前。然而，已经表明，通过该装置去除的生物膜在一次处理后的24小时内无法重建。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的清洁、愈合和组织再生设备的未按比例绘制的示意性侧视图；

图2是根据本发明的第二实施例的清洁、愈合和组织再生设备的示意性侧视图；

图3是根据本发明的第三实施例的清洁、愈合和组织再生设备的示意性透视图；

图4示出了在示例1中使用的猪蹄伤口模型的图像；

图5图示了显微照片，这些显微照片示出了在示例1中使用的猪蹄伤口内的SYTO-9预染色的E-MRSA-16积累/早期生物膜的直接EDIC/EF显微照片；

图6示出了显微照片，这些显微照片示出了在示例1中使用的猪蹄伤口内的GFP标记的铜绿假单胞菌pMF230积累/早期生物膜的直接EDIC/EF显微照片中原位检测的铜绿假单胞菌pMF230；

图7是曲线图，它们示出了根据原位检测图像分析(特别是EDIC EF显微照片的图像分析(ImageJ))的铜绿假单胞菌pMF230，其表明在示例1中使用的猪蹄伤口内的GFP标记的铜绿假单胞菌pMF230积累/早期生物膜的覆盖百分比；

图8(a)和8(b)是曲线图，它们示出了在示例1中使用的伤口模型中根据图像分析原位检测的GFP标记的铜绿假单胞菌pMF230的覆盖百分比，图8(a)示出了紧接在清洁之后的覆盖百分比，而图8(b)示出了在清洁后24小时的覆盖范围；

图9示出了显微照片，其示出了在示例2中使用的真皮全厚度伤口模型中的伤口处理；

图10是曲线图，其示出了在示例2中使用的真皮全厚度伤口模型的伤口处理；

图11图示了显微照片，其示出了来自在示例2中使用的真皮全厚度伤口模型的苏木精和曙红(H&E)染色切片；

图12图示了显微照片，其示出了在示例2中使用的真皮全厚度伤口模型中的再上皮化；

图13(a)和图13(b)表明在用根据本发明的一个实施例的清洁、愈合和组织再生设备处理7天后，角质形成细胞穿过伤口床的迁移增加，图13(a)示出了显微照片而图13(b)示出了图示角质形成细胞迁移增加的曲线图；

图14图示了显微照片，它们示出了细胞角蛋白14的免疫细胞化学染色，这表明了在用根据本发明的一个实施例的清洁、愈合和组织再生设备处理后，刺激角质形成细胞穿过伤口的迁移；

图15(a)和图15(b)图示了用根据本发明的一个实施例的清洁、愈合和组织再生设备处理7天后的真皮全厚度(EFT)组织样品的真皮-真皮接合处观察到的成纤维细胞活性增加，图15(a)示出了显微照片，而图15(b)示出了图示真皮-真皮接合处成纤维细胞的数量增加的曲线图；

图16是示出用根据本发明的一个实施例的清洁、愈合和组织再生设备处理后，基质金属蛋白酶的调节以表明介体的调节以改善愈合的曲线图；

图17示出了在用根据本发明的一个实施例的清洁、愈合和组织再生设备处理后从不锈钢中去除铜绿假单胞菌的显微照片；

图18是示出在用根据本发明的一个实施例的清洁、愈合和组织再生设备处理后杀灭铜绿假单胞菌的曲线图；

图19图示了在根据本发明的另一实施例的设备中存在单独的气泡发生器(例如通过电解、文丘里管、气体注入、臭氧产生、微流体等)时的换能器的控制协议；和

图20图示了当换能器在根据本发明的另一实施例的设备中另外用作气泡发生器时的那种换能器的控制协议。

具体实施方式

参考图1，示出了根据本发明的第一实施例的清洁、愈合和组织再生设备。

总体上用附图标记2表示的清洁、愈合和组织再生设备包括限定中心腔室6的空心锥形主体4。主体4具有处于底部11中的后壁8和从其向前延伸的大致锥形壁10，该大致锥形壁10终止于锥形主体4的出口喷嘴14中的向前定位孔口12中。后壁8还包含一个或多个排放口9，包含任何气袋的液体可以通过该排放口9离开。尽管如下所述那样使用放气机，应该减少锥形主体4内的气体积聚，某些情况(例如长时间使用、泵漏气、不充分流畅抽气、水中来自源头的气体含量的变化等)可能会引起气体积聚在锥形主体中，如果发生这种情况，则需要定期排放，最方便的是将排放口放在锥形主体4中液体的最高点(例如在图1中其位于后壁8)。尽管大致锥形壁10和出口喷嘴14可以采用其他几何形状，但通常都是旋转对称的，即圆形的。在本说明书中，术语“大致锥形”应广义地解释为不仅包括几何意义上锥形的结构(例如具有线性、凸起或凹入壁)，而且还包括如下结构：例如具有从内部看的内部凹入壁的钟形，或者具有如图所示的恒定半角，或者喇叭形和具有从内部看的凸起内壁。

喷嘴14位于锥形主体4的锥尖15处，并且限定了孔口形式的液体出口16。底部11具有液体入口18，其位于后壁8处或邻近后壁8。通常呈柔性软管形式的液体供应导管20与入口18连通，并且包括液体供应系统21的一部分。声换能器22安装在后壁8上。控制器23控制换能器22的操作。通常，换能器22安装在壁8的外表面上，并且延伸在壁8的表面区域的很大一部分上。可替代地，换能器22可以在后壁8上或通过后壁8嵌入到腔室6中。换能器22可以安装在与锥形主体4相关联的位置处的其他地方，只要换能器22构造成将声能引入腔室6内的液体中，从而使声能存在于来自喷嘴14的输出流中。

后壁8包括一块板，例如该板由诸如聚碳酸酯之类的塑料或诸如铝或不锈钢之类的金属制成，该板在其上具有液体入口18并且在其上安装声换能器22。锥形主体4在后壁8的前方延伸并形成一体式喷嘴14。锥形主体4和喷嘴14的壁由被选择成在壁的内边界和外边界之间并且包括壁的内边界和外边界的任何点处实现声场在液体中所经历的压力释放条件的材料构成。优选地，这是通过确保锥形主体4和喷嘴14中的声学空间(具有接近液体的特性(就无限量材料将具有的声阻抗的实部和虚部而言))具有这样一个周界来实现：以接近-1，-0.95至-1.0，优选从-0.99至-1.0的压力幅度反射系数(R)从该周界反射液体中的声信号。也就是说，几乎所有入射能量都被反射回液体中，反射时压力波形发生180度的相位变化。该周界可以处于在液体与固体壁之间的界面上，或者处于壁中，或者处于壁与外部大气之间的界面上，具体取决于对组成壁的材料的比声阻抗的实部和虚部的选择。通过使锥形主体4及其喷嘴14相对于腔室9内的水溶液(即水或盐溶液)中的声能具有-0.95至-1.0，优选-0.99至-1.0的压力幅度反射系数(R)来实现该压力释放条件。

当包含声激发型气泡的液体流离开喷嘴14时，在液体流和空气之间存在界面。在水/空气界面处相对于半无限体积的水溶液即水或盐溶液中的声能的压力幅度反射系数(R)将为-0.999。也就是说，通常在水溶液和空气之间存在声阻抗失配(即阻抗匹配差)。然而，当某种材料的形状和尺寸受一定的材料和厚度的壁限制时，其自身的体积具有声阻抗。重要的是不要混淆这些不同的阻抗。该装置的目的是避免锥形主体4、喷嘴14和流中的声场之间的阻抗失配，从而使能量从换能器22传播到中心腔室6的锥形部分5内的液体中，然后进入中心腔室6中由喷嘴14限定的喷嘴部分7，进而特别是在这三个声隔室之间的界面处以最小损失而进入流中。匹配它们的一种方法是确保容纳声场的材料的比声阻抗、在该声场周界处的声边界条件以及该声周界的形状和尺寸匹配。如果存在声学模式结构，则该模式结构必须适合于能量从换能器22到锥形部分5、到喷嘴部分7、再流到目标的传递。

因此，为了确保流中的声能以及流中的气泡不被锥形壁或喷嘴吸收，锥体内的声场的压力释放边界条件(或者仅仅锥体中的液体或液体和锥体的组合)必须匹配液体和大气之间的压力释放边界条件。这意味着需要满足三种情况之一。满足所需条件的第一种情况是：液体和壁材料之间的边界的反射系数(R)约为零，壁材料不会显著衰减声波，并且壁材料与大气之间的反射系数(R)与液体和大气之间的反射系数(R)相同。满足该条件的第二种情况是：相对于液体和喷嘴壁材料的压力幅度反射系数(R)与在液/气界面处相对于水溶液中的声能的压力幅度反射系数(R)大致相同。如果相对于液体和锥壁材料的压力幅度反射系数(R)与相对于水溶液和喷嘴壁材料中的声能的压力幅度反射系数(R)大致相同，则第二种情况下的性能将会提高。满足此条件的第三种情况是：将喷嘴材料设计成在内壁和外壁之间的某个中间位置提供与在液/气界面处相对于水溶液中的声能的压力幅度反射系数(R)大致相同的压力幅度反射系数(R)。如果将锥体材料设计为在内壁和外壁之间的某个中间位置(其平滑过渡到喷嘴中的相应边界的相应位置)处提供与在液/气界面处相对于水溶液中的声能的压力幅度反射系数(R)大致相同的压力幅度反射系数(R)，则第三种情况下的性能将会提高。因此，锥形主体4和喷嘴14在腔室9的边界内的某一点处提供相对于水溶液(即水)中的声能的压力幅度反射系数(R)，其尽可能接近-1，特别是-0.95至-1.0，优选-0.99至-1.0。

锥形壁和喷嘴被成型成使得在流离开喷嘴的喷嘴尖端处，喷嘴中的压力释放边界的周界与液体流离开喷嘴时的外半径的周界相同。

大致锥形元件可以是几何上锥形的，或者可替代地可以具有非几何形状，例如是喇叭形或钟形的。大致锥形元件可以例如由多孔泡沫、塑料、橡胶或复合材料形成。如果多孔泡沫的比声阻抗远小于液体的比声阻抗(如果它的密度比液体密度小得多，则很有可能)，则多孔泡沫会将压力释放反射系数(如通过正在液体中朝向该界面传播的声能所见)放置在锥体和喷嘴的内部边界处，即液体与固体相遇的地方。可替代地，如果大致锥形元件具有与液体的比声阻抗相似的比声阻抗，则压力释放边界将出现在固体壁和外部大气之间。注意，这要求所使用的固体材料吸收过多的声能，否则将违反以下条件：反射后返回液体的声能与试图从液体中传播出来的声能大致相同。可以使用其他材料，包括玻璃和塑料，只要它们还满足以下条件(即最终从水(即从壁的内表面、壁的外表面或某种嵌入墙内的结构)导向材料的声波产生反射回水中的反射，该反射大致包括原始波形中存在的所有能量，但压力波的相位反转了180度。材料的选择由以下条件决定：将锥体内的超声波场边缘处的声壁边界条件与喷嘴内声场边缘处的声壁边界条件以及液体流一旦离开喷嘴就会在液体流中的超声波场处出现的声壁边界条件相匹配(尽可能实际)，以避免锥体、喷嘴和液体流之间的严重阻抗失配，否则会阻碍声能沿着从换能器通过锥体进入喷嘴的流的通道，该通道通过喷嘴进入流。

因此，在本发明的优选实施例中使用的锥形主体4和喷嘴14所采用的设计原理是，在锥体和喷嘴中的声场边缘(如果壁材料的密度比液体小得多，则其将处于内壁处，而如果壁的比声阻抗与水比声阻抗足够类似并且壁材料没有明显吸收声音，则其将处于外壁处)处的声边界条件应该与液体流离开喷嘴时就会在液体流中出现的声边界条件匹配。可以使用其他材料，包括玻璃和塑料，只要它们也满足以下条件，即最终从液体(即从壁的内表面、壁的外表面或嵌入壁内的某种结构)导向材料的声波产生反射回水中的反射，该反射大致包含原始波形中存在的所有能量，但压力波的相位反转了180度。

在使用中，液体连续地通过供应导管20流入中心腔室6中，然后向外通过喷嘴14的出口16流出，以形成液体流24，该液体流被导向待处理组织28的表面26。表面26可以特别地设置有三维表面特征，例如在图1中以夸张形式示出的缝隙30，其形成解剖袋。

气泡发生器32可在流体流动方向上位于锥形主体4内的出口喷嘴14和其中的孔口12的上游。气泡发生器32在液体流内产生气泡，使得冲击在表面26上的液体流不仅包括来自换能器22的声能，还包括已经被来自换能器22的声能在声学上激发的气泡。优选地，在一系列处理周期中的每一个中形成大团气泡。在每个处理周期中，将相应气泡团引导至目标表面，然后在位于目标表面时进行声激发。在本说明书中，术语“气泡团”是指彼此靠近并在液体中形成小的紧密的气泡云的多个气泡。

有几种方法来将气泡播撒到液体流中，包括注气法和借助于液体中水的电化学分解的原位电化学气泡产生法。对于原位电化学气泡产生法，将例如10-100微米直径的Pt丝的电极结合到液体流中允许受控的播撒。可替代地，通过电解法、微流体注入法、辐射或超声波法或流空化法等在喷嘴14附近产生选定气体(例如氧气或臭氧)的小气泡。优选电解法和微流体注射法以实现具有期望的和受控的气泡尺寸的气泡，特别是防止或限制过大气泡尺寸的形成。如果水溶液中含有盐以提供标准电导率(就像在医用盐水中可能使用的那样)，则电解法特别方便。短电脉冲会产生空间受限的小尺寸气泡团，该小尺寸气泡团与要用于处理目标表面的声场大致共振。周期性地使电流反向会减少电极性能随时间的下降。如果液体的电导率低，则电极之间的电导(例如聚合物)膜可以帮助电解。

在所示的实施例中，气泡发生器32位于锥形主体4内。预处理流入锥形主体4中的液体，以从该液体流中去除气泡，使得在锥形主体4内可控地产生的气泡是存在于液体流中的唯一被声激发的气泡。预处理还可以从液体流中去除固体颗粒，以及一些溶解或悬浮的化学物质。

液体源是清洁水或盐溶液源。在整个说明书中，技术人员是否期望使用无菌液体是根据以下指导的临床决定：例如，通常不在口腔中使用无菌液体，并且在某些情况下有合理的理由在伤口冲洗中使用清洁但非无菌的液体。在整个说明书中，在提到液体的地方，应当理解，对使用无菌液体还是简单清洁液体的评估将是临床决定。这还包括液体是否包括药物或抗菌成分。可以调节液体源的温度，并且液体可能已经脱气。液体源通过泵27泵送到所需压力。可替代地，液体进料可以从高架容器通过重力进给，因此不需要泵27：特别是在资源有限的情况下(例如没有泵设施可用)，或者在本领域技术人员期望减少将夹带不想要的大气泡泵入流中的可能性的情况下，和/或在技术人员期望使用预先准备好的(可能是无菌的)冲洗瓶包的情况下，其中冲洗瓶可以可选地在密封之前已经进行了脱气以减少对脱气器的需要，如下面所述。

泵出口29通向文丘里管31，该文丘里管31通过文丘里管的抽吸以及气泡浮力和聚结来降低液体中溶解的气体浓度。然后将经脱气液体进给液压控制器33，该液压控制器提供足够的液体压力，以使液体能够以期望的流速流过位于锥形主体4的入口18上游的后续脱气器34。脱气器34构造成从液体流中去除气泡。

脱气器34包括具有输入管36和输出管37的壳体35。多个隔室38顺序地位于输入管36和输出管37之间，而在输入管36和输出管37之间限定了蛇形路径39。在所示的实施例中，蛇形路径39是垂直定向的，尽管可以采用其他非垂直定向。

在该图中，输入管36是位于脱气器34的上游中心部分93处的向下定向管92(尽管水平的入口点也将同样起作用)，而输出管37位于与隔室38的下部连通的下游端壁95的下部94。在所示的实施例中，每个隔室38对于中心第一隔室38是圆形的，或者对于其余径向向外的第二隔室、第三隔室38等是环形的。蛇形路径39是环形的，并且径向向外延伸。

通过提供相继的半径增大的隔室38，从隔室38沿脱气器34的流动的横截面积增加，这逐渐减慢沿脱气器34的流速，并相应地增强较大气泡在液体流内上升并与液体流分离的能力。

环形布置是特别有吸引力的，因为每个壁仅需要支撑输入管36和输出管37之间的总压降的一小部分，这意味着可以降低泄漏的可能性以及总重量和材料成本。

在替代构造中，脱气器34包括隔室38的线性阵列。输入管36是位于脱气器的上游中心部分处的向下定向管，并且具有两个输出管，每个输出管位于脱气器34的相对侧处的相应相对下游端壁的下部。有两个沿相对的线性方向延伸的蛇形路径39。每个输出管37连接到锥形主体4的相应入口18，或者连接到公共歧管，然后该歧管连接到锥形主体4的入口18。

所述设备可在输入管36沿液体流入壳体的方向的上游位置处进一步包括文丘里装置，用于从液体中去除溶解在液体中的气体。该文丘里管将增加需要由脱气器34去除的气体量，但是将确保较低的溶解气体含量，这将导致逸出脱气器的任何气泡更快地溶解。

用于加热液体的加热装置可以位于输入管36沿液体流入壳体35的方向的上游位置处和(如果存在)文丘里装置的上游位置处。用于冷却液体的冷却装置可以附加地或可替代地位于输出管沿液体从壳体35流出的方向的下游位置处。通过加热水溶液，更多气体从溶液中逸出，因此可以通过在水刚好要进入文丘里管或脱气器之前加热水来提高性能。通过冷却水，更多的气体趋于溶解，因此在水溶液离开脱气器时冷却该水溶液减少了锥形腔室中不受控制的气泡形成。

在使用中，蛇形路径39填充有从输入管36流到输出管37的液体。该一系列隔室38中的每个隔室38包括上游腔室40和下游腔室41。每个上游腔室40沿其限定向上流动路径42，而每个下游腔室41限定向下流动路径43，交替的向上流动路径40和向下流动路径43组合地形成蛇形路径39。

每个隔室38的每对相邻上游腔室40和下游腔室41由相应第一壁元件44分隔开，该第一壁元件44从壳体35的底壁45向上延伸。第一壁元件44的上边缘25位于比壳体35的顶壁46低的位置，以在其上方限定顶部空间47。

每对相邻隔室38由相应第二壁元件48分隔开，该第二壁元件从壳体35的顶壁46向下延伸。第二壁元件48的下边缘49位于壳体35的底壁45上方，以在相邻隔室38之间限定流体连接件90。

过滤元件91位于流体连接件90内。可以通过成形第二壁元件48的下边缘49和/或壳体35的底壁45来将过滤元件91保持就位，例如以限定用于容纳过滤元件91的通道或提供嵌入过滤元件91的齿元件。

过滤元件91通常包括例如由合成聚合物组成的多孔开孔泡沫或海绵，其可以可选地支撑在笼子内或由框架支撑。可替代地，过滤元件91包括多孔陶瓷或石材或塑料或织物或金属网。过滤元件91构造成用于过滤掉超过期望尺寸的气泡。另外，过滤元件91构造成过滤掉液体流中不想要的固体颗粒和溶解或悬浮的化学物质。

可以在一个或多个隔室38内提供挡板构件96以增强液体通过脱气器34的层流并减少湍流，该挡板构件限定一个平行线性通道阵列。

蛇形路径39从输入管36在第一壁元件44的上边缘45上方向上延伸到第一上游腔室40中，通过第一流体连接件90和位于其中的过滤元件91向下延伸到第一下游腔室41中，从而进入相邻的第二隔室38。对于一系列隔室38重复该过程，直到达到输出管37。

在使用中，壳体35填充有液体，使得液位在每个第一壁元件44的上边缘45上方延伸但在壳体35的顶壁46下方延伸，以在每个包含气体而没有液体的隔室38中提供顶部空间47。排放每个顶部空间47，以例如通过提供连接到公共歧管98的气体导管97为顶部空间47内的过量气体压力提供出口。

来自输入管36的液体流在第一上游腔室40内上升，并经过第一壁元件44的上边缘25，然后导致其向下下降进入第一下游腔室41，并流过第一流体连接件90和位于其中的过滤元件91，从而进入相邻的第二隔室38。对于一系列隔室38重复该过程，直到达到输出管37。

在隔室38中，气泡的浮力大于液体的浮力。因此，当在每个第一上游腔室40内使液体上升时，任何气泡都倾向于比液体上升得更快。当使液体在每个下游腔室41内下降时，气泡倾向于比液体下降得更慢。结果是气泡到达液体上表面，然后聚结在顶壁46下方的顶部空间47中，并且通过气体导管97排出所聚结的气体。

每个隔室38可以可选地在顶壁46中设置有毛细管出口，以允许过量的气体排出，但是防止液体泄漏。可以提供液体传感器以检测隔室38中的液位，以警告隔室38的实际或潜在的液体泄漏或过度填充，或者当顶部空间中的气体含量超过预定限制时激活排放口，例如经由液位感测、球阀、电导率传感器、光学传感器、超声波液位计或同等设备所监控到的那样。顶部空间47可以流体连通以确保脱气器34内的气压均衡。然而，例如，如果脱气器34可能倾斜一定角度，则一些实施例具有将每个顶部空间47彼此隔离的优点。壳体的至少一个壁可以是透明的，例如由透明聚合物片组成，以允许观察液位以检查脱气器34的正确操作。壳体34可以至少部分地拆卸以便进行清洁、维护或过滤器更换。附加滤波器可以位于输出37内。

因此，脱气器34起到从液体流中去除气泡的作用，从而在进入锥形主体4以形成受控尺寸的气泡并通过声换能器22激发气泡的液体流中，基本上不存在具有不期望有的过大尺寸的气泡，并且气泡的空隙率很低，以至于没有因例如吸收或散射锥体和喷嘴中的声场而明显降低装置的性能。因此，离开喷嘴14的液体流具有一气泡群，该气泡群具有受控的尺寸分布，尤其是最大气泡尺寸的阈值，使得该流仅包含小于此的气泡，并且具有受控的空隙率，其不会太大而降低设备性能。此外，有利的是，将气泡的空间散布限制为沿着流向下行进的小气泡团，当该小气泡团朝着目标组织行进时，在该小气泡团的前后都流动有基本上无气泡的水。

脱气器34的操作可很容易地进行调节以通过调节通过脱气器34的液体流速来控制进入锥形主体4的液体流中存在的任何气泡的最大气泡尺寸的阈值(这可以通过选择减少流量的环的扩宽来实现)，或者可替代地，可以通过串联地堆叠脱气器，使得一个脱气器的径流进入第二个脱气器作为其流入物。

因此，在所示的实施例中，文丘里管31和脱气器34用于防止大气泡存在于液体流中，并确保进入流的气泡的空隙率(除了有意地通过气泡发生器放置在液体流中的气泡之外)不会太大，以至于阻碍在超声波通过锥体、喷嘴和流从换能器到达目标组织的路径中的液体流和声传递。

然而，在本发明的一些实施例中，液体流的直径选择得较大，例如大于约10毫米，并且超声波频率小于约200-300kHz，这进而允许选择共振气泡尺寸，使得可能不经意地存在于流入锥形主体的液体中的较大气泡尺寸不会显著降低声激发型气泡的清洁、愈合和组织再生效果(取决于例如由水管、袋装或瓶装液体等提供的液体流的气态)。在这样的实施例中，可以省略文丘里管31和脱气器34中的一个或两个。然而，当需要较小的共振气泡尺寸来以例如低流速和低流宽维持声激发型气泡的清洁、愈合和组织再生效果时，可能需要使用文丘里管31和脱气器34中的至少一种(最好是文丘里管31和脱气器34两者)来对水溶液流进行预处理，需要它们的可能性随着频率增加而增大，并且如果采取其他步骤来减少液体进料中气泡的可能性，则该可能性会降低(例如已足够升高密封脱气液体瓶或袋来提供重力供应，而无需泵)。

在替代实施例中，气泡发生器32位于液体供应导管20沿流体流动方向的上游。

在替代实施例中，锥形主体4和喷嘴14由当水溶液相对于其时可以用作压力释放边界的材料构成，从而水溶液中的声能在锥形主体4和喷嘴14的内表面处被有效地以传递回流动液体的相变反射。该实施例的设备的目的是将声能引入流动的流体流中，然后通过使用锥形和出口将该流通过出口引导到待处理表面上，以集中声能和流体流，同时将对锥形表面和出口表面的声损耗或微小损耗降至最低。

后壁8用作背板，其起到声学目的，以将超声波从换能器22传递到锥体中的液体中。它还在换能器22的边缘与压力释放边界之间放置距离，在该距离下净压力波动为零(因为入射声波被添加到反相反射压力波中)。使压力释放边界靠近换能器22会降低在换能器22附近的液体中可能产生的声场的幅度。

换能器22的面板可以粘合到后壁8上。可替代地，如果换能器通过背板中的不透水孔直接进入液体，则换能器面板可以直接与液体接触，因此如果换能器面板与接触液体的背板侧面齐平，则背板充当刚性隔音板，从而可放大液体中的声场。换能器与液体的这种接触方式可以帮助水冷却换能器，因为如果背板具有足够的导热性，则可以帮助冷却背板。如果换能器无孔地粘合到背板上，这也可以工作，因为可以增加获取水源的冷却盘管或缠绕在换能器周围并热连接到其的冷却盘管中从其中引出的分流管。防止换热器变热的措施有助于保持其性能稳定。

上面讨论的实施例针对当液体在离开喷嘴之后被空气包围时将声能引入到液体流中的具体应用。喷嘴和出口的形状和尺寸设计成允许沿着流体流的声音传递。形成流的平稳流动是有利的。为锥形主体和喷嘴出口产生形状和尺寸的适当组合，以实现期望的包含来自换能器的声能的液体的平稳流动，这在本领域技术人员的能力范围内。

在图2的实施例中，包含声激发型气泡的液体流50被引导到牙齿54和牙龈组织56之间的牙周袋52中。对于大多数口服过程而言，液体流通常为纯净水或纯净盐溶液，除非必须将感染风险与细菌或其他微生物当前的污染和感染水平以及组织和患者的敏感性相称的那些。在该实施例中，液体流50清洁牙周袋52并促进牙周袋中的组织修复和再生。因此，液体流50可以清洁和治疗性地处理软组织。液体流50还可以例如通过去除或破坏牙齿表面上的生物膜来清洁硬组织，例如牙齿54的表面。也可以清洁其他牙齿部位，例如牙根管，并在其中再生软组织。常规的牙科工具或器械可以可选地用于打开牙周袋54以进行清洁和处理。

可以采用常规的牙科抽吸装置去除液体流的径流，并在液体对待处理软组织和硬组织表面执行清洁/处理功能之后从牙周袋和口腔中抽吸液体。去除的液体径流可以存储起来进行处置或后续分析。例如，可以分析从口腔去除的液体径流，以确定液体的组分，例如确定后续治疗性处理，诸如药品或药物疗法。将被类似地处理的其他解剖结构包括鼻窦、耳道、消化系统和生殖***，以及一般或特定的解剖空间或潜在空间(例如在眼睛中的空间)。

参考图3的实施例，与图1和图2的设备相比，通过提供杯状构件60来对设备进行修改，该杯状构件60具有装配到锥形主体66的出口喷嘴64上的封闭端62。杯状构件60限定第二腔室68。杯状构件60构造成将来自出口喷嘴64的输出流70从封闭端62接收到第二腔室68中。出口喷嘴64通常具有圆形出口孔。杯状构件60具有带有环形边缘74的开口端72，该环形边缘74构造成形成与人体组织76的环形接触。通常，环形边缘74适合于形成对人体组织76的环形密封，并且环形边缘74可例如在其中包括环形凹槽、腔室或凹穴78，以提供用于对组织76密封的环形抽吸装置80。

杯状构件60和出口喷嘴64构造成使得出口喷嘴64相对于杯状构件60的定向可改变，从而改变输出流70在第二腔室68内的方向。通常，杯状构件60由柔性材料(可选地是热塑性弹性体或惰性合成橡胶)组成。在一种优选构造中，附加地或可替代地，出口喷嘴64可在杯状构件60内平移地移动。通常，出口喷嘴64和杯状构件60之间通过密封件82连接。

杯状构件60包括至少一个液体出口86，该出口与第二腔室68连通并从第二腔室68延伸出去。

在图3的实施例中，包含声激发型气泡的液体流70通过杯状构件60的第二腔室68以期望的方向被引导，并朝向至少部分地被杯状构件60覆盖的伤口。液体流70通常包括无菌水或无菌盐溶液。杯状构件60通过将出口喷嘴64定向成期望的角度并在杯状构件60内平移地移动出口喷嘴64，使液体流70的方向对准待处理组织的期望区域。杯状构件60的环形边缘74在杯状构件60与皮肤/组织/器官表面之间形成并保持密封，这减少、最小化或防止液体从杯状构件60覆盖的处理部位损失。环形边缘74可以通过例如使用环形凹槽/穴78的抽吸而保持抵靠皮肤，以提供密封组织76的环形抽吸。附加地或可替代地，整个杯状构件60可经受负压或小于大气压的压力，例如通过使用抽吸泵来降低第二腔室68内的压力，从而大气压在杯状构件60上抵靠组织76施加保持压力。在这种情况下，将需要进行流量控制(例如阀、压差和梯度)，以确保通过孔口86和喷嘴出口64的前向流量令人满意，并且没有回流。

在该实施例中，液体流70清洁软组织和伤口。液体流70可以通过从伤口去除污染物、有害颗粒物、微生物、生物膜和化学物质中的至少一种来清洁伤口。液体流70还可以通过破坏伤口或解剖袋中的组织上结合的生物膜来清洁伤口。此外，液体流70通过使伤口愈合来处理伤口，例如通过刺激伤口组织中的胚细胞，例如通过引起、促进或增强伤口真皮组织的再上皮化，例如通过刺激伤口真皮组织中的角质形成细胞和皮肤成纤维细胞并调节组织修复的介体，或类似地再生器官以替换在器官健康时会占据那个位置的正常组织。

通过出口86去除液体流70的径流。径流可以被动地流过出口86。可替代地，可以施加来自抽吸泵的抽吸以去除通过出口86的液体径流。去除的液体径流可以直接丢弃，存储以进行处置或后续分析，也可以立即进行分析。例如，可以分析从伤口处理中去除的液体径流，以确定液体的组分，例如检测微生物种类，检测生物膜成分或组分，或确定后续治疗性处理方法，例如药品或药物疗法。

杯子的径流可以处理掉；或发送给测量测试以提供快速诊断。如此快速的诊断将非常有价值，因为如果损伤中包括细菌生物膜，那么如果能够在生物膜超声波破坏后的24小时内进行有效处理(实际上在24小时内越早越好)，与在破坏生物膜后的24小时窗口之后进行相同的处理相比，它在使伤口愈合和抵抗感染方面可能更加有效。具有讽刺意味的是，如果处理指南的窗口不允许足够长的时间来确定存在的微生物及其具有的抗性，则坚持提倡快速感染处理以在短期内挽救生命的指南可能确实会通过促进广谱抗生素的使用而在长期内危及生命。基于伤口径流的快速诊断将减少这种危险。类似的评论适用于其他形式的微生物。

当使用本发明的优选实施例的设备来处理人或动物组织时，液体供应系统21适合于以0.1至7升/分钟的流速，可选地为0.1至0.75升/分钟的流速，例如0.25至0.5升/分钟，通过入口供应液体流。通常，出口喷嘴14构造成产生平均宽度为0.25至20毫米，可选地为0.25至10毫米，进一步可选地为0.25至4毫米，例如0.5至2毫米的液体流的输出流。声换能器22构造成产生具有从0.1到5MHz，例如从0.5到5MHz的频率的声能。气泡发生器32构造成在输出流中提供半径为0.5至40微米，可选地为0.6至20微米，例如为0.75至4微米的气泡。然而请注意，不能独立选择流速、流径、频率、最佳和最大允许气泡尺寸和空隙率以及目标组织处的声场幅度，而只能选择其中之一(从此列表的最前面开始并向前进行)缩窄了后来可能在列表中选择选项的可能值范围。

例如，在人类牙科中或在医院病房中进行伤口处理时，到达目标部位的液体的体积流速或流量可能最好不超过0.3升/分钟。例如，如果部位是嘴巴，那么更高的流速将对牙科患者产生接受问题。如果处理部位是伤口，例如在人类皮肤上，那么较大的流速将产生大量的径流，这将不便操控。此外，随着流速的增加，传染性物质溢出的风险可能会增加。然而，对于动物园环境中的大型动物，伤口处理可能需要接受更高的流速，例如每分钟5升。

此外，具有低流速的一个优点是可以收集径流并将其用于后续诊断分析。例如，该分析可以针对细菌或其他微生物的感染，例如以达到24小时的时间窗为目标，在该24小时的时间窗内正确的抗生素将有效地对抗被破坏的生物膜。当采用这种分析时，冲洗后的径流液体的体积不应该太大，从而导致微生物负荷不便稀释，这将减轻易于处理、分析和诊断的难度。

对于给定的液体流速，该参数相应地影响液体流的宽度或横截面的尺寸。由于流速不能在不破坏流并防止声音传递到伤口的情况下降低到最低速度以下，因此为了满足选定流速的标准，必须选择液体流的宽度尺寸(例如平均直径，即圆形横截面流的直径)来提供所需的流速，而又不会破坏流。在约0.3升/分钟的流速下，直径通常约为1毫米。较大的流量允许相应的更宽的流。

对于给定的液体流平均宽度，该参数又相应地影响声能的超声波频率。平均宽度对应于超声波频率的最小阈值，否则超声波将在液体流中消失，并且声能将不会在液体流中传播到目标组织/伤口/穴。对于通常约为1毫米的流平均直径，超声波频率优选为至少1MHz。

对于给定的声能超声波频率，该参数又相应地影响气泡半径。超声波频率对应于需要在其上刺激气泡壁上的法拉第波和其他表面波的气泡尺寸。对于至少1MHz的超声波频率，典型地，有效气泡的半径为大约1微米。实际的最佳气泡尺寸是在声场频率下经历共振脉动的尺寸，一旦知道气体和液体参数(例如液体密度、静压力等)，就可以计算出该频率。注意，气泡半径一旦小于约30微米，则在对于给定的超声波频率而确定脉动共振气泡尺寸时，对于大多数气泡而言，重要的是不要忽略表面张力的影响。比该最佳气泡尺寸大得多的气泡(例如，半径比与以超声波频率发生脉动共振的气泡的半径大10％以上的气泡)会降低声场。

对于给定的气泡尺寸，应规定液体流中不存在大于所需半径(与声场共振的半径，即对于3MHz的声场而言为1微米的半径)的气泡，同时例如通过微流体或电解气泡产生而确保存在所期望的半径(例如1微米)的气泡以容纳表面波。例如，可以处理液体流以去除大于选定半径的气泡。

这种参数组合提供了以下优点：与较大的气泡相比，小气泡可以通过流动和声辐射力的作用而渗入较小的缝隙。

脉动共振尺寸的气泡可用于清洁、愈合和组织再生，但是较大的气泡会降低清洁/愈合/再生效果，因为它们会分散并吸收声场，而无助于清洁、愈合和组织再生。这会削弱原本会到达共振气泡的声功率，从而阻碍清洁、愈合和组织再生。因此，至关重要的是从流中去除较大的气泡。这可以通过文丘里管、脱气器和/或使用脱气水来实现。可以使用任何一种或全部，尽管如果不能全部使用，则脱气器是优选的，除非技术人员能够获得足够的脱气水供应，该脱气水可以被送入装置而不会夹带气泡。

为了选择超声波频率和气泡尺寸，可以增加声驱动压力以增强气泡壁处的表面波的实现。此外，可以在选择的液体流中提供诸如氯化钠之类的盐和表面活性剂以改变气泡壁的表面性质(例如表面张力)并增强气泡壁处的表面波的实现。

此外，液体流的流速将对瑞利扰动在液体流中的存在和作用产生影响，这会使液体流产生变窄的趋势。流波导的截止频率由流的最窄部分的尺寸确定，因此此类瑞利扰动将倾向于降低兆赫兹范围内的超声波能量沿流向下传播的能力。不能选择增加超声波频率，使其高于流的最窄部分的截止频率，因为这将要求气泡尺寸相应减小(半径从1微米减小到例如0.1微米)，这会在气泡壁处产生法拉第表面波时产生困难。因此不能自由地增加超声波频率，并且必须通过提供如上所述的流量、流速和流宽度的选择来控制瑞利扰动在流中的产生。

表1示出了各种示例场景，这些场景展示了如何计算最大和最小参数。这些参数中的一些由物理定律决定，并且这些参数中的一些例如可以构成优选的实际上限或下限。这些示例针对各种伤口清洁、愈合和组织再生应用进行了计算。假设气泡处于在室温下在1巴静压下没有添加盐的净水中来进行示例计算。

表1

在第1列中，标明了多个不同水溶液流速。在本发明的方法中，选择流速来匹配特定的应用，例如人类患者的口腔治疗应用，在其中以足以低到避免水溶液溢出口腔的流速将液体流施加到口腔中。

第2列指定了流的最小宽度或半径(注意，如果流周界是圆形的，则这是半径，即直径的一半)。根据流速来计算流的最小半径。最小流半径根据避免产生高压喷射的要求得到，因为在本发明的方法中期望水溶液的低压流，例如具有50kPa的最大流压，其基本上对应于0.5的大气压。这里，我们指的是流本身在目标上所产生的压力(一定不要与超声波场的声压或辐射压或气泡内的压力或由空化事件所辐射的压力波搞混淆了)。流动中的此类压力在最低功率的压力/功率清洗机中超过50kPa，其中流中的压力和流动是清洁时使用的机制。本发明试图避免由于这样的压力而对想要的组织造成不期望的损害，而是使用非惯性空化作用来产生清洁、愈合和组织再生。

第3列基于对流稳定性的要求而指定了流的最大半径，以避免流***成液滴或由于较大的不稳定性而变窄和变形，如上所述。

对于每个流半径，都有一个最小和最大工作频率。第4列中示出的最小工作频率基于声截止值，如上所述，从水中的声场来看，低于该声截止值时，声音将不会沿着随着压力释放壁的流而行进。

没有足够的依据来说明最大工作频率，并且第5列中给出的值基于最小频率乘以5的实际解决方案。与最小工作频率(第4列)不同，这些最大工作频率值不受限制或基于物理定律，而是使用单个换能器来驱动声场的一种实际解决方案，从而限制为基频的大致5次谐波(请注意，此处的整数5仅大致表示此循环流的实际倍频，因为实际倍频将基于适当的Bessel函数)。由于这些值不是基于物理定律的，因此出于说明目的，将第5列中的值放在方括号中。

第6列示出了针对在第4列或第5列的同一行中指出的相应频率的最佳气泡半径。该参数取决于气泡对于所讨论的频率的脉动共振。可以选择第4列和第5列中所述的上限频率和下限频率之间的工作频率，但请注意，对于在参数确定过程开头时在第1列中最初选择的每个流速值都有2个上限频率和2个下限频率。因此，必须注意，通过陈述最佳气泡尺寸，最佳尺寸是一对一的映射，该映射直接根据使用的频率得到。如果选择一个介于上限和下限之间的模式频率，则直接由于工作频率发生变化而导致的最佳气泡尺寸将是介于表1中所述的这些限制之间的某个值，例如，以适应锥体中的最佳声频场或换能器共振或(很可能)两者的选择。

列7示出了最大气泡半径，它是计算得出的近似值。最佳气泡半径由所讨论频率的气泡脉动共振给出。明显大于此值的气泡将通过散射而降低声场。因此，确保不存在大于共振气泡半径的110％(在该比例下相当于100％)的气泡是有利的。然而，大气泡对声场的衰减程度取决于其空隙率(按无气体的气泡水的体积的比例)，并且非常低的空隙率可能会使存在的气泡高达140％，并且仍然允许设备工作。就像第6列一样，如果在给定的流速和流半径下，工作频率的取值介于表1允许的最大值和最小值之间，则最大气泡半径将相应地发生变化。

最佳气泡尺寸(第6列)与声场处于脉动共振状态，该条件对应于该共振声场的模拟在最佳尺寸的气泡上产生法拉第波所必需的最小声压。目标组织处的最小声压在第8列中给出，并且可以计算出来。如果待处理表面是脆弱但理想的结构(例如保持不受损坏的健康组织，通常是这种情况：如果外科医生愿意实施清创术，但不是必须)，那么就期望避免惯性空化，并且如第9列中所列，将上限声压施加在目标组织处的声场上。与第6列和第7列一样，如果将超声波频率选择为介于最小值(第4列)和最大值(第5列)之间的某个中间值(例如以便将换能器共振调谐到理想的声场模式的频率)，则最佳气泡尺寸将在关于所讨论的流所示出的限制之间变化，并且将需要在所示范围内计算最小(第8列)和最大(第9列)声压幅度。

根据表1，可以针对液体流的体积流速的不同给定范围来指定水溶液流和夹带的声激发型气泡的一些期望的参数组合。这些如表2所示。

表2

作为产生气泡的另一优选机制，已经开发了电化学气泡播撒技术。与脉动式声激发法串联的脉动式气泡产生法(创建气泡群)可能会在待清洁、愈合和再生表面上产生“活性”气泡。在存在适当的气泡群的情况下，可以采用幅度或频率调制的声场(与可选地被打开和关闭的声能耦合)以使由设备传递到待处理表面的声压最大化。这种独立控制可以独立地改变气泡脉冲和声能脉冲，使得气泡和声能脉冲可以大致同时入射在待处理表面上或该表面附近，从而能够通过引起气泡在该表面或该表面附近的非惯性空化的声能有效地处理基体。

这种声能脉动不需要一定关闭脉冲之间的声场，而是可以通过幅度或频率调制来调制声能，以提供由低能背景分离开的高能声音脉冲。

在一些实施例中，当气泡群沿流行进时关闭声音(以防止声音引起的气泡聚结)，然后一旦气泡群到达待处理表面，就打开声音以提供调制的声能脉冲。一旦这些气泡经过某种处理并开始分散在流动中，就关闭声音并且在喷嘴处产生另一气泡群然后重复该过程。

非常重要的一点是，要确保协调声场脉动和气泡产生，以满足以下两个规则：

当气泡处于除旨在处理组织的位置处或紧靠该位置附近之外的任何地方(喷嘴、流等中)时，都不激活声音来实施清洁或愈合。否则，水中的气泡(甚至是最佳尺寸的气泡)也会削弱声音从换能器到目标组织的传递；并且声场使气泡聚结成大于最大允许气泡半径的尺寸。这意味着脉动式声场的关闭时间对应于气泡发生器产生的紧密气泡团在从气泡发生器流向目标组织的流动中行进所花费的时间(例如30-600ms，其中越大清洁范围需要越长的时间，但是更快的流速减少了这种时间)。

正好在气泡团到达预期的目标组织所在的位置时发出实施清洁或愈合的声音，并持续存在直到气泡已经大致停止向目标组织传递有益作用为止。这意味着旨在实施清洁或愈合的声音脉冲持续约50毫秒。

可以通过考虑声音以与不同速度沿着液体流行进到气泡的事实来实现独立控制。用于产生气泡和声音的电流源的定时使得可以确保气泡群和超声波同时到达表面。在该标准下，气泡和声音沿管的不同传播时间决定了激活产生声音和气泡的电流的定时，使得如果定时如此规定，则它们的激活可能会错开。基本技术概念是使用它们沿液体流的不同传播时间来确保气泡和声能同时出现在待处理表面上。

在图19中示出了用于换能器22和气泡发生器32的优选控制协议。在图19中，在公共时间轴上示出了关于一对相继处理周期、供给换能器和气泡发生器(电解丝；通过微流体或文丘里管将气泡引入流动中的泵或螺线管)的电压之间的关系，每个周期提供了一串针对目标表面的声激发型气泡。

在第一阶段100中，电压断开并且换能器未激活。在第二阶段102中，短信号104激活气泡发生器以产生紧密气泡团(即小云团)，然后可以在气泡前后沿具有相对无气泡水行进。

在第三阶段106中，不产生超声波或气泡。该第三阶段106确保当气泡沿流动中的液体传播到目标组织时，没有声音沿着流传播。在该第三阶段106中，液体流将气泡带向位于喷嘴出口下游的目标表面。

在气泡到达目标表面的时刻开始的第四阶段108中，激活超声波。在图19中，由换能器发射的近似正弦信号的包络线110示出为第四阶段108。换能器22以接近气泡的共振频率并且接近换能器的共振的频率激活。声能在待处理目标表面上以声学方式激发气泡，并优选在气泡壁中产生表面波。气泡在目标表面处展现出非惯性空化，从而如上所述那样在表面上提供所需的作用。

然后，重复第一到第四阶段的周期，以提供相继周期，在该周期中会产生另一气泡团，并在流动中朝向目标表面行进。在第四阶段108之后，存在相继的第一阶段100，在该阶段期间不激活换能器，这也许允许从伤口/组织中冲走气泡和组织。

通过气泡在目标表面处的声激发开始之前增加第三阶段106的时间段，可以有效地处理距换能器更大范围内的目标。如果目标表面处于距喷嘴出口的各种范围内，例如从1厘米到10厘米，则第三阶段106的时间段可以相应地变化，从而为第三阶段106提供选定的固定时间段或者在相继周期内为第三阶段106提供一个逐渐变化的时间段。例如，在一系列周期中，第三阶段106可具有逐渐增加的时间段，以适应在距喷嘴出口的逐渐增加的距离处的处理。

请注意，使用一个换能器同时发挥两种功能(产生气泡以及进行清洁和愈合)特别有吸引力。在这种情况下，不需要将气泡发生器放置在喷嘴中的位置32处，并且可以将项32作为喷嘴中的单独项省略，因为换能器22现在承担起其功能并保持其原来产生超声波以引起清洁和愈合的功能。尽管因为气泡不仅必须横越液体流的长度(就像气泡发生器处于喷嘴中时那样)还要横越喷嘴和锥体的长度，而在旨在引起清洁和愈合的脉冲之前的脉冲关闭时间必定更长，但这简化了构造。在图20中示出了施加到换能器22上以执行气泡产生功能以及清洁和愈合功能的电压。在图20中图示了换能器22的优选控制协议，它既用作气泡发生器又用作清洁和愈合的脉冲源。在图20中，示出了在一对相继处理周期中供给换能器的电压与时间之间的关系，每个周期提供了一串针对目标表面的声激发型气泡。请注意，图20中绘制的线是近似正弦信号的包络(或近似正弦信号的总和)。

参考图20，在第一阶段200中，电压关闭并且换能器未被激活。在第二阶段202中，短周期的高幅度电压脉冲204激活换能器。这会产生一小气泡云团。在第二阶段202中激活的换能器频率可以处于比气泡共振频率更低的频率，并且可以处于比换能器的共振频率更低的频率，因为超声波在第二阶段202中的目的是产生气泡，而不是通过声学方式激发气泡。

在第三阶段206中，不激活换能器，并且不产生超声波。该第三阶段206确保当气泡处于锥形主体或喷嘴的腔室中时，没有声音沿着流传播。在第三阶段206中，液体流将气泡带向位于喷嘴出口下游的目标表面。

在气泡到达目标表面的时刻开始的第四阶段208中，激活超声波。在图19中，由换能器发射的近似正弦信号的包络线210示出为第四阶段208。电压以及相应的振动幅度可以是不同的，例如低于第二阶段202的振动幅度。换能器以接近气泡的共振频率并且接近换能器的共振的频率而被激活。声能以声学方式激发待处理目标表面上的气泡，并优选在气泡壁中产生表面波。气泡在目标表面展示出非惯性振动，从而如上所述那样在表面上提供了所需的作用。

然后，重复第一至第四阶段的周期以提供相继的周期，在该相继的周期中，将以声学方式产生的另一串气泡导向目标表面。在第四阶段208之后，存在相继的第一阶段200，在此期间不激活换能器。

通过气泡在目标表面处的声激发开始之前增加第三阶段206的时间段，可以有效地处理距换能器更大范围内的目标。如果目标表面处于距喷嘴出口的各种范围内，例如从1厘米到10厘米，则可以相应地改变第三阶段206的时间段，从而为第三阶段206提供选定的固定时间段或者在相继周期内为第三阶段206提供一个逐渐变化的时间段。例如，在一系列周期中，第三阶段206可以具有逐渐增加的时间段，以适应在距喷嘴出口逐渐增加的距离处的处理。

在任何实施例中，入口18可设置有隔音装置，该隔音装置防止声能沿液体供应导管20传回。隔音装置可以包括声滤波器，其可选地具有选定的频率范围，和/或导管20的变窄或膨胀，和/或膨胀腔室，和/或通过控制导管的直径以提供驱动频率低于入口的所有模式的截止频率(对于由压力释放材料制成的足够小口径的歧管入口会发生这种情况)。

在这些实施例中，可以改变设备尺寸以提供变化体积的液体流。通过缩放流速、喷嘴尺寸和驱动声频率，可以实现更小或更大的体积，从而提供一种水溶液流，其冲击到带有适当声场和活性气泡的表面上。

气泡发生器32适合于产生这样的气泡，该气泡被声激发并冲击在待清洁、愈合和再生表面上。气泡由声能驱动而振荡，并进入到待清洁、愈合和再生基体上的缝隙和孔中，从而有效清洁并刺激基体的愈合和再生。

气泡发生器32可以直接起作用以例如通过针将气态气泡注入到流体流中，该针可选地振动。气泡产生的其他选项包括使用空化(流体动力学或声学)或无表面气泡夹带法，或化学气体产生法，或更优选的通过水在液体流中的电解分解原位产生气泡的电化学方法。如果液体的电导率低，则可以在电极之间放置导电聚合物。适用于电化学气泡产生的气泡发生器32包括电极，该电极包括导电线阵列，这种导电线例如是直径为50微米的铂线，其延伸穿过出口，用于当需要大约20-30微米半径的气泡时。通常，较小的气泡通常需要较细的金属线，具体取决于液体的表面张力。电极连接到电源(未示出)，并且在通电时，电能会电解地分解流体流中的水，从而产生氧气和氢气的气泡，这些气泡会夹带在流动的流体中并直接流向待清洁、愈合、再生目标表面。臭氧发生器可以按照这种方式类似地工作和合并。

气泡发生器可以由控制器控制，以使得气泡被间歇地形成以形成气泡团(间歇群或波)，其依次冲击待清洁、愈合和再生表面。当气泡冲击待清洁/愈合/再生表面时，气泡将由声能驱动而振荡，从而渗入缝隙，这些缝隙将通过声能和气泡非惯性空化(尤其是气泡壁上的表面波以及它们在周围局部介质中产生的局部剪切波和二次波)的作用而被清洁/愈合/再生。尤其有利的是，不独立于声音脉动而产生这样的群或团，而是协调针对如图19所示的气泡产生和气泡产生系统的脉动定时，以确保：

当气泡处于除人们希望处理组织的位置处或非常接近该位置之外的任何地方(在喷嘴、流等中)，不会激活声音来实施清洁或愈合。否则，水中的气泡(甚至是最佳尺寸的气泡)也会削弱声音从换能器到目标组织的传递；并且声场使气泡聚结成大于最大允许气泡半径的尺寸。这意味着脉动式声场的关闭时间对应于气泡发生器产生的紧密气泡团在从气泡发生器流向目标组织的流动中行进所花费的时间(例如30-600ms，其中越大的清洁范围需要越长的时间，但是更快的流速减少了这种时间)。

正好在气泡团到达人们期望的目标组织所在的位置时发出清洁或愈合的声音，并持续存在直到气泡已经大致停止向目标组织传递有益作用为止。这意味着旨在实施清洁或愈合的声音脉冲持续约50毫秒。

来自换能器的经幅度或频率调制的声能可以间歇地脉动。这产生声能脉冲，它们以协调的方式与上述间歇性气泡群相互作用。

脉冲的声能激活表面上的气泡群，以通过气泡在表面上的非惯性振动而增强清洁效果并刺激愈合和组织再生机制，并且可选地在气泡中产生表面波。这样就完成了单个气泡群的清洁(以及刺激愈合和组织再生机制)周期。然后，通过后续气泡群产生而开始后续气泡群的下一清洁和治疗周期。

在喷嘴处，在声音脉冲产生与气泡脉冲产生之间存在特定的相位关系。由于声能和气泡以不同的速度通过液体朝着待清洁表面传播，因此随着声音和气泡通过液体从喷嘴传播出去，相位关系发生变化，并且在其中激发愈合和组织再生过程。目的是提供一种相位关系，该相位关系通常涉及气泡产生和声能脉冲产生之间的延迟时间t_d，以使声能和气泡在同一阶段中同时到达待清洁表面(并且在其中激发愈合和组织再生过程)。

因此，通过以协调的方式使用脉动式气泡产生和脉动式声能产生，在表面处激发气泡，使得当声能也在表面上时在表面上存在气泡，此外通过额外地提供以高频率进行了幅度或频率调制的声能脉冲来增加由气泡和声能实现的清洁冲击(以及对愈合和组织再生过程的刺激)，从而大大提高清洁效率(以及对愈合和组织再生过程的刺激)。在一对声能脉冲之间形成的气泡群将这些声能脉冲分开。每个气泡群独立地冲击在待处理表面上，并被后续声能脉冲的声能独立地激发。

根据本发明的设备和方法的另一方面，已经发现向液体中添加表面活性剂可以在没有气泡聚结的情况下影响可获得的气泡尺寸。如果需要，可以添加足够的表面活性剂以防止气泡沿着流而流动时聚结，而如果没有表面活性剂，这种聚结会产生太大的气泡，而无法进行适当的清洁(以及对愈合和组织再生过程的刺激)。然而，表面活性剂不能太多，以至于气泡到达部位时太小而无法进行清洁(或对愈合和组织再生过程的刺激)。

实现期望的气泡活性的特定总表面活性剂和表面活性剂浓度值可以取决于所采用的表面活性剂的类型。

现在将参考以下非限制性示例更详细地描述本发明。

示例1

在该示例中，使用本发明的方法和设备研究了从动物和人类组织的伤口中清除细菌的方法。

为了检查根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流对生物软组织中的生物膜的治疗效果，进行了一系列体外实验。

使用了两种伤口模型：从屠夫那里获得的猪蹄(因此没有残留的愈合特性)以及预先经伤口处理的人类皮肤模型(美国Mattek公司的EpiDerm^TM FT)。将EpiDerm模型保存在标准细胞培养条件下于37℃和5％CO₂的无抗生素培养基中。使用荧光标记的铜绿假单胞菌pMF230和SYTO-9预染的E-MRSA-16在伤口内培养早期生物膜。

用生物膜建立后，马上用常规盐水洗液(2升/分钟)或根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流(2升/分钟)冲洗伤口模型，并通过直接原位落射荧光显微镜观察处理前后伤口内的残留细菌。

根据本发明，在用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流进行一分钟或两分钟的处理后(文本指出)，从这两个模型中已经看到大量的生物膜被去除。

图4示出了在接种前(A)，接种铜绿假单胞菌pMF230并在37℃下孵化5小时后(B)，以及在用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流处理伤口床2分钟后(C)，在冷冻/解冻猪蹄内产生的直径为约2厘米的猪蹄伤口模型的图像。比例尺代表2厘米。

图5示出了在37℃下孵化5小时后的猪蹄伤口内的SYTO-9预染的E-MRSA-16积累/早期生物膜的直接EDIC EF显微照片。该图示出了E-MRSA-16原位检测。图5示出了未经处理的情形(A)，用盐水洗液以2升/分钟的流速洗涤1分钟后的情形(B)和用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流以2升/分钟的流速处理1分钟后的情形(C)。比例尺代表10微米。

图6示出了在37℃下孵化5小时后的猪蹄伤口内的GFP标记的铜绿假单胞菌pMF230积累/早期生物膜的直接EDIC/EF显微照片中原位检测到的铜绿假单胞菌pMF230。图6(A)示出了未经处理的情形，图6(B)示出了用盐水洗液以2升/分钟的流速洗涤1分钟后的情形，图6(C)示出了用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流以2升/分钟的流速处理1分钟后的情形，而图6(D)示出了用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流以2升/分钟的流速处理2分钟后的情形。比例尺代表10微米。

图7示出了铜绿假单胞菌pMF230原位检测图像分析，特别是EDIC/EF显微照片的图像分析(ImageJ)，这表明了在37℃下孵化5小时后的猪蹄伤口内的GFP标记的铜绿假单胞菌pMF230积累/早期生物膜的覆盖百分比：未经处理的情形(对照)，用盐水洗液以2升/分钟的流速洗涤1或2分钟后的情形(盐水)，以及用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流(即超声波激活流(UAS))以2升/分钟的流速处理1或2分钟后的情形(UAS/盐水)。误差条代表平均值的标准误差(N＝3)。与未处理的对照相比，一种ANOVA/Tukey事后检验表明***＝p≤0.001。

图8示出了铜绿假单胞菌pMF230原位检测图像分析，特别是EDIC/EF显微照片的图像分析(ImageJ)，这表明了在37℃下孵化24小时后的EpidermFT(美国Mattek公司的真皮全厚度组织(EFT))伤口模型内的GFP标记的铜绿假单胞菌pMF230生物膜的覆盖百分比。数据表明了(a)处理后和(b)未经处理的清洁24小时后(对照)，用盐水洗液以2升/分钟的流速洗涤2分钟后(盐水)以及用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流以2升/分钟的流速处理2分钟后(UAS/盐水)的覆盖百分比。误差条代表平均值的标准误差(N＝3)。与未处理的对照相比，一种ANOVA/Tukey事后检验表明＝p≤0.001。

图4至图8所示的这些结果表明，用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流的伤口处理在从活人细胞伤口模型中去除细菌生物膜方面非常有效，而不会引起如处理后EFT皮肤模型的正常显微结构所示的损害。

还有一种增强的作用，即生物膜在处理24小时后不再生长。

该数据表明，用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流的伤口处理优于用于伤口护理的常规低频超声波(LFUS)系统，其中重复应用和使用生物杀灭剂通常需要达到比用本发明的方法观察到的更低水平的生物膜破坏的水平。

示例2

为了研究用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流的伤口处理是否对伤口愈合速度有任何影响，使用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流，以单次普通盐水洗液或单次盐水洗液处理使用3毫米穿孔活检造成伤口的一系列EpiDerm模型。

将伤口维持在标准细胞培养条件下，并在第0天和第7天采集培养基样品，以通过酶免疫法分析基质金属蛋白酶(MMP1、3和9)，作为伤口愈合中的成纤维细胞和角质形成细胞活性的生化标记物。处理7天后计算伤口尺寸，并将EpiDerm模型固定在***和石蜡包埋中。制备横切切片并用苏木精和曙红染色以允许基本组织学检查。制备其他切片用于成纤维细胞和角质形成细胞活性以及伤口愈合标记物的免疫组织化学检查。

在所有EpiDerm模型中均发现伤口直径减小，这表明该模型在整个实验过程中仍然可行。在未处理的对照伤口与用普通盐水洗液处理的伤口之间未观察到差异。

然而，用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流处理的伤口示出了伤口尺寸的显著减小(p＝≤0.01)，从而表明直接刺激了愈合。

图9示出了真皮全厚度伤口模型中的伤口愈合。这些是使用解剖显微镜拍摄的示例性显微照片，这表明了冲洗7天后的伤口尺寸：未经处理的情况(A)，用盐水洗液以2升/分钟的流速洗涤2分钟后(B)，以及用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流以2升/分钟的流速处理2分钟后(C)。比例尺代表1毫米。

图10示出了真皮全厚度伤口模型中的伤口愈合，并且是表明冲洗7天后的伤口直径的图像分析结果：未经处理的情形(对照)，用盐水洗液以2升/分钟的流速洗涤2分钟后的情形(盐水)，以及用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流以2升/分钟的流速进行2分钟伤口处理后的情形(UAS/盐水)。误差条代表平均值的标准误差(N＝3)。与未处理的对照相比，一种ANOVA/Tukey事后检验表明**＝p≤0.01。

图11示出了真皮全厚度伤口模型的苏木精和曙红(H&E)染色切片，尤其是从冲洗7天后的EFT伤口上取下的H&E染色切片(4微米)：未经处理的情形(A)，用盐水洗液以2升/分钟的流速洗涤2分钟后的情形(B)，以及用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流以2升/分钟的流速处理2分钟后的情形(C和D)。箭头突出显示了穿过伤口床的再上皮化。比例尺代表500微米。

图12示出了真皮全厚度伤口模型中的再上皮化，图像分析结果表明了冲洗7天后再上皮到伤口边缘的距离：未经处理的情形(对照)，用盐水洗液以2升/分钟的流速洗涤2分钟后的情形(盐水)，以及用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流以2升/分钟的流速处理2分钟后的情形(UAS/盐水)。误差条代表平均值的标准误差(N＝3)，与未处理的对照相比，T检验表明*＝p≤0.05。

组织学检查证实，在用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流处理后，没有组织损伤，并且与对照相比，在用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流处理过的伤口中再上皮增加。此外，免疫组织化学表明，在用含超声波激活气泡的盐水流处理过的伤口模型中，刺激了成纤维细胞和角质形成细胞迁移，如图13、14和15所示。细胞培养基的分析表明，在用含超声波激活气泡的盐水流处理过的伤口模型中，基质金属蛋白酶的活性得到了调节，特别是在MMP9的情况下，这表明对皮肤成纤维细胞和角质形成细胞迁移具有直接作用使伤口愈合，如图16所示。

图13示出了一些显微照片，其示出了细胞角蛋白14的免疫组织化学染色，这表明了在用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流处理之后，刺激角质形成细胞穿过伤口的迁移。图形形式的图像分析表明，在穿过经UAS处理过的真皮模型的伤口床的角质形成细胞迁移在统计学上显著增加。比例尺代表500微米，而误差条代表平均值的标准误差(SEM)。

图14图示了全伤口床扫描的显微照片，这表明了表达细胞角蛋白14的角质形成细胞的免疫组织化学染色。用UAS系统处理7天后，真皮全厚度组织(EFT)样品中证实了角质形成细胞的完全迁移。

图15(a)示出了波形蛋白对成纤维细胞进行免疫组织化学染色的显微照片，而图15(b)示出了经处理的EFT样品的皮肤-真皮连接处成纤维细胞的免疫组织化学染色计数的图像分析。

图16是示出在伤口模型培养基中基质金属蛋白酶9(MMP9)的调节的曲线图，这表明了用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流处理后的模型中MMP9的调节。

这些结果表明，用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流的伤口处理能够刺激人的皮肤成纤维细胞、角质形成细胞并调节组织修复的介体。

示例3

为了研究用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流的处理是否对引起细菌的生物膜的存活力有任何影响，将铜绿假单胞菌接种到不锈钢试片上，并进行干燥，然后利用使用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流的盐水或盐水洗液进行洗涤。取样洗脱液，铺在琼脂上，并用显微镜观察。类似地，使用落射荧光显微镜观察已接种钢试片。

通过落射荧光显微镜检查钢试片表明，在未接种的对照和经含超声波激活气泡的盐水流处理过的已接种试片之间没有差异，这表明了能够显著去除细菌污染。

进一步的检查表明，用含超声波激活气泡的盐水流去除的大部分铜绿假单胞菌被杀死，这表明了具有杀菌作用。

图17示出了EDIC/EF显微照片，这表明了在利用使用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流的盐水或盐水洗液洗涤后，从不锈钢试片中去除铜绿假单胞菌(A＝对照，B＝盐水，C＝含超声波激活气泡的盐水流)。

图18是示出使用根据本发明的含超声波激活气泡的盐水流杀死铜绿假单胞菌的曲线图。